【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微机电系统，特别是涉及一种混合谐振器及其制备方法。
技术介绍
1、微机电系统(mems，micro-electro-mechanical system)是一种基于微电子技术和微加工技术的一种高科技领域。mems技术可将机械构件、驱动部件、电控系统、数字处理系统等集成为一个整体的微型单元。mems器件具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等诸多优点。但与传统的石英振荡器相比，由于单晶硅材料物理的特性，mems振荡器的频率温度系数可达-31ppm/℃，即温度每上升一度，振荡的频率便改变-0.003％，故mems振荡器对于温度的频率偏移仍然是一个有待解决的问题。
2、现有技术中，目前已有的mems tcxo(温补振荡器)产品主要采用双谐振差频的方式来实现测温，并基于测得的温度信息对频率输出进行补偿。双谐振差频方法可以有两种实现形式，分别是双mems谐振子和单mems谐振子双振动模态，前者通常采用两个微机械谐振子并排放置的方式，一个谐振子对温度敏感，另一个谐振子对温度不敏感；后者通常使用单个机械谐振器，使用交流电极同时激发两个谐振模态，其中一个谐振模态对温度敏感，另一个谐振模态对温度不敏感。但因为这两种方式都是基于硅材料机械谐振器，因此测温谐振子或谐振模态的最大温度灵敏度也受限于硅的材料温度系数，灵敏度最大值通常小于31ppm/℃。另一方面，当前的mems振荡器产品通常工作频率在mhz，为了获得ghz的输出频率，需要使用锁相环对振荡器频率进行倍频，导致输出频率信号的相位噪声发生恶化。
3、
技术实现思路
1、本申请主要目的是提出一种混合谐振器，用以解决在谐振器工作中所产生的温度频率发生漂移，测温灵敏度较低以及输出信号存在相位噪声等问题。
2、为解决上述问题，本申请提供一种谐振器，该混合谐振器包括：衬底层；绝缘层，设置于衬底层上；器件层，设置于绝缘层上；其中，器件层包括微机械谐振子和电磁谐振子，微机械谐振子被配置为产生第一谐振信号，第一谐振信号的频率与温度呈正相关，电磁谐振子被配置为产生第二谐振信号，第二谐振信号的频率与温度呈负相关，第二谐振信号的频率大于第一谐振信号的频率。
3、在一实施例中，微机械谐振子包括：谐振体，设置于绝缘层上；锚点，设置于绝缘层上；耦合梁，设置于绝缘层上、并连接锚点和谐振体。
4、在一实施例中，谐振体包括：第一电极层，设置于绝缘层上；第一介质层，设置于第一电极层上；第二电极层，设置于第一介质层上；其中，绝缘层对应第一电极层的区域为镂空结构，以使谐振体和衬底层之间形成谐振腔。
5、在一实施例中，电磁谐振子包括：电容单元，设置于绝缘层上；电感单元，设置于绝缘层上；其中，电容单元和电感单元耦合形成电磁谐振子。
6、在一实施例中，电容单元包括：第三电极层，设置于绝缘层上；第二介质层，设置于第三电极层上；第四电极层，设置于第二介质层上。
7、在一实施例中，电感单元包括第五电极层，第五电极层设置于绝缘层上。
8、在一实施例中，电感单元还包括第六电极层，第六电极层设置于第五电极层上，其中，第五电极层和第六电极层被配置为选择其一作为电感单元或共同作为电感单元。
9、为解决上述问题，本申请还提供一种混合谐振器的制备方法，该混合谐振器的制备方法包括：提供一晶圆，晶圆包括依次层叠的衬底层、绝缘层和第一导电层；对第一导电层进行处理，以在绝缘层上形成器件层；其中，器件层包括微机械谐振子和电磁谐振子，微机械谐振子被配置为产生第一谐振信号，第一谐振信号的频率与温度呈正相关，电磁谐振子被配置为产生第二谐振信号，第二谐振信号的频率与温度呈负相关，第二谐振信号的频率大于所述第一谐振信号的频率。
10、在一实施例中，对第一导电层进行处理，以在绝缘层上形成器件层，包括：在第一导电层上形成介质层；对介质层进行图形化处理；在第一导电层和介质层上形成第二导电层；对第一导电层、介质层和第二导电层进行图形化处理，以形成微机械谐振子和电磁谐振子，电磁谐振子包括电容单元和电感单元。
11、在一实施例中，对介质层进行图形化处理，包括：在介质层上涂覆第一层光刻胶，并形成第一光刻图案；基于第一光刻图案对介质层进行刻蚀，以形成第一介质层和第二介质层。
12、在一实施例中，对第一导电层、介质层和第二导电层进行图形化处理，以形成微机械谐振子和电磁谐振子，所述电磁谐振子包括电容单元和电感单元，包括：在第二导电层上涂覆第二层光刻胶，并形成第二光刻图案；基于第二光刻图案对第一导电层和第二导电层进行刻蚀，以使第一导电层形成第一电极层、第三电极层和第五电极层，以使第二导电层形成第二电极层、第四电极层和第六电极层；其中，第一电极层、第一介质层和第二电极层依次层叠形成微机械谐振子，第三电极层、第二介质层和第四电极层依次层叠形成电容单元，第五电极层和第六电极层形成电感单元。
13、在电容单元、电感单元和绝缘层上涂覆第三层光刻胶，并形成第三光刻图案；基于第三光刻图案对第一电极层下的绝缘层进行刻蚀，以使谐振体和衬底层之间形成谐振腔。
14、为解决上述问题，本申请还提供一种混合振荡器，该混合振荡器采用如上述任一项混合谐振器，或采用如上述的方法制备得到的混合谐振器。
15、通过上述方式，混合谐振器可以利用机械谐振子和电磁谐振子两种不同特性的谐振子同时工作，以实现温度补偿型高低双频输出，减少锁相环电路倍频对输出信号相位噪声的影响，并且可以减少热迟滞以及获得更高的测温灵敏度。
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1.一种混合谐振器，其特征在于，所述混合谐振器包括：
2.根据权利要求1所述的混合谐振器，其特征在于，所述微机械谐振子包括：
3.根据权利要求2所述的混合谐振器，其特征在于，所述谐振体包括：
4.根据权利要求1所述的混合谐振器，其特征在于，所述电磁谐振子包括：
5.根据权利要求4所述的混合谐振器，其特征在于，所述电容单元包括：
6.根据权利要求4所述的混合谐振器，其特征在于，所述电感单元包括：
7.一种混合谐振器的制备方法，其特征在于，所述混合谐振器的制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的混合谐振器的制备方法，其特征在于，所述对所述第一导电层进行处理，以在所述绝缘层上形成器件层，包括：
9.根据权利要求8所述的混合谐振器的制备方法，其特征在于，所述对所述介质层进行图形化处理，包括：
10.根据权利要求9所述的混合谐振器的制备方法，其特征在于，所述对所述第一导电层、所述介质层和所述第二导电层进行图形化处理，以形成所述微机械谐振子和所述电磁谐振子，所述电磁谐振子包括电容单元和
...【技术特征摘要】
1.一种混合谐振器，其特征在于，所述混合谐振器包括：
2.根据权利要求1所述的混合谐振器，其特征在于，所述微机械谐振子包括：
3.根据权利要求2所述的混合谐振器，其特征在于，所述谐振体包括：
4.根据权利要求1所述的混合谐振器，其特征在于，所述电磁谐振子包括：
5.根据权利要求4所述的混合谐振器，其特征在于，所述电容单元包括：
6.根据权利要求4所述的混合谐振器，其特征在于，所述电感单元包括：
7.一种混合谐振器的制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷永庆，朱雁青，黄寿，
申请(专利权)人：麦斯塔微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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