基於光子晶體的rf-mems開關的製作方法

2023-04-26 14:16:06

基於光子晶體的rf-mems開關的製作方法
【專利摘要】基於光子晶體的RF-MEMS開關，涉及一種RF-MEMS開關，本實用新型為解決現有RF-MEMS工作頻率範圍固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，對信號有較強幹擾，降低開關工作效率的問題。本實用新型包括矽襯底、二氧化矽層、兩個Al電極、介質層、金屬電極和傳輸線；二氧化矽層完全覆蓋在矽襯底的上表面上；二氧化矽層的上表面的兩側分別覆有一個Al電極；金屬電極為n型，金屬電極的兩端安裝在Al電極的上表面上；介質層覆在二氧化矽層的上表面的中間；二氧化矽層和介質層的中間覆有傳輸線；介質層為光子晶體結構，包括Si3N4介質層和SiO2介質層，兩種介質層並行交替排列。本實用新型用於RF-MEMS開關。
【專利說明】基於光子晶體的RF-MEMS開關【技術領域】[0001]本實用新型涉及一種基於光子晶體的RF-MEMS開關。【背景技術】[0002]RF射頻，Radio Frequency,簡稱RF。射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。[0003]所謂RF-MEMS是用MEMS技術加工的RF產品。RF-MEMS技術可望實現和MMIC的高度集成，使製作集信息的採集、處理、傳輸、處理和執行於一體的系統集成晶片(SOC)成為可能。按微電子技術的理念，不僅可以進行圓片級生產、產品批量化，而且具有價格便宜、體積小、重量輕、可靠性高等優點。RF-MEMS器件主要可以分為兩大類:一類稱為無源MEMS，其結構無可動零件；另一類稱為有源MEMS，有可動結構，在電應力作用下，可動零件會發生形變或移動。其關鍵加工技術分為四大類:平面加工技術、體矽腐蝕技術、固相鍵合技術、LIGA 技術。[0004]傳統RF-MEMS工作頻率範圍比較固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，容易產生諧波，對信號有較強幹擾，降低了開關工作效率。實用新型內容[0005]本實用新型目的是為了解決現有RF-MEMS工作頻率範圍固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，容易產生諧波，對信號有較強幹擾，降低了開關工作效率的問題，提供了一種基於光子晶體的RF-MEMS開關。[0006]本實用新型所述基於光子晶體的RF-MEMS開關，它包括矽襯底、二氧化矽層、兩個 Al電極、介質層、金屬電極和傳輸線；娃襯底位於最下端，二氧化娃層完全覆蓋在娃襯底的上表面上；二氧化娃層的上表面的兩側分別覆有一個Al電極；金屬電極為η型,金屬電極的兩端安裝在Al電極的上表面上；介質層覆在二氧化矽層的上表面的中間，介質層與二氧化娃層的寬相同，介質層與二氧化娃層的中心重合；二氧化娃層和介質層的中間覆有傳輸線.-^4 ，[0007]所述介質層為光子晶體結構，該光子晶體結構包括Si3N4介質層和SiO2介質層,並且Si3N4介質層和SiO2介質層並行交替排列。[0008]本實用新型的優點:本實用新型提出的一種基於光子晶體的RF-MEMS開關，通過在Si3N4介質層中均勻周期分布SiO2，形成光子晶體結構，回波損耗明顯降低，可有效抑制信號傳輸過程中產生的諧波，減小高次諧波幹擾，從而提高信號傳輸效率。【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1和圖2是本實用新型所述基於光子晶體的RF-MEMS開關的結構示意圖；[0010]圖3是【具體實施方式】四的結構示意圖；[0011]圖4是具體實施 方式二和【具體實施方式】三的結構示意圖；[0012]圖5是介質層為Si3N4時的微波參數；[0013]圖6是介質層為SiO2時的微波參數；[0014]圖7是本實用新型所述介質層的微波參數。【具體實施方式】[0015]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基於光子晶體 的RF-MEMS開關,它包括娃襯底1、二氧化娃層2、兩個Al電極3、介質層4、金屬電極5和傳 輸線6 ;娃襯底I位於最下端，二氧化娃層2完全覆蓋在娃襯底I的上表面上；二氧化娃層2 的上表面的兩側分別覆有一個Al電極3 ;金屬電極5為η型,金屬電極5的兩端安裝在Al 電極3的上表面上；介質層4覆在二氧化矽層2的上表面的中間，介質層4與二氧化矽層2 的寬相同，介質層4與二氧化矽層2的中心重合；二氧化矽層2和介質層4的中間覆有傳輸 線6 ;[0016]所述介質層4為光子晶體結構,該光子晶體結構包括Si3N4介質層和SiO2介質層， 並且Si3N4介質層和SiO2介質層並行交替排列。[0017]【具體實施方式】二:下面結合圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進 一步說明，Si3N4介質層和SiO2介質層並行交替排列,所述Si3N4介質層的寬度為25 μ m。[0018]【具體實施方式】三:下面結合圖4說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進 一步說明，Si3N4介質層和SiO2介質層並行交替排列，所述SiO2介質層的寬度為25 μ m。[0019]【具體實施方式】四:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進 一步說明，所述金屬電極5為η型，兩端為Al柱，上面懸掛的Al梁能夠沿著Al柱上下移動。[0020]【具體實施方式】五:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進 一步說明，所述傳輸線6為CPW共面波導。[0021]工作過程:在金屬電極5與矽襯底I之間加電壓，當金屬電極5向下運動時，與介 質層4接觸，信號通過金屬電極5導出；不加電壓，信號從開關一端傳到另一端。[0022]現有技術中，通常使用Si3N4作為介質材料，但通常回波損耗只能達到_24dB，即使 使用SiO2作為介質材料，也無法能達到_25dB，由於回波損耗反應了信號的傳輸特性，很大 程度上影響開關性能，所以希望將開關回波損耗降低到最小。而且諧波與基波差值很小，高 次諧波同樣會對信號產生幹擾。[0023]在本發明中，利用在Si3N4中周期分布SiO2,降低開關回波損耗，可達到_28dB，有 效抑制聞次諧波，從而提聞開關性能。[0024]如圖5所示，介質層為Si3N4，基波為-24.86dB，二次諧波為-20.2dB,回波損耗較 大，且差值僅為4.66dB。[0025]如圖6所示，介質層為SiO2，基波為-24.89dB, 二次諧波為-20.2dB,回波損耗較 大，且差值僅為4.69dB。[0026]如圖7所示，介質層為在Si3N4介質層中均勻周期分布SiO2，基波為_28dB，二次諧 波為-21.8dB,回波損耗較小，且差值達到6.2dB，有效抑制了諧波。[0027]在介質層中，Si3N4和SiO2周期排列，實驗表明，隨著周期增大，基波反射先變小後 變大，在周期為50 μ m時，回波損耗達到最小。所以選擇適當周期可有效抑制諧波產生，提 高信號傳輸效率。[0028]替換方案=Si3N4和SiO2介質層可採用貼片式，在貼片情況下，圓形較三角形和正 方形有較好的禁帶特性。
【權利要求】
1.基於光子晶體的RF-MEMS開關，其特徵在於，它包括矽襯底(I)、二氧化矽層(2)、兩 個Al電極(3)、介質層(4)、金屬電極(5)和傳輸線(6);娃襯底(I)位於最下端,二氧化娃層(2)完全覆蓋在矽襯底(I)的上表面上；二氧化矽層(2)的上表面的兩側分別覆有一個Al 電極(3);金屬電極(5)為η型,金屬電極(5)的兩端安裝在Al電極(3)的上表面上；介質 層(4 )覆在二氧化矽層(2 )的上表面的中間，介質層(4 )與二氧化矽層(2 )的寬相同，介質層(4)與二氧化矽層(2)的中心重合；二氧化矽層(2)和介質層(4)的中間覆有傳輸線(6)；所述介質層(4)為光子晶體結構，該光子晶體結構包括Si3N4介質層和SiO2介質層，並 且Si3N4介質層和SiO2介質層並行交替排列。
2.根據權利要求1所述基於光子晶體的RF-MEMS開關，其特徵在於，Si3N4介質層和 SiO2介質層並行交替排列,所述Si3N4介質層的寬度為25 μ m。
3.根據權利要求1所述基於光子晶體的RF-MEMS開關，其特徵在於，Si3N4介質層和 SiO2介質層並行交替排列,所述SiO2介質層的寬度為25 μ m。
4.根據權利要求1所述基於光子晶體的RF-MEMS開關，其特徵在於，所述金屬電極(5) 為η型，兩端為Al柱，上面懸掛的Al梁能夠沿著Al柱上下移動。
5.根據權利要求1所述基於光子晶體的RF-MEMS開關，其特徵在於，所述傳輸線(6)為 CPW共面波導。
【文檔編號】H01H59/00GK203398032SQ201320529312
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】宋明歆, 吳蕊 申請人:哈爾濱理工大學