CN100514746C - 微谐振器及其制造方法,及电子设备 - Google Patents

微谐振器及其制造方法,及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN100514746C
CN100514746C CNB2005100034615A CN200510003461A CN100514746C CN 100514746 C CN100514746 C CN 100514746C CN B2005100034615 A CNB2005100034615 A CN B2005100034615A CN 200510003461 A CN200510003461 A CN 200510003461A CN 100514746 C CN100514746 C CN 100514746C
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonator
micro
electrode
resonator element
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100034615A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1822428A (zh
Inventor
多田正裕
田中均洋
御手洗俊
难波田康治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN1822428A publication Critical patent/CN1822428A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100514746C publication Critical patent/CN100514746C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/0072Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/16Cooling; Preventing overheating
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02244Details of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/02259Driving or detection means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02244Details of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/02433Means for compensation or elimination of undesired effects
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H03H9/2405Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/2447Beam resonators
    • H03H9/2463Clamped-clamped beam resonators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/462Microelectro-mechanical filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/48Coupling means therefor
    • H03H9/52Electric coupling means
    • H03H9/525Electric coupling means for microelectro-mechanical filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02244Details of microelectro-mechanical resonators
    • H03H2009/02488Vibration modes
    • H03H2009/02511Vertical, i.e. perpendicular to the substrate plane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明提供一种微谐振器,该微谐振器包括设置在基底多个列上的多个谐振器元件。每一个谐振器元件都具有输入电极、输出电极、和在特定方向延伸的膜片,并且每个都通过特定频率的信号。多个谐振器元件包括设置在位于在多个列中每隔一列的第一列上的多个第一谐振器元件,其具有第一相位,及设置在位于多个列中每隔一列但不是第一列的第二列的多个第二谐振器元件,其具有与第一相位相反相位的第二相位。

Description

微谐振器及其制造方法,及电子设备
本发明包括关于2004年10月7日在日本专利局申请的日本专利申请JP2004-294891的主题,其所公开的全部内容都作为参考而在此引入。
技术领域
本发明涉及一种应用在例如高频滤波器的微谐振器,及其制造方法,及包括微谐振器的电子设备,通过诸如蜂窝式电话这样的通信装置来代表。
背景技术
近年来,利用半导体工艺形成微谐振器元件已经是公知的。例如,J.R.Clark,W.-T.Hsu和C.T.-C.Nguyen在2000年12月11日至13日在加利福尼亚州的旧金山举行的IEEE电子装置会议中的“技术文摘”的第399-402页发表的“高-QVHF微机械等模圆盘谐振器(High-QVHF micromechanicalcontour-mode disk resonators)”中揭露了一种谐振器元件的例子。这种谐振器元件有三个特性:占用的体积小,具有高Q值的能力,及与其他半导体元件集成的能力。因此已经研究将该谐振器元件应用于包括在诸如在无线通信领域中使用的蜂窝式电话这样的电子设备中的高频滤波器。注意“Q值”表明谐振电路的性能。
发明内容
当将谐振器元件应用到高频滤波器中时,由于只是单个元件会具有很大的阻抗,因此不能进入实际应用中,为了充分减小阻抗,集合结构(微谐振器)需要由二维排列的多个谐振器元件来形成。
当将微谐振器应用到高频滤波器中时,为了保证微谐振器有期望的频率特性(也就是谐振特性),需要抑制在谐振器元件中产生的相互干扰的影响。然而,由于结构上的因素,相关技术中的微谐振器不能充分的抑制在谐振器元件中的相互干扰的影响,因此陷入确保期望的频率特性的困难中。原因如下。
具体地,由于形成谐振器元件需要高的加工精度,形成的谐振器元件的尺寸容易发生变化。因此,微谐振器有这样的趋势即在谐振器元件中的中心频率会变化。为了抑制中心频率的变化,可以想到将谐振器元件的一关键部分(振动部分)的长度设计的更大,使得谐振器元件的结构精度允许有一个误差范围,以抑制形成的谐振器元件的尺寸上的变化。然而,如果谐振器元件的振动部分的长度变长,则为了提高中心频率,振动部分的厚度也需要变大。然而,如果振动部分的厚度大于1μm,则在谐振器元件中产生的相互干扰的影响较大,这将很容易导致频率特性恶化。因此,为了确保应用在高频滤波器中的微谐振器有期望的频率特性,产生一种需要即提出一种可以抑制在谐振器元件中产生的相互干扰的影响的技术。此外,特别考虑到微谐振器的大规模制造,提出一种允许容易制造微谐振器的技术也很重要。
希望能提供一种通过抑制在谐振器元件中产生的相互干扰的影响来确保得到期望的频率特性的微谐振器。
也希望能提供一种谐振器的制造方法,其能容易地制造保证其期望的频率特性的谐振器。
此外,希望能提供一种包括微谐振器并且能保证预期频率特性的电子设备。
根据本发明的实施例,微谐振器包括多个排列在基底的多列上的谐振器元件。每个谐振器元件都有输入电极、输出电极、和向特定方向延伸的膜片,并且每一个通过一特定频率的信号。多个谐振器元件包括设置在位于多个列中每隔一列组成的第一列的第一谐振器元件,其具有第一相位,也包括排列在位于多个列中每隔一列但不是第一列的第二列的第二谐振器元件,其具有和第一相位相反相位的第二相位。
在根据本发明实施例的微谐振器中,形成多个谐振器元件,使得设置在第一列的第一谐振器元件具有第一相位,而设置在第二列的第二谐振器元件具有和第一相位相反相位的第二相位。因此,在谐振器元件中产生的相互干扰的影响被抑制,因此频率特性不容易由于相互干扰的影响而恶化。
根据本发明的实施例,一种制造微谐振器的方法包括设置在基底多列上的多个谐振器元件。每个谐振器元件都具有输入电极、输出电极、和在特定方向延伸的膜片,并且每一个通过一特定频率的信号。该方法包括形成多个谐振器元件的步骤。该步骤包括形成构成多个谐振器元件的一部分的多个第一谐振器元件的步骤,使得第一谐振器元件设置在位于多个列中每隔一列而组成的第一列,其具有第一相位,也包括形成构成多个谐振器元件的另一部分的多个第二谐振器元件的步骤,使得第二谐振器元件设置在位于多个列中每隔一列但不是第一列而组成的第二列,其具有和第一相位相反相位的第二相位。
根据本发明实施例的一种制造微谐振器的方法并没有使用新奇而复杂的制造工序,而只使用现有的薄膜工序来形成微谐振器,其中有多个谐振器元件,设置在第一列的该多个第一谐振器元件具有第一相位,而设置在第二列的该多个第二谐振器元件具有和第一相位相反相位的第二相位。
根据本发明一实施例,一种电子设备包括微谐振器,该微谐振器具有多个设置在基底上的多列上的谐振器元件。每一个谐振器元件都有输入电极、输出电极、和在特定方向上延伸的膜片,并且每一个通过一特定频率的信号。多个谐振器元件包括设置在位于多个列中每隔一列而组成的第一列中的第一谐振器元件,其具有第一相位,也包括设置在位于多个列中每隔一列但不是第一列而组成的第二列中的第二谐振器元件,其具有和第一相位相反相位的第二相位。
根据本发明实施例的一种电子设备包括具有上述的结构特性的微谐振器。因此,微谐振器的频率特性不容易因在谐振器元件之间产生的相互干扰的影响而恶化。
根据本发明实施例的微谐振器,频率特性不容易因谐振器元件之间产生的相互干扰的影响而恶化,这是基于这样的该多个谐振器元件的结构特征即,设置在第一列的多个第一谐振器元件具有第一相位,而设置在第二列的多个第二谐振器元件具有和第一相位相反相位的第二相位。因此,能保证得到期望的频率特性。
根据本发明实施例的一种制造微谐振器的方法,基于制造方法的特性,没有采用新奇而复杂的制造工序,而只采用已经现有的薄膜工序来形成微谐振器。在微谐振器中,有多个谐振器元件,设置在第一列的多个第一谐振器元件具有第一相位,而设置在第二列的多个第二谐振器元件具有和第一相位相反相位的第二相位。因此,通过仅使用现有的薄膜工序,能很容易的制造出确保有期望的频率特性的微谐振器。
根据本发明实施例的一种电子设备,基于包括具有上述结构特性的微谐振器的结构特性,频率特性不容易因谐振器元件之间产生的相互干扰的影响而恶化,。因此,由于该微谐振器,而能够保证期望的频率特性。
附图说明
连同附图参考描述,可看到本发明的多个和其他的目的,在附图中:
图1示出根据本发明第一个实施例的微谐振器的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图2以放大形式示出谐振电路的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图3示出沿图2的A-A线的谐振电路的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)的剖面图;
图4示出沿图2的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图5是根据发明第一个实施例解释微谐振器制造步骤的剖面图;
图6是解释图5步骤的下一个步骤的剖面图;
图7是解释图6步骤的下一个步骤的剖面图;
图8是解释图7步骤的下一个步骤的剖面图;
图9示出与本发明第一个实施例的微谐振器相对的第一个比较例的微谐振器的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图10示出沿图9的A-A线的谐振电路的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)的剖面图;
图11示出沿图9的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图12示出与本发明第一个实施例的微谐振器相对的第二个比较例的微谐振器的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图13示出沿图12的A-A线的谐振电路的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)的剖面图;
图14示出沿图12的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图15以放大的方式示出根据发明第二个实例的微谐振器的谐振电路的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图16示出沿图15的A-A线的谐振电路的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)的剖面图;
图17示出沿图15的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图18是解释根据发明第二个实例的微谐振器制造步骤的剖面图;
图19是解释图18步骤的下一个步骤的剖面图;
图20是解释图19步骤的下一个步骤的剖面图;
图21是解释图20步骤的下一个步骤的剖面图;
图22示出根据本发明第二个实施例的微谐振器的谐振电路的改型的平面结构(沿XY平面的平面结构)的平面图;
图23示出沿图22的B-B线(沿YZ平面的剖面结构)的谐振电路的剖面结构的剖面图;
图24以放大的方式示出根据本发明第三实施例的微谐振器的谐振电路的平面结构(沿XY平面的平面结构)平面图;
图25示出沿图24的A-A线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图26示出沿图24的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)的剖面图;
图27示出根据本发明第三实施例的微谐振器制造步骤的剖面图;
图28是解释图27的步骤的下一个步骤的剖面图;
图29是解释图28的步骤的下一个步骤的剖面图;
图30是解释图29的步骤的下一个步骤的剖面图;
图31示出根据本发明第三实施例的微谐振器的谐振电路的改型的平面结构(沿XY平面的平面结构)平面图;
图32示出沿图31的B-B线的谐振电路的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)的剖面图;
图33示出包括根据本发明任一实施例的微谐振器的电子设备(通信设备)的整体结构的框图。
在附图中:
图33
302    高频滤波器
341、343、345I、345Q、312I、312Q    带通滤波器
342    频道选择PLL电路
344    中频PLL电路
313    发射器PLL电路
具体实施方式
下面,将参考附图详细描述本发明的实施例。
[第一实施例]
将参考图1描述根据本发明第一实施例的微谐振器的结构。图1示出了微谐振器的平面结构(沿XY平面的平面结构)。
根据本发明实施例的微谐振器是微观结构(所谓的微机械),用在例如频率控制方面。特别是,作为具有频率控制机构的高频滤波器,微谐振器被用于电子设备中,如以在无线通信领域中的蜂窝式电话这样的通信设备为代表。参考图1,微谐振器包括作为重要部分的实现谐振操作的谐振电路101,以及提供给谐振电路101的三个电极:施加直流电压的DC施加电极102;用于输入信号的输入电极103;和用来输出信号的输出电极104。例如,输入电极103和输出电极104都具有多个靠近谐振电路101的分支部分,以及一个远离谐振电路101的中心部分。请注意,在图1中的谐振电路101的图示是示意性的。
参考图1到图4来描述谐振器的详细结构。图2到图4以放大的形式示出了谐振电路101的结构。图2示出了平面结构(沿XY平面的平面结构)。图3示出沿图2的A-A线的剖面结构(沿YZ平面的剖面结构)。图4示出沿图2的B-B线的剖面结构(沿XZ平面的剖面结构)。
参考图2到图4,谐振电路101的结构为绝缘层2和绝缘层3和微谐振器10依次设置在基底1上。
基底1主要支撑微谐振器结构10,并且由例如硅(Si)构成。绝缘层2和3在电学上都将微谐振器结构10与基底1绝缘。例如,绝缘层2由诸如二氧化硅(SiO2)这样的绝缘材料构成,绝缘层3由诸如氮化硅(SiN)这样的绝缘材料构成。
如图2到图4所示,微谐振器结构10包括多个使用半导体工艺形成的微小谐振器元件F,并且是一个集成结构,其中多个谐振器元件F为二维排列以能够电谐振。该微谐振器结构10包括多个电极部分11,其向Y轴方向延伸,重复构成多个谐振器元件F。多个电极部分11设置横越X轴方向与Y轴方向相交的多个列N上。特别是,谐振器元件F具有输入电极103、输出电极104、和在特定方向(Y轴方向)上延伸的膜片,并能够电振动。谐振器元件F通过一特定频率信号。“膜片”的细节将在稍后描述。输入电极103和输出电极104合并在微谐振器结构10中。也就是说,微谐振器结构10具有这样的结构(所谓的三端口结构)即包括两种信号电极(输入电极103和输出电极104)DC施加电极102。
参考图2,微谐振器结构10的多个谐振器元件F由多个谐振器元件F1(第一谐振器元件)和多个谐振器元件F2(第二谐振器元件)组成。谐振器元件F1设置在位于多个列N中每隔一列的列N1中(第一列),并且具有相位P1(第一相位)。谐振器元件F2设置在位于多个列N中的的每隔一列但不是列N1的列N2(第二列),并且具有与相位P1相反相位的相位P2(第二相位)。特别是,在微谐振器结构10中,在每个谐振器元件F中输入和输出电极103和104是相互并列的,方式为在与膜片延伸的方向(Y轴方向)正交的方向上(X轴方向)延伸。在列N1上并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系,和在列N2上的相反。参考图2,在列N1上的输入和输出电极103和104之间在Y轴方向上的位置关系,与列N2上的相对比时,“位置关系相反”这种表述的意思会变得更明白。特别是,在列N1上的每一个谐振器元件F1中,输入和输出电极103和104分别位于附图的下端和上端。相反的,在列N2上的每一个谐振器元件F2,输入和输出电极103和104分别位于附图的上端和下端。
此外,如图2所示,在膜片延伸的方向上(Y轴方向),该多个谐振器元件F1的位置相对于该多个谐振器元件F2的位置有偏移。特别是,在微谐振器结构10中,多个电极部分11彼此以间距G并列,使得在相邻电极部分11之间的谐振器F(F1和F2)相互之间的相对位置在Y轴方向有偏移。在沿X轴方向的同一条线上的多个电极部分11的构造,相对于谐振器元件F1和F2的位置是一样的。也就是说,将多个电极部分11合理地排列使得多个谐振器元件F1和F2相互之间是交错的。
电极部分11由多个电极图案11A和多个电极图案11B组成。沿Y轴方向以特定间隔S重复设置电极图案11A。沿Y轴方向以使电极图案11A相互耦合且间隔为S的方式重复设置电极图案11B。电极图案11A和11B组成了多个谐振器元件F。构成电极部分11的电极图案11A和11B都是由半导体材料(例如含磷(P)的多晶硅(poly-Si))构成。电极图案11A具有如图2所示的矩形的平面结构,和例如图3和4所示的矩形的剖面结构。电极图案11B具有如图2所示的矩形的平面结构,和如图3所示的柱形剖面结构。特别是,电极图案11B具有桥形的剖面结构,其中其一端和两个相邻的电极图案11A中的一个电极图案11A耦合,另一端和另一个电极图案11A耦合。如图3所示,电极图案11B包括一个沿一特定方向(Y轴方向)延伸的振动部分11BX和两个支撑振动部分11BX的支撑柱11BY。特别是,振动部分11BX是由提供给振动部分11BX的一端和另一端的两个支撑柱11BY支撑,使得振动部分11BX能够振动。振动部分11BX对应以上描述的谐振器元件F的“膜片”。
这里,为了确认而再参考图2来描述。词语“电极部分11”指的是沿Y轴方向延伸的并且通过耦合多个电极图案11A和电极图案11B组成谐振元件F的耦合结构。此外,以上描述的“将多个电极部分11排列为使得多个谐振器元件F1和F2相互之间是交错的”指的是在这种谐振器元件F1和F2之间的排列关系中,谐振器元件F1和F2之间在Y轴方向的偏移的距离具有最大值。
如图2所示,输入和输出电极103和104设置为经过间隔S和间距G沿电极图案11A延伸。特别是,设置电极以从电极图案11A的两侧给电极图案11A提供旁路。输入和输出电极103和104由例如与电极部分11(电极图案11A和电极图案11B)相同的材料构成。
图1到4的微谐振器结构包括除一系列以上描述的元件,即,电极部分11(电极图案11A和11B)、输入和输出电极103和104之外的,没有在附图中说明的其他结构的元件。“其他结构的元件”的例子包括一个向DC施加电极102施加电压的电源。
在微谐振器中,如图1到4所示,当一个电压通过DC施加电极102施加到一系列的电极部分11时,根据施加的电压产生静电力。因此,一系列的谐振器元件F基于该静电力而振动由此产生谐振。特别是,电极图案11B的每个振动部分11BX当被两个支撑柱11BY支撑时,会周期性的在这个振动部分11BX被拉紧并且保持水平位置时所在的位置和振动部分11BX弯曲下来时所在的位置之间移动。因此,一系列的谐振器元件F谐振。此外,信号通过输入和输出电极103和104输入和输出,从而提取一特定频率的信号。
以下将参考图1到8描述一种制造图1到4中的微谐振器的方法。图5到8是解释微谐振器制造步骤的图表,并且每个说明一个与图3对应的剖面结构。图3的微谐振器的剖面结构的制造步骤将主要参考图3以及图5到8来描述。既然构成微谐振器的每个元件的结构特性已经在上面详细描述了,以下将省略对这部分的描述。
当制造微谐振器时,如图5所示,最初将绝缘层2和3放置在硅基底1上。特别是,绝缘层2是通过使用低压化学气相沉积(CVD)沉积诸如二氧化硅这样的绝缘材料而形成的,然后绝缘层3也是类似地通过使用低压CVD沉积诸如氮化硅这样的绝缘材料而形成的。
接下来,如图5到8所示,多个电极部分11以再Y轴方向上延伸而重复地形成多个谐振器元件F并设置再横越X轴方向的多个列N上方式,形成在绝缘层3上。特别是,当形成多个电极部分11时,组成谐振器元件F的一部分的多个谐振器元件F1形成为具有相位P1并且被设置在位于多个列N的每隔一行的列N1上。此外,组成谐振器元件F的另一部分的多个谐振器元件F2形成为具有和相位P1相位相反的相位P2并且设置在位于多个列N的每隔一行,但不是列N1的列N2上。多个谐振器元件F1和F2形成为使得相邻电极部分11的谐振器元件F的位置在Y轴方向上相互之间有偏移,也就是,使得沿与振动部分11BX延伸方向(Y轴方向)正交的方向(X轴方向),谐振器元件F1和F2设置在不同的行上,如图2和3所示。
例如,形成电极部分11、输入和输出电极103和104的步骤如下。
特别是,最初使用低压CVD形成由半导体材料如含磷的多晶硅构成的薄膜来覆盖绝缘层3。接下来通过使用光刻技术和干蚀刻对半导体材料薄膜构图。因此,组成电极部分11一部分的电极图案11A以沿Y轴方向相互间隔S重复设置的方式形成,如图5所示。此外,多个电极部分11A彼此之间横越X轴方向并置其中间距为G。更准确的说,电极部分11A设置为,使得当多个电极部分11将要完成时,多个谐振器元件F1和F2在Y轴方向上相互之间有偏移,尤其是谐振器元件F相互之间是交错的。注意采用以上描述的光刻技术和干蚀刻的构图处理将在以下被简单的称为“构图”。
当形成电极图案11A时,将另一个半导体材料薄膜用和形成电极图案11A的步骤相同的步骤构图,由此构图形成输入和输出电极103和104,如图5所示。输入和输出电极103和104形成为彼此并列的并且沿电极图案11A和X轴方向延伸经过间隔S和间距G,如图2所示。特别是,设置电极使得在列N1上并列的输入和输出电极103和104的位置关系和在列N2上的相反。
接下来,使用例如低压CVD形成一个由氧化硅等构成的绝缘材料薄膜来填充间隔S,然后绝缘材料薄膜被构图由此来填充间隔S的牺牲薄膜12,如图6所示。为了在接下来的步骤中形成具有柱状剖面结构的电极图案11B(参考图7),将该牺牲薄膜12以在填充间隔S的同时部分覆盖电极图案11A的方式形成,从而部分暴露电极图案11A。
接下来,使用例如低压CVD形成由半导体材料(如含磷的多晶硅)构成的薄膜来覆盖电极图案11A和该牺牲薄膜12的暴露的表面,然后对这个半导体材料的薄膜构图。因此,组成多个电极部分11的其他部分的多个电极图案11B以沿Y轴方向重复设置并且和电极图样11A相互耦合的方式形成在电极图案11A和牺牲薄膜12上,牺牲薄膜12留在电极图案11A之间,如图7所示。电极图案11B包括能电谐振的振动部分11BX和提供给振动部分11BX的一端和另一端从而支撑振动部分11BX的两个支撑柱11BY。振动部分11BX和两个支撑柱11BY形成为一体。
接下来,使用像稀释的氢氟酸溶液(DHF)这样的溶解液来溶解牺牲薄膜12,从而有选择地除去牺牲薄膜12。因此,如图3所示,通过在提供牺牲薄膜12的区域上的电极图案11A和11B形成间隔S,并设置输入和输出电极103和104经过间隔S和间距G。结果,形成了多个电极部分11,使得电极图案11A和11B以及输入和输出电极103和104组成多个谐振器元件F(多个谐振器元件F1和F2),也使得多个谐振元件F1和F2特别在Y轴方向上相互之间有偏移。因此,形成了包含多个电极部分11(电极图案11A和11B)、输入和输出电极103和104的微谐振器结构10。从而,完成的微谐振器为,其中,绝缘层2和3、微谐振器结构10按照这样的顺序设置在基底1上。
在通过上述制造步骤形成微谐振器结构10的过程中,通过参考图5到7描述的一系列的步骤形成电极图案11B后,例如如图8所示,可以形成一个配线电极13来部分地覆盖电极部分11最外面的电极图案11A。这个配线电极13可通过沉积一个由通过溅镀铜铝合金(AlCu)、硅铝合金(AlSi)等合金构成的导电膜来形成,然后对该导电膜构图。
在根据本实施例的微谐振器中,多个谐振器元件F形成为使得设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F2分别具有相位P1和与相位PI相反的相位P2,其基于这样的结构特性即在列N1上的并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系与列N2上的相反。这样,由于以下的原因,在谐振器元件F中产生的相互干扰的影响被抑制,因此可以保证期望的频率特性。
图9到11示出一个微谐振器的结构,该微谐振器作为本实施例中的微谐振器第一比较例,其分别对应图2到4。此外,图12到14示出一个微谐振器的结构,该微谐振器作为与本实施例中的微谐振器的第二比较例,其分别对应图2到4。图9到11所示的第一比较例的微谐振器的结构与依据本实施例的微谐振器的相同,除了该比较例的微谐振器包含一个对应微谐振器结构10的微谐振器结构110,也就是一个三端结构其具有分别与电极部分11(电极图案11A和11B(振动部分11BX和支撑柱11BY))、输入电极103和输出电极104相对应的电极部分111(电极图案111A和111B(振动部分111BX和支撑柱111BY))、输入电极113和输出电极114。在根据本实施例的微谐振器中,多个谐振器元件F配置为使得分别设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F2在振动部分11BX的延伸方向(Y轴方向)上相互偏移。此外,在列N1上的并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系与在列N2上的相反。与之相反,在第一个比较例的微谐振器中,多个谐振器元件F设置为使得分别设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F3在与振动部分111BX的延伸方向(Y轴方向)相垂直的方向上是相互邻近的。此外,在列N1上并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系与列N2上的相同。因此,在第一比较例的微谐振器中,谐振器元件F1和F3都具有相同的相位P1。图12到14所示的第二比较例的微谐振器的结构与依据本实施例的微谐振器的相同,除了该比较例的微谐振器包含一个与微谐振器结构10对应的微谐振器结构210,也就是一个二端结构其具有分别与电极部分11(电极图案11A和11B(振动部分11BX和支撑柱11BY))、输出电极104相对应的电极部分211(电极图案211A和211B(振动部分211BX和支撑柱211BY))、输出电极214。在第二比较例的微谐振器中,同第一比较例的微谐振器一样,多个谐振器元件F设置为使得分别设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F4在与振动部分211BX的延伸方向(Y轴方向)相垂直的方向上是相互邻近的。因此,在第二比较例的微谐振器中,谐振器元件F1和F4都具有相同的相位P1。
第一比较例的微谐振器(图9到11)受到的由于结构上的因素即多个谐振器元件F1和F3都具有相同的相位P1而在谐振器中产生的相互干扰的影响很大。因此,频率特性更容易受到在谐振器元件F中的相互干扰的影响而恶化。特别是,如果谐振器元件F中的振动部分111BX(参考图9)的长度L的变化更大,频率特性的恶化更加显著。在第一比较例的微谐振器中存在的问题同样也在第二比较例(图12到14)的微谐振器中产生,第二比较例的微谐振器具有和第一比较例的微谐振器相同的结构因素,也就是,包含都具有相同相位P1的多个谐振器元件F1和F4。
相反,依据本发明(图2到4)的微谐振器具有这样的结构特性,即谐振器元件F1具有相位P1而谐振器元件F2具有和相位P1相反的相位P2。因此,与所有谐振器元件F1、F3和F4都有相同相位P1的第一和第二比较例的微谐振器相对比,在谐振器元件F中产生的相互干扰的影响被抑制了。相位相反抑制了由于谐振器元件中产生的相互干扰的影响而导致的频率特性的恶化。此外,即使在谐振器元件F中的振动部分11BX的长度L有变化(参考图2),振动部分11BX的长度L的变化的影响也要比在第一和第二比较例的微谐振器中的要小。从而,本实施例能抑制在谐振器元件F中产生的相互干扰的影响从而能保证期望的频率特性。
此外,特别地,由于谐振器元件F1和F2在Y轴方向上相互偏移,由于以下原因,在谐振器元件F中产生的相互干扰的影响能被进一步抑制。尤其是,在第一比较例的微谐振器中,谐振器元件F相互靠近加剧了谐振器元件F1和F3在与振动部分111BX延伸的方向(Y轴方向)相垂直的方向上相互邻近这样的结构因素。这些相邻的位置增加了谐振器元件F之间产生相互干扰的影响。因此,频率特性更容易由于相互干扰的影响而恶化。很明显,存在于第一比较例的微谐振器中的这个问题也同样在第二比较例(图12到14)的微谐振器中产生,第二比较例的微谐振器有着和第一比较例的微谐振器相同的结构因素,也就是,其包含在与振动部分211BX延伸的方向(Y轴方向)相垂直的方向上相互邻近的多个谐振器元件F1和F4。相反地,在依据本实施例(图2到4)的微谐振器中,基于谐振器元件F1和F2在振动部分11BX延伸的方向(Y轴方向)上相互偏移的结构特性,谐振器元件F之间的距离十分大,而不同于具有相互靠近的谐振器元件F的第一和第二比较例的微谐振器。较大距离抑制了谐振器元件F之间产生的相互干扰的影响。因此,频率特性不容易由于相互干扰的影响而恶化。从而,本实施例能进一步抑制谐振器元件F之间的相互干扰的影响。
此外,本实施例以交错的方式排列多个谐振器元件F1和F2。这种交错排列使得谐振器元件F之间的距离最大。因此,在谐振器元件F种产生的相互干扰的影响将被抑制到最小,这能有效的改善频率特性。
此外,即使谐振器元件F涉及到如上所述的振动部分11BX长度L的变化,本实施例也能确保期望的频率特性。因此,没有必要承担不想要的,为了防止由于振动部分11BX长度L的变化而导致的频率特性的恶化而产生的微谐振器的空间浪费。特别地,例如,具有多个谐振器元件F的微谐振器结构10不需要包括那些涉及到振动部分11BX长度L变化的谐振器元件F作为不用的虚设图案(实际上没有作为谐振器元件F使用)。因此,由于能防止分配给存在的虚设图案对微谐振器的尺寸的不必要的增加,从而实现微谐振器的小型化。
此外,依据本实施例的微谐振器的制造方法不采用新奇而复杂的制造工艺而仅采用现有的薄膜工艺,包括以低压CVD为典型的薄膜沉积技术,以光刻技术和干蚀刻为典型的构图技术,利用牺牲薄膜12的溶解的局部去除技术。特别地,仅通过使用这些现有的技术,能制造微谐振器,其中形成多个谐振器元件F使得排列在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F2分别具有相位P1和与P1相位相反的相位P2,其基于在列N1上并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系和N2上的相反这样的结构特性。从而,本实施例通过仅采用现有的薄膜工艺能容易地制造确保期望的频率特性的微谐振器。
[第二实施例]
根据本发明的第二实施例将在下面进行描述。
首先,将参考图15到17进行描述根据本发明的第二实施例的微谐振器的结构。图15到17以放大方式示出图1中所示的谐振电路101的结构。图15示出平面结构(沿着XY-平面的平面结构)。图16说明沿着图15的线A-A的剖面结构(沿着YZ-平面的剖面结构)。图17说明沿着图15的线B-B的剖面结构(沿着XZ-平面的剖面结构)。
根据本发明实施例的微谐振器具有与第一实施例的谐振器(参考图1到图4)几乎相同的结构,除了当前实施例包括微谐振器结构20而不是微谐振器结构10,而微谐振器结构20包括输入电极203和输出电极204而不是输入和输出电极103和104。
参考图15到17,微谐振器结构20中具有多个电极部分11(电极图案11A和11B)构成的多个谐振器元件F设置在多个列N中的结构。特别地,微谐振器20包括设置在列N1上并具有相位P1的多个谐振器元件F1,和设置在列N2上并具有相位P2的多个谐振器元件R2。尤其是,在微谐振器结构20中,输入和输出电极203和204在每个谐振器元件F中以在与振动部分11BX的延伸方向(Y轴方向)相交的方向(X轴方向)上延伸的方式相互并列。在列N1上并列的输入和输出电极203和204之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反。参考图15,多个谐振器元件F1和F2设置为在垂直于振动部分11BX的延伸方向(Y轴方向)的方向上彼此相邻。特别地,在微谐振器结构20中,多个元件部分11设置为使得谐振器元件F(F1和F2)的位置在垂直于Y轴方向的方向上在相邻电极部分11之间彼此邻近。
如图15和17所示,用于使输入电极203相互耦合的多个耦合电极4埋在绝缘层2中。另外,用于电耦合的多个耦合孔23K1设置在绝缘层2和3的区域中,对应耦合电极4的一端和另一端。此外,用于使输出电极204相互耦合的多个耦合电极5也被埋在如图15中所示的绝缘层2中。对应耦合孔23K1的多个耦合孔(未示出)也设置在绝缘层2和3的区域中,对应耦合电极5的一端和另一端。
如图15所示,输入和输出电极203和204延伸以经过间隔S和间隙G。特别地,电极设置为在两个相邻的谐振器元件F(谐振器元件F1和F2)之间通过。例如,输入和输出电极203和204都具有曲柄形平面结构。输入电极203的一端和另一端都通过设置在绝缘层2和3中的耦合孔23K1向下延伸,以被耦合到耦合电极4。从而,多个输入电极203通过多个耦合电极4相互耦合。相似地,各输出电极203的一端和另一端都通过设置在绝缘层2和3中的耦合孔(未示出)向下延伸,以被耦合到耦合电极5。从而,多个输出电极204通过多个耦合电极5相互耦合。构成输入和输出电极203和204,及耦合电极4和5的材料和在第一实施例中描述的输入和输出电极103和104的相同。
下面将参考图15到21描述制造图15到17的微谐振器的方法。图18到21是解释微谐振器制造步骤的图表,并且每一个都示出对应图17的剖面结构。下面将主要参考图17到21描述图17的微谐振器的剖面结构的制造步骤。由于组成微谐振器的每个元件的结构特性和制造方法已经在第一实施例中详细描述了,其中相应的描述将在下面省略。
在制造微谐振器的过程中,如图18所示,通过参考图5的第一实施例中所描述的步骤,最初将绝缘层2和3沉积在基底1上。形成绝缘层2使得多个耦合电极4被埋在部分绝缘层2中。将耦合电极4埋在绝缘层2中的步骤如下所示,例如:形成绝缘层2的较低部分;在较低部分上形成多个耦合电极4;及形成绝缘层2的较高部分来覆盖耦合电极4和外围的较低部分。从而,多个耦合电极4被埋在具有较低和较高部分的多层结构的绝缘层2中。当形成绝缘层2时,如图15所示用和形成耦合电极4的上述步骤相同的步骤将多个耦合电极5和多个耦合电极4埋在绝缘层2中。
随后,对应各耦合电极4的一端和另一端的绝缘层2和3中的区域,被通过干蚀刻而蚀除,从而如图19中所示形成在绝缘层2和3中的多个耦合孔23K1。在形成耦合孔23K1过程中,绝缘层2和3被蚀刻直到耦合电极4的一端和另一端暴露出来。当在绝缘层2和3中形成多个耦合孔23K1时,用和上述用于形成耦合孔23K1的步骤相同的步骤,在绝缘层2和3中对应各耦合电极5的一端和另一端的区域中,也形成其他多个耦合孔。
随后,如图15所示,形成组成电极部分11的一部分的多个电极图案11A。另外,输入和输出电极203和204以如图15和20所示的形成电极图案11A的步骤相同的步骤构图形成。如图15所示,形成具有曲柄形平面结构的输入和输出电极203和204,其中电极相互并列并在X轴方向延伸通过间隔S和间隙G。特别地,设置电极使得列N1上并列的输入和输出电极103和104之间的位置关系与在列N2上的相反。另外,如图15和20所示,各输入电极203的一端和另一端通过设置在绝缘层2和3中的耦合孔23K1向下延伸。从而,多个输入电极203通过多个耦合电极4相互电耦合。当通过多个耦合电极4使多个输入电极203相互电耦合时,多个输出电极204也用和上述用于耦合输入电极203的步骤相同的步骤而通过多个耦合电极5相互耦合。
随后,如图15和20所示,通过和在第一实施例中所描述的形成牺牲薄膜12的步骤相同的步骤形成牺牲薄膜14来填充间隔S并覆盖输入和输出电极203和204及其外围。为了在后来的步骤中形成电极图案11B(参考图21),以部分地覆盖电极模式11A及填充间隙S的方式形成牺牲薄膜14,从而部分暴露电极图案11A。
随后,组成电极部分11的其他部分的多个电极图案11B在如图15和21所示的电极图案11A和牺牲薄膜14上形成。
随后,使用如稀释氢氟酸(DHF)溶液这样的溶解液体来溶解牺牲薄膜14,从而选择性地除去牺牲薄膜14。从而,如图15到17所示,间隔S通过在其上设置牺牲薄膜14的区域上的电极图案11A和11B所形成,并且输入和输出电极203和204设置为经过间隔S和间隙G。结果,形成多个电极部分11,使得电极图案11A和11B及输入和输出电极203和204组成多个谐振器元件F(多个谐振器元件F1和F2),并且特别地使得多个谐振器元件F1和F2在垂直于Y轴方向的方向上相互邻近。因此,形成的微谐振器结构20包括多个电极部分11(电极图案11A和11B)及输入和输出电极203和204。从而,完成微谐振器,其中绝缘层2和3及微谐振器20以此顺序被沉积在基底1上。
根据本发明实施例的微谐振器中,设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F2,基于在列N1上并列的输入和输出电极203和204之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反的结构特性,而分别地具有相位P1和与相位P1相反的相位P2。从而,由于在谐振器元件F中发生的相互干扰的干扰基于与第一实施例相同的作用而被抑制,而能够保证所希望的频率特性。
另外,根据本实施例的微谐振器的制造方法不使用新的和复杂的制造工艺,而仅使用现有的薄膜工艺。特别是,通过仅使用现有的技术制造微谐振器,其中设置在列N1和N2上的多个振荡器元件F1和F2,基于在列N1上并列的输入和输出电极203和204之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反的结构特性,而分别具有相位P1和与相位P1相反的相位P2。因此,基于与第一实施例相同的作法,本实施例能够通过仅利用现有的薄膜工艺而容易地制造能确保所希望的频率特性的微谐振器。
在本实施例中,多个耦合电极4被埋在绝缘层2中,并且输入电极203通过在绝缘层2和3中形成的多个耦合孔23K1被耦合到耦合电极4。从而,如图15和17中所示,多个输入电极203通过多个耦合电极4相互电耦合。然而,微谐振器的结构并不仅限于此。特别地,分别如对应图15和17的图22和23所示,多个耦合电极40可设置在和电极图案11B层次的相同的层次上,并且每个耦合电极40的一端和另一端可以向下延伸而被耦合到两个相邻的输入电极203。从而,多个输入电极203通过多个耦合电极40相互电耦合。用于形成耦合电极40的步骤如下,例如:当如图20所示形成牺牲薄膜14时,在牺牲薄膜14中设置用于电耦合的耦合孔;在和电极图案11B的形成步骤相同的步骤中,以向下延伸通过耦合孔从而耦合到相邻两个输入电极203的方式,形成耦合电极40。很明显具有耦合电极40的多个输入电极203的耦合结构也可应用到多个输出电极204的耦合结构。特别地,多个输出电极204可以通过多个耦合电极50相互电耦合。在这种情况中,在列N1上并列的输入和输出电极203和204之间的位置关系与在列N2上的位置关系也是相反的。从而,多个谐振器元件F1具有相位P1,而多个谐振器元件F2具有与相位P1相反相位的相位P2,这样提供和上述实施例相同的优点。
应当注意,涉及依照本实施例的微谐振器和其制造方法的结构、操作、步骤、效果、优点和变化除了以上描述的以外,都与第一实施例的相同。
[第三实施例]
下面将描述依据本发明的第三实施例。
首先,将参考图24到26描述根据本发明第三实施例的微谐振器的结构。图24到26以放大方式示出图1中所示的谐振器电路101的结构。图24示出平面结构(沿着XY-平面的平面结构)。图25示出沿着图24的线A-A的剖面结构(沿着XZ-平面的剖面结构)。图26示出沿着图24的线B-B的剖面结构(沿着YZ-平面的剖面结构)。
根据本发明实施例的微谐振器基本具有和第一实施例的微谐振器的结构(参考图1到4)相同的结构,除了本实施例包括微谐振器结构30而不是微谐振器结构10,该微谐振器结构30包括输入电极303和输出电极304而不是输入和输出电极103和104。
参考图24到26,微谐振器结构30具有其中由多个电极部分11(电极图案11A和11B)组成的多个谐振器元件F设置在多个列N上的结构。特别地,微谐振器结构30包括设置在列N1并具有相位P1的多个谐振器元件F1,和设置在列N2上并具有与相位P1相反的相位P2的多个谐振器元件F2。尤其是,在微谐振器结构30中,输入和输出电极303和304以在与振动部分11BX的延伸方向(X-轴方向)相交的方向(Y-轴方向)上延伸的方式在每个谐振器元件F中相互并列。在列N1上并列的输入和输出电极303和304之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反。特别地,参考图24,在垂直于振动部分11BX(X-轴方向)的延伸方向的方向上相互邻近地设置多个谐振器元件F1和F2。
如图24和25所示,用于使电极部分11(在电极部分11两端上的电极图案11A)相互耦合的辅助电极6埋在绝缘层2中。在绝缘层2和3中,在对应电极部分11和辅助电极6之间的交叉处的区域中设置用于电耦合的多个耦合孔23K2。每个电极部分11的一端通过设置在绝缘层2和3中的耦合孔23K2向下延伸,从而被耦合到辅助电极6。因此,多个电极部分11通过辅助电极6相互耦合。
输入和输出电极303和304延伸来经过图24中所示的间隔S和间隙G。特别地,电极形成为具有在两个相邻的谐振器元件F(谐振器元件F1和F2)之间侧向延伸的分支。从而,输入和输出电极303和304都具有分支形态平面结构其包括如图24所示的侧向延伸的多个分支部分。
下面将参考图24到30描述图24到26的微谐振器的制造方法。图27到30是解释微谐振器的制造步骤的图示,并且每一个都示出对应图25的剖面结构。图25的微谐振器的剖面结构的制造步骤将在下面主要参考图25以及27到30进行描述。由于组成微谐振器的每个元件的结构特性和制造方法已经在第一实施例中详细地描述了,因此下面将省略对其的描述。
在制造微谐振器的过程中,如图27中所示,首先将绝缘层2和3用参考图5的第一实施例中描述的步骤沉积在基底1上。形成绝缘层2,使得辅助电极6被埋在部分绝缘层2中。用于将辅助电极6埋在绝缘层2中的步骤的例子包括类似于第二实施例中将耦合电极4埋在绝缘层2中的步骤。
接下来,在绝缘层2和3中对应于辅助电极6和在下面步骤中形成的多个电极部分11之间的交叉处的区域,被通过干蚀刻蚀除,从而在绝缘层2和3中形成图28所示的多个耦合孔23K2。在形成的耦合孔23K2的过程中,侵蚀绝缘层2和3直到辅助电极6暴露出来。
接下来,如图29中所示,形成组成电极部分11一部分的多个电极图案11A,并且以和电极图案11A的形成步骤相同的步骤构图形成输入和输出电极303和304。当形成电极图案11A时,每个电极图案11A的一端通过在绝缘层2和3中提供的耦合孔23K2向下延伸,从而将多个电极图案11A耦合到辅助电极6。另外,如图24所示,输入和输出电极303和304形成为具有支路形态的平面结构,其中电极相互并列并且在Y轴方向上延伸经过间隔S和间隙G。特别地,设置电极使得在列N1上并列的输入和输出电极303和304之间的位置关系与在列N2上的相反。
接下来,如图29所示,用与在第一实施例中描述的用于形成牺牲薄膜12的步骤相同的步骤形成牺牲薄膜15来填充间隔S并覆盖输入和输出电极303和304和其周围。为了在下面的步骤中形成电极图案11B(参考图30),以部分覆盖电极图案11A并且填充间隙S的模式形成牺牲薄膜15,从而部分暴露电极图案11A。
接下来,如图30中所示,在电极图案11A和牺牲的薄膜15上形成组成电极部分11其他部分的多个电极图案11B。
接下来,使用如稀释氢氟酸(DHF)这样的溶液来溶解牺牲薄膜15,从而选择性地除去牺牲薄膜15。因此,如图25所示,间隔S通过在其上提供牺牲薄膜15的区域上的电极图案11A和11B所形成,并且输入和输出电极303和304设置为经过间隔S和间隙G。结果,形成多个电极部分11,使得电极图案11A和11B及输入和输出电极303和304组成多个谐振器元件F(多个谐振器元件F1和F2),并且使得多个谐振器元件F1和F2在Y轴方向上相互邻近。因此,形成的微谐振器结构30包括多个电极部分11(电极图案11A和11B)及输入和输出电极303和304。从而,完成微谐振器,其中绝缘层2和3及微谐振器30以此顺序沉积在基底1上。
根据本实施例的微谐振器中,设置在列N1和N2上的多个谐振器元件F1和F2,基于在列N1上并列的输入和输出电极303和304之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反的结构特性,分别具有相位P1和与相位P1相反的相位P2。由于在谐振器元件F之间发生的相互干扰的影像基于与第一实施例相同的作用而被抑制,因此能保证所希望的频率特性。
另外,根据本实施例的微谐振器的制造方法不使用新的和复杂的制造工艺,而仅使用现有的薄膜工艺。特别地,通过仅使用现有的技术制造微谐振器,其中,设置在列N1和N2上的多个振荡器元件F1和F2,基于在列N1上并列的输入和输出电极303和304之间的位置关系与在列N2上的位置关系相反的结构特性,分别具有相位P1和与相位P1相反的相位P2。因此,基于与第一实施例相同的作法,本实施例能够通过仅利用现有的薄膜工艺容易地制造能保证希望的频率特性的微谐振器。
在本实施例中,辅助电极6被埋在绝缘层2中,并且电极部分11通过在绝缘层2和3中形成的多个耦合孔23K2被耦合到辅助电极6。从而,如图24和25所示,多个电极部分11电耦合到辅助电极6。然而,微谐振器的结构并不仅限于此。特别地,如分别对应图24和25的图31和32所示,辅助电极60设置在和电极图案11B层次相同的层次上,并且辅助电极6可以向下延伸并且被耦合到多个电极部分11。从而,多个电极部分11通过辅助电极60而相互电耦合。形成辅助电极60的步骤如下,例如:当如图29所示形成牺牲薄膜15时,在牺牲薄膜15中设置用于电耦合的耦合孔;并在和形成电极图案11B的步骤相同的步骤中以穿过耦合孔向下延伸来耦合到其各电极图案11A的方式形成辅助电极60。在这种情况中,在列N1上并列的输入和输出电极303和304之间的位置关系与在列N2上的位置关系也是相反。从而,多个谐振器元件F1具有相位P1,而多个谐振器元件F2具有与相位P1相反相位的相位P2,这样提供和上述实施例的相同的优点。
应当注意,除了上述描述,与根据本发明实施例的微谐振器和其制造方法相关的结构、操作、步骤、效果、优点和变化与第一实施例的相同,。
关于根据本发明实施例的微谐振器和其制造方法的描述已经完成。
下面将参考图33描述包括根据本发明实施例的微谐振器的电子设备的结构。图33说明作为电子设备的通信装置的方框图。
图33中所示的通信装置包括在实施例中所描述的作为高频滤波器的微谐振器。通信装置为蜂窝式电话、无线LAN设备、无线收发机、电视调谐器、无线电调谐器等。参考图33,通信装置包括发射器电路300A、接收器电路300B、用于转换发送器路径和接收器路径的发射器/接收器转换开关301、由实施例中所描述的微谐振器构成的高频滤波器302和用于发送和接收的天线303。
发射器电路300A包括两个数字/模拟转换器(DAC)311I和311Q和分别对应I和Q通道各自发送的数据(在上下文中为发射器数据)的两个带通滤波器312I和312Q,调制器320,发射器锁相环(PLL)电路313,和功率放大器314。调制器320包括两个缓冲放大器321I和321Q和对应两个带通滤波器312I和321Q的两个混频器322I和322Q,移相器323,加法器324,和缓冲放大器325。
接收器电路300B包括高频单元330、带通滤波器341、频道选择PLL电路342、中频电路350、带通滤波器343、解调器360、中频PLL电路344、和两个带通滤波器345I和345Q和分别对应I和Q通道接收的数据的两个模拟/数字转换器(ADC)346I和346Q。高频单元330包括低噪放大器331、缓冲放大器332和334、和混频器333。中频电路350包括缓冲放大器351和353,以及自动增益控制(AGC)电路352。解调器360包括缓冲放大器361、两个混频器362I和362Q以及对应两个带通滤波器345I和345Q的两个缓冲放大器363I和363Q以及移相器364。
在通信装置中,当I和Q通道的发射器数据输出到发射器电路300A时,通过下面的步骤来处理每个发射器数据。特别地,通过DAC 311I和311Q将数据转换成模拟信号。接下来,除了发射器信号带宽以外的带宽中的信号分量通过带通滤波器312I和312Q被从模拟信号中除去。将得到信号提供给调制器320。在调制器320中,信号通过缓冲放大器321I和321Q提供到混频器322I和322Q。在混频器中,信号与由发射器PLL电路313提供并对应发送频率的的频率信号相组合,从而被调制。于是组合的信号在加法器324中相加,从而被调制成一个发射器信号。在该调制之前,被提供到混频器322I的频率信号的相位在移相器323中被移位90°,从而相对Q通道信号正交调制I通道信号。最后,被通过缓冲放大器325提供给功率放大器314,接着被放大而具有特定发送功率。由功率放大器314放大的信号通过发射器/接收器转换开关301和高频滤波器302被提供给天线303,然后从天线303无线发送出该信号。高频滤波器302起带通滤波器的作用,而除去通信装置带宽中的除了发射器和接收器信号的频带以外的信号分量。
当信号通过天线303接收并通过高频滤波器302和发射器/接收器转换开关301传输到接收器电路300B时,通过下面步骤处理该信号。特别地,在高频单元330中,通过低噪放大器331放大接收的信号,并且通过带通滤波器341将接收器频带以外的带宽中的信号分量从放大信号中除去。得到的信号被通过缓冲放大器332提供到混频器333。接下来,将信号和从频道选择PLL电路342提供的频率信号相组合,从而将特定发射器频道的信号转换成中频信号。中频信号被通过缓冲放大器334提供到中频电路350。接下来,在中频电路350中,信号被通过缓冲放大器351提供到带通滤波器343。在带通滤波器343中,从信号中除去除了中频信号带宽以外的其他带宽的信号分量。得到信号通过AGC电路352被转换成大体上恒定的增益信号,然后被通过缓冲放大器353提供给解调器360。接下来,在解调器360中,信号被通过缓冲放大器361提供给混频器362I和362Q,接着与中频PLL电路344提供的频率信号组合从而被解调制成I和Q频道的信号分量。在这种解调之前,被提供给混频器362I的频率信号的相位在相位移位器364中被移位90°,从而将信号解调到彼此相对的正交调制的I和Q频道信号分量。最后,I和Q频道的信号被分别提供给带通滤波器345I和345Q,从而除去除了I和Q频道信号以外的信号分量。得到的信号被提供给ADC346I和346Q,从而被转换成数字数据。从而,获得I和Q频道的接收信号。
由于通信装置包括在上述实施例中描述的微谐振器作为高频滤波器302,基于实施例中描述的作用,微谐振器的频率特性是不易于因在谐振器元件F之中产生的相互干扰的影响而恶化。从而,提供该微谐振器能够保证希望的频率特性。
尽管在实施例中所描述的微谐振器被应用到图33的通信装置中的高频滤波器302,本发明并不仅限于此。例如,微谐振器可以被应用到由带通滤波器312I和312Q而非高频滤波器302所代表的一系列带通滤波器。在这种情况中也能保证所希望的频率特性。
尽管基于多个实施例已经描述了微谐振器和其制造方法,但本发明并不仅局限于这些实施例。微谐振器的结构和微谐振器制造方法的步骤可以自由地修改,只要能够得到与这些实施例相同的优点就可以。
另外,尽管在实施例中,微谐振器及其制造方法是作为高频滤波器的应用进行描述,但本发明并不仅限于此。根据实施例的微谐振器及其制造方法也能被应用到除了高频滤波器以外的电子装置。此外,尽管在实施例中,已经描述了微谐振器及其制造方法应用到如蜂窝式电话的通信装置为代表的电子设备中,但本发明并不仅限于此。根据本发明的微谐振器及其制造方法也能被应用到除了通信装置以外的电子设备。在任一情况中,也能够得到与这些实施例相同的优点。
应该理解,对本领域的技术人员来说,根据设计的需要和其他因素,可以在所附权利要求或其等效范围之内进行各种改变、组合、变形和修改。

Claims (12)

1.一种微谐振器,具有设置在基底上多列上的多个谐振器元件,每个谐振器元件具有输入电极、输出电极、和在一特定方向上延伸的膜片,并且每个都通过特定频率的信号,所述多个谐振器元件以每两列为一组形成多个组,并包括:
设置在每组中的第一列上的多个第一谐振器元件,所述多个第一谐振器元件具有第一相位;及
设置在每组中的第二列上的多个第二谐振器元件,所述多个第二谐振器元件具有与第一相位相反的第二相位。
2.根据权利要求1的微谐振器,其中:
输入电极和输出电极以在与其中膜片延伸的方向正交的方向上延伸的方式在每个谐振器元件中相互并列;及
在第一列上并列的输入和输出电极之间的位置关系与在第二列上并列的输入和输出电极之间的位置关系相反。
3.根据权利要求1的微谐振器,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件设置为,使得在其中膜片延伸的方向上所述多个第一谐振器元件的位置相对所述多个第二谐振器元件的位置偏移。
4.根据权利要求3的微谐振器,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件设置为交错方式。
5.根据权利要求1的微谐振器,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件设置为在与膜片延伸的方向垂直的方向上彼此相邻。
6.一种制造微谐振器的方法,该微谐振器包括设置在基底多列上的多个谐振器元件,每个谐振器元件都具有输入电极、输出电极和在一特定方向上延伸的膜片,并且每个都通过特定频率的信号,所述多个谐振器元件以每两列为一组形成多个组,该方法包括形成多个谐振器元件的步骤,该步骤包括:
形成构成多个谐振器元件一部分的多个第一谐振器元件,使得第一谐振器元件设置在位于在每组中的第一列上,并且具有第一相位;及
形成构成多个谐振器元件其他部分的多个第二谐振器元件,使得第二谐振器元件设置在位于每组中的第二列上,并且具有与第一相位相反的第二相位。
7.根据权利要求6的制造微谐振器的方法,其中:
在每个谐振器元件中形成输入电极和输出电极,使得输入和输出电极相互并列并在与膜片延伸方向正交的方向上延伸;及
在第一列上并列的输入和输出电极之间的位置关系与第二列上并列的输入和输出电极之间的位置关系相反。
8.根据权利要求6的制造微谐振器的方法,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件形成为,使得在膜片延伸的方向上所述多个第一谐振器元件的位置相对所述多个第二谐振器元件的位置偏移。
9.根据权利要求8的制造微谐振器的方法,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件设置为交错的方式。
10.根据权利要求6的制造微谐振器的方法,其中多个第一谐振器元件和多个第二谐振器元件形成为,使得第一和第二谐振器元件在与膜片延伸方向垂直的方向上彼此相邻。
11.根据权利要求6的制造微谐振器的方法,其中形成多个谐振器元件的步骤包括:
在基底上形成输入电极和输出电极;
形成覆盖输入电极和输出电极的牺牲薄膜;
在牺牲薄膜上形成膜片;及
选择地除去牺牲薄膜,从而形成具有输入电极、输出电极和膜片的谐振器元件。
12.一种电子设备,包括设置在基底多列上的多个谐振器元件,每个谐振器元件都具有输入电极、输出电极和在一特定方向上延伸的膜片,并且每个都通过特定频率的信号,所述多个谐振器元件以每两列为一组形成多个组,多个谐振器元件包括:
设置在位于每组中的第一列上的多个第一谐振器元件,其具有第一相位;及
设置在位于每组中的第二列的多个第二谐振器元件,其具有与第一相位相反相位的第二相位。
CNB2005100034615A 2004-10-07 2005-10-08 微谐振器及其制造方法,及电子设备 Expired - Fee Related CN100514746C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP294891/04 2004-10-07
JP2004294891A JP4609027B2 (ja) 2004-10-07 2004-10-07 微小共振器およびその製造方法、ならびに電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1822428A CN1822428A (zh) 2006-08-23
CN100514746C true CN100514746C (zh) 2009-07-15

Family

ID=36378408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100034615A Expired - Fee Related CN100514746C (zh) 2004-10-07 2005-10-08 微谐振器及其制造方法,及电子设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7286027B2 (zh)
JP (1) JP4609027B2 (zh)
KR (1) KR101074562B1 (zh)
CN (1) CN100514746C (zh)
TW (1) TWI279940B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106714928A (zh) * 2014-05-15 2017-05-24 Ufi过滤股份公司 过滤器组

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4206904B2 (ja) * 2003-11-06 2009-01-14 ソニー株式会社 Mems共振器
JP4586404B2 (ja) * 2004-04-28 2010-11-24 ソニー株式会社 フィルタ装置及び送受信機
JP4581658B2 (ja) * 2004-12-01 2010-11-17 ソニー株式会社 微小共振器、周波数フィルタ及び通信装置
JP4972350B2 (ja) * 2006-06-30 2012-07-11 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US7973861B2 (en) * 2007-04-19 2011-07-05 Newport Media, Inc. Universal tuner for mobile TV
WO2011148630A1 (ja) 2010-05-26 2011-12-01 パナソニック株式会社 Mems共振器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6478512A (en) * 1987-09-21 1989-03-24 Canon Kk Piezoelectric signal coupler
US5698928A (en) * 1995-08-17 1997-12-16 Motorola, Inc. Thin film piezoelectric arrays with enhanced coupling and fabrication methods
JP2001082964A (ja) 1999-07-12 2001-03-30 Murata Mfg Co Ltd 共振素子
JP2001102885A (ja) 1999-09-30 2001-04-13 Kyocera Corp 圧電共振子の製造方法
DE10013424A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Bosch Gmbh Robert Filter für elektrische Signale
US6486751B1 (en) * 2000-09-26 2002-11-26 Agere Systems Inc. Increased bandwidth thin film resonator having a columnar structure
JP4168757B2 (ja) * 2002-02-01 2008-10-22 松下電器産業株式会社 フィルタ
US20030222732A1 (en) * 2002-05-29 2003-12-04 Superconductor Technologies, Inc. Narrow-band filters with zig-zag hairpin resonator
WO2004053431A2 (en) * 2002-12-10 2004-06-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Transducer and electronic device
US7227432B2 (en) * 2005-06-30 2007-06-05 Robert Bosch Gmbh MEMS resonator array structure and method of operating and using same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106714928A (zh) * 2014-05-15 2017-05-24 Ufi过滤股份公司 过滤器组

Also Published As

Publication number Publication date
US20060103491A1 (en) 2006-05-18
KR20060052057A (ko) 2006-05-19
CN1822428A (zh) 2006-08-23
KR101074562B1 (ko) 2011-10-17
JP2006109229A (ja) 2006-04-20
US7286027B2 (en) 2007-10-23
JP4609027B2 (ja) 2011-01-12
TWI279940B (en) 2007-04-21
TW200629638A (en) 2006-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100514746C (zh) 微谐振器及其制造方法,及电子设备
CA2344737C (en) Encapsulated mems band-pass filter for integrated circuits and method of fabrication thereof
TWI309107B (en) Micro-resonator, frequency filter and communication apparatus
US8264291B2 (en) Resonator and a method of manufacturing the same, and oscillator and electronic apparatus including the same
CN1977453B (zh) 滤波器和发射机-接收机
WO2005004326A1 (ja) Mems型振動子とその製造方法、フィルタ、並びに通信装置
US7352254B2 (en) Micro-oscillator, semiconductor device and communication apparatus
JP2007276089A (ja) 電気機械素子とその製造方法、並びに共振器とその製造方法
US7463105B2 (en) Microresonator, band-pass filter, semiconductor device, and communication apparatus
US7489212B2 (en) Microresonator, band-pass filter, semiconductor device, and communication apparatus
US7420439B2 (en) Micro-resonator, band-pass filter, semiconductor device and communication apparatus
JP2008236386A (ja) 電気機械素子とその製造方法、並びに共振器
KR101136922B1 (ko) 미소 공진기 및 통신장치
JP4040475B2 (ja) マイクロメカニカルフィルタ及び携帯型情報端末
JP4736735B2 (ja) 静電容量型共振素子、静電容量型共振素子の製造方法および通信装置
JP2007142533A (ja) 静電容量型共振素子、静電容量型共振素子の製造方法および通信装置
JP4635619B2 (ja) 微小共振器及び通信装置
JP2008012631A (ja) 電気機械素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090715

Termination date: 20151008

EXPY Termination of patent right or utility model