翘板式RF MEMS开关设计与工艺研究

• 作 者: 刘茂哲
• 机 构: 中国科学院微电子研究所
• 出 处: 中国科学院微电子研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 射频微机电系统 翘板式开关 结构设计 制作工艺 牺牲层干燥

射频微机电系统(RF MEMS)开关在自动测试设备、无线通信、卫星基站和军用雷达等许多领域都有广泛的应用。本论文提出了一种新型的翘板式结构RF MEMS开关，通过对其深入研究得到了一系列有益结果。取得的主要成果如下：　　
1.本文完成了静电驱动单晶硅翘板式开关的理论分析、模拟仿真、工艺制作和测试工作。其中该开关驱动方式采用静电驱动；接触方式采用金属—金属接触；可动翘板材料选取无应力单晶硅。利用该结构可实现低驱动电压、高可靠性的RF MEMS开关；　　
2.本文设计了新型的基于单晶硅翘板式结构的RF MEMS开关，这是本文的创新之一。与现有的RF MEMS开关相比，该结构可以有效地缓解薄膜应力变形，实现回复力可调，提高开关的可靠性，同时在保持高隔离度的基础上实现较低的驱动电压。此外其单刀双掷的结构特点可以应用于频道选择。通过对可动翘板结构参数进行设计和性能优化，得到了开关的标准结构和优化结构；　　
3.开发了一整套用于制作翘板式结构RF MEMS开关的标准制作工艺，这是本文的重要创新之处。对应力匹配、体硅腐蚀及深槽刻蚀等关键工艺进行了深入研究，尤其是针对牺牲层干燥问题研制了一台超临界二氧化碳干燥设备，并且创新的提出了把该设备应用于半导体清洗；　　
4.对超临界干燥设备、共面波导设计和开关性能指标进行了测试验证，实验结果显示了超临界干燥设备和翘板式开关具有产业化的潜质。