[发明专利]一种具有亚微米间隙微机械谐振器及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有亚微米间隙的微机械谐振器及制作方法，属于微机械谐振器加工及微细加工技术领域。

背景技术

时钟芯片作为电路系统中的时间基准源，在电路系统中有着重要的作用。传统的时钟芯片一般采用石英晶振作为谐振器产生信号波形。但石英晶振一般是采用切割工艺制作，因此其体积很难减小，从而阻碍了电路系统的微型化。此外，石英晶振也无法和电路系统集成制作，提高了制作成本。近年来，由于微加工技术的发展，MEMS微机械谐振器得到很大的发展。MEMS谐振器具有尺寸小、功耗小、成本低、与CMOS IC(Complementary Metal Oxide Semiconductor Integrated Circuit，互补金属氧化物半导体集成电路)工艺相兼容等优点，在无线通讯等领域的需求与日俱增，将成为晶体谐振器的替代物。

微机械谐振器的主要特性参数有：谐振频率、品质因素(Q)、频率温漂等。其中，谐振器的Q值是反应谐振器特性的最重要的参数之一，它可以表述为：

1Q=1Qair+1Qanchor+1QTED+1Qothers,---(1)]]>

其中Q是谐振器总的品质因素大小，Q_air是由空气阻尼引起的能量损耗机制，Q_anchor是由锚点引起的能量损耗机制，Q_TED是材料的热弹性能量损耗机制，Q_others表示其它的能量损耗机制。在这四种能量损耗机制中，后三种是由制作谐振器的材料及其结构设计等因素引起的，而第一种是由谐振器工作环境的真空度引起的。对谐振器进行真空密封，就可以大大减小由于空气阻尼引起的能量散耗，从而大大提高谐振器的Q值(Khine，L and M Palaniapan，High-Q bulk-mode SOI square resonators with straight-beam anchors.Journal ofMicromechanics and Microengineering，2009.19(1)：p.015017)。

微机械谐振器的驱动及检测原理主要有：静电力转换、压电效应、压阻效应、热电效应等。电容式驱动及检测方法是通过静电力对外界信号进行处理，由于具有功耗低，结构制作简单，工艺简单等优点，电容式驱动及检测被广泛应用于微结构的传感及制动。电容式驱动及检测方法中的静电力可由(2)式表示：

F=ϵAd---(2)]]>