具有格栅作为中间电极的RF MEMS开关制造技术

本发明专利技术提供了一种电容性MEMS器件，包括：第一电极，处于平面中；以及第二电极，悬挂于第一电极的上方并且能够相对于第一电极移动。第一电极用作致动电极。在第一电极和第二电极之间存在间隙。第三电极位于第一电极和第二电极之间，间隙在第三电极和第二电极中间。第三电极中具有一个或多个孔，所述一个或多个孔优选被排列为有序阵列或不规则阵列。本发明专利技术的一方面集成了导电格栅(例如金属格栅)作为中间(或第三)电极。本发明专利技术的一个优点在于能够减小现有技术中的至少一个问题。该优点使得能够对开关的拉入电压和释放电压进行独立控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及例如电容性MEMS开关的微型切换器件及其制造方法。具体地，本专利技术涉及例如电容性MEMS开关的微型RF切换器件及其制造方法。
技术介绍
MEMS(微机电系统(MicroElectroMechanical Systems))是单个设备中的机电和微电子组件。例如，RF MEMS开关能够将传统机电开关的优点(低插入损耗、高隔离性和非常高的线性度)与固态开关的优点(低功率损耗、低质量(mass)和较长的寿命)相结合。 此外，RF-MEMS开关还具有以下优点可以在包括承载有源半导体器件的衬底在内的多种衬底上进行低成本集成。一种类型的RF-MEMS器件是由两个导电极板构成的可调电容器，一个导电极板在衬底的表面上，另一个导电极板悬挂于所述一个导电极板上方较短距离处。电容性RF MEMS 开关主要存在两个可靠性问题。一个问题是由于较高的介电场导致电介质中的电荷注入。 第二问题是由于较高速度的挤压导致开关的隔膜或弹簧的劣化或变形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MEMS器件和一种制作这种MEMS器件的方法。通过根据本专利技术的方法和和器件实现了该目的。本专利技术提供了一种电容性MEMS器件，包括第一电极，处于平面中；以及第二电极，悬挂于第一电极的上方并且能够相对于第一电极移动。第一电极的厚度可以在 0. 01-0. 5 μ m的范围内，例如0. 1 μ m。第二电极的厚度可以在0. 3-8 μ m的范围内，例如 5μπ 。第一电极用作致动电极。在第一电极和第二电极之间存在间隙。第三电极位于第一电极和第二电极之间，所述间隙在第三电极和第二电极中间。间隙的尺寸可以在0. 1-5 μ m 的范围内，例如3 μ m。第三电极的尺寸可以在0. 1-5 μ m的范围内，例如0. 5 μ m。第三电极中具有一个或多个孔，所述一个或多个孔优选被排列为有序阵列或不规则阵列。本专利技术的一方面在于集成了导电格栅(例如金属格栅)作为中间(或第三)电极。 本专利技术的一个优点在于能够减小现有技术中的至少一个问题。该优点使得能够对开关的拉入(pull-in)电压和释放电压进行独立控制。根据本专利技术的实施例，可以在第一介电层和第二介电层之间掩埋第三电极，从而形成堆叠。第一介电层位于第一电极和第三电极之间，第三电极被面对第二电极底部的第二介电层覆盖。第一和第二介电层的厚度可以在10歷-111111之间，例如20011111。在使用中，可以将DC电势(例如地电势)施加到第一电极。在使用中，可以将DC 电势施加到第二电极。在使用中，可以将信号(例如RF电压)施加到第二电极并且可以从第三电极得到输出信号(例如RF输出信号)，或者可以将RF电压施加到第三电极并且可以从第一电极得到输出信号(例如RF输出信号)。在一些实施例中，第二电极中具有一个或多个孔，所述一个或多个孔例如被排列为有序阵列或不规则阵列。本专利技术的一方面集成了导电格栅(例如金属格栅)作为顶部 (或第二)电极。在一些实施例中，第一电极中具有一个或多个孔，所述一个或多个孔优选地被排列为有序阵列或不规则阵列。本专利技术的一方面集成了导电格栅(例如金属格栅)作为底部 (或第一)电极。第一电极可以具有第一区域，第二电极可以具有第二区域，第三电极可以具有第三区域，第一、第二和第三区域沿实质上与第一电极的平面平行的方向延伸。在根据本专利技术的实施例中，第一、第二和第三区域可以实质上相同。在这种情况下，在整个电容器区域中会出现直接静电力。因此，根据本专利技术实施例的器件具有三层以提供改进的可靠性。根据本专利技术实施例的开关使用导电格栅(例如金属格栅)作为中间电极。根据本专利技术实施例的开关相对于现有技术具有以下优点中的至少一个1.对于充电的敏感度较低。2.对于结构部件的永久性变形的敏感度较低。3.可以实现较低的比率Vpi/VM，例如可以将范围减小因子1到100。4.对于Aa。t > Akf，器件对于RF拉入的敏感度较低。5.电容比C。n/C。ff例如可以在5-500的范围内。6.切换速度可以在5-50 μ s的范围内。7.操作频率范围可以在例如0. I-IOOGHz的范围内。所附的独立和从属权利要求中给出了本专利技术的具体和优选方面。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征和其他从属权利要求的特征适当地组合，而不仅仅是如权利要求所述。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的切换器件的截面图。图2示出了根据本专利技术实施例具有金属格栅的中间电极的电容性MEMS开关的顶视图。该顶视图示出了器件的所有金属层。在底视图中，移除了顶部金属层以使金属格栅较好可见。图3示出了本专利技术的另一个实施例，其中最小化了中间电极的格栅和底部电极的格栅之间的重叠部分。图4示出了包括根据本专利技术的器件在内的数个MEMS器件的电容电压曲线，例如传统器件的测量值和图2所示器件的测量值。图5示出了根据又一个实施例的器件，其中牺牲层的顶部被平面化。 具体实施例方式在以下优选实施例的详细描述中，对形成部件的附图进行参考，图中作为演示示出了可以实践本专利技术的特定实施例。在不同的图中，相同附图标记表示相同或相似的部件。 所述的附图仅作为演示而非限制性的。在图中，处于演示目的对一些部件进行了放大并且没有按比例绘制。在不脱离本专利技术的范围的前提下，本领域的技术人员可以设想使用其他4实施例并且可以进行结构改变。此外，说明书以及权利要求书中的术语第一、第二、第三及类似用于在相似部件之间进行区分，而不必描述顺序或时间顺序。可以理解，如此使用的术语在适当环境下是可相互交换的，并且本文所述的本专利技术的实施例能够按照与本文所述或演示的顺序不同的其他顺序进行操作。此外，说明书以及权利要求书中的术语顶部、底部、上方、下方及类似用于描述用途，而不必描述相对位置。可以理解，如此使用的术语在适当环境下是可相互交换的，并且本文所述的本专利技术的实施例能够按照与本文所述或演示的顺序不同的其他顺序进行操作。可以理解，权利要求书中使用的术语“包括”应当被理解为受限于之后列出的技术手段；而不排除其他部件或步骤。因此，表述“设备包括装置A和B”的范围不应受限于该设备仅包括组件A和B。这意味着相对于本专利技术，设备的相关组件仅是A和B。在本专利技术的实施例中，术语“衬底”可以包括可使用的任意下覆材料，或者可以在其上形成器件、电路或外延层。在另一个备选实施例中，该“衬底”可以包括半导体衬底1， 例如硅掺杂、高欧姆硅、玻璃、氧化铝(Al2O3)、砷化镓(GaAs)、磷酸砷化镓((GaAsP)、锗(Ge) 或锗化硅(SiGe)衬底。例如，除了半导体衬底部分以外，“衬底”还可以包括例如3102或 Si3N4层的绝缘层。因此，术语“衬底”还包括硅玻璃、硅蓝宝石衬底。因此，术语“衬底”通常用于针对下覆层或感兴趣的部分的层来限定部件。此外，基于其上形成的层，例如玻璃或金属层，“衬底”可以是其他任意类型。主要参考硅工艺来描述以下的工艺步骤，但本领域技术人员可以理解，可以基于其他半导体材料体系来实现本专利技术，本领域技术人员能够选择适当的材料作为下文所述的电介质和导体材料的等同物。存在能够制作MEMS器件的多种方式。一种方式在于使用标准半导体工艺技术，例如层沉积、CVD、溅射、蚀刻、使用例如光致抗蚀剂图案形成和蚀刻或使用脱膜技术之类的光刻技术的图案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：皮特·杰拉德·斯普内肯，希尔柯·瑟伊，罗尔多夫·赫图斯特，特温·范利庞，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：