基于光子晶体的RF-MEMS开关制造技术

基于光子晶体的RF-MEMS开关，涉及一种RF-MEMS开关，本实用新型专利技术为解决现有RF-MEMS工作频率范围固定，信号传输过程中回波损耗较大，对信号有较强干扰，降低开关工作效率的问题。本实用新型专利技术包括硅衬底、二氧化硅层、两个Al电极、介质层、金属电极和传输线；二氧化硅层完全覆盖在硅衬底的上表面上；二氧化硅层的上表面的两侧分别覆有一个Al电极；金属电极为n型，金属电极的两端安装在Al电极的上表面上；介质层覆在二氧化硅层的上表面的中间；二氧化硅层和介质层的中间覆有传输线；介质层为光子晶体结构，包括Si3N4介质层和SiO2介质层，两种介质层并行交替排列。本实用新型专利技术用于RF-MEMS开关。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】基于光子晶体的RF-MEMS开关，涉及一种RF-MEMS开关，本技术为解决现有RF-MEMS工作频率范围固定，信号传输过程中回波损耗较大，对信号有较强干扰，降低开关工作效率的问题。本技术包括硅衬底、二氧化硅层、两个Al电极、介质层、金属电极和传输线；二氧化硅层完全覆盖在硅衬底的上表面上；二氧化硅层的上表面的两侧分别覆有一个Al电极；金属电极为n型，金属电极的两端安装在Al电极的上表面上；介质层覆在二氧化硅层的上表面的中间；二氧化硅层和介质层的中间覆有传输线；介质层为光子晶体结构，包括Si3N4介质层和SiO2介质层，两种介质层并行交替排列。本技术用于RF-MEMS开关。【专利说明】基于光子晶体的RF-MEMS开关
本技术涉及一种基于光子晶体的RF-MEMS开关。
技术介绍
RF射频，Radio Frequency,简称RF。射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。所谓RF-MEMS是用MEMS技术加工的RF产品。RF-MEMS技术可望实现和MMIC的高度集成，使制作集信息的采集、处理、传输、处理和执行于一体的系统集成芯片(SOC)成为可能。按微电子技术的理念，不仅可以进行圆片级生产、产品批量化，而且具有价格便宜、体积小、重量轻、可靠性高等优点。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、LIGA 技术。传统RF-MEMS工作频率范围比较固定，信号传输过程中回波损耗较大，容易产生谐波，对信号有较强干扰，降低了开关工作效率。
技术实现思路
本技术目的是为了解决现有RF-MEMS工作频率范围固定，信号传输过程中回波损耗较大，容易产生谐波，对信号有较强干扰，降低了开关工作效率的问题，提供了一种基于光子晶体的RF-MEMS开关。本技术所述基于光子晶体的RF-MEMS开关，它包括硅衬底、二氧化硅层、两个 Al电极、介质层、金属电极和传输线；娃衬底位于最下端，二氧化娃层完全覆盖在娃衬底的上表面上；二氧化娃层的上表面的两侧分别覆有一个Al电极；金属电极为η型,金属电极的两端安装在Al电极的上表面上；介质层覆在二氧化硅层的上表面的中间，介质层与二氧化娃层的宽相同，介质层与二氧化娃层的中心重合；二氧化娃层和介质层的中间覆有传输线.-^4 ，所述介质层为光子晶体结构，该光子晶体结构包括Si3N4介质层和SiO2介质层,并且Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列。本技术的优点:本技术提出的一种基于光子晶体的RF-MEMS开关，通过在Si3N4介质层中均匀周期分布SiO2，形成光子晶体结构，回波损耗明显降低，可有效抑制信号传输过程中产生的谐波，减小高次谐波干扰，从而提高信号传输效率。【专利附图】【附图说明】图1和图2是本技术所述基于光子晶体的RF-MEMS开关的结构示意图；图3是【具体实施方式】四的结构示意图；图4是具体实施 方式二和【具体实施方式】三的结构示意图；图5是介质层为Si3N4时的微波参数；图6是介质层为SiO2时的微波参数；图7是本技术所述介质层的微波参数。【具体实施方式】【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于光子晶体 的RF-MEMS开关,它包括娃衬底1、二氧化娃层2、两个Al电极3、介质层4、金属电极5和传 输线6 ;娃衬底I位于最下端，二氧化娃层2完全覆盖在娃衬底I的上表面上；二氧化娃层2 的上表面的两侧分别覆有一个Al电极3 ;金属电极5为η型,金属电极5的两端安装在Al 电极3的上表面上；介质层4覆在二氧化硅层2的上表面的中间，介质层4与二氧化硅层2 的宽相同，介质层4与二氧化硅层2的中心重合；二氧化硅层2和介质层4的中间覆有传输 线6 ;所述介质层4为光子晶体结构,该光子晶体结构包括Si3N4介质层和SiO2介质层， 并且Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列。【具体实施方式】二:下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进 一步说明，Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列,所述Si3N4介质层的宽度为25 μ m。【具体实施方式】三:下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进 一步说明，Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列，所述SiO2介质层的宽度为25 μ m。【具体实施方式】四:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进 一步说明，所述金属电极5为η型，两端为Al柱，上面悬挂的Al梁能够沿着Al柱上下移动。【具体实施方式】五:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进 一步说明，所述传输线6为CPW共面波导。工作过程:在金属电极5与硅衬底I之间加电压，当金属电极5向下运动时，与介 质层4接触，信号通过金属电极5导出；不加电压，信号从开关一端传到另一端。现有技术中，通常使用Si3N4作为介质材料，但通常回波损耗只能达到_24dB，即使 使用SiO2作为介质材料，也无法能达到_25dB，由于回波损耗反应了信号的传输特性，很大 程度上影响开关性能，所以希望将开关回波损耗降低到最小。而且谐波与基波差值很小，高 次谐波同样会对信号产生干扰。在本专利技术中，利用在Si3N4中周期分布SiO2,降低开关回波损耗，可达到_28dB，有 效抑制闻次谐波，从而提闻开关性能。如图5所示，介质层为Si3N4，基波为-24.86dB，二次谐波为-20.2dB,回波损耗较 大，且差值仅为4.66dB。如图6所示，介质层为SiO2，基波为-24.89dB, 二次谐波为-20.2dB,回波损耗较 大，且差值仅为4.69dB。如图7所示，介质层为在Si3N4介质层中均匀周期分布SiO2，基波为_28dB，二次谐 波为-21.8dB,回波损耗较小，且差值达到6.2dB，有效抑制了谐波。在介质层中，Si3N4和SiO2周期排列，实验表明，随着周期增大，基波反射先变小后 变大，在周期为50 μ m时，回波损耗达到最小。所以选择适当周期可有效抑制谐波产生，提 高信号传输效率。替换方案=Si3N4和SiO2介质层可采用贴片式，在贴片情况下，圆形较三角形和正 方形有较好的禁带特性。【权利要求】1.基于光子晶体的RF-MEMS开关，其特征在于，它包括硅衬底(I)、二氧化硅层(2)、两 个Al电极(3)、介质层(4)、金属电极(5)和传输线(6);娃衬底(I)位于最下端,二氧化娃层(2)完全覆盖在硅衬底(I)的上表面上；二氧化硅层(2)的上表面的两侧分别覆有一个Al 电极(3);金属电极(5)为η型,金属电极(5)的两端安装在Al电极(3)的上表面上；介质 层(4 )覆在二氧化硅层(2 )的上表面的中间，介质层(4 )与二氧化硅层(2 )的宽相同，介质层(4)与二氧化硅层(2)的中心重合；二氧化硅层(2)和介质层(4)的中间覆有传输线(6)；所述介质层(4)为光子晶体结构，该光子晶体结构包括Si3N4介质层和SiO2介质层，并 且Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列。2.根据权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光子晶体的RF?MEMS开关，其特征在于，它包括硅衬底（1）、二氧化硅层（2）、两个Al电极（3）、介质层（4）、金属电极（5）和传输线（6）；硅衬底（1）位于最下端，二氧化硅层（2）完全覆盖在硅衬底（1）的上表面上；二氧化硅层（2）的上表面的两侧分别覆有一个Al电极（3）；金属电极（5）为n型，金属电极（5）的两端安装在Al电极（3）的上表面上；介质层（4）覆在二氧化硅层（2）的上表面的中间，介质层（4）与二氧化硅层（2）的宽相同，介质层（4）与二氧化硅层（2）的中心重合；二氧化硅层（2）和介质层（4）的中间覆有传输线（6）；所述介质层（4）为光子晶体结构，该光子晶体结构包括Si3N4介质层和SiO2介质层，并且Si3N4介质层和SiO2介质层并行交替排列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋明歆，吴蕊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：实用新型
国别省市：