專利名稱：雙通道射頻mems開關(guān)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻開關(guān)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙通道多用途微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS) 開關(guān)及其制造方法。
背景技術(shù)：
射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMQ開關(guān)是利用MEMS技術(shù)的射頻元件中最為基礎(chǔ)的一種，通常被用于無線通信終端、信號(hào)傳輸?shù)认到y(tǒng)中。由于通信技術(shù)所采用的頻率越來越高， 相比于傳統(tǒng)的固態(tài)射頻開關(guān)，射頻MEMS開關(guān)具有更大的線性響應(yīng)范圍、更低的微波損耗以及與IC工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)。典型的射頻MEMS開關(guān)具有3個(gè)主要組成部分即微機(jī)械模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，以及微波信號(hào)傳輸模塊。其中，所述微機(jī)械模塊依靠驅(qū)動(dòng)模塊提供的動(dòng)力能夠在兩個(gè)不同位置進(jìn)行移動(dòng)，分別對應(yīng)于開關(guān)的斷開位置和閉合位置。當(dāng)微機(jī)械模塊處于斷開位置時(shí)，相對于射頻信號(hào)不能通過開關(guān)進(jìn)行傳輸，而微機(jī)械部分處于閉合位置時(shí)，射頻信號(hào)能通過開關(guān)傳輸?shù)较录?jí)電路中。所述驅(qū)動(dòng)模塊主要的作用是將開關(guān)外部能量(一般情況是通過施加電壓)轉(zhuǎn)換成靜電力、壓電、電磁、電熱等形式，驅(qū)動(dòng)微機(jī)械模塊的運(yùn)動(dòng)。所述微波信號(hào)傳輸模塊一般有兩種形式常開式，平時(shí)微波信號(hào)可以通過，施加偏置電壓后，微波信號(hào)斷開；常閉式，平時(shí)微波信號(hào)不能導(dǎo)通，施加偏置電壓后，微波信號(hào)則可以通過開關(guān)。在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的射頻MEMS開關(guān)主要有橋膜式和懸臂梁式開關(guān)兩種類型，例如中國專利申請?zhí)?00420111505. 7公開的串聯(lián)式射頻MEMS開關(guān)，以及中國專利申請?zhí)?200810102777. 3 —種應(yīng)用于低頻段的高隔離度寬帶RF MEMS開關(guān)電路。但是傳統(tǒng)的射頻 MEMS存在以下問題第一，傳統(tǒng)的射頻MEMS開關(guān)只能用一個(gè)甚至多個(gè)微機(jī)械模塊來控制一個(gè)微波傳輸線，此類開關(guān)如果要控制兩個(gè)或者兩個(gè)以上的微波信號(hào)傳輸線則是依靠開關(guān)陣列來實(shí)現(xiàn)。第二，上述開關(guān)中，采用靜電力驅(qū)動(dòng)的開關(guān)所需要的驅(qū)動(dòng)電壓很高，一般大于 20V。第三，上述開關(guān)一般采用金屬作為橋膜(可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu))，由于金屬的楊氏模量低于硅，且在目前工藝條件下不能制作出很厚的金屬橋膜厚度，從而使可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的剛度降低，從而增大了開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)及其制造方法，以實(shí)現(xiàn)利用左右兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電極對單個(gè)可動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可以各自獨(dú)立的控制兩個(gè)信號(hào)傳輸通道，可以組成多種傳輸模式以及利用可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)降低驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)采用單晶硅材料，還能消除殘余應(yīng)力及縮短開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)及其制造方法，其中，所述雙通道射頻MEMS開關(guān)至少包括基座，其周緣具有多個(gè)引腳；襯底，設(shè)置在所述基座上，所述襯底上表面的相對兩側(cè)分別凸設(shè)有呈矩形的第一下電極及第二下電極，鄰近所述第一下電極的縱向外緣具有第一微波傳輸線，鄰近所述第二下電極的縱向外緣具有第二微波傳輸線，所述第一下電極的一橫向外緣連接有第一下電極焊盤，所述第二下電極的一橫向外緣連接有第二下電極焊盤，位于所述第一下電極與第二下電極之間并鄰近所述第一下電極及第二下電極的橫向外緣的相對兩側(cè)分別具有第一錨點(diǎn)及第二錨點(diǎn)，且所述第一錨點(diǎn)連接有一錨點(diǎn)焊盤，其中，所述第一、第二下電極焊盤及錨點(diǎn)焊盤分別藉由一金屬引線與所述基座的引腳相連接；以及可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述襯底上，包括具有固定端及可動(dòng)端的第一及第二折疊梁，所述第一及第二折疊梁的固定端分別與第一錨點(diǎn)與第二錨點(diǎn)連接，所述第一及第二折疊梁的可動(dòng)端分別連接于一十字梁之中心位置的縱向兩側(cè)，所述十字梁的橫向兩側(cè)分別連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第一下電極上側(cè)的第一上電極以及對應(yīng)懸設(shè)于所述第二下電極上側(cè)的第二上電極，所述第一上電極的縱向外緣通過第一彈性臂連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第一微波傳輸線的上側(cè)用以接觸所述第一傳輸線的第一觸點(diǎn)，所述第二上電極的縱向外緣通過第二彈性臂連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第二微波傳輸線的上側(cè)用以接觸所述第二微波傳輸線的第二觸點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，該方法至少包括以下步驟 1)提供一表面絕緣的襯底，于其上表面沉積一金層，并通過光刻及金屬腐蝕工藝將其圖形化，以于所述襯底的上表面形成第一下電極、第二下電極、第一微波傳輸線、第二微波傳輸線、第一下電極焊盤、第二下電極焊盤、錨點(diǎn)焊盤及錨點(diǎn)區(qū)域的金層；幻提供一單晶硅片， 在其下表面通過光刻和腐蝕工藝，制作對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域的凸臺(tái)，接著通過化學(xué)沉積、光刻及腐蝕工藝制作出第一上電極、第二上電極、第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)區(qū)域的絕緣層；幻采用金屬濺射、光刻和金屬腐蝕工藝在所述單晶硅片對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域凸臺(tái)的表面制作一層金層；4)利用鍵合工藝將所述單晶硅片與襯底鍵合在一起，并通過減薄工藝將所述單晶硅片減薄到預(yù)定厚度，以制備出雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片；以及幻提供一個(gè)具有多個(gè)引腳的基座，將劃片后的雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片固定在所述基座上，通過打線的工藝以使所述第一電極焊盤、第二電極焊盤和錨點(diǎn)焊盤分別藉由一金屬引線與所述基座的引腳相連接，將所述第一、第二微波傳輸線與射頻轉(zhuǎn)接頭連接。如上所述，本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)及其制造方法，利用左右兩對獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電極對單個(gè)可動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)(即一個(gè)可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)和兩對驅(qū)動(dòng)電極)，來實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)微波信號(hào)線進(jìn)行各自獨(dú)立的控制，不但可以各自獨(dú)立的控制兩個(gè)信號(hào)傳輸通道，組成多種傳輸模式；還能利用可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)降低驅(qū)動(dòng)電壓；此外，采用體硅作為可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)層，降低殘余應(yīng)力的同時(shí)也縮短了開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間；再者，本發(fā)明的制造方法制造的雙通道射頻MEMS開關(guān)可用于批量生產(chǎn)，不僅使得雙通道射頻MEMS開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓低于 10V，還可以通過鍵合工藝使可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)減少因殘留應(yīng)力而發(fā)生的彎曲現(xiàn)象，提高成品率，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本。
圖1顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)中基座的側(cè)向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)中襯底的俯視圖。圖3A及圖;3B顯示為本發(fā)明中襯底的微波傳輸線在不同實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)中可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5A至圖5C顯示為本發(fā)明中可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的折疊梁在不同實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6A及圖6B顯示為本發(fā)明中可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)在不同實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7A顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片的俯視圖。圖7B顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片的側(cè)向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖8顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)的側(cè)向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)手段，但并非用以限制本發(fā)明的范疇。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供本領(lǐng)域技術(shù)人員的了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上、下”及“一”等的用語，也是僅為便于敘述的明了， 而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下， 當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。本發(fā)明提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)1，包括基座11、襯底12、以及可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)13。請參閱圖1，顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)中基座的側(cè)向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，所述基座11的周緣具有多個(gè)引腳111。請參閱圖2，顯示為本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)中襯底的俯視圖，如圖所示，所述襯底12設(shè)置在所述基座11上，所述襯底12的上表面形成有第一下電極121、第二下電極 122、第一微波傳輸線123、第二微波傳輸線124、第一下電極焊盤125、第二下電極焊盤126、 第一錨點(diǎn)127、第二錨點(diǎn)128、以及錨點(diǎn)焊盤129。在本實(shí)施方式中，所述襯底12的材料為單晶硅，所述襯底12的表面形成有絕緣層 120，具體地，所述絕緣層120例如為SiO2層。但并不局限于此，在其他的實(shí)施例中，所述襯底12的材料還可以為玻璃、或氮化鎵等非硅材料。所述第一下電極121及第二下電極122分別凸設(shè)于所述襯底12上表面的相對兩側(cè)，并均呈矩形結(jié)構(gòu)。所述第一微波傳輸線123鄰近所述第一下電極121的縱向外緣。所述第二微波傳輸線1 鄰近所述第二下電極122的縱向外緣，于本實(shí)施方式中，所述第二微波傳輸線1 與所述第一微波傳輸線123相對平行布設(shè)，在本實(shí)施例中，所述第一微波傳輸線123及第二微波傳輸線124為微帶線或共面波導(dǎo)。需要特別說明的是，在本實(shí)施例中，所述雙通道射頻MEMS開關(guān)1為電容式，所述第一微波傳輸線123上對應(yīng)所述第一觸點(diǎn)133的金屬導(dǎo)線為連續(xù)的物理形態(tài)，如圖3A所示。 所述第一觸點(diǎn)133的下表面具有一絕緣層1331。如圖6A所示。但并不局限于此，在另一種實(shí)施例中，所述雙通道射頻MEMS開關(guān)1為電阻式，所述第一微波傳輸線123上對應(yīng)所述第一觸點(diǎn)133的金屬導(dǎo)線為斷開的物理形態(tài)，如圖:3B所示。相應(yīng)地，所述第一觸點(diǎn)133下表面具有一絕緣層1331，且所述絕緣層表面覆蓋有一金屬層1332。如圖6B所示。再請參閱圖2，所述第一下電極121的一橫向外緣連接有第一下電極焊盤125，所述第二下電極122的一橫向外緣連接有第二下電極焊盤126，位于所述第一下電極121與第二下電極122之間并鄰近所述第一下電極121及第二下電極122的橫向外緣的相對兩側(cè)分別具有第一錨點(diǎn)127及第二錨點(diǎn)128，且所述第一錨點(diǎn)127連接有一錨點(diǎn)焊盤129。具體地，所述襯底11的第一及第二錨點(diǎn)127、1 通過金硅鍵合或硅玻璃鍵合的鍵合工藝固定在襯底11表面絕緣層120上。請參閱圖8，如圖所示，所述第一、第二下電極焊盤125、1沈及錨點(diǎn)焊盤1 分別藉由一金屬引線14與所述基座11的引腳111相連接。請參閱圖4、圖7A、圖7B、以及圖8，如圖所示，所述可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)13設(shè)置在所述襯底12上，具體地，所述襯底11的第一及第二錨點(diǎn)127、1 分別與第一及第二折疊梁135、 136的固定端137、138相連接。所述可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)13包括形成在其下表面的第一及第二折疊梁135、136的固定端137、138，第一折疊梁135、第二折疊梁136、十字梁140，第一上電極131、第二上電極 132、第一觸點(diǎn)133、第二觸點(diǎn)134、第一彈性臂130、第二彈性臂139。在本實(shí)施方式中，所述第一及第二折疊梁135、136的固定端137、138呈凸臺(tái)結(jié)構(gòu)。 在本實(shí)施方式中，所述第一折疊梁135及第二折疊梁136為互相對稱結(jié)構(gòu)，具體地，所述第一折疊梁135及第二折疊梁136呈相互對稱的弓字形結(jié)構(gòu)，呈如圖5A所示。但并不局限于此，在其他的實(shí)施方式中，所述第一折疊梁135及第二折疊梁136呈如圖5B所示的幾字形結(jié)構(gòu)，或者如圖5C所示的Z字形結(jié)構(gòu)。所述第一上電極131連接于所述十字梁140的橫向一側(cè)，并對應(yīng)懸設(shè)于所述第一下電極121的上側(cè)，所述第二上電極132連接于所述十字梁140的橫向另一側(cè)，并對應(yīng)懸設(shè)于所述第二下電極122的上側(cè)。相應(yīng)地，所述第一上電極131及第二上電極132形同所述第一下電極121及第二下電極122亦呈矩形結(jié)構(gòu)。所述第一上電極131的縱向外緣連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第一微波傳輸線123的上側(cè)用以接觸所述第一微波傳輸線123的第一觸點(diǎn)133，所述第二上電極132的縱向外緣連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第二微波傳輸線1 的上側(cè)用以接觸所述第二微波傳輸線IM的第二觸點(diǎn)134。在本實(shí)施方式中，所述第一觸點(diǎn)133由第一彈性臂130連接于所述第一上電極131 的縱向外緣，所述第二觸點(diǎn)134由第二彈性臂139連接于所述第二上電極132的縱向外緣， 用以在所述第一觸點(diǎn)133或第二觸點(diǎn)134電極受到驅(qū)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)其與微波傳輸線的接觸或分離。在本實(shí)施例中，所述雙通道射頻MEMS開關(guān)1為電容式，所述第一觸點(diǎn)133的下表面具有一絕緣層1331。如圖6A所示。但并不局限于此，在另一種實(shí)施例中，所述第一觸點(diǎn) 133下表面具有一絕緣層1331，且所述絕緣層表面覆蓋有一金屬層1332。如圖6B所示。上述的雙通道射頻MEMS開關(guān)1利用左右兩對獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電極對單個(gè)可動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)微波信號(hào)線進(jìn)行各自獨(dú)立的控制，不但可以各自獨(dú)立的控制兩個(gè)信號(hào)傳輸通道，組成多種傳輸模式，還能利用可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)降低驅(qū)動(dòng)電壓；此外，采用體硅作為可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)層，大大地降低殘余應(yīng)力的同時(shí)也縮短了開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明還提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，需要說明的是，結(jié)合上述雙通道射頻MEMS開關(guān)所提供的圖示，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過以下描述應(yīng)該可以了解本發(fā)明雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法的原理及功效。所述雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法至少包括以下步驟首先，提供一表面絕緣的襯底，于其上表面沉積一金層，并通過光刻及金屬腐蝕工藝將其圖形化，以于所述襯底的上表面形成第一下電極、第二下電極、第一微波傳輸線、第二微波傳輸線、第一下電極焊盤、第二下電極焊盤、錨點(diǎn)焊盤及錨點(diǎn)區(qū)域的金層，在本實(shí)施例中，所述襯底的材料為單晶硅、玻璃、或氮化鎵。在具體的實(shí)施過程中，所述襯底的材料為單晶硅時(shí)，采用整個(gè)襯底直接熱氧形成氧化硅絕緣層，或者在所述襯底正面上化學(xué)沉積氮化硅或氧化硅絕緣層。在本實(shí)施例中，所述第一下電極、第二下電極、第一微波傳輸線和第二微波傳輸線的制作方法，為采用濺射或蒸發(fā)金屬層后利用金屬腐蝕工藝腐蝕出所需結(jié)構(gòu)，或者采用濺射金屬種子層后利用電鍍工藝電鍍出所需的結(jié)構(gòu)。其次，提供一單晶硅片，在其下表面通過光刻和腐蝕工藝，制作對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域的凸臺(tái)，接著通過化學(xué)沉積、光刻及腐蝕工藝制作出第一上電極、第二上電極、第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)區(qū)域的絕緣層，在本實(shí)施例中，制作對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域的凸臺(tái)為采用濕法腐蝕或者干法刻蝕方法制備。所述第一上電極、第二上電極、第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)區(qū)域的絕緣層為采用熱氧方法或化學(xué)沉積方法制備。然后，采用金屬濺射、光刻和金屬腐蝕工藝在所述單晶硅片對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域凸臺(tái)的表面制作一層金層，在本實(shí)施例中，當(dāng)制作的雙通道射頻MEMS開關(guān)為電阻式時(shí)，還包括在所述第一觸點(diǎn)、第二觸點(diǎn)絕緣層表面制作一層金屬的步驟。接著，利用鍵合工藝將所述單晶硅片與襯底鍵合在一起，并通過減薄工藝將所述單晶硅片減薄到預(yù)定厚度，以制備出雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片，在本實(shí)施例中，所述襯底和單晶硅片的鍵合工藝為金硅鍵合工藝、銅錫鍵合工藝或硅玻璃陽極鍵合工藝。所述單晶硅片的上表面減薄工藝為采用KOH溶液腐蝕或TMAH溶液腐蝕工藝，或采用磨片減薄拋光工藝。在具體的實(shí)施過程中，還包括一采用KOH溶液腐蝕、TMAH溶液腐蝕、或等離子刻蝕的方法釋放可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的步驟。最后，提供一個(gè)具有多個(gè)引腳的基座，將劃片后的雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片固定在所述基座上，通過打線的工藝以使所述第一電極焊盤、第二電極焊盤和錨點(diǎn)焊盤分別藉由一金屬引線與所述基座的引腳相連接，將所述第一、第二微波傳輸線與射頻轉(zhuǎn)接頭連接。綜上所述，本發(fā)明的雙通道射頻MEMS開關(guān)及其制造方法，利用左右兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電極對單個(gè)可動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)(即一個(gè)可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極)，來實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)微波信號(hào)線進(jìn)行各自獨(dú)立的控制，不但可以各自獨(dú)立的控制兩個(gè)信號(hào)傳輸通道，組成多種傳輸模式；還能利用可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)降低驅(qū)動(dòng)電壓；此外，采用體硅作為可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)層，降低殘余應(yīng)力的同時(shí)也縮短了開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間；再者，本發(fā)明的制造方法制造的雙通道射頻MEMS開關(guān)可用于批量生產(chǎn)，不僅使得雙通道射頻MEMS開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓低于 10V，還可以通過鍵合工藝使可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)減少因殘留應(yīng)力而發(fā)生的彎曲現(xiàn)象，提高成品率，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于，至少包括基座，其周緣具有多個(gè)引腳；襯底，設(shè)置在所述基座上，所述襯底上表面的相對兩側(cè)分別凸設(shè)有呈矩形的第一下電極及第二下電極，鄰近所述第一下電極的縱向外緣具有第一微波傳輸線，鄰近所述第二下電極的縱向外緣具有第二微波傳輸線，所述第一下電極的一橫向外緣連接有第一下電極焊盤，所述第二下電極的一橫向外緣連接有第二下電極焊盤，位于所述第一下電極與第二下電極之間并鄰近所述第一下電極及第二下電極的橫向外緣的相對兩側(cè)分別具有第一錨點(diǎn)及第二錨點(diǎn)，且所述第一錨點(diǎn)連接有一錨點(diǎn)焊盤，其中，所述第一、第二下電極焊盤及錨點(diǎn)焊盤分別藉由一金屬引線與所述基座的引腳相連接；以及可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述襯底上，包括具有固定端及可動(dòng)端的第一及第二折疊梁， 所述第一及第二折疊梁的固定端分別與第一錨點(diǎn)與第二錨點(diǎn)連接，所述第一及第二折疊梁的可動(dòng)端分別連接于一十字梁之中心位置的縱向兩側(cè)，所述十字梁的橫向兩側(cè)分別連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第一下電極上側(cè)的第一上電極以及對應(yīng)懸設(shè)于所述第二下電極上側(cè)的第二上電極，所述第一上電極的縱向外緣通過第一彈性臂連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第一微波傳輸線的上側(cè)用以接觸所述第一傳輸線的第一觸點(diǎn)，所述第二上電極的縱向外緣通過第二彈性臂連接有對應(yīng)懸設(shè)于所述第二微波傳輸線的上側(cè)用以接觸所述第二微波傳輸線的第二觸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述襯底的材料為單晶硅、玻璃、或氮化鎵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述襯底的表面形成有絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述襯底的第一及第二錨點(diǎn)通過金硅鍵合或硅玻璃鍵合的鍵合工藝固定在襯底表面絕緣層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述第一微波傳輸線及第二微波傳輸線為微帶線或共面波導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述雙通道射頻MEMS開關(guān)為電阻式，所述第一微波傳輸線及第二微波傳輸線上對應(yīng)所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的金屬導(dǎo)線為斷開的物理形態(tài)，所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的下表面具有一絕緣層，且所述絕緣層表面覆蓋有一金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述雙通道射頻MEMS開關(guān)為電容式，所述第一微波傳輸線及第二微波傳輸線上對應(yīng)所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的金屬導(dǎo)線為連續(xù)的物理形態(tài)，所述第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)的下表面具有一絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述第一折疊梁及第二折疊梁為互相對稱結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)，其特征在于所述第一折疊梁及第二折疊梁呈Z字形結(jié)構(gòu)、幾字形結(jié)構(gòu)、或弓字形結(jié)構(gòu)。
10.一種雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于，至少包括以下步驟1)提供一表面絕緣的襯底，于其上表面沉積一金層，并通過光刻及金屬腐蝕工藝將其圖形化，以于所述襯底的上表面形成第一下電極、第二下電極、第一微波傳輸線、第二微波傳輸線、第一下電極焊盤、第二下電極焊盤、錨點(diǎn)焊盤及錨點(diǎn)區(qū)域的金層；2)提供一單晶硅片，在其下表面通過光刻和腐蝕工藝，制作對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域的凸臺(tái)， 接著通過化學(xué)沉積、光刻及腐蝕工藝制作出第一上電極、第二上電極、第一觸點(diǎn)及第二觸點(diǎn)區(qū)域的絕緣層；3)采用金屬濺射、光刻和金屬腐蝕工藝在所述單晶硅片對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域凸臺(tái)的表面制作一層金層；4)利用鍵合工藝將所述單晶硅片與襯底鍵合在一起，并通過減薄工藝將所述單晶硅片減薄到預(yù)定厚度，以制備出雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片；以及5)提供一個(gè)具有多個(gè)引腳的基座，將劃片后的雙通道射頻MEMS開關(guān)芯片固定在所述基座上，通過打線的工藝以使所述第一電極焊盤、第二電極焊盤和錨點(diǎn)焊盤分別藉由一金屬引線與所述基座的引腳相連接，將所述第一、第二微波傳輸線與射頻轉(zhuǎn)接頭連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟1)中，所述襯底的材料為單晶硅、玻璃、或氮化鎵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟1)中的襯底的材料為單晶硅時(shí)，采用整個(gè)襯底直接熱氧形成氧化硅絕緣層，或者在所述襯底正面上化學(xué)沉積氮化硅或氧化硅絕緣層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟1)中，所述第一下電極、第二下電極、第一微波傳輸線和第二微波傳輸線的制作方法，為采用濺射或蒸發(fā)金屬層后利用金屬腐蝕工藝腐蝕出所需結(jié)構(gòu)，或者采用濺射金屬種子層后利用電鍍工藝電鍍出所需的結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟2)中，制作對應(yīng)所述錨點(diǎn)區(qū)域的凸臺(tái)為采用濕法腐蝕或者干法刻蝕方法制備。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟2)中，所述第一上電極、第二上電極、第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)區(qū)域的絕緣層為采用熱氧方法或化學(xué)沉積方法制備。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟3)中，當(dāng)制作的雙通道射頻MEMS開關(guān)為電阻式時(shí)，還包括在所述第一觸點(diǎn)、第二觸點(diǎn)絕緣層表面制作一層金屬的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟4)中，所述襯底和單晶硅片的鍵合工藝為金硅鍵合工藝、銅錫鍵合工藝或硅玻璃陽極鍵合工乙ο
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟4)中，所述單晶硅片的上表面減薄工藝為采用KOH溶液腐蝕或TMAH溶液腐蝕工藝，或采用磨片減薄拋光工藝。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙通道射頻MEMS開關(guān)的制造方法，其特征在于于所述步驟4)中，還包括采用KOH溶液腐蝕、TMAH溶液腐蝕、或等離子刻蝕的方法釋放可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙通道射頻MEMS開關(guān)及其制造方法，該雙通道射頻MEMS開關(guān)包括一具有多個(gè)引腳的基座，一設(shè)置在該基座上的襯底以及一設(shè)置在該襯底上的可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)。襯底上具有兩個(gè)微波傳輸線及錨點(diǎn)，可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)是由折疊梁、直梁、上電極、連接梁及觸點(diǎn)構(gòu)成。本發(fā)明可利用左右兩對獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電極對單個(gè)可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)微波傳輸線進(jìn)行各自獨(dú)立的控制，組成多種傳輸模式。同時(shí)依靠利用折疊梁的扭轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)斷開與閉合、控制折疊梁的厚度及縮短驅(qū)動(dòng)電極間距三種手段，能夠使雙通道射頻MEMS開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓低于5V。此外，本發(fā)明采用鍵合技術(shù)制作的單晶硅折疊梁，消除了因殘余應(yīng)力發(fā)生的翹曲現(xiàn)象，提高成品率。
文檔編號(hào)H01H1/58GK102486972SQ20111025724
公開日2012年6月6日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者劉米豐, 熊斌, 王躍林 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所