TWI431757B - 射頻微機電開關及其製造方法 - Google Patents
射頻微機電開關及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI431757B TWI431757B TW099146770A TW99146770A TWI431757B TW I431757 B TWI431757 B TW I431757B TW 099146770 A TW099146770 A TW 099146770A TW 99146770 A TW99146770 A TW 99146770A TW I431757 B TWI431757 B TW I431757B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- electrode
- insulating layer
- radio frequency
- movable
- microelectromechanical switch
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 73
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 65
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 9
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 6
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 198
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 16
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
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
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
- H01H2001/0084—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS] with perpendicular movement of the movable contact relative to the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Description
本發明是有關於一種微機電結構及其製造方法，且特別是有關於一種射頻微機電開關及其製造方法。
隨著全球化經濟發展以及移動、無線、多媒體通訊的需求，各種無線通訊蓬勃發展。目前應用在無線通訊上的標準或頻段已達七種以上，每個標準都有其獨特的特性與限制，然而2010年進入4G與未來2020年5G的標準之後，寬頻通訊技術的發展趨勢是充分利用過去未被開發或應用較少的頻率資源(如2.4G、3.5G、5.7G、26G、30G、38G甚至60G的工作頻段)，以實現高的接入速率。
因傳統電子元件大且插入損耗及消耗功率過高，勢必無法滿足未來高頻元件需求。相較於現有技術而言，在射頻頻段只有微機電元件才能提供足夠的絕緣性(isolation)與極低的插入損失(insertion loss)，為了滿足未來無限通訊系統操作頻率及功率損耗，可透過微機電技術而製作出輕、薄、短、小且低損耗的微機電元件。
整合微波和有線通信領域的先進技術，可實現更大的頻譜利用率，因此微機電製程所製作的微波開關是將4G與5G實用化之關鍵技術之一。然而，如何利用將這些頻段整合，以達到更靈活的頻寬分配，是目前所面臨的最大挑戰。
有鑑於此，本發明的目的是提供一種射頻微機電開關，其可具有多段電容變化。
本發明的目的是提供一種射頻微機電開關的製造方法，其能有效地提高製程良率並降低成本。
本發明提出一種射頻微機電開關，包含基底、導體層、第一絕緣層、第二絕緣層、第三電極及可動電極。導體層設置於基底上，且包含第一電極及第二電極。第一絕緣層覆蓋第二電極。第二絕緣層設置於第一電極上。第三電極設置於第二絕緣層中。可動電極設置於第二電極與第三電極上方，且包含耦接於第一電極的第一導電構件。其中，在第二絕緣層中具有間隙，間隙暴露出可動電極與第一絕緣層之間的空間及可動電極與第三電極之間的空間。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，更包含第一內連線結構，設置於第二絕緣層中，並耦接第一電極與第一導電構件，且包含至少一層金屬層，而第三電極例如是分離設置於第一內連線結構的其中一層金屬層的一側。
本發明提出一種射頻微機電開關，包含基底、第一電極、第一絕緣層、第二絕緣層、第二電極及可動電極。第一電極設置於基底上。第一絕緣層覆蓋第一電極。第二絕緣層覆蓋部分之基底。第二電極設置於第二絕緣層中，並與第一電極位於不同之平面。可動電極部分設置於第二絕緣層之表面，並延伸設置於第一電極與第二電極之上，且包含一第一導電構件。第二絕緣層具有一間隙，間隙暴露出可動電極與第一絕緣層之間的空間及可動電極與第二電極之間的空間。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，當第一電極受到一第一偏壓，且第一導電構件受到一第二偏壓時，可動電極與第一電極形成一第一電容。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，當第二電極受到一第三偏壓，且第一導電構件受到一第四偏壓時，可動電極與第二電極形成一第二電容。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，第一導電構件不附著於第二絕緣層的部分的長度例如是300 um至310 um。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，可動電極與第一絕緣層之間的距離例如是5.5 um至6.5 um。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，可動電極與第二電極之間的距離例如是4.0 um至4.5 um。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，更包含第三電極及第一內連線結構。第三電極設置於基底上且設置於第二絕緣層中。第一內連線結構設置於第二絕緣層中，並耦接第一導電構件與第三電極。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，第一電極與第二電極之材料例如是摻雜多晶矽。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，第一絕緣層的材料例如是高溫氧化物。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，第一絕緣層的厚度例如是30 nm至40 nm。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，更包含第四電極，設置於第二絕緣層之中，第一電極位於第二電極與第四電極之間。可動電極更包含第二導電構件及橋接金屬層。第二導電構件設置於第四電極上方的第二絕緣層之表面，其中間隙曝露出第二導電構件與第四電極之間之空間。橋接金屬層位於第一電極之上，並位於第四電極與第二導電構件間之平面，橋接金屬層分別耦接於第二導電構件與第一導電構件。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，當第一電極受到第五偏壓，且橋接金屬層受到第六偏壓時，可動電極與第一電極形成第三電容。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，當第二電極與第四電極受到第七偏壓，且橋接金屬層受到第八偏壓時，可動電極與第二電極與第四電極形成第四電容。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，更包含第五電極及第二內連線結構。第五電極設置於基底上且設置於第二絕緣層中。第二內連線結構設置於第二絕緣層中，並耦接第二導電構件與第五電極。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關中，可動電極與第一絕緣層之間的距離例如是2.8 um至3.0 um。
本發明提出一種射頻微機電開關的製造方法，包含下列步驟。於基底上形成第一電極。於第一電極上形成覆蓋第一電極的第一絕緣層。於第一絕緣層上形成阻擋層。接下來，於阻擋層上形成第二絕緣層。於第二絕緣層中形成第二電極。於第一電極與第二電極上方形成可動電極，且可動電極包含第一導電構件。以阻擋層為罩幕，移除部份第二絕緣層，以於第二絕緣層中形成間隙，間隙暴露出可動電極與阻擋層之間的空間及可動電極與第二電極之間的空間。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，更包含於間隙形成之後，移除阻擋層。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，阻擋層的移除方法例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，可動電極的形成方法例如是進行一個金屬內連線製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，更包含下列步驟。於基底上形成第三電極。於第二絕緣層中形成第一內連線結構，第一內連線結構耦接第三電極與第一導電構件，且包含至少一層金屬層，而第二電極分離設置於第一內連線結構的其中一層金屬層的一側。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，第一內連線結構與第二電極的形成方法例如是進行一個金屬內連線製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，第一電極的材料例如是摻雜多晶矽。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，第一絕緣層的材料例如是高溫氧化物。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，第一絕緣層的厚度例如是30 nm至40 nm。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，阻擋層的材料例如是多晶矽。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，更包含於第二絕緣層中形成第四電極，第一電極位於第二電極與第四電極之間。所形成的可動電極更包含第二導電構件及橋接金屬層。第二導電構件設置於第四電極上方的第二絕緣層之表面，且間隙暴露出第二導電構件與第四電極之間的空間。橋接金屬層耦接第一導電構件及第二導電構件，且設置於第一電極上方。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，所形成的可動電極更包含多條連接導線，分別連接橋接金屬層與第一導電構件以及連接橋接金屬層與第二導電構件。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，更包含下列步驟。於基底上形成第五電極。於第二絕緣層中形成第二內連線結構，第二內連線結構耦接第五電極與第二導電構件，且包含至少一層金屬層，而第四電極分離設置於第二內連線結構的其中一層金屬層的一側。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，第二內連線結構與第四電極的形成方法例如是進行一個金屬內連線製程。
依照本發明的一實施例所述，在上述之射頻微機電開關的製造方法中，射頻微機電開關例如是由互補式金氧半導體製程所製造。
基於上述，在本發明所提出之射頻微機電開關中，由於與可動電極耦接的第一電極可作為接地電極，且第二電極與第三電極均可作為驅動電極，所以第二電極與第三電極分別可與可動電極形成電容開關，因此本發明所提出的射頻微機電開關具有高電容比且可進行多段電容切換。
此外，在本發明所提出之射頻微機電開關的製造方法中，由於在第二絕緣層中形成間隙時，會以阻擋層為罩幕，因此可大幅地提升製程良率並降低成本。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1A至圖1D所繪示為本發明之一實施例的射頻微機電開關的製造流程剖面圖。圖1E及圖1F所繪示為本發明之一實施例的射頻微機電開關的做動方式示意圖。
請參照圖1A，首先，於基底100上形成導體層102，導體層102包含電極104及電極106，電極104與電極106分別可作為接地電極與驅動電極。基底100例如是矽基底。導體層102的材料例如是摻雜多晶矽。導體層102的形成方法例如是先利用化學氣相沈積法在基底100上形成導體材料層(未繪示)，接著再對導體材料層進行一個圖案化製程而形成之。
接著，於基底100上形成絕緣材料層108，且絕緣材料層108覆蓋電極104及電極106。絕緣材料層108的材料例如是高溫氧化物。絕緣材料層108的形成方法例如是化學氣相沈積法。
然後，於絕緣材料層108上形成阻擋層110。阻擋層110的材料例如是多晶矽。阻擋層110的形成方法例如是先利用化學氣相沈積法在絕緣材料層108上形成阻擋材料層(未繪示)，接著再對阻擋材料層進行一個圖案化製程而形成之。
接下來，請參照圖1B，以阻擋層110為罩幕，移除未被阻擋層110所覆蓋的絕緣材料層108，以於電極106上形成覆蓋電極106的絕緣層112。絕緣層112的厚度例如是30 nm至40 nm。未被阻擋層110所覆蓋的絕緣材料層108移除的方法例如是乾式蝕刻法。在此實施例中，雖然阻擋層110與絕緣層112是以上述方法所形成，但並不用以限制本發明。
之後，於電極104與阻擋層110上形成絕緣層114。在本實施例中，為簡化說明，將絕緣層114以單層繪示，但並不用以限制本發明。實際上，絕緣層114可為單層結構或多層結構，端視產品設計而定。絕緣層114的材料例如是氧化矽等介電材料。
繼之，於絕緣層114中形成電極116，電極116可作為驅動電極。電極116的材料例如是銅等金屬。同時，可選擇性地於絕緣層114中形成內連線結構118，內連線結構118可包含任意數量之金屬層120及多個介層窗(via)122，用以連接電極104至絕緣層114之表面，且內連線結構118與電極116無電性連接。金屬層120的材料例如是銅等金屬。介層窗122的材料例如分別是鎢等金屬。
再者，請參照圖1C，於絕緣層114表面形成形成作為可動電極的導電構件124，且導電構件124電性連接至內連線結構118。導電構件124的材料例如是銅等金屬。在此實施例中，雖然可動電極是以導電構件124為例進行說明，但並不用以限制本發明。
隨後，以阻擋層110為罩幕，移除部份絕緣層114，以於導電構件124與絕緣層114中之間形成間隙128，如圖1D所示。鄰接間隙128(即，不附著於絕緣層114)之部分導電構件124為可動電極的可動部份126。間隙128暴露出可動部份126與阻擋層110之間的空間及可動部份126與電極116之間的空間。可動部份126的長度例如是300 um至310 um。可動部份126與絕緣層112之間的距離D1例如是5.5 um至6.5 um。可動部份126與電極116之間的距離D2例如是4.0 um至4.5 um。
除此之外，於間隙128形成之後，更可選擇性地移除阻擋層110，而暴露出可動電極與絕緣層112之間的空間。在移除阻擋層110的步驟中，是以絕緣層112作為罩幕，以保護位於絕緣層112下方的電極106，進而增加製程可靠度。阻擋層110的移除方法例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。
此外，上述實施例之射頻微機電開關可由互補式金氧半導體製程所製造。當上述實施例之射頻微機電開關是由互補式金氧半導體製程所製造時，射頻微機電開關可與電路整合於單一晶片上(即，系統晶片(system on chip，SOC))。
基於上述實施例可知，由於在絕緣層114中形成間隙128時，會以阻擋層110為罩幕來保護絕緣層112，所以可增加蝕刻製程的時間裕度。因此，上述實施例所提出之射頻微機電開關的製造方法除了在移除部份絕緣層114時可不必進行時間控制之外，更可大幅地提升製程良率並降低失敗成本。
以下，利用圖1E及圖1F的實施例說明射頻微機電開關10的做動方式。請參照圖1E，射頻微機電開關10包含基底100、電極104、電極106、絕緣層112、絕緣層114、電極116、內連線結構118及導電構件124。由於其中各構件的材料、組成、形成方法以及各構件之間的配置關係已於上述實施例中進行詳盡地描述，故於此不再贅述。當電極104作為接地電極且電極106作為驅動電極時，會對電極106給予偏壓，可動部份126可經由靜電力的作用而向電極106移動，又因絕緣層112之阻隔，使可動部份126與電極106不電性相接，進而產生一電容。
請參照圖1F，當電極104作為接地電極且電極116作為驅動電極時，會對電極116給予偏壓，可動部份126可經由靜電力的作用而向電極116移動，進而產生一電容。
基於上述實施例可知，由於與可動電極(導電構件124)耦接的電極104可作為接地電極，且電極106與電極116均可作為驅動電極，所以當選用不同之驅動電極搭配接地電極作動時，電極106與電極116可分別與可動電極(導電構件124)形成不同之電容開關，因此本實施例所提出之射頻微機電開關具有高電容比且可進行多段電容切換。
圖2A至圖2D所繪示為本發明之另一實施例的射頻微機電開關的製造流程剖面圖。
請參照圖2A，首先，於基底200上形成導體層202，導體層202包含電極204、電極206及電極208，而電極206設置於電極204與電極208之間。其中，電極204與電極208分別可連接至接地線，以作接地電極使用，而電極206可作為驅動電極。基底200例如是矽基底。導體層202的材料例如是摻雜多晶矽。導體層202的形成方法例如是先利用化學氣相沈積法在基底200上形成導體材料層(未繪示)，接著再對導體材料層進行一個圖案化製程而形成之。
接著，於基底200上形成絕緣材料層210，且絕緣材料層210覆蓋電極204、電極206及電極208。絕緣材料層210的材料例如是高溫氧化物。絕緣材料層210的形成方法例如是化學氣相沈積法。
然後，於絕緣材料層210上形成阻擋層212。阻擋層212的材料例如是多晶矽。阻擋層212的形成方法例如是先利用化學氣相沈積法在絕緣材料層210上形成阻擋材料層(未繪示)，接著再對阻擋材料層進行一個圖案化製程而形成之。
接下來，請參照圖2B，以阻擋層212為罩幕，移除未被阻擋層212所覆蓋的絕緣材料層210，以於電極206上形成覆蓋電極206的絕緣層214。絕緣層214的厚度例如是30 nm至40 nm。未被阻擋層212所覆蓋的絕緣材料層210移除的方法例如是乾式蝕刻法。在此實施例中，雖然阻擋層212與絕緣層214是以上述方法所形成，但並不用以限制本發明。
之後，於電極204與阻擋層212上形成絕緣層216。在本實施例中，為簡化說明，將絕緣層216以單層繪示，但並不用以限制本發明。實際上，絕緣層216可為單層結構或多層結構，端視產品設計而定。將絕緣層216的材料例如是氧化矽等介電材料。
繼之，於絕緣層216中形成電極218及電極220，電極218及電極220分別可作為驅動電極。電極218及電極220的材料例如分別是銅等金屬。電極218及電極220可被施加相同或不同的驅動電壓。
接著，於絕緣層216中形成內連線結構222、內連線結構224、橋接金屬層226及連接導線228。內連線結構222耦接至電極204，內連線結構224耦接至電極206，橋接金屬層226耦接至連接導線228。內連線結構222及內連線結構224均包含任意層金屬層230及多個介層窗232，金屬層230為各自獨立的金屬層，且金屬層230可藉由介層窗232互相耦接。金屬層230的材料例如是銅等金屬。介層窗232的材料例如分別是鎢等金屬。橋接金屬層226設置於電極206上方。橋接金屬層226的材料例如是銅等金屬。橋接金屬層226與絕緣層214之間的距離D3例如是2.8 um至3.0 um。在此實施例中，連接導線228可包含一層金屬層234及多個介層窗236，但並不用以限制本發明。於此技術領域具有通常知識者可依照產品設計而調整層金屬層234及介層窗236的數量。金屬層234的材料例如是銅等金屬。介層窗236的材料例如分別是鎢等金屬。
再者，請參照圖2C，於絕緣層216表面分別形成導電構件238及導電構件240。導電構件238耦接於內連線結構222，導電構件240耦接於內連線結構224，且導電構件238與導電構件240分別透過連接導線228耦接於橋接金屬層226。導電構件238與電極218之間的距離D4例如是4.0 um至4.5 um。導電構件240與電極之間的距離D5例如是4.0 um至4.5um。導電構件238及導電構件240的材料例如分別是銅等金屬。在此實施例中，可動電極244可包含橋接金屬層226、連接導線228、導電構件238及導電構件240，但並不用以限制本發明。
隨後，以阻擋層212為罩幕，移除部份絕緣層216，以於絕緣層216中形成間隙246，間隙246暴露出可動電極244(橋接金屬層226)與阻擋層212之間的空間、可動電極244(導電構件238)與電極218之間的空間及可動電極244(導電構件240)與電極220之間的空間。
接著，請參照圖2D，更可選擇性地於間隙246形成之後，移除阻擋層212，而暴露出可動電極(橋接金屬層226)與絕緣層214之間的空間。在移除阻擋層212的步驟中，是以絕緣層214作為罩幕，以保護位於絕緣層214下方的電極206，進而增加製程可靠度。阻擋層212的移除方法例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。
此外，上述實施例之射頻微機電開關可由互補式金氧半導體製程所製造。當上述實施例之射頻微機電開關是由互補式金氧半導體製程所製造時，射頻微機電開關可與電路整合於單一晶片上。
基於上述實施例可知，由於在絕緣層216中形成間隙246時，會以阻擋層212為罩幕來保護絕緣層214，所以可增加蝕刻製程的時間裕度。因此，上述實施例所提出之射頻微機電開關的製造方法除了在移除部份絕緣層216時可不必進行時間控制之外，更可大幅地提升製程良率並降低失敗成本。
以下，利用圖2D的實施例說明射頻微機電開關20的做動方式。射頻微機電開關20包含基底200、電極204、電極206、絕緣層214、電極218、電極208、電極220、內連線結構222、內連線結構224及可動電極244。可動電極244可包含橋接金屬層226、連接導線228、導電構件238及導電構件240。由於其中各構件的材料、組成、形成方法以及各構件之間的配置關係已於上述實施例中進行詳盡地描述，故於此不再贅述。當電極204及電極208作為接地電極且電極206作為驅動電極時，會對電極206給予偏壓，可動電極244(橋接金屬層226)可經由靜電力的作用而向電極206移動，又因絕緣層214之阻隔，使可動電極244與電極206不電性相接，進而產生一電容。當電極204及電極208作為接地電極且電極218及電極220作為驅動電極時，會對電極218及電極220給予偏壓，可動電極244(導電構件238及導電構件240)可經由靜電力的作用而分別向電極218及電極220移動，進而產生一電容。
基於上述實施例可知，電極206、電極218及電極220可分別與可動電極244形成電容開關，因此本實施例所提出之射頻微機電開關具有高電容比且可進行多段電容切換。
綜上所述，上述實施例至少具有下列優點：
1.上述實施例所提出之射頻微機電開關具有高電容比且可進行多段電容切換。
2.藉由上述實施例所提出之射頻微機電開關的製造方法可大幅地提升製程良率並降低失敗成本。
3.當上述實施例之射頻微機電開關是由互補式金氧半導體製程所製造時，射頻微機電開關可與電路整合於單一晶片上。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200．．．基底
102、202．．．導體層
104、106、116、204、206、208、218、220．．．電極
108、210‧‧‧絕緣材料層
110、212‧‧‧阻擋層
112、114、214、216、242‧‧‧絕緣層
118、222、224‧‧‧內連線結構
120、230、234‧‧‧金屬層
122、232、236‧‧‧介層窗
124、238、240‧‧‧導電構件
126‧‧‧可動部份
128、246‧‧‧間隙
226‧‧‧橋接金屬層
228‧‧‧連接導線
244‧‧‧可動電極
D1、D2、D3、D4、D5‧‧‧距離
圖1A至圖1D所繪示為本發明之一實施例的射頻微機電開關的製造流程剖面圖。
圖1E及圖1F所繪示為本發明之一實施例的射頻微機電開關的做動方式示意圖。
圖2A至圖2D所繪示為本發明之另一實施例的射頻微機電開關的製造流程剖面圖。
100．．．基底
102．．．導體層
104、106、116．．．電極
112、114．．．絕緣層
118．．．內連線結構
120．．．金屬層
122．．．介層窗
124．．．導電構件
126．．．可動部份
128．．．間隙
D1、D2．．．距離
Claims (28)
- 一種射頻微機電開關，包含：一基底；一第一電極，設置於該基底上；一第一絕緣層，覆蓋該第一電極；一第二絕緣層，覆蓋部分之該基底；一第二電極，設置於該第二絕緣層中，並與該第一電極位於不同之平面；一第四電極，設置於該第二絕緣層之中，該第一電極位於該第二電極與該第四電極之間；以及一可動電極，部分設置於該第二絕緣層之表面，並延伸設置於該第一電極與該第二電極之上，其中該可動電極非設置於該第二絕緣層表面之部分為一可動部份，其中該第二絕緣層具有一間隙，該間隙暴露出該可動部份與該第一絕緣層之間的空間及該可動電極與該第二電極之間的空間，且該可動電極之該可動部份更包含：一第一導電構件，該間隙曝露出該第一導電構件與該第二電極之間之空間；一第二導電構件，該間隙曝露出該第二導電構件與該第四電極之間之空間；以及一橋接金屬層，位於該第一電極之上，並位於該第四電極與該第二導電構件間之一平面，該橋接金屬層分別耦接於該第二導電構件與該第一導電構件。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中當該第一電極受到一第一偏壓，且該可動電極受到一第二偏壓時，該可動部份與該第一電極形成一第一電容。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中當該第二電極受到一第三偏壓，且該可動電極受到一第四偏壓時，該可動部份與該第二電極形成一第二電容。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該可動部份的長度為300um至310um。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該可動電極與該第一絕緣層之間的距離為5.5um至6.5um。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該可動電極與該第二電極之間的距離為4.0um至4.5um。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，更包含：一第三電極，設置於該基底上且設置於該第二絕緣層中；以及一第一內連線結構，設置於該第二絕緣層中，並耦接該可動電極與該第三電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該第一電極與第二電極之材料包含摻雜多晶矽。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該第一絕緣層的材料包含高溫氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該第一絕緣層的厚度為30nm至40nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中當該第一電極受到一第五偏壓，且該可動電極受到一第六偏壓時，該可動部份與該第一電極形成一第三電容。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其當該第二電極與該第四電極受到一第七偏壓，且該可動電極受到一第八偏壓時，該可動部份與該第二電極與該第四電極形成一第四電容。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，更包含：一第五電極，設置於該基底上且設置於該第二絕緣層中；以及一第二內連線結構，設置於該第二絕緣層中，並耦接該可動電極與該第五電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之射頻微機電開關，其中該可動電極與該第一絕緣層之間的距離為2.8um至3.0um。
- 一種射頻微機電開關的製造方法，包含：於一基底上形成一第一電極；於該第一電極上形成覆蓋該第一電極的一第一絕緣層；於該第一絕緣層上形成一阻擋層；於該阻擋層上形成一第二絕緣層； 於該第二絕緣層中形成一第二電極；於該第二絕緣層中形成一第四電極，該第一電極位於該第二電極與該第四電極之間；於該第一電極與該第二電極上方形成一可動電極；以及以該阻擋層為罩幕，移除部份該第二絕緣層，使部分之該可動電極不位於該第二絕緣層表面，以於該第二絕緣層中形成一間隙，並形成一可動部份，其中該間隙暴露出該可動部份與該阻擋層之間的空間及該可動部份與該第二電極之間的空間，且所形成的該可動電極之該可動部份更包含：一第一導電構件，設置於該第二電極上方，且該間隙暴露出該第一導電構件與該第二電極之間的空間；一第二導電構件，設置於該第四電極上方，且該間隙暴露出該第二導電構件與該第四電極之間的空間；以及一橋接金屬層，耦接該第一導電構件及該第二導電構件，且設置於該第一電極上方。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，更包含於該間隙形成之後，移除該阻擋層。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該阻擋層的移除方法包含乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該可動電極的形成方法包含進行一金屬內 連線製程。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，更包含：於該基底上形成一第三電極；以及於該第二絕緣層中形成一第一內連線結構，該第一內連線結構耦接該第三電極與該可動電極，且包含至少一層金屬層，而該第二電極分離設置於該第一內連線結構的其中一層金屬層的一側。
- 如申請專利範圍第19項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該第一內連線結構與該第二電極的形成方法包含進行一金屬內連線製程。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，該第一電極的材料包含摻雜多晶矽。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該第一絕緣層的材料包含高溫氧化物。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該第一絕緣層的厚度為30nm至40nm。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該阻擋層的材料包含多晶矽。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中所形成的該可動電極更包含多條連接導線，分別連接該橋接金屬層與該第一導電構件以及連接該橋接金屬層與該第二導電構件。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的 製造方法，更包含：於該基底上形成一第五電極；以及於該第二絕緣層中形成一第二內連線結構，該第二內連線結構耦接該第五電極與該可動電極，且包含至少一層金屬層，而該第四電極分離設置於該第二內連線結構的其中一層金屬層的一側。
- 如申請專利範圍第26項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該第二內連線結構與該第四電極的形成方法包含進行一金屬內連線製程。
- 如申請專利範圍第15項所述之射頻微機電開關的製造方法，其中該射頻微機電開關是由互補式金氧半導體製程所製造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099146770A TWI431757B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 射頻微機電開關及其製造方法 |
| US13/049,864 US8436432B2 (en) | 2010-12-30 | 2011-03-16 | RF MEMS switch and fabricating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099146770A TWI431757B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 射頻微機電開關及其製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201227925A TW201227925A (en) | 2012-07-01 |
| TWI431757B true TWI431757B (zh) | 2014-03-21 |
Family
ID=46380016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099146770A TWI431757B (zh) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | 射頻微機電開關及其製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8436432B2 (zh) |
| TW (1) | TWI431757B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5491465B2 (ja) * | 2011-07-26 | 2014-05-14 | 株式会社アドバンテスト | スイッチ装置、スイッチ装置の製造方法、伝送路切替装置、および試験装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6396368B1 (en) | 1999-11-10 | 2002-05-28 | Hrl Laboratories, Llc | CMOS-compatible MEM switches and method of making |
| WO2002001584A1 (en) | 2000-06-28 | 2002-01-03 | The Regents Of The University Of California | Capacitive microelectromechanical switches |
| US6529093B2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-03-04 | Intel Corporation | Microelectromechanical (MEMS) switch using stepped actuation electrodes |
| JP5054936B2 (ja) * | 2005-06-22 | 2012-10-24 | パナソニック株式会社 | 電気機械メモリ、それを用いた電気回路及び電気機械メモリの駆動方法 |
| US8304274B2 (en) * | 2009-02-13 | 2012-11-06 | Texas Instruments Incorporated | Micro-electro-mechanical system having movable element integrated into substrate-based package |
-
2010
- 2010-12-30 TW TW099146770A patent/TWI431757B/zh not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-03-16 US US13/049,864 patent/US8436432B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120168883A1 (en) | 2012-07-05 |
| US8436432B2 (en) | 2013-05-07 |
| TW201227925A (en) | 2012-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103094275B (zh) | 具有mom电容器的集成电路及其制造方法 | |
| US8420476B2 (en) | Integrated circuit with finFETs and MIM fin capacitor | |
| US7657995B2 (en) | Method of fabricating a microelectromechanical system (MEMS) switch | |
| US6437385B1 (en) | Integrated circuit capacitor | |
| TWI293787B (en) | Cmos-mems process | |
| US9006797B2 (en) | Micro-electro-mechanical system (MEMS) capacitive ohmic switch and design structures | |
| CN101409283A (zh) | 半导体结构 | |
| US9324706B2 (en) | Method of making an integrated switchable capacitive device | |
| US8022503B2 (en) | Anti-fusse structure and method of fabricating the same | |
| CN101005045A (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| US20130154033A1 (en) | Micro-electro-mechanical system (mems) structures and design structures | |
| TWI431757B (zh) | 射頻微機電開關及其製造方法 | |
| CN104641436B (zh) | 供在微机电及其它系统中使用的开关及其制造工艺 | |
| JP2001320026A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US11574880B2 (en) | Electronic device with an integral filtering component | |
| WO2006118789A3 (en) | Integrated circuit and method of manufacture | |
| KR100720518B1 (ko) | 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
| KR100781615B1 (ko) | Ｆｉｎｆｅｔ 및 ｃｍｏｓ 디바이스들을 위한 집적안티퓨즈 구조 | |
| KR20100071206A (ko) | 반도체 소자의 ｍｉｍ커패시터 및 이를 형성하는 방법 | |
| US10087072B2 (en) | Microelectromechanical system structure including thermal stability layer whose material has higher growth temperature, and method for fabricating the same | |
| KR100816245B1 (ko) | 커패시터 및 그 제조방법 | |
| KR20050046349A (ko) | 반도체 소자의 엠아이엠 캐패시터 형성방법 | |
| TWI473236B (zh) | 具有反熔絲的電路結構及其製造方法 | |
| KR100763670B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| KR20040069802A (ko) | 필드 프로그램에블 게이트 어레이 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |