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聯(lián)系我們新型集成方式RF MEMS歐瑪爾OMAL開關(guān)
微波射頻歐瑪爾OMAL開關(guān)陣列是無線通信的重要元件。與傳統(tǒng)的PIN二極管和CMOS固態(tài)歐瑪爾OMAL開關(guān)相比，射頻微機電(RF MEMS)歐瑪爾OMAL開關(guān)具有尺寸小、隔離度高、插入損耗低、功耗低等特點。但是，RF MEMS歐瑪爾OMAL開關(guān)由于可靠性、信號功率處理能力有限及封裝整合等問題仍未實現(xiàn)商品化。提出了一種新型的3D RF MEMS歐瑪爾OMAL開關(guān)，這種歐瑪爾OMAL開關(guān)將MEMS驅(qū)動器和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)分別獨立加工，然后對準(zhǔn)鍵合在一起。
新型集成方式RF MEMS歐瑪爾OMAL開關(guān) 基于鍵合微平臺技術(shù)，設(shè)計了一種電容式并聯(lián)歐瑪爾OMAL開關(guān)。歐瑪爾OMAL開關(guān)包含下拉和上拉兩個驅(qū)動電極，射頻襯底采用高阻硅材料，歐瑪爾OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)采用低阻單晶硅。論文分析了高阻硅和金屬線間插入的SiO_2層對射頻電路性能的影響。理論分析表明，在高(?)硅和SiO_2層之間插入一層很薄的低摻雜多晶硅層，有助于減輕SiO_2／Si分界面處表面電荷的累積，既可以實現(xiàn)很好的直流隔離，又不會惡化射頻損耗特性。歐瑪爾OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用低彈簧常數(shù)的彎曲折疊梁以降低驅(qū)動電壓，利用能量法推導(dǎo)了彎曲折疊梁的彈簧常數(shù)表達式，具有較高的精度。然后，進行吸合電壓、品質(zhì)因子、自驅(qū)動和功率處理能力等靜態(tài)和動態(tài)分析，評估歐瑪爾OMAL開關(guān)的性能參數(shù)。通過有效控制歐瑪爾OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)與上拉、下拉電極的間隙，既能降低驅(qū)動電壓(＜10V)又保證理想的上下電容比(＞100)，還能夠提高射頻功率處理能力。另外，通過在歐瑪爾OMAL開關(guān)結(jié)構(gòu)上靈活地改變影響射頻性能的電容板面積和感性金屬線，從而將歐瑪爾OMAL開關(guān)調(diào)諧在zui大隔離度的頻率。 與表面加工技術(shù)相比，這種基于鍵合的微平臺設(shè)計新思路，更有利于降低薄膜中的殘余應(yīng)力，能夠靈活地控制MEMS標(biāo)準(zhǔn)部件和射頻部件，便于大規(guī)模歐瑪爾OMAL開關(guān)網(wǎng)絡(luò)相控陣列、天線陣列中應(yīng)用。而且能夠充分發(fā)揮MEMS研發(fā)機構(gòu)、IC企業(yè)和晶圓代工廠各自的優(yōu)勢，為MEMS集成和商品化提供很有價值的參考。
