环形氮化铝压电MEMS谐振器的支撑结构设计研究

作者：诸政; 吕世涛; 张敖宇; 孙海燕; 赵继聪^*

来源：传感器与微系统, 2022, 41(03): 24-35.

DOI：10.13873/J.1000-9787(2022)03-0024-04

• 微机电系统
• 压电谐振器
• 制备工艺
• 锚点损耗
• 品质因数

基于有限元仿真研究了方环和圆环形谐振器的静态位移点，并分析了支撑轴位置对谐振器性能的影响，提出了优化设计方案：对于方环形谐振器，在对角处设置双端侧向支撑以降低其锚点损耗；对于圆环形谐振器，采用单端侧向支撑以及三端底部支撑相结合的器件结构，在保证电学信号引出的同时，提升器件的品质因数Q。针对所设计的器件结构特征，设计了一种基于七步光刻工艺的微纳制程，并成功实现器件的高成品率制备。测试结果表明：前者的Q值和机电耦合系数k2eff分别为1 707.4和0.98%,后者的Q值和k2eff分别为1 844.7和1.58%。相比于四端支撑环形谐振器，优化设计的支撑结构使得器件Q值得到大幅提升。此外，还分析研究了不同表面电极材料对环形谐振器的性能影响。

• 单位
  南通大学