微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器通过两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容依次对称放置在一个平面螺旋电感的左右两侧，从而构成该滤波器的带通特性；将四个由引线连接的MIM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MIM电容之间；每个由引线连接的MIM电容具有不同的电容值；通过四个MEMS固支梁分别控制四个由引线连接的MIM电容是否与CPW地线相连接，从而利用一个较小电感量的平面螺旋电感和几个较小电容值的MIM电容实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的变化，突破了传统可重构微波带通滤波器的电感和电容数量多且其值较大的限制。
【专利说明】微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器
【技术领域】
[0001]本发明提出了微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，属于微电子机械系统(MEMS)的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]滤波器是微波工程中最重要的器件之一。理想的滤波器是一个二端口网络:在通带范围内它能使微波信号完全传输，而在阻带范围内它使微波信号完全不能传输。目前，由于在雷达和通信等领域中多频率工作越来越普遍，并且对频率的选择和抑制要求也相应提高，所以需要大量的高性能滤波器。按照基本电路理论，滤波器一般为四类:低通、高通、带通和带阻滤波器。带通滤波器的应用最为广泛，具有重要的研究意义。目前，设计GHz频率的片上LC无源带通滤波器主要采用传输线理论和片上电感两种方法。基于传输线理论的方法是指在微波频段通过利用传输线的寄生电感和电容设计出无源带通滤波器。该方法对于制作工作在几个GHz频率的滤波器，需要占用相当大的芯片面积，不适合高集成度的应用领域。基于片上电感的方法是指通过利用几个片上电感和电容设计出无源带通滤波器。该方法由于片上电感的品质因数不高而限制了无源滤波器的性能，但其集成度较高。随着MEMS技术的快速发展，MEMS技术是提高片上微波电感的品质因数以及实现可重构滤波器的重要方法。本发明即为基于片上电感的方法和MEMS技术实现的十六状态可重构微波带通滤波器。
【发明内容】
[0003]技术问题:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，该可重构微波带通滤波器因采用一个具有较小电感量的平面螺旋电感和几个具有较小电容值的MM电容，所以占据了较小的芯片面积，提高了集成度。
[0004]技术方案:本发明通过两个并联连接到共面波导(CPW)信号线和地线之间的金属-绝缘层-金属(MIM)电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容依次对称放置在一个平面螺旋电感的左右两侧，从而构成了一个η型拓扑结构的微波带通滤波器；通过将四个由引线连接的MM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的MIM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线串联连接的，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；在每条引线末端的凸点上方横跨了一个MEMS固支梁，该MEMS固支梁的两个锚区位于相同一侧的CPW地线上，在每个MEMS固支梁下方引线的两侧放置驱动电极；通过在一个或几个MEMS固支梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压，使得一个或几个MEMS固支梁与在其下方的凸点相接触，从而实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的改变。[0005]在结构上，该微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器在砷化镓衬底上设有水平放置的CPW、一个平面螺旋电感、两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容和第二 MM电容、两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容和第四MM电容、四个由引线连接的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容、引线、凸点、MEMS固支梁、驱动电极、连接线、压焊块以及空气桥；CPW的中间为CPW信号线，CPW信号线的两侧为CPW地线，两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容和第二 MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的第三MIM电容和第四MIM电容依次对称放置在平面螺旋电感的左右两侧，构成η型的微波带通滤波器；四个由引线连接的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MM电容和第二 MM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MM电容和第七MM电容，或第六MM电容和第八MIM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线串联连接的，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；在每条引线末端的凸点上方横跨了一个MEMS固支梁，在每个MEMS固支梁下方引线的两侧分别放置一个驱动电极；在每个MEMS固支梁下方的两个驱动电极相互连接并通过一条连接线与CPW地线外侧的压焊块相连接；从而通过利用一个π型的微波带通滤波器以及四个MEMS固支梁分别控制四个由引线连接的第五MIM电容、第六MIM电容、第七MIM电容和第八MIM电容是否与CPW地线相连接，实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和带宽的改变。
[0006]平面螺旋电感位于该可重构微波带通滤波器的中间部位；平面螺旋电感包括电感的线圈和下层通道两部分；平面螺旋电感的线圈悬浮于砷化镓衬底之上，而下层通道位于砷化镓衬底上；电感的线圈的外部接头与CPW信号线相连接而其内部接头与下层通道相连接；下层通道的另一端与CPW信号线相连接；在平面螺旋电感的线圈下方的下层通道上覆盖Si3N4绝缘介质层。
[0007]所述的第五MM电容、第六MM电容、第七MM电容和第八MM电容分别具有不同的电容值。
[0008]MEMS固支梁的个数为4个；其中，每个MEMS固支梁的两端分别通过两个锚区固定在CPW信号线的相同一侧的CPW地线上；在MEMS固支梁下方驱动电极上覆盖Si3N4绝缘介质层。
[0009]所述的MEMS固支梁，该MEMS固支梁是否与在其下方引线上的凸点相接触来分别控制四个由引线连接的第五MIM电容、第六MIM电容、第七MIM电容或第八MIM电容是否与CPW地线相连接。
[0010]本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器通过两个并联连接到CPff信号线和地线之间的MIM电容以及两个串联连接到CPW信号线的MIM电容依次对称放置在一个平面螺旋电感的左右两侧；通过将四个由引线连接的MM电容对称放置在平面螺旋电感的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的MM电容之间，同时在平面螺旋电感的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的MM电容沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线串联连接的，其中每条引线的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点；在每条引线末端的凸点上方横跨了一个MEMS固支梁，该MEMS固支梁的两个锚区位于相同一侧的CPW地线上，在每个MEMS固支梁下方引线的两侧放置驱动电极，在MEMS固支梁下方驱动电极上覆盖Si3N4绝缘介质层。当在四个MEMS固支梁和各自的驱动电极之间都不施加驱动电压时，四个MEMS固支梁均处于UP态,即每个MEMS固支梁均不与其下方引线的凸点相接触，此时四个由引线连接的MIM电容均不与CPW地线相连接，则在平面螺旋电感的左右两侧的并联MM电容大小均没有改变，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第一个状态的中心频率和带宽；当仅在一个MEMS固支梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压，该MEMS固支梁处于DOWN态而另外三个没有施加驱动电压的MEMS固支梁仍处于UP态，即仅有一个MEMS固支梁与其下方引线的凸点相接触，此时在平面螺旋电感的左侧或右侧的一个由引线连接的MIM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感的左侧或右侧的并联M頂电容的大小，又因为位于平面螺旋电感的左右两侧的四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第二个、第三个、第四个和第五个状态的中心频率和带宽；当在任意两个MEMS固支梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压，这两个MEMS固支梁处于DOWN态而另外两个没有施加驱动电压的MEMS固支梁仍处于UP态，即有两个MEMS固支梁与其下方引线的凸点相接触，此时在平面螺旋电感的左侧的两个或者右侧的两个或者左右两侧各一个由引线连接的MIM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感的左侧或右侧或左右两侧的并联MM电容的大小，又因为这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第六个、第七个、第八个、第九个、第十个和第十一个状态的中心频率和带宽；当在任意三个MEMS固支梁和相应的驱动电极之间施加驱动电压，这三个MEMS固支梁处于DOWN态而另外一个没有施加驱动电压的MEMS固支梁仍处于UP态，即有三个MEMS固支梁与其下方引线的凸点相接触，此时在平面螺旋电感的左侧的两个和右侧的一个或者右侧的两个和左侧的一个由引线连接的MIM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感的左右两侧的并联MIM电容的大小，又因为这四个由引线连接的MIM电容分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第十二个、第十三个、第十四个和第十五个状态的中心频率和带宽；当在四个MEMS固支梁和各自的驱动电极之间都施加驱动电压时，四个MEMS固支梁均`处于DOWN态，即四个MEMS固支梁均与其下方引线的凸点相接触，此时在平面螺旋电感的左右两侧的四个由引线连接的MIM电容均与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感的左右两侧的并联MM电容的大小，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第十六个状态的中心频率和带宽。
[0011]有益效果:本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，不但实现了十六个状态的中心频率的变化而且改变了其相应的带宽；采用了一个平面螺旋电感且其电感量较小以及几个具有较小电容值的MIM电容，从而突破了传统可重构微波带通滤波器在改变其中心频率和带宽时必须采用多个具有较大电感量的电感或具有较大电容值的电容的限制；该可重构微波带通滤波器具有较小的芯片面积且与砷化镓单片微波集成电路兼容。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的示意图；[0013]图2是微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的A-A剖面图；
[0014]图3是微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的B-B剖面图；
[0015]图中包括:CPW1，平面螺旋电感2，下层通道2-1，线圈2_2，第一 MM电容3、第二MIM电容4、第三MM电容5、第四MM电容6、第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9、第八MIM电容10，Si3N4绝缘介质层11，引线12、凸点13、MEMS固支梁14、驱动电极15、连接线16、压焊块17、空气桥18以及砷化镓衬底19。
具体实施方案
[0016]本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的具体实施方案如下:
[0017]在砷化镓衬底19上设有端口特征阻抗为50 Ω的CPW1、一个平面螺旋电感2、两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4、两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容5和第四MM电容6、四个由引线连接的第五MM电容7、第六MIM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10、引线12、凸点13、MEMS固支梁14、驱动电极15、连接线16、压焊块17以及空气桥18:
[0018]CPffl是由在同一平面的三条线构成的，其中位于中间的一条线为CPW的信号线而位于两侧的两条线均为CPW的地线；CPW1水平放置在衬底19上，用于实现微波信号的传输以及平面螺旋电感2和MIM电容的电连接。为了便于仪器的测量，该CPWl的端口特征阻抗被设计为50 Ω。
[0019]平面螺旋电感2位于该可重构微波带通滤波器的中间部位，其主要包括电感的线圈2-2和下层通道2-1两部分。其中，平面螺旋电感的线圈2-2悬浮于GaAs衬底19之上，而下层通道2-1位于GaAs衬底19上；电感的线圈2_2的外部接头与CPW信号线相连接而其内部接头与下层通道2-1相连接；下层通道2-1的另一端与CPW信号线相连接。在平面螺旋电感的线圈2-2下方的下层通道2-1上覆盖Si3N4绝缘介质层11。
[0020]两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4对称位于在平面螺旋电感2的左右两侧。其中，该MM电容的下极板与CPW地线相连接，而其上极板与CPW信号线相连接，在上下极板之间为Si3N4绝缘介质层11。
[0021]两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容5和第四MM电容6同样对称位于在平面螺旋电感2的左右两侧。其中，该MIM电容的上下极板之间通过Si3N4绝缘介质层11隔开。
[0022]一个平面螺旋电感2、两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MM电容4以及两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容5和第四MM电容6构成了该微波带通滤波器的基本结构。该结构是一个具有带通特性的η型拓扑结构，并且平面螺旋电感2以及第一 MM电容3、第二 MM电容4、第三MM电容5和第四MM电容6分别具有较小的电感量以及电容值，从而避免了采用滤波器综合法/插入损耗法设计微波带通滤波器时不仅需要数量较多的电感而且电感的电感量较大、通常高达几十nH (采用片上平面螺旋电感难以达到如此高的电感量)的弊端。其中，平面螺旋电感2的电感量的变化主要使该微波带通滤波器的中心频率发生偏移；两个并联的第一 MM电容3和第二 MM电容4的电容值的变化主要使该微波带通滤波器的中心频率发生偏移且改变了其带通滤波器的带宽；两个串联的第三MM电容5和第四MM电容6的电容值的变化主要改变该微波带通滤波器的带宽。
[0023]四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10不但对称放置在平面螺旋电感2的左右两侧，而且位于在那两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4之间；其中，在平面螺旋电感2的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MIM电容7和第七MIM电容9，或第六MIM电容8和第八MM电容10对称放置在CPW信号线的前后两侧；这四个由引线连接的第五MM电容7、第六MIM电容8、第七MIM电容9和第八MIM电容10分别具有不同的电容值；每个由引线连接的MM电容的上下极板通过Si3N4绝缘介质层11隔开。
[0024]引线12为四条，其中每条引线12串联连接一个由引线连接的MIM电容。每条引线12的一端与CPW信号线相连接，而引线12的另一端向CPW地线靠近且在其末端上具有一个凸点13。在CPW信号线前侧的两条引线12的末端分别向平面螺旋电感2前侧的CPW地线靠近，而在CPW信号线后侧的两条引线12的末端分别向平面螺旋电感2后侧的CPW地
线靠近。
[0025]凸点13分别位于每条引线12的末端上，用于减小MEMS固支梁14因静电力作用与引线12相连接的驱动电压和接触电阻。
[0026]四个相同的MEMS固支梁14分别两两水平放置在平面螺旋电感2的前后两侧。每个MEMS固支梁14横跨在每条引线12末端的凸点13上方，其中每个MEMS固支梁14的两个锚区位于相同一侧的CPW地线上。在每个MEMS固支梁14下方引线12的两侧分别放置一个驱动电极15，其中两个驱动电极15相互连接并通过一条连接线16与CPW地线外侧的压焊块17相连接；在MEMS固支梁14下方驱动电极15上覆盖Si3N4绝缘介质层11。
[0027]在MEMS固支梁14下方的驱动电极15相连接的压焊块17和其MEMS固支梁14的锚区相连接的CPW地线构成了两个直流输入端，用于施加MEMS固支梁14的驱动电压。
[0028]空气桥18用于互连被连接线16分开的CPW地线，在空气桥18下方的连接线16上覆盖Si3N4绝缘介质层11。
[0029]在机械结构上，CPWl、平面螺旋电感2、MM电容、引线12、凸点13、MEMS固支梁14、驱动电极15、连接线16、压焊块17以及空气桥18制作在同一块砷化镓衬底19上。
[0030]本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，通过两个并联连接到CPff信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4以及两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容5和第四MM电容6依次对称放置在一个平面螺旋电感2的左右两侧；通过将四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10对称放置在平面螺旋电感2的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4之间，同时在平面螺旋电感2的左右两侧的任意一侧的两个由弓I线连接的第五MM电容7和第七MM电容9，或第六MM电容8和第八MM电容10沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MIM电容9和第八MIM电容10分别具有不同的电容值；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线12串联连接的，其中每条引线12的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点13 ;在每条引线12末端的凸点13上方横跨了一个MEMS固支梁14，该MEMS固支梁14的两个锚区位于相同一侧的CPW地线上，在每个MEMS固支梁14下方引线12的两侧放置驱动电极15 ;在驱动电极15上覆盖Si3N4绝缘介质层11。当在四个MEMS固支梁14和各自的驱动电极15之间都不施加驱动电压时，四个MEMS固支梁14均处于UP态，即每个MEMS固支梁14均不与其下方引线12的凸点13相接触，此时四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10均不与CPW地线相连接，则在平面螺旋电感2的左右两侧的并联MM电容大小均没有改变，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第一个状态的中心频率和带宽；当仅在一个MEMS固支梁14和相应的驱动电极15之间施加驱动电压，该MEMS固支梁14处于DOWN态而另外三个没有施加驱动电压的MEMS固支梁14仍处于UP态，即仅有一个MEMS固支梁14与其下方引线12的凸点13相接触，此时在平面螺旋电感2的左侧或右侧的一个由引线连接的MM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感2的左侧或右侧的并联MM电容的大小，又因为位于平面螺旋电感2的左右两侧的四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MIM电容9和第八MIM电容10分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第二个、第三个、第四个和第五个状态的中心频率和带宽；当在任意两个MEMS固支梁14和相应的驱动电极15之间施加驱动电压，这两个MEMS固支梁14处于DOWN态而另外两个没有施加驱动电压的MEMS固支梁14仍处于UP态，即有两个MEMS固支梁14与其下方引线12的凸点13相接触，此时在平面螺旋电感2的左侧的两个或者右侧的两个或者左右两侧各一个由引线连接的MIM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感2的左侧或右侧或左右两侧的并联MM电容的大小，又因为这四个由引线连接的第五MM电容7、第六MIM电容8、第七MIM电容9和第八MIM电容10分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第六个、第七个、第八个、第九个、第十个和第十一个状态的中心频率和带宽；当在任意三个MEMS固支梁14和相应的驱动电极15之间施加驱动电压，这三个MEMS固支梁14处于DOWN态而另外一个没有施加驱动电压的MEMS固支梁14仍处于UP态，即有三个MEMS固支梁14与其下方引线12的凸点13相接触，此时在平面螺旋电感2的左侧的两个和右侧的一个或者右侧的两个和左侧的一个由弓I线连接的MM电容与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感2的左右两侧的并联MIM电容的大小，又因为这四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10分别具有不同的电容值，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第十二个、第十三个、第十四个和第十五个状态的中心频率和带宽；当在四个MEMS固支梁14和各自的驱动电极15之间都施加驱动电压时，四个MEMS固支梁14均处于DOWN态，即四个MEMS固支梁14均与其下方引线12的凸点13相接触，此时在平面螺旋电感2的左右两侧的四个由引线连接的第五MM电容7、第六MIM电容8、第七MIM电容9和第八MIM电容10均与CPW地线相连接，则改变了在平面螺旋电感2的左右两侧的并联MM电容的大小，从而实现了该可重构微波带通滤波器的第十六个状态的中心频率和带宽。
[0031]本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器的制备方法为:
[0032]I)准备砷化镓衬底19:选用半绝缘砷化镓为衬底；
[0033]2)在砷化镓衬底19上涂覆光刻胶，去除预备制作位于引线12上的凸点13处的光刻胶;
[0034]3)在砷化镓衬底19上溅射金锗镍/金，其厚度共为2700A;
[0035]4)剥离去除步骤2)中留下的光刻胶，连带去除了光刻胶上的金锗镍/金，初步形成在引线12上的凸点13 ；
[0036]5)在步骤4)得到的砷化镓衬底19上涂覆光刻胶，去除预备制作位于引线12上的凸点13处的光刻胶；
[0037]6)在砷化镓衬底19上溅射氮化钽；
[0038]7)将步骤5)中留下的光刻胶剥离去除，连带去除光刻胶上面的氮化钽，再次初步形成在引线12上的凸点13 ；
[0039]8)在砷化镓衬底19上涂覆光刻胶，去除预备制作CPW1、平面螺旋电感的下层通道2-1、MIM电容的下极板、引线12、凸点13、驱动电极15、连接线16以及压焊块17地方的光刻胶;
[0040]9)在砷化镓衬底19上通过蒸发方式生长钛/钼/金/钛，其厚度共为0.44 μ m ;
[0041]10)将步骤8)留下的光刻胶去除，连带去除了光刻胶上面的钛/钼/金/钛，初步形成CPWl和压焊块17，以及完全形成平面螺旋电感的下层通道2-1、ΜΙΜ电容的下极板、弓丨线12、凸点13、驱动电极15和连接线16 ；
[0042]11)淀积并光刻Si3N4绝缘介质层11:在步骤10)得到的砷化镓衬底19上，通过等离子体增强型化学气相淀积工艺生长一层2300A厚的Si3N4绝缘介质层11，光刻Si3N4绝缘介质层11，保留在平面螺旋电感的下层通道2-1、ΜΙΜ电容的下层极板、驱动电极15和连接线16上的Si3N4绝缘介质层11 ；
[0043]12)淀积并光刻聚酰亚胺牺牲层:在前面步骤处理得到的砷化镓衬底19上涂覆
1.6 μ m厚的聚酰亚胺牺牲层，光刻聚酰亚胺牺牲层，仅保留平面螺旋电感的线圈2-2、MEMS固支梁14和空气桥18下方的聚酰亚胺牺牲层；
[0044]13)通过蒸发方式生长用于电镀的底金:蒸发钛/金/钛，作为底金，其厚度为500/1500/300 A；
[0045]14)在步骤13)得到的砷化镓衬底19上涂覆光刻胶，去除预备制作CPW1、平面螺旋电感的线圈2-2、MM电容的上极板、MEMS固支梁14、空气桥18和压焊块17地方的光刻胶；
[0046]15)电镀一层金,其厚度为2 μ m ;
[0047]16)去除步骤14)中留下的光刻胶；
[0048]17)反刻钛/金/钛，腐蚀底金，形成CPW1、平面螺旋电感的线圈2-2、MIM电容的上极板、MEMS固支梁14、空气桥18和压焊块17 ；
[0049]18)释放聚酰亚胺牺牲层:显影液浸泡，去除平面螺旋电感的线圈2-2、MEMS固支梁14和空气桥18下方的聚酰亚胺牺牲层，去离子水稍稍浸泡，无水乙醇脱水，常温下挥发，晾干。
[0050]区分是否为该结构的标准如下:本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，通过两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容3和第二 MIM电容4以及两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容5和第四MM电容6依次对称放置在一个平面螺旋电感2的左右两侧，从而利用具有较小电感量的平面螺旋电感和具有较小电容值的MIM电容构成了具有带通特性的π型拓扑结构的微波带通滤波器；通过将四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MM电容10对称放置在一个平面螺旋电感2的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MM电容3和第二 MM电容4之间，同时在平面螺旋电感2的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MM电容7和第七MM电容9，或第六MM电容8和第八MM电容10沿CPW信号线的前后两侧对称放置；这四个由引线连接的第五MM电容7、第六MM电容8、第七MM电容9和第八MIM电容10分别具有不同的电容值；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线12串联连接的，其中每条引线12的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点13 ;在每条引线12末端的凸点13上方横跨了一个MEMS固支梁14，该MEMS固支梁14的两个锚区位于相同一侧的CPW地线上，在每个MEMS固支梁14下方引线12的两侧放置驱动电极15，从而实现该可重构微波带通滤波器具有十六状态的中心频率和带宽的改变；在驱动电极15上覆盖Si3N4绝缘介质层11 ;满足以上条件的结构即视为本发明的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器。
【权利要求】
1.一种微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于:在砷化镓衬底(19)上设有水平放置的CPW (I)、一个平面螺旋电感(2)、两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MM电容(3)和第二 MM电容(4)、两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容(5)和第四MM电容(6)、四个由引线连接的第五MM电容(7)、第六MM电容(8)、第七MIM电容(9)和第八MM电容(10)、引线(12)、凸点(13)、MEMS固支梁(14)、驱动电极(15)、连接线(16)、压焊块(17)以及空气桥(18);CPW (I)的中间为CPW信号线，CPW信号线的两侧为CPW地线，两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MIM电容(3)和第二 MIM电容(4)以及两个串联连接到CPW信号线的第三MM电容(5)和第四MM电容(6)依次对称放置在平面螺旋电感(2)的左右两侧，构成π型的微波带通滤波器；四个由引线连接的第五MM电容(7)、第六MM电容(8)、第七MM电容(9)和第八MM电容(10)对称放置在平面螺旋电感(2)的左右两侧且位于两个并联连接到CPW信号线和地线之间的第一 MM电容(3)和第二 MM电容(4)之间，同时在平面螺旋电感(2)的左右两侧的任意一侧的两个由引线连接的第五MM电容(7)和第七MM电容(9)，或第六MM电容(8)和第八MM电容(10)沿CPW信号线的前后两侧对称放置；每个由引线连接的MIM电容是由一条引线(12 )串联连接的，其中每条引线(12)的一端与CPW信号线相连接，而另一端靠近CPW地线且在其末端上制作一个凸点(13);在每条引线(12)末端的凸点(13)上方横跨了一个MEMS固支梁(14)，在每个MEMS固支梁(14)下方引线(12)的两侧分别放置一个驱动电极(15);在每个MEMS固支梁(14)下方的两个驱动电极相互连接并通过一条连接线(16)与CPW地线外侧的压焊块(17)相连接；从而通过利用一个π型的微波带通滤波器以及四个MEMS固支梁(14)分别控制四个由引线连接的第五MM电容(7)、第六MM电容(8)、第七MM电容(9)和第八MM电容(10)是否与CPW地线相连接，实现了该可重构微波带通滤波器的十六状态的中心频率和带宽的改变。
2.根据权利要求1所述的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于:平面螺旋电感(2)位于该可重构微波带通滤波器的中间部位；平面螺旋电感(2)包括电感的线圈(2-2)和下层通道(2-1)两部分；平面螺旋电感的线圈(2-2)悬浮于砷化镓衬底 (19)之上，而下层通道(2-1)位于砷化镓衬底(19)上；电感的线圈(2-2)的外部接头与CPW信号线相连接而其内部接头与下层通道(2-1)相连接；下层通道(2-1)的另一端与CPW信号线相连接；在平面螺旋电感的线圈(2-2 )下方的下层通道(2-1)上覆盖Si3N4绝缘介质层(11)。
3.根据权利要求1所述的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于:所述的第五MM电容(7)、第六MM电容(8)、第七MM电容(9)和第八MIM电容(10)分别具有不同的电容值。
4.根据权利要求1所述的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于:MEMS固支梁(14)的个数为4个；其中，每个MEMS固支梁的两端分别通过两个锚区固定在CPW信号线的相同一侧的CPW地线上；在MEMS固支梁(14)下方驱动电极(15)上覆盖Si3N4绝缘介质层(11)。
5.根据权利要求1或4所述的微机械固支梁式十六状态可重构微波带通滤波器，其特征在于:所述的MEMS固支梁(14)，该MEMS固支梁是否与在其下方引线(12)上的凸点(13)相接触来分别控制四个由引线连接的第五MM电容(7)、第六MM电容(8)、第七MM电容(9)和第八MM 电容(10)是否与CPW地线相连接。
【文档编号】B81B7/02GK103812465SQ201410052364
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】张志强, 廖小平 申请人:东南大学