Una procedura per la stima degli effetti dell`incertezza di processo sulle prestazioni di dispositivi RF-MEMS

L’utilizzo di dispositivi Micro-Elettro-Meccanici (MEMS) in sistemi a Radio Frequenza (RF) è da tempo oggetto di studio da parte della comunità scientifica internazionale al fine di progettare ricetrasmettitori radio riconfigurabili, ossia adattabili dinamicamente ai requisiti di diversi standard di comunicazione [1]. L’idea di realizzare componenti circuitali a parametri concentrati di tipo RFMEMS è motivato dall’alto fattore di merito, dalle basse perdite e dalla buone prestazioni in termini di linearità di condensatori variabili, induttori e micro-interruttori (switch) implementati in tali tecnologie. Tuttavia, la scarsa maturità delle tecniche per la realizzazione di dispositivi RF-MEMS fa sì che variazioni anche minime di alcuni passi del processo di fabbricazione portino ad alterazioni significative delle caratteristiche dei componenti, con un conseguente deterioramento delle loro prestazioni. Questi problemi sono ulteriormente aggravati dalla dimensione multifisica dei sistemi RF-MEMS, la cui ottimizzazione elettromeccanica ed elettromagnetica spesso richiede modelli assai sofisticati capaci di descrivere non solo il comportamento di una data classe di dispositivi, ma anche le non idealità dovute allo specifico processo tecnologico adottato per realizzarli. Ad esempio, è ben noto che piccole variazioni delle proprietà elastiche di uno strato di metallo sottile possono influenzare notevolmente le caratteristiche RF di condensatori variabili [2]. In questo contesto, i ricercatori dell’Unità di Trento, in stretta collaborazione con quelli del gruppo MemSRaD della Fondazione Bruno Kessler (FBK) di Trento e con il supporto del Dipartimento di Elettrofisica della Technische Universität München (TUM), hanno messo a punto una procedura sperimentale per stimare il valore efficace di alcuni dei parametri che maggiormente influenzano le prestazioni elettromeccaniche ed elettromagnetiche di strutture RF-MEMS. In particolare, l’attenzione dei ricercatori si è concentrata soprattutto sulla stima di quei parametri di progetto che sono particolarmente sensibili alle incertezze del processo tecnologico impiegato. La procedura proposta è stata validata sperimentalmente su un campione omogeneo di dispositivi RF-MEMS e pone le basi per estrarre i parametri efficaci legati alle proprietà dei materiali e non alla specifica geometria dei componenti considerati. Lo scopo ultimo è quello di fornire ai progettisti di dispositivi e reti RF-MEMS un insieme di valori che, una volta scelta la tecnologia da utilizzare, consenta loro di ottimizzare un certo layout ottenendo caratteristiche sperimentali il più possibile simili a quelle simulate in fase di progettazione.