[发明专利]体声波谐振器的封装方法及封装结构

说明书

本发明提供一种体声波谐振器的封装方法及封装结构，通过在第二衬底上形成具有第二空腔的弹性键合材料层，由此来制作谐振器盖体，然后可以通过这个谐振器盖体上的弹性键合材料层来使得谐振器盖体与谐振腔主体结构直接键合，并使得弹性键合材料层失去弹性，之后可以在谐振器盖体上形成穿通孔以及覆盖在穿通孔内表面上的导电互连层。此种工艺不仅具有低成本、工艺简单以及跟谐振腔主体结构工艺高度相容的特点，不会造成金‑金键合工艺的污染问题，能最大限度地降低对第一空腔的影响，且可以在键合过程中利用弹性键合材料层的弹性来容忍体声波谐振结构在第一空腔外围的区域上具有一定的台阶高度差异，能够保证键合的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及射频产品封装技术领域，尤其涉及一种体声波谐振器的封装方法及封装结构。

背景技术

体声波谐振器(FBAR)包括典型地设置在压电层之上和/或之下的电极。响应于施加到电极的高频信号，压电层可以振荡。FBAR可以用于无线信号传输系统，以实现无线数据的输入和/或输出。例如，FBAR可以用在无线通信装置、无线功率发射器、无线传感器的滤波器、发射器、接收器、双工器等中。

请参考图1，目前常规的体声波谐振器的封装工艺通常包括以下步骤：

(1)通过热氧化工艺或化学气相沉积工艺，在载体晶圆(未图示)上生长二氧化硅层200，并进一步通过光刻、刻蚀工艺，刻蚀去除部分厚度的所述二氧化硅层200而形成第二空腔2001。

(2)通过金-金键合(Au-Au bonding)工艺，将具有第二空腔2001的载体晶圆与预先制作好的具有第一空腔1011、体声波谐振结构102和第一衬底100的谐振腔主体结构键合在一起，此时第二空腔2001与第一空腔1011对准，并将体声波谐振结构102夹设在第二空腔(也称为上空腔)2001和第一空腔(也称为下空腔)1011之间。一般的，预先制作好的第一衬底100上形成有下腔体壁101，体声波谐振结构102包括第一空腔堆叠设置的第一电极(也称为下电极)1021、压电层1022、第二电极(也称为上电极)1023，下腔体壁101用于在第一衬底100和第一电极1021之间形成第一空腔1011。具体的，金-金键合工艺过程包括：首先采用金属剥离工艺(metal lift-off technology)在第二空腔2001外围的二氧化硅层200上形成键合所需的金层201，以及，在第一空腔1011外围的第一电极1021和第二电极1023上形成键合所需的金层103；然后在第一空腔1011和第二空腔2001相互对准后，通过加热的方式，融化金层201和金层103而形成金-金键合。其中金属剥离工艺是指：一基片经过涂覆光致抗蚀剂膜、曝光、显影后，以具有一定图形的光致抗蚀剂膜为掩模，带光致抗蚀剂膜蒸发所需的金属，然后在去除光致抗蚀剂膜的同时，把光致抗蚀剂膜上的金属一起剥离干净，在基片上只剩下所需图形的金属。

(3)利用背面减薄工艺，将键合后的结构中的载体晶圆去除，使得剩余的二氧化硅层200作为盖板，并对二氧化硅层200打孔从而形成暴露出键合的金表面的孔203。

(4)在二氧化硅层200和孔203的表面上电镀铜金属层204，并通过光刻、腐蚀等工艺将铜金属层204图形化，形成将第二电极1023和第一电极1021向外引出的导线。

(5)在二氧化硅层200和铜金属层204上沉积钝化层205，并通过光刻、腐蚀等工艺将钝化层205图形化，以暴露出部分铜金属层204而作为金属焊盘，且进一步在暴露出的铜金属层204处焊球，使得形成的焊球206与金属焊盘相接触。

上述的体声波谐振器的封装工艺中，由于需要在载体晶圆上沉积、刻蚀二氧化硅层，并需要采用金-金键合工艺使第一空腔1011与第二空腔2001键合在一起，且在键合后需要去除载体晶圆，因此工艺复杂，设备成本较高。并且因为金-金键合工艺引入了金元素，所以存在材料成本高且会对产线造成元素污染的问题。另外，上述工艺中的钝化层205通常是沉积较薄一层的氧化硅或氮化硅等常用的钝化层材料而形成，这会导致孔203处仍有间隙，使得第二空腔2001的侧壁较薄，进而造成上腔盖的机械强度不够，会导致器件可靠性风险。