射频模块及其制造方法和包括射频模块的多射频模块的制作方法
【专利说明】射频模块及其制造方法和包括射频模块的多射频模块
[0001 ]本申请文件是2006年8月28日提交的发明名称为“射频模块及其制造方法和包括射频模块的多射频模块”的第200610121686.5号发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002 ]本发明涉及一种射频(RF)模块、包括所述RF模块的多RF模块和制造所述RF模块的方法，更具体而言，涉及一种能够在晶片上制造的具有多叠层结构的RF模块、包括所述RF模块的多RF模块和制造所述RF模块的方法。
【背景技术】
[0003]射频(RF)是指用于无线通信的频率。RF模块处理RF信号，S卩，其生成和接收无线信号。RF模块的例子包括由滤波器和相移器等构成的滤波器组、双工器、双双工器(dualduplexer)等。滤波器组包括多个传输处于预定频带的无线信号的调制滤波器，所述无线信号由多个RF模块形成。而且，双工器也以多种方式采用数个滤波器，从而适当分割通过天线发送和接收的RF信号。
[0004]我们要求诸如蜂窝电话的很多无线通信装置重量轻、体积小。但是，由于此类通信装置的RF元件是单独制造并集成在衬底上的，因此制造过程复杂，并且难以降低装置尺寸。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种能够通过在单个芯片内封装多个元件而在晶片上制造的射频(RF)模块、包括所述RF模块的多RF模块以及制造所述RF模块的方法。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种RF模块，包括:基础衬底;第一元件，其形成于所述基础衬底上，其处理RF信号；第二元件，其设置在所述第一元件之上并与之隔开，其处理RF信号;盖顶衬底，其与所述基础衬底耦合，以封装所述第一和第二元件，并且其包括多个将所述第一和第二元件与外部电连接的导通电极；以及密封垫，其封装并接合所述基础衬底和所述盖顶衬底，并且其将所述第一和第二元件电连接至所述导通电极。
[0007]所述多RF模块可以包括多个所述RF模块，并且所述RF模块可以共同形成于所述基础衬底上。
[0008]根据本发明的另一方面，提供了一种制造RF模块的方法，包括:在基础衬底上形成处理RF信号的第一元件;在中间衬底上形成处理RF信号的第二元件;接合所述基础衬底和所述中间衬底，使得所述第一和第二元件彼此面对;蚀刻所述中间衬底，从而暴露所述第一和第二元件的线路;在盖顶衬底上形成处理RF信号的第三元件和将所述第一和第二元件与外部电连接的导通电极；以及封装并接合所述基础衬底和所述盖顶衬底，从而将所述第一和第二元件封装起来。
[0009]根据本发明的另一方面，提供了一种制造RF模块的方法，包括:在基础衬底上形成处理RF信号的第一和第三元件;在盖顶衬底上形成处理RF信号的第二元件和将所述第一和第二元件与外部电连接的导通电极;通过接合所述基础衬底和所述盖顶衬底封装所述第一和第二元件；以及蚀刻所述盖顶衬底，从而将所述第三元件暴露至外部。
【附图说明】
[0010]通过参考附图详细描述其示范性实施例，本发明的以上和其他特征和益处将变得更加显见，附图中:
[0011]图1是根据本发明实施例的射频(RF)模块的截面图；
[0012]图2是根据本发明另一实施例的RF模块的截面图；
[0013]图3是根据本发明另一实施例的RF模块的截面图；
[0014]图4A到图4F说明了图1的RF模块的制造方法；以及
[0015]图5A到图5C说明了图2的RF模块的制造方法。
【具体实施方式】
[0016]现在将参考附图更为充分地描述本发明，附图中展示了本发明的示范性实施例。
[0017]图1是根据本发明实施例的射频(RF)模块的截面图。
[0018]参考图1，所述RF模块属于在不同(var1us)层上设置几个元件的多叠层类型，并且具有在晶片上制造的芯片级封装结构。具体而言，所述RF模块包括:基础衬底100、设置在基础衬底100上的第一元件150、以预定间隔设置在第一元件150之上的第二元件、与基础衬底100耦合并封装第一和第二元件150和250的盖顶(cap)衬底、设置在盖顶衬底300上的第三元件350以及封装并接合基础衬底100和盖顶衬底300的密封垫190。
[0019]基础衬底100可以是硅衬底。由于第一元件150具有滤波器功能并且设置在基础衬底100上，因此，基础衬底100可以优选为高阻(high resistive)娃(HRS)，用于降低高频带内的RF信号的插入损耗。
[0020]同时，可以在基础衬底100和第一元件150之间插入绝缘层101和介电层102。绝缘层101使基础衬底100和第一元件150电绝缘，其可以由S12或Al2O2形成。介电层102降低了高频带RF信号的插入损耗，其可以由，例如，AlN形成。
[0021]而且，可以在基础衬底100上设置第一元件150的区域内形成第一空腔165，用于改善第一元件150的RF特性。可以利用牺牲材料形成第一空腔165。
[0022]盖顶衬底300可以是普通硅衬底。盖顶衬底300与基础衬底100耦合，并封装第一和第二元件150和250，以防止外部对第一和第二元件150和250产生影响。在盖顶衬底300上形成第二空腔265，第二元件250与盖顶衬底300隔开。第二空腔265改善了第二元件250的RF特性。
[0023]盖顶衬底300包括多个通路孔。以导电金属填充所述通路孔，以形成将第一和第二元件150和250与外部电连接的导通电极310。而且，在盖顶衬底300的上部形成第三元件350，第三元件350通过导通电极310和形成于盖顶衬底300上的接触垫320电连接至第一和第二元件150和250。
[0024]密封垫190包括封装并接合基础衬底100的边缘(margin)和盖顶衬底300的边缘的第一和第二密封垫190a和190b以及支撑第二元件250的第三和第四密封垫190c和190d。密封垫190由诸如金属的导电材料形成，并电连接第一和第二元件150和250以及导通电极310。由于第一和第二元件150和250利用密封垫190连接，并且设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况下电连接，因此，可以简化RF模块的制造过程，并可以提尚成品率。
[0025]第一到第三元件150、250和350处理RF信号，可以将根据本实施例的RF模块用作双工器。
[0026]本实施例中的第一和第二元件150和250形成了仅通过预定频带内的信号的带通滤波器。
[0027]第一元件150至少包括膜体声谐振器(film bulk acoustic resonator，FBAR)160。在图1中，将具有良好谐振特性的空气隙型FBAR 160图示为第一元件150。
[0028]通过在基础衬底100上依次淀积第一下部电极161、压电层162和第一上部电极163形成第一 FBAR 160。
[0029]第一 FBAR 160受绝缘层101和介质层102支撑，并且设置在形成于基础衬底100上的第一空腔165上。第一空腔165是指改善谐振的空气隙。可以利用牺牲材料形成第一空腔165。
[0030]第一下部电极161和第一上部电极163由诸如金属的普通导电材料形成。例如，第一下部电极161和第一上部电极163可以分别由选自下述集合的材料之一形成:Al、W、Au、Pt、N1、T1、Cr、Pd和Mo。
[0031 ] 第一压电层162由诸如AlN或ZnO的产生压电现象的材料形成。在向第一下部电极161和第一上部电极163之间施加来自外部的信号时，电能被传输至设置于其间的第一压电层162，所传输的电能的一部分通过压电效应被转化为机械能，在将机械能再次转换为电能时，第一压电层162以取决于其厚度的固有振动频率谐振。第一 FBAR 160仅利用这种谐振传输预定频带的信号。
[0032]第一元件150由多个第一 FBAR 160形