一种欧姆接触式射频开关及其集成工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种欧姆接触式射频开关，包括绝缘材料衬底、下电极，还包括偏置线、金属桥及偏置电阻，所述金属桥的两端跨接在分开的ＣＰＷ地极上；所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻，对所述下电极进行驱动。本发明专利技术还对应提出一种欧姆接触式射频开关的集成工艺。本发明专利技术的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底，利用ＰＥＣＶＤ工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻，实现了偏置电阻的片上集成；同时通过特殊的工艺步骤，实现了欧姆接触式射频开关，使其保持了ＭＥＭＳ器件的可集成、偏置电路简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种采用MEMS (Microelectromechanical System,微电子机械系统)技术制作的欧姆 接触式RF ( Radio Freqency，射频)开关及其集成工艺。
技术介绍
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。与传统的FET或PIN二极 管构成的RF开关相比，利用MEMS技术设计制作的RF开关具有插 入损耗低、电功率消耗小、线性度高和传输信号失真小等独特的优点。 目前，RFMEMS开关主要有如下两种一种是如图la lb所示的金属膜桥式电容耦合RF开关，这种结 构的开关釆用两端支撑的对称桥式结构，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。由于上下电极之间的信号通路是由上下电极之间的电容构 成，因此这类开关通常只适合于10GHz以上的频率应用。另一种是如图2a 2b所示的悬臂梁欧姆接触式RF开关，其釆用 一端固定另一端自由的悬臂梁结构，通过控制金属臂的运动，完成金 属一金属触点间的导通或断开操作，从而完成信号的开关操作。由于 这种开关是直接通过欧姆接触来完成开关的导通与断开，因此，可以 应用于较低频率，直至直流信号的控制。对于欧姆接触式RF开关， 一个重要的问题是防止导通状态时，射频信号与驱动电极旁路之间的 串扰。为了避免这种串扰的发生，通常需要使用片外的偏置电阻，对射频信号与驱动电极旁路进行隔离，但是，这样就会降低MEMS器 件可集成，体积小的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种欧姆接触式RF开关及其集成工艺以解 决现有技术的欧姆接触式RF开关无法集成的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案提出一种欧姆接触式射频 开关，包括绝缘材料衬底、下电极，还包括偏置线、金属桥及偏置电 阻，所述金属桥的两端跨接在分开的CPW地极上； 所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻，对所述下电极 进行驱动。上述的欧姆接触式射频开关中，所述偏置电阻为使用PECVD制 备的非晶硅。上述的欧姆接触式射频开关中，所述绝缘材料衬底的材料为硅、 玻璃或陶瓷。本专利技术的技术方案还提出一种制备如上所述欧姆接触式射频开 关的集成工艺，所述工艺包括以下步骤(1) 对绝缘材料衬底进行清洗；(2) 利用PECVD工艺制备介质层，形成下接触点的形状；(3) 利用PECVD工艺制备非晶硅材料，并进行光刻，形成偏 置电阻；(4) 溅射铝，形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联； (5 ) PECVD所述介质材料，形成防止下电极与上电极之间导通的隔离层，并对所述非晶硅材料进行钝化；(6) 溅射粘附层及电镀金的种子层，并且进行电镀，形成共面波导；(7) 利用干式刻蚀方法或湿式刻蚀方法，对步骤(4)淀积的介质层进行局部刻蚀，露出Pad区域；(8) 旋涂聚酰亚胺并且光刻作为牺牲层；(9) 溅射种子层，电镀形成上电极；(10) 释放牺牲层，形成上电极悬浮结构的欧姆接触式射频开关。 上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中，所述介质层的材料选自氮化硅、氧化硅、氮氧化硅。上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中，所述干式刻蚀方法包括 反应粒子刻蚀。上述欧姆接触式射频开关的集成工艺中，所述湿式刻蚀方法包括 缓冲氢氟酸刻蚀。本专利技术的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底，利用 PECVD工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻，实现了偏置电阻的片 上集成；同时通过特殊的工艺步骤，实现了欧姆接触式RF开关，使 其保持了 MEMS器件的可集成、偏置电路简单等优点。附图说明图la为现有技术的金属膜对称桥式结构电容耦合RF开关结构示 意图lb为图la中A—A，处的剖面图2a为现有技术的悬臂梁欧姆接触式RF开关结构示意图； 图2b为图2a中B—B'处的剖面图3为本专利技术欧姆接触式RF开关的集成工艺实施例流程图； 图4a为本专利技术欧姆接触式RF开关实施例的俯视图； 图4b为图4a中C—C'处的剖面图； 图4c为图4a中D—D，处的剖面图。各图标号如下所示101金属桥，102地电极，103信号线，104介质层，105衬底； 202地电极，205衬底，206悬臂梁，207下电极，208介质层，209接触点，210信号线，211锚点；402地电极，406悬臂梁，407下电极，408信号线，410CPW地 电极411锚点，412 Pad (上表面没有氮化硅)，413偏置线，414偏 置电阻，415整片覆盖氮化硅(Pad处除外)，416金属桥。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 图3为本专利技术欧姆接触式RF开关的集成工艺实施例流程图，如 图所示，本实施例的集成工艺流程包括以下步骤 (1)对绝缘材料衬底进行清洗；(2 )禾'J用PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition,等离子体增强化学气相沉积)工艺制备氮化硅等介质材料，形成下接 触点的形状；从而在后续工艺中，可将共面波导的信号线上形成下接 触点；(3) 利用PECVD工艺制备非晶硅材料，并进行光刻，形成偏 置电阻；(4) 溅射铝，形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联；(5) PECVD所述介质材料，形成防止下电极与上电极之间导通 的隔离层，并对所述非晶硅材料进行钝化；(6) 溅射粘附层及电镀金的种子层，并且进行电镀，形成共面波导；(7) 利用RIE (Reactive Ion Etching,反应离子刻蚀)等刻蚀方 法，对步骤(4)淀积的介质层进行局部刻蚀，露出Pad区域；(8) 旋涂聚酰亚胺并且光刻作为牺牲层；(9) 溅射种子层，电镀形成上电极；(10) 释放牺牲层，形成上电极悬浮结构的欧姆接触式射频开关。 釆用上述实施例集成工艺制备的欧姆接触式RF开关如图4a 4c所示，包括利用硅或者玻璃、陶瓷等绝缘材料制备的衬底、下电极407。本专利技术实施例的欧姆接触式RF开关还包括使用PECVD制备的 非晶硅偏置电阻414,以及穿过CPW地电极402上的金属桥416连 接偏置电阻414及下电极407的偏置线413。本专利技术的技术方案使用玻璃、陶瓷等绝缘材料作为衬底，利用 PECVD工艺制作的非晶硅薄膜作为偏置电阻，以对射频信号与驱动 电极旁路进行隔离，从而实现了偏置电阻的片上集成；同时通过上述 提供的工艺步骤，实现了完整的欧姆接触式RF开关，使其保持了 MEMS器件可集成、偏置电路简单的优点。以上为本专利技术的最佳实施方式，依据本专利技术公开的内容，本领域 的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入 本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种欧姆接触式射频开关，包括绝缘材料衬底、下电极，其特征在于，还包括偏置线、金属桥及偏置电阻，　所述金属桥的两端跨接在分开的ＣＰＷ地极上；　所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻，对所述下电极进行驱动。

【技术特征摘要】
1、一种欧姆接触式射频开关，包括绝缘材料衬底、下电极，其特征在于，还包括偏置线、金属桥及偏置电阻，所述金属桥的两端跨接在分开的CPW地极上；所述偏置线穿过所述金属桥连接至所述偏置电阻，对所述下电极进行驱动。2、 如权利要求1所述的欧姆接触式射频开关，其特征在于，所 述偏置电阻为使用PECVD制备的非晶硅。3、 如权利要求1所述的欧姆接触式射频开关，其特征在于，所 述绝缘材料衬底的材料为硅、玻璃或陶瓷。4、 一种制备如权利要求1所述欧姆接触式射频开关的集成工艺， 其特征在于，所述工艺包括以下步骤(1 )对绝缘材料衬底进行清洗；(2) 利用PECVD工艺制备介质层，形成下接触点的形状；(3) 利用PECVD工艺制备非晶硅材料，并进行光刻，形成偏 置电阻；(4) 溅射铝，形成下电极、以及下电极与偏置电阻之间的互联...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽文，侯智昊，李志坚，刘红超，
申请(专利权)人：清华大学，上海得倍电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]