[发明专利]反对称驱动的微机电系统谐振器

说明书

本发明提供一种反对称驱动的微机电系统谐振器，包括多个呈阵列化排布的环状的谐振单元和多个电极，电极包括驱动电极和感测电极，分别用于对谐振单元进行驱动和感测，驱动电极间隙排布于相邻两谐振单元中的一个谐振单元的环内侧和另一个谐振单元的环外侧，感测电极间隙排布于相邻两谐振单元中的一个谐振单元的环外侧和另一个谐振单元的环外侧。各电极直接与基衬底固定连接且与设置于基衬底上的外接触点电性连接，省略了传统的支撑结构的设计，从而可以降低工艺复杂度，减小电极应力；而且相对于绝缘的支撑结构而言，空气或真空具有较小的介电常数，在省略支撑结构的情况下，本申请能够有效降低寄生电容。

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种反对称驱动的微机电系统谐振器。

背景技术

微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高科技领域。MEMS技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元。MEMS器件具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点。MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，利用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网等领域中都有着十分广阔的应用前景。

寄生电容一般是指电感、电阻和芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。实际上，一个电阻等效于一个电容、一个电感和一个电阻的串联，在低频情况下寄生电容表现不是很明显，而在高频情况下，寄生电容的等效值会大大放大而不能忽略。不管是电阻、电容、电感、还是二极管、三极管、MOS管、IC，在高频的情况下我们都要考虑到它们的等效电容值和电感值。

现有技术中，在差分驱动情况下，电极及接线排布如图1所示。在芯片采用硅通孔技术（TSV）工艺时，因为TSV深度和内部填充材料介电常数较小，因此具有较小的寄生电容。采用上述结构设计及连线方式，在抵消、平衡自身寄生电容的时候，需要在芯片器件层位置采用外挂电容匹配端口（外挂电极13）对地寄生电容，这会增加芯片结构和加工工序，并使芯片整体尺寸增大。

图1所示，在差分驱动的情况下，配置驱动电极11和感测电极12，在驱动端和在感测端都有两条信号，一条传输原始信号（正信号），另一条传输相反的信号（负信号）。

可以看到，在谐振器电极排布上，驱动电极11在同一侧，感测电极12在另一侧，同时，驱动电极11与感测电极12是对称排布的。且在驱动电极侧，正驱动电极（D+端）111设置在谐振单元的外侧，负驱动电极（D-端）112设置在谐振单元10的内侧；在感测电极侧，正感测电极（S+端）121设置在谐振单元10的外侧，负感测电极(S-端)122设置在谐振单元10的内侧。

同时，在现有技术中，驱动电极和感测电极都有多个锚点结构，锚点结构包括导电锚点和绝缘锚点，以对电极固定、支撑和导电。多个锚点结构增加了芯片结构的复杂程度，增加寄生电容和电极应力，也会对芯片的加工、整体尺寸优化都带来不利影响。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微机电系统谐振器及其驱动方式，以解决现有技术中谐振器寄生电容较大及谐振器结构较复杂的问题。