基于硅通孔的射频MEMS开关三维堆叠制造技术研究

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RF MEMS开关是MEMS技术的重要应用,是实现控制微波信号传输的关键器件,是构成可调滤波器、多位移相器、多位延时器等射频MEMS器件的基础元件,MEMS开关具有体积小、功耗低、隔离度高的特点。随着通信技术的发展,传统的MEMS开关已难以满足对多通道信号控制与互通的要求,基于硅通孔的三维堆叠MEMS开关在垂直方向可集成多个MEMS开关,可以有效地提高开关对多信道的控制能力,实现多信号的互通,减小信号的传输距离,提高器件的可靠性。本文通过将MEMS开关与硅通孔(Through Silicon Via,TSV)工艺结合,开展TSV、牺牲层及多层键合工艺研究,完成一种基于硅通孔的三维堆叠MEMS开关设计及制作。论文首先总结了国内外对MEMS开关及堆叠器件研究现状,以MEMS开关的理论为基础,对开关的基础结构如CPW、功分器、触点、锚点等进行设计及优化,并与TSV结构进行分析与集成,得到了一款基于硅通孔的三维堆叠MEMS开关设计模型。接着,论文对基于硅通孔的三维堆叠MEMS开关进行了工艺研究,对版图绘制、工艺流程设计及详细参数进行了介绍,并对TSV、牺牲层及多层键合等关键工艺进行了重点研究。突破双面盲孔电镀制备TSV、高平整度牺牲层技术及金锡键合等关键工艺,制备了基于TSV技术的双层MEMS开关。论文最后设计了基于硅通孔的三维堆叠MEMS开关的测试方法,利用相关的测试设备对制备的三维堆叠MEMS开关进行了电学及力学性能测试。
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