射频MEMS开关及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种射频MEMS开关及其制作方法，所述射频MEMS开关包括衬底、共面波导、驱动电极以及可动电极组件。所述衬底用于提供开关整体结构的支撑基础。所述共面波导形成于所述衬底上，其包括彼此间隔设置的信号线和地线。所述驱动电极设置于所述信号线上。所述可动电极组件包括上电极以及可动梁，所述上电极位于所述驱动电极上方且连接所述地线设置，所述上电极与所述驱动电极之间彼此间隔，所述可动梁与所述上电极形状相同且覆盖于所述上电极上，所述可动梁具有一定弹性模量。本发明专利技术的射频MEMS开关，其通过在上电极上覆盖具有一定弹性模量的可变梁作为开关的可动电极组件，在降低开关驱动电压的同时又保证了开关的高可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
射频MEMS开关及其制作方法


[0001]本专利技术是关于半导体
，特别是关于一种射频MEMS开关及其制作方法。

技术介绍

[0002]微机电系统(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，简称MEMS)指在微米量级内设计和制造集成多种元件，并适于低成本大量生产的系统。MEMS技术可将传统集成电路工艺无法集成的一些大尺寸器件集成到微型系统中，能够开发出各种性能更优、尺寸更小的器件和集微传感器、微处理器和微执行器于一体的微型系统。射频微电子机械系统是MEMS技术的重要应用领域之一，用于射频和微波频率电路中的信号处理，具有成本低、体积小、重量轻、可靠性高等优点。
[0003]RF MEMS器件主要可以分为两大类：一类称为无源MEMS，其结构无可动零件；另一类称为有源MEMS，有可动零件结构，在电应力作用下，可动零件会发生形变或移动。其关键加工技术分为四大类：平面加工技术、体硅腐蚀技术、固相键合技术和LIGA技术。
[0004]RF MEMS开关在MEMS器件中备受瞩目，RF MEMS开关是工作在射频到毫米波频率的微机械开关，其工作原理是通过施加驱动电压促使可动零件结构的机械运动从而实现对信号的通/断控制。RF MEMS开关与传统FET、PIN二极管开关相比具有线性度高、功耗低、隔离度高、插入损耗低、互调分量低等优点。而开关在通信系统中用途相当广泛，是雷达、电子对抗、无线通信等领域的重要控制元件。
[0005]国内射频MEMS开关一直处于研究热点，然而多数研究都处于材料选择、建模分析、模拟仿真、结构优化和工艺改进等相关阶段，并没有制造出应用于实际情况的射频MEMS开关产品，更没有形成开关及其系列产品的产业链，与国外的MEMS研究与制造能力还存在很大差距。
[0006]同时，射频MEMS的制作在工艺流片上依旧存在很大难题。比如，现有技术中，制作开关悬空结构的主流工艺为牺牲层技术，但该技术由存在难以彻底释放牺牲层的问题，牺牲层的释放不彻底影响开关的接触电阻与表面洁净度。再者，为降低开关的驱动电压通常采用金属上电极，但由于金属结构层本身的弹性模量较小，薄的金属上电极严重影响了开关的可靠性。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种射频MEMS开关，其通过在上电极上覆盖具有一定弹性模量的可变梁作为开关的可动电极组件，在降低开关驱动电压的同时又保证了开关的高可靠性。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种射频MEMS开关，包括衬底、共面波导、驱动电极以及可动电极组件。所述衬底用于提供开关整体结构的支撑基础。所述共面波
导形成于所述衬底上，其包括彼此间隔设置的信号线和地线。所述驱动电极设置于所述信号线上。所述可动电极组件包括上电极以及可动梁，所述上电极位于所述驱动电极上方且连接所述地线设置，所述上电极与所述驱动电极之间彼此间隔，所述可动梁与所述上电极形状相同且覆盖于所述上电极上，所述可动梁具有一定弹性模量。
[0010]在上述技术方案中，当射频MEMS开关处于初始状态时，射频信号通过信号线正常传输，当给驱动电极施加驱动电压时，上电极受到静电力的作用与可动梁一起向下运动，并与驱动电极接触，此时电容增大，射频信号通过接触的上电极耦合至地线，信号断开。本方案通过施加驱动电压促使可动电极组件向下运动，改变两极板之间空气间隙的大小从而改变电容大小，进而控制开关的通/断，从而达到对射频信号的控制。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述地线包括第一地线和第二地线，所述第一地线和所述第二地线彼此间隔，所述信号线设置于所述第一地线和所述第二地线之间且与所述第一地线和所述第二地线均平行，所述上电极的两端分别与所述第一地线和所述第二地线相连接。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述可动梁包括由SOI的顶层硅制作而成的梁结构。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述射频MEMS开关还包括：覆盖在所述驱动电极上的介质层。
[0014]本专利技术的实施例提供了一种射频MEMS开关，包括衬底、共面波导、驱动电极以及可动电极组件。所述衬底用于提供开关整体结构的支撑基础。所述共面波导形成于所述衬底上，其包括彼此间隔设置的信号线和地线，所述信号线中部设置有断口。所述驱动电极设置于所述地线上。所述可动电极组件包括上电极以及可动梁，所述上电极一端设置于所述衬底上，另一端悬空延伸于所述驱动电极以及所述信号线断口上方，所述上电极上正对所述信号线断口位置设置有具有一定厚度的触点，所述可动梁与所述上电极形状相同且覆盖于所述上电极上，所述可动梁具有一定弹性模量。
[0015]在上述技术方案中，当射频MEMS开关处于初始状态时，由于信号线断开，射频信号无法通过信号线传输，当给上电极施加驱动电压时，上电极受到静电力的作用与可动梁一起向下运动，触点与断开的信号线接触，射频信号可以通过信号线
‑
触点
‑
信号线的方式传播。本方案通过施加驱动电压促使可动电极组件向下运动，通过改变信号线的通/断，进而控制开关的通/断，从而达到对射频信号的控制。
[0016]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述地线包括第一地线和第二地线，所述第一地线和所述第二地线彼此间隔，所述信号线设置于所述第一地线和所述第二地线之间且与所述第一地线和所述第二地线均平行。
[0017]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述可动梁包括由SOI的顶层硅制作而成的梁结构。
[0018]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述射频MEMS开关还包括：覆盖在所述驱动电极上的介质层。
[0019]本专利技术一实施例还提供了一种射频MEMS开关的制作方法，包括：制作可动电极组件；在衬底上形成共面波导以及在共面波导上形成驱动电极，并制作形成覆盖所述驱动电极的介质层；采用阳极键合工艺将所述衬底以及所述可动电极组件合二为一。
[0020]在本专利技术的一个或多个实施方式中，制作可动电极组件，包括：在SOI上溅射Ti与Au分别作为电镀Au粘附层和种子层；电镀Au，经处理形成上电极图形；通过光刻和深硅刻蚀SOI形成单晶硅可动梁。
[0021]在本专利技术的一个或多个实施方式中，在衬底上形成共面波导以及在共面波导上形成驱动电极，并制作形成覆盖所述驱动电极的介质层，包括：在衬底上溅射Cr/Au作为刻蚀玻璃槽的金属掩模，通过处理形成玻璃槽，所述玻璃槽的截面呈梯形；溅射Ti/Au作为电镀Au的粘附层和种子层，经处理形成电镀模具并电镀共面波导，其中共面波导上驱动电极所在部分不进行电镀；在构建好的上电极图形上气相沉积氮化硅薄膜，进行处理形成介质层；去除种子层。
[0022]在本专利技术的一个或多个实施方式中，射频MEMS开关的制作方法还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频MEMS开关，其特征在于，包括：衬底；共面波导，所述共面波导形成于所述衬底上，其包括彼此间隔设置的信号线和地线；驱动电极，所述驱动电极设置于所述信号线上；以及可动电极组件，所述可动电极组件包括上电极以及可动梁，所述上电极位于所述驱动电极上方且连接所述地线设置，所述上电极与所述驱动电极之间彼此间隔，所述可动梁与所述上电极形状相同且覆盖于所述上电极上，所述可动梁具有一定弹性模量。2.如权利要求1所述的射频MEMS开关，其特征在于，所述地线包括第一地线和第二地线，所述第一地线和所述第二地线彼此间隔，所述信号线设置于所述第一地线和所述第二地线之间且与所述第一地线和所述第二地线均平行，所述上电极的两端分别与所述第一地线和所述第二地线相连接。3.一种射频MEMS开关，其特征在于，包括：衬底；共面波导，所述共面波导形成于所述衬底上，其包括彼此间隔设置的信号线和地线，所述信号线中部设置有断口；驱动电极，所述驱动电极设置于所述地线上；以及可动电极组件，所述可动电极组件包括上电极以及可动梁，所述上电极一端设置于所述衬底上，另一端悬空延伸于所述驱动电极以及所述信号线断口上方，所述上电极上正对所述信号线断口位置设置有具有一定厚度的触点，所述可动梁与所述上电极形状相同且覆盖于所述上电极上，所述可动梁具有一定弹性模量。4.如权利要求3所述的射频MEMS开关，其特征在于，所述地线包括第一地线和第二地线，所述第一地线和所述第二地线彼此间隔，所述信号线设置于所述第一地线和所述第二地线之间且与所述第一地线和所述第二地线均平行。5.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨媛媛，沈文江，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：