RF-MEMS-开关教学讲解课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,RF MEMS 开关,姓名：,学号：,1,RF MEMS 开关 姓名：1,RF MEMS 技术是MEMS研究领域的一个分支，它是二十世纪90年代以来MEMS领域的最为重要的研究热点之一。采用 RF MEMS技术可以制造出性能更高、可靠性更高、体积更小、价格更低的射频器件，主要包括:开关、变容器、谐振器、滤波器、电感器、天线等。,RF MEMS 开关是用MEMS 技术形成的新型电路元件，与传统的半导体开关器件和 RF 开关相比具有如下的优点：插入损耗低、隔离度好、控制电路能耗低、工作频带宽、功率容量大等优点，将对现有雷达和通信中RF结构产生重大影响。,2,RF MEMS 技术是MEMS研究领域的一个分,悬臂梁接触式RF MEMS串联开关,悬臂梁接触式MEMS开关工作原理示意图,当悬臂梁接触式RFMEMS开关上下电极间无偏置电压时,可动的悬臂梁未被驱动，信号线常态为断开状态，信号无法从输入端传输到输出端，称之为关态。,3,悬臂梁接触式RF MEMS串联开关 悬臂梁接触式MEMS,当上下电极间施加偏置电压时，接触金属与断开的信号线相接触，信号线导通，则信,号几乎无衰减地从输出端输出，称之为开态。,4,当上下电极间施加偏置电压时，接触金属与断开的信号线相接触，信,工艺步骤,（a）硅片的清洗。为了防止器件电性能,受到影响，应首先对硅片表面进行清洗，,去除各种无机杂质及有机沾污物，从而,提高器件的可靠性、稳定性和成品率。,（b）生长钝化层。在高阻硅衬底上，采,用热氧化的方法（即干-湿-干方法）生长,出1m厚的SiO2作为钝化层，从而使硅,衬底具有良好的电绝缘性。,5,工艺步骤（a）硅片的清洗。为了防止器件电性能（b）生长钝化层,（c）湿法腐蚀SiO2。制备的开关较脆，,而且离开工艺间的净化环境，开关很容易,因为沾污而失效。为了保证结构的完整性,并防止沾污，需为开关添加玻璃盖板。为,了使玻璃与硅片很好地键合，需将键合区,域的SiO2层去除。本步骤选用HF对键合,区域的SiO2进行湿法腐蚀。,（d）溅射Cr/Au并进行光刻、腐蚀。首先,在SiO2层上溅射一层1m厚的Cr/Au金属,层；再采用正胶光刻出传输线、下驱动电,极、焊点和锚点图形；并采用KI，I2和,H2O混合的腐蚀液对Au腐蚀3045s，,K2Fe(CN6),KOH和H2O混合的腐蚀液,对Cr腐蚀3060s，将腐蚀好的Cr/Au层,用去离子水将腐蚀液冲洗干净并烘干；,最后采用O2等离子去胶，30min后形成传,输线、下驱动电极、焊点和锚点图形。,6,（c）湿法腐蚀SiO2。制备的开关较脆，（d）溅射Cr/Au,（e）旋涂聚酰亚胺牺牲层。采用聚酰亚胺,作为牺牲层，旋涂3m聚酰亚胺后，光刻,形成牺性层图形，再分高温和低温两步进行,烘焙。,（f）光刻并湿法腐蚀牺牲层。采用正胶光刻做,出接触金属片的图形，再采用质量分数为0.5%,NaOH腐蚀液在牺牲层上腐蚀出接触金属片的,嵌槽，时间约0.5min，腐蚀深度1m。最后去,除光刻胶并固化牺牲层材料(加入N2保护气体，,对其加热1h，再自然冷却)。,7,（e）旋涂聚酰亚胺牺牲层。采用聚酰亚胺（f）光刻并湿法腐蚀牺,（g）光刻并淀积SiN层。采用正性光刻,胶光刻出SiN层的图形，利用PECVD生,长SiN作为开关悬臂梁部分的绝缘介质,层，厚度为1m，最后将光刻胶剥离。,（h）光刻、溅射Cr/Au。旋涂正性光刻胶并,进行光刻，形成Cr/Au悬臂梁的图形，再通,过溅射1m厚的Cr/Au形成金属悬臂梁、上,驱动电极、接触金属片的图形。最后将光刻,胶剥离。,（i）释放牺牲层。采用等离子体释放牺牲,层，使用的气体为O2。时间24h。释放,牺牲层后，悬臂梁悬空，MEMS开关的完,整空间结构真正形成。,8,（g）光刻并淀积SiN层。采用正性光刻（i）释放牺牲层。采用,（j）玻璃盖板与硅片阳极键合。将玻,璃盖板与硅片上的键合区域对准，然,后进行阳极键合。,（k）衬底减薄。衬底减薄过程中，首,先用一个圆形玻璃盖板与整个硅片键,合，将芯片区域完全密封,再湿法腐蚀,减薄至200m。,9,（j）玻璃盖板与硅片阳极键合。将玻（k）衬底减薄。衬底减薄过,悬臂梁接触式MEMS开关的三维模型,10,悬臂梁接触式MEMS开关的三维模型10,加工完成的悬臂梁接触式MEMS串联开关SEM照片,11,加工完成的悬臂梁接触式MEMS串联开关SEM照片11,砷化镓基毫米波MEMS开关,RF MEMS开关常用的衬底材料是高阻硅，而基于GaAs材料的系统可以做到较高的频段，这是高阻硅片不可企及的优势。为了将RF MEMS器件集成到毫米波单片电路中，提高单片电路的集成度和性能，开发采用GaAs衬底的MEMS工艺势必成为新的研究热点。由于砷化镓高温分解，常规的开关工艺流程在砷化镓上必须采用低温工艺重新开发。,12,砷化镓基毫米波MEMS开关RF MEMS开关常用的衬底材,工艺步骤,（a）基片准备：采用直径75 mm的,AsGa片为基片，用浓HCl和氨水分,别清洗干净，氮气吹干。,（b）下触点形成：光刻出下触点，使,用浓磷酸、双氧水、水腐蚀液腐蚀砷,化镓，腐蚀后的突起结构作为开关的,下触点结构，突起的高度为0.5m。,13,工艺步骤（a）基片准备：采用直径75 mm的（b）下触点形成,（c）制备绝缘层：用PECVD方法在基,片上淀积一层0.3m厚的氮化硅，淀,积温度为200。,（d）溅射传输线种子层：采用物理沉,积实现共面波导传输线，先溅射一层,0.05m的金锗镍，再在上面溅射0.2,m的Au。,14,（c）制备绝缘层：用PECVD方法在基（d）溅射传输线种子层,（e）电镀传输线：为了降低开关的,插入损耗，开关的共面波导传输线,需要具有一定的厚度，为了获得较厚,的金属以及一定的稳定性，采用电镀,Au的方法实现传输线的加厚。,（d）实现薄膜电阻：沉积高阻硅化,物薄膜，并图形化形成高方块电阻值、,低温度系数的电阻薄膜，开关采用薄,膜电阻方法进行微波信号与驱动信号,的隔离。,15,（e）电镀传输线：为了降低开关的（d）实现薄膜电阻：沉积高阻,（g）介质层：用PECVD在基片上淀,积一层0.2m厚的氮化硅，淀积温度,为200，通过光刻和反应离子干法,刻蚀，将氮化硅介质层图形化。,（h）牺牲层工艺：将聚合物均匀涂敷,在GaAs衬底表面后固化，并对聚合物,图形化。,16,（g）介质层：用PECVD在基片上淀（h）牺牲层工艺：将聚合,结束语,当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。,When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End,结束语,谢谢大家,荣幸这一路，与你同行,ItS An Honor To Walk With You All The Way,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,谢谢大家演讲人：XXXXXX,