学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

RF MEMS压控电容理论优化和工艺研究

作　者: 韦嘉
导　师: 刘泽文
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 微机电系统射频压控电容能量法氧化多孔硅
分类号: TN42
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 184次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

射频微电子机械系统(RF MEMS)技术在射频(RF)通信领域的应用正在得到广泛的重视。为了实现高性能的射频压控振荡器,需要大变容范围,高品质因数的压控电容器件。利用静电驱动的RF MEMS压控电容成为了人们研究的一个热点。本文对采用两侧下拉电极(SPEC)的MEMS压控电容,在电学和力学两方面性能进行了理论建模,分析了各种设计参数、工艺参数与材料参数对器件的影响,并在此基础上对SPEC MEMS压控电容进行了工艺设计、流水和测试,得到了高性能的MEMS压控电容器件。论文首先介绍了SPEC MEMS压控电容的设计思想和工作原理,并用有限元分析(FEA)软件对器件进行了力学性能仿真,验证了设计思想。为了能够实现对器件几何参数的优化设计,论文针对SPEC MEMS压控电容的力学结构,建立了力学性能模型。模型计算结果与有限元分析软件吻合的很好。根据此模型,我们分析了各种参数对器件力学性能的影响,并给出了优化方法。论文接着给出了SPEC MEMS压控电容的电学模型,并根据该模型分析了各种寄生因素对器件微波性能的影响,并引入了ADS的momentum RF工具对压控电容的电学特性进行了模拟和分析。获得了电学模拟和设计结果。论文对实现高性能SPEC MEMS压控电容的关键工艺进行了研究。包括用于低损耗隔离衬底的氧化多孔硅层制备方法;聚酰亚胺牺牲层材料的制备、刻蚀和释放工艺;Al薄膜悬空极板和Al/SiON复合薄膜悬空极板的制备。论文高阻硅衬底和氧化多孔硅衬底分别进行了器件制作研究,认为两种衬底均能有效的削弱衬底寄生效应导致品质因数的恶化。高阻硅衬底上制作的器件品质因数可达到30@3GHz,而氧化多孔硅上的器件品质因数高达45@4GHz。最后,论文给出了测量结果。在高阻硅衬底上利用铝材料作为可动极板,得到的器件电容初始值为0.425pF@2GHz,最大品质因数为30@3GHz, 50V控制电压下,具有0.18pF的可控变容量,变化比例为42%。采用Al/SiON复合薄膜制作的器件,具有0.458pF@2GHz的初始电容值,最大品质因数为18@4GHz,40V下具有约0.6pF的变容量,变化范围为130%,寿命超过了1百万次。

全文目录

第1章引言  8-16
  课题的背景与目的  8-14
  本研究的内容和本论文的安排  14-16
第2章 SPEC MEMS 压控电容的FEA 方法仿真与分析  16-26
  SPEC MEMS 电容的结构与工作原理  16-19
  SPEC MEMS 压控电容的有限元分析  19-24
  本章小结  24-26
第3章 SPEC MEMS 压控电容力学结构的能量法分析与优化  26-44
  SPEC MEMS 电容的力学分析能量法模型  26-32
  能量法计算结果的验证  32-34
  各种参数对SPEC MEMS 压控电容的影响  34-40
  SPEC MEMS 电容力学结构的设计优化  40-43
  本章小结  43-44
第4章 SPEC MEMS 压控电容的电学设计与仿真  44-62
  MEMS 压控电容的电学等效电路及其计算  44-57
  MEMS 压控电容的软件仿真  57-60
  MEMS 压控电容电学性能的计算、仿真结果的对比与讨论  60-61
  本章小结  61-62
第5章 SPEC MEMS 压控电容的工艺设计与流水  62-88
  SPEC MEMS 压控电容关键工艺研究  62-80
  SPEC MEMS 压控电容的版图、工艺流程与经验  80-85
  氧化多孔硅上制作的SPEC MEMS 压控电容的掩膜要求  85-87
  本章小结  87-88
第6章 SPEC MEMS 压控电容的测试结果与讨论  88-105
  铝薄膜可动极板SPEC MEMS 电容的器件性能测试  88-93
  复合薄膜可动极板SPEC MEMS 电容的器件性能测试  93-96
  不同衬底SPEC MEMS 电容的电学性能比较  96-99
  SPEC MEMS 压控电容的结构参数与力学性能分析  99-103
  本章小结  103-105
第7章结论  105-107
  论文工作的主要内容  105-106
  论文工作的创新点和主要成果  106
  对进一步研究工作的展望  106-107
参考文献  107-110
致谢  110
声明  110-111
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  111
  个人简历  111
  发表的学术论文  111

相似论文

多阶调制自适应数字预失真算法的研究与改进,TN722.75
基于EPC C1G2协议的超高频RFID系统设计及仿真,TP391.44
GPS抗干扰技术研究,P228.4
畜产品质量安全保障监管RFID系统,TS201.6
LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
基于ARM的NAVTEX接收机的设计与实现,TN851
基于ARM9的智能解说系统的设计与实现,TP391.44
年龄对房颤患者电解剖特征和射频消融结果的影响,R541.75
高血压对心房颤动患者电解剖特征影响,R541.75
射频消融联合无水酒精注射在兔肝脏中的应用研究,R817.5
淮阴工学院校园一卡通系统设计及安全策略,TP393.18
基站功率放大器设计及预失真系统研究,TN722.75
基于SRR结构的RFID技术研究与应用,TP391.44
一种简化的WCDMA_GSM七频段手机射频前端的设计与开发,TN929.53
低成本RFID系统安全协议研究,TP391.44
BiFeO₃/Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂双层多铁薄膜的制备及性能研究,O484.4
装有纵向涡流产生器的矩形微通道内的传热与流动的实验和模拟研究,TK124
基于MEMS技术的微加热板的设计与制作,TK172
基于CPLD的射频模块控制台的研究与设计,TP391.44
0.18μm CMOS工艺射频集成压控振荡器的研究与设计,TN752
RFID编码解析管理控制系统的设计与实现,TN915.0