[发明专利]具有绝缘层和二级层的层叠芯片组及其形成方法

说明书

根据35 U.S.C.§119的优先权要求

本专利申请要求于2011年11月16日提交的题为“STACKED CMOS CHIPSET HAVING AN INSULATING LAYER AND A SECONDARY LAYER AND METHOD OF FORMING SAME(具有绝缘层和二级层的层叠CMOS芯片组及其形成方法)”的美国临时申请No.61/560,471的优先权，该临时申请被转让给本申请受让人并因而被明确援引纳入于此。

公开领域

本专利申请涉及一种芯片组及其形成方法，该芯片组具有接合到绝缘体的互补金属氧化物半导体(CMOS)层、以及层叠在该CMOS层上的二级层，并且本专利申请尤其涉及一种芯片组及其形成方法，该芯片组包括接合到绝缘体的CMOS层、且包括第二层，第二层具有无源元件、射频(RF)电路系统或微机电系统(MEMS)元件。

背景

随着蜂窝无线系统从2G演进到4G，使射频(RF)芯片组支持更大数量频带的需求也日益增加。提供有能力处置这些额外频带的芯片组可能要求对芯片组前端添加额外的收发器、滤波器、功率放大器、无源组件和开关，且此举增加了芯片组的成本和复杂度。蜂窝电话的RF系统主要由两部分组成：收发器，其通常是单个互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片；和RF前端(包括各种板载组件：滤波器、双工器、RF开关、功率放大器和无源器件)。虽然CMOS收发器能够被设计成由不同的频带或模式共享(一般称为多模/多频带收发器设计)，但前端部分(尤其是滤波器和双工器)不能在不同频带之间共享，这仅是因为它们在不同频率范围中操作。当试图提高性能及减小尺寸和成本时，这些支持更多频带/模式的额外元件的存在会使前端成为一限制因素。

常规的多频带和/或多模RF芯片组前端可包括诸如RF开关、功率放大器、声学滤波器和无源器件(例如电感器和电容器)等器件。虽然CMOS芯片元件通常会不断改变尺度，从而随着新的技术进步导致更低的成本和更小的尺寸，但前端并不总是能轻易地改变尺度。解决这种情况的一种办法是将多个芯片(例如GaAs天线开关、GaAs功率放大器、CMOS控制器、表面声波(SAW)滤波器、集成的无源器件等)集成到单个层压或陶瓷基板上。这种办法可被称为对前端集成的“系统级封装”解决方案。还有人关注通过引入可调谐前端来在系统架构级解决多频带复杂性问题。为了实现低损耗多频带可调谐系统，必须找到一种途径来将高Q值可调谐无源器件(如半导体变抗器和基于MEMS的可调谐电容器)和高性能RF开关实现在单个布置中。前端集成对于减小多频带和/或多模RF收发器芯片组的整体尺寸和成本可能也是有用的。因此将期望提供一种以空间和成本高效的方式将CMOS组件与其他前端组件集成的芯片组。

概述

一个示例性实施例包括一种芯片组，该芯片组包括玻璃、石英或蓝宝石板以及第一晶片，第一晶片具有在第一基底层的第一侧上的至少一个第一电路层。第一晶片连接到该板，以使得该至少一个第一电路层位于第一基底层与该板之间。该芯片组还包括第二晶片，第二晶片具有在第二基底层的第一侧上的至少一个第二电路层，且第二晶片连接到第一基底层，以使得该至少一个第二电路层位于第二基底层与第一基底层之间。

另一个实施例是一种形成芯片组的方法，该方法包括：提供包括第一硅基底以及在第一硅基底上的至少一个第一电路层的第一晶片，将该至少一个第一电路层连接到玻璃、石英或蓝宝石板，并随后移除第一硅基底的部分。该方法还包括提供包括第二硅基底以及在第二基底上的至少一个第二电路层的第二晶片，将该至少一个第二电路层连接到第一硅基底，并随后移除第二硅基底的部分。

进一步的实施例包括一种芯片组，该芯片组包括用于支撑晶片的绝缘体板装置以及第一晶片，第一晶片包括在第一基底层的第一侧上的用于处理信号的至少一个第一电路装置，其中第一晶片连接到绝缘体板装置，以使得该至少一个第一电路装置位于第一基底层与绝缘体板装置之间。该芯片组进一步包括第二晶片，第二晶片包括在第二基底层的第一侧上的用于处理信号的至少一个第二电路装置，且其中第二晶片连接到第一基底层，以使得该至少一个第二电路位于第二基底层与第一基底层之间。