双基板和压电层形成三明治结构的石英谐振器及电子器件

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种双基板和压电层形成三明治结构的石英谐振器，以及一种电子器件。

背景技术：

1、高基频、小型化和低矮化是石英晶振片(下文中简称为晶片)发展的趋势。传统晶片制造方案多采用研磨切片的方式获得一定频率的散粒薄片，然后进行后续的镀电极与调频。然而，切片所采用的线切割技术对1mm×1mm及以下尺寸难以实现，基本无法覆盖1.2mm×1.0mm及以下尺寸的晶片制造，更无法满足1.0mm×0.8mm及以下尺寸规格晶片制造。晶片的基频主要受晶片谐振区域的厚度决定，晶片的基频由以下公式支配：

2、f0(mhz)＝1670(mhz·μm)/d(μm) (1)

3、晶圆级制造可以实现单颗谐振器制造成本的大幅降低，以及谐振器之间的品控一致性；通常来说，晶圆尺寸越大，单颗谐振器的制造成本越低。

4、然而，对于晶圆级制造方案，几百至数千颗晶片排列在单片晶圆上，对各个位置点石英厚度的精确控制挑战巨大，这也就直接导致了整片晶圆上晶片频率的准确性与一致性难以得到保证。因此，晶圆级晶片调频存在极大的挑战。目前已有技术采取的办法主要集中在采用具有超高精度膜厚监控系统的研磨技术，制备厚度均一度在几纳米之内的石英薄膜。这种频率控制与调节技术对材料和制造工艺提出了极高的要求，而且晶圆面积越大，制造难度越高，阻碍了低成本、高效率的制造方案的产生。

5、此外，还希望在晶圆级制造单颗谐振器的基础上，优化谐振器的边界条件、减少声波横向泄漏，从而进一步提高谐振器的性能。但是，通过现有的机械研磨减薄方式难以优化谐振器的边界条件。

6、现有三明治结构中，谐振器采用悬臂梁式结构，谐振器的机械稳定性降低，且现有技术中采用机械研磨方式制造谐振区域，限制了晶圆级制造的规模(难以实现两英寸以上的晶圆制造)。

技术实现思路

1、为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本发明。

2、根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种石英谐振器，包括：

3、底电极，顶电极和石英压电层，所述石英压电层为包括凸台的反高台结构；

4、封装结构，包括第一封装基板、第二封装基板和接合密封层，

5、其中：

6、所述接合密封层包括压电层封装部，所述压电层封装部为石英压电层的一部分，所述压电层封装部包括所述凸台；

7、所述第一封装基板和所述第二封装基板分别在所述石英压电层的两侧与所述凸台接合以形成包括第一封装基板、石英压电层、第二封装基板的三明治结构。

8、本发明的实施例还涉及一种石英谐振器的制造方法，包括步骤：

9、提供石英晶圆；

10、以石英晶圆形成石英压电层，包括步骤：至少利用微/纳机电系统光刻技术在石英晶圆上形成与多个石英谐振器对应的石英压电层，所述石英压电层为包括凸台的反高台结构，在石英压电层的两侧适于设置包括第一电极的第一电极层和包括第二电极的第二电极层；

11、提供第一封装基板和第二封装基板，所述第一封装基板和所述第二封装基板分别在所述石英压电层的两侧与所述凸台接合以形成包括第一封装基板、石英压电层、第二封装基板的三明治结构，第一封装基板与第一电极层相对，第二封装基板与第二电极层相对；和

12、分割：形成所述三明治结构之后，至少将所述三明治结构切割或者裂片，以形成机械分离的多个三明治结构散粒。

13、本发明的实施例还涉及一种电子器件，包括上述的石英谐振器。

技术特征：

1.一种石英谐振器，包括：

2.根据权利要求1所述的谐振器，其中：

3.根据权利要求1所述的谐振器，其中：

4.根据权利要求1所述的谐振器，其中：

5.根据权利要求1所述的谐振器，其中：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的谐振器，其中：

7.根据权利要求1-5中任一项所述的谐振器，其中：

8.根据权利要求1-7中任一项所述的谐振器，其中：

9.根据权利要求8所述的谐振器，其中：

10.根据权利要求9所述的谐振器，其中：

11.根据权利要求10所述的谐振器，其中：

12.根据权利要求1-7中任一项所述的谐振器，其中：

13.根据权利要求12所述的谐振器，其中：

14.一种电子器件，包括根据权利要求1-13中任一项所述的石英谐振器。

15.一种石英谐振器的制造方法，包括步骤：

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

17.根据权利要求15所述的方法，其中：

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

技术总结
本发明涉及一种石英谐振器，包括：底电极，顶电极和石英压电层，所述石英压电层为包括凸台的反高台结构；封装结构，包括第一封装基板、第二封装基板和接合密封层，其中：所述接合密封层包括压电层封装部，所述压电层封装部为石英压电层的一部分，所述压电层封装部包括所述凸台；所述第一封装基板和所述第二封装基板分别在所述石英压电层的两侧与所述凸台接合以形成包括第一封装基板、石英压电层、第二封装基板的三明治结构。本发明还涉及一种电子器件。

技术研发人员：庞慰,张孟伦
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19