具有高线性度的mems数字可变电容器设计的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
技术领域
[0001]本发明实施例总体上涉及微机电系统(MEMS)数字可变电容器(DVC)及其制造方法。
[0002]相关技术描述
[0003]MEMS DVC可以具有布置在RF电极上的板式或悬臂式电极。板式或悬臂式电极能够从与RF电极隔开的第一位置移动到与RF电极隔开的第二位置。第二位置比第一位置更靠近RF电极，并且由此具有更高的电容。板式或悬臂式电极离RF电极越远，MEMS DVC的电容越低。
[0004]为了移动板式或悬臂式电极，另一电极施加电压以将板式或悬臂式电极向着RF电极拉近。可惜的是，板式或悬臂式电极可能降落在不仅在RF电极之上而且在拉近电极之上介电层上。如果板式或悬臂式电极降落在拉近电极之上，则可能在介电层中增加电荷，并且由此不仅降低MEMS DVC的效率，还降低MEMS DVC的可靠性。
[0005]因此，本领域需要一种MEMS DVC及其制造方法，所述MEMS DVC减小和/或消除布置在拉近电极上的介电层中的电荷增加。
【发明内容】
[0006]本发明总体上涉及MEMS DVC及其制造方法。MEMS DVC包括能够从与RF电极隔开第一距离的位置和与RF电极隔开第二距离的第二位置移动的板，所述第二距离小于第一距离。当处于第二位置时，板通过介电层与RF电极隔开，所述介电层具有在RF电极上的RF平台。还可以存在一个或更多个二次降落触点和一个或更多个板弯曲触点，以确保板获得与RF平台的良好接触以及能够获得一致的Cniax值。
[0007]在一个实施例中，MEMS DVC包括衬底，其具有至少一个第一电极、至少一个第二电极和布置在衬底中的RF电极；介电层，其布置在衬底、至少一个第一电极、至少一个第二电极和RF电极上，其中，该介电层包括在RF电极上的RF平台和在至少一个第二电极之上并且由至少一个第二电极至少部分围绕的至少一个二次降落触点；和板，其耦接到至少一个第一电极并且在至少一个第二电极和RF电极上延伸，所述板能够从与介电层隔开的第一位置和与RF平台接触的位置移动。
[0008]在另一个实施例中，用于制造MEMS DVC的方法包括:将多个电极形成到衬底中；刻蚀衬底使得多个电极在衬底之上延伸；将第一介电层沉积在衬底和多个电极上；在第一介电层上沉积和图案化导电材料；图案化和部分刻蚀第一介电层，以在RF电极上产生RF平台并且在多个电极中的第一电极之上产生二次降落触点，所述二次降落触点由多个电极中的第一电极围绕；在图案化的导电材料、RF平台和二次降落触点上沉积第二介电层；和在第二介电层上形成板，所述板电连接到多个电极中的第二电极，其中所述板能够从与RF平台隔开的位置和与RF平台接触的位置移动，其中与二次降落触点相比，所述RF平台在衬底之上延伸更长的距离。
【附图说明】
[0009]参照实施例能够详细地理解本发明的上述特征和上面简要总结的本发明的更具体的描述，在附图中图示了所述实施例中的一些。然而，应指出的是，附图仅图示了本发明的典型实施例，并且因此不应被认为限制了本发明的范围，这是因为本发明可以容许其他等同有效的实施例。
[0010]图1是处于无支撑状态的MEMS DVC的示意性横截面图。
[0011]图2是处于Cniax状态的、图1的MEMS DVC的示意性横截面图。
[0012]图3是处于C_状态的、图1的MEMS DVC的示意性横截面图。
[0013]图4是根据一个实施例的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0014]图5是当板已降落在板弯曲触点上时，图4的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0015]图6是当板已降落在板弯曲触点和RF触点两者上时，图4的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0016]图7是当板已降落在板弯曲触点、RF触点和二次降落触点上时，图4的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0017]图8是不具有二次降落触点的、处于Cniax状态的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0018]图9是示出了另外间隙的、RF平台的近视图。
[0019]图10是图4的MEMS DVC装置的俯视图。
[0020]图11是根据一个实施例的具有同时全部被驱动的、成组的MEMS DVC装置的DVC单元的一部分的俯视图。
[0021]图12是被布置为产生多位DVC阵列的DVC单元阵列的俯视图。
[0022]图13是在底部电极限定期间的MEMS DVC装置的示意图。
[0023]图14是在凹陷刻蚀以限定RF平台和二次降落触点之间的高度差之后的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0024]图15是沉积第一介电层之后的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0025]图16是形成锚固件和板弯曲触点之后的MEMS DVC装置的示意图。
[0026]图17是形成二次降落触点和RF平台之后的MEMS DVC装置的示意图。
[0027]图18是沉积第二介电层之后的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0028]图19是沉积第一牺牲层之后的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0029]图20是形成底板和支腿之后的MEMS DVC装置的示意图。
[0030]图21是形成顶板层之后的MEMS DVC装置的示意图。
[0031]图22是沉积第三牺牲层和顶部介电层之后的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0032]图23是具有在RF电极上形成的支柱的MEMS DVC装置的示意性俯视图。
[0033]图24是具有靠近二次降落触点的支柱的MEMS DVC装置的示意性俯视图。
[0034]图25是具有靠近支柱的板联接件的MEMS DVC装置的示意性俯视图，所述板联接件用于将板联接到相邻板。
[0035]图26是根据另一实施例的MEMS DVC装置的示意性俯视图，所述EMS DVC装置具有多个小的二次降落触点。
[0036]图27是根据另一实施例的MEMS DVC装置的示意性俯视图，所述EMS DVC装置具有多个大的二次降落触点。
[0037]图28是根据另一实施例的MEMS DVC装置的示意性俯视图，所述EMS DVC装置在PD电极区域内具有长柱并且在RF触点区域内没有柱或沟槽。
[0038]图29是图28的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0039]图30是根据另一个实施例的MEMS DVC装置的示意性横截面图。
[0040]为了便于理解，在可能的地方已使用相同的附图标记来表示附图共有的相同的元素。可以预期的是，在一个实施例中公开的元素在没有特别说明的情况下可以有益地用在其他实施例中。
【具体实施方式】
[0041 ] 本发明总体上涉及MEMS DVC及其制造方法。MEMS DVC包括能够从与RF电极隔开第一距离的位置和与RF电极隔开比第一距离小的第二距离的第二位置移动的板。当处于第二位置时，所述板通过介电层与RF电极隔开，所述介电层具有在RF电极上的RF平台。还可以存在一个或更多个二次降落触点和一个或更多个板弯曲触点，以确保板获得与RF平台的良好接触并且能够获得一致的Cniax值。
[0042]如在图1中示意性示出的，MEMS DVC装置基于可移动的MEMS板，该板具有在其上的控制电极(即拉离电极或上拉电极或HJ电极)和在其下的控制电极(拉近电极或下拉电极或H)电极)。这些电极被顶部介电层和底部介电层覆盖。此外，可移动的MEMS元件之下存在RF电极。可移动板和RF电极之间