[发明专利]基于模态重分布的MEMS谐振器及其调节方法

说明书

本公开提供了一种基于模态重分布的MEMS谐振器，包括：衬底；支撑结构，一端固定在所述衬底上；谐振单元，设有调整装置，所述谐振单元与支撑结构的另一端相连；电极，与所述谐振单元电连接，所述电极设置在所述谐振单元的侧面、上表面和/或下表面。本公开针对无线通信系统的不同应用需求，其结构可灵活设置，进而实现了对其性能的优化，有效摆脱了现有光刻精度工艺水平的限制，该MEMS谐振器具备尺寸小、易加工、节省空间等优势，有利于实现集成化、微型化，推动MEMS谐振器在智能传感领域的高端应用。

技术领域

本公开涉及射频微机电系统，具体涉及一种基于模态重分布的MEMS谐振器及其调节方法。

背景技术

未来无线通信系统呈现出集成化、小型化、低功耗、高频率、多模式的发展趋势，射频前端收发系统具有对射频信号的预处理功能，是无线通信系统的重要组成部分。传统射频前端收发系统所采用的射频谐振器件主要包括石英晶振、声表面波(SAW)滤波器、薄膜体声波谐振器(FBAR)、陶瓷滤波器、LC谐振电路等。然而，该传统射频器件在体积、性能、功耗等方面存在诸多限制因素，MEMS谐振器件具有高线性度、高Q值、低功耗、小尺寸、可集成、低成本等优势，是未来无线通信系统的理想选择之一，具有极大的应用潜力。

传统MEMS谐振器件的频率的稳定性受谐振模态几何尺寸的影响较大：MEMS谐振器件的尺寸越小，其谐振频率越高，但由于现有光刻精度工艺水平的限制，MEMS谐振器件的可制作尺寸有限，导致现有MEMS谐振器件存在频率较低，器件结构不稳定且空间较大等诸多问题。所以，目前亟待开发一种具备频率和品质因子能够灵活调节特性的新型MEMS谐振器件，如此一来可为MEMS谐振器件提供更加灵活的设计空间，更好的适应加工工艺需求，以更好地满足实际应用需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于模态重分布的MEMS谐振器及其频率、Q值调节方法，以至少解决上述现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本公开提供了一种基于模态重分布的MEMS谐振器，包括：衬底、支撑结构、谐振单元和电极，其中谐振单元上开设有调整装置，电极设置在谐振单元的侧面、上表面和/或下表面，该谐振单元与电极电连接，支撑结构的一端固定在衬底上，支撑结构的另一端与谐振单元相连。

可选地，调整装置为负载结构，负载结构数量至少为一个；通过加设负载结构，使MEMS谐振器的频率降低，MEMS谐振器的Q值降低；

其中，负载结构覆盖于谐振单元的表面；

其中，负载结构为单层或多层薄膜的图形化结构；图形化结构为菱形、圆形、矩形或扇形中的一种或多种。

可选地，调整结构为孔洞结构，孔洞结构数量至少为一个；通过加设孔洞结构，使MEMS谐振器的频率降低，MEMS谐振器的Q值降低；

其中，孔洞结构为通孔，其形状包括菱形、圆形、矩形或扇形中的一种或几种。

可选地，孔洞结构内部分或完全填充二氧化硅或氮化硅材料。

可选地，调整装置为角结构，角结构数量至少为一个；通过加设角结构，使MEMS谐振器的频率增加，MEMS谐振器的Q值增加；

其中，角结构为谐振单元边缘的倒角、圆角或切角。

可选地，电极的材料为半导体材料或者金属材料，半导体材料为单晶硅或多晶硅，金属材料为铬金。

可选地，谐振单元的材料为半导体材料或者金属材料，半导体材料为单晶硅、多晶硅和二氧化硅中任一材料或至少其中两种材料组合的复合材料。

可选地，谐振单元与电极之间的换能方式包括静电式、压电式、热电式、压阻式和电磁式。