阅读说明：本技术 一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构及其制备方法 (High-reliability wafer-level packaged acoustic surface filter structure and preparation method thereof ) 是由 金中 彭雄 吴良臣 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构及其制备方法,其中声表滤波器结构为,在晶圆工作表面粘贴有PI底膜,PI底膜形成有腔体和通孔,通孔内填充有金属以形成电极通道；在腔体上粘贴有PI顶膜将腔体开口封闭。在PI底膜与晶圆外周的结合界面处以及PI底膜和PI顶膜外周的结合界面处设有保护层,该保护层将对应位置的结合界面包覆以与外界隔离。制备时,将底膜与晶圆外周的结合界面以及底膜和顶膜外周的结合界面作为电镀区域进行电镀并与其他电镀区域隔离,通过电镀即得到保护层。本发明可有效避免水汽通过PI膜结合界面侵入器件内,提高器件在可靠性方面的表现,特别适用于高可靠性应用场景。(The invention discloses a high-reliability wafer-level packaged surface acoustic wave filter structure and a preparation method thereof, wherein the surface acoustic wave filter structure is characterized in that a PI bottom film is adhered to the working surface of a wafer, a cavity and a through hole are formed in the PI bottom film, and a metal is filled in the through hole to form an electrode channel; and a PI top film is adhered on the cavity to seal the opening of the cavity. And protective layers are arranged at the combination interface of the PI bottom film and the periphery of the wafer and the combination interface of the PI bottom film and the periphery of the PI top film, and the protective layers coat the combination interfaces at corresponding positions to be isolated from the outside. During preparation, a bonding interface between the bottom film and the periphery of the wafer and a bonding interface between the bottom film and the periphery of the top film are used as electroplating areas to be electroplated and isolated from other electroplating areas, and the protective layer is obtained through electroplating. The invention can effectively prevent water vapor from invading into the device through the PI film combined interface, improves the performance of the device in the aspect of reliability, and is particularly suitable for high-reliability application scenes.)

一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及声表面波滤波器封装技术，具体涉及一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构及其制备方法，属于声表面波滤波器技术领域。

背景技术

声表面波滤波器晶圆级封装是利用一种PI膜，通过光刻的办法，形成一个保护腔体，对声表面波滤波器进行保护。具体封装步骤为：1、在晶圆1工作表面粘贴一层PI底膜2；2、通过光刻工艺去掉不需要的膜层，光刻部位形成通孔3和腔体4，光刻后留下的PI底膜构成墙结构；3、在墙结构上再粘贴一层PI顶膜5，顶模将上一步切割形成的通孔和腔体4封闭；4、通过光刻工艺将与通孔对应的顶模去除，留下包括腔体上方在内的顶模5；5、在第4步得到的产品表面通过磁控溅射形成种子层；6、将不需要电镀部位的种子层通过光刻胶进行保护，只露出需要电镀部位的种子层；7、通过电镀在通孔内形成导通结构并在其它电镀区域形成需要的图形结构6；8、去掉第6步的光刻胶；9、通过腐蚀，将第6步光刻胶保护的种子层去掉；腐蚀时，将第7步得到的电镀部位通过光刻胶保护，只露出需要腐蚀的区域；腐蚀完毕，去掉对应的光刻胶；10、在通孔3上方刷锡膏形成锡球7。图1为现有技术封装后的声表滤波器结构示意图。

通过上述工艺可以看出，现有的声表面波滤波器的WLP封装中采用两层PI膜的方式完成空腔的搭建，而这两次膜的贴合都采用贴膜机完成。由于贴膜时候晶圆的翘曲等固有影响，以及PI膜材料本身的特性，使得贴膜位置的界面层（包括底膜与晶圆之间的界面层以及顶膜与底膜之间的界面层，即图1中箭头所指位置）相对薄弱，会出现一定比例的分层现象，不能够抵御水汽等各种外界条件的攻击，难以满足高可靠性要求的使用场景中。一旦水汽侵入，在高可靠性应用场景就存在失效风险。

发明内容

针对现有技术存在的声表面波滤波器晶圆级封装后在贴膜界面有水汽侵入的风险，本发明的目的是提供一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构及其制备方法，本方法可有效避免水汽的侵入，提高器件在可靠性方面的表现，特别适用于高可靠性应用场景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构，包括晶圆，在晶圆工作表面粘贴有PI底膜，PI底膜具有的镂空部位形成腔体和通孔，PI底膜的其余部位构成墙结构；通孔内填充有金属以形成电极通道；电极通道上端形成焊盘并在焊盘处设置焊球；在腔体开口上粘贴有PI顶膜，PI顶膜周围搭在墙结构上，PI顶膜将腔体开口完全封闭；其特征在于：在PI底膜与晶圆外周的结合界面处以及PI底膜和PI顶膜外周的结合界面处均设有保护层，该保护层将对应位置的结合界面包覆以与外界隔离。

PI底膜与晶圆外周的结合界面处的保护层以及PI底膜和PI顶膜外周的结合界面处的保护层连为一体以形成具有一定高度的围挡。

所述围挡为通过电镀形成的电镀围挡，电镀围挡与顶模上的图形层和焊球绝缘。

本发明高可靠性晶圆级封装的声表滤波器制备方法，步骤如下：

1）在晶圆工作表面粘贴一层底膜；

2）通过光刻工艺去掉不需要的膜层，光刻部位形成通孔和腔体，光刻后留下的底膜构成墙结构；

3）在墙结构上再粘贴一层顶膜，顶模将上一步光刻形成的通孔和腔体封闭；

4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶模去除，留下腔体上方的顶模；

5）在第4）步得到的产品表面通过磁控溅射形成种子层；

6）将不需要电镀部位的种子层通过光刻胶进行保护，只露出需要电镀部位的种子层；需要电镀的部位包括底膜与晶圆外周的结合界面以及底膜和顶膜外周的结合界面；

7）通过电镀在通孔内形成导通结构并在其它电镀区域形成需要的镀层结构；

8）去掉第6）步的光刻胶；

9）通过腐蚀，将第6）步光刻胶保护的种子层去掉；腐蚀时，将第7）步得到的电镀部位通过光刻胶保护，只露出需要腐蚀的区域；其中光刻胶保护的电镀部位包括底膜与晶圆外周的结合界面处的电镀部位以及底膜和顶膜外周的结合界面处的电镀部位；腐蚀完毕，去掉对应的光刻胶；

10）在通孔上方刷锡膏形成锡球。

优选地，第7）步中，底膜与晶圆外周的结合界面得到的的镀层跟底膜和顶膜外周的结合界面得到的镀层连为一体以形成具有一定高度的电镀围挡。

进一步地，第6）步光刻胶保护的种子层部位还包括用于将待形成的电镀围挡与待形成的顶模上的图形层和锡球隔离的隔离区域的种子层；隔离区域的种子层在第9）步腐蚀时腐蚀彻底，从而实现电镀围挡与顶模上的图形层和锡球隔离。

所述底膜和顶模均为PI膜。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明在底膜与晶圆外周的结合界面处以及底膜和顶膜外周的结合界面处设有保护层，该保护层将对应位置的结合界面包覆以与外界隔离，阻隔水汽或其他物质在贴膜界面与侧壁接触，从而避免了水汽等进入，这样大大提高了声表滤波器WLP产品的可靠性，即使用于高可靠性应用场景，也能轻松应对。

2、本发明保护层通过电镀工艺形成，由于声表面波滤波器在制作过程中本身就需要电镀，本发明在对器件进行本身需要的电镀的同时顺带就获得了保护层，无需增加额外工序，保护层的获得简单且低成本。在焊盘位置电镀加厚的同时，侧壁也一并得到电镀加厚，这样器件侧壁被金属镀层包覆起来，该金属镀层自然就将原有的两层PI膜以及PI膜与晶圆之间的结合部位覆盖，达到保护隔离效果。

3、本发明通过电镀工艺得到的保护层，与器件结合性强，对结合界面的封闭性好，可以实现对结合界面100%的保护。

附图说明

图1为现有技术封装后的声表滤波器结构示意图。图中箭头所指为水汽容易侵入的PI膜结合界面。

图2为本发明封装后的声表滤波器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

本发明一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器结构，包括晶圆1，在晶圆1工作表面粘贴有PI底膜2，PI底膜2具有的镂空部位形成腔体4和通孔3，PI底膜的其余部位构成墙结构；通孔3内填充有金属以形成电极通道8；电极通道8上端形成焊盘并在焊盘处设置焊球，焊球为锡球7。在腔体4开口上粘贴有PI顶膜5，PI顶膜周围搭在墙结构上，PI顶膜5将腔体4开口完全封闭；在PI底膜2与晶圆1外周的结合界面处以及PI底膜2和PI顶膜5外周的结合界面处均设有保护层9，该保护层9将对应位置的结合界面包覆以与外界隔离。

本发明通过设置保护层将对应位置的结合界面包覆以与外界隔离，阻隔水汽或其他物质在贴膜界面与侧壁接触，从而避免了水汽等进入，这样大大提高了声表滤波器WLP产品的可靠性。

PI底膜与晶圆外周的结合界面处的保护层以及PI底膜和PI顶膜外周的结合界面处的保护层连为一体以形成具有一定高度的围挡。将两处保护层连为一体，不但便于加工，而且更利于增强对结合界面的保护效果。

所述围挡为通过电镀形成的电镀围挡，电镀围挡与顶模上的图形层和焊球绝缘。电镀形成的围挡与基体结合力强，贴合性更好，更利于对结合界面的保护。

一种高可靠性晶圆级封装的声表滤波器制备方法，步骤如下：

1）在晶圆1工作表面粘贴一层底膜2；

2）通过光刻工艺去掉不需要的膜层，光刻部位形成通孔3和腔体4，光刻后留下的底膜构成墙结构；

3）在墙结构上再粘贴一层顶膜5，顶模将上一步光刻形成的通孔和腔体4封闭；

4）通过光刻工艺将与通孔对应的顶模去除，留下腔体4上方的顶模5；

5）在第4）步得到的产品表面通过磁控溅射形成种子层；

6）将不需要电镀部位的种子层通过光刻胶进行保护，只露出需要电镀部位的种子层；需要电镀的部位包括底膜与晶圆外周的结合界面以及底膜和顶膜外周的结合界面；

7）通过电镀在通孔内形成导通结构并在其它电镀区域形成需要的镀层结构；导通结构构成电极通道8，镀层结构构成所需的电路图形结构6。

8）去掉第6）步的光刻胶；

9）通过腐蚀，将第6）步光刻胶保护的种子层去掉；腐蚀时，将第7）步得到的电镀部位通过光刻胶保护，只露出需要腐蚀的区域；其中光刻胶保护的电镀部位包括底膜与晶圆外周的结合界面处的电镀部位以及底膜和顶膜外周的结合界面处的电镀部位；腐蚀完毕，去掉对应的光刻胶；

10）在通孔上方刷锡膏形成锡球7。

图2为本发明封装后的声表滤波器结构示意图。

第7）步中，底膜与晶圆外周的结合界面得到的的镀层跟底膜和顶膜外周的结合界面得到的镀层连为一体以形成具有一定高度的电镀围挡。

第6）步光刻胶保护的种子层部位还包括用于将待形成的电镀围挡与待形成的顶模上的图形层和锡球隔离的隔离区域的种子层；隔离区域的种子层在第9）步腐蚀时腐蚀彻底，从而实现电镀围挡与顶模上的图形层和锡球隔离。图2中标号10为隔离区域。虽然保护层也是通过电镀工艺同时形成，但保护层和器件原有电镀结构彼此隔开，不影响器件原有电镀结构的可靠性。

本发明在声表滤波器的晶圆级封装中，利用磁控溅射建立种子层，然后利用光刻胶进行保护，让侧壁和通孔位置接触电镀液，在填孔铜的同时，侧壁也生长一层金属，这层金属覆盖了膜封装的声表滤波器的侧壁，即使在膜间存在缝隙的情况下也可以形成一个金属隔绝层，阻隔水汽等物质沿着膜的界面侵入到滤波器的腔体内，大大提高了膜封装的晶圆级声表滤波器的可靠性。

本发明保护层通过电镀工艺形成，由于声表面波滤波器在制作过程中本身就需要电镀，本发明在对器件进行本身需要的电镀的同时顺带就获得了保护层，无需增加额外工序，保护层的获得简单且低成本。在焊盘位置电镀加厚的同时，侧壁也一并得到电镀加厚，这样器件侧壁被金属镀层包覆起来，该金属镀层自然就将原有的两膜层以及底膜与晶圆之间的结合部位覆盖，达到保护隔离效果。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。