振动。跳动增加了比所需的多得多的接触件断开并且减少器件寿命。
[0048]通过确保悬臂接触件慢慢地断开，能够减小dl/dt的值。这能够通过使拉近电压的绝对值斜坡降低至O然后施加上拉电压来实现。这允许弹簧将接触件掰开(prize apart)，克服粘附力并且一次断开一个微凸体接触。由于一旦接触断开，电流就快速地变成零，因此该过程能够在几百纳秒内完成，并且因此不会使总切换时间慢很多，这是由于总切换时间可以是一个或两个毫米的等级。使开关阵列一起切换还导致与一个大接触件快速断开相比更慢的电流平均变化率，这是由于每个接触会以稍微不同的速率断开。
[0049]全部MEMS开关为混合式欧姆-MIM器件
[0050]图7示出了从顶部示出的电阻开关式数字可变电容器的一种可能实施。在该设计中，I标记通过灰色迹线连接到小型混合式欧姆-MIM开关阵列3的RF垫所处的地方，所述阵列包含大约20个并联(5)工作的小型混合式欧姆-M頂开关。在开关阵列端部存在到地的迹线4。[0051 ] 图8A到8B示出了在图7中被标记为5的阵列中的混合式欧姆-M頂MEMS开关的俯视图和横截面图。12和13标记拉近电极而11是RF线。MEMS桥由层20和22制成。层20可以不一直延伸到结构的端部，使得层20如图SB所示地在长度上比层22更短。桥降落在凸部15A和15B上。MEMS桥的两个层由导电材料制成并且利用被标记为21的通孔结合在一起。接地的MEMS桥通过通孔23连接到下层金属化部。19是被金属18覆盖的顶部氧化物，其用于将MEMS上拉到顶以处于关闭状态。这有助于降低开关在关闭状态下的电容。17标记顶部氧化物，其填充被用于移除牺牲层的刻蚀孔。顶部氧化物进入这些孔并且帮助支承悬臂的端部，同时还密封空腔使得在空腔中存在低压环境。16B表示导电的并且与悬臂的导电底面接触的降落柱。16A为导电柱上的表面材料，其提供良好导电性、对周围材料的低反应性、和用于长寿命的高熔融温度以及硬度。桥的底面可以涂布有绝缘体，但是窗口在悬臂的底面上开口来提供用于在MEMS被下拉时与导电柱电接触的导电区域16C。25是被沉积在拉近电极12和13上以及RF线11上的介电层。金属特征16B、介电层25和RF线11实现MM电容器。该MM的顶部电极在MEMS桥处于上位置时是电浮动的，或者在MEMS桥处于下位置时通过16A和16C之间的欧姆接触接地。
[0052]在替代实施例中，作为MM的顶部电极的金属特征16A和16B通过可变电阻器电连接到参考DC电位。参考DC电位能够是一般的地电位，或者是器件的单独端子。作为一种示例性实施，可变电阻器能够由晶体管或者单独的更高电阻的MEMS欧姆开关来实现。
[0053]在特定实施例中，控制逻辑会被用于设置可变电阻器的值，其如下地起作用。当MEMS桥(20+21+22)处于上位置或下位置时，可变电阻器通常会被设置为其最大的值。该值会被设计为使得流过可变电阻器的电流会显著低于MEMS桥和RF线11之间的耦合。当MEMS桥的位置从下位置变成上位置或者从上位置变成下位置时，可变电阻器会暂时被设置为其最低值一小段时间，直到状态转变完成为止。这会减小在切换事件期间可移动桥和MM覆盖层之间的间隙中的电场，其提高了热切换性能并且避免了表面退化。
[0054]实施具有大量小型欧姆-MIM开关的整个器件具有几个优点。低电容意味着开关的高阻抗，在给定rms电压下小RF电流流过器件；由于电流因应用电路中的电路级电感而不能立即变成零，这使由于在欧姆开关的断开期间的电弧而产生的可靠性问题最小化。器件固有的Q为I / (omega*C)与开关欧姆电阻的比率;在例如IGHz下，(5到I Of F等级的)小的C对大于100欧姆的电阻提供100的Q; —般来说，将器件分解成每个都由欧姆开关形成的、具有串联的非常小的MIM的大量支路缓解了对欧姆电阻值的要求，以实现小的总等效串联电阻(ESR)和高的器件Q因子。
[0055]图9是仿真分析生成的图，所述仿真分析将仅由MM电容器实施的器件(因此具有固定的电容值)和将串联的欧姆开关引入到所有M頂以获得可编程C值的器件进行比较;MIM的器件ESR仅为0.3欧姆;增加欧姆开关使ESR增大，但是为了具有小于0.1欧姆的ESR惩罚，使每个欧姆开关电阻小于60欧姆是足够的;这利用了由大量非常小的欧姆-MIM开关形成的架构中的并联化。
[0056]使所有开关变成混合式欧姆-MM而不是前述分割方式的优点包括:每个欧姆接触上流经的较低电流，因此减少电弧放电和对功率的敏感性;在转变期间跨越不同开关的更均匀的电流分布(由于M頂而产生的高阻抗)；以及减小的寄生电容，这是由于所有路经都被用于电容而不是具有仅M頂+仅开关的路经。
[0057]MEMS DVC制造
[0058]图1OA到1G是根据一个实施例的、处于各个制造阶段的MEMSDVC1000的示意图。如图1OA和1B所示，衬底1002具有在其中形成的多个电极1004A-1004E和会形成在M頂底部“金属”的导电材料1004F。图1OA示出了MEMS器件而图1OB示出了M頂。MM被布置在同一衬底1002上，但是在MEMS器件的空腔之外。电极1004A-1004E和导电材料1004F可以在同一沉积和图案化过程期间形成，并且因此由相同的材料制成。因此，RF电极1004C直接耦合到导电材料1004F。可以预期，电极1004A-1004E和导电材料1004F可以包括不同材料并且在不同的过程中形成。例如，可以预期，电极1004A-1004E与导电材料1004F分开形成并且导电材料1004F与RF垫同时形成，使得导电材料1004F直接耦合到垫。
[0059]可以理解，衬底1002可以包括单层衬底或多层衬底、例如具有一个或更多个互连件层的CMOS衬底。此外，可以用于电极1004A-1004E和导电材料1004F的合适材料包括氮化钛、铝、钨、铜、钛及其包括不同材料的多层堆叠的组合。
[0060]如图1OC和1D所示，电绝缘材料层1006然后被沉积在电极1004A-1004E和导电材料1004F之上。用于电绝缘材料层1006的合适材料包括硅基材料，其包括氧化硅、二氧化硅、氮化硅和氮氧化硅。如图1OC所示，电绝缘材料1006被从接地电极1004A、1004E之上以及从RF电极1004C之上移除，以暴露下层电极1004A、1004C、1004E。
[0061 ]导电材料1008然后可以被沉积在电绝缘层1006之上。导电材料1008提供了到接地电极1004A、1004E和到RF电极1004C的直接电连接。此外，导电材料1008提供了 M頂中的上部“金属”。在一个实施例中，M頂的上部金属与MEMS器件间隔开并且与其电断开，但是直接连接到RF垫。在另一个实施例中，M頂的上部金属直接连接到RF电极1004C而MM的下部金属直接连接到RF垫。可以用于导电材料1008的合适材料包括钛、氮化钛、钨、铝、它们与包括不同材料层的多层堆叠的组合。
[0062]一旦导电材料1008已经被沉积和图案化，就可以进行加工的其余部分以形成图1OG所示的MEMS DVC 1000。具体地，表面材料1010可以形成在导电材料1008之上以形成导电的降落柱，导电材料1008形成在RF电极1004C之上。此外，电绝缘降落结构1012可以形成在电绝缘层1006之上以允许开关元件1014在开关元件1014处于Cmax位置时降落在其上。如上所述，开关元件1014可以具有涂布其底部表面的绝缘材料，并且因此可能存在会降落在表面材料1010上的暴露的导电材料的区域1024。另外的电绝缘层1018可以形成在拉离(SP上拉)电极1020之上，并且密封层1022可以密封整个MEMS器件，使得开关元件1014被布置在空腔内。在制造期间，牺牲材料被用于限定空腔的边界。
[0063]一旦被制造，图1OA到1G所示的MEMS DVC就具有直接连接到MM的顶部金属或底部金属的RF电极1004C。因此，MIM的