[发明专利]基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组及其制造方法

权利要求书

1.一种基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，包括SIW隔离腔、开关芯片、下层A滤波器组、上层B滤波器组、滤波器组与开关的互连电路、密封键合环结构和5层衬底材料；所述下层A滤波器组位于自下而上A衬底和B衬底之间；上层B滤波器组位于自下而上C衬底和D衬底之间；所述A衬底上表面包括下层A滤波器组中各滤波器的谐振器及输入输出馈线；所述A衬底中各滤波器之间设置有SIW隔离腔；所述A衬底下表面包括金属接地面；所述B衬底下表面包括下层A滤波器组中各滤波器的谐振器及输入输出馈线；所述B衬底中各滤波器之间设置有SIW隔离腔；将所述A衬底上表面和所述B衬底下表面对准，利用MEMS圆片级对准键合工艺形成下层A滤波器组；所述C衬底上表面包括上层B滤波器组中各滤波器的谐振器及输入输出馈线；所述C衬底中各滤波器之间设置有SIW隔离腔；所述C衬底下表面包括金属接地面；所述D衬底下表面包括上层B滤波器组中各滤波器的谐振器及输入输出馈线；所述D衬底中各滤波器之间设置有SIW隔离腔；将所述C衬底上表面和所述D衬底下表面对准，利用MEMS圆片级对准键合工艺形成上层B滤波器组；所述开关芯片位于A衬底或B衬底或C衬底或D衬底上方，在开关芯片对应上方衬底含有MEMS深硅刻蚀工艺形成的开关屏蔽腔A；所述开关芯片的控制信号通过TSV通孔进行垂直互连至D衬底上表面；所述E衬底中在D衬底上方开关控制信号对应位置需刻蚀，将信号露出；将所述B衬底上表面和所述C衬底下表面对准进行圆片级键合，将D衬底上表面和E衬底下表面进行对准键合，形成基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组；

所述SIW隔离腔由多个侧壁金属化的硅通孔阵列组成，并排成环形结构，下层A滤波器组各滤波器之间包括SIW隔离腔；所述上层B滤波器组之间包括SIW隔离腔。

2.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述A衬底上方的下层A滤波器组的各谐振器之间的衬底自上而下利用微机械部分刻蚀形成A衬底刻蚀腔，刻蚀深度为100μm；所述B衬底下方的下层A滤波器组的各谐振器之间的衬底自下而上利用微机械部分刻蚀形成A衬底刻蚀腔，刻蚀深度为100μm；B衬底刻蚀腔与A衬底刻蚀腔对准形成下层A滤波器组的A密封腔。

3.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述C衬底上方的上层B滤波器组的各谐振器之间的衬底自上而下利用微机械部分刻蚀形成C衬底刻蚀腔，刻蚀深度为100μm；所述D衬底下方的上层B滤波器组的各谐振器之间的衬底自下而上利用微机械部分刻蚀形成D衬底刻蚀腔，刻蚀深度为100μm；C衬底刻蚀腔与D衬底刻蚀腔对准形成上层B滤波器组的B密封腔。

4.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述的A衬底上表面、B衬底上下表面、C衬底上下表面和D衬底上表面均含有密封键合环。

5.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述的开关芯片包括输入单刀多掷开关和输出单刀多掷开关，或者包括输入级联的多个开关和输出级联的多个开关，所述开关芯片为PIN开关、FET开关或MEMS开关。

6.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述的滤波器为微带滤波或基片集成波导滤波器。

7.根据权利要求1所述的基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，其特征在于，所述的A衬底和B衬底采用圆片级金金键合工艺合二为一；C衬底和D衬底采用圆片级金金键合工艺合二为一；AB衬底和CD衬底采用金铟或金锡圆片级键合工艺堆叠；E衬底与ABCD衬底采用金铟或金锡圆片级键合工艺堆叠。

8.一种如权利要求1所述基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

在硅基衬底上制造通孔，硅基衬底包含A衬底、B衬底、C衬底、D衬底和E衬底；

在硅基衬底上下表面涂敷光刻胶，光刻显影电镀，形成金属腐蚀图形和SIW隔离腔；

在硅基衬底上制造衬底刻蚀腔，衬底刻蚀腔包括A衬底刻蚀腔、B衬底刻蚀腔、C衬底刻蚀腔和D衬底刻蚀腔；

在C衬底上制造开关屏蔽腔A，在E衬底上刻蚀露出开关芯片控制信号端口；

将A衬底和B衬底进行圆片级键合工艺，将C衬底和D衬底进行圆片级键合工艺；

在B衬底上粘接开关芯片，用金丝键合方式实现开关芯片与开关滤波器互连电路的连接；

将键合后的AB衬底与键合后的CD衬底进行圆片级键合，A衬底、B衬底、C衬底、D衬底自下而上依次堆叠连接；

将E衬底与键合后的ABCD衬底进行键合，A衬底、B衬底、C衬底、D衬底、E衬底自下而上依次堆叠连接；

所述的A衬底和B衬底采用圆片级金金键合工艺合二为一；C衬底和D衬底采用圆片级金金键合工艺合二为一；AB衬底和CD衬底采用金铟或金锡圆片级键合工艺堆叠；E衬底与ABCD衬底采用金铟或金锡圆片级键合工艺堆叠。