[发明专利]石英晶体谐振器及其形成方法、电子设备

说明书

本发明公开了一种石英晶体谐振器以及具有其的电子设备，既能够满足高谐振频率要求，又能满足抗外部应力、抗机械冲击稳定性和可靠性的要求。该石英晶体谐振器包括垂直方向叠置的基底和主体功能结构，所述主体功能结构包括石英压电层、第一电极、第二电极和机械增强结构，所述基底与所述主体功能结构之间通过键合连接，其中，所述机械增强结构与所述石英压电层二者接触的接触区域的俯视投影，以及所述基底与所述主体功能结构二者键合的键合区域的俯视投影，二者具有重叠。本发明还公开了该石英晶体谐振器的形成方法。

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，具体涉及一种石英晶体谐振器及其形成方法，以及一种电子设备。

背景技术

石英薄膜体声波谐振器(Quartz Crystal Resonator)是一类利用石英晶体压电效应工作的电子元器件，是振荡器、滤波器等电子器件中的关键元件，在稳频、选频和精密计时方面具有突出优势和广泛应用。当前发展趋势要求石英谐振器拥有更高的谐振频率(例如大于40MHz)以及更好的抗机械冲击稳定性和可靠性。一方面，利用传统方式仅靠刻蚀石英基底难以形成较薄的石英谐振区域已到达较高的目标谐振频率，利用MEMS工艺制作石英薄膜则更有利于制作高频石英谐振器。另一方面，当石英薄膜较薄时，外部应力(例如来自基底的应力)更容易传递到石英薄膜谐振区域从而影响谐振器的频率稳定性；同时，当石英薄膜较薄时，谐振器更容易受到机械冲击和环境振动的影响，其可靠性和低频石英谐振器相比进一步恶化。

亟需寻找一种结构设计和制作方法，一方面能够满足石英谐振器高谐振频率的要求，另一方面能够满足抗外部应力、抗机械冲击稳定性和可靠性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种既能够满足石英谐振器高谐振频率要求，又能满足抗外部应力、抗机械冲击稳定性和可靠性的要求的石英晶体谐振器及其制造方法，以及包括该石英晶体谐振器的电子设备。

本发明第一方面提供一种石英晶体谐振器，包括垂直方向叠置的基底和主体功能结构，所述主体功能结构包括石英压电层、第一电极、第二电极和机械增强结构，所述基底与所述主体功能结构之间通过键合连接，其中，所述机械增强结构与所述石英压电层二者接触的接触区域的俯视投影，以及所述基底与所述主体功能结构二者键合的键合区域的俯视投影，二者具有重叠。

可选地，所述机械增强结构包括支撑层和上部基底层。

可选地，所述机械增强结构为盖状增强结构。

可选地，所述基底在和主体功能结构接近的位置设有空腔。

可选地，还包括封装结构。

可选地，所述机械增强结构位于所述石英压电层之上，所述基底与所述石英压电层键合。

可选地，所述机械增强结构位于所述石英压电层之下，所述基底与所述机械增强结构键合。

可选地，还包括经过所述基底或者所述封装结构引出的电极引出结构。

本发明第二方面提供一种石英晶体谐振器的形成方法，包括：提供石英压电层；在所述石英压电层之上形成第一电极；在所述第一电极之上形成牺牲层；在所述牺牲层之上沉积支撑层并磨平所述支撑层；翻转当前半导体结构然后键合到上部基底层上；减薄所述石英压电层；在所述石英压电层之上形成第二电极；去除所述牺牲层；将当前半导体结构翻转后键合到基底之上，其中所述石英压电层与所述基底互相接触；在所述基底之上形成封装结构，其中，所述石英压电层与所述基底的键合区域的俯视投影，以及所述支撑层与所述石英压电层接触区域的俯视投影，二者具有重叠。