[發明專利]體聲波諧振器的封裝方法及封裝結構

有效

• 申請號: 201910656701.3
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN112039455B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 羅海龍;李偉;齊飛
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路（寧波）有限公司上海分公司
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H9/17
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供一種體聲波諧振器的封裝方法及封裝結構，通過在第二襯底上形成具有第二空腔的彈性鍵合材料層，由此來制作諧振器蓋體，然后可以通過這個諧振器蓋體上的彈性鍵合材料層來使得諧振器蓋體與諧振腔主體結構直接鍵合，并使得彈性鍵合材料層失去彈性，之后可以在諧振器蓋體上形成穿通孔以及覆蓋在穿通孔內表面上的導電互連層。此種工藝不僅具有低成本、工藝簡單以及跟諧振腔主體結構工藝高度相容的特點，不會造成金?金鍵合工藝的污染問題，能最大限度地降低對第一空腔的影響，且可以在鍵合過程中利用彈性鍵合材料層的彈性來容忍體聲波諧振結構在第一空腔外圍的區域上具有一定的臺階高度差異，能夠保證鍵合的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及射頻產品封裝技術領域，尤其涉及一種體聲波諧振器的封裝方法及封裝結構。

背景技術

體聲波諧振器(FBAR)包括典型地設置在壓電層之上和/或之下的電極。響應于施加到電極的高頻信號，壓電層可以振蕩。FBAR可以用于無線信號傳輸系統，以實現無線數據的輸入和/或輸出。例如，FBAR可以用在無線通信裝置、無線功率發射器、無線傳感器的濾波器、發射器、接收器、雙工器等中。

請參考圖1，目前常規的體聲波諧振器的封裝工藝通常包括以下步驟：

(1)通過熱氧化工藝或化學氣相沉積工藝，在載體晶圓(未圖示)上生長二氧化硅層200，并進一步通過光刻、刻蝕工藝，刻蝕去除部分厚度的所述二氧化硅層200而形成第二空腔2001。

(2)通過金-金鍵合(Au-Au?bonding)工藝，將具有第二空腔2001的載體晶圓與預先制作好的具有第一空腔1011、體聲波諧振結構102和第一襯底100的諧振腔主體結構鍵合在一起，此時第二空腔2001與第一空腔1011對準，并將體聲波諧振結構102夾設在第二空腔(也稱為上空腔)2001和第一空腔(也稱為下空腔)1011之間。一般的，預先制作好的第一襯底100上形成有下腔體壁101，體聲波諧振結構102包括第一空腔堆疊設置的第一電極(也稱為下電極)1021、壓電層1022、第二電極(也稱為上電極)1023，下腔體壁101用于在第一襯底100和第一電極1021之間形成第一空腔1011。具體的，金-金鍵合工藝過程包括：首先采用金屬剝離工藝(metal?lift-off?technology)在第二空腔2001外圍的二氧化硅層200上形成鍵合所需的金層201，以及，在第一空腔1011外圍的第一電極1021和第二電極1023上形成鍵合所需的金層103；然后在第一空腔1011和第二空腔2001相互對準后，通過加熱的方式，融化金層201和金層103而形成金-金鍵合。其中金屬剝離工藝是指：一基片經過涂覆光致抗蝕劑膜、曝光、顯影后，以具有一定圖形的光致抗蝕劑膜為掩模，帶光致抗蝕劑膜蒸發所需的金屬，然后在去除光致抗蝕劑膜的同時，把光致抗蝕劑膜上的金屬一起剝離干凈，在基片上只剩下所需圖形的金屬。

(3)利用背面減薄工藝，將鍵合后的結構中的載體晶圓去除，使得剩余的二氧化硅層200作為蓋板，并對二氧化硅層200打孔從而形成暴露出鍵合的金表面的孔203。

(4)在二氧化硅層200和孔203的表面上電鍍銅金屬層204，并通過光刻、腐蝕等工藝將銅金屬層204圖形化，形成將第二電極1023和第一電極1021向外引出的導線。

(5)在二氧化硅層200和銅金屬層204上沉積鈍化層205，并通過光刻、腐蝕等工藝將鈍化層205圖形化，以暴露出部分銅金屬層204而作為金屬焊盤，且進一步在暴露出的銅金屬層204處焊球，使得形成的焊球206與金屬焊盤相接觸。

上述的體聲波諧振器的封裝工藝中，由于需要在載體晶圓上沉積、刻蝕二氧化硅層，并需要采用金-金鍵合工藝使第一空腔1011與第二空腔2001鍵合在一起，且在鍵合后需要去除載體晶圓，因此工藝復雜，設備成本較高。并且因為金-金鍵合工藝引入了金元素，所以存在材料成本高且會對產線造成元素污染的問題。另外，上述工藝中的鈍化層205通常是沉積較薄一層的氧化硅或氮化硅等常用的鈍化層材料而形成，這會導致孔203處仍有間隙，使得第二空腔2001的側壁較薄，進而造成上腔蓋的機械強度不夠，會導致器件可靠性風險。