基于MEMS工藝的硅基毫米波微同軸波導芯片

董春暉，楊志，申曉芳，李宏軍

（中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊 050051）

0 引 言

同軸傳輸線是研究比較完善的一種微波傳輸結構，由于其優異的超寬帶、低色散、低損耗特性，被廣泛應用于各類射頻通信系統之中。為了實現同軸傳輸線的小型化，以及簡單可靠的批量化生產，多種片上微同軸加工技術被人們開發了出來。

隨著微波技術的發展，系統對射頻傳輸線性能的需求正在逐漸提高，微同軸傳輸線向著更高頻段、更高功率發展。微同軸的高頻傳輸性能取決于其中傳輸的TEM 波，隨著微波頻率的提升，高次模的產生將對傳輸性能產生不利的影響，而減小矩形同軸波導的截面積是一種有效的抑制高次模的方法。

本文提出了一種基于MEMS 工藝的制備硅基毫米波微同軸波導芯片的方法。通過在硅基片正反兩個方向進行的兩次干法刻蝕工藝，形成了垂直方向尺寸小于硅基片厚度的懸置線芯，以及用于垂直轉接的凸臺結構。經過側壁選擇性金屬化，形成了線芯金屬覆層，以及外屏蔽金屬覆層。通過晶圓級鍵合技術形成了完整的矩形微同軸波導結構。最后通過矢量網絡分析儀表征了芯片的微波傳輸性能。

1 硅基毫米波微同軸波導的結構

1.1 矩形同軸傳輸線

矩形同軸傳輸線是微同軸波導的關鍵結構，其中央懸置線芯與外圍屏蔽金屬共同提供了電磁波傳輸的通道。電磁波在其中能以多種模態傳輸，當傳輸模態為TEM 模時，其傳輸效果最好，而高階模態的產生會使能量發生較嚴重的衰減。……