射頻模塊及其制造方法和包括射頻模塊的多射頻模塊的制作方法
【專利說明】射頻模塊及其制造方法和包括射頻模塊的多射頻模塊
[0001 ]本申請(qǐng)文件是2006年8月28日提交的發(fā)明名稱為“射頻模塊及其制造方法和包括射頻模塊的多射頻模塊”的第200610121686.5號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002 ]本發(fā)明涉及一種射頻(RF)模塊、包括所述RF模塊的多RF模塊和制造所述RF模塊的方法，更具體而言，涉及一種能夠在晶片上制造的具有多疊層結(jié)構(gòu)的RF模塊、包括所述RF模塊的多RF模塊和制造所述RF模塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]射頻(RF)是指用于無線通信的頻率。RF模塊處理RF信號(hào)，S卩，其生成和接收無線信號(hào)。RF模塊的例子包括由濾波器和相移器等構(gòu)成的濾波器組、雙工器、雙雙工器(dualduplexer)等。濾波器組包括多個(gè)傳輸處于預(yù)定頻帶的無線信號(hào)的調(diào)制濾波器，所述無線信號(hào)由多個(gè)RF模塊形成。而且，雙工器也以多種方式采用數(shù)個(gè)濾波器，從而適當(dāng)分割通過天線發(fā)送和接收的RF信號(hào)。
[0004]我們要求諸如蜂窩電話的很多無線通信裝置重量輕、體積小。但是，由于此類通信裝置的RF元件是單獨(dú)制造并集成在襯底上的，因此制造過程復(fù)雜，并且難以降低裝置尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種能夠通過在單個(gè)芯片內(nèi)封裝多個(gè)元件而在晶片上制造的射頻(RF)模塊、包括所述RF模塊的多RF模塊以及制造所述RF模塊的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種RF模塊，包括:基礎(chǔ)襯底;第一元件，其形成于所述基礎(chǔ)襯底上，其處理RF信號(hào)；第二元件，其設(shè)置在所述第一元件之上并與之隔開，其處理RF信號(hào);蓋頂襯底，其與所述基礎(chǔ)襯底耦合，以封裝所述第一和第二元件，并且其包括多個(gè)將所述第一和第二元件與外部電連接的導(dǎo)通電極；以及密封墊，其封裝并接合所述基礎(chǔ)襯底和所述蓋頂襯底，并且其將所述第一和第二元件電連接至所述導(dǎo)通電極。
[0007]所述多RF模塊可以包括多個(gè)所述RF模塊，并且所述RF模塊可以共同形成于所述基礎(chǔ)襯底上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造RF模塊的方法，包括:在基礎(chǔ)襯底上形成處理RF信號(hào)的第一元件;在中間襯底上形成處理RF信號(hào)的第二元件;接合所述基礎(chǔ)襯底和所述中間襯底，使得所述第一和第二元件彼此面對(duì);蝕刻所述中間襯底，從而暴露所述第一和第二元件的線路;在蓋頂襯底上形成處理RF信號(hào)的第三元件和將所述第一和第二元件與外部電連接的導(dǎo)通電極；以及封裝并接合所述基礎(chǔ)襯底和所述蓋頂襯底，從而將所述第一和第二元件封裝起來。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造RF模塊的方法，包括:在基礎(chǔ)襯底上形成處理RF信號(hào)的第一和第三元件;在蓋頂襯底上形成處理RF信號(hào)的第二元件和將所述第一和第二元件與外部電連接的導(dǎo)通電極;通過接合所述基礎(chǔ)襯底和所述蓋頂襯底封裝所述第一和第二元件；以及蝕刻所述蓋頂襯底，從而將所述第三元件暴露至外部。
【附圖說明】
[0010]通過參考附圖詳細(xì)描述其示范性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其他特征和益處將變得更加顯見，附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的射頻(RF)模塊的截面圖；
[0012]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的RF模塊的截面圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的RF模塊的截面圖；
[0014]圖4A到圖4F說明了圖1的RF模塊的制造方法；以及
[0015]圖5A到圖5C說明了圖2的RF模塊的制造方法。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在將參考附圖更為充分地描述本發(fā)明，附圖中展示了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的射頻(RF)模塊的截面圖。
[0018]參考圖1，所述RF模塊屬于在不同(var1us)層上設(shè)置幾個(gè)元件的多疊層類型，并且具有在晶片上制造的芯片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。具體而言，所述RF模塊包括:基礎(chǔ)襯底100、設(shè)置在基礎(chǔ)襯底100上的第一元件150、以預(yù)定間隔設(shè)置在第一元件150之上的第二元件、與基礎(chǔ)襯底100耦合并封裝第一和第二元件150和250的蓋頂(cap)襯底、設(shè)置在蓋頂襯底300上的第三元件350以及封裝并接合基礎(chǔ)襯底100和蓋頂襯底300的密封墊190。
[0019]基礎(chǔ)襯底100可以是硅襯底。由于第一元件150具有濾波器功能并且設(shè)置在基礎(chǔ)襯底100上，因此，基礎(chǔ)襯底100可以優(yōu)選為高阻(high resistive)娃(HRS)，用于降低高頻帶內(nèi)的RF信號(hào)的插入損耗。
[0020]同時(shí)，可以在基礎(chǔ)襯底100和第一元件150之間插入絕緣層101和介電層102。絕緣層101使基礎(chǔ)襯底100和第一元件150電絕緣，其可以由S12或Al2O2形成。介電層102降低了高頻帶RF信號(hào)的插入損耗，其可以由，例如，AlN形成。
[0021]而且，可以在基礎(chǔ)襯底100上設(shè)置第一元件150的區(qū)域內(nèi)形成第一空腔165，用于改善第一元件150的RF特性。可以利用犧牲材料形成第一空腔165。
[0022]蓋頂襯底300可以是普通硅襯底。蓋頂襯底300與基礎(chǔ)襯底100耦合，并封裝第一和第二元件150和250，以防止外部對(duì)第一和第二元件150和250產(chǎn)生影響。在蓋頂襯底300上形成第二空腔265，第二元件250與蓋頂襯底300隔開。第二空腔265改善了第二元件250的RF特性。
[0023]蓋頂襯底300包括多個(gè)通路孔。以導(dǎo)電金屬填充所述通路孔，以形成將第一和第二元件150和250與外部電連接的導(dǎo)通電極310。而且，在蓋頂襯底300的上部形成第三元件350，第三元件350通過導(dǎo)通電極310和形成于蓋頂襯底300上的接觸墊320電連接至第一和第二元件150和250。
[0024]密封墊190包括封裝并接合基礎(chǔ)襯底100的邊緣(margin)和蓋頂襯底300的邊緣的第一和第二密封墊190a和190b以及支撐第二元件250的第三和第四密封墊190c和190d。密封墊190由諸如金屬的導(dǎo)電材料形成，并電連接第一和第二元件150和250以及導(dǎo)通電極310。由于第一和第二元件150和250利用密封墊190連接，并且設(shè)置于上部和下部的第一和第二元件150和250在不采用通路孔的情況下電連接，因此，可以簡化RF模塊的制造過程，并可以提尚成品率。
[0025]第一到第三元件150、250和350處理RF信號(hào)，可以將根據(jù)本實(shí)施例的RF模塊用作雙工器。
[0026]本實(shí)施例中的第一和第二元件150和250形成了僅通過預(yù)定頻帶內(nèi)的信號(hào)的帶通濾波器。
[0027]第一元件150至少包括膜體聲諧振器(film bulk acoustic resonator，F(xiàn)BAR)160。在圖1中，將具有良好諧振特性的空氣隙型FBAR 160圖示為第一元件150。
[0028]通過在基礎(chǔ)襯底100上依次淀積第一下部電極161、壓電層162和第一上部電極163形成第一 FBAR 160。
[0029]第一 FBAR 160受絕緣層101和介質(zhì)層102支撐，并且設(shè)置在形成于基礎(chǔ)襯底100上的第一空腔165上。第一空腔165是指改善諧振的空氣隙?？梢岳脿奚牧闲纬傻谝豢涨?65。
[0030]第一下部電極161和第一上部電極163由諸如金屬的普通導(dǎo)電材料形成。例如，第一下部電極161和第一上部電極163可以分別由選自下述集合的材料之一形成:Al、W、Au、Pt、N1、T1、Cr、Pd和Mo。
[0031 ] 第一壓電層162由諸如AlN或ZnO的產(chǎn)生壓電現(xiàn)象的材料形成。在向第一下部電極161和第一上部電極163之間施加來自外部的信號(hào)時(shí)，電能被傳輸至設(shè)置于其間的第一壓電層162，所傳輸?shù)碾娔艿囊徊糠滞ㄟ^壓電效應(yīng)被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在將機(jī)械能再次轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，第一壓電層162以取決于其厚度的固有振動(dòng)頻率諧振。第一 FBAR 160僅利用這種諧振傳輸預(yù)定頻帶的信號(hào)。
[0032]第一元件150由多個(gè)第一 FBAR 160形