[发明专利]在MEMS数字可变电容器(DVC)加工期间的应力控制

说明书

本发明总体上涉及MEMS数字可变电容器(DVC)(900)及其制造方法。MEMS DVC内的可移动板(938)应具有相同应力水平以确保MEMS DVC的正确工作。为了获得相同应力水平，可移动板在制造期间与CMOS地电位解耦。可移动板仅在板已经完全形成之后电耦合到CMOS地电位。耦合通过使用形成上拉电极的与将可移动板电耦合到CMOS地电位的层相同的层(948)产生。由于相同的层将可移动板耦合到CMOS地电位并且提供用于MEMS DVC的上拉电极，因此在同一加工步骤中发生沉积。通过在形成后使可移动板电耦合到CMOS地电位，可移动板的层中的每个中的应力能够是基本相同的。

本发明的背景

技术领域

本发明的实施例总体上涉及微机电系统(MEMS)及其制造方法。

背景技术

如图1中示意性示出的，MEMS数字可变电容器(DVC)器件基于可移动MEMS板，具有在可移动MEMS板之上的控制电极(即上拉电极、拉离电极或PU电极)和在可移动MEMS板下的控制电极(即拉近电极、下拉电极或PD电极)。这些电极被顶部和底部介电层覆盖。另外，可移动MEMS元件之下存在RF电极。可移动板和RF电极之间存在间隙，该间隙由施加到PU或PD电极上的相对于板电极的电压来调节。这些电压产生静电力，其将MEMS元件上拉或下拉至接触以向RF电极提供稳定的最小或最大电容。这样，从可移动板到RF电极的电容能够从当被拉到底部时(见图2)的高电容状态C_max变化到当被拉到顶部时(见图3)时的低电容状态C_min。

图4示出了MEMS DVC器件的更详细的横截面图。可移动板包括通过多个柱彼此连接的两个层(即底板和顶板)。板和柱的这种组合产生难以弯曲的半刚性板。板通过柔性腿结构被锚固到衬底，所述腿结构允许相对低的工作电压以使DVC器件在C_min或C_max状态下工作。

图5示出了CMOS波形控制器，其产生需要施加到MEMS DVC器件的PU和PD电极上的电压Vpu和Vpd。板电位需要以CMOS地电位为基准，使得在PU和PD电极上施加的电压产生使板上移至C_min位置或下移至C_max位置所需的静电力。在板电极需要RF浮动的应用中，在板电极和CMOS地电位之间使用高值电阻器Rpalte来实现该基准(见图5)。

图6示出了CMOS波形控制器，其中使用二极管Dplate使板电位以CMOS地电位为基准。在该应用中，板电极通常在RFGND上。还能够使用Rplate和Dplate的结合。

需要可移动板和CMOS地电位之间的这些电连接用于静电致动。然而，这些连接也会在两层板的加工期间产生问题。具体地，在加工期间使可移动板连接到CMOS地电位会在可移动板中产生应力，这会使致动电压Vpu和Vpd变化至超出规格，显著影响晶片产率。

因此，本领域中需要提供一种装置来避免该问题并且获得更受控的致动电压。

发明内容

本发明总体上涉及MEMS DVC及其制造方法。MEMS DVC内的可移动板的顶板和底板应具有相同应力水平以确保MEMS DVC的正确工作。为了获得相同应力水平，可移动板在制造期间与CMOS地电位解耦。可移动板仅在板已经完全形成之后电耦合到CMOS地电位。耦合通过使用形成上拉电极的与将可移动板电耦合到CMOS地电位的层相同的层而产生。由于相同的层将可移动板耦合到CMOS地电位并且还提供用于MEMS DVC的上拉电极，因此在同一加工步骤中发生沉积。通过使可移动板在形成后电耦合到CMOS地电位，可移动板的层中的每个中的应力能够是基本相同的。

在一个实施例中，MEMS DVC包括：被布置在形成于衬底之上的空腔中的可移动板，该可移动板被布置在拉近电极和拉离电极之间并且耦合到可移动板电极，并且拉离电极由导电层形成；耦合到可移动板电极的板式接地电极；和通过导电层耦合到板式接地电极的CMOS地电极。