KR20070108229A - 전자적 가변 커패시터 어레이 - Google Patents

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KR20070108229A
KR20070108229A KR1020077020334A KR20077020334A KR20070108229A KR 20070108229 A KR20070108229 A KR 20070108229A KR 1020077020334 A KR1020077020334 A KR 1020077020334A KR 20077020334 A KR20077020334 A KR 20077020334A KR 20070108229 A KR20070108229 A KR 20070108229A
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dielectric medium
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아메드 부타 임란
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이노베이션 엔지니어링, 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따른 전자적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이는 하부 전극; 복수 개 상부 전극; 적어도 하나의 제 1 유전 매개물; 및 복수 개 스위칭 메커니즘을 구비하고, 상기 스위칭 메커니즘은 두 개 이상의의 상부 전극과 분리가능하다.
적어도 하나의 제 1 유전 매개물은 복수개 이산의 커패시터를 구비하며, 각 이산의 커패시터는 하부 전극 및 해당하는 상부 전극과 연결될 수도 있다.
커패시터

Description

전자적 가변 커패시터 어레이{Electronically Variable Capacitor Array}
본 발명은 전기 회로에 대한 가변 커패시터를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 2005년 3월 5일자로 출원된 미합중국 가출원 제60/659,007호, "전자적 가변 이산의 (discrete) 커패시터 어레이", 및 2005년 6월 17일자로 출원된 미합중국 가출원 제60/691,500호 "전자적 가변 집적 커패시터 어레이"를 우선권 주장 출원으로하며, 해당 출원들을 참조하여 병합(incorporate)하였다.
여러가지 이유로 스위치된 커패시터 뱅크(switched capacitor banks)가 마이크로전자분야(microelectronics)에 사용된다. 예를 들어, 스위치된 커패시터 뱅크는 조정가능한 공진기의 공진(resonance)을 조절하거나, 튠 필터(tune a filter)의 또는 튠 필터로의 전달 함수를 변경하거나 또는 증폭기의 부하 임피던스를 매칭시키기 위해 사용될 수 있다.
초소형 정밀 기계 기술(MEMS; Micro Electro Mechanical System)을 사용하는 단일 결정의 집적 스위치 커패시터 뱅크에 대한 기술이 미합중국 특허 제5,880,921호에 기술되어 있다. 해당 커패시터 뱅크는 전원선과 접지선 사이에 병렬로 부착된 복수 개 스위치-커패시터 쌍을 구비한다. 각 스위치-커패시터 쌍은 커패시터와 직 렬로 연결되는 MEMS 스위치를 포함된다. MEMS 스위치 대신에 기계적인 릴레이 및 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 유사한 장치가 또한 그곳에 기술된다.
전극 사이에 유전 매개물이 위치되는 병렬 플레이트 시스템(parallel plate system)의 커패시터는 수학식 1에 의해 결정된다.
Figure 112007064678675-PCT00001
여기서 ε0 는 자유 공간 투과도(즉, 8.85418 × 10-14 F/cm), εr 는 유전 매개물질의 상대 투과도 (즉, 유전상수), A는 상부 및 하부 전극 사이의 중첩하는 면적과 동일하고, d는 두 전극 사이의 유전 매개물의 두께와 같다.
수학식 1에 기반하여, 만약 커패시터 어레이에서 복수 개 커패시터가 병렬로 전기적으로 연결되면 이것은 전극이 중첩되는 면적 증대되는 결과를 가져오게 되며, 따라서 연결된 커패시터와 연관된 커패시턴스는 실질적으로 각 커패시터와 연관된 개별 커패시턴스의 합과 같아질 것이다. 따라서, 만약 하나의 커패시터 어레이의 커패시터가 제어될 수 있고, 분리하여 연결될 수 있다면 가변 커패시터를 생산할 수 있게 된다.
가변 커패시턴스를 제공하기 위한 전자적 가변 커패시터 어레이를 제공하기 위한 방법 및 시스템이 필요하게 되었다. 본 발명은 상기 기술된 문제를 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 방법, 시스템 및 재료를 기술하기 전에 본 발명에 기술된 내용은 변화가 가능한 것이므로 제시된 특별한 방법, 시스템 및 재료에만 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 기술된 용어는 특별한 버젼 혹은 실시예만을 기술할 목적으로 사용한 것이므로 발명의 범위를 제한하는 의도로 사용되어서는 아니된다.
본 발명의 명세서 및 청구항에 기재된 단수 형태는 특별한 언급이 없는 경우에는 복수 형태도 포함하는 것으로 이해되어져야 한다. 예를 들어 하나의 "커패시터"라는 참조는 하나 이상의 커패시터들 및 본 발명의 기술 분야의 통상의 기술자에게 통용되는 동등한 범위의 용어를 포함하는 것으로 이해되어져야 한다. 만약 다른 특별한 정의가 없을 경우에는 여기에 사용된 모든 기술적이고 과학적인 용어는 본 발명의 기술 분야의 통상의 기술자에게 보편적으로 이해되는 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어져야 한다. 비록 여기에 기술된 것들과 유사하거나 동일성이 있는 어떤 방법, 재료 및 장치가 실용적으로 또는 실시예의 테스팅에 사용될 수 있지만, 보다 우선적인 방법, 재료 및 장치들이 지금부터 기술된다. 여기서 언급된 모든 공지 내용이 참조 사항으로 병합된다. 여기에 기술된 구체적인 실시예들은 우선권 효력을 위한 그러한 공지를 선행할 권리가 부여되지 않았음을 승인하는 것으로 해석되어져서는 아니된다.
일 실시예로서, 하부 전극, 복수 개 상부 전극, 적어도 하나의 제 1 유전 매개물 및 복수 개 스위칭 메카니즘을 구비하는 커패시터 어레이가 제시된다. 각 스위칭 메카니즘은 분리가능하게 전기적으로 두 개 이상의 상부 전극과 연결될 수 있다.
일 실시예로서, 하부 전극, 복수 개 상부 전극, 하부 전극 및 해당하는 상부 전극과 접촉하는 복수 개 이산의 커패시터들, 및 복수 개 스위칭 메카니즘을 구비하는 커패시터 어레이가 제시된다. 각 스위칭 메카니즘은 분리가능하게 전자적으로 두 개 이상의 상부 전극과 연결될 수 있다.
일 실시예로서, 하부 전극, 복수 개 상부 전극, 하부 전극 및 각각의 상부 전극과 접촉하는 유전 매개물, 및 복수 개 스위칭 메카니즘들을 구비하는 커패시터 어레이가 제시된다. 각 스위칭 메카니즘은 분리가능하게 전자적으로 두 개 이상의 상부 전극과 연결될 수 있다.
여기에 기술된 구체적인 실시예의 특징, 효과 및 장점은 다음의 상세한 설명, 청구항 및 도면에 의해서 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 1a 는 본 발명에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 이산 커패시터 어레이의 확대도이다.
도 1b 는 본 발명에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 이산 커패시터 어레이를 도시한다.
도 2a 내지도 2c 는 실시예에 따른 표본적인 MEM 스위치를 도시한다.
도 3 은 실시예에 따른 표본적인 이산 커패시터 어레이 및 이것의 상호연결들을 도시한다.
도 4 는 실시예에 따른 표본적인 이산 커패시터 어레이의 커패시터 대 함께 연결된 전극들의 개수의 그래프를 도시한다.
도 5 는 실시예에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 집적된 커패시터 어레이를 도시한다.
도 6 은 실시예에 따른 표본적인 집적된 커패시터 어레이 및 이것의 상호연결들을 도시한다.
도 7 은 실시예에 따른 표본적인 집적된 커패시터 어레이 대(vs.) 함께 연결된 전극들의 개수의 그래프를 도시한다.
도 8a 및 도 8b 는 실시예에 따른 전자적으로 변화가능한 커패시터 어레이의 전극들을 연결하는 표본적인 순서들을 도시한다.
도 1a 는 본 발명에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 이산 커패시터 어레이의 확대도이다.
도 1a 를 참조하면, 전자적으로 변화가능한 이산 (discrete) 커패시터 어레이는 하부 전극 (105), 다수의 상부 외부 전극들 (110), 다수의 상부 내부 전극들 (115), 다수의 이산 커패시터들 (120), 및 상부 전극들 사이의 다수의 스위칭 메커 니즘들 (125) 을 포함한다.
실시예에서, 하부 전극 (105) 은 내부 금속화 레이어를 포함할 수도 있다. 실시예에서, 하부 전극 (105) 은 제 1 유전체 레이어 (130) 의 상부위에 위치할 수도 있다. 제 1 유전체 레이어 (130) 는 유전체 수단으로 제조될 수도 있다. 실시예에서, 제 1 유전체 레이어 (130) 는 예를 들어, Al2O3, AIN, BeO 및/또는 당해 기술분야의 당업자에게 자명한 다른 어떠한 유전체 수단을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 하부 전극 (105) 은 내부 금속화 레이어로부터 제 1 유전체 레이어 (130) 의 반대쪽 면 위에 위치한 외부 금속화 (metallization) 레이어 (미도시) 을 더 포함할 수도 있다. 실시예에서, 하나 또는 하나이상의 내부 및 외부 금속화 레이어들은 예를 들어, 직접 결합된 구리 (Direct Bonded Copper: DBC), 알루미늄, 금 및/또는 현재 또는 미래에 당업계의 당업자에게 자명한 다른 모든 전도성의 금속을 포함할 수도 있다. 실시예에서, 하나 또는 하나이상의 내부 및 외부의 금속화 레이어들은 제 1 유전체 레이어 (130) 위쪽으로 스크린-프린트 되고/또는 증착될 수도 있다.
실시예에서, 상부 전극들 (110) 은 하나 또는 그 이상의 금속화 레이어들 및/또는 제 1 유전체 레이어 (135) 를 포함할 수도 있다. 실시예에서, 각각의 상부 전극 (110) 의 하나 또는 그 이상의 금속화 레이어들은 예를 들어, DBC, 알루미늄, 금 및/또는 현재 또는 미래에 당업계의 당업자에게 자명한 다른 모든 전도성의 금속을 포함할 수도 있다.
외부의 금속화 레이어는 제 2 유전체 레이어 (135) 의 제 1 면 (side) 상에 패턴되어져서 개별적인 상부 외부의 전극들 (110) 을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 내부의 금속화 레이어는 제 2 유전체 레이어 (135) 의 제 2 면상에 패턴되어 개별적인 상부 내부의 전극들 (110) 을 형성할 수도 있다.
실시예에서, 각각의 상부의 외부 전극 (110) 은 전극 쌍을 형성하기 위하여 상부의 내부 전극 (115) 에 대응할 수도 있다. 제 2 절연체 레이어 (135) 를 통하여 금속화된 비어들 (via) (미도시) 을 사용하여, 전극 쌍들은 전기적으로 서로 연결될 수도 있다. 그와 같이, 전극 쌍의 하나의 전극에 형성된 모든 전기적 연결은 전극 쌍의 다른 전극에 전기적으로 연결되는 결과를 가져온다. 따라서, 각각의 전극 쌍은 이후로 상부 전극이라 간단히 명명할 것이다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 각각의 이산 커패시터 (120) 의 제 1 전극은 하부 전극 (105) 의 내부 금속화 레이어에 전기적으로 연결될 수도 있다. 그와 같이, 하부 전극 (105) 은 커패시터 어레이 (100) 에서 모든 이산 커패시터들 (120) 에 대한 공통전극을 형성할 수도 있다. 선택적인 실시예에서, 다수의 하부 전극 (105) 의 영역들은 하나 또는 그 이상의 이산 커패시터들 (120) 에 대한 공통전극을 각각 형성할 수도 있다. 각각의 영역들은 다른 어떠한 영역들에 대하여 전기적으로 연결되어 있지 않다. 각각의 이산 커패시터 (120) 의 제 2 전극은 대응하는 상부의 내부 전극 (115) 에 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 이산 커패시터들은 세라믹으로 구성될 수도 있다.
도 1a 에 도시된 상부 전극들 (110) 의 개수와 배열은 임의적이다. 실시예 에서, 더 많거나 또는 더 적은 수의 전극들 (110) 이 사용될 수도 있다. 실시예에서, 상부 전극들 (110) 은 임의의 폭과 길이를 2 차원적인 어레이로 배열될 수도 있다. 실시예에서, 상부 전극들 (110) 은 변화하는 크기들의 전극들 사이의 하나 또는 그 이상의 갭들을 가진 2 차원의 어레이로서 배열될 수도 있다. 실시예에서, 각각의 상부 전극 (110) 의 폭과 길이는 상부 전극들 사이에서 변할 수도 있고, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 균일한 폭과 길이가 아닐 수도 있다.
도 1b 는 본 발명에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 이산 커패시터 어레이를 도시한다.
도 1b 를 참조하면, 조립된 전자적으로 변화가능한 이산 커패시터 어레이 (100) 는 한쪽 면 위에는 하나의 공통전극 (105) 와 전기적으로 연결되고, 다른 쪽 면 위는 개별적인 상부 전극들 (110) 과 전기적으로 연결된 다수의 이산 커패시터들 (120) 을 포함할 수도 있다. 실시예에서, 인접하는 상부 전극들 (110) 은 하나 또는 그 이상의 스위칭 메커니즘들 (125) 을 사용하여 분리할 수 있도록 전자적으로 연결될 수도 있다.
각각의 스위칭 메커니즘 (125) 은 하나 또는 그 이상의, 예를 들어, 마이크로 전기 기계적 (Micro Electro Mechanical: MEM) 스위치, PiN 다이오드 스위치, 고체 릴레이, 필드 효과 트랜지스터 및/또는 당업계의 당업자에게 자명한 임의의 어떠한 스위칭 메커니즘을 포함할 수도 있다. 비록 아래에 기술된 실시예는 MEM 스위치들로 구성되지만, 당해 기술분야의 당업자들에게는 상기에 기술된 것들을 포 함하는 임의의 어떠한 스위칭 메커니즘을 가지고 동일한 오퍼레이션들이 수행될 수도 있다는 것이 명백하다.
실시예에서, 하나 또는 하나 이상의 스위칭 메커니즘들 (125) 은 상부 전극들 (110) 사이의 어떠한 오리엔테이션 내에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 스위칭 메커니즘 (125) 은 상부 위에, 동일한 평면내에, 및/또는 상부 전극 (110) 의 아래에 놓여질 수도 있어서, 분리할 수 있게 전기적으로 연결된 수도 있다.
도 2a 내지도 2c 는 실시예에 따른 표본적인 MEM 스위치를 도시한다.
도 2a 에 도시된 바와 같이, MEM 스위치 (140) 는, 제 1 상부 전극에 전기적으로 연결된 캔틸레버 (cantilever) (205) 와 제 2 상부 전극에 전기적으로 연결된 수신부 (210) 를 포함할 수도 있다. MEM 스위치 (140) 는 전압원에 전기적으로 연결된 액츄에이터 (215) 를 더 포함할 수도 있다. OFF 전압 레벨이 액츄에이터 (215) 에 공급이 되는 경우에는, 도 2b 에 도시된, MEM 스위치 (140) 의 캔틸레버 (205) 와 수신부 (210) 사이에서 개방 연결 (open connection) 의 결과를 가져올 수도 있다. 반대로, ON 전압 레벨이 액츄에이터 (215) 에 공급이 되는 경우에는, 도 2c 에 도시된, MEM 스위치 (140) 의 캔틸레버 (205) 와 수신부 (210) 사이에서 폐쇄 연결 (closed connection) 의 결과를 가져올 수도 있다.
도 3 은 실시예에 따른 표본적인 이산 커패시터 어레이 및 이것의 상호연결들을 도시한다.
도 3 을 참조하면, 4 개의 상부 전극들 (305a-d) 는 인접하는 전극들 사이의 상호연결들 (310a-d) 을 가질 수도 있다. 더 적거나 더 많은 수의 연결들은 본 발명의 영역내에서 상부 전극들 (305a-d) 사이에서 형성될 수도 있다. 게다가, 다른 회로와의 전기적인 연결은, 예를 들어, 상부 전극 (305a) 과의 연결 및 예를 들어, 하부 전극 (105) 과의 연결에 의해 형성될 수도 있다. 실시예에서, 각각의 상호연결 (310a-d) 은 하나 또는 그 이상의 MEM 스위치들 및 MEM 스위치의 액츄에이터에 공급되는 전압을 제어하는 제어 메카니즘 (미도시) 을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 상호연결 (310a) 와 관련된 MEM 스위치에 대한 액츄에이션 전압이 ON 이 되면, MEM 스위치는 폐쇄 연결을 형성할 수도 있고, 따라서 상부 전극들 (305a, 305b) 을 전기적으로 연결한다. 그 결과, 표면 영역이 상부 전극 (305a) 및 상부 전극 (305b) 모두를 포함하기 때문에, 연결 (315) 과 연결 (320) 사이에 연결된 커패시터의 전체 표면 영역은 증가할 수도 있다. 따라서, 연결 (315) 과 연결 (320) 사이의 커패시턴스는 그와 마찬가지로 증가할 수도 있다.
유사하게, 상호연결 (310b) 와 관련된 MEM 스위치에 대한 액츄에이션 전압이 ON 이 되면, 상부 전극들 (305a, 305b) 을 전기적으로 연결될 수도 있다. 유사하게, 상호연결들 (310c 또는 310d) 와 관련된 MEM 스위치에 대한 액츄에이션 전압이 ON 이 되면, 상부 전극들 (305b 및 305d, 또는 305c 및 305d) 각각은 전기적으로 연결될 수도 있다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 상호연결들 (310a-d) 를 액티베이팅 및/또는 디-액티베이팅함으로써, 연결 (315) 및 연결 (320) 사이의 커패시턴스는 변화할 수도 있다.
실시예에서, 310a-d 와 같은 하나 또는 그 이상의 상호연결들은, 서로 연결하는 상부 전극들 (305a-d) 사이의 어떠한 오리엔테이션에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 상호연결 (310a) 는 분리할 수 있게 전기적으로 연결되는 하나 또는 그 이상의 상부 전극들 (305a 및/또는 305b) 의 상부 위에, 동일한 평면내에, 및/또는 아래에 위치할 수도 있다.
도 4 는 실시예에 따른 표본적인 이산 커패시터 어레이의 커패시터 대 함께 연결된 전극들의 개수의 그래프를 도시한다.
도 4 에 도시한 바와 같이, 제 1 커패시터 (예를 들어, 상부 전극이 외부 회로에 여결된 커패시터) 는 100 pF 의 커패시턴스를 가질 수도 있고, 나머지 커패시터들은 각각 10 pF 의 커패시턴스를 가질 수도 있다. 하나 또는 그 이상의 커패시터들에 대한 다른 값들은 본 발명이 개시된 영역내에서 사용될 수도 있다. 실시예에서, 100개의 이산 커패시터들을 가지는 커패시터 어레이의 사이즈는 가로가 약 12.5 ㎝ 이고, 세로가 7.5 ㎝ 일 수도 있다. 다른 사이즈들도 가능하다. 더 많거나 더 적은 수의 이산 커패시터들 및/또는 서로 다른 물리적인 차원들을 가지는 커패시터 어레이들은 본 발명이 개시하는 영역내에서 사용될 수도 있다.
도 5 는 실시예에 따른 표본적인 전자적으로 변화가능한 집적된 커패시터 어레이를 도시한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 대안의 실시예는 하부 전극 (505), 유전체 레이어 (510), 다수의 상부 전극들 (515), 및 다수의 스위칭 메커니즘들 (520) 을 포함 하는 전자적으로 변화가능한 집적된 커패시터 어레이를 포함할 수도 있다.
하부 전극 (505) 은 예를 들어, 금속화 레이어 및/또는 전기적으로 절연하는 물질을 포함할 수도 있다. 실시예에서, 하부 전극 (505) 의 금속화 레이어는 예를 들어, 구리, 알루미늄, 금 및/또는 기술분야에 속하는 당업자에게 자명한 모든 전도체의 금속을 포함할 수도 있다. 실시예에서, 금속화 레이어는 모든 알려진 반도체 제조공정을 사용하여 전기적으로 절연하는 물질 위로 증착될 수도 있다. 실시예에서, 전기적으로 절연하는 물질은 SiO2 를 포함할 수도 있다.
유전체 레이어 (510) 는 커패시터 어레이에 대해 적당한 유전체 상수를 제공하는 유전체 매개물을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 유전체 레이어 (510) 는 예를 들어, SiO2 , 유기적이고 무기적인 유전체들 및/또는 해당 기술분야의 당업자에게 자명한 모든 반도체 유전체 매개물을 포함할 수도 있다. 실시예에서, 유전체 레이어 (510) 는 하부 전극의 면 (side) 위에 증착될 수도 있다.
다수의 상부 전극들 (515) 은 유전체 레이어 (510) 의 상부 위에 증착되고/또는 자랄 수도 있다. 상부 전극들 (515) 은 개별적인 상부 전극들로서 패턴될 수도 있다. 실시예에서, 각각의 상부 전극 (515) 은 예를 들어, 구리, 알루미늄, 금 및/또는 해당 기술분야의 당업자에게 자명한 모든 전도성의 금속을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 반도체 제조공정은 인접하는 상부 전극들 (515) 사이의 스위칭 메카니즘 (520) 을 설치하기 위하여 사용될 수도 있다. 각각의 스위칭 메카니즘은 하나 또는 그 이상의 MEM 스위치, PiN 다이오드들, 고체 (solid state) 릴레이, 필드 효과 트랜지스터 및/또는 해당기술분야의 당업자에게 자명한 모든 스위칭 메카니즘을 포함할 수도 있다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 조립된 전자적으로 변화가능한 집적된 커패시터 어레이 (500) 는 한쪽 면 위에는 공통전극 (505) 과 연결된 다수개의 커패시터들 및 다른 쪽 면 위에는 전기적 스위칭 메카니즘들 (520) 을 가지는 개별적인 전극들 (515) 와 전기적으로 균등할 수도 있다. 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 스위칭 메카니즘들 (520) 은 상부 전극들 (515) 사이의 모든 오리엔테이션 내에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 스위칭 메카니즘 (520) 은 분리할 수 있도록 전기적으로 연결하는 상부 전극 (515) 의, 상부 위에, 동일한 평면내에, 및/또는 아래에 위치할 수도 있다.
도 6 은 실시예에 따른 표본적인 집적된 커패시터 어레이 및 이것의 상호연결들을 도시한다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 4 개의 상부 전극들 (605a-d) 은 인접하는 전극들 사이의 상호연결들 (610a-d) 을 가질 수도 있다. 게다가, 다른 회로와의 전기적인 연결은, 예를 들어, 상부 전극 (605a) 과의 연결 및 예를 들어, 하부 전극 (505) 과의 연결에 의해 형성될 수도 있다. 실시예에서, 각각의 상호연결 (610a-d) 은 하나 또는 그 이상의 MEM 스위치들, PiN 다이오드들, 고체 (solid state) 릴레이, 필드 효과 트랜지스터 및/또는 해당기술분야의 당업자에게 자명한 모든 스위 칭 메카니즘, 및 하나 또는 그 이상의 스위칭 메카니즘들을 액티베이팅하기 위한 전압을 제어하는 제어 메카니즘 (미도시) 을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 상호연결 (610a) 와 관련된 스위칭 메카니즘용 액츄에이션 전압이 ON 벨에 있으면, 스위칭 메카니즘은 폐쇄 연결을 형성할 수도 있고, 따라서 상부 전극들 (605a, 605b) 을 전기적으로 연결한다. 그 결과, 표면 영역이 상부 전극 (605a) 및 상부 전극 (605b) 모두를 포함하기 때문에, 연결 (615) 과 연결 (620) 사이에 연결된 커패시터의 전체 표면 영역은 증가할 수도 있다. 따라서, 연결 (615) 과 연결 (620) 사이의 커패시턴스는 그와 마찬가지로 증가할 수도 있다.
유사하게, 상호연결 (610b) 와 관련된 액티베이션 전압이 ON 이 되면, 상부 전극들 (605a, 605b) 은 전기적으로 연결될 수도 있다. 유사하게, 상호연결들 (610c 또는 610d) 와 관련된 MEM 스위치들에 대한 액티베이션 전압들이 ON 이 되면, 상부 전극들 (605b 및 605d, 또는 605c 및 605d) 은 각각 전기적으로 연결될 수도 있다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 상호연결들 (610a-d) 를 액티베이팅 및/또는 디-액티베이팅함으로써, 연결 (615) 및 연결 (620) 사이의 커패시턴스는 변화할 수도 있다.
실시예에서, 610a-d 와 같은 하나 또는 그 이상의 상호연결들은, 서로 연결하는 상부 전극들, 즉 605a-d 와 같은, 사이의 어떠한 오리엔테이션 내에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 상호연결 (610a) 는 분리할 수 있게 전기적으로 연결하는 하나 또는 그 이상의 상부 전극들 (605a 및/또는 605b) 의 상부 위에, 동일한 평면내에, 및/또는 아래에 위치할 수도 있다.
도 7 은 실시예에 따른 표본적인 집적된 커패시터 어레이 대(vs.) 함께 연결된 전극들의 개수의 그래프를 도시한다.
도 7 에 도시된 그래프는, 약 20 ㎛ 의 두께의 SiO2 (유전체 레이어) 및 가로가 약 1.5 mm 이고 세로가 약 1.5 mm 의 차원을 가지는 상부 전극들을 가지고 형성된 개별적인 커패시터들에 기초하고 있다. 실시예에서, 100개의 커패시터들을 가지는 커패시터 어레이의 전체적인 사이즈는 가로가 약 2.5 ㎝ 이고, 세로가 2.5 ㎝ 일 수도 있다. 다른 사이즈들도 가능하다.
도 8a 및 도 8b 는 실시예에 따른 전자적으로 변화가능한 커패시터 어레이의 전극들을 연결하는 표본적인 순서들을 도시한다.
도 8a 는 이산적 및/또는 집적된 커패시터 어레이의 스위칭 메카니즘을 ON 하는 제 1 의 표본적인 순서를 도시한다. 도 8a 에 도시된 바와 같이, 외부에 전기적으로 연결된 상부 전극까지의 가장 가까운 거리를 가지는 상부 전극들은, 다른 상부 전극들에 앞서서 외부에 전기적으로 연결된 상부 전극에, 전기적으로, 직접적 또는 간접적으로 연결될 수도 있다.
도 8b 는 는 이산적이거나 또는 집적된 커패시터 어레이에서 스위칭 메카니즘을 ON 하는 제 2 의 표본적인 순서를 도시한다.
도 8b 에 도시된 바와 같이, 커패시터 어레이의 제 1 컬럼내의 외부적으로 전기적으로 연결된 상부 전극에 가장 가까운 상부 전극들은 외부적으로 전기적으로 연결된 상부 전극에 먼저 전기적으로 연결될 수도 있다. 제 1 컬럼내의 모든 상부 전극들이, 직접적으로 또는 간접적으로 외부적으로 전기적으로 연결된 상부 전극에 연결되면, 인접하는 컬럼내의 상부 전극들은 직접적 또는 간접적으로, 순차적으로 외부에 전기적으로 연결된 상부 전극 등등에 순차적으로 연결될 수도 있다.
스위칭 메카니즘을 ON 하기 위한 다른 순서들은 본 발명의 범위내에서 실시될 수도 있고, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명할 것이다.
실시예에서, 전자적으로 변화가능한 커패시터 어레이는 외부 회로와 병렬 및/또는 직렬로 외부회로와 연결될 수도 있다. 실시예에서, 전자적으로 변화가능한 커패시터 어레이는, 예를 들어, 전자 튜닝 회로들, 전자 매칭 네트워크들 및/또는 전자적 최적화 회로들과 같이, 다양하게 응용되어 사용될 수도 있다.
대안의 및/또는 추가적인 회로들은 본 발명의 개시된 범위내에서 전자적으로 변화가능한 커패시터 어레이들을 사용할 수도 있고, 이러한 사실은 해당기술분야의 당업자에게 또한 자명하다.
본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되었지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 본 발명은 이에 의하여 제한되는 것은 아니고, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위 내에서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 하부 전극;
    복수 개 상부 전극;
    적어도 하나의 제 1 유전 매개물; 및
    복수 개 스위칭 메커니즘을 구비하고, 상기 스위칭 메커니즘은 두 개 이상의의 상부 전극과 분리가능하게 전자적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 유전 매개물은 복수개 이산의 커패시터를 구비하며, 각 이산의 커패시터는 하부 전극 및 해당하는 상부 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 제 1 유전 매개물은 하부 전극 및 각 상부 전극과 연결되는 유전 매개물을 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 전극은 제 1 메탈라이제이션층(metallization layer)으로 구비되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 하부 전극은 제 2 유전 매개물을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 유전 매개물은 Al2O3; AlN; 및 BeO 중의 하나 이상의 물질로 구비되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 하부 전극은 제 2 메탈라이제이션층을 더 구비하고, 상기 제 1 메탈라이제이션층은 상기 제 2 유전 매개물을 통하여 상기 제 2 메탈라이제이션층과 전기 적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  8. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 상부 전극은 제 1 메탈라이제이션층과 제 2 메탈라이제이션층을 구비하고, 상기 제 1 메탈라이제이션층과 상기 제 2 메탈라이제이션층은 제 2 유전층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  9. 제 1항에 있어서,
    복수 개 스위칭 메카니즘은
    초소형 정밀 기계 스위치(micro electro mechanical switch);
    핀 다이오드,
    고체 소자를 이용한 릴레이(solid state switch), 및
    전계 효과 트랜지스터
    중의 적어도 하나 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  10. 제 1항에 있어서,
    상부 전극 및 하부 전극은 외부 회로와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  11. 하부 전극,
    복수 개 상부 전극,
    각각이 상기 하부 전극 및 상응되는 상기 상부 전극과 연결되는 복수 개 이산의 커패시터, 및
    분리가능하게 전자적으로 두 개 이상의 상부 전극과 연결되는 복수 개 스위칭 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  12. 제 11항에 있어서,
    상부에 상기 하부 전극이 위치되는 제 1 유전 매개물; 및
    상부에 상기 복수 개 상부 전극이 위치되는 제 2 유전 매개물을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 유전 매개물은 Al2O3; AlN; 및 BeO 중의 하나 이상의 물질로 구비 되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  14. 제 11 항에 있어서,
    제 1 상부 전극과 제 2 상부 전극 사이에 위치한 스위칭 메카니즘이 ON 신호를 받았을 때, 제 1 상부 전극과 제 2 상부 전극은 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  15. 제 11 항에 있어서,
    제 1 상부 전극 및 하부 전극은 각각 전기적으로 외부 회로와 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  16. 하부 전극;
    복수 개 상부 전극;
    하부 전극 및 상부 전극과 접촉하는 유전 매개물; 및
    분리가능하게 전자적으로 적어도 두 개 이상의 상부 전극과 연결되는 복수 개 스위칭 메카니즘을 구비하는 커패시터 어레이.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 유전 매개물은 SiO2; 유기 유전체; 및 무기 유전체 중에서 선택된 하나 이상의 물질로 구비되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  18. 제 16항에 있어서,
    제 1 상부 전극과 제 2 상부 전극 사이의 스위칭 메카니즘이 ON 신호를 받았을 때, 제 1 상부 전극이 제 2 상부 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 커패시터 어레이.
  19. 제 16항에 있어서,
    제 1 상부 전극 및 하부 전극은 각각 외부 회로와 전기적으로 연결되는 특징으로 하는 커패시터 어레이.
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