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射频微机电系统(RF MEMS)是MEMS技术的重要应用领域之一,并随着5G网络的到来,RF MEMS技术成为MEMS领域的研究热点。相比于传统的PIN和MOSFET等固态开关,RF MEMS开关具有体积小、低功耗、极低的插入损耗、高隔离度和成本低等优点,因此在相控阵雷达、卫星通信、测试仪器以及便携式无线通信等系统的射频前端部件中有良好的应用前景。结合研究背景和研究现状,本文选择基于硅衬底RF MEMS悬臂梁接触式开关作为研究对象,先后探究了影响开关开启电压的因素,并提出降低开启电压的两种方法,最后研究在硅衬底上制备开关的相关工艺。主要工作如下:1首先,介绍了RF MEMS开关的力学模型、RF MEMS接触式开关的工作原理和主要机械性能指标。通过建立接触式开关的简化模型,推导出开关开启电压的公式,此外,给出了悬臂梁在不同位置的均布载荷下的等效弹性系数。最后研究开关动态响应时间,利用COMSOL工具仿真得到开关下拉时间,并对比了不同工作电压下的开关速度。2然后,对RF MEMS接触式开关进行机电仿真,基于传统一字型悬臂梁模型研究开关尺寸对开启电压的影响,并将其结果与理论计算值作对比。其次探索悬臂梁的结构对开启电压的影响,通过增大驱动面积和设计具有低弹性系数梁的方法,在一字型悬臂梁的基础上分别提出了十字型、三叉戟型、蟹钳型和折叠型等四种结构,通过仿真计算得到四种结构对应的开启电压分别为7.2 V、5.6 V、3.8 V和3.6 V,然而一字型梁的开启电压为9.1 V,通过仿真验证了增大驱动面积和设计具有低弹性系数等方法设计的悬臂梁可以实现更低的开启电压。3最后,研究悬臂梁接触式开关的制作工艺,分别有:热氧化、电子束蒸发、光刻、PECVD镀膜、干法刻蚀和牺牲层释放等重要工艺,通过实验确定每一步工艺的最佳的工艺参数,并制定了一套工艺流程成功地做出了实物,通过测试得到实验样品的开启电压为19.5 V。