减少MEMS器件中的空气阻尼制造技术

一种微机电器件，含有基板（１０）、可移动装置，可移动装置能够在电极静电力的作用下向基板移动，可移动装置和基板的相对表面的形状使得当其在闭合位置时，通过相对的表面限定一个或多个排气通道（ＶＣ），配置使得相对表面之间的流体可以流过相对的表面，从而进入或离开位于相对表面之间的区域。该通道可以使可移动装置的移动流体阻尼受控。增加进入或离开相对表面之间区域的流量，可以减少该阻尼，并且因此增加了器件打开和闭合的速度。该通道可以与电极的孔相连。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及MEMS器件，涉及半导体器件，例如集成电路，并且涉及结合这种MEMS器件的设备，涉及在这些器件上提供通信服务的方法。
技术介绍
术语“MEMS”(微机电系统或结构或开关)可以包含各种不同的器件。MEM器件通常的装置包括带有相对第二电极设置的第一电极的独立梁。第一和第二电极通过空气间隙互相分开。第一电极可以在驱动电压提供的静电力的作用下朝向或远离第二电极移动(原理上可以使用其他力，例如感应力)。一些通常的应用是用作麦克风或扩音器；(使用隔膜的具体类型)用作传感器，具体为空气压力传感器用作谐振器用作显示器的象素开关，或驱动光学开关的镜子用于RF应用，具体是作为开关或可变电容器。商业上的重要应用之一是，用于与诸如电话、计算机的移动无线设备前端中的集成波段切换匹配的可变阻抗。如下是两种通常的结构1.硅基板上的MEMS结构。在这种情况下，电极垂直于基板表面。该结构用于传感器应用和谐振器应用(不排除其他的应用)。2.如同薄膜器件的MEMS结构。此时的梁实际上平行于基板。该类型的MEMS结构用于RF MEMS。对于梁至少存在两种结构双端固支梁(梁在两侧或多侧连接到基板表面，因此相对于基板的偏转发生在梁的中央)。这种类型的梁被称之为两端固定梁，并且是超静定的(statically indeterminate)。单端固支梁(在这种情况下，相对于基板的偏转发生在梁的端部)。这种类型的梁被称之为悬臂梁，并且是静定的(staticallydeterminate)。梁通常具有孔，为蚀刻梁和基板之间的牺牲层以产生空气间隙而准备。当打开或闭合梁时，这些孔还有助于通过允许空气流入和流出梁和基板之间空腔的方式减少空气阻尼。然而，存在将梁装配到基板上的制造技术，因此就不必如GB-A-2,353,410中所述需要用于蚀刻的孔了。也可以使用这种梁，其是项部电极和底部电极之间的中间层。由US专利5,955,659中可知，在MEM压力传感器件的可移动隔膜装置中具有孔，以排出空腔中的流体。由US专利申请2003/0148550中可知，提供了可移动装置中带有孔的MEM器件，并且具有凹进基板内部的铜电极以减少粘着。WO 01/59504中示出了另一种解决粘着的方法，使用片状阀迫使流体(例如气体)通过基板中的孔进入接触区域。还可知的是，所具有的接触表面是粗糙或褶皱的，以减少粘着。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改进的器件。根据第一方面，本专利技术提供了微机电器件，含有基板、可相对于基板(例如，向着基板)移动的可移动装置，可移动装置和基板的相对表面的形状使得当其在闭合位置时，通过相对的表面限定一个或多个排气通道，配置使得相对表面之间的流体可以流过相对的表面，从而进入或离开位于相对表面之间的区域。流体可以是气体，例如空气和氮气。排气通道主要沿相对的表面平行延伸。优选的，通道结束于垂直的排气孔和表面的旁边。通过使用基板转移技术去除部分基板可以使排气通道延伸进入基板和沿着基板延伸。由于在排气孔的位置上，表面不是彼此相对的，所以排气孔不允许流体/气体进入相对表面之间的区域。排气通道可以是底部电极设计的一部分。术语“通道”包括在横向(例如，平行于基板)上任意的二维延伸。通道允许流体进入相对表面之间的区域是本专利技术重要的优点。该通道能够使可移动装置移动的流体(例如气体)阻尼受控。通常，希望增加进入或离开相对表面之间区域的流量，以减少该阻尼，并且因此增加了器件打开和闭合的速度。由于当电极最为接近时，静电吸引是最大的，所以大多打开延迟与打开的初始阶段有关。通常，由于驱动电压是切断的，所以打开期间的静电力接近于0。由于空气移动的空间很小，所以这里的空气阻尼大。对于器件闭合是类似的，由于同样的原因，阻尼的减少在闭合的最后阶段是最为明显的。由于多数闭合延迟在此处发生，所以通道能够显著的增加闭合的速度。速度方面的好处可以换来其他优势，例如对于给定速度下减小驱动电压或弹性(spring rate)，或给定速度下使用更高操作压力或更高粘性的流体。对于通道的另一个应用是，在关闭时可以允许强制流体进入相对表面之间，帮助强迫其离开，从而增加打开速度或克服粘着。作为附加特征，该器件含有用于驱动可移动装置的电极，并且通道中的一个和多个位于电极的表面上。电极通常是相对表面的最大部分，因此如果通道位于电极上可以更加有效的减少阻尼。具体的，带有排气通道的MEMS器件可以通过包括机械层和中间层的可移动装置的方法实现。机械层提供了所需的机械稳定性。中间层中限定的电极可以朝向或背离基板移动，从而调整容量或，打开或闭合开关。该中间层中的电极通过垂直互连连接到机械层。该垂直互连可以加工成机械层中的一体部分。如果此时该电极是分段的，那么各个部分之间的空间可以有效的用于排气通道部分。附加特征是可移动装置或基板含有孔，从而将流体从接触表面排放出去。这对于减少阻尼也有好处。另一个附加特征是，设置通道使其从孔延伸到没有孔的区域。这可以使通道和孔的结合更加有效的工作。该通道可以设置成围绕每个孔的星形图案。另一附加特征是，通道的横截面积在1μm2到500μm2之间。理想的通道横截面应近似于间隙的大小，例如从25μm2到50μm2。这可以实现有用的流动速率，而不会对设计的其他方面产生过大的影响。另一个附加特征是，通过基板中的凹槽限定通道。相对于可移动装置上的凹槽，这更易于制造，并且能够避免削弱可移动装置的结构，或是使可移动结构更重。可移动装置中非穿透的凹槽是有利的。另一个附加特征是，器件包含在压力低于环境气压的密闭外壳中。这也有助于减小阻尼。另一个附加特征是，设置的弹性支撑提供了回复力以分离相对的表面，回复力是非线性的，在接近闭合位置时，提供较大的力。这是另一种能够增加开关速度的方法。本专利技术的其他方面包括半导体器件，例如含有该器件的集成电路、含有该器件的移动手机和在该手机上提供通信服务的方法。所认可的是，改进设备的最终目的是改善付费的通信服务。服务的价值可以远远大于设备的销售价值，在某些情况下，可以免费提供设备，因此，所有的价值来自服务。任意的附加特征可以彼此相互组合，并且可以和本专利技术的其他方面组合。对于本领域的技术人员，其他优点是显而易见的，尤其是同其他现有技术相比。在不脱离本专利技术权利要求范围的情况下，可以有众多的变化和修改。因此，应清楚理解的是，这里仅说明了本专利技术的形式，无意限制本专利技术的范围。现在，通过参考附加示意图的示例的方式，详细描述如何实施本专利技术。附图说明通过参考图示了本专利技术优选实施例的附图，可以更好的理解本专利技术的特征，图中图1到图3示出了本专利技术实施例的横截面，图4示出了根据本专利技术另一实施例的含有孔的装置的示意图，图5和图6示出了根据本专利技术另一实施例的含有孔和星形图案通道的集成电路俯视图，以及图7示出了本专利技术另一实施例和低压外壳的示意图，该实施例含有戳以提供非线性弹簧力。具体实施例方式根据具体实施例并参考附图说明本专利技术，但是本专利技术不限制于此，而是仅由所附权利要求限定。所描绘的图只是示意性的，不是限制性的。图中，为了说明的目的，有些装置的尺寸可以是放大的，不是按比例绘制的。在涉及单数名词时所使用的不定冠词或定冠词中，除非明确指出，还包括该名词的复数。另外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电器件，含有基板（１０）、可相对于基板移动的可移动装置（ｅ２），可移动装置和基板的相对表面的形状使得当它们在闭合位置时，通过相对的表面限定一个或多个排气通道（ＶＣ），其被配置为使得相对表面之间的流体可以流过相对的表面，从而进入或离开位于相对表面之间的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得G斯蒂尼肯，约瑟夫托马斯马蒂纳斯范贝克，特奥里克斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]