TWI664136B - 用於減少熱變形的機電系統基板附接 - Google Patents

用於減少熱變形的機電系統基板附接 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種MEMS開關，其包含：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，其中該開關結構進一步包含：一導電接觸件，其形成於該基板上；一自補償錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其包括一第一端及一第二端，該樑在該第一端處與該自補償錨結構整合在一起且從該自補償錨結構正交地延伸出並懸垂於該基板上方，使得該第二端包括定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分。該樑之該懸臂部分在該基板與該開關結構之間的應變失配之週期期間經歷變形以具有相對於該基板之一岔出角，且該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導該應變失配之一部分以使該錨翹曲且補償該懸臂部分之該岔出角。

Description

用於減少熱變形的機電系統基板附接
本發明之實施例大體上係關於微機電系統(MEMS)開關，且更特定言之係關於具有一錨設計之MEMS開關，該錨設計減小MEMS開關與上面安裝有MEMS開關之基板之間的任何應變失配之影響。
MEMS係一種依其最一般形式可被定義為使用微製造技術製作之微型化機械及機電元件(即，裝置及結構)之技術。MEMS裝置之臨界實體尺寸可從尺寸譜下端的遠低於1微米一直變化至幾毫米。同樣地，MEMS裝置之類型可從無移動元件之相對較簡單結構變化至具有在整合微電子設備之控制下的多個移動元件之極複雜機電系統，其中例如MEMS通常充當繼電器(後文中稱為「MEMS開關」)。
關於MEMS開關，MEMS開關之一個主要準則係存在具有某種種類之機械功能之至少一些元件，不管此等元件是否可移動。據此，MEMS開關大致包含一可移動部分(諸如一懸臂)，該可移動部分具有錨固至一基板之一第一端(即，一「錨」)及具有一懸臂接觸件之一第二自由端。在啟動MEMS開關時，該懸臂抵著該基板上及該懸臂接觸件下方之一基板接觸件移動該懸臂接觸件。
MEMS開關之非期望變形之一問題通常歸因於構成MEMS開關之金屬與半導體基板之間的熱膨脹係數(CTE)之一顯著差異而出現，其中應認知，該基板包含眾多層/材料，舉例而言，諸如一處理晶圓、 一絕緣體層、一裝置層、一金屬介電堆疊及一鈍化層。組成MEMS開關之金屬之CTE之範圍通常係從半導體基板之(例如，組成鈍化層之絕緣體之)CTE之兩倍大至七倍大。在室溫(即，25℃)下，CTE之差異不構成一問題；然而，在MEMS開關之製造、裝配或操作期間，MEMS開關及基板結構之溫度可超過300℃，其中400℃至700℃之溫度係常見，其取決於所採用之晶圓接合製程。
回應於MEMS開關所曝露之此等高溫，MEMS開關之應變速率可能變更，其中應變速率之變更係歸因於CTE失配以及MEMS膜之退火(歸因於諸如空隙減小、晶粒生長、蝕刻之若干效應)。應變速率之變更可導致懸臂之可恢復及不可恢復變形，其中若在量值上足夠嚴重，則此變形潛在地造成MEMS開關變為無用。即，懸臂接觸件與基板接觸件之間的一黏附力可能阻止懸臂接觸件與基板接觸件隨著MEMS開關之溫度減小而斷開接觸。未斷開懸臂接觸件與基板接觸件之間的接觸將導致一不合格MEMS開關連同併入該MEMS開關之一不合格產品。此外，該開關之永久性變形可導致超出可接受操作範圍之變化開關效能。
解決此問題之先前嘗試專注於使問題最小化。例如，一個解決方案係減小直接附接至半導體基板之MEMS開關區域之大小以使懸臂之應變引致之偏轉最小化。另一解決方案係減小錨大小以使懸臂之應變引致之偏轉最小化。然而，錨大小之此一減小可歸因於提供此大小之錨之難度而導致良率問題。
因此，期望提供一種具有耐懸臂熱致動及變形之一結構之MEMS開關，該懸臂熱致動及變形可在MEMS開關之製造、裝配或操作期間發生。進一步期望此一MEMS開關可依低成本製造同時使良率損失最小化。
本發明之實施例係關於一種具有一懸臂之MEMS開關，該懸臂在其之一端上具有一錨，該錨包含至基板之兩個連接件。此等錨連接件正交於懸臂樑而定向，使得當存在相對於該基板之應變時，正交於該懸臂之應變使該錨充分翹曲以補償從該基板至該錨頂部之應變梯度。
根據本發明之一個態樣，一種MEMS開關包含：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，其中該開關結構進一步包含：一導電接觸件，其形成於該基板上；一自補償錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其包括一第一端及一第二端，該樑在該第一端處與該自補償錨結構整合在一起且從該自補償錨結構正交地延伸出並懸垂於該基板上方，使得該第二端包括定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分。該樑之懸臂部分在該基板與該開關結構之間的應變失配之週期期間經歷變形以具有相對於該基板之一岔出角，且該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導該應變失配之一部分以使該錨翹曲且補償該懸臂部分之岔出角。
根據本發明之另一態樣，一種製造一MEMS開關之方法包含：提供一基板；及經由一晶圓級接合製程，使一開關結構形成於該基板上。形成該開關結構進一步包含：使一導電接觸件形成於該基板上；形成一自補償錨結構；及將一懸臂樑附接至該自補償錨結構以相對於該基板及該導電接觸件定位該懸臂樑，該懸臂樑在其與該自補償錨結構相對之一端處包括一懸臂部分，其中該自補償錨結構正交於該懸臂樑之懸臂部分而配置，且其中該懸臂部分延伸出以與該基板隔開且定位於該導電接觸件上方。該方法亦包含在該基板及該開關結構上執行一退火製程以在該MEMS開關中實現接合。該樑之懸臂部分在該退火製程期間回應於該基板與該開關結構之間的一應變失配而經歷變形，使得該懸臂部分具有相對於該基板之一岔出角，且該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導起因於該應變失配之一應變之一部分以使該錨結 構翹曲且補償該懸臂部分之岔出角。
根據本發明之又一態樣，一種MEMS開關包含：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，其中該開關結構進一步包含：一導電接觸件，其形成於該基板上；一錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其與該錨結構整合在一起且從該錨結構正交地延伸出，該樑包括懸垂於該基板上方且定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分。該錨結構包括一自補償錨結構，該自補償錨結構造成該懸臂部分在經受熱引致之岔出角變形時保持不偏轉。
從下文詳細描述及圖式，各種其他特徵及優點將變得顯而易見。
100‧‧‧開關結構
102‧‧‧接觸件
104‧‧‧懸臂樑/第一樑
104a‧‧‧懸臂部分
106‧‧‧錨結構/錨/自補償錨結構
108‧‧‧基板
109‧‧‧微機電系統(MEMS)開關
110‧‧‧電極
112‧‧‧閘極電壓源
114‧‧‧電路
116‧‧‧第一側
118‧‧‧第二側
120‧‧‧電源
122‧‧‧電負載
126‧‧‧錨連接件/單一成形錨連接件/C形錨連接件
128‧‧‧區域
130‧‧‧區域
132‧‧‧縱向軸
134‧‧‧錨連接件
136‧‧‧應變圖
138‧‧‧應變圖
140‧‧‧懸臂樑/第二樑
140a‧‧‧懸臂部分
142‧‧‧軸
144‧‧‧I形錨連接件
146‧‧‧X形錨連接件
148‧‧‧錨連接件
150‧‧‧錨連接件
d‧‧‧分離距離
RL‧‧‧負載電阻
圖式繪示目前考量用於實行本發明之實施例。
在圖式中：圖1係根據一例示性實施例進行結構設計之一MEMS開關之一示意透視圖。
圖2係圖1之MEMS開關之一示意側視圖。
圖3係圖1之MEMS開關之一示意片斷透視圖。
圖4係在一斷開位置中之圖1之MEMS開關之一示意側視圖。
圖5係在一閉合位置中之圖1之MEMS開關之一示意側視圖。
圖6係根據本發明之一實施例之圖1之MEMS開關之錨結構之一更詳細透視圖，其中一錨連接件形成於該錨結構上。
圖7係根據本發明之一實施例之圖1之MEMS開關之錨結構之一更詳細透視圖，其中一錨連接件形成於該錨結構上。
圖8係圖1之懸臂樑之一應變圖。
圖9係圖1之懸臂樑之錨之一應變圖。
圖10係根據本發明之一實施例之一開關結構之一透視圖，其中 一雙懸臂樑附接至一錨結構。
圖11係根據本發明之一實施例之一開關結構之一透視圖，其中一雙懸臂樑附接至一錨結構。
圖12係根據本發明之一實施例之附接至一錨結構之一懸臂樑之一透視圖。
本發明之實施例提供一種具有一懸臂之MEMS開關，該懸臂在一端上具有一自補償錨結構。該自補償錨結構經定向使得當存在相對於基板之應變時，正交於懸臂之應變使錨充分翹曲以補償從基板至錨頂部之應變梯度。
參考圖1至圖3，展示根據一例示性實施例進行結構設計之一開關結構100之若干視圖。例示性開關結構100包含一接觸件102，該接觸件102至少部分地包括一導電材料(例如，金屬)。開關結構100亦包含一導電元件，該導電元件被繪示為包括導電材料(例如，一金屬)之一懸臂樑104。樑104之一懸臂部分104a延伸於接觸件102上方。在一些實施例中，該導電元件亦可包含其他特徵，舉例而言，諸如樑104上之一保護性(及可能非導電性)塗層或沿該樑之部分安置之意欲於與接觸件102接觸之一接觸墊。樑104係由一錨結構106支撐，懸臂部分104a從該錨結構106延伸且該錨結構106可與樑104整合在一起。錨結構106用來將樑104之懸臂部分104a連接至一底層支撐結構，諸如所繪示之基板108。在圖1至圖3中所展示之開關結構100之實施例中，接觸件102及錨結構106兩者運用習知微製造技術(例如，電鍍、汽相沈積、微影術、濕式及/或乾式蝕刻等)形成於基板108上。
開關結構100可構成一微機電或奈米機電裝置或者一微機電系統(MEMS)開關109之一部分。例如，接觸件102及樑104可具有幾或幾十奈米或微米之數量級之尺寸。在一項實施例中，樑104可具有大於或 等於108m-1之一表面積-容積比，而在另一實施例中該比率可能更接近103m-1。
積體電路可形成於基板108上，例如，包含金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)及用來在各種組件當中提供電連接件之圖案化導電層(未展示)。此等圖案化導電層亦可提供至接觸件102及樑104之電連接件(至樑104之連接件例如係透過錨結構106)，該等連接件示意地展示在圖1及圖2中且在下文描述。半導體裝置及導電層(像開關結構100之特徵一樣)亦可使用習知微製造技術來製造。在一項實施例中，基板108可係已經處理以包含一或多個MOSFET之一單晶半導體晶圓之一部分，其中開關結構100及其他電路形成於該晶圓之一表面上。開關結構100可安置於MOSFET之一者上方(例如，沿垂直於該晶圓之表面之一線)且可連同MOSFET一起操作，其中開關結構100及基板108經由一晶圓級接合而形成。開關結構100可由一或多個囊封層(未展示)囊封，該一或多個囊封層繞開關結構100組成一晶圓級封裝(WLP)，其中該等囊封層繞開關結構100形成大致填充有一惰性氣體之一大致上氣密式密封腔。
亦參考圖4及圖5，樑104可經結構設計以在圖4中所展示之一第一非接觸或「斷開」位置與圖5中所展示之一第二接觸或「閉合」位置之間可選擇性地移動，在該非接觸或「斷開」位置中該樑與接觸件102分離達一分離距離d，在該第二接觸或「閉合」位置中該樑與接觸件102電接觸。例如，樑104可經結構設計以當在接觸位置與非接觸位置之間移動時經歷變形，使得該樑自然地安置(例如，無外部施加力)於非接觸位置中，且可經變形以佔據接觸位置同時將機械能儲存於其中。在其他實施例中，樑104之未變形結構設計可係接觸位置。
開關結構100亦可包含一電極110，該電極110當適當充電時在該電極與樑104之間提供一電位差，從而導致朝向該電極且抵著接觸件 102拉動該樑之一靜電力。在將足夠電壓施加於電極110之情況下，該靜電力使樑104變形且藉此使該樑從圖4中所展示之非接觸(即，斷開或非導電)位置移位至圖5中所展示之接觸(即，閉合或導電)位置。因此，電極110可充當有關開關結構110之一「閘極」，其中施加於電極110之電壓(稱為「閘極電壓」)用來控制該開關結構之斷開或閉合。電極110可與一閘極電壓源112連通，使得一閘極電壓VG可選擇性地施加於電極110。
接觸件102及樑104係電路114之組件。例示性電路114具有一第一側116及一第二側118，該第一側116及該第二側118在彼此斷連時相對於彼此處於不同電位(因為其中僅該等側之一者連接至一電源120)。接觸件102及樑104可分別連接至電路114之側116、118之任一者，使得樑在第一位置與第二位置之間的變形用來分別傳遞及中斷穿過其之一電流。樑104可依由利用開關結構100之應用判定之一頻率(均勻或不均勻)重複地移進及移出與接觸件102的接觸。當接觸件102與樑104彼此分離時，該接觸件與該樑之間的電壓差稱為「工作(stand-off)電壓」。
在一項實施例中，樑104可與電源120連通(例如，經由錨結構106)，且接觸件102可與具有一負載電阻RL之一電負載122連通。電源120可操作為一電壓源或一電流源。樑104充當一電接觸件，從而允許一負載電流(例如，具有大於或等於約1mA之一振幅及約1kHz或更小之一振盪頻率)在該樑位於接觸位置中時從電源120流動穿過樑104，至接觸件102中並至電負載122，且在該樑位於非接觸位置中時依其他方式中斷電路徑並阻止電流從該電源流動至該負載。上文所指示之電流及開關頻率可用於相對較高電力分配應用中。在其他實施例中，諸如在開關結構100將用於一信號發送背景中之應用中(通常依相對較低功率操作)，電源120可提供具有100mA或更小之一量值(且低至 1.mu.A範圍)之一電流，其具有大於1kHz之一振盪頻率。
上文所描述之開關結構100可用作包含其他開關結構(在設計上類似或不類似)之一電路之部件，以增大總電路之電流及電壓容量。此等開關結構可串聯地或並聯地經結構設計以在該等開關結構斷開時促進工作電壓之一均勻分配且在該等開關結構閉合時促進電流之一均勻分配。
應認知，MEMS開關109在其製造及操作期間經歷具有極端溫度範圍之熱循環。例如，在MEMS開關109之製造、裝配及/或操作期間，MEMS開關109之溫度範圍可從25℃至超過300℃(例如，400℃)，諸如在作為一晶圓級接合製程之部分執行之一退火步驟期間。MEMS開關109曝露於此溫度範圍可導致開關結構100之(即，懸臂樑104之)非期望變形之一問題，該問題起因於該開關結構之應變狀態之變更。應變速率之變更可起因於MEMS開關109中之材料之間之一顯著CTE差異以及基板108之退火(歸因於諸如空隙減小、晶粒生長、蝕刻之若干效應)，其中應變速率之變更造成懸臂樑104之可恢復及不可恢復變形，若量值足夠嚴重，則該等變形可能潛在地造成開關結構100變為無用。
為了減小基板108與開關結構100之間的任何應變失配之影響，本發明之實施例提供具有一錨結構106之一開關結構100，該錨結構106具有一3D變形結構，該3D變形結構補償起因於該應變失配之懸臂樑104之典型岔出角變形(即，一自補償錨結構)。再次參考圖1且現額外地參考圖6，根據一例示性實施例更詳細地展示開關結構100之錨結構106。如圖1及圖6中所展示，錨結構106形成/附接至懸臂樑104，使得錨結構106正交於樑104之懸臂部分104a而定向。錨結構106在其上包含一或多個錨連接件126，錨結構106及懸臂樑104藉由該一或多個錨連接件126機械地連接至基板108。根據一例示性實施例，一或多個 錨連接件126提供為可大致被描述為一成形錨連接件之一單一/整體元件。單一成形錨連接件126經結構化使得正交於懸臂樑104截取之成形錨連接件126之一截面將穿過該成形錨連接件之一個以上區域，即，將存在至少兩個不同區域(大致被標示為128及130)，其中該成形錨連接件將錨106/樑104機械地連接至基板108。此外，單一成形錨連接件126形成且定位於錨結構106上，使得該連接件關於懸臂樑104之一縱向軸132對稱。
參考圖6之特定實施例，該錨連接件建構為關於懸臂樑104之縱向軸132對稱之一C形錨連接件126。然而，根據一替代實施例，錨結構106上之一錨連接件134可建構為關於懸臂樑104之縱向軸132對稱之一V形錨連接件，如圖7中所繪示。在此等實施例之任一者中，錨連接件126、134提供錨結構106來充當補償起因於應變失配之懸臂樑104之典型岔出角變形之一自補償錨結構。即，在基板108與開關結構100之間的應變失配之週期期間，諸如在超過300℃之溫度下，樑104之懸臂部分104a經歷變形以具有相對於基板108之一「岔出角」，即，沿一z方向朝向基板108偏轉。錨連接件126、134之構造連同其等沿正交於懸臂部分104a之定向之一方向之一般定向用來藉由利用沿正交於此岔出角之一方向之一應變梯度來補償該岔出角。此應變透過懸臂樑金屬之泊松比(即，橫向於軸向應變之負比率)而起作用，以有效地將樑104之懸臂部分104a拉回至一未偏轉/未變形位置中。即，在懸臂部分104a相對於基板108應變(即，應變失配)時，正交於懸臂部分104a引導該應變之一部分，其中該應變之此部分使錨結構106充分翹曲以補償從基板108至錨結構106之頂部之應變梯度。換言之，正交於懸臂部分104a引導之應變失配部分產生垂直於基板108之一應變梯度，以將懸臂部分104a拉回至一未偏轉或未變形位置中。根據一例示性實施例，正交於懸臂部分104a引導之應變延伸不足懸臂樑104之長度之20%， 其中應變延伸之此長度足以阻止懸臂部分104a之偏轉。據此，作為一自補償錨結構之錨結構106之構造導致完全自補償之一懸臂樑104，其意謂著造成懸臂部分104a之岔出角之相同應變亦用來補償並拉平樑104。
現參考圖8及圖9，提供繪示由整個懸臂樑104及錨結構106分別針對如圖6中所提供之一錨連接件126(即，一C形錨連接件)經歷之應變之位準/量值之應變圖136、138。應變圖136、138繪示在錨結構106之鄰近處經歷最大應變量及在懸臂部分104a之遠端處經歷最小應變量。在錨連接件126之鄰近處經歷之正交於懸臂部分104a之應變使錨結構106充分翹曲以補償從基板108至錨結構106之頂部之應變梯度，因此將懸臂部分104a拉回至一未偏轉/未變形位置中。
現參考圖10及圖11，展示根據本發明之額外實施例之各包含一自補償錨結構106之開關結構100。圖10及圖11之開關結構100經形成以各包含附接至相同錨結構106之兩個不同懸臂樑104、140。懸臂樑104、140經配置使得一第一樑104沿一第一方向從錨結構106延伸出且一第二樑140沿與該第一方向相反之一第二方向從錨結構106延伸出。雖然圖10及圖11中未展示，但應認知，在操作中，樑104、140之各者相對於一各自接觸件選擇性地移動，使得各樑之一懸臂部分104a、140a在一第一非接觸或「斷開」位置與一第二接觸或「閉合」位置之間移動，其中一電極110在該電極與樑104、140之間提供一電位差以產生朝向該電極且抵著接觸件102拉動該樑之一靜電力，其類似於圖1中所展示及所描述。
根據本發明之實施例，在包含定位成一背對背配置之兩個不同懸臂樑104、140之一開關結構100中，錨結構106可藉由使錨結構106之一錨連接件適當地成形而用作一自補償錨結構。即，一成形錨連接件提供於錨結構106上，該錨結構106關於懸臂樑104、140之一縱向軸 132且關於正交於該等懸臂樑之穿過該錨結構之一中點之一軸(在142處所指示)對稱。根據本發明之例示性實施例，該成形錨連接件可建構為如圖10中所繪示之一I形錨連接件144或如圖11中所繪示之一X形錨連接件146。在該等實施例之各者中，錨連接件144、146提供錨結構106來充當補償起因於基板108與開關結構100之間的一應變失配(諸如可在超過300℃之溫度下發生)之懸臂樑104、140之任一者/兩者之典型岔出角變形之一自補償錨結構。錨連接件144、146之構造用來藉由正交於懸臂部分104a、140a引導應變之一部分來補償各樑之懸臂部分104a、140a之此岔出角變形，其中該應變之此部分產生垂直於基板108之一應變梯度，該應變梯度使錨結構106翹曲以將懸臂部分104a、140a拉回至一未偏轉或未變形位置中。
現參考圖12，根據本發明之另一實施例，應認知，取代具有錨結構106上之一單一/整體錨連接件，可在將錨結構106及樑104機械地連接至基板108之錨連接件上提供兩個或更多個不同錨連接件148、150。兩個或更多個不同錨連接件148、150係基於開關結構100之設計考量而在自補償錨結構106上定大小/成形、定位及成角度，以抵消/補償懸臂樑104經歷之應變。即，兩個或更多個不同錨連接件148、150係在自補償錨結構106上定大小/成形、定位及成角度，以正交於懸臂部分104a引導基板108與開關結構100之間的一應變失配之一合適部分以使錨結構106翹曲且依一期望方式補償該懸臂部分之岔出角。作為一個實例，錨結構106可經建構使得提供具有8x8微米之尺寸且隔開10微米之一對錨連接件148、150。作為另一實例，錨結構106可經建構使得提供具有8x8微米之尺寸且隔開30微米之一對錨連接件148、150。
在圖6、圖7及圖10至圖12之實施例之各者中，應認知，亦可結合(多個)錨連接件之大小、幾何形狀及間隔選擇懸臂樑104、140之厚 度及其形成材料，以抵消/補償懸臂樑104、140經歷之應變。根據實施例，開關結構100之懸臂樑104、140可係包括鎳(Ni)-12原子百分比鎢(W)或鎳(Ni)-20原子百分比鎢(W)之一層。懸臂樑104、140亦可由被定義為「耐蠕變」材料之材料形成，其中如本文中所使用之術語耐蠕變指代一材料在經受持續負載或應力時耐時間相依塑性變形之能力。在此等實施例中，懸臂樑104、140可由一超級合金形成，包含Ni基及/或鈷(Co)基超級合金、Ni-W合金、Ni-Mn合金、含少量Ni及/或Co之金(「硬金」)、W、介金屬、經歷固溶及/或第二相強化之材料及具有抑制塑性變形之一晶體結構之材料，諸如具有低堆疊層錯能之六邊形結構或材料。其他二元合金(包含Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、Ag、Ta及W之任何組合)亦可用來形成懸臂樑104、140。
有利地，本發明之實施例因此提供一種具有一懸臂樑及自補償錨構造之MEMS開關及相關聯開關結構，該構造減小該開關結構與上面形成有該開關結構之基板之間的任何應變失配之影響，使得該懸臂樑維持於一未偏轉或未變形位置中。藉由提供用來將錨連接至基板之一(多個)成形錨連接件，經由利用沿正交於岔出角之一方向之一應變梯度而補償一懸臂樑之典型岔出角變形。即，當存在相對於基板之應變時，正交於該懸臂樑引導該應變之一部分，以使錨充分翹曲以補償從基板至錨頂部之應變梯度，其中應變透過樑金屬之泊松比而起作用以有效地將懸臂樑拉回至適當位置中。因此，該結構對總應變位準不敏感，藉此在材料之最終應變狀態中賦予靈活性，且繼而在開關結構之處理中提供靈活性。
根據本發明之一項實施例，一種MEMS開關包含：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，其中該開關結構進一步包含：一導電接觸件，其形成於該基板上；一自補償錨結構，其耦合至該基板；及 一樑，其包括一第一端及一第二端，該樑在該第一端處與該自補償錨結構整合在一起且從該自補償錨結構正交地延伸出並懸垂於該基板上方，使得該第二端包括定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分。該樑之懸臂部分在該基板與該開關結構之間的應變失配之週期期間經歷變形以具有相對於該基板之一岔出角，且該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導該應變失配之一部分以使該錨翹曲且補償該懸臂部分之岔出角。
根據本發明之另一實施例，一種製造一MEMS開關之方法包含：提供一基板；及經由一晶圓級接合製程，使一開關結構形成於該基板上。形成該開關結構進一步包含：使一導電接觸件形成於該基板上；形成一自補償錨結構；及將一懸臂樑附接至該自補償錨結構以相對於該基板及該導電接觸件定位該懸臂樑，該懸臂樑在其與該自補償錨結構相對之一端處包括一懸臂部分，其中該自補償錨結構正交於該懸臂樑之懸臂部分而配置，且其中該懸臂部分延伸出以與該基板隔開且定位於該導電接觸件上方。該方法亦包含在該基板及該開關結構上執行一退火製程以在該MEMS開關中實現接合。該樑之懸臂部分在該退火製程期間回應於該基板與該開關結構之間的一應變失配而經歷變形，使得該懸臂部分具有相對於該基板之一岔出角，且該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導起因於該應變失配之一應變之一部分以使該錨結構翹曲且補償該懸臂部分之岔出角。
根據本發明之又一實施例，一種MEMS開關包含：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，其中該開關結構進一步包含：一導電接觸件，其形成於該基板上；一錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其與該錨結構整合在一起且從該錨結構正交地延伸出，該樑包括懸垂於該基板上方且定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分。該錨結構包括一自補償錨結構，該自補償錨結構造成該懸臂部分在經受熱引致之 岔出角變形時保持不偏轉。
本書面描述使用實例來揭示本發明(包含最佳模式)，且亦使得熟習此項技術者能夠實行本發明，包含製作並使用任何裝置或系統及執行任何併入方法。本發明之專利範疇係由申請專利範圍界定，且可包含熟習此項技術者所想到之其他實例。若此等其他實例具有並非與申請專利範圍之字面語言不同之結構元件或若此等其他實例包含與申請專利範圍之字面語言無實質性差異之等效結構元件，則此等其他實例意欲於在申請專利範圍之範疇內。
雖然已僅結合有限數目的實施例描述本發明，但應容易瞭解，本發明不限於此等所揭示之實施例。而是，本發明可經修改以併入迄今為止未描述但與本發明之精神及範疇一致之任何數目的變動、更改、置換或等效配置。此外，雖然已描述本發明之各項實施例，但應瞭解，本發明之態樣可僅包含所描述實施例之一些。據此，本發明不應被視為受前文描述限制，但僅受隨附申請專利範圍之範疇限制。

Claims (19)

  1. 一種微機電系統(MEMS)開關，其包括：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，該開關結構包括：一導電接觸件，其形成於該基板上；一自補償錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其包括一第一端及一第二端，該樑在該第一端處與該自補償錨結構整合在一起且從該自補償錨結構正交地延伸出並懸垂於該基板上方，使得該第二端包括定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分；其中該樑之該懸臂部分在該基板與該開關結構之間的應變失配之週期期間經歷變形以具有相對於該基板之一岔出角；且其中該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導該應變失配之一部分以使該錨翹曲且補償該懸臂部分之該岔出角；其中該自補償錨結構包括將該樑機械地連接至該基板之一成形錨連接件；其中正交於該樑之該成形錨連接件之一截面穿過將該樑結構機械地連接至該基板之該成形錨連接件之一個以上區域。
  2. 如請求項1之MEMS開關，其中該成形錨連接件形成為一C形錨連接件及一V形錨連接件之一者。
  3. 如請求項1之MEMS開關，其中該樑包括沿一第一方向從該自補償錨結構延伸出之一第一樑；且其中該開關結構進一步包括與該自補償錨結構整合在一起之一第二樑，該第二樑沿與該第一樑延伸所沿之該第一方向相反之一第二方向從該自補償錨結構延伸出。
  4. 如請求項3之MEMS開關，其中該成形錨連接件形成為一I形錨連接件及一X形錨連接件之一者。
  5. 如請求項1之MEMS開關，其中該自補償錨結構包括將該樑機械地連接至該基板之兩個或更多個不同錨連接件，其中該兩個或更多個不同錨連接件係在該自補償錨結構上定大小、定位及成角度，以正交於該懸臂部分引導該應變失配之該部分以使該錨翹曲且補償該懸臂部分之該岔出角。
  6. 如請求項1之MEMS開關，其中正交於該懸臂引導之該應變失配延伸不足該懸臂之長度之20%。
  7. 如請求項1之MEMS開關，其中正交於該懸臂部分引導之該應變失配部分產生垂直於該基板之一應變梯度，以將該懸臂部分拉回至一未偏轉或未變形位置中。
  8. 如請求項1之MEMS開關，其中由該自補償錨結構提供之正交於該懸臂部分之該應變失配部分透過泊松比而起作用。
  9. 如請求項1之MEMS開關，其中該樑之該懸臂部分之該變形包括起因於該基板與該開關結構之間的一熱膨脹係數(CTE)之一熱引致之變形。
  10. 如請求項1之MEMS開關，其中該樑由一耐蠕變材料形成，該耐蠕變材料包括一超級合金，包含Ni基及/或Co基超級合金、Ni--W合金、Ni--Mn合金、含Ni及/或Co之金、W、介金屬、經歷固溶及/或第二相強化之材料、或具有抑制塑性變形之一晶體結構之一材料。
  11. 如請求項1之MEMS開關，其中該開關結構及該基板包括一晶圓級接合封裝，其中經實施以形成該晶圓級接合封裝之一退火造成該基板與該開關結構之間的該應變失配且造成該樑之該懸臂部分經歷導致該岔出角之變形。
  12. 一種製造一微機電系統(MEMS)開關之方法，該方法包括：提供一基板；及經由一晶圓級接合製程，使一開關結構形成於該基板上，其中形成該開關結構進一步包括：使一導電接觸件形成於該基板上；形成一自補償錨結構；及將一懸臂樑附接至該自補償錨結構以相對於該基板及該導電接觸件定位該懸臂樑，該懸臂樑在其與該自補償錨結構相對之一端處包括一懸臂部分；其中該自補償錨結構正交於該懸臂樑之該懸臂部分而配置，其中該懸臂部分延伸出以與該基板隔開且定位於該導電接觸件上方；及在該基板及該開關結構上執行一退火製程以在該MEMS開關中實現接合；其中該樑之該懸臂部分在該退火製程期間回應於該基板與該開關結構之間的一應變失配而經歷變形，使得該懸臂部分具有相對於該基板之一岔出角；且其中該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導起因於該應變失配之一應變之一部分以使該錨結構翹曲且補償該懸臂部分之該岔出角；其中形成該自補償錨結構包括使一成形錨連接件形成於該基板上，該成形錨連接件包括關於該懸臂樑之一縱向軸對稱之一所成形單一、整體結構。
  13. 如請求項12之方法，其中該成形錨連接件包括一C形錨連接件及一V形錨連接件之一者。
  14. 如請求項12之方法，其中將該懸臂樑附接至該自補償錨結構包括：將一第一懸臂樑附接至該自補償錨結構，使得該第一懸臂樑沿一第一方向從該自補償錨結構延伸出；及將一第二懸臂樑附接至該自補償錨結構，使得該第二懸臂樑沿與該第一方向相反之一第二方向從該自補償錨結構延伸出；其中該成形錨連接件包括一I形錨連接件及一X形錨連接件之一者。
  15. 如請求項12之方法，其中由該自補償錨結構提供之正交於該懸臂部分之該應變透過泊松比而起作用。
  16. 一種微機電系統(MEMS)開關，其包括：一基板；及一開關結構，其形成於該基板上，該開關結構包括：一導電接觸件，其形成於該基板上；一錨結構，其耦合至該基板；及一樑，其與該錨結構整合在一起且從該錨結構正交地延伸出，該樑包括懸垂於該基板上方且定位於該導電接觸件上方之一懸臂部分；其中該錨結構包括一自補償錨結構，該自補償錨結構造成該懸臂部分在經受熱引致之岔出角變形時保持不偏轉；其中該錨結構包含將該錨結構及該樑機械地連接至該基板之一成形錨連接件，該成形錨連接件包括關於該懸臂樑之一縱向軸對稱之一所成形單一、整體結構。
  17. 如請求項16之MEMS開關，其中該成形錨連接件包括一C形錨連接件及一V形錨連接件之一者。
  18. 如請求項16之MEMS開關，其中該樑包括沿一第一方向從該錨結構延伸出之一第一樑；且其中該開關結構進一步包括與該錨結構整合在一起之一第二樑，該第二樑沿與該第一方向相反之一第二方向從該錨結構延伸出；且其中該成形錨連接件包括一I形錨連接件及一X形錨連接件之一者。
  19. 如請求項17之MEMS開關，其中該懸臂部分在該基板與該開關結構之間的應變失配之週期期間經歷熱引致之變形，以造成該岔出角變形；且其中該自補償錨結構正交於該懸臂部分引導該應變失配之一部分以使該錨結構翹曲且補償該岔出角變形。
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