[发明专利]高功率RF MEMS开关的热管理

说明书

本公开总体涉及用于制造可以切换大电功率的MEMS开关的机构。采用额外的着陆电极，其提供沿着MEMS器件的增加的电接触，使得在接触时移除靠近最热点的MEMS结构中的电流和热量。

本公开的背景

技术领域

本公开的实施例总体上涉及用于限制高电功率应用中的MEMS开关中的温度升高的技术。

背景技术

在操作MEMS电阻开关(其中板在第一位置和与着陆电极电接触的第二位置之间移动)时，在开关两端施加的高电功率可能导致电流流过独立式MEMS器件。这些电流会导致电阻发热，从而导致MEMS部分的温度升高，这可能会限制器件的使用寿命或以不希望的方式改变器件操作。发热可能导致不希望的热膨胀，进而导致开关电压的变化或者通常用于制造器件的合金材料的相变。

MEMS器件的板通过向致动电极施加电压而移动。一旦电极电压达到通常称为咬合电压(snap-in voltage)的特定电压，板就向电极移动。一旦电压降低到释放电压，板就会移回原位。由于当板接近致动电极时静电力较高，以及当板移动更接近电极时板和与板接触的表面之间的静摩擦，释放电压通常低于咬合电压。MEMS器件的弹簧常数设定拉入电压和拉离电压的值。如果MEMS材料的性质由于发热而变化，那么这些电压也会改变，这在产品中是不希望的。

因此，本领域需要一种能够切换大电压或电流而不会导致MEMS中温度过度升高的MEMS开关。这对于在移动电话应用中切换RF信号特别重要。

发明内容

本公开总体上涉及一种用于控制由于在切换高功率电信号时在MEMS板中感应出的电流引起的MEMS开关中的温度升高的机构，所述电信号例如可以是存在于移动电话应用中的RF调谐器中的电信号。电着陆柱可以定位成提供并联的电通路，同时还提供热通路以减少板中的热量。

在一个实施例中，MEMS器件包括：其中形成有多个电极的衬底，其中所述多个电极至少包括锚电极、拉入电极和RF电极；设置在多个电极和衬底之上的第一绝缘层；设置在绝缘层之上的开关元件，其中开关元件包括锚部分、腿部分和桥部分，并且该锚部分电耦接到锚电极；耦接到RF电极的第一柱；以及电耦接到锚电极的第二柱，其中开关元件能够在与第一柱和第二柱间隔开的第一位置和与第一柱和第二柱接触的第二位置之间移动。

在另一个实施例中，MEMS器件包括：其中形成有多个电极的衬底，其中所述多个电极至少包括锚电极、拉入电极和RF电极；设置在所述多个电极和衬底之上的第一绝缘层；设置在绝缘层之上的开关元件，其中开关元件包括锚部分、腿部分和桥部分，并且该锚部分电耦接到锚电极；其中开关元件具有底面，该底面具有绝缘部分和导电部分；耦接到RF电极的第一柱；以及设置在锚电极之上并且电耦接到锚电极的第二柱，其中开关元件能够在与第一柱和第二柱间隔开的第一位置和与第一柱和第二柱接触的第二位置之间移动，其中绝缘部分在第二位置接触第二柱，并且导电部分在第二位置接触第一柱。

在另一个实施例中，一种形成MEMS器件的方法包括：在衬底之上沉积绝缘层，该衬底中形成有多个电极，其中所述多个电极至少包括锚电极、拉入电极和RF电极；移除绝缘层的至少一部分以暴露锚电极的至少一部分和RF电极的至少一部分；在RF电极之上形成与其接触的第一柱；在锚电极之上形成与其接触的第二柱；以及在衬底、第一柱和第二柱之上形成开关元件，其中该开关元件包括腿部分、RF电极和电耦接到锚电极的锚部分，其中开关元件能够从与第一柱和第二柱间隔开的第一位置和与第一柱和第二柱接触的第二位置移动。