一种具有复合功能的电子元器件及其制造方法技术

本申请公开了一种用于制造具有复合功能的电子元器件的方法，包括在第一晶圆的正面完成第一功能电路的加工，然后利用钝化层覆盖第一晶圆的正面；倒置第一晶圆，并且在第一晶圆的背面形成连通第一功能电路的第一穿孔；在第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件，并且使得第一穿孔电连通第二功能电路；在具有第二功能电路的器件表面形成焊盘以实现第一功能电路和/或第二功能电路的对外电连接。本申请还公开了一种利用上述方法制造的具有复合功能的电子元器件，该电子元器件具有更小的体积、更高的性能和更低的成本，可以推动5G技术MIMO和CA在手机端的大规模普及。

An electronic component with composite function and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合功能的电子元器件及其制造方法
本申请涉及通信器件领域，主要涉及一种具有复合功能的电子元器件及其制造方法。
技术介绍
在现代蜂窝通信技术中，信号通过天线介入之后需要经过双工器或多工器把信号分为高频、中频、低频等两路或者多路信号，再到达开关进行通路选择，之后到达滤波器进行滤波，再通过低噪声放大器、收发机最后到达基带。此多工器本质上是无源滤波器（LCfilter），仅起到大范围的频率分路作用，一般称为LPF或HPF(LowPassFilter/HighPassFilter)。在5G通信时代，因为大量的新技术和新频段引入到通信终端中，MIMO（多输入多输出）和CA（多频段的载波聚合）能够大量提高频率利用率和通信速率并降低延时，将成为5G手机终端的标配，因此多天线配合MIMO和CA将会大量使用。天线、开关和多工器的数量大量增加才能满足5G手机终端的射频前端技术的需求，同时，需要广泛地使用低频段到高频段等型号提升性能，满足射频前端的技术要求。但是当前射频前端的芯片技术已经无法满足此项新技术大规模的在手机端使用的需求。现有技术中，多工器和开关是两个元件，分开的两颗独立芯片，而且，现有多工器无法集成到SIP模块中，因此多工器（Diplexer）和开关是完全分开。此外，随着开关和多工器的数量需要大量增加，将导致以下一系列新的问题：如手机内部空间和散热将会成为一个巨大的挑战；复杂且数量巨大的多工器模块和开关连接到主板上，使设计变得异常复杂；另外，连接和组合信号损耗增大，信号之间的隔离度变差；多频段的需求和多天线的连接直接导致高昂造价成本，且难以控制。
技术实现思路
针对现有多工器存在的问题，本专利技术提出了一种具有复合功能的电子元器件及其制造方法，用以解决现有技术中多工器难以集成到SIP模块中的问题。根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于制造具有复合功能的电子元器件的方法，该方法包括以下步骤：a)在第一晶圆的正面完成第一功能电路的加工，然后利用钝化层覆盖第一晶圆的正面；b)倒置第一晶圆，并且在第一晶圆的背面形成连通第一功能电路的第一穿孔；c)在第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件，并且使得第一穿孔电连通第二功能电路；d)在具有第二功能电路的器件表面形成焊盘以实现第一功能电路和/或第二功能电路的对外电连接。通过在第一晶圆正反面上实现不同功能电路的加工，并利用穿孔实现正反面上的功能电路的电连接，能够仅通过设置于其中一面上的焊盘实现不同功能电路的对外电连接，从而扩展了所制造的电子元器件的功能性和可应用范围。优选的，还包括以下步骤：在加工第一功能电路的同时，在第一功能电路的周围形成第一金属屏蔽层，在第一晶圆的背面形成连通金属屏蔽层的第二穿孔。该工艺在加工第一功能电路的同时形成第一金属屏蔽层以及第二穿孔，在提高了加工效率和节省成本的同时能够保证金属屏蔽层与第二穿孔的相对位置的准确性，从而大大提高了所形成的金属屏蔽层的屏蔽效果。进一步优选的，还包括以下步骤：在形成具有第二功能电路的器件的同时在第二功能电路的周围形成第二金属屏蔽层，并且使得第一金属屏蔽层与第二金属屏蔽层电连通。凭借该工艺可以节省专门用于第二功能电路的第二金属屏蔽层的形成工艺，降低了成本，简化了工序，同时保证第二金属屏蔽层与第一金属屏蔽层相互电连接，进一步提高了各个频段之间的隔离度。进一步优选的，在第二功能电路的器件的表面形成连接到第二金属屏蔽层的焊盘。通过该焊盘的设置，可以容易地将第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层统一在第二功能电路的表面进行接地，而无需分别针对第一屏蔽层和第二屏蔽层进行接地布线，由此获得更强的屏蔽效果。优选的，在步骤a)和b)之间的以下步骤：对钝化层进行平坦化处理。平坦化处理可以使得钝化层顶部具有初始晶圆的平整度，便于后续工艺加工。优选的，在步骤b)中还包括在加工第一穿孔之前将第一晶圆减薄至150-300μm。将第一晶圆减薄可以降低整体半导体器件的厚度，减小体积。优选的，在第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件这一步骤具体包括：在第一晶圆的背面直接沉积形成第二功能电路。将第二功能电路沉积于第一晶圆的背面可以减少元器件的占用体积，提高了集成度。优选的，在第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件这一步骤具体包括：在第二晶圆的正面上加工完成第二功能电路，并且将第二晶圆的背面与第一晶圆的背面键合在一起。通过两个晶圆的分别加工后键合，部分晶圆工艺可以共享，降低了制程成本。优选的，第一晶圆包括高阻抗硅晶圆或SOI硅晶圆。采用合适的晶圆材料可以降低电子元器件的制造成本。进一步优选的，第二晶圆包括高阻抗硅晶圆或玻璃晶圆。采用合适的晶圆材料如玻璃晶圆可以大幅降低电子元器件的制造成本。进一步优选的，还包括以下步骤：在键合之前对第二晶圆进行减薄处理，并且在第二晶圆的背面上形成第三穿孔以使得第一功能电路电连接到第二功能电路。该工艺通过减薄第二晶圆同样可以使得整体电子元器件的体积大幅缩减，并且在第二晶圆的背面形成用于连接第一和第二功能电路的第三穿孔，实现两个功能电路之间的稳定连接。进一步优选的，还包括以下步骤：在加工第二功能电路的同时，在第二功能电路的周围形成第二金属屏蔽层，在第二晶圆的背面形成连通金属屏蔽层的第四穿孔。凭借该工艺，能够保证金属屏蔽层与第四穿孔的相对位置的准确性，使第四穿孔可以更好地将第一晶圆和第二晶圆上的金属屏蔽层连接，形成对第一功能电路和第二功能电路的整体屏蔽功能。优选的，第一功能电路是包括晶体管开关的前端开关电路，并且第二功能电路为由电容和电感组成的滤波器电路。利用电容和电感的组合设计，可以实现多工器的功能，达到等效LC滤波器的效果。进一步优选的，滤波器电路形成多工器。多工器中的电容和电感可以通过TSV连接开关，达到更好的性能。根据本专利技术的第二方面，提出了一种具有复合功能的电子元器件，该具有复合功能的电子元器件利用上述的方法制成。该电子元器件具有极低的制造成本和施工成本，适用大批量生产和推广。根据本专利技术的第三方面，提出了一种具有复合功能的电子元器件，该具有复合功能的电子元器件包括第一晶圆，在第一晶圆正面沉积形成的包括晶体管开关的前端电路层，在第一晶圆背面沉积形成的滤波电路层，在滤波电路层的底面形成有与前端开关电路和/或滤波电路电连通的多个焊盘；其中，前端开关电路层通过第一晶圆中形成的穿孔电连通到滤波电路层。通过在第一晶圆正反面上沉积不同的电路层，并利用穿孔实现正反面上不同的电路层的电连接，能够仅通过设置于其中一面上的焊盘实现对不同功能电路的对外电连接，使得该电子元器件体积相较于传统的电子元器件体积更小、性能更高、成本更低，适于大范围推广。进一步优选的，前端开关电路层的外围和滤波电路层的外围同时沉积形成有分别包敷前端开关电路和滤波电路的第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层，并且第一金属屏蔽层通过第一晶圆中形成的穿孔电连接到第二金属屏蔽层并且电连接到在滤波电路层的底面形成的接地焊盘。同时沉积形成第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层，能够保证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造具有复合功能的电子元器件的方法，包括以下步骤：/na)在第一晶圆的正面完成第一功能电路的加工，然后利用钝化层覆盖第一晶圆的正面；/nb)倒置所述第一晶圆，并且在所述第一晶圆的背面形成连通所述第一功能电路的第一穿孔；/nc)在所述第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件，并且使得所述第一穿孔电连通所述第二功能电路；以及/nd)在所述具有第二功能电路的器件表面形成焊盘以实现第一功能电路和/或第二功能电路的对外电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制造具有复合功能的电子元器件的方法，包括以下步骤：
a)在第一晶圆的正面完成第一功能电路的加工，然后利用钝化层覆盖第一晶圆的正面；
b)倒置所述第一晶圆，并且在所述第一晶圆的背面形成连通所述第一功能电路的第一穿孔；
c)在所述第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件，并且使得所述第一穿孔电连通所述第二功能电路；以及
d)在所述具有第二功能电路的器件表面形成焊盘以实现第一功能电路和/或第二功能电路的对外电连接。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在加工所述第一功能电路的同时，在所述第一功能电路的周围形成第一金属屏蔽层，在所述第一晶圆的背面形成连通所述金属屏蔽层的第二穿孔。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在形成具有第二功能电路的器件的同时在所述第二功能电路的周围形成第二金属屏蔽层，并且使得所述第一金属屏蔽层与所述第二金属屏蔽层电连通。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述第二功能电路的器件的表面形成连接到所述第二金属屏蔽层的焊盘。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在步骤a)和b)之间的以下步骤：对所述钝化层进行平坦化处理。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中还包括在加工第一穿孔之前将所述第一晶圆减薄至150-300μm。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件这一步骤具体包括：
在所述第一晶圆的背面直接沉积形成第二功能电路。


8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述第一晶圆的背面形成具有第二功能电路的器件这一步骤具体包括：
在第二晶圆的正面上加工完成所述第二功能电路，并且将所述第二晶圆的背面与所述第一晶圆的背面键合在一起。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一晶圆包括高阻抗硅晶圆或SOI硅晶圆。


10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二晶圆包括高阻抗硅晶圆或玻璃晶圆。


11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述键合之前对所述第二晶圆进行减薄处理，并且在所述第二晶圆的背面上形成第三穿孔以使得所述第一功能电路电...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛荆浩，江舟，
申请(专利权)人：杭州见闻录科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33