基于体硅MEMS工艺的射频微系统冲击特性仿真研究

高过载冲击试验成本高、周期长,同时失效检测手段较少,难以定位结构薄弱点。针对体硅工艺MEMS(Micro-electromechanical System)射频微系统,采用冲击响应谱与瞬态动力学方法,研究板级与试验条件下的高冲击载荷响应。仿真结果表明,该射频微系统能够承受高冲击过载,仿真结果可提前预判结构失效点,提高产品抗冲击可靠性。

基于体硅MEMS工艺的基片集成波导双工器

基于体硅微电子机械系统(MEMS)工艺,采用多层基片集成波导(SIW)谐振腔的垂直堆叠耦合结构研制了一款工作在K/Ka波段的SIW双工器。实测结果表明:在K波段的接收通带内,该双工器插入损耗小于1.8 dB,带内回波损耗小于-15 dB;在Ka波段的发射通带内,其插入损耗小于2 dB,带内回波损耗小于-12 dB;收/发隔离度大于50 dB,实测结果与仿真结果较吻合。该体硅MEMS SIW双工器体积仅为5.8 mm×4.4 mm×1.0 mm,在满足性能指标要求的同时实现了小型化且易于与微波、毫米波系统集成。该双工器的收/发输入、输出端口为异面结构,能够实现收/发信号的全双工垂直传输,符合目前瓦片式相控阵天线中信号的传输特点,具有良好的应用前景。

一种超宽带硅基MEMS射频收发组件

基于体硅微电子机械系统(MEMS)工艺,采用系统级封装(SiP)技术,研制了一款覆盖C-Ka频段高密度集成的射频收发组件。组件集成了宽带功率放大器、宽带低噪声放大器、宽带I/Q混频器、宽带频率源等多个芯片。同层信号传输采用接地共面波导传输线,不同层间信号互联采用硅通孔形成的类同轴结构,实现了射频信号宽带低损耗传输;通过有源芯片硅基内微腔分离化设计和大量接地硅通孔,实现了射频信号间的隔离和屏蔽。实测结果表明:在6~30 GHz的频带内,SiP组件的发射功率≥36.2 dBm,发射增益≥34 dB;接收噪声系数≤2.4 dB,接收增益≥31 dB,体积仅为19.9 mm×19.9 mm×1.3 mm,实现了小型化和收/发/源一体化集成。

一种基于MEMS体硅工艺的三维集成T/R模块

采用微电子机械系统(MEMS)体硅三维异构集成技术,设计了一种应用于雷达的四通道瓦片式三维集成T/R模块。该模块由三层硅基封装堆叠而成,每层硅基封装内部腔体异构集成多个单片微波集成电路(MMIC),内部采用硅通孔(TSV)实现互连,层间通过焊球互连。模块最终尺寸为8 mm×8 mm×3.5 mm。装配完成后对该模块进行测试,测试结果表明,在34~36 GHz内,模块的饱和发射功率为21 dBm,单通道发射增益达到21 dB,接收增益为23 dB,接收噪声系数小于3.5 dB,同时具备6 bit数控移相和5 bit数控衰减等功能。该模块在4个通道高密度集成的基础上实现了较高的性能。

高深宽比深隔离槽的刻蚀技术研究

体硅集成MEMS器件中的一个非常重要的技术就是微结构与电路部分的电隔离和互连。由于体硅工艺与传统CMOS工艺不兼容 ,所以形成高深宽比的深隔离槽 (宽约 3μm ,深 2 0～ 10 0μm)是体硅集成中急待解决的工艺难题。本文采用MEMS微加工的DRIE (DeepReactiveIonEtching)技术、热氧化技术和多晶硅填充技术 ,形成了高深宽比的深电隔离槽 (宽 3.6 μm ,深 85μm)。还提出了一种改变深槽形状的方法 ,使深槽的开口变大 ,以利于多晶硅的填充 。