本發(fā)明屬于射頻mems器件，具體涉及一種小型化mems腔體濾波器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、濾波器通過在濾波器通帶頻率內(nèi)提供信號(hào)傳輸并在阻帶內(nèi)提供信號(hào)衰減的特性，用以控制微波系統(tǒng)中的頻率響應(yīng)，廣泛應(yīng)用于各種民用和軍用的無線電系統(tǒng)中。腔體濾波器因其高矩形比、低損耗、高屏蔽、抗干擾的優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。傳統(tǒng)小型化腔體濾波器主要分為兩種，一種為基于高精度加工的mems腔體濾波器，但是介質(zhì)硅的介電常數(shù)只有11.9，腔體尺寸偏大；一種為高介電常數(shù)的介質(zhì)腔體濾波器，但是加工精度低，加工后需要進(jìn)行調(diào)試，難以保證批量一致性。

2、傳統(tǒng)小型化腔體濾波器存在的主要問題是：如何在減小腔體濾波器體積的同時(shí)提高加工精度，保證產(chǎn)品性能和批量一致性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種小型化mems腔體濾波器及其制備方法，旨在解決傳統(tǒng)小型化腔體濾波器腔體尺寸大、加工精度低、性能不一致的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種小型化mems腔體濾波器的制備方法，所述方法包括：

3、下層硅片的制備：

4、在所述下層硅片的下表面刻蝕一個(gè)或多個(gè)空氣腔；

5、在下層硅片的上下表面進(jìn)行金屬化處理；

6、上層硅片的制備：

7、在上層硅片的上下表面進(jìn)行金屬化處理；

8、高介電介質(zhì)塊的制備：

9、采用激光劃片或者機(jī)器劃片的方式制備所述高介電介質(zhì)塊；

10、對(duì)所述高介電介質(zhì)塊進(jìn)行打磨拋光；

11、將所述高介電介質(zhì)塊的下表面金屬化處理；

12、晶圓級(jí)鍵合：

13、將所述下層硅片與所述上層硅片進(jìn)行鍵合形成雙層硅片，經(jīng)劃片處理，得到小型化mems腔體濾波器芯片；

14、小型化mems腔體濾波器的裝配：

15、將所述高介電介質(zhì)塊放入所述小型化mems腔體濾波器芯片的空氣腔內(nèi)，得到具有所述高介電介質(zhì)塊的小型化mems腔體濾波器芯片；

16、將具有所述高介電介質(zhì)塊的小型化mems腔體濾波器芯片與載體通過焊料焊接到一起，最終形成小型化mems腔體濾波器；所述載體為可伐載體或鉬銅載體。

17、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述下層硅片的制備，還包括：

18、在所述下層硅片上刻蝕多個(gè)下通孔并金屬化處理，用于形成濾波器的下諧振腔；

19、在所述下層硅片的上表面制備第一金屬化圖形，用于上下諧振腔之間耦合和信號(hào)傳輸；

20、在所述下層硅片的下表面制備第二金屬化圖形，作為接地。

21、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述空氣腔貫穿所述下層硅片，所述空氣腔的深度與所述下層硅片的厚度一致。

22、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述空氣腔的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。

23、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述下通孔的形狀為圓錐形或多棱錐形。

24、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，采用光刻、濺射、電鍍、腐蝕，在所述下層硅片的上表面制備耦合孔、電路、諧振腔作為第一金屬化圖形。

25、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述上層硅片的制備，還包括：

26、在所述上層硅片上刻蝕多個(gè)上通孔，并金屬化處理，形成上諧振腔；

27、在所述上層硅片的下表面制備第三金屬化圖形，以在晶圓級(jí)鍵合時(shí)與所述第一金屬化圖形對(duì)準(zhǔn)；

28、在所述上層硅片的上表面制備第四金屬化圖形，作為接地。

29、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，所述上通孔的形狀為圓錐形或多棱錐形。

30、結(jié)合第一方面，在一種可實(shí)現(xiàn)的方式中，采用光刻、濺射、電鍍、腐蝕，在所述上層硅片的下表面制備耦合孔、電路、諧振腔作為第三金屬化圖形。

31、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種小型化mems腔體濾波器，采用所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法制備，包括載體，所述載體上依次設(shè)置有下層硅片和上層硅片，所述下層硅片上設(shè)置有空氣腔，所述空氣腔內(nèi)設(shè)置有高介電介質(zhì)塊；所述載體為可伐載體或鉬銅載體。

32、本發(fā)明提供的小型化mems腔體濾波器及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：

33、(1)利用兩層高阻硅作為小型化mems腔體濾波器的襯底材料，在下層硅片上設(shè)置空氣腔，在空氣腔中放置高介電介質(zhì)塊形成諧振腔，利于形成小型化mems腔體濾波器；另外，硅片采用高阻硅材料可以更方便的應(yīng)用于硅基微系統(tǒng)中，提高產(chǎn)品或者微系統(tǒng)的集成度。

34、(2)本發(fā)明提供的小型化mems腔體濾波器的腔體諧振器的諧振頻率會(huì)隨著高介電介質(zhì)塊介電常數(shù)的提高而降低，所以相同諧振頻率下，高介電介質(zhì)塊的介電常數(shù)越高，腔體尺寸越小，最終達(dá)到原有諧振腔1/2或1/4大小，實(shí)現(xiàn)濾波器的小型化。

35、(3)高介電介質(zhì)塊的介電常數(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行靈活調(diào)整，以達(dá)到在相同尺寸下實(shí)現(xiàn)不同諧振頻率的效果，為設(shè)計(jì)提供了很大的靈活性。

36、(4)芯片采用晶圓級(jí)封裝工藝，上接地面、金屬化通孔和下接地面形成一個(gè)全金屬屏蔽的腔體結(jié)構(gòu)，增大了諧振腔的q值，減小了濾波器的損耗，實(shí)現(xiàn)了小損耗、高矩形比效果。

37、(5)采用mems工藝制備，工藝穩(wěn)定可靠，有利于降低產(chǎn)品成本和提高產(chǎn)品的可靠性和一致性。

38、因此，本發(fā)明提供的小型化mems腔體濾波器，利用mems工藝制造腔體濾波器，在mems腔體濾波器中使用高介電常數(shù)的高介電介質(zhì)塊填充到空氣腔中，能夠使mems腔體濾波器整體的尺寸大大降低，具有小型化特點(diǎn)；并且由于采用mems工藝制備的腔體濾波器，具備小損耗、高矩形比、高可靠、高一致性、高精度、高集成度、全屏蔽、抗干擾的特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述下層硅片(2)的制備，還包括：

3.如權(quán)利要求2所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述空氣腔(7)貫穿所述下層硅片(2)，所述空氣腔(7)的深度與所述下層硅片(2)的厚度一致。

4.如權(quán)利要求2所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述空氣腔(7)的形狀為圓形、橢圓形或多邊形。

5.如權(quán)利要求2所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述下通孔(5)的形狀為圓錐形或多棱錐形。

6.如權(quán)利要求2所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，采用光刻、濺射、電鍍、腐蝕，在所述下層硅片(2)的上表面制備耦合孔、電路、諧振腔作為第一金屬化圖形。

7.如權(quán)利要求2所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述上層硅片(3)的制備，還包括：

8.如權(quán)利要求7所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，所述上通孔(6)的形狀為圓錐形或多棱錐形。

9.如權(quán)利要求7所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法，其特征在于，采用光刻、濺射、電鍍、腐蝕，在所述上層硅片(3)的下表面制備耦合孔、電路、諧振腔作為第三金屬化圖形。

10.一種小型化mems腔體濾波器，采用如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的小型化mems腔體濾波器的制備方法制備，其特征在于，包括載體(1)，所述載體(1)上依次設(shè)置有下層硅片(2)和上層硅片(3)，所述下層硅片(2)上設(shè)置有空氣腔(7)，所述空氣腔(7)內(nèi)設(shè)置有高介電介質(zhì)塊(4)；所述載體(1)為可伐載體或鉬銅載體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種小型化MEMS腔體濾波器及其制備方法，屬于射頻MEMS器件技術(shù)領(lǐng)域，采用MEMS濾波器制備工藝，首先通過深腔刻蝕的方法，在下層硅片的下表面刻蝕空氣腔，作為后續(xù)高介電介質(zhì)塊的嵌入腔體；然后在下層硅片的上下表面進(jìn)行金屬化圖形制備。在上層硅片的上下表面制備金屬化圖形；再將上層硅片和下層硅片通過晶圓級(jí)鍵合的方法進(jìn)行鍵合，形成MEMS腔體濾波器的基本結(jié)構(gòu)；最后，將與下層硅片空氣腔相當(dāng)?shù)母呓殡娊橘|(zhì)塊嵌入到空氣腔內(nèi)，然后采用共晶工藝與可伐/鉬銅載體焊接到一起，最終形成小型化MEMS腔體濾波器，具有小型化、小損耗、高矩形比、高可靠、高一致性、高精度、高集成度、全屏蔽、抗干擾的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：田松杰,翟曉飛,汪蔚,周嘉,王偉強(qiáng),侯凱強(qiáng),李志東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北美泰電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7