RFMEMS器件及其制备方法

rf mems器件及其制备方法
技术领域
1.本发明属于微电子技术领域，具体涉及rf mems器件及其制备方法。


背景技术：

2.mems器件以其低插入损耗、高隔离度、高线性度等性能，被视为5g、雷达、卫星通信等未来射频无线系统的备选器件。但mems器件与其他集成电路(如驱动电路、微波集成电路)之间的互联互通是影响其射频性能的一个重要因素。目前，为实现mems器件与其他集成电路之间的互联，主要采用pcb板级互联以及sip(system-in-package)等形式。pcb板级互联由于尺寸偏大，会引入额外的寄生损耗；sip可以在一定程度上减小互联带来的损耗，但当中的焊接、打线等工艺步骤以及各芯片间近距离的互扰仍会对mems器件的性能产生影响。特别是在毫米波频段，由互联带来的寄生现象会更加严重，甚至影响射频系统的性能。
3.因此，有必要对现有的rf mems器件进行改进。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上改善或解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以实现mems器件与其他集成电路之间的互联、并且可以减少寄生损耗的rf mems器件。
5.为改善上述技术问题，本发明提供一种rf mems器件，包括：
6.衬底，所述衬底的一侧设有集成电路；
7.第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和所述第二焊盘间隔设置，所述第一焊盘和所述第二焊盘设在所述集成电路远离所述衬底一侧的表面；
8.第一金属块和第二金属块，所述第一金属块设在所述第一焊盘上，所述第二金属块设在所述第二焊盘上；
9.绝缘层，所述绝缘层设在所述集成电路远离所述衬底一侧的表面，并且包覆所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第一金属块和所述第二金属块，并且所述第一金属块和所述第二金属块远离所述衬底一侧的表面未被所述绝缘层包覆；
10.第一布线结构和第二布线结构，所述第一布线结构和所述第二布线结构均设置在所述绝缘层远离所述衬底的一侧，所述第一布线结构与所述第一金属块电连接，所述第二布线结构与所述第二金属块电连接；
11.mems器件，所述第一布线结构和所述第二布线结构中的至少一个与所述mems器件电连接。
12.由此，通过垂直设置的第一金属块和/或第二金属块，可以实现集成电路与mems器件的互联，可以有效的减小互联带来的损耗，本发明的设计还有利于减小器件的整体尺寸，提升了器件的市场竞争力。
13.另外，本发明的rf mems器件还可以具有如下附加的技术特征：
14.所述mems器件包括mems开关、滤波器、电容和电感中的至少之一。
15.所述第一金属块、所述第二金属块的高度彼此独立地为20-200微米。
16.所述绝缘层的厚度为20-200微米。
17.所述第一金属块在所述衬底上的正投影面积小于所述第一焊盘在所述衬底上的正投影面积；所述第二金属块在所述衬底上的正投影面积小于所述第二焊盘在所述衬底上的正投影面积。
18.本发明还提供一种制备前文所述的rf mems器件的方法，包括：(1)在衬底的一侧形成集成电路；(2)在所述集成电路远离所述衬底的一侧形成第一焊盘和第二焊盘；(3)在所述第一焊盘远离所述衬底的一侧形成第一金属块，在所述第二焊盘远离所述衬底的一侧形成第二金属块；(4)形成绝缘层，所述绝缘层设在所述集成电路远离所述衬底一侧的表面，并且包覆所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第一金属块和所述第二金属块，并且所述第一金属块和所述第二金属块远离所述衬底一侧的表面与所述绝缘层远离所述衬底一侧的表面平齐；(5)在所述第一金属块远离所述第一焊盘的一侧形成第一布线结构，在所述第二金属块远离所述第二焊盘的一侧形成第二布线结构；(6)在所述第一布线结构或所述第二布线结构远离所述衬底的一侧形成mems器件。由此，该方法具有前文所述的rf mems器件所具有的全部特征和优点，在此不再赘述。总的来说，由该方法制备得到的rf mems器件在实现集成电路与mems器件互联的同时，可以有效的减小互联带来的损耗，可以有效的减少寄生损耗，同时，由该方法制备得到的rf mems器件的整体尺寸较小，有利于提升产品的市场竞争力。此外，该方法还具有操作简单的优点。
19.根据本发明的一些实施例，步骤(3)采用下列步骤进行：(3-1)在所述集成电路远离所述衬底的一侧形成胶层，所述胶层包覆所述第一焊盘和所述第二焊盘；(3-2)对所述胶层进行刻蚀，形成贯穿的第一刻蚀孔和第二刻蚀孔，所述第一刻蚀孔位于所述第一焊盘远离所述衬底的一侧，所述第二刻蚀孔位于所述第二焊盘远离所述衬底的一侧；(3-3)在所述第一刻蚀孔内填充金属，形成第一金属块，在所述第二刻蚀孔内填充金属，形成第二金属块；(3-4)去除所述胶层。
20.根据本发明的一些实施例，步骤(4)采用下列步骤进行：(4-1)在所述集成电路远离所述衬底的一侧形成绝缘涂层，所述绝缘涂层包覆所述第一焊盘、所述第二焊盘、所述第一金属块和所述第二金属块，所述第一金属块和所述第二金属块远离所述衬底一侧的表面设有绝缘涂层；(4-2)对所述绝缘涂层进行抛光平整化处理，形成绝缘层，所述第一金属块和所述第二金属块远离所述衬底一侧的表面与所述绝缘层远离所述衬底一侧的表面平齐。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是本发明rf mems器件的结构示意图；
24.图2是本发明制备rf mems器件的方法流程图；
25.图3是本发明实施例中，制作第一焊盘和第二焊盘之后的结构示意图；
26.图4是本发明实施例中，制作第一金属块与第二金属块的方法流程图；
27.图5是本发明实施例中，制作胶层之后的结构示意图；
28.图6是本发明实施例中，对胶层进行刻蚀之后的结构示意图；
29.图7是本发明实施例中，在胶层形成的刻蚀孔中填充金属之后的结构示意图；
30.图8是本发明实施例中，去除胶层之后的结构示意图；
31.图9是本发明实施例中，形成绝缘层的方法流程图；
32.图10是本发明实施例中，制作绝缘涂层之后的结构示意图；
33.图11是本发明实施例中，对绝缘涂层进行抛光平整化处理之后的结构示意图；
34.图12是本发明实施例中，制作第一布线结构和第二布线结构之后的结构示意图。
35.附图标记说明
36.1-衬底，21-第一焊盘，22-第二焊盘，3-胶层，41-第一刻蚀孔，42-第二刻蚀孔，43-第一金属块，44-第二金属块，5
’‑
绝缘涂层，5-绝缘层，61-第一布线结构，62-第二布线结构，7-mems器件。
具体实施方式
37.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.为改善上述技术问题，本发明提供一种rf mems器件，参考图1，该rf mems器件包括衬底1、第一焊盘21、第二焊盘22、第一金属块43、第二金属块44、绝缘层5、第一布线结构61、第二布线结构62和mems器件7。
39.根据本发明的实施例，衬底1的一侧设有集成电路(图中未示出)；例如，集成电路包括驱动电路和微波集成电路中的至少之一。需要说明的是，本发明技术人员可以根据实际需要对衬底1的尺寸和材质进行选择，此处不再赘述。
40.根据本发明的实施例，第一焊盘21和第二焊盘22间隔设置，并且第一焊盘21和第二焊盘22设在集成电路远离衬底1一侧的表面。参考图1，第一焊盘21和第二焊盘22设在集成电路的上表面上，优选第一焊盘21和第二焊盘22在集成电路的上表面对称设置。
41.根据本发明的实施例，第一金属块43设在第一焊盘21远离衬底1的一侧，第二金属块44设在第二焊盘22远离衬底1的一侧；即第一金属块43设在第一焊盘21的上表面，第二金属块44设在第二焊盘22的上表面。
42.根据本发明的实施例，第一金属块43在衬底1上的正投影面积小于第一焊盘21在衬底1上的正投影面积；第二金属块44在衬底1上的正投影面积小于第二焊盘22在衬底1上的正投影面积。也就是说，第一金属块43的横向尺寸可以小于第一焊盘21的横向尺寸，第二金属块44的横向尺寸可以小于第二焊盘22的横向尺寸，其中横向是指在沿着衬底1延伸的方向，参考图1，图1中的横向是水平方向。这样设计可以进一步减小器件的整体尺寸，进一步提升产品的市场竞争力。
43.根据本发明的实施例，第一金属块43、第二金属块44的高度彼此独立地为20-200微米。如果第一金属块43、第二金属块44的高度过小，会导致集成电路与mems器件7之间互相干扰。如果第一金属块43、第二金属块44的高度过大，会导致寄生效应偏大。当第一金属块43、第二金属块44的高度为20-200微米时，既可以有效的避免集成电路与mems器件7之间
发生互相干扰的不良问题，同时还可以有效的降低寄生效应，提升rf mems器件的性能。
44.进一步的，第一金属块43的高度是指第一金属块43在沿着绝缘层5的厚度方向上的距离。第二金属块44的高度是指第二金属块44在沿着绝缘层5的厚度方向上的距离。
45.根据本发明的实施例，绝缘层5设在集成电路远离衬底1一侧的表面，并且包覆第一焊盘21、第二焊盘22、第一金属块43和第二金属块44，并且第一金属块43和第二金属块44远离衬底1一侧的表面未被绝缘层5包覆；
46.根据本发明的实施例，绝缘层5的厚度为20-200微米。如果绝缘层5的厚度过小，会导致集成电路与mems器件7之间互相干扰，进一步导致rf mems器件的性能较差。如果绝缘层5的厚度过大，会导致寄生效应偏大，也会导致rf mems器件的性能较差。
47.根据本发明的实施例，第一布线结构61和第二布线结构62均设置在绝缘层5远离衬底1的一侧，第一布线结构61与第一金属块43电连接，第二布线结构62与第二金属块44电连接；本领域技术人员可以根据实际需要对第一布线结构61、第二布线结构62的尺寸和材质进行选择，此处不再赘述。
48.根据本发明的实施例，第一布线结构61和第二布线结构62中的至少一个与mems器件7电连接。例如，mems器件7包括mems开关、滤波器、电容和电感中的至少之一。
49.由此，通过第一金属块43和/或第二金属块44，可以实现集成电路与mems器件7的纵向连接，有效的减少了寄生损耗，有效的减小了互联对mems器件和集成电路的性能带来的不良影响，并且本技术的设计还可以减小整体结构的横向尺寸以及纵向尺寸，减小了器件的整体尺寸。
50.本发明还提供一种制备前文所述的rf mems器件的方法，参考图2，所述方法包括：
51.s100、在衬底1的一侧形成集成电路
52.其中，集成电路包括驱动电路和微波集成电路中的至少之一。
53.s200、在集成电路远离衬底1的一侧形成第一焊盘21和第二焊盘22
54.参考图3，第一焊盘21和第二焊盘22间隔设置。
55.s300、在第一焊盘21远离衬底1的一侧形成第一金属块43，在第二焊盘22远离衬底1的一侧形成第二金属块44
56.第一金属块43设在第一焊盘21上，第二金属块44设在第二焊盘22上。
57.根据本发明的一些实施例，参考图4，步骤s300采用下列步骤进行：
58.s310、在集成电路远离衬底1的一侧形成胶层3，胶层3包覆第一焊盘21和第二焊盘22
59.参考图5，经过步骤(3-1)，可以在衬底1、第一焊盘21和第二焊盘22的上方形成胶层3。
60.根据本发明的一些实施例，胶层3的材料包括但不限于光刻胶、干膜的至少之一。
61.s320、对胶层3进行刻蚀，形成贯穿的第一刻蚀孔41和第二刻蚀孔42，第一刻蚀孔41位于第一焊盘21远离衬底1的一侧，第二刻蚀孔42位于第二焊盘22远离衬底1的一侧
62.参考图6，在第一焊盘21的上方可以形成贯通的第一刻蚀孔41，在第二焊盘22的上方可以形成贯通的第二刻蚀孔42。
63.s330、在第一刻蚀孔41内填充金属，形成第一金属块43，在第二刻蚀孔42内填充金属，形成第二金属块44
64.参考图7，第一金属块43的上表面、第二金属块44的上表面、胶层3的上表面可以齐平。
65.本发明对形成第一金属块43的材料与形成第二金属块44的材料不作限制，本领域技术人员可以根据具体的使用需求进行选择。
66.s340、去除胶层3
67.去除胶层3之后，可以得到如图8所示的结构。
68.s400、形成绝缘层5，绝缘层5设在集成电路远离衬底1一侧的表面，并且包覆第一焊盘21、第二焊盘22、第一金属块43和第二金属块44，并且第一金属块43和第二金属块44远离衬底1一侧的表面与绝缘层5远离衬底1一侧的表面平齐
69.需要说明的是，表面平齐并非是指表面绝对的水平，也可以指在一定的误差范围内的水平。
70.根据本发明的一些实施例，形成绝缘层5的材料可以选择能够固化、同时具有绝缘特点的材料。示例性的，形成绝缘层5的材料包括但不限于氧化硅、硅酸盐、液态玻璃、玻璃浆料的至少之一。
71.根据本发明的一些实施例，参考图9，步骤s400采用下列步骤进行：
72.s410、在集成电路远离衬底1的一侧形成绝缘涂层5’，绝缘涂层5’包覆第一焊盘21、第二焊盘22、第一金属块43和第二金属块44，第一金属块43和第二金属块44远离衬底1一侧的表面设有绝缘涂层5’；
73.即参考图10，绝缘涂层5’可以覆盖第一金属块43的上表面，同时覆盖第二金属块44的上表面。
74.s420、对绝缘涂层5’进行抛光平整化处理，形成绝缘层5，第一金属块43和第二金属块44远离衬底1一侧的表面与绝缘层5远离衬底1一侧的表面平齐。
75.参考图10和图11，抛光平整化是指对绝缘涂层5’的厚度进行减薄，使减薄后的绝缘层5的表面与第一金属块43的上表面、第二金属块44的上表面齐平，形成水平的表面。
76.应该理解的是，形成第一金属块43、第二金属块44、形成绝缘层5的方式并不限于上述步骤的顺序，本领域技术人员可以根据需求进行调整。示例性地，可以先用绝缘层材料在集成电路远离衬底1的一侧形成绝缘层5，随后在绝缘层5上形成两个贯穿的第一通孔和第二通孔，在第一通孔中填充金属形成第一金属块43，在第二通孔中填充金属形成第二金属块44。这种方式与先形成胶层、再形成第一金属块43与第二金属块44、去除胶层3、最后形成绝缘层5的方式相比，由于刻蚀的材料不同，先形成胶层，随后在胶层上刻蚀形成第一金属块43和第二金属块44的方式具有刻蚀效果更好、刻蚀表面更光滑的优点，可以进一步提升rf mems器件的性能。
77.s500、在第一金属块43远离第一焊盘21的一侧形成第一布线结构61，在第二金属块44远离第二焊盘22的一侧形成第二布线结构62
78.参考图12，第一布线结构61和第二布线结构62均位于绝缘层5远离衬底1的一侧，通过该步骤，可以实现第一布线结构61与第一金属块43的电连接，第二布线结构62与第二金属块44的电连接。
79.s600、在第一布线结构61或第二布线结构62远离衬底1的一侧形成mems器件7
80.图1示出了在第一布线结构61远离衬底1的一侧形成mems器件7的情况，即通过第
一金属块43和第一布线结构61，实现了集成电路与mems器件7的连接。但是不限于此，也可以在第二布线结构62远离衬底1的一侧形成mems器件7，即通过第二金属块44和第二布线结构62，也可以实现集成电路与mems器件7的连接。
81.需要说明的是，该方法具有前文所述的rf mems器件的全部技术特征，在此不再赘述。
82.由此，通过垂直设置的第一金属块43和/或第二金属块44，可以实现集成电路与mems器件7的互联，有效的减小了寄生损耗，提升了rf mems器件的性能。并且，本发明垂直设置的互联结构可以有效的减小器件的整体尺寸。此外，本发明的方法还具有操作简单的优点，适用于大规模的工业化生产。
83.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
84.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
85.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
86.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
88.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。