[发明专利]用于MEMS开关器件的保护方案

说明书

本公开涉及用于MEMS开关器件的保护方案。微机电开关(MEMS)器件可使用集成电路制造技术和材料制造。这种开关器件可以提供适用于广泛应用的循环寿命和插入损耗性能，包括例如，自动化测试设备(ATE)、切换测量仪器(如频谱分析仪、网络分析仪或通讯测试系统)，并用于通信系统，如信号处理。MEMS器件可容易受到电气过压，例如与静电放电(ESD)瞬变事件相关联。固态箝位电路可以并入MEMS器件封装中，以保护一个或多个MEMS器件免受损坏的过压条件。箝位电路可包括具有互补电流‑电压关系的单个或多个阻断结结构，例如帮助钳位电路呈现的电容电压关系线性化。

技术领域

本发明通常涉及但不限于集成微机电开关器件和其耦合的保护电路。

背景技术

电气瞬变可能会损坏电子电路。可以相对于静电放电(ESD)事件诱发这种瞬变，其中结合的电荷可以产生相对于参考电位的显着电位，例如超过1千伏特(kV)。存储的电荷可以通过例如摩擦电效应(例如接触电气化)相对于未接地的人员或设备而累积，或者甚至通过接近其他充电的目标而引起。如果出现放电路径，例如通过人员或设备与敏感设备之间的接触，存储的电荷可以耦合到敏感器件并通过敏感器件放电，例如引起有害的瞬态过电压状态。

某些电子器件，例如端子之间展现相对高电阻的器件(例如，电容器件、场效应晶体管中的栅极结构或其他器件)可特别容易受到ESD瞬变或其他电气过压条件的影响。即使静电瞬变事件中的总存储能量一般不足以对人员造成危害，这样的过电压仍然足以引起诸如氧化物层的内部结构的介电击穿(例如“穿通”)，或者这种过电压甚至可能对电子器件内的其他结构造成电弧引起的损坏。

在某些情况下，由于环境条件如电源连接(例如AC-充电)设备输入端的电压瞬变，电子电路也可发生损坏。电源电压瞬变可能是由于大负载切换或各种与公用事业有关的故障条件造成的。更重要的电场，一般而言，也可能会导致设备损坏，无论其是否连接电源。这样的场可能是由于接近雷击、焊接设备、或者甚至靠近其他电器件(如荧光灯具)。

在另一个例子中，当这种电路用于以切断已建立的电流流动的方式进行切换的开关应用中时，电子电路可能发生损坏。电流中断可能导致短暂的电压瞬变。即使在低压或低能量切换应用中，如仪表和自动化测试设备，这种“热切换”可能会对开关器件造成损害，包括累积损坏。例如，电弧引起的损坏最终会降低或破坏开关器件的性能。

发明内容

微机电(MEMS)开关器件可以使用集成电路制造技术和材料制造。这种开关器件可以提供适用于广泛应用的循环寿命和插入损耗性能，包括例如，自动化测试设备(ATE)、切换测量仪器(如频谱分析仪、网络分析仪或通讯测试系统)，并用于通信系统，如信号处理。MEMS器件可容易受到电气过压，例如与静电放电(ESD)瞬变事件相关联。固态箝位电路可以并入MEMS器件封装中，以保护一个或多个MEMS器件免受损坏的过压条件。箝位电路可包括具有互补电流-电压关系的单个或多个阻断结结构，例如帮助钳位电路呈现的电容电压关系线性化。

在例子中，具有微机电开关器件和固态箝位电路的电子电路可容纳在共享的集成电路器件封装中。集成电路器件封装可包括：第一基板、位于所述第一基板之上或之内的集成微机电开关器件、限定密封绝缘区域以使集成微机电开关器件和周围环境绝缘的密封附件，密封附件包含介电材料。固态箝位电路可电耦合微机电开关并被构造为抑制或压制由于瞬态过电压状态而引起的微机电开关的损坏，并且控制电路可电耦合集成微机电开关，控制电路被构造为接收逻辑电平信号，并提供控制信号以响应于接收的逻辑电平信号来静电启动所述微机电开关。

在例子中，该方法可包括使用共享的集成电路器件封装提供具有微机电开关器件和固态箝位电路的电子电路。该方法可包括：在第一基板之上或之内形成集成微机电开关器件；形成限定密封绝缘区域以使集成微机电开关器件和周围环境绝缘的密封附件，密封附件包含介电材料；形成固态箝位电路，并且使固态箝位电路电耦合微机电开关以抑制或压制由于瞬态过电压状态而引起的微机电开关的损坏。