炉控频率基准振荡器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种温度补偿微机电振荡器及其制造方法。振荡器包括谐振元件，该谐振元件包括高掺杂硅和致动器，该致动器用于激励所述谐振体进入具有特征频率‑温度曲线的谐振模式。选择谐振元件和致动器的特性，使得曲线在85℃或更高的翻转温度处具有高温翻转点。此外，振荡器包括恒温控制器，用于将谐振器元件的温度保持在所述高翻转温度处。

Furnace controlled frequency reference oscillator and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】炉控频率基准振荡器及其制作方法
本专利技术涉及微电子机械(MEMS)振荡器。尤其是，本专利技术涉及用于稳定其操作频率的温度补偿的MEMS振荡器。
技术介绍
传统的频率基准振荡器包括作为谐振元件的石英晶体，该石英晶体主要决定其输出信号的频率和其它特性。石英晶体是稳定的，但也有一些缺点，诸如：相对较大的尺寸和难以被集成在电子电路内。数种尝试已经解决了使用MEMS谐振器作为石英谐振器的替代品(作为稳定频率基准)的问题。纯硅晶体谐振器的频率具有很强的线性温度依赖性，这使得谐振器在变化的温度中不可用。硅晶体的掺杂可以被用于在谐振器的预期操作范围内(通常在室温附近)一定程度上均匀化频率-温度曲线。例如：由Jaakkola、Antti在阿尔托大学于2016年所著的博士论文“用于定时和频率参考应用的压电换能器温度补偿硅谐振器(PiezoelectricallyTransducedTemperatureCompensatedSiliconResonatorsforTimingandFrequencyReferenceApplications)”，和WO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度补偿微机电振荡器，包括：/n-谐振器元件，包括掺杂到至少9×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170905 FI 201757921.一种温度补偿微机电振荡器，包括：
-谐振器元件，包括掺杂到至少9×1019cm-3的平均掺杂浓度的硅，
-致动器，用于激励所述谐振器元件进入谐振模式，所述谐振模式具有在85℃或更高的翻转温度处具有高温翻转点的特征频率-温度曲线，以及
-恒温控制器，用于将所述谐振器元件的所述温度保持在所述高翻转温度处。


2.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中所述掺杂浓度为9×1019cm-3至1.3×1020cm-3，并且所述高温翻转点是在温度范围-40℃至+150℃内的唯一翻转点。


3.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中所述掺杂浓度至少为1.1×1020cm-3，并且所述频率-温度曲线具有两个翻转点，两个翻转点的一个翻转点是所述高温翻转点。


4.根据权利要求3所述的振荡器，其中所述两个翻转点的一个翻转点是在低于85℃的温度处的低温翻转点。


5.根据权利要求4所述的振荡器，其中所述频率-温度曲线在所述高温翻转点处的曲率的绝对值小于在所述低温翻转点处的曲率的绝对值。


6.根据权利要求3至5的任一项所述的振荡器，其中所述频率-温度曲线在-40℃至+150℃的温度范围内正好有两个翻转点。


7.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中所述高温翻转点是局部最大值。


8.根据权利要求1至6的任一项所述的振荡器，其中所述高温翻转点是局部最小值。


9.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中在所述高温翻转点处的所述频率-温度曲线的所述曲率的所述绝对值为20ppb/C2或更小，特别是为10ppb/C2或更小。


10.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中所述高温翻转点在200℃或更低的翻转温度处，特别是在150℃或更低处，诸如130℃或更低处。


11.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中所述谐振器元件包括：
-硅本体，所述硅本体具有1.3×1020cm-3或以上的n型掺杂浓度，
-压电换能层，诸如氮化铝层，所述压电换能层在所述本体上，
-电极层，在所述压电层上，以及
其中所述致动器被电连接到所述电极层以及所述硅本体，以用于激励所述谐振模式。


12.根据前述权利要求的任一项所述的振荡器，其中
-所述谐振器元件包括简并掺杂的单晶硅本体，
-所述振荡器包括静电换能电极，所述静电换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·奥加，A·贾克拉，
申请(专利权)人：京瓷帝基廷公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI