JP2006032339A - 半導体を用いたmemsrf−スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】MEMS RF−スイッチは、外部電源の一端子と接続された第1電極と、第1電極の上部表面に結合され、電源からバイアス信号が印加されると、電位バリアー(barrier)を形成し絶縁性の特性を有するようになる半導体層と、半導体層と一定の距離離間した位置に製造され、電源の他端子と接続され電源からバイアス信号が印加されると半導体層と接触する第2電極とを含む。
【選択図】 図3
Description
図1は、従来のMEMS RF−スイッチの構成を示した断面図である。 同図によれば、MEMS RF−スイッチは、基板11、第1電極12、絶縁層13、第2電極15を含んでなる。同図におけるMEMS RF−スイッチは、第2電極15が第1電極12および絶縁層13をパッケージングしているキャップ(cap)構造のスイッチであって、第2電極および絶縁層13間にはエアギャップ14が存在する。
図2は、実際のRF−スイッチで発生する電荷蓄積現象およびこれによる スティッキング現象を説明するための模式図である。同図の(A)はVbiasが印加された場合であって、第1電極12には−Qpの電荷が帯電し、第2電極15には+Q1の電荷が帯電する。この場合、絶縁層13では+Q2だけの電荷が蓄積する。Q1およびQ2との間にはQ1+Q2= Qpの式が成立つ。これにより、バイアス電荷を印加しても、第2電極15が+Q2以上の電荷量に帯電するまでは、絶縁層13に帯電した+Q2電荷により斥力が作用する。従って、一定大きさのバイアス電圧をかけるまではRF−スイッチがオン(ON)しないことから、スイッチングタイムが長時間かかるという問題点がある。
さらに好ましくは、本MEMS RF−スイッチは、前記第1電極の下部表面に結合し、前記第1電極、前記半導体層、および前記第2電極を支える基板を更に含むことができる。
一方、前記第2電極は、前記基板上で前記半導体層と一定の距離離間した状態で前記第1電極および前記半導体層を覆うキャップ(cap)構造、または、前記基板上の一定領域に結合した支持部および前記支持部により支えられる前記半導体層と一定の距離離間した突出部を含むカンチレバー構造で製造することができる。
本発明の他の実施形態に係るMEMS RF−スイッチは、上部表面の一定領域がN型半導体にドーピングされたP型基板と、前記P型基板の下部表面と結合し、外部電源の一端子と接続された第1電極と、前記N型半導体と一定距離離間した位置に製造され、前記電源の他端子と接続されて前記電源からバイアス信号が印加されると前記N型半導体と接触する第2電極とを含む。
第1電極110および第2電極130は、それぞれ外部電源140の一端子および他端子と接続される。これによって、外部電源140からバイアス信号(Vbias)が印加されると第1電極110および第2電極130はそれぞれ−Qおよび+Qの電荷量に帯電する。
110、210、310、410 第1電極
120 半導体
130、240、340、440 第2電極
220、430 P型半導体
230、330 N型半導体
320 P型基板
420 N型基板
140,250,350,450 電源
Claims (11)
- 外部電源と接続され交流信号伝達動作をON/OFF制御するMEMS RF−スイッチにおいて、
前記電源の一端子と接続された第1電極と、
前記第1電極の上部表面に結合され、前記電源からバイアス信号が印加されると、電位バリアー(barrier)を形成して絶縁体の特性を有するようになる半導体層と、
前記半導体層と一定の距離離間した位置に形成され、前記電源の他端子と接続され、前記電源からバイアス信号が印加されると前記半導体層と接触する第2電極と、
を含むことを特徴とするMEMS RF−スイッチ。 - 前記半導体層は、P型半導体層およびN型半導体層を含むことを特徴とする請求項1に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 前記第1電極の下部表面に結合し、前記第1電極、前記半導体層、および前記第2電極を支える基板を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の MEMS RF−スイッチ。
- 前記第2電極は、前記基板上で前記半導体層と一定の距離離隔された状態で前記第1電極および前記半導体層を覆うキャップ(cap)構造で製造されることを特徴とする請求項3に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 前記第2電極は、前記基板上の一定領域に結合した支持部および前記支持部により支えられる前記半導体層と一定の距離離間した突出部を含むカンチレバー構造で製造されることを特徴とする請求項3に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 前記第1電極および前記第2電極のうち少なくとも1つは、メタル、アモルファスシリコン(amorphous silicon)およびポリシリコン(poly silicon)のいずれかの物質で製造されることを特徴とする請求項1に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 前記半導体層は、真性半導体、P型半導体、およびN型半導体のいずれかの物質で製造されることを特徴とする請求項1に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 上部表面の一定領域がN型半導体にドーピングされたP型基板と、
前記P型基板の下部表面と結合し、外部電源の一端子と接続された第1電極と、
前記N型半導体と一定距離離間した位置に製造され、前記電源の他端子と接続されて前記電源からバイアス信号が印加されると前記N型半導体と接触する第2電極と、
を含むことを特徴とするMEMS RF−スイッチ。 - 前記第1電極および前記第2電極の少なくとも1つは、メタル、アモルファスシリコン、およびポリシリコンのいずれかの物質で製造されることを特徴とする請求項8に記載のMEMS RF−スイッチ。
- 上部表面の一定領域がP型半導体でドーピングされたN型基板と、
前記N型基板の下部表面と結合し、外部電源の一端子と接続された第1電極と、
前記P型半導体と一定の距離離間した位置に製造され、前記電源の他端子と接続され、前記電源からバイアス信号が印加されると前記P型半導体と接触する第2電極と、
を含むことを特徴とするMEMS RF−スイッチ。 - 前記第1電極および前記第2電極の少なくとも1つは、メタル、アモルファスシリコン、およびポリシリコンのいずれかの物質で製造されることを特徴とする請求項10に記載のMEMS RF−スイッチ。
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