Structures piézoélectrique à fort coefficient de couplage pour des applications MEMS

International audienceL'oxyde de zinc présente la réponse piézoélectrique la plus forte parmi les semi-conducteurs à liaison tétraédrique ; par conséquent, il a été largement utilisé dans les systèmes microélectromécaniques tels que les capteurs et actionneurs, ainsi que dans le domaine des communications comme dispositifs à ondes acoustiques de surface. L'objectif de ce travail est la conception des transducteurs BAW à base de ZnO opérant à des fréquences de l'ordre du Gigahertz, ayant d'une part une bonne transmission des vibrations et d'autre part une impédance électrique adapté (50 Ω), pour des applications MEMS en particulier des applications de contrôle.Dans ce travail, nous présentons la corrélation entre les conditions de préparation, la microstructure et le comportement électrique des couches minces ZnO déposées par pulvérisation cathodique sur des wafers silicium Si. La cristallinité et la morphologie des couches minces ont été analysées par diffraction des rayons X (XRD) et microscopie électronique balayage (MEB), la caractérisation des transducteurs a été réalisée à l'aide d'un analyseur de réseau vectoriel avec une bande de fréquence entre 300 kHz - 8 GHz.Des films de ZnO de haute qualité présentant une forte orientation de l'axe C sont obtenus grâce à des conditions optimales de dépôt par pulvérisation. L'homogénéité de l'épaisseur ainsi que la vitesse de dépôt ont été rigoureusement contrôlées. Une modélisation de la réponse électrique du transducteur selon le modèle d'Auld a permis de concevoir sa géométrie (épaisseur et diamètre) pour une fréquence de résonance donnée. Les transducteurs ont manifesté une réponse acoustique et électrique satisfaisante, la perte d'insertion a été mesurée à la résonance à partir du coefficient de réflexion S11(f). Un recuit des transducteurs à 400°C a significativement amélioré leurs caractéristiques, montrant une amélioration d'environ 30%