濾波器作為一種選頻元件，用來抑制噪聲、選擇或限定RF/微波信號的頻段范圍，在許多RF/微波應用中起著重要的作用。傳統(tǒng)的濾波器體積大、制造成 本高并且不容易與單片集成電路集成，在毫米波頻段內(nèi)損耗大，而由微電子技術與機械、光學等領域交叉融合而產(chǎn)生的MEMS 技術，具有小型化、多樣化以及可集成化的特點 。

　　MEMS 技術與RF技術的結(jié)合，即RF MEMS 技術，為新一代獨特的、高性能濾波器的實現(xiàn)提供了新的機遇。目前人們將MEMS 技術運用到RF/微波濾波器的設計制造中，得到了高性能、小尺寸、重量輕，并且成本低的MEMS 濾波器。MEMS RF/微波濾波器可以用集總元件設計也可以用分布元件設計，它們可以利用各種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如微帶線、波導腔、共面波導等。當然，它們也可以由多種制造工藝 實現(xiàn)。

　　1、硅體微加工MEMS濾波器

　　硅體微加工技術是通過對襯底硅的腐蝕加工來實現(xiàn)器件的立體結(jié)構(gòu)，并且常輔以Si-Si 晶片鍵合和Si-玻璃鍵合等手段。由于單晶硅有晶向的區(qū)分，可以用化學的方法（ 如用KOH） 實現(xiàn)很好的各向異性選擇性刻蝕，這是硅體微加工的基礎。硅體微加工技術可以方便地實現(xiàn)較大縱向尺寸的立體加工。基于硅體微加工技術，人們實現(xiàn)了多種 MEMS濾波器。

　　1.1、薄膜和微帶線濾波器

　　為了減小高頻段時來自于襯底的損耗，利用硅體微加工技術的乙二胺鄰苯二酚濕法刻蝕硅形成的腔體實現(xiàn)微帶線的懸空，S. V. Robertson 等人制作了W波段（ 94.7 GHz） 耦合線帶通濾波器。濾波器的幾何圖形被制作在一個由薄膜支撐的傳輸線上，如圖1所示，傳輸線就相當于懸浮在空氣介質(zhì)中，介質(zhì)損耗幾乎可以被忽略，且能避免 遭受輻射和產(chǎn)生色散寄生效應。該濾波器的通帶插損為3.6 dB，其中導體損耗是整個部件插損的主要組成部分。部件的相對帶寬為6.1%。與該技術類似，M. Chatras 等人在高阻硅襯底上實現(xiàn)了中心頻率為30 GHz 的高性能帶通薄膜濾波器。薄膜下的硅用四甲基氫氧化氨（ tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH） 選擇性刻蝕。該濾波器插入損耗只有1.8 dB，并且易于集成到利用倒裝芯片技術的電路中。

　　圖1 W波段耦合帶通濾波器側(cè)視圖

　　1.2、微機械腔體諧振器和濾波器

　　利用硅體微加工得到的腔體做諧振腔，也可以實現(xiàn)濾波器的設計。

　　J. Papapolymerou 等人提出的X 波段腔體諧振器，由輸入輸出微帶線和微機械腔體組成，空腔通過兩個狹縫耦合到兩個微帶線上（ 圖2 （a）） 。兩個微帶線利用淀積7.5 μm 厚的金以減小損耗；腔體金屬化層的厚度為2 μm。與其他傳統(tǒng)的金屬矩形、圓形波導諧振器相比，該諧振器尺寸大大地減小，并有高的Q 值（ 無載Q=506，是傳統(tǒng)微帶濾波器的4 倍） 。

　　L. Harle 等人在硅上用狹縫耦合微機械腔實現(xiàn)了中心頻率為10 GHz 的帶通濾波器（ 圖2 （b）） 。模擬的帶寬為4%，插入損耗在10.2 GHz 時為0.9 dB。測得的濾波器的帶寬為3.7%，插入損耗在10.01 GHz 時為2 dB，損耗的差異取決于微帶傳輸線的過渡和線長。濾波器的整體尺寸為5 cm×3 cm×2 600 μm。該濾波器的特點是低損耗、窄帶寬、小尺寸以及易于單片電路集成，并且由于表面電流分布于大的導體表面而有強的功率負載能力。

　　圖2 微機械腔體諧振器和濾波器

　　1.3、薄膜聲體波諧振器與濾波器

　　薄膜聲體波諧振器（ thin-film bulk acousticwave resonator，TFBAR） 的概念早在20 世紀60 年代就已出現(xiàn)，但其發(fā)展一直受制于微細加工工藝技術的水平。隨著MEMS 技術的興起及其加工工藝的進步，使可靠、可重復地制備TFBAR 成為可能，同時也由于RF 前端模塊中通用的陶瓷或聲表面波（ surface acoustic-wave，SAW） 濾波器進入GHz 頻段后隨著工作頻率的增加性能退化等原因，許多人開始研究開發(fā)基于TFBAR 的RF/微波濾波器。

　　薄膜聲體波濾波器通過壓電薄膜的逆壓電效應將電能量轉(zhuǎn)換成聲波形成諧振，在體積、功率負載等方面都比SAW濾波器具有優(yōu) 勢。K. Misu 等人用鈦酸鉛材料做壓電薄膜制作了體聲波濾波器，如圖3 所示。將部件的兩個電極設計成能被自由調(diào)整，在所需頻率上產(chǎn)生振蕩。兩個電極還起著反射器的作用，用以抵消無用聲波。采用硅體微加工工藝刻蝕去除下部的襯 底材料形成腔體，利用空氣-金屬界面得到聲體波的全反射，從而將聲體波限制在壓電薄膜和金屬電極內(nèi)。得到的濾波器整個部件的尺寸為0.69 mm×0.55 mm，在1.5 GHz 時的3 dB 帶寬為47 MHz。Y.D. Kim等人［8］利用以這種類似結(jié)構(gòu)為基本單元的一種階梯拓樸結(jié)構(gòu)研制出的濾波器，在5GHz 濾段插入損耗只有2.8 dB。

　　圖3 薄膜體聲波濾波器

　　對于硅體微加工工藝來講，硅的化學刻蝕由于依賴于晶向，使得器件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的進一步縮小都受到了限制。另外，襯底硅的大量刻蝕也會降低器件的機械強度。

　　2、LIGA 平面?zhèn)鬏斁€和濾波器

　　LIGA 一詞來源于德語lithographie、galvanoformung和abformung 三個詞語的縮寫，表示深層光刻、電鍍、模鑄三種技術的有機結(jié)合。LIGA技術是實現(xiàn)MEMS 微加工的一個重要手段。它借鑒了平面IC 工藝中的光刻技術，但是它對材料加工的深寬比遠大于標準IC 生產(chǎn)中的平面工藝和薄膜的亞微米光刻技術，可以實現(xiàn)高深寬比3D 微結(jié)構(gòu)，且加工的厚度也遠大于平面工藝的典型值2 μm。該工藝是利用深層輻射X 射線光刻，在厚的光刻膠層上設定所要求的模型。由X 射線作為光刻的光源，它的波長短，對光刻膠有較強的穿透力，能獲得高的分辨率和高的深寬比。利用LIGA技術，T. L. Willke 等人在石英襯底上設計制作了耦合線型帶通濾波器（ 圖4） 。其中，LIGA 傳輸線為200 μm 厚的鎳，有兩個開路端口的！/4 平行線部分用作耦合單元，耦合氣隙深寬比大于6.75。與傳統(tǒng)的薄金屬相比，LIGA 傳輸線和諧振器之間有更好的耦合系數(shù)。帶通濾波器在14.6 GHz 時有最小的插入損耗，為0.15 dB。