[发明专利]单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构及制备方法

权利要求书

1.一种单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，包括：硅衬底(106)、功率放大器(101)、体声波滤波器、封装盖帽；其中：

功率放大器(101)设置在硅衬底(106)的上表面；体声波滤波器设置在硅衬底(106)的下表面，包括串联谐振器(211)、并联谐振器(212)；通过硅通孔技术将体声波滤波器的电极引出至硅衬底(106)的上表面，实现功率放大器(101)与体声波滤波器的电气互联；

封装盖帽分别设置在硅衬底(106)的上下两面，通过共晶键合技术对两个封装盖帽分别进行封装，在硅衬底(106)的上下两面均形成空腔，上表面的空腔中容纳功率放大器(101)，下表面的空腔中容纳体声波滤波器，实现器件的集成封装。

2.根据权利要求1所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，功率放大器(101)制程于硅衬底(106)上表面，通过硅穿孔技术在硅衬底(106)上刻蚀通孔引出体声波滤波器电极至硅衬底(106)上表面，硅衬底(106)上表面引出RF接口(102)和电路接口(103)，外部射频信号的输入接口(104)、输出接口(105)，以及滤波器电极接口(207)；实现体声波滤波器与功率放大器(101)的RF接口(102)、电路接口(103)以及外部射频信号的输入接口(104)、输出接口(105)的电气互联。

3.根据权利要求1所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，功率放大器(101)包括高功率晶体管、偏置电压电路、输入匹配电路和输出匹配电路。

4.根据权利要求1所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，封装盖帽包括设置在硅衬底(106)上表面的上硅片(301)和下表面的下硅片(302)，上硅片(301)和下硅片(302)内均设置有空腔，通过共晶键合技术将带有空腔的两组硅片与器件进行封装，形成封装盖帽，上硅片(301)的空腔内容纳功率放大器(101)，下硅片(302)的空腔内容纳体声波滤波器。

5.根据权利要求4所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，封装盖帽通过两次封装实现，第一次封装发生于上表面的功率放大器(101)制程完成后，第二次封装发生于下表面的体声波滤波器制程完成后。

6.根据权利要求1所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，在硅衬底(106)下表面制程串联谐振器(211)、并联谐振器(212)，通过在硅衬底(106)的下表面刻蚀空腔，减薄硅衬底(106)，填充牺牲层(201)，使用化学机械抛光技术实现牺牲层(201)与硅衬底(106)下表面的平行；在牺牲层(201)上依次沉积/图形化底电极(202)、压电薄膜(203)、顶电极(204)和质量负载层(205)，形成串联谐振器(211)和并联谐振器(212)；实现串联谐振器(211)和并联谐振器(212)的底电极相互隔离，顶电极相互连通。

7.根据权利要求6所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，串联谐振器(211)和并联谐振器(212)上设置有释放孔(206)，通过释放孔(206)导入腐蚀剂，用于将牺牲层(201)腐蚀掉，并释放牺牲层(201)，在硅衬底(106)和底电极(202)之间形成空气腔(208)。

8.根据权利要求2所述的单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构，其特征在于，通过硅通孔技术在硅衬底(106)上刻蚀通孔(107)，通过通孔(107)引出体声波滤波器的电极至硅衬底(106)上表面的电极接口(207)，并实现体声波滤波器的电极与功能放大器(101)的RF接口(102)、电路接口(103)以及外部射频信号的输入(104)、输出接口(105)的电气互联。

9.一种单片集成功率放大器和体声波滤波器的芯片结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：在硅衬底之上制程功率放大器，引出RF接口、电路接口；

其中，该功率放大器包括：高功率晶体管、偏置电压电路、输入匹配电路和输出匹配电路；

步骤二：使用共晶键合技术将上硅片封装于衬底之上，形成上封装盖帽，空腔内容纳功率放大器；

步骤三：减薄硅衬底，在其底部刻蚀空腔，填充牺牲层，使用化学机械抛光技术实现牺牲层与硅衬底表面平行，依此沉积/图形化底电极、压电薄膜、顶电极和质量负载层，形成串联谐振器和并联谐振器；实现串联谐振器和并联谐振器的底电极相互隔离，顶电极相互连通；

步骤四：通过释放孔导入腐蚀剂，将牺牲层腐蚀掉，在衬底和底电极之间形成空气腔；

步骤五：通过硅通孔技术在硅衬底上刻蚀通孔引出滤波器电极至衬底上表面，并实现与功率放大器的RF接口、电路接口以及外部射频信号的输入输出接口实现电气互联；

步骤六：使用共晶键合技术将下硅片封装于硅衬底底部，形成下封装盖帽，空腔内容纳滤波器。