[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

说明书

本发明公开了一种基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组及其制造方法，滤波器组包括SIW隔离腔、开关芯片、下层A滤波器组、上层B滤波器组、滤波器与开关的互连电路、密封键合环结构和5层衬底材料；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。本发明利用硅基MEMS圆片级键合工艺将多个开关与上下堆叠的MEMS开关滤波器组进行集成封装，极大缩小了传统开关滤波器组件的体积；SIW隔离腔结构提升了多个小型化滤波器间的隔离度；MEMS工艺的微米级高精度加工技术使所述开关滤波器组无需后期调试，可实现批量化大规模生产，器件性能一致性高。

技术领域

本发明涉及半导体和微机械技术领域，特别涉及一种硅基多层堆叠集成的多通道开关滤波器组及其制造方法。

背景技术

随着现代通信系统向小型化、精确化、集成化、抗干扰等方向的发展，对射频前端通信系统的性能指标要求不断提高，宽带/超宽带信号以其高数据传输率、良好的隐蔽性以及高分辨率等特点，广泛应用于现代雷达、电子对抗及无线通信等领域。在宽带通信技术中，超宽带开关滤波网络被广泛应用于发射机、接收机等系统中，需满足选频信号纯度高、快速跟踪频率变化等要求。这对开关滤波器组件技术提出了越来越高的挑战。超宽带滤波器组中高带外抑制、高隔离度的滤波器可对干扰信号进行强有力的滤除，有效提高选频信号的频谱纯度，提高通信系统的灵敏度；开关切换在ns级，开关时间快，可快速跟踪频率变化；开关与多路滤波器级联，通过开关切换到所需工作频段的滤波器上，最终可实现宽带通信的要求。

传统开关滤波器组件利用金属壳做载体，采用PCB(printed Circuit Board)电路板制作微带线将开关滤波器中所需的滤波器、开关、驱动电路等分立器件进行互连，基于微组装工艺集成在金属腔体中。这种分立器件的平面互连导致开关滤波器组件尺寸大，集成度降低、由于微组装工艺精度差，几乎每一套开关滤波器都需要进行人工调试，无法大规模批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组及其制造方法，解决传统开关滤波器组件体积大，集成度低的问题，具有体积小、重量轻、高隔离度、高集成度的特点。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于硅SIW隔离腔的微封装MEMS开关滤波器组，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。

进一步的，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。