[发明专利]可集成式硅振荡器结构及其制备方法

摘要

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。

主权项

1.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。