供在微机电及其它系统中使用的开关及其制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]发明性布置涉及开关，例如宽带悬臂微机电系统(MEMS)开关。
【背景技术】
[0002]通信系统(例如宽带卫星通信系统)通常在从300MHz (UHF频带)到300GHz (毫米波频带)间的任何频带下操作。此类实例包含TV广播(UHF频带)、陆地移动(UHF频带)、全球定位系统(GPS) (UHF频带)、气象(C频带)及卫星TV (SHF频带)。这些频带中的大多数对移动及固定卫星通信开放。较高频带通常伴随着较高带宽，从而产生较高数据速率。这些类型的系统中所使用的切换装置需要在这些超高频率下以相对低的损耗(例如，小于一分贝(dB)的插入损耗)操作。
[0003]由于对宽带通信系统的组件所施加的严格大小限制，因此通常将小型化开关(例如单片微波集成电路(MMIC)及MEMS开关)用于此类系统中，尤其用于基于卫星的应用中。当前，同级别最优开关在20GHz下以例如约0.8dB的插入损耗、约17dB的回波损耗及约40dB的隔离级别等累积属性操作。
[0004]可通过利用循序构建工艺来形成三维微结构。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结构的方法。这些工艺提供传统薄膜技术的替代方案，而且提出关于其有效利用以有利实施例如小型化开关等各种装置的新的设计挑战。
【发明内容】
[0005]开关的实施例包含导电接地壳体及悬置于所述接地壳体内且与所述接地壳体电隔离的第一电导体。所述开关进一步包含导电第二壳体及悬置于所述第二壳体内且与所述第二壳体电隔离的第二电导体。所述开关还具有第三电导体，所述第三电导体经配置以在其中所述第三电导体与所述第一及第二电导体电隔离的第一位置与其中所述第三电导体与所述第一及第二电导体电接触的第二位置之间移动。所述开关进一步包含致动器，所述制动器包括导电基底及具有受所述基底约束的第一端的导电臂。所述第三电导体由所述臂支撑，且所述臂操作以偏转且借此使所述第三电导体在所述第一与第二位置之间移动。
【附图说明】
[0006]将参考以下绘图描述实施例，其中在所有各图中，相似元件符号表示相同物项且其中:
[0007]图1是MEMS开关的俯视透视图，其描绘处于其相应断开位置中的开关的接触突片;
[0008]图2是图1中所展示的开关的接地壳体的俯视透视图，而出于清楚地图解说明，未展示壳体的顶层；
[0009]图3A是图1中指定为“A”的区域的放大视图，其描绘处于其相应断开位置中的接触突片；
[0010]图3B是图1中指定为“A”的区域的放大视图，其描绘处于其闭合位置中的接触突片中的一者；
[0011]图4A是图1中指定为“B”的区域的放大视图，其描绘处于其断开位置中的接触突片中的一者；
[0012]图4B是图1中指定为“B”的区域的放大视图，其描绘处于其闭合位置中的接触突片中的一者；
[0013]图5及6是图1中指定为“C”的区域的放大视图；
[0014]图7是图1中指定为“D”的区域的放大视图；
[0015]图8是图1到7中所展示的开关的侧视图，其描绘所述开关的分层结构；
[0016]图 9A、10A、11A、12A、13A、14A、15A、16A、17A、18A、19A 及 20A 是沿图1 的线 “E-E”所截取的横截面图，其描绘在各个制造阶段期间图1到8中所展示的开关的部分；且
[0017]图 9B、10B、11B、12B、13B、14B、15B、16B、17B、18B、19B 及 20B 是沿图1 的线 “F-F”所截取的横截面图，其描绘在各个制造阶段期间图1到8中所展示的开关的部分。
【具体实施方式】
[0018]参考附图描述本发明。各图未按比例绘制且其经提供以仅图解说明本发明。为了图解说明，下文参考实例性应用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，可在不具有特定细节中的一或多者的情况下或借助其它方法实践本发明。在其它实例中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本发明模糊。本发明不受动作或事件的所图解说明的次序限制，这是因为某些动作可以不同于其它动作或事件的次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非所有所图解说明的动作或事件都需要实施根据本发明的方法。
[0019]各图描绘MEMS开关10。开关10可选择性地建立且废除第一电子组件(未展示)与电连接到开关10的四个其它电子组件(也未展示)之间的电接触。开关10具有约Imm的最大高度(“z”尺寸)、约3mm的最大宽度(“y”尺寸)及约3mm的最大长度(“x”尺寸)。将开关10描述为具有这些特定尺寸的MEMS开关仅出于示范性目的。开关10的替代实施例可根据特定应用的要求(包含大小、重量及电力(SWaP)要求)按比例放大或缩小。
[0020]开关10包括由介电材料(例如硅(Si))形成的衬底12，如图1及8中所展示。在替代实施例中，衬底12可由例如玻璃、硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs)等其它材料形成。开关10还包含安置于衬底12上的接地平面14。开关10可由五层导电材料(例如铜(Cu))形成。每一层可具有(举例来说)约50 μm的厚度。接地平面14是所述导电材料的第一层或最下层的部分。导电材料层的数目为应用相依的，且可随例如设计的复杂性、其它装置的混合或单片集成、开关10的总高度(“z”尺寸)、每一层的厚度等因子而变化。
[0021]开关10包括输入端口 20。输入端口 20可电连接到第一电子装置(未展示)。开关10还包括第一输出端口 22、第二输出端口 24、第三输出端口 26及第四输出端口 28，如图1中所展示。第一输出端口 22、第二输出端口 24、第三输出端口 26及第四输出端口 28可电连接到相应第二、第三、第四及第五电子装置(未展示)。如下文所论述，输入端口 20在选择性基础上经由导电集线器50且经由呈接触突片52的形式的电导体电连接到第一输出端口 22、第二输出端口 24、第三输出端口 26及第四输出端口 28，接触突片52移动成与集线器50及相应第一输出端口 22、第二输出端口 24、第三输出端口 26及第四输出端口 28接触及不接触。
[0022]输入端口 20包括安置于接地平面14上的接地壳体30。接地壳体30由第二到第五层导电材料的部分形成，如图2及8中所展示。当从上面看去时，接地壳体30具有实质矩形形状。接地壳体30及接地平面14的下伏部分界定实质上沿“X”方向延伸的第一内部通道32，如图2中所描绘。
[0023]输入端口 20进一步包含具有实质矩形横截面的导电内导体34。内导体34形成为第三层导电材料的部分。内导体34定位于通道32内，如图2及5到8中所展示。内导体34的第一端38a定位于通道32的第一端处。内导体34的第二端38b定位于通道32的第二端处。用于混合集成的方法包含引线接合及倒装芯片接合。
[0024]内导体34悬置于