微机电系统(mems)可变电容器装置及相关方法
【专利说明】微机电系统(MEMS)可变电容器装置及相关方法
[0001]优先权
[0002]本申请要求于2012年9月20日提交的，序列号为61/703，595的美国临时专利申请的优先权，其公开内容以参照的方式全部合并于此。
技术领域
[0003]在此公开的主题主要涉及微机电系统(MEMS)设备及其制造方法。更具体地，在此公开的主题涉及用于微机电系统可变电容器的系统，设备和方法。
【背景技术】
[0004]微机电系统(MEMS)可以被用于产生可变电容器。具体来说，例如如图1a所示，可变电容器I可以包括基底10，其上面可以定位有一个或多个固定驱动电极(actuat1nelectrode) 11和一个或多个固定电容电极(capacitive electrode) 12。活动部件20可以悬在基底10的上方，活动部件20的任一端相对于基底10固定。活动部件20可以包括一个或多个可动驱动电极21和一个或多个可动电容电极22。在该配置中，通过控制固定驱动电极11和可动驱动电极21之间的电位差，活动部件20可以选择性地朝向或远离基底10移动。这样，固定电容电极12和可动电容电极22之间的电容可以选择性地变化。在一些方案中，可以沉积介电材料层以覆盖驱动电极11和电容电极12。介电材料可以被平面化以提供平坦的表面。
[0005]在一些方案中，如图1B所示，基底10和活动部件的两端可以被两个锚件或者支承结构23固定。但是，在这样的配置中，在固定驱动电极11和可动驱动电极21之间的电位差可以导致活动部件20非均衡地向基底10弯曲，这会导致与在驱动器介质中充电和损耗有关的问题。此外，尽管期望可动电容电极22能够完全向下移动使其可以接触固定电容电极12以使电容范围最大化，但并不期望固定驱动电极11和可动驱动电极21相互之间靠得太近，这是因为如IB所示，这些电极在相互之间移动得足够近之后，会突然“咬合(snappingdown)”在一起，设备会遭受由在过于接近的用于间隔的驱动器电极之间的高电场导致的介质损坏和静摩擦力。
[0006]因此，期望有用于微机电系统可变电容器的系统，设备和方法可以更一致地使其电容电极接近合拢而又保持邻近的驱动器间有足够间隔。
【发明内容】
[0007]根据本公开，提供了用于微机电系统(MEMS)可调电容器的系统，设备和方法。在一个方案中，微机电系统可变电容器被设置为具有附着到基底的固定驱动电极；附着到所述基底的固定电容电极；以及定位在所述基底上方并相对于所述固定驱动电极和所述固定电容电极能移动的活动部件。所述活动部件可以包括定位在所述固定驱动电极上方的可动驱动电极和定位在所述固定电容电极上方的可动电容电极。所述可动电容电极的至少一部分可以以第一间隙与所述固定电容电极间隔开；并且所述可动驱动电极可以以大于所述第一间隙的第二间隙与所述固定驱动电极间隔开。
[0008]在一些方案中，微机电系统可变电容器可以包括附着到基底的固定电容电极，在所述固定电容电极的对侧附着到所述基底上的第一固定驱动电极和第二固定驱动电极，以及活动部件，其包括可以相对于基底固定的第一端和相对于基底固定的与所述第一端相对的第二端，所述活动部件的中部定位在所述基底的上方并相对于所述固定电容电极、所述第一固定驱动电极和所述第二固定驱动电极能移动。所述活动部件可以包括定位在所述第一固定驱动电极上方的第一可动驱动电极，定位在所述第二固定驱动电极上方的第二可动驱动电极，以及定位在所述固定电容电极上方的可动电容电极。所述可动电容电极的至少一部分可以以第一间隙与所述固定电容电极间隔开，并且其中所述第一可动驱动电极和所述第二可动驱动电极可以分别以大于所述第一间隙的第二间隙与所述第一固定驱动电极和所述第二固定驱动电极间隔开。
[0009]在另一个方案中，提供了用于制造微机电系统可变电容器的方法。该方法可以包括在基底上沉积固定驱动电极，在所述基底上沉积固定电容电极，在所述固定驱动电极和所述固定电容电极上沉积牺牲层，蚀刻牺牲层以在固定电容电极上方的牺牲层的区域中形成凹槽，在所述固定驱动电极上方的牺牲层上沉积可动驱动电极，在所述固定电容电极上方的牺牲层的所述凹槽中沉积可动电容电极，在所述可动驱动电极和所述可动电容电极上沉积结构材料层；以及除去所述牺牲层使得所述可动驱动电极、所述可动电容电极和所述结构材料层限定悬在所述基底的上方的并且可相对于所述固定驱动电极和所述固定电容电极移动的活动部件。所述可动电容电极的至少一部分可以以第一间隙与所述固定电容电极间隔开，并且所述可动驱动电极可以以大于所述第一间隙的第二间隙与所述固定驱动电极间隔开。
[0010]在另一个方案中，微机电系统(MEMS)可变电容器可以包括附着到基底的固定驱动电极，附着到所述基底的固定电容电极，以及定位在所述基底上方并相对于所述固定驱动电极和所述固定电容电极能移动的活动部件。所述活动部件可以包括定位在所述固定驱动电极上方的可动驱动电极，定位在所述固定电容电极上方的可动电容电极，以及至少一个在所述可动驱动电极处或其附近附着到所述活动部件的隔开的凸起。其中所述可动电容电极的至少一部分可以以第一间隙与所述固定电容电极间隔开。此外，所述可动驱动电极可以以大于所述第一间隙的第二间隙与所述固定驱动电极间隔开，并且所述至少一个隔开的凸起可以从所述可动驱动电极突出大致等于所述第一间隙和所述第二间隙的尺寸之间的差的距离。
[0011]尽管上文对在此公开的本主题的一些方案进行了说明，并且其整体上或部分地被本公开的主题实现，但随着描述继续进行，当联系下文最佳描述的所附附图时，其它方案会变得显而易见。
【附图说明】
[0012]从以下应当结合仅以说明性和非限定性的示例方式给出的所附附图阅读的详细描述中，本主题的特征和优点可以更容易地理解，并且其中:
[0013]图1A至图1D为传统的可变电容器配置的侧视图；
[0014]图2A至图2H为根据本公开主题的不同实施例的可变电容器配置的侧视图；
[0015]图3A至图3H为根据本公开主题的实施例的不同可变电容器配置的侧视图；
[0016]图4A至图4D为根据本公开主题的实施例的不同可变电容器配置的侧视图；
[0017]图5A至图5E为根据本公开主题的实施例的位于微机电系统设备的可动驱动区域的隔开的凸起的截面图；以及
[0018]图5F和图5G为根据本公开主题的实施例的图不出放置于微机电系统设备的可动驱动区域的隔开的凸起的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]本主题提供了用于微机电系统可变电容器的系统，设备和方法。在一方案中，本主题提供了用于微机电系统可变电容器的配置，其显示了改进的循环寿命，允许改进的电容器接触，使得可以被期望用于稳定的双态操作的快速吸合(snap pull-1n)特性成为可能，并且减小了驱动器的静摩擦力、接触力，减少了充电、击穿、循环和/或限制。为实现这些优点，微机电系统可变电容器可以被配置为在电容器电极之间相比驱动器电极具有不同的间隙距离。在这样的配置中，电容器电极可以结合在一起而保持驱动器电极分开期望的距离。
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