滤波装置及滤波装置的形成方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种滤波装置及滤波装置的形成方法。


背景技术：

2.无线通信设备的射频（radio frequency，简称rf）前端芯片包括功率放大器、天线开关、射频滤波器、多工器和低噪声放大器等。其中，射频滤波器包括压电声表面波（surface acoustic wave，简称saw）滤波器、压电体声波（bulk acoustic wave，简称baw）滤波器、微机电系统（micro-electro-mechanical system，简称mems）滤波器、集成无源装置（integrated passive devices，简称ipd）滤波器等。
3.当无线通信技术逐步演进，随着5g时代的到来，所使用的频段越来越多，而射频前端模块在无线通信设备中所占有的尺寸并没有增加，这对无线通信设备中射频前端芯片的尺寸要求变得更高。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是提供一种滤波装置及滤波装置的形成方法，以改善滤波器在射频前端模组中的集成度。
5.为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种滤波装置，包括：第一滤波器，所述第一滤波器包括：第一衬底，所述第一衬底包括相对的第一侧和第二侧；以及位于所述第一侧的若干第一器件；与所述第一滤波器相接合的第二滤波器，所述第二滤波器包括：第二衬底，所述第二衬底包括相对的第三侧和第四侧；以及位于所述第三侧的若干第二器件，所述第三侧朝向所述第一侧。
6.可选的，所述第一衬底包括第一功能区和第一连接区，所述第一器件位于所述第一功能区；所述第二衬底包括第二功能区和第二连接区，所述第二器件位于所述第二功能区。
7.可选的，还包括：位于所述第一连接区的若干第一连接部，位于所述第一侧，所述第一连接部与所述第一器件电连接。
8.可选的，还包括：位于所述第二连接区的若干第三连接部和若干第二连接部，位于所述第三侧，所述第三连接部与所述第二器件电连接。
9.可选的，所述第二衬底第三侧表面还具有若干第三连接部和第二连接部，位于所述第三侧，所述第三连接部与若干所述第二叉指换能器电连接。
10.可选的，所述第一连接部与所述第二连接部之间电连接。
11.可选的，还包括：位于所述第二连接区内的若干第四连接部和第五连接部，所述第四连接部和所述第五连接部贯穿所述第二衬底，所述第四连接部与所述第二连接部电连接，所述第五连接部与所述第三连接部电连接；所述第一器件通过所述第一连接部、所述电连接层、所述第二连接部和所述第四连接部与外部电路电连接，所述第二器件通过所述第三连接部和所述第五连接部与外部电路电连接。
12.可选的，所述第一滤波器包括声表面波滤波器或体声波滤波器，所述第二滤波器包括声表面波滤波器或体声波滤波器；其中，所述声表面波滤波器包括若干声表面波谐振器，或者双模声表面波滤波器，或者声表面波谐振器和双模声表面波滤波器的组合；其中，所述体声波滤波器包括若干体声波谐振器，所述体声波谐振器包括薄膜体声波谐振器、固态装配型谐振器或xbar谐振器。
13.可选的，所述第一滤波器包括声表面波滤波器时，所述第一衬底的材料包括压电材料；所述第二滤波器包括声表面波滤波器时，所述第二衬底的材料包括压电材料。
14.可选的，所述第一滤波器包括声表面波滤波器时，所述第一器件包括：第一叉指换能器，以及位于所述第一叉指换能器两侧的第一反射栅；所述第二滤波器包括声表面波滤波器时，所述第二器件包括：第二叉指换能器，以及位于所述第二叉指换能器两侧的第二反射栅。
15.可选的，所述第一滤波器包括体声波滤波器时，所述第一滤波器还包括若干第一空腔，位于所述第一侧，嵌入所述第一衬底，对应若干所述第一器件，或者所述第一滤波器还包括第一布拉格反射结构，位于所述第一侧，所述第一布拉格反射结构位于所述第一衬底与所述第一器件之间；所述第二滤波器包括体声波滤波器时，所述第二滤波器还包括若干第二空腔，位于所述第三侧，嵌入所述第二衬底，对应若干所述第二器件，或者所述第二滤波器还包括第二布拉格反射结构，位于所述第三侧，所述第二布拉格反射结构位于所述第二衬底与所述第二器件之间。
16.可选的，所述第一器件包括：第一电极层、位于所述第一电极层上的第一压电层以及位于所述第一压电层上的第二电极层；或者，所述第一器件包括：第二压电层以及位于第二压电层一侧的第三叉指换能器，所述第三叉指换能器与所述第一空腔位于所述第二压电层的两侧或所述第三叉指换能器位于所述第一空腔内。
17.可选的，所述第二滤波器包括体声波滤波器时，所述第二器件包括：第三电极层、位于所述第三电极层上的第三压电层以及位于所述第三压电层上的第四电极层；或者，所述第二器件包括：第四压电层以及位于所述第四压电层一侧的第四叉指换能器，所述第四叉指换能器与所述第二空腔位于所述第三压电层的两侧或所述第四叉指换能器位于所述第二空腔内。
18.相应地，本发明技术方案还提供一种滤波装置的形成方法，包括：提供第一衬底，所述第一衬底包括相对的第一侧和第二侧；在所述第一衬底第一侧形成若干第一器件，形成第一滤波器；提供第二衬底，所述第二衬底包括相对的第三侧和第四侧；在所述第二衬底第三侧形成若干第二器件，形成第二滤波器；接合所述第一滤波器与所述第二滤波器，所述第一侧朝向所述第三侧。
19.可选的，所述第一衬底包括第一功能区和第一连接区，所述第一器件位于第一功能区；所述第二衬底包括第二功能区和第二连接区，所述第二器件位于第二功能区。
20.可选的，还包括：在所述第一连接区形成若干第一连接部，位于所述第一侧，所述第一连接部与所述第一器件电连接；在所述第二连接区形成若干第三连接部和若干第二连接部，位于所述第三侧，所述第三连接部与所述第二器件电连接；形成若干第四连接部和若干第五连接部，所述第四连接部和所述第五连接部贯穿所述第二衬底，所述第四连接部与所述第二连接部电连接，所述第五连接部与所述第三连接部电连接。
21.可选的，接合所述第一滤波器与所述第二滤波器包括：接合所述第一连接部与所述第二连接部。
22.可选的，所述第一滤波器包括声表面波滤波器或体声波滤波器，所述第二滤波器包括声表面波滤波器或体声波滤波器；其中，所述声表面波滤波器包括若干声表面波谐振器，或者双模声表面波滤波器，或者声表面波谐振器和双模声表面波滤波器的组合；其中，所述体声波滤波器包括若干体声波谐振器，所述体声波谐振器包括薄膜体声波谐振器、固态装配型谐振器或xbar谐振器。
23.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明的技术方案，通过上下叠层结构将两个滤波器接合形成滤波装置，充分利用纵向空间，能大幅度减小滤波装置水平方向上的尺寸，增加射频前端模组的集成度。
附图说明
24.图1和图2、图4至图10是本发明实施例中滤波装置的形成过程的结构示意图；图3是本发明另一实施例中滤波装置的形成过程的结构示意图。
具体实施方式
25.如背景技术所述，现有技术中对无线通信设备中射频前端芯片的尺寸要求变得更高。
26.例如，声表面波的集成滤波装置通常包括第一频段滤波器和第二频段滤波器，所述第一频段滤波器和所述第二频段滤波器通常制作在一个晶片上，并且所述第一频段滤波器和所述第二频段滤波器沿平行于晶片表面的方向排列，这就使得所述声表面波的集成滤波装置占用了所述晶片较大的水平空间，使得所述声表面波的集成滤波装置在射频前端模组中占用的尺寸较大。
27.为了解决上述问题，本发明技术方案提供一种滤波装置及滤波装置的形成方法，通过上下叠层结构将两个滤波器接合形成滤波装置，充分利用纵向空间，能大幅度减小滤波装置水平方向上的尺寸，增加射频前端模组的集成度。
28.为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
29.图1和图2、图4至图10是本发明实施例中滤波装置的形成过程的结构示意图。
30.请参考图1和图2，图2为图1中功能区的俯视图，提供第一衬底100，所述第一衬底100包括相对的第一侧和第二侧，所述第一衬底100包括第一功能区a1和第一连接区b1。
31.请继续参考图1和图2，在所述第一衬底100上形成若干第一器件，位于所述第一侧，所述第一器件位于第一功能区a1，形成第一滤波器。在本实施例中，所述第一滤波器包括：所述第一衬底100，以及位于所述第一侧的若干所述第一器件。
32.本实施例中，所述第一滤波器包括声表面波（surface acoustic wave，简称saw）滤波器；其中，所述声表面波滤波器包括若干个声表面波谐振器，或者双模声表面波（double mode saw，简称dms）滤波器，或者声表面波谐振器和双模声表面波滤波器的组合。
33.在本实施例中，所述第一滤波器包括声表面波滤波器时，所述第一器件包括：第一叉指换能器101，以及位于所述第一叉指换能器101两侧的第一反射栅110。
34.在本实施例中，第一滤波器包括声表面波滤波器时，所述第一衬底100的材料包括压电材料，所述压电材料包括：钽酸锂(litao3，简称lt)、铌酸锂(linbo3，简称ln)、石英、氧化锌（zno）或氮化铝（aln）等。
35.图2示意为本实施例中的所述第一叉指换能器101和位于所述第一叉指换能器101两侧的所述第一反射栅110，图2所示器件为声表面波谐振器。
36.图3是本发明另一实施例中滤波装置的形成过程的结构示意图。
37.请参考图3，图3为图1中功能区的俯视图，另一个实施例中，若干所述第一器件包括：三个所述第一叉指换能器101和位于三个所述第一叉指换能器101两侧的第一反射栅110，图3所示滤波器为双模声表面波(double mode saw，简称dms)滤波器。
38.所述第一叉指换能器101的材料包括金属；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钛、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合。
39.请继续参考图1，在所述第一连接区b1第一侧上形成若干第一连接部102，所述第一连接部102与所述第一叉指换能器101电连接。
40.所述第一连接部102的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
41.请参考图4，在所述第一连接部102上形成电连接层103。
42.所述电连接层103的材料包括锡铅合金焊锡、加锑焊锡、加镉焊锡、加银焊锡、加铜焊锡、铜、银、镍、钯和金中的一种或多种的组合。
43.在其他实施例中，所述第一滤波器包括体声波（bulk acoustic wave，简称baw）滤波器，其中，所述体声波滤波器包括若干体声波谐振器，所述体声波谐振器包括薄膜体声波谐振器（film bulk acoustic wave resonator，fbar）、固态装配型谐振器(solidly mounted resonator，smr)或横向激励体声波谐振器（laterally-excited bulk acoustic wave resonator，简称xbar）。
44.所述第一滤波器包括体声波滤波器时，所述第一滤波器还包括若干第一空腔，位于所述第一侧，嵌入所述第一衬底，对应若干所述第一器件，或者所述第一滤波器还包括第一布拉格反射结构，位于所述第一侧，所述第一布拉格反射结构位于所述第一衬底与所述第一器件之间。
45.所述第一器件包括：第一电极层、位于所述第一电极层上的第一压电层以及位于所述第一压电层上的第二电极层；或者，所述第一器件包括：第二压电层以及位于第二压电层一侧的第三叉指换能器，所述第三叉指换能器与所述第一空腔位于所述第二压电层的两侧或所述第三叉指换能器位于所述第一空腔内。
46.请参考图5，提供第二衬底200，所述第二衬底200包括相对的第三侧和第四侧，所述第二衬底200包括第二功能区a2和第二连接区b2。
47.在本实施例中，所述第二衬底200的材料包括：硅、碳化硅、玻璃等。
48.请继续参考图5，在所述第二衬底200上形成若干第二器件，位于第三侧，所述第二器件位于第二功能区a2，形成第二滤波器。
49.在本实施例中，所述第二滤波器包括：所述第二衬底200，以及位于第三侧的若干所述第二器件。
50.本实施例中，所述第二滤波器包括体声波滤波器，其中，所述体声波滤波器包括若干个体声波谐振器，所述体声波谐振器包括薄膜体声波谐振器、固态装配型谐振器或xbar谐振器。
51.所述第二滤波器包括体声波滤波器时，请参考图5，在一实施例中，所述第二器件包括：位于所述第二功能区a2上的第四压电层211以及位于所述第四压电层211上的第四叉指换能器201，所述第四压电层211和所述第四叉指换能器201位于所述第三侧。
52.在本实施例中，所述第二滤波器还包括若干第二空腔210，嵌入所述第二衬底200，所述第二空腔210的开口位于所述第三侧，所述第二器件对应所述第二空腔210，所述第四叉指换能器201与所述第二空腔210分别位于所述第四压电层211两侧，所述第四叉指换能器201位于所述第二空腔210上方。
53.请参考图8，在一实施例中，所述第二器件包括：位于所述第二功能区a2上的第四压电层311以及位于所述第四压电层311与所述第二衬底200之间的第四叉指换能器301，所述第四压电层311和所述第四叉指换能器301位于所述第三侧。
54.在本实施例中，所述第二滤波器还包括若干第二空腔310，嵌入所述第二衬底200，所述第二空腔310的开口位于所述第三侧，所述第四叉指换能器301位于所述第二空腔310内，所述第四叉指换能器301与所述第二空腔310位于所述第四压电层311的同一侧。
55.请参考图9，在一实施例中，所述第二器件包括：位于第二功能区a2上的第三电极层411、位于所述第三电极层411上的第三压电层412以及位于所述第三压电层412上的第四电极层413，所述第三电极层411、所述第三压电层412及所述第四电极层413位于所述第三侧。
56.在本实施例中，所述第二滤波器还包括若干第二空腔410，嵌入所述第二衬底200，所述第二空腔410的开口位于所述第三侧，所述第二器件对应所述第二空腔410，例如，所述第三电极层411位于所述第二空腔410上方或者至少部分所述第三电极层411位于所述第二空腔410内。
57.请参考图10，在一实施例中，所述第二滤波器还包括位于所述第二衬底200上的布拉格反射结构510，位于所述第三侧；所述第二器件包括：位于所述布拉格反射结构510上的第三电极层511、位于所述第三电极层511上的第三压电层512以及位于所述第三压电层512上的第四电极层513，所述第三电极层511、所述第三压电层512及所述第四电极层513位于所述第三侧。
58.在其他实施例中，所述第二滤波器包括声表面波滤波器；其中，所述声表面波滤波器包括若干个声表面波谐振器。
59.在其他实施例中，所述第二滤波器包括声表面波滤波器时，所述第二器件包括：第二叉指换能器，以及位于所述第二叉指换能器两侧的第二反射栅。所述声表面波滤波器的结构可参考图1至图2的内容。
60.请继续参考图5，在所述第二连接区b2第三侧上形成若干第三连接部203和若干第二连接部202，所述第三连接部203与所述第四叉指换能器201电连接。
61.所述第二连接部202和所述第三连接部203的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
62.请参考图6，在所述第二连接区b2内形成若干第四连接部204和若干第五连接部205，所述第四连接部204和所述第五连接部205贯穿所述第二衬底200，所述第四连接部204与所述第二连接部202电连接，所述第五连接部205与所述第三连接部203电连接。
63.所述第四连接部204和所述第五连接部205的材料包括金属或金属氮化物；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钛、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合。
64.请继续参考图6，在所述第二衬底200第四侧表面暴露出的所述第四连接部204上形成第六连接部207，在所述第二衬底200第四侧表面暴露出的所述第五连接部205上形成第七连接部206。
65.所述第六连接部207和所述第七连接部206的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
66.在其他实施例中，在所述第二连接区内形成其他连接部，以与外部电路电连接。
67.请参考图7，接合所述第一滤波器与所述第二滤波器，所述第一侧朝向所述第三侧，使所述第一滤波器和第二滤波器以上下叠层的方式接合在一起。
68.所述第一连接部102与所述第二连接部202通过电连接层103电连接。
69.至此，接合后的所述第一滤波器和第二滤波器，所述第一器件通过所述第一连接部102、所述电连接层103、所述第二连接部202、所述第四连接部204和所述第六连接部207与外部电路电连接，所述第二器件通过所述第三连接部203、所述第五连接部205和所述第七连接部206与外部电路电连接。
70.将所述第一滤波器和第二滤波器接合在一起，通过上下叠层结构将两个滤波器连接形成滤波装置，充分利用纵向空间，能大幅度减小滤波装置水平方向上的尺寸，增加射频前端模组的集成度。
71.在其他实施例中，不在所述第一连接部上形成电连接层，在所述第二连接部上形成电连接层。
72.在本实施例中，所述第一滤波器的第一频段和所述第二滤波器的第二频段可以为不同的频段。在其他实施例中，所述第一滤波器的第一频段和所述第二滤波器的第二频段可以为相同的频段。
73.在本实施例中，所述第一滤波器为接收端滤波器，所述第二滤波器为发射端滤波器。
74.相应地，本发明实施例还提供一种滤波装置，请继续参考图5，包括：第一滤波器，所述第一滤波器包括：第一衬底100，所述第一衬底100包括相对的第一侧和第二侧，以及位于所述第一侧表面的若干第一器件；与所述第一滤波器相接合的第二滤波器，第二滤波器包括：第二衬底200，所述第二衬底200包括相对的第三侧和第四侧，以及位于所述第二衬底200第三侧表面的若干第二器件，所述第三侧朝向所述第一侧。
75.在本实施例中，所述第一衬底100包括第一功能区a1和第一连接区b1，所述第一器件位于第一功能区a1表面；所述第二衬底200包括第二功能区a2和第二连接区b2，所述第二器件位于第二功能区a2表面。
76.在本实施例中，所述第一滤波器还包括：位于所述第一衬底100第一侧表面的若干第一连接部102，所述第一连接部102与所述第一器件电连接。
77.在本实施例中，所述第二滤波器还包括：位于所述第二衬底200第三侧表面的若干第三连接部203和若干第二连接部202，所述第三连接部203与所述第二器件电连接。
78.在本实施例中，所述第一连接部102与所述第二连接部202之间电连接。
79.在本实施例中，所述滤波装置还包括：位于所述第一连接部102与所述第二连接部202之间的电连接层103，所述第一连接部102与所述第二连接部202通过所述电连接层103电连接。
80.在本实施例中，所述第二滤波器还包括：位于所述第二连接区b2内的若干第四连接部204和若干第五连接部205，所述第四连接部204和所述第五连接部205贯穿所述第二衬底200，所述第四连接部204与所述第二连接部202电连接，所述第五连接部205与所述第三连接部203电连接；所述第一器件通过所述第一连接部102、所述电连接层103、所述第二连接部202和所述第四连接部204与外部电路电连接，所述第二器件通过所述第三连接部203和所述第五连接部205与外部电路电连接。
81.在本实施例中，所述电连接层103的材料包括锡铅合金焊锡、加锑焊锡、加镉焊锡、加银焊锡、加铜焊锡、镍、钯和金中的一种或多种的组合。
82.在本实施例中，所述第一滤波器包括声表面波滤波器，所述声表面波滤波器包括若干声表面波谐振器，或者双模声表面波滤波器，或者声表面波谐振器和任意数量的双模声表面波滤波器的组合；所述第二滤波器包括声表面波滤波器或体声波滤波器，所述体声波滤波器包括若干个体声波谐振器，所述体声波谐振器包括薄膜体声波谐振器或固态装配型谐振器或xbar。
83.在其他实施例中，所述第一滤波器包括体声波滤波器，所述第二滤波器包括声表面波滤波器。
84.在本实施例中，所述第一连接部102的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
85.在本实施例中，所述第二连接部202的材料包括金属或金属氮化物；所述第三连接部203的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
86.在本实施例中，所述第四连接部204和所述第五连接部205的材料包括金属或金属氮化物；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钛、钨、钴、镍和钽中的一种或多种的组合；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合。
87.在本实施例中，所述第二滤波器还包括：位于所述第二衬底200第四侧表面的若干第六连接部207，所述第六连接部207与所述第四连接部204电连接；位于所述第二衬底200第四侧表面的若干第七连接部206，所述第七连接部206与所述第五连接部205电连接。
88.在本实施例中，所述第六连接部207的材料包括金属或金属氮化物；所述第七连接部206的材料包括金属或金属氮化物；所述金属氮化物包括氮化钽和氮化钛中的一种或多种的组合；所述金属包括：铜、铝、镁、钼、金、铂、钨、钴、镍和钛中的一种或多种的组合。
89.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本
发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。