滤波器芯片封装结构及用于滤波器芯片封装的方法与流程

1.本技术涉及体声波谐振器技术领域，例如涉及一种滤波器芯片封装结构及用于滤波器芯片封装的方法。


背景技术：

2.随着通信技术的不断发展，对滤波器的要求越来越高，常用的滤波器器件有体声波滤波器和表面声波滤波器。在滤波器的制造过程中，需要对滤波器晶圆进行封装，但现有的滤波器晶圆封装结构的散热效果较差，亟待解决。


技术实现要素：

3.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
4.本发明实施例提供一种滤波器芯片封装结构及用于滤波器芯片封装的方法，以能提升滤波器晶圆封装结构的散热效果。
5.在一些实施例中，滤波器芯片封装结构，包括：滤波器晶圆，与滤波器盖体连接；所述滤波器晶圆与所述滤波器盖体形成空腔；所述滤波器盖体，未与所述滤波器晶圆形成所述空腔的部分设置有第一通孔和第二通孔；第一金属层，位于所述第一通孔和所述第一通孔外围的所述滤波器盖体的表面上；所述第一金属层位于所述第一通孔内的部分被限定成第一凹槽；所述第一金属层穿过所述第一通孔连接所述滤波器晶圆；第二金属层，位于所述第二通孔和所述第二通孔外围的所述滤波器盖体的表面上；所述第二金属层位于所述第二通孔内的部分被限定成第二凹槽；所述第二金属层穿过所述第二通孔连接所述滤波器晶圆；第一金属填充层，位于所述第一凹槽内，在所述第一金属填充层上设置有第一焊锡凸点；第二金属填充层，位于所述第二凹槽内，在所述第二金属填充层上设置有第二焊锡凸点。
6.在一些实施例中，用于滤波器芯片封装的方法，包括：提供滤波器晶圆；在所述滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体；所述第一通孔和所述第二通孔均暴露出所述滤波器晶圆；所述滤波器晶圆通过所述第三凹槽形成空腔；在所述第一通孔内设置第一焊锡球；在所述第二通孔内设置第二焊锡球。
7.本发明实施例提供的滤波器芯片封装结构及用于滤波器芯片封装的方法，可以实现以下技术效果：通过在滤波器盖体上设置有第一通孔、第二通孔，第一金属层位于第一通孔内的部分被限定成第一凹槽，第二金属层位于第二通孔内的部分被限定成第二凹槽；第一凹槽内填充有第一金属填充层，第二凹槽内填充有第二金属填充层；第一金属层穿过第一通孔连接滤波器晶圆；第二金属层穿过第二通孔连接滤波器晶圆；在第一金属填充层上设置有第一焊锡凸点；在第二金属填充层上设置有第二焊锡凸点。这样，由于滤波器盖体设置的通孔被金属填充层填满，使得通孔的导热能力更好，从而提升滤波器芯片封装结构的
散热效果，进而有利于提高滤波器的工作功率。
8.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
9.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：图1是本发明实施例提供的一个滤波器芯片封装结构的剖面结构示意图；图2是本发明实施例提供的另一个滤波器芯片封装结构的剖面结构示意图；图3是本发明实施例提供的一个用于滤波器芯片封装的方法的示意图；图4是本发明实施例提供的一个第一衬底的剖面结构示意图；图5是本发明实施例提供的一个带有第四凹槽和第五凹槽的第一衬底的剖面结构示意图；图6是本发明实施例提供的一个带有第四凹槽和第五凹槽以及键合层的第一衬底的剖面结构示意图；图7是本发明实施例提供的一个将第一衬底通过键合层键合到滤波器晶圆后的剖面结构示意图；图8是本发明实施例提供的一个减薄第一衬底后的剖面结构示意图；图9是本发明实施例提供的一个在减薄第一衬底后的键合层淀积待刻蚀金属层后的剖面结构示意图；图10是本发明实施例提供的一个形成焊锡球后的剖面结构示意图；图11是本发明实施例提供的一个滤波器输入输出功率曲线的示意图。
10.附图标记：600：第一衬底；610：键合层；620：第一金属层；630：第二金属层；640：第一金属填充层；650：第二金属填充层；660：第一焊锡凸点；670：第二焊锡凸点；680：第二衬底；690：下电极层；700：压电层；710：上电极层；720：第三衬底；730：第一电极；740：叉指换能器结构；750：第二电极。
具体实施方式
11.为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
12.本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
13.本发明实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明实施例中的具体含义。
14.另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
15.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
16.本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
17.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.结合图1所示，本发明实施例提供一种滤波器芯片封装结构，包括：滤波器晶圆和滤波器盖体滤波器晶圆，与滤波器盖体连接；滤波器晶圆与滤波器盖体形成空腔；滤波器盖体，未与滤波器晶圆形成空腔的部分设置有第一通孔和第二通孔；第一金属层620，位于第一通孔和第一通孔外围的滤波器盖体的表面上；第一金属层620位于第一通孔内的部分被限定成第一凹槽；第一金属层620穿过第一通孔连接滤波器晶圆；第二金属层630，位于第二通孔和第二通孔外围的滤波器盖体的表面上；第二金属层630位于第二通孔内的部分被限定成第二凹槽；第二金属层630穿过第二通孔连接滤波器晶圆；第一金属填充层640，位于第一凹槽内，在第一金属填充层640上设置有第一焊锡凸点660；第二金属填充层650，位于第二凹槽内，在第二金属填充层650上设置有第二焊锡凸点670。
20.本发明实施例提供的滤波器芯片封装结构，可以实现以下技术效果：通过在滤波器盖体上设置有第一通孔、第二通孔，第一金属层位于第一通孔内的部分被限定成第一凹槽，第二金属层位于第二通孔内的部分被限定成第二凹槽；第一凹槽内填充有第一金属填充层，第二凹槽内填充有第二金属填充层；第一金属层穿过第一通孔连接滤波器晶圆；第二金属层穿过第二通孔连接滤波器晶圆；在第一金属填充层上设置有第一焊锡凸点；在第二金属填充层上设置有第二焊锡凸点。这样，由于滤波器盖体设置的通孔被金属填充层填满，使得通孔的导热能力更好，从而提升滤波器芯片封装结构的散热效果，进而有利于提高滤波器的工作功率。
21.可选地，滤波器盖体形成有第三凹槽；滤波器盖体通过第三凹槽与滤波器晶圆形成空腔。
22.可选地，滤波器盖体包括：第一衬底600，通过键合层610与滤波器晶圆连接；第一衬底600设置有第三通孔与第四通孔；键合层610，被限定为中空结构，键合层610的中空部分被限定为滤波器盖体的第三凹槽；在第三凹槽外围的部分设置有第五通孔与第六通孔；第五通孔与第三通孔连通形成第一通孔；第六通孔与第四通孔连通形成第二通孔。
23.在一些实施例中，第三通孔和第四通孔的开口尺寸比第五通孔和第六通孔大3微米以上。这样，第五通孔与第三通孔垂直对齐所形成的第一通孔具有台阶结构，第六通孔与第四通孔垂直对齐所形成的第二通孔具有台阶结构；能够保证在第一通孔和第二通孔内沉积待刻蚀金属层时待刻蚀金属层能铺满整个第一通孔和第二通孔侧壁，不容易出现断路。
24.可选地，滤波器晶圆为体声波谐振器或表面声波谐振器。
25.结合图1所示，在一些实施例中，滤波器晶圆为体声波谐振器，体声波谐振器包括：第二衬底680及在第二衬底680上形成的上电极层710、压电层700和下电极层690，压电层700处于下电极层690和上电极层710之间，第一金属层620连接下电极层690，第二金属层630连接上电极层710。可选地，上电极层由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。下电极层由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。压电层由具有压电性能的氮化铝aln 、氧化锌zno、铌酸锂linbo3、钽酸锂litao3、锆钛酸铅pzt和钛酸锶钡bst等材料中的一种或多种制成。
26.结合图2所示，在一些实施例中，滤波器晶圆为表面声波谐振器，表面声波谐振器包括在第三衬底720及在第三衬底720上形成的第一电极730、叉指换能器结构740和第二电极750，第一电极730连接叉指换能器结构740的一端，第二电极750连接叉指换能器结构740的另一端。可选地，第三衬底由铌酸锂和/或钽酸锂制成。例如，表面声波谐振器第一衬底由铌酸锂或者钽酸锂键合在第四衬底上形成。第四衬底由硅、三氧化二铝或碳化硅制成。可选地，铌酸锂和基底之间有氧化硅埋层。可选地，钽酸锂和基底之间有氧化硅埋层。可选地，第一电极由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。第二电极由具有导电性能的钼mo、铝al、铜cu、铂pt、钽ta、钨w、钯pd和钌ru等金属材料中的一种或多种制成。
27.可选地，键合层由氧化硅、氮化硅或有机膜材料制成。
28.可选地，有机膜材料包括：干膜dry film、芯片贴片膜die attach film等。
29.在一些实施例中，由氧化硅制成的键合层相较于有机膜制成的键合层能提供更好的水汽隔绝能力，提供更佳的封装可靠性。
30.可选地，第一衬底由硅、碳化硅、三氧化二铝和二氧化硅中的一种或多种制成。
31.可选地，第一金属填充层与第一焊锡凸点均由相同的材料制成，例如，锡银合金。
32.可选地，第二金属填充层与第二焊锡凸点均由相同的材料制成，例如，锡银合金。
33.可选地，第一金属填充层由钛ti、铝al、铜cu、金au、银ag、铂pt、钽ta、镍ni、钴co、锡sn、钨w、钯pd和钌ru中的一种或多种制成，第一焊锡凸点由锡银合金制成。
34.可选地，第二金属填充层由钛ti、铝al、铜cu、金au、银ag、铂pt、钽ta、镍ni、钴co、锡sn、钨w、钯pd和钌ru中的一种或多种制成，第二焊锡凸点由锡银合金制成。
35.在一些实施例中，第一焊锡凸点和第二焊锡凸点均为半球形状。
36.可选地，第一金属层与第二金属层均由铝al、铜cu、金au、钛ti、钨w和铂pt等金属中的一种或多种制成。
37.这样，由于第一衬底使用硅、碳化硅、三氧化二铝和二氧化硅等不易形变的刚性材料和不透水汽的材料制成，从而由第一衬底与键合层组成的滤波器盖体不容易发生形变，封装结构具有更好的可靠性。同时，在滤波器盖体的通孔内形成被限定成凹槽的待刻蚀金
属层，在待刻蚀金属层内填充金属填充层，在金属填充层上形成焊锡凸点，使得焊锡凸点与金属填充层组成的焊锡球具有更高的可靠性，同时，由于整个通孔被金属填充层填满，使得通孔结构更稳固，可靠性更佳。刚性的第一衬底也使得后续pcb(printed circuit board，印制电路板)基板级封装更具灵活性，且不必担心第一衬底在封装注塑成型molding工艺时垮塌，从而导致空腔变形而造成的器件失效，增加了产品设计的灵活性、产品的可靠性和系统封装sip（system in a package，系统级封装）集成能力。同时直接在通孔内形成焊锡球，能够不使用rdl（redistribution layer，再布线层）制作工艺，从而降低制造的成本。
38.结合图3所示，本发明实施例提供一种用于滤波器芯片封装的方法，包括：步骤s301，提供滤波器晶圆；步骤s302，在滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体；第一通孔和第二通孔均暴露出滤波器晶圆；滤波器盖体通过第三凹槽与滤波器晶圆形成空腔；步骤s303，在第一通孔内设置第一焊锡球；在第二通孔内设置第二焊锡球。
39.本发明实施例提供的用于滤波器芯片封装的方法，通过在滤波器盖体上形成通孔，在通孔内设置焊锡球。这样，通过这种方法限定出来的滤波器芯片封装结构，由于滤波器盖体设置的通孔被金属填充层填满，使得通孔的导热能力更好，从而提升滤波器芯片封装结构的散热效果，进而有利于提高滤波器的工作功率。
40.结合图4至图8所示，可选地，滤波器晶圆为体声波谐振器；体声波谐振器包括：第二衬底680及在第二衬底680上形成的上电极层710、压电层700和下电极层690，压电层700处于下电极层690和上电极层710之间；在滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体，包括：提供第一衬底600；在第一衬底600上刻蚀形成第四凹槽和第五凹槽；在第一衬底600上淀积具有中空结构的键合层610；刻蚀键合层610以暴露出第四凹槽和第五凹槽，形成由第一衬底600与键合层610构成的滤波器盖体；键合层610的中空部分被限定为滤波器盖体的第三凹槽；滤波器盖体通过键合层610键合到滤波器晶圆，第四凹槽与体声波谐振器的下电极层690连通，第五凹槽与体声波谐振器的上电极层710连通；减薄第一衬底，使第四凹槽暴露为滤波器盖体的第一通孔；使第五凹槽暴露为滤波器盖体的第二通孔。体声波谐振器包括：第二衬底680及在第二衬底680上形成的上电极层710、压电层700和下电极层690等。
41.可选地，刻蚀键合层以暴露出第四凹槽和第五凹槽，包括：刻蚀键合层形成第五通孔和第六通孔，第五通孔与第四凹槽连通，第六通孔与第五凹槽连通，使得暴露出第四凹槽和第五凹槽。
42.可选地，通过grinding研磨工艺、等离子刻蚀工艺和湿法化学刻蚀中的一种或多种工艺减薄第一衬底。这样，通过减薄第一衬底直接形成第一通孔和第二通孔，相较于将完整的第一衬底和键合层键合在一起再刻蚀从而形成通孔的工艺更简单。
43.结合图1、图9和图10所示，可选地，在第一通孔内设置第一焊锡球；在第二通孔内设置第二焊锡球，包括：在第一衬底远离键合层的一侧淀积待刻蚀金属层；待刻蚀金属层在第一通孔内的部分被限定成第六凹槽；待刻蚀金属层在第二通孔内的部分被限定成第七凹槽；形成伸入第六凹槽内的第一焊锡球；形成伸入第七凹槽内的第二焊锡球；将待刻蚀金属层中除第七凹槽和第六凹槽以外的金属移除，形成伸入第一通孔内的第一金属层620和伸
入第二通孔内的第二金属层630。
44.可选地，形成伸入第六凹槽内的第一焊锡球，包括：将第一金属填充物填满第六凹槽形成第一金属填充层640；将第一焊锡凸点660电镀在第一金属填充层640上，形成伸入第六凹槽内的第一焊锡球。
45.可选地，形成伸入第七凹槽内的第一焊锡球，包括：将第二金属填充物填满第七凹槽形成第二金属填充层650；将第二焊锡凸点670电镀在第二金属填充层650上，形成伸入第七凹槽内的第二焊锡球。
46.可选地，第一金属填充物和第二金属填充物均由钛ti、铝al、铜cu、金au、银ag、铂pt、钽ta、镍ni、钴co、锡sn、钨w、钯pd和钌ru中的一种或多种制成。
47.可选地，第一焊锡凸点和第二焊锡凸点均由锡银合金制成。
48.可选地，滤波器晶圆为体声波谐振器；在滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体，包括：提供第一衬底；在第一衬底上刻蚀形成第四凹槽和第五凹槽；在滤波器晶圆上淀积具有中空结构的键合层；刻蚀键合层以暴露出第四凹槽和第五凹槽，将第一衬底通过键合层键合到滤波器晶圆；形成由第一衬底与键合层构成的滤波器盖体；键合层的中空部分被限定为滤波器盖体的第三凹槽；第四凹槽与体声波谐振器的下电极层连通，第五凹槽与体声波谐振器的上电极层连通；减薄第一衬底，使第四凹槽暴露为滤波器盖体的第一通孔；使第五凹槽暴露为滤波器盖体的第二通孔。
49.结合图2所示，可选地，滤波器晶圆为表面声波谐振器；表面声波谐振器包括在第三衬底720及在第三衬底720上形成的第一电极730、叉指换能器结构740和第二电极750，第一电极730连接叉指换能器结构740的一端，第二电极750连接叉指换能器结构740的另一端；在滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体，包括：提供第一衬底600；在第一衬底600上刻蚀形成第四凹槽和第五凹槽；在第一衬底600上淀积具有中空结构的键合层610；刻蚀键合层610以暴露出第四凹槽和第五凹槽，形成由第一衬底600与键合层610构成的滤波器盖体；键合层610的中空部分被限定为滤波器盖体的第三凹槽；滤波器盖体通过键合层610键合到滤波器晶圆，第四凹槽与表面声波谐振器的第一电极730连通，第五凹槽与表面声波谐振器的第二电极750连通；减薄第一衬底600，使第四凹槽暴露为滤波器盖体的第一通孔；使第五凹槽暴露为滤波器盖体的第二通孔。
50.可选地，通过等离子刻蚀工艺和/或湿法化学品刻蚀工艺进行刻蚀。
51.可选地，通过cvd（chemical vapor deposition，化学气相沉积）工艺和/或pvd（hysical vapor deposition，物理气相沉积）工艺进行淀积。
52.可选地，滤波器晶圆为表面声波谐振器；在滤波器晶圆上形成带有第一通孔、第二通孔及第三凹槽的滤波器盖体，包括：提供第一衬底；在第一衬底上刻蚀形成第四凹槽和第五凹槽；在滤波器晶圆上淀积具有中空结构的键合层；刻蚀键合层以暴露出第四凹槽和第五凹槽，将第一衬底通过键合层键合到滤波器晶圆；形成由第一衬底与键合层构成的滤波器盖体；键合层的中空部分被限定为滤波器盖体的第三凹槽；第四凹槽与表面声波谐振器的第一电极连通，第五凹槽与表面声波谐振器的第二电极；减薄第一衬底，使第四凹槽暴露为滤波器盖体的第一通孔；使第五凹槽暴露为滤波器盖体的第二通孔。
53.结合图11所示，图11为滤波器输入输出功率曲线的示意图，曲线a为传统rdl wlp（wafer level packaging，晶圆级封装）封装对应的滤波器输入输出功率曲线，曲线b为tsv
（through silicon via，硅通孔）填满金属的wlp封装对应的滤波器输入输出功率曲线。在输出功率下降的时候，滤波器“烧毁”，由图11可得曲线b相较于曲线a在更高的功率下才被烧毁，由此，tsv（through silicon via，硅通孔）填满金属的wlp封装相较于传统rdl wlp封装拥有更好的功率能力。
54.以上描述和附图充分地示出了本发明的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。