[發(fā)明專利]壓電MEMS硅諧振器及其形成方法、電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110475600.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113472307B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張孟倫;楊清瑞;宮少波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州樂(lè)儀投資有限公司
• 主分類號(hào): H03H9/02
• 分類號(hào): H03H9/02;H03H3/02
• 代理公司: 北京漢智嘉成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11682
• 代理人: 姜?jiǎng)?谷惠敏

1.一種壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，包括：

硅基底；

位于所述硅基底之上的下空腔，所述下空腔的頂平面高于或者低于所述硅基底的頂平面；

位于所述下空腔之上的保留硅層，所述保留硅層包括位于諧振工作區(qū)域內(nèi)的第一部分、位于諧振工作區(qū)域外的第二部分以及斜面部分，所述第一部分位于所述下空腔的正上方，所述第二部分直接接觸所述硅基底，所述第一部分與所述第二部分通過(guò)所述斜面部分銜接；

位于所述保留硅層之上的依次堆疊的壓電層和上電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，所述保留硅層為單晶硅。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，所述硅基底與所述保留硅層二者中之一為普通N型摻雜，二者中另一為第一摻雜濃度P型摻雜；或者，所述硅基底與所述保留硅層二者中之一為普通P型摻雜，二者中另一為第一摻雜濃度N型摻雜，

其中，普通N型摻雜和普通P型摻雜的摻雜濃度低于10¹⁹cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，所述第一摻雜濃度為10¹⁹至9×10²⁰cm^-3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，還包括：位于所述保留硅層與所述壓電層之間的下電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的壓電MEMS硅諧振器，其特征在于，所述壓電MEMS硅諧振器為如下之一種：懸臂梁式、延伸振動(dòng)模式、厚度縱向振動(dòng)模式、蘭姆波振動(dòng)模式、面內(nèi)彎曲振動(dòng)模式、聲表面波振動(dòng)模式。

7.一種壓電MEMS硅諧振器的形成方法，其特征在于，包括：

提供硅基底；

在所述硅基底之上形成犧牲硅層，所述犧牲硅層的頂平面高于或者低于所述硅基底的頂平面；

在所述犧牲硅層之上形成保留硅層，所述保留硅層包括位于諧振工作區(qū)域內(nèi)的第一部分、位于諧振工作區(qū)域外的第二部分以及斜面部分，所述第一部分位于所述犧牲硅層的正上方，所述第二部分直接接觸所述硅基底，所述第一部分與所述第二部分通過(guò)所述斜面部分銜接；

在所述保留硅層之上依次形成壓電層和上電極；

開(kāi)刻蝕窗，然后選擇性地去除所述犧牲硅層以形成下空腔，其中，

所述犧牲硅層為第二摻雜濃度P型摻雜的情況下，所述硅基底與所述保留硅層二者中之一為普通N型摻雜，二者中另一為第一摻雜濃度P型摻雜，或者，

所述犧牲硅層為第二摻雜濃度N型摻雜的情況下，所述硅基底與所述保留硅層二者中之一為普通P型摻雜，二者中另一為第一摻雜濃度N型摻雜，

其中，普通N型摻雜和普通P型摻雜的摻雜濃度低于10¹⁹cm^-3。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第一摻雜濃度大于所述第二摻雜濃度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成方法，其特征在于，所述第一摻雜濃度為10¹⁹至9×10²⁰cm^-3，所述第二摻雜濃度為10¹³至9×10¹⁸cm^-3。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述在所述硅基底之上形成犧牲硅層的步驟包括：在所述硅基底之上使用外延方式形成所述犧牲硅層。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述在所述犧牲硅層之上形成保留硅層的步驟包括：在所述犧牲硅層之上使用外延方式形成所述保留硅層。

12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成方法，其特征在于，還包括：在所述保留硅層與所述壓電層之間形成下電極。