[发明专利]谐振器封装结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种滤波器封装结构，包括：谐振空腔，位于衬底中；压电膜，位于衬底上并覆盖谐振空腔；焊垫，位于衬底上且连接压电膜；沉积或涂布工艺制备的封盖层，位于衬底之上并至少覆盖焊垫。依照本发明的滤波器封装结构，采用沉积工艺制备的盖层替代Si盖板而取消了Au‑Au键合，降低了成本，简化了工艺，提高了封装可靠性。

技术领域

本发明涉及一种谐振器封装结构及其制造方法，特别是涉及一种简化工艺的膜体声波谐振器(FBAR)封装结构及其制造方法。

背景技术

膜体声波谐振器(FBAR)是实现小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件以及声谐振质量传感器的已知的构件。膜体声波谐振器可以以最小的成本大批量生产，并可实现为具有超小型尺寸。此外，FBAR可提供作为滤波器的主要特性的高品质因子(Q)值，甚至可被使用在微波频带中，并且还可实现个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)的特定频带。

如图1所示，目前传统的FBAR晶圆级封装结构主要采用Si盖板和Au-Au键合工艺实现。具体地，先加工具有谐振空腔的高阻单晶Si衬底，在Si衬底顶面上形成压电膜、与压电膜电连接的Au焊盘(点状阵列)、以及在Au焊盘外围用作保护挡坝的Au层(连续或间断的环状)；然后在与Si衬底类似的高阻单晶Si盖板(出于节省工艺成本的考虑，一般采用同样具有空腔的高阻单晶Si衬底废片或备用片)下方形成类似的Au键合点/线；通过Au-Au键合工艺将Si盖板与Si衬底压合，通过金刚石磨轮研磨的工艺方法减薄Si盖板顶面，最后利用穿硅通孔(TSV)工艺形成接触塞以电连接Au焊盘。

在该过程中，硬质盖板虽然能够提供足够的防护能力，但是减薄该盖板的研磨减薄工艺会对Si产生机械损伤，且具有一定的厚度极限。而TSV工艺需要采用蚀刻剂或激光钻孔形成大深宽比的深槽或深孔，精度控制难度大且容易损伤Au焊盘表面，造成接触电阻增大。进一步，由于Si盖板和Si衬底需要利用软质的Au基材料进行键合，成本高昂，且容易在压合过程中由于应力不均匀而造成倾斜、错位，封装效果不佳。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种低成本简化工艺的谐振器封装结构及其制备方法。

本发明提供了一种谐振器封装结构，包括：谐振空腔，位于衬底中；压电膜，位于衬底上并覆盖谐振空腔；焊垫，位于衬底上且连接压电膜；沉积或涂布工艺制备的封盖层，位于衬底之上并至少覆盖焊垫。

其中，封盖层材料选自以下的任一或其组合：非晶硅、微晶硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。

其中，焊垫不含贵金属；优选地，密封环形成在焊垫外围，优选地密封环不含贵金属；任选地，牺牲层图形填充密封环与焊垫之间的空隙；优选地，封盖层接合衬底顶面，封盖层覆盖牺牲图形。

其中，封盖层与压电膜之间进一步具有第二空腔；优选地，释放孔暴露第二空腔。

其中，接触孔穿过封盖层暴露焊垫，优选地在接触孔中具有金属接触塞。

本发明还提供了一种谐振器封装方法，包括：在衬底中形成第一牺牲层图形；在第一牺牲层图形上形成压电膜；在衬底上形成连接压电膜的焊垫；在压电膜上形成第二牺牲层图形；采用沉积或涂布工艺在第二牺牲层图形上形成封盖层；刻蚀封盖层形成暴露焊垫的接触孔。

其中，封盖层材料选自以下的任一或其组合：非晶硅、微晶硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。

其中，焊垫不含贵金属；优选地，形成焊垫的同时，密封环形成在焊垫外围，优选地密封环不含贵金属；优选地，第二牺牲层图形不仅覆盖压电膜还进一步覆盖密封环与焊垫之间的衬底顶面。

其中，形成接触孔的同时和/或之后，形成暴露第二牺牲图形的释放孔，各向同性刻蚀一起去除第二牺牲层图形和第一牺牲层图形，在压电膜下方衬底中留下谐振空腔，在压电膜上方留下第二空腔。

其中，控制工艺参数以控制第二牺牲层图形的高度以便控制第二空腔的高度。