专利名称：具有薄膜腔声谐振器的双工滤波器及其半导体封装的制作方法
技术领域：
本发明涉及双工滤波器，更特别地，涉及具有薄膜腔声谐振器的双工滤波器及其半导体封装。
背景技术：
通常，薄膜腔声谐振器(FBAR)是一种用压电层的体声波的滤波器。普通的频率滤波器的尺寸与所用频段的电磁波的波长成正比。因此，普通的用电磁波的频率滤波器的尺寸相对较大。例如，当电磁波的频率为1GHz时，普通的频率滤波器的尺寸大约是30cm，而当电磁波的频率为300GHz时，普通的频率滤波器的尺寸大约是1mm。然而，若采用压电层体声波，体声波的波长变小为电磁波的波长的万分之一。因此，电磁波通过压电层转换成体声波，而且滤波器的尺寸与体声波的波长成正比变得更小。也就是，采用体声波的频率滤波器的尺寸大约是几百微米，且采用体声波的若干频率滤波器可以通过半导体工艺同时制作。
图1A所示为根据在先技术采用体微加工工艺制作的薄膜腔声谐振器。
如图所示，通过传统的体微加工工艺制作的腔声谐振器10包括半导体底层11，该半导体底层11在底部具有采用体微加工工艺蚀刻形成的孔12；在半导体底层11上形成的且覆盖孔12的薄膜13；沉积在薄膜13上的下面的电极14；在下面的电极14暴露的表面上形成的压电层15；及沉积在压电层15上的上面的电极16。
然而，当通过体微加工工艺制作薄膜腔声谐振器时，半导体底层11须长时间浸入蚀刻溶液以在半导体底层11上形成一个特定的孔12。按照这种方法，需要花较长时间来制作薄膜腔声谐振器并且当半导体底层上制作的薄膜腔声谐振器各个地分离时极有可能造成损坏。
图1B所示的是为解决图1A中的问题而采用传统的表面微加工工艺制作的薄膜腔声谐振器。
如图所示，采用传统的表面微加工工艺制作的腔声谐振器20包括具有在其上部形成的通风层22的半导体底层21；在半导体底层21的通风层22上形成的下面的电极14；在下面的电极14的暴露的上表面上形成的压电层15；在压电层15上沉积的上面的电极16。
采用传统的表面微加工工艺制作的薄膜腔声谐振器不具有孔12，因而半导体芯片在分离时不容易断裂。另外，通风层22的面积没有增加，因而每个半导体底层的半导体芯片的数目增加。然而，在采用传统的表面微加工工艺制作的薄膜腔声谐振器中，很难控制位于通风层22上的下面的电极14和压电层15的压力，从而具有较低的成品率。
图1C所示的是为解决图1B中的问题而按照传统的技术制作的采用薄膜腔声反射层32的薄膜腔声谐振器。声音反射层32称作布拉格反射体。
如图所示，采用声音反射层32制作的薄膜腔声谐振器30包括半导体底层31；在半导体底层31上沉积的声音反射层32；声音反射层32上沉积的下面的电极14；在下面的电极14的暴露的表面上形成的压电层15；及在压电层15上沉积的上面的电极16。这里，声音反射层32是通过在半导体底层31的表面上顺序沉积SiO2(二氧化硅)和W(钨)而形成的层，下面的电极14和上面的电极16是通过沉积钼而形成的电极，而压电层15是通过射频磁控溅射沉积ZnO(氧化锌)和AIN而形成的层。
然而，在传统的薄膜腔声谐振器10、20和30中，在半导体底层11，21和31上形成的下面的电极14形成单层，因此，降低了下面的电极14与半导体底层11、21和31之间的粘接性能。另外，由于半导体底层11、21和31的影响，扩充下面的电极14和具有C轴定位的压电层15是困难的。
在下文中，将参照图2说明具有传统的薄膜腔声谐振器，以及若干无源元件，如与双工滤波器相连的电感器和电容器的双工滤波器。
图2所示的是具有传统的薄膜腔声谐振器和无源元件的双工滤波器的框图。
如图所示，与移动终端的天线等设备相连接的双工滤波器40，包括具有若干串联和并联连接的薄膜腔声谐振器10的发送侧的带通滤波器41和接收侧的带通滤波器42，仅供预定频段通过；和若干无源元件43，如连接于发送侧的带通滤波器41和接收侧的带通滤波器42之间的若干相连的电感器和电容器。参考号S表示薄膜腔声谐振器的串联连接状态，而P则表示薄膜腔声谐振器的并联连接状态。
因此，即使通过将发送侧的带通滤波器和接收侧的带通滤波器集成到一个半导体芯片中而按照小于1mm×1mm的尺寸来制作，无源元件，如若干不同的电感器和电容器被安置在发送侧的带通滤波器和接收侧的带通滤波器的外围。按照这种方法，双工滤波器实际尺寸相当于大约11mm×9mm。最后，传统的双工滤波器成为减小移动终端等移动通信设备体积的一大障碍，从而，需要将传统的双工滤波器集成和封装到一个半导体芯片中的技术。
按照2003年5月6日登记的公布号为No.6,559,735的美国专利所公开了另一传统技术的双工滤波器。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种具有良好的与半导体底层的粘接特性和良好的压电层性能的薄膜腔声谐振器。
本发明的另一目的是提供一种通过串联和并联连接若干薄膜腔声谐振器形成的，用于过滤发射/接收频率的特定频段的薄膜腔声滤波器以及薄膜腔声谐振器外围的必要无源元件集成到一个半导体芯片中，从而能够微型化其尺寸的双工滤波器。
本发明还有一个目的是提供一种适合于双工滤波器或能使双工滤波器微型化的半导体封装。
为获得这些和其他的优点并根据本发明的目的，在此予以具体而广泛地描述，这里提供的薄膜腔声谐振器包括半导体底层；在半导体底层上表面形成的两层以上的下面的电极；在下面的电极上表面沉积的具有一定厚度的压电层；在压电层上表面形成的两层以上的上面的电极。
为获得这些和其他的优点并根据本发明的目的，正如在此予以具体而广泛地描述的，本发明还提供双工滤波器，该双工滤波器包括半导体底层；由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而在半导体底层上表面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器；由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而在发射侧薄膜腔声滤波器的一侧形成的接收侧的薄膜腔声滤波器；以及在发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧的薄膜腔声滤波器的一侧形成的若干无源元件。
为获得这些和其他的优点并根据本发明的目的，在此予以具体而广泛地描述，本发明还提供一种半导体封装，该半导体封装包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；具有带使得半导体芯片可安装的一定空间的空穴的陶瓷体的底层，在陶瓷体空穴的底部表面形成的接地平面，若干连接到接地平面以穿透陶瓷体的导电的接地导孔，从陶瓷体空穴的外部周围表面到底部表面形成的若干信号线；若干用于连接半导体芯片、接地平面和信号线的导线；以及用于覆盖底层空穴上部的盖子，以保护半导体芯片和导线不受外部环境影响。
根据本发明的半导体封装包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；具有安装半导体芯片的陶瓷体的底层，在陶瓷体上表面形成的若干导线分布图以使得半导体芯片通过以翻转状态的倒装晶片形式用焊锡连接，若干导电的接地导孔和传导信号的导孔连接到若干导线分布图并穿透陶瓷体；密封层，用于密封陶瓷体上表面的半导体芯片以保护其不受外部环境影响。
根据本发明的半导体封装包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；具有可在其上安装半导体芯片的绝缘体，及具有在绝缘体上表面形成的若干导线分布图以使得半导体芯片以翻转状态的倒装晶片形式用焊锡连接的底层；以及密封层，用于密封绝缘体上表面的半导体芯片以保护其不受外部环境影响。
本发明前述的及其它的目的，特性，观点和优点通过下面的结合附图对本发明的详细描述中将变得更加明显。
所包括的附图用于对发明做进一步的说明，其被结合在本说明书中并作为本申请文件的一部分，其示出的发明实施例与文字描述一起用于解释本发明的原理。附图中图1A所示为根据在先技术采用体微处理工艺制作的薄膜腔声谐振器；图1B所示的是为解决图1A中的问题而采用传统的表面微加工工艺制作的薄膜腔声谐振器；图1C所示的是为解决图1B中的问题而按照传统的技术采用薄膜腔声反射层制作的薄膜腔声谐振器；图2所示的是具有传统的薄膜腔声谐振器和无源元件的双工滤波器的框图；图3A为根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图；图3B为根据本发明的第二实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图；图3C为根据本发明的第三实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图；
图4A为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第一实施例的结构示意框图；图4B为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第二实施例的结构示意框图；图5A为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第三实施例的结构示意框图；图5B为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第四实施例的结构示意框图；图6A具有第一实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第一实施例的平面示意图；图6B具有第二实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第二实施例的平面示意图；图7为薄膜腔声谐振器的部分部件的截面示意图；图8A为按照第一实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图；图8B为按照第二实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图；图9A为按照第三实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图；图9B为按照第四实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图；
图10A为按照第五实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图；图10B为按照第六实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
具体实施例方式
现将附图中所列举的例子作为本发明的优选实施例详细参考。
在下文中，参照图3A至图10B，将说明具有良好的与半导体底层粘接的特性和良好的压电层性能的薄膜腔声谐振器，能够通过将串联和并联连接若干薄膜腔声谐振器形成的，用于过滤发射/接收频率的特定频段的薄膜腔声滤波器以及外围必要的无源元件集成到一个半导体芯片中从而微型化其尺寸的双工机，以及适合于双工滤波器或能使双工滤波器微型化的半导体封装。
图3A为根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图。
如图所示，根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器100包括半导体底层110；在半导体底层110上形成的薄膜130；在薄膜130上形成的双层的下面的电极140；在双层的下面的电极140的暴露的表面上形成的压电层150；在压电层150上形成的双层的上面的电极160。双层的下面的电极140和双层的上面的电极160可形成两层以上。
在下文中，将进一步详细说明根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器的结构。
半导体底层110可由Si(硅)，GaAs(砷化镓)，或其他等效物其中之一制成。半导体底层110不限于某一特定的材料。为使共鸣性能最佳化，半导体底层110可具有一定空间的孔120。
薄膜130作为绝缘体可在半导体底层110的整个表面形成，且形成以覆盖在半导体底层110形成的孔120。
下面的电极140由两层或两层以上顺序沉积于薄膜130的上表面的金属形成。例如，下面的电极140通过在薄膜130的上表面顺序沉积Ti/Mo(钛/钼)、Cr/Mo(/钼)、Ti/W(钛/钨)、Cr/W(铬/钨)中的一对而形成。Cr(铬)或Ti(钛)用作粘接层和缓冲层以使与薄膜130的粘接性能最大化，并且沉积在Cr(铬)或Ti(钛)上的Mo(钼)或W(钨)增强了压电层150的性能。
压电层150在由两层或两层以上的金属顺序沉积形成的下面的电极140的上表面上按一定厚度沉积而形成。压电层150由ZnO(氧化锌)，AIN或其他等效材料形成。压电层150不限于某种特定材料。
上面的电极160通过在压电层150上表面上顺序沉积两层或两层以上的金属而形成。也就是说，上面的电极160通过在压电层150的上表面上顺序沉积Ti/Mo(钛/钼)、Cr/Mo(铬/钼)、Ti/W(钛/钨)、Cr/W(铬/钨)中的一对而形成。
图3B为根据本发明的第二实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图。
如图3B所示，根据本发明的第二实施例的薄膜腔声谐振器200与图3A所示的薄膜腔声谐振器100类似，因此，在此仅就他们之间的区别予以说明。
如图3B所示，在根据本发明的第二实施例的薄膜腔声谐振器200中，由于难以加工而不在半导体底层110上形成孔120，而是在下面的电极140底部形成预定深度的通风层210。正如所知，通风层210是通过烛刻一个牺牲层(未示出)而形成，并增强压电层15的性能。下面的电极140和上面的电极160可通过沉积两层或两层以上金属形成。
图3C为根据本发明的第三实施例的薄膜腔声谐振器的截面视图。
如图3C所示，根据本发明的第三实施例的薄膜腔声谐振器300与图3B所示的薄膜腔声谐振器200类似，因此，在此仅就他们之间的区别予以说明。
如图3C所示，在根据本发明的第三实施例的薄膜腔声谐振器300中，不在半导体底层110上形成孔120或通风层210。也就是说，在半导体底层110与下面的电极140之间形成多层的声波反射层310。声波反射层310可以通过多次顺序沉积SiO2和W而形成，并增强压电层150的性能。如前所述，下面的电极140和上面的电极160可通过堆积两层或两层以上金属形成。
在下文中，将参照图4A至5B描述根据本发明的三个实施例之一的薄膜腔声谐振器的双工滤波器。
图4A为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第一实施例的结构示意框图。
如图4A所示，具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器可以通过构成用于美国个人通信系统(USPCS)的薄膜腔声谐振器(FBAR)双工器，用于数字蜂窝网络(DCN)的表面声波(SAW)双工器，以及采用具有电感和电容的低温共烧陶瓷(LTCC)封装作为封装的LC同向双工器来实现。用于USPCS的FBAR双工器和LC同向双工器能够由单个半导体芯片来实现。
LC同向双工器可以通过LTCC工艺制作或通过半导体工艺集成在一硅基质上。SAW双工器可以在石英基质或铌酸锂基质上制作。由于FBAR双工器通过半导体工艺被集成在硅基质上，FBAR双工器可以与LC同向双工器集成，也就是说，能够由单个半导体芯片来实现。然而，FBAR双工器可作为与SAW双工器的单个封装而实现。根据这些情况，通过将用于USPCS的FBAR双工器、用于DCN的SAW双工器以及LC同向双工器用一个半导体封装来实现，可以使具有根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器微型化和成本降低。
图4B为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器第二实施例的结构示意框图。
如图4B所示，具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的第二实施例的双工滤波器可以通过将用于蜂窝电话的SAW双工器替换成用于DCN的FBAR双工器而用一个封装实现。
图5A为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的第三实施例的双工滤波器的结构示意框图。
如图5A所示，具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的第三实施例的双工滤波器通过将用于GPS的FBAR BPF封装进一个图4B的结构的半导体封装中而构成，且可用于三个频段(蜂窝，PCS，GPS)的终端。并且LC三工器可用来代替LC同向双工器。LC三工器可将从天线输入的射频(RF)通讯信号分成不同的频段(例如，DCN(800MHz频段)，PCS(1900MHz频段)，GPS(1500MHz频段))。LC三工器由电感器和电容器，或电感器、电容器和开关构成。
图5B为具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的第四实施例的双工滤波器的结构示意框图。
如图5B所示，具有根据本发明的实施例的薄膜腔声谐振器的第四实施例的双工滤波器通过将用于GPS的FBAR BPF封装进一个图5A的结构的半导体封装中，且可用于三个频段(蜂窝，PCS，GPS)的终端。例如，由于包括电感器和电容器的LC三工器可以通过半导体工艺被集成在硅基质上，图5B中所示的每个装置(用于GPS的FBAR BPF，用于USPCS的FBAR双工器，LC三工器，用于DCN的FBAR双工器)可以被集成在硅基质上，且可通过采用用于DCN的双工器和用于GPS的带通滤波器(BPF)作为单个半导体芯片实现。
在下文中，将参照图6A至6B描述根据本发明的第一实施例的薄膜腔声谐振器的双工滤波器。
图6A为具有第一实施例的薄膜腔声谐振器的第一实施例的双工滤波器的平面示意图。
如图所示，根据第一实施例400的双工滤波器包括半导体底层440；和在半导体底层440形成的发射侧薄膜腔声滤波器410和接收侧的薄膜腔声滤波器420。
半导体底层440可由Si(硅)，GaAs(砷化镓)或其他等效材料其中之一形成。半导体底层440的材料不受限制。
由若干薄膜腔声谐振器200串联和并联连接在半导体底层440上而形成发射侧薄膜腔声滤波器410和接收侧的薄膜腔声滤波器420。
图6B为具有第二实施例的薄膜腔声谐振器的第二实施例的双工滤波器的平面示意图。
如图所示，根据第二实施例的双工滤波器500还包括在发射侧薄膜腔声滤波器410和接收侧的薄膜腔声滤波器420一侧的若干无源元件430。无源元件430可以是若干电感器和电容器。用于GPS的薄膜腔声滤波器(未示出)还可在半导体底层440形成。
在下文中，将参照图7描述图6A中的薄膜腔声谐振器的截面(I-I′)。
图7所示的是图6A中的薄膜腔声谐振器的部分部件的截面。
如图7所示，若干薄膜腔声谐振器200可以在一绝缘薄膜450上形成，或没有绝缘薄膜450时各自形成。在薄膜腔声谐振器200与半导体底层440之间形成通风层460，并且半导体底层440可形成图3A、3B和3C中的半导体底层结构。
图8A为按照第一实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
如图所示，按照第一实施例600的安装本发明的双工滤波器的半导体封装包括具有发射侧薄膜腔声滤波器603和接收侧的薄膜腔声滤波器606的半导体芯片608；安装半导体芯片608的底层612；用于电连接半导体芯片608和底层612的若干导线602；和粘附在底层612上表面的粘合剂604上的盖子601。
半导体芯片608排列在半导体底层607上，且在半导体底层607上表面形成具有若干薄膜腔声谐振器串联和并联而形成的发射侧薄膜腔声滤波器603和接收侧的薄膜腔声滤波器606。并且，在半导体底层607上表面还形成若干无源元件605如电感器和电容器。
底层612包括具有预定空间的空穴610的陶瓷体611以使半导体芯片608可安装；在陶瓷体611的空穴610底面形成的接地平面614；与接地平面614相连并穿透陶瓷体611的若干导电的接地导孔615；和从绝缘体611的空穴610外围表面到底表面形成的若干信号线613。底层612可以是低温共烧陶瓷(LTCC)或高温共烧陶瓷(HTCC)。底层612所采用的材料不受限制。
若干导线602与半导体底层607、信号线613和接地平面614电连接。若干导线602可用Au线和Al线或其他等同的材料制作。若干导线602所采用的材料不受限制。
用粘合剂604将盖子601粘合在底层612的上表面，保护半导体芯片608和若干导线602不受外部环境的影响。
图8B为按照第二实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
如图所示，按照第二实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装700包括具有发射侧薄膜腔声滤波器603和接收侧的薄膜腔声滤波器606的半导体芯片608；安装半导体芯片608的底层612；用于电连接半导体芯片608和底层612的若干导线602；以及用粘合剂604粘合在底层612上表面的盖子601。按照第二实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装700与图8A所示的半导体封装600类似，因此，在此仅就他们之间的区别予以说明。
半导体芯片608具有发射侧薄膜腔声滤波器603和接收侧的薄膜腔声滤波器606，但不具有若干无源元件605。
采用低温共烧陶瓷(LTCC)在底层612上形成若干无源元件616如若干电感器和电容器。也就是，在底层612上形成若干无源元件616，因此，无源元件605不必在半导体芯片608中形成。
图9A为按照第三实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
如图所示，按照第三实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装800包括半导体芯片802；通过焊接与半导体芯片802连接的底层809；以及用于密封底层809上表面上的半导体芯片802的密封层。
半导体芯片802包括半导体底层805；和由若干薄膜腔声滤波器串联和并联连接在半导体底层805上表面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器804和接收侧薄膜腔声滤波器806。若干无源元件803，如电感器和电容器可以直接在半导体芯片802的半导体底层805的表面上形成。
底层809包括安装半导体芯片802的陶瓷体810；在陶瓷体810上表面形成的若干导线分布图808以使得半导体芯片802可以通过翻转状态的倒装晶片形式用焊锡807连接；连接到若干导线分布图808并穿透陶瓷体810的若干导电的接地导孔811和传导信号导孔。底层809可以是低温共烧陶瓷(LTCC)或高温共烧陶瓷(HTCC)。
密封层801密封半导体芯片802以保护其不受外部环境影响。密封层801可由环氧树脂、聚合物或其等效材料其中之一形成。密封层801所采用的材料不作限制。
在半导体芯片802底面和底层809之间还形成通风空隙812以防止半导体芯片802底面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器804、接收侧薄膜腔声滤波器806，和无源元件803的性能恶化。也就是说，密封层801并不是在半导体芯片802的底面和底层809之间形成。
图9B为按照第四实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
如图所示，按照第四实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装900包括具有发射侧的薄膜腔声滤波器804和接收侧薄膜腔声滤波器806的半导体芯片802；以翻转状态安装半导体芯片802的底层809；用于密封底层809的上表面的半导体芯片的密封层801。按照第四实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装900与图9A所示的半导体封装800类似，因此，在此仅就他们之间的区别予以说明。
首先，半导体芯片802具有发射侧的薄膜腔声滤波器804和接收侧薄膜腔声滤波器806，但没有若干无源元件803。
其次，采用低温共烧陶瓷(LTCC)在底层809上形成若干无源元件814，如电感器和电容器。也就是说，在底层809上形成若干无源元件814，因此，若干无源元件803不必在半导体芯片802中形成。
图10A为按照第五实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
如图所示，按照第五实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装1000包括半导体芯片1002；半导体芯片1002以翻转状态连接其上的底层1009；以及用于密封半导体芯片1002的密封层1001。
半导体芯片1002包括半导体底层1004；和由若干薄膜腔声滤波器串联和并联连接且在半导体底层1004上表面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器1003和接收侧薄膜腔声滤波器1005。
底层1009包括安装半导体芯片1002的绝缘体1011；在绝缘体1011上表面形成的若干导线分布图1008以使得半导体芯片802可以通过焊锡1007以翻转状态的倒装晶片形式连接其上。
底层1009的绝缘体1011用具有高阻抗的硅，印刷电路板，陶瓷或其等效材料其中之一制作而成。制作绝缘体1011所采用的材料不作限制。底层1009的绝缘体1011的上表面的半导体芯片1002相应的部位还形成的若干无源元件1006，如电感器和电容器。
如图10A所示，若干导电的接地导孔1010和传导信号导孔1012穿透底层1009的绝缘体1011，导电的接地导孔1010与绝缘体1011的上表面形成的若干导线分布图1008相连接。
密封层1001密封绝缘体1011的上表面的半导体芯片1002以保护其不受外部环境影响。
在半导体芯片1002底面和底层1009之间还形成通风空隙1013以防止在半导体芯片1002底面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器1003和接收侧薄膜腔声滤波器1005，和在底层1009的上表面形成的若干无源元件1006的性能恶化。也就是说，密封层1001并不是在半导体芯片1002和底层1009之间形成。密封层1001可由环氧树脂、聚合物或其等效材料其中之一形成。密封层1001所采用的材料不作限制。
图10B为按照第六实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装的截面示意图。
按照第六实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装1100与图10A所示的半导体封装1000类似，因此，在此仅就他们之间的区别予以说明。
如图10B所示，按照第六实施例的安装本发明的双工滤波器的半导体封装1100包括半导体芯片1002；半导体芯片1002以翻转状态连接到上面的底层1009；以及用于密封半导体芯片1002的密封层1001。在底层1009的绝缘体1011上表面形成的若干导线分布图1008沿绝缘体1011上表面延伸到半导体芯片1002的外侧。底层1009的绝缘体1011没有导电的接地导孔1010和传导信号导孔1012。
如上所述，根据本发明的薄膜腔声谐振器，两层或两层以上的金属顺序沉积而形成下面的电极，因而具有良好的在下面的电极和底层之间粘接特性和具有良好的沉积在下面的电极上的压电层的性能。也就是说，采用Ti或Cr作为粘接层和缓冲层使与底层的粘接性能最大化。另外，压电层是在Mo或W上形成的，从而可以获得良好的压电层性能。
另外，根据本发明的双工滤波器，通过若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接的、用于过滤发射/接收频率的特定频段的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器被形成在一个半导体芯片中，并且在发射侧薄膜和接收侧薄膜腔声滤波器外围形成若干无源元件，从而使得与移动电话等通信设备的天线相连的双工滤波器的尺寸微型化。
同样，根据本发明的半导体封装，不仅在半导体芯片而且在安装半导体芯片的底层的内部或表面形成若干无源元件，从而提供适合于双工滤波器或能使半导体封装的尺寸微型化的半导体封装。
因为本发明可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以几种方式实施，可以理解，除非特别指明，上述实施例不受前述的任何细节的限制，而是应在所述权利要求确定的本质和范围内广义地解释，因此，落入所述权利要求的界限和范围内，或其等同界限和范围内的变化和修改将包含在所述权利要求中。
权利要求
1.一种薄膜腔声谐振器包括半导体底层；在半导体底层上表面形成的两层以上的下面的电极；在下面的电极的上表面上沉积的压电层；在压电层上表面形成的两层以上的上面的电极。
2.如权利要求1所述的薄膜腔声谐振器，其中的下面的电极或上面的电极是用钛/钼、铬/钼、钛/钨和钛/钨之中的一对形成的。
3.一种双工滤波器，包括半导体底层；由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接的并在半导体底层上表面形成的发射侧的薄膜腔声滤波器；由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接的并在发射侧薄膜腔声滤波器的一侧形成的接收侧的薄膜腔声滤波器；以及在发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧的薄膜腔声滤波器的一侧形成的若干无源元件。
4.如权利要求3所述的双工滤波器，还包括在若干薄膜腔声谐振器与半导体底层之间的绝缘薄膜。
5.如权利要求3所述的双工滤波器，还包括在半导体底层上表面的用于GPS的薄膜腔声滤波器。
6.一种半导体封装，包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接的且在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；底层，包括具有一定空间的空穴的陶瓷体，该空穴使得半导体芯片可安装，在陶瓷体空穴的底部表面形成的接地平面，若干导电的接地导孔连接到接地平面以穿透陶瓷体，从陶瓷体空穴的外周表面到其底部表面形成的若干信号线；若干用于连接半导体芯片、接地平面和信号线的导线；用于覆盖底层空穴上部的盖子，以保护半导体芯片和导线不受外部环境影响。
7.一种半导体封装包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接的且在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；底层，具有安装半导体芯片的陶瓷体，在陶瓷体上表面形成的若干导线分布图，以使得半导体芯片可以以翻转状态的倒装晶片形式用焊锡连接到布线图上，若干导电的接地导孔和传导信号的导孔连接到若干导线分布图并穿透陶瓷体；以及密封层，用于密封陶瓷基体上表面的半导体芯片以保护其不受外部环境影响。
8.如权利要求7所述的半导体封装，还包括半导体芯片的若干无源元件。
9.如权利要求7所述的半导体封装，其中底层可以采用低温共烧陶瓷(LTCC)或高温共烧陶瓷(HTCC)制作。
10.如权利要求7所述的半导体封装，其中底层是形成了若干无源元件的LTCC，并且若干无源元件形成在LTCC的里面。
11.如权利要求7所述的半导体封装，其中密封层选用环氧树脂或聚合物。
12.如权利要求7所述的半导体封装，还包括在半导体芯片底面和底层之间形成通风空隙，以防止在半导体芯片底面形成的薄膜腔声滤波器性能变坏。
13.一种半导体封装包括具有由若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接且在半导体底层上表面形成的发射侧薄膜腔声滤波器和接收侧薄膜腔声滤波器的半导体芯片；底层，具有可在其上安装半导体芯片的绝缘体，和具有在绝缘体上表面形成的若干导线分布图，以使得半导体芯片可以通过以翻转状态的倒装晶片形式用焊锡连接到布线图上；以及密封层，用于密封绝缘体上表面的半导体芯片以保护其不受外部环境影响。
14.如权利要求13所述的半导体封装，其中绝缘体选用硅、印刷电路板、或具有高阻抗的陶瓷。
15.如权利要求13所述的半导体封装，还包括绝缘体上表面的相应于半导体芯片的部位的若干无源元件。
16.如权利要求15所述的半导体封装，还包括在半导体芯片底面和底层上表面之间形成的通风空隙，以防止在半导体芯片的底面形成的薄膜腔声滤波器和在底层上表面形成的无源元件的性能变坏。
17.如权利要求13所述的半导体封装，其中绝缘体的导电的接地导孔和传导信号导孔是穿透形成的，并且导电的接地导孔连接到在绝缘体上表面形成的若干导线分布图上。
18.如权利要求13所述的半导体封装，其中在绝缘体上表面形成的若干导线分布图沿绝缘体上表面延伸到半导体芯片的外侧。
全文摘要
本发明所公开的是一种薄膜腔声谐振器，具有该薄膜腔声谐振器的双工滤波器，及其半导体封装。该薄膜腔声谐振器包括半导体底层；在半导体底层上表面形成的两层以上的下面的电极；在下面的电极上表面沉积的具有一定厚度的压电层；在压电层上表面形成的两层以上的上面的电极。该薄膜腔声谐振器具有良好的粘接特性。将通过若干薄膜腔声谐振器串联和并联连接而形成的薄膜腔声滤波器和薄膜腔声谐振器外围无源元件集成到一个半导体芯片中可以使得双工滤波器微型化。以及，半导体封装适合于双工滤波器。
文档编号H03H9/56GK1523754SQ200410006309
公开日2004年8月25日 申请日期2004年2月23日 优先权日2003年2月21日
发明者朴宰永 申请人:Lg电子有限公司