專利名稱：一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件范圍，特別涉及一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)。
背景技術(shù)：
C.Goldsmith，J.Randall，等在文獻(xiàn)“IEEE MTT-S Digestpp1141-1144，1996”的“Characteristics of micromachined switch at microwavefrequencies”中給出的開關(guān)為傳統(tǒng)的電容式微機(jī)械開關(guān)，它的關(guān)態(tài)隔離度隨著頻率增加而緩慢增加。一般在較高頻率(如30GHz)后，隔離度才達(dá)到實(shí)用化要求的指標(biāo)(如＞30dB)。另一方面，該開關(guān)的適用頻帶一般較寬(如30GHz～100GHz下，隔離度都大于30dB)。因此，一般情況下這類開關(guān)只適用于較高的頻段，而在較低頻段下由于隔離度太差而無法使用。
Jeremy B.Muldavin and Gabriel M.Rebeiz，在文獻(xiàn)“IEEE Transactionson Microwave Theory and Technologies，Vol 48，No.6(2000)”的“High-Isolation CPW MEMS Shunt Switches-Part 1Modeling，2Design，”中指出了，減小電容式微機(jī)械開關(guān)的上電極寬度，或者是改變開關(guān)的共面波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，都可以使得等效串聯(lián)電感增加，從而使得開關(guān)在較低頻率下(如10GHz左右)出現(xiàn)諧振，在諧振點(diǎn)附近獲得較高的關(guān)態(tài)隔離度(如＞30dB)。但是，此類電感調(diào)制的電容式開關(guān)一般只有一個諧振點(diǎn)，開關(guān)的適用頻段也僅在諧振點(diǎn)附近，適用帶寬一般較窄(如＜10GHz)，因此無法使用在寬帶環(huán)境下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)，其特征在于在硅襯底6上從下至上依次有氧化層4、下極板3和氮化硅層2，犧牲層5在氮化硅層2上支撐上電極1；上電極1與地線7之間有一個以上金屬連接梁8、9、10或11，其中至少有一個梁11直接接地，其余的非接地梁8、9、10與地線7上的氮化硅層2連接或者懸空，構(gòu)成對地電容；連接梁采用直梁，折疊梁或折疊彈簧結(jié)構(gòu)增加等效電感；通過調(diào)節(jié)非接地梁與地線的正對面積，或兩者之間的介質(zhì)厚度，而設(shè)置對地電容的大小。
所述設(shè)置對地電容的任意兩個對地電容可以大小一樣，或各不相同。
本發(fā)明的有益效果是通過采用上述連接梁結(jié)構(gòu)的微機(jī)械開關(guān)，在關(guān)態(tài)時，隔離度表現(xiàn)出多個諧振點(diǎn)，改善在相同結(jié)構(gòu)特征下微機(jī)械開關(guān)的諧振特性，在諧振點(diǎn)附近隔離度最優(yōu)。而且，可以通過設(shè)計(jì)開關(guān)的結(jié)構(gòu)，得到電容值和電感值，從而決定每個諧振點(diǎn)的頻率值。因此，該開關(guān)既具備電感調(diào)制使得諧振頻率降低的優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)榫邆涠鄠€諧振點(diǎn)而拓展了適用頻段，微波性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)微機(jī)械開關(guān)。


圖1為微機(jī)械開關(guān)俯視圖。
圖2為圖1的A_A剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)。在圖1、圖2所示的微機(jī)械開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖中，在硅襯底6上從下至上依次有氧化層4、下極板3和氮化硅層2，犧牲層5在氮化硅層2上支撐上電極1，上電極1與地線7之間有一個以上金屬連接梁8、9、10或11，其中至少有一個梁11直接接地，其余的非接地梁與地線上的氮化硅層連接或者懸空，構(gòu)成對地電容；連接梁采用直梁，折疊梁或折疊彈簧結(jié)構(gòu)增加等效電感；通過調(diào)節(jié)非接地梁與地線的正對面積，或兩者之間的介質(zhì)厚度，而設(shè)置對地電容的任意兩個對地電容可以大小一樣，或各不相同。其中上電極厚0.3～3.0μm；下電極厚0.15～3.0μm；上下電極間距1～4μm。
上述支撐梁結(jié)構(gòu)微機(jī)械開關(guān)制作工藝流程如下1.備片、清洗，采用高阻n型或p型硅作襯底6；2.熱氧化，生成氧化層4；3.濺射下極板金屬層(金、鋁、銅或鉑)作為微機(jī)械開關(guān)下極板3；4.光刻下極板金屬層，形成微機(jī)械開關(guān)下極板3圖形和信號傳輸線；5.PECVD氮化硅層2，作為過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)和引腳對地電容介質(zhì)；6.光刻氮化硅層2，使氮化硅層2不僅覆蓋下極板3部分，還覆蓋三個不同大小的引腳部分；7.涂高分子有機(jī)聚合物聚酰亞胺層，作為犧牲層5；8.光刻犧牲層5，形成用來連接上極板1和下極板3以及引腳對地電容的金屬連接孔圖形；9.濺射上極板1金屬層(金、鋁或銅)作為微機(jī)械開關(guān)上極板1；10.光刻上極板1金屬，形成四支撐腳結(jié)構(gòu)以及釋放犧牲層5的開孔圖形；11.合金退火(退火溫度300～350℃)，使微機(jī)械開關(guān)各部分金屬連接接觸良好；12.在氧氣PLASMA環(huán)境中控制反應(yīng)時間，使?fàn)奚鼘硬煌耆尫?，形成微機(jī)械開關(guān)的懸浮結(jié)構(gòu)；同時殘留的犧牲層5作為上極板1金屬層的支撐。
權(quán)利要求
1.一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)，其特征在于在硅襯底(6)上從下至上依次有氧化層(4)、下極板(3)和氮化硅層(2)，犧牲層(5)在氮化硅層(2)上支撐上電極(1)；上電極(1)與地線(7)之間有一個以上金屬連接梁(8)、(9)、(10)或(11)，其中至少有一個梁(11)直接接地，其余的非接地梁與地線上的介質(zhì)層連接或者懸空，構(gòu)成對地電容；連接梁采用直梁，折疊梁或折疊彈簧結(jié)構(gòu)增加等效電感；通過調(diào)節(jié)非接地梁與地線的正對面積，或兩者之間的介質(zhì)厚度，而設(shè)置對地電容的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)，其特征在于所述設(shè)置對地電容的任意兩個對地電容可以大小一樣，或各不相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于半導(dǎo)體器件范圍的一種多諧振點(diǎn)的微機(jī)械開關(guān)。在硅襯底上從下至上依次有氧化層、下極板和氮化硅層，犧牲層在氮化硅層上支撐上電極。上電極與地線之間有一個以上金屬連接梁，其中至少有一個梁直接接地，其余的非接地梁與地線上的介質(zhì)層連接或者懸空，構(gòu)成對地電容；連接梁采用直梁，折疊梁或折疊彈簧結(jié)構(gòu)增加等效電感。在關(guān)態(tài)時，隔離度表現(xiàn)出多個諧振點(diǎn)，改善在相同結(jié)構(gòu)特征下微機(jī)械開關(guān)的諧振特性，可以通過設(shè)計(jì)開關(guān)的結(jié)構(gòu)，得到電容值和電感值，從而決定每個諧振點(diǎn)的頻率值。因此，該開關(guān)既具備電感調(diào)制使得諧振頻率降低的優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)榫邆涠鄠€諧振點(diǎn)而拓展了適用頻段，微波性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)微機(jī)械開關(guān)。
文檔編號H01H59/00GK1588603SQ200410077950
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者劉澤文, 雷嘯鋒, 劉理天, 李志堅(jiān) 申請人:清華大學(xué)