本發(fā)明涉及mems器件，具體涉及一種薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著移動(dòng)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)高度集成、高性能濾波器的需求越來越高。專利文獻(xiàn)cn201210345115.5公開了一種薄膜體聲波器件和無源器件封裝結(jié)合的結(jié)構(gòu)，該專利提出在連接薄膜體聲波器件的電感之間引入互感，調(diào)節(jié)薄膜體聲波器件傳輸零點(diǎn)的位置，并提升濾波器的高頻性能。

2、目前關(guān)于薄膜體聲波器件和無源器件封裝結(jié)合的結(jié)構(gòu)研究比較多，有直接在封裝蓋板背面或薄膜體聲波器件襯底背面連接無源器件芯片的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不可避免會(huì)增加芯片的整體厚度，這是不利于芯片的小型化需求。也有通過在蓋板表面形成無源器件后，再沉積一層保護(hù)層來隔離無源器件，并采用較厚鍵合層鍵合后留下的間隙作為薄膜體聲波器件工作所需的空腔，或者沉積非常厚的隔離層，然后在隔離層上制備空腔。實(shí)際器件封裝中在蓋板上除了tsv通孔外，還會(huì)布置焊盤孔，來增加器件鍵合強(qiáng)度，這些焊盤孔會(huì)占用一部分的蓋板空間，后續(xù)可能還有其他器件薄膜體聲波器件集成，這對(duì)蓋板的利用率是一個(gè)考驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)及其制備方法，能夠明顯提升薄膜體聲波器件性能的同時(shí)降低實(shí)現(xiàn)同類性能提升所需的制作成本。

2、本發(fā)明的目的通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

4、步驟一：對(duì)蓋板襯底進(jìn)行清洗；

5、步驟二：采用干法刻蝕的工藝在所述蓋板襯底上形成第一空腔；

6、步驟三：在步驟二處理后的蓋板襯底上沉積一層第一金屬，并對(duì)沉積的第一金屬進(jìn)行干法刻蝕，形成第一電極；其中，所述第一電極包括位于所述第一空腔內(nèi)的電極圖案和位于所述第一空腔外的導(dǎo)線；

7、步驟四：在步驟三得到的蓋板襯底上沉積介質(zhì)層金屬，并對(duì)沉積的介質(zhì)層金屬進(jìn)行干法刻蝕，僅保留覆蓋所述第一空腔內(nèi)的電極圖案的介質(zhì)層金屬，形成介質(zhì)層；

8、步驟五：采用深硅刻蝕工藝在步驟四處理后的蓋板襯底上刻蝕出至少兩個(gè)沉孔；

9、步驟六：繼續(xù)在步驟五處理后的蓋板襯底上沉積一層第二金屬，作為粘附層，并對(duì)沉積的粘附層進(jìn)行處理，去除掉位于所述第一電極上且未被所述介質(zhì)層覆蓋的第二金屬的一部分，使得粘附層分成互不連接的左右兩部分，且保證一側(cè)的粘附層與所述第一電極連通；另一側(cè)的粘附層位于所述介質(zhì)層上的部分作為第二電極；所述第一電極、介質(zhì)層和第二電極構(gòu)成無源器件；此時(shí)完成無源器件的封裝蓋板的制備；

10、步驟七：采用鍵合的方法將步驟六得到的帶有無源器件的封裝蓋板與待鍵合的薄膜體濾波器鍵合；

11、步驟八：采用機(jī)械研磨的方式去除鍵合成型的蓋板襯底的背面，露出沉積在所述沉孔中的粘附層；

12、步驟九：采用電鍍的方式將所述沉孔填滿，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法刻蝕點(diǎn)兩個(gè)沉孔之間的電鍍材料，形成焊盤。

13、進(jìn)一步地，所述步驟三、步驟四和步驟六中的沉積金屬時(shí)采用熱蒸發(fā)或磁控濺射的方式進(jìn)行沉積。

14、進(jìn)一步地，所述步驟六中，對(duì)所述粘附層進(jìn)行處理時(shí)，采用等離子刻蝕或lift-off或濕法腐蝕形成圖案。

15、一種上述制備方法得到的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，包括鍵合在一起的帶有無源器件的封裝蓋板、薄膜體濾波器，所述無源器件位于所述封裝蓋板內(nèi)部的第一空腔中；

16、所述封裝蓋板包括蓋板襯底、第一電極、介質(zhì)層、第二電極、粘附層；

17、所述蓋板襯底的中部開設(shè)有第一空腔，所述蓋板襯底的端部開設(shè)有至少兩個(gè)通孔；

18、所述第一電極沉積在所述蓋板襯底上，包括位于所述第一空腔內(nèi)的電極圖案和位于所述第一空腔外的導(dǎo)線；

19、所述介質(zhì)層沉積在所述第一電極上，且覆蓋所述電極圖案；

20、所述粘附層沉積在所述蓋板襯底上，包括互不連接的左右兩部分，其中一部分覆蓋至少一個(gè)蓋板襯底的通孔，并與所述第一電極連通；另一部分覆蓋蓋板襯底的另一個(gè)通孔，且粘附層位于所述介質(zhì)層上的部分作為第二電極；所述第一電極、介質(zhì)層和第二電極構(gòu)成無源器件。

21、待鍵合的薄膜體濾波器包括襯底、空腔、壓電振蕩堆、金屬pad層。襯底為制備器件的基底；空腔在襯底及壓電振蕩堆之間，壓電振蕩堆包括壓電層和兩層電極；所述金屬pad是將兩層電極加厚，作為后續(xù)封裝鍵合的焊點(diǎn)。

22、進(jìn)一步地，所述蓋板襯底選自硅、碳化硅、藍(lán)寶石、陶瓷中的一種或其任意組合。

23、進(jìn)一步地，所述蓋板襯底的第一空腔為梯型、三角形、長(zhǎng)方形、正方形的一種或其任意組合，橫向?qū)挾葹?0-500μm，深度為1μm-10μm。

24、進(jìn)一步地，所述第一電極的材料為鉬、金、鉑、銅、鋁、銀、鈦、鎢、鎳中的一種或其任意組合，厚度為50-500nm。并通過等離子體刻蝕，濕法腐蝕等方法形成設(shè)計(jì)的圖案，第一電極在蓋板襯底表面為引線，不會(huì)占用太多蓋板襯底的使用面積。第一電極在第一空腔的布線為任意形狀，一般情況下不布滿第一空腔。

25、進(jìn)一步地，所述粘附層的材料選自鉬、金,鉑、銅,鋁、銀、鈦、鎢、鎳中的一種或其任意組合，厚度為1μm-10um。沉孔的深度為100-400μm，橫向?qū)挾葹?0-200μm。

26、進(jìn)一步地，所述介質(zhì)層的材料選自氮化鋁、摻雜氮化鋁、氧化硅、摻雜氧化硅、氮化硅、摻雜氮化硅中的一種或其任意組合，厚度為0.1-5μm。

27、進(jìn)一步地，所述無源器件為電容、電感或其任意組合，器件的橫向?qū)挾葹?μm-500μm。

28、進(jìn)一步地，采用合金鍵合或超聲鍵合的方式將帶有無源器件的封裝蓋板、薄膜體濾波器鍵合在一起。焊盤的材料選自鉬、金、鉑、銅、鋁、銀、鈦、鎢、鎳中的一種或其任意組合，厚度為1μm-10um，并通過等離子體刻蝕、濕法腐蝕等方法形成設(shè)計(jì)的圖案。

29、本發(fā)明的有益效果如下：

30、本發(fā)明通過將無源器件布置到薄膜體聲波器件工作所需的空腔中，實(shí)現(xiàn)了封裝器件的高度集成，從而釋放出更多的蓋板空間，提高了封裝蓋板的利用率。同時(shí)制備方法中同時(shí)無源器件的第二電極制備與tsv通孔粘附層合并為同一流程，簡(jiǎn)化器件制備流程的并減少貴重金屬的使用頻率，降低器件制作成本。本發(fā)明能夠明顯提升薄膜體聲波器件性能的同時(shí)降低實(shí)現(xiàn)同類性能提升所需的制作成本。

技術(shù)特征：

1.一種薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟三、步驟四和步驟六中的沉積金屬時(shí)采用熱蒸發(fā)或磁控濺射的方式進(jìn)行沉積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟六中，對(duì)所述粘附層進(jìn)行處理時(shí)，采用等離子刻蝕或lift-off或濕法腐蝕形成圖案。

4.一種由權(quán)利要求1所述的制備方法得到的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括鍵合在一起的帶有無源器件的封裝蓋板、薄膜體濾波器，所述無源器件位于所述封裝蓋板內(nèi)部的第一空腔中；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蓋板襯底(100)選自硅、碳化硅、藍(lán)寶石、陶瓷中的一種或其任意組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述蓋板襯底(100)的第一空腔為梯型、三角形、長(zhǎng)方形、正方形的一種或其任意組合，橫向?qū)挾葹?0-500μm，深度為1μm-10μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一電極(102)的材料為鉬、金、鉑、銅、鋁、銀、鈦、鎢、鎳中的一種或其任意組合，厚度為50-500nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘附層(105)的材料選自鉬、金、鉑、銅,鋁、銀、鈦、鎢、鎳中的一種或其任意組合，厚度為1μm-10um。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述介質(zhì)層(103)的材料選自氮化鋁、摻雜氮化鋁、氧化硅、摻雜氧化硅、氮化硅、摻雜氮化硅中的一種或其任意組合，厚度為0.1-5μm。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述無源器件為電容、電感或其任意組合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)及其制備方法，該薄膜體聲波器件異構(gòu)集成結(jié)構(gòu)將無源器件布置到薄膜體聲波器件工作所需的空腔中，實(shí)現(xiàn)了封裝器件的高度集成，從而釋放出更多的蓋板空間，提高了封裝蓋板的利用率，同時(shí)制備方法中無源器件的第二電極制備與TSV通孔粘附層合并為同一流程，簡(jiǎn)化器件制備流程的并減少貴重金屬的使用頻率，降低器件制作成本。

技術(shù)研發(fā)人員：解虹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州樹芯電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19