[发明专利]射频谐振器与滤波器

摘要

滤波器封装件，包括夹裹在下电极与一系列上电极之间的一组压电薄膜；上电极上方覆盖有硅膜，其上方为腔体；下电极连接至转接线路板，其中下电极和转接线路板之间大部分由第一腔体隔开；硅膜具有既定的厚度并且与一系列上层腔体一起结合在上电极上方，每一上层腔体存在于一系列硅膜和普通硅盖之间，并与位于其下方的硅膜、上电极、压电薄膜居中对齐，上层腔体具有包括二氧化硅的侧壁。每个压电薄膜和所对应的上电极、硅膜一起通过钝化材料与相邻的压电薄膜、上电极与硅膜分隔开来。

主权项

1.滤波器封装元件，包括：

夹裹在下电极与一系列上电极之间的一组压电薄膜，其上电极包括金属层以及在金属层上方的硅膜，且硅膜上方具有腔体；

其中，下电极连接至一转接线路板，下电极和转接线路板之间大部分由第一腔体隔开；

其中，一系列硅膜具有既定的厚度，与一系列上层腔体一起结合在上电极上方，每个上层腔体都位于该系列硅膜的其中一个硅膜与普通硅盖之间，并与位列其下方的硅膜、上电极、压电薄膜居中对齐，所述上层腔体四周为二氧化硅的侧壁；以及

其中，各个压电薄膜、其上电极以及上方的硅膜通过绝缘材料与相邻的压电薄膜、上电极以及硅膜分隔开来。

2.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述压电薄膜的构成材料为Ba_xSr(1‑x)TiO₃(BST)、AlN与Al_xGa_(1‑x)N中的一种及Al_xSc_(1‑x)N。

3.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述压电薄膜厚度最厚达2微米。

4.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中每片压电薄膜由单晶体材料构成。

5.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述下电极为铝。

6.根据权利要求5所述的滤波器封装元件，其中所述下电极的边缘被凸点下金属化材料加固，该凸点下金属化材料包括钛粘合层，再加上钨、钽或钼中的至少一种金属层。

7.根据权利要求6所述的滤波器封装元件，其中包括钛粘合层加上钨、钽或钼中至少一种金属层的凸点下金属化材料将下电极与铜柱相连。

8.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述下电极通过顶端焊锡的铜柱与转接线路板相连。

9.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述上电极包括铝、钛、钨、金、金‑铟中的至少一个金属层以及硅层。

10.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述上电极为多层金属所构成，至少包括一个具有相对较低直流电阻的金属层和另一个具有相对较高声阻抗的金属层。

11.根据权利要求10所述的滤波器封装元件，具有相对较低直流电阻的金属层包括铝，并且邻近压电层，另一个具有相对较高声阻抗的金属层包括钨或钼。

12.根据权利要求11所述的滤波器封装元件，其中所述上电极还包括键合层，用于将相对较高声阻抗层与硅膜相连。

13.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述上电极包括邻近压电薄膜的钨或钼以及钨或钼层与硅膜之间的键合层。

14.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中所述绝缘材料从如下材料中选取：聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)、SiO₂、Si₃N₄以及Ta₂O₅。

15.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中硅膜与硅盖之间的上层腔体的侧壁包括二氧化硅墙体。

16.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，一系列硅膜与普通硅盖层之间的腔体的深度在3‑10微米。

17.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，一系列上电极的硅膜被绝缘材料带分隔开，该材料带为3至10微米宽，并且硅层中存在阶梯式的界面。

18.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，还包括第一粘合层，位于压电薄膜与下电极之间。

19.根据权利要求18所述的滤波器封装元件，其中所述第一粘合层包括钛。

20.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中通过邻近上电极的粘合层、键合层以及另一个邻近硅晶圆的粘合层将硅晶圆和上电极相连，从而共同构成了复合电极。

21.根据权利要求20所述的滤波器封装元件，其中粘合层均包括钛，厚度为5‑50纳米，具有最多5％的公差。

22.根据权利要求20所述的滤波器封装元件，其中键合层的可选材料为：金‑铟合金、金以及氮化铝。

23.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中硅膜为单晶体硅，晶向为<111>或<100>或<110>。

24.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中硅膜的厚度范围在0.4‑10微米，并且通过二氧化硅与硅盖相连。

25.根据权利要求24所述的滤波器封装元件，其中硅盖的厚度为200微米以下。

26.根据权利要求24所述的滤波器封装元件，利用“通过硅通孔”的方法将腔体之上的硅盖穿孔。

27.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，所述滤波器封装件被封装在聚合物模塑底部填充(MUF)中，滤波器阵列与转接线路板之间的屏障物则构成了下腔体四周的墙壁，其中该屏障物包括围绕滤波器阵列并与下电极相接的SU8垫片以及附接至转接线路板的环氧树脂坝中的至少一个。

28.根据权利要求1所述的滤波器封装元件，其中转接线路板至少包括一个通孔层和至少一个铜封装介电基质布线层。

29.根据权利要求28所述的滤波器封装元件，其中转接线路板包括聚合物基质，其构成材料可以是聚酰亚胺、环氧树脂、BT(双马来酰亚胺/三嗪)、聚苯醚(PPE)、聚苯醚(PPO)或其共混物。

30.根据权利要求28所述的滤波器封装元件，其中转接线路板包括玻璃，或低温共烧陶瓷(LTCC)基质。

31.根据权利要求28所述的滤波器封装元件，其中转接线路板还包括玻璃纤维和/或陶瓷填料。