射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)幻燈片

1、歐姆式RFMEMS開(kāi)關(guān)可靠性的分析李梟2015/11/26射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)1.RF MEMS射頻(RF)微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)是借用微電子加工工藝技術(shù)制作的小型機(jī)械器件或系統(tǒng),用于RF和微波頻率(0.1100GHz)電路中的信號(hào)處理。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng) RF MEMS開(kāi)關(guān)靠懸梁或膜橋的機(jī)械移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)RF信號(hào)傳輸線(xiàn)的通/斷控制,是最常見(jiàn)的RF MEMS控制元件,是RF結(jié)構(gòu)中一個(gè)關(guān)鍵的MEMS器件。根據(jù)RF信號(hào)通道形式,MEMS開(kāi)關(guān)可分為歐姆接觸式和電容耦合式兩種。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)歐姆式開(kāi)關(guān)是通過(guò)金屬與金屬的直接接觸實(shí)現(xiàn)RF信號(hào)的導(dǎo)通,適用于0.16GHz、低功率(0.15mW)頻率電路中

2、;而電容式開(kāi)關(guān)則是靠金屬膜-絕緣層-金屬膜的電容耦合控制RF信號(hào)的通/斷,在6GHz以上工作性能較好,并且適合較高功率頻率電路的應(yīng)用。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)2.歐姆接觸式MEMS開(kāi)關(guān)的失效機(jī)理機(jī)理：歐姆接觸式機(jī)理：歐姆接觸式MEMSMEMS開(kāi)關(guān)失效主要是來(lái)自于重開(kāi)關(guān)失效主要是來(lái)自于重復(fù)動(dòng)作中接觸電阻的增加或黏附的發(fā)生。復(fù)動(dòng)作中接觸電阻的增加或黏附的發(fā)生。并非是機(jī)械原因：機(jī)械偏轉(zhuǎn)相對(duì)較小，懸梁、膜橋結(jié)構(gòu)因而機(jī)械失效的成分較低。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)3.歐姆接觸材料的選擇接觸材料的選擇,要考慮材料硬度、電阻率/接觸電阻、熔點(diǎn)和工藝難度等因素。（1）.歐姆式MEMS開(kāi)關(guān)的接觸電阻要盡可能小,以減小焦耳熱和R

3、F信號(hào)的插入損耗。(Au-Au)（2）.一般來(lái)說(shuō),與純金相比,增加材料的硬度就會(huì)增加開(kāi)關(guān)的可靠性。通常卻以增加接觸電阻和最小接觸力(從而會(huì)增加驅(qū)動(dòng)電壓)為代價(jià)。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)（特別的）歐姆接觸的失效,還會(huì)隨RF功率的增加引起接觸區(qū)的升溫造成金屬層間的微焊接而加劇,這對(duì)于大功率RF應(yīng)用是很不利的。例如,10mW的RF功率就會(huì)使開(kāi)關(guān)的壽命從數(shù)十億次減少到數(shù)百萬(wàn)次。對(duì)于需要更高功率處理能力的RF系統(tǒng),Au-Pt和Au-Ir接觸比Au-Au接觸更為適宜。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)4.器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)主動(dòng)斷開(kāi)主動(dòng)斷開(kāi)/ /被動(dòng)接觸式雙穩(wěn)態(tài)機(jī)制被動(dòng)接觸式雙穩(wěn)態(tài)機(jī)制射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)5.結(jié)語(yǔ)近來(lái),有新的實(shí)驗(yàn)研究工作表明襯底也會(huì)由于能夠捕獲電荷而對(duì)MEMS開(kāi)關(guān)的壽命產(chǎn)生影響,即對(duì)襯底材料的選擇不應(yīng)該只限于低損耗的射頻要求。一旦電荷注入問(wèn)題及金屬-金屬接觸退化問(wèn)題得到解決,MEMS開(kāi)關(guān)接下來(lái)的可靠性就取決于濕氣引起的粘連,即MEMS開(kāi)關(guān)要封裝于干燥或惰性氣體環(huán)境中。射頻微電子機(jī)械系統(tǒng)我的報(bào)告結(jié)束了，感謝黃老師!黃老師的教導(dǎo)讓我對(duì)射頻微電子技術(shù)有了基本的了解，并且通過(guò)學(xué)習(xí)本課掌握了科學(xué)研究的一些基本方法，比如文獻(xiàn)