美研究將MEMS晶體管集成至CMOS電路，可取代獨(dú)立晶振

美國(guó)半導(dǎo)體研發(fā)聯(lián)盟機(jī)構(gòu)Semiconductor Research (SRC)與康耐爾大學(xué)(Cornell University)合作發(fā)表一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)晶體管，并可提供給SRC聯(lián)盟成員采用，做為CMOS芯片上的時(shí)序(timing)解決方案。
這種MEMS-JFET元件是在硅晶振諧器(resonator)上制作一個(gè)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(junction field-effect transistor，JFET)，同時(shí)提供放大與堅(jiān)若磐石的機(jī)械性參考功能，以做為芯片上的信道選擇濾波器(channel-select filters)與振蕩器(oscillator)?！拔覀兿嘈糯艘谎邪l(fā)成果，將促成射頻信號(hào)源與硅芯片上其他CMOS電路的直接整合；”SRC元件科學(xué)資深總監(jiān)Kwok Ng表示。

研究人員是利用傳統(tǒng)的CMOS制程將MEMS與JFET整合在絕緣層上硅 (silicon-on-insulator，SoI)基板上。在制程中，位于單晶硅振諧器下方的氧化物犧牲層會(huì)被蝕刻，使其懸??；利用pn結(jié)面進(jìn)行換能(transducer)，可讓該種JEFT在某個(gè)依據(jù)懸浮MEMS振蕩器面積來決定的頻率之下振蕩。


MEMS-JFET構(gòu)造

利用這種MEMS-JFET產(chǎn)出的時(shí)序電路，應(yīng)可讓振蕩器與濾波器與CMOS芯片上的其他電路整合，不需要再額外使用目前所采用的、獨(dú)立的石英/CMOS/MEMS振蕩器芯片。新研發(fā)的整合制程據(jù)說也能制作出更高品質(zhì)、效能比傳統(tǒng)MEMS振諧器更高的元件，并可在GHz等級(jí)的頻率下運(yùn)作。SRC所制作的原型能在1.61GHz頻率下運(yùn)作，在室溫下的品質(zhì)因素(quality factor)可達(dá)到25,900。

由于該種元件不需要獨(dú)立的換能材料，研究團(tuán)隊(duì)聲稱其溫度穩(wěn)定性也優(yōu)于傳統(tǒng)的MEMS元件；此外，因?yàn)樾卵邪l(fā)技術(shù)是采用主動(dòng)式JFET做為放大器，研究人員強(qiáng)調(diào)其相噪(phase noise)會(huì)比目前市面上的MEMS振蕩器低，使得閃爍雜訊(flicker noise)也能跟著降低。