[發明專利]微機電系統（MEMS）結構及設計結構

有效

• 申請號: 201410270234.8
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104241034B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: W·A·約翰遜;J·E·拉里;A·K·斯坦珀;K·M·沃森;余佩玲
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;B81B7/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 酆迅

技術領域

本發明涉及集成電路，并且更特別地涉及微機電系統(MEMS)結構、制造和使用方法以及設計結構。?

背景技術

在集成電路中使用的集成電路開關可以由固態結構(例如晶體管)或無源接線(MEMS)形成。MEMS開關因為其幾乎理想的隔離以及其低插入損耗(例如電阻)而通常被采用，隔離對于無線射頻應用而言是關鍵要求，其中它們用于功率放大器(PA)的模式切換。MEMS開關可以用于多種應用，主要是模擬和混合信號應用。一個這樣的示例是蜂窩電話芯片，該芯片包含功率放大器(PA)和針對各種廣播模式被調諧的電路裝置。其它示例包括具有WiFi或其它無線能力的個人計算機或電子平板電腦(pad)。芯片上的集成開關可以將PA連接至適當的電路裝置，以使得無需每個模式一個PA。?

在操作中，靜電致動的MEMS開關的增加的致動偏置加速了經由電介質充電的開關退化，電介質充電又有效地改變了吸合電壓(pull-in?voltage)。試圖減小電介質充電的常規制造模式具有已知的產量問題，例如降低MEMS間隙可以降低產量性能。?

因此，在本領域中存在對于克服如上所述的缺陷和限制的需要。?

發明內容

在本發明的一個方面中，方法包括向微機電系統(MEMS)結構的致動器應用第一電壓極性，以將MEMS結構置于用于第一操作條件的預定狀態。該方法還包括在后續操作條件期間向MEMS結構的致動器應用與第一電壓極性相反的第二電壓極性。?

在本發明的一個方面中，方法包括向微機電系統(MEMS)結構應用第一電壓極性。該方法還包括在MEMS結構的關斷狀態或后續致動狀態期間向MEMS梁應用第二電壓極性。第一電壓極性與第二電壓極性相反。第一電壓極性將MEMS結構置于數據傳輸模式。在數據傳輸模式的結尾之后應用第二電壓極性。第二電壓極性消除跨MEMS結構的電介質充電。?

在本發明的另一方面中，提供了用于設計、制造或測試集成電路的可觸知地嵌入在機器可讀存儲介質中的設計結構。該設計結構包括本發明的結構。在另一些實施例中，被編碼在機器可讀存儲介質上的硬件描述語言(HDL)設計結構包括在計算機輔助設計系統中被處理時生成MEMS電容開關的機器可執行表示的元件，其包括本發明的結構。在又一些實施例中，提供了在計算機輔助設計系統中用于生成MEMS電容開關的功能設計模型的方法。該方法包括生成MEMS電容開關的結構元件的功能表示。?

在實施例中，在計算機輔助設計系統中用于生成MEMS結構的功能設計模型的方法包括：生成在導通狀態和關斷狀態之間可移動的MEMS梁的功能表示，MEMS梁包括在電介質材料內的第一組致動器和電容器極板；以及生成第二組致動器和另一電容器極板的功能表示，第二組致動器和另一電容器極板與第一組致動器和電容器極板由絕緣體層分離。該表示還包括第一組致動器和第二組致動器中的至少一組被構造和配置為在導通狀態中以第一電壓極性提供電荷并且在MEMS結構處于后續關斷狀態之后以第二電壓極性提供電荷。?

附圖說明

在以下具體描述中借由本發明的示例性實施例的非限制性示例參考所指出的多個附圖來描述本發明。?

圖1示出根據本發明的各個方面的微機電系統(MEMS)結構及制造方法；?

圖2示出根據本發明的附加方面的MEMS結構及制造方法；?

圖3a至圖3c示出由本發明的各個方面構思的操作參數的各個流程，并且其可以在圖1和圖2的MEMS結構以及其它MEMS結構中實施；?

圖4示出根據本發明的各個方面實施圖3的操作參數的斜降電壓的圖；?

圖5示出比較使用不同操作電壓的MEMS結構的曲線圖；?

圖6示出與雙極操作相比單極操作的抑制壽命的曲線圖；以及?

圖7示出在半導體設計、制造和/或測試中使用的設計過程的流程圖。?

具體實施方式

本發明涉及集成電路，并且更特別地涉及微機電系統(MEMS)結構、制造方法以及設計結構。更具體地，本發明涉及MEMS電容開關、制造和使用方法以及相關設計結構。有利地，本發明顯著減小或者有效消除跨MEMS結構(例如MEMS電容開關)的電介質充電，由此增加了MEMS結構的抑制(hold?down)壽命。此外，通過實施本發明的操作參數，可以消除噪聲并且MEMS結構(例如電容開關)將從電介質充電的長期減小受益。?