CN116131801A - 声表面波器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种声表面波器件及制造方法，器件包括衬底、叉指换能器、至少一个信号引线、至少一个金属构件、第一应力缓冲构件、多个凸块、安装基板和封装结构。衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，第一应力缓冲构件设置于声波响应薄膜与金属构件之间，第一应力缓冲构件覆盖金属构件在声波响应薄膜上的投影区域。通过上述设计，使得声表面波器件在制造过程中能够避免声表面薄膜的破损、裂纹等，提高声表面波器件的质量。

Description

声表面波器件及其制造方法

技术领域

本申请涉及半导体封装技术领域，具体而言涉及一种声表面波器件及其制造方法。

背景技术

移动通信系统的射频前端部正在从3G、4G向5G发展，使用频带则向高频化(3GHz以上)发展。声表面波器件SAW作为射频前端部的部件之一，具有在支撑基板上设置压电薄膜的复合衬底，压电薄膜由LiTaO3等压电单晶构成。声表面波器件在制作过程中容易受到外力影响产生破损、裂纹、缺口。尤其是在器件封装时，压电薄膜与焊盘电极等外部连接端子接合时，会对压电薄膜与支撑基板施加应力，造成压电薄膜的破损、裂纹、缺口。

发明内容

本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够避免压电薄膜的破损、裂纹、缺口的声表面波器件及其制造方法。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

根据本申请的一个方面，提供了一种声表面波器件，包括衬底、叉指换能器、至少一个信号引线、至少一个金属构件、第一应力缓冲构件、多个凸块、安装基板、封装结构。

所述衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，所述支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，所述声波响应薄膜设置在所述支撑衬底的第一表面上，所述支撑衬底的第一表面包括覆盖所述声波响应薄膜的第一区域与不覆盖所述声波响应薄膜的第二区域。

所述叉指换能器设置于所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面。

所述信号引线设置于所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面，并与所述叉指换能器电性连接。

所述金属构件设置于所述支撑衬底的第一表面上，并与所述信号引线电性连接。

所述第一应力缓冲构件设置于所述声波响应薄膜与所述金属构件之间，所述第一应力缓冲构件覆盖所述金属构件在所述声波响应薄膜上的投影区域。

所述凸块设置于所述金属构件远离所述支撑衬底的表面上，并与所述金属构件一一对应且电性连接。

所述安装基板覆盖所述多个凸块，并与所述多个凸块连接。

所述封装结构包覆所述衬底，并与所述安装基板相连。

根据本申请的一实施方式，所述声波响应薄膜的厚度小于所述支撑衬底的厚度。

根据本申请的一实施方式，所述第一应力缓冲构件为多个，所述第一应力缓冲构件与所述金属构件一一对应设置。

根据本申请的一实施方式，所述声波响应薄膜具有边缘，所述边缘包括多个第一边缘和多个第二边缘，所述声波响应薄膜的所述第一边缘对应所述支撑衬底的所述第一区域，所述声波响应薄膜的所述第二边缘对应所述支撑衬底的所述第二区域，所述第一应力缓冲构件覆盖至少一个所述第二边缘。

根据本申请的一实施方式，所述声表面波器件还包括第二应力缓冲构件，所述第二应力缓冲构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述支撑衬底接合，所述第二部分与所述声波响应薄膜接合。

根据本申请的一实施方式，定义所述第一部分的边缘与所述声波响应薄膜的边缘之间的距离为第一距离，所述第二部分的边缘与所述声波响应薄膜的边缘之间的距离为第二距离，所述第一距离为1-30微米，所述第二距离为1-30微米。

根据本申请的一实施方式，至少一个所述第一应力缓冲构件与至少一个所述第二应力缓冲构件形成连续结构。

根据本申请的一实施方式，所述第一应力缓冲构件与所述第二应力缓冲构件形成连续封闭的环形结构，覆盖所述声波响应薄膜的所述边缘。

根据本申请的一实施方式，所述第一应力缓冲构件和/或所述第二应力缓冲构件的弹性模量为1-50GPa。

根据本申请的一实施方式，所述金属构件包括与所述支撑衬底接合的本体，与所述应力缓冲构件接合的缓冲部分，和与所述信号引线电连接的引线部分。

根据本申请的一实施方式，所述第一应力缓冲构件和/或所述第二应力缓冲构件与所述金属构件材料相同。

根据本申请的一实施方式，所述支撑衬底为高声速衬底，所述高声速衬底中传播的声速大于所述声波响应薄膜中传播的声速。

根据本申请的一实施方式，所述声波响应薄膜是双层结构，包括压电薄膜和中间层，其中，所述压电薄膜设置在远离所述支撑衬底的一层，所述中间层设置在所述压电薄膜与所述支撑衬底之间。

根据本申请的一实施方式，所述中间层传播的体波声速低于所述压电薄膜中传播的声速。

根据本申请的一实施方式，所述中间层传播的体波声速大于所述压电单晶薄膜中传播的声速。

根据本申请的一实施方式，所述声波响应薄膜包括压电薄膜、中间层和补偿层，其中，所述压电薄膜设置在远离支撑衬底的一层，所述补偿层设置靠近所述支撑衬底的一层，所述中间层设置在所述压电薄膜与所述补偿层之间。

根据本申请的一实施方式，所述补偿层是电介质材料，为多晶硅、非晶硅、AlN中的至少一种。

根据本申请的一实施方式，所述声波响应薄膜的厚度小于等于2λ'，其中，λ'为所述叉指换能器的电极周期决定的声波波长。

根据本申请的一实施方式，所述叉指换能器的平均膜厚与所述声表面波器件响应的声波波长满足9％≤H/λ≤12％，其中H为所述叉指换能器的平均膜厚，λ为所述声表面波器件响应的声波波长。

根据本申请的一实施方式，所述叉指换能器的平均占空比为W/(W+G)，其中W为叉指换能器的多个电极指各自的宽度，G为多个所述电极指与相邻的电极指之间的间隔宽度，所述平均占空比是0.5以上且0.7以下。

根据本申请的另一方面，提供一种声表面波器件的制造方法，包括以下步骤：

S1，衬底形成步骤，所述衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述声波响应薄膜设置在所述支撑衬底的所述第一表面上；

S2，主动功能区形成步骤，在所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面设置叉指换能器和信号引线，使得所述声波响应薄膜表面具有覆盖叉指换能器和信号引线的主动功能区和不覆盖叉指换能器和信号引线的非主动功能区；

S3，声波响应薄膜刻蚀步骤，部分刻蚀所述声波响应薄膜的非主动功能区，使得所述支撑衬底的第一表面形成覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域；

S4，应力缓冲构件和金属构件形成步骤，所述应力缓冲构件包括第一应力缓冲构件，所述金属构件通过信号引线与叉指换能器电连接，所述第一应力缓冲构件设置在所述声波响应薄膜与所述金属构件之间，所述第一应力缓冲构件至少覆盖一个所述金属构件在所述声波响应薄膜上的投影区域；

S5，凸块形成步骤，在所述金属构件远离所述支撑衬底的表面上设置所述凸块，所述凸块与所述金属构件一一对应设置且电连接；

S6，安装基板安装步骤，将所述安装基板覆盖多个所述凸块，并与多个所述凸块连接；

S7，封装结构形成步骤，包覆所述衬底，形成与所述安装基板相连的所述封装结构。

根据本申请的一实施方式，步骤S3中，刻蚀深度大于等于所述声波响应薄膜的厚度。

根据本申请的一实施方式，步骤S4中，所述应力缓冲构件还包括第二应力缓冲构件，所述第二应力缓冲构件包括与所述支撑衬底接合的第一部分和与所述声波响应薄膜接合的第二部分。

根据本申请的一实施方式，所述第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件是一次沉积刻蚀工艺中同时形成的。

根据本申请的一实施方式，至少一个所述第一缓冲构件与至少一个所述第二缓冲构件形成连续结构。

由上述技术方案可知，本申请提出的声表面波器件的优点和积极效果在于：

本申请提出的声表面波器件，包括衬底、叉指换能器、至少一个信号引线、至少一个金属构件、第一应力缓冲构件、多个凸块、安装基板和封装结构。设置缓冲构件能够缓冲金属构件对衬底的挤压，防止衬底损坏。

衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，声波响应薄膜设置在支撑衬底的第一表面上，支撑衬底的第一表面具有覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域。叉指换能器设置于声波响应薄膜远离支撑衬底的表面。信号引线设置于声波响应薄膜远离支撑衬底的表面，并于叉指换能器电性连接。金属构件设置于支撑衬底的第一表面上，并与信号引线电性连接。

第一应力缓冲构件设置于声波响应薄膜与金属构件之间，第一应力缓冲构件覆盖金属构件在声波响应薄膜上的投影区域。能够避免金属构件与声波响应薄膜直接接触，避免在封装时，金属构件对声波响应薄膜与支撑衬底施加应力，造成声波响应薄膜的破损、裂纹、缺口，从而造成器件失效。

凸块设置于金属构件远离支撑衬底的表面上，并与金属构件一一对应且电性连接。安装基板覆盖多个凸块，并与多个凸块连接。封装结构包覆衬底，并与安装基板相连。本申请通过第一应力缓冲构件设置在声波响应薄膜与金属构件之间可以减少器件封装时的应力造成的声波响应薄膜的破损，提高声表面波器件的产品良率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本申请的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本申请的声表面波器件的内部结构示意图。

图2是本申请的声表面波器件的另一角度的结构示意图。

图3是本申请的声表面波器件的第二实施方式的结构示意图。

图4是本申请的声表面波器件的第三实施方式的结构示意图。

图5是图4中第二应力构件与声波响应薄膜的距离关系的示意图。

图6是本申请的声表面波器件的第四实施方式的结构示意图。

图7是本申请的声表面波器件的第五实施方式的结构示意图。

图8是本申请的声表面波器件的第六实施方式的结构示意图。

图9是本申请的叉指换能器的结构示意图。

图10是本申请的叉指换能器与衬底及安装基板的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

10-声表面波器件；

100-衬底；

101-支撑衬底；

1011-第一表面；

1012-第二表面；

102-声波响应薄膜；

1021-第一边缘；

1022-第二边缘；

103-第一区域；

104-第二区域；

105-叉指换能器；

1051-缓冲层；

1052-金属层；

106-信号引线；

107-金属构件；

108-第一应力缓冲构件；

109-凸块；

110-安装基板；

111-焊盘电极；

112-封装结构；

201-第二应力缓冲构件；

h1-第一距离；

h2-第二距离；

W-叉指换能器的电极宽度；

G-叉指换能器的电极间隔；

H-叉指换能器的电极平均膜厚。

具体实施方式

体现本申请特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本申请能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本申请。

在对本申请的不同示例性实施例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本申请的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本申请的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本申请范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“上”、“中间”、“内”等来描述本申请的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本申请的范围内。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例作详细的说明。

如图1至图2所示，本申请的声表面波器件10，包括衬底100、叉指换能器105、至少一个信号引线106、至少一个金属构件107、第一应力缓冲构件108、多个凸块109、安装基板110和封装结构112。

衬底100包括支撑衬底101和声波响应薄膜102，支撑衬底101具有相背设置的第一表面1011和第二表面1012，声波响应薄膜102设置在支撑衬底101的第一表面1011上，支撑衬底101的第一表面1011包括覆盖声波响应薄膜102的第一区域103与不覆盖声波响应薄膜102的第二区域104；

叉指换能器105设置于声波响应薄膜102远离支撑衬底101的表面。信号引线106设置于声波响应薄膜102远离支撑衬底101的表面，并与叉指换能器105电性连接。

金属构件107设置于支撑衬底101的第一表面1011上，并与信号引线106电性连接。第一应力缓冲构件108设置于声波响应薄膜102与金属构件107之间，第一应力缓冲构件108覆盖金属构件107在声波响应薄膜102上的投影区域。凸块109设置于金属构件107远离支撑衬底101的表面上，并与金属构件107一一对应且电性连接。安装基板110覆盖多个凸块109，并通过焊盘电极111与多个凸块109连接。封装结构112包覆衬底100，并与安装基板110相连。

本申请的声表面波器件，在金属构件和声波响应薄膜之间设置第一应力缓冲构件，并且第一应力缓冲构件覆盖金属构件在声波响应薄膜上的投影区域。能够避免在器件封装过程中，声波响应薄膜的破损、裂纹、缺口等现象，提高声表面波器件的质量和可靠性。

需要说明的是，声波响应薄膜可以是单层压电薄膜。声波响应薄膜也可以是多层结构，其中远离支撑衬底设置的最上层是压电薄膜。压电薄膜优选为单晶压电薄膜。

在本实施例中，声波响应薄膜102的厚度小于支撑衬底101的厚度。能够使得支撑衬底对声波响应薄膜提供足够的支撑。

在本实施例中，第一应力缓冲构件108为多个，第一应力缓冲构件108与金属构件107一一对应设置。

在器件封装时，声波响应薄膜与金属构件直接接合时，会对声波响应薄膜与支撑衬底施加应力，造成声波响应薄膜的破损、裂纹、缺口，从而造成器件失效。而第一应力缓冲构件与金属构件一一对应可以减少器件封装时的应力造成的声波响应薄膜的破损，提高声表面波器件的产品良率。

如图3所示，在其他一些实施例中，声波响应薄膜102具有边缘，边缘包括多个第一边缘1021和多个第二边缘1022，声波响应薄膜102的第一边缘1021对应支撑衬底101的第一区域103，声波响应薄膜102的第二边缘1022对应支撑衬底101的第二区域104，第一应力缓冲构件108覆盖至少一个第二边缘1022。能够增加保留用作声波响应主动区的声波响应薄膜的面积，增强叉指换能器的滤波性能，促进器件小型化。

如图4所示，在其他一些实施例中，声表面波器件10还包括第二应力缓冲构件201，第二应力缓冲构件201包括第一部分和第二部分，第一部分与支撑衬底101接合，第二部分与声波响应薄膜102接合。第二应力构件也能够缓冲冲击，减少应力损害。

图5示出了第二应力缓冲构件与声波响应薄膜的距离关系，定义第一部分的边缘与声波响应薄膜102的边缘之间的距离为第一距离h1，第二部分的边缘与声波响应薄膜102的边缘之间的距离为第二距离h2，第一距离h1为1-30微米，可以选择5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、29微米等等。第二距离h2为1-30微米，可以选择3微米、5微米、11微米、15微米、20微米、25微米、28微米等等。能够实现第二应力构件更好地覆盖声表面薄膜的边缘，从而对器件封装时产生的应力有效缓解，保护声表面波薄膜。

声表面波器件一般通过超过4英寸的晶圆划片分割制作，划片分割时，切割刀具对声波响应薄膜的冲击力也可能导致声波响应薄膜的破损、裂纹、缺口，甚至产生声波响应薄膜与支撑衬底之间的界面剥离。第二应力缓冲构件覆盖在声波响应薄膜边缘，能够减少划片分割等后续工艺对声波响应薄膜的冲击，减少器件封装时的应力造成的声波响应薄膜的破损，提高声表面波器件的产品良率。

如图6所示，在其他一些实施例中，至少一个第一应力缓冲构件108与至少一个第二应力缓冲构件201形成连续结构。第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件连续设置，能够缓解声波响应薄膜第一部分与第二部分交接处的加工应力。连续结构能够使得应力冲击得到更好的分散，降低应力的强度，从而保证声波响应薄膜的完整性。

如图7和图8所示，在其他一些实施例中，第一应力缓冲构件108与第二应力缓冲构件201形成连续封闭的环形结构，覆盖声波响应薄膜102的所述边缘。连续封闭的环形结构可以呈空心矩形结构、空心椭圆形结构、空心圆形结构、空心不规则连续图形结构等。本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制，只需使得环形结构能够连续且封闭即可。连续封闭的环形结构能够更好的分散不同加工步骤引起的应力集中问题，同时将声波信号限制在连续封闭的环形区域内，进而能够提高声表面波器件的反射性能。

在以上的实施例中，第一应力缓冲构件108和/或第二应力缓冲构件201的弹性模量为1-50GPa。可以选择5GPa、9GPa、13GPa、20GPa、36GPa、40GPa、45GPa等等。能够减少信号引线中电信号的高频振动引起的声波响应薄膜疲劳破裂的问题。进一步的，第一应力缓冲构件和/或第二应力缓冲构件为非金属构件，选自树脂、玻璃、绝缘体中的一种或几种。

在以上的实施例中，金属构件107包括与支撑衬底101接合的本体，与应力缓冲构件接合的缓冲部分，和与信号引线电连接的引线部分。金属构件包括多个部分，主要用于连接信号引线和实现金属构件的固定。

在以上的实施例中，第一应力缓冲构件108和/或第二应力缓冲构件201与金属构件107材料相同。应力缓冲构件与金属构件材料相同，则能通过一步成型工艺加工，加工工艺更为简单。

需要说明的是，对于应力缓冲构件，本质上起到应力缓冲作用即可，不局限是金属还是非金属。相对来讲，非金属的应力缓冲作用更为明显。

在以上的实施例中，支撑衬底101为高声速衬底，高声速衬底中传播的声速大于声波响应薄膜102中传播的声速。高声速衬底可以为选自SiC、SiN、Si、玻璃、石英、AlN、蓝宝石、陶瓷中的一种。优选为支撑衬底与声波响应薄膜的线性膨胀系数相差10％以内。更优选地，支撑衬底为单晶Si基板或蓝宝石衬底。声波响应薄膜可以是单层压电薄膜，优选为单晶压电薄膜。压电单晶薄膜可以为LiTaO3、LiNbO3、ZnO、AlN或者PZT中的任意一种。

在以上的实施例中，声波响应薄膜102是双层结构，包括压电薄膜和中间层，其中，压电薄膜设置在远离支撑衬底101的一层，中间层设置在压电薄膜与支撑衬底101之间。压电薄膜优选为单晶压电薄膜。中间层可以选自SiO2、氟掺杂氧化硅、Al2O3、AlN、Si3N4、SiON、Ta2O5中的至少一种。中间层可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、原子层沉积、分子外延生长、有机硅化合物涂敷/烧成、热氧化等工艺制备。为了增强中间层的致密度，可以通过高温热处理例如600-1000℃热处理进行烧结。中间层能够减少压电薄膜与支撑衬底之间的加工应力，从而减少裂纹、剥离的产生。在上述组分中，中间层优选为多晶结构而非单晶结构，多晶结构的晶界缺陷能够增强声表面波的反射能力，减小声表面波向支撑衬底的泄露，减少插入损耗，提升声表面波器件的品质因数。优选的，中间层的厚度设置在20μm以下。

在本实施例中，中间层传播的体波声速低于压电薄膜中传播的声速。中间层可以是氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氟掺杂氧化硅、硼化硅等中的一种或几种。在优选的，中间层为前述物质的多晶体而非单晶体。中间层也可以有前述物质的混合物或者由前述物质为主的混合物构成。在此情形中，中间层传播的体波声速低于压电薄膜中传播的声速，且支撑衬底传播的体波声速大于压电单晶薄膜中传播的声速，能够减少声表面波向支撑衬底中的泄露，减少插入损耗，提高声表面波滤波器的Q值。

在其他一些实施例中，中间层传播的体波声速大于压电单晶薄膜中传播的声速。在该情形下，支撑衬底无需为高声速基板，支撑衬底传播的体波声速可以低于压电单晶薄膜中传播的声速。中间层可以为氮化铝、氧化铝、碳化硅、氧化锆、氧化镁、金刚石等。支撑衬底可以为玻璃、蓝宝石、石英等。在该情况下，也能够提升Q值。

在以上的实施例中，声波响应薄膜102包括压电薄膜、中间层和补偿层，其中，压电薄膜102设置在远离支撑衬底101的一层，补偿层设置靠近支撑衬底101的一层，中间层设置在压电薄膜与补偿层之间。补偿层能够提高中间层与支撑衬底的接合强度，能够俘获声表面波器件中的电荷，减小声表面波向支撑衬底的泄露，减少插入损耗，提升声表面波器件的品质因数。

在本实施例中，补偿层是电介质材料，为多晶硅、非晶硅、AlN中的至少一种。上述材料的选择能够实现补偿层采用多晶态或非晶态结构中富含较多的结构陷阱，能够俘获声表面波器件中的电荷，减小声表面波向支撑衬底的泄露，减少插入损耗。

作为本发明的其他实施方式，压电薄膜和中间层之间还可以设置波导层，进一步增强声表面波器件的品质因数。

作为本发明的其他实施方式，压电薄膜远离声波支撑衬底的表面还可以设置电介质层、温度补偿层等。

由此，支撑衬底与压电单晶薄膜之间难以产生界面剥离，在后续加工步骤中，对第一支承层施加了力，也难以产生压电单晶薄膜的破裂、缺口。

在以上的实施例中，声波响应薄膜的厚度小于等于2λ'，其中，λ'为所述叉指换能器105的电极周期决定的声波波长。能够较为容易地调整机械耦合系数。声波响应薄膜的厚度更进一步可以选择0.5λ'-2λ'。

在以上的实施例中，如图9所示，叉指换能器105的平均膜厚与声表面波器件10响应的声波波长满足9％≤H/λ≤12％，其中H为叉指换能器105的平均膜厚，λ为声表面波器件10响应的声波波长。能够抑制声表面波滤波器的频率偏移，进而减少通带内的高频侧的插入损耗。

叉指换能器包括N个输入电极指和M个输出电极指，其中，M，N为大于或等于1的正整数，M和N可以相同，也可以不同。输入电极指和输出电极指沿某一方向交替排布。叉指换能器两侧可以设置反射器，其中，叉指换能器和反射器可以呈同一平面设置，以简化声表面波器件制备工艺。

在本实施例中，叉指换能器105的平均占空比为W/(W+G)，其中W为叉指换能器105的多个电极指各自的宽度，G为多个电极指与相邻的电极指之间的间隔宽度，平均占空比是0.5以上且0.7以下。

如图10所示，叉指换能器包括设置在声波响应薄膜上的缓冲层1051和设置在缓冲层1051上的金属层1052。缓冲层包括金属钛，缓冲层的厚度为0.5％λ'以下。第一金属层包括金属铝,铝层厚度的范围在1％λ'-30％λ'之间。以金属钛为缓冲层有利于使得在设置在其上的第一金属层Al薄膜形成强的Al织构，增强Al薄膜的耐功率承受力，降低Al薄膜的电阻率。进一步地，对缓冲层的厚度进行设计，采用厚度为0.5％λ'的金属钛层，能够提高金属Al薄膜的致密度和光滑度，增强声表面波的激励，有利于降低声表面波器件的插损，有助于提高SAW最大耐受功率。示例性地，叉指换能器的电极周期所确定的弹性波的波长λ'为2μm时，缓冲层的厚度为10nm以下，在优选的方式中，可以将缓冲层的厚度设为2nm能够进一步地使后续形成在其上的Al薄膜得到强织构。钛缓冲层的厚度对Al织构的强弱有直接影响，在形成钛缓冲层之后，在其上Al膜以层状模式生长为主，Al为面型结构，Al面为低能面，有优先生长的趋势，在钛缓冲层上生长的Al膜显示出较强的织构，但是当钛缓冲层达到一定程度形成连续的薄膜时，Al薄膜在钛缓冲层上的沉积又开始以岛状生长模式为主，形成无择优取向的多晶结构。因此能够促使Al织构形成的钛缓冲层的厚度范围比较窄，钛缓冲层的厚度在10nm以下，优选在2nm，能够获得强Al织构，得到的Al薄膜组织均匀致密，临界载荷增加，与压电基板的附着力显著增强。

进一步地，其中，金属层中的铝的含量在95wt％以上，第一金属层还包括选自Cu、W、Mo、Cr、Ag、Pt、Ga、Nb、Ta、Au、Si中的一种或一种以上的材料。在铝金属层中进行掺杂能够使Al薄膜的压电效应得到进一步改善，少量的掺杂元素能够提高Al的抗电迁移性能，使得Al薄膜的取向性更好，但是过高的掺杂浓度，会使得Al薄膜的晶体质量恶化，金属铝的含量在97％以上，具有少量掺杂材料的Al薄膜且有较好的微观结构和表面形貌，使得声表面波装置的性能优异并且稳定。

进一步地，其中，金属层中的铝的含量还可以在98％以上，缓冲层还包括选自Al、Si、Mg中的一种或一种以上的材料。金属钛缓冲层的纯度对于后续在其上形成的Al薄膜有着较大的影响，在金属钛缓冲层比较薄(0.5％λ'以下)的情况下，纯度较高的金属钛缓冲层有利于金属Al薄膜层形成强织构。

在Al电极金属层与声波响应薄膜之间形成金属钛缓冲层，提高了电极与声波响应薄膜的界面结合强度。避免了5G高频应用时，电极指振动加剧，电极容易从声波响应薄膜上脱落，造成声表面波装置失效的问题。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的声表面波器件仅仅是能够采用本申请原理的许多种声表面波器件中的几个示例。应当清楚地理解，本申请的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的声表面波器件的任何细节或声表面波器件的任何部件。

上述是对本申请提出的声表面波器件的几个示例性实施例的详细说明，以下将对本申请提出的声表面波器件的制造方法进行示例性说明。

如图1至图10所示，本申请提出的声表面波器件的制造方法，包括以下步骤：

S1，衬底形成步骤，衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，支撑衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，声波响应薄膜设置在支撑衬底的第一表面上；

S2，主动功能区形成步骤，在声波响应薄膜远离支撑衬底的表面设置叉指换能器和信号引线，使得声波响应薄膜表面具有覆盖叉指换能器和信号引线的主动功能区和不覆盖叉指换能器和信号引线的非主动功能区；

S3，声波响应薄膜刻蚀步骤，部分刻蚀声波响应薄膜的非主动功能区，使得支撑衬底的第一表面形成覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域；

S4，应力缓冲构件和金属构件形成步骤，应力缓冲构件包括第一应力缓冲构件，金属构件通过信号引线与叉指换能器电连接，第一应力缓冲构件设置在声波响应薄膜与金属构件之间，第一应力缓冲构件至少覆盖一个金属构件在声波响应薄膜上的投影区域；

S5，凸块形成步骤，在金属构件远离支撑衬底的表面上设置凸块，凸块与金属构件一一对应设置且电连接；

S6，安装基板安装步骤，将安装基板覆盖多个凸块，并通过焊盘电极与多个凸块连接；

S7，封装结构形成步骤，包覆衬底，形成与安装基板相连的封装结构。

本申请的制造方法，通过设置应力缓冲构件，能够避免器件封装时，外力对声波响应薄膜的损坏。

需要说明的是，刻蚀工艺包括干法刻蚀和/或湿法刻蚀。使得后续步骤中，第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件能够直接与支撑衬底相连，而非与声波响应薄膜相连，由此能够提高第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件与支撑衬底之间的接合强度，减少声波响应薄膜弯曲、破裂等。

在本实施例中，步骤S3中，刻蚀深度大于等于声波响应薄膜的厚度。将声波响应薄膜在厚度方向上完全刻蚀形成第二区域。

在本实施例中，步骤S4中，应力缓冲构件还包括第二应力缓冲构件，第二应力缓冲构件包括与支撑衬底接合的第一部分和与声波响应薄膜接合的第二部分。第二应力缓冲构件也能够减少器件封装时的应力造成的声波响应薄膜的破损。

在本实施例中，第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件是一次沉积刻蚀工艺中同时形成的。能够减少多次刻蚀引起的应力不匹配的问题。

在本实施例中，至少一个第一缓冲构件与至少一个第二缓冲构件形成连续结构。连续结构能够分散不同加工步骤所引起的应力集中的问题。

综上所述，本申请提出的声表面波器件包括衬底、叉指换能器、至少一个信号引线、至少一个金属构件、第一应力缓冲构件、多个凸块、安装基板和封装结构。设置缓冲构件能够缓冲金属构件对衬底的挤压，防止衬底损坏。衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，声波响应薄膜设置在支撑衬底的第一表面上，支撑衬底的第一表面具有覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域。叉指换能器设置于声波响应薄膜远离支撑衬底的表面。信号引线设置于声波响应薄膜远离支撑衬底的表面，并于叉指换能器电性连接。金属构件设置于支撑衬底的第一表面上，并与信号引线电性连接。第一应力缓冲构件设置于声波响应薄膜与金属构件之间，第一应力缓冲构件覆盖金属构件在声波响应薄膜上的投影区域。能够避免金属构件与声波响应薄膜直接接触，避免在封装时，金属构件对声波响应薄膜与支撑衬底施加应力，造成声波响应薄膜的破损、裂纹、缺口，从而造成器件失效。凸块设置于金属构件远离支撑衬底的表面上，并与金属构件一一对应且电性连接。安装基板覆盖多个凸块，并通过焊盘电极与多个凸块连接。封装结构包覆衬底，并与安装基板相连。本申请通过第一应力缓冲构件设置在声波响应薄膜与金属构件之间可以减少器件封装时的应力造成的声波响应薄膜的破损，提高声表面波器件的产品良率。

本申请提出的声表面波器件的制造方法包括以下步骤：S1，衬底形成步骤，所述衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述声波响应薄膜设置在所述支撑衬底的所述第一表面上；S2，主动功能区形成步骤，在所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面设置叉指换能器和信号引线，使得所述声波响应薄膜表面具有覆盖叉指换能器和信号引线的主动功能区和不覆盖叉指换能器和信号引线的非主动功能区；S3，声波响应薄膜刻蚀步骤，部分刻蚀所述声波响应薄膜的非主动功能区，使得所述支撑衬底的第一表面形成覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域；S4，应力缓冲构件和金属构件形成步骤，所述应力缓冲构件包括第一应力缓冲构件，所述金属构件通过信号引线与叉指换能器电连接，所述第一应力缓冲构件设置在所述声波响应薄膜与所述金属构件之间，所述第一应力缓冲构件至少覆盖一个所述金属构件在所述声波响应薄膜上的投影区域；S5，凸块形成步骤，在所述金属构件远离所述支撑衬底的表面上设置所述凸块，所述凸块与所述金属构件一一对应设置且电连接；S6，安装基板安装步骤，将所述安装基板覆盖多个所述凸块，并通过焊盘电极与多个所述凸块连接；S7，封装结构形成步骤，包覆所述衬底，形成与所述安装基板相连的所述封装结构。

以上详细地描述和/或图示了本申请提出的声表面波器件及其制造方法的示例性实施例。但本申请的实施例不限于这里所描述的特定实施例，相反，每个实施例的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施例的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施例的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一”、“第一”、“第二”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本申请的实施例不限于这里所描述的特定实施例，相反，每个实施例的组成部分可与这里所描述的其它组成部分独立和分开使用。一个实施例的每个组成部分也可与其它实施例的其它组成部分结合使用。在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为申请实施例的可选实施例而已，并不用于限制申请实施例，对于本领域的技术人员来说，申请实施例可以有各种更改和变化。凡在申请实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在申请实施例的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种声表面波器件，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，所述支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，所述声波响应薄膜设置在所述支撑衬底的第一表面上，所述支撑衬底的第一表面包括覆盖所述声波响应薄膜的第一区域与不覆盖所述声波响应薄膜的第二区域；

叉指换能器，所述叉指换能器设置于所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面；

至少一个信号引线，所述信号引线设置于所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面，并与所述叉指换能器电性连接；

至少一个金属构件，所述金属构件设置于所述支撑衬底的第一表面上，并与所述信号引线电性连接；

第一应力缓冲构件，所述第一应力缓冲构件设置于所述声波响应薄膜与所述金属构件之间，所述第一应力缓冲构件覆盖所述金属构件在所述声波响应薄膜上的投影区域；

多个凸块，所述凸块设置于所述金属构件远离所述支撑衬底的表面上，并与所述金属构件一一对应且电性连接；

安装基板，所述安装基板覆盖所述多个凸块，并与所述多个凸块连接；

封装结构，所述封装结构包覆所述衬底，并与所述安装基板相连。

2.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波响应薄膜的厚度小于所述支撑衬底的厚度。

3.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一应力缓冲构件为多个，所述第一应力缓冲构件与所述金属构件一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波响应薄膜具有边缘，所述边缘包括多个第一边缘和多个第二边缘，所述声波响应薄膜的所述第一边缘对应所述支撑衬底的所述第一区域，所述声波响应薄膜的所述第二边缘对应所述支撑衬底的所述第二区域，所述第一应力缓冲构件覆盖至少一个所述第二边缘。

5.根据权利要求4所述的声表面波器件，其特征在于，所述声表面波器件还包括第二应力缓冲构件，所述第二应力缓冲构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述支撑衬底接合，所述第二部分与所述声波响应薄膜接合。

6.根据权利要求5所述的声表面波器件，其特征在于，定义所述第一部分的边缘与所述声波响应薄膜的边缘之间的距离为第一距离，所述第二部分的边缘与所述声波响应薄膜的边缘之间的距离为第二距离，所述第一距离为1-30微米，所述第二距离为1-30微米。

7.根据权利要求5所述的声表面波器件，其特征在于，至少一个所述第一应力缓冲构件与至少一个所述第二应力缓冲构件形成连续结构。

8.根据权利要求7所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一应力缓冲构件与所述第二应力缓冲构件形成连续封闭的环形结构，覆盖所述声波响应薄膜的所述边缘。

9.根据权利要求5所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一应力缓冲构件和/或所述第二应力缓冲构件的弹性模量为1-50GPa。

10.根据权利要求6-9任一项所述的声表面波器件，其特征在于，所述金属构件包括与所述支撑衬底接合的本体，与所述应力缓冲构件接合的缓冲部分，和与所述信号引线电连接的引线部分。

11.根据权利要求5所述的声表面波器件，其特征在于，所述第一应力缓冲构件和/或所述第二应力缓冲构件与所述金属构件材料相同。

12.根据权利要求10所述的声表面波器件，其特征在于，所述支撑衬底为高声速衬底，所述高声速衬底中传播的声速大于所述声波响应薄膜中传播的声速。

13.根据权利要求12所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波响应薄膜是双层结构，包括压电薄膜和中间层，其中，所述压电薄膜设置在远离所述支撑衬底的一层，所述中间层设置在所述压电薄膜与所述支撑衬底之间。

14.根据权利要求13所述的声表面波器件，其特征在于，所述中间层传播的体波声速低于所述压电薄膜中传播的声速。

15.根据权利要求13所述的声表面波器件，其特征在于，所述中间层传播的体波声速大于所述压电单晶薄膜中传播的声速。

16.根据权利要求11所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波响应薄膜包括压电薄膜、中间层和补偿层，其中，所述压电薄膜设置在远离支撑衬底的一层，所述补偿层设置靠近所述支撑衬底的一层，所述中间层设置在所述压电薄膜与所述补偿层之间。

17.根据权利要求16所述的声表面波器件，其特征在于，所述补偿层是电介质材料，为多晶硅、非晶硅、AlN中的至少一种。

18.根据权利要求11所述的声表面波器件，其特征在于，所述声波响应薄膜的厚度小于等于2λ'，其中，λ'为所述叉指换能器的电极周期决定的声波波长。

19.根据权利要求11-18任一项所述的声表面波器件，其特征在于，所述叉指换能器的平均膜厚与所述声表面波器件响应的声波波长满足9％≤H/λ≤12％，其中H为所述叉指换能器的平均膜厚，λ为所述声表面波器件响应的声波波长。

20.根据权利要求19所述的声表面波器件，其特征在于，所述叉指换能器的平均占空比为W/(W+G)，其中W为叉指换能器的多个电极指各自的宽度，G为多个所述电极指与相邻的电极指之间的间隔宽度，所述平均占空比是0.5以上且0.7以下。

21.一种如权利要求1所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，衬底形成步骤，所述衬底包括支撑衬底和声波响应薄膜，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述声波响应薄膜设置在所述支撑衬底的所述第一表面上；

S2，主动功能区形成步骤，在所述声波响应薄膜远离所述支撑衬底的表面设置叉指换能器和信号引线，使得所述声波响应薄膜表面具有覆盖叉指换能器和信号引线的主动功能区和不覆盖叉指换能器和信号引线的非主动功能区；

S3，声波响应薄膜刻蚀步骤，部分刻蚀所述声波响应薄膜的非主动功能区，使得所述支撑衬底的第一表面形成覆盖声波响应薄膜的第一区域与不覆盖声波响应薄膜的第二区域；

S4，应力缓冲构件和金属构件形成步骤，所述应力缓冲构件包括第一应力缓冲构件，所述金属构件通过信号引线与叉指换能器电连接，所述第一应力缓冲构件设置在所述声波响应薄膜与所述金属构件之间，所述第一应力缓冲构件至少覆盖一个所述金属构件在所述声波响应薄膜上的投影区域；

S5，凸块形成步骤，在所述金属构件远离所述支撑衬底的表面上设置所述凸块，所述凸块与所述金属构件一一对应设置且电连接；

S6，安装基板安装步骤，将所述安装基板覆盖多个所述凸块，并与多个所述凸块连接；

S7，封装结构形成步骤，包覆所述衬底，形成与所述安装基板相连的所述封装结构。

22.根据权利要求21所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，

步骤S3中，刻蚀深度大于等于所述声波响应薄膜的厚度。

23.根据权利要求21所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，

步骤S4中，所述应力缓冲构件还包括第二应力缓冲构件，所述第二应力缓冲构件包括与所述支撑衬底接合的第一部分和与所述声波响应薄膜接合的第二部分。

24.根据权利要求23所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，所述第一应力缓冲构件和第二应力缓冲构件是一次沉积刻蚀工艺中同时形成的。

25.根据权利要求24所述的声表面波器件的制造方法，其特征在于，至少一个所述第一缓冲构件与至少一个所述第二缓冲构件形成连续结构。

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