[发明专利]MEMS谐振器

权利要求书

1.一种晶体半导体谐振器器件，包括：

基板，包括晶体半导体层(14)；

第一谐振器(40)，形成在晶体半导体层(14)中，并且具有拉长弹簧元件(44)，第一谐振器(40)的拉长弹簧元件(44)包括晶体半导体层的第一部分，用于支撑第一谐振器的半导体谐振器质量块；

第二谐振器(42)，形成在晶体半导体层(14)中，并且具有拉长弹簧元件(46)，第二谐振器(42)的拉长弹簧元件(46)包括晶体半导体层的第二部分，用于支撑第二谐振器的谐振器质量块，其中，拉长弹簧元件(44、46)相对于晶体半导体的晶体结构而对准，使得杨氏模量不同，

其特征在于，第一谐振器和第二谐振器的拉长弹簧元件(44、46)分别都包括由杨氏模量温度相关性与晶体半导体材料的杨氏模量温度相关性不同的材料组成的部分；以及

所述器件还包括：

测量装置，用于测量在校准温度和操作温度下第一谐振器与第二谐振器之间的谐振频率比值，以及考虑到谐振器中一个的温度相关性，从所述谐振频率比值得到操作温度下谐振器中所述一个的频率。

2.根据权利要求1所述的器件，其中，每个谐振器包括：谐振器质量块部分；以及连接至所述谐振器质量块部分的拉长弹簧部分。

3.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中，第一谐振器弹簧元件(44)与<100>晶体方向对准，第二谐振器弹簧元件(46)与<110>晶体方向对准。

4.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中，第一和第二谐振器并排，并且由相同层来形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中，所述杨氏模量温度相关性与晶体半导体材料的杨氏模量温度相关性不同的材料，具有与晶体半导体材料的温度相关性相反的温度相关性。

6.根据前述权利要求中任一项所述的器件，其中，每个谐振器包括半导体核心和氧化物涂层。

7.根据权利要求6所述的器件，其中，每个谐振器包括硅核心和氧化硅涂层。

8.根据权利要求7所述的器件，其中，每个谐振器具有比值β，比值β被定义为在垂直于拉长弹簧轴观看时谐振器弹簧中氧化硅与硅的截面面积比；并且两个谐振器的比值β相同。

9.根据权利要求8所述的器件，其中，比值β被选择为如下值：对于该值，从校准温度到操作温度，谐振频率的所需温度校正最小。

10.根据权利要求9所述的器件，其中，比值β在0.45与0.60之间，或者在0.63与0.78之间。

11.一种操作晶体半导体谐振器的方法，其特征在于，所述方法包括：

测量在校准温度(T₀)下第一谐振器与第二谐振器(40、42)之间的谐振频率比值，每个谐振器包括拉长弹簧元件(44、46)，拉长弹簧元件(44、46)相对于晶体半导体的晶体结构以不同方式对准，使得杨氏模量不同，第一谐振器和第二谐振器的拉长弹簧元件分别都包括由杨氏模量温度相关性与晶体半导体的杨氏模量温度相关性不同的材料组成的部分；

测量在操作温度下第一谐振器与第二谐振器之间的谐振频率比值；以及

考虑到谐振器中一个的温度相关性，从频率比值得到操作温度下谐振器中所述一个的频率。

12.根据权利要求11所述方法，包括：得到校正因子，所述校正因子用于从在校准温度下的谐振频率得到在操作温度下的谐振频率。

13.根据权利要求11或12所述的方法，包括：测量针对至少两个校准温度的谐振频率比值。