[发明专利]微电子机械二选一微波开关及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提出了基于微电子机械系统(MEMS)技术的二选一微波开关，属 于微电子机械系统的技术范围。

背景技术

二选一微波开关广泛应用于T/R组件中的信号路由、相控阵天线中的开关 线型移相器和宽带调谐网络中。通常的做法是将PIN二极管和MESFET管等固 态器件集成于二选一微波开关网络中来实现二选一微波功能。本发明提出利用 射频微机械开关设计一种新的MEMS二选一微波开关，它既具有射频微机械(RF MEMS)开关插入损耗和回波损耗低、隔离度高、能量处理能力大、线性度好、 频带宽等优点，同时也便于集成制造，降低成本。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于MEMS技术的微电子机械二选 一微波开关及其制备方法，使其结构简单、隔离度高、静态功耗低，且便于集 成。

技术方案：本发明的微电子机械二选一微波开关通过制作两个结构相同 的MEMS膜结构，控制其中一个MEMS膜桥的下拉来完成交流信号的选择，

微机械二选一开关以砷化镓为衬底，第一微带线、第二微带线、第一锚区、 第一锚区、膜桥、电极采用金为材料制备在衬底上，此外还包含覆盖在第一微带 线、第二微带线和电极上的第一氮化硅介质层、第二氮化硅介质层、第三氮化硅 介质层以及在衬底背面生长的金层；其中，第一微带线、第二微带线分别位于电 极的两侧，而第一锚区、第二锚区则分布在开关结构的两侧；膜桥悬空横跨在电 极和第一微带线、第二微带线上面，并由第一锚区、第二锚区进行支撑。

该方法具体包括以下步骤：

第一步.准备衬底：选用未掺杂的半绝缘砷化镓作为衬底；

第二步.光刻微带线传输线及电极：涂光刻胶并光刻刻蚀出第一微带线、第 二微带线、电极、第一锚区、第二锚区的形状；

第三步.生成介质保护层：在膜桥的下方，分别在驱动电极和两侧的微带线 以及穿越微带线地线的驱动连接线上用PECVD工艺生长1000厚的第一氮化硅介 质层、第二氮化硅介质层、第三氮化硅介质层；

第四步.淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在GaAs衬底上涂覆2μm聚酰亚胺牺 牲层并进行光刻；然后光刻牺牲层，仅仅保留膜桥下方以及驱动连接线穿越微带 线底线部分上方的牺牲层；

第五步.溅射Ti/Au/Ti底金层：在聚酰亚胺牺牲层上溅射用于电镀的底金 (11)Ti/Au/Ti＝500/1500/300；

第六步.光刻并腐蚀Ti/Au/Ti底金层，形成腐蚀孔：腐蚀孔的尺寸选择为 8×8μm或者10×10μm；

第七步.电镀金：在55°氰基溶液中电镀金，电镀金层的厚度为1.4μm；

第八步.背面蒸金：在衬底背面蒸发金属Au；

第九步.释放牺牲层：先用丙酮溶液去除残余的光刻胶，然后用显影液溶解留 下的聚酰亚胺牺牲层，并用无水乙醇脱水，形成悬浮的膜桥。

有益效果：与传统的利用PIN二极管和MESFET管来实现的二选一微波相 比，这种新型的基于MEMS技术的二选一微波开关具有一下优点：

1、该结构由MEMS开关与微波传输线组成，全部是无源器件，不消耗 直流功率；

2、适用于微波频段，能在宽频带保持低的插入损耗，很好的隔离度 和线性度；

由于上述两点有点都是传统的二选一微波开关所无法比拟的，所以基于 MEMS技术的二选一微波开关具有很好的研究和应用价值。

附图说明

图1是二选一微波开关的原理图；

图2是二选一微波开关的功能示意图；

图3是二选一微波开关的俯视图；

图4是MEMS开关的A—A’面剖视图；

图5是二选一微波开关的工艺流程图；

具体实施方法：

如图1所示微电子机械结构以砷化镓为衬底、通过制作两个结构相同 的MEMS膜结构，控制其中一个MEMS膜桥的下拉来完成交流信号的选择，