用于改進mems dvc器件線性度的控制電極屏蔽的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明的實施例一般性地涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)數(shù)字可變電容器(DVC)。
【背景技術(shù)】
[0002]如在圖1中示意性示出的，一些MEMS DVC器件基于可移動MEMS板(即可移動電極、板電極、懸臂式電極)，該板具有在其上的控制電極(即上拉電極或拉離電極或PU電極)和在其下的控制電極(牽拉電極或拉近電極或下拉電極或ro電極)。這些電極被頂部介電層和底部介電層覆蓋。此外，在可移動的MEMS元件下面存在處于下拉電極之間或與下拉電極相鄰的RF電極。在可移動板和RF電極之間存在間隙，所述間隙由施加到HJ或ro電極的電壓來調(diào)節(jié)。這些電壓引起靜電力，該靜電力將可移動電極上拉或下拉至與介電層接觸，以向RF電極提供穩(wěn)定的最小或最大電容。這樣，從可移動板到RF電極的電容能夠從當被拉向底部的高電容狀態(tài)Cniax (見圖2)變化到當被拉向頂部的低電容狀態(tài)(:_(見圖3)。
[0003]如圖4所示，存在于RF電極上的RF信號能夠通過介電層親合到F1D電極，引起牽拉介電層之上的可移動電極的靜電力。由于這些靜電力板會變形，這會導致由RF信號調(diào)節(jié)C_。該電容調(diào)節(jié)導致RF信號的諧波失真。
[0004]因此，在本領域中需要具有RF信號的最少諧波失真或沒有RF信號諧波失真的MEMS DVC 器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明一般性地涉及MEMS DVC,其具有在RF電極和使板移動的一個或更多個其他電極之間的屏蔽電極結(jié)構(gòu)。該屏蔽電極結(jié)構(gòu)可以接地，并且基本上阻擋或屏蔽RF電極以使其不受使板移動的一個或更多個電極影響。通過屏蔽RF電極，減少了 RF電極到使板移動的一個或更多個電極的耦合并且減小甚至消除了電容調(diào)節(jié)。
[0006]在一個實施例中，一種MEMS DVC包括:第一介電層，其具有第一電極、RF電極和布置在該介電層中的屏蔽電極，其中屏蔽電極被布置為與RF電極和第一電極相鄰，并且其中屏蔽電極接地；第二介電層，其被布置在第一電極、RF電極和屏蔽電極之上；第二電極，其被布置為與第一電極相對并且具有在第二電極上的第三介電層；和可移動電極，其能夠從與第二介電層接觸的位置和與第三介電層接觸的位置移動。
[0007]在另一實施例中，一種制造MEMS DVC的方法包括:在襯底之上沉積導電層；使導電層圖案化以形成第一電極、RF電極和屏蔽電極，其中屏蔽電極被布置為與RF電極和第一電極相鄰；在襯底、第一電極、RF電極和屏蔽電極上沉積第一介電層；使第一介電層平面化以暴露第一電極、RF電極和屏蔽電極；在所暴露的電極和第一介電層上沉積第二介電層；并且在第二介電層之上形成移動電極，其中移動電極能夠從與第二介電層接觸的第一位置和與第二介電層間隔開的第二位置移動。
【附圖說明】
[0008]參照實施例能夠詳細地理解本發(fā)明的上述特征和上面簡要總結(jié)的本發(fā)明的更具體的描述，在附圖中圖示了所述實施例中的一些。然而，應指出的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的典型實施例，并且因此不應被認為限制了本發(fā)明的范圍，這是因為本發(fā)明可以承認其他等同有效的實施例。
[0009]圖1是在自由站立狀態(tài)中的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0010]圖2是在Cniax狀態(tài)中的圖1的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0011]圖3是在C_狀態(tài)中的圖1的MEMS DVC的示意性橫截面圖。
[0012]圖4是在(:_狀態(tài)中的MEMS DVC的示意性橫截面圖，其示出了 RF信號電容耦合至IJ控制電極的影響。
[0013]圖5是根據(jù)一個實施例的MEMS DVC的示意性橫截面圖，所述MEMS DVC具有從RF電極到下拉電極的減小的耦合效應。
[0014]圖6是根據(jù)另一實施例的MEMS DVC的示意性橫截面圖，所述MEMS DVC具有利用下拉電極之下的完全屏蔽獲得的從RF電極到下拉電極的減小的耦合效應。
[0015]圖7A是根據(jù)另一實施例的MEMS DVC的示意性橫截面圖，所述MEMS DVC具有利用下拉電極之下的部分屏蔽獲得的從RF電極到下拉電極的減小的耦合效應。
[0016]圖7B示出了圖7A的RF電極和下拉電極之間的耦合。
[0017]為了便于理解，在可能的地方使用相同的附圖標記來表示附圖共有的相同的元素?？梢灶A期的是，在一個實施例中公開的元素在沒有特別說明的情況下可以有益地用在其他實施例中。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明總體涉及一種MEMS DVC,其具有在RF電極和使板移動的一個或更多個其他電極之間的屏蔽電極結(jié)構(gòu)。該屏蔽電極結(jié)構(gòu)可以接地，并且基本上阻擋或屏蔽RF電極以使其不受使板移動的一個或更多個電極影響。通過屏蔽RF電極，減少了 RF電極到使板移動的一個或更多個電極的耦合并且減小甚至消除了電容調(diào)節(jié)。
[0019]圖5示出了第一實施例，其利用在RF電極和H)電極之間布置的側(cè)向屏蔽電極SH，以減小RF和H)電極之間的電容耦合。大部分的電容耦合發(fā)生在RF電極和SH電極(例如屏蔽電極)之間。RF電極和H)電極之間的場線必須行進穿過介電層更長的距離，導致RF和ro之間的電容耦合減小。SH電極電連接到板(圖5中未示出)，即在并聯(lián)電容器的情況下SH電極是GND。該實施例導致與未屏蔽的解決方案相比3倍到5倍的耦合減少。
[0020]圖6示出了第二實施例，其除了利用側(cè)向屏蔽電極SH之外還利用了在F1D電極下方的屏蔽電極SHU (例如下方屏蔽電極)。利用屏蔽通道SHV的陣列將SHU電極連接到SH。這樣，在ro電極下方產(chǎn)生了屏蔽盒并且能夠幾乎完全消除RF電極和ro電極之間的耦合，導致與非屏蔽情況相比1000倍的改進。并且在這種情況下，屏蔽電極電連接到板。
[0021]圖7A示出了第三實施例，其利用減小型式的H)屏蔽。在這種情況下，屏蔽電極SHU不完全覆蓋ro電極。該屏蔽方法能夠正好與如圖6所述的完全屏蔽技術(shù)一樣有效。利用部分SHU屏蔽與利用完全SHU屏蔽相比優(yōu)點在于SHU金屬和周圍介電層的較低應力水平，導致更穩(wěn)健的制造工藝。
[0022]圖7B示出了與僅使用側(cè)向屏蔽SH的實施例(圖5)相比，使用部分屏蔽電極時從RF到ro電極的場線必須在屏蔽電極周圍行進長得多的距離。使用合適長度的SHU電極，能夠獲得與完全屏蔽SHU電極一樣的性能。
[0023]為了制造MEMS DVC，可以在襯底上形成多個電極。對于圖5到7B所示的實施例，通過在襯底上沉積導電層(例如鋁、氮化鈦)然后使所述導電層圖案化并且對齊刻蝕以形成兩個接地電極(用于耦合到可移動電極)、兩個下拉電極、一個RF電極和兩個屏蔽電極來形成電極。應理解的是，由于可以存在更多個或更少個電極，因此圖5到7B所示電極的數(shù)量不是限制性的。
[0024]然后可以在襯底上沉積介電層和電極以填充電極之間的間隙。隨后借助于化學機