[发明专利]一种基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构及制备方法

权利要求书

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。

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。

4.一种如权利要求1所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，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。

5.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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。

6.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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。

7.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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)。

8.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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。

9.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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。

10.按照权利要求4所述的基于硅与氧化硅叠层的硅振荡器结构的制备方法，其特征在于：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。