CN101620952B - 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 - Google Patents
一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101620952B CN101620952B CN2008102403745A CN200810240374A CN101620952B CN 101620952 B CN101620952 B CN 101620952B CN 2008102403745 A CN2008102403745 A CN 2008102403745A CN 200810240374 A CN200810240374 A CN 200810240374A CN 101620952 B CN101620952 B CN 101620952B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- contact type
- radio frequency
- ohm contact
- frequency switch
- type radio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000010354 integration Effects 0.000 title abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005334 plasma enhanced chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种欧姆接触式射频开关,包括绝缘材料衬底、下电极,还包括偏置线、金属桥及偏置电阻,所述金属桥的两端跨接在分开的CPW地极上;所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻,对所述下电极进行驱动。本发明还对应提出一种欧姆接触式射频开关的集成工艺。本发明的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底,利用PECVD工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻,实现了偏置电阻的片上集成;同时通过特殊的工艺步骤,实现了欧姆接触式射频开关,使其保持了MEMS器件的可集成、偏置电路简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种采用MEMS(Microelectromechanical System,微电子机械系统)技术制作的欧姆接触式RF(Radio Freqency,射频)开关及其集成工艺。
背景技术
RF开关是无线通讯等电子电路系统的最基本元件之一,在雷达探测、无线通讯等方面的应用十分广泛。与传统的FET或PIN二极管构成的RF开关相比,利用MEMS技术设计制作的RF开关具有插入损耗低、电功率消耗小、线性度高和传输信号失真小等独特的优点。目前,RF MEMS开关主要有如下两种:
一种是如图1a~1b所示的金属膜桥式电容耦合RF开关,这种结构的开关采用两端支撑的对称桥式结构,当在上电极和下电极之间加上直流电压时,由于在电极之间的静电吸引力,作为桥的金属薄膜朝下弯曲,当电压达到一定程度,膜弯曲到达下电极,这样形成通路,为了在隔离直流的同时实现交流信号的导通,在下电极的上面加了一层介质膜。由于上下电极之间的信号通路是由上下电极之间的电容构成,因此这类开关通常只适合于10GHz以上的频率应用。
另一种是如图2a~2b所示的悬臂梁欧姆接触式RF开关,其采用一端固定另一端自由的悬臂梁结构,通过控制金属臂的运动,完成金属-金属触点间的导通或断开操作,从而完成信号的开关操作。由于这种开关是直接通过欧姆接触来完成开关的导通与断开,因此,可以应用于较低频率,直至直流信号的控制。对于欧姆接触式RF开关,一个重要的问题是防止导通状态时,射频信号与驱动电极旁路之间的串扰。为了避免这种串扰的发生,通常需要使用片外的偏置电阻,对射频信号与驱动电极旁路进行隔离,但是,这样就会降低MEMS器件可集成,体积小的优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种欧姆接触式RF开关及其集成工艺以解决现有技术的欧姆接触式RF开关无法集成的缺陷。
为了达到上述目的,本发明的技术方案提出一种欧姆接触式射频开关,包括绝缘材料衬底、下电极,还包括偏置线、金属桥及偏置电阻,
所述金属桥的两端跨接在分开的共面波导CPW地极上;
所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻,对所述下电极进行驱动。
上述的欧姆接触式射频开关中,所述偏置电阻为使用PECVD工艺制备的非晶硅。
上述的欧姆接触式射频开关中,所述绝缘材料衬底的材料为硅、玻璃或陶瓷。
本发明的技术方案还提出一种制备如上所述欧姆接触式射频开关的集成工艺,所述工艺包括以下步骤:
(1)对绝缘材料衬底进行清洗;
(2)利用PECVD工艺制备介质层,形成下接触点的形状;
(3)利用PECVD工艺制备非晶硅材料,并进行光刻,形成偏置电阻;
(4)溅射铝,形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联;
(5)PECVD所述介质层的材料,形成防止下电极与上电极之间导通的隔离层,并对所述非晶硅材料进行钝化;
(6)溅射粘附层及电镀金的种子层,并且进行电镀,形成共面波导;
(7)利用干式刻蚀方法或湿式刻蚀方法,对步骤(4)淀积的介质层进行局部刻蚀,露出焊点Pad区域;
(8)旋涂聚酰亚胺并且光刻作为牺牲层;
(9)溅射种子层,电镀形成上电极;
(10)释放牺牲层,形成上电极悬浮结构的欧姆接触式射频开关。
上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中,所述介质层的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅。
上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中,所述干式刻蚀方法包括反应粒子刻蚀。
上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中,所述湿式刻蚀方法包括缓冲氢氟酸刻蚀。
本发明的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底,利用PECVD工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻,实现了偏置电阻的片上集成;同时通过特殊的工艺步骤,实现了欧姆接触式RF开关,使其保持了MEMS器件的可集成、偏置电路简单等优点。
附图说明
图1a为现有技术的金属膜对称桥式结构电容耦合RF开关结构示意图;
图1b为图1a中A-A’处的剖面图;
图2a为现有技术的悬臂梁欧姆接触式RF开关结构示意图;
图2b为图2a中B-B’处的剖面图;
图3为本发明欧姆接触式RF开关的集成工艺实施例流程图;
图4a为本发明欧姆接触式RF开关实施例的俯视图;
图4b为图4a中C-C’处的剖面图;
图4c为图4a中D-D’处的剖面图。
各图标号如下所示:
101金属桥,102地电极,103信号线,104介质层,105衬底;
202地电极,205衬底,206悬臂梁,207下电极,208介质层,209接触点,210信号线,211锚点;
402地电极,406悬臂梁,407下电极,410 CPW地电极411锚点,412Pad(上表面没有氮化硅),413偏置线,414偏置电阻,415整片覆盖氮化硅(Pad处除外),416金属桥。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
图3为本发明欧姆接触式RF开关的集成工艺实施例流程图,如图所示,本实施例的集成工艺流程包括以下步骤:
(1)对绝缘材料衬底进行清洗;
(2)利用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition,等离子体增强化学气相沉积)工艺制备氮化硅等介质材料,形成下接触点的形状;从而在后续工艺中,可将共面波导的信号线上形成下接触点;
(3)利用PECVD工艺制备非晶硅材料,并进行光刻,形成偏置电阻;
(4)溅射铝,形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联;
(5)PECVD所述介质层的材料,形成防止下电极与上电极之间导通的隔离层,并对所述非晶硅材料进行钝化;
(6)溅射粘附层及电镀金的种子层,并且进行电镀,形成共面波导;
(7)利用RIE(Reactive Ion Etching,反应离子刻蚀)等刻蚀方法,对步骤(4)淀积的介质层进行局部刻蚀,露出Pad区域;
(8)旋涂聚酰亚胺并且光刻作为牺牲层;
(9)溅射种子层,电镀形成上电极;
(10)释放牺牲层,形成上电极悬浮结构的欧姆接触式射频开关。
采用上述实施例集成工艺制备的欧姆接触式RF开关如图4a~4c所示,包括利用硅或者玻璃、陶瓷等绝缘材料制备的衬底、下电极407。本发明实施例的欧姆接触式RF开关还包括使用PECVD制备的非晶硅偏置电阻414,以及穿过CPW地电极402上的金属桥416连接偏置电阻414及下电极407的偏置线413。
本发明的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底,利用PECVD工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻,以对射频信号与驱动电极旁路进行隔离,从而实现了偏置电阻的片上集成;同时通过上述提供的工艺步骤,实现了完整的欧姆接触式RF开关,使其保持了MEMS器件可集成、偏置电路简单的优点。
以上为本发明的最佳实施方式,依据本发明公开的内容,本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案,均应落入本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种欧姆接触式射频开关,包括绝缘材料衬底、下电极,其特征在于,还包括偏置线、金属桥、共面波导CPW地电极及偏置电阻,
所述金属桥的两端跨接在分开的所述共面波导CPW地电极上;
所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻,对所述下电极进行驱动。
2.如权利要求1所述的欧姆接触式射频开关,其特征在于,所述偏置电阻为使用PECVD工艺制备的非晶硅。
3.如权利要求1所述的欧姆接触式射频开关,其特征在于,所述绝缘材料衬底的材料为硅、玻璃或陶瓷。
4.一种制备如权利要求1所述欧姆接触式射频开关的集成工艺,其特征在于,所述工艺包括以下步骤:
(1)对绝缘材料衬底进行清洗;
(2)利用PECVD工艺制备介质材料,在绝缘材料衬底上形成下接触点;
(3)在所述绝缘材料衬底上利用PECVD工艺制备非晶硅材料,并进行光刻,形成偏置电阻;
(4)在步骤(3)的基础上溅射铝,形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联;
(5)PECVD所述介质材料,形成防止下电极与上电极之间导通的隔离层,并对所述非晶硅材料进行钝化;
(6)在所述隔离层上溅射粘附层及电镀金的种子层,并且进行电镀,形成共面波导;
(7)在步骤(6)的基础上利用干式刻蚀方法或湿式刻蚀方法,对步骤(4)中形成的部分进行局部刻蚀,露出焊点Pad区域;
(8)在步骤(7)的基础上旋涂聚酰亚胺并且光刻作为牺牲层;
(9)在步骤(8)的基础上溅射种子层,电镀形成上电极;
(10)释放牺牲层,形成上电极悬浮结构的欧姆接触式射频开关。
5.如权利要求4所述欧姆接触式射频开关的集成工艺,其特征在于,所述介质层的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅。
6.如权利要求4所述欧姆接触式射频开关的集成工艺,其特征在于,所述干式刻蚀方法包括反应粒子刻蚀。
7.如权利要求4所述欧姆接触式射频开关的集成工艺,其特征在于,所述湿式刻蚀方法包括缓冲氢氟酸刻蚀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008102403745A CN101620952B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008102403745A CN101620952B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101620952A CN101620952A (zh) | 2010-01-06 |
CN101620952B true CN101620952B (zh) | 2012-06-20 |
Family
ID=41514122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008102403745A Active CN101620952B (zh) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101620952B (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5803615B2 (ja) * | 2011-11-29 | 2015-11-04 | 富士通株式会社 | 電子デバイスとその製造方法 |
CN103177904B (zh) * | 2013-03-01 | 2016-06-01 | 清华大学 | 一种射频mems开关及其形成方法 |
CN104037027B (zh) * | 2014-06-26 | 2016-02-03 | 电子科技大学 | 一种mems电容开关 |
CN104576126A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-29 | 清华大学 | 碳纳米管mems开关及其制备方法 |
CN105742124B (zh) * | 2016-05-03 | 2017-11-10 | 北京邮电大学 | 一种微机电系统开关 |
CN106298371A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种基于表面半导体工艺的射频微机电开关及其制备方法 |
KR101823269B1 (ko) * | 2016-11-18 | 2018-01-29 | 삼성전기주식회사 | 다이나믹 바이어스를 갖는 고주파 스위치 장치 |
CN106927419B (zh) * | 2017-03-14 | 2018-11-20 | 苏州希美微纳系统有限公司 | 用于射频微机电系统的圆片级封装结构及其封装方法 |
CN107640735B (zh) * | 2017-07-24 | 2019-05-24 | 中北大学 | 一种实用化射频mems开关的制造方法 |
CN114758928A (zh) * | 2017-07-24 | 2022-07-15 | 中北大学 | 一种直板型实用化射频mems开关 |
CN110931288B (zh) * | 2019-11-27 | 2021-08-06 | 电子科技大学 | 一种平行双触点接触式开关的制造方法 |
CN112777563B (zh) * | 2021-01-12 | 2023-09-26 | 清华大学 | 气密性射频mems器件的制作方法及气密性射频mems器件 |
CN113644632B (zh) * | 2021-07-01 | 2022-06-21 | 南京理工大学 | 一种基于mems串联开关的高功率自动保护电路 |
US20240275051A1 (en) * | 2022-02-25 | 2024-08-15 | Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. | Antenna and electronic device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1312718C (zh) * | 2004-09-21 | 2007-04-25 | 清华大学 | 一种多谐振点的微机械开关 |
CN100361253C (zh) * | 2002-08-29 | 2008-01-09 | 英特尔公司 | 可靠的相对接触体结构及其制备技术 |
US20080210531A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-09-04 | Fujitsu Limited | Micro-switching device and manufacturing method for the same |
-
2008
- 2008-12-19 CN CN2008102403745A patent/CN101620952B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100361253C (zh) * | 2002-08-29 | 2008-01-09 | 英特尔公司 | 可靠的相对接触体结构及其制备技术 |
CN1312718C (zh) * | 2004-09-21 | 2007-04-25 | 清华大学 | 一种多谐振点的微机械开关 |
US20080210531A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-09-04 | Fujitsu Limited | Micro-switching device and manufacturing method for the same |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
侯智昊等.串联电容式RF MEMS开关设计与制造研究.《传感技术学报》.2008,第21卷(第4期),660-663. * |
宣云等.斜拉梁结构的RF-MEMS开关制作研究.《微细加工技术》.2005,(第3期),48-52. * |
徐泰然.《MEMS和微系统——设计与制造》.《MEMS和微系统——设计与制造》.机械工业出版社,2004,215-302. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101620952A (zh) | 2010-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101620952B (zh) | 一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺 | |
TW564448B (en) | Monolithic single pole double throw RF MEMS switch | |
EP2619780B1 (en) | Pull up electrode and waffle type microstructure | |
US6529093B2 (en) | Microelectromechanical (MEMS) switch using stepped actuation electrodes | |
US7242066B2 (en) | Manufacturing method of a microelectromechanical switch | |
EP1880403B1 (en) | Capacitive rf-mems device with integrated decoupling capacitor | |
US10134552B2 (en) | Method for fabricating MEMS switch with reduced dielectric charging effect | |
Giacomozzi et al. | A flexible fabrication process for RF MEMS devices | |
JP3153163B2 (ja) | インダクタを有する半導体デバイス | |
CN1874955B (zh) | 电子器件的制造方法和电子器件 | |
CN103177904A (zh) | 一种射频mems开关及其形成方法 | |
WO2005113421A1 (en) | Beam for mems switch | |
CN1983491A (zh) | 微机电系统开关 | |
US7960900B2 (en) | Assembly of a microswitch and of an acoustic resonator | |
US20040196124A1 (en) | Micromachined relay with inorganic insulation | |
NL1023275C2 (nl) | Werkwijze voor het vervaardigen van een micro-mechanisch element. | |
CN111180837B (zh) | 一种抗粘附的射频机械开关及其制备方法 | |
CN100521030C (zh) | 微机电装置和模块及其驱动方法 | |
CN108109882B (zh) | 一种射频微机械开关及其制作方法 | |
CN2658933Y (zh) | 一种驱动电压通路与射频信号隔离的微机电系统开关 | |
Liu et al. | RF MEMS switch and its applications | |
CN110931288B (zh) | 一种平行双触点接触式开关的制造方法 | |
Tang et al. | A low-loss single-pole-double-throw (SPDT) switch circuit | |
Zhang et al. | Development of RF MEMS switch on flexible organic substrate with wafer transfer technology (WTT) | |
CN102243941B (zh) | 具有低驱动电压的射频微机械系统电容式并联开关 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |