TW201521349A - 用於微機電系統裝置之控制電路繞線組態 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種用於建構一MEMS系統(100)之方法，其包含首先在一基板(102)之一表面上沈積由介電材料形成之第一複數個薄膜層(104、106、108、110)。該第一複數個薄膜層包含平行於該表面在該基板上延伸一距離之至少一個導電跡線(124、125)。然後沈積第二複數個層(300、302、304、306)以形成至少一個MEMS裝置(10)。該MEMS裝置回應於施加至一第一輸入端子(126)之一控制信號且自該導電跡線至該輸入端子形成一電連接。

Description

用於微機電系統裝置之控制電路繞線組態

本發明配置係關於晶圓位準RF裝置，且特定而言係關於用於微波及毫米波通信中所使用之裝置之控制電路。

諸多通信系統在高頻帶中操作。舉例而言，在高達300GHz之頻率下操作之通信系統係已知的。在此等類型之系統中，可自使用三維微結構來形成RF電路及組件而獲得某些益處。已知，可藉由利用順序建造程序而形成此等三維微結構。舉例而言，第7,012,489號及第7,898,356號美國專利闡述用於製作同軸波導微結構之方法。此等程序提供傳統薄膜技術之一替代方案，但亦呈現與其有效用於各種RF裝置之有利實施有關之新設計挑戰。

一種用於建構一MEMS系統之方法包含：首先在一基板之一表面上沈積由介電材料形成之第一複數個薄膜層。將平行於該表面在該基板上延伸一距離之至少一個導電跡線包含於該第一複數個薄膜層中。該方法進一步包含：隨後在該複數個薄膜層上方沈積第二複數個層。該第二複數個層包含各自為一導電材料及一介電材料之至少一個層以形成至少一個MEMS裝置。因此，該導電跡線形成於該基板上在該MEMS裝置下面。該MEMS裝置經建構以使得其回應於施加至一第一 輸入端子之一控制信號。該方法進一步涉及自該至少一個導電跡線至該輸入端子形成一電連接。

10‧‧‧微機電系統裝置/例示性微機電系統裝置

12‧‧‧接觸部分

14‧‧‧致動器部分/靜電致動器部分/致動部分

16‧‧‧滑梭/懸置滑梭

27‧‧‧接地平面

28‧‧‧接地殼體/導電接地殼體

30‧‧‧內部通道/通道

34‧‧‧第一內導體

36‧‧‧第二內導體

37‧‧‧介電橫向構件/電絕緣橫向構件/橫向構件

38a‧‧‧第一端

38b‧‧‧內導體端/第二端

40a‧‧‧第一端

40b‧‧‧內導體端/第二端

42‧‧‧輸入埠

44‧‧‧氣隙/輸出埠

50‧‧‧氣隙

52‧‧‧細長主體/主體

53a‧‧‧電絕緣第一部分/第一部分

53b‧‧‧鄰接導電第二部分/導電第二部分/第二部分

53c‧‧‧電絕緣第三部分/第三部分

53d‧‧‧導電第四部分/第四部分

56a‧‧‧導電第一座架/第一座架

56b‧‧‧第二座架

62‧‧‧底座

64‧‧‧樑部分

74‧‧‧指狀件

76‧‧‧氣隙

80‧‧‧主體

82a‧‧‧第一引線/引線

82b‧‧‧第二引線/引線

86‧‧‧支腿

88‧‧‧鄰接頂部部分/頂部部分

90a‧‧‧第一半體

90b‧‧‧第二半體

100‧‧‧系統/例示性系統/射頻電路/微機電系統

102‧‧‧介電基板/基板

104‧‧‧薄膜介電層/接地平面層/接地平面/層/薄膜層

106‧‧‧薄膜介電層/薄膜層/層

108‧‧‧薄膜介電層/薄膜層/層

110‧‧‧薄膜介電層/薄膜層/層

112‧‧‧射頻傳輸線/同軸傳輸線

114‧‧‧射頻傳輸線

117‧‧‧微機電系統裝置/第二微機電系統裝置

118‧‧‧轉換器/直流至直流轉換器

122‧‧‧埠/導通體/導電導通體

124‧‧‧導電跡線/跡線

125‧‧‧導電跡線/跡線

126‧‧‧導通體/導電導通體/第一輸入端子

128‧‧‧導通體/導電導通體

130‧‧‧導通體/導電導通體

132‧‧‧導通體/導電導通體

141‧‧‧靜電致動器部分/致動器部分

201‧‧‧底座總成/基板

300‧‧‧第二光阻劑層/層

302‧‧‧第三光阻劑層/層

304‧‧‧第四光阻劑層/層

306‧‧‧第五光阻劑層/層

428‧‧‧經曝露部分

430‧‧‧經曝露部分

432‧‧‧經曝露部分

528‧‧‧導電導通體部分

530‧‧‧導電導通體部分

532‧‧‧導電導通體部分

625‧‧‧經曝露部分

628‧‧‧經曝露部分

630‧‧‧經曝露部分

632‧‧‧經曝露部分

728‧‧‧導電導通體部分

730‧‧‧導電導通體部分

732‧‧‧導電導通體部分

822‧‧‧經曝露部分

826‧‧‧經曝露部分

828‧‧‧經曝露部分

830‧‧‧經曝露部分

832‧‧‧經曝露部分

2-2‧‧‧線

B-B‧‧‧線

C-C‧‧‧線

將參考以下繪製圖闡述實施例，其中貫穿各圖相似編號表示相似物項，且其中：圖1係對於理解本發明係有用之一例示性系統之一透視圖。

圖2係沿著圖1中之線2-2截取之一剖面圖。

圖3至圖9展示可用來建構用於圖1及圖2中之例示性系統之一基板之一系列處理步驟。

圖10係可用於本發明中之一MEMS裝置之一透視圖。

圖11係圖21中之MEMS裝置之一部分之一俯視圖。

圖12至圖22展示可用來在一RF基板之基板上建構一MEMS裝置之一系列處理步驟。

參考附圖闡述本發明。該等圖未按比例繪製且僅提供其以圖解說明本發明。為圖解說明起見，下文參考實例性應用來闡述本發明之數種態樣。應理解，陳述眾多特定細節、關係及方法以提供對本發明之一完全理解。然而，熟習此項技術者將容易地認識到，可在不具有特定細節中之一或多者之情況下或藉助其他方法實踐本發明。在其他例項中，未詳細展示眾所周知之結構或操作以避免模糊本發明。本發明不受所圖解說明之動作或事件定序限制，此乃因某些動作可以不同次序發生及/或與其他動作或事件同時發生。另外，並非需要所有所圖解說明之動作或事件來實施根據本發明之一方法。

本發明係關於用於建構如圖1及圖2中所展示之一系統100之一方法。該方法涉及在一介電基板102之一表面上沈積複數個層以形成一個三維微結構。該複數個層可包含各自為一導電材料、一介電材料及 一犧牲材料之至少一個層，該等層用來形成至少一個MEMS裝置10、117。可使用習知處理方法(諸如第7,012,489號及第7,898,356號美國專利中所揭示之彼等處理方法)來製作MEMS裝置。

MEMS裝置10、117可至少部分地安置於一接地平面27上。在某些實施例中，沈積於一基板102上之三維微結構可包含某些其他裝置，諸如射頻(RF)傳輸線112、114。如此項技術中已知，此等傳輸線可包含一接地殼體28以及同軸安置於該接地殼體內之第一內導體34及第二內導體36。可藉由一或多個介電橫向構件37支撐該等內導體。

MEMS裝置有利地經設計以使得其可回應於一控制信號。在本文中所闡述之本發明之某些實施例中，該控制信號可係一DC電壓。但是，本發明並不限於此方面且其他類型之控制信號亦係可能的。複數個薄膜介電層104、106、108、110形成於基板102上。在該複數個薄膜介電層內，提供一或多個導電跡線124、125且該等導電跡線可在剖面內延伸一距離。更特定而言，該一或多個導電跡線可平行於基板102之主要平坦表面延伸，且可連接至至少一個MEMS裝置10以促進控制信號之傳遞。

MEMS裝置可包含至少一個致動器部分14(諸如一靜電致動器)。在此一情景中，控制信號藉助靜電致動器有利地提供一動力以用於導致一滑梭16之一移動。安裝至基板之一最上部層之表面之一轉換器118可用於產生控制信號。舉例而言，該轉換器可經配置以接收具有一第一電壓之一第一信號且將該第一電壓轉換為一第二電壓以形成控制信號。在其中一靜電致動器用於MEMS裝置中之情形中，出於致動目的通常需要一相對高之電壓DC信號。在此一情景中，第一電壓及第二電壓可各自係DC電壓且出於驅動致動器之目的第二電壓可實質上大於第一電壓。顯而易見地，本文中所闡述之例示性系統中之MEMS裝置可包含一滑梭16，該滑梭經配置以控制一導電開關接觸件 136之一位置。該導電開關接觸件經配置以使得可藉由細長主體將其重新定位以選擇性地形成一電連接(例如與第一內導體34之一部分)。因此，應瞭解，MEMS裝置可係一RF開關之一部分。

在如本文中所闡述之配置之情況下，導電跡線可橫越至少一個MEMS裝置10、117之一部分下面。該等導電跡線在介電薄膜層內沿大體平行於基板102之表面之一方向且在MEMS裝置下面延伸。

現在將進一步詳細地闡述例示性系統100之結構。基板102可由高電阻性硝酸鋁(AIN)形成，或由諸如矽(Si)、玻璃、矽鍺(SiGe)或砷化鎵(GaAs)之其他介電材料形成。導電層及接地平面層104各自由諸如銅(Cu)之一高度導電材料形成。當然，出於此目的可使用其他導電材料。介電層由一電絕緣介電材料形成。出於此目的，可接受介電材料包含聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺及苯并環丁烯。多種多樣之其他介電材料可係可接受的，條件係此等材料與如下文所闡述之製造程序相容。

在圖1及圖2中，概念地且以示意形式展示MEMS裝置10以便避免模糊本發明。然而，應理解，MEMS裝置包含至少一個靜電致動器部分14。可與本發明一起使用任何適合之MEMS裝置。然而，有利地係，使用與安置於介電子層上之其他三維微結構之建構一致之處理方法來建構MEMS裝置。

在所展示之實施例中，MEMS裝置10係一RF開關。照此，靜電致動器部分14經組態以使滑梭16移動以用於斷開及閉合一接觸件。在圖1中所展示之實例中，同軸傳輸線112包含位於接地殼體28之一壁中之一埠122。埠122有利地由形成於如所展示之接地殼體之壁中之一開口界定。滑梭16可通過由埠122界定之開口。滑梭16較佳地至少部分地由一介電材料形成且經組態以使得可藉由致動器部分14使其沿如所 展示之箭頭之方向移動。滑梭16之移動可致使導電指狀件74分別實體上嚙合內導體端38b、40b。

導電指狀件74藉由斷開或閉合兩個內導體端38b、40b之間的一RF電路而提供一切換功能。應理解，所展示之切換配置僅係例示性的。涉及MEMS RF切換裝置之諸多其他類型之切換配置亦係可能的且所有此等切換配置意欲包含於本發明之範疇內。舉例而言，替代使指狀件74沿所展示之方向移動，滑梭16可係懸臂式的。在彼情形中，細長主體可使一接觸元件相對於所展示之方向橫向地(亦即，相對於基板102向上及向下)移動以執行一類似切換功能。可使用上文所闡述之順序建造程序來形成MEMS裝置10。

包含於MEMS裝置10中之靜電致動器部分14之操作可需要一相對高之DC電壓。為提供此相對高之DC電壓，利用一轉換器118可係有利的。轉換器118可呈經組態以用於將一第一DC電壓轉換成第二DC電壓之一微電路晶片之形式。舉例而言，轉換器118可係經組態以用於基於一較低電壓DC輸入產生一相對高之電壓DC輸出之一DC-DC切換轉換器。此類型之DC轉換器在此項技術中係眾所周知的且因此將不在此處進行詳細闡述。然而，應注意，轉換器118可以一積體電路晶片之形式經提供，該積體電路晶片接合至安置於基板102之表面上之介電層中之一最上部介電層。舉例而言，轉換器118可使用有時稱作一覆晶接合方法之一習用受控崩潰晶片連接(C4)方法附接至最上部介電層。

必須將來自轉換器118之高壓輸出提供至MEMS裝置以便操作靜電致動器部分14。在包含三維微結構之一單個MEMS裝置架構中，可相對容易地完成此高電壓耦合。舉例而言，可使用導線接合方法及/或可在一基板102之一最上部表面上安置一或多個電路跡線。但是，當一特定系統變得更複雜時，高電壓佈線之繞線變成一問題。舉例而 言，可期望使高電壓信號自一單個轉換器繞線至包含靜電致動器之複數個MEMS裝置，所有該等靜電致動器需要一相對高之DC電壓以便操作。舉例而言，一例示性系統100可包含一第二MEMS裝置117，該第二MEMS裝置包含一靜電致動器部分141。MEMS裝置117可係一開關或包含一致動器部分141之某一其他MEMS裝置。在此等實施例中，併入有靜電致動器之各種MEMS裝置可分佈於一基板上之各種位置處。

顯而易見地，包含三維微結構之一相對複雜系統可在提供於由各種表面組件分離之位置處之裝置中具有靜電致動器。此等表面組件可包含同軸波導、RF開關、組合器、濾波器、耦合器、相移器等等。實際上，在使用習用方法時安置於基板之表面上之任何其他結構可係使此高電壓佈線繞線之一障礙。為克服此等限制，併入有表面安裝之三維RF微結構及MEMS裝置之一例示性系統100可包含其中可整合控制信號佈線之一或多個薄膜層106、108、110。舉例而言，系統100中之薄膜層可包含在其上相對高之電壓DC切換信號可自一DC至DC轉換器118耦合至併入有一靜電致動器部分14之一裝置(諸如MEMS裝置10)之一或多個導電跡線124、125。此等導電跡線可安置於基板102上面但在表面安裝之三維RF微結構及/或MEMS裝置下面。更特定而言，薄膜介電層106、108、110可由諸如以下各項之介電質形成：聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、苯并環丁烯、SU-8、HD-4104等等。導電跡線124、125及一接地平面層104可由諸如銅(Cu)、金(Au)及銀(Ag)之薄膜金屬形成。導通體122、126、128、130及132亦可由一導電材料組成且經配置以將DC電壓自跡線124、125及接地平面104傳遞至系統之表面處之適當組件。顯而易見地，導電跡線124、125可促進密集繞線網路以用於向包含於系統中之複數個MEMS 裝置傳遞控制信號。

可使用順序建造程序來形成如本文中所闡述之三維微結構。舉例而言，第7,012,489號及第7,898,356號美國專利中揭示用於製作各種同軸波導微結構之一厚膜程序。微機電系統(MEMS)在此項技術中係眾所周知的。此等裝置包括可包含合作地工作以執行一所期望功能之機械組件及電組件之極小機械。習用地用於製作MEMS之方法及技術基於通常與半導體領域中所使用之裝置製作方法相關聯之程序技術。因此，一典型MEMS裝置之製作可包含涉及材料層之沈積、藉由光微影進行圖案化及進行蝕刻以產生裝置之所需組件之步驟。顯而易見地，第7,012,489號及第7,898,356號美國專利中所揭示之用於同軸波導建構之材料處理方法亦可用於MEMS製作。舉例而言，可出於製作MEMS類型RF開關之目的應用此等處理技術。在John E.Rogers之序列號為13/623,188(2012年9月20日提出申請)及13/592,435(2012年8月23日提出申請)之美國專利申請案中揭示使用此等類型之處理技術之RF開關。此等專利申請案中之每一者之揭示內容據此以引用方式併入本文中。

現在參考圖3至圖9，提供用於製作包含三維RF微結構、MEMS裝置及導電繞線跡線之一RF電路100之一厚膜程序。可使用類似於用於形成包含同軸傳輸線之三維微結構之彼等處理技術之處理技術來製造系統。如將理解，在形成表面上之三維微結構之前在基板102上沈積子層。每一層可具有(舉例而言)大約1μm之一厚度。

程序可藉由沈積並圖案化諸如銅(Cu)、金(Au)或銀(Ag)之一金屬之一或多個層以建立接地平面層104而開始，如圖3中所展示。接地平面層104係導電材料之一第一或最下部層之部分。導電材料之層之數目係取決於申請人的，且可隨諸如以下各項之因素而變化：設計之複雜度、其他裝置之混合或整體整合、系統之總體高度(「z」維度)、 每一層之厚度等。

如圖4中所展示，沈積並圖案化諸如以下各項之一介電材料以形成層106：聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、苯并環丁烯、SU-8或HD-4104。使用一光可界定或光阻劑遮蔽層在層104之上部表面上沈積光阻劑層，然後藉助紫外光曝露其且使其顯影以形成層106。

隨後在經曝露部分428、430、432中沈積導電材料至一預定厚度以形成導電導通體部分528、530及532，如圖5中所展示。使用諸如化學汽相沈積(CVD)之一適合技術來完成導電材料之沈積。可在替代方案中使用其他適合技術，諸如物理汽相沈積(PVD)、濺鍍或電鍍。可使用諸如化學機械平坦化(CMP)之一適合技術平坦化新形成之層106之上部表面。

現在參考圖6，以先前關於層106所闡述之方式沈積並圖案化一介電材料以形成層108。照此，層108可包含經曝露部分625、628、630及632。層108中之介電材料可由與層106相同或不同之一介電材料形成。因此，在經曝露部分625、628、630及632中沈積導電材料至一預定厚度以形成導電導通體部分728、730及732，如圖7中所展示。類似地，可使用導電材料來形成導電跡線125。儘管圖6及圖7中未展示導電跡線125，但亦可在此點處使用導電材料以形成其他導電跡線，諸如導電跡線124。可使用類似於上文關於層106所闡述之彼等技術之技術來沈積用於此等元件之導電材料。

現在參考圖8及圖9，沈積並圖案化一介電材料以形成包含經曝露部分822、826、828、830及832之層110。可以類似於層106及108之一方式形成並圖案化層110中之介電材料。此外，層110可由與層106及108相同或不同之一介電材料形成。繼圖案化層110之後，在經曝露 部分822、826、828、830及832中沈積導電材料至一預定厚度以完成導電導通體122、126、128、130及132之形成，如圖9中所展示。使用類似於上文關於層106及108所闡述之彼等技術之一適合技術來完成導電材料之沈積。

在關於圖9所闡述之處理之完成時，完成含有各種薄膜層之基板102上之製作。基板現在準備好進行處理以開始用於在基板之表面上形成三維微型結構及MEMS裝置之目的。應理解，前述程序意欲係可在三維微結構將製作於其上之一基板102上之薄膜層中提供一或多個導電跡線之方式之例示。用來形成薄膜層、導電跡線及導通體之程序方法類似於用來形成基板上所形成之三維微型結構及MEMS裝置之技術。舉例而言，此等結構可由相同材料形成且使用相同處理方法來形成。此外，應理解出於使表面上之各種三維微結構及/或MEMS裝置所需要之信號繞線之目的，基板可包含其中可形成諸多更多導電跡線之額外層。

現在參考圖10，現在將進一步詳細闡述例示性MEMS裝置10。MEMS裝置10在此實施例中呈現為一RF開關，但應理解其僅係如本文中所闡述之一MEMS裝置之一項可能實施例。MEMS裝置10可選擇性地建立及解除連接至其之一第一與第二電子組件(未展示)之間的電接觸。MEMS裝置10具有大約1mm之一最大高度(「z」維度)；大約3mm之一最大寬度(「y」維度)；及大約3mm之一最大長度(「x」維度)。僅出於例示性目的，MEMS裝置10闡述為具有此等特定維度之一MEMS開關。該裝置之替代實施例可根據一特定應用之要求(包含大小、重量及功率(SWaP)要求)而按比例增加或減小。

MEMS裝置10包括一接觸部分12、一致動器部分14及一滑梭16，如圖10中所展示。第一電子組件及第二電子組件電連接至接觸部分12之相對端，且經由接觸部分12在一選擇性基礎上彼此電連接。如下文 所論述，滑梭16回應於致動器部分14之通電及不通電在一斷開與一閉合位置之間沿「y」方向移動。當滑梭16處於其閉合位置中時滑梭16促進電流流動穿過接觸部分12，藉此建立第一電子組件與第二電子組件之間的電接觸。當滑梭16處於其斷開位置中時電流不流動穿過接觸部分12。因此，當滑梭16處於其斷開位置中時第一電子組件與第二電子組件彼此電隔離。

MEMS裝置10包括由諸如矽(Si)之一介電材料形成之一基板102。在替代實施例中，基板102可由諸如玻璃、矽鍺(SiGe)或砷化鎵(GaAs)之其他材料形成。複數個層102、104、106、108可安置於基板上(如所闡述)以形成一底座總成201。MEMS裝置10亦包含安置於基板上之一接地平面27。MEMS裝置10由諸如銅(Cu)之一導電材料之五個層形成。每一層可具有(舉例而言)大約50μm之一厚度。接地平面27係安置於底座總成201上之導電材料之一第一或最下部層之部分。用來形成MEMS裝置之導電材料之層之數目係取決於申請人的，且可隨諸如以下各項之因素而變化：設計之複雜度、其他裝置與MEMS裝置10之混合或整體整合、MEMS裝置10之總體高度(「z」維度)、每一層之厚度等。

MEMS裝置10之接觸部分12包含安置於接地平面27上之一導電接地殼體28。接地殼體28由導電材料之第二層至第五層之部分形成。接地殼體28及接地平面27之下伏部分界定實質上沿「x」方向延伸之一內部通道30，如圖10中所繪示。

接觸部分12進一步包含各自具有一實質上矩形剖面之導電第一內導體34及導電第二內導體36，如圖10及圖11中所展示。第一內導體34及第二內導體36可各自形成為導電材料之第三層之部分。

第一內導體34及第二內導體36定位於通道30內，如圖10及圖11中所展示。第一內導體34之一第一端38a定位於通道30之一第一端處。 第二內導體36之一第一端40a定位於通道30之一第二端處。第一內導體34之一第二端38b藉由一氣隙44且(如下文所論述)藉由滑梭16之定位於氣隙44內之一部分與第二內導體36之一第二端40b間隔開。

第一內導體34及接地殼體28之周圍部分界定接觸部分12之一輸入埠42。第二內導體36及接地殼體28之周圍部分界定接觸部分12之一輸出埠44。第一電子裝置可電連接至輸入埠42。第二電子裝置可電連接至輸出埠44。

第一內導體34及第二內導體36各自在通道34內懸置於電絕緣橫向構件37上。橫向構件37由一介電材料形成。舉例而言，橫向構件37可由聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚醯亞胺、苯并環丁烯、SU8等形成，條件係在如所論述之MEMS裝置10之製造期間材料將不被用來使犧牲抗蝕劑溶解之溶劑侵蝕。橫向構件37可各自具有(舉例而言)大約15μm之一厚度。每一橫向構件37橫跨通道30之寬度，亦即，y方向尺寸。每一橫向構件37之端夾持於形成接地殼體28之側之導電材料之第二層及第三層之部分之間。第一內導體34及第二內導體36被一氣隙50環繞，且藉由氣隙50與接地殼體28之內部表面間隔開。氣隙50用作電隔離第一內導體34及第二內導體36與接地殼體28之一介電質。該類型之傳輸線組態通常稱作一「矩形同軸」組態，另外稱為微型同軸。

滑梭16具有實質上沿「y」方向延伸之一細長主體52，如圖10及圖11中所展示。主體52包含一電絕緣第一部分53a及一鄰接導電第二部分53b。主體52亦包含鄰接第二部分53b之一電絕緣第三部分53c及鄰接第三部分53c之一導電第四部分53d。主體52之導電第二部分53b及第四部分53d形成為導電材料之第三層之部分。電絕緣第一部分53a及第三部分53c由諸如以下各項之一介電材料形成：聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯亞乙烯、聚苯乙 烯、聚醯胺、聚醯亞胺、苯并環丁烯、SU8等，條件係在如本文中所論述之MEMS裝置10之製造期間材料將不被用來使犧牲抗蝕劑溶解之溶劑侵蝕。

MEMS裝置10包含一第一座架56a及一實質上相同之第二座架56b。第一座架56a安置於接地平面27之與MEMS裝置10之接觸部分12相關聯之部分上。第二座架56b安置於接地平面27之與MEMS裝置10之致動器部分14相關聯之部分上。

第一座架56a及第二座架56b各自包含鄰接接地平面27之一底座62及鄰接底座62之一樑部分64。每一底座62形成為導電材料之第二層及第三層之部分。樑部分64形成為導電材料之第三層之部分。應注意，樑部分64之組態係取決於申請人的，且可隨諸如以下各項之因素而變化：可用於容納樑部分64之空間量、樑部分64之所需或所期望彈簧常數等。因此，樑部分64之組態不限於圖10中所繪示之組態。

滑梭16之第一部分53a之一端鄰接第一座架56a之樑部分64，如圖10及圖11中所繪示。滑梭16之第四部分53d之一端鄰接第二座架56b之樑部分64。因此滑梭16自第一座架56a及第二座架56b懸置且藉助於滑梭16之第一部分53a與第一座架56a之樑部分64之間的機械連接及滑梭16之第四部分53d與第二座架56b之樑部分64之間的機械連接完全地由第一座架56a及第二座架56b支撐。

樑部分64經組態以偏向以便促進滑梭16沿其縱向方向(亦即，沿「y」方向)之移動。特定而言，當樑部分64處於其中間或非偏向位置中時滑梭16處於其斷開位置中，如圖10及圖11中所繪示。當滑梭16由於如下文所論述之致動器部分14中形成之靜電力而沿「+y」方向朝向其閉合位置經推動時樑部分64偏向。

滑梭16之第二部分53b包含呈指狀件74之形式之兩個突出部。此等指狀件74形成一開關接觸件且位於第二部分53b之相對側上。指狀 件實質上垂直於主體52之縱向方向(亦即，沿「+/- x」方向)延伸。滑梭16經組態以使得指狀件74中之一者面向第一內導體34，且當滑梭16處於其斷開位置中時藉由一氣隙76與第一內導體34間隔開。另一指狀件74面向第二內導體36，且當滑梭16處於其斷開位置中時藉由另一氣隙76與第二內導體36間隔開。當滑梭16處於其斷開位置中時，氣隙76內之空氣用作電隔離指狀件74與第一內導體34及第二內導體36之一介電絕緣體。

滑梭16移動至其閉合位置致使指狀件74中之每一者橫越且閉合相關聯之氣隙76，此乃因指狀件74移動成與其相關聯之第一內導體34或第二內導體36接觸。當指狀件74與第一內導體34及第二內導體36接觸時導電指狀件74及主體52之鄰接第二部分53b因此橋接氣隙76，藉此建立第一內導體34與第二內導體36之間的電連接。

當滑梭16處於其斷開位置中時，氣隙44、76用作電隔離第一內導體34與第二內導體38之一介電絕緣體。如圖11中所展示，雖然滑梭16之第二部分53b延伸穿過在第一內導體34之第二端38b與第二內導體36之第二端40b之間的氣隙44，但第二部分53b並不接觸第二端38b、40b中之任一者。因此，當滑梭16處於其斷開位置中時電流不經由第二部分53b在第一內導體34與第二內導體36之間傳輸。

藉由當滑梭16處於其閉合位置中時橋接氣隙76，滑梭16電連接第一內導體34及第二內導體36，藉此閉合開關以使得電流可經由由第一內導體34及第二內導體36以及滑梭16之第二部分53b形成之一信號路徑流動穿過彼處。

主體52之第二部分53b鄰接主體52之電絕緣第一部分53a及第三部分53c，如圖10及圖11中所繪示。第一部分53a電隔離第二部分53b與導電第一座架56a。第三部分53c電隔離第二部分53b與導電第四部分53d。因此，藉助第一內導體34及第二內導體36與接地殼體28之毗鄰 內部表面之間的氣隙50且藉助滑梭16之第一部分53a及第三部分53c達成穿過開關之信號路徑之電隔離。

MEMS裝置10之致動器部分14包含一主體80、一第一引線82a及一第二引線82b，如圖10中所展示。主體80包含兩個支腿86及一鄰接頂部部分88。支腿86形成為導電材料之第一層及第二層之部分。頂部部分88形成為導電材料之第三層之部分。支腿86安置於基板26之一表面上在接地平面27之相對側上，如圖10中所展示。主體80因此跨越接地平面27，且不與接地平面27機械或電接觸。

主體80之頂部部分88包含一第一半體90a及一第二半體90b，如圖10中所繪示。第一半體90a與支腿86中之一者相關聯，且第二半體90b與另一支腿86相關聯，如所展示。第一半體90a及第二半體90b定位於滑梭16之第四部分53d之相對側上。第一半體90a及第二半體90b各自包含呈實質上沿「x」方向延伸之指狀件92之形式之三個突出部。指狀件92之最佳數目係取決於申請人的，且可隨諸如使滑梭16移動至其閉合位置需要之力之量之因素而變化。

滑梭16之主體52之第四部分53d包含呈實質上沿「x」方向延伸之指狀件96之形式之六個突出部，如圖10中所圖解說明。指狀件96中之三者定位於第四部分53d之一第一側上，且另外三個指狀件96安置於第四部分53d之另一側上。第四部分53d以及主體80之第一半體90a及第二半體90b經組態以使得指狀件92及指狀件96交錯或交叉，亦即，指狀件92、96沿著「y」方向以一交替方式經配置。此外，指狀件96中之每一者接近指狀件92中之一相關聯者定位，如圖10中所繪示，且當滑梭16處於其斷開位置中時藉由(舉例而言)大約50μm之一間隙與相關聯指狀件92分離。

致動部分14之第一引線82a及第二引線82b安置於基板26上，如圖10中所展示，且形成為導電材料之第一層之部分。第一引線82a鄰接 與主體80之頂部部分88之第一半體90a相關聯之支腿86。第二引線82b鄰接與頂部部分88之第二半體90b相關聯之支腿86。第一引線82a及第二引線82b可電連接至一電壓源，諸如一120伏直流(DC)電壓源(未展示)。由於頂部部分88之第一半體90a及第二半體90b與其相關聯之支腿86接觸，因此第一引線82a及第二引線82b之通電導致第一半體90a及第二半體90b(包含指狀件92)之通電。

使第一引線82a及第二引線82b經受一電壓導致滑梭16自其斷開位置移動至其閉合位置，且由於滑梭16與致動器部分14之間的所得靜電吸引而保持於閉合位置中，如下文。如上文所論述，滑梭16之第一部分53a鄰接第一座架56a之樑部分64，且滑梭16之第四部分53d鄰接第二座架56b之樑部分64，以使得滑梭16自第一座架56a及第二座架56b懸置。當滑梭16處於其斷開位置中時樑部分64處於其中間或非偏向位置中，如圖11中所繪示。此外，滑梭16之第四部分53d藉助第二座架56b電連接至接地平面26，且藉由滑梭16之第三部分53c與滑梭16之第二部分53b電隔離。第四部分53d(包含其指狀件96)因此一直保持在一接地或零電位狀態中。

使致動器部分14之第一引線82a及第二引線82b經受一電壓電位導致指狀件92之通電，如上文所論述。通電指狀件92用作電極，亦即，一電場由於指狀件92正經受之電壓電位而圍繞每一指狀件92形成。通電指狀件92中之每一者充分靠近於其在接地滑梭16上相關聯之指狀件96定位以便使相關聯之指狀件96經受由圍繞指狀件92之電場產生之靜電力。靜電力將指狀件96吸引至其對應指狀件92。

作用於六個指狀件96之淨靜電力沿「+y」方向推動滑梭16。第一座架56a及第二座架56b之在指狀件92之通電之前處於其中間或非偏向狀態中之樑部分64經組態以回應於此力而偏向，藉此准許懸置滑梭16沿「+y」方向移動至其閉合位置。

偏向量與施加至致動器部分14之電壓之間的關係取決於樑部分64之剛性，此又取決於包含樑部分64之形狀、長度及厚度以及形成樑部分64之材料之性質(例如，楊氏模數)之因素。此等因素可按一特定應用修改以便最小化所需致動電壓，同時使樑部分64具備針對特定應用之充分強度；具備充分剛性以容忍預期位準衝擊及振動；且具備充分彈力以當移除至致動器部分14之電壓電位時促進使滑梭16返回至其斷開位置。

在替代實施例中，致動器部分14可具有除上文所闡述之組態以外之一組態。舉例而言，在替代方案中可使用適合梳狀、板狀或其他類型之靜電致動器。此外，在替代方案中亦可使用除靜電致動器以外之致動器，諸如熱致動器、磁致動器及壓電致動器。

圖12至圖22展示MEMS裝置10可藉以提供於如本文中所闡述之一底座總成201上之程序。顯而易見地，圖12至圖22中之每一者係展示可如何同時建構MEMS裝置10之對應部分及波導之一拆分視圖。特定而言，沿著圖11中之線B-B截取每一視圖之左側且沿著圖11中之線C-C截取每一視圖之右側。

現在參考圖12，在底座總成201上沈積導電材料之一第一層。沈積導電材料以形成接地平面27；致動器部分14之主體80之每一支腿86之一部分；及致動器部分14之每一引線82a、82b之一部分。在底座總成201之上部表面上沈積並圖案化一第一光阻劑層(未展示)以使得僅上部表面之經曝露部分對應於接地平面27、支腿86及引線82a、82b將位於其處之位置。舉例而言，藉由在底座總成201之上部表面上沈積光可界定或光阻劑遮蔽材料，然後進行圖案化並顯影而形成第一光阻劑層。

隨後在底座總成201之經曝露部分上沈積導電材料至一預定厚度以形成如圖12中所展示之導電材料之第一層，包含接地平面27。使用 諸如化學汽相沈積(CVD)之一適合技術來完成導電材料之沈積。在替代方案中可使用其他適合技術，諸如物理汽相沈積(PVD)、濺鍍或電鍍。可使用諸如化學機械平坦化(CMP)之一適合技術來平坦化新形成之第一層。

導電材料之第二層形成接地殼體28之側之部分；每一支腿86之另一部分；第一引線82a及第二引線82b之另一部分；及第一座架56a及第二座架56b中之每一者之一部分。在部分地建構之MEMS裝置10上沈積並圖案化一第二光阻劑層300。隨後可在MEMS裝置10之經曝露部分上沈積導電材料至一預定厚度以形成導電材料之第二層，如圖14中所展示。然後可平坦化MEMS裝置10之新形成之部分之上部表面。

在先前形成之光阻劑層之頂部上沈積並圖案化形成橫向構件37之介電材料，如圖15中所展示。可在形成橫向構件37之前或之後在先前形成之光阻劑層之頂部上沈積並圖案化形成滑梭16之主體52之第一部分53a及第三部分53c之介電材料，亦如圖15中所展示。

導電材料之第三層形成接地殼體28之側之額外部分；滑梭16之主體52之第二部分53b及第四部分53d；第一座架56a及第二座架56b中之每一者之額外部分；及致動器部分14之主體80之頂部部分88。在部分地建構之MEMS裝置10上沈積並圖案化一第三光阻劑層302。隨後可在MEMS裝置10之經曝露部分上沈積導電材料至一預定厚度以形成導電材料之第三層，如圖17中所展示。然後可平坦化MEMS裝置10之新形成之部分之上部表面。

導電材料之第四層及第五層分別形成接地殼體28之側之額外部分及接地殼體28之頂部。以類似於第一層、第二層及第三層之一方式形成第四層及第五層。特定而言，藉由以下方式形成第四層及第五層：沈積並圖案化額外光阻劑層至先前形成之層以形成第四光阻劑層 304及第五光阻劑層306，如圖18及圖20中分別展示；及然後沈積額外導電材料至經曝露區域以形成第四層及第五層，如圖19及圖21中分別展示。可在施加第四層及第五層中之每一者之後平坦化MEMS裝置10之新形成之部分之上部表面。

然後可在已施加第五層之後使用諸如曝露至使光阻劑材料溶解之一適當溶劑之一適合技術來釋放或以其他方式移除自遮蔽步驟中之每一者剩餘之光阻劑材料，如圖22中所繪示。所得三維微結構安置於在基板上之薄膜層中包含導電繞線跡線之一基板201之表面上。可使繞線跡線在微結構之表面下面密集地繞線。舉例而言，該等繞線跡線可經組態以在具有極小接地耦合之情況下將來自一DC至DC轉換器之高電壓DC互連至併入有一靜電致動器之一MEMS裝置。

儘管上文已闡述本發明之各種實施例，但應理解，該等實施例已僅係以實例之方式而非限制方式呈現。可根據本文中之揭示內容對所揭示實施例做出眾多改變，此並不背離本發明之精神或範疇。因此，本發明之廣度及範疇不應受上文所闡述之實施例中之任一者限制。而是，本發明之範疇應根據以下申請專利範圍及其等效範圍來界定。

10‧‧‧微機電系統裝置/例示性微機電系統裝置

14‧‧‧致動器部分/靜電致動器部分/致動部分

16‧‧‧滑梭/懸置滑梭

27‧‧‧接地平面

28‧‧‧接地殼體/導電接地殼體

34‧‧‧第一內導體

36‧‧‧第二內導體

37‧‧‧介電橫向構件/電絕緣橫向構件/橫向構件

38b‧‧‧內導體端/第二端

40b‧‧‧內導體端/第二端

74‧‧‧指狀件

100‧‧‧系統/例示性系統/射頻電路/微機電系統

110‧‧‧薄膜介電層/薄膜層/層

112‧‧‧射頻傳輸線/同軸傳輸線

118‧‧‧轉換器/直流至直流轉換器

114‧‧‧射頻傳輸線

117‧‧‧微機電系統裝置/第二微機電系統裝置

122‧‧‧埠/導通體/導電導通體

124‧‧‧導電跡線/跡線

125‧‧‧導電跡線/跡線

141‧‧‧靜電致動器部分/致動器部分

Claims (10)

1. 一種用於建構一MEMS系統之方法，其包括：首先在一基板之一表面上沈積由介電材料形成之第一複數個薄膜層；將平行於該表面在該基板上延伸一距離之至少一個導電跡線包含於該第一複數個薄膜層中；其次在該複數個薄膜層上方沈積包含各自為一導電材料及一介電材料之至少一個層之第二複數個層，以形成回應於施加至一第一輸入端子之一控制信號之至少一個MEMS裝置；自該至少一個導電跡線至該輸入端子形成一電連接。
2. 如請求項1之方法，其中該第二沈積步驟進一步包括：除該MEMS裝置之外亦在該基板之一表面上形成至少一個三維微結構。
3. 如請求項2之方法，其中該三維微結構係一RF電路組件。
4. 如請求項1之方法，其進一步包括在該基板上安置電連接至該至少一個導電跡線之至少一個積體電路組件。
5. 如請求項4之方法，其中該至少一個積體電路組件係一DC至DC轉換器。
6. 如請求項1之方法，其中該MEMS裝置包含一靜電致動器。
7. 一種MEMS系統，其包括：第一複數個薄膜層，其由介電材料形成，沈積於一基板之一表面上；至少一個導電跡線，其包含於該第一複數個薄膜層中，平行於該表面在該基板上延伸一距離；第二複數個層，其沈積於該第一複數個薄膜層上方，包含各 自為一導電材料及一介電材料之至少一個層，經配置以形成回應於施加至一第一輸入端子之一控制信號之至少一個MEMS裝置；及一電連接，其係自該至少一個導電跡線至該輸入端子而形成。
8. 如請求項7之MEMS系統，其進一步包括沈積於該基板上在該至少一個導電跡線下方之至少一個接地平面層。
9. 如請求項7之MEMS系統，其進一步包括安置於該基板上電連接至該至少一個導電跡線之至少一個積體電路組件。
10. 如請求項9之MEMS系統，其中該積體電路組件係一DC至DC轉換器。