關(guān)于MEMS諧振子的制作工藝

目前絕大多數(shù)的電子產(chǎn)品都需要用到時鐘器件來工作，就是我們所熟知的晶振。

但是，晶振有哪些？又是如何工作的？這可能就不太清楚了。或許您會說，我會用就成了，又何必花時間去了解呢？此言差矣，了解這些有助于我們在電路設(shè)計時對時鐘器件的正確選擇。

目前市場上應(yīng)用比較多的晶振主要有石英晶振和硅晶振。

石英晶振的頻率大小取決于晶片的厚薄。首先，從制作工藝來講，晶片大小以及晶片厚薄與晶振的頻率密切相關(guān)，一般來講，石英晶振的頻率越高，需要的石英晶片越薄。比如40MHZ的石英晶體所需的晶片厚度是41.75毫米，這樣的厚度還算可以做到，但100MHz的石英晶體，所需的晶片厚度則是16.7毫米。即使厚度可做到但損耗非常高，制成成品后輕輕一跌晶片就碎裂。所以，石英晶振的使用不良率是一個非常重要的指標(biāo)。除此之外，由于制作工藝的限制，石英晶振在小體積、高精度、高可靠性方面，也越來越無法適應(yīng)當(dāng)下電子產(chǎn)品的發(fā)展需求。

我們所講的硅晶振，主要是指MEMS硅晶振。是一種采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體硅晶圓為原材料、利用MEMS諧振器（MEMS First）技術(shù)生產(chǎn)的晶振。MEMS諧振器工藝流程大概經(jīng)過硅晶圓刻蝕、氧化物填充、真空諧振腔釋放、諧振腔密封、電氣導(dǎo)線鏈接等過程。

一、MEMS諧振器工藝流程：

1、MEMS諧振器的原始材料是一塊厚厚的絕緣襯底的硅晶圓。諧振器是通過BOSCH工藝制成，也就是MEMS工藝常用的深反應(yīng)離子刻蝕（Drie）工藝。

2、氧化物填充：晶圓表面及刻蝕孔用氧化物（SiO2）進行填充。

3、在氧化層上面再生成一薄層的硅材料，并且在薄層上形成精細(xì)的通氣孔。通氣孔位于諧振器結(jié)構(gòu)最終能夠自由振動的部分區(qū)域之上，可幫助去除諧振器周圍的氧化物。

4、真空諧振腔釋放：使用氫氟酸蒸汽去除諧振結(jié)構(gòu)周圍的氧化物。經(jīng)過該步驟可形成諧振器工作的密封真空腔。諧振器和電極與基片固定部位的氧化層保留。

5、諧振器真空腔體密封的工藝是形成穩(wěn)定諧振器的關(guān)鍵，使其頻率不會隨時間漂移，也不會在器件焊接在印刷電路板（PCB）上時發(fā)生變化。SiTime的特殊工藝會先清潔諧振器和真空腔，然后在高溫外延晶體生長反應(yīng)爐中封閉先前的通氣孔。熱氫氣和氯氣可清潔諧振器，而含硅氣體的休學(xué)反應(yīng)可在通氣孔中沉淀多晶硅，封閉超級純凈的微型空腔。在薄層密閉之后，繼續(xù)用外延生長方式形成厚的耐久硅封裝層。諧振器周圍的腔體可保持超凈真空。

6、電氣導(dǎo)線鏈接：諧振器和電極的連接需要電氣通孔。先刻蝕溝槽再填充導(dǎo)體材料，讓電極和諧振器之間形成電氣連接。諧振器與外界的電氣互聯(lián)是通過鋁金屬層導(dǎo)線和接合焊盤實現(xiàn)的，該工藝最后還在金屬導(dǎo)線層上覆蓋氧化硅及氮化硅的防刮研膜層。

二、MEMS諧振器工藝特征與優(yōu)勢。

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三，結(jié)論

SiTime專利的MEMS諧振器（MEMS FirstTM）工藝可以讓SiTime能夠生產(chǎn)出世界最先進、最穩(wěn)定以及最可靠MEMS諧振器產(chǎn)品，大大豐富了SiTime MEMS硅晶振產(chǎn)品線產(chǎn)品，可提供全系列優(yōu)于石英晶振的產(chǎn)品。

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