[發(fā)明專利]用于MEMS開關(guān)器件的保護方案

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710843643.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107840303B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·L·菲茨格羅德;S·帕薩薩拉希;J·A·薩塞多
• 申請（專利權(quán)）人: 亞德諾半導(dǎo)體集團
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 劉倜

本公開涉及用于MEMS開關(guān)器件的保護方案。微機電開關(guān)(MEMS)器件可使用集成電路制造技術(shù)和材料制造。這種開關(guān)器件可以提供適用于廣泛應(yīng)用的循環(huán)壽命和插入損耗性能，包括例如，自動化測試設(shè)備(ATE)、切換測量儀器(如頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀或通訊測試系統(tǒng))，并用于通信系統(tǒng)，如信號處理。MEMS器件可容易受到電氣過壓，例如與靜電放電(ESD)瞬變事件相關(guān)聯(lián)。固態(tài)箝位電路可以并入MEMS器件封裝中，以保護一個或多個MEMS器件免受損壞的過壓條件。箝位電路可包括具有互補電流?電壓關(guān)系的單個或多個阻斷結(jié)結(jié)構(gòu)，例如幫助鉗位電路呈現(xiàn)的電容電壓關(guān)系線性化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及但不限于集成微機電開關(guān)器件和其耦合的保護電路。

背景技術(shù)

電氣瞬變可能會損壞電子電路。可以相對于靜電放電(ESD)事件誘發(fā)這種瞬變，其中結(jié)合的電荷可以產(chǎn)生相對于參考電位的顯著電位，例如超過1千伏特(kV)。存儲的電荷可以通過例如摩擦電效應(yīng)(例如接觸電氣化)相對于未接地的人員或設(shè)備而累積，或者甚至通過接近其他充電的目標(biāo)而引起。如果出現(xiàn)放電路徑，例如通過人員或設(shè)備與敏感設(shè)備之間的接觸，存儲的電荷可以耦合到敏感器件并通過敏感器件放電，例如引起有害的瞬態(tài)過電壓狀態(tài)。

某些電子器件，例如端子之間展現(xiàn)相對高電阻的器件(例如，電容器件、場效應(yīng)晶體管中的柵極結(jié)構(gòu)或其他器件)可特別容易受到ESD瞬變或其他電氣過壓條件的影響。即使靜電瞬變事件中的總存儲能量一般不足以對人員造成危害，這樣的過電壓仍然足以引起諸如氧化物層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的介電擊穿(例如“穿通”)，或者這種過電壓甚至可能對電子器件內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)造成電弧引起的損壞。

在某些情況下，由于環(huán)境條件如電源連接(例如AC-充電)設(shè)備輸入端的電壓瞬變，電子電路也可發(fā)生損壞。電源電壓瞬變可能是由于大負(fù)載切換或各種與公用事業(yè)有關(guān)的故障條件造成的。更重要的電場，一般而言，也可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞，無論其是否連接電源。這樣的場可能是由于接近雷擊、焊接設(shè)備、或者甚至靠近其他電器件(如熒光燈具)。

在另一個例子中，當(dāng)這種電路用于以切斷已建立的電流流動的方式進行切換的開關(guān)應(yīng)用中時，電子電路可能發(fā)生損壞。電流中斷可能導(dǎo)致短暫的電壓瞬變。即使在低壓或低能量切換應(yīng)用中，如儀表和自動化測試設(shè)備，這種“熱切換”可能會對開關(guān)器件造成損害，包括累積損壞。例如，電弧引起的損壞最終會降低或破壞開關(guān)器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容

微機電(MEMS)開關(guān)器件可以使用集成電路制造技術(shù)和材料制造。這種開關(guān)器件可以提供適用于廣泛應(yīng)用的循環(huán)壽命和插入損耗性能，包括例如，自動化測試設(shè)備(ATE)、切換測量儀器(如頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀或通訊測試系統(tǒng))，并用于通信系統(tǒng)，如信號處理。MEMS器件可容易受到電氣過壓，例如與靜電放電(ESD)瞬變事件相關(guān)聯(lián)。固態(tài)箝位電路可以并入MEMS器件封裝中，以保護一個或多個MEMS器件免受損壞的過壓條件。箝位電路可包括具有互補電流-電壓關(guān)系的單個或多個阻斷結(jié)結(jié)構(gòu)，例如幫助鉗位電路呈現(xiàn)的電容電壓關(guān)系線性化。

在例子中，具有微機電開關(guān)器件和固態(tài)箝位電路的電子電路可容納在共享的集成電路器件封裝中。集成電路器件封裝可包括：第一基板、位于所述第一基板之上或之內(nèi)的集成微機電開關(guān)器件、限定密封絕緣區(qū)域以使集成微機電開關(guān)器件和周圍環(huán)境絕緣的密封附件，密封附件包含介電材料。固態(tài)箝位電路可電耦合微機電開關(guān)并被構(gòu)造為抑制或壓制由于瞬態(tài)過電壓狀態(tài)而引起的微機電開關(guān)的損壞，并且控制電路可電耦合集成微機電開關(guān)，控制電路被構(gòu)造為接收邏輯電平信號，并提供控制信號以響應(yīng)于接收的邏輯電平信號來靜電啟動所述微機電開關(guān)。

在例子中，該方法可包括使用共享的集成電路器件封裝提供具有微機電開關(guān)器件和固態(tài)箝位電路的電子電路。該方法可包括：在第一基板之上或之內(nèi)形成集成微機電開關(guān)器件；形成限定密封絕緣區(qū)域以使集成微機電開關(guān)器件和周圍環(huán)境絕緣的密封附件，密封附件包含介電材料；形成固態(tài)箝位電路，并且使固態(tài)箝位電路電耦合微機電開關(guān)以抑制或壓制由于瞬態(tài)過電壓狀態(tài)而引起的微機電開關(guān)的損壞。