CN113184798B - 一种可变mems微波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变MEMS微波滤波器，涉及无线通电硬件设备技术领域，包括有微波滤波器，所述微波滤波器包括上层硅片、下层硅片、谐振器电极、MEMS开关第一电极、MEMS开关第二电极以及氮化硅膜，所述下层硅片安装于上层硅片下方，所述谐振器电极、MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极均设置于下层硅片与上层硅片之间，且谐振器电极末端串联MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极。本发明通过设置MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极，满足了减小体积的目的，实现不同的频率以及带宽；通过设置氮化硅膜，实现良好的接地作用；通过设置谐振器电极提高系统的集成度，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及无线通电硬件设备技术领域，特别涉及一种可变MEMS微波滤波器。
背景技术
MEMS是微机电系统的缩写，指的是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统，微波滤波器可以分离不同频率微波信号，它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波，,只让需要的信号通过。
现有的MEMS微波滤波器制作工艺复杂，体积大，制作时成品率较低，难以满足小型化的需求性能不佳且一致性不佳，为此，我们提出一种可变MEMS微波滤波器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可变MEMS微波滤波器，现有的MEMS微波滤波器存在制作工艺复杂，体积大，制作时成品率较低，难以满足小型化的需求性能不佳且一致性不佳的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种可变MEMS微波滤波器，包括有微波滤波器，所述微波滤波器包括上层硅片、下层硅片、谐振器电极、MEMS开关第一电极、MEMS开关第二电极以及氮化硅膜，所述下层硅片安装于上层硅片下方，所述谐振器电极、MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极均设置于下层硅片与上层硅片之间，且谐振器电极末端串联MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极。
优选地，所述上层硅片以及下层硅片厚度均为100微米，分别在上层硅片下表面以及下层硅片上表面通过编程电压检测器进行大面积镀金、铬，进行使用干刻法刻蚀，刻蚀深度为硅片厚度的20％-30％。
优选地，所述氮化硅膜的材料为氮化硅，所述氮化硅膜制备过程为：所述上层硅片以及下层硅片一侧表面均开设通孔，通孔位置一一对应，将预备好的氮化硅在各个通孔表面沉积，直至形成氮化硅膜。
优选地，所述MEMS开关第一电极与谐振器电极一端相连，所述MEMS开关第一电极制备过程为：在下层硅片上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第一电极，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第一电极一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
优选地，所述MEMS开关第二电极与谐振器电极另一端相连，所述MEMS开关第二电极制备过程为：在下层硅片上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第二电极，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第二电极一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
优选地，所述上层硅片上通孔与下层硅片上通孔通过对准键合工艺进行划片以及组装。
优选地，所述氮化硅膜的厚度为2微米，所述下层硅片上的通孔应有良好的接地作用。
优选地，所述金层厚度为1200埃，铬层厚度为500埃。
优选地，所述通孔均为直径微米的圆孔。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，通过设置MEMS开关第一电极以及MEMS开关第二电极，满足了减小体积的目的，实现不同的频率以及带宽；通过设置氮化硅膜，实现良好的接地作用；通过设置谐振器电极提高系统的集成度，降低了制作成本。
附图说明
图1为本发明微波滤波器的整体结构示意图；
图2为本发明微波滤波器的侧视结构示意图；
图3为本发明微波滤波器的内部结构示意图。
图中：100、微波滤波器；110、上层硅片；120、下层硅片；130、谐振器电极；140、MEMS开关第一电极；150、MEMS开关第二电极；160、氮化硅膜。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
请参照图1—3所示，本发明为一种可变MEMS微波滤波器，包括有微波滤波器100，微波滤波器100包括上层硅片110、下层硅片120、谐振器电极130、MEMS开关第一电极140、MEMS开关第二电极150以及氮化硅膜160，下层硅片120安装于上层硅片下方，谐振器电极130、MEMS开关第一电极140以及MEMS开关第二电极150均设置于下层硅片120与上层硅片110之间，且谐振器电极130末端串联MEMS开关第一电极140以及MEMS开关第二电极150。
进一步地，上层硅片110以及下层硅片厚度均为100微米，分别在上层硅片110下表面以及下层硅片120上表面通过编程电压检测器进行大面积镀金、铬，进行使用干刻法刻蚀，刻蚀深度为硅片厚度的20％-30％。
进一步地，氮化硅膜160的材料为氮化硅，氮化硅膜160制备过程为：上层硅片110以及下层硅片120一侧表面均开设通孔，通孔位置一一对应，将预备好的氮化硅在各个通孔表面沉积，直至形成氮化硅膜160。
进一步地，MEMS开关第一电极140与谐振器电极130一端相连，MEMS开关第一电极140制备过程为：在下层硅片120上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第一电极140，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第一电极140一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
进一步地，MEMS开关第二电极150与谐振器电极130另一端相连，MEMS开关第二电极150制备过程为：在下层硅片120上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第二电极150，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第二电极150一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
进一步地，上层硅片110上通孔与下层硅片120上通孔通过对准键合工艺进行划片以及组装。
进一步地，氮化硅膜160的厚度为2微米，下层硅片120上的通孔应有良好的接地作用。
进一步地，金层厚度为1200埃，铬层厚度为500埃。
进一步地，通孔均为直径80微米的圆孔。
实施例二：
请参照1-3所示，本发明为一种可变MEMS微波滤波器，上层硅片110以及下层硅片120一侧表面均开设通孔，通孔位置一一对应，将预备好的氮化硅在各个通孔表面沉积，直至形成氮化硅膜160，上层硅片110上通孔与下层硅片120上通孔通过对准键合工艺进行划片以及组装，氮化硅膜160的厚度为2微米，下层硅片120上的通孔应有良好的接地作用，金层厚度为1200埃，铬层厚度为500埃，通孔均为直径80微米的圆孔，通过制作MEMS开关可以实现滤波器不同频率之间自由切换，氮化硅膜160提升了硅片的接地性。
实施例三：
请参照1-3所示，本发明为一种可变MEMS微波滤波器，上层硅片110以及下层硅片厚度均为100微米，分别在上层硅片110下表面以及下层硅片120上表面通过编程电压检测器进行大面积镀金、铬，进行使用干刻法刻蚀，刻蚀深度为硅片厚度的20％-30％通过硅微机械加工工艺制成的微波滤波器，能有效的降低滤波器器件的介质损耗减少了从输入输出端口的打线长度，提高了传输效率，提升了滤波器的稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种可变MEMS微波滤波器，包括有微波滤波器(100)，其特征在于：所述微波滤波器(100)包括上层硅片(110)、下层硅片(120)、谐振器电极(130)、MEMS开关第一电极(140)、MEMS开关第二电极(150)以及氮化硅膜(160)，所述下层硅片(120)安装于上层硅片下方，所述谐振器电极(130)、MEMS开关第一电极(140)以及MEMS开关第二电极(150)均设置于下层硅片(120)与上层硅片(110)之间，且谐振器电极(130)末端串联MEMS开关第一电极(140)以及MEMS开关第二电极(150)；
所述氮化硅膜(160)的材料为氮化硅，所述氮化硅膜(160)制备过程为：所述上层硅片(110)以及下层硅片(120)一侧表面均开设通孔，通孔位置一一对应，将预备好的氮化硅在各个通孔表面沉积，直至形成氮化硅膜(160)。
2.根据权利要求1所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述上层硅片(110)以及下层硅片厚度均为100微米，分别在上层硅片(110)下表面以及下层硅片(120)上表面通过编程电压检测器进行大面积镀金、铬，进行使用干刻法刻蚀，刻蚀深度为硅片厚度的20％-30％。
3.根据权利要求2所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述MEMS开关第一电极(140)与谐振器电极(130)一端相连，所述MEMS开关第一电极(140)制备过程为：在下层硅片(120)上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第一电极(140)，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第一电极(140)一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
4.根据权利要求2所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述MEMS开关第二电极(150)与谐振器电极(130)另一端相连，所述MEMS开关第二电极(150)制备过程为：在下层硅片(120)上表面进行图形化溅射操作，在金层表面进行光刻形成MEMS开关第二电极(150)，并使用稀释氢氟酸湿法刻蚀去除MEMS开关第二电极(150)一侧表面的薄膜，薄膜厚度为1微米。
5.根据权利要求1所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述上层硅片(110)上通孔与下层硅片(120)上通孔通过对准键合工艺进行划片以及组装。
6.根据权利要求1所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述氮化硅膜(160)的厚度为2微米，所述下层硅片(120)上的通孔应有良好的接地作用。
7.根据权利要求2所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述金层厚度为1200埃，铬层厚度为500埃。
8.根据权利要求1所述的一种可变MEMS微波滤波器，其特征在于：所述通孔均为直径80微米的圆孔。
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