CN101194421B - 低电压mems振荡器 - Google Patents

低电压mems振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN101194421B
CN101194421B CN2006800201324A CN200680020132A CN101194421B CN 101194421 B CN101194421 B CN 101194421B CN 2006800201324 A CN2006800201324 A CN 2006800201324A CN 200680020132 A CN200680020132 A CN 200680020132A CN 101194421 B CN101194421 B CN 101194421B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing element
oscillation signal
substrate
electronic installation
electric oscillation
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.)
Active
Application number
CN2006800201324A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101194421A (zh
Inventor
让-克洛德·西克斯
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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 Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101194421A publication Critical patent/CN101194421A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101194421B publication Critical patent/CN101194421B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/02259—Driving or detection means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/2447—Beam resonators
    • H03H9/2457—Clamped-free beam resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
    • H03H2009/02488—Vibration modes
    • H03H2009/02511—Vertical, i.e. perpendicular to the substrate plane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

基于微机电系统(MEMS)描述了用于产生电振荡信号的电子装置。电子装置典型地包括衬底(104)、相对衬底(104)可运动的可运动元件(102)以及致动装置和传感器。致动装置用于引起可运动元件(102)的振动并包括两个感应元件，第一感应元件配置为固定在衬底(104)上而第二感应元件配置为固定在可运动元件(102)上。使用传感器感测可运动元件(102)引起的振动并将其转换成电振荡信号。可以将信号放大并且用来至少部分地驱动致动装置，使得可以获得在稳定谐振频率处并具有固定振幅的振荡信号。将不同的器件高度集成在芯片上。

Description

低电压MEMS振荡器
技术领域
本发明涉及微电子领域，特别地涉及振荡器。更具体地，本发明涉及用于基于微机电系统(MEMS)产生电振荡信号的方法和系统。
背景技术
在电子应用的广泛领域中，例如微处理器和微控制器应用、通信应用等等，使用石英晶体振荡器来产生具有或多或少精度值的基准频率。典型地，石英晶体振荡器具有高品质因子并且非常稳定。然而，它们的缺点是大体积元件，导致难以将它们集成到半导体衬底中。换句话说，石英晶体振荡器不是很好的适用于高度集成的半导体解决方案。
已经做出了不同尝试来设计能集成到诸如半导体衬底之类的衬底中的振荡器、谐振器或类似的电子组件。几种设计包括基于静电效应的系统，这需要不易于与现代IC技术兼容的相对较高的电压。不同的设计包括基于也称为MEMS的微机电系统的振荡器或类似电子组件。微机电系统典型地是将机械或水力功能和电子功能相结合的微电子系统。其典型应用是嵌入在半导体芯片中的光开关、可调激光器、传感器、阀、齿轮、镜子和致动装置。已经有报道MEMS作为电子滤波器或电子开关的特殊应用。US专利申请2003/0030527描述了MEMS装置作为电子滤波器的应用。文献描述了使用铁磁材料把电能转换为磁能并进一步转换成机械能来增加和在静电定律下工作的滤波器相比的高频灵敏度的电滤波器。因此，制造这样的MEMS器件要求使用至少一种铁磁材料，而这是非标准的，并且提供和标准半导体处理技术极少的兼容性。
发明内容
本发明的目的是提供用于电子装置的改进振荡电子组件的制造和操作方法以及设备。制造和操作方法以及设备基于微机电系统。通过根据本发明的方法和装置完成上述目标。
本发明涉及基于微机电系统产生电振荡信号的电子装置，电子装置包括衬底、致动装置、相对衬底可运动的可运动元件以及传感器，致动装置适用于引起可运动元件的运动而传感器将可运动元件的运动转换成电振荡信号，其中致动装置包括第一感应元件和至少一个第二感应元件，第一感应元件固定在衬底上而第二感应元件固定在可运动元件上。本发明的优点是可以将用于产生电振荡信号的电子装置集成到半导体衬底中，例如硅衬底，从而提供高度集成解决方案或换句话说具有片上集成功能的装置。用于产生电振荡信号的电子装置的优点是容易使用标准半导体处理技术来集成。后者获得了用于产生振荡的电子装置的更简单、更低成本的实现。所述装置的另一优点是只要求低电压。所述装置还有一个优点是通过选择膜片性质可以确定所产生的振荡频率的选择。还有一个优点是电子装置不包括特殊的材料，比如铁电材料。
电子装置的传感器可以包括固定在可运动元件上的磁场诱导感应元件和用于在磁场诱导感应元件中提供DC电流的DC电流源。
电子装置的传感器可以包括固定在衬底上的磁场感测感应元件，用于把作用于衬底上的变化磁力转换成电振荡信号。电子装置的优点是所述装置的传感器是高度易集成的并可以用标准半导体处理技术制作。传感器还可以包括霍尔传感器或者磁致伸缩元件。
第一感应元件和至少一个第二感应元件可以是彼此电连接的。把第一感应元件和至少一个第二感应元件相连接可以允许向这些感应元件提供相同的交变电流信号。后者的优点是可以获得第一感应元件和至少一个第二感应元件之间的优化相互作用力，因为没有出现相位差。
电子装置还可以包括电子放大电路，适用于从传感器接收电振荡信号并向致动装置提供放大的电振荡信号。电子装置的优点是可以获得具有固定振幅的谐振振荡信号，其可以容易地被用作基准信号。电子放大电路可以适用于接收DC电流信号作为放大器的增益输入信号。这有利地允许容易地控制电子装置的增益。
所述装置可以包括向第一感应元件和第二感应元件提供交变电流的交变电流源。所述装置的优点是可以重复使用所产生的谐振振荡信号的一部分。本发明的优点是可以使用低电压来致动。
所述感应元件中的每一个或选定的一组可以是电磁线圈。优点是可以用标准半导体处理技术来实现电磁线圈。本发明实施例的优点是没有像很多现有技术系统那样要求先进IC技术的高电压，也就是不需要20V到40V的电压，而是本发明可以在低电压下使用，也就是像5V那么低，像3V那么低甚至像1V那么低。当系统使用电流时，供电电压可以尽可能低，只要在低阻抗元件下可以产生电流并因此可以实现放大器。通过用基于振荡器的电流来避免在芯片上对很高电压的需要来得到后者。按照这种方式，可以避免需要用于产生这些高压的附加电路。
感应元件可以在衬底的平面内实现。这可以得到非常高效的装置。
所述装置可以包括用来把电振荡信号保持在固定幅度的相移和电平控制装置。优点是所述装置可以用来产生基准振荡频率。
可以将微机电系统设置在封闭腔中。封闭腔可以是封闭真空腔。封闭腔可以包括覆盖衬底，并且可以包括用来封闭腔体的密封元件。本发明实施例的优点是可以获得所述装置的高品质因子。
可运动元件可以是膜片。选择膜片特性可以允许选择谐振频率。
本发明还涉及基于衬底上的微机电系统产生电振荡信号的方法，所述方法包括在固定在衬底上的第一感应元件和固定在可运动元件上的至少一个第二感应元件中提供交变电流以引起可运动元件的振动，将可运动元件的振动转换成衬底上的交变磁力，以及将衬底上的交变磁力转换成电振荡信号。
对交变磁力进行转换可以包括用磁场感测感应元件来感测交变磁力。
对振动进行转换可以包括提供经过在可运动元件上设置的磁场诱导感应元件的DC电流。
所述方法还可以包括放大电振荡信号和向第一感应元件和至少一个第二感应元件提供放大的电振荡信号。可以使用DC电流控制电振荡信号的放大。
所述方法还可以包括把电振荡信号保持在固定的幅度。可以优选地使用如在本发明实施例中描述的用于产生电振荡信号的电子装置作为低压基准振荡器。
本发明还有一个优点是用于产生电振荡信号的电子装置允许小型化。从而本发明实施例的优点是用于产生电振荡信号的电子装置的尺寸很小。用于产生电振荡信号的电子装置的尺寸可以在所有方向限制在几百毫米以内。
本发明的优点是可以在其中可以使用集成系统中的振荡器的几乎所有系统中使用根据本发明的用于产生电振荡信号的电子装置。有益地，可以在使用基准频率的所有应用中使用产生电振荡信号的电子装置，其中需要基准频率具有或多或少的精度值。
在所附独立和从属权利要求中展示了本发明的特殊的和优选的方面。在适当的情况下，可以把从属权利要求中的特征和独立权利要求中的特征以及其它从属权利要求中的特征相结合，所述结合并不仅限于权利要求中列举的那些。
尽管在该领域中存在器件持续的改进、变化和演化，但是确信本发明的原理表示实质的新的和新颖的改进，包括与现有实践的背离，从而提供这种性质的更有效、稳定和可靠的装置。
本发明的教益允许用于产生电振荡信号(例如，基准电振荡信号)的改进方法和设备的设计，如可以在例如通信应用、微计算机等中使用。
根据结合作为示例示出了本发明原理的附图的以下详细描述，本发明的这些和其他特征、特点和优势将变得显而易见。该描述仅用于示例目的，而并不限制本发明的范围。以下引用的参考图指的是参考附图。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的包括由一组感应元件致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的侧视图；
图2是根据本发明第一实施例的包括由一组电磁线圈致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的侧视图；
图3是如图2所示包括由一组电磁线圈致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的X-Z截面图；
图4是根据本发明示范性实施例的包括由一组电磁线圈致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的第一可能布局；
图5是根据本发明另一示范性实施例的包括由一组电磁线圈致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的第二可能布局；
图6a是如图5所示的产生电振荡信号的电子装置的布局沿A-A’线的截面图；
图6b是如图5所示的产生电振荡信号的电子装置的布局沿B-B’线的截面图；
图6c是如图5所示的产生电振荡信号的电子装置的布局沿C-C’线的截面图；
图7a是包括如图5所示的产生电振荡信号的电子装置的第一电磁线圈和第四电磁线圈的第一材料层布局；
图7b是包括如图5所示的产生电振荡信号的电子装置的第二电磁线圈和第三电磁线圈的第二材料层布局；
图8是根据本发明第二实施例的包括由装在腔中的一组感应元件致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的截面图；
图9是根据本发明第二实施例的包括由装在腔中的一组感应元件致动的MEMS的产生电振荡信号的电子装置的截面图；
图10是根据本发明第三实施例的包括MEMS的产生电振荡信号的电子装置的截面图，其中提供了频率谐振回路；
在不同附图中，同样的附图标记表示同样或类似元件。
具体实施方式
将参考具体实施例和特定附图描述本发明，但是本发明不局限于此，而是由权利要求来限制。不应该将权利要求中的任何参考符号解释为限制范围。附图只是示意性的并且是非限制性的。在附图中，为了说明的目的将一些元件的尺寸进行夸大，并且不是按比例绘制。在本说明书和权利要求中使用术语“包括”时，并不排除其他元件或步骤的存在。单数元件也可以包括多个元件，除非另有说明。
另外，在描述和权利要求中的术语第一、第二和第三等用于区分类似的元件，并且不一定是用于描述有顺序的或按时间顺序的。应该理解的是，这样使用的术语在适当的环境下是可互换的，并且这里描述的本发明的实施例能够以除了这里所述或所示的其他顺序操作。
此外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上方和下方等是用于描述性目的，并且不一定是描述相对位置。应该理解的是这样使用的术语在适当的环境下是可互换的，并且这里描述的本发明的实施例可以按照除了这里所述或所示之外的其他朝向来操作。
在本发明的实施例中，术语“衬底”可以包括任何可以使用的一种或多种基底材料，或其上可以形成装置、电路或外延层的材料。在其它可选实施例中，该“衬底”可以包括半导体衬底，例如掺杂硅、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化铟(InP)、锗(Ge)，或锗硅(SiGe)衬底。例如，“衬底”可以包括除了半导体衬底部分以外的绝缘层，如SiO2或Si3N4层。从而，术语衬底还包括玻璃基硅、兰宝石基硅衬底。术语“衬底”从而用来一般地定义用在感兴趣的层或部分下的层的元素。同样，“衬底”可以是其上形成层的任何的其它基底，例如玻璃或金属层。
在第一实施例中，本发明涉及基于也称为MEMS的微机电系统来产生电振荡信号的电子装置和方法。所述装置使用可运动元件，例如振动膜片，以及作为振荡频率发生器的致动装置和用于检测振荡频率并将其转换为电振荡信号的传感器。频率发生和优选地其频率检测都是基于一组两个感应元件，允许在与半导体处理技术完全的兼容性下制造该装置。虽然不限制使用专门的半导体处理技术，但是允许得到在很低电压下工作的系统的技术(例如MOS处理)是优选的。在优选的实施例中，标准半导体处理技术和尽可能少的外加步骤相结合来创建MEMS结构，例如利用仅仅单个外加步骤以释放可运动元件。
所述系统还可以包括反馈系统，从而可以在可运动元件主振荡频率处得到稳定谐振振荡。与现有技术系统相反，振荡器不需要包括使用与标准半导体处理技术很少兼容或不兼容的特殊材料，例如铁磁材料。现在将参考附图对装置的不同组件在更多细节上进行描述。在图1中可以看到用于产生电振荡信号的电子装置100的原理性表示。产生电振荡信号的电子装置100包括安装或形成在衬底104上以便可以相对于衬底104自由振动的可运动元件102。实际上，典型地不把可运动元件102从衬底104上完全断开，而是会具有到衬底的锚点，从机械上讲，可以看做是轴心点或旋转点。典型地，在致动装置区域和传感区域之间提供锚点。然而，可运动元件102的很大部分可以自由运动。可运动元件可以是平面结构，例如薄扁片或膜片。可运动元件102由允许可运动元件102振动的合适材料构成。因此，可以以任何类型的硬材料，例如金属、多晶硅、氮化物等，实现例如膜片的可运动元件102。如果例如使用铝或铜层作为可运动元件102，典型的厚度范围可以从1μm到10μm，虽然本发明不限制于此。可运动元件102具有主谐振频率，例如在膜片的情况下弹性模式(flexive mode)的主谐振频率。从而主谐振频率优选地和可运动元件102的弹性模式的主谐振频率相对应。
所述装置还包括用于在其主谐振频率产生膜片振动的致动装置。致动装置包括第一组感应元件，例如两个或更多电磁线圈。该组感应元件包括第一感应元件106，例如第一电磁线圈，以及至少一个第二感应元件108，例如第二电磁线圈。第一组感应元件可以包括一个第一感应元件106和一个第二感应元件108。在衬底104上提供第一感应元件106，例如是在衬底104上作为第一金属层实现的电磁线圈。从而第一感应元件106具有关于衬底104的固定位置，或者换句话说，固定在或形成在衬底104上。实现第二感应元件108以使得其相对于衬底104自由悬浮。它可以是例如作为第二金属层实现的电磁线圈。第二感应元件108机械上与例如膜片的可运动元件102耦合，或者换句话说固定在或集成在膜片102上。因此，第二感应元件108可以是构成膜片102的一部分，或者可以把它与例如膜片的可运动元件102相连接，例如作为单独的膜片上的外加物。可以在分离衬底上也可以在同一个衬底上制作两个感应元件106、108。为了低损耗，可以例如是电磁线圈的感应元件可以由金属制成。其典型例子是铝、银、金、铜，等等。优选地，基于例如不完全刻蚀(under-etching)技术，在同一衬底上制作两个感应元件106、108，因为这减少了需要的制造人力和制造成本。可以可选地用电导通孔110把第一感应元件106和第二感应元件108电气相连，以便第二感应元件108可以相对第一感应元件106自由振动。感应元件106、108实质上放置为一个在另一个上面从而在感应元件中提供电流导致感应元件之间互作用力的出现。通过在第一感应元件106和第二感应元件108两个中都提供交流电(AC电流)，感应元件106、108中产生变力，导致感应元件106、108相对于对方的相对运动，用来使例如膜片的可运动元件102运动或保持其运动。换句话说，致动装置包括至少两个感应元件，第一感应元件用来产生磁场，至少一个第二感应元件用来对该磁场作出反应，并作用为“发动机”来产生可运动元件102的振动。用流经第一和第二感应元件106、108的交流电，变化的力会推动感应元件互相远离并且电流变化会调制把感应元件推离的力。用这样的方法产生了可运动元件102的振动。尽管在原理上可以使用两个相似的交流电信号，把每个信号提供给感应元件106、108中的一个，但是优选地两个感应元件106、108电气相接以便可以用电导通孔110把相同的信号提供给两个感应元件106、108。后者提高两个感应元件之间的力耦合，因为在两个感应元件中的信号同相。因此，只在可运动元件102的主谐振频率(例如膜片的弹性模式的主谐振频率)处引起可运动元件102的振动。因此选择AC信号的频率和主谐振频率一样。用这种方法，膜片的频率不取决于电子电路而只取决于机械元件。于是，最大化和稳定系统的Q因子允许减少振荡阻尼。因此可以在真空(例如真空腔)中提供MEMS。用这种方法，例如膜片的可运动元件102作用为机械滤波器，从而得到具有高Q因子的装置。
为了产生电振荡信号，需要感测可运动元件102的机械运动，即振动。因此提供了用于感测可运动元件的振动频率的装置。因此，装置具有感测区(图1的左手边)和致动区(图1的右手边)。将用举例的方法描述包括第二组感应元件并允许感测可运动元件102的振动并提供对应的电振荡信号的传感器。示例性的传感器包括磁场诱导感应元件112，在本申请中也称为第三感应元件，在例如膜片的可运动元件102中实现。它还包括被提供来感测由磁场诱导感应元件112产生的磁场的感测元件。该感测元件可以是磁场感测感应元件114，在本申请中也称为第四感应元件。在本例子中在物理上位于第三感应元件112下面的半导体衬底104上或内提供磁场感测感应元件114。很清楚，虽然把磁场诱导感应元件112放在可运动元件102内或上并且把磁场感测感应元件114放在衬底104内，但是两个感应元件的位置可以交换。第三和第四感应元件112、114可以是例如电磁线圈。为了低损耗，这些元件可以由金属制成。其典型例子是铝、银、金、铜，等等。因为在例如膜片的可运动元件102上或内实现第三感应元件112，可运动元件102的振动会导致第三感应元件112的振动。从而第三感应元件112不具有相对于衬底104的固定位置。通过电流源(未示出)向磁场诱导感应元件提供DC电流。用第四感应元件114感测第三感应元件112的振动，因为对第三感应元件112提供了DC电流，在第四感应元件114中产生变化的磁场，也就是DC电流为第三感应元件112产生了固定磁场，该固定磁场由于振动而以接近和远离第四感应元件114的方式运动，从而导致了相对于衬底104的变化的磁场。流经第三感应元件的DC电流可以在若干mA的范围内，例如10mA。可以从总电路的供电电流提供DC电流。换句话说，为了节省从电源的额外DC电流驱动，可以从内置有该振荡器的系统中流经其他地方的电流得到DC电流。在特别的设计中，可以给第二感应元件108和第三感应元件112提供共同的供电点。当共同供电点是主供电点时，一般使用去耦电容器以在不同感应元件中产生正确的信号。可选地，共同供电点可以是放大器的电流源，其中需要去耦电容器对第三感应元件进行馈送。用这样的方法在第三感应元件中只提供第三感应元件中的DC信号，而在第一和第二感应元件中提供AC信号。第四感应元件114中产生的变化的磁场产生对应例如膜片的可运动元件102的主谐振频率的振荡电信号。用产生电振荡信号的电子装置可以得到的典型振荡频率位于RF范围。一般可以得到在例如具有几百kHz下限(如300kHz)并具有几MHz上限的范围内的频率，但是本发明不限于此。为了得到更高频率，一般需要更小的元件。这经常更难制作，更不灵活或更脆弱。可选地，高频生成也可以基于材料块(bulk)的振动。第三感应元件112和第四感应元件114可以在相同或不同衬底上制作。优选地，第三感应元件112和第四感应元件114用例如不完全刻蚀在相同衬底上制作，因为这减少制造难度和经济成本。
虽然上面把振动频率传感器描述为包括两个感应元件的组合，可以使用其它感测装置。和致动装置相对比，可以应用其它检测装置，只要它们基于衬底可集成检测装置。感应由磁场诱导感应元件产生的磁场可以用任何其它适合于感测磁场的装置执行，例如任何集成霍尔传感器，磁致伸缩元件，压电传感器，等等。虽然传感器也可以基于变化电容器，但是后者更不具优势，因为它有在较高电压(也就是例如在10V或更高)下工作的缺点。传感器中产生的电振荡信号可以用作给几个应用的输出信号。产生的电振荡信号一般很小，也就是在几微伏的数量级。可以把信号馈给放大器116来产生放大的电振荡信号。优选地，装置还包括反馈回路，以稳定产生的电振荡信号。用这种方法，不仅可以产生电振荡信号，还可以维持主谐振频率处的参考电振荡信号。
可以用广泛范围的方式实施本发明实施例。取决于所需要的精度和额外影响因子，例如可能的温度漂移和老化漂移，用于产生电振荡信号的电子装置的组件会用较稳定或较不稳定的材料制作。如果使用不稳定但是可预测的实现方式，则可以用数字集成电路中的可调系统(例如使用一组补偿表的锁相环)来对其进行补充。如已经讨论过的，衬底可以是适合在其上实现感应元件的任何类型的衬底，例如一但是不限于一半导体衬底。
优选地，感应元件106、108、112、114是电磁线圈。后者的优点是它允许获得低电压下工作的系统。优选地，电磁线圈是实质上定位于衬底平面内或平行于衬底的电磁螺旋形导体。从而电磁线圈的轴可以实质上和衬底平面正交。在“Design，Simulation and Applications ofInductors and transformers for Si RF IC’s”，Niknejad，Meyer，Kluwer Academic Press，2000一书中描述了可集成的感应器。在本发明的装置中，用两个扁平感应元件的致动非常有效并且可以用非常柔软的导线制作。它还有优点是，使用扁平感应元件，沿着感应元件的中轴执行致动和感测或检测，因为用这种方法可以得到去往或来自可运动元件的优化能量传输。使用电磁线圈允许使用标准半导体处理技术来制造感应元件。在图2和图3中表示了这样的使用电磁线圈的装置200。图2表示产生电振荡信号的电子装置的侧视图，而图3表示X-Z截面。作为膜片运动的致动装置的第一组感应元件于是包括两个电磁线圈，也就是第一电磁线圈206和第二电磁线圈208，其中的一个电磁线圈在另一个之上盘绕。第一电磁线圈206从外面(即外周)向中心点盘绕。于是用电导通孔110把第一电磁线圈206的中心点和从中心点向外向外围盘绕的第二电磁线圈208的中心点相连接。在原理上，这些线圈206、208可以在同一个或两个不同衬底上。作为膜片运动的传感器的第二组感应元件在本例子中包括至少一个电磁线圈，称为第三电磁线圈212。可选的，提供不和第三电磁线圈电气相连的第四电磁线圈214。电磁线圈212典型地是单圈线圈。在原理上，两个线圈212、214可以制作在同一个衬底或分离的衬底上。虽然可以在单独的处理步骤中制作第二组感应元件的线圈，但是它们也可以在和第一组感应元件的线圈生产一样的处理步骤中制作。
通过说明的方法，将提供一些用于产生电振荡信号的电子装置的示范性实施例，其中感应元件制作在同一衬底中或同一衬底上，本发明不限于此。在这些例子中，用不完全刻蚀技术来制作作为MEMS的一部分感应元件。图4和图5表示两个可用不完全刻蚀制造的电子装置的例子。虽然将针对电磁线圈描述结构，本发明的用于产生电振荡信号的电子装置不局限于此并且可以使用任何感应元件。
例如可以通过在衬底上提供特别结构，然后将衬底暴露于刻蚀剂浴中来实现不完全刻蚀。首先将在更多细节上描述用于绝缘层不完全刻蚀的一般过程。一般将刻蚀选择为对绝缘层材料的选择性刻蚀。为了去掉例如金属层下的绝缘层，首先用绝缘层和金属层覆盖衬底。在金属层顶部，提供钝化层来至少部分保护金属层不被刻蚀剂损坏，因为不能完全保障刻蚀的选择性。然后，通过使绝缘层和刻蚀剂相接触来发生不完全刻蚀。因为对于氧化物的不完全刻蚀而言，需要把绝缘层和刻蚀剂之间在水平方向上的初始允许的距离限制在例如3μm左右，为了得到不完全刻蚀的充分的品质，应当把要被不完全刻蚀的绝缘层的所有区域到没有被材料覆盖的区域的距离也限制到那个距离，例如对氧化物的不完全刻蚀而言是限制到3μm或更少。于是如果需要不完全刻蚀更宽的面积，需要在钝化层和金属中提供孔以允许刻蚀剂自由接触绝缘层。这些孔的尺寸一般取决于刻蚀剂的类型和要被不完全刻蚀的材料。例如对于在丁烯乙基乙二醇也称为BEG的浴中不完全刻蚀氧化物而言，典型地孔为至少2μm乘2μm。因此，孔是不完全刻蚀化学剂可以流动来溶解要被牺牲的氧化物层从而释放机械装置的惟一区域。在需要不完全刻蚀较宽区域的情况下可能通过孔把结构和刻蚀剂相接触，然后允许不完全刻蚀。
选择回到图4和图5所示的例子。在图4中表示了用于产生电振荡信号的电子装置的第一个例子，其中MEMS由不完全刻蚀形成。这里第一感应元件106和第四感应元件114不需要在同一个半导体处理步骤中制作，并且从而可以(虽然本发明不限于此)由不同材料制作并且可以位于相对于衬底的不同高度上。第二感应元件108和第三感应元件112也可以在不同半导体处理步骤中并由不同材料制作，虽然本发明不限于此。然而，优选地，第一和第四感应元件106、114在同一半导体处理步骤中由同样的第一材料制作，而第二和第三感应元件108、112在同一半导体处理步骤中由同样的第二材料制作。后者的优点是因为它减少了需要的半导体处理步骤数目并从而减少了装置复杂度、需要的努力和由此带来的制造成本。在图5的顶视图和图6a到图6c的截面图中表示了具有在仅仅两个不同层产生的四个感应元件的第二示例性电子装置。图7a和图7b分别表示其中制作了第一和第四感应元件106、114的第一材料的布局，以及其中制作了第二和第三感应元件108、112的第二材料的布局。用说明的方法表示在图5到图7b中所示的用于产生电振荡信号的示例性电子装置将会很清楚，并且很清楚本发明不限于此。图5所示的用于产生电振荡信号的电子装置300包括第一感应元件106，在本例子中是由第一材料的3圈1微米厚层构成的电磁线圈，以及第二感应元件108，在本例子中是由第二材料的3微米厚层构成的电磁线圈。在感应元件之间，提供了绝缘层(从图5到图7b中未示出)，在本例子中是0.5微米厚的氧化硅。在不完全刻蚀期间牺牲绝缘层，得到不包括固体材料的刻蚀空间302。除了绝缘层以外，在第一感应元件106和第二感应元件108之间提供了导电通孔，以便感应元件106、108电气上互相连接。在本例子中，第三感应元件112，作为感测元件的一部分，是在和第二感应元件108同一层制作的作为单圈实现的电磁线圈，在本例子中是第二材料的3微米厚层，而第四感应元件114也作为感测元件的一部分，被实现为在和第一感应元件106同一层中制作的具有若干圈的电磁线圈，在本例子中是第一材料的1微米厚层。从而第一感应元件106和第四感应元件114具有同样的厚度，而第二感应元件108和第三感应元件112具有同样的厚度。第一材料和第二材料可以是相同的材料或不同的材料。这些材料可以是低损耗金属，例如铝、金、银、铜，等等。在第二感应元件108和第三感应元件112的顶部，可以提供例如氮化物层的钝化层304，在本例子中它是1.5μm厚的氮化物层，并在不完全刻蚀期间用作第二和第三感应元件的保护层。有益地，一方面可以在第一和第四感应元件之间提供例如氮化物的额外薄保护层，另一方面被不完全刻蚀的绝缘层是氧化物在本例子中也就是氧化硅。后者允许在不完全刻蚀期间保护第一和第四感应元件。在图5可以看到在钝化层和第二和第三电磁线圈中提供了接触孔306来允许在第二和第三电磁线圈的广大区域对绝缘层进行不完全刻蚀。提供孔以便可以实现电磁线圈之间绝缘层充分的移除。这个示例性例子的优点是可以使用相同的(一个或多个)半导体处理步骤来实现第一感应元件和第四电磁感应元件的生产。后者可以用例如沉积导电材料然后接着用掩模刻蚀来制作，以便形成例如电磁线圈的感应元件。可选的，也可以通过在衬底中创建具有适合于电磁线圈的形状的模具并用导电材料填充模具来制作感应元件。也可以使用相同的(一个或多个)半导体处理步骤来实现第二感应元件和第三感应元件的生产。后者例如可以通过提供一层导电材料并刻蚀感应元件的正确形状来实现。另外可以用相同的(一个或多个)半导体处理步骤来实现第二感应元件下和第三感应元件下氧化物的不完全刻蚀。不完全刻蚀允许释放第二和第三感应元件。在图6a中，表示了图5沿A-A’线的截面图。截面表示由刻蚀空间302分隔开的不同电磁线圈106、108、112、114的相对位置。另外，表示了钝化层304和接触孔306。在图6b中，表示了图5沿B-B’线的截面图，说明了在传感器输出附近在第四感应元件114处形成的不同组件。在图6c中，表示了图5沿C-C’线的截面图，说明了在第二和第三感应元件之间过渡区附近的不同组件。得到的图5所示的结构具有约60μm长和2乘15μm宽的振动膜片。图7a表示第一材料的布局，其中制作了第一感应元件106和第四感应元件114。图7b表示第二材料的布局，其中制作了第二感应元件108和第三感应元件112。制造本发明电路所需的半导体处理技术优选地可以是标准半导体处理技术。另外，图5中示出了在第三感应元件112和第二感应元件108之间的公共输入连接点308，并且指出了第三感应元件112的第二输出点310。另外，指出了传感器312的输出点，也就是第四感应元件114的输出点。电通孔314关闭第四感应元件114。另外在输入点316，向第一感应元件106提供初始AC信号。在根据本发明的装置中可以提供额外层，例如用来在硅晶片上焊接帽子的准备层，例如用于产生腔和用于电连接。如果例如使用铝作为金属层，可以提供镍金层作为准备层。
在第二实施例中，本发明涉及如任何前面实施例中描述的电子装置，其中把用于产生电振荡信号的电子装置的MEMS组件放置在腔中。腔优选地是真空腔，但是本发明不限于此。腔也可以用气体填充。把MEMS放在腔中，优选地放在真空腔中，以便可运动元件102可以漂浮在真空中，允许可运动元件102的自由振动以得到振荡频率生成的非常高的品质因子Q。在真空中Q因子可以是例如在100到1000之间。真空度不是很关键，因为它只影响膜片的机械Q，也就是低真空仅仅导致阻尼效应。如果真空度更低，将需要更多能量来保持振荡，从而要求在致动装置和装置的膜片之间的更多耦合。于是膜片更少“自由”振荡在其主谐振频率上。一个可以得到的真空度例子是例如10-2毫巴，但是本发明不限于此。如果把MEMS放在具有足够高真空的真空腔中，会出现基本无阻尼的振动。在Koninklijke Philips Electronics N.V.的国际专利申请WO03/079439中给出了如何使用焊块形成的密封环在例如两个硅层之间产生半导体衬底腔的例子的详细描述。在真空炉中实现焊块形成的环的实现回流允许得到真空腔，在本发明优选实施例中，可以用硅衬底来产生腔。在图8中表示了具有结合在用覆盖衬底404封闭的封闭腔402中的MEMS结构的，用于产生电振荡信号的电子装置400的一部分的例子。图中示出了MEMS结构的一些典型元件，其被结合在由衬底104、覆盖衬底404和例如由焊块形成的密封环的密封元件406形成的腔402中。焊块可以用任何合适材料制作，例如锡。腔的典型高度H可以是例如20μm，但是本发明不限于此。覆盖衬底404可以由例如不具有比封闭腔更多功能的覆盖材料制作，或者覆盖衬底404可以有附加功能，也就是它可以例如是位于腔顶部的有源集成电路。例如，可以把用在电子装置中的放大器电路集成在覆盖衬底404中。用这种方法，可以把用于产生电振荡信号的电子装置的所有功能组件集成在具有有限尺寸的装置中，从而例如把装置在Z方向的厚度限制在几百微米。因为系统的机械部分典型地可以在120μm×60μm的尺寸，在X-Y平面的尺寸也受到严格限制，从而得到真正的微结构。
在第三实施例中，本发明涉及如任何前面实施例中描述的电子装置，其中还提供了反馈回路。用这种方法，将创建用于产生电振荡信号的稳定电子装置500，如图10所示，来提供具有固定幅度的电振荡信号。系统可以有益地用作基准振荡器。通过把传感器输出信号，也就是例如某些实施例中由磁场感测感应元件114产生的信号，馈给也称为放大电路的电子电路502来放大信号，并且通过把放大的信号反馈给致动装置的第一和第二感应元件来得到后者。通过用于放大的电子电路502的正确设计，也就是通过调节相位和增益，获得用于产生电振荡信号的稳定的电子装置500，从而将信号保持在固定幅度。在稳定的振动模式中，第二感应元件108将不会运动太多，而感测部分附近的可运动膜片将经历显著的运动，因为膜片本身振荡并且在每一个周期只损耗少量能量，从而致动装置只用于补偿这些损耗。该显著运动是通过感测方附近的那部分可运动元件102振动的高Q因子引起的。期待的是获得符合例如膜片的那部分可运动元件102的Q因子的振幅比。然而，将选择受限的振动幅度，使得膜片不会碰到衬底。放大电路将输出信号相对于输入信号来定相，以得到最大的增益。典型地，因此引入了依赖于几个机械和/或机电因子的相移。类似地，调节所述增益以在不会过驱动的情况下驱动致动装置驱动以维持振荡。从而，开始振荡(即启动时)的增益比当系统处于稳定操作时更高。所述电子放大电路502因此可以是允许信号的放大从而可以确保相位和增益调节的任意电路。这种电路可以基于诸如场效应晶体管(FET)之类的单极晶体管，也可以是诸如MOS、PHEMT、双极型结型晶体管(BJT)或异质结双极型晶体管(HBT)之类的其他类型的晶体管。电路502因此对较小的读出电压即电振荡信号进行放大，以便产生放大的电振荡信号，作为馈送给第一对感应元件(即第一感应元件106和第二感应元件108)的交流电流(AC电流)。通过提供如本实施例中所述的反馈回路，创建了用于产生电振荡信号的电子装置，所述电子装置在例如膜片的可运动元件102的主谐振频率处谐振。可运动膜片的主谐振频率因此设定了所述装置的频率。振荡将在较高的回路增益处是最佳的，从而全部元件(即放大电路)、致动器和传感器提供最大增益。按照这种方式，所述设备将最佳地维持膜片弹性模式的主谐振频率的振荡。可选地，如果所述传感器包括如图10所示的磁场诱导感应元件112，可以使用提供给磁场诱导感应元件112的DC电流用于控制回路增益。因此，可以使用所述DC信号作为用于放大的电子电路502的增益信号，或者换句话说，可以利用通过第三感应元件112提供的DC电流来调节放大器增益。按照这种方式，获得了与用于放大的电子电路502的功耗的直接联系，从而获得了对于较高DC电流的较高回路增益。另外可以从用于放大的电路电源重复使用在第三感应元件中提供的DC电流。因此，流经感应元件112的DC电流可以被选择为独立于用于放大的电子电路的电源电流，从而DC输入被连接到接地的限流电阻，或者DC电流可以被重复使用以便对用于放大的电子电路502馈电，从而DC输入被连接作为用于放大的电子电路502的供电电流，并且去耦电容被提供在致动装置输入点和地之间。在后一种情况下，因为重复使用电流，将消耗更少的电流，但是需要更强的去耦电容器。在启动振动之后，预期需要额外地提供给感应元件106、108以维持振动的所需AC电流非常低，因为只需要补偿由于可运动元件102的振动阻尼导致的损耗以及由于用于感测的第四感应元件窃取的一些能量导致的损耗。优选地，由传感器的输出信号馈送的电路502可以是非常高输入阻抗的放大器。通过第一和第二感应元件馈送的AC电流可以是较小的，例如约100μA。
具体地，用于产生本发明特定实施例的电振荡信号的电子装置在放置在无源集成硅衬底(PICS)上是有用的。典型地，产生了这样的单个低成本硅管芯，其不仅承载全部无源部件，而且还承载了它们之间的互连图案。由于MEMS结构容易集成到诸如硅之类的半导体衬底上，可以有利地执行用于产生电振荡信号的电子装置与PICS的结合。换句话说，可以使用本发明的实施例有利地实现将基准振荡器功能集成在硅基系统封装中。按照这种方式，例如可以将总比率功能集成到单独的硅基封装中。另外，通过基于有源功能混合以不同技术实现的几种管芯，可以有利地实现BAW滤波器、MEMS等。
对于本领域普通技术人员，用于完成实现本发明的产生电振荡信号的电子装置的目的的其他结构是显而易见的。
应该理解的是，尽管针对根据本发明的装置讨论了优选实施例、具体的构造、结构和材料，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种形式和细节上的变化和修改。例如，尽管在上述实施例中，给出了用于产生电振荡信号的具体备选装置的描述，本发明还涉及基于具有感应元件操作的致动装置的MEMS产生电振荡信号的方法。所述方法一般包括以下步骤：致动可运动元件，使得引入可运动元件的振动，从而通过高度集成的致动装置执行所述致动。例如，后者可以通过使用一组两个感应元件来实现，一个感应元件(例如第一感应元件)在装置的衬底中引入或者固定到衬底上，一个感应元件(例如第二感应元件)在可以相对于衬底运动的可运动元件中引入或固定到可运动元件。这些感应元件可以是电磁线圈。可以将这些感应元件设置在彼此上面。通过在这些感应元件中提供交流电，可以在感应元件之间产生变化的交变力，导致可运动元件的振动，或者至少可运动元件的可运动部分的振动。因此，例如可以通过在所述两个感应元件的组中提供交流电来执行致动。然后将可运动元件的运动(即振动)转换为所述衬底上(即相对于所述衬底)的交变磁力。例如，可以通过提供通过感应元件(例如，在可运动元件的可运动部分上引入的或固定到其上的第三感应元件)的DC电流来执行所述转换。后者允许产生相对于可运动元件的固定的磁力，以及在振动时相对于衬底变化的磁力。然后测量衬底上变化的或交变的磁力，并且将其转换为交流电信号，所述交流电信号可以是所产生的电振荡信号。可以使用感应元件(例如，第四感应元件)来进行所述转换，尽管也可以使用提供衬底中的较高集成度的其他装置。可以直接使用或者首先放大所产生的电振荡信号，所述电振荡信号在可以由第三和第四感应元件组成的传感器装置的输出点处获得。可选地，可以在适合的电子电路(例如，放大器)中放大所产生的电振荡信号，并且可以将放大的所产生的电信号至少部分地用于致动所述可运动元件。例如，可以通过向致动装置的感应元件馈送放大的所产生的电振荡信号来执行后者。从而可以控制在放大期间获得的增益和相位以便产生具有固定振幅的电振荡信号。可以通过馈送DC信号作为在适合的电路(例如放大器)中的增益控制信号来至少部分地确定放大的所产生的电振荡信号的增益，所述DC是在第三感应元件中用来在变化的磁力中转换可运动元件的运动的信号。有利地，可以使用用于产生在本发明实施例中所述的电振荡信号的电子装置来执行上述方法。

Claims (17)

1.一种电子装置(100，200，300，400，500)，用于基于微机电系统产生电振荡信号，所述电子装置包括衬底(104)，致动装置，相对于所述衬底(104)可运动的可运动元件(102)以及传感器，
所述致动装置适用于引起所述可运动元件(102)的运动，而所述传感器适用于将所述可运动元件(102)的运动转换成电振荡信号，
其中所述致动装置包括第一感应元件(106)和至少一个第二感应元件(108)，所述第一感应元件(106)固定在所述衬底(104)上，而所述第二感应元件(108)固定在所述可运动元件(102)上，
其中所述电子装置(100，200，300，400，500)包括交变电流源，用于向所述第一感应元件(106)和所述第二感应元件(108)提供交变电流。
2.根据权利要求1所述的电子装置(100，200，300，400，500)，所述传感器包括固定在所述可运动元件(102)上的磁场诱导感应元件(112)和用于在所述磁场诱导感应元件(112)中提供DC电流的DC电流源。
3.根据任一前述权利要求所述的电子装置(100，200，300，400，500)，所述传感器包括固定在所述衬底(104)上的磁场感测感应元件(114)，用于把作用于所述衬底(140)上的变化磁力转换成电振荡信号。
4.根据权利要求1所述的电子装置(100，200，300，400，500)，其中所述第一感应元件(106)和所述至少一个第二感应元件(108)彼此电连接。
5.根据权利要求2所述的电子装置(500)，其中所述电子装置(500)还包括电子放大电路(502)，所述电子放大电路(502)适用于从所述传感器接收所述电振荡信号，并且向所述致动装置提供放大的电振荡信号。
6.根据权利要求5所述的电子装置(500)，其中所述电子放大电路(502)还适用于接收所述DC电流信号，作为所述电子放大电路(502)的增益输入信号。
7.根据权利要求5或6所述的电子装置(100，200，300，400，500)，其中所述电子放大电路(502)包括相移和电平控制装置，用于将电振荡信号维持在固定的幅度。
8.根据权利要求1所述的电子装置(100，200，300，400，500)，其中所述第一感应元件和所述至少一个第二感应元件(206，208)是电磁线圈。
9.根据权利要求1所述的电子装置(400)，其中，将所述微机电系统设置在封闭腔(402)中。
10.根据权利要求9所述的电子装置(400)，其中所述封闭腔包括覆盖衬底(404)和用于封闭所述腔(402)的密封元件(406)。
11.根据权利要求1所述的电子装置(100，200，300，400，500)，其中所述可运动元件是膜片。
12.一种基于衬底(104)上的微机电系统产生电振荡信号的方法，所述方法包括：
-在固定在所述衬底(104)上的第一感应元件(106)和固定在可运动元件(102)上的至少一个第二感应元件(108)中提供交变电流，以引起所述可运动元件(102)的振动；
-将所述可运动元件(102)的所述振动转换成所述衬底(104)上的交变磁力；
-将所述衬底(104)上的交变磁力转换成电振荡信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其中转换所述交变磁力包括用磁场感测感应元件(114)来感测所述交变磁力。
14.根据权利要求12至13中任意一项所述的方法，其中转换所述振动包括提供经过在所述可运动元件(102)上设置的磁场诱导感应元件的DC电流。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括：放大所述电振荡信号和向所述第一感应元件和所述至少一个第二感应元件提供所述放大的电振荡信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中使用所述DC电流控制所述电振荡信号的放大。
17.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括把电振荡信号保持在固定的幅度。
CN2006800201324A 2005-04-08 2006-03-31 低电压mems振荡器 Active CN101194421B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05300262.2 2005-04-08
EP05300262 2005-04-08
PCT/IB2006/050973 WO2006106456A1 (en) 2005-04-08 2006-03-31 Low-voltage mems oscillator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101194421A CN101194421A (zh) 2008-06-04
CN101194421B true CN101194421B (zh) 2010-05-19

Family

ID=36695693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800201324A Active CN101194421B (zh) 2005-04-08 2006-03-31 低电压mems振荡器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7893781B2 (zh)
EP (1) EP1867043B1 (zh)
JP (1) JP2008535432A (zh)
KR (1) KR20080002933A (zh)
CN (1) CN101194421B (zh)
TW (1) TW200644417A (zh)
WO (1) WO2006106456A1 (zh)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7531908B2 (en) * 2002-10-02 2009-05-12 University Of South Florida Apparatus that harnesses explosive force to do work
CN101103515B (zh) * 2005-01-07 2010-10-13 波士顿大学托管委员会 纳米机械振荡器
WO2008036830A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit filter
WO2008036845A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Trustees Of Boston University Nano electromechanical integrated-circuit bank and switch
US7762119B2 (en) * 2006-11-30 2010-07-27 Corning Incorporated Method and apparatus for distortion measurement imaging
WO2009048468A1 (en) 2007-10-11 2009-04-16 Sand 9, Inc. Signal amplification by hierarchal resonating structures
KR101312215B1 (ko) * 2007-10-11 2013-09-27 퀄컴 인코포레이티드 자기 기계 시스템을 이용하는 무선 전력 전송
US7990229B2 (en) 2008-04-01 2011-08-02 Sand9, Inc. Methods and devices for compensating a signal using resonators
US8476809B2 (en) 2008-04-29 2013-07-02 Sand 9, Inc. Microelectromechanical systems (MEMS) resonators and related apparatus and methods
US8044736B2 (en) * 2008-04-29 2011-10-25 Sand9, Inc. Timing oscillators and related methods
US8410868B2 (en) 2009-06-04 2013-04-02 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for temperature control of devices and mechanical resonating structures
US8044737B2 (en) * 2008-04-29 2011-10-25 Sand9, Inc. Timing oscillators and related methods
US8111108B2 (en) * 2008-07-29 2012-02-07 Sand9, Inc. Micromechanical resonating devices and related methods
US8049490B2 (en) * 2008-08-19 2011-11-01 Infineon Technologies Ag Silicon MEMS resonator devices and methods
US20100155883A1 (en) * 2008-10-31 2010-06-24 Trustees Of Boston University Integrated mems and ic systems and related methods
US8689426B2 (en) 2008-12-17 2014-04-08 Sand 9, Inc. Method of manufacturing a resonating structure
WO2010077311A1 (en) * 2008-12-17 2010-07-08 Sand9, Inc. Multi-port mechanical resonating devices and related methods
JP5848131B2 (ja) 2008-12-17 2016-01-27 アナログ デバイシス， インコーポレイテッド 機械共振構造体を備える機器
US8456250B2 (en) * 2009-02-04 2013-06-04 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for tuning devices having resonators
US8395456B2 (en) 2009-02-04 2013-03-12 Sand 9, Inc. Variable phase amplifier circuit and method of use
WO2010090731A2 (en) * 2009-02-04 2010-08-12 Sand9, Inc. Methods and apparatus for tuning devices having mechanical resonators
WO2010110918A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Sand9, Inc. Mechanical resonating structures and methods
WO2010114602A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 Sand9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US9048811B2 (en) 2009-03-31 2015-06-02 Sand 9, Inc. Integration of piezoelectric materials with substrates
US8174170B1 (en) 2009-05-13 2012-05-08 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for mechanical resonating structures
US8664836B1 (en) 2009-09-18 2014-03-04 Sand 9, Inc. Passivated micromechanical resonators and related methods
US8704604B2 (en) 2009-12-23 2014-04-22 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US8604888B2 (en) * 2009-12-23 2013-12-10 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US8228127B2 (en) * 2009-12-23 2012-07-24 Sand 9, Inc. Oscillators having arbitrary frequencies and related systems and methods
US8661899B2 (en) 2010-03-01 2014-03-04 Sand9, Inc. Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods
WO2011133682A1 (en) 2010-04-20 2011-10-27 Guiti Zolfagharkhani Microelectromechanical gyroscopes and related apparatus and methods
US9075077B2 (en) 2010-09-20 2015-07-07 Analog Devices, Inc. Resonant sensing using extensional modes of a plate
US9383208B2 (en) 2011-10-13 2016-07-05 Analog Devices, Inc. Electromechanical magnetometer and applications thereof
US20130229776A1 (en) * 2011-12-23 2013-09-05 Wisconsin Alumni Research Foundation High-speed, flexible integrated circuits and methods for making high-speed, flexible integrated circuits
TWI469254B (zh) 2011-12-29 2015-01-11 Ind Tech Res Inst 具多重電性通道的微機電裝置及其製作方法
US9299910B1 (en) 2012-05-17 2016-03-29 Analog Devices, Inc. Resonator anchors and related apparatus and methods
US9954513B1 (en) 2012-12-21 2018-04-24 Analog Devices, Inc. Methods and apparatus for anchoring resonators
US9634227B1 (en) 2013-03-06 2017-04-25 Analog Devices, Inc. Suppression of spurious modes of vibration for resonators and related apparatus and methods
US9897666B2 (en) * 2013-12-16 2018-02-20 The Johns Hopkins University Chip-scale optomechanical magnetometer
US9535137B2 (en) * 2014-08-22 2017-01-03 Ams International Ag Membrane based magnetometer
US10800649B2 (en) 2016-11-28 2020-10-13 Analog Devices International Unlimited Company Planar processing of suspended microelectromechanical systems (MEMS) devices
US10181371B1 (en) * 2017-08-31 2019-01-15 City University Of Hong Kong Apparatus for magnetostrictive sensor for guided-wave-based inspection, and its associated system and method
US10843920B2 (en) 2019-03-08 2020-11-24 Analog Devices International Unlimited Company Suspended microelectromechanical system (MEMS) devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1513228A (zh) * 2001-06-11 2004-07-14 ض� 利用拉伸应变调节微机电谐振器谐振频率的方法和设备及其应用
CN1516909A (zh) * 2002-02-13 2004-07-28 松下电器产业株式会社 微机械振动滤波器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101371A (en) * 1998-09-12 2000-08-08 Lucent Technologies, Inc. Article comprising an inductor
US6184755B1 (en) * 1999-07-16 2001-02-06 Lucent Technologies, Inc. Article comprising a variable inductor
SG106612A1 (en) * 2001-05-29 2004-10-29 Sony Electronics Singapore Pte A force sensing device
FR2828186A1 (fr) * 2001-08-06 2003-02-07 Memscap Composant microelectromecanique
US6717227B2 (en) 2002-02-21 2004-04-06 Advanced Microsensors MEMS devices and methods of manufacture
WO2003079439A2 (en) 2002-03-19 2003-09-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Chip stack with intermediate cavity
US7202763B2 (en) * 2002-09-25 2007-04-10 Nxp B.V. Micro-electromechanical switching device
US7456698B2 (en) * 2004-01-22 2008-11-25 The Regents Of The University Of Michigan Mechanical self-reciprocating oscillator and mechanism and a method for establishing and maintaining regular back and forth movement of a micromachined device without the aid of any electronic components

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1513228A (zh) * 2001-06-11 2004-07-14 ض� 利用拉伸应变调节微机电谐振器谐振频率的方法和设备及其应用
CN1516909A (zh) * 2002-02-13 2004-07-28 松下电器产业株式会社 微机械振动滤波器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080002933A (ko) 2008-01-04
EP1867043B1 (en) 2016-03-09
US20080272852A1 (en) 2008-11-06
US7893781B2 (en) 2011-02-22
TW200644417A (en) 2006-12-16
CN101194421A (zh) 2008-06-04
EP1867043A1 (en) 2007-12-19
JP2008535432A (ja) 2008-08-28
WO2006106456A1 (en) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101194421B (zh) 低电压mems振荡器
US10294097B2 (en) Aluminum nitride (AlN) devices with infrared absorption structural layer
US10508022B2 (en) MEMS device and process for RF and low resistance applications
Cho et al. A low-voltage and low-power RF MEMS series and shunt switches actuated by combination of electromagnetic and electrostatic forces
US7570775B2 (en) Microelectromechanical speaker
US20100295138A1 (en) Methods and systems for fabrication of mems cmos devices
US7477884B2 (en) Tri-state RF switch
US8665041B2 (en) Integrated microminiature relay
TWI621242B (zh) 具有紅外線吸收結構層的氮化鋁（ａｉｎ）裝置
US7211909B2 (en) Monolithic integrated circuit arrangement
EP3934275A1 (en) Package structure and methods of manufacturing sound producing chip, forming package structure and forming sound producing apparatus
JP2008117813A (ja) 可変容量素子、共振器および変調器
US7239712B1 (en) Inductor-based MEMS microphone
US11805342B2 (en) Sound producing package structure and manufacturing method thereof
US20220009768A1 (en) Sound producing package structure and manufacturing method thereof
US20210265556A1 (en) Micro electro mechanical system and manufacturing method thereof
JP5276785B2 (ja) 半導体装置
US8766381B2 (en) Integrated circuit comprising a device with a vertical mobile element integrated in a support substrate and method for producing the device with a mobile element
Dell et al. Variable MEMS-based inductors fabricated from PECVD silicon nitride
FI116378B (fi) Mikromekaaninen yhdistelmäkomponentti ja suuritaajuinen suodatin
CN116546415A (zh) 微型扬声器的封装结构及其形成方法

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