单片集成的体声波双工器及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种单片集成的体声波双工器及其制造方法，由发射带通滤波器、接收带通滤波器和移相器构成，其中，发射带通滤波器由彼此互连的至少两个FBAR构成，接收带通滤波器由彼此互连的至少两个FBAR构成，移相器由一个电感器和两个电容器构成，FBAR由底电极、压电层和顶电极构成，电容器由底电极、介电层和顶电极构成，接收带通滤波器、发射带通滤波器和移相器均在同一衬底上制造而成。由于本发明的制造方法可以将发射带通滤波器、接收带通滤波器及移相器集成到一个芯片上，因此能提供满足移动通信设备小型化需求的双工器。
【专利说明】
单片集成的体声波双工器及其制造方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及由薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)构成的 体声波(Bulk Acoustic Wave，BAW)双工器及其制造方法，更具体地涉及通过微电子机械系 统(MEMS)技术，单片集成的体声波双工器及其制造方法。 技术背景
[0002] 在许多不同的通信应用中，例如手机或者任何其他收发信机，公共信号路径既耦 合到接收机的输入端，又耦合到发射机的输出端上。在这样的收发信机中，天线可以耦合到 接收机的输入端上和发射机的输出端上。因而，双工器通常把公共信号路径耦合到接收机 的输入端上和发射机的输出端上。
[0003] 双工器提供必要的耦合，但是阻止由发射机生成的已调制发射信号从天线耦合反 馈到接收机的输入端上，是接收机过载。从而，双工器通常包括三个端口。在天线处有输入 和输出这两种信号的共存。为了避免这些信号的冲突，通常将不同的频带分配给Tx和Rx路 径。双工器的主要用途在于指引输入信号至Rx端口和保护发射信号从Tx端口至天线。最终， 双工器通常含有两个高选择性射频滤波器，用于各自的Tx和Rx频带。
[0004]由于当前手机都朝着多模多频的方向发展，手机射频前端模块需要嵌入更多高性 能的双工器和滤波器。然而消费者又期望手机有轻型化及超薄化的发展趋势，这就对手机 中的双工器性能及体积提出了更为严苛的要求。通常在移动通信设备中使用声表面波 (Surface Acoustic Wave，SAW)双工器，如在发明人Hidekazu Nakanishi等人的公开号为 US7498898 B2的美国专利文献中，双工器中的发射带通滤波器和接收带通滤波器均由声表 面波谐振器构成。然而，SAW带通滤波器需要使用陶瓷外壳进行封装，这必然会加大双工器 的尺寸，从而很难在单个芯片上安装所有组件。此外，在采用SAW滤波器的双工器中，芯片尺 寸的增大及封装用的陶瓷价格昂贵导致SAW双工器的制造成本上升。更为致命的是，随着 4G/LTE时代的到来，手机工作频率都在2GHz左右甚至更高，此时SAW双工器中的滤波器选 择性变差，难以满足4G手机的通信要求。
[0005] 与SAW双工器相比，BAW双工器可进行低成本的商业生产，并且BAW双工器的尺寸还 能进一步减小。此外，BAW双工器中的滤波器工作在高于2GHz的频带时，依然具有良好的选 择性。在发明人Bernhard Gebauer等人的公开号为US20130043961 A1的美国专利文献中提 出了一种包括BAW滤波器的双工器，即BAW双工器。然而，根据该文献中的BAW双工器，由于通 过单个器件的形成来制造 BAW发射带通滤波器、BAW接收带通滤波器和移相器中的电感器及 电容器，并将这些结构封装在基板上，以此制造双工器模块，因此在缩小双工器模块尺寸方 面存在很大的障碍。此外，由于还需要分离地制造双工器中的各部件(发射带通滤波器、接 收带通滤波器、电感器和电容器)并将它们安装在同一基板上，这需要更多的时间和更高的 成本来制造双工器。在发明人Yun-Kwon Park等人的公开号为US8720023 B2的美国专利文 献中虽然提出了一种单片集成的体声波双工器制造方法，但该双工器中的移相器是制造在 双工器芯片的封装盖帽上，通过封装盖帽上的金属通孔实现与接收带通滤波器与发送带通 滤波器的互连，这样的方法增加了双工器的制造难度。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决上述技术缺陷，提供了一种具有单片集成的体声波双工器及其制 造方法，该体声波双工器的发射带通滤波器和接收带通滤波器由多种电极厚度的FBAR构 成，移相器中的电容器采用与FBAR工艺兼容的结构，移相器中的电感器通过电镀工艺在衬 底的沟槽中形成，FBAR、电感器和电容器之间的电连接通过FBAR电极引线实现，电极引线在 形成FBAR电极时也被同时形成，通过这样的方法可以在同一衬底上容易地制造移相器、发 射带通滤波器和接收带通滤波器，从而缩小体声波双工器的体积并实现其低的制造成本。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案： 一种单片集成的体声波双工器，其特征在于:包括发射带通滤波器、接收带通滤波器和 移相器，其中，发射带通滤波器包括至少两个互连的FBAR，接收带通滤波器包括至少两个互 连的FBAR，移相器包括一个电感器和分别连接于电感器两端的第一电容器、第二电容器;所 述FBAR均至少包括底电极和顶电极，所述电容器包括底电极、介电层和顶电极;所述接收带 通滤波器、发射带通滤波器和移相器均在同一衬底上制造而成。
[0008] 所述发射带通滤波器可以包括至少两个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR，或者 可以包括至少一个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR。
[0009] 进一步的，所述发射带通滤波器中的串联的FBAR从下而上依次形成有第一底电极 层、压电层、第一顶电极层和第三顶电极层;所述发射带通滤波器中的并联的FBAR从下而上 依次形成有第一底电极层、压电层、第一顶电极层、第二顶电极层和第三顶电极层。
[0010]或者，进一步的，所述发射带通滤波器中的串联的FBAR均从下而上依次形成有第 一底电极层、第二底电极层和第一顶电极层，所述发射带通滤波器中的并联的FBAR均从下 而上依次形成有第一底电极、第二底电极层、第一顶电极层和第二顶电极层。
[0011] 所述接收带通滤波器可以包括至少两个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR，或者 可以包括至少一个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR。
[0012] 进一步的，所述接收带通滤波器中的串联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电 极层、压电层和第一顶电极层;所述接收带通滤波器中的并联的FBAR均从下而上依次形成 有第一底电极层、压电层、第一顶电极层和第二顶电极层。
[0013]或者，进一步的，所述接收带通滤波器中的串联的FBAR的串联的FBAR均从下而上 依次形成有第一底电极层和第一顶电极层，所述接收带通滤波器中的并联的FBAR从下而上 依次形成有第一底电极层、第一顶电极层和第二顶电极层。
[0014] 所述单片集成的体声波双工器中，所述第一底电极层厚度均相同，所述压电层的 厚度均相同，所述顶电极层的厚度均相同，所述第二顶电极层的厚度均相同，第三顶电极层 的厚度均相同。
[0015] 进一步的，所述第一电容器和第二电容器结构相同，均从下而上依次形成有第一 底电极层、介电层、第一顶电极层、第二顶电极层、第三顶电极层和第四顶电极层。
[0016] 所述电容器的顶电极的厚度大于所述体声波双工器中任一 FBAR的顶电极厚度。
[0017] 所述电容器的介电层与所述体声波双工器中任一 FBAR的压电层厚度和材料均相 同。
[0018] 所述发射带通滤波器和接收带通滤波器中的FBAR之间通过顶电极引线或底电极 引线连通;所述发射带通滤波器、接收带通滤波器与移相器之间，是发射带通滤波器、接收 带通滤波器中的FBAR通过顶电极引线与移相器中的电容器、电感器连通实现，并且所述顶 电极引线与第一顶电极层通过溅射工艺同时形成，底电极引线与第一底电极层通过溅射工 艺同时形成。
[0019] 所述单片集成的体声波双工器的制造方法，包括以下几个步骤： a) 在衬底上面刻蚀形成沟槽，并在沟槽中电镀形成电感器； b) 在衬底上同时形成发射带通滤波器、接收带通滤波器、移相器中的电容器及相应的 电极引线； c) 在衬底背面刻蚀形成第一空腔、第二空腔和第三空腔。
[0020] 所述第一空腔的上面对应形成有发射带通滤波器;所述第二空腔的上面对应形成 有接收带通滤波器;所述第三空腔的上面对应形成有移相器。
[0021] 所述第一空腔和第二空腔的深度相同，第一空腔、第二空腔的深度大于第三空腔 的深度。
[0022] 所述电感器使用高电导率材料，所述衬底使用高电阻率材料。
[0023]所述电感器还可以形成在衬底上的光敏聚酰亚胺层中。
[0024]本发明的有益效果如下： 本发明可以在单个衬底上容易地设置移相器、发射带通滤波器和接收带通滤波器，从 而缩小体声波双工器的体积并实现其低的制造成本;此外，支撑层既能增强这种背腔刻蚀 型体声波双工器的机械强度，还能提升其频率温度稳定性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明单片集成的体声波双工器电路原理图； 图2为本发明中单片集成的体声波双工器截面图； 图3(a)-(m)为本发明单片集成的体声波双工器主要制造工艺步骤； 图4为本发明中另一种单片集成的体声波双工器截面图； 其中，附图标记为：1 〇 1第一串联FBAR，102第二串联FBAR，103第三串联FBAR，104第四串 联FBAR，105第一并联FBAR，106第二并联FBAR，107第三并联FBAR，108第四并联FBAR，109第 一电容器，110电感器，111第二电容器，112天线端，113发射端，114第五串联FBAR，115第六 串联FBAR，116第七串联FBAR，117第五并联FBAR，118第六并联FBAR，119第七并联FBAR，120 第八并联FBAR，121接收端，122发射带通滤波器，123接收带通滤波器，124移相器，201第一 底电极层，202压电层，203第一顶电极层，204第三顶电极层，205顶电极引线，206底电极引 线，207第二顶电极层，208 FBAR与电感器之间的引线，209电感器与电容器之间的引线， 210第四顶电极层，211介电层，212支撑层上层，213支撑层下层，214 Si衬底，215第一空腔， 216第二空腔，217第三空腔，218光敏聚酰亚胺层。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作详细说明： 以FDD-LTE band 7的应用为例，图1为本发明中单片集成的体声波双工器电路原理图， 该体声波双工器包括:发射带通滤波器122、接收带通滤波器123和移相器124构成，端口 112 为天线端口，端口 113为发射端口，端口 121为接收端口。
[0027]发射带通滤波器包括四个串联的FBAR和四个并联的FBAR，串联的四个FBAR结构均 相同，并联的四个FBAR结构均相同。从天线端口 112向发射端口 122看过去，发射带通滤波器 中FBAR的连接关系为：第一串联FBAR 101、第一并联FBAR 105、第二串联FBAR 102、第二并 联FBAR 106、第三串联FBAR 103、第三并联FBAR 107、第四串联FBAR 104和第四并联FBAR 108〇
[0028]发射带通滤波器由三个串联FBAR和四个并联FBAR构成，串联的三个FBAR结构均相 同，并联的四个FBAR结构均相同。从天线端口向接收端口看过去，发射带通滤波器中FBAR的 连接关系为：第五并联FBAR 117、第五串联FBAR 114、第六并联FBAR 118、第六串联FBAR 115、第七并联FBAR 119、第七串联FBAR 116和第八并联FBAR 120。
[0029] 由于接收带通滤波器122的输入阻抗在发射频段低于50欧姆，将发射带通滤波器 122与接收带通滤波器123并联在天线端口时，发射带通滤波器会对接收带通滤波器形成负 载效应，从而使发射带通滤波器的性能退化。因此，需要引入Jr型移相器124来提升接收带通 滤波器123在发射频段(2500 MHz-2570 MHz)的输入阻抗，移相器的工作频率为发射频带的 中心频率2535 MHz，相移值为90 °。该移相器124包括一个电感器110和第一电容器109、第二 电容器111，第一电容器109和第二电容器111结构完全相同，第一电容器109的电容值与第 二电容器111的相同。通过公式
计算得到电感器110的电感值L为3.1 nH，第一电容器109和第二电容器111的电容值为 1.3 pF。其中：ω为移相器124的工作频率，Θ为了移相器的相移值，传输线特征阻抗为Z〇 50 Ω，L和C分别表示电感器110的电感值与第一电容器109的电容值。
[0030] 图2为本发明中单片集成的体声波双工器截面示意图，包括:发射带通滤波器122 中的串联FBAR 101和并联FBAR 105、发射带通滤波器123中的串联FBAR 114和并联FBAR 117及移相器124中的电感器110与第一电容器109。
[0031]所述发射带通滤波器122中的所有串联FBAR包括:第一底电极层201、压电层202、 第一顶电极层203和第三顶电极层204。
[0032]所述发射通滤波器122中的所有并联FBAR包括:第一底电极层201、压电层202、第 一顶电极层203、第二顶电极层207和第三顶电极层204。
[0033]所述接收通滤波器123中的所有串联FBAR包括:第一底电极层201、压电层202、和 第一顶电极层203。
[0034]所述接收通滤波器123中的所有并联FBAR包括:第一底电极层201、压电层202、第 一顶电极层203和第二顶电极层207。
[0035]根据梯形滤波器的工作原理，并联的FBAR的谐振频率要低于串联FBAR的谐振频 率，第二顶电极层207就是起到这样的作用；由于发射带通滤波器122与接收带通滤波器123 的带宽相同，故发射带通滤波器122的中所有并联FBAR与接收带通滤波器123中所用并联 FBAR均具有第二顶电极。由于发射带通滤波器122的中心频率与接收带通滤波器的中心频 率低50MHz，所以接收带通滤波器123的所有FBAR中都有第三顶电极层204。
[0036] 第一电容器109和第二电容器111均包括第一底电极层201、介电层211、第一顶电 极层203、第二顶电极层207、第三顶电极层204和第四顶电极层210。
[0037]所述FBAR中的第二顶电极层207通过溅射工艺形成在第一顶电极层203之上，第三 顶电极层204通过溅射工艺形成在第二顶电极层203之上，所述电容器的第四顶电极层210 形成在第三顶电极层204之上。
[0038]所述第一底电极201采用Pt材料，压电层202采用A1N材料，第一顶电极层203、第二 顶电极层207和第三顶电极层204均采用A1材料。
[0039]发射带通滤波器122位于第一空腔215之上的支撑层上层212上表面，接收带通滤 波器123位于第二空腔216之上的支撑层上层212上表面，移相器124位于第三空腔217之上 的支撑层上层212上表面。空腔通过从背面刻蚀衬底形成，衬底214的材料为Si。衬底214上 设置有支撑层上层212和支撑层下层213,支撑层上层212的材料为Si 3N4,支撑层下层213的 材料为Si02。支撑层下层213不仅能增加发射带通滤波器122和接收带通滤波器123的机械 强度，还能提升其频率温度稳定性。由于现有的多数FBAR压电薄膜，其内部原子间的相互作 用力一般都表现出负的温度特性，即随着温度升高，原子间的相互作用力减弱，导致压电薄 膜的弹性系数变小。而FBAR的谐振频率又与压电薄膜的弹性系数成正比关系，因此，随着温 度的升高，FBAR的谐振频率减小。为降低这种温度-频率漂移特性的影响，必须对FBAR进行 温度补偿以提高其温度稳定性。由于支撑层下层213Si0 2的杨氏模量随温度的升高而增大， 即其温度系数为正值（约+85/Γ)，因此，在支撑层中的具有正温度系数的Si0 2支撑层下层 213在和负温度系数的A1N压电层202复合时，会减小彼此的温度漂移，达到FBAR温度补偿的 效果，从而提升由其构成的滤波器的频率温度稳定性。
[0040] 体声波带通滤波器的中心频率由FBAR的谐振频率确定，而FBAR的谐振频率又由其 结构中的各层厚度决定。体声波带通滤波器的带外抑制、带入损耗等性能又由各个FBAR的 谐振区面积决定，FBAR谐振区是指FBAR顶电极与底电极的正对区域。
[0041] 通过设计可以得到发射带通滤波器122和接收带通滤波器123中各FBAR结构参数： 支撑层上层212厚度为0.2 μπι，支撑层下层213厚度为0.3ym;FBAR第一底电极201厚度为 0.08μπι;压电层202厚度为Ιμπι;第一顶电极203厚度为0.290μπι，第二顶电极层207厚度为 0.039 μπι，第三顶电极层204厚度为0.079 μπι;发射带通滤波器122中FBAR 101的谐振区面 积为86X86 ym2，FBAR 105的谐振区面积为89X89 ym2，FBAR 102的谐振区面积为87X87 μ m2，FBAR 106的谐振区面积为 125X125ym2，FBAR 103的谐振区面积为80X80 ym2，FBAR 107 的谐振区面积为109X109 ym2，FBAR 104的谐振区面积为106X106 ym2，FBAR 108的谐振区 面积为128X128 μπι2;接收带通滤波器中FBAR 117的谐振区面积89X89 ym2，FBAR 114的谐 振区面积为86X86 ym2，FBAR 118的谐振区面积为125X125 ym2，FBAR 115的谐振区面积为 80X80 ym2，FBAR 119的谐振区面积为109X109 ym2，FBAR 116的谐振区面积为106X106 μ m2, FBAR 120 的谐振区面积为 128 XI28 μπι2。
[0042] 对于移相器124中的电感器110而言，虽然从与FBAR工艺兼容的角度来看，采用磁 控溅射A1的方法来形成电感是比较方便的。但是这样形成的A1金属层厚度最大只能在1 μπι 左右，电感的Q值一般在10以下，构成的移相器插入损耗在5 dB左右，这会给BAW双工器中的 发射信号路径带来严重的损耗。由于采用电镀工艺制备的金属层厚度可以达到~8μπι，而且 铜的电导率较高，电镀铜的工艺较为成熟。因此，采用电镀铜的工艺来制备硅基电感。
[0043] 影响电感Q值的因素主要是电感的欧姆损耗，减小电感金属线的长度，增大电感金 属线的宽度及厚度都可以减小电感的欧姆损耗，从而提升电感的Q值。平面电感具有制备工 艺简单的特点，常见的平面电感有两种结构:栅型和回型。由于回型电感的一端需要通过过 孔引出，增加了工艺的难度，因此移相器124中的电感器110采用平面栅型电感。
[0044] 为了减小电感器110的欧姆损耗，电感器110金属层厚度为电镀工艺所能加工的最 大值8 μπι，金属线宽度设置为50 μπι。电镀铜工艺所能形成的最小金属线间距为10 μπι，从增 加互感的角度来考虑，金属线间距应该选着最小值，但是为了不让金属线宽与间距的比值 过大而增加工艺难度，这里选择金属线间距为20 μπι。将线长调整到850 μπι，匝数为5时，得 到了满足要求的电感器110设计。
[0045] 由于FBAR在串并联谐振频率之间呈感性，而在串并联谐振频率之外呈容性，并且 FBAR在离谐振频率较远处的电学性能和平行板电容器相同。因此，可以通过加厚FBAR顶电 极的方式，使FBAR的谐振频率远离其作为电容器时的工作频率。从工艺约束条件来看，将 FBAR第四顶电极的厚度设置为1.2 μπι时，可以将其设为"BAW"电容器111。并且，较厚的金 属电极层可以减小电容的欧姆损耗，提升其Q值。通过公式计算得到电容器的面积为124 μπι X 124μπι。在ADS momentum软件中建立"BAW"的电磁模型，微调BAW电容的面积为125 μπιΧ 125 μπι时，得到了满足要求的硅基电容器111设计，这里第一电容器109的顶电极从下到上 依次为:第一顶电极203、第二顶电极层207、第三顶电极层204和第四顶电极211。
[0046] 图3为本发明单片集成的体声波双工器主要制造工艺步骤，包括3(a)为初始Si衬 底216;在3(b)中在1050° C氧化炉中进行干湿干氧化，制备厚度为约300 nm的Si02支撑层 215下层结构214; 3(c)采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺在Si02支撑层215下层结构214 上淀积厚度约200 nm的Si3N4支撑层215上层结构213;3(d)采用RIE工艺刻蚀支撑层上层212 和下层213,采用ICP深刻蚀刻蚀衬底正面形成沟槽，沟槽深度为8 ym;3(e)Si衬底214正面 涂胶，正面光刻1#，并显影，采用磁控溅射，在硅片正面溅射Ti/Cu层，厚度约为40nm/150nm， 采用超声辅助进行湿法去胶，在Si衬底214的沟槽中形成电镀种子层，在Si沟槽中电镀铜， 保证阴极电流密度为5-30 mA/cm2,形成电感器llOJCfOSi衬底216正面涂胶，正面光刻2#， 并显影，采用磁控溅射，在硅片正面溅射Ti/Pt层，厚度约为40nm/80nm，采用超声辅助进行 湿法去胶，形成第一底电极201及底电极引线206 Jg)在硅衬底正面反应溅射种子层及A1N 薄膜，总厚度约为1000 nm，正面光刻3#，湿法腐蚀A1N薄膜及种子层薄膜，形成A1N压电层 202及第一电容器109的介电层211 ;3(h)Si衬底214正面磁控溅射厚度约为290 nm的A1，正 面光刻4#，湿法腐蚀A1，形成第一顶电极203及顶电极引线205;3(i)Si衬底216正面磁控溅 射厚度约为39 nm的A1，正面光刻5#，湿法腐蚀A1，形成第二顶电极层207;3(j)Si衬底216正 面磁控溅射厚度约为39 nm的A1，正面光刻6#，湿法腐蚀A1，形成第三顶电极层204;3(k)Si 衬底214正面磁控溅射厚度约为39 nm的A1，正面光刻7#，湿法腐蚀A1，形成第四顶电极210; 3(1)从Si衬底214背面采用RIE工艺刻蚀Si3N4和Si02,采用ICP深刻蚀从Si衬底214背面第 一空腔与第二空腔的位置进行刻蚀，形成深度为hi-hs的两个空腔;3(m)从Si衬底214背面第 一空腔215、第二空腔216和第三空腔217的位置继续刻蚀，形成深度为b的第一空腔215、第 二空腔216和深度为出的第三空腔217。
[0047]图4中所述电感器110形成在光敏聚酰亚胺层218中，首先通过旋涂工艺可以在衬 底上形成8 μπι厚的光敏聚酰亚胺层218,然后光刻并显影形成沟槽，在沟槽中电镀Cu形成电 感器。光敏聚酰亚胺具有低的介电常数，可以减小电感器110的耦合电容，从而减小其衬底 损耗。另外，作为了电感器110的嵌入层，光敏聚酰亚胺层218还起到了光刻胶的作用，这可 以减少制造该单片集成的体声波双工器工艺步骤。
【主权项】
1. 单片集成的体声波双工器，其特征在于:包括发射带通滤波器、接收带通滤波器和移 相器，其中，发射带通滤波器包括至少两个互连的FBAR，接收带通滤波器包括至少两个互连 的FBAR，移相器包括一个电感器和分别连接于电感器两端的第一电容器、第二电容器;所述 FBAR均至少包括底电极和顶电极，所述电容器包括底电极、介电层和顶电极;所述接收带通 滤波器、发射带通滤波器和移相器均在同一衬底上制造而成。2. 根据权利要求1所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述发射带通滤波器 包括至少两个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR，或者包括至少一个串联的FBAR和至少一 个并联的FBAR。3. 根据权利要求2所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述发射带通滤波器 中的串联的FBAR从下而上依次形成有第一底电极层、压电层、第一顶电极层和第三顶电极 层;所述发射带通滤波器中的并联的FBAR从下而上依次形成有第一底电极层、压电层、第一 顶电极层、第二顶电极层和第三顶电极层。4. 根据权利要求2所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述发射带通滤波器 中的串联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电极层、第二底电极层和第一顶电极层，所 述发射带通滤波器中的并联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电极、第二底电极层、第 一顶电极层和第二顶电极层。5. 根据权利要求1所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述接收带通滤波器 包括至少两个串联的FBAR和至少一个并联的FBAR，或者包括至少一个串联的FBAR和至少一 个并联的FBAR。6. 根据权利要求5所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述接收带通滤波器 中的串联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电极层、压电层和第一顶电极层;所述接收 带通滤波器中的并联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电极层、压电层、第一顶电极层 和第二顶电极层。7. 根据权利要求5所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述接收带通滤波器 中的串联的FBAR的串联的FBAR均从下而上依次形成有第一底电极层和第一顶电极层，所述 接收带通滤波器中的并联的FBAR从下而上依次形成有第一底电极层、第一顶电极层和第二 顶电极层。8. 根据权利要求1-7任意一项所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述第一 底电极层厚度均相同，所述压电层的厚度均相同，所述顶电极层的厚度均相同，所述第二顶 电极层的厚度均相同，第三顶电极层的厚度均相同。9. 根据权利要求1任意一项所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述第一电 容器和第二电容器结构相同，均从下而上依次形成有第一底电极层、介电层、第一顶电极 层、第二顶电极层、第三顶电极层和第四顶电极层。10. 根据权利要求9所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述第一电容器和 第二电容器的顶电极的厚度均大于所述体声波双工器中任一 FBAR的顶电极厚度。11. 根据权利要求9或10所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述电容器的 介电层与所述体声波双工器中任一 FBAR的压电层厚度和材料均相同。12. 根据权利要求1所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述发射带通滤波 器和接收带通滤波器中的FBAR之间通过顶电极引线或底电极引线连通;所述发射带通滤波 器、接收带通滤波器与移相器之间，是发射带通滤波器、接收带通滤波器中的FBAR通过顶电 极引线与移相器中的电容器、电感器连通实现，并且所述顶电极引线与第一顶电极层通过 溅射工艺同时形成，底电极引线与第一底电极层通过溅射工艺同时形成。13. 根据权利要求1所述的单片集成的体声波双工器，其特征在于:所述衬底背面有第 一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔的上面对应发射带通滤波器;所述第二空腔的 上面对应接收带通滤波器;所述第三空腔的上面对应移相器;所述第一空腔和第二空腔的 深度相同，第一空腔、第二空腔的深度大于第三空腔的深度。14. 形成单片集成的体声波双工器的制造方法，其特征在于包括以下几个步骤： a) 在衬底上面刻蚀形成沟槽，并在沟槽中电镀形成电感器； b) 在衬底上同时形成发射带通滤波器、接收带通滤波器、移相器中的电容器及相应的 电极引线； c )在衬底背面刻蚀形成第一空腔、第二空腔和第三空腔。15. 根据权利要求14所述的形成单片集成的体声波双工器的制造方法，其特征在于:所 述电感器使用高电导率材料，所述衬底使用高电阻率材料。16. 根据权利要求14所述的形成单片集成的体声波双工器的制造方法，其特征在于:所 述衬底上形成有光敏聚酰亚胺层，在衬底和光敏聚酰亚胺层上刻蚀形成沟槽，电感器形成 沟槽中。
【文档编号】H03H9/05GK105897216SQ201610238587
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】高杨, 蔡洵, 赵坤丽, 黄振华, 尹汐漾, 赵俊武, 韩宾
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所