具有恒定電容的mems器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及MEMS器件，更具體而言，本發(fā)明涉及減少由于MEMS器件內(nèi)的寄生現(xiàn)象所導(dǎo)致的損耗和諧波。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS開關(guān)往往具有輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)以及使輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)有選擇地連接的可移動(dòng)構(gòu)件。節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)構(gòu)件兩者都經(jīng)常形成在襯底上。開關(guān)可以具有電極，其在使用過程中施加靜電力，從而朝輸出節(jié)點(diǎn)上的接觸件向下推動(dòng)(urge)懸臂。輸入節(jié)點(diǎn)、可移動(dòng)構(gòu)件和輸出節(jié)點(diǎn)在連接的情況下形成了用于將信號從輸入節(jié)點(diǎn)引導(dǎo)至輸出節(jié)點(diǎn)的電通道。要向斷開這一通道，所述電極施加相反的力，或者根本不施加任何力，從而促使可移動(dòng)構(gòu)件遠(yuǎn)離輸出節(jié)點(diǎn)。
[0003]不期望的是，施加至輸入節(jié)點(diǎn)的充分高的射頻功率(即RF功率)能夠在輸入節(jié)點(diǎn)和襯底之間建立非線性寄生電容一一其建立諧波。換言之，該寄生電容隨著輸入電壓而變化。不期望的是，這個(gè)不可預(yù)測的輸入寄生電容建立可能對性能造成不利影響的諧波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種MEMS設(shè)備具有襯底、輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)以及處于輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間的MEMS開關(guān)。所述開關(guān)對輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有選擇地連接，在所述開關(guān)斷開時(shí)所述輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)電隔離。所述設(shè)備還具有處于襯底內(nèi)的輸入摻雜區(qū)域和處于襯底內(nèi)的輸出摻雜區(qū)域。所述輸入摻雜區(qū)域和輸出摻雜區(qū)域通過襯底電隔離，即，它們之間的電阻遏制了兩個(gè)摻雜區(qū)域之間的不可忽略的電流的流動(dòng)。所述輸入摻雜區(qū)域與輸入節(jié)點(diǎn)形成了輸入電容，而所述輸出摻雜區(qū)域與輸出節(jié)點(diǎn)形成了輸出電容。
[0005]可以認(rèn)為輸入摻雜區(qū)域具有處于襯底內(nèi)的外周緣。在這種情況下，可以認(rèn)為襯底形成了所述外周緣周圍的邊界區(qū)域，而所述邊界區(qū)域具有比輸入摻雜區(qū)域更高的電阻。在說明性實(shí)施例中，輸入摻雜區(qū)域的至少一部分與所述輸入節(jié)點(diǎn)垂直對準(zhǔn)(即在垂直方向上存在重疊)。可以按照類似的方式，輸出摻雜區(qū)域的至少一部分與所述輸出節(jié)點(diǎn)垂直對準(zhǔn)。
[0006]各種實(shí)施方式可以采用多個(gè)開關(guān)。出于該目的，所述設(shè)備可以具有多個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)以及被配置為在給定時(shí)間上使輸入節(jié)點(diǎn)有選擇地與所述多個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中不超過一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)電連接的多個(gè)MEMS開關(guān)。所述設(shè)備還可以具有處于襯底內(nèi)的多個(gè)輸出摻雜區(qū)域，所述多個(gè)輸出摻雜區(qū)域與所述多個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)形成了多個(gè)輸出電容。每個(gè)輸出摻雜區(qū)域通過襯底與輸入摻雜區(qū)域電隔離。所述多個(gè)輸出摻雜區(qū)域的每個(gè)都可以與所述多個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)垂直對準(zhǔn)。
[0007]輸入節(jié)點(diǎn)尤其可以包括被配置為接收信號的輸入焊盤以及從所述焊盤延伸的導(dǎo)電路經(jīng)。此外，所述設(shè)備可以具有處于開關(guān)和襯底之間的絕緣層，其中所述絕緣層位于輸入摻雜區(qū)域和輸入節(jié)點(diǎn)之間。所述絕緣層也可以處于輸出摻雜區(qū)域和輸出節(jié)點(diǎn)之間?；蛘呋虼送猓斎霌诫s區(qū)域可以由襯底的頂表面來界定。
[0008]所述設(shè)備還可以具有與輸入節(jié)點(diǎn)耦合的外部電阻器以及固定至所述襯底用以覆蓋從而形成了腔的帽蓋。在這種情況下，MEMS開關(guān)在所述腔內(nèi)受到保護(hù)。所述設(shè)備還具有處于襯底和帽蓋之間的導(dǎo)電極板。所述導(dǎo)電極板與輸入節(jié)點(diǎn)形成了寄生電容，所述輸入節(jié)點(diǎn)繼而具有隨著所述寄生電容變化的輸入阻抗。所述輸入阻抗優(yōu)選地處于外部電阻器的電阻的百分之幾以內(nèi)(例如，百分之十以內(nèi))，但是在應(yīng)用容許的情況下其可以超過該容差。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述輸入電容是恒定的寄生電容。
[0009]根據(jù)另一實(shí)施例，一種MEMS設(shè)備具有帶頂表面的襯底、處于襯底頂表面上的絕緣體、形成在所述絕緣層上的MEMS開關(guān)、輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)。所述MEMS開關(guān)處于輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間，所述開關(guān)使輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)有選擇地電連接。在所述開關(guān)斷開時(shí)所述輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)電隔離。所述設(shè)備還具有形成于輸入節(jié)點(diǎn)和襯底之間的輸入寄生電容器，以及形成于輸出節(jié)點(diǎn)和襯底之間的輸出寄生電容器。所述輸入電容器通過襯底與所述輸出電容器電隔離。
[0010]根據(jù)其他實(shí)施例，一種形成MEMS開關(guān)的方法在襯底上提供了絕緣層，其中，所述絕緣層和所述襯底會(huì)合于界面處。所述方法還在所述界面處對所述襯底的第一部分進(jìn)行摻雜，以形成第一摻雜部分，以及在所述界面處對所述襯底的第二部分進(jìn)行摻雜，以形成第二摻雜部分。所述第一摻雜部分和第二摻雜部分通過襯底避免電連接。所述方法還形成輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)以及處于輸入和輸出節(jié)點(diǎn)之間的可移動(dòng)構(gòu)件。所述輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)和可移動(dòng)構(gòu)件形成了使輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)有選擇地電連接的開關(guān)。所述輸入節(jié)點(diǎn)與第一摻雜部分垂直對準(zhǔn)，且所述輸出節(jié)點(diǎn)與第二摻雜部分垂直對準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0011]通過下文當(dāng)中參考接下來馬上總結(jié)的附圖進(jìn)行討論的“【具體實(shí)施方式】”，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更加充分地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的各種實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]圖1示意性地示出了可以采用根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例配置的開關(guān)的系統(tǒng)。
[0013]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例配置的開關(guān)裸片的頂視圖。
[0014]圖3A示意性地示出了可以根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例采用的開關(guān)。該圖示出了處于斷開位置的開關(guān)。
[0015]圖3B示意性地示出了處于閉合位置的圖3A的開關(guān)。
[0016]圖4示意性地示出了跨圖2的4-4線的圖2的開關(guān)的截面圖。
[0017]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例的形成開關(guān)的過程。
[0018]圖6示意性地示出了本發(fā)明的替代實(shí)施例的截面圖。
[0019]圖7示意性地示出了圖6的替代實(shí)施例的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在說明性實(shí)施例中，MEMS開關(guān)被配置為控制其輸入阻抗，從而改善了其總插入損耗(insert1n loss)性能。因此，將有更多的輸入信號從開關(guān)的輸入傳輸至開關(guān)的輸出。出于該目的，說明性實(shí)施例在MEMS襯底內(nèi)的規(guī)定區(qū)域內(nèi)形成了多個(gè)未連接的摻雜區(qū)域。因此，這些摻雜區(qū)域充分減少了因MEMS節(jié)點(diǎn)和襯底之間的寄生電容而產(chǎn)生的不希望出現(xiàn)的諧波。下面將討論說明性實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
[0021]圖1示意性地示出了可以采用根據(jù)本發(fā)明的說明性實(shí)施例配置的MEMS開關(guān)10的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括對包括MEMS開關(guān)10在內(nèi)的多個(gè)電路元件14進(jìn)行支持和電連接的印刷電路板12。除了其他的之外，電路元件14可以包括晶體管、二極管、集成電路(諸如所指出的開關(guān)10、專用集成電路、微處理器等)、分立電路(諸如電阻器、電容器、電感器)以及本領(lǐng)域已知的其他元件。所述系統(tǒng)可以是更大系統(tǒng)的部分，所述更大系統(tǒng)諸如是個(gè)人計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車氣囊安全系統(tǒng)或者任何其他采用MEMS開關(guān)10的系統(tǒng)。
[0022]如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，MEMS開關(guān)10具有用于保護(hù)其脆弱的微觀結(jié)構(gòu)不受其環(huán)境影響的封裝。例如，一些實(shí)施例可以采用較高級的封裝，例如，帶蓋的襯底封裝。其他實(shí)施例，例如圖1所示的實(shí)施例可以采用晶片級的封裝。出于該目的，開關(guān)10具有固定至其襯底18的帽16，因而產(chǎn)生了保護(hù)脆弱MEMS微觀結(jié)構(gòu)的腔(圖1未示出，但是在接下來的附圖中被示出)。