一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法，采用电镀沉积铜的方式对滤波器通孔侧壁进行表面金属化处理，改善了MEMS滤波器通孔侧壁沉积金膜的工序，避免了在通孔侧壁制备种子层使用昂贵的金靶材以及深孔电镀金等非常规工艺流程，采用成熟的、在工业界广泛使用的电镀铜工艺，降低了MEMS滤波器的工艺难度和生产成本，无需专有的工艺线，能在大多数常规的MEMS微纳加工平台生产硅基MEMS射频滤波器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及射频无源器件
，尤其滤波器
，具体涉及一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法。

技术介绍

[0002]滤波器广泛应用于通讯、雷达等电子系统中。作为电子系统的关键元件，传统的金属腔体、陶瓷腔体滤波器无法满足系统对小型化的要求。基于LTCC和陶瓷基板的微带滤波器具有相对较小体积，但其加工一致性较差，无法满足滤波器在大规模应用场景的一致性要求。
[0003]近些年MEMS微加工技术逐步成熟。MEMS微机械加工技术继承了集成电路制造技术的优点，例如高精度、批量化、低成本等。MEMS微加工技术借助光刻、DRIE（深反应离子刻蚀）和晶圆键合工艺等，可在硅晶圆上制作精细的腔体以及通孔结构，其加工精度可达到微米量级。因此，基于MEMS工艺制备的硅基滤波器具有体积小、一致性高和免调试等诸多优点。
[0004]硅基MEMS滤波器的关键制备工艺包含通孔的制备和通孔的金属化等步骤，其中金属化通孔的作用是实现通孔所在硅片两面金属膜图案的电连接。目前，针对硅基MEMS射频滤波器，普遍通孔的金属化方法是在通孔侧壁覆盖金膜来实现。该方法需要采用磁控溅射的方式在通孔侧壁覆盖金种子层，溅射过程中金的浪费较大；然后采用电镀金的方法在通孔侧壁沉积金膜，这种深孔电镀金工艺尚不属于工业界的常规工艺制程。因此，目前通孔侧壁覆盖金膜的通孔金属化工艺方案增加了硅基MEMS滤波器的制备难度和生产成本。

技术实现思路

[0005]为解决现有硅基MEMS射频滤波器通孔金属化工艺方案面临的制备难度大和生产成本高的技术问题，本专利技术提出了一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法。
[0006]第一方面，一种硅基MEMS射频滤波器的制备方法，包括以下步骤：S1：在第一硅片的正面通过光刻制备通孔的掩模图案，并通过DRIE刻蚀出盲孔；S2：于所述第一硅片的正面通过磁控溅射使得其表面以及盲孔内壁覆盖铜种子层；S3：于所述第一硅片的正面通过电镀沉积铜并填充盲孔形成铜柱；S4：于所述第一硅片的正面通过化学机械抛光完全去除表面的铜膜；S5：于所述第一硅片的背面通过研磨减薄并使得上述盲孔内的金属铜露出；S6：于所述第一硅片的背面通过光刻和电镀工艺制备基于金膜的微带图案。
[0007]进一步，所述铜柱靠近所述第一硅片的正面的一段为空心结构，所述铜柱靠近所述第一硅片的背面的一段为实心结构。
[0008]进一步，所述第一硅片减薄后的厚度范围在300~500微米，所述铜柱的实心段高度小于等于200微米。
[0009]进一步，还包括步骤S7：于所述第一硅片的正面覆盖一层金膜，并根据需要在金膜
上制备图案，所述硅片正面和背面金膜的厚度范围是2~10微米。
[0010]进一步，还包括以下步骤：将所述步骤S1到S6同样施加于第二硅片，将所述第一硅片的背面与第二硅片的背面通过热压实现第一硅片和第二硅片的晶圆级键合；将键合后的晶圆正反面分别覆盖金膜，并根据需要在金膜上制备图案。
[0011]进一步，还包括以下步骤：将所述步骤S1到S6同样施加于第二硅片、
…
、第N硅片，N小于等于5且N为正整数，于第三硅片、
…
第N硅片的正面覆盖一层金膜，并根据需要在金膜上制备图案，将所述N个硅片堆叠并进行晶圆级键合，其中第一硅片和第二硅片位于堆叠晶圆的最底层和最顶层， 将键合后的晶圆正反面分别覆盖金膜，并根据需要在金膜上制备图案。
[0012]进一步，所述第三硅片至第N硅片中的全部或部分硅片的通孔被铜柱完全填充且硅片厚度小于等于200微米。
[0013]另一方面，一种硅基MEMS射频滤波器，包括第一硅片以及第一硅片上的通孔，通孔内设置铜柱；所述第一硅片上表面即晶圆减薄面，设置有第一金膜进行覆盖，第一硅片下表面设置第二金膜进行覆盖；靠近晶圆减薄面的通孔内铜柱设置为实心结构，另一端为空心结构；所述铜柱实心结构在晶圆减薄面露出的表面覆盖第一金膜，铜柱在第一硅片下表面露出的表面以及空心结构的内壁覆盖第二金膜。
[0014]进一步，所述第一硅片厚度为300~450微米，所述设置于通孔内的孔柱实心结构厚度小于等于200微米；所述第一金膜、第二金膜的金膜厚度为2~10微米。
[0015]进一步，还包括与第一硅片具有相同特征的第二硅片、
…
、第N硅片，N小于等于5且N为正整数，所述N个硅片通过晶圆键合堆叠在一起形成器件。
[0016]进一步，还包括与第一硅片具有相同特征的第二硅片，第三硅片至第N硅片中的全部或部分硅片的通孔被铜柱完全填充且硅片厚度小于等于200微米，N小于等于5且N为正整数，所述N个硅片堆叠并进行晶圆级键合，其中第一硅片和第二硅片位于堆叠晶圆的最底层和最顶层。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术提出的一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法，改善了滤波器通孔侧壁沉积金材料的工序、磁控溅射方式金材料的浪费以及深孔电镀金非常规工艺流程的问题，避免了在通孔侧壁制备种子层使用昂贵的金靶材，采用成熟的、在工业界广泛使用的电镀铜工艺，显著降低了MEMS滤波器的工艺难度和生产成本，无需专有的工艺线，能在大多数常规的MEMS微纳加工平台生产硅基MEMS射频滤波器。
附图说明
[0018]图1是本专利技术中一种硅基MEMS射频滤波器的制备方法流程图；图2是本专利技术实施例中双层硅片堆叠的硅基MEMS射频滤波器制备流程图；图3是本专利技术实施例中单层硅基MEMS射频滤波器不同形状通孔剖面结构图；图4是本专利技术实施例中单层硅基MEMS射频滤波器侧面结构示意图；图5是本专利技术实施例中双层硅基MEMS射频滤波器侧面结构示意图；图6是本专利技术实施例中一种三层硅基MEMS射频滤波器侧面结构示意图；图7是本专利技术实施例中另一种三层硅基MEMS射频滤波器侧面结构示意图；
其中，1
‑
第一硅片， 2
‑
第一金膜，3
‑
第二金膜，4
‑
铜柱，5
‑
第二硅片，6
‑
第三硅片，7
‑
中实心结构铜柱，8
‑
铜种子层，9
‑
第一金膜金微凸点，10
‑
通孔为实心铜柱的中间层硅片。
实施方式
[0019]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0020]本专利技术提出了一种硅基MEMS射频滤波器及其制备方法，制备方法如图1所示，包括以下步骤：步骤S1：在第一硅片的正面通过光刻制备通孔的掩模图案，并通过DRIE刻蚀出盲孔；步骤S2：于所述第一硅片的正面通过磁控溅射使得其表面以及盲孔内壁覆盖铜种子层；步骤S3：于所述第一硅片的正面通过电镀沉积铜并填充盲孔形成铜柱；步骤S4：于所述第一硅片的正面通过化学机械抛光完全去除表面的铜膜；步骤S5：于所述第一硅片的背面通过研磨减薄并使得上述盲孔内的金属铜露出；步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在第一硅片的正面通过光刻制备通孔的掩模图案，并通过DRIE刻蚀出盲孔；S2：于所述第一硅片的正面通过磁控溅射使得其表面以及盲孔内壁覆盖铜种子层；S3：于所述第一硅片的正面通过电镀沉积铜并填充盲孔形成铜柱；S4：于所述第一硅片的正面通过化学机械抛光完全去除表面的铜膜；S5：于所述第一硅片的背面通过研磨减薄并使得上述盲孔内的金属铜露出；S6：于所述第一硅片的背面通过光刻和电镀工艺制备基于金膜的微带图案。2.根据权利要求1所述的硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，所述铜柱靠近所述第一硅片的正面的一段为空心结构，所述铜柱靠近所述第一硅片的背面的一段为实心结构。3.根据权利要求2所述的硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，所述第一硅片减薄后的厚度范围在300~500微米，所述铜柱的实心段高度小于等于200微米。4.根据权利要求3所述的硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，还包括步骤S7：于所述第一硅片的正面覆盖一层金膜，并根据需要在金膜上制备图案，所述硅片正面和背面金膜的厚度范围是2~10微米。5.根据权利要求1~3任意一项所述的硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述步骤S1到S6同样施加于第二硅片，将所述第一硅片的背面与第二硅片的背面通过热压实现第一硅片和第二硅片的晶圆级键合；将键合后的晶圆正反面分别覆盖金膜，并根据需要在金膜上制备图案。6.根据权利要求1~3任意一项所述的硅基MEMS射频滤波器的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述步骤S1到S6同样施加于第二硅片、
…
、第N硅片，N小于等于5且N为正整数，于第三硅片、
…
第N硅片的正面覆盖一层金膜，并根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋五洲，梁冰，
申请(专利权)人：成都振芯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：