一种基于可调铁电体的非释放型射频谐振器

本文介绍了首款基于可调铁电电容器（FeCAP）的非释放型射频MEMS谐振器，其无缝集成于德州仪器130nm铁电随机存取存储器（FeRAM）工艺中。该互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺后段（BEOL）流程中的FeCAP阵列被用于定义声学谐振腔及机电换能器。为实现谐振器的高品质因数（Q），研究并优化了CMOS堆叠内用于垂直限制的声波导。文中还讨论了获得横向限制及抑制杂散模式的其他设计考量。所演示的FeCAP谐振器基频谐振于703 MHz，Q为1012。其频率品质因数积fQ = 7.11$\times$10$^1$$^1$，比最先进的Pb(Zr,Ti)O$_3$（PZT）谐振器高1.6$\times$。由于FeCAP的铁电特性，可通过调节电极化来开关谐振器的换能。在此情形下，共振可在对应于组成FeCAP换能器矫顽电压的$\pm$0.3V处完全关闭。这些新型可开关谐振器在片上时序、自组织射频前端及芯片级传感器方面具有广阔应用前景。