CN117459021B - 一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，包括：(1)在支撑衬底上通过沉积制备泄露隔离层；(2)在(1)制备的泄露隔离层上通过物理气相沉积得到电感层，在掩模版上留出TGV电感堆截面环绕沟槽底部窗口，同时对电感金属进行图形化；(3)在(2)制备的电感金属上通过化学气相沉积得到绝缘层，通过光刻得到引线通孔；(4)交替重复步骤(2)和步骤(3)，得到三层堆叠的TGV电感；(5)在(4)制备的TGV电感上方通过化学气相沉积再沉积一层绝缘层；(6)在(5)沉积的绝缘层上通过物理气相沉积沉积两层电容层，在两层电容层之间沉积绝缘层，形成MIM电容；(7)在(6)制备的MIM电容上制备BAW谐振器，通过引线通孔将TGV电感、MIM电容和BAW谐振器连接。
Description
技术领域
本申请涉及第三代半导体技术与射频前端器件领域，尤其涉及一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器及其制备方法。
背景技术
射频前端芯片是半导体产业链中极其重要的战略性器件，是移动手机等智能通信产品的核心组件。据中国产业信息网预测，到5G时代，滤波器的应用量将进一步增加。滤波器已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。高频宽带射频滤波器在军事通信领域也具有重要的战略性地位，可广泛应用于如卫星通讯、相控阵雷达、制导炮弹等军事领域。
根据国际电信联盟(ITU)颁布的国际无线电规则，低频段(0.6－2GHz)的大部分频率资源已经被1－4G技术占据，为了在提高传输速率的同时尽可能减小与已开发频段间的重叠，5G频段被扩展到Sub6G(0.4－6GHz)与毫米波(26.5－300GHz)频段，且不同于4G频段下使用的(1T2R)天线调制技术，5G技术采用的是(MIMO)调制技术，它是在发射端与接收端布置了多个天线扩展通信通路，使通信通路的数量呈现了指数化增长。射频滤波器在5G时代获得了飞速发展，以智能手机为例，4G时代iphone8支持包括1G/2G/3G/4G在内的频段共约20个，每个频段的收发***中至少需要两个滤波器，而iphone12 5G版本新增支持17个Sub6G频段和3个毫米波频段，单部设备中的滤波器个数增长超过40个。
近几年来，体声波谐振器(BAW)因其具有高频、微型化、高性能、低功耗、高功率容量等优点，且BAW滤波器的制造工艺与IC工艺相兼容，可集成，有利于降低器件功耗和缩小器件尺寸，是目前唯一可集成的射频前端滤波器。故BAW滤波器将成为未来5G高频通讯的核心元器件。采用微机械加工技术(MEMS)的BAW滤波器的工作频率范围可以从几百MHz到几十GHz，完全覆盖了无线通讯频段的要求。传统介质滤波器体积过大，SAW滤波器插损相比BAW滤波器大，且无法满足高频(＞3GHz)需求，因此BAW滤波器是3GHz以上高频段的最优解决方案。
目前BAW通常使用AlN薄膜作为谐振器压电层材料，这是由于相较于传统的ZnO、PZT等压电材料，AlN薄膜材料由于具有高电阻率、高热导率、高稳定性及高声波传输速率等优异物理性能。但是较小的压电系数限制了AlN薄膜在高频频段下应变能力的表现。若想解决AlN薄膜材料的这一瓶颈，并同时保留其他优异特性，目前的方法是通过向其掺杂以提升其压电性能。
但是，掺杂技术仍存在关键的缺陷需要攻克。由于Sc掺杂后引起的AlScN晶体内晶格散射增加，额外引入晶格应力，改变AlN的电子性质等因素，导致了声波在AlScN晶体内传播的损耗增加，并最终使得滤波器的品质因数Q下降。这会使得滤波器的带内插损增大，降低频带内通信的信号质量。
而LC滤波器能实现较大的带宽，但是LC滤波器的滚降较差，在如今频谱资源拥挤稀缺的背景下，其应用十分受限。目前提升LC滤波器滚降的方法是增加阶数，利用更多的电容及电感提升信号的筛选能力。但这会导致滤波器体积的成倍增加，并且越多的电容和电感会带来更多的信号损耗，将会降低滤波器的Q值。
发明内容
本申请要解决统BAW难以实现大带宽，LC电路滚降差、信号筛选能力差，高阶LC电路中需要设置多个电容及电感导致的滤波器体积难以减小等问题，提供一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器及其制备方法，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，包括：
(1)在支撑衬底上通过沉积制备泄露隔离层；
(2)在步骤(1)制备的泄露隔离层上通过物理气相沉积得到电感层，在掩模版上留出TGV电感堆截面环绕沟槽底部窗口，同时对电感金属进行图形化；
(3)在步骤(2)制备的电感金属上通过化学气相沉积得到绝缘层，并通过光刻得到引线通孔；
(4)交替重复步骤(2)和步骤(3)，得到三层堆叠的TGV电感；
(5)在步骤(4)制备的TGV电感上方通过化学气相沉积再沉积一层绝缘层，作为电容层和TGV电感中间的隔断；
(6)在步骤(5)沉积的绝缘层上通过物理气相沉积沉积两层电容层，并在两层电容层之间沉积一层绝缘层，形成MIM电容；
(7)在步骤(6)制备的MIM电容上制备BAW谐振器，并通过引线通孔将TGV电感、MIM电容和BAW谐振器连接，获得集成无源器件的体声波单片混合滤波器。
在一种实施方式中，所述BAW谐振器连接包括依次设置的底电极、以及压电层、顶电极和抗氧化层，所述底电极和所述MIM电容之间形成气隙。
在一种实施方式中，所述底电极和所述顶电极的材料为铝、钼、钨、铂、钛、金中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述压电层的材料为单晶态氮化铝、或多晶态氮化铝、或氧化锌、或锆钛酸铅、或BST、或LiNbO3。
在一种实施方式中，所述抗氧化层的材料为氮化铝。
在一种实施方式中，所述支撑衬底的材料为硅、或蓝宝石、或LiGaO2、或金属。
在一种实施方式中，所述泄露隔离层的材料为砷化镓。
在一种实施方式中，所述绝缘层的材料为二氧化硅。
在一种实施方式中，所述引线通孔的材料为金、或铜、或钼。
在一种实施方式中，所述电感层的材料为铜。
在一种实施方式中，所述电容层的材料为铜。
第二方面，本申请实施例提供了一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器，包括：
支撑衬底；
泄露隔离层，所述泄露隔离层设置于所述支撑衬底上；
IPD电感结构，所述IPD电感结构设置于所述泄露隔离层上；
IPD电容结构，所述IPD电容结构设置于所述IPD电感结构上；
BAW谐振器，所述BAW谐振器设置于所述IPD电容结构上；
所述IPD电容结构、所述IPD电容结构和所述BAW谐振器连接通过引线通孔连接。
在一种实施方式中，所述IPD电感结构包括TGV电感、弯折线型电感、方型螺旋电感、圆形螺旋电感、八角形螺旋电感中的一种或多种组合；
当所述IPD电感结构为TGV电感时，所述集成无源器件的体声波单片混合滤波器由上述任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成。
在一种实施方式中，所述IPD电容结构包括MIM电容、交指电容、VLC电容中的一种或多种组合；
当所述IPD电容结构为MIM电容时，所述集成无源器件的体声波单片混合滤波器由上述任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成。
上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：
本申请提供的一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器及其制备方法，利用了BAW与IPD电感及LC电路混合集成技术，创新性地在BAW谐振器的基础上，利用IPD技术将电感及电容与谐振器一体化刻蚀成型实现集成，突破了传统的BAW制备路线，实现了大带宽、高承载功率、高滚降的新型BAW器件制备，解决了传统BAW难以实现大带宽，LC电路滚降差、信号筛选能力差，高阶LC电路中需要设置多个电容及电感导致的滤波器体积难以减小等问题。
本申请为单片集成结构，非基板IPD与BAW滤波器通过焊球连接的结构，非单片IPD与单片BAW滤波器引线连接结构。本申请相比目前生产多采取的在基板上安置绕线电感的做法，使用IPD集成电容及电感，极大减少滤波器体积。同时，单片集成技术规避了键合、焊接等对良率影响较大的工艺，极大简化了生产工艺和制造难度，从而提高器件的稳定性，可以有效地降低生产的复杂度减小滤波器体积，从而减少滤波器制作的成本，而且整个工艺相对简单，易于实现。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1－图30是实施例1中步骤(1)－(7)中的制备样品的结构示意图。
图31是从实施例1中提取出的两个BAW谐振器单独组成滤波器的传输曲线图。
图32是本申请实施例1的通带波纹表现示意图。
图33是本申请实施例1的参数曲线S21示意图。
图34是对比例2的参数曲线S21示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
第一方面，本申请实施例提供了一种集成无源器件(Integrated PassiveDevice，IPD)的体声波(Body Acoustic Wave，BAW)单片混合滤波器的制备方法，包括：
(1)在支撑衬底上通过沉积制备泄露隔离层，提高集总元件IPD电容电感的Q值。
(2)在步骤(1)制备的泄露隔离层上通过物理气相沉积(Physicalvapordeposition，PVD)得到电感层，在掩模版上留出TGV电感堆截面环绕沟槽底部窗口，同时根据需求对电感金属进行图形化。
(3)在步骤(2)制备的电感金属上通过化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)得到绝缘层(二维板状薄膜，不同电感层之间需要沉积绝缘层来保证电感元件之间不会发生互感和耦合效应)，并通过光刻得到引线通孔。
(4)交替重复步骤(2)和步骤(3)，得到三层堆叠的TGV电感(Through GlassVia，TGV)。
(5)在步骤(4)制备的TGV电感上方通过化学气相沉积再沉积一层绝缘层，作为电容层和TGV电感中间的隔断，避免产生强烈的介电耦合效应。
(6)在步骤(5)沉积的绝缘层上通过物理气相沉积沉积两层电容层(二维板状薄膜)，并在两层电容层之间沉积一层绝缘层，形成MIM电容(Metal InsulatorMetal，MIM)。
(7)在步骤(6)制备的MIM电容上制备BAW谐振器，并通过引线通孔将TGV电感、MIM电容和BAW谐振器连接，获得集成无源器件的体声波单片混合滤波器。
在一种实施方式中，BAW谐振器连接包括依次设置的底电极、以及压电层、顶电极和抗氧化层，底电极和MIM电容之间形成气隙。底电极、以及压电层、顶电极形成三明治结构。
抗氧化层的制备是为了保护顶电极免受高温氧化，在高频工况下，持续的信号接入会使得器件整体发热，若电极表面产生氧化会大大影响到滤波器的换能效率。制备抗氧化层的时候可以适当增加厚度余量。在本申请的工艺制备中，抗氧化层要兼具调频层的功能，沉积的压电薄膜的厚度在可允许范围内波动，压电层的厚度直接关系到滤波器的中心频率，可以通过减薄调频层(即抗氧化层)的厚度微调中心频率。
在一种实施方式中，底电极和顶电极的材料为铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、铂(Pt)、钛(Ti)、金(Au)中的一种或多种。
在一种实施方式中，压电层的材料为单晶态氮化铝、或多晶态氮化铝、或氧化锌、或锆钛酸铅、或BST、或LiNbO3。
在一种实施方式中，抗氧化层的材料为氮化铝(AlN)。
在一种实施方式中，支撑衬底的材料为硅、或蓝宝石、或LiGaO2、或金属。
在一种实施方式中，泄露隔离层的材料为砷化镓。
在一种实施方式中，绝缘层的材料为二氧化硅(SiO2)。
在一种实施方式中，引线通孔的材料为金、或铜、或钼。
在一种实施方式中，电感层的材料为铜。
在一种实施方式中，电容层的材料为铜。
应当理解，在具体实施时，还需要设置输入引脚、输出引脚以及接地引脚，材料为铜(Cu)、或金(Au)、或钼(Mo)。
第二方面，本申请实施例提供了一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器，包括：
支撑衬底；
泄露隔离层，泄露隔离层设置于支撑衬底上；
IPD电感结构，IPD电感结构设置于泄露隔离层上；
IPD电容结构，IPD电容结构设置于IPD电感结构上；
BAW谐振器，BAW谐振器设置于IPD电容结构上；
IPD电容结构、IPD电容结构和BAW谐振器连接通过引线通孔连接。
在一种实施方式中，IPD电感结构包括TGV电感、弯折线型电感、方型螺旋电感、圆形螺旋电感、八角形螺旋电感中的一种或多种组合。
IPD可以理解为一种实现“匹配感容电路、支路串联电感、支路并联电感、支路串联电容、支路并联电容、低通滤波器电路、高通滤波器、带通滤波器”的手段。在IPD与BAW这两种技术混合的过程中：1、可以通过IPD实现带通滤波器，使之与BAW带通滤波器级联，两者协同达到，大带宽，高滚降的效果，在利用IPD实现带通滤波器这个过程中，也就是搭建电路的过程，通常不是单一的电路，往往是支路串联电感、支路并联电感、支路串联电容、支路并联电容的组合。2、此处提及匹配感容电路，采用IPD技术实现匹配电路，降低信号进入器件时所造成的反射，从而降低射频信号的失真度。
当IPD电感结构为TGV电感时，集成无源器件的体声波单片混合滤波器由上述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成。此时，TGV电感包括电感层与绝缘层通过形状化后形成的多层层叠结构。
在一种实施方式中，IPD电容结构包括MIM电容、交指电容、VLC电容中的一种或多种组合。
MIM电容、交指电容、VLC电容是IPD电容范畴中的不同呈现形式。实施例中采用的是MIM的电容，而在外延结构的设计中，如果可供设计的空间体积太小，也会选择容值较小但是可以在单层外延层中制备的交指电容。选择何种通常会根据其容值和体积进行选择，往往也会进行组合。
当IPD电容结构为MIM电容时，集成无源器件的体声波单片混合滤波器由上述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成。此时，MIM电容包括电容层、绝缘层、电容层形成的多层夹层结构。
需要说明的是，在具体实施时，IPD电路包括匹配感容电路、支路串联电感、支路并联电感、支路串联电容、支路并联电容、低通滤波器电路、高通滤波器、带通滤波器中的一种或多种组合。
本申请由于需要的电感值都较大，所以采用了TGV电感，这种电感由于可以多层级联获得更高的感值。当然，由于电路里面会使用到大小不一的电感，而小感量电感采用圆形螺旋电感或八角形螺旋电感等平面电感则往往更加节省空间，所以会有本申请提到的任意组合。
以下为当IPD电感结构为TGV电感时、当IPD电容结构为MIM电容时，一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器的结构，包括支撑衬底1、泄露隔离层2、电感层3、绝缘层4、电感层5、绝缘层6、电感层7、绝缘层8、电容层9、绝缘层10、电容层11、牺牲层12、底电极13、压电层14、顶电极15、抗氧化层16、金属导电垫17、接入引脚18、接地引脚19、输出引脚20、IPDTGV电感21、IPD MIM电容22、引线通孔23、气隙24。电感层3、绝缘层4、电感层5、绝缘层6、电感层7共同构成TGV电感21；电容层9、绝缘层10、电容层11共同构成IPD MIM电容22；底电极13、压电层14、顶电极15、抗氧化层16、气隙24共同构成BAW谐振器。IPD TGV电感21、IPD MIM电容22与BAW谐振器通过引线通孔23连接实现一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器的搭建。
更具体地，压电层14为单晶态氮化铝层。
制备支撑衬底1材料为4－8寸高阻硅晶圆。
底电极13和顶电极15材料为钼(Mo)。
泄露隔离层2材料为砷化镓。
引线通孔23材料为金(Au)。
绝缘层材料为二氧化硅(SiO2)。
抗氧化层(调频层)16材料为氮化铝(AlN)。
输入引脚18、输出引脚20以及接地引脚19的材料为金(Au)。
电感层3、5、7材料为铜(Cu)。
电容层9、11材料为铜(Cu)。
实施例1
制备一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器，其具体步骤为：
(1)首先清洗高阻硅晶圆，如图1所示，选择4英寸晶圆大小的石英玻璃(二氧化硅)用丙酮、无水乙醇水洗，然后再用H2SO4：H2O2：H2O(3：1：1)和HF：H2O(1：10)清洗，去除硅表面氧化物和污染颗粒，然后用去离子水清洗10min，最后甩干在HF溶液浓度为1.5％的条件下清洗，放入烘箱烘干备用。
(2)如图2所示，在高阻硅衬底上生长高质量的AsGa(砷化镓)泄露隔离层2，在生长过程中，GaAs低温成核层在390℃下通入AsH3流量4.5×10－3mol/min、TMGa流量1.8×10－ 5mol/min，GaAs高温外延层和更高温度GaAs外延层在600℃/650℃下通入AsH3流量2.7×10－3mol/min、TMGa流量4.1×10－5mol/min。
(3)如图3所示，在步骤2制备的泄露隔离层2上通过低温CVD沉积SiO2，制备电感层3的雏形，硅烷低温氧化沉积温度在400℃左右，在含氧的气氛中硅烷(SiH4)在衬底表面上热分解，并与氧气反应生成SiO2。
(4)如图4－5所示，在步骤3制备的SiO2薄膜上通过CVD沉积Cu薄膜，在制备的SiO2薄膜表面涂增粘剂，旋涂光刻胶，前烘去除水汽，紫外光曝光5s，在显影液中浸泡40－60s得到带有电感形状的样品；然后，将晶圆装入PVD载片腔，腔体背压为5×10－7Torr，在AC功率4kw条件下溅射生长Cu。在开始溅射生长之前，Cu靶被预溅射清洗10分钟。随后，对Cu薄膜进行剥离图形化，电感材料通常采用铜，厚度为100nm；丙酮中浸泡3min，剥离光刻胶上的金属得到图形化的电感层3。
(5)如图7所示，在步骤4制备的电感层3通过低温CVD沉积SiO2，制备隔离层4的雏形，后续需要在此基础上刻蚀通孔。硅烷低温氧化沉积温度在400℃左右，在含氧的气氛中硅烷(SiH4)在衬底表面上热分解，并与氧气反应生成SiO2。
(6)如图8－9所示，在步骤5制备的SiO2薄膜上通过CVD沉积Au薄膜，在制备的SiO2薄膜表面涂增粘剂，旋涂光刻胶，前烘去除水汽，紫外光曝光5s，在显影液中浸泡40－60s得到带有通孔形状的样品；然后，将晶圆装入PVD载片腔，腔体背压为5×10－7Torr，在AC功率5.2kw条件下溅射生长Au。随后，对Au薄膜进行剥离图形化，通孔材料通常采用铜，厚度为150nm；丙酮中浸泡5min，剥离光刻胶上的金属得到图形化的隔离层4。
(7)如图9所示，按照相同的方法与工艺参数，通过更换不同的掩模版重复3遍步骤(3)－(6)，可以得到完整的IPD TGV电感21和IPD MIM电容22。
(8)如图10所示，在步骤7制备的电容层11上通过低温CVD沉积PSG(磷石英玻璃)作牺牲层12，厚度为600nm。
(9)如图11所示，在步骤8制备的牺牲层12上通过刻蚀得到支撑结构的基本形状，其具体过程为：选用了常用的刻蚀设备感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机来进行AlN薄膜的干法刻蚀工艺，设备参数设置如下：ICP线圈功率为1500W、刻蚀腔内温度为10℃、5mTorr腔压以及－400V的衬底偏压。在Cl2、BCl3和Ar的体积流量分别为70、50和30cm3/min的条件下进行干法刻蚀，刻蚀深度贯穿牺牲层12直至底电容层11显露。
(10)如图12所示，在步骤9刻蚀的SiO2牺牲层12沉积支撑结构SiN，沉积厚度为680nm。
(11)如图13－14所示，在步骤10沉积的牺牲层12表面涂增粘剂，旋涂光刻胶，前烘去除水汽，紫外光曝光5s，在显影液中浸泡40－60s得到带有通孔形状的样品；然后，将晶圆装入PVD载片腔，腔体背压为5×10－7Torr，在AC功率5.2kw条件下溅射生长Au。随后，对Au薄膜进行剥离图形化，通孔材料通常采用铜，厚度为150nm；丙酮中浸泡5min，剥离光刻胶上的金属得到图形化的引线通孔23。
(12)如图15－17所示，在步骤11制备的牺牲层12的基础上使用直流真空磁控溅射镀膜机，在光刻后的基片表面溅射沉积一层金属钼作为底电极13，顶电极15与底电极13材料通常采用钼，厚度为100nm；丙酮中浸泡3min，剥离光刻胶上的金属得到图形化的底电极13。
(13)如图18所示，在步骤12制备的带压电堆截面环绕沟槽底部的底电极13的基础上通过磁控溅射制备高质量的AlN压电层14，其具体过程为：调整设备参数与靶材，PVD载片腔中，腔体背压为5×10-7Torr，在AC功率6kw、Ar通入速度10sccm、N2通入速度45sccm条件溅射生长AlN，厚度为200nm。溅射气体为99.9999％的高纯N2和Ar，溅射Al靶材纯度为99.999％，在开始溅射生长之前，Al靶同样被预溅射清洗10分钟。
(14)如图19－21所示，在步骤13完成刻蚀步骤的压电层14表面制备顶电极15，同时通过光刻图形化。在压电层14上通过光刻、磁控溅射、剥离得到顶电极15，其具体过程为：在压电层14表面涂增粘剂，旋涂光刻胶，紫外光曝光5s，显影得到带有顶电极15的样品。然后，使用直流真空磁控溅射镀膜机，在光刻后的基片表面溅射沉积一层金属钼作为顶电极15，顶电极15通常采用钼，厚度为100nm；丙酮中浸泡3min，剥离光刻胶上的金属得到图形化的顶电极15。
(15)如图22所示，在步骤14制备的顶电极15进行深孔刻蚀，打通两个谐振器的顶底电极，方便两个谐振器进行级联。具体过程为：选用了常用的刻蚀设备感应耦合等离子体(ICP)刻蚀机来进行AlN薄膜的干法刻蚀工艺，设备参数设置如下：ICP线圈功率为1500W、刻蚀腔内温度为10℃、5mTorr腔压以及－400V的衬底偏压。在Cl2、BCl3和Ar的体积流量分别为70、50和30cm3/min的条件下进行干法刻蚀，刻蚀深度贯穿AlN压电层14直至底电极13显露。
(16)如图23所示，在步骤15刻蚀出来的深孔表面沉积一层Mo金属，连接两个谐振器的顶底电极，从而使得两个谐振器串联。
(17)如图24所示，在步骤16制备的顶电极15上，通过PVD沉积一层较薄的AlN薄膜作为抗氧化层16，通常为70nm，其作用为保护Mo电极即顶电极15不被氧化，其中20nm为增厚余量，留于后续调频使用。
(18)如图25所示，利用HF与PSG(磷石英玻璃)牺牲层反应，这一步通常称之为释放牺牲层。待之反应完全，原本被PSG(磷石英玻璃)填充的区域将变成一个空腔。
(19)如图26所示，倒置晶圆，使衬底朝上，后续将进行导电通孔的刻蚀。
(20)如图27－29所示，通过ICP刻蚀，贯穿衬底1直至泄露隔离层2显露，在衬底1反面通过光刻剥离得到金属导电垫17的形状，利用PVD沉积厚度为100nm的铜，得到接入引脚18、接地引脚19、输出引脚20。
(21)如图30，将晶圆翻转，得到一种集成IPD的体声波(BAW)单片混合滤波器。
性能分析：
实施例1是一个两BAW谐振器、六IPD电感、两电容的混合滤波器结构，参数曲线S21如图33所示，通过上述步骤得到的一种集成IPD的体声波(BAW)单片混合滤波器在低于通带和高于通带的频率表现出极高的滚降系数，二次滚降后甚至能达到120dB的滚降零点，这得益于BAW谐振器优秀的滚降系数，是IPD电路与BAW集成后的突出优点。
如图32所示，图32是本发明实施例1的通带波纹表现，可以看出，在通带内，最大***损耗小于0.9dB(行业标准当***损耗小于3dB，则所设计的滤波器可用，小于1.2dB为行业领先水平)，可见本申请的***损耗控制处于相当出色的水准。更低的***损耗能保证射频信号在传输中有更高的保真度。
对比例1
实施例1是一个两BAW谐振器、六IPD电感、两电容的混合滤波器结构。对比例1将给出当只存在两个BAW谐振器时，滤波器的性能表现。如图31，图31为从实施例1中提取出的两个BAW谐振器单独组成滤波器的传输曲线，由图可见，单纯的的BAW谐振器构成的射频滤波器具有很高的滚降系数，但通带内有明显凹陷。如果要解决通带凹陷的问题，业内常采用的方法是进行BAW的多级级联，当数量达到4阶左右(大约为7－8个谐振器)，可以拥有满足使用需求的通带表现。但，BAW滤波器无法进行纵向的多个(多于两个谐振器)集成，它通常是在同一片晶圆进行横铺式的引线连接，随着通信频率的高频化，若仍旧采用这种方案，体积势必越来越大，同时伴随着严重的发热和功率容量过载的问题，这将违背射频器件高频化、集成化、小型化的初衷。
对比例2
对比例2给出的是实施例1中把IPD电路(六IPD电感+两电容)抽离出来作为单独部分的信号传输曲线，如图34所示，IPD电路所构成的滤波器具有极佳的通带表现，但显而易见的是IPD滤波器的滚降表现过于缓慢，无法满足高频通信时代愈发拥挤的频段划分。缓慢的滚降无法准确把接收端所需要的频段提取出来，造成波谱混乱。
故本申请将IPD滤波器与BAW滤波器单片集成，本质是为未来滤波器高频宽带化提供一个相对成熟的解决方案。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，包括：
(1)在支撑衬底上通过沉积制备泄露隔离层；
(2)在步骤(1)制备的泄露隔离层上通过物理气相沉积得到电感层，在掩模版上留出TGV电感堆截面环绕沟槽底部窗口，同时对电感金属进行图形化；
(3)在步骤(2)制备的电感金属上通过化学气相沉积得到绝缘层，并通过光刻得到引线通孔；
(4)交替重复步骤(2)和步骤(3)，得到三层堆叠的TGV电感；
(5)在步骤(4)制备的TGV电感上方通过化学气相沉积再沉积一层绝缘层，作为电容层和TGV电感中间的隔断；
(6)在步骤(5)沉积的绝缘层上通过物理气相沉积沉积两层电容层，并在两层电容层之间沉积一层绝缘层，形成MIM电容；
(7)在步骤(6)制备的MIM电容上制备BAW谐振器，并通过引线通孔将TGV电感、MIM电容和BAW谐振器连接，获得集成无源器件的体声波单片混合滤波器。
2.根据权利要求1所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述BAW谐振器连接包括依次设置的底电极、以及压电层、顶电极和抗氧化层，所述底电极和所述MIM电容之间形成气隙。
3.根据权利要求2所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述底电极和所述顶电极的材料为铝、钼、钨、铂、钛、金中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述压电层的材料为单晶态氮化铝、或多晶态氮化铝、或氧化锌、或锆钛酸铅、或BST、或LiNbO3。
5.根据权利要求2所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述抗氧化层的材料为氮化铝。
6.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述支撑衬底的材料为硅、或蓝宝石、或LiGaO2、或金属。
7.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述泄露隔离层的材料为砷化镓。
8.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为二氧化硅。
9.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述引线通孔的材料为金、或铜、或钼。
10.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述电感层的材料为铜。
11.根据权利要求1-5任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法，其特征在于，所述电容层的材料为铜。
12.一种集成无源器件的体声波单片混合滤波器，其特征在于，包括：
支撑衬底；
泄露隔离层，所述泄露隔离层设置于所述支撑衬底上；
IPD电感结构，所述IPD电感结构设置于所述泄露隔离层上；所述IPD电感结构包括TGV电感、弯折线型电感、方型螺旋电感、圆形螺旋电感、八角形螺旋电感中的一种或多种组合；当所述IPD电感结构为TGV电感时，所述集成无源器件的体声波单片混合滤波器由权利要求1－11任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成；
IPD电容结构，所述IPD电容结构设置于所述IPD电感结构上；
BAW谐振器，所述BAW谐振器设置于所述IPD电容结构上；
所述IPD电容结构、所述IPD电容结构和所述BAW谐振器连接通过引线通孔连接。
13.根据权利要求12所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器，其特征在于，所述IPD电容结构包括MIM电容、交指电容、VLC电容中的一种或多种组合；
当所述IPD电容结构为MIM电容时，所述集成无源器件的体声波单片混合滤波器由权利要求1－11任一项所述的集成无源器件的体声波单片混合滤波器的制备方法制备而成。
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