滤波器封装结构及制备方法与流程

1.本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种滤波器封装结构及制备方法。
2.背景
3.现有的滤波器封装结构一般由器件晶圆以及盖晶圆相键合形成。现有的滤波器封装结构具有如下缺陷：1)器件晶圆胶厚，不利于最终形成的滤波器的性能，但是，若减薄所述器件晶圆，因所述器件晶圆缺乏支撑结构，导致稳定性较差；2)盖晶圆通过键合层与器件晶圆相键合，且盖晶圆以及键合层围设形成用于声波来回反射的空腔，但是，对于更高频率的使用场景需要形成更大的空腔用于声波来回反射形成更多的驻波，提高信号转化率，提高最终产品的性能。
4.有鉴于此，有必要提供一种新的滤波器封装结构及制备方法以解决上述问题中的至少一个。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种滤波器封装结构及制备方法。
6.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种滤波器封装结构，包括：
7.滤波器芯片，所述滤波器芯片具有谐振区、位于所述谐振区以外的非谐振区，形成所述滤波器芯片的器件晶圆为减薄后的器件晶圆；
8.盖帽层，位于所述滤波器芯片的正面；
9.第一键合层，所述第一键合层连接于所述滤波器芯片与所述盖帽层之间，且所述第一键合层在所述非谐振区形成闭合环形，所述第一键合层与所述盖帽层围设形成位于所述谐振区的第一空腔；
10.支撑晶圆，支承于所述滤波器芯片的背面。
11.作为本发明进一步改进的技术方案，所述滤波器芯片的厚度区间是 [40μm，50μm]。
[0012]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述滤波器封装结构还包括连接于所述滤波器芯片的背面与所述支撑晶圆之间的第二键合层；所述第二键合层与所述支撑晶圆围设形成位于所述第一空腔下侧的第二空腔；所述滤波器芯片上具有连通所述第一空腔与所述第二空腔的通孔。
[0013]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述谐振区具有芯片功能区，位于所述芯片功能区的一侧的所述非谐振区具有芯片焊盘；所述芯片功能区除与芯片焊盘相对应的一侧以外的其他侧具有分隔槽，所述滤波器芯片内部具有与所述分隔槽相连通的预设腔体；所述通孔连通所述预设腔体与所述第二空腔。
[0014]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述通孔位于所述分隔槽的正下方。
[0015]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一键合层的高度区间是 [7μm，35μm]。
[0016]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述盖帽层为盖晶圆。
[0017]
为实现上述发明目的，本发明还提供一种滤波器封装结构的制备方法，包括如下
步骤：
[0018]
在器件晶圆的正面或者盖帽层的键合面上与器件晶圆中的非谐振区对应的区域成型呈闭合环形的第一键合层，所述器件晶圆具有多个滤波器芯片，每一滤波器芯片包括谐振区以及位于所述谐振区以外的非谐振区；
[0019]
通过第一键合层将所述器件晶圆与所述盖帽层相键合，所述第一键合层与所述盖帽层围设形成位于所述谐振的第一空腔；
[0020]
自所述器件晶圆的背面减薄所述器件晶圆至预设厚度；
[0021]
自所述器件晶圆的背面将支撑晶圆与所述器件晶圆相键合；
[0022]
沿所述器件晶圆的切割区切割，形成单颗的滤波器封装结构。
[0023]
作为本发明进一步改进的技术方案，自所述器件晶圆的背面将支撑晶圆与所述器件晶圆相键合后，在所述支撑晶圆与器件晶圆之间形成位于所述第一空腔下侧的第二空腔；在“自所述器件晶圆的背面将支撑晶圆与所述器件晶圆相键合”之前，所述滤波器封装结构的制备方法还包括如下步骤：在所述器件晶圆上形成用以连通所述第一空腔与第二空腔的通孔。
[0024]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述通孔位于所述谐振区除芯片功能区以外的区域。
[0025]
作为本发明进一步改进的技术方案，“在所述器件晶圆上形成用以连通所述第一空腔与第二空腔的通孔”具体包括如下步骤：
[0026]
在所述器件晶圆与所述盖帽层相键合之前，自所述器件晶圆的正面形成凹槽；
[0027]
在自所述器件晶圆的背面减薄所述器件晶圆至预设厚度之后，自所述器件晶圆的背面刻蚀至与所述凹槽相连通形成所述通孔。
[0028]
作为本发明进一步改进的技术方案，所述谐振区具有芯片功能区，位于所述芯片功能区的一侧的所述非谐振区具有芯片焊盘；所述芯片功能区除与芯片焊盘相对应的一侧以外的其他侧具有分隔槽，所述滤波器芯片内部具有与所述分隔槽相连通的预设腔体；“在所述滤波器芯片上形成用以连通所述第一空腔与第二空腔的通孔”具体为：在自所述器件晶圆的背面减薄所述器件晶圆至预设厚度之后，自所述器件晶圆的背面刻蚀至与所述预设腔体相连通形成所述通孔。
[0029]
作为本发明进一步改进的技术方案，“自所述器件晶圆的背面刻蚀至与所述预设腔体相连通形成所述通孔”具体为：自所述器件晶圆的背面与所述分隔槽相对应的位置处蚀刻至与所述预设腔体相连通形成所述通孔。
[0030]
作为本发明进一步改进的技术方案，“自所述器件晶圆的背面将支撑晶圆与所述器件晶圆相键合”后，所述滤波器封装结构得制备方法还包括如下步骤：
[0031]
减薄所述支撑晶圆以及所述盖帽层。
[0032]
本发明的有益效果是：本发明中的滤波器封装结构中，通过增设支承于所述滤波器芯片的背面的支撑晶圆，能够有效改善超薄的所述滤波器芯片的稳定性，从而，可以将所述滤波器芯片的厚度减薄至性能最好的尺寸厚度，提高所述滤波器封装结构的性能。
附图说明
[0033]
图1为本发明一具体实施方式中的滤波器封装结构的结构示意图；
[0034]
图2为图1中的滤波器芯片的结构示意图；
[0035]
图3(a)～图3(g)为本发明中的滤波器封装结构的制备方法中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0036]
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述，请参照图 1-图3所示，为本发明的较佳实施方式。但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
[0037]
同时，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明中的各实施方式。
[0038]
需要说明的是，本文所述的滤波器封装结构的制备方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略，或一些本文中未描述的其他步骤可被添加到该滤波器封装结构的制备方法中。
[0039]
请参图1所示，本发明提供一种滤波器封装结构10，包括滤波器芯片1、键合于所述滤波器芯片1的正面的盖帽层2、键合于所述滤波器芯片1的背面的支撑晶圆3。通过增设支承于所述滤波器芯片1的背面的支撑晶圆3，能够有效改善超薄的所述滤波器芯片1的稳定性，从而，可以将所述滤波器芯片1的厚度减薄至性能最好的尺寸厚度，提高所述滤波器封装结构10的性能。
[0040]
具体地，在制备所述滤波器封装结构10的过程中，可通过减薄形成所述滤波器芯片1的器件晶圆，以使滤波器芯片1减薄至性能最好的尺寸厚度。
[0041]
具体地，所述滤波器芯片1的厚度区间是[40μm，50μm]。当然，并不以此为限。
[0042]
所述滤波器芯片1具有谐振区11、位于所述谐振区11以外的非谐振区 12，所述谐振区11具有芯片功能区111、位于所述芯片功能区111以外的无效区112。所述滤波器封装结构10还包括连接于所述滤波器芯片1与所述盖帽层2之间的第一键合层4，所述第一键合层4在所述非谐振区12形成闭合环形，所述第一键合层4与所述盖帽层2围设形成位于所述谐振区11的封闭的第一空腔5，能够保护该谐振区11，且也能够作为供声波来回反射的腔体。
[0043]
进一步地，所述第一键合层4为采用非导电键合胶固化形成。相较于现有的采用导电键合胶固化形成所述键合层，本发明中的滤波器封装结构10成本较低。
[0044]
具体地，所述第一键合层4的高度区间是[7μm，35μm]，用于增大所述第一空腔5的空间，有利于声波在所述第一空腔5内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0045]
进一步地，所述滤波器封装结构10还包括连接于所述滤波器芯片1的背面与所述支撑晶圆3之间的第二键合层6。所述第二键合层6与所述支撑晶圆3围设形成位于所述第一空腔5下侧的封闭的第二空腔7。所述滤波器芯片1上具有连通所述第一空腔5与所述第二空腔7的通孔13。从而所述第一空腔5以及所述第二空腔7均作为供声波来回反射的腔体，形成了更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0046]
本发明中，对所述第二空腔7的形状以及大小不作特别限定，其只要位于所述第一
空腔5下侧，且与所述通孔13相连通即可。
[0047]
同时，本发明中，对所述通孔13的大小、形状也不作特别限定，所述通孔13的大小、形状可以根据需求具体设计。
[0048]
较优的，所述第二键合层6远离所述通孔13预设距离设置，一方面，能够增大第二空腔7的空间，从而形成更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率；另一方面，能够避免将所述支撑晶圆3与形成所述滤波器芯片1的器件晶圆相键合的过程中，所述器件晶圆出现裂纹。
[0049]
所述通孔13位于所述谐振区11中的无效区112中，从而，不会影响所述芯片功能区111。
[0050]
于一具体实施方式中，结合图2所示，位于所述芯片功能区111的一侧的所述非谐振区12具有芯片焊盘。所述芯片功能区111除与芯片焊盘相对应的一侧以外的其他侧具有将所述芯片功能区111与所述无效区112相分隔的分隔槽14，所述滤波器芯片1内部具有与所述分隔槽14相连通的预设腔体 15。即，所述滤波器芯片1内预设有与所述第一空腔5相连通的预设腔体15，所述第一空腔5以及所述预设腔体15均作为供声波来回反射的腔体，形成了更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0051]
此时，所述通孔13连通所述预设腔体15与所述第二空腔7。即，所述第一空腔5、所述第二空腔7、所述预设腔体15均作为供声波来回反射的腔体，形成了更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0052]
当然，并不以此为限，于其他实施方式中，所述滤波器芯片1上也可以不具有所述分隔槽14以及所述预设腔体15，此时，所述通孔13直接沿上下方向贯穿所述滤波器芯片1即可。
[0053]
于一具体实施方式中，所述通孔13位于所述分隔槽14的正下方，能够进一步提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0054]
具体地，所述芯片焊盘位于所述第一键合层4的外侧，以便于后续进行打线作业。
[0055]
进一步地，所述盖帽层2为盖晶圆，能够增强所述滤波器封装结构10 稳定性。当然，并不以此为限，所述盖帽层2的底材也可以是玻璃基底等。
[0056]
于一具体实施方式中，所述盖晶圆、支撑晶圆3均为普通硅晶圆，以降低成本。当然，并不以此为限，于其他实施方式中，所述盖晶圆、支撑晶圆 3也可以选用本领域技术人员熟知的任何合适的底材，如，可以是以下材料中的至少一种：钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)、硅(si)、锗(ge)、锗硅 (sige)、碳硅(sic)、碳锗硅(sigec)、砷化铟(inas)、砷化镓(gaas)、磷化铟(inp) 或者其它iii/v化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(soi)、绝缘体上层叠硅(ssoi)、绝缘体上层叠锗化硅(s-sigeoi)、绝缘体上锗化硅(sigeoi)以及绝缘体上锗(geoi)，或者还可以为双面抛光硅片(double side polished wafers，dsp)。
[0057]
进一步地，请参图3(a)～图3(g)所示，本发明还提供一种制备上述滤波器封装结构10的制备方法，包括如下步骤：
[0058]
请参图3(a)所示，在器件晶圆8的正面或者盖帽层2的键合面上与器件晶圆8中的
非谐振区12对应的区域成型呈闭合环形的第一键合层4，所述器件晶圆8具有多个滤波器芯片1，每一滤波器芯片1包括谐振区11以及位于所述谐振区11以外的非谐振区12；
[0059]
请参图3(b)所示，通过第一键合层4将所述器件晶圆8与所述盖帽层 2相键合，所述第一键合层4与所述盖帽层2围设形成位于所述谐振的第一空腔5；
[0060]
请参图3(c)所示，自所述器件晶圆8的背面减薄所述器件晶圆8至预设厚度；
[0061]
请参图3(e)所示，自所述器件晶圆8的背面将支撑晶圆3与所述器件晶圆8相键合；
[0062]
请参图3(g)所示，沿所述器件晶圆8的切割区切割，形成单颗的滤波器封装结构10。
[0063]
本发明中的滤波器封装结构10的制备方法中，通过将器件晶圆8的背面减薄，从而，能够提高滤波器芯片1的性能，提高最终形成的滤波器封装结构10的性能；同时，通过增设支承于所述滤波器芯片1的背面的支撑晶圆3，能够有效改善超薄的所述滤波器芯片1的稳定性。
[0064]
具体地，所述预设厚度的厚度区间是[40μm，50μm]。当然，并不以此为限。
[0065]
进一步地，所述盖帽层2为盖晶圆，能够增强所述滤波器封装结构10 稳定性。当然，并不以此为限，所述盖帽层2的底材也可以是玻璃基底等。
[0066]
请参图3(a)所示，本实施方式中，为对所述盖晶圆进行处理，在所述盖晶圆的键合面上与所述器件晶圆8中的非谐振区12对应的区域成型所述第一键合层4，便于后续下移所述盖晶圆实现所述盖晶圆与所述器件晶圆8之间的键合。当然，并不以此为限，于其他实施方式中，所述第一键合层4也可以成型于所述器件晶圆8的正面上。
[0067]
在一具体实施方式中，对所述盖晶圆处理的方法为：在所述盖晶圆的键合面上与所述器件晶圆8中的非谐振区12对应的区域采用键合胶通过走线点胶工艺分别成型所述第一键合层4。
[0068]
在另一具体实施方式中，对所述盖晶圆处理的方法为：通过光刻工艺在所述盖晶圆的键合面成型所述第一键合层4。具体地，先在所述盖晶圆的键合面通过涂胶或印膜的方式形成键合胶层，然后在所述键合胶层上旋涂光刻胶形成光刻胶层，再根据待形成的图形对所述光刻胶层依次进行曝光、显影，显影后再根据待形成的图形进行刻蚀，最后再洗去光刻胶层，形成所述第一键合层4。
[0069]
进一步地，结合图3(e)所示，“自所述器件晶圆8的背面将支撑晶圆3与所述器件晶圆8相键合”具体包括如下工艺：
[0070]
在所述支撑晶圆3的键合面上成型第二键合层6；
[0071]
通过所述第二键合层6将所述支撑晶圆3与所述器件晶圆8相键合，所述支撑晶圆3以及所述第二键合层6围设形成位于所述第一空腔5下侧的第二空腔7。
[0072]
对所述支撑晶圆3进行处理成型所述第二键合层6的方法可参照上述对所述盖晶圆处理成型所述第一键合层4的方法，于此，不再赘述。
[0073]
进一步地，请参图3(d)所示，在“自所述器件晶圆8的背面将支撑晶圆3与所述器件晶圆8相键合”之前，所述滤波器封装结构10的制备方法还包括如下步骤：在所述器件晶圆8上形成用以连通所述第一空腔5与第二空腔7的通孔13。从而所述第一空腔5以及所述第二空腔7均作为供声波来回反射的腔体，形成了更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0074]
具体地，所述通孔13位于所述谐振区11中的无效区112中，从而，不会影响所述芯片功能区111。
[0075]
本发明中，对所述第二空腔7的形状以及大小不作特别限定，其只要位于所述第一空腔5下侧，且与所述通孔13相连通即可。
[0076]
同时，本发明中，对所述通孔13的大小、形状也不作特别限定，所述通孔13的大小、形状可以根据需求具体设计。
[0077]
较优的，所述第二键合层6远离所述通孔13预设距离设置，一方面，能够增大第二空腔7的空间，从而形成更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率；另一方面，能够避免将所述支撑晶圆3与形成所述滤波器芯片1的器件晶圆8相键合的过程中，所述器件晶圆8出现裂纹。
[0078]
在所述滤波器芯片1上具有分隔槽14以及预设腔体15的实施方式中，“在所述滤波器芯片1上形成用以连通所述第一空腔5与第二空腔7的通孔13”具体为：在自所述器件晶圆8的背面减薄所述器件晶圆8至预设厚度之后，自所述器件晶圆8的背面刻蚀至与所述腔体相连通形成所述通孔13。即可实现所述第一空腔5与所述第二空腔7之间的连通。
[0079]
进一步地，“自所述器件晶圆8的背面刻蚀至与所述腔体相连通形成所述通孔13”具体为：自所述器件晶圆8的背面与所述分隔槽14相对应的位置处蚀刻至与所述腔体相连通形成所述通孔13。即，所述通孔13位于所述分隔槽14的正下方，能够进一步提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0080]
当然，并不以此为限，在所述滤波器芯片1上不具有分隔槽14以及预设腔体15的实施方式中，“在所述器件晶圆8上形成用以连通所述第一空腔5 与第二空腔7的通孔13”具体包括如下步骤：
[0081]
在所述器件晶圆8与所述盖帽层2相键合之前，自所述器件晶圆8的正面刻蚀形成凹槽；
[0082]
在自所述器件晶圆8的背面减薄所述器件晶圆8至预设厚度之后，自所述器件晶圆8的背面刻蚀至与所述凹槽相连通形成所述通孔13。
[0083]
即，在所述滤波器芯片1上不具有分隔槽14以及预设腔体15的实施方式中，分布形成所述通孔13，能够避免所述器件晶圆8在与所述盖晶圆键合的过程中产生裂纹延伸，增强所述滤波器封装结构10的稳定性。
[0084]
进一步地，请参图3(f)所示，“自所述器件晶圆8的背面将支撑晶圆 3与所述器件晶圆8相键合”后，所述滤波器封装结构10得制备方法还包括如下步骤：
[0085]
减薄所述支撑晶圆3以及所述盖帽层2。
[0086]
进一步地，所述器件晶圆8还具有位于相邻的滤波器芯片1之间的切割区，所述切割区即为切割道的区域。在“减薄所述支撑晶圆3以及所述盖帽层2”后，可沿所述器件晶圆8的切割区切割，形成单颗的滤波器封装结构 10。
[0087]
与现有技术相比，本发明中的滤波器封装结构10中，通过增设支承于所述滤波器芯片1的背面的支撑晶圆3，能够有效改善超薄的所述滤波器芯片1 的稳定性，从而，可以将所述滤波器芯片1的厚度减薄至性能最好的尺寸厚度，提高所述滤波器封装结构10的性能。
[0088]
同时，本发明中的滤波器封装结构10中，通过设置连通所述滤波器芯片 1上方的第一空腔5与所述滤波器芯片1下方的所述第二空腔7的通孔13。从而所述第一空腔5以及所
述第二空腔7均作为供声波来回反射的腔体，形成了更大的腔体空间，有利于声波在该腔体内来回反射形成更多的驻波，有利于提高所述滤波器封装结构10的信号转化率。
[0089]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0090]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。