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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE4205029 C1
Publication typeGrant
Application numberDE19924205029
Publication date11 Feb 1993
Filing date19 Feb 1992
Priority date19 Feb 1992
Publication number19924205029, 924205029, DE 4205029 C1, DE 4205029C1, DE-C1-4205029, DE19924205029, DE4205029 C1, DE4205029C1, DE924205029
InventorsHans-Juergen Prof. Dr.-Ing. Gevatter, Lothar Prof. Dr.-Ing. Kiesewetter, Joachim Dipl.-Phys. Schimkat, Helmut Dr.-Ing. 1000 Berlin De Schlaak
ApplicantSiemens Ag, 8000 Muenchen, De
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Micro-mechanical electrostatic relay - has tongue-shaped armature etched from surface of silicon@ substrate
DE 4205029 C1
Abstract
At least one tongue-shaped armature (2) is pivotably and flexibly connected at one end to a substrate (1). The free end of the armature carries at least one electrically conductive contact (9). The armature has at least one conductive layer (7). An opposing plate (3) carries at least one conductive layer (8) and at least one counter-contact (10) cooperative with the contact (9) of the armature. The opposing conductive layers (7,8) are insulated from each other and are provided with voltages of opposite polarity. In a first switch position, the armature forms a wedge-shaped air gap (6) with the opposing plate. In a second position, by applying a voltage, to the electrodes (7,8) of the armature and the opposing plate, a contact is closed. By appropriate configuration of the substrate and armature, both lazy contact and change-over contacts can be made. ADVANTAGE - Achieves highest possible electrostatic force and contact force with smallest possible dimensions and voltage.
Claims(15)  translated from German
1. Mikromechanisches elektrostatisches Relais mit mindestens einem Anker ( 2 ; 22 , 24 ; 32 , 52 ; 82 ), welcher einseitig mit ei nem Träger ( 1 ; 21 , 23 ; 31 ; 51 ; 71 ) elastisch schwenkbar ver bunden ist, mit seinem freien Ende mindestens ein Kontaktstück ( 9 , 12 ; 25 , 26 ; 40 ; 62 ; 77 a) trägt und zumindest eine elek trisch leitende Schicht ( 7 ; 30 ; 43 , 44 ; 60 ; 77 ) aufweist, ferner mit mindestens einer Gegenplatte ( 3 ; 24 ; 82 ), welche zumindest eine elektrisch leitende Schicht ( 8 ; 29 ; 77 ) und zu mindest ein mit dem Kontaktstück des Ankers zusammenwirkendes Gegenkontaktstück ( 10 ; 26 ; 73 a) trägt und wobei die einander gegenüberstehenden leitenden Schichten ( 7 , 8 ; 30 , 29 ; 77 , 77 ) gegeneinander isoliert und mit entgegenge setzter Polarität an Spannung anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker ( 2 ; 22 ; 82 ) in einer ersten Schaltposition mit der Gegenplatte ( 3 ; 24 ; 82 ) einen keilförmigen, zur gemeinsamen Befestigungsstelle spitz zulaufenden Luftspalt ( 6 ) bildet, während in einer zweiten Schaltposition beim Anlegen der Spannung der Anker und die Ge genplatte ohne Luftspalt großflächig aufeinanderliegen. 1. Micromechanical electrostatic relay having at least one armature (2; 22, 24; 32, 52; 82), which on one side with egg NEM carrier (1; 21, 23; 31; 51; 71) resiliently pivotally ver connected is with its free end of at least one contact (9, 12; 25, 26; 40; 62; 77 a) and which at least one elec trically conductive layer (7; 30; 43, 44; 60; 77), further comprising at least one backing plate ( 3; 24; 82) comprising at least one electrically conductive layer (8; 29; 77) and at least one cooperating with the contact piece of the armature mating contact piece (10; 26; carries 73 a) and wherein the opposing conductive layers (7, 8; 30, 29; 77, 77) insulated from one another and can be applied with entgegenge modifying the polarity of voltage, characterized in that the armature (2; 22; 82) in a first switching position with the counter-plate (3; 24; 82) includes a wedge-shaped, the common attachment point tapered air gap (6), while in a second shift position when power is applied to the armature and the Ge genplatte successive lie flat with no air gap.
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anker ( 2 ) den keilförmigen Luft spalt ( 6 ) mit einer feststehenden Gegenplatte ( 3 ) bildet, wo bei das Ankerkontaktstück ( 9 ) in der ersten Schaltposition mit einem auf dem Anker-Träger ( 1 ) angeordneten Ruhekontaktstück ( 13 ) und/oder in der zweiten Schaltposition mit einem der Ge genplatte ( 3 ) zugeordneten Arbeitskontaktstück ( 10 ) Kontakt gibt. 2. Relay according to Claim 1, characterized in that the armature (2) the wedge-shaped air gap (6) with a fixed counter-plate (3), where in the armature contact piece (9) in the first switching position with a on the anchor support (1) arranged resting contact (13) and / or in the second switching position with one of the Ge genplatte (3) assigned work contact element (10) is contact.
3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gegenplatte ein zweiter Anker ( 29 ; 82 ′) ist, daß die zwei voneinander weg gekrümmten Anker ( 22 , 24 ; 82 , 82 ′) den keilförmigen Luftspalt zwischeneinander bilden und daß beide Anker mit je einem Kontaktstück ( 25 , 26 ; 77 a, 77 a′ ) versehen sind und in der zweiten Schaltposition ei nen Arbeitskontakt bilden. 3. Relay according to Claim 1, characterized in that the counter-plate, a second anchor (29; 82 ') is that the two away from one another curved armature (22, 24; 82, 82') forming the wedge-shaped air gap between each other and that both form are provided and in the second switching position ei nen make contact; anchor with one contact (77 a, 77 a '25, 26).
4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest einer der Anker ( 22 , 24 ; 82 ) mit einem Ruhekontaktstück ( 27 , 28 ; 73 a) an dem ihm zuge ordneten Träger ( 21 , 23 ; 71 ) in der ersten Schaltposition ei nen Ruhekontakt bildet. 4. relay records according to claim 3, characterized in that at least one of the anchors (22, 24; 82) having a normally closed contact piece (27, 28; 73 a) to the associated support it supplied (21, 23; 71) first in the shift position ei nen break contact forms.
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhelage des Ankers ( 2 ; 82 ) durch eine stetige Krümmung über einen wesentlichen Teil seiner Gesamtlänge gebildet ist. 5. Relay according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rest position of the armature (2; 82) is formed by a continuous curvature over a substantial part of its total length.
6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Krümmung des Ankers durch die Do tierung einer Oberflächenschicht mit einem eine Längsspannung erzeugenden Element (z. B. Bor) hervorgerufen ist. 6. Relay according to Claim 5, characterized in that the curvature of the armature by the Th orientation of a surface layer with a voltage-generating member is a longitudinal (z. B. boron) is caused.
7. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Krümmung des Ankers ( 82 , 82 ′) durch mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Spannung ( 76 , 78 ) gebildet ist. 7. Relay according to claim 5, characterized in that the curvature of the armature (82, 82 ') by at least two layers of different voltage (76, 78) is formed.
8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück des An kers ( 32 ; 52 ) gegenüber dem Elektrodenteil ( 33 ; 53 ) des Ankers elastisch gelagert ist. 8. Relay according to one of claims 1 to 7, characterized in that the contact piece to the amplifier (32; 52) relative to the electrode member (33; 53) of the armature is elastically mounted.
9. Relais nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die elastische Lagerung des Kontakt stücks ( 40 ; 62 ) gegenüber dem Elektrodenteil des Ankers ( 33 ; 53 ) härter ist als die elastische Verbindung ( 34 bis 38 ; 54 bis 57 ) zwischen Anker ( 32 ; 52 ) und Träger ( 31 ; 51 ). 9. Relay according to Claim 8, characterized in that the elastic mounting of the contact piece (40; 62) relative to the electrode portion of the armature (33; 53) is harder than the elastic connection (34 to 38; 54 to 57) between the anchor (32; 52) and support (31; 51).
10. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker ( 2 ) aus einer dreiseitig freigelegten, unterätzten Oberflächenschicht einer Halbleiter-, z. B. Silizium-Substratplatte ( 1 ; 31 ; 51 ) gebil det ist, während die Gegenplatte ( 3 ) auf einem mit der Ober fläche der Substratplatte verbundenen Gegensubstrat, insbeson dere aus Glas, ausgebildet ist. 10. Relay according to one of claims 1 to 9, characterized in that the armature (2) from a three-side-exposed, under-etched surface layer of a semiconductor, for example silicon substrate plate. (1; 31; 51) is gebil det while the counter-plate (3) is on a top surface of the substrate with the associated counter substrate plate, in particular made of glass, is formed.
11. Relais nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß als Gegenplatte ( 3 ) ein Substrat, vorzugsweise aus Pyrex-Glas, mit schräg geätzter Oberfläche ( 5 ) dient. 11. The relay of claim 10, characterized marked characterized that serves as a counter plate (3) a substrate, preferably made of Pyrex glass, with inclined etched surface (5).
12. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Substratplatten ( 21 , 23 ; 71 , 71 ′) mit ihren jeweils einen freigeätzten Anker ( 22 , 24 ; 82 , 82 ′) bildenden Oberflächen aufeinandergelegt sind, wo bei die Befestigungsstellen der beiden Anker unmittelbar auf einanderliegen und die freien Enden der Anker jeweils in den freigeätzten Bereich ihres zugehörigen Substrats hineinge krümmt sind. 12. Relay according to one of claims 1 to 9, characterized in that two substrate plates (21, 23; 71, 71 ') each with their one etched armature (22, 24; 82, 82') forming surfaces are superposed on each other, where at the attachment points of the two anchor directly to each other and the free ends of each anchor in the etched area of its associated substrate hineinge are curved.
13. Relais nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Substrat ( 71 ) un terhalb der den Anker bildenden Oberflächenschicht ( 77 ) eine weitere, partiell freigeätzte Kontaktschicht ( 73 ) vorgesehen ist, die mit dem gekrümmten Ankerende ( 77 a) einen Ruhekontakt bildet. 13. Relay according to one of claims 10 to 12, characterized in that in said substrate (71) un below the anchor-forming surface layer (77) a further, partially etched free contact layer (73) is provided, which with the curved end of the armature (77 a) forming a normally closed contact.
14. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach einem der An sprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 14. A method for producing a relay according to one of claims to 1 to 10, characterized by the following process steps:
  • a) auf einem Silizium-Substrat ( 1 ) wird ein der späteren An kerfläche entsprechender Bereich mit einem ätzstoppenden Element (z. B. Bor) dotiert; a) on a silicon substrate (1) as boron) is one of the later on kerfläche corresponding area with a ätzstoppenden element (e.g. doped.
  • b) auf dem vorgesehenen Ankerbereich werden durch selektive Abscheidung von Metall- und Isolierschichten eine Elektrode ( 7 ), ein Kontaktstück ( 9 ) und gegebenenfalls eine Stromzu führung zu dem Kontaktstück ( 9 a) erzeugt; b) on the intended anchor region are generated by selective deposition of metal and insulating layers, an electrode (7), a contact piece (9) and optionally a Stromzu guide to the contact piece (9a);
  • c) durch Freiätzen des Ankerbereiches an drei Seiten sowie durch Unterätzung des dotierten Bereiches wird ein zungen förmig frei liegender Anker gewonnen; c) by etching free the anchor area on three sides and by undercutting the doped region is obtained a shaped tongues exposed anchor;
  • d) das Substrat wird an seiner den Anker bildenden Oberfläche mit der Oberfläche eines ein Gegenkontaktstück ( 10 ) und ei ne Gegenelektrode ( 8 ) tragenden Gegensubstrats ( 3 ) verbun den. d) the substrate is at its constituting the armature surface to the surface of a mating contact piece (10) and ei ne counter electrode (8) carrying the counter substrate (3) the verbun.
15. Verfahren zur Herstellung eines Relais nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 15. A process for producing a relay according to claim 12, characterized by the following steps:
  • a) auf einem Silizium-Substrat ( 71 ) wird eine eine Gegenkon taktschicht bildende Metallschicht ( 73 ) zwischen zwei Iso lierschichten ( 72 , 74 ) partiell abgeschieden und mit einer Polysilizium-Schicht ( 75 ) abgedeckt; a) on a silicon substrate (71), a contact layer forming an Gegenkon metal layer (73) between two Iso lierschichten (72, 74) partially covered with deposited and a polysilicon layer (75);
  • b) auf der Polysilizium-Schicht wird zwischen Isolierschichten mit unterschiedlicher innerer Spannung ( 76 , 78 ) eine weite re, eine Ankerelektrode und eine Ankerkontaktschicht bil dende Metallschicht ( 77 ) partiell abgeschieden; b) on the polysilicon layer is between insulating layers of different internal stress (76, 78) a re-wide, an armature electrode, and an anchor contact layer BIL dividend metal layer (77) partially separated;
  • c) zwei in vorgenannter Weise beschichtete Substrate ( 71 , 71 ′) werden mit ihren Oberflächen einander zugewandt miteinander verbunden; c) two coated in the manner described above substrates (71, 71 ') are connected to their surfaces facing each other with each other;
  • d) beide Substrate werden von ihren Außenseiten her zunächst bis zur Polysilizium-Schicht anisotrop geätzt, danach wer den durch isotropes Ätzen der Polysilizium-Schicht jeweils die zugehörigen Anker ( 82 , 82 ′) freigeätzt. d) both substrates are initially etched anisotropically from their outer sides to the polysilicon layer, then who etched by isotropic etching of the polysilicon layer in each case the associated armature (82, 82 ').
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches elektrostatisches Relais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Relais. The invention relates to a micromechanical electrostatic relay according to the preamble of patent claim 1 and a method for producing such a relay.

In der DE 32 07 920 C2 ist bereits ein Verfahren zur Herstel lung eines elektrostatischen Relais der eingangs genannten Art beschrieben. In DE 32 07 920 C2 a method for the produc- tion of an electrostatic relay of the aforementioned type has already been described. Dort wird der Anker aus einer Rahmenplatte aus kristallinem Halbleitermaterial herausgeätzt, wodurch der An ker die volle Dicke des Halbleitermaterials besitzt. Here the armature is etched out of a frame plate made of crystalline semiconductor material, whereby the at ker has the full thickness of the semiconductor material. Der Anker wird dadurch verhältnismäßig starr; The armature is thus relatively rigid; zur Sicherung seiner Be weglichkeit wird an der Lagerstelle eine Art Filmscharnier freigeätzt. a kind of hinge is mobilities to secure its loading on the bearing etched. Außerdem wird zur Vorspannung des Ankers in eine Ruheposition eine eigene Rückstellfaser aus dem Substrat ge bildet. In addition, an own restoring fiber from the substrate is GE forms for biasing the armature in a rest position. Die Rahmenplatte mit dem Anker wird auf eine isolie rende Unterlage gesetzt, welche auch die Gegenelektrode trägt. The frame plate to the armature is set to yield a Insulate any support which also carries the counter electrode. Allerdings besteht zwischen dem Anker und der Gegenelektrode ein verhältnismäßig großer Abstand, der auch bei angezogenem Anker erhalten bleibt. However, there is between the anchor and the counter electrode, a relatively large distance is maintained even when the armature is attracted. Um ein Durchhängen des mittleren Teils des Ankers dabei zu verhindern, sind zusätzliche isolierende Abstandhalter vorgesehen. In order to prevent sagging of the central portion of the armature thereby, additional insulating spacers are provided. Um bei diesem Abstand zwischen Anker und Gegenelektrode die gewünschten Kontaktkräfte zu erzeugen, sind bei diesem bekannten Relais verhältnismäßig große Span nungen erforderlich. In order to produce the desired contact forces at this distance between the armature and the counter electrode, in this known relay relatively large clamping voltages are required.

Es ist auch bekannt, eine dünne Ankerfeder aus der Oberfläche eines Silizium-Substrats zu ätzen (IEEE Transactions on Elec tron Devices, 1978, Seiten 1246 bis 1248). It is also known to etch a thin armature spring from the surface of a silicon substrate (IEEE Transactions on Elec tron Devices, 1978, pages 1246-1248). In diesem Fall ist auch die Gegenkontaktelektrode aus der gleichen Ebene der Sub stratoberfläche wie der Anker gewonnen. In this case, the counter-contact electrode is made of the same level of the sub stratoberfläche is obtained as the anchor. Es fehlt somit eine dem Anker großflächig gegenüberstehende Kondensatorplatte zur Erzeugung einer hohen Kontaktkraft. It therefore lacks the anchor over a large area opposed capacitor plate to produce a high contact force.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mikromechanisches Relais der eingangs genannten Art zu schaffen sowie ein Herstellverfahren hierzu anzugeben, bei dem mit möglichst kleinen Abmessungen eine möglichst hohe elektrostatische Anziehungskraft bei mög lichst kleinen elektrischen Spannungen und somit auch eine möglichst hohe Kontaktkraft erzeugt werden kann. The object of the invention is to provide a micromechanical relay of the aforementioned type and to provide a manufacturing method for this purpose, in which with the smallest possible dimensions as high electrostatic attraction force at AS POSSIBLE small electrical stresses, and thus a very high contact force can be generated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anwendung der kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfah rens durch die Merkmale der Ansprüche 14 und 15, gelöst. According to the invention this object is achieved by applying the characterizing features of claim 1 with respect to the procedural dissolved procedure by the features of claims 14 and 15.

Bei dem erfindungsgemäßen Relais wird mit dem keilförmigen Luftspalt zwischen Anker und Gegenplatte eine hohe Anzugskraft bereits von Beginn der Ankerbewegung an erzeugt. In the relay according to the invention a high tightening force is already generated from the start of the armature movement with the wedge-shaped air gap between the armature and counterplate. Da nach dem Anziehen des Ankers, abgesehen von den notwendigen dünnen Iso lierschichten, keinerlei Luftspalt verbleibt, lassen sich ver hältnismäßig hohe Kontaktkräfte gewinnen. Because after tightening the anchor, apart from the necessary thin Iso lierschichten, no air gap remains, can be ver relatively high contact forces win. Unerwünscht große Luftspalte sowohl im Ruhezustand als auch im angezogenen Zu stand des Ankers werden dadurch vermieden, daß der Anker un mittelbar auf der Oberfläche seines Trägersubstrats ausgebil det ist und mit der Oberfläche der Gegenplatte in Kontakt ge langt. Undesirably large air gaps, both at rest and in the attracted to was the anchor be avoided by the un anchor on the surface of its carrier substrate is indirectly ausgebil det and ge with the surface of the backing plate in contact arrived. Die Keilform des Luftspaltes in der ersten Schaltposi tion bzw. in der Ruheposition des Ankers erreicht man dadurch, daß der Anker von seiner Lagerstelle aus zum freien Ende hin stetig gekrümmt ist, und zwar in eine Ausnehmung seines Trä gers hinein, oder dadurch, daß die Gegenplatte eine abge schrägte Oberfläche besitzt. The wedge shape of the air gap in the first switching posi tion or in the rest position of the armature can be achieved in that the armature is continuously curved from its storage location to the free end, namely into a recess of his Trä gers, or the fact that the Back plate has a beveled surface abge. Auch eine Anordnung mit zwei von einander weg gekrümmten Ankern ist möglich. An arrangement with two curved away from each other anchoring is possible.

Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Relais kommen selek tive Ätz- und Beschichtungsverfahren in Betracht, wie sie an Halbleitersubstraten, beispielsweise an Silizium-Wafern Anwen dung finden. For the preparation of the inventive relay selec tive etching and coating processes may be considered as they are on semiconductor substrates such as silicon wafers shall apply.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will now be described in conjunction with the following drawing. Es zeigt It shows

Fig. 1 ein mikromechanisches Relais mit einem geraden Anker und einer schrägen Gegenplatte, Fig. 1, a micromechanical relay, with a straight and an inclined anchor counterplate

Fig. 2 ein mikromechanisches Relais mit einem gekrümmten An ker und einer geraden Gegenplatte, FIG. 2 a micromechanical relay with a curved At ker and a straight back plate,

Fig. 3 ein mikromechanisches Umschaltrelais mit zwei vonein ander weg gekrümmten Ankern, Fig. 3 shows a micromechanical changeover relay with a vonein other curved away anchors,

Fig. 4a bis 4d verschiedene Verfahrensschritte bei der Her stellung eines Ankers aus bzw. auf einem Silizium-Substrat, FIG. 4a to 4d different process steps in the manufacture of an armature position from or on a silicon substrate

Fig. 5 eine Draufsicht V auf den Anker gemäß Fig. 4d, Fig. 5 is a plan view V on the armature of FIG. 4d

Fig. 6 einen Träger mit Anker für ein Relais nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht, Fig. 6 a support having an anchor for a relay of FIG. 1 in a perspective view;

Fig. 7 eine ausschnittweise Darstellung ähnlich Fig. 6 mit einer abgewandelten Ausführungsform des Ankers, FIG. 7 is a fragmentary view similar to FIG. 6 with an alternate embodiment of the armature,

Fig. 8a bis 8f einzelne Verfahrensschritte bei der Herstel lung eines Relais gemäß Fig. 3 aus zwei Halbleitersubstraten. Fig. 8a-8f individual process steps in the manufacture ment of a relay as shown in FIG. 3 consists of two semiconductor substrates.

In Fig. 1 ist schematisch ein mikromechanisches elektrostati sches Relais dargestellt. In Fig. 1, a micromechanical relay elektrostati cal is schematically illustrated. Dabei ist an einem Träger 1 aus Halbleitersubstrat, vorzugsweise einem Silizium-Wafer, ein zungenförmiger Anker 2 als freigeätzter Oberflächenbereich ausgebildet. Preferably a silicon wafer, a tongue-shaped armature 2 is attached to a carrier 1 from the semiconductor substrate, formed as exposed by surface area. Eine Gegenplatte 3 , beispielsweise aus Glas, ist an Randbereichen so mit dem Träger 1 verbunden, daß der Anker 2 in einem geschlossenen Kontaktraum 4 liegt. A counter plate 3, for example, glass is so connected to peripheral regions with the support 1 that the armature 2 is a closed contact chamber 4. Die Gegenplatte 3 besitzt in dem dem Anker gegenüberliegenden Bereich eine ab geschrägte Fläche 5 , welche mit dem Anker einen keilförmigen Luftspalt 6 bildet. The counter-plate 3 has in the area opposite the armature from a chamfered surface 5 which forms a wedge-shaped air gap 6 with the armature. Um einen elektrostatischen Antrieb zu er zeugen, ist der Anker an seiner Oberfläche mit einer Elektrode 7 in Form einer Metallschicht versehen. To an electrostatic drive testify to it, the anchor is provided on its surface with an electrode 7 in the form of a metal layer. Außerdem ist auf der schrägen Fläche 5 eine Gegenelektrode 8 , ebenfalls in Form ei ner Metallschicht, vorgesehen. In addition to the inclined surface 5 a counter electrode 8, also in the form of egg ner metal layer.

Am freien Ende trägt der Anker ein Kontaktstück 9 ; At the free end of the armature carries a contact piece 9; außerdem ist an der Gegenplatte ein Gegenkontaktstück 10 angeordnet. Also, a mating contact piece 10 is arranged on the counter-plate.

Der Anker wird durch selektive Ätzverfahren aus dem Träger 1 freigelegt, wobei der Innenraum 11 hinter dem Anker durch Un terätzung gemäß Fig. 4 gewonnen wird. The anchor is exposed by selective etching of the substrate 1, wherein the interior space 11 is obtained behind the anchor by Un terätzung shown in Fig. 4. Die schräge Fläche 5 an der Gegenplatte 3 , die beispielsweise aus Pyrex-Glas besteht, wird durch ein entsprechendes Ätzverfahren gewonnen. The inclined surface 5 of the counter-plate 3, which consists for example of pyrex glass, is obtained by an appropriate etching method. Die me tallischen Leiterschichten, nämlich die Elektroden 7 und 8 so wie die Kontaktstücke 9 und 10 werden dabei durch übliche Be schichtungsverfahren gewonnen; The me-metallic conductor layers, namely the electrodes 7 and 8 as the contacts 9 and 10 are thereby obtained by conventional coating methods Be; die jeweiligen Anschlüsse 7 a, 8 a bzw. 9 a und 10 a werden ebenfalls als Metallschichten dabei mit aufgebracht. the respective terminals 7 a, 8 a and 9 a and 10 a are also provided with metal layers applied as this. Soweit jeweils zwei oder mehr Metallschichten in einem gemeinsamen Bereich liegen, beispielsweise die An schlußbahnen 7 a und 9 a für eine Elektrode und für einen Kon taktanschluß, können diese entweder in einer Ebene nebeneinan der liegen und durch Isolierabschnitte getrennt sein oder ge gebenenfalls auch übereinander liegen, wobei dann wiederum ei ne Isolierschicht dazwischen liegt. As far as two or more metal layers lie in a common area, such as on circuit tracks 7 a and 9 a clock terminal for an electrode and a con, they can either in a plane nebeneinan the lie and separated by insulating portions or ge optionally also overlie each other , which in turn ei ne insulating layer in between. Als Größenordnung für ein derartiges Relais läßt sich annehmen, daß ein Silizium-Wafer beispielsweise eine Dicke von etwa 0,5 mm hat, so daß die Ge samthöhe des Relais bei etwa 1 mm liegen könnte. As magnitude of such a relay can be assumed that a silicon wafer for example, has a thickness of about 0.5 mm, so that the Ge samthöhe the relay at about 1 mm could be. Die Länge und Breite des Relais liegen im Millimeterbereich. The length and width of the relay are in the millimeter range. All diese Grö ßenangaben sind jedoch nur als ungefähre Anhaltspunkte zu neh men. However, all this big ßenangaben are only approximate indications to neh men. Der Keilwinkel des Luftspaltes 6 ist übertrieben darge stellt. The wedge angle of the air gap 6 is exaggerated is Darge. In Wirklichkeit liegt er in der Größenordnung von 3° oder weniger. In reality, it is in the order of 3 ° or less. Die Verbindung des Trägers 1 mit der Gegenplatte erfolgt beispielsweise durch anodisches Bonden am Glas-Si- Übergang oder über Metall-Glas-Schichten. The connection of the substrate 1 with the backing plate for example by anodic bonding to the glass-Si transition metal or glass layers. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Anker und Gegenplatte minimiert werden. In this way, the distance between the anchor and back plate can be minimized.

Beim Anlegen einer Spannung an die beiden Elektroden 7 und 8 wird der Anker 2 an die schräge Fläche 5 der Gegenplatte ange zogen, so daß er die gestrichelte Position 2 ′ einnimmt. Upon application of a voltage to the two electrodes 7 and 8 of the armature 2 is oblique to the surface 5 of the backing plate is tightened, so that it 'occupies the dotted position 2. Das freie Ende 2 a des Ankers mit dem Kontaktstück 9 kommt dabei bereits vor dem Erreichen der Ankerendstellung mit dem Gegen kontaktstück 10 in Berührung, so daß sich der Anker im Endbe reich durchbiegt. The free end 2a of the armature with the contact piece 9 is already doing before reaching the anchor end position with the result that the anchor in Endbe bends rich counter contact piece 10 into contact. Auf diese Weise wird der Kontaktdruck er zeugt. In this way, the contact pressure is he testifies. Dabei ist natürlich selbstverständlich, daß zumindest eine der Elektroden 7 bzw. 8 an ihrer Oberfläche mit einer Isolierschicht versehen ist, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Of course, be understood that at least one of the electrodes 7 and 8 provided on its surface with an insulating layer to prevent a short circuit.

Fig. 2 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform. Fig. 2 shows a somewhat modified embodiment. In die sem Fall ist der Anker 2 von der Gegenplatte weg in den Innen raum 11 gekrümmt. In the case, the anchor is 2 curved from the back plate off space in the interior 11. Bei einer genügend großen Krümmung des An kers kann die Gegenplatte ohne Schräge gefertigt werden, so daß die Elektrode 8 auf einer zur Außenoberfläche parallelen Innenoberfläche liegt. When a sufficiently large curvature of the amplifier to the backing plate can be fabricated without slant, so that the electrode 8 is situated on a plane parallel to the outer surface of the inner surface. Die Krümmung des Ankers erreicht man bei der Herstellung durch eine entsprechende Schichtspannung, die wiederum entweder durch eine bestimmte Dotierung oder durch Aufbringen unterschiedlicher Schichten gewonnen wird. The curvature of the armature is achieved in the production by a corresponding film stress, which in turn is obtained either by a specific doping or by applying different layers. Eine hohe Dotierung mit Bor beispielsweise ergibt eine Zug spannung, während eine Dotierung mit Germanium eine Druckspan nung erzeugt. A high doping with boron, for example, results in a voltage-train, while doping with germanium produces a compressive stress. So könnte man zur Erreichung einer Krümmung nach innen die Innenseite mit Bor und/oder die Außenseite des An kers mit Germanium dotieren. Thus, one could dope with germanium amplifier to achieve a curvature inward the inside with boron and / or the outside of the An.

Durch die Krümmung und Vorspannung des Ankers in den Innenraum 11 des Substrats könnte auch ein Ruhekontakt bzw. ein Umschal tekontakt gewonnen werden. The curvature and prestressing of the anchor into the interior 11 of the substrate and a normally closed contact or a switchover could be obtained tekontakt. Wie in Fig. 2 angedeutet ist, be sitzt der Anker ein zusätzliches Kontaktstück 12 , während im Träger 1 ein zusätzliches Gegenkontaktstück 13 andeutungsweise gezeigt ist. As indicated in Fig. 2, be the anchor sits an additional contact piece 12, while an additional mating contact piece 13 allusively shown in the carrier 1. Für dieses Gegenkontaktstück 13 müßte beispiels weise eine zusätzliche Anschlußbahn 13 a vorgesehen werden. Example would be for this mating contact piece 13 additional feeder line 13 a provided.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, diesmal in perspektivischer Schnittdarstellung, wobei ein Umschaltekon takt mit zwei Ankern verwirklicht ist. Fig. 3 shows a modified embodiment, this time in a perspective sectional representation, wherein a clock Umschaltekon is realized with two anchors. Das Relais von Fig. 3 besitzt einen ersten Träger 21 aus Silizium-Substrat mit einem Anker 22 sowie einen zweiten Träger 23 , ebenfalls aus Sili zium-Substrat, mit einem zweiten Anker 24 . The relay of Fig. 3 has a first substrate 21 made of silicon substrate with an armature 22 and a second carrier 23, also made of Sili zium substrate, with a second armature 24th Beide Anker sind voneinander weg ins Innere ihres jeweiligen Substrats gekrümmt und bilden so an der gemeinsamen Berührungsstelle den keilför migen Luftspalt. Both anchors are curved away from each other inside their respective substrate and thus form at the common point of contact to keilför shaped air gap. Am freien Ende besitzt der Anker 22 ein Kon taktstück 25 , in gleicher Weise ist am Anker 24 ein Kontakt stück 26 angeordnet. At the free end of the anchor 22 has a Kon contact piece 25, in the same way a contact piece is at anchor 24. 26. Im Inneren des Substrats 21 ist außerdem ein Gegenkontaktstück 27 , am Substrat 23 ein Gegenkontaktstück 28 vorgesehen. Inside the substrate 21. In addition, a counter-contact piece 27, the substrate 23 is provided a counter-contact piece 28. Jedes dieser Kontaktstücke besitzt nach außen einen Anschluß, nämlich 25 a, 26 a, 27 a und 28 a. Each of these contacts has a connection to the outside, namely 25 a, 26 a, 27 a and 28 a. Die beiden An ker besitzen auf ihrer Oberfläche außerdem je eine Elektrode 29 bzw. 30 , die ebenfalls je einen nur angedeuteten Anschluß 29 a bzw. 30 a besitzen. At the two amplifiers also have on its surface, one electrode 29 or 30, which also have a depending only indicated connection 29 a and 30 a.

Im Ruhezustand sind die beiden Anker jeweils nach innen vorge spannt, so daß jeweils die Kontakte 25 und 27 sowie 26 und 28 geschlossen sind. In the idle state the two armatures are in each case inwardly biased, so that in each case the contacts are closed 25 and 27 as well as 26 and 28. Wird an die beiden Elektroden 29 und 30 Spannung angelegt, so legen sich die beiden Anker 22 und 24 aneinander, wodurch die Kontaktstücke 25 und 26 sich berühren und Kontakt geben. 29 and 30 voltage is applied between the two electrodes, then the two anchor Cart 22 and 24 together, making the contacts 25 and 26 touch and type contact.

Anhand der Fig. 4a bis 4d soll nun ein mögliches Herstell verfahren für einen Anker gemäß Fig. 1 oder 2 angegeben werden. With reference to FIGS. 4a to 4d is now a potential producible according to the method for an anchor FIG. 1 or 2, respectively. Hierbei wird gemäß Fig. 4a zunächst auf einem Si lizium-Substrat 1 ein Oberflächenbereich entsprechend der späteren Ankerfläche mit Bor dotiert (Konzentration größer 1·10 19 cm -3 ). In this case, as shown in FIG. 4a on a first Si substrate 1 lizium a surface area corresponding to the later armature surface with boron doped (concentration greater than 1 x 10 19 cm -3). Es entsteht dabei eine p⁺-Silizium-Schicht von beispielsweise 10 µm Tiefe. This creates a p + silicon layer, for example 10 microns deep. Als Maske dient dabei beispiels weise eine SiO 2 -Schicht von etwa 0,2 µm Dicke. As a mask serves as an example of SiO 2 layer of about 0.2 microns thickness. Durch die hohe Dotierung mit Bor wird die betreffende Schicht gegen das spä tere Unterätzen resistent. Due to the high boron doping the layer in question against the latest, tere undercutting is resistant. Außerdem erzeugt die Bor-Dotierung in der Schicht eine Zugspannung, durch die eine erwünschte Krümmung des Ankers nach innen bewirkt wird. Further, the boron doping in the layer generated a tensile stress is caused by the a desired curvature of the anchor inwardly.

Nach Abdeckung der p⁺-Schicht mit SiO 2 wird eine Metallschicht aufgebracht, die in einer Ebene sowohl eine Elektrodenschicht für den elektrostatischen Antrieb einschließlich einer Zulei tung als auch eine elektrische Stromzuführung für den späteren Ankerkontakt bildet. After covering the p⁺-layer with SiO 2, a metal layer is applied to both an electrode layer for the electrostatic drive including a Zulei direction in a plane as also forms an electrical power supply for the later anchor contact. Die nebeneinander liegenden Metallschich ten werden durch eine entsprechende Maskierung elektrisch von einander getrennt. The adjacent Metallschich th separated by appropriate masking electrically from each other. Als Metall kommt beispielsweise Aluminium in einer Schichtdicke von 0,3 bis 1 µm in Betracht (siehe Fig. 4b). As the metal is aluminum, for example, in a layer thickness of 0.3 to 1 micron considered (see Fig. 4b).

Nach Aufbringen einer weiteren Isolierschicht, z. B. SiO 2 oder Si 3 N 4 mit Hilfe plasma-unterstützter Gasphasenabscheidung PECVD), von beispielsweise 0,2 µm Dicke wird mit Hilfe einer Maske aus Fotoresist ein Goldkontakt 9 , beispielsweise mit ei ner Schichtdicke von mehr als 10 µm, aufgebracht. After applying a further insulating layer, z. B. SiO 2 or Si 3 N 4 using plasma-enhanced chemical vapor deposition PECVD), for example, 0.2 micron thickness using a mask of photoresist Gold Contact 9, for example with egg ner layer thickness of more than 10 microns, is applied.

Schließlich wird gemäß Fig. 4d die Ankerzunge 2 freigelegt. Finally, as shown in FIG. 4d exposed the anchor tongue 2. Dies geschieht durch anisotropes Ätzen an drei Seiten, wie durch die Pfeile 14 angedeutet ist. This is done by anisotropic etching on three sides, as indicated by the arrows 14. Wie aus Fig. 5 in einer Draufsicht zu erkennen ist, entsteht durch dieses Ätzen ein Graben 15 , der den Anker 2 auf drei Seiten umgibt. As shown in Fig. 5 is seen in a plan view, is formed by this etching, a trench 15 surrounding the armature 2 on three sides. Außerdem wird der Anker 2 entsprechend der gestrichelten Linie 16 in Fig. 4d unterätzt. Further, the armature 2 is undercut in accordance with the dashed line 16 in Fig. 4d. Der Anker 2 bleibt also als freitragende Zunge übrig. The armature 2 is therefore left as cantilever tongue. Bei entsprechender Dotierung mit Bor krümmt er sich danach gemäß Fig. 2 nach innen. With appropriate doping with boron he writhes then as shown in FIG. 2 inside.

In Fig. 5 ist in einer Draufsicht (ohne Berücksichtigung der SiO 2 -Isolierschicht) die Elektrodenverteilung auf dem Anker gezeigt. In Fig. 5 is a plan view (excluding the SiO 2 insulating layer) is shown the distribution electrodes on the armature. Zu erkennen sind zwei Elektrodenflächen 17 a und 17 b mit jeweils einer Anschlußfahne, außerdem eine Stromzuleitung 9 a für das Kontaktstück 9 . Evident are two electrode surfaces 17 a and 17 b, each with a terminal lug, equipped with a power supply line 9a for the contact piece. 9 Die Metalloberflächen sind durch Schraffierung kenntlich gemacht. The metal surfaces are indicated by hatching. Natürlich sind auch andere Geometrien hierfür denkbar. Of course, other geometries are also conceivable for this purpose.

Fig. 6 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines Ankers aus bzw. auf einem Substrat. Fig. 6 shows a somewhat modified embodiment of an anchor or on a substrate. Dabei ist wiederum ein Si lizium-Substrat 31 vorgesehen, auf welchem durch selektives Beschichten und Ätzen der Oberfläche ein freitragender Anker gewonnen wird. Here again a lizium Si substrate 31 is provided, on which by selective etching of the surface coating and a self-supporting armature is obtained. Dieser Anker 32 besitzt einen großflächigen Elektrodenteil 33 , der lediglich über verhältnismäßig schmale Lagerstege 34 , 35 und 36 sowie 37 und 38 am Substrat hängt. This anchor 32 has a large-area electrode part 33 which depends only on relatively narrow bearing webs 34, 35 and 36 as well as 37 and 38 on the substrate. Dabei dienen die schräg gestellten Stege 37 und 38 zur seitli chen Stabilisierung des Ankers. The webs inclined 37 and 38 are used to seitli chen stabilization of the armature. Von dem Elektrodenteil 33 er streckt sich eine schmale, zum Teil vom Anker freigeschnittene Kontaktzunge 39 nach vorne, welche an ihrem freien Ende ein Kontaktstück 40 trägt. Of the electrode member 33 he stretches a narrow, partly cut away from the armature contact tongue 39 forward, which 40 at its free end a contact piece. Von dem Kontaktstück 40 führt eine Stromzuleitungsbahn 41 über den Lagersteg 35 auf das Substrat zu einem Kontaktanschluß 42 , während auf dem Elektrodenteil 33 liegende Elektrodenschichten 43 und 44 jeweils über entspre chende Leiterbahnen 45 und 46 auf den Lagerstegen 34 und 36 mit einem Elektrodenanschluß 47 verbunden sind. Of the contact piece 40 carries a power supply line path 41 via the bearing web 35 to the substrate to a contact terminal 42, while lying on the electrode portion 33 electrode layers 43 and 44 are each connected via corre sponding conductor tracks 45 and 46 on the bearing webs 34 and 36 to an electrode terminal 47 ,

Die Querschnitte der Lagerstege 34 bis 38 einerseits und der Kontaktzunge 39 andererseits sind so bemessen, daß die Kon taktzunge 39 gegenüber dem Elektrodenteil 33 härter gelagert ist als der Elektrodenteil 33 gegenüber dem Substrat 31 . The cross-sections of the bearing ridges 34 to 38 on the one hand and of the contact tongue 39 on the other hand are sized so that the con tact tongue 39 is mounted harder against the electrode portion 33 as the electrode member 33 opposite to the substrate 31st Damit wird sichergestellt, daß der Anker der elektrostatischen An ziehungskraft wenig Widerstand entgegensetzt, nach dem Anzie hen an der Gegenelektrode jedoch einen verhältnismäßig hohen Kontaktdruck erzeugen kann. This ensures that the armature of the electrostatic attractive force at little resistance, after Anzie hen at the counter electrode, however, can produce a relatively high contact pressure.

Fig. 7 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 6 (teilweise abgebrochen) eine etwas abgewandelte Form des An kers. FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 (partially broken) kers a slightly modified form of An. Zum einen dienen zur Lagerung des Ankers 52 bzw. On the one used for the storage of the armature 52 and des Elektrodenteils 53 auf dem Substrat 51 zwei längsgerichtete Lagerstege 54 und 55 sowie zwei quer gerichtete, auf Torsion beanspruchte Lagerstege 56 und 57 . the electrode portion 53 on the substrate 51 two longitudinal bearing webs 54 and 55 and two transverse, claimed to torsion bearing webs 56 and 57th Auf zweien der Lagerstege, 54 und 55 , sind Anschlußbahnen 58 und 59 für die Elektrode 60 vorgesehen. On two of the bearing webs, 54 and 55, connection tracks 58 and 59 are provided for the electrode 60. Natürlich sind auch weitere Abwandlungen der La gerelemente für den Anker denkbar. Of course, other modifications of the La gerelemente for the armature are possible.

Außerdem ist in Fig. 7 am Anker eine teilweise freigeschnit tene Kontaktzunge 61 gezeigt, die einen Brückenkontakt 62 trägt und somit keinen eigenen Anschluß besitzt. In addition, as shown in Fig. 7 at anchor a partial freigeschnit tene contact tongue 61 which carries a bridge contact 62 and thus has no inherent connection. Dieser Brücken kontakt 62 arbeitet in bekannter Weise mit zwei in einer Ebene liegenden Gegenkontaktelementen zusammen, die er beim Anschalten des Ankers überbrückt. These bridges contact 62 operates in a known manner together with two coplanar mating contact elements which it bridges when turning of the armature. Natürlich können die Einzel elemente der Darstellung von Fig. 7 für sich ebenso wie die übrigen Einzelelemente der anderen Figuren beliebig kombiniert werden. Of course, the individual elements can the illustration of FIG. 7 for themselves as well as the other individual elements of the other figures are combined as desired.

In den Fig. 8a bis 8f sind außerdem die Schritte eines ab gewandelten Herstellungsverfahrens für ein Relais mit zwei An kern gezeigt. In FIGS. 8a to 8f further comprising the steps of a manufacturing method for converted from a relay core with two are shown on. Dieses Verfahren kommt beispielsweise zur Gewin nung eines Wechslerrelais ähnlich Fig. 3 in Betracht. This method is used for example to threaded opening of a changeover relay similar to Fig. 3 into consideration. Im Ge gensatz zu dem Verfahren gemäß Fig. 4 wird hier in dem Sub stratblock jeweils eine zusätzliche Metallschicht erzeugt, welche dann zusammen mit dem Anker einen Ruhekontakt bilden kann, so daß beim Aufeinanderklappen zweier praktisch identi scher Schichtsysteme ein Wechslerrelais erzeugt werden kann. In Ge contrast to the method of FIG. 4 stratblock will each generate an additional metal layer here in the sub, which can then form together with the armature a normally closed contact, so that a changeover relay can be generated when stacked flaps of two virtually identi cal layer systems.

Gemäß Fig. 8a wird zunächst auf einem Silizium-Substrat 71 eine fotolithografisch strukturierte SiO 2 -Schicht 72 und dar auf eine Goldschicht 73 abgeschieden. According to Fig. 8a a photolithographically patterned SiO 2 layer 72 and is on a gold layer 73 is first deposited on a silicon substrate 71. Auf der Gold-Schicht wird sodann eine SiO 2 -Schicht 74 so abgeschieden, daß die Oberseite des innenliegenden Endes 73 a der Gold-Schicht von dem SiO 2 unbedeckt bleibt. A SiO 2 layer 74 is then deposited on the so-gold layer, that the upper side of the inner end 73 remains uncovered by the SiO 2 a gold layer. Dieses Element 73 a bildet später einen Ruhekontakt. This element 73 a later forms a normally closed contact.

Gemäß Fig. 8b wird auf dem gesamten Wafer eine Polysilizium- Schicht 75 abgeschieden, deren Höhe dem gewünschten späteren Kontaktabstand entspricht. Referring to FIG. 8b a polysilicon layer 75 is deposited over the entire wafer, the amount corresponding to the desired spacing later contact.

Danach wird gemäß Fig. 8c auf der Polysilizium-Schicht 75 ei ne Schicht 76 aus Si 3 N 4 , dann eine Gold-Schicht 77 und darauf eine SiO 2 -Schicht 78 so abgeschieden, daß das innenliegende freie Ende 77 a der Gold-Schicht weder von Si 3 N 4 unterlegt noch mit SiO 2 bedeckt ist. Then 8c is shown in Fig. On the polysilicon layer 75 ei ne layer 76 of Si 3 N 4, then a gold layer 77 and on a SiO 2 layer 78 deposited so that the inner free end 77 a of the gold layer is covered by either Si 3 N 4 backed even with SiO 2. Dieses Element wird später der Anker mit Wechslerkontakt. This element is later, the anchor with changeover contact. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, werden alle diese Schichten oder zumindest jeweils ein Teil dieser Schichten auch am rechten Rand des Wafers zum Zweck des Ni veauausgleichs abgeschieden. As can be seen from the drawing, all of these layers, or at least a part of each of these layers also at the right edge of the wafer for the purpose of Ni veauausgleichs be deposited. Auf dem äußeren Rand des Wafers wird dann eine ringsum laufende Pyrex-Glas-Schicht 79 abge schieden. A current round Pyrex glass layer is then excreted abge 79 on the outer edge of the wafer. Ein zweiter Wafer 71 ′, der in gleicher Weise gemäß Fig. 8a bis 8c aufgebaut wird, erhält auf dem Rand eine Me tallschicht 80 . A second wafer 71 ', which is constructed in the same manner as shown in FIG. 8a to 8c, obtained on the edge of a metal layer Me 80th Die Pyrex-Schicht und die Metallschicht zusam men ermöglichen den Fügeprozeß. The Pyrex layer and the metal layer together measures enable the joining process. Hierbei werden gemäß Fig. 8d die beiden Wafer (einer mit Pyrex-Schicht 79 , einer mit Me tallschicht 80 ) in an sich bekannter Verbindungstechnik, bei spielsweise durch anodisches Bonden, gefügt und fixiert. Here, according to Fig. 8d the two wafers (with a Pyrex layer 79, a metal layer with Me 80) in a known per se connection technology, for example by anodic bonding, bonded and fixed.

Gemäß Fig. 8e wird der Wafer-Verbund nunmehr geätzt. According to Fig. 8e of the wafer assembly is now etched. Dabei wird das einkristalline Silizium-Substrat 71 bzw. 71 ′ der bei den Wafer anisotrop geätzt, bis die Ätzfront 81 bzw. 81 ′ die Polysilizium-Schicht 75 bzw. 75 ′ erreicht hat. Fig. 8e stellt eine gedachte Momentaufnahme des Ätzvorgangs in dem Moment dar, in dem die Ätzfront die Polysilizium-Schicht erreicht hat. The single-crystal silicon substrate 8e It is 71 or 71 'of the anisotropically etched in the wafer until the etch front 81 and 81', the polysilicon layer has reached 75 or 75 '.. Represents an imaginary snapshot of the etching in the represents moment in which the etch front reaches the polysilicon layer.

Nunmehr wird die Polysilizium-Schicht isotrop geätzt. Now, the polysilicon layer is etched isotropically. Dabei werden die drei Schichten 76 (Si 3 N 4 ), 77 (Gold) und 78 (SiO 2 ) freigelegt und bilden einen Anker 82 bzw. 82 ′, der sich infol ge seiner inneren Spannungen krümmt. The three layers 76 (Si 3 N 4), 77 (gold) and 78 (SiO 2) are exposed and form an armature 82 and 82 ', which curves disturbances generated ge its internal tensions. Am freien Ende dieses An kers 82 bzw. 82 ′ bildet das überstehende Leiterbahnende ein Kontaktstück 77 a ( 77 a′), das auf dem ruhenden Gegenkontakt 73 a aufliegt ( Fig. 8f). At the free end of the amplifier at 82 or 82 'forms the supernatant conductor end a contact piece 77 a (77 a'), the rest on the counter contact 73 a rests (Fig. 8f).

Der Verbund stellt nunmehr ein an sich funktionstüchtiges Re lais dar und wird durch Abschluß des offenliegenden Relaisin neren gehäust, z. B. durch Fügen jeweils einer Deckplatte auf Ober- und Unterseite des Verbundes. The composite it is now adding a functional se Re lay and by the conclusion of the exposed Relaisin neren housed, z. B. by joining each a cover plate on top and bottom of the composite. Dadurch wird das Relais von der Umgebung hermetisch abgedichtet. Therefore the relay of the environment is hermetically sealed. Vor dem Gehäusen kann das Relais mit einer Schutzgasatmosphäre befüllt werden. Before the relay housings can be filled with an inert gas atmosphere.

Bei dem anhand von Fig. 8 beschriebenen Herstellungsverfahren wird somit aus zwei praktisch identischen Schichtsystemen, die auf Silizium-Substraten aufgebracht sind, durch Aufeinander klappen und Fügen ein massiver Block hergestellt. In the production process described with reference to FIG. 8 is thus a solid block of two practically identical layer systems which are applied on silicon substrates, fold by stacking and joining produced. In dem In nenraum dieses Blocks werden dann durch anisotropes Ätzen des Substrats und durch isotropes Ätzen des innenliegenden Poly siliziums die federnden Anker 82 und 82 ′ freigelegt. In the inner space of this block, then by anisotropic etching of the substrate by isotropic etching and the internal poly silicon, the resilient anchor 82 and 82 'exposed. Damit werden während des Beschichtungsvorgangs erzeugte innere Span nungen, nämlich eine Zugspannung in der Si 3 N 4 -Schicht 76 und eine Druckspannung in der SiO 2 -Schicht 78 , im sozusagen vor letzten Fertigungsschritt freigesetzt, wodurch der schaltbare Anker gekrümmt und zum Gegenkontakt hin vorgespannt wird. So that inner clamping generated during the coating process, openings, namely a tensile stress in the Si 3 N 4 layer 76 and a compressive stress in the SiO 2 layer 78 is released in so to speak before the last manufacturing step, whereby the switchable anchor curved and biased toward the mating contact point will.

Damit wird innerhalb jeweils eines Wafers ein Ruhekontakt ge bildet. For a normally closed contact is ge forms within each of a wafer. Der schaltbare Anker kann später durch elektrostati sche Kräfte (siehe Fig. 3) die äußeren Kontaktpaare öffnen und das innere Kontaktpaar schließen. The switchable anchor can later elektrostati cal forces (see Fig. 3) Open the outer contact pairs and close the inner contact pair.

Wie alle Schichten sind auch in Fig. 8 die Isolationsschich ten übertrieben dick gezeichnet. Like all layers are drawn with exaggerated thickness in FIG. 8 th the Isolationsschich. Der dabei in den Fig. 8d bis 8f erweckte Eindruck, die Isolationsschichten 76 bzw. 78 würden ein Schließen des inneren Kontaktpaares 77 a- 73 a ver hindern, trifft in Wirklichkeit nicht zu. The case in Figs. 8d-8f created the impression that insulation layers 76 and 78 would be closing the inner contact pair 77 a-73 a ver prevent, is not true in reality. Lediglich der Voll ständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die Schicht 77 von einander isolierte Leiterbahnen für die jeweilige Ankerelek trode einerseits und für den Kontaktanschluß andererseits bil det. Only half of the full resistance is to be noted that the layer 77 of mutually insulated conductor tracks for the respective electrode Ankerelek one hand, and bil det for the contact pads on the other.

Patent Citations
Cited PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE3207920C2 *5 Mar 19829 Feb 1984International Standard Electric Corp., 10022 New York, N.Y., UsTitle not available
Non-Patent Citations
Reference
1 *IEEE Transactions on Electron Devices, ED-25, No. 10, October 1978, S. 1246-1248
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE4437259C1 *18 Oct 199419 Oct 1995Siemens AgMicro-mechanical electrostatic relay with spiral contact spring bars
DE4437260C1 *18 Oct 199419 Oct 1995Siemens AgMicro-mechanical electrostatic relay with slotted spring tongue surface
DE4437261C1 *18 Oct 199419 Oct 1995Siemens AgMikromechanisches elektrostatisches Relais
DE10047113A1 *22 Sep 200025 Apr 2002Pepperl & FuchsSensoreinrichtung
DE10047113C2 *22 Sep 200018 Jun 2003Pepperl & FuchsSensoreinrichtung
DE10118195C1 *11 Apr 20017 Nov 2002Siemens AgNuclear magnetic resonance (NMR) machine for patient imaging uses an electrostatic relay for switching of the conductor system so that problems caused by magnetic field interference do not occur
DE19646667A1 *12 Nov 199614 May 1998Fraunhofer Ges ForschungMicromechanical electrostatic relay production
DE19646667C2 *12 Nov 199612 Nov 1998Fraunhofer Ges ForschungVerfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais
DE19730715C1 *17 Jul 199726 Nov 1998Fraunhofer Ges ForschungVerfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Relais
DE19736674C1 *22 Aug 199726 Nov 1998Siemens AgMicromechanical electrostatic relay
DE19800189A1 *5 Jan 199822 Jul 1999Fraunhofer Ges ForschungLateral micromechanical switch for electrical current switching
DE19800189C2 *5 Jan 199818 May 2000Stefan VogelMikromechanischer Schalter
DE19807214A1 *20 Feb 199816 Sep 1999Siemens AgMikromechanisches elektrostatisches Relais
DE19823690C1 *27 May 19985 Jan 2000Siemens AgMikromechanisches elektrostatisches Relais
DE19854450A1 *25 Nov 199815 Jun 2000Tyco Electronics Logistics AgMikromechanisches elektrostatisches Relais
DE19854450C2 *25 Nov 199814 Dec 2000Tyco Electronics Logistics AgMikromechanisches elektrostatisches Relais
DE19929595C1 *28 Jun 199931 May 2001Tyco Electronics Logistics AgSwitching relay e.g. silicon microrelay, has drive element used for deformation of spring blade fixed at either end to bring attached movable contact into contact with stationary contact
CN1842886B27 Aug 200428 Sep 2011秦内蒂克有限公司Micro electromechanical system switch
EP0685864A1 *8 Dec 19946 Dec 1995The Nippon Signal Co. Ltd.Planar solenoid relay and production method thereof
EP0685864A4 *8 Dec 199429 Oct 1997Nippon Signal Co LtdPlanar solenoid relay and production method thereof.
EP0710971A14 Oct 19958 May 1996Siemens AktiengesellschaftMicromechanical relay
EP0710972A14 Oct 19958 May 1996Siemens AktiengesellschaftMicromechanical relay
EP0713235A14 Oct 199522 May 1996Siemens AktiengesellschaftMicromechanical electrostatic relay
EP1024512A1 *21 Oct 19982 Aug 2000Omron CorporationElectrostatic micro-relay
EP1024512A4 *21 Oct 19984 Dec 2002Omron Tateisi Electronics CoElectrostatic micro-relay
EP1366518A1 *6 Mar 20023 Dec 2003Analog Devices, Inc.In-situ cap and method of fabricating same for an integrated circuit device
EP1366518A4 *6 Mar 200211 Mar 2009Analog Devices IncIn-situ cap and method of fabricating same for an integrated circuit device
EP1703532A1 *14 Mar 200620 Sep 2006Omron CorporationMicro electromechanical switch and method of manufacturing the same
EP1788603A1 *24 Oct 200623 May 2007Samsung Electronics Co., Ltd.RF MEMS switch and method for fabricating the same
US5635750 *3 Oct 19953 Jun 1997Siemens AktiengesellschaftMicromechanical relay with transverse slots
US5872496 *8 Dec 199416 Feb 1999The Nippon Signal Co., Ltd.Planar type electromagnetic relay and method of manufacturing thereof
US619167124 Jul 199820 Feb 2001Siemens Electromechanical Components Gmbh & Co. KgApparatus and method for a micromechanical electrostatic relay
US623630026 Mar 199922 May 2001R. Sjhon MinnersBistable micro-switch and method of manufacturing the same
US629192225 Aug 199918 Sep 2001Jds Uniphase, Inc.Microelectromechanical device having single crystalline components and metallic components
US638820324 Jul 199814 May 2002Unitive International LimitedControlled-shaped solder reservoirs for increasing the volume of solder bumps, and structures formed thereby
US710956023 Dec 200219 Sep 2006Abb Research LtdMicro-electromechanical system and method for production thereof
US713915919 Sep 200121 Nov 2006Pepper1 + Fuchs GmbhSensor device
US746312614 Mar 20069 Dec 2008Omron CorporationMicro electromechanical switch and method of manufacturing the same
US747117627 Aug 200430 Dec 2008Qinetiq LimitedMicro electromechanical system switch
US765962127 Feb 20069 Feb 2010Unitive International LimitedSolder structures for out of plane connections
US76747015 Feb 20079 Mar 2010Amkor Technology, Inc.Methods of forming metal layers using multi-layer lift-off patterns
US77287034 Apr 20061 Jun 2010Samsung Electronics Co., Ltd.RF MEMS switch and method for fabricating the same
US78390008 May 200923 Nov 2010Unitive International LimitedSolder structures including barrier layers with nickel and/or copper
US78797158 Oct 20071 Feb 2011Unitive International LimitedMethods of forming electronic structures including conductive shunt layers and related structures
US79326155 Feb 200726 Apr 2011Amkor Technology, Inc.Electronic devices including solder bumps on compliant dielectric layers
US82942698 Dec 201023 Oct 2012Unitive InternationalElectronic structures including conductive layers comprising copper and having a thickness of at least 0.5 micrometers
WO1994018688A1 *31 Jan 199418 Aug 1994Brooktree CorporationMicromachined relay and method of forming the relay
WO1994019819A1 *14 Feb 19941 Sep 1994Siemens AktiengesellschaftMicromechanical relay with hybrid actuator
WO1994027308A1 *6 May 199424 Nov 1994Cavendish Kinetics LimitedBi-stable memory element
WO1998006118A1 *30 Jul 199712 Feb 1998McncEncapsulated micro-relay modules and methods of fabricating same
WO1999010907A1 *24 Jul 19984 Mar 1999Siemens Electromechanical Components Gmbh & Co. KgMicromechanical electrostatic relay and method for the production thereof
WO1999043013A1 *21 Dec 199826 Aug 1999Tyco Electronics Logistics AgMicro-mechanical electrostatic relay
WO2000031767A1 *25 Nov 19992 Jun 2000Tyco Electronics Logistics AgMicromechanical electrostatic relay
WO2000052722A1 *1 Mar 20008 Sep 2000Raytheon CompanyMethod and apparatus for an improved single pole double throw micro-electrical mechanical switch
WO2000057445A1 *17 Mar 200028 Sep 2000Abb Research Ltd.Microrelay working parallel to the substrate
WO2000058980A1 *26 Mar 19995 Oct 2000Minners R SjhonBistable micro-switch and method of manufacturing the same
WO2001015184A1 *7 Aug 20001 Mar 2001Cronos Integrated Microsystems, Inc.Microelectromechanical device having single crystalline components and metallic components and associated fabrication methods
WO2005022575A1 *27 Aug 200410 Mar 2005Qinetiq LimitedMicro electromechanical system switch.
WO2007022500A2 *18 Aug 200622 Feb 2007Teravicta Technologies, Inc.Microelectromechanical switches having mechanically active components which are electrically isolated from components of the switch used for the transmission of signals
WO2007022500A3 *18 Aug 200624 May 2007William G FlynnMicroelectromechanical switches having mechanically active components which are electrically isolated from components of the switch used for the transmission of signals
WO2010049865A1 *24 Oct 20096 May 2010Nxp B.V.Mems switch with reduced impact stress
Classifications
International ClassificationH01H59/00, H01H1/50, H01H1/00
Cooperative ClassificationH01H1/50, B81B3/0086, B81B2203/0384, B81B2201/014, H01H59/0009, B81B2203/019, H01H1/0036, B81B2203/0118, H01H2059/0081
European ClassificationH01H59/00B, H01H1/00M, B81B3/00S8
Legal Events
DateCodeEventDescription
11 Feb 19938100Publication of the examined application without publication of unexamined application
11 Feb 1993D1Grant (no unexamined application published) patent law 81
5 Aug 19938364No opposition during term of opposition
16 Feb 1995AGHas addition no.
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11 Jul 1996AGHas addition no.
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16 Dec 20108339Ceased/non-payment of the annual fee