一种混合滤波器结构及MEMS芯片的制作方法

一种混合滤波器结构及mems芯片
技术领域
1.本实用新型涉及mems芯片制造工艺技术领域，更具体地说，涉及一种混合滤波器结构及mems芯片。


背景技术：

2.随着当今集成电路的迅速发展，大规模集成电路已逐渐的出现在人们的视野当中，同时随着科技时代的进步，手机、自动汽车等电子技术设备也逐一亮相，为了追求多频段小尺寸滤波器结构，以saw(声表面波)、baw (体声波)、ipd(集成产品开发)为基础，进行相关工艺结构设计。
3.ipd滤波器结构是通过电容电感的互连导通抑制带外波段、形成器件的一种器件设计，电容结构为金属-介质-金属组成，电感为螺旋电感结构。
4.baw滤波器可分为fbar(薄膜腔声谐振)和swr，fbar为金属电极-压电层材料-金属电极组成的空腔结构，swr通过布拉格反射层结构形成指定带宽的结构。
5.saw是通过金属交叉表面声波传递，形成带宽的结构。
6.但是，目前单一的saw、baw及ipd滤波器无法满足终端产品的性能需求，同时无法满足更高的与终端产品的高集成小尺寸的要求。
7.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种混合滤波器结构及mems芯片，该混合滤波器结构在满足终端产品的性能需求的同时，也可以与终端产品的高集成小尺寸的要求适配度更高。
9.本实用新型提供一种混合滤波器结构，包括si衬底、下电极金属钼、压电层、上电极金属钼、cu种籽层、cu走线、凸点、铜线、ipd电感、介质层及sio2支撑层；所述si衬底上设有区域开口，在所述si衬底的表面位于所述区域开口的上方覆盖有所述下电极金属钼，在所述下电极金属钼上覆盖有所述压电层，在所述压电层上覆盖有所述上电极金属钼，所述上电极金属钼的一端部和所述下电极金属钼表面连接；在所述si衬底的表面还覆盖有所述cu种籽层，在所述si衬底上还淀积一层所述sio2支撑层，所述 sio2支撑层上设有两个引线开孔，两个所述引线开孔中均设有所述cu走线，其中一所述cu走线一端和所述下电极金属钼连接、另一端设有所述凸点，其中另一所述cu走线一端和所述cu种籽层连接、另一端设有所述凸点；在所述si衬底上还设有两个通孔，所述铜线一端穿过其中一所述通孔和所述下电极金属钼连接、所述铜线另一端穿过其中另一所述通孔和所述cu种籽层连接；在所述铜线上设有所述ipd电感和所述介质层，在所述sio2支撑层上设有和空气导通的开窗。
10.进一步地，在所述si衬底远离所述区域开口的一面上覆盖有pa钝化层。
11.进一步地，所述上电极金属钼的端部设有连接部，所述连接部和所述下电极金属钼表面连接。
12.进一步地，所述sio2支撑层的厚度为2.5μm-3.5μm。
13.进一步地，所述开窗位于所述上电极金属钼处。
14.本实用新型还提供一种mems芯片，包括上述的混合滤波器结构。
15.进一步地，所述mems芯片还包括pcb基板，所述pcb基板贴合在所述sio2支撑层表面。
16.本实用新型提供的混合滤波器结构，将相对单一品种的saw滤波器、 baw滤波器、ipd滤波器组合结构能够支持更多的频段信号的多工器，同时能够集成baw滤波器的高q值的优势；制成的混合滤波器在满足终端产品的性能需求的同时，也可以与终端产品的高集成小尺寸的要求适配度更高。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的混合滤波器结构的截面结构示意图。
18.图2为图1中混合滤波器结构的si衬底的截面结构示意图。
19.图3为本实用新型实施例提供的mems芯片的截面结构示意图。
20.图4(a)-图4(h)为混合滤波器结构的工艺制造流程结构示意图。
21.附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
22.1、si衬底
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2、下电极金属钼
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3、压电层
23.4、上电极金属钼
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5、pcb基板
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6、cu种籽层
24.7、cu走线
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8、凸点
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9、铜线
25.10、ipd电感
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11、介质层
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12、sio2支撑层
26.13、区域开口
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14、引线开孔
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15、通孔
27.16、开窗
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17、pa钝化层
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18、连接部
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
29.本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
30.实施例1
31.图1为本实用新型实施例提供的混合滤波器结构的截面结构示意图，图 2为图1中混合滤波器结构的si衬底的截面结构示意图。请参照图1、图2，本实用新型实施例提供的混合滤波器结构，包括si衬底1、下电极金属钼2、压电层3、上电极金属钼4、cu种籽层6、cu走线7、凸点8、铜线9、ipd 电感10、介质层11及sio2支撑层12；si衬底1上设有区域开口13，在si 衬底1的表面位于区域开口13的上方覆盖有下电极金属钼2，在下电极金属钼2上覆盖有压电层3，在压电层3上覆盖有上电极金属钼4，上电极金属钼4的一端部和下电极金属钼2表面连接；在si衬底1的表面还覆盖有cu 种籽层6，在si衬底1上还淀积一层sio2支撑层12，sio2支撑层12上设有两个引线开孔14，两个引线开孔14中均设有cu走线7，其中一cu走线 7一端和下电极金属钼2连接、另一端设有凸点8，其中另一cu走线7一端和cu种籽层6连接、另一端设有凸点8；在si衬底1上还设有两个通孔15，铜线9一端穿过其中一通孔15和下电极金属钼
2连接、铜线9另一端穿过其中另一通孔15和cu种籽层6连接；在铜线9上设有ipd电感10和介质层11，在sio2支撑层12上设有和空气导通的开窗16。
32.需要说明的是，在si衬底1远离区域开口13的一面上覆盖有pa钝化层17；上电极金属钼4的端部设有连接部18，连接部18和下电极金属钼2 表面连接；sio2支撑层12的厚度为2.5μm-3.5μm；开窗16位于上电极金属钼4处。
33.本实用新型的混合滤波器结构的形成过程：
34.图4(a)-图4(h)为混合滤波器结构的工艺制造流程结构示意图。请参阅图4的(a)、图4的(b)，区域开口13通过光刻刻蚀工艺在si衬底 1上向下刻蚀形成，区域开口13用于作为baw滤波器的下空腔；需要说明的是，通过牺牲层工艺对区域开口13下空腔进行填充；
35.下电极金属钼2通过用pecvd(plasma enhanced chemical vapor deposition，是指等离子体增强化学的气相沉积法)工艺在si衬底1表面覆盖一层金属钼，再通过光刻刻蚀工艺形成，下电极金属钼2用于作为baw 滤波器的下电极；
36.压电层3通过pecvd工艺在wafer(晶圆)表面覆盖一层aln(氮化铝)或scaln(钪掺杂氮化铝的压电薄膜材料)，再通过光刻刻蚀工艺形成，压电层3用于作为baw滤波器的压电层材料；
37.上电极金属钼4通过pecvd工艺在wafer表面覆盖一层金属钼，再通过光刻刻蚀工艺形成，上电极金属钼4用于作为baw滤波器的上电极。
38.进一步参阅图4的(c)，通过pecvd工艺在cu表面覆盖一层cu种籽层6，通过带胶电镀工艺做5um以上的厚铜，用来做saw滤波器的工作区以及内部走线；通过hf酸漂洗将多余的cu种籽层6去除。
39.进一步参阅图4的(d)、图4的(e)、图4的(f)，在wafer上方表面做pi胶膜，pi胶膜为聚酰亚胺；需要说明的是，在wafer上方表面做pi 胶膜为了对在wafer背面加工的过程中，保护wafer正面电路不会受到损伤；
40.对wafer背面进行减薄、抛光，减小si衬底1的厚度尺寸以及改善背面 si衬底的表面粗糙度；
41.通过tsv(through silicon via，硅通孔)工艺，深孔icp刻蚀技术对 wafer背面做通孔15，打穿wafer通过铜线9连通；
42.通过pecvd以及带胶电镀的方式，形成通孔走线以及ipd滤波器所需要的电容下金属电极和ipd电感10；
43.通过pecvd沉积sin(硬质掩蔽层)，作为ipd滤波器电容的介质层 11，再通过干法刻蚀工艺呈现出电容工作区；
44.通过pecvd cu种籽层6以及带胶电镀工艺形成完整的ipd滤波器器件以及pa钝化层17保护电路；
45.进一步参阅图4的(g)，通过湿法腐蚀去除掉wafer正面的pi(聚酰亚胺)层，以及通入hf(氢氟酸)气体，将区域开口13中牺牲层去除，形成baw滤波器的下空腔；
46.在wafer正面淀积一层3μm厚度的sio2，形成sio2支撑层12作为上空腔的支撑层；
47.运用via深孔刻蚀技术，进行引线开孔，形成两个引线开孔14，两个引线开孔14中均设有cu走线7；再通过带胶电镀加reflow高温回流工艺在 cu走线7上形成凸点8(bump pilar)；
48.开窗16通过光刻刻蚀工艺对baw滤波器工作区进行开窗形成，开窗 16与空气导通，形成完整的混合滤波器结构。
49.需要说明的是，本实用新型提供的混合滤波器结构，将相对单一品种的 saw滤波器、baw滤波器、ipd滤波器组合结构能够支持更多的频段信号的多工器，同时能够集成baw滤波器的高q值的优势；制成的混合滤波器在满足终端产品的性能需求的同时，也可以与终端产品的高集成小尺寸的要求适配度更高。
50.图3为本实用新型实施例提供的mems芯片的截面结构示意图。请参照图3、图4的(h)，本实用新型还提供一种mems芯片，包括上述的混合滤波器；mems芯片还包括pcb基板5，pcb基板5贴合在sio2支撑层 12表面。
51.需要说明的是，混合滤波器通过快速reflow工艺与pcb基板5进行贴合，形成完整的mems芯片。
52.基于上文的描述可知，本实用新型优点在于：
53.1、本实用新型提供的混合滤波器结构，将相对单一品种的saw滤波器、 baw滤波器、ipd滤波器组合结构能够支持更多的频段信号的多工器，同时能够集成baw滤波器的高q值的优势；制成的混合滤波器在满足终端产品的性能需求的同时，也可以与终端产品的高集成小尺寸的要求适配度更高。
54.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。