[發(fā)明專利]微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010200408.5
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101887105A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖小平;周易
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327;H01P3/00;B81C99/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出了微電子機械開關(guān)的電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于微電子機械系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微電子機械開關(guān)具有高隔離度、低插入損耗和高線性度等優(yōu)點。它的商業(yè)化卻被器件的工作穩(wěn)定性問題阻礙著，其中最重要的問題之一是發(fā)生在微電子機械開關(guān)電介質(zhì)層中的電荷注入。電介質(zhì)注入會導(dǎo)致器件工作狀態(tài)的不穩(wěn)定，因此在微電子機械開關(guān)的應(yīng)用過程中，有必要對電介質(zhì)注入進行實驗驗證。目前對微電子機械開關(guān)的電介質(zhì)注入驗證的方法是通過相關(guān)的儀器設(shè)備對普通的開關(guān)進行測試，而對開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)沒有進行專門設(shè)計。為了更精確的驗證開關(guān)的電介質(zhì)注入，設(shè)計專門的微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)是有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提出微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)及其制備方法，實現(xiàn)對電介質(zhì)注入的精確測試，并簡化實驗過程對所需儀器設(shè)備的要求。

技術(shù)方案：本發(fā)明的微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)以砷化稼為襯底，在襯底上設(shè)有共面波導(dǎo)(Coplanar?Waveguide，簡稱CPW)、一分二功率分配器和對稱的梁結(jié)構(gòu)：

CPW用于實現(xiàn)測試儀器和一分二功率分配器，一分二功率分配器和梁結(jié)構(gòu)陣列以及梁結(jié)構(gòu)陣列和測試儀器的電路連接。

一分二功率分配器由Wilkinson功率分配器構(gòu)成：一個射頻(Radio?Frequency，簡稱RF)輸入端口，與測試儀器相連；二個RF輸出端口，與二個梁結(jié)構(gòu)相連。一分二Wilkinson功率分配器以CPW連接不對稱共面帶線(Asymmetric?CoplanarStriplines，簡稱ACPS)的方式實現(xiàn)，隔離電阻采用氮化鉭薄膜電阻。一分二功率分配器實現(xiàn)了把RF輸入端口的信號等分成二路輸出。

對稱的梁結(jié)構(gòu)由兩個完全一樣的梁結(jié)構(gòu)組成。這兩個梁結(jié)構(gòu)是相同的，因此在電介質(zhì)注入前它們的等效電容也相同。梁結(jié)構(gòu)可以是兩個固支梁，也可以是兩個懸臂梁。固支梁的兩個驅(qū)動電極位于CPW的信號線和地線的間隙處；懸臂梁的驅(qū)動電極位于梁下方。CPW地線被驅(qū)動電極引線隔斷的地方，通過空氣橋連接。

本發(fā)明的測試結(jié)構(gòu)把兩個相同的梁結(jié)構(gòu)與兩個可變電阻，以及電流計相連，形成一個電橋結(jié)構(gòu)。在電橋結(jié)構(gòu)中，兩個梁結(jié)構(gòu)共用一個信號輸入端，兩個可變電阻共用一個信號輸出端，兩個梁結(jié)構(gòu)分別與兩個可變電阻相連。測試時，將電流計的兩端分別搭在兩組梁結(jié)構(gòu)和可變電阻之間。每個梁的驅(qū)動電極都是獨立分開的，也就是說可以對兩個梁分別加以不同的驅(qū)動電壓。

當微電子機械開關(guān)外加驅(qū)動電壓后就會形成電介質(zhì)注入，其電容-電壓曲線(C-V曲線)會發(fā)生相應(yīng)的漂移。如果在下面四種情況下：1、兩個梁結(jié)構(gòu)外加過不同幅度的驅(qū)動電壓；2、兩個梁結(jié)構(gòu)外加過不同頻率的驅(qū)動電壓；3、兩個梁結(jié)構(gòu)外加過不同波形的驅(qū)動電壓；4、兩個梁結(jié)構(gòu)中的其中一個外加過一定的驅(qū)動電壓并保持一段時間而另外一個不加，則在進行測試的時候兩個梁結(jié)構(gòu)在同樣的驅(qū)動電壓下的等效電容會變得不同。在電橋中，兩個梁結(jié)構(gòu)與可變電阻的連接點分別設(shè)為A和C，兩個梁結(jié)構(gòu)共用的信號輸入端設(shè)為D，兩個可變電阻共用的信號輸出端設(shè)為B。通過CPW輸入測試信號，調(diào)整兩個外接的可變電阻的阻值，使得A、C兩點電位相等時，電流計G所在支路無電流流過，其讀數(shù)為零。C₁、C₂分別為兩個梁結(jié)構(gòu)的等效電容，R₁、R₂為外接可變電阻的阻值。可以分析：U_AB＝I₁R₁＝U_CB＝I₂R₂，兩個支路的瞬時電流為又有Q＝CU，Q＝∫Idt以及U_DA＝U_DC。所以有則有：假設(shè)C₂由于電介質(zhì)注入發(fā)生了變化，通過觀察就可以知道C₂相對于C₁變化了多少。可見，只要實驗驗證過程直流電壓源提供足夠精確的靜電驅(qū)動電壓，可變電阻的阻值準確，本發(fā)明的微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)就能得到足夠精確的實驗結(jié)果。

微電子機械開關(guān)電介質(zhì)注入的測試結(jié)構(gòu)制備方法如下：

1)準備砷化鎵襯底；選用的是外延的半絕緣砷化鎵，

2)淀積氮化鉭，

3)光刻并刻蝕氮化鉭，形成一分二功率分配器的隔離電阻，即氮化鉭薄膜電阻，

4)光刻；去除在CPW、一分二功率分配器、梁結(jié)構(gòu)和靜電驅(qū)動電極以其引線的光刻膠，