专利名称：具有可变形弹性体导电元件的微机电开关的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及微机电开关(MEMS)，更具体地，涉及一种用于改善MEMS的可靠性并且使其具有较低的材料疲劳和机械故障敏感度的MEMS结构以及制造它的方法。
背景技术：
诸如移动电话手持机的各式各样的通信系统需要开关以便在系统内引导信号流。一个例子是需要在电话的发送与接收单元之间转换移动电话天线。适当的开关必须允许射频(RF)信号在接通状态以低损耗(低接入损耗)通过，而在断开状态在端子之间提供良好的隔离。
由于微机电开关在低接入损耗和高度隔离方面的潜能，其已经成为射频开关越来越有吸引力的选择。在一种类型的MEM开关中，包括导电薄膜的触点被移动或偏转，从而得以与另一触点接触，由此使电路闭合。然后将所述触点再次分开以便断开开关。
现有技术的微机电触点开关中的一个重大挑战是要求微机电触点开关具有高度可靠性，通常是大于十亿个使用周期的寿命。由于已知的现象，当经受交变应力时，大部分的材料会退化，例如，经受过早的故障。另外，当两个表面被按下成为接触状态时，会有储存在材料中的能量，该能量往往会自然地分开触点。然而，这种自然分开力的存在还意味着必须产生大的力以便最初偏转所述触点并且闭合开关。在偏转是静电型的开关中，这些大的力通常意味着需要高的控制电压，通常超过了(例如)移动电话手持机中最大可用的6V电压。本发明描述了这样一种设备，其可以通过低的控制电压进行转换，并且可以进行数十亿个工作周期以上的可靠转换而没有机械故障。
现有技术描述了使用可变形材料的各种MEM开关结构。举例来说，并且参照图1，在美国专利No.6,020,564中，金属横梁(116到123)的静电横向位移引起横梁的纵向位移，将其移动为与射频输入(RF-in)和射频输出(RF-out)电极接触(111桥接106和109)。这种MEM开关的一个问题是将横向梁111推进RF线106和109的力受金属横梁材料性质的限制，并且因此，在数百万或者数十亿个工作周期的重复操作之后将会发生故障。故障模式可以表明其自身为塑性变形，其中当去除直流电压后，金属结构将不再弹性地变形(因此不能再使开关恢复回断开状态)，或者，故障类型可以表明其自身为材料上的裂纹扩展，这些裂纹扩展最终产生了开关中的机械故障。
美国专利No.5,642,015描述了一种机电换能器，该机电换能器具有衬底，所述衬底上具有多个弹性体的微结构。所述微结构具有在弹性体隆起部分内淀积于其上的微电极。在弹性体微结构之间或者在微结构和宏结构之间施加静电力，所述的静电力允许微结构弯曲或者允许微结构接近宏结构的相对移动。移动的最后结果是压缩了存在于弹性体隆起部分之间的气体，或者是通过隔膜改善了热传递。美国专利No.5,642,015使用弹性体材料来压缩气体，这改善了热传递，但是没有改善对电信号流的控制。
发明目的因此，本发明的一个目的是提供一种具有可变形弹性体元件的微机电(MEM)开关，所述可变形弹性体元件以少量的位移表现出导电性的大的变化。
本发明的另一目的是提供一种MEM开关，其中可变形弹性体元件被通过静电力移动，所述静电力被横向地施加从而产生小的垂直位移，并且其中所述垂直位移又产生两个信号线之间的接触，从而允许电信号通过。
本发明的又一目的是提供一种具有可变形元件的MEM开关，所述可变形元件具有嵌入的金属元件(诸如带有注入金属棒的弹性体)，并且该MEM开关在可变形元件侧具有垂直移动的触点电极，嵌入的金属元件产生静电吸引力来压缩可变形元件，并且产生垂直位移。
本发明的又一目的是提供一种MEM开关，该MEM开关能够使由导电聚合物实现的可变形弹性体元件在导电性方面产生变化。
本发明的另一目的是使所述MEM开关以沿着可变形弹性体材料的周围被嵌入的嵌入金属微粒或者通过嵌入弹性体导电膏来改变弹性体元件的导电性。
发明内容
在本发明的一个方面中，描述了MEM开关及其制造方法。基于导电垫的相对位置，该开关通过在两条信号线路之间建立欧姆接触，从而有选择地允许电气RF信号通过信号线，或者通过中断信号的流动将其引到地来控制电信号的流动。通过弹性体材料的移动控制导电垫的移动和相对位置，所述弹性体材料或是具有注入的金属微粒或者是弹性体导电聚合物，或者是具有注入的金属棒(或者金属片)以及作为触点的固体金属元件的弹性体。静电力被用来在两侧横向地压缩弹性体，从而产生导电垫区域的小的垂直移动，以便通过或者中断信号。执行转换操作需要小于0.5微米的垂直移动。
该弹性体元件产生了射频开关触点的移动，并且通过延长可变形开关元件的疲劳寿命延长了开关的寿命(例如，转换周期的次数)。由大部分开关所使用的用于产生位移的金属元件被以可变形聚合物弹性体替代。射频开关的具有代表性的寿命要求是106-1010个工作周期。大部分的材料在反复的动态负载之后因为产生弯曲过程中涉及的高的应力而失效。由于可变形弹性体聚合物材料的弹性特性，所述开关更容易释放至断开状态，并且并不完全依赖于金属膜横梁的恢复力，金属膜横梁的恢复力通常仅依赖于横梁回到放松的断开状态的机械刚性。因此，与受压的金属被用于完成相同功能时相比，本发明的MEM开关停留(stick)的倾向性要小。此外，该MEM开关的制造方法与半导体当前技术水平的CMOS和BiCMOS芯片布线方法相兼容，这使得该装置完全可以集成在半导体芯片上。
由MEM开关路由的DC控制电压和RF信号因为它们之间的隔离弹性体材料而被完全地分离开。通常用作射频开关的PIN二极管因为RF信号和DC控制电压之间的耦合效应而在RF信号传输中表现出损耗。通常，这两个信号需要随后在开关自身之外的电路中被分离。此处所述的射频开关通过在这些信号进入开关的微机械部分以前分离它们来解决此问题。
最后，本发明的MEM开关可以被设计为单刀双掷开关(SPDT)，或者通过串联连接多个MEMS开关被设计为单刀多掷开关(SPMT)。
为了实现本发明的这些以及其他目的，本发明提供了一种微机电(MEM)开关，所述开关包括
通过对下面将结合
的多个优选实施例的详细说明，可以更好的理解本发明的这些以及其他目的、方面以及优点。
图1示出了现有技术的被提供有可变形导电元件的MEM射频开关，其中横梁的静电位移引起横梁的纵向移位，使其移动至与电极接触的状态。
图2a-2b示出了本发明第一优选实施例的截面示意图，说明了处于断开状态(图2a)和接通状态(图2b)的MEM开关。
图3说明了由于施加控制电压以便驱动电极，横向挤压下的弹性体材料的横向和垂直位移之间的关系。
图4a-4b是本发明第二实施例的处于接通状态(图4a)和断开状态(图4b)的MEM开关的示意性截面图。
图5示出了单刀双掷MEM射频开关的示意图，其中MEM开关1处于接通状态而开关2处于断开状态。
图6是本发明第三实施例的示意图，示出了嵌入在可变形弹性体材料的横向侧的金属微粒，以及当将电压施加到电极上时它们对MEM开关的影响。
图7a-7b是示出了对于处于接通状态(图7a)和处于断开状态(图7b)的MEM开关来说，嵌入在可变形弹性体材料的横向侧上的金属微粒的示意图。
图8a-8b是本发明的又一个实施例的示意图，示出了使用易于被集成到CMOS或者BiCMOS半导体制造设备中的制造技术来构造的MEM结构。
图9a-9s说明了集成到CMOS或者BiCMOS半导体制造设备中的MEM开关的制造步骤。
具体实施例方式
在图2a和2b中说明了本发明的MEM射频开关的基本概念，它们示出了处于断开状态(图2a)和处于接通状态(图2b)的MEM开关的截面图。
所述开关包括可变形弹性体材料1，通过在设置于弹性体材料1的一侧4的金属元件8和10之间施加电压差，可变形弹性体材料1被由静电驱动横向地变形。类似地，在设置于弹性体材料1的一侧3的金属元件18和9之间施加电压差。更具体地，如果金属元件9和10保持接地，并且对导电元件8和18施加正直流电压，则元件9和10将朝着8和18横向地移动，从而横向地挤压弹性体聚合物。元件8和10以及9和18之间的电压差产生吸引静电力和对弹性体材料1的横向压缩。沿横向的压缩产生了垂直方向上的伸长，并且结果触点7使分离的信号线5和6短路。当弹性体材料被压缩并且实现了接触时，触点7和信号线5和6之间的初始空气隙17变得非常小(实际上是零)。为了将驱动电压保持在10V下，所述初始间隙17优选地是0.5μm或者更小。
在优选实施例中，硅橡胶、聚酰亚胺、诸如SiLK(由DuPont制造)的低介电常数材料可以被用作弹性体材料。SiLK是以聚合树脂形式出现的一种半导体电介质，所述聚合树脂包括γ-丁内酯、B-阶聚合物以及均三甲苯。
触点7是金属元件，优选的是一种在去除牺牲材料期间不被氧化的贵金属。坚硬并且具有与高熔点金属相似性能的贵金属最适合用作触点材料。这些包括W、Pt、Pd、Ir、Ir、Re、Rh、Au以及它们的合金。有益的是，SiLK以及亦被称为类金刚石碳(diamond-like-carbon，DLC)的无定形氢化碳可以用作有机的牺牲材料。DLC是包含覆盖层的无定形碳，其中一定比例的碳原子以类似于金刚石的方式相结合，并且在许多方面类似于金刚石。当在高能轰击下淀积碳时，可以产生DLC。瞬时的局部化的高温以及高压导致一定比例的碳原子象金刚石那样相结合。这些条件可以在等离子体辅助化学汽相淀积(PACVD)过程中获得。采用包含气体(诸如乙炔)的碳来执行淀积，引入这样的气体以便提供高能碳离子。通常可以使用(例如)化学-机械抛光(CMP)使聚合物自旋或者叠置然后被平坦化。通常，许多有机化合物可以用作牺牲材料，诸如光致抗蚀剂、聚酰亚胺以及PECVD材料，所述PECVD材料诸如SiCOH以及SiCH、含硅有机物、含碳玻璃、DLC、SiLK等等。
现在参照图3，该图示出了说明了当压缩时弹性体材料1的横向(W)以及垂直(L)移位之间的关系的示意图。MEMS被显示为处于接通状态，由于施加了控制电压来驱动电极(未示出)，触点7与信号线3短路。
参照图3，示出了MEMS开关操作过程中的典型移位和弹性体所经受的应力的例子H1+H2＝(W-2S1)/2 tan(θ/4)(1)其中H1是聚合物的垂直位移，例如0.5μm；H2是触点垫的厚度，例如0.5μm；S1是弹性体聚合物的横向位移，例如，2.0μm；W是弹性体材料的宽度，例如20μm；以及θ是弹性体被压缩的角度。
公式1表示弹性体的横向压缩和垂直位移之间的关系。由于这样的事实，即实现MEM开关的接触需要小的垂直位移，所以10V以下的非常低的驱动电压足以实现弹性体聚合物的小的移动。
信号线和触点之间的距离保持为大约是0.5μm，以便改善隔离。由公式2和3给出弹性体上的应变(strain)εzzεzz＝Hr-Hi/Hi＝0.0625 (2)εzz＝2σxxν/Epolymer(3)其中，Epolymer＝3.9GPa，这是典型的聚合物的杨氏模数，而ν是聚合物的泊松比，通常大约是0.2。为应力σxx求解公式3，可以发现σxx＝400MPa，这对于此类材料来说是合理的。材料在MEMS的操作过程中经受的应力越低，MEMS开关的疲劳寿命将越长。
图4举例说明了本发明的另一实施例，其中在弹性体聚合物1的周围构造了处于断开状态的分流开关。所述弹性体经由电极9和10接地。相对于地在电极8和18上施加直流电压。静电力产生了可变形弹性体1的横向伸长，这是由弹性体在垂直方向上的压缩产生的。作为这种压缩的结果，弹性体导电聚合物1与RF传输线2接触，将其分流至地，并且中断电信号的通过。当不向电极8和18施加直流电压时，则导电聚合物返回到其以前的状态，并且RF信号流过线路2。线路2通常由诸如Al、Cu等等的低电阻率金属制成。当开关接通时，分流MEM开关的损耗主要由信号流经信号线2时的损耗确定。分流开关的隔离由导电聚合物中断RF信号的能力确定。图4a示出了处于接通状态的MEMS开关，而图4b示出了当通过线路2的信号被分流至地时处于断开状态的信号。
除了对能够连接或者断开信号的开关的描述之外，本发明还在两个或更多触点之间路由信号(多掷)，或者同时连接或者断开多个信号(多个电极)。举例来说，图5说明了如何互联两个MEM开关来实现单刀多掷开关(单个输入而有多个信号输出)。为了节省空间，可以圆形地绕着在一个圆的中心处进入的单个信号输入确定MEM开关的方位。图5示出了处于接通状态的开关1和处于断开状态的开关2。在开关1，控制电极8和18吸引导电元件9和10，使得弹性体1的水平部分抬起金属电极7并且使信号线路5和6短路。此动作闭合开关，将信号In分流至信号1 Out。开关2保持为非活动状态，禁止信号In通过到信号2 Out。此图中所示的方法可以易于被扩展为许多开关，从而允许信号In被路由至任意数目的信号Out线路(或是分别地或是以任意的随机组合方式)。
图6针对先前在图2中所示的开关给出了本发明的第二实施例。所说明的MEM开关是以接通状态示出的。它包括弹性体元件1，其中嵌入有分散的导电微粒。导电微粒或者膏可以被用来驱动弹性体元件。所述金属微粒在弹性体材料的表面上提供导电通路。分散在弹性体材料1侧面的金属微粒9和10与地相连接，同时将DC偏置电压施加到嵌入的金属元件8和18上。元件8、18和9、10之间的电压差产生吸引静电力，并且沿横向压缩弹性体材料1。在横向上的压缩产生了垂直方向上的伸长，并且结果触点7使分离的信号线路5和6短路。
图7是图6中所示的MEM开关的更加详细的方案。以MEMS处于接通状态(图7a)和处于断开状态(图7b)，说明了对于本发明的第二实施例，外围导电的可变形弹性材料是如何产生的。由具有嵌入的金属微粒9、7和10的可变形弹性体材料1而形成该开关。所述金属微粒绕着弹性体材料的周边提供了导电通路。金属微粒9，7和10的串被连接到地。金属传输线2允许传递电信号。线路2被嵌入在可变形弹性体材料1内，并且与金属微粒的导电通路电气隔离。图7b示出了处于分流状态的MEM开关。相对于地的直流电压被施加到电极8和18上。静电力产生了可变形弹性体1横向伸长，导致弹性体在垂直方向上的压缩。作为在垂直方向上的压缩结果，金属微粒7接触RF传输线，并且将其分流至地，从而中断信号。通过被嵌入到可变形元件1的金属薄膜代替图4中所示的金属微粒串，可以实现同样的效果。
本发明的巨大的价值在于其能够容易地集成到现有的CMOS和BiCMOS工艺中的能力。图8说明了本发明的又一个实施例，特别地被设计为易于集成到常规的CMOS或者BiCMOS半导体制造设备中。本实施例的特征在于具有不要求可变形弹性体材料是可导电的或者包含嵌入的金属微粒的附加的优点。示出了处于断开状态(图8a)和处于接通状态(图8b)的开关。在电极8和10以及电极9和18之间施加的控制电压令电极8和18向电极9和10偏转。此动作压缩可变形弹性体材料1，从而产生1在垂直方向上伸长，并且向着信号线5和6按压触点7，将RF-in连接到RF-out。
图9a-9r描述了用于制造MEM开关的与CMOS和BiCMOS完全兼容的工艺步骤。
图9a中示出了以下将描述的处理，以衬底例如硅晶片(未示出)、诸如绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)的高电阻率晶片、或者GaAs晶片等等开始。优选地，通过PECVD(等离子体增强化学汽相淀积)在衬底之上淀积诸如SiO2的介质层，并且标准镶嵌单层光刻和活性离子蚀刻(RIE)被用于形成图案并在绝缘体12中蚀刻洞。在覆盖阻挡层的淀积(未示出)之后，用铜电镀在绝缘体12中蚀刻的孔，并且对铜和阻挡膜进行平坦化处理，产生绝缘体12内的金属内置结构22。接下来在内置金属上淀积薄的阻挡层，诸如PECVD氮化硅层33。铜内置结构22用作基底，随后将在其上构造金属电极。然后在阻挡氮化硅层上淀积另一层稍厚的电介质绝缘体20。SiO220层的厚度确定开关的可移动元件的高度。典型的厚度范围在2-6微米之间。图9a示出了在完成一系列前述的步骤之后的处理。
图9b示出了绝缘体20上的图案25的形成。对绝缘层20通过光刻构图，并且由基于氟或者氯的RIE蚀刻绝缘层20以便在绝缘体中产生孔25。在诸如W、Ta、TaN的导电阻挡膜之后，通过物理汽相淀积在图案25的顶端和其内淀积铜籽晶层。然后通过电镀用铜30填充图案25。金属和阻挡膜两者被通过化学-机械抛光平坦化，从而产生内置的电气隔离的金属结构30。图9c示出了在完成上述步骤之后的处理。
接下来，一个腔被构图，并且在绝缘体内的一个区域(所述区域大于包含有淀积金属的区域)上被蚀刻到小于金属高度的一个深度。Si3N4层33充当RIE停止层。此步骤在气腔35内产生独立的、平行的金属板，这些金属板的底部固定在绝缘体内。图9d示出了腔35图案转印之后的绝缘体20和金属电极30。通过使用常规的光刻模板和基于氟或者氯的活性离子蚀刻来建立所述图案。
接下来参考图9e，通过淀积具有易于被诸如氧等离子体的蚀刻剂蚀刻的性质的牺牲绝缘材料40(诸如SiLK、DLC或者聚酰亚胺)来填充所述腔，所述蚀刻剂还不会蚀刻最初的淀积的绝缘体20。通过化学-机械抛光对填充所述腔35的牺牲材料40进行平坦化处理。
在图9f中所示的随后的步骤中，在现有结构上淀积另一层绝缘体50，该层绝缘体通常包括与20相同的材料。
接下来参考图9g，电介质50被构图，并且在金属电极30之上形成开口。使用常规的光刻模板和基于氟或者氯的RIE来实现图案转印。
在图9h所示的步骤中，在材料40内腔60被构图并被蚀刻。这个腔比最初的腔35小，但是与最初的腔35一样深，从而沿着腔壁剩余有材料40，而沿腔的底部不剩余材料40。从金属电极30之间去除牺牲材料40的蚀刻使用基于氧的RIE。
在下一步骤中(图9i)利用可变形弹性体材料1填充得到的腔60。需要随后的抛光步骤来使表面向下平坦化到绝缘材料的水平面。接下来，如图9j所示，在可变形元件40上淀积诸如Si3N4和SiO2层的另外的绝缘层81。
现在参照图9k，使用光刻模板和RIE，在绝缘层80中形成转印触点金属的图案。在后面的情况中，RIE停止层81不必去除。随后通过以CVD，PVD进行淀积，电镀覆盖层贵金属(诸如Ru、Rh、Pt、Au或Pd)，使所述图案金属化。如图9L所示，在图案82上并且在其上的场(field)区内淀积金属，并且通过化学机械平坦化来形成图案，以便形成隔离的贵金属触点7。
在形成触点7之后，如图9m所示，转印所述图案，并且去除位于腔35的介质层50和80。RIE化学反应被选择为对于介质层中的RIE停止层是有选择性的。在去除最初的电介质之后，同时从50和80除去RIE停止层81。可选择地，可以使用两个光刻模板。
如图9n所示，下一步包括采用诸如DLC或者SiLK的其他牺牲材料40来填充所述腔，并且平坦化表面，并且淀积诸如钨、钽或者氮化钽或者氮化钛的硬掩模72，用于构图牺牲层。所述硬掩模充当RIE停止层，并且导致产生具有最小粗糙度的平坦的上部触点表面。
接下来的两个步骤用来构图上部触点并且在图9p和9q中示出。在图9p中，转印所述图案以便从腔35的外部去除牺牲材料。在图9q中，淀积电介质75以便形成上部开关触点。然后绝缘体75被平坦化。
以类似于下部触点7的方式形成上部触点5和6。在绝缘体75中通过光刻和活性离子蚀刻形成图案。在硬掩模72上停止蚀刻。通过CVD、PVD，或电镀诸如Au、Pt、Pd、Ru、Rh的贵金属金属化所述图案。所述贵金属可以与金属7相同或者不同于用于触点7的金属。最后，如图9r所示，对上部触点上淀积的金属进行平坦化处理，以便得到结构5和6。
为了结束处理，所述结构被构图并且蚀刻，以便去除区域79中的绝缘材料，从而暴露出腔35中的牺牲材料。其后是蚀刻步骤，用于去除所有邻接的牺牲材料，从而产生气腔90。图9s中示出了完成的MEM开关。
虽然已经在此描述了本发明了几个确定的实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所提出的本发明的精神和范围的情况下，可以对其作出改变和修改。
工业实用性本发明用于无线通信领域；也就是，用于蜂窝电话和基站领域。
权利要求
1.一种用于断开和闭合导电通路的微机电开关(MEMS)，包括可变形弹性体元件(1)，具有两个相对的导电侧(9，10)；导体(7)，位于所述可变形弹性体元件(1)的另外一个表面上；以及至少两个驱动电极(18，8)，基本上与所述可变形弹性体元件(1)的所述相对导电侧平行，其中施加在相对导电侧(9，10)中的每一侧与所述两个驱动电极(18，8)中相应的一个之间的电压向着所述驱动电极(18，8)中相应的一个静电地吸引所述相对导电侧(9，10)，从而使得所述可变形弹性体元件(1)伸长，沿远离所述可变形弹性体元件(1)的方向移动所述导体(7)，从而闭合所述MEMS。
2.如权利要求1所述的MEMS，其中所述驱动电极(18，8)被定位于所述可变形弹性体元件(1)内。
3.如权利要求1所述的MEMS，其中解除在所述相对导电侧中的每侧与所述两个驱动电极(18，8)的相应的一个之间的电压减少了所述可变形弹性体元件(1)的伸长，并且断开了所述导电通路。
4.如权利要求1所述的MEMS，其中所述驱动电极(18，8)被定位于所述可变形弹性体元件(1)之外，并且其中所述导电通路(2)穿过所述可变形弹性体元件(1)。
5.如权利要求4所述的MEMS，其中施加在所述可变形弹性体元件(1)的驱动电极(18，8)和导电侧(9，10)之间的电压产生静电力，所述静电力产生可变形弹性体(1)的横向伸长，结果使所述可变形弹性体元件(1)在横向方向上缩短，从而使得所述弹性体可以接触所述导电通路(2)，对其分流，并且中断电信号的通过。
6.如权利要求5所述的MEMS，其中当在所述可变形弹性体元件(1)的驱动电极(18，8)和导电侧(9，10)之间不施加电压时，则所述弹性体返回到其初始形状，从而允许所述电信号流过所述导电通路(5，6)。
7.如权利要求1所述的MEMS，还包括多个平行的驱动电极(18，8)，其中任意两个相邻的驱动电极(18，8)之间的电压差静电地吸引所述驱动电极(18，8)的自由端，进一步增加所述导体在远离所述可变形弹性体元件(1)方向上的位移，并且闭合所述MEMS。
8.如权利要求1所述的MEMS，其中所述MEMS被配置为单刀单掷开关。
9.如权利要求1所述的MEMS，其中所述MEMS被配置为单刀多掷开关。
10.如权利要求1所述的MEMS，其中所述可变形弹性体元件的伸长由公式1给出H1+H2＝(W-2S1)/2tan(θ/4) (1)其中H1是可变形弹性体元件的伸长，H2是导体的厚度，S1是可变形弹性体元件的横向位移，W是可变形弹性体元件的宽度，并且θ是可变形弹性体元件被压缩的角度。
11.如权利要求1所述的MEMS，其中所述可变形弹性体元件(1)使用从这样的组中选出的材料制成，所述组包括聚合物、聚酰亚胺、SiLK、DLC以及硅橡胶。
12.如权利要求11所述的MEMS，其中导电通路上的应变由公式2以及3给出εzz＝Hr-Hi/Hi(2)εzz＝2σxxv/Epolymer(3)其中Epolymer是聚合物的杨氏模数，而v是聚合物的泊松比。
13.如权利要求1所述的MEMS，其中所述导体(7)使用从这样的组中选出的材料制成，所述组包括W、Pt、Pd、Ir、Ru、Re、Rh、Au以及它们的合金。
14.如权利要求1所述的MEMS，其中所述驱动电极(18，8)是使用从这样的组中选出的材料制成，所述组包括Al、Cu以及W。
15.如权利要求1所述的MEMS，其中所述导电侧(9，10)中的每一侧由互联的金属微粒构成。
16.如权利要求1所述的MEMS，其中所述导电通路(2)被定位在所述可变形弹性体元件(1)内。
17.一种制造用于断开和闭合导电通路的MEMS开关的方法，包括以下步骤a)在绝缘衬底上形成离散的金属基底(22)；b)在每个所述基底(22)上分别形成多个金属横梁(30)；c)形成腔(35)以便分离每个所述金属横梁(30)；d)使用弹性体可变形材料(1)填充所述腔(35)；e)在弹性体可变形材料(1)的表面上形成导体(7)；f)形成至少两个单独的导电通路(5，6)；以及g)暴露具有嵌入金属横梁(30)、导体(7)以及导电通路(5，6)的弹性体可变形材料(1)，以便当启动MEMS时，在导体(7)和导电通路(5，6)之间形成电接触。
全文摘要
一种具有可变形弹性体元件(1)的微机电开关(MEMS)，该微机电开关以少量的移位表现出导电性方面的大的变化。可变形弹性体元件(1)被通过横向施加的静电力移动，从而产生了小的横向位移。所述横向位移又将金属触点(7)推向两个导电通路(5，6)，从而允许电信号通过。在两个相对侧给弹性体(1)提供了嵌入的金属元件(9，10)，诸如注入的金属棒、金属薄片、金属微粒或者导电膏。驱动电极(18，8)与弹性体的导电侧并行放置。在弹性体的导电侧和相应的驱动电极(18，8)之间施加的电压产生静电吸引力，所述静电吸引力压缩弹性体(1)，从而产生闭合MEMS的横向位移。基于弹性体的MEMS通过延长可变形开关元件的疲劳寿命而延长了开关的寿命。
文档编号H01L21/00GK1650382SQ02829426
公开日2005年8月3日 申请日期2002年6月14日 优先权日2002年6月14日
发明者H·德利吉安尼, D·R·格林伯格, C·V·亚恩斯, J·L·伦德, K·L·森格尔, R·P·沃朗 申请人:国际商业机器公司