声学滤波器与HEMT异构集成的结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了两种声学滤波器与高电子迁移率晶体管的异构集成结构及其制备方法，该发明专利技术解决的技术问题是减小了功放模块的尺寸，使系统小型化；同时，减小了传统分立封装技术中器件间连接引入的寄生电感和互感，提升了功率模块特性。

【技术实现步骤摘要】
声学滤波器与HEMT异构集成的结构及其制备方法
本专利技术涉及射频微机电系统器件研究领域，尤其涉及声学滤波器与HEMT异构集成的结构及其制备方法。
技术介绍
射频集成电路(RadioFrequencyIntegratedCircuit,RFIC)被广泛应用于通信、导航、雷达等领域，它的作用是完成接收机和发射机的射频前端模拟信号处理功能，相比由分立器件组装的集成电路，具有电性能更佳、集成度高、可靠性好、体积小、使用便捷等众多优点，因此，RFIC成为近年来国内外的研究热点。然而，射频前端功放模块中，声学滤波器和高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor,HEMT)仍作为分立器件，分别焊接到印刷电路板(PrintedCircuitBoard,PCB)上，图1所示为参考文献1("BAWTechnologies:DevelopmentandApplicationswithinMARTINA,MIMOSAandMOBILISISTEuropeanProjects"，IEEEUltrasonicsSymposium,2006:341-350)中展示的将体声波(BulkAcousticWave,BAW)滤波器和金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,MOSFET)分立器件封装在PCB板上后的照片，这种分立封装技术存在以下几个缺点：一、封装过程采用点焊线互联会引入很多额外的寄生电感和互感，当器件工作频率较高时，器件性能会恶化；二、声学滤波器及RFIC均通过粘片胶粘在PCB板上，器件之间需要间隔很大的距离，这会增加封装后集成器件的面积，不利于系统的小型化；三、与声学滤波器连接的焊盘需放置在芯片周围，这会使得RFIC芯片周围的焊盘拥挤，同时额外的布线会增加RFIC的芯片尺寸。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供两种声学滤波器与HEMT异构集成的结构及其制备方法，解决了传统的声学滤波器和HEMT器件分立封装技术存在尺寸大、寄生参数高等问题，减小了功放模块的尺寸，提升功率模块特性。(二)技术方案本专利技术提供一种体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，其结构包括：HEMT外延层；HEMT金属电极，其形成在HEMT外延层的表面；体声波滤波器，其形成在HEMT外延层的表面；集成电路板215，其集成电路板引脚216分别与体声波滤波器及HEMT金属电极连接。可选地，HEMT外延层包括AlN成核层202、GaN缓冲层203和AlGaN势垒层204，其中，AlN缓冲层202为GaN或AlN，厚度为0-1μm；GaN缓冲层203为GaN、AlN或AlGaN的一种或两种以上组合，厚度为0-100μm；AlGaN势垒层204为AlxGa1-xN或InxGa1-xN，厚度为0-1μm。可选地，集成电路板215分别通过BAW滤波器厚金213和HEMT厚金214与体声波滤波器及HEMT金属电极连接，BAW滤波器厚金213和HEMT厚金214的厚度为0-100μm。本专利技术提供一种体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构的制备方法，包括：步骤1：制备HEMT金属外延层，HEMT金属外延层包括AlN成核层202、GaN缓冲层203和AlGaN势垒层204；步骤2：在AlGaN势垒层204上表面制备HEMT金属电极，刻蚀BAW滤波器位置外延层；步骤3：在BAW滤波器位置外延层上制备体声波滤波器；步骤4：在体声波滤波器的金属顶电极211和底电极引出金属212上表面制备BAW滤波器厚金213，在HEMT金属电极上表面制备HEMT厚金214；步骤5：在集成电路版215的集成电路版引脚216上铺设金球或锡球217；步骤6：将步骤4得到的器件翻转，将BAW滤波器厚金213和HEMT厚金214对准对应的金球或锡球217，进行倒装焊工艺并冷却。可选地，倒装焊过程中加热温度范围30-600℃，加热时间范围0-10min，超声功率范围0-10kW；超声时间范围0-10min。一种声表面波(SurfaceAcousticWave，SAW)滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，包括：HEMT外延层；HEMT金属电极，其形成在HEMT外延层的表面；SAW滤波器，其形成在HEMT外延层的表面；集成电路板314，其集成电路板引脚313分别与声表面波滤波器及HEMT金属电极连接。可选地，HEMT外延层包括AlN成核层302、GaN缓冲层303和AlGaN势垒层304，其中，AlN缓冲层302为GaN或AlN，厚度为0-1μm；GaN缓冲层303为GaN、AlN或者AlGaN的一种或两种以上组合，厚度为0-100μm；AlGaN势垒层304为AlxGa1-xN或者InxGa1-xN，厚度为0-1μm。可选地，集成电路板314分别通过SAW滤波器厚金310和HEMT厚金311与声表面波滤波器及HEMT金属电极连接，SAW滤波器厚金310和HEMT厚金311的厚度为0-100μm。本专利技术提供一种声表面波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构的制备方法，包括：步骤1：制备HEMT金属外延层，HEMT金属外延层包括AlN成核层302、GaN缓冲层303和AlGaN势垒层304；步骤2：在AlGaN势垒层304上表面制备HEMT金属电极，刻蚀BAW滤波器位置外延层；步骤3：在SAW滤波器位置外延层上制备SAW滤波器；步骤4：在SAW滤波器的金属汇流条309上表面制备SAW滤波器厚金310，在HEMT金属电极上表面制备HEMT厚金311；步骤5：在集成电路版314的集成电路版引脚313上铺设金球(或锡球)412；步骤6：将步骤4得到器件翻转，将SAW滤波器厚金310和HEMT厚金311对准对应的金球或锡球312，进行倒装焊工艺并冷却。可选地，倒装焊过程中加热温度范围30-600℃，加热时间范围0-10min，超声功率范围0-10kW；超声时间范围0-10min。(三)有益效果本专利技术提供两种声学滤波器与HEMT异构集成的结构及其制备方法，解决了传统的声学滤波器和HEMT器件分立封装技术存在尺寸大、寄生参数高等问题，减小了功放模块的尺寸，提升功率模块特性。附图说明图1是参考文献1中将BAW滤波器和MOSFET分立器件封装在PCB版后的结构示意图；图2是本专利技术提出的一种BAW滤波器与HEMT异构集成结构示意图，图2A-2L是该结构的制备流程示意图；【附图标记说明】201-衬底202-AlN成核层；203-GaN缓冲层204-AlGaN势垒层；205-栅极(G)金属206-源极(S)金属；207-漏极(D)金属208-SiO2牺牲层；209-金属底电极210-压电薄膜；211-金属顶电极212-底电极引出金属213-BAW滤波器厚金214-HEMT厚金215-集成电路版216-集成电路版引脚217-金球(或锡球)图3是本专利技术提出的一种BAW滤波器与HEMT异构集成结构示意图，图3A-3G是该结构的制备流程示意图；【附图标记说明】301-衬底302-AlN成核层303-GaN缓冲层304-AlGaN势垒层305-栅极(G)金属306-源极(S)金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，包括：HEMT外延层；HEMT金属电极，其形成在所述HEMT外延层的表面；BAW滤波器，其形成在所述HEMT外延层的表面；集成电路板(215)，其集成电路板引脚(216)分别与所述体声波滤波器及所述HEMT金属电极连接。

【技术特征摘要】
1.一种体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，包括：HEMT外延层；HEMT金属电极，其形成在所述HEMT外延层的表面；BAW滤波器，其形成在所述HEMT外延层的表面；集成电路板(215)，其集成电路板引脚(216)分别与所述体声波滤波器及所述HEMT金属电极连接。2.如权利要求1所述的体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，其特征在于，所述HEMT外延层包括AlN成核层(202)、GaN缓冲层(203)和AlGaN势垒层(204)，其中，AlN缓冲层(202)为GaN或AlN，厚度为0-1μm；GaN缓冲层(203)为GaN、AlN或AlGaN的一种或两种以上组合，厚度为0-100μm；AlGaN势垒层(204)为AlxGa1-xN或InxGa1-xN，厚度为0-1μm。3.如权利要求1所述的体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成的结构，其特征在于，所述集成电路板(215)分别通过BAW滤波器厚金(213)和HEMT厚金(214)与所述体声波滤波器及所述HEMT金属电极连接，所述BAW滤波器厚金(213)和HEMT厚金(214)的厚度为0-100μm。4.一种体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成结构的制备方法，包括：步骤1：制备HEMT金属外延层，所述HEMT金属外延层包括AlN成核层(202)、GaN缓冲层(203)和AlGaN势垒层(204)；步骤2：在所述AlGaN势垒层(204)上表面制备HEMT金属电极，刻蚀BAW滤波器位置外延层；步骤3：在所述BAW滤波器位置外延层上制备BAW滤波器；步骤4：在所述BAW滤波器的金属顶电极(211)和底电极引出金属(212)上表面制备BAW滤波器厚金(213)，在所述HEMT金属电极上表面制备HEMT厚金(214)；步骤5：在所述集成电路版(215)的集成电路版引脚(216)上铺设金球或锡球(217)；步骤6：将步骤4得到的器件翻转，将BAW滤波器厚金(213)和HEMT厚金(214)对准对应的金球或锡球(217)，进行倒装焊工艺并冷却。5.如权利要求4所述的体声波滤波器与高电子迁移率晶体管异构集成结构的制备方法，其特征在于，所述倒装焊过程中加热温度范围为30-600℃，加热时间为0-10min，超声功率范围为0-10kW；超声时间为0-10min。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韵，吕宏瑞，艾玉杰，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11