一种利用双谐振单元抵消馈通量的mems压电谐振器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微机械系统（MEM巧器件设计制造领域，特别设及MEMS谐振器的设计、 制造，具体为一种利用双谐振单元抵消馈通量的MEMS压电谐振器。
【背景技术】
[0002] 随着电子设备对高性能、微小型化的进一步要求，电子元器件都在向高性能、低成 本、低功耗的方向发展。高Q值，小型化的谐振器成为未来电子通信系统片上化和小型化的 瓶颈。MEMS压电谐振器是一种使用MEMS技术制作的基于机械振动的高性能RF压电谐振器 器件，输入的电学信号通过机电禪合转化为机械振动，滤波功能在机械域完成，之后再将机 械信号转化为电学信号输出，因而具有非常好的频率选择特性。该种MEMS谐振器的振动块 大多采用半导体材料制造，谐振器的输入能量转换结构、输出能量转换结构都与振动块直 接相连，在谐振器的输入与输出之间存在着一个可传输信号的寄生馈通电容结构，它的存 在使部分输入的电能信号，未经过谐振器转换为机械能而后再转化为电能信号输出，而是 直接从输入端经过馈通电容被传递到输出端，降低了谐振器工作的能量转换效率；同时由 于该寄生电容的存在，谐振器几乎允许输入信号的各频率分量大部分通过，该样的结果使 谐振器的选频特性变差，导致输出的杂散量增多。当该种谐振器作为振荡器的一部分来工 作时，一旦该馈通电容大到一定程度，未经选频的信号会淹没系统所需要的选频信号，导致 振荡器无法工作。若采用上述的谐振器来构造通信系统或者雷达系统中常用的振荡器和滤 波器等器件，势必会对系统工作性能造极其不利的影响。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对【背景技术】存在的不足，提出了一种降低馈通电容影响的MEMS 压电谐振器，与传统的MEMS谐振器相比，该结构包含两个MEMS压电谐振器，其中一个刻蚀 掉谐振块及其支撑梁下娃基底及预埋的氧化层，另一个保留谐振块及其支撑梁下的娃基 底及预埋的氧化层。通过引入差分输入/输出结构，使两个谐振器的馈通信号在输出端实 现相减进而产生抵消作用。本发明采用的技术方案为：
[0004] 一种利用双谐振单元抵消馈通量的MEMS压电谐振器，包括差分输入/输出结构和 两个MEMS压电谐振单元；每个MEMS压电谐振单元包括一个振动块，振动块通过两个左右对 称分布的支撑梁与支撑台连接、设置在预设有二氧化娃绝缘层的娃基底上，振动块上表面 设有压电薄膜，在压电薄膜上设有输入、输出电极，输入、输出电极与压电薄膜、振动块分别 构成输入、输出端压电换能器；其特征在于，所述两个MEMS压电谐振单元中，一个在娃基底 及二氧化娃绝缘层上对应于振动块和支撑梁的位置刻蚀有空腔，另一个未开设有空腔。
[0005] 进一步的，所述MEMS压电谐振单元中输入、输出电极分别通过金属走线与外部互 连金属端连接导通，金属走线对应设置在支撑梁上、外部互连金属端对应设置在支撑台上， 金属走线和外部互连金属端与支撑梁和支撑台之间还设有绝缘层、不形成直接接触。
[0006] 进一步的，所述两个MEMS压电谐振单元的两路输出端信号经过差分结构完成信 号相减后输出。
[0007] 另外，上述利用馈通抵消技术的MEMS压电谐振器，谐振器采用SOI工艺中单晶娃 层制作振动块，支撑梁W及各个电极结构层，并且谐振频率f由单晶娃振动块的长度L决 定，二者的关系式为
【主权项】
1. 一种利用双谐振单元抵消馈通量的MEMS压电谐振器，包括差分输入/输出结构和两 个MEMS压电谐振单元；每个MEMS压电谐振单元包括一个振动块，振动块通过两个左右对称 分布的支撑梁与支撑台连接、设置在预设有二氧化硅绝缘层的硅基底上，振动块上表面设 有压电薄膜，在压电薄膜上设有输入、输出电极，输入、输出电极与压电薄膜、振动块分别构 成输入、输出端压电换能器；其特征在于，所述两个MEMS压电谐振单元中，一个在硅基底及 二氧化硅绝缘层上对应于振动块和支撑梁的位置刻蚀有空腔，另一个未开设有空腔。
2. 按权利要求1所述MEMS压电谐振器，其特征在于，所述MEMS压电谐振单元中输入、 输出电极分别通过金属走线与外部互连金属端连接导通，金属走线对应设置在支撑梁上、 外部互连金属端对应设置在支撑台上，金属走线和外部互连金属端与支撑梁和支撑台之间 还设有绝缘层、不形成直接接触。
3. 按权利要求1所述MEMS压电谐振器，其特征在于，所述两个MEMS压电谐振单元的两 路输出端信号经过差分结构完成信号相减后输出。
【专利摘要】本发明属于微机械系统(MEMS)器件设计制造领域，提出了一种降低馈通电容影响的MEMS压电谐振器，包括差分输入/输出结构和两个MEMS压电谐振单元；其特征在于，所述两个MEMS压电谐振单元中，一个在硅基底及二氧化硅绝缘层上对应于振动块和支撑梁的位置刻蚀有空腔，另一个未开设有空腔。与传统的MEMS谐振器相比，该结构通过引入差分输入/输出结构，使两个谐振器的馈通信号在输出端实现相减进而产生抵消作用，从而实现降低馈通电容影响的作用，提高谐振器的能量转换效率，使其具有更好的选频特性，并抑制谐振器的输出杂散。
【IPC分类】H03H9-24, H03H9-02
【公开号】CN104821800
【申请号】CN201510206387
【发明人】鲍景富, 李昕熠, 张超, 黄裕霖, 陈兆隽, 秦风, 安佳琪, 张翼
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月28日