[发明专利]微开关器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过MEMS技术来制造的微开关器件和通过MEMS技术来制造开关器件的方法。

背景技术

在诸如移动电话的无线电通信设备领域中，为求得更高性能而需要并入的部件的数目不断增长，因此对于更小RF电路的需求与日俱增。应这样的需求，正在通过使用MEMS(微机电系统)技术而为减小构成电路所必需的各种部件的尺寸付诸努力。

MEMS开关就是这种部件的实例。MEMS开关是这类开关器件，即这些开关器件的各部分是通过MEMS技术而形成的，因此而具有准确的细节，例如包括：至少一对触点，所述触点机械地断开和闭合，由此而提供开关动作；以及驱动机构，所述驱动机构作为用于触点对的机械断开-闭合操作的致动器来工作。在开关操作、特别是针对吉赫(Giga Hertz)范围内的高频信号的开关操作中，由于接触对所实现的机械分离和受益于机械开关而实现的更小的寄生电容(parasitic capacity)，MEMS开关与例如由PIN二极管和MESFET提供的其它开关器件相比，在开关断开时能提供更高的隔离，而在开关闭合时能提供更低的插入损耗。在例如JP-A-2004-1186、JP-A-2004-311394、JP-A-2005-293918和JP-A-2005-528751中均公开了MEMS开关。

图19至图23示出了现有的微开关器件X3。图19是微开关器件X3的平面图，而图20是微开关器件X3的部分平面图。图21至图23是分别沿着图19中的线XXI-XXI、XXII-XXII和XXIII-XXIII所得的剖面图。

微开关器件X3包括基部衬底S3、固定件31、可移动部件32、接触电极33、接触电极对34(在图20中以虚线示出)、驱动器电极35和驱动器电极36(在图20中以虚线示出)。

如图21至图23中所示，固定件31经由边界层37接合到基部衬底S3。固定件31和基部衬底S3由单晶硅形成，而边界层37由二氧化硅形成。

例如，如图19、图20或者图23中所示，可移动部件32具有固定到固定件31的固接端(stationary end)32a，以及自由端(free end)32b。可移动部件沿着基部衬底S3延伸，并且由固定件31通过狭缝38将其包围。可移动部件32由单晶硅形成。

如图20和图23中所示，接触电极33位于可移动部件32的自由端32b附近。如图21和图23中所示，各接触电极34形成在固定件31上并且具有面对接触电极33的区域。各接触电极34也经由预定布线(未图示)与被选作开关操作对象的预定电路连接。接触电极33、34由预定导电材料形成。

例如，如图20和图22中所示，驱动器电极35位于可移动部件32上。驱动器电极35也与放置在可移动部件32上和固定件31上的布线39连接。驱动器电极35和布线39由预定导电材料形成。如上所述的驱动器电极35和布线39借助薄膜形成技术来形成，而在它们的形成工序中，内部应力会在驱动器电极35和布线39中产生。因为所述内部应力，驱动器电极35和布线39，以及与它们接合的可移动部件32卷曲成如图23中所示的形状。具体而言，可移动部件32的卷曲或者变形使得可移动部件32的自由端32b更靠近接触电极34。自由端32b面对接触电极34的位移量依赖于可移动部件32的长度和弹簧常数，其范围约为1μm至10μm。

如图22中所示，将驱动器电极36的端部与固定件31接合，以便在驱动器电极35上方进行桥接。并且，驱动器电极36经由预定布线(未图示)接地。驱动器电极36由预定导电材料形成。

在如上述设置的微开关器件X3中，当经由布线39向驱动器电极35施加电势时，在驱动器电极35、36之间产生静电吸引力。当施加的电势充分高时，沿着基部衬底S3延伸的可移动部件32弹性地变形，直至接触电极33与两个接触电极34发生接触，由此实现微开关器件X3的闭合状态。在闭合状态下，接触电极对34通过接触电极33而彼此电连接，以允许电流经过接触电极34。以这一方式，就可以实现例如高频信号的导通(ON)状态。