RF MEMS关键技术与器件

的键合。晶片键合技是不使用粘接剂，而将两块固态材料键合在一起的方法。硅／玻璃键合和硅／硅键合是目前两种主要的键合形式。

3 RFMEMS基础元件

RFMEMS工艺技术在微电子工艺技术基础上发展起来的，叉超越了微电子工艺技术，具有三维加T特色，应用其工艺技术所研制的RF元器件在性能上相对常规的微波元件发生了质的飞跃。

3.1 可变电容器

电容器在射频电路中应用广泛，但采用常规方法制得的可变电容器体积大、Q值低、所需调节电压大，而MEMS可变电容器可以克服这些缺点。MEMS电容器有两种主要形式，即平行板式和叉指式，前者上板是悬挂状态，利用的是微机械弹簧与下板之间得保持一定距离，该距离在静电作用下发生变化。又指电容是随两片齿状平行板相互嵌入程度而变化。

3.2 RFMEMS开关

射频MEMS开关主要有串联和并联两种，按结构分为悬臂梁、膜桥和扭转摆种。接触式串联开关将微波传输线中间断开，通过悬空的微带线的运动实现传输线的通断，常用于DC／6GHz频段。并联开关使用共面波导(CPW)，通过可动结构控制在信号线与地线形成的电路，使电容在数十fF(关态)和几PF(开态)之间跳变，实现微波信号的通断，常使用于高频段。表1为RFMEMS开关与PIN开关及FET开关的性能比较。

3.3 MEMS电感器

采用MEMS技术容易通过高阻衬底来降低衬底寄生电容，从而提高电感器的Q值。目前主要有两种结构，一种将电感线圈制作在绝缘层上，与衬底构成悬空结构；一种结构是将电感线圈绕组制作在NiFe膜层上，NiFe作为磁芯起耦合作用。

3.4 MEMS谐振器

采用微机械加工技术做的腔体谐振器具有极高的O值，很低的损耗，很宽的工作频率范围以及灵活的结构设计和材料选择等特点。x波段谐振器腔体，其尺寸仅为16mm×32mm×0．465mm，Q值达到500以上，但尺寸仅为波导型谐振器的几十分之一。

3.5 MEMS滤波器

MEMS滤波器制作在与载体悬空的高阻薄膜上，与滤波器相关的介质介电常数仅为1．04，其损耗极小，仅相当于传输线的电阻损耗，带内抑制可达60dB，而插损仅为1dB，Q值可达800以上。

3.6 MEMS传输线

采用MEMS技术制作的传输线大大削弱了衬底对传输线性能的影响。按制作方法常分为四类：膜片支撑的微带线；共面的微屏蔽传输线；顶部刻蚀的共面波导和微机械波导。可以集成在微波集成电路中，并能保证TEM的传播模式。由膜片支撑的微带线采用高阻硅衬底，通过体硅T艺制作悬空的膜片，在上面制作Au微带传输线，这种传输线的传播模几乎是TEM，损耗极小，因而带宽很大，可达Dc／320GHz。

3.7 MEMS移相器

微波移相器是相控阵雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的T作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本。因此研究宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。RFMEMS移相器的研制主要采用的结构有：DMTL型、开关线型和反射型。近年来，随着RFMEMS开关的研究不断取得进展，使MEMS开关替代传统的铁氧体开关、p—in二极管、FET，设计制造宽带、低插损RFMEMS移相器已经成为可能。RFMEMS移相器，具有较低的插入损耗、宽带宽、小体积的特点，工作频段可从几吉赫到上百吉赫。基于MEMS开关的移相器的研究，国外从1998年开始报导。自1998年N．S．Barker研制了第一个宽带、实时延MEMS移相器以来，目前已有多种MEMS移相器的报道，其中大多数使用RFMEMS开关周期性地分布在MEMS传输线(DMTL)上，在CPW(共平面波导)的中心导体和地之间外加模拟控制电压，使MEMS膜桥拉向中心导体，引起了相速度的增加，达到相位改变的目的，因此形成了实时延移相器。通过连续改变控制电压，相位连续可调，从而形成模拟分布式移相器。而数字DMTL移相器，每一位移相器都有不同数量的开关阵列加载在不同长度的传输线上，加驱动电压时，MEMS开关阵列膜桥同时下拉至CPW导体，从而得到某一精确的相移度数。

3.8 微型天线

微机械加工方法已经被用于不同频段的平面或三维微型天线之中，以提高天线的效率或缩小天线的尺寸。其中微带天线由于简单、设计灵活、易于集成，已经得到广泛应用，包括遥测、雷达、导航和生物医学等。对于无线通讯来说，研制出用于0．9~4GHz波段的微小型天线有着重要意义，因为这一波段的应用涉及WLANs(900MHz-2．4GHz)、GPS(1．5GHz)、蓝牙(2．4GHz)等。减小天线尺寸的方法通常是提高等效介电常数。然而高介电常数基底材料中表面波的显著激励，使微带天线性能明显降低。解决这一问题的方法是采用合适的平面微带线结构和馈线网络、部分去除衬底介质、采用光子