[发明专利]RF MEMS 开关的互联结构的实现方法

说明书

技术领域

本发明属于射频微机电开关(RF MEMS Switch)的技术领域，具体涉及一种RF MEMS开关的互联结构的实现方法。

背景技术

射频微机电开关(RF MEMS Switch)作为近年来出现并逐渐受到重视的开关结构，具有插入损耗低、可与IC电路集成等优点，满足无线通讯技术高频化、微小型化的发展需求，具有广阔的应用前景。随着无线通讯(WirelessCommunication)技术进入射频尺度，射频微机电开关已逐渐取代传统的GaAsFET开关，成为射频开关(RF Switch)的发展方向。

近年来，人们开发了多种射频微机电开关结构。其中，利用表面硅工艺实现的横向开关(Lateral Switch)，通过电流加热多晶硅结构使之变形来实现开关驱动，具有驱动电压低(～3V)的优点，有利于实现和IC电路的集成，是具有实用化前景的优选方案之一。

然而，对于横向开关，驱动和接触结构之间的互联问题，是设计中的一大难点。目前，该互联主要通过额外淀积一层绝缘材料薄膜来实现，通常是氮化硅薄膜。这种方法存在两个严重问题：

1)氮化硅薄膜的应力会使开关结构发生翘曲变形，甚至使开关失效；

2)氮化硅薄膜和结构材料多晶硅之间的黏附性差，容易脱落，无法承受较高的机械力；从而会影响开关接触的稳定性，并降低开关的可靠性。

互联结构的设计难点，使开关加工工艺变得复杂，增加了成本，同时，降低了开关的工作性能和可靠性，严重影响该开关的应用前景和市场竞争力。

发明内容

本发明针对RF MEMS开关在驱动和接触区之间的互联问题，提供了一种RF MEMS开关的互联结构的实现方法。该方法可避免互联部分翘曲变形，同时，简化加工工艺，提高了结构的机械强度和稳定性。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种RF MEMS开关的互联结构的实现方法，利用一次多晶硅的生长，实现了RF MEMS开关的驱动、互联结构和接触部分的同时制备，RF MEMS开关的驱动和接触部分为掺杂的多晶硅，驱动和接触部分之间的互联结构为非掺杂多晶硅。

具体实现步骤包括：

1)在Si片衬底上，淀积绝缘层和牺牲层，并图形化牺牲层结构；

2)淀积多晶硅薄膜；

3)在多晶硅膜上覆盖掩蔽层，并图形化掩蔽层；

4)对多晶硅进行注入掺杂，掩蔽层下区域形成非掺杂多晶硅，没有掩蔽层覆盖的区域形成掺杂多晶硅；

5)去除掩蔽层，在多晶硅上淀积一层SiO₂膜；用退火激活掺杂杂质，然后去掉SiO₂膜；

6)图形化多晶硅，形成RF MEMS开关的接触部分、互联结构和驱动。

绝缘层可采用MEMS工艺中常用的绝缘材料，如氮化硅薄膜。牺牲层可采用SiO₂薄膜，生长方法可采用LPCVD或PECVD等。掩蔽层可选用光刻胶、SiO₂薄膜、氮化硅薄膜或SiC薄膜等。注入掺杂可采用IC工艺中常用的掺杂杂质如磷、硼或砷等。图形化多晶硅可采用ICP或RIE等方法。

本发明RF MEMS开关的驱动方法可以采用热电式、静电式或电磁式。

本发明RF MEMS开关的接触可以采用向前接触或向后接触。

本发明的技术效果：

本发明利用非掺杂的多晶硅作为RF MEMS开关驱动结构和接触结构之间的互联结构，在实现机械互联的同时，能够有效达到电学绝缘的效果。其方法和结构简单实用，简化了开关的加工工艺。该方法不需要额外淀积绝缘薄膜，避免了绝缘薄膜应力引入的翘曲变形，并提高互联结构的机械强度和可靠性。

具体包括：

1)利用一次多晶硅的生长，同时实现整个开关结构，包括驱动部分、接触部分和它们之间的互联结构；

2)利用多晶硅实现驱动部分和接触部分之间的机械互联；

3)利用非掺杂条件的多晶硅的高阻特性实现驱动部分和接触部分之间的电学绝缘。

实验结果：