声表面波器件及其制造方法与流程

本技术涉及半导体封装，具体而言涉及一种声表面波器件及其制造方法。

背景技术：

1、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，具有在支撑衬底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衬底施加应力，造成压电薄膜的破损、裂纹、缺口。

2、另一方面，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，切割刀具对压电单晶薄膜的冲击力也可能导致压电薄膜的破损、裂纹、缺口，甚至产生压电薄膜与支撑衬底之间的界面剥离。

技术实现思路

1、本技术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。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、根据本技术的一个方面，提供了一种声表面波器件，包括衬底、叉指换能器、第一支撑层、多个凸块、安装基板、封装结构。

4、所述衬底包括支撑衬底和压电单晶薄膜，所述支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，所述支撑衬底的第一表面包括覆盖所述压电单晶薄膜的第一区域与不覆盖所述压电单晶薄膜的第二区域。

5、所述叉指换能器设置于所述压电单晶薄膜远离所述支撑衬底的表面；

6、所述第一支撑层设置于所述支撑衬底的所述第二区域；所述凸块设置于所述第一支撑层远离所述支撑衬底的表面上；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。

7、根据本技术的一实施方式，所述第一支撑层与所述叉指换能器由同一材料构成。

8、根据本技术的一实施方式，所述叉指换能器包括金属层，所述金属层包括al，所述al的含量大于等于95wt％，其余为cu、w、mo、cr、ag、pt、ga、nb、ta、au、si中的一种或一种以上的材料。

9、根据本技术的一实施方式，所述压电单晶薄膜包括设置所述叉指换能器的第三区域和不设置所述叉指换能器的第四区域，所述第一支撑层同时设置于所述支撑衬底的所述第二区域与所述压电单晶薄膜的所述第四区域。

10、根据本技术的一实施方式，所述支撑衬底中传播的体波声速大于所述压电单晶薄膜中传播的声波声速，所述支撑衬底与所述压电单晶薄膜的线性膨胀系数的差小于等于10％。

11、根据本技术的一实施方式，所述压电单晶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。

12、根据本技术的一实施方式，所述声表面波器件还包括第二支撑层，所述第二支撑层设置在所述第一支撑层远离所述支撑衬底的表面。

13、根据本技术的一实施方式，所述第二支撑层具有颈部和头部，所述颈部与所述第一支撑层是金属化接合，所述颈部被所述第一支撑层包围，所述头部设置于所述颈部远离所述支撑衬底的端部，并凸出于所述第一支撑层。

14、根据本技术的一实施方式，所所述颈部在所述支撑衬底的所述第一表面上的投影的直径小于等于所述头部在所述支撑衬底上的所述第一表面上的投影的直径。

15、根据本技术的一实施方式，所述颈部在所述支撑衬底的所述第一表面上的投影的直径大于等于所述头部在所述支撑衬底上的所述第一表面上的投影的直径。

16、根据本技术的一实施方式，沿远离所述支撑衬底的方向上，所述颈部在所述支撑衬底的所述第一表面上的投影的直径逐渐增大。

17、根据本技术的一实施方式，所述支撑衬底与所述压电单晶薄膜之间还设置中间层，所述中间层在所述支撑衬底上的投影面积大于等于所述压电单晶薄膜在所述支撑衬底上的投影面积。

18、根据本技术的一实施方式，所述中间层为多晶体，所述中间层传播的声速小于所述压电单晶薄膜中传播的声速，所述支撑衬底传播的声速大于所述压电单晶薄膜中传播的声速。

19、根据本技术的一实施方式，所述中间层为单晶硅、蓝宝石、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氧化锆、氧化镁、金刚石中的一种或几种，所述中间层传播的声速大于所述压电单晶薄膜中传播的声速。

20、根据本技术的一实施方式，所述压电单晶薄膜上设置多个第一通孔，所述中间层上设置多个第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔在垂直于所述支撑衬底的方向上贯通，所述第一支撑层沿所述第一通孔与所述第二通孔覆盖所述压电单晶薄膜、所述中间层和所述支撑衬底。

21、根据本技术的一实施方式，所述第一通孔的中心线与所述第二通孔的中心线在一条直线上。

22、根据本技术的一实施方式，所述第一支撑层包括第一层叠导电膜和第二层叠导电膜，所述第一层叠导电膜设置在所述第二层叠导电膜与所述支撑衬底之间，所述叉指换能器包括第一电极层与第二电极层，所述第一电极层设置在所述第二电极层与所述压电单晶薄膜之间，所述第一层叠导电膜与所述第一电极层厚度相同，所述第二层叠导电膜与所述第二电极层厚度相同。

23、根据本技术的一实施方式，所述第一层叠导电膜与所述第一电极层的成分相同，所述第一层叠导电膜由钛或者钛合金构成。

24、根据本技术的一实施方式，所述第二层叠导电膜与所述第二电极层的成分相同，所述第二层叠导电膜由铝或者铝合金构成。

25、根据本技术的另一方面，提供一种声表面波器件的制造方法，包括以下步骤：

26、s1，衬底形成步骤，所述衬底包括支撑衬底和压电单晶薄膜，所述支撑衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，在所述支撑衬底的所述第一表面通过机械键合工艺形成所述压电单晶薄膜，使得所述压电单晶薄膜完全覆盖所述支撑衬底的所述第一表面；

27、s2，第一刻蚀步骤，刻蚀所述压电单晶薄膜，在所述支撑衬底的所述第一表面形成覆盖所述压电单晶薄膜的第一区域与不覆盖所述压电单晶薄膜的第二区域；

28、s3，导电膜形成步骤，在所述压电单晶薄膜远离所述支撑衬底的表面和不覆盖所述压电单晶薄膜的所述第二区域沉积形成连续导电膜；

29、s4，第二刻蚀步骤，刻蚀所述导电膜，形成所述叉指换能器和所述第一支撑层，所述叉指换能器设置在所述压电单晶薄膜远离所述支撑衬底的表面，所述第一支撑层设置在所述支撑衬底的所述第二区域；

30、s5，凸块形成步骤，在所述第一支撑层远离所述支撑衬底的表面上设置所述凸块；

31、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；

32、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。

33、根据本技术的一实施方式，步骤s4与s5之间还包括步骤s4-1，第二支撑层形成步骤，在所述第一支撑层远离所述支撑衬底的表面形成所述第二支撑层。

34、根据本技术的一实施方式，步骤s1中，所述衬底还包括中间层，在所述支撑衬底的所述第一表面与所述压电单晶薄膜之间设置所述中间层；步骤s2中，刻蚀所述压电单晶薄膜和所述中间层，使得所述中间层在所述支撑衬底上的投影面积大于等于所述压电单晶薄膜在所述支撑衬底上的投影面积，且所述支撑衬底的所述第一表面形成覆盖所述中间层的第一区域与不覆盖所述中间层的第二区域。

35、由上述技术方案可知，本技术提出的声表面波器件的优点和积极效果在于：

36、本技术提出的声表面波器件，包括衬底、叉指换能器、第一支撑层、多个凸块、安装基板和封装结构。设置第一支撑层能够缓冲外力对压电单晶薄膜的挤压，防止压电单晶薄膜的损坏。

37、衬底包括支撑衬底和压电单晶薄膜，所述支撑衬底具有相背设置的第一表面和第二表面，所述支撑衬底的第一表面包括覆盖所述压电单晶薄膜的第一区域与不覆盖所述压电单晶薄膜的第二区域；所述叉指换能器设置于所述压电单晶薄膜远离所述支撑衬底的表面；所述第一支撑层设置于所述支撑衬底的所述第二区域；所述凸块设置于所述第一支撑层远离所述支撑衬底的表面上；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。能够避免凸块与压电单晶薄膜直接接触，避免在封装时，凸块对压电单晶薄膜施加应力，造成压电单晶薄膜的破损、裂纹、缺口，从而造成器件失效。

38、本技术通过设置第一支撑层，且第一支撑层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，即使对第一支撑层施加外力，难以产生压电单晶薄膜的破损，提高声表面波器件的产品良率。