[发明专利]可变射频微机电开关

说明书

本发明涉及一种射频微机电开关(通常使用首字母缩略词RF MEMS)以及制造这种开关的方法。

技术领域

本发明大体涉及一种射频微机电开关(通常使用首字母缩略词RF MEMS)以及制造这种开关的方法。

背景技术

在本发明中的开关指的是电气或电子元件，所述电气或电子元件为在外部指令的影响下，能够改变至少在2个完全不同的状态下传输的电力水平。

随着无线数据传输需求的增加，对可重构的射频(RF)组件的需求不断增长。实际上，电信标准的增加使设备的架构复杂化，并且需要可重构组件的集成。与传统半导体相比，RF MEMS开关特别凭借其低电损耗、高线性行为和低功耗而成为可以满足上述需求的最有力的选择之一。

这些RF MEMS开关可以以数字矩阵的形式组合，这种组合使得可以获得具有明确且精确的单一变化，电响应的高线性度和低电损耗的装置。其他技术，例如固定容量MOS晶体管堆叠，可用于相同的目的。这些MOS晶体管可以以低成本来制造并且易于集成，但具有适中的品质因数Q，即串联电阻乘以它可以达到的最小容量值的乘积的倒数是适中的。一般认为该Q因数越高，开关的性能越好。

因此，如果希望利用MEMS开关的更高质量因数的同时降低制造成本，则开关的尺寸和生产的简单性是必须改进以取代半导体技术的关键方面。

迄今为止，已经作出了许多努力，以简化RF MEMS开关的制造方法。它们与标准薄层生产链(例如CMOS)的集成将大大降低生产成本。因此，专利申请US20150235771描述了由具有RF线的薄层制成的MEMS电容，插入到基板中的控制电极，以及当在控制电极或RF线上施加电压时能够移动的MEMS膜，所述MEMS膜插入于密封腔中，所述控制电极置于腔体的上方，并且介电层夹住组件。然而，这种配置具有引起RF线高电阻率和由于杂散容量产生损耗的缺点。此外，该MEMS的生产用到许多工艺步骤，这使得制造过程复杂且制造成本昂贵。

发明内容

为了在避免上述缺点的同时解决所提出的问题，申请人开发了一种射频微机电开关，包括：

-一半导体基板和/或绝缘基板，所述半导体基板和/或绝缘基板具有基本平坦面；

-一第一RF线，所述第一RF线能够传输RF信号并且包括至少一个金属层，所述第一RF线设置于所述基板的所述面上；

-一第二RF线，所述第二RF线能够传输RF信号并且包括至少一个金属层；

-一MEMS膜，所述MEMS膜能够通过静电类型的一次或多次激活朝向基板或沿相反方向偏转，所述MEMS膜包括至少一层金属并且基本上平行于所述基板并通过一个或多个锚与第一RF线相连；

-一圆顶，所述圆顶具有与基板的所述面相对的内表面和与所述内表面相对的外表面并且包括至少一个介电层，所述圆顶布置在第二RF线和MEMS膜之间，封闭地将所述MEMS膜包装在腔体(C)中，并且固定在基板的所述面上，

所述开关的特征在于，所述第二RF线至少包括与所述基板的所述面接触的第一部分和与所述第一部分相邻并且电连接的第二部分，所述第二部分至少部分地覆盖在所述圆顶的上部。

在根据本发明的开关中，所述第二RF线的定位允许使用相对于现有技术的RF线具有更大厚度(例如约5微米)的RF线。通过这种更大的厚度，可以获得非常小的串联电阻，这提高了部件RF的性能。而且，这种配置使得由于在RF线下方存在空隙而能够创建具有低杂散电容的开关。

根据本发明的开关配置基本上是紧凑的，并且这种紧凑性使得可以降低开关的温度灵敏度，缩小制造成本并且便于例如将开关矩阵集成到RF电路中。

根据本发明的开关圆顶还可以由不连续的金属层覆盖其外表面。