Modélisation et caractérisation de dispositifs MEMS de puissance pour des applications hyperfréquences

Modeling and characterization of power mems devices for high frequencies applications

• Auteur / Autrice : Omar El Jouaïdi
• Direction : Nathalie Haese-Rolland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications
• Date : Soutenance le 27/02/2015
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Couches diélectriques

Micro-ondes

Propriétés mécaniques

Systèmes microélectromécaniques

Mots clés libres

Microcommutateurs

Résumé

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le projet NANOCOM. Le premier axe du projet NANOCOM est de développer une nouvelle approche pour la génération future de systèmes intelligents, en introduisant de diélectriques nano structurés dans les MEMS capacitifs pour améliorer la fiabilité par un ordre de grandeur. Le second axe est d'améliorer les performances thermiques du dispositif et d’augmenter la tenue en puissance. Le premier chapitre présente l’état de l’art sur les commutateurs MEMS RF fiables de puissance. L’intérêt des différentes configurations de commutateurs est exposé ainsi que la fiabilité des commutateurs est abordée. Le second chapitre présente une méthode de modélisation 3D multi-physique de MEMS RF pour simuler les performances mécaniques et hyperfréquences. Dans le troisième chapitre, toutes les étapes pour concevoir une nouvelle architecture de MEMS de puissance fiable sont décrites. Nous utilisons les logiciels de simulations 3D pour comparer les performances de différentes architectures proposées pour terminer par la simulation complète, la fabrication et à la mesure de l’architecture finale retenue.

This thesis is part of the NANOCOM project. The first axis of project NANOCOM is to develop a new approach for the future generation of intelligent systems, by introducing a nanostructured dielectric into the capacitive MEMS to improve reliability by an order of magnitude. The second axis is to improve the thermal performances of the device and to increase the power handling. The first chapter presents the state of the art of reliable power RF MEMS switches. The purpose of the various configurations of switches is exposed as well as the reliability of the switches. The second chapter presents a 3D multi-physics modeling method for RF MEMS switches to simulate the mechanical performances and high frequencies behavior. In the third chapter, all the stages to conceive a new architecture of reliable power switches are described. We use the 3D simulations software to compare performances of various architectures, ending by a complete simulation, manufacturing and measurements of the final selected architecture.