用于导引rf信号的微机电开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明布置涉及微机电系统(MEMS)及用于形成所述微机电系统的方法，且更具体来说涉及用于RF信号的双向开关。
【背景技术】
[0002]切换式滤波器架构在许多通信系统中常见，其用以辨别处于各种所关注频带中的所要信号。这些切换式滤波器架构具有例如在宽广频率范围(例如，IMHz到6.0GHz)内低损耗及高隔离的切换需要。由于对宽带通信系统的组件所强加的严格约束(例如大小、功率及重量(SWaP))而通常在此类系统中使用例如单片微波集成电路(MMIC)及MEMS开关的小型化开关。
[0003]三维微观结构可通过利用顺序建造工艺来形成。举例来说，第7，012，489号及第7，898，356号美国专利描述用于制作同轴波导微观结构的方法。这些工艺提供传统薄膜技术的替代方案，但也提出关于其有效利用以有利实施例如小型化开关的各种装置的新设计挑战。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例涉及一种开关。所述开关包含形成于衬底上的相对的第一及第二基座部件。第一及第二弹性部件分别提供于所述相对的第一及第二基座部件处。具有伸长长度的梭动件在所述衬底上方延伸且在其相对的第一及第二端处分别由所述第一及第二弹性部件弹性地支撑。驱动部分经配置以响应于所施加电压而使所述梭动件沿着与所述伸长长度对准的运动轴选择性移动。所述驱动部分包含提供于沿着所述伸长长度的第一位置处的梭动驱动部分，所述梭动驱动部分包含从所述梭动件的相对侧横向延伸的多个梭动驱动指形件。所述驱动部分还包含与所述多个梭动驱动指形件指状交叉的多个动力驱动指形件。所述动力驱动指形件相对于所述衬底固定且安置于所述梭动件的所述梭动驱动部分的相对侧上。
[0005]梭动开关部分提供于沿着所述梭动件的所述伸长长度的第二位置处。所述梭动开关部分与所述梭动驱动部分以及所述相对的第一及第二基座部件电隔离。所述梭动开关部分包含由从所述梭动件的第一开关区段的相对侧横向延伸的第一多个梭动接触指形件形成的第一开关元件。所述梭动开关部分还包含由从所述梭动件的第二开关区段的相对侧横向延伸的第二多个梭动接触指形件形成的第二梭动开关元件。提供共用触点，其具有相对于所述衬底的固定位置且安置于所述梭动件的共用端子侧上。所述共用触点包含分别与所述第一多个梭动接触指形件及所述第二多个梭动接触指形件指状交叉的第一及第二多个共用接触指形件。
[0006]第一及第二端子触点固定在所述衬底的邻近于所述梭动件的切换端子侧的一部分上。所述第一及第二端子触点分别包含第一端子接触指形件及第二端子接触指形件，所述第一端子接触指形件及所述第二端子接触指形件分别与所述第一多个梭动接触指形件及所述第二多个梭动接触指形件指状交叉。在所述驱动部分使所述梭动件沿着所述运动轴移动到第一位置时，所述梭动开关部分在所述共用触点与所述第一端子触点之间排他地形成电连接。在所述驱动部分使所述梭动件沿着所述运动轴移动到第二位置时，所述梭动开关部分在所述共用触点与所述第二端子触点之间排他地形成电连接。
[0007]本发明还涉及一种用于切换电信号的方法。所述方法通过由安置于衬底上的多个材料层形成特定开关组件来开始。所述开关组件包含梭动件、驱动部分、共用触点以及第一及第二端子触点。所述梭动件具有伸长长度，其在所述衬底上方延伸且在其相对端处被弹性地支撑。所述驱动部分经配置以响应于所施加电压而使所述梭动件在与所述梭动件对准的两个相反方向上沿着运动轴选择性移动。梭动开关部分提供于沿着所述伸长长度的位置处，包含:第一开关元件，其由从所述梭动件的相对侧横向延伸的第一多个梭动接触指形件形成；及第二梭动开关元件，其与所述第一开关元件电隔离且由从所述梭动件的相对侧横向延伸的第二多个梭动接触指形件形成。所述共用触点相对于所述衬底固定且设置于邻近所述梭动件的共用端子侧处。所述第一及第二端子触点也相对于所述衬底固定但设置于邻近所述梭动件的切换端子侧处。
[0008]所述方法进一步涉及:在所述驱动部分施加第一静电力以使所述梭动件沿着所述运动轴在第一方向上从静止位置移动到第一位置时，借助所述梭动开关部分在所述共用触点与所述第一端子触点之间选择性排他地形成电连接。所述方法还包含:在所述驱动部分施加第二静电力以使所述梭动件沿着所述运动轴在第二方向上从所述静止位置移动到第二位置时，在所述共用触点与所述第二端子触点之间形成电连接。
【附图说明】
[0009]将参考以下绘制图描述实施例，其中遍及各图，相似编号表示相似物项，且其中:
[0010]图1是对于理解本发明有用的开关的透视图。
[0011]图2是其中梭动件处于静止位置中的图1中的开关的俯视图。
[0012]图3是图1的开关中所使用的梭动件的俯视图。
[0013]图4是其中梭动件处于第一开关位置中的图1中的开关的一部分的俯视图。
[0014]图5是其中梭动件处于第二开关位置中的图1中的开关的一部分的俯视图。
[0015]图6到19是对于理解构造图1中的开关的方法有用的一系列图式。
[0016]图20是沿着线20-20截取的图2中的开关的横截面图。
[0017]图21是沿着线21-21截取的图2中的开关的横截面图。
[0018]图22是对于理解传输线区段的构造有用的沿着线22-22截取的图2中的开关的横截面图。
[0019]图23是在光致抗蚀剂层已经溶解之后的沿着线22-22截取的图2中的开关的横截面图。
【具体实施方式】
[0020]参考附图描述本发明。所述图未按比例绘制且其仅经提供以图解说明本发明。为图解说明，下文参考实例性应用来描述本发明的数个方面。应理解，陈述众多特定细节、关系及方法以提供对本发明的完全理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，可在不使用所述特定细节中的一或多者或使用其它方法的情况下来实践本发明。在其它例子中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本发明模糊。本发明并不受动作或事件的所图解说明次序限制，这是因为一些动作可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，实施根据本发明的方法未必需要所有所图解说明动作或事件。
[0021]各图描绘MEMS开关10。开关10可在共用组件与第一及第二电子组件(未展示)之间选择性建立及解除电接触。换句话说，所述开关为单极双掷种类。开关10具有大约0.2mm的最大高度(“Z”维度)；大约1.0mm的最大宽度(“y”维度)；及大约1.6mm的最大长度(“X”维度)。仅出于示范性目的，将开关10描述为具有这些特定维度的MEMS开关。开关10的替代实施例可根据特定应用的需要(包含大小、重量及功率(SWaP)需要)而按比例增加或减小。
[0022]开关10包括接触部分12、驱动部分14及梭动件16，如图1中所展示。梭动件16通过相对的第一基座部件18及第二基座部件20弹性地悬置于衬底30上方。第一及第二电子组件借助于可形成为同轴传输线的过渡部分22、24电连接到接触部分12。共用电组件借助于过渡部分26电连接到接触部分12。过渡部分26也可形成为同轴传输线。更特定来说，共用电组件通过过渡部分26连接到共用触点28，第一组件通过过渡部分22电连接到第一端子触点31，且第二组件通过过渡部分24电连接到第二端子触点32。共用触点、第一端子触点及第二端子触点中的每一者相对于所述衬底固定在适当位置中。
[0023]如下文所论述，响应于驱动部分14中所包含的特定动力元件的选择性通电及断电，梭动件16在“X”方向上在第一位置、第二位置与静止位置之间移动。在梭动件16处于其第一或第二位置中时，梭动件16选择性促进电流流动穿过接触部分12。在第一位置中，梭动件促进电流在共用触点28与第一端子触点31之间的流动。在第二位置中，梭动件促进电流在共用触点28与第二端子触点32之间的流动。第一端子触点与第二端子触点总是电隔离。在梭动件16处于其静止位置中时，电流不流动穿过所述梭动件。因此，当梭动件16在其静止位置中时，第一及第二电子组件两者均与共用组件电隔离。
[0024]开关10包括由例如硅(Si)的电介质材料形成的衬底30，如图1及2中所展示。衬底30可在替代实施例中由例如玻璃、硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs)的其它材料形成。开关10还包含安置于衬底30上的