Panasonic og IMEC stede ved International Electron Devices Meeting i San Francisco en innovativ SiGe (silisium-germanium) tynn film pakket SOI-baserte MEMS resonator med en industri-rekord Q faktor kombinert med en lav bias spenning.
Den høye Q faktoren ble oppnådd ved å implementere en resonator som opererer i en torsjons vibrasjon modus, og ved vakuum innkapsling av resonator i en tynn film pakke. Denne banebrytende resonator baner vei mot miniatyrisering og lavt strømforbruk på timing enheter som brukes i en rekke applikasjoner som forbrukerelektronikk og bilelektronikk.
MEMS resonatorer tilby forbedret miniatyrisering over konvensjonelle resonatorer som kvarts krystaller og piezoelektriske keramikk. Men state-of-the art MEMS resonatorer lider av en lav Q faktor og en høy bias spenning. Panasonic og IMEC utviklet en roman pakket MEMS resonator oppnå høyest Q faktor rapportert i bransjen til nå (220 000 ved en resonansfrekvens f = 20 MHz (F ° Q produktet av 4.3X1012Hz)) og lav bias spenning ved å kombinere forskjellige avanserte MEMS teknologi.
Anvendelsen av en vridnings vibrasjon modus muliggjør lave anker tap og lavere klem film demping, sammenlignet med flexural modus resonatorer, som resulterer i en høyere Q faktor. Siden Q faktoren er også avhengig av ambient press og begynner å avta over en kritisk press på grunn av tyktflytende og klem film demping, IMEC og Panasonic vakuum innkapslet i resonator i et hermetisk lukket miljø. Denne tynn-film innkapsling av MEMS med en 4mm tykk SiGe filmen er realisert med en monolittisk fabrikasjon prosessen med MEMS.
Den smale 130nm gapet mellom bjelke og stasjonen og fornuft elektroder muliggjør en lav bias spenning (1.8Vdc), og dermed eliminerer en kostnad pumpe i oscillator krets. Videre bruker oppofrende lag etsing gjennom en mikrokrystallinsk silisium-germanium lag minimerer sjansene for deponering av tetningsmateriale inne i hulrommet, og dermed gjør det mulig å plassere etsning hullene rett over strålen overflate, som fører til en mindre chip størrelse.
Den pakket MEMS resonator ble realisert som en del av IMEC CMORE tjeneste som tilbyr heterogen integrasjon tjenester til industrien. IMEC bygger på sin kompetanse innen mange forskningsområder å tune og utvide CMOS prosesser med ny behandling skritt for å gjøre romanen CMOS mikro-og nanodevices, legge til funksjoner annet enn logikk og hukommelse til chips. Mulige anvendelser av slike MEMS enheter er smarte sensorer, aktuatorer, makt scavengers, resonatorer, biochips, mikro-implanterbare apparater, eller solceller. IMEC CMORE tjenester spenner fra utvikling-on-demand, over prototyping, til lavt volum produksjon.
Skrevet den 7 desember 2010