[发明专利]横向体声波谐振器、制备方法及应用该谐振器的振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种横向体声波谐振器、制备该横向体声波谐振器的方法以及应用该横向体声波谐振器的振荡器，属于微机电系统（MEMS）领域。

背景技术

振荡器是广泛运用于电子工业中的用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方波）的电子元件。按照其工作原理，振荡器可分为阻容振荡器，电容电感振荡器，石英晶体振荡器等，以及近年来出现的新型MEMS振荡器。

在过去相当长一段时间内，依靠出色的温度频率稳定性，较高的品质因素，传统的石英振荡器应用于几乎所有的电子产品之中，包括消费类产品，工业控制，军事产品等等。但是在进入移动多媒体时代后，手持设备对于器件的功耗，体积，成本提出了更高的要求。相对于传统的石英晶体振荡器，MEMS振荡器由于其体积小，与CMOS集成度高，造价成本低，频率范围广并可调节等优势越来越受到消费类电子产品以及通讯产品的青睐。美国Discera公司和Sitime公司分别发明了MEMS有源振荡器，并推出相关产品，运用于各类消费类电子产品之中。

一个MEMS振荡器包括MEMS谐振器，激励电路以及频率补偿电路。按照其性能和应用领域的不同，可以大致分为普通振荡器，压控振荡器，温控振荡器以及恒温振荡器等。按照其内部电容型谐振器结构不同，MEMS振荡器可分为梳齿型，固支梁型，碟型，环型等振荡器。按照其工作原理的不同又可分为声表面波型以及体声波型。相比较而言，体声波型振荡器有着较声表面波振荡器更高的品质因素，更低的谐振阻抗，成为目前研究和实用化产品的主流方向。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种横向体声波谐振器、制备该横向体声波谐振器的方法以及应用该横向体声波谐振器的振荡器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种横向体声波谐振器，包括具有正面和背面的衬底、垂直悬浮于衬底正面的谐振体、若干个耦合于所述谐振体的垂直侧面并固定在衬底上的驱动电极、以及用于连接衬底和谐振体的固定端，所述谐振体在水平方向上呈正多边形，所述驱动电极与谐振体之间形成静电力-电容转换的机电耦合系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种振荡器，包括谐振器、激励电路和信号处理电路，所述谐振器采用上述横向体声波谐振器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种横向体声波谐振器的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

S1：采用淀积工艺在单晶硅片正面形成介质层；

S2：采用键合工艺在单晶硅片正面键合第二片单晶硅片；

S3：采用干法刻蚀工艺从第二片单晶硅片正面刻蚀若干个用于设置驱动电极的单晶硅槽，同时形成具有正多边形的谐振体和连接谐振体的固定端，所述单晶硅槽和固定端围绕在所述谐振体周围；

S4：采用淀积工艺与刻蚀工艺在单晶硅槽的侧壁形成厚度为驱动电极与谐振体间距的牺牲层；

S5：采用淀积工艺在上述步骤S4中形成的半成品的上表面形成多晶硅层，使其厚度为能填充步骤S4之后的单晶硅槽；

S6：采用刻蚀工艺刻蚀去除谐振体上方的多晶硅层，采用腐蚀工艺去除谐振体下方的介质层、牺牲层。

本发明中所述的谐振器通过固定端约束谐振体上下左右位移，通过将谐振体垂直设置，使谐振体与驱动电极组成的机-电耦合系统后，当该机-电耦合系统受到外力驱动时，谐振体仅在水平方向上收缩变形，从而使其振动模式单一稳定，故而通过应用此种结构的振荡器在工作时可以获得稳定的频率。而本发明中的谐振器的制备工艺则采用硅片正面刻蚀工艺结合淀积、键合工艺、湿法腐蚀等工艺形成悬浮谐振体，固定端，以及纳米级间距驱动电极，能够有效控制悬浮谐振体的高度，厚度，以及驱动电极间隙。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式中横向体声波谐振器的俯视图。

图2为本发明中另一种具体实施方式中横向体声波谐振器的俯视图。

图3为图1中的部分透视图。

图4为图2中的部分透视图。

图5~11为本发明中的横向体声波谐振器的制造流程图。

具体实施方式

实施例（一）：