[發明專利]具有加固結構的石英諧振器及其形成方法、電子設備

有效

• 申請號: 202110333714.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113300689B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張孟倫;龐慰;孫晨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H03H9/19
• 分類號: H03H9/19;H03H9/17;H03H9/02;H03H3/02
• 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

本發明公開了一種具有加固結構的石英諧振器及其制造方法，以及一種電子設備。本發明的具有加固結構的石英諧振器包括：基底；凸臺結構，所述凸臺結構位于所述基底之上；觸點層，所述觸點層位于所述凸臺結構之上；下電極金屬層，所述下電極金屬層位于所述觸點層之上，包括下電極、下電極導線和下引腳；石英晶片，所述石英晶片位于所述下電極金屬層之上；上電極金屬層，所述上電極金屬層位于所述石英晶片之上，包括上電極、上電極引線和上引腳；加固結構，所述加固結構位于所述石英晶片的上方或下方。

技術領域

本發明涉及諧振器技術領域，具體涉及一種具有加固結構的石英諧振器及其形成方法，以及一種電子設備。

背景技術

石英晶體諧振器(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的優勢和廣泛的應用。當前發展趨勢要求石英諧振器擁有更高的諧振頻率(如大于40MHz)以及更好的抗機械沖擊穩定性和可靠性；由于頻率較高，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(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。急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，同時能夠滿足外部應力、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。本發明的技術方案如下：

一種具有加固結構的石英諧振器，包括：基底；凸臺結構，所述凸臺結構位于所述基底之上；觸點層，所述觸點層位于所述凸臺結構之上；下電極金屬層，所述下電極金屬層位于所述觸點層之上，包括下電極、下電極導線和下引腳；石英晶片，所述石英晶片位于所述下電極金屬層之上；上電極金屬層，所述上電極金屬層位于所述石英晶片之上，包括上電極、上電極引線和上引腳；加固結構，所述加固結構位于所述石英晶片的上方或下方，所述加固結構具有窗口。

可選地，所述加固結構在俯視圖上至少覆蓋所述下引腳和所述上引腳占據的區域，并且不侵入所述下電極和所述上電極占據的區域。

可選地，所述加固結構為單層結構。

可選地，所述加固結構為雙層結構，包括鄰近所述石英晶片的平坦鍵合層和遠離所述石英晶片的加固支撐層，所述平坦鍵合層的材料為二氧化硅、金屬氧化物或多晶硅，所述加固支撐層的材料為石英或單晶硅。

可選地，所述凸臺結構數量為兩個，所述兩個凸臺結構分居所述石英晶片重心的兩側或者同側。

可選地，還包括：封裝蓋，所述封裝蓋與所述基底鍵合。

可選地，所述封裝蓋與所述基底均為硅材料。

一種具有加固結構的石英諧振器的形成方法，包括：在石英晶體的上下兩側分別形成圖形化的第一電極金屬層和第二電極金屬層，其中所述第一電極金屬層包括第一電極、第一電極導線和第一引腳，所述第二電極金屬層包括第二電極、第二電極引線和第二引腳；然后當前半導體結構之上沉積加固材料然后刻蝕形成具有窗口的加固結構，從而得到加固諧振結構；在基底之上形成凸臺結構，然后在所述凸臺結構之上形成觸點層；正置或者倒置所述加固諧振結構，然后鍵合到所述觸點層之上。

可選地，所述加固結構在俯視圖上至少覆蓋所述下引腳和所述上引腳占據的區域，并且不侵入所述下電極和所述上電極占據的區域。

可選地，所述加固結構為單層結構。