论文部分内容阅读
射频微机电滤波器(RF MEMS Filter)是一种使用MEMS技术制作的基于机械振动的高性能射频滤波器件，输入的电学信号通过机电耦合转化为机械振动，滤波功能在机械域完成，之后再将机械信号转化为电学信号输出，因而具有非常好的频率选择特性。RFMEMS滤波器的制作工艺与IC兼容，因而有望取代传统的高性能分立器件，提高无线通信系统的集成度，使无线通信系统向小型化、低成本、和高集成度方向进一步发展，因而RFMEMS滤波器具有很高的科研价值和研究意义。 本论文充分调研了MEMS谐振器件原理和制作技术，结合课题需求，重点研究了基于微电子表面加工工艺的多晶硅双端固支梁RFMEMS滤波器，针对器件原理和设计方法、器件的制作工艺中的关键技术、表征方法等展开了较为详细的研究，以期制作出高性能的射频MEMS滤波器件，为器件的实用化提供技术积累和实验支持。本论文的具体研究内容如下: (1)设计中心频率f0＞30 MHz，带宽BW＜1 MHz的双端固支梁结构的RFMEMS滤波器，建立器件的集总机械模型和等效电路模型，通过理论计算和仿真优化器件的设计参数。 (2)设计工艺完成器件的制作，对器件工艺中的失效因素进行了分析和解决，重点研究了其中的几个关键工艺，包括低应力结构层多晶硅的生长和退火条件、释放工艺中多晶硅电化学腐蚀的保护、释放后器件干燥过程中消除毛细力吸附、器件制作完成后的静电防护以及存储环境要求等。 (3)研究了穿通电容对器件性能和表征的影响，提出一种基于极坐标的数据分析方法以直观的分析器件的性能和质量。针对穿通电容问题提出了相应的表征方案，主要有差分法、混频法以及去嵌等，并对复杂表征方法进行了简化近似。通过仿真优化了器件结构，使用低阻接地机制大大降低了穿通电容的影响，结合改进后的低应力多晶硅工艺和释放工艺成功制作了f0约40 MHz，带宽BW约800 kHz的多晶硅双端固支梁RFMEMS滤波器，并对其性能进行了分析。