炉控频率基准振荡器及其制作方法与流程

本发明涉及微电子机械(mems)振荡器。尤其是，本发明涉及用于稳定其操作频率的温度补偿的mems振荡器。

背景技术：

传统的频率基准振荡器包括作为谐振元件的石英晶体，该石英晶体主要决定其输出信号的频率和其它特性。石英晶体是稳定的，但也有一些缺点，诸如：相对较大的尺寸和难以被集成在电子电路内。

数种尝试已经解决了使用mems谐振器作为石英谐振器的替代品(作为稳定频率基准)的问题。纯硅晶体谐振器的频率具有很强的线性温度依赖性，这使得谐振器在变化的温度中不可用。硅晶体的掺杂可以被用于在谐振器的预期操作范围内(通常在室温附近)一定程度上均匀化频率-温度曲线。例如：由jaakkola、antti在阿尔托大学于2016年所著的博士论文“用于定时和频率参考应用的压电换能器温度补偿硅谐振器(piezoelectricallytransducedtemperaturecompensatedsiliconresonatorsfortimingandfrequencyreferenceapplications)”，和wo2012/110708a1讨论了掺杂对硅谐振器的影响。

us2012/0013410a1公开了一种利用多项式温度校准方案来校准振荡器电路的方法，该振荡器电路用于将稳定水平提供到频率-温度曲线中以用于提供稳定的频率范围。

上文提到的解决方案可以被使用以提供相对稳定的谐振器，但是只能在相对狭窄的温度范围内。此外，所需的调谐电路使得振荡器相对复杂，并且潜在地提供与振荡器的稳定性或相位噪声特性有关的附加误差源。

所谓的ocxo，即炉控晶体振荡器是一种设备，其中石英晶体被加热到恒定温度，其中频率-温度曲线有一个倾斜点(即，所谓的翻转点)。在这个温度处，频率对温度曲线的一阶导数为零，并且当温度保持在翻转点附近时，稳定的振荡器输出频率可以被获得。通常，这种翻转温度可以是例如，大约90摄氏度，并且因此利用基于在热隔离外壳(即，炉)中加热晶体元件的温度控制，在80c温度以下的操作可以被实现。

如果可以在提高的温度处创建具有翻转点的频率-温度曲线的mems谐振器，就可以设计出所谓的炉控mems振荡器(ocmo)。mems谐振器的尺寸比石英晶体小得多，并且因此ocmo所需的炉的功率消耗比ocxo所需的功率消耗少得多。如vig，j.和yoonkeekim在《ieee超声学、铁电学和频率控制学报》第60期，第4期(2013年4月)：851-53页，doi:10.1109/tuffc.2013.2634的“炉控mems振荡器的低功率潜力(thelow-powerpotentialofoven-controlledmemsoscillators)”中讨论的，其他益处包括整体尺寸更小的组件，以及由于炉的时间常数更小而导致的振荡器的启动时间更快。

由yunhanchen等在2016年1月第29届ieee微机电系统国际会议，91-94页公开了一种解决方案“基于高掺杂单晶硅谐振器的微波双模时钟(odmc)(ovenizeddual-modeclock(odmc)basedonhighlydopedsinglecrystalsiliconresonators)”，其中被中心锚定的方形板谐振器被加热到恒定温度，并且方形板谐振器被同时被驱动到具有不同谐振频率的两种谐振模式中。谐振频率被跟踪，并将在两个模式之间的频率差用作温度计，以将反馈提供给谐振器的控制回路，以便稳定谐振器。在允许相对宽的操作范围的同时，由于同时涉及两个频率(例如涉及锚定和控制电路实现)，所以补偿方案也相对复杂。然而，在变化的环境温度下的频率稳定性方面的性能仍然被发现不如石英基的ocxo。

现有的ocmo由于其在翻转温度处较差的频率-温度特性而通常遭受较低的频率稳定性。为了使ocmo在不同的环境温度处达到类似的稳定性，与目前使用石英基ocxo相比，需要更精确的炉的温度控制。

存在针对改善炉控mems振荡器的需要。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种比现有的ocmo更稳定的炉控mems振荡器。具体而言，其目的在于提供具有频率-温度特性的振荡器，其不会对电炉温度控制的精度设置实际上不可行的要求。

一个目的是提供一种ocmo，该ocmo在宽温度范围内，特别是高达85℃的温度具有稳定频率。

一个目的是还提供一种振荡器，该振荡器便于实现，特别是便于实现涉及电路的要求。

本发明是基于这样的观察的：通过将硅的平均掺杂浓度增加到9×10¹⁹cm^-3或更多，可以实现一种谐振器，其翻转点在85℃或更高的温度处，并且同时具有在翻转点处的频率-温度曲线具有非常低的曲率。因此，在加热温度中的变化仅最小地反映到谐振器的频率。一个具体的观察是，一些以前被认为在相对较低的温度处具有频率-温度翻转点的谐振器，实际上在较高的温度处展现了另一个翻转点。该另一个翻转点也可以被用作谐振器的加热温度，以稳定振荡器的输出频率。

根据第一方面，本发明提供了一种温度补偿的微机电振荡器，其包括：包括掺杂硅的谐振元件；致动器，用于将谐振元件激励到具有特征频率-温度曲线的谐振模式；以及恒温控制器，用于将谐振器元件的温度保持在所述高翻转温度处。谐振器元件的掺杂浓度至少为9×10¹⁹cm^-3，并且被选择以在所选择的谐振器几何结构和谐振模式中提供在85℃或更高的翻转温度处的高温翻转点。

根据额外的方面，在-40℃至+150℃的温度范围内，高温翻转点是曲线的唯一翻转点。特别是在掺杂浓度为9×10¹⁹cm^-3至1.3×10²⁰cm^-3的情况下可以被实现。

备选地，曲线有两个翻转点，其中一个或两个都位于高于85摄氏度的温度处。其中任何一个翻转点(通常是在85℃之上的第一个翻转点)，都可以被用作加热点。这尤其可以在掺杂浓度为1.1×10²⁰cm^-3或更高的情况下实现，诸如1.3×10²⁰cm^-3或更高的掺杂浓度。

根据一方面，本发明提供了一种温度补偿的微机电振荡器，其包括：包括掺杂硅的谐振器元件和致动器，该致动器用于激励谐振器本体进入具有特征频率-温度曲线的谐振模式。谐振元件和致动器的特性被选择，使得曲线至少有两个翻转点。根据本发明，至少一个翻转点是在85℃或更高的翻转温度处的高温翻转点。此外，振荡器包括恒温控制器，用于将谐振器元件的温度保持在所述高翻转温度处。

根据第二方面，本发明提供一种制造微机电振荡器的方法。该方法包括针对谐振器元件选择谐振器几何结构，选择包括掺杂硅的谐振器材料，以及选择致动器，该致动器用于在所选择的谐振器几何结构中提供谐振器元件，以在谐振模式中振荡。根据本发明，评估所选择的谐振器几何结构、谐振器材料、致动装置和谐振模式是否在85℃或更高的高翻转温度处产生具有高温翻转点的频率-温度曲线。如果发现这种行为，则使用选择的谐振器几何结构、谐振器材料和致动器制造振荡器，进一步为振荡器提供恒温控制器，以使谐振器元件的温度保持在高翻转温度处。

尤其是，本发明由在独立权利要求中的陈述表征。

本发明提出显著的优点。已经发现硅谐振器的翻转点可以被“推”到足够高的温度，以作为覆盖电子器件整个实际温度区域的加热温度，并且同时使翻转点平坦，以提供非常稳定的频率点。其关键是硅材料的超高掺杂浓度。随后，优选材料、谐振器几何结构和谐振模式组合被示例说明。

特别地，已经示出的是，在翻转点处的频率-温度曲线的曲率的绝对值达到20ppb/c²或更低的等级，并且甚至达到10ppb/c²或更低的等级。这与常规炉谐振器相反，常规电路谐振器的曲率是平坦的，最优的为50ppb/c²，比用于ocxo的石英晶体中的曲率差10倍以上。然而，本发明使曲率并由此使频率稳定性接近石英的性能。

所呈现的频率-温度性能可以通过使用现成的谐振器几何结构、谐振模式和驱动方案来实现，本文后面将详细举例说明。

从属权利要求涉及本发明的选定实施例。

在一些实施例中，在频率-温度曲线中存在两个翻转温度，其中至少一个反转温度被“推”到85℃以上以用于加热。为了实现这一点，优势在于采用某些谐振器的三阶温度特性。例如，这种方式不同于一些常规的方方式，其设计目的不仅是将tcf分量最小化到一阶，而且还可以到更高阶，或者在室温附近提供某些(相对狭窄的)温度稳定的频率区域。在一些实施例中，频率-温度曲线的两个翻转点的一个翻转点在低于85℃的温度处，在这种情况下，高温翻转点通常是局部最大值。这种性能在掺杂浓度为1.1×10²⁰cm^-3或更高的谐振器中尤为明显。

高温翻转点通常被定位在200℃或更低的翻转温度，特别是150℃或更低的翻转温度，诸如130℃或更低的翻转温度。

在一些实施例中，频率-温度曲线在-40℃至+150℃的温度范围内恰好有两个翻转点。

在一些实施例中，频率-温度曲线在被用作加热点的高温翻转点处具有比在低温翻转点处更小的曲率绝对值。

在两个翻转点的解决方案和简并n掺杂硅板谐振器的情况下，高温翻转点通常是局部最大值。然而，不排除翻转点是局部最小值，特别是在一些其他材料配置的情况下。

在一些实施例中，谐振器是方形板谐振器或矩形板谐振器。

在一些实施例中，谐振器是具有不同于1的长宽比的平板谐振器。在一个示例中，尤其是在静电致动板的情况下优选长宽比小于2。在一个示例中，特别是在压电致动板的情况下优选地，长宽比是2±10％。

在一些实施例中，谐振器是梁谐振器。在一些实施例中，梁相对于[100]硅晶体方向是倾斜的。

在一些实施例中，谐振器的谐振模式是方形拉伸/宽度拉伸模式分支(包括泛音)。在备选实施例中，谐振模式为平面内弯曲、平面外弯曲或长度拉伸/拉梅(lamé)模态分支(包括泛音)。这意味着在谐振器中出现的主模式属于所述所提到的分支。

一般而言，所使用的谐振模式可以是拉伸模式，诸如宽度拉伸模式或方形拉伸模式，弯曲模式，诸如平面内弯曲模式、剪切模式，或者具有来自这些模式的两个或多个模式的特性的模式。这些模式形状特别地已经被发现为提供了所需的设计自由度，特别是关于板的长宽比、板相对于硅晶体的角度和掺杂，以便能够在实践中实现具有所需特性的谐振器。

在一些实施例中，谐振器元件的硅是被掺杂到至少1.3×10²⁰cm^-3或更多平均浓度的压电致动复合谐振器。

在一些实施例中，恒温控制器适合于独立于谐振元件的振荡频率来操作。亦即，从谐振器的频率输出到用于调节谐振器温度的控制器没有反馈回路，但是控制器使用直接的(例如，基于热敏电阻)的温度感测。这确保了振荡器的高稳定性。

接下来，参照附图更详细地讨论本发明的实施例及其优点。

附图说明

图1a示出了所示振荡器的关键部分的框图。

图1b图示了氮化铝薄膜耦合的mems谐振器的频率-温度图，该频率-温度图示出了高于85℃的翻转温度(tto,h＝95℃)。

图2a和图2b在俯视图和侧视图中示出了一种示例性的压电致动矩形板谐振器。

图3a至图3f示出了在开发阶段的晶片上制造的100个we/se模式谐振器的性能图，该性能图示出了：初始频率分布(3a)、谐振频率的温度依赖性(3b)、质量因数q(3c)、优良因数fom(fom＝1/(2*pi*f*c0*rm))(3d)、机电电阻rm(3e)和分路电容c0(3f)。

图4a至4c示出了根据本发明实施例的三种不同频率-温度曲线的图。

具体实施方式

限定

本文的“频率基准振荡器”指的是整个设备，尤其是包括本文所述的谐振器、致动器和恒温控制器。

本文的“谐振器(元件)”是指被悬挂在支撑结构上的硅基元件，以便能够在谐振模式中谐振。例如，谐振器可以是复合谐振器，其包括不同的掺杂硅层和/或任何其他材料层，例如，压电致动所需的，并且不同的掺杂硅层和/或任何其他材料层与硅本体一起被悬挂。

本文的“换能器”是指用于将声波耦合到谐振器/从谐振器耦合的设备。换能器可以是谐振器元件的一部分(例如，压电致动)或者换能器可以被布置在谐振器元件的外侧(例如，静电致动的电极)。

本文的“致动器”是指用于操作谐振器和使用换能器感测谐振器的频率的必需的驱动和感测电路。

tcf1、tcf2和tcf3分别指频率-温度曲线的一阶、二阶和三阶导数(通常在25℃的温度处进行评估)。术语“斜率”和“曲率”在参考于翻转温度处的频率-温度曲线的一阶和二阶导数时被使用。

此处“ppb”和“ppm”分别指十亿分之一(10^-9)或百万分之一(10^-6)的相对单位。

“翻转点”是指谐振器的频率-温度曲线的局部极值。翻转温度(tto)是与翻转点相对应的温度值。因此，在翻转温度处，谐振器的频率-温度曲线的斜率为零，从而在翻转温度附近，在温度中的变化最小地反映在谐振器的频率中。在本发明中，至少一个高于85℃的翻转温度被利用，以便能够在没有冷却布置的情况下实现在正常工作温度之上的稳定性。

本文的“简并掺杂”是指掺杂到9×10¹⁹cm^-3或更高的杂质浓度。例如，掺杂剂可以是磷或一些其他n型剂。

被选择的实施例的描述

图1a示出了放置在炉15内的谐振器11。炉15的温度由恒温控制器13调节。在输出19处获得振荡器的读出信号。

接下来，讨论具有两个翻转温度的谐振器，该两个翻转温度的其中至少一个翻转温度高于85℃，并且能够提供明显小于在翻转点处的频率-温度曲线的50ppb/c²的绝对曲率值。

图1b示出了从具有硅掺杂浓度大于1.3×10²⁰cm^-3的矩形板谐振器测量的频率-温度曲线的示例。值得注意的是，根据本发明，本文所图示的频率-温度曲线具有两个翻转温度tto，i、tto，h，一个在约40℃且一个在约95℃。后者将被选择作为炉的目标温度。在温度tto，h处的较高翻转点处的估测曲率在量级上小于10ppb/c²。

谐振器可以是复合结构，例如包括一堆不同的材料。尤其是，谐振器可以包括板，该板包括第一层和在第一层顶上的第二层，这些层具有不同的tcf特性。在一个实施例中，第一层结构和第二层结构的线性tcf具有相反的符号。尤其是，复合件的第二层可以是压电致动层。

在一些实施例中，谐振器元件包括硅本体、在本体上的压电层和在压电层上的电极层，其中致动器被电连接到电极层和所述硅本体以用于退出所选择的谐振模式。压电致动板谐振器已被发现展现了根据本发明的有利温度特性，并且当被用作振荡器的一部分时，压电致动板谐振器展现低相位噪声，并且压电致动板谐振器可以被很好地调节到所需的精确中心频率。此外，压电层的温度特性可以有利地用于提供频率的二阶和三阶温度系数(tcf2和tcf3)相对于一阶项(tcf1)的优势，从而提供高温翻转点。

图2a和图2b图示了压电致动复合谐振器，其具有叠加在矩形硅体42上的薄膜换能器层44，以在谐振器被用作振荡器的一部分时提供强耦合和低相位噪声。薄膜通常是压电ain层。在薄膜顶上存在额外的电极层46，诸如钼层。硅体44可以作为另一电极。在一些实施例中，还提供了一个或多个附加层，诸如钝化材料的层，当在其他层的顶上被处理时，钝化材料层可使底层材料化学不活跃。

此类压电致动，在例如jaakkola，a.等人，在2008年的ieee超声研讨会中的出版物(ius2008,717–20,2008)“压电换能器单晶硅板谐振器(piezoelectricallytransducedsingle-crystal-siliconplateresonators)”中被更详细地讨论。

备选地，谐振器可以被静电致动。静电致动在谐振器和换能器之间提供较弱的耦合，但该耦合具有较好的长期稳定性。本文所讨论的原理同样可应用于静电致动的单晶谐振器和复合谐振器。

谐振器可以是例如板的形状(诸如矩形板或梁)。板或梁的长度方向可以相对于硅材料的[100]晶向成0-45度角。这两个几何参数(即，长宽比和角度)，都可以与材料参数和被使用的模态分支或多个分支一起被调整，从而产生高于85℃的翻转温度。

本振荡器的设计和制造过程可以(在任何相关顺序中或在迭代过程中)包括：选择谐振器几何结构、选择包括掺杂硅的谐振器材料、以及选择能够使谐振器在所选谐振模式中振荡的致动装置的步骤。例如，可以首先选择任何谐振模式，以便展现tcf1为正的频率-温度的曲线。在一个示例中，板几何结构长度延伸模式(第一阶或任何更高阶le模式)被选择。然后，可以选择使tcf1为零或接近零的板几何结构和/或板材料(堆)。例如，可以选择板长宽比和/或相对于硅晶体的角度，和/或在硅板顶上的压电致动层的厚度。最后，硅的掺杂浓度被选择，使得谐振器的二阶和三阶性能优于一阶性能。

然后，评估所选择的谐振器几何结构、谐振器材料、致动装置和谐振模式是否产生具有至少两个翻转点的频率-温度曲线，其中至少一个翻转点是在85℃或更高翻转温度处的高温翻转点。评估可以基于模拟或实验。在肯定的情况下，具有此类谐振器的振荡器被制造，并且还将恒温控制器提供给振荡器，以用于将谐振器元件的温度保持在高翻转温度处。

在一些实施例中，谐振模式被选择以便当板谐振器的面内长宽比(即板谐振器的长度与其宽度的比例)和/或其相对于硅材料的[100]晶向的角度变化时，谐振器的特性根据长宽比和/或角度的变化而变化。例如，感兴趣的特性是谐振频率和频率的温度系数(即，tcf1、tcf2和高阶系数)，以及用于激励和感测的换能器的机电耦合强度。在各种可能的长宽比或角度中，选择一个可能的长宽比或角度与其他设计参数一起产生高翻转温度。

为了提出一些实际可行的示例，该谐振器可以是复合宽度拉伸/方形拉伸谐振器，其中长宽比或复合面内弯曲/长度拉伸板或梁谐振器与其他参数一起被选择，以产生高翻转温度。这些示例在下文中被更详细地讨论。

由jaakkola,antti在2016年于阿尔托大学所著的博士论文“用于定时和频率基准应用的压电换能器温度补偿硅谐振器(piezoelectricallytransducedtemperaturecompensatedsiliconresonatorsfortimingandfrequencyreferenceapplications)”和us2016/0099704总体上讨论了在85℃以下的谐振器的二阶温度特性。当n型掺杂浓度大于1.1×10²⁰cm^-3时，硅谐振器的二阶温度系数tcf2可以在室温处达到正值。线性tcf(tcf1)和二阶温度系数tcf2可以利用涉及掺杂水平和谐振器几何结构的某些配置同时接近于零，并且当掺杂继续增加时，tcf2达到正值，其在-40至+85℃之间℃的频率-温度曲线中作为向上开口的抛物线而可见。然而，现在已经发现，在高温处(在85℃以上)，曲线从向上开口的抛物线偏离至并“向下弯曲”。换言之，频率-温度曲线并非完全由二阶多项式描述，而是具有显著的三阶特性。频率-温度曲线的这种三阶效应或“向下弯曲”导致在85℃以上的频率-温度曲线上的低曲率局部最大值，如在图1b中所示，该局部最大值使谐振器适合用于加热以使其频率在各种电子产品的环境温度范围内被稳定化。

下面提出了用于获得针对硅谐振器的具有两个翻转点的频率-温度特性曲线的示例性方式。因此，该方式可应用于具有平均掺杂浓度为1.1×10²⁰cm^-3或更高(特别是1.3×10²⁰cm^-3或更高)的谐振器，并且该方式可以具有或可以不具有诸如压电和与压电致动相关的金属层的附加材料层。该方式基于利用宽度拉伸/方形拉伸(we/se)和平面内弯曲(ifp1)、平面外弯曲(opf1)或拉伸/拉梅(le/lame)模态分支(如在上述论文中所述的)的特性。

we/se分支：针对具有长度和宽度的板谐振器，存在一个正方形的拉伸/宽度拉伸模式分支。通过将分支从长宽比1移动到更高的长宽比，可以找到tcf1接近于零的配置。根据本发明，使用该长宽比，不仅tcf1被归零，而且剩余的(正)tcf2和(负)tcf3导致具有两个翻转温度的三阶频率-温度曲线,与在图1b或图3b中的那些相似。图1b和图3b的示例是从通过上述方式创建的设备测量的。谐振器为在se-we模分支上的压电致动的20-mhz谐振器，并且谐振器的尺寸如下：复合谐振器由掺杂浓度大于1.3×10²⁰cm^-3的20微米厚的磷掺杂硅层、1微米厚的氮化铝层(ain)以及作为顶电极的0.3微米的钼层组成。谐振器具有矩形，并且其宽度和长度为188微米和378微米。应该注意的是，通过调整这种设计的平面内尺寸，以及保持在材料层的厚度之间的比例恒定，可以产生频率范围很宽的谐振器。

压电致动谐振器的上述情况的最优长宽比已经被发现接近2(长比宽)。由于最优长宽比取决于精确的掺杂浓度、谐振器的厚度以及可能添加的其他材料层，这些材料层增加了它们自身对tcf1的贡献，因此实际可用长宽比可能从2最大偏离10％，通常最大偏离5％。其他材料层对tcf2和tcf3的影响较小。通过实验测试具有不同长宽比、随小步变化的谐振器设计、或相对应地通过模拟，可以找到在每种情况下的最优长宽比。

特别是，针对使用静电致动的类似的谐振器(来自se/we模态分支)，作为压电致动的备选方案，除了硅之外将不会有任何附加材料层，因此最优长宽比将小于2(即，介于1和2之间)。

因此，在一般情况下，谐振器的长宽比与1不同。

作为实验结果，图1b和图3a至图3f也描述了本发明针对工业使用的可行性。

平面内弯曲(ifp1)、平面外弯曲(opf1)或长度拉伸/拉梅(le/lamé)模态分支的特性可以以与上述we/se分支的特性类似的方式被利用。此处要改变的参数是梁形谐振器相对于[100]晶体方向的对准，而不是谐振器的长宽比。

通过与[100]方向成角度对齐的情况下在ipf1、ipf2或le模态分支上小步地移动，可以找到tcf1接近于零的配置。根据本发明，在该配置中，剩余的(正)tcf2和(负)tcf3引起具有两个翻转温度的三阶频率-温度曲线，与图1b或3b中的那些类似。

应注意的是，谐振器的平面内长宽比和角度对准方向二者可以同时改变，以找到引起具有两个翻转温度的三阶频率-温度曲线的配置，与图1b或3b中的那些类似。

梁方向相对于[100]晶向的准确偏离取决于谐振器的厚度，以及可能添加的其他材料层，这些材料层增加了其自身对tcf1的贡献。其他材料层对tcf2和tcf3的影响较小。

综上所述，在一些实施例中，谐振器元件包括具有1.3×10²⁰cm^-3或以上的n型掺杂浓度的硅基层、氮化铝换能器层和彼此叠加的导电电极层。该元件的形状为板或梁，其几何结构产生基本为零的tcf1、正的tcf2和负的tcf3，tcf1、tcf2、和tcf3将谐振器的频率-温度曲线的一个翻转点带到高温范围。

根据一个特定的示例，谐振器具有在仍未披露的芬兰专利申请20165553中公开的谐振器的特性。

准确的翻转温度可以根据需要通过设计和制造工艺来调节。例如，通过在模态分支上移动，诸如在se-we模态分支上朝向更高的长宽比移动，可以使翻转温度更高。类似地，通过在平面内弯曲(ifp1)、平面外弯曲(opf1)或向与[100]方向紧密对齐的长度拉伸/拉梅模态分支上移动，可以使翻转温度更高。此外，具有负tcf1的较薄附加材料层导致更高的翻转温度。此类层可以例如是压电层或顶电极层。对于本振荡器的工业生产而言，调整翻转温度的可能性是有益的。

取决于精确的设计选择，可以实现如在图4a中图示的(掺杂浓度c＝9×10¹⁹至1.3×10²⁰cm^-3)在频率-温度曲线中的单个高温翻转点，可以实现如在图4b中图示的(c>1×10²⁰cm^-3)在频率-温度曲线中具有两个高温翻转点的曲线，或者可以实现如图4c所示(c>1.1×10²⁰cm^-3)的具有一个高温翻转点和一个低温翻转点的曲线。这些情况下的浓度限制是重叠的，因为例如，尽管频率-温度曲线的大多数特性由掺杂的硅特性决定，但是添加的材料层可以为频率-温度曲线带来它们自己的贡献。在每种情况下，可在高温翻转点实现20ppb/c²的低曲率或更低的低曲率。

本谐振器可以是在振荡器中的唯一谐振器(单谐振振荡器)，也可以是多个谐振器中的一个(多谐振振荡器)。

本文的恒温控制器优选地包括加热器(诸如，电阻加热器)，该加热器被放置在谐振器附近。此外，还存在温度传感器，诸如，热敏电阻，以用于测量待调节温度的每个谐振器的温度；以及控制电路，能够使用加热器将谐振器的温度设置为预定值。

谐振器被放置在微炉中，微炉是指包含加热器和温度传感器的热隔离空间。传感器可以是单点或多点传感器，在这种情况下，可以从在炉内的数个位置平均温度值，或者恒温控制器可以使用来自数个位置的温度值来实现更复杂的控制功能。

如果被需要，谐振器的驱动电路和/或恒温控制电路可以被放置在炉内，炉也可以与谐振器炉相同。这可以进一步改善振荡器的精度和稳定性。

引用列表

专利文献

us2012/0013410a1

us2016/0099704a1

wo2012/110708a1

非专利文献

vig,j.，yoonkeekim.“炉控mems振荡器的低功率潜力(thelow-powerpotentialofoven-controlledmemsoscillators)”，ieee超声学、铁电学和频率控制学报，第60期，no.4(2013年4月):851–53.doi:10.1109/tuffc.2013.2634

yunhanchen等“基于高掺杂单晶硅谐振器的微波双模时钟(odmc)(ovenizeddual-modeclock(odmc)basedonhighlydopedsinglecrystalsiliconresonators)”，2016年第29届ieee微机电系统国际会议，91-94页，2016年1月。

jaakkola,a等，“压电换能器单晶硅板谐振器(piezoelectricallytransducedsingle-crystal-siliconplateresonators)”，ieee超声研讨会，2008年，ius2008，717-20，2008。

jaakkola,antti，“用于定时和频率参考应用的压电换能器温度补偿硅谐振器(piezoelectricallytransducedtemperaturecompensatedsiliconresonatorsfortimingandfrequencyreferenceapplications)”，阿尔托大学博士论文，2016年。http://urn.fi/urn:isbn:978-951-38-8387-4。