The present invention relates to a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) switch and its fabrication method.
本発明は、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)スイッチ及びその製造方法に係り、
A fabrication method for a MEMS switch, wherein the MEMS switch comprises: a substrate; a first anchor structure formed over said substrate; a first spring connected to said first anchor structure; an upper electrode which is connected to said first spring, and makes a motion above said substrate, elastically deforming said first spring; a lower electrode formed over said substrate, positioned under said upper electrode; a second spring connected to said upper electrode; and a second anchor connected to said second spring, wherein when voltage is applied to between said upper electrode and said lower electrode and said upper electrode makes a downward motion, said second anchor is brought into contact with said substrate and said second spring is elastically deformed, and when said upper electrode is subsequently brought into contact with said lower electrode, thereby said upper electrode and said lower electrode are electrically connected with each other, the method comprising the steps of: forming said lower electrode over said substrate; carrying out film formation and patterning over said substrate with said lower electrode formed thereover to form at least two layers of sacrificial films; forming a metallic film over said sacrificial film once and patterning it to form said first spring, said first anchor, said second spring, said second anchor, and said upper electrode in integral structure; and removing said sacrificial films.
基板と、 上記基板上に形成された第一のアンカ構造と、 上記第一のアンカ構造に連接した第一のバネと、 上記第一のバネに連接し、上記第一のバネに弾性変形を与えて上記基板の上方で運動をする上部電極と、 上記上部電極の下方に位置する上記基板上に形成された下部電極と、 上記上部電極に連接した第二のバネと、 上記第二のバネに連接した第二のアンカとを具備し、 上記上部電極と上記下部電極との間に電圧が印加されて上記上部電極が下方に運動するとき、上記第二のアンカが上記基板に接触して上記第二のバネが弾性変形を起こし、続いて上記上部電極が上記下部電極に接触することにより、上記上部電極と上記下部電極とが電気的に接続されるMEMSスイッチの製造方法であって、 上記下部電極を上記基板上に形成する工程と、 上記下部電極を形成した上記基板上に、成膜とパタンニングを行なって少なくとも2層の犠牲膜を形成する工程と、 上記犠牲膜の上に1回の金属膜の成膜とそのパタンニングにより、上記第一のバネと上記第一のアンカと上記第二のバネと上記第二のアンカと上記上部電極とを一体構造で形成する工程と、 上記犠牲膜を除去する工程とを具備することを特徴とするMEMSスイッチの製造方法。
The MEMS switch according to claim 1, wherein said upper electrodes, said second spring, and said second anchor are attached in this order on both sides of said first spring to form push-pull structure.
上記第一のバネを挟んで両側に上記上部電極と上記第二のバネと上記第二のアンカとがこの順に取り付けられてプッシュプル構造を成すことを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1, wherein said upper electrode has dips greater than the thickness of the upper electrode.
上記上部電極は、該上部電極の厚さよりも大きいディップを有することを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1, wherein a metallic body is formed over said substrate under said second anchor.
上記第二のアンカの下方の上記基板上に金属体が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1, wherein the major restoring force of said first spring is elastic force of a solid against torsion, and the major restoring force of said second spring is elastic force of a solid against flexure.
上記第一のバネの主な復元力が固体のねじれに対する弾性力であり、第二のバネの主な復元力が固体のたわみに対する弾性力であることを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 2, wherein said metal is a metal predominantly comprised of aluminum.
上記金属がアルミニウムを主成分とする金属であることを特徴とする請求項2に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1, wherein said lower electrode contains an insulator film in its surface, and when said upper electrode is brought into contact with said lower electrode containing the insulator film in its surface, thereby electrical capacitance is produced between said upper electrode and said lower electrode.
上記下部電極は絶縁体膜を表面に含み、上記上部電極が表面に絶縁体膜を含んだ上記下部電極に接触することにより、上記上部電極と上記下部電極との間に電気的容量が形成されることを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1, wherein said first spring, said first anchor, said second spring, said second anchor, and said upper electrode are constituted in integral structure and are formed of a continuous metallic body.
上記第一のバネと上記第一のアンカと上記第二のバネと上記第二のアンカと上記上部電極とが一体構造を成し、且つ連続した金属体によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
The MEMS switch according to claim 1,
(〜されていることを特徴とする)請求項1に記載のMEMSスイッチ。
A MEMS switch comprising:
(〜と、〜と、・・・とを具備し、〜されること)を特徴とするMEMSスイッチ。
An inexpensive MEMS switch which stably operates at low voltage and its fabrication method are provided.
低い電圧で安定に動作する安価なMEMSスイッチ及びその製造方法を提供する。
RF-MEMS switch and its fabrication method
高周波MEMSスイッチ及びその製造方法
Also disclosed are two outer DC-bias electrodes 54,56 which may be utilized to tune the MEMS device 40.
また、2個の外部DCバイアス電極54,56が設けられている。これら電極は、MEMSデバイス40を同調させるために用いることができる。
Reverting now to a further embodiment of the micro electro-mechanical systems (MEMS) device 40, as illustrated in FIGS.2 and 3 of the drawings, as shown in the top plan view of FIG. 2, the MEMS mixer and filter device 40 provides for a central electrode which is connected to the incoming or input signal IS, and which electrode has on both sides thereof two further electrodes 44,46 which are connected to the local oscillator signal LO.
図2および図3に示される、マイクロ電気機械システム(MEMS)デバイス40の他の実施例を説明する。図2の上面図に示されるように、MEMSミキサ/フィルタ・デバイス40は、中心電極42を与える。この中心電極は、到来すなわち入力信号ISに接続され、中心電極は、両側に電極44,46をさらに有している。これら電極44,46は、局部発振器信号LOに接続されている。
Reverting now to a further embodiment of the micro electro-mechanical systems (MEMS) device 40, as illustrated in FIGS. 2 and 3 of the drawings, as shown in the top plan view of FIG. 2, the MEMS mixer and filter device 40 provides for a central electrode which is connected to the incoming or input signal IS, and which electrode has on both sides thereof two further electrodes 44,46 which are connected to the local oscillator signal LO.
図2および図3に示される、マイクロ電気機械システム(MEMS)デバイス40の他の実施例を説明する。図2の上面図に示されるように、MEMSミキサ/フィルタ・デバイス40は、中心電極42を与える。この中心電極は、到来すなわち入力信号ISに接続され、中心電極は、両側に電極44,46をさらに有している。これら電極44,46は、局部発振器信号LOに接続されている。
The MEMS 10 device consists of a central bar 12 which is clamped at both ends 14,16 thereof, as represented by diagrammatically shown blocks 18 and 20.
MEMSデバイス10は、中心バー12を備え、この中心バーは、ブロック18,20で概略的に示されるように、その両端14,16でクランプされる。
As illustrated in FIG. 1 of the drawings in a generally diagrammatic representation, there is shown a side view of a micro electro-mechanical systems (MEMS) device 10 adapted for carrier signal mixing and filtering.
概略表示された図面中の図1は、キャリア信号のミキシングおよびフィルタリング用に構成されたマイクロ電気機械システム(MEMS)デバイス10の側面図である。
FIG. 1 illustrates a first embodiment of an MEMS device pursuant to the invention for carrier signal mixing and filtering;
【図1】キャリア信号のミキシングおよびフィルタリングのための本発明によるMEMSデバイスの第1の実施例を示す図である。
In addition to the foregoing publications, prior patented devices which relate to electronic mixer-filters are set forth hereinbelow but which fail to provide a system and method utilizing the inventive MEMS device for communication signal mixing and filtering, in a manner analogous to that contemplated by the present invention.
前述の文献に加えて、電子ミキサ/フィルタに関する特許された従来のデバイスを、以下に説明するが、これらは、本発明によって意図されたものに類似するように、通信信号のミキシングおよびフィルタリング用のMEMSデバイスを用いるシステムおよび方法を提供することに失敗している。
A solution which is directed to solving the problem of carrier signal mixing and filtering employing micro electro-mechanical system (MEMS) devices concerning the aspects carrier signal mixing and filtering is disclosed in reference (4).
キャリア信号のミキシングおよびフィルタリングに関するマイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスを用いるキャリア信号のミキシングおよびフィルタリングの問題を解決することに関する解答が、文献(4)に開示されている。
Reverting to the foregoing publications, references (1 through 3) are primarily directed to the general field of utilizing various MEMS devices which are adapted to replacing communication elements.
前述した文献によると、文献(1)〜(3)は、通信素子を交換するように構成される種々のMEMSデバイスを用いる一般的な分野に、主に関係している。
For instance, specific details regarding the manufacture and structure of MEMS band-pass filters are readily disclosed in the following publications:
例えば、MEMS帯域通過フィルタの製造および構造に関する詳細は、以下の文献に開示されている。
Typically, MEMS resonator filter devices are fabricated through the intermediary of standard integrated circuit masking/depositions/etching processes.
典型的に、MEMS共振器フィルタ・デバイスは、標準的な集積回路のマスキング/付着/エッチングのプロセスを介して、製造される。
Micro electro-mechanical system (MEMS) technology has been proposed for the fabrication of narrow band-pass filters (high-Q filters) for various communication circuits at frequencies below 200 MHz.
マイクロ電気機械システム(MEMS)技術は、200MHzより小さい周波数での種々の通信回路用の狭帯域通過フィルタ(高Qフィルタ)を製造するために、提供されてきた。
Furthermore, the invention is also directed to a method of fabricating a simple, unitarily constructed micro electro-mechanical system (MEMS) device which combines the steps of signal mixing and filtering, and which is smaller, less expensive and more reliable in construction and operation than existing devices currently employed in the technology.
さらに、本発明は、また、簡単な単一構造のマイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスを製造する方法に関する。この簡単な単一構造のマイクロ電気機械システム・デバイスは、信号ミキシングのステップと信号フィルタリングのステップとを組合わせ、技術上現在用いられている既存のデバイスよりも、小型で、安価で、構造および動作上より信頼できるものである。
The present invention relates to communication signal mixing and filtering systems and methods utilizing an encapsulated micro electro-mechanical system (MEMS) device.
本発明は、カプセル封止されたマイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスを利用した、通信信号のミキシングおよびフィルタリング装置および方法に関する。
A device as claimed in claim 8, wherein said embedded device is an encapsulated micro electro-mechanical (MEMS) system band-pass filter which is recessed below an upper surface of said chip or wafer.
前記埋め込まれている通信信号ミキシング/フィルタリング・デバイスは、前記チップまたはウェハの上面の下に設けられるカプセル封止されたマイクロ電気機械システム(MEMS)帯域通過フィルタである、請求項8に記載のデバイス。
A device as claimed in claim 1, comprising a micro electro-mechanical (MEMS) systems device.
マイクロ電気機械システム(MEMS)デバイスを備える、請求項1に記載のデバイス。
Capacitance difference detecting circuit and MEMS sensor
容量差検出回路およびMEMSセンサ