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射频微机电系统(RF MEMS)是MEMS技术的一个重要分支,也是一项可以对未来射频系统产生重大影响的技术。经过多年的发展,RF MEMS技术取得长足进步,然而其产业化并非一帆风顺,相比集成电路等技术发展还有一定差距,这主要受MEMS器件可靠性低、工艺独特而通用性差、不易与其他系统集成等因素影响,所以研究高可靠性RF MEMS器件以及集成技术具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于国内现有的工艺能力,以RF MEMS开关为切入点,开展高温度稳定性RF MEMS开关、多开关集成的MEMS数控衰减器、RF MEMS开关驱动电路、IC-MEMS单片集成等方面技术研究,取得了多项研究成果。基于表面牺牲层工艺设计制作出一种具有高温度稳定性的直接接触式RF MEMS开关。该开关采用热弯曲固支梁结构,减小温度和应力对开关下拉电压的影响;采用高阻驱动线,实现微波信号与控制信号的隔离;利用辅助图形减小电镀图形失真,解决高深宽比梁的制作难题。测试结果显示,室温下开关在DC~20GHz频段内隔离度>25dB、插损<0.45dB,同时开关下拉电压随温度变化率约为-160mV/℃。采用表面牺牲层工艺设计制作出基于RF MEMS开关的DC~20GHz三位数控衰减器,衰减范围0~35dB,步进5dB;该衰减器的信号传输采用共面波导结构,电阻衰减网络采用T型薄膜电阻结构,RF MEMS开关采用带有三个触点的DC接触式悬臂梁结构,并对称放置在电阻衰减网络上下两侧,使得衰减器开关数量最少、结构紧凑。测试结果显示,衰减器在DC~20GHz范围内80V开关驱动电压下可实现八个不同衰减态,不同衰减量下带内平坦度<±5%,衰减器插损<1.7dB,各衰减态下端口驻波比<1.65。由于采用RF MEMS开关和薄膜电阻衰减网络,衰减器具有更小尺寸、更高线性度、更低插入损耗和功耗。基于200V SOI BCD工艺设计并实现了RF MEMS开关驱动电路芯片,电路通过采用Cockcroft-Walton电荷泵结构和沟槽(Trench)工艺,优化版图布局布线,选择高阻硅载片等一系列措施,解决了电荷泵电路中晶体管衬底偏置和电容电压过高导致击穿的问题,同时减小了衬底寄生效应,大大提高了电路性能。测试结果显示,芯片在5~7V电源电压下可分别获得62~81V电压输出。通过与RF MEMS开关联合测试,成功实现了6V电压驱动70V下拉电压的RF MEMS开关,芯片功耗为1.78mW。采用类似Post-CMOS集成方法实现RF MEMS开关与IC高压驱动芯片的单片集成,面积约为3.2mm~2。研究了RF MEMS开关和IC高压驱动芯片单片集成技术,包括RF MEMS开关与驱动电路一体化设计技术,以及IC-MEMS工艺兼容技术。通过优化高压驱动芯片的布局布线,提高芯片表面平整度,满足MEMS工艺要求;通过选择高阻硅载片,不仅改善驱动电路性能,也提高了RF MEMS开关的射频性能;通过选择合理MEMS工艺减小对IC芯片影响,提高工艺兼容性。测试结果显示,驱动电路在7V电源电压下向RF MEMS开关提供了81V驱动电压,集成实现的RF MEMS开关在DC~20GHz范围内插损<1.4dB,端口回波损耗<-19dB,隔离度>18dB。