[发明专利]晶体谐振器与控制电路的集成结构及其集成方法

说明书

本发明提供了一种晶体谐振器与控制电路的集成结构及其集成方法。将压电谐振片和半导体芯片均形成在器件晶圆的背面上，从而使半导体芯片、控制电路和晶体谐振器均设置在同一器件晶圆上。如此，不仅有利于提高晶体谐振器的集成度，并且还可实现片上调制晶体谐振器的参数，同时相比于传统的晶体谐振器，本发明中的晶体谐振器具备更小的尺寸，有利于降低晶体谐振器的功耗。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶体谐振器与控制电路的集成结构及其集成方法。

背景技术

晶体谐振器是利用压电晶体的逆压电效应制成的谐振器件，是晶体振荡器和滤波器的关键元件，被广泛应用于高频电子信号，实现精确计时、频率标准和滤波等测量和信号处理系统中必不可少的频率控制功能。

随着半导体技术的不断发展，以及集成电路的普及，各种元器件的尺寸也趋于小型化。然而，目前的晶体谐振器不仅难以与其他半导体元器件集成，并且晶体谐振器的尺寸也较大。

例如，目前常见的晶体谐振器包括表面贴装型晶体谐振器，其具体是将基座和上盖通过金属焊接(或者，粘接胶)粘合在一起，以形成密闭腔室，晶体谐振器的压电谐振片位于所述密闭腔室中，并且使压电谐振片的电极通过焊盘或者引线与相应的电路电性连接。基于如上所述的晶体谐振器，其器件尺寸很难进一步缩减，并且所形成的晶体谐振器还需要通过焊接或者粘合的方式与对应的集成电路电性连接，从而进一步限制了所述晶体谐振器的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶体谐振器与控制电路的集成方法，以解决现有的晶体谐振器其尺寸较大且不易于集成的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种晶体谐振器与控制电路的集成方法，包括：

提供器件晶圆，所述器件晶圆中形成有控制电路；

在所述器件晶圆中形成下空腔，所述下空腔具有位于所述器件晶圆背面的开口；

在所述器件晶圆的背面上形成包括上电极、压电晶片和下电极的压电谐振片，所述压电谐振片对应所述下空腔，以及形成第一连接结构，用于使所述压电谐振片的上电极和下电极通过所述第一连接结构电性连接至所述控制电路；

在所述器件晶圆的背面上形成封盖层，所述封盖层遮罩所述压电谐振片，并与所述压电谐振片及所述器件晶圆围成所述晶体谐振器的上空腔；以及，

在所述器件晶圆的背面上键合半导体芯片，以及形成第二连接结构，所述半导体芯片通过所述第二连接结构电性连接至所述控制电路。

本发明的又一目的在于提供一种晶体谐振器与控制电路的集成结构，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，所述下空腔具有位于所述器件晶圆背面的开口；

压电谐振片，包括上电极、压电晶片和下电极，所述压电谐振片形成在所述器件晶圆的背面上并对应所述下空腔；

第一连接结构，形成在所述器件晶圆上，用于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；以及，

封盖层，形成在所述器件晶圆的背面上并遮罩所述压电谐振片，并且所述封盖层还与所述压电谐振片及所述器件晶圆围成上空腔；

半导体芯片，键合在所述器件晶圆的背面上；以及，

第二连接结构，用于使所述半导体芯片电连接至所述控制电路。

在本发明提供的晶体谐振器与控制电路的集成方法中，基于形成有控制电路的器件晶圆，通过半导体平面工艺制备下空腔，并使下空腔能够从器件晶圆的背面暴露出，并且使压电谐振片能够形成在器件晶圆的背面上，并对应所述下空腔以构成晶体谐振器。同时，还将半导体芯片键合至器件晶圆的背面上，实现了晶体谐振器、控制电路和半导体芯片的集成设置。