[发明专利]一种多电极线性可调节的MEMS电容器

说明书

技术领域

本发明属于射频微机电系统（RF MEMS）领域，具体涉及一种电容值线性可调节的MEMS电容器。

背景技术

射频微机电系统（RF MEMS）是用微加工工艺制作的，集微结构、微传感器、微执行器、信号处理和控制电路为一体的射频器件或系统，与传统固态器件相比，拥有显著的优势，例如功率耗散低、插入损耗小、可靠性高、品质因数高等。基于MEMS的开关和电容是射频应用中极为重要的元件，他们的机械结构能够对控制电路和信号电路进行隔离，并且防止射频信号对电容值产生调制作用，因此线性度很高。

电容元件广泛的应用于基于MEMS的器件中，例如可调滤波器、谐振器、传感器、可调天线等。常见的MEMS可调电容有两种基本形式，一种是调节上下电容极板间的间距来改变电容值，这种可调电容反应灵敏、Q值高、尺寸小，然而却有间距调节范围的限制，其上极板运动范围不能大于上下极板初始间距的三分之一，否则电容上极板会被迅速下拉，因此可调范围较小；另一种是调节电容的正对面积来改变电容值，典型的是应用插指状结构，通过改变指间正对面积来改变电容值，这种结构制作工艺复杂，电容值有限，电容的控制精度差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种电容值线性可调节的MEMS电容器，具有线性度高、变容范围大、可程控调节的特点。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种多电极线性可调节的MEMS电容器，包括：

介质衬底100；

设置于介质衬底100上的电容下极板300、第一锚点401、第二锚点402和多组控制电极，电容下极板300位于第一锚点401和第二锚点402之间，且相互分离，每组控制电极由对称分布于电容下极板300两侧的结构相同的a部分和b部分组成，a部分和b部分之间电气连接；

以及，

位于第一锚点401和第二锚点402上的电容上极板200。

所述第一锚点401和第二锚点402的高度不同，电容上极板200呈倾斜状态，沿电容上极板200倾斜下端向上端方向，对多组控制电极逐次加电压，每组控制电极上的电压均由低到高变化，使电容上极板200与电容下极板300之间的电容值呈近似线性的变化。在控制电极上施加控制电压时，电容上极板200在静电力作用下向电容下极板方向移动

所述相邻组的控制电极之间间距相等或者不相等。

所述控制电极为N组，N为正整数，控制电极上覆盖一层介质层，以实现与电容上极板200之间的电隔离。例如，所述N为10。

所述电容下极板300设置于电容上极板200的正下方中间位置，比电容上极板200小，电容下极板300上覆盖一层介质层，以实现与电容上极板200之间的电隔离。

所述第一锚点401和第二锚点402的高度相同，电容上极板200呈水平状态，沿电容上极板200中间向两端方向，对多组控制电极逐次加电压，每组控制电极上的电压均由低到高变化，使电容上极板200与电容下极板300之间的电容值呈近似线性的变化。

位于电容下极板300的中心部位有一组控制电极，其余各组控制电极沿该中心部位的控制电极对称，且相对称的两组控制电极之间电气连接。

本发明的优点是：电容上极板200呈倾斜状态，在控制电极上逐次加由小变大的电压时，电容上极板200由底端向高端逐渐下拉，可保证每一驱动电极在驱动时电容上极板200与驱动电极之间的初始间距均较小，以此保证每个控制电极上的下拉电压均处于一个较小的水平，减小了电荷注入发生的可能性，提高了器件可靠性，并且使电容器在将达到最大电容值时仍保持较好的线性度，扩大了可变电容的线性范围和变容比。

附图说明

图1为本发明的三维结构图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明部分电极上施加下拉电压后的侧视图。

图4为本发明的工艺流程图。

图5为本发明结构的一个变形结构的三维结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。