多层圆片级堆叠THz硅微波导结构的制作

发布时间：2024-12-10 03:55

　　 基于微电子机械系统(MEMS)工艺,提出一种多层圆片堆叠的THz硅微波导结构及其制作方法。为了验证该结构在制作THz无源器件中的优势,基于6层圆片堆叠的硅微波导结构,设计了一种中心频率365 GHz、带宽80 GHz的功率分配/合成结构,并对其进行了仿真。研究了制作该结构的工艺流程,攻克了工艺过程中的关键技术,包括硅深槽刻蚀技术和多层热压键合技术,并给出了工艺结果。最终实现了多层圆片堆叠功率分配/合成结构的工艺制作和测试。测试结果表明,尽管样品的插入损耗较仿真值增加3 dB左右,考虑到加工误差和夹具损耗等情况,样品主要技术指标与设计值较为一致。

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【部分图文】：

图1 多层圆片级堆叠硅微波导结构示意图

多层圆片级堆叠硅微波导结构如图1所示。其中，每一层具有金属化腔体结构的硅片是一层“基板”，下层硅片上表面的金属化腔体结构与上层硅片下表面金属层共同构成了闭合的矩形波导结构，为了实现多层波导之间的信号传输，在硅片中制作了用于层间耦合的耦合窗。最终的多层圆片级堆叠硅微波导结构是根据设....

图2 365 GHz功率分配/合成结构示意图

为了验证多层圆片级堆叠硅微波导结构可行性，本文基于6层圆片堆叠的硅微波导结构，设计了一种中心频率365GHz、带宽80GHz硅微波导功率分配/合成结构，其中包含2个波导T型结和4个波导H面转接，输入、输出采用WR2.2的标准波导口。为了便于测试，在硅片中制作有定位销钉结构。总....

图3 365 GHz波导T型功分器结构与仿真结果

波导T型结是功率分配/合成结构中的关键器件，该T型结中，匹配结构对其性能有极大影响。在THz频段下，考虑到THz频段波导口尺寸微小，为实现较好的回波损耗和较低的插入损耗，设计了匹配切角结构。T型结中的功率分配隔片尺寸对匹配性能也有极大影响，如图3(a）所示，功率分配隔片位于T型结....

图4 365 GHz功率分配/合成结构仿真模型与曲线

在三维电磁场仿真软件HFSS中建立365GHz硅微波导功率分配/合成结构仿真模型，如图4(a）所示，其仿真结果如图4(b）所示，由仿真结果可知，在中心频率365GHz、带宽80GHz的频段内，硅微波导功率分配/合成结构的插入损耗优于1dB，回波损耗除低端外均优于10dB....

本文编号：4015570