[發明專利]一種微機械諧振器及其制作方法

有效

• 申請號: 201310235167.1
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103281048A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 楊晉玲;趙暉;駱偉;袁泉;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03H9/24
• 分類號: H03H9/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種微機械諧振器，其特征在于，該微機械諧振器由諧振器晶片和封裝蓋片鍵合密封而成。

2.根據權利要求1所述的微機械諧振器，其特征在于，所述諧振器晶片包括諧振單元(1)、諧振單元下方的支撐中柱(2)、諧振單元兩側的輸入電極(3)和輸出電極(4)、與諧振器中柱連接的偏置電極(5)、電極壓焊點(6)及輸入或輸出電極與諧振單元之間的微小間隙(16)，其中：

諧振單元(1)為圓盤形、圓環形、方形或多邊形平面結構，具有面內振動模態；

輸入電極(3)和輸出電極(4)位于諧振單元(1)側方且有微小間距；

支撐中柱(2)位于諧振單元(1)的振動低速點位置并與襯底的偏置電極連通，以支撐諧振單元結構；

輸入電極與諧振單元之間的微小間隙形成電容驅動力，在工作時加上交流信號可以驅動諧振單元(1)進行面內振動；諧振單元和輸出電極間的微小間隙可以實現電容變化，在輸出電極感應出穩定的諧振頻率信號；

偏置電極(5)上施加偏壓可以對諧振單元(1)的諧振頻率進行調節。

3.根據權利要求2所述的微機械諧振器，其特征在于，所述諧振單元(1)采用硅、碳化硅、氮化硅或金剛石材料制備而成。

4.根據權利要求2所述的微機械諧振器，其特征在于，在所述諧振器晶片周圍有接地孔陣列(7)，其開孔為圓形或方形，實現大面積接地以減少射頻信號饋通。

5.根據權利要求2所述的微機械諧振器，其特征在于，在所述諧振器晶片四周有微加熱器(8)，通過控制加熱器上電流的大小來控制溫度調節。

6.根據權利要求4所述的微機械諧振器，其特征在于，所述微加熱器(8)采用鋸齒狀陣列結構，由導電材料制作而成，該導電材料包括硅、多晶硅或金屬及合金。

7.根據權利要求2所述的微機械諧振器，其特征在于，在所述諧振器晶片最外層是晶片封裝環(9)，用于實現氣密性鍵合封裝。

8.根據權利要求1所述的微機械諧振器，其特征在于，所述封裝蓋片結構包括封裝空腔(10)、金屬屏蔽層(11)、蓋片封裝環(12)、隔離層(13)和內部電學信號引出結構(14)，其中：

諧振單元(1)、輸入電極(3)、輸出電極(4)與偏置電極(5)位于封裝空腔(10)中，封裝空腔(10)底部淀積金屬層材料作為外界電磁干擾的金屬屏蔽層(11)；封裝空腔(10)外圍為內部電學信號引出結構的壓焊點，與諧振器晶片的壓焊點位置對應，經過鍵合互連，內部電學信號引出結構(14)從隔離層(13)下方垂直穿出鍵合環；內部電學信號引出結構(14)上覆蓋隔離層(13)；隔離層(13)上是蓋片封裝環(12)；晶片封裝環(9)和蓋片封裝環(12)進行氣密性鍵合；內部電學信號引出結構(14)用于將諧振器的電學信號引至封裝蓋片并引出封裝環外。

9.根據權利要求8所述的微機械諧振器，其特征在于，所述金屬屏蔽層(11)，其材料可為金、銀、銅、鉻、鋁、錫、鈦或者幾種金屬合金。

10.根據權利要求8所述的微機械諧振器，其特征在于，所述隔離層(13)是絕緣材料，包括氧化硅或氮化硅。