DE60217924T2 - Mems-einrichtung mit kontakt und abstandshöckern und damit zusammenhängende verfahren - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein mikroelektromechanische System(MEMS)-Vorrichtungen und -verfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Auslegung und Herstellung einer MEMS-Vorrichtung, die Kontakt- und Abstandshöcker aufweist, und verwandte Verfahren.
  • Stand der Technik
  • Ein elektrostatischer MEMS-Schalter ist ein Schalter, der durch eine elektrostatische Ladung betrieben wird und unter Verwendung von mikro-elektro-mechanischen System(MEMS)-Techniken hergestellt wird. Ein MEMS-Schalter kann elektrische, mechanische oder optische Signalflüsse steuern. MEMS-Schalter weisen eine typische Anwendung in der Telekommunikation wie etwa als DSL-Schaltmatrizen und bei Mobiltelefonen, einem automatischen Testgerät (ATE, Automatic Testing Equipment) und anderen Systemen auf, die kostengünstige Schalter oder kostengünstige, hochdichte Arrays erfordern. Die US 5,638,946 und die EP 1 150 318 sind Beispiele derartiger MEMS-Schalter.
  • Wie von Fachleuten erkannt wird, können viele Typen von MEMS-Schaltern und verwandten Vorrichtungen entweder durch Volumen- oder Oberflächen-Mikrobearbeitungstechniken hergestellt werden. Eine Volumen-Mikrobearbeitung bringt im Allgemeinen ein Formen von einer oder zwei Seiten eines Substrats mit sich, um gewünschte dreidimensionale Strukturen und Vorrichtungen in dem gleichen Substratmaterial zu bilden. Das Substrat besteht aus einem Material, das leicht in Volumenform (bulk form) verfügbar ist, und ist somit üblicherweise Silizium oder Glas. Nass- und/oder Trockenätztechniken werden in Verbindung mit Ätzmasken und Ätzblenden eingesetzt, um die Mikrostrukturen zu bilden. Das Ätzen wird typischerweise durch die Rückseite des Substrats durchgeführt. Die Ätztechnik kann im Allgemeinen isotrop oder anisotrop von Natur sein. Das isotrope Ätzen ist unempfindlich gegenüber einer Kristallorientierung der Ebenen des Materials, das geätzt wird (z. B. das Ätzen von Silizium unter Verwendung einer Salpetersäure als das Ätzmittel). Anisotrope Ätzmittel wie etwa Kaliumhydroxid (KOH), Tetramethyl-Ammoniumhydroxid (TMAH) und Ethylendiamin-pyrochatechol (EDP) greifen unterschiedliche Kristallorientierungen bei unterschiedlichen Raten an und können somit verwendet werden, um relativ genaue Seitenwände in den Ätzgruben, die geschaffen werden, zu definieren. Ätzmasken und Ätzblenden werden verwendet, um zu verhindern, dass vorbestimmte Bereiche des Substrats geätzt werden.
  • Andererseits bringt ein Oberflächenmikrobearbeiten im Allgemeinen ein Bilden dreidimensionaler Strukturen durch ein Abscheiden einer Anzahl unterschiedlicher Dünnfilme auf der Oberseite eines Siliziumwafers, aber ohne den Wafer selbst zu bearbeiten, mit sich. Die Filme dienen üblicherweise entweder als Struktur- oder als Opferschichten. Strukturschichten bestehen häufig aus Polysilizium, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Siliziumcarbid oder Aluminium. Opferschichten bestehen häufig aus Polysilizium, einem Fotoresistmaterial, Polyimid, Metallen oder verschiedenen Arten von Oxiden wie etwa PSG (Phosphorsilikatglas) und LTO (Niedrigtemperatur-Oxid, lowtemperature oxide). Sukzessive Abscheide-, Ätz- und Strukturierungsprozeduren werden ausgeführt, um zu der gewünschten Mikrostruktur zu gelangen. Bei einem typischen Oberflächenmikrobearbeitungsprozess wird ein Siliziumsubstrat mit einer Isolationsschicht beschichtet, und eine Opferschicht wird auf dem beschichteten Substrat abgeschieden. Fenster werden in der Opferschicht geöffnet, und eine Strukturschicht wird dann abgeschieden und geätzt. Die Opferschicht wird dann selektiv geätzt, um eine freistehende, bewegliche Mikrostruktur wie etwa einen Arm oder einen Ausleger der Strukturschicht zu bilden.
  • Die Mikrostruktur ist üblicherweise an dem Siliziumsubstrat verankert und kann ausgelegt sein, im Ansprechen auf eine Eingabe von einem geeigneten Betätigungsmechanismus beweglich zu sein.
  • Viele gegenwärtige MEMS-Schalterauslegungen setzen einen auslegermäßigen Arm/Platte oder eine mehrfach gehaltene Arm/Plattengeometrie ein. In dem Fall von Auslegerarmen enthalten diese MEMS-Schalter einen beweglichen Bi-Materialarm, der aus einer Strukturschicht eines dielektrischen Materials und einer Schicht aus Metall besteht. Typischerweise ist das dielektrische Material an einem Ende bezüglich des Substrats befestigt und stellt eine strukturelle Halterung für den Arm bereit. Die Schicht aus Metall ist an der Unterseite des dielektrischen Materials angebracht und bildet eine bewegliche Elektrode und einen beweglichen Kontakt. Die Schicht aus Metall kann ein Teil des Ankers sein. Der bewegliche Arm wird in einer Richtung zu dem Substrat hin durch die Anlegung einer Spannungsdifferenz über der Elektrode und einer weiteren Elektrode, die an der Oberfläche des Substrats angebracht ist, betätigt. Die Anlegung der Spannungsdifferenz an den zwei Elektroden erzeugt ein elektrostatisches Feld, das den Arm zu dem Substrat hin zieht. Der Arm und das Substrat weisen jeweils einen Kontakt auf, der durch einen Luftspalt getrennt ist, wenn keine Spannung angelegt ist, wobei der Schalter in der "offenen" Position ist. Wenn die Spannungsdifferenz angelegt wird, wird der Arm zu dem Substrat hin gezogen und die Kontakte führen eine elektrische Verbindung aus, wobei der Schalter in der "geschlossenen" Position ist.
  • Eines der Probleme, das bei gegenwärtigen MEMS-Schaltern angetroffen wird, ist der unerwünschte Kontakt des Elektrodenpaars. Die Elektroden eines MEMS-Schalters sind idealerweise sehr nahe zusammen, während sie in einer "geöffneten" Position sind. Durch ein Platzieren der Elektroden nahe aneinander wird die Energie, die erforderlich ist, um den Arm in die "geschlossene" Position hin abzulenken, verringert. Jedoch kann ein unerwünschter Kontakt der Elektroden von dieser Auslegung herrühren. Die Elektroden können sich auch berühren, wenn sich der Arm auf eine derartige Weise deformiert, dass sich die Elektroden berühren, wenn der Arm in die "geschlossene" Position bewegt wird. Andere unerwünschte strukturelle Ablenkungen resultieren üblicherweise aus intrinsischen oder extrinsischen Spannungen in den Strukturmaterialien. Strukturelle Ablenkungen aufgrund intrinsischer Materialspannungen treten als ein Ergebnis eines nominalen Materialspannungswerts in Kombination mit der Strukturauslegung und/oder einer unausgeglichenen Verbundstruktur auf, oder als Folge eines Spannungsgradienten durch die Dicke des Strukturmaterials. Der Zustand der nominalen und Gradientenrest-Spannungen ist eine Funktion vieler variierter Verarbeitungsbedingungen und -parameter. Eine übliche unerwünschte strukturelle Ablenkung aufgrund einer extrinsischen Spannung tritt über der Temperatur in Verbundmaterialien auf, die aus zwei oder mehreren Materialien mit unterschiedlichen Koeffizienten einer thermischen Ausdehnung (CTE) bestehen. Es ist unerwünscht, dass sich die Elektroden berühren, weil ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Elektroden resultieren kann.
  • Manche gegenwärtige MEMS-Schalterauslegungen, die den Bimaterial-Arm aufweisen, versuchen das Elektrodenkurzschließen aufgrund der Armablenkprobleme durch ein Anbringen einer Metallschicht an der Oberseite des dielektrischen Materials zu lösen. Diese Auslegung dient dazu, ein Elektrodenkurzschließen während einer Armdeformation zu verhindern; jedoch erfordert diese Auslegung eine höhere Spannung für eine Betätigung, weil der Spalt zwischen der Metallschicht und der Elektrode, die an der Oberfläche des Substrats angebracht ist, größer ist. Somit benötigt eine derartige Auslegung einen höheren Energie verbrauch und möglicherweise zusätzliche elektrische Komponenten, um höhere Betätigungsspannungen zu erreichen.
  • Deswegen ist es wünschenswert, einen Arm zum Verbessern der Ausbeute, des Betriebsverhaltens über der Temperatur, der Betätigung und der Qualität von MEMS-Schaltern bereitzustellen. Es ist auch wünschenswert, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Elektroden einander während der Betätigung des Schalters berühren. Es ist auch wünschenswert, die Deformation des Arms zu verringern, um eine Schaltzuverlässigkeit zu verbessern. Überdies ist es wünschenswert, einen Schaltenergieverbrauch zu verringern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine bewegliche MEMS-Komponente, die über einem Substrat hängt, bereitgestellt. Die Komponente kann eine Strukturschicht enthalten, die eine bewegliche Elektrode aufweist, die von einem Substrat durch einen Spalt getrennt ist. Die Komponente kann auch zumindest einen Abstandshöcker enthalten, der an der Strukturschicht angebracht ist und in den Spalt verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit leitfähigem Material zu verhindern, wenn sich die Komponente bewegt.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist eine MEMS-Vorrichtung, die Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt und kann ein Substrat enthalten, das eine stationäre Elektrode und einen ersten stationären Kontakt aufweist. Die Vorrichtung kann auch eine bewegliche Komponente enthalten, die über dem Substrat hängt. Die bewegliche Komponente kann eine Strukturschicht enthalten, die eine bewegliche Elektrode und einen beweglichen Kontakt aufweist, wobei die bewegliche Elektrode von der stationären Elektrode durch einen ersten Spalt beabstandet ist, und der bewegliche Kontakt von dem ersten stationären Kontakt durch einen zweiten Spalt beabstandet ist. Die bewegliche Komponente kann auch zumindest einen Abstandshöcker enthalten, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem ersten Spalt verläuft, um den Kontakt der beweglichen Elektrode mit der stationären Elektrode zu verhindern.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform ist ein MEMS-Schalter, der Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt und kann ein Substrat enthalten, das eine erste und zweite stationäre Elektrode und einen stationären Kontakt aufweist, wobei der stationäre Kontakt zwischen den ersten und zweiten stationären Elektroden positioniert ist. Der Schalter kann auch eine Strukturschicht enthalten, die ein erstes und zweites Ende fixiert bezüglich dem Substrat aufweist und erste, zweite und dritte Abschnitte enthält, die untere Flächen aufweisen, wobei die unteren Flächen über dem Substrat hängen. Die Vorrichtung kann ferner eine erste bewegliche Elektrode enthalten, die an der unteren Fläche des ersten Abschnitts angebracht und die von der ersten stationären Elektrode durch einen ersten Spalt beabstandet ist, und einen ersten Abstandshöcker, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem ersten Spalt verläuft, um den Kontakt der ersten beweglichen Elektrode mit der ersten stationären Elektrode zu verhindern. Der Schalter kann eine zweite bewegliche Elektrode, die an der unteren Fläche des zweiten Abschnitts angebracht ist und von der stationären Elektrode durch einen zweiten Spalt beabstandet ist, enthalten. Ferner kann der Schalter einen zweiten Abstandshöcker, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem zweiten Spalt verläuft, um den Kontakt der zweiten beweglichen Elektrode mit der zweiten stationären Elektrode zu verhindern, enthalten. Der Schalter kann auch einen beweglichen Kontakt, der an der unteren Fläche des dritten Abschnitts angebracht ist und über dem stationären Kontakt hängt, enthalten.
  • Gemäß einer vierten Ausführungsform ist ein MEMS-Schalter, der Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt und kann ein Substrat enthalten, das eine stationäre Elektrode und einen stationären Kontakt aufweist. Der Schalter kann eine bewegliche, gefaltete Komponente, die über dem Substrat hängt, enthalten. Die Komponente kann eine Strukturschicht enthalten, die eine untere Fläche aufweist und einen ersten und zweiten gefalteten Arm und einen Ausleger, der an den Anbringungsenden der ersten und zweiten gefalteten Arme angebracht ist, enthält. Die Komponente kann auch eine bewegliche Elektrode enthalten, die von dem Substrat durch einen ersten Spalt getrennt ist. Die Komponente kann auch das Folgende enthalten: zumindest einen Abstandshöcker, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem ersten Spalt verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit dem leitfähigen Material zu verhindern, wenn sich die Komponente zu dem Substrat hin bewegt; einen beweglichen Kontakt, der von dem stationären Kontakt durch einen zweiten Spalt beabstandet ist; und zumindest einen Abstandshöcker, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem ersten Spalt verläuft, um den Kontakt der beweglichen Elektrode mit der stationären Elektrode zu verhindern.
  • Gemäß einer fünften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Implementieren einer Betätigungsfunktion in einer MEMS-Vorrichtung, die Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren kann ein Bereitstellen einer MEMS-Vorrichtung enthalten, die Abstandshöcker aufweist. Die Vorrichtung kann das Folgende enthalten: ein Substrat, das eine stationäre Elektrode aufweist; eine Strukturschicht, die eine bewegliche Elektrode beabstandet von der stationären Elektrode durch einen Spalt aufweist; und zumindest einen Abstandshöcker, der an der Strukturschicht angebracht ist und in dem ersten Spalt verläuft, um den Kontakt der beweglichen Elektrode mit der stationären Elektrode zu verhindern, wenn sich die Strukturschicht zu der stationären Elektrode hin bewegt. Das Verfahren kann auch ein Anlegen einer Spannung zwischen der beweglichen Elektrode und der stationären Elektrode enthalten, um die bewegliche Elektrode mit der stationären Elektrode über den Spalt elektrostatisch zu koppeln, wobei die Strukturschicht zu dem Substrat hin bewegt wird und der zumindest eine Abstandshöcker die stationäre Elektrode kontaktiert.
  • Gemäß einer sechsten Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen einer beweglichen MEMS-Komponente, die einen Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren kann ein Abscheiden einer Opferschicht auf einer leitfähigen Komponente und ein Bilden einer beweglichen Elektrode auf der Opferschicht enthalten, um die bewegliche Elektrode und das leitfähige Material durch einen Spalt auf die Entfernung der Opferschicht hin zu beabstanden. Das Verfahren kann auch ein Bilden eines Abstandshöckers in der Opferschicht enthalten, wobei der Abstandshöcker in dem Spalt zwischen der beweglichen Elektrode und der leitfähigen Komponente verläuft. Ferner kann das Verfahren ein Abscheiden einer Strukturschicht auf der beweglichen Elektrode und dem Abstandshöcker und ein Entfernen der Opferschicht enthalten, um einen Spalt zu bilden, der die leitfähige Komponente von der beweglichen Elektrode beabstandet, wobei der Abstandshöcker in den Spalt verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit dem leitfähigen Material zu verhindern, wenn sich die Komponenten bewegt.
  • Gemäß einer siebten Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen einer MEMS-Vorrichtung, die einen Abstandshöcker aufweist, bereitgestellt und kann ein Bilden einer stationären Elektrode auf einem Substrat enthalten. Das Verfahren kann ein Abscheiden einer Opferschicht auf der stationären Elektrode und dem Substrat enthalten. Das Verfahren kann auch ein Bilden einer beweglichen Elektrode auf der Opferschicht, um die bewegliche Elektrode und die stationäre Elektrode durch einen Spalt auf die Entfernung der Opferschicht hin zu beabstanden, enthalten. Das Verfahren kann auch ein Bilden eines Abstandshöckers in der Opferschicht enthalten, wobei der Abstandshöcker in den Spalt zwischen der beweglichen Elektrode und der stationären Elektrode verläuft, die durch die Entfernung der Opferschicht gebildet sind. Ferner kann das Verfahren ein Abscheiden einer Strukturschicht auf der beweglichen Elektrode und dem Abstandshöcker enthalten. Das Verfahren kann ein Entfernen der Opferschicht enthalten, um einen Spalt zu bilden, der die stationäre Elektrode und die bewegliche Elektrode beabstandet, wobei der Abstandshöcker in den Spalt verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit dem leitfähigen Material zu verhindern, wenn sich die Strukturschicht zu der stationären Elektrode hin bewegt.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe, eine MEMS-Vorrichtung, die einen Kontakt und Abstandshöcker aufweist, und diesbezügliche Verfahren bereitzustellen.
  • Manche der Aufgaben der Erfindung sind obenstehend offenbart worden, andere Aufgaben werden offensichtlich, wenn die Beschreibung fortschreitet, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen wird, wie sie untenstehend beschrieben sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erläutert werden.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Querschnittansicht eines MEMS-Schalters, der Abstandshöcker aufweist, in einer "geöffneten" Position in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Querschnittsseitenansicht eines MEMS-Schalters, der Abstandshöcker aufweist, in einer "geschlossenen" Position;
  • 3 eine Querschnittsvorderansicht eines MEMS-Schalters, der Abstandshöcker aufweist;
  • 4 eine Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstandshöcker aufweist;
  • 5 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine perspektivische Unteransicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist;
  • 7 eine perspektivische Unteransicht einer weiteren Ausführungsform eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist;
  • 8 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in einer "geöffneten" Position betrieben;
  • 9 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, betrieben in einer "geschlossenen" Position;
  • 10 eine perspektivische Ansicht der Oberseite einer weiteren Ausführungsform eines MEMS-Schalters;
  • 11 eine perspektivische Seitenansicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist;
  • 12 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine perspektivische Unteransicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist;
  • 14 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 15 eine perspektivische Seitenansicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist;
  • 16 eine ebene Draufsicht eines MEMS-Schalters, der eine gefaltete Geometrie und Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 17 eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 18 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Strukturschicht eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist; und
  • 19A–19K Herstellungsschritte einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines MEMS-Schalters, der Abstands- und Kontakthöcker aufweist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Für Zwecke der Beschreibung ist zu verstehen, dass, wenn Bezug genommen wird auf eine Komponente wie etwa eine Schicht oder ein Substrat, abgeschieden oder gebildet "auf" einer anderen Komponente sein kann, oder dass alternativ Zwischenkomponenten (beispielsweise eine oder mehrere Puffer- oder Übergangsschichten, Zwischenschichten, Elektroden oder Kontakte) auch vorhanden sein können. Ferner ist zu verstehen, dass die Ausdrücke "abgeschieden auf" und "gebildet auf" austauschbar verwendet werden, um zu beschreiben, wie eine gegebene Komponente in Bezug zu einer anderen Komponente positioniert oder gelegen sein kann. Deswegen ist zu verstehen, dass die Ausdrücke "abgeschieden auf" und "gebildet auf" nicht irgendwelche Beschränkungen einführen, die bestimmte Verfahren eines Materialtransports, einer Abscheidung oder einer Herstellung betreffen.
  • Kontakte, Verbindungen, leitfähige Durchlöcher und Elektroden verschiedener Materialien können durch Sputtern, CVD oder Verdampfung gebildet werden. Wenn Gold, Nickel oder PERMALLOYTM (NixFey) als das Metallelement eingesetzt wird, kann ein Elektroplatierungsprozess ausgeführt werden, um das Material zu einer gewünschten Fläche zu transportieren. Die chemischen Lösungen, die bei dem Elektroplatieren verschiedener Materialien verwendet werden, sind allgemein bekannt. Bestimmte Metalle wie etwa Gold können eine geeignete Zwischenadhäsionsschicht erfordern, um ein Abschälen zu verhindern. Beispiele eines Adhäsionsmaterials, das oft verwendet wird, umfassen Chrom, Titan oder eine Legierung wie etwa Titan-Wolfram (TiW). Bestimmte Metallkombinationen können eine Diffusionsbarriere erfordern, um zu verhindern, dass eine Chromadhäsionsschicht durch Gold diffundiert. Beispiele von Diffusionsschichten zwischen Gold und Chrom umfassen Platin oder Nickel.
  • Herkömmliche lithografische Techniken können in Übereinstimmung mit einer Herstellung wie etwa einem Mikrobearbeiten der hierin beschriebenen Erfindung eingesetzt werden. Dementsprechend sind grundlegende lithografische Prozessschritte wie etwa eine Fotoresist-Auftragung, eine optische Belichtung und die Verwendung von Entwicklern im Detail hierin nicht beschrieben.
  • Auf ähnliche Weise können allgemein bekannte Ätzprozesse geeignet eingesetzt werden, um Material oder Bereiche von Material selektiv zu entfernen. Eine abgebildete Fotoresistschicht wird üblicherweise als eine Maskenschablone verwendet. Eine Struktur kann direkt in das Volumen eines Substrats geätzt werden, oder in einen dünnen Film oder eine Schicht, die dann als eine Maske für darauffolgende Ätzschritte verwendet wird.
  • Der Typ eines Ätzprozesses, der bei einem bestimmten Herstellungsschritt eingesetzt wird (z. B. nass, trocken, isotrop, anisotrop-orientierungsabhängig), die Ätzrate und der Typ eines Ätzmittels, das verwendet wird, werden von der Zusammensetzung des zu entfernenden Materials, der Zusammensetzung jedweder Maskierungs- oder Ätzstoppschicht, die zu verwenden ist, und dem Profil des zu bildenden geätzten Bereichs abhängen. Als Beispiele kann ein Polyätzen (HF:HNO3:CH3COOH) allgemein für isotropes Nassätzen verwendet werden. Hydroxide von Alkalimetallen (z. B. KOH), einfaches Ammoniumhydroxid (NH4OH), quaternäres (Tetramethyl)ammoniumhydroxid ((CH3)4NOH, kommerziell bekannt auch als TMAH), und Ethylendiamin, gemischt mit Pyrochatechol in Wasser (EDP) kann für anisotropes Nassätzen verwendet werden, um V-förmige oder verjüngte Nuten, Gräben oder Hohlräume herzustellen. Siliziumnitrid kann typischerweise als das Maskierungsmaterial gegenüber einem Ätzen durch KOH verwendet werden, und kann somit in Verbindung mit dem selektiven Ätzen von Silizium verwendet werden. Siliziumdioxid wird von KOH langsam geätzt und kann somit als eine Maskierungsschicht verwendet werden, wenn die Ätzzeit kurz ist. Während KOH undotiertes Silizium ätzen wird, kann stark dotiertes (p++) Silizium als ein Ätzstopp gegenüber KOH wie auch in anderen Alkali-Ätzmitteln und EDP verwendet werden. Siliziumoxide und Siliziumnitrid können als Maske gegenüber TMAH und EDP verwendet werden. Das bevorzugte Metall, das gebildet wird, um Kontakte und Verbindungen in Übereinstimmung mit der Erfindung zu bilden, ist Gold und seine Legierungen.
  • Allgemein bekannte Nassätzmittel können verwendet werden, um Materialien wie etwa Kupfer, Gold, Siliziumdioxid und Sekundärmaterialien wie etwa die Adhäsions- und Barrierenmaterialien zu ätzen. Beispielsweise kann Gold mit einer Wechsellösung von KI3 in einem Temperaturbereich von 20 bis 50°C geätzt werden. Als ein weiteres Beispiel kann Chrom (eine übliche Adhäsionsschicht) bei 25°C in einer Lösung von Zer-Ammoniumnitrat, Salpetersäure und H2O nassgeätzt werden. Überdies kann beispielsweise Kupfer bei 25°C in einer verdünnten Lösung von Salpetersäure geätzt werden. Ein übliches Verfahren zum Ätzen von Siliziumdioxid ist mit verschiedenen wässrigen Lösungen von HF oder Lösungen von HF, die mit Ammoniumfluorid gepuffert sind.
  • Es ist zu erkennen, dass ein elektrochemisches Ätzen in einer Hydroxidlösung anstelle eines zeitlich abgestimmten Nassätzens durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann, wenn ein Siliziumwafer vom p-Typ als ein Substrat verwendet wird, ein Ätzstopp durch ein epitaktisches Aufwachsen einer Siliziumendschicht vom n-Typ erzeugt werden, um eine p-n-Sperrschichtdiode zu bilden. Eine Spannung kann zwischen der Schicht vom n-Typ und einer Elektrode, die in der Lösung angeordnet ist, angelegt werden, um den p-n-Übergang in Sperrrichtung vorzuspannen. Als Folge wird das Volumensilizium vom p-Typ durch eine Maske hinunter zu dem p-n-Übergang geätzt, wo bei auf der Schicht vom n-Typ gestoppt wird. Überdies sind fotovoltaische und galvanische Ätzstopptechniken auch geeignet.
  • Trockenätztechniken wie etwa Plasmaphasenätzen und reaktives Ionenätzen (RIE, reactive ion etching), können auch verwendet werden, um Silizium und seine Oxide und Nitride, wie auch verschiedene Metalle zu entfernen. Tiefes reaktives Ionenätzen (DRIE, deep reactive ion etching) kann verwendet werden, um tiefe, vertikale Gräben in Volumenschichten anisotrop zu ätzen. Siliziumdioxid wird typischerweise als ein Ätzstopp gegenüber DRIE verwendet, und somit können Strukturen, die eine vergrabene Siliziumdioxidschicht enthalten, wie etwa Siliziumauf-Isolator(SOI, Silicon-on-Insulator)-Wafer gemäß der Verfahren der Erfindung als Startsubstrate für die Herstellung von Mikrostrukturen verwendet werden.
  • Ein alternativer Strukturierungsprozess gegenüber einem Ätzen ist der Abhebungsprozess. In diesem Fall werden herkömmliche fotolithografische Techniken für das Negativbild des gewünschten Musters verwendet. Dieser Prozess wird typischerweise verwendet, um Metalle zu strukturieren, die als ein kontinuierlicher Film oder Filme abgeschieden werden, wenn Adhäsionsschichten und Diffusionsbarrieren benötigt werden. Das Metall wird auf die Bereiche abgeschieden, wo es zu strukturieren ist, und auf die Oberseite der Fotoresistmaske (Negativbild). Das Fotoresist und das Metall auf der Oberseite werden entfernt, um dahinter das gewünschte Muster aus Metall zu lassen.
  • Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck "Vorrichtung" interpretiert, eine Bedeutung aufzuweisen, die austauschbar mit dem Ausdruck "Komponente" ist. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck "leitfähig" im Allgemeinen herangezogen, um sowohl leitende als auch halbleitende Materialien zu umfassen.
  • Beispiele werden nun unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden.
  • Unter Bezugnahme auf Die 1–4 sind unterschiedliche Ansichten eines MEMS-Schalters, allgemein bezeichnet mit 100, der einen Dreischichtarm aufweist, veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 1 ist eine Seitenquerschnittsansicht eines MEMS-Schalters 100 in einer "geöffneten" Position veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 100 enthält ein Substrat 102. Nicht-einschränkende Beispiele von Materialien, die das Substrat 102 umfassen kann, umfassen Silizium (in einkristallinen, polykristallinen oder amorphen Formen), Siliziumoxidnitrid, Glas, Quarz, Saphir, Zinkoxid, Aluminium, Silica oder eines der verschiedenen Gruppe III-IV-Verbindungen in entweder binären, ternären oder quaternären Formen (z. B. GaAs, InP, GaN, AlN, AlGaN, InGaAs und so weiter). Wenn die Zusammensetzung des Substrats gewählt wird, ein leitfähiges oder halbleitendes Material zu sein, kann eine nicht-leitfähige, dielektrische Schicht auf der oberen Fläche des Substrats 102 oder zumindest auf Abschnitten der oberen Fläche, wo elektrische Kontakte oder leitfähige Bereiche gewünscht sind, abgeschieden werden.
  • Das Substrat 102 enthält einen ersten stationären Kontakt 104, einen zweiten stationären Kontakt (nicht gezeigt) und eine stationäre Elektrode 106, die auf einer Fläche davon gebildet ist. Der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt und die stationäre Elektrode 106 umfassen ein leitfähiges Material, wie etwa ein Metall. Alternativ können der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt und die stationäre Elektrode 106 umfassen ein leitfähiges Material, wie etwa ein Metall. Alternativ können der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt und die stationäre Elektrode 106 ein Polysilizium oder jedwedes geeignete leitfähige Material, das Fachleuten bekannt ist, umfas sen. Die Leitfähigkeit der stationären Elektrode 106 kann viel niedriger als die Leitfähigkeit des ersten stationären Kontakts 104 und des zweiten stationären Kontakts sein. Vorzugsweise umfassen der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt ein Material einer sehr hohen Leitfähigkeit, wie etwa Kupfer, Aluminium, Gold oder ihre Legierungen und Verbindungen. Alternativ können der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt und die stationäre Elektrode 106 unterschiedliche leitfähige Materialien, wie etwa eine Gold-Nickel-Legierung (AuNi5) bzw. Aluminium und andere geeignete leitfähige Materialien, die Fachleuten bekannt sind, umfassen. Die Leitfähigkeit der stationären Elektrode 106 kann viel niedriger als die Leitfähigkeit des ersten stationären Kontakts 104 und des zweiten stationären Kontakts sein. Vorzugsweise umfassen der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt ein Material einer sehr hohen Leitfähigkeit, wie etwa Kupfer. Als ein Beispiel können der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt einen Breitenbereich von 7 μm bis 100 μm und einen Längenbereich von 15 μm bis 75 μm aufweisen. Die stationäre Elektrode 106 kann einen Breitenbereich von Dimensionen aufweisen, die von den erforderlichen Betätigungsspannungen, dem Kontaktwiderstand und anderen Funktionsparametern abhängen. Vorzugsweise reicht die Breite von 25 μm bis 250 μm, und die Länge reicht von 100 μm bis 500 μm. Jedoch sind die Dimensionen nur durch die Herstellbarkeit und die Funktionsanforderung beschränkt.
  • Der MEMS-Schalter 100 umfasst ferner einen beweglichen dreischichtigen Arm, allgemein bezeichnet mit 108, der über dem ersten stationären Kontakt 104, dem zweiten stationären Kontakt und der stationären Elektrode 106 hängt. Der Arm 106 ist fest an einem Ende an einer Befestigung 110 angebracht. Der Arm 108 verläuft im Wesentlichen parallel zu der oberen Fläche des Substrats 102, wenn der MEMS-Schalter 100 in einer "geöff neten" Position ist. Der Arm 108 umfasst eine dielektrische Strukturschicht 112, die zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten eingebettet ist. Die Strukturschicht 112 umfasst ein biegsames Material, vorzugsweise Siliziumoxid (SiO2, wie es gesputtert, elektroplatiert, aufgeschleudert oder anderweitig abgeschieden ist), um sich zu dem Substrat 102 zum Betreiben in einer "geschlossenen" Position zu biegen. Die Strukturschicht 112 stellt eine elektrische Isolation und gewünschte mechanische Eigenschaften einschließlich elastischer Eigenschaften bereit. Alternativ kann die Strukturschicht 112 Siliziumnitrid (SixNy), Siliziumoxinitrid, Aluminium oder Aluminiumoxid (AlxOy), Polymere, Polyimid, Polysilizium eines hohen Widerstands, CVD-Diamant, ihre Legierungen oder jedwedes andere geeignete, nicht-leitfähige elastische Material umfassen, das Fachleuten bekannt ist.
  • Der Arm 108 enthält ferner eine elektrisch leitfähige bewegliche Elektrode 114, die an einer Unterseitenfläche 116 der Strukturschicht 112 angebracht ist. Die bewegliche Elektrode 114 bildet eine zweite Schicht des Arms 108. Die bewegliche Elektrode 114 ist über der stationären Elektrode 106 positioniert und von der stationären Elektrode 106 durch einen Luftspalt versetzt, wenn der MEMS-Schalter 100 in der "geöffneten" Position arbeitet. Der Arm 106 wird in einer Richtung zu dem Substrat 102 hin durch die Anlegung einer Spannungsdifferenz über der stationären Elektrode 106 und der beweglichen Elektrode 114 bewegt. Die Anlegung der Spannungsdifferenz an die stationäre Elektrode 106 und die bewegliche Elektrode 114 erzeugt ein elektrostatische Feld, das den Arm 108 dazu veranlasst, sich zu dem Substrat 102 hin zu biegen. Der Betriebs des MEMS-Schalters 100 wird in weiterem Detail untenstehend beschrieben. Die bewegliche Elektrode 114 ist im Wesentlichen wie die stationäre Elektrode 106 dimensioniert. Die bewegliche Elektrode 114 kann im Wesentlichen genau so wie die stationäre Elektrode 106 dimensioniert sein. Ein Anpassen der Dimensionen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 erzeugt ein maximales elektrostatisches Verkoppeln, dadurch eine Betätigungskraft. Diese Betrachtung ignoriert jedweden Beitrag von Randfeldeffekten an der Kante der jeweiligen Elektroden. Ein Anpassen der Dimensionen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 weist bestimmte Nachteile auf, die durch ein Fehlanpassen ihrer jeweiligen Dimensionen überwunden werden können. Indem die stationäre Elektrode 106 größer in einer Ausdehnung als die bewegliche Elektrode 114 ausgeführt wird, weisen die Herstellungsprozesstoleranzen und die Herstellungsausrichtungstoleranzen eine minimierte Wirkung auf das Betätigungsanspruchverhalten auf. Eine zweite Betrachtung ist die Intensivierung der elektrischen Felder in dem Raum zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106, die durch die nächste Nähe der Kanten dieser beiden Elektroden erhöht wird. Wegen dielektrischen oder Gas-Durchbruch-Sachverhalten ist es sehr wünschenswert, die Kanten dieser beiden Elektroden weit auseinander zu bewegen. Eine dritte Betrachtung ist ein Abschirmen, wobei die stationäre Elektrode 106 die bewegliche Elektrode 114 vor einer Ladung oder anderen elektrischen Potentialen auf dem Substrat 102 abschirmen kann. Die bewegliche Elektrode 114 und die stationäre Elektrode 106 können ähnliche Materialien wie etwa Gold umfassen, derart, dass der Herstellungsprozess durch die Minimierung der Anzahl unterschiedlicher Materialien, die für die Fertigung erforderlich sind, vereinfacht wird. Die bewegliche Elektrode 114 und die stationäre Elektrode 106 können Leiter (Gold, Platin, Aluminium, Palladium, Kupfer, Wolfram, Nickel und andere Materialien, die Fachleuten bekannt sind), leitfähige Oxide (Indiumzinnoxid) und Halbleiter eines niedrigen Widerstands (Silizium, Polysilizium und andere Materialien, die Fachleuten bekannt sind) umfassen. Die bewegliche Elektrode 114 umfasst ein leitfähiges Material, das Adhäsionsschichten (Cr, Ti, TiW, etc.) zwischen der beweglichen Elektrode 114 und dem Strukturmaterial 112 enthält. Die bewegliche Elektrode 114 umfasst ein leitfähiges Material und eine Adhäsionsschicht, die Diffusionsbarrieren zum Verhindern einer Diffusion der Adhäsionsschicht durch das Elektrodenmaterial, des Leitermaterials durch die Adhäsionsschicht oder in das Strukturmaterial enthält.
  • Die bewegliche Elektrode 114 und die stationäre Elektrode 106 können unterschiedliche Materialien aus Durchbruch- oder Bogenbildungs-Erwägungen, "Haftreibungs"-Erwägungen während einer nass-chemischen Verarbeitung oder Herstellungsprozess-Kompatibilitätssachverhalten umfassen.
  • Der Arm 108 enthält ferner einen ersten Abstandshöcker 118 und einen zweiten Abstandshöcker (in 3 gezeigt), die an der Strukturschicht 112 angebracht sind und durch die bewegliche Elektrode 114 zu der stationären Elektrode 106 hin vorstehen. Der erste Abstandshöcker 118 ist zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 positioniert, um die stationäre Elektrode 106 vor der Oberfläche der beweglichen Elektrode 114 zu schneiden, wenn der MEMS-Schalter 100 in eine "geschlossen" Position bewegt wird. Der erste Abstandshöcker 118 verhindert es, dass die bewegliche Elektrode 114 die stationäre Elektrode 106 kontaktiert. Der erste Abstandshöcker 118 umfasst vorzugsweise ein nicht-leitfähiges Material zum Verhindern eines unerwünschten elektrischen Kurzschlusses zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106. Vorzugsweise sind der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker mit dem gleichen nicht-leitfähigen Material wie die Strukturschicht 112 hergestellt, da der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker gebildet werden können, wenn die Strukturschicht 112 hergestellt wird. Der Abstandshöcker 118 kann ein nicht-leitfähiges Material wie etwa Aluminium, Aluminiumoxid (AlxOy), Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SixNy), CVD-Diamant, Polyimid, Polysilizium eines hohen Widerstands oder andere ge eignete Materialien umfassen, die Fachleuten bekannt sind. Der Abstandshöcker 118 kann auch ein elektrisch isoliertes Material wie etwa Gold oder Aluminium oder ein elektrisch isoliertes Halbleitermaterial wie etwa ein Einkristall- oder polykristallines Silizium umfassen. Bestimmte Beispiele von nichtkurzschließenden Kombinationen des Abstandshöckermaterials und des Unterbrechungsmaterials umfassen einen nicht-leitfähigen Höcker zu einem leitfähigen Unterbrechungsmaterial, einen elektrisch isolierten leitfähigen Abstandshöcker zu einem leitfähigen Unterbrechungsmaterial, einen leitfähigen oder nicht-leitfähigen Höcker zu einer nicht-leitfähigen Unterbrechungsoberfläche und einen leitfähigen oder nicht-leitfähigen Abstandshöcker zu einer elektrisch isolierten leitfähigen Oberfläche ein. Vorzugsweise sind der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker nahe dem Ende der beweglichen Elektrode am fernsten von dem Anker positioniert. Alternativ können der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker nahe den Flächen der beweglichen Elektrode 114 positioniert sein, die die stationäre Elektrode 106 während der ersten Betätigung kontaktieren würden.
  • Der Arm 108 enthält ferner einen elektrisch leitfähigen, beweglichen Kontakt 120, der an der Unterseitenfläche 116 der Strukturschicht 112 angebracht ist und über den ersten stationären Kontakt 104 und den stationären Kontakt hängt. Der bewegliche Kontakt 120 ist auf diese Weise positioniert, so dass er eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten stationären Kontakt 104 und dem zweiten stationären Kontakt bereitstellen wird, wenn der Arm 108 in der "geschlossenen" Position ist. Der bewegliche Kontakt 120 ist über dem ersten stationären Kontakt 104 und dem zweiten stationären Kontakt positioniert und von den Kontakten durch einen Luftspalt versetzt, wenn der MEMS-Schalter 100 in der "geöffneten" Position arbeitet. Wenn der MEMS-Schalter 100 in die "geschlossene" Position bewegt wird, führen der bewegliche Kontakt 120 und der erste statio näre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt eine elektrische Verbindung aus. Der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker können die stationäre Elektrode 106 gleichzeitig kontaktieren, um zu verhindern, dass die stationäre Elektrode 106 die bewegliche Elektrode 118 kontaktiert. Alternativ können der erste Abstandshöcker 118 und der zweite Abstandshöcker die stationäre Elektrode 106 kontaktieren, bevor oder nachdem der bewegliche Kontakt 120 den stationären Kontakt 104 kontaktiert. Der bewegliche Kontakt 120 ist kleiner als der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt dimensioniert, um einen Kontakt zu erleichtern, wenn eine Prozessvariabilität und Ausrichtungsvariabilität berücksichtigt werden. Der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt ist so bemessen, dass der bewegliche Kontakt 120 immer einen Kontakt mit dem ersten stationären Kontakt 104 und dem zweiten stationären Kontakt auf eine Betätigung hin ausführt. Eine zweite Überlegung, die die Größe des beweglichen Kontakts 120 und des ersten stationären Kontakts 104 und des zweiten stationären Kontakts bestimmt, ist das parasitäre Ansprechverhalten des Schalters. Das parasitäre Betätigungs-Ansprechverhalten wird durch elektrische Felder erzeugt, die durch Potentialdifferenzen zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 oder durch Potential/Ladungsdifferenzen zwischen der stationären Elektrode 106 und dem Arm 108 erzeugt werden, die elektrische Felder und eine Kraft auf dem beweglichen Kontakt 120 erzeugen. Die Dimensionen des beweglichen Kontakts 120 sind mit den Dimensionen der beweglichen Elektrode 114 verbunden, um ein spezifisches Verhältnis der parasitären Betätigung zu der Betätigungsspannung zu erreichen.
  • In dieser Ausführungsform ist der bewegliche Kontakt 120 aus dem gleichen leitfähigen Material wie die bewegliche Elektrode 114 gebildet, wobei sie jeweils aus der gleichen Schicht gebildet sind. Der bewegliche Kontakt 120 und die bewegliche E lektrode 114 können Leiter (z. B. Gold, Platin, Aluminium, Palladium, Kupfer, Wolfram, Nickel und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind), leitfähige Oxide (z. B. Indiumzinnoxid und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) und Halbleiter eines niedrigen Widerstands (Silizium, Polysilizium und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) umfassen. Der bewegliche Kontakt 120 umfasst ein leitfähiges Material, das Adhäsionsschichten (Cr, Ti, TiW und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) zwischen dem beweglichen Kontakt 120 und dem Strukturmaterial 112 umfasst. Der bewegliche Kontakt 120 umfasst ein leitfähiges Material und eine Adhäsionsschicht, die Diffusionsbarrieren zum Verhindern einer Diffusion der Adhäsionsschicht durch das Elektrodenmaterial, des Leitermaterials durch die Adhäsionsschicht oder in das Strukturmaterial enthält. Der Fertigungsprozess wird vereinfacht, indem der bewegliche Kontakt 120 und die bewegliche Elektrode 114 aus dem gleichen Material hergestellt wird, das während der gleichen Fotolithografieschritte abgeschieden und strukturiert wird. Dies ist nicht ein notwendiges Erfordernis für den Betrieb des Schalters, weil die Anforderungen für den beweglichen Kontakt 120 und die bewegliche Elektrode 114 unterschiedlich sind. Die Anforderung des Materials der beweglichen Elektrode 114 besteht darin, dass es ein guter Leiter ist. Die Anforderungen für den beweglichen Kontakt 120 umfassen einen niedrigen Widerstand, eine geringe Härte, eine niedrige Oxidation, eine geringe Abnutzung und andere wünschenswerte Eigenschaften geeigneter Kontakte, die Fachleuten bekannt sind.
  • Der Arm 108 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 122, die an einer Oberseitenfläche 124 der Strukturschicht 112 angebracht ist. Die Elektrodenverbindung 122 bildet eine dritte Schicht auf dem Arm 108. Wie gezeigt, ist die Elektrodenverbindung 122 auf einer gegenüberliegenden Seite der Strukturschicht 112 von der beweglichen Elektrode 114 angebracht. Die Elektrodenverbindung 122 ist im Wesentlichen gleich wie die bewegliche Elektrode 114 dimensioniert. In dieser Ausführungsform weist die Elektrodenverbindung 122 die gleichen Dimensionen wie die bewegliche Elektrode 114 auf und ist mit der beweglichen Elektrode 114 ausgerichtet. Alternativ kann die Elektrodenverbindung 122 unterschiedliche Dimensionen und Erstreckung als die bewegliche Elektrode 114 aufweisen. Vorzugsweise weist die Elektrodenverbindung 122 die gleichen Dimensionen wie die bewegliche Elektrode 114 auf und ist mit der beweglichen Elektrode 114 ausgerichtet, um eine herstellbare Flachheit zu erreichen, die über der Temperatur aufrecht erhalten wird.
  • In dieser Ausführungsform umfasst die Elektrodenverbindung 122 ein leitfähiges Material, das den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, Elastizitätsmodul, Restfilmspannung und andere elektrische/mechanische Eigenschaften wie die bewegliche Elektrode 114 aufweist. Die Elektrodenverbindung 122 und die bewegliche Elektrode 114 können Leiter (z. B. Gold, Platin, Aluminium, Palladium, Kupfer, Wolfram, Nickel und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind), leitfähige Oxide (z. B. Indiumzinnoxid und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) und Halbleiter eines niedrigen Widerstands (z. B. Silizium, Polysilizium und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) umfassen. Die Elektrodenverbindung 122 umfasst ein leitfähiges Material, das Adhäsionsschichten zwischen der elektrischen Verbindung 122 und dem Strukturmaterial 112 enthält. Die elektrische Verbindung 122 umfasst ein leitfähiges Material und eine Adhäsionsschicht, die Diffusionsbarrieren zum Verhindern von Diffusionen der Adhäsionsschicht durch das Elektrodenmaterial, des Leitermaterials durch die Adhäsionsschicht oder in das Strukturmaterial enthält. In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Verbindung 122 ein leitfähiges Material, das unterschiedlich von dem leitfähigen Material ist, das die bewegliche E lektrode 114 umfasst. Die Elektrodenverbindung 122 ist elektrisch mit einer beweglichen Elektrode 114 durch ein Verbindungs-Via 126 verbunden. Das Verbindungs-Via 126 umfasst ein leitfähiges Material, das durch die Strukturschicht 112 gebildet ist, zum elektrischen Verbinden der beweglichen Elektrode 114 und der Elektrodenverbindung 122. Das Verbindungs-Via 126 umfasst das gleiche Material wie die Elektrodenverbindung 112 und die bewegliche Elektrode 114. Alternativ kann das Verbindungs-Via 126 ein unterschiedliches leitfähiges Material wie die Elektrodenverbindung 122 und die bewegliche Elektrode 114 umfassen.
  • Der Arm 108 enthält ferner eine Kontaktverbindung 128, die an der Oberseitenfläche 124 der Strukturschicht 112 angebracht ist. Wie gezeigt, ist die Kontaktverbindung 128 an einer Seite der Strukturschicht 112 gegenüberliegend zu dem beweglichen Kontakt 120 angebracht. Die Kontaktverbindung 128 ist im Wesentlichen gleich wie der bewegliche Kontakt 120 dimensioniert. Die Kontaktverbindung 128 und der bewegliche Kontakt 120 sind in Bezug zueinander ausgerichtet und weisen die gleichen Dimensionen auf. Alternativ kann die Kontaktverbindung 126 unterschiedliche Dimensionen und Ausmaß als der bewegliche Kontakt 120 aufweisen. Es ist beabsichtigt, eine geometrische Äquivalenz durch eine Gestaltung der mechanischen Form aufrecht zu erhalten. Es ist beabsichtigt, dass die Kontaktverbindung 128 und der bewegliche Kontakt 120 eine geometrische und thermomechanische Äquivalenz teilen. Diese Äquivalenz stellt einen Arm bereit, der eine herstellbare Flachheit erreichen kann, die über der Temperatur und anderen Umgebungsbedingungen wie etwa eine Matrizenanbringung, Verpackungsdeckel-Versiegelungsprozesse oder eines Lötmittel-Rückflussprozesses aufrecht erhalten wird.
  • Die Kontaktverbindung 128 umfasst ein leitfähiges Material, das den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, Elasti zitätsmodul, Restfilmspannung und andere wünschenswerte elektrische/mechanische Eigenschaften, die Fachleuten bekannt sind, aufweist, als den beweglichen Kontakt 120. Die Kontaktverbindung 128 und ihr beweglicher Kontakt 120 können Leiter (z. B. Gold, Platin, Aluminium, Palladium, Kupfer, Wolfram, Nickel und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind), leitfähige Oxide (z. B. Indiumzinnoxid und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) und Halbleiter eines niedrigen Widerstands (Silizium, Polysilizium und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind), umfassen. Die Kontaktverbindung 128 kann ein leitfähiges Material, das eine Adhäsionsschicht (z. B. Cr, Ti, TiW und andere geeignete Materialien, die Fachleuten bekannt sind) enthält, zwischen der Kontaktverbindung 128 und dem Strukturmaterial 112 umfassen. Die Kontaktverbindung 128 kann auch ein leitfähiges Material und eine Adhäsionsschicht umfassen, die Diffusionsbarrieren zum Verhindern einer Diffusion der Adhäsionsschicht durch das Elektrodenmaterial, das Leitermaterials durch die Adhäsionsschicht oder in das Strukturmaterial enthält. Alternativ kann die Elektrodenverbindung 126 ein leitfähiges Material umfassen, das unterschiedlich von dem leitfähigen Material ist, das der bewegliche Kontakt 128 umfasst. Diese alternative Ausführungsform erfordert es, dass der Verbindungskontakt ausgelegt ist, eine Dimension aufzuweisen, derart, dass er geometrisch und thermomechanisch den Unterschied in den Materialeigenschaft ausgleicht. Die Kontaktverbindung 128 ist elektrisch mit dem beweglichen Kontakt 120 durch ein zweites Verbindungs-Via 130 verbunden. Das zweite Verbindungs-Via 130 umfasst ein leitfähiges Material, das durch die Strukturschicht 116 zum elektrischen Verbinden des beweglichen Kontakts 120 und der Kontaktverbindung 128 gebildet ist. Das Verbindungs-Via 130 umfasst das gleiche leitfähige Material wie die Kontaktverbindung 128 und der bewegliche Kontakt 120. Das Verbindungs-Via 130 kann ein zu der Kontaktverbindung 128 und dem beweglichen Kontakt 120 unterschiedliches leitfähiges Ma terial umfassen. Beispielsweise kann das Verbindungs-Via Wolfram oder Aluminium umfassen, wohingegen die Kontaktverbindung 128 und der bewegliche Kontakt 120 beispielsweise Gold umfassen können. In dieser Ausführungsform umfasst das zweite Verbindungs-Via 130 das gleiche Material wie das erste Verbindungs-Via 124, die Verbindungselektrode 120 und die Kontaktverbindung 128. Alternativ kann das zweite Verbindungs-Via 130 unterschiedliche Materialien als das erste Verbindungs-Via 126, die Verbindungselektrode 122 oder die Kontaktverbindung 128 umfassen.
  • Der MEMS-Schalter 100 wird durch ein Anlegen einer Potentialspannungsdifferenz zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 betrieben. Die angelegte Potentialdifferenz veranlasst den Arm 108 dazu, sich zu dem Substrat 120 hin zu biegen, bis der bewegliche Kontakt 120 den ersten stationären Kontakt 104 und den zweiten stationären Kontakt berührt, womit eine elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Kontakt 120 und dem ersten stationären Kontakt 104 und dem zweiten stationären Kontakt eingerichtet wird. Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Querschnittsseitenansicht des MEMS-Schalters 100 in einer "geschlossenen" Position veranschaulicht. Wie in der "geschlossenen" Position gezeigt, berührt der bewegliche Kontakt 120 den ersten stationären Kontakt 104 und den zweiten stationären Kontakt. Überdies kontaktierte der erste Abstandshöcker 118 die stationäre Elektrode 106. Wie untenstehend beschrieben, sind die Komponenten des MEMS-Schalters 100 derart dimensioniert, dass die bewegliche Elektrode 114 die stationäre Elektrode 106 in der "geschlossenen" Position nicht kontaktiert, womit ein Kurzschluss zwischen den Komponenten 106 und 114 verhindert wird. Überdies sind die Komponenten des MEMS-Schalters 100 derart dimensioniert, dass der erste stationäre Kontakt 104 und der zweite stationäre Kontakt den beweglichen Kontakt 120 in der "geschlossenen" Position kontaktieren. Der MEMS-Schalter 100 wird durch ein ausreichendes Verringern oder Entfernen der Spannungsdifferenz, die über der stationären Elektrode 106 und der beweglichen Elektrode 114 angelegt ist, in eine "geöffnete" Position zurückgebracht. Dies verringert wiederum die Anziehungskraft zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 derart, dass es die Elastizität der Strukturschicht 112 ermöglicht, dass die Strukturschicht 124 in eine Position im Wesentlichen parallel zu der Oberschicht des Substrats 102 zurückkehrt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 1 stellt eine Spannungsquelle 132 die Spannungsdifferenz zwischen der stationären Elektrode 106 und der beweglichen Elektrode 114 bereit. Die stationäre Elektrode 106 ist direkt mit einer Spannungsquelle über eine leitfähige Leitung 134 verbunden. Die bewegliche Elektrode 114 ist elektrisch mit der Spannungsquelle 132 über ein Verbindungs-Via 126, eine Elektrodenverbindung 122 und eine zweite leitfähige Leitung 136 verbunden. Die leitfähige Leitung 136 stellt eine Verbindung zwischen der Energiequelle 132 und der Elektrodenverbindung 122 bereit. Das Verbindungs-Via 126 stellt eine Verbindung zwischen der Elektrodenverbindung 122 und einer beweglichen Elektrode 114 bereit. Deswegen wird auf die Anlegung einer Spannung durch die Spannungsquelle 132 hin eine Spannungsdifferenz zwischen der stationären Elektrode 106 und der beweglichen Elektrode 114 erzeugt. Dies richtet eine elektrostatische Kopplung zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 über dem Luftspalt ein. Alternativ kann der Spalt zwischen der beweglichen Elektrode 114 und der stationären Elektrode 106 jedwede geeignete Isolationsflüssigkeit, die Fachleuten bekannt ist, sein.
  • Der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt, die stationäre Elektrode 106, der bewegliche Kontakt 110, die bewegliche Elektrode 112, die Elektrodenverbindung 114, die Kontaktverbindung 116 und die Verbindungs-Vias 122 und 124 umfassen in dieser Ausführungsform ein Metall. Vorzugsweise sind die bewegliche Elektrode 114 und die Elektrodenverbindung 122 aus dem gleichen Material gefertigt und gleich dimensioniert, um zwei Funktionen durchzuführen. Zunächst wird ein mechanischer Ausgleich auf beiden Seiten der Strukturschicht 112 bereitgestellt. Der mechanische Ausgleich wird wegen der elastischen Symmetrie bereitgestellt, weil die Filme auf die gleiche Weise abgeschieden werden, um ein symmetrisches Spannungsfeld zu erzeugen, und weil die thermischen Ausdehnungseigenschaften symmetrisch sind. Die elastische Symmetrie wird unter Verwendung des gleichen Materials unter Verwendung der gleichen Dimensionen bewahrt. Das symmetrische Spannungsfeld wird durch ein Abscheiden der gleichen Materialien unter Verwendung des gleichen Prozesses unter gleichen Dicken erzeugt. Die symmetrischen thermischen Ausdehnungseigenschaften minimieren jedwede Variation in dem Schalterbetrieb bezüglich einer Temperatur, weil das gleiche Material auf jeder Seite der Strukturschicht 112 ist. Dies bedeutet, dass jedwede Funktionsvariation, die durch den MEMS-Schalter 100 aufgezeigt wird, primär von der Prozessvariation abhängt, die durch eine geeignete Optimierung der Auslegung in dem Prozess minimiert werden kann. Zweitens kann eine Kontakttragende Kapazität erhöht werden, weil der bewegliche Kontakt 120 und die Kontaktverbindung 128 aus dem gleichen Material gefertigt sind, gleich dimensioniert sind und elektrisch durch ein Verbindungs-Via 130 verbunden sind. Es ist vorzuziehen, dass der Arm 108 Metall gleichen Typs aufweist, das durch den gleichen Prozess abgeschieden ist, in der gleichen Geometrie strukturiert ist und auf die gleiche Dicke abgeschieden ist, aber die Verwendung unterschiedlicher Materialien kann in einer geeigneten Auslegung und Charakterisierung aufgenommen werden. Um die Sachverhalte einer Kontaktadhäsion, eines Kaltschweißens zu adressieren, können der erste stationäre Kontakt 104, der zweite stationäre Kontakt, die stationäre Elektrode 106, die bewegliche Elektrode 114, der bewegliche Kontakt 120, die Elektrodenverbindung 122, die Kontaktverbindung 126 und die Verbindungs-Vias 126 und 130 aus unterschiedlichen Materialien oder unterschiedlichen Legierungen der gleichen Materialien bestehen. Die Materialauswahl minimiert einen Kontaktwiderstand und Fehler wie etwa eine Haftreibung.
  • In der "geöffneten" Position ist der bewegliche Kontakt 120 von dem ersten stationären Kontakt 104 und dem zweiten stationären Kontakt durch einen Spaltabstand a 138 getrennt, wie in 1 gezeigt. Die bewegliche Elektrode 114 ist von der stationären Elektrode 106 durch einen Spaltabstand b 140 getrennt. In dieser Ausführungsform ist der Abstand a 138 geringer als der Abstand b 140. Wenn der Abstand a 138 geringer als der Abstand b 140 ist, ist der Betrieb des MEMS-Schalters 100 zuverlässiger, weil das Potential zum Kurzschließen zwischen der stationären Elektrode 106 und der beweglichen Elektrode 114 verringert ist. Die Länge des Arms 108 ist durch einen Abstand c 142 angezeigt. Die Mitte des beweglichen Kontakts 120 ist ein Abstand d 144 von der Befestigung 110 und ein Abstand e 146 von dem Ende des Arms 108, das distal von der Befestigung 110 ist. Die Kante der Elektrodenverbindung 122 distal von der Befestigung 110 ist ein Abstand f 148 von der Befestigung 110. In dieser Ausführungsform beträgt der Abstand a 138 vorzugsweise nominal Mikron; der Abstand b 140 beträgt vorzugsweise 2 Mikron; der Abstand c 142 beträgt vorzugsweise 155 Mikron; der Abstand d 144 beträgt vorzugsweise 135 Mikron; der Abstand e 146 beträgt vorzugsweise 20 Mikron; der Abstand f 148 beträgt vorzugsweise 105 Mikron; und der Abstand g 150 beträgt vorzugsweise 10 Mikron. Diese Dimensionen sind zugewiesen, um ein bestimmtes funktionelles Betriebsverhalten sicherzustellen, aber andere Dimensionen können gewählt werden, um eine Herstellbarkeit und Zuverlässigkeit für andere funktionelle Anforderungen zu optimieren. Beispielsweise ist in dieser Ausführungsform der Abstandshöcker 118 von der stationären Elektrode 106 durch einen Abstand a 138 getrennt. In Abhängig keit von den Anforderungen kann der Abstand, der den Abstandshöcker 118 von der stationären Elektrode 106 trennt, ein unterschiedlicher Abstand als oder ein identischer Abstand wie der Abstand sein, der den beweglichen Kontakt 120 von dem stationären Kontakt 104 trennt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Querschnitts-Vorderansicht der stationären Elektrode 106, der Strukturschicht 112, der beweglichen Elektrode 114 und der Elektrodenverbindung 120 des MEMS-Schalters 100 veranschaulicht. Die Breite der beweglichen Elektrode 114 ist durch einen Abstand a 300 angezeigt. Die Breite der Elektrodenverbindung 120 ist durch einen Abstand b 302 angezeigt. Vorzugsweise sind die bewegliche Elektrode 114 und die Elektrodenverbindung 120 in der Breite gleich. Alternativ können die bewegliche Elektrode 114 und die Elektrodenverbindung 120 unterschiedliche Breiten aufweisen. Die Breite der stationären Elektrode 106 ist durch einen Abstand c 304 angezeigt. Die Breite der Strukturschicht 112 ist durch einen Abstand d 306 angezeigt. Die Dicken der beweglichen Elektrode 114, der Elektrodenverbindung 120 und der stationären Elektrode 106 sind durch Abstände e 308, f 310 bzw. g 312 angezeigt. Die Dicke der Strukturschicht 118 ist durch einen Abstand h 314 angezeigt. Der erste stationäre Kontakt 104 und die stationäre Elektrode 106 können größer als die bewegliche Elektrode 114 bzw. der bewegliche Kontakt 120 dimensioniert werden, um eine Abschirmung des MEMS-Schalters 100 vor parasitären Spannungen zu erleichtern. Wie obenstehend beschrieben, enthält der MEMS-Schalter 100 einen Abstandshöcker 314. In der Alternative wird ins Auge gefasst, dass die Strukturschicht 112 oder die bewegliche Elektrode 314 einen einzelnen Abstandshöcker enthalten können, der über der Breite der Strukturschicht 112 bzw. der beweglichen Elektrode 314 verläuft. In dieser Ausführungsform beträgt ein Abstand a 375 Mikron; ein Abstand b 302 beträgt vorzugsweise 75 Mikron; ein Abstand c 304 beträgt vorzugsweise 95 Mikron; ein Abstand d 306 beträgt vorzugsweise 85 Mikron; ein Abstand e 308 beträgt vorzugsweise 0,5 Mikron; ein Abstand f 310 beträgt vorzugsweise 0,5 Mikron; ein Abstand g 312 liegt vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 Mikron; und ein Abstand h 314 beträgt vorzugsweise 2 Mikron. Diese Dimensionen sind gewählt, um ein bestimmtes funktionelles Betriebsverhalten sicherzustellen. Anderer Dimensionen können gewählt werden, um eine Herstellbarkeit und eine Zuverlässigkeit für andere funktionelle Anforderungen zu optimieren.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Draufsicht des MEMS-Schalters 100 veranschaulicht. Wie gezeigt, sind die Elektrodenverbindung 120 und die Kontaktverbindung 128 im Allgemeinen in der Form rechteckig. Die äußeren Ecken der Elektrodenverbindung 120 und der Kontaktverbindung 128 können abgerundet sein, um interne einspringende Ecken zum Verringern der Intensivierung in den elektrischen Feldern, die durch die Potentialdifferenzen zwischen Leitern erzeugt werden, enthalten. In dieser Ausführungsform ist die bewegliche Elektrode 114 gleich wie die Elektrodenverbindung 124 dimensioniert. Alternativ kann die Elektrodenverbindung 124 jedwede andere Form sein, die im Wesentlichen zu der Form der beweglichen Elektrode 114 passt. Überdies passt die Form der Kontaktverbindung 128 im Wesentlichen zu der Form des beweglichen Kontakts 120. Die Verbindungs-Vias 126 und 130 sind durch gestrichelte Linien gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Verbindungs-Vias 126 und 130 in der Form rechteckig, sie können aber auch kreisförmig, elliptisch oder rechteckig mit gerundeten Ecken sein. Die Breite der Elektrodenverbindung 120 ist im Wesentlichen gleich der Breite der Kontaktverbindung 128. In dieser Ausführungsform beträgt die Breite der Elektrodenverbindung 122 und der Kontaktverbindung 128 75 Mikron.
  • Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 sind unterschiedliche Ansichten eines weiteren MEMS-Schalters, allgemein mit 500 be zeichnet, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 5 ist eine perspektivische Draufsicht des MEMS-Schalters 500 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 500 enthält einen Arm, allgemein mit 502 bezeichnet, der eine Strukturschicht 504 aufweist, die an einem Ende 506 an einer Befestigung (nicht gezeigt) angebracht ist. Der Arm 502 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 508 und eine Kontaktverbindung 510, die an der oberen Seite der Strukturschicht 504 angebracht sind. Eine bewegliche Elektrode 512 (in 6 gezeigt) und ein beweglicher Kontakt 514 (in 6 gezeigt) sind auf der Unterseite der Strukturschicht 504 in Ausrichtung mit der und im Wesentlichen gleichdimensioniert wie die Elektrodenverbindung 508 und eine Kontaktverbindung 510 jeweils positioniert. Die Elektrodenverbindung 508 und die Kontaktverbindung 510 sind elektrisch mit der beweglichen Elektrode bzw. dem beweglichen Kontakt über die Strukturschicht 504 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie obenstehend beschrieben.
  • Unter Bezugnahme nun auf 6 ist eine perspektivische Unteransicht des MEMS-Schalters 500 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 500 enthält ferner eine stationäre Elektrode 516 und stationäre Kontakte 518 und 520, die an einer Fläche 522 eines Substrats 524 (in 5 gezeigt) angebracht sind. Der bewegliche Kontakt 514 berührt die Kontakte 518 und 520, wenn der MEMS-Schalter in einer "geschlossenen" Position betrieben wird. Somit sind in einer "geschlossenen" Position die Kontakte 518 und 520 elektrisch über den beweglichen Kontakt 514 verbunden. Ferner können die Kontakte 518 und 520 über den beweglichen Kontakt 522 und die Kontaktverbindung 510 verbunden werden. Der bewegliche Kontakt 514 enthält ferner einen ersten und zweiten Satz von Kontakthöckern, allgemein bezeichnet mit 526 bzw. 528. Die Kontakthöcker 526 und 528 umfassen ein leitfähiges Material, um eine elektrische Kommunikation zwischen den stationären Kontakten 518 und 520 in der "geschlossenen" Position zu erleichtern. Kontakthöcker 526 und 528 verringern den Spaltabstand zwischen dem beweglichen Kontakt 514 und den stationären Kontakten 518 und 520, womit das Potential zum Kurzschließen zwischen der stationären Elektrode 516 und der beweglichen Elektrode 512 verringert wird. Die Kontakthöcker 526 und 528 stellen einen zuverlässigen Kontakt mit den stationären Kontakten 518 und 520 sicher, weil ohne Kontakthöcker ein Potential für eine Störung zwischen dem beweglichen Kontakt 514 und der Fläche 522 zwischen dem stationären Kontakt 518 und 520 vorhanden ist. Zusätzlich stellen Kontakthöcker 526 und 528 eine Auslegungsflexibilität bereit, um Kontaktswiderstands- und Stromkapazitätsanforderungen zu erfüllen. Diese Anforderungen können durch ein Optimieren von Folgendem erreicht werden: eine Kontakthöckergeometrie (z. B. kreisförmig, quadratisch, elliptisch, rechteckig hemisphärisch) und das geometrische Muster der Kontakthöcker wie etwa ein rechteckiges Muster (wie gezeigt mit einem Höcker, der zwei Höcker anführt), ein dreieckiges Muster (mit zwei Höckern, die einen Höcker anführen), einem elliptischen Muster und einem Sternmuster. In dieser Ausführungsform sind die Kontakthöcker 526 und 528 zylindrisch und in einer dreieckigen Gruppierung von drei Höckern gezeigt, wobei ein Höcker zwei Höcker anführt. Überdies können die Kontakthöcker 526 und 528 als eine Makrodefinition von Kontakt-Schroffheiten angesehen werden, die normalerweise durch die Oberflächenrauheit der kontaktierenden Flächen bestimmt werden. Der Kontaktwiderstand und die Stromkapazität werden durch die Anzahl von mikroskopischen Schroffheiten bestimmt, so dass die makroskopische Definition von Schroffheiten den Auslegungsraum verbessert.
  • Der MEMS-Schalter 500 enthält ferner einen ersten Abstandshöcker 530 und einen zweiten Abstandshöcker 530, die an der Strukturschicht 504 angebracht sind und durch die bewegliche Elektrode 512 zu der stationären Elektrode 516 hin vorstehend.
  • Die Abstandshöcker 530 und 532 sind zwischen der beweglichen Elektrode 512 und der stationären Elektrode 516 zum Unterbrechen der stationären Elektrode 516 vor der Oberfläche der beweglichen Elektrode 512 positioniert, wenn der MEMS-Schalter 500 in eine "geschlossene" Position bewegt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 7–9 sind unterschiedliche Ansichten eines weiteren MEMS-Schalters, allgemein mit 700 bezeichnet, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 7 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des MEMS-Schalters 700 veranschaulicht. Es sei darauf hingewiesen, dass das Substrat (gezeigt in den 8 und 9) zu veranschaulichenden Zwecken in 7 nicht gezeigt ist. Der MEMS-Schalter 700 enthält einen Arm, allgemein mit 702 bezeichnet, der an einem Ende 704 an einer Befestigung (nicht gezeigt) angebracht ist. Der Arm 702 ist an der Befestigung über eine Strukturschicht 706 angebracht. Der Arm 702 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 708 und eine Kontaktverbindung 710, die an der Oberseite der Strukturschicht 706 angebracht sind. Eine bewegliche Elektrode 712 und ein beweglicher Kontakt 714 sind an der Unterseite der Strukturschicht 706 angebracht und in Ausrichtung mit der und im Wesentlichen gleich wie die Elektrodenverbindung 708 bzw. die Verbindung 710 positioniert. Die Elektrodenverbindung 708 und die Kontaktverbindung 710 sind elektrisch mit der beweglichen Elektrode 712 bzw. dem beweglichen Kontakt 714 über die Strukturschicht 706 durch Verbindungs-Vias verbunden.
  • Der MEMS-Schalter 700 enthält ferner einen ersten stationären Kontakt 716 und einen zweiten stationären Kontakt 718, die auf dem Substrat gebildet sind. Der bewegliche Kontakt 714 enthält einen ersten Kontakthöcker 720 und einen zweiten Kontakthöcker 722, die aus dem beweglichen Kontakt 714 vorstehen, um den Spaltabstand zwischen dem beweglichen Kontakt 714 und dem sta tionären Kontakt 716 und 718 zu verringern. Die Kontakthöcker 720 und 722 umfassen ein leitfähiges Material zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den stationären Kontakten 716 und 718, wenn dem MEMS-Schalter 700 in der "geschlossenen" Position ist.
  • Der MEMS-Schalter 700 enthält eine stationäre Elektrode 724, die auf dem Substrat gebildet ist. Der Arm 702 enthält ferner einen ersten Abstandshöcker 726 und einen zweiten Abstandshöcker 728, die an der Strukturschicht 706 angebracht sind und durch die bewegliche Elektrode 712 zu der stationären Elektrode 724 hin vorstehen. Die Abstandshöcker 726 und 724 verhindern es, dass die bewegliche Elektrode 712 die stationäre Elektrode 728 kontaktiert. Die Abstandshöcker 726 und 728 können ein nicht-leitfähiges Material zum Verändern eines unerwünschten elektrischen Kurzschlusses zwischen der beweglichen Elektrode 712 und der stationären Elektrode 724 umfassen und können nahe dem Ende der beweglichen Elektrode 712 am weitesten entfernt von dem Anker positioniert werden. Die Positionierung der Abstandshöcker 726 und 728 relativ zu den Kontakthöckern 720 und 722 kann ein kritischer Aspekt sein. Die optimale Position für die Abstandshöcker 726 und 728 ist derart, dass eine maximale Übersteuerungs-Betätigungsspannung gehalten werden kann, ohne die Elektroden 712 und 724 kurzzuschließen, und dass die Kontaktkraft zwischen den Kontakten 716 und 720 bzw. den Kontakten 718 und 722 maximiert werden kann, um dadurch den Kontaktwiderstand zu minimieren. Vorzugsweise sind die Abstandshöcker 726 und 728 näher an einem festen Ende 704 als die Kontakthöcker 720 und 722 positioniert. In dieser Konfiguration richten die Kontakthöcker 720 und 722 einen Kontakt mit den stationären Kontakten 716 bzw. 718 ein, bevor die Abstandshöcker 726 und 728 einen Kontakt mit der stationären Elektrode 724 einrichten. Sobald die Kontakthöcker 720 und 722 die stationären Kontakte 716 und 718 jeweils kontaktieren, kann die Betätigungsspannung erhöht werden, um die Kontakt kraft zu erhöhen und den Kontaktwiderstand zu verringern. Der Kontaktwiderstand kann fortdauernd mit zunehmender Betätigungsspannung verringert werden, bis die Abstandshöcker 726 und 728 die stationäre Elektrode 724 kontaktieren. Wenn ein Kontakt zwischen den Abstandshöckern 726 und 728 und der stationären Elektrode 724 eingerichtet ist, beginnen der Kontaktwiderstand und eine Möglichkeit eines Kurzschließens mit zunehmender Spannung zuzunehmen, ein unerwünschter Zustand. Die Abstandshöcker 726 und 728 können über der Breite des Arms 702 positioniert werden, derart, dass dann, wenn die Armbreite zunimmt, die Anzahl von Abstandshöckern vorzugsweise erhöht werden kann, um eine Isolation der Elektroden 712 und 724 zu bewahren. Ferner ist es vorzuziehen, das gesamte Flächengebiet der Strukturschicht 706, das von Abstandshöckern besetzt ist, zu minimieren, weil es den Betrag einer Fläche minimieren wird, die für die bewegliche Elektrode 712 verfügbar ist, womit eine elektrostatische Kraft verringert wird.
  • Unter Bezugnahme nun auf 8 ist eine perspektivische Draufsicht des MEMS-Schalters bereitgestellt, der in der "geöffneten" Position arbeitet. Auf die Anlegung einer ausreichenden Spannung über der Elektrodenverbindung 708 und der stationären Elektrode 724 hin biegt sich der Arm 702 zu dem Substrat 800 für einen Betrieb in einer "geschlossenen" Position hin. Unter Bezugnahme nun auf 9 ist eine perspektivische Draufsicht des MEMS-Schalters 700 in der "geschlossenen" Position gezeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 10 und 11 sind unterschiedliche Ansichten eines weiteren MEMS-Schalters, allgemein bezeichnet mit 1000 in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 10 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des MEMS-Schalters 1000 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1000 enthält einen Arm, allgemein bezeichnet mit 1002, der an einem Ende 1004 an einer Befestigung (nicht gezeigt) angebracht ist. Der Arm 1002 ist an der Befestigung über eine Strukturschicht 1006 angebracht. Der Arm 1002 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 1008 und eine Kontaktverbindung 1010, die an der Oberseite der Strukturschicht 1006 angebracht sind. Eine bewegliche Elektrode 1012 (in 10 gezeigt) und ein beweglicher Kontakt 1014 (nicht gezeigt) sind an der Unterseite der Strukturschicht 1006 angebracht und in Ausrichtung mit der und im Wesentlichen gleich dimensioniert wie die Elektrodenverbindung 1008 bzw. eine Kontaktverbindung 1010 dimensioniert. Die Elektrodenverbindung 1008 und die Kontaktverbindung 1010 sind elektrisch mit der beweglichen Elektrode und den beweglichen Kontakt jeweils über die Strukturschicht 1006 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie obenstehend beschrieben.
  • Der MEMS-Schalter 1000 enthält ferner eine stationäre Elektrode 1016 und eine Kontaktelektrode 1018, die auf einer Fläche 1020 des Substrats 1022 gebildet sind. Die stationäre Elektrode 1016 und der stationäre Kontakt 1018 sind in Ausrichtung mit der und können im Wesentlichen gleich dimensioniert werden wie die Elektrodenverbindung 1008 bzw. eine Kontaktverbindung 1010. Ein Ende 1004 des Arms 1002 ist bezüglich eines Substrats 1022 befestigt. Wie gezeigt, umgibt die Elektrodenverbindung 1008 teilweise die Kontaktverbindung 1010. In dieser Ausführungsform umgibt die bewegliche Elektrode 1012 im Wesentlichen den beweglichen Kontakt 1014. Diese Anordnung der Elektrodenverbindung, der beweglichen Elektrode und der stationären Elektrode weiter von dem Anker verringert die Leistung, die notwendig ist, um den MEMS-Schalter in eine "geschlossene" Position zu bewegen. Zusätzlich hilft diese Konfiguration beim Verhindern einer unerwünschten Betätigung, die aus parasitären Spannungen herrührt, die über dem stationären Kontakt 1018 und dem beweglichen Kontakt 1014 angelegt werden. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, sind die Elektrodenverbindung 1008, die bewegliche Elektrode 1012 und die stationäre Elektrode 1016 breiter in Bezug auf den Kontakt verglichen mit den Ausführungsformen, die zuvor hierin beschrieben sind.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist eine perspektivische Seitenansicht des MEMS-Schalters 1000 veranschaulicht. Die bewegliche Elektrode 1012 enthält einen ersten und zweiten Abstandshöcker 1024 bzw. 1026, die vorzugsweise ein nicht-leitfähiges Material umfassen. Die Abstandshöcker 1024 und 1026 dienen dazu, einen Kurzschluss zwischen der beweglichen Elektrode 1012 und der stationären Elektrode 1016 zu verhindern. Wenn der Arm 1002 zu der stationären Elektrode 1016 während eines Betriebs hin gebogen wird, wird verhindert, dass die bewegliche Elektrode 1012 die stationäre Elektrode 1016 kontaktiert, weil die Abstandshöcker 1024 und 1026 aus der beweglichen Elektrode 1012 in der Richtung der stationären Elektrode 1016 vorstehen. Der bewegliche Kontakt 1014 enthält ferner einen Abstandshöcker 1028, der ein leitfähiges Material umfasst.
  • Der bewegliche Kontakt 1014 enthält einen Kontakthöcker 1028, der über die Abstandshöcker 1024 und 1026 hinaus verläuft, um den stationären Kontakt 1018 vor den Abstandshöckern 1024 und 1026 während eines Betriebs zu kontaktieren, um den MEMS-Schalter "zu schließen". In dieser Ausführungsform kann der Kontakthöcker 1028 die gleiche Ausdehnung wie die Abstandshöcker 1024 und 1026 zum Vereinfachen des Prozessflusses aufweisen. Die bevorzugte Positionierung der Abstandshöcker 1024 und 1026 relativ zu dem Kontakthöcker 1028 ist derart, dass eine maximale Übersteuerungsspannung gehalten werden kann, ohne die Elektroden 1012 und 1016 kurzzuschließen, und wobei die Kontaktkraft maximiert ist. Somit sind die Abstandshöcker 1024 und 1026 näher an dem festen Ende 1004 als der Kontakthöcker 1028 positioniert. In dieser Konfiguration richtet der Kontakthöcker 1028 einen Kontakt mit dem stationären Kontakt 1018 ein, bevor die Abstandshöcker 1024 und 1026 einen Kontakt mit der stationären Elektrode 1016 einrichten. Sobald der Kontakthöcker 1028 den stationären Kontakt 1018 kontaktiert, kann die Betätigungsspannung erhöht werden, um die Kontaktkraft zu erhöhen und den Kontaktwiderstand zu verringern. Der Kontaktwiderstand verringert sich fortlaufend, bis die Abstandshöcker 1024 und 1026 einen Kontakt mit der stationären Elektrode 1016 einrichten. Wenn die Abstandshöcker 1024 und 1026 die stationäre Elektrode 1016 kontaktieren, nehmen ein Kontaktwiderstand und die Möglichkeit eines Kurzschließens zu. Die Abstandshöcker 1024 und 1026 sind über der Breite des Arms 1002 positioniert, derart dass, wenn die Armbreite zunimmt, die Anzahl von Abstandshöckern zunehmen kann.
  • Die bevorzugte Position des Kontakthöckers 1028 relativ zu den Abstandshöckern 1024 und 1026 lässt es zu, dass der Kontakthöcker 1028 einen Kontakt mit dem stationären Kontakt 1018 einrichtet, bevor die Abstandshöcker die statinäre Elektrode 1016 kontaktieren. Diese Konfiguration stellt die beste Kontaktkraft, die an der Schnittstelle des stationären Kontakts 1018 und des Kontakthöckers 1028 einzurichten ist, bereit, was einen niedrigen Kontaktwiderstand und eine zuverlässigere Verbindung bereitstellt. Alternativ kann eine Konfiguration bereitgestellt werden, wobei ein Kontakthöcker 1028 den stationären Kontakt 1018 gleichzeitig kontaktiert, wenn die stationäre Elektrode 1016 die Abstandshöcker 1024 und 1026 kontaktiert. Ferner kann in der Alternative eine Konfiguration bereitgestellt werden, wobei die Abstandshöcker 1024 und 1026 so aufgebaut sein können, die stationäre Elektrode 1016 vor dem Kontakt des stationären Kontakts 1018 und des Kontakthöckers 1028 zu kontaktieren.
  • Unter Bezugnahme auf die 12 und 13 sind unterschiedliche Ansichten eines weiteren MEMS-Schalters, allgemein bezeichnet mit 1200, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezug nahme spezifisch auf 12 ist eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters 1200 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1200 enthält einen Arm, allgemein bezeichnet mit 1202, der an einem Ende 1204 an einer Befestigung (nicht gezeigt) angebracht ist. Der Arm 1202 ist an der Befestigung über eine Strukturschicht 1206 angebracht. Der Arm 1202 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 1208 und eine Kontaktverbindung 1210, die an der Oberseite der Strukturschicht 1206 angebracht sind. Ein beweglicher Kontakt 1300 (in 13 gezeigt) und eine bewegliche Elektrode 1302 (in 13 gezeigt) sind auf der Unterseite der Strukturschicht 1206 in Ausrichtung mit der Elektrodenverbindung 1208 bzw. einer Kontaktverbindung 1210 positioniert und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert. Die Elektrodenverbindung 1208 und die Kontaktverbindung 1210 sind elektrisch mit der beweglichen Elektrode 1302 bzw. dem beweglichen Kontakt 1300 über die Strukturschicht 1206 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie obenstehend beschrieben.
  • Der MEMS-Schalter 1200 enthält ferner eine stationäre Elektrode 1212 und einen und zweiten stationären Kontakt 1214 und 1216, die an einer Fläche 1218 eines Substrats 1220 angebracht sind. Die stationäre Elektrode 1212 ist in Ausrichtung mit der Elektrodenverbindung 1208 bzw. einer Kontaktverbindung 1210 und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert. Wie gezeigt, umgibt die Elektrodenverbindung 1208 die Kontaktverbindung 1210 teilweise. Die Strukturschicht 1206 enthält eine verschmälerte Ankerzone, die an einem Ende 1204 angeordnet ist, um die Betätigungskraft zu verringern, die erforderlich ist, um den MEMS-Schalter 1200 zu "schließen". Die erforderliche Betätigungskraft wird verringert, weil die laterale Querschnittsfläche der Strukturschicht 1206, die in die Richtung der stationären Elektroden 1212 gebogen werden muss, verringert ist. Ein Kontakt wird durch ein Anlegen einer Übersteue rungsspannung an die Elektrodenverbindung 1202 und die stationäre Elektrode verbessert.
  • In dieser Ausführungsform ist die Breite der Strukturschicht 1206 von der Breite der Elektrodenverbindung 1208 oder der beweglichen Elektrode 1302 entkoppelt. Wenn die Breite der Strukturschicht 1206 und die Breite der beweglichen Elektrode im Wesentlichen die gleichen sind, wird die Betätigungsspannung unabhängig von der Strukturschichtbreite skalieren. Dies bedeutet, dass die Betätigungsspannung für jedwede Breite konstant ist, aber die Kontaktkraft und die Durchbruchskraft zunehmen werden. Die Skalierbarkeit dieser Ausführungsform ist auf ein Erhöhen der Kontakt/Durchbruchskraft beschränkt, aber nicht auf ein Verringern der Betätigungsspannung oder die Möglichkeit, den Schalter zu übersteuern. Durch ein Entkoppeln der Breite der Strukturschicht 1206 von der Elektrodenverbindung 1208 und der beweglichen Elektrode (nicht gezeigt), nimmt die Skalierbarkeit der Auslegung zu, weil die Betätigungsspannung minimiert werden kann, die Übersteuerungsfähigkeit, um hohe Kontaktkräfte zu erreichen, maximiert werden kann, und die Kontaktkraftentwicklung maximiert werden kann. Wenn die Breite der Strukturschicht 1206, der Elektrodenverbindung 1208 und der beweglichen Elektrode zunehmen, während die Breite des festen Endes 1204 konstant gehalten wird, wird die Betätigungsspannung abnehmen, die Kontaktkraft wird zunehmen, der Kontaktwiderstand wird abnehmen und der Betrag einer Übersteuerung wird zunehmen. Der Betrag einer Übersteuerungsfähigkeit wird durch die Differenz zwischen der Betätigungsspannung und der maximalen Spannung, die zwischen den Betätigungselektroden angelegt ist, bestimmt. Die Übersteuerungsfähigkeit (Spannungsdifferenz) wird zunehmend, wenn die Differenz zwischen der Betätigungsspannung und der maximalen Spannung zunimmt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 13 enthält der MEMS-Schalter 1200 ferner einen beweglichen Kontakt 1300 und eine bewegliche Elektrode 1302. Die bewegliche Elektrode 1302 enthält einen ersten Abstandshöcker 1304 und ein zweiten Abstandshöcker (nicht gezeigt), wie obenstehend beschrieben. Der bewegliche Kontakt 1300 enthält einen ersten und zweiten Kontakthöcker 1306 und 1308, wie obenstehend beschrieben. Der erste Abstandshöcker 1304 und der zweite Abstandshöcker sind hinter den Kontakthöckern 1306 und 1308 aus den oben erwähnten Gründen konfiguriert.
  • Unter Bezugnahme auf die 14 und 15 sind unterschiedliche Ansichten eines weiteren MEMS-Schalters, allgemein mit 1400 bezeichnet, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 14 ist eine perspektivische Ansicht eines MEMS-Schalters 1400 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1400 enthält einen Arm, allgemein mit 1402 bezeichnet, der eine Strukturschicht 1404 aufweist, angebracht an einem Ende 1406 an einer Befestigung (nicht gezeigt). Der Arm 1402 enthält ferner eine Elektrodenverbindung 1408 und eine Kontaktverbindung 1410, die an der Oberseite der Strukturschicht 1404 angebracht sind. Eine bewegliche Elektrode 1420 (in 15 gezeigt) und ein beweglicher Kontakt 1422 (in 15 gezeigt) sind auf der Unterseite der Strukturschicht 1404 in Ausrichtung mit der Elektrodenverbindung 1408 bzw. einer Kontaktverbindung 1410 positioniert und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert. Die Elektrodenverbindung 1408 und die Kontaktverbindung 1410 sind elektrisch mit der beweglichen Elektrode 1420 und dem beweglichen Kontakt 1422 jeweils über die Strukturschicht 1404 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie obenstehend beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 15 ist eine perspektivische Ansicht eines MEMS-Schalters 1400 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1400 enthält ferner eine stationäre Elektrode 1412 und einen stationären Kontakt 1414, die auf einer Fläche 1416 (in 14 gezeigt) eines Substrats 1418 (in 14 gezeigt) gebildet sind. Die stationäre Elektrode 1412 und der stationäre Kontakt 1414 sind in Ausrichtung mit der Elektrodenverbindung 1408 bzw. der Kontaktverbindung 1410 und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert. Wie gezeigt, umgibt die Elektrodenverbindung 1408 teilweise die Kontaktverbindung 1410.
  • Der Arm 1402 enthält ferner eine bewegliche Elektrode 1420 und einen beweglichen Kontakt 1422. Die bewegliche Elektrode 1420 enthält Abstandshöcker 1424, 1426, 1428 und 1430, die im Allgemeinen in Gebieten der Ecken der beweglichen Elektrode 1420 positioniert sind, die am weitesten von dem Ende 1406 angeordnet sind. Die Abstandshöcker 1424, 1426, 1428 und 1430 umfassen vorzugsweise ein nicht-leitfähiges Material. Der bewegliche Kontakt 1422 enthält einen Kontakthöcker 1432, der ein leitfähiges Material umfasst. Die Abstandshöcker 1424, 1426, 1428 und 1430 sind distal zu dem Kontakthöcker 1432 und können einen Kontakt mit der stationären Elektrode 1412 vor dem Kontakt des Kontakthöckers 1432 mit dem stationären Kontakt 1414 einrichten. Sobald die Kontakthöcker 1424, 1426, 1428 und 1430 einen Kontakt einrichten, wird die Betätigungsspannung erhöht, um eine weitere Deformation des Arms 1402 herbeizuführen, was ein Schwenken auf die Abstandshöcker 1424, 1426, 1428 und 1430 einschließt. Die Betätigungsspannung wird erhöht, bis der Kontakthöcker 1432 einen Kontakt mit dem stationären Kontakt 1414 einrichtet.
  • Der Arm 1402 enthält drei Nachgiebigkeits-Ausschnitte, allgemein bezeichnet mit 1434, 1436 und 1438, zum Erhöhen der Nachgiebigkeit des Arms 1402. Wenn die Betätigungsspannung erhöht wird, um einen Kontakt einzurichten, erleichtern die Nachgiebigkeits-Ausschnitte 1434, 1436 und 1438 die Deformation des Arms 1402. Der bewegliche Kontakt 1422 ist nahe den Nachgiebigkeits-Ausschnitten 1434, 1436 und 1438 positioniert oder zwischen den zentriert, um die Flexibilität des Arms 108 an dem Ort eines Kontakts des beweglichen Kontakts 1422 zu erhöhen. Die Ausführungsform verbessert das Verhältnis der Betätigungsspannung zu einer parasitären Betätigung durch ein Verlängern der Betätigungselektroden weit über den beweglichen Kontakt 1422 hinaus. Dieses Positionieren senkt die Betätigungsspannung ab und erhöht die parasitäre Betätigungsspannung. Überdies erleichtert diese Ausführungsform das Ausbilden des Kontakts wegen eines Schwenkens um die Abstandshöcker 1424, 1426, 1428 und 1430.
  • Unter Bezugnahme nun auf 16 ist eine Unteransicht eines Arms eines MEMS-Schalters, allgemein bezeichnet mit 1600, der eine gefaltete Armgeometrie aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1600 enthält einen Arm 1602, der an zwei gefalteten Armen 1604 und 1606 angebracht ist. Die gefalteten Arme 1604 und 1606 sind an einem Ende 1608 eines Auslegers 1602 angebracht. Die gefalteten Arme 1604 und 1606 funktionieren, um den Ausleger 1602 an einer Befestigung 1610 anzubringen und den Arm 1602 über ein Substrat (nicht gezeigt) zu hängen. Der Arm 1602 und die gefalteten Arme 1604 und 1606 sind durch eine Strukturschicht 1612 verbunden, die eine elastische Struktur für den Arm 1602 und die gefalteten Arme 1604 und 1606 bereitstellt. Der Arm 1602 und die gefalteten Arme 1604 und 1606 enthalten eine bewegliche Elektrode 1614, die im Wesentlichen über der unteren Fläche der Strukturschicht 1612 verläuft. Der Arm 1602 enthält ferner einen beweglichen Kontakt 1616, der an einem Ende 1618 distal von dem Ende 1608 angebracht ist. Eine Elektrodenverbindung (nicht gezeigt) und eine Kontaktverbindung (nicht gezeigt) können auf der Oberseite der Strukturschicht 1612 in Ausrichtung mit der beweglichen Elektrode 1614 bzw. dem beweglichen Kontakt 1616 positioniert und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert sein. Die bewegliche Elektrode 1614 und der bewegliche Kontakt 1616 sind elektrisch mit der Elektrodenverbindung und der Kontaktverbin dung jeweils über die Strukturschicht 1612 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie oben beschrieben. Der Ausleger ist durch die gefalteten Arme 1604 und 1606 derart aufgehängt, dass der bewegliche Kontakt in der Nähe der Befestigung 1610 positioniert ist. Dieses Falten der Armstruktur erzeugt einen Arm, der eine lange effektive Länge aufweist, um die Betätigungsspannung abzusenken. Der bewegliche Kontakt 1616 ist nahe der Befestigung 1610 positioniert, um einen kurzen Abstand zu der Mitte eines elektrostatischen Drucks der parasitären Betätigung mit dem Effekt eines Erhöhens des elektrostatischen Drucks zu schaffen.
  • Der prinzipielle Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, eine hohe parasitäre Betätigung und eine niedrige Betätigungsspannung zu erreichen. Dies wird durch die Aufhängung des Auslegers 1602 von den gefalteten Armen 1604 und 1606 und eine Platzierung des beweglichen Kontakts 1616 in der Nähe der Befestigung 1610 erreicht. Auf eine Anlegung der Betätigungsspannung hin werden die gefalteten Arme 1604 und 1606 zu dem Substrat hin gezogen. Wenn die gefalteten Arme 1604 und 1606 zu dem Substrat hingezogen werden, deformiert sich der Ausleger 1602 entweder zu dem Substrat hin oder von diesem weg, was zu einem virtuellen Schwenkungspunkt führt. Der Ort des Schwenkungspunktes 1620 kann bestimmt werden durch die relative Länge des Auslegers 1602 zu den gefalteten Armen 1604 und 1606; die Geometrie und die Auslegung der stationären Elektrode auf dem Substrat; und die Steifheit des Auslegers 1602 relativ zu der Steifheit der gefalteten Arme 1604 und 1606. Beispielsweise kann die stationäre Elektrode (nicht gezeigt) in ihrem Ausmaß auf das Gebiet direkt unter dem Ausleger 1602 und das Gebiet, wo das distale Ende des Auslegers 1608 sich mit den gefalteten Armen 1604 und 1606 verbindet, begrenzt werden. Der virtuelle Schwenkungspunkt ist positioniert, eine niedrige Betätigungsspannung und eine hohe parasitäre Spannung zu verwirklichen. Der MEMS-Schalter 1600 enthält Abstandshöcker 1620 und 1622, die an der Verbindung des Auslegers 1602 und den gefalteten Armen 1604 und 1606 positioniert sind, um den Kurzschluss der beweglichen Elektrode 1614 und der stationären Elektrode zu verhindern.
  • Unter Bezugnahme auf die 17 und 18 sind unterschiedliche Ansichten eines MEMS-Schalters, allgemein bezeichnet mit 1700, der duale Betätigungselektroden aufweist, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme spezifisch auf 17 ist eine perspektivische Draufsicht eines MEMS-Schalters 1700 veranschaulicht. Der MEMS-Schalter 1700 enthält eine Kontaktverbindung 1702 an der Oberseite eines Mittenabschnitts 1704 einer Strukturschicht 1706. Der Mittenabschnitt 1704 der Strukturschicht 1706 ist an einer ersten Biegung 1708 und einer zweiten Biegung 1710 angebracht. Ein erster Abschnitt 1712 und ein zweiter Abschnitt 1714 der Strukturschicht 1706 sind mit der ersten Biegung 1708 und der zweiten Biegung 1710 jeweils verbunden. Der erste Abschnitt 1712 und der zweite Abschnitt 1714 sind mit Befestigungen (nicht gezeigt) verbunden.
  • Der MEMS-Schalter 1700 enthält ferner eine erste Elektrodenverbindung 1716 und eine zweite Elektrodenverbindung 1718, die an der Oberseite des ersten Abschnitts 1712 und des zweiten Abschnitts 1714 angebracht sind. Eine erste bewegliche Elektrode 1800, eine zweite bewegliche Elektrode 1802 (in 18 gezeigt) und ein beweglicher Kontakt 1804 (in 18 gezeigt) sind auf der Unterseite der Strukturschicht 1704 in Ausrichtung mit der ersten Elektrodenverbindung 1716, der zweiten Elektrodenverbindung 1718 bzw. der Kontaktverbindung 1702 positioniert und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert. Die erste Elektrodenverbindung 1716, die zweite Elektrodenverbindung 1718 und die Kontaktverbindung 1702 sind elektrisch mit der ersten beweglichen Elektroden, der zweiten beweglichen Elektrode und dem beweglichen Kontakt jeweils über die Struk turschicht 1706 durch Verbindungs-Vias verbunden, wie obenstehend beschrieben.
  • Der MEMS-Schalter 1700 enthält ferner ein Substrat 1720, das eine erste stationäre Elektrode 1722, eine zweite stationäre Elektrode 1724 und einen stationären Kontakt 1806 (in 18 gezeigt) aufweist, die an der Oberfläche 1726 davon angebracht sind. Die erste stationäre Elektrode 1722, eine zweite stationäre Elektrode 1724 und der stationäre Kontakt 1806 können in Ausrichtung mit der ersten beweglichen Elektrode 1800, der zweiten beweglichen Elektrode 1802 und der Kontaktelektrode 1804 positioniert und im Wesentlichen gleich wie diese dimensioniert werden.
  • Unter Bezugnahme nun auf 18 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Strukturschicht 1706 des MEMS-Schalters 1700 veranschaulicht. Wie obenstehend diskutiert, sind die erste bewegliche Elektrode 1800, die zweite bewegliche Elektrode 1802 und der bewegliche Kontakt 1804 an der Unterseite der Strukturschicht 1706 angebracht. Das Substrat 1720 ist in 18 nicht gezeigt, um ein Positionieren der ersten stationären Elektrode 1722, der zweiten stationären Elektrode 1724, des ersten stationären Kontakts 1806 und eines zweiten stationären Kontakts 1808 bezüglich der ersten beweglichen Elektrode 1800, der zweiten beweglichen Elektrode 1802, einem beweglichen Kontakt 1804 und einem zweiten beweglichen Kontakt 1806 zu veranschaulichen. Der bewegliche Kontakt 1804 enthält einen Kontakthöcker 1810, der vorzugsweise ein leitfähiges Material umfasst, wie obenstehend beschrieben. Der MEMS-Schalter 1700 enthält ferner Abstandshöcker 1812, 1814, 1816 und 1818. Diese Ausführungsform weist den Vorteil eines verbesserten Verhältnisses der Betätigungsspannung zu der parasitären Betätigungsspannung auf. Diese Ausführungsform enthält zwei einfache Auslegerarm-Schalter, wie obenstehend beschrieben. Der bewegliche Kontakt 1804 und die Kontaktverbindung 1702 hängen zwischen zwei Strukturen 1712 und 1714 durch Biegungen 1708 und 1710. Die Biegungen 1708 und 1710 isolieren den Kontakt von Restfilmspannungen in den Materialien, die der Schalter 1700 umfasst. Während eines Betriebs wird eine Betätigungsspannung zwischen stationären Elektroden 1722 und 1724 bzw. beweglichen Elektroden 1800 und 1802 angelegt. Die Betätigungsspannung erzeugt eine Biegung in den Ausleger-Abschnitten 1712 und 1714 der Struktur 1706. Die Betätigungsspannung ist von derartiger Größe, einen Kontakthöcker 1810 zu veranlassen, einen Kontakt mit den stationären Kontakten 1806 und 1808 einzurichten. Im Prinzip werden zwei Strukturen 1712 und 1714 angetrieben, um einen Kontakt einzurichten, aber die Betätigungsspannung bleibt gleich wie bei einem Betätigen einer einzelnen Struktur. Der Vorteil ist verwirklicht, weil die parasitäre Spannung die beiden Elemente überwinden muss, was das Verhältnis von Betätigungsspannung zu parasitärer Spannung beträchtlich verbessert. Die Biegungen 1708 und 1710 sind nachgiebig in der Richtung, die von dem Ende der Struktur 1712 zu dem Ende der Struktur 1714 angezeigt ist. Die Biegungen 1708 und 1710 weisen eine begrenzte Nachgiebigkeit in der Richtung senkrecht zu dem Substrat auf, weil dies die parasitäre Betätigung negativ beeinflussen würde.
  • Unter Bezugnahme auf die 19A–19K wird nun eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines MEMS-Schalters, der Abstandshöcker aufweist, gemäß einem Oberflächen-Mikrobearbeitungsprozess der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Unter Bezugnahme spezifisch auf 19A wird ein Substrat 1900 bereitgestellt, und es kann Silizium umfassen. Alternativ kann das Substrat 1900 jedwedes andere Material umfassen, das Fachleuten bekannt ist. Wenn die Zusammensetzung des Substrats 1900 gewählt wird, ein leitfähiges oder halbleitendes Material zu sein, wird eine nicht-leitfähige erste dielektrische Schicht 1902 auf der oberen Fläche des Substrats 1900 oder zumindest einem Abschnitt auf der oberen Fläche abgeschieden, wo elektrische Kontakte oder leitfähige Bereiche gewünscht sind.
  • Unter Bezugnahme auf 19B–19C ist ein Prozess zum Erzeugen eines stationären Kontakts 1904 und einer stationären Elektrode 1906 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 19B wird eine erste leitfähige Schicht 1908 auf der ersten dielektrischen Schicht 1902 abgeschieden. Die Abscheidung kann durch jedweden geeigneten Prozess erreicht werden, der Fachleuten bekannt ist, wie etwa ein Sputtern, ein Verdampfen oder ein Elektroplatieren. Die erste leitfähige Schicht 1908 wird wie obenstehend beschrieben strukturiert. Unter Bezugnahme auf 19C werden der stationäre Kontakt 1904 und die stationäre Elektrode 1906 gleichzeitig durch ein Strukturieren gebildet. Das Strukturieren kann durch jedweden geeigneten Prozess erreicht werden, der Fachleuten bekannt ist, wie etwa ein Abheben, ein Ätzen oder ein Fräsen. Die Abscheidung dieser Schicht kann auch die Funktion eines Bereitstellens einer elektrischen Verbindung mit anderen elektrischen Komponenten, eine Erdung und Abschirmung von Ebenen oder einer Wärmedissipation durchführen. Alternativ können der stationären Kontakt 1904 und die stationäre Elektrode 1906 in getrennten Prozessen gebildet werden. Andere Schichten können zwischen dem Substrat 1900, der ersten dielektrischen Schicht 1902 und den Komponenten 1904 und 1906 zum Bilden von Mikrokomponenten zum Bereitstellen einer Funktionalität, wie sie Fachleuten bekannt ist, als eine elektrische Kommunikation zwischen dem stationären Kontakt 1904 und anderen elektrischen Komponenten bereitgestellt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 19D wird eine Opferschicht 1910 auf eine gleichförmige Dicke abgeschieden, derart, dass ihre obere Fläche vorzugsweise planarisiert ist. Die Opferschicht 1910 definiert den Spalt zwischen dem stationären Kontakt 1904 und der stationären Elektrode 1906 und einer dreischichtigen Arm struktur, die im Detail untenstehend beschrieben ist. Die Opferschicht 1910 umfasst ein Polymer. Alternativ kann die Opferschicht 1910 ein Metall-, Polymer, dielektrisches oder jedwedes andere geeignete Material sein, das Fachleuten bekannt ist, derart, dass die Entfernungschemie kompatibel mit den anderen elektrischen und Strukturmaterialien ist.
  • Alternativ kann die Opferschicht 1910 derart strukturiert und geätzt werden, dass Kontakthöcker unterhalb Strukturen ausgespart sind, die auf der Unterseite der Armstruktur gebildet sind, oder um eine größere Struktur zu bilden, die ausgespart ist. Alternativ können Aussparungen durch andere geeignete Mittel gebildet werden, die Fachleuten bekannt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 19E ist ein Prozess zum Herstellen eines beweglichen Kontakts 1912 und einer beweglichen Elektrode 1914 veranschaulicht. Nuten können in die Opferschicht 1910 zum Abscheiden des beweglichen Kontakts 1912 und der beweglichen Elektrode 1914 geätzt werden. Alternativ kann eine Nut 1916 in die Opferschicht 1910 zum Bilden einer Struktur geätzt werden, um den Arm an dem Substrat 1900 anzubringen und den Arm über den Komponenten 1904 und 1906 aufzuhängen. Die Nut zum Bilden des beweglichen Kontakts 1912 kann einen zusätzlichen Nutabschnitt weiter in die Opferschicht 310 enthalten, um einen Kontakthöcker auf dem beweglichen Kontakt 1912 zu bilden.
  • Unter Bezugnahme auf 19F–19G ist ein Prozess zum Herstellen eines Abstandshöckers 1918 und einer Strukturschicht 1920 veranschaulicht. Unter Bezugnahme nun auf 3F wird ein Abstands-Via 1922 durch die bewegliche Elektrode 1914 und in die Opferschicht 1910 geätzt. Alternativ können Nuten zum Bilden von Abstandshöckern durch andere Schichten und in die Opferschicht 1920 zum Bilden eines Abstandshöckers geätzt werden, um in einem Spalt zwischen den Arm und das Substrat 1900 zu verlaufen. Unter Bezugnahme auf 3G kann die Strukturschicht 1920 auf dem beweglichen Kontakt 312, der beweglichen Elektrode 314, der Opferschicht 310 und der ersten dielektrischen Schicht 302 abgeschieden werden. Die Strukturschicht 1920 kann auch in dem Abstands-Via 1922 zum Bilden des Abstandshöckers 1918 abgeschieden werden. Die Abstandshöcker können hergestellt werden, um den Arm zum Verlauf in dem Spalt zwischen dem Arm und dem Substrat anzubringen, in jedwedem geeigneten Prozess, der Fachleuten bekannt ist. Die Strukturschicht 1920 umfasst in dieser Ausführungsform ein Oxid. In der Alternative kann der Abstandshöcker 1918 in einem unterschiedlichen Schritt als dem Verarbeiten der Strukturschicht 1920 gebildet werden, wie etwa durch ein Ätzen von Nuten in die Opferschicht 1910 und ein Bilden eines Kontaktshöckers 1918 vor einem Bilden jedweder nachfolgend gebildeter Komponenten. Diese Alternative kann vorteilhaft sein, wenn es nicht wünschenswert ist, durch nachfolgend gebildete Komponenten zum Bilden des Kontakthöckers 1918 zu Ätzen.
  • Unter Bezugnahme auf 19H–19J ist ein Prozess zum gleichzeitigen Herstellen der folgenden leitfähigen Mikrostrukturen veranschaulicht: eine Kontaktverbindung 1924, eine Elektrodenverbindung 1926 und Verbindungs-Vias 1928 und 1930. Unter Bezugnahme spezifisch auf 19H werden Aussparungen 1932 und 1934 in die Strukturschicht 1920 zum Bilden der Verbindungs-Vias 1928 bzw. 1930 geätzt. Die Aussparungen 1932 und 1934 werden durch die Strukturschicht 1920 zu dem beweglichen Kontakt 1912 und der beweglichen Elektrode 1914 geätzt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 19I wird eine zweite leitfähige Schicht 1936 auf der Strukturschicht 1920 und in den Aussparungen 1932 und 1934 abgeschieden, wie gezeigt, um eine elektrische Verbindung von dem beweglichen Kontakt 1912 und der beweglichen Elektrode 1914 zu der oberen Fläche der Strukturschicht 1920 zu bilden. Als Nächstes wird die zweite leitfähi ge Schicht 1936 zum Bilden der Kontaktverbindung 1924 und der Elektrodenverbindung 1926 strukturiert, wie in 19J gezeigt. Die Verbindungs-Vias 1928 und 1930 können durch eine weitere leitfähige Schicht gebildet werden, die der Abscheidung der zweiten leitfähigen Schicht 1936 vorangehen würde, wie obenstehend beschrieben.
  • Der stationäre Kontakt 1904, die stationäre Elektrode 1906, der bewegliche Kontakt 1912, die bewegliche Elektrode 1914, die Elektrodenverbindung 1926, die Kontaktverbindung 1924 und die Verbindungs-Vias 1928 und 1930 umfassen in dieser Ausführungsform ein Metall. Vorzugsweise werden die bewegliche Elektrode 1914 und die Elektrodenverbindung 1926 aus dem gleichen Material hergestellt und gleich dimensioniert, um zwei Funktionen durchzuführen. Zunächst stellt dies einen mechanischen Ausgleich auf beiden Seiten der Strukturschicht 1922 bereit. Der mechanische Ausgleich wird wegen der elastischen Symmetrie bereitgestellt, weil die Filme auf die gleiche Weise abgeschieden werden, um ein symmetrisches Spannungsfeld zu erzeugen, und weil die thermischen Ausdehnungseigenschaften symmetrisch sind. Die elastische Symmetrie wird unter Verwendung des gleichen Materials und unter Verwendung der gleichen Dimensionen aufrecht erhalten. Das symmetrische Spannungsfeld wird durch ein Abscheiden der gleichen Materialien unter Verwendung des gleichen Prozesses und der gleichen Dicken erzeugt. Die symmetrischen thermischen Ausdehnungseigenschaften minimieren jedwede Variation in dem Schalterbetrieb bezüglich einer Temperatur, weil das gleiche Material auf beiden Seiten der Strukturschicht 1922 ist. Dies bedeutet, dass jedwede Funktionsvariation, die von dem MEMS-Schalter aufgezeigt wird, primär von der Prozessvariation abhängt, die durch die geeignete Optimierung der Auslegung in dem Prozess minimiert werden kann. Zweitens unterstützt dies die Stromtragfähigkeit des Kontakts. Es ist zweckmäßig, dass der dreischichtige Arm das Metall gleichen Typs aufweist, das durch den gleichen Prozess abgeschieden ist, in der gleichen Geometrie strukturiert ist und auf die gleiche Dicke abgeschieden ist, aber die Verwendung unterschiedlicher Materialien kann mit der geeigneten Auslegung und Charakterisierung aufgenommen werden. Um die Sachverhalte einer Kontaktadhäsion, eines Kaltschweißens oder eines Heißschweißens anzugehen, können der stationäre Kontakt 1904, die stationäre Elektrode 1906, die bewegliche Elektrode 1914, der bewegliche Kontakt 1912, die Elektrodenverbindung 1926, die Kontaktverbindung 1924 und die Verbindungs-Vias 1928 und 1930 unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Legierungen der gleichen Materialien sein. Die Materialauswahl minimiert einen Kontaktwiderstand und Fehler wie etwa eine Haftreibung.
  • Unter Bezugnahme auf 19K ist der letzte Schritt beim Herstellen des MEMS-Schalters veranschaulicht. In diesem Schritt wird die Opferschicht 1910 entfernt, um einen dreischichtigen Arm, allgemein mit 1938 bezeichnet, zu bilden. Die Opferschicht 1910 kann durch jedwedes geeignete Verfahren, das Fachleuten bekannt ist, entfernt werden.
  • Der MEMS-Schalter ist in einer "geöffneten" Position gezeigt. In einer "geschlossenen" Position wird der Arm 1938 zu dem Substrat 1900 hin gebogen, und der bewegliche Kontakt 1912 kontaktiert den stationären Kontakt 1904. Wie obenstehend beschrieben, kann eine Spannung über der Elektrodenverbindung 1926 und der stationären Elektrode 1906 zum Bewegen des MEMS-Schalters in eine "geschlossene" Position angelegt werden. Der Abstandshöcker 1918 verläuft in dem Spalt zwischen der stationären Elektrode 1906 und der beweglichen Elektrode 1914, um zu verhindern, dass sich die Elektroden 1906 und 1914 kontaktieren.
  • Es ist zu verstehen, dass verschiedene Details der Erfindung geändert werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung ab zuweichen. Die Schalter-Ausführungsformen, die obenstehend beschrieben sind, können auf Auslegerarme, doppelt gehaltene Arme, Platten oder einen anderen bekannten Typ von Schaltergeometrien, die Fachleuten bekannt sind, angewandt werden. Überdies dient die voranstehende Beschreibung nur dem Zweck einer Veranschaulichung und nicht dem Zweck einer Beschränkung – wobei die Erfindung durch die Ansprüche definiert ist.

Claims (37)

  1. MEMS-Vorrichtung (100), umfassend: (a) eine Strukturschicht (112), die an einem Substrat (102) angebracht ist und eine beweglichen Elektrode (114) aufweist, die von dem Substrat (102) durch einen Spalt (140) getrennt ist; und (b) zumindest einen nicht-leitfähigen Abstandshöcker (118), der an der Strukturschicht (112) angebracht ist, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) durch die bewegliche Elektrode (114) vorsteht und in den Spalt (114) verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode (114) mit einem leitfähigen Material des Substrats (118) zu verhindern, wenn sich die Komponente bewegt.
  2. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strukturschicht (112) ein nicht-leitfähiges, elastisches Material umfasst.
  3. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Elektrode (114) ein Metallmaterial umfasst.
  4. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Elektrode (114) ein halbleitendes Material umfasst.
  5. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend eine Elektrodenverbindung (122), die an einer Seite der Strukturschicht (112) gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (114) angebracht ist und eine elektrische Kommunikation mit der beweglichen Elektrode (114) aufweist.
  6. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die bewegliche Elektrode (114) und die Elektrodenverbindung (122) im Wesentlichen gleiche jeweilige thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
  7. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) an der beweglichen Elektrode (114) angebracht ist.
  8. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strukturschicht (112) zumindest ein Ende bezüglich des Substrats (102) fixiert aufweist und wobei der zumindest eine nichtleitfähige Abstandshöcker (118) an einem Endabschnitt der beweglichen Elektrode (114) distal von dem zumindest einen fixierten Ende angebracht ist.
  9. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) einen ersten und einen zweiten Abstandshöcker aufweist, wobei der erste Abstandshöcker und der zweite Abstandshöcker an einem Ende der beweglichen Elektrode (114) distal von dem zumindest einen fixierten Ende angebracht sind.
  10. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste Abstandshöcker und der zweite Abstandshöcker in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von dem zumindest einen fixierten Ende positioniert sind.
  11. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strukturschicht (112) einen beweglichen Kontakt zum Kontaktieren eines stationären Kontakts aufweist, wenn sich die bewegliche Komponente zu dem stationären Kontakt bewegt.
  12. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der bewegliche Kontakt zumindest einen Kontakthöcker aufweist, der in den Spalt verläuft, wobei der bewegliche Kontakt den stationären Kontakt kontaktiert, bevor die bewegliche Elektrode (114) ein leitfähiges Material kontaktiert.
  13. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend das Substrat (102), wobei der Spalt (140) ein erster Spalt ist, wobei das Substrat eine stationäre Elektrode und einen ersten stationären Kontakt aufweist, wobei die Strukturschicht einen beweglichen Kontakt umfasst, wobei die bewegliche Elektrode von der stationären Elektrode um den ersten Spalt beabstandet ist und der bewegliche Kontakt von dem ersten stationären Kontakt um einen zweiten Spalt beabstandet ist, und wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit der stationären Elektrode verhindert.
  14. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Strukturschicht (112) ein nicht-leitfähiges elastisches Material umfasst.
  15. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die bewegliche Elektrode (114) ein Metallmaterial umfasst.
  16. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die bewegliche Elektrode (114) ein halbleitendes Material umfasst.
  17. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Komponente ferner eine Elektrodenverbindung (122) aufweist, die an einer Seite der Strukturschicht gegenüberliegend der beweglichen Elektrode (114) angebracht ist und eine elektrische Kommunikation mit der beweglichen Elektrode (114) aufweist.
  18. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die bewegliche Elektrode (114) und die Elektrodenverbindung (122) im Wesentlichen gleiche jeweilige thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
  19. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) ein nicht-leitfähiges Material umfasst.
  20. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) neben der beweglichen Elektrode positioniert ist.
  21. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) an der beweglichen Elektrode (114) angebracht ist.
  22. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Strukturschicht (112) zumindest ein Ende bezüglich des Substrats fixiert aufweist und wobei der zumindest eine nichtleitfähige Abstandshöcker an einem Endabschnitt der beweglichen Elektrode distal von dem zumindest einen fixierten Ende angebracht ist.
  23. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) einen ersten und zweiten Abstandshöcker aufweist, wobei der erste Abstandshöcker und der zweite Abstandshöcker an einem Ende der beweglichen Elektrode (114) distal von dem zumindest einen fixierten Ende angebracht sind.
  24. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei der erste Abstandshöcker (118) und der zweite Abstandshöcker in einem im Wesentlichen gleichen Abstand von dem zumindest einen fixierten Ende positioniert sind.
  25. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der bewegliche Kontakt (122) an einem distalen Ende der Strukturschicht (112) positioniert ist.
  26. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die bewegliche Elektrode (114) an der Strukturschicht (112) zwischen dem beweglichen Kontakt und einem fixierten Ende der Strukturschicht positioniert ist.
  27. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die bewegliche Elektrode (114) einen Abschnitt aufweist, der den beweglichen Kontakt im Wesentlichen umgibt.
  28. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei der zumindest eine nicht-leitfähige Abstandshöcker (118) an dem Endabschnitt der beweglichen Elektrode (114) im Wesentlichen den beweglichen Kontakt umgebend angebracht ist.
  29. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Komponente ferner eine Kontaktverbindung (112) aufweist, die an einer Seite der Strukturschicht gegenüberliegend zu dem beweglichen Kontakt angebracht ist und eine elektrische Kommunikation mit dem beweglichen Kontakt aufweist.
  30. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der bewegliche Kontakt einen Kontakthöcker (118) aufweist, der in den zweiten Spalt verläuft, wobei der bewegliche Kontakt den ersten stationären Kontakt kontaktiert, bevor die bewegliche Elektrode die stationäre Elektrode kontaktiert.
  31. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der bewegliche Kontakt einen ersten und einen zweiten Satz von Kontakthö ckern aufweist, die in den zweiten Spalt verlaufen, das Substrat ferner einen zweiten stationären Kontakt aufweist, wobei der erste und der zweite Satz von Kontakten den ersten stationären Kontakt und den zweiten stationären Kontakt jeweils kontaktiert, bevor die bewegliche Elektrode die stationäre Elektrode kontaktiert.
  32. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Komponente ferner zumindest einen Compliance-Schnitt aufweist, der in die Strukturschicht (112) verläuft.
  33. MEMS-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Strukturschicht (112) ein erstes und ein zweites Ende bezüglich des Substrats fixiert aufweist.
  34. Verfahren zum Herstellen einer beweglichen MEMS-Komponente (1938), die einen Abstandshöcker aufweist, umfassend: (a) Abscheiden einer Opferschicht (1910) auf einer leitfähigen Komponente (1906); (b) Bilden einer beweglichen Elektrode (1914) auf der Opferschicht zum Beabstanden der beweglichen Elektrode und der leitfähigen Komponente durch einen Spalt auf die Entfernung der Opferschicht hin; (c) Bilden eines Abstandshöckers (1918) in der Opferschicht, wobei der Abstandshöcker in den Spalt zwischen der beweglichen Elektrode und der leitfähigen Komponente verläuft; (d) Abscheiden einer Strukturschicht (1920) auf der beweglichen Elektrode und dem Abstandshöcker; und (e) Entfernen der Opferschicht, um einen Spalt zu bilden, der die leitfähige Komponente von der beweglichen Elektrode beabstandet, wobei der Abstandshöcker in den Spalt verläuft, um einen Kontakt der beweglichen Elektrode mit der leitfähigen Komponente zu verhindern, wenn sich die bewegliche Elektrode bewegt.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die bewegliche Elektrode aus einem leitfähigen Material besteht.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die bewegliche Elektrode aus einem halbleitenden Material besteht.
  37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Abstandshöcker aus einem nicht-leitfähigen Material besteht.
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