[发明专利]一种基于SOI的硅微谐振式压力敏感芯片谐振器

说明书

一种基于SOI的硅微谐振式压力敏感芯片谐振器，涉及一种谐振器。本发明解决了现有的谐振器存在复合压力敏感膜的同振质量影响谐振器现象的问题。当静电激励的驱动频率与谐振单元的固有频率耦合时，发生谐振现象，谐振单元的振幅变化明显，谐振单元的一阶振型为沿平行于长方形短边方向的同向振动，二阶振型为沿平行于长方形短边方向的相向振动，该振型为所需的测试振型。当固定于锚块的复合压力敏感模型收到测试介质的压力时，该谐振器的固有频率发生变化，但其二阶振型不发生变化，因此避免了复合压力敏感膜片同振质量的影响，产品精度得到很大程度的提高。本发明用于压力敏感测试。

技术领域

本发明涉及一种MEMS谐振式压力传感器，具体涉及一种基于SOI的硅微谐振式压力敏感芯片谐振器。

背景技术

谐振式压力传感器已在许多行业获得了成功的应用，其中，以微机械加工工艺实现的微型硅或石英谐振式传感器除了具有结构微小、功耗低、响应快、重复性好、稳定性和可靠性高外，还具备频带宽、信噪比高、抗冲击、抗干扰能力强、易集成、可大批量生产、成本低等优点，得到世界各国的广泛关注和重点开发。谐振式传感器中的芯片根据结构不同可以分为振动膜结构以及压力敏感膜与谐振器符合结构两种方式，后者因相对前者工作更加可靠，不受待测压力影响而广泛应用。

文献“Chiang C,Graham A B,Lee B J,et al.Resonant pressure sensor withon-chip temperature and strain sensors for error correction.”中，美国斯坦福大学在2013年报道了一种静电激励/电容检测的谐振器，采用三个双端固支音叉方式，一个音叉测量压力，一个补偿温度，一个补偿封装应力。但是，在与压力敏感膜复合时，因存在外延多晶硅，对芯片重复性和迟滞等性能产生了影响；文献“Parsons P,Glendinning A,Angelidis D.Resonant sensors for high accuracy pressure measurement usingsilicon technology.IEEE Aerospace Electronic Systems Magazine.”及文献“Burns DW,Zook J D,Horning R D,et al.Sealed-cavity resonant micro-beam pressuresensor.Sensors and Actuators A:Physical.”中，美国公司Schlumberger及Honeywell利用硅-硅键合研制了静电激励/压阻检测的谐振器，但是谐振器的振动方向与其复合的压力敏感膜方向垂直，产品精度受到同振质量的影响较大。国内的西北工业大学、北京航空航天大学以及中国科学院电子学研究所也进行了相关谐振器的研制，但仍存在复合压力敏感膜的同振质量影响谐振器现象。

综上所述，现有的谐振器由于振动方向与其复合的压力敏感膜方向垂直，致使存在复合压力敏感膜的同振质量影响谐振器现象的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的谐振器由于振动方向与其复合的压力敏感膜方向垂直，致使存在复合压力敏感膜的同振质量影响谐振器现象的问题。提供了一种基于SOI的硅微谐振式压力敏感芯片谐振器。

本发明的技术方案是一种基于SOI的硅微谐振式压力敏感芯片谐振器，它包括第一引出电极101、第二引出电极102、第三引出电极103和第四引出电极104，其特征在于：它还包括第一驱动电极401、第二驱动电极402、第三驱动电极403、备用电极15、第一锚块701、第二锚块702、下横拉梁142、上横拉梁141、上谐振单元、下谐振单元、第一连接块301、第二连接块302、第三连接块303、第四连接块304、驱动电极通路501、备用电极通路502、第一连接梁201、第四连接梁204、第五连接梁205、第七连接梁207、第二连接梁202、第三连接梁203、第六连接梁206和第八连接梁208，