[发明专利]MEMS开关

说明书

本公开涉及MEMS开关。公布了改进MEMS开关操作性能的几种特征，使得它们呈现出改进的在役寿命和开关打开与关闭的更好控制。

技术领域

本申请涉及微机电组件的改进，如开关。

背景技术

微机电系统(MEMS)允许在小规模与包括在集成电路封装内的这些组件相容上形成组件，如开关、陀螺仪、麦克风、应变计和许多传感器组件。

MEMS元件可在衬底上形成，如硅晶片，如在集成电路的形成中使用的，使用相同的工艺。本申请提供了MEMS元件的制造的改进，特别是MEMS开关。

发明内容

在第一方面，本文公开了MEMS元件，包括：

衬底；支撑体；可移动结构和控制电极。支撑体从衬底延伸并保持与衬底相邻的可移动结构的第一部分，且可移动结构与控制电极重叠，其中，可移动结构由边缘限定，并且控制电极延伸过可移动结构的边缘。

可移动结构可以延伸远离支撑体。在一些变形中，可移动结构被附加到支撑体以形成，例如，悬臂或横梁，然而在其它变形中，中间臂可在支撑体和可移动结构之间延伸。

在使用中，控制电极周围的静电场可导致电荷在衬底被捕获，其中衬底包括电介质。延伸控制电极超过可移动结构的端部或侧面增加任何捕获的电荷和可移动结构之间的距离。这意味着，其中，例如MEMS元件是开关，开关的打开变得更加可靠。

有利地，可移动结构被枢转地安装到支撑体并且可以延伸在它的任一侧。这样的布置类似于跷跷板，尽管在上下文中没有要求跷跷板的每侧具有相同的长度。在这样的布置中，支撑体的每侧可以与相应的控制电极相关联，以便能够拉动可移动结构的任一侧朝向衬底。拉动一侧向下引起“跷跷板”的另一侧抬起，从而提供积极地将开关拉开的能力。

在本公开的第二方面，公开了MEMS元件，其包括通过支撑体在第一位置支撑的可变形结构，可变形结构携带用于与另一触点表面接触并通过相邻而不是与控制电极隔开的触点。控制电极和可变形结构之间的电位差在引起其变形的可变形结构上施加力，其中，可变形结构被修改以限制在可变形结构中产生的峰值应力。

限制峰值应力减小了在组件内承受的力下产生的组件中使用的材料的风险。

在第三方面，公开了MEMS开关，包括：衬底；支撑体；可移动结构和控制电极使得可移动结构由衬底上方的支撑体被保持并在控制电极上延伸。衬底和可移动结构中的至少一个具有在其上以保持在使用期间从控制电极隔开的可移动结构形成的至少一种结构。

在使用中，过驱动电压或材料的产生可促使可移动结构以使它接触到控制电极的方式弯曲。提供至少一种结构，避免这样的问题。

在第四方面，公开了MEMS元件，包括：具有第一热膨胀系数的衬底；和从衬底延伸的具有第二热膨胀系数的支撑体。MEMS元件还包括在或邻近衬底和支撑体之间的界面形成的并且具有大于第一膨胀系数的第三膨胀系数的膨胀变形结构，并且膨胀变形结构被布置以在界面附近的衬底上施加热膨胀力，以便模拟不同于在界面附近的衬底的第一系数的第四膨胀系数。

不同的热膨胀可引起力发生在使它变形的支撑体内，并最终影响连接到支撑体的组件或元件的取向。利用膨胀变形结构，可以减少这种影响。

在第五个方面，公开了具有从衬底向上延伸并携带在衬底表面上方或在衬底内形成的凹陷上方延伸的结构的支撑体的MEMS元件，并且其中结构被提供有多个槽和/或孔，在其中以便于从结构下面化学地去除材料。

不能在制造期间去除牺牲材料可减少元件产量。提供用于蚀刻剂来穿透器件的孔提高了产量。