CN103346753B - 声表面波器件芯片封装热应变的消减方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种声表面波器件芯片封装热应变的消减方法，在声表面波器件芯片的压电单晶基片边缘区域与声表面波器件同步制作一组环形结构，所述环形结构采用具有一定热-机械特性的材料制成，与压电单晶基片、封装基座构成一个热-机械特性互补的复合结构。所述环形结构为制作在压电单晶基片表面以上的环形带或嵌入在压电单晶基片表面层内的环形条。所涉及的热应变消减结构简单紧凑，且位于芯片边缘非器件区域，不对器件的几何结构参数产生直接的影响，器件的电学参数也就不会劣化，能保证器件的一致性、符合性和可靠性；所涉及的热应变消减结构的制作方法与常规的声表面波器件加工工艺兼容，易与声表面波器件同步实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种微机电器件热应力应变的控制方法，尤其是一种声表面波器件芯片封装热应变的消减方法。
背景技术
声表面波器件是一种微机电类的电子器件，其性能决定于压电单晶基片的材料参数和制作在压电单晶基片表面声电换能器的几何结构参数，在声表面波器件的封装过程中，因压电单晶基片材料与封装材料的热-机械特性如热膨胀系数的失配会在压电单晶基片表面产生分布的热应变，从而改变制作于其上的声表面波换能器的几何结构参数，导致声表面波器件电学参数的劣化，进而影响声表面波器件的性能和可靠性。
现有技术和应用中的声表面波器件大多为单个器件的分立式封装，器件芯片受封装效应的影响有限，但随着相关电子产品的小型化、便携化，与其它电子元器件一样，声表面波器件的集成化是一个发展趋势。在集成有多个声表面波器件的芯片上，与封装有关的压电单晶基片表面分布热应变会导致声表面波器件电学参数的劣化，进而对器件性能的一致性、符合性和可靠性产生明显不利的影响。
发明内容
本发明的目的是为克服目前声表面波器件封装热应变改变声表面波换能器的几何结构参数，导致声表面波器件电学参数的劣化，进而对器件一致性、符合性和可靠性产生明显不利影响的缺点。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种声表面波器件芯片封装热应变的消减方法，在声表面波器件芯片的压电单晶基片边缘区域与声表面波器件同步制作一组环形结构，所述环形结构采用具有一定热-机械特性的材料制成，与压电单晶基片、封装基座构成一个热-机械特性互补的复合结构。
所述环形结构为制作在压电单晶基片表面以上的环形带或嵌入在压电单晶基片表面层内的环形条。
所述环形结构的材料采用与压电单晶基片、封装基座的热-机械特性互补的铝、铜、铝铜合金、二氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的一种。
所述环形结构制作工艺为物理刻蚀、物理淀积和光刻刻蚀。
本发明采用一种原位的声表面波器件芯片封装热应变控制方法，所涉及的热应变消减结构简单紧凑，且位于芯片边缘非器件区域，不对器件的几何结构参数产生直接的影响；采用本发明所述方法能改善声表面波器件的电学参数因封装热应变产生的劣化，从而保证器件的一致性、符合性和可靠性；所涉及的热应变消减结构的制作方法与常规的声表面波器件加工工艺兼容，易与声表面波器件同步实现。
附图说明
图1是本发明示意图；
图2是制作在压电单晶基片表面以上的环形金属带封装热应变消减结构剖视图；
图3是嵌入在压电单晶基片表面层内的环形金属条封装热应变消减结构剖视图；
图4a是封装热应变消减前芯片热应变情况示意图；
图4b是封装热应变消减后芯片热应变情况示意图。
图中：1、压电单晶基片，2、声表面波滤波器组，3、环形金属带，4、封装基座，5、环形金属条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，4只声表面波滤波器构成的声表面波滤波器组2集成制作在同一石英压电单晶基片1的中部器件区，在压电单晶基片1的边缘区域制作封装热应变消减结构至少有以下两种方式，分别以一个实施例进行说明：
实施例1
如图2所示，在压电单晶基片1表面边缘区域采用物理淀积、光刻刻蚀工艺制作一个环形金属带3，环形金属带3、压电单晶基片1和封装基座4构成一个热-机械特性互补的复合结构，消减因压电单晶基片材料与封装材料的热-机械特性失配而在压电单晶基片1表面产生的分布热应变。本实施例涉及的环形金属带结构的工艺实现步骤为：
(1)采用磁控溅射方法在压电单晶基片1表面制作铜掺入比为0.5%的铝铜合金膜；
(2)采用物理淀积、光刻刻蚀工艺在压电单晶基片1边缘位置制作铝铜合金环形金属带3；
以上步骤均与声表面波滤波器组2铝铜合金图形结构的制作工序同步进行。
实施例2
如图3所示，在压电单晶基片1的边缘区域采用物理刻蚀、物理淀积和光刻刻蚀工艺制作一个嵌入在压电单晶基片1表面层内的环形金属条5，环形金属条5、压电单晶基片1和封装基座4构成一个热-机械特性互补的复合结构，消减因压电单晶基片材料与封装材料的热-机械特性失配而在压电单晶基片表面产生的分布热应变。本实施例涉及的嵌入式环形金属条5的工艺实现步骤为：
(1)在压电单晶基片1表面边缘位置，采用物理刻蚀的方法制作环形沟槽；
(2)采用磁控溅射方法在压电单晶基片1表面制作铜掺入比为0.5%的铝铜合金膜；
(3)采用化学刻蚀工艺去除压电单晶基片1表面的铝铜合金膜，仅保留沉积在环形沟槽内的部分,形成环形金属条5；
(4)进行声表面波滤波器组2的常规制作工序。
图4a为采用本发明所述方法进行封装热应变消减前的芯片热应变情况示意图，图中明显可见压电单晶基片1整体呈弯曲变形状态，制作在压电单晶基片1中部器件区的声表面波器件的几何结构参数及电学性能也将受到一定的不利影响；图4b为采用本发明所述方法进行封装热应变消减后的芯片热应变情况示意图，图中可见压电单晶基片1基本保持平直状态，器件的几何参数因而也不会受到影响，封装热应变消减效果明显。
Claims (2)
1.一种声表面波器件芯片封装热应变的消减方法，在声表面波器件芯片的压电单晶基片边缘区域与声表面波器件同步制作一组环形结构，其特征在于：所述环形结构为嵌入在压电单晶基片表面层内的环形条，环形结构采用具有一定热-机械特性的材料制成，与压电单晶基片、封装基座构成一个热-机械特性互补的复合结构；所述环形结构制作工艺为物理刻蚀；所述嵌入在压电单晶基片表面层内的环形条的工艺实现步骤为：
(1)在压电单晶基片表面边缘位置，采用物理刻蚀的方法制作环形沟槽；
(2)采用磁控溅射方法在压电单晶基片表面制作铜掺入比为0.5%的铝铜合金膜；
(3)采用化学刻蚀工艺去除压电单晶基片表面的铝铜合金膜，仅保留沉积在环形沟槽内的部分,形成环形金属条；
(4)进行声表面波滤波器组的常规制作工序。
2.根据权利要求1所述的声表面波器件芯片封装热应变的消减方法，其特征在于：所述环形结构的材料还可以是与压电单晶基片、封装基座的热-机械特性互补的铜、二氧化硅、氮化硅、氧化铝和氮化铝中的一种。
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