[發明專利]MEMS開關設備和制造方法

在審

• 申請號: 201410367891.4
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104347320A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: J·G·麥克納馬拉;P·L·菲茲格拉德;R·C·格金;B·P·斯坦森
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H49/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 郭思宇

背景技術

微機電系統(MEMS)是非常小設備的技術。MEMS通常是由尺寸在1-100微米的組件組成，以及MEMS設備通常的尺寸范圍從20微米到1毫米。MEMS設備的示例是MEMS開關。典型地，使用稱為表面微加工的技術制造這些MEMS開關。在利用表面微機械加工形成的MEMS設備中，利用在表面半導體處理中熟悉的常規光刻和刻蝕技術在襯底的表面上形成MEMS組件。用于操作所述MEMS開關的互連和其它電路元件(例如電阻器)也形成在襯底的表面上。然而，使用傳統的表面硅加工工藝和材料形成互連和所需的電阻器可導致互連是不可靠的，這是由于互連的表面腐蝕HE相鄰表面互連之間的漏電流。

發明內容

根據各種實施例，提供了一種MEMS開關設備，其包括：基材層；在所述基材層上形成的絕緣層；以及具有在所述絕緣層的表面上形成的多個觸點的MEMS開關模塊，其中，所述絕緣層包括在絕緣層內形成的多個導電路徑，所述導電路徑被配置成相互連接所述MEMS開關模塊的所選觸點。

至少一個導電路徑優選地包括：在絕緣層的表面下的導電材料(諸如鋁)的軌道，和從軌道延伸到絕緣層的表面的至少一個導電通孔(諸如，鎢通孔)。此外，每個導電通孔可電連接到所述MEMS開關模塊的觸點之一。

至少一個導電路徑可以包括電阻材料(諸如，多晶硅)的軌道，導電路徑優選被配置為電阻的電路元件。MEMS開關模塊可以包括開關梁，其中所述電阻電路元件優選在絕緣層內形成，并與所述開關梁對準。

MEMS開關設備，可進一步包括與MEMS開關模塊電通信的控制模塊。

基材層可以包括具有高電阻率的材料，例如硅，石英，藍寶石，砷化鎵或玻璃。

MEMS開關設備進一步可包括包圍所述MEMS開關模塊的保護外殼。保護外殼可包括鍵合到絕緣層的硅。

在一些實施例中，公開一種制造MEMS開關設備的方法。該方法包括：在襯底上形成絕緣層，并在絕緣層內形成了許多導電路徑，并隨后在所述絕緣層的表面上形成包括多個觸點的MEMS開關模塊，由此選擇的觸點被配置成通過在所述絕緣層內的導體路徑相互連接。

該方法可進一步包括：在形成MEMS開關模塊之后，形成包圍MEMS開關模塊的保護帽。

該方法可進一步包括：提供經配置以與MEMS開關模塊電通信的控制模塊。MEMS開關器件可以使用保護性塑料材料封裝。

附圖說明

本發明的實施例如下僅通過非限制性示例的方式參考相應的附圖進行描繪：

圖1是示出根據本發明實施例的MEMS開關設備的示意性側橫截面圖；

圖2是示出圖1所示的開關設備的MEMS開關模塊的示意性側橫截面圖；

圖3是示出圖1所示的MEMS開關設備的襯底和絕緣層的示意性側橫截面圖；

圖4是示出具有在MEMS開關模塊的部分上形成的保護帽的MEMS開關設備的進一步實施例的示意性側橫截面圖；

圖5是示出結合控制模塊封裝的圖4所示的MEMS開關設備和保護帽的示意性側橫截面圖；以及

圖6是示出根據一個實施用于制造MEMS開關設備的方法的流程圖。

具體實施方式

圖1示意性地示出了根據一個實施例的MEMS開關設備1。MEMS開關設備1包括：基材層2、形成在該基材層2上的絕緣層4，以及形成在絕緣層4的表面上的MEMS開關模塊6。可以使用通常用于互補的金屬-氧化物-半導體(CMOS)后端處理技術(例如，氧化沉積、沉積鎢、鋁沉積、光刻和蝕刻、化學機械平面化，等等)的設備和材料形成基材層2和絕緣層4，盡管可以使用其它合適的加工技術。基材層2和絕緣層4在此統稱作為CMOS后端8。在圖1中所示的特定實施例中，CMOS后端8具有在絕緣層4中形成的多個導電路徑10。導電路徑10可以互連在絕緣層4的表面上形成的MEMS開關模塊6的所選觸點12。應當理解的是，在實踐中，在絕緣層4一般由多個氧化物沉積形成。