具有高線性度的mems數(shù)字可變電容器設(shè)計的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實(shí)施例總體上涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)數(shù)字可變電容器(DVC)及其制造方法。
[0002]相關(guān)技術(shù)描述
[0003]MEMS DVC可以具有布置在RF電極上的板式或懸臂式電極。板式或懸臂式電極能夠從與RF電極隔開的第一位置移動到與RF電極隔開的第二位置。第二位置比第一位置更靠近RF電極，并且由此具有更高的電容。板式或懸臂式電極離RF電極越遠(yuǎn)，MEMS DVC的電容越低。
[0004]為了移動板式或懸臂式電極，另一電極施加電壓以將板式或懸臂式電極向著RF電極拉近?？上У氖?，板式或懸臂式電極可能降落在不僅在RF電極之上而且在拉近電極之上介電層上。如果板式或懸臂式電極降落在拉近電極之上，則可能在介電層中增加電荷，并且由此不僅降低MEMS DVC的效率，還降低MEMS DVC的可靠性。
[0005]因此，本領(lǐng)域需要一種MEMS DVC及其制造方法，所述MEMS DVC減小和/或消除布置在拉近電極上的介電層中的電荷增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明總體上涉及MEMS DVC及其制造方法。MEMS DVC包括能夠從與RF電極隔開第一距離的位置和與RF電極隔開第二距離的第二位置移動的板，所述第二距離小于第一距離。當(dāng)處于第二位置時，板通過介電層與RF電極隔開，所述介電層具有在RF電極上的RF平臺。還可以存在一個或更多個二次降落觸點(diǎn)和一個或更多個板彎曲觸點(diǎn)，以確保板獲得與RF平臺的良好接觸以及能夠獲得一致的Cniax值。
[0007]在一個實(shí)施例中，MEMS DVC包括襯底，其具有至少一個第一電極、至少一個第二電極和布置在襯底中的RF電極；介電層，其布置在襯底、至少一個第一電極、至少一個第二電極和RF電極上，其中，該介電層包括在RF電極上的RF平臺和在至少一個第二電極之上并且由至少一個第二電極至少部分圍繞的至少一個二次降落觸點(diǎn)；和板，其耦接到至少一個第一電極并且在至少一個第二電極和RF電極上延伸，所述板能夠從與介電層隔開的第一位置和與RF平臺接觸的位置移動。
[0008]在另一個實(shí)施例中，用于制造MEMS DVC的方法包括:將多個電極形成到襯底中；刻蝕襯底使得多個電極在襯底之上延伸；將第一介電層沉積在襯底和多個電極上；在第一介電層上沉積和圖案化導(dǎo)電材料；圖案化和部分刻蝕第一介電層，以在RF電極上產(chǎn)生RF平臺并且在多個電極中的第一電極之上產(chǎn)生二次降落觸點(diǎn)，所述二次降落觸點(diǎn)由多個電極中的第一電極圍繞；在圖案化的導(dǎo)電材料、RF平臺和二次降落觸點(diǎn)上沉積第二介電層；和在第二介電層上形成板，所述板電連接到多個電極中的第二電極，其中所述板能夠從與RF平臺隔開的位置和與RF平臺接觸的位置移動，其中與二次降落觸點(diǎn)相比，所述RF平臺在襯底之上延伸更長的距離。
【附圖說明】
[0009]參照實(shí)施例能夠詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征和上面簡要總結(jié)的本發(fā)明的更具體的描述，在附圖中圖示了所述實(shí)施例中的一些。然而，應(yīng)指出的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的典型實(shí)施例，并且因此不應(yīng)被認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍，這是因為本發(fā)明可以容許其他等同有效的實(shí)施例。
[0010]圖1是處于無支撐狀態(tài)的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0011]圖2是處于Cniax狀態(tài)的、圖1的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0012]圖3是處于C_狀態(tài)的、圖1的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0013]圖4是根據(jù)一個實(shí)施例的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0014]圖5是當(dāng)板已降落在板彎曲觸點(diǎn)上時，圖4的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0015]圖6是當(dāng)板已降落在板彎曲觸點(diǎn)和RF觸點(diǎn)兩者上時，圖4的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0016]圖7是當(dāng)板已降落在板彎曲觸點(diǎn)、RF觸點(diǎn)和二次降落觸點(diǎn)上時，圖4的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0017]圖8是不具有二次降落觸點(diǎn)的、處于Cniax狀態(tài)的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0018]圖9是示出了另外間隙的、RF平臺的近視圖。
[0019]圖10是圖4的MEMS DVC裝置的俯視圖。
[0020]圖11是根據(jù)一個實(shí)施例的具有同時全部被驅(qū)動的、成組的MEMS DVC裝置的DVC單元的一部分的俯視圖。
[0021]圖12是被布置為產(chǎn)生多位DVC陣列的DVC單元陣列的俯視圖。
[0022]圖13是在底部電極限定期間的MEMS DVC裝置的示意圖。
[0023]圖14是在凹陷刻蝕以限定RF平臺和二次降落觸點(diǎn)之間的高度差之后的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0024]圖15是沉積第一介電層之后的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0025]圖16是形成錨固件和板彎曲觸點(diǎn)之后的MEMS DVC裝置的示意圖。
[0026]圖17是形成二次降落觸點(diǎn)和RF平臺之后的MEMS DVC裝置的示意圖。
[0027]圖18是沉積第二介電層之后的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0028]圖19是沉積第一犧牲層之后的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0029]圖20是形成底板和支腿之后的MEMS DVC裝置的示意圖。
[0030]圖21是形成頂板層之后的MEMS DVC裝置的示意圖。
[0031]圖22是沉積第三犧牲層和頂部介電層之后的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0032]圖23是具有在RF電極上形成的支柱的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖。
[0033]圖24是具有靠近二次降落觸點(diǎn)的支柱的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖。
[0034]圖25是具有靠近支柱的板聯(lián)接件的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖，所述板聯(lián)接件用于將板聯(lián)接到相鄰板。
[0035]圖26是根據(jù)另一實(shí)施例的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖，所述EMS DVC裝置具有多個小的二次降落觸點(diǎn)。
[0036]圖27是根據(jù)另一實(shí)施例的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖，所述EMS DVC裝置具有多個大的二次降落觸點(diǎn)。
[0037]圖28是根據(jù)另一實(shí)施例的MEMS DVC裝置的示意性俯視圖，所述EMS DVC裝置在PD電極區(qū)域內(nèi)具有長柱并且在RF觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)沒有柱或溝槽。
[0038]圖29是圖28的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0039]圖30是根據(jù)另一個實(shí)施例的MEMS DVC裝置的示意性橫截面圖。
[0040]為了便于理解，在可能的地方已使用相同的附圖標(biāo)記來表示附圖共有的相同的元素。可以預(yù)期的是，在一個實(shí)施例中公開的元素在沒有特別說明的情況下可以有益地用在其他實(shí)施例中。
【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 本發(fā)明總體上涉及MEMS DVC及其制造方法。MEMS DVC包括能夠從與RF電極隔開第一距離的位置和與RF電極隔開比第一距離小的第二距離的第二位置移動的板。當(dāng)處于第二位置時，所述板通過介電層與RF電極隔開，所述介電層具有在RF電極上的RF平臺。還可以存在一個或更多個二次降落觸點(diǎn)和一個或更多個板彎曲觸點(diǎn)，以確保板獲得與RF平臺的良好接觸并且能夠獲得一致的Cniax值。
[0042]如在圖1中示意性示出的，MEMS DVC裝置基于可移動的MEMS板，該板具有在其上的控制電極(即拉離電極或上拉電極或HJ電極)和在其下的控制電極(拉近電極或下拉電極或H)電極)。這些電極被頂部介電層和底部介電層覆蓋。此外，可移動的MEMS元件之下存在RF電極?？梢苿影搴蚏F電極之間