松下与IMEC共同开发工作电压1.8V的MEMS共振器

2020-05-21 16:04:04 来源: 晋城信息港

松下与比利时IMEC宣布,共同开发了共振锐度Q值为“业界最高水平”(截止到2010年12月7日)的低电压驱动MEMS共振器。部分开发技术已在“2010 IEEE International Electron Devices Meeting(IEDM 2010)”(2010年12月6~8日,美国旧金山)上公开。

很多电子产品都需要使用水晶振荡器调整电子电路的时序。MEMS共振器与水晶振荡器相比,具有与CMOS工艺的亲和性高且易实现小型化的特点,但却存在表示振动稳定性的Q值小、驱动电压较高等课题。而采用此次松下与IMEC共同开发的技术,可实现共振频率为20MHz时Q值为22万、驱动电压为1.8V的MEMS共振器。Q值方面,fQ乘积(频率与Q值的乘积)约为4. ×1012Hz,是松下原产品的2倍。电压是该公司原产品的1/4,而且无需原共振器所需的升压电路。且芯片面积可减小至0.4mm×0.4mm。为了实现这些性能,此次松下与IMEC共同开发出了扭振模式MEMS共振器及薄膜真空封装。

扭振模式MEMS共振器的构造,是固定振动部的两端使中央部分扭转而振动。由于振动能量集中在中央部分,两端的振动能量损耗较小,因此易于提高Q值。此次,通过利用基于四甲基氢氧化铵(TMAH)的异向性蚀刻加工单晶硅,制成了高 μm、长100μm的三角柱状振动部。沿着该振动部的三角柱斜面配置多晶硅的激振电极,从而构成了MEMS共振器。此时,为使扭矩最大,将电极的高度设定为振动部高度的1/2。另外,通过将振动部与电极的间隔设置为1 0nm,实现了1.8V的工作电压。

薄膜真空封装是为了使封装内部实现真空以提高MEMS共振器的效率而开发的。系采用硅锗(SiGe)薄膜的晶圆级封装(WLP)技术,将工艺的温度降到了460℃以下。具体为,利用气相氢氟酸(HF)蚀刻氧化膜牺牲层后,因用铝(Al)薄膜封装开口部,所以可使封装内部保持Al成膜时的真空度(10Pa以下)。利用4μm厚的SiGe薄膜封装可耐10MPa的压力。真空封装的MEMS共振器可在-40~+140℃的大温度范围内实现稳定的共振器特性。(记者:长广 恭明)商洛白癜风好的医院
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