專利名稱：基于聲界面波、集成mems開關(guān)的單片濾波器組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)選通濾波器組件，具體涉及一種由MEMS開關(guān)控制的聲界面波濾 波器組件集成結(jié)構(gòu)及相關(guān)制作工藝。
背景技術(shù)：
隨著跳頻通訊和無線偵聽技術(shù)的發(fā)展，人們對跳頻通訊和無線偵聽等設(shè)備的便攜 性提出了更高的要求。目前，跳頻通訊、無線偵聽收發(fā)機(jī)濾波器組件全是由分立元件構(gòu)成， 器件體積龐大，占據(jù)了收發(fā)機(jī)大量空間。 聲表面波濾波器以其窄帶、低損耗、高矩形度的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于濾波器組件領(lǐng)域，
但是由于難以與開關(guān)實(shí)現(xiàn)集成，并且多個濾波器的并行排列增加了開關(guān)的布線難度，導(dǎo)致
濾波器組件體積龐大，亟需一種濾波器組件集成方案以實(shí)現(xiàn)濾波器組件的小型化。 美國專利7151424B2利用邊界波原理，將梯形濾波器的組成部分_單端諧振器分
布于多層結(jié)構(gòu)中，并采用通孔實(shí)現(xiàn)電路連接，從而大幅度得減小了濾波器的體積。但是該專
利沒有提及如何采用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個濾波器的并行排列，并且沒有實(shí)現(xiàn)開關(guān)與濾波器的集
成，對于縮小濾波器組件體積的作用有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種基于聲界面波、集成MEMS開關(guān)的單片濾
波器組件，該濾波器組件克服了現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)與濾波器分離、體積龐大的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了濾
波器的縱向排列和濾波器與開關(guān)的集成，大幅度縮小了濾波器組件的體積。 本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種基于聲界面波、集成MEMS開關(guān)
的單片濾波器組件，包括若干聲界面波濾波器以及MEMS開關(guān)，其特征在于 ①所述聲界面波濾波器從下至上依次設(shè)置襯底、絕緣層、濾波器電極層、壓電膜層
和絕緣層，還包括信號輸入電極和信號輸出電極； ②所述MEMS開關(guān)包括接地電極、驅(qū)動電極、信號輸入電極、信號輸出電極，還包括 設(shè)置在信號接觸區(qū)的凸點(diǎn)、信號輸出電極下的空腔支柱、輸出電極上的橋膜層、在激勵電極 上的介質(zhì)絕緣層； ③該組件由一組或者幾組相互垂直排列且成層狀結(jié)構(gòu)的上述聲界面波濾波器和 分布在每組聲界面波濾波器周圍相對應(yīng)的MEMS開關(guān)集成，MEMS開關(guān)的信號輸入電極、信號 輸出電極、驅(qū)動電極、接地電極與封裝對應(yīng)的焊盤均用引線連接，濾波器的信號輸入電極通 過引線連接輸入端MEMS開關(guān)的信號輸出電極，濾波器的信號輸出電極通過引線連接輸出 端MEMS開關(guān)的信號輸入電極。 按照本發(fā)明所提供的基于聲界面波濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件，所 述聲界面波濾波器還包括有吸聲層或者金屬層。 —種基于聲界面波濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件的制作方法，該方法
4先制作聲界面波濾波器，然后制作MEMS開關(guān)，具體包括以下步驟
(1)聲界面波濾波器制作包括以下步驟 ①在襯底上生長高硬度絕緣層，然后利用剝離工藝，旋涂光刻膠，光刻露出濾波器
反相圖形，濺射制備金屬膜，去除多余光刻膠和電極，得到濾波器電極圖形； ②利用剝離工藝，在濾波器電極圖形上旋涂光刻膠，光刻去除多余光刻膠，只留下
弓I出電極上的光刻膠，濺射制備具有擇優(yōu)取向的壓電膜層，去膠，露出引出電極，然后利用
化學(xué)機(jī)械拋光或回蝕技術(shù)拋光薄膜，去除由于叉指電極導(dǎo)致的壓電膜層不平； ③采用②相同的剝離工藝，用光刻膠保護(hù)住引出電極，然后在壓電薄膜上制備絕
緣層，完成第一層濾波器的制作； ④第一層聲界面波濾波器制作完后，在之上繼續(xù)制作第二層聲界面波濾波器，各 個聲界面波濾波器相互之間垂直排列或者層疊排列，具體制作方法重復(fù)①_③，在最后一 層濾波器制作完成后，完成濾波器的制作； 在壓電薄膜和絕緣層之間還可以加入吸聲層和金屬層，只需在步驟③中絕緣層制 備前，在壓電膜層上先制備吸聲層或金屬層，然后再制備絕緣層，其中，步驟②中的拋光工 藝也可以在絕緣層制備完成后實(shí)施；
(2)MEMS開關(guān)制作包括以下步驟 ①在襯底上的絕緣材料上涂覆光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)所在位置的光刻膠，在
絕緣層上光刻出凸點(diǎn)圖形，對絕緣層進(jìn)行腐蝕減薄，得到凸點(diǎn)，去除光刻膠； ②在上述絕緣層上，涂覆光刻膠，然后在其上光刻出共面波導(dǎo)和下電極圖形，制備
下電極層，去除多余光刻膠和多余部分電極； ③在上述光刻工藝后，在下電極上涂覆光刻膠，光刻去除多余光刻膠，露出激勵電
極圖形，然后在激勵電極上生長一層電極間隔離層，隨后去除全部光刻膠； ④在上述步驟后，再旋涂一層光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)部分光刻膠，然后制備
犧牲層和支持層，并去除多余光刻膠和犧牲層材料； ⑤在上述犧牲層上涂覆光刻膠，光刻出接觸金屬、上電極圖形，濺射生長電極層， 然后去除光刻膠和電極多余部分，得到上電極和電極層釋放窗口 ； ⑥在上電極上涂覆光刻膠，光刻出釋放窗口的圖形，制備橋膜層，然后去除多余光 刻膠和橋膜，得到橋模層釋放窗口 ； ⑦釋放犧牲層，得到空氣氣隙結(jié)構(gòu)，完成MEMS開關(guān)制作；
(3)封裝 利用壓焊，用引線將輸入端MEMS開關(guān)的信號輸出電極和聲界面波濾波器的信號
輸入電極連接在一起，輸出端MEMS開關(guān)的信號輸入電極和聲界面波濾波器的信號輸出電
極連接在一起，并將其他電極和封裝上對應(yīng)的焊盤進(jìn)行焊接，最后蓋帽封裝。 按照本發(fā)明所提供的基于聲界面波濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件的
制作方法，其特征在于，MEMS開關(guān)制作步驟中犧牲層釋放采用濕法刻蝕或者等離子體刻蝕，
若犧牲材料為鍺金屬或二氧化硅，則采用濕法刻蝕，腐蝕劑為稀釋雙氧水或稀釋氫氟酸溶
液；若犧牲材料為聚酰亞胺，則采用氧等離子刻蝕。 本發(fā)明的有益效果通過采用聲界面波濾波器層狀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了濾波器的縱 向排布，避免了濾波器在同一表面排布，大幅度減小了濾波器的面積。通過采用特殊的MEMS工藝，克服了 MEMS工藝與聲表面波器件制作工藝的兼容性難題，實(shí)現(xiàn)了 MEMS開關(guān)與濾波器 的集成和濾波器組件的芯片級封裝。


圖1是基于聲界面波的、集成MEMS開關(guān)的濾波器組件俯視圖；
圖2是層狀結(jié)構(gòu)聲界面波濾波器截面圖； 圖3是各層濾波器平面圖，用于描述各層濾波器尺寸、排布和電極引出方式；
圖4是MEMS開關(guān)的截面圖；
圖5是MEMS開關(guān)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 本發(fā)明提出一種基于聲界面波的、集成MEMS開關(guān)的濾波器組件結(jié)構(gòu)，包括一組或 幾組垂直排布的層狀結(jié)構(gòu)聲界面波濾波器和一組或幾組分布在濾波器周圍的MEMS開關(guān)， 采用相關(guān)工藝實(shí)現(xiàn)濾波器和MEMS開關(guān)的集成。其中 ①所述的聲界面波濾波器從下向上依次為襯底、絕緣層、濾波器電極層、壓電膜 層、吸聲層、金屬層、絕緣層，其中襯底上的絕緣層和吸聲層、金屬層可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行取 舍，濾波器各層薄膜排布順序并不局限于這上述這一種順序，根據(jù)需要可以按照一定順序 繼續(xù)疊加薄膜界面波濾波器，以增加高度和工藝難度為代價實(shí)現(xiàn)多個濾波器的垂直排布， 極大地縮小了器件體積。 ②所述的MEMS開關(guān)包括激勵電極、接地電極、信號輸入電極、信號輸出電極，還包 括設(shè)置在信號接觸區(qū)的凸點(diǎn)、信號輸出電極下的空腔支柱、輸出電極上的橋膜層、在激勵電 極上的介質(zhì)絕緣層。 為了實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出了制作該集成濾波器組件的工藝實(shí)施方案。由于 層狀結(jié)構(gòu)界面波濾波器的制作需要用到拋光工藝，而MEMS開關(guān)的空腔結(jié)構(gòu)不能受到太大 的外界壓力，所以本發(fā)明提出先制作界面波濾波器，再制作MEMS開關(guān)的實(shí)施方案。
界面波濾波器制作包括以下步驟 ①在襯底上生長高硬度絕緣層，然后利用剝離(lift-off)工藝，旋涂光刻膠，光
刻出濾波器圖形，濺射制備金屬膜，去除多余光刻膠和電極，得到濾波器電極圖形； ②利用剝離工藝，在濾波器電極圖形上旋涂光刻膠，光刻去除多余光刻膠，只留下
弓I出電極上的光刻膠，濺射制備具有擇優(yōu)取向的壓電膜層，去膠，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)
或回蝕(etch-back)技術(shù)拋光薄膜，去除由于叉指電極導(dǎo)致的壓電膜層不平； ③采用②相同的剝離工藝，用光刻膠保護(hù)住引出電極，然后在壓電膜層上制備吸
聲層、金屬層，然后在其上繼續(xù)制備高硬度絕緣層，其中，步驟②中的拋光工藝也可以在此
步驟完成，完成第一層濾波器的制作； ④第一層濾波器制作完后，在之上繼續(xù)制作第二層濾波器，具體制作方法重復(fù) ①_③，在最后一層濾波器制作完成后，完成濾波器的制作； 在濾波器制作完成后，開始制作MEMS開關(guān)，MEMS開關(guān)制作包括以下步驟 ①在襯底上的絕緣材料上涂覆光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)所在位置的光刻膠，在絕緣層上光刻出凸點(diǎn)圖形，對絕緣層進(jìn)行腐蝕減薄，得到凸點(diǎn)，去除光刻膠； ②在上述絕緣層上，涂覆光刻膠，然后在其上光刻出共面波導(dǎo)和下電極圖形，制備
下電極層，去除多余光刻膠和多余部分電極； ③在上述光刻工藝后，在下電極上涂覆光刻膠，光刻去除多余光刻膠，露出激勵電
極圖形，然后在激勵電極上生長一層電極間隔離層，隨后去除全部光刻膠； ④在上述步驟后，再旋涂一層光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)部分光刻膠，然后制備
犧牲層和支持層，并去除多余光刻膠和犧牲層材料； ⑤在上述犧牲層上涂覆光刻膠，光刻出接觸金屬、上電極圖形，濺射生長電極層， 然后去除光刻膠和電極多余部分，得到上電極和電極層釋放窗口 ； ⑥在上電極上涂覆光刻膠，光刻出釋放窗口的圖形，制備橋膜層，然后去除多余光 刻膠和橋膜，得到橋模層釋放窗口 ； ⑦釋放犧牲層，得到空氣氣隙結(jié)構(gòu)，完成MEMS開關(guān)制作； 利用壓焊，用引線將輸入端MEMS開關(guān)的信號輸出電極和聲界面波濾波器的信號
輸入電極連接在一起，輸出端MEMS開關(guān)的信號輸入電極和聲界面波濾波器的信號輸出電
極連接在一起，并將其他電極和封裝上對應(yīng)的焊盤進(jìn)行焊接，最后蓋帽封裝。 下面，將參照附圖，提供對根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的基于聲界面波、集成MEMS
開關(guān)的單片濾波器組件的描述。 圖1是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的基于聲界面波、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件的 較佳實(shí)施例的俯視圖。其中1為濾波器組、1A、1B、1C、1D分別為第一層、第二層、第三層、第 四層濾波器；圍繞在1周圍的2、3、4、5、6、7、8、9為MEMS開關(guān)，其中2、7分別為第一層濾波 器的輸入、輸出開關(guān)，9、4分別為第二層濾波器的輸入、輸出開關(guān)，3、6分別為第三層濾波器 的輸入、輸出開關(guān)，8、5分別為第四層濾波器的輸入、輸出開關(guān)；10、12U5、17、19、21、22、24 為濾波器組的接地電極端；11、13、23、25為濾波器組的信號輸入電極端；14、16、1S、20為濾 波器組的信號輸出電極端；26、27、32、33為輸入MEMS開關(guān)的信號輸出電極端；28、29、30、31 為輸出MEMS開關(guān)的信號輸入電極端；34、35、36、37為MEMS開關(guān)的接地電極端；38、39、44、 45為輸入MEMS開關(guān)的信號輸入電極端；40、41、42、43為輸出MEMS開關(guān)的信號輸出電極端； 46、47、48、49、50、51、52、53為MEMS開關(guān)的驅(qū)動電極端；54為連接引線;MEMS開關(guān)與濾波 器，MEMS開關(guān)的各信號輸入輸出端、接地端與封裝對應(yīng)的焊盤均用引線相連接。
濾波器輸入輸出端口均連接有MEMS開關(guān)，這樣可以提高各個濾波器之間的隔離 度。在收發(fā)器中，輸入輸出MEMS開關(guān)、濾波器組的輸入輸出端口關(guān)系可以互換，從而實(shí)現(xiàn) 濾波器組件對收發(fā)信號的控制。驅(qū)動電壓同時對每一個濾波器對應(yīng)的輸入輸出MEMS開關(guān) 對進(jìn)行控制，當(dāng)驅(qū)動電壓施加到MEMS的驅(qū)動電極時，選通的2個MEMS開關(guān)閉合，信號從該 MEMS開關(guān)對應(yīng)的濾波器通過，從而實(shí)現(xiàn)該路信號的選通。 在該實(shí)施例中，界面波濾波器結(jié)構(gòu)如圖2所示，第一層濾波器結(jié)構(gòu)從底向上依次
為59襯底、60絕緣層、61叉指電極層、62壓電層、63吸聲層、64金屬層、65絕緣層；第二層
濾波器除沒有襯底、襯底上絕緣層外，其他結(jié)構(gòu)同第一層濾波器；最高一層濾波器結(jié)構(gòu)從下
向上依次為76叉指電極層、77壓電層、78絕緣層。濾波器層數(shù)沒有特別限制，但是一般小
于4層。如需要排布更多的濾波器，可以在同一平面內(nèi)排列多個層狀濾波器組。 襯底基片59上絕緣層60主要是用于提高電極襯底的絕緣性，適當(dāng)?shù)剡x擇材料，
7還可以提高器件的溫度穩(wěn)定性，壓電薄膜的聲速；叉指電極層61用于激勵和接收聲波，從 而實(shí)現(xiàn)濾波，是界面波濾波器的主要設(shè)計(jì)部分，直接關(guān)系到濾波器的頻率響應(yīng)特性；壓電層 62相當(dāng)于聲表面波濾波器的壓電基片，它的質(zhì)量及高取向性是高性能濾波器的保障；吸聲 層63用于對聲波進(jìn)行衰減，防止聲波泄露到上層濾波器，從而抑制雜波信號；金屬層64用 于電磁屏蔽，防止電磁直通，從而提高濾波器的帶外抑制，另外它還可以起到散熱的作用； 絕緣層65可以充當(dāng)?shù)诙訛V波器的襯底。 為與半導(dǎo)體工藝兼容，濾波器組件最好設(shè)置在硅基片上；絕緣層60、65、70、75、78 材料為絕緣并有一定硬度的材料，在本較佳實(shí)施例中選擇氮化硅；界面波濾波器電極61、 66、71、76材料沒有特別限制，但是最好使用鋁或銅材料；壓電層62、67、72、77為壓電性材 料，在本較佳實(shí)施例中采用具有(002)擇優(yōu)取向的氧化鋅材料；吸聲層63、68、73為對聲波 的傳輸有較大衰減的材料如硅樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺。金屬層64、69、74材料沒有特別限 制， 一般選用和濾波器電極材料一致的材料。 在該實(shí)施例中，界面波濾波器各層濾波器面積從底向上依次減小，這樣可以使各 級濾波器的引出電極87、88、89、90暴露在外面，方便與MEMS開關(guān)的信號連接。具體如圖3 所示，以濾波器55和56為例，濾波器56壓電層80的寬小于其下的絕緣層，從而使得第一 級濾波器信號引出電極87得以暴露在外面。濾波器57壓電層82的長小于其下的絕緣層， 從而使得第二級濾波器信號引出電極88得以暴露在外面。第三級、第四級濾波器面積大小 排布如此類推。 在本較佳實(shí)施例中，濾波器結(jié)構(gòu)可根據(jù)濾波器組件指標(biāo)要求選擇，可以為橫向?yàn)V 波器、單向單相濾波器、梯形濾波器、縱向耦合濾波器等結(jié)構(gòu)。濾波器的尺寸由壓電層材料、 濾波器的工作頻率和濾波器結(jié)構(gòu)決定。 一般在2mn^2mm到3cn^3cm之間。濾波器高度由濾 波器層數(shù)和各層材料厚度決定，一般小于lmm。 在本較佳實(shí)施例中，各層濾波器叉指電極之間和引出電極之間的排布相互錯開，
避免大量電極重疊引入過大的寄生電容，從而降低濾波器的帶外抑制水平。 界面波濾波器一般工作在幾十兆赫茲到數(shù)吉赫茲之間，所以應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)腗EMS
開關(guān)結(jié)構(gòu)，使得它在該頻率范圍內(nèi)有較好的開關(guān)特性。本較佳實(shí)施例選用的是雙端固定橋 式結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5所示。該結(jié)構(gòu)驅(qū)動電壓低，驅(qū)動電壓小于20V ;在DC-3GHz頻段內(nèi)插入 損耗較小，插入損耗小于O. 5dB;隔離度較高，隔離度大于65dB ;且有較長的開關(guān)壽命，開關(guān) 次數(shù)大于500萬次，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足濾波器組件的需求。在本較佳實(shí)施例中，MEMS開關(guān)面積在0. 4mm*0. 4mm到1咖*1咖之間，高度小于
100um，器件尺寸滿足在濾波器周圍的排布需要，器件高度滿足弓I線焊接的需要。 圖4為較佳實(shí)施例中MEMS開關(guān)的截面圖，開關(guān)從底向上依次為襯底基片59、絕緣
層60、金屬電極層91、驅(qū)動電極上的絕緣層95、支撐層92、輸出信號電極層93、橋膜層94。
其中96為驅(qū)動電極、97為信號輸入電極、98為信號連接凸點(diǎn)，99為信號輸出電極。 圖5為較佳實(shí)施例中MEMS開關(guān)的俯視圖，從左向右依次為驅(qū)動電極100、輸入信
號電極101、橋膜層102、輸出信號電極103。 MEMS開關(guān)襯底基片59和濾波器一致，其上絕緣層60主要是用于提高電極襯底的 絕緣性并為電極凸點(diǎn)的制作提供凸點(diǎn)；金屬電極91主要包括驅(qū)動電極95、信號輸入電極97 和共面波導(dǎo)；為了防止開關(guān)閉合時驅(qū)動電極和信號輸出電極的直接接觸，在驅(qū)動電極上沉積有一層絕緣層95 ;支撐層92起到對空腔結(jié)構(gòu)支撐的作用，它的材料和犧牲層一致，通過控制犧牲層釋放時間可以控制空腔的大?。豁攲与姌O99用作信號輸出電極；橋膜層94起到對頂層電極的支撐作用，防止空腔部分的電極坍塌。 MEMS開關(guān)襯底上絕緣層60材料為絕緣并有一定硬度的材料，在該實(shí)施例中，采用氮化硅；電極層91、93材料沒有特別限制，但是由于金電極具有良好的接觸特性和較小的接觸電阻，所以最好使用金材料；介質(zhì)絕緣層95選用氮化硅材料；空腔支柱92和犧牲層的材料為聚酰亞胺；橋膜層94為低應(yīng)力介質(zhì)材料，這里選擇氮氧化硅。 在本較佳實(shí)施例中，集成MEMS開關(guān)的聲界面波濾波器組件的詳細(xì)制作工藝如下所述，主要分為界面波濾波器的制作和MEMS開關(guān)制作兩部分
首先進(jìn)行界面波濾波器的制作 ①在硅襯底采用PECVD生長氮化硅絕緣層60，厚度需大于500nm，然后旋涂光刻膠，光刻膠厚度大于1 P m，光刻出濾波器圖形，采用直流濺射或射頻濺射制備金屬膜，金屬膜厚為界面波長的2%左右，然后用丙酮去除多余光刻膠和電極，從而得到濾波器電極圖形
61 ; ②在叉指電極層上旋涂光刻膠，通過光刻去掉多余光刻膠，只留下電極引出端87之上的光刻膠。在濾波器電極圖形上采用射頻濺射方法，制備具有擇優(yōu)取向的氧化鋅壓電膜層62，薄膜厚度通常大于5個界面波波長，然后去除所有光刻膠，露出引出電極。隨后，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或回蝕(etch-back)技術(shù)拋光薄膜，去除由于叉指電極導(dǎo)致的壓電膜層突出部分； ③在壓電層上旋涂一層粘稠性光刻膠，光刻露出壓電層圖形，然后旋涂一層聚酰亞胺吸聲層63，吸聲層以較薄為佳，然后通過真空除氣法去除吸聲層中的腐蝕性氣體，防止其對電極的腐蝕； ④在吸聲層上濺射生產(chǎn)一層金屬層64，金屬層厚度為100nm左右； ⑤在金屬層上采用PECVD制備一層氮化硅薄膜65，厚度為400nm左右。用丙酮去
除光刻膠和多余膜層材料，從而完成第一層濾波器的制作。 第一層濾波器55制作完后，在之上繼續(xù)制作第二層濾波器56，具體制作方法重復(fù)①-⑤。最后一層濾波器58除沒有吸聲層和金屬層外，其他步驟和第一層濾波器制作一致。在最后一層濾波器制作完成后，完成濾波器的制作。 在濾波器制作完成后，開始制作MEMS開關(guān)，MEMS開關(guān)制作包括以下步驟 ①在濾波器的制作中已經(jīng)完成MEMS絕緣層氮化硅薄膜60的制作，氮化硅層上涂
覆光刻膠，光刻去除多余光刻膠，使得濾波器和開關(guān)凸點(diǎn)圖形得到光刻膠的保護(hù)，用氫氟酸
對氮化硅層進(jìn)行腐蝕減薄，去除光刻膠后，得到凸點(diǎn)，凸點(diǎn)高度大于300nm ; ②在上述氮化硅層60上，涂覆光刻膠，然后在其上光刻，露出共面波導(dǎo)和下電極
圖形91，采用直流濺射或射頻濺射制備下電極層91，電極厚度大于lym，然后去除多余光
刻膠和多余部分電極； ③在上述光刻工藝后，在下電極上涂覆光刻膠，光刻去除多余光刻膠，露出激勵電極圖形，然后采用PECVD在激勵電極上生長一層氮化硅作為電極間隔離層95，薄膜厚度為200nm左右，隨后去除全部光刻膠； ④在上述光刻工藝后，再次旋涂一層光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)部分光刻膠，然
9后旋涂一層聚酰亞胺作為犧牲層和支持層92，然后去除多余光刻膠和聚酰亞胺； ⑤在上述犧牲層上涂覆光刻膠，光刻露出接觸金屬、上電極圖形，直流濺射生長電極層93，然后去除光刻膠和電極多余部分，得到信號輸出電極和電極層釋放窗口 ；
在上電極上涂覆光刻膠，光刻出釋放窗口的圖形，釋放窗口位置需要和信號輸出電極層的釋放窗口位置一致。采用PECVD制備氮氧化硅橋膜層94，橋膜層厚度為600nm左右，然后去除多余光刻膠和橋膜，得到釋放窗口 ； ⑦用氧等離子體刻蝕，釋放犧牲層，得到空氣氣隙結(jié)構(gòu)，完成MEMS開關(guān)制作；
完成上述步驟后，將芯片粘接在封裝管殼上，利用壓焊，用引線將輸入端MEMS開關(guān)的信號輸出電極和聲界面波濾波器的信號輸入電極連接在一起，輸出端MEMS開關(guān)的信號輸入電極和聲界面波濾波器的信號輸出電極連接在一起，并將其他電極和封裝上對應(yīng)的焊盤進(jìn)行焊接，最后蓋帽封裝，從而完成濾波器組件的制作。
權(quán)利要求
一種基于聲界面波、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件，包括若干聲界面濾波器以及MEMS開關(guān)，其特征在于①所述聲界面濾波器從下至上依次設(shè)置襯底、絕緣層、濾波器電極層、壓電膜層和絕緣層，還包括信號輸入電極和信號輸出電極；②所述MEMS開關(guān)包括接地電極、驅(qū)動電極、信號輸入電極、信號輸出電極，還包括設(shè)置在信號接觸區(qū)的凸點(diǎn)、信號輸出電極下的空腔支柱、輸出電極上的橋膜層、在激勵電極上的介質(zhì)絕緣層；③該組件由一組或者幾組相互垂直排列且成層狀結(jié)構(gòu)的上述聲界面濾波器和分布在每組聲界面濾波器周圍相對應(yīng)的MEMS開關(guān)集成，MEMS開關(guān)的信號輸入電極、信號輸出電極、接地電極與封裝對應(yīng)的焊盤均用引線連接，濾波器的信號輸出電極通過引線連接MEMS開關(guān)的信號輸入電極，濾波器的信號輸入電極通過引線連接MEMS開關(guān)的信號輸出電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲界面濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件，所述 聲界面濾波器還包括有吸聲層或者金屬層。
3. —種基于聲界面濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件的制作方法，該方法先制 作聲界面濾波器，然后制作MEMS開關(guān)，具體包括以下步驟(1) 聲界面濾波器制作包括以下步驟① 在襯底上生長高硬度絕緣層，然后利用剝離工藝，旋涂光刻膠，光刻露出濾波器反相 圖形，濺射制備金屬膜，去除多余光刻膠和電極，得到濾波器電極圖形；② 利用剝離工藝，在濾波器電極圖形上旋涂光刻膠，光刻去除多余光刻膠，只留下引出 電極上的光刻膠，濺射制備具有擇優(yōu)取向的壓電膜層，去膠，露出引出電極，然后利用化學(xué) 機(jī)械拋光或回蝕技術(shù)拋光薄膜，去除由于叉指電極導(dǎo)致的壓電膜層不平；③ 采用②相同的剝離工藝，用光刻膠保護(hù)住引出電極，然后在壓電膜層上制備高硬度 絕緣層；④ 第一層聲界面濾波器制作完后，在之上繼續(xù)制作第二層聲界面濾波器，各個聲界面 濾波器相互之間垂直排列或者層疊排列，具體制作方法重復(fù)①_③，在最后一層濾波器制 作完成后，完成濾波器的制作；(2) MEMS開關(guān)制作包括以下步驟① 在襯底上的絕緣材料上涂覆光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)所在位置的光刻膠，在絕緣 層上光刻出凸點(diǎn)圖形，對絕緣層進(jìn)行腐蝕減薄，得到凸點(diǎn)，去除光刻膠；② 在上述絕緣層上，涂覆光刻膠，然后在其上光刻出共面波導(dǎo)和下電極圖形，制備下電 極層，去除多余光刻膠和多余部分電極；③ 在上述光刻工藝后，在下電極上涂覆光刻膠，光刻去除多余光刻膠，露出激勵電極圖 形，然后在激勵電極上生長一層電極間隔離層，隨后去除全部光刻膠；④ 在上述步驟后，再旋涂一層光刻膠，光刻去除MEMS開關(guān)部分光刻膠，然后制備犧牲 層和支持層，并去除多余光刻膠和犧牲層材料；⑤ 在上述犧牲層上涂覆光刻膠，光刻出接觸金屬、上電極圖形，濺射生長電極層，然后 去除光刻膠和電極多余部分，得到上電極和電極層釋放窗口 ； 在上電極上涂覆光刻膠，光刻出釋放窗口的圖形，制備橋膜層，然后去除多余光刻膠 和橋膜，得到橋模層釋放窗口 ；⑦釋放犧牲層，得到空氣氣隙結(jié)構(gòu)，完成MEMS開關(guān)制作；(3)封裝:利用壓焊，用引線將MEMS的信號輸出電極和聲界面波濾波器的信號輸入電極連接在 一起，并將其他電極和封裝上對應(yīng)的焊盤進(jìn)行焊接，最后蓋帽封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聲界面濾波器、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件的制作 方法，其特征在于，MEMS開關(guān)制作步驟中犧牲層釋放采用濕法刻蝕或者等離子體刻蝕，若犧 牲材料為鍺金屬或二氧化硅，則采用濕法刻蝕，腐蝕劑為稀釋雙氧水或稀釋氫氟酸溶液；若 犧牲材料為聚酰亞胺，則采用氧等離子刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于聲界面波、集成MEMS開關(guān)的單片濾波器組件及其制備方法，該組件由一組或者幾組相互垂直排列且成層狀結(jié)構(gòu)的上述聲界面濾波器和分布在每組聲界面濾波器周圍相對應(yīng)的MEMS開關(guān)集成，MEMS開關(guān)的信號輸入電極、信號輸出電極、接地電極與封裝對應(yīng)的焊盤均用引線連接，濾波器的信號輸出電極通過引線連接MEMS開關(guān)的信號輸入電極，濾波器的信號輸入電極通過引線連接MEMS開關(guān)的信號輸出電極。該濾波器組件克服了現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)與濾波器分離、體積龐大的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了濾波器的縱向排列和濾波器與開關(guān)的集成，大幅度縮小了濾波器組件的體積。
文檔編號B81B7/00GK101694989SQ200910167869
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者何澤濤, 杜波, 王華磊, 石玉, 趙寶林, 鐘慧, 黃華 申請人:電子科技大學(xué);