[发明专利]MEMS开关设备和制造方法

说明书

背景技术

微机电系统(MEMS)是非常小设备的技术。MEMS通常是由尺寸在1-100微米的组件组成，以及MEMS设备通常的尺寸范围从20微米到1毫米。MEMS设备的示例是MEMS开关。典型地，使用称为表面微加工的技术制造这些MEMS开关。在利用表面微机械加工形成的MEMS设备中，利用在表面半导体处理中熟悉的常规光刻和刻蚀技术在衬底的表面上形成MEMS组件。用于操作所述MEMS开关的互连和其它电路元件(例如电阻器)也形成在衬底的表面上。然而，使用传统的表面硅加工工艺和材料形成互连和所需的电阻器可导致互连是不可靠的，这是由于互连的表面腐蚀HE相邻表面互连之间的漏电流。

发明内容

根据各种实施例，提供了一种MEMS开关设备，其包括：基材层；在所述基材层上形成的绝缘层；以及具有在所述绝缘层的表面上形成的多个触点的MEMS开关模块，其中，所述绝缘层包括在绝缘层内形成的多个导电路径，所述导电路径被配置成相互连接所述MEMS开关模块的所选触点。

至少一个导电路径优选地包括：在绝缘层的表面下的导电材料(诸如铝)的轨道，和从轨道延伸到绝缘层的表面的至少一个导电通孔(诸如，钨通孔)。此外，每个导电通孔可电连接到所述MEMS开关模块的触点之一。

至少一个导电路径可以包括电阻材料(诸如，多晶硅)的轨道，导电路径优选被配置为电阻的电路元件。MEMS开关模块可以包括开关梁，其中所述电阻电路元件优选在绝缘层内形成，并与所述开关梁对准。

MEMS开关设备，可进一步包括与MEMS开关模块电通信的控制模块。

基材层可以包括具有高电阻率的材料，例如硅，石英，蓝宝石，砷化镓或玻璃。

MEMS开关设备进一步可包括包围所述MEMS开关模块的保护外壳。保护外壳可包括键合到绝缘层的硅。

在一些实施例中，公开一种制造MEMS开关设备的方法。该方法包括：在衬底上形成绝缘层，并在绝缘层内形成了许多导电路径，并随后在所述绝缘层的表面上形成包括多个触点的MEMS开关模块，由此选择的触点被配置成通过在所述绝缘层内的导体路径相互连接。

该方法可进一步包括：在形成MEMS开关模块之后，形成包围MEMS开关模块的保护帽。

该方法可进一步包括：提供经配置以与MEMS开关模块电通信的控制模块。MEMS开关器件可以使用保护性塑料材料封装。

附图说明

本发明的实施例如下仅通过非限制性示例的方式参考相应的附图进行描绘：

图1是示出根据本发明实施例的MEMS开关设备的示意性侧横截面图；

图2是示出图1所示的开关设备的MEMS开关模块的示意性侧横截面图；

图3是示出图1所示的MEMS开关设备的衬底和绝缘层的示意性侧横截面图；

图4是示出具有在MEMS开关模块的部分上形成的保护帽的MEMS开关设备的进一步实施例的示意性侧横截面图；

图5是示出结合控制模块封装的图4所示的MEMS开关设备和保护帽的示意性侧横截面图；以及

图6是示出根据一个实施用于制造MEMS开关设备的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据一个实施例的MEMS开关设备1。MEMS开关设备1包括：基材层2、形成在该基材层2上的绝缘层4，以及形成在绝缘层4的表面上的MEMS开关模块6。可以使用通常用于互补的金属-氧化物-半导体(CMOS)后端处理技术(例如，氧化沉积、沉积钨、铝沉积、光刻和蚀刻、化学机械平面化，等等)的设备和材料形成基材层2和绝缘层4，尽管可以使用其它合适的加工技术。基材层2和绝缘层4在此统称作为CMOS后端8。在图1中所示的特定实施例中，CMOS后端8具有在绝缘层4中形成的多个导电路径10。导电路径10可以互连在绝缘层4的表面上形成的MEMS开关模块6的所选触点12。应当理解的是，在实践中，在绝缘层4一般由多个氧化物沉积形成。