[發明專利]MEMS開關及其制作方法

有效

• 申請號: 201010608168.2
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102543591A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 毛劍宏;唐德明
• 申請（專利權）人: 上海麗恒光微電子科技有限公司
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H1/00;H01H11/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及微機電機械系統(MEMS)器件制造領域，尤其涉及一種單刀雙擲的MEMS開關及其制作方法。?

背景技術

微機電機械系統(Micro-Electro-Mechanical?Systems，MEMS)是一種可集成化生產，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路于一體的微型器件或系統。它是隨著半導體集成電路微細加工技術和超精密機械加工技術的發展而發展起來的。采用MEMS技術的微電子器件在航空、航天、環境監控、生物醫學以及幾乎人們所接觸到的所有領域中有著十分廣闊的應用前景。?

相對于傳統的機械結構，MEMS器件的尺寸更小，最大不超過一個厘米，甚至僅僅為數個微米，其中的器件層厚度就更加微小。由于采用了以硅為主的半導體材料，因此可大量利用半導體集成電路生產中的成熟技術、工藝，進行低成本的批量化生產。其中微機械結構作為傳感、傳動以及運動機構是MEMS器件的最重要的組成部分，微機械結構通常需要設置于封閉空間中，以避免收到外部環境影響，包括固定的支撐部分以及可活動且懸浮的自由端。當所述微機械結構受到外界磁場力或電場力的作用下發生彎曲，其自由端與封閉空間的不同區域相接觸，而實現電性連接，所述MEMS器件便能夠起到開關的作用。?

開關根據結構的差別可以分為單刀單擲開關或單刀雙擲開關，后者能起到路徑切換的作用，因而在電路以及信號傳輸系統中具有廣泛的應用，傳統的單刀雙擲開關器件體積較大，難以集成于芯片中。而利用MEMS器件制作單?刀雙擲開關，能夠極大的提高器件的集成度。更多關于單刀雙擲的MEMS開關的內容，可以參見專利號為US60/561192的美國專利。?

隨著應用環境的日趨復雜以及器件的日益微縮，提供結構更為簡單，制作更為容易，并更易于器件微縮的MEMS開關成為MEMS技術的發展方向之一。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有單刀雙擲功能的MEMS開關及其制作方法，結構簡單且易于生產制造。?

本發明所述的MEMS開關，包括：?

半導體襯底；位于半導體襯底上的開關腔體，所述開關腔體包括底部介質層以及頂部介質層；?

位于所述底部介質層的第一組開關觸點，包括第一輸入觸點以及第一輸出觸點；位于所述頂部介質層的第二組開關觸點，包括第二輸入觸點以及第二輸出觸點；?

還包括機械臂，所述機械臂包括固定于開關腔體底部介質層上的固定端以及懸浮的自由端，所述自由端上形成有擲刀；所述擲刀與所述第一組開關觸點以及第二組開關觸點的位置相對應；?

在開關腔體內施加驅動電場時，所述機械臂受到驅動電場作用而彎曲，使得擲刀接觸底部介質層將所述第一輸入觸點與第一輸出觸點電連接，或者接觸頂部介質層將所述第二輸入觸點以及第二輸出觸點電連接。?

可選的，所述機械臂為Z字形結構，其一端為固定端，另一端為自由端，所述固定端與自由端具有高度差。?

所述底部介質層上形成有連接區，所述連接區與機械臂的固定端連接。?

所述MEMS開關還包括形成于所述頂部介質層的上電極板以及形成于所?述底部介質層的下電極板，所述機械臂的自由端在垂直方向對準所述下電極板以及上電極板。?

可選的，所述下電極板設置于所述底部介質層的表面，所述上電極板設置于所述頂部介質層相對于底部介質層的另一側表面。?

所述機械臂包括支撐結構以及導電電極，所述導電電極沿支撐結構表面自固定端向自由端延伸，且與所述擲刀絕緣。?

可選的，所述機械臂為橋梁狀結構，其兩端為固定端，中部為自由端。所述底部介質層上形成有第一連接區以及第二連接區，所述第一連接區以及第二連接區關于所述第一組開關觸點對稱，且分別與機械臂的兩固定端連接。?

所述MEMS開關還包括形成于所述頂部介質層上并關于第二組開關觸點對稱的第一上電極板以及第二上電極板，形成于底部介質層上并關于第一組開關觸點對稱的第一下電極板以及第二下電極板；所述機械臂的自由端在垂直方向對準所述上述下電極板以及上電極板。?

可選的，所述第一下電極板以及第二下電極板形成于所述底部介質層的表面，所述第一上電極板以及第二上電極板形成于所述頂部介質層相對于底部介質層的另一側表面。?

所述機械臂包括支撐結構以及第一導電電極、第二導電電極，所述第一導電電極以及第二導電電極沿所述支撐結構的表面，分別自機械臂的兩固定端向中部自由端延伸，且均與所述擲刀絕緣。?

本發明還提供了一種MEMS開關的制作方法，包括：?