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1. CN111403334 - Integrated structure of crystal resonator and control circuit and integration method thereof

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ ZH ]

权利要求书

1.一种晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,包括:
提供器件晶圆,所述器件晶圆中形成有控制电路,并刻蚀所述器件晶圆以形成所述晶体谐振器的下空腔;
提供基板,并刻蚀所述基板以形成所述晶体谐振器的上空腔,所述上空腔和所述下空腔对应设置;
形成包括上电极、压电晶片和下电极的压电谐振片,所述上电极、所述压电晶片和所述下电极形成在所述器件晶圆的正面和所述基板其中之一上;
在所述器件晶圆或所述基板上形成连接结构;以及,
在所述器件晶圆的正面上键合所述基板,以使所述压电谐振片位于所述器件晶圆和所述基板之间,以及使所述上空腔和所述下空腔分别位于所述压电谐振片的两侧,并通过所述连接结构使所述压电谐振片的上电极和下电极均与所述控制电路电性连接。

2.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电谐振片形成在所述器件晶圆或所述基板上;或者,所述压电谐振片的下电极形成在所述器件晶圆上,所述压电谐振片的上电极和压电晶片依次形成在所述基板上;或者,所述压电谐振片的下电极和压电晶片依次形成在所述器件晶圆上,所述压电谐振片的上电极形成在所述基板上。

3.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述器件晶圆包括基底晶圆和形成在所述基底晶圆上的介质层,所述下空腔形成在所述介质层中。

4.如权利要求3所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述基底晶圆为绝缘体上硅基底,包括沿着由所述背面至所述正面的方向依次层叠设置的底衬层、掩埋氧化层和顶硅层;以及,所述下空腔还从所述介质层延伸至所述掩埋氧化层。

5.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述上空腔的尺寸大于所述压电晶片的尺寸,所述器件晶圆和所述基板键合后,所述压电晶片至少部分位于所述上空腔内;或者,
所述上空腔的尺寸小于所述压电晶片的尺寸,所述器件晶圆和所述衬底键合后,所述压电晶片的边缘搭载于所述基板的表面上并封盖所述上空腔的开口。

6.如权利要求2所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电谐振片形成在所述器件晶圆上的方法包括:
在所述器件晶圆表面的设定位置上形成下电极;
键合压电晶片至所述下电极;
在所述压电晶片上形成所述上电极;或者,
所述压电谐振片的上电极和下电极形成在压电晶片上,三者作为整体键合至所述器件晶圆上。

7.如权利要求2所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电谐振片形成在所述基板上的方法包括:
在所述基板表面的设定位置上形成上电极;
键合压电晶片至所述上电极;
在所述压电晶片上形成所述下电极;或者,
所述压电谐振片的上电极和下电极形成在压电晶片上,三者作为整体键合至所述基板上。

8.如权利要求6或7所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,形成所述下电极的方法包括蒸镀工艺或薄膜沉积工艺;以及,形成所述上电极的方法包括蒸镀工艺或薄膜沉积工艺。

9.如权利要求2所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述上电极形成在所述基板上,所述下电极形成在所述器件晶圆上;其中,所述上电极和所述下电极利用蒸镀工艺或者薄膜沉积工艺形成,以及所述压电晶片键合至所述上电极或者所述下电极。

10.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述控制电路包括第一互连结构和第二互连结构,所述连接结构包括第一连接件和第二连接件;
其中,所述第一连接件连接所述第一互连结构和所述压电谐振片的下电极,所述第二连接件连接所述第二互连结构和所述压电谐振片的上电极。

11.如权利要求10所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,键合所述器件晶圆和所述基板之后,所述下电极位于所述器件晶圆的表面上,并且所述下电极还从所述压电晶片的下方延伸出以和所述第一互连结构电性连接,所述下电极从所述压电晶片延伸出的部分构成所述第一连接件。

12.如权利要求10所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,在所述器件晶圆上具有所述下电极之前,在所述器件晶圆上形成所述第一连接件,所述第一连接件与所述第一互连结构电连接,以及在所述器件晶圆上具有所述下电极之后,所述第一连接件电连接所述下电极。

13.如权利要求12所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述第一连接件包括重新布线层,所述重新布线层和所述第一互连结构连接;以及,在所述器件晶圆上具有所述下电极之后,所述重新布线层与所述下电极电连接。

14.如权利要求10所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电晶片形成在器件晶圆上,并在所述器件晶圆具有所述上电极之前,在所述器件晶圆上形成第二连接件,所述第二连接件与所述第二互连结构电连接;以及,在所述器件晶圆上具有所述上电极之后,所述上电极与所述第二连接件电连接。

15.如权利要求14所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,形成所述第二连接件的方法包括:
在所述器件晶圆的表面上形成塑封层;
在所述塑封层中开设通孔,并在所述通孔中填充导电材料以形成导电插塞,所述导电插塞的底部电性连接至所述第二互连结构,所述导电插塞的顶部暴露于所述塑封层;
在所述器件晶圆上具有所述上电极之后,所述上电极还延伸出所述压电晶片至所述导电插塞的顶部,以使所述上电极和所述导电插塞电性连接;或者,在所述器件晶圆上具有所述上电极之后,在所述上电极上形成互连线,所述互连线还从所述上电极延伸至所述导电插塞的顶部,以使所述上电极通过所述互连线和所述导电插塞电性连接。

16.如权利要求10所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述上电极和所述压电晶片依次形成在所述基板上,并在所述器件晶圆和所述基板键和之前,在所述基板上形成所述第二连接件,所述第二连接件与所述上电极电连接;以及,在所述器件晶圆和所述基板键和之后,所述第二连接件与所述第二互连结构电连接。

17.如权利要求16所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,形成所述第二连接件的方法包括:
在所述基板的表面上形成塑封层;
在所述塑封层中开设通孔,所述通孔暴露出所述上电极,并在所述通孔中填充导电材料以形成导电插塞,所述导电插塞的一端电连接所述上电极;
以及,在键合所述器件晶圆和所述基板时,所述导电插塞的另一端电连接至所述第二互连结构。

18.如权利要求10所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述控制电路还包括第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管和所述第一互连结构连接,所述第二晶体管和所述第二互连结构连接。

19.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述器件晶圆和所述基板的键合方法包括:
在所述器件晶圆和/或所述基板上形成粘合层,并利用所述粘合层使所述器件晶圆和所述基板相互键合。

20.如权利要求19所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电谐振片的上电极和压电晶片依次形成在所述基板上;
其中,所述键合方法包括:
在所述基板上形成粘合层,并使所述压电晶片的表面暴露于所述粘合层;
利用所述粘合层,键合所述器件晶圆和所述基板。

21.如权利要求19所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电谐振片的下电极和压电晶片依次形成在所述器件晶圆上;
其中,所述键合方法包括:
在所述器件晶圆上形成粘合层,并使所述压电晶片的表面暴露于所述粘合层;
利用所述粘合层,键合所述器件晶圆和所述基板。

22.如权利要求1所述的晶体谐振器与控制电路的集成方法,其特征在于,所述压电晶片为石英晶片。

23.一种晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,包括:
器件晶圆,所述器件晶圆中形成有控制电路,以及在所述器件晶圆中还形成有下空腔;
基板,键合在所述器件晶圆的正面上,并且所述基板中形成有上空腔,所述上空腔的开口和所述下空腔的开口相对设置;
压电谐振片,包括下电极、压电晶片和上电极,所述压电谐振片位于所述器件晶圆和所述基板之间,并且所述压电谐振片的两侧分别对应所述下空腔和所述上空腔;以及,
连接结构,设置在所述器件晶圆和所述基板之间,并通过所述连接结构使所述压电谐振片的下电极和上电极均与所述控制电路电性连接。

24.如权利要求23所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述器件晶圆包括基底晶圆和形成在所述基底晶圆上的介质层,所述下空腔形成在所述介质层中。

25.如权利要求24所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述基底晶圆为绝缘体上硅基底,包括沿着由所述背面至所述正面的方向依次层叠设置的底衬层、掩埋氧化层和顶硅层;以及,所述下空腔还从所述介质层延伸至所述掩埋氧化层。

26.如权利要求23所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述控制电路包括第一互连结构和第二互连结构,所述连接结构包括第一连接件和第二连接件;
其中,所述第一连接件连接所述第一互连结构和所述压电谐振片的下电极,所述第二连接件连接所述第二互连结构和所述压电谐振片的上电极。

27.如权利要求26所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述下电极还从所述压电晶片延伸出以和所述第一互连结构电性连接,所述下电极从所述压电晶片延伸出的部分构成所述第一连接件。

28.如权利要求26所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述第二连接件包括导电插塞,所述导电插塞的一端电连接所述上电极,所述导电插塞的另一端电连接所述第二互连结构。

29.如权利要求26所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述第二连接件包括导电插塞和互连线,所述互连线形成在所述器件晶圆的表面上并和所述第二互连结构电连接,所述导电插塞的一端电连接所述上电极,所述导电插塞的另一端电连接所述互连线。

30.如权利要求26所述的晶体谐振器与控制电路的集成结构,其特征在于,所述控制电路还包括第一晶体管和第二晶体管,所述第一晶体管和所述第一互连结构连接,所述第二晶体管和所述第二互连结构连接。