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
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微機械系統（MEM巧器件設計制造領域，特別設及MEMS諧振器的設計、 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】
[0002] 隨著電子設備對高性能、微小型化的進一步要求，電子元器件都在向高性能、低成 本、低功耗的方向發展。高Q值，小型化的諧振器成為未來電子通信系統片上化和小型化的 瓶頸。MEMS壓電諧振器是一種使用MEMS技術制作的基于機械振動的高性能RF壓電諧振器 器件，輸入的電學信號通過機電禪合轉化為機械振動，濾波功能在機械域完成，之后再將機 械信號轉化為電學信號輸出，因而具有非常好的頻率選擇特性。該種MEMS諧振器的振動塊 大多采用半導體材料制造，諧振器的輸入能量轉換結構、輸出能量轉換結構都與振動塊直 接相連，在諧振器的輸入與輸出之間存在著一個可傳輸信號的寄生饋通電容結構，它的存 在使部分輸入的電能信號，未經過諧振器轉換為機械能而后再轉化為電能信號輸出，而是 直接從輸入端經過饋通電容被傳遞到輸出端，降低了諧振器工作的能量轉換效率；同時由 于該寄生電容的存在，諧振器幾乎允許輸入信號的各頻率分量大部分通過，該樣的結果使 諧振器的選頻特性變差，導致輸出的雜散量增多。當該種諧振器作為振蕩器的一部分來工 作時，一旦該饋通電容大到一定程度，未經選頻的信號會淹沒系統所需要的選頻信號，導致 振蕩器無法工作。若采用上述的諧振器來構造通信系統或者雷達系統中常用的振蕩器和濾 波器等器件，勢必會對系統工作性能造極其不利的影響。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對【背景技術】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，與傳統的MEMS諧振器相比，該結構包含兩個MEMS壓電諧振器，其中一個刻蝕 掉諧振塊及其支撐梁下娃基底及預埋的氧化層，另一個保留諧振塊及其支撐梁下的娃基 底及預埋的氧化層。通過引入差分輸入/輸出結構，使兩個諧振器的饋通信號在輸出端實 現相減進而產生抵消作用。本發明采用的技術方案為：
[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/輸出結構和 兩個MEMS壓電諧振單元；每個MEMS壓電諧振單元包括一個振動塊，振動塊通過兩個左右對 稱分布的支撐梁與支撐臺連接、設置在預設有二氧化娃絕緣層的娃基底上，振動塊上表面 設有壓電薄膜，在壓電薄膜上設有輸入、輸出電極，輸入、輸出電極與壓電薄膜、振動塊分別 構成輸入、輸出端壓電換能器；其特征在于，所述兩個MEMS壓電諧振單元中，一個在娃基底 及二氧化娃絕緣層上對應于振動塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個未開設有空腔。
[0005] 進一步的，所述MEMS壓電諧振單元中輸入、輸出電極分別通過金屬走線與外部互 連金屬端連接導通，金屬走線對應設置在支撐梁上、外部互連金屬端對應設置在支撐臺上， 金屬走線和外部互連金屬端與支撐梁和支撐臺之間還設有絕緣層、不形成直接接觸。
[0006] 進一步的，所述兩個MEMS壓電諧振單元的兩路輸出端信號經過差分結構完成信 號相減后輸出。
[0007] 另外，上述利用饋通抵消技術的MEMS壓電諧振器，諧振器采用SOI工藝中單晶娃 層制作振動塊，支撐梁W及各個電極結構層，并且諧振頻率f由單晶娃振動塊的長度L決 定，二者的關系式為
【主權項】
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/輸出結構和兩 個MEMS壓電諧振單元；每個MEMS壓電諧振單元包括一個振動塊，振動塊通過兩個左右對稱 分布的支撐梁與支撐臺連接、設置在預設有二氧化硅絕緣層的硅基底上，振動塊上表面設 有壓電薄膜，在壓電薄膜上設有輸入、輸出電極，輸入、輸出電極與壓電薄膜、振動塊分別構 成輸入、輸出端壓電換能器；其特征在于，所述兩個MEMS壓電諧振單元中，一個在硅基底及 二氧化硅絕緣層上對應于振動塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個未開設有空腔。
2. 按權利要求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、 輸出電極分別通過金屬走線與外部互連金屬端連接導通，金屬走線對應設置在支撐梁上、 外部互連金屬端對應設置在支撐臺上，金屬走線和外部互連金屬端與支撐梁和支撐臺之間 還設有絕緣層、不形成直接接觸。
3. 按權利要求1所述MEMS壓電諧振器，其特征在于，所述兩個MEMS壓電諧振單元的兩 路輸出端信號經過差分結構完成信號相減后輸出。
【專利摘要】本發明屬于微機械系統(MEMS)器件設計制造領域，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/輸出結構和兩個MEMS壓電諧振單元；其特征在于，所述兩個MEMS壓電諧振單元中，一個在硅基底及二氧化硅絕緣層上對應于振動塊和支撐梁的位置刻蝕有空腔，另一個未開設有空腔。與傳統的MEMS諧振器相比，該結構通過引入差分輸入/輸出結構，使兩個諧振器的饋通信號在輸出端實現相減進而產生抵消作用，從而實現降低饋通電容影響的作用，提高諧振器的能量轉換效率，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
【公開號】CN104821800
【申請號】CN201510206387
【發明人】鮑景富, 李昕熠, 張超, 黃裕霖, 陳兆雋, 秦風, 安佳琪, 張翼
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月28日