CN108233890A - Fbar滤波器封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种FBAR滤波器封装结构及封装方法，采用高阻硅材料作为滤波器芯片的芯片衬底，封装过程中采用由多个硅基板组成的硅圆片作支撑(不需临时键合做支撑)，并在芯片衬底背面做TSV互连结构，减少了键合和拆键合工艺步骤，降低了成本；且芯片衬底的高阻硅材料与硅基板的热膨胀系数接近或一致，大大减少了整个封装过程的翘曲问题，同时保障了最终产品的自身结构强度。为了避免芯片背面塑封材料的热膨胀系数与高阻硅材料不一致，研磨掉了芯片衬底背面的塑封体，形成了包围芯片衬底四周的塑封环，从而降低了晶圆封装体的翘曲，降低了工艺风险，提高了良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其是一种FBAR滤波器的新型封装结构及封装方法。
背景技术
由于滤波器芯片衬底是碳酸锂或者其他金属化合物材质，现有技术无法在芯片衬底上做通孔(TSV)并互联，因此，现有的FBAR滤波器封装结构是在芯片的功能面键合基板，然后在基板上进行TSV互联结构，将芯片功能面的电性引出至基板上，由于硅是热的良导体，可以明显改善导热性能，从而延长了器件的寿命，优选的采用硅基板。但是，该封装结构为了保证后续薄片加工需要做临时键合以及拆键合动作，而且由于芯片衬底材质的热膨胀系数CTE较硅基板而言，高了很多，在后段晶圆级加工过程中容易出现因为多种材料的热膨胀系数不匹配带来的翘曲问题，甚至更严重的是对最终产品自身的结构强度带来隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种FBAR滤波器封装结构，通过在芯片衬底背面做TSV互连结构，可减少键合和拆键合工艺步骤，降低成本；且整个封装过程的翘曲问题大大减少，同时保障了最终产品的自身结构强度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种FBAR滤波器封装结构，包括滤波器芯片、硅基板和塑封环，所述滤波器芯片包括芯片衬底和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区和位于功能区四周的若干焊垫，所述硅基板键合于所述芯片衬底的正面，所述芯片衬底四周被所述塑封环包裹，所述芯片衬底的背面形成有金属布线层，所述芯片衬底上形成有电连接所述焊垫和所述金属布线层的TSV互连结构。
进一步的，所述硅基板正面含有正对功能区的凹槽。
进一步的，所述硅基板正面含有围堰，所述芯片衬底的正面与所述硅基板正面通过粘合剂键合，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区。
进一步的，所述金属布线层上铺设有钝化层，所述钝化层上形成有电连接所述金属布线层的焊球。
进一步的，所述芯片衬底为高阻硅。
进一步的，所述围堰的厚度为1μm至15μm。
一种FBAR滤波器封装结构的封装方法，包括如下步骤：
A.提供一由多个硅基板组成的硅圆片，每个所述硅基板的正面形成有围堰；
B.将由多个滤波器芯片组成的芯片圆片切割成单颗滤波器芯片，所述滤波器芯片包括芯片衬底和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区和位于功能区四周的若干焊垫，所述芯片衬底为高阻硅材料；
C.将多个滤波器芯片的正面与其对应的硅基板正面键合在一起，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区，并使相邻两个滤波器芯片之间形成塑封空间；
D.对所述硅圆片正面进行塑封，形成塑封体，所述塑封体包覆在所述硅基板滤波器芯片的芯片衬底的四周和背面；
E.对所述芯片衬底的背面及所述塑封体进行同时减薄，形成暴露所述芯片衬底的背面并包围所述芯片衬底的四周的塑封环；
F.在所述芯片衬底的背面做TSV互连结构，并在所述芯片衬底背面形成金属布线层，所述TSV互连结构电连接所述焊垫和所述金属布线层；
G.切割步骤F后的硅圆片，形成单颗分立的FBAR滤波器封装结构。
进一步的，在步骤F后，对所述硅基板背面进行减薄。
进一步的，在所述金属布线层上铺设有钝化层，并在所述钝化层上制作电连接所述金属布线层的焊球。
本发明的有益效果是：本发明提供一种FBAR滤波器封装结构及封装方法，采用高阻硅材料作为滤波器芯片的芯片衬底，封装过程中采用由多个硅基板组成的硅圆片作支撑(不需临时键合做支撑)，并在芯片衬底背面做TSV互连结构，减少了键合和拆键合工艺步骤，降低了成本；且芯片衬底的高阻硅材料与硅基板的热膨胀系数接近或一致，大大减少了整个封装过程的翘曲问题，同时保障了最终产品的自身结构强度。为了避免芯片背面塑封材料的热膨胀系数与高阻硅材料不一致，研磨掉了芯片衬底背面的塑封体，形成了包围芯片衬底四周的塑封环，从而降低了晶圆封装体的翘曲，降低了工艺风险，提高了良率。
附图说明
图1为本发明优选实施例步骤A提供的设置有围堰的硅圆片结构示意图；
图2为本发明优选实施例步骤B提供的滤波器芯片结构示意图；
图3为本发明优选实施例步骤C将多个滤波器芯片键合到硅基板上的结构示意图；
图4为本发明优选实施例步骤D对硅基板正面进行塑封，形成包围芯片衬底的四周和背面的塑封体的结构示意图；
图5为本发明优选实施例步骤E对芯片衬底背面的塑封体进行研磨，形成塑封环的结构示意图；
图6为本发明优选实施例步骤F在芯片衬底的背面做TSV互连结构，并在芯片衬底背面形成金属布线层的结构示意图；
图7为本发明优选实施例步骤G切割形成FBAR滤波器封装结构的结构示意图；
结合附图，作以下说明：
100-滤波器芯片，101-芯片衬底，102-功能区，103-焊垫，104-TSV互连结构，105-金属布线层，200-硅基板，201-围堰，300-塑封环。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
如图7所示，一种FBAR滤波器封装结构，包括滤波器芯片100、硅基板200和塑封环300，所述滤波器芯片包括芯片衬底101和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区102和位于功能区四周的若干焊垫103，所述芯片衬底为高阻硅，所述硅基板键合于所述芯片衬底的正面，所述芯片衬底四周被所述塑封环包裹，所述芯片衬底的背面形成有金属布线层105，所述芯片衬底上形成有电连接所述焊垫和所述金属布线层的TSV互连结构104。所述硅基板正面含有围堰201，所述芯片衬底的正面与所述硅基板正面通过粘合剂键合，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区。
上述结构中，采用高阻硅材料作为滤波器芯片的芯片衬底，且采用由多个硅基板组成的硅圆片作支撑(不需临时键合做支撑)，并在芯片衬底背面做TSV互连结构，减少了键合和拆键合工艺步骤，降低了成本；且芯片衬底的高阻硅材料与硅基板的热膨胀系数接近或一致，大大减少了整个封装过程的翘曲问题，同时保障了最终产品的自身结构强度。为了避免芯片背面塑封材料的热膨胀系数与高阻硅材料不一致，研磨掉了芯片衬底背面的塑封体，形成了包围芯片衬底四周的塑封环，从而降低了晶圆封装体的翘曲，降低了工艺风险，提高了良率。
优选的，围堰的厚度为1μm至15μm，以满足芯片功能区所需空腔工作环境的需要。
优选的，硅基板正面含有正对功能区的凹槽。凹槽包括直槽、斜槽或阶梯槽。凹槽的制作，可以增大围堰构成空腔的容积，从而可以降低对围堰高度的要求，使围堰高度可以低至1μm～10μm的范围内。
优选的，围堰的材质为可光刻的高分子聚合物，包含环氧树脂、聚酰亚胺树脂或其他适合的光刻材料。
优选的，金属布线层上铺设有钝化层，钝化层上形成有电连接所述金属布线层的焊球。
作为一种优选实施例，一种FBAR滤波器封装结构的封装方法，包括如下步骤：
A.参见图1，提供一由多个硅基板200组成的硅圆片，每个所述硅基板的正面形成有围堰201；
B.参见图2，将由多个滤波器芯片100组成的芯片圆片切割成单颗滤波器芯片，所述滤波器芯片包括芯片衬底101和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区102和位于功能区四周的若干焊垫103，所述芯片衬底为高阻硅材料；
C.参见图3，将多个滤波器芯片的正面与其对应的硅基板正面键合在一起，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区，并使相邻两个滤波器芯片之间形成塑封空间；
D.参见图4，对所述硅圆片正面进行塑封，形成塑封体，所述塑封体包覆在所述硅基板滤波器芯片的芯片衬底的四周和背面；
E.参见图5，对所述芯片衬底的背面及所述塑封体进行同时减薄，形成暴露所述芯片衬底的背面并包围所述芯片衬底的四周的塑封环300；芯片衬底背面可以减薄到50um，具体视实际应用需求，整体封装厚度可以做到150um以内，具体视实际应用需求进行调整。
F.参见图6，在所述芯片衬底的背面做TSV互连结构104，并在所述芯片衬底背面形成金属布线层105，所述TSV互连结构电连接所述焊垫和所述金属布线层；具体实施时，TSV可为斜孔也可为直孔，另外由于芯片衬底是高阻硅材质，取消金属布线层与芯片衬底之间的绝缘材料。
G.参见图7，切割步骤F后的硅圆片，形成单颗分立的FBAR滤波器封装结构。
优选的，在步骤F后，对所述硅基板背面进行减薄。对硅基板背面进行减薄，比如，可使硅基板厚度减薄到50um以内，，达到减小封装体积的目的。
优选的，在所述金属布线层上铺设有钝化层，并在所述钝化层上制作电连接所述金属布线层的焊球。但不限于此，芯片衬底背面可以做焊球也可以不做焊球，视需求进行设置。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种FBAR滤波器封装结构，其特征在于：包括滤波器芯片、硅基板和塑封环，所述滤波器芯片包括芯片衬底和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区和位于功能区四周的若干焊垫，所述硅基板键合于所述芯片衬底的正面，所述芯片衬底四周被所述塑封环包裹，所述芯片衬底的背面形成有金属布线层，所述芯片衬底上形成有电连接所述焊垫和所述金属布线层的TSV互连结构。
2.根据权利要求1所述的FBAR滤波器封装结构，其特征在于：所述硅基板正面含有正对功能区的凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的FBAR滤波器封装结构，其特征在于：所述硅基板正面含有围堰，所述芯片衬底的正面与所述硅基板正面通过粘合剂键合，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区。
4.根据权利要求1所述的FBAR滤波器封装结构，其特征在于：所述金属布线层上铺设有钝化层，所述钝化层上形成有电连接所述金属布线层的焊球。
5.根据权利要求1所述的FBAR滤波器封装结构，其特征在于：所述芯片衬底为高阻硅。
6.根据权利要求3所述的FBAR滤波器封装结构，其特征在于：所述围堰的厚度为1μm至15μm。
7.一种FBAR滤波器封装结构的封装方法，其特征在于：包括如下步骤：
A.提供一由多个硅基板组成的硅圆片，每个所述硅基板的正面形成有围堰；
B.将由多个滤波器芯片组成的芯片圆片切割成单颗滤波器芯片，所述滤波器芯片包括芯片衬底和形成于所述芯片衬底的正面的位于中部的功能区和位于功能区四周的若干焊垫，所述芯片衬底为高阻硅材料；
C.将多个滤波器芯片的正面与其对应的硅基板正面键合在一起，使所述围堰覆盖所述焊垫且围绕所述功能区，并使相邻两个滤波器芯片之间形成塑封空间；
D.对所述硅圆片正面进行塑封，形成塑封体，所述塑封体包覆在所述硅基板滤波器芯片的芯片衬底的四周和背面；
E.对所述芯片衬底的背面及所述塑封体进行同时减薄，形成暴露所述芯片衬底的背面并包围所述芯片衬底的四周的塑封环；
F.在所述芯片衬底的背面做TSV互连结构，并在所述芯片衬底背面形成金属布线层，所述TSV互连结构电连接所述焊垫和所述金属布线层；
G.切割步骤F后的硅圆片，形成单颗分立的FBAR滤波器封装结构。
8.根据权利要求4所述的FBAR滤波器封装结构的封装方法，其特征在于：在步骤F后，对所述硅基板背面进行减薄。
9.根据权利要求4所述的FBAR滤波器封装结构的封装方法，其特征在于：在所述金属布线层上铺设有钝化层，并在所述钝化层上制作电连接所述金属布线层的焊球。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180629 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |