一种声波器件晶圆级封装结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种声波器件晶圆级封装结构及其制备方法。

背景技术：

由于声波遇到空气或者真空界面时会发生全反射，将能量毫无损失的反射回来，因此，采用声波技术设计的滤波器等声波器件拥有极为优异的性能。目前，在已知的智能手机里声波滤波器/双工器的数量已经超过40颗。

为得到所需的空气或者真空界面，声波器件需要用到晶圆级封装技术。目前，常通过如下方法来制备声波器件晶圆级封装结构：准备两片晶圆(一个晶圆作为载体晶圆使用，另一个晶圆作为盖帽晶圆使用)，将声波器件放置在载体晶圆上，并对盖帽晶圆对应声波器件的位置处进行挖空处理；然后，在载体晶圆和盖帽晶圆上放置用于键合的材料，并在高温和真空环境下进行晶圆键合，以形成密闭的空腔；之后，采用tsv(throughsiliconvia，硅通孔)技术将管脚引出，最后制备与管脚相连的金属凸块，以得到如图1所示的结构，其示出了采用晶圆键合及tsv技术所得到的现有声波器件晶圆级封装结构的结构示意图，可以包括：载体晶圆1、声波器件2、盖帽晶圆3、tsv通孔4、键合材料5、连接tsv通孔4与外界的金属凸块6、由载体晶圆1和盖帽晶圆3及键合材料5构成的空腔7。但是，由于晶圆键合和tsv技术的实现工艺极其复杂，对设备和工艺的精度要求非常地高，制造成本较为昂贵，所以，导致声波器件晶圆级封装结构的制备过程变得繁琐、复杂，而且成本比较高。

综上所述，如何简化声波器件晶圆级封装结构的制备工艺，降低声波器件晶圆级封装结构的制备成本，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种声波器件晶圆级封装结构及其制备方法，以简化声波器件晶圆级封装结构的制备工艺，降低声波器件晶圆级封装结构的制备成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，包括：

将声波器件设置在载体晶圆的上表面，在所述载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，并刻蚀掉预设位置处的所述第一膜层，以形成墙体结构，所述预设位置包括第一预设位置和第二预设位置，所述第一预设位置为所述声波器件所在的位置，所述第二预设位置为用于引出所述声波器件的焊盘的位置；

在所述墙体结构的上方覆盖第二膜层，并刻蚀掉所述第二预设位置处的所述第二膜层，以形成屋顶结构；

在所述第二预设位置填充导电层，以得到所述声波器件的焊盘引出部分，并在所述焊盘引出部分的上方设置金属焊盘，以得到声波器件晶圆级封装结构。

优选的，在刻蚀掉所述第二预设位置处的所述第二膜层，以形成屋顶结构之后，还包括：

在所述屋顶结构的上方设置抗压层，所述抗压层为金属、玻璃、硅中的任意一种。

优选的，所述金属焊盘为金属凸块，其中，所述金属凸块为锡球凸块、铜锡凸块、铜镍钯金凸块中的任意一种或任意多种的组合。

优选的，所述金属焊盘为为椭圆形、圆形、多边形中的任意一种。

优选的，所述金属焊盘的面积大于等于所述第二预设位置的面积。

优选的，刻蚀掉预设位置处的所述第一膜层，刻蚀掉所述第二预设位置处的所述第二膜层，包括：

利用光刻工艺刻蚀掉所述预设位置处的所述第一膜层，并利用光刻工艺刻蚀掉所述第二预设位置处的所述第二膜层。

优选的，所述第一膜层和所述第一膜层均为光刻胶层或者聚酰亚胺层。

优选的，在所述载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，在所述墙体结构的上方覆盖第二膜层，包括：

利用涂胶工艺或者压膜工艺在所述载体晶圆的上表面覆盖所述第一膜层，并利用压膜工艺在所述墙体结构的上方覆盖所述第二膜层。

优选的，在所述第二预设位置填充导电层，包括：

利用溅射法或电镀法在所述第二预设位置填充所述导电层。

一种声波器件晶圆级封装结构，所述声波器件晶圆级封装结构为利用上述任一项所述的声波器件晶圆级封装结构的制备方法制备出的。

本发明提供了一种声波器件晶圆级封装结构及其制备方法，其中，该制备方法包括：将声波器件设置在载体晶圆的上表面，在载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，并刻蚀掉预设位置处的第一膜层，以形成墙体结构，预设位置包括第一预设位置和第二预设位置，第一预设位置为声波器件所在的位置，第二预设位置为用于引出声波器件的焊盘的位置；在墙体结构的上方覆盖第二膜层，并刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层，以形成屋顶结构；在第二预设位置填充导电层，以得到声波器件的焊盘引出部分，并在焊盘引出部分的上方设置金属焊盘，以得到声波器件晶圆级封装结构。

本申请公开的上述技术方案，在放置有声波器件的载体晶圆上表面覆盖第一膜层，并对预设位置处的第一膜层进行刻蚀，得到墙体结构，以将声波器件、及用于引出声波器件焊盘的位置裸露出来，然后，在墙体结构的上方覆盖第二膜层，并对第二预设位置处的第二膜层进行刻蚀，得到屋顶结构，以形成声波器件晶圆级封装结构所需的空腔结构，并将用于引出声波器件焊盘的位置裸露出来，之后，则在第二预设位置处填充导电层，得到焊盘引出部分，并在焊盘引出部分的上方设置金属焊盘，最终得到声波器件晶圆级封装结构，由于上述过程不需要通过晶圆键合及tsv技术进行实现，而只需进行覆盖膜层、对膜层进行刻蚀、填充导电层、及设置金属焊盘工艺，因此，则可以简化声波器件晶圆级封装结构的制备工艺，降低声波器件晶圆级封装结构的制备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为采用晶圆键合及tsv技术所得到的现有声波器件晶圆级封装结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构的制备方法的操作示意图；

图4为本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构经过表面贴装和塑封后的横截面图；

图6为本发明实施例提供的另一种声波器件晶圆级封装结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构的一具体实施例的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图2和图3，其中，图2示出了本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法的流程图，图3示出了本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构的制备方法的操作示意图。本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，可以包括：

s11：将声波器件设置在载体晶圆的上表面，在载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，并刻蚀掉预设位置处的第一膜层，以形成墙体结构，预设位置包括第一预设位置和第二预设位置，第一预设位置为声波器件所在的位置，第二预设位置为用于引出声波器件的焊盘的位置。

选用高阻硅、钽酸锂、铌酸锂、石英等材料或由多层材料组合而成的复合材料作为载体晶圆1，并将载体晶圆1清洗干净。将声波器件2经过薄膜沉积、光刻等步骤后放置并固定在清洗过的载体晶圆1的上表面。然后，在载体晶圆1的上表面(即放置有声波器件2的一面)覆盖第一膜层8。

在覆盖完第一膜层8且当第一膜层8固定在载体晶圆1上之后，刻蚀掉载体晶圆1上表面预设位置处所覆盖的第一膜层8，其中，预设位置包括第一预设位置和第二预设位置，第一预设位置即为声波器件2所在的位置，第二预设位置即为用于引出声波器件2的焊盘的位置，以将声波器件2和用于引出焊盘的位置裸露出来。在刻蚀掉第二预设位置处的第一膜层8之后，则可以得到用于起支撑作用的墙体结构9。

s12：在墙体结构的上方覆盖第二膜层，并刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层，以形成屋顶结构。

在得到墙体结构9之后，在墙体结构9的上方覆盖第二膜层10。在覆盖完第二膜层10且当第二膜层10固定在墙体结构9上之后，刻蚀掉墙体结构9上方第二预设位置处的第二膜层10，以将用于引出焊盘的位置裸露出来。

刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层10，保留其余位置处的第二膜层10，得到屋顶结构11。此时，载体晶圆1、墙体结构9、及屋顶结构11可以围绕声波器件2形成声波器件2所需的空腔结构，而且可以同时将用于引出声波器件2的焊盘的位置裸露出来。

也就是说，这里并不需要通过盖帽晶圆、对盖帽晶圆进行挖空处理、对载体晶圆1和盖帽晶圆进行键合而得到空腔结构，且不需要通过tsv技术进行穿孔而将管脚引出，而只需通过覆盖膜层，并对特定位置处的膜层进行刻蚀就可以得到空腔结构，并可以将用于引出声波器件2的焊盘的位置裸露出来。由于覆盖膜层、刻蚀膜层的复杂程度低于晶圆键合工艺、及tsv技术的复杂程度，而且覆盖膜层、刻蚀膜层的工艺并不需要通过昂贵的设备来实现，因此，则可以简化空腔结构、及引出声波器件2的焊盘的制备难度，降低制备过程所花费的费用。

s13：在第二预设位置填充导电层，以得到声波器件的焊盘引出部分，并在焊盘引出部分的上方设置金属焊盘，以得到声波器件晶圆级封装结构。

在刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层10，以将用于引出声波器件2的焊盘的位置裸露出来之后，则可以在第二预设位置填充导电层，即可以在用于引出声波器件2的焊盘的位置上填充导电层，以得到声波器件2的焊盘引出部分12。相比于利用tsv技术将声波器件2的管脚引出来，填充导电层的过程相对比较容易实现，而且实现成本比较低。其中，所填充的导电层的材料具体可以为钛、铜、镍、钯、金、锡或者其合金等导电材料。

在得到声波器件2的焊盘引出部分12之后，则可以在焊盘引出部分12的上方设置金属焊盘13，该金属焊盘13用于与外界相焊接，以得到声波器件晶圆级封装结构，其具体结构可以参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的结构示意图。其中，金属焊盘13具体可以为钛、铜、镍、钯、金、锡或者其合金等导电材料。

在得到声波器件晶圆级封装结构之后，可以对声波器件晶圆级封装结构进行表面贴装和塑封，具体可以参见图5，其示出了本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构经过表面贴装和塑封后的横截面图。将所得到的声波器件晶圆级封装结构放置在基板14上，并对声波器件晶圆级封装结构进行表面贴装，其中，基板14上设置有与声波器件晶圆级封装结构中的金属焊盘13相对应的外部焊盘15。表面贴装完成之后，可以采用热压注塑的方法将塑封胶16包裹在声波器件晶圆级封装结构的周围。

本申请公开的上述技术方案，在放置有声波器件的载体晶圆上表面覆盖第一膜层，并对预设位置处的第一膜层进行刻蚀，得到墙体结构，以将声波器件、及用于引出声波器件焊盘的位置裸露出来，然后，在墙体结构的上方覆盖第二膜层，并对第二预设位置处的第二膜层进行刻蚀，得到屋顶结构，以形成声波器件晶圆级封装结构所需的空腔结构，并将用于引出声波器件焊盘的位置裸露出来，之后，则在第二预设位置处填充导电层，得到焊盘引出部分，并在焊盘引出部分的上方设置金属焊盘，最终得到声波器件晶圆级封装结构，由于上述过程不需要通过晶圆键合及tsv技术进行实现，而只需进行盖盖膜层、对膜层进行刻蚀、填充导电层、及设置金属焊盘工艺，因此，则可以简化声波器件晶圆级封装结构的制备工艺，降低声波器件晶圆级封装结构的制备成本。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，在刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层，以形成屋顶结构之后，还可以包括：

在屋顶结构的上方设置抗压层，抗压层为金属、玻璃、硅中的任意一种。

具体参见图6，其示出了本发明实施例提供的另一种声波器件晶圆级封装结构的结构示意图。在刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层10，以形成屋顶结构11之后，可以在屋顶结构11的上方设置一层硬度/刚性比较强的抗压层17，其中，该抗压层17具体可以为铜、或者其他金属材料，也可以为玻璃、硅等非金属材料。

由于抗压层17的硬度/刚性比较强，因此，所设置的抗压层17可以增强空腔结构抵抗塑封压力的能力，即抗压层17可以对屋顶结构11起到保护的作用，以防止屋顶结构11在塑封过程中发生塌陷。

需要说明的是，也可以预先将制备抗压层17所用的材料和设备屋顶结构11所用的材料设计和制造在一起形成多层结构的复合材料，以增强空腔结构的抗塑封压力的能力。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，金属焊盘可以为为金属凸块，其中，金属凸块为锡球凸块、铜锡凸块、铜镍钯金凸块中的任意一种或任意多种的组合。

参见图6，在屋顶结构11上方设置抗压层17之后，为了便于金属焊盘13与外界之间的焊接，则可以将金属焊盘13设计为金属凸块131，以简化金属焊盘13的制备工艺，降低声波器件晶圆级封装结构制备的繁琐程度。

其中，金属凸块131具体可以为锡球凸块、铜锡凸块、铜镍钯金凸块中的任意一种或任意多种的组合，以提高金属焊盘13的导电性。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，金属焊盘可以为椭圆形、圆形、多边形中的任意一种。

设置在声波器件晶圆级封装结构中的金属焊盘13具体可以为椭圆形、圆形、多边形的任意一种，其中，多边形具体可以为方形、五边形、六变形、八角形等，以增大金属焊盘13与外界焊接时的接触面积，从而减少因为焊接导致的传输损耗，以提升声波器件和最终产品的性能。具体可以参见图7，其示出了本发明实施例提供的声波器件晶圆级封装结构的一具体实施例的俯视图，其中，图7中所设置的金属焊盘13为方形。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，金属焊盘的面积可以大于等于第二预设位置的面积。

参见图7，所设置的金属焊盘13的面积可以大于等于第二预设位置的面积，也就是说，所设置的金属焊盘13的面积比较大。

面积比较大的金属焊盘13可以遮挡住一部分屋顶结构11，以减少屋顶结构11所裸露出来的面积。由于金属焊盘13的硬度/刚度比较强，则可以起到抵抗塑封时模流压力的作用，以防止屋顶结构11发生塌陷，从而提高声波器件和最终产品的可靠性。另外，当金属焊盘13的面积比较大时，在表面贴装时则不需要利用精度十分高的表面贴装设备来进行表面贴装，因此，则可以降低产品的封装成本，从而降低最终产品的制造成本，提升产品的竞争力。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，刻蚀掉预设位置处的第一膜层，刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层，可以包括：

利用光刻工艺刻蚀掉预设位置处的第一膜层，并利用光刻工艺刻蚀掉第二预设位置处的第二膜层。

在刻蚀掉预设位置处的第一膜层、及刻蚀掉第二预设位置的第二膜层时，具体可以利用光刻工艺进行刻蚀。

其中，光刻工艺的刻蚀精度比较高、工艺成熟且简单、而且刻蚀成本比较低。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，第一膜层和第一膜层均可以为光刻胶层或者聚酰亚胺层。

覆盖在载体晶圆表面的第一膜层和第二膜层均可以为光刻胶层或者聚酰亚胺层，即可以利用光刻胶或者聚酰亚胺制备第一膜层和第二膜层。当然，也可以利用干膜材料制备第一膜层和第二膜层。

需要说明的是，这里可以利用相同的材料制备第一膜层和第二膜层，当然，也可以利用不同的材料制备第一膜层和第二膜层。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，在载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，在墙体结构的上方覆盖第二膜层，可以包括：

利用涂胶工艺或者压膜工艺在载体晶圆的上表面覆盖第一膜层，并利用压膜工艺在墙体结构的上方覆盖第二膜层。

在覆盖第一膜层和第二膜层时，具体可以利用涂胶工艺或者压膜工艺进行覆盖。

通过涂胶工艺或者压膜工艺覆盖膜层具有工艺简单、覆盖膜层效率高、所用设备成本较低等特点，因此，则可以简化声波器件晶圆级封装结构的制备工艺，提高声波器件晶圆级封装结构的制备效率，降低声波器件晶圆级封装结构的制备成本。

需要说明的是，可以利用相同的工艺覆盖第一膜层和第二膜层，也可以利用不同的工艺覆盖第一膜层和第二膜层。例如：可以利用涂胶的方式在载体晶圆的表面覆盖第一膜层，并利用压膜工艺在墙体结构的表面覆盖第二膜层；也可以利用压膜工艺在载体晶圆的表面覆盖第一膜层，并利用压膜工艺在墙体结构的表面覆盖第二膜层。

本发明实施例提供的一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法，在第二预设位置填充导电层，可以包括：

利用溅射法或电镀法在第二预设位置填充导电层。

在填充导电层时，具体可以利用溅射法或者电镀法来进行填充。其中，溅射法或者电镀法的制备效率比较高，而且制备的精确度比较高，因此，可以提高声波器件晶圆级封装结构的制备效率，并提高声波器件和最终产品的性能。

在利用溅射法或者电镀法填充完导电层之后，可以利用与填充导电层相同的方法来制备金属焊盘，即也可以利用溅射法或者电镀法来制备金属焊盘，从而降低声波器件晶圆级封装结构的制备繁琐程度，提高声波器件晶圆级封装结构的制备效率。当然，也可以不考虑填充导电层所采用的方法而直接利用溅射法或者电镀法来制备金属焊盘。

本发明实施例还提供了一种声波器件晶圆级封装结构，声波器件晶圆级封装结构为利用上述任一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法制备出的。

由于上述任一种声波器件晶圆级封装结构的制备方法均可以降低制备工艺的繁琐程度，并降低制备的成本，因此，利用上述任一种制备方法所制备出的声波器件晶圆级封装结构均具有较低的制备成本，从而则可以提高声波器件晶圆级封装结构的产品竞争力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。