[發明專利]晶體諧振器與控制電路的集成結構及其集成方法

在審

• 申請號: 201811647881.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111384919A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 秦曉珊
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司上海分公司
• 主分類號: H03H9/205
• 分類號: H03H9/205;H03H3/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種晶體諧振器與控制電路的集成結構及其集成方法。將壓電諧振片和半導體芯片均形成在器件晶圓的背面上，從而使半導體芯片、控制電路和晶體諧振器均設置在同一器件晶圓上。如此，不僅有利于提高晶體諧振器的集成度，并且還可實現片上調制晶體諧振器的參數，同時相比于傳統的晶體諧振器，本發明中的晶體諧振器具備更小的尺寸，有利于降低晶體諧振器的功耗。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種晶體諧振器與控制電路的集成結構及其集成方法。

背景技術

晶體諧振器是利用壓電晶體的逆壓電效應制成的諧振器件，是晶體振蕩器和濾波器的關鍵元件，被廣泛應用于高頻電子信號，實現精確計時、頻率標準和濾波等測量和信號處理系統中必不可少的頻率控制功能。

隨著半導體技術的不斷發展，以及集成電路的普及，各種元器件的尺寸也趨于小型化。然而，目前的晶體諧振器不僅難以與其他半導體元器件集成，并且晶體諧振器的尺寸也較大。

例如，目前常見的晶體諧振器包括表面貼裝型晶體諧振器，其具體是將基座和上蓋通過金屬焊接(或者，粘接膠)粘合在一起，以形成密閉腔室，晶體諧振器的壓電諧振片位于所述密閉腔室中，并且使壓電諧振片的電極通過焊盤或者引線與相應的電路電性連接。基于如上所述的晶體諧振器，其器件尺寸很難進一步縮減，并且所形成的晶體諧振器還需要通過焊接或者粘合的方式與對應的集成電路電性連接，從而進一步限制了所述晶體諧振器的尺寸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種晶體諧振器與控制電路的集成方法，以解決現有的晶體諧振器其尺寸較大且不易于集成的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種晶體諧振器與控制電路的集成方法，包括：

提供器件晶圓，所述器件晶圓中形成有控制電路；

在所述器件晶圓中形成下空腔，所述下空腔具有位于所述器件晶圓背面的開口；

在所述器件晶圓的背面上形成包括上電極、壓電晶片和下電極的壓電諧振片，所述壓電諧振片對應所述下空腔，以及形成第一連接結構，用于使所述壓電諧振片的上電極和下電極通過所述第一連接結構電性連接至所述控制電路；

在所述器件晶圓的背面上形成封蓋層，所述封蓋層遮罩所述壓電諧振片，并與所述壓電諧振片及所述器件晶圓圍成所述晶體諧振器的上空腔；以及，

在所述器件晶圓的背面上鍵合半導體芯片，以及形成第二連接結構，所述半導體芯片通過所述第二連接結構電性連接至所述控制電路。

本發明的又一目的在于提供一種晶體諧振器與控制電路的集成結構，包括：

器件晶圓，所述器件晶圓中形成有控制電路，以及在所述器件晶圓中還形成有下空腔，所述下空腔具有位于所述器件晶圓背面的開口；

壓電諧振片，包括上電極、壓電晶片和下電極，所述壓電諧振片形成在所述器件晶圓的背面上并對應所述下空腔；

第一連接結構，形成在所述器件晶圓上，用于使所述壓電諧振片的上電極和下電極均與所述控制電路電性連接；以及，

封蓋層，形成在所述器件晶圓的背面上并遮罩所述壓電諧振片，并且所述封蓋層還與所述壓電諧振片及所述器件晶圓圍成上空腔；

半導體芯片，鍵合在所述器件晶圓的背面上；以及，

第二連接結構，用于使所述半導體芯片電連接至所述控制電路。

在本發明提供的晶體諧振器與控制電路的集成方法中，基于形成有控制電路的器件晶圓，通過半導體平面工藝制備下空腔，并使下空腔能夠從器件晶圓的背面暴露出，并且使壓電諧振片能夠形成在器件晶圓的背面上，并對應所述下空腔以構成晶體諧振器。同時，還將半導體芯片鍵合至器件晶圓的背面上，實現了晶體諧振器、控制電路和半導體芯片的集成設置。