晶体振荡器及其制作方法和设备技术

本申请提供一种晶体振荡器及其制作方法和设备，晶体振荡器包括：硅基衬底(10)和晶体振子(40)，且所述硅基衬底(10)开设有可供所述晶体振子(40)振动的空腔结构(101)，所述晶体振子(40)悬空设置在所述空腔结构(101)的上方，其中，所述晶体振子(40)包括层叠设置的第一激励电极(41)、晶体层(43)和第二激励电极(42)，实现了晶体振荡器小尺寸的目的，提高了晶体振荡器的加工精度，从而解决了现有晶体振荡器的尺寸较大而无法满足移动终端小型化需求的问题。

Crystal Oscillator and Its Fabrication Method and Equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶体振荡器及其制作方法和设备
本申请涉及振荡器
，尤其涉及一种晶体振荡器及其制作方法和设备。
技术介绍
振荡器(oscillator)是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，其构成的电路叫振荡电路，振荡器主要分为RC振荡器，LC振荡器和晶体振荡器，晶体振荡器是一种利用石英晶体的压电性能，在外加交变信号作用下，能产生高精度振荡频率的电子元件，制作时，具体从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根电极材料接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振，目前，石英晶体振荡器的核心部件为石英晶体振子，石英晶体振子由上激励电极、石英晶片和下电极构成，传统的晶振工艺是采用晶片单独切割选频后，在晶片上下表面制作银浆电极，通过贴装工艺将晶片和外围电路连接固定，但是受制于传统的加工工艺，晶振器件的尺寸往往较大从而带来功耗较大，同时较大的外观尺寸已经越来越无法满足移动终端小型化的需求。
技术实现思路
本申请提供一种晶体振荡器及其制作方法和设备，实现了晶体振荡器小尺寸的目的，提高了晶体振荡器的加工精度，从而解决了现有晶体振荡器的尺寸较大而无法满足移动终端小型化需求的问题。本申请提供一种晶体振荡器，包括：硅基衬底和晶体振子，且所述硅基衬底开设有可供所述晶体振子振动的空腔结构，所述晶体振子悬空设置在所述空腔结构的上方，其中，所述晶体振子包括层叠设置的第一激励电极、晶体层和第二激励电极。本申请的具体实施方式中，具体的，所述硅基衬底上设有功能层，所述功能层上开设与所述空腔结构连通的释放槽，且所述释放槽将所述功能层划分为位于所述空腔结构上的晶体振子以及位于所述硅基衬底上且与所述晶体振子连接的边缘功能层。本申请的具体实施方式中，具体的，所述晶体振子与所述边缘功能层之间通过至少一个悬臂连接，以使所述晶体振子悬空设置在所述空腔结构的上方。本申请的具体实施方式中，具体的，所述晶体层与所述边缘功能层之间通过一个所述悬臂连接，且所述第一激励电极和所述第二激励电极分别沿着所述悬臂与所述边缘功能层上对应的电极相连。本申请的具体实施方式中，具体的，所述第一激励电极与所述边缘功能层之间通过第一悬臂连接，所述第二激励电极与所述边缘功能层之间通过第二悬臂连接。本申请的具体实施方式中，具体的，所述第一悬臂和所述第二悬臂分别位于所述晶体振子的相对两端。本申请的具体实施方式中，具体的，所述第一悬臂和所述第二悬臂分别位于所述晶体振子的相邻两端。本申请的具体实施方式中，具体的，所述边缘功能层上具有与所述第一激励电极电连接的接触孔以及与所述第二激励电极电连接的垫块。本申请的具体实施方式中，具体的，所述第一激励电极和所述第二激励电极在所述晶体层上的投影面积小于所述晶体层朝向所述第一激励电极或朝向所述第二激励电极的一面的面积。本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：平坦化层，所述平坦化层的顶面与所述第一激励电极的顶面平齐。本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：第一绝缘层，所述第一绝缘层至少用于将所述第一激励电极和所述硅基衬底之间绝缘。本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述晶体层和所述第二激励电极之间。本申请的具体实施方式中，具体的，所述硅基衬底为下述任意一种基材制成：单晶硅片、多晶硅片、绝缘衬底上硅(SOI)基材。本申请的具体实施方式中，具体的，所述硅基衬底为SOI基材，且所述SOI基材包括依次层叠设置的支撑层、埋氧层和硅层，所述空腔结构开设在所述硅层上，且所述空腔结构的底壁延伸到所述埋氧层。本申请的具体实施方式中，具体的，所述硅基衬底为硅片，且所述空腔结构贯通所述硅片的顶面和底面，所述硅片的其中一面上设有所述功能层，另一面上设有用于将所述空腔结构一端密封的密封层。本申请的具体实施方式中，具体的，所述空腔结构的截面形状为矩形或梯形。本申请的具体实施方式中，具体的，所述晶体层的材料包括下述任意一种：石英、铌镁酸铅PMN-PT或者蓝宝石晶体；所述第一激励电极的材料为Ag、Au、AI或重掺杂单晶或多晶硅材料；所述第二激励电极的材料为Ag、Au、AI或重掺杂单晶或多晶硅材料。本申请还提供一种设备，至少包括上述任一项所述的晶体振荡器。本申请还提供一种晶体振荡器的制作方法，所述方法包括：提供一衬底，且所述衬底包括依次层叠设置的支撑层、埋氧层和硅层；在所述硅层上形成功能层，且所述功能层包括在所述硅层上依次层叠设置的第一激励电极、晶体层和第二激励电极；在所述功能层上形成释放槽和接触孔，其中，所述释放槽延伸到所述硅层上，所述接触孔用于与所述第一激励电极电连接；在所述硅层上形成与所述释放槽连通的空腔结构，以使所述功能层被所述释放槽分割为悬空设置在所述空腔结构上方的晶体振子以及位于所述衬底上且与所述晶体振子连接的边缘功能层，其中，所述接触孔位于所述边缘功能层上。本申请的具体实施方式中，具体的，所述在所述硅层上形成功能层，包括：在所述硅层上形成第一激励电极；在形成所述第一激励电极的硅层上形成晶体层；在所述晶体层上形成第二激励电极。本申请的具体实施方式中，具体的，所述在在所述硅层上形成第一激励电极之前，还包括：在所述硅层上形成第一绝缘层；所述在所述硅层上形成第一激励电极，包括：在所述第一绝缘层上形成所述第一激励电极；所述在形成所述第一激励电极的硅层上形成晶体层，包括：在形成所述第一激励电极的所述第一绝缘层上形成平坦化层；在所述平坦化层和所述第一激励电极上形成所述晶体层。本申请的具体实施方式中，具体的，所述在所述晶体层上形成第二激励电极之前，还包括：在所述晶体层上形成第二绝缘层；所述在所述晶体层上形成第二激励电极，包括：在所述第二绝缘层上形成所述第二激励电极。本申请还提供一种晶体振荡器的制作方法，所述方法包括：提供一硅片，所述硅片包括一正面和背面；在所述硅片的正面上形成第一激励电极；在形成所述第一激励电极的所述硅片上形成与所述硅片键合的晶体层；在所述晶体层上形成绝缘层；在所述硅片的背面上形成空腔结构，且所述空腔结构延伸到所述第一激励电极；在位于所述空腔结构内的所述第一激励电极上形成第一释放槽，且所述第一释放槽的槽底延伸到所述绝缘层；在所述硅片的背面上设置用于将所述空腔结构的一端密封的密封层；在所述绝缘层上设置与所述第一激励电极电连接的接触孔；在所述绝缘层上形成第二激励电极；在所述绝缘层上与所述第一释放槽对应的至少部分位置开设与所述第一释放槽连通的第二释放槽，以使所述空腔结构上形成包含有所述第一激励电极、所述晶体层和所述第二激励电极的晶体振子。本申请的具体实施方式中，具体的，所述在所述晶体层上形成绝缘层之前，还包括：将所述晶体层的厚度进行减薄处理。本申请的具体实施方式中，具体的，所述在所述硅片的正面上形成第一激励电极，包括：向所述硅片的正面注入P型掺杂以形成由重掺硅导电层组成的第一激励电极。本实施例提供的晶体振荡器，通过包括硅基衬底和晶体振子，且所述硅基衬底开设有可供所述晶体振子振动的空腔结构，所述晶体振子悬空设置在所述空腔结构的上方，这样在晶体振荡器的形成过程中，由于包括硅基衬底，所以可以采用半导体工艺在硅基衬底上形成晶体振子，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：硅基衬底(10)和晶体振子(40)，且所述硅基衬底(10)开设有可供所述晶体振子(40)振动的空腔结构(101)，所述晶体振子(40)悬空设置在所述空腔结构(101)的上方，其中，所述晶体振子(40)包括层叠设置的第一激励电极(41)、晶体层(43)和第二激励电极(42)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：硅基衬底(10)和晶体振子(40)，且所述硅基衬底(10)开设有可供所述晶体振子(40)振动的空腔结构(101)，所述晶体振子(40)悬空设置在所述空腔结构(101)的上方，其中，所述晶体振子(40)包括层叠设置的第一激励电极(41)、晶体层(43)和第二激励电极(42)。2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述硅基衬底(10)上设有功能层(401)，所述功能层(401)上开设与所述空腔结构(101)连通的释放槽(102)，且所述释放槽(102)将所述功能层(401)划分为位于所述空腔结构(101)上的所述晶体振子(40)以及位于所述硅基衬底(10)上且与所述晶体振子(40)连接的边缘功能层。3.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于，所述晶体振子(40)与所述边缘功能层之间通过至少一个悬臂(431)连接，以使所述晶体振子(40)悬空设置在所述空腔结构(101)的上方。4.根据权利要求3所述的晶体振荡器，其特征在于，所述晶体层(43)与所述边缘功能层之间通过一个所述悬臂(431)连接，且所述第一激励电极(41)和所述第二激励电极(42)分别沿着所述悬臂(431)与所述边缘功能层上对应的电极相连。5.根据权利要求3所述的晶体振荡器，其特征在于，所述第一激励电极(41)与所述边缘功能层之间通过第一悬臂(431a)连接，所述第二激励电极(42)与所述边缘功能层之间通过第二悬臂(431b)连接。6.根据权利要求5所述的晶体振荡器，其特征在于：所述第一悬臂(431a)和所述第二悬臂(431b)分别位于所述晶体振子(40)的相对两端。7.根据权利要求5所述的晶体振荡器，其特征在于：所述第一悬臂(431a)和所述第二悬臂(431b)分别位于所述晶体振子(40)的相邻两端。8.根据权利要求2-7任一所述的晶体振荡器，其特征在于：所述边缘功能层上具有与所述第一激励电极(41)电连接的接触孔以及与所述第二激励电极(42)电连接的垫块。9.根据权利要求1-8任一所述的晶体振荡器，其特征在于：所述第一激励电极(41)和所述第二激励电极(42)在所述晶体层(43)上的投影面积小于所述晶体层(43)朝向所述第一激励电极(41)或朝向所述第二激励电极(42)的一面的面积。10.根据权利要求9所述的晶体振荡器，其特征在于：还包括：平坦化层(30)，所述平坦化层(30)的顶面与所述第一激励电极(41)的顶面平齐。11.根据权利要求10所述的晶体振荡器，其特征在于：还包括：第一绝缘层(21)，所述第一绝缘层(21)至少用于将所述第一激励电极(41)和所述硅基衬底(10)之间绝缘。12.根据权利要求1-11任一所述的晶体振荡器，其特征在于：还包括：第二绝缘层(22)，所述第二绝缘层(22)位于所述晶体层(43)与所述第二激励电极(42)之间。13.根据权利要求1-12所述的晶体振荡器，其特征在于：所述硅基衬底(10)为下述任意一种基材制成：单晶硅片、多晶硅片、绝缘衬底上硅SOI基材。14.根据权利要求13所述的晶体振荡器，其特征在于：所述硅基衬底(10)为绝缘衬底上硅SOI基材，且所述SOI基材包括依次层叠设置的支撑层(13)、埋氧层(12)和硅层(11)，所述空腔结构(101)开设在所述硅层(11)上，且所述空腔结构(101)的底壁延伸到所述埋氧层(12)。15.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于：所述硅基衬底(10)为硅片，且所述空腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红超，沈健，王文轩，李运宁，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44