CN110266285A - 一种微机械谐振器、其制备及频率微调校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微机械谐振器、其制备及频率微调校正方法。所述微机械压电谐振器包含带有空腔结构的衬底硅片、谐振振子、调频层、封装薄膜层和金属焊盘结构。采用圆片级真空封装方法，将衬底硅片凹腔、谐振振子、调频等结构密封在真空腔室中。本发明所提出的压电谐振器的频率微调方法，采用控制主机实时监测谐振器频率的变化，通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小，将频率微调至目标频率；并通过自动测试探针台控制总线，自动移动探针台测试平台的位置，实现微机械谐振器的圆片级自动化频率微调。本发明实现了微机械谐振器的圆片级真空封装以及封装后频率的精确微调，方法简单且高效，为微机械谐振器的实用化和商业化提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于微机械传感器领域，具体涉及一种压电微机械谐振器、其制备方法和频率微调校正方法。
背景技术
谐振器是指产生谐振频率和频率控制的电子元件。作为产生时间和频率的基准，谐振器在消费电子、汽车电子、工业控制以及无线通讯领域都有着广泛的应用。利用微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术制作的微机械谐振器具有尺寸小，功耗低，品质因子(Q值)高、与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)电路制作工艺兼容性好等优点，在工业领域的需求与日俱增。
根据机电耦合换能方式不同，目前MEMS谐振器主要有电容式和压电式谐振器两类。与电容MEMS谐振器相比，压电式MEMS谐振器具有较高的机电耦合系数，较低的动态阻抗，不存在电容式MEMS谐振器所需要的窄的电容间隙，易于批量制造，工艺均匀性好等优点。因而，压电式MEMS谐振器具有良好的应用前景。近年来随着MEMS压电式谐振器技术的不断发展，特别是基于氮化铝薄膜材料MEMS技术的逐渐成熟，压电MEMS谐振器已成为研究的热点。
真空封装是MEMS谐振器的实用化和商业化的关键因素之一。真空封装不仅可以保护微机械谐振器的可动结构免受外界的物理损伤，保证器件的长期稳定性及可靠性，同时真空封装也可以消除空气阻尼引起的能量损耗，提高微机械谐振器的Q值。目前，MEMS谐振器的圆片级封装技术主要分为两类。一种是基于薄膜沉积和牺牲层腐蚀的薄膜封装技术；另一种是基于键合的真空封装技术。基于键合技术的封装方法是一种比较传统的真空封装技术，其工艺成熟，封装材料的选择性广，盖板圆片与器件圆片可以分开并同时加工，制作效率高，但是由于其成本高昂，且在MEMS器件结构和材料趋于复杂化和尺寸微型化的情况下，键合封装技术难以实现电学互联及重布线以及微小尺寸的封装。薄膜封装技术是另外一种比较成熟的圆片级真空封装方法，具有封装尺寸小、易于实现电学互联及重布线、可靠性稳定性好等优点，同时该封装技术可明显降低器件成本。
此外，初始频率的一致性是实现MEMS谐振器商业化的另一个关键要素。为保证MEMS谐振器初始频率的一致，提高MEMS谐振器的成品率，除了需要严格控制加工工艺外，还需要采用封装后频率微调的方法对MEMS谐振器的初始频率进行微调和补偿。
MEMS谐振器的谐振频率(f0)主要由其几何尺寸、振动模态和结构材料特性(如杨氏模量E和密度ρ)所决定。从更基本的角度来看，谐振频率由MEMS谐振器的有效刚度keff与有效质量meff决定：
由于MEMS制造技术存在固有的制造公差，会引起谐振器构件尺寸以及结构产生微小变化，使得谐振器的有效质量和有效刚度发生变化，从而引起谐振频率的偏移。此外，由于器件层材料密度或杨氏模量不均匀，也会引起MEMS谐振器的初始谐振的变化。一般，由于加工误差或者材料特性差异等引起的MEMS谐振器的初始频率波动在1％左右。在MEMS谐振器实用化过程中需要其初始频率的波动在0.1％以内，甚至是0.01％以内。因此，频率微调是实现MEMS谐振器商业化的另一个关键技术。
频率微调分为封装前微调和封装后微调。封装前微调的缺点是，即使调整好谐振器频率，封装过程中产生的残余应力等会引起封装后器件谐振频率的再次漂移。针对此问题，人们已经尝试过许多封装后调频的方法，一种方法是采用激光加热蒸发预先在谐振器器件上沉积的金属牺牲层，改变器件的有效质量进行频率微调。但这种方式必须采用特殊封装材料，从而使调频激光能够透射封装材料达到器件表面，因此限制了这种方法的应用。另一种方法是预先在器件表面沉积金属层，通过电阻加热到很高的温度使金属与器件材料扩散形成合金，改变器件的等效刚度，从而调整频率，但该方法会改变MEMS谐振器的Q值和谐振频率的温度系数(Temperature Coefficient of Frequency,TCF)，引起MEMS谐振器性能变差。
发明内容
针对传统MEMS压电谐振器封装和封装后频率微调中所存在的问题，本发明公开了一种MEMS压电谐振器、其制备方法、薄膜封装方法以及封装后的频率微调方法，旨在利用较低的成本，实现小尺寸MEMS压电谐振器制作及真空封装，并采用电阻加热金属蒸发或沉积的方法实现封装后MEMS谐振器频率的微调。
本发明提供的具体方案如下：
一方面，本发明提供一种薄膜MEMS压电谐振器。
一种微机械压电谐振器，包含衬底硅片、谐振振子、调频层、金属焊盘和薄膜封装层。
所述谐振振子从下到上依次由结构硅层、氧化硅层、底电极层、压电层和顶电极层堆叠而成；
所述调频层悬空于谐振器振子上方或者侧上方；
所述封装薄膜由支撑层和封装层组成，位于调频层上方，并与衬底硅片形成真空腔室，将谐振器结构、调频层密封在真空腔室中；
所述底电极层、顶电极层和调频层通过电学布线连接到金属焊盘实现电学互连。
具体的，所述底电极层、顶电极层和调频层的材料选自半导体或导体材料；所述导体材料为铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)或钼(Mo)；所述半导体材料为掺杂的多晶硅；所述压电层选自氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅(PZT)；所述支撑层、封装层均由薄膜材料制成，其材料选自非晶硅、多晶硅、氮化硅或氮化铝。
具体的，所述谐振振子的结构包括长方体、圆盘、圆环、悬臂梁、固支梁和音叉结构。
具体的，所述谐振振子含有辅助调频结构，其结构为方形板或者圆形版结构，并通过梁与谐振振子连接；调频层位于悬空在辅助调频结构上方或位于辅助调频结构表面；调频层的结构包括平板、折叠梁和蛇形梁。
第二方面，本发明提供上述微机械压电谐振器的制作方法，包括以下步骤：
(1)采用热氧化或者化学气相沉积的方法在带空腔的绝缘衬底上硅(Cavity-Silicon-on-insulator，CSOI)上表面制备一层氧化硅；
(2)在氧化硅表面沉积底电极层，并进行图案化光刻和刻蚀，保留对应预制备谐振振子区域和电学互连区域；
(3)在底电极层表面制备压电层；
(4)在压电层上制备顶电极层；
(5)在顶电极层上沉积第一牺牲层，在所述牺牲层上刻蚀出连接其下方顶电极的接触孔；
(6)在第一牺牲层上沉积一层金属，并对金属层进行图案化及刻蚀作为调频层；
(7)在调频层上表面制备第二牺牲层；首先在第二牺牲层表面图刻蚀出凹槽至压电层上表面，之后采用图案化光刻和刻蚀技术从第二牺牲层表面刻蚀出通槽通至衬底硅的空腔，刻蚀出谐振振子结构；
(8)在第二牺牲层表面制备一层整面覆盖的支撑层，并在支撑层上刻蚀出若干释放孔，然后利用气相化学腐蚀介质腐蚀掉谐振空腔区域中所有牺牲层形成谐振腔，并释放谐振振子和调频层；
(9)在支撑层上表面沉积一层封装层，然后在封装层表面区域刻蚀接触孔，露出与外界电学互联的金属焊盘，即完成微机械压电谐振器。
具体的，所述压电层选自氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅(PZT)；底电极层、顶电极层和调频层的材料选自半导体或导体材料；所述导体材料为铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)或钼(Mo)；所述半导体材料为掺杂的多晶硅；所述第一二牺牲层选自氧化硅；所述支撑层、封装层均由薄膜材料制成，其材料选自非晶硅、多晶硅、氮化硅或氮化铝。
具体的，所述步骤(1)、(2)氧化硅层和底电极金属层的制备还可以采用离子注入或扩散的方法对CSOI顶层硅进行重掺杂，利用重掺杂的硅作为压电谐振器的底电极。
具体的，步骤(8)(9)所述薄膜封装采用分子束外延生长、低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积法以沉积支撑层和封装层。
第三方面，本发明提供谐振器实现封装后谐振器频率微调和校正的装置，包括控制主机、频率测量仪器、电流输出单元和自动测试探针台，
其中：
(1)控制主机通过频率测量控制总线与频率测量仪器相连；
(2)控制主机通过电路控制总线与电流输出单元相连；
(3)控制主机通过探针台控制总线与自动探针测试台相连；
(4)包含有微机械谐振器的谐振器圆片放置于自动探针台测试台上；
(5)频率测量仪器和电流输出单元通过探针台测试线路以及测试探针与谐振器实现电学连接。
第四方面，本发明提供上述频率微调和校正的装置实现谐振器频率微调和校正的方法，包括以下步骤：
(1)在金属焊盘两端通入电流，调频层电加热蒸发，将原子沉积在谐振器表面或者辅助调频结构上面，利用质量载荷效应，可使谐振器频率降低；
(2)通过附加辅助调频结构，将调频层沉积在辅助结构表面，金属焊盘两端通入电流，电加热蒸发调频层，可使谐振频率升高；
(3)通过控制主机实时监测谐振器频率的变化并反馈至控制主机；通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小，最终将频率微调至目标频率；通过自动测试探针台控制总线，自动移动探针台测试平台的位置，实现谐振器圆片级的自动化频率微调。
本发明实现封装后频率微调的方式为在已经电学连接调频层两端通电，通过电阻焦耳发热的形式微蒸发悬空调频层，使得调频层材料原子沉积于压电堆叠谐振振子表面，由于质量载荷效应，根据(1)式子可知，谐振振子的meff和keff均发生改变，从而微调谐振频率f0，根据Sauerbrey方程(k/keff<<Δm/meff))，频率变化Δf可由(2)式表示：
由于调频层处于高真空环境，可在不需要很高温度的时候达到材料的饱和蒸气压，如：Al在821℃的时候饱和蒸气压p＝10-6Torr，在1010℃时蒸气压为10-4Torr，同时由于调频层层厚度很薄(μm)，只需通入很小的加热电流就能达到1000℃以上的高温；此外，由于MEMS薄膜压电谐振器厚度很薄，只需很薄一层的沉积质量就能实现频率微调，例如，当谐振器厚度为5μm时，表面沉积1nm后的Al就能使得频率下调116ppm。本发明将调频层作为蒸发层，根据不同材料的物理性质，采用的电阻加热温度至少应该在500℃以上。
进一步的，为实现频率的精确微调，本发明提出了一种圆片级自动化频率微调方法。采用控制主机实时监测谐振器频率并反馈调节通入调频层电流的方法进行频率微调，其结构和原理图如图5所示。其特征在于包含控制主机、频率测量仪器(网络分析仪或者阻抗分析仪)、电流输出单元和自动测试探针台等部件，其中：控制主机通过频率测量控制总线与频率测量仪器相连、通过电路控制总线与电流输出单元相连、通过探针台控制总线与自动探针测试台相连；同时微机械谐振器的谐振器圆片放置于自动探针台测试台上；频率测量仪器和电流输出单元通过探针台测试线路以及测试探针与谐振器实现电学连接。
通过控制主机实时监测谐振器频率的变化并反馈至控制主机；通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小，最终将频率微调至目标频率；通过自动测试探针台控制总线，自动移动探针台测试平台的位置，实现谐振器圆片级的自动化频率微调。
本发明具有以下有益效果：
(1)在制作完器件结构的同时采用薄膜封装的方法实现了对器件的圆片级真空密封，无需后续复杂的真空封装工艺，降低了设计和加工的复杂度，同时减小了器件尺寸，降低了成本；
(2)制作完的器件中谐振子下方保留了单晶硅层和氧化硅层，有利于提高器件的Q值并且实现了被动式温度补偿；
(3)通过控制主机实时监测谐振器频率的变化并反馈至控制主机；通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小的方法进行频率微调，该方法简单且高效，提高了谐振器的初始频率的一致性。
附图说明
图1为实施例1的详细工艺流程示意图截面图，其中：
图1-1：带有凹腔的的SOI衬底结构；
图1-2：热氧化或化学气相沉积方法制备一层氧化硅；
图1-3：沉积作为谐振振子的底电极结构金属层结构；
图1-4：沉积压电薄膜结构，并刻蚀出电学导通孔；
图1-5：沉积作为谐振振子的顶电极结构，同时与底电极金属连通；
图1-6：沉积第一牺牲层；
图1-7：沉积起频率微调作用的调频层，并与谐振振子电极导通；
图1-8：沉积第二牺牲层；
图1-9：刻蚀制作主体谐振器结构；
图1-10：在第二牺牲层表面制备支撑层，并刻蚀出释放孔；
图1-11：腐蚀掉牺牲层后的器件结构；
图1-12：最后薄膜封装，并刻蚀出电学导通孔。此图为实施案例1最终器件结构图；
图2-1为实施案例2对SOI上层硅进行重掺杂；
图2-2为实施案例2的最终器件结构图；
图3为实施案例3的最终器件结构图；
图4为实施案例4的最终器件结构图；
图5为圆片级自动化频率微调方法示意图。
附图标记：1-衬底硅片，2-空腔，3-氧化硅层，4-底电极层，5-压电层，6-顶电极层，7-接触孔金属，8-第一牺牲层，9-调频层，10-金属焊盘，11-第二牺牲层，12-支撑层，13-释放孔，14-薄膜封装层，15-电学导通孔，16-谐振振子结构，17-重掺杂硅底电极，18-辅助调频结构I，19-调频层结构II，20-调频层结构III。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明实施例。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
下面结合附图和实施案例，对本发明进行详细描述，本发明的内容完全不限于此。
实施例1
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种MEMS压电谐振器的制备方法，包括以下步骤：
(1)如图1-1所示，准备一带有凹腔的衬底硅片(SOI衬底)，凹腔形状可以是圆柱体，长方体和不规则体(与谐振振子形状对应)。
(2)如图1-2所示，采用热氧化或者化学气相沉积的方法在SOI表面制备一层氧化硅。
(3)如图1-3所示，利用溅射或是蒸发工艺在氧化硅表面沉积一层亚微米厚度钼层，并利用图案化光刻以及刻蚀技术，刻蚀留下图案化结构，作为谐振振子的底电极层4。
(4)如图1-4所示，利用溅射或是蒸发工艺，沉积微米尺度氮化铝压电薄膜结构5，利用光刻和刻蚀出图案化，刻蚀出通孔与底电极连接。
(5)如图1-5所示，利用溅射或是蒸发工艺，沉积微米厚度金属钼，利用光刻和刻蚀图案化，作为顶电极层6，同时钼也沉积在通孔位置，与底电极相连。
(6)如图1-6所示，采用LPCVD在顶电极上沉积第一牺牲层8，并刻蚀出通孔与谐振振子底电极和顶电极相连。其中牺牲层为氧化硅。
(7)如图1-7所示，在第一牺牲层表面沉积一层微米厚度的铝，利用光刻和刻蚀出图案，在谐振振子区域铝层作为调频层9，在通孔位置处的金属焊盘10用于接通谐振振子电极。
(8)如图1-8所示，采用LPCVD方法在调频层9上沉积第二牺牲层11。第二牺牲层为氧化硅。
(9)如图1-9所示，首先在第二牺牲层表面图刻蚀出凹槽至压电层上表面，用于后续支撑层材料填满到该凹槽；之后采用图案化光刻和刻蚀技术从第二牺牲层表面刻蚀出通槽通至衬底硅的空腔，刻蚀出谐振振子结构。
(10)如图1-10所示，采用PECVD、LPCVD或是分子束外延生长的方法等在第二牺牲图表面制备多晶硅支撑层12。同时在此层上刻蚀出若干释放孔13，孔的尺寸、位置和数量可依据谐振器的结构进行相关设计。
(11)利用化学腐蚀的方法，采用腐蚀气体(气相氢氟酸)通过释放孔将谐振振子区域内所有的牺牲层8和11去除，释放器件结构，形成悬空谐振振子16，悬空调频层9结构，所述结构由悬臂梁支撑固定(未画出)。如图1-11所示。
(12)利用分子束外延等方法在支撑层12表面制备最终氮化硅薄膜封装层14，具体地，对于薄膜真空封装，由于封装腔体内为真空氛围，封装薄膜需要承载一个大气压的压力，因此薄膜真空封装工艺对封装薄膜的厚度及质量要求较高。此外，在沉积封装薄膜后，对沉积的封装薄膜进行抛光处理，封装后，采用离子刻蚀技术刻蚀出电学导通孔15至金属焊盘10位置。至此，制备工艺结束，获得完整的最终结构示意图，如图1-12所示。
所述调频层9与谐振振子16之间形成了微小间距，步骤(8)中调频层在刻蚀图案化的过程中还进行了电学布线，在调频层9两端外接正负极实现电学互联。
用本实施例的方法制备出的MEMS压电传感器结构中，通过在调频层9两端通入电流，电阻加热使得材料蒸发，由于与谐振振子间距很小，大部分蒸发原子会相应沉积在谐振振子上表面对应位置，形成附加质量载荷层，通过公式(2)得到，可以使谐振器谐振频率减小。此外，由于调频层9与谐振振子16为相对独立结构，对于谐振器的Q值和其他性能不会产生影响。
通过控制主机实时监测谐振器频率的变化并反馈至控制主机；通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小，即可将频率微调至目标频率；通过自动测试探针台控制总线，自动移动探针台测试平台的位置，即可实现谐振器圆片级的自动化频率微调。
实施例2
根据实施例1中的谐振器结构，可对其进行工艺和结构进行改变，减少工艺步骤和生产成本，其制备步骤流程与实施例1基本相同，区别在于：
1、步骤(3)替换为采用离子注入或是扩散的方法对SOI上层硅进行重掺杂，如图2-1所示。
2、去除实施例1中(4)步骤，不采用金属作为底电极，直接利用重掺杂的底层硅作为底电极。最终结构如图2-2所示。
实施例3
实施例1仅给出微调减少谐振器频率的方法，在本实施例中，可改变谐振振子与调频层9结构，将谐振振子结构对称两端附加辅助调频结构的方式进行频率微调，实现谐振频率增大和减小的双向调节。其制备步骤流程与实施例1基本相同，区别在于：
1、完成步骤(6)后，在顶电极金属层上表面在采用蒸发和溅射的方法沉积一层铝调频层，利用图案化光刻和刻蚀将保留谐振振子两端辅助调频结构区域的铝层，同时进行电学布线，两端分别外接正负极。
2、步骤(10)中通过刻蚀技术刻蚀出谐振振子结构同时，进一步图案化光刻和刻蚀出谐振振子与辅助结构之间的通槽，使之分隔，谐振振子主体与辅助结构之间采用悬臂梁连接。
实施例3器件最终结构图如图3所示，对于平面内模态压电谐振器来说(如宽度和长度拉伸谐振模式)，根据对称分布的辅助调频结构不会对其谐振模态产生影响，调频层结构II 19包括辅助调频结构表面金属铝、谐振振子上方的悬空金属层和辅助结构上方对应的悬空金属层。此时可任意加热辅助结构表面或是其上方对应的悬空金属层，当加热辅助结构表面的金属层时，辅助结构表面金属蒸发，谐振器的等效质量会减小，根据公式(2)，谐振频率变大；当加热上方的悬空金属层时，金属原子沉积在谐振器表面，谐振频率变小，从而实现谐振频率双向微调的作用。
实施例4
本发明还可改变调频层结构，最终器件结构如图4所示。将实施例3中调频层II 19处垂直对应与谐振振子区域处的悬空层去除，保留对应与辅助结构区域的调频层，改为调频层III20结构，其制备方法步骤与实施例3区别在于：将实施例1步骤(8)中利用图案化光刻和刻蚀，只保留在辅助结构区域上方悬空层作为频率微调的调频层III 20即可。当加热辅助结构表面的调频层时，辅助结构表面调频材料蒸发，谐振器的等效质量会减小，谐振频率变大；当加热辅助结构上方的悬空层时，材料原子沉积在辅助结构表面，谐振频率变小，从而实现谐振频率双向微调的作用。
此结构的优点在于可完全忽略掉调频层蒸发后沉积在谐振振子表面的质量对谐振振子等效刚度的影响，同时实现频率微调，增加了此微调方法的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微机械压电谐振器，其特征在于：
包含衬底硅片、谐振振子、调频层、金属焊盘和薄膜封装层；
所述谐振振子从下到上依次由结构硅层、氧化硅层、底电极层、压电层和顶电极层堆叠而成；
所述调频层悬空于谐振器振子上方或者侧上方；
所述封装薄膜由支撑层和封装层组成，位于调频层上方，并与衬底硅片形成真空腔室，将谐振器结构、调频层密封在真空腔室中；
所述底电极层、顶电极层和调频层通过电学布线连接到金属焊盘实现电学互连。
2.根据权利要求1所述的微机械压电谐振器，其特征在于：所述底电极层、顶电极层和调频层的材料选自半导体或导体材料；所述导体材料为铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)或钼(Mo)；所述半导体材料为掺杂的多晶硅；所述压电层选自氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅(PZT)；所述支撑层、封装层均由薄膜材料制成，其材料选自非晶硅、多晶硅、氮化硅或氮化铝。
3.根据权利要求1所述的微机械压电谐振器，其特征在于，所述谐振振子的结构包括长方体、圆盘、圆环、悬臂梁、固支梁和音叉结构。
4.根据权利要求1所述的微机械压电谐振器，其特征在于，所述谐振振子含有辅助调频结构，其结构为方形板或者圆形版结构，并通过梁与谐振振子连接；调频层位于悬空在辅助调频结构上方或位于辅助调频结构表面；调频层的结构包括平板、折叠梁和蛇形梁。
5.一种权利要求1-4任一项所述的谐振器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用热氧化或者化学气相沉积的方法在带空腔的绝缘衬底硅片(Cavity-Silicon-on-insulator，CSOI)上表面制备一层氧化硅；
(2)在氧化硅表面沉积底电极层，并进行图案化光刻和刻蚀，保留对应预制备谐振振子区域和电学互连区域；
(3)在底电极层表面制备压电层；
(4)在压电层上制备顶电极层；
(5)在顶电极层上沉积第一牺牲层，在所述牺牲层上刻蚀出连接其下方顶电极的接触孔；
(6)在第一牺牲层上沉积一层调频层，并对调频层进行图案化及刻蚀；
(7)在调频层上表面制备第二牺牲层；首先在第二牺牲层表面图刻蚀出凹槽至压电层上表面，之后采用图案化光刻和刻蚀技术从第二牺牲层表面刻蚀出通槽通至衬底硅的空腔，刻蚀出谐振振子结；
(8)在第二牺牲层表面制备一层整面覆盖的支撑层，并在支撑层上刻蚀出若干释放孔，然后利用气相化学腐蚀介质腐蚀掉谐振空腔区域中所有牺牲层形成谐振腔，并释放谐振振子和调频层；
(9)在支撑层上表面沉积一层封装层，然后在封装层表面电学连接区域刻蚀接触孔，露出与外界电学互联的金属焊盘，即完成微机械压电谐振器。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述压电层选自氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或者锆钛酸铅(PZT)；底电极层、顶电极层和调频层的材料选自半导体或导体材料；所述导体材料为铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)或钼(Mo)；所述半导体材料为掺杂的多晶硅；所述第一二牺牲层选自氧化硅；所述支撑层、封装层均由薄膜材料制成，其材料选自非晶硅、多晶硅、氮化硅或氮化铝。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)、(2)氧化硅层和底电极金属层的制备还可以采用离子注入或扩散的方法对CSOI顶层硅进行重掺杂，利用重掺杂的硅作为压电谐振器的底电极。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤(8)、(9)所述薄膜封装采用分子束外延生长、低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积法以沉积支撑层和封装层。
9.权利要求1-4任一项所述的谐振器实现封装后谐振器频率微调和校正的装置，其特征在于：包括控制主机、频率测量仪器、电流输出单元和自动测试探针台，
其中：
(1)控制主机通过频率测量控制总线与频率测量仪器相连；
(2)控制主机通过电路控制总线与电流输出单元相连；
(3)控制主机通过探针台控制总线与自动探针测试台相连；
(4)包含有微机械谐振器的谐振器圆片放置于自动探针台测试台上；
(5)频率测量仪器和电流输出单元通过探针台测试线路以及测试探针与谐振器实现电学连接。
10.利用权利要求9所述的谐振器实现封装后谐振器频率微调和校正的装置实现谐振器频率微调和校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在金属焊盘两端通入电流，调频层电加热蒸发，将原子沉积在谐振器表面或者辅助调频结构上面，利用质量载荷效应，可使谐振器频率降低；
(2)通过附加辅助调频结构，将调频层沉积在辅助结构表面，金属焊盘两端通入电流，电加热蒸发调频层，可使谐振频率升高；
(3)通过控制主机实时监测谐振器频率的变化并反馈至控制主机；通过调节通入悬空调频层或者是辅助调频结构表面调频层电流的大小，最终将频率微调至目标频率；通过自动测试探针台控制总线，自动移动探针台测试平台的位置，实现谐振器圆片级的自动化频率微调。
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