电容式双端固支梁碳化硅MEMS谐振器的研制

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1、中阉斜孥jiI觅硒窥垡跪硕士学位论文二零一二年六月一苓一一，平／、月carbideMEMSresonatorbyzhongbokangADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsChineseAcademyofSciencesJune，2012关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未

2、经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院半导体研究所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院半导体研究所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院半导体研究所可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：同期：关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文

3、的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：导师签名：Et期：摘要MEMS谐振器是一种基于谐振原理的机械式微纳尺度器件。通过机电耦合，实现信号的混频和滤波等功能。采用与集成电路工艺兼容的微机械加工工艺制造。具有高品质因数Q，体积小，功耗低，易于集成等优良特性。MEMS谐振器为核心的射频微机电系统具有小型化，低功耗，低成本和单片集成等优点，是射频通信的一大发展方向。因此研究MEMS谐振器具有重要的科学和应用价值。本文调研了射频MEMS谐振器的发展历程，总结了MEMS谐振器的发展概况和类别，基于微机械谐振器工作的基本

4、谐振理论，提出了一种新型的碳化硅电容式双端固支梁MEMS谐振器。具体研究内容如下：1．提出了一种新型碳化硅电容扰曲式双端固支梁谐振器，基于其器件结构和工作原理，从理论上分析了器件尺寸和工作电压对器件频率的影响，并且分析了空气阻尼和热弹性阻尼对器件品质因数的影响，利用comsol对其进行了器件尺寸设计和仿真优化。2．研究了电容扰曲式双端固定梁碳化硅谐振器的制作工艺，包括其制作的工艺流程和工艺难点，着重研究了低应力碳化硅薄膜生长，碳化硅薄膜性能表征和牺牲层腐蚀等关键工艺。3．研究了电容扰曲式双端固定梁碳化硅谐振器的性能测试，通过优化最终采用差分的测试方法。通过测试找出器件制造和测试出现的问题并对

5、之进行改造和优化。关键词：谐振器MEMS品质因数碳化硅AbstractMEMSresonatorsaremicro．nanoscalemechanicaldevicesbasedonresonancetheory．Theycanrealizesignalfilteringandmixingviaelectromechanicalcoupling．Theyaremanufacturedbyintegretedcircuitcompatiblemicromechanicalprocesstechnology．Theyhavesomemeritsuchashighqualityfactor，sma

6、llvolume，lowenergycomsumptionandeasytointegrate．Asaresult，theradiofi'equencycommunicationsystemonbasisofMEMSresonatorsbecomeanimportantdevelopmentdirectionontheroadmapofRFcommnicationsystemsbecauseoftheiradvantagessuchassmallsizes，lowenergycomsumptions，lowcostingandeasyformonolithicallyintegrate．Th

7、ereforedevelopingMEMSresonatorsareveryimportantforbothbasicresearchandindustrialapplication．ThedissertationreviewedthedevelopinghistoryofMEMSespeciallyonthedomainofradiofrequencytransceiversandsummarizedthe