[发明专利]微电子机械悬臂梁开关式微波功率耦合器及其制备方法

权利要求书

1.一种微电子机械悬臂梁开关式微波功率耦合器，制作在砷化镓衬底(18)上，在其上设有主微带信号线(5)，副微带信号线(6)，过渡微带信号线(7)，过渡微带信号线上的凸点(8)，MEMS悬臂梁(9)，MEMS悬臂梁的锚区(10)，驱动电极(11)，引线(12)，压焊块(13)，氮化硅介质层(14)，空气桥(15)，终端隔离电阻(16)以及被孤立的耦合微带线(20)，在衬底(18)下形成一个通孔(17)和在衬底背面有一层背金(19)，其特征该结构是该微波功率耦合器是一个四端口微波器件，其包括在主微带线(5)上的输入端口(1)和直通输出端口(2)，在副微带线(6)上的耦合输出端口(3)和隔离端口(4)；该耦合器具有两个MEMS悬臂梁结构，它位于主微带线(5)和过渡微带线(7)之间的空隙中。

2.根据权利要求1所述的微电子机械悬臂梁开关式微波功率耦合器，其特征在于具有两个相同的MEMS悬臂梁结构，其MEMS悬臂梁的锚区(10)与主微带信号线(5)相连接；悬臂梁(9)下方具有驱动电极(11)，在驱动电极(11)上覆盖氮化硅介质层(14)，驱动电极(11)由引线(12)与压焊块(13)相连接；在悬臂梁(9)自由端下方具有带凸点(8)的过渡微带信号线(7)，且其凸点(8)上没有氮化硅介质层(14)。

3.根据权利要求1所述的微电子机械悬臂梁开关式微波功率耦合器，其特征在于终端隔离电阻(16)被连接到副微带线(6)的隔离端口(4)，该终端隔离电阻(16)的另一端通过通孔(17)与砷化镓衬底(18)背面的共地面金属(19)相连接；空气桥(15)用于跨接被孤立的耦合微带线(20)和过渡微带信号线(7)，空气桥(15)下方的副微带线(6)被氮化硅介质层覆盖(14)。

4.一种如权利要求1所述的微电子机械悬臂梁开关式微波功率耦合器的制备方法，其特征在于制备方法为：

1）准备砷化镓衬底(18)：选用半绝缘的砷化镓衬底；

2）光刻：去除不制作凸点(8)地方的光刻胶；

3）刻蚀，形成带凸点形状的砷化镓衬底(18)；

4）光刻：去除将要保留氮化钽地方的光刻胶；

5）溅射氮化钽，其厚度为1μm；

6）剥离；

7）光刻：去除将要保留第一层金的地方的光刻胶；

8）蒸发第一层金，其厚度为0.3μm；

9）剥离，初步形成微带信号线、MEMS悬臂梁的锚区(10)、引线(12)以及压焊块(13)，和完全形成过渡微带信号线上的凸点(8)和驱动电极(11)；

10）反刻氮化钽，形成由副微带线隔离端(4)相连接的终端隔离电阻(16)；

11）淀积氮化硅：用等离子体增强型化学气相淀积法工艺（PECVD）生长1000?厚的氮化硅介质层；

12）光刻并刻蚀氮化硅介质层(14)：保留在MEMS悬臂梁(9)下方驱动电极(11)和空气桥(15)下方副微带信号线(6)上的氮化硅；

13）淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在砷化镓衬底(18)上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，要求填满凹坑，聚酰亚胺牺牲层的厚度决定了MEMS悬臂梁(9)以及空气桥(15)的高度；光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留MEMS悬臂梁(9)和空气桥(15)下方的牺牲层；

14）蒸发钛/金/钛，其厚度为500/1500/300?：蒸发用于电镀的底金；

15）光刻：去除要电镀地方的光刻胶；

16）电镀金，其厚度为2μm；

17）去除光刻胶：去除不需要电镀地方的光刻胶；

18）反刻钛/金/钛，腐蚀底金，完全形成MEMS悬臂梁(9)、空气桥(15)、微带信号线、引线(12)以及压焊块(13)；

19）将砷化镓衬底(18)减薄至100μm；

19）衬底(18)背面干法刻蚀制作通孔(17)；

20）在该砷化镓衬底(18)背面蒸发一层金，形成微带线的共地面(19)；

21）释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除MEMS悬臂梁(9)和空气桥(15)下的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。