微机电系统（MEMS）可变电容器、激励部件及相关方法技术方案

提供了微机电系统（ＭＥＭＳ）可变电容器、激励部件及相关方法。ＭＥＭＳ可变电容器可以包括基本彼此平行延伸的第一馈电线和第二馈电线。此外，ＭＥＭＳ可变电容器可以包括与第一馈电线和第二馈电线间隔开的第一电容板和第二电容板。第一电容板和第二电容板可以分别相对于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个单独移动，以在预定电容范围内改变第一馈电线和第二馈电线之间的电容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文披露的主题总体上涉及MEMS部件。更具体而言，本文披露的主题 涉及MEMS可变电容器、激励部件及方法。
技术介绍
已经发现MEMS对于各种消费者、工业和军事应用都是有用的。大部分 MEMS器件都是利用标准集成电路(IC)工艺结合专门的微切削加工工艺制 造在半导体衬底(例如硅、砷化镓、绝缘体上硅等)上。经常把这些制造 技术统称为微制造工艺。最近，人们对制造用于各种大容量通信应用的MEMS射频(RF)器件和 系统产生了很大兴趣。由于材料的质量高，近年来工艺的发展以及预计会 实现MEMS与集成电路的直接单片集成，因此通常一直在传统半导体材料(主 要是硅晶片)上实现基于MEMS的RF部件和系统。这种方式对于RF和微波 器件的性能和潜在商业化方面具有若干缺点。具体而言，硅衬底的介电损 耗在lGHz以上和金属化薄层电阻高的情况下非常高。此外，这种MEMS部 件可能会对下方和周围的电路产生RF干扰，反之亦然。生产符合特定性能要求的MEMS可变电容器也是有益的。例如，希望能 提供在不同频率范围内具有高品质因数(Q)的MEMS可变电容器。而且， 还希望能够提供电容比(可变电容器的最小电容与最大电容之比)得到改 善的MEMS可变电容器。可以通过为可变电容器提供最小的寄生固定电容和 高电容状态下最大的电容来实现电容比。还希望将MEMS电路的RF部分与衬底噪声和损耗高度地隔离开。鉴于上述情况，希望能提供改进的MEMS可变电容器、激励部件和方法。
技术实现思路
根据本公开，提供了新颖的MEMS可变电容器、激励部件和相关方法。 因此，本公开的目的是提供新颖的MEMS可变电容器、激励部件和相关方法。该目的和其他目的将通过本公开而变得明了，并且且通过本文所述的主题至少全部或部分地实现这些目的。附图说明现在将参考附图描述本文所述的主题，在附图中图1A-1F是根据本文所述主题的一个实施例的MEMS可变电容器的不同 视图2是根据本文所述主题的一个实施例的MEMS可变电容器的顶部透视图3A-3C是根据本文所述主题的一个实施例的MEMS可变电容器的不同 视图4是根据本文所述主题的实施例的、具有基本彼此平行延伸的馈电 线(feed line)的MEMS可变电容器的顶视图5是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和连接到 交替的馈电焊盘(feed pad)的馈电线的MEMS可变电容器系统的顶视图6A是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和馈电 线的MEMS可变电容器系统的顶视图6B是根据本文所述主题的实施例的、具有两套悬臂梁式可变电容器 和馈电线的MEMS可变电容器系统的顶视图6C是根据本文所述主题的实施例的、具有两套悬臂梁式可变电容器 和馈电线的另一 MEMS可变电容器系统的顶视图7是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和馈电线 的MEMS可变电容器系统的顶视图8A是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和馈电线的MEMS可变屯容器系统的顶视图8B是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和馈电线的MEMS可变电容器系统的顶视图9是根据本文所述主题的实施例的、具有MEMS可变电容器和馈电线的MEMS可变ill容器系统的顶视图10是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变ill容器系统的顶视图11是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变电容器系统的顶视图12是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变屯容器系统的顶视图13是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变电容器系统的顶视图14是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变电容器系统的顶视图15是根据本文所述主题的实施例的线的MEMS可变电容器系统的顶视图16A和图16B分别是根据本文所述主题的实施例的、具有屏蔽的MEMS可变电容器的顶视图和透视图16C是根据本文所述主题的实施例的、具有轮廓状屏蔽的MEMS可变电容器的透视图17A-17E是示出了图5所示电容器系统的仿真结果的曲线图18A-18D是示出了图6所示电容器系统的仿真结果的曲线图19A-19E是示出了图7所示电容器系统的仿真结果的曲线图20是示出了图11所示电容器系统的仿真结果的曲线图21是示出了图15所示电容器系统的仿真结果的曲线图22是示出了图12所示电容器系统的仿真结果的曲线图23A和图23B是示出了图13所示电容器系统的仿真结果的曲线以及图24是示出了图14所示电容器系统的仿真结果的曲线图。、具有MEMS可变电容器和馈电 、具有MEMS可变电容器和馈电 、具有MEMS可变电容器和馈电 、具有MEMS可变电容器和馈电 、具有MEMS可变电容器和馈电 、具有MEMS可变电容器和馈电具体实施例方式根据本公丌，提供了 MEMS可变电容器、激励部件和相关方法。本文所 述的MEMS可变电容器、激励部件和方法在用于各种大容量通信应用的MEMS RF装置、系统和方法上具有特定应用。可以将本文所述的主题用于减小介 电损耗、改善Q、改善电容比以及改善衬底与电路的隔离。MEMS可变ill容器和激励部件在一个实施例中，MEMS激励部件或可变电容器可以包括间隔开的第一 激励电极和第二激励电极，其中至少一个激励电极可以相对于另一个激励 电极移动。此外，MEMS激励部件或可变电容器可以包括附着于至少一个激 励电极的可移动部件。可移动部件可以包括可动端和固定端。当在第一激 励电极和第二激励电极之间施加电压时，可动端可以移动，其中固定端包 括至少两个弹性臂，用于在施加电压时阻碍可动端的运动。弹性臂的一个 示范性优点在于，由于在施加电压时可动端的运动阻力得到加强的控制， 因此可以减小吸附电压。图1A-1F示出了根据本文所述主题的一个实施例的MEMS可变电容的不 同视图，该MEMS可变电容器被总体表示为100。除了为可变电容器之外， 这里所示和所述的MEMS可变电容器还可以一般性地是无电容功能的MEMS 激励部件。在任何产生运动的适当应用中，都可以使用这种MEMS激励部件。 图1A-2代表悬臂梁式可变电容器。通常，悬臂梁式可变电容器包括具 有单个固定端的可移动部件，并且可移动部件围绕该单个固定端移动。图1A是处于闭合位置的可变电容器100的截面正视图。参考图1A，可 变电容器100可以包括设置于电介质层DE表面上的第一电容元件和第二电 容元件CE1和CE2。可以将电容元件CE1和CE2分别连接到馈电线FL1和 FL2。在一个范例中，这里所述的电容元件可以是沿着电介质层DE的顶表 面延伸的馈电线。或者，电容元件可以是形状和尺寸适于与另一邻近导电 材料形成电容的电容板或任何其他适当导电材料。这里所述的馈电线可以 为大约10iim到大约200um宽或者它可以为任何其他的适当尺寸。此外， 这里所述的馈电线可以间隔大约5um到大约50um或任何其他适当间隔。馈电线FL1和FL2可以连接到信号线SL。第一电容板CP1可以位于气 隙AG的与电容元件CE1和CE2相对的一侧上，以形成跨馈电线FL1和FL2 的电容。在闭合位置下，第一电容板CP1可以与电容元件CE1和CE2间隔 距离dl。电容板CP1和电容元件CE1和CE2之间的距离例如可以为0. 5到 4微米左右。阁1B是处于打开位置的可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统（ＭＥＭＳ）激励部件，包括：　间隔开的第一激励电极和第二激励电极，其中至少一个所述激励电极可以相对于另一个激励电极移动；以及　附着于所述至少一个激励电极的可移动部件，所述可移动部件包括可动端和固定端，其中在所述第一 激励电极和第二激励电极之间施加电压时，所述可动端可移动，并且其中所述固定端包括至少两个弹性臂，用于在施加所述电压时对所述可动端的运动提供阻力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-3-8 60/780,565;US 2006-3-8 60/780,5441、一种微机电系统(MEMS)激励部件，包括间隔开的第一激励电极和第二激励电极，其中至少一个所述激励电极可以相对于另一个激励电极移动；以及附着于所述至少一个激励电极的可移动部件，所述可移动部件包括可动端和固定端，其中在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加电压时，所述可动端可移动，并且其中所述固定端包括至少两个弹性臂，用于在施加所述电压时对所述可动端的运动提供阻力。2、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，其中所述第一激励电极和 第二激励电极包括从由金属、半金属、掺杂半导体及其组合构成的组中选 择的材料。3、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，其中所述可移动部件包括 从由氧化硅、氧化铝、未惨杂半导体、聚合物、金属、半金属、掺杂半导 体及其组合构成的组选择的材料。4、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，其中所述至少两个弹性臂 具有至少一个预定大小和尺寸，以对所述可动端的所述运动提供预定阻力， 使得当在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加预定电压时，所述可 动端与衬底相距预定距离。5、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，其中所述至少两个弹性臂 基本彼此平行。6、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，包括 附着于所述可动端的第一电容板；以及与所述第一电容板间隔开的第二电容板，用于在所述第一激励电极和 第二激励电极之间施加预定范围的电压时使所述第一电容板相对于所述第二电容板运动，以在所述预定电压范围内在所述第一电容板和第二电容板 之间提供连续范围的电容。7、 根据权利要求6所述的MEMS激励部件，其中所述至少两个弹性臂 具有至少一个预定大小和尺寸，以对所述可动端的所述运动提供预定阻力， 使得当在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加预定电压时，所述第 一电容板和第二电容板彼此相距预定距离。8、 根据权利要求6所述的MEMS激励部件，其中所述第一电容板和第 二电容板与所述第一激励电极和第二激励电极电隔离。9、 根据权利要求6所述的MEMS激励部件，其中当所述激励电极之间 的电压大于预定电压电平时，所述第一电容板和第二电容板之间的电容发 生阶跃变化，并且电容调节到稳定电容水平。10、 根据权利要求1所述的MEMS激励部件，包括 附着于所述可动端的第一 电容板；与所述第--电容板间隔开的第二电容板和第三电容板，用于在所述第 一激励电极和第二激励电极之间施加预定范围的电压时使所述第一电容板 相对于所述第二电容板运动，以在所述预定电压范围内在所述第二电容板 和第三电容板之间提供连续范围的电容。11、 根据权利要求10所述的MEMS激励部件，其中所述第二电容板和 第三电容板分别连接到第一馈电线和第二馈电线。12、 一种微机电系统(MEMS)激励部件，包括间隔开的第一激励电极和第二激励电极，其中至少一个所述激励电极 可相对于另一个激励电极移动；以及附着于所述第一激励电极的可移动部件，所述可移动部件包括可动部 分以及第一固定端和第二固定端，其中在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加电压吋，所述可动部分可移动，其中所述固定端均包括至少两 个弹性臂，用于在施加所述电压时对所述可移动部件的运动提供阻力。13、 根据权利耍求12所述的MEMS激励部件，其中所述第一激励电极 和第二激励电极包括从由金属、半金属、掺杂半导体及其组合构成的组中 选择的材料。14、 根据权利要求12所述的MEMS激励部件，其中所述可移动部件包 括从由氧化硅、氧化铝、未掺杂半导体、聚合物、金属、半金属、掺杂半 导体及其组合构成的组中选择的材料。15、 根据权利要求12所述的MEMS激励部件，其中所述固定端的所述 至少两个弹性臂具有至少一个预定大小和尺寸，以对所述可移动部件的所 述运动提供预定阻力，使得当在所述第一激励电极和第二激励电极之间施 加预定电压时，所述可移动部件与衬底相距预定距离。16、 根据权利要求12所述的MEMS激励部件，其中所述至少两个弹性 臂基本彼此平行。17、 根据权利耍求12所述的MEMS激励部件，包括 附着于所述可动端的第一电容板；以及与所述第一电容板间隔开的第二电容板，用于在所述第一激励电极和 第二激励电极之间施加预定范围的电压时使所述第一电容板相对于所述第 二电容板运动，以在所述预定电压范围内在所述第一电容板和第二电容板 之间提供连续范围的电容。18、 根据权利要求17所述的MEMS激励部件，其中所述至少两个弹性 臂具有至少一个预定大小和尺寸，以对所述可动部分的所述运动提供预定阻力，使得当在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加预定电压时， 所述第一电容板和第二电容板彼此相距预定距离。19、 根据权利要求17所述的MEMS激励部件，其中所述第一电容板和 第二电容板与所述第一激励电极和第二激励电极电隔离。20、 根据权利耍求17所述的MEMS激励部件，其中当所述激励电极之 间的电压大于预定电压电平时，所述第一电容板和第二电容板之间的电容 发生阶跃变化，并且电容调节到稳定电容水平。21、 根据权利要求12所述的MEMS激励部件，包括 附着于所述可动端的第一电容板；与所述第一电容板间隔开的第二电容板和第三电容板，用于在所述第 一激励电极和第二激励电极之间施加预定范围的电压时使所述第一电容板 相对于所述第二电容板运动，以在所述预定电压范围内在所述第二电容板 和第三电容板之间提供连续范围的电容。22、 根据权利要求21所述的MEMS激励部件，其中所述第二电容板和 第三电容板分别连接到第一馈电线和第二馈电线。23、 根据权利要求12所述的MEMS激励部件，其中所述电压是第一电 压，并且其中所述MEMS激励部件包括间隔开的第三激励电极和第四激励电 极，其中所述第三激励电极和第四激励电极中的至少一个可彼此相对运动， 其中所述第三激励电极附着于所述可移动部件，并且其中当在所述第三激 励电极和第四激励电极之间施加第二电压时，所述可动部分可移动。24、 一种微机电系统(MEMS)可变电容器，包括 至少基本彼此平行延伸的第一馈电线和第二馈电线；以及 与所述第一馈电线和第二馈电线间隔开的第一电容板和第二电容板，其中所述第一屯容板和第二电容板可相对于所述第一馈电线和第二馈电线 中的至少一个单独移动，以在预定电容范围内改变所述第一馈电线和第二 馈电线之间的电容。25、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，其中所述第一馈电线 和第二馈电线分别连接到第一馈电焊盘和第二馈电焊盘。26、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，其中所述第一馈电线 和第二馈电线的宽度在大约10 n in到大约200 y m之间。27、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，其中所述第一馈电线 和第二馈电线间隔开大约5 u m到大约50 u m。28、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，包括衬底，其中所述 馈电线附着到所述衬底的表面。29、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，包括衬底，其中所述 馈电线位于所述衬底之内。30、 根据权利要求24所述的MEMS可变电容器，包括可相对于所述第 一馈电线和第二馈电线中的至少一个移动的第一激励部件和第二激励部 件，其中所述第一电容板和第二电容板分别附着于所述第一激励电极和第 二激励电极。31、 根据权利要求30所述的MEMS可变电容器，其中每个所述激励部 件相对于所述馈电线在一端是固定的，并且其中所述激励部件可沿至少基 本平行于所述第一馈电线和第二馈电线的方向移动。32、 根据权利要求30所述的MEMS可变电容器，其中每个所述激励部 件包括相对于所述馈电线固定的两端，并且其中所述激励部件可沿至少基 本平行于所述第一馈电线和第二馈电线的方向移动。33、 根据权利要求30所述的MEMS可变电容器，其中每个所述激励部件包括间隔开的第一激励电极和第二激励电极，其中至少一个所述激励电极 可相对于另一个激励电极移动；以及附着于所述激励电极的可移动部件，其中所述可移动部件包括可动端 和固定端，其中当在所述第一激励电极和第二激励电极之间施加电压时， 所述可动端可移动。34、 根据权利要求30所述的MEMS可变电容器，其中每个所述激励部件包括间隔开的第一激励电极和第二激励电极，其中至少一个所述激励电极可相对于另一个激励电极移动；以及附着于所述第一激励电极的可移动部件，其中所述可移动部件包括可 动部分以及第一固定端和第二固定端，其中当在所述第一激励电极和第二 激励电极之间施加电压时，所述可动部分可移动。35、 一种微机电系统(MEMS)可变电容器系统，包括 间隔开的第一馈电焊盘、第二馈电焊盘和第三馈电焊盘； 连接到所述第一馈电焊盘并向所述第二馈电焊盘延伸的第一馈电线； 连接到所述第二馈电焊盘并向所述第三馈电焊盘延伸的第二馈电线； 分别连接到所述第三馈电焊盘并向所述第一馈电焊盘和第二馈电焊盘延伸的第三馈电线和第四馈电线；与所述第一馈电线和第三馈电线间隔开的第一电容板，其中所述第一 电容板可相对于所述第一馈电线和第三馈电线中的至少一个移动，以在第 一预定电容范围内改变所述第一馈电线和第三馈电线之间的电容；以及与所述第二馈电线和第四馈电线间隔开的第二电容板，其中所述第二 电容板可相对于所述第二馈电线和第四馈电线中的至少一个移动，以在第 二预定电容范围内改变所述第二馈电线和第四馈电线之间的电容。36、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，其中所述馈电线 的宽度在大约10 y m到大约200 u m之间。37、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，其中所述馈电线 间隔开大约5 y m到大约50 u m。38、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，其中所述电容板 基本为梯形形状。39、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，包括衬底，其中 所述馈电线附着到所述衬底的表面。40、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，包括衬底，其中 所述馈电线位于所述衬底之内。41、 根据权利要求35所述的MEMS可变电容器系统，包括第一激励部 件和第二激励部件，其中所述第一激励部件可相对于所述第一馈电线和第 三馈电线中的至少一个移动，其中所述第二激励部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS莫里斯，JQ黄，
申请(专利权)人：维斯普瑞公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]