CN104170048A - 射频微机电***(mems)的电容式开关 - Google Patents

Abstract

一种射频微机电***电容式开关，该电容式开关使得其电极中的一个电极中的孔与电介质立柱对准，从而在不影响开关的电容比的情况下减少俘获电荷。当开关致动时，电极接触围绕多个孔的立柱的一个或更多个接触面，使得每个孔至少与该孔所对准的所述立柱的中心部分重叠。通过选择孔的尺寸，使得顶电极在射频频率下形成大致连续的导电片，孔与立柱的对准在不降低开关的电容的情况下减少俘获电荷的数量。在不同的实施例中，立柱的直径可以小于孔的直径，使得完全重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除。

Description

射频微机电***(MEMS)的电容式开关

技术领域

本发明涉及一种射频微机电***(MEMS)的电容式开关，更具体地涉及射频微机电***的电容式开关的俘获电荷的减少。

背景技术

射频(RF)微机电***(MEMS)的电容式开关包括顶电极和底电极，响应于在顶电极和底电极之间施加的电压差，顶电极朝向底电极移位。射频信号施加到顶电极和底电极之一上后，基于该移位产生可变的电容值。在多种不同类型的微机电***电容式开关中，顶电极可以包括柔性薄膜，该薄膜悬置在两个或更多个立柱之间，并且平行于底电极移位，该顶电极还包括刚性梁或者柔性竖向梁，该刚性梁从单个立柱悬臂伸出，该柔性竖向梁逐渐移位到水平位置，与拉链类似。该顶电极具有阻止移位并且迫使顶电极回到非致动位置的弹性，当电压差被移除后也是这样。不同类型的MEMS开关可以是“二进制型”，例如薄膜或者悬臂开关，或者是“模拟型”，例如拉链型开关。

为了使致动状态下的电容值最大化，并且阻止顶电极接触到底电极，MEMS电容式开关包括形成在底电极上的电介质材料。现在存在的一个问题是，当顶电极在开关的致动状态下移位并且接触电介质材料时，电荷会隧道进入并被俘获在电介质材料中。因此，由于电荷在电介质中具有较长的再结合时间，在电介质材料中的俘获电荷的数量会随时间逐步增加，并且对顶电极施加逐步增大的吸引力。当顶电极处于其致动位置时，该吸引力会阻碍顶电极远离其致动位置向其非致动位置的移动。俘获电荷的数量会一直增加，直至由俘获电荷施加在顶电极上的吸引力超过顶电极的固有弹力，这会驱使顶电极回到其非致动位置。因此，顶电极被俘获在其致动位置，并且开关不再能执行开关功能。这被认为出现开关故障，并且具有不希望的较短的开关使用寿命。

为了解决或者至少减少电介质的充电问题，之前已经进行了很多尝试。一种方法是改变电介质材料的性质，以便将电介质材料调整至具有“漏洞”的程度。另一种现有的方法是改变用作直流偏置电压的波形。又一种方法是使顶电极和电介质材料之一或者二者“纹理化”。还有一种方法是使电介质材料图案化以形成柱的阵列。这种方法能够减少俘获电荷的数量，但是同样会减少顶电极和底电极之间的电介质材料的数量，而这与最大化开关中电容比的传统设计目标是相悖的。

现在参考图1a-1d，示出了薄膜型射频MEMS电容式开关10的实施例，在该实施例中，电介质材料被图案化，以形成电介质立柱12的阵列，该电介质立柱使底电极14与悬置的顶电极16分离。在这个实施例中，薄膜自身由导电材料组成，如铝，顶电极16也同样由铝构成。射频信号被施加到底电极和薄膜之一。多个通风孔18被蚀刻在薄膜中，用于促进牺牲层的移除。牺牲层是在器件制造工程中使用的，用于减小薄膜移位时挤压膜的阻尼。为了保证在致动状态下完整的金属/电介质覆盖20，从而最大化电容值，薄膜中的通风孔18被布置成远离下层立柱12。如图所示，顶电极16在致动状态下接触电介质立柱12时，电荷22会隧道进入并被俘获在立柱中。俘获电荷的问题依旧存在，但是与实心电介质层相比，俘获电荷问题会与立柱的稀疏度或者填充率成正比地减少。

发明内容

为了提供关于本发明一些方面的基本了解，以下对本发明进行概述。本概述的目的不在于标识本发明的核心或者关键要素或者描述本发明的范围。本概述的唯一目的在于以简要的形式展示一些关于本发明的概念，作为之后进行的更详细描述的和限定的权利要求的铺垫。

本发明提供了一种用于减少电介质充电问题的射频MEMS电容式开关的拓扑结构。

在实施例中，响应于在顶电极和底电极之间施加的电压差，顶电极朝向底电极移位。例如，顶电极可以支承为“薄膜”或者“悬臂”，以提供驱使顶电极返回其非致动位置的弹性。射频信号耦合到顶电极或底电极之一。图案化的电介质材料提供了支承一个或多个接触面的多个立柱，能够阻止顶电极在移位过程中与底电极的接触。在不同的实施例中，接触面是圆柱形立柱的上表面、圆锥形立柱的侧表面、由底切立柱支承的接触垫或由多个立柱支承的电介质层。第二电极中的多个孔与多个立柱分别对准。当顶电极移位时，顶电极接触围绕多个孔的一个或多个接触面，以便每个孔至少与孔所对准的立柱的中心部分重叠。通过选择孔的尺寸，使得顶电极在射频信号的频率下形成大致连续的导电片，孔与立柱的对准减少了俘获电荷的数量，同时又不降低电容值。在不同的实施例中，立柱的直径可以小于孔的直径，以便能够完全重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除。在不同的实施例中，顶电极可以仅以围绕每个孔的环形环接触绝缘结构，以便减少接触面积，从而减少环境阻力问题。

根据以下结合附图对优选实施例的详细描述，对于本领域的技术人员来说，本发明的这些和其他的特点和优点将变得明了，其中：

附图说明

正如之前所描述，图1a-图1d是已有的射频MEMS电容式开关的不同视图，其中，绝缘立柱与通风孔垂直地布置，以便在保持开关电容比的同时，阻止柔性顶电极接触底电极。

图2a是截止频率间的关系曲线图，当射频信号频率等于截止频率时，能够产生连续的导电片，而在低于截止频率时，能够产生减小的电容面积，图2b和图2c分别是带有孔的导电片中的射频信号频率高于和低于截止频率射频信号的场线示意图。

图3a-图3d是射频MEMS电容式开关的实施例的不同视图，其中，电介质立柱与顶电极中的孔对准，以便在保持开关中电容比的同时，减少俘获电荷的数量。

图4a-图4c是射频MEMS电容式开关另一实施例的不同视图，其中，圆锥形立柱与孔对准。

图5a-图5c是射频MEMS电容式开关的不同视图，其中，立柱支承接触垫，立柱被底切，使得立柱的直径小于所对准的孔的直径，以基本上消除俘获电荷。

图6a和图6b是射频MEMS电容式开关的不同视图，其中，多个立柱支承电介质层，每个立柱均被底切，使得立柱的直径小于其所对准的孔的直径，以基本上消除俘获电荷。

图7a-图7g是图5a和图5b所示的射频MEMS电容式开关制造过程的实施例的剖面图。

具体实施方式

本发明描述了一种用于减少电介质充电问题而不影响开关的电容比的射频MEMS电容式开关的拓扑结构。

在MEMS电容式开关的设计中，传统的设计目标是尽量使开关的电容比最大化，电容比是致动状态下顶电极和底电极之间的电容值与非致动状态下相应电容值的比例。为了使致动状态下的电容值最大化，已有的MEMS开关设计尝试在开关的致动状态下，使顶电极布置成尽可能接近导电部分，这又意味着分离它们的电介质材料需要比较薄，例如厚度只有几百埃。另外，已有的MEMS开关设计尝试使分离电极的电介质材料的量最大化，这在采用“立柱”情况下意味着使立柱远离通风孔间隔布置。

现在参考图2a-2c，近期已经被实验证实的仿真研究表明，采用合适的孔尺寸，能够使射频/微波频率下，电极孔50与电介质立柱52对准和重叠所带来的明显电容损失降到最低。正如所描述的，在高于截止频率56的频率下，射频/微波场54会跃过金属中的微小缝隙，例如顶电极中的孔(图2b)。在低于截止频率56的频率下，射频/微波场则不能跃过孔(图2c)。因此，可以适当地设计电极中的孔的尺寸，并且孔与电介质立柱对准，而不会引起开关通态电容的降低。通过调整薄膜孔尺寸与目标工作频率相适应，孔与立柱对准所带来的电容冲击能够被降到最小。有用的工作频率与对准的孔尺寸之间的关系是：薄膜孔越小，器件的截止频率56越低，因此，由于薄膜孔，器件能在不降低开关电容的状态下工作。当工作频率低于截止频率56时，电容值会平稳地降低，直至直流状态下出现完全的孔效应。由于孔的存在，高于截止频率的更大频率不会带来任何影响。

孔与下层立柱的对准使得每个孔至少与该孔所对准立柱的中心部分重叠。忽略较小的直流边缘场，在重叠范围内，顶电极和底电极之间没有直流电场线。这减少了在直流或者更低频率下电荷向电介质的输送，因此也减少了俘获电荷。注意由于充电所需的时间常数，射频频率不会对电介质充电。在一些实施例中，立柱可以被底切，使得孔能够与整个立柱重叠。再次忽略较小的直流边缘场，这种结构应该可以完全截断直流状态下电荷向电介质的输送，也就完全地消除了俘获电荷。在不同的实施例中，孔与立柱对准也能够减小接触面积，因此也减少了环境阻力问题。

射频MEMS电容式开关使其电极中的一个电极中的孔(例如已有的通风孔)与其绝缘立柱对准并调整该孔的尺寸，以在不影响开关电容比的情况下减少俘获电荷。在电极移位时，电极接触围绕多个孔的立柱的一个或更多个接触面，使得每个孔能够至少与该孔所对准的立柱的中心部分重叠。通过选择孔的尺寸使得顶电极形成在射频信号频率下大致连续的导电片，孔与立柱的对准在减少俘获电荷的数量同时，又不会降低电容值。在不同的实施例中，立柱的直径可以小于孔的直径，以便能够完全重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除。

下面将不失一般性地描述本发明的多个实施例,这些实施例是对“薄膜”型射频MEMS电容式开关中的电极孔与电介质立柱对准的说明。本领域普通的技术人员应该明白，将电极孔与电介质立柱对准可以被并入其它类型的MEMS电容式开关中，而不会脱离本发明的范围。

现在参考图3a-图3d，“薄膜”型射频MEMS电容式开关100的实施例体现了本发明的各个方面。具体地，电介质材料被图案化，以具有使底电极和悬置的顶电极分离的电介质立柱的阵列和一个或更多个电介质接触面，其中，立柱与顶电极中的孔对准以减少俘获电荷。附图是示意性的，未按比例绘制，目的在于以一种有助于理解本发明的方式呈现开关100。

开关100包括硅半导体衬底102，在该衬底上侧具有氧化层104。尽管在这个公开的实施例中，衬底102由硅材料制成，但是也可以可选择地由某些其它合适的材料例如砷化镓(GaAs)或者合适的氧化铝制成。相似的，公开的实施例中氧化层104是二氧化硅，但是也可以可选择地是某些其它合适的材料。两个立柱106和108设置在氧化层104上的间隔开的位置处，每个立柱都由导电材料制成。在该实施例中，立柱由金制成，但是立柱也可以可选择地由其它合适的导电材料制成。导电的底电极110作为传输线，沿着垂直于图3a的平面的方向伸展。电极110由金制成，但是也可以可选择地由某些其它合适的材料制成，电极的厚度约为200至400nm。电介质层被图案化，以在电极110上形成具有电介质立柱112的阵列。每个立柱112的顶部都设置有电介质接触面113。在公开的实施例中，电介质层由氮化硅制成，厚度约为100至300nm。衬底102、氧化层104、导电立柱106和108、电极110、电介质立柱112可以被总称为开关100的基础组成部分。

导电薄膜114在立柱106和108的上端部之间延伸。在公开的实施例中，薄膜114由已知的铝合金制成，事实上，该薄膜也可以由任何一种被广泛用于制造MEMS开关中的薄膜的合适材料制成。薄膜114具有端部116和118，端部116和118分别被固定地支承在立柱106和108中的相应立柱的顶部上。薄膜114在其端部116和118之间具有中心部分120，该中心部分处于电极110和电介质立柱112的正上方。中心部分120构成顶电极。在其它实施例中，薄膜可以由绝缘材料制成，与导电材料一起被图案化，以形成中心部分和顶电极。薄膜114在图3a的视图中大致是平面的，但是该薄膜能够弯曲，使得其中心部分120能够向下移动，直至该中心部分接触电介质立柱112，如图3b所示。

导电薄膜114的中心区域120中制造有孔122的阵列，孔延伸通过薄膜，并且与下方的立柱112对准，使得每个所述孔至少与孔所对准的立柱的中心部分124重叠，如图3c和图3d中的俯视图所示。孔122可以是合适的通风孔，该通风孔用于移除制造过程中的牺牲材料，并减小薄膜移位时挤压膜的阻尼。与公认的工业惯例相反，孔122现在与下方的立柱112对准。在这个实施例中，孔的直径小于立柱的直径，以便在致动状态下，中心部分120仅以围绕立柱的周边的环形环126接触每个电介质立柱112。尽管孔122和立柱112如图中所示为圆形，但是也可以采用其它不同的形状。因此，环形环126不必须为圆形。在300Mz至90GHz的射频频率下，每个孔的直径可以为1um(微米)至8um。稍大的立柱直径范围可以是2um至10um。

在开关100的操作使用期间，会引起频率范围为约300MHz至90GHz的射频(RF)信号传输通过薄膜114和电极110之一。更具体地，射频信号可以从立柱106、经由薄膜114向立柱108传输。可选择地，射频信号可以经由电极110、沿着垂直于图3a的平面的方向传输。孔122的尺寸设计成使得中心部分120在射频信号频率下形成大致连续的导电片，从而使得射频信号能够“看见”立柱112中的下方电介质材料。因此，通过使立柱112与孔122对准，使得电容比不受影响。

开关100的致动在直流(DC)偏置电压128的控制下被执行，该偏置电压通过现有技术中已知的控制回路被施加在薄膜114和电极110之间。该偏置电压也可以被称作吸合电压(Vp)。当偏置电压未被施加到开关100时，薄膜114处于图3a中所示的位置。如上所述，射频信号会通过薄膜114和电极110之一。为了方便起见，在接下来的描述中，假设射频信号通过电极110。当薄膜114处于如图3a所示的非致动位置时，传输通过电极110的射频信号将通过开关100，并继续传输通过电极110，该射频信号在由电极110开始，经过薄膜114的传输过程中没有明显的耦合。

为了致动开关100，直流偏置电压(吸合电压Vp)被施加在电极110和薄膜114之间。偏置电压在薄膜114和电极110上产生电荷，从而产生静电吸引力，驱使薄膜114的中心部分120朝向电极110。该吸引力引起薄膜114向下弯曲，使得薄膜中心部分120向电极110移位。薄膜114继续弯曲，直至其中心部分120以环形环126接合电介质立柱112的顶部接触面113，如图3b所示。这是薄膜的致动位置。在这个位置，电极110和薄膜114的中心部分120之间的电容耦合是图3a所示薄膜114处于其非致动位置时的电容耦合的大约100倍。因此，传输通过电极110的射频信号在其由电极110向薄膜114传输的过程中基本上全部被耦合。此过程中，信号会具有两个组成部分，这两个组成部分沿着相反方向远离薄膜中心部分120分别向每个立柱106和108传输。可选择地，如果射频信号已经从立柱106向立柱108传输通过薄膜114，射频信号会在其从薄膜中心部分120向电极110传输的过程中基本上全部被耦合，此过程中，信号会具有两个组成部分，这两个组成部分经由电极110沿着相应的相反方向远离开关100传输。

一旦薄膜114到达图3b所示的致动位置，控制回路可以可选地减小直流偏置电压(吸合电压Vp)到备用值或者保留值。该备用值或者保留值小于使薄膜114从图3a所示位置开始向下移位所需的电压值，但是一旦薄膜到达其致动位置，该备用值或保留值对于将薄膜110保持在图3b所示的致动位置是足够的。

当薄膜114处于图3b所示的致动位置时，薄膜114和电介质立柱112之间发生实际的物理接触，因此电场被限制于环形区域126。薄膜114和电极110之间的可操作耦合涉及电容耦合，而不是直接的物理接触，正如之前所描述的，采用孔122的合适尺寸，使得孔122与电介质立柱112对准对于开关100的操作(更具体地是对于开关的电容比)没有明显的影响。

由孔122与电介质立柱112重叠所形成的电介质立柱112的中心部分124不存在由直流偏置电压产生的电场。因此，来自薄膜114的电荷能通过的物理接触的总面积更小，这又减少了能隧道进入并被俘获在电介质立柱112中的电荷数量。这就意味着与已有的开关相比，对于图3a-3d中的开关来说，俘获电荷在电介质立柱112中积聚的比例大幅降低。假设电介质立柱的数量和尺寸相同，并且通风孔的数量和尺寸相同，与如图1a-1d中已有的开关设计相比，根据本发明的孔与立柱对准能显著减少俘获电荷的影响，而不牺牲电容比，这与公认的工业惯例相反。

因此，当直流偏置电压(吸合电压Vp)终止时，开关100达到电介质立柱中俘获电荷的数量能够在足够大以阻止开关100远离其非致动状态的力的作用下吸引薄膜114的状态需要花费更多时间。因此，开关100的实际使用寿命比已有的开关显著延长。

对准的孔/立柱的开关的拓扑结构的第二个优点是，通过减少薄膜114和电介质立柱112之间的物理接触的总面积，能够降低范德华力，而范德华力会引起薄膜114和电介质立柱112之间的吸引力，这又阻止薄膜114远离电介质立柱112的运动。这种“环境”阻力很容易增大俘获电荷的阻力。

为了使开关100进入非致动状态，控制回路终止施加在薄膜114和电极110之间的直流偏置电压(吸合电压Vp)。柔性薄膜114的固有弹性产生较强的恢复力，该恢复力使得薄膜的中心部分120远离电介质立柱112和电极110向上运动，直至薄膜到达图3a所示的位置。

现在参考图4a-图4c，另一个“薄膜”型射频MEMS电容式开关200的实施例体现了本发明的各个方面。在这个实施例中，每个立柱202都被制成圆锥形，从底电极204上的底部直径到更小的顶部直径逐渐变细。接触面206是圆锥形立柱的表面。薄膜212的中心部分210中每个对准的孔208的直径都比顶部直径更大，比底部直径更小。当开关致动时，薄膜212向底电极204移位，使得电介质立柱202的顶部延伸并通过位于薄膜212的中心部分210中的与立柱相应地对准的孔。薄膜移位直至孔208的内径等于圆锥形立柱202的外径，在该位置处，薄膜212的中心部分210仅以围绕立柱202的环形环214接触圆锥形立柱202。在这个拓扑中，环形环214非常薄，因此，俘获电荷216的数量很少。

在不同的实施例中，立柱支承接触面，接触面提供了用以接触薄膜和孔的表面区域，以阻止薄膜接触底电极。立柱自身的直径可以被制作得小于所对准的孔的直径。这种“底切”的立柱使得孔与整个立柱重叠。因此，直流偏置电压(忽略边缘场)产生的电场线不会与立柱重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除。根据如下所描述的，这可以通过如图3a-3d中底切立柱的方式实现以形成接触垫，该接触垫与孔和直径小于孔的立柱接合。可选择地，多个底切的立柱(与孔对准)可以支承升高的电介质层。

现在参考图5a-5c，又一个“薄膜”型射频MEMS电容式开关300的实施例体现了本发明的各个方面。在这个实施例中，立柱302(与图3a-图3d所示的实施例中的电介质立柱112相似)被底切以限定接触垫304。接触垫304的直径大于其所对准的孔306的直径，以提供阻止薄膜310的中心部分308接触衬底314上的底电极312的接触面。立柱302的直径316小于其接触垫304的直径318，并且优选地小于其所对准的孔306的直径320，以便使每个所述孔都能与整个立柱重叠，如图5c所示。接触垫304形成围绕接触垫304和底电极312之间的立柱302的气隙322。如图5b所示，当开关致动时，发生移位的中心部分308只接触气隙322上方的接触垫304，而且并不与立柱302重叠。因此，由直流偏置电压Vp(忽略边缘场)产生的电场线324不与立柱302重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除。

现在参考图6a-6d，又一个“薄膜”型射频MEMS电容式开关400的实施例体现了本发明的各个方面。在这个实施例中，衬底404和氧化层406上的导电底电极402被图案化。多个电介质立柱408支承底电极402上方的电介质层410。导电薄膜414在电介质层410上方被支承在导电立柱416和418上。薄膜414的中心部分422中形成有多个孔420。每个孔与电介质立柱408之一对准，使得每个所述孔至少与立柱的中心部分重叠，孔420的直径424优选地大于立柱408的直径426，使得孔与整个立柱重叠(如图6b中所示的电介质层410的透视图)。电介质层410形成围绕每个立柱408的气隙428。当开关被致动时，发生移位的薄膜414的中心部分422接触气隙428上方的电介质层410，且不会与电介质立柱408重叠。因此，直流偏置电压Vp(忽略边缘场)产生的电场线不会与立柱408重叠，在这种情况下，俘获电荷在很大程度上被消除，类似于参考图5b所说明的。

现在参考图7a-图7g，如图7a-图7g所示的制造“薄膜”型射频MEMS电容式开关300的方法的实施例体现了本发明的各个方面。如图7a所示，将导电底电极500沉积并图案化在硅衬底504上的二氧化硅层502上。然后将牺牲层506例如二氧化硅沉积在底电极500上(图7b)。将牺牲层506掩模并蚀刻，以提供限定立柱的底切区域的间隔件508(图7c)。将电介质层510例如氮化硅(SiN)沉积在衬底上(图7d)。将电介质层510掩模并蚀刻，以形成电介质立柱512，该电介质立柱512支承直径更大的电介质接触垫514(图7e)。将牺牲层移除(图7f)。最后，处理衬底，以增大用来支承导电薄膜520的导电立柱516和518。将薄膜520掩模并蚀刻，以限定与立柱512和接触垫514对准的孔522(图7g)。对准的容差约为1微米，这可以通过电流制造工艺实现。这只是制造射频MEMS电容式开关的一个实施例，该实施例体现了本发明的对准孔/立柱方面和底切方面。也可以采用其它的制造工艺和材料制造这种MEMS电容式开关，而不脱离本发明的范围。

尽管已经展示和描述了本发明的几个示例性的实施例，本领域的技术人员能想到大量的变化和代替的实施例。这些变化和代替的实施例是可以预期的，且不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种微机电***(MEMS)开关，所述微机电***开关包括：

第一电极；

第二电极，所述第二电极配置成响应于施加在所述第一电极和所述第二电极之间的电压差而朝向所述第一电极移位；

图案化的电介质材料，所述图案化的电介质材料具有支承一个或更多个电介质接触面的多个立柱，所述多个立柱用于阻止所述第二电极与所述第一电极接触；以及

多个孔，所述多个孔位于所述第二电极中，并分别与所述多个立柱对准，

其中，移位后的所述第二电极接触围绕所述多个孔的所述一个或更多个电介质接触面，使得每个所述孔至少与该孔所对准的立柱的中心部分重叠。

2.根据权利要求1所述的微机电***开关，其中，每个所述立柱的直径均小于所述立柱所对准的孔的直径，使得每个所述孔与整个所述立柱重叠，所述图案化的电介质材料形成位于所述电介质接触面和所述第一电极之间的、围绕每个所述立柱的气隙，其中，移位后的所述第二电极只接触所述气隙上方的接触面，而不与所述立柱重叠。

3.根据权利要求2所述的微机电***开关，其中，每个所述电介质接触面包括由一个所述立柱支承的电介质接触垫，每个所述接触垫的直径均大于所述孔和所述立柱的直径，其中，所述第二电极仅以围绕所述孔的环形环接触每个所述接触垫。

4.根据权利要求2所述的微机电***开关，其中，所述一个或更多个电介质接触面包括在所述第一电极上方由所述多个立柱支承的电介质层。

5.根据权利要求1所述的MEMS开关，其中，每个所述电介质接触面是所述立柱之一的顶面，每个所述立柱的直径大于所述孔的直径，使得所述第二电极仅以围绕所述孔的环形环接触每个所述立柱的顶面。

6.根据权利要求1所述的微机电***开关，其中，每个所述立柱均被制成圆锥形，以从所述第一电极上的底部直径到更小的顶部直径逐渐变细，并且所述接触面是圆锥形立柱的表面，其中，所述第二电极中的每个所述孔的直径大于所述顶部直径并小于所述底部直径，使得移位后的所述第二电极中的孔仅以围绕所述立柱的环形环接触所述圆锥形立柱，在接触位置处，所述立柱的直径等于所述孔的直径。

7.根据权利要求1所述的微机电***开关，其中，移位后的所述第二电极仅以围绕所述立柱的多个环形环接触所述接触面。

8.根据权利要求1所述的微机电***开关，其中，所述孔的直径设置成使得在300MHz至90GHz之间的射频频率下，所述第二电极形成为大致连续的导电片。

9.根据权利要求8所述的微机电***开关，其中，每个孔的直径均在1um至8um之间，每个立柱的直径均在2um至10um之间。

10.根据权利要求8所述的微机电***开关，其中，每个所述孔至少与所述孔所对准的所述立柱的中心部分的重叠减少了所述立柱中的俘获电荷，而不会减小所述微机电***开关在所述第一电极和所述第二电极之间的电容值。

11.一种微机电***(MEMS)开关，所述微机电***开关包括：

第一电极；

第二电极，所述第二电极被配置成响应于施加在所述第一电极和所述第二电极之间的电压差而朝向所述第一电极移位；

图案化的电介质材料，所述图案化的电介质材料具有多个立柱，所述多个立柱用来阻止所述第二电极与所述第一电极接触；以及

多个孔，所述多个孔位于所述第二电极中，每个所述孔与一个所述立柱对准，每个所述孔的直径小于该孔所对准的所述立柱的直径，使得移位后的所述第二电极仅以环形环接触每个所述立柱，并且使得所述孔至少与该孔所对准的所述立柱的中心部分重叠。

12.根据权利要求11所述的微机电***开关，其中，每个所述立柱是圆锥形立柱，以从所述第一电极上的底部直径到更小的顶部直径逐渐变细，其中，所述第二电极中的每个所述孔的直径大于所述顶部直径并小于所述底部直径，使得移位后的所述第二电极中的孔仅以围绕所述立柱的环形环接触所述圆锥形立柱，在接触位置处，所述立柱的直径等于所述孔的直径。

13.根据权利要求11所述的微机电***开关，其中，每个所述立柱包括由所述立柱支承的电介质接触垫，每个所述接触垫的直径大于所述孔的直径，所述孔的直径大于所述立柱的直径，所述接触垫用于形成位于所述接触垫和所述第一电极之间的、围绕每个所述立柱的气隙，其中，移位后的所述第二电极仅以位于所述气隙上方的、围绕所述孔的环形环接触每个所述接触垫，而不与所述立柱重叠。

14.根据权利要求10所述的微机电***开关，其中，所述孔的直径在1um至8um之间，使得在300MHz至90GHz之间的射频频率下，所述第二电极形成大致连续的导电片。

15.一种微机电***(MEMS)开关，所述微机电***开关包括：

第一电极；

第二电极，所述第二电极被构造成响应于施加在所述第一电极和所述第二电极之间的电压差而朝向所述第一电极移位；

图案化的电介质材料，所述图案化的电介质材料具有支承一个或更多个电介质接触面的多个立柱，所述多个立柱阻止所述第二电极与所述第一电极接触；以及

多个孔，所述多个孔位于所述第二电极中，与所述多个立柱分别对准，所述多个孔的直径大于所述立柱的直径，使得所述图案化的电介质材料用于形成位于所述一个或更多个电介质接触面和所述第一电极之间的、围绕所述立柱的气隙；

其中，移位后的所述第二电极仅接触位于所述气隙上方的、围绕所述多个孔的所述一个或更多个电介质接触面，而不与所述立柱重叠。

16.根据权利要求15所述的微机电***开关，其中，每个所述接触面包括由一个所述立柱支承的电介质接触垫，每个所述接触垫的直径大于所述孔和所述立柱的直径，其中，所述第二电极仅以位于所述气隙上方的、围绕所述孔的环形环接触每个所述接触垫，而不与所述立柱重叠。

17.根据权利要求15所述的微机电***开关，其中，所述一个或更多个电介质接触面包括位于所述第一电极上方的、由所述多个立柱支承的电介质层。

18.根据权利要求15所述的微机电***开关，其中，所述孔的直径均在1um至8um之间，使得在300MHz至90GHz之间的射频频率下，所述第二电极形成大致连续的导电片。

19.一种微机电***(MEMS)开关，所述微机电***开关包括：

第一电极；

第二电极，所述第二电极被配置成响应于施加在所述第一电极和所述第二电极之间的电压差而朝向所述第一电极移位；

图案化的电介质材料，所述图案化的电介质材料具有分别支承多个接触垫的多个立柱，每个所述接触垫的第一直径大于所述立柱的第二直径，以便形成位于所述接触垫和所述第一电极之间的、围绕所述立柱的气隙，其中，所述接触垫阻止所述第二电极与所述第一电极接触；以及

多个孔，所述多个孔位于所述第二电极中，每个所述孔与一个所述接触垫对准，每个所述孔具有第三直径，该第三直径小于所述接触垫的第一直径，而大于所述立柱的第二直径，使得移位后的所述第二电极仅以位于所述气隙上方的、在所述接触垫上的环形环接触所述图案化的电介质材料，而不与所述立柱重叠。

20.根据权利要求19所述的微机电***开关，其中，所述孔的直径均在1um至8um之间，使得在300MHz至90GHz之间的射频频率下，所述第二电极形成大致连续的导电片。