专利名称：可调射频电路的制作方法
技术领域：
本申请涉及一种射频电路，尤其涉及一种可调射频电路。
背景技术：
射频电路广泛应用于移动通信、卫星导航、广播、电视等无线传输领域，许多射频电路的工作频率、输出功率、天线模式和输入阻抗等都需要具有可调功能，以适应不同的应用，目前这个功能主要依靠可调电容来实现，传统的固态变容二极管的电容是随着信号功率变化的，在高频和高功率应用中稳定性较差，同时随着无线传输技术的高速发展，尤其是发展最为迅速的移动通信技术，通信设备的操作频率越来越高，需要支持的各种波段的运作(如3G、GSM/GPRS、局部网络、蓝牙)越来越多样化，加上价格和体积的要求，传统的固态变容二极管的电容早已不能满足射频电路对于可调电容的高线性和高稳定性的要求，而射频微机电器件在高频情况下具有很好的稳定性，使得基于微机电技术的可调射频电路成为无线传输技术中的重要部件。目前基于微机电技术的可调射频电路主要利用可调电容实现工作频率、输出功率、天线模式和输入阻抗等的调节。该技术利用微机电原理来调节电容器件的物理尺寸，实现对电容量的可变性，其中一种方法是间隙微调电容，该方法通过调节平行板之间的垂直距离实现电容量的调节，另一种方法是基于横向驱动的交叉梳状电容，通过改变电容电极板之间的重叠面积实现电容量的调节。间隙微调电容的局限性在于可调范围小于50%，这是由于电容在平行板电极间的距离改变到某种程度时就变成了非线性，改变重叠面积的方法由于横向驱动的交叉梳状电容是采用体加工，加工方式比传统的表面加工更复杂，并且占用面积较大，在手机芯片等集成电路里的应用具有一定限制。
实用新型内容在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本实用新型的一个主要目的在于提供一种可调范围大、便于加工的可调射频电路。根据本实用新型的一个方面，一种可调射频电路，包括多个串联连接在两节点之间的电感，各电感具有不同的电感值；及多个对应与各电感并联连接的微机电开关。根据本实用新型的一个方面，串联连接在两节点之间的电感从0开始连续以正整数编号，各电感的电感值为2的N次方，其中N为各电感的对应的编号。根据本实用新型的一个方面，其中多个电感通过金属膜串联连接，并且各微机电开关包括机械件以及镀在机械件上的金属膜，金属膜延伸至对应的电感以与电感相接触。[0011]根据本实用新型的一个方面，机械件包括驱动悬臂；悬臂接触体，与驱动悬臂通过电子隔离体作为机械连结件以形成机械连接体；及一侧与悬臂接触体的一侧相对的第一电感接触体和第二电感接触体，其中悬臂接触体与第一、第二电感接触体各相对侧均镀有金属膜，镀于第一、第二电感接触体上的金属膜与对应的电感相连接。根据本实用新型的一个方面，电子隔离体的材料为低应力氮化硅薄膜。根据本实用新型的一个方面，还包括承载各电感和各微机电开关的承载体，承载体包括衬底、铺设在衬底上的隔离层以及设置在隔离层上的牺牲层。根据本实用新型的一个方面，各微机电开关和隔离层之间具有空腔。根据本实用新型的一个方面，电感为螺旋状。本实用新型通过多个串联连接的电感以及对应控制各电感的微机电开关实现了输出电感的可调性，可用于无线传输设备以调整设备的工作参数，克服了使用微调电容引起的可调范围小的缺陷，可通过表面加工完成，加工方便、结构简单，由于在射频集成电路中，本身预留有较大的面积用于设置电感元件，因此克服了采用变面积微调电容方式的在占用面积上的局限性。
参照
以下结合附图对本实用新型实施例的说明，会更加容易地理解本实用新型的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本实用新型的原理。在附图中， 相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。图1为本实用新型实施例的可调射频电路的原理图。图2为本实用新型实施例的可调射频电路的一种实现的剖面图。图3为图2中的微机电开关的结构示意图。图4A-4D为本实用新型实施例的可调射频电路在制造阶段的工艺状态图。图5为制造本实用新型实施例的可调射频电路的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。图1为本实用新型实施例的可调射频电路的原理图，请参考图1，本实用新型实施例的可调射频电路包括多个串联连接在两节点A、B之间的电感，如图1中的电感k、LpL2 及L3，还包括多个对应连接至各电感的微机电开关，如图1中的微机电开关％、Vp V2及V3, 各微机电开关连接在各对应的电感的两端，当任一微机电开关闭合时，对应的电感被短路。上述电感的电感值各不相同，通过控制各微机电开关的状态可使节点A、B之间具有不同的电感值。其中，节点A、B之间具有2的M次方不同的电感值，其中M为节点A、B之间电感的个数。[0029]可选地，串联连接在节点A、B之间的电感从0开始连续以正整数进行编号，各电感的电感值为2的N次方，其中N为各电感的对应编号，例如，在图1中，电感LO的电感值为2° μ H (微亨)，电感L1的电感值为21 μ H，电感L2的电感值为22 μ H，电感L3的电感值为 23μΗ。因此，节点Α、Β之间具有16(24)种不同的电感值0_15 ( μ H)。如下表所示，通过控制对应的微机电开关V0、VI、V2及V3的状态(下表中“1”表示微机电开关为闭合状态，“0”表示微机电开关为断开状态)来控制节点Α、Β间的电感值。 例如，当电感Ltl对应的微机电开关VO闭合而其它三个微机电开关V1J2及V3断开时，节点 Α、Β间的电感值为电感LpL2及L3的电感值之和，为14( = 2+4+8) μ H。
V0V1V2V3La-B (μ H)1111001111100014000015因此，节点A、B间串联的电感的数量越多，A、B节点间就可具有越多不同的电感值，通过控制对应的微机电开关的状态便可实现节点A、B之间电感值的调节，当本实用新型的实施例的可调射频电路应用在无线传输设备中，便可通过调节节点A、B间的电感值来调节无线传输设备的输出功率、工作频率、天线模式、输入阻抗等工作参数。图2为本实用新型实施例中可调射频电路的一种实现的剖面结构示意图，请参考图2，本实用新型实施例的可调射频电路根据上述可调射频电路而设计，其包括多个电感 10 (图2中仅示出多个电感10之一)以及多个与各电感10并联连接的微机电开关20 (图 2中仅示出多个微机电开关20之一)，微机电开关20包括机械件以及镀在机械件上的金属膜，金属膜延伸至电感10以与电感10相接触。图3为本实用新型实施例中微机电开关20的一种实现的结构示意图(为体现本实用新型的结构，图3中的电介质层50以透明方式显示)可选地，机械件包括驱动悬臂21、 悬臂接触体23、第一电感接触体25及第二电感接触体27，驱动悬臂21与接触悬臂体23通过电子隔离体四作为机械连结件以形成机械连接体，悬臂接触体23与第一、第二电感接触体25、27相对一侧各镀有金属膜22。可选地，电子隔离体四的材料为低应力氮化硅薄膜。本实用新型的一个实施例中，第一、第二电感接触体25、27上的金属膜分别延伸出第一、第二电感接触体25、27并分别与对应的电感的两端相连接以使微机电开关20与对应的电感10并联连接。悬臂接触体23用以在与其相对的驱动悬臂21的作用下与第一、第二电感接触体25、27相接触以闭合微机电开关20并将对应的电感10短路。本实用新型的一个实施例中，通过连接各电感10的金属膜将各电感10串联连接以形成可调射频电路。可选地，可调射频电路还包括承载各电感10和各微机电开关20的承载体。可选地，承载体包括衬底32、铺设在衬底32上的隔离层34以及设置在隔离层34 上的牺牲层36。可选地，隔离层34的材料为低应力氮化硅薄膜。牺牲层36的材料为氧化硅薄膜。可选地，各微机电开关20和隔离层34之间设有空腔40。可选地，电感10为螺旋状。图4A-4D为本实用新型的实施例的可调射频电路在制造阶段的工艺状态图，图5 为制造本实用新型实施例的可调射频电路的方法的流程图，请参考图4A-4D及图5，制造本实用新型实施例的可调射频电路的方法包括以下步骤步骤SlOO 在承载体上划分开关区Al和电感区A2 ；步骤S200 在承载体上的开关区Al形成并固定微机电开关20。其中，微机电开关 20的第一、第二电感接触体25、27上的金属膜延伸铺设在承载体的电感区A2。可选地，本步骤包括步骤200a 通过化学刻蚀法在牺牲层36上形成用于将微机电开关20固定在隔离层34上的凹槽。本步骤中，在牺牲层36上可形成用于将驱动悬臂21和悬臂接触体23固定在隔离层34上的凹槽361以及用于将第一电感接触体25或第二电感接触体27固定在隔离层34上的凹槽沈3。步骤200b 在承载体开关区Al的牺牲层36上沉积形成电子隔离体四。本步骤中， 通过在牺牲层36上沉积一层低应力氮化硅薄膜，作为驱动悬臂21以及悬臂接触体23之间的机械连结件。步骤200c 在承载体开关区Al的牺牲层36上及凹槽361、363中沉积形成沉积层， 并对沉积层进行蚀刻形成以电子隔离体四作为连结件的驱动悬臂21和悬臂接触体23，以及对沉积层进行蚀刻形成与悬臂接触体23相对的第一、第二电感接触体25、27。步骤200d 在形成的悬臂接触体23和第一、第二电感接触体25、27的相侧镀上金属膜并使第一、第二电感接触体25、27上的金属膜分别延伸铺设在承载体电感区A2的牺牲层36上，形成如图4A所示的结构。步骤S300 在微机电开关20上沉积形成电介质层50并在电感区A2的电介质层 50上形成过孔51。本步骤中，可以离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)法或溅射方法，在温度范围为200-1000度条件下，在微机电开关20上沉积一层厚度为0. 1-3微米的电介质材料，该电介质材料可为氧化硅或氮化硅，并用化学蚀刻法在电介质层形成过孔51作为电感10与第一、第二电感接触体25、27上的金属膜的导电通道，形成如图4B所示的结构。步骤S400 在过孔51中及第一、第二电感接触体25、27上的电介质层50 (即电介质层50位于承载体电感区A2的部分)上铺设导电体并对该导电体进行蚀刻形成电感10。 本步骤中，可选地，可在20-400摄氏度的温度条件下通过蒸发、溅射或电镀等方法在电介质层50上铺设厚度为0. 1-3微米的金属材料，并对铺设的金属材料进行蚀刻形成螺旋状的电感10，形成如图4C所示的结构。该金属材料可为铝、金、钨、钼金等。步骤S500 去除电介质层50位于开关区Al的部分并释放微机电开关。本步骤中，通过化学蚀刻法去除开关区A2的电介质材料，并用化学蚀刻法去除牺牲层36位于开关区 A2的部分以在微机电开关20和隔离层34之间形成空腔40，以释放微机电开关20，形成如图4D所示的结构。可选地，电介质层50和牺牲层36使用同一种材料，可用在同一步骤中通过化学蚀刻方法同时去除。使用时，本实用新型实施例的可调射频电路在使用时可通过电热驱动或静电驱动的方式使得驱动悬臂21驱动悬臂接触体与电感接触体相接触以闭合对应的微机电开关， 通过这种方式控制各微机电开关的状态，以控制对应的电感的输出量，进而调节可调射频电路输出的电感值，以调节其所在的无线传输设备的各种参数。本实用新型可调射频电路通过多个串联连接的电感以及对应控制各电感的微机电开关实现了输出电感的可调性，可用于无线传输设备以调整设备的工作参数，克服了使用微调电容引起的可调范围小的缺陷，可通过表面加工完成，结构简单，由于在射频集成电路中，本身预留有较大的面积用于设置电感元件，因此克服了采用变面积微调电容方式的在占用面积上的局限性。在本实用新型的设备中，显然，各部件是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本实用新型的等效方案。同时，在上面对本实用新型具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
权利要求1.一种可调射频电路，其特征在于，包括多个串联连接在两节点之间的电感，各电感具有不同的电感值；及多个对应与各电感并联连接的微机电开关。
2.如权利要求1所述的可调射频电路，其特征在于，串联连接在所述两节点之间的电感从0开始连续以正整数编号，各电感的电感值为2的N次方，其中N为各电感的对应的编号。
3.如权利要求1所述的可调射频电路，其中所述多个电感通过金属膜串联连接，并且各所述微机电开关包括机械件以及镀在所述机械件上的金属膜，所述金属膜延伸至对应的电感以与电感相接触。
4.如权利要求3所述的可调射频电路，其特征在于，所述机械件包括 驱动悬臂；悬臂接触体，与所述驱动悬臂通过电子隔离体作为机械连结件以形成机械连接体；及一侧与所述悬臂接触体的一侧相对的第一电感接触体和第二电感接触体，其中所述悬臂接触体与第一、第二电感接触体各相对侧均镀有金属膜，镀于第一、第二电感接触体上的金属膜与对应的电感相连接。
5.如权利要求4所述的可调射频电路，其特征在于，所述电子隔离体的材料为低应力氮化硅薄膜。
6.如权利要求3所述的可调射频电路，其特征在于，还包括承载各电感和各微机电开关的承载体，所述承载体包括衬底、铺设在所述衬底上的隔离层以及设置在所述隔离层上的牺牲层。
7.如权利要求6所述的可调射频电路，其特征在于，各微机电开关和所述隔离层之间具有空腔。
8.如权利要求3所述的可调射频电路，其特征在于，所述电感为螺旋状。
专利摘要本申请涉及一种可调射频电路包括多个串联连接在两节点之间的电感，各电感具有不同的电感值；及多个对应与各电感并联连接的微机电开关。本申请可调射频电路及方法通过多个串联连接的电感以及对应控制各电感的微机电开关实现了输出电感的可调性，相较传统的方式具有可调范围大，加工方便的特点，且克服了采用变间隙微调电容方式的非线性和可调范围的局限性。
文档编号H04B1/40GK201947256SQ20112009781
公开日2011年8月24日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者王叶 申请人:北京盛矽科技有限公司