一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)及其制備方法。該固態(tài)電子開關(guān)包括：襯底、控制橋、絕緣層、金屬互聯(lián)、被控橋、鈍化層、一對控制電極焊盤和一對被控電極焊盤；控制橋通過一對控制電極焊盤接入控制電路，從而接收來自控制電路的控制信號，被控橋通過一對被控電極焊盤接入被控電路。本發(fā)明的固態(tài)電子開關(guān)僅在狀態(tài)轉(zhuǎn)換的瞬間消耗電能，而在保持接通和斷開的狀態(tài)時均不需要消耗電能，具有雙穩(wěn)態(tài)特性；可以雙向?qū)?，不含任何可動部件，因此可以工作在惡劣的環(huán)境中；具備優(yōu)秀的抗靜電和電磁干擾的特性；基于集成電路半導(dǎo)體工藝，具有極好的與集成電路半導(dǎo)體工藝兼容性；可用作電火工品的短路保險開關(guān)。
【專利說明】 —種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機電子開關(guān)，具體涉及一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]基于集成電路半導(dǎo)體工藝的微電子開關(guān)主要包括二極管開關(guān)和三極管開關(guān)管，這些開關(guān)管通常工作在飽和區(qū)或截止區(qū)，不是雙穩(wěn)態(tài)的，這就意味著維持開關(guān)的閉合或斷開需要持續(xù)能量供應(yīng)。對于二極管開關(guān)，當加載在PN節(jié)兩端的電壓高出其耐壓時，會出現(xiàn)擊穿，造成開關(guān)管失去開關(guān)功能。對于三極管開關(guān)，閉合條件依賴于加載在發(fā)射極和集電極兩端的電壓差，因此在電路處在惡劣環(huán)境例如電路電源受外部溫度、電磁或力學(xué)沖擊而難以提供穩(wěn)定的電壓時，容易造成開關(guān)管工作可靠性降低。并且這些開關(guān)僅能實現(xiàn)單向?qū)?，使用存在一定的局限性?br> [0003]隨著微機電系統(tǒng)設(shè)計加工技術(shù)的不斷進步，基于微機電系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計、加工的微開關(guān)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。微機電開關(guān)中一般都由可動部件在控制電壓或電流的激勵下發(fā)生橫向、縱向、法向或旋轉(zhuǎn)運動，可動部件進入到不同位置上來控制開關(guān)的通斷。這類開關(guān)可以在一定程度上降低外部電磁沖擊對于其工作的影響，并且可以實現(xiàn)雙向的導(dǎo)通，但其對力學(xué)沖擊和溫度沖擊較為敏感。由于其含有運動件，而通過可動部件實現(xiàn)電氣連接使開關(guān)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并且在進行微加工并釋放的過程中容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)粘連從而造成成品率較低，同時可動部件也難以滿足某些在長期儲存后使用的需求。此外，大多數(shù)微機電開關(guān)也不是雙穩(wěn)態(tài)的。此外，由于制造工藝問題，這類開關(guān)也難以與成熟的集成電路半導(dǎo)體工藝兼容。
[0004]由此期望一種具有雙穩(wěn)態(tài)特性，可以雙向?qū)?，對外部溫度，電磁和力學(xué)條件不敏感的，不含有可動部件并具有良好集成電路半導(dǎo)體工藝兼容性的開關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于集成電路半導(dǎo)體工藝的固態(tài)電子開關(guān)，具有雙穩(wěn)態(tài)特性，可以雙向?qū)?，對外部溫度，電磁和力學(xué)條件不敏感，不含有可動部件，并與集成電路半導(dǎo)體工藝兼容。
[0006]本發(fā)明的一個目的在于提供一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)。
[0007]本發(fā)明的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)包括:襯底、控制橋、絕緣層、金屬互聯(lián)、被控橋、鈍化層、一對控制電極焊盤和一對被控電極焊盤；其中，控制橋形成在襯底上，包括一對控制電極，以及連接二者的控制橋區(qū)；絕緣層覆蓋在控制橋上；絕緣層上與控制橋的一對控制電極正對的位置設(shè)置有多個通孔，形成通孔陣列；被控橋形成在絕緣層上，包括一對被控電極，以及連接二者的被控橋區(qū)；一對被控電極與一對控制電極的位置不重疊；被控橋區(qū)覆蓋控制橋區(qū)發(fā)生電爆的位置；鈍化層形成在被控橋上；在鈍化層中，分別與一對控制電極和一對被控電極相對的地方設(shè)置有焊盤通孔，一對控制電極焊盤和一對被控電極焊盤分別通過焊盤通孔嵌入鈍化層；金屬互聯(lián)通過絕緣層上的通孔陣列，將一對控制電極分別與一對控制電極焊盤電學(xué)互聯(lián)；一對被控電極分別與一對被控電極焊盤相接觸形成電學(xué)互聯(lián)；一對控制電極焊盤分別連接至控制電路的兩端；一對被控電極焊盤分別連接至被控電路的兩端。
[0008]控制橋的厚度不超過2 μ m，長度不超過400 μ m,材料為Al或Cu，或者為重摻雜的半導(dǎo)體多晶硅。被控橋的厚度不超過2 μ m，長度不超過400 μ m,材料為Al或Cu，或者為重摻雜的半導(dǎo)體多晶硅。為了減小電阻，控制橋的控制橋區(qū)，或者被控橋的被控橋區(qū)，形狀為矩形，寬度在2 μ m?40 μ m之間,或者形狀為中間窄兩端寬的結(jié)構(gòu)，并且為軸對稱的圖形，中間的最小寬度在2 μ m?40 μ m,兩端的最大的寬度在40 μ m?400 μ m。
[0009]絕緣層的厚度在0.5 μ m?2 μ m之間，用于保持控制橋和被控橋?qū)Ь€之間的絕緣。鈍化層位于最外層，材料采用與CMOS工藝相兼容的絕緣抗氧化材料，用于保護固態(tài)電子開關(guān)，防止其被氧化。
[0010]控制橋通過一對控制電極焊盤接入控制電路，從而接收來自控制電路的控制信號。被控橋通過一對被控電極焊盤接入被控電路?？刂齐娐钒l(fā)出大幅值小脈寬電流的控制信號，控制橋發(fā)生電爆，控制橋區(qū)產(chǎn)生等離子體，等離子體膨脹做功將重疊在控制橋區(qū)之上的被控橋區(qū)破壞，被控橋斷開，實現(xiàn)被控電路從常通向常斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。被控橋是無極性的，因此可以雙向?qū)ā４蠓敌∶}寬電流的幅值為I?10安培，脈寬通常不超過10 μ S。
[0011]本發(fā)明的固態(tài)電子開關(guān)作用是當被控電路需要由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)保持接通狀態(tài)時，控制電路不發(fā)出任何信號，此時固態(tài)電子開關(guān)不消耗任何電能。當被控電路需要固態(tài)電子開關(guān)斷開時，控制電路施加一個控制信號，發(fā)生電爆，斷開被控橋之后，固態(tài)電子開關(guān)將不再消耗任何電能。
[0012]本發(fā)明的固態(tài)電子開關(guān)可以雙向?qū)ǎ缓魏慰蓜硬考?，因此可以工作在惡劣的環(huán)境中，例如溫差大和力學(xué)過載大的環(huán)境中。此外，本發(fā)明的開關(guān)僅在狀態(tài)轉(zhuǎn)換的瞬間消耗電能，而在保持接通和斷開的狀態(tài)時均不需要消耗電能，因此具有雙穩(wěn)態(tài)特性。同時，該開關(guān)僅能在特定的大幅值小脈寬的電流控制信號下發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此具備優(yōu)秀的抗靜電和電磁干擾的特性。
[0013]與加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014]1、作用時間短:加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)利用恒流產(chǎn)生的熱量，將上層的金屬熔斷實現(xiàn)由開關(guān)由閉合到斷開的轉(zhuǎn)換，而本發(fā)明在控制橋上施加脈沖電壓信號，下層橋產(chǎn)生等離子體，利用等離子體爆發(fā)將上層金屬沖斷，該過程持續(xù)時間遠遠小于加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換時間；
[0015]2、功耗低:加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)需要持續(xù)的較大的電流對其加熱才能完成開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因而需要較高的功耗，而本發(fā)明僅在開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間消耗能量，且由于電壓信號幅值大但脈寬小，總體功耗遠小于加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)；
[0016]3、工藝要求低:加熱熔斷型的固態(tài)電子開關(guān)對工藝要求，特別是各層厚度要求較高，實際生產(chǎn)中各層厚度與理論設(shè)計值存在工藝誤差，會造成器件作用條件發(fā)生較大的變化，因而造成器件可靠性降低，而本發(fā)明對于各層厚度要求較低，在工藝誤差范圍內(nèi)都可以可靠的作用，因而具有更明顯的工藝優(yōu)勢。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的制備方法。
[0018]本發(fā)明的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的制備方法，包括以下步驟:
[0019]I)提供襯底；
[0020]2)將襯底氧化；
[0021]3)通過濺射、化學(xué)氣相沉積CVD和離子注入等工藝在襯底上覆蓋一層控制橋的材料，厚度不超過2μπι;
[0022]4)通過光刻和刻蝕對控制橋的材料圖形化，形成控制橋；
[0023]5)在控制橋上覆蓋一層絕緣材料，形成絕緣層，厚度在3 μ m?6 μ m之間；
[0024]6)刻蝕絕緣層，形成多個通孔，排布成通孔陳列，并在通孔陣列中填充金屬，形成金屬互聯(lián)；
[0025]7)通過濺射、CVD和離子注入等工藝在絕緣層上覆蓋一層被控橋的材料，厚度不超過2 μ m ;
[0026]8)通過光刻和刻蝕對被控橋的材料圖形化，形成被控橋，被控橋的一對被控電極與控制橋的一對控制電極的位置不重疊，被控橋區(qū)覆蓋控制橋區(qū)發(fā)生電爆的位置；
[0027]9)在控制橋上覆蓋一層絕緣抗氧化材料，形成鈍化層，厚度在0.2μπι?2μπι之間；
[0028]10)與被控橋的一對被控電極和控制橋的一對控制電極的位置向?qū)?yīng)，刻蝕鈍化層，形成焊盤通孔；
[0029]11)在焊盤通孔中填充焊盤金屬，并對焊盤金屬進行合金工藝，形成一對控制焊盤和一對被控焊盤。
[0030]在完成上述步驟，形成由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)后，控制橋的一對控制電極連接外部的控制電路，被控橋的一對被控電極連接到外部的被控電路中。
[0031]本發(fā)明的制備方法基于集成電路半導(dǎo)體工藝，具有極好的與集成電路半導(dǎo)體工藝兼容性。
[0032]本發(fā)明的又一目的在于提供一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)用于電火工品的短路保險開關(guān)的用途。
[0033]本發(fā)明還可以應(yīng)用于敏感電火工品的短路保險。傳統(tǒng)的電火工品發(fā)火組件主要有金屬橋絲、爆炸箔、可反應(yīng)橋、半導(dǎo)體橋和金屬膜橋這幾類。其中，金屬橋絲焊接于兩根金屬電極之間，當金屬電極通入電流時，橋絲發(fā)熱引燃與橋絲接觸的發(fā)火藥。現(xiàn)實設(shè)計和應(yīng)用中金屬橋絲存在明顯缺陷，一是在要求有大于10mA的較高安全電流時，則需要大于28V的較高的發(fā)火電壓及大于1mJ的較高的發(fā)火能量；二是為了降低金屬橋絲的發(fā)火電壓、發(fā)火電流和發(fā)火能量，必須減小橋絲直徑，增加發(fā)火藥感度，造成了電火工品的安全電流下降，也降低了電火工品的抗靜電抗電磁干擾的能力，這意味著為使電火工品低能可靠發(fā)火，需要降低電火工品安全性。爆炸箔因為具有高于1000V極高的起爆電壓和安全電流，因而具有較高的安全性，但由于其發(fā)火所需電壓較高，驅(qū)動電路復(fù)雜因而難以順應(yīng)傳爆序列小型化、低成本化的需求，用于驅(qū)動飛片的可反應(yīng)橋所需的發(fā)火電壓相比爆炸箔雖有明顯降低，但發(fā)火電壓的絕對值大于100V，仍然遠遠高于其他電火工品。半導(dǎo)體橋和金屬膜橋可以實現(xiàn)小型化和低成本化，其獨特的橋型結(jié)構(gòu)造成電流密度在橋區(qū)處突然增大，使得該類火工品換能元能以較低的電壓和較低的發(fā)火能量發(fā)火，發(fā)火電壓小于5Υ(10μ f)，同時也可以具有大于200mA的安全電流閾值。但半導(dǎo)體橋和金屬膜橋的橋區(qū)尺寸、橋區(qū)材料和橋區(qū)工藝也限制了安全電流進一步的提升，難以滿足某些行業(yè)要求如國軍標中對電火工品提出的1A1W5(1安培I瓦5分鐘)分鐘不發(fā)火的要求。因此，設(shè)計一種在非發(fā)火狀態(tài)下具有大于IA的高安全電流、較高抗靜電和電磁干擾能力，同時在發(fā)火狀態(tài)下需發(fā)火電壓小于4V(10y f)、發(fā)火能量較低發(fā)火能量小于0.08W的電火工品短路保險開關(guān)，成為了一項巨大的挑戰(zhàn)。
[0034]本發(fā)明的固態(tài)電子開關(guān)可以用作電火工品短路的保險開關(guān)，將本發(fā)明的被控橋與電火工品并聯(lián)，將電火工品短路，以提高電火工品的安全電流。
[0035]作為電火工品短路的保險開關(guān)，被控橋的電阻應(yīng)該小于電火工品的電阻，同時被控橋也應(yīng)該具有一定的承受電流的能力，綜上考慮，被控橋區(qū)的形狀為矩形，或者形狀為中間窄兩端寬的結(jié)構(gòu)，在保證一定電流承受能力的同時降低其電阻，以達到分流的目的。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0037]本發(fā)明采用控制橋通過一對控制電極焊盤接入控制電路，從而接收來自控制電路的控制信號，被控橋通過一對被控電極焊盤接入被控電路，當被控電路保持接通狀態(tài)時，不消耗任何電能；當被控電路需要斷開時，控制電路施加一個控制信號，發(fā)生電爆，斷開被控橋之后，固態(tài)電子開關(guān)將不再消耗任何電能。本發(fā)明的固態(tài)電子開關(guān)可以雙向?qū)?，不含任何可動部件，因此可以工作在惡劣的環(huán)境中，并且具有雙穩(wěn)態(tài)特性；基于集成電路半導(dǎo)體工藝，具有極好的與集成電路半導(dǎo)體工藝兼容性；具備優(yōu)秀的抗靜電和電磁干擾的特性；可用作電火工品的短路保險開關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的一個實施例的爆炸圖；
[0039]圖2為本發(fā)明的實施例一的控制橋覆蓋在襯底上的示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明的實施例一的被控橋覆蓋在絕緣層上的示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明的實施例二的控制橋覆蓋在襯底上的示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明的實施例二的被控橋覆蓋在絕緣層上的示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明的一次性雙穩(wěn)態(tài)由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的制備方法的流程圖；
[0044]圖7為本發(fā)明的控制橋連接的外部的控制電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0046]實施例一
[0047]如圖1所示，本實施例的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)包括:襯底1、控制橋2、絕緣層3、被控橋4、鈍化層5、金屬互聯(lián)7、一對控制電極焊盤62和一對被控電極焊盤64 ;其中，控制橋2形成在襯底I上，包括一對控制電極21，以及連接二者的控制橋區(qū)22 ；絕緣層3覆蓋在控制橋2上；絕緣層3上與控制橋2的一對控制電極21正對的位置設(shè)置有多個通孔31，形成通孔陣列；被控橋4形成在絕緣層3上，包括一對被控電極41，以及連接二者的被控橋區(qū)42 ;控制橋2和被控橋4的形狀均為對稱圖形，二者的對稱軸互相垂直，相交于中心，一對被控電極41與一對控制電極21不重疊，被控橋區(qū)42覆蓋控制橋區(qū)22發(fā)生電爆的位置；鈍化層5形成在被控橋4上；在鈍化層4中，分別與一對控制電極和一對被控電極相對的地方設(shè)置有焊盤通孔，一對控制電極焊盤62和一對被控電極焊盤64分別通過焊盤通孔嵌入鈍化層5 ;金屬互聯(lián)7通過絕緣層上的通孔陣列，將一對控制電極21分別與一對控制電極焊盤62電學(xué)互聯(lián)；一對被控電極41分別與一對被控電極焊盤64相接觸形成電學(xué)互聯(lián)；一對控制電極焊盤62分別連接至控制電路的兩端；一對被控電極焊盤64分別連接至被控電路的兩端。
[0048]如圖2所示，本實施例中，控制橋的控制橋區(qū)22采用兩端寬中間窄的形狀，包括兩個形狀相同的等腰梯形，和一個矩形，兩個梯形的較小的底邊相對，中間連接矩形，形成軸對稱的圖形。梯形的較大的底邊在40?400 μ m之間，矩形的寬度在2?40 μ m之間。如圖3所示，被控橋的被控橋區(qū)42的形狀和控制橋的形狀相同?？刂茦虻膶ΨQ軸與被控橋的對稱軸互相垂直，并且正交于各自的幾何中心，從而形成一對被控電極41與一對控制電極21的位置不重疊；被控橋區(qū)42與控制橋區(qū)22的位置重疊。控制橋區(qū)22或被控橋區(qū)42的形狀還可以是兩個相同的等腰梯形，較小的底邊相對連接。
[0049]為了使被控橋區(qū)的形狀具有更小的線寬，還可以在被控橋區(qū)上覆蓋一層抗反射涂層，厚度不超過I μ m，材料采用氮化鈦TiN。在預(yù)連通橋上覆蓋抗反射涂層，在光刻形成被控橋時，降低光刻的光反射，有利于減小掩膜版中最小線寬，提高曝光質(zhì)量。
[0050]實施例二
[0051 ] 如圖4所示，在本實施例中，控制橋區(qū)22的形狀為矩形，長度不超過40 μ m,寬度在2?40 μ m之間。被控橋區(qū)42的形狀與控制橋區(qū)的形狀相似，如圖5所示。
[0052]以實施例二為例，本發(fā)明的一次性雙穩(wěn)態(tài)由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的制備方法，包括以下步驟，如圖6所示:
[0053]S1.提供襯底，材料采用半導(dǎo)體材料硅〈100〉或半導(dǎo)體材料硅〈110〉；
[0054]S2.將襯底氧化；
[0055]S3.通過濺射、化學(xué)氣相沉積CVD和離子注入等工藝在襯底上覆蓋一層控制橋的材料，厚度不超過2 μ m,控制橋的材料采用Al ；
[0056]S4.通過光刻和刻蝕對控制橋的材料圖形化,形成控制橋,長度不超過400 μ m,控制橋區(qū)為矩形，寬度在2 μ m?40 μ m之間；
[0057]S5.通過PECVD工藝在控制橋上覆蓋一層Si02，形成絕緣層，厚度為I μ m ;
[0058]S6.刻蝕絕緣層，形成多個通孔，排布成通孔陳列，并在通孔陣列中填充金屬鋁Al，形成金屬互聯(lián)；
[0059]S7.通過濺射工藝在絕緣層上覆蓋一層Al，厚度不超過2 μ m ;
[0060]S8.通過光刻和刻蝕對Al圖形化,形成被控橋,長度不超過400 μ m,被控橋區(qū)為矩形，寬度在2 μ m?40 μ m之間，被控橋與控制橋的對稱軸互相垂直，并且?guī)缀沃行闹睾希?br> [0061]S9.通過PECVD工藝在控制橋上覆蓋一層Si02，形成鈍化層；
[0062]S10.與被控橋的一對被控電極和控制橋的一對控制電極的位置向?qū)?yīng)，刻蝕鈍化層，形成焊盤通孔；
[0063]Sll.在焊盤通孔中填充焊盤金屬Pad,并對焊盤金屬進行合金工藝,形成穩(wěn)定的易鍵合的一對控制焊盤和一對被控焊盤。
[0064]如圖7所示，控制電路為一種基于電容放電的電控電路，具體包括:直流電源DC、二極管D1、電容Cl和晶閘管Ql ;電路的兩個輸出端b和c分別與一對控制焊盤62連接；晶閘管Ql控制電極a連接控制信號。電路通電后，直流電源DC通過二極管Dl向電容Cl充電，此時固態(tài)電子開關(guān)處于閉合狀態(tài)，當需要斷開時，向晶閘管Ql的控制極a施加控制信號，晶閘管導(dǎo)通，電容Cl通過晶閘管Ql向控制橋2放電，控制橋發(fā)生電爆炸，斷開位于絕緣層上的被控橋，固態(tài)電子開關(guān)斷開。
[0065]綜上,該實施方式具有雙穩(wěn)態(tài)特性,可以雙向?qū)?對外部溫度，電磁和力學(xué)條件不敏感的，不含有可動部件并具有良好集成電路半導(dǎo)體工藝兼容性。并且，該開關(guān)可以應(yīng)用于電火工品的短路保護。
[0066]最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述固態(tài)電子開關(guān)包括:襯底(I)、控制橋(2)、絕緣層(3)、金屬互聯(lián)(7)、被控橋(4)、鈍化層(5)、一對控制電極(21)焊盤(62)和一對被控電極(41)焊盤(64);其中，控制橋(2)形成在襯底(I)上，包括一對控制電極(21)，以及連接二者的控制橋區(qū)(22);絕緣層(3)覆蓋在控制橋(2)上；絕緣層(3)上與控制橋(2)的一對控制電極(21)正對的位置設(shè)置有多個通孔，形成通孔陣列；被控橋(4)形成在絕緣層(3)上，包括一對被控電極(41)，以及連接二者的被控橋區(qū)(42)；一對被控電極(41)與一對控制電極(21)的位置不重疊；被控橋區(qū)(42)覆蓋控制橋區(qū)(22)發(fā)生電爆的位置；鈍化層(5)形成在被控橋(4)上；在鈍化層(5)中，分別與一對控制電極(21)和一對被控電極(41)相對的地方設(shè)置有焊盤通孔，一對控制電極(21)焊盤￠2)和一對被控電極(41)焊盤￠4)分別通過焊盤通孔嵌入鈍化層(5);金屬互聯(lián)(7)通過絕緣層(3)上的通孔陣列，將一對控制電極(21)分別與一對控制電極(21)焊盤(62)電學(xué)互聯(lián)；一對被控電極(41)分別與一對被控電極(41)焊盤￠4)相接觸形成電學(xué)互聯(lián)；一對控制電極(21)焊盤￠2)分別連接至控制電路的兩端；一對被控電極(41)焊盤￠4)分別連接至被控電路的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述控制橋(2)的厚度不超過2μ m,長度不超過400 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述被控橋(4)的厚度不超過2μ m,長度不超過400 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述控制橋(2)的控制橋區(qū)(22)，或者被控橋(4)的被控橋區(qū)(42)，形狀為矩形，寬度在2 μ m?40 μ m之間。
5.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述控制橋(2)的控制橋區(qū)(22)，或者被控橋(4)的被控橋區(qū)(42)，形狀為中間窄兩端寬的結(jié)構(gòu)，并且為軸對稱的圖形，中間的最小寬度在2 μ m?40 μ m,兩端的最大的寬度在40 μ m?400 μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述鈍化層(5)的材料采用與CMOS工藝相兼容的絕緣抗氧化材料。
7.如權(quán)利要求1所述的固態(tài)電子開關(guān)，其特征在于，所述絕緣層(3)的厚度在0.5 μ m?2 μ m之間。
8.—種權(quán)利要求1所述的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)的制備方法，其特征在于，所述制備方法，包括以下步驟: 1)提供襯底； 2)將襯底氧化； 3)在襯底上覆蓋一層控制橋的材料； 4)通過光刻和刻蝕對控制橋的材料圖形化，形成控制橋； 5)在控制橋上覆蓋一層絕緣材料，形成絕緣層； 6)刻蝕絕緣層，形成多個通孔，排布成通孔陳列，并在通孔陣列中填充金屬，形成金屬互聯(lián)； 7)在絕緣層上覆蓋一層被控橋的材料； 8)通過光刻和刻蝕對被控橋的材料圖形化，形成被控橋，被控橋的一對被控電極與控制橋的一對控制電極的位置不重疊，被控橋區(qū)覆蓋控制橋區(qū)發(fā)生電爆的位置； 9)在控制橋上覆蓋一層絕緣抗氧化材料，形成鈍化層； 10)與被控橋的一對被控電極和控制橋的一對控制電極的位置向?qū)?yīng)，刻蝕鈍化層，形成焊盤通孔； 11)在焊盤通孔中填充焊盤金屬，并對焊盤金屬進行合金工藝，形成一對控制焊盤和一對被控焊盤。
9.一種權(quán)利要求1所述的由常通向常斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的固態(tài)電子開關(guān)用于電火工品的短路保險開關(guān)的用途。
【文檔編號】H03K17/56GK104168007SQ201410333760
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】婁文忠, 丁旭冉, 趙越 申請人:北京理工大學(xué)