[发明专利]压电MEMS谐振器及其形成方法、电子设备

说明书

本发明涉及谐振器技术领域，具体涉及一种压电MEMS谐振器及其形成方法、电子设备。本发明的压电MEMS谐振器，具有一个或多个谐振结构，所述谐振结构包括沿平行于器件基底平面的方向堆叠的压电层、电极层和从动层。该压电MEMS谐振器中，谐振结构为在水平方向上振动而非在上下方向振动。由于不在需要垂直方向的振动空间，因而大幅缩减了对纵向空间的要求，可以直接用平面硅片键合封装，使成本降低。由于谐振结构可以在纵向延伸，因而器件可以在水平尺寸上进行压缩，实现小型化，高产率。这种谐振器通过在谐振结构的纵向侧壁附着压电薄膜实现。当在谐振体的两个对表面同时附着压电层时，可使谐振器的机电耦合系数翻倍，同时解决应力补偿问题。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，具体涉及一种压电MEMS谐振器及其形成方法、电子设备。

背景技术

微型谐振器目前已经被广泛的应用于各类小型化微型化的电子设备。压电MEMS谐振器具有高稳定性、高品质因数、低成本的优势。目前，谐振器的小型/微型化是业内的关注点之一，小型化有助于产率提高及成本降低。而如何在小尺寸/小空间下进行谐振器的优化设计是影响微型谐振器性能的关键要素。

通常压电MEMS谐振器采用平面结构，其工作是在垂直方向上振动，因而在垂直方向需要提供较大的空间用来提供自由振动，该空间实现起来较复杂，制造成本高；而且，由于谐振器设计需要一定的体积来实现，仅采用平面工艺或平面结构的谐振器很难进一步实现小型化。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种压电MEMS谐振器及其形成方法、电子设备，易于实现器件小型化。

本发明第一方面提出一种压电MEMS谐振器，具有一个或多个谐振结构，所述谐振结构包括沿平行于器件基底平面的方向堆叠的压电层、电极层和从动层。

可选地，所述压电MEMS谐振器工作在谐振频率附近，且谐振结构的谐振频率大于20kHz。

可选地，所述压电MEMS谐振器还包括：封装硅帽，其中，所述封装硅帽的封装形式为密封封装。

可选地，所述密封封装为真空封装，封装体内气压不大于10Pa。

可选地，所述从动层为硅材料。

可选地，所述从动层为单晶硅材料。

可选地，所述压电层的材料为如下材料为：氮化铝、氧化锌、PZT或者上述材料的稀土元素掺杂材料。

可选地，所述压电层的厚度为0.01微米至10微米，或者为0.1微米至1微米。

可选地，所述谐振结构为如下一种形式或多种形式的组合：悬臂梁、简支梁、环形、音叉形。

可选地，当谐振结构的数量为多个时，所述压电MEMS谐振器还包括耦合结构，多个所述谐振结构通过所述耦合结构连接到所述基底上。

可选地，单个所述谐振结构中，所述从动层的单侧具有所述压电层或者所述从动层的两侧具有所述压电层。

可选地，所述从动层的两侧具有压电层，并且从动层两侧的压电层晶向相反。

可选地，所述从动层的两侧具有压电层，并且两侧压电层的工作电场方向一致。

本发明第二方面提出一种压电MEMS谐振器的形成方法，所述压电MEMS谐振器具有一个或多个谐振结构，所述谐振结构包括沿平行于器件基底平面的方向堆叠的压电层、电极层和从动层，所述形成方法包括：在SOI硅片之上形成沉积掩膜材料并图形化，得到第一掩膜区域和第一暴露区域；刻蚀所述第一暴露区域至所述SOI硅片的埋氧层，保留所述第一掩膜区域下方的所述SOI硅片的顶硅层以形成所述谐振结构的从动层，然后去除第一图形化掩膜；在所述从动层侧表面依次形成所述压电层和所述电极层；去除所述从动层下方的所述埋氧层，以形成所述谐振结构。