[发明专利]微腔MEMS器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有基于感应磁力的开关机构(switchingmechanism)的微电子机械 (MEM)器件，以及制造此类器件的方法。

背景技术

MEM开关在低插入损失和出色的导通/关断电特性方面优于传统晶体管器件。这种 开关正在被应用于越来越多的领域，尤其是高频领域。

例如，授予Pond的第5,943,223号美国专利描述了减少能量转换装置中的功率损 失的MEM开关，其中MEM器件开关AC-AC转换器、AC-DC转换器、DC-DC转换器、矩阵变换器、电 动机控制器、共振电动机控制器(resonantmotorcontroller)及其它类似器件。

本领域所共知的是使用各种构造设计的MEM开关，这些结构非常适合于最优地用 于很多不同应用中。

例如，授予Chow等人的第6,667,245号美国专利描述了如附图18中所示的悬臂型 MEM开关，包括：1)上板71；(2)下板74；(3)下接触19；(4)上接触29；(5)互连插塞27；和(6)悬 臂72。当电流在上板71和下板74之间流动时，静电力被建立，吸引上板71并将悬臂72向下朝 着14弯曲，在两个接触点19和29之间产生接触。

另一构造使用扭臂(torsionbeam)，如授予共同受让人(commonassignee) Volant等人的第6,701,779B2号美国专利中所述。垂直扭臂微电子机械开关，如附图19A和 19B中所示，分别显示了其侧视图和俯视图。它描述了包括5个关键元件的开关：1)可移动接 触20；(2)固定接触30；(3)固定的第一控制电极40；(4)柔性的第二控制电极50和50A；和(5) 扭臂60。电极40和50在DC电压被施加于其间时被相互吸引，使得扭臂60弯曲。因为可移动接 触20附着在扭臂60上，所以它会同样地向下移动，产生对固定接触30的接触。

在又一构造中，在共同受让人的第6,831,542B2号美国专利中描述了微电子机械 感应耦合力开关，如附图20中所示。该MEM器件包括至少5个元件：1)可移动线圈组件10；(2) 绕着枢轴销(pivotpin)75旋转的可移动电感线圈20和30；(3)固定线圈40和50；(4)梳状驱 动器(combdriver)8和9；和(5)被耦合到移动电感线圈20和30的导体。线圈20和40、30和50 地耦合力根据由梳状驱动器8和9调节的组件位置而可以是要么可忽略，要么非常强。在完 全耦合的条件下，流到线圈40中的电流在电感线圈20中感应出电流。因为电感线圈20和30 被互连在一起，同样的电流会流到30，于是在固定线圈50中感应出电流。

另一构造，如授予York等人的第6,452,124B1号美国专利中，公开了容性膜 (capacitivemembrane)MEM器件，如附图21所示。其中，所示MEM开关包括4个基本元件：1) 上金属电极102；(2)下金属电极104；(3)绝缘体膜108；和(4)金属盖110。当DC电压电位被施 加于102和104之间时，电极102向下弯曲并与金属盖110产生接触，使开关闭合。

授予Pan等人的第6,577,431B2号美国专利中公开了提供角位移以激励微镜的磁 耦合。该组件如附图22A和22B中所示，分别显示了其透视图和侧视图。它包括三个基本元 件：1)反射镜44；(2)取向镜(orientationmirror)43；和(3)透磁合金材料(permalloy material)441和431。当电流通过致动器46时，两个透磁合金元件感应出磁场，产生排斥力 并将镜弯曲得远离衬底。反射镜44和取向镜43两者由42a支撑在玻璃或硅衬底41上。

其它相关专利包括：

授予Yi等人的第6,166,478号美国专利，描述了一种微电子机械系统，该系统使用 利用至少两个铰接片(hingedflap)的磁致动，其中每个铰接片都具有不同量的透磁合金 或其它磁性材料。

授予Judy等人的第5,945,898号美国专利描述了一种磁微致动器，其具有悬臂元 件，该悬臂元件被至少一个机械附件(mechanicalattachment)所支撑使得可以改变该元 件的取向和被放置于悬臂一个或多个区上的至少一层磁性活性材料(magnetically activematerial)层的取向。