(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
上面を有する第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向かって変位されるように構成される第２の電極と、
前記第１の電極の前記上面上のパターン化された誘電材料であり、当該パターン化された誘電材料は、前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する１つ以上の誘電性の接触面を支持した、前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記第１の電極の前記上面上の複数のポストを有する、パターン化された誘電材料と、
前記第２の電極内の複数のホールであり、前記ポスト各々が当該複数のホールのうちの異なる１つに位置を揃えられている、複数のホールと
を有し、
前記ホール各々が、該ホールが位置を揃えられているポストの少なくとも中央部分とオーバラップするように、前記変位された第２の電極が、前記複数のホールの周囲で前記１つ以上の誘電性の接触面と接触する、
ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
前記ホール各々が、前記ポストの全体とオーバラップするように、前記ポスト各々の直径は、該ポストが位置を揃えられているホールの直径よりも小さく、
前記パターン化された誘電材料は、前記接触面と前記第１の電極との間の前記ポスト各々の周囲にエア・ギャップを形成し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記接触面とのみ接触し、前記ポストとオーバラップしない、
請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
前記接触面各々が、１つの前記ポストによって支持されている誘電性のコンタクト・パッドを有し、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ホールおよび前記ポストの直径よりも大きく、
前記第２の電極は、前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触する、
請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記１つ以上の接触面は、前記複数のポストによって前記第１の電極の上に支持された誘電層を有する、請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
前記接触面各々が、１つの前記ポストの上面であり、
前記第２の電極が、前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記ポスト各々の上面と接触するように、前記ポスト各々の直径は、前記ホールの直径よりも大きい、
請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記ポスト各々が、前記第１の電極上のベース直径から、より小さい先端直径へと先細りになるような円錐形状をしており、
前記接触面は、前記円錐形状をしているポストの表面であり、
前記変位された第２の電極の前記ホールが、前記ポストの直径が前記ホールの直径に等しいところの前記ポストの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記円錐形状のポストと接触するように、前記第２の電極内の前記ホール各々の直径が、前記先端直径よりも大きく、前記ベース直径よりも小さい、
請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記変位された第２の電極は、前記ポストの周囲の複数の円環状のリングにおいてのみ前記接触面と接触する、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記ホールの直径は、１μｍと８μｍとの間である、請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記ホール各々が、１μｍと８μｍとの間の直径を有し、前記ポスト各々が、２μｍと１０μｍとの間の直径を有する、請求項８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向かって変位されるように構成される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間のパターン化された誘電材料であり、前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する複数のポストを有するパターン化された誘電材料と、
前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホール各々が、１つの前記ポストに位置を揃えられており、当該ホール各々が、前記変位された第２の電極が円環状のリングにおいてのみ前記ポスト各々と接触し且つ該ホールが位置を揃えられているポストの少なくとも中央部分と該ホールがオーバラップするように、該ホールが位置を揃えられているポストの直径よりも小さな直径を有する、複数のホールと、
を有するＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記ポスト各々が、前記第１の電極上のベース直径から、より小さい先端直径へと先細りになるような円錐形状をしており、
前記変位された第２の電極の前記ホールが、前記ポストの直径が前記ホールの直径に等しいところの前記ポストの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記円錐形状のポストと接触するように、前記第２の電極内の前記ホール各々の直径が、前記先端直径よりも大きく、前記ベース直径よりも小さい、
請求項１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１２】
前記ポスト各々が、ポスト本体と該ポスト本体によって支持されている誘電性のコンタクト・パッドとを有し、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ポスト本体の直径よりも大きな、前記ホールの直径よりも大きく、
前記コンタクト・パッドは、前記コンタクト・パッドと前記第１の電極との間の前記ポスト本体各々の周囲にエア・ギャップを形成し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触し、前記ポスト本体とオーバラップしない、
請求項１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記ホールの直径は、１μｍと８μｍとの間である、請求項１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向けて変位されるように構成される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間のパターン化された誘電材料であり、前記２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する１つ以上の誘電性の接触面を支持した複数のポストを有するパターン化された誘電材料と、
前記複数のポストにそれぞれ位置を揃えられた、前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホールの直径は、前記パターン化された誘電材料が、前記１つ以上の接触面と前記第１の電極との間の前記ポストの周囲にエア・ギャップを形成するように、前記ポストの直径よりも大きい、複数のホールと
を有し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記複数のホールの周囲でのみ前記１つ以上の接触面と接触し、前記ポストとオーバラップしない、
ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
前記接触面各々が、１つの前記ポストによって支持されている誘電性のコンタクト・パッドを有し、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ホールおよび前記ポストの直径よりも大きく、
前記第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触し、前記ポストとオーバラップしない、
請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記１つ以上の接触面は、前記複数のポストによって前記第１の電極の上に支持された誘電層を有する、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記ホールの直径は、１μｍと８μｍとの間である、請求項１４に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向けて変位されるように構成される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間のパターン化された誘電材料であり、当該パターン化された誘電材料は、複数のコンタクト・パッドをそれぞれ支持する複数のポストを有し、前記コンタクト・パッド各々が、該コンタクト・パッドと前記第１の電極との間の前記ポストの周囲にエア・ギャップを形成するように、前記ポストの第２の直径よりも大きな第１の直径を有し、前記コンタクト・パッドは、前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する、パターン化された誘電材料と、
前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホール各々が、１つの前記コンタクト・パッドに位置を揃えられており、前記変位された第２の電極が、前記ポストとオーバラップしない前記エア・ギャップ上の前記コンタクト・パッドにおける円環状のリングにおいてのみ、前記パターン化された誘電材料と接触するように、当該ホール各々が、前記コンタクト・パッドの第１の直径よりも小さく、前記ポストの第２の直径よりも大きな第３の直径を有する、複数のホールと、
を有するＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１９】
前記ホールの直径は、１μｍと８μｍとの間である、請求項１８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）静電容量スイッチに関し、さらに詳しくは、ＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチにおける捕獲電荷を低減することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジオ周波数（ＲＦ）マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）静電容量スイッチは、トップ電極とボトム電極との間に電位差が加えられることに応じて、ボトム電極へ向かって変位されるトップ電極を含んでいる。これらの電極のうちの１つに加えられるＲＦ信号は、この変位に基づく可変の静電容量を見る。さまざまなタイプのＭＥＭＳ静電容量スイッチでは、トップ電極は、２またはそれ以上のポストの間に吊るされ、ボトム電極に対して平行して変位されるフレキシブル・メンブレン、単一のポストから一端が飛び出している固いビーム、または、「ジッパ」に類似し、水平位置に漸増的に変位されるフレキシブル垂直ビーム、を含みうる。トップ電極は、変位に抵抗し、電位差が取り除かれた場合に、トップ電極を非アクチュエート位置に戻るように促す回復力を示す。異なるタイプのＭＥＭＳスイッチは、例えばメンブレン・スイッチまたはカンチレバ・スイッチのような「バイナリ」でありうるか、または、例えばジッパ・スイッチのような「アナログ」でありうる。
【０００３】
アクチュエート状態における静電容量を最大化することと、トップ電極がボトム電極に接触することを阻止することとの両方を行うために、ＭＥＭＳ静電容量スイッチは、ボトム電極に形成された誘電材料を含む。１つの問題は、トップ電極が、変位され、スイッチのアクチュエート状態において誘電材料にコンタクトしている場合に、電荷がトンネルし、誘電材料に捕獲されるようになることである。その結果、かつ、誘電体における長い再結合時間によって、この誘電材料に捕獲された電荷の量が、時間とともに次第に増加し、トップ電極上に、次第に増加する引力を及ぼす。トップ電極が、アクチュエート位置にある場合、この引力は、アクチュエート位置から離れて非アクチュエート位置へと向かうトップ電極の動きに抵抗する傾向にある。捕獲電荷の量は、最終的には、捕獲電荷によってトップ電極上に作用する引力が、トップ電極を非アクチュエート位置へ戻させるトップ電極の固有の抵抗力を上回るポイントへと増加しうる。その結果、トップ電極は、アクチュエート位置において捕獲されるようになり、このスイッチはもはやスイッチ機能を実行することはできない。これは、スイッチの故障とみなされ、スイッチの、所望されない短い動作寿命に関連付けられる。
【０００４】
この誘電体帯電問題を解決、または、少なくとも低減するために、これまで多くの試みがなされてきた。１つのアプローチは、誘電材料が「漏れやすい」範囲を修正するために、誘電材料の特性を変えることであった。以前になされた別のアプローチは、ＤＣバイアス電圧のために使用される波形を変化させることである。以前になされた別のアプローチは、トップ電極または誘電材料のうちの１つまたは両方を「テクスチャ」することである。以前になされたさらに別のアプローチは、ポストのアレイを形成するように、誘電材料をパターン化することである。このアプローチは、捕獲電荷の量を低減するのみならず、電極間の誘電材料の量をも低減する。これは、スイッチの静電容量比を最大化するという従来の設計目標に反する。
【０００５】
図１ａ−１ｄに示すように、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ１０の実施形態が図示される。ここでは、吊るされたトップ電極１６からボトム電極１４を分離する誘電性ポスト１２のアレイを形成するように、誘電材料がパターン化されている。この実施形態では、メンブレン自身が、例えば、トップ電極１６を形成するアルミニウムのような電導性材料から形成されている。ＲＦ信号は、ボトム電極およびメンブレンのうちの１つに加えられる。製造中に用いられる犠牲層の除去を容易にするため、および、メンブレンが変位される場合における圧搾フィルム・ダンピングを低減するために、多くのベント・ホール１８がメンブレン内にエッチングされる。メンブレン内のベント・ホール１８は、静電容量を最大にするアクチュエート状態における完全な金属／誘電性カバレージ２０を保証するために、下にあるポスト１２から離れて配置される。図示されるように、トップ電極１６が、アクチュエート状態において誘電ポスト１２と接触する場合、電荷２２はトンネルし、このポストに捕獲されるようになりうる。電荷が捕獲される問題は残るが、捕獲される電荷は、ソリッドな誘電層と比較して、ポストの希薄ファクタまたは充填ファクタに比例して低減する。
【発明の概要】
【０００６】
この概要は、本発明の重要要素または決定的要素を特定することも、または、本願のスコープを線引きすることも意図されていない。この唯一の目的は、後に示されるより詳細な記載および請求項の定義に対する前置きとして、本発明のいくつかの概念を、簡略化された形式で示すことである。
【０００７】
本発明は、誘電体帯電問題を低減するＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチのためのトポロジを提供する。
【０００８】
実施形態では、トップ電極とボトム電極との間に電位差が加えられることに応じて、トップ電極が、ボトム電極へ向かって変位される。トップ電極は例えば、トップ電極に対して、非アクチュエート位置へ戻るようにさせる回復力を提供するための「メンブレン」または「カンチレバ」として支持されうる。ＲＦ信号は、トップ電極またはボトム電極のうちの１つに接続される。パターン化された誘電材料は、変位された場合にトップ電極がボトム電極に接触することを阻止する１または複数の接触面を支持した複数のポストを提供する。別の実施形態では、接触面は、円筒状ポストの上面、円錐形状のポストの側面、アンダーカットされたポストによって支持されているコンタクト・パッド、または、複数のポストによって支持されている誘電層である。第２の電極における複数のホールがそれぞれ、複数のポストに揃えられる。変位された場合、トップ電極は、複数のホールの周囲で１または複数の接触面とコンタクトし、これによって、各ホールは、ホールが揃えられているポストの少なくとも中央部分とオーバラップするようになる。トップ電極がＲＦ信号の周波数においておおよそ連続的な導電シートに見えるようにホールのサイズを選択することによって、ポストに対してホールを揃えることは、静電容量を下げることなく、捕獲される電荷の量を低減する。別の実施形態では、オーバラップが完全になるように、ポスト直径は、ホールの直径よりも小さくなりうる。このケースでは、捕獲された電荷が大部分除去される。別の実施形態では、トップ電極は、コンタクト・エリアを低減するために、各ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ絶縁構造と接触し、これによって環境スティクション問題を低減する。
【０００９】
本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、添付図面とともに参照される好適な実施形態の以下の詳細な説明から、当業者に対して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】図１ａは、前述したように、既存のＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面であり、フレキシブルなトップ電極がボトム電極に接触することを阻止しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、絶縁ポストが、ベント・ホールに直角に位置している。
【図１ｂ】図１ｂは、前述したように、既存のＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面であり、フレキシブルなトップ電極がボトム電極に接触することを阻止しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、絶縁ポストが、ベント・ホールに直角に位置している。
【図１ｃ】図１ｃは、前述したように、既存のＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面であり、フレキシブルなトップ電極がボトム電極に接触することを阻止しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、絶縁ポストが、ベント・ホールに直角に位置している。
【図１ｄ】図１ｄは、前述したように、既存のＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面であり、フレキシブルなトップ電極がボトム電極に接触することを阻止しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、絶縁ポストが、ベント・ホールに直角に位置している。
【図２ａ】図２ａは、ＲＦ信号が、連続的な導電シートを見るカットオフ周波数と、ＲＦ信号が、その下の、低減された静電容量エリアを見る関係のプロットである。
【図２ｂ】図２ｂは、カットオフ周波数よりも高いおよび低い周波数におけるホールとの導電シートにおけるＲＦ信号のフィールド・ラインを図示する図解である。
【図２ｃ】図２ｃは、カットオフ周波数よりも高いおよび低い周波数におけるホールとの導電シートにおけるＲＦ信号のフィールド・ラインを図示する図解である。
【図３ａ】図３ａは、捕獲される電荷を低減しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、誘電性ポストがトップ電極におけるホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの実施形態の異なる視点からの図面である。
【図３ｂ】図３ｂは、捕獲される電荷を低減しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、誘電性ポストがトップ電極におけるホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの実施形態の異なる視点からの図面である。
【図３ｃ】図３ｃは、捕獲される電荷を低減しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、誘電性ポストがトップ電極におけるホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの実施形態の異なる視点からの図面である。
【図３ｄ】図３ｄは、捕獲される電荷を低減しながら、スイッチの静電容量比を維持するために、誘電性ポストがトップ電極におけるホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの実施形態の異なる視点からの図面である。
【図４ａ】図４ａは、円錐形状のポストがホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図４ｂ】図４ｂは、円錐形状のポストがホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図４ｃ】図４ｃは、円錐形状のポストがホールに揃えられたＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図５ａ】図５ａ−５ｃは、ポストがコンタクト・パッドを支持し、捕獲される電荷を実質的に除去するために、揃えられたホールよりも小さな直径を有するようにポストがアンダーカットされているＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図５ｂ】図５ｂｃは、ポストがコンタクト・パッドを支持し、捕獲される電荷を実質的に除去するために、揃えられたホールよりも小さな直径を有するようにポストがアンダーカットされているＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図５ｃ】図５ｃは、ポストがコンタクト・パッドを支持し、捕獲される電荷を実質的に除去するために、揃えられたホールよりも小さな直径を有するようにポストがアンダーカットされているＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの異なる視点からの図面である。
【図６ａ】図６ａは、複数のポストが誘電層を支持し、各ポストが、捕獲された電荷を実質的に除去するために、揃えられたホールよりも小さな直径を有するようにアンダーカットされているＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの、別の視点からの図面である。
【図６ｂ】図６ｂは、複数のポストが誘電層を支持し、各ポストが、捕獲された電荷を実質的に除去するために、揃えられたホールよりも小さな直径を有するようにアンダーカットされているＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの、別の視点からの図面である。
【図７ａ】図７ａは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｂ】図７ｂは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｃ】図７ｃは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｄ】図７ｄは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｅ】図７ｅは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｆ】図７ｆは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【図７ｇ】図７ｇは、図５ａおよび図５ｂに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するためのプロセスの実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、スイッチの静電容量比に影響を与えることなく、誘電体帯電問題を低減するＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチのためのトポロジを記載する。
【００１２】
ＭＥＭＳ静電容量スイッチの設計において、従来の設計目標は、アクチュエート状態におけるトップ電極とボトム電極との間の容量の、非アクチュエート状態における対応する容量に対する比である、スイッチの静電容量比の最大化を試みることである。アクチュエート状態における静電容量を最大化するための努力では、事前に存在しているＭＥＭＳスイッチ設計は、スイッチのアクチュエート状態において、トップ電極を、導体部分に可能な限り近く配置することを試みている。これは、これらを分離する誘電材料が、例えば、数１００オングストロームの厚みのように、比較的薄くなる必要があることを意味している。さらに、事前に存在しているＭＥＭＳスイッチ設計は、電極を分離する誘電材料の量を最大化することを試みる。これは、“ポスト”の場合、ポストを、ベント・ホールから隔離することを意味している。
【００１３】
図２ａ−２ｃに示すように、実験によって確認された最近のシミュレーションは、我々に、電極ホール５０を、誘電性ポスト５２と揃え、オーバラップさせる（重なり合わせる）ことにより認識される静電容量の損失は、適切なホール・サイズを持つＲＦ／マイクロウェーブ周波数において非常に小さいことを示した。例示されるように、ＲＦ／マイクロウェーブ・フィールド５４は、カットオフ周波数５６上の周波数では、トップ電極内のホールのような金属内の小さなギャップを超えてジャンプする傾向にある（図２ｂ）。カットオフ周波数５６未満の周波数では、このフィールド５４は、ホールを超えてジャンプしない（図２ｃ）。したがって、電極におけるホールは、適切にサイジングされており、スイッチのオン静電容量の減少をもたらすことなく、誘電性ポストに揃えられうる。メンブレン・ホール・サイズを、意図された動作周波数にスケールすることによって、ホールをポストに揃える静電容量インパクトが最小化されうる。有用な動作周波数と、揃えられたホール・サイズとの関係は、メンブレン・ホールが小さくなるほど、メンブレン・ホールによるスイッチ静電容量における減少無しでデバイスが動作しうるデバイス・カットオフ周波数５６を低くするようになっている。ＤＣにおいて、ホールの十分な効果が達成されるまで、動作周波数がカットオフ周波数５６を超えて低下すると、静電容量が大きく減少するだろう。カットオフよりも高い周波数は、ホールによる効果を示さない。
【００１４】
下にあるポストにホールを揃えることは、各ホールが揃えられるポストの少なくとも中央部分と各ホールとのオーバラップをもたらす。マイナーなＤＣフリンジ・フィールドを無視することで、オーバラップ内のトップ電極およびボトム電極間のＤＣ電場ラインが無くなる。これは、誘電体へのＤＣまたは低周波数電荷移動を低減し、もって、捕獲電荷を低減する。ＲＦ周波数は、充電のために必要な時定数により、誘電体を帯電させないことに留意されたい。いくつかの実施形態では、ホールが、ポスト全体とオーバラップするように、ポストがアンダーカットされうる。再びマイナーなＤＣフリンジ・フィールドを無視すれば、この構成は、誘電体へのＤＣ電荷移動を完全にカットオフするはずである。これによって、捕獲される電荷がすべて排除される。別の実施形態では、ホール／ポスト・アラインメントは、接触領域を減少し、もって、環境スティクション問題を低減する。
【００１５】
ＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの静電容量比に影響を与えることなく、捕獲される電荷を低減するために、このスイッチは、これら電極のうちの１つにおけるホール（例えば、既存のベント・ホール）を、その絶縁ポストに揃え、サイジングする。電極は、変位された場合、複数のホールの周囲で、ポストの１または複数の接触面と接触し、これによって、各ホールが、そのホールが揃えられるポストの少なくとも中央部分とオーバラップするようになる。トップ電極がＲＦ信号の周波数においてほとんど連続的な導電シートに見えるようにホール・サイズを選択することによって、ポストへホールを揃えることで、静電容量を下げることなく、捕獲電荷量が低減される。別の実施形態では、オーバラップが完全になるように、ポスト直径は、ホール直径よりも小さくなりうる。この場合、捕獲される電荷は、大部分排除される。
【００１６】
一般性を失うことなく、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチにおける誘電性ポストに電極ホールを揃えることを例示している本発明のさまざまな実施形態が記述されるだろう。当業者のうちの１人は、電極ホールを誘電性ポストに揃えることが、本発明のスコープから逸脱することなく、別のタイプのＭＥＭＳ静電容量スイッチへ組み込まれうることを理解するだろう。
【００１７】
次に図３ａ−３ｄに示すように、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ１００の実施形態は、本発明の態様を具体化している。特に、誘電材料は、吊り下げられたトップ電極からボトム電極を分離する誘電性ポストのアレイ及び１つ以上の誘電性の接触面を有するようにパターン化され、捕獲される電荷を低減するために、誘電性ポストがトップ電極内のホールへ揃えられる。これら図面は、本発明の明確な理解を容易にするように、スイッチ１００を示すために、図解的であって、スケールしていない。
【００１８】
スイッチ１００は、酸化層１０４を上部に有するシリコン半導体基板１０２を含む。開示された実施形態では、この基板１０２は、シリコンから形成されているが、代わりに、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）または適切なアルミナのようなその他のある適切な材料から形成されうる。同様に、開示された実施形態では、酸化層１０４は、二酸化珪素であるが、代わりに、その他のある適切な材料でありうる。２つのポスト１０６，１０８が、酸化層１０４上において隔離された位置に提供され、おのおの、導電材料で形成されている。この実施形態では、これらポストは、金で形成されるが、代わりに、その他のある適切な導電材料で形成されうる。電導性のボトム電極１１０は、伝送路として役立ち、図３ａの平面に垂直な方向に延長されている。電極１１０は金で形成されているが、代わりに、その他のある適切な材料から形成されることもでき、おおよそ２００乃至４００ｎｍの厚みである。電極１１０上に誘電性ポスト１１２のアレイを形成するために、誘電層がパターン化されている。各ポスト１１２のトップは、誘電性の接触面１１３を提供する。開示された実施形態では、誘電層は、窒化ケイ素から形成され、おおよそ１００乃至３００ｎｍの厚みを有する。基板１０２、酸化層１０４、電導性のポスト１０６，１０８、電極１１０、および誘電性ポスト１１２は、集合的に、スイッチ１００のベース部と称されうる。
【００１９】
電導性メンブレン１１４は、ポスト１０６，１０８の上部端間に伸びている。開示された実施形態では、メンブレン１１４は、周知のアルミニウム合金から形成され、実際、ＭＥＭＳスイッチにおいてメンブレンを製造するために一般的に使用される任意の適切な材料から形成されうる。メンブレン１１４は、端部１１６，１１８を有する。これらはおのおの、ポスト１０６，１０８のそれぞれ１つの先端部において固定支持されている。メンブレン１１４は、端部１１６，１１８間に、電極１１０および誘電性ポスト１１２のすぐ上に配置された中央部分１２０を有する。中央部分１２０は、トップ電極を構成する。別の実施形態では、メンブレンは、非導電材料から形成され、中央部分およびトップ電極を形成するために、電導材料を用いてパターン化されている。メンブレン１１４は、図３ａの視点では、ほとんど平面であるが、図３ｂに示すように、その中央部分１２０は、誘電性ポスト１１２に接触するまで、下方に移動できるように、フレキシブルになることができる。
【００２０】
電導性のメンブレン１１４は、中央部分１２０に、メンブレンを貫いて延在し、かつ、下にあるポスト１１２に揃えられている、ホール１２２のアレイを備えて製造される。これによって、各ホールは、図３ｃおよび３ｄの上面図に示されるように、そのホールが揃えられているポストのうちの少なくとも中央部分１２４においてオーバラップするようになる。ホール１２２は、製造中に犠牲材料を除去するため、かつ、メンブレンが変位される場合に、圧搾フィルム・ダンピングを低減するために使用される、適切なベント・ホールでありうる。受け入れられている産業上の現実に反して、ホール１２２は、下にあるポスト１１２に揃えられている。この実施形態では、ホール直径は、ポスト直径よりも小さい。これによって、アクチュエート位置において、中心部分１２０が、ポストの周囲の円環状のリング１２６において各誘電性ポスト１１２と接触する。円環状として図示されているが、ホール１２２およびポスト１１２は、別の形状および異なる形状を取りうる。したがって、円環状のリング１２６は、必ずしも環状である必要はない。３００ＭＨｚと９０ＧＨｚとの間のＲＦ周波数では、ホールはそれぞれ、１μｍ（ミクロン）と８μｍとの間の直径を有しうる。わずかに大きなポスト直径は、２μｍから１０μｍまで変動しうる。
【００２１】
スイッチ１００の動作使用中、約３００ＭＨｚから９０ＧＨｚの範囲の周波数を有するラジオ周波数（ＲＦ）信号は、メンブレン１１４および電極１１０のうちの１つを通される。さらに詳しくは、ＲＦ信号は、メンブレン１１４を経由してポスト１０６からポスト１０８へと移動しうる。あるいは、ＲＦ信号は、図３ａの平面に垂直な方向で、電極１１０内を移動しうる。ＲＦ信号が、ポスト１１２において、下にある誘電材料を「見る」ことができるように、中央部分１２０が、ＲＦ信号周波数においておおよそ連続的な導電シートであるように見えるように、ホール１２２がサイジングされる。したがって、静電容量比は、ポスト１１２をホール１２２へ揃えることによって影響されない。
【００２２】
スイッチ１００のアクチュエーションは、直流（ＤＣ）バイアス電圧１２８の制御の下で実行される。このバイアス電圧は、当該技術によって周知のタイプの制御回路によって、メンブレン１１４と電極１１０との間に印加される。バイアス電圧はまた、プル・イン電圧（Ｖｐ）とも称されうる。バイアス電圧が、スイッチ１００に印加されない場合、メンブレン１１４は、図３ａに図示される位置にある。前述したように、ＲＦ信号は、メンブレン１１４および電極１１０のうちの１つを通過するだろう。便宜上、以下の説明では、ＲＦ信号が電極１１０を通過すると仮定されるだろう。メンブレン１１４が、図３ａの、非アクチュエート位置にある場合、電極１１０内を移動するＲＦ信号は、電極１１０からメンブレン１１４へのＲＦ信号の有意なカップリング無しで、スイッチ１００を通過し、電極１１０内を移動し続けるだろう。
【００２３】
スイッチ１００をアクチュエートさせるために、ＤＣバイアス電圧（プル・イン電圧Ｖｐ）が、電極１１０とメンブレン１１４との間に印加される。このバイアス電圧は、メンブレン１１４上、および、電極１１０上に、電荷を生成する。これは、メンブレン１１４の中央部分１２０を電極１１０へ向ける静電引力を生成する。この引力は、メンブレン１１４を下方へ屈曲させる。これによって、その中央部分１２０が、電極１１０へ向かって移動するようになる。図３ｂに図示されるように、メンブレン１１４は、その中央部分１２０が円環状のリング１２６において誘電性ポスト１１２の上接触面１１３と接触するまで曲がる。これは、メンブレンのアクチュエート位置である。この位置では、メンブレン１１４の中央部分１２０と電極１１０との間の容量カップリングは、メンブレン１１４が、図３ａに図示される非アクチュエート位置にある場合よりも約１００倍大きい。したがって、電極１１０内を移動するＲＦ信号は、電極１１０からメンブレン１１４への実質的全体において結合され、ここでは、メンブレンの中央位置１２０から、反対方向に、ポスト１０６，１０８のおのおのに向かって離れるように移動する２つの成分を有する傾向にあるだろう。あるいは、ＲＦ信号が、ポスト１０６からポスト１０８へメンブレン１１４内を移動したのであれば、ＲＦ信号は、メンブレンの中央部分１２０から電極１１０への実質的全体において結合される。ここでは、電極１１０を通ってそれぞれ逆方向に、スイッチ１００から離れて移動する２つの成分を有する傾向にあるだろう。
【００２４】
メンブレン１１４が、図３ｂに図示されるアクチュエート位置に達すると、制御回路は、オプションとして、ＤＣバイアス電圧（プル・イン電圧Ｖｐ）を、スタンバイ値またはホールド値へと低減させうる。スタンバイ値またはホールド値は、図３ａに図示された位置から、メンブレン１１４の下方への動きを開始させるために必要な電圧未満であるが、メンブレンが、このアクチュエート位置に達すると、この値は、メンブレン１１０を、図３ｂのアクチュエート位置に維持するために十分である。
【００２５】
メンブレン１１４が、図３ｂのアクチュエート位置にある間、メンブレン１１４と誘電性ポスト１１２との間の実際の物理的接触、ひいては、電場は、円環状領域１２６に制限される。ホール１２２の適切なサイジングとともに既に説明したように、メンブレン１１４と電極１１０との間の動作カップリングは、直接的な物理的接触ではなく、容量カップリングを含むので、誘電性ポスト１１２とホール１２２とを揃えることは、スイッチ１００の動作、さらに詳しくは、スイッチの静電容量比においてさほど大きな影響を持たない。
【００２６】
ＤＣバイアス電圧によって形成される電場は、ホール１２２の誘電性ポスト１１２とのオーバラップによって形成される誘電性ポスト１１２の中央部分１２４には存在しない。したがって、メンブレン１１４からの電荷が通過する物理接触の合計エリアは小さくなり、これは、誘電性ポスト１１２へトンネルし捕獲される電荷の量を低減する。これは、捕獲された電荷が誘電性ポスト１１２に蓄積するレートが、既存のスイッチの場合よりも、図３ａ−３ｄのスイッチの場合の方が、実質的に低いことを意味する。誘電性ポストの数およびサイズが同じであり、ベント・ホールの数およびサイズが同じであると仮定すると、本発明にしたがってホールとポストを揃えることは、受け入れられている産業上の現実に反して、静電容量比を犠牲にすることなく、図１ａ−１ｄの事前に存在するスイッチ設計と比較して、捕獲される電荷の効果を劇的に低減させる。
【００２７】
その結果、スイッチ１００が、誘電性ポストにおける捕獲電荷量が、ＤＣバイアス電圧（プル・イン電圧Ｖｐ）が終了されるときにスイッチ１００が非アクチュエートになることを阻止できるほど十分に大きな力でメンブレン１１４を引き付ける状態に達するのに、より長い時間を要する。したがって、スイッチ１００の実効的な動作寿命は、事前に存在するスイッチのものよりも実質的に長い。
【００２８】
揃えられたホール／ポストのスイッチトポロジの第２の利点は、メンブレン１１４と誘電性ポスト１１２との間の物理的接触の合計エリアを低減することによって、ファン・デル・ワールス力が低減することである。ファン・デル・ワールス力は、メンブレン１１４と誘電性ポスト１１２との間に引力を引き起こし、メンブレン１１４が、誘電性ポスト１１２から離れる動きに抵抗する。この「環境的な」スティクションは、捕獲電荷スティクションを単純に合成する。
【００２９】
スイッチ１００を非アクティブにするために、制御回路は、メンブレン１１４と電極１１０との間に印加されているＤＣバイアス電圧（プル・イン電圧Ｖｐ）を終了させる。フレキシブルなメンブレン１１４の固有の回復力は、比較的強い回復力を生成する。これは、メンブレンが、図３ａに図示される位置に達するまで、メンブレンの中央部分１２０を、誘電性ポスト１１２および電極１１０から上方に移動させる。
【００３０】
次に図４ａ−４ｃに示すように、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ２００の別の実施形態が、本発明の態様を具体化する。この実施形態では、おのおののポスト２０２は、円錐形状であり、ボトム電極２０４上のベース直径から、より小さい先端直径へと先細りになる。接触面２０６は、円錐形状のポストの表面である。メンブレン２１２の中央部分２１０において揃えられた各ホール２０８の直径は、先端直径よりも大きく、ベース直径よりも小さい。アクティブ化された場合、誘電性ポスト２０２の先端がメンブレン２１２の中央部分２１０においてそれぞれ揃えられたホール２０８を通り抜けるようにメンブレン２１２がボトム電極２０４の方へ変位される。メンブレンは、ホール２０８の内径が、円錐形状のポスト２０２の外径に等しくなるまで変位され、このポイントでは、メンブレン２１２の中央部分２１０は、ポスト２０２の周囲における円環状のリング２１４においてのみ円錐形状のポスト２０２と接触する。このトポロジでは、円環状のリング２１４は非常に薄いので、捕獲される電荷２１６の量は非常に少ない。
【００３１】
別の実施形態では、ポストは、メンブレンに接触するための表面エリアと、メンブレンがボトム電極に接触することを阻止するホールと、を提供する接触面を支持する。ポスト自体は、揃えられたホール直径よりも小さい直径で製造されうる。ポストのこの「アンダーカット」によって、ホールは、ポスト全体とオーバラップするようになる。その結果、（フリンジ・フィールドを無視して）ＤＣバイアス電圧によって生成される電場ラインは、ポストとオーバラップしない。この場合、捕獲される電荷が、大いに排除される。以下に記載されるように、これは、ホールと、直径がホールよりも小さなポストとにインタフェースするコンタクト・パッドを生成するように、図３ａ−３ｄに図示されるポストをアンダーカットすることによって達成されうる。あるいは、（ホールに揃えられた）複数のアンダーカットされたポストが、上方に上げられた誘電層を支持しうる。
【００３２】
次に図５ａ−５ｃに示すように、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ３００の別の実施形態が、本発明の態様を具体化する。この実施形態では、（図３ａ−３ｄに図示される実施形態における誘電性ポスト１１２に類似した）ポスト３０２は、コンタクト・パッド３０４を規定するためにアンダーカットされている。コンタクト・パッド３０４の直径は、メンブレン３１０の中央部分３０８が基板３１４上のボトム電極３１２に接触することを阻止する接触面を提供するために、揃えられたホール３０６の直径よりも大きい。ポスト３０２の直径３１６は、そのコンタクト・パッドの３０４の直径３１８よりも小さく、好適には、揃えられたホール３０６の直径３２０よりも小さい。これによって、前記各ホールは、図５ｃに図示されるように、ポスト全体とオーバラップする。コンタクト・パッド３０４は、コンタクト・パッド３０４とボトム電極３１２との間のポスト３０２の周囲にエア・ギャップ３２２を形成する。図５ｂに図示されるように、アクティブ化されると、変位された中央部分３０８が、エア・ギャップ３２２上でのみコンタクト・パッド３０４と接触し、ポスト３０２とオーバラップしない。その結果、（フリンジ・フィールドを無視して）ＤＣバイアス電圧Ｖｐによって生成される電場ライン３２４は、ポスト３０２とオーバラップしない。この場合、捕獲される電荷が大いに排除される。
【００３３】
図６ａ−６ｂに示すように、「メンブレン」タイプのＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ４００の別の実施形態は、本発明の態様を具体化する。この実施形態では、電導性のボトム電極４０２は、基板４０４および酸化層４０６の上にパターン化される。複数の誘電性ポスト４０８が、ボトム電極４０２上の誘電層４１０を支持する。電導性のメンブレン４１４が、誘電層４１０の上に、導電性ポスト４１６，４１８上で支持される。複数のホール４２０が、メンブレン４１４の中央部分４２２に形成される。各ホールは、ポストの少なくとも中央部分とオーバラップするように、誘電性ポスト４０８のうちの１つと揃えられる。ホール４２０の直径４２４は、（誘電層４１０を備える図６ｂに透過的に示すように、）ホールが、ポスト全体とオーバラップするように、好適には、ポスト４０８の直径４２６よりも大きい。誘電層４１０は、各ポスト４０８の周囲にエア・ギャップ４２８を形成する。アクティブ化されると、メンブレン４１４の変位された中央部分４２２は、エア・ギャップ４２８上の誘電層４１０と接触し、ポスト４０８とオーバラップしない。その結果、（フリンジ・フィールドを無視して）ＤＣバイアス電圧Ｖｐによって生成される電場ラインは、ポスト４０８とオーバラップしない。この場合、捕獲される電荷は、図５ｂに関して説明されたのと同様に、大いに排除される。
【００３４】
図７ａ−７ｇに図示するように、図５ａ−５ｃに図示されるＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチ３００を製造する方法の実施形態は、本発明の態様を具体化する。図７ａに図示されるように、導電性のボトム電極５００が、シリコン基板５０４上の二酸化ケイ素層５０２上に配置され、パターン化される。その後、二酸化ケイ素のような犠牲層５０６が、ボトム電極５００上に配置される（図７ｂ）。犠牲層５０６は、マスキングされ、エッチングされ、ポストのアンダーカット領域を規定するスペーサ５０８が提供される（図７ｃ）。例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）のような誘電層５１０が、基板上に配置される（図７ｄ）。誘電層５１０がマスキングされ、エッチングされ、より大きな直径を有する誘電性のコンタクト・パッド５１４を支持する誘電性ポスト５１２が生成される（図７ｅ）。犠牲層が除去される（図７ｆ）。最後に、基板が処理され、電導性メンブレン５２０を支持する電導性ポスト５１６，５１８が追加される。メンブレン５２０がマスキングされ、エッチングされ、ポスト５１２およびコンタクト・パッド５１４に揃えられたホール５２２が規定される（図７ｇ）。現在の製造処理では、約１ミクロンのアライメント公差が達成されうる。これは、本発明の揃えられたホール／ポスト態様およびアンダーカット態様を具体化するＲＦ  ＭＥＭＳ静電容量スイッチの製造のための１つの実施形態である。本発明の範囲を逸脱することなく、このようなＭＥＭＳ静電容量スイッチを製造するために、その他の製造プロセスおよび材料が使用されうる。
【００３５】
本発明のいくつかの例示的な実施形態が、図示および記載されたが、多くのバリエーションおよび代替実施形態が、当業者によって想起されるだろう。添付された特許請求の範囲に定義されたような本発明のスコープから逸脱することなく、このようなバリエーションおよび代替実施形態が考慮され、実施される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向かって変位されるように構成される第２の電極と、
前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する１つ以上の誘電性の接触面を支持した複数のポストを有する、パターン化された誘電材料と、
前記複数のポストにそれぞれ位置を揃えられた、前記第２の電極内の複数のホールとを備え、
前記ホール各々が、該ホールが位置を揃えられているポストの少なくとも中央部分とオーバラップするように、前記変位された第２の電極が、前記複数のホールの周囲で前記１つ以上の誘電性の接触面と接触する、ＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ２］
前記ホール各々が、前記ポストの全体とオーバラップするように、前記ポスト各々の直径は、該ポストが位置を揃えられているホールの直径よりも小さく、
前記パターン化された誘電材料は、前記接触面と前記第１の電極との間の前記ポスト各々の周囲にエア・ギャップを形成し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記接触面とのみ接触し、前記ポストとオーバラップしない、
Ｃ１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ３］
前記接触面各々が、１つの前記ポストによって支持されている誘電性のコンタクト・パッドを有し、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ホールおよび前記ポストの直径よりも大きく、
前記第２の電極は、前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触する、Ｃ２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ４］
前記１つ以上の接触面は、前記複数のポストによって前記第１の電極の上に支持された誘電層を有する、Ｃ２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ５］
前記接触面各々が、１つの前記ポストの上面であり、
前記第２の電極が、前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記ポスト各々の上面と接触するように、前記ポスト各々の直径は、前記ホールの直径よりも大きい、Ｃ１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ６］
前記ポスト各々が、前記第１の電極上のベース直径から、より小さい先端直径へと先細りになるような円錐形状をしており、
前記接触面は、前記円錐形状をしているポストの表面であり、
前記変位された第２の電極の前記ホールが、前記ポストの直径が前記ホールの直径に等しいところの前記ポストの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記円錐形状のポストと接触するように、前記第２の電極内の前記ホール各々の直径が、前記先端直径よりも大きく、前記ベース直径よりも小さい、Ｃ１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ７］
前記変位された第２の電極は、前記ポストの周囲の複数の円環状のリングにおいてのみ前記接触面と接触する、Ｃ１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ８］
前記ホールの直径は、３００ＭＨｚ乃至９０ＧＨｚのＲＦ周波数において、前記第２の電極が、ほとんど連続的な導電シートとして見えるようになっている、Ｃ１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ９］
前記ホール各々が、１μｍ乃至８μｍの直径を有し、前記ポスト各々が、２μｍ乃至１０μｍの直径を有する、Ｃ８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１０］
前記ホール各々の、該ホールが位置を揃えられているポストの少なくとも中央部分との前記オーバラップは、前記第１の電極と前記第２の電極との間の当該ＭＥＭＳスイッチの静電容量を低減することなく、前記ポストに捕獲される電荷を減少させる、Ｃ８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１１］
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向かって変位されるように構成される第２の電極と、
前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する複数のポストを有する、パターン化された誘電材料と、
前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホール各々が、１つの前記ポストに位置を揃えられており、当該ホール各々が、前記変位された第２の電極が円環状のリングにおいてのみ前記ポスト各々と接触し且つ該ホールが位置を揃えられているポストの少なくとも中央部分と該ホールがオーバラップするように、該ホールが位置を揃えられているポストの直径よりも小さな直径を有する、複数のホールと、
を有するＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１２］
前記ポスト各々が、前記第１の電極上のベース直径から、より小さい先端直径へと先細りになるような円錐形状をしており、
前記変位された第２の電極の前記ホールが、前記ポストの直径が前記ホールの直径に等しいところの前記ポストの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記円錐形状のポストと接触するように、前記第２の電極内の前記ホール各々の直径が、前記先端直径よりも大きく、前記ベース直径よりも小さい、Ｃ１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１３］
前記ポスト各々が、該ポストによって支持されている誘電性のコンタクト・パッドを備え、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ポストの直径よりも大きな、前記ホールの直径よりも大きく、
前記コンタクト・パッドは、前記コンタクト・パッドと前記第１の電極との間の前記ポスト各々の周囲にエア・ギャップを形成し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触し、前記ポストとオーバラップしない、Ｃ１１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１４］
前記ホールの直径は、３００ＭＨｚ乃至９０ＧＨｚのＲＦ周波数において、前記第２の電極が、ほとんど連続的な導電シートとして見えるように、１μｍ乃至８μｍである、Ｃ１０に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１５］
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向けて変位されるように構成される第２の電極と、
前記２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する１つ以上の誘電性の接触面を支持した複数のポストを有する、パターン化された誘電材料と、
前記複数のポストにそれぞれ位置を揃えられた、前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホールの直径は、前記パターン化された誘電材料が、前記１つ以上の接触面と前記第１の電極との間の前記ポストの周囲にエア・ギャップを形成するように、前記ポストの直径よりも大きい、複数のホールと
を有し、
前記変位された第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記複数のホールの周囲でのみ前記１つ以上の接触面と接触し、前記ポストとオーバラップしない、ＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１６］
前記接触面各々が、１つの前記ポストによって支持されている誘電性のコンタクト・パッドを有し、
前記コンタクト・パッド各々の直径は、前記ホールおよび前記ポストの直径よりも大きく、
前記第２の電極は、前記エア・ギャップ上の前記ホールの周囲の円環状のリングにおいてのみ前記コンタクト・パッド各々と接触し、前記ポストとオーバラップしない、Ｃ１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１７］
前記１つ以上の接触面は、前記複数のポストによって前記第１の電極の上に支持された誘電層を有する、Ｃ１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１８］
前記ホールの直径は、３００ＭＨｚ乃至９０ＧＨｚのＲＦ周波数において、前記第２の電極が、ほとんど連続的な導電シートとして見えるように、１μｍ乃至８μｍである、Ｃ１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ１９］
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）スイッチであって、
第１の電極と、
第２の電極であり、前記第１の電極と当該第２の電極との間に電位差を印加されることに応じて、前記第１の電極に向けて変位されるように構成される第２の電極と、
複数のコンタクト・パッドをそれぞれ支持した複数のポストを有する、パターン化された誘電材料であり、前記コンタクト・パッド各々が、該コンタクト・パッドと前記第１の電極との間の前記ポストの周囲にエア・ギャップを形成するように、前記ポストの第２の直径よりも大きな第１の直径を有し、前記コンタクト・パッドは、前記第２の電極が前記第１の電極に接触することを阻止する、パターン化された誘電材料と、
前記第２の電極内の複数のホールであり、当該ホール各々が、１つの前記コンタクト・パッドに位置を揃えられており、前記変位された第２の電極が、前記ポストとオーバラップしない前記エア・ギャップ上の前記コンタクト・パッドにおける円環状のリングにおいてのみ、前記パターン化された誘電材料と接触するように、当該ホール各々が、前記コンタクト・パッドの第１の直径よりも小さく、前記ポストの第２の直径よりも大きな第３の直径を有する、複数のホールと、
を有するＭＥＭＳスイッチ。
［Ｃ２０］
前記ホールの直径は、３００ＭＨｚ乃至９０ＧＨｚのＲＦ周波数において、前記第２の電極が、ほとんど連続的な導電シートとして見えるように、１μｍ乃至８μｍである、Ｃ１９に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【図１ａ】
0006017677.tif 000002
【図１ｂ】
0006017677.tif 000003
【図１ｃ】
0006017677.tif 000004
【図１ｄ】
0006017677.tif 000005
【図２ａ】
0006017677.tif 000006
【図２ｂ】
0006017677.tif 000007
【図２ｃ】
0006017677.tif 000008
【図３ａ】
0006017677.tif 000009
【図３ｂ】
0006017677.tif 000010
【図３ｃ】
0006017677.tif 000011
【図３ｄ】
0006017677.tif 000012
【図４ａ】
0006017677.tif 000013
【図４ｂ】
0006017677.tif 000014
【図４ｃ】
0006017677.tif 000015
【図５ａ】
0006017677.tif 000016
【図５ｂ】
0006017677.tif 000017
【図５ｃ】
0006017677.tif 000018
【図６ａ】
0006017677.tif 000019
【図６ｂ】
0006017677.tif 000020
【図７ａ】
0006017677.tif 000021
【図７ｂ】
0006017677.tif 000022
【図７ｃ】
0006017677.tif 000023
【図７ｄ】
0006017677.tif 000024
【図７ｅ】
0006017677.tif 000025
【図７ｆ】
0006017677.tif 000026
【図７ｇ】
0006017677.tif 000027