KR102632493B1 - Esd 보호를 위한 자연 폐쇄 mems 스위치 - Google Patents

Esd 보호를 위한 자연 폐쇄 mems 스위치 Download PDF

Info

Publication number
KR102632493B1
KR102632493B1 KR1020187016998A KR20187016998A KR102632493B1 KR 102632493 B1 KR102632493 B1 KR 102632493B1 KR 1020187016998 A KR1020187016998 A KR 1020187016998A KR 20187016998 A KR20187016998 A KR 20187016998A KR 102632493 B1 KR102632493 B1 KR 102632493B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode
contact
stress
mems
Prior art date
Application number
KR1020187016998A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180072837A (ko
Inventor
로버르튀스 페트뤼스 반 캄펀
랜스 바론
로베르토 가디
리차드 엘. 크닙
Original Assignee
코르보 유에스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코르보 유에스, 인크. filed Critical 코르보 유에스, 인크.
Publication of KR20180072837A publication Critical patent/KR20180072837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102632493B1 publication Critical patent/KR102632493B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
    • H01H2001/0078—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with parallel movement of the movable contact relative to the substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 일반적으로 ESD를 감소시키는 MEMS 디바이스에 관한 것이다. 바이어스 전압의 인가가 없을 때에도 두 전극 사이에 폐쇄된 전기 접촉을 보장하기 위해 컨택팅 스위치가 사용된다.

Description

ESD 보호를 위한 자연 폐쇄 MEMS 스위치
본 발명은 일반적으로 정전 방전(ESD(Electro-Static Discharge))의 위험을 줄이기 위한 MEMS(Micro Electromechanical Systems) 디바이스에 관한 것이다.
무선 통신(radio frequency telecommunications)에 적용하기 위해 구성되고 제조되는 MEMS 기술을 포함하는 디바이스는 제조 과정(예컨대, 조립) 및 디바이스의 전형적인 사용 상태(예컨대, 전기적으로 충전된 인체에 노출)에서 정전 방전의 위험이 존재한다. 특히, 스위치와 튜닝가능한 커패시터(tunable capacitors)와 같은 요소들이 최신 무선 장치들을 위한 재설정가능한 아날로그(reconfigurable analog) 및 혼합 시그널 회로(mixed-signal circuits)에 사용된다.
ESD 보호 디바이스들과 회로들은 전자 요소들 및 회로들을 가능하게 하는 고체 기술(solid state technology)의 필수적 부품이다. 이러한 솔루션들은 무선 요소들(radio-frequency components)에 적용될 때 상당한 성능 저하를 가져온다. 삽입 손실(insertion loss), 격리(isolation), 선형성(linearity)과 같은 주요 기준들(Key metrics)들이 표준 ESD 보호 기술이 사용될 때 저하된다. MEMS 기술은 스위치와 가변 커패시터와 같은 무선 요소들의 실행에 적용될 때 전례없는 성능 레벨을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 종래의 ESD 보호 기술은 그러한 성능을 수용할 수 없는 수준으로 저하시킨다.
따라서, 본 기술 분야에서 RF 성능을 높을 수준으로 유지할 수 있는 MEMS에 기초한 요소들을 위한 새로운 ESD 솔루션들이 필요하다.
본 발명은 일반적으로 ESD를 감소시키는 MEMS 디바이스에 관한 것이다. 바이어스 전압의 인가가 없을 때에도 두 전극 사이에 폐쇄된 전기 접촉을 보장하기 위해 컨택팅 스위치가 사용된다.
일 실시형태에서, MEMS 디바이스는, 제1 앵커 전극과 RF 전극이 내부에 배치된 기판; 스트레스 층(stress layer), 하단 층, 및 상단 층을 포함하는 스위칭 소자로서, 상기 하단 층은 제1 단부에서 상단 층에 결합되고, 상기 하단 층은 제2 단부에서 상기 앵커 전극에 결합되며, 상기 스트레스 층은 인장 스트레스 하에 있는, 상기 스위칭 소자;를 포함한다.
이하에서는 상기한 본 발명의 특징들을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다. 그러나, 첨부된 도면과 실시예들은 본 발명의 일 예에 지나지 않으며, 본 발명은 이에 의하여 한정되지 않고 다른 유사한 실시예들을 포함한다.
도 1a는 MEMS 자연-폐쇄 스위치의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 다수의 병렬으로 동작하는 자연 폐쇄 스위치들을 포함하는 스위치 셀의 개략적인 평면도이다.
도 1c는 다수의 병렬으로 동작하는 자연 폐쇄 스위치-셀들을 포함하는 스위치 어레이의 개략적인 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 자연 폐쇄 스위치의 개략적도로서, 아날로그/RF IO의 임의의 쌍 사이에 ESD 보호를 제공하기 위하여 자연-폐쇄 스위치가 어떻게 RF MEMS 디바이스와 조합될 수 있는지를 보여주는 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 무전력 폐쇄 상태의 MEMS 자연 폐쇄 스위치의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 전력 오픈 상태의 MEMS 자연 폐쇄 스위치의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 일 실시예에 따른 다양한 제조 단계에서의 MEMS 오믹 스위치의 개략도들이다.
이해를 돕기 위하여, 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 참조부호가 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소들은 특별한 설명이 없어도 다른 실시예들에도 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 ESD를 감소시키는 MEMS 디바이스에 관한 것이다. 바이어스 전압의 인가가 없을 때에도 두 전극 사이에 폐쇄된 전기 접촉을 보장하기 위해 컨택팅 스위치가 사용된다.
도 1a는 자연 폐쇄 오믹 MEMS 스위치(100)의 개략적인 평면도이다. 상기 스위치(100)는 RF 전극(102), 제어-전극(104) 및 앵커 전극(106)을 포함한다. 스위치는 무전력 상태에서 RF 전극(102)과 앵커 전극(106) 사이에 오믹 접촉을 제공한다. RF 전극(102)과 앵커 전극(106) 사이의 접촉은 제어-전극(104)에 충분히 높은 전압을 인가함으로써 분리될 수 있다.
도 1b는 다수의 자연 폐쇄 MEMS 스위치(100)를 포함하는 자연 폐쇄 오믹 MEMS 스위치 셀(110)의 개략적인 평면도이다. 해당 셀(110) 내의 모든 MEMS 스위치(100)는 병렬로 작동되고 전체적으로 전극들(102, 106) 사이에 낮은 저항을 가진다. 모든 스위치들은 제어-전극에 충분히 높은 전압을 인가함으로써 턴 오프될 수 있다.
도 1c는 자연 폐쇄 오믹 MEMS 스위치 어레이의 개략적인 평면도를 도시한다. 이러한 어레이는 다수의 병렬으로 작동하는 스위치-셀들(110)을 포함한다. 각 셀의 RF 전극(102)들은 각 스위치 셀(110)의 일단에서 함께 접속되고, 앵커 전극들(106)은 각 스위치 셀(110)의 다른 단부에서 함께 접속된다. 모든 셀들이 턴 온되면, RF 전극(102)과 앵커 전극(106) 간의 저항이 더 감소된다. 동시에, 많은 스위치들이 병렬로 작동하기 때문에, 전체 스위치 어레이가 더 많은 전류를 처리할 수 있다. 모든 스위치들은 제어-전극에 충분히 높은 전압을 인가함으로써 전체적으로 턴 오프될 수 있다.
스위치 또는 가변 커패시터와 같이, 이러한 컨택팅 스위치가 RF MEMS 디바이스에 병렬로 배치되면, 컨택팅 스위치는 처리 및 조립 중의 조건에서 ESD 이벤트에 대해 보호하는 전류 경로를 제공할 것이다. 일단 디바이스가 RF 회로/시스템 내에서 작동되면, 컨택팅 스위치는 바이어스 전압(bias voltage)을 인가함으로써 개방된다. 개방 스위치 터미널들 사이의 잔류 용량 커플링 및 누출은 설예에 의해 최소화될 것이다. 이러한 방법으로, 보호되는 RF MEMS 디바이스의 RF 성능은 거의 완전히 유지된다. 이는 보호되는 MEMS 디바이스의 RF 성능은 필수적으로 저하시키는 고체 기술에 기초한 종래의 ESD 보호 기술과 비교하여 큰 이점을 제공한다.
도 2a 및 도 2b는 자연 폐쇄 스위치(301)의 개략적도로서, 아날로그/RF IO의 임의의 쌍 사이에 낮은 저항 경로를 제공하여 ESD 보호를 제공하기 위하여 하나의 패키지(300)에서 자연-폐쇄 스위치가 RF MEMS 디바이스(302)와 제어기(303)와 조합되는 방법을 보여주는 도면이다. 도 3a에서는 자연 폐쇄 스위치들이 무전력이고, 컨트롤 라인(304)에 인가되는 제어 전압이 0V 이다. 스위치들(301)은 모든 아날로그/RF IO 사이의 낮은 오믹 경로를 제공한다. 도 3b에서는 디바이스 턴온(turn-on)되고 제어기(303)는 각 스위치(301)의 제어 전극에 연결되는 제어 라인(304)에 충분히 높은 전압을 인가한다. 스위치(301)는 이제 오픈 상태이고 아날로그/RF IO는 분리된다. 각 스위치-셀(도 1b)에서 사용할 다수의 스위치들(도 1a)과 다수의 사용할 스위치-셀들이 필요한 ESD-보호에 따라 조절될 수 있다.
MEMS 기술 스위치들은 두 전극들 사이의 전기 접촉이 하나 또는 그 이상의 터미널에 바이어스 전압을 인가함으로써 폐쇄 또는 개방될 수 있는 설계에 의한 표준 구성을 가진다. 바이어스 전압을 인가함이 없이(언바이어스 상태(unbiased condition)), 전기 접촉의 상태는 한정되지 않거나 또는 개방된다. 본 발명에서, "컨택팅(contacting)" 스위치로 언급되는 새로운 유형의 MEMS 스위치가 가술된다. 컨택팅 스위치는 바이어스 전압이 없을 때에도 두 개의 전극들 사이에 폐쇄된 전기 접촉이 존재한다. 이는, 제조 공정이 완성된 후에, 현수된 MEMS 멤브레인(suspended MEMS membranes)의 내부 스트레스 및 스트레인 상태를 관리함으로써, MEMS 디바이스의 특정 기계적 구조에 의해 달성된다.
도 3a는 일 실시예에 따른 자연 폐쇄 오믹 MEMS (컨택팅) 스위치(200)의 단면도를 도시한다. 이 컨택팅 스위치(200)는 기판(202) 상에 위치한 RF 전극(102), 및 앵커 전극(106)을 포함한다. 기판은 동일한 기판 상에 위치한 다른 MEMS 디바이스의 다른 전극들을 보호하기 위하여 유전체 층(204)으로 덮여 있다. 전기적 절연 또는 유전체 층(204)에 적합한 재료는 실리콘-산화물(silicon-oxide), 실리콘-이산화물(silicon-dioxide), 실리콘-질화물(silicon-nitride) 및 실리콘-옥시나이트라이드(silicon-oxynitride)를 포함하는 실리콘계 재료(silicon based materials)를 포함한다. 상기 층(204)의 두께는 전형적으로, 유전체 층에서 전계를 제한하기 위해, 50nm 내지 150nm의 범위 내에 있다. RF 전극(102)의 상단 상에는, RF 컨택부(206)가 배치되며, 이 컨택부는 폐쇄 상태에서 스위치 바디와 오믹 컨택을 형성한다. 앵커 전극(106)의 상단 상에는, MEMS 디바이스가 고정되는 앵커 컨택부(208)가 있다. 컨택 층(206, 208)에 사용되는 전형적인 재료는 Ti, TiN, TiAl, TiAlN, AlN, Al, W, Pt, Ir, Rh, Ru, RuO2, ITO 및 Mo 및 이들의 조합을 포함한다.
스위치 소자는 비아들(214)을 사용하여 RF 컨택부(206) 근처에서 함께 결합되는 도전성 층들(210, 212)로 구성된 캔틸레버(cantilever)를 포함한다. 서스펜션 레그들(216)이 하부 층(210)에 형성되어 스위치의 동작에 필요한 전압을 감소시킨다. MEMS 캔틸레버는 비아(222)로 기판에 앵커링된다. 하부 층(210)의 아래 층에ㄴ는 하부 층(210)보다 큰 인장 스트레스를 가지는 스트레스 층(211)이 있다. 이는 캔틸레버 빔이 RF 컨택부(206)에 닿을때까지 아래로 휘어지게 한다. 캔틸레버가 RF 컨택부에 가하는 접촉력은 하부 층(210)과 스트레스 층(211)의 크기와 이들 층의 스트레스로 조절될 수 있다.
상기 MEMS 캔틸레버 위에는, MEMS를 오프 상태 동안 루프까지 끌어 올리는데 사용되는 금속 풀업 전극(226)(제어 전극)으로 캡핑된 유전체 층(224)이 있다. 상기 유전체 층(224)은 상향 작동된 상태에서, MEMS 캔틸레버와 풀업 전극(226) 사이의 단락을 피하고 높은 신뢰성을 위해 전계를 제한한다. MEMS 디바이스를 상단까지 이동시키면, 오프 상태에서 RF 전극(102)으로의 스위치의 정전 용량이 저감된다. 캐비티 루프는 기계적 강도를 위한 추가의 유전체 층(228)을 더 포함한다. 캐비티는 제조중 존재하는 희생 층을 제거하는데 사용된 에칭 릴리즈 홀(232)을 채우는 유전체 층(230)으로 밀봉된다. 상기 유전체층(230)은 에칭 릴리즈 홀들(232)을 채우며 앵커에서 MEMS 캔틸레버의 상부 층(212)에 추가적인 기계적 서포트를 제공하는 동시에 캐비티를 밀폐하여 캐비티 내에서의 저압 환경을 제공한다. 루프 유전체 층(228, 230)에 적합한 재료는 실리콘-산화물, 실리콘-이산화물, 실리콘-질화물 및 실리콘-옥시나이트라이드를 포함하는 실리콘계 재료을 포함한다.
하부 층(210)이 아래로 편향될 때, 상부 층(212) 또한 비아(214)의 위치에서 아래로 이동된다. 이 위치에서 하부 층(210)의 편향각 대문에 레그들(216)의 위치 근처의 상부 층은 위로 이동하고, 이는 제어 전극과 상부 층(212) 사이의 갭을 감소시킨다. 이는 컨택팅 스위치가 루프 전극(226)에 적용되는 비교적 낮은 전위로 오픈될 수 있도록 한다. 상부 측(212)의 길이가 충분히 길면, 상부 층(212)은 레그(216)의 위치 근처의 루프 유전체(224)를 터치할 수 있다. 이는 캔틸레버를 루프와 직접 들어올리는데 필요한 전압을 더 감소시킨다.
도 3b는 구동된 오프 상태(actuated off state)의 디바이스를 도시한다. 제어 전극(226)에는 MEMS 캔틸레버(211, 212)를 루프까지 끌어올리기에 충분히 높은 전압이 인가되며, 이에 의해 RF 전극(102)이 앵커 전극(106)으로부터 분리된다.
스위치는 최종 적용시에 사용될 때가지 패키징된 디바이스에 ESD 보호를 제공하기 위하여 제조 후에 테스트를 위하여 하나의 루프 전압에서 오픈될 수 있고, 그 후 다시 폐쇄된다. 제어 전극에 더 높은 전압을 인가함으로써, 상단 유전체(224)의 상단 층(212)에서 지핑하고(zipping) 접촉 영역을 증가시켜, 디바이스는 영구적으로 오픈상태에 있을 수 있다. 정지 마찰력은 캔틸레버 스위치를 오픈 상태로 유지할 것이다.
컨택팅 스위치의 기계적 구조는 제조 공정의 말단에서 현수된 멤브레인 내에 잔류된 순 구배 스트레스(absolute and gradient stress)의 기술에 기초한다. 다른 잔류 구배 스트레스를 가진 재료 스택을 성막함으로써 최종 내장 구배 스트레스를 형성하고, 이는 현수된 멤브레인의 바람직한 변형을 유도한다.
도 4a 내지 도 4g는 일 실시예에 따른 다양한 제조 단계에서의 MEMS 오믹 스위치(200)의 개략도이다. 도 4a는 MEMS 스위치의 백플레인 출발 재료를 도시하고, 이는 RF 전극(102) 및 앵커 전극(106)을 포함하는 복수의 전극을 갖는 기판(202)을 포함한다. 기판(202)은 단일 층 기판 또는 하나 이상의 상호 접속 층을 갖는 CMOS 기판과 같은 다층 기판을 포함할 수 있다. 또한, 전극(102, 106)에 사용될 수 있는 적절한 재료는 상이한 재료들의 다층 스택을 포함하여, 질화 티타늄, 알루미늄, 텅스텐, 구리, 티타늄 및 이들의 조합을 포함한다. 기판은 동일한 기판에 위치된 다른 디바이스들의 다른 전극들을 보호하기 위하여 전기 절연 층(204)으로 커버된다. 전기 절연 층(204)에 적합한 재료는 실리콘-산화물, 실리콘-이산화물, 실리콘-질화물 및 실리콘-옥시나이트라이드를 포함하는 실리콘계 재료을 포함한다. RF 전극의 상단에는 RF 컨택부(206)가 있고, 앵커 전극(106)의 상단에는 앵커 컨택부(206)가 있다. 컨택부(206, 208)에 사용되는 전형적인 재료는 Ti, TiN, TiAl, TiAlN, AlN, Al, W, Pt, Ir, Rh, Ru, RuO2, ITO 및 Mo 및 이들의 조합을 포함한다.
도 4b는 백플레인(backplane)에 형성되는 MEMS 캔틸레버의 하부 층(210)을 도시하는데, 이는 희생 층(302)을 성막하고, 희생 층(302)에 스트레스 층(211)과 오프닝 비아들(222)을 성막 및 패터닝하고, 레그들(216)을 포함하는 하부 캔틸레버 부분을 성막 및 패터닝(patterning) 함으로써 형성된다. MEMS 캔틸레버는 캔틸레버의 일 측에 위치된 비아(222)로 앵커 컨택부(208)에 앵커링된다. 스트레스 층(211)의 하단측은 절연 층으로 커버될 수 있으며, 절연 층은 오믹 컨택의 형성이 용이하도록 RF 컨택 층(206)에 대해여 부분적으로 제거된다.
도 4c는 MEMS 캔틸레버의 상부 층(212)의 형성을 도시한다. 추가의 희생 재료(302)가 성막되고, 하부 MEMS 층(210)에 놓이는 비아들(220, 214)의 위치들에 개구들이 생성된다. 상부 MEMS 층(212)이 성막되고 패터닝되어, 비아들(214)에 의해 연결되고 레그들(216, 218)과 앵커 비아들(220, 222)을 포함하는 전체 MEMS 캔틸레버(210, 211, 212)를 형성한다.
도 4d는 추가적인 희생 재료(302)와 절연 유전체 층(224)을 성막하여 풀업 전극을 형성하는 것을 도시한다. 전기적 절연 층(224)에 적합한 재료는 실리콘-산화물, 실리콘-이산화물, 실리콘-질화물 및 실리콘-옥시나이트라이드를 포함하는 실리콘계 재료을 포함한다. 유전체 층(224)과 희생 재료(302)는 캐비티 외형을 형성하도록 패터닝되고 이에 의해 하부 MEMS 캔틸레버 층의 부분들(238)과 상부 MEMS 캔틸레버 층의 부분들(236) 및 앵커 컨택 층(208)을 노출시킨다.
도 4e는 풀업 (제어) 전극(226)과 측벽 전기 연결부들(234)의 형성을 도시하는데, 이들은 상부 MEMS 캔틸레버 층의 노출된 부분들(236)과 하부 MEMS 캔틸레버 층의 노출된 부분들(238) 및 앵커 컨택부(208)에 연결되어 MEMS 캔틸레버(210, 212)에서 앵커 컨택부(208)로 앵커 비아들(220, 222)과 병렬로 추가 전류 경로를 제공한다.
도 4f는 유전체 재료(228)를 성막하여 캐비티 루프를 형성하는 것을 도시한다. 전기적 절연 층(228)에 적합한 재료는 실리콘-산화물, 실리콘-이산화물, 실리콘-질화물 및 실리콘-옥시나이트라이드를 포함하는 실리콘계 재료을 포함한다. 이 층은 루프에 추가적인 기계적 강도를 제공한다. 에칭 릴리즈 홀들(232)은 캐비티에 희생 재료를 노출하도록 개방된다.
도 4g는 희생 층이 릴리즈 홀들(232)을 통하여 제거되고 유전체 층(230)으로 밀폐된 후의 MEMS 스위치를 도시한다. 유전체 층(230)이 또한 에칭 릴리즈 홀들(232) 내에 성막되고 앵커에 추가적인 기계적 강도를 제공하도록 상부 MEMS 층(212)에 놓인다. 스트레스 층(211)이 하부 캔틸레버 층(210)보다 큰 인장 강도를 가지기 때문에, 캔틸레버는 RF 컨택부(206)에 닿을 때가지 아래로 편향될 것이고, 스위치는 RF 전극(102)과 앵커 전극(106) 사이에 오믹 접촉을 제공한다.
캔택팅 스위치를 사용함으로써, 패키지 내에서 다른 MEMS 디바이스에 대한 ESD 손상을 피할 수 있다. 캔택팅 스위치는 자연적으로 폐쇄 위치에 있고, 전압을 인가하면 오픈된다. 따라서, 이러한 ESD 보호 디바이스를 채용하는 MEMS 디바이스에 거의 손상이 없다.
이상에서는 본 발명의 실시예들이 기술되었으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 이하의 청구범위에 의해 한정되는 범위 내에서 다른 또는 추가의 실시예들을 도출할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. MEMS 디바이스로서,
    앵커 전극과 RF 전극이 내부에 배치된 기판;
    스트레스 층(stress layer), 하단 층, 및 상단 층을 포함하는 스위칭 소자로서, 상기 하단 층은 상기 RF 전극에 가장 가까운 상기 스위칭 소자의 제1 단부에서 비아를 통해 상단 층에 결합되고, 상기 하단 층은 상기 스위칭 소자의 제2 단부에서 상기 앵커 전극에 결합되며, 상기 스트레스 층은 인장 스트레스 하에 있고 상기 하단 층의 하단면과 접촉하는, 상기 스위칭 소자; 및
    상기 스위칭 소자 위에 배치되는 절연층;을 포함하고,
    상기 제1 단부가 상기 RF 전극과 결합하면 상기 상단 층은 상기 제2 단부에서 상기 절연층에 접촉되게 결합되는, MEMS 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 앵커 전극과 상기 하단 층 사이에 배치되는 앵커 컨택부를 더 포함하는, MEMS 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전극에 배치된 RF 컨택부를 더 포함하고,
    상기 스트레스 층은 상기 RF 컨택부와 접촉하는 위치 및 상기 RF 컨택부로부터 이격된 위치로부터 이동하는, MEMS 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스트레스 층의 하단면에 배치된 추가 절연층을 더 포함하고,
    상기 추가 절연층은 상기 RF 컨택부에 대응하는 위치에 개구를 구비하여, 상기 스트레스 층의 일 부분이 상기 RF 컨택부와 접촉하도록 노출되는, MEMS 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트레스 층의 스트레스는 상기 하단 층의 스트레스보다 강한, MEMS 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트레스 층의 하단면에 배치된 추가 절연층을 더 포함하고,
    상기 추가 절연층은 상기 RF 전극에 대응하는 위치에 개구를 구비하여, 상기 스트레스 층의 일 부분이 노출되는, MEMS 디바이스.
  7. 앵커 전극과 RF 전극이 내부에 배치된 기판;
    스트레스 층(stress layer), 하단 층, 및 상단 층을 포함하는 스위칭 소자로서, 상기 하단 층은 상기 RF 전극에 가장 가까운 상기 하단 층의 제1 단부에서 상단 층에 결합되고, 상기 하단 층은 상기 하단 층의 제2 단부에서 상기 앵커 전극에 결합되며, 상기 스트레스 층은 인장 스트레스 하에 있고 상기 하단 층의 하단면과 접촉하는, 상기 스위칭 소자;를 포함하는 MEMS 디바이스로서,
    상기 스위칭 소자에 배치되는 풀업 전극(pull-up electrode); 및
    상기 상단 층과 풀업 전극 사이에 배치되는 절연층;을 더 포함하며,
    상기 제1 단부가 상기 RF 전극과 결합하면 상기 상단 층은 제1 위치에서 상기 절연층에 접촉하도록 결합되는, MEMS 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상단 층은 제1 위치에서 하단 층으로부터 이격되는, MEMS 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상단 층은 상기 RF 전극에 인접한 위치에서 하단 층에 결합되는, MEMS 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 풀업 전극에 제1 전압을 인가함으로써 상기 RF 전극으로부터 제1 거리만큼 떨어지게 이동할 수 있는, MEMS 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 제2 전압을 인가할때 상기 RF 전극으로부터 제2 거리만큼 떨어지게 이동할 수 있고,
    상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 크며, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압보타 큰, MEMS 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 거리에 있을 때, 상기 상단 층은 상기 절연층과 접촉하는, MEMS 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 전압이 제거될 때, 상기 상단 층은 상기 절연층과 접촉을 유지하고, 상기 스트레스 층은 상기 RF 전극으로부터 이격되어 유지되는, MEMS 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 전압이 제거될 때, 상기 스트레스 층은 RF 컨택부와 접촉하는 위치로 돌아가는, MEMS 디바이스.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 스트레스 층이 RF 컨택부와 접촉할 때, 상기 상단 층은 상기 절연층과 접촉을 유지하는, MEMS 디바이스.
  16. 삭제
KR1020187016998A 2015-11-16 2016-11-15 Esd 보호를 위한 자연 폐쇄 mems 스위치 KR102632493B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562256045P 2015-11-16 2015-11-16
US62/256,045 2015-11-16
PCT/US2016/061937 WO2017087341A1 (en) 2015-11-16 2016-11-15 Naturally closed mems switch for esd protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180072837A KR20180072837A (ko) 2018-06-29
KR102632493B1 true KR102632493B1 (ko) 2024-02-02

Family

ID=57442817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187016998A KR102632493B1 (ko) 2015-11-16 2016-11-15 Esd 보호를 위한 자연 폐쇄 mems 스위치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10964505B2 (ko)
EP (1) EP3378087B1 (ko)
JP (1) JP6864684B2 (ko)
KR (1) KR102632493B1 (ko)
CN (1) CN108352277B (ko)
WO (1) WO2017087341A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109411278A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 致伸科技股份有限公司 防静电放电的按键结构
EP3725028A1 (en) * 2017-12-13 2020-10-21 Nchain Holdings Limited System and method for securely sharing cryptographic material
US11746002B2 (en) 2019-06-22 2023-09-05 Qorvo Us, Inc. Stable landing above RF conductor in MEMS device
US11705298B2 (en) * 2019-06-22 2023-07-18 Qorvo Us, Inc. Flexible MEMS device having hinged sections
US11667516B2 (en) 2019-06-26 2023-06-06 Qorvo Us, Inc. MEMS device having uniform contacts
FR3138657A1 (fr) 2022-08-08 2024-02-09 Airmems Commutateur MEMS à multiples déformations et commutateur comprenant un ou plusieurs commutateurs MEMS

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100126834A1 (en) * 2008-11-27 2010-05-27 Tamio Ikehashi Switch and esd protection element
WO2015017743A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Cavendish Kinetics, Inc Dvc utilizing mems resistive switches and mim capacitors

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5638946A (en) * 1996-01-11 1997-06-17 Northeastern University Micromechanical switch with insulated switch contact
DE19736674C1 (de) * 1997-08-22 1998-11-26 Siemens Ag Mikromechanisches elektrostatisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung
US6127908A (en) * 1997-11-17 2000-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Microelectro-mechanical system actuator device and reconfigurable circuits utilizing same
US6046659A (en) * 1998-05-15 2000-04-04 Hughes Electronics Corporation Design and fabrication of broadband surface-micromachined micro-electro-mechanical switches for microwave and millimeter-wave applications
WO2000046852A1 (en) * 1999-02-04 2000-08-10 Institute Of Microelectronics Micro-relay
US6236491B1 (en) * 1999-05-27 2001-05-22 Mcnc Micromachined electrostatic actuator with air gap
US6426687B1 (en) * 2001-05-22 2002-07-30 The Aerospace Corporation RF MEMS switch
US6869169B2 (en) * 2002-05-15 2005-03-22 Eastman Kodak Company Snap-through thermal actuator
US7352266B2 (en) 2004-02-20 2008-04-01 Wireless Mems, Inc. Head electrode region for a reliable metal-to-metal contact micro-relay MEMS switch
US7372348B2 (en) * 2004-08-20 2008-05-13 Palo Alto Research Center Incorporated Stressed material and shape memory material MEMS devices and methods for manufacturing
US20070236307A1 (en) * 2006-04-10 2007-10-11 Lianjun Liu Methods and apparatus for a packaged MEMS switch
JP4234737B2 (ja) * 2006-07-24 2009-03-04 株式会社東芝 Ｍｅｍｓスイッチ
JP2008210640A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Murata Mfg Co Ltd 静電駆動素子およびそれを備えた静電駆動デバイス
US7754986B1 (en) * 2007-02-27 2010-07-13 National Semiconductor Corporation Mechanical switch that reduces the effect of contact resistance
JP6165730B2 (ja) * 2011-09-02 2017-07-19 キャベンディッシュ・キネティックス・インコーポレイテッドＣａｖｅｎｄｉｓｈ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． Ｍｅｍｓデバイス・アンカリング

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100126834A1 (en) * 2008-11-27 2010-05-27 Tamio Ikehashi Switch and esd protection element
WO2015017743A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Cavendish Kinetics, Inc Dvc utilizing mems resistive switches and mim capacitors

Also Published As

Publication number Publication date
US20190066958A1 (en) 2019-02-28
EP3378087B1 (en) 2021-12-01
CN108352277A (zh) 2018-07-31
EP3378087A1 (en) 2018-09-26
CN108352277B (zh) 2021-02-26
US10964505B2 (en) 2021-03-30
JP2018535521A (ja) 2018-11-29
JP6864684B2 (ja) 2021-04-28
KR20180072837A (ko) 2018-06-29
WO2017087341A1 (en) 2017-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102632493B1 (ko) Esd 보호를 위한 자연 폐쇄 mems 스위치
JP6397913B2 (ja) Ｍｅｍｓ抵抗スイッチおよびｍｉｍキャパシタを利用したｄｖｃ
US6621135B1 (en) Microrelays and microrelay fabrication and operating methods
US8354901B1 (en) Thermally tolerant anchor configuration for a circular cantilever
KR20180083906A (ko) Mems rf 적용의 esd 보호
KR102554425B1 (ko) 앵커에 mims를 사용하는 dvc
KR102628886B1 (ko) Rf 스위치의 개선된 컨택
KR102654319B1 (ko) Rf 스위치의 레그와 앵커에서의 전류 처리
CN108352275B (zh) 高功率rf mems开关的热管理
KR100668614B1 (ko) 압전 구동 방식 저항형 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조방법
JP7193670B1 (ja) Ｍｅｍｓスイッチ
Shuaibu et al. Toward a polysilicon-based electrostatically actuated DC MEMS switch
CN109314018B (zh) 可变射频微机电开关

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant