[發(fā)明專利]減少微機(jī)電系統(tǒng)裝置中的介電充電的系統(tǒng)、裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580052878.2
• 申請日: 2015-10-05
• 公開（公告）號(hào): CN107077971A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 達(dá)娜·德雷烏斯;亞瑟·S·莫里斯;戴維·莫利內(nèi)羅-賈爾斯
• 申請（專利權(quán)）人: 維斯普瑞公司
• 主分類號(hào): H01G5/16
• 分類號(hào): H01G5/16
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11225
• 代理人: 黃威,鄧玉婷

優(yōu)先權(quán)要求

本申請要求提交于2014年10月3日、序列號(hào)為62/059,822的美國臨時(shí)專利申請的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

在本文中公開的主題一般性地涉及可調(diào)諧的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)部件。更具體地，在本文中公開的主題涉及對MEMS裝置中的靜電致動(dòng)器的隔離以減少或最小化介電充電。

背景技術(shù)

在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的構(gòu)造中，靜電致動(dòng)板在打開與閉合的狀態(tài)之間相對彼此可動(dòng)，如果MEMS裝置閉合且致動(dòng)器彼此接觸，則致動(dòng)板會(huì)變?yōu)槎搪贰榱朔乐怪聞?dòng)器接觸且短路，致動(dòng)電極中的一個(gè)或兩個(gè)可以覆蓋具有適當(dāng)厚度的電介質(zhì)來防止介電擊穿。連續(xù)的電介質(zhì)提供了適當(dāng)?shù)母綦x使得可以防止短路和擊穿，但可能會(huì)在高強(qiáng)度電場區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生顯著的接觸面積，這能進(jìn)行充電從而導(dǎo)致由介電充電而引起的壽命降低。該接觸面積可以通過將連續(xù)的電介質(zhì)圖案分解成不連續(xù)或孤立的電介質(zhì)零件、隔離零件或隔離凸起而被最小化，但即使這些解決方案也無法充分解決充電問題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開，提供了用于對MEMS裝置中的靜電致動(dòng)器的隔離以減少或最小化介電充電的裝置、系統(tǒng)和方法。在一個(gè)方案中，提供了一種可調(diào)諧部件。該可調(diào)諧部件可以包括：固定致動(dòng)電極，其定位在基板上；可動(dòng)致動(dòng)電極，其承載在懸置于基板上方的可動(dòng)部件上；一個(gè)或多個(gè)隔離凸起，所述一個(gè)或多個(gè)隔離凸起定位在固定致動(dòng)電極與可動(dòng)致動(dòng)電極之間；以及固定隔離著落部，其被隔離在固定致動(dòng)電極的在一個(gè)或多個(gè)隔離凸起中的每一個(gè)凸起處、在每一個(gè)隔離凸起附近、和/或與每一個(gè)隔離凸起大致對齊的部分內(nèi)。在該布置中，可動(dòng)致動(dòng)電極可以選擇性地朝向固定致動(dòng)電極移動(dòng)，但一個(gè)或多個(gè)隔離凸起可以防止固定致動(dòng)電極與可動(dòng)致動(dòng)電極之間的接觸，且固定隔離著落部可以抑制在隔離凸起中產(chǎn)生電場。

在另一方案中，一種用于制造可調(diào)諧部件的方法可以包括：將固定致動(dòng)電極布置在基板上；限定被隔離在固定致動(dòng)電極的一部分內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)固定隔離著落部；將犧牲層布置在固定致動(dòng)電極上；在犧牲層中形成在一個(gè)或多個(gè)固定隔離著落部處、在所述一個(gè)或多個(gè)固定隔離著落部附近和/或與所述一個(gè)或多個(gè)固定隔離著落部大致對齊的凹部；將隔離凸起布置在一個(gè)或多個(gè)凹部中的每一個(gè)凹部中；將可動(dòng)致動(dòng)電極布置在犧牲層上方；以及去除犧牲層以釋放可動(dòng)致動(dòng)電極，其中可動(dòng)致動(dòng)電極可選擇性地朝向固定致動(dòng)電極移動(dòng)。

盡管已經(jīng)在上面陳述了在本文中公開的主題的一些方案，這些方案以本公開的主題的全部或部分實(shí)現(xiàn)，但在下文結(jié)合附圖繼續(xù)進(jìn)行說明以作為最恰當(dāng)說明時(shí)，其他方案也將變得顯而易見。

附圖說明

根據(jù)下面具體說明將更容易理解本主題的特征和優(yōu)點(diǎn)，以下的具體說明應(yīng)該結(jié)合附圖來理解，附圖僅以解釋性和非限制性示例的方式給出，并且其中：

圖1是根據(jù)本公開主題的實(shí)施例的MEMS可調(diào)諧電容器模的側(cè)視圖；

圖2A至圖5是根據(jù)本公開主題的實(shí)施例的用于對MEMS裝置中的靜電致動(dòng)器進(jìn)行隔離的構(gòu)造的側(cè)剖視圖；

圖6和圖7是示出根據(jù)本公開主題的實(shí)施例的靜電致動(dòng)器之間的隔離凸起周圍的區(qū)域內(nèi)的電壓線圖；

圖8和圖9是示出根據(jù)本公開主題的實(shí)施例的靜電致動(dòng)器之間的隔離凸起的中心處的電場的圖；以及

圖10A至圖13B是根據(jù)本公開主題的實(shí)施例的用于對MEMS裝置中的靜電致動(dòng)器進(jìn)行隔離的構(gòu)造的側(cè)剖視圖。

具體實(shí)施方式

本主題提供了對MEMS裝置中的靜電致動(dòng)器的隔離的改進(jìn)以減少或最小化介電充電。在一個(gè)方案中，本主題提供了用于致動(dòng)電極的構(gòu)造，所述構(gòu)造提供了對隔離凸起處、凸起附近和/或與凸起大致對齊的區(qū)域內(nèi)的電場的隔離，所述隔離凸起保持了兩個(gè)致動(dòng)電極之間的期望的最小間距。

具體地，例如，在用于MEMS可調(diào)諧裝置的一些構(gòu)造中，設(shè)置了多個(gè)單獨(dú)的可調(diào)諧部件構(gòu)成的陣列。例如，如圖1中所示，每一個(gè)可調(diào)諧部件(總體地標(biāo)記為100)，包括設(shè)置在基板S上的一個(gè)或多個(gè)固定致動(dòng)電極110。對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)可動(dòng)致動(dòng)電極130可以承載在與基板S間隔有間隙的可動(dòng)部件MC上。此外，在一些實(shí)施例中，可調(diào)諧部件100可以是可調(diào)諧電容器，所述可調(diào)諧電容器進(jìn)一步包括設(shè)置在基板S上的一個(gè)或多個(gè)固定電容電極120和承載在可動(dòng)部件MC上的一個(gè)或多個(gè)可動(dòng)電容電極140。可動(dòng)致動(dòng)電極130和可動(dòng)電容電極140可以分別與固定致動(dòng)電極110和固定電容電極120大致對齊。