谐振器、制造谐振器的方法、应变传感器和传感器阵列技术

提供了谐振器、制造谐振器的方法以及包括谐振器的应变传感器和传感器阵列。谐振器被设置为从支撑件沿长度方向延伸。谐振器包括单晶材料，并且被设置为沿单晶材料的晶向之中满足所需的杨氏模量和所需的泊松比中的至少一个的晶向延伸。

【技术实现步骤摘要】
谐振器、制造谐振器的方法、应变传感器和传感器阵列相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2018年12月28日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018-0173084的优先权，该申请的公开内容通过引用全部并入本文中。
本公开涉及谐振器、制造谐振器的方法以及包括谐振器的应变传感器和传感器阵列。
技术介绍
谐振器是在某个频带中振动的器件。可以通过使用微机电系统(MEMS)在半导体基板(例如，硅基板)上形成微振动结构来制造谐振器。例如，谐振器适用于诸如机械滤波器和声学传感器的振动传感器。例如，振动传感器可以用作安装在移动电话、家用电器、图像显示设备、虚拟现实设备、增强现实设备和人工智能(AI)扬声器上的传感器，并且可以识别由诸如外部应力、外部压力或外力的外部输入产生的振动。
技术实现思路
提供了一种谐振器、制造谐振器的方法、以及包括谐振器的应变传感器和传感器阵列。其他方面部分地将在以下描述中阐述，且部分地将通过以下描述而变得清楚明白，或者可以通过本专利技术的实践来获知。根据本公开的一个方面，提供了一种谐振器，从支撑件沿长度方向延伸，谐振器包括：单晶材料，其中，谐振器沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，晶向来自单晶材料的多个晶向。谐振器可以沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。谐振器可以沿具有最大泊松比的晶向延伸。谐振器的一端可以固定到支撑件。谐振器的两端可以固定到支撑件。支撑件可以包括单晶材料。根据本公开的另一方面，提供了一种谐振器，从支撑件沿长度方向延伸，谐振器包括：具有(100)晶面的单晶硅，其中，谐振器沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，晶向来自单晶硅的晶向。谐振器可以沿具有最小杨氏模量和最大泊松比的晶向延伸。谐振器可以沿单晶硅的<100>晶向延伸。谐振器可以沿单晶硅的<100>晶向和<110>晶向之间的晶向延伸。谐振器可以是沿长度方向延伸的梁型形状。谐振器的至少一端可以固定到支撑件。支撑件可以包括单晶硅。根据本公开的另一方面，提供了一种制造谐振器的方法，包括：图案化包括单晶材料的基板，以将基板的一部分形成为沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，晶向来自单晶材料的晶向。图案化基板还可以包括：图案化基板，以使基板的一部分沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。图案化基板还可以包括：图案化基板，以使基板的一部分沿具有最大泊松比的晶向延伸。基板可以包括具有(100)晶面的单晶硅，并且图案化基板还可以包括：图案化基板，以使基板的一部分沿单晶硅的<100>晶向延伸。根据本公开的另一方面，提供了一种应变传感器，包括：谐振器，被设置为从支撑件沿长度方向延伸；以及感测器件，被配置为测量谐振器的应变，其中，谐振器包括单晶材料并且沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，晶向来自单晶材料的晶向。谐振器可以沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。谐振器可以沿具有最大泊松比的晶向延伸。谐振器可以包括具有(100)晶面的单晶硅。谐振器可以沿单晶硅的<100>晶向延伸。谐振器可以沿单晶硅的<100>晶向和<110>晶向之间的晶向延伸。谐振器的至少一端可以固定到支撑件。感测器件可以包括压电器件、压阻器件或者电容器件。感测器件可以包括光学器件，光学器件测量由谐振器反射的光的角度变化。根据本公开的另一方面，提供了一种传感器阵列，包括：多个谐振器，多个谐振器中的每一个从支撑件沿长度方向延伸并且具有不同的谐振频率；以及多个感测器件，配置为测量多个谐振器的应变，其中，多个谐振器中的每一个包括单晶材料并且沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，晶向来自单晶材料的晶向。多个谐振器中的每一个可以沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。多个谐振器中的每一个可以沿具有最大泊松比的晶向延伸。多个谐振器中的每一个可以包括具有(100)晶面的单晶硅。多个谐振器中的每一个可以沿单晶硅的<100>晶向延伸。多个谐振器中的每一个可以沿单晶硅的<100>晶向和<110>晶向之间的晶向延伸。多个谐振器中的每一个的至少一端可以固定到支撑件。支撑件可以包括单晶材料。根据本公开的另一方面，提供了一种谐振器，包括：由单晶材料形成的支撑部分；由单晶材料形成并从支撑部分延伸的谐振部分，其中，基于杨氏模量和泊松比中的至少一个，以相对于单晶材料的(100)晶面的倾斜角形成谐振部分。支撑部分可以是单晶材料的蚀刻部分。谐振部分可以是单晶材料的蚀刻部分。倾斜角可以介于单晶材料的<100>晶向和<110>晶向之间。倾斜角可以是单晶材料的<100>晶向。根据本公开的另一方面，提供了一种制造谐振器的方法，包括：在光掩膜上提供平行于单晶材料晶片的平坦区的参考线图案；基于光掩膜在单晶材料晶片上图案化谐振部分，其中，基于杨氏模量和泊松比中的至少一个以相对于参考线图案的倾斜角来图案化谐振部分。图案化谐振部分可以包括：在单晶材料晶片的表面上蚀刻具有扇形肋形状的薄图案；选择薄图案不会塌陷的方向；以及将光掩膜的参考线与该方向彼此对齐。可以通过使用湿蚀刻液进行图案化。平坦区可以是单晶材料的(100)晶面。附图说明通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得明确并且更容易理解，在附图中：图1A示出了根据具有(100)晶面的单晶硅的晶向的杨氏模量；图1B示出了根据具有(100)晶面的单晶硅的晶向的泊松比；图2示出了通过图案化具有(100)晶面的单晶硅晶片而制造的一般谐振器；图3A和图3B是分别示出了一般谐振器的平面图和截面图；图4示出了使用图3A和图3B的一般谐振器的应变传感器；图5示出了根据示例性实施例的通过图案化具有(100)晶面的单晶硅晶片而制造的谐振器；图6A和图6B是分别示出了根据示例性实施例的谐振器的平面图和截面图；图7示出了使用根据示例性实施例的谐振器的应变传感器；图8至图11示出了应用图7的应变传感器的感测器件；图12A示出了在使用一般谐振器的应变传感器的端部受外部输入而向上移位之后的状态；图12B示出了在使用根据示例性实施例的谐振器的应变传感器的端部受外部输入而向上移位之后的状态；图13A示出了在使用一般谐振器的应变传感器的端部向下移位之后的状态；图13B是沿图13A的线I-I’的剖视图；图14A示出了在使用根据示例性实施例的谐振器的应变传感器的端部向下移位之后的状态；图14B是沿图14A的线I-I’的剖视图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振器，从支撑件沿长度方向延伸，所述谐振器包括：/n单晶材料，/n其中，所述谐振器沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，所述晶向来自所述单晶材料的多个晶向。/n

【技术特征摘要】
20181228 KR 10-2018-01730841.一种谐振器，从支撑件沿长度方向延伸，所述谐振器包括：
单晶材料，
其中，所述谐振器沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，所述晶向来自所述单晶材料的多个晶向。


2.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。


3.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器沿具有最大泊松比的晶向延伸。


4.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器具有沿长度方向延伸的梁型形状。


5.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器的一端固定到所述支撑件。


6.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述谐振器的两端固定到所述支撑件。


7.根据权利要求1所述的谐振器，其中，所述支撑件包括所述单晶材料。


8.一种谐振器，从支撑件沿长度方向延伸，所述谐振器包括：
具有(100)晶面的单晶硅，
其中，所述谐振器沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，所述晶向来自所述单晶硅的多个晶向。


9.根据权利要求8所述的谐振器，其中，所述谐振器沿具有最小杨氏模量和最大泊松比的晶向延伸。


10.根据权利要求9所述的谐振器，其中，所述谐振器沿所述单晶硅的＜100＞晶向延伸。


11.根据权利要求8所述的谐振器，其中，所述谐振器沿所述单晶硅的＜100＞晶向和＜110＞晶向之间的晶向延伸。


12.根据权利要求8所述的谐振器，其中，所述谐振器具有沿长度方向延伸的梁型形状。


13.根据权利要求8所述的谐振器，其中，所述谐振器的至少一端固定到所述支撑件。


14.根据权利要求8所述的谐振器，其中，所述支撑件包括所述单晶硅。


15.一种制造谐振器的方法，包括：
图案化包括单晶材料的基板，以将所述基板的一部分形成为沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，所述晶向来自所述单晶材料的多个晶向。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，图案化所述基板还包括：图案化所述基板，以使所述基板的一部分沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。


17.根据权利要求15所述的方法，其中，图案化所述基板还包括：图案化所述基板，以使所述基板的一部分沿具有最大泊松比的晶向延伸。


18.根据权利要求15所述的方法，其中，
所述基板包括具有(100)晶面的单晶硅，以及
图案化所述基板还包括：图案化所述基板，以使所述基板的一部分沿所述单晶硅的＜100＞晶向延伸。


19.一种应变传感器，包括：
谐振器，被设置为从支撑件沿长度方向延伸；以及
感测器件，被配置为测量所述谐振器的应变，
其中，所述谐振器包括单晶材料，并且沿基于杨氏模量和泊松比中的至少一个而确定的晶向延伸，所述晶向来自所述单晶材料的多个晶向。


20.根据权利要求19所述的应变传感器，其中，所述谐振器沿具有最小杨氏模量的晶向延伸。


21.根据权利要求19所述的应变传感器，其中，所述谐振器沿具有最大泊松比的晶向延伸。


22.根据权利要求19所述的应变传感器，其中，所述谐振器包括具有(100)晶面的单晶硅。


23.根据权利要求22所述的应变传感器，其中，所述谐振器沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载兴，姜诚赞，李忠镐，尹容燮，洪赫基，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR