本論文圍繞RF MEMS（RF microelectromechanical systems）濾波器的加工工藝和可重構(gòu)設(shè)計技術(shù),分別研究了基于硅微加工技術(shù)的全硅腔凋落模可調(diào)濾波器和基于商用RF MEMS器件的可重構(gòu)微帶濾波器,具體研究內(nèi)容如下。（一）首次提出基于硅微加工技術(shù)的K–Ka頻段二階RF MEMS全硅腔凋落�？烧{(diào)帶通濾波器,并提出基于純金濺射工藝的新型微齒薄膜用于該濾波器的頻率調(diào)諧。該濾波器的耦合凋落模腔體諧振器采用四甲基氫氧化銨（Tetramethylammonium hydroxide,TMAH）濕法刻蝕技術(shù)制作在（700±25）-?m厚低阻（電阻率5–10Ω·cm,下同）硅襯底上,表面金屬淀積采用1-?m厚純金濺射工藝;微齒薄膜的齒同樣采用TMAH濕法刻蝕技術(shù)制作在（300±25）-?m厚低阻硅襯底上,1-?m厚濺射金薄膜采用硅的二氟化氙氣體干法刻蝕釋放。提出的濾波器具有在23–35 GHz范圍內(nèi)通帶中心頻率連續(xù)可調(diào),濾波器品質(zhì)因數(shù)（Q）高（530–750）和靜電驅(qū)動電壓低（小于140 V）的優(yōu)勢。對于實現(xiàn)相同的頻率調(diào)諧范圍,微齒薄膜的靜電驅(qū)動電壓遠小于傳統(tǒng)商用壓電執(zhí)行器... 

【文章頁數(shù)】：242 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號與英文縮寫列表
第一章 緒論
    1.1 RF MEMS基本概念
    1.2 RF MEMS濾波器研究背景和意義
    1.3 RF MEMS濾波器研究現(xiàn)狀和進展
        1.3.1 微加工單片靜態(tài)濾波器
        1.3.2 頻率可調(diào)諧振器調(diào)諧原理與RF MEMS開關(guān)式可調(diào)濾波器
        1.3.3 高Q值RF MEMS可調(diào)腔體濾波器
        1.3.4 多功能可重構(gòu)濾波器
    1.4 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 RF MEMS凋落模腔體可調(diào)帶通濾波器基本理論
    2.1 高Q值凋落模腔體諧振器的等效電路模型
    2.2 高Q值凋落模腔體諧振器的物理結(jié)構(gòu)
        2.2.1 基片集成凋落模腔體諧振器與壓電執(zhí)行器膜片
        2.2.2 基片集成凋落模腔體諧振器與靜電驅(qū)動薄膜執(zhí)行器
        2.2.3 凋落模全硅腔諧振器與靜電驅(qū)動薄膜執(zhí)行器
    2.3 本章小結(jié)
第三章 K–Ka頻段RF MEMS全硅腔可調(diào)帶通濾波器設(shè)計與工藝
    3.1 引言
    3.2 K–Ka頻段RF MEMS凋落模全硅腔可調(diào)帶通濾波器設(shè)計與仿真
        3.2.1 全硅微諧振腔
        3.2.2 微齒薄膜調(diào)諧器
            3.2.2.1 MEMS平面薄膜的靜態(tài)力學(xué)模型
            3.2.2.2 MEMS齒形薄膜的機械分析
            3.2.2.3 純金微齒薄膜調(diào)諧器的物理結(jié)構(gòu)
        3.2.3 耦合全硅腔諧振器
            3.2.3.1 射頻/微波濾波器耦合矩陣理論
            3.2.3.2 全硅腔諧振器的級間耦合
            3.2.3.3 全硅腔諧振器的輸入輸出耦合
        3.2.4 二階可調(diào)帶通濾波器
        3.2.5 三階可調(diào)帶通濾波器
        3.2.6 四階可調(diào)帶通濾波器
    3.3 二階RF MEMS凋落模全硅腔可調(diào)帶通濾波器微加工工藝
        3.3.1 全硅微諧振腔
        3.3.2 微齒薄膜調(diào)諧器
        3.3.3 直流偏置電極
    3.4 二階全硅腔可調(diào)濾波器的封裝
        3.4.1 裸片的金—金表面活化熱壓鍵合
        3.4.2 用于射頻調(diào)測的濾波器封裝
    3.5 全硅腔濾波器工藝的檢測和可靠性
        3.5.1 全硅微諧振腔工藝的檢測
        3.5.2 微齒薄膜調(diào)諧器工藝的檢測
        3.5.3 直流偏置電極工藝的檢測
        3.5.4 全硅腔濾波器工藝中的問題與解決方案
    3.6 本章小結(jié)
第四章 抗蠕變納米晶粒金釩合金微齒薄膜
    4.1 引言
    4.2 金屬薄膜機械性能的材料力學(xué)理論
        4.2.1 金屬的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線
        4.2.2 彈性、塑性、粘彈性和粘塑性
        4.2.3 蠕變與應(yīng)力松弛
            4.2.3.1 概念和機械響應(yīng)
            4.2.3.2 蠕變的描述與典型機制
            4.2.3.3 金屬薄膜蠕變與應(yīng)力松弛的傳統(tǒng)測量方法
    4.3 純金微齒薄膜的機械可靠性
    4.4 典型的金屬薄膜機械性能強化機制
        4.4.1 晶界強化
        4.4.2 固溶強化
        4.4.3 彌散強化
        4.4.4 新型高可靠性合金薄膜材料及其應(yīng)用
    4.5 抗蠕變納米晶粒金釩合金微齒薄膜
        4.5.1 晶界強化金釩合金（2.2 at. %釩）薄膜
            4.5.1.1 金釩合金薄膜的共濺射與退火
            4.5.1.2 金釩合金薄膜中的釩含量檢測
            4.5.1.3 薄膜的表面形貌
            4.5.1.4 薄膜的應(yīng)力松弛響應(yīng)
            4.5.1.5 薄膜機械性能一致性的量化比較
        4.5.2 晶界強化金釩合金（0.7 at. %釩）薄膜
            4.5.2.1 加工工藝
            4.5.2.2 釩含量檢測
            4.5.2.3 薄膜的表面形貌
            4.5.2.4 薄膜的應(yīng)力松弛響應(yīng)
        4.5.3 固溶強化金釩合金（6.8 at. %釩）薄膜
            4.5.3.1 加工工藝
            4.5.3.2 釩含量檢測
            4.5.3.3 薄膜的表面形貌
            4.5.3.4 薄膜的應(yīng)力松弛響應(yīng)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 抗蠕變納米晶粒金釩合金薄膜的電氣性能
    5.1 引言
    5.2 金釩合金薄膜電導(dǎo)率的直流測量
    5.3 金釩合金薄膜電導(dǎo)率的射頻測量
    5.4 釩含量和退火工藝對傳輸線衰減因子的影響
    5.5 表面粗糙度對薄膜電導(dǎo)率的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章L頻段RF MEMS可重構(gòu)窄帶陷波帶通濾波器
    6.1 引言
    6.2 L頻段RF MEMS可重構(gòu)窄帶陷波帶通濾波器
        6.2.1 1.575-GHz三階靜態(tài)窄帶帶通濾波器
        6.2.2 1.525/1.625-GHz頻率切換式準吸收式窄帶帶阻濾波器
        6.2.3 帶通—帶阻級聯(lián)濾波器的仿真與調(diào)測
    6.3 本章小結(jié)
第七章 0.95/2.45-GHz頻率切換式可重構(gòu)恒定帶寬帶通濾波器
    7.1 引言
    7.2 0.95/2.45-GHz頻率切換式可重構(gòu)恒定帶寬帶通濾波器
        7.2.1 設(shè)計指標與方案
        7.2.2 0.95-GHz四階集總元件帶通濾波器
        7.2.3 2.45-GHz四階微帶帶通濾波器
        7.2.4 帶通濾波器的并聯(lián)
        7.2.5 并聯(lián)濾波器的仿真與調(diào)測
    7.3 本章小結(jié)
第八章 全文總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
附錄A 全硅腔濾波器常用加工工藝
    A.1 熱氧化
    A.2 光學(xué)光刻
    A.3 刻蝕
        A.3.1 濕法刻蝕
        A.3.2 干法刻蝕
            A.3.2.1 反應(yīng)離子刻蝕
            A.3.2.2 深反應(yīng)離子刻蝕
            A.3.2.3 硅的XeF_2氣體刻蝕
    A.4 化學(xué)氣相淀積
        A.4.1 低壓化學(xué)氣相淀積
        A.4.2 等離子體增強化學(xué)氣相淀積
    A.5 金屬淀積
    A.6 晶圓劃片
附錄B 全硅腔濾波器工藝常用化學(xué)品
    B.1 Nano-Strip 2X
    B.2 Microposit~(TM)SC~(TM) 1827
    B.3 Microposit~(TM)MF~(TM)-26A
    B.4 去離子水
    B.5 Buffered Oxide Etch
    B.6 Baker PRS-2000TM
    B.7 四甲基氫氧化銨
    B.8 Triton~(TM) X-100
    B.9 硫酸
    B.10 過氧化氫
    B.11 異丙醇
    B.12 Crystalbond~(TM) 555
    B.13 丙酮
    B.14 Gold Etchant Type TFA
    B.15 氫氧化銨
    B.16 劃片膠帶
    B.17 二氟化氙
    B.18 AZ 9260 (520 CPS)
    B.19 AZ 400K
    B.20 DuPont~(TM) Riston? 200 系列光刻膠膠帶
    B.21 一水合碳酸鈉
    B.22 氫氟酸
附錄C 石英玻璃掩模設(shè)計
附錄D 薄膜應(yīng)力松弛響應(yīng)的Prony級數(shù)擬合MATLAB程序
    D.1 3小時應(yīng)力松弛響應(yīng)的四項Prony級數(shù)擬合
    D.2 12小時應(yīng)力松弛響應(yīng)的五項Prony級數(shù)擬合
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果
    期刊論文
    會議論文
    獲獎
    結(jié)業(yè)證書



本文編號：3706086