[发明专利]可集成式硅振荡器结构及其制备方法

说明书

可集成式硅振荡器结构，其特征在于：所述的可集成式硅振荡器结构，有三种谐振器的结构，MEMS芯片与CMOS集成电路通过键合工艺集成在一起，在CMOS集成电路上直接制备硅谐振器，单独的MEMS硅谐振器，集成电路芯片也是单独的。一种可集成式硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：在CMOS集成电路上直接制备硅谐振器，单独的MEMS硅谐振器，集成电路芯片也是单独的；键合工艺可以是共晶键合、硅‑硅直接键合、玻璃浆料键合等工艺的一种；在CMOS集成电路上直接制备硅振荡器；单独MEMS硅振荡器。本发明的优点：防震效果是传统石英晶振产品的25倍，具有不受振动影响、不易碎的特点。还具有可集成度高、可编程、尺寸小、功耗小等优点。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及了可集成式硅振荡器结构及其制备方法。

背景技术

目前，市场上常用的振荡器是石英振荡器也叫石英晶振。石英晶振就是用石英材料做成的石英晶体谐振器，俗称晶振，常规产品结构复杂，制备工艺复杂，生产困难。

发明内容

本发明的目的是为了实现结构合理，简化制备工艺，特提供了可集成式硅振荡器结构及其制备方法。

本发明提供了可集成式硅振荡器结构，其特征在于：所述的可集成式硅振荡器结构，有三种谐振器的结构，MEMS芯片与CMOS集成电路通过键合工艺集成在一起，在CMOS集成电路上直接制备硅谐振器，单独的MEMS硅谐振器，集成电路芯片也是单独的；

MEMS谐振器通过键合工艺与CMOS集成电路集成在一起；与CMOS电路键合集成硅振荡器器结构，分为三种结构：

第一种结构：带有引线键合盘的可与CMOS集成电路键合的硅谐振器，由腔体晶圆1，吸气剂5，微谐振器3，键合区域2，CMOS集成电路6，引线键合盘7，衬底8组成；

第二种结构：带有硅通孔金属连接的可与CMOS集成电路键合的硅谐振器，由腔体晶圆1，吸气剂5，微谐振器3，键合区域2，CMOS集成电路6，硅通孔7，金属凸块8组成；

第三种结构：带有热控制的可与CMOS集成电路键合的硅谐振器；

由腔体晶圆1、吸气剂5、微谐振器3、键合区域2、CMOS集成电路6、硅通孔7和金属凸块8组成，热控制金属线条12，热隔离槽13组成；此种结构可以始终保持硅谐振器的温度为常数，可以在外部温度环境变化更大的时候提供稳定的输出频率；

腔体晶圆1：由硅、SOI晶圆、带有外延层的硅晶圆构成；

吸气剂2：作为保证腔体晶圆中真空环境的重要材料，由钛或锆，铁或其一种或几种的合金或氧化物构成；

微谐振器3：由硅组成，属于腔体晶圆一部分，通过光刻，刻蚀等工艺在腔体晶圆上制备而成；

键合区域4：腔体晶圆1与CMOS集成电流晶圆5通过键合工艺结合成为一个整体，键合区域4就是腔体晶圆1与CMOS集成电流晶圆5的连接部分，键合工艺可以是共晶键合、硅-硅直接键合、玻璃浆料键合等工艺的一种；

CMOS集成电路晶圆5：由硅材料组成，为谐振器提供电学处理功能；

引线键合盘6：由Al，Cu等金属材料组成，为振荡器提供外部电学连接；

硅通孔7：用于振荡器外部电学连接用，硅通孔中填充铜金属作为电学介质；

金属凸块8：与硅通孔中通金属连接，用于电学连接用，由铜或其他金属材料组成；

热控制金属12：通过金属沉积工艺，当通过电流时产生热量，用于调节硅谐振器的温度，使其温度始终为常数，提供更稳定的频率输出。

一种可集成式硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：