专利名称：利用拉伸应变调节微机电谐振器谐振频率的方法和设备及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机电系统(MEMS)谐振器，更具体而言，本发明涉及利用拉伸/压缩应变来调节MEMS谐振器的谐振频率的装置。
背景技术：
很长时间以来人们就认识到使用诸如硅的单晶体半导体作为机械材料的优点。例如，其强度和高本征品质因素使得它非常适合于MEMS谐振装置。作为集成电路衬底它通常是方便得到的并且可以利用IC产业开发的方法进行处理。最近，多晶质硅，或者简称为多晶硅，是形成MEMS谐振器的优选材料。这种材料之所以具有优点是由于其易于在集成电路中使用(经常用作晶体管门电路)，在几何形状方面具有灵活性，并且易于使用。
MEMS谐振器现在被开发用于信号滤波和用作振荡器中的时钟。但是，对于MEMS谐振器，由于处理偏差，谐振器的谐振频率在制造过程之后通常与期望的值不同。这样，尽管可能期望有一个谐振频率为1GHz的MEMS谐振器，但是在实际的制造过程中，很难制造出谐振频率正好为1GHz的MEMS谐振器。
影响谐振频率的一个主要参数是谐振器的尺寸。虽然有后续制造技术，例如可被用于调节尺寸从而调节MEMS谐振器谐振频率的激光微调，但是这种激光微调也难于准确地控制。所以，精确地制造具有所期望的谐振频率的MEMS谐振器成本很高并且/或者是非常困难的。另一种调节谐振器的尺寸的方法是使用局部加热，这会使谐振器膨胀。但是，这种技术需要IC上的专用电路来进行局部加热。
已经发现MEMS谐振器的谐振频率可以通过向谐振器施加拉伸应变(tensile strain)或者压缩应变(compressive strain)来调节。具体地说，谐振器的谐振频率当受到拉伸应变时增高，当受到压缩应变时降低。
参照附图可以最好地理解本发明，图中相似的标号一般指示相同、功能类似和/或结构类似的元件。附图标号中最左边的数字能表示元件是首次出现在附图中，其中图1图示了现有技术的弯曲梁MEMS谐振器；图2是根据本发明用于向谐振器提供拉伸应变的杠杆臂结构的俯视图；图3是根据本发明用于向谐振器提供压缩应变的杠杆臂结构；图4是根据本发明适于在谐振器上设置拉伸应变的单臂杠杆结构；图5是根据本发明适于在谐振器上设置压缩应变的单臂杠杆结构；图6图示了根据本发明适于在谐振器上设置拉伸应变的具有弧形梁的双杠杆臂；图7示出了在谐振器上处于拉伸应变状态下的图6的设备；图8图示了根据本发明利用梳形致动装置在谐振器上引起拉伸应变的弧形梁双杠杆臂结构；图9图示了根据本发明利用梳形致动装置在谐振器上设置压缩应力的弧形梁双杠杆臂结构；图10图示了根据本发明用于致动用于在谐振器上引起应变的双杠杆臂结构的加热器梁；图11图示了根据本发明用于致动单杠杆臂结构的棘轮杆致动机构；图12图示了根据本发明用于致动双杠杆臂结构的棘齿楔块；图13图示了根据本发明用于致动谐振器的棘轮致动机构；图14图示了根据本发明形成的温度传感器；图15图示了根据本发明的温度校正谐振器；图16图示了根据本发明的温度校正谐振器的另一个实施例；图17图示了根据本发明的另一个实施例形成的温度传感器；图18图示了根据本发明的温度校正谐振器的另一个实施例；
图19图示了根据本发明的温度校正谐振器的另一个实施例；图20图示了根据本发明形成的温度传感器的另一个实施例；图21图示了根据本发明形成的温度传感器的另一个实施例；图22图示了根据本发明形成的温度传感器的另一个实施例。
具体实施例方式
这里详细描述了用于向谐振器施加拉伸或者压缩应变的装置的实施例。此外，这些结构被应用于温度补偿谐振器和温度传感器中。在以下描述中，提供了很多具体细节以提供对本发明的实施例的全面细致的理解。但是本领域的技术人员会认识到，能够在不具有这些具体细节中的一个或者多个、或者利用其它方法、材料、组件等的情况下实现本发明。在其它情况下，没有示出或者详细描述众所周知的结构、材料或者操作，以免使本发明的各个实施例的特点不清晰。另外，应该理解图中所示各个实施例是示例性的表示，并且不必按比例绘制。
整个说明书中对“一个实施例”或者“实施例”的引用意味着与该实施例相关的所描述的具体特征、结构、材料或者特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中的不同地方出现的用语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不必都指同一实施例。而且所述具体特征、结构、材料或者特性可以以任一适当的方式结合在一个或者多个实施例中。
现在正在开发用于滤波或者振荡器应用的MEMS谐振器的制造和使用，预计很快就会在商业上被采用。一般地，多晶硅被用作谐振器材料。MEMS谐振器的一种常见类型是“弯曲梁”结构(在这里也称为“谐振器梁”)。在弯曲梁结构中，多晶硅材料的梁利用梁两端的固定器被悬置于半导体衬底上方。该梁由可以在梁中引起机械振动的电输入激发。一般地，从梁的下面提供电输入。
图1示出了示例性的现有技术的弯曲梁结构如图1所示，弯曲梁101在半导体衬底107上方利用固定器103和105被悬置在其端部上。固定器103和105被紧固到衬底107上。在弯曲梁101的下面设置驱动电极109。驱动电极109被用于激发弯曲梁101振动。本领域中众所周知，弯曲梁101的谐振频率基于几个参数，包括梁的厚度、形成梁的材料的密度、梁的杨氏模量以及梁的长度。
具体而言，ω∝tL2Eρ(1+L27t2S)]]>其中t是梁的厚度，L是梁的长度(在图1的固定器103和105之间测量长度L)，E和ρ是杨氏模量和梁的材料密度，以及S是施加在梁上的弹性应变。当温度上升时，L和t增大，但是L的影响占优势。所以频率趋向于下降。
如果施加了压缩应变同时温度升高，则频率对温度的敏感度提高。相反，如果施加了随温度而定的拉伸应变，则这可以用于补偿梁的膨胀影响。这样的条件取决于dωdT=0]]>或者αb(1+L27t2S)=L27t2dSdT]]>其中αb是梁的热膨胀系数。对于实际情况S＜＜1，因此所施加的应变必须满足dSdT=7t2L2αb]]>尽管优选地通过改变微动杆(breathing bar)或者弯曲梁结构的尺寸和特性来精确控制MEMS谐振器的谐振频率，但是在实际制造过程中，不总是能够精确地控制这些参数。因此，后续制造处理，例如激光微调对于将实际制造的谐振频率校正为所期望的谐振频率是必要的。MEMS谐振器的制造和操作的具体细节可以在由C.T.C.Nguyen在SPIE会议论文集微加工与微制造，加州圣克拉拉，1998年9月20-22日，24-38页上发表的“微型通讯装置的微加工技术”(“Micromachining Technologies forMiniaturized communication devices”by C.T.C.Nguyen，Proceedings of SPIEMicromachining and Microfabrication，Santa Clara，California，September 20-22，1998，pages 24-38)一文中找到。
图2图示了由杠杆臂204a和204b分别固定住一侧的谐振器梁202。杠杆臂204a和杠杆臂204b两者都被悬置在固定器206、208和210上。杠杆臂204a的上部通过挠性悬索(flexible suspension tether)212a连接到固定器206。类似地，杠杆臂204b通过挠性悬索212b连接到固定器208。杠杆臂204a和204b的下部通过弯曲转轴214连接到固定器210。
如图2中所示，杠杆臂204a和204b对称地位于谐振器梁212的各侧。由于弯曲转轴214和悬索212a和212b，消除于其上形成了这些元件的衬底216的热膨胀对悬置结构的影响。杠杆臂204a和204b之间的敞开区域被用来容纳各种可能的机构(以下再讨论)以提供将杠杆臂204a的上部向固定器206移动、将杠杆臂204b的上部向固定器208移动的致动力。杠杆臂204a和204b具有足够的刚性使得其弯曲可以忽略。
当向杠杆臂204a和204b提供致动力时，这使得杠杆臂通过弯曲转轴214围绕固定器210转动。L1是致动力的施压点和弯曲转轴214之间的距离。L2是谐振器梁202和弯曲转轴214之间的距离。L1与L2的比率决定了对于给定的致动力传递到谐振器梁202上的应变的量。选择谐振器梁202的材料使其优选地具有较高的拉伸屈服应力。
参照图3，弯曲转轴214和固定器210的位置与谐振器梁202的位置交换。施加到杠杆臂204a和204b上的致动力会引起杠杆臂围绕定位点210转动，并且引起在谐振器梁202上设置压缩应变。这样，图2中所示结构引起在谐振器梁202上设置拉伸应变，而图3的设备则引起在谐振器梁202上设置压缩应变。压缩应变趋向于减小谐振器梁202的谐振频率。拉伸应变将趋向于增大谐振器梁202的谐振频率。
参照图4，示出了单杠杆结构。在这种结构中，杠杆臂408连接在固定器404和412处。杠杆臂408的上部通过悬索406连接到固定器404。杠杆臂408的下部通过弯曲转轴410连接到固定器412。谐振器梁402一端连接到杠杆臂408的下部分，一端连接到固定器412。施加于杠杆臂408的上部的致动力，顶着固定器404以作为固定支撑，使得杠杆臂408围绕弯曲转轴410而转动。这使得在谐振器梁402上施加了拉伸应变。
图4的单杠杆结构有利于与某些类型的致动机构一起使用。另外，杠杆臂408足够刚性使得其在致动力作用下的弯曲可以忽略。象上面所说的，L1除以L2的比率决定了传递给谐振器梁402的应变的量。足够大的比率保证了对谐振器梁402的足够精细的应变调节。
参照图5，示出了图4的单杠杆结构，只是谐振器梁402和弯曲转轴410的位置交换。通过交换这些位置，在杠杆臂408的上部上提供的致动力将使得在谐振器梁402上产生压缩应变。
应该认识到，图2-5中所示的杠杆结构只是示例性的并且在其构造上可能有许多变化。如上所述，图2-5中所示的杠杆结构要求致动器向杠杆臂上提供致动力。本发明中考虑几个不同类型的致动器，这在下面将进一步详述。
具体而言，参照图6，多个弧形梁602可以被设置在图2和3的结构的杠杆臂的上部之间。梁602在光刻和刻蚀步骤中界定形成，以便在无应力状态下被弯曲成弧形，并且可以由多晶硅等材料来形成。为了在杠杆臂上施行致动力，梁(一个或多个)602挠曲成压缩状态，如图7所示。该挠曲的梁604施加推开杠杆臂的侧向应力。
根据谐振器梁上需要多少应变，可以选择将特定位置上的弧形梁或者不同位置上的若干梁变形成挠曲状态。挠曲状态下的梁604向谐振器梁施加应变。可以使用理论或经验模型来选择合适的梁用于挠曲变形。
参照图8，可以采用用于引起弧形梁802挠曲的梳形结构，该梳形结构804当被致动时会牵拉梁802。优选地，梁802沿与梳形结构804牵拉方向相反的方向弯曲成弧形。当梳形结构804牵拉时，梁802减小其曲率并且从而受到压缩，将力传送给杠杆臂。与利用梳形结构直接牵拉杠杆臂相比，这种构造能够在杠杆臂上施加大得多的力。
图9示出了类似的机构，其中梳形结构904牵拉弧形梁902。在这个实施例中，无应力状态下的弧形梁902朝梳形结构904方向弯曲成弧形。当梳形结构904牵拉时，弧形梁902增大其曲率并且从而受到用于在杠杆臂中施加拉力的拉伸应力。与利用梳形结构直接牵拉杠杆臂相比，这种构造能够在杠杆臂上施加大得多的力。
图10图示了能够向杠杆臂施加致动力的另一类型的致动机构。具体而言，图10示出了设置在杠杆臂之间的热膨胀系数(CTE)较大的梁1002。该CTE梁1002包括集成于其中的加热器1004。加热器1004可以是例如阻性加热器。通过控制CTE梁1002的温度，可以在谐振器梁上施加不同量的应变。在一个实施例中，CTE梁1002可以由能够线性膨胀的单种材料构成。或者，该CTE梁1002可以是当受到温度变化时弯曲的双压电晶片复合材料(bimorph composite)。当由加热器1004加热时，不同材料的组合可以产生有效的膨胀或者收缩。
图11图示了被称为棘轮杆的另一种致动机构。如图11中所示，棘轮杆1102通过弯曲支撑1106连接到固定器1104。棘轮杆1102通过梳形结构1108被移动以围绕弯曲支撑1106转动。通过使梳形结构1108活动，棘轮杆会啮合棘齿1110的不同位置。当与棘齿啮合时，棘轮杆1102引起致动力推动杠杆臂。这样，通过推动/牵拉棘轮杆1102使得其尖端定位在棘齿1110的不同位置处，可以在谐振器梁上获得不同量的应变。
图12示出了被称为棘齿楔块的另一类型的棘轮机构。如图12中所示，楔块1202被设置在杠杆臂1204和1206之间。该楔块具有与杠杆臂1204和1206上的突起相啮合的齿。通过设置楔块使得它定位在不同位置上，可以在谐振器1208上获得不同量的应变。
作为选择，楔块1202可以由磁性材料构造，磁性材料可以响应于磁场的应用而施力驱使楔块到位。通过啮合棘齿，即使在去除磁场之后也可保持谐振梁1208上的力。
或者，还可以结合用于释放棘齿以允许装置回复的方法。这可以采用释放制动器(release catch)1210的形式或者适合用微探针于外部操纵的钩状物的形式。或者，释放制动器可以采用磁性合金的形式，所述磁性合金能够响应磁场的应用。在采用了楔块1202和释放机构的两个磁致动的情况下，用于驱动楔块致动的磁场的方向最好基本上垂直于用于驱动棘齿释放机构的磁场的方向。
参照图13，示出了棘轮致动机构。在本实施例中，可以使用具有棘齿的棘轮1302来设定应变。具体而言，棘轮1302利用棘齿啮合固定器1304。谐振器梁1306上的应变的量取决于棘轮1302的旋转。棘轮1302可以由静电力、梳形驱动器或者从外部来致动。
有了上述对用于向谐振器梁上提供拉伸应变或者压缩应变的杠杆臂结构和相关的致动结构的描述，现在来描述该技术的应用。具体而言，已经发现微桥(microbridge)梁的谐振频率与它的尺寸和其它物理参数有关。如前面所述的，随着温度升高，微桥梁的长度和梁的厚度都增大。但是，长度变化的影响占优势，所以频率趋向于随温度升高而下降。
如果施加了随温度单调上升的压缩应变，则频率对温度的敏感度加剧。相反，如果施加随温度而定的拉伸应变，则这可以用来补偿梁的膨胀影响。因此，拉伸应变的应用可以用于补偿温度变化，从而可以使谐振器相对于温度稳定。在不同应用中，通过在谐振器梁上施加随温度增大的压缩应变，则能够提高该谐振器梁对温度的频率敏感度。在这种情况下，谐振器梁可以用作温度传感器。
具体而言，如图14中所示，由具有相对较大的热膨胀系数(αe)的材料制成的伸缩棒(expansion bar)1402被设置在两个杠杆臂1404和1406之间。随着温度升高，伸缩棒1402不成比例地膨胀，向杠杆臂1404和1406上施加致动力。由于弯曲转轴1408和谐振器梁1410的配置，这又使得在谐振器梁1410上设置了压缩应变。这将减小谐振器梁1410的谐振频率。施加在谐振器梁1410上的压缩应变大致取决于S＝(αe-αb)ΔTL2/L1其中αb是谐振器梁1410的热膨胀系数。
这样，图14中提出的装置趋向于改进温度变化对谐振器梁1410的谐振频率的影响。具体而言，随着温度升高，这一般会引起谐振器梁1410具有更低的谐振频率。另外，由于伸缩棒1402在谐振器梁1410上引起压缩应变，所以这也使得谐振频率减小。在这种情况下，提供了具有对温度的改进的频率响应的温度传感器。通过测量谐振器梁1410的谐振频率，可以利用标度和经验方法推知温度。
参照图15，示出了温度校正谐振器。在这个实施例中，谐振器梁1410和弯曲转轴1408的位置相对于图14被对调了。结果是温度的升高引起伸缩棒1402在谐振器梁1410上施加拉伸应变。谐振器梁1410上的拉伸应变趋向于增大谐振频率。这又趋向于抵消由于温度的升高而产生的梁的膨胀影响。施加在梁上的拉伸应变大致为S＝(αe-αb)ΔTL2/L1其中αb是谐振器梁1410的热膨胀系数。
为了使谐振器梁1410对温度完全不敏感，需要dS/dT＝7t2/L2αb将以上两等式结合我们得到比率L2/L1＝7t2/L2αb/(αe-αb)但是，在这一具体的杠杆结构中，由于L2除以L1的比率小于1，所以不可能彻底地使谐振器梁1410对温度完全不敏感。
参照图16，在另一个实施例中，伸缩棒1402和谐振器梁1410交换位置。在这样的装置中，如果图15的结构不能通过改变杠杆臂L2和L1的长度满足对温度完全不敏感的要求，则使用图16的装置可能会完全满足对温度不敏感。
参照图17，示出了温度传感器。在这种结构中，大伸缩棒1702和1704由具有相对较大的热膨胀系数的材料制成。整个结构悬置在固定器1706、1708、1710和1712的上方。该结构通过悬索被悬置在固定器上。这种设计将消除衬底的热膨胀对悬置结构的影响。随着温度上升，伸缩棒1702和1704膨胀，在谐振器梁1714上施加压缩应变，从而进一步减小了谐振器梁1714的频率。如上所述，温度的升高一般会趋向于降低谐振器梁1714的谐振频率。比率D1/D2决定了敏感度。施加在谐振器梁1714上的压缩应变大致为S＝2(αe-αb)ΔTD1/D2图18示出了与图17的结构类似的结构，只是伸缩棒1702和1704的位置改变了。随着温度上升，伸缩棒1702和1704不成比例地膨胀，在谐振器梁1714上施加拉伸应变，从而抵消了梁的膨胀影响。这样就得到了温度校正谐振器。施加在谐振器梁1714上的拉伸应变为
S＝(αe-αb)ΔTD1/D2为了使梁对温度完全不敏感，需要dS/dT＝7t2/L2αb将以上两等式结合我们得到比率D1/D2＝7t2/L2αb/(αe-αb)图19图示了一种利用衬底热膨胀系数与谐振器梁热膨胀系数的不匹配(mismatch)来应用温度敏感压缩或者拉伸应变的简单方法。具体而言，谐振器梁1902被悬置在两个固定器1904和1906之间。固定器1904和1906形成在衬底1908上。谐振器梁1902由第一材料制成而衬底由第二材料制成。如果在谐振器梁1902的热膨胀系数和谐振器衬底1908的热膨胀系数之间存在较大的不匹配，则可以利用这一不匹配。例如，如果衬底的热膨胀系数小于谐振器结构的热膨胀系数，则随着温度上升，衬底1908可能膨胀得较少，在谐振器梁1902上施加压缩应变。这会减小谐振梁1902的频率，从而起到温度传感器的作用。比率H1/H2决定了敏感度。施加在梁上的压缩应变大致为S＝(αb-αs)ΔTH1/H2其中αs是衬底的热膨胀系数。
如果衬底的热膨胀系数大于谐振器梁1902的热膨胀系数，则该结构可以用作温度补偿谐振器。需要满足的条件是H1/H2＝7t2/L2αb/(αs-αb)但是，在一些情况下也许不能满足以上关系，在这些情况中对于该几何形状存在H1/H2大于1的约束。
参照图20，其中有利地使用了对称双杠杆结构，该对称双杠杆结构利用了衬底和谐振器梁材料之间的热学的不匹配。如果衬底2002的热膨胀系数大于谐振器梁2004的热膨胀系数，则这会趋向于在谐振器梁2004上施加压缩应变，因此进一步减小谐振器梁2004的谐振频率。这也可以用作温度传感器。
但是，如果谐振器梁2004的热膨胀系数大于衬底2002的热膨胀系数，则随着温度上升在谐振器梁2004中产生拉伸应变。这抵消了梁的膨胀影响，并且该谐振器是温度补偿型的。
参照图21，这个结构与图20的结构类似，只是弯曲转轴和谐振梁2004的位置交换了。在这种情况下，如果衬底的热膨胀系数小于谐振器梁2004的热膨胀系数，则这将引起随着温度上升在谐振器梁2004上施加压缩应变。这会进一步减小谐振频率，并且适合作改进的温度传感器。
但是，如果衬底2002的热膨胀系数大于谐振器梁2004的热膨胀系数，则随着温度上升在谐振器梁2004中产生拉伸应变，抵消了梁的膨胀影响。这将得到用作温度补偿谐振器的应用。
最后，参照图22，示出了具有设置在两个杠杆臂2204和2206之间的谐振器梁2202的双悬臂结构。如果衬底的热膨胀系数大于谐振器梁2202的热膨胀系数，则衬底2208随温度不成比例地膨胀，在谐振器梁2202上施加压缩应变。这进一步减小了谐振频率，并且这样的装置可以用作温度传感器。对于同样的结构，如果衬底2208的热膨胀系数小于谐振器梁2202的热膨胀系数，则如果温度上升就会在谐振器梁2202中产生拉伸应变，从而抵消梁的膨胀影响。
以上对图示的本发明实施例的描述，包括摘要中所描述的，并不意图是穷尽性的或者将本发明严格地限制于所公开的形式。这里为了说明的目的描述了本发明的具体实施例和示例，但是正如本领域的技术人员可以认识的那样，有可能在本发明的范围内作出各种等同的修改。例如，尽管描述的是弯曲梁和微动杆类型的机械谐振器，但是其它类型的机械谐振器也可能适合本发明的构思和想法。
根据以上详细描述可以对本发明做这些修改。所附权利要求使用的术语不应该被解释为将本发明限制为说明书和权利要求所公开的具体实施例。更合适地说，本发明的范围完全由根据已建立的理解权利要求的原则来解释的所附权利要求决定。
权利要求
1.一种方法，包括制造具有第一端和第二端的谐振器梁，所述谐振器梁通过所述第一端和所述第二端悬置在衬底上方，所述谐振器梁具有连接到致动器的第一端；以及利用所述致动器向所述谐振器梁施加致动力以向所述谐振器梁上施加应变。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是梳形结构。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是棘轮。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是棘齿楔块。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是热膨胀系数较大的加热器。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器是棘轮杆。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述致动器通过杠杆臂连接到所述谐振器梁，所述杠杆臂接收来自所述致动器的所述致动力，并且将由所述致动器施加的所述致动力成比例地传送给所述谐振器梁。
8.如权利要求7所述的方法，其中由所述致动器提供的所述致动力与温度成比例。
9.如权利要求8所述的方法，其中随着所述温度升高向所述谐振器梁施加拉伸应变。
10.如权利要求8所述的方法，其中随着所述温度升高向所述谐振器梁施加压缩应变。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的梳形结构。
12.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是与所述杠杆臂啮合的棘轮。
13.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的棘齿楔块。
14.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的热膨胀系数较大的加热器。
15.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的棘轮杆。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述梳形结构在弧形梁上施加力，所述弧形梁又将力传送到所述杠杆臂上。
17.如权利要求8所述的方法，还包括将所述谐振器梁的所述第二端连接到第二杠杆臂，并且利用所述第二杠杆臂与所述第一杠杆臂合作来向所述谐振器梁施加应变。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述致动器向所述杠杆臂和所述第二杠杆臂两者都施加所述致动力。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述杠杆臂和所述第二杠杆臂围绕支点旋转以成比例地改变向所述谐振器梁施加的应变的量。
20.如权利要求7所述的方法，其中所述致动器是伸缩棒，所述伸缩棒提供与温度成比例的所述致动力。
21.一种设备，包括具有第一端和第二端的谐振器梁，所述谐振器梁通过所述第一端和所述第二端悬置在衬底的上方；和连接到所述谐振器梁的所述第一端的致动器，所述致动器向所述谐振器梁施加致动力以向所述谐振器梁上施加应变。
22.如权利要求21所述的设备，其中所述致动器是梳形结构。
23.如权利要求21所述的设备，其中所述致动器是棘轮。
24.如权利要求21所述的设备，其中所述致动器是棘齿楔块。
25.如权利要求21所述的设备，其中所述致动器是热膨胀系数较大的加热器。
26.如权利要求21所述的设备，其中所述致动器是棘轮杆。
27.如权利要求21所述的设备，还包括杠杆臂，所述致动器通过所述杠杆臂连接到所述谐振器梁，所述杠杆臂接收来自所述致动器的所述致动力，并且将由所述致动器施加的致动力成比例地传送给所述谐振器梁。
28.如权利要求27所述的设备，其中由所述致动器提供的所述致动力与温度成比例。
29.如权利要求28所述的设备，其中随着所述温度升高向所述谐振器梁施加拉伸应变。
30.如权利要求28所述的设备，其中随着所述温度升高向所述谐振器梁施加压缩应变。
31.如权利要求27所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的梳形结构。
32.如权利要求27所述的设备，其中所述致动器是与所述杠杆臂啮合的棘轮。
33.如权利要求27所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的棘齿楔块。
34.如权利要求27所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的热膨胀系数较大的加热器。
35.如权利要求27所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的棘轮杆。
36.如权利要求31所述的设备，其中所述梳形结构在一弧形梁上施加力，所述弧形梁又将力传送到所述杠杆臂上。
37.如权利要求28所述的设备，还包括连接到所述谐振器梁的所述第二端的第二杠杆臂，并且利用所述第二杠杆臂与所述第一杠杆臂合作来向所述谐振器梁施加应变。
38.如权利要求37所述的设备，其中所述致动器向所述杠杆臂和所述第二杠杆臂两者都施加致动力。
39.如权利要求37所述的设备，其中所述杠杆臂和所述第二杠杆臂围绕支点旋转以成比例地改变向所述谐振器梁施加的应变的量。
40.如权利要求37所述的，其中所述致动器是伸缩棒，所述伸缩棒提供与温度成比例的所述致动力。
41.一种温度补偿谐振器，包括具有第一端和第二端的谐振器梁，所述谐振器梁通过所述第一端和所述第二端悬置在衬底的上方；和连接到所述谐振器梁的所述第一端的致动器，所述致动器向所述谐振器梁施加致动力以向所述谐振器梁上施加拉伸应变，所述致动力取决于温度。
42.如权利要求41所述的设备，其中所述致动器是伸缩棒。
43.如权利要求41所述的设备，还包括杠杆臂，所述致动器通过所述杠杆臂连接到所述谐振器梁，所述杠杆臂接收来自所述致动器的所述致动力，并且将由所述致动器施加的所述致动力成比例地传送给所述谐振器梁。
44.如权利要求43所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的伸缩棒。
45.如权利要求43所述的设备，还包括连接到所述谐振器梁的所述第二端的第二杠杆臂，并且利用所述第二杠杆臂与所述第一杠杆臂合作来向所述谐振器梁施加所述拉伸应变。
46.如权利要求45所述的设备，其中所述致动器向所述杠杆臂和所述第二杠杆臂两者都施加所述致动力。
47.如权利要求46所述的设备，其中所述杠杆臂和所述第二杠杆臂围绕支点旋转以成比例地改变向所述谐振器梁施加的拉伸应变的量。
48.一种温度传感器，包括具有第一端和第二端的谐振器梁，所述谐振器梁通过所述第一端和所述第二端悬置在衬底的上方；和连接到所述谐振器梁的所述第一端的致动器，所述致动器向所述谐振器梁施加致动力以向所述谐振器梁上施加压缩应变，所述致动力取决于温度。
49.如权利要求48所述的设备，其中所述致动器是伸缩棒。
50.如权利要求48所述的设备，还包括杠杆臂，所述致动器通过所述杠杆臂连接到所述谐振器梁，所述杠杆臂接收来自所述致动器的所述致动力，并且将由所述致动器施加的所述致动力成比例地传送给所述谐振器梁。
51.如权利要求50所述的设备，其中所述致动器是作用在所述杠杆臂上的伸缩棒。
52.如权利要求50所述的设备，还包括连接到所述谐振器梁的所述第二端的第二杠杆臂，并且利用所述第二杠杆臂与所述第一杠杆臂合作来向所述谐振器梁施加所述拉伸应变。
53.如权利要求51所述的设备，其中所述致动器向所述杠杆臂和所述第二杠杆臂两者都施加所述致动力。
54.如权利要求53所述的设备，其中所述杠杆臂和所述第二杠杆臂围绕支点旋转以成比例地改变向所述谐振器梁施加的拉伸应变的量。
全文摘要
本发明公开了一种用于改变谐振器梁的谐振频率的方法。该方法包括首先制造具有第一端和第二端的谐振器梁。该谐振器梁通过第一端和第二端被悬置在衬底的上方。谐振器梁的至少一端连接到致动器，该致动器向谐振器梁施加致动力以向所述谐振器梁上施加拉伸应变或者压缩应变。通过改变致动力的量，可以调整谐振器梁的谐振频率。另外，通过改变致动力的大小和方向，谐振器梁可以用作温度传感器或者温度补偿谐振器。
文档编号H03H9/00GK1513228SQ02811246
公开日2004年7月14日 申请日期2002年5月24日 优先权日2001年6月11日
发明者庆·马, 安德鲁·伯林, 伯林, 庆 马 申请人:英特尔公司