图7制备所得开关扫描电镜照片:(a)开关整体结构;(b)锚点处局部放大图;(c)开关梁局部放大图;(d)开关梁倾斜角度细节图
2.3制备开关电气特性测试结果
如图8(a)所示,成功制备的开关使用测试系统进行了V-I测试以验证该开关能够正常工作。使用探针台及Agilent4155B半导体参数分析仪对开关的V-I特性进行测量。首先通过探针在开关的多层结构梁以及CPW传输线之间施加一个直流电压偏置。图8(b)展示了测量的V-I特性曲线,在下拉电压为30V时,1mA电流由CPW信号线流入地线。在施加在地线的电压的线性增加下,电流的突变证实了MEMS开关能够正常工作。这证明了开关加工工艺流程的正确性。如果氮化硅结构层发生过刻蚀而不完整,则开关梁在施加的电压大于下拉电压后,由于作为上电极的顶部金属层会接触到地线,开关会立刻弹回从而使回路断开。
图8开关下拉电压测试:(a)测试平台示意图;(b)测试所得开关伏安特性
3结论
本文提出了一种适用于具有悬浮结构的MEMS器件表面微加工方法。基于聚酰亚胺牺牲层技术,在牺牲层上淀积并图形化氮化硅及金属层作为悬浮结构。以O2和CF4作为刻蚀剂,使用RIE刻蚀工艺干法释放牺牲层以得到所需器件。在150W功率条件下,选择流量分别为50sccm和5sccm的O2和CF4作为刻蚀气体,侧向钻蚀速率达到1.3μm/min。结果显示,氮化硅结构层在干法刻蚀过程中能够得到良好的保存。该制备工艺的优点是消除了粘连问题并简化了工艺流程。本文所提出的工艺流程可以为MEMS开关制备工艺提供新的思路。
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