TW202235360A - 具有在輸入與輸出端子電極之間連續延伸之橫樑接觸部分之mems開關 - Google Patents

Abstract

本發明之實施例係關於具有在輸入端子電極與輸出端子電極之間連續延伸之一橫樑接觸部分之微機電系統（MEMS）開關。在本文揭示之例示性範疇中，可移動橫樑包括一本體及相較於該本體具有更高導電性及剛度之一接觸件。該接觸件在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間連續延伸且將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電耦接。該本體與該接觸件之間的不同材料允許包括該本體之機械性質（例如，以減少機械疲勞、蠕變等），同時利用該接觸件之電性質（例如，以減小接通狀態電阻）。因此，該MEMS開關在一接通狀態期間提供低電阻損耗，同時在一斷開狀態期間維持高水平的隔離。

Description

具有在輸入與輸出端子電極之間連續延伸之橫樑接觸部分之MEMS開關

本發明係關於一種微機電系統（MEMS）開關、系統及裝置。詳言之，本發明係關於一種具有在輸入與輸出端子電極之間連續延伸之橫樑接觸部分以限制接通狀態電阻之MEMS開關。

微機電系統（MEMS）開關提供跨越廣泛多種頻率範圍操作之高效能中繼器。不想要的或寄生電阻可發生在MEMS開關中，諸如，輸入端子電極與輸出端子電極之間。此類寄生電阻係不合需要的，因為其導致電損耗。

本發明之實施例係關於具有在輸入端子電極與輸出端子電極之間連續延伸之橫樑接觸部分之微機電系統（MEMS）開關。在本文揭示之例示性範疇中，可移動橫樑包括本體及相較於該本體具有更高導電性及剛度之接觸件。該接觸件在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間連續延伸且將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電耦接。該本體與該接觸件之間的不同材料允許包括該本體之機械性質（例如，以減少機械疲勞、蠕變等），同時利用該接觸件之電性質（例如，以減小接通狀態電阻）。因此，該MEMS開關在接通狀態期間提供低電阻損耗，同時在斷開狀態期間維持高水平的隔離。

本發明之一個實施例係關於一種微機電系統（MEMS）開關，其包括輸入端子電極、輸出端子電極、定位於輸入端子電極與輸出端子電極之間的下拉電極，及接近輸入端子電極及輸出端子電極定位之可移動橫樑。可移動橫樑包括包含第一導電性及第一剛度之本體及包含大於第一導電性及第一剛度之第二導電性及第二剛度之接觸件。該接觸件接近輸入端子電極及輸出端子電極且在輸入端子電極與輸出端子電極之間連續延伸以限制其間的接通狀態電阻。可移動橫樑經組態以在接通狀態與斷開狀態之間移動。接通狀態將可移動橫樑之接觸件與輸入端子電極及輸出端子電極電耦接。斷開狀態將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電隔離。

本發明之額外實施例係關於一種包括複數個MEMS開關之微機電系統（MEMS）。每一開關包括輸入端子電極、輸出端子電極、定位於輸入端子電極與輸出端子電極之間的下拉電極，及接近輸入端子電極及輸出端子電極定位之可移動橫樑。可移動橫樑包括包含第一導電性及第一剛度之本體及包含大於第一導電性及第一剛度之第二導電性及第二剛度之接觸件。該接觸件接近輸入端子電極及輸出端子電極且在輸入端子電極與輸出端子電極之間連續延伸以限制其間的接通狀態電阻。可移動橫樑經組態以在接通狀態與斷開狀態之間移動。接通狀態將可移動橫樑之接觸件與輸入端子電極及輸出端子電極電耦接。斷開狀態將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電隔離。

熟習此項技術者將在結合附圖閱讀較佳實施例之以下詳細描述之後瞭解本發明之範疇並且認識到本發明之另外的範疇。

下文闡述之實施例表示使熟習此項技術者能夠實踐實施例之必要資訊，並且說明了實踐實施例之最佳模式。在根據附圖閱讀以下描述時，熟習此項技術者將理解本發明之概念並且將認識到本文中未特別提出之此等概念之應用。應當理解，此等概念及應用落入本發明及所附申請專利範圍之範疇內。

應當理解，儘管本文中可以使用術語第一、第二等來描述各種元件，但是此等元件不應受到此等術語的限制。此等術語僅用於將一個元件與另一個元件相區分。舉例而言，在不偏離本發明之範疇之情況下，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。如本文所使用的，術語「及/或」包括相關聯列舉項中之一者或多者之任何組合及全部組合。

亦應當理解，當元件被稱為「連接」或「耦接」至另一個元件時，其可以直接地連接或耦接至另一元件，或者可以存在介入元件。相比之下，當元件被稱為「直接地連接」或「直接地耦接」至另一個元件時，不存在介入元件。

應當理解，儘管本文中可以使用術語「上部」、「下部」、「底部」、「中介」、「中間」、「頂部」等來描述各種元件，但是此等元件不應受到此等術語的限制。此等術語僅用於將一個元件與另一個元件相區分。舉例而言，在不偏離本發明之範疇之情況下，第一元件可以被稱為「上部」元件，並且類似地，第二元件可以被稱為「上部」元件，取決於此等元件之相對定向。

本文所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的並且不旨在限制本發明。如本文所使用的，單數形式「一（a/an）」及「該（the）」旨在同樣包括複數形式，除非上下文另有明確指示。應進一步理解，當在本文中使用時，術語「包含（comprises）」、「包含（comprising）」、「包括（includes）」及/或「包括（including）」指定所陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。

除非另外界定，否則本文所使用之所有術語（包括技術術語及科技術語）具有本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同含義。應進一步理解，本文所使用之術語應被解釋為具有與其在本說明書及相關領域之上下文中之含義一致的含義，並且除非本文中明確地如此界定，否則將不會在理想化的或過度正式的意義上進行解釋。

MEMS技術目前係用於實施自DC至射頻及毫米波頻譜範圍操作之極高效能中繼器之最佳可用選項中之一者。此類裝置之最重要的優值由接通狀態電阻（Ron）及斷開狀態電容（Coff）產生。以秒計量測之這兩個量之乘積（Ron*Coff）為固有能力之指示符。需要較小Ron*Coff以允許設計當電路徑閉合（接通狀態）時提供低損耗，同時當電路徑切斷（斷開狀態）時維持高水平的隔離的中繼器。

圖 1A 至圖 1B為具有上拉電極 102及端子電極 106 、 108之間的下拉電極 104之微機電系統（MEMS）開關 100之圖式。詳言之，端子電極 106 、 108包括輸入端子電極 106（亦可被稱作第一端子電極、輸入電極、第一RF電極等）及輸出端子電極 108（亦可被稱作第二端子電極、輸出電極、第二RF電極等）。為完整性起見，MEMS開關 100連接至耦接至第一端子電極 106（經由電源電路）之電源 110、耦接至上拉電極 102之電壓上升（Vup）耦接件 112，及耦接至下拉電極 104之電壓下降（Vdn）耦接件 114。

MEMS開關 100（在本文中亦可被稱作MEMS中繼器、MEMS歐姆開關等）進一步包括藉由可撓性錨 117（例如，彈簧）以機械方式錨定在兩端處之可移動橫樑 116（亦可被稱作浮動橫樑）。以此方式，可移動橫樑 116經組態以在第一位置（斷開狀態）與第二位置（接通狀態）之間移動以用於上下靜電致動。可移動橫樑 116連接至接地連接 118。可移動橫樑 116進一步包括本體 119、接近輸入電極 106之輸入接觸件 120A，及接近輸出電極 108之輸出接觸件 120B。在某些實施例中，可移動橫樑 116耦接至RF節點。

參考 圖 1A，MEMS開關 100處於斷開狀態（亦可被稱作上拉狀態），其中MEMS開關 100之可移動橫樑 116朝向上拉電極 102上拉（藉由靜電力）。在第一位置，可移動橫樑 116安置成鄰近於上拉電極 102且與下拉電極 104、輸入端子電極 106及輸出端子電極 108間隔開。此間距因此在可移動橫樑 116與輸入端子電極 106及輸出端子電極 108中之每一者之間提供無限電阻。

參考 圖 1B，MEMS開關 100處於斷開狀態（亦可被稱作下拉狀態），其中MEMS開關 100之可移動橫樑 116朝向下拉電極 104下拉（藉由靜電力）。在第二位置，可移動橫樑 116安置成鄰近於下拉電極 104、輸入端子電極 106及輸出端子電極 108且與上拉電極 102間隔開。詳言之，電流自輸入端子電極 106流動通過輸入接觸件 120A、通過可移動橫樑 116、通過輸出接觸件 120B到達輸出端子電極 108。接觸件 120A、 120B相較於可移動橫樑 116之本體 119具有更高導電性（亦即，更低電阻）。換言之，電流流徑包括由自輸入接觸件 120A通過本體 119流動至輸出接觸件 120B之電流形成之寄生電阻 R（例如，15至45歐姆）。在某些實施例中，輸入接觸件 120A與輸入端子電極 106之間及輸出接觸件 120B與輸出端子電極 106之間的接觸電阻約為15至45歐姆。接觸電阻受到總接觸面積、接觸表面之粗糙度、所施加之接觸力等的限制。應注意，若接觸電阻及寄生電阻 R各自為約15歐姆至45歐姆，則並行地操作許多開關可提供0.5歐姆之總開關陣列電阻。

在某些實施例中，MEMS開關 100進一步包括在上拉電極 102與Vup耦接件 112（亦可被稱作Vup連接、Vup源等）之間的上隔離電路 121、安置於可移動橫樑 116與電接地連接 118之間的第二隔離電路 122，以及在下拉電極 104與Vdn耦接件 114（亦可被稱作Vdn連接、Vdn源等）之間的下隔離電路 124。隔離電路 121、 122 、 124隔離MEMS開關 100以藉由在RF洩漏點處添加電阻抗來防止RF洩漏（例如，藉由Vup耦接件 112、Vdn耦接件 114及/或接地連接 118）。在某些實施例中，隔離電路 121、 122 、 124中之每一者（可被稱為Ziso）包括至少一個電阻器。連接至MEMS開關 100之源極阻抗由Zsrc 126表示，並且連接至MEMS開關 100之負載阻抗由Zload 128表示。另外，利用隔離電路 121、 124隔離控制電壓源，諸如，Vup耦接件 112及Vdn耦接件 114。

隔離電路 121、 122 、 124提供若干益處。隔離電路 121、 122 、 124偏置直流電電位以允許靜電致動，並且進一步在開關期間為瞬變電流提供路徑。隔離電路 121、 122 、 124中之每一者之組件選擇為使得電阻水平限制RF洩漏，同時使MEMS開關 100能夠如預期作用（例如，可移動橫樑 116之移動速度，在開關瞬變期間維持上拉電極 102及下拉電極 104處之電位），以及其他優點（例如，致動波形之準確工程改造）。詳言之，隔離電路 121、 122 、 124幫助維持RF效能，諸如，電壓處置、***損耗、隔離及線性。

在某些實施例中，每一MEMS開關 100具有10歐姆之導通電阻及非常低的斷開狀態電容Coff，從而產生25至30 fs之Ron*Coff。藉由在陣列中並行地操作此等小型MEMS RF開關元件中之許多來實現低導通電阻。以此方式，可實現0.5歐姆之導通電阻以及50至60 fF之斷開狀態電容。然而，隨著電信頻帶愈來愈向更高的頻率移動，進一步的降低可以實現甚至更低的損耗及/或更高的操作頻率。

圖 2A 至圖 2B為具有在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間延伸之單個連續接觸件 120 '之MEMS開關 200之圖式。MEMS開關 200包括與上文參考 圖 1A 至圖 1B所論述之彼等類似的特徵，除非另外指出。詳言之，MEMS開關 200包括輸入端子電極 106及輸出端子電極 108 、上拉電極 102 、定位於輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間的下拉電極 104，及可移動橫樑 116。上拉電極 102經組態以使可移動橫樑 116朝向斷開狀態電偏置。在某些實施例中，上拉電極 102及/或下拉電極 104包括複數個上拉電極 102及/或複數個下拉電極 104。在某些實施例中，可移動橫樑 116進一步包括剛度（例如，機械彈簧常數）以將可移動橫樑 116偏置至遠離輸入電極 106、輸出電極 108及下拉電極 104之斷開狀態。換言之，可移動橫樑 116以機械方式朝向斷開狀態偏置。

在某些實施例中，下拉電極 104分別耦接至下隔離電路 124以將較低電壓源與該複數個下拉電極 104隔離。在某些實施例中，第二隔離電路 122定位於可移動橫樑 116與電氣共同接地連接 118之間。在某些實施例中，上拉電極 102耦接至上隔離電路 121以將較高電壓源與上拉電極 102隔離。

可移動橫樑 116經組態以在鄰近於該複數個下拉電極 104A 、 104B以將輸入端子電極 106及輸出端子電極 108電耦接至可移動橫樑 116之接通狀態與遠離該複數個下拉電極 104A 、 104B以將輸入端子電極 106及輸出端子電極 108與可移動橫樑 116電隔離之斷開狀態之間移動。

代替使用多個接觸件，MEMS開關 200利用在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間連續延伸之一個連續接觸件 120 '。可移動橫樑 116包括本體 119及在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間延伸之朝向本體 119之底部定位之接觸件 120 '。在某些實施例中，接觸件 120 '嵌入於本體 119內。在某些實施例中，接觸件 120 '之部分曝露，且接觸件 120 '之部分被覆蓋（例如，藉由電介質膜）。

電流自輸入端子電極 106流動通過接觸件 120 '到達輸出端子電極 108。接觸件 120 '相較於可移動橫樑 116之本體 119具有更高導電性（亦即，更低電阻）。換言之，電流流徑包括由流動通過接觸件 120 '之電流形成之電阻 R '。然而，接觸件 120 '之電阻 R '小於本體 119之電阻 R。在某些實施例中，接觸件 120 '與輸入端子電極 106及輸出端子電極 108中之每一者之間的接觸電阻為約15至45歐姆。在某些實施例中，接通狀態電阻自0.5歐姆減小至0.35歐姆，從而產生30%之改良。因此，接觸件 120 '已減小寄生電阻 R '而不增大任何接觸電阻。

亦應注意，電流亦可流動通過本體 119，但通過本體 119之電流與通過接觸件 120 '之電流並行。可移動橫樑 116之接觸件 120 '相較於本體 119提供更高的導電性（亦即，更低的電阻），但亦可比本體 119更硬。可基於MEMS開關 200之機械及/或電氣要求調整接觸件 120 '之厚度 t。在某些實施例中，厚度 t介於約30至80 nm之間。此外，可更改本體 119以補償接觸件 120 '之較大表面區域之額外剛度及/或重量。舉例而言，本體 119可需要在沈積期間施加之調整後的應力水平以拉直本體 119以補償接觸件 120 '且防止任何機械偏轉或弓曲。

接觸件 120 '使MEMS開關之導通電阻進一步減小25至30%而無需犧牲斷開狀態電容，因此提供Ron*Coff之進一步減小。

儘管上文描述為單個開關，但可利用其他配置。複數個中繼器可一起包括至一個配置中。在一些非限制性實施例中，可提供四個中繼器。

因此，本文中揭示具有接近輸入端子電極 106及輸出端子電極 108定位之可移動橫樑 116之MEMS開關。可移動橫樑 116包括具有第一導電性及第一剛度之本體 119及具有大於第一導電性及第一剛度之第二導電性及第二剛度之接觸件 120 '。接近且在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間連續延伸之接觸件 120 '限制其間的接通狀態電阻。可移動橫樑 116經組態以在接通狀態與斷開狀態之間移動。在接通狀態下，可移動橫樑 116將可移動橫樑 116之接觸件 120 '與輸入端子電極 106及輸出端子電極 108電耦接。在斷開狀態下，可移動橫樑 116將可移動橫樑 116之接觸件 120 '與輸入端子電極 106及輸出端子電極 108電隔離。

圖 3A 至圖 3B為 圖 2A 至圖 2C之MEMS開關 200之一個實施例之視圖。MEMS歐姆開關 300包括輸入端子電極 106 、輸出端子電極 108 、上拉電極 102 、定位於輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間的下拉電極 104 、可移動橫樑 116，及錨定電極 302A 、 302B。MEMS開關 300進一步包括基板 304，其中輸入端子電極 106 、輸出端子電極 108 、下拉電極 104及錨定電極 302A 、 302B安裝在基板 304上。

下拉電極 104被電介質層 306覆蓋以避免接通狀態下可移動橫樑 116與下拉電極 104之間的短路。用於電介質層 306之合適的材料包括矽基材料，包括氧化矽、二氧化矽、氮化矽及氮氧化矽。電介質層 306之厚度通常在50 nm至150 nm範圍內以限制電介質層 306中之電場。

輸入端子電極 106頂部上為輸入端子接觸件 308（亦可被稱作輸入RF接觸件），且輸出端子電極 108頂部上為輸出端子接觸件 310（亦可被稱作輸出RF接觸件）。可移動橫樑 116在下拉狀態下與輸入端子電極 106及輸出端子電極 108形成歐姆接觸。詳言之，可移動橫樑 116包括具有在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間連續延伸之接觸件 120 '之本體 119 。

錨定電極 302A 、 302B頂部上為可移動橫樑 116錨定至的錨定接觸件 312A 、 312B。用於接觸件 120 ' 、 308 、 310 、 312A 、 312B之合適的材料包括Ti、TiN、TiAl、TiAlN、AlN、Al、W、Pt、Ir、Rh、Ru、RuO ₂、ITO及Mo以及其組合。

在某些實施例中，MEMS開關 300包括中心止擋件 314（例如，定位於電介質層 306上）。在某些實施例中，可用於止擋件 314之合適的材料包括Ti、TiN、TiAl、TiAlN、AlN、Al、W、Pt、Ir、Rh、Ru、RuO ₂、ITO、Mo，及/或矽基電介質材料，諸如氧化矽、二氧化矽、氮化矽及氮氧化矽以及其組合。

可移動橫樑 116（亦可被稱作切換元件、MEMS橋接器等）包括下部導電層 316及上部導電層 318，其使用通孔 320之陣列接合在一起。上部層 318之相對端藉由通孔 322A 、 322B錨定至下部層 316之相對端。可移動橫樑 116之下部導電層 316之相對端藉由通孔 324A 、 324B錨定至錨定接觸件 312A 、 312B，該等通孔提供低順應性以准許操作電壓（例如，25 V至40 V）拉動可移動橫樑 116與端子接觸件 308 、 310及中心止擋件 314接觸。這允許互補金屬氧化物半導體（CMOS）控制器與電荷泵之便宜整合以產生電壓來驅動MEMS開關 300。換言之，可移動橫樑 116之末端安裝至基板 304使得可移動橫樑 116懸置在處於斷開狀態之輸入端子電極 106 、輸出端子電極 108及下拉電極 104上方。

下部導電層 316包括在其底部處嵌入於本體 119內之接觸件 120 '。接觸件 120 '包括與輸入端子電極 106對準之曝露的輸入部分 326 、與輸出端子電極 108對準之曝露的輸出部分 328，及其間的被覆蓋的部分 330。

可移動橫樑 116之本體 119經組態以用於允許對許多循環事件之穩定機械操作（且避免遭受機械疲勞或蠕變）之機械性質。舉例而言，在某些實施例中，可移動橫樑 116之本體 119包括TiAl及/或TiAlN等。

可移動橫樑 116之接觸件 120 '包括提供良好電接觸電阻之耐腐蝕金屬。舉例而言，在某些實施例中，可移動橫樑 116之接觸件 120 '包括釕、氧化釕、鉑及/或金等。

圖 3A說明處於斷開狀態之MEMS開關 300，其中上拉電極 102朝向上拉電極 102且遠離下拉電極 104、輸入電極 106及輸出電極 108向上拉動可移動橫樑 116。 圖 3B說明處於接通狀態之MEMS開關 300，其中下拉電極 104朝向下拉電極 104且遠離上拉電極 102向下拉動可移動橫樑 116。當MEMS開關 300被向下致動時自輸入端子接觸件 308注入至可移動橫樑 116中之電流通過可移動橫樑 116及輸出端子接觸件 310流出。端子接觸件 308、 310及中心止擋件 314之厚度經設定以使得中心止擋件 314在下拉致動後首先接合。

在某些實施例中，MEMS開關 300包括安裝至基板 304之罩蓋 332且界定罩蓋 332與基板 304之間的空腔 334。可移動橫樑 116定位在空腔 332內。

圖 4A 至圖 4B說明包括端子電極 106 、 108之間的下拉電極 104且不具有上拉電極 102之MEMS開關 400。MEMS開關 400類似於 圖 2A 至圖 2C之MEMS開關 200，除非另外指出。可移動橫樑 116包括剛度（例如，機械彈簧常數）以將可移動橫樑 116偏置至遠離輸入電極 106 、輸出電極 108及下拉電極 104（而不使用上拉電極）之斷開狀態。因此，在接通狀態下，可移動橫樑 116朝向下拉電極 104彎曲，且當切斷來自Vdn耦接件 114之電壓時，可移動橫樑 116以機械方式返回至斷開狀態。換言之，可移動橫樑 116以機械方式朝向斷開狀態偏置。

圖 5A 至圖 5B為分別處於斷開狀態及接通狀態之 圖 4A 至圖 4B之MEMS開關 400之一個實施例之橫截面側視圖。MEMS開關 500類似於 圖 3A 至圖 3B之MEMS開關 300，除非另外指出。如 圖 4A 至圖 4B中類似地指出，MEMS開關 500不具有上拉電極 102。可移動橫樑 116包括剛度以將可移動橫樑 116偏置至遠離輸入電極 106 、輸出電極 108及下拉電極 104之斷開狀態。

圖 6為說明使用 圖 5A 至圖 5B之MEMS開關之連續接觸件減小電阻的曲線圖。如所說明，在某些實施例中，連續接觸件之使用相較於不具有連續接觸件之橫樑（R0）使導通開關電阻減小0.1至0.15歐姆。使用30至80 nm之典型橫樑接觸層厚度。針對三個不同厚度（R1至R3）展示橫樑接觸層之厚度增加之影響。層愈厚，導通電阻就愈小（例如，從而產生0.1歐姆至0.15歐姆之Ron改良）。更低寄生電阻之額外益處為將在可移動橫樑 116內部耗散較少電力，從而產生較少溫度上升，這又產生較穩定的機械效能。此外，可移動橫樑 116之較低耗散電力及較好熱導率可對接通狀態開關之線性具有正面影響，從而降低互調及諧波失真水平。

圖 7A 至圖 7D為說明可取決於電氣及/或機械要求使用之接觸件 120 '之不同實施例之圖式。MEMS開關包括複數個輸入端子電極 106 （ 1 ）、 106 （ 2 ）（通常被稱作輸入端子電極 106）及複數個輸出端子電極 108 （ 1 ）、 108 （ 2 ）（通常被稱作輸出端子電極 108）。輸入端子電極 106及輸出端子電極 108定位在柵格中以在接觸輸入端子電極 106及輸出端子電極 108後穩定可移動橫樑 116。換言之，輸入端子電極 106沿著寬度W0對準，且輸出端子電極 108沿著寬度W0對準。當然，可使用更少或更多的輸入端子電極 106及/或輸出端子電極 108。

參考 圖 7A，接觸件 120 ' （ 1 ）具有第一長度L1之大體上矩形形狀。接觸件 120 ' （ 1 ）在該複數個輸入端子電極 106及該複數個輸出端子電極 108中之每一者上方連續延伸。

參考 圖 7B，接觸件 120 ' （ 2 ）具有第二長度L2之大體上矩形形狀。接觸件 120 ' （ 2 ）在該複數個輸入端子電極 106及該複數個輸出端子電極 108中之每一者上方連續延伸。然而，接觸件 120 ' （ 2 ）延伸較遠超過輸入端子電極 106及輸出端子電極 108。在某些實施例中，接觸件 120 ' （ 2 ）之長度L2比輸入端子電極 106之集合與輸出端子電極 108之集合之間的長度L0大1至50%（例如，10至50%、20至40%、20至30%等）。以此方式，可取決於可移動橫樑 116之剛度要求而調整接觸件 120 ' （ 2 ）之長度。詳言之，較長接觸件 120 ' （ 2 ）將產生較硬的可移動橫樑 116（假定厚度恆定）。

參考 圖 7C，接觸件 120 ' （ 3 ）包括末端部分 700A 、 700B，該等末端部分相較於在第二寬度W2處之接觸件 120 ' （ 3 ）之中間部分 702在第一寬度W1處較寬。窄化中間部分 702在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間提供連續電路徑，同時亦減小接觸件 120 ' （ 3 ）之剛度及/或重量。在某些實施例中，末端部分 700A 、 700B之寬度W1比中間部分 702之寬度W2大1至100%（例如，1至50%、10至50%、20至80%、30至60%等）。

參考 圖 7D，接觸件 120 ' （ 4 ）界定中心孔徑 704。類似於上文所論述之實施例，此組態在輸入端子電極 106與輸出端子電極 108之間提供連續電路徑，同時亦減小接觸件 120 ' （ 4 ）之剛度及/或重量。在某些實施例中，接觸件 120 ' （ 4 ）之寬度W1'比中心孔徑 704之寬度W2'大1至100%（例如，1至50%、10至50%、20至80%、30至60%等）。此外，在某些實施例中，接觸件 120 ' （ 4 ）之長度L1'比中心孔徑 704之長度L2'大1至100%（例如，1至50%、10至50%、20至80%、30至60%等）。

圖 8為含有數個MEMS開關 300之開關單元 800之示意俯視圖。藉由將足夠高的電壓施加至下拉電極 104，同時接通單元 800中之所有MEMS開關 300。儘管說明MEMS開關 300，但類似組態可用於本文中所揭示之MEMS開關中之任一者。

熟習此項技術者將認識到對本發明之較佳實施例之改良及修改。所有此類改良及修改都認為係在本文揭示之概念及所附申請專利範圍之範疇內。

100:微機電系統（MEMS）開關 102:上拉電極 104:下拉電極 106:輸入端子電極 106（1）:輸入端子電極 106（2）:輸入端子電極 108:輸出端子電極 108（1）:輸出端子電極 108（2）:輸出端子電極 110:電源 112:電壓上升（Vup）耦接件 114:電壓下降（Vdn）耦接件 116:可移動橫樑 117:可撓性錨 118:接地連接 119:本體 120A:輸入接觸件 120B:輸出接觸件 120':接觸件 120'（1）:接觸件 120'（2）:接觸件 120'（3）:接觸件 120'（4）:接觸件 121:上隔離電路 122:第二隔離電路 124:下隔離電路 126:Zsrc 128:Zload 200:MEMS開關 300:MEMS歐姆開關 302A:錨定電極 302B:錨定電極 304:基板 306:電介質層 308:輸入端子接觸件 310:輸出端子接觸件 312A:錨定接觸件 312B:錨定接觸件 314:中心止擋件 316:下部導電層 318:上部導電層 320:通孔 322A:通孔 322B:通孔 324A:通孔 324B:通孔 326:曝露的輸入部分 328:曝露的輸出部分 330:被覆蓋的部分 332:罩蓋 334:空腔 400:MEMS開關 500:MEMS開關 700A:末端部分 700B:末端部分 702:中間部分 704:中心孔徑 800:開關單元 R0:厚度 R1:厚度 R2:厚度 R3:厚度 W0:寬度 W1:寬度 W1':寬度 W2:寬度 W2':寬度 L0:長度 L1:長度 L1':長度 L2:長度 L2':長度

併入本說明書中並且形成本說明書之一部分的附圖說明了本發明之若干範疇，並且與說明書一起用於解釋本發明之原理。

圖 1A為包括在端子電極之間延伸之非連續接觸件的處於斷開狀態之微機電系統（MEMS）開關之示意圖；

圖 1B為處於接通狀態的 圖 1A之MEMS開關之示意圖；

圖 2A為包括上拉電極及在端子電極之間延伸之連續接觸件的處於斷開狀態之MEMS開關之示意圖橫截面側視圖；

圖 2B為處於接通狀態的 圖 2A之MEMS開關之示意圖；

圖 3A為處於斷開狀態的 圖 2A 至圖 2B之MEMS開關之一個實施例之橫截面側視圖；

圖 3B為處於接通狀態的 圖 3A之MEMS開關之橫截面側視圖；

圖 4A為包括在端子電極之間延伸之連續接觸件且不具有上拉電極的處於斷開狀態之MEMS開關之示意圖；

圖 4B為處於接通狀態的 圖 4A之MEMS開關之示意圖；

圖 5A為處於斷開狀態的 圖 4A 至圖 4B之MEMS開關之一個實施例之橫截面側視圖；

圖 5B為處於接通狀態的 圖 5A之MEMS開關之橫截面側視圖；

圖 6為說明使用 圖 5 至圖 5B之MEMS開關之連續接觸件減小電阻的曲線圖；

圖 7A為具有第一長度的 圖 3A 至圖 3B或 圖 6A 至圖 6B之MEMS開關之連續接觸件之一個實施例的圖式；

圖 7B為具有大於第一長度之第二長度的 圖 2A 至圖 2B之MEMS開關之連續接觸件之另一實施例；

圖 7C為中間較窄的 圖 2A 至圖 2B之MEMS開關之連續接觸件之另一實施例；

圖 7D為界定中心孔徑的 圖 2A 至圖 2B之MEMS開關之連續接觸件之另一實施例；

圖 8為含有數個MEMS開關之開關單元之示意俯視圖。

100:微機電系統(MEMS)開關

102:上拉電極

104:下拉電極

106:輸入端子電極

108:輸出端子電極

110:電源

112:電壓上升(Vup)耦接件

114:電壓下降(Vdn)耦接件

116:可移動橫樑

117:可撓性錨

118:接地連接

119:本體

120A:輸入接觸件

120B:輸出接觸件

121:上隔離電路

122:第二隔離電路

124:下隔離電路

126:Zsrc

128:Zload

Claims (20)

1. 一種微機電系統（MEMS）開關，其包含： 一輸入端子電極； 一輸出端子電極； 一下拉電極，其定位在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間；以及 一可移動橫樑，其接近該輸入端子電極及該輸出端子電極定位，該可移動橫樑包含： 一本體，其包含一第一導電性及一第一剛度；及 一接觸件，其包含大於該第一導電性及該第一剛度之一第二導電性及一第二剛度，該接觸件接近該輸入端子電極及該輸出端子電極且在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間連續延伸以限制其間的接通狀態電阻； 該可移動橫樑經組態以在以下之間移動： 一接通狀態，其將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電耦接；及 一斷開狀態，其將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電隔離。
2. 如請求項1之MEMS開關，其中該輸入端子電極包含一輸入RF電極，且該輸出端子電極包含一輸出RF電極。
3. 如請求項1之MEMS開關，其中該可移動橫樑耦接至一RF節點。
4. 如請求項1之MEMS開關，其中該本體包含TiAl或TiAlN中之至少一者。
5. 如請求項1之MEMS開關，其中該接觸件包含釕、氧化釕、鉑或金中之至少一者。
6. 如請求項1之MEMS開關，其中該接觸件具有介於約30至80 nm之間的一厚度。
7. 如請求項1之MEMS開關，其中該接觸件之一長度比該輸入端子電極與該輸出端子電極之間的一長度長1%至50%之間。
8. 如請求項1之MEMS開關，其中該接觸件之末端部分寬於該接觸件之一中間部分。
9. 如請求項1之MEMS開關，其中該接觸件界定一孔徑。
10. 如請求項1之MEMS開關，其中： 該輸入端子電極包含複數個輸入端子電極； 該輸出端子電極包含複數個輸出端子電極；且 該接觸件在該複數個輸入端子電極及該複數個輸出端子電極中之每一者上方連續延伸。
11. 如請求項1之MEMS開關，其中該可移動橫樑以機械方式朝向該斷開狀態偏置。
12. 如請求項1之MEMS開關，其進一步包含經組態以使該可移動橫樑朝向該斷開狀態電偏置之一上拉電極。
13. 如請求項1之MEMS開關， 其進一步包含一基板； 其中該輸入端子電極、該輸出端子電極及該下拉電極安裝在該基板上； 其中該可移動橫樑之末端安裝至該基板使得該可移動橫樑懸置在處於該斷開狀態之該輸入端子電極、該輸出端子電極及該下拉電極上方。
14. 如請求項13之MEMS開關， 其進一步包含一罩蓋，該罩蓋安裝至該基板且界定該罩蓋與該基板之間的一空腔； 其中該可移動橫樑定位在該空腔內。
15. 一種微機電系統（MEMS），其包含： 複數個MEMS開關，每一開關包含： 一輸入端子電極； 一輸出端子電極； 一下拉電極，其定位在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間；以及 一可移動橫樑，其接近該輸入端子電極及該輸出端子電極定位，該可移動橫樑包含： 一本體，其包含一第一導電性及一第一剛度；及 一接觸件，其包含大於該第一導電性及該第一剛度之一第二導電性及一第二剛度，該接觸件接近該輸入端子電極及該輸出端子電極且在該輸入端子電極與該輸出端子電極之間延伸以限制其間的接通狀態電阻； 該可移動橫樑經組態以在以下之間移動： 一接通狀態，其將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電耦接；及 一斷開狀態，其將該可移動橫樑之該接觸件與該輸入端子電極及該輸出端子電極電隔離。
16. 如請求項15之MEMS裝置，其中對於每一MEMS開關，該本體包含TiAl或TiAlN中之至少一者，且該接觸件包含釕、氧化釕、鉑或金中之至少一者。
17. 如請求項15之MEMS裝置，其中對於每一MEMS開關，該接觸件具有介於約30至80 nm之間的一厚度。
18. 如請求項15之MEMS裝置，其中對於每一MEMS開關，該接觸件之一長度比該輸入端子電極與該輸出端子電極之間的一長度長1%至50%之間。
19. 如請求項15之MEMS裝置，其中對於每一MEMS開關，該接觸件之末端部分寬於該接觸件之一中間部分。
20. 如請求項15之MEMS裝置，其中對於每一MEMS開關，該接觸件界定一孔徑。

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