磁致伸縮型RFMEMS開關性能仿真與制備工藝研究.pdf

1、本論文以磁致伸縮型RFMEMS開關的懸臂梁式和膜橋式兩種典型結構為研究對象,利用ANSYS7.0和HFSS5.6軟件分別對開關的微波性能和力學行為進行了仿真研究;實驗中采用表面工藝和體工藝相結合的方法,對開關的制備工藝進行了研究和討論。在微波性能仿真中,重點研究了懸臂梁結構的信號線間距d、信號線寬度w、氣隙高度g和金屬接觸層面積以及膜橋結構的膜橋寬度wd、信號線寬度w、膜橋高度hg等幾何結構參數(shù)對開關的插損和隔離度的影響。研究表明:對懸

2、臂梁結構,d=25μm,w=30μm,g=2μm,A=150×60μm2時,在1.1±0.2GHz的工作頻率范圍內,插入損耗小于0.2dB,隔離度大于35dB,滿足提出的設計要求。對膜橋結構而言,其滿足設計要求的相應幾何結構為:w_b=50μm,w=100μm,h_g=2.0μm。在力學性能仿真中,研究了懸臂梁撓度D與梁長度L、梁寬度W、梁基底材料類別及厚度T_s、磁致伸縮薄膜的厚度T_f的關系,以及膜橋撓度D與膜橋長度L等的關系。研究

3、表明:磁致伸縮懸臂梁的撓度D隨L增加而增加,且滿足D∝L~2關系,隨T_s增加而降低,隨T_f增加而先增加后降低,與懸臂梁的寬度W關系不大。磁致伸縮膜橋撓度D隨L增大而增大。在開關制備研究過程中,采用表面工藝和體工藝相結合的方法,利用磁控濺射、光刻、化學蝕刻及等離子體蝕刻等手段,對制備過程中的關鍵工藝作了詳細的研究和討論,得到了切實可行的工藝方案和工藝參數(shù),在高阻硅上制備出磁致伸縮MEMS開關樣品。樣品的幾何結構參數(shù)為:懸臂梁開關:梁基