技术摘要：
本发明提供了一种可重构驱动电压RF MEMS开关及其制造方法，包括：基底；CPW结构，位于所述基底上；悬臂梁结构，设置在所述CPW结构上；驱动电极，设置在所述基底上，位于所述悬臂梁结构的悬臂梁的下方；以及充电结构，包括充电介质层以及压焊块，所述充电介质层设置在所  全部
背景技术：
RF  MEMS(射频微机电系统)开关是指利用MEMS技术加工出来的尺寸在微米到毫米 量级的器件，用于射频和微波信号的导通和断开。它主要是由两个部分组成：机械部分(执 行)和电学部分。其机械部分主要以静电、静磁、压电或热原理为机械运动提供驱动力，实现 开关的横向或纵向运动；而电学部分可以采用串联或并联方式排列，可以是金属-金属接触 或电容耦合。由于基于静电执行开关具有零直流功耗、小的结构电极、相对短的开关时间(μ s)、较小的接触力(50～200μN)以及可用高阻偏置线给开关施加偏压等优势，所以静电执行 是目前使用的最普遍的技术。 目前，消费类无线通讯设备以及某些特殊工作环境的雷达系统仅能提供低驱动电 压，若需要提高基于静电原理的RF  MEMS开关的驱动电压必须增加向上变换器。所增加的变 换器必然引起额外尺寸、功耗和成本问题。通过设计RF  MEMS开关的结构，例如增加MEMS梁 的长度或降低MEMS梁的高度等，可实现其低的驱动电压，然而这种方法对加工工艺要求很 高，例如表面释放工艺，且在多次执行后容易引起塌陷失效等可靠性问题。所以，通过调研 国内外文献发现，通常会将基于静电原理的RF  MEMS开关的驱动电压设计的较高，以保证高 性能、高质量的RF  MEMS开关。 因而，迫切需求一种可重构驱动电压的RF  MEMS开关，一方面开关本身设计成具有 较高的驱动电压，以保证制备的成品率和执行的次数，另一方面在开关制备之后通过利用 电荷注入方式可根据需求有效降低RF  MEMS开关的驱动电压，以满足低驱动电压场合的RF  MEMS开关的应用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种可重构驱动电压RF  MEMS开关及其制造方法， 通过增加充电介质层(隧穿层/陷阱层/阻挡层)能够捕获并存储电荷，对充电介质层进行 “充电”可使其形成“附加电源”，从而在不改变开关原有结构参数的条件下实现RF  MEMS开 关的驱动电压的降低。 为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是： 一种可重构驱动电压RF  MEMS开关，包括：基底；CPW结构，位于所述基底上，用于传 输射频以及微波信号，所述CPW结构包括CPW信号线以及位于所述CPW信号线两侧的CPW地 线；悬臂梁结构，设置在所述CPW结构上；驱动电极，设置在所述基底上，位于所述悬臂梁结 构的悬臂梁的下方；以及充电结构，包括充电介质层以及压焊块，所述充电介质层设置在所 述驱动电极上，所述充电介质层位于所述悬臂梁的下方；所述压焊块通过金属连接线与所 述驱动电极连接。 4 CN 111584310 A 说　明　书 2/5 页 进一步地，所述充电介质层包括：隧穿层，设置在所述驱动电极远离所述基底的一 面上，所述隧穿层的厚度为15nm～20nm；陷阱层，设置在所述隧穿层远离所述驱动电极的一 面上，所述陷阱层的厚度为25nm～35nm；以及阻挡层，设置在所述陷阱层远离所述隧穿层的 一面上，所述阻挡层位于所述悬臂梁的下方，所述阻挡层的厚度为30nm～40nm。 进一步地，所述CPW信号线包括输入信号线以及输出信号线，所述输入信号线与所 述输出信号线同轴线设置，所述输入信号线的轴线与所述CPW地线平行；所述驱动电极位于 所述输入信号线以及输出信号线之间。 进一步地，所述悬臂梁结构包括锚区、所述悬臂梁以及触点，所述悬梁臂的一端通 过所述锚区与所述输入信号线相连，所述悬梁臂的另一端设置所述触点，所述触点位于所 述输出信号线的上方。 进一步地，所述金属连接线一端与所述驱动电极连接，所述金属连接线的另一端 穿过一条所述CPW地线的缝隙与所述压焊块连接；所述压焊块设置在所述基底上，所述缝隙 中断的所述CPW地线通过空气桥连接；所述金属连接线上设置氮化硅绝缘介质层。 进一步地，所述基底包括硅衬底以及缓冲介质层，所述缓冲介质层位于所述硅衬 底上，所述CPW结构设置在所述缓冲介质层上。 进一步地，所述硅衬底采用高阻硅，电阻率＞4kΩ·cm。 进一步地，所述缓冲介质层的厚度为0.3μm～0.8μm；所述驱动电极和所述金属连 接线的厚度为0.3μm～0.5μm；所述悬臂梁和空气桥的厚度为3μm～5μm。 一种基于以上可重构驱动电压RF  MEMS开关的制造方法，包括如下步骤：S10在硅 衬底上生长一层二氧化硅作为缓冲介质层，获得基底；S20初步形成CPW结构、金属连接线、 压焊块以及驱动电极，在所述基底上溅射第一金属层，并光刻、蒸发所述第一金属层初步形 成CPW结构、金属连接线、压焊块以及驱动电极；S30形成隧穿层、陷阱层、氮化硅绝缘介质层 以及阻挡层，采用原子层沉积工艺(ALD)在所述驱动电极上生长一层Al2O3作为所述隧穿层； 采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在所述隧穿层上生长一层Si3N4作为陷阱层； 在所述空气桥下的所述金属连接线上生长一层氮化硅绝缘介质层；采用ALD工艺在陷阱层 上生长一层Al2O3作为所述阻挡层；S40完全形成CPW结构、悬臂梁结构、空气桥、压焊块和金 属连接线，在所述充电介质层和所述氮化硅绝缘介质层上沉积光刻形成牺牲层，在所述CPW 结构、金属连接线、压焊块依次蒸发钛、金、钛层，光刻、电镀第二金属层、去除光刻胶、反刻， 完全形成CPW结构、悬臂梁结构、空气桥、压焊块和金属连接线；以及S50释放牺牲层获得所 述可重构驱动电压RF  MEMS开关。 进一步地，所述牺牲层的材质为聚酰亚胺。 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： (1)本发明的一种可重构驱动电压RF  MEMS开关及其制造方法，通过增加充电介质 层(隧穿层/陷阱层/阻挡层)能够捕获并存储电荷，对充电介质层进行“充电”可使其形成 “附加电源”，从而在不改变开关原有结构参数的条件下实现RF  MEMS开关的驱动电压的降 低。 (2)本发明的一种可重构驱动电压RF  MEMS开关及其制造方法，不但具有传统静电 执行开关的微型化、高响应时间、高隔离和高可靠性优点，而且具有可调控的驱动电压的特 点，能够同时满足低驱动电压和高驱动电压的应用要求，这既能够有效降低开关的驱动电 5 CN 111584310 A 说　明　书 3/5 页 压，又能够防止粘连失效的发生。 (3)本发明的一种可重构驱动电压RF  MEMS开关及其制造方法，所述陷阱层能够捕 获和存储电荷，所述隧穿层和所述阻挡层能够避免所述陷阱层中电荷大量泄漏，所述隧穿 层厚度较小有利于电子进入所述陷阱层，所述阻挡层采用高K介电材料Al2O3能够提高离子 穿过所述隧穿层和所述陷阱层的电场，从而有利于所述陷阱层捕获更多的电荷。 附图说明 下面结合附图，通过对本发明的