封装的电子组件制造技术

一种用于电子组件的封装件，其中，所述封装件包括前端部、背端部，以及夹在前电极和背电极之间的有源膜层，所述前电极和背电极由导电材料制成；有源膜由前端部机械地支撑，并被背端部覆盖，所述背端部包括至少一个背腔，所述背腔具有有机壁和有机盖体，其中，填充的通孔穿过所述有机盖体及有机壁，以通过内布线层连接至电极；所述通孔通过外焊接凸块能够连接至电路板，以通过“倒装芯片”的方式连接所述封装件。

Packaged Electronics

【技术实现步骤摘要】
封装的电子组件相关专利申请的交叉引用该专利申请涉及标题为“MethodofFabricatingNovelPackagesforelectroniccomponents”，序列号______(代理人档案号：104278-100)的美国专利申请、标题为“Amethodforpackaginganelectroniccomponentinapackagewithanorganicbackend”，序列号______(代理人档案号104315-100)的美国专利申请；以及标题为“Packageswithorganicbackendsforelectroniccomponents”，序列号______(代理人档案号：104316-100)的美国专利申请；全部由DrorHurwitz，HarryPerng博士和DuaneFeng博士完成以及在同一日期递交。
本申请涉及电子组件领域，尤其涉及一种封装的电子组件。
技术介绍
下一代移动电话将需要在更高的频率和更大的带宽下工作，以能够发送和接收不断增长的数据流量。在不增大移动电话功率的情况下，将频率转换到这样的高频率需要在非常高的频率下工作的小型低功耗谐振器，该谐振器可在智能电话中使用，并且不会迅速耗尽电池组件的电量。在不同地理位置使用不同频率，以及越来越多的数据业务需要更高的频率的情况下，第五代移动电话将具有多个附近的带宽，并且将需要数十个RF滤波器，每个RF滤波器均包括RF谐振器阵列。由于空间有限，因此需要小型、可靠、高性能的RF滤波器。如申请人先前的专利申请中所描述的那样，消除晶界将损耗降到最低，并且使用高取向或单晶膜声学谐振器可获得最佳性能，并且专利技术人和申请人已经设计了使用诸如BaxSr(1-x)TiO3，此后的BST，c轴ScxAl(1-x)N，此后的ScAlN，AlN和AlxGa(1-x)N，此后的AlGaN之类的材料来实现此目的方法。通常可将其用于BAW(体声波)谐振器中，尤其是作为FBAR(膜体声波谐振器)使用。与往常一样，在这种产品的商业化中，即使不是必需的，在不对性能让步的情况下，提高产量和降低单位成本也是非常有利的。比起表面声波滤波器，体声波(BAW)滤波器提供更好的性能。最好的SAW滤波器的Q因子可能为1000至1500，而现有技术的BAW谐振器的Q因子为2500至5000。BAW滤波器能够在比SAW滤波器更高的频率下工作。它们具有更好的功率处理能力、更小的尺寸、更高的静电放电(ESD)，并具有降低的整体辐射损耗。BAW谐振器的电阻抗具有两个特征频率：谐振频率fR和反谐振频率fA。在fR处，电阻抗很小，而在fA处，电阻抗非常大。可以通过几个谐振器的组合，来构造滤波器。并联的谐振器的频率相对于串联的谐振器的频率会发生偏移。当串联的谐振器的谐振频率等于并联的谐振器的反谐振频率时，最大信号从设备的输入端传输至输出端。在串联的谐振器的反谐振频率下，输入端和输出端之间的阻抗很高，并且滤波器阻止该频率通过。在并联的谐振器的谐振频率下，任何流入滤波器部分的电流都会由于并联的谐振器的低阻抗而对地短路，因此BAW滤波器也会阻止信号以该频率通过。fR和fA之间的频率间隔决定了滤波器带宽。对于谐振频率和反谐振频率以外的频率，BAW谐振器的表现类似于金属-绝缘体-金属(MIM)电容器。因此，在远低于和远高于共振频率和反共振频率的频率上，电阻抗的大小与1/f成正比，其中f是频率。fR和fA之间的频率间隔是谐振器中压电效应强度的量度，并且与有效耦合系数相关，该系数以K2eff表示。另一种描述有效耦合系数的方式，是谐振器(或滤波器)在电能和机械能之间转换效率的度量。应当注意，机电耦合系数是与材料相关的属性，与压电膜及其相关电极的组合有关。滤波器的性能水平可以由其品质因数(FOM)进行定义，其定义为FOM＝Qmax*K2eff。在实际应用中，既需要足够高的K2eff又需要高的Q因子值。但是，需要在这些参数之间作出权衡。尽管K2eff不是频率的函数，但是Q值与频率有关，因此FOM(品质因数)也是频率的函数。因此，与谐振器设计相比，FOM更普遍地用于滤波器设计。取决于应用，在许多情况下，设备设计者可以忍受K2eff的降低，以实现高Q因子，少量牺牲K2eff值会大大提高Q值。但是，相反，牺牲Q值以获得具有足够K2eff的设计的是不可行的。可以通过选择高声阻抗电极来提高K2eff，并且还可以通过调整其他参数(例如电极厚度和较厚的钝化层)来补偿K2eff。但是，其大小在很大程度上取决于所选的压电材料。有两种主要类型的BAW谐振器(以及滤波器)：SMR(固定安装谐振器)和FBAR(薄膜体声谐振器)。在SMR谐振器中，使用交替的低阻抗薄膜层和高阻抗薄膜层的堆叠，在下电极的下方形成布拉格反射器，每个薄膜层的厚度为λ/4，其中λ是目标频率的波长。该布拉格反射器叠层作为声反射镜，将声波反射回谐振器。SMR谐振器比FBAR谐振器更容易制造；并且，由于将压电膜直接附接至衬底，因此能够更有效地散热。但是，在基于SMR的滤波器中，仅纵向声波被反射，而横波不被反射。因此，与基于FBAR的滤波器相比，SMR滤波器的设计具有更低的Q因子。FBAR谐振器中使用了一种只有在其边缘支撑的独立的体声膜。在下电极和载体晶圆之间设置有气腔。与SMR相比，FBAR的高Q系数是一个很大的优势。制造包括具有相邻腔的有源膜的FBAR谐振器、滤波器和其他组件可能是昂贵的。传统的封装解决方案价格昂贵且产量低，并且由于将封装的组件阵列进行封装和分割成单个组件是制造过程的后期阶段，因此该阶段出现不良率，代价非常大。因此，需要改进的封装解决方案和FBAR相关滤波器的封装方法，并且本专利技术涉及这种需要。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种制造封装的组件的方法，所述方法包括以下步骤：a)在载体衬底上获得有源膜层；b)在该有源膜层的前部沉积前电极；c)获得至少包括硅衬底(siliconhandle)或硅晶圆的内前部分；d)将内前端部分附接至前电极的外表面；e)从有源膜的背表面上去除载体衬底，该背表面与沉积有前电极的前表面相反；f)可选地，将有源膜减薄到指定的厚度；g)将该有源薄膜层图案化为至少一个薄膜岛的阵列；h)选择地去除前电极和键合层；i)选择性地施加内钝化层；j)在由此暴露的有源膜的背表面上，选择性地沉积背电极层，并可选地沉积框架层，并可选地沉积质量负载层；k)选择性地沉积外钝化层，其图案化以选择性地暴露第一布线和第二布线，以分别将信号从外触点引导至前电极和背电极；l)选择性地沉积第一内导电布线以及第二内布线，该第一内布线与背电极层连接，并且该第二内布线通过背电极层的一部分与前电极层连接，该背电极层的一部分通过填充的通孔与膜隔离，该通孔穿过内钝化层；m)可选地，将衬底或晶圆减薄到所需的厚度；n)通过选择性地至少去除内前端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子组件的封装件，其中，所述封装件包括前端部、背端部，以及夹在前电极和背电极之间的有源膜层，所述前电极和背电极由导电材料制成；有源膜由前端部机械地支撑，并被背端部覆盖，所述背端部包括至少一个背腔，所述背腔具有有机壁和有机盖体，其中，填充的通孔穿过所述有机盖体及有机壁，以通过内布线层连接至电极；所述通孔通过外焊接凸块能够连接至电路板，以通过“倒装芯片”的方式连接所述封装件。/n

【技术特征摘要】
20190725 US 16/521,7041.一种用于电子组件的封装件，其中，所述封装件包括前端部、背端部，以及夹在前电极和背电极之间的有源膜层，所述前电极和背电极由导电材料制成；有源膜由前端部机械地支撑，并被背端部覆盖，所述背端部包括至少一个背腔，所述背腔具有有机壁和有机盖体，其中，填充的通孔穿过所述有机盖体及有机壁，以通过内布线层连接至电极；所述通孔通过外焊接凸块能够连接至电路板，以通过“倒装芯片”的方式连接所述封装件。


2.根据权利要求1所述的封装件，还包括以下限定中的至少一项：
·所述封装件包括，在前端部中的至少一个前腔，所述前腔位于有源膜的一侧上，所述侧与至少一个背腔相对；
·所述有源膜层包括压电膜；和
·所述封装件包括电子组件。


3.根据权利要求1所述的封装件，包括提供滤波器功能的谐振器或谐振器阵列。


4.根据权利要求3所述的封装件，其中，电子组件包括RF滤波器，所述RF滤波器包括多个串联的谐振器和并联的谐振器，每个所述谐振器具有专门的背腔和前腔。


5.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述有源膜层包括压电膜，所述压电膜的材料选自包括以下材料的组：BaxSr(1-x)TiO3，其此后称为BST；c轴的ScxAl(1-x)N，其此后称为ScAlN；AlxGa(1-x)N，其此后称为AlGaN；AlN；LiNbO3；和LiTaO3。


6.根据权利要求5所述的封装件，还包括以下限定中的至少一项：
·所述有源膜层还包括：一个或多个压电晶种层，所述晶种层与前电极的表面相邻，和/或与背电极的表面相邻；
·压电层和晶种层均包括ScxAl(1-x)N，并且一个或多个晶种层的铝与钪的相对比例不同于压电层中铝与钪的相对比例；
·所述有源膜层包括ScxAl(1-x)N压电膜、与前电极表面相邻的AlxGa(1-x)N的第一晶种层，和与背电极表面相邻的ScxAl(1-x)N的第二晶种层，其中，所述第二晶种层中铝与钪的相对比例不同于压电层中铝与钪的相对比例；
·所述有源膜层包括AlN压电膜，晶种层包括ScxAl(1-x)N；
·所述有源膜层包括AlxGa(1-x)N的压电膜，并且晶种层包括AlxGa(1-x)N，所述晶种层的铝与镓的比例(x值)与所述有源膜层的不同；
·所述有源膜层包括在c轴方向上高度取向的压电膜；和
·所述有源膜层包括单晶压电膜。


7.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述前电极和所述背电极包括难熔金属，并具有以下限定中的至少一项：
·高声速、低声衰减和高度取向的晶体结构；
·所述前电极的材料选自包括以下材料的组：钼、钨、钛-钨，和铷；
·所述背电极的材料选自包括以下材料的组：钼、钨、钛-钨，和铷；和
·所述前电极和所述有源膜具有超平坦的表面(粗糙度<0.3nm)，并且所述前电极相对于所述有源膜具有高的晶体取向。


8.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述有源膜层包括具有ScxAl(1-x)N的高度取向的晶体压电膜，并具有期望的化学计量比，而且通过以下步骤沉积：首先将具有化学计量比Sc0.1Al0.9N的ScAlN晶种层施加至GaN释放层上，再沉积具有期望的化学计量比的ScxAl(1-x)N的高度取向的晶体压电膜，所述GaN释放层置于单晶蓝宝石载体上。


9.根据权利要求8所述的封装件，其中，以下限定中的至少一项是正确的：
·将具有化学计量比Sc0.1Al0.9N的第二晶种层沉积至高度取向的、具有期望的化学计量比ScxAl(1-x)N晶体压电膜上，并且将第一电极包括高度取向的钼层或单晶钼层，生长在Sc0.1Al0.9N第二晶种层上；和
·在从载体衬底和GaN上去除压电层之后，将具备高度取向的钼的第二电极或单晶钼的第二电极生长在由此暴露的晶种层上。


10.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述有源膜层包括ScxAl(1-x)N的高度取向的晶体有源膜，其沉积在c轴<0001>单晶GaN释放层，所述释放层设置在c轴<0001>单晶蓝宝石载体上，或设置在硅晶圆载体上，所述硅晶圆的晶向为<111>，或<110>，或<100>，然后将具有Sc0.1Al0.9N化学计量比的第一晶种层沉积至所述有源膜层上，然后在所述第一晶种层上沉积高度取向的晶体钼前电极。


11.根据权利要求10所述的封装件，其中，在从载体衬底去除压电层并去除GaN释放层之后，将Sc0.1Al0.9N第二晶种层沉积至所述压电层的背表面上，所述压电层的背表面通过GaN释放层的去除而暴露，然后将具备高度取向的钼的背电极沉积在所述第二晶种层上。


12.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述有源膜层包括压电膜，并且所述背电极的一部分在其周围具有凸起的框架，所述部分以及前侧腔均具有相同的五边形形状并且同心地对准，所述前侧腔与前电极相邻；并且所述前侧腔至少与所述凸起的框架所限定的背电极的形状一样大。


13.根据权利要求12所述的封装件，其中，所述有源膜层包括压电膜，所述压电膜具有上表面、下表面和边缘，并且所述封装件还包括在所述有源膜的边缘周围的内钝化材料。


14.根据权利要求13所述的封装件，其中，以下限定中的至少一项是正确的：
·所述内钝化材料包括介电常数为K≤4的低介电常数的介电材料；
·所述内钝化材料选自包括以下材料的组：SiO2、氟掺杂的硅氧化物(SiOF)、多孔硅氧化物，和碳掺杂的硅氧化物(SiCO)；
·所述背电极选择性地覆盖所述有源膜的背表面及所述内钝化材料的背表面；
·所述封装件还包括在所述有源膜的至少一部分背表面周围的凸起的框架，所述凸起的框架沉积在所述背电极上，其中所述凸起的框架由所述背电极的导电材料所构成。


15.根据权利要求1所述的封装件，其中，多谐振器滤波器封装件内的一些谐振器还包括：覆盖所述背电极的整个振动部分的质量负载层，并且所述质量负载层由所述背电极的导电材料所构成。


16.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：珠海晶讯聚震科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44