CN1588602A - 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法 - Google Patents

翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1588602A
CN1588602A CN 200410066370 CN200410066370A CN1588602A CN 1588602 A CN1588602 A CN 1588602A CN 200410066370 CN200410066370 CN 200410066370 CN 200410066370 A CN200410066370 A CN 200410066370A CN 1588602 A CN1588602 A CN 1588602A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
recess
layer
wire
film
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.)
Granted
Application number
CN 200410066370
Other languages
English (en)
Other versions
CN100373516C (zh
Inventor
焦继伟
邢向龙
王跃林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Xirui Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CNB2004100663701A priority Critical patent/CN100373516C/zh
Publication of CN1588602A publication Critical patent/CN1588602A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100373516C publication Critical patent/CN100373516C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及其制作方法。由第一基板上的第一凹部、位于第一凹部底部以及第一基板表面上的第一波导线、第一凹部底部的第一吸引电极、第一基板表面上的转换导体、第二基板上的第二凹部、位于第二凹部底部以及第二基板表面上的第二波导线、第二凹部底部的第二吸引电极、悬于第一凹部和第二凹部之间的翘曲弹性介质膜、翘曲弹性介质膜上的驱动导电膜以及其上的第二介质膜构成的复合膜组成。翘曲弹性介质膜内含有不大于100MPa的预置压应力。在稳定状态,复合膜与某一路波导线表面接触,使该路信号保持断开,复合膜与另一路波导线分开,使该路信号保持导通。具有状态锁存功能又无静态功耗特点。

Description

翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法
技术领域
本发明涉及一种翘曲膜结构的带有状态锁存功能的单刀双掷射频(RF)和微波微机械开关及其制作方法。它利用微机电加工技术制作,可用于微波通信系统中。属于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)领域。
背景技术
微波和射频技术在移动通信、无线局域网(WLAN)、航空电子、电子导航定位、车用雷达、甚至医学领域都得到广泛应用。市场需求在快速发展,同时RF和微波技术必须满足对系统小型廉价、低功耗、多功能、高可靠性等诸多要求。与传统技术相比,RF MEMS(X,Ka,orKu波段)技术被认为是一个有希望的发展方向。所谓微机电系统技术(MEMS)是在微电子技术的基础上发展起来的一项新兴的科学领域。利用该技术制作的器件以其良好的性能在微传感器、微执行器以及光、电通信领域已经获得了广泛的应用。
在微波和射频系统中,射频开关是重要的部件,应用十分广泛,比如它可以用于多波段通信系统中的天线收发和信号滤波通路选择等。传统的开关采用场效应晶体管(Field Effect Transistor,或FET)或者PIN二极管制作,虽然这些器件的工作电压较低、工作速度很快,但是它们存在插入损耗大、隔离度较低、器件非线性、互调大以及功耗大等缺点。当信号频率越来越高时,这些器件的性能缺陷是限制其应用的瓶颈。而利用MEMS技术制作的微机械微波和射频开关则具有插入损耗小、隔离度高、互调小等优点,这些性能的提高对于射频通信系统来说是非常重要的。
一种典型的单刀单掷(SPST)射频微机械开关是静电驱动的电容旁路式开关(Charles L.Goldsmith,Zhimin Yao,Susan Eshelman,David Denniston,“Performance of low-loss RF MEMS capacitiveswitches,IEEE Microwave and Guided Wave Letters,Vol.8,No.8,August 1998),它包括在基板材料上的共面波导(CPW)、共面波导的中间信号线上的绝缘介质以及与共面波导的两侧地线相接的金属桥。信号线和金属桥以及信号线上的绝缘介质和空气共同构成一个可变电容,当在电容的两个极板上存在一定的静电压差时,由于静电吸引的作用,金属桥会被吸引至与信号线上的绝缘介质贴合,从而改变了电容大小。当去掉静电压差后,金属桥在弹性恢复力作用下回到原来位置。由于电容的容抗与信号频率相关,该可变电容使得信号线中的信号或者不受影响,或者被地线旁路,从而实现开关功能。
单刀双掷(SPDT)射频开关的应用也十分广泛。在美国专利6580337和6440767中提出了两种单刀双掷开关,其基本结构,是在具有同一输入端口的两条输出信号通路中分别放置一个单刀单掷开关,两个开关交替工作,从而实现单刀双掷。它们的单刀单掷开关采用的是静电驱动的悬臂梁开关,在悬臂梁的端部制作有连接导体,当悬臂梁在静电力的作用下向信号线方向运动且位移达到一定大小时,端部的连接导体将原本断开的信号线接通,使其导通,当静电力去除时,悬臂梁在弹性恢复力作用下回到原来位置,使信号通路断开。这种单刀双掷的开关有体积大的缺点,且连接导体引入的电阻会增加插入损耗。上述单刀双掷开关,都需要静电力维持其在某一通路的开关状态,当静电力撤除时,开关的状态将不再维持,即这些微机械开关都不具备状态锁存功能。
由此可见,至今为止尚未有已设计出一种带有状态锁存功能、体积小、低功耗的单刀双掷射频和微波微机械开关,另外该开关插入损耗也很小的报道。
发明内容
发明的目的在于设计一种带有状态锁存功能、体积小、低功耗的单刀双掷射频和微波微机械开关及制备方法,另外该开关的插入损耗也很小。
本发明提供的带有状态锁存功能的单刀双掷射频和微波MEMS开关的特征在于该开关由第一基板上的第一凹部、位于第一凹部底部以及第一基板表面上的第一波导线、第一凹部底部的第一吸引电极、第一基板表面上的转换导体、第二基板上的第二凹部、位于第二凹部底部以及第二基板表面上的第二波导线、第二凹部底部的第二吸引电极、悬于第一凹部和第二凹部之间的翘曲弹性介质膜、翘曲弹性介质膜上的驱动导电膜以及其上的第二介质膜组成。
所述的翘曲弹性介质膜可以处于第一锁定状态,即向第一基板弯曲,弹性介质膜的下表面中部与第一波导线中的信号线相接触;或者,所述翘曲弹性介质膜可以处于第二锁定状态,即向第二基板弯曲,第二介质膜的上表面中部与第二波导线中的信号线相接触。
所述的翘曲弹性介质膜在初始状态可以是处于第一锁定状态,也可以是处于第二锁定状态。上述第一基板上的转换导体连接第二波导线和第一基板上的其他元件。
所述的弹性介质膜内存在预应力,当该预应力达到一定大小时,使得弹性介质膜的初始状态为上述状态中的任意一个,同时,预应力的存在使得弹性介质膜的状态具有锁存特性,即在不受外界力的作用时,弹性膜保持该状态不变,直到有外界力作用使其改变为另一状态为止。弹性介质膜内的预应力为不大于100Mpa的压应力。
所述第一凹部和第二凹部的深度差不大于0.2微米,第一凹部和第二凹部的深度不小于1微米,同时不大于5微米。
所述驱动导电膜与第一波导线电绝缘,同时也与第二波导线电绝缘。
本发明所述的单刀双掷射频和微波微机械开关的状态锁存功能是利用双端固支的薄膜在临界压应力条件下的双稳态翘曲原理实现的,其原理表述如下:
考虑一长为a,宽为b的矩形薄膜,长为a的边无自由度约束,宽为b的边为固支状态。如果薄膜内没有应力或者为张应力,则薄膜保持平坦状态。当薄膜受到纵向压应力时,薄膜有发生横向翘曲的趋势。当压应力增大到某一临界值时,薄膜稳态被破坏,发生横向翘曲,直到薄膜到达另外的稳态为止。该稳态为可能产生的两个稳态之一。产生翘曲所需的临界应力的大小如下式所示:
σ cr = π 2 E t 2 3 α 2 ( 1 - v 2 )
其中,σcr为临界应力,E为构成薄膜的材料的杨式模量,t为薄膜厚度,ν为泊松比。
本发明所述的单刀双掷射频和微波微机械开关采用的是静电驱动的电容旁路式开关工作原理,以图1进行说明,波导线结构以共面波导为例。
如图1(a)所示,在衬底基板11上形成由传输线12和接地板13构成的共面波导(CPW),在介质膜桥14上形成金属膜15。金属膜15、传输线12以及它们之间的介质膜14和空气构成可变电容。当接地板13和金属膜15之间没有静电压时,14下表面高出12上表面一定距离,又由于空气介电常数很小,可变电容值很小。在高频情况下,可变电容的容抗很大。传输线12中的信号被开关反射很小。此时开关处于打开状态。
如图1(b)所示,当在金属膜15和接地板13之间施加一定静电压时,由于静电感应产生的静电力使得介质膜桥14和金属膜15向下运动,直到14的下表面和12的上表面贴合。此时,由于14的介电常数比空气大得多,可变电容很大。在高频情况下,使得传输线12中的信号与地短路,信号几乎完全被开关反射。此时开关处于关闭状态。
本发明所述的单刀双掷射频和微波微机械开关的制作方法,采用表面微机械加工技术,包括以下步骤:a)在第一基板上形成第一凹部;b)在第一凹部底部以及第一基板表面形成第一波导线、第一吸引电极和转换导体;c)在第二基板上形成第二凹部;d)在第二凹部底部和第二基板表面形成第二波导线和第二吸引电极;e)在第一凹部中填充牺牲层材料;f)将牺牲层材料平坦化,使其上表面与第一基板上表面平行,两者高度差不小于0.1微米,同时不大于0.5微米;g)在第一基板以及第一凹部中的牺牲层上表面形成前述弹性介质层;h)在上述弹性介质上形成前述驱动导电层;i)在上述驱动导电层上形成第二介质层;j)刻蚀第二介质层,形成第二介质膜;k)刻蚀导电层和弹性介质层,形成弹性介质膜、驱动导电膜、驱动导电膜引出电极和牺牲层腐蚀孔;l)腐蚀去除牺牲层,释放并形成翘曲弹性介质膜;m)将第一基板的上表面和第二基板的下表面相向键合,前述第一凹部和第二凹部对准,形成开关部腔体,第二波导线和第二吸引电极与转换导体对准,形成转换。
根据本发明,由于翘曲弹性介质膜内含有一定大小的预置压应力,使其可以维持上述两个锁定状态中的任意一个,直到有外加力改变该状态为止。当翘曲弹性介质膜处于第一锁定状态时,弹性介质膜下表面中部与第一波导线中的信号线接触,由该信号线、弹性介质层以及驱动导电层构成的电容较大,射频信号几乎完全被开关反射,从而该路信号被断开;同时,第二介质膜上表面与第二波导线中的信号线分开一定距离,由该信号线、空气、第二介质层和驱动导电层构成的结构的电容很小,使得射频信号被开关的反射很小,因而该路信号传输不受开关影响,保持导通。如果在第二吸引电极和驱动导电层上施加一定大小的静电压差时,由于静电引力的作用,翘曲弹性截止膜从第一锁定状态改变为第二锁定状态,即第二介质膜与第二波导线中的信号线接触,而翘曲弹性介质膜与第一波导线中的信号线分开一定距离。与上述原理类似,第二波导线中的信号被断开,第一波导线中的信号导通。此时,如果撤去吸引电极上的控制电压,翘曲弹性介质膜在压应力下仍然会维持现有状态,开关状态锁存。
根据本发明,开关在制作工艺上使用将第一、第二基板上下键合的技术,两块基板上的部件尺寸可以制作得比较小,同时减少器件整体体积,避免了将两个单刀单掷开关放在一个平面上带来的整个开关占用体积和面积大的缺点。
根据本发明,开关采用静电驱动的电容式开关,在器件工作过程中无静态电流,因而器件不消耗静态功耗。
根据本发明,开关处于第一锁定状态或者第二锁定状态时,第二波导线与第二介质膜分开的距离或者第一波导线与翘曲弹性介质膜分开的距离较大,又由于空气的相对介电常数很小,所以对于处于导通状态的波导线而言,它与驱动导电层之间的等效电容非常小,这样使得开关对于该路信号影响很小,开关的插入损耗低。
附图说明
图1是本发明提供的射频开关工作原理断面图。(a)开关处于打开状态(b)开关处于关闭状态
图2是本发明中的射频开关三维视图。波导线结构以共面波导(CPW)结构为例,为清晰起见,分为两部分:
其中,(a)是第一基板201、第一凹部214、第一共面波导线、转换导体、牺牲层204以及由弹性介质膜205、驱动导电膜208和第二介质膜209组成的三层复合膜的示意图;
(b)是第二基板210、第二凹部213以及第二共面波导线的示意图。
图3(a)和(b)分别是图2(a)和(b)相对应的沿AB轴线的断面图。
图4(a)和(b)是翘曲弹性介质膜的初始状态示图,波导线结构以共面波导(CPW)结构为例。
图5是本发明中的单刀双掷射频开关的工艺制作流程断面图。
(a)第一基板腐蚀
(b)形成第一波导线和转换导体
(c)第二基板腐蚀
(d)形成第二波导线
(e)填充牺牲层
(f)牺牲层平坦化
(g)淀积弹性介质层
(h)淀积导电层
(i)淀积第二介质层
(j)刻蚀第二介质层
(k)刻蚀导电层和弹性介质层成膜
(l)腐蚀牺牲层释放复合膜
(m)键合
图6是实施例3的射频开关中三层复合膜的几何形状示意图。
图7(a)是共面波导(CPW)的平面图(b)为实施例4中提及的微带线结构。
图中:
11-衬底基板    12-传输线    13-接地板
14-介质膜桥    15-金属膜
200-驱动导电膜引出电极      201-第一基板
202-第一共面波导线中的信号线
203-第一共面波导线中的地    204-牺牲层
205-翘曲弹性介质膜          206-转换导体中的信号线
207-转换导体中的地线        208-驱动导电膜
209-第二介质膜              210-第二基板
211-第二共面波导线中的信号线
212-第二共面波导线中的地线
213-第二凹部                214-第一凹部
215-弹性介质层              216-导电层
217-第二介质层              601-牺牲层腐蚀孔
701-微带线中的信号线        702-吸引电极
703-微带线中的地线
具体实施方式
下面通过实施例详细阐明本发明的特征,但本发明绝非仅限于这些实施例。
实施例1
单刀双掷开关的结构示意图
请先参阅图2(a)和(b),它们是本发明中的单刀双掷开关三维结构示意图。在该示意图中,波导线结构以共面波导(CPW)结构为例,共面波导中的两条地线同时作为吸引电极。当然,如前面所述,波导线也可以采用其他结构,例如微带线结构,而吸引电极可以另外单独制作。为清晰起见,该示意图分为两部分。图2(a)是在键合之前,第一基板201及其上面的元件示意图,此时牺牲层还未被腐蚀。图2(b)是在键合之前,第二基板210及其上面的元件示意图。如图2(a)所示,它包括第一基板201、位于第一凹部214中以及201表面上的由202和203构成的第一共面波导线、在201表面上的由206和207构成的转换导体、位于第一凹部214中的牺牲层204、在204表面形成的翘曲弹性介质膜205(未释放)、在205表面形成的驱动导电膜208、在208表面形成的第二介质膜209以及牺牲层腐蚀孔601。牺牲层腐蚀孔的形状可以是圆形、方形或者其他形状。如图2(b)所示,它包括第二基板210、在210上形成的第二凹部213以及在第二基板210表面上形成的由211和212构成的第二共面波导线。
又,图3(a)和(b)分别是与上述图2(a)和(b)相对应的沿AB轴线的断面图。如图3(a)所示,在牺牲层204表面上形成弹性介质膜205之前,已经将牺牲层的表面进行了平坦化,这是为了保证形成的复合膜的平坦性。形成的弹性介质膜205和第二介质膜209都含有不超过100MPa的压应力。同时第一凹部214和第二凹部213的深度介于1-5微米之间。
实施例2
单刀双掷射频和微波微机械开关的制作方法
本发明中涉及的单刀双掷开关利用表面微机械加工技术制作,其制作方法可参考图5(a)~(m)的工艺流程断面图进行说明。波导线结构仍以共面波导(CPW)结构为例。(a)在第一基板201上形成第一凹部214;(b)在第一凹部214中和第一基板201表面形成第一波导线中的信号线202和地线203以及转换导体的信号线206和地线207;(c)在第二基板210上形成第二凹部213;(d)在第二凹部213表面和第二基板210表面形成第二波导线中的信号线211和地线212(图中未标出);(e)在第一凹部214中填充牺牲层204;(f)将牺牲层204平坦化;(g)在牺牲层204上形成第一介质层215;(h)在第一介质层215上形成导电层216;(i)在导电层216上形成第二介质层217;(j)刻蚀第二介质层217形成第二介质膜209;(k)刻蚀导电层216和第一介质层215形成驱动导电膜208、翘曲弹性介质膜205、驱动导电膜引出电极200以及牺牲层腐蚀孔601;(l)腐蚀去除牺牲层204,释放三层复合膜。(m)第一基板201的上表面和第二基板210下表面相向键合,第一凹部214和第二凹部213对准,形成开关部腔体,第二波导线与转换导体对准,形成转换。
实施例3
本实施例的单刀双掷开关中的三层复合膜的几何形状如图6所示。
按照前述的制作方法,第一基板和第二基板均使用(100)晶向高阻硅片。在第一基板上腐蚀第一凹坑,再淀积一薄层氮化硅,然后溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第一凹坑底部和第一基板表面形成第一共面波导(CPW)和转换导体。然后在第一凹坑内填充牺牲层,牺牲层材料选用正性光刻胶,如Shipley S1818或Shipley4620。使用化学机械抛光工艺(CMP)对牺牲层进行平坦化,使其表面与硅片表面平行。接下来在牺牲层表面和硅片表面依次淀积第一层压应力氮化硅、驱动导电层的Cr/Au和第二层压应力氮化硅,薄膜中的压应力不大于100MPa。然后再依次干法刻蚀第二层氮化硅、中间Cr/Au层和第一层氮化硅,形成第二介质膜209、驱动导电膜208、翘曲弹性介质膜205和牺牲层腐蚀孔601。然后通过601腐蚀掉牺牲层光刻胶,释放翘曲弹性介质膜。再在第二基板上腐蚀第二凹坑,然后淀积一薄层氮化硅,再溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第二凹坑底部和第二基板表面形成第二共面波导。通过键合将两块基板及其上面的元件相向对准键合,形成开关部腔体以及转换。
本实施例的开关由于使用压应力氮化硅作为翘曲弹性介质膜材料,它具有状态锁存功能,体积较小。另外由于采用如图6所示的复合膜几何形状,薄膜的弹性常数较小,使得驱动电压相对较低,薄膜平坦性好。基板上淀积的薄层氮化硅是为了减少衬底损耗。
实施例4
本实施例中开关的第一、第二基板使用石英衬底。与实施例1的主要不同之处在于使用微带线波导结构代替共面波导(CPW)。这样做的好处是使得工艺实施比较容易控制。
图7(a)所示为共面波导(CPW)结构,202为信号线,203为地线。在微波传输中,波导线的阻抗与系统其他部分的阻抗匹配非常重要。共面波导的特征阻抗大小与信号线a和信号线与地线间距b有着复杂的非线性关系,在工艺中必须严格控制好a和b的大小才能保证与设计的波导线阻抗符合,这对工艺的要求也非常高。而如图7(b)所示的微带线结构由信号线701和地线703组成,其特征阻抗与信号线701宽度的关系比较简单,由于变量较少,微带线在工艺上的制作比较容易控制。
制作方法:在在第一基板上腐蚀第一凹坑,然后溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第一凹坑和第一基板表面形成第一微带线的信号线、第一吸引电极和转换导体。在第一基板背面溅射一定厚度的Cr/Au,形成第一微带线中的地线。然后在第一凹坑内填充牺牲层,牺牲层材料选用正性光刻胶。使用化学机械抛光工艺(CMP)对牺牲层进行平坦化,使其表面与石英表面平行。然后在牺牲层表面和石英表面依次淀积第一层压应力氮化硅、驱动导电层的Cr/Au和第二层压应力氮化硅,薄膜中的压应力不大于100MPa。然后再依次干法刻蚀第二层氮化硅、中间Cr/Au层和第一层氮化硅,形成第二介质膜、驱动导电膜、翘曲弹性介质膜和牺牲层腐蚀孔。通过牺牲层腐蚀孔腐蚀牺牲层光刻胶,释放翘曲弹性介质膜。再在第二基板上腐蚀第二凹坑,再溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第二凹坑和第二基板表面形成第二微带线的信号线、第二吸引电极。在第二基板背面溅射一定厚度的Cr/Au,形成第二微带线中的地线。通过键合将两块基板及其上面的元件相向对准键合,形成开关部腔体以及转换。
根据前述发明效果,该开关具有状态锁存功能,没有静态功耗。

Claims (10)

1、一种单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于该开关由第一基板(201)上的第一凹部(214)、位于第一凹部底部以及第一基板表面上的第一波导线、第一凹部底部的第一吸引电极、第一基板表面上的转换导体、第二基板(210)上的第二凹部(213)、位于第二凹部底部以及第二基板表面上的第二波导线、第二凹部底部的第二吸引电极、悬于第一凹部和第二凹部之间的翘曲弹性介质膜(205)、翘曲弹性介质膜上的驱动导电膜208以及其上的第二介质膜(209)组成,所述翘曲弹性介质膜中存在预应力。
2、根据权利要求1所述的单刀双掷射频和微波微机械开关,第一波导线和第二波导线为共面波导线结构或是微带线结构。
3、根据权利要求1所述的单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于所述翘曲弹性介质膜处于第一锁定状态,即向第一基板弯曲,弹性介质膜的下表面中部与第一波导线中的信号线相接触;或所述翘曲弹性介质膜可以处于第二锁定状态,即向第二基板弯曲,第二介质膜的上表面中部与第二波导线中的信号线相接触。
4、根据权利要求1所述的单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于翘曲弹性介质膜中存在的预压应力,预压应力的临界应力由
σ cr = π 2 Et 2 3 a 2 ( 1 - v 2 )
其中,σcr为临界应力,E为构成薄膜的材料的杨式模量,t为薄膜厚度,ν为泊松比。临界应力为不大于100MPa的压应力。
5、根据权利要求1所述的单刀双掷射频/微波微机械开关,其特征在于第一凹部或第二凹部的深度不小于1微米,同时不大于5微米;同时,第一凹部的深度和第二凹部深度差不大于0.2微米。
6、根据权利要求1所述的单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于第一基板上置有转换导体,用于连接第二波导线和第一基板上的其他元件。
7、根据权利要求1或4所述的翘曲弹性介质膜为三层复合膜的几何形状,第一层为压应力氮化硅、Cr/Au驱动导电层和第二层压应力氮化硅。
8、根据权利要求1所述的单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于驱动导电膜与第一波导线或第二波导线均电绝缘。
9、一种带状态锁存功能的单刀双掷射频和微波微机械开关的制作方法,其特征在于共面波导结构的制作具体包括如下步骤:
(1)第一基板上形成第一凹部;
(2)在第一凹部底部和第一基板的表面上形成第一波导线、第一吸引电极、转换导体;
(3)第二基板上形成第二凹部;
(4)在第二凹部底部和第二基板的表面形成第二波导线,第二吸引电极;
(5)在第一凹部中填充牺牲层材料;
(6)将牺牲层材料平坦化,使其上表面与第一基板上表面平行,两者高度差不小于0.1微米,同时不大于0.5微米;
(7)在第一基板及第一凹部中的牺牲层上形成弹性介质层,其中存在预应力,为不大于100MPa的压应力;
(8)在上述弹性介质层上形成导电层;
(9)在上述导电层上形成第二介质层;
(10)刻蚀第二介质层,形成第二介质膜;
(11)刻蚀导电层和弹性介质层,形成弹性介质膜、驱动导电膜和牺牲腐蚀孔;
(12)腐蚀去除牺牲层,释放并形成翘曲弹性介质膜;
(13)第一基板的上表面和第二基板下表面相向键合,前述第一凹部和第二凹部对准,形成开关部腔体,第二波导线及第二吸引电极与转换导体对准,形成转换。
10、一种带状态锁存功能的单刀双掷射频和微波微机械开关,其特征在于微带线结构的制作方法是在第一基板上腐蚀第一凹坑,然后溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第一凹坑和第一基板表面形成第一微带线的信号线、第一吸引电极和转换导体;在第一基板背面溅射一定厚度的Cr/Au,形成第一微带线中的地线;然后在第一凹坑内填充牺牲层,牺牲层材料选用正性光刻胶;使用化学机械抛光工艺对牺牲层进行平坦化,使其表面与石英表面平行;然后在牺牲层表面和石英表面依次淀积第一层压应力氮化硅、驱动导电层的Cr/Au和第二层压应力氮化硅,薄膜中的压应力不大于100Mpa;然后再依次干法刻蚀第二层氮化硅、中间Cr/Au层和第一层氮化硅,形成第二介质膜、驱动导电膜、翘曲弹性介质膜和牺牲层腐蚀孔;通过牺牲层腐蚀孔腐蚀牺牲层光刻胶,释放翘曲弹性介质膜;再在第二基板上腐蚀第二凹坑,再溅射一定厚度的Cr/Au,经过光刻、刻蚀在第二凹坑和第二基板表面形成第二微带线的信号线、第二吸引电极;在第二基板背面溅射一定厚度的Cr/Au,形成第二微带线中的地线;通过键合将两块基板及其上面的元件相向对准键合,形成开关部腔体以及转换。
CNB2004100663701A 2004-09-15 2004-09-15 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法 Expired - Fee Related CN100373516C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100663701A CN100373516C (zh) 2004-09-15 2004-09-15 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100663701A CN100373516C (zh) 2004-09-15 2004-09-15 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1588602A true CN1588602A (zh) 2005-03-02
CN100373516C CN100373516C (zh) 2008-03-05

Family

ID=34603982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100663701A Expired - Fee Related CN100373516C (zh) 2004-09-15 2004-09-15 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100373516C (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163516A (zh) * 2011-01-10 2011-08-24 东南大学 一种无电荷注入效应高可靠性电容式射频微机电系统开关
CN102543591A (zh) * 2010-12-27 2012-07-04 上海丽恒光微电子科技有限公司 Mems开关及其制作方法
CN104021995A (zh) * 2014-06-13 2014-09-03 太原理工大学 基于静电斥力的电容式射频mems开关
CN104183425A (zh) * 2014-08-29 2014-12-03 电子科技大学 一种射频mems单刀双掷开关
CN115250642A (zh) * 2021-02-26 2022-10-28 京东方科技集团股份有限公司 天线
CN113321180B (zh) * 2021-05-31 2023-05-16 成都海威华芯科技有限公司 一种mems滤波器制作方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3402642B2 (ja) * 1993-01-26 2003-05-06 松下電工株式会社 静電駆動型リレー
GB9309327D0 (en) * 1993-05-06 1993-06-23 Smith Charles G Bi-stable memory element
JP3465940B2 (ja) * 1993-12-20 2003-11-10 日本信号株式会社 プレーナー型電磁リレー及びその製造方法
US5867302A (en) * 1997-08-07 1999-02-02 Sandia Corporation Bistable microelectromechanical actuator
JP4089803B2 (ja) * 1998-01-12 2008-05-28 Tdk株式会社 静電リレー
US6100477A (en) * 1998-07-17 2000-08-08 Texas Instruments Incorporated Recessed etch RF micro-electro-mechanical switch
US6160230A (en) * 1999-03-01 2000-12-12 Raytheon Company Method and apparatus for an improved single pole double throw micro-electrical mechanical switch
US6218911B1 (en) * 1999-07-13 2001-04-17 Trw Inc. Planar airbridge RF terminal MEMS switch
US20040031670A1 (en) * 2001-10-31 2004-02-19 Wong Marvin Glenn Method of actuating a high power micromachined switch
JP4186727B2 (ja) * 2002-07-26 2008-11-26 松下電器産業株式会社 スイッチ

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543591A (zh) * 2010-12-27 2012-07-04 上海丽恒光微电子科技有限公司 Mems开关及其制作方法
CN102543591B (zh) * 2010-12-27 2014-03-19 上海丽恒光微电子科技有限公司 Mems开关及其制作方法
CN102163516A (zh) * 2011-01-10 2011-08-24 东南大学 一种无电荷注入效应高可靠性电容式射频微机电系统开关
CN102163516B (zh) * 2011-01-10 2013-04-03 东南大学 一种无电荷注入效应高可靠性电容式射频微机电系统开关
CN104021995A (zh) * 2014-06-13 2014-09-03 太原理工大学 基于静电斥力的电容式射频mems开关
CN104021995B (zh) * 2014-06-13 2016-04-13 太原理工大学 基于静电斥力的电容式射频mems开关
CN104183425A (zh) * 2014-08-29 2014-12-03 电子科技大学 一种射频mems单刀双掷开关
CN104183425B (zh) * 2014-08-29 2016-03-02 电子科技大学 一种射频mems单刀双掷开关
CN115250642A (zh) * 2021-02-26 2022-10-28 京东方科技集团股份有限公司 天线
CN115250642B (zh) * 2021-02-26 2024-03-19 京东方科技集团股份有限公司 天线
CN113321180B (zh) * 2021-05-31 2023-05-16 成都海威华芯科技有限公司 一种mems滤波器制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100373516C (zh) 2008-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7388316B2 (en) Micro-electro-mechanical system (MEMS) variable capacitor apparatuses, systems and related methods
CN101276707B (zh) Mems器件和具有所述mems器件的便携式通信终端
CN1975956A (zh) 压电射频微机电系统装置及其制备方法
CN100555499C (zh) 向下类型mems开关及其制造方法
US6897537B2 (en) Micro-electro-mechanical system (MEMS) variable capacitor apparatuses and related methods
CN1885469A (zh) 有超低压能力的拉链式开关
CN1485873A (zh) 静电射频微电机械系统开关
CN1613128A (zh) 具有三层横梁的mems器件及其相关方法
CN1845281A (zh) 三态射频开关
CN101226856A (zh) 微开关器件及其制造方法
CN1588602A (zh) 翘曲膜结构的单刀双掷射频和微波微机械开关及制作方法
CN102280316A (zh) 一种双驱动电极射频微机电开关
KR20090053103A (ko) 알에프 스위치
CN101276708B (zh) 一种静电推拉式单晶硅梁射频微机电系统开关
CN100521030C (zh) 微机电装置和模块及其驱动方法
CN114203487A (zh) 射频mems开关及其制作方法
CN106684515A (zh) 一种硅基倒置微带线结构及其制作方法
CN1252771C (zh) 一种微型扭转式单刀双置射频开关结构及制作方法
US7300813B2 (en) Method for manufacturing micro-machined switch using pull-up type contact pad
KR100650272B1 (ko) 압전형 알에프 멤스 스위치 및 이를 이용한 다중 대역안테나 모듈
CN1269168C (zh) 一种微波/射频微机械开关及其制备方法
CN112839429B (zh) 一种环形触点射频微机械开关及其制备方法
CN1564451A (zh) 一种用于mems的微型压电驱动器
CN102456485A (zh) 一种适用于高频应用的微机电开关和制造方法
KR100748747B1 (ko) 비접촉 rf mems 스위치

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
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI XIRUI TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI INSTITUTE OF MICROSYSTEM AND INFORMATION TECHNOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Effective date: 20140813

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200050 CHANGNING, SHANGHAI TO: 201899 JIADING, SHANGHAI

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140813

Address after: 201899, building 1, building 2, 235 North Road, Jiading District, Shanghai

Patentee after: Shanghai Xirui Technology Co., Ltd.

Address before: 200050 Changning Road, Shanghai, No. 865, No.

Patentee before: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080305

Termination date: 20160915

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee