晶体振荡器及其制作方法和设备与流程

本申请涉及振荡器技术领域，尤其涉及一种晶体振荡器及其制作方法和设备。

背景技术：

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。

技术实现要素：

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，同时通过半导体工艺在硅基衬底的形成可供晶体振子振动的空腔结构，由于可以采用半导体工艺，从而使得最终制得的晶体振荡器的尺寸较小，而且采用半导体工艺制作时使得晶体振荡器的加工精度更高，晶体振荡器的性能更优，而且晶体振子悬空设置在空腔结构上方，这样提高了晶体振子的机械品质因子，因此，本实施例提供的晶体振荡器，实现了晶体振荡器小尺寸以及工艺加工精度高的目的，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。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本申请实施例一提供的晶体振荡器的俯视结构示意图；

图1b为本申请实施例一提供的晶体振荡器的剖面结构示意图；

图2a为本申请实施例二提供的晶体振荡器的俯视结构示意图；

图2b为本申请实施例二提供的晶体振荡器的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例四提供的晶体振荡器制作方法的流程示意图；

图4a-4f为本申请实施例四提供的晶体振荡器制作方法中各步骤制备的机构的剖面示意图；

图5为本申请实施例五提供的晶体振荡器制作方法的流程示意图；

图6a-6k为本申请实施例五提供的晶体振荡器制作方法中各步骤制备的结构的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10-硅基衬底；10a-衬底；10b-硅片；11-硅层；12-埋氧层；13-支撑层；

21-第一绝缘层；22-第二绝缘层；22a-绝缘层；30-平坦化层；

40-晶体振荡器；41-第一激励电极；411-接触孔；412、421-垫块；

42-第二激励电极；43、43a、43b-晶体层；431-悬臂；431a-第一悬臂；

431b-第二悬臂；101-空腔结构；102-释放槽；102a-第一释放槽；

102b-第二释放槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

正如背景技术所述，现有技术中，石英晶体振荡器存在尺寸大的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于：现有石英晶体振荡器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。

基于以上原因，本发明提供了一种晶体振荡器，如下结合多个实施例对本申请提供的晶体振荡器进行说明。

实施例一

图1a为本申请实施例一提供的晶体振荡器的俯视结构示意图，图1b为本申请实施例一提供的晶体振荡器的剖面结构示意图。

参见图1a-1b所示，晶体振荡器包括：硅基衬底10和晶体振子40，且硅基衬底10开设有可供晶体振子40振动的空腔结构101，晶体振子40悬空设置在空腔结构101的上方，即本实施例中，晶体振子40位于空腔结构101的上方，且晶体振子40可以在空腔结构101处发生振动，具体的，如图1a和图1b所示，晶体振子40设在空腔结构101的上方，且晶体振子40的外边缘与空腔结构101的内壁之间存在间隙(即晶体振子40在空腔结构101上的投影面积小于空腔结构101的开口面积)，这样保证晶体振子40在电压作用下可以在空腔结构101处发生振动，其中，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，这样当第一激励电极41和第二激励电极42施加电压时，晶体层43在电压作用下发生压电效应，其中，本实施例中，晶体层43具体采用晶体材料制成，具体可以采用石英晶体或者pmn-pt或者蓝宝石等压电晶体材料，但是与现有石英晶体振荡器相比，本实施例中，具体将晶体振子40设在硅基衬底10的空腔结构101上，即采用硅基衬底10作为晶体振子40的底座，而采用硅基衬底10时，此时可以采用标准半导体工艺制程来形成晶体振荡器，即本实施例中，晶体振荡器可以采用半导体工艺在硅基衬底10上形成晶体振子40以及可供晶体振子40振动的空腔结构101，而采用半导体工艺时，这样使得晶体振子40和硅基衬底10组成的晶体振荡器的尺寸趋于小尺寸，而现有技术中制作石英晶体振荡器时，往往采用切割、打磨、贴合等传统的工艺制作石英晶体振荡器，而制得的晶体振荡器尺寸较大加工精度不高，本实施例中，将传统的晶体工艺和半导体工艺(例如微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，简称mems))相结合，从而使得制成的晶体振荡器的尺寸更小，而且由于采用半导体工艺，这样工艺加工精度更高，从而使得晶体振荡器的加工精度更高。

其中，本实施例提供的晶体振荡器经过测量得到，晶体振荡器的尺寸可以达到1.5mm，而现有技术中的石英晶体振荡器的尺寸为4-5mm，所以本实施例提供的晶体振荡器的尺寸大大减少，实现了晶体振荡器小尺寸的目的，从而可以满足终端小型化的需求。

其中，本实施例中，硅基衬底10具体可以为单晶硅片、多晶硅片、绝缘衬底上硅(silicon-on-insulator，简称：soi)基材。

其中，本实施例中，硅基衬底10开设有空腔结构101时，具体的，采用刻蚀工艺形成，例如可以采用干法刻蚀工艺，也可以是湿法刻蚀工艺。

其中，本实施例中，晶体振子40在空腔结构101上方悬空设置时，为了晶体振子40的振动，晶体振子40的其中一端可以与硅基衬底10相连，且晶体振子40与硅基衬底10相连的一端的宽度小于晶体振子40的其余部分，这样便于晶体振子40振动。

其中，本实施例中，晶体层43具体可以采用石英、铌镁酸铅(pmn-pt)或者蓝宝石晶体制成，其中，本实施例中，当晶体层43采用石英晶体时，石英晶体具体可以采用at切割，或者采用sc切割，需要说明的是，当晶体层43采用石英晶体时，此时，硅基衬底10与晶体振子40组成的晶体振荡器品质因数(即q值)较高，而现有技术中，采用mems工艺制作的硅基晶振(即mems硅基晶振)中，由于采用单晶硅片，而硅材料的机械常数和静电振荡的原理，使得制得的mems硅基晶振的品质因数(即q值)较低，所以与现有的mems硅基晶振相比，本实施例中提供的晶体振荡器，不仅实现了晶体振荡器的小尺寸，同时当晶体层43采用采用晶体时，实现了晶体振荡器高q值的目的。

因此，本实施例提供的晶体振荡器，通过包括硅基衬底10和晶体振子40，且硅基衬底10开设有可供晶体振子40振动的空腔结构101，晶体振子40悬空设置在空腔结构101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10，所以可以采用半导体工艺在硅基衬底10上形成晶体振子40，同时可以通过半导体工艺在硅基衬底10上形成可供晶体振子40振动的空腔结构101，由于采用半导体工艺，所以与现有的石英晶体振荡器相比，本实施例最终制得的晶体振荡器的尺寸较小，而且采用半导体工艺制作时使得晶体振荡器的加工精度更高，晶体振荡器的性能更优，而且晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，这样提高了晶体振子40的机械品质因子，因此，本实施例提供的晶体振荡器，实现了晶体振荡器小尺寸以及工艺加工精度高的目的，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。

进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例中，晶体振子40在硅基衬底10的空腔结构101上方悬空设置时，具体为，硅基衬底10上设有功能层401(参见下述图4d)，功能层401上开设与空腔结构101连通的释放槽102(如图1a所示)，即释放槽102与空腔结构101相连通，而且释放槽102将功能层401划分为位于空腔结构101上的晶体振子40以及位于硅基衬底10上且与晶体振子40连接的边缘功能层，即本实施例中，在硅基衬底10上设置功能层401，该功能层401被释放槽102分别为两部分，一部分为悬空设在空腔结构101上方的中间功能层，另一部分为位于硅基衬底10上的边缘功能层(即位于释放槽外侧的区域)，其中，该中间功能层作为晶体振子40，所以本实施例中，该中间功能层中包括第一激励电极41、晶体层43和第二激励电极42，这样该部分功能层形成晶体振子40，其中，本实施例中，为了保证晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，具体的，将晶体振子40的一端与边缘功能层相连，即释放槽102为非闭合的环形槽，晶体振子40与边缘功能层之间具有连接区域，且该连接区域需确保晶体振子40在电压作用下可以振动。

其中，本实施例中，晶体振子40中的第一激励电极41和第二激励电极42的尺寸可以与晶体层43尺寸相同，即第一激励电极41和第二激励电极42将晶体层43的两个面全部覆盖，或者本实施例中，第一激励电极41和第二激励电极42的面积可以小于晶体层43的面积，本实施例中，当边缘功能层中包括晶体层43a时，此时边缘功能层与硅基衬底10之间具体可以通过熔融键合工艺或者树脂胶合工艺将边缘功能层与硅基衬底10进行贴合。

其中，本实施例中，晶体振荡器采用半导体工艺制作时，在硅基衬底10上设置功能层401，该功能层401上可以开设多个释放槽102，相应的，在硅基衬底10上可以形成多个空腔结构101，即在硅基衬底10上形成多个晶体振子40，最终一次制得多个晶体振荡器，所以功能层401中含有晶体层43时，且晶体层43采用石英晶片时，由于石英晶片的尺寸难以做到很大，所以具体可以采用多片石英晶片贴合拼接的形式形成尺寸大的石英晶片，然后在硅基衬底10上设置该石英晶片，以形成多个晶体振子40。

其中，本实施例中，释放槽102的开设使得功能层401上分割出晶体振子40，即形成晶体振子40的外形，另一方面通过在功能层401上开设释放槽102，这样可以通过释放槽102对硅基衬底10上进行刻蚀以形成空腔结构101，即释放槽102作为硅基衬底10上空腔结构101处的材料去除工艺的释放通道。

进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例中，由于边缘功能层与晶体振子40通过释放槽102分割形成的两部分，所以本实施例中，边缘功能层与晶体振子40的组成可以相同，例如，边缘功能层也可以包括第一激励电极41、晶体层43和第二激励电极42，即边缘功能层中也有第一激励电极41、晶体层43和第二激励电极42，且边缘功能层中的第一激励电极41和第二激励电极42分别与晶体振子40中的第一激励电极41和第二激励电连接，这样晶体振子40中的第一激励和第二激励电极42可以通过边缘功能层中的第一激励电极41和第二激励电极42与外接电源接通，或者本实施例中，边缘功能层中的组成与晶体振子40的组成还可以不同，例如边缘功能层中可以不设置第一激励电极41和第二激励电极42，该边缘功能层由一层晶体层43a组成即可。

进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例中，晶体振子40与边缘功能层之间通过至少一个悬臂431连接，以使晶体振子40悬空设置在空腔结构101的上方，即本实施例中，晶体振子40与边缘功能层之间通过至少一个悬臂431连接，其中，本实施例中，悬臂431可以为金属，也可以为硅，或者悬臂431的材料与晶体层43的材料相同，本实施例中，通过悬臂431使得晶体振子40悬空设置在看空腔结构101上，晶体振子40振动时，悬臂431可以随着晶体振子40的振动而上下移动，其中，本实施例中，为了便于晶体振子40在电压作用下振动，如图1a所示，悬臂431的宽度小于晶体振子40的宽度，这样确保了晶体振子40的正常振动。

其中，本实施例中，晶体振子40与边缘功能层之间可以通过一个悬臂431进行连接(如图1a所示)，或者本实施例中，晶体振子40与边缘功能层之间还可以通过两个悬臂431进行连接(如图2a所示)。

进一步的，在上述实施例的基础上，如图1a所示，晶体层43与边缘功能层之间通过一个悬臂431连接，且本实施例中，该悬臂431具体与晶体层43一体成型，即在开设释放槽102时，将晶体振子40中的晶体层43和边缘功能层中的晶体层43未完全断开，该部分晶体层43作为悬臂431，此时，晶体振子40中的第一激励电极41和第二激励电极42分别沿着悬臂431与边缘功能层上对应的电极相连，即第一激励电极41和第二激励电极42沿着悬臂431延伸到边缘功能层上，这样，第一激励电极41和第二激励电极42沿着晶体振子40的同侧向外引出，晶体振子40通过边缘功能层上对应的电极与外接电路接通。

进一步的，在上述实施例的基础上，为了便于晶体振子40上的第一激励电极41和第二激励电极42通过边缘功能层上的对应的电极与外围电路进行连接，具体的，本实施例中，边缘功能层上具有与第一激励电极41电连接的接触孔411以及与第二激励电极42电连接的垫块，即本实施例中，边缘功能层上的垫块与第二激励电极42电连接，边缘功能层上的接触孔411与第一激励电极41电连接，具体的，接触孔411与边缘功能层上的设置的垫块412(参见图4b)接触连接，垫块412与第一激励电极41电连接，或者本实施例中，垫块412在接触孔411处裸露即可，这样外接电路通过与垫块和接触孔411连接实现与第一激励电极41和第二激励电极42电连接，其中，本实施例中，需要说明的是，由于第一激励电极41位于晶体层43的背面，第二激励电极42位于晶体层43的正面，所以边缘功能层上开设与第一激励电极41电连接的接触孔411，使得第一激励电极41在边缘功能层上裸露出来，当第二激励位于晶体层43的背面时，此时边缘功能层上开设与第二激励电极42电连接的接触孔411，此时垫块与第一激励电极41电连接，其中，本实施例中，垫块和第一激励电极41之间可以通过第一悬臂431a或电极材料电连接，接触孔411与第二激励电极42可以通过第二悬臂431或电极材料电连接。

其中，本实施例中，硅基衬底上设置功能层401时，该功能层401具体可以包括晶体层43b(参见图4c)以及位于晶体层43b正反两面上的第一激励电极41和第二激励电极42，且第一激励电极41和第二激励电极42在晶体层43b上的投影面积小于晶体层43b朝向第一激励电极41或朝向第二激励电极42的一面的面积，即第一激励电极41和第二激励电极42在晶体层43上图案化设计，例如可以只在形成晶体振子40的区域设置第一激励电极41和第二激励电极42，这样一方面可以节省电极材料，另一方面方便后续刻蚀形成释放槽102，其中，本实施例中，由于功能层401设置在硅基衬底10上的，此时当第一激励电极41的面积小于晶体层43b面积时，这样晶体层43与硅基衬底10之间未设置第一激励电极41的区域存在空隙，为此，本实施例中，还包括：平坦化层30，平坦化层30的顶面与第一激励电极41的顶面平齐，具体的，当在硅基衬底10上设置第一激励电极41后，同时在硅基衬底10上设置平坦化层30，这样使得晶体层43与硅基衬底10之间的界面平整。

进一步的，在上述实施例的基础上，还包括：第一绝缘层21，第一绝缘层21至少用于将第一激励电极41和硅基衬底10之间绝缘，即通过第一绝缘层21使得第一激励电极41与硅基衬底10之间进行绝缘，本实施例中，第一绝缘层21设置时，具体的可以直接在硅基衬底10上设置一层第一绝缘层21，然后在第一绝缘层21设置第一激励电极41和平坦化层30，这样开设释放槽102时，同时需将第一绝缘层21与释放槽102对应的位置也进行刻蚀以使释放槽102与空腔结构101连通，本实施例中，如图1a所示，第一激励电极41朝向空腔结构101的一面上设置第一绝缘层21，同时在硅基衬底10与平坦化层30之间也设置第一绝缘层21。

进一步的，在上述实施例的基础上，还包括：第二绝缘层22，第二绝缘层22位于晶体层43和第二激励电极42之间，设置时，第二绝缘层22设在晶体层43上，第二激励电极42位于第二绝缘层22上，其中，本实施例中，第二激励电极42也可以直接涂敷在晶体层43的表面上，即本实施例中，也可以不用设置第一绝缘层21和第二绝缘层22，本实施例中，第一绝缘层21和第二绝缘层22的设置更利于第一激励电极41和第二激励电极42的加工工艺的需要。

其中，本实施例中，第一绝缘层21和第二绝缘层22的材料具体可为sio2、sin等材料。

进一步的，在上述实施例的基础上，硅基衬底10可以为单晶硅片、多晶硅片或soi基材，其中，本实施例中，如图1b所示，硅基衬底10为soi基材，且soi基材包括依次层叠设置的支撑层13、埋氧层12和硅层11，空腔结构101开设在硅层11上，且空腔结构101的底壁延伸到埋氧层12，其中，本实施例中，支撑层13的材料具体可以为si或氧化硅，埋氧层12具体为sio2，其中，本实施例中，硅层11的厚度可以为5um～20um，埋氧层12的厚度可以是<1um，支撑层13的厚度可以为300-700um，本实施例中，埋氧层12在空腔结构101形成过程中起到了限定作用，即当刻蚀深度达到埋氧层12时，此时停止刻蚀，在硅层11上形成空腔结构101。

进一步的，在上述实施例的基础上，硅基衬底10为硅片(如图6a所示)，且空腔结构101贯通硅片的顶面和底面(如图6f示)，即在硅片上形成通孔，硅片的其中一面上设有功能层401，另一面上设有用于将空腔结构101一端密封的密封层111，具体结构可以参考下述图2b所示。

进一步的，在上述实施例的基础上，空腔结构101的截面形状可以为矩形(如图1b所示)，也可以为梯形(如图2b所示)，或者本实施例中，空腔结构101的截面形状还可以为其他的形状。

进一步的，在上述实施例的基础上，晶体层43的材料可以为石英、铌镁酸铅(pmn-pt)或者蓝宝石晶体，其中，当晶体层43的材料为pmn-pt或者蓝宝石晶体时，且硅基衬底10与晶体层43之间采用熔融键合时，此时，在硅基衬底10与晶体层43之间的界面先沉积一层氧化硅，这样便于硅基衬底10与晶体层43进行键合，其中，本实施例中，该氧化硅层11可以作为平坦化层30或者作为绝缘层。

其中，本实施例中，第一激励电极41的材料可以为ag、au、ai或重掺杂单晶或多晶硅材料，第二激励电极42的材料可以为ag、au、ai或重掺杂单晶或多晶硅材料。

其中，本实施例中，晶体振子40的形状包括但不限于圆形、方形或者椭圆，还可以为其他规则或不规则的形状。

实施例二

图2a为本申请实施例二提供的晶体振荡器的俯视结构示意图，图2b为本申请实施例二提供的晶体振荡器的剖面结构示意图。

本实施例中，如图2a所示，第一激励电极41与边缘功能层之间通过第一悬臂431a连接，第二激励电极42与边缘功能层之间通过第二悬臂431b连接，如图2b所示，晶体振子40中的晶体层43与边缘功能层之间完全断开的，晶体振子40通过第一悬臂431a和第二悬臂431b与边缘功能层进行连接来实现晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，其中，本实施例中，第一悬臂431a具体为第一激励电极41的延伸部，第二悬臂431b具体为第二激励电极42的延伸部，即在功能层401上形成释放槽102时，释放槽102将晶体层43与边缘功能层进行断开，但是第一激励电极41和第二激励电极42与边缘功能层之间未完全断开，从而形成第一悬臂431a和第二悬臂431b，或者本实施例中，第一悬臂431a和第二悬臂431b可以为与第一激励电极41和第二激励电极42连接的金属悬臂431，本实施例中，通过第一悬臂431a和第二悬臂431b不仅将晶体振子40悬空在空腔结构101上，同时，该第一悬臂431a和第二悬臂431b将晶体振子40的第一激励电极41和第二激励电极42引到边缘功能层上，即在边缘功能层上形成第一激励电极41和第二激励电极42对应的引脚，从而方便晶体振子40与外围电路之间的连接。

进一步的，在上述实施例的基础上，如图2a-图2b所示，第一悬臂431a和第二悬臂431b分别位于晶体振子40的相对两端，例如第一悬臂431a位于晶体振子40的左边，第二悬臂431b位于晶体振子40的右边，即第一激励电极41和第二激励电极42在晶体振子40的两侧分别向外引出，或者本实施例中，第一悬臂431a和第二悬臂431b分别位于晶体振子40的相邻两端，例如，第一悬臂431a位于晶体振子40的左边，第二悬臂431b位于晶体振子40的后边或前边。

本实施例中，如图2a所示，当第一悬臂431a和第二悬臂431b分别位于晶体振子40的相对两端时，此时垫块和接触孔411相应的位于边缘功能层的两端。

其中，本实施例中，如图2b所示，硅基衬底10为硅片，且空腔结构101贯通硅片的顶面和底面，即在硅片上形成通孔，硅片的其中一面上设有功能层401，另一面上设有用于将空腔结构101一端密封的密封层111，或者本实施例中，硅基衬底10还可以为soi衬底，具体可以参考图1b所示。

其中，本实施例中的其他结构具体参考上述实施例一，本实施例中不再赘述。

实施例三

本实施例提供一种设备，该设备至少包括上述任一实施例的晶体振荡器其中，设备具体可以为智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备、家电设备以及门禁系统等任一具有上述晶体振荡器的电子装置，或者本实施例中，该设备还可以为包括上述晶体振荡器的控制模块或者控制器件。

本实施例提供的设备，通过包括上述晶体振荡器，而晶体振荡器包括硅基衬底10和晶体振子40，且硅基衬底10上开设可供晶体振子40振动的空腔结构101，晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，这样在晶体振荡器的制作过程中，可以采用半导体工艺在硅基衬底10上形成晶体振子40，且晶体振子40位于硅基衬底10的空腔结构101上，这样最终使得的晶体振荡器的尺寸较小，同时采用半导体工艺制作时使得晶体振荡器的加工精度更高，晶体振荡器的性能更优，而且晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，这样提高了晶体振子40的机械品质因子，因此，本实施例提供的设备中晶体振荡器的占用空间减少，从而使得设备区域小型化，从而解决了现有终端设备由于使用较大尺寸的晶体振荡器而无法实现终端小型化的问题。

实施例四

图3为本申请实施例四提供的晶体振荡器制作方法的流程示意图，图4a-4f为本申请实施例四提供的晶体振荡器制作方法中各步骤制备的机构的剖面示意图。

本实施例提供一种晶体振荡器的制作方法，其中，方法如图3所示，包括如下步骤：

s401：提供一衬底，且衬底包括依次层叠设置的支撑层、埋氧层和硅层；

如图4a所示，提供一衬底10a，该衬底10a从上到下依次为硅层11、埋氧层12和支撑层13，即本实施例中，该衬底10a为soi晶圆，即绝缘衬底10a上的硅(silicon-on-insulator，简称：soi)，本实施例中，通过在硅层11和支撑层13之间添加埋氧层12，一方面可以减少寄生电容，另一方面埋氧层12对后续刻蚀工艺起到标定作用，本实施例中，硅层11、埋氧层12和支撑层13分别可以由单晶硅、二氧化硅和单晶硅制成，硅层11的厚度可以为5um～20um，埋氧层12的厚度可以是<1um，支撑层13的厚度可以为300-700um，具体的，硅层11、埋氧层12和支撑层13的厚度分别可以为：8微米，0.3微米和600微米。

s402：在硅层上形成功能层，且功能层包括在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；

其中，本实施例中，首先在硅层11上形成第一激励电极41，同时形成与第一激励电极41电连接的垫块412，第一激励电极41可以是ag、au或者tin等不易被空气氧化或者老化的材料，接着在形成第一激励电极41的硅层11上形成晶体层43b，在晶体层43b上形成第二激励电极42，第二激励电极42可以是ag、au等金属，最终制得功能层401，其中，本实施例中，第一激励电极41和第二激励电极42均为设计好的图案化电极，第一激励电极41和第二激励电极42的制作可以采用lift-off技术制作。其中，本实施例中，在形成第一激励电极41的硅层11上形成晶体层43b时，此时晶体层43b与硅层11之间通过熔融键合工艺或者树脂胶合工艺贴合在一起。

其中，本实施例中，如图4b所示，硅层11上形成第一激励电极41之前，还包括在硅层11上形成第一绝缘层21，在第一绝缘层21上形成第一激励电极41，接着如图4c所示，在形成第一激励电极41的第一绝缘层21上形成平坦化层30，然后在平坦化层30和第一激励电极41上形成晶体层43b，最后，在晶体层43b上形成第二激励电极42，其中，本实施例中，第二激励电极42形成的过程中同时形成上述实施例中的垫块421。

其中，本实施例中，在晶体层43b上形成第二激励电极42之前，还包括：在晶体层43b上形成第二绝缘层22，这样在第二绝缘层22上形成第二激励电极42，第二绝缘层22用于将第二激励电极42与晶体层43b之间进行绝缘，最终形成如图4d所示的结构。

s403：在功能层上形成释放槽和接触孔；

其中，本实施例中，具体的，从晶体层43b的顶面开始进行刻蚀，形成释放槽102，释放槽102延伸到硅层11上，其中，当在晶体层43b上设置第二绝缘层22时，此时，如图4e所示，释放槽12从第二绝缘层22开设延伸到硅层11处，同时，在功能层401上形成能将第一激励电极41的垫块412裸露的开孔，该开孔中可以填充导电材料形成接触孔411，接触孔411用于与第一激励电极41电连接，其中，本实施例中，具体通过干法或湿法刻蚀工艺在功能层401上形成释放槽102，且释放槽102刻蚀工艺中对需保护的区域设置光阻，光祖未保护的区域的晶体层43去除，最终使得晶体振子40与边缘功能层之间具有连接区域，以使晶体振子40可以悬空设置在空腔结构101上。

s404：在硅层上形成与释放槽连通的空腔结构，以使功能层被释放槽分割为悬空设置在空腔结构上方的晶体振子以及位于衬底上且与晶体振子连接的边缘功能层；

其中，本实施例中，具体的，如图4f所示，沿着释放槽102对硅层11进行刻蚀，以在硅层11上形成空腔结构101，最终功能层401被释放槽102划分为悬空设置在空腔结构101上方的晶体振子40以及位于衬底10a上且与晶体振子40连接的边缘功能层，其中，晶体振子40中包括第一激励电极41、晶体层43和第二激励电极42，边缘功能层中也包括晶体层43、第一激励电极41和第二激励电极42，且晶体振子40中的第一激励电极41与边缘功能层中的第一激励电极41电连接，晶体振子40中的第二激励电极42与边缘功能层中的第二激励电极42电连接，其中，本实施例中，垫块和接触孔411均位于边缘功能层上，其中，本实施例中，刻蚀形成空腔结构101时，刻蚀材料均从释放槽102向外排出。

其中，本实施例中，晶体振子40形成后，可以将晶体层43上未被第二激励电极42覆盖的第二绝缘层22去除，最终形成图4f所示的晶体振荡器。

本实施例提供的晶体振荡器的制作方法，通过在硅层11上形成功能层401，且功能层401包括在硅层11上依次层叠设置的第一激励电极41、晶体层43b和第二激励电极42，在功能层401上形成释放槽102和接触孔411，在硅层11上形成与释放槽102连通的空腔结构101，以形成悬空设置在空腔结构101上方的晶体振子40以及位于衬底10a上且与晶体振子40连接的边缘功能层，最终制得晶体振荡器的尺寸较小，而且采用上述步骤制作时使得晶体振荡器的加工精度更高，晶体振荡器的性能更优，同时晶体振子40悬空设置在空腔结构101上，这样提高了晶体振子40的机械品质因子，因此，本实施例提供的晶体振荡器的制作方法，实现了晶体振荡器小尺寸以及工艺加工精度高的目的，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。

实施例五

图5为本申请实施例五提供的晶体振荡器制作方法的流程示意图，图6a-6k为本申请实施例五提供的晶体振荡器制作方法中各步骤制备的结构的剖面结构示意图。

本实施例提供一种晶体振荡器的制作方法，其中，方法如图5所示，包括如下步骤：

s501：提供一硅片，硅片包括一正面和背面；

其中，本实施例中，如图6a所示，提供一硅片10b，硅片10b具体采用是6inch单晶硅片，且本实施例中，硅片10b具有一正面和一背面。

s502：在硅片的正面上形成第一激励电极；

其中，本实施例中，在硅片10b的正面上形成第一激励电极41时，具体为，向硅片10b的正面采用离子注入法注入p型掺杂以形成重掺硅导电层，该重掺硅导电层作为第一激励电极41。

s503：在形成第一激励电极的硅片上形成与硅片键合的晶体层；

本实施例中，采用半导体工艺中的键合技术将晶体层43b和硅片10b键合。

s504：在晶体层上形成绝缘层；

本实施例中，通过pecvd工艺在晶体层43b远离第一激励电极41的一面制作一层绝缘层22a，该绝缘层22a材料可以是si3n4。

s505：在硅片的背面上形成空腔结构，且空腔结构延伸到第一激励电极；

本实施例中，将硅片10b进行翻转，使得硅片10b的背面朝上，然后在硅片10b的背面上通过湿法刻蚀工艺形成空腔结构101，该空腔结构101延伸到第一激励电极41，即本实施例中，刻蚀工艺在到达第一激励电极41时停止。

s506：在位于空腔结构内的第一激励电极41上形成第一释放槽，且第一释放槽的槽底延伸到绝缘层22a；

本实施例中，在位于空腔结构101内的第一激励电极41上形成第一释放槽102a，该第一释放槽102a的槽底延伸到绝缘层22a，即本实施例中，将第一激励电极41和晶体层43b与第一释放槽102a对应的区域进行去除，以形成第一释放槽102a，其中，本实施例中，第一释放槽102a为非闭合的环形槽，即位于空腔结构101内的第一激励电极41与空腔结构102外的第一激励电极41之间具有连接区域，这样确保后续形成的晶体振子40通过第一激励电极41的连接区域(即第一悬臂431a)悬空设置在空腔结构101上。

s507：在硅片的背面上设置用于将空腔结构的一端密封的密封层；

其中，本实施例中，密封层111具体可以硅片，该硅片与上述的硅片10b通过键合工艺实现对空腔的密封。

s508：在绝缘层上设置与第一激励电极电连接的接触孔；

本实施例中，为了边缘第一激励电极41与外围电路进行连接，在绝缘层22a上设置与第一激励电极41电连接的接触孔411，具体的，该接触孔411位于绝缘层22a的边缘处。

s509：在绝缘层上形成第二激励电极；

本实施例中，通过溅射、涂敷等工艺在晶片表面制作电极材料，通过光刻工艺制作出需要的电极图形，其中，本实施例中，第二激励电极42与第一激励电极41可以按照同一方向向外引出，或者本实施例中，如图2a所示，第二激励电极42可以沿着与第一激励电极41相反的方向向外引出。

s5010：在绝缘层上与第一释放槽对应的至少部分位置开设与第一释放槽连通的第二释放槽，以使空腔结构上形成包含有第一激励电极、晶体层和第二激励电极的晶体振子。

其中，本实施例中，为了得到可振动的晶体振子40，具体的，在绝缘层22a上与第一释放槽102a对应的至少部分位置开设与第一释放槽102a连通的第二释放槽102b，即去除部分绝缘层22a，使得空腔结构101与外界相通，实现晶体振子40的释放，其中，本实施例中，在绝缘层22a上形成第二释放槽102b时，第二释放槽102b可以与第一释放槽102a完全重合，这样第一激励电极41和第二激励电极42沿着同一方向向外引出，或者，本实施例中，如图2a-图2b所示，第二激励电极42在第二释放槽102b处不断开，即第二激励电极42沿着绝缘层22a未去除的区域向外引出，使得形成的晶体振子40通过第二激励电极42和第二激励电极42悬空设在空腔结构101上，最终制得如图6k所示的晶体振荡器，如图6k所示，晶体振子40至少包括第一激励电极41、晶体层43和第二激励电极42，本实施例中，晶体层43b经过第一释放槽102a和第二释放槽102b的分割划分为两部分，分别为晶体层43和晶体层43a，且本实施例中，晶体层43和晶体层43a为断开的，其中，晶体层43位于空腔结构102上方，晶体层43a位于硅片10b未开设空腔结构101的区域上。

其中，本实施例中，需要说明的是，第二释放槽102b还可以在刻蚀第一释放槽102a后直接对绝缘层22a进行刻蚀，即第一释放槽102a和第二释放槽102b通过两次刻蚀一起形成，这样后续只需在绝缘层22a远离晶体层43b的一面上形成第二激励电极42即可形成晶体振子40。

其中，本实施例中，如图5c所示，在晶体层43b上形成绝缘层22a之前，还包括：将晶体层43b的厚度进行减薄处理，使得晶体层43b的厚度降低，本实施例中，具体可以采用机械研磨工艺减薄晶体层43b。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。