一種利用雙諧振單元抵消饋通量的mems壓電諧振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微機(jī)械系統(tǒng)（MEM巧器件設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，特別設(shè)及MEMS諧振器的設(shè)計(jì)、 制造，具體為一種利用雙諧振單元抵消饋通量的MEMS壓電諧振器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子設(shè)備對(duì)高性能、微小型化的進(jìn)一步要求，電子元器件都在向高性能、低成 本、低功耗的方向發(fā)展。高Q值，小型化的諧振器成為未來(lái)電子通信系統(tǒng)片上化和小型化的 瓶頸。MEMS壓電諧振器是一種使用MEMS技術(shù)制作的基于機(jī)械振動(dòng)的高性能RF壓電諧振器 器件，輸入的電學(xué)信號(hào)通過(guò)機(jī)電禪合轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，濾波功能在機(jī)械域完成，之后再將機(jī) 械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)輸出，因而具有非常好的頻率選擇特性。該種MEMS諧振器的振動(dòng)塊 大多采用半導(dǎo)體材料制造，諧振器的輸入能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、輸出能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)都與振動(dòng)塊直 接相連，在諧振器的輸入與輸出之間存在著一個(gè)可傳輸信號(hào)的寄生饋通電容結(jié)構(gòu)，它的存 在使部分輸入的電能信號(hào)，未經(jīng)過(guò)諧振器轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而后再轉(zhuǎn)化為電能信號(hào)輸出，而是 直接從輸入端經(jīng)過(guò)饋通電容被傳遞到輸出端，降低了諧振器工作的能量轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)由 于該寄生電容的存在，諧振器幾乎允許輸入信號(hào)的各頻率分量大部分通過(guò)，該樣的結(jié)果使 諧振器的選頻特性變差，導(dǎo)致輸出的雜散量增多。當(dāng)該種諧振器作為振蕩器的一部分來(lái)工 作時(shí)，一旦該饋通電容大到一定程度，未經(jīng)選頻的信號(hào)會(huì)淹沒(méi)系統(tǒng)所需要的選頻信號(hào)，導(dǎo)致 振蕩器無(wú)法工作。若采用上述的諧振器來(lái)構(gòu)造通信系統(tǒng)或者雷達(dá)系統(tǒng)中常用的振蕩器和濾 波器等器件，勢(shì)必會(huì)對(duì)系統(tǒng)工作性能造極其不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】存在的不足，提出了一種降低饋通電容影響的MEMS 壓電諧振器，與傳統(tǒng)的MEMS諧振器相比，該結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)MEMS壓電諧振器，其中一個(gè)刻蝕 掉諧振塊及其支撐梁下娃基底及預(yù)埋的氧化層，另一個(gè)保留諧振塊及其支撐梁下的娃基 底及預(yù)埋的氧化層。通過(guò)引入差分輸入/輸出結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)諧振器的饋通信號(hào)在輸出端實(shí) 現(xiàn)相減進(jìn)而產(chǎn)生抵消作用。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0004] 一種利用雙諧振單元抵消饋通量的MEMS壓電諧振器，包括差分輸入/輸出結(jié)構(gòu)和 兩個(gè)MEMS壓電諧振單元；每個(gè)MEMS壓電諧振單元包括一個(gè)振動(dòng)塊，振動(dòng)塊通過(guò)兩個(gè)左右對(duì) 稱分布的支撐梁與支撐臺(tái)連接、設(shè)置在預(yù)設(shè)有二氧化娃絕緣層的娃基底上，振動(dòng)塊上表面 設(shè)有壓電薄膜，在壓電薄膜上設(shè)有輸入、輸出電極，輸入、輸出電極與壓電薄膜、振動(dòng)塊分別 構(gòu)成輸入、輸出端壓電換能器；其特征在于，所述兩個(gè)MEMS壓電諧振單元中，一個(gè)在娃基底 及二氧化娃絕緣層上對(duì)應(yīng)于振動(dòng)塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個(gè)未開(kāi)設(shè)有空腔。
[0005] 進(jìn)一步的，所述MEMS壓電諧振單元中輸入、輸出電極分別通過(guò)金屬走線與外部互 連金屬端連接導(dǎo)通，金屬走線對(duì)應(yīng)設(shè)置在支撐梁上、外部互連金屬端對(duì)應(yīng)設(shè)置在支撐臺(tái)上， 金屬走線和外部互連金屬端與支撐梁和支撐臺(tái)之間還設(shè)有絕緣層、不形成直接接觸。
[0006] 進(jìn)一步的，所述兩個(gè)MEMS壓電諧振單元的兩路輸出端信號(hào)經(jīng)過(guò)差分結(jié)構(gòu)完成信 號(hào)相減后輸出。
[0007] 另外，上述利用饋通抵消技術(shù)的MEMS壓電諧振器，諧振器采用SOI工藝中單晶娃 層制作振動(dòng)塊，支撐梁W及各個(gè)電極結(jié)構(gòu)層，并且諧振頻率f由單晶娃振動(dòng)塊的長(zhǎng)度L決 定，二者的關(guān)系式為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用雙諧振單元抵消饋通量的MEMS壓電諧振器，包括差分輸入/輸出結(jié)構(gòu)和兩 個(gè)MEMS壓電諧振單元；每個(gè)MEMS壓電諧振單元包括一個(gè)振動(dòng)塊，振動(dòng)塊通過(guò)兩個(gè)左右對(duì)稱 分布的支撐梁與支撐臺(tái)連接、設(shè)置在預(yù)設(shè)有二氧化硅絕緣層的硅基底上，振動(dòng)塊上表面設(shè) 有壓電薄膜，在壓電薄膜上設(shè)有輸入、輸出電極，輸入、輸出電極與壓電薄膜、振動(dòng)塊分別構(gòu) 成輸入、輸出端壓電換能器；其特征在于，所述兩個(gè)MEMS壓電諧振單元中，一個(gè)在硅基底及 二氧化硅絕緣層上對(duì)應(yīng)于振動(dòng)塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個(gè)未開(kāi)設(shè)有空腔。
2. 按權(quán)利要求1所述MEMS壓電諧振器，其特征在于，所述MEMS壓電諧振單元中輸入、 輸出電極分別通過(guò)金屬走線與外部互連金屬端連接導(dǎo)通，金屬走線對(duì)應(yīng)設(shè)置在支撐梁上、 外部互連金屬端對(duì)應(yīng)設(shè)置在支撐臺(tái)上，金屬走線和外部互連金屬端與支撐梁和支撐臺(tái)之間 還設(shè)有絕緣層、不形成直接接觸。
3. 按權(quán)利要求1所述MEMS壓電諧振器，其特征在于，所述兩個(gè)MEMS壓電諧振單元的兩 路輸出端信號(hào)經(jīng)過(guò)差分結(jié)構(gòu)完成信號(hào)相減后輸出。
【專利摘要】本發(fā)明屬于微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)器件設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域，提出了一種降低饋通電容影響的MEMS壓電諧振器，包括差分輸入/輸出結(jié)構(gòu)和兩個(gè)MEMS壓電諧振單元；其特征在于，所述兩個(gè)MEMS壓電諧振單元中，一個(gè)在硅基底及二氧化硅絕緣層上對(duì)應(yīng)于振動(dòng)塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個(gè)未開(kāi)設(shè)有空腔。與傳統(tǒng)的MEMS諧振器相比，該結(jié)構(gòu)通過(guò)引入差分輸入/輸出結(jié)構(gòu)，使兩個(gè)諧振器的饋通信號(hào)在輸出端實(shí)現(xiàn)相減進(jìn)而產(chǎn)生抵消作用，從而實(shí)現(xiàn)降低饋通電容影響的作用，提高諧振器的能量轉(zhuǎn)換效率，使其具有更好的選頻特性，并抑制諧振器的輸出雜散。
【IPC分類】H03H9-24, H03H9-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104821800
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510206387
【發(fā)明人】鮑景富, 李昕熠, 張超, 黃裕霖, 陳兆雋, 秦風(fēng), 安佳琪, 張翼
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日