于ESD事件的第一和第 二柵極，使得通過第一柵極上的ESD事件施加相對較大的恢復(fù)力來對抗閉合力。
[0205] 代替從控制信號(hào)中導(dǎo)出第二柵極電壓，第二柵極可從單獨(dú)的柵極控制信號(hào)預(yù)充電 或驅(qū)動(dòng)。電控開啟力的使用提供了比僅僅依靠機(jī)械開啟力更大的靈活性，并且使力在使用 或測試過程中被調(diào)整或改變，以適應(yīng)工藝變化。
[0206] 第一和第二部分32-1和32-2的相對寬度可以變化，如圖28所示，以修改打開和 關(guān)閉力的相對幅度。類似地，柵極尺寸可以被修改。
[0207] 在另外的變形中，可以被應(yīng)用到懸臂或蹺蹺板開關(guān)或MEMS元件，直立支撐體30可 以用如圖29所示的扭轉(zhuǎn)支撐體替換。在圖29中，開關(guān)部件32中被示為蹺蹺板設(shè)計(jì)的一部 分，并因此被分成部分32-1和23-2。然而，在這里所討論的原理也適用于懸臂設(shè)計(jì)。
[0208] 支撐體結(jié)構(gòu)現(xiàn)在包括一個(gè)或多個(gè)，并為簡單起見兩個(gè)，從開關(guān)部件32到支撐體 352延伸的橫向延伸臂350。臂350在每個(gè)都有X方向上的寬度、Y方向上的長度和Z方向 上的厚度。每個(gè)臂都是自然平面的，并趨于抵抗圍繞其Y方向的扭轉(zhuǎn)。恢復(fù)力隨寬度X和厚 度Z增加，且隨長度Y減小。因此設(shè)計(jì)者有很大的自由來控制尋求返回橫梁32到其靜止位 置的扭轉(zhuǎn)力。此外，通過在相對于支撐體352的臂350上適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，支撐體頂部和底部之 間的熱膨脹差可被抵消或削減。因此，如果臂350沿著支撐體352居中設(shè)置，那么端部270 傾向于不響應(yīng)于溫度變化向上或向下移動(dòng)。如果臂350朝向支撐體352的邊緣372移動(dòng)， 那么多余的溫度（如可能在某些制造步驟中被經(jīng)歷的）傾向于引起端部370抬起遠(yuǎn)離底部 襯底。
[0209] 圖27所示的布置適合于與相對于圖22和23所描述的單獨(dú)的接觸部分260c -起 使用。
[0210] 因此，可能提供改進(jìn)的MEMS開關(guān)。
[0211] 盡管單一引用的權(quán)利要求書已經(jīng)被提出用于在美國專利商標(biāo)局申請，但應(yīng)當(dāng)理解 的是，權(quán)利要求書可以在導(dǎo)致技術(shù)上可行的器件的任何組合中被提供。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種MEMS元件，包括： 襯底； 支撐體； 可移動(dòng)結(jié)構(gòu)； 控制電極； 和所述支撐體從所述襯底延伸并保持鄰近所述襯底的可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的部分，并且所述可 移動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述控制電極重疊，其中，所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)由邊緣限定，并且所述控制電極延伸 過所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的邊緣。2. 如權(quán)利要求1所述的MEMS元件還包括第一開關(guān)觸點(diǎn)，并且所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)從支撐體 的第一方向朝向并超過第一開關(guān)觸點(diǎn)延伸。3. 如權(quán)利要求2所述的MEMS元件，其中第二方向上的控制電極的空間范圍大于所述第 二方向上的可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的空間范圍。4. 如權(quán)利要求2所述的MEMS元件，其中所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)具有來自支撐體的端壁末梢， 并且控制電極延伸超過端壁，除了在所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)載體部分的區(qū)域內(nèi)。5. 如權(quán)利要求4所述的MEMS元件，其中所述觸點(diǎn)載體部分?jǐn)y帶觸點(diǎn)和所述觸點(diǎn)載體部 分的長度或所述觸點(diǎn)的高度的一個(gè)或兩個(gè)被選擇來減少來自臨近所述控制電極的邊緣以 降低閾值的捕獲電荷的力。6. 如權(quán)利要求5所述的MEMS元件，其中所述觸點(diǎn)載體和鄰近所述觸點(diǎn)載體的襯底的至 少一個(gè)具有形成于其中的表面凹槽。7. 如權(quán)利要求2所述的MEMS元件，其中所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的第二部分從所述支撐體的第 三方向延伸，所述第三方向基本上反向于所述第一方向，并且其中所述第二部分與第二控 制電極重疊。8. 如權(quán)利要求7所述的MEMS元件，其中，在使用中，所述第二控制電極可以被選擇性地 連接到電壓，以吸引所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)的第二部分，從而促使可移動(dòng)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述第一開關(guān) 觸點(diǎn)的嚙合。9. 一種MEMS元件，包括： 由支撐體在第一位置支撐的可變形結(jié)構(gòu)，所述可變形結(jié)構(gòu)攜帶觸點(diǎn)來與另一觸點(diǎn)表面 接觸，并通過相鄰而不是與控制電極分開的，并且其中所述控制電極和可變形結(jié)構(gòu)之間的 電位差，在可變形結(jié)構(gòu)上施加力使其變形，其中所述可變形結(jié)構(gòu)被修改以限制發(fā)生在所述 可變形結(jié)構(gòu)中的峰值應(yīng)力。10. 如權(quán)利要求9所述的MEMS元件，其中所述長度被增加以限制峰值應(yīng)力。11. 如權(quán)利要求9所述的MEMS元件，其中所述可變形結(jié)構(gòu)的厚度被增加。12. 如權(quán)利要求9所述的MEMS元件，其中所述可變形結(jié)構(gòu)的寬度是不均勻的。13. 如權(quán)利要求9所述的MEMS元件，其中觸點(diǎn)的長度被增加以在所述可變形部件和控 制電極之間的接觸發(fā)生之前增加峰值應(yīng)力。14. 一種MEMS開關(guān)，包括： 襯底； 支撐體； 可移動(dòng)結(jié)構(gòu)； 控制電極； 布置使得所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)由所述襯底上方的支撐體保持，并在所述控制電極上方延 伸，并且其中所述襯底和所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)具有形成在其上以保持在使用過程 中所述可移動(dòng)結(jié)構(gòu)與所述控制電極隔開的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)。15. 如權(quán)利要求14所述的MEMS開關(guān)，其中可靠緩沖器或支撐體被形成在所述可移動(dòng)結(jié) 構(gòu)上并被布置不接觸控制電極。16. 如權(quán)利要求15所述的MEMS開關(guān)，其中所述可靠緩沖器被形成于所述控制電極的一 側(cè)。17. 如權(quán)利要求15所述的MEMS開關(guān)，其中可靠緩沖器被形成在與所述控制電極重疊的 區(qū)域內(nèi)的可移動(dòng)結(jié)構(gòu)上，并且孔被形成在所述控制電極的相應(yīng)部分中。18. 如權(quán)利要求14所述的MEMS開關(guān)，其中所述結(jié)構(gòu)包括在所述控制電極和所述可移動(dòng) 結(jié)構(gòu)之間形成的絕緣體。19. 一種MEMS元件，包括： 具有第一熱膨脹系數(shù)的襯底； 從所述襯底延伸并且具有第二熱膨脹系數(shù)的支撐體；所述MEMS元件還包括在或鄰近 于所述襯底和所述支撐體之間的界面形成的膨脹變形結(jié)構(gòu)，并且具有大于第一膨脹系數(shù)的 第三膨脹系數(shù)，并被布置以在所述界面附近的襯底上施加熱膨脹力，以便模擬不同于在所 述界面附近的襯底的第一系數(shù)的第四熱膨脹系數(shù)。20. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，其中所述第三熱膨脹系數(shù)大于所述第二熱膨脹系 數(shù)。21. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，其中所述膨脹變形結(jié)構(gòu)包括埋入支撐體的腳下面 的板或塊形結(jié)構(gòu)。22. 如權(quán)利要求21所述的MEMS元件，其中所述膨脹變形結(jié)構(gòu)通過所述襯底的部分與支 撐體分開。23. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，其中所述膨脹變形結(jié)構(gòu)延伸超過所述支撐體的邊 緣。24. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，其中所述膨脹變形結(jié)構(gòu)由鋁或銅形成。25. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，其中所述MEMS元件是開關(guān)，并且開關(guān)部件通過所 述支撐體被支撐。26. 如權(quán)利要求25所述的MEMS元件，其中所述支撐體具有形成于其中以將所述支撐體 劃分成多個(gè)直立元件的槽。27. 如權(quán)利要求26所述的MEMS元件，其中所述槽延伸穿過將其分成多個(gè)支柱的支撐 體。28. 如權(quán)利要求26所述的MEMS元件，其中所述開關(guān)部件沿其長度的部分被開槽。29. 如權(quán)利要求19所述的MEMS元件，還包括鄰近所述支撐體的腳的邊緣以減少在所述 襯底和所述支撐體之間施加的熱應(yīng)力形成的凹槽或通道。30. 如權(quán)利要求25所述的MEMS開關(guān)，還包括第一開關(guān)觸點(diǎn)，其具有在其中形成為空隙 上的懸臂或橫梁的區(qū)域，使得所述第一開關(guān)觸點(diǎn)可以響應(yīng)于通過所述開關(guān)部件施加在其上 的壓力偏轉(zhuǎn)。31. -種MEMS元件，具有從襯底向上延伸的支撐體，并載有延伸過所述襯底表面或形 成在所述襯底上的凹部的結(jié)構(gòu)，并且其中所述結(jié)構(gòu)被提供具有多個(gè)槽和/或孔以便于從所 述結(jié)構(gòu)下面化學(xué)地去除材料。32. 如權(quán)利要求31所述的MEMS元件，其中所述MEMS元件是具有朝向第一開關(guān)觸點(diǎn)的 延伸過襯底的開關(guān)部件（32)的開關(guān)，且至少一個(gè)孔和/或槽被形成在所述開關(guān)部件內(nèi)，使 得所述開關(guān)部件的部分總是距離邊緣或孔小于20微米。33. -種MEMS開關(guān)，包括： 襯底； 支撐體； 通過支撐體在位置上支撐的開關(guān)部件，使得所述開關(guān)部件的部分在第一方向延伸遠(yuǎn)離 支撐體朝向第一開關(guān)觸點(diǎn)并超過第一控制電極；其中所述MEMS開關(guān)還包括鄰近所述開關(guān) 部件的部分的第二控制電極，使得作用在所述第二控制電極和所述開關(guān)部件之間的吸引力 促使所述開關(guān)部件移動(dòng)遠(yuǎn)離所述第一開關(guān)觸點(diǎn)。34. 如權(quán)利要求33所述的MEMS開關(guān)，其中所述第一和第二控制電極是在相對所述支撐 體的半圓形區(qū)域相反的位置。35. 如權(quán)利要求33所述的MEMS開關(guān)，其中所述開關(guān)部件還包括從相反于所述第一方向 并超過所述第二控制電極的第三方向的支撐體延伸的第二部分。36. 如權(quán)利要求33所述的MEMS開關(guān)，其中所述第二控制電極經(jīng)由靜電保護(hù)或過電壓保 護(hù)器件連接到所述第一控制電極。37. 如權(quán)利要求33所述的MEMS開關(guān)，其中所述第二控制電極通過高電阻通道連接到所 述第一控制電極，使得在所述第二控制電極的電壓滯后于所述第一控制電極的電壓。38. 如權(quán)利要求33所述的MEMS開關(guān)，其中在所述第二控制電極上的電壓趨向于如通過 分壓器設(shè)置的在所述第一控制電極上的電壓的一小部分。39. -種MEMS開關(guān)，包括： 第一開關(guān)觸點(diǎn)； 第二開關(guān)觸點(diǎn)； 控制電極； 襯底； 支撐體； 彈簧； 和導(dǎo)電元件； 其中所述支撐體遠(yuǎn)離所述第一和第二開關(guān)觸點(diǎn)被形成，且所述彈簧從朝向所述第一和 第二開關(guān)觸點(diǎn)的支撐體延伸，且攜帶導(dǎo)電元件，使得所述導(dǎo)電元件被保持在上面但是與所 述第一和第二觸點(diǎn)中的至少一個(gè)分開，且彈簧和/或?qū)щ娫ㄟ^鄰近于所述控制電極。40. 如權(quán)利要求39所述的MEMS開關(guān)，其中用于彈簧的長度、寬度、厚度和材料的其中至 少一個(gè)被選擇用于所需的恢復(fù)力。41. 如權(quán)利要求39所述的MEMS開關(guān)，其中導(dǎo)電元件的長度、寬度、厚度和材料的其中至 少一個(gè)被選擇以便跨越在所述第一和第二開關(guān)觸點(diǎn)之間的距離，同時(shí)給予高于第一閾值的 擊穿電壓。42. -種MEMS元件，包括支撐體、可移動(dòng)元件、相鄰于所述可移動(dòng)元件的控制電極和在 所述可移動(dòng)元件和所述支撐體之間延伸的扭轉(zhuǎn)臂。43. 如權(quán)利要求42所述的MEMS元件，包括在所述可移動(dòng)元件的反面設(shè)置的并通過第一 和第二臂連接到其上的第一和第二支撐體。44. 如權(quán)利要求43所述的MEMS元件，其中所述第一和第二支撐體相互對準(zhǔn)沿平行于所 述臂的旋轉(zhuǎn)位移方向，當(dāng)電壓被施加到所述控制電極上時(shí)。45. 如權(quán)利要求42所述的MEMS元件，其中所述可移動(dòng)元件在扭轉(zhuǎn)臂的任意一側(cè)的相反 的方向延伸，并且其中第一和第二控制電極被提供使得施加電壓到所述第一控制電極來促 使所述可移動(dòng)元件在第一方向圍繞扭轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)且施加電壓到所述第二控制電極來促使所 述可移動(dòng)元件在所述第一方向相反的第二方向圍繞扭轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)。46. 如權(quán)利要求42所述的MEMS元件，其中所述組件是開關(guān)且所述可移動(dòng)元件攜帶開關(guān) 觸點(diǎn)。
【專利摘要】本公開涉及MEMS開關(guān)。公布了改進(jìn)MEMS開關(guān)操作性能的幾種特征，使得它們呈現(xiàn)出改進(jìn)的在役壽命和開關(guān)打開與關(guān)閉的更好控制。
【IPC分類】H01H59/00
【公開號(hào)】CN105047484
【申請?zhí)枴緾N201510198260
【發(fā)明人】P·L·菲茲格拉德, J-E·王, R·C·格金, B·P·斯坦森, P·拉姆博肯, M·舍默爾
【申請人】亞德諾半導(dǎo)體集團(tuán)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月24日
【公告號(hào)】US20150311003