MEMS谐振器及其加工方法，时钟器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115149921A(43)申请公布日2022.10.04(21)申请号202110349998.6(22)申请日2021.03.31(71)申请人华为技术有限公司地址518129广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼(72)发明人吴国强陈文贾文涵冯志宏徐景辉(74)专利代理机构深圳市深佳知识产权代理事务所(普通合伙)44285专利代理师王仲凯(51)Int.Cl.H03H9/17(2006.01)H03H9/02(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图7页(54)发明名称MEMS谐振器及其加工方法，时钟器件(57)摘要本申请实施例公开了一种MEMS谐振器，应用于通信、时钟器件等领域。MEMS谐振器包括固定部件，谐振子和支撑梁。谐振子通过支撑梁与固定部件相连。谐振子包括上电极层，压电层和器件层。压电层在上电极层和器件层之间。在压电层和器件层之间设置有缓冲层。压电层的材料温度系数大于缓冲层的材料温度系数，缓冲层的材料温度系数大于器件层的材料温度系数。在本申请中，通过在垂直方向上增加缓冲层，可以在降低热弹性损耗的基础上，降低工艺难度。CN115149921ACN115149921A权利要求书1/2页1.一种微电子机械MEMS谐振器，其特征在于，包括：固定部件，谐振子和支撑梁；所述谐振子通过所述支撑梁与所述固定部件相连；所述谐振子包括上电极层，压电层和器件层，所述压电层在所述上电极层和所述器件层之间；在所述压电层和所述器件层之间设置有缓冲层；所述压电层的材料温度系数大于所述缓冲层的材料温度系数，所述缓冲层的材料温度系数大于所述器件层的材料温度系数；其中，材料温度系数α是热膨胀系数，E是杨氏模量，ρ是质量密度，C是比热容，ν是泊松比。2.根据权利要求1所述的MEMS谐振器，其特征在于，在所述压电层和所述器件层之间包括下电极层；其中，所述缓冲层在所述下电极层和所述器件层之间。3.根据权利要求2所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层为非导电材料。4.根据权利要求2或3所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述下电极层的材料温度系数大于所述缓冲层的材料温度系数，所述下电极层的材料温度系数小于所述压电层的材料温度系数。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层的材料为锗。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层包括多个缓冲子层；其中，沿所述器件层到所述压电层的方向上，所述多个缓冲子层的材料温度系数逐渐增大。7.根据权利要求6所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述多个缓冲子层中至少一个缓冲子层的材料为锗化硅。8.根据权利要求7所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述多个缓冲子层的材料还包括砷化镓，氮化硅，钻石或锗中的任意一种或多种，每种材料对应所述多个缓冲子层中的一个缓冲子层。9.根据权利要求7或8所述的MEMS谐振器，其特征在于，沿所述器件层到所述压电层的方向上，所述多个缓存子层的材料依次为锗化硅，砷化镓，氮化硅，钻石，锗；或，所述多个缓存子层的材料依次为砷化镓，锗化硅，氮化硅，钻石，锗；或，所述多个缓存子层的材料依次为砷化镓，氮化硅，锗化硅，钻石，锗；或，所述多个缓存子层的材料依次为砷化镓，氮化硅，钻石，锗化硅，锗。10.根据权利要求1所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层作为所述谐振子的下电极层。11.根据权利要求1至10中任意一项所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层的厚度小于所述器件层的厚度。2CN115149921A权利要求书2/2页12.根据权利要求1至11中任意一项所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述缓冲层的厚度为0.1微米至10微米。13.根据权利要求1至12中任意一项所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述固定部件包括衬底和上腔壁；所述衬底和所述上腔壁之间形成空腔；其中，所述谐振子通过所述支撑梁悬于所述空腔。14.根据权利要求13所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述衬底和所述上腔壁的结合处包括导电层；其中，所述导电层和所述器件层的厚度相同。15.根据权利要求14所述的MEMS谐振器，其特征在于，所述衬底的上方包括氧化硅层；其中，所述氧化硅层用于隔离所述衬底和所述导电层的电连接。16.一种微电子机械MEMS谐振器的加工方法，其特征在于，包括：提供包括衬底和器件层的绝缘体上硅SOI圆片；在所述器件层上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积压电层；在所述压电层上沉积上电极层；刻蚀所述器件层，形成谐振子和支撑梁；通过上腔壁密封所述谐振子；其中，所述压电层的材料温度系数大于所述缓冲层的材料温度系数，所述缓冲层的材料温度系数大于所述器件层的材料温度系数；材料温度系数α是热膨胀系数，E是杨氏模量