CN102741958B - 装有弹簧的mems悬臂可调电容器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主题涉及MEMS可调电容器及操作这种电容器的方法。该可调电容器的特征在于衬底上的初级固定致动器电极、衬底上的次级固定致动器电极、衬底上的固定RF信号电容器极板电极、布置在衬底上方的装有弹簧的悬臂、将装有弹簧的悬臂的第一端连接至衬底的梁锚、将装有弹簧的悬臂的第二端连接至衬底的一个或多个弹性弹簧或其他偏置元件，第二端位于远离第一端的位置。弹簧悬臂可以在OFF状态和ON状态之间移动，其中OFF状态是由固定致动器电极和可移动致动器电极的为零的电势差定义的，而ON状态是由固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差定义的。

Description

装有弹簧的MEMS悬臂可调电容器及方法
相关申请的交叉引用
本文公开的发明主题要求于2010年1月15日提交的美国专利申请No.61/336,134的优先权，通过全文引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本文公开的发明主题总的来说涉及微机电***(MEMS)器件。更具体地讲，本文公开的发明主题涉及MEMS可调电容器及操作这种电容器的方法。
背景技术
人们期望射频(RF)MEMS静电可调电容器包括(但不限于)以下性能：可以用在并联或串联构造中、高电学品质因数、不易受到外部封装的影响、不易受到温度变化的影响、不易受到工艺变化的影响、低致动电压、对由于所施加的RF能量导致的自致动的抵抗、以及较大的弹性恢复力以便最小化静摩擦可靠性问题。
悬臂梁致动器设计通过将MEMS梁元件与附着衬底隔离能够很好地解决和最小化来自封装应力的外部影响，尤其是在温度过高的情况下，但是这种结构容易受到制造工艺变化(诸如影响梁形状和相对位移的应力梯度)的影响。具体地讲，例如，它们易于受到通过梁影响应力梯度的制造工艺变化的影响，这反过来对梁偏转形成不利影响，尤其是梁末端的梁偏转。
另外，通常的静电悬臂梁开关设计具有位于梁的超出致动器电机区域的远端的信号电容器头部，这反过来会使得在尽量最大化梁的弹性恢复力以便使梁在期望时能返回到其初始打开的未致动状态的同时很难最小化致动吸附电压，这是因为二者具有这种紧密耦合的机电性能。而且，与标称平坦的共面MEMS悬臂梁结构相比，从衬底偏转至面外的悬臂梁需要较高的施加电压来进行静电致动，这通常是不期望的特性。朝向衬底偏转的梁所具有的不期望特性是能够获得用于克服致动状态下的粘附力的较低的自致动电压和较小恢复力。
可选地，多支撑MEMS开关结构能够解决上述悬臂梁问题中的一部分，但是会引入新的问题。例如，多支撑MEMS开关结构通常需要较窄的和/或折叠支撑结构，以便使残余应力、热应力、和衬底效应对结构形状的影响最小。这种多个较窄的折叠支撑结构虽然对机械因素有益，但是对于使在MEMS元件结构上路由的RF信号的***损耗最小的良好电设计因素是不利的。这主要是因为，与在直而宽的悬臂梁上传播的RF信号相比，较窄的折叠支撑结构所固有的电气路径电阻和电抗增大。
因此，有利的是使机械设计与电设计分离，以便以更加独立的方式设计和优化每一特性，以满足性能、可靠性和成本目标，同时不易受到工艺和温度变化的影响。
发明内容
根据本公开，提供了MEMS可调电容器及其操作方法。一方面，提供了一种MEMS可调电容器。该可调电容器可以包括衬底上的初级固定致动器电极；衬底上的次级固定致动器电极；衬底上的固定RF信号电容器极板电极；布置在衬底上方的装有弹簧的悬臂；将装有弹簧的悬臂的第一端连接至衬底的梁锚；以及将装有弹簧的悬臂的第二端连接至衬底的一个或多个弹性弹簧或者其他偏置元件，其中第二端远离第一端。装有弹簧的悬臂自身可以包括位于初级固定致动器电极上方的初级可移动致动器电极；位于次级固定致动器电极上方的次级可移动致动器电极；RF信号路径；以及与RF信号路径连通并且位于固定RF信号电容器极板电极上方的可移动RF信号电容器极板。该装有弹簧的悬臂可以在OFF状态和ON状态之间移动，OFF状态可以由固定致动器电极和可移动致动器电极之间的为零的电势差限定，而ON状态可以由固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差限定。
另一发面，提供了一种操作MEMS可调电容器的方法。该方法可以包括在衬底上方布置装有弹簧的悬臂，该装有弹簧的悬臂包括位于沉积在衬底上的初级固定致动器电极上方的初级可移动致动器电极；位于沉积在衬底上的次级固定致动器电极上方的次级可移动致动器电极RF信号路径；以及可移动RF信号电容器极板，可移动RF信号电容器极板与RF信号路径连通并且位于沉积在衬底上的固定RF信号电容器极板电极上方。该方法还可以包括在OFF状态和ON状态之间移动所述装有弹簧的悬臂，所述OFF状态可以由固定致动器电极和移动致动器电极之间的为零的电势差定义，所述ON状态可以由固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差定义。
虽然上文陈述了本发明所公开的主题的多个特性中的一些特性，这些特性由本发明所公开的主题全部地或部分地来实现，结合下文中详细说明的附图，随着对本发明的进一步说明，本发明的其他特性将变得清楚。
附图说明
从下文结合通过说明性而非限制性的示例的方式给出的附图的详细描述中，本发明主题的特征和优势将变得更加容易理解，其中：
图1a是根据本发明公开主题的一个实施例的MEMS可调电容器的侧视截面图；
图1b是根据本发明公开主题的一个实施例的MEMS可调电容器的俯视图；
图2a是根据本发明公开主题的一个实施例的处于第一操作位置的MEMS可调电容器的侧视截面图；
图2b是根据本发明公开主题的一个实施例的处于第二操作位置的MEMS可调电容器的侧视截面图；
图3a是根据本发明公开主题的一个实施例的MEMS可调电容器侧视截面图；
图3b是根据本发明公开主题的一个实施例的MEMS可调电容器的俯视图；以及
图4和图5是根据本发明公开主题的两个实施例的MEMS可调电容器的透视图。
具体实施方式
本发明主题提供了MEMS可调电容器及操作这些电容器的方法。本文讨论的MEMS致动器和其他器件的基本结构可以使用已知工艺来制造，诸如美国专利No.6,917,086、题目为“Trilayered beam MEMSdevice and related methods”；美国专利No.6,746,891、题目为“Trilayered beam MEMS device and related methods”；和美国专利No.6,876,047、题目为“MEMS device having a trilayered beamand related methods”中描述的工艺，通过全文引用的方式将这些专利的内容并入本文。这些专利描述了制造具有三层梁的致动器的方法，每一种方法均包括：(a)在衬底上形成第一电极；(b)在第一电极和衬底上沉积牺牲层；(c)在牺牲层上形成第二电极；(d)在第二电极和牺牲层上沉积结构层；(e)形成穿过结构层到达第二电极的通孔；(f)在结构层和通孔中沉积导电层；(g)通过去除一部分导电层来形成导电微结构，其中导电微结构通过通孔与第二电极进行电连通；以及(h)去除牺牲层以便将第二电极与衬底分离，其中结构层的第一端由衬底支撑，而相对的第二端自由悬挂在衬底上方作为悬臂结构，或者其中结构层的两个点或更多个点由衬底支撑。然而，应当理解本公开所讨论的器件不对包括梁致动器的材料层的数量进行限制。相反，它们可以由单层、双层或者任何其他数量更大的多层的复合梁结构实现和实施。
例如，图1a和图1b示出了上述的三层工艺中创建的整体用100标识的MEMS悬臂梁静电致动器的示例。致动器100可以包括衬底110上的固定致动器电极112。衬底110可以是具有适当隔离材料的导体或半导体，或绝缘电介质衬底。固定致动器电极112可以由衬底100上的金属层限定(例如，沉积和图案化)。
梁长度为L的悬臂梁可以布置在衬底110上方。悬臂梁120可以包括由牺牲层上面的金属层限定的可移动致动器电极122。可移动致动器电极122可以具有可以比梁长度L小的电极长度Le以及电极宽度We。固定和可移动致动器电极112和122可以通过“气”隙140彼此分开，“气”隙140跨度为如图1a定义的距离tg，其是在去除牺牲层时产生的。应当理解，本文所用的术语“气”不限于大气空气，而可以包括任何绝缘液体。梁结构层124可以由结构电介质材料的沉积和图案化来限定，该结构电介质材料可以是任意的能够被适当处理并且能够提供优良的电绝缘和机械特性的电介质材料(例如，SiO2，Al2O3)。悬臂梁120可以通过梁锚142保持在衬底110上方的这个位置，所述梁锚142将悬臂梁120的第一端连接至衬底110。
梁结构层124的厚度，在图1a示为厚度tox，可以确定致动器100的大部分机械性能。在梁结构层124上面，可以限定导电层126。导电层126可以通过通孔127电连接至可移动致动器电极122，并且其可以用作与可移动致动器电极122的机械平衡。应当注意，由于致动器100可以设计成与金属和电介质的任意组合一起工作，导电层126不限于任何一种特定的组成成分。
采用这种结构，可以通过在如图2a和图2b所示的固定致动器电极112和可移动致动器电极122之间施加电压电势差来实现致动器100的致动。电压源VS可以连接在固定致动器电极112和导电层126之间。如上所述，导电层126可以通过通孔127电连接至可移动致动器电极122，因此电压源VS的操作可以产生固定致动器电极112和可移动致动器电极122之间跨越“气”隙140的静电耦合。
具体地讲，所施加的电势可以产生静电力，该静电力可以使得悬臂梁120朝向衬底110偏转。这种偏转可以以非线性但稳定的方式发生，直至吸附出现，出现吸附之后，悬臂梁120以不稳定方式向衬底110偏转。如图2a所示，在固定致动器电极112和可移动致动器电极122之间的电势差为零时，未致动(即，“OFF”或者“打开(open)”)位置示出了处于未偏转位置的悬臂梁120。参照图2b，在固定致动器电极112和可移动致动器电极122之间的电势差大于吸附电压时，致动(即，“ON”或者“闭合(closed)”)位置示出了偏转至与衬底110接触的悬臂梁120。一旦吸附，固定致动器电极112和可移动致动器电极122可以彼此接触并且短接在一起。
通过在固定致动器电极112或者可移动致动器电极122中的一个或两个上引入连续的或者图案化的电介质绝缘体或者通过产生可以防止导电电极彼此亲密接触的隔离特征(standoff feature)，可以防止固定致动器电极112和可移动致动器电极122在吸附之后短接在一起。例如，在美国专利No.6,876,482、题目为“MEMS DeviceHaving Contact and Standoff Bumps and Related Methods”中描述了隔离凸块，通过全文引用方式将该专利并入本文。这种隔离凸块可以并入本文公开的任一器件设计中，以便增加功能性和/或改善可靠性。具体地讲，隔离凸块可以通过用作控制旋转运动的机械枢轴点或者通过限制致动器的各区域的位移来增加功能性。而且，当隔离凸块用于降低和/或限制位于固定致动器电极和可移动致动器电极之间的电介质材料的充电，尤其当致动器处于吸附后的“闭合”状态时，通过以控制致动器导体极板之间的间隔方式有助于控制电场强度而且还通过有助于使电介质与电介质接触及相关摩擦充电最小，隔离凸块可以改善器件可靠性。另外，通过降低接触面积，隔离凸块可以用来帮助改善器件可靠性，这反过来可以降低通常会导致MEMS器件的静摩擦可靠性问题的附着力的强度。
如图1a、图1b、图2a和图2b所示的MEMS悬臂梁静电致动器100可以用在如电容式接触或电阻式(DC)接触开关器件的应用中。例如，图3a和图3b示出了悬臂梁电容式接触开关的示例。在该示例中，MEMS悬臂梁静电致动器100可以用作可变信号电容器，其添加有衬底110上的固定电容器极板118和位于悬臂梁120的远端的可移动电容器极板128(和位于悬臂梁120的上表面上且通过梁结构层124与可移动电容器极板128分隔的电容器区域129)。因此，悬臂梁120可以分成由电极长度Le表示的电极区域和具有电容器长度Lc的电容器区域。在该构造中，致动器100可以通过改变固定电容器极板和可移动电容器极板118和128之间的间隔来调制这两个导体之间的耦合，从而改变信号耦合电容的值。
然而，如上所讨论，使用悬臂梁型致动器存在大量潜在的风险，包括容易受到制造工艺变化的影响、在尽量最大化梁的弹性恢复力的同时很难最小化致动吸附电压、以及需要相对较高的施加电压来进行静电致动。多支撑结构可以解决这些问题中的一部分，但是它们也会不利于其他的有益考量，诸如使在MEMS元件结构上路由的RF信号的***损耗最小。
基于这些考虑，图4示出了总体上表示为200的MEMS装有弹簧的悬臂开关电容器，其可以包括基本上与图1a至图3b所示的致动器100中包括的悬臂梁结构类似的悬臂梁结构。具体地讲，开关电容器200可以包括衬底210和装有弹簧的悬臂220，在衬底210上沉积或者采用其他方法形成的初级固定致动器电极212和固定RF信号电容器极板电极218，装有弹簧的悬臂220类似于上文讨论的布置在衬底上方的装有弹簧的悬臂，其本身包括位于初级固定致动器电极212上方的初级可移动致动器电极222、位于固定RF信号电容器极板电极218上方的可移动RF信号电容器极板228、梁结构层224、和跨越梁结构层224分别连接至初级可移动致动器电极222和可移动RF信号电容器极板228的初级致动器区域226和RF信号开关电容器区域229。“气”隙240(例如，大约2μm的隙)可以将装有弹簧的悬臂220在其长度的至少大部分上与衬底210分隔，同时梁锚242可以将装有弹簧的悬臂220的第一端连接至衬底210。
如图4所示，代替与衬底210耦合的装有弹簧的悬臂220的一个致动器对，可以提供多个固定致动器电极和可移动致动器电极。具体地讲，例如，开关电容器200还可以包括衬底210上的次级固定致动器电极213(例如，但不限于在衬底210上通过沉积形成)、在装有弹簧的悬臂220上且位于次级固定致动器电极213上方的次级可移动致动器电极223、和与次级可移动致动器电极223连接的次级致动器区域227。
图4所示的实施例还可以包括上文所讨论的隔离用隔离凸块244。隔离用隔离凸块244可以位于初级固定致动器电极212和次级固定致动器电极213中的一个或多个上。这种隔离用隔离凸块244主要用于在开关处于致动闭合状态时限制接触面积量和控制固定和移动物体之间的“气”隙间隔。最小化紧密接触的两个表面之间的接触面积或者控制非常接近的表面之间的间隔，降低能够导致静摩擦故障模式的附着力大小，可以有助于改善开关可靠性。隔离用隔离凸块244还可以用作机械枢轴，并且可以连同各个独立可控的致动区域的通电顺序和断电顺序一起使用，用以控制开关闭合和打开事件期间的动力特性。隔离用相隔凸块244还可以提供用于控制任一可变隙电容器区域的电容密度的措施。
采用这种结构，装有弹簧的悬臂220因此能够在OFF状态和ON状态之间移动，OFF状态可以由固定和可移动致动器电极之间的为零的电势差限定，而ON状态可以由固定和可移动致动器电极之间的非零电势差限定。具体地讲，在OFF状态时，初级固定致动器电极212和初级可移动致动器电极222之间以及次级固定致动器电极213和次级可移动致动器电极223之间的电势差都为零。例如，将装有弹簧的悬臂220从ON状态移动到OFF状态可以包括向初级可移动致动器电极222、初级固定致动器电极212、次级可移动致动器电极223和次级固定致动器电极213中的所有四个电极同时提供基本上相同的电压。可选地，将装有弹簧的悬臂220从ON状态移动到OFF状态可以包括在次级可移动致动器电极223和次级固定致动器电极213之间建立为零的电势差之前或者之后在初级可移动致动器电极222和初级固定致动器电极212之间建立为零的电势差。
类似地，在ON状态时，初级固定致动器电极212和初级可移动致动器电极222之间的电势差可以基本上等于次级固定致动器电极213和次级可移动致动器电极223之间的电势差。可选地，在ON状态时，初级固定致动器电极212和初级可移动致动器电极222之间的电势差可以不同于次级固定致动器电极213和次级可移动致动器电极223之间的电势差。在任意一种情况下，可以独立地操作致动器电极的电极对，以使得能够在次级固定致动器电极213和次级可移动致动器电极223之间建立电势差之前或者之后建立初级固定致动器电极212和初级可移动致动器电极222之间的电势差。
除了常规悬臂梁致动器所具有的特征之外，开关电容器200还可以包括位于装有弹簧的悬臂220的远端处(即，位于与连接至梁锚242的第一端相对的第二端处)的整体用标号250标示的机械弹性弹簧或者其他悬挂***。弹簧250可以通过弹簧锚252将所述远端连接至衬底210。以此方式，装有弹簧的悬臂220的两端可以有效地悬挂在衬底210上方。弹簧250可以用于限制由于固有的应力梯度导致的梁结构面外偏转并且用于限制由于制造工艺和周围温度变化导致的这种偏转的变化。为此，弹簧250被设计为在面外垂直方向上相对较硬以便限制由于应力梯度导致的面外偏转，同时在面内纵向方向上相对较柔顺以降低面内应力的潜在负面影响并且有助于将装有弹簧的悬臂220与衬底210的去耦。
如图4所示的特定构造中，弹簧250可以是简单的框架弹簧，但是应当理解，其他形式的弹簧250(例如，折叠弹簧、x弹簧)都能够提供期望的功能，只要其满足通常期望的弹性弹簧的限制梁面外偏转以及减轻面内纵向应力和弯曲力矩的机械性能即可。另外，虽然图4所示的构造仅仅包括一个弹簧250，但是其他弹簧也可以位于装有弹簧的悬臂220的尖端附近的各个位置处，这能够满足限制面外偏转同时解除装有弹簧的悬臂220与周围衬底效应的耦合的要求。通过特定示例，图5示出了具有两个弹簧250(在该构造中为折叠弹簧)的开关电容器200的实施例，这两个弹簧250沿着装有弹簧的悬臂220的两侧设置，但是仍然位于装有弹簧的悬臂220的第二、远端附近。设置这些弹簧250的目的也是用于限制梁的面外偏转同时解除装有弹簧的悬臂220与衬底的耦合并且最小化衬底效应。
无论具体构造如何，开关电容器200都能够体现出单支撑悬臂结构和多支撑结构的有利设计特征，同时能够最小化每种类型结构的最不利特征。例如，开关电容器200的装有弹簧的悬臂梁结构能够允许梁上存在较宽的RF信号馈线，以消除与通过较窄折叠支撑结构传播的RF信号相关的损耗。这种结构因此能够解除针对RF考虑的电设计与机械设计要求之间的一定量耦合。RF信号路径馈线的宽度可以设计为满足期望的电性能要求，而不实质地改变衬底所创建的结构元件机械边界条件。
关于这一点，再次参照图4，开关电容器200可以包括RF电气路径，RF电气路径由通向RF信号开关电容器区域229的RF信号路径230组成。具体地讲，如图4所示，RF信号路径230可以路由到装有弹簧的悬臂220上，装有弹簧的悬臂220的第一端连接至梁锚242。RF信号路径230可以与用于开关静电致动的导体电气隔离(例如，通过电介质)。这种RF信号路径230与致动器导体的隔离使得开关电容器200能够用在并联或串联的电路构造中。单个开关结构提供的灵活性(并联或串联)得益于一个加工观点，即可以针对一个特定开关设计来优化工艺，而不是试图针对以不同方式对应力梯度做出响应的两种不同结构来进行优化。
如图4所示的装有弹簧的悬臂220的分段的初级和次级致动器区域226和227能够提供有关开关致动性能的几点优点。首先，可以针对各致动器区域中的每一个的静电吸附和扣合(zipping)性能来设计初级和次级致动器区域226和227的尺寸和位置。这种定制能够实现对由静电致动导致的动力特性的某种程度上的控制。其次，分段的致动器区域可以构造为以任何期望的顺序和时序且以任何可能的组合(例如，所有同时进行，按顺序进行)单独地被通电和断电。第三，RF信号开关电容器区域229周围的致动器区域的分布使得所施加的静电力能够有助于平坦化RF电容器区域从而改善电容密度并且有助于最小化导致可移动RF信号电容器极板228的弯曲的工艺变化的影响。
可移动RF信号电容器极板228和RF信号开关电容器区域229的面内形状可以被设计为对电子机械进行控制和有助于封装密度和电容密度。RF信号开关电容器区域229的形状连同静电致动电极的位移能够对静电致动力如何被用来影响RF信号开关电容器区域229的变形形状产生影响。例如，图5示出了RF信号开关电容器区域229，其具有八角形状，而不是图4所示的矩形形状。八角形状与图4所示的矩形RF信号开关电容器区域229相比面积效率更大(即，有效的电容密度)，这是因为从相对较窄的RF信号路径230到较宽的RF信号开关电容器区域229的RF馈线过渡区域的绝大部分可用作RF电容器重叠区域。另外，与矩形构造相比，初级致动区域226和次级致动区域227可以更有效地分布在八角RF信号开关电容器区域229周围，这可以很好地影响RF信号开关电容器区域229的变形形状，其目的是改善电容密度。当然，应当理解，基于***的设计考虑，可移动RF信号电容器极板228和RF信号开关电容器区域229可以是多种其他形状中的任意一种(例如，六边形、圆形、椭圆形、梯形)。例如，可以选择可移动RF信号电容器极板228和RF信号开关电容器区域229中的一个或两个的尺寸和/或形状，以控制开关电容器200的特性，诸如有效电容密度、封装密度、梁平坦度、电阻、和/或寄生电容耦合。另外，还应当理解，可移动RF信号电容器极板228的尺寸或形状可以与RF信号开关电容器区域229的尺寸或形状相同或者基本类似，或者这两个部件可以不同。
梁的机电性能可以经由巧妙放置的穿过梁的槽232来调谐，穿过梁的槽232可以被设计为在需要的情况下提供梁的柔顺性。图5示出了针对柔顺性考虑开槽的梁的示例，其中梁在较宽的锚点附近开槽，并且也在RF信号开关电容器区域229和初级致动器226之间开槽。然而，应当理解，这种构造只是用于穿过梁的槽232的多种可能布置中的一种。例如，穿过梁的槽232可以设置在可移动RF信号电容器极板228与初级可移动致动器电极222或次级可移动致动器电极223中的一者或者二者之间，和/或这些槽可以设置在RF信号路径230和可移动RF信号电容器极板228与初级可移动致动器电极222或者次级可移动致动器电极223中的一者或者二者之间。穿过梁的槽可以用来以电学方式解除装有弹簧的悬臂220上的导体的耦合，或者以机械方式解除装有弹簧的悬臂220上的一个区域与另一个区域之间的耦合。
在不偏离本发明主题的思想和基本特征的情况下可以以其他形式实现本发明主题。因此，所描述的实施例全部应当被视作描述性的而非限制性的。虽然采用几个优选实施例说明了本发明主题，但是对于本领域普通技术人员显然的其他实施例也在本发明主题的范围内。

Claims (30)

1.一种MEMS可调电容器，包括：
衬底上的初级固定致动器电极；
衬底上的次级固定致动器电极；
衬底上的固定RF信号电容器极板电极；
布置在衬底上方的装有弹簧的悬臂，该装有弹簧的悬臂包括：
布置在初级固定致动器电极上方的初级可移动致动器电极；
布置在次级固定致动器电极上方的次级可移动致动器电极；
RF信号路径；以及
与RF信号路径连通并且位于固定RF信号电容器极板电极上方的可移动RF信号电容器极板；
将装有弹簧的悬臂的第一端连接至衬底的梁锚；以及
将装有弹簧的悬臂的第二端连接至衬底的一个或多个弹簧或者其他偏置元件，第二端位于远离第一端的位置；
其中，所述弹簧被配置为在面外方向上限制梁的偏转，同时，在面内纵向方向上解除所述装有弹簧的悬臂与衬底的耦合,并且使衬底效应最小化；以及
其中，装有弹簧的悬臂能够在OFF状态和ON状态之间移动，其中，所述OFF状态被定义为：在固定致动器电极和可移动致动器电极之间所施加的电势差为零，以至于装有弹簧的悬臂与衬底通过隙分隔开，所述ON状态被定义为：固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差大于固定致动电极和可移动致动器电极之间的吸附电压，以至于装有弹簧的悬臂朝向衬底偏转。
2.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中装有弹簧的悬臂与衬底通过气隙分隔开。
3.根据权利要求2所述的MEMS可调电容器，其中气隙2μm宽。
4.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中RF信号路径与初级可移动致动器电极和次级可移动致动器电极电隔离。
5.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中RF信号路径在装有弹簧的悬臂的第一端路由到装有弹簧的悬臂上。
6.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中固定RF信号电容器极板和可移动RF信号电容器极板的形状均选自矩形、六边形或者八边形中的一种。
7.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中固定RF信号电容器极板的形状或尺寸中的一者或者二者实质上与可移动RF信号电容器极板的形状或尺寸相似。
8.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中固定RF信号电容器极板的形状或尺寸中的一者或者二者不同于可移动RF信号电容器极板的形状或尺寸。
9.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中弹簧在装有弹簧的悬臂的第二端连接至装有弹簧的悬臂。
10.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中弹簧在靠近装有弹簧的悬臂的第二端附近连接至装有弹簧的悬臂的两侧面。
11.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中弹簧选自框架弹簧、折叠弹簧和x弹簧组成的组中。
12.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中弹簧在面外方向上相对较硬，而在面内纵向方向上相对柔顺。
13.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中在OFF状态下，初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间的电势差以及次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间的电势差都为零。
14.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中在ON状态下，初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间的电势差实质上等于次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间的电势差。
15.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中在ON状态下，初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间的电势差不同于次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间的电势差。
16.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，其中装有弹簧的悬臂包括一个或多个穿过梁的槽。
17.根据权利要求16所述的MEMS可调电容器，其中穿过梁的槽位于可移动RF信号电容器极板与初级可移动致动器电极或者次级可移动致动器电极中的任意一者或二者之间。
18.根据权利要求16所述的MEMS可调电容器，其中穿过梁的槽位于RF信号路径与可移动RF信号电容器极板和初级可移动致动器电极或者次级可移动致动器电极中的一者或二者之间。
19.根据权利要求1所述的MEMS可调电容器，还包括位于衬底和装有弹簧的悬臂之间的一个或多个隔离用隔离凸块。
20.根据权利要求19所述的MEMS可调电容器，其中隔离用隔离凸块位于初级固定致动器电极和次级固定致动器电极中的一个或多个之上。
21.一种MEMS可调电容器，包括：
沉积在衬底上的初级固定致动器电极；
沉积在衬底上的次级固定致动器电极；
沉积在衬底上的固定RF信号电容器极板电极；
悬挂在衬底上方的装有弹簧的悬臂，装有弹簧的悬臂通过气隙与衬底分隔开，该装有弹簧的悬臂包括：
初级可移动致动器电极，其位于初级固定致动器电极上方；
次级可移动致动器电极，其位于次级固定致动器电极上方；
RF信号路径，其与初级可移动致动器电极和次级可移动致动器电极电隔离；以及
可移动RF信号电容器极板，其与RF信号路径连通并且位于固定RF信号电容器极板电极上方；
梁锚，所述梁锚将装有弹簧的悬臂的第一端连接至衬底；以及
一个或多个弹簧或者其他偏置元件，其将装有弹簧的悬臂的第二端连接至衬底，第二端远离第一端；
其中，所述弹簧被配置为在面外方向上限制梁的偏转，同时，在面内纵向方向上解除所述装有弹簧的悬臂与衬底的耦合,并且使衬底效应最小化；以及；
其中装有弹簧的悬臂能够在OFF状态和ON状态之间移动，所述OFF状态被定义为：在固定致动器电极和可移动致动器电极之间所施加的电势差为零，以至于装有弹簧的悬臂与衬底通过隙分隔开，所述ON状态被定义为：固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差大于固定致动电极和可移动致动器电极之间的吸附电压，以至于装有弹簧的悬臂朝向衬底偏转。
22.一种操作MEMS可调电容器的方法，包括：
将装有弹簧的悬臂以悬挂方式布置在衬底上方，该装有弹簧的悬臂包括：
初级可移动致动器电极，其位于沉积在衬底上的初级固定致动器电极上方；
次级可移动致动器电极，其位于沉积在衬底上的次级固定致动器电极上方；
RF信号路径；
可移动RF信号电容器极板，其与RF信号路径连通并且位于沉积在衬底上的固定RF信号电容器极板电极上方；以及
一个或多个弹簧或者其他偏置元件，其将装有弹簧的悬臂的一端连接至衬底，其中，所述弹簧被配置为在面外方向上限制梁的偏转，同时，在面内纵向方向上解除所述装有弹簧的悬臂与衬底的耦合,并且使衬底效应最小化；以及
在OFF状态和ON状态之间移动装有弹簧的悬臂，所述OFF状态被定义为：在固定致动器电极和可移动致动器电极之间所施加的电势差为零，以至于装有弹簧的悬臂与衬底通过隙分隔开，所述ON状态被定义为：固定致动器电极和可移动致动器电极之间的非零电势差大于固定致动电极和可移动致动器电极之间的吸附电压，以至于装有弹簧的悬臂朝向衬底偏转。
23.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂移动到OFF状态包括在初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间以及次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间建立为零的电势差。
24.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂移动到ON状态包括在初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间建立一电势差，该电势差实质上等于次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间的电势差。
25.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂移动到ON状态包括在初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间建立一电势差，该电势差不同于次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间的电势差。
26.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂移动到ON状态包括在次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间建立电势差之前建立初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间的电势差。
27.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂移动到ON状态包括在初级固定致动器电极和初级可移动致动器电极之间建立电势差之前在次级固定致动器电极和次级可移动致动器电极之间建立电势差。
28.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂从ON状态移动到OFF状态包括给初级可移动致动器电极、初级固定致动器电极、次级可移动致动器电极和次级固定致动器电极同时提供实质上相同的电压。
29.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂从ON状态移动到OFF状态包括在次级可移动致动器电极和次级固定致动器电极之间建立为零的电势差之前在初级可移动致动器电极和初级固定致动器电极之间建立为零的电势差。
30.根据权利要求22所述的操作MEMS可调电容器的方法，其中将装有弹簧的悬臂从ON状态移动到OFF状态包括在初级可移动致动器电极和初级固定致动器电极之间建立为零的电势差之前在次级可移动致动器电极和次级固定致动器电极之间建立为零的电势差。
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