CN112367061A - 一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法及结构 - Google Patents

Abstract

一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法和结构，包括：1)提供玻璃盖板和芯片晶圆，芯片晶圆第一表面设有焊盘和IDT功能区；2)在玻璃盖板上制作盲孔，并在盲孔开口侧的第一表面临时键合玻璃载板，将玻璃盖板另一表面进行研磨使得盲孔贯通形成通孔，该通孔内径从第一表面至另一表面逐渐减小；3)在芯片晶圆的第一表面覆盖绝缘层，并在绝缘层相对焊盘和IDT功能区的位置进行开口；4)将玻璃盖板与芯片晶圆粘合，并使通孔与绝缘层焊盘处的开口相对，绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区形成空腔；5)拆除玻璃载板，并在玻璃盖板上制作金属连接件与焊盘电性连接。本发明避免了IDT功能区被外界湿气、腐蚀液等侵蚀，提高器件封装可靠性，一次性封装，可批量生产。

Description

一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法及结构

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，特别是指一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法及结构。

背景技术

声表面滤波器是利用叉指换能器(IDT)在钽酸锂、铌酸锂、石英等基板压电材料上激发、监测和接收声表面波，完成电→声→电的转换和处理。它集低插入损耗和良好的带外抑制性能于一体，可以实现宽带宽，体积小，在射频前端接收通道对射频信号进行滤波。

声表面滤波器的机械结构非常脆弱，并容易损坏。此外，其芯片功能区域非常敏感，不能接触任何物质(如，灰尘、湿气、静电等)，否则会影响声表面波的传递，进而影响芯片性能。因此，声表面滤波器在封装过程中需进行空腔结构设计，使器件敏感区被密封以防止污染物与之接触影响到器件性能。

目前，声表面滤波器主要的封装技术有金属封装、塑料封装、表面贴装、倒装焊等基板类封装或使用器件表面覆膜式封装。现有的这类滤波器封装结构存在以下缺点：

1、基板类封装主要在划片后进行，划片会对IDT造成污染；若划片前对IDT进行钝化处理，钝化层覆盖在IDT表面，将额外增加了IDT质量负载，易改变器件性能，同时钝化层太薄将导致IDT不能形成有效覆盖；

2、产品的可靠性对基板及密封盖平整度要求严苛，容易引起失效。

3、器件安装准确性、信号导线的影响、焊接的角度等这一系列不确定性便造成了器件性能的不一致性，甚至对滤波器造成破坏。

4、器件表面覆膜式封装对腔体尺寸大小敏感，在大腔体尺寸下容易造成覆膜塌陷，影响芯片功能区。

5、表面覆膜式封装中覆膜为有机材料，高温下将造成外气释放(MaterialOutgassing)，在IDT功能区表面沉积有机物造成芯片污染。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法及结构，在划片前对芯片功能区进行包覆，防止腐蚀污染，且玻璃盖板式封装能够解决大腔体尺寸下空腔塌陷问题，不受覆膜式封装中引发空腔塌陷问题。

本发明采用如下技术方案：

一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供玻璃盖板和芯片晶圆，芯片晶圆第一表面设有焊盘和IDT功能区；

2)在玻璃盖板上制作盲孔，并在盲孔开口侧的第一表面临时键合玻璃载板，将玻璃盖板另一表面进行研磨使得盲孔贯通形成通孔，该通孔内径从第一表面至另一表面逐渐减小；

3)在芯片晶圆第一表面覆盖绝缘层，并在绝缘层相对焊盘和IDT功能区的位置进行开口；

4)将玻璃盖板与芯片晶圆键合，并使通孔与绝缘层的焊盘处的开口相对，绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区形成空腔；

5)拆除玻璃载板，并在玻璃盖板上制作金属连接件与焊盘电性连接。

优选的，通过激光诱导玻璃盖板变性，进行HF酸刻蚀制作所述盲孔；或者通过激光烧蚀或等离子体刻制作所述盲孔。

优选的，所述绝缘层为有机物干膜材料，采用真空压膜至所述芯片晶圆第一表面，经曝光显影在所述焊盘及IDT功能区开口。

优选的，步骤2)中研磨后的所述玻璃盖板厚度为40-100μm。

优选的，步骤5)中，制作金属连接件具体为：通过在焊盘处沉积种子层，电镀填实玻璃盖板的通孔构成金属连接线路，在金属连接线路的外连区域制作焊接部。

优选的，步骤5)中，制作金属连接件具体为：通过在焊盘处沉积种子层，电镀填实玻璃盖板的通孔并延伸至第一表面构成金属布线层，在金属布线层表面和玻璃盖板第一表面旋涂钝化层，并在该钝化层的相对金属布线层的外连区域位置进行开口，开口处制作焊接部。

优选的，所述钝化层为聚合物有机材料。

优选的，所述焊接部为镍钯金、镍金或SnAg焊球。

一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装结构，包括芯片晶圆，该芯片晶圆的第一表面设有焊盘和IDT功能区，其特征在于：还包括绝缘层、玻璃盖板和金属连接件；该绝缘层覆盖于芯片晶圆的第一表面并在焊盘和IDT功能区设有开口；该玻璃盖板键合于绝缘层表面，并在开口处开设有通孔，该通孔内径从绝缘层往上表现为逐渐增大；该绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区形成空腔；该金属连接件位于玻璃盖板上延伸至通孔与焊盘电性连接。

优选的，所述通孔内径大于绝缘层在焊盘处的开口内径。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的结构和方法，通过绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区上形成密闭的空腔结构，在划片前对芯片功能区进行包覆，将器件表面敏感区域保护于空腔内，避免了IDT被外界湿气、腐蚀液等侵蚀，提高器件封装可靠性，采用晶圆级封装实现整片一次性封装，可批量生产。

2.本发明的结构和方法，将具有盲孔的玻璃盖板临时键合至另一玻璃载板，采用研磨减薄方式形成通孔，且减薄厚度可达50um以下不裂片，再键合至芯片晶圆上，可避免裂片风险发生。

3、本发明的结构和方法，在玻璃盖板通孔内填充填金属材质构成连接线路线路或金属布线层，外界焊接部可重布线于玻璃盖板上方或焊盘正上方，重布线形式多样，可满足不同基板需求。

4、本发明的结构和方法，其玻璃盖板的通孔内径设置从第一表面至贯通的另一表面为逐渐减小，且通孔内径大于绝缘层在焊盘处的开口内径，以便于后续溅射种子层Ti/Cu的连续。

5、本发明的结构和方法，采用玻璃盖板封装，无需考虑覆膜在高温下外气释放和在IDT区域沉积有机物而带来芯片污染问题；同时，没有在IDT表面增加质量负载，不影响声表面波的传播，无需考虑空腔塌陷，使得芯片功能区设计更加自由，工艺流程简单，封装安全可靠。

附图说明

图1为本发明封装结构图(实施例一)；

图2为本发明玻璃盖板结构图；

图3为玻璃盖板制作盲孔示意图；

图4为玻璃盖板临时键合玻璃载板示意图；

图5为玻璃盖板研磨示意图；

图6为芯片晶圆结构图；

图7为装置绝缘层示意图；

图8为玻璃盖板与芯片晶圆键合示意图；

图9为拆掉玻璃载板示意图；

图10为制作金属布线层示意图(实施例一)；

图11为制作金属连接线路示意图(实施例二)；

图12为本发明实施例二结构图。

其中：

10、玻璃盖板，11、盲孔，12、通孔，20、芯片晶圆，21、焊盘，22、IDT功能区，23、空腔，30、绝缘层，31、开口，40、玻璃载板，50、金属连接件，51、金属连接线路，52、金属布线层，53、焊接部，54、钝化层。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，包括如下步骤：

1)提供玻璃盖板10和芯片晶圆20，芯片晶圆20第一表面设有焊盘21和IDT功能区22(叉指换能器interdigital transducer)，芯片为声表面滤波器，或其它功能类似的滤波器，参见图2、图6。

2)在玻璃盖板10上制作盲孔11，并在盲孔11开口侧的第一表面临时键合玻璃载板40，将玻璃盖板10另一表面进行研磨使得盲孔11贯通形成通孔12，该通孔12内径为逐渐增大或减小，参见图3至图5。

该步骤中，通过激光诱导玻璃盖板10变性，进行HF刻蚀制作盲孔11，调节激光功率可实现盲孔第一表面开口孔径可调，盲孔密度高，孔内侧壁光滑；亦可使用激光烧蚀、等离子体刻等形成通孔。玻璃盖板10和玻璃载板40可通过键合胶键合，从而增强玻璃盖板10的强度，避免后续研磨裂片。研磨后的玻璃盖板10厚度为40-100μm，优选为45μm。其中，制作成的通孔12，其内径从第一表面至贯通的另一表面为逐渐减小，类似梯形孔。或者，根据需要通孔12的内径也可设计成从第一表面至贯通的另一表面为逐渐增大。

3)在芯片晶圆20的第一表面覆盖绝缘层30，并在绝缘层30相对焊盘21和IDT功能区22的位置进行开口31，参见图7。该绝缘层30为有机物干膜，厚度为20μm，可采用真空压模至芯片晶圆20第一表面，经曝光显影在焊盘21及IDT功能区22开口。玻璃盖板10的通孔12的内径大于该绝缘层30在焊盘21处的开口31内径。

4)将玻璃盖板10与芯片晶圆20键合，并使通孔12与绝缘层30的焊盘21处的开口31相对，绝缘层30和玻璃盖板10在IDT功能区22形成空腔23，参见图8。IDT功能区22的全封装，使得芯片晶圆20表面敏感区域均被保护于空腔23内，避免了IDT被外界湿气、腐蚀液等侵蚀，提高了器件的封装可靠性。

5)拆除玻璃载板40，并在玻璃盖板10上制作金属连接件50与焊盘21电性连接，参见图9、图10，最后切割成单颗芯片。

该步骤中，制作金属连接件50具体为：通过在露出的焊盘21处沉积种子层Ti/Cu，电镀填充玻璃盖板10的通孔12并延伸至玻璃盖板10第一表面构成金属布线层52，在金属布线层52表面和玻璃盖板10第一表面旋涂钝化层54，并在该钝化层54的相对金属布线层52的外连区域位置进行开口，最后，在开口处制作焊接部53。

本发明通过金属布线层52将焊接部53重新布线在玻璃盖板10上方，使焊盘21处电连至玻璃盖板10表面实现与外界的互连。该钝化层54为聚合物有机材料，例如PI胶，用于保护玻璃表面的金属布线层52，防止其氧化腐蚀。该焊接部53为镍钯金、镍金或SnAg焊球。

本发明还提出一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装结构，包括芯片晶圆20，该芯片晶圆20的第一表面设有焊盘21和IDT功能区22。还包括绝缘层30、玻璃盖板10和金属连接件50；该绝缘层30覆盖于芯片晶圆20的第一表面并在焊盘21和IDT功能区22设有开口31；该玻璃盖板10键合于绝缘层30表面，并在开口31处开设有通孔12，该通孔12内径从绝缘层往上表现为逐渐增大；该绝缘层30和玻璃盖板10在IDT功能区22形成空腔23；该金属连接件50位于玻璃盖板10上延伸至通孔12与焊盘21电性连接。

具体的，该通孔12内径大于绝缘层30在焊盘21处的开口31内径。金属连接件50包括有金属布线层52、钝化层54和焊接部53，该金属布线层52填充至通孔12内与焊盘21电性连接，并延伸至玻璃盖板10的第一表面。钝化层54旋涂于金属布线层52表面和未被金属布线层52的玻璃盖板10的第一表面，钝化层54在金属布线层52的外连区域处开口。焊接部53位于开口处与外连区域电性连接。

实施例二

参见图11至图12，一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法和结构，其主要特征与实施例一相同，区别在于：

步骤5)中，制作金属连接件50具体为：通过在焊盘21处沉积种子层，电镀填实玻璃盖板10的通孔12构成金属连接线路51，在金属连接线路51的外连区域制作焊接部53，该金属线路的外连区域位于焊盘21正上方。即该金属线路和焊接部53构成金属连接件50。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供玻璃盖板和芯片晶圆，芯片晶圆第一表面设有焊盘和IDT功能区；

2)在玻璃盖板上制作盲孔，并在盲孔开口侧的第一表面临时键合玻璃载板，将玻璃盖板另一表面进行研磨使得盲孔贯通形成通孔，该通孔内径从第一表面至另一表面逐渐减小；

3)在芯片晶圆的第一表面覆盖绝缘层，并在绝缘层相对焊盘和IDT功能区的位置进行开口；

4)将玻璃盖板与芯片晶圆粘合，并使通孔与绝缘层焊盘处的开口相对，绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区形成空腔；

5)拆除玻璃载板，并在玻璃盖板上制作金属连接件与焊盘电性连接。

2.如权利要求1所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，通过激光诱导玻璃盖板变性，进行HF酸刻蚀制作所述盲孔；或者通过激光烧蚀或等离子体刻制作所述盲孔。

3.如权利要求1所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，所述绝缘层为有机物干膜材料，采用真空压膜至所述芯片晶圆第一表面，经曝光显影在所述焊盘及IDT功能区开口。

4.如权利要求1所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，步骤2)中研磨后的所述玻璃盖板厚度为40-100μm。

5.如权利要求1所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，步骤5)中，制作金属连接件具体为：通过在焊盘处沉积种子层，电镀填实玻璃盖板的通孔构成金属连接线路，在金属连接线路的外连区域制作焊接部。

6.如权利要求1所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，步骤5)中，制作金属连接件具体为：通过在焊盘处沉积种子层，电镀填实玻璃盖板的通孔并延伸至第一表面构成金属布线层，在金属布线层表面和玻璃盖板第一表面旋涂钝化层，并在该钝化层的相对金属布线层的外连区域位置进行开口，开口处制作焊接部。

7.如权利要求6所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，所述钝化层为聚合物有机材料。

8.如权利要求5或6所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装方法，其特征在于，所述焊接部为镍钯金、镍金或SnAg焊球。

9.一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封装结构，包括芯片晶圆，该芯片晶圆的第一表面设有焊盘和IDT功能区，其特征在于：还包括绝缘层、玻璃盖板和金属连接件；该绝缘层覆盖于芯片晶圆的第一表面并在焊盘和IDT功能区设有开口；该玻璃盖板粘合于绝缘层表面，并在开口处开设有通孔，该通孔内径在绝缘层表面往上表现为逐渐增大；该绝缘层和玻璃盖板在IDT功能区形成空腔；该金属连接件位于玻璃盖板上延伸至通孔与焊盘电性连接。

10.如权利要求9所述的一种基于玻璃盖板的声表面滤波器封结构，其特征在于：所述通孔内径大于绝缘层在焊盘处的开口内径。

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