专利名称：采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容的利记博彩app
技术领域：
本发明属于半导体器件范围，特别涉及一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容。
背景技术：
Aleksander Dec，and Ken Suyama，在《IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques，Vol.46，No.12，1998》的“MicromachinedElectro-Mechanically Tunable Capacitors and Their Applications to RFIC’s”文献中给出了一种普通平行板结构的微机械可变电容和一种三极板结构的微机械可变电容。对于普通二极板结构可变电容，由于崩塌效应，实测电容调节范围为1.5∶1；对于三极板结构，实测电容调节范围1.87∶1。两种电容都采用MUMPs工艺流程，前者工艺相对简单，但能实现的电容调节范围很有限；后者虽然调节范围有所提高，但工艺难度增加，可靠性下降。
Jun Zou，Chang Liu，Jose Schutt-Aine，Jinghong Chen，and Sung-Mo Kang，在《Electron Devices Meeting，2000.IEDM Technical Digest.International，pp.403-406，2000》的“Development of a Wide Tuning RangeMEMS Tunable Capacitor for Wireless Communication Systems”文献中实现了一种不等高极板结构微机械可变电容，通过使控制极板间距大于电容极板间距，使得电容极板可以在崩塌效应发生后仍然能够下降，从而提高了电容调节范围。该可变电容实测电容调节范围为69.8％。然而，电容调节范围的增加是以牺牲面积为代价的，相比与普通平行板结构可变电容，不等高极板结构可变电容增加了控制极板部分的面积。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容。其特征在于在高阻n型或p型硅衬底1上覆盖一层热氧化层2，其上是作可变电容下极板4的金属层，在中部的可变电容下极板4上为绝缘介质层3，牺牲层5在可变电容下极板4两边的金属层上，将上极板6支撑在下极板4的两边的金属层上。
所述可变电容上极板6采用弯曲极板形状，厚度为0.3～3.0μm，是弹性系数较低的细梁结构与作支撑梁的牺牲层5连接。
所述可变电容下极板4比较粗糙，厚度为0.15～3.0μm。
所述微机械可变电容上下电极的间距为1～4μm。
所述绝缘介质层为氮化硅、钛酸锶钡(BST)或锆钛酸铅(PZT)。
本发明的有益效果是通过采用上述弯曲极板的微机械可变电容，可以利用普通微机械开关的结构和工艺流程实现微机械可变电容，并且这种可变电容的电容值调节范围要比普通二极板结构可变电容的电容值调节范围大。同时，通过控制可变电容上极板的应力值，可以实现对电容值调节范围的控制；也就是说，可以在不增加或减少可变电容极板面积的前提下实现可变电容电容值调节范围的增加或减少。综上所述，该可变电容的工艺流程和传统可变电容相同，并且机械性能(如使用寿命等)均与传统可变电容基本相当(相同的工艺参数条件下)，而电容值调节范围优于传统微机械可变电容。
图1为一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容剖面图。
图2为该微机械可变电容俯视图。
具体实施例方式
本发明提供一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容。在图1和图2所示的结构图中，在高阻n型或p型硅衬底1上覆盖一层热氧化层2，其上是作可变电容下极板4的金属层，比较粗糙，厚度为0.15～3.0μm；在中部的可变电容下极板4上为绝缘介质层3，牺牲层5在可变电容下极板4两边的金属层上，将上极板6支撑在下极板4的两边的金属层上，使微机械可变电容上极板6和下电极4的间距为1～4μm。该上极板6采用弯曲极板形状，厚度为0.3～3.0μm，是弹性系数较低的细梁结构与作支撑梁的牺牲层5连接。
其弯曲极板微机械可变电容制作工艺流程如下1.备片、清洗，采用高阻n型或p型硅作衬底1；2.热氧化，生成氧化层2；3.溅射下极板金属层(金、铝、铜或铂)作为微机械可变电容下极板4；4.光刻下极板金属层，形成微机械可变电容下极板4图形和信号传输线；5.PECVD绝缘介质层3，作为过压保护结构；6.光刻绝缘介质层3；7.涂高分子有机聚合物聚酰亚胺层，作为牺牲层5；8.光刻牺牲层5，形成用来连接上极板6和下极板4的金属连接孔图形；9.溅射上极板6金属层(金、铝或铜)作为微机械可变电容上极板6；10.光刻上极板6金属层，形成四支撑脚结构以及释放牺牲层5的开孔图形；11.合金退火(退火温度300～350℃)，使微机械开关各部分金属连接接触良好。
12.在氧气PLASMA环境中控制反应时间，使牺牲层不完全释放，形成微机械可变电容的悬浮结构；同时残留的牺牲层5作为上极板6金属层的支撑；所述绝缘介质层为氮化硅、钛酸锶钡(BST)或锆钛酸铅(PZT)。
权利要求
1.一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容，其特征在于在高阻n型或p型硅衬底(1)上覆盖一层热氧化层(2)，其上是作可变电容下极板(4)的金属层，在中部的可变电容下极板(4)上为绝缘介质层(3)，牺牲层(5)在可变电容下极板(4)两边的金属层上，将上极板(6)支撑在下极板(4)的两边的金属层上。
2.根据权利要求1所述采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容，其特征在于所述可变电容上极板(6)采用弯曲极板形状，厚度为0.3～3.0μm，是弹性系数较低的细梁结构与作支撑梁的牺牲层(5)连接。
3.根据权利要求1所述采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容，其特征在于其特征在于所述可变电容下极板(4)比较粗糙，厚度为0.15～3.0μm。
4.根据权利要求1所述采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容，其特征在于所述微机械可变电容上下电极的间距为1～4μm。
5.根据权利要求1所述采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容，其特征在于所述绝缘介质层为氮化硅、钛酸锶钡、或锆钛酸铅。
全文摘要
本发明公开了属于半导体器件范围的一种采用弯曲极板实现高电容值调节范围的微机械可变电容。在高阻硅衬底上覆盖一层热氧化层，其上是厚度为0.15～3.0μm下极板金属层，在中部的下极板4上为绝缘介质层，牺牲层将上极板支撑在下极板的两边的金属层上，使微机械可变电容上极板和下电极的间距为1～4μm。该上极板采用弯曲极板形状，厚度为0.3～3.0μm，并通过弹性系数较低的细梁结构与牺牲层支撑梁连接。该可变电容的工艺流程和传统可变电容相同，并且机械性能均与传统可变电容基本相当，而电容值调节范围优于传统微机械可变电容。
文档编号H01L27/00GK1649166SQ20051000222
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者刘泽文, 雷啸锋, 方杰, 刘理天, 李志坚 申请人:清华大学