硅、金属、介质膜桥射频微机电系统开关技术方案

本发明专利技术公开了一种硅、金属、介质膜桥ＲＦ ＭＥＭＳ开关，其活动桥由支架和硅梁、介质膜、金属膜（同时也是上电极）组成，介质膜制备在活动桥上，而不是制备在信号电极上。采用本发明专利技术的技术方案，消除了介质层制备在传输线上引起的信号传输损耗，减小ＲＦ ＭＥＭＳ开关的插入损耗；以硅为桥膜，提高ＲＦ ＭＥＭＳ开关的开关性能、使用寿命和可靠性，也便于实现ＲＦ ＭＥＭＳ开关的制备工艺与ＩＣ工艺的兼容。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路技术和微机电系统(简称MEMS)
，尤其是采用MEMS技术设计制作的射频(RF)开关。采用微机电系统(简称MEMS)技术设计制作的射频(RF)开关具有插入损耗低、电功率消耗小等独特的优点。RF开关是无线通讯等电子电路系统的最基本元件之一，在雷达探测、无线通讯等方面的应用十分广泛；以微型化、高功能密度为发展方向的新一代信息技术呼唤新一代高性能元器件。与传统的FET或PIN二极管构成的开关相比，RF MEMS开关具有插入损耗低、电功率消耗和传输信号失真小等优点。但关键的技术指标有待进一步开发、提高。与本专利技术最接近的同类技术有如下两种一种是如附图1所示的悬臂梁式RF开关，其采用一端固定另一端自由的悬臂(弹性)梁结构。这种开关通常有一个金属臂，通过控制金属臂的运动，完成金属-金属触点间的导通或断开操作。另一种是如附图2所示的金属膜桥式RF开关，这种结构的开关采用两端支撑的桥式结构，当在上电极和下电极之间加上直流电压时，由于在电极之间的静电吸引力，作为桥的金属薄膜朝下弯曲，当电压达到一定程度，膜弯曲到达下电极，这样形成通路，为了在隔离直流的同时实现交流信号的导通，在下电极的上面加了一层介质膜。这种开关将介质层制备在传输线上，从而引起一定的信号传输损耗；此外，以金属为桥膜，其机械特性和开关的可靠性不太理想；桥膜支架要用电镀等特殊工艺制作，难于实现RF MEMS开关的制备工艺与IC工艺的兼容，实现大批量生产困难。总体说来，RF MEMS开关是还没有成熟的技术。本专利技术的目的是在现有RF MEMS开关的技术路线的基础上，引入新型桥膜结构，开发低成本、高性能，可大批量生产的RF MEMS开关。本专利技术的RF MEMS开关，由活动桥、信号电极、地电极和低损耗衬底组成，其特点是活动桥由支架和硅梁、介质膜、金属膜(同时也是上电极)组成，介质膜制备在活动桥上，而不是制备在信号电极上。采用本专利技术的技术方案，将介质层制备在桥膜上，消除了介质层制备在传输线上引起的信号传输损耗，进一步减小RF MEMS开关的插入损耗。以硅为桥膜，充分利用硅远比金属优越的机械特性，从而提高RF MEMS开关的开关性能、使用寿命和可靠性，同时便于实现RF MEMS开关的制备工艺与IC工艺的兼容，有望实现大批量生产，降低成本。 附图说明图1为现有悬臂梁式RF开关的结构示意图；图2为现有金属膜桥式RF开关结构示意图；图3为本专利技术的硅、金属、介质膜桥RF MEMS开关结构示意图。图中，11-悬臂梁(同时也是上电极)，2-地电极，3-衬底，14-信号电极，16-控制电极，21-支架与金属膜桥(同时也是上电极)，310-支架与硅梁，311-金属膜(同时也是上电极)，24-信号电极(同时也是控制电极，或称下电极)。实施例如附图3所示，本专利技术的RF MEMS开关由支架和硅梁(310)、介质膜(5)、金属膜(同时也是上电极)(311)组成的硅、金属、介质膜活动桥、信号电极(同时也是控制电极，或称下电极)(24)、地电极(2)和低损耗衬底(3)组成，介质层制备在活动桥上，而不是制备在信号电极(同时也是控制电极，或称下电极)(24)上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅、金属、介质膜桥ＲＦ ＭＥＭＳ开关，由活动桥、信号电极、地电极和低损耗衬底组成，其特征是活动桥由支架和硅梁、介质膜、金属膜（同时也是上电极）组成，介质膜制备在活动桥上，而不是制备在信号电极上。

【技术特征摘要】
1．一种硅、金属、介质膜桥RF MEMS开关，由活动桥、信号电极、地电极和低损耗衬底组成，其特征是活...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玉丰，张锦文，郝一龙，张大成，王阳元，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]