چکیده:
در سال های اخیر پیشرفت های زیادی در توسعه قطعات RF MEMS صورت گرفته است. یکی از این قطعات که توجه زیادی به آن شده است، خازن های متغیر MEMS می باشد. این تحقیق شامل بررسی جامعی در مورد خازن های متغیر MEMS، روش تنظیم آنها، کاربردهای این قطعات و روش های بهبود مشخصات یک خازن متغیر که شامل روش های افزایش ضریب کیفیت خازن، افزایش بازه تنظیم و خطی سازی منحنی مشخصه ولتاژ ظرفیت خازن می گردد، می باشد.
در ادامه روش های موجود و متداول برای ساخت خازن های متغیر MEMS بررسی و یک نمونه خازن متغیر سه صفحه ای با ذکر مزایای استفاده از تکنولوژی استاندارد 0.18µm CMOS با استفاده از لایه های فلزی موجود در این تکنولوژی، به منظور افزایش بازه تنظیم و ضریب کیفیت خازن نسبت به طرح قراردادی، طراحی و توسط نرم افزار الکترومغناطیسی EM3DS شبیه سازی شده است.
با استفاده از شبیه سازی انجام شده، حداکثر و حداقل ظرفیت اندازه گیری شده به ترتیب C max = 2 PF وC min=1 PF است که قابلیت تنظیم 100% را نشان می دهد و ضریب کیفیت محاسبه شده 300 در 1 GHZ است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بازه تنظیم خازن سه صفحه ای نسبت به طرح قراردادی دو برابر افزایش یافته است. همچنین استفاده از لایه های فلزی موجود در فرآیند ساخت CMOS به عنوان صفحات خازن با هدایت الکتریکی بالاتر از لایه های پالی سیلیکون که در ساختارهای قبلی مورد استفاده قرار می گرفته است، تلفات ناشی از هدایت پایین و اثر پوستی را کاهش داده و موجب افزایش ضریب کیفیت شده است.
همچنین روش پیاده سازی خازن سه صفحه ای طی سه مرحله خوردگی یونی انفعالی (RIE)، خوردگی تر و دومین خوردگی یونی انفعالی (RIE) با توجه به روش های به کار گرفته شده در مراجع قبلی، بررسی و ذکر شده است. ضخامت صفحات فلزی خازن، فاصله هوایی و دی الکتریک موجود بین صفحات خازن مطابق با مشخصات استاندارد لایه های موجود در تکنولوژی CMOS 0.18µm در نظر گرفته شده است. در ادامه مدار معادل این خازن با استفاده از پارامترهای شبکه دوقطبیY محاسبه و ارائه شده است