[发明专利]具有梁结构的压电MEMS硅谐振器及其形成方法、电子设备

权利要求书

1.一种具有梁结构的压电MEMS硅谐振器的形成方法，其特征在于，包括：

提供带下空腔的SOI硅片作为衬底，所述带下空腔的SOI硅片中所述下空腔的上方具有器件硅层；

在所述衬底之上依次形成下电极、压电层和上电极；

刻蚀所述器件硅层以形成所述梁结构，其中所述器件硅层作为所述梁结构的从动层；

在当前半导体结构上形成牺牲层，所述牺牲层完全覆盖所述当前半导体结构；

在所述牺牲层之上生长封装材料以形成薄膜封装层，然后在所述薄膜封装层中的所述梁结构区域上方位置刻蚀通孔；

去除所述梁结构的振动区上方的所述牺牲层以形成上空腔，并且保留所述梁结构的固定端上方的所述牺牲层；

再次生长所述封装材料以封闭所述通孔；

形成贯穿所述薄膜封装层以及被保留的所述牺牲层的电连接通孔；

在所述电连接通孔中形成电极连接。

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述梁结构为悬臂梁或者固支梁，或者包含所述悬臂梁或者所述固支梁的多梁结构。

3.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述从动层为掺杂单晶硅，且掺杂浓度大于等于10¹⁹cm^-3。

4.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述器件硅层下方还具有绝缘层，所述方法还包括：刻蚀所述器件硅层以形成所述梁结构的同时刻蚀所述绝缘层，其中所述器件硅层和所述绝缘层均作为所述梁结构的从动层。

5.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述牺牲层为氧化硅、光刻胶或聚合物。

6.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述封装材料为单晶硅或多晶硅。

7.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，生长所述封装材料的方式为外延生长。

8.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述薄膜封装层的厚度为10至100微米。

9.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述薄膜封装层的厚度为20至50微米。

10.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述牺牲层的厚度大于10微米。

11.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，当所述封装材料为多晶硅时，所述在所述薄膜封装层中的所述梁结构区域上方位置开通孔的步骤替换为如下步骤：

通过电化学反应刻蚀所述多晶硅的薄膜封装层，以使其转变为多孔结构多晶硅的多孔薄膜封装层。

12.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，还包括：

在所述提供带下空腔的SOI硅片作为衬底的步骤之前，在所述下空腔内侧形成吸气层；或/和，

在形成所述牺牲层的步骤之后、所述生长封装材料以形成薄膜封装层的步骤之前，在所述牺牲层之上形成吸气层。

13.根据权利要求1至4任一项所述的形成方法，其特征在于，所述压电层材料为氮化铝或者掺杂氮化铝。

14.一种具有梁结构的压电MEMS硅谐振器，其特征在于，通过权利要求1至13中任一项所述的形成方法制得。