[发明专利]双模态谐振器及其制备方法

说明书

本发明提供一种双模态谐振器及其制备方法，该方法包括：提供叠层结构；采用刻蚀工艺，于叠层结构的半导体器件层中形成间隙互相隔开的内、外谐振体，内、外谐振体驱动电极，内、外谐振体检测电极；外谐振体设置于内谐振体外周且通过耦合部嵌套连接，内、外谐振体驱动电极，内、外谐振体检测电极设置于外谐振体之内且相对环绕于内谐振体之外；基于内谐振体及外谐振体各自外侧的间隙，采用湿法腐蚀法去除其各自下方的绝缘层，以释放内谐振体及外谐振体。该方法可降低内嵌电极失效率，还可减小内、外谐振体双模态谐振器的总尺寸；同时避免降低内、外谐振体的Q值，提高其阻抗；另外，制备工艺简单，易于实现，降低制造成本。

技术领域

本发明属于微机电系统技术领域，特别是涉及一种双模态谐振器及其制备方法。

背景技术

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。MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，利用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事，物联网等领域中都有着十分广阔的应用前景。

MEMS双模态谐振器，常将其设计为内、外谐振体嵌套连接的形式以实现低模态耦合同时利用内、外谐振体不同或相同振动模态用于谐振器的测温或输出。为了实现内外谐振体的独立驱动和检测，需要对内、外谐振体分别设置驱动和检测电极，尤其是对谐振体结构，需要设置内嵌式的电极。

现有的SOI(Silicon-On-Insulator)工艺制备双模态谐振器时，谐振体结构和电极在同一层，即器件层制造，由于谐振体结构的体表面积较大，在对谐振体结构释放时，如果电极结构尺寸设计的比较小，则会同时对电极结构完全释放，造成电极失效。若要保证电极结构不被完全释放，则需要增大电极结构尺寸，但这会导致整个器件结构的整体尺寸进一步增大，不利于器件结构的小型化。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双模态谐振器及其制备方法，用于解决现有技术中制备双模态谐振器的过程中，在对谐振体结构进行释放时，同时也会对电极结构完全释放，造成电极失效，或为了避免电极失效，需要增大电极结构尺寸，造成器件整体尺寸较大等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双模态谐振器的制备方法，所述制备方法包括：

提供叠层结构，所述叠层结构由下向上依次包括半导体基底层、绝缘层及半导体器件层；

采用刻蚀工艺，于所述半导体器件层中形成通过间隙互相隔开的内谐振体、外谐振体、内谐振体驱动电极、内谐振体检测电极、外谐振体驱动电极及外谐振体检测电极；其中，所述外谐振体设置于所述内谐振体的外周且通过耦合部嵌套连接，所述内谐振体驱动电极、所述内谐振体检测电极、所述外谐振体驱动电极及所述外谐振体检测电极设置于所述外谐振体之内且相对环绕于所述内谐振体之外，所述内谐振体及所述外谐振体在其各自相邻的所述间隙处振动；

基于所述内谐振体及所述外谐振体各自外侧的所述间隙，采用湿法腐蚀法去除其各自下方的所述绝缘层，以释放所述内谐振体及所述外谐振体。

可选地，形成所述内谐振体、所述外谐振体、所述内谐振体驱动电极、所述内谐振体检测电极、所述外谐振体驱动电极及所述外谐振体检测电极的方法包括：

于所述半导体器件层上涂覆第一光刻胶层，并进行图形化，得到图形化的第一光刻胶层，所述图形化的第一光刻胶层上形成有刻蚀窗口；