本發(fā)明涉及一種硅振蕩器，特別是一種基于鍵合密封技術(shù)的硅振蕩器。

背景技術(shù)：

大部分的電子產(chǎn)品都需要頻率信號作為時鐘參考，精度高，穩(wěn)定性好的頻率信號時系統(tǒng)能夠達到高效能，穩(wěn)定持續(xù)工作的基礎(chǔ)。目前可以提供頻率信號的振蕩器有很多種類型，根據(jù)振動器工作原理主要可以劃分為電子振蕩器、石英晶體振蕩器和硅振蕩器。

電子振蕩器由各種電子元件構(gòu)成，利用電容、電感或電阻構(gòu)成自激振蕩系統(tǒng)，振蕩頻率由電子元件的參數(shù)決定。電子振蕩器能夠快速啟動，成本也比較低，但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響，通常在整個溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差，會在標稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。不適合在高精度系統(tǒng)中應(yīng)用。

石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成，若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。晶體振蕩器具有頻率準確，穩(wěn)定性好，功耗低等優(yōu)點，但由于石英加工工藝比較復(fù)雜，體積較大，不利于降低成本，無法實現(xiàn)靈活配置。

硅振蕩器是指通過微機電系統(tǒng)技術(shù)制作的一種可編程的振蕩器，它是對傳統(tǒng)石英晶振產(chǎn)品的一個升級更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有體積小、不受振動影響、不易碎的特點。硅振蕩器的溫度穩(wěn)定性也比傳統(tǒng)石英晶振更好，受環(huán)境溫度高低變化的影響很小。另外硅振蕩器的輸出頻率可以通過程序進行設(shè)定，可提供不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。

硅振蕩器的難點主要在于其制作工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計，振蕩器需要工作在高真空環(huán)境中，封裝后的振蕩器體積應(yīng)盡可能小，振蕩器的振蕩品質(zhì)因數(shù)應(yīng)盡量高。SiTime公司提出的硅振蕩器制作工藝通過外延生長多晶硅層來實現(xiàn)真空密封，制作出的振蕩器工作可靠，性能良好，但該工藝比較復(fù)雜，難度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低工藝難度，本發(fā)明提出一種基于鍵合密封技術(shù)的真空封裝硅振蕩器結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提出的一種基于鍵合密封技術(shù)的硅振蕩器，包括頂層硅、結(jié)構(gòu)層硅、氧化層和底層硅。振蕩器結(jié)構(gòu)利用結(jié)構(gòu)層硅制作，頂層硅上制作有硅柱結(jié)構(gòu)。制作過程中結(jié)構(gòu)層硅與底層硅通過鍵合結(jié)合在一起，頂層硅與結(jié)構(gòu)層硅也通過鍵合結(jié)合在一起。振蕩器結(jié)構(gòu)密封在鍵合形成的真空腔內(nèi)。振蕩器結(jié)構(gòu)包含兩個質(zhì)量塊，每個質(zhì)量塊上包含一組驅(qū)動梳齒和兩組檢測梳齒。驅(qū)動和檢測梳齒的動齒與質(zhì)量塊相連，定齒與相應(yīng)電極相連，電極通過硅柱連接到外部焊盤。振蕩器結(jié)構(gòu)中的兩個質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)相同或相似，相對于振蕩器結(jié)構(gòu)中心對稱。各個質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)之間通過至少一個彈性結(jié)構(gòu)相連。振蕩器工作時，兩個質(zhì)量塊運動方向為同時背離結(jié)構(gòu)中心或者同時朝向結(jié)構(gòu)中心。

附圖說明

圖1所示是一種硅振蕩器的真空封裝剖面圖；

圖2所示是一種硅振蕩器的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

1為頂層硅，2為結(jié)構(gòu)層硅，3為氧化層，4為底層硅，5為結(jié)構(gòu)層電極，6為硅柱結(jié)構(gòu)，7和8為兩個金屬電極，9為真空腔，10和11為振蕩器的兩個質(zhì)量塊，12為驅(qū)動梳齒，13和14為兩組檢測梳齒，15為驅(qū)動電極，16和17為檢測電極，18為彈性結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

振蕩器制作時主要用到頂層硅1、結(jié)構(gòu)層硅2、氧化層3和底層硅4。振蕩器結(jié)構(gòu)利用結(jié)構(gòu)層硅2制作，頂層硅1上制作有硅柱結(jié)構(gòu)6。制作過程中結(jié)構(gòu)層硅2與底層硅4通過鍵合結(jié)合在一起，頂層硅1與結(jié)構(gòu)層硅2也通過鍵合結(jié)合在一起。振蕩器結(jié)構(gòu)密封在鍵合形成的真空腔9內(nèi)。振蕩器結(jié)構(gòu)包含兩個質(zhì)量塊10和11，每個質(zhì)量塊上包含一組驅(qū)動梳齒12和兩組檢測梳齒13和14。驅(qū)動梳齒12和檢測梳齒13、14的動齒與質(zhì)量塊10相連，定齒與相應(yīng)電極15、16、17相連，電極通過硅柱連接到外部焊盤7、8。振蕩器結(jié)構(gòu)中的兩個質(zhì)量塊10和11結(jié)構(gòu)相同或相似，相對于振蕩器結(jié)構(gòu)中心對稱。兩個質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)之間通過一個彈性結(jié)構(gòu)18相連。振蕩器工作時，兩個質(zhì)量塊10和11運動方向為同時背離結(jié)構(gòu)中心或者同時朝向結(jié)構(gòu)中心。