内部生成的用于静电mems的dft阶梯式迟滞扫描的制作方法
【专利说明】
[0001]本公开内容的发明背景
技术领域
[0002]本公开内容的实施例总体涉及用于测试微机电系统(MEMS)的迟滞的机构。
【背景技术】
[0003]在操作MEMS数字可变电容器(DVC)时，一板片在第一位置和第二位置之间移动。通过向激励电极施加电压来使该板片移动。一旦电极电压达到通常称为咬接电压(snap-1nvoltage)的特定电压，该板片就朝向该电极移动。一旦电压下降到释放电压，该板片就移动回原始位置。由于当板片接近激励电极时较高的静电力并且由于在板片和一旦移动到更接近电极时板片与之接触的表面之间的静摩擦力，释放电压通常低于咬接电压。
[0004]由于板片在与咬接电压相同的电压下不会释放，因此MEMSDVC具有迟滞曲线。众所周知，当咬接电压和释放电压不同时，MEMS DVC才能有效地工作。
[0005]因此，本领域中需要一种有效地测量MEMSDVC的迟滞曲线的方法和装置。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例公开内容总体涉及用于测试MEMS的迟滞的机构。电源管理电路可以耦合到使电极之间的可移动板在MEMS器件中移动的电极。电源管理电路可以利用电荷栗、比较器和梯形电阻电路。
[0007]在一个实施例中，一种器件包括:第一MEMS器件，所述MEMS器件具有第一电极、第二电极和能够在与第一电极间隔第一距离的第一位置和与第一电极间隔第二距离的第二位置之间移动的板;耦合到第一电极和第二电极两者的电源;耦合到第一电极的安培表;耦合到第一电极和第二电极两者的伏特表;耦合到所述板并且耦合到地的第一开关；以及耦合到所述板和电源管理电路的第二开关。
[0008]在另一实施例中，一种MEMS DVC包括至少一个MEMS器件，所述MEMS器件包括可移动板、RF电极、一个或更多个下拉电极以及一个或更多个上拉电极;第一开关，其親合到一个或更多个下拉电极或者一个或更多个上拉电极，其中，所述第一开关另外地耦合到地;第二开关，其耦合到一个或更多个下拉电极或者一个或更多个上拉电极；以及耦合到第二开关的电源管理系统，其中，所述至少一个MEMS器件、第一开关、第二开关和电源管理系统都布置在半导体芯片上。
[0009]在另一实施例中公开了一种测试MEMS DVC的方法，所述MEMSDVC包括至少一个MEMS器件，所述MEMS器件包括可移动板、RF电极以及一个或更多个下拉电极。该方法包括:向一个或更多个下拉电极施加第一电压，以使可移动板从独立状态的电容移动到增大的电容;测量MEMS器件的电容；向一个或更多个下拉电极施加第二电压;测量MEMS器件的电容；检测MEMS器件的电容等于MEMS器件的最大电容;从一个或更多个下拉电极移除第二电压；测量MEMS器件的电容;从一个或更多个下拉电极移除第一电压;测量MEMS器件的电容；以及检测MEMS器件的电容等于独立状态的电容。
[0010]在另一实施例中公开了一种测试MEMS DVC的方法，所述MEMS DVC包括至少一个MEMS器件，所述MEMS器件包括可移动板、RF电极以及一个或更多个上拉电极。该方法包括:向一个或更多个上拉电极施加第一电压，以使可移动板从独立状态的电容移动到减小的电容;测量MEMS器件的电容；向一个或更多个上拉电极施加第二电压;测量MEMS器件的电容；检测MEMS器件的电容等于MEMS器件的最小电容;从一个或更多个上拉电极移除第二电压；测量MEMS器件的电容;从一个或更多个上拉电极移除第一电压;测量MEMS器件的电容；以及检测MEMS器件的电容等于独立状态的电容。
【附图说明】
[0011]因此以使得能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以参照实施例来获得以上概述的本公开内容的更详细描述，在附图中示出了所述实施例中的一些在附图中被图示。然而，应注意的是，附图仅图示了本公开内容的典型实施例，因此不应被认为限制本公开内容的范围，对于本公开内容而言，可以允许其他等效的实施例。
[0012]图1是处于独立状态的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0013]图2是处于C駄状态的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0014]图3是处于C最小状态的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0015]图4是驱动MEMSDVC器件的波形控制器的示意图。
[0016]图5A是示出了当利用施加到下拉(pull-down)电极的电压拉向RF电极时，针对静电工作的MEMS器件的迟滞曲线的图。
[0017]图5B是示出了当利用施加到上拉(pull-up)电极的电压拉离RF电极时，针对静电工作的MEMS器件的迟滞曲线的图。
[0018]图6是两个端子的MEMS器件CV配置的示意图。
[0019]图7是三个端子的MEMS器件CV配置的示意图。
[0020]图8A和8B是根据一个实施例的、用于测试MEMS迟滞的DFT实施的示意图。
[0021]图9是根据一个实施例的、用于MEMS迟滞测试的电源管理实施的示意图。
[0022]图10是根据一个实施例的、用于使用内部DFT进行离散电容迟滞测试的测试方法的示意图。
[0023]图1lA到IlC是根据另外的实施例的、用于测试MEMS迟滞的DFT实施的示意图。
[0024]图12A和12B是示出根据一个实施例的、测试MEMSDVC的方法的流程图。
[0025]图13A是处于独立状态的、具有MIM电容器的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0026]图13B是处于C馱状态的、图13A的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0027]图13C是处于C最小状态的、图13A的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0028]图13D是图13A所示的MEMS DVC的示意性横截面近距图。
[0029]图13E是图13B所示的MEMS DVC的示意性横截面近距图。
[0030]图14是根据另一个实施例的MEMSDVC器件的示意性横截面图。
[0031]为了便于理解，在可行的情况下，使用相同的附图标记表示附图所共有的相同的元素。应预期的是，在没有特别声明的情况下，在一个实施例中公开的元素可以有益地用于其他实施例。
【具体实施方式】
[0032 ]本公开内容的实施例总体涉及用于测试MEMS的迟滞的机构。电源管理电路可以耦合到使布置在电极之间的可移动板在MEMS器件中移动的电极。电源管理电路可以利用电荷栗、比较器和梯形电阻。
[0033]MEMS DVC器件可以利用静电力工作。如本文所述，当在可移动MEMS元件(例如可移动板)和控制电极之间施加电压V时，机构通过作用于可移动MEMS元件的力来工作。该静电力与(V/gap)2成比例。机械反平衡力来自于弹簧悬挂系统，并且通常线性地与位移成比例。其结果是，随着电压V的增大，MEMS器件朝控制电极移动一定距离δ。该移动减小了可移动MEMS元件(通常称为可移动板)和电极之间的间隙，这继而进一步增大静电力。对于较小的电压，找得到初始位置和电极之间的平衡位置。然而，当电压超过某一阈值水平(吸合电压)时，器件的移位使得静电力比机械反平衡力增加得更快并且器件朝控制电极迅速咬接直到器件与其接触。
[0034]如图1中示意地示出的，MEMS DVC器件可以具有在可移动MEMS元件之上的控制电极(HJ电极)和之下的控制电极(H)电极)。另外，可移动MEMS元件之下存在RF电极。如图1-3所示，PU电极、H)电极和RF电极都被电介质材料覆盖。在工作期间，MEMS