一种MEMS同轴滤波器和制作方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种MEMS同轴滤波器和制作方法。根据本发明专利技术的一个方面，提供了一种MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述MEMS同轴滤波器包括：两面抛光的结构层圆片；由金属壁或金属化通孔实现电壁的硅介质腔体；由金属化盲孔实现的内部同轴结构。本发明专利技术具有以下优点：通过利用MEMS技术在硅片上制作同轴滤波器，结合了MEMS技术、同轴谐振器结构和SIW技术的优势，相较于现有的金属波导滤波器或SIW滤波器，根据本发明专利技术的实施例的MEMS同轴滤波器极大地减小了毫米波滤波器的尺寸并降低了成本，并且具有较高的加工精度，简化了毫米波滤波器的生产时间和成本。

A MEMS coaxial filter and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种MEMS同轴滤波器和制作方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种MEMS同轴滤波器和制作方法。
技术介绍
微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)以半导体制造技术为基础，具有较高的加工精度，能够完全满足毫米波滤波器的加工精度要求。但由于MEMS滤波器成本高，阻碍了其推广。由于一个晶片的成本是一定的，因此滤波器越小，可以在一个晶片中生产的滤波器越多，且滤波器的成本越低。这意味着微型化对毫米波MEMS滤波器的商业和实际应用非常重要。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是多年来最有前景的毫米波滤波器。但其一个致命的缺点是，第一谐波非常接近工作频率，大约是工作频率的1.58倍。并且该谐波这几乎不能被抑制。同时，SIW滤波器的尺寸对于一个晶片来说仍然太大，这违背了MEMS滤波器的微型化。现有的毫米波滤波器主要为以下三种：1)金属波导滤波器；现有的毫米波滤波器大多是金属波导滤波器，体积大，重量重。据估算，金属波导滤波器的在28Ghz的体积大约比SIW滤波器大280倍。此外，它的加工精度不能满足毫米波滤波器的要求。因此，基本上可以说金属波导滤波器远不是毫米波和MIMO射频系统的最佳选择。2)SIW滤波器；SIW是多年来最有前景的毫米波滤波器。它具有功率处理能力强、易于制造、体积小等优点。SIW滤波器可以在多数主流射频平面衬底上制作，如PCB和硅，甚至在纸。但SIW滤波器的一个致命缺点是，它的第一谐波与工作频率非常接近，大约是工作频率的1.58倍，且该谐波很难被抑制。因此，当工作频率可达毫米波，严格的加工精度成为包括SIW滤波器在内的毫米波滤波器的主要障碍。3)陶瓷滤波器/低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramic，LTCC)；陶瓷和LTCC是以陶瓷为基础的。它可以极大地减少滤波器的尺寸。但在烧结过程中其体积会发生很大变化。陶瓷过滤器可以通过调整烧结后的尺寸来解决这个问题，当然这是一个耗时的过程，性能也会受到影响。而LTCC的Q值和加工精度也无法满足毫米波滤波器的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种MEMS同轴滤波器和制作方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述MEMS同轴滤波器包括：两面抛光的结构层圆片；由金属壁或金属化通孔实现电壁的硅介质腔体；由金属化盲孔实现的内部同轴结构。根据本专利技术的一个实施例，所述MEMS同轴滤波器采用SIW谐振器结构，在SIW谐振器结构中心刻蚀盲孔，所述结构层圆片为SOI片。根据本专利技术的一个实施例，所述结构层圆片为高阻硅片，所述MEMS同轴滤波器还包括承载片，所述高阻硅片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起。根据本专利技术的一个实施例，所述结构层圆片为SOI片，所述MEMS同轴滤波器还包括承载片，所述SOI片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起。根据本专利技术的一个实施例，在所述结构层圆片的正面具有哑铃形状的金属图案，所述金属图案位于两个谐振腔之间，用于产生电耦合；其中，在电耦合金属图案下方，所述结构层圆片的背面，在金属化盲孔刻蚀步骤同时刻蚀孔或槽，以抑制两个谐振腔之间的磁耦合。优选地，根据本专利技术的MEMS同轴滤波器的谐振频率基于以下任一种方式进行调节：-改变硅介质腔体的大小；-改变金属化盲孔的直径大小。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于制作采用SIW结构的MEMS同轴滤波器的方法，其中，所述MEMS同轴滤波器的结构层圆片为SOI片，所述方法包括以下步骤:-对所述SOI片的背面进行ICP刻蚀，在二氧化硅层停止刻蚀；-将暴露的二氧化硅层移除；-对SOI片的正面进行ICP刻蚀；-将SOI片双面金属化，并制作端口结构和电耦合结构。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于制作MEMS同轴滤波器的方法，其中，所述MEMS同轴滤波器的结构层圆片为高阻硅片，所述方法包括以下步骤:-对所述高阻硅片的背面进行ICP刻蚀；-将经过ICP刻蚀的高阻硅片的背面金属化；-将经过金属化的高阻硅片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起；-对高阻硅片的正面进行ICP刻蚀；-将经过ICP刻蚀的高阻硅片正面金属化，并制作端口结构和电耦合结构。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于制作MEMS同轴滤波器的方法，其中，所述MEMS同轴滤波器的结构层圆片为SOI片，所述方法包括以下步骤:-对所述SOI片的背面进行ICP刻蚀，并在二氧化硅层停止刻蚀；-将暴露的二氧化硅层移除；-将经过ICP刻蚀的SOI片的背面金属化；-将经过金属化的SOI片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起；-对SOI片的正面进行ICP刻蚀，并在金属层停止刻蚀；-将经过ICP刻蚀的SOI片的正面金属化，并制作端口结构和电耦合结构。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：通过利用MEMS技术在硅片上制作同轴滤波器，结合了MEMS技术、同轴谐振器结构和SIW技术的优势，相较于现有的金属波导滤波器或SIW滤波器，根据本专利技术的实施例的MEMS同轴滤波器极大地减小了毫米波滤波器的尺寸并降低了成本，并且具有较高的加工精度，简化了毫米波滤波器的生产时间和成本。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1a示出了根据本专利技术的一个示例性的MEMS同轴滤波器的谐振器结构的俯视图；图1b示出了根据本专利技术的一个示例性的MEMS同轴滤波器的谐振器结构的俯视图；图2示出了根据本专利技术的一个实施例的采用SIW谐振器结构的MEMS同轴滤波器的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制作采用SIW结构的MEMS同轴滤波器的方法流程图；图4示出了根据本专利技术的一个示例的用于制作采用SIW结构的MEMS同轴滤波器的工艺流程图；图5示出了根据本专利技术的一个实施例的用于制作MEMS同轴滤波器的方法流程图；图6示出了根据本专利技术的一个示例的用于制作采用高阻硅片的MEMS同轴滤波器的工艺流程图；图7示出了一种用于制作本实施例的MEMS同轴滤波器的方法流程图；图8示出了根据本专利技术的一个示例的用于制作采用SOI片的MEMS同轴滤波器的工艺流程图；图9示出了根据本专利技术的一个实施例的具有电耦合结构的MEMS同轴滤波器的结构示意图。图10示出了根据本专利技术的一个示例的用于制作具有电耦合结构的MEMS同轴滤波器的工艺流程图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述MEMS同轴滤波器包括：/n两面抛光的结构层圆片；/n由金属壁或金属化通孔实现电壁的硅介质腔体；/n由金属化盲孔实现的内部同轴结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述MEMS同轴滤波器包括：
两面抛光的结构层圆片；
由金属壁或金属化通孔实现电壁的硅介质腔体；
由金属化盲孔实现的内部同轴结构。


根据权利要求1所述的MEMS同轴滤波器，其特征在于：所述MEMS同轴滤波器采用SIW谐振器结构，在SIW谐振器结构中心刻蚀盲孔，所述结构层圆片为SOI片。


根据权利要求1所述的MEMS同轴滤波器，其特征在于：所述结构层圆片为高阻硅片，所述MEMS同轴滤波器还包括承载片，所述高阻硅片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起。


根据权利要求1所述的MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述结构层圆片为SOI片，所述MEMS同轴滤波器还包括承载片，所述SOI片和承载片以圆片级键合的方式键合在一起。


根据权利要求1至4中任一项所述的MEMS同轴滤波器，其特征在于，在所述结构层圆片的正面具有哑铃形状的金属图案，所述金属图案位于两个谐振腔之间，用于产生电耦合；
其中，在电耦合金属图案下方，所述结构层圆片的背面，在金属化盲孔刻蚀步骤同时刻蚀孔或槽，以抑制两个谐振腔之间的磁耦合。


根据权利要求1至5中任一项所述的MEMS同轴滤波器，其特征在于，所述MEMS同轴滤波器的谐振频率基于以下任一种方式进行调节：
-改变硅介质腔体的大小；
-改变金属化盲孔的直径大小。

【专利技术属性】
技术研发人员：梅迪，朱其玉，
申请(专利权)人：上海诺基亚贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31