硅基氮化镓微机械谐振器研究

• 作者: 郭兴龙 张玲玲 王九山
• 来源期刊: 微电子学与计算机
• 学科: 工学
• 关键词: 氮化镓 MEMS谐振器 二维电子气
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 微电子器件与工艺
• 页码范围: 101-105
• 页数: 4页
• 分类号: TN385
• 语种: 中文
• DOI: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0724

摘要

GaN不仅具有与硅媲美的较高声速，而且也有与氮化铝相当(AlN)的大压电系数, 所以是制作MEMS谐振器的有力备选材料.研究设计了一款硅基压电氮化镓(GaN)MEMS谐振器.利用GaN中的二维电子气(2DEG)可作为开关嵌入电极的特性，通过GaN压电材料实现由电极、压电薄膜、电极组成薄膜微机械谐振器.工作时在两个电极之间的压电薄膜内产生厚度剪切振动模式，压电薄膜内部就形成了振荡，通过压电效应的正交应力(σx和σy)能够提供相关的应力场从而增加机电共振.使用微机电系统技术和平面加工工艺对谐振器进行了制作，GaN谐振单元物理尺寸90 μm2.采用了无需加载功率对于谐振器无损伤的XeF2气体释放硅基底(111)形成了GaN谐振器，这样能够减少谐振器的粗糙度、较小残余应力，避免杂质和缺陷造成的散射.测试表明，谐振频率为12.56 MHz，谐振腔的品质因数为3 600。