微机电系统谐振器的制作方法

本发明涉及微机电系统，特别是涉及一种微机电系统谐振器。

背景技术：

1、相比较于传统石英晶体谐振器，基于硅工艺的微机电系统（micro-electro-mechanical system，mems）谐振器更容易被整合到主流半导体工艺，并与其接口驱动ic电路直接连接。同时，微机电系统谐振器具有耐冲击、可编程等优点，使得微机电系统谐振器正逐渐取代石英晶体谐振器，成为被广泛应用的微系统重要元件。

2、微机电系统谐振器至少需要包括振动单元、以及配合振动单元工作的多个电极。如图1所示，在现有的微机电系统谐振器结构中，各电极s、d和外挂电极w需要额外设置多个绝缘的支撑结构来将该电极s、d和外挂电极w固定，然而额外设置多个支撑结构这不仅仅会增加工艺复杂度，还会导致电极应力的增加，而且绝缘支撑结构设置也会导致寄生电容的明显增加。

3、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微机电系统谐振器，特别改变微机电系统谐振器中电极的设置方式，能够省略支撑结构的设计，直接由电极自身固定，从而降低工艺复杂度，减小电极应力；而且相对于绝缘的支撑结构而言，空气或真空具有较小的介电常数，在省略支撑结构的情况下，能够有效降低寄生电容。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微机电系统谐振器，所述微机电系统谐振器包括：至少一个振动单元和若干个电极，所述振动单元包括呈环形的振动主体，若干个所述电极包括设置在所述振动主体内的内圈电极和设置在所述振动主体外侧的外圈电极，各所述电极直接与基衬底固定连接且与设置于所述基衬底上的外接触点电性连接。

3、可选地，所述微机电系统谐振器包括所述基衬底、盖衬底以及器件层，其中，所述盖衬底与所述基衬底间隔设置，所述器件层设置在所述基衬底和所述盖衬底之间并与分别与所述基衬底和所述盖衬底固定连接；各所述电极包括电极主体部和电极锚定部，所述振动单元和所述电极主体部设置于所述器件层，所述电极锚定部的第一端与所述基衬底固定连接，所述电极锚定部的第二端与所述电极主体部连接以固定所述电极主体部。

4、可选地，所述电极锚定部的第一端嵌入并贯穿所述基衬底以显露在所述基衬底表面，所述外接触点设置于所述基衬底表面，并通过连接线与所述电极锚定部电性连接。

5、可选地，所述振动单元还包括耦合部，其中，所述耦合部用于连接振动主体，其中，所述耦合部包括锚固件和耦合梁，所述振动主体通过所述耦合梁与所述锚固件连接，所述锚固件与所述基衬底固定连接。

6、可选地，所述电极选用与所述振动主体相同的材料制成，所述电极与所述振动主体的材料包括硅、锗、碳、硅锗和碳化硅中的一种。

7、可选地，多个振动单元沿一轴线对称设置，若干个所述电极包括若干个驱动电极和若干个感测电极，其中，所述驱动电极用于驱动所述振动单元，所述感测电极用于感测所述振动单元的电容变化，若干个驱动电极沿所述轴线对称设置，若干个感测电极沿所述轴线对称设置。

8、可选地，所述驱动电极包括提供正相驱动信号的正相驱动电极和提供反相驱动信号的反相驱动电极，所述正相驱动电极和所述反相驱动电极对称设置，所述感测电极包括感测的正相感应信号的正相感测电极和感测反相感应信号的反相感测电极，所述正相感测电极和反相感测电极对称设置，所述正相感应信号由所述正相驱动信号对应产生，所述反相感应信号由所述反相驱动信号对应产生。

9、可选地，所述正相驱动信号和所述反相驱动信号的相位差设置为180°，所述正相感应信号和所述反相感应信号的相位差设置为180°。

10、可选地，所述正相驱动电极与所述正相感测电极形成信号通路，所述反相驱动电极与所述反相感测电极形成信号通路。

11、可选地，还包括连接所述正相驱动电极和相应的第一外接触点的正相驱动导线、连接所述反相驱动电极和相应的第二外接触点的反相驱动导线、连接所述正相感测电极和相应的第三外接触点的正相感测导线和连接反相感测电极和相应的第四外接触点反相感测导线，所述正相驱动导线和反相驱动导线沿所述轴线对称设置，所述正相感测导线和所述反相感测导线沿所述轴线对称设置，且连接驱动电极的导线和连接感测电极的导线交错排布。

12、如上所述，本发明的微机电系统谐振器具有以下有益效果：

13、针对现有微机电系统谐振器额外设置多个电极支撑结构，会增加工艺复杂度和导致电极应力的增加，且绝缘支撑结构设置会同时导致寄生电容的明显增加的问题，本申请改变了微机电系统谐振器中电极的设置方式，将电极直接与基衬底进行固定，省略了传统的支撑结构的设计，从而可以降低工艺复杂度，减小电极应力；而且相对于绝缘的支撑结构而言，空气或真空具有较小的介电常数，在省略支撑结构的情况下，本申请能够有效降低寄生电容。

技术特征：

1.一种微机电系统谐振器，其特征在于，所述微机电系统谐振器包括：至少一个振动单元和若干个电极，所述振动单元包括呈环形的振动主体，若干个所述电极包括设置在所述振动主体内的内圈电极和设置在所述振动主体外侧的外圈电极，各所述电极直接与基衬底固定连接且与设置于所述基衬底上的外接触点电性连接。

2.根据权利要求1所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述微机电系统谐振器包括所述基衬底、盖衬底以及器件层，其中，所述盖衬底与所述基衬底间隔设置，所述器件层设置在所述基衬底和所述盖衬底之间并与分别与所述基衬底和所述盖衬底固定连接；各所述电极包括电极主体部和电极锚定部，所述振动单元和所述电极主体部设置于所述器件层，所述电极锚定部的第一端与所述基衬底固定连接，所述电极锚定部的第二端与所述电极主体部连接以固定所述电极主体部。

3.根据权利要求2所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述电极锚定部的第一端嵌入并贯穿所述基衬底以显露在所述基衬底表面，所述外接触点设置于所述基衬底表面，并通过连接线与所述电极锚定部电性连接。

4.根据权利要求2所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述振动单元还包括耦合部，其中，所述耦合部用于连接振动主体，其中，所述耦合部包括锚固件和耦合梁，所述振动主体通过所述耦合梁与所述锚固件连接，所述锚固件与所述基衬底固定连接。

5.根据权利要求1所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述电极选用与所述振动主体相同的材料制成，所述电极与所述振动主体的材料包括硅、锗、碳、硅锗和碳化硅中的一种。

6.根据权利要求1所述的微机电系统谐振器，其特征在于：多个振动单元沿一轴线对称设置，若干个所述电极包括若干个驱动电极和若干个感测电极，其中，所述驱动电极用于驱动所述振动单元，所述感测电极用于感测所述振动单元的电容变化，若干个驱动电极沿所述轴线对称设置，若干个感测电极沿所述轴线对称设置。

7.根据权利要求6所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述驱动电极包括提供正相驱动信号的正相驱动电极和提供反相驱动信号的反相驱动电极，所述正相驱动电极和所述反相驱动电极对称设置，所述感测电极包括感测的正相感应信号的正相感测电极和感测反相感应信号的反相感测电极，所述正相感测电极和反相感测电极对称设置，所述正相感应信号由所述正相驱动信号对应产生，所述反相感应信号由所述反相驱动信号对应产生。

8.根据权利要求7所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述正相驱动信号和所述反相驱动信号的相位差设置为180°，所述正相感应信号和所述反相感应信号的相位差设置为180°。

9.根据权利要求8所述的微机电系统谐振器，其特征在于：所述正相驱动电极与所述正相感测电极形成信号通路，所述反相驱动电极与所述反相感测电极形成信号通路。

10.根据权利要求7所述的微机电系统谐振器，其特征在于：还包括连接所述正相驱动电极和相应的第一外接触点的正相驱动导线、连接所述反相驱动电极和相应的第二外接触点的反相驱动导线、连接所述正相感测电极和相应的第三外接触点的正相感测导线和连接反相感测电极和相应的第四外接触点反相感测导线，所述正相驱动导线和反相驱动导线沿所述轴线对称设置，所述正相感测导线和所述反相感测导线沿所述轴线对称设置，且连接驱动电极的导线和连接感测电极的导线交错排布。

技术总结
本发明提供一种微机电系统谐振器，微机电系统谐振器包括至少一个振动单元和若干个电极，振动单元包括呈环形的振动主体，若干个电极包括设置在振动主体内的内圈电极和设置在振动主体外侧的外圈电极，各电极直接与基衬底固定连接且与设置于基衬底上的外接触点电性连接。本发明将电极直接与基衬底进行固定，省略了传统的支撑结构的设计，从而可以降低工艺复杂度，减小电极应力；而且相对于绝缘的支撑结构而言，空气或真空具有较小的介电常数，在省略支撑结构的情况下，本申请能够有效降低寄生电容。

技术研发人员：雷永庆,李明,谢国伟,朱雁青,金怡
受保护的技术使用者：麦斯塔微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13