[发明专利]微开关器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过MEMS技术制造的微开关器件。

背景技术

在无线通信设备(例如移动电话)技术领域中，为了获得更高的性能，需要整合在设备中的部件越来越多，因此对尺寸更小的射频(RF)电路的需求不断增长。为了满足这种需求，采用称作微机电系统(以下称作MEMS)的技术来减小构成电路的各种部件的尺寸。

这些部件中的一种为MEMS开关。MEMS开关是一种开关器件，包括基于MEMS技术以减小的尺寸制造的部件，例如包括：触点对，机械地断开和闭合，以进行开关操作；以及驱动机构，驱动触点对进行机械开关操作，仅举出几个例子。与包括PIN二极管或者MESFET的开关器件相比，MEMS开关通常在断开状态下实现更好的隔离，而在闭合状态下实现更低的插入损耗，特别是在对GHz量级的高频信号进行开关操作时。这是因为断开状态是通过触点之间的机械断开动作来实现，而且机械开关产生的寄生电容更小。在专利文献例如JP-A-2004-1186、JP-A-2004-311394、JP-A-2005-293918和JP-A-2005-528751中公开了MEMS开关。

图25至图29示出微开关器件X4作为传统微开关器件的实例。图25是微开关器件X4的平面图，图26是微开关器件X4的部分平面图。图27至图29分别是沿着图25中的线XXVII-XXVII、XXVIII-XXVIII以及XXIX-XXIX的剖视图。

微开关器件X4包括基部衬底S4、固定部41、可移动部42、接触电极43、接触电极对44A、44B(在图26中用点划线表示)、驱动电极45以及驱动电极46(在图26中用点划线表示)。

如图27至图29所示，固定部41经由间隔层(partition layer)47接合到基部衬底S4。固定部41和基部衬底S4由单晶硅形成，而间隔层47由二氧化硅形成。

如图26和图29所示，可移动部42包括固接端42a和自由端42b，固接端42a固定于固定部41，并且可移动部42设置为从固接端42a起沿着基部衬底S4延伸，且被缝48围绕。可移动部42由单晶硅形成。

如图26所示，接触电极43靠近可移动部42的自由端42b。如图27和图29所示，接触电极44A、44B都形成为部分地竖立在固定部41上，并且包括与接触电极43相对的部分。经由内部连线(未示出)，接触电极44A、44B连接到要开关的预定电路。接触电极43、44A、44B由适当的导电材料形成。

如图26所示，驱动电极45设置为在可移动部42以及固定部41的一部分上延伸。如图28所示，驱动电极46包括接合到固定部41的两个立柱(upright post)以及连接两个立柱的水平部分，从而跨设在驱动电极45上。此外，驱动电极46通过导体接地(未示出)。驱动电极45、46由适当的导电材料形成。

在这样构造的微开关器件X4中，当向驱动电极45施加电势时，则在驱动电极45、46之间产生静电引力。当施加的电势足够高时，则沿着基部衬底S4延伸的可移动部42发生弹性变形，直到接触电极43与接触电极44A、44B相接触。这就是微开关器件X4进入闭合状态的方式。在闭合状态下，接触电极43充当接触电极对44A、44B之间的电桥，由此允许电流在接触电极44A、44B之间流过。这样就可以实现例如高频信号的接通(on)状态。

另一方面，当微开关器件X4处于闭合状态时，如果切断给驱动电极45的电势，就会消除驱动电极45、46之间的静电引力作用，导致可移动部42恢复其自然状态，从而使接触电极43与接触电极44A、44B分离。这就是微开关器件X4进入断开状态的方式，如图27和图29所示。在断开状态下，接触电极对44A、44B电隔离，从而阻止电流在接触电极44A、44B之间流过。这样就可以实现例如高频信号的关断(off)状态。

微开关器件X4的缺点是接触电极43在朝着接触电极44A、44B的方向上有较大的波动。