垂直集成电路开关及其制造方法

专利名称：垂直集成电路开关及其制造方法
技术领域：
本发明涉及垂直集成电路开关及其制造方法，更具体地，涉及垂直集成MEMS开 关、设计结构以及制造这种垂直开关的方法。
背景技术：
在3D和其他集成电路中使用的集成电路开关可以由固态结构(例如，晶体管)或 无源布线(MEMS)形成。典型地采用MEMS开关，这是因为其基本理想的隔离(这是对用于 功率放大器的模式切换的无线射频应用的关键要求)以及其在10GHz和更高的频率下的低 插入损耗(即，电阻)。MEMS开关可用于各种应用，主要为模拟和混合信号应用。一个这样 的实例为包含功率放大器(PA)和为每个广播模式调整的电路的移动电话芯片。该芯片上 的集成开关将PA连接到适宜的电路，从而不需要每个模式配备一个PA。可以使用多种不同工具以多种方式制造MEMS。然而，总体来说，这些方法和工具用 于形成具有微米尺度的尺寸的小结构，其中开关尺寸为约5微米厚、100微米宽、以及200微 米长。并且，已经从集成电路(IC)技术采用用于制造MEMS的许多方法，S卩，技术。例如，几 乎所有的MEMS被构造在晶片上，且以在晶片顶部上通过光刻工艺构图的材料的薄膜实现。 更具体地，MEMS的制造使用三种基本构造块(i)在衬底上沉积材料的薄膜，(ii)通过光刻 成像在膜的顶部上施加构图的掩模，以及(iii)对掩模选择性地蚀刻膜。在这些方法中的 任何一种中，在晶片/芯片上方以水平取向制造开关。依赖于特定的应用和设计标准，MEMS结构可以多种不同的形式形成。例如，MEMS 可以以单悬臂结构的形式实现，例如，如美国专利No. 5，578，976所示。在该悬臂应用中，通 过施加电压而朝向固定电极吸引单悬臂(悬吊电极)。然而，为了制造这样的悬臂结构，除 了构造CMOS结构本身之外，还需要若干个额外的昂贵处理步骤。例如，一旦完成了所有的 CMOS布线，需要附加的处理步骤来形成MEMS开关，这向结构增加了相当大的处理成本。并且，在这种应用中清楚地表明，MEMS是制造在晶片/芯片上方的水平悬臂型开 关。公知这些水平悬臂型开关增加了器件的制造成本，并且增加了封装相互作用问题。另 外，在许多当前应用中，公知水平悬臂型开关被粘住，例如，由于在处理期间的冻结性闭合 以及1微米量级的开关中所使用的相对小的接触或致动间隙而导致呈现为不能打开开关。 该问题称为粘连(sticktion)。另外，在已知的应用中，通过静电力将悬吊的电极向下吸引到固定电极所需的电 压很高。这已知会引起在持续使用之后绝缘体上的不希望的充电以及开关的最终失效。在 特定应用中，例如100伏特的高电压同样难以获得，这是因为这必须使用电荷泵浦或类似 方式从约1. 5-5伏特步进到30-100伏特。进行切换所需的最小电压称为吸合电压，其依赖 于包括悬吊电极的长度、悬吊与固定电极之间的间距或间隙以及悬吊电极的弹簧系数的多 个参数，其中悬吊电极的弹簧系数是材料及其厚度的函数。希望减小吸合电压而不减小间隙且不软化弹簧，因为弹簧提供恢复力并确定切换 速度。在美国专利No. 7，265，429中，实施一对侧面平行板静电致动器，以降低或消除偏
6置电压。这些附加的静电致动器用于降低或消除施加到固定信号电极上的偏置电压。在 实施时，侧面平行板静电致动器的固定电极可以被升到固定信号电极上方。由此，由于较 小的间隙，可以降低将悬吊电极向下吸引到固定电极所需的吸合电压。然而，在美国专利 No. 7，265，429中所示的MEMS没有被密封，并且附加的静电致动器会增加制造成本。同样 地，该MEMS为制造在晶片/芯片上方的水平悬臂型开关。因此，在现有技术中存在克服上述缺陷和限制的需求
发明内容
在本发明的一方面中，一种制造开关的方法包括以下步骤在晶片中形成至少两 个垂直延伸的过孔；用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔，以形成至少两个垂直延伸 的布线；以及从底侧在所述晶片中开孔，以便所述垂直延伸的布线中的至少一个在所述孔 内可移动。在本发明的一方面中，一种制造MEMS开关的方法包括以下步骤从晶片的顶侧形 成至少三个过孔；用金属填充所述过孔以形成垂直设置的顶侧布线；在所述晶片的底侧沉 积电介质材料；蚀刻所述电介质材料，以在其中形成开口，其中所述电介质材料的剩余部分 保护所述晶片的边缘；以及穿过所述电介质材料中的所述开口蚀刻所述晶片的底侧，以形 成暴露所述垂直设置的顶侧布线中的至少一个的孔。 在本发明的一方面中，一种MEMS开关包括形成在晶片中的至少三个垂直延伸的 金属布线；以及形成在所述晶片中的孔，其容纳所述至少三个垂直延伸的金属布线中的至 少一个。在施加电压时，所述至少三个垂直延伸的金属布线中的所述至少一个在所述孔内 可移动。在本发明的另一方面中，提供一种用于设计、制造、或测试集成电路的在机器可读 介质中具体化的设计结构。该设计结构包括本发明的结构和/或方法。


通过本发明的示例性实施例的非限制性实例并参考多个附图，在以下详细描述中 描述本发明。图Ia-Ig示出根据本发明的第一方面的MEMS结构和各处理步骤；图2a_2h示出根据本发明的第二方面的MEMS结构和各处理步骤；图3示出根据本发明的第三方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图4示出根据本发明的第四方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图5a和5b示出根据本发明的第五方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图6a和6b示出根据本发明的第六方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图7示出根据本发明的第七方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图8示出根据本发明的第八方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图9示出根据本发明的第九方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图10示出根据本发明的第十方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图11示出根据本发明的第十一方面的最终MEMS结构和各处理步骤；图12是根据本发明的铝悬臂梁的示出对于具有60V吸合电压的梁的梁厚度、梁长度和致动间隙的数据点的曲线图；以及图13是在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计过程的流程图。
具体实施例方式本发明涉及垂直集成电路开关及其制造方法，更具体地，涉及垂直集成MEMS开 关、设计结构以及制造这种垂直开关的方法。在实施中，本发明包括多种新颖MEMS开关的 方法和结构。这些MEMS开关以垂直取向制造，以在硅衬底中，在硅载体型应用中(S卩，在集 成电路(IC)之下但在同一衬底中)或者作为耦合到单独的芯片的孤立开关，形成垂直开 关。在实施例中，通过沿垂直取向的硅晶片过孔形成结构，例如，MEMS开关，其中，例如，⑴ 过孔仅仅位于晶片前侧，但在晶片背侧暴露，或者(ii)过孔既形成在晶片顶侧也形成在背 侧，但在晶片背侧暴露。有利地，本发明的垂直MEMS开关消除了由于在处理期间冻结性闭 合导致的不能切换打开的问题。如在下面更详细讨论的，通过吸合电压和致动电压来限定MEMS接触开关功能性。 吸合电压被定义为使梁弯曲且形成接触所需的所施加的致动器电压，而致动电压为在MEMS 开关电路中施加的大于吸合电压的电压。在此条件下，本发明的多个方面的结构包括致动 间隙(AG)和接触间隙(CG)(参见，例如，图11)。致动间隙(AG)为在致动器与可移动梁之 间的间隔。接触间隙(CG)为在可移动梁与接触之间的间隔。为了避免会导致电弧放电和 对MEMS开关的潜在破坏的短路，接触间隙(CG)典型地小于致动间隙(AG)。本发明的第一方面图la-lg示出根据本发明的第一方面的结构和各处理步骤。更具体地，图la示出 起始结构，其包括在晶片的顶侧具有电介质层12的晶片10。在实施例中，晶片10可以为 硅、非结晶的体材料、绝缘体上硅(S0I)、SiGe、石英、蓝宝石、氧化铝、玻璃或砷化镓等等。在 实施例中，电介质层12为Si02。可以使用任何公知的方法，例如等离子体增强化学气相沉 积(PECVD)，沉积电介质层12。如图la中进一步所示，使用常规光刻工艺，在晶片10中形成过孔14。在实施例 中，示出四个过孔14，这将用于形成本发明的第一方面的垂直开关。在实施例中，过孔14可 以为约150微米深、约3微米宽以及约20微米长(S卩，进入图中测量)。本领域技术人员将 认可，本发明还预期其他尺寸，这依赖于开关的具体应用。例如，缩短过孔会增大开关的弹 簧系数，导致吸合电压增大。过孔14形成在晶片10的前侧中。在一个实例中，通过首先在电介质材料12上沉积抗蚀剂，形成过孔14。暴露抗蚀 剂的选择部分已形成开口。在随后的工艺中，使用常规工艺，例如，反应离子蚀刻(RIE)，蚀 刻电介质材料12和晶片10，以形成过孔14。可以将基于全氟化碳的RIE工艺用于蚀刻电 介质。如果衬底为硅，则可以使用Bosch RIE工艺来在硅中蚀刻近似垂直的沟槽。可以使 用湿法或干法方法，例如，下游氧等离子体工艺，剥离抗蚀剂。在图lb中，用公知的金属或金属合金填充过孔以形成布线16。在实施例中，可 以使用例如诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、电镀沉积 (ECP)、金属有机化学气相沉积(M0CVD)等等的工艺的任何公知的组合来金属化布线16。在 一个示例性实施例中，布线可以为具有TiN衬里的钨，优选使用CVD来沉积二者。在另一实 施例中，使用具有由TaN/Ta、TaN/Ru等等构成的难熔衬里的铜来形成布线16。可以使用CVD或物理气相沉积(PVD)来沉积难熔衬里，且使用例如PVD和ECP的组合来沉积Cu。在另一 实施例中，布线16为AlCu，或者A1或Cu的其他组合。在实施例中，布线16可以为约150 微米深、约3微米宽以及约20微米长(即，如虚线所示)。本领域技术人员将认可，本发明 还预期其他尺寸，这依赖于过孔的具体尺寸。在金属沉积之后，使用平面化工艺，例如化学 机械抛光(CMP)、RIE回蚀刻或这些工艺的组合，以从晶片表面去除过量的金属，留下镶嵌 金属填充的沟槽。在对沟槽金属化之后，可选地通过标准BE0L接触、过孔、布线、无源元件、 存储器元件等等处理晶片前侧，如本领域所公知的。在图lc中，在图lb的结构上沉积粘合剂18。更具体地，在电介质材料12和晶片 前侧的暴露部分上形成在稍后的工艺中可被去除的粘合剂18。将载体20附接到粘合剂18， 该载体20由玻璃、硅或可向晶片提供机械支撑的任何公知材料构成。在图lc中，本领域技术人员将认可，该结果可以包括接触、布线、过孔和/或无源 元件，例如在电介质材料12上方的电容器。同样地，本发明还预期在电介质材料之下的有 源和/或无源元件等等。这些元件，例如，无源和有源器件、布线等等，可以被用于提供电压 以致动MEMS、用于MEM的输入和/或输出衬垫或者非MEM相关的功能。本领域技术人员应 理解，在此描述的本发明的每一个方面都预期这些不同的变体。图lc还示出研磨工艺以暴露布线的底部。更具体地，使用常规研磨工艺，例如，化 学机械抛光(CMP)工艺，将晶片10的背侧从其例如725微米的初始厚度向下研磨到150微 米，这在晶片10的背侧上暴露布线16。在实施例中，所产生的晶片10为约100微米到150 微米；但本发明还预期其他尺寸。在任何实施例中，在晶片10的背侧暴露布线16。电介质 材料22被沉积在晶片10的背侧上、被光刻构图并蚀刻而形成开口 22a。电介质材料22可 以为例如Si02。开口 22a在晶片10的背侧暴露内布线16。在图Id中，蚀刻暴露的晶片10以形成开口孔24。在实施例中，可以使用例如湿法 和干法蚀刻工艺的组合，蚀刻晶片10。在实施例中，衬底晶片10为硅，并且使用湿法加热的 氢氧化钾(K0H)溶液、XeF2非等离子体蚀刻或非选择性Bosch等离子体蚀刻中的一种或多 种，蚀刻开口孔24。在实施例中，电介质材料22以这样的程度保护晶片10的外部，以便外 布线16b的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而内布线16a被基本暴露在孔 24中，以允许其移动。在图le中，将可选的晶片帽26接合到晶片的下侧。更具体地，将晶片帽26接合 到电介质材料22以产生密封。晶片帽26可以为例如玻璃或硅衬底。可以使用任何常规接 合工艺，例如，使用粘合剂的工艺，将晶片帽26接合到电介质材料22。图If示出图le的结构的沿线A-A的横截面视图。该视图更清楚地示出了布线的 长度，例如，约20-100微米。该视图还示出了外布线16b中的至少一侧保持为附接(固定) 到晶片10的材料；而内布线16a被基本暴露在孔24中，以允许其移动。本领域技术人员将 认可，三微米厚的开关可移动电极可具有约一微米的致动间隙。图lg示出处于闭合位置的本发明的第一方面的开关。在该实施例中，对固定布线 16b施加致动电压Va。这产生库仑斥力，该库仑斥力将内布线16a推斥为彼此接触。这使开 关有效地闭合，例如，使自由浮动的内布线16a移动为接触。在实施例中，致动电压应为克 服吸合电压的电压，即大于吸合电压。依赖于实施例，吸合电压可以为例如20V到60V(或 负20V到60V)。在实施例中，致动电压Va为对固定布线16b施加的-100伏特。
对于MEMS接触开关，通常将可移动电极16a布线到dc接地。该dc接地连接(未 示出)可以为使用简单的低电阻布线的dc和rf接地，或者可以为使用例如感应器的dc接 地和rf开路，该感应器在dc下具有低阻抗，但在rf频率下具有高阻抗。如果可移动电极未 被布线到dc接地，则这种电极可通过致动电压容性充电，导致不希望的吸合电压可变性。虽然示出了两个致动电极16a，但还可以预期仅仅需要一个致动电极16a。例如， 可以从图lg(或本发明的其他方面)去除致动电极16a中的任一者。在这种实施例中，在 施加致动电压(Va)时，剩余的致动电极将弯曲并与最靠近的固定布线形成接触。本领域技术人员应认可，在本发明的每个方面中，接触布线将具有特定程度的彼 此垂直重叠。这确保了在施加电压时，自由移动的布线将形成接触且因此使开关闭合。同 样，除非另有说明，自由浮动的可移动等布线在该结构中保持固定。另外，通过对在此描述 的工艺的某些修改和/或添加，例如，构图、金属化和/或沉积工艺，图la-lg的工艺可被用 于制造在此描述的任何实施例。虽然在解释每一个实施例之后这些修改和/或添加对于本 领域技术人员将变得显而易见，但为了更全面地理解本发明，必要时将在此描述对这些附 加和/或修改的工艺的一些进一步的解释。本发明的第二方面图2a_2h示出根据本发明的第二方面的结构和各处理步骤。更具体地，图2a示出 起始结构，其包括具有电介质层12的晶片10。在本发明的第一方面中描述了该晶片和电介质层。如图2a进一步所示，使用常规光刻工艺，从晶片10的顶侧形成过孔14a和14b。 在实施例中，使用三个过孔14a、14b来形成本发明的第二方面的垂直开关。布线14b为浅过 孔，其为约5微米深、7微米宽以及约24微米长(S卩，进入图中测量)；而过孔14a为约140 微米深、约3微米宽以及约20微米长(即，进入图中测量)。在另一实施例中，过孔14a的 范围为50微米到180微米深，优选深度为约50微米、100微米或180微米。本领域技术人 员将认可，本发明还预期其他尺寸，这依赖于开关的具体应用。还应理解，可以在不同蚀刻 (光刻)工艺(如参考图la所讨论的)中形成过孔14a和14b。在图2b中，用公知的金属或金属合金从晶片的顶侧填充过孔14a、14b，以分别形 成布线16a和布线部分16bl。在实施例中，可以使用任何公知的工艺组合，例如在上面讨论 的本发明的第一方面中描述的工艺组合，金属化布线16a和布线部分16bl。布线部分16bl为约5微米深、7微米宽以及约24微米长(S卩，进入图中测量)；而 过孔16a为约140微米深、约3微米宽以及约20微米长(即，进入图中测量)。在其他实施 例中，布线16a的范围为50微米到180微米深。本领域技术人员将认可，本发明还预期其 他尺寸，这依赖于开关的具体应用。在图2c中，在图2b的结构上沉积粘合剂18，并且附接载体20，如在上面的本发明 的第一方面中所述。图2c进一步示出了双镶嵌工艺以形成过孔15。本领域技术人员应理解，双镶嵌工 艺将形成不同深度的沟槽。在实施例中，沟槽15包括第一尺寸的向下延伸的支路(leg) 15a 以及第二尺寸的水平延伸的支路15b。水平延伸的支路15b被设置为朝向彼此延伸，其间具 有间隔。在图2d中，用金属17从晶片的背侧填充沟槽15，以完成金属布线，其总体以参考标号16b示出。在实施例中，金属17可以为使用常规CVD或ALD工艺沉积的TiN和钨；但 本发明还预期其他工艺和金属及其组合。在晶片10的背侧沉积电介质材料22，并对其构 图以形成开口 22a。电介质材料22可以为例如Si02。开口 22a在晶片10的背侧暴露布线 16b。在图2e中，可以使用例如湿法和干法蚀刻工艺的组合来蚀刻晶片10的背侧，以使 用例如如上所述的方法形成孔24。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶液来蚀 刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将保护晶片10的外部；然而，在本发 明的该方面中，外布线16b基本暴露在孔24中以允许其移动。在图2e中，使用在上面的本发明的第一方面中所述的方法，将可选的晶片帽26接 合到晶片10的下侧。图2f示出图2e的结构的沿线B_B的横截面视图。该视图更清楚地示出了中间布 线16a的长度，例如，约20到100微米。该视图还示出了外布线16b暴露在孔24中以允许 其移动。图2g示出图2e的结构的沿线C_C的横截面视图。该视图更清楚地示出了布线的 形成在过孔15b中的部分朝向彼此延伸。在布线的形成在过孔15b中的部分之间的间距为 约2到4微米。图2h示出处于闭合位置的本发明的第二方面的开关。在该实施例中，对中间布线 16a施加致动电压Va。在实施例中，致动电压Va为对中间布线16a施加的100伏特。可移 动的电极处于dc接地。这产生库仑力，该库仑力将外布线吸引为彼此接触。这使开关有效 地闭合，例如，使外布线16b形成接触。本发明的第三方面图3示出根据本发明的第三方面的最终MEMS结构和各处理步骤。在图3中，如上 所述，使用常规光刻和金属化工艺，从晶片10的顶侧形成布线部分16al和布线16b。使用 浅过孔(比用于形成外布线16b的过孔浅)形成内布线16al。浅过孔的深度可以依赖于具 体应用而变化。例如，浅过孔可以为约10微米深，而用于形成外布线16b的过孔可以为约 150微米深；但本发明还预期其他尺寸。本领域技术人员还应理解，可以在分开的光刻工艺 中形成用于形成布线16al和16b的过孔。可以用金属或金属的组合，例如，氮化钛或钨，从 晶片的顶侧填充过孔。使用在本发明的上述方面中所述的方法，在晶片的顶侧在电介质材料12和布线 的暴露部分上形成粘合剂18和载体20。在进行研磨工艺以暴露布线16b的底部之后，从晶片的下侧进行常规的双镶嵌工 艺，以形成连接到布线部分16al的金属化部分16a2。可以使用例如湿法和干法蚀刻工艺的 组合来蚀刻晶片10的背侧，以形成开口 24，如在本发明的上述方面中所述。在实施例中，电 介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，以便外布线16b的至少一侧保持为与晶 片10的材料附接(固定)；而内布线16al、16a2被基本暴露在孔24中，以允许其移动。可 以使用在本发明的上述方面中所述的方法，将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产 生密封。如图3所示，对固定布线16b施加致动电压Va，并且可移动的电极16al处于dc接 地。在实施例中，致动电压Va为100伏特。这产生库仑斥力，该库仑斥力将内布线16a2推
11斥为彼此接触。这使开关有效地闭合，例如，使自由浮动的内布线16a2移动为接触。本发明的第四方面图4示出根据本发明的第四方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图4中，使用 如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16al和16b。过孔和所产生 的布线16al、16b可以具有如上关于例如本发明的第一方面所述的各种尺寸。使用在本发 明的上述方面中所述的方法用例如诸如ALD氮化钛和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片 10的顶侧填充过孔。使用在本发明的上述方面中所述的方法，在晶片的顶侧上的电介质材 料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18，并且将载体20附接到粘合剂18。在进行研磨工艺以暴露布线16al、16b的底部之后，可以使用在本发明的上述方 面中所述的方法，从晶片10的下侧进行常规的蚀刻和金属化工艺，以形成连接到布线部分 16al的内布线部分16a2。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部， 以便外布线16b的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而内布线16al、16a2被 基本暴露在孔24中，以允许其移动。可以使用在本发明的上述方面中所述的方法，将可选的晶片帽26接合到晶片10 的下侧以产生密封。在图4中，对固定布线16b施加致动电压Va，并且可移动的电极16a2处于dc接 地。在实施例中，致动电压Va为100伏特。这产生库仑斥力，该库仑斥力将内布线16a2推 斥为彼此接触。这使开关有效地闭合，例如，使自由浮动的内布线16a2移动为接触。本发明的第五方面图5a和5b示出根据本发明的第五方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图5a 中，使用如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16a。用于从晶片的 顶侧形成布线16a的过孔为约80微米深，但本发明还预期其他尺寸。可以用例如诸如ALD 氮化钛和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用在本发 明的上述方面中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。从晶片的下侧进行常规的光刻和金属化工艺以形成外布线16bl、16b2。然后使用 例如干法和湿法蚀刻工艺的组合来蚀刻晶片10的背侧，以形成孔24。在实施例中，可以使 用加热的氢氧化钾(K0H)溶液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将 以这样的程度保护晶片10的外部，以便至少外布线16bl保持为与晶片10的材料附接(固 定)；而内布线16a和外布线16b2被基本暴露在孔24中，以允许布线16a移动。可以使用 在本发明的上述方面中所述的方法，将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产生密封。如图5a (或5b)所示，对固定布线16b 1施加致动电压Va，并且可移动的布线16a 和16b处于dc接地。在实施例中，致动电压Va为100伏特。这产生库仑力，该库仑力将布 线16a推斥朝向内布线16b2并与其接触。这使开关有效地闭合，例如，使布线16a移动为 与布线16b2接触。本发明的第六方面图6a和6b示出根据本发明的第六方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图6a 中，使用如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成外布线16bb。用于从晶片 的顶侧形成布线16bb的过孔为约80微米深，但本发明还预期其他尺寸。可以用例如诸如ALD氮化钛和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用在本发 明的上述方面中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。从晶片的下侧进行常规的光刻和金属化工艺以形成外布线16bl、16b2。外布线 16bl与布线16bb基本对准。然后使用例如干法和湿法蚀刻工艺的组合来蚀刻晶片10的背 侧，以形成孔24，如上所述。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶液来蚀刻晶片 10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，以便外布线16bl 和外布线16bb的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而其他外布线16b2被基 本暴露在孔24中，以允许其移动。将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产生密封。 晶片帽26可以为例如玻璃。可以使用任何常规的接合方法将晶片帽26接合到电介质材料 22，如上所述。在图6a(或6b)中，对固定布线16bl施加致动电压Va，并且可移动的布线16a和 16b处于dc接地。在实施例中，致动电压Va为对固定的外布线16bl施加的100伏特。这 产生库仑力，该库仑力将其他(浮动)外布线16b2吸引朝向布线16bb并与其接触。这使 开关有效地闭合。图6b示出本发明的结构的示例性尺寸。例如，孔24的垂直尺寸的范围可以为约 100微米到约200微米。布线16bl与16b2之间的距离为约1微米。在实施例中，可移动 的布线16b2在其端部处被掩埋在晶片10中。由于布线非常长，例如，至少为延伸了孔的垂 直距离的长度，当对固定布线16bl施加电压时，可移动布线的一部分(例如，靠近固定布线 16bl的中间部分)将朝向固定布线16bl移动并与其形成接触，如图6b中的箭头“A”所示。本发明的第七方面图7示出根据本发明的第七方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图7中，使用 如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16bl、16b2。用于从晶片的顶 侧形成布线16bl、16b2的过孔为约50微米深，但本发明还预期其他尺寸。可以用例如诸如 ALD氮化钛和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用在本发 明的上述方面中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。从晶片的下侧进行常规的光刻工艺以形成内布线16a(其从布线16bl、16b2偏 移)。然后使用例如干法和湿法蚀刻工艺的组合来蚀刻晶片10的背侧，以形成孔24。在实 施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电 介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，使一个外布线16b2的至少一侧保持为与 晶片10的材料附接(固定)；而内布线16和其他外布线16bl被基本暴露在孔24中，以允 许至少外布线16bl移动。可以使用前述方法，将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以 产生密封。如图7所示，对固定的外布线16b2施加致动电压Va，并且可移动的电极16a处于 dc接地。在实施例中，致动电压Va为100伏特。这产生库仑力，该库仑力将布线16bl推斥 为与布线16a接触。这使开关有效地闭合。本发明的第八方面
图8示出根据本发明的第八方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图8中，使用 如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16a和16b。在实施例中，用 于形成内布线16a的过孔的深度大于用于形成外布线16b的过孔的深度。例如，用于形成 布线16a的过孔为约100微米深，但本发明还预期其他尺寸。可以用例如诸如ALD氮化钛 和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用在本发 明的上述方面中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。从晶片的下侧进行常规的光刻和金属化工艺以形成外布线16bb。外布线16bb与 从晶片10的顶侧形成的外布线16b对准。然后使用例如湿法和干法蚀刻工艺的组合来蚀 刻晶片10的背侧，以形成孔24，如上所述。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶 液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，以便一个外布线 16b和外布线16bb的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而内布线16a被暴露 在孔24中，以允许其移动。由于电介质材料22的布置(与具有固定的外布线的任何实施 例的情况一样)，固定的外布线16b同样被稍微或完全地掩埋在晶片材料内。可以将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产生密封，如前所述。在图8中，对固定布线16b (在布线16bb上方)施加致动电压Va，并且对其他固定 的布线16b施加负Va。可移动的布线16a处于dc接地。在实施例中，致动电压Va为对固 定的布线16b (在布线16bb上方)施加的100伏特和对其他固定的布线16b施加的-100 伏特。这产生库仑力，该库仑力使布线16a移动朝向外布线16bb并与其接触。这使开关有 效地闭合。在本发明的该方面和其他方面中还预期使用一个或多个致动电极。本发明的第九方面图9示出根据本发明的第九方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图9中，使用 如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16a和16b。在实施例中，用 于形成内布线16a的过孔的深度大于用于形成外布线16b的过孔的深度。例如，用于形成 布线16a的过孔为约80微米深，但本发明还预期其他尺寸。本领域技术人员应认可，在任 何适用的实施例中，在不同的光刻工艺中形成不同深度的过孔。可以用例如诸如ALD氮化 钛和CVD钨的金属或金属的组合来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用在本发 明的上述方面中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。从晶片的下侧进行常规的光刻和金属化工艺以形成外布线16bb。外布线16bb偏 离从晶片10的顶侧形成的外布线16b和内布线16a。然后使用例如湿法和干法蚀刻工艺的 组合来蚀刻晶片10的背侧，以形成孔24。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶 液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，以便一个外布线 16b和外布线16bb的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而内布线16a被暴露 在孔24中，以允许其移动。由于电介质材料22的布置(与具有固定的外布线的任何实施 例的情况一样)，固定的外布线16b同样被稍微或完全地掩埋在晶片材料内。可以使用前述 方法将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产生密封。
在图9中，对固定布线16b (最靠近布线16bb)施加致动电压Va，并且对其他固定 的布线16b施加负Va。可移动的布线16a处于dc接地。在实施例中，致动电压Va为对固 定的布线16b (最靠近布线16bb)施加的100伏特和对其他固定的布线16b施加的-100伏 特。这产生库仑力，该库仑力使布线16a移动朝向外布线16bb并与其接触。这使开关有效 地闭合。本发明的第十方面图10示出根据本发明的第十方面的另一 MEMS结构和各处理步骤。在图10中，使 用如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16a和16b。用于从晶片的 顶侧形成布线16a的过孔为约150微米深，但本发明还预期其他尺寸。用于形成外布线16b 的过孔为例如约10微米的浅过孔。可以用例如诸如ALD氮化钛和CVD钨的金属或其组合 来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用前面的 实施例中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。在进行研磨工艺以暴露布线16a的底部之后，从晶片的下侧进行常规的光刻和金 属化工艺以形成外布线16bb。外布线16bb偏离从晶片10的顶侧形成的外布线16b和内布 线16a。外布线16bb同样被部分地掩埋在晶片材料内。然后使用例如湿法和干法蚀刻工艺 的组合来蚀刻晶片10的背侧，以形成孔24。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H) 溶液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10 的外部，以便外布线16b和16bb的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而内布 线16a被暴露在孔24中，以允许其移动。可以使用前述方法将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产生密封。在图10中，对固定布线16b(例如，在布线16bb上方的固定布线16b)施加致动电 压Va，并且对其他外布线16b施加负Va。可移动的电极16a处于dc接地。在实施例中，致 动电压Va为对固定的布线16b中的一个(例如，在布线16bb上方的固定布线16b)施加的 100伏特和对其他外布线16b施加的-100伏特。这产生库仑力，该库仑力使自由浮动且处 于dc接地的内布线16a移动朝向外布线16bb并与其接触。这使开关有效地闭合。本发明的第十一方面图11示出根据本发明的第i^一方面的最终MEMS结构和各处理步骤。在图11中， 使用如上所述的常规光刻和金属化工艺从晶片10的顶侧形成布线16bl和16b2。用于在 孔24中暴露的外布线16bl的过孔比为固定的外布线16b2而形成的其他过孔深。过孔以 及所产生的布线的深度可以依赖于具体应用而变化。例如，用于形成自由浮动布线16bl的 过孔为约150微米深；但本发明还预期其他尺寸。可以用例如诸如ALD氮化钛和CVD钨的 金属来从晶片10的顶侧填充过孔，随后进行CMP。在晶片的顶侧在电介质材料12和布线的暴露部分上形成粘合剂18。使用前面的 实施例中所述的方法，将载体20附接到粘合剂18。在进行研磨工艺之后，从晶片的下侧进行常规的光刻和金属化工艺以形成外布线 16bb，该外布线16bb偏离从晶片10的顶侧形成的外布线16bl、16b2和内布线16a。布线 16bb被部分地掩埋在晶片的材料内。然后使用例如湿法和干法蚀刻工艺的组合来蚀刻晶 片10的背侧，以形成孔24。在实施例中，可以使用加热的氢氧化钾(K0H)溶液来蚀刻晶片10以形成孔24。在实施例中，电介质材料22将以这样的程度保护晶片10的外部，以便一 个外布线16b2的至少一侧保持为与晶片10的材料附接(固定)；而外布线16bl被暴露在 孔24中，以允许其移动。可以使用前述方法将可选的晶片帽26接合到晶片10的下侧以产 生密封。通过吸合电压和致动电压来限定MEMS接触开关功能性。吸合电压被定义为使梁 弯曲且形成接触所需的所施加的致动器电压，而致动电压为在MEMS开关电路中施加的大 于吸合电压的电压。在此条件下，图11的结构包括致动间隙(AG)和接触间隙(CG)。致动 间隙(AG)为在致动器与梁之间的间隔(例如，16bl与16b2之间的间隔)。接触间隙(CG) 为在可移动梁与接触之间的间隔(例如，梁16bl与梁16bb之间的间隔)。本领域技术人员 应理解，本发明的每个方面都包括致动间隙(AG)和接触间隙(CG)。在图11的实例中，通过对梁16bl施加dc接地且对致动器16bb施加dc致动电 压，使MEM梁致动或移动为接触，如下面将更详细地讨论的。为了避免会导致电弧放电和对 MEMS开关的潜在破坏的在梁16bl与致动器16bb之间的短路，接触间隙(CG)典型地小于致 动间隙(AG)。更具体地，在图11中，对固定的外布线16b2施加致动电压Va。在实施例中，致动 电压Va为对固定的外布线16b2施加的100伏特。这产生库仑力，该库仑力使处于dc接地 的外布线16bl移动朝向外布线16bb并与其接触。这使开关有效地闭合。数据点的曲线12是根据本发明的铝悬臂梁的示出对于具有60V吸合电压的梁的梁厚度、梁长 度和致动间隙的计算出的数据点的曲线图。这些数据点是使用由Osterberg和Senturia 于1997年发表的文章而计算得出的。图12的曲线图中的数据点被提供作为这样的代表性 示例，其示出对于例如120微米、160微米、200微米和250微米的各种梁长度而言的各种间 隙和梁厚度。通常，吸合电压随着梁厚度的增加和梁长度的减小而增加，且随着致动间隙厚 度的增加而增加。对在例如图11中所述的单个垂直悬臂梁应用这些计算。当然，这些相同 或相似的数据点在性质上与在本发明中所述的任何单个悬臂梁(包括在例如图4中的双悬 臂梁)相关。本领域技术人员应意识到，以具体的吸合电压要求为目标，在本发明中所述的 垂直悬臂梁可以具有在梁厚度、致动间隙厚度、接触间隙厚度以及梁长度方面的其他设置。设计结构图13示例出优选通过设计过程910处理的包括输入设计结构920的多种这样的 设计结构。设计结构920为通过设计过程910产生和处理的逻辑模拟设计结构，以制造硬 件器件的逻辑等价功能表示。设计结构920还可以或可替代地包括数据和/或程序指令， 当通过设计过程910处理时，这些数据和/或程序指令产生硬件器件的物理结构的功能表 示。无论表示功能性和/或结构性设计特征，可以使用诸如通过芯开发者/设计者实施的 电子计算机辅助设计(ECAD)而产生设计结构920。当被编码在机器可读的数据传送、门阵 列或存储介质上时，设计结构920可以在设计过程910内被一个或多个硬件和/或软件模 块访问和处理，以模拟或在功能上表示诸如在图la-11中所示的电子部件、电路、电子或逻 辑模块、装置、设备或系统。因此，设计结构920包括文件或其他数据结构，所述文件或数 据结构包括人类和/或计算机可读的源代码、编译结构以及计算机可执行代码结构，当通 过设计或模拟数据处理系统进行处理时，其在功能上模拟或表示硬件逻辑设计的电路或其他水平。这样的数据结构包括硬件描述语言(HDL)设计实体或其他数据结构，其遵照诸如 Verilog和VHDL的较低级HDL设计语言和/或诸如C或C++的较高级设计语言，和/或与 这些设计语言兼容。设计过程910优选采用且并入用于分析、转译或处理在图la-11中所示的部件、电 路、器件或逻辑结构的设计/模拟功能等价物的硬件和/或软件模块，以产生网表980，该网 表980可包含诸如设计结构920的设计结构。网表980包括，例如，表示布线、分立部件、逻 辑门、控制电路、I/O设备、模型等的列表的经编译的或经处理的数据结构，该列表描述与集 成电路设计中的其他元件和电路的连接。使用迭代过程综合网表980，在该迭代过程中，依 赖于器件的设计规格和参数，再次综合网表980 —次或多次。与在此描述的其他设计结构 类型一样地，网表980可以被记录在机器可读的数据存储介质上或者被编程到可编程的门 阵列中。该介质可以为非易失性存储介质，例如磁盘或光盘驱动器、可编程的门阵列、紧凑 式闪存或其他闪存。附加地或替代地，该介质可以为系统或高速缓冲存储器、缓冲间隔、或 者电学或光学传导性设备以及在其上可经由互联网或其他适宜的网络手段传送和中间存 储数据包的材料。设计过程910包括用于处理各种输入数据结构类型(包括网表980)的硬件和软 件模块。这样的数据结构类型存在于例如库元件930中且包括一组常用的元件、电路和器 件，包括模型、版图和符号表示，用于给定的制造技术(例如，不同的技术节点，32nm、45nm、 90nm等等)。这些数据结构类型还包括设计规格940、特征数据950、校验数据960、设计规 则970和测试数据文件985，其中测试数据文件985包括输入测试图形、输出测试结果、以及 其他测试信息。例如，设计过程910还包括标准机械设计处理，例如，应力分析、热分析、机 械事件模拟、对于诸如浇铸、模制和模压成形等等的操作的处理模拟。在不偏离本发明的范 围和精神的情况下，机械设计领域的普通技术人员可以理解在设计过程910中使用的可能 的机械设计工具和应用的程度。设计过程910还包括用于执行诸如时序分析、校验、设计规 则检验、位置和路线操作等等的标准电路设计过程的模块。设计过程910采用且并入诸如HDL编译程序的逻辑和物理设计工具以及模拟建 模工具，以与部分或全部所示出的支持数据结构以及任何附加的机械设计或数据(如果适 用)一起处理设计结构920，从而产生第二设计结构990。设计结构990以用于机械设备 和结构的数据交换的数据格式存在于存储介质或可编程的门阵列上(例如，以IGES、DXF、 Parasolid XT、JT、DRG或任何其他合适的格式存储的信息，以存储或反应这种机械设计结 构)。与设计结构920相似，设计结构990优选包括一个或多个文件、数据结构、或其他计算 机编码的数据或指令，其存在于传输或数据存储介质上，且当通过ECAD系统进行处理时， 其产生在逻辑上或功能上与图la-11中所示的本发明的一个或多个实施例等效的形式。在 一个实施例中，设计结构990包括编译的可执行HDL模拟模型，其在功能上模拟在图la-11 中所示的器件。设计结构990还采用用于交换集成电路的版图数据的数据格式和/或符号数据格 式(例如，以⑶SII (⑶S2)、GL1、0ASIS、图文件或者用于存储这样的设计数据结构的任何其 他适宜的格式存储的信息)。例如，设计结构990包括信息，例如符号数据、图文件、测试数 据文件、设计内容文件、制造数据、版图参数、布线、金属级、过孔、形状、贯穿制造线的路线 数据以及制造商和/或其他设计者/开发者为了制造如上所述且在la-11中所示的器件或
17结构所需的任何其他数据。然后设计结构990进行到阶段995，其中，例如，设计结构990 进行到流片(tape-out)、投入制造、投入掩模室、发送到另一设计室、发回到客户等等。如上所述的方法用于制造集成电路芯片。制造商以原晶片形式(即，作为具有多 个未封装的芯片的单晶片)、作为裸芯或以封装形式发送所产生的集成电路芯片。在后一情 况下，芯片被安装在单芯片封装(例如塑料载体，其中引线被附到母板或其他更高级载体) 中或者被安装在多芯片封装(例如陶瓷载体，其具有任一或两个表面互连或掩埋的互连) 中。在任何情况下，芯片接着与其他芯片、分立电路元件和/或其他信号处理器件集成来作 为中间产品(例如母板)或最终产品的一部分。最终产品可以为包括集成电路芯片的任何产品。在此使用的术语是仅仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本发明。在此 使用的单数形式的“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另有规定。还 应理解，在用于该说明书中时，术语“包括”规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部 件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存 在或附加。下面的权利要求中的对应的结构、材料、动作、所有装置或步骤加功能要素的等价 物(如果存在)旨在包括用于如所具体要求保护的要素那样与其他要求保护的要素组合而 执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的说明书是为了示例和说明的目的而给出的，而 不旨在以所公开的形式穷举或限制本发明。只要不脱离本发明的范围和精神，多种修改和 变体对于本领域的技术人员是显而易见的。为了最好地解释本发明的原理和实际应用，且 为了使本领域的其他普通技术人员理解本发明，选择和描述了实施例，具有各种修改的各 种实施例适合所预期的具体用途。
权利要求
一种制造MEMS开关的方法，包括以下步骤在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔；用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔，以形成至少两个垂直延伸的布线；以及从底侧在所述晶片中开孔，以便所述垂直延伸的布线中的至少一个在所述孔内可移动。
2.根据权利要求1的方法，其中形成所述至少两个垂直延伸的过孔包括从所述晶片的顶侧蚀刻四个垂直延伸的过孔；并且用所述金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括从所述晶片的所述顶侧填充所述 四个垂直延伸的过孔，以形成四个垂直延伸的布线；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述四个垂直延伸的布线中的两个内布线在 所述孔内可移动以彼此接触。
3.根据权利要求2的方法，其中形成所述至少两个垂直延伸的过孔还包括从所述晶片的所述底侧蚀刻过孔； 用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔还包括从所述底侧用金属填充所述底侧，以 形成分别与所述四个垂直延伸的布线中的内布线接触的两个布线延伸部；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述两个布线延伸部在所述孔内可移动以彼 此接触。
4.根据权利要求1的方法，其中形成所述至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤从所述晶片的顶侧蚀刻四个垂直延伸的过孔，其中所述四个垂直延伸的过孔的内部比 所述四个垂直延伸的过孔的外部浅；以及使用双镶嵌工艺从所述底侧蚀刻两个过孔；用所述金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤从所述晶片的所述顶侧填充所述四个垂直延伸的过孔，以形成四个垂直延伸的布线；以及从所述晶片的所述底侧填充所述两个过孔，以形成分别与所述四个垂直延伸的布线中 的内布线接触的两个底侧布线；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述两个底侧布线在所述孔内可移动以彼此 接触。
5.根据权利要求1的方法，其中在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤从所述晶片的顶侧蚀刻至少三个垂直延伸的过孔，其中所述至少三个垂直延伸的过孔 的内部比所述至少三个垂直延伸的过孔的外部深；以及从所述底侧在所述晶片中蚀刻至少两个垂直延伸的过孔； 用所述金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤 用金属从所述晶片的所述顶侧填充所述三个垂直延伸的过孔，以形成两个部分布线和 中间较长布线；以及用金属从所述底侧填充所述晶片中的所述垂直延伸的过孔以形成底侧布线，其中所述底侧布线与所述两个部分布线接触且在所述中间较长布线的侧面；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述顶侧布线或所述底侧布线的中间布线在 所述孔内可移动。
6.根据权利要求1的方法，其中在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤从所述晶片的顶侧在所述晶片中蚀刻三个垂直延伸的过孔，其中所述三个垂直延伸的 过孔中的中间过孔比所述三个垂直延伸的过孔中的外过孔深；以及从所述晶片的所述底侧在所述晶片中蚀刻与所述三个垂直延伸的过孔中的所述中间 过孔偏移的一个过孔；用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括用所述金属填充所述三个垂直延伸的 过孔和所述底侧过孔，以形成布线；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述三个垂直延伸的布线中的中间布线在所 述孔内可自由移动，以与从所述晶片的所述底侧形成的所述布线形成接触。
7.根据权利要求1的方法，其中在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤 从所述晶片的顶侧在所述晶片中形成两个垂直延伸的过孔；以及 从所述晶片的所述底侧在所述晶片中形成一个过孔；用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括用所述金属填充所述两个垂直延伸的 过孔和所述底侧过孔，以形成布线；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述两个垂直延伸的布线中的一个在所述孔 内可自由移动并与从所述晶片的所述底侧形成的所述布线形成接触。
8.根据权利要求1的方法，其中在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔包括以下步骤 从所述晶片的顶侧在所述晶片中形成一个垂直延伸的过孔；以及 从所述晶片的底侧在所述晶片中形成一个过孔；用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔包括用所述金属填充所述一个垂直延伸的 过孔和所述底侧过孔，以形成布线；并且开孔包括从所述底侧蚀刻所述晶片，以便所述垂直延伸的布线在所述孔内可移动。
9.根据权利要求1的方法，还包括密封所述孔。
10.根据权利要求1的方法，还包括对两个垂直延伸的布线中的至少一个施加电压，以 使所述两个垂直延伸的布线中的另一个移动。
11.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤研磨所述晶片的所述底侧，以暴露填充的所述至少两个垂直延伸的布线中的至少一个 的一部分；以及在形成所述孔之前保护所述晶片的所述底侧的部分，以使所述至少两个垂直延伸的布 线中的至少一个固定到所述晶片。
12.一种制造MEMS开关的方法，包括以下步骤 从晶片的顶侧形成至少三个过孔；用金属填充所述过孔，以形成垂直设置的顶侧布线；在所述晶片的底侧沉积电介质材料；蚀刻所述电介质材料，以在其中形成开口，其中所述电介质材料的剩余部分保护所述 晶片的边缘；以及穿过所述电介质材料中的所述开口蚀刻所述晶片的底侧，以形成暴露所述垂直设置的 顶侧布线中的至少一个的孔。
13.根据权利要求12的方法，其中所述至少三个过孔是形成为四个垂直设置的顶侧布 线的四个过孔，并且还包括在蚀刻所述底侧之前研磨所述晶片的所述底侧以暴露所述四个 垂直设置的顶侧布线中的两个内布线的一部分，其中所述孔容纳在其中可移动的所述两个 内布线。
14.根据权利要求13的方法，还包括以下步骤蚀刻所述晶片的所述底侧，以形成与所述四个垂直设置的顶侧布线中的所述两个内布 线对准的两个过孔；以及用金属填充所述两个底侧过孔，以形成从所述四个垂直设置的顶侧布线中的所述内布 线朝向彼此延伸的金属布线延伸部，其中所述金属布线延伸部在所述孔内可移动。
15.根据权利要求12的方法，其中所述至少三个过孔是形成为四个垂直设置的顶侧布 线的四个过孔和形成为所述两个垂直设置的底侧布线的两个过孔，并且还包括在蚀刻所述 底侧之前研磨所述晶片的所述底侧以暴露所述四个垂直设置的顶侧布线中的两个外布线 的一部分，其中所述孔容纳在其中可移动的所述底侧布线。
16.一种MEMS开关，包括形成在晶片中的至少两个垂直延伸的金属布线；以及形成在所述晶片中的孔，其容纳所述至少两个垂直延伸的金属布线中的至少一个，其中在施加电压时，所述至少两个垂直延伸的金属布线中的所述至少一个在所述孔内 可移动。
17.根据权利要求16的MEMS开关，其中所述至少两个垂直延伸的金属布线是四个布 线，并且所述至少一个布线是在施加所述电压时在所述孔内可移动的两个内布线。
18.根据权利要求17的MEMS开关，其中所述至少两个内布线是从所述晶片的底侧形成的。
19.根据权利要求16的MEMS开关，其中所述至少两个垂直延伸的金属布线中的所述至 少一个是三个垂直延伸的金属布线，其中中间布线比两个外布线长。
20.根据权利要求16的MEMS开关，其中所述至少两个垂直延伸的金属布线是三个垂直 延伸的金属布线，其中两个被固定到所述晶片且部分地暴露于所述孔。
21.根据权利要求16的MEMS开关，其中所述孔被密封。
22.一种用于设计、制造、或测试集成电路的在机器可读介质中具体化的设计结构，所 述设计结构包括形成在晶片中的至少两个垂直延伸的金属布线；以及形成在所述晶片中的孔，其容纳所述至少两个垂直延伸的金属布线中的至少一个，其中在施加电压时，所述至少两个垂直延伸的金属布线中的所述至少一个在所述孔内 可移动。
23.根据权利要求22的设计结构，其中所述设计结构包括网表。
24.根据权利要求22的设计结构，其中所述设计结构存在于存储介质上作为用于交换 集成电路的版图数据的数据格式。
25.根据权利要求22的设计结构，其中所述设计结构存在于可编程的门阵列中。
全文摘要
本发明涉及垂直集成电路开关及其制造方法。本发明提供垂直集成MEMS开关、设计结构以及制造这种垂直开关的方法。所述制造MEMS开关的方法包括在晶片中形成至少两个垂直延伸的过孔并用金属填充所述至少两个垂直延伸的过孔以形成至少两个垂直延伸的布线。所述方法还包括从底侧在所述晶片中开孔，以便所述垂直延伸的布线中的至少一个在所述孔内可移动。
文档编号H01H59/00GK101866781SQ20101016745
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年4月20日
发明者A·K·斯塔珀, E·C·库尼三世, F·P·安德森, T·L·麦克德维特 申请人:国际商业机器公司