集成MEMS谐振器以及方法技术

本公开涉及集成MEMS谐振器以及方法。公开了一种电子设备和相关方法。在一个示例中，电子设备包括位于衬底内并且在处理器管芯下方的MEMS管芯。在选定示例中，MEMS管芯包括谐振器。还示出了形成MEMS谐振器设备的示例方法。器。还示出了形成MEMS谐振器设备的示例方法。器。还示出了形成MEMS谐振器设备的示例方法。

【技术实现步骤摘要】
集成MEMS谐振器以及方法


[0001]本文描述的实施例总体上涉及用于电子设备(例如，计算系统)中的定时的谐振器。

技术介绍

[0002]通常，谐振器用于与电子设备中的处理器和其他半导体管芯一起工作的定时电路中。然而，谐振器通常耦合到与相关半导体管芯相邻的电路板。希望有更小和更便宜的谐振器。

技术实现思路

[0003]根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器管芯，耦合到衬底；微电子机械系统(MEMS)谐振器管芯，位于所述衬底内，并且在所述处理器管芯下方；以及一个或多个过孔，耦合在所述处理器管芯和所述MEMS谐振器管芯之间，所述一个或多个过孔穿过所述衬底的一部分。
[0004]根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：第一半导体管芯和第二半导体管芯，耦合到衬底；互连桥，至少部分地在所述衬底内，所述互连桥具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，其中，所述互连桥的所述第一侧耦合在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯之间；微电子机械系统(MEMS)谐振器设备，位于所述互连桥的所述第二侧；以及一个或多个过孔，耦合在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯中的至少一者与所述MEMS谐振器设备之间，所述一个或多个过孔穿过所述互连桥。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种形成微电子机械系统(MEMS)谐振器的方法，包括：在半导体衬底上方形成第一电极层，所述半导体衬底包括掩埋绝缘体层；在所述第一电极层上方形成压电层；在所述压电层上方形成第二电极层；在所述掩埋绝缘体层上方形成穿过所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层和所述半导体衬底的沟槽，以横向分离谐振器；以及去除所述掩埋绝缘体层的一部分以垂直分离所述谐振器。
附图说明
[0006]图1示出了根据一些示例实施例的具有谐振器管芯的电子设备；
[0007]图2示出了根据一些示例实施例的具有谐振器管芯的另一电子设备；
[0008]图3示出了根据一些示例实施例的谐振器的制造方法的流程图；
[0009]图4A
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4C示出了根据一些示例实施例的谐振器的制造方法的中间步骤；
[0010]图5A
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5B示出了根据一些示例实施例的谐振器的制造方法的中间步骤；
[0011]图6A
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6C示出了根据一些示例实施例的谐振器的制造方法的中间步骤；
[0012]图7示出了根据一些示例实施例的可以包含具有谐振器管芯和方法的电子设备的系统。
具体实施方式
[0013]以下描述和附图充分说明了具体实施例，以使本领域技术人员能够实践这些具体实施例。其他实施例可以包含结构的、逻辑的、电的、过程的、以及其他的变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在其他实施例的部分和特征中，或被其他实施例的部分和特征替代。权利要求中所阐释的实施例涵盖这些权利要求的所有可用等同物。
[0014]图1示出了根据一个示例的电子设备100。电子设备100包括第一半导体管芯110和第二半导体管芯112。管芯110、112被示出为耦合到衬底120。在一个示例中，管芯110、112中的一个或多个包括处理器管芯或处理器核心。其他示例管芯包括控制器管芯、存储器管芯等。尽管图1中示出了两个管芯，但本专利技术不限于此。在本公开的配置中可以使用单个管芯，或者可以使用多于两个管芯。图1进一步示出了衬底120的底表面上的一个或多个再分布层126，以及耦合到再分布层126的电路板102。
[0015]在一个示例中，衬底120是玻璃衬底，尽管本专利技术不限于此。玻璃衬底120的示例包括二氧化硅玻璃。玻璃可以是基于硅酸盐的玻璃(例如，硅酸锂、硼硅酸盐、硅酸铝等)。衬底还可以包括结晶或部分结晶的二氧化硅(例如，石英)。在所示示例中，衬底120由多于一个层122形成。在一个示例中，多个层122可以(例如，使用粘合剂层124)结合在一起以形成衬底120。结合多个层以形成衬底120的其他方法也在本专利技术的范围内。选定的示例可以包括层中的多种不同材料(例如，玻璃和石英)。玻璃衬底120相对于其他材料(例如，基于树脂的衬底)的一个优势包括：增加的刚度和减少的尺寸可变性。此外，与有机衬底相比，玻璃或石英衬底提供更低的电损耗。分层衬底120为更复杂的几何形状(例如，在衬底120中包含空腔等)提供了制造便利。在图1的示例中，高Q无源器件(High
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Q Passive Device)被示出为被包含在衬底120的左侧。高Q无源器件的一个示例包括电感器。其他示例包括但不限于电阻器和电容器。
[0016]微电子机械系统(Microelectromechanical System，MEMS)管芯130被示出为位于衬底内，并且在管芯110、112中的一者或多者的下方。一个或多个第一过孔114被示出为耦合在一个或多个管芯110、112和MEMS管芯130之间。一个或多个第一过孔114被示出为穿过衬底120的一部分。在一个示例中，一个或多个第二过孔116被示出为穿过衬底120的全部并接触再分布层126以绕过MEMS管芯130。在一个示例中，一个或多个第二过孔116包括到管芯110、112中的一者或多者的电源连接。
[0017]在一个示例中，MEMS管芯是谐振器管芯。在一个示例中，MEMS管芯包括至少一个谐振器设备。在一个示例中，谐振器设备包括一个或多个衬底上薄膜压电(TPoS)谐振器(如下文更详细描述的)，尽管其他谐振器设备也在本专利技术的范围内。在一个示例中，MEMS管芯包括多个谐振器设备。具有多个谐振器的MEMS管芯具有能够利用单个MEMS管芯提供多个谐振器频率的优势，这些谐振器频率可以被用于不同的设备配置中。在一个示例中，MEMS管芯130为管芯110和112两者提供时钟信号，并且可以为多于两个管芯提供时钟信号。在一个示例中，MEMS管芯130还包括温度传感器，以测量和补偿在提供时钟信号时与温度相关的影响。在一个示例中，温度传感器被放置在MEMS管芯上的靠近谐振器设备(例如，在几百微米内)的位置，从而能够对谐振器设备进行高精度的温度测量。
[0018]石英晶体设备通常被用于计算设备中以提供参考时钟频率。然而，石英晶体通常是非常大的独立组件，并且耦合到与管芯封装相邻的主板。在小型化设备(例如，电话、手表
等)的尺寸越来越小的时代，这种配置占用了大量宝贵的空间。通过在衬底120内包含MEMS谐振器设备，减小了最终的电子设备的整体尺寸，并且可以简化制造。此外，通过包含本公开中描述的谐振器设备和MEMS管芯，处理器和谐振器之间的布线距离大大减小，这大大减少了任何的寄生现象并且能够创建GHz范围的参考时钟。
[0019]在一个示例中，空腔132被包括在衬底120内且与MEMS管芯130相邻。空腔可以包括真空，以为形成在MEMS管芯130中的一个或多个MEMS设备提供操作条件。在一个示例中，MEMS管芯130被密封在衬底120内以包围空腔132。在一个示例中，使用密封剂134。密封剂134的一个示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子设备，包括：处理器管芯，耦合到衬底；微电子机械系统(MEMS)谐振器管芯，位于所述衬底内，并且在所述处理器管芯下方；以及一个或多个过孔，耦合在所述处理器管芯和所述MEMS谐振器管芯之间，所述一个或多个过孔穿过所述衬底的一部分。2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括温度传感器。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的电子设备，其中，所述衬底包括玻璃衬底。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的电子设备，还包括在所述MEMS谐振器管芯下方的空腔。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的电子设备，其中，所述衬底包括结合在一起的多层玻璃。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的电子设备，其中，使用焊料将所述MEMS谐振器管芯密封在空腔上方。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的电子设备，还包括在所述衬底的与所述处理器管芯相反的底部上的再分布层。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的电子设备，其中，所述MEMS谐振器管芯形成在绝缘体上硅(SOI)表面中。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述MEMS谐振器管芯包括衬底上薄膜压电(TPoS)谐振器。10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述TPoS谐振器包括具有底切的掩埋氧化物层，所述底切在谐振器的多侧。11.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述TPoS谐振器包括一个或多个垂直穿过所述谐振器的孔。12.一种电子设备，包括：第一半导体管芯和第二半导体管芯，耦合到衬底；互连桥，至少部分地在所述衬底内，所述互连桥具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，其中，所述互连桥的所述第一侧耦合在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯之间；微电子机械系统(MEMS)谐振器设备，位于所述互连桥的所述第二侧；以及一个或多个过孔，耦合在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯中的至少一者与所述MEMS谐振器设备之间，所述一个或多个过孔穿过所述互连桥。13.根据权利要求12所述的电子设备，还包括在所述MEMS谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：