基于光子晶體的rf-mems開關(guān)的制作方法
【專利摘要】基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，涉及一種RF-MEMS開關(guān)，本實用新型為解決現(xiàn)有RF-MEMS工作頻率范圍固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，對信號有較強干擾，降低開關(guān)工作效率的問題。本實用新型包括硅襯底、二氧化硅層、兩個Al電極、介質(zhì)層、金屬電極和傳輸線；二氧化硅層完全覆蓋在硅襯底的上表面上；二氧化硅層的上表面的兩側(cè)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(zhì)層覆在二氧化硅層的上表面的中間；二氧化硅層和介質(zhì)層的中間覆有傳輸線；介質(zhì)層為光子晶體結(jié)構(gòu)，包括Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層，兩種介質(zhì)層并行交替排列。本實用新型用于RF-MEMS開關(guān)。
【專利說明】基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本實用新型涉及一種基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)?！颈尘凹夹g(shù)】[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(shù)加工的RF產(chǎn)品。RF-MEMS技術(shù)可望實現(xiàn)和MMIC的高度集成，使制作集信息的采集、處理、傳輸、處理和執(zhí)行于一體的系統(tǒng)集成芯片(SOC)成為可能。按微電子技術(shù)的理念，不僅可以進行圓片級生產(chǎn)、產(chǎn)品批量化，而且具有價格便宜、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)點。RF-MEMS器件主要可以分為兩大類:一類稱為無源MEMS，其結(jié)構(gòu)無可動零件；另一類稱為有源MEMS，有可動結(jié)構(gòu)，在電應力作用下，可動零件會發(fā)生形變或移動。其關(guān)鍵加工技術(shù)分為四大類:平面加工技術(shù)、體硅腐蝕技術(shù)、固相鍵合技術(shù)、LIGA 技術(shù)。[0004]傳統(tǒng)RF-MEMS工作頻率范圍比較固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，容易產(chǎn)生諧波，對信號有較強干擾，降低了開關(guān)工作效率。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有RF-MEMS工作頻率范圍固定，信號傳輸過程中回波損耗較大，容易產(chǎn)生諧波，對信號有較強干擾，降低了開關(guān)工作效率的問題，提供了一種基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)。[0006]本實用新型所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，它包括硅襯底、二氧化硅層、兩個 Al電極、介質(zhì)層、金屬電極和傳輸線；娃襯底位于最下端，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(cè)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(zhì)層覆在二氧化硅層的上表面的中間，介質(zhì)層與二氧化娃層的寬相同，介質(zhì)層與二氧化娃層的中心重合；二氧化娃層和介質(zhì)層的中間覆有傳輸線.-^4 ，[0007]所述介質(zhì)層為光子晶體結(jié)構(gòu)，該光子晶體結(jié)構(gòu)包括Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層,并且Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層并行交替排列。[0008]本實用新型的優(yōu)點:本實用新型提出的一種基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，通過在Si3N4介質(zhì)層中均勻周期分布SiO2，形成光子晶體結(jié)構(gòu)，回波損耗明顯降低，可有效抑制信號傳輸過程中產(chǎn)生的諧波，減小高次諧波干擾，從而提高信號傳輸效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0009]圖1和圖2是本實用新型所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0010]圖3是【具體實施方式】四的結(jié)構(gòu)示意圖；[0011]圖4是具體實施 方式二和【具體實施方式】三的結(jié)構(gòu)示意圖；[0012]圖5是介質(zhì)層為Si3N4時的微波參數(shù)；[0013]圖6是介質(zhì)層為SiO2時的微波參數(shù)；[0014]圖7是本實用新型所述介質(zhì)層的微波參數(shù)?！揪唧w實施方式】[0015]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于光子晶體 的RF-MEMS開關(guān),它包括娃襯底1、二氧化娃層2、兩個Al電極3、介質(zhì)層4、金屬電極5和傳 輸線6 ;娃襯底I位于最下端，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(cè)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(zhì)層4覆在二氧化硅層2的上表面的中間，介質(zhì)層4與二氧化硅層2 的寬相同，介質(zhì)層4與二氧化硅層2的中心重合；二氧化硅層2和介質(zhì)層4的中間覆有傳輸 線6 ;[0016]所述介質(zhì)層4為光子晶體結(jié)構(gòu),該光子晶體結(jié)構(gòu)包括Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層， 并且Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層并行交替排列。[0017]【具體實施方式】二:下面結(jié)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(zhì)層和SiO2介質(zhì)層并行交替排列,所述Si3N4介質(zhì)層的寬度為25 μ m。[0018]【具體實施方式】三:下面結(jié)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(zhì)層和SiO2介質(zhì)層并行交替排列，所述SiO2介質(zhì)層的寬度為25 μ m。[0019]【具體實施方式】四:下面結(jié)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(jié)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與硅襯底I之間加電壓，當金屬電極5向下運動時，與介 質(zhì)層4接觸，信號通過金屬電極5導出；不加電壓，信號從開關(guān)一端傳到另一端。[0022]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用Si3N4作為介質(zhì)材料，但通常回波損耗只能達到_24dB，即使 使用SiO2作為介質(zhì)材料，也無法能達到_25dB，由于回波損耗反應了信號的傳輸特性，很大 程度上影響開關(guān)性能，所以希望將開關(guān)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(chǎn)生干擾。[0023]在本發(fā)明中，利用在Si3N4中周期分布SiO2,降低開關(guān)回波損耗，可達到_28dB，有 效抑制聞次諧波，從而提聞開關(guān)性能。[0024]如圖5所示，介質(zhì)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(zhì)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(zhì)層為在Si3N4介質(zhì)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(zhì)層中，Si3N4和SiO2周期排列，實驗表明，隨著周期增大，基波反射先變小后 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(chǎn)生，提 高信號傳輸效率。[0028]替換方案=Si3N4和SiO2介質(zhì)層可采用貼片式，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(quán)利要求】
1.基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，其特征在于，它包括硅襯底(I)、二氧化硅層(2)、兩 個Al電極(3)、介質(zhì)層(4)、金屬電極(5)和傳輸線(6);娃襯底(I)位于最下端,二氧化娃層(2)完全覆蓋在硅襯底(I)的上表面上；二氧化硅層(2)的上表面的兩側(cè)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(zhì) 層(4 )覆在二氧化硅層(2 )的上表面的中間，介質(zhì)層(4 )與二氧化硅層(2 )的寬相同，介質(zhì)層(4)與二氧化硅層(2)的中心重合；二氧化硅層(2)和介質(zhì)層(4)的中間覆有傳輸線(6)；所述介質(zhì)層(4)為光子晶體結(jié)構(gòu)，該光子晶體結(jié)構(gòu)包括Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層，并 且Si3N4介質(zhì)層和SiO2介質(zhì)層并行交替排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，其特征在于，Si3N4介質(zhì)層和 SiO2介質(zhì)層并行交替排列,所述Si3N4介質(zhì)層的寬度為25 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，其特征在于，Si3N4介質(zhì)層和 SiO2介質(zhì)層并行交替排列,所述SiO2介質(zhì)層的寬度為25 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述基于光子晶體的RF-MEMS開關(guān)，其特征在于，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(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】宋明歆, 吳蕊 申請人:哈爾濱理工大學