一種具有角振動濾波特性的MEMS結(jié)構(gòu)的制作方法引言摩爾定律的不斷推進，使得芯片中的電路元器件越來越小。同時，基于半導體工藝的微機電系統(tǒng)（MEMS）得以誕生。MEMS具有芯片級集成的特點，具備制造微型機械結(jié)構(gòu)的工藝技術(shù)。由于MEMS具有小尺寸、高速、高精度和低功耗等優(yōu)良特性，因此在傳感、數(shù)據(jù)處理、通訊等領域得到廣泛應用。其中，以微機電系統(tǒng)中的微振動器為代表的MEMS濾波器在無線通信系統(tǒng)中應用較廣。MEMS濾波器的性能受制于振動結(jié)構(gòu)的設計和工藝制造。本文介紹一種基于角振動的MEMS結(jié)構(gòu)和制造方法，可在尺寸較小的情況下實現(xiàn)高度集成和高性能的MEMS濾波器，具有可擴展性和可靠性。MEMS結(jié)構(gòu)的設計MEMS濾波器的設計需要滿足對濾波特性、頻率響應和尺寸等方面的需求。一般來說，MEMS濾波器可分為容性、壓電和角振動三種類型。容性MEMS濾波器具有尺寸小、低功耗、頻帶寬和Q值等優(yōu)點，但無法滿足高Q值和高選擇性的需求。壓電MEMS濾波器具有高Q值和可選擇性的優(yōu)點，但受限于壓電材料的特性，其熱穩(wěn)定性和可靠性較差，較難達到較高的集成度。相比之下，角振動MEMS濾波器具有可選擇性高、Q值高、低功耗、高可靠性等優(yōu)點，成為近年來研究的熱點領域。本文介紹的MEMS濾波器基于角振動的結(jié)構(gòu)，采用拉伸-壓縮雙振動梁，結(jié)構(gòu)如下圖所示：L1

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L||

--------->|MASS|<-------------

L2|||

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||L3|

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L4L5其中，L1、L2、L3、L4、L5是振動梁的長度，其中L1=L5，L4=L2/2。角振動的頻率由長軸向的L1、橫軸向的L2、L3和質(zhì)量MASS共同決定。在L1和L5的不同振蕩方向上，可實現(xiàn)基頻和次諧波的OPB(orthogonal-parity-breaking)振動模式，從而實現(xiàn)濾波特性。MEMS結(jié)構(gòu)的制造方法MEMS結(jié)構(gòu)的制造方法需要結(jié)合工藝制造的特點，制定出可行的方案。在本文中，采用基于SOI(silicon-on-insulator)的制造方法，將MEMS結(jié)構(gòu)和CMOS電路集成在同一片硅片上。制造步驟如下：1.SOI硅片的制備和清洗首先選擇SOI硅片，將其通過化學機械拋光(CMP)拋光至所需厚度，然后進行清洗。2.硅上沉積氮化硅膜在硅片表面沉積一層氮化硅膜，作為電極和絕緣層。3.光刻制造電極和降阻層旋轉(zhuǎn)光刻膠涂覆于硅片表面，然后通過光刻步驟將電極和降阻層的圖形形成。4.快速熱退火形成電極和降阻層通過快速熱退火的方式實現(xiàn)電極及降低降阻層的制造。5.沉積SOI硅膜在電極和降阻層上部沉積一層SOI硅膜，作為MEMS振蕩器的材料。6.光刻制造MEMS結(jié)構(gòu)和模擬電路同樣，通過光刻步驟制造MEMS結(jié)構(gòu)和模擬電路的圖形。7.SF6/Cl2等離子體刻蝕通過選擇不同的等離子體氣體，在反應室中進行刻蝕，將多余的硅膜去除。8.快速熱退火完成MEMS結(jié)構(gòu)通過快速熱退火的方式完成MEMS結(jié)構(gòu)的制造。結(jié)論本文介紹了一種基于角振動的MEMS濾波器結(jié)構(gòu)以及制造方法，通過采用SOI硅片的制造方法，將MEMS結(jié)構(gòu)和CMOS電路集成在同一片硅片上