CN115602684A - 集成结构及其制备方法 - Google Patents
集成结构及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115602684A CN115602684A CN202210969794.7A CN202210969794A CN115602684A CN 115602684 A CN115602684 A CN 115602684A CN 202210969794 A CN202210969794 A CN 202210969794A CN 115602684 A CN115602684 A CN 115602684A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- amplifier
- electrode
- acoustic wave
- wave filter
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 6
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0688—Integrated circuits having a three-dimensional layout
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本申请公开了一种集成结构极其制备方法，所述集成结构，包括：一衬底；一放大器上层结构，位于所述衬底之上，其中，所述放大器上层结构和所述衬底形成一放大器结构；一互连结构，位于所述放大器上层结构之上；一声波滤波器上层结构，位于所述互连结构之上，其中，所述声波滤波器上层结构与所述互连结构形成一声波滤波器；其中，所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构延伸至所述互连结构表面；所述互连结构内设置有电磁屏蔽结构以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。通过上述结构，节约了版图面积，提高了射频功放模块集成度和功率密度，改善了功放模块高频性能。
Description
技术领域
本申请涉及微电子器件技术领域，具体涉及一种集成结构及其制备方法。
背景技术
在近年来随着5G通讯、物联网技术的兴起，射频前端半导体芯片作为无线通信的核心受到了广泛关注，并大量应用于卫星通讯、移动设备等领域。射频前端模块中，为抑制噪声信号对有用信号的干扰，需要在射频前端的接收通道和发射通道上配置滤波器。
5G时代以来，通信系统小型化、高频化的要求不断提高。目前，射频前端模块中的声学滤波器和放大器仍作为分立器件焊接在电路板上。这种分立封装形式中，器件之间间隔很大，焊盘和布线也占据了相当的面积，导致模块体积大、功率密度低；同时，焊接互联线引入的寄生参数极大程度地恶化了射频前端模块性能，限制了其高频应用。
发明内容
本申请实施例提供一种集成结构及其制备方法，以至少解决现有的声学滤波器和放大器单独焊接所带来的占空间大以及焊接互联线导致的性能差的问题。
根据本申请的一个方面，提供一种集成结构，包括：
一衬底；
一放大器上层结构，位于所述衬底之上，其中，所述放大器上层结构和所述衬底形成一放大器结构；
一互连结构，位于所述放大器上层结构之上；
一声波滤波器上层结构，位于所述互连结构之上，其中，所述声波滤波器上层结构与所述互连结构形成一声波滤波器；
其中，
所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构延伸至所述互连结构表面；
所述互连结构内设置有电磁屏蔽结构以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。
进一步的，所述声波滤波器至少包括：
一凹槽，位于所述第二介质层的上表面；
一下电极，位于所述凹槽之上；
一压电层，位于所述下电极之上；
一上电极，位于所述压电层之上；
其中，
所述下电极至少部分延伸至所述凹槽上沿外部的所述第二介质层的上表面；
或
还包括一支架，所述支架位于所述第二介质层的上表面且所述支架具有一支撑面与所述凹槽对应，所述下电极位于所述支架的支撑面之上。
进一步的，所述互连结构包括：
第一介质层，位于所述放大器结构一侧；
第二介质层，位于所述声波滤波器一侧；
其中，所述电磁屏蔽结构位于所述第一介质层和所述第二介质层之间。
进一步的，所述第二介质层的上表面设置有电极，且所述第二介质层的上表面的电极与所述放大器结构上的电极对应连接。
进一步的，所述互连结构包括：
至少一通道，贯穿所述第一介质层、所述电磁屏蔽结构以及所述第二介质层；
所述通道外围设置有至少两条电磁屏蔽线，所述电磁屏蔽线接地；
所述通道内设置有互连线，所述互连线具有第一端头和第二端头；
其中，
所述第一端头位于所述通道上靠近所述放大器结构上的电极一侧且与所述放大器结构上的电极互连；
所述第二端头位于所述通道上靠近所述第二介质层上表面一侧且与所述第二介质层的上表面的电极互连。
进一步的，所述通道数量与所述放大器结构上的电极的数量对应，且通道之间互不相通。
进一步的，所述放大器结构上的电极中的源极和栅极设置于所述第二介质层的第一侧，所述声波滤波器设置于所述第二介质层的第二侧；
所述第二介质层的上表面的电极中与所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的电极，与所述声波滤波器中的下电极合二为一；
所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的通道内的互连线，一端连接所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极，另一端连接所述声波滤波器中的下电极。
进一步的，所述放大器结构为一场效应管、一高电子迁移率电子管或一伪形态电子迁移晶体管中的一种。
本发明的第二个方面，提供一种集成结构的制备方法，包括：
形成一放大器上层结构于衬底之上以形成一放大器结构；
形成一互连结构于所述放大器上层结构之上；
形成一声波滤波器上层结构于所述互连结构之上以形成一声波滤波器；
其中，
将所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构延伸至所述互连结构表面；
在所述互连结构内设置电磁屏蔽结构以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。
有益效果
本发明通过在同一衬底上完成放大器和声波滤波器在垂直维度上的重叠，节约了版图面积，提高了射频功放模块集成度和功率密度；设置的互连结构一方面联结起二者、另一方面还实现电磁屏蔽，避免了模块中上下层信号的串扰，提高了模块的可靠性并且避免了长互联线引入的高寄生电感、寄生电阻，可改善功放模块高频性能。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1a为本发明实施例的一种声波滤波器与HEMT集成结构示意图；
图1b-1为本发明实施例中一种放大器上层结构为高电子迁移率电子管的上层结构的实施例的示意图；
图1b-2为本发明实施例中一种放大器上层结构为场效应管的上层结构的实施例的示意图，
图1c为本发明实施例中互连层的具体结构示意图；
图1d为本发明实施例中BAW滤波器的具体结构示意图；
图2a-图2b为本发明实施例中HEMT器件的制备流程；
图3a-图3d为本发明实施例中互连层的制备流程；
图4a-图4f为本发明实施例中BAW滤波器的制备流程。
1-衬底； 2-放大器上层结构； 3-互连结构； 4-声波滤波器上层结构；
201-外延层；202-成核层；203-缓冲层；204-势垒层；205-源极/漏极；206-栅极；
202’-轻掺杂P型外延区；203’-轻掺杂P型阱区；204’-轻掺杂N型漂移区；
207-重掺杂N型注入区；208-栅氧化层；209-重掺杂P型下沉区；
301-介质层； 302-电磁屏蔽结构302； 303-互连线；
401-下电极； 402-压电层； 403-上电极；
404-凹槽。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1a所示，为一种集成结构的实施例的剖视图，其包括：一衬底1、一放大器上层结构2、一互连结构3以及一声波滤波器上层结构4。其中，所述放大器上层结构2位于所述衬底1之上，所述放大器上层结构2和所述衬底1形成一放大器结构。所述互连结构3位于所述放大器上层结构2之上；所述声波滤波器上层结构4位于所述互连结构3之上，其中，所述声波滤波器上层结构4与所述互连结构3形成一声波滤波器。其中，所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构3延伸至所述互连结构3表面；所述互连结构3 内设置有电磁屏蔽结构302302以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。通过将声波滤波器和放大器在垂直方向上进行叠加，节约了版图面积，提高了射频功放模块集成度和功率密度；设置的互连结构3一方面联结起二者、另一方面还实现电磁屏蔽，避免了模块中上下层信号的串扰，提高了模块的可靠性并且避免了长互联线引入的高寄生电感、寄生电阻，可改善功放模块高频性能。
上述集成结构按照如下步骤制备，包括：
步骤S1、形成一放大器上层结构2于衬底1之上以形成一放大器结构；
步骤S2、形成一互连结构3于所述放大器上层结构2之上；
步骤S3、形成一声波滤波器上层结构4于所述互连结构3之上以形成一声波滤波器；
其中，
步骤S2中，将所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构3延伸至所述互连结构3表面；在所述互连结构3内设置电磁屏蔽结构302以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。
在一些实施例中，集成结构中包括多组由放大器上层结构2、互连结构3以及声波滤波器上层结构4组成的集成模块，集成模块与集成模块之间也以垂直叠加的方式进行布置，最底部的一个集成模块设置于一衬底1上，相邻的集成模块之间通过互连结构3进行连接。互连结构3一方面实现相邻集成模块的电学连接，另一方面避免相邻集成模块间的电磁干扰。
在上述这些实施例中，每组集成模块中的放大器上层结构2可以是场效应管的上层结构、或高电子迁移率电子管的上层结构或伪形态电子迁移晶体管的上层结构中的一种。在上述这些实施例中，每组集成模块中的声波滤波器上层结构4可以是表面声波滤波器的上层结构、体声波滤波器的上层结构或薄膜腔声谐振滤波器的上层结构中的一种。因此，每个集成模块的组合方式可以有多种，集成模块与集成模块之间的组合方式也有多种。
在一实施例中，声波滤波器的功能可做为滤波器的应用，通常将复数个声波滤波器以串联和/或并联的电路组合而形成一滤波器，可将信号做滤波处理。在另一实施例中，信号可先进入滤波器将信号滤波之后，再进入放大器将信号放大。在又一实施例中，信号可先进入放大器将信号放大之后，再进入滤波器将信号滤波。在又一实施例中信号先进入第一集成模块后先后经过滤波和放大或先后经过放大和滤波，之后再将信号进入第二个集成模块进行类似的处理。
在一实施例中，上述集成结构作为元件可同时与其它元件，例如金属-绝缘体-金属电容器、电阻、电感或是二极管等元件整合于同一衬底1之上，而各元件之间可直接或间接电性连接。这些元件于集成结构中的声波滤波器和/或放大器页可直接或间接电性连接。
如图1b-1所示，为一种所述放大器上层结构2为高电子迁移率电子管的上层结构的实施例的示意图，该放大器上层结构2生长在衬底1上形成高电子迁移率电子管的结构。其从下至上包括衬底1、成核层202、缓冲层203以及势垒层204。其中，成核层202的材料为AlN或GaN，厚度为20nm-100nm；缓冲层203的材料为GaN、AlN或AlGaN中的一种或两种以上组合，厚度为2um-5um；势垒层204的材料为AlxGa1-xN，厚度为15nm-25nm。所述势垒层204表面生长有源极、漏极和栅极206三个金属电极。
如图1b-2所示，为一种所述放大器上层结构2为场效应管的上层结构的实施例的示意图，该放大器上层结构2生长在重掺杂P型的衬底1上形成场效应管的结构。其结构包括轻掺杂 P型外延区202’、轻掺杂P型阱区203’、轻掺杂N型漂移区204’、重掺杂N型注入区207以及重掺杂P型下沉区209。所述轻掺杂P型外延区202’生长在重掺杂P型的衬底1表面，轻掺杂N型漂移区204’生长在轻掺杂P型外延区202’表面。所述轻掺杂P型阱区203’形成于源极侧，沿重掺杂P型的衬底1方向和漏极方向延伸，并部分覆盖轻掺杂P型外延区202’以及轻掺杂N型漂移区204’。所述重掺杂N型注入区207分别形成于源极侧和漏极侧，其中源极侧重掺杂N型注入区207形成于所述轻掺杂P型阱区203’内部；漏极侧重掺杂N型注入区207形成于漏极侧，沿重掺杂P型的衬底1方向和源极方向延伸，并部分覆盖轻掺杂P型外延区202’以及轻掺杂N型漂移区204。所述重掺杂P型下沉区209形成于源极侧，沿重掺杂P型的衬底1方向延伸，与重掺杂P型的衬底1、轻掺杂P型外延区202’、轻掺杂P 型阱区203’以及源极侧重掺杂N型注入区207相连接。其中，所述重掺杂P型的衬底1、轻掺杂P型外延区202’、轻掺杂P型阱区203’、轻掺杂N型漂移区204’、重掺杂N型注入区207以及重掺杂P型下沉区209材料均为Si，栅氧化层材料208为SiO2。所述P型掺杂均通过硼离子注入实现，N型掺杂均通过磷离子注入实现，重掺杂P型的衬底1掺杂浓度1× 1017cm-3，轻掺杂P型外延区202’掺杂浓度3×1015cm-3，轻掺杂P型阱区203’掺杂浓度7.5 ×1016cm-3，轻掺杂N型漂移区204’掺杂浓度7×1015cm-3，重掺杂N型注入区207掺杂浓度1 ×1020cm-3，重掺杂P型下沉区209掺杂浓度1×1018cm-3。所述放大器上层结构2表面生长有三个金属电极，其中重掺杂N型注入区207表面生长有源极/漏极205，其中源极延伸至重掺杂P型下沉区209上表面；轻掺杂P型阱区203’上表面生长有栅氧化层209，所述栅氧化层 209完全覆盖轻掺杂P型阱区203’上表面，并部分延伸至轻掺杂P型阱区203’及轻掺杂N 型漂移区204’上表面，所述栅氧化层207表面生长有栅极206。
上述各实施例的衬底1材料，可以为硅、氮化镓、碳化硅、蓝宝石或金刚石等材质，根据其上的各外延层201特性，选择适当的衬底1。
如图1c所示，为上述实施例中所述互连结构3的具体结构的剖视图，图中，所述互连结构3包括：第一介质层，位于所述放大器结构一侧，可以隔开放大器结构与其上的声波滤波器结构；第二介质层，位于所述声波滤波器一侧，可以支撑声波滤波器并隔开与其下的放大器结构。为了减小放大器结构和声波滤波器结构之间的相互干扰，所述互连结构3内在位于所述第一介质层和所述第二介质层之间设置有电磁屏蔽结构302，所述电磁屏蔽结构302通常为金属板或金属网状结构。上述第一介质层、电磁屏蔽结构以及第二介质层共同组成了介质层301，实现对介质层301两侧的不同器件的连接和隔断。
如图1d中的右上角所示，为一种声波滤波器上层结构4为体声波滤波器的上层结构的实施例示意图，所述声波滤波器为体声波滤波器，其生长在互连结构3上并形成体声波滤波器。体声波滤波器包含若干个谐振器结构，图中示出了其中一个，每个谐振器结构包含有一个凹槽、下电极、压电层以及上电极，谐振器之间通过上/下电极进行连接；因此，所述体声波滤波器至少包括：一凹槽404，位于所述第二介质层的上表面；一下电极401，位于所述凹槽 404之上；一压电层402，位于所述下电极401之上；一上电极403，位于所述压电层402之上。
为了能够将下电极401有效地生长在所述凹槽404之上，可以采用如下两种方式：方式一、所述下电极401至少部分延伸至所述凹槽404上沿外部的所述第二介质层的上表面；方式二、还包括一支架，所述支架位于所述第二介质层的上表面且所述支架具有一支撑面与所述凹槽404对应，所述下电极401位于所述支架的支撑面之上，所述支架可由氮化硅或氮化铝所构成，可以通过分子束磊晶、溅镀或化学气相沉积的方式成长在所述凹槽404之上。
在一实施例中，压电层402由氮化铝、单晶二氧化硅、氧化锌、二氧化铪、钛酸锶钡或锆钛酸铅所构成，以磊晶或溅镀的方式成长在下电极401之上。压电层402的材料选用与其应用相关。氮化铝具有高的波速(12000m/s)，适用在高频的应用上，且其材料的微结构形成之后，其物理及化学的稳定性良好，不易受外界的环境影响而改变其特性。氧化锌可在低温下成长，波速约为(6000m/s)，机电耦合系数较高(8.5％)，适合用来制作宽带的滤波器，但氧化锌的氧空缺间隙浓度控制不易，较易受到环境的水气以及氧气的影响。钛酸锶钡与锆钛酸铅(PZT)兼具铁电特性，在外加电场的状况下可以改变自身的介电常数，适合用来制作可调频式的声波元件，其调频范围约为十几个MHz。且钛酸锶钡或锆钛酸铅都需经过高压电场来极化，才可以得到其压电的特性。而锆钛酸铅的机电耦合系数较高，但是有含铅的问题。
在一实施例中，上电极403需要有较低的电阻率，以减少功率的损耗，以降低插入损失。在一实施例中，上电极403由钼(Mo)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、钨(W)或钌(Ru)所构成，以蒸镀或溅镀的方式成长在压电层402之上。
在一实施例中，下电极401由钼(Mo)或铂(Pt)所构成；压电层402由氮化铝所构成，可使用微影及掀离制造来蚀刻下电极401的钼(Mo)。而使用感应耦合电浆离子蚀刻(ICP)制造，以四氟化碳(CF4)电浆离子来蚀刻压电层402602的氮化铝(AlN)。
为了不影响放大器的工作，需要将放大器的电极引出，因此所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构3延伸至所述互连结构3表面。在一些实施例中，如图1c所示，所述第二介质层的上表面设置有电极，且所述第二介质层的上表面的电极与所述放大器结构上的电极对应连接。为了有效地连接位于放大器结构上的电极和位于第二介质层表面的电极，在所述互连结构3中设置至少一通道，贯穿所述第一介质层、所述电磁屏蔽结构302 以及所述第二介质层；所述通道外围设置至少两条电磁屏蔽线，所述电磁屏蔽线接地；所述通道内设置有互连线303，所述互连线303具有第一端头和第二端头；其中，所述第一端头位于所述通道上靠近所述放大器结构上的电极一侧且与所述放大器结构上的电极互连；所述第二端头位于所述通道上靠近所述第二介质层上表面一侧且与所述第二介质层的上表面的电极互连。为了方便各种电极之间对应的连线且不相互影响，所述通道数量与所述放大器结构上的电极的数量对应，且通道之间互不相通。
为了结构简化，可以将所述放大器结构上的电极中的源极/栅极206设置于所述第二介质层的第一侧，所述声波滤波器设置于所述第二介质层的第二侧。所述第二介质层的上表面的电极中与所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的电极，与所述声波滤波器中的下电极401合二为一，即不单独设置一漏极或栅极，而直接用下电极401代替。所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的通道内的互连线303，一端连接所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极，另一端连接所述声波滤波器中的下电极401。本实施例附图中，所述第二介质层的上表面的电极中与所述放大器结构上的电极中的漏极对应的电极，与所述声波滤波器中的下电极401合二为一，所述放大器结构上的电极中的漏极对应的通道内的互连线303，一端连接所述放大器结构上的电极中的漏极，另一端连接所述声波滤波器中的下电极401。而放大器结构上的电极中的源极/栅极206仍然分别用一根单独的互连线303在各自的通道内分别与位于所述第二介质层的上表面的电极相连。
上述各个实施例中涉及的电磁屏蔽结构302和电磁屏蔽线均需要接地，上述各个实施例中涉及的源极通常也需要接地。
图2a-图4e公开了一种采用集成高电子迁移率电子管(简称HEMT)和体声波滤波器(简称BAW)的结构的制造方法步骤的剖面示意图，即图1所示的实施例结构的一种制造方法步骤，包括以下步骤：
步骤S101、如图2a所示，制备HEMT器件-外延层201，包括：在硅衬底1上利用MOCVD依次生长成核层202、缓冲层203和势垒层204，具体参数为1000um Si/20nm AlN/2um GaN/25nm AlGaN。
步骤S102、如图2b所示，制备HEMT器件-金属电极，包括：在HEMT外延层201上利用LPCVD生长25nm厚SiN作为掩模，对欧姆区域内的介质层采用ICP技术刻蚀SiN层，淀积 Ti/Al/Ni/Au金属叠层作为源/漏极金属205，并在850℃～880℃的高温中退火30s～40s以形成欧姆接触；对肖特基区域内的介质层采用ICP技术刻蚀SiN层，淀积栅金属206，为Ni/Au 叠层，并剥离，完成HEMT制备。
步骤S103、如图3a所示，制备互连层-第一介质层301，包括：在HEMT器件上利用PECVD 生长第一介质层301，材料为SiO2或SIN，厚度为50nm-100um。
步骤S104、如图3b～3d所示，制备互连层-电磁屏蔽结构302，包括：在介质层上溅射金属层作为电磁屏蔽结构302，材料为Al或Cu，厚度50nm-1um；接着在电磁屏蔽结构302302 上生长第二介质层301，材料为SiO2或SIN，厚度为50nm-100um，并刻蚀信号引出通孔和接地孔，填入金属Al或Cu形成互连线303303，接地孔间隔应小于射频信号波长的1/20倍。
步骤S105、如图4a所示，制备BAW滤波器-凹槽404，包括：在前述互连层表面，利用ICP-RIE刻蚀凹槽404，深度0.5um-2um，宽50um-300um；
步骤S106、如图4b所示，制备BAW滤波器-牺牲层，包括：在凹槽404上表面，利用PECVD 技术制备SiO2牺牲层，厚度0.5um-2um，并结合光刻、刻蚀等工艺去除凹槽404外多余的SiO2；
步骤S107、如图4c所示，制备BAW滤波器-下电极401，包括：在凹槽404上方采用磁控溅射制备下电极401，厚度200-500nm，如图4c所示，材料为Mo、Pt或Au，并光刻、ICP-RIE刻蚀出电极图形；
步骤S108、如图4d所示，制备BAW滤波器-压电层402，包括：在下电极401上方采用磁控溅射制备压电薄膜402，厚度为0.4um-2um，材料为AlN、GaN或AlGaN,并光刻、ICP-RIE进行图形化；
步骤S109、如图4e所示，制备BAW滤波器-上电极403，包括：在压电层402上方采用磁控溅射制备上电极403，厚度200nm-500nm，材料为Mo、Pt或Au，并光刻、ICP-RIE刻蚀出电极图形；
步骤S1010、如图4f所示，制备BAW滤波器-牺牲层释放，包括：采用湿法腐蚀技术，去除SiO2牺牲层404，完成BAW滤波器制备。
根据上文所述的各个实施例，通过在同一衬底1上完成放大器和声波滤波器在垂直维度上的重叠，节约了版图面积，提高了射频功放模块集成度和功率密度；设置的互连结构3一方面联结起二者、另一方面还实现电磁屏蔽，避免了模块中上下层信号的串扰，提高了模块的可靠性并且避免了长互联线引入的高寄生电感、寄生电阻，可改善功放模块高频性能。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.集成结构，其特征在于：包括：
一衬底；
一放大器上层结构，位于所述衬底之上，其中，所述放大器上层结构和所述衬底形成一放大器结构；
一互连结构，位于所述放大器上层结构之上；
一声波滤波器上层结构，位于所述互连结构之上，其中，所述声波滤波器上层结构与所述互连结构形成一声波滤波器；
其中，
所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构延伸至所述互连结构表面；
所述互连结构内设置有电磁屏蔽结构以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述声波滤波器至少包括：
一凹槽，位于所述第二介质层的上表面；
一下电极，位于所述凹槽之上；
一压电层，位于所述下电极之上；
一上电极，位于所述压电层之上；
其中，
所述下电极至少部分延伸至所述凹槽上沿外部的所述第二介质层的上表面；
或
还包括一支架，所述支架位于所述第二介质层的上表面且所述支架具有一支撑面与所述凹槽对应，所述下电极位于所述支架的支撑面之上。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于：所述互连结构包括：
第一介质层，位于所述放大器结构一侧；
第二介质层，位于所述声波滤波器一侧；
其中，所述电磁屏蔽结构位于所述第一介质层和所述第二介质层之间。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于：所述第二介质层的上表面设置有电极，且所述第二介质层的上表面的电极与所述放大器结构上的电极对应连接。
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于：所述互连结构包括：
至少一通道，贯穿所述第一介质层、所述电磁屏蔽结构以及所述第二介质层；
所述通道外围设置有至少两条电磁屏蔽线，所述电磁屏蔽线接地；
所述通道内设置有互连线，所述互连线具有第一端头和第二端头；
其中，
所述第一端头位于所述通道上靠近所述放大器结构上的电极一侧且与所述放大器结构上的电极互连；
所述第二端头位于所述通道上靠近所述第二介质层上表面一侧且与所述第二介质层的上表面的电极互连。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于：所述通道数量与所述放大器结构上的电极的数量对应，且通道之间互不相通。
7.根据权利要求4所述的结构，其特征在于：所述放大器结构上的电极中的源极和栅极设置于所述第二介质层的第一侧，所述声波滤波器设置于所述第二介质层的第二侧；
所述第二介质层的上表面的电极中与所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的电极，与所述声波滤波器中的下电极合二为一；
所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极对应的通道内的互连线，一端连接所述放大器结构上的电极中的漏极或栅极，另一端连接所述声波滤波器中的下电极。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的结构，其特征在于：所述放大器结构为一场效应管、一高电子迁移率电子管或一伪形态电子迁移晶体管中的一种。
9.集成结构的制备方法，其特征在于：包括：
形成一放大器上层结构于衬底之上以形成一放大器结构；
形成一互连结构于所述放大器上层结构之上；
形成一声波滤波器上层结构于所述互连结构之上以形成一声波滤波器；
其中，
将所述放大器结构上的电极自所述放大器结构上穿过所述互连结构延伸至所述互连结构表面；在所述互连结构内设置电磁屏蔽结构以屏蔽所述放大器结构和所述声波滤波器结构之间的电磁干扰。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210969794.7A CN115602684A (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 集成结构及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210969794.7A CN115602684A (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 集成结构及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115602684A true CN115602684A (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=84843462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210969794.7A Pending CN115602684A (zh) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 集成结构及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115602684A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090078939A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method for manufacturing the same |
| US20130221499A1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-08-29 | Broadcom Corporation | Semiconductor Package with Integrated Electromagnetic Shielding |
| US20160190206A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-06-30 | Win Semiconductors Corp. | Acoustic wave device structure, integrated structure of power amplifier and acoustic wave device, and fabrication methods thereof |
| CN107231138A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-10-03 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 带有支撑结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| US20190333965A1 (en) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. | Gan stack acoustic reflector and method for producing the same |
| CN110676287A (zh) * | 2019-08-27 | 2020-01-10 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 单片集成射频器件、制备方法以及集成电路系统 |
| CN210467842U (zh) * | 2019-08-27 | 2020-05-05 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 单片集成的射频器件及集成电路系统 |
| CN112994639A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 中芯集成电路（宁波）有限公司 | 一种薄膜压电声波谐振器及其制造方法及滤波器 |
| CN114616663A (zh) * | 2019-10-28 | 2022-06-10 | 高通股份有限公司 | 包括具有内部互连、介电层和导电层的互连结构的集成器件 |
| CN114684778A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 中芯集成电路（宁波）有限公司上海分公司 | 一种mems器件及其制作方法 |
-
2022
- 2022-08-12 CN CN202210969794.7A patent/CN115602684A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090078939A1 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and method for manufacturing the same |
| US20130221499A1 (en) * | 2012-02-27 | 2013-08-29 | Broadcom Corporation | Semiconductor Package with Integrated Electromagnetic Shielding |
| US20160190206A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-06-30 | Win Semiconductors Corp. | Acoustic wave device structure, integrated structure of power amplifier and acoustic wave device, and fabrication methods thereof |
| CN107231138A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-10-03 | 杭州左蓝微电子技术有限公司 | 带有支撑结构的薄膜体声波谐振器及其制备方法 |
| US20190333965A1 (en) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. | Gan stack acoustic reflector and method for producing the same |
| CN110676287A (zh) * | 2019-08-27 | 2020-01-10 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 单片集成射频器件、制备方法以及集成电路系统 |
| CN210467842U (zh) * | 2019-08-27 | 2020-05-05 | 广州市艾佛光通科技有限公司 | 单片集成的射频器件及集成电路系统 |
| CN114616663A (zh) * | 2019-10-28 | 2022-06-10 | 高通股份有限公司 | 包括具有内部互连、介电层和导电层的互连结构的集成器件 |
| CN112994639A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 中芯集成电路（宁波）有限公司 | 一种薄膜压电声波谐振器及其制造方法及滤波器 |
| CN114684778A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 中芯集成电路（宁波）有限公司上海分公司 | 一种mems器件及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101128376B1 (ko) | 단일 또는 다중 게이트 필드 플레이트의 제조 | |
| US8035111B2 (en) | Integrated nitride and silicon carbide-based devices | |
| JP5325930B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系高電子移動度トランジスタを含む低雑音増幅器 | |
| US8502235B2 (en) | Integrated nitride and silicon carbide-based devices | |
| KR100710434B1 (ko) | 쇼트키 배리어 다이오드 | |
| EP2161754A2 (en) | A semiconductor device and fabrication method for the same | |
| JPH0897375A (ja) | マイクロ波集積回路装置及びその製造方法 | |
| US20210167199A1 (en) | Group iii-nitride high-electron mobility transistors with gate connected buried p-type layers and process for making the same | |
| CN113161349B (zh) | 一种集成芯片及其制作方法和集成电路 | |
| JP4843651B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN115602684A (zh) | 集成结构及其制备方法 | |
| JP4908475B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2010165789A (ja) | 半導体集積回路およびその製造方法 | |
| KR20240009459A (ko) | 매립된 p층 및 제어된 게이트 전압을 갖는 회로 및 3족 질화물 트랜지스터와 그 방법 | |
| CN114843335A (zh) | 一种基于非对称欧姆再生长区域的高线性GaN HEMT器件及其制备方法 | |
| JP2007324422A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| CN117690925B (zh) | GaN基器件的单片集成结构及其制备方法 | |
| CN117954445A (zh) | 半导体集成电路装置及其制备方法 | |
| KR20230137469A (ko) | 3족-질화물 고-전자이동도 트랜지스터 및 그 제조 방법 | |
| CN117015932A (zh) | 一种体滤波器 | |
| CN117318658A (zh) | 声波谐振器与晶体管集成的半导体器件及其制作方法 | |
| CN115863420A (zh) | 一种半导体器件及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |