本申请涉及半导体器件领域，特别是涉及一种继电器。
背景技术：
微机电系统(microelectromechanicalsystems,mems)技术的发展促进了传统机电系统的微型化与集成化。继电器作为一种具有电路控制功能的电气元件，在工业生产、航空航天、日常生活与国防军事等领域有着广泛的应用。而随着现代电气系统对电子器件小型化、集成化要求的提高，继电器的微型化是其发展的主要趋势之一。
按照驱动方式的不同，mems继电器可以分为：静电型、电磁型、电热型、压电型等。不同驱动方式有着其各自的特点。但是传统的继电器不能保证驱动力大的同时使用较低的驱动电压及能耗。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的继电器驱动电压大的问题，提供一种继电器。
一种继电器，包括：
基底；
静触点，设置于所述基底的表面；
致动结构，与所述基底间隔设置，所述致动结构包括支撑板、与所述支撑板连接的两个支撑臂、以及设置于所述支撑臂的第一导电层，所述两个支撑臂间隔设置；
动触点，设置于所述支撑板，所述动触点与所述静触点至少部分层叠；
支撑体，固定设置于所述基底表面，所述两个支撑臂远离所述支撑板的一端通过所述支撑体支撑，从而使得所述致动结构与所述基底间隔设置；
第二导电层，设置于所述基底靠近所述致动结构的表面，并与所述支撑板至少部分层叠。
在其中一个实施例中，所述支撑板与所述第二导电层完全层叠。
在其中一个实施例中，所述静触点凸出于所述基底表面，所述动触点设置于所述支撑板靠近基底的表面，并靠近所述支撑板远离所述两个支撑臂的端部。
在其中一个实施例中，所述静触点的数量为两个且间隔相邻设置，当所述致动结构弯曲靠近所述基底时，所述动触点与所述两个静触点接触。
在其中一个实施例中，所述静触点设置于所述基底远离所述支撑体的一端。
在其中一个实施例中，所述第一导电层设置于所述支撑臂远离所述基底的表面，且所述第一导电层的热膨胀系数大于所述支撑臂的热膨胀系数。
在其中一个实施例中，所述支撑体为两个且间隔设置，并分别与所述两个支撑臂的一端固定连接。
在其中一个实施例中，每个所述支撑体包括：
第一支撑部，与一个所述支撑臂固定连接；
第二支撑部，夹设于所述基底和所述第一支撑部之间，并与所述基底和所述第一支撑部固定连接。
在其中一个实施例中，所述继电器还包括接电部，所述接电部设置于所述基底表面并与所述第一支撑部接触。
在其中一个实施例中，所述继电器还包括绝缘层，设置于所述动触点与所述支撑板之间。
本申请提供的所述继电器，包括基底、静触点、致动结构、支撑板、两个支撑臂、第一导电层、动触点、支撑体和第二导电层。使用致动结构通过电热驱动下弯，再利用所述支撑板和所述第二导电层之间的静电力驱动致动结构和基底进一步接近。从而使位于支撑板的动触点和位于第二导电层的静触点接触并保持接触，达到通电的目的。本申请中将支撑板和和第二导电层分别作为静电驱动的正负极板，有利于降低驱动电压。两种驱动方式的混合驱动方式降低了驱动电压，减小了能耗。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的继电器的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的继电器的致动结构靠近基底的表面的俯视示意图；
图3为本申请一实施例提供的继电器的制备方法中第一阶段的制备流程示意图；
图4为本申请一实施例提供的继电器的制备方法中第二阶段的制备流程示意图；
图5为本申请一实施例提供的继电器的制备方法中第三阶段的制备流程示意图。
标号说明：
10继电器
100基底
110接电部
120静触点
200致动结构
201硅片
210支撑板
212动触点
220支撑臂
230第一导电层
300支撑体
310第一支撑部
320第二支撑部
400第二导电层
500绝缘层
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，本申请实施例提供一种继电器10，其包括基底100、静触点120、致动结构200、支撑板210、动触点212、两个支撑臂220、第一导电层230、支撑体300和第二导电层400。所述致动结构200与所述基底100间隔设置。
所述静触点120设置于所述基底100表面。所述致动结构200包括所述支撑板210、所述动触点212、所述两个支撑臂220、以及所述第一导电层230。所述两个支撑臂220间隔设置。所述动触点212设置于所述支撑板210并与所述静触点120至少部分层叠。所述两个支撑臂220与所述支撑板210连接。所述支撑体300固定设置于所述基底100表面。所述两个支撑臂220远离所述支撑板210的一端通过所述支撑体300支撑，从而使得所述致动结构200与所述基底100间隔设置。所述第一导电层230设置于所述两个支撑臂220。所述第二导电层400设置于所述基底100靠近所述致动结构200的表面，并与所述支撑板210至少部分层叠。
所述基底100的材料不限，可以采用绝缘材料也可以采用导电材料，只要能够保持形状即可。当所述基底100为绝缘材料时，所述第二导电层400与所述基底100之间可以设置一层绝缘层500。在一个实施例，所述基底100的材料为玻璃。
所述致动结构200在电热驱动下可以弯曲，从而靠近所述基底100。所述致动结构200可以为导电材料，比如硅基材料或者半导体材料。在一个实施例中，所述致动结构200可以为单晶硅。在一个实施例中，所述致动结构200可以为一体结构也可以分体设置。所述两个支撑臂220间隔设置。所述两个支撑臂220可以平行设置，也可以不平行设置。在一个实施例中，所述两个支撑臂220与所述支撑板210形成一个u形。
在一个实施例中，所述支撑体300与所述致动结构200可以一体成型设置成一个整体结构。所述支撑体300可以给所述致动结构200提供支撑，从而使得所述致动结构200与所述基底100间隔设置。在一个实施例中，所述致动结构200与所述基底100平行。
所述第一导电层230可以为长条形，并覆盖所述支撑臂220。在一个实施例中，所述第一导电层230的形状为“门”形，所述支撑臂220的形状与所述第一导电层230相同。在一个实施例中，所述两个支撑臂220为两个长条，所述第一导电层230覆盖所述两个支撑臂220形成第一导电条和第二导电条，并在所述两个支撑臂220与所述支撑板210连接的端部设置有第三导电条，所述第三导电条用于连接所述第一导电条和所述第二导电条。在一个实施例中，所述两个支撑臂220在与所述支撑板210连接的端部设置有连接条，用于连接所述两个支撑臂220。所述支撑板210连接于所述连接条。所述第三导电条覆盖于所述连接条远离所述基底100的表面。在一个实施例中，所述第一导电层230的第三导电条设置于所述支撑板210远离所述基底100的表面，满足当所述支撑臂220或所述第一导电层230的两端加电压vt时可以形成回路的条件。
所述第一导电层230设置于所述两个支撑臂220的表面。所述第一导电层230可以设置于所述两个支撑臂220面向所述基底100的表面也可以设置于远离所述基底100的表面。所述第一导电层230的材料不限，只要能够保证导电并且热膨胀系数与所述支撑臂220不同即可。在一个实施例中，所述第一导电层230为金属。比如，所述第一导电层230可以选用金属镍。
所述第二导电层400的形状和面积不限，可以根据实际需求任意设置。所述第二导电层400与所述支撑板210至少部分层叠，所述至少部分层叠是指所述支撑板210在所述基底100上的投影与所述第二导电层400具有重合的部分。
所述动触点212与所述静触点120至少部分层叠，即所述动触点212在所述基底100上的投影与所述静触点120至少部分重合。所述动触点212和所述静触点120接触时，所述继电器10处于通电状态。所述动触点212和所述静触点120断开接触时，所述继电器10处于断电状态。所述动触点212和所述静触点120为导电材料。在一个实施例中，所述动触点212与所述静触点120为金属材料。对所述第二导电层400和所述支撑板210之间加电压ve，所述第二导电层400与所述支撑板210作为静电驱动的电极板，利用正负极板间的静电吸引力使所述致动结构200向所述基底100靠近。在静电驱动下，当所述致动结构200与所述基底100足够靠近时，所述动触点212与所述静触点120可以接触，断电时所述致动结构200自动弹开，所述动触点212与所述静触点120分离，从而实现开关功能。
在本实施例中，先将电热驱动电压vt施加于所述支撑臂220与所述支撑体300连接的两个端点使所述致动结构200通过电热驱动下弯，当所述致动结构200弯到使所述动触点212和所述静触点120接触或很接近时，再对所述第二导电层400和所述支撑板210之间加静电驱动电压ve，利用所述支撑板210和所述第二导电层400之间的静电力驱动所述致动结构200和所述基底100进一步接近，从而使所述动触点212和所述静触点120接触并保持接触，达到通电的目的。本申请中将所述支撑板210和所述第二导电层400分别作为静电驱动的正负极板，有利于降低驱动电压。两种驱动方式的混合驱动方式降低了驱动电压，减小了能耗。
在一个实施例中，所述支撑板210与所述第二导电层400完全层叠。所述支撑板210在所述基底100上的投影与所述第二导电层400完全重合，此时静电驱动的相对极板的面积最大，有利于减小驱动电压。
在一个实施例中，所述静触点120凸出于所述基底100表面，所述动触点212设置于所述支撑板210靠近基底100的表面，并靠近所述支撑板210远离所述两个支撑臂220的端部。在一个实施例中，所述静触点120凸出于所述基底100表面
在一个实施例中，所述静触点120的数量为两个且间隔相邻设置，当所述致动结构200弯曲靠近所述基底100时，所述动触点212与所述两个静触点120接触。所述动触点212在所述基底100上的投影与两个静触点120都有重合的部分。所述两个静触点120连接负载，所述动触点212与所述两个静触点120接触时，使所述两个静触点120之间电流导通。在另一实施例中，所述两个静触点120和所述动触点212的组合可以有并排的多个，以便同时控制多个负载一起工作。本实施例中，所述静触点120设置为相邻的两个，并用所述两个静触点120连接负载，可以方便线路的连接和所述继电器10的使用。
在一个实施例中，所述静触点120设置于所述基底100远离所述支撑体300的一端。所述静触点120可以设置于所述基底100表面任意位置，只要当所述致动结构200靠近所述基底100时，所述动触点212可以和所述静触点120接触，并且所述支撑板210与所述第二导电层400不会短路即可。
在本实施例中，所述静触点120设置于所述基底100远离所述支撑体300的一端，则所述动触点212的位置也可以相对于所述静触点120设置于所述致动结构200远离所述支撑体300的一端。使得所述致动结构200移动时，所述动触点120的移动距离最大，可以使用最小的驱动电压达到最大的驱动距离。当所述致动结构200靠近所述基底100时，所述动触点212和所述静触点120可以最先接触，便于减小驱动电压；当所述致动结构200远离所述基底100时，所述动触点212和所述静触点120可以最先分离，防止所述动触点212和所述静触点120产生粘连。
在一个实施例中，所述第一导电层230设置于所述支撑臂220远离所述基底100的表面。所述第一导电层230的热膨胀系数大于所述支撑臂220的热膨胀系数。所述支撑臂220与所述第一导电层230固定连接。在一个实施例中，所述第一导电层230为了便于导电，可以为至少一层金属。为了便于导电，所述电热驱动的电压vt也可以加在所述第一导电层230的两端。在本实施例中，所述第一导电层230设置于所述支撑臂220远离所述基底100的表面，所述第一导电层230可以选用热膨胀系数较大的金属，更方便所述继电器10的制作，也有利于降低成本。
在一个实施例中，所述支撑体300为两个且间隔设置，并分别与所述两个支撑臂220的一端固定连接。每一个所述支撑体300分别与一个支撑臂220的端部固定连接。在一个实施例中，所述两个支撑体300与所述致动结构200可以一体成型设置为一个整体。在本实施例中，所述支撑体300设为两个且间隔设置，方便进行电热驱动时电压vt可以直接作用于所述支撑臂220和所述第一导电层230。
在一个实施例中，每个所述支撑体300包括第一支撑部310和第二支撑部320。一个所述第一支撑部310与一个所述支撑臂220固定连接。所述第二支撑部320夹设于所述基底100和所述第一支撑部310之间，并与所述基底100和所述第一支撑部310固定连接。在一个实施例中，所述第一支撑部310与所述致动结构200可以一体成型设置为一个整体，所述第二支撑部320和所述基底100可以一体成型设置为一个整体。在本实施例中，所述支撑体300设置为所述第一支撑部310和所述第二支撑部320固定连接，可以使所述继电器10的制作更加方便。
在一个实施例中，所述继电器10还包括接电部110，设置于所述基底100表面并与所述第一支撑部310接触。所述接电部110用于使所述致动结构200和所述第二导电层400电连接。在一个实施例中，所述接电部110设置于所述两个支撑体300之间并向远离所述静触点120的方向延伸部分，便于连接电线。在一个实施例中，所述接电部110可以选用金属，便于导电。在本实施例中，设置所述接电部110，可更方便在所述基底100表面增加引线以便于对所述接电部110与所述第二导电层400间施加静电驱动电压ve。
在一个实施例中，所述继电器10还包括绝缘层500。所述绝缘层500设置于所述动触点212与所述支撑板210之间。所述绝缘层500用于防止所述动触点212与所述支撑板210产生电接触，影响所述继电器10正常工作。
本申请一实施例还提供一种用mems工艺制作继电器10的制备方法，所述基底100采用玻璃，所述致动结构200采用硅片201，包括如下步骤：
请参见图3，第一阶段，对玻璃片进行工艺处理：
s100，提供500μm厚度的玻璃片，使用rca清洗机进行清洗，烘干后备用；
s110，第一次光刻，在所述玻璃片表面涂抹厚度2.8μm的正胶az5214和厚度1.4μm的lor，用干法刻蚀或koh湿法腐蚀
s120，第二次光刻，在所述玻璃片表面涂抹厚度2.8μm的正胶az5214和厚度1.4μm的lor，溅射金属层共
请参见图4，第二阶段，对硅片201进行处理：
s200，提供n型并且晶向为<100>，电阻率为0.2ωm～0.5ωm的硅片201，使用rca清洗机清洗，烘干后备用；
s210，第三次光刻，在所述硅片201表面涂抹厚度为1.6μm的正胶az5214，用rapier刻蚀台阶，刻蚀高度为1.5μm，用去胶液去除光刻胶，得到所述第一支撑部310；
s220，第四次光刻，在所述硅片201表面涂抹厚度为2.8μm的正胶az5214，用rapier刻蚀台阶，刻蚀高度为1.5μm，用去胶液去除光刻胶，得到所述静触点120位置的凹槽，用于放置所述动触点212的材料；
s240，在所述硅片201表面热氧生长sio2掩膜，sio2的厚度为
s250，第五次光刻，在所述静触点120位置的凹槽内的sio2掩膜表面涂抹厚度为2.8μm的正胶az5214；用rie刻蚀sio2掩膜，刻蚀深度
s260，第六次光刻，在所述具有所述绝缘层500的硅片表面涂抹厚度为2.8μm的正胶az5214和1.4μm厚度的lor，溅射金属层，溅射总厚度
请参见图5，第三阶段，对处理完成的硅片和玻璃片进行键合及后续处理：
s300，对所述具有所述动触点212的硅片有动触点212的一面涂8μm厚度的正胶azp4620进行保护，对硅片201进行热氧处理，湿法去除光刻胶掩膜，然后将所述第一支撑部310和所述第二支撑部320对准，对硅片201与步骤s120后得到的玻璃片进行阳极键合，得到所述支撑体300，用boe漂洗去除所述硅片201背离所述玻璃片的表面的sio2掩膜；
s310，用koh减薄所述硅片201的厚度至20μm，得到硅-玻璃键合体；
s320，第七次光刻，在所述硅-玻璃键合体中硅片201背离玻璃片的表面涂抹1.6μm厚的正胶az5214，用干法刻蚀硅片201，干法去除光刻胶；
s330，第八次光刻，在硅片201背离玻璃片的一面涂抹厚度为2.8μm的正胶az5214和1.4μm厚度的lor，溅射厚度为1μm的金属ni，正胶剥离，去除光刻胶，得到继电器10。
经检测，本实施例所制备的继电器10中所用的电热驱动电压为1-2v，静电驱动电压为5v。可见本申请提供的继电器10可以大大降低继电器10的驱动电压，能耗低。
在一个实施例中，步骤s120和步骤s260中溅射的金属层按cr/au/pt/au/pt/au的顺序从前到后依次溅射，溅射的多层金属的厚度为：cr为
在一个实施例中，所述硅片201可以使用单晶硅。所述硅片201的厚度不限，比如可以为几十微米到几百微米。在一个实施例中，在步骤s310中所述硅片201经过减薄后，厚度可以为15μm-20μm。
在一个实施例中，步骤s300中用boe漂洗sio2掩膜时，可以过漂以保证sio2掩膜完全去除。
在本实施例中继电器10的制备方法中，继电器10中的各结构的厚度可以根据需要进行任意调节，只要保证所述继电器10的所述动触点212与所述静触点120的距离在1μm-4μm即可。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。