侧向延伸模式压电ZnO-on-Nickel射频MEMS共振器用于后端线路集成

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电气工程 电气工程
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 高运动阻力和热预算限制阻碍了横向延伸振动微机械共振器在后端工艺中的集成.
• 由于工艺温度高,现有的电容共振器在后补金属氧化物半导体 (CMOS) 制造方面面临着挑战.

研究的目的:

• 介绍压电氧化 (ZnO) 在上的共振器,作为集成横向延伸振动微机械共振器的解决方案.
• 解决微电子机械系统 (MEMS) 制造中高运动阻力和热不相容的问题.

主要方法:

• 研究了各种矩形和方形板共振器的几何设计.
• 使用薄膜压电传感器 (ZnO) 和电作为结构材料.
• 探索了平行共振器阵列和通过朱尔加热进行局部化以提高性能.

主要成果:

• 与电容共振器相比,由于更高的机电联接系数,实现了较低的运动阻抗.
• 已证明CMOS制造后的兼容性与工艺温度低于300°C.
• 通过并行阵列将运动阻力降低到0.562kΩs,达到1.57GHz的共振频率,质量因子提高2倍,并实现了~10dB的插入损失.

结论:

• 压电ZnO-on-nickel共振器有效地减轻了MEMS集成的运动阻力和热预算限制.
• 开发的共振器与CMOS后制造兼容,为先进的集成系统铺平了道路.
• 性能提升,包括减少运动阻力和插入损失,通过阵列配置和制造后回火实现.