MEMS开关、MEMS开关制备方法及功率放大器芯片与流程

本发明涉及电子元器件，尤其涉及一种mems开关、mems开关制备方法及功率放大器芯片。

背景技术：

1、毫米波波段是指频率在30ghz-300ghz范围内的电磁波，其频率较高，波长短，可以实现大的通信带宽和高的传输速率，实现高分辨率的成像，因此具有众多的应用。当前实现毫米波功放的方法有很多，其中最需要考虑的因素是在满足输出功率和增益前提下，保持整体电路的稳定。由于有源器件低频端增益高于高频段，容易产生自激现象，因此最常见的方法是在电路中采用各种方式降低低频增益，从而提高稳定性，当前常用的设计方法是在有源管栅极处采用rc回路。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单，可靠性高的mems开关、mems开关制备方法及放大器芯片。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种mems开关，包括：衬底层，所述衬底层的上表面形成有第一si3n4层，所述第一si3n4层的上表面形成有锚点、开关驱动电极以及功放信号传输线，所述锚点上形成有开关锚点加厚层，所述开关驱动电极的上方设置有与其对应的电极吸合区， 所述功放信号传输线的上方形成有开关金属接触区，所述开关锚点加厚层与所述电极吸合区之间以及所述电极吸合区与所述开关金属接触区之间通过悬臂梁进行连接，所述电极吸合区相对于所述驱动电极悬空设置，所述开关金属接触区相对于所述功放信号传输线悬空设置。

3、进一步的技术方案在于：所述悬臂梁的上方、电极吸合区的上方以及所述开关金属接触区的上方形成有第二si3n4层，所述第二si3n4层用于作为悬臂梁的应力补偿以及开关金属接触区与悬臂梁的连接层。

4、进一步的技术方案在于：所述开关锚点加厚层与所述电极吸合区之间设置有两条悬臂梁，所述电极吸合区与所述开关金属接触区之间设置有一条悬臂梁。

5、优选的，所述开关锚点加厚层与所述电极吸合区之间的悬臂梁的宽度小于所述电极吸合区与所述开关金属接触区之间悬臂梁的宽度。

6、优选的，所述开关锚点加厚层、电极吸合区以及开关金属接触区整体为矩形金属层。

7、优选的，所述开关锚点加厚层的面积大于所述电极吸合区的面积，电极吸合区的面积大于所述开关金属接触区的面积。

8、进一步的技术方案在于：所述功放信号传输线设置有两条，沿所述开关的前后方向设置，且两条功放信号传输线的端部之间具有空隙，所述开关金属接触区与两条所述功放信号传输线的端部在上下投影方向上具有重叠。

9、本发明还公开了一种所述的mems开关的制备方法，包括如下步骤：

10、s1：在衬底材料上淀积第一层si3n4后，通过溅射或电镀工艺在相应位置同时形成锚点、开关驱动电极以及功放电路传输线；

11、s2：在步骤s1后器件的表面涂覆光刻胶作为牺牲层；

12、s3：在牺牲层上光刻并形成第二层金属层分别作为开关锚点加厚区、悬臂梁和开关金属接触区；

13、s4：在开关锚点加厚区、悬臂梁和开关金属接触区上淀积低应力的第二层si3n4作为悬臂梁应力补偿以及接触区与悬臂梁的连接层；

14、s5：采用对光刻胶牺牲层进行释放，形成mems开关。

15、本发明还公开了一种集成开关的可变增益功率放大器芯片，包括功率放大器本体以及放大器匹配电路，还包括所述的mems开关，所述mems开关位于前级放大器匹配rc回路中，与所述前级放大器匹配rc回路中的电容支路串联连接。

16、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请中mems开关结构简单，可以集成至当前射频功率放大器工艺直接实现。前级放大器匹配rc回路增加mems开关，可通过开关驱动电压调节整体电路的增益；该方法中mems开关只应用于前级放大结构，不会受到大功率输入信号的影响，可靠性好，同时也不影响后级功放电路的饱和输出功率。

技术特征：

1.一种mems开关，其特征在于包括：衬底层（1），所述衬底层（1）的上表面形成有第一si3n4层（2），所述第一si3n4层（2）的上表面形成有锚点（3）、开关驱动电极（4）以及功放信号传输线（5），所述锚点（3）上形成有开关锚点加厚层（6），所述开关驱动电极（4）的上方设置有与其对应的电极吸合区（7）， 所述功放信号传输线（5）的上方形成有开关金属接触区（8），所述开关锚点加厚层（6）与所述电极吸合区（7）之间以及所述电极吸合区（7）与所述开关金属接触区（8）之间通过悬臂梁（9）进行连接，所述电极吸合区（7）相对于所述开关驱动电极（4）悬空设置，所述开关金属接触区（8）相对于所述功放信号传输线（5）悬空设置。

2.如权利要求1所述的mems开关，其特征在于：所述悬臂梁的（9）上方、电极吸合区（7）的上方以及所述开关金属接触区（8）的上方形成有第二si3n4层（10），所述第二si3n4层（10）用于作为悬臂梁（9）的应力补偿以及开关金属接触区（8）与悬臂梁（9）的连接层。

3.如权利要求1所述的mems开关，其特征在于：所述开关锚点加厚层（6）与所述电极吸合区（7）之间设置有两条悬臂梁（9），所述电极吸合区（7）与所述开关金属接触区（8）之间设置有一条悬臂梁（9）。

4.如权利要求3所述的mems开关，其特征在于：所述开关锚点加厚层（6）与所述电极吸合区（7）之间的悬臂梁（9）的宽度小于所述电极吸合区（7）与所述开关金属接触区（8）之间悬臂梁（9）的宽度。

5.如权利要求1所述的mems开关，其特征在于：所述开关锚点加厚层（6）、电极吸合区（7）以及开关金属接触区（8）整体为矩形金属层。

6.如权利要求1所述的mems开关，其特征在于：所述开关锚点加厚层（6）的面积大于所述电极吸合区（7）的面积，电极吸合区（7）的面积大于所述开关金属接触区（8）的面积。

7.如权利要求1所述的mems开关，其特征在于：所述功放信号传输线（5）设置有两条，沿所述开关的前后方向设置，且两条功放信号传输线（5）的端部之间具有空隙，所述开关金属接触区（8）与两条所述功放信号传输线（5）的端部在上下投影方向上具有重叠。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的mems开关的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的mems开关的制备方法，其特征在于：

10.一种集成开关的可变增益功率放大器芯片，包括功率放大器本体以及放大器匹配电路，其特征在于：还包括如权利要求1-7中任意一项所述的mems开关（12），所述mems开关位于前级放大器匹配rc回路中，与所述前级放大器匹配rc回路中的电容支路串联连接。

技术总结本发明公开了一种MEMS开关、制备方法及功率放大器芯片，所述开关包括：衬底层，所述衬底层的上表面形成有第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;层，所述第一Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;层的上表面形成有锚点、开关驱动电极以及功放信号传输线，所述锚点上形成有开关锚点加厚层，所述开关驱动电极的上方设置有与其对应的电极吸合区，所述功放信号传输线的上方形成有开关金属接触区，所述开关锚点加厚层与所述电极吸合区之间以及所述电极吸合区与所述开关金属接触区之间通过悬臂梁进行连接，所述电极吸合区相对于所述驱动电极悬空设置，所述开关金属接触区相对于所述功放信号传输线悬空设置。所述芯片具有结构简单，可靠性高等优点。技术研发人员：冯彬,胡志富,何美林,何锐聪,柳林受保护的技术使用者：河北雄安太芯电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13