DE102017121611A1 - Schutzmaßnahmen für MEMS-Schaltervorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Mikroelektromechanische Schalter(MEMS)-Vorrichtungen können unter Verwendung von Herstellungstechniken und -materialien von integrierten Schaltungen hergestellt werden. Solche Schaltervorrichtungen können eine Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Lebenszyklus und von Einfügeverlusten bereitstellen, die zur Verwendung in einer großen Bandbreite von Anwendungen geeignet ist, einschließlich beispielsweise automatischen Testgerätschaften (ATE), Schalten für Messinstrumente (wie etwa ein Spektrumanalysator, ein Netzwerkanalysator oder Kommunikationstestsysteme) und Verwendungen in Kommunikationssystemen, wie etwa für Signalverarbeitung. MEMS-Vorrichtungen können für elektrische Überbeanspruchung anfällig sein, wie sie etwa mit Elektrostatische-Entladung(ESD)-Transientenereignissen assoziiert ist. Eine Festkörper-Begrenzungsschaltung kann in einem MEMS-Vorrichtungspackage integriert sein, um eine oder mehrere MEMS-Vorrichtungen vor schädigenden Überspannungsbedingungen zu schützen. Die Begrenzungsschaltung kann einzelne oder mehrfache Sperrübergangsstrukturen beinhalten, die komplementäre Strom-Spannung-Beziehungen aufweisen, um somit beim Linearisieren einer Kapazität-Spannung-Beziehung, die durch die Begrenzungsschaltung gezeigt wird, zu helfen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Dieses Dokument betrifft im Allgemeinen, wenn auch nicht durch Einschränkung, integrierte mikroelektromechanische Schaltervorrichtungen und damit gekoppelte Schutzschaltungen.
  • STAND DER TECHNIK
  • Elektrische Transienten können Beschädigung an elektronischen Schaltungen verursachen. Solche Transienten können im Zusammenhang mit elektrostatischen Entladungsereignissen bzw. ESD-Ereignissen induziert werden, bei denen gebundene elektrische Ladung signifikante Potentiale entwickeln kann, wie etwa über 1 Kilovolt (kV) relativ zu einem Referenzpotential. Gespeicherte Ladung kann beispielsweise durch einen triboelektrischen Effekt (z. B. Kontaktelektrifizierung) in Bezug auf nichtgeerdetes Personal oder nichtgeerdete Gerätschaften angesammelt werden oder sogar durch Nähe zu anderen geladenen Objekten induziert werden. Wenn ein Entladungspfad angeboten wird, wie etwa durch Kontakt zwischen dem Personal oder den Gerätschaften und einer empfindlichen Vorrichtung, kann die gespeicherte Ladung mit der empfindlichen Vorrichtung gekoppelt und durch die empfindliche Vorrichtung entladen werden, wie etwa durch Induzieren einer schädlichen Transientenüberspannungsbedingung.
  • Gewisse elektronische Bauelemente, wie etwa Bauelemente, die einen relativ hohen Widerstand zwischen Anschlüssen (z. B. kapazitive Bauelemente, Gatestrukturen in Feldeffekttransistoren oder andere Bauelemente) aufweisen, können besonders anfällig für ESD-Transienten oder andere elektrische Überbeanspruchungsbedingungen sein. Selbst wenn die bei einem ESD-Transientenereignis gespeicherte Gesamtenergie im Allgemeinen unzureichend ist, um eine Gefährdung für Personal zu verursachen, kann eine derartige Überspannung dennoch hinreichend zum Verursachen eines dielektrischen Durchbruchs (z. B. „Durchschlag”) von inneren Strukturen wie etwa Oxidschichten sein, oder eine derartige Überspannung kann sogar einen bogeninduzierten Schaden an anderen Strukturen innerhalb von elektronischen Bauelementen verursachen.
  • In manchen Fällen kann auch aufgrund von Umgebungsbedingungen wie Spannungstransienten an den Eingängen von netzgekoppelten (z. B. mit AC betriebenen) Gerätschaften Schaden an elektronischen Schaltungen auftreten. Netzgekoppelte Spannungstransienten können durch Schalten großer Lasten in der Nähe oder verschiedene mit dem Stromversorger zusammenhängenden Fehlerbedingungen verursacht werden. Signifikante elektrische Felder können ganz allgemein Beschädigung an Gerätschaften verursachen, seien sie nun netzgekoppelt oder nicht. Derartige Felder können durch Nähe zu Blitzschlägen, zu Schweißgeräten oder sogar durch Nähe zu anderen elektrischen Vorrichtungen wie etwa Leuchtstofflampen verursacht werden.
  • Bei noch einem weiteren Beispiel kann Beschädigung an elektrischen Schaltungen auftreten, wenn derartige Schaltungen in Schaltanwendungen verwendet werden, bei denen das Schalten durch Unterbrechen eines bestehenden elektrischen Stromflusses durchgeführt wird. Unterbrechen eines Stroms kann einen kurzzeitigen Spannungstransienten verursachen. Selbst bei Niederspannungs- oder Niederenergie-Schaltanwendungen, wie etwa für Messinstrumente und automatische Testgerätschaften, kann derartiges „Heißschalten” Beschädigung an Schaltervorrichtungen verursachen, einschließlich kumulativer Beschädigung. Beispielsweise kann bogeninduzierte Beschädigung letztlich die Leistungsfähigkeit einer Schaltervorrichtung verschlechtern oder zerstören.
  • KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
  • Mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtungen können unter Verwendung von Herstellungstechniken und -materialien von integrierten Schaltungen hergestellt werden. Solche Schaltervorrichtungen können eine Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Lebenszyklus und von Einfügeverlusten bereitstellen, die für eine große Bandbreite von Anwendungen geeignet ist, einschließlich beispielsweise automatischen Testgerätschaften (ATE), Schalten für Messinstrumente (wie etwa ein Spektrumanalysator, ein Netzwerkanalysator oder Kommunikationstestsysteme) und Verwendungen in Kommunikationssystemen, wie etwa für Signalverarbeitung. MEMS-Vorrichtungen können für elektrische Überbeanspruchung anfällig sein, wie sie etwa mit elektrostatischen(ESD)-Transientenereignissen oder anderen Transientenüberspannungsbedingungen assoziiert ist. Eine Festkörper-Begrenzungsschaltung (solid-state clamp circuit) kann in einem MEMS-Vorrichtungspackage bzw. MEMS-Vorrichtungspaket integriert sein, um eine oder mehrere MEMS-Vorrichtungen vor schädigenden Überspannungsbedingungen zu schützen. Die Begrenzungsschaltung (clamp circuit) kann unter Verwendung eines üblicherweise gemeinsamen Substrats monolithisch mit einer MEMS-Vorrichtung integriert sein oder die Begrenzungsschaltung kann heterogen integriert und auf einem separaten Substrat ausgebildet sein. Die Begrenzungsschaltung kann einzelne oder mehrfache Sperrübergangsstrukturen beinhalten, die komplementäre Strom-Spannung-Beziehungen aufweisen, um somit beim Linearisieren einer Kapazität-Spannung-Beziehung, die durch die Begrenzungsschaltung gezeigt wird, zu helfen.
  • In einem Beispiel kann eine elektronische Schaltung, die eine mikroelektromechanische Schaltervorrichtung und eine Festkörper Begrenzungsschaltung aufweist, in einem üblicherweise gemeinsamen Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage eingehaust sein. Das Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage kann beinhalten ein erstes Substrat, eine integrierte mikroelektromechanische Schaltervorrichtung, die sich auf dem oder innerhalb von dem ersten Substrat befindet, eine hermetische Einhausung, die eine hermetisch isolierte Region definiert zum Isolieren der integrierten mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung gegenüber einer umgebenden Umwelt, wobei die hermetische Einhausung ein dielektrisches Material aufweist. Die Festkörper-Begrenzungsschaltung kann elektrisch mit dem mikroelektromechanischen Schalter gekoppelt sein und kann dafür ausgebildet sein, Beschädigung am mikroelektromechanischen Schalter aufgrund einer Transientenüberspannungsbedingung zu unterdrücken oder zu hemmen, und eine Steuerschaltung kann elektrisch mit dem integrierten mikroelektromechanischen Schalter gekoppelt sein, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist zum Empfangen eines Logikpegel-Signals und zum Bereitstellen eines Steuersignals zum elektrostatischen Betätigen des mikroelektromechanischen Schalters als Reaktion auf das empfangene Logikpegel-Signal.
  • In einem Beispiel kann ein Verfahren Bereitstellen einer elektronischen Schaltung, die eine mikroelektromechanische Schaltervorrichtung und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung aufweist, die ein üblicherweise gemeinsames Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage verwendet, beinhalten. Das Verfahren kann beinhalten Bilden einer integrierten mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung auf einem ersten Substrat oder in diesem, Bilden einer hermetischen Einhausung, die eine hermetisch isolierte Region definiert zum Isolieren der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung gegenüber einer umgebenden Umwelt, wobei die hermetische Einhausung ein dielektrisches Material aufweist, Bilden einer Festkörper-Begrenzungsschaltung und elektrisches Koppeln der Festkörper-Begrenzungsschaltung mit dem mikroelektromechanischen Schalter, um Beschädigung am mikroelektromechanischen Schalter aufgrund einer Transientenüberspannungsbedingung zu unterdrücken oder zu hemmen.
  • Diese Kurzfassung soll dazu dienen, einen Überblick über den Erfindungsgegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bereitzustellen. Es ist nicht beabsichtigt, eine exklusive oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung bereitzustellen. Die ausführliche Beschreibung ist einbezogen, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das ein Diagramm einer elektronischen Schaltung beinhaltet, wobei die elektronische Schaltung eine Steuerschaltung, mindestens eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhaltet.
  • 2 zeigt ein veranschaulichendes Beispiel einer Einpol-Vierfachumwurf(SP4T)-Schaltanordnung einer elektronischen Schaltung, die eine Steuerschaltung, vier mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtungen und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhalten kann.
  • 3 veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das eine Integrierte-Schaltung-Vorrichtung beinhalten kann, die einen mikroelektromechanischen(MEMS)-Schalter aufweist.
  • 4A veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer elektronischen Schaltung zeigt, die eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhaltet, die zusammen monolithisch unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration integriert sind.
  • 4B veranschaulicht allgemein eine Technik, wie etwa ein Verfahren, das verschiedene Operationen zum Herstellen einer mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung und einer Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhalten kann, die zusammen monolithisch unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration integriert sind.
  • 4C veranschaulicht ebenfalls allgemein eine Technik, als eine diagrammatische Darstellung von 4B, wie etwa ein Verfahren, das verschiedene Operationen zum Herstellen einer mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung und einer Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhalten kann, die zusammen monolithisch unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration integriert sind.
  • 5A veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel für mindestens einen Teil einer integrierten Schaltungsvorrichtung, die eine Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhalten kann, die auf einen Teil einer hermetischen Einhausung einer mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung aufgestapelt ist.
  • 5B veranschaulicht allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, das einen Leiterrahmen und eine erste Bonddraht-Konfiguration aufweist, die eine wie in 5A gezeigte Integrierte-Schaltung-Vorrichtung beinhalten kann.
  • 5C veranschaulicht allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, das einen Leiterrahmen und eine zweite Bonddraht-Konfiguration aufweist, die eine wie in 5A gezeigte Integrierte-Schaltung-Vorrichtung beinhalten kann.
  • 6 veranschaulicht allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, die ein dielektrisches Substrat (z. B. ein Laminat) beinhalten kann, wobei das Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage eine oder mehrere Festkörper-Begrenzungsschaltungen zusammen mit einer oder mehreren mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtungen beinhalten kann.
  • 7 veranschaulicht allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, das eine Durch-Silicium-Via(TSV)-Konfiguration beinhalten kann, die ein Festkörper-Halbleiter-Die als ein Teil einer hermetischen Einhausung für eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung beinhaltet.
  • 8 veranschaulicht allgemein mindestens einen Teil eines Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, das etwa einen Steuerschaltung-Halbleiter-Die, eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung und ein auf einen Teil einer hermetischen Einhausung der MEMS-Schaltervorrichtung gestapelten Festkörper-Halbleiter-Die (z. B. eine Festkörper-Begrenzungsschaltung) beinhaltet.
  • 9A veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung einer Festkörper-Begrenzungsschaltung, die integrierte Diodenvorrichtungen beinhalten kann, die komplementäre Kapazität-Spannung-Beziehungen aufweisen, die angeordnet sind zum Bereitstellen einer linearen oder ungefähr linearen Gesamt-Kapazität-Spannung-Beziehung für die Begrenzungsschaltung.
  • 9B veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Kapazität-Spannung-Beziehung, die bereitgestellt werden kann, wie etwa durch Verwenden einer wie in 9A gezeigten Schaltung, die in einem Spannungsbereich arbeitet, der sich von etwa –20 V bis zu etwa +20 V relativ zu einer Referenzspannung erstreckt.
  • 10 veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel, das ein physisches Layout für ein Festkörper-Halbleiter-Die aufweist, das fünf Festkörper-Begrenzungsschaltungen beinhalten kann, um Schutz für eine mikroelektromechanische Einpol-Vierfachumwurf(SP4T)-Schalteranordnung bereitzustellen.
  • 11 veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer Vorrichtungskonfiguration für einen Festkörper-Siliciumgesteuerten-Gleichrichter (SCR), der als ein Teil der in 9A veranschaulichend gezeigten Festkörper-Begrenzungsschaltung enthalten sein kann.
  • 12A veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer ersten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur.
  • 12B veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung der ersten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur von 12A, einschließlich entsprechender Kapazitäten.
  • 13A veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer zweiten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur, die eine komplementäre Struktur im Vergleich mit der ersten in 12A gezeigten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur bereitstellt.
  • 13B veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung der zweiten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur von 13A, einschließlich entsprechender Kapazitäten.
  • 14A veranschaulicht allgemein eine Bondkontaktfeldarchitektur, die verwendet werden kann, um eine elektrische Verschaltung zwischen einem Festkörper-Halbleiter-Die, wie dem in 10 gezeigten und anderen Bauelementen, bereitzustellen.
  • 14B veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) eines ersten Beispiels der in 14A gezeigten Bondkontaktfeldarchitektur, wie etwa Weglassen eines Schlitzgrabenteils.
  • 14C veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) eines zweiten Beispiels der in 14A gezeigten Bondkontaktfeldarchitektur, einschließlich eines Schlitzgrabenteils.
  • 14C veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) eines zweiten Beispiels der in 14A gezeigten Bondkontaktfeldarchitektur, einschließlich eines Schlitzgrabenteils.
  • 15A zeigt veranschaulichende Beispiele für Isolationsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen den Anschlüssen einer offenkreisigen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung.
  • 15B zeigt veranschaulichende Beispiele für Echodämpfungsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen einem Eingangsanschluss einer offenkreisigen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung und einem Referenzknoten bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung.
  • 15C zeigt veranschaulichende Beispiele für Einfügungsdämpfungsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen den Anschlüssen eines geschlossenen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schalters in einem betätigten Zustand bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung.
  • In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, beschreiben gleiche Bezugsziffern ähnliche Komponenten in verschiedenen Ansichten. Gleiche Bezugsziffern, die verschiedene Buchstabensuffixe aufweisen, können verschiedene Beispiele ähnlicher Komponenten repräsentieren. Die Zeichnungen veranschaulichen allgemein, durch Beispiele aber nicht durch Beschränkung, vielfältige in dem vorliegenden Dokument erörterte Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Wie oben erwähnt wurde, können mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtungen unter Verwendung von Herstellungstechniken und -materialien von integrierten Schaltungen hergestellt werden. Derartige Schaltervorrichtungen können Einfügungs- und Echodämpfungsleistungsfähigkeit bereitstellen, die zur Verwendung in einer großen Bandbreite von Anwendungen geeignet ist. Mikroelektromechanische Vorrichtungen werden allgemeiner in anderen nicht schaltenden Anwendungen verwendet, wie etwa für Gyroskope oder Beschleunigungsmesser. In derartigen Bewegungs- oder Positionsmessungsanwendungen ist die mikroelektromechanische Vorrichtung aber im Allgemeinen keiner „Schnittstellenumgebung” ausgesetzt, in der schädliche Spannungen an die Anschlüsse der mikroelektromechanischen Vorrichtung angelegt werden könnten.
  • Im Gegensatz dazu haben die vorliegenden Erfinder unter anderem erkannt, dass bei gewissen Anwendungen die Anschlüsse derartiger MEMS-Vorrichtungen über eine Schnittstelle elektrisch einer Umgebung außerhalb des Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage ausgesetzt werden können und dadurch stärker anfällig für elektrische Überbeanspruchung, insbesondere schädliche Überspannungstransienten, sind. Beispielsweise kann Verwendung von MEMS-Schaltvorrichtungen in Anwendungen für automatisierte Testgerätschaften (ATE) wünschenswert sein, da derartige Schaltvorrichtungen, im Vergleich mit anderen Ansätzen, wie etwa Verwenden mechanischer Relais (z. B. Reed-Relais) oder reinen Festkörperschaltern (z. B. transistorbasierten) eine höhere Zyklenlebensdauer und/oder verbesserte Linearität und/oder größere Bandbreite und/oder einen kompakteren Formfaktor und/oder eine bessere Verlustleistungsfähigkeit bieten können. Bei ATE-Anwendungen können Verbinder oder andere Teile der Schnittstelle zwischen dem Prüfling und anderen Teilen des Testsystems von Benutzern gehandhabt werden, wie etwa in Bezug auf ein „Lastbord” mit für Menschen zugänglichen Knoten. Trotz Vorsichtsmaßnahmen, wie etwa Protokolle für Erdung von Gerätschaften und Personal, können MEMS-Schaltervorrichtungen weiterhin durch Überspannungsbedingungen beschädigt werden, wie sie etwa während eines Elektrostatische-Entladung-Transientenereignisses bzw. eines ESD-Transientenereignisses induziert werden.
  • Die vorliegenden Erfinder haben ebenfalls erkannt, dass andere Anwendungen von der Verwendung von MEMS-Schaltervorrichtungen profitieren können, die MEMS-Schaltervorrichtungen allerdings auch einer Beschädigung aussetzen können. Derartige Anwendungen beinhalten Messgerätschaften, die eine oder mehrere MEMS-Schaltvorrichtungen in einer „Eingangsstufe” eines Spektrumanalysators, eines Netzwerkanalysators oder einem Kommunikationssystem-Testsystem umfassen können. Andere Anwendungen beinhalten Schaltungen, wie etwa Signalprozessoren oder Kommunikationsschaltungen, die unter Verwendung von MEMS-Schaltervorrichtungen geschaltete Eingänge und Ausgänge beinhalten können. Kommunikationsschaltungen können, als veranschaulichende Beispiele, drahtlose oder mobile Vorrichtungen umfassen. Demgemäß haben die vorliegenden Erfinder unter anderem erkannt, dass eine Festkörper-Halbleiterschaltung, wie etwa eine Begrenzungsschaltung, mit einer oder mehreren MEMS-Schaltervorrichtungen gekoppelt werden kann, um somit die eine oder die mehreren MEMS-Schaltervorrichtungen vor Beschädigung aufgrund einer Transientenüberspannungsbedingung zu schützen. ESD-Transientenereignisse sind eine Klasse von Überspannungsbedingungen. Eine halbleiterbasierte Begrenzungsschaltung kann verwendet werden, um eine MEMS-Schaltervorrichtung vor anderen Transienten zu schützen, wie etwa, wenn ein bestehender Stromfluss während eines „Heißschalt”-Ereignisses durch eine MEMS-Schaltervorrichtung unterbrochen wird.
  • Die vorliegenden Erfinder haben eine Vielfalt von Konfigurationen und Techniken zum Kombinieren einer Festkörper-Halbleiterschaltung mit einer oder mehreren MEMS-Vorrichtungen in einem üblicherweise gemeinsamen Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage entwickelt. Solche Konfigurationen können monolithische Integration von sowohl einer MEMS-Vorrichtung als auch einer Festkörper-Begrenzungsschaltung auf einem oder innerhalb eines üblicherweise gemeinsamen Substrat(s) oder heterogene Integration einer Festkörper-Begrenzungsschaltung mit einer MEMS-Vorrichtung in einem üblicherweise gemeinsamen Vorrichtungspackage beinhalten. Integration einer Schutzschaltung, wie etwa eine Festkörper-Begrenzungsschaltung in demselben Vorrichtungspackage wie eine oder mehrere MEMS-Schaltervorrichtungen kann im Vergleich zum Verwenden einer separaten externen Schutzschaltung verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit bereitstellen. Eine derartige Integration kann auch verwendet werden, um Vorrichtungen eines System-auf-Chip (SoC) oder System-in-Package (SiP) bereitzustellen, die andere Schaltungen einschließen.
  • 1 veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das ein Diagramm einer elektronischen Schaltung 100 beinhaltet, wobei die elektronische Schaltung eine Steuerschaltung 102, mindestens eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung 150 und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 beinhaltet. Ein Steuereingang 122 kann mit der Steuerschaltung gekoppelt sein. Der Steuereingang kann dafür ausgebildet sein, ein Logikpegel-Signal zu empfangen, das einen gewünschten Status für die MEMS-Schaltervorrichtung 150 (einem betätigten oder unbetätigten Status entsprechend) anzeigt. Als Reaktion auf ein am Steuereingang 122 empfangenes Logikpegel-Signal kann die Steuerschaltung 102 unter Verwendung eines Ausgangs 124A, der beispielsweise mit einem Gate der MEMS-Schaltervorrichtung 150 gekoppelt ist, ein Steuersignal bereitstellen, um die MEMS-Schaltervorrichtung 150 elektrostatisch zu betätigen, indem in einem Arm 104A oder einer anderen Struktur Bewegung induziert wird, um einen ersten Anschluss 118A (z. B. ein „Source”-Anschluss) mit einem zweiten Anschluss 118B der MEMS-Schaltervorrichtung 150 (z. B. ein „Drain”-Anschluss) zu koppeln. Ein Abschirm- und/oder Schutz- und/oder Substratleiter 112 kann vorgesehen sein, um so die MEMS-Schaltervorrichtung 150 elektrostatisch oder elektromagnetisch von anderen Vorrichtungen abzuschirmen. Ein Gehäuse 106 kann für die MEMS-Schaltervorrichtung 150 vorgesehen sein, um somit die MEMS-Schaltervorrichtung 150 hermetisch von einer umgebenden Umwelt zu isolieren. Wie mit Bezug auf andere hier beschriebene Beispiele erörtert wird, kann das Gehäuse 106 unter Verwendung eines Halbleitersubstrats und/oder einer Kappenstruktur, wie etwa einer isolierenden Kappe, gebildet werden.
  • Wie oben erwähnt, kann die MEMS-Schaltervorrichtung 150 anfällig für eine Transientenüberspannungsbedingung sein, insbesondere im Offenkreis-Status. Dementsprechend kann die Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 mit einem oder mehreren Anschlüssen der MEMS-Schaltervorrichtung 150 gekoppelt sein. Als ein veranschaulichendes Beispiel können jeweilige der Anschlüsse der MEMS-Schaltervorrichtung 150 mit einer entsprechenden Festkörper-Begrenzungsstruktur 110A gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Anschluss 114A der Begrenzungsschaltung 160 elektrisch mit dem entsprechenden Anschluss 118A der MEMS-Schaltervorrichtung 150 gekoppelt sein und ein zweiter Anschluss 114B der Begrenzungsschaltung 160 kann elektrisch mit dem entsprechenden Anschluss 118B der MEMS-Schaltervorrichtung 150 gekoppelt sein. Derartige elektrische Kopplungen können gemäß vielfältigen Beispielen drahtgebondete Verschaltungen, Metallisierungen auf einer oder mehreren integrierten Schaltungen oder Laminatsubstraten oder anderen Strukturen beinhalten.
  • Ein Referenzknoten 130 kann mit der Steuerschaltung 102 und/oder anderen Teilen der Schaltung 100 von 1 gekoppelt sein, wie etwa einem gemeinsamen Knotenanschluss 116 der Begrenzungsschaltung 160. Wie im Beispiel von 2 veranschaulichend gezeigt ist, können die Steuerschaltung 102, die MEMS-Schaltervorrichtung 150 und die Begrenzungsschaltung 160 üblicherweise gemeinsame oder isolierte Referenzpotentialdomänen (z. B. „Masse”) aufweisen. Ein positiver Versorgungsspannungsknoten 120 kann ebenfalls mit der Steuerschaltung 102 gekoppelt sein. Wie hier in vielfältigen Beispielen gezeigt und beschrieben wird, können die MEMS-Schaltervorrichtung 150 und die Begrenzungsschaltung 160 unter Verwendung eines üblicherweise gemeinsamen Integrierte-Schaltung-Package kointegriert sein oder sogar monolithisch auf einem üblicherweise gemeinsamen Substrat kointegriert sein.
  • 2 zeigt ein veranschaulichendes Beispiel für eine Einpol-Vierfachumwurf(SP4T)-Schaltanordnung einer elektronischen Schaltung 200, die eine mit einem ersten Referenzknoten 130A (z. B. „analoge Masse”) gekoppelte Steuerschaltung 102, vier mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtungen 250 und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung 260 beinhalten kann. Die Steuerschaltung 102 kann einen Eingang 122 und jeweilige Ausgänge 124A, 124B, 124C und 124D beinhalten, die mit den jeweiligen Gate-Eingängen der MEMS-Schaltervorrichtungen 250 gekoppelt sind. Die MEMS-Schaltervorrichtungen 250 können erste Anschlüsse 118A, 118B, 118C und 118D (z. B. „Source-Anschlüsse”) und einen üblicherweise gemeinsamen zweiten Anschluss (z. B. ein „Drain”) beinhalten. Ein Abschirm- und/oder Schutz- und/oder Substratleiter 112 kann mit einem zweiten Referenzknoten 130R (z. B. ein „RF-Masse”) gekoppelt sein. Woanders in der elektronischen Schaltung, wie auch woanders innerhalb eines Vorrichtungspackage können der erste Referenzanschluss und der zweite Referenzanschluss elektrisch gekoppelt sein.
  • Die Festkörper-Begrenzungsschaltung 260 kann auf einem oder innerhalb eines Substrat(s) 108 gebildet sein, wie etwa von einem für die MEMS-Schaltervorrichtungen 250 verwendeten Substrat separiert oder unter Verwendung eines üblicherweise gemeinsamen Substrats. Die in 3 gezeigten gestrichelten Linien können elektrische Kopplungen zwischen der Festkörper-Begrenzungsschaltung und anderen Teilen der elektrischen Schaltung 200 anzeigen, wobei derartige Kopplungen gemäß verschiedenen Beispielen drahtgebondete Verschaltungen und/oder Metallisierung auf einem oder mehreren von einer integrierten Schaltung oder einem Laminatsubstrat oder anderen Strukturen beinhalten.
  • 3 veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das eine Integrierte-Schaltung-Vorrichtung beinhalten kann, die eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung 150 aufweist. Ein hochresistives Silicium-Wafersubstrat 342 kann verwendet werden, das etwa eine Resistivität von etwa 1000 Ohm-Zentimeter (Ω-cm) aufweisen kann und das einen p-Dotanden beinhalten kann. Auf dem Substrat 342 kann eine Oxidschicht 348 gebildet sein. Eine oder mehrere Metallisierungsschichten können auf oder innerhalb der Oxidschicht gebildet sein. Beispielsweise können Aluminium-Verschaltungen 352A und 352B gebildet sein, um somit einen Kragarm 104 (z. B. ein Gold(Au)-Arm) und einen Kontakt 364 jeweils mit Anschlüssen 118A und 118B (z. B. Gold-Drahtbondfelder oder andere Anschlüsse) zu koppeln, wie etwa unter Verwendung einer oder mehrerer Via-Strukturen (z. B. ein Wolfram-Via 354). Ein Gate-Teil 365 der MEMS-Schaltervorrichtung 150 kann woanders mit einem Anschluss gekoppelt sein, wie etwa über einen Widerstand 355 (z. B. ein Polysilicium-Widerstand). Der Widerstand kann einen in der Oxidschicht 348 internen Dünnfilm-Widerstand beinhalten, wie er etwa mit einer Metallisierung 353 und einem entsprechenden Via zwischen der Metallisierung 353 und dem Gate-Teil 365 gekoppelt ist. Wenn eine geeignete Spannung mit Bezug auf ein Potential an dem Gate-Teil 365 am Arm 104 angelegt ist (z. B. eine „Gate-Source”-Spannung, VGS), wird der Arm elektrostatisch angezogen werden und Kontaktmetall auf dem Arm wird den Arm mit dem Kontakt 364 koppeln, wobei die Schaltervorrichtung 150 geschlossen wird. Wie anhand von 3 gesehen werden kann, ist die MEMS-Schaltervorrichtung 150 anfällig für elektrische Überbeanspruchung, die den Arm 104, den Kontakt 364 oder isolierende Teile der Schaltervorrichtung 150, wie etwa die Gate-Struktur, die Oxidschicht 348 oder sogar eine hermetische Kappe 367, beschädigen kann. Als ein veranschaulichendes Beispiel kann die hermetische Kappe Silicium (z. B. intrinsisches Silicium) beinhalten, das leitend isoliert (z. B. isoliert) von anderen Teilen der MEMS-Schaltervorrichtung 150 sein kann. Als ein veranschaulichendes Beispiel kann die Source-Drain-Durchbruchspannung für eine MEMS-Schaltervorrichtung 150, wie in 3 gezeigt, etwa 100 V betragen und eine Durchbruchspannung von den Source- oder den Drain-Anschlüssen zu einem Referenzknoten (z. B. RF-Masse) kann etwa 200 V betragen.
  • Im Allgemeinen kann die Schaltervorrichtungsstruktur 150 in 3 als eine „Kragarm”-Schalterzelle bezeichnet werden, bei der, wie oben erwähnt wurde, eine elektrostatische Kraft, FELEC den Arm 104 zum Kontakt 364 anziehen kann, und eine mechanische Federkraft, FMECH den Arm 104 in eine „Offen”-Kreisposition zurückstellen kann, die vom Kontakt 364 getrennt ist, wenn FELEC unterdrückt oder gehemmt wird. Die in diesem Dokument beschriebenen Schutz- und Integrationstechniken sind auf andere MEMS-Strukturen anwendbar, wie etwa eine Schalterstruktur, die eine „aktive Öffnungsarchitektur” aufweist. Beispielsweise kann eine „Wippen”-Architektur verwendet werden, die eine Source-Elektrode aufweist, die sich im Allgemeinen mittig entlang eines Arms befindet. Der Arm kann um ein Gelenk herum schwenken, das an oder nahe an dem Source-Elektrodenort erstellt ist. Jeweilige Gate-Elektroden können sich bezüglich dem Gelenk lateral befinden, wie etwa an oder nahe an den sich distal erstreckenden Enden des Arms, der sich vom Gelenk auswärts erstreckt. Auf diese Weise kann der Arm elektrostatisch gezwungen werden, zu öffnen und zu schließen (z. B. kann eine elektrostatische Kraft zum Öffnen des Schalters verwendet werden und eine andere elektrostatische Kraft kann zum Schließen des Schalters verwendet werden).
  • 4A veranschaulicht allgemein ein Beispiel, das eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer elektronischen Schaltung 400A zeigt, die eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung beinhaltet, die zusammen monolithisch unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration als Teil eines üblicherweise gemeinsamen Substrats 342 integriert sind. Wie im Beispiel von 3 kann das Substrat 342 ein hochresistives Silicium-Wafersubstrat beinhalten. Im Gegensatz zu 3 kann eine Vergrabenes-Oxid-Schicht bzw. BOX-Schicht 344 enthalten sein, die eine Dicke von etwa 1,1 Mikrometer (1,1 μm) gemäß einem veranschaulichenden Beispiel oder eine andere Dicke aufweist. Eine aktive Siliciumschicht 346 kann gemäß einem veranschaulichenden Beispiel über der BOX-Schicht 344 gebildet sein, die eine Dicke von etwa 2,4 Mikrometer, eine Resistivität von etwa 10 Ohm-cm und eine P-Typ-Leitfähigkeit aufweist. Eine Oxidschicht 348 kann auf der aktiven Siliciumschicht 346 gebildet sein, die eine oder mehrere Metallisierungsschichten (z. B. Aluminium-Metallisierungsschichten 352A und 352B) beinhalten kann, die miteinander unter Verwendung einer Via-Struktur (z. B. ein Wolfram-Via 354) gekoppelt sein können. Auf diese Weise kann ähnlich wie bei 3 ein Kontakt 364A, der mit einem Arm 104 der MEMS-Schaltervorrichtung gekoppelt ist, elektrisch mit einem Anschluss 118A (z. B. ein Source-Anschluss) gekoppelt sein. Gleichermaßen kann ein zweiter Kontakt 364B mit einem zweiten Anschluss 118B (z. B. ein Drain-Anschluss) gekoppelt sein. Eine Festkörper-Schaltung, wie eine Begrenzungsschaltung, kann unmittelbar unter der MEMS-Schaltervorrichtung 250 gebildet sein, die eine oder mehrere Diodenvorrichtungen beinhalten kann. In einem Beispiel kann ein bipolarer plus komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter-Prozess oder „BiCMOS”-Herstellprozess verwendet werden, um so eine Dioden- und eine Siliciumgesteuerte-Gleichrichter(SCR)-Vorrichtung monolithisch zu bilden. In einem Beispiel kann ein Silicium-Germanium(SiGe)-BiCMOS-Prozessfluss verwendet werden. Regionen in 4A veranschaulichen allgemein Teile von Halbleitervorrichtungen, die allgemein eine Feldeffekttransistor(FET)-Struktur veranschaulichen, die leitende Anschlüsse aufweist, wie etwa eine Source-/Drain-Region 356, eine Gate-Struktur 358 und eine Kanalregion 362. Eine weitere Source-/Drain-Region kann sich lateral gegenüber der Source-/Drain-Region 356 befinden, wie etwa auf der gegenüberliegenden Seite der Kanalregion 362. Die Regionen 356 und 362 und das Gate 358 sind zur Veranschaulichung. Andere Vorrichtungsstrukturen können in solchen Regionen gebildet sein, wie etwa eine oder mehrere bipolare Vorrichtungen, Diodenstrukturen oder andere Schaltungen.
  • 4B veranschaulicht allgemein eine Technik 400B, wie etwa ein Verfahren, das verschiedene Operationen beinhalten kann zum Herstellen einer mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung und einer Festkörper-Begrenzungsschaltung, die zusammen unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration monolithisch integriert werden, um somit die in 4A gezeigte elektronische Schaltung 400A bereitzustellen. 4C veranschaulicht allgemein auch die Technik 400B, als ein Beispiel, das eine diagrammatische Darstellung von 4B beinhaltet. Unter Bezugnahme auf sowohl 4B als auch 4C kann bei 402 eine Silicium-auf-Isolator(SOI)-Substratkonfiguration gebildet oder aufgenommen werden, die, wie oben mit Bezug auf die Beschreibung von 4A erwähnt wurde, eine Schichtdicke aufweist. Verwendung einer SOI-Substratkonfiguration dient der Veranschaulichung und andere Substratkonfigurationen können verwendet werden. Verwenden einer SOI-Substratkonfiguration kann Integration der MEMS-Schaltervorrichtung und einer Festkörper-Halbleiterschaltung (z. B. eine Begrenzungsschaltung) zusammen mit anderen Schaltungsanordnungen ermöglichen, wie etwa für Hochfrequenz- und/oder Mischsignal-Anwendungen.
  • Bei 404 kann eine Festkörper-Halbleiterschaltung gebildet werden, wie etwa eine hier mit Bezug auf andere Beispiele gezeigte und beschriebene Festkörper-Begrenzungsschaltung, wie etwa schematisch im Beispiel von 9A gezeigt ist. Bilden der Festkörper-Halbleiterschaltung kann Bilden von Vorrichtungsstrukturen und elektrischen Verschaltungen beinhalten, wie etwa einschließlich Halbleitermaterial und Metallisierungsschichten. Bei 406 kann die MEMS-Schaltervorrichtung gebildet werden, wie etwa unmittelbar über (oder lateral versetzt von) der Festkörper-Halbleiterschaltung. Die MEMS-Schaltervorrichtung kann elektrisch mit anderen Schaltungen gekoppelt werden, die unter Verwendung des bei 402 bereitgestellten üblicherweise gemeinsamen Substrats monolithisch integriert wurden. Der MEMS-Schalter kann eine Konfiguration beinhalten, wie sie hier allgemein in 3 oder anderen Beispielen beschrieben wurde. Bei 408 kann der MEMS-Schalter unter Verwendung einer „Kappe” hermetisch gegenüber einer umgebenden Umwelt isoliert werden. Die Kappe kann ein elektrisch isolierendes Material beinhalten, wie etwa ein Dielektrikum oder einen intrinsischen Halbleiter.
  • 5A veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel für mindestens einen Teil eines Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 500A, die eine Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 beinhalten kann, die auf einen Teil einer hermetischen Einhausung 367 (z. B. eine „Kappe”) einer mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung 250 aufgestapelt ist, so dass sie leitungsmäßig gegenüber der hermetischen Einhausung 367 durch ein isoliertes Die-Befestigungsmaterial 369 isoliert ist. In diesem Beispiel wird die Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 unter Verwendung eines zweiten Substrats mit dem ersten Substrat 342 der MEMS-Schaltervorrichtung 150 „heterogen” integriert, somit innerhalb eines üblicherweise gemeinsamen Vorrichtungspackage eingehaust.
  • Die vorliegenden Erfinder haben unter anderem erkannt, dass Platzieren eines Festkörper-Halbleiter-Die, wie etwa die Begrenzungsschaltung 160, auf der hermetischen Einhausung 367 akzeptable elektrische Leistungsfähigkeit liefern kann (z. B. Bereitstellen von Isolationsleistungsfähigkeit und/oder Einfügedämpfungsleistungsfähigkeit und/oder Echodämpfungsleistungsfähigkeit vergleichbar mit einer Schaltung ohne die Last der Begrenzungsschaltung 160), zusammen mit einer kompakten mechanischen Konfiguration, um elektrische Verschaltung zwischen der Begrenzungsschaltung 160 und der MEMS-Schaltervorrichtung 150 zu ermöglichen. Beispielsweise können der erste und der zweite Anschluss 118A und 118B der MEMS-Schaltervorrichtung 150 unter Verwendung von Drahtbonds elektrisch mit der Begrenzungsschaltung 160 gekoppelt sein. Ein Teil der MEMS-Schaltervorrichtung 150, wie etwa ein Arm 104, kann mit dem ersten Anschluss 118A gekoppelt sein, wie etwa mittels einer ersten leitenden Kopplung, die einen oder mehrere Kontakte, Vias oder Metallisierungsschichten innerhalb einer Oxidschicht 348 beinhaltet, und gleichermaßen kann eine zweite leitende Kopplung 364B woanders mit dem zweiten Anschluss 118B gekoppelt sein. Die Oxidschicht 348 kann auf einem hochresistiven Silicium-Substrat 342 gebildet sein, wie etwa ein p-Typ-Leitungssubstrat, das eine Resistivität von etwa 1000 Ohm-cm aufweist. In 5A sind die Drahtbonding-Verbindungen als unmittelbar zwischen der MEMS-Schaltervorrichtung 150 und der Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 befindlich gezeigt.
  • Die Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 kann eine SOI-Substratkonfiguration beinhalten, die ein hochresistives Substrat, eine vergrabene Oxidschicht und eine dünne Scheibe aus aktivem Material aufweist, wie mit Bezug auf andere hier beschriebene Beispiele erwähnt wurde. Ein physisches Layout der Festkörper-Begrenzungsschaltung kann wie in 10 veranschaulichend gezeigt gebildet sein, die etwa Vorrichtungsstrukturen beinhaltet, wie sie andernorts hierin gezeigt und beschrieben wurden.
  • 5B und 5C veranschaulichen allgemein zwei Varianten von Bonddrahtanordnungen, wie sie jeweils beim Bilden integrierter Vorrichtungspackages 500B oder 500C verwendet werden. Wie oben mit Bezug auf 5A erwähnt wurde, kann eine Festkörper-Halbleiterschaltung, wie etwa eine Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 auf einen Teil einer MEMS-Schaltervorrichtung 150 gestapelt sein, die innerhalb der Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackages 500B oder 500C unter Verwendung eines Einkapselungsmittels oder eines Vergussmaterials 180 eingekapselt sein kann. Im Beispiel von 5B beinhaltet das Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 500B Bonddrähte 118A und 188B zwischen Anschlüssen der Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 und der MEMS-Schaltervorrichtung 150. Externe Anschlüsse des Package 500B, wie etwa ein Anschluss 153, können elektrisch mit der MEMS-Schaltervorrichtung 150 und der Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 gekoppelt sein, wie etwa mittels Bonddrähten zwischen einem Leiterrahmen 151 (z. B. ein Kupfer-Leiterrahmen) und der MEMS-Schaltervorrichtung 150. Das Substrat des MEMS-Schaltervorrichtungs-Die 150 kann etwa unter Verwendung eines Epoxids 155 oder eines anderen Montageklebstoffs an einer Die-Anbringregion (z. B. eine Die-Anbring-„Schaufel” des Leiterrahmens 151) angebracht werden. Bezugnehmend auf 5C kann das Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 500C dem Package 500B von 5B ähnlich sein, wobei allerdings die Drahtbondkonfiguration Drahtbonds 118E und 118F unmittelbar zwischen dem Festkörper-Begrenzungsschaltungs-Die 160 und dem Leiterrahmen 151 beinhalten kann, statt zwischen der Begrenzungsschaltung 160 und der MEMS-Schaltervorrichtung 150.
  • Eine perspektivische Ansicht eines Leiterrahmenteils 151 eines Vorrichtungspackage, einschließlich einer Steuerschaltung, zusammen mit einer gestapelten MEMS-Schaltervorrichtung 150 und Festkörper-Begrenzungsschaltung 160 ist in 8 veranschaulichend gezeigt, die eine wie veranschaulichend in 5A und/oder 5B und/oder 5C gezeigte mechanische Konfiguration beinhalten kann.
  • Unter Bezugnahme auf 6 veranschaulicht 6 allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 600, das ein dielektrisches Substrat 190 (z. B. ein Laminat) beinhalten kann, wobei das Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage eine oder mehrere Festkörper-Begrenzungsschaltungen 160A oder 160B (oder andere Halbleitervorrichtungen) zusammen mit einer oder mehreren mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtungen, wie etwa einen MEMS-Schalter 150, beinhalten kann. Geeignete dielektrische Materialien können ein Epoxid oder ein Glas-Epoxid-Laminat (z. B. FR-4, FR-406) und/oder Bismaleimid-Triazin (BT) und/oder Polyimid und/oder andere Materialien beinhalten. Im Beispiel von 6 können sich eine oder mehrere Festkörpervorrichtungen, wie etwa eine Begrenzungsschaltung 160A oder eine Begrenzungsschaltung 160B, lateral von einer MEMS-Schaltervorrichtung befinden.
  • Die Festkörper-Halbleiter-Vorrichtungen können eine Silicium-auf-Isolator(SOI)-Substratkonfiguration beinhalten, wie etwa zur elektrischen und mechanischen Anbringung an Kontaktfeldern auf dem Laminat umgedrehte. Beispielsweise können eine oder mehrere der Begrenzungsschaltungen 160A oder 160B ein aufgeständertes oder mit Löthügeln versehenes Die beinhalten, das an entsprechenden Kontaktfeldern montiert ist, die als Teil des Dielektrikums 190 enthalten sind, wie etwa die Begrenzungsschaltung 160A und die Kontaktfelder 192A und 192B. Ein oder mehrere Kontaktfeldorte können verwendet werden zum Bereitstellen einer Landezone für eine Drahtbond-Verbindung, wie im Kontaktfeld 192B gezeigt ist. Das Laminat kann einen oder mehrere Durch-Vias oder Vergrabene-Via-Strukturen beinhalten, die elektrisch mit externen Anschlüssen koppeln, wie etwa ein Anschluss 194A oder ein Anschluss 194B mit internen Schaltungsanordnungen des Vorrichtungspackage 600. Solche Verschaltungen können Metallisierungsschichten beinhalten, die miteinander unter Verwendung von Via-Strukturen oder einer Leiterrahmenstruktur (z. B. ein Kupfer-Leiterrahmen) gekoppelt sind, vergossen oder eingekapselt, um den Teil des Dielektrikums 190 des Package bereitzustellen. Ein weiteres Einkapselungsmittel oder Vergussmaterial 180 kann verwendet werden, um ein vereinheitlichtes Integrierte-Schaltung-Package bereitzustellen.
  • Die Verwendung von Festkörper-Begrenzungsschaltungen 160A oder 160B in 6 ist ein veranschaulichendes Beispiel. Andere Halbleiterschaltungen, wie etwa diskrete Bauelemente, diskrete Dies oder gepackte Bauelemente können in dem üblicherweise gemeinsamen Vorrichtungspackage 600 kointegriert sein, wie etwa durch elektrisches und mechanisches Koppeln derartiger Vorrichtungen mit dem Laminat. Verschaltungen zwischen solchen Vorrichtungen können durch Metallisierungen bereitgestellt werden, die als Teil der Laminatstruktur enthalten sind, oder mittels anderer Techniken, wie etwa Drahtbonden oder Leiterrahmenrouten. In einem veranschaulichenden Beispiel können diskrete Dioden-Vorrichtungen (oder Diodenpaare) in jeweiligen gepackten Vorrichtungen enthalten sein, wie etwa auf dem Laminatsubstrat platziert sein, und dann eingekapselt oder mit einem Material 180 vergossen werden.
  • 7 veranschaulicht allgemein ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 700, die eine Durch-Silicium-Via(TSV)-Konfiguration beinhalten kann, die ein Festkörper-Halbleiter-Die 760 als ein Teil einer hermetischen Einhausung für eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung 104 beinhaltet. Durch-Silicium-Via-Strukturen können Kontaktfelder 194C und 194D mit jeweiligen leitenden (z. B. „Metall”) Regionen auf einem oder innerhalb eines mikroelektromechanischen Schaltersubstrat(s) 750 koppeln. Ein hochresistives Substrat 742, wie etwa ein Silicium-Substrat mit einer p-Typ-Leitfähigkeit und einer Resistivität von 1000 Ohm-cm, kann verwendet werden. Eine Metallschicht 752 kann sich innerhalb einer aktiven Siliciumregion befinden, die als veranschaulichendes Beispiel eine p-Typ-Leitfähigkeit und eine Resistivität von 10 Ohm-cm aufweist. Der Die 760 kann eine Silicium-auf-Isolator-Konfiguration beinhalten, wie etwa ähnlich der oder identisch mit der Festkörper-Begrenzungsschaltung 160, die in 5A veranschaulichend gezeigt ist. Rückbezugnehmend auf 7 können die Kontaktfelder 194C und 194D angelötet oder aufgeständert sein, was eine Kupfersäule und/oder einen Lötpunkt beinhaltet, um eine elektrische und mechanische Verschaltung zwischen dem Vorrichtungspackage 700 und anderen Schaltungen bereitzustellen.
  • 8 veranschaulicht allgemein mindestens einen Teil eines Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage 800, die etwa einen Steuerschaltung-Halbleiter-Die 102, eine mikroelektromechanische(MEMS-)Schaltervorrichtung innerhalb eines Gehäuses 106 (z. B. eine Kappe) und ein auf einen Teil eines hermetischen Gehäuses 106 der MEMS-Schaltervorrichtung gestapelten Festkörper-Halbleiter-Die 1008 (z. B. eine Festkörper-Begrenzungsschaltung) beinhaltet. Ein oder mehrere Drahtbonds können vorgesehen sein zum Koppeln der MEMS-Schaltervorrichtung und des Festkörper-Halbleiter-Die 1008 mit einem Leiterrahmen 160 oder mit Kontaktfeldern, die sich, wie bei anderen Beispielen, auf einem Laminatsubstrat befinden. Beispielsweise können auf eine der in 5C gezeigten Konfiguration ähnlichen Weise jeweilige Bonddrähte 118E und 118C jeweils den Halbleiter-Die 1008 und die MEMS-Schaltervorrichtung mit dem Leiterrahmen 160 verbinden. Andere Konfigurationen können verwendet werden, die etwa eine oder mehrere elektrische Verschaltungen direkt zwischen dem Halbleiter-Die 1008 und der MEMS-Schaltervorrichtung aufweisen (wie etwa in 5B veranschaulichend gezeigt ist). Wie bei anderen Beispielen kann das Package 800 verkappt, eingekapselt oder vergossen sein.
  • 9A veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung 960 einer Festkörper-Begrenzungsschaltung, die integrierte Diodenvorrichtungen beinhalten kann, die komplementäre Kapazität-Spannung-Beziehungen aufweisen, die angeordnet sind zum Bereitstellen einer linearen oder ungefähr linearen Gesamt-Kapazität-Spannung-Beziehung für die Begrenzungsschaltung. In 9 können Siliciumgesteuerte-Gleichrichter-Schaltungen 986 einen Teil der Schutzschaltung bereitstellen, wie etwa in 9A gezeigt in komplementären Zweigen angeordnet, um Schutz vor positiv ziehenden oder negativ ziehenden Spannungsüberschwingern bezüglich des Referenzknotens (z. B. „GND”) vorzusehen. Dioden mit einer ersten Architektur 982 (detailliert in 12A gezeigt und mit einer wie in 12B modellierten Ersatzschaltung) können eine erste Kapazität-Spannung-Beziehung bereitstellen. Dioden mit einer zweiten Architektur 984 (detailliert in 13A gezeigt und mit einer wie in 13B modellierten Ersatzschaltung) können eine zweite Kapazität-Spannung-Beziehung bereitstellen, die im Wesentlichen oder exakt komplementär zu der Beziehung ist, die von den Dioden mit der ersten Architektur 982 bereitgestellt wird. Eine Reihenschaltung solcher Dioden 982 und 984 kann eine Kompensation für eine Gesamtnichtlinearität der Kapazität-Spannung-Beziehung, wie sie durch die Festkörper-Begrenzungsschaltung präsentiert wird, vorsehen.
  • Im Allgemeinen sind die in 9A gezeigten Dioden 982 und 984 derart verbunden und physisch realisiert, dass eine Substratkapazität (in 12B und 13B als CSUB gezeigt) den Eingangsknoten (z. B. „IN”) nicht belastet. Auf diese Weise kann die Schaltung, zum Schutz in Anwendungen verwendet werden, die, als veranschaulichende Beispiele, automatisierte Tests oder Kommunikation betreffen, bei denen Hochgeschwindigkeitssignale oder HF-Signale vorhanden sind (wie etwa, wenn die Begrenzungsschaltung zum Schutz einer Schaltervorrichtung, wie etwa einer mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung, verwendet wird).
  • 9B veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Kapazität-Spannung-Beziehung 988, die etwa durch Verwenden einer wie in 9A gezeigten Schaltung bereitgestellt werden kann, die in einem Spannungsbereich arbeitet, der sich von etwa –20 V bis zu etwa +20 V relativ zu einer Referenzspannung erstreckt. Die Verwendung eines Bereichs von etwa –20 V bis etwa +20 V ist rein veranschaulichend und andere Spannungsbereiche können gleichermaßen geschützt werden, wie etwa durch Anpassen einer Anzahl von Schutzvorrichtungen, die in jedem der veranschaulichend gezeigten Zweige in der schematischen Darstellung 960 von 9A enthalten ist. Das veranschaulichende Beispiel von 9B wurde über Messung einer Vorrichtungsstruktur erhalten, die dem physischen Layout von 10 entspricht, und beinhaltet Vorrichtungsstrukturen, wie sie allgemein in 11, 12A und 12B veranschaulicht sind.
  • 10 veranschaulicht allgemein ein veranschaulichendes Beispiel, das ein physisches Layout für ein Festkörper-Halbleiter-Die 1008 aufweist, das fünf Festkörper-Begrenzungsschaltungen beinhalten kann, um somit Schutz für eine mikroelektromechanische Schalteranordnung mit Einpol-Vierfachumwurf (SP4T) bereitzustellen (beispielsweise beinhaltet die in 2 gezeigte Schalteranordnung 250, bei der der Die 1008 die Festkörper-Begrenzungsschaltung 260 bereitstellt, fünf Einheiten der in 9A gezeigten Begrenzungsschaltung 960). Der Die 1008 kann verschiedene Elemente beinhalten, um Verwendung in Anwendungen, wie etwa Schutz vor Schaltvorrichtungen, die Hochgeschwindigkeitssignale oder HF-Signale führen, zu erleichtern. Beispielsweise kann ein Substrat des Die 1008 elektrisch potentialfrei gegenüber einer Kappe oder anderen Teilen einer unterliegenden MEMS-Schaltervorrichtung sein (z. B. nicht leitend gekoppelt). Eine solche potentialfreie Konfiguration kann parasitäre Lasten für die geschützten Knoten verringern. Eine oder mehrere Metallschichten können verwendet werden, um eine elektrostatische oder elektromagnetische Abschirmstruktur auf oder in dem Substrat des Die 1008 zu bilden. Referenzknoten (z. B. „GND”) von jeweiligen der Begrenzungsschaltung 960 können unter Verwendung einer gesteuerten Impedanz- oder Niederimpedanzstruktur zusammengekoppelt werden, wie etwa durch Verwendung einer Metallschicht, die innerhalb des Substrats des Die 1008 vergraben ist. Der Die kann, wie mit Bezug auf andere Beispiele hierin erwähnt wurde, eine Silicium-auf-Isolator-Konfiguration beinhalten. Um Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeitssignalen zu erleichtern, kann eine Bond-Kontaktfeldstruktur 1018, die eine der in 14A oder 14B gezeigten Konfigurationen aufweist, verwendet werden, um Hochfrequenzströme vom Koppeln in das Substrat zu isolieren.
  • 11 veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer Vorrichtungskonfiguration für einen Festkörper-Siliciumgesteuerten-Gleichrichter (SCR) 986, der als ein Teil der in 9A veranschaulichend gezeigten Festkörper-Begrenzungsschaltung enthalten sein kann. Im Beispiel von 11 kann der Anodenanschluss elektrisch mit einer hochdotierten n-Typ(N+)- und p-Typ(P+)-Leitfähigkeitsregion gekoppelt sein, die in einem n-Typ-Topf (NW) gebildet ist. Der Kathodenanschluss kann mit einer hochdotierten n-Typ(N+)-Leitfähigkeitsregion innerhalb eines p-Typ-Topfs (PW) gekoppelt sein. Silicium-Graben-Isolationsstrukturen können wie gezeigt vorgesehen sein (z. B. „STI”) und tiefe Grabenstrukturen können weitere Isolation zwischen benachbarten Vorrichtungen bereitstellen. Eine Silicium-auf-Isolator-Region mit einer p-Typ-Leitfähigkeit (PSUB) kann unter der Anoden- und der Kathodenstruktur platziert sein, die auf einer Oxidschicht gebildet ist. Ein hochresistives Substrat kann sich unter dem vergrabenen Oxid befinden, wobei das vergrabene Oxid verringerte parasitäre und verbesserte Isolation zwischen Vorrichtungen gegenüber einem Volumen-Komplementär-Metalloxid-Halbleiter(CMOS)-Herstellungsprozess liefert. Eine potentialfreie Polysiliciumstruktur kann die Transientenantwort des SCR 986 verbessern.
  • 12A veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer ersten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur 982 und 12B veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung der ersten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur 982 von 12A, einschließlich entsprechender Kapazitäten. Nehmen wir nun Bezug auf 12A, in der wie im Beispiel von 11 Silicium-Graben-Isolation(STI)-Strukturen und tiefe Gräben die Diode 982 von benachbarten Vorrichtungen lateral isolieren können und die Diode 982 unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Herstellungstechnik, wie etwa Erleichtern von Kointegration mit dem SCR 986 von 11, gebildet werden kann. Eine vergrabene n-Typ-Schicht (NBL) kann sich über einer vergrabenen Oxidschicht befinden. Die NBL-zu-Substrat-Kapazität, über die Oxidschicht, kann, wie in 12B durch den Kondensator 1278 gezeigt ist, als CSUB dargestellt werden. Zurück zu 12A, wo der Übergang in intrinsischem Silicium gebildet sein kann, wie etwa unter der Anodenstruktur, einschließlich einer hochdotierten p-Typ-Leitfähigkeit (P+) und einer schwachdotierten n-Typ-Leitfähigkeit (N–). Die Übergangsstruktur kann auch eine parasitäre Kapazität liefern, die als CJ dargestellt und in 12B durch den Kondensator 1276 gezeigt ist. Die Kathode kann mit dem Übergang unter Verwendung einer hochdotierten n-Typ-Region (N+) und einer n-Typ-Stopf-Region NPLG gekoppelt werden. Nehmen wir nun Bezug auf 12B, wo die Substratkapazität zwischen einen Substratknoten „S” und der Kathode „C” eingeprägt ist und die idealisierte Diode 1274 dadurch vermeidet, dass die Anode „A” von der Substratkapazität 1278 CSUB in der ersten Diodenvorrichtungsarchitektur belastet wird.
  • 13A veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) einer zweiten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur 984, die etwa eine im Vergleich mit der ersten in 12A gezeigten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur 982 komplementäre Struktur bereitstellt, und 13B veranschaulicht allgemein eine schematische Darstellung der zweiten Festkörper-Diodenvorrichtungsarchitektur 984 von 13A, einschließlich entsprechender Kapazitäten. Wie in 12A können Silicium-Graben-Isolation(STI)-Strukturen und entsprechende tiefe Gräben ausgebildet sein, wie etwa über einer vergrabenen Oxidschicht, um laterale elektrische Isolation zwischen Vorrichtungen bereitzustellen. Andere Teile der zweiten Vorrichtungsarchitektur 984 können der ersten Architektur 982 ähnlich sein, weisen allerdings einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf. Beispielsweise kann der Kathodenanschluss mit einer hochdotierten n-Typ-Leitfähigkeitsregion (N+) verbunden sein und der Übergang kann durch eine Grenzfläche zwischen der N+-Region und einer schwachdotierten p-Typ-Region (P–) gebildet sein. Die Übergangskapazität kann wieder durch CJ dargestellt sein, wie etwa in 13B als ein Kondensator 1268 gezeigt. Zurück zu 13A, wo die Anode mit einer hochdotierten p-Typ-Leitfähigkeitsregion P+, die über einem p-Typ-Stopfen liegt, verbunden sein kann. Eine vergrabene p-Typ-Schicht (PBL) befindet sich unter der Anoden- und der Kathodenregion und die Kombination der PBL-Schicht, der Oxidschicht und eines hochresistiven Substrats kann eine Substratkapazität CSUB definieren, wie sie etwa in 13B durch den Kondensator 1266 dargestellt ist. Eine Kathode der zweiten Diodenvorrichtungsarchitektur 984 ist gegenüber Belastung durch die Substratkapazität 1266 isoliert. Zurück zu 9, wo die Dioden 982 und 984 auf diese Weise angeordnet sein können, so dass der Eingangsknoten IN nicht durch die jeweiligen Substratkapazitäten belastet wird.
  • 14A veranschaulicht allgemein eine Bondkontaktfeldarchitektur 1018A, wie sie verwendet werden kann, um eine elektrische Verschaltung zwischen einem Festkörper-Halbleiter-Die, wie dem in 10 gezeigten Die 1008 und anderen Bauelementen, bereitzustellen. Die Bondkontaktfeldarchitektur kann ein Array von Via-Strukturen beinhalten, um eine gesteuerte Impedanz- und verlustarme Struktur bereitzustellen, um Signale zu spezifizierten Metallschichten zu koppeln, während die Isolation zwischen solchen Signalen und einem Substrat beibehalten wird.
  • 14B veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) eines ersten Beispiels 1018B der in 14A gezeigten Bondkontaktfeldarchitektur, wie etwa Weglassen eines Schlitzgrabenteils, und 14C veranschaulicht allgemein eine Seitenansicht (z. B. eine Querschnittsansicht) eines zweiten Beispiels 1018C der in 14A gezeigten Bondkontaktfeldarchitektur, einschließlich eines Schlitzgrabenteils. In 14B und 14C kann ein hochresistives Substrat 1442, wie etwa ein Silicium-Substrat mit p-Typ-Leitfähigkeit, verwendet werden mit beispielsweise einer Resistivität von 1000 Ohm-cm. Eine vergrabene Oxidschicht 1444 kann enthalten sein. Eine obere Metallschicht 1432, wie etwa eine Aluminium-Metallschicht, kann ausgebildet sein, und Via-Strukturen, wie etwa einschließlich eines Kupfer-Via 1434, können verwendet werden, um die obere Metallschicht 1432 mit einer anderen Metallschicht 1436 zu koppeln. In 14B kann sich eine aktive Siliciumschicht 1446B entlang einer vergrabenen Oxidschicht 1444 erstrecken und die aktive Siliciumschicht 1446B kann eine p-Typ-Leitfähigkeit beinhalten, die etwa eine Resistivität von 10 Ohm-cm aufweist. Eine weitere Oxidregion 1448 kann über der aktiven Siliciumschicht 1446B ausgebildet sein. Im Gegensatz dazu kann in 14C die aktive Siliciumschicht 1446C in einer „Schlitzgraben”-Konfiguration Oxidschlitze enthalten. Die Schlitzgraben- oder Isoliergraben-Konfiguration kann eine leitende Schaltung aufbrechen, die durch die Siliciumschicht unter der Bondkontaktfeldstruktur ausgebildet ist, wie etwa Verbessern einer elektrischen Isolation gegen Hochfrequenz (z. B. HF) des Bondkontaktfelds von benachbarten Strukturen.
  • 15A zeigt veranschaulichende Beispiele für Isolationsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen den Anschlüssen einer offenkreisigen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1504) und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1502). Wie in 15A gezeigt ist, verringert das Hinzufügen einer Begrenzungsschaltung im Vergleich zu einer ungeschützten MEMS-Vorrichtungskonfiguration die Isolationsleistungsfähigkeit nur minimal.
  • 15B zeigt veranschaulichende Beispiele für Echodämpfungsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen einem Eingangsanschluss einer offenkreisigen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung und einem Referenzknoten bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1504) und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1502). Wie in 15B gezeigt ist, ist die Echodämpfungsleistungsfähigkeit in gewissen Frequenzbereichen leicht verschlechtert (wie durch einen höheren, weniger negativen Wert angezeigt ist), wohingegen die Echodämpfungsleistungsfähigkeit bei Anwesenheit der Begrenzungsschaltung in manchen Frequenzbereichen eher verbessert ist. Über den gesamten in 15B gezeigten Frequenzbereich hinweg ist die Spitzen-Echodämpfungsleistungsfähigkeit bei Anwesenheit der Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1504) weiter besser als der Spitzenwert im Falle der nackten MEMS-Vorrichtung (z. B. Kurve 1502).
  • 15C zeigt veranschaulichende Beispiele für Einfügungsdämpfungsleistungsfähigkeit, gemessen zwischen den Anschlüssen einer geschlossenen mikroelektromechanischen(MEMS-)Schaltervorrichtung in einem betätigten Zustand bei der Anwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1502) und bei der Abwesenheit einer gekoppelten Festkörper-Begrenzungsschaltung (z. B. Kurve 1504). Wie erwartet ist die Einfügungsdämpfungsleistungsfähigkeit in Kurve 1504 gegenüber einem Beispiel für die nackte MEMS-Vorrichtung in Kurve 1502 verschlechtert, wobei allerdings beide Einfügungsdämpfung-Charakteristiken eine Dämpfung von weniger als 1 Dezibel (1 dB) über einen Bereich von null bis zu 6 Gigahertz (GHz) zeigen.
  • Verschiedene Anmerkungen & Beispiele
  • Jedes der hier beschriebenen nichtbeschränkenden Beispiele kann für sich allein stehen oder kann in verschiedenen Permutationen und Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden. Die obige ausführliche Beschreibung beinhaltet Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen durch Veranschaulichung spezielle Ausführungsformen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Beispiele” bezeichnet. Solche Beispiele können zusätzlich zu den gezeigten oder beschriebenen weitere Elemente enthalten. Allerdings haben die vorliegenden Erfinder auch Beispiele angedacht, bei denen nur die gezeigten oder beschriebenen Elemente vorgesehen sind. Darüber hinaus haben die vorliegenden Erfinder auch Beispiele angedacht, die jegliche gezeigte oder beschriebene Kombination oder Permutation dieser Elemente verwenden (oder einen oder mehrere Aspekte davon), entweder bezüglich eines bestimmten Beispiels (oder eines oder mehrerer Aspekte davon) oder bezüglich anderer Beispiele (oder eines oder mehrerer Aspekte davon), die hier gezeigt oder beschrieben sind.
  • Für den Fall inkonsistenten Gebrauchs zwischen diesem Dokument und beliebigen derart durch Bezugnahme aufgenommen Dokumenten, überstimmt der Gebrauch in diesem Dokument.
  • In diesem Dokument werden, wie es in Patenten üblich ist, die Begriffe „ein, eine, einer” so verwendet, dass sie ein oder mehre als ein einschließen, unabhängig von anderen Fällen oder Gebräuchen von „mindestens ein” oder „ein oder mehrere”. In diesem Dokument wird der Begriff „oder” so verwendet, dass er sich auf ein nichtexklusives oder bezieht, so dass „A oder B” „A aber nicht B”, „B aber nicht A” und „A und B” beinhaltet, soweit nicht anders angegeben. In diesem Dokument werden die Begriffe „beinhalten” und „in dem/in der” wie die einfachen sprachlichen Äquivalente der jeweiligen Begriffe „aufweisend” und „wobei” verwendet. Auch sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „beinhaltend” und „aufweisend” offene Begriffe, d. h., dass ein System, eine Vorrichtung, ein Gegenstand, eine Komposition, eine Formulierung oder ein Prozess, der/die/das zusätzliche Elemente zu den nach einem derartigen Begriff in einem Anspruch aufgelisteten beinhaltet weiterhin in den Schutzumfang des Anspruchs fallen. Darüber hinaus sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erst”, „zweit” und „dritt” usw. lediglich als Kennzeichnung verwendet und sind nicht dafür gedacht, numerische Anforderungen an deren Gegenstände zu stellen.
  • Hier beschriebene Verfahrensbeispiele können mindestens teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Manche Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium beinhalten, das mit Anweisungen codiert ist, die betrieben werden können, eine elektronische Vorrichtung zu konfigurieren, Verfahren durchzuführen, wie sie in den obigen Beispielen beschrieben sind. Eine Implementation solcher Verfahren kann Code, wie etwa Mikrocode, Assemblercode, Hochsprachencode oder dergleichen beinhalten. Solch ein Code kann computerlesbare Anweisungen zum Durchführen verschiedener Verfahren beinhalten. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann der Code in einem Beispiel greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nichttransitorischen oder nichtflüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert sein, wie etwa während Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese greifbaren computerlesbaren Medien können unter anderem Festplatten, entfernbare Magnetplatten, entfernbare optische Platten (z. B. Compact Discs und Digitale Video Discs), Magnetkassetten, Speicherkarten oder -sticks, Direktzugriffsspeicher (RAM), Nurlesespeicher (ROM) und dergleichen beinhalten.
  • Die obige Beschreibung ist als veranschaulichend und nicht als beschränkend beabsichtigt. Beispielsweise können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können etwa von Durchschnittsfachleuten beim Studieren der obigen Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um 37 C. F. R. § 1.72(b) zu erfüllen, um dem Leser schnelles Erfassen der Natur der technischen Offenbarung zu ermöglichen. Sie wird mit dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu beschränken. Auch können in der obigen ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammengruppiert sein, um die Offenbarung zu verschlanken. Dies sollte nicht als Absicht interpretiert werden, dass ein nichtbeanspruchtes offenbartes Merkmal für einen Anspruch wesentlich ist. Eher liegt der erfinderische Schritt in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform. Somit werden die folgenden Ansprüche hiermit als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als eine separate Ausführungsform steht und es nicht angedacht ist, dass solche Ausführungsformen miteinander in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Schutzumfang von Äquivalenten, zu dem solche Ansprüche berechtigen, bestimmt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • 37 C. F. R. § 1.72(b) [0078]

Claims (15)

  1. Elektronische Schaltung mit einer mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung und einer Festkörper-Begrenzungsschaltung, wobei die elektronische Schaltung ausgebildet ist zum Empfangen eines Logikpegel-Signals und zum Bereitstellen eines Steuersignals zum elektrostatischen Betätigen des mikroelektromechanischen Schalters als Reaktion auf das empfangene Logikpegel-Signal, wobei die elektronische Schaltung Folgendes aufweist: ein Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, aufweisend: ein erstes Substrat; eine integrierte mikroelektromechanische Schaltervorrichtung, die sich auf dem oder innerhalb von dem ersten Substrat befindet; eine Einhausung, die einen Bereich definiert zum Isolieren der integrierten mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung gegenüber einer umgebenden Umwelt; und eine Festkörper-Begrenzungsschaltung, die elektrisch mit dem mikroelektromechanischen Schalter gekoppelt ist und dafür ausgebildet ist, Beschädigung am mikroelektromechanischen Schalter aufgrund einer Transientenüberspannungsbedingung zu unterdrücken oder zu hemmen.
  2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung integrierte Diodenvorrichtungen aufweist, die komplementäre Kapazität-Spannung-Beziehungen aufweisen, die angeordnet sind zum Bereitstellen einer linearen oder ungefähr linearen Gesamt-Kapazität-Spannung-Beziehung für die Begrenzungsschaltung.
  3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung eine integrierte Schaltung aufweist, die integrierte Diodenvorrichtungen mit komplementären Vorrichtungsarchitekturen beinhaltet.
  4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 3, wobei die integrierten Dioden einen ersten Diodentyp aufweisen, der durch eine erste Anordnung von Regionen von positiver und negativer Leitfähigkeitsart innerhalb einer Halbleitervorrichtung definiert ist; und wobei die integrierten Dioden einen zweiten Diodentyp aufweisen, der durch eine zweite Anordnung von positiven und negativen Leitfähigkeitsarten innerhalb der Halbleitervorrichtung definiert ist, wobei die zweite Anordnung leitende Regionen beinhaltet, die eine im Vergleich mit entsprechenden Regionen, die den ersten Diodentyp definieren, komplementäre Leitfähigkeitsart aufweisen.
  5. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung unter Verwendung einer Silicium-auf-Isolator-Substratkonfiguration monolithisch integriert ist.
  6. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung unter Verwendung eines zweiten Substrats heterogen integriert ist.
  7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, wobei das zweite Substrat eine Metallisierungsschicht beinhaltet, die einen Referenzknoten definiert; und wobei der Referenzknoten leitungsmäßig gegenüber einer leitenden Region isoliert ist, die mindestens teilweise durch das als Teil der Einhausung enthaltene elektrisch isolierende Material definiert ist.
  8. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einhausung eine hermetische Einhausung ist, die eine hermetisch isolierte Region definiert zum Isolieren der integrierten mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung gegenüber der umgebenden Umwelt, wobei die hermetische Einhausung ein elektrisch isolierendes Material aufweist.
  9. Elektronische Schaltung nach Anspruch 8, wenn von Anspruch 6 abhängig, wobei das zweite Substrat einen Teil der hermetischen Einhausung aufweist.
  10. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung auf oder innerhalb von demselben Substrat wie die mikroelektronische Schaltervorrichtung kointegriert ist.
  11. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, wobei sich mindestens ein Teil der Festkörper-Begrenzungsschaltung innerhalb des Substrats unmittelbar über oder unmittelbar unter der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung befindet.
  12. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Festkörper-Begrenzungsschaltung und die mikroelektromechanische Schaltervorrichtung auf einem Laminatsubstrat befinden, wobei das Laminatsubstrat ein Material beinhaltet, das sich vom Substrat, auf dem oder in dem der mikroelektromechanische Schalter hergestellt ist, unterscheidet.
  13. Verfahren zum Schützen einer mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Koppeln eines Signals zu einem eingehausten Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage, das eine mikroelektromechanische Schaltervorrichtung einhaust; und Unterdrücken oder Hemmen von Beschädigung an der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung durch das Signal unter Verwendung einer Festkörper-Begrenzungsschaltung, die während einer Transientenüberspannungsbedingung elektrisch mit der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Festkörper-Begrenzungsschaltung als ein Teil des Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage enthalten ist; wobei ein Status der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung unter Verwendung einer Steuerschaltung gesteuert wird, die ausgebildet ist zum Empfangen eines Logikpegel-Signals und zum Bereitstellen eines Steuersignals zum elektrostatischen Betätigen der mikroelektromechanischen Schaltervorrichtung als Reaktion auf das empfangene Logikpegel-Signal, wobei die Steuerschaltung als ein Teil des Integrierte-Schaltung-Vorrichtungspackage enthalten ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das Kompensieren einer nichtlinearen Kapazität-Spannung-Beziehung einer Diode, die als ein Teil der Festkörper-Begrenzungsschaltung enthalten ist, unter Verwendung von integrierten Diodenvorrichtungen, die komplementäre Kapazität-Spannung-Beziehungen aufweisen, die angeordnet sind zum Bereitstellen einer linearen oder ungefähr linearen Gesamt-Kapazität-Spannung-Beziehung für die Begrenzungsschaltung, aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Kompensieren Verwenden integrierter Diodenvorrichtungen mit komplementären Vorrichtungsarchitekturen beinhaltet.
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