[發明專利]石英晶體諧振器及其形成方法、電子設備

有效

• 申請號: 202110245408.5
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113285689B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張孟倫;龐慰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03H9/19
• 分類號: H03H9/19;H03H9/215
• 代理公司: 北京漢智嘉成知識產權代理有限公司 11682
• 代理人: 姜勁;谷惠敏

本發明公開了一種石英晶體諧振器以及具有其的電子設備，既能夠滿足高諧振頻率要求，又能滿足抗外部應力、抗機械沖擊穩定性和可靠性的要求。該石英晶體諧振器包括垂直方向疊置的基底和主體功能結構，所述主體功能結構包括石英壓電層、第一電極、第二電極和機械增強結構，所述基底與所述主體功能結構之間通過鍵合連接，其中，所述機械增強結構與所述石英壓電層二者接觸的接觸區域的俯視投影，以及所述基底與所述主體功能結構二者鍵合的鍵合區域的俯視投影，二者具有重疊。本發明還公開了該石英晶體諧振器的形成方法。

技術領域

本發明涉及諧振器技術領域，具體涉及一種石英晶體諧振器及其形成方法，以及一種電子設備。

背景技術

石英薄膜體聲波諧振器(Quartz Crystal Resonator)是一類利用石英晶體壓電效應工作的電子元器件，是振蕩器、濾波器等電子器件中的關鍵元件，在穩頻、選頻和精密計時方面具有突出優勢和廣泛應用。當前發展趨勢要求石英諧振器擁有更高的諧振頻率(例如大于40MHz)以及更好的抗機械沖擊穩定性和可靠性。一方面，利用傳統方式僅靠刻蝕石英基底難以形成較薄的石英諧振區域已到達較高的目標諧振頻率，利用MEMS工藝制作石英薄膜則更有利于制作高頻石英諧振器。另一方面，當石英薄膜較薄時，外部應力(例如來自基底的應力)更容易傳遞到石英薄膜諧振區域從而影響諧振器的頻率穩定性；同時，當石英薄膜較薄時，諧振器更容易受到機械沖擊和環境振動的影響，其可靠性和低頻石英諧振器相比進一步惡化。

亟需尋找一種結構設計和制作方法，一方面能夠滿足石英諧振器高諧振頻率的要求，另一方面能夠滿足抗外部應力、抗機械沖擊穩定性和可靠性的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種既能夠滿足石英諧振器高諧振頻率要求，又能滿足抗外部應力、抗機械沖擊穩定性和可靠性的要求的石英晶體諧振器及其制造方法，以及包括該石英晶體諧振器的電子設備。

本發明第一方面提供一種石英晶體諧振器，包括垂直方向疊置的基底和主體功能結構，所述主體功能結構包括石英壓電層、第一電極、第二電極和機械增強結構，所述基底與所述主體功能結構之間通過鍵合連接，其中，所述機械增強結構與所述石英壓電層二者接觸的接觸區域的俯視投影，以及所述基底與所述主體功能結構二者鍵合的鍵合區域的俯視投影，二者具有重疊。

可選地，所述機械增強結構包括支撐層和上部基底層。

可選地，所述機械增強結構為蓋狀增強結構。

可選地，所述基底在和主體功能結構接近的位置設有空腔。

可選地，還包括封裝結構。

可選地，所述機械增強結構位于所述石英壓電層之上，所述基底與所述石英壓電層鍵合。

可選地，所述機械增強結構位于所述石英壓電層之下，所述基底與所述機械增強結構鍵合。

可選地，還包括經過所述基底或者所述封裝結構引出的電極引出結構。

本發明第二方面提供一種石英晶體諧振器的形成方法，包括：提供石英壓電層；在所述石英壓電層之上形成第一電極；在所述第一電極之上形成犧牲層；在所述犧牲層之上沉積支撐層并磨平所述支撐層；翻轉當前半導體結構然后鍵合到上部基底層上；減薄所述石英壓電層；在所述石英壓電層之上形成第二電極；去除所述犧牲層；將當前半導體結構翻轉后鍵合到基底之上，其中所述石英壓電層與所述基底互相接觸；在所述基底之上形成封裝結構，其中，所述石英壓電層與所述基底的鍵合區域的俯視投影，以及所述支撐層與所述石英壓電層接觸區域的俯視投影，二者具有重疊。