一种基于温度补偿的MEMS谐振结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115465834A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202211150414.3(22)申请日2022.09.21(71)申请人四川广义微电子股份有限公司地址629000四川省遂宁市经济技术开发区象山西路188号(72)发明人陈建鹏欧毅张智鹏张立明(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220专利代理师林菲菲(51)Int.Cl.B81C1/00(2006.01)B81B7/02(2006.01)B81B7/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称一种基于温度补偿的MEMS谐振结构及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于温度补偿的MEMS谐振结构及其制备方法，该方法包括：在硅衬底上沉积第一多晶硅层，在第一多晶硅层上沉积第一氧化硅层；在第一氧化硅层上沉积第二多晶硅层，在第二多晶硅层上刻蚀出第一槽结构；在第二多晶硅层上沉积第二氧化硅层，用于形成正频率温度系数的材料层；对第二氧化硅层进行图案化和刻蚀，仅保留第一槽结构中的第二氧化硅层，之后再沉积第三多晶硅层，将第二氧化硅层包裹在多晶硅中，形成三明治结构；对三明治结构进行图案化并刻蚀后形成上电极和温度补偿复合结构；将第一氧化硅层进行腐蚀后，形成谐振结构。本发明通过在MEMS谐振结构中制备温度补偿结构，以减小温度变化是对本征频率的影响。CN115465834ACN115465834A权利要求书1/1页1.一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，包括：在硅衬底上沉积第一多晶硅层，作为谐振结构的下电极，在第一多晶硅层上沉积第一氧化硅层，作为腐蚀牺牲层；在第一氧化硅层上沉积第二多晶硅层，在第二多晶硅层上刻蚀出第一槽结构；在带有槽结构的第二多晶硅层上沉积第二氧化硅层，用于形成正频率温度系数的材料层；对第二氧化硅层进行图案化和刻蚀，仅保留第一槽结构中的第二氧化硅层，之后在第二氧化硅层上再沉积第三多晶硅层，将第二氧化硅层包裹在多晶硅中，形成三明治结构；对三明治结构进行图案化并刻蚀后形成谐振结构的上电极和温度补偿复合结构；采用湿法或干法将第一氧化硅层进行腐蚀后，形成最终的谐振结构。2.根据权利要求1所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，在将第二氧化硅层包裹在多晶硅中，形成三明治结构的步骤之后还包括：对第三多晶硅层进行图案化，并在第三多晶硅层上刻蚀出第二槽结构；在带有槽结构的第三多晶硅层上沉积第三氧化硅层，第三氧化硅层与第二氧化硅层一起形成正温度系数的复合材料层；对第三氧化硅进行图案化和刻蚀，仅保留第二槽结构内第三氧化硅层，之后在第三氧化硅层上沉积第四多晶硅层，将第三氧化硅层包裹，形成双层的三明治结构。3.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，所述第一槽结构的深度小于第二多晶硅层的厚度。4.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，所述第二氧化硅层的厚度与第一槽结构的深度相同。5.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，对三明治结构进行图案化和刻蚀后形成的结构可为梁状、音叉状、环状、圆盘状或方块状。6.根据权利要求2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，第二槽结构的深度小于第三多晶硅层的厚度。7.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，所述第二多晶硅层的厚度为1‑2微米；所述第一浅槽结构的深度为0.1‑0.2微米。8.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，所述第二氧化硅层的厚度为0.1‑0.2微米。9.根据权利要求1或2所述的一种基于温度补偿的MEMS谐振结构的制备方法，其特征在于，所述第二槽结构的深度为0.1‑0.5微米。10.一种基于温度补偿的MEMS谐振结构，其特征在于，该谐振结构采用权利要求1‑9任一项所述的制备方法制备而成。2CN115465834A说明书1/4页一种基于温度补偿的MEMS谐振结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及MEMS器件制备技术领域，具体涉及一种基于温度补偿的MEMS谐振结构及其制备方法。背景技术[0002]对于采用谐振原理的MEMS(MEMS,Micro‑Electro‑MechanicalSystem，微电子机械系统)器件，如谐振器、谐振式压力传感器、谐振式惯性器件等。通常采用多晶硅材料制备谐振结构，采用硅材料的MEMS频率振动结构，然而基于硅的谐振器带来的问题是谐振频率的温度漂移较大，温漂主要是由于硅的杨氏模量的温度依赖性，这导致谐振频率因环境温度