專利名稱：具有低驅(qū)動(dòng)電壓的射頻微機(jī)械系統(tǒng)電容式并聯(lián)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RF MEMS (射頻微機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低驅(qū)動(dòng)電壓的RF MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)。
背景技術(shù)：
MEMS作為一種新興的技術(shù)，給微波無線通信領(lǐng)域帶來了革命性的變化。RFMEMS 是利用光刻技術(shù)制作的小型化機(jī)械器件，用于射頻和微波頻率電路中的信號處理。RF MEMS 開關(guān)利用力學(xué)運(yùn)動(dòng)來控制射頻信號傳輸?shù)耐〝?，是RF MEMS器件中較早進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的器件之一。MEMS開關(guān)與目前的射頻系統(tǒng)中所用的電控開關(guān)(PIN 二極管或GaAs FET)不同，它沒有半導(dǎo)體Pn結(jié)或金屬pn結(jié)，依靠機(jī)械移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對射頻信號傳輸線的通斷控制，能在高頻段維持很高的絕緣指標(biāo)，插入損耗低，隔離度好。RF MEMS開關(guān)由機(jī)械部分(執(zhí)行)和電學(xué)部分，可用靜電、靜磁、壓電或熱原理為機(jī)械運(yùn)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力。開關(guān)的電學(xué)部分可以用串聯(lián)或并聯(lián)方式排列，可以是金屬-金屬接觸或電容式接觸。由于靜電執(zhí)行開關(guān)具有許多優(yōu)點(diǎn)零直流功耗，小的電極尺寸，較薄的薄層， 相對短的開關(guān)時(shí)間，5(Γ200 μ N的接觸力，以及可用高阻偏置線給開關(guān)施加偏壓等，所以靜電執(zhí)行是目前最普遍使用的技術(shù)。但是制約其發(fā)展的主要問題是驅(qū)動(dòng)電壓高，薄膜應(yīng)力變形和壽命短而不能達(dá)到工業(yè)界的要求。技術(shù)內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種具有低驅(qū)動(dòng)電壓的RF MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)， 以解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷，降低驅(qū)動(dòng)電壓，減小薄膜殘余應(yīng)力對開關(guān)可靠性的影響，以延長開關(guān)
壽命ο技術(shù)方案本發(fā)明的具有低驅(qū)動(dòng)電壓的射頻微機(jī)械系統(tǒng)電容式并聯(lián)開關(guān)，采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)基板的上面為共面波導(dǎo)傳輸線，位于中間的共面波導(dǎo)傳輸線上為介質(zhì)層， 懸臂梁的一端與位于一側(cè)的共面波導(dǎo)傳輸線連接，另一端用導(dǎo)電膠粘在懸臂端下方的傳輸線的地線上。懸臂梁發(fā)生粘接的位置只位于懸臂梁懸臂端的地線上方。所述的共面波導(dǎo)地平面、共面波導(dǎo)傳輸線和MEMS電容式開關(guān)是多晶硅材料或者金屬材料。所述的MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)的懸臂梁的懸臂端粘接在共面波導(dǎo)的地線上，梁的其余部分與介質(zhì)基板或者共面波導(dǎo)的信號線離開一定的距離，從而減小了信號線和懸臂梁之間的間距。所述傳輸線采用厚膜電鍍工藝形成在介質(zhì)基板上，且傳輸線采用共面波導(dǎo)傳輸線形式保證信號不被干擾。所述介質(zhì)層用氮化硅通過淀積光刻工藝在傳輸線上形成。所述懸臂梁采用金材料通過淀積、合金以及犧牲層工藝形成懸臂端粘附在共面波導(dǎo)地線上的結(jié)構(gòu)。
有益效果從上述技術(shù)方案來看，本發(fā)明具有以下有益效果利用本發(fā)明，由于將懸臂梁粘接在其下方的傳輸線的地線上，減小了懸臂梁和信號線之間的間距，從而可以得到較低的驅(qū)動(dòng)電壓。利用本發(fā)明，懸臂梁的懸臂端粘接在共面波導(dǎo)的地線上，減小了工藝中溫度變化對梁的縱向應(yīng)力造成的影響，提高了開關(guān)的可靠性。利用本發(fā)明，與現(xiàn)有的靜電驅(qū)動(dòng)RF MEMS開關(guān)相比，驅(qū)動(dòng)電壓大大降低，開關(guān)壽命得到大幅度提高，使RF MEMS產(chǎn)品化成為可能。


圖1為RF MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)的側(cè)視圖。圖2為RF MEMS電容式并聯(lián)開關(guān)的俯視圖。其中有介質(zhì)基板1、第一共面波導(dǎo)傳輸線21、第二共面波導(dǎo)傳輸線22、第三共面波導(dǎo)傳輸線23、介質(zhì)層3、懸臂梁4。
具體實(shí)施例方式本文提供的低驅(qū)動(dòng)電壓的電容式串聯(lián)開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖如圖1和圖2所示。采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)基板1的上面為共面波導(dǎo)傳輸線，位于中間的第二共面波導(dǎo)傳輸線22上為介質(zhì)層3，懸臂梁4釋放后，其一端與位于一側(cè)的第一共面波導(dǎo)傳輸線 21連接，懸臂梁4的另一端粘接在第三共面波導(dǎo)傳輸線23的地線上。懸臂梁發(fā)生粘接的位置只位于懸臂梁4懸臂端的地線上方。第一步，選擇高阻硅作為襯底，在硅襯底上電鍍金作為種子層，將種子層圖形化， 然后利用聚酰亞胺作為電鍍模具電鍍金，從而完成共面波導(dǎo)傳輸線的制作；第二步，利用 PECVD淀積一層氮化硅，刻出介質(zhì)層3。第三步，旋涂光刻膠，或聚酰亞胺作為犧牲層，淀積金膜，利用反應(yīng)離子刻蝕釋放出開關(guān)結(jié)構(gòu)。第四步，將懸臂梁的懸臂端用導(dǎo)電膠粘接在其下方的地線上。實(shí)驗(yàn)證明，這樣設(shè)計(jì)和制作的開關(guān)可以有效地減小懸臂梁和信號線之間的間距， 從而減小驅(qū)動(dòng)電壓；還可以減小溫度效應(yīng)對梁的縱向應(yīng)力的影響，從而提高開關(guān)的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種具有低驅(qū)動(dòng)電壓的射頻微機(jī)械系統(tǒng)電容式并聯(lián)開關(guān)，其特征是采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)基板(1)的上面并排設(shè)有三根共面波導(dǎo)傳輸線，位于中間的第二共面波導(dǎo)傳輸線 (22)上設(shè)有介質(zhì)層(3)，懸臂梁(4)的一端與位于介質(zhì)基板(1)的上面一側(cè)的第一共面波導(dǎo)傳輸線(21)連接，懸臂梁(4)的另一端懸空于介質(zhì)基板(1)的上面另一側(cè)的第三共面波導(dǎo)傳輸線(23)的上方，通過控制懸臂梁(4)的厚度，使得懸臂梁(4)的懸臂端釋放后粘附到第二共面波導(dǎo)傳輸線(22)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低驅(qū)動(dòng)電壓的射頻微機(jī)械系統(tǒng)電容式并聯(lián)開關(guān)，其特征是懸臂梁發(fā)生粘接的位置只位于懸臂梁(4)懸臂端的地線上方。
全文摘要
一種具有低驅(qū)動(dòng)電壓的射頻微機(jī)械系統(tǒng)電容式并聯(lián)開關(guān)，采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，在介質(zhì)基板(1)的上面為共面波導(dǎo)傳輸線(2)，位于中間的共面波導(dǎo)傳輸線(2)上是介質(zhì)層(3)，懸臂梁(4)的一端與位于一側(cè)的共面波導(dǎo)傳輸線的地線(21)連接，將懸臂梁(4)的懸臂端用導(dǎo)電膠粘在傳輸線的地線(21)上，梁的懸臂端與傳輸線粘在一起，以此減小懸臂梁和信號線的間距，從而減小了開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓；這種結(jié)構(gòu)還可以減小工藝中的溫度效應(yīng)對梁的殘余應(yīng)力的影響，提高開關(guān)的可靠性。
文檔編號H01H59/00GK102243941SQ20111008809
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者張曉艷, 王磊, 韓磊, 黃慶安 申請人:東南大學(xué)