可選電容電路的製作方法
2023-05-12 06:04:06 3
專利名稱：可選電容電路的製作方法
技術領域：
本發明大體而言涉及微機電系統(MEMS)。
背景技術：
微機電系統(MEMS)包括微機械元件、激勵器及電子元件。微機械元件可採用沉積、蝕刻或其他可蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的若干部分或可添加若干層以形成電和機電裝置的微機械加工工藝製成。這些MEMS裝置可用於各種各樣的應用中，例如用於光學應用中及電路應用中。
一種類型的MEMS裝置被稱為幹涉式調製器。本文所用術語幹涉式調製器或幹涉式光調製器是指一種使用光學幹涉原理來選擇性地吸收及/或反射光的裝置。在某些實施例中，幹涉式調製器可包含一對導電板，其中之一或二者均可全部或部分地透明及/或為反射性，且在施加一個適當的電信號時能夠相對運動。其中一個板可包含一沉積在一襯底上的靜止層，另一個板可包含一通過一空氣間隙與該靜止層隔開的金屬隔板。如本文所更詳細說明，其中一個板相對於另一個板的位置可改變入射於幹涉式調製器上的光的光學幹涉。上述裝置具有廣泛的應用範圍，且在此項技術中，利用及/或修改這些類型裝置的特性、以使其性能可用於改善現有產品及製造目前尚未開發的新產品將頗為有益。
另一種類型的MEMS裝置用作一多狀態電容器。例如，所述電容器可包含一對導電板，其中在施加一適當的電控制信號時，至少一個板能夠相對運動。相對運動會改變電容器的電容，從而使所述電容器能夠用於各種各樣的應用中，例如用於濾波電路、調諧電路、移相電路、衰減電路及類似應用中。
發明內容
本發明的系統、方法及裝置均具有多個方面，任一單個方面均不能單獨決定其所期望特性。現在，對其更主要的特性進行簡要論述，此並不限定本發明的範圍。
一個實施例是一種具有一可選電容量的設備，所述設備包括至少兩個電極，其中至少一個可按可控方式相對於另一個移動，以提供對一界定於所述至少兩個電極之間的間隙的可調性，其中所述電極中的至少一個載送一RF信號；及複數個設置於所述至少兩個電極之間的支柱，其中所述複數個支柱經構造以張緊至少一個所述電極。
一個實施例是一種具有一可選電容量的電容器，所述電容器包括用於載送一RF信號的構件，所述載送構件具有一可按可控方式調節的間隙；及用於使所述載送構件的至少一部分張緊的構件。
一個實施例是一種選擇電容的方法，所述方法包括調節一位於至少兩個電極之間的間隙，其中所述電極中的至少一個載送一RF信號；及使所述電極中的至少一個張緊。
一個實施例是一種製造一具有一可選電容的電容器的方法，所述方法包括形成一第一電極；形成一第二電極，以使其可相對於所述第一電極移動，以提供對一界定於所述第一電極與所述第二電極之間的間隙的可調性；及形成複數個經構造以使至少所述第二電極張緊的支柱，其中所述支柱布置於所述電極之間。
一個實施例是一種根據上述方法製成的電容器。
一個實施例是一種RF裝置，所述RF裝置包括一用於載送一RF信號的第一導體；及一與所述第一導體相間隔的可變形的薄膜，所述可變形的薄膜經構造以對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形的薄膜具有至少三個分立的可激勵位置以對所述RF信號進行選擇性濾波。
一個實施例是一種RF裝置，其包括用於載送一RF信號的構件；及用於對所述RF信號進行濾波的構件，所述濾波構件可變形至三個分立的可激勵位置中的至少一個以對所述RF信號進行選擇性濾波。
一個實施例是一種對一RF信號進行濾波的方法，所述方法包括在一導電線中載送所述RF信號；及使用一可變形薄膜對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形薄膜具有至少三個分立的可激勵部分以對所述RF信號進行選擇性濾波，其中所述可變形薄膜靠近所述導電線。
一個實施例是一種製造一具有一可選電容的RF裝置的方法，所述方法包括形成一用於載送一RF信號的第一導體；及形成一與所述第一導體相間隔的可變形薄膜，所述可變形薄膜經構造以對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形薄膜具有至少三個分立的可激勵位置以對所述RF信號進行選擇性濾波。
一個實施例是一種根據上述方法製成的RF裝置。
一個實施例是一種壓控電容器，所述壓控電容器包括一襯底總成，其具有一輸入端子、一控制端子、及一電壓參考端子；設置於所述襯底總成上的電壓參考線，其中所述電壓參考線中的至少一條耦接至所述電壓參考端子；一機械導體薄膜，其相間地位於所述襯底總成上並在所述機械導體薄膜的對置端處耦接至所述電壓參考線中的一條或多條；一個或多個設置於所述襯底總成與所述機械導體薄膜之間的支柱，其中所述一個或多個支柱支撐所述機械導體薄膜；一設置於所述襯底總成上的信號導體，其中所述控制端子上的一電壓至少部分地控制所述機械導體薄膜的位置；一設置於所述信號導體的一頂面與所述機械導體薄膜之間的介電材料層；及一具有一第一端子及一第二端子的耦合電容器，其中所述第一端子耦接至所述輸入端子且其中所述第二端子耦接至所述信號導體。
本文中的這些附圖(未按比例繪製)及相關的說明旨在例示各實施例而非旨在限定本發明。
圖1為一等軸圖，其顯示一幹涉式調製器顯示器的一實施例的一部分，其中一第一幹涉式調製器的一可移動反射層處於一弛豫位置，且一第二幹涉式調製器的一可移動反射層處於一受激勵位置。
圖2為一系統方框圖，其顯示一包含一3×3幹涉式調製器顯示器的電子裝置的一實施例。
圖3為圖1所示幹涉式調製器的一實例性實施例的可移動鏡位置與所施加電壓的關係圖。
圖4為一組可用於驅動幹涉式調製器顯示器的行和列電壓的示意圖。
圖5A顯示在圖2所示的3x3幹涉式調製器顯示器中的一個實例性顯示數據幀。
圖5B顯示可用於寫入圖5A所示幀的行信號及列信號的一個實例性時序圖。
圖6A及6B為顯示一顯示裝置40的一實施例的系統方塊圖。
圖7A為一圖1所示裝置的剖面圖。
圖7B為一幹涉式調製器的一替代實施例的一剖面圖。
圖7C為一幹涉式調製器的另一替代實施例的一剖面圖。
圖7D顯示一其中一機械導體薄膜處於低電容位置的MEMS電容器的剖面側視圖。
圖7E顯示圖7D所示的MEMS電容器的剖面側視圖，其中機械導體薄膜處於一高電容位置。
圖8顯示一根據一實施例的MEMS電容器的剖面側視圖，其中所述薄膜與一參考電壓相絕緣。
圖9A顯示一MEMS電容器的一實施例的俯視圖，其中對於所述薄膜，支柱間距相對均勻。
圖9B1顯示一MEMS電容器的一實施例的俯視圖，其中對於所述薄膜的一第一位置，支柱間距相對較寬、對於所述薄膜的一第二位置，支柱間距相對緊密。
圖9B2顯示一MEMS電容器的另一實施例的俯視圖，其中對於所述薄膜的一第一位置，支柱間距相對較寬、對於所述薄膜的一第二位置，支柱間距相對緊密。
圖9C1顯示一具有兩個單獨的薄膜且每一薄膜具有不同的支柱間距的MEMS電容器的一實施例的俯視圖。
圖9C2顯示一具有兩個單獨的薄膜且每一薄膜具有不同的支柱間距的MEMS電容器的另一實施例的俯視圖。
圖9D顯示一具有兩個單獨的薄膜且每一所示薄膜均具有相同支柱間距的MEMS電容器的一實施例的俯視圖。
圖10A顯示一使用MEMS電容器的RF衰減器的預期回程損耗的一實例。
圖10B顯示一使用MEMS電容器的RF衰減器的預期插入損耗的一實例。
圖11顯示一RF衰減器中的MEMS電容器的一實例。
圖12A、12B及12C顯示一MEMS電容器的簡化的等效電路的實例。
圖13A至13I顯示一製造MEMS電容器的工藝。
具體實施例方式
儘管本文是說明特定實施例，然而，所屬技術領域的一般技術人員將易知其他實施例，包括並不提供本文所述的所有優點及特徵的實施例。
可選電容的電路可用於各種各樣的應用中。例如，可選電容的電路可用於RF衰減器中或用於RF開關中。可選電容可用於選擇RF衰減的程度、選擇RF開關的阻抗失配的程度、及進行類似選擇。與二極體及FET開關相比，由MEMS裝置製成的衰減器或開關會有利地表現為運行帶寬相對寬，並具有損耗相對低的特性及優異的RF特性。MEMS裝置還通常僅需相對低的驅動功率並可表現出相對低的串聯電阻。
儘管是參照圖1至6C就幹涉式調製器顯示器而言進行大體說明，然而所屬技術領域的技術人員將知，用於顯示器的MEMS裝置的導電板或薄膜中的一個或兩個的相對運動原理也將適用於MEMS電容器。
下文說明是針對本發明的某些具體實施例。不過，本發明可通過許多種不同的方式實施。在本說明中，會參照附圖，在附圖中，相同的部件自始至終使用相同的編號標識。根據以下說明容易看出，本發明可在任一構造用於顯示圖像-無論是動態圖像(例如視頻)還是靜態圖像(例如靜止圖像)，無論是文字圖像還是圖片圖像-的裝置中實施。更具體而言，本發明可在例如(但不限於)以下等眾多種電子裝置中實施或與這些電子裝置相關聯行動電話、無線裝置、個人數據助理(PDA)、手持式計算機或可攜式計算機、GPS接收器/導航器、照像機、MP3播放器、攝錄機、遊戲機、手錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、計算機監視器、汽車顯示器(例如裡程表顯示器等)、駕駛艙控制裝置及/或顯示器、照相機景物顯示器(例如車輛的後視照相機顯示器)、電子照片、電子告示牌或標牌、投影儀、建築結構、包裝及美學結構(例如一件珠寶上的圖像顯示器)。與本文所述MEMS裝置具有類似結構的MEMS裝置也可用於非顯示應用，例如用於電子切換裝置。
圖1中顯示一個含有一幹涉式MEMS顯示元件的幹涉式調製器顯示器實施例。在這些裝置中，像素處於亮狀態或暗狀態。在亮(開(on)或打開(open))狀態下，顯示元件將入射可見光的一大部分反射至用戶。在處於暗(關(off)或關閉(closed))狀態下時，顯示元件幾乎不向用戶反射入射可見光。視不同的實施例而定，可顛倒「開」與「關」狀態的光反射性質。MEMS像素可構造成主要在所選色彩下反射，以除黑色和白色之外還可實現彩色顯示。
圖1為一等軸圖，其顯示一視覺顯示器的一系列像素中的兩相鄰像素，其中每一像素包含一MEMS幹涉式調製器。在某些實施例中，一幹涉式調製器顯示器包含一由這些幹涉式調製器構成的行/列陣列。每一幹涉式調製器包括一對反射層，該對反射層定位成彼此相距一可變且可控的距離，以形成一至少具有一個可變尺寸的光學諧振空腔。在一實施例中，其中一個反射層可在兩個位置之間移動。在本文中稱為弛豫位置的第一位置上，該可移動層定位成距離一固定的局部反射層相對遠。在第二位置上，該可移動層的位置更近地靠近該局部反射層。根據可移動反射層的位置而定，從這兩個層反射的入射光會以相長或相消方式幹涉，從而形成各像素的總體反射或非反射狀態。
在圖1中顯示的像素陣列部分包括兩個相鄰的幹涉式調製器12a和12b。在左側的幹涉式調製器12a中，顯示一可移動的高度反射層14a處於一弛豫位置，該弛豫位置距一固定的局部反射層16a一預定距離。在右側的幹涉式調製器12b中，顯示一可移動的高度反射層14b處於一受激勵位置處，該受激勵位置靠近固定的局部反射層16b。
固定層16a、16b導電、局部透明且局部為反射性，並可通過例如在一透明襯底20上沉積將一個或多個各自為鉻及氧化銦錫的層而製成。所述各層被圖案化成平行條帶，且可形成一顯示裝置中的行電極，如將在下文中所進一步說明。可移動層14a、14b可形成為由沉積在支柱18頂部的一或多個沉積金屬層(與行電極16a、16b正交)及一沉積在支柱18之間的中間犧牲材料構成的一系列平行條帶。在犧牲材料被蝕刻掉以後，這些可變形的金屬層14a、14b與固定的金屬層通過一規定的氣隙19隔開。這些可變形層可使用一具有高度導電性及反射性的材料(例如鋁)，且該些條帶可形成一顯示裝置中的列電極。
在未施加電壓時，空腔19保持位於層14a、16a之間，且可變形層處於如圖1中像素12a所示的一機械弛豫狀態。然而，在向一所選行和列施加電位差之後，在所述行和列電極相交處的對應像素處形成的電容器被充電，且靜電力將這些電極拉向一起。如果電壓足夠高，則可移動層發生形變，並被壓到固定層上(可在固定層上沉積一介電材料(在該圖中未示出)，以防止短路，並控制分隔距離)，如圖1中右側的像素12b所示。無論所施加的電位差極性如何，該行為均相同。由此可見，可控制反射與非反射像素狀態的行/列激勵與傳統的LCD及其他顯示技術中所用的行/列激勵在許多方面相似。
圖2至圖5B顯示一個在一顯示應用中使用一幹涉式調製器陣列的實例性過程及系統。
圖2為一系統方框圖，該圖顯示一可體現本發明各方面的電子裝置的一個實施例。在該實例性實施例中，所述電子裝置包括一處理器21，其可為任何通用單晶片或多晶片微處理器，例如ARM、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或任何專用微處理器，例如數位訊號處理器、微控制器或可編程門陣列。按照所屬技術領域中的慣例，可將處理器21配置成執行一個或多個軟體模塊。除執行一個作業系統外，還可將該處理器配置成執行一個或多個軟體應用程式，包括網頁瀏覽器、電話應用程式、電子郵件程序或任何其它軟體應用程式。
在一實施例中，處理器21還配置成與一陣列控制器22進行通信。在一實施例中，陣列控制器22包括向一顯示陣列或面板30提供信號的一行驅動電路24及一列驅動電路26。圖1中所示的陣列剖面圖在圖2中以線1-1示出。對於MEMS幹涉式調製器，行/列激勵協議可利用圖3所示的這些裝置的滯後性質。其可能需要(例如)10伏的電位差來使一可移動層自弛豫狀態變形至受激勵狀態。然而，當所述電壓自該值降低時，在所述電壓降低回至10伏以下時，所述可移動層將保持其狀態。在圖3的實例性實施例中，在電壓降低至2伏以下之前，可移動層不會完全弛豫。因此，在圖3所示的實例中，存在一大約為3-7伏的電壓範圍，在該電壓範圍內存在一施加電壓窗口，在該窗口內所述裝置穩定在弛豫或受激勵狀態。在本文中將其稱為「滯後窗口」或「穩定窗口」。對於一具有圖3所示滯後特性的顯示陣列而言，行/列激勵協議可設計成在行選通期間，向選通行中將被激勵的像素施加約10伏的電壓差，並向將被弛豫的像素施加接近0伏的電壓差。在選通之後，向像素施加約5伏的穩態電壓差，以使其保持在行選通使其所處的狀態。在寫入之後，在該實例中，每一像素均承受一處於3-7伏的「穩定窗口」內的電位差。該特性使圖1所示的像素設計在相同的施加電壓條件下穩定在一既有的受激勵狀態或弛豫狀態。由於幹涉式調製器的每一像素，無論處於受激勵狀態還是弛豫狀態，實質上均是一由固定反射層及移動反射層所構成的電容器，因此，該穩定狀態可在一滯後窗口內的電壓下得以保持而幾乎不消耗功率。如果所施加的電位固定，則基本上沒有電流流入像素。
在典型應用中，可通過根據第一行中所期望的一組受激勵像素確定一組列電極而形成一顯示幀。此後，將一行脈衝施加於第1行的電極，從而激勵與所確定的列線對應的像素。此後，將所確定的一組列電極變成與第二行中所期望的一組受激勵像素對應。此後，將一脈衝施加於第2行的電極，從而根據所確定的列電極來激勵第2行中的相應像素。第1行的像素不受第2行的脈衝的影響，因而保持其在第1行的脈衝期間所設定到的狀態。可按順序性方式對全部系列的行重複上述步驟，以形成所述的幀。通常，通過以某一所期望幀數/秒的速度連續重複該過程來用新顯示數據刷新及/或更新這些幀。還有很多種用於驅動像素陣列的行及列電極以形成顯示幀的協議亦為人們所熟知，且可用於本發明。
圖4、5A及圖5B顯示一種用於在圖2所示的3×3陣列上形成一顯示幀的可能的激勵協議。圖4顯示一組可用於具有圖3所示滯後曲線的像素的可能的行及列電壓電平。在圖4的實施例中，激勵一像素包括將相應的列設定至-Vbias，並將相應的行設定至+ΔV，其可分別對應於-5伏及+5伏。弛豫像素則是通過將相應的列設定至+Vbias並將相應的行設定至相同的+ΔV、由此在所述像素兩端形成一0伏的電位差來實現。在那些其中行電壓保持0伏的行中，像素穩定於其最初所處的狀態，而與該列處於+Vbias還是-Vbias無關。同樣如在圖4中所示，應了解，可使用極性與上述極性相反的電壓，例如激勵一像素可包括將相應的列設定至+Vbias、並將相應的行設定至ΔV。在該實施例中，釋放像素是通過將相應的列設定至-Vbias並將相應的行設定至相同的-ΔV、由此在所述像素兩端形成一0伏的電位差來實現。
圖5B為一顯示一系列行及列信號的時序圖，該些信號施加於圖2所示的3×3陣列，其將形成圖5A所示的顯示布置，其中受激勵像素為非反射性。在寫入圖5A所示的幀之前，像素可處於任何狀態，在該實例中，所有的行均處於0伏，且所有的列均處於+5伏。在這些所施加電壓下，所有的像素穩定於其現有的受激勵狀態或弛豫狀態。
在圖5A所示的幀中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激勵。為實現這一效果，在第1行的一「行時間」期間，將第1列及第2列設定為-5伏，將第3列設定為+5伏。此不會改變任何像素的狀態，因為所有像素均保持處於3-7伏的穩定窗口內。此後，通過一自0伏上升至5伏然後又下降回至0伏的脈衝來選通第1行。由此激勵像素(1，1)和(1，2)並使像素(1，3)弛豫。陣列中的其它像素均不受影響。為將第2行設定為所期望狀態，將第2列設定為-5伏，將第1列及第3列設定為+5伏。此後，向第2行施加相同的選通脈衝將激勵像素(2，2)並使像素(2，1)和(2，3)弛豫。同樣，陣列中的其它像素均不受影響。類似地，通過將第2列和第3列設定為-5伏，並將第1列設定為+5伏對第3行進行設定。第3行的選通脈衝將第3行像素設定為圖5A所示的狀態。在寫入幀之後，行電位為0，而列電位可保持在+5或-5伏，且此後顯示將穩定於圖5A所示的布置。應了解，可對由數十或數百個行和列構成的陣列使用相同的程序。還應了解，用於實施行和列激勵的電壓的定時、順序及電平可在以上所述的一般原理內變化很大，且上述實例僅為實例性，任何激勵電壓方法均可與本文所述的系統及方法一起使用。
圖6A及6B為顯示一顯示裝置40的一實施例的系統方塊圖。顯示裝置40例如可為蜂窩式電話或行動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其稍有差異的組件也可說明不同類型的顯示裝置，例如電視或可攜式媒體播放器。
顯示裝置40包括一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚聲器44、一輸入裝置48及一麥克風46。外殼41通常由所屬技術領域的技術人員所熟知的許多種製造工藝中的任何一種製成，包括注射成型及真空成形。另外，外殼41可由許多種材料中的任何一種製成，包括但不限於塑料、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷，或其一組合。在一實施例中，外殼41包括可與其它具有不同顏色或包含不同標誌、圖片或符號的可移動部分互換的可移動部分(未示出)。
實例性顯示裝置40的陣列30可為眾多種顯示器中的任一種，包括本文所述的雙穩顯示器。在其它實施例中，顯示器30包括例如上文所述的等離子體顯示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板顯示器、或例如CRT或其它管式裝置等非平板顯示器，此為所屬技術領域的技術人員所熟知。然而，為便於說明本實施例，陣列30包括一如本文所述的幹涉式調製器顯示器。
圖6B示意性地顯示實例性顯示裝置40的一實施例中的組件。所示實例性顯示客戶機40包括一外殼41且可包括其他至少部分地封閉在外殼41內的組件。例如，在一實施例中，實例性顯示裝置40包括一網絡接口27，該網絡接口27包括一耦接至一收發器47的天線43。收發器47連接至處理器21，處理器21又連接至調節硬體52。調節硬體52可配置成對一信號進行調節(例如對一信號進行濾波)。調節硬體52連接至一揚聲器44及一麥克風46。處理器21還連接至一輸入裝置48及一驅動控制器29。驅動控制器29耦接至一幀緩衝器28並耦接至陣列驅動器22，陣列驅動器22又耦接至一陣列30。一電源50根據該特定實例性顯示裝置40的設計的要求向所有組件提供功率。
網絡接口27包括天線43及收發器47，以使實例性顯示裝置40可通過網絡與一個或多個裝置進行通信。在一實施例中，網絡接口27還可具有某些處理功能，以降低對處理器21的要求。天線43為所屬技術領域的技術人員所知的任一種用於發射和接收信號的天線。在一實施例中，該天線根據IEEE 802.11標準(包括IEEE 802.11(a)，(b)，或(g))來發射及接收RF信號。在另一實施例中，該天線根據藍牙(BLUETOOTH)標準來發射及接收RF信號。倘若為蜂窩式電話，則該天線被設計成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用於在無線行動電話網絡中進行通信的已知信號。收發器47對自天線43接收的信號進行預處理，以使其可由處理器21接收及進一步處理。收發器47還處理自處理器21接收到的信號，以使其可通過天線43自實例性客戶機40發射。
在一替代實施例中，收發器47可由一接收器替代。在又一替代實施例中，網絡接口27可由一可存儲或產生擬發送至處理器21的數據的數據源替代。例如，該數據源可為一含有圖像數據的數字視頻光碟(DVD)或硬碟驅動器、或一產生圖像數據的軟體模塊。
處理器21通常控制實例性顯示裝置40的總體運行。處理器21接收數據，(例如自網絡接口27或一圖像源等接收音頻數據、圖像數據(例如壓縮的圖像數據))並將該數據處理成原始數據或處理成一種易於處理成原始數據的格式。然後，處理器21將處理後的數據發送至驅動控制器29或發送至幀緩衝器28進行存儲。原始圖像數據通常是指可識別一圖像內每一位置處的圖像特性的信息。例如，所述圖像特性可包括顏色、飽和度及灰度級。
在一實施例中，處理器21包括一微控制器、CPU、或用於控制實例性顯示裝置40的運行的邏輯單元。調節硬體52通常包括用於向揚聲器44發送信號及從麥克風46接收信號的放大器及濾波器。調節硬體52可為實例性顯示裝置40內的離散組件，或者可併入處理器21或其他組件內。
驅動控制器29直接自處理器21或自幀緩衝器28獲取由處理器21產生的原始數據，並適當地將原始數據重新格式化以便高速傳輸至陣列驅動器22。具體而言，驅動控制器29將原始數據重新格式化成一具有光柵狀格式的數據流，以使其具有一適合於掃描陣列30的時間次序。然後，驅動控制器29將格式化後的信息發送至陣列驅動器22。儘管一驅動控制器29(例如一LCD控制器)通常作為一獨立的集成電路(IC)與系統處理器21相關聯，但這些控制器可按許多種方式進行構建。其可作為硬體嵌入於處理器21中、作為軟體嵌入於處理器21中、或以硬體形式與陣列驅動器22完全集成。
通常，陣列驅動器22自驅動控制器29接收格式化後的信息並將數據重新格式化成一組平行的波形，該組平行的波形每秒許多次地施加至來自顯示器的x-y像素矩陣的數百條、有時數千條引線。
在一實施例中，驅動控制器29、陣列驅動器22、及陣列30適用於本文所述的任一類型的顯示器。舉例而言，在一實施例中，驅動控制器29是一傳統的顯示控制器或一雙穩顯示控制器(例如一幹涉式調製器控制器)。在另一實施例中，陣列驅動器22為一傳統驅動器或一雙穩顯示驅動器(例如一幹涉式調製器顯示器)。在一實施例中，一驅動控制器29與陣列驅動器22集成在一起。這種實施例在例如蜂窩式電話、手錶及其他小面積顯示器等高度集成的系統中很常見。在又一實施例中，陣列30是一典型的顯示陣列或一雙穩顯示陣列(例如一包含一幹涉式調製器陣列的顯示器)。
輸入裝置48使用戶能夠控制實例性顯示裝置40的運行。在一實施例中，輸入裝置48包括一小鍵盤(例如一QWERTY鍵盤或一電話小鍵盤)、一按鈕、一開關、一觸敏屏幕、一壓敏或熱敏薄膜。在一實施例中，麥克風46為實例性顯示裝置40的一輸入裝置。當使用麥克風46向該裝置輸入數據時，可由用戶提供語音命令來控制實例性顯示裝置40的運行。
電源50可包括所屬技術領域中眾所周知的各種各樣的能量存儲裝置。例如，在一實施例中，電源50為可再充電的蓄電池，例如鎳-鎘蓄電池或鋰離子蓄電池。在另一實施例中，電源50為一可再生能源、電容器或太陽能電池，包括一塑料太陽能電池及太陽能電池塗料。在另一實施例中，電源50構造成從牆上的插座接收電力。
在某些實施方案中，控制可編程性如上文所述存在於一驅動控制器中，該驅動控制器可位於電子顯示系統中的數個位置上。在某些情形中，控制可編程性存在於陣列驅動器22中。所屬技術領域的技術人員將知，可在任意數量的硬體及/或軟體組件中及在不同的構造中實施上述優化。
按照上述原理運行的幹涉式調製器的詳細結構可千變萬化。例如，圖7A-7C顯示移動鏡結構的三種不同實施例。圖7A為圖1所示實施例的剖面圖，其中在正交延伸的支撐件18上沉積一金屬材料條帶14。在圖7B中，可移動的反射材料14僅在隅角處在系鏈32上附接至支撐件。在圖7C中，可移動反射材料14懸吊在一可變形層34上。由於反射材料14的結構設計及所用材料可在光學特性方面得到優化，且可變形層34的結構設計和所用材料可在所期望機械特性方面得到優化，因此該實施例具有若干優點。在許多公開文件中，包括例如第2004/0051929號美國公開申請案中，描述了各種不同類型幹涉裝置的生產。可使用很多種人們所熟知的技術來製成上述結構，此包括一系列材料沉積、圖案化及蝕刻步驟。
下文將說明一種微機電系統(MEMS)壓控電容器及其形成方法。壓控電容器的機械導體薄膜可移動至及移離一第一位置及一第二位置。電容量可隨機械導體薄膜的移動而變化。MEMS壓控電容器可用於各種各樣的應用中，例如但不限於RF開關及RF衰減器中。
與二極體及FET開關相比，由MEMS裝置製成的衰減器或開關會有利地表現為運行帶寬相對寬，並具有損耗相對低的特性及優異的RF特性。此外，這些MEMS裝置還可具有驅動功率相對低且在用於共面波導時串聯電阻相對低的特點。
一個實施例包括一種在薄膜的錨固點之間設置有支柱的MEMS電容器。所述支柱的間距可決定用於改變薄膜位置的拉入電壓。電容器可形成有一個或多個具有不同支柱間距的薄膜。此允許拉入電壓針對各薄膜的對應部分而變化，從而允許選擇性地激勵各薄膜或其各部分。相應地，電容量可至少部分地隨控制電壓而變化。
一個實施例包括一種具有多個耦接至單獨的控制偏壓的薄膜的電容器。此允許單獨控制所述多個薄膜，從而允許對一相對大的電容範圍進行選擇。例如，可按二進位權重(2的冪)對所述多個薄膜進行加權，從而實現對電容進行近似線性的選擇。
一個實施例為一種壓控電容器，其包括一具有一輸入端子、一控制端子及一電壓參考端子的襯底總成；設置於所述襯底總成上的電壓參考線，其中至少一條所述電壓參考線耦接至所述電壓參考端子；一機械導體薄膜，其相間地位於所述襯底總成上方並在所述機械導體薄膜的對置端處直接或間接地耦接至一條或多條所述電壓參考線，以使相對的機械導體薄膜在兩個或兩個以上端部處錨固並使機械導體薄膜AC耦接至所述一條或多條電壓參考線，其中所述機械導體薄膜的至少一部分可移至或移離一距所述襯底總成的一表面一第一距離處的第一位置及一距所述襯底總成的所述表面一第二距離的第二位置；一個或多個支柱，其設置於所述襯底總成與所述機械導體薄膜之間並設置於用於錨固所述機械導體薄膜的所述兩個或兩個以上端部之間，其中所述一個或多個支柱支撐所述機械導體薄膜；一設置於所述襯底總成上的信號導體，其中所述信號導體DC耦接至所述控制端子，其中所述控制端子上的電壓至少部分地控制所述機械導體薄膜的位置；一介電材料層，其設置於所述信號導體的一頂面與所述機械導體薄膜之間，其中當所述機械導體薄膜處於第一位置時在如下至少之一之間存在一間隙(a)所述機械導體薄膜與所述介電材料層之間或者(b)所述介電材料層與所述信號導體之間，且在所述機械導體薄膜處於所述第二位置時基本上不存在間隙；及一耦合電容器，其具有一第一端子及一第二端子，其中所述第一端子耦接至所述輸入端子且其中所述第二端子耦接至所述信號導體。
一個實施例為一種具有一可選電容的電容器，所述電容器包括一襯底總成；一位於所述襯底總成上的信號導體，其中所述信號導體形成所述電容器的一第一電極；一覆蓋所述信號導體的至少一上表面的介電材料層；及一個或多個機械導體薄膜，其相間地位於所述襯底總成上，以使所述信號導體設置於所述襯底總成與所述一個或多個機械導體薄膜之間，其中所述一個或多個機械導體薄膜形成所述電容器的一第二電極，其中所述一個或多個機械導體薄膜的至少兩個或兩個以上部分可至少部分地獨立地自一低電容位置及一高電容位置移動，這些可達到的位置包括所述機械導體薄膜的至少一所選的兩個部分的一分立的第一電容位置；所述機械導體薄膜的所述所選兩個部分的一分立的第二電容位置，所述分立的第二電容位置具有大於所述分立的第一電容位置的電容；及一分立的第三電容構造，所述分立的第三電容構造具有比所述分立的第一電容位置更大但比分立的第二電容位置更小的電容，在所述分立的第三電容構造中，所述所選的兩個部分中的一個處於所述分立的第二電容位置且另一個處於所述分立的第一電容位置，其中所述所選位置至少部分地由所述信號導體上的電壓決定。
圖7D顯示一其中一機械導體薄膜702處於一低電容位置的MEMS電容器700的剖面側視圖。圖7E顯示同一MEMS電容器700處於高電容位置。一種用於製作MEMS電容器700的工藝將在下文中結合圖13A至13I進行說明。MEMS電容器700還包括一襯底總成704、電壓參考線706、708、支柱710、一信號導體712、及一設置於信號導體712上的介電材料層714。
在所示實施例中，電壓參考線706、708及信號導體712形成於一共面波導構造中的襯底總成704上。應了解，也可存在例如障蔽層等其他結構。當然，障蔽層的材料將視電壓參考線706、708所用的材料而定。例如，在電壓參考線706、708由銅形成時，可使用鉭作為擴散障蔽層。襯底總成704可由各種各樣的材料形成，例如由玻璃、矽、砷化鎵、鈮化鋰、磷化銦及類似材料形成。應注意，不同於在用於顯示應用的幹涉式調製器中所應使用的材料，襯底總成704、電壓參考線706、708及信號導體712所用的材料不需要選擇成在人類可見的光譜中具有相對好的透明度。而是，可根據電氣性能特性、成本及類似因素來選擇材料。可用於電壓參考線706、708及用於信號導體712的材料的實例包括銀、銅、金、鋁、或其組合。在一實施例中，用於電壓參考線706、708的材料與用於信號導體712的材料相同。所選材料較佳為相對良好的導體，例如電阻率小於1×10-6歐姆-米(Ω-m)或者甚至更佳地，小於0.1×10-6姆-米(Ω-m)的材料。
電壓參考線706、708為信號導體712所載送的信號提供一信號地基準。信號地應為RF信號提供相對低的對地阻抗。應了解，此一信號地可處於但並非必須處於DC地電位。在圖7D及7E所示實施例中，電壓參考線706、708與機械導體薄膜702處於相同的DC電位。在一將在下文中結合圖8所述的實施例中，可使用不同的DC電位。
信號導體712載送被提供一可選電容的信號。例如，該可選電容可在RF衰減器中用於選擇對信號施加的衰減的程度、可在RF開關中用於為信號選擇路徑、等等。可使用一耦合電容器將RF信號與一也由信號導體712載送的控制電壓相隔離。如上文結合如3所述，該控制電壓可至少部分地控制機械導體薄膜702的位置。
在所示實施例中，介電材料層714形成於信號導體712上。在另一實施例中，介電材料層714可設置於機械導體薄膜702的底側(面朝信號導體712的側)上。介電材料層714可使用各種各樣的材料，例如(舉例而言)氧化矽、氮化矽及類似材料。介電材料層714可防止在處於圖7E所示的低電容位置時機械導體薄膜702與信號導體712出現電短接。
機械導體薄膜702也應由導電材料形成。可使用各種各樣的材料。例如，可使用電壓參考線706、708及信號導體712所用的相同材料。此外，機械導體薄膜702也可由多層各種材料形成，所述各種材料經選擇以提供相對良好的電特性及機械特性(例如應力)。
支柱710可由各種各樣的材料(導電材料或介電材料)形成，例如由聚合物、金屬、玻璃、陶瓷及類似材料形成。在一實施例中，支柱710由光敏聚合物形成以易於製作。支柱710支撐機械導體薄膜702，以在處於低電容位置時，機械導體薄膜702位於襯底表面上方一高度h處。可使用支柱710的高度(也為h)、支柱710之間的間距及機械導體薄膜702上的拉伸應力來為機械導體薄膜702選擇一適當的拉入電壓。
熟練的專業人員應了解，一特定的MEMS電容器700擬使用的適當材料及尺寸將視例如以下等各種考慮因素而定成本、電性能要求(例如頻率範圍)、可用尺寸、所需拉入電壓、及類似考慮因素。在一實施例中，適用於電壓參考線706、708的導體及信號導體712的厚度介於約0.5至5微米範圍內。適用於信號導體712的寬度w介於約25微米值約75微米範圍內。適用於電壓參考線706、708的寬帶L介於約50微米至約250微米範圍內。電壓參考線706、708之一與信號導體712之間所適用的距離g介於約10微米至約50微米範圍內。在一實施例中，適用於介電材料層714的厚度介於約0.1至0.5微米範圍內。所屬技術領域的一般技術人員將很容易地確定出其他適用的尺寸。
機械導體薄膜702可移至及移離一第一位置及一第二位置。如圖7D所示，在機械導體薄膜702的底部與介電材料層714之間存在一間隙。該間隙的存在可使MEMS電容器700在圖7D所示的位置上具有相對低的電容。當被機械導體薄膜702與信號導體712之間一適當的拉入電壓激活時，機械導體薄膜702會移至一更高電容位置，如圖7E所示。
圖8顯示一根據一實施例的MEMS電容器800的剖面側視圖，其中一介電材料層802使一機械導體薄膜804與一參考電壓相絕緣。介電材料層802設置於機械導體薄膜804與電壓參考線706、708之間。此使電壓參考線706、708能夠處於一與機械導體薄膜804不同的DC電位。機械導體薄膜802可延伸至接觸一DC偏壓源，如圖8的右側所示。應注意，電壓參考線706、708中的一個或兩個均應仍耦接至一相對良好的信號地線。
介電材料層802可使用各種各樣的材料。例如，介電材料層802可由氧化鋁、氧化矽、氮化矽及類似材料形成。在一實施例中，電壓參考線708耦接至DC地線，且機械導體薄膜804相對於信號導體712上的偏壓耦接至一DC偏壓以便激勵機械導體薄膜804的位置。此可允許例如選擇性地激活或移動一機械導體薄膜的DC絕緣部分，從而提供一相對寬範圍的可選電容。此可適用於RF衰減應用中。在一實例中，信號導體及機械導體薄膜布置成行及列，並如上文結合圖5A及5B所述而激活。
圖9A顯示一具有相對均勻的支柱間距的MEMS電容器900的一實施例的俯視圖。例如，MEMS電容器900的俯視圖可對應於上文結合圖8所述的MEMS電容器800。MEMS電容器900的所示部分包括電壓參考線902、904、信號導體906、及支柱908。虛線框910顯示機械導體薄膜的一俯視圖。在所示實施例中，虛線框910被繪示為延伸超出電壓參考線904以便耦接至一DC電位，以對機械導體薄膜施以偏壓。
在一其中該電容器包含於一共面波導構造中的RF衰減器或RF開關中的實施例中，RF信號可流過電容器以使一RF輸入信號及一RF輸出信號可耦接至信號導體906中對置端部處的端子。此種耦接可例如通過一耦合電容器或者其他不會傳遞來自一控制電壓源的DC的耦接來進行。
由於具有相對一致或均勻的間距，因而可預期機械導電薄膜的整個可移動部分可基本隨其自身同時地自一個位置移至另一位置。
圖9B1顯示一MEMS電容器的一實施例的俯視圖，其中機械導體薄膜916的一第一部分912具有相對寬的支柱間距、而機械導體薄膜916的一第二部分914具有相對緊密的支柱間距。圖9B2顯示一MEMS電容器的另一實施例的俯視圖，其中機械導體薄膜916的第一部分912具有相對寬的支柱間距、而機械導體薄膜916的第二部分914具有相對緊密的支柱間距。大致在這兩個部分之間繪製一虛線918。
應注意，儘管機械導體薄膜916為一體，從而第一部分912與第二部分914為同一機械導體薄膜916的部分，然而第一部分912與第二部分914可分別移動。通過改變各支柱的高度(未圖示)及/或各支柱之間的間距，所需的拉入電壓可因不同部分而異。例如，如果第一部分912與第二部分914二者為相同的高度，則第一部分912將在一低於第二部分914的激勵電壓下拉入。在圖9B1所示實施例中，間距沿一平行於信號導體的方向變化。在圖9B2所示實施例中，第二部分914中的每一列支柱952均比第一部分912中的每一列支柱954更靠近一相應的信號導體956。
儘管在圖9B1及9B2中顯示兩個部分，然而應了解，也可使用更多的部分，例如3部分、4部分。在一實施例中，一機械導體薄膜916的多個部分下面的支柱是按照所需的電容可選擇性來排列。
圖9C1顯示一具有兩個單獨的薄膜922、924且每一薄膜具有不同的支柱間距的MEMS電容器的一實施例的俯視圖。圖9C1顯示一具有兩個單獨的薄膜922、924且每一薄膜具有不同的支柱間距的MEMS電容器的另一實施例的俯視圖。例如，儘管單獨的薄膜922、924可接至由共用電壓參考線所提供的相同的DC偏壓，然而薄膜922、924可在不同的拉入電壓下激勵，從而提供多種電容值選擇性。應了解，還可提供額外的單獨薄膜以提供額外的電容可選擇性。在圖9C2所示實施例中，第二薄膜924的每一列支柱962比第一薄膜922的每一列支柱964更靠近一相應的信號導體966。
圖9D顯示一具有兩個單獨的機械導體薄膜932、934且所示各機械導體薄膜具有相同支柱間距的MEMS電容器的一實施例的俯視圖。該構造可比上文結合圖9B1、9B2、9C1及9C2所述的構造提供額外控制。
通過在每一所示機械導體薄膜932、934上使用單獨的控制偏壓，可使每一薄膜932、934被分別拉入。這些單獨的控制偏壓是信號導體上的控制偏壓以外的控制偏壓。應了解，所述單獨的控制偏壓之一可對應於地。此會提高電容器所提供的可選擇性。例如，可對不同的機械導體薄膜932、934進行二進位加權，即近似以2x面積的冪的形式。此可允許按近似線性的方式對電容量進行控制。應注意，在某些情形中，可能需要在所選電容值之間將薄膜932、934移回至一低電容位置。儘管是就兩個單獨薄膜932、934加以顯示，然而熟練的專業人員將知，也可使用額外數量的薄膜。
各單獨的薄膜932、934的控制電壓可相互絕緣。例如，上文結合圖8所示的構造即顯示這樣一種使用介電材料層802的絕緣技術。參照圖9D，一介電層936可使一個或多個薄膜932、934與一具有下伏的電壓參考線的直流路徑相絕緣，同時仍為薄膜932、934提供一相對良好的信號地。在所示實施例中，顯示介電層936設置於每一下伏的電壓參考線之間。
薄膜932、934耦接至一各自的電壓源，電壓源可包括例如DC偏壓、接地基準或一受控或受切換信號。例如，一電壓源可使用各種互連技術-例如通過焊墊、空氣橋及類似物等進行選路-耦接至一對應的薄膜。例如，薄膜932、934的各所選部分938、940可在形成薄膜932、934的同時形成。在一實施例中，也可使用一將DC控制與機械導體薄膜的變化的支柱間距相結合的MEMS電容器。
圖10A顯示一使用MEMS電容器的RF衰減器的預期回程損耗的一實例。例如，如上文結合圖9A所述，可將RF信號配置成流過MEMS電容器兩端。水平軸表示頻率，其中頻率向右增大。豎軸表示回程損耗。回程損耗對應於反射波的幅值對入射波的幅值之比，且在圖10A中，該比率進一步以分貝值來表示。如圖10A所示，軌跡線1002對應於當RF衰減器處於「斷開(off)」位置時-即當機械導體薄膜702處於例如在圖7D中所示的低電容位置時，RF衰減器的預期回程損耗。如軌跡線1002所示，當衰減器「斷開」時，預期回程損耗相對較低，因而RF信號以相對低的衰減量通過具有MEMS電容器的RF衰減器。
其他軌跡線1004、1006、1008對應於具有MEMS電容器的RF衰減器的回程損耗，其中機械導體薄膜702被「拉入」至一例如如圖7E所示的相對高電容的位置。所述其他軌跡線1004、1006、1008就在評定中所用的電容量而言有所變化。應了解，對於所選電容量而言，各電容量可依據電容器的幾何形狀及/或因一電容器具有可至少部分地獨立激勵的多個部分或多個單獨薄膜而有所變化。例如，對應於軌跡線1004的電容大於用於軌跡線1006的電容，而用於軌跡線1006的電容又大於用於軌跡線1008的電容。如在該實例中所示，衰減器在相對低頻率下的回程損耗可隨衰減器所表現出的電容量而變化。
圖10B顯示一使用MEMS電容器的RF衰減器的預期插入損耗的一實例。插入損耗等於在RF衰減器的輸出端子處所提供的信號功率對作為輸入而提供至RF衰減器的輸入端子的信號功率之比的倒數。例如，如上文結合圖9A所述，輸入及輸出端子可位於信號導體的對置端部上。水平軸表示頻率，其中頻率向右增大。豎軸以分貝值表示插入損耗。
軌跡線1012對應於一具有MEMS電容器的RF衰減器的預期插入損耗，其中機械導體薄膜702處於例如圖7D中所示的相對低電容的位置。其他軌跡線1014、1016、1018對應於當機械導體薄膜702處於例如圖7E中所示的相對高電容的位置時，RF衰減器的預期插入損耗。各軌跡線1014、1016、1018對應於在不同電容量情況下的預期插入損耗。軌跡線1014的對應電容大於軌跡線1016的對應電容，而軌跡線1016的對應電容又大於軌跡線1018的對應電容。同樣，如圖3B中的實例所示，當RF衰減器的電容變化時，RF衰減器的諧振頻率f0也應變化，且插入損耗通常將受到影響。這使得能夠根據受激勵的電容量來選擇具有MEMS電容器的RF衰減器的插入損耗。
例如，RF衰減器的諧振頻率f0至少部分地基於MEMS電容器的電容。可通過圖11所示的RLC電路1102對RF衰減器進行建模。例如，一第一端子1104可對應於RF衰減器的輸入端子。一第二端子1106可對應於輸出端子。第一端子1104及第二端子1106可位於信號導體的對置端部處。電阻R對信號導體的電阻進行建模。RLC電路1102對MEMS電容器所提供的可選的至信號地的電容進行建模。
RF衰減器的電容的變化會相應地改變RF衰減器的諧振頻率f0。相應地，可根據施加至RF衰減器的MEMS電容器的控制電壓來控制可變衰減器的諧振頻率。這使(例如)一具有MEMS電容器的RF衰減器能夠構建為一可調諧濾波器，其中可通過一控制電路來修改或選擇該濾波器的諧振頻率，該控制電路控制所施加的用於激勵MEMS電容器的一個或多個部分或薄膜的電壓電平。此外，可將一個或多個表現出不同諧振頻率的RF衰減器構建為一帶通濾波器或陷波濾波器。
圖12A、12B及12C顯示一MEMS電容器的簡化等效電路的實例。MEMS電容器CMEMS1202的薄膜可耦接至地線，如圖12A所示。一控制偏壓通過選擇性地拉入薄膜來選擇性地控制MEMS電容器CMEMS1202的電容量。可通過一耦合電容器CC1204將一個或多個信號電容性地耦接至MEMS電容器CMEMS1202。應了解，輸入信號及輸出信號可分別耦接至MEMS電容器CMEMS1202。
圖12B顯示一MEMS電容器中的至少一個薄膜未直接耦接至DC地線。這使得能夠單獨控制一具有複數個薄膜的MEMS電容器的各個薄膜。例如，可使用上文結合圖8A所述的構造來設置薄膜上的控制偏壓。一第一薄膜具有一可選的電容CMEMS11212，該可選的電容CMEMS11212至少部分地由信號導體上的控制偏壓(控制A)及薄膜上的控制偏壓(控制B)來控制。可使用一電容CS1216為第一薄膜提供一信號地。從而使電容CS1216不應明顯地影響電容至信號地的串聯組合，應了解，與可自可選電容CMEMS11212選擇的電容量相比，電容CS1216的電容量應相對較高。
一第二薄膜具有一可選的電容CMEMS21214。在所示電路中，第二薄膜耦接至地線，且通過信號導體上的控制偏壓(控制A)來控制激勵。可再次使用一個或多個耦合電容器CC1218來使控制偏壓與信號相絕緣。在一實施例中，信號流過一由可選電容CMEMS11212及可選電容CMEMS21214所建模的不同薄膜所共用的信號導體。第二薄膜也可被獨立地施以偏壓(控制C)並通過一耦合電容器CS1218而AC耦接至信號地線，如圖12C所示。此外，可存在具有獨立控制偏壓的其他薄膜。
圖13A至13I顯示一種製作MEMS電容器(例如，圖7D及7E所示的MEMS電容器)的工藝。熟練的技術人員應了解，所示工藝可按各種方式加以修改。有利地，可使用半導體製作技術來製作MEMS電容器。例如，在另一實施例中，所示工藝的各個部分可加以組合、可按一替代順序重排、可加以刪除等等。
圖13A至13I顯示一MEMS電容器處於不同製作階段中的剖面圖。圖13A顯示一襯底總成1300，襯底總成1300上形成有用於信號導體1302及用於電壓參考線1304、1306的導電線。例如，所述導電線可通過毯覆式沉積例如鋁等導電材料並通過光阻劑圖案化及蝕刻來形成。此外，當希望由單獨的控制偏壓來獨立地激勵各薄膜時，可將電壓參考線1304、1306至少之一進一步圖案化成單獨的導電線。
圖13B顯示一位於襯底總成1300上的絕緣層1308。絕緣層1308可由各種各樣的材料形成，例如由氧化矽、氮化矽、氧化鋁及類似材料形成。可使用光刻技術將絕緣層1308圖案化，以在所期望位置的後面留下絕緣層部分1310，如圖13C所示。在圖13C中，顯示留下信號導體1302上的絕緣層。當希望分別激勵薄膜時，也可在至少某些電壓參考線上留下絕緣層。
在圖13D中顯示毯覆式沉積一犧牲材料1312。犧牲材料1312最終會被移除。適於採用的犧牲材料的實例包括矽及鉬。所屬技術領域的一般技術人員將易於確定出其他材料。為得到支柱1314及薄膜的錨固點1316，將犧牲材料1312圖案化，如圖13E所示。
圖13F顯示毯覆式沉積一材料1318以得到支柱。例如，可由光敏性聚合物材料，即光阻劑，來形成支柱。例如，可通過經由一光罩曝光並進行化學顯影來將光敏性聚合物材料圖案化，以形成支柱。相應地，所選區域中的支柱材料1318被移除及/或厚度減小。例如，圖13G顯示自薄膜的錨固點1316移除支柱材料。視需要，可實施化學機械拋光來使支柱1320及犧牲材料的上表面平整(未圖示)。
圖13H顯示毯覆式沉積一材料1322來形成機械導電薄膜。例如，可在襯底總成上沉積鋁。可將材料1322圖案化來形成單獨的薄膜及類似物。此外，可在材料1322中圖案化成相對較小的孔。這些孔使氣體蝕刻劑能夠接近並自薄膜下方移除犧牲材料1312的剩餘部分，從而得到圖13I所示的結構。
上文已說明了各種實施例。儘管是參照這些具體實施例加以說明，然而本說明旨在作為例解性說明而非旨在作為限定性說明。所屬技術領域的技術人員可想出各種修改和應用，此並不背離在隨附權利要求書中所界定的本發明的實際精神和範圍。
權利要求
1.一種具有一可選電容量的設備，所述設備包括至少兩個電極，其中至少一個電極可按可控方式相對於另一個電極移動，以提供對一界定於所述至少兩個電極之間的間隙的可調性，其中所述電極中的至少一個電極載送一RF信號；及複數個布置於所述至少兩個電極之間的支柱，其中所述複數個支柱經構造以張緊所述電極中的至少一個電極。
2.如權利要求1所述的設備，其進一步包括一經配置以在兩個電極之間選擇性地施加一DC偏壓的電路，所述兩個電極中的至少一個電極為所述可移動電極，以使所述電路調節所述兩個電極之間的所述間隙的尺寸。
3.如權利要求1所述的設備，其進一步包括一與所述至少兩個電極電連通的處理器，所述處理器經配置以處理數據；及一與所述處理器電連通的存儲裝置。
4.如權利要求3所述的設備，其進一步包括一驅動電路，所述驅動電路經配置以向所述至少兩個電極發送至少一個信號。
5.如權利要求4所述的設備，其進一步包括一控制器，所述控制器經配置以向所述驅動電路發送所述數據的至少一部分。
6.如權利要求3所述的設備，其進一步包括一數據源模塊，所述數據源模塊經配置以向所述處理器發送所述數據。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述數據源模塊包括一接收器、收發器、及發射器中的至少一個。
8.如權利要求3所述的設備，其進一步包括一輸入裝置，所述輸入裝置經配置以接收輸入數據並將所述輸入數據傳送至所述處理器。
9.一種具有一可選電容量的電容器，所述電容器包括用於載送一RF信號的構件，所述載送構件具有一可按可控方式調節的間隙；及用於使所述載送構件的至少一部分張緊的構件。
10.如權利要求9所述的電容器，其中所述載送構件包括至少兩個電極，其中至少一個電極可相對於另一個電極移動。
11.如權利要求9所述的電容器，其中所述張緊構件包括一個或多個靠近所述載送構件的一可移動部分布置的支柱。
12.如權利要求9所述的電容器，其中所述載送構件包括一可變形的薄膜。
13.如權利要求12所述的電容器，其中所述載送構件另外包括一經配置以選擇性地施加一DC偏壓的電路。
14.如權利要求13所述的電容器，其中所述載送構件包括複數個位於一經構造以載送一RF信號的導電線與一導電薄膜之間的間隙。
15.如權利要求13所述的電容器，其中所述載送構件進一步包括用於選擇一DC偏壓的構件；及用於向所述至少兩個電極施加所述DC偏壓的構件。
16.如權利要求15所述的電容器，其中所述選擇構件包括一處理器或一邏輯電路。
17.如權利要求16所述的電容器，其中所述施加構件包括一開關。
18.一種選擇電容的方法，所述方法包括調節一位於至少兩個電極之間的間隙，其中所述電極中的至少一個電極載送一RF信號；及使所述電極中的至少一個電極張緊。
19.如權利要求18所述的方法，其中調節所述間隙進一步包括選擇一DC偏壓；及向所述至少兩個電極施加所述DC偏壓。
20.如權利要求18所述的方法，其中調節所述間隙包括調節複數個位於一經構造以載送所述RF信號的導電線與複數個電極之間的間隙。
21.一種製造一具有一可選電容的電容器的方法，所述方法包括形成一第一電極；形成一第二電極，以使其可相對於所述第一電極移動，以提供對一界定於所述第一電極與所述第二電極之間的間隙的可調性；及形成複數個經構造以使至少所述第二電極張緊的支柱，其中所述支柱布置於所述電極之間。
22.如權利要求21所述的方法，其進一步包括用一不透明材料形成所述第一電極。
23.一種根據如權利要求21所述的方法製成的電容器。
24.一種RF裝置，其包括一用於載送一RF信號的第一導體；及一與所述第一導體相間隔的可變形的薄膜，所述可變形的薄膜經構造以對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形的薄膜具有至少三個分立的可激勵位置以用於對所述RF信號進行選擇性濾波。
25.如權利要求24所述的RF裝置，其中所述可變形的薄膜包括一單一薄膜。
26.如權利要求24所述的RF裝置，其中所述可變形的薄膜包括兩個或兩個以上單獨的薄膜。
27.如權利要求24所述的RF裝置，其進一步包括一具有一可選電容的電容器，所述電容器包括一襯底總成；一位於所述襯底總成上的信號導體，其中所述信號導體形成所述電容器的一第一電極；一覆蓋所述信號導體的至少一上表面的介電材料層；及一個或多個機械導體薄膜，其相間地位於所述襯底總成上，以使所述信號導體布置於所述襯底總成與所述一個或多個機械導體薄膜之間，其中所述一個或多個機械導體薄膜形成所述電容器的一第二電極，其中所述一個或多個機械導體薄膜的至少兩個或兩個以上部分可至少部分地獨立自一低電容位置及一高電容位置移動，這些可達到的位置包括所述機械導體薄膜的至少一所選的兩個部分的一分立的第一電容位置；所述機械導體薄膜的所述所選兩個部分的一分立的第二電容位置，所述分立的第二電容位置具有大於所述分立的第一電容位置的電容；及一分立的第三電容構造，所述分立的第三電容構造具有比所述分立的第一電容位置大但比所述分立的第二電容位置小的電容，在所述分立的第三電容構造中，所述所選的兩個部分中的一個部分處於所述分立的第二電容位置，且另一個部分處於所述分立的第一電容位置，其中所述所選位置至少部分地由所述信號導體上的電壓決定。
28.如權利要求27所述的RF裝置，其中至少兩個或兩個以上部分對應於所述機械導體薄膜的一單個連續段，且其中所述兩個或兩個以上部分的區別為如下至少之一(a)存在或不存在布置於所述襯底總成與所述機械導體薄膜的所述段之間的支柱，(b)支柱高度的差別，(c)支柱之間的間距的差別，或者(d)其組合。
29.如權利要求27所述的RF裝置，其中所述一個或多個機械導體薄膜的至少兩個或兩個以上部分對應於所述機械導體薄膜中形成一耦接至一信號地線的共用電極的單獨的段，其中所述單獨的段相互DC絕緣，並耦接至單獨的偏壓以便獨立控制所述單獨的段。
30.如權利要求27所述的RF裝置，其中複數個信號導體及所述機械導體薄膜的複數個多重段布置成行及列。
31.如權利要求24所述的RF裝置，其進一步包括一與所述第一導體及所述可變形薄膜中的至少一個電連通的處理器，所述處理器經配置以處理數據；及一與所述處理器電連通的存儲裝置。
32.如權利要求31所述的RF裝置，其進一步包括一驅動電路，所述驅動電路經配置以向所述第一導體及所述可變形薄膜中的至少一個發送至少一個信號。
33.如權利要求32所述的RF裝置，其進一步包括一控制器，所述控制器經配置以向所述驅動電路發送所述數據的至少一部分。
34.如權利要求31所述的RF裝置，其進一步包括一數據源模塊，所述數據源模塊經配置以向所述處理器發送所述數據。
35.如權利要求34所述的RF裝置，其中所述數據源模塊包括一接收器、收發器及發射器中的至少一個。
36.如權利要求31所述的RF裝置，其進一步包括一輸入裝置，所述輸入裝置經配置以接收輸入數據並將所述輸入數據傳送至所述處理器。
37.一種RF裝置，其包括用於載送一RF信號的構件；及用於對所述RF信號進行濾波的構件，所述濾波構件可變形至三個分立的可激勵位置中的至少一個位置以對所述RF信號進行選擇性濾波。
38.如權利要求37所述的RF裝置，其中所述載送構件包括一導電線。
39.如權利要求38所述的RF裝置，其中所述濾波構件包括一個或多個可變形薄膜的兩個或兩個以上可至少部分地獨立激勵的部分。
40.如權利要求39所述的RF裝置，其中所述濾波構件經配置以使所述至少兩個可激勵部分可獨立激勵。
41.一種對一RF信號進行濾波的方法，所述方法包括在一導電線中載送所述RF信號；及使用一可變形薄膜對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形薄膜具有至少三個分立的可激勵位置以對所述RF信號進行選擇性濾波，其中所述可變形薄膜靠近所述導電線。
42.如權利要求41所述的方法，其中選擇性濾波包括激勵一個或多個可變形薄膜的兩個或兩個以上可至少部分地獨立激勵的部分。
43.一種製造一具有一可選電容的RF裝置的方法，所述方法包括形成一用於載送一RF信號的第一導體；及形成一與所述第一導體相間隔的可變形薄膜，所述可變形薄膜經構造以對所述RF信號進行選擇性濾波，所述可變形薄膜具有至少三個分立的可激勵位置以對所述RF信號進行選擇性濾波。
44.如權利要求43所述的方法，其進一步包括形成一襯底總成；在所述襯底總成上形成所述第一導體；形成一覆蓋所述第一導體的至少一上表面的介電材料層；及在所述襯底總成上相間地形成所述可變形薄膜，以使所述第一導體布置於所述襯底總成與所述可變形薄膜之間。
45.如權利要求44所述的方法，其中所述可變形薄膜對應於一機械導體薄膜的一單個連續段。
46.如權利要求44所述的方法，其進一步包括形成所述可變形薄膜的至少兩個或兩個以上段，其中所述單獨的段相互DC絕緣，並耦接至單獨的偏壓以便獨立控制所述單獨的段。
47.一種根據如權利要求43所述的方法製成的RF裝置。
48.一種壓控電容器，其包括一襯底總成，其具有一輸入端子、一控制端子、及一電壓參考端子；設置於所述襯底總成上的電壓參考線，其中所述電壓參考線中的至少一條線耦接至所述電壓參考端子；一機械導體薄膜，其相間地位於所述襯底總成上，並在所述機械導體薄膜的對置端處耦接至所述電壓參考線中的一條或多條線；一個或多個設置於所述襯底總成與所述機械導體薄膜之間的支柱，其中所述一個或多個支柱支撐所述機械導體薄膜；一設置於所述襯底總成上的信號導體，其中所述控制端子上的電壓至少部分地控制所述機械導體薄膜的位置；一設置於所述信號導體的一頂面與所述機械導體薄膜之間的介電材料層；及一具有一第一端子及一第二端子的耦合電容器，其中所述第一端子耦接至所述輸入端子，且其中所述第二端子耦接至所述信號導體。
49.如權利要求48所述的電容器，其中所述信號導體包括一不透明材料。
50.如權利要求48所述的電容器，其中所述信號導體的材料包含銀、銅、金、鋁、或其組合中的至少一種。
51.如權利要求48所述的電容器，其中所述信號導體的材料具有一小於1×10-6歐姆-米(Ω-m)的電阻率。
52.如權利要求48所述的電容器，其中所述信號導體的材料具有一小於0.1×10-6歐姆-米(Ω-m)的電阻率。
53.如權利要求48所述的電容器，其中所述介電材料層直接設置於所述信號層的所述頂面上。
54.如權利要求48所述的電容器，其進一步包括一設置於所述機械導體薄膜的至少一端與一對應的電壓參考線之間的絕緣體。
55.如權利要求54所述的電容器，其中所述電壓參考線對應於一信號地線但被配置成具有一DC偏壓。
56.如權利要求48所述的電容器，其中所述電壓參考端子經配置以耦接至一信號接地基準。
57.如權利要求48所述的電容器，其進一步包括一輸出端子，所述輸出端子耦接至所述信號導體的與所述輸入端子相對的一端。
58.如權利要求48所述的電容器，其中所述電容器包含於一RF衰減器中。
59.如權利要求48所述的電容器，其中設置於所述信號導體的所述頂面與所述機械導體薄膜之間的所述介電材料層具有一介於0.1至0.5微米範圍內的厚度。
60.如權利要求48所述的電容器，其中所述信號導體具有一介於0.5至5微米範圍內的厚度。
全文摘要
本發明揭示一種壓控電容器及其製成方法。所述壓控電容器的機械導體薄膜可移至及移離一第一位置及一第二位置。電容量可隨所述機械導體薄膜的移動而變化。一種微機電系統(MEMS)壓控電容器可用於各種各樣的應用中，例如(但不限於)用於RF開關及RF衰減器中。
文檔編號G02B26/00GK1755850SQ20051010583
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月23日 優先權日2004年9月27日
發明者菲利浦·D·弗洛伊德 申請人:Idc公司