微機電系統(mems)可變電容器、激勵部件及相關方法

專利名稱：微機電系統(mems)可變電容器、激勵部件及相關方法
技術領域：
本文披露的主題總體上涉及MEMS部件。更具體而言，本文披露的主題涉及MEMS可變電容器、激勵部件及方法。
背景技術：
已經發現MEMS對于各種消費者、工業和軍事應用都是有用的。大部分MEMS器件都是利用標準集成電路(IC)工藝結合專門的微切削加工工藝制造在半導體襯底(例如硅、砷化鎵、絕緣體上硅等)上。經常把這些制造技術統稱為微制造工藝。最近，人們對制造用于各種大容量通信應用的MEMS射頻(RF)器件和系統產生了很大興趣。由于材料的質量高，近年來工藝的發展以及預計會實現MEMS與集成電路的直接單片集成，因此通常一直在傳統半導體材料(主要是硅晶片)上實現基于MEMS的RF部件和系統。這種方式對于RF和微波器件的性能和潛在商業化方面具有若干缺點。具體而言，硅襯底的介電損耗在IGHz以上和金屬化薄層電阻高的情況下非常高。此外，這種MEMS部件可能會對下方和周圍的電路產生RF干擾，反之亦然。生產符合特定性能要求的MEMS可變電容器也是有益的。例如，希望能提供在不同頻率范圍內具有高品質因數(Q)的MEMS可變電容器。而且，還希望能夠提供電容比(可變電容器的最小電容與最大電容之比)得到改善的MEMS可變電容器。可以通過為可變電容器提供最小的寄生固定電容和高電容狀態下最大的電容來實現電容比。還希望將MEMS電路的RF部分與襯底噪聲和損耗高度地隔離開。鑒于上述情況，希望能提供改進的MEMS可變電容器、激勵部件和方法。

發明內容
根據本公開，提供了新穎的MEMS可變電容器、激勵部件和相關方法。因此，本公開的目的是提供新穎的MEMS可變電容器、激勵部件和相關方法。該目的和其他目的將通過本公開而變得明了，并且且通過本文所述的主題至少全部或部分地實現這些目的。


現在將參考附圖描述本文所述的主題，在附圖中
圖1A-1F是根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容器的不同視圖；圖2是根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容器的頂部透視圖；圖3A-3C是根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容器的不同視圖；圖4是根據本文所述主題的實施例的、具有基本彼此平行延伸的饋電線(feedline)的MEMS可變電容器的頂視圖；圖5是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和連接到交替的饋電焊盤(feed pad)的饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖6A是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖6B是根據本文所述主題的實施例的、具有兩套懸臂梁式可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖6C是根據本文所述主題的實施例的、具有兩套懸臂梁式可變電容器和饋電線的另一 MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖7是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖8A是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖8B是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖9是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖10是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖11是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖12是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖13是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖14是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖15是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖；圖16A和圖16B分別是根據本文所述主題的實施例的、具有屏蔽的MEMS可變電容器的頂視圖和透視圖；圖16C是根據本文所述主題的實施例的、具有輪廓狀屏蔽的MEMS可變電容器的透視圖；圖17A-17E是示出了圖5所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；圖18A-18D是示出了圖6所示電容器系統的仿真結果的曲線圖19A-19E是示出了圖7所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；圖20是示出了圖11所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；圖21是示出了圖15所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；圖22是示出了圖12所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；圖23A和圖2 是示出了圖13所示電容器系統的仿真結果的曲線圖；以及圖M是示出了圖14所示電容器系統的仿真結果的曲線圖。
具體實施例方式根據本公開，提供了 MEMS可變電容器、激勵部件和相關方法。本文所述的MEMS可變電容器、激勵部件和方法在用于各種大容量通信應用的MEMSRF裝置、系統和方法上具有特定應用。可以將本文所述的主題用于減小介電損耗、改善Q、改善電容比以及改善襯底與電路的隔離。MEMS可變電容器和激勵部件在一個實施例中，MEMS激勵部件或可變電容器可以包括間隔開的第一激勵電極和第二激勵電極，其中至少一個激勵電極可以相對于另一個激勵電極移動。此外，MEMS激勵部件或可變電容器可以包括附著于至少一個激勵電極的可移動部件。可移動部件可以包括可動端和固定端。當在第一激勵電極和第二激勵電極之間施加電壓時，可動端可以移動，其中固定端包括至少兩個彈性臂，用于在施加電壓時阻礙可動端的運動。彈性臂的一個示范性優點在于，由于在施加電壓時可動端的運動阻力得到加強的控制，因此可以減小“吸附”電壓。圖1A-1F示出了根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容的不同視圖，該MEMS可變電容器被總體表示為100。除了為可變電容器之外，這里所示和所述的MEMS可變電容器還可以一般性地是無電容功能的MEMS激勵部件。在任何產生運動的適當應用中，都可以使用這種MEMS激勵部件。圖1A-2代表“懸臂梁式”可變電容器。通常，懸臂梁式可變電容器包括具有單個固定端的可移動部件，并且可移動部件圍繞該單個固定端移動。圖IA是處于閉合位置的可變電容器100的截面正視圖。參考圖1A，可變電容器100可以包括設置于電介質層DE表面上的第一電容元件和第二電容元件CEl和CE2。可以將電容元件CEl和CE2分別連接到饋電線FLl和FL2。在一個范例中，這里所述的電容元件可以是沿著電介質層DE的頂表面延伸的饋電線。或者，電容元件可以是形狀和尺寸適于與另一鄰近導電材料形成電容的電容板或任何其他適當導電材料。這里所述的饋電線可以為大約10 μ m到大約200 μ m寬或者它可以為任何其他的適當尺寸。此外，這里所述的饋電線可以間隔大約5 μ m到大約50 μ m或任何其他適當間隔。饋電線FLl和FL2可以連接到信號線SL。第一電容板CPl可以位于氣隙AG的與電容元件CEl和CE2相對的一側上，以形成跨饋電線FLl和FL2的電容。在閉合位置下，第一電容板CPl可以與電容元件CEl和CE2間隔距離dl。電容板CPl和電容元件CEl和CE2之間的距離例如可以為0. 5到4微米左右。圖IB是處于打開位置的可變電容器100的截面正視圖，其中第一電容板CPl可以與電容元件CEl和CE2間隔距離d2。可變電容器100可以包括凸塊B，以防止電容板CPl與電容元件CEl和/或CE2接觸。凸塊可以為任意數量，并且凸塊可以設置于可移動部件底表面上的任何適當位置，以防止部件發生不希望出現的接觸。在一個范例中，凸塊可以位于電容板附近。在另一個范例中，凸塊可以位于激勵電極附近。在一個實施例中，可變電容器100不包括如圖1A-1C所示的凸塊B。在這種實施例中，激勵電極AE2和AE3可以接觸。激勵電極AE2和AE3的接觸表面中的一個或兩個可以包括電介質(或其他適當的絕緣體)，以防止激勵電極AE2和AE3之間的電傳導(短路)。這可以有利于(例如)獲得最大值的電容器。圖IC是可變電容器100的頂部透視圖。參考圖1C，可以通過在激勵電極AEl和AE2之間施加變化的電壓來改變可變電容器100的電容。當在激勵電極AEl和AE2之間施加電壓時，可移動部件MC的可動端ME可以向襯底S偏轉，而固定端SE由于附著于電介質DE和襯底S而保持固定。偏轉的結果是，電容板CPl和CP2與電容元件CEl和CE2之間的距離變窄，因此，電容發生變化。可變電容器100還可以包括另一激勵電極(未示出)，該激勵電極位于可移動部件MC的與激勵電極AEl相對的一側上并電連接到激勵電極AE1，用于在施加電壓時向襯底S偏轉可動端ME。這種操作將在一定范圍的激勵電壓下持續，然后，在實現“吸合(pull-in)”時發生不連續跳變，即變為更大電容。兩種模式的工作都是有利的。在一個實施例中，可以將可變電容器100制造在襯底S和電介質DE上。具體而言，例如，饋電線FEl和FE2可以掩埋在襯底S和/或電介質DE之內并包括延伸到電介質DE表面上的端部。可以在電介質DE的頂表面和饋電線FLl和FL2的端部上沉積導電層。可以蝕刻導電層以分別在饋電線FLl和FL2的端部上形成電容元件CEl和CE2。此外，可以蝕刻導電層以形成激勵電極AE2。或者，可以通過本領域技術人員公知的剝離或其他構圖工藝來形成激勵電極AE2。可以在電容元件CEl和CE2以及電介質DE上沉積犧牲層。接下來，可以在犧牲層中蝕刻孔Al和A2，一直蝕刻到電介質DE的表面。可以通過在電容板CP1、犧牲層上以及在直到電介質DE表面的孔Al和A2中沉積氧化層來形成可移動部件MC。可以除去犧牲層以在電容板CPl和電容元件CEl和CE2之間形成氣隙。可以改變氣隙來獲得不同的電容。此外，可以在可移動部件MC上形成導電層并蝕刻該導電層以形成第二電容板CP2。用于激勵電極AEl和AE2的示范性材料包括金屬、半金屬、摻雜半導體及它們的組合。用于可移動部件MC的示范性材料包括硅、氧化鋁、未摻雜半導體、聚合物、金屬、半金屬、摻雜半導體及它們的組合。圖ID是可變電容器100的頂視圖。固定端SE包括彈性臂RAl和RA2，當在激勵電極之間施加電壓時，其能夠彎折和抵抗可動端ME向襯底S的偏轉。凹口部分N在彈性臂RAl和RA2之間設置了間隔。可以變化彈性臂RAl和RA2的厚度以增強或減弱它們對可動端ME偏轉的阻力。此外，可以將彈性臂RAl和RA2的長度做得更長或更短，以分別增強或減弱它們對可動端ME偏轉的阻力。彈性臂RAl和RA2可以具有至少一個預定大小和尺寸，以對可動端的運動提供預定阻力，使得當在第一激勵電極AEl和第二激勵電極AE2之間施加預定電壓時，可動端與襯底S相距預定距離。在一個實施例中，彈性臂RAl和RA2基本相互平行。此外，彈性臂RAl和RA2可以具有至少一個預定大小和尺寸，以對可動端ME的運動提供預定阻力，使得當在第一激勵電極AEl和第二激勵電極AE2之間施加預定電壓時，電容板CPl和CP2與電容元件CEl和CE2相距預定距離。
圖IE是MEMS可變電容器100的側視圖。可變電容器100可以包括與激勵電極AEl電連通的激勵電極AE3。可以在第二激勵電極AE2和第一 /第三激勵電極AE1/AE3之間施加電壓以移動可移動部件MC。圖IF是MEMS可變電容器100的另一頂視圖。在該視圖中，現在示出了激勵電極AEl和電容板CP2，以便更好地展示附著于可移動部件MC下側的激勵電極AE3和電容板CPl (由虛線表示)。激勵電極AE3和電容板CPl可以電連接。圖2是根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容器的頂部透視圖，該MEMS可變電容器被總體表示為200。參考圖2，除了電容元件CEl和CE2和電容板CPl和CP2的布置以外，可變電容器200類似于圖1中所示的可變電容器100。具體而言，可以沿著可移動部件的長度方向將電容元件CEl和CE2彼此對準。此外，電容板CPl (未示出)和CP2可以沿長度方向延伸，使得它們位于電容元件CEl和CE2的上方。在一個實施例中，MEMS可變電容器或激勵部件可以包括間隔開的第一激勵電極和第二激勵電極。至少一個激勵電極可以相對于另一激勵電極移動。可移動部件可以附著于第一激勵電極。可移動部件可以包括可動部分、第一固定端和第二固定端。在向第一激勵電極和第二激勵電極施加電壓時，可動部分可以移動。這些固定端可以均包括至少兩個彈性臂，以在施加電壓時阻礙可移動部件的移動。圖3A-3C示出了根據本文所述主題的一個實施例的MEMS可變電容器的不同視圖，該可變電容器被總體表示為300。圖3A和圖;3B表示“橋式”可變電容器。通常，橋式可變電容器包括具有至少兩個固定端的可移動部件，該可移動部件的可動部分繞固定端運動。圖3A是可變電容器300的截面側視圖。參考圖3A，可變電容器300可以包括設置于襯底S表面上的第一電容元件和第二電容元件CEl和CE2。可以將電容元件CEl和CE2分別連接到饋電線FLl和FL2。饋電線FLl和FL2可以連接到信號線SL。第一電容板CPl可以位于氣隙AG的與電容元件CEl和CE2相對的一側上，以形成跨饋電線FLl和FL2的電容。可以通過在激勵電極之間施加變化的電壓來改變可變電容器300的電容。具體而言，電容器300可以包括設置于可移動部件上的激勵電極AE1、AE2、AE3和AE4。此外，可以在襯底S的頂表面上設置激勵電極AE5和AE6。可以在激勵電極AE5和AEl和AE2之間施加電壓差。此外，可以在激勵電極AE6和AE3和AE4之間施加電壓差。在充分高的電壓差下，可移動部件MC的中心部分(電容板CPl和CP2所附著的部分)可以向襯底S偏轉，而固定端SEl和SE2由于附著于襯底S而保持固定。偏轉的結果是，電容板CPl和CP2與電容元件CEl和CE2之間的距離變窄，因此，電容發生變化。在大于閾值電壓處發生吸合，使得電容器的值跳變且變為穩定狀態。在一個實施例中，可以將可變電容器300制造在襯底S上。具體而言，例如，饋電線FLl和FL2可以掩埋在襯底S之內并包括延伸到襯底S表面的端部。可以在襯底S的頂表面和饋電線FLl和FL2的端部上沉積導電層。可以蝕刻導電層以分別在饋電線FLl和FL2的端部上形成電容元件CEl和CE2。此外，可以蝕刻導電層以形成激勵電極AE5和AE6。可以在電容元件CEl和CE2、襯底S和激勵電極AE5和AE6上沉積犧牲層。接下來，可以在犧牲層中蝕刻孔，一直蝕刻到襯底S的表面。可以通過在電容板CPl和CP2、犧牲層、激勵電極AE5和AE6上以及在直到襯底S的表面的孔Al和A2中沉積氧化層，來形成可移動部件MC。可以除去犧牲層以在電容板CPl和CP2與電容元件CEl和CE2之間形成氣隙。可以變化氣隙以實現不同的電容。此外，可以在可移動部件MC上形成導電層并蝕刻該導電層以形成第二電容板CP2。圖;3B是可變電容器300的頂視圖。可變電容器300可以包括固定端SEl和SE2。固定端SEl和SE2均包括彈性臂RAl和RA2，當在激勵電極之間施加電壓時，其能夠彎折和抵抗可動端ME向襯底S的偏轉。凹口部分N在彈性臂RAl和RA2之間提供了間隔。可以改變彈性臂RAl和RA2的厚度以增強或減弱它們對可動端ME偏轉的阻力。此外，可以將彈性臂RAl和RA2的長度做得更長或更短，以分別增強或減弱它們對可動端ME偏轉的阻力。彈性臂RAl和RA2可以具有至少一個預定大小和尺寸，以對可動部分MP的運動提供預定阻力，使得當在激勵電極之間施加預定電壓時，電容板CPl和CP2與電容元件CEl和CE2相距預定距離。圖3C是MEMS可變電容器300的透視圖。在一個實施例中，多個上述MEMS可變電容器可以與基本平行的饋電線間隔開，以使饋電線之間的電容在預定電容范圍內變化。這種布置能夠使實施可變電容器所需的襯底表面面積減小。具體而言，根據本文所述主題的MEMS可變電容器可以包括基本彼此平行延伸的第一饋電線和第二饋電線。此外，MEMS可變電容器可以包括與第一饋電線和第二饋電線間隔開的第一電容板和第二電容板。第一電容板和第二電容板可以相對于第一饋電線和第二饋電線中的至少一個單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和第二饋電線之間的電容。MEMS可變電容器和可變電容器系統在一個實施例中，MEMS可變電容器可以包括基本彼此平行延伸的第一饋電線和第二饋電線。該可變電容器還可以包括與第一饋電線和第二饋電線間隔開的第一電容板和第二電容板。第一電容板和第二電容板可以相對于第一饋電線和第二饋電線中的至少一個單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和第二饋電線之間的電容。包括最大數量的電容元件，同時使其饋電網絡的長度最小是有利的，以便減小饋電電阻并使給定電容的Q最大。利用給定數量的MEMS可變電容來獲得期望的電容范圍，同時使獲得期望電容范圍所需的饋電線和饋電焊盤的數量/量最小化也是有利的，以便使面積利用率最大并使寄生電容最小。這是下文提供的范例中的一個示范性目的。圖4是根據本文所述主題的實施例的、具有基本彼此平行延伸的饋電線的MEMS可變電容器的頂視圖，用400總體上表示該MEMS可變電容器。參考圖4，可變電容器400可以包括基本彼此平行延伸的饋電線FLl和FL2。在該范例中，饋電線FLl和FL2分別附著于襯底的頂表面SS上的焊盤Pl和P2。饋電線FLl和FL2可以位于襯底表面SS上或可以全部或部分地掩埋在襯底表面SS之下。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。可變電容器400可以包括至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線FLl和FL2間隔開的多個電容板CP1、CP2、CP3和CP4。電容板CP1、CP2、CP3和CP4可以相對于饋電線FLl和FL2中的至少一個單獨移動，以在預定電容范圍內改變饋電線FLl和FL2之間的電容。具體而言，通過分別激勵可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4可以使電容板CP1、CP2、CP3和CP4在基本垂直于襯底表面SS的方向上單獨移動。在圖4中，有四個可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4。或者，跨越饋電線FLl和FL2可以有任意適當數量的可變電容器(例如1或2個可變電容器)。可以根據可變電容器的尺寸減小或加長饋電線長度，以便使所有部件所需的面積最小化。可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4可以類似于圖2所示的激勵部件200。具體而言，可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4可以分別包括激勵電極AE1、AE2、AE3和AE4以及附著到襯底表面SS的相應激勵電極。可以通過分別在激勵電極AE1、AE2、AE3和AE4以及附著于襯底表面SS的相應激勵電極之間施加電壓來實現可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4的運動。通過控制可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4的運動，可以使電容板CP1、CP2、CP3和CP4相對于饋電線FLl和FL2中的至少一個單獨移動，從而在預定電容范圍內改變饋電線FLl和FL2之間的電容。在一個實施例中，可以用圖3所示的可變電容器300替代可變電容器VCl、VC2、VC3和VC4中的每個。在本實施例中，可變電容器300可以在饋電線FLl和FL2上方形成“橋”，使得電容板CPl和CP2位于饋電線FLl和FL2的上方。通過控制可變電容器的移動，電容板CPl和CP2可以相對于饋電線FLl和FL2移動，從而在預定電容范圍內改變饋電線FLl和FL2之間的電容。在一個實施例中，MEMS可變電容器系統可以包括連接到交替的饋電焊盤的上述可變電容器。這種布置能夠使實現可變電容器所需的襯底表面面積減小。根據本文所述主題的實施例的MEMS可變電容器系統可以包括間隔開的第一饋電焊盤、第二饋電焊盤和第三饋電焊盤。在一個范例中，可以將饋電焊盤沿襯底表面大致排列成直線。此外，MEMS可變電容器和饋電線可以位于饋電焊盤之間。第一饋電線可以連接到第一饋電焊盤并向第二饋電焊盤延伸。第二饋電線可以連接到第二饋電焊盤并向第二饋電焊盤延伸。第三饋電線和第四饋電線可以連接到第三饋電焊盤并分別向第一饋電焊盤和第二饋電焊盤延伸。第一電容板可以與第一饋電線和第三饋電線間隔開。第一電容板可以相對于第一饋電線和第三饋電線中的至少一個移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和第三饋電線之間的電容。第二電容板可以與第二饋電線和第四饋電線間隔開。第二電容板可以相對于第二饋電線和第四饋電線中的至少一個移動，以在第二預定電容范圍內改變第二饋電線和第四饋電線之間的電容。在一個范例中，本文所述的MEMS可變電容器可以連接到電容板，以相對于至少一個饋電線移動該電容板。在一個實施例中，MEMS可變電容器系統可以包括間隔開的第一饋電焊盤、第二饋電焊盤和第三饋電焊盤。第一饋電線可以連接到第一饋電焊盤并向第三饋電焊盤延伸。第二饋電線可以連接到第二饋電焊盤并向第三饋電焊盤延伸。第三饋電線和第四饋電線連接到第三饋電焊盤并分別向第一饋電焊盤和第二饋電焊盤延伸。第一電容板可以與第一饋電線和第三饋電線間隔開。第一電容板可以相對于第一饋電線和第三饋電線中的至少一個移動，以在第一預定電容范圍內改變第一饋電線和第三饋電線之間的電容。第二電容板可以與第二饋電線和第四饋電線間隔開。第二電容板可以相對于第二饋電線和第四饋電線中的至少一個移動，以在第二預定電容范圍內改變第二饋電線和第四饋電線之間的電容。圖5是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和連接到交替的饋電焊盤的饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用500總體上表示該可變電容器系統。參考圖5，系統500可以包括可變電容器502和504，其中每個可變電容器可以包括多個可變電容器300。每個可變電容器300可以包括激勵電極AEl和AE2。可以在激勵電極AEl和AE2和附著于襯底表面SS的相應可變電容器之間施加電壓，以相對于襯底表面SS移動可變電容器300。電容器500的電容板CP2可以與饋電線Fl和F2隔開。在施加使可變電容器300運動的電壓時，電容器500的電容板CP2可以相對于饋電線Fl和F2中的至少一個運動，以在預定電容范圍內改變饋電線FLl和FL2之間的電容。類似地，可以向電容器502的可變電容器300施加電壓，以改變位于電容板CP2下方的饋電線FL3和FL4之間的電容。系統500可以包括間隔開并連接到信號線的饋電焊盤PD1、PD2和PD3。具體而言，饋電焊盤PDl和PD2可以連接到信號線。饋電焊盤PD2和PD3可以連接到另一信號線。饋電線Fl可以連接到饋電焊盤PDl并向饋電焊盤PD2延伸。饋電線F3可以連接到饋電焊盤PD3并向饋電焊盤PD2延伸。饋電線F2和F4可以連接到饋電焊盤PD2并分別向饋電焊盤PDl和PD3延伸。饋電線Fl和F2可以基本彼此平行。饋電線F3和F4可以基本彼此平行。可以單個地控制可變電容器以選擇性改變電容。在一個實施例中，可以用圖2所示的可變電容器200來替代每個可變電容器300。在本實施例中，可變電容器100的電容板CP2可以位于饋電線上方。通過控制可變電容器的移動，電容板CP2可以相對于相應的饋電線移動，從而在預定電容范圍內改變饋電線之間的電容。可以單個地控制可變電容器以選擇性改變電容。單個元件的電容可以在IfF和IOpF之間變化，用陣列來構造更大的總電容值。陣列中電容元件的值可以不用全都相同。例如，跨越一對饋電線的電容器頭可以具有不同的寬度。利用電容器適當調節激勵器可以產生相同的激勵電壓，但不同的電容器頭寬度可以提供不同的電容。例如，電容值的二進制序列可能是有利的，其中電容器頭寬度正比于2的冪變化。電容器電極在任一方向上具有1微米到200微米的尺寸。可以用諸如金屬或半金屬之類的高度導電材料制作電極。可以結合電容器電極確定饋電線寬度，以確定電容，并且該寬度可以在5微米和200微米之間。將饋電線長度設置成為向陣列中的所有電容器饋電所需要的最小長度。隨著將更多元件增加到由一組焊盤饋電的給定陣列中，Q將降低。在每個焊盤一個MEMS電容器的另一極端情況下，焊盤的寄生效應將限制性能。于是，每組焊盤都有最佳數量的MEMS元件，該數量與設計相關，但典型地為2到8個。注意通過如附圖中若干圖所示那樣并聯多個陣列可以增加更多的元件。也可以對電容器陣列所連接的電路進行這種并聯。激勵器的工作電壓在3V和150V之間，由于激勵器面積利用率和容易得到的商用CMOS控制電路的電壓容量之間的平衡，工作電壓值優選在40V左右。圖6A是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用600總體上表示該可變電容器系統。參考圖6A，系統600可以包括多個可變電容器，這些可變電容器總體上由602、604和606表示。可變電容器602可以包括位于饋電線FL1、FL2、FL3和FL4上方的可變電容器VC1、VC2、VC3和VC4。具體而言，可變電容器VCl和VC2的電容板CP可以設置于饋電線FLl和FL3上方。此外，可變電容器VC3和VC4的電容板CP可以設置于饋電線FL2和FL4上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電線FLl和FL3以及饋電線FL2和FL4之間的電容。可變電容器604可以包括可變電容器VC5和VC6，該可變電容器VC5和VC6具有位
1于饋電線FL5和FL6上方的電容板CP。通過向可變電容器VC5和VC6施加電壓以使部件VC5和VC6運動，可以單獨移動可變電容器VC5和VC6的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL5和FL6之間的電容。饋電線FL5和FL6可以分別連接到饋電焊盤P3和P4。饋電焊盤P3和P4可以連接到信號線。可變電容器606可以包括可變電容器VC7和VC8，該可變電容器VC7和VC8具有位于饋電線FL7和FL8上方的電容板CP。通過向可變電容器VC7和VC8施加電壓以使部件VC7和VC8運動，可以單獨移動可變電容器VC7和VC8的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL7和FL8之間的電容。饋電線FL7和FL8可以分別連接到饋電焊盤P5和P6。饋電焊盤P5和P6可以連接到信號線。如上所述，為了使給定電容的Q最大，與饋電網絡的長度相比包括最大數量的電容元件可能是有利的。在修改參考圖6A所述的實施例以提供“2比特”可變電容器的范例中，可變電容器可以僅包括可變電容器VC2和VC3、僅在可變電容器VC2和VC3下方延伸到可變電容器的外邊緣的饋電線FL1-FL4、以及饋電焊盤Pl和P2。可以對可變電容器VC2和VC3進行可控激勵，以提供“2比特”可變電容器。在該范例中，為了在給定電容范圍內使Q最大化，提供了與其饋電網絡相比數量最大的電容元件(即，2個)。在該范例中，可變電容器是如圖3A和圖:3B所示的“橋式”可變電容器。或者，可變電容器可以是如圖2所示的“懸臂梁式”可變電容器。圖6B是根據本文所述主題的實施例的、具有兩套懸臂梁式可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用608總體上表示該可變電容器系統。參考圖6B，系統608可以包括多個可變電容器，所述多個可變電容器具有多個懸臂梁式可變電容器200，并且所述多個可變電容器總體上由610、612、614、616、618和620表示。可變電容器200可以包括電容板CP。可變電容器610和612共享公共饋電焊盤PD1。可變電容器614和616共享公共饋電焊盤PD2。可變電容器618和620可以共享公共饋電焊盤PD3。可變電容器610的可變電容器200可以位于饋電線FLl和FL2上方。饋電線FLl可以連接到饋電焊盤PD4。饋電焊盤PDl和PD4可以連接到信號線，可以單獨激勵電容器610的可變電容器200以改變饋電線FLl和FL2之間的電容。可變電容器612的可變電容器200可以位于饋電線FL3和FL4上方。饋電線FL3和FL4可以分別連接到饋電焊盤PDl和PD5。饋電焊盤PDl和PD5可以連接到信號線。可以單獨地激勵電容器612的可變電容器200以改變饋電線FL3和FL4之間的電容。可變電容器614的可變電容器200可以位于饋電線FL6、FL7、FL8和FL9上方。饋電線FL6和FL7可以連接到饋電焊盤PD6。饋電線FL8和FL9可以連接到饋電焊盤PD2。饋電焊盤PD2和PD6可以連接到信號線。可以單獨地激勵電容器614的可變電容器200以改變饋電線FL6/FL7和FL8/FL9之間的電容。可變電容器616的可變電容器200可以位于饋電線FL10、FLlU FL12和FL13上方。饋電線FLlO和FLll可以連接到饋電焊盤P2。饋電線FL12和FL13可以連接到饋電焊盤PD7。饋電焊盤PD2和PD7可以連接到信號線。可以單獨地激勵電容器616的可變電容器200以改變饋電線FL10/FL11和FL12/FL13之間的電容。可變電容器618的可變電容器200可以位于饋電線FL14和FL15上方。饋電線FL14可以連接到饋電焊盤PD8。饋電線FL15可以連接到饋電焊盤PD3。饋電焊盤PD3和PD8可以連接到信號線。可以單獨地激勵電容器618的可變電容器200以改變饋電線FL14和FL15之間的電容。可變電容器620的可變電容器200可以位于饋電線FL16和FL17上方。饋電線FL16可以連接到饋電焊盤PD3。饋電線FL17可以連接到饋電焊盤PD9。饋電焊盤PD3和PD9可以連接到信號線。可以單獨地激勵電容器620的可變電容器200以改變饋電線FL16和FL17之間的電容。圖6B是根據本文所述主題的實施例的、具有兩套懸臂梁式可變電容器和饋電線的另一 MEMS可變電容器系統的頂視圖。如圖所示，該系統類似于圖6B中所示的系統，只是在可變電容器VCl和VC6之間未連接饋電線。此外，如圖所示，在可變電容器VC4和VC7之間未連接饋電線。在該范例中，位于相應饋電線上方的可變電容器可以一起充當單個電容器，以實現在相應饋電焊盤處的電容變化。此外，可以在襯底中這些部件下方提供屏蔽材料(如以下參考圖16A-16C的范例所述)，以提供下文所述的屏蔽功能。在一個實施例中，MEMS可變電容器系統可以包括被多個其他饋電線包圍的公共饋電線，用于改變公共饋電線與其他饋電線之間的電容。具體而言，根據本文所述的主題的一個實施例的MEMS可變電容器可以包括位于第一界定區域上的第一饋電線。可以在多個第二界定區域上設置多個第二饋電線，所述多個第二界定區域可以至少基本包圍第一界定區域。可以將多個電容板中的每一個與第一饋電線間隔開。此外，可以將電容板中的每一個與第二饋電線中的相應一個間隔開。每個電容板都可以相對于第一饋電線和這些第二饋電線中的相應一個第二饋電線單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線與這些第二饋電線中的相應一個第二饋電線之間的電容。在一個實施例中，MEMS可變電容器可以包括位于第一界定區域上的第一饋電線。可以在多個第二界定區域上設置多個第二饋電線，所述多個第二界定區域基本包圍第一界定區域。可以將多個電容板中的每一個與第一饋電線間隔開。此外，可以將電容板中的每一個與第二饋電線中的相應一個第二饋電線間隔開。每個電容板都可以相對于第一饋電線和這些第二饋電線中的相應一個第二饋電線單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和這些第二饋電線中的相應一個第二饋電線之間的電容。圖7是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用700總體上表示該可變電容器系統。參考圖7，系統700可以包括總體上被表示為702、704、706和708的可變電容器。可變電容器系統700可以包括位于饋電線FL1-FL9上方的懸臂梁式可變電容器710-732。具體而言，可變電容器710的電容板CP位于饋電線FL2和FL9上方。可變電容器712和714的電容板CP位于饋電線FLl和FL9上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL9可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器710、712和714施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電線FLl和FL9以及饋電線FL2和FL9之間的電容。可變電容器704可以包括可變電容器716、718和720，所述可變電容器716、718和720具有位于饋電線FL3、FL4和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器716、718和720施加電壓以使部件716、718和720移動，可以單獨移動可變電容器716、718和720的電容板CP，以便選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL3和FL4之間的電容。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤Pl和P3可以連接到信號線。可變電容器706可以包括可變電容器722、7M和726，所述可變電容器722、7M和726具有位于饋電線FL5、FL6和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器722、7M和7 施加電壓以使部件722、7M和7 運動，可以單獨移動可變電容器722、7M和726的電容板CP，以便選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL5和FL6之間的電容。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤Pl和P4可以連接到信號線。可變電容器708可以包括可變電容器7觀、730和732，所述可變電容器7觀、730和732具有位于饋電線FL7、FL8和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器7觀、730和732施加電壓以使部件7觀、730和732運動，可以單獨移動可變電容器7觀、730和732的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL7和FL8之間的電容。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤Pl和P5可以連接到信號線。在系統700的范例中，饋電線FL9位于襯底表面SS的界定區域上。饋電線FL1-FL8位于襯底表面SS的多個其他界定區域上。饋電線FL1-FL8的界定區域可以至少基本包圍饋電線FL9的界定區域。如上所述，電容器板CP與饋電線FL1-FL9間隔開。可以相對于饋電線單獨移動電容器板CP，以如上所述在預定電容范圍內改變饋電線FL9和其他饋電線之間的電容。圖8A是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用800總體上表示可變電容器系統。參考圖8A，系統800可以包括總體上被表示為802、804、806和808的可變電容器。系統800可以包括位于饋電線FL1-FL9上的懸臂梁式可變電容器810-824。具體而言，可變電容器810的電容板CP位于饋電線FL2和FL9上方。可變電容器812的電容板CP位于饋電線FLl和FL9上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL9可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器810和812施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而可以選擇性地改變饋電線FLl和FL9以及饋電線FL2和FL9之間的電容。可變電容器804可以包括可變電容器814和816，所述可變電容器814和816具有位于饋電線FL3、FL4和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器814和816施加電壓以使部件814和816運動，可以單獨移動可變電容器814和816的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL3和FL4之間的電容。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤Pl和P3可以連接到信號線。可變電容器806可以包括可變電容器818和820，所述可變電容器818和820具有位于饋電線FL5、FL6和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器818和820施加電壓以使部件819和820運動，可以單獨移動可變電容器818和820的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL5和FL6之間的電容。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤Pl和P4可以連接到信號線。可變電容器808可以包括可變電容器822和824，所述可變電容器822和8 具有位于饋電線FL7、FL8和FL9上方的電容板CP。通過向可變電容器822和擬4施加電壓以使部件822和8M運動，可以單獨移動可變電容器822和824的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL9和饋電線FL7和FL8之間的電容。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤Pl和P5可以連接到信號線。在系統800的范例中，饋電線FL9位于襯底表面SS的界定區域上。饋電線FL1-FL8位于襯底表面SS的多個其他界定區域上。饋電線FL1-FL8的界定區域基本包圍饋電線FL9的界定區域。如上所述，電容器板CP與饋電線FL1-FL9間隔開。可以相對于饋電線單獨移動電容器板CP，以如上所述在預定電容范圍內改變饋電線FL9和其他饋電線之間的電容。圖8B是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用擬6總體上表示該可變電容器系統。除了圖8B中的饋電線FL9所覆蓋的襯底表面區域較小以外，系統擬6可以類似于圖8A所示的系統800。圖9是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用900總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖9，系統900可以包括總體上被表示為902、904、906和908的可變電容器。系統900可以包括位于饋電線FL1-FL4上方的懸臂梁式可變電容器910和912。具體而言，可變電容器910的電容板CP可以位于饋電線FLl和FL3上方。可變電容器912的電容板CP可以位于饋電線FL2和FL4上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤Pl。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器910和912施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而可以選擇性地改變饋電線FL1/FL2和饋電線FL3/FL4之間的電容。可變電容器904可以包括可變電容器914和916，所述可變電容器914和916具有位于饋電線FL4-FL7上方的電容板CP。通過向可變電容器914和916施加電壓以使部件914和916運動，可以單獨移動可變電容器914和916的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL4/FL5和饋電線FL6/FL7之間的電容。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。可變電容器906可以包括可變電容器918和920，所述可變電容器918和920具有位于饋電線FL3、FL8、FL9和FLlO上方的電容板CP。通過向可變電容器918和920施加電壓以使部件918和920運動，可以單獨移動可變電容器918和920的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL3/FL8和饋電線FL9/FL10之間的電容。饋電線FL8和FL9可以連接到饋電焊盤P4。饋電線FL3和FLlO可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤P2和P4可以連接到信號線。可變電容器908可以包括可變電容器914和916，所述可變電容器914和916具有位于饋電線FL4-FL7上方的電容板CP。通過向可變電容器914和916施加電壓以使部件914和916運動，可以單獨移動可變電容器914和916的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL4/FL5和饋電線FL6/FL7之間的電容。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。圖10是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1000總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖10，系統1000可以包括總體上被表示為1002、1004、1006和1008的可變電容器。電容器1002可以包括位于饋電線FLl和FL2上方的懸臂梁式可變電容器1010和1012。具體而言，可變電容器1010的電容板CP可以設置于饋電線FLl和FL2上方。可變電容器1012的電容板CP可以位于饋電線FLl和FL2上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤Pl和P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器1010和1012施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而可以選擇性地改變饋電線FLl和FL2之間的電容。可變電容器1004可以包括可變電容器1014和1016，所述可變電容器1014和1016具有位于饋電線FL2和FL3上方的電容板CP。通過向可變電容器1014和1016施加電壓以使部件1014和1016運動，可以單獨移動可變電容器1014和1016的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL2和FL3之間的電容。饋電線FL3可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。可變電容器1006可以包括可變電容器1018和1020，所述可變電容器1018和1020具有位于饋電線FL2和FL3上方的電容板CP。通過向可變電容器1018和1020施加電壓以使部件1018和1020運動，可以單獨移動可變電容器1018和1020的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL2和FL3之間的電容。饋電線FL2和FL3可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤P2和P4可以連接到信號線。可變電容器1008可以包括可變電容器1022和1024，所述可變電容器1022和IOM具有位于饋電線FL2和FL3上方的電容板CP。通過向可變電容器1022和IOM施加電壓以使部件1022和IOM運動，可以單獨移動可變電容器1022和IOM的電容板CP，從而選擇性地改變饋電線FL2和FL3之間的電容。饋電線FL2和FL3可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤P2和P5可以連接到信號線。圖11是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1100總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖11，系統1100可以包括總體上被表示為1102和1104的可變電容器。電容器1102可以包括位于饋電線FL1-FL6上方的懸臂梁式可變電容器1106、1108、1110和1112。具體而言，可變電容器1106的電容板CP可以位于饋電線FLl和FL3上方。可變電容器1108的電容板CP可以位于饋電線FLl和FL4上方。可變電容器1110的電容板CP可以位于饋電線FL2和FL5上方。可變電容器1112的電容板CP可以位于饋電線FL2和FL6上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FL3-FL6可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器1106-1112施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤Pl和P2之間的電容。可變電容器1104可以包括位于饋電線FL7-FL12上方的懸臂梁式可變電容器1114、1116、1118和1120。具體而言，可變電容器1114的電容板CP可以位于饋電線FL7和FL9上方。可變電容器1116的電容板CP位于饋電線FL7和FL40上方。可變電容器1118的電容板CP可以位于饋電線FL8和FLll上方。可變電容器1120的電容板CP可以位于饋電線FL8和FL12上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P3。饋電線FL3-FL6可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤Pl和P3可以連接到信號線。通過向可變電容器1114-1120施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤Pl和P3之間的電容。圖12是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1200總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖12，系統1200可以包括總體上被表示為1202、1204、1206和1208的懸臂梁式可變電容器。可變電容器1202可以包括位于饋電線FL1-FL4上方的可變電容器VCl和VC2。具體而言，可變電容器VCl的電容板CP可以設置于饋電線FLl和FL3上方。可變電容器VC2的電容板CP可以設置于饋電線FL2和FL4上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤Pl和P2之間的電容。可變電容器1204可以包括位于饋電線FL3-FL6上方的可變電容器VC3和VC4。具體而言，可變電容器VC3的電容板CP可以設置于饋電線FL3和FL5上方。可變電容器VC4的電容板CP可以設置于饋電線FL4和FL6上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P2和P3之間的電容。可變電容器1206可以包括位于饋電線FL5-FL8上方的可變電容器VC5和VC6。具體而言，可變電容器VC5的電容板CP可以設置于饋電線FL5和FL7上方。可變電容器VC7的電容板CP可以設置于饋電線FL6和FL8上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P3。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤P3和P4可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P3和P4之間的電容。可變電容器1208可以包括位于饋電線FL7-FL10上方的可變電容器VC7和VC8。具體而言，可變電容器VC7的電容板CP可以設置于饋電線FL7和FL9上方。可變電容器VC8的電容板CP可以設置于饋電線FL8和FLlO上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P4。饋電線FL9和FLlO可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤P4和P5可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P4和P5之間的電容。圖13是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1300總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖13，系統1300可以包括總體上被表示為1302、1304、1306和1308的懸臂梁式可變電容器。可變電容器1302可以包括位于饋電線FL1-FL4上方的可變電容器VCl和VC2。具體而言，可變電容器VCl的電容板CP可以設置于饋電線FLl和FL3上方。可變電容器VC2的電容板CP可以設置于饋電線FL2和FL4上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤Pl和P2之間的電容。可變電容器1304可以包括位于饋電線FL5-FL8上方的可變電容器VC3和VC4。具體而言，可變電容器VC3的電容板CP可以設置于饋電線FL5和FL7上方。可變電容器VC4的電容板CP可以設置于饋電線FL6和FL8上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P2。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P2和P3之間的電容。可變電容器1306可以包括位于饋電線FL9-FL12上方的可變電容器VC5和VC6。具體而言，可變電容器VC5的電容板CP可以設置于饋電線FL9和FLll上方。可變電容器VC6的電容板CP可以設置于饋電線FLlO和FL12上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL9和FLlO可以連接到饋電焊盤P3。饋電線FLll和FL12可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤P3和P4可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P3和P4之間的電容。可變電容器1308可以包括位于饋電線FL13-FL16上方的可變電容器VC7和VC8。具體而言，可變電容器VC7的電容板CP可以設置于饋電線FL13和FL15上方。可變電容器VC8的電容板CP可以設置于饋電線FLM和FL16上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL13和FL14可以連接到饋電焊盤P4。饋電線FL15和FL16可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤P4和P5可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P4和P5之間的電容。圖14是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1400總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖13，系統1400可以包括總體上被表示為1402、1404、1406和1408的懸臂梁式可變電容器。在本實施例中，電容板CP可以是梯形形狀，并通過設置其來使可變電容器1402、1404、1406和1408覆蓋的襯底表面面積最小。可變電容器1402可以包括位于饋電線FL1-FL4上方的可變電容器VCl和VC2。具體而言，可變電容器VCl的電容板CP可以設置于饋電線FLl和FL3上方。可變電容器VC2的電容板CP可以設置于饋電線FL2和FL4上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FLl和FL2可以連接到饋電焊盤P1。饋電線FL3和FL4可以連接到饋電焊盤P2。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤Pl和P2之間的電容。可變電容器1404可以包括位于饋電線FL5-FL8上方的可變電容器VC3和VC4。具體而言，可變電容器VC3的電容板CP可以設置于饋電線FL5和FL7上方。可變電容器VC4的電容板CP可以設置于饋電線FL6和FL8上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL5和FL6可以連接到饋電焊盤P2。饋電線FL7和FL8可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤P2和P3可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P2和P3之間的電容。可變電容器1406可以包括位于饋電線FL9-FL12上方的可變電容器VC5和VC6。具體而言，可變電容器VC5的電容板CP可以設置于饋電線FL9和FLll上方。可變電容器VC6的電容板CP可以設置于饋電線FLlO和FL12上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL9和FLlO可以連接到饋電焊盤P3。饋電線FLll和FL12可以連接到饋電焊盤P4。饋電焊盤P3和P4可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P3和P4之間的電容。可變電容器1408可以包括位于饋電線FL13-FL16上方的可變電容器VC7和VC8。具體而言，可變電容器VC7的電容板CP可以設置于饋電線FL13和FL15上方。可變電容器VC8的電容板CP可以設置于饋電線FLM和FL16上方。電容板可以至少在基本垂直于襯底表面SS的方向上與饋電線間隔開。饋電線FL13和FL14可以連接到饋電焊盤P4。饋電線FL15和FL16可以連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤P4和P5可以連接到信號線。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變饋電焊盤P4和P5之間的電容。在一個實施例中，根據本文所述主題的MEMS可變電容器系統可以包括位于第一界定區域上的第一饋電線。可以在多個第二界定區域上設置第二饋電線、第三饋電線、第四饋電線和第五饋電線，所述多個第二界定區域基本包圍第一界定區域。第一激勵部件、第二激勵部件、第三激勵部件和第四激勵部件可以包括與第一饋電線間隔開的電容板。第一激勵部件、第二激勵部件、第三激勵部件和第四激勵部件的電容板可以分別連接到第二饋電線、第三饋電線、第四饋電線和第五饋電線。每個電容板都可以相對于第一饋電線單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線與第二饋電線、第三饋電線、第四饋電線和第五饋電線中的相應一個饋電線之間的電容。在圖15中給出了這種系統的范例。圖15是根據本文所述主題的實施例的、具有MEMS可變電容器和饋電線的MEMS可變電容器系統的頂視圖，用1500總體上表示該MEMS可變電容器系統。參考圖15，系統1500可以包括總體上被表示為1502和1504的懸臂梁式可變電容器。可變電容器1502可以包括位于饋電線FLl上方的可變電容器1506、1508、1510和1512。具體而言，可變電容器1506、1508、1510和1512的電容板CP可以設置于饋電線FLl上方。可變電容器1506和1508的電容板CP可以通過分開的饋電線FL2連接到饋電焊盤P1。可變電容器1510和1512的電容板CP可以通過分開的饋電線FL3連接到饋電焊盤P2。饋電線FLl可以連接到饋電焊盤P3。饋電焊盤Pl和P2可以連接到信號線的一個端子。饋電焊盤P3可以連接到信號線的另一端子。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變施加到所述信號線的電容。可變電容器1504可以包括位于饋電線FLl上方的可變電容器1514、1516、1518和1520。具體而言，可變電容器1514、1516、1518和1520的電容板CP可以設置于饋電線FLl上方。可變電容器1514和1516的電容板CP可以通過分開的饋電線FL4連接到饋電焊盤P4。可變電容器1518和1520的電容板CP可以通過分開的饋電線FL5連接到饋電焊盤P5。饋電焊盤P4和P5可以連接到信號線的一個端子。饋電焊盤P3可以連接到信號線的另一端子。通過向可變電容器施加電壓以使可變電容器運動，可以單獨移動電容板，從而選擇性地改變施加到所述信號線的電容。屏蔽
可以在襯底內提供屏蔽，并且所述屏蔽被設置成用于減少耦合到襯底和/或下層電路的RF干擾和/或損耗和/或減少從襯底和/或下層電路而來的RF干擾和/或損耗。在一個實施例中，MEMS可變電容器可以包括具有表面的襯底。第一饋電線和第二饋電線可以在襯底表面上延伸。第一電容板和第二電容板可以與第一饋電線和第二饋電線間隔開。第一電容板和第二電容板可以相對于第一饋電線和第二饋電線中的至少一個單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和第二饋電線之間的電容。可以在襯底內設置屏蔽材料，并且所述屏蔽材料被設置在基本位于饋電線、饋電焊盤和電容板下方的區域中，用于減少耦合到襯底和/或下層電路的RF干擾和/或損耗，和/或減少從襯底和/或下層電路而來的RF干擾和/或損耗。圖16A和16B分別示出了根據本文所述主題的實施例的、具有屏蔽SH的MEMS可變電容器的頂視圖和透視圖，用1600總體上表示該MEMS可變電容器。參考圖16A和圖16B，電容器1600可以包括連接到饋電焊盤P1-P3的饋電線FLl和FL2。饋電焊盤P1-P3可以一起連接到信號線的一個端子。此外，饋電線P4-P6可以連接到饋電焊盤P4-P6。饋電焊盤P4-P6可以一起連接到信號線的另一端子。電容板CP可以位于饋電線FLl和FL2上方。此外，如本文所述，可以將電容板CP附著到懸臂梁式可變電容器或橋式可變電容器，以使電容板CP相對于饋電線FLl和FL2運動。如本文所述，可以單獨或一起移動電容板CP，以改變施加到信號線的所述端子的電容。屏蔽SH可以位于電容板CP、饋電線FL1-FL6以及饋電焊盤P1-P6下方。屏蔽SH可以是接地金屬屏蔽，用于減少RF干擾。此外，屏蔽SH可以減少耦合到損耗性襯底(例如硅襯底)的損耗。類似的屏蔽可以位于實施例中所述的電容板、饋電線和饋電焊盤下方，用于減少耦合到襯底的RF干擾和損耗。屏蔽材料可以連接到一個或多個饋電線，以起到接地屏蔽的作用。所需屏蔽的精確限度將取決于襯底性質、饋電線和焊盤距襯底的距離以及屏蔽距襯底的距離。屏蔽不需要是實心的，并且屏蔽可以具有槽或孔。圖16C示出了根據本文所述主題的實施例的、具有輪廓狀屏蔽SH的MEMS可變電容器的透視圖，用1600總體上表示該MEMS可變電容器。參考圖16C，電容器1600的輪廓可以是電容板CP、饋電線FL1-FL6和饋電焊盤P1-P6的形狀。仿真結果曲線圖對本文所述的一些MEMS可變電容器和可變電容器系統進行了仿真。利用可從賓夕法尼亞州匹茲堡市的Ansoft Corporation得到的計算機仿真軟件進行該仿真。圖17A-17E的曲線圖示出了圖5所示的電容器系統500的仿真結果。參考圖17A-17E，示出了系統500在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。圖17A是在無屏蔽情況下所有電容器比特閉合(1代表電容，2代表Q)和打開(3代表電容，4代表Q)時的基準仿真。閉合的Q勉強合格，但打開的Q很糟。圖17B和圖17C對使用非常低損耗的襯底的結果與基準結果進行比較，表明實現了非常高的Q和低的最小電容。圖17B針對所有激勵器啟動的情況，圖17C針對所有激勵器不啟動的情況。然而，使用這種低損耗(高電阻率)襯底常常是不現實的，尤其是在與基于半導體的電路集成時更是如此。在圖17D和圖17E中，在基準和改進的饋電結構之間進行類似比較，該改進的饋電結構分別用于減少打開和閉合情況下的損耗和寄生電容。圖18A-18D的曲線圖示出了圖6所示的電容器系統600的仿真結果。參考圖
2018A-18D，示出了系統600在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。這些圖比較了由雙饋電帶來的相對于其他基準的改進。圖18A是最小電容的情況，圖18B是閉合情況。圖18B示出了這種饋電的改進Q和更高的自諧振頻率(電容隨頻率變化更加穩定)。在圖18C中，將焊盤減少到一半的面積，以測量焊盤對寄生電容的貢獻OX0. 03pF = 0. 06pF)。圖18D檢驗了修改饋電線之間橫向間隙的效果。對于該組材料和設計參數而言，更大的間隙導致更大的損耗。這意味著襯底電流受到對襯底電容的限制。對于電阻率非常大的襯底或對襯底的電容非常高的情況而言，這種趨勢將會反過來。圖19A-19E的曲線圖示出了圖7所示的電容器系統700的仿真結果。參考圖19A-19E，示出了系統700在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。圖19A針對打開情況將該設計的性能與基準性能進行了比較，圖19B針對對應的全部閉合情況進行上述比較。圖19C和圖19D比較了針對圖7所示的電容器系統700的兩種不同仿真假設(或許我們應該省略這部分內容……)。圖19E示出了圖7所示的電容器系統700的全部打開和全部閉合的結果，其中通過進一步在可能的情況下從襯底開始使用金屬層以及使饋電面積最小化來改進饋電，以使對襯底的寄生電容最小化。這極大地改善了全部打開的性能。圖20的曲線圖示出了圖11所示的電容器系統1100的仿真結果。參考圖20，示出了系統1100在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。應當將這種3焊盤饋電方案與具有圖19A-19E的結果的方案進行比較。這種方案將具有稍微差些的性能，但面積利用率更好。圖21的曲線圖示出了圖15所示的電容器系統1500的仿真結果。參考圖21，示出了系統1500在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。這是一個頂部饋電器件。這種設計與具有浮置電容器電極的方案相比，同樣的電容將占據小得多的面積。然而，它的RF性能可能較差，并且可能將更多的RF耦合到控制電極和控制線。圖22的曲線圖示出了圖12所示的電容器系統1200的仿真結果。參考圖22，示出了系統1200在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。這些全部打開和全部閉合的結果對應于饋電網絡，饋電網絡更適于使用懸臂梁激勵器的密集陣列。獲得了高的比值和Q。圖23A和圖23B的曲線圖示出了圖13所示的電容器系統1300的仿真結果。參考圖23A和圖23B，示出了系統1300在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。結果表明與圖12相比，該對角饋電設計提供了具有改進封裝密度的改進性能。圖M的曲線圖示出了圖14所示的電容器系統1400的仿真結果。參考圖M，示出了系統1400在一定頻率范圍內獲得的電容和Q。這些圖示出了梯形電容板的改進。對具有位于不同距離處的屏蔽的MEMS可變電容器1600進行仿真，以確定該屏蔽在不同距離處具有的效果。在該仿真中，屏蔽SH位于距電容板CP、饋電線FL1-FL6以及饋電焊盤P1-P67. 3 μ m和11. 2 μ m處。下面的表1示出了當屏蔽在這些位置處時的屏蔽仿真結果。
權利要求
1.一種微機電系統(MEMS)可變電容器系統，包括間隔開的第一饋電焊盤、第二饋電焊盤和第三饋電焊盤；連接到所述第一饋電焊盤并向所述第二饋電焊盤延伸的第一饋電線；連接到所述第二饋電焊盤并向所述第三饋電焊盤延伸的第二饋電線；連接到所述第三饋電焊盤并分別向所述第一饋電焊盤和所述第二饋電焊盤延伸的第三饋電線和第四饋電線；與所述第一饋電線和所述第三饋電線間隔開的第一電容板，其中所述第一電容板能夠相對于所述第一饋電線和所述第三饋電線中的至少一個移動，以在第一預定電容范圍內改變所述第一饋電線和所述第三饋電線之間的電容；以及與所述第二饋電線和所述第四饋電線間隔開的第二電容板，其中所述第二電容板能夠相對于所述第二饋電線和所述第四饋電線中的至少一個移動，以在第二預定電容范圍內改變所述第二饋電線和所述第四饋電線之間的電容。
2.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，其中所述饋電線的寬度在大約10μ m到大約200 μ m之間。
3.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，其中所述饋電線間隔開大約5μ m至IJ大約50 μ m。
4.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，其中所述電容板基本為梯形形狀。
5.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，包括襯底，其中所述饋電線附著到所述襯底的表面。
6.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，包括襯底，其中所述饋電線位于所述襯底之內。
7.根據權利要求1所述的MEMS可變電容器系統，包括第一激勵部件和第二激勵部件，其中所述第一激勵部件能夠相對于所述第一饋電線和所述第三饋電線中的至少一個移動，其中所述第二激勵部件能夠相對于所述第二饋電線和所述第四饋電線中的至少一個移動，其中所述第一電容板和所述第二電容板分別附著于所述第一電容板和所述第二電容板。
8.根據權利要求7所述的MEMS可變電容器系統，其中每個所述激勵部件相對于所述饋電線在一端是固定的，并且其中所述激勵部件能夠沿至少基本平行于所述第一饋電線和所述第二饋電線的方向移動。
9.根據權利要求7所述的MEMS可變電容器系統，其中每個所述激勵部件包括相對于所述饋電線固定的兩端，并且其中所述激勵部件能夠沿基本平行于所述第一饋電線和所述第二饋電線的方向移動。
10.根據權利要求7所述的MEMS可變電容器系統，其中每個所述激勵部件包括間隔開的第一激勵電極和第二激勵電極，其中至少一個所述激勵電極能夠相對于另一個激勵電極移動；以及附著于所述至少一個激勵電極的可移動部件，其中所述可移動部件包括可動端和固定端，其中當在所述第一激勵電極和所述第二激勵電極之間施加電壓時，所述可動端可移動。
11.根據權利要求7所述的MEMS可變電容器系統，其中每個所述激勵部件包括間隔開的第一激勵電極和第二激勵電極，其中至少一個所述激勵電極能夠相對于另一個激勵電極移動；以及附著于所述第一激勵電極的可移動部件，其中所述可移動部件包括可動部分以及第一固定端和第二固定端，其中當在所述第一激勵電極和所述第二激勵電極之間施加電壓時，所述可動部分可移動。
全文摘要
提供了微機電系統(MEMS)可變電容器、激勵部件及相關方法。MEMS可變電容器可以包括基本彼此平行延伸的第一饋電線和第二饋電線。此外，MEMS可變電容器可以包括與第一饋電線和第二饋電線間隔開的第一電容板和第二電容板。第一電容板和第二電容板可以分別相對于第一饋電線和第二饋電線中的至少一個單獨移動，以在預定電容范圍內改變第一饋電線和第二饋電線之間的電容。
文檔編號H03H7/46GK102386877SQ20111025288
公開日2012年3月21日 申請日期2007年3月8日 優先權日2006年3月8日
發明者A·S·莫里斯, J·Q·黃 申請人:維斯普瑞公司