电容式MEMS开关中弹性膜应力对驱动电压的影响  

The Effect of the Stress of S prings Membrane on Actuation Voltage of MEMS Capacitive Switches

作　　者：李炜[1] 石艳玲[1] 忻佩胜[1] 朱自强[1] 赖宗声[1] 

机构地区：[1]华东师范大学电子科学技术系,上海200062

出　　处：《固体电子学研究与进展》2003年第4期514-519,共6页Research & Progress of SSE

基　　金：国家 973项目<集成微光机电系统研究>(G19990 3 3 10 5);国家自然科学基金 (698760 12 );国家杰出青年基金(6997540 9);上海 -应用材料研究与发展基金项目 (0 10 3 );上海市重点学科项目 (0 12 2 610 2 8);上海市重点学科项目 (2 0 0 1年 )的资助

摘　　要：详细分析了多种参数对 MEMS电容式开关驱动电压的影响 ,包括材料选取和工艺参数变化 ,并对驱动电压理论值进行计算。利用表面微机械加工技术在硅衬底上实现了电容式开关 ,测试结果表明采用 Al0 .96 Si0 .0 4弹性膜和厚胶牺牲层工艺能获得适中的剩余应力释放 ,微桥应力约为 10 6 N/m2 ,这为获得较低的开关驱动电压提供了可能。对长 1m m的 MEMS开关 ,当弹性膜厚为 0 .5μm,桥高为 3μm、桥宽为 30 μm、桥长为 2 50 μm时获得了 2 5V的驱动电压 ,S参数测试表明该电容式开关 1～ 4 0 GHz频段内的插入损耗低于 1d B。Several factors a ffecting the voltage are analyzed, in th e view of material chosen and process, u sing computer software to simulate the r elationships between actuation voltage a nd several parameters. After this, the d esigned switches are manufactured by sur face micromachined technology. The exper imental results show that Al 0.96 Si 0 .04 material used in this paper could m ake MEMS bridge attain about 10 6 N/m 2 stress, resulting in the posibility to g et low actuation voltage. For example, t he width, the length, the height and the thickness of bridge accordingly are 30 μm, 250 μm, 3 μm and 0.5 μm, and the are a of capacitive is 3 000 μm 2, the switc h with above structure can get less than 1 dB insertion loss and 25 V actuation v oltage at 1～40 GHz.

关 键 词：电容式MEMS开关 弹性膜 驱动电压 微电子机械系统 铝硅弹性膜 

分 类 号：TM564[电气工程—电器] TH-39[机械工程]