RF MEMS器件及其集成技术研究
发布时间：2022-09-21 18:29
射频微机电系统（RF MEMS）是MEMS技术的一个重要分支,也是一项可以对未来射频系统产生重大影响的技术。经过多年的发展,RF MEMS技术取得长足进步,然而其产业化并非一帆风顺,相比集成电路等技术发展还有一定差距,这主要受MEMS器件可靠性低、工艺独特而通用性差、不易与其他系统集成等因素影响,所以研究高可靠性RF MEMS器件以及集成技术具有重要的理论意义和工程应用价值。本文基于国内现有的工艺能力,以RF MEMS开关为切入点,开展高温度稳定性RF MEMS开关、多开关集成的MEMS数控衰减器、RF MEMS开关驱动电路、IC-MEMS单片集成等方面技术研究,取得了多项研究成果。基于表面牺牲层工艺设计制作出一种具有高温度稳定性的直接接触式RF MEMS开关。该开关采用热弯曲固支梁结构,减小温度和应力对开关下拉电压的影响;采用高阻驱动线,实现微波信号与控制信号的隔离;利用辅助图形减小电镀图形失真,解决高深宽比梁的制作难题。测试结果显示,室温下开关在DC~20GHz频段内隔离度＞25dB、插损＜0.45dB,同时开关下拉电压随温度变化率约为-160mV/℃。采用表面牺牲层工艺设计制作出...
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 RF MEMS开关
1.2.2 数控衰减器
1.2.3 RF MEMS器件与IC芯片的单片集成
1.3 研究内容及难点
1.4 章节安排
参考文献
第2章 RF MEMS技术和工艺简介
2.1 引言
2.2 RF MEMS技术
2.2.1 RF MEMS技术的发展历程
2.2.2 基本RF MEMS器件
2.2.3 RF MEMS子系统
2.3 RF MEMS工艺
2.3.1 RF MEMS体硅工艺
2.3.2 RF MEMS表面牺牲层工艺
2.4 小结
参考文献
第3章 高温度稳定性RF MEMS开关研究
3.1 引言
3.2 高温度稳定性RF MEMS开关设计
3.2.1 开关机械结构设计
3.2.2 开关射频性能设计
3.2.3 开关结构参数确定
3.3 高温度稳定性RF MEMS开关性能仿真
3.4 高温度稳定性RF MEMS开关芯片测试
3.4.1 射频性能测试
3.4.2 下拉电压温度稳定性测试
3.5 小结
参考文献
第4章 MEMS数控衰减器研究
4.1 引言
4.2 MEMS数控衰减器设计
4.2.1 衰减器拓扑结构
4.2.2 RF MEMS开关设计
4.2.3 衰减单元设计
4.2.4 衰减器性能仿真
4.3 MEM数控衰减器性能测试
4.4 小结
参考文献
第5章 RF MEMS开关驱动电路研究
5.1 引言
5.2 驱动电路工艺
5.2.1 集成电路工艺种类
5.2.2 BCD工艺
5.2.3 BCD工艺特点
5.2.4 200V SOI-BCD工艺
5.3 驱动电路原理图设计
5.3.1 振荡器
5.3.2 限幅放大器
5.3.3 升压单元
5.3.4 输出控制器
5.3.5 高压测试单元
5.4 驱动电路版图设计和后仿真
5.5 芯片测试
5.6 小结
参考文献
第6章 RF MEMS开关与IC芯片集成技术研究
6.1 引言
6.2 集成方法选择
6.3 基于类似Post-CMOS集成方法的设计
6.3.1 用于集成的RF MEMS开关结构参数确定
6.3.2 RF MEMS开关机械性能仿真
6.3.3 RF MEMS开关微波性能仿真
6.4 单片集成工艺
6.5 集成芯片性能测试
6.6 小结
参考文献
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
在读期间的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]RF MEMS国内外现状及发展趋势[J]. 焦海龙,赵广宏,李文博,骆伟,金小锋. 遥测遥控. 2017(05)
[2]一种MEMS开关驱动电路的设计[J]. 孙俊峰,朱健,李智群,郁元卫,钱可强. 电子器件. 2017(02)
[3]温度对悬臂梁静电驱动RF-MEMS开关性能的影响[J]. 张沛然,朱健,姜理利. 固体电子学研究与进展. 2014(01)
[4]微机械圆盘谐振器的结构分析[J]. 郭建来,刘畅,王建艳,林杰,郭航. 厦门大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]环境温度对RF-MEMS开关闭合电压影响研究[J]. 刘雷,张高飞,尤政. 传感器与微系统. 2013(05)
[6]微纳机电系统（MEMS/NEMS）前沿[J]. 李志宏. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[7]功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望[J]. 孙伟锋,张波,肖胜安,苏巍,成建兵. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[8]Avago推出两款采用先进薄膜体声波谐振器（FBAR）技术的带通滤波器[J]. 电子与电脑. 2010(09)
[9]替代晶振:解读SiTime全硅MEMS技术[J]. 陆楠. 电子设计技术. 2009(05)
[10]薄膜体声波谐振器（FBAR）技术及其应用[J]. 何杰,刘荣贵,马晋毅. 压电与声光. 2007(04)
博士论文
[1]高性能RF MEMS全硅腔/基片集成滤波器工艺及可重构技术研究[D]. 李津.电子科技大学 2017
[2]高性能升压型电源管理芯片的研究与优化设计[D]. 池源.西安电子科技大学 2015
[3]分布式RF MEMS移相器热致封装效应研究[D]. 赵成.东南大学 2015
[4]射频MEMS可重构单片电路研究[D]. 郁元卫.南京大学 2012
[5]横向超结功率器件的REBULF理论与新技术[D]. 王文廉.电子科技大学 2010
[6]基于左右手复合传输线和MEMS的新型微波器件研究[D]. 黄闯.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]微波功率薄膜负载与衰减器的设计与制作[D]. 曾理.电子科技大学 2014
[2]基于600V BCD工艺平台的IGBT驱动芯片设计[D]. 黎俐.电子科技大学 2013
[3]基于RF MEMS单刀多掷开关的五位数字移相器[D]. 何宗郭.电子科技大学 2013
[4]硅基MEMS滤波器的特性研究[D]. 袁艳.电子科技大学 2012
[5]AIN薄膜中频溅射制备及体声波谐振器研制[D]. 汪振中.电子科技大学 2011
[6]X波段五位MEMS分布式移相器研究[D]. 张晓升.电子科技大学 2010
[7]SiGe回转器型高频带通滤波器的初步设计[D]. 李晶晶.天津理工大学 2010
[8]超宽带单片五位数字衰减器的研究[D]. 文星.杭州电子科技大学 2010
[9]高效率峰值电流控制升压DC-DC转换器设计[D]. 万斌.西安电子科技大学 2010
[10]X波段高精度单片五位数字衰减器的研究[D]. 李冠男.南京理工大学 2008
本文编号：3680449
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 RF MEMS开关
1.2.2 数控衰减器
1.2.3 RF MEMS器件与IC芯片的单片集成
1.3 研究内容及难点
1.4 章节安排
参考文献
第2章 RF MEMS技术和工艺简介
2.1 引言
2.2 RF MEMS技术
2.2.1 RF MEMS技术的发展历程
2.2.2 基本RF MEMS器件
2.2.3 RF MEMS子系统
2.3 RF MEMS工艺
2.3.1 RF MEMS体硅工艺
2.3.2 RF MEMS表面牺牲层工艺
2.4 小结
参考文献
第3章 高温度稳定性RF MEMS开关研究
3.1 引言
3.2 高温度稳定性RF MEMS开关设计
3.2.1 开关机械结构设计
3.2.2 开关射频性能设计
3.2.3 开关结构参数确定
3.3 高温度稳定性RF MEMS开关性能仿真
3.4 高温度稳定性RF MEMS开关芯片测试
3.4.1 射频性能测试
3.4.2 下拉电压温度稳定性测试
3.5 小结
参考文献
第4章 MEMS数控衰减器研究
4.1 引言
4.2 MEMS数控衰减器设计
4.2.1 衰减器拓扑结构
4.2.2 RF MEMS开关设计
4.2.3 衰减单元设计
4.2.4 衰减器性能仿真
4.3 MEM数控衰减器性能测试
4.4 小结
参考文献
第5章 RF MEMS开关驱动电路研究
5.1 引言
5.2 驱动电路工艺
5.2.1 集成电路工艺种类
5.2.2 BCD工艺
5.2.3 BCD工艺特点
5.2.4 200V SOI-BCD工艺
5.3 驱动电路原理图设计
5.3.1 振荡器
5.3.2 限幅放大器
5.3.3 升压单元
5.3.4 输出控制器
5.3.5 高压测试单元
5.4 驱动电路版图设计和后仿真
5.5 芯片测试
5.6 小结
参考文献
第6章 RF MEMS开关与IC芯片集成技术研究
6.1 引言
6.2 集成方法选择
6.3 基于类似Post-CMOS集成方法的设计
6.3.1 用于集成的RF MEMS开关结构参数确定
6.3.2 RF MEMS开关机械性能仿真
6.3.3 RF MEMS开关微波性能仿真
6.4 单片集成工艺
6.5 集成芯片性能测试
6.6 小结
参考文献
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
在读期间的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]RF MEMS国内外现状及发展趋势[J]. 焦海龙,赵广宏,李文博,骆伟,金小锋. 遥测遥控. 2017(05)
[2]一种MEMS开关驱动电路的设计[J]. 孙俊峰,朱健,李智群,郁元卫,钱可强. 电子器件. 2017(02)
[3]温度对悬臂梁静电驱动RF-MEMS开关性能的影响[J]. 张沛然,朱健,姜理利. 固体电子学研究与进展. 2014(01)
[4]微机械圆盘谐振器的结构分析[J]. 郭建来,刘畅,王建艳,林杰,郭航. 厦门大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]环境温度对RF-MEMS开关闭合电压影响研究[J]. 刘雷,张高飞,尤政. 传感器与微系统. 2013(05)
[6]微纳机电系统（MEMS/NEMS）前沿[J]. 李志宏. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[7]功率半导体器件与功率集成技术的发展现状及展望[J]. 孙伟锋,张波,肖胜安,苏巍,成建兵. 中国科学:信息科学. 2012(12)
[8]Avago推出两款采用先进薄膜体声波谐振器（FBAR）技术的带通滤波器[J]. 电子与电脑. 2010(09)
[9]替代晶振:解读SiTime全硅MEMS技术[J]. 陆楠. 电子设计技术. 2009(05)
[10]薄膜体声波谐振器（FBAR）技术及其应用[J]. 何杰,刘荣贵,马晋毅. 压电与声光. 2007(04)
博士论文
[1]高性能RF MEMS全硅腔/基片集成滤波器工艺及可重构技术研究[D]. 李津.电子科技大学 2017
[2]高性能升压型电源管理芯片的研究与优化设计[D]. 池源.西安电子科技大学 2015
[3]分布式RF MEMS移相器热致封装效应研究[D]. 赵成.东南大学 2015
[4]射频MEMS可重构单片电路研究[D]. 郁元卫.南京大学 2012
[5]横向超结功率器件的REBULF理论与新技术[D]. 王文廉.电子科技大学 2010
[6]基于左右手复合传输线和MEMS的新型微波器件研究[D]. 黄闯.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]微波功率薄膜负载与衰减器的设计与制作[D]. 曾理.电子科技大学 2014
[2]基于600V BCD工艺平台的IGBT驱动芯片设计[D]. 黎俐.电子科技大学 2013
[3]基于RF MEMS单刀多掷开关的五位数字移相器[D]. 何宗郭.电子科技大学 2013
[4]硅基MEMS滤波器的特性研究[D]. 袁艳.电子科技大学 2012
[5]AIN薄膜中频溅射制备及体声波谐振器研制[D]. 汪振中.电子科技大学 2011
[6]X波段五位MEMS分布式移相器研究[D]. 张晓升.电子科技大学 2010
[7]SiGe回转器型高频带通滤波器的初步设计[D]. 李晶晶.天津理工大学 2010
[8]超宽带单片五位数字衰减器的研究[D]. 文星.杭州电子科技大学 2010
[9]高效率峰值电流控制升压DC-DC转换器设计[D]. 万斌.西安电子科技大学 2010
[10]X波段高精度单片五位数字衰减器的研究[D]. 李冠男.南京理工大学 2008
本文编号：3680449
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