[发明专利]一种薄膜体声波谐振器的封装方法

说明书

本发明公开了一种薄膜体声波谐振器的封装方法。传统FBAR封装工艺复杂，对昂贵设备的依赖度也非常高。本发明通过简单工艺在FBAR压电振荡堆的第二电极上形成FBAR器件工作所需的空腔结构，通过增加介质层达到增加空腔强度的目的，确保空腔释放及芯片封装过程中设计的空腔不出现塌陷现象，不致影响器件性能，相比传统繁杂的薄膜体声波谐振器封装流程，本发明能够有效简化薄膜体声波谐振器封装制备流程，缩短产品制作周期，避免部分昂贵设备的使用。

技术领域

本发明属于薄膜体声波谐振器技术领域，具体涉及一种薄膜体声波谐振器的封装方法。

背景技术

随着移动通讯技术的快速发展，高频段谐振器和滤波器的市场需求越来越大。而薄膜体声波谐振器(FBAR)与传统的微波陶瓷谐振器和声表面波谐振器相比具有体积小、损耗低、品质因子高、功率容量大、谐振频率高等优点，因此在相关领域尤其是高频通讯方面有着广阔的应用前景，成为了产业界和学术界的研究热门。

现在主流的FBAR结构主要有三种：背刻蚀型、空气隙型和固态装配型。背刻蚀型结构采用体微机械加工技术从衬底表面反向刻蚀去除大部分衬底材料，形成电振荡堆和空气的交界面，从而将声波限制在压电振荡内。衬底的大量移除势必影响器件机械强度，大大降低成品率。而固态装配型通过交替衬底高低声阻抗层来形成布拉格反射层实现声波限制。然而这种结构工艺过程中需制备多层薄膜，繁琐复杂，成本较高，而且布拉格反射层的声波限制效果不如空气，会导致器件性能差Q值低。空气隙型体声波谐振器基于表面微加工技术，通过在硅片的上表面先填充牺牲材料最后再将其移除的方法形成一个空气隙以限制声波于电振荡堆之内。这种结构不需要大量移除衬底造成器件牢固度下降，也不需要繁琐的工艺形成层层堆叠的声反射层就可以达到很好的声波限制效果，获得较高的Q值。目前Avago、富士通等多家公司的FBAR产品都采用了这种产品。

空气隙型FBAR封装工艺关键是在FBAR压电振荡堆第二电极上方形成FBAR器件工作所需的空腔结构。目前FBAR封装主要采用在另一衬底形成FBAR器件工作所需的空腔结构，再通过金属键合的方式将器件与衬底形成封装结构。采用这种封装方式的流程非常繁杂，例如需要先在另一衬底的表面形成FBAR器件工作所需的空腔结构，然后为了确保金属键合的牢固度，还需在衬底表面刻蚀大量的小凹槽来增加金属沉积的面积，因为采用的是键合方式，必须在衬底表面刻蚀出300-400μm左右的深孔，这种深度的刻蚀需要通过昂贵的刻蚀设备采用BOSCH工艺花费大量时间来完成。另外300-400μm深孔内部的金属填充效果也是一个难点。一般6寸衬底的厚度为675μm，衬底背面露出填充金属层需要将衬底背面减薄大约300-400μm的厚度，衬底在减薄过程中容易出现碎裂的风险。后续的器件与衬底精密对准工艺需要对准精度非常高的键合设备来完成。

总之传统的FBAR封装工艺流程不仅工艺复杂，对昂贵设备的依赖度也非常高，这些因素无形中都会增加FBAR器件的生产成本。FBAR器件封装采用器件与衬底金属键合的方式会大大增加FBAR器件的厚度，这与目前器件轻薄化的理念不符，因此亟需开发出新型的FBAR器件封装结构。

发明内容

为了解决传统薄膜体声波谐振器封装工艺繁杂、制作成本高等问题，本发明提供了一种薄膜体声波谐振器(FBAR)的封装方法，可以优化薄膜体声波谐振器封装制作流程，降低产品制作成本，并且可以将FBAR器件的厚度降低一倍左右，实现了器件的轻薄化，提升了产品市场竞争力。

本发明所采用的技术方案为：

本发明一种薄膜体声波谐振器的封装方法，所封装的薄膜体声波谐振器，包括衬底和压电振荡堆；压电振荡堆包括第一电极、压电层和第二电极；衬底上设有第一空腔；第一电极位于衬底上，并覆盖第一空腔；压电层覆盖第一电极及衬底；第二电极位于压电层上，该方法具体步骤如下：

步骤一：在薄膜体声波谐振器的第二电极部分表面上用低压化学气相沉积工艺淀积封装牺牲层，并采用等离子体或湿法腐蚀的方法进行图形化；