CN212517471U - 一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构 - Google Patents
一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，包括衬底硅，底层氧化层，中间硅层，中间氧化层，顶层硅层，顶层氧化层，内部电学连接，封堵结构，顶层金属件，空腔结构，谐振器结构；衬底硅作为谐振器的支撑层，底层氧化层为在底层硅上沉积的氧化层；顶层硅层为在中间氧化层上沉积硅薄膜，顶层氧化层为在顶层硅层形成的氧化层，谐振器结构设置在中间硅层上形成谐振器的主体结构部分。本实用新型的优点：采用硅与氧化层叠层结构，氧化物封堵开口技术，CVD淀积W或多晶硅掺杂封堵开口；采用SOI晶圆作为基底，利用光刻、刻蚀工艺，在顶层硅薄膜和中间硅层上刻蚀开口和谐振器图形，是密封单晶硅谐振器的新结构，性能稳定，新工艺和新方法。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器领域，特别涉及了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构。
背景技术
目前，现有振荡器结构组件易于磨损，物理冲击可能导致输出频率和相位误差.震动和极限温度可能使它们损坏,而且因为这些组件依靠具有匹配驱动器的调谐电路,并不总是像计划的那样启动,或者不以预期频率振荡.即使是同一个器件,在不同加电周期启动情形也可能不同。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述问题，特提供了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构。
本实用新型提供了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构,包括衬底硅1，底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4，顶层硅层5，顶层氧化层6，内部电学连接7，封堵结构8，顶层金属件9，空腔结构10，谐振器结构11；
其中：衬底硅1作为谐振器的支撑层，底层氧化层2为在底层硅1上沉积的氧化层，为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔结构10；中间硅层3为在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，高掺杂特性，作为谐振器的结构层；中间氧化层4为在中间硅层3形成的氧化层；顶层硅层5为在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖；顶层氧化层6为在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；
内部电学连接7的侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8为在顶层硅层5的开口处的氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10；顶层金属件9作为外部电学连接，能加强封堵结构8的气密性；谐振器结构11设置在中间硅层3上形成谐振器的主体结构部分。
所述的顶层金属件9为片状结构。
所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，整体为圆柱形或长方体结构。
衬底硅1作为谐振器的支撑层，SOI晶圆的底层硅或硅晶圆构成；底层氧化层2：SOI晶圆的埋层氧化层或者利用热氧化或者化学气相沉积技术在底层硅1上沉积的氧化层，主要为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔。
中间硅层3，SOI晶圆上器件层硅层或利用化学气相沉积技术在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，为高掺杂特性，作为谐振器的结构层。
中间氧化层4，利用热氧化或者化学气相沉积技术在中间硅层3形成的氧化层，作为空腔材料，在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔；顶层硅层5，利用晶圆键合工艺，将另外一片硅晶圆或SOI晶圆键合在一起，做减薄或者利用化学气相沉积工艺在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖。
顶层氧化层6，利用热氧化或者化学气相沉积技术在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；内部电学连接7，由钨金属或掺杂多晶硅组成，侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8，由氧化硅组成，利用化学气相沉积的方法，在顶层硅层5的开口处生长氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10。
顶层金属件9，由铝、钛、金、铬等金属组成，作为外部电学连接，也能进一步加强封堵结构8的气密性。
空腔结构10，通过光刻、刻蚀，气体HF释放等工艺对底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4刻蚀形成的空腔结构。
谐振器结构11，由硅组成，通过光刻、刻蚀工艺对中间硅层3进行刻蚀，形成谐振器的主要结构部分。
本实用新型的优点：
本实用新型所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，采用硅与氧化层叠层结构，氧化物封堵开口技术，CVD淀积W或多晶硅掺杂封堵开口；采用SOI晶圆作为基底，也可以用硅晶圆作为衬底，在硅晶圆上沉积氧化层和硅薄膜，利用光刻、刻蚀工艺，在顶层硅薄膜和中间硅层上刻蚀开口和谐振器图形。在顶层硅上沉积氧化层和钨或掺杂多晶硅作为开口封堵和电学连接，最后在顶层氧化层上沉积金属作为器件电学连接层，是密封单晶硅谐振器的新结构，新工艺和新方法。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实用新型提供了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构,包括衬底硅1，底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4，顶层硅层5，顶层氧化层6，内部电学连接7，封堵结构8，顶层金属件9，空腔结构10，谐振器结构11；
其中：衬底硅1作为谐振器的支撑层，底层氧化层2为在底层硅1上沉积的氧化层，为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔结构10；中间硅层3为在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，高掺杂特性，作为谐振器的结构层；中间氧化层4为在中间硅层3形成的氧化层；顶层硅层5为在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖；顶层氧化层6为在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；
内部电学连接7的侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8为在顶层硅层5的开口处的氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10；顶层金属件9作为外部电学连接，能加强封堵结构8的气密性；谐振器结构11设置在中间硅层3上形成谐振器的主体结构部分。
所述的顶层金属件9为片状结构。
所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，整体为长方体结构。
衬底硅1作为谐振器的支撑层，SOI晶圆的底层硅或硅晶圆构成；底层氧化层2：SOI晶圆的埋层氧化层或者利用热氧化或者化学气相沉积技术在底层硅1上沉积的氧化层，主要为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔。
中间硅层3，SOI晶圆上器件层硅层或利用化学气相沉积技术在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，为高掺杂特性，作为谐振器的结构层。
中间氧化层4，利用热氧化或者化学气相沉积技术在中间硅层3形成的氧化层，作为空腔材料，在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔；顶层硅层5，利用晶圆键合工艺，将另外一片硅晶圆或SOI晶圆键合在一起，做减薄或者利用化学气相沉积工艺在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖。
顶层氧化层6，利用热氧化或者化学气相沉积技术在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；内部电学连接7，由钨金属或掺杂多晶硅组成，侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8，由氧化硅组成，利用化学气相沉积的方法，在顶层硅层5的开口处生长氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10。
顶层金属件9，由铝、钛、金、铬等金属组成，作为外部电学连接，也能进一步加强封堵结构8的气密性。
空腔结构10，通过光刻、刻蚀，气体HF释放等工艺对底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4刻蚀形成的空腔结构。
谐振器结构11，由硅组成，通过光刻、刻蚀工艺对中间硅层3进行刻蚀，形成谐振器的主要结构部分。
实施例2
本实用新型提供了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构,包括衬底硅1，底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4，顶层硅层5，顶层氧化层6，内部电学连接7，封堵结构8，顶层金属件9，空腔结构10，谐振器结构11；
其中：衬底硅1作为谐振器的支撑层，底层氧化层2为在底层硅1上沉积的氧化层，为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔结构10；中间硅层3为在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，高掺杂特性，作为谐振器的结构层；中间氧化层4为在中间硅层3形成的氧化层；顶层硅层5为在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖；顶层氧化层6为在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；
内部电学连接7的侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8为在顶层硅层5的开口处的氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10；顶层金属件9作为外部电学连接，能加强封堵结构8的气密性；谐振器结构11设置在中间硅层3上形成谐振器的主体结构部分。
所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，整体为圆柱形。
衬底硅1作为谐振器的支撑层，SOI晶圆的底层硅或硅晶圆构成；底层氧化层2：SOI晶圆的埋层氧化层或者利用热氧化或者化学气相沉积技术在底层硅1上沉积的氧化层，主要为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔。
中间硅层3，SOI晶圆上器件层硅层或利用化学气相沉积技术在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，为高掺杂特性，作为谐振器的结构层。
中间氧化层4，利用热氧化或者化学气相沉积技术在中间硅层3形成的氧化层，作为空腔材料，在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔；顶层硅层5，利用晶圆键合工艺，将另外一片硅晶圆或SOI晶圆键合在一起，做减薄或者利用化学气相沉积工艺在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖。
顶层氧化层6，利用热氧化或者化学气相沉积技术在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；内部电学连接7，由钨金属或掺杂多晶硅组成，侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8，由氧化硅组成，利用化学气相沉积的方法，在顶层硅层5的开口处生长氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10。
顶层金属件9，由铝、钛、金、铬等金属组成，作为外部电学连接，也能进一步加强封堵结构8的气密性。
空腔结构10，通过光刻、刻蚀，气体HF释放等工艺对底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4刻蚀形成的空腔结构。
谐振器结构11，由硅组成，通过光刻、刻蚀工艺对中间硅层3进行刻蚀，形成谐振器的主要结构部分。
实施例3
本实用新型提供了一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构,包括衬底硅1，底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4，顶层硅层5，顶层氧化层6，内部电学连接7，封堵结构8，顶层金属件9，空腔结构10，谐振器结构11；
其中：衬底硅1作为谐振器的支撑层，底层氧化层2为在底层硅1上沉积的氧化层，为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔结构10；中间硅层3为在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，高掺杂特性，作为谐振器的结构层；中间氧化层4为在中间硅层3形成的氧化层；顶层硅层5为在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖；顶层氧化层6为在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；
内部电学连接7的侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8为在顶层硅层5的开口处的氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10；顶层金属件9作为外部电学连接，能加强封堵结构8的气密性；谐振器结构11设置在中间硅层3上形成谐振器的主体结构部分。
衬底硅1作为谐振器的支撑层，SOI晶圆的底层硅或硅晶圆构成；底层氧化层2：SOI晶圆的埋层氧化层或者利用热氧化或者化学气相沉积技术在底层硅1上沉积的氧化层，主要为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层2在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔。
中间硅层3，SOI晶圆上器件层硅层或利用化学气相沉积技术在底层氧化层2上沉积的硅薄膜，为高掺杂特性，作为谐振器的结构层。
中间氧化层4，利用热氧化或者化学气相沉积技术在中间硅层3形成的氧化层，作为空腔材料，在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔；顶层硅层5，利用晶圆键合工艺，将另外一片硅晶圆或SOI晶圆键合在一起，做减薄或者利用化学气相沉积工艺在中间氧化层4上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖。
顶层氧化层6，利用热氧化或者化学气相沉积技术在顶层硅层5形成的氧化层，作为绝缘层；内部电学连接7，由钨金属或掺杂多晶硅组成，侧壁有氧化层，用来与顶层硅层5形成电学隔离，用于连接谐振器结构11和顶层金属件9；封堵结构8，由氧化硅组成，利用化学气相沉积的方法，在顶层硅层5的开口处生长氧化层，将顶层硅层5中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构10。
顶层金属件9，由铝、钛、金、铬等金属组成，作为外部电学连接，也能进一步加强封堵结构8的气密性。
空腔结构10，通过光刻、刻蚀，气体HF释放等工艺对底层氧化层2，中间硅层3，中间氧化层4刻蚀形成的空腔结构。
谐振器结构11，由硅组成，通过光刻、刻蚀工艺对中间硅层3进行刻蚀，形成谐振器的主要结构部分。
Claims (3)
1.一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构,包括衬底硅(1)，底层氧化层(2)，中间硅层(3)，中间氧化层(4)，顶层硅层(5)，顶层氧化层(6)，内部电学连接(7)，封堵结构(8)，顶层金属件(9)，空腔结构(10)，谐振器结构(11)；
其中：衬底硅(1)作为谐振器的支撑层，底层氧化层(2)为在衬底硅(1)上沉积的氧化层，为谐振器的底部支撑和空腔材料，有部分底层氧化层(2)在后续的工艺中被刻蚀掉，从而形成空腔结构(10)；中间硅层(3)为在底层氧化层(2)上沉积的硅薄膜，高掺杂特性，作为谐振器的结构层；中间氧化层(4)为在中间硅层(3)形成的氧化层；顶层硅层(5)为在中间氧化层(4)上沉积硅薄膜，作为谐振器空腔封盖；顶层氧化层(6)为在顶层硅层(5)形成的氧化层，作为绝缘层；
内部电学连接(7)的侧壁有氧化层，用来与顶层硅层(5)形成电学隔离，用于连接谐振器结构(11)和顶层金属件(9)；封堵结构(8)为在顶层硅层(5)的开口处的氧化层，将顶层硅层(5)中的开口用氧化硅封住，以形成密闭空腔结构(10)；顶层金属件(9)作为外部电学连接，能加强封堵结构(8)的气密性；谐振器结构(11)设置在中间硅层(3)上形成谐振器的主体结构部分。
2.按照权利要求1所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的顶层金属件(9)为片状结构。
3.按照权利要求1所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构，整体为圆柱形或长方体结构。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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| CN202020651016.XU Active CN212517471U (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构 |
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