1 引言
　　在亞毫米波頻段，相比較于微波毫米波頻段，由于頻率更高、波長更短，因而相應的器件尺寸更小。而天線作為尺寸和波長大小密切相關的器件，在亞毫米波頻段的設計具有很大挑戰。一方面，運用新材料、新工藝加工微小尺寸并能滿足亞毫米波公差要求的天線；另一方面，根據亞毫米波系統的特點，研究平面集成天線，將天線和檢波器、混頻器等器件運用集成天路的工藝加工集成在一起，避免分立結構帶來的連接問題。
　　MEMS技術是在20世紀90年代逐步形成的，具有高性能、高效率、低成本、高可靠性等諸多優點。MEMS 技術在微波、毫米波已經有了廣泛的應用，由于其對中等尺度（mesoscale）（1μm～1mm）模型加工具有特殊的優越性，因此對THz波段使用的微小器件的制造具有明顯的優勢。
　　對于亞毫米波頻段的平面集成天線而言，基片介質是需要考慮的重要因素?；橘|上的平面天線趨于將大部分能量輻射進介質中，而不是另一側的自由空間。解決這個問題通常有兩種方法，一是在基片介質一側集成與相同介電常數的透鏡；二是采用很薄的基片介質。前一種方法需要很高的透鏡加工工藝，介質透鏡中的吸收和反射損耗不可避免，且1/4λ匹配層技術尚有待提高。后一種方法減小了基片介質的影響，天線可近似于在自由空間中，但薄基片的支撐弱，需要在結構上加以改進。
　　1990年，Rebeiz等人設計了集成的喇叭天線，他們將平面天線加工在μm量級厚的介質膜片上，膜片內置于運用MEMS濕法腐蝕而成的硅棱錐喇叭腔。該方法很好的解決了薄膜的支撐問題且增強了天線的輻射，但由于硅晶片厚度的限制（通常不超過800μm），集成喇叭的口徑受到嚴格限制，為了增強輻射，他們將機械加工的喇叭口和集成喇叭天線結合在一起，形成“準集成”喇叭天線，以增強輻射特性?！皽始伞钡姆桨冈陬l率較低的亞毫米波頻段可行，到了900GHz左右，會給機械加工帶來極大的困難。
　　本文提出了一種基于MEMS工藝的新型喇叭結構，設計適合于亞毫米波高頻段的集成天線。
　　2 工藝
　　本文中采用的MEMS工藝的主要材料是單晶硅，它具有特殊的晶面結構。所采用的MEMS加工工藝有干法刻蝕，也即深反應離子刻蝕（deep reactive ion etching， DRIE）和濕法KOH腐蝕（wet KOH etching），兩種工藝中，單晶Si都是重要的材料，其具有多方面的良好特性，以少量摻雜物顯著地改變半導體的性質，由機械化學拋光可獲得nm級的表面粗糙度，彈性和剛性系數良好，以及各向異性蝕刻和劈開等良好特性。Si濕法各項異性刻蝕下，V形槽可以在（100）基片上制作，其（100）面與（111）面形成54.7°的角，垂直側面的槽可以在（110）基片上制作，其尺寸容限可達到1.0μm。
　　干法刻蝕可以加工的復雜形狀的圖形，但同一版的深度是一樣的，且不能太深，無法在縱向做出較復雜的結構。濕法腐蝕可以利用單晶硅的晶格方向縱向腐蝕出特定角度的結構，但需要掩膜形狀簡單。
　　3 結構
　　Rebeiz等人設計的集成喇叭天線制作工藝只運用了濕法腐蝕工藝加工，受硅晶體的特性所限，棱錐背腔的頂角70.6?，前腔的部分高度受限于硅晶片的厚度，雖然可以通過多層晶片疊加以增加其高度，但喇叭張角局限于70.6?，因而天線的輻射性能比較固定，尤其是天線的輻射方向圖。盡管可以通過在前腔之前再集成機械加工的不同張角的喇叭結構加以改善，但在900GHz頻段，波長僅有300多μm，機械加工的精度很難得到保證。
　　為此本文提出了一種新型的完全運用MEMS工藝加工制作的集成喇叭天線結構，如圖所示。