[发明专利]微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器及制备方法

权利要求书

1.一种微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器，其特征在于该滤波器制作在砷化镓衬底（20）上，在其上设有CPW（1）、平面螺旋电感（2）、并联连接到CPW信号线和地线之间的第一MIM电容（3）和第二MIM电容（4）、串联连接到CPW信号线的第三MIM电容（5）和第四MIM电容（6）、由引线（12）连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）、Si3N4绝缘介质层（11）、引线（12）、凸点（13）、第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）、驱动电极（16）、连接线（17）、压焊块（18）以及空气桥（19）；CPW（1）的中间为CPW信号线，CPW信号线的两侧为CPW地线；该结构采用一个平面螺旋电感（2）；两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一MIM电容（3）和第二MIM电容（4）以及两个串联连接到CPW信号线的第三MIM电容（5）和第四MIM电容（6），依次对称放置在平面螺旋电感（2）的左右两侧，从而构成π型的微波带通滤波器；四个由引线连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）对称放置在平面螺旋电感（2）的左右两侧；在平面螺旋电感（2）的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容（7）和第七MIM电容（9），或第六MIM电容（8）和第八MIM电容（10）沿CPW信号线的前后两侧对称放置，而在CPW信号线的前后两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容（7）和第六MIM电容（8），或第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）分别通过两条引线（12）串联连接过渡到CPW地线附近且彼此靠近；在每条引线（12）的末端制作一个凸点（13）；在CPW信号线的前后两侧的任意一侧的两条彼此靠近的引线（12）末端的凸点（13）上方有一个第一MEMS悬臂梁（14）或第二MEMS悬臂梁（15）；在第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）下方两条彼此靠近的引线（12）的附近均放置一个驱动电极（16），该驱动电极（16）通过一条连接线（17）与CPW地线外侧的压焊块（18）相连接；空气桥（19）用于互连被连接线（17）分开的CPW地线；从而通过利用一个π型的微波带通滤波器以及第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）分别控制四个由引线连接的第五MIM电容（7）、第六MIM电容（8）、第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）实现了该可重构微波带通滤波器的四状态的中心频率和带宽的改变。

2.根据权利要求1所述的微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器，其特征在于：在平面螺旋电感（2）的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容（7）和第七MIM电容（9），或第六MIM电容（8）和第八MIM电容（10）具有不同的电容大小；而在CPW信号线的前后两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容（7）和第六MIM电容（8），或第七MIM电容（9）和第八MIM电容（10）具有相同的电容大小。

3.根据权利要求1所述的微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器，其特征在于：MEMS悬臂梁的个数为两个，分别为第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）；第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）的一端处于自由状态而另一端通过锚区固定在CPW地线上，其中在引线（12）末端的凸点（13）的正上方为MEMS悬臂梁的自由端。

4.根据权利要求1所述的微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器，其特征在于：在平面螺旋电感（2）的线圈（2-2）下方的下层通道（2-1）上覆盖Si₃N₄绝缘介质层（11）；所有MIM电容的上下极板之间均通过Si₃N₄绝缘介质层（11）隔开；在第一MEMS悬臂梁（14）和第二MEMS悬臂梁（15）下方的驱动电极（16）上覆盖Si₃N₄绝缘介质层（11）；在空气桥（19）下方的连接线（17）上覆盖Si₃N₄绝缘介质层（11）。

5.一种如权利要求1所述的微机械悬臂梁式四状态可重构微波带通滤波器的制备方法，其特征在于该制备方法为：

1）准备砷化镓衬底（20）：选用半绝缘砷化镓为衬底；

2）在衬底（20）上涂覆光刻胶，去除预备制作位于引线（12）上的凸点（13）处的光刻胶；

3）在衬底（20）上溅射金锗镍/金，其厚度共为2700

4）剥离去除步骤2）中留下的光刻胶，连带去除了光刻胶上的金锗镍/金，初步形成在引线（12）上的凸点（13）；

5）在步骤4）得到的衬底（20）上涂覆光刻胶，去除预备制作位于引线（12）上的凸点（13）处的光刻胶；

6）在衬底（20）上溅射氮化钽；

7）将步骤5）中留下的光刻胶剥离去除，连带去除光刻胶上面的氮化钽，再次初步形成在引线（12）上的凸点（13）；

8）在砷化镓衬底（20）上涂覆光刻胶，去除预备制作CPW（1）、平面螺旋电感的下层通道（2-1）、MIM电容的下极板、引线（12）、凸点（13）、驱动电极（16）、连接线（17）以及压焊块（18）地方的光刻胶；

9）在衬底（20）上通过蒸发方式生长钛/铂/金/钛，其厚度共为0.44μm；

10）将步骤8）留下的光刻胶去除，连带去除了光刻胶上面的钛/铂/金/钛，初步形成CPW（1）和压焊块（18），以及完全形成平面螺旋电感的下层通道（2-1）、MIM电容的下极板、引线（12）、凸点（13）、驱动电极（16）和连接线（17）；

11）淀积并光刻Si₃N₄绝缘介质层（11）：在步骤10）得到的砷化镓衬底（20）上，通过等离子体增强型化学气相淀积工艺生长一层2300厚的Si₃N₄绝缘介质层（11），光刻Si₃N₄绝缘介质层（11），保留在平面螺旋电感的下层通道（2-1）、MIM电容的下层极板、驱动电极（16）和连接线（17）上的Si₃N₄绝缘介质层（11）；

12）淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层：在前面步骤处理得到的砷化镓衬底（20）上涂覆1.6μm厚的聚酰亚胺牺牲层，光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留平面螺旋电感的线圈（2-2）、第一MEMS悬臂梁（14）、第二MEMS悬臂梁（15）和空气桥（19）下方的聚酰亚胺牺牲层；

13）通过蒸发方式生长用于电镀的底金：蒸发钛/金/钛，作为底金，其厚度为500/1500/300

14）在步骤13）得到的砷化镓衬底（20）上涂覆光刻胶，去除预备制作CPW（1）、平面螺旋电感的线圈（2-2）、MIM电容的上极板、第一MEMS悬臂梁（14）、第二MEMS悬臂梁（15）、空气桥（19）和压焊块（18）地方的光刻胶；

15）电镀一层金，其厚度为2μm；

16）去除步骤14）中留下的光刻胶；

17）反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成CPW（1）、平面螺旋电感的线圈（2-2）、MIM电容的上极板、第一MEMS悬臂梁（14）、第二MEMS悬臂梁（15）、空气桥（19）和压焊块（18）；

18）释放聚酰亚胺牺牲层：显影液浸泡，去除平面螺旋电感的线圈（2-2）、第一MEMS悬臂梁（14）、第二MEMS悬臂梁（15）和空气桥（19）下方的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。