rf mems开关氮化硅介质的掺杂性能研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文RFMEMS开关氮化硅介质的掺杂性能研究摘要RFMEMS开关因其具有良好的电学特性而成为新一代通信系统中关键的基础器件，但在商业化的发展进程中，介质电荷积累造成的开关失效问题阻碍了其工业大规模应用的步伐。尽管国内外众多研究机构对RFMEMS开关介质的电荷积累问题进行了研究，但仍然没有彻底解决该问题。因此，本文在对静电驱动式MEMS器件的可靠性问题特别是介质电荷转移机理进一步理解基础之上，提出通过离子注入技术对开关介质进行掺杂研究。主要研究内容包括：1、以RFMEMS开关的介质层中积累电荷的生成、注入、

2、陷定和弛豫机理作为理论攻关，提出通过掺杂方法在介质带隙中引入能级梯度以加快深能级电荷的释放速率；2、通过MSCASTEP对介质模型进行掺杂仿真计算，分析氮化硅介质掺入杂质能级（B、P、As）后能带结构的变化，进而确定合适的掺杂物质；3、借助SRIM软件计算离子注入能量和注入深度之后，对MIS结构介质进行As离子注入掺杂，并进行工艺加工；4、通过吉时利S4200测试样品的半导体C-V特性。分析多种条件下：േ30V、േ50V、连续正偏压等对C-V曲线平带电压的影响后，发现As掺杂样品在正偏压下具有较少的电荷积累和较快的电荷释放速率，且

3、在负偏压下对介质电荷积累无影响。结果表明As掺杂可有效调控介质电荷的转移，也说明通过仿真计算和离子注入技术相结合的研究方法是可行且有效的。本文以RFMEMS开关介质层中的电荷生成、注入、陷定和弛豫机理作为理论攻关，通过MSCASTEP仿真计算、对MIS结构中的介质进行As离子注入掺杂，测试样品C-V特性，研究介质掺杂对电荷积累的影响，实现I太原理工大学硕士研究生学位论文被陷电荷的快速自释放。本文为进一步揭示和调控RFMEMS开关介质电荷转移机理提供了有效的实验方法参考和理论基础。关键词：RFMEMS开关，介质电荷积累，离子注入掺杂

4、，C-V特性II太原理工大学硕士研究生学位论文EffectsofDopingOntheCharacteristicofSiliconNitridefortheCapacitiveRFMEMSSwitchesABSTRACTComparedwiththetraditionalcircuitswitchesdevices,RFMEMSswitchesaregraduallydevelopingintothekeyinfrastructurecomponentsbecauseofexcellentelectricalproperties

5、inthenextgenerationofcommunicationsystems.Butduringthecommercialprocessing,thefailurecausedbydielectriccharginghasbeenhamperedthepaceoflarge-scaleindustrialapplications.Althoughthedielectriccharginghasbeenstudiedbymanyresearchinstitutions,theproblemisstillnotcompletel

6、ysolved.Assointhispaper,basedonthestudyofhowtodesigninnovativeandrobustCapacitiveRFMEMSswitches,thedielectricchargingisinvestigatedbydopingmodificationmethodwithdonororacceptorimpurityforcreatingenergygradientstospeeduptherelaxationprocess.Firstofall,aftertheanalysiso

7、fthemechanismandcharacteristicofdielectriccharginginRFMEMSswitches,andtheanalysisandsummaryofcurrentdomesticandforeignresearchstatus,theionimplantationdopingmethodisproposedtoinvestigatethedielectriccharging.Secondinordertorealizethefastrelaxationoftrappedchargethroug

8、hthecompositefaststateintroducedbydoping,thefirstprinciplesdopingcalculationwascarriedoutbasedondensityfunctionaltheorybyqua