專利名稱：一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)械技術(shù)(MEMS)領(lǐng)域，特別是，涉及一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)。
背景技術(shù)：
MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)，又稱微機(jī)電系統(tǒng)，也叫微機(jī)械系統(tǒng)， 其始于20世紀(jì)60年代。但直到近十年才隨著IC產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步快速發(fā)展起來。MEMS是一種新型多學(xué)科交叉的技術(shù)，涉及機(jī)械、電子、材料、物理、化學(xué)、光學(xué)、生物等多種學(xué)科，它是對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測(cè)量和控制的技術(shù)，可將機(jī)械構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)等集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)，利用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工，硅表面微加工，晶片鍵合等技術(shù))相結(jié)合的制造工藝，制造出各種性能優(yōu)異， 價(jià)格低廉，微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和微機(jī)電系統(tǒng)。目前廣泛用于各種電子產(chǎn)品，包括汽車上的氣囊、噴墨打印機(jī)、投影儀等，最近熱門的產(chǎn)品包括蘋果的手機(jī)iPhone和任天堂的游戲機(jī)Wii，其中都使用了基于MEMS的傳感器。微機(jī)械(MEMQ技術(shù)大部分與CMOS工藝兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)無源器件小型化和集成化的目的。而開關(guān)是重要的一類無源器件，在各種通信系統(tǒng)，包括雷達(dá)系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)中都有重要的應(yīng)用。因此，用微機(jī)械技術(shù)制作開關(guān)具有重要的研究意義。射頻開關(guān)是高頻信號(hào)變換的關(guān)鍵元件，隨著通信頻率的不斷增高，已有的半導(dǎo)體開關(guān)已經(jīng)不能滿足很多高頻應(yīng)用的性能需要。在高頻應(yīng)用上，微機(jī)電開關(guān)(也叫微機(jī)械開關(guān))的閉合狀態(tài)下的插入損耗小，在打開狀態(tài)下隔離度高，比半導(dǎo)體開關(guān)具有更優(yōu)越的高頻性能。從生產(chǎn)工藝上看，微機(jī)電開關(guān)可以與常規(guī)的CMOS工藝兼容，也可與微波電路集成而降低成本。所以微機(jī)電開關(guān)在微波集成電路中有著廣闊的應(yīng)用前景，適用于手機(jī)，無線電通信，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，汽車和衛(wèi)星通信等各大領(lǐng)域。微機(jī)電開關(guān)可以利用許多驅(qū)動(dòng)原理，包括磁性、壓電、熱，最常見的是靜電驅(qū)動(dòng)。靜電操作的開關(guān)通常需要很少的能量，每個(gè)循環(huán)大約只需要十幾個(gè)nj，微機(jī)電開關(guān)在電路中的應(yīng)用上，可分為歐姆接觸的電阻接觸串聯(lián)開關(guān)和電容接觸的電容耦合并聯(lián)開關(guān)。歐姆接觸的開關(guān)是由兩個(gè)金屬級(jí)接觸而產(chǎn)生的低電阻連接；電容接觸是由金屬懸臂體通過靜電吸弓丨，被拉下到一層絕緣層上而形成的電容式三明治，在高頻下，這種三明治電容形成一個(gè)短路所以造成開關(guān)的打開。1991年，休欺飛機(jī)公司(Hughes Aircraft Company)的Larson制作了旋轉(zhuǎn)傳輸線式開關(guān)。1995年，羅克韋爾科學(xué)中心(Rockwell Science Center)的Yao采用表面微加工工藝制作懸臂梁開關(guān)。1996年，雷神公司(Raytheon)的Goldsmith研制出低閾值電壓的膜開關(guān)。和傳統(tǒng)的PIN 二極管開關(guān)及FET開關(guān)相比，由于消除了 P-N結(jié)和金屬半導(dǎo)體結(jié)，微機(jī)電開關(guān)首先減小了歐姆接觸中的接觸電阻和擴(kuò)散電阻，顯著地降低了器件的歐姆損耗，高電導(dǎo)率金屬膜能以極低的損耗傳輸微波信，同時(shí)它也消除了由于半導(dǎo)體引起起的ι-ν非線性，顯著減小了開關(guān)的諧波分量和互調(diào)分量，并且提高了微機(jī)電開關(guān)的能量處理能力，另夕卜，微機(jī)電開關(guān)靜電驅(qū)動(dòng)僅需極低的瞬態(tài)能量，其典型值大約是10幾個(gè)nj。從本質(zhì)上說，微機(jī)械(MEMS)開關(guān)是常見的切換開關(guān)的微型化。一般而言，微機(jī)電開關(guān)可按照以下3種情況進(jìn)行分類射頻電路接觸體，機(jī)械結(jié)構(gòu)，接觸方式。對(duì)于單極單擲的射頻微機(jī)電開關(guān)，常見的電路接觸體是串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)；常用的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)是懸臂梁結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)；常用的接觸方式是電容式和電阻式。一般地，電阻式微機(jī)電開關(guān)的研究主要集中在懸臂梁結(jié)構(gòu)和膜的結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)有的微機(jī)電開關(guān)的懸臂梁或者懸臂體一般是由一層金屬材料和一層絕緣材料所組成的。當(dāng)下面的電極產(chǎn)生靜電吸引力，懸臂梁或者懸臂體被拉下，由金屬層的接觸把開關(guān)接通。但是，現(xiàn)有的微機(jī)械(MEMS)開關(guān)有的尺寸大，插入損耗高；有的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓高， 高頻下的隔離度差；有的開關(guān)高頻插入損耗高；有的開關(guān)生產(chǎn)從陶瓷襯底開始，局限了今后在封裝上的改進(jìn)和降低價(jià)格，以及產(chǎn)品的封裝選擇范圍。更甚于，現(xiàn)有技術(shù)的微機(jī)電開關(guān)，在微秒級(jí)的開關(guān)速度下，其無法應(yīng)用于高速領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)和制造方法，其具備了較低的驅(qū)動(dòng)電壓，良好的高頻性能，較小的尺寸和封裝的靈活性。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而提供的一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，包括射頻電路接觸體，機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)懸臂梁，電子隔離體，接觸懸臂體；所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱連接，所述接觸懸臂體和所述射頻電路接觸體相對(duì)一側(cè)各鍍有一層金屬膜。較優(yōu)地，所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁、接觸懸臂體和射頻電路接觸體的導(dǎo)電部分為第一導(dǎo)電材料，所述第一導(dǎo)電材料為多晶硅薄膜；所述電子隔離體為第一絕緣材料，所述第一絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜；所述金屬膜為金薄膜。較優(yōu)地，所述適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，還包括作為射頻電路接觸體、機(jī)械結(jié)構(gòu)的襯底的隔離襯底層，所述隔離襯底層的材料為第二絕緣材料，所述第二絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的還提供一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，包括如下步驟沉積形成隔離襯底層的步驟；沉積形成犧牲層并且形成固定點(diǎn)的步驟；在犧牲層上沉積形成電子隔離體的步驟；沉積形成以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以及射頻電路接觸體的步驟；在接觸懸臂體和射頻電路接觸體相對(duì)鍍上金屬膜形成接觸金屬層的步驟。較優(yōu)地，所述沉積形成隔離襯底層，包括如下步驟
以低壓化學(xué)氣相沉積法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在溫度范圍為 200-1000度條件下，在襯底上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度是0. 1-2微米，由低應(yīng)力的氮化硅薄膜形成一個(gè)絕緣的隔離襯底層。較優(yōu)地，所述沉積形成犧牲層并且形成固定點(diǎn)，包括如下步驟利用低壓化學(xué)氣相沉積方法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，在溫度范圍為 200-1000度條件下，在隔離襯底層上沉積一層氧化硅薄膜，厚度為0. 5-3微米，然后用化學(xué)刻蝕方法形成固定點(diǎn)所在的槽，得到犧牲層并且形成固定點(diǎn)。較優(yōu)地，所述在犧牲層上沉積形成電子隔離體，包括如下步驟以低壓化學(xué)氣相沉積法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在溫度范圍為 200-1000度條件下，在犧牲層上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度為0. 1-2微米，寬度為 2-100微米，作為驅(qū)動(dòng)懸臂梁以及接觸懸臂體之間的機(jī)械連結(jié)，并且形成直流驅(qū)動(dòng)和射頻電路之間的電子隔離體。較優(yōu)地，所述沉積形成以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體， 以及射頻電路接觸體，包括如下步驟首先在犧牲層及其固定點(diǎn)上，以多晶硅薄膜作為導(dǎo)電材料，用低壓化學(xué)氣相沉積法或者是物理氣相沉積法，在溫度范圍為200-1000度條件下，沉積形成驅(qū)動(dòng)懸臂梁、接觸懸臂體和射頻電路接觸體形成的沉積層，厚度為0. 5-3微米；然后以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)，用化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成以電子隔離體作為連結(jié)的獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以及以化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成與接觸懸臂體相對(duì)距離為1-100微米的隔離的射頻電路接觸體；較優(yōu)地，所述在接觸懸臂體和射頻電路接觸體相對(duì)鍍上金屬膜形成接觸金屬層， 包括如下步驟首先在接觸懸臂體和射頻電路接觸體上，進(jìn)行沉積并曝光光刻膠，把需要鍍金屬層的地方暴露出來；然后用稀釋的氫氟酸(Buffered HF)刻蝕0. 1-1微米的犧牲層材料作為部分釋放，從而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間的弧線型淺槽。然后沉積作為接觸金屬層的金薄膜，厚度為0. 1-2微米，通過濺射或者蒸發(fā)的金在沉積后，首先由于弧線型淺槽的分離而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間不鏈接，進(jìn)一步經(jīng)過光刻膠的化學(xué)腐蝕而剝離，把金屬只留在射頻電路接觸體和接觸懸臂體的側(cè)面，成為微機(jī)電開關(guān)的接觸金屬層。最后用氫氟酸刻蝕犧牲層材料從而釋放得到以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的懸臂梁和懸臂體，以及射頻電路接觸體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)和制造方法，微機(jī)電開關(guān)被分為三個(gè)部分，驅(qū)動(dòng)懸臂梁、接觸懸臂體和射頻電路接觸體，這意味著直流和射頻信號(hào)的隔離，不像其他的薄膜開關(guān)一樣而需要底板線阻塞(bios line choke)；同時(shí)由于電子隔離體接觸力較大，使得接觸電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性很好，而懸臂梁和懸臂體可以設(shè)計(jì)得更有彈性。并且由于電子隔離體的剛性較大，當(dāng)開關(guān)分離時(shí)，它也可以提供更多的恢復(fù)力來協(xié)助懸臂體和射頻電路接觸體分離，從而減小了其他開關(guān)常見的粘附和介質(zhì)擊穿的問題。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)原始狀態(tài)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)驅(qū)動(dòng)并關(guān)閉狀態(tài)示意圖；圖3a !Be是本發(fā)明實(shí)施例適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)制造方法示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)和制造方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的限制。如圖1、2所示，本發(fā)明實(shí)施例的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，包括射頻電路接觸體4，機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)懸臂梁1，電子隔離體2，接觸懸臂體3。所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁1和接觸懸臂體3，以電子隔離體2作為連結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱連接，所述接觸懸臂體3和所述射頻電路接觸體4相對(duì)一側(cè)各鍍有一層金屬膜。所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁1、接觸懸臂體3和射頻電路接觸體4的導(dǎo)電部分為第一導(dǎo)電材料，較佳地，所述第一導(dǎo)電材料為多晶硅(Poly Si)薄膜；；所述電子隔離體4為第一絕緣材料，較佳地，所述第一絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅 (Si3N4)薄膜；所述金屬膜為金(Au)薄膜。本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電開關(guān)，由三種材料構(gòu)成，其中一種為導(dǎo)電材料，一種為絕緣材料，一種為金屬導(dǎo)電層。其中，驅(qū)動(dòng)懸臂梁1、接觸懸臂體3和射頻電路接觸體4的導(dǎo)電部分為第一導(dǎo)電材料，驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體對(duì)稱地由電子隔離體2連接住，如圖1、2所

更佳地，本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電開關(guān)，還包括作為射頻電路接觸體4、機(jī)械結(jié)構(gòu)的襯底的隔離襯底層5。作為一種可實(shí)施方式，所述隔離襯底層5的材料為第二絕緣材料，較佳地，所述第二絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電開關(guān)的原始狀態(tài)；圖2為微機(jī)電開關(guān)驅(qū)動(dòng)并關(guān)閉狀態(tài)。開關(guān)的原始狀態(tài)是信號(hào)鏈接中斷，開關(guān)的接觸懸臂體3和連接電路的射頻電路接觸體距離1-100微米。接觸懸臂體3和驅(qū)動(dòng)懸臂梁1由電子隔離體連接。開關(guān)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁1成V型，角度傾向于開關(guān)接觸懸臂體3方向。當(dāng)開關(guān)要連接射頻電路接觸體4時(shí)，開關(guān)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁1由于漲力變形而彎曲，帶動(dòng)開關(guān)接觸懸臂體3前進(jìn)而導(dǎo)致接觸懸臂體3側(cè)面的金屬接觸到射頻電路接觸體4的側(cè)面金屬，從而把開關(guān)關(guān)閉。開關(guān)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁1的驅(qū)動(dòng)方式可以是電容靜電驅(qū)動(dòng)，或者是電熱驅(qū)動(dòng)，或者是電磁驅(qū)動(dòng)，或者是壓電驅(qū)動(dòng)，或不限于其他的驅(qū)動(dòng)方式。本發(fā)明實(shí)施例的微機(jī)電開關(guān)，作為連接活動(dòng)電極的機(jī)械結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)懸臂梁1和接觸懸臂體3通過電子隔離體2對(duì)稱連接，消除了微加工過程中產(chǎn)生的由不同材料的熱膨脹系數(shù)的不匹配而導(dǎo)致的應(yīng)力。這種平衡設(shè)計(jì)最大限度地減小了微機(jī)電開關(guān)生產(chǎn)中殘余應(yīng)力對(duì)開關(guān)的機(jī)械性能的影響，結(jié)果是在200攝氏度的范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電壓可以保持不變。這種懸臂體設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是連接活動(dòng)電極機(jī)械結(jié)構(gòu)，其作為絕緣體部分的電子隔離體2只包括一種絕緣材料，而不包括金屬層，這樣可以很好的隔離直流驅(qū)動(dòng)電極和射頻傳輸線路。較佳地，所述第一導(dǎo)電材料為多晶硅薄膜；第一絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜。由于第一絕緣材料要求在生產(chǎn)過程中保持可控制的應(yīng)力，所以選用第一絕緣材料是接近零應(yīng)力的氮化硅薄膜。較佳地，所述金屬膜的材料為金(Au)薄膜。其為了最大限度地提高射頻性能并具有很高的導(dǎo)電金屬層的設(shè)計(jì)，金(Au)被選為接觸金屬，因?yàn)樗哂泻芨叩牡挚箍諝庵械奈廴疚锏男阅?，包括氧氣和水分子的吸附。為?shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，如圖3a !Be所示，包括如下步驟步驟S100，如圖3a，沉積形成隔離襯底層5的步驟；以低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD)法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhance ChemicalVapour Deposition, PECVD) 在溫度范圍為200-1000度條件下，在襯底上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度是0. 1-2微米，由低應(yīng)力的氮化硅薄膜形成一個(gè)絕緣的隔離襯底層5 ；由低應(yīng)力氮化硅薄膜形成絕緣的隔離襯底層5，以減少由于高損耗的硅襯底在高頻率的寄生效應(yīng)。步驟S200，如圖北，沉積形成犧牲層并且形成固定點(diǎn)的步驟；利用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)， 在溫度范圍為200-1000度條件下，在隔離襯底層上沉積一層氧化硅薄膜，厚度為0. 5-3微米，然后用化學(xué)刻蝕方法形成固定點(diǎn)所在的槽，得到犧牲層并且形成固定點(diǎn)。步驟S300，如圖3c，在犧牲層上沉積形成電子隔離體2的步驟；以低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法，在溫度范圍為200-1000度條件下，在犧牲層上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度為0. 1-2微米，寬度為2-100微米，作為驅(qū)動(dòng)懸臂梁1以及接觸懸臂體3之間的機(jī)械連結(jié)，并且形成直流驅(qū)動(dòng)和射頻電路之間的電子隔離體2。步驟S400，如圖3d，沉積形成以電子隔離體2作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁1和接觸懸臂體3，以及射頻電路接觸體4的步驟；首先在犧牲層及其固定點(diǎn)上，以多晶硅薄膜作為絕緣材料，用低壓化學(xué)氣相沉積 (LPCVD)法或者是物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)法，在溫度范圍為 200-1000度條件下，沉積形成驅(qū)動(dòng)懸臂梁1、接觸懸臂體3和射頻電路接觸體4形成的沉積層，厚度為0. 5-3微米；然后以電子隔離體2作為連結(jié)結(jié)構(gòu)，用化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成以電子隔離體作為連結(jié)的獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)懸臂梁1和接觸懸臂體3，以及以化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成與接觸懸臂體3相對(duì)距離為1-100微米的隔離的射頻電路接觸體4 ；較佳地，所述步驟S400還包括下列步驟步驟S410，在形成的接觸懸臂體和射頻電路接觸體上，進(jìn)行沉積并曝光光刻膠，把需要鍍金屬層的地方暴露出來；然后用稀釋的氫氟酸(Buffered HF)刻蝕0. 1-1微米的犧牲層材料作為部分釋放，從而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間的弧線型淺槽。步驟S500，如圖3e，在接觸懸臂體3和射頻電路接觸體4相對(duì)鍍上金屬膜形成接觸金屬層并釋放開關(guān)結(jié)構(gòu)的步驟。首先沉積作為接觸金屬層的金薄膜，厚度為0. 1-2微米，通過濺射或者蒸發(fā)的金在沉積后，由于弧線型淺槽的分離而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間中斷，進(jìn)一步經(jīng)過光刻膠的化學(xué)腐蝕而剝離(lift Off)，把金屬只留在射頻電路接觸體和接觸懸臂體的側(cè)面，成為微機(jī)電開關(guān)的接觸金屬層。最后用氫氟酸刻蝕犧牲層材料從而釋放得到以電子隔離體2作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的懸臂梁1和懸臂體3，以及射頻電路接觸體4。在此過程中，用臨界點(diǎn)干燥機(jī)(critical point dryer)對(duì)微機(jī)電開關(guān)的器件進(jìn)行干燥，防止釋放可能產(chǎn)生的黏附物。從而得到本發(fā)明實(shí)施例的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)。較佳地，所述光刻膠的剝離通過在超聲波浴里震動(dòng)而加快完成。本發(fā)明的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)及其制造方法，微機(jī)電開關(guān)被分為三個(gè)部分，驅(qū)動(dòng)懸臂梁1、接觸懸臂體3和射頻電路接觸體4。這意味著直流和射頻信號(hào)的隔離，不像其他的薄膜開關(guān)一樣而需要底板線阻塞(bios line choke) 0同時(shí)由于電子隔離體2接觸力較大，使得接觸電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性很好，而懸臂梁和懸臂體可以設(shè)計(jì)得更有彈性。并且由于電子隔離體的剛性較大，當(dāng)開關(guān)分離時(shí)，它也可以提供更多的恢復(fù)力來協(xié)助懸臂體和射頻電路接觸體分離，從而減小了其他開關(guān)常見的粘附和介質(zhì)擊穿的問題。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型。
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權(quán)利要求
1.一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，其特征在于，包括射頻電路接觸體，機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)懸臂梁，電子隔離體，接觸懸臂體；所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱連接，所述接觸懸臂體和所述射頻電路接觸體相對(duì)一側(cè)各鍍有一層金屬膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁的驅(qū)動(dòng)方式為電熱驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁的驅(qū)動(dòng)方式為靜電驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁、接觸懸臂體和射頻電路接觸體的導(dǎo)電部分為第一導(dǎo)電材料，所述第一導(dǎo)電材料為多晶硅薄膜；所述電子隔離體為第一絕緣材料，所述第一絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜；所述金屬膜為金薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)，其特征在于，還包括作為射頻電路接觸體、機(jī)械結(jié)構(gòu)的襯底的隔離襯底層，所述隔離襯底層的材料為第二絕緣材料， 所述第二絕緣材料為低應(yīng)力氮化硅薄膜。
6.一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟沉積形成隔離襯底層的步驟；沉積形成犧牲層并且形成固定點(diǎn)的步驟；在犧牲層上沉積形成電子隔離體的步驟；沉積形成以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以及射頻電路接觸體的步驟；在接觸懸臂體和射頻電路接觸體相對(duì)鍍上金屬膜形成接觸金屬層的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，所述沉積形成隔離襯底層，包括如下步驟以低壓化學(xué)氣相沉積法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在溫度范圍為200-1000 度條件下，在襯底上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度是0. 1-2微米，由低應(yīng)力的氮化硅薄膜形成一個(gè)絕緣的隔離襯底層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，所述沉積形成犧牲層并且形成固定點(diǎn)，包括如下步驟利用低壓化學(xué)氣相沉積方法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，在溫度范圍為200-1000 度條件下，在隔離襯底層上沉積一層氧化硅薄膜，厚度為0. 5-3微米，然后用化學(xué)刻蝕方法形成固定點(diǎn)所在的槽，得到犧牲層并且形成固定點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，所述在犧牲層上沉積形成電子隔離體，包括如下步驟以低壓化學(xué)氣相沉積法或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法，在溫度范圍為200-1000 度條件下，在犧牲層上沉積一層低應(yīng)力氮化硅薄膜，厚度為0. 1-2微米，寬度為2-100微米， 作為驅(qū)動(dòng)懸臂梁以及接觸懸臂體之間的機(jī)械連結(jié)，并且形成直流驅(qū)動(dòng)和射頻電路之間的電子隔離體。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于， 所述沉積形成以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以及射頻電路接觸體，包括如下步驟首先在犧牲層及其固定點(diǎn)上，以多晶硅薄膜作為絕緣材料，用低壓化學(xué)氣相沉積法或者是物理氣相沉積法，在溫度范圍為200-1000度條件下，沉積形成驅(qū)動(dòng)懸臂梁、接觸懸臂體和射頻電路接觸體形成的沉積層，厚度為0. 5-3微米；然后以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)，用化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成以電子隔離體作為連結(jié)的獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以及以化學(xué)刻蝕法進(jìn)行刻蝕形成與接觸懸臂體相對(duì)距離為1-100微米的隔離的射頻電路接觸體。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，所述在接觸懸臂體和射頻電路接觸體相對(duì)鍍上金屬膜形成接觸金屬層，包括如下步驟首先在形成的接觸懸臂體和射頻電路接觸體上，進(jìn)行沉積并曝光光刻膠，把需要鍍金屬層的地方暴露出來；然后用稀釋的氫氟酸刻蝕0. 1-1微米的犧牲層材料作為部分釋放，從而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間的弧線型淺槽；其后沉積作為接觸金屬層的金薄膜，厚度為0. 1-2微米，通過濺射或者蒸發(fā)的金在沉積后，首先由于弧線型淺槽的分離而形成在開關(guān)接觸體和射頻電路之間中斷，進(jìn)一步經(jīng)過光刻膠的化學(xué)腐蝕而剝離，把金屬只留在射頻電路接觸體和接觸懸臂體的側(cè)面，成為微機(jī)電開關(guān)的接觸金屬層。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)的制造方法，其特征在于，還包括如下步驟用氫氟酸刻蝕犧牲層材料從而釋放得到以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)的懸臂梁和懸臂體，以及射頻電路接觸體；在此過程中，用臨界點(diǎn)干燥機(jī)對(duì)微機(jī)電開關(guān)的器件進(jìn)行干燥，防止釋放可能產(chǎn)生的黏附物。
全文摘要
本發(fā)明公開一種適用于高頻應(yīng)用的微機(jī)電開關(guān)和制造方法，包括射頻電路接觸體，機(jī)械結(jié)構(gòu)；所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)懸臂梁，電子隔離體，接觸懸臂體；所述驅(qū)動(dòng)懸臂梁和接觸懸臂體，以電子隔離體作為連結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱連接，所述接觸懸臂體和所述射頻電路接觸體相對(duì)一側(cè)各鍍有一層金屬膜。其具備了較低的驅(qū)動(dòng)電壓，良好的高頻性能，較小的尺寸和封裝的靈活性。
文檔編號(hào)H01H3/32GK102456485SQ20101051835
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者王葉 申請(qǐng)人:王葉