[发明专利]微机电系统（MEMS）结构及设计结构

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路，并且更特别地涉及微机电系统(MEMS)结构、制造和使用方法以及设计结构。 

背景技术

在集成电路中使用的集成电路开关可以由固态结构(例如晶体管)或无源接线(MEMS)形成。MEMS开关因为其几乎理想的隔离以及其低插入损耗(例如电阻)而通常被采用，隔离对于无线射频应用而言是关键要求，其中它们用于功率放大器(PA)的模式切换。MEMS开关可以用于多种应用，主要是模拟和混合信号应用。一个这样的示例是蜂窝电话芯片，该芯片包含功率放大器(PA)和针对各种广播模式被调谐的电路装置。其它示例包括具有WiFi或其它无线能力的个人计算机或电子平板电脑(pad)。芯片上的集成开关可以将PA连接至适当的电路装置，以使得无需每个模式一个PA。 

在操作中，静电致动的MEMS开关的增加的致动偏置加速了经由电介质充电的开关退化，电介质充电又有效地改变了吸合电压(pull-in voltage)。试图减小电介质充电的常规制造模式具有已知的产量问题，例如降低MEMS间隙可以降低产量性能。 

因此，在本领域中存在对于克服如上所述的缺陷和限制的需要。 

发明内容

在本发明的一个方面中，方法包括向微机电系统(MEMS)结构的致动器应用第一电压极性，以将MEMS结构置于用于第一操作条件的预定状态。该方法还包括在后续操作条件期间向MEMS结构的致动器应用与第一电压极性相反的第二电压极性。 

在本发明的一个方面中，方法包括向微机电系统(MEMS)结构应用第一电压极性。该方法还包括在MEMS结构的关断状态或后续致动状态期间向MEMS梁应用第二电压极性。第一电压极性与第二电压极性相反。第一电压极性将MEMS结构置于数据传输模式。在数据传输模式的结尾之后应用第二电压极性。第二电压极性消除跨MEMS结构的电介质充电。 

在本发明的另一方面中，提供了用于设计、制造或测试集成电路的可触知地嵌入在机器可读存储介质中的设计结构。该设计结构包括本发明的结构。在另一些实施例中，被编码在机器可读存储介质上的硬件描述语言(HDL)设计结构包括在计算机辅助设计系统中被处理时生成MEMS电容开关的机器可执行表示的元件，其包括本发明的结构。在又一些实施例中，提供了在计算机辅助设计系统中用于生成MEMS电容开关的功能设计模型的方法。该方法包括生成MEMS电容开关的结构元件的功能表示。 

在实施例中，在计算机辅助设计系统中用于生成MEMS结构的功能设计模型的方法包括：生成在导通状态和关断状态之间可移动的MEMS梁的功能表示，MEMS梁包括在电介质材料内的第一组致动器和电容器极板；以及生成第二组致动器和另一电容器极板的功能表示，第二组致动器和另一电容器极板与第一组致动器和电容器极板由绝缘体层分离。该表示还包括第一组致动器和第二组致动器中的至少一组被构造和配置为在导通状态中以第一电压极性提供电荷并且在MEMS结构处于后续关断状态之后以第二电压极性提供电荷。 

附图说明

在以下具体描述中借由本发明的示例性实施例的非限制性示例参考所指出的多个附图来描述本发明。 

图1示出根据本发明的各个方面的微机电系统(MEMS)结构及制造方法； 

图2示出根据本发明的附加方面的MEMS结构及制造方法； 

图3a至图3c示出由本发明的各个方面构思的操作参数的各个流程，并且其可以在图1和图2的MEMS结构以及其它MEMS结构中实施； 

图4示出根据本发明的各个方面实施图3的操作参数的斜降电压的图； 

图5示出比较使用不同操作电压的MEMS结构的曲线图； 

图6示出与双极操作相比单极操作的抑制寿命的曲线图；以及 

图7示出在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计过程的流程图。 

具体实施方式

本发明涉及集成电路，并且更特别地涉及微机电系统(MEMS)结构、制造方法以及设计结构。更具体地，本发明涉及MEMS电容开关、制造和使用方法以及相关设计结构。有利地，本发明显著减小或者有效消除跨MEMS结构(例如MEMS电容开关)的电介质充电，由此增加了MEMS结构的抑制(hold down)寿命。此外，通过实施本发明的操作参数，可以消除噪声并且MEMS结构(例如电容开关)将从电介质充电的长期减小受益。