電容式RF開關(guān)可靠性的研究及其測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,其中無(wú)線通訊技術(shù)更是日新月異。由傳統(tǒng)器件組成的無(wú)線通信系統(tǒng),無(wú)法滿足低功耗、高隔離度、低損耗的現(xiàn)代無(wú)線通信要求。為此,人們?cè)絹?lái)越多的將目光投入到RF MEMS器件上,RF MEMS技術(shù)因此得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。自從RF MEMS開關(guān)研制成功之后,國(guó)外眾多的學(xué)者對(duì)RF MEMS開關(guān)的可靠性展開了詳細(xì)的研究。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果,靜電驅(qū)動(dòng)的接觸式開關(guān)主要的可靠性問題體現(xiàn)為接觸電阻問題；而靜電驅(qū)動(dòng)并聯(lián)電容

2、式開關(guān)主要問題是介質(zhì)層電荷注入以及襯底電荷注入問題。
　　 本文首先簡(jiǎn)要的介紹了RF MEMS開關(guān)的基本概念及應(yīng)用,并對(duì)電容式開關(guān)電荷注入問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。本文力圖從基本原理入手對(duì)介質(zhì)層電荷注入作出合理的理解；同時(shí)對(duì)國(guó)際上研究的新方向一一襯底電荷注入,通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),以期給出當(dāng)開關(guān)處于DOWN態(tài)時(shí)襯底電荷注入與介質(zhì)層電荷注入之間的量化關(guān)系:最后對(duì)樣品的介質(zhì)層電荷注入特性進(jìn)行了研究。在借鑒已有的各種測(cè)試系統(tǒng)的前提下,本文借助

3、于實(shí)驗(yàn)室國(guó)際領(lǐng)先的半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀以及LDV多普勒激光測(cè)試系統(tǒng),分別搭建了電流測(cè)試系統(tǒng)以及開關(guān)吸合電壓測(cè)試系統(tǒng),順利地完成了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)。
　　 本文對(duì)獲取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了有效的分析,通過合理的數(shù)據(jù)處理獲得了以下結(jié)論:(1)在吸合電壓較小的情況下(0-30V)襯底的泄漏電流會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的泄漏電流的貢獻(xiàn)比較明顯,而當(dāng)吸合電壓比較大的情況下(大于30V)襯底的泄漏電流對(duì)于處于DOWN態(tài)開關(guān)總的泄漏電流的貢獻(xiàn)迅速減小。在吸合電壓大于40

4、V時(shí),測(cè)得的數(shù)據(jù)表明此時(shí)的襯底泄漏電流相比于介質(zhì)層泄漏電流已經(jīng)可以忽略了(小于15％)。另外,襯底泄漏電流既存在歐姆輸運(yùn)機(jī)制也存在空間限制電流輸運(yùn)機(jī)制。(2)介質(zhì)層電荷注入實(shí)驗(yàn)表明:介質(zhì)層電荷注入是正負(fù)電荷同時(shí)注入的過程,而且在不同的階段正負(fù)電荷注入的速度不等；驅(qū)動(dòng)電壓的頻率與開關(guān)吸合電壓的漂移沒有必然的聯(lián)系:國(guó)際上通用的指數(shù)形式吸合電壓的擬合公式對(duì)于樣品開關(guān)的長(zhǎng)期工作過程(200s～1000s)中吸合電壓漂移量可以給出預(yù)測(cè),但是對(duì)短期