技术领域
[0001] 本
发明涉及射频(RF)
信号滤波器，更具体地，涉及
体声波(BAW)滤波器以及制造该体声波滤波器的方法。
背景技术
[0002] 可以去除不需要的
频率范围内的信号的BAW滤波器通常用于各种无线频率通信设备中，例如
移动电话。随着各种功能被添加到移动设备的同
时移动设备的尺寸和重量被减小，现代移动设备需要具有减小形状的因数和增强品质的因数的BAW滤波器。因此，在过去的十年中，体声波(BAW)滤波器技术一直在迅速发展，以满足通信设备的需求。
[0003] 通常，BAW滤波器具有在
硅、砷化镓或玻璃
基板上制造的BAW
谐振器。在操作期间，BAW谐振器可能产生需要通过基板排放到BAW滤波器外部的
热能。如果热能未被适当地排放，则其可能会影响BAW滤波器的谐振频率、整体性能和耐用性。传统基板的热特性可能不适合从BAW谐振器中有效地去除热能，使得BAW滤波器可能无法用于产生大量热能的设备中。
[0004] 图10A和图10B示出了形成传统BAW滤波器1000的过程。如图所示，压电层1004沉积在硅晶片1002上，并且第一金属层1006沉积在压电层1004上。由于硅具有相对低的声
波速度，所以需要去除压电层1004的操作区域下方的硅晶片的一部分1010，使得压电层1004与第一金属层1006和第二金属层1008直接
接触(即，BAW滤波器具有独立式配置)。该过程增加了
制造过程。而且，传统的制造过程使用溅射技术在硅晶片1002上沉积压电层1004。然而，当使用溅射技术时，如果压电层1004的厚度小于100埃，则很难控制压电层1004的厚度和均匀性。
[0005] 这样，需要一种BAW滤波器，该BAW滤波器具有一种以有效方式从BAW滤波器中释放热能的机构，同时在不损害压电层
质量的情况下降低了BAW滤波器的制造成本。
发明内容
[0006] 在
实施例中，一种体声波(BAW)滤波器包括：金刚石基板；
钝化层，所述
钝化层形成在所述金刚石基板上；第一金属层，所述第一金属层形成在所述钝化层上；压电层，所述压电层形成在所述第一金属层上；第二金属层，所述第二金属层形成在压电层上；以及金属焊盘，所述金属焊盘形成在所述第一金属层上。所述金属焊盘、所述第一金属层、所述压电层和所述第二金属层形成
电路径，该电路径允许预设
频率范围内的
电信号通过。
[0007] 在实施例中，一种制造体声波滤波器的方法包括：形成压电层；在所述压电层的第一表面上形成第一金属层；在所述第一金属层上形成第一钝化层；在所述第一钝化层上形成金刚石基板；在所述压电层的第二表面上形成第二金属层；去除所述压电层的一部分以暴露所述第一金属层的一部分；以及在所述第一金属层的暴露部分上形成金属焊盘。
附图说明
[0008] 将参考本发明的实施例，其示例可以在附图中示出。这些附图是说明性的，而非限制性的。尽管在这些实施例的上下文中一般地描述了本发明，但是应当理解，其并不旨在将本发明的范围限制为这些特定实施例。
[0009] 图1至图7示出了根据本公开的实施例的用于形成BAW滤波器的示例性过程。
[0010] 图8是根据本公开的实施例的图7中的BAW滤波器的俯视图。
[0011] 图9示出了根据本公开的实施例的用于制造BAW滤波器的示例性过程的
流程图。
[0012] 图10A和图10B示出了用于形成传统BAW滤波器的过程。
具体实施方式
[0013] 在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实践本公开。此外，本领域的技术人员将认识到，下面描述的本公开的实施例可以以多种方式来实现，例如过程、装置、系统、设备或有形计算机可读介质上的方法。
[0014] 在图中示出的组件或
节点是本公开的示例性实施例的说明，并且旨在避免模糊本公开。也应当理解的是，在整个讨论中，组件可以被描述为可以具有子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员将认识到，各种组件或其一部分可以被划分为单独的组件或可以集成在一起，包括集成在单个系统或组件中。应当注意，本文讨论的功能或操作可以被实现为组件。组件可以以
软件、
硬件或其组合来实现。
[0015] 此外，本领域技术人员将认识到：(1)可以可选地执行某些步骤；(2)步骤可以不限于本文阐述的特定顺序；(3)某些步骤可以以不同的顺序执行，包括同时执行。
[0016] 在图中示出的元件/组件是本公开的示例性实施例的说明，并且意在避免使本公开模糊。
说明书中对“一个实施例”、“优选实施例”、“实施例”或“多个实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本公开的至少一个实施例中，并且可以被包括在一个以上的实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在多个实施例中”不一定全都指代相同的一个实施例或多个实施例。术语“包括”、“包含”应被理解为开放术语，并且以下的任何列表都是示例，并不指限于所列出的项目。本文使用的任何标题仅用于组织目的，并且不应用于限制说明书或
权利要求书的范围。此外，在说明书中各个地方使用某些术语是为了说明，而不应解释为限制性的。
[0017] 图1至图7示出了根据本公开的实施例的用于形成BAW滤波器的示例性过程。如图1所示，层的堆叠100可以包括：顺序堆叠在基板102上的压电层104、钝化层106和伪晶片108。
[0018] 在实施例中，基板102可以是诸如硅基板的
半导体基板。但是，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，基板102可以由其他合适的材料形成，只要压电层104可以形成在基板102上。
[0019] 在实施例中，压电层104可以由具有
压电效应的材料形成。在实施例中，压电层104可以由GaN、AlN和ZnO中的一个或更多个形成，并通过金属有机
化学气相沉积(MOCVD)方法沉积。应当清楚的是，根据基板102和压电层104的材料，可以使用其他合适的沉积技术来形成压电层104。
[0020] 注意，MOCVD技术是一种
外延生长技术，因此，MOCVD技术可以比传统溅射技术更好地控制压电层104的均匀性和厚度。压电层104的厚度可以影响BAW滤波器的谐振频率特性。因此，通过MOCVD技术形成的压电层104可以增强BAW滤波器的整体性能。在实施例中，压电层104的厚度可以是10nm或更小。
[0021] 在实施例中，钝化层106可以保护压电层104免受在BAW滤波器制造过程中可能发生的热和机械损伤。而且，如果将伪晶片108直接附着到压电层104，则压电层104与伪晶片108之间的
热膨胀系数(CTE)的不匹配会在压电层104上产生应
力，从而对压电层104的性能产生负面影响。在实施例中，可以选择钝化层106的材料和厚度以减轻由于CTE不匹配引起的
应力。在实施例中，钝化层104可以由
多晶硅或氮化硅形成。
[0022] 在实施例中，伪晶片108可以向耦合到其上的其他层提供机械
支撑。在实施例中，伪晶片108可以由硅形成并且通过在加热室内被加热而固定到钝化层106。注意，可以使用其他合适的方法将伪晶片108固定到钝化层106。例如，可以使用
粘合剂材料将伪晶片108固定到钝化层106。
[0023] 如图2所示，可以从层的堆叠100中去除基板102以暴露压电层104的底表面。然后，如图3所示，可以翻转层的堆叠，从而可以在压电层104上形成多个层。在实施例中，层的堆叠109可以包括：第一金属层110、钝化层111、籽晶层112和金刚石层114，这四个层顺序地形成在压电层104的暴露表面上。
[0024] 在实施例中，第一金属层110可以由诸如Au、Ag、Ni、Ti、Al或其任何组合的导电金属形成。注意，可以使用各种制造方法来形成第一金属层110。在实施例中，可以对第一金属层进行
退火以减小第一金属层110与压电层104之间的接触
电阻。
[0025] 在实施例中，钝化层111可以形成在第一金属层110上，其中钝化层111可以由诸如氮化硅的介电材料形成。在实施例中，为了形成籽晶层112，可以将包括层104、106、108、110和111的层的堆叠浸没在金刚石纳米颗粒(金刚石籽晶颗粒)的
水性悬浮液中，使得钝化层111的顶表面可以与水性悬浮液直接接触。金刚石颗粒可以被
吸附到钝化层111的表面上，以形成籽晶层112。根据在悬浮液中的暴露时间和金刚石颗粒的浓度，可以确定籽晶层112中的颗粒的
密度。由于与第一金属层110相比，金刚石颗粒可以更好地粘附至钝化层111，因此钝化层111可以提高籽晶层112的颗粒数密度。
[0026] 在实施例中，钝化层111可以在形成籽晶层112和金刚石层114的过程中保护第一金属层110和压电层111免受热损伤。另外，钝化层111可以使第一金属层110与压电层111电绝缘。
[0027] 在实施例中，即使可以使用其他合适的技术，金刚石层114可以还通过化学气相沉积(CVD)技术形成。在实施例中，籽晶层112中的金刚石籽晶颗粒可以作为用于金刚石层114的生长的籽晶。在实施例中，金刚石层114可以由单晶结构或多晶结构形成，并向层的堆叠109中的其他层提供机械支撑。因此，术语“金刚石层”和“金刚石基板”可互换使用。
[0028] 如图4所示，可以从层的堆叠109中去除伪晶片108和钝化层106，从而暴露压电层104的底表面。在实施例中，可以使用
研磨和/或蚀刻方法来去除这两层。然后，如图5所示，可以在压电层104上形成第二金属层116。
[0029] 在实施例中，第二金属层116可以由诸如Au、Ag、Ni、Al或Ti的导电金属形成。注意，可以通过任何合适的晶片制造工艺来制造第二金属层116。例如，可以在压电层104上沉积金属层，并且可以使用
光刻技术来
图案化金属层。然后，可以对图案化的金属层进行退火以形成第二金属层116。该退火工艺可以减小第二金属层与压电层之间的接触电阻。
[0030] 在实施例中，可以去除压电层104的一部分以形成图案化的压电层104'并暴露第一金属层110的一部分。图案化的压电层104'的形状和尺寸可以确定通过BAW滤波器的信号的频率范围。在实施例中，可以使用任何合适的晶片制造技术(诸如光刻技术)来对压电层进行图案化。
[0031] 在实施例中，金属焊盘120可以形成在第一金属层110的暴露部分上，如图7所示。在实施例中，可以使用任何合适的晶片制造技术(诸如光刻技术)来形成金属焊盘120。图8示出了根据本公开的实施例的BAW滤波器130的俯视图。
[0032] 在实施例中，BAW滤波器130可以用作允许特定频率范围内的信号通过并辨别其他频率下的信号的滤波器。在实施例中，金属焊盘120可以耦合到一根
导线150的一端，第二金属层116可以耦合到另一根导线152的一端。可以包括各种频率的电信号的
输入信号162可以通过导线152发送，并被输入到BAW滤波器130。BAW滤波器130可以通过特定频率范围内的一些输入电信号，并通过导线150将该信号作为
输出信号160进行发送。由BAW滤波器130辨别的其他输入电信号可以如箭头163所示朝向导线152的另一端被弹回，或者转换成热能。在实施例中，可以将DC偏置
电压施加到导线152的另一端以增强RF频带滤波的性能。如箭头
164所示，热能可以被传导到金刚石层(基板)114并且被排放到BAW滤波器的外部。
[0033] 为了说明的目的，在图7中，信号通过导线152输入并通过导线150输出。然而，在某些情况下，信号可以通过导线150输入并通过导线152输出，即，信号沿与箭头160和162相反的方向流动。应当注意，BAW滤波器130可以沿任一信号流动方向操作。
[0034] 为了说明的目的，图7示出了仅一根导线150直接连接到金属焊盘120。然而，对于普通技术人员来说显而易见的是，不止一根的导线可以直接连接到金属焊盘120。类似地，不止两根导线可以直接耦合到第二金属层116以控制导线电感。在实施例中，为了减小导线电感，可以将多条导线连接到金属焊盘120。而且，在实施例中，可以调节导线之间的间隔以控制导线电感。
[0035] 在实施例中，金属焊盘120、第一金属层110、压电层104'和第二金属层116形成电路径，该电路径允许预设频率范围内的电信号从中通过并辨别当前频率范围外的电信号。在实施例中，预设频率范围可以由各种参数来确定，诸如压电层104'、第二金属层116和金属焊盘120中的每一个的形状、材料和/或尺寸。
[0036] 在操作期间，BAW滤波器可能会产生需要通过基板排放到BAW滤波器外部的热能。如果热能未被适当地排放，则其可能会影响BAW滤波器的谐振频率、整体性能和耐用性。与具有由低导热率的材料(例如，硅、氮化镓或玻璃)形成的基板的传统BAW滤波器不同，BAW滤波器130包括具有优异导热率的金刚石层(基板)114。因此，与传统的BAW滤波器相比，BAW滤波器130可以有效地释放热能，因此，BAW滤波器130的整体性能和耐用性将在操作期间较少地受到的热能影响。
[0037] 图9示出了根据本发明实施例的用于制造BAW滤波器的示例性过程的流程图400。在步骤402，可以在基板上顺序地形成压电层和第一钝化层。在实施例中，压电层可以由具有压电效应的材料(诸如GaN、AlN和ZnO)形成并且通过
金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法来沉积。应当清楚的是，根据第一基板和压电层的材料，可以使用其他合适类型的沉积技术来形成压电层。在实施例中，第一钝化层可以由诸如多晶硅或氮化硅的介电材料形成，并且保护压电层免受在BAW滤波器制造工艺期间可能发生的热和机械损伤。
[0038] 在步骤404，可以将伪晶片(诸如硅晶片)附着到第一钝化层。在实施例中，可以通过加热或使用粘合材料将伪晶片附着到第一钝化层。在实施例中，第一钝化层可以降低由于伪晶片与压电层之间的CTE不匹配而引起的应力。
[0039] 在步骤406，可以去除基板，从而暴露压电层的第一表面。然后，在步骤408，可以在压电层的暴露的第一表面上顺序地形成第一金属层、第二钝化层、籽晶层和金刚石层(基板)。在实施例中，第一金属层可以由导电金属形成。在实施例中，第一金属层可以沉积在压电层的暴露的第一表面上。在实施例中，可以对第一金属层进行退火以减小第一金属层与压电层之间的接触电阻。在实施例中，第二钝化层可以由诸如氮化硅的介电材料形成。在形成籽晶层和金刚石层的期间，第二钝化层可以保护第一金属层和压电层免受热损害。另外，第二钝化层可以使第一金属层与籽晶层和金刚石层电绝缘。
[0040] 为了形成籽晶层，可以将包括金刚石层、第一钝化层、压电层、第一金属层和第二钝化层的层的堆叠浸没在金刚石纳米颗粒(金刚石籽晶颗粒)的水性悬浮液中，使得第二钝化层的表面可以与水性悬浮液直接接触。在实施例中，金刚石籽晶颗粒可以被吸附到第二钝化层的表面上，以形成金刚石籽晶层。根据在悬浮液中的暴露时间和金刚石颗粒的浓度，可以确定籽晶层中颗粒的数量密度。由于与第一金属层相比，金刚石颗粒可以更好地粘附至第二钝化层，因此第二钝化层可以提高籽晶层的颗粒数密度。在实施例中，可以通过CVD技术在籽晶层上生长金刚石层(基板)。
[0041] 在步骤410，可以去除伪晶片和第一钝化层以暴露压电层的第二表面。然后，在步骤412，可以在压电层的暴露的第二表面上形成第二金属层，该第二金属层由导电金属形成。在实施例中，第二金属层可以通过沉积和图案化金属层并且对图案化的金属层进行退火来形成。
[0042] 在步骤414，可以去除压电层的一部分以暴露第一金属层的一部分。在实施例中，可以使用适当的蚀刻技术来去除压电层的一部分。然后，在步骤416，可以在第一金属层的暴露的表面上形成金属焊盘。在实施例中，可以使用合适的技术来沉积和图案化金属层。在实施例中，为了减小金属焊盘与第一金属层之间的接触电阻，可以对图案化的金属层进行退火。
[0043] 如以上结合图10A和图10B所讨论的，在传统BAW滤波器中，需要去除硅基板1002的一部分1010，使得第一金属层1006和第二金属层1008与压电层1004直接接触。在传统系统中，由于硅的声波速度较低，因此这种蚀刻过程是必须的。与之相比，与传统BAW滤波器的制造过程不同，在本公开的实施例中，可以在将伪晶片108附着到钝化层106之后去除基板102的整个部分，避免了传统蚀刻过程，从而降低制造成本。
[0044] 在实施例中，由于金刚石层(基板)114具有高的热导率，因此可以有效地将在BAW滤波器130的操作期间产生的热能排放到BAW滤波器的外部。这样，与具有由诸如硅、蓝
宝石或玻璃之类的传统基板材料形成的基板的传统BAW滤波器相比，BAW滤波器的操作特性受热能的影响较小。
[0045] 结合图9描述的一个或更多个过程可以通过计算机软件来执行。应当注意，本公开的实施例还可以涉及具有非暂时性有形计算机可读介质的计算机产品，其上具有用于执行各种计算机实现的操作的计算机代码。媒体和计算机代码可以是为了本公开的目的而专
门设计和构造的，或者它们可以是相关领域技术人员已知或可获得的类型。有形的计算机可读介质的示例包括但不限于：诸如
硬盘、
软盘和磁带之类的
磁性介质；诸如CD-ROM和全息图设备的光学介质；磁光介质；以及专门配置用于存储或存储并执行程序代码的硬件设备，诸如
专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、闪存设备以及ROM和RAM设备。计算机代码的示例包括机器代码(例如由编译器生成的机器代码)以及包含由计算机使用解释器执行的更高级别代码的文件。本公开的实施例可以全部或部分地实现为机器可执行指令，该机器可执行指令可以处于由处理设备执行的程序模
块中。程序模块的示例包括库、程序、例程、对象、组件和数据结构。在分布式计算环境中，程序模块可以物理地位于本地、远程或两者的设置中。
[0046] 本领域技术人员将认识到没有任何计算系统或编程语言对于本公开的实践至关重要。本领域技术人员还将认识到，上述许多元件可以在物理和/或功能上被分成子模块或被组合在一起。
[0047] 尽管本发明易于进行各种
修改和替代形式，但是其具体示例已经在附图中示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式，相反，本发明将
覆盖落入所附权利要求书范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
