電容式RF開關可靠性的研究及其測試系統的開發(fā).pdf

1、進入21世紀以來,通信技術得到了迅猛的發(fā)展,其中無線通訊技術更是日新月異。由傳統器件組成的無線通信系統,無法滿足低功耗、高隔離度、低損耗的現代無線通信要求。為此,人們越來越多的將目光投入到RF MEMS器件上,RF MEMS技術因此得到了長足的發(fā)展。自從RF MEMS開關研制成功之后,國外眾多的學者對RF MEMS開關的可靠性展開了詳細的研究。根據現有的研究結果,靜電驅動的接觸式開關主要的可靠性問題體現為接觸電阻問題；而靜電驅動并聯電容

2、式開關主要問題是介質層電荷注入以及襯底電荷注入問題。
　　 本文首先簡要的介紹了RF MEMS開關的基本概念及應用,并對電容式開關電荷注入問題的研究現狀進行了綜述。本文力圖從基本原理入手對介質層電荷注入作出合理的理解；同時對國際上研究的新方向一一襯底電荷注入,通過設計實驗,以期給出當開關處于DOWN態(tài)時襯底電荷注入與介質層電荷注入之間的量化關系:最后對樣品的介質層電荷注入特性進行了研究。在借鑒已有的各種測試系統的前提下,本文借助

3、于實驗室國際領先的半導體參數測試儀以及LDV多普勒激光測試系統,分別搭建了電流測試系統以及開關吸合電壓測試系統,順利地完成了預期的實驗。
　　 本文對獲取的實驗結果進行了有效的分析,通過合理的數據處理獲得了以下結論:(1)在吸合電壓較小的情況下(0-30V)襯底的泄漏電流會對整個系統的泄漏電流的貢獻比較明顯,而當吸合電壓比較大的情況下(大于30V)襯底的泄漏電流對于處于DOWN態(tài)開關總的泄漏電流的貢獻迅速減小。在吸合電壓大于40

4、V時,測得的數據表明此時的襯底泄漏電流相比于介質層泄漏電流已經可以忽略了(小于15％)。另外,襯底泄漏電流既存在歐姆輸運機制也存在空間限制電流輸運機制。(2)介質層電荷注入實驗表明:介質層電荷注入是正負電荷同時注入的過程,而且在不同的階段正負電荷注入的速度不等；驅動電壓的頻率與開關吸合電壓的漂移沒有必然的聯系:國際上通用的指數形式吸合電壓的擬合公式對于樣品開關的長期工作過程(200s～1000s)中吸合電壓漂移量可以給出預測,但是對短期