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High quality medium power RF-MEMS based impedance tuner for smart microsystem integration
C.BORDAS, K.GRENIER, D.DUBUC, M.PAILLARD, J.L.CAZAUX
MINC, ALCATEL ESPACE
Manifestation avec acte : IEEE 3rd Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics, Bordeaux (France), 2-5 Juillet 2007, 4p. , N° 07564
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Abstract
This paper presents the design and fabrication of an impedance tuner integrated thanks an RF-MEMS technology which is fully compatible with IC. The developed technology aims to fabricate RF-MEMS devices which are able to handle medium RF-power and also targets to be compatible with IC integration. Concerning the design, we have defined an appropriate methodology, specifically developed for RF-MEMS devices, which takes into account the large dispersion on the RF-MEMS contact quality and then down state capacitor value, and the values of generated impedances that we want as large as possible. The prospective of this work is to associate monolithically a power amplifier with this high Q (and then low losses) tuner in order to be able to tune the PAE or even the operating class.
Low insertion losses broadside coupler in a multilayer above IC technology for K-band applications
M.N.DO, D.DUBUC, K.GRENIER, R.PLANA
MINC
Manifestation avec acte : 2007 IEEE MTT-S. International Microwave Symposium, Honolulu (USA), 3-8 Juin 2007, 4p. , N° 07364
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111400Carbon nanotube based dielectric for enhanced RF MEMS reliability
C.BORDAS, K.GRENIER, D.DUBUC, E.FLAHAUT, S.PACCHINI, M.PAILLARD, J.L.CAZAUX
MINC, CIRIMAT, ALCATEL ESPACE
Manifestation avec acte : 2007 IEEE MTT-S International Microwave Symposium, Honolulu (USA), 3-8 Juin 2007, 4p. , N° 07207
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Abstract
This paper presents the fabrication and experimental results of capacitive MEM switches with a carbon nanotubes (CNT) based dielectric for the first time to our knowledge. Double wall nanotubes (DWNT) have been incorporated in the switch silicon nitride dielectric to modify its properties regarding the charging effect. The impact of the CNT density on the MEMS reliability has been demonstrated: a switch lifetime enhancement greater than two orders of magnitude has been achieved.
Etude d'un matériau composite polymère à base de nanotubes de carbone aux fréquences micro-ondes
S.PACCHINI, D.DUBUC, E.FLAHAUT, K.GRENIER
MINC, CIRIMAT
Manifestation avec acte : 15èmes Journées Nationales Micro-ondes (JNM'2007), Toulouse (france), 23-25 Juin 2007, 4p. , N° 07396
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Résumé
Cet article présente une première étude du polymère BenzoCycloButène (BCB) modifié par l'ajout de nanotubes de carbone (NTCs) pour des utilisations aux fréquences micro-ondes. La suspension de NTCs dans du T1100 (solvant du BCB) est composée de 85% de NTCs métalliques et environ 15% de semi-conducteur. La mis en place des concentrations de 0%, 0.06% et 0.16% de NTCs dans le BCB, nous a permis de mesurer les paramètres S pour ensuite extraire les paramètres électrique à et µ reff. Le mélange des NTCs modifie la conductivité et sa permittivité de notre polymère d'un facteur 5.
Germanium as an integrated resistor material in RF MEMS switches
K.GRENIER, C.BORDAS, S.PINAUD, L.SALVAGNAC, D.DUBUC
MINC, TEAM
Manifestation avec acte : SPIE Europe. Microtechnologies for the New Millenium 2007. Smart Sensors, Actuators and MEMS, Maspalomas (Espagne), 2-4 Mai 2007, 9p. , N° 07201
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Abstract
Germanium material is particularly suitable for high frequency applications, especially RF MEMS ones. It may be used not only as sacrificial layers, like previously published in the literature, but also into the elaboration of integrated resistors for serial RF MEMS switches. The compatibility of germanium as resistive material in MEMS has been carried out and led to the successful demonstration of integrated Ge resistors into serial RF MEMS variable capacitors, without any RF perturbations. The compatibility of this layer with the MEMS process has been studied and validated with variable MEMS capacitors employed as demonstrators.
Tuner d'impédance à base de commutateurs MEMS en bande K
C.BORDAS, K.GRENIER, D.DUBUC, M.PAILLARD, J.L.CAZAUX
MINC, ALCATEL ESPACE
Manifestation avec acte : 15èmes Journées Nationales Micro-ondes (JNM'2007), Toulouse (France), 23-25 Mai 2007 , N° 07205
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Résumé
L'utilisation de systèmes micro-electro-mécaniques (MEM) dans des applications complexes de communication et notamment pour l'élaboration de tuner d'impédance est prometteuse grâce à leurs nombreux avantages : faible consommation, grande linéarité, faibles pertes, compacité. Néanmoins pour obtenir de telles performances, leur procédé de fabrication nécessite des optimisations spécifiques. La qualité de contact des commutateurs est notamment conditionnée par l'obtention d'une membrane plate et de lignes coplanaires non rugueuses. Les composants obtenus sont alors compatibles avec des applications à la fois de faible et de forte puissance. Ce procédé a été appliqué à la réalisation d'un tuner d'impédance à 20GHz dédié à la mesure de paramètres de bruit, dont les étapes de conception sont décrites dans ce papier.
Millimeter wave carbon nanotube gas sensor
M.DRAGOMAN, K.GRENIER, D.DUBUC, L.BARY, R.PLANA, E.FOURN, E.FLAHAUT
IMT, MINC, 2I, CIRIMAT
Revue Scientifique : Journal of Applied Physics, Vol.101, N°10, pp.106103-1-106103-2, Mai 2007 , N° 07088
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Abstract
This Letter reports experimental observations regarding the significant changes in the transmission modulus and phase of the propagating microwave signals up to 110 GHz in a micromachined coplanar waveguide supported on a dielectric membrane with a thickness of 1.4 µm filled with a mixture of carbon nanotubes when exposed to nitrogen gas. These large shifts of amplitude and phase of microwave signals due to gas absorption represent the experimental basis on which a miniature wireless gas sensor could be implemented.
Modélisation électromécanique d'un nano-interrupteur à base de nanotubes de carbone pour applications hyperfréquences
T.RICART, S.PACCHINI, D.DUBUC, K.GRENIER, R.PLANA
MINC
Manifestation avec acte : 15èmes Journées Nationales Micro-ondes (JNM'2007), Toulouse (France), 23-25 Mai 2007, 4p. , N° 07525
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Résumé
Le but de cet article est de présenter la méthodologie développée afin de modéliser un nano-interrupteur à base de nanotubes de carbone. A contrario des MEMS dont l'hypothèse classique de calcul de tension de basculement consiste à considérer une poutre comme une structure suspendue par un ressort [1]. Notre approche considère le système réel : poutre encastrée avec une hypothèse sur la forme de la déflexion de cette poutre. De plus, notre modélisation permet, entre autres, de bien quantifier les phénomènes d'effets de bords qui sont prépondérants dans les systèmes à base de nanotubes de carbone. Enfin nous donnerons des exemples sur l'utilité de nos outils pour la prédiction du comportement d'un nanotube attiré par une force électrostatique.
Optimisation du procédé de fabrication de micro-commutateurs MEM capacitif: application à un tuner d'impédance 20GHz
C.BORDAS, K.GRENIER, D.DUBUC, M.PAILLARD, J.L.CAZAUX
ALCATEL ESPACE, MINC
Manifestations avec acte à diffusion limitée : 10ème Journées Nationales du Réseau Doctoral en Microélectronique (JNRDM 2007), Lille (France), 14-16 Mai 2007, 4p. , N° 07204
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Résumé
Lutilisation de systèmes micro-electro-mécaniques (MEM) dans des applications complexes de communication est prometteuse grâce à leurs nombreux avantages : faible consommation, grande linéarité, faibles pertes. Néanmoins pour obtenir de telles performances, leur procédé de fabrication nécessite des optimisations spécifiques. La qualité de contact des commutateurs est notamment conditionnée par lobtention dune membrane plate et de lignes coplanaires non rugueuses. Les composants obtenus sont alors compatibles avec des applications à la fois de faible et de forte puissance. Ensuite, ce procédé est appliqué à la réalisation dun tuner dimpédance à 20GHz dédié à la mesure de paramètres de bruit.
Temperature stress impact on power RF MEMS switches
C.BORDAS, K.GRENIER, D.DUBUC, M.PAILLARD, J.L.CAZAUX, R.PLANA
MINC, ALCATEL ESPACE
Manifestation avec acte : SPIE Europe. Microtechnologies for the New Millenium 2007. Smart Sensors, Actuators and MEMS, Maspalomas (Espagne), Mai 2007, 11p. , N° 07206
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Abstract
The attractive advantages of Micro-Electro-Mechanical systems (MEMS) in term of compactness, integrability and reconfigurability promise architecture evolution and performances enhancement of communication applications [1]. Moreover high linearity and isolation, low losses and power consumption are their main driving force compared to active devices. In order to be compatible with packaging process and high power communication systems [2], MEMS switches have to handle temperature stress without strong deformations. It is also a criterion of reliability. In this paper, two capacitive switches topologies shown in Figure 1 are investigated. Two MEMS topologies have been studied and differ from the stiffness of their arms: one is chosen stiffer (switch A) than the other (switch B). A meander has been added on arms of the second structure to enhance the flexibility. The stiffness of this component is divided by a factor 10 compared to the other one. A specific thermal stress protocol has been applied from 20 up to 120°C on both structures. And the evolution of the MEMS air gap and further characteristics have consequently been measured. The main result indicates that a different thermal compensation depending on the stiffness of the MEMS arms and anchorages has been obtained.