CN103843090A - Rf mems隔离，串联和并联dvc和小型mems - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高频通信的使RF MEMS装置与衬底和驱动电路隔离的结构，串联和并联的DVC结构，以及更小的MEMS阵列。半导体装置具有一个或多个单元，所述单元其中有多个MEMS装置。MEMS装置通过施加电偏压到上拉电极或下拉电极在距RF电极第一距离的第一位置和距RF电极第二距离的第二位置之间移动MEMS装置的开关元件来操作，所述第二距离不同于所述第一距离。上拉电极和/或下拉电极可以耦接至使MEMS装置与衬底隔离的电阻。

Description

RF MEMS隔离,串联和并联DVC和小型MEMS
技术领域
本发明的实施例一般涉及用于用于高频通信的使RF微机电系统(MEMS)装置与衬底和驱动电路隔离的结构、串联和并联数字可变电容器（DVC）的芯片结构、以及更小的MEMS阵列。
背景技术
可变电容器可以被用来优化RF电路的性能，如天线和RF-滤波器。使用标准的互补金属氧化物半导体（CMOS）批处理来制作这些装置可以确保这些装置的大规模生产和低成本。然而，由于RF信号与有损耗的硅衬底和单片CMOS有源电路的耦合，在硅上集成无源RF装置带来了一些挑战。这可能引入电、磁损失，电磁损失将减小这些电容的有效Q值和噪声/杂散扰乱，所有这些都会不利地影响整个系统的性能。
因此，在本领域中需要在同一芯片上与CMOS电路集成的可变电容器。
发明内容
本发明一般涉及用于高频通信的使RF MEMS装置与衬底和驱动电路隔离的结构、串联和并联DVC芯片结构、以及更小的MEMS阵列。半导体装置具有一个或多个单元，所述单元其中有多个MEMS装置。MEMS装置通过施加电偏压到上拉电极或下拉电极在距RF电极第一距离的第一位置和距RF电极第二距离的第二位置之间移动MEMS装置的开关元件来操作，所述第二距离与所述第一距离不同。上拉电极和/或下拉电极可能耦接至电阻，以便将MEMS装置与衬底隔离。
在一个实施例中，半导体装置包括：衬底；布置在衬底上的一个或多个单元，布置在每个单元中的一个或多个MEMS装置，以及布置在衬底和一个或多个单元之间的一个或多个电阻。
附图说明
为了可以详细地理解本发明的上述特征，可以参考实施例给出对以上简要概述的本发明的更具体的描述，附图中举例说明了一些实施例。可是应当注意，附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不认为其限制本发明的范围，因为本发明可以包括其他等效实施例。
图1是根据一个实施例的MEMS可变电容器装置的横截面图。
图2和图3是在Cmax-状态（图2）和Cmin-状态（图3）下的MEMS可变电容器装置的横截面图。
图4表示可变MEMS电容器的等效电路模型。
图5表示在Cmax-状态（实线）和Cmin-状态（虚线）下可变电容器装置的Q与频率的关系。
图6表示在可变MEMS电容器包括到衬底的损耗的等效电路模型。
图7示出了具有接地屏蔽的可变电容器MEMS装置的横截面图。
图8示出了具有接地屏蔽的可变电容器装置的等效电路模型。
图9和图10表示在Cmin（图9）或Cmax（图10）处硅损耗的影响，表示为可变电容器的Q因数。
图11示出了根据一个实施例的在SOI上的可能的实施方式。
图12示出了包括CMOS驱动器的可变电容器装置的等效电路模型。
图13示出了包括CMOS驱动器和隔离电阻的可变电容器装置的等效电路模型。
图14示出了具有在接地屏蔽下面的隔离多晶硅电阻的MEMS可变电容器装置的横截面图。
图15是根据一个实施例的包含多个MEMS装置的单元的图示。
图16是基于背靠背单元结构的串联可变电容器的示意图。
图17是使用减少数量的隆起焊盘的的背靠背串联电容的示意图。
图18是基于背靠背结构的更大尺寸的串联电容的示意图。
图19是根据一个实施例的放大的结构的示意图。
图20是并联DVC的示意图。
图21是根据另一个实施例的并联DVC的示意图。
图22和图23是包含8个MEMS装置的单元的示意图。
图24是根据一个实施例的DVC的示意图。
图25是根据另一个实施例的DVC的示意图。
图26和图27是根据其它实施例的具有MEMS装置的单元的示意图。
图28是根据另一个实施例的DVC的示意图。
图29是根据另一个实施例的DVC的示意图。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示图中共有的相同的元素。应当理解，一个实施例中公开的元素可以有利地用于其他实施例而没有具体详述。
具体实施方式
本发明提供了一种在同一芯片上包括与CMOS电路集成的RF MEMS可变电容器的方法。采取特别措施将RF开关与CMOS控制电路和硅衬底隔离，以确保良好的RF性能。
本发明一般涉及用于高频通信的使RF MEMS装置与衬底和驱动电路隔离的结构、串联和并联DVC芯片结构、以及和更小的MEMS阵列。半导体装置具有一个或多个单元，所述单元其中有多个MEMS装置。通过施加电偏压到上拉电极或下拉电极，在与RF电极分开第一距离的第一位置和与RF电极分开第二距离的第二位置之间移动MEMS装置的开关元件，MEMS装置操作，所述第二距离与所述第一距离不同。上拉电极和/或下拉电极可能耦接至电阻，以便将MEMS装置与衬底隔开。
图1示出了MEMS可变电容器装置的横截面。它由被连接到地（GND）并封闭在密封腔中的可移动板构成。它从RF电极到可移动板（GND）有一定电容，该电容随板的位置变化而变化。该装置具有下拉（PD）控制电极，用于通过静电力将板向下拉到底部（见图2），并导致从RF电极到GND的电容增加到Cmax。该装置还具有上拉电极（PU），用来将板向上拉到腔顶部（见图3），并导致从RF电极到GND的电容减小到Cmin。
一个非常简化的建模方法，一般仅在有限的目标频率带宽内准确，可以通过串联RLC网络表示在RF和GND之间的可变电容器，如图4所示。可变电容器C代表本征装置。电感L代表到开关的接入电感，电阻R代表开关中的损耗。
接入电感通常只在在高频区起作用，其在所关注的频带中的影响可以通过开关拓扑结构的精心设计而最小化。用R表示的开关中的损耗产生开关的品质因数Q，Q=1/ωRC。R的这种定义也被称为等效串联电阻（ESR）。Q的典型期望值为>100。图5示出了在Cmax-状态（虚线）和Cmin-状态（实线）下可变电容器装置的典型Q对频率的响应。因为在Cmax-状态下的电容值比在Cmin-状态下高，在Cmax-状态下的Q因数通常比在Cmin-状态下低。尽管当装置状态从Cmin到Cman变化时ESR（R）不是完全恒定的，同样如此。
当在标准CMOS硅衬底上集成MEMS开关时，将存在RF电极与硅衬底的附加耦合。图6示出了具有用Cp和Rsub表示的到衬底的并联路径的等效电路模型。由该并联路径所造成的额外损耗可能会导致开关的有效Q下降到非常低的数值。这将对天线或RF滤波器的性能有很大的不利影响，应该避免。
为了避免Q值下降，应通过在MEMS器件下添加接地屏蔽将MEMS可变电容器装置与衬底屏蔽，如图7示意性所示的。接地屏蔽在芯片的第一金属化层（M1）中实施。存在另外的金属化层M2...Mn-1，以在MEMS RF电极层Mn之间产生大的距离。此外，另外的金属化层M2...Mn-1和其间紧密间隔开的连接通孔可以用来实现在电容器的两个侧面处的“壁”，实际上产生能够也将侧面与衬底和单片式有源CMOS电路二者隔离的屏蔽盒。
图8示出了具有接地屏蔽的MEMS可变电容开关的等效电路。RF电极到GND的寄生电容与可变电容并联，因此会略微增加总电容值，但它不会引起Q下降到低值。
接地屏蔽可以在任何金属化层M1...Mn-1处实现，使得一些具有金属布线的有源电路可根据需要直接放在MEMS可变电容器装置下。然而，为了使总电容的增加最小化，接地屏蔽和DVC装置之间的大的距离可能是希望的。该距离的典型值范围是从5um到20um。因此，使用在MEMS装置下的接地屏蔽允许在包含控制电路的同一硅芯片上单片集成可变电容器，同时保持所需的RF性能。
图9和图10示出了使用EDA模拟工具分析接地屏蔽的一个示例性实施例及其结果。当电容其处于其最低值时，硅损耗的影响最大。看图6中的简单等效模型，本征电容器在其最低值时出现其最高的阻抗，因此允许大部分RF电流流过衬底并联通路。在另一端，当电容器处于其最高值状态时，大部分RF电流在本征电容器本身中流动并且硅损耗的相对影响较小。在这两种情况下，引入接地屏蔽几乎完全恢复Q因数值到理想的高电阻率硅标准情况，其在衬底中没有任何损失。
在可选技术衬底上集成MEMS开关可以提供足够低的损耗（高Q值）而不需要实施接地屏蔽。当要求非常低的最小电容和/或高调谐率时，这具有优势。此类可选衬底包括具有高电阻率衬底的绝缘体上硅（SOI）、蓝宝石上硅（SOS）、悬空硅层（SON）或等效衬底。图11中，一种可能的实施方式表示在SOI上。有源硅层将包括深沟道隔离图案，以便隔离有源硅的柱（交错排列或对齐）。由于从MEMS到有源硅的容性耦合，这是减小损耗的一种方式：隔离沟道将断开有源硅内的电流路径，使总体损耗最小化并在整个电容范围内保持Q值。在MEMS装置下的活性SOI层中使用深沟道隔离图案因此允许在包含控制电路的同一SOI硅芯片上单片集成可变电容器，同时保持所需的RF性能。
能使MEMS RF装置与CMOS控制电路共集成的另一方面是一种使MEMS RF与控制电路去耦合的方式。图12示出了包括控制电极PD和PU以及CMOS驱动电路的MEMS可变电容器装置的更详细的电路示意图。MEMS可变电容器装置的各节点（RF、PU、PD、活动板）对应于图1所示的同名的电极。
CMOS驱动电路将适当的电压施加在MEMS装置的PU和PD节点上，将活动板向上拉或向下拉，从而改变从节点RF到GND的等效电容。因为从RF电极到PD和PU电极（通过Crf_pd和Crf_pu）的寄生容性耦合，一部分RF功率实际上出现在PU和PD节点上。
在PullDown和PullUP节点处CMOS驱动器的输出阻抗不是在RF频率的低欧姆阻抗，因为CMOS位于硅主体中。因此，在MEMS装置的PD和PU节点上出现的RF功率在有损耗的硅中被损耗，这不利地影响装置的有效Q。同时，在PullDown和PullDown节点的CMOS驱动器的输出中产生的噪声会直接耦合到PD和PU节点以及RF节点，这将对电路的噪声性能产生不利影响。
为了避免这些不利影响，可使用高电阻多晶硅电阻Rpu和Rpd使MEMSPD和PU电极与驱动电路的CMOS驱动节点PullDown和PullUP隔离，如图13所示。这些隔离电阻与MEMS装置电容Cpd、Crf、Cpu、Crf_pd和Crf_pu一起实现滤波器，以便将PD和PU节点上的RF信号与CMOS驱动节点PullDown和PullUp隔离。出现在MEMS可变电容器装置的节点PD和PU上的RF功率现在将通过电容器Cpd和Cpu耦合到可移动板，然后会流到RFGND。这对装置的Q值没有不利影响。
隔离电阻Rpd和Rpu的值取决于预期的RF应用频段和电容的大小。对于跨越0.7GHz到3.5GHz的标准通信频段，典型值的范围是从100kΩ到10MΩ。使用目前可用的用于许多CMOS工艺中的高电阻率非自对准多晶硅化物的具有1到2kΩ/平方单位的标准可用薄膜电阻，可以容易地实现这些电阻范围。隔离电阻本身可以位于直接在MEMS可变电容器装置下面的接地屏蔽下面，如图14所示。
关于串联和并联DVC芯片结构，用于高频通信中的用于实现数字控制的可变电容器的现有方案的数个缺点得到解决，如：具有由连接到数字可变电容器器件封装（footprint）的应用电路RF板上的铜线增加的低串联电阻和电感；由相同的基本MEMS技术实现并联和串联结构可变电容器；具有灵活的结构，允许用共享的控制CMOS段以模块化方式实现不同大小的电容。
图1示出了实现双值电容器的单个MEMS装置的示意性横截面。在RF电极和可移动板（B电极）之间测量电容。下拉（PD）和上拉（PU）电极提供静电驱动，用来确定该装置的电容值。
图2和图3示出了在向PD电极施加电压后处于最大电容状态（图16）、和在向PU电极施加电压后处于最小电容状态（图3）的MEMS装置。MEMS装置的大小由其最大电容限定。很显然，RF电极的宽度将正比于MEMS装置的大小，所以更宽的RF电极将导致更大的MEMS装置大小。MEMS装置大小的典型值是2-20fF范围内。
图15示出了由8个MEMS装置构成的单元的俯视图。MEMS装置可移动板的顶视图只示出为框，而实际的设计具有不在本公开范围内的特征。相邻的MEMS装置可以是分开的或连接的。在本实施方式中，所有MEMS装置是相同尺寸的，因为垂直于它们运行的RF电极在整个单元上具有恒定的宽度。该单元的总电容范围由Cmin_cell=Cmin_mems*Nmems和Cmax_cell=Cmax_mems*Nmems给出。通过提供具有非常小尺寸的MEMS装置，所述单元可以被设计为目标是具有等于MEMS装置电容的分辨率的特定的电容值（最小或最大）。这在数字可变电容器的设计中是非常有价值的特征，因为合适的单元分组与CMOS控制电路一起可用于实现用于改善性能的特征。
在一种实施方式中，可变电容器被设计为并联连接到地。该实施方式产生单端口装置，具有单一的RF引脚和一个RF接地（RFGND），和另外的控制IO和和电源引脚。形成数字可变电容器的单元结构的目的在于使由于以下原因产生的额外寄生最小化：（1）用来将单元耦合到隆起焊盘的金属线的CMOS后端中的互联级；（2）将应用电路连接到倒装组件的芯片的封装(footprint)的铜迹线。在以下的实施方式中，将描述如何使组成单元的焊盘布置和连接方案一起来使此类寄生最小化并产生最佳性能。
图16是基于背对背单元结构的串联可变电容器的实施方案的的示意性描述。在RF1和RF2引脚之间的总电容通过实施串联的两个双尺寸电容产生。中心节点是到所有单元中的MEMS装置的可移动板的连接（B电极）。这个中心节点为了预期应用频率（RF）而电浮动。为了利用静电驱动正确操作MEMS装置，该中心节点将DC接地。根据应用的预期RF频带和总电容器尺寸，具有合适设计值的电阻用于将该中心“浮动”电极DC耦合到地。对于从0.7GHz到3.5GHz标准通信频带，该电阻值是在kΩ‘s到MΩ‘s范围内。
图17是使用较少隆起焊盘数的背靠背串联电容的替代实施例。图17中，还示出了RF接地连接焊盘，放置在串联电容器的每一侧，用来提供到板级接地面的良好接入。
在图18中，示出了基于前面的背靠背结构的更大尺寸的串联电容。不同尺寸的单元被用来使面积占有率最大化，并实现每给定MEMS装置尺寸的最大电容大小。单元尺寸和对数字控制的位（bits）分配的单元的组合确保在数字可变电容器的整个电容范围实现恒定步长。这是3位控制任务描述：位0：1×35单元=35个MEMS装置=1×LSB；位1：1×69单元=69个MEMS开关=2×LSB，位2：2×69单元=138个MEMS装置=4×LSB；位3=4×52单元+1×69单元=277个MEMS装置=8×LSB。这表明在单元中合适分组的小尺寸MEMS容性开关的使用如何是产生具有优异RF性能的目标尺寸的数字可变电容器的关键创新步骤。
在图19中，示出了放大的结构，以表明基于集成在相同芯片上的多个单位的更大总电容的实施方式。具体实例通过并联放置3个单一的单位数字电容来产生三倍大的电容。未示出的CMOS控制电路准备单片集成在相同的芯片上，将在所有三个单位之间共享，并且将用二进位编码形式处理产生所需的电容值与控制状态。
在图20中，示出了并联数字可变电容器的实施。该结构目的在于通过采用用于RFGND引脚的4个隆起焊盘来使来自CMOS后端互连的串联电感最小化。该装置尽可能靠近芯片的边缘放置，以便使来自到达隆起焊盘的线路板级铜线的额外串联电感和电阻最小化。未示出的芯片的上侧被计划具有单片集成的CMOS控制电路和隆起焊盘。
用于并联数字可变电容器的一种替代结构在图21中示出。这里仅实施了2个接地隆起焊盘，产生用于GND-RF-GND触点的3个排成一列的隆起。优点是将所有隆起焊盘非常靠近芯片边缘的能力，进一步使线路板级铜线的额外串联电感和电阻最小化。总的面积占有率也降低，益处在于芯片尺寸和成本。
关于用于高频通信的DVC阵列，本发明针对为提供在高频通信中使用的数字控制可变电容器的现有技术方案的若干缺点。这里是到目前为止该工业已知的问题列表：用途特定的电容范围（最小和最大电容）和步长（在两个相邻的电容值之间的间隔）难以从现有技术方案获得；结果应用电路设计是低于最佳的，因为它需要调整到所述电容范围和步长；高功率处理和用所施加的功率改变电容值的能力仍然难以用现有技术实现；固态技术和微机电系统的工艺变化性导致对于可变电容器的额定电容有宽的容许区间，使得总体应用电路设计低于最佳。
一种现有的解决方案基于利用集成开关将有限数量的固定电容器接入应用电路之内或从其断开。另一种现有的实施方式基于微机电(MEMS)系统，通常以有限的数量全部集成在共用的衬底上，其实现由CMOS电路控制的可变电容器。
这里公开的一个实施例报告了基于大量的小MEMS装置的数字可变电容器的实施方式，每个小MEMS装置实现一个2值可变电容器。这样的MEMS装置的数量为100到数千，这取决于数字可变电容器的目标总规格。这些小MEMS装置被分组在一定数量的单元中并且这种分组可以根据目标规格以不同的方式进行。在每个单元中，MEMS开关可以具有相同的尺寸或不同的尺寸，也允许确定具体性能参数的目标。控制信号被以交替的方式分配到不同的单元，使得可以确定步长并且提供补偿工艺变化性的工具。
对于射频通信的数字可变电容器的一个重要规格是所施加的最大RF功率，在该最大功率下所述装置仍然能够在两个电容值之间切换。该参数用热切换电压(VHS)来定量，其等于在仍然保持数字电容器改变状态的能力时可以施加到RF电极上的最大DC或rms等效ac电压。
对于能够从最大到最小电容变化的MEMS装置，悬浮桥的机械恢复力必须大于由RF电极处的rms电压产生的静电力。RF电极越宽，对于一定的RF功率，该力越大。所以，在MEMS装置的尺寸和热切换电压之间存在权衡，大的装置具有更低的VHS。
图22示出具有缩放RF电极的方法的单元。MEMS装置计划连接在一起使得所有的悬浮的可移动板结合。该技术方案的优点是通过保持每个单元的大的总电容来增大热切换电压。即使RF rms电压足够大能够保持中心的（较大的）装置向下时，较小尺寸的MEMS装置，对应于窄的RF线段，也会从向下的位置释放。随着边缘的装置释放，它们在相邻的装置上产生额外的恢复力，帮助它们释放。整排装置将从边缘到中心释放，与基于恒定MEMS装置尺寸（图15）的等效解决方案相比，产生更大的有效热切换性能。在图22中，RF电极对应于不同的MEMS装置具有多个、非锥形的宽度。
相同的方法可以通过具有锥形的RF电极来实施，如图23所示。全部数字可变电容器通过在一个或多个焊盘周围分组一定数量的单元来实施，所述一个或多个焊盘提供到应用电路板的连接。通过实施此类布置，将与CMOS控制一起设计单元的数量和尺寸，从而实现数字电容器的要求的步长分辨率。
此类布置的一个实例在图24中示出。在该实施方式中，有15个等尺寸的单元（编号1到15）和一个半尺寸的单元（编号0）。所述半尺寸单元限定了可以实施的最小电容变化；换言之最小的有效位（LSB）尺寸。其余15个单元可以通过CMOS控制，以便在两个相邻控制状态之间提供总是相等的步长。这种分组的一个实施例是二进制加权法，其中单元按照2的乘方比例分组，以便产生与控制中的位数一样多的单元组。二进制加权分组的一种实施方式具有静态指定到一定位的一定单元。例如，位0：单元0；位1：单元1：位2：单元2和3；位3：单元4、5、6和7；位4：单元8、9、10、11、12、13、14和15。二进位加权分组的另一种实施方式是根据使用条件动态分配单元到位，以改善寿命。
在图25中，设计了一种不同的布置来实现更小的LSB尺寸。这里，最小的电容变化由尺寸为全单元尺寸的八分之一的单元给出。用这种实施方式，获得了数字可变电容器的更精细的分辨率。控制的一种实施方式按照以下分配给出7个位：位0：单元0；位1：单元1；位2：单元2；位3：单元3；位4：单元4和5；位5：电源6、7、8和9；位6：电源10、11、12、13、14、15、16和17。
这些小单元的另一种替换使用是工艺变化性的补偿和校准。在一种实施方式中，以前讨论的数字可变电容器是5位分辨率。这用以下的分配来实施：位0：单元2；位1：单元3；位2：单元4和5；位3：单元6、7、8和9；位4：单元10、11、12、13、14、15、16和17。其余更小尺寸的单元0和1可以设定到预定状态，或者它们的预定状态可以编程到CMOS控制中，使得数字电容器的最小和最大电容满足由于工艺变化性而超出技术能力的特定要求。
对于非常小的分辨率，LSB单元可以产生较小数量的MEMS装置。这可能对产量有不利影响。在图26和27中，示出了进行单元尺寸的缩放的一种替代方法。图26由给定尺寸Cmems的N个MEMS装置构成。图27由一半尺寸的2×N个MEMS装置构成，因为RF电极是一半的宽度。这种重要的灵活性将以高分辨率数字可变电容器解决方案改善总产量。
另一个灵活性在于设计由不同尺寸的MEMS装置组成的具有不同位的数字可变电容器。一种可能的实施方式在图28中示出。在一个实施方式中，这种方法可以用来改善在RF电极上施加最大rms电压的条件下的数字电容器的热切换能力。作为一个示例性实施方式，数字电容器以并联配置跨越传输线连接，所述传输线将电源连接到负载。在该条件下，对于来自电源的任何给定的可用功率，当电容值小时，在RF电极上的rms电压更大。所以，通过在所有其它位已经处于最小电容状态时不得不释放最小的位（LSB、LSB-1或LSB-2）而获得更差情况的热切换状况。通过使用由更小的MEMS装置构成的单元来实施那些位，热切换能力在需要时会更好。
相同概念的另一个实施方式依赖于CMOS来在处理热切换要求时增加智能性。MEMS设计在整个阵列上不变，为了优化工艺参数针对产量给出稳定的目标。对于不同单元，改变在MEMS区域内的RF电极尺寸以及依赖于支柱/悬浮设计的恢复力。每个单元可以潜在地定出不同最大热切换RF RMS电压的目标。一种对比方案将根据总电容的值来处理热切换右侧组的单元，其反比于在RF电容器极板上的预期的最差情况的RMS电压。先入先出（FIFO）对比方案是一种示例性方法，其中，当必须增大总电容时，高电压单元是先被切换到高电容的单元，并且当必须减少总电容时是最后被切换回低电容的单元。
图29是一种数字电容器实施方式的示意图，该实施方式利用灵活的单元尺寸设计来使面积使用率最大化并且对于给定的MEMS装置设计产生大的最大电容。这里，在连接（隆起）焊盘之间的间距由产品要求限定并且不能增大。单元尺寸因此对于限制在两个隆起之间的单元将会更小，例如单元编号4、5、6、7、8、9、10和11。但是其他单元可以在隆起焊盘的两侧延伸，以增大总的电容大小，例如在单元0、1、2、3、12、13、14和15中。合适的单元尺寸设计，根据需要也是用略微不同的MEMS装置尺寸，和通过在位中的单元分组的控制策略以及CMOS设计将保证数字电容器的均匀步长。
利用单元尺寸设计灵活性的另一种方法是为了实施超出标准均匀等间隔值的特定步长策略。一个实例是具有粗调步长以及细调步长。这可以通过使一些单元提供需要的大步长而更小尺寸的单元提供细调步长而容易地实现。在CMOS中的合适设计的编码方案将允许或者快速“跳”到希望的粗调值或者在该值附近精细地调节电容。
虽然上述内容涉及本发明的实施例，然而，可以在不偏离本发明的基本范围的情况下构想本发明的其他的和另外的实施例，并且本发明的范围由所附权利要求来确定。

Claims (21)

1.一种半导体装置，包括：
衬底；
一个或更多个单元，布置在所述衬底上；
一个或更多个MEMS装置，布置在所述每个单元中；以及
一个或更多个电阻，布置在所述衬底以及所述一个或更多个单元之间。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，每个单元进一步包括一个或更多个下拉电极和上拉电极。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述一个或更多个电阻电耦接至所述上拉电极和下拉电极的一个或更多个。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其进一步包括布置在每个单元内的RF电极，其中，每个MEMS装置包括开关元件，所述开关元件可以从距RF电极第一距离的第一位置移动到距RF电极第二距离的第二位置，所述第二距离不同于所述第一距离。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，至少一个单元的RF电极从单元中心到所述单元的边缘逐渐变细。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，每个单元包括下拉电极和上拉电极，且其中第一电阻耦接至所述下拉电极且第二电阻耦接至所述上拉电极。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，每个单元包括RF电极。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其中，第一单元包括具有第一尺寸的第一RF电极，且其中所述第二单元包括具有第二尺寸的第二RF电极，所述第一尺寸与第二尺寸不同。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述第一单元具有第一数量的MEMS装置，以及第二单元具有第二数量的MEMS装置，所述MEMS装置的第二数量与所述MEMS装置的第一数量不同。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，每个单元包括RF电极。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，第一单元包括具有第一尺寸的第一RF电极，且其中所述第二单元包括第二尺寸的第二RF电极，所述第二尺寸与所述第一尺寸不同。
12.根据权利要求11所述的半导体装置，其中，所述第一单元具有第一数量的MEMS装置，且第二单元具有第二数量的MEMS装置，所述第一数量与第二数量不同。
13.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包括布置在每个单元内的RF电极，其中，每个MEMS装置包括开关元件，所述开关元件可以从距RF电极第一距离的第一位置移动到距RF电极第二距离的第二位置，所述第二距离不同于所述第一距离。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，至少一个单元的RF的RF电极从单元中心到单元边缘逐渐变细。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，其中，至少一个单元的RF电极具有对应于两个或多个不同的MEMS装置的两个或多个不同的宽度。
16.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述一个或更多个电阻包括多晶硅电阻(poly-resistor)。
17.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步包括布置在所述衬底和一个或更多个单元之间的一个或更多个金属化层。
18.一种操作半导体装置的方法，包括：
控制布置在CMOS结构之上的多个单元，每个单元具有其中的多个MEMS装置和RF电极，所述多个单元中的第一单元有具有第一宽度和第一电容的第一RF电极，且所述多个单元中的第二单元有具有不同于第一宽度的第二宽度和不同于第一电容的第二电容的第二RF电极，其中，所述控制依次包括：
移动所述第一单元中存在的开关来增大所述半导体装置的总电容；
移动所述第二单元中存在的开关来增加所述半导体装置的总电容；
移动所述第二个单元中存在的开关来减少半导体装置的总电容；以及
移动所述第一个单元中存在的开关来减少半导体装置的总电容。
19.一种校准半导体装置的方法，包括：
将第一位值分配到所述半导体装置的第一多个单元，每个单元包括多个MEMS装置和RF电极；以及
将第二位值分配到所述半导体装置的一个或更多个单元，其中，所述第二位值不同于第一位值，并且所述一个或更多个单元每个的尺寸小于第一多个单元。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括使所述第一多个单元的至少一个单元的MEMS装置移动。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
测定所述半导体装置的电容值；
使所述第一多个单元的至少一个单元的MEMS装置移动，其中，移动基于预定频率发生。
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