CN102074771A - 一种微固支梁式射频开关 - Google Patents

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乔志斌
宋竟
黄庆安
唐洁影
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Abstract

本发明公开了一种微固支梁式射频开关，包括：衬底硅片（1），其从左到由分布有左端CPW微波传输线（21）、中间CPW微波传输线（22）、右端CPW微波传输线（23）；介质二氧化硅层（3），位于中间CPW微波传输线（22）的顶部；具有内应力的双端固支梁（4），位于介质二氧化硅层（3）的上方，其两端分别与左端CPW微波传输线（21）和右端CPW微波传输线（23），双端固支梁（4）两端与左、右CPW微波传输线连接的弯曲部分为锚区（6）；顶部电极（5），位于两端固支梁（4）的上方，其两端与衬底硅片（1）相连。本发明结构简单，易于实现，可以用来提高射频开关的隔离度和插入损耗，很大的提高了开关的性能。

Description

一种微固支梁式射频开关
技术领域
本发明涉及微电子机械系统制造、性能及其可靠性测试的技术领域，尤其涉及一种用于MEMS（微机械系统）的微固支梁式射频开关。
背景技术
微固支梁是许多MEMS器件的基本构件。微固支梁在制作过程中，会由于各种原因导致应力较大，从而引起的弯曲变形，甚至粘附问题。因此，如何较好的利用这些应力梁成为一个急待解决的问题。由于与集成电路的制造工艺相兼容，用固支梁构成的电容式射频开关，可以实现大批来那个生产，且采用静电驱动的方式有许多优点如：零直流功耗，小的电极尺寸，较薄的薄膜，相对短的开关时间等等。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种应用有内应力固支梁来构造的微固支梁式射频开关。
本发明所述微固支梁式射频开关为电容式开关，包括：
衬底硅片，其从左到由分布有左端CPW微波传输线、中间CPW微波传输线、右端CPW微波传输线；
介质二氧化硅层，位于中间CPW微波传输线的顶部；
具有内应力的双端固支梁，位于介质二氧化硅层的上方，其两端分别与左端CPW微波传输线和右端CPW微波传输线，双端固支梁两端与左、右CPW微波传输线连接的弯曲部分为锚区； 
上述CPW传输线由磁控溅射金属金构成，上述双端固支梁的材质为金，具有内应力，中间部分向内自然下弯。上述顶部电极为金电极，用于向固支梁施加静电驱动力。
本发明充分结合具有内应力的固支梁和电容式射频MEMS开关的技术，使双端固支梁由于内应力和锚区压应力，发生弯曲形变。然后利用静电驱动的方式控制弯曲形变的方向，化不利因素为提高开关性能的有利条件，通过简单的结构就可以实现高的隔离度，
-1-
有效提高射频开关的插入损耗，从而大大提高了开关的射频性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明在up状态时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明为电容式开关，衬底硅片（1）从左到由分布有左端CPW微波传输线（21）、中间CPW微波传输线（22）、右端CPW微波传输线（23），中间CPW微波传输线（22）的顶部覆盖有介质二氧化硅层（3）、双端固支梁（4）位于介质二氧化硅层（3）的上方，其两端通过向内弯曲的锚区（6），分别与左端CPW微波传输地线（21）和右端CPW微波传输地线（23），相连；顶部电极（5）位于双端固支梁（4）的上方，其两端与衬底硅片（1）相连。
本发明采由现有微机械系统加工工艺来进行制备，首先通过标准工艺先刻蚀出CPW传输线，然后制作双端固支梁，制作时先用各向异性粒子刻蚀的方法，定义向内弯曲的锚区，然后用磁控溅射的方法，溅射金属金，图形化刻蚀开关结构，控制磁控溅射条件使其具有内应力，加上锚区对其的压应力，使固支梁自然发生弯曲变形。最后再通过标准光刻刻蚀溅射工艺，制备上层电极，上层电极用来施加静电驱动力。
本发明的工作原理是：利用静电驱动的原理，当在顶部电极（中间传输线）和双端固支梁上施加直流电压，由于静电力吸引，使得双端固支梁弯曲形变方向改变，从而改变双端固支梁与中间CPW微波传输线的距离，提高隔离度和插入损耗。
本发明的工作过程如下：
测量时，当开关在down态时，可在双端固支梁（4）和中间传输线（22）上施加电压，来产生静电驱动吸引力，使双端固支梁（4）向下面弯曲。这样由于弯曲部分增大了同中间传输线（22）的接触面积，从而可以很好的减小插入损耗。当开关在up态时，可在上电极（5）和双端固支梁（4）上施加电压，来产生静电驱动吸引力，使双端固支梁（4）向上面弯曲。这样增大了固支梁弯曲部分同中间传输线（22）的距离，减小了电容，从而有效的提高了隔离度。

Claims (2)

1.一种微固支梁式射频开关，其特征在于包括：
衬底硅片（1），其从左到由分布有左端CPW微波传输线（21）、中间CPW微波传输线（22）、右端CPW微波传输线（23）；
介质二氧化硅层（3），位于中间CPW微波传输线（22）的顶部；
具有内应力的双端固支梁（4），位于介质二氧化硅层（3）的上方，其两端分别与左端CPW微波传输线（21）和右端CPW微波传输线（23），双端固支梁（4）两端与左、右CPW微波传输线连接的弯曲部分为锚区（6）；
顶部电极（5），位于两端固支梁（4）的上方，其两端与衬底硅片（1）相连。
2.如权利要求1所述的微固支梁式射频开关，其特征在于上述双端固支梁（4）的中间部分向内自然下弯。
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