成果名稱

高性能集成化射頻MEMS諧振器件

單位名稱

中科院半導(dǎo)體研究所

聯(lián)系人

楊晉玲

聯(lián)系郵箱

jlyang@semi.ac.cn

成果成熟度

□正在研發(fā)?? √已有樣機(jī)?? □通過小試?? □通過中試?? √可以量產(chǎn)

合作方式

√技術(shù)轉(zhuǎn)讓??? √技術(shù)入股??? √合作開發(fā)??? √其他

成果簡介：

射頻MEMS諧振器件是基于半導(dǎo)體微納加工技術(shù)制備的高性能、集成化硅基時(shí)鐘器件，具有高性能、低功耗、低成本、可與IC集成等優(yōu)勢。是對石英產(chǎn)品的升級換代，正以120%的年增長率，逐漸取代石英晶體振蕩器。

本項(xiàng)目將在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)高性能MEMS諧振器、振蕩器等射頻諧振電子器件的產(chǎn)業(yè)化，打破國外公司的技術(shù)壟斷。我們擁有高頻率、高Q值MEMS諧振器件的設(shè)計(jì)、加工、封裝、測試等整套技術(shù)，主要的關(guān)鍵技術(shù)包括：創(chuàng)新的采用圓盤諧振結(jié)構(gòu)的面內(nèi)振動模態(tài)，實(shí)現(xiàn)高頻率的諧振輸出，降低能量損耗。開發(fā)了高成品率的硅基諧振器件微納加工技術(shù)和高可靠性的圓片級封測技術(shù)，制備高性能諧振器；利用高增益、低噪聲的驅(qū)動電路和溫度補(bǔ)償電路構(gòu)成高穩(wěn)定性振蕩器，開發(fā)了射頻MEMS器件的小信號測試技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備與測試，大幅降低器件成本。

本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)包括：國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)具有高頻、高Q的特性的MEMS諧振器、振蕩器等器件，屬于技術(shù)創(chuàng)新；高性能的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)，提高了振蕩器的系統(tǒng)穩(wěn)定性；MEMS振蕩器的高可靠性硅基集成加工，實(shí)現(xiàn)高成品率的批量生產(chǎn)，與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)，可取代分立的石英晶振產(chǎn)品，集成在功能芯片中作為電路系統(tǒng)的時(shí)鐘器件。

由于MEMS諧振器對加工精度的要求很高，加工誤差將導(dǎo)致頻率的改變，且電極和圓盤之間的間隙也只有幾十納米的量級，普通微加工技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)低成本、批量化的納米尺度加工。因此，我們采用了犧牲層釋放技術(shù)，實(shí)現(xiàn)納米間隙的加工。同時(shí)采用新型支撐結(jié)構(gòu)和圓盤一次刻蝕，填充的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了圖形的自對準(zhǔn)，避免了多次套刻產(chǎn)生的工藝誤差。

本產(chǎn)品具有高頻、高Q、可集成、低功耗等特性，MEMS 諧振器和振蕩器的整體性能與國外先進(jìn)水平相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首家大規(guī)模供貨的射頻諧振器件公司，可快速進(jìn)入石英晶振的市場。

應(yīng)用前景：

如果把中央處理器芯片比喻為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的大腦，那么時(shí)鐘組件當(dāng)之無愧是其心臟。一顆健康、穩(wěn)定、持久的“心臟”，將直接影響到電子系統(tǒng)的功能和可靠性。諧振器件就是電子系統(tǒng)中的頻率參考源，即時(shí)鐘器件，產(chǎn)生固定周期振蕩信號的器件。

每個(gè)現(xiàn)代電子產(chǎn)品中都不止一個(gè)頻率參考源。每年生產(chǎn)的頻率參考源器件數(shù)以百億計(jì)。

一般分為石英諧振器、MEMS諧振器和陶瓷諧振器。

陶瓷諧振器體積大，一般較少使用。石英作為時(shí)鐘市場的主流技術(shù)，一直占據(jù)著霸主地位。但受傳統(tǒng)制造工藝限制及下游原材料（起振電路和基座）市場的壟斷，性價(jià)比難以進(jìn)一步提升。

MEMS諧振器具有體積小、成本低、可與電路集成等優(yōu)點(diǎn)，是未來通信系統(tǒng)的熱門研究對象，是石英諧振器的升級換代產(chǎn)品。目前，MEMS的振蕩器產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，如智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，影音設(shè)備，如攝錄機(jī)、機(jī)頂盒、音響設(shè)備等以及網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域，如以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、路由器、基站等電子產(chǎn)品和工業(yè)基礎(chǔ)電子系統(tǒng)中。MEMS振蕩器已經(jīng)被應(yīng)用于iphone7手機(jī)中作為時(shí)鐘芯片，全球數(shù)以億計(jì)的智能手機(jī)出貨量，給MEMS振蕩器創(chuàng)造了巨大的市場機(jī)會。

知識產(chǎn)權(quán)及項(xiàng)目獲獎情況：

一種頻率可切換的微機(jī)械諧振器及其制備方法（申請?zhí)朇N201310750721.X）

頻率可調(diào)的MEMS諧振器（申請?zhí)朇N201310306960.6）

頻率可切換的微機(jī)械諧振器（申請?zhí)朇N201310178457.7）

MEMS振蕩器（申請?zhí)朇N201310178827.7）

一種微機(jī)械諧振器及其制作方法（申請?zhí)朇N201310235167.1）

用于微機(jī)電系統(tǒng)器件的圓片級三維封裝方法（申請?zhí)朇N201110346268.7）