CN1897460A

CN1897460A - 微电子机械系统共振器及其制作方法

Info

Publication number: CN1897460A
Application number: CN 200610012849
Authority: CN
Inventors: 阎济泽; 曾屹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: CN100463364C

Abstract

一种无线通信领域的微电子机械系统共振器及其制作方法，共振器由衬底、共振结构、用于固定共振结构的锚定装置、电容型输出和输入电极组成。共振结构用锚定装置固定在衬底上，输入电极与共振结构用可变平行板电容器连接，输出电极与共振结构用可变平行板电容器相连接。衬底及共振结构分别用硅、锗、碳化物、压电陶瓷其中之一种材料制成；所述的共振器可与微电子芯片、双极性晶体管、金属氧化物半导体器件、互补金属氧化物半导体器件、场效应晶体管、结型场效应管器、绝缘珊场效应管其中之一进行集成。本发明具有体积小、能耗低、品质因数高、易于集成、噪声小、温度漂移小、稳定性高、成本低、产量大、易于产业化生产的优点。

Description

微电子机械系统共振器及其制作方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的一种基于微电子机械系统技术的共振器器件及其制作方法，特别是涉及一种微电子机械系统共振器及其制作方法。

背景技术

通信科学是高科技信息社会的基石，也是高科技信息产业的核心。无线通信是实现通信科学中最主要的方法之一，无线通信技术的优劣直接决定了通信系统的质量和性能。无线通信系统主要由输入调制器、发送设备、接收设备、输出解调器以及信道组成，其信息通信的可靠性和有效性主要决定于系统的频率振荡器的精度、相位噪声和系统稳定性。输入调制器、发送设备、接收设备和输出解调器都需要利用基准频率振荡器进行载波混频和频率调制。当前频率振荡器中的共振器件主要是由高品质因数的晶体共振器和表面波声学共振器实现的，它们的缺点在于体积大，能耗高，难于集成。然而随着航空航天技术和移动通信的发展，器件的小型化已经成了无线通信设备发展的必然趋势，这就使得晶体共振器和表面波声学共振器的缺点越发突出，一种新型共振器的发明呼之欲出。

发明内容

本发明的目的就是针对晶体共振器和表面波声学共振器体积大、能耗高、难于集成、难于小型化的缺陷和技术上的不足，提供了一种具有体积小、能耗低、品质因数高、易于集成、噪声小、温度漂移小、稳定性高、成本低、产量大、易于产业化特点的微电子机械系统共振器及其制作方法。

本发明的目的是这样实现的：微电子机械共振器主要由以下四个部分组成，衬底、进行机械振动的共振结构、用于固定共振结构的锚定装置、电容型输出和输入电极。其连接结构要点是：进行机械振动的共振结构依靠锚定装置固定在衬底上，输入电极与共振结构依靠可变平行板电容器相连，输出电极与共振结构依靠可变平行板电容器相连。

所述的共振器的制作方法是：衬底及共振结构分别用硅、锗、碳化物、压电陶瓷其中之一种材料制成；所述的共振器可与微电子芯片、双极性晶体管、金属氧化物半导体器件、互补金属氧化物半导体器件、场效应晶体管、结型场效应管器、绝缘珊场效应管其中之一进行集成。

本发明的优点是：

1、体积小，能耗低，品质因数高，易于集成，噪声小，温度漂移小，稳定性高，成本低，产量大，易于产业化。

2、由于本发明可集成到芯片中，因此高频信号对外辐射小，并且易于屏蔽，可大幅度降低信号辐射危害。

3、制作本器件机械振动结构可用的材料广泛，包括：硅材料及硅化物材料(单晶硅，多晶硅，非晶体硅，氧化硅，氮化硅)；金刚石(单晶碳，多晶碳，单晶金刚石，多晶金刚石，非晶体金刚石)；碳化硅；碳纳米管；锗材料及锗化物材料(单晶锗，多晶锗，非晶体锗，氧化锗，氮化锗)；铝材料及铝化物材料(金属铝，氮化铝，氧化铝)；镍材料及镍化物材料(金属镍，氮化镍，氧化镍)；铬材料及铬化物材料(金属铬，氮化铬，氧化铬)；压电陶瓷材料；铁电陶瓷材料；合金材料；薄膜材料；聚合物材料。

4、可与多种系统或器件进行集成，其中有：微电子芯片或双极性晶体管器件；金属氧化物半导体器件；互补金属氧化物半导体器件；场效应晶体管器件；结型场效应管器件；绝缘珊场效应管。

5、本器件可以集成在多种材料中，其中包括：金属、非金属、金属化合物、金属氧化物、金属氮化物、非金属化合物、非金属氧化物、非金属氮化物、导体、半导体、绝缘体、晶体、非晶体、陶瓷、薄膜材料、合金材料、碳纳米管、聚合物。

6、本器件可以工作在真空中、空气中、氮气中、惰性气体中。

7、本方法使用安全、有效、经济、合理。

附图图面说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。

本发明硬件由衬底、进行机械振动的共振结构、用于固定共振结构的锚定装置、电容型输出和输入电极组成。它的连接结构见附图1：进行机械振动的共振结构依靠锚定装置固定在衬底上，输入电极与共振结构依靠可变平行板电容器相连，输出电极与共振结构依靠可变平行板电容器相连。

具体连接实施例如附图2：在共振器及相关电路IC中，IC1的8脚与IC2的12脚连接，IC1的3脚与IC2的14脚连接，IC1的5脚与IC2的15脚连接，IC2的13脚与IC3的8脚连接，IC2的3脚与IC3的7脚连接，IC2的10脚与电源正极连接，IC2的5脚与电源负极连接，IC3的7脚与IC3的5脚连接，IC3与IC1的2脚接直流电源负极，IC3与IC1的6脚接直流电源正极。

本发明的制备方法为：(1)制备衬底(2)深反应离子刻蚀得到微小间隙(3)采用微机械加工和纳米技术得到部分悬空的共振结构(4)配备输出和输入电极。衬底用硅、锗、碳化物或压电陶瓷材料制成。机械振动的共振结构用硅、锗、碳化物或压电陶瓷材料制成。共振器与微电子芯片、双极性晶体管、金属氧化物半导体器件、互补金属氧化物半导体器件、场效应晶体管、结型场效应管器或绝缘珊场效应管进行集成。微电子机械系统共振器工作在真空、空气、氮气或惰性气体中。

本发明的工作过程如下：在共振结构与电极两端加电压驱动，从输入电极上输入信号，从输出电极上输出信号，当输入电极的信号频率接近共振结构的机械振荡频率时，共振结构会发生共振，引起微小间隙的变化，引起输入端可变电容和输出端可变电容的变化，引起器件全阻抗的变化，从而在输出电极上得到需要的振荡信号。

Claims

1、一种微电子机械系统共振器，它由衬底、进行机械振动的共振结构、用于固定共振结构的锚定装置、电容型输出和输入电极四个部分组成，其特征在于，进行机械振动的共振结构用锚定装置固定在衬底上，输入电极与共振结构用可变平行板电容器连接，输出电极与共振结构用可变平行板电容器相连接。

2、根据权利1所述的微电子机械系统共振器，其特征在于，它的电路连接结构是，集成电路IC1的8脚与集成电路IC2的12脚连接，集成电路IC1的3脚与集成电路IC2的14脚连接，集成电路IC1的5脚与集成电路IC2的15脚连接，集成电路IC2的13脚与集成电路IC3的8脚连接，集成电路IC2的3脚与集成电路IC3的7脚连接，集成电路IC2的10脚与电源正极连接，集成电路IC2的5脚与电源负极连接，集成电路IC3的7脚与集成电路IC3的5脚连接，集成电路IC3与集成电路IC1的2脚接直流电源负极，集成电路IC3与集成电路IC1的6脚接直流电源正极。

3、一种如权利要求1所述的微电子机械系统共振器的制备方法，其特征在于，衬底及共振结构分别用硅、锗、碳化物、压电陶瓷其中之一种材料制成；所述的共振器可与微电子芯片、双极性晶体管、金属氧化物半导体器件、互补金属氧化物半导体器件、场效应晶体管、结型场效应管器、绝缘珊场效应管其中之一进行集成。