Articolo metodologico
Il design robusto dispositivo di frange di campo elettrostatico attuatori MEMS risultati in condizioni di smorzamento squeeze film intrinsecamente bassi e lunghi tempi di assestamento durante l'esecuzione di operazioni di commutazione con passo polarizzazione convenzionale. Commutazione miglioramento del tempo con forme d'onda DC-dinamici in tempo reale riduce il tempo di assestamento di frange campo MEMS attuatori durante le transizioni tra up-to-down e down-to-up Stati.
Meccanicamente MEMS elettrostatico frangente campo sottosmorzato attuatori sono ben noti per il loro funzionamento commutazione veloce in risposta ad un gradino unitario tensione di polarizzazione in ingresso. Tuttavia, il compromesso per le prestazioni di commutazione migliorata è un tempo relativamente lungo assestamento per raggiungere ogni altezza gap in risposta a varie tensioni applicate. Transient applicata forme d'onda di polarizzazione sono impiegati per facilitare i tempi di commutazione ridotti per elettrostatiche MEMS frangente campo attuatori con fattori di alta qualità meccaniche. Rimozione del substrato sottostante dell'attuatore frangente campo crea l'ambiente a basso smorzamento meccanico necessario per testare efficacemente il concetto. La rimozione del substrato sottostante ha anche un miglioramento sostanziale delle prestazioni affidabilità del dispositivo con riferimento a guasti dovuti a fenomeni di incollaggio. Sebbene polarizzazione DC-dinamica è utile per migliorare il tempo di assestamento, la slew rate richiesti per i dispositivi tipici MEMS possono collocare requisiti aggressivi sulla carica pumps per completamente integrata disegni on-chip. Inoltre, ci possono essere sfide che integrano la rimozione del substrato passo verso la CMOS commerciali fasi di elaborazione back-end-of-line. Validazione sperimentale di attuatori fabbricati dimostra un miglioramento di 50 volte nel tempo di commutazione rispetto al passo polarizzazione risultati convenzionali. Rispetto ai calcoli teorici, i risultati sperimentali sono in buon accordo.
Sistemi microelettromeccanici (MEMS) utilizzano diversi meccanismi di attuazione per raggiungere spostamento meccanico. Le più popolari sono termale, piezoelettrico, magnetostatico, ed elettrostatiche. Per tempo di commutazione brevi, attuazione elettrostatica è la tecnica più popolare 1, 2. In pratica, i disegni meccanici critica smorzati offrono il miglior compromesso tra tempo di salita iniziale e tempo di assestamento. Dopo l'applicazione della polarizzazione CC e azionare la membrana verso l'elettrodo di pull-down, il tempo di assestamento non è un problema significativo in quanto la membrana si scatto verso il basso e rispettare l'elettro....
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1 Fabbricazione di EFFA MEMS fisso-fisso Beams (vedere la figura 3 per il processo Riassunti)
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La configurazione in Figura 4 viene utilizzata per catturare la flessione rispetto al momento le caratteristiche dei ponti MEMS. Utilizzando il vibrometro laser Doppler nella sua modalità di misurazione continua, i parametri di tensione e di tempo precisi possono essere risultate una minima oscillazione del fascio per l'altezza desiderata gap. La Figura 5 illustra un esempio di deflessione del fascio corrispondente all'altezza 60 V gap. Si è visto che la quasi totalità delle osc.......
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Bassa tensione residua Au deposizione di film e un rilascio secco con XeF 2 sono componenti criticamente nella fabbricazione di successo del dispositivo. Attuatori frangente campo elettrostatico forniscono forze relativamente basse rispetto al parallelo-piastra attuatori di campo. MEMS tipici sottili sollecitazioni a film di> 60 MPa si tradurrà in tensioni elevate dell'azionamento che può potenzialmente compromettere l'affidabilità del EFFA MEMS. Per questo motivo la ricetta galvanica è accuratamen.......
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori desiderano ringraziare Ryan Tung per la sua assistenza e discussioni tecniche utili.
Gli autori desiderano inoltre ringraziare l'assistenza e il supporto dello staff tecnico Birck Nanotechnology Center. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Defense Advanced Research Projects Agency sotto la Purdue Microonde riconfigurabile Evanescent-Mode cavità Filtri di studio. E anche da NNSA Centro di Pronostico affidabilità, integrità e capacità di sopravvivenza dei microsistemi e Dipartimento di Energia sotto Award Numero DE-FC5208NA28617. Le opinioni, pareri, e / o risultanze contenute in questo documento / presentazione sono quelle ....
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Chemicals | |||
| Buffered oxide mordenzante | Mallinckrodt Baker | 1178 | Silicon acidh, Ti etch |
| Acetone | Mallinckrodt Baker | 5356 | Wafer clean |
| Alcool isopropilico | pulito Honeywell | BDH-140 | Wafer clean |
| Hexamethyldisilizane | Mallinckrodt Baker | 5797 | Adesione promotore |
| Microposit SC 1827 Fotoresist positivo | Shipley Europe Ltd | 44090 | Modello, galvanica |
| Microposit MF-26A sviluppatore | Shipley Europe Ltd | 31200 | Sviluppo SC 1827 |
| Idrossido di tetrametilammonio | Sigma-Aldrich | 334901 | Incisione all'ingrosso Si |
| Acido solforico | Sciencelab.com | SLS2539 | Wafer pulito |
| Perossido di idrogeno | Sciencelab.com | SLH1552 | Wafer pulito |
| Transene Solfito Oro TSG-250 | Transense | 110-TSG-250 | Au soluzione galvanica |
| Baker PRS-3000 Sverniciatore a resistenza positiva | Mallinckrodt Baker | 6403 | Sverniciatore fotoresist |
| Mordenzante all'oro tipo TFA | Transense | 060-0015000 | Au etch |
| Attrezzatura | |||
| Allineatore | Karl Suss MJB-3 | Modello fotoresist | |
| Spalmatore | Sputter Perkin Elmer 2400 Sputterer | Deposito di metallo | |
| Forno | Forno di ossidazione pirogenica | Grow biossido di silicio | |
| Incisione | Plasmatech RIE | Ceneri al plasma | |
| Difluoruro allo xeno incisore | a secco | Incisore al difluoruro Xenon Xenon | Incisione selettiva al silicio isotropo secco Profilometro |
| Alpha-Step IQ | Misurazione dell'altezza del gradino | ||
| sonda | Signatone | Tiene i manipolatori della sonda CC Manipolatori | |
| CC Microposizionatore | Signatone serie S-900 | Applica la differenza di potenziale al dispositivo | |
| Vibrometro | laser dopplerPolytec OFV-551/MSA-500 Micro System Analyzer | Misurazione del tempo di commutazione Generatore | |
| di funzioni digitali Generatore di funzioni | Agilent E4408B | Crea la forma d'onda dinamica CC | |
| Amplificatore lineare ad alta tensione Amplificatore | lineare ad alta tensione a canale singolo A400 | Facilita | |
| l'oscilloscopio digitale | ad alta tensione Oscilloscopio | digitale DS05034A AgilentVerificare i parametri della forma d'onda dinamica |
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