MEMS器件的可靠性研究與測試系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、目前MEMS器件已經(jīng)在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，與其他產(chǎn)業(yè)相比，其產(chǎn)量卻十分有限，而造成這種商業(yè)化瓶頸的主要原因是技術(shù)供應(yīng)商在MEMS器件的可制造性、可測試性、可靠性等方面的解決方案能力不足。鑒于MEMS器件的門類、品種繁多、所用的敏感材料各異以及MEMS制造技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，本論文則主要針對(duì)兩種典型的MEMS器件(RF MEMS開關(guān)與電容式MEMS壓力傳感器)進(jìn)行相關(guān)的研究，為MEMS器件更進(jìn)一步的發(fā)展提供技術(shù)的積累。 電容

2、式RF MEMS開關(guān)的商業(yè)化一直受阻于可靠性問題：開關(guān)電介質(zhì)的充電效應(yīng)引起開關(guān)致動(dòng)部件的粘連現(xiàn)象。本文中，為了研究開關(guān)電介質(zhì)的充放電機(jī)制，我們建立一個(gè)新的基于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)結(jié)構(gòu)的理論模型。在不影響開關(guān)性能的前提下，主要從以下這兩方面來研究減少開關(guān)電介質(zhì)的的電荷積累：(1)減少電荷的注入；(2)提高電荷在電介質(zhì)中的復(fù)合速度。實(shí)驗(yàn)中，采用三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來減少電介質(zhì)中的電荷積累：①設(shè)計(jì)電壓致動(dòng)波形以中和注入電介質(zhì)中的正負(fù)電荷；②

3、通過對(duì)電介質(zhì)層摻雜創(chuàng)造電荷復(fù)合中心，加速注入電荷的弛豫過程；③制備復(fù)合介質(zhì)薄膜，創(chuàng)造界面電荷復(fù)合機(jī)制，加速注入電荷的消逝。期望該研究工作能為提高電容式RF MEMS開關(guān)的可靠性提供理論支撐和技術(shù)積累。 同樣的，MEMS器件的研究進(jìn)展也離不開其工程測試技術(shù)的提高。近年來，隨著MEMS技術(shù)的迅速發(fā)展，從客觀上要求測試儀器向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。本論文提出一套基于虛擬儀器、數(shù)據(jù)采集卡和圖形化編程語言LabVIEW的MEMS壓力傳感器

4、測試系統(tǒng)的構(gòu)建方案。其工作原理為：以計(jì)算機(jī)為控制中心，通過設(shè)定恒溫的測試環(huán)境，采用數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，最后利用LabVIEW工具包數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、顯示以及報(bào)表打印，從而最終達(dá)到自動(dòng)測量傳感器的目的。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、處理和發(fā)送，解決了復(fù)雜的現(xiàn)場連線，并且具有成本低、實(shí)用性強(qiáng)、移植性好等優(yōu)點(diǎn)。 本文對(duì)這兩種典型的MEMS器件進(jìn)行相關(guān)的研究，并且取得了一定的進(jìn)展，然而挑戰(zhàn)依然存在，MEMS的發(fā)展需要人們更