專利名稱：機(jī)電濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括微振子作為諧振器的機(jī)電濾波器、用于激勵(lì)該微振子的機(jī)制、以及用于感測(cè)信號(hào)的量子器件。
背景技術(shù)：
隨著諸如射頻終端等的信息通信設(shè)備的普及，通信中使用的頻率在從用于蜂窩電話等的幾百M(fèi)Hz到用于無(wú)線LAN等的幾GHz的寬頻帶上日益擴(kuò)展。在現(xiàn)有情形中，對(duì)應(yīng)于各種通信系統(tǒng)的終端被分別獨(dú)立地使用。將來(lái)，期望實(shí)施能夠單獨(dú)地適應(yīng)各種通信系統(tǒng)的射頻終端。
此外，緊隨著射頻終端的尺寸縮小，需要諸如濾波器等內(nèi)置于射頻終端內(nèi)的無(wú)源部分的微型化?，F(xiàn)在存在難于微型化濾波器的問(wèn)題，特別地，利用由經(jīng)常在射頻通信中使用的LC諧振電路等引起的電學(xué)諧振的濾波器的微型化是困難的，因?yàn)槠渲C振器尺寸取決于電學(xué)長(zhǎng)度?，F(xiàn)在該濾波器尋求新的信號(hào)選擇原理。
在這種情形中，通過(guò)MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制作的RF-MEMS濾波器的發(fā)展進(jìn)展迅速。該RF-MEMS濾波器是一種使用微振子的機(jī)械振動(dòng)的機(jī)電濾波器。在該濾波器中，高頻信號(hào)的電學(xué)振蕩可以被轉(zhuǎn)化成微振子的機(jī)械振動(dòng)，隨后該機(jī)械振動(dòng)再次被轉(zhuǎn)化成電學(xué)振蕩而輸出輸出信號(hào)。因此，作為這種濾波器的優(yōu)點(diǎn)，可以認(rèn)為其諧振器尺寸并不取決于電學(xué)長(zhǎng)度，且因此可以獲得濾波器尺寸減小。此外，這種濾波器可以內(nèi)置于RF-IC中，因?yàn)檫@種濾波器可以通過(guò)對(duì)RF-IC具有良好親和力的工藝制造。因此，該RF-MEMS濾波器被期望成為有助于大幅減小射頻部分的尺寸的技術(shù)。
由于該機(jī)電濾波器使用GHz頻帶的微振子，所以已經(jīng)提出使用硅襯底的濾波器(例如非專利文獻(xiàn)1)。在該非專利文獻(xiàn)1中，圓盤型微振子被構(gòu)造于硅襯底上，隨后中心頻率為1.14GHz的帶通濾波器通過(guò)利用該微振子的機(jī)械諧振而獲得。信號(hào)過(guò)濾機(jī)制為，通過(guò)從信號(hào)輸入端口輸入到驅(qū)動(dòng)電極的高頻信號(hào)，在驅(qū)動(dòng)電極和微振子之間產(chǎn)生靜電力，且在該高頻信號(hào)的頻率下激勵(lì)該微振子。當(dāng)輸入具有該微振子的機(jī)械自諧振頻率的信號(hào)時(shí)，該微振子被大幅激勵(lì)，且由微振子與感測(cè)電極之間距離的變化導(dǎo)致靜電電容的變化。然后，微振子的機(jī)械振動(dòng)被感測(cè)電極拾取作為電學(xué)振蕩，因?yàn)殡妷篤P被施加于該微振子，且信號(hào)從感測(cè)電極被輸出到信號(hào)輸出端口。也就是說(shuō)，只有由微振子自諧振頻率設(shè)定的頻率的信號(hào)被選擇性輸出。
目前，適應(yīng)性頻率的增大以及Q值(品質(zhì)因子)的增大正在小尺寸GHz頻帶的機(jī)電濾波器中被嘗試。為了獲得更高的適應(yīng)性頻率，微振子的自諧振頻率必須進(jìn)一步提高。為此目的，考慮了減小微振子的尺寸的方法、使用微振子的更高模式的方法等。對(duì)于微振子的尺寸被減小的情形，當(dāng)微型化從微米量級(jí)進(jìn)行到納米量級(jí)時(shí)，振動(dòng)幅度減小到埃量級(jí)并接近量子振動(dòng)或熱振動(dòng)的噪聲水平。因此，需要實(shí)施一種超高靈敏度的感測(cè)方法，其使得可以測(cè)量量子極限的振動(dòng)位移的。
專利文獻(xiàn)1JP-T-10-512046非專利文獻(xiàn)1J.Wang等，IEEE RFIC Symp.，8-10 June，pp.335-338，2003。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題然而，當(dāng)嘗試增大微振子的自諧振頻率時(shí)，微振子的振動(dòng)幅度目前減小。由于這個(gè)原因，存在的問(wèn)題為，難以感測(cè)由該振動(dòng)幅度產(chǎn)生的作為電信號(hào)輸出的靜電電容極小的變化。為了以更高靈敏度感測(cè)微振子的極小振動(dòng)，必須減小微振子和感測(cè)電極之間的距離，或者必須增大施加于微振子的電壓VP。例如，在非專利文獻(xiàn)1中所述的機(jī)電濾波器中，當(dāng)使用半徑為20μm厚度為2μm的圓盤型微振子時(shí)，微振子與感測(cè)電極之間的距離為100nm，且該微振子通過(guò)具有大縱橫比的蝕刻形成，其中深度設(shè)置為3μm。當(dāng)從現(xiàn)在開始嘗試獲得微振子與感測(cè)電極之間更小的距離時(shí)，這種情況是可以預(yù)見(jiàn)的，即微振子達(dá)到制造方法的極限。此外還存在的問(wèn)題為，施加于微振子的電壓VP為從12.9V至30.54V，該電壓在射頻終端的應(yīng)用中太高。另外還存在噪聲系數(shù)通過(guò)使用高電壓VP而被提高。
為了獲得更高的機(jī)電濾波器適應(yīng)性頻率，需要這樣的方法，即，在可生產(chǎn)的微振子和感測(cè)電極之間的距離內(nèi)，感測(cè)微振子在施加于該微振子的且適用于射頻終端的電壓VP下的極小振動(dòng)。為了該目的，需要一種感測(cè)微振子和感測(cè)電極之間受激勵(lì)的微小電荷變化并將其輸出成電信號(hào)的方法。在專利文獻(xiàn)1中，披露了通過(guò)使用MOSFET感測(cè)振動(dòng)的方法。該專利文獻(xiàn)中配置的問(wèn)題在于與微振子相對(duì)的振動(dòng)感測(cè)表面的結(jié)構(gòu)。在該平坦結(jié)構(gòu)中，在振動(dòng)感測(cè)表面上散射了非常少量的激勵(lì)電荷，且因此不輸出足以控制MOSFET的電勢(shì)。
本發(fā)明是鑒于上述情形而完成，本發(fā)明的目標(biāo)是提供精細(xì)和高靈敏度的機(jī)電濾波器。
解決問(wèn)題的手段因此，本發(fā)明的機(jī)電濾波器旨在通過(guò)使用量子器件作為感測(cè)部分而實(shí)施精細(xì)和高靈敏度感測(cè)，并包括與輸入信號(hào)諧振的微振子；以及布置成與微振子存在預(yù)定間隔的感測(cè)電極；其中提供了一量子器件，該量子器件感測(cè)微振子與感測(cè)電極之間的靜電電容的變化以輸出該微振子的變化作為電信號(hào)。
根據(jù)這個(gè)配置，由于該量子器件被用做感測(cè)部分，所以可以感測(cè)微量的電荷且可以實(shí)施高靈敏度的感測(cè)。這里的“量子器件”是指構(gòu)造成感測(cè)微量電荷的器件，并表示包括諸如MOSFET、SET等的半導(dǎo)體器件。在將電荷注入SET的導(dǎo)電島的本發(fā)明方法中，可以降低在常規(guī)機(jī)電濾波器中需要高電壓的電壓VP，因?yàn)镾ET可以通過(guò)微量電荷得到控制。此外，由于VP的減小，噪聲系數(shù)NF可以降低。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，感測(cè)電極包括形成于襯底上的絕緣層上的電荷激勵(lì)電極、形成于與該電荷激勵(lì)電極的微振子相對(duì)的面上的突出結(jié)構(gòu)、以及經(jīng)由該絕緣層形成于電荷激勵(lì)電極上并連接到該突出結(jié)構(gòu)的電勢(shì)感測(cè)電極。
根據(jù)該配置，電荷可以被收集到突出結(jié)構(gòu)中，可以輸出在與微振子相對(duì)的微小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的放大電勢(shì)，且該電勢(shì)可以經(jīng)由電勢(shì)感測(cè)電極被供給到MOSFET的柵極。此外，非常少量的電荷可以被有效地供給到SET的導(dǎo)電島。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，微振子具有布置成與微振子存在預(yù)定間隔的驅(qū)動(dòng)電極，且該微振子通過(guò)該微振子與驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生的靜電力被激勵(lì)。
根據(jù)該配置，微振子通過(guò)使用內(nèi)側(cè)橫梁(inboard beam)作為信號(hào)線的方法等可以容易地被移位。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，輸入信號(hào)被輸入到驅(qū)動(dòng)電極。
根據(jù)該配置，通過(guò)調(diào)整施加于驅(qū)動(dòng)電極的電勢(shì)可以容易地調(diào)整諧振頻率，并因此可以構(gòu)造出可調(diào)諧的機(jī)電濾波器。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，該微振子布置在磁場(chǎng)中，并被該磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力激勵(lì)。
根據(jù)該配置，穿過(guò)微振子的磁場(chǎng)可以被洛侖茲力改變，因此振動(dòng)的方向可以容易地被改變。因此，可以提高感測(cè)電極布局的設(shè)計(jì)靈活性。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，輸入信號(hào)被輸入到微振子的一端。
根據(jù)該配置，現(xiàn)有技術(shù)中獨(dú)立地提供的驅(qū)動(dòng)電極可以被忽略。因此，該結(jié)構(gòu)可以被大幅度地簡(jiǎn)化并減小尺寸。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，該量子器件為MOSFET。
根據(jù)該配置，微小電荷可以容易地被感測(cè)。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，感測(cè)電極用做該量子器件的柵電極。
根據(jù)該配置，可以實(shí)現(xiàn)該器件的微型化，而且可以減小電荷的移動(dòng)距離以使操作加速。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，該量子器件為SET。
根據(jù)該配置，可以容易地感測(cè)微小電荷。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，感測(cè)電極用做該量子器件的導(dǎo)電島。
根據(jù)該配置，可以實(shí)現(xiàn)該器件的微型化，而且可以減小電荷的移動(dòng)距離以使操作加速。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，微振子和量子器件形成于相同襯底上。
根據(jù)該配置，可以更大幅度地獲得尺寸的縮小。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，該微振子和量子器件的感測(cè)電極由相同材料形成。
根據(jù)該配置，可以獲得容易制造且可靠性高的濾波器。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，量子器件的感測(cè)電極由半導(dǎo)體材料形成。
根據(jù)該配置，該量子器件可由和該半導(dǎo)體、導(dǎo)電島等相同的步驟形成。因此，通過(guò)使用諸如摻雜硅等的半導(dǎo)體材料，可以實(shí)現(xiàn)工藝的簡(jiǎn)化以及可靠性的改善。
此外，本發(fā)明的機(jī)電濾波器包括設(shè)于信號(hào)輸出端口側(cè)的信號(hào)放大單元。
此外，本發(fā)明的機(jī)電濾波器還包括電壓調(diào)整單元，用于調(diào)整施加于微振子的電壓以獲得期望的信號(hào)放大因子。
此外，本發(fā)明的機(jī)電濾波器還包括電壓調(diào)整單元，用于調(diào)整量子器件的柵電壓以獲得期望的信號(hào)放大因子。
此外，本發(fā)明的機(jī)電濾波器還包括用于恢復(fù)信號(hào)的電路，將被降頻轉(zhuǎn)換的信號(hào)升頻轉(zhuǎn)換至信號(hào)輸出端口側(cè)，以及用于調(diào)整量子器件的源-漏電壓以優(yōu)化混合信號(hào)的調(diào)整單元，其中該量子器件可用做混頻器。
此外，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器中，多個(gè)微振子被機(jī)械耦合。
根據(jù)該配置，可控制微振子諧振頻率的帶寬(頻帶寬度)以及振動(dòng)的Q因子，使得是可控制該機(jī)電濾波器的通頻帶、截止頻帶、以及Q因子。
按照這個(gè)方式，本發(fā)明的機(jī)電濾波器具有微振子，并具有感測(cè)該微振子的振動(dòng)并作為電信號(hào)輸出該振動(dòng)的量子器件。因此，可以獲得在現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)的高靈敏度感測(cè)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)該配置，可以實(shí)現(xiàn)具有信號(hào)過(guò)濾功能的高靈敏度機(jī)電濾波器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如前所述，根據(jù)本發(fā)明，使用量子器件可以感測(cè)該微振子的極小振動(dòng)。因此可以實(shí)施僅選擇預(yù)定頻率的信號(hào)以輸出該信號(hào)的帶通濾波器以及僅選擇預(yù)定頻率的信號(hào)以阻止該信號(hào)的帶阻濾波器。


圖1為示出了本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖2為示出了本發(fā)明實(shí)施方案1的變形的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施方案1的變形的機(jī)電濾波器的能帶圖，其中(a)為MOS結(jié)的能帶圖(采用了(P型)半導(dǎo)體)，(b)為MOS結(jié)的能帶圖(采用了(N型)半導(dǎo)體)。
圖4為示出了本發(fā)明實(shí)施方案1至4中的機(jī)電濾波器的濾波特性，其中(a)為示出了帶通濾波器特性的視圖，(b)為示出了帶阻濾波器特性的視圖。
圖5為逐步解釋本發(fā)明實(shí)施方案1中機(jī)電濾波器的制造步驟的剖面視圖。
圖6為逐步解釋本發(fā)明實(shí)施方案1中機(jī)電濾波器的制造步驟的剖面視圖。
圖7為示出了本發(fā)明實(shí)施方案2的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖8為示出了本發(fā)明實(shí)施方案2的變形的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖9為實(shí)施方案2和4中的機(jī)電濾波器的SET能帶圖。
圖10為示出了本發(fā)明實(shí)施方案3的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖11為示出了本發(fā)明實(shí)施方案4的機(jī)電濾波器的視圖，其中(a)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的透視圖，(b)為示出了該機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
圖12為示出了本發(fā)明實(shí)施方案5的感測(cè)電極的視圖，其中(a)為示出了該感測(cè)電極的配置的頂視圖，(b)為示出了該感測(cè)電極的配置的剖面視圖。
參考數(shù)字和符號(hào)的指定100、200、300、400、500、600機(jī)電濾波器101微振子102驅(qū)動(dòng)電極103、、103b感測(cè)電極1031電荷激勵(lì)電極1032電勢(shì)感測(cè)電極1033突出結(jié)構(gòu)
104源電極105漏電極106半導(dǎo)體107(柵)絕緣膜108、111、1034絕緣層109支柱110間隙壁112襯底113光致抗蝕劑114導(dǎo)電島115柵電極116電荷具體實(shí)施方式
在下文中將參考圖示詳細(xì)地解釋本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案。
實(shí)施方案1本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器如圖1所示。
圖1(a)為示意性示出了本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器的配置的透視圖，圖1(b)為該機(jī)電濾波器的等效電路圖。
在機(jī)電濾波器100中，支柱109、橋接于支柱109之間的微振子101、間隙壁110、以及設(shè)于間隙壁110上的驅(qū)動(dòng)電極102被布置在襯底112上，在襯底112的表面上形成有絕緣層111。用于輸入信號(hào)的信號(hào)輸入端口IN連接到驅(qū)動(dòng)電極102。當(dāng)輸入高頻信號(hào)時(shí)，電勢(shì)差產(chǎn)生于驅(qū)動(dòng)電極102和微振子101之間，且隨后靜電力以與該高頻信號(hào)相同的頻率施加于該微振子101。微振子101的電勢(shì)受施加于微振子101的電壓VP控制。
用于感測(cè)可移動(dòng)電極101的移位并將其作為靜電電容的變化的感測(cè)電極103設(shè)于該可移動(dòng)電極101的附近。感測(cè)電極103構(gòu)成MOSFET(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的柵電極，該MOSFET由均設(shè)于絕緣層108上的源電極104、漏電極105、半導(dǎo)體106、以及柵絕緣膜107組成。接著，用于將信號(hào)輸出到外部的信號(hào)輸出端口OUT連接到漏電極105。用做柵電極的感測(cè)電極103通過(guò)柵絕緣膜107形成于半導(dǎo)體106(由非晶硅層形成)的一個(gè)側(cè)面上。
接著，將在下文解釋感測(cè)微振子的振動(dòng)的方法以及該機(jī)電濾波器100內(nèi)的信號(hào)過(guò)濾機(jī)制。
圖1(b)為示出了本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器的配置的電路圖。從信號(hào)輸入端口IN輸入的信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電極102，并以該高頻信號(hào)的頻率激勵(lì)微振子101。只有當(dāng)輸入頻率為微振子101的自諧振頻率的信號(hào)時(shí)，微振子101才被大振幅地激勵(lì)，且該微振子101與感測(cè)電極103之間的距離被改變以導(dǎo)致靜電電容CR的變化。微振子101的振動(dòng)方向用V表示。此時(shí)，微振子101和感測(cè)電極103之間產(chǎn)生的電荷變化量由ΔQ＝VPΔCR給出，其中ΔCR為靜電電容CR的變化量。
微小的微振子101的振動(dòng)幅度越小，電荷量變化ΔQ越小。因此，直接感測(cè)電荷變化量ΔQ的傳統(tǒng)機(jī)電濾波器中的振動(dòng)感測(cè)方法難以拾取該信號(hào)。因此，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器100中，引入了一種新的系統(tǒng)，用于將由感測(cè)電極103感測(cè)的非常小的電荷變化量ΔQ輸入到MOSFET的柵電勢(shì)，并感測(cè)該電荷變化ΔQ作為漏電流變化從而輸出該信號(hào)。
感測(cè)電極103作為該MOSFET的柵電極。由感測(cè)電極103感測(cè)的非常小的電荷變化量ΔQ激勵(lì)位于介于柵絕緣膜107和感測(cè)電極103之間的邊界上的電荷。MOS結(jié)的能帶圖如圖3所示。當(dāng)P型半導(dǎo)體用做構(gòu)成設(shè)于源電極104和漏電極105之間的溝道的半導(dǎo)體106時(shí)(圖3(a))，耗盡層形成于柵絕緣膜107和半導(dǎo)體106之間的邊界上。這種情況下，通過(guò)在介于感測(cè)電極103和柵絕緣膜107之間的邊界上激勵(lì)形成的電荷，具有相反極性的載流子(空穴)被誘導(dǎo)形成于半導(dǎo)體106側(cè)上，因此該耗盡層減小。此外，當(dāng)N型半導(dǎo)體用做半導(dǎo)體106時(shí)(圖3(b))，由于在介于感測(cè)電極103和柵絕緣膜107之間的邊界上激勵(lì)形成的電荷，感測(cè)電極103的電勢(shì)從半導(dǎo)體106相對(duì)地降低，因此半導(dǎo)體106的能帶結(jié)構(gòu)變形被拉向與柵絕緣膜107的邊界上的低能側(cè)。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，導(dǎo)帶EC與半導(dǎo)體106的費(fèi)米能級(jí)EF部分重疊，且介于柵絕緣膜107和半導(dǎo)體106之間的邊界上的耗盡層減小。當(dāng)半導(dǎo)體106的耗盡層的減小按照這種方式發(fā)生時(shí)，通過(guò)施加于源電極104和漏電極105之間的源-漏電壓VSD，源-漏電流流動(dòng)，且隨后該信號(hào)被輸出到漏電極105。在由用做柵電極的感測(cè)電極103感測(cè)到的電荷變化量ΔQ發(fā)生變化的頻率下產(chǎn)生該信號(hào)的轉(zhuǎn)換(switching)，且該頻率等于微振子101的自諧振頻率。換而言之，只有當(dāng)頻率等于微振子101自諧振頻率的信號(hào)從信號(hào)輸入端口IN輸入時(shí)，相同頻率的信號(hào)才被輸出到信號(hào)輸出端口OUT。
圖4(a)為示出了本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器的信號(hào)過(guò)濾特性的圖示。該機(jī)電濾波器可具有中心頻率為fc的帶通濾波器特性。
按照這個(gè)方式，根據(jù)機(jī)電濾波器100，可以容易地實(shí)現(xiàn)尺寸減小，而且只有預(yù)定頻率的信號(hào)可以被選擇性輸出。
接著，將在下文中解釋本發(fā)明實(shí)施方案1的變形。圖2(a)為示意性示出圖1所示機(jī)電濾波器的變形的透視圖。該變形與實(shí)施方案1的差異在于，在圖2(a)所示的機(jī)電濾波器200中圓盤被用做微振子101，與機(jī)電濾波器100中使用的內(nèi)側(cè)橫梁相反。圖2(b)為示出了圖1內(nèi)的機(jī)電濾波器的電路圖。可由與機(jī)電濾波器100相似的配置執(zhí)行該信號(hào)過(guò)濾。
在圖2(a)的機(jī)電濾波器200中，使用相同名稱和相同符號(hào)表示與圖1(a)所示機(jī)電濾波器100相似的部分，并在此省略了對(duì)其的描述。
按照這個(gè)方式，除了上述之外還可以使用懸臂、方板等作為微振子101。
如圖4(b)所示，本發(fā)明實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器可形成為具有中心頻率為fc的帶阻濾波器特性。通過(guò)將分別具有圖4(a)所示中心頻率為fc的帶通濾波器特性的機(jī)電濾波器串聯(lián)，可以提供顯示出中心頻率為fc的帶阻濾波器特性的濾波器。
此外，用于放大輸出信號(hào)功率的功率放大器等可設(shè)于信號(hào)輸出端口OUT側(cè)。
此外，可以調(diào)整施加于微振子101的電壓VP，以獲得最大的信號(hào)放大因子。
此外，通過(guò)機(jī)械地耦合多件微振子，可控制信號(hào)通頻帶。
此外，可以構(gòu)造多級(jí)濾波器配置，其中本發(fā)明的機(jī)電濾波器被并聯(lián)或者串聯(lián)。
接著，將在下文中解釋制造機(jī)電濾波器100的方法。
這種情況下，圖1和圖2為分別示意性示出了機(jī)電濾波器的透視圖，其中柵絕緣膜107和感測(cè)電極103僅形成于半導(dǎo)體106的側(cè)壁側(cè)上。在后續(xù)工藝中，柵絕緣膜107和感測(cè)電極103形成以與半導(dǎo)體106略微交疊，使得通過(guò)預(yù)留裕量以防止短路或短路。
圖5(a)至5(d)以及圖6(e)至6(i)為逐步解釋本發(fā)明實(shí)施方案1中機(jī)電濾波器的制造步驟的剖面視圖。
首先，如圖5(a)所示，采用熱氧化沉積膜厚20nm的氧化硅膜，表面絕緣層111形成于襯底112上。接著，通過(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)方法，形成用做絕緣層108、支柱109、以及間隙壁110的膜厚200nm的氧化硅膜。接著，通過(guò)CVD方法在其上沉積用做微振子101和半導(dǎo)體106的膜厚80nm的非晶硅膜。這里，摻雜被運(yùn)用，從而調(diào)整半導(dǎo)體的導(dǎo)電性以及載流子濃度。例如，在硅膜形成之后，作為P型雜質(zhì)的硼或作為N型雜質(zhì)的磷通過(guò)離子注入方法等被摻入，這樣可以形成摻雜的非晶硅膜。此外，該摻雜具有降低微振子阻抗的效果。這種情況下，在膜形成過(guò)程中摻雜雜質(zhì)的同時(shí)可形成該摻雜的非晶硅膜。此外，首先可以形成非晶硅膜，隨后通過(guò)退火該非晶硅以獲得多晶而形成多晶硅。這里，襯底112不限于硅襯底，可以采用由砷化鎵(GaAs)等形成的化合物半導(dǎo)體襯底。此外，由熱氧化形成的氧化硅膜制成的絕緣層111可以通過(guò)CVD方法或?yàn)R射制成，而且諸如氮化硅膜等的其他絕緣膜也可以被采用。
接著形成微振子101以及半導(dǎo)體106。
如圖5(b)所示，光致抗蝕劑圖案R1形成于隨后用做微振子101和半導(dǎo)體106的摻雜硅層上。接著，該光致抗蝕劑圖案R1通過(guò)電子束光刻(electron beam lithography)、光學(xué)光刻(photolithography)等被圖案化。接著，從光致抗蝕劑圖案被暴露的非晶硅層通過(guò)干法蝕刻被圖案化。這樣就形成作為MOSFET的溝道的微振子101和半導(dǎo)體106。
然后形成絕緣膜107。
如圖5(c)所示，光致抗蝕劑R1通過(guò)灰化被除去，隨后通過(guò)濺射或CVD方法沉積用做MOSFET的柵絕緣膜107的氧化硅。隨后，光致抗蝕劑再次涂覆在絕緣膜107上，隨后采用電子束光刻、光學(xué)光刻等通過(guò)圖案化該光致抗蝕劑而形成光致抗蝕劑圖案R2。如圖5(d)所示，絕緣膜107通過(guò)干法蝕刻圖案化。除了氧化硅膜之外，氮化硅膜、由氧化硅膜和氮化硅膜組成的疊層膜的NO膜或ONO膜、由鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鍶(SrTiO3)等形成的鐵電膜也可以被采用作為絕緣膜107。
此外，通過(guò)使用鐵電膜作為該柵絕緣膜，可以提供存儲(chǔ)器功能。
接著，光致抗蝕劑R2通過(guò)灰化被除去，隨后形成驅(qū)動(dòng)電極102、感測(cè)電極103、源電極104以及漏電極105。這種情況下，如果在光致抗蝕劑R2除去之后采用各向異性蝕刻，絕緣膜107僅殘留在半導(dǎo)體106的側(cè)壁上，則柵極寬度可設(shè)置在半導(dǎo)體106的整個(gè)膜厚上。
如圖6(e)所示，通過(guò)濺射方法沉積諸如鋁等的金屬材料，隨后在該金屬材料上涂覆光致抗蝕劑R3，且隨后通過(guò)電子束光刻等圖案化光致抗蝕劑R3。
隨后，如圖6(f)所示，通過(guò)干法蝕刻該金屬材料，形成驅(qū)動(dòng)電極102、感測(cè)電極103、源電極104和漏電極105。隨后，光致抗蝕劑R3通過(guò)灰化被除去。
這里，驅(qū)動(dòng)電極102、感測(cè)電極103、源電極104和漏電極105可以通過(guò)剝離方法形成。此外，該金屬材料不限于鋁，也可以采用諸如金、銅等其他材料。
隨后形成微振子101。
為了不使除被蝕刻部分以外的部分被用于形成微振子101中空結(jié)構(gòu)的蝕刻所損傷，提供了一保護(hù)層。例如，如圖6(g)所示，涂覆光致抗蝕劑，隨后通過(guò)電子束光刻、光學(xué)光刻等圖案化，并因此形成光致抗蝕劑圖案R4。
接著，如圖6(h)所示，在對(duì)構(gòu)成微振子101的硅具有選擇性的條件下除去該絕緣材料，使得微振子101釋放于空氣中。HF等被用做蝕刻劑。
最后，光致抗蝕劑R4通過(guò)灰化被除去。因此，如圖6(i)所示，形成了具有中空結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)電極101部分。
這種情況下，當(dāng)可以確保該高頻信號(hào)不受由于襯底112的損耗影響時(shí)，可以省略絕緣層111的形成。
此外，除了非晶硅之外，諸如單晶硅、多晶硅、砷化鎵等的半導(dǎo)體、諸如鋁、金、銅等的金屬、超導(dǎo)體等可用做微振子101的材料。此外，微振子101通過(guò)與構(gòu)成MOSFET溝道的半導(dǎo)體106相同的步驟形成，但這些步驟可以被改變。例如，微振子101可由與源-漏電極等相同的步驟形成。這種情況下，通過(guò)分別在后續(xù)步驟摻入雜質(zhì)，可以獲得期望的雜質(zhì)濃度。
在上述實(shí)施方案1中，作為柵電極的感測(cè)電極103被形成為覆蓋半導(dǎo)體106的側(cè)表面和上表面。這種情況下，如圖1的示意性視圖所示，作為柵電極的感測(cè)電極103可通過(guò)柵絕緣膜107而僅布置在半導(dǎo)體106的一個(gè)側(cè)表面上。
制造過(guò)程中，氧化工藝被應(yīng)用于半導(dǎo)體106的周圍，該半導(dǎo)體106整合地形成處于與源-漏電極接觸的狀態(tài)，而且隨后感測(cè)電極103可容易地形成為通過(guò)柵絕緣膜107覆蓋側(cè)表面和上表面。
此外，在上述實(shí)施方案1中，在圖案化柵絕緣膜107之后，如圖6(d)所示，柵絕緣膜107通過(guò)各向異性蝕刻以留下側(cè)壁。這種情況下，半導(dǎo)體106(優(yōu)選地該半導(dǎo)體應(yīng)該與用做源電極104和漏電極105的區(qū)域整合地形成)且微振子101在圖5(b)的步驟中被圖案化，隨后該絕緣膜通過(guò)表面氧化的沉積而形成為柵絕緣膜107。隨后，感測(cè)電極103形成為柵電極并被圖案化；接著使用感測(cè)電極103為掩模，柵絕緣膜107被圖案化；接著，通過(guò)離子擴(kuò)散或離子注入形成源電極104和漏電極105。因此，可以省略用于圖案化柵絕緣膜的光刻。
采用這種布置，對(duì)準(zhǔn)步驟的數(shù)目減少了一步，而且該工藝也可以簡(jiǎn)化。
實(shí)施方案2圖7(a)為示出了本發(fā)明實(shí)施方案2的機(jī)電濾波器配置的透視圖。
在圖7(a)所示的機(jī)電濾波器300中，與實(shí)施方案1類似地形成微振子101，且微振子101具有SET(單電子晶體管)被用做感測(cè)元件以替代MOSFET的特點(diǎn)。其余部分的形成方法與實(shí)施方案1相似。更具體而言，橋接于支柱109之間的微振子101以及設(shè)于間隙壁110上的驅(qū)動(dòng)電極102被提供于襯底112上，在該襯底112的表面上形成有絕緣層111。信號(hào)輸入端口IN連接到驅(qū)動(dòng)電極102。當(dāng)輸入高頻信號(hào)時(shí)，電勢(shì)差產(chǎn)生于驅(qū)動(dòng)電極102和微振子101之間，靜電力以與該高頻信號(hào)相同的頻率作用于該微振子。微振子101的電勢(shì)受施加于微振子101的電壓VP控制。
感測(cè)電極103設(shè)于微振子101附近作為可移動(dòng)電極。感測(cè)電極103連接到該SET(單電子晶體管)的導(dǎo)電島114，該SET包括源電極104、漏電極105、絕緣膜107、導(dǎo)電島114以及柵電極115。用于將信號(hào)輸出到外部的信號(hào)輸出端口OUT連接到漏電極105。
接著，在下文中將解釋感測(cè)微振子的振動(dòng)的方法以及機(jī)電濾波器300內(nèi)的信號(hào)過(guò)濾機(jī)制。
圖7(b)為示出本發(fā)明實(shí)施方案2的機(jī)電濾波器的配置的電路圖。從信號(hào)輸入端口IN輸入的信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電極102，并以該高頻信號(hào)的頻率激勵(lì)該微振子101。只有當(dāng)輸入頻率為微振子101自諧振頻率的信號(hào)時(shí)，微振子101才被大振幅地激勵(lì)，且改變了微振子101和感測(cè)電極103之間的距離而導(dǎo)致靜電電容CR的變化。微振子101的振動(dòng)方向用V表示。此時(shí)，微振子101和感測(cè)電極103之間產(chǎn)生的電荷變化量由ΔQ＝VPΔCR給出，其中ΔCR為靜電電容CR的變化量。
微振子101的振動(dòng)幅度越小，電荷變化量ΔQ越小。因此，直接感測(cè)電荷變化量ΔQ的傳統(tǒng)機(jī)電濾波器中的振動(dòng)感測(cè)方法難以拾取該信號(hào)。因此，在本發(fā)明的機(jī)電濾波器300中，引入了一種新的系統(tǒng)，用于使用SET感測(cè)由感測(cè)電極103感測(cè)的非常小的電荷變化量ΔQ從而輸出該信號(hào)。
導(dǎo)電島114被柵極靜電電容CG與高阻隧道結(jié)電學(xué)隔離，其中該靜電電容作為低靜電電容，通過(guò)間隙形成于柵電極和導(dǎo)電島114之間，該高阻隧道結(jié)通過(guò)絕緣膜107形成于源電極104和漏電極105之間。源電極104和漏電極105之間的電流流動(dòng)可通過(guò)導(dǎo)電島114內(nèi)被激勵(lì)的以單電子電荷e為單位的電荷而得到控制。該SET的能帶圖如圖9所示。該SET為高靈敏度的靜電計(jì)。
由通過(guò)電容性耦合而連接到微振子101的感測(cè)電極103感測(cè)微振子101的振動(dòng)，微振子101的振動(dòng)在SET的導(dǎo)電島114內(nèi)激勵(lì)出ΔQ的電荷變化量。電荷變化量ΔQ是極小的。當(dāng)與SET導(dǎo)電島114內(nèi)單電子的電荷e相對(duì)比，可數(shù)的少量電荷被激勵(lì)產(chǎn)生時(shí)，改變了導(dǎo)電島114的電子狀態(tài)。因此，在導(dǎo)電島114的量子化的離散電子能帶結(jié)構(gòu)中，電子受導(dǎo)帶阻擋或不受導(dǎo)帶阻擋。這種現(xiàn)象受Pauli不相容原理支配。該原理指明只有兩個(gè)電子可以占據(jù)與費(fèi)米子相同的能級(jí)。在該SET中，通過(guò)施加于源電極104和漏電極105之間的源-漏電壓VSD將該信號(hào)輸出到漏電極105。這種情況下，在源電極104和漏電極105之間流動(dòng)的源-漏電流根據(jù)由微振子101振動(dòng)所致的SET導(dǎo)電島114電子狀態(tài)的改變而變化。在由連接到導(dǎo)電島114的感測(cè)電極103感測(cè)到的電荷變化量ΔQ發(fā)生變化的頻率下產(chǎn)生該信號(hào)的轉(zhuǎn)換，且該頻率等于微振子101的自諧振頻率。換而言之，只有當(dāng)頻率等于微振子101自諧振頻率的信號(hào)從信號(hào)輸入端口IN輸入時(shí)，相同頻率的信號(hào)才被輸出到信號(hào)輸出端口OUT。
與實(shí)施方案1類似，本發(fā)明實(shí)施方案2中的機(jī)電濾波器300可獲得圖4(a)所示的信號(hào)過(guò)濾特性，并具有中心頻率為fc的帶通濾波器特性。
按照這個(gè)方式，根據(jù)機(jī)電濾波器300，只有可以選擇和輸出預(yù)定頻率的信號(hào)。此外，在將電荷注入到本發(fā)明的SET的導(dǎo)電島內(nèi)的方法中，可以降低在傳統(tǒng)機(jī)電濾波器中需要高電壓的電壓VP，因?yàn)樵揝ET可由少量的電壓控制。此外，由于VP的減小，可以降低噪聲系數(shù)NF。
此外，在本發(fā)明實(shí)施方案2中，如實(shí)施方案1的變形的圖2(a)和(b)所示，微振子101可由圓盤形成，類似于圖8(a)和(b)的變形。
圖8(a)為示出了圖1內(nèi)機(jī)電濾波器的變形的透視圖。在機(jī)電濾波器300內(nèi)，內(nèi)側(cè)橫梁被用做微振子101，而在圖8(a)所示的機(jī)電濾波器400中使用了圓盤。圖8(b)為示出了圖1的機(jī)電濾波器的變形的電路圖?？捎膳c機(jī)電濾波器100相似的配置執(zhí)行該信號(hào)過(guò)濾。
在圖8(a)的機(jī)電濾波器400中，使用相同名稱和相同符號(hào)表示與圖7(a)所示機(jī)電濾波器100相似的部分，并在此省略了對(duì)其的解釋。
按照這個(gè)方式，除了上述之外還可以使用懸臂、方板等作為微振子101。
如圖4(b)所示，本發(fā)明實(shí)施方案2的機(jī)電濾波器可形成為具有圖4(a)所示的中心頻率為fc的帶阻濾波器特性。
此外，用于放大輸出信號(hào)功率的功率放大器等可設(shè)于信號(hào)輸出端口OUT側(cè)。
此外，可以調(diào)整施加于微振子101的電壓VP，以獲得最大的信號(hào)放大因子。
此外，通過(guò)機(jī)械地耦合多件微振子，可控制信號(hào)通頻帶。
此外，可以構(gòu)造多級(jí)濾波器配置，其中本發(fā)明的機(jī)電濾波器被并聯(lián)或者串聯(lián)。
此外，可以調(diào)整柵電壓VG，以獲得最大的信號(hào)放大因子。
此外，當(dāng)SET構(gòu)造成使用例如1kHz以下的低頻時(shí)，這種SET可用做混頻器。這種情況下，以頻率fLO從柵電極115輸入局部振蕩器的電壓，其中頻率fLO與感測(cè)信號(hào)的頻率(微振子101的自諧振頻率)偏離了1kHz以下的中間頻率，且該中間頻率的信號(hào)fIF＝|fLO-f|從漏電極105輸出到信號(hào)輸出端口OUT。當(dāng)微振子101的振動(dòng)按照這個(gè)方式被感測(cè)時(shí)，信號(hào)輸出端口側(cè)上就需要用于恢復(fù)輸出信號(hào)同時(shí)將頻率從fIF升頻轉(zhuǎn)換至f的電路。此外，期望應(yīng)調(diào)整源-漏電壓VSD以優(yōu)化混合信號(hào)。
實(shí)施方案3接著，將在下文中解釋本發(fā)明的實(shí)施方案3。
在實(shí)施方案1中，信號(hào)輸入端口IN由驅(qū)動(dòng)電極102構(gòu)成。而在本發(fā)明中，輸入端口IN直接連接到微振子，隨后該微振子被洛侖茲力而非靜電力激勵(lì)。圖10(a)為示出了本發(fā)明實(shí)施方案3的機(jī)電濾波器配置的透視圖。
在實(shí)施方案1的機(jī)電濾波器100、200內(nèi)，微振子101被靜電力激勵(lì)。而在圖10(a)所示的機(jī)電濾波器500中，激勵(lì)方法不同，微振子101由洛侖茲力激勵(lì)。其余部分形成方法類似于實(shí)施方案1。
接著，在下文中將解釋激勵(lì)機(jī)電濾波器500內(nèi)微振子的方法。
外部磁場(chǎng)H施加于微振子101，使得洛侖茲力沿產(chǎn)生振動(dòng)的方向施加于微振子101。微振子101的振動(dòng)方向用V表示，但在這種情況下外部磁場(chǎng)H的向量方向垂直于襯底。當(dāng)從信號(hào)輸入端口IN輸入高頻信號(hào)且該高頻信號(hào)導(dǎo)致交變電流流過(guò)微振子101時(shí)，通過(guò)該交變電流以及外部磁場(chǎng)H形成的洛侖茲力施加于微振子101。洛侖茲力的方向基于該交變電流的方向而交替地切換，但該頻率對(duì)應(yīng)于該高頻信號(hào)的頻率。按照這個(gè)方式，洛侖茲力通過(guò)該高頻信號(hào)施加于微振子101，并由此激勵(lì)微振子101。
接著，在下文中將解釋該微振子的振動(dòng)的感測(cè)方法以及機(jī)電濾波器500內(nèi)的信號(hào)過(guò)濾機(jī)制。
圖10(b)為本發(fā)明實(shí)施方案3的機(jī)電濾波器的配置的電路圖。從信號(hào)輸入端口IN輸入的信號(hào)傳輸?shù)轿⒄褡?01，隨后以該高頻信號(hào)的頻率激勵(lì)該微振子101。只有當(dāng)頻率為微振子101的自諧振頻率的信號(hào)被輸入時(shí)，微振子101才被大振幅地激勵(lì)，且改變了微振子101與感測(cè)電極103之間的距離，且因此導(dǎo)致靜電電容CR的變化。后續(xù)的解釋類似于實(shí)施方案1。
實(shí)施方案4圖11(a)為示出本發(fā)明實(shí)施方案4的機(jī)電濾波器的配置的透視圖。
在實(shí)施方案2中，信號(hào)輸入端口IN由驅(qū)動(dòng)電極102構(gòu)成。在本實(shí)施方案中，輸入端口IN直接連接到微振子，該微振子由洛侖茲力而非靜電力激勵(lì)。其余配置的形成類似于實(shí)施方案2。
更具體而言，在圖11(a)所示的機(jī)電濾波器600中，置于支柱109之間的微振子101被提供于襯底112上，在襯底112表面有形成了絕緣層111。用于輸入信號(hào)的信號(hào)輸入端口IN連接到微振子101。微振子101的電勢(shì)由施加于微振子101的電壓VP控制。
感測(cè)電極103設(shè)于可移動(dòng)電極101附近。感測(cè)電極103連接到SET(單電子晶體管)的導(dǎo)電島114，該SET由設(shè)于絕緣膜108上的源電極104、漏電極105、絕緣膜107、導(dǎo)電島114以及柵電極115組成。用于將信號(hào)輸出到外部的信號(hào)輸出端口OUT連接到漏電極105。
圖11(b)為示出本發(fā)明實(shí)施方案4的機(jī)電濾波器的配置的電路圖。
由于信號(hào)輸入部分類似于實(shí)施方案3且感測(cè)部分的配置類似于實(shí)施方案2，這里將省略對(duì)其的解釋。
實(shí)施方案5圖12(a)為示出本發(fā)明實(shí)施方案5的機(jī)電濾波器的感測(cè)電極的配置的俯視圖。
圖12(a)所示感測(cè)電極103b由電荷激勵(lì)電極1031以及電勢(shì)感測(cè)電極1032組成。電勢(shì)感測(cè)電極1032在中間分支成兩個(gè)部分，通過(guò)絕緣層1034形成于電荷激勵(lì)電極1031上并連接到與微振子101對(duì)立的突出結(jié)構(gòu)1033。電勢(shì)感測(cè)電極1032連接到MOSFET的柵極或者SET的導(dǎo)電島114。
電荷具有聚集在微小區(qū)域并具有穩(wěn)定能量狀態(tài)的性能。因此，由微振子101的振動(dòng)在電荷激勵(lì)電極1031上激勵(lì)的電荷116聚集在突出結(jié)構(gòu)1033內(nèi)。由于突出結(jié)構(gòu)1033與微振子101之間彼此對(duì)立的區(qū)域非常小，即使是電荷數(shù)量相同，放大的電勢(shì)可以被輸出到MOSFET的柵極。
此外，根據(jù)該配置，非常小數(shù)量的電荷可以有效地被供給到SET的導(dǎo)電島114。
當(dāng)微振子101為寬度120nm、厚度75nm且長(zhǎng)度1μm的1GHz頻帶振動(dòng)器時(shí)，微振子101與電荷激勵(lì)電極1031之間的間隙為100nm，微振子101諧振時(shí)的振動(dòng)振幅為1埃，激勵(lì)電荷的數(shù)量為10e(e為基本電子電荷)，且與微振子101對(duì)立的感測(cè)電極103的寬度為500nm時(shí)，感測(cè)的電勢(shì)為0.5V。而在本發(fā)明實(shí)施方案5的感測(cè)電極103b中，當(dāng)電荷激勵(lì)電極的寬度設(shè)為500nm且電勢(shì)感測(cè)電極的寬度設(shè)為50nm時(shí)，該電勢(shì)可以被放大10倍至5V。
這里，可以提供單個(gè)或多個(gè)突出結(jié)構(gòu)1033，且該突出結(jié)構(gòu)1033可設(shè)于一距離，其中在該距離內(nèi)電荷116可聚集于突出結(jié)構(gòu)1033內(nèi)，即幾十nm至幾百nm的間距。由于電荷具有聚集于微小區(qū)域而非寬闊區(qū)域的性能，該突出結(jié)構(gòu)1033可成形成在外圍區(qū)域以具有微小區(qū)域。這種情況下，具有尖銳頂端部分例如三角形的結(jié)構(gòu)對(duì)于在微小區(qū)域中收集電荷是優(yōu)選的。
圖12(b)為示出了本發(fā)明實(shí)施方案5的機(jī)電濾波器的感測(cè)電極的配置的剖面視圖。
絕緣層1034形成于電荷激勵(lì)電極1031和電勢(shì)感測(cè)電極1032之間以提供這兩個(gè)電極之間的電學(xué)絕緣。該結(jié)構(gòu)的制造方法類似于實(shí)施方案1和實(shí)施方案2，并采用了沉積與圖案化材料的步驟。在形成突出結(jié)構(gòu)1033時(shí)，通過(guò)改變掩模圖案同時(shí)采用和電勢(shì)感測(cè)電極1032相同的材料以及相同掩模，突出結(jié)構(gòu)1033的形狀可以被改變。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的機(jī)電濾波器通過(guò)使用量子器件可以感測(cè)微振子的極小的振動(dòng)，并適用于配備了高靈敏度感測(cè)機(jī)制的具有高頻信號(hào)過(guò)濾功能的機(jī)電濾波器。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電濾波器，包括微振子，其與輸入信號(hào)諧振；以及感測(cè)電極，其布置成與該微振子距離預(yù)定間距，其中提供了量子器件，該量子器件感測(cè)該微振子與該感測(cè)電極之間的靜電電容的變化，從而輸出該變化作為該微振子的電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，其中該感測(cè)電極包括形成于襯底上的絕緣層上的電荷激勵(lì)電極、形成于與該微振子相對(duì)的該電荷激勵(lì)電極的面上的突出結(jié)構(gòu)、以及通過(guò)該絕緣層形成于該電荷激勵(lì)電極上并連接到該突出結(jié)構(gòu)的電勢(shì)感測(cè)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，其中該微振子具有布置成與該微振子距離預(yù)定間距的驅(qū)動(dòng)電極，且該微振子由產(chǎn)生于該微振子與該驅(qū)動(dòng)電極之間的靜電力激勵(lì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的機(jī)電濾波器，其中輸入信號(hào)被輸入到該驅(qū)動(dòng)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，其中該微振子布置于磁場(chǎng)內(nèi)并由該磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力激勵(lì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的機(jī)電濾波器，其中輸入信號(hào)被輸入到該微振子的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一的機(jī)電濾波器，其中該量子器件為金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的機(jī)電濾波器，其中該感測(cè)電極用做該量子器件的柵電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一的機(jī)電濾波器，其中該量子器件為單電子晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的機(jī)電濾波器，其中該感測(cè)電極用做該量子器件的導(dǎo)電島。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任一的機(jī)電濾波器，其中該微振子和該量子器件形成于同一個(gè)襯底上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的任一的機(jī)電濾波器，其中該微振子以及該量子器件的感測(cè)電極由相同材料形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12的任一的機(jī)電濾波器，其中該量子器件的感測(cè)電極由半導(dǎo)體材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，還包括設(shè)于信號(hào)輸出端口側(cè)的信號(hào)放大單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，還包括電壓調(diào)整單元，其調(diào)整施加于該微振子的電壓以獲得預(yù)期的信號(hào)放大因子。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，還包括電壓調(diào)整單元，其調(diào)整該量子器件的柵電壓以獲得預(yù)期的信號(hào)放大因子。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，還包括電路，其通過(guò)升頻轉(zhuǎn)換被降頻轉(zhuǎn)換至信號(hào)輸出端口側(cè)的信號(hào)而恢復(fù)該信號(hào)；以及調(diào)整單元，其調(diào)整該量子器件的源-漏電壓以優(yōu)化混合信號(hào)，其中該量子器件可用做混頻器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)電濾波器，其中多個(gè)該微振子被機(jī)械耦合。
全文摘要
一種機(jī)電濾波器，其能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸減小與更高的集成以執(zhí)行高靈敏度信號(hào)感測(cè)。機(jī)電濾波器使用量子器件作為感測(cè)單元以實(shí)施微小的高靈敏度的感測(cè)。該機(jī)電濾波器包括與輸入信號(hào)諧振的微振子(101)以及布置成與該微振子距離預(yù)定間距的感測(cè)電極(103)，從而通過(guò)感測(cè)該微振子與該感測(cè)電極之間的靜電電容的變化，可以實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)的高靈敏度感測(cè)機(jī)制。
文檔編號(hào)H03H9/24GK1951008SQ200580013759
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者內(nèi)藤康幸 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社