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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024096884
(43)【公開日】2024-07-17
(54)【発明の名称】音響共振器デバイス及びフィルタデバイス
(51)【国際特許分類】
H03H 9/25 20060101AFI20240709BHJP
H03H 9/02 20060101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
H03H9/25 A
H03H9/02 A
【審査請求】有
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024065540
(22)【出願日】2024-04-15
(62)【分割の表示】P 2022092911の分割
【原出願日】2022-06-08
(31)【優先権主張番号】63/216,525
(32)【優先日】2021-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/506,571
(32)【優先日】2021-10-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カルドナ アルバート
(72)【発明者】
【氏名】オブライアン クリス
(72)【発明者】
【氏名】ダイヤー グレッグ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】基板から接触バンプへの熱抵抗を低減させる音響共振器デバイスを提供する。
【解決手段】熱インピーダンスが低い横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）５００は、基板５２０及び接合酸化物（ＢＯＸ）層５７２を介して基板の上面に取り付けられる背面を有する単結晶圧電プレート５６０を有する。プレートの前面に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）５８０は、振動板４１５に配置されるインターリーブされたフィンガー４３６を有し、インターリーブされたフィンガーの重なりの距離は、共振器デバイスのアパーチャを規定する。接触パッド５８２、５８４は、基板の表面上の選択された位置に形成されて、ＩＤＴと接触パッドに取り付けられる接触バンプ４８０、４８１の間を電気的に接続する。圧電プレートは、各接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から除去され、接触バンプと基板の間の熱抵抗を低減する。
【選択図】図５Ｂ
【解決手段】熱インピーダンスが低い横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）５００は、基板５２０及び接合酸化物（ＢＯＸ）層５７２を介して基板の上面に取り付けられる背面を有する単結晶圧電プレート５６０を有する。プレートの前面に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）５８０は、振動板４１５に配置されるインターリーブされたフィンガー４３６を有し、インターリーブされたフィンガーの重なりの距離は、共振器デバイスのアパーチャを規定する。接触パッド５８２、５８４は、基板の表面上の選択された位置に形成されて、ＩＤＴと接触パッドに取り付けられる接触バンプ４８０、４８１の間を電気的に接続する。圧電プレートは、各接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から除去され、接触バンプと基板の間の熱抵抗を低減する。
【選択図】図５Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板から接触バンプへの熱抵抗が低減された音響共振器デバイスであって、
表面を有する基板と、
前面と、前記基板中のキャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートの一部を除いて、前記基板の表面に形成される接合酸化物（ＢＯＸ）層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する単結晶圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板に配置されるように前記単結晶圧電プレートの前面上に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む導体パターンであって、前記インターリーブされたフィンガーの重なりの距離が前記共振器デバイスのアパーチャを規定する導体パターンと、
前記基板の表面の選択された位置に形成されて、前記ＩＤＴと接触パッドに取り付けられる前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、を含み、
前記圧電プレートは、前記各接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から除去されて、前記音響共振器デバイス上に形成される前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供する、音響共振器デバイス。
表面を有する基板と、
前面と、前記基板中のキャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートの一部を除いて、前記基板の表面に形成される接合酸化物（ＢＯＸ）層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する単結晶圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板に配置されるように前記単結晶圧電プレートの前面上に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む導体パターンであって、前記インターリーブされたフィンガーの重なりの距離が前記共振器デバイスのアパーチャを規定する導体パターンと、
前記基板の表面の選択された位置に形成されて、前記ＩＤＴと接触パッドに取り付けられる前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、を含み、
前記圧電プレートは、前記各接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から除去されて、前記音響共振器デバイス上に形成される前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供する、音響共振器デバイス。
【請求項2】
前記各接触パッドの下の前記デバイスの表面領域の一部は、前記接触パッドと前記基板との間の所定の量の熱抵抗を低減するために、前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記接触パッドに取り付けられる前記接触バンプを更に含み、前記接触パッドは、前記導体パターンの上面に取り付けられる金属層を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項4】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項３に記載のデバイス。
前記金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項5】
前記ＢＯＸ層は、各接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から除去されて、前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供し、
電気的絶縁層は、前記接触パッドと前記基板の表面との間に形成される、請求項１に記載のデバイス。
電気的絶縁層は、前記接触パッドと前記基板の表面との間に形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項6】
前記各接触パッドの下の前記デバイスの表面領域の一部は、前記接触パッドと前記基板との間の所定の量の熱抵抗を低減するために、前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項7】
前記接触パッドに取り付けられる前記接触バンプを更に含み、前記接触パッドは、前記基板に形成される前記電気的絶縁層の上面に取り付けられる金属層を含む、請求項６に記載のデバイス。
【請求項8】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項７に記載のデバイス。
前記金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項9】
前記ＩＤＴに印加される無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電プレートにおいて一次せん断音響モードを励起し、前記振動板の厚さは、前記圧電プレートにおける前記一次せん断音響モードを調整するように選択される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項10】
キャビティを有する基板と、
前記基板の上方に形成され前記キャビティに跨り、かつ前記キャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートと、
前記圧電プレートと前記基板との間の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記圧電プレートの前面にあり、かつ前記キャビティの上方においてインターリーブされたフィンガーを有するインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、を含み、
前記キャビティは外周を有し、
前記圧電プレートは、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超えるデバイスの表面領域の一部から除去されて、導体パターンと前記基板との間により低い熱抵抗を提供する、フィルタデバイス。
前記基板の上方に形成され前記キャビティに跨り、かつ前記キャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートと、
前記圧電プレートと前記基板との間の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記圧電プレートの前面にあり、かつ前記キャビティの上方においてインターリーブされたフィンガーを有するインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、を含み、
前記キャビティは外周を有し、
前記圧電プレートは、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超えるデバイスの表面領域の一部から除去されて、導体パターンと前記基板との間により低い熱抵抗を提供する、フィルタデバイス。
【請求項11】
前記基板はＳｉであり、前記接合層はＳｉＯ２であり、前記ＩＤＴは金属であり、前記
圧電プレートはニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのいずれかである、請求項１０に記載のデバイス。
圧電プレートはニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのいずれかである、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項12】
前記キャビティは、外周を有し、
各接触パッドの下の前記デバイスの表面領域の少なくとも一部は、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超えて５～２５％より多く延びる、請求項１０に記載のデバイス。
各接触パッドの下の前記デバイスの表面領域の少なくとも一部は、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超えて５～２５％より多く延びる、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項13】
前記基板の表面の選択された位置に形成されて、前記ＩＤＴと接触パッドに取り付けられる接触バンプとの間の電気的接続を提供する、前記接触パッドを更に含み、
前記デバイスの表面領域の一部は、前記各接触パッドの下にある、請求項１０に記載のデバイス。
前記デバイスの表面領域の一部は、前記各接触パッドの下にある、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項14】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１０に記載のデバイス。
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項15】
前記ＩＤＴに印加される無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電プレートにおいて一次せん断音響モードを励起し、前記振動板の厚さは、前記圧電プレートにおける前記一次せん断音響モードを調整するように選択される、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項16】
熱インピーダンスが低い音響共振器デバイスであって、
表面を有する基板と、
前面と、前記基板中のキャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートの一部を除いて、前記基板の表面に形成される接合酸化物（ＢＯＸ）層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する単結晶圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板上に配置されるように前記単結晶圧電プレートの前面上に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む導体パターンであって、前記インターリーブされたフィンガーの重なりの距離が前記共振器デバイスのアパーチャを規定する導体パターンと、
前記基板の表面の上方にある前記導体パターン上の選択された位置に形成される接触パッドと、
前記基板の表面上の選択された位置に形成される電気的絶縁層とを含み、
前記圧電プレートと前記ＢＯＸ層は、前記各接触パッドと前記電気的絶縁層との間から選択された位置で除去される、音響共振器デバイス。
表面を有する基板と、
前面と、前記基板中のキャビティに跨る振動板を形成する圧電プレートの一部を除いて、前記基板の表面に形成される接合酸化物（ＢＯＸ）層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する単結晶圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板上に配置されるように前記単結晶圧電プレートの前面上に形成されるインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む導体パターンであって、前記インターリーブされたフィンガーの重なりの距離が前記共振器デバイスのアパーチャを規定する導体パターンと、
前記基板の表面の上方にある前記導体パターン上の選択された位置に形成される接触パッドと、
前記基板の表面上の選択された位置に形成される電気的絶縁層とを含み、
前記圧電プレートと前記ＢＯＸ層は、前記各接触パッドと前記電気的絶縁層との間から選択された位置で除去される、音響共振器デバイス。
【請求項17】
前記選択された各位置は、前記各接触パッドの下の前記基板の所定の領域である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項18】
前記接触パッドに取り付けられる接触バンプを更に含む、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項19】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１８に記載のデバイス。
金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項20】
前記ＩＤＴに印加された無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電プレートにおいて一次せん断音響モードを励起し、前記振動板の厚さは、前記圧電プレートにおける一次せん断音響モードを調整するように選択される、請求項１６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象となる資料を含む。本特許文書は、所有者のトレードドレスである、又は、トレードドレスとなりうる事項を表示、及び／又は、記載し得る。著作権及びトレードドレスの所有者は、特許商標庁の特許ファイル又は記録に記載されている本特許開示がいかなる者によって複製されることにも異議を唱えないが、それ以外の場合は、すべての著作権及びトレードドレスの権利を留保する。
【0002】
〔関連出願情報〕
本特許文書は、２０２１年６月３０日に出願された「ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＭＰＲＯＶＥ ＢＵＭＰ ＴＨＥＲＭＡＬ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ」と題する同時係属中の米国仮特許出願第６３／２１６，５２５号の優先権を主張するものである。
本特許文書は、２０２１年６月３０日に出願された「ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＭＰＲＯＶＥ ＢＵＭＰ ＴＨＥＲＭＡＬ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ」と題する同時係属中の米国仮特許出願第６３／２１６，５２５号の優先権を主張するものである。
【0003】
本開示は、音響波共振器を使用する無線周波数フィルタ、特に通信機器用のフィルタに関する。
【背景技術】
【0004】
無線周波数（ＲＦ）フィルタは、一部の周波数を通過させ、他の周波数を阻止するように構成された２ポートデバイスであり、ここで、「通過」とは、比較的低い信号損失で伝送することを意味し、「阻止」とは、遮断するか又は大幅に減衰することを意味する。フィルタを通過する周波数の範囲は、フィルタの「通過帯域」と呼ばれる。このようなフィルタにより阻止される周波数の範囲は、フィルタの「阻止帯域」と呼ばれる。典型的なＲＦフィルタは、少なくとも１つの通過帯域及び少なくとも１つの阻止帯域を有する。通過帯域又は阻止帯域の特定の要件は、特定の用途に依存する。例えば、「通過帯域」は、フィルタの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ又は３ｄＢなど、規定値より優れた周波数範囲として規定されてもよい。「阻止帯域」は、用途に応じて、フィルタの除去が２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢ又はそれ以上など、規定値より大きい周波数範囲として規定されてもよい。
【0005】
ＲＦフィルタは、情報が無線リンクを介して伝送される通信システムに使用される。例えば、ＲＦフィルタは、セルラ基地局、携帯電話及びコンピューティングデバイス、衛星トランシーバ及び地上局、ＩｏＴ（モノのインターネット）デバイス、ラップトップコンピュータ及びタブレット、固定点無線リンク、並びに他の通信システムのＲＦフロントエンドに見られる。ＲＦフィルタは、レーダー、電子戦及び情報戦システムにも使用される。
【0006】
ＲＦフィルタは、典型的には、特定の用途ごとに、挿入損失、除去、分離、電力処理、直線性、サイズ及びコストなどの性能パラメータ間の最良の妥協点を実現するために、多くの設計トレードオフを必要とする。特定の設計、製造方法及び機能強化は、これらの要件の１つ以上を同時に満たすことができる。
【0007】
無線システムにおけるＲＦフィルタの性能強化は、システム性能に幅広い影響を与える可能性がある。ＲＦフィルタの改良を活用して、セルサイズの拡大、電池寿命の延長、データレートの向上、ネットワーク容量の拡大、コストの削減、セキュリティの強化、信頼性の向上などのシステム性能の改善を実現することができる。これらの改善は、ＲＦモジュール、ＲＦトランシーバ、モバイル又は固定サブシステムなどの無線システムの様々なレベルで個別に又は組み合わせて実現することができるか又はネットワークレベルで実現することができる。
【0008】
現在の通信システム用の高性能ＲＦフィルタには、通常、表面弾性波（ＳＡＷ）共振器、バルク音響波（ＢＡＷ）共振器、フィルムバルク音響波共振器（ＦＢＡＲ）及び他のタイプの音響共振器を含む音響波共振器が組み込まれる。しかしながら、従来技術は、将来の通信ネットワークのために提案されているより高い周波数及び帯域幅での使用には適さない。
【0009】
より広い通信チャネルの帯域幅への要望は、必然的に、より高い周波数の通信帯域の使用につながる。携帯電話ネットワーク用の無線アクセス技術は、３ＧＰＰ（登録商標）（第３世代パートナーシッププロジェクト）により標準化されている。第５世代モバイルネットワーク用の無線アクセス技術は、５Ｇ ＮＲ（新しい無線）規格で規定されている。５Ｇ ＮＲ規格は、いくつかの新規な通信帯域を規定する。これらの新しい通信帯域の２つは、３３００ＭＨｚ～４２００ＭＨｚの周波数範囲を使用するｎ７７と、４４００ＭＨｚ～５０００ＭＨｚの周波数範囲を使用するｎ７９である。帯域ｎ７７及び帯域ｎ７９の両方が時分割複信（ＴＤＤ）を使用するため、帯域ｎ７７及び／又は帯域ｎ７９で動作する通信デバイスは、アップリンク送信及びダウンリンク送信の両方に同じ周波数を使用する。帯域ｎ７７及び帯域ｎ７９のバンドパスフィルタは、通信デバイスの送信電力に対応できるものでなければならない。５ＧＨｚと６ＧＨｚのＷｉＦｉ帯域にも、高周波数及び広帯域幅が必要である。また、５Ｇ ＮＲ規格は、周波数が２４．２５ＧＨｚ～４０ＧＨｚのミリ波通信帯域を規定する。
【発明の概要】
【0010】
横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）は、マイクロ波フィルタ用の音響共振器構造である。ＸＢＡＲは、「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ」と題する特許ＵＳ１０，４９１，２９１号に記載されている。ＸＢＡＲ共振器は、単結晶圧電材料の薄いフローティング層又は振動板に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を含む。ＩＤＴは、第１のバスバーから延びる第１セットの平行フィンガーと、第２のバスバーから延びる第２セットの平行フィンガーとを含む。第１及び第２のセットの平行フィンガーは、インターリーブされる。ＩＤＴに印加されたマイクロ波信号は、圧電振動板においてせん断一次音響波を励起する。ＸＢＡＲ共振器は、非常に高い電気機械結合及び高い周波数能力を提供する。ＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサを含む様々なＲＦフィルタで使用されてもよい。ＸＢＡＲは、周波数が３ＧＨｚを超える通信帯域のフィルタにおける使用によく適する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）の概略平面図及び２つの概略断面図を含む。
【図3A】ＸＢＡＲの代替の概略断面図である。
【図3B】ＸＢＡＲにおける目的の一次音響モードの説明図である。
【図3C】ＸＢＡＲを使用した高周波バンドパスフィルタの概略回路図及びレイアウトである。
【図4】接触パッドの下のデバイスの表面領域に圧電プレートがあるＸＢＡＲの概略断面図である。
【図5A】接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレートが除去された、改良されたＸＢＡＲの概略断面図である。
【図5B】接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート及び接合酸化物（ＢＯＸ）層が除去された、改良されたＸＢＡＲの概略断面図である。
【図6】接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレートが除去された場合と除去されない場合のＸＢＡＲデバイスのバンプの熱抵抗分析を示す表である。
【図9】接触パッド及びサーマルビアの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレートが除去された改良されたＸＢＡＲの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
この説明全体を通して、図面に現れる要素には、３桁又は４桁の参照番号が割り当てられ、ここで、下２桁は、要素に特有のものであり、上１桁又は上２桁は、要素が最初に導入された図面番号である。図面と組み合わせて説明されていない要素は、同じ参照番号又は同じ下２桁を有する前述の要素と同じ特性及び機能を有すると仮定してもよい。
【0013】
デバイスの説明
横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）は、マイクロ波フィルタ用の新規な共振器構造である。ＸＢＡＲは、全ての開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ」と題する米国特許第１０４９１２９１号に記載されている。ＸＢＡＲ共振器は、圧電材料の薄いフローティング層又は振動板に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を有する導体パターンを含む。ＩＤＴは、それぞれ１セットのフィンガーに取り付けられた２つのバスバーを有し、２セットのフィンガーは、共振器が装着された基板に形成されたキャビティの上方にある振動板にインターリーブされる。振動板は、キャビティに跨って、前側及び／又は後側の誘電体層を含んでもよい。ＩＤＴに印加されたマイクロ波信号は、音響エネルギーがＩＤＴにより生成された電界の方向に直交するか又は横断する層の表面に実質的に垂直に流れるように、圧電振動板においてせん断一次音響波を励起する。ＸＢＡＲ共振器は、非常に高い電気機械結合及び高い周波数能力を提供する。
横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）は、マイクロ波フィルタ用の新規な共振器構造である。ＸＢＡＲは、全ての開示内容が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥＬＹ ＥＸＣＩＴＥＤ ＦＩＬＭ ＢＵＬＫ ＡＣＯＵＳＴＩＣ ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ」と題する米国特許第１０４９１２９１号に記載されている。ＸＢＡＲ共振器は、圧電材料の薄いフローティング層又は振動板に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を有する導体パターンを含む。ＩＤＴは、それぞれ１セットのフィンガーに取り付けられた２つのバスバーを有し、２セットのフィンガーは、共振器が装着された基板に形成されたキャビティの上方にある振動板にインターリーブされる。振動板は、キャビティに跨って、前側及び／又は後側の誘電体層を含んでもよい。ＩＤＴに印加されたマイクロ波信号は、音響エネルギーがＩＤＴにより生成された電界の方向に直交するか又は横断する層の表面に実質的に垂直に流れるように、圧電振動板においてせん断一次音響波を励起する。ＸＢＡＲ共振器は、非常に高い電気機械結合及び高い周波数能力を提供する。
【0014】
圧電膜は、基板のキャビティに跨る単結晶圧電材料のプレートの一部であってもよい。圧電振動板は、膜であってもよく、前側及び／又は後側の誘電体層を含んでもよい。ＸＢＡＲ共振器は、振動板又は膜に形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を有するこのような振動板又は膜であってもよい。接触パッドは、基板の表面上の選択された位置に形成されて、ＩＤＴと接触パッドに取り付けられるか又は形成される接触バンプとの間の電気的接続を提供することができる。
【0015】
ＸＢＡＲ振動板から熱を除去するための主なメカニズムは、ＩＤＴフィンガーを介して基板へ伝導し、次に基板から接触パッド及び接触バンプを介してＸＢＡＲを収容するパッケージへ伝導することである。しかしながら、接触パッドと導体パターンの他の導体は、圧電層及び一般的に接合酸化物（ＢＯＸ）層により基板から分離される。圧電層及びＢＯＸ層の低い熱伝導率は、基板から接触パッド及びバンプを介して熱を効率的に除去することに対して実質的なバリアとなる。
【0016】
以下では、各接触パッドの下のデバイス又は基板の表面領域の少なくとも一部から圧電プレートを除去して接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供することにより、基板から接触パッドを介して熱を効率的に伝導する改良されたＸＢＡＲ共振器、フィルタ、及びＸＢＡＲ共振器の製造技術について説明する。プレートを除去すると、接触パッドの下に、基板と接触する接合酸化物層又は電気的絶縁層へのサーマルビアを作成することにより、ＸＢＡＲ共振器の基板からバンプへの熱抵抗を低減することができる。
【0017】
図１は、横方向励起型フィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）１００の簡略化された概略上面図及び直交断面図を示す。共振器１００などのＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルタ、バンドパスフィルタ、デュプレクサ、マルチプレクサを含む様々なＲＦフィルタで使用されてもよい。ＸＢＡＲは、周波数が３ＧＨｚを超える通信帯域のフィルタにおける使用に特に適する。
【0018】
ＸＢＡＲ１００は、それぞれ平行な前面１１２及び背面１１４を有する圧電プレート１１０の表面に形成された薄膜導体パターンで構成される。圧電プレートは、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランタムガリウムシリケート、窒化ガリウム又は窒化アルミニウムなどの圧電材料の薄い単結晶層である。圧電プレートは、前面及び背面に対するＸ、Ｙ及びＺ結晶軸の方位が既知で一貫しているようにカットされる。提示された例において、圧電プレートは、Ｚカットされてもよく、つまり、Ｚ軸は、表面に垂直である。しかしながら、ＸＢＡＲは、他の結晶方位を有する圧電プレートに製造されてもよい。
【0019】
圧電プレート１１０の背面１１４は、圧電プレート１１０に機械的支持を提供する基板１２０に取り付けられる。基板１２０は、例えば、シリコン、サファイア、石英又は他のいくつかの材料であってもよい。基板は、熱酸化シリコン（ＴＯＸ）、ＳｉＯ２、多結晶
シリコン、及び／又は他の誘電体材料などの電気的絶縁材料の層又は所定の領域を有してもよい。圧電プレート１１０の背面１１４又はプレートを含む振動板１１５は、ウェハ接合プロセスを使用して基板１２０に接合されるか、又は基板１２０に成長されるか、又は他のいくつかの方法で基板に取り付けられてもよい。圧電プレートは、基板に直接的に取り付けられてもよく、ＳｉＯ２、又はＡｌ２Ｏ３などの他の酸化物の接合酸化物（ＢＯＸ
）層などの接合酸化物層１２２を介して基板に取り付けられてもよい。
シリコン、及び／又は他の誘電体材料などの電気的絶縁材料の層又は所定の領域を有してもよい。圧電プレート１１０の背面１１４又はプレートを含む振動板１１５は、ウェハ接合プロセスを使用して基板１２０に接合されるか、又は基板１２０に成長されるか、又は他のいくつかの方法で基板に取り付けられてもよい。圧電プレートは、基板に直接的に取り付けられてもよく、ＳｉＯ２、又はＡｌ２Ｏ３などの他の酸化物の接合酸化物（ＢＯＸ
）層などの接合酸化物層１２２を介して基板に取り付けられてもよい。
【0020】
ＸＢＡＲ１００の導体パターンは、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）１３０を含む。ＩＤＴ１３０は、第１のバスバー１３２から延びるフィンガー１３６などの第１の複数の平行フィンガーと、第２のバスバー１３４から延びる第２の複数のフィンガーとを含む。第１の複数の平行フィンガー及び第２の複数の平行フィンガーは、インターリーブされる。インターリーブされたフィンガー１３６は、通常、ＩＤＴの「アパーチャ」と呼ばれる距離ＡＰだけ重なっている。ＩＤＴ１３０の最も外側のフィンガー間の中心間距離Ｌは、ＩＤＴの「長さ」である。
【0021】
第１のバスバー１３２及び第２のバスバー１３４は、ＸＢＡＲ１００の端子又は電極として機能する。ＩＤＴ１３０の２つのバスバー１３２、１３４の間に印加される無線周波数又はマイクロ波信号は、圧電プレート１１０において一次音響モードを励起する。更に詳細に議論されるように、励起された一次音響モードは、音響エネルギーが、圧電プレート１１０の表面に実質的に直交する方向に沿って伝播するバルクせん断モードであり、該方向は、ＩＤＴフィンガーが生成する電界の方向にも垂直又は横断する。したがって、ＸＢＡＲは、横方向励起型フィルムバルク波共振器と考えられる。
【0022】
キャビティ１４０は、ＩＤＴ１３０を含む圧電プレート１１０の一部１１５が、基板１２０又はキャビティ１４０の底部に接触せずにキャビティ１４０の上方に懸吊されるように、基板１２０内に形成される。「キャビティ」は、「固体内の空いた空間」という従来の意味を有する。キャビティ１４０には、ガス、空気又は真空が含まれてもよい。キャビティ１４０は、（図１の断面Ａ－Ａ及び断面Ｂ－Ｂに示すように）基板１２０を完全に貫通する穴又は（続いて図３Ａに示すように）基板１２０内の凹部であってもよい。キャビティ１４０は、例えば、圧電プレート１１０及び基板１２０の取り付け前又は取り付け後に基板１２０を選択的にエッチングすることにより形成されてもよい。図１に示すように、キャビティ１４０は、ＩＤＴ１３０のアパーチャＡＰ及び長さＬより大きい範囲を有する長方形の形状を有する。ＸＢＡＲのキャビティは、規則的な多角形又は不規則的な多角形などの様々な形状を有してもよい。ＸＢＡＲのキャビティは、直線又は曲線の４辺より多くてもよく、少なくてもよい。
【0023】
キャビティ１４０の上方に懸架された圧電プレートの一部１１５は、マイクロフォンの振動板に物理的に類似しているため、本明細書において「振動板」１１５（より良い用語がないため）と呼ばれる。図１に示すように、振動板１１５は、キャビティ１４０の外周１４５全体の周りの圧電プレート１１０の残りの部分と隣接する。振動板は、キャビティ１４０の外周全体又はほぼ全体の周りの圧電プレート１１０の残りの部分に連続的かつシームレスに接続されてもよい。この文脈において、「隣接する」とは、「任意の介在するアイテムなしで連続的に接続される」ことを意味する。いくつかの場合には、ＢＯＸ層は、プレート１１０を外周の周りの基板１２０に接合してもよい。ＢＯＸ層は、外周１４５の周りのプレートと基板との間に存在してもよく、外周内だけでなく、キャビティから更に離れて延びてもよい。ＢＯＸ層を除去するプロセス（すなわち、本発明）がない場合、ＢＯＸ層は、圧電プレートと基板との間のどこにもある。ＢＯＸ層は、典型的に、キャビティを形成する一部としての振動板１１５の背面から除去される。ＩＤＴ１３０は、少なくともＩＤＴ１３０のフィンガー１３６が、キャビティ１４０に跨るか又はその上方に懸吊される圧電プレートの振動板１１５に配置されるように、圧電プレート１１０に配置される。
【0024】
図１では、図面を見やすくするために、ＩＤＴフィンガーの幾何学的ピッチ及び幅は、ＸＢＡＲの長さ（寸法Ｌ）及びアパーチャ（寸法ＡＰ）に対して大幅に拡大される。典型的なＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に１０本以上の平行フィンガーを有する。ＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に数百、場合によっては数千の平行フィンガーを有してもよい。同様に、断面図におけるフィンガーの厚さは大幅に拡大される。
【0025】
図２は、図１のＸＢＡＲ１００の詳細な概略断面図を示す。断面図は、ＩＤＴのフィンガーを含むＸＢＡＲ１００の一部であってもよい。圧電プレート１１０は、厚さｔｓを有する圧電材料の単結晶層である。ｔｓは、例えば、１００ｎｍ～１５００ｎｍであってもよい。３．４ＧＨｚ～６ＧＨｚのＬＴＥ（登録商標）帯域（例えば、帯域ｎ７７、ｎ７９）のフィルタに使用される場合、厚さｔｓは、例えば２００ｎｍ～１０００ｎｍであってもよい。
【0026】
前側誘電体層２１４は、圧電プレート１１０の前側に任意に形成されてもよい。ＸＢＡＲの「前側」は、定義上に基板とは反対側を向いている表面である。前側誘電体層２１４は、厚さｔｆｄを有する。前側誘電体層２１４は、ＩＤＴフィンガー２３６の間に形成される。図２に示されないが、前側誘電体層２１４はまた、ＩＤＴフィンガー２３６の上方に堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ、蒸着）されてもよい。後側誘電体層２１６は、圧電プレート１１０の後側に任意に形成されてもよい。後側誘電体層は、ＢＯＸ層であるか又はＢＯＸ層を含んでもよい。後側誘電体層２１６は、厚さｔｂｄを有する。前側誘電体層２１４及び後側誘電体層２１６は、二酸化シリコン又は窒化シリコンなどの非圧電誘電体材料であってもよい。ｔｆｄ及びｔｂｄは、例えば、０～５００ｎｍであってもよい。ｔｆｄ及びｔｂｄは、典型的には、圧電プレートの厚さｔｓ未満である。ｔｆｄ及びｔｂｄは、必ずしも等しくなく、前側誘電体層２１４及び後側誘電体層２１６は、必ずしも同じ材料ではない。前側誘電体層２１４及び後側誘電体層２１６のいずれか又は両方は、２種以上の材料からなる複数の層で形成されてもよい。
【0027】
前側誘電体層２１４は、フィルタ内のいくつかの（例えば、選択された）ＸＢＡＲデバイスのＩＤＴの上方に形成されてもよい。前側誘電体２１４は、いくつかのＸＢＡＲデバイスのＩＤＴフィンガーの間に形成され、これらのフィンガーを被覆してもよいが、他のＸＢＡＲデバイスに形成されない。例えば、前側周波数設定誘電体層は、シャント共振器のＩＤＴの上方に形成されて、前側誘電体がより薄いか又は全くない直列共振器の共振周波数に対してシャント共振器の共振周波数を低減してもよい。いくつかのフィルタは、様々な共振器の上方に２つ以上の異なる厚さの前側誘電体を含んでもよい。共振器の共振周波数は、前側誘電体層の厚さを選択することにより少なくとも部分的に共振器を「調整（ｔｕｎｉｎｇ、同調）」するように設定されてもよい。
【0028】
更に、パッシベーション層は、ＸＢＡＲデバイスの外部の回路に電気的接続が行われる接触パッドを除いて、ＸＢＡＲデバイス１００の表面全体にわたって形成されてもよい。パッシベーション層は、ＸＢＡＲデバイスがパッケージに組み込まれている間、ＸＢＡＲデバイスの表面をシールして保護することを目的とする薄い誘電体層である。前側誘電体層及び／又はパッシベーション層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、他のいくつか
の誘電体材料、又はこれらの材料の組み合わせであってもよい。
の誘電体材料、又はこれらの材料の組み合わせであってもよい。
【0029】
パッシベーション層の厚さは、圧電プレートと金属導体を水及び化学腐食から保護するために、特に耐電力性の目的で選択されてもよい。パッシベーション層の厚さは、１０～１００ｎｍの範囲であってもよい。パッシベーション材料は、ＳｉＯ２及びＳｉ３Ｎ４材
料などの、複数の酸化物及び／又は窒化物コーティングで構成されてもよい。
料などの、複数の酸化物及び／又は窒化物コーティングで構成されてもよい。
【0030】
ＩＤＴフィンガー２３６は、アルミニウム又は実質的にアルミニウム合金、銅又は実質的に銅合金、ベリリウム、タングステン、モリブデン、金又はいくつかの他の導電性材料の１層以上であってもよい。クロム又はチタンなどの他の金属の薄い（導体の総厚さに対して）層は、フィンガーと圧電プレート１１０との間の接着を改善し、及び／又は、フィンガーをパッシベートするか又はカプセル化するために、フィンガーの下方及び／又は上方に形成されてもよい。ＩＤＴのバスバー（図１の１３２、１３４）は、フィンガーと同じであるか又は異なる材料で製造されてもよい。
【0031】
寸法ｐは、ＩＤＴフィンガーの中心間の間隔又は「ピッチ」であり、ＩＤＴのピッチ及び／又はＸＢＡＲのピッチと呼ばれてもよい。寸法ｗは、ＩＤＴフィンガーの幅又は「マーク」である。ＸＢＡＲのＩＤＴは、表面弾性波（ＳＡＷ）共振器に使用されるＩＤＴと実質的に異なる。ＳＡＷ共振器では、ＩＤＴのピッチは、共振周波数での音響波長の半分である。追加的に、ＳＡＷ共振器のＩＤＴのマークとピッチとの比率は、典型的には、０．５に近い（すなわち、マーク又はフィンガーの幅は、共振時の音響波長の約４分の１である）。ＸＢＡＲでは、ＩＤＴのピッチｐは、典型的には、フィンガーの幅ｗの２～２０倍である。更に、ＩＤＴのピッチｐは、典型的には、圧電スラブ２１２（圧電プレート１１０）の厚さｔｓの２～２０倍である。ＸＢＡＲのＩＤＴフィンガーの幅は、共振時の音響波長の４分の１に制限されない。例えば、ＸＢＡＲのＩＤＴフィンガーの幅は、５００ｎｍ以上であってもよいため、ＩＤＴは、光リソグラフィーを使用して製造することができる。ＩＤＴフィンガーの厚さｔｍは、１００ｎｍから幅ｗにほぼ等しくてもよい。ＩＤＴのバスバー（図１の１３２、１３４）の厚さは、ＩＤＴフィンガーの厚さｔｍと同じであるか又はそれより大きくてもよい。
【0032】
図３Ａは、図１で規定された切断面Ａ－Ａに沿うＸＢＡＲデバイス３００の代替の断面図である。図３Ａでは、圧電プレート３１０は、基板３２０に取り付けられる。圧電プレート３１０の一部は、基板のキャビティ３４０に跨る振動板３１５を形成する。キャビティ３４０は、基板３２０を完全に貫通せず、ＸＢＡＲのＩＤＴを含む圧電プレート３１０の一部分の下方にある基板に形成される。ＩＤＴのフィンガー３３６などのフィンガーは、振動板３１５に配置される。プレート３１０、振動板３１５及びフィンガー３３６は、プレート１１０、振動板１１５及びフィンガー１３６であってもよい。
【0033】
キャビティ３４０は、例えば、圧電プレート３１０を取り付ける前に基板３２０をエッチングすることにより形成されてもよい。或いは、キャビティ３４０は、圧電プレート３１０に設置された１つ以上の開口３４２を通って基板に到達する選択的なエッチング液を使用して基板３２０をエッチングすることにより形成されてもよい。振動板３１５は、キャビティ３４０の外周３４５の大部分の周りの圧電プレート３１０の残りの部分と隣接してもよい。例えば、振動板３１５は、キャビティ３４０の少なくとも５０％の外周の周りの圧電プレート３１０の残りの部分と隣接してもよい。
【0034】
１つ以上の中間材料層３２２は、プレート３１０と基板３２０との間に取り付けられてもよい。中間層は、接合層、ＢＯＸ層、エッチストップ層（ｅｔｃｈ ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）、シール層、接着剤層、又はプレート３１０及び基板３２０に取り付けられるか又は接合される他の材料の層であってもよいか、又はそれらを含んでもよい。層３２２は、これらの層のいずれか１つ以上の層、又はこれらの層の組み合わせであってもよい。他の実施形態において、圧電プレート３１０は、基板３２０に直接的に取り付けられ、中間層は存在しない。
【0035】
キャビティ３４０は断面で示されているが、キャビティの横方向の範囲は、図面の平面に垂直な方向にキャビティ３４０を取り囲み、そのサイズを規定する基板３２０の連続した閉帯域であることを理解されたい。キャビティ３４０の横方向（すなわち、図に示される左右）の範囲は、基板３２０の横方向の縁部により規定される。キャビティ３４０の垂直方向（すなわち、図に示すようにプレート３１０から下向き）の範囲又は深さは、基板３２０内に延びる。この場合、キャビティ３４０は、長方形又は長方形に近い断面である側面断面を有する。
【0036】
図３Ａに示されるＸＢＡＲ３００は、（圧電プレート３１０の取り付け前又は取り付け後に）キャビティ３４０が基板３２０の前側からエッチングされるため、本明細書において「前側エッチング」構成と呼ばれる。図１のＸＢＡＲ１００は、圧電プレート１１０が取り付けられた後にキャビティ１４０が基板１２０の後側からエッチングされるため、本明細書において「後側エッチング」構成と呼ばれる。ＸＢＡＲ３００は、キャビティ３４０の左側及び右側にある圧電プレート３１０の１つ以上の開口３４２を示す。しかしながら、いくつかの場合には、圧電プレート３１０の開口３４２は、キャビティ３４０の左側又は右側のみにある。
【0037】
図３Ｂは、ＸＢＡＲにおける目的の一次音響モードの説明図である。図３Ｂは、圧電プレート３１０及び３つのインターリーブされたＩＤＴフィンガー３３６を含むＸＢＡＲ３５０の小さい一部を示す。ＸＢＡＲ３５０は、本明細書において任意のＸＢＡＲの一部であってもよい。ＲＦ電圧はインターリーブされたフィンガー３３６に印加される。この電圧は、フィンガーの間に時間的に変化する電界を生成する。電界の方向は、「電界」とラベル付けされた矢印により示されるように、主に横方向であるか又は圧電プレート３１０の表面に平行である。圧電プレートの誘電率が高いため、電界は、空気に比べて圧電プレート内に高度に集中する。横方向の電界は、せん断変形を導入するため、圧電プレート３１０において、一次せん断音響モードを強く励起する。この文脈において、「せん断変形」は、材料内の平行な平面が平行のままであり、相互に平行移動しながら一定の距離を維持する変形として規定される。「せん断音響モード」は、媒体のせん断変形をもたらす媒体の音響振動モードとして規定される。ＸＢＡＲ３５０のせん断変形は、曲線３６０で表され、隣接する小さい矢印は、原子運動の方向及び大きさを概略的に示す。原子運動の程度及び圧電プレート３１０の厚さは、視覚化を容易にするために大幅に拡大される。原子運動は主に横方向（すなわち、図３Ｂに示される水平方向）であるが、励起された一次せん断音響モードの音響エネルギーの流れの方向は、矢印３６５で示されるように、圧電プレートの前面及び背面に実質的に直交する。
【0038】
せん断音響波共振に基づく音響共振器は、電界が厚さ方向に印加される、現在の最新技術のフィルムバルク音響共振器（ＦＢＡＲ）及び固体実装共振器バルク音響波（ｓｏｌｉｄｌｙ－ｍｏｕｎｔｅｄ－ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｂｕｌｋ－ａｃｏｕｓｔｉｃ－ｗａｖｅ）（ＳＭＲＢＡＷ）デバイスより優れた性能を達成することができる。せん断波ＸＢＡＲ共振の圧電結合は、他の音響共振器に比べて高くなる（＞２０％）可能性がある。高い圧電結合により、相当の帯域幅を有するマイクロ波フィルタ及びミリ波フィルタの設計及び実装を可能にする。
【0039】
図３Ｃは、ＸＢＡＲを使用した高周波バンドパスフィルタ３７０の概略回路図及びレイアウトである。フィルタ３７０は、３つの直列共振器３８０Ａ、３８０Ｂ、３８０Ｃと、２つのシャント共振器３９０Ａ、３９０Ｂとを含む従来のはしご形フィルタ構造を有する。これらの３つの直列共振器３８０Ａ、３８０Ｂ、３８０Ｃは、第１のポートと第２のポートとの間に直列接続されている。図３Ｃでは、第１のポートと第２のポートは、それぞれ「イン（Ｉｎ）」及び「アウト（Ｏｕｔ）」とラベル付けされる。しかしながら、フィルタ３７０は、双方向であり、いずれのポートがフィルタの入力又は出力として機能してもよい。これらの２つのシャント共振器３９０Ａ、３９０Ｂは、直列共振器間のノードからグランドに接続される。全てのシャント共振器及び直列共振器は、単一ダイでのＸＢＡＲである。
【0040】
フィルタ３７０の３つの直列共振器３８０Ａ、３８０Ｂ、３８０Ｃと、２つのシャント共振器３９０Ａ、３９０Ｂとは、シリコン基板（見えない）に接合された１枚の圧電材料のプレート３１０に形成される。各共振器は、それぞれ少なくともフィンガーが基板のキャビティの上方に配置されるＩＤＴ（図示せず）を含む。この文脈及びこれと同様の文脈において、「それぞれ」という用語は、「それぞれをそれぞれに関連付ける」ことを意味し、つまり、１対１の対応を意味する。図３Ｃでは、キャビティは、破線の長方形（例えば、長方形３４５）として概略的に示される。この例において、各ＩＤＴは、それぞれのキャビティの上方に配置される。他のフィルタでは、２つ以上の共振器のＩＤＴは、単一のキャビティの上方に配置されてもよい。
【0041】
図４は、接触パッド４３２及び４３４の下のデバイスの表面領域に圧電プレートがあるＸＢＡＲ４００の概略断面図である。ＸＢＡＲ４００は、キャビティ４４０を有する基板４２０を有する。ＸＢＡＲ４００は、ＸＢＡＲ１００、３００及び／又は３５０のいずれかのバージョンであってもよい。基板４２０は、基板上面４５０を有し、接合酸化物（ＢＯＸ）層４２２は、ＢＯＸ上面４５２を有し、プレート４１０は、プレート上面４５４を有し、ＩＤＴ４３０は、上面４５６を有する。キャビティ４４０の外周４４５において、プレート４１０は、ＢＯＸ上面４５２に装着されたプレート背面を有し、ＢＯＸ層４２２は、基板上面４５０に装着される背面を有する。ＢＯＸ層４２２は、キャビティがプレート４１０の底面まで上方に延びるように、キャビティ４４０の領域においてプレートから除去されてもよい。
【0042】
外周４４５の周りの（場合によってはそれを超える）、基板４２０上のＢＯＸ層４２２に取り付けられない圧電プレート４１０の一部は、キャビティ４４０に跨る振動板４１５を形成する。振動板４１５は、シャント共振器又は直列共振器に対して所望の厚さを有する。いくつかの場合には、厚さにはシャント共振器を形成するための前側誘電体（図示せず）がある。インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）４３０は、ＩＤＴのインターリーブされたフィンガー４３６が振動板４１５に配置されるように、圧電プレート４１０の前面４５４に形成される。キャビティ４４０は、スイミング・プールキャビティであってもよい。キャビティは、プレートを通って後側からエッチングされるか又は前側からエッチングされてもよい。
【0043】
ＸＢＡＲ４００は、基板４２０の表面４５０の上方に配置された、接触パッドを形成するための選択された位置又は所定の領域ＷＲ１及びＷＲ２にそれぞれ形成された接触パッド４３２、４３４を有する。接触パッド４３２及び４３４は、領域ＷＲ１及びＷＲ２にわたって、基板４２０の上方に、ＢＯＸ層４２２に形成されたプレート４１０に形成されたＩＤＴ４３０に形成される。接触バンプ４８０及び４８１は、図示するように、領域ＷＲ１及びＷＲ２にわたって、それぞれ、接触パッド４３２及び４３４の上面に形成されるか、又は接合されるか、又は取り付けられる。
【0044】
本明細書の接触バンプ４８０及び４８１と接触パッドは、金（Ａｕ）などの金属又は導体で形成されてもよい。それらは、同じ材料で形成されてもよい。本明細書のＩＤＴ及びフィンガー４３６は、アルミニウム（Ａｌ）などの金属又は導体で形成されてもよい。それらは、同じ材料で形成されてもよい。本明細書の圧電プレートは、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、又は他の圧電材料で形成されてもよく、本明細書のＢＯＸ層は、ＳｉＯ２又は多結晶Ｓｉで形成されてもよく、本明細書の基板は、Ｓｉで
形成されてもよい。
形成されてもよい。
【0045】
本明細書のいくつかのＸＢＡＲデバイスについて、ＸＢＡＲ４００、５００、５５０及び９００などのチップスケールデバイスからセラミックパッケージ（図示せず）への相互接続は、金スタッドバンプ４８１及び４８２からなる金から金へのプロセスと、金スタッドバンプに対向し、かつ金スタッドバンプに取り付けられる接触パッドを有するパッケージへのフリップチップ技術とを含む。いくつかの場合には、金バンプは、直径が６５μｍであり、面積が１００００μｍ２の円形又は正方形のＸＢＡＲデバイスの接触パッド（例
えば、パッド４３２、５３２、５８２）に取り付けられる。次に、ＸＢＡＲを有するデバイスダイは、熱圧着又は超音波熱圧着接合を使用して、パッケージ（例えば、対向する接触パッド）にフリップチップ装着される。
えば、パッド４３２、５３２、５８２）に取り付けられる。次に、ＸＢＡＲを有するデバイスダイは、熱圧着又は超音波熱圧着接合を使用して、パッケージ（例えば、対向する接触パッド）にフリップチップ装着される。
【0046】
この金から金への相互接続は、パッケージとＸＢＡＲと間の電気信号経路と熱経路の両方として機能する。ＲＦ動作中に、無線周波数信号がＩＤＴに印加され、例えば、パッケージからバンプを介してＩＤＴに印加される場合、ＸＢＡＲデバイス内で熱が発生し、これらの経路は、この熱をＸＢＡＲからバンプを介してパッケージへ伝導する。しかしながら、相互接続は、ＸＢＡＲとパッケージとの間に、ＸＢＡＲのバンプ及び接触パッドを含む経路の材料特性により決定された熱抵抗を有する。また、ＸＢＡＲの接触パッドの厚さ、又はＸＢＡＲの接触パッドでの材料の積み重ねの厚さ（例えば、図２～５及び図７～９の紙面上における上下方向）が０．５μｍの金（Ａｕ）の接触バンプ、厚さが０．３～０．５μｍのアルミニウム（Ａｌ）の接触パッド、厚さが０．２～１．０μｍのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の圧電プレート、厚さが１～２μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）
の接合酸化物層（例えば、ＢＯＸ層４２２、５７２又は絶縁層５５１）、及び厚さが２５０～５００μｍのシリコン（Ｓｉ）のベース基板であってもよい。総熱抵抗は、各材料の固有抵抗の総計である。或いは、ＳｉＯ２接合層は、厚さが１μｍ～１０μｍの多結晶シ
リコン（ポリシリコン）接合層（例えば、ＢＯＸ層４２２、５７２）に置き換えられてもよい。
の接合酸化物層（例えば、ＢＯＸ層４２２、５７２又は絶縁層５５１）、及び厚さが２５０～５００μｍのシリコン（Ｓｉ）のベース基板であってもよい。総熱抵抗は、各材料の固有抵抗の総計である。或いは、ＳｉＯ２接合層は、厚さが１μｍ～１０μｍの多結晶シ
リコン（ポリシリコン）接合層（例えば、ＢＯＸ層４２２、５７２）に置き換えられてもよい。
【0047】
ＸＢＡＲ４００について、キャビティ４４０の上方のＩＤＴ及びプレートにより生成された熱などの熱をＸＢＡＲの振動板４１５から除去するための主なメカニズムは、ＩＤＴフィンガー４３６を介して基板４２０へ伝導し、次に、基板から接触パッド４３２、４３４及び接触バンプ４８０、４８１を介してＸＢＡＲのパッケージ（図示されないが、接触バンプに取り付けられ、かつＸＢＡＲを収容する）へ伝導することである。しかしながら、接触パッド４３２、４３４及び導体パターンの他の導体又はＩＤＴ４３０は、圧電プレート４１０及びＢＯＸ層４２２により基板４２０から分離される。圧電層及びＢＯＸ層の低い熱伝導率は、基板から接触パッド及びバンプを介してパッケージへ熱を効率的に除去することに対して実質的なバリアとなる。プレート４１０及びＢＯＸ層４２２の大きな熱抵抗は、熱が基板４２０からＸＢＡＲ４００の接触パッド及び接触バンプを介してパッケージへ効率的に逃げ、ＸＢＡＲ４００のＸＢＡＲ振動板を冷却することをブロックする。
【0048】
これにより、バンプ接触パッドからＸＢＡＲの基板への熱抵抗は、接触パッドの下のＬｉＮｂＯ３板材料の関連する熱抵抗を除去することにより改善（例えば、低減）すること
ができる（例えば、図５Ａ及び図７Ｂを参照）。この除去により、ＬｉＮｂＯ３板の基板
にビアホール又は開口が形成されて、Ａｕ接触バンプ及びＡｌ接触パッド層がＳｉＯ２の
ＢＯＸ層に直接的に接触して、接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供することができる。
ができる（例えば、図５Ａ及び図７Ｂを参照）。この除去により、ＬｉＮｂＯ３板の基板
にビアホール又は開口が形成されて、Ａｕ接触バンプ及びＡｌ接触パッド層がＳｉＯ２の
ＢＯＸ層に直接的に接触して、接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供することができる。
【0049】
厚さが１～２μｍ以上のＢＯＸ層について、接触パッドの下のＢＯＸ層材料を除去するか又は薄くすることにより、この熱抵抗を更に改善することができる（例えば、図５Ｂ及び図８Ａ～Ｃを参照）。ＢＯＸ層及びプレート層を除去することにより、接触パッドから電気的絶縁層又は基板に延びるサーマルビアが形成されて、接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供する。
【0050】
図５Ａは、接触パッド５３２及び５３４の下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート４１０が除去されて接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供する改良されたＸＢＡＲ５００の概略断面図である。ＸＢＡＲ５００は、キャビティ４４０を有する基板４２０を有する。ＸＢＡＲ５００は、ＸＢＡＲ１００、３００及び／又は３５０のいずれかのバージョンであってもよい。基板４２０は、基板上面４５０を有し、接合酸化物（ＢＯＸ）層４２２は、ＢＯＸ上面４５２を有し、プレート５１０は、プレート上面４５４を有し、ＩＤＴ５３０は、上面４５６を有する。キャビティ４４０の外周４４５において、プレート５１０は、ＢＯＸ上面４５２に装着されたプレート背面を有し、ＢＯＸ層４２２は、基板上面４５０に装着された背面を有する。ＢＯＸ層４２２は、キャビティ４４０の領域においてプレート５１０の底面から除去され、キャビティがキャビティ４４０の領域においてのみプレート５１０の底面まで上方に延びるようにすることができる。
【0051】
外周４４５の周りの（場合によってはそれを超える）、基板４２０上のＢＯＸ層４２２に取り付けられない圧電プレート５１０の一部は、キャビティ４４０に跨る振動板４１５を形成する。インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）５３０は、ＩＤＴのインターリーブされたフィンガー４３６が振動板４１５に配置されるように、圧電プレート５１０の前面４５４に形成される。キャビティ４４０は、ＸＢＡＲ５００の他の構成要素のいずれかの前、中又は後、例えば、図７に示されるステップのいずれかにおいて形成されてもよい。
【0052】
ＢＯＸ層４２２は、層１２２又は３２２であってもよい。ＢＯＸ層４２２は、熱酸化シリコン（ＴＯＸ）、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４、Ｓｉ３Ｎ４及び／又は他の誘電体酸化物材料
であってもよい。ＢＯＸ層４２２は、厚さが１～１０μｍの多結晶シリコン（ポリシリコン）接合層であってもよい。基板４２０は、厚さが２５０～５００μｍの多形又は結晶シリコン（Ｓｉ）であってもよい。
であってもよい。ＢＯＸ層４２２は、厚さが１～１０μｍの多結晶シリコン（ポリシリコン）接合層であってもよい。基板４２０は、厚さが２５０～５００μｍの多形又は結晶シリコン（Ｓｉ）であってもよい。
【0053】
ＸＢＡＲ５００において、圧電プレート５１０は、接触パッド５３２及び５３４の下のＢＯＸ層４２２の上面４５２の表面領域ＷＲ１及びＷＲ２のそれぞれの少なくとも一部から除去されて、接触バンプと基板との間により低い熱抵抗を提供する。いくつかの場合には、各接触パッドの下の領域ＷＲ１及びＷＲ２は、接触パッド５３２及び５３４と基板４２０との間の所定の量の熱抵抗を低減するために、ＢＯＸ層４２２の上面４５２の選択された位置に該上面の所定の領域ＷＲ２１及びＷＲ２２を含む。選択された位置及び所定の領域は、ＩＤＴ５３０とパッケージとの間の適切な電気的接触を提供するために、及び／又は、接触パッド５３２及び５３４と基板４２０との間の所定の量の熱抵抗を低減するために選択されてもよい。
【0054】
したがって、接触パッド５３２及び５３４は、図示するように、領域ＷＲ２１及びＷＲ２２にわたってＢＯＸ層４２２に形成されるか又は直接的に取り付けられるＩＤＴ５３０に形成される。圧電プレート５１０は、接触パッド５３２及び５３４の下のＢＯＸ層４２２の上面４５２の表面領域の少なくとも領域ＷＲ２１及びＷＲ２２からそれぞれ除去されて、接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供する。接触バンプ４８０及び４８１は、図示するように、領域ＷＲ２１及びＷＲ２２にわたって、それぞれ、接触パッド５３２及び５３４の上面に形成されるか、又は接合されるか、又は取り付けられる。
【0055】
接触パッド５３２及び５３４のそれぞれの直径又は幅は、５０μｍ～３００μｍの範囲であってもよい。それらの断面は、円形、正方形、楕円形又は長方形であってもよい。接触パッド５３２及び５３４は、パッド４３２及び４３４について記載されているように金属又は導体で形成される。
【0056】
接触パッド５３２及び５３４は、それぞれ、接合層４２２、圧電層５１０の側面及び上面の一部に取り付けられるＩＤＴ５３０の領域ＷＲ１、ＷＲ２に取り付けられる金属層であるか又はそれを含む。金属層はＩＤＴの上面４５６及び側面に取り付けられ、かつＩＤＴのバスバーに電気的に接続される。
【0057】
ＢＯＸ層４２２は、基板４２０と接触パッド４３２、４３４との間の電気的絶縁を提供する。例えば、ＢＯＸ層４２２は、基板４２０と接触パッドとの間の電気的絶縁経路を確保するのに十分である、領域ＷＲ１及びびＷＲ２において基板４２０の表面上に形成された電気抵抗が高いトラップリッチ層であってもよい。
【0058】
ＸＢＡＲ５００について、キャビティ４４０の上方のＩＤＴ及びプレートにより生成された熱などの熱をＸＢＡＲの振動板４１５から除去するための主なメカニズムは、ＩＤＴフィンガー４３６を介して基板４２０へ伝導し、次に、基板から接触パッド５３２、５３４及び接触バンプ４８０、４８１を介してＸＢＡＲのパッケージ（図示されないが、接触バンプに取り付けられ、かつＸＢＡＲを収容する）へ伝導することである。ここで、接触パッド５３２、５３４及び導体パターンの他の導体又はＩＤＴ５３０は、圧電プレート４１０により基板４２０から分離されない。したがって、圧電層の低い熱伝導率が、基板から接触パッド及びバンプを介してパッケージへ熱を効率的に除去することを実質的に妨げない。この場合、プレート４１０の大きな熱抵抗が、ＸＢＡＲ５００のＸＢＡＲ振動板４１５を冷却するために熱が基板４２０からＸＢＡＲ５００の接触パッド及び接触バンプを介してパッケージへ効率的に逃げることを阻止しない。これにより、所定の入力熱負荷のための所定のプレート共振器の温度上昇を抑制することができる。
【0059】
図５Ｂは、接触バンプと基板との間により低い熱抵抗を提供するために、接触パッド５８２及び５８４の下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート５６０及び接合酸化物（ＢＯＸ）層５７２が除去された、改良されたＸＢＡＲ５５０の概略断面図である。基板５２０は、基板上面４５０を有し、接合酸化物（ＢＯＸ）層５７２は、ＢＯＸ上面４５２を有し、プレート５６０は、プレート上面４５４を有し、ＩＤＴ５８０は、上面４５６を有する。キャビティ４４０の外周４４５において、プレート５６０は、ＢＯＸ上面４５２に装着されたプレート背面を有し、ＢＯＸ層５７２は、基板上面４５０に装着される背面を有する。ＢＯＸ層５７２は、キャビティがキャビティ４４０の領域においてのみプレート５６０の底面まで上方に延びるように、キャビティ４４０の領域においてプレート５６０の底面から除去されてもよい。
【0060】
外周４４５の周りの（場合によってはそれを超える）、基板５２０上のＢＯＸ層５７２に取り付けられない圧電プレート５６０の一部は、キャビティ４４０に跨る振動板４１５を形成する。インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）５８０は、ＩＤＴのインターリーブされたフィンガー４３６が振動板４１５に配置されるように、圧電プレート５６０の前面４５４に形成される。ＢＯＸ層５７２は、電気的絶縁材料５５１及び５５２を有するＢＯＸ層４２２であってもよい。キャビティ４４０は、ＸＢＡＲ５５０の他の構成要素のいずれかの前、中又は後、例えば、図８に示されるステップのいずれかにおいて形成されてもよい。
【0061】
ＸＢＡＲ５５０において、圧電プレート５６０及びＢＯＸ層５７２は、接触パッド５８２及び５８４の下のＢＯＸ層４７２の上面４５２の表面領域ＷＲ１及びＷＲ２のそれぞれの少なくとも一部から除去されて、接触バンプと基板との間により低い熱抵抗を提供する。いくつかの場合には、各接触パッドの下の領域ＷＲ１及びＷＲ２は、接触パッド５８２及び５８４と基板５２０との間の所定の量の熱抵抗を低減するために、ＢＯＸ層５７２の上面４５２の選択された位置での該上面の所定の領域ＷＲ３１及びＷＲ３２を含む。
【0062】
電気的絶縁層５５１及び５５２（例えばＳｉＯ２）は、基板上面４５０とＩＤＴ５８０
の底面との間に領域ＷＲ３１、ＷＲ３２において装着される。ＩＤＴ５８０の底面は、絶縁層５５１及び５５２の上面５６１及び５６２に形成され、かつ取り付けられ、絶縁層５５１及び５５２の底面は、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２において基板５２０に取り付けられる。いくつかの場合には、絶縁層５５１及び５５２は、上面４５０の下方に数μｍ～十数μｍだけ延びる。絶縁層５５１及び５５２は、接触パッド５８２及び５８４を基板５２０から電気的に絶縁する。また、絶縁層５５１及び５５２は、ＢＯＸ層５７２及びプレート５６０を基板５２０から電気的に絶縁することができる。
の底面との間に領域ＷＲ３１、ＷＲ３２において装着される。ＩＤＴ５８０の底面は、絶縁層５５１及び５５２の上面５６１及び５６２に形成され、かつ取り付けられ、絶縁層５５１及び５５２の底面は、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２において基板５２０に取り付けられる。いくつかの場合には、絶縁層５５１及び５５２は、上面４５０の下方に数μｍ～十数μｍだけ延びる。絶縁層５５１及び５５２は、接触パッド５８２及び５８４を基板５２０から電気的に絶縁する。また、絶縁層５５１及び５５２は、ＢＯＸ層５７２及びプレート５６０を基板５２０から電気的に絶縁することができる。
【0063】
電気的絶縁層５５１及び５５２は、熱酸化シリコン（ＴＯＸ）、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４
、Ｓｉ３Ｎ４及び／又は他の誘電体酸化物材料であってもよい。これらは、基板に堆積さ
れた厚さが１～２μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの誘電体材料で形成されてもよい
。基板５２０は、例えば、厚さが２５０～５００μｍの多形又は結晶シリコン（Ｓｉ）などの基板４２０であってもよい。
、Ｓｉ３Ｎ４及び／又は他の誘電体酸化物材料であってもよい。これらは、基板に堆積さ
れた厚さが１～２μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの誘電体材料で形成されてもよい
。基板５２０は、例えば、厚さが２５０～５００μｍの多形又は結晶シリコン（Ｓｉ）などの基板４２０であってもよい。
【0064】
したがって、接触パッド５８２及び５８４は、図示するように、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２にわたって絶縁層５５１及び５５２に直接的に形成されるか又は直接的に取り付けられるＩＤＴ５８０に形成される。圧電プレート５６０及びＢＯＸ層５７２は、接触パッド５８２及び５８４の下の基板５２０の上面４５０の表面領域の少なくとも領域ＷＲ３１及びＷＲ３２からそれぞれ除去されて、接触バンプと基板との間により低い熱抵抗を提供する。接触バンプ４８０及び４８１は、図示するように、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２にわたって、それぞれ、接触パッド５８２及び５８４の上面に形成されるか、又は接合されるか、又は取り付けられる。
【0065】
接触パッド５８２及び５８４のそれぞれ、絶縁層５５１及び５５２のそれぞれの直径又は幅は、５０μｍ～３００μｍの範囲であってもよい。それらの断面は、円形、正方形、楕円形又は長方形であってもよい。基板５２０への絶縁層５５１、５５２の深さは、基板の厚さの０．１％～２％の範囲であってもよい。接触パッド５８２及び５８４は、パッド４３２及び４３４について記載されているように金属又は導体で形成される。
【0066】
接触パッド５８２及び５８４は、それぞれ、絶縁層５５１及び５５２の上面、圧電層５６０の側面及び上面の一部に取り付けられるＩＤＴ５８０の領域ＷＲ１、ＷＲ２に取り付けられる金属層であるか又はそれを含む。パッドの金属層は、ＩＤＴ５８０の上面４５６及び側面に取り付けられるため、ＩＤＴのバスバーに電気的に接続される。
【0067】
いくつかの場合には、各接触パッドの下のデバイスの領域ＷＲ１及びＷＲ２は、キャビティ４４０の外周４４５の長さ及び幅から離れて、又はそれらを５～２５％を超えて延在する。例えば、接触パッド５３２及び５３４（５８２及び５８４）は、キャビティ４４０の外周４４５の長さ及び幅を超えて、全長及び幅の５～２５％を超えて延在する。誘電体又は絶縁層５５１及び５５２（例えばＳｉＯ２）は、キャビティ４４０の外周４４５を超
える全長及び幅の５～２５％の長さ及び幅の基板上面４５０に装着されてもよい。
える全長及び幅の５～２５％の長さ及び幅の基板上面４５０に装着されてもよい。
【0068】
領域ＷＲ３１及びＷＲ３２にわたる絶縁層５５１及び５５２は、基板５２０と接触パッド５８２及び５８４との間に電気的絶縁を提供する。例えば、絶縁層５５１及び５５２は、基板５２０と接触パッド５８２及び５８４との間の電気的絶縁経路を確保するのに十分である、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２において基板５２０の表面との間の電気抵抗が高くてもよい。
【0069】
ＸＢＡＲ５５０について、キャビティ４４０の上方のＩＤＴ及びプレートにより生成された熱などの熱をＸＢＡＲの振動板４１５から除去するための主なメカニズムは、ＩＤＴフィンガー４３６を介して基板５２０へ伝導し、次に、基板から接触パッド５８２、５８４及び接触バンプ４８０、４８１を介してＸＢＡＲのパッケージ（図示されないが、接触バンプに取り付けられ、かつＸＢＡＲを収容する）へ伝導することである。ここで、接触パッド５８２、５８４及び導体パターンの他の導体又はＩＤＴ５８０は、圧電プレート５６０及びＢＯＸ層５７２により基板５２０から分離されない。したがって、圧電層及びＢＯＸ層の低い熱伝導率が、基板から接触パッド及びバンプを介してパッケージへ熱を効率的に除去することに対して実質的なバリアとならない。この場合、プレート５６０及びＢＯＸ層５７２の大きな熱抵抗が、熱を基板５２０からＸＢＡＲ５５０の接触パッド及び接触バンプを介してパッケージへ効率的に逃がし、ＸＢＡＲ５５０のＸＢＡＲ振動板４１５を冷却することを妨げない。これにより、所定の入力熱負荷のための所定のプレート共振器の温度上昇を抑制することができる。
【0070】
上述したように、ＸＢＡＲ４００、５００及び５５０の接触バンプ４８０及び４８１は、例えば、これらのバンプの上方かつ上部に装着されるＸＢＡＲのパッケージに取り付けられてもよい。パッケージは、ＰＣＢ基板及び金属配線を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）であるか又はそれを含んでもよい。それは、信号経路（例えば、ビア、配線、接触パッド）を有する高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）で形成されてもよい。いくつかの場合には、パッケージは、銅（Ｃｕ）信号経路を有するＰＣＢ積層体である。それは、周知のＰＣＢプロセスにより形成され、周知の信号経路を有してもよい。
【0071】
ＢＯＸ層及び／又はプレートの除去は、薄いボックス表面エッチングを使用して実行されてもよい。例えば、ＢＯＸ層及びプレートのいずれかに対して湿式エッチング又は乾式エッチングを使用することにより、ＢＯＸ層に対してプレートと異なるエッチング剤を使用してもよい。エッチングには、複数のフォトリソグラフィ処理ステップを必要とする場合がある。
【0072】
図６は、接触バンプと基板との間のより低い熱抵抗を提供するために、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート及び接合酸化物（ＢＯＸ）層が除去された場合と除去されない場合のＸＢＡＲデバイスのバンプから基板への熱抵抗分析を示す表６００である。表６００は、ＸＢＡＲ熱伝導に影響を与えるＢＯＸ層及びＬＮ圧電層板のスプレッドシートの推定値であってもよい。ＸＢＡＲデバイスの接点、バンプ、ＩＤＴ、共振器振動板、回路基板又はその他の構成要素の熱抵抗は、Ｃ／Ｗでシミュレーションされるか又は測定されてもよい。
【0073】
表６００の１行目は、表の列ごとのデータラベルの凡例を示す。２行目～６行目は、図４のように、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部において、様々な厚さの接合酸化物（ＢＯＸ）層から圧電プレートを除去せずに、ＸＢＡＲデバイスをシミュレーションした場合の欄の値を示す。２行目～６行目では、厚さが０．５μｍのＬＮ材料を有するプレート４１０の下の様々なＳｉＯ２の厚さを有するＢＯＸ層４２２と、１００
μｍ×１００μｍの表面領域の接触パッド４３２及び４３４とを使用してバンプから基板への熱抵抗分析が実行される。表における「バンプ」とは、接合パッド、金バンプ、又は半田バンプ、又はデバイス（例えば、導体層又はバスバー）と外部回路との間の接続を行うための他の手段であってもよい。
μｍ×１００μｍの表面領域の接触パッド４３２及び４３４とを使用してバンプから基板への熱抵抗分析が実行される。表における「バンプ」とは、接合パッド、金バンプ、又は半田バンプ、又はデバイス（例えば、導体層又はバスバー）と外部回路との間の接続を行うための他の手段であってもよい。
【0074】
表６００の７行目～１１行目は、図５Ａのように、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部において様々な厚さの接合酸化物（ＢＯＸ）層から圧電プレートが除去されたＸＢＡＲデバイスのシミュレーションの欄の値を示す。７行目～１１行目では、厚いＬＮ材料のプレート５１０がなく、様々なＳｉＯ２の厚さを有するＢＯＸ層４２２と
、１００μｍ×１００μｍの表面領域の接触パッド５３２及び５３４とを使用してバンプから基板への熱抵抗分析が実行される。
、１００μｍ×１００μｍの表面領域の接触パッド５３２及び５３４とを使用してバンプから基板への熱抵抗分析が実行される。
【0075】
最下欄に見られるように、バンプから基板への熱抵抗の「相対的変化」について、８行目では、ＢＯＸ層４２２のＳｉＯ２が１μｍである場合、接触パッドの下のデバイスの表
面領域の少なくとも一部から圧電プレートを除去することにより、バンプから基板への熱抵抗を改善するか又は１５％低減する。また、９行目～１１行目のＢＯＸ層４２２の他の厚さである場合、バンプから基板への熱抵抗を示す。したがって、ＸＢＡＲ５００及び５５０は、ＸＢＡＲ４００より望ましい。この理由として、図６の７行目～１１行目に示すように、プレートが接触パッドの下から除去されるため、圧電プレート５１０及び５６０の大きな熱抵抗が、熱が基板４２０及び５２０からＸＢＡＲ５００及び５５０の接触パッド及び接触バンプを介してパッケージへ効率的に逃げ、ＸＢＡＲのＸＢＡＲ振動板４１５を冷却することを妨げない。一方、図６の２行目～６行目に示すように、プレートが除去されない場合、プレート４１０は、ＸＢＡＲ４００の熱をブロックする。
面領域の少なくとも一部から圧電プレートを除去することにより、バンプから基板への熱抵抗を改善するか又は１５％低減する。また、９行目～１１行目のＢＯＸ層４２２の他の厚さである場合、バンプから基板への熱抵抗を示す。したがって、ＸＢＡＲ５００及び５５０は、ＸＢＡＲ４００より望ましい。この理由として、図６の７行目～１１行目に示すように、プレートが接触パッドの下から除去されるため、圧電プレート５１０及び５６０の大きな熱抵抗が、熱が基板４２０及び５２０からＸＢＡＲ５００及び５５０の接触パッド及び接触バンプを介してパッケージへ効率的に逃げ、ＸＢＡＲのＸＢＡＲ振動板４１５を冷却することを妨げない。一方、図６の２行目～６行目に示すように、プレートが除去されない場合、プレート４１０は、ＸＢＡＲ４００の熱をブロックする。
【0076】
方法の説明
図７Ａ及び図７Ｂ（「図７」と総称される）は、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレートが除去されたＸＢＡＲを製造するプロセスのフローチャートである。プロセス７００は、プレートの上にマスク又はフォトレジストを使用し、プレートの下に垂直エッチストップを使用する。ＬＮ板には、フォトリソグラフィを使用して穴をパターン化することができる。フローチャートの各動作の右側には、各動作の終了を表す模式的な断面図である。
図７Ａ及び図７Ｂ（「図７」と総称される）は、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレートが除去されたＸＢＡＲを製造するプロセスのフローチャートである。プロセス７００は、プレートの上にマスク又はフォトレジストを使用し、プレートの下に垂直エッチストップを使用する。ＬＮ板には、フォトリソグラフィを使用して穴をパターン化することができる。フローチャートの各動作の右側には、各動作の終了を表す模式的な断面図である。
【0077】
プロセス７００は、基板４２０と、接合酸化物（ＢＯＸ）層４２２を使用して基板４２０に接合される圧電材料７１６のプレートとを有するデバイスでステップ７０５から開始し、完成したＸＢＡＲ又はフィルタでステップ７９５で終了する。圧電プレートは、圧電材料のウェハの一部であってもよい。圧電プレートと基板とは、ＢＯＸ層４２２を使用するウェハ接合プロセスにより接合されてもよい。図７のフローチャートは、主要なステップのみを含む。様々な従来のプロセスステップ（例えば、表面処理、化学的機械的処理（ＣＭＰ）、洗浄、検査、堆積、フォトリソグラフィ、焼成、アニーリング、監視、試験など）は、図７に示されるステップの前、間、後及び中において実行されてもよい。
【0078】
ステップ７０５の後、プロセス７００はステップ７１０に進み、デバイス７０１において、ステップ７０５のデバイスのプレート７１６上にマスク７１２を形成する。マスク７１２は、プレートの上面に堆積して接合されたフォトレジストであってもよい。マスク７１２は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２において、マスクを通ってプレートの上面まで延びる開口７１３及び７１４を有する。開口は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２においてフォトレジスト７１２に穴をパターン化するために、フォトリソグラフィにより形成される、マスクを通る穴であってもよい。領域ＷＲ７１及びＷＲ７２は、領域ＷＲ２１及びＷＲ２２と等しいか又はそれより大きく、かつ、領域ＷＲ１及びＷＲ２と等しいか又はそれより小さいものである。
【0079】
ステップ７１０の後、ステップ７２０で、デバイス７０２において、マスク７１２の開口７１３及び７１４でプレート７１６をエッチングして、ステップ７１０のデバイス７０１のプレート７１６を通ってＢＯＸ層４２２まで開口７２３及び７２４を形成する。エッチングされたプレート５１０は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２において、所定の位置でプレートを通ってＢＯＸ層の上面まで延び、かつ領域ＷＲ２１及びＷＲ２２に予め設定される開口７２３及び７２４を有する。開口は、マスク７１２に対して領域ＷＲ２１及びＷＲ２２においてプレートを湿式又は乾式エッチングして除去することにより形成されるプレートを通る穴であってもよい。エッチングは、イオンミリング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、及び／又は、レーザーミリングプロセスにより実行されてもよい。ＢＯＸ層４２２は、プレートの下の垂直エッチストップとして機能して、ＢＯＸ層の上面又はその直下（例えば、層の厚さの１～５％）でエッチングを停止することができる。領域ＷＲ７１及びＷＲ７２又は領域ＷＲ２１及びＷＲ２２は、ステップ７３０で形成される接触パッド５３２及び５３４のそれぞれの位置にあってもよい。
【0080】
ステップ７２０の後、ステップ７３０で、デバイス７０３において、ステップ７２０のデバイス７０２のＢＯＸ層４２２までプレート５１０を通る開口７２３及び７２４の中にそれらを通って、ＩＤＴ５３０と接触パッド５３２及び５３４を形成する。ステップ７３０は、マスク７１２の除去を含んでもよい。他の場合には、マスク７１２を更にパターン化して、ＩＤＴ５３０を形成してもよい。ＩＤＴ５３０は、図示するように、所定の位置でプレートを通ってＢＯＸ層の上面まで延び、かつ領域ＷＲ２１及びＷＲ２２に予め設定される開口（図示せず）を通って、プレート５１０に形成される。これらの開口は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２の開口７２３及び７２４に類似するが、マスク７１２が除去された後に形成されてもよい。
【0081】
次に、ＩＤＴ５３０の上面の所定の位置、所定の領域ＷＲ２１及びＷＲ２２上の領域ＷＲ２及びＷＲ１に接触パッド５３２及び５３４を形成する。ＩＤＴ５３０は、フィンガー５３６、バスバー、及びフィンガーからバスバーを介して接触パッドへの電気的接続部を含む。キャビティ４４０を基板４２０内に形成する。キャビティの外周４４５内のキャビティに跨るプレート５１０の一部は、振動板４１５を形成する。
【0082】
ステップ７３０でＩＤＴ５３０を形成することは、圧電プレート５１０の表面に１つ以上のＸＢＡＲデバイスを規定する導体パターン及び誘電体層を形成することを含んでもよい。典型的には、フィルタデバイスは、順次堆積され、パターン化される２つ以上の導体層の第１の導体層としてのＩＤＴを有する。ＩＤＴ５３０層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、モリブデン、タングステン、ベリリウム、金、又はいくつかの他の導電性金属であってもよい。任意に、他の材料の１層以上を、ＩＤＴの下（すなわち、ＩＤＴ層と圧電プレートとの間）及び／又はＩＤＴの上に配置してもよい。例えば、ＩＤＴ層と圧電プレートとの間の接着を改善するために、チタン、クロム又は他の金属の薄膜を使用してもよい。
【0083】
ステップ７３０で、導体層を圧電プレート及びＢＯＸ層の表面上に堆積させ、ＩＤＴ５３０の領域ＷＲ１及びＷＲ２とその他の領域をカバーするパターン化されたフォトレジストを介してエッチングすることにより余分な金属を除去することにより、ＩＤＴ５３０を形成してもよい。或いは、ステップ７３０で、リフトオフプロセスを使用してＩＤＴ５３０を形成してもよい。フォトレジストを圧電プレート及びＢＯＸ層上に堆積させ、パターン化して、ＩＤＴ５３０を規定する領域を除去してもよい。ＩＤＴ材料をフォトレジスト、圧電プレート及びＢＯＸ層の表面上に順次堆積させてもよい。次に、領域ＷＲ２１及びＷＲ２２において、フォトレジストを除去して、余分な材料を除去し、ＩＤＴ５３０を残してもよい。
【0084】
ステップ７３０で接触パッド５３２及び５３４を形成することは、ＩＤＴ５３０の表面に導体パターン及び誘電体層を形成することを含んでもよい。典型的には、フィルタデバイスは、順次堆積され、パターン化される２つ以上の導体層の第１の導体層（例えば、ＩＤＴ）が形成された後に接触パッドを有する。接触パッドは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、モリブデン、タングステン、ベリリウム、金、又はいくつかの他の導電性金属であってもよい。任意に、他の材料の１層以上を、接触パッドの下（すなわち、パッドとＩＤＴ層との間）及び／又は接触パッドの上に配置してもよい。例えば、接触パッドとＩＤＴとの間の接着を改善するために、チタン、クロム又は他の金属の薄膜を使用してもよい。
【0085】
ステップ７３０で、導体層をＩＤＴ５３０の表面上に堆積させ、領域ＷＲ１及びＷＲ２をカバーするパターン化されたフォトレジストを介してエッチングすることにより余分な金属を除去し、接触パッド５３２及び５３４を形成してもよい。或いは、ステップ７３０で、リフトオフプロセスを使用して接触パッド５３２及び５３４を形成してもよい。フォトレジストを圧電プレート及びＩＤＴ上に堆積させ、パターン化して、接触パッド５３２及び５３４を規定する領域を除去してもよい。接触パッド材料をプレート及びＩＤＴ５３０の表面上に順次堆積させてもよい。次に、領域ＷＲ１及びＷＲ２において、フォトレジストを除去して、余分な材料を除去し、接触パッド５３２及び５３４を残してもよい。
【0086】
ステップ７３０での形成は、本明細書に記載されているように、プレート及び／又はＩＤＴに１つ以上の誘電体層、例えば、前側誘電体、後側誘電体及び／又はパッシベーション層を形成することを含んでもよい。１つ以上の誘電体層は、例えば、米国特許第１０４９１１９２号に記載されているように、直列共振器の共振周波数に対してシャント共振器の共振周波数をシフトするためにシャント共振器のＩＤＴ上に選択的に形成された誘電体層を含んでもよい。１つ以上の誘電体層は、デバイスの全体又は実質的な一部に堆積されたカプセル化／パッシベーション層を含んでもよい。
【0087】
選択されたＸＢＡＲは、他のＸＢＡＲに比べて、これらの誘電体層の異なる厚さにより、異なる周波数に同調される。例えば、いくつかのＸＢＡＲで異なる前側誘電体層の厚さを使用してフィルタ内のＸＢＡＲの共振周波数を調整してもよい。
【0088】
また、１つ以上の誘電体層は、例えば、デバイスの全部又は一部上に堆積させたＳｉＯ２又はＳｉ３Ｏ４などのカプセル化／パッシベーション層を含んでもよい。
【0089】
キャビティ４４０をステップ７３０で形成して示す。しかしながら、キャビティをプロセス７００のステップのいずれかの前、中又は後に形成してもよい。キャビティは、スイミング・プールキャビティであってもよい。キャビティを、プレートを通って後側からエッチングするか又は前側からエッチングしてもよい。フィルタデバイス内の共振器ごとに別個のキャビティを形成してもよい。
【0090】
ステップ７３０の後、ステップ７４０で、デバイス５００において、ステップ７３０のデバイス７０３の接触パッド５３２及び５３４に接触バンプ４８０及び４８１を形成する。ステップ７３０のデバイス上にマスク、スクリーン又は他の層をパターン化して、領域ＷＲ１及びＷＲ２に開口を形成し、次に、バンプ材料を、マスクを通ってマスクに堆積させることにより、バンプを形成してもよい。次に、バンプ材料を加熱するか又は流動させてパッドに接合させ、マスクを除去してもよい。いくつかの場合には、加熱と除去の順序が逆になってもよい。
【0091】
接触バンプ４８０及び４８１は、半田バンプ、金バンプ、又はＸＢＡＲデバイス５００と外部回路との間の電気的接続を行うための他の手段である。それらは、接触パッド５３２及び５３４を、ＸＢＡＲをパッケージ化するパッケージデバイスの対向する接触パッドに電気的及び熱的に接続するためのものであってもよい。
【0092】
図５Ａに記載されているように、ＸＢＡＲ５００について、プレート４１０の大きな熱抵抗が、熱を基板４２０からＸＢＡＲ５００の接触パッド及び接触バンプ４８０、４８１を介してパッケージへ効率的に逃がし、ＸＢＡＲ５００のＸＢＡＲ振動板４１５を冷却することを妨げない。
【0093】
ステップ７４０での形成は、また、複数のデバイスを含むウェハからの個々のデバイスの切除と、他のパッケージ化ステップと、試験とを含んでもよい。ステップ７４０で行われてもよい別の動作は、デバイスの前側から金属又は誘電体材料を追加するか又は除去することにより、フィルタデバイス内の共振器の共振周波数を同調することである。
【0094】
プロセス７００は、完成したＸＢＡＲ又はフィルタ５００を伴いステップ７９５で終了する。
【0095】
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃ（「図８」と総称される）は、接触パッドの下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート及び接合酸化物（ＢＯＸ）層が除去されたＸＢＡＲを製造するプロセスのフローチャートである。プロセス８００は、プレートの上にマスク又はフォトレジストを使用し、ＢＯＸ層の下に犠牲材料の垂直エッチストップを使用する。ＬＮ板及び犠牲材料には、フォトリソグラフィを使用して穴をパターン化することができる。フローチャートの各動作の右側には、各動作の終了を表す模式的な断面図を示す。
【0096】
プロセス８００は、基板５２０と、接合酸化物（ＢＯＸ）層８２２を使用して基板５２０に接合される圧電材料７１６のプレートとを有するデバイスでステップ８０５から開始し、完成したＸＢＡＲ又はフィルタを伴いステップ８９５で終了する。圧電プレートと基板とは、ＢＯＸ層８２２を使用するウェハ接合プロセスにより接合されてもよい。図８のフローチャートは、主要なプロセスステップのみを含む。様々な従来のプロセスステップ（例えば、表面処理、化学的機械的処理（ＣＭＰ）、洗浄、検査、堆積、フォトリソグラフィ、焼成、アニーリング、監視、試験など）は、図８に示されるステップの前、間、後及び中において実行されてもよい。
【0097】
ステップ８０５の後、プロセス８００はステップ８１０に進み、デバイス８０１において、ステップ８０５のデバイスのプレート７１６上にマスク７１２を形成する。マスク７１２は、フォトレジストであってもよく、図７について記載されているように、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２に開口７１３及び７１４を有する。
【0098】
図示するように、デバイス８０１、及びプレート７１６上にマスク７１２を形成する前のステップ８０５でのデバイスについて同様に、ＢＯＸ層８２２は、電気的絶縁層５５１及び５５２の所定の領域ＷＲ３１及びＷＲ３２と、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２の上方にある、電気的絶縁材料の上面及びプレートの下の犠牲材料８５１及び８５２の領域とを有する。プレートの底面は、犠牲材料８５１及び８５２の上面に接合されるか又は接触する。したがって、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２においてプレートと基板との間にＢＯＸ層材料８２２又は５７２がなく、基板５２０の上部に電気的絶縁層５５１及び５５２、並びに絶縁材料とプレートとの間に犠牲材料８５１及び８５２のみがある。ステップ８１０で、マスク７１２をプレート７１６上に形成する。
【0099】
電気的絶縁層５５１及び５５２は、熱酸化シリコン（ＴＯＸ）、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４
、Ｓｉ３Ｎ４及び／又は他の誘電体酸化物材料であってもよい。犠牲材料８５１及び８５
２は、多結晶シリコン及び／又は他の多結晶材料であってもよい。他の犠牲材料は、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣを含む。
、Ｓｉ３Ｎ４及び／又は他の誘電体酸化物材料であってもよい。犠牲材料８５１及び８５
２は、多結晶シリコン及び／又は他の多結晶材料であってもよい。他の犠牲材料は、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣを含む。
【0100】
ステップ８１０の後、ステップ８２０で、デバイス８０２において、マスク７１２の開口７１３及び７１４でプレート７１６をエッチングして、ステップ８１０のデバイス８０１のプレート７１６を通って犠牲層８５１及び８５２まで開口８２３及び８２４を形成する。
【0101】
エッチングされたプレート５６０は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２において、所定の位置でプレートを通って犠牲層８５１及び８５２の上面まで延び、かつ領域ＷＲ３１及びＷＲ３２に予め設定される開口８２３及び８２４を有する。開口は、マスク７１２に対して領域ＷＲ３１及びＷＲ３２においてプレートを湿式又は乾式エッチングして除去することにより形成される、プレートを通る穴であってもよい。エッチングは、イオンミリング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、及び／又は、レーザーミリングプロセスにより実行されてもよい。犠牲層８５１及び８５２（必要に応じて電気的絶縁層５５１及び５５２の一部）は、プレートの下の垂直エッチストップとして機能して、層８５１及び８５２の上面又はその直下（例えば、層の厚さの１～５％）でエッチングを停止することができる。
【0102】
ステップ８２０の後、ステップ８２５で、デバイス８０３において、マスク７１２の開口８２３及び８２４で犠牲層８５１及び８５２をエッチングして、ステップ８２０のデバイス８０２のプレート７１６、犠牲層８５１及び８５２を通って電気的材料層５５１及び５５２の上面まで開口部８３３及び８３４を形成する。
【0103】
エッチングされた犠牲層８５１及び８５２は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２において、所定の位置でプレート、犠牲層８５１及び８５２を通って電気的材料層５５１及び５５２の上面まで延び、かつ領域ＷＲ３１及びＷＲ３２に予め設定される開口８３３及び８３４を有する。開口は、マスク７１２に対して領域ＷＲ３１及びＷＲ３２においてプレート、犠牲層８５１及び８５２を湿式又は乾式エッチングして除去することにより形成される、プレート、犠牲層８５１及び８５２を通る穴であってもよい。エッチングは、イオンミリング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、及び／又は、レーザーミリングプロセスにより実行されてもよい。いくつかの場合には、ステップ８２５でのエッチングは、ＸｅＦ２などの高度に選択的な乾式気体エッチング液を使用して層８
５１及び８５２の犠牲ポリシリコン材料を選択的に除去するプロセスである前側膜除去（ＦＳＭＲ）技術により実行される。このプロセスは、犠牲材料にアクセスするためにＳｉ基板に貫通孔を形成する必要がある後側除去に反対して、デバイス層側（例えば、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２を通る前側エッチング）で実行される。電気的絶縁層５５１及び５５２は、犠牲層８５１及び８５２の下の垂直エッチストップとして機能して、絶縁層５５１及び５５２の上面又はその直下（例えば、層の厚さの１～５％）でエッチングを停止することができる。
５１及び８５２の犠牲ポリシリコン材料を選択的に除去するプロセスである前側膜除去（ＦＳＭＲ）技術により実行される。このプロセスは、犠牲材料にアクセスするためにＳｉ基板に貫通孔を形成する必要がある後側除去に反対して、デバイス層側（例えば、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２を通る前側エッチング）で実行される。電気的絶縁層５５１及び５５２は、犠牲層８５１及び８５２の下の垂直エッチストップとして機能して、絶縁層５５１及び５５２の上面又はその直下（例えば、層の厚さの１～５％）でエッチングを停止することができる。
【0104】
領域ＷＲ７１及びＷＲ７２又は領域ＷＲ３１及びＷＲ３２は、ステップ７３０で形成される接触パッド５３２及び５３４のそれぞれの位置にあってもよい。
【0105】
ステップ８２０の後、ステップ８３０で、デバイス８０４において、ステップ８２５のデバイス８０３のプレート５６０を通って電気的絶縁層５５１及び５５２まで犠牲層８５１及び８５２を通る開口８３３及び８３４の中にそれらを通って、ＩＤＴ５８０と接触パッド５８２及び５８４を形成する。ステップ８３０は、マスク７１２の除去を含んでもよい。他の場合には、マスク７１２を更にパターン化して、ＩＤＴ５８０を形成してもよい。ＩＤＴ５８０は、図示するように、所定の位置でプレート、犠牲材料８５１及び８５２を通って電気的絶縁層５５１及び５５２の上面５６１及び５６２まで延び、かつ領域ＷＲ３１及びＷＲ３２に予め設定される開口（図示せず）を通って、電気的絶縁層５５１及び５５２に形成される。これらの開口は、領域ＷＲ７１及びＷＲ７２の開口８２３及び８２４に類似するが、マスク７１２が除去された後に形成されてもよい。
【0106】
次に、接触パッド５８２及び５８４を、領域ＷＲ２及びＷＲ１において、電気的絶縁層５５１及び５５２の上面に、所定の領域ＷＲ３１及びＷＲ３２にわたって所定の位置上に形成する。ＩＤＴ５８０は、フィンガー５３６、バスバー、及びフィンガーからバスバーを介して接触パッドへの電気的接続部を含む。キャビティ４４０を基板５２０に形成する。キャビティの外周４４５内のキャビティに跨るプレート５６０の一部は、振動板４１５を形成する。
【0107】
ステップ８３０でＩＤＴ５８０を形成することは、ステップ７３０でのＩＤＴ５３０の形成について記載されているように、導体パターン及び誘電体層を形成することを含んでもよい。
【0108】
ステップ８３０で、導体層を圧電プレート及び電気的絶縁層５５１及び５５２の表面上に堆積させ、ＩＤＴ５８０の領域ＷＲ１及びＷＲ２とその他の領域をカバーするパターン化されたフォトレジストを介してエッチングすることにより余分な金属を除去することにより、ＩＤＴ５８０を形成してもよい。或いは、ステップ８３０で、リフトオフプロセスを使用してＩＤＴ５８０を形成してもよい。フォトレジストを圧電プレートと電気的絶縁層５５１及び５５２上に堆積させ、パターン化して、ＩＤＴ５８０を規定する領域を除去してもよい。ＩＤＴ材料をフォトレジスト、圧電プレート及び電気的絶縁層５５１及び５５２の表面上に順次堆積させてもよい。次に、領域ＷＲ３１及びＷＲ３２において、フォトレジストを除去して、余分な材料を除去し、ＩＤＴ５８０を残してもよい。
【0109】
ステップ８３０で接触パッド５８２及び５８４を形成することは、ＩＤＴ５６０にパッド５３２及び５３４を形成することと同様に、ＩＤＴ５８０の表面に導体パターン及び誘電体層を形成することを含んでもよい。ステップ８３０でＩＤＴ及び接触パッドを形成した後、ＢＯＸ層８２２はＢＯＸ層５７２になる。
【0110】
ステップ８３０で接触パッド５８２及び５８４を形成することは、導体層をＩＤＴ５８０の表面上に堆積させ、領域ＷＲ１及びＷＲ２をカバーするパターン化されたフォトレジストを介してエッチングすることにより余分な金属を除去することを含んでもよい。或いは、ＩＤＴ５３０上の接触パッド５３２及び５３４の形成について記載されているように、ステップ８３０で、リフトオフプロセスを使用して接触パッド５８２及び５８４を形成してもよい。
【0111】
いくつかの場合には、ステップ８３０で最初に形成された接触パッド５８２及び５８４の上に追加の金属充填物を追加する。この追加の充填は、導体層を接触パッド５８２及び５８４上に堆積させ、エッチング又は、ＩＤＴ５３０上の接触パッド５３２及び５３４の形成について記載されているように、リフトオフプロセスを使用することにより、余分な金属を除去する。
【0112】
ステップ８３０での形成は、ステップ７３０に記載されているように、プレート及び／又はＩＤＴに１つ以上の誘電体層、例えば、前側誘電体、後側誘電体及び／又はカプセル化／パッシベーション層を形成することを含んでもよい。選択されたＸＢＡＲは、ステップ７３０に記載されているように、これらの誘電体層の異なる厚さにより、異なる周波数に調整される。
【0113】
キャビティ４４０をステップ８３０で形成して示す。しかしながら、キャビティをプロセス８００のステップのいずれかの前、中又は後に形成してもよい。
【0114】
ステップ８３０の後、ステップ８４０で、デバイス５５０において、ステップ８３０のデバイス８０４の接触パッド５８２及び５８４に接触バンプ４８０及び４８１を形成する。バンプは、ステップ７４０について記載されているようなプロセスを使用して材料から形成されてもよい。
【0115】
接触バンプ４８０及び４８１は、デバイス５００及びステップ７４０について記載されているように、ＸＢＡＲデバイス５５０と外部回路との間の電気的接続を行う。
【0116】
なお、図５Ｂに記載されているように、ＸＢＡＲ５５０について、プレート４１０及びＢＯＸ層８２２の大きな熱抵抗が、熱を基板５２０からＸＢＡＲ５５０の接触パッド及び接触バンプ４８０、４８１を通じてパッケージへ効率的に逃がし、ＸＢＡＲ５５０のＸＢＡＲ振動板４１５を冷却することを妨げない。
【0117】
ステップ８４０でバンプを成形することは、また、複数のデバイスを含むウェハからの個々のデバイスの切除（ｅｘｃｉｓｉｎｇ）と、他のパッケージ化ステップと、試験と、ステップ７４０に記載されているような調整とを含んでもよい。
【0118】
プロセス８００は、完成したＸＢＡＲ又はフィルタ５５０でステップ８９５で終了する。
【0119】
表６００に示すように、厚さが数μｍを超えるＢＯＸ層４２２などの埋め込み酸化物（ＢＯＸ）層の場合、接触パッドの下のＬＮ板を除去するだけで、バンプから基板への熱抵抗を低減することにわずかな影響を与える。それは、ＢＯＸ層４２２の材料がＳｉ基板とＬＮ板との間の接合層として使用されるポリシリコンである場合、ＢＯＸ層の材料がバルクＳｉ基板の熱伝導率の１０％～５０％の範囲にある熱伝導率を有するからである。したがって、ポリシリコンのＢＯＸ層４２２は、基板４２０の同じ厚さのバルクＳｉよりも大きな熱抵抗を有する。この状況を改善するために、ＢＯＸ層５７２に延びるサーマルビアを有するＸＢＡＲ５５０を作成することができ（例えば、プロセス８００を使用する）、膜と同じ事前パターン化プロセス（例えば、ステップ８２０でのプレート７１６の除去又はエッチング）を使用して、事前にパターン化されたビア、前側膜除去（例えば、ステップ８２５での犠牲材料８５１及び８５２の除去又はエッチング）を使用して、ＸＢＡＲ５５０を形成することができる。
【0120】
このプロセス８００は、高い熱輸送特性を備えたポリシリコンＢＯＸ層４２２には必要でなくてもよい。他の場合には、ＢＯＸ層又は電気的絶縁層は、表６００の１行目～２行目及び５行目～６行目に記載されているように十分に薄い。例えば、電気的絶縁層５５１及び５５２は、ＢＯＸ層４２２の代わりに使用して、接触バンプと基板との間の熱抵抗を低減し、接触パッドを基板５２０から電気的に絶縁することができる。純粋なＳｉ基板５２０からのサーマルビアの電気的絶縁を提供するために、電気的絶縁層５５１及び５５２は、薄い、典型的には厚さが５０～１００ｎｍの酸化膜であってもよい。
【0121】
いくつかの場合には、接触パッド５３２及び５３４と基板４２０との間の所定の量の熱抵抗を低減するために、各接触パッドの下の領域ＷＲ１及びＷＲ２は、ＢＯＸ層４２２の上面４５２の選択された位置での該上面の所定の領域ＷＲ２１及びＷＲ２２を含む。選択された位置及び所定の領域は、ＩＤＴ５３０とパッケージとの間の適切な電気的接触を提供するために、及び／又は、接触パッド５３２及び５３４と基板４２０との間の所定の量の熱抵抗を低減するために選択されてもよい。
【0122】
図９は、接触パッド５３２及び５３４とサーマルビア９１５の下のデバイスの表面領域の少なくとも一部から圧電プレート９１０が除去されて、空気と基板との間のより低い熱抵抗を提供する改良されたＸＢＡＲ９００の概略断面図である。
【0123】
ＸＢＡＲ９００は、キャビティ４４０がない基板４２０を有する。ＸＢＡＲ９００は、例えば、共振器振動板の側面に配置されることにより、ＸＢＡＲ１００、３００、３５０、５００及び／又は５５０のいずれかに追加されてもよい。例えば、接触パッド５３２及び５３４に加えて、ＸＢＡＲ９００は、また、サーマルビア９１５を有することにより、ビアの上の空気からＢＯＸ層４２２を介して基板４２０までの熱抵抗を低減する。
【0124】
プレート９１０はプレート上面４５４を有し、ＩＤＴ９３０は、上面４５６を有する。プレート９１０は、ＢＯＸ上面４５２に装着されたプレート背面を有する。サーマルビア９１５は、選択された位置でプレート９１０を通ってＢＯＸ層４２２まで延びるＩＤＴ９３０の部分９３２と、所定の領域Ｗ９とを含む。接触パッド５３２及び５３４の接触パッド層の部分９３６は、部分９３２の上面に、領域Ｗ９にも形成され、取り付けられる。
【0125】
部分９３２は、前の実施形態のいずれかのＩＤＴの形成について記載されているように、形成することができる。部分９３６は、前の実施形態のいずれかの接触パッドの形成について記載されるように、形成することができる。
【0126】
幅Ｗ９は、直径又は幅が１０μｍ～２００μｍの範囲であってもよい。それらの断面は、円形、正方形、楕円形又は長方形であってもよい。それらの数は、４つより少ないか又は多くてもよい。それらの数は、４～１００であってもよい。
【0127】
プレート９１０は、基板上のＢＯＸ層に取り付けられ、かつＸＢＡＲ９００の他の位置でキャビティ４４０（図示せず）に跨る振動板４１５を形成する外周４４５を有する圧電プレートの一部であってもよい。ＩＤＴ９３０は、ＸＢＡＲの一部であり、かつインターリーブされたフィンガー、バスバー及び他の電子接続部を有するＩＤＴ５１０又は５６０などのＩＤＴの一部であってもよい。具体的には、図９は、ビア９１５が接触パッド５３２の右側及びパッド５３４の左側に位置することを示すため、ビア９１５は、ＸＢＡＲ５００及び５５０の振動板４１５の近傍、かつ振動板４１５と異なる位置にある。ビア９１５は、ＸＢＡＲＳ５００と５５０の２つの振動板４１５の間にあってもよい。
【0128】
サーマルビア９１５は、ＩＤＴの他の部分、接触パッドから、ＢＯＸ層４２２により基板４２０から電気的に絶縁される。サーマルビア９１５は、基板上面４５０とプレート９１０及びＩＤＴ９３０の底面との間にあるＢＯＸ４２２により電気的に絶縁される。
【0129】
サーマルビア９１５は、ＢＯＸ層４２２の上面４５２の所定の位置及び領域Ｗ９を選択することにより、熱管理のために使用され、ビア９１５の上の空気と基板４２０との間の所定の量の熱抵抗を低減することができる。サーマルビア９１５は、金属配線（例えば、ＩＤＴ及び接触パッド層の金属）により熱を拡散させることを可能にするが、例えば、ＢＯＸ層を介してＳｉ基板４２０への放熱を改善するビア領域を備える。ビア９１５は、熱が基板に入るためのより多くの接触領域を提供する。ビア９１５を使用することの１つの利点は、プレートをエッチングし、ＩＤＴを形成し、接触パッドを形成する前述のプロセスに加えて、空気と基板の間の熱抵抗を低減するために追加の金属を流動させるなどの追加のフォトリソグラフィー処理ステップを行う場合に比べて、前述のプロセス中にサーマルビア９１５を規定することがより容易であるということである。
【0130】
結びのコメント
この説明全体を通して、示されている実施形態及び例は、開示又は特許請求されたデバイス及び手順を限定するものではなく、例示的なものと見なされるべきである。本明細書に提示される例の多くは、方法動作又はシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらの動作及び要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わされてもよいことを理解されたい。フローチャートにおいて、ステップの追加及び減少を行ってもよく、示されているステップを組み合わせるか又は更に改良して、本明細書に記載される方法を達成してもよい。一実施形態に関連して論じる動作、要素及び特徴は、他の実施形態における同様の役割を除外することを意図するものではない。
この説明全体を通して、示されている実施形態及び例は、開示又は特許請求されたデバイス及び手順を限定するものではなく、例示的なものと見なされるべきである。本明細書に提示される例の多くは、方法動作又はシステム要素の特定の組み合わせを含むが、これらの動作及び要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わされてもよいことを理解されたい。フローチャートにおいて、ステップの追加及び減少を行ってもよく、示されているステップを組み合わせるか又は更に改良して、本明細書に記載される方法を達成してもよい。一実施形態に関連して論じる動作、要素及び特徴は、他の実施形態における同様の役割を除外することを意図するものではない。
【0131】
本明細書で使用される場合、「複数」とは、２つ以上を意味する。本明細書で使用する場合の項目「セット」は、かかる項目の１つ以上を含んでもよい。本明細書で使用される場合、明細書又は特許請求の範囲における、「備える」、「含む」、「運ぶ」、「有する」、「含有する」、「関与する」などの用語は、オープンエンドであると理解されるべきであり、すなわち、制限されることなく、含むと、理解されるべきである。特許請求の範囲において、「からなる」及び「実質的にからなる」という移行句に限っては、それぞれ限定的又は半限定的な移行句である。請求項要素を変更する請求項における「第１」、「第２」、「第３」などの序数用語の使用は、それ自体では、ある一つの請求項要素が他の請求項要素に対して優先される何らかの優先度、優先順位、もしくは順序、または方法の動作が実施される時間的順序、を含意するものではなく、ある特定の名称を有する一つの請求項要素を（請求項要素の区別のために序数詞を使用しなければ）同じ名称を有する他の要素と区別するための単なるラベルとして使用されるものである。本明細書で使用される場合、「及び／又は」は、列挙されたアイテムが選択肢であることを意味するが、それらの選択肢には、列挙されるアイテムの任意の組み合わせも含まれる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-24
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板から接触バンプへの熱抵抗が低減された音響共振器デバイスであって、
表面を有する前記基板と、
前記基板の表面上の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前面と、前記ＢＯＸ層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する圧電プレートであって、前記圧電プレートの一部がキャビティの上方で振動板を形成する圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板に配置されるような前記圧電プレート上のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記基板の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置で、前記ＩＤＴと前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、
前記接触パッドの上に取り付けられている前記接触バンプと、を含み、
前記圧電プレートは、各前記接触パッドの下の前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分または前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電プレートの第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電プレートの第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されていることで、前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供している、音響共振器デバイス。
表面を有する前記基板と、
前記基板の表面上の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前面と、前記ＢＯＸ層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する圧電プレートであって、前記圧電プレートの一部がキャビティの上方で振動板を形成する圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板に配置されるような前記圧電プレート上のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記基板の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置で、前記ＩＤＴと前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、
前記接触パッドの上に取り付けられている前記接触バンプと、を含み、
前記圧電プレートは、各前記接触パッドの下の前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分または前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電プレートの第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電プレートの第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されていることで、前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供している、音響共振器デバイス。
【請求項2】
前記圧電プレートは、各前記接触パッドの下の前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分が除去される、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
【請求項3】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
【請求項4】
前記ＢＯＸ層は、前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記ＢＯＸ層の第２部分が除去されていることで、前記接触バンプと前記基板との間のより低い熱抵抗を提供し、
電気的絶縁層は、前記接触パッドと前記基板の表面との間にある、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
電気的絶縁層は、前記接触パッドと前記基板の表面との間にある、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
【請求項5】
前記圧電プレートは、各前記接触パッドの下の前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分が除去される、請求項４に記載の音響共振器デバイス。
【請求項6】
前記導体パターンは、前記電気的絶縁層の上面に取り付けられる、請求項５に記載の音響共振器デバイス。
【請求項7】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項６に記載の音響共振器デバイス。
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項６に記載の音響共振器デバイス。
【請求項8】
前記ＩＤＴに印加される無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電プレートにおいて一次せん断音響モードを励起する、請求項１に記載の音響共振器デバイス。
【請求項9】
基板から接触バンプへの熱抵抗が低減されたフィルタデバイスであって、
基板と、
前記基板の上方にあり、キャビティに跨り、かつ前記キャビティに跨る場所で振動板を形成する圧電層と、
前記圧電層と前記基板との間の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記圧電層の面にあり、かつ前記キャビティの上方においてインターリーブされたフィンガーを有するインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記ＢＯＸ層の前記基板に積層されている部分の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置で、前記ＩＤＴと前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、
前記接触パッドの上に取り付けられている接触バンプと、
を含み、
前記キャビティは外周を有し、
前記圧電層は、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超える前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域の上の前記圧電層の第１部分または前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電層の第１部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電層の第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電層の第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されていることで、前記接触バンプと前記基板との間により低い熱抵抗を提供している、フィルタデバイス。
基板と、
前記基板の上方にあり、キャビティに跨り、かつ前記キャビティに跨る場所で振動板を形成する圧電層と、
前記圧電層と前記基板との間の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記圧電層の面にあり、かつ前記キャビティの上方においてインターリーブされたフィンガーを有するインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記ＢＯＸ層の前記基板に積層されている部分の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置で、前記ＩＤＴと前記接触バンプとの間の電気的接続を提供する接触パッドと、
前記接触パッドの上に取り付けられている接触バンプと、
を含み、
前記キャビティは外周を有し、
前記圧電層は、前記キャビティの外周の長さ及び幅を超える前記ＢＯＸ層の選択された位置にある前記ＢＯＸ層の所定の領域の上の前記圧電層の第１部分または前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電層の第１部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電層の第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電層の第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されていることで、前記接触バンプと前記基板との間により低い熱抵抗を提供している、フィルタデバイス。
【請求項10】
前記基板はＳｉであり、前記ＢＯＸ層はＳｉＯ２であり、前記ＩＤＴは金属であり、前記圧電層はニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムのいずれかである、請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項11】
前記圧電層の第１部分は、前記キャビティの外周の長さ及び幅を５～２５％超えて延在する、請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項12】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項９に記載のフィルタデバイス。
前記接触パッドは、前記バスバーに電気的に接続される、請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項13】
前記ＩＤＴに印加される無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電層において一次せん断音響モードを励起する、請求項９に記載のフィルタデバイス。
【請求項14】
熱インピーダンスが低い音響共振器デバイスであって、
表面を有する基板と、
前記基板の表面上の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記基板の上方の電気的絶縁層と、
前面と、前記ＢＯＸ層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する圧電プレートであって、前記圧電プレートの一部がキャビティの上方で振動板を形成する圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板上となるような前記圧電プレート上のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記電気的絶縁層の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置にある、前記導体パターン上の接触パッドと、
前記接触パッドに取り付けられている接触バンプと、
を含み、
前記圧電プレートと前記ＢＯＸ層は、各前記接触パッドの下の前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分と前記ＢＯＸ層の第２部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電プレートの第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電プレートの第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されている、音響共振器デバイス。
表面を有する基板と、
前記基板の表面上の接合酸化物（ＢＯＸ）層と、
前記基板の上方の電気的絶縁層と、
前面と、前記ＢＯＸ層を介して前記基板の表面に取り付けられる背面とを有する圧電プレートであって、前記圧電プレートの一部がキャビティの上方で振動板を形成する圧電プレートと、
インターリーブされたＩＤＴフィンガーが前記振動板上となるような前記圧電プレート上のインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）と、
前記電気的絶縁層の上にあり、前記ＩＤＴと同じ材料の導体パターンと、
前記基板の表面上の選択された位置にある、前記導体パターン上の接触パッドと、
前記接触パッドに取り付けられている接触バンプと、
を含み、
前記圧電プレートと前記ＢＯＸ層は、各前記接触パッドの下の前記基板の選択された位置にある前記基板の所定の領域の上の前記圧電プレートの第１部分と前記ＢＯＸ層の第２部分が除去されており、
前記接触バンプの直径が前記圧電プレートの第１部分の大きさよりも小さく、前記圧電プレートの第１部分の内側において、前記導体パターン、前記接触パッド及び前記接触バンプが順に積層されている、音響共振器デバイス。
【請求項15】
前記インターリーブされたフィンガーは、２セットのフィンガーであり、前記ＩＤＴは、前記２セットのフィンガーのそれぞれに取り付けられるバスバーを更に含み、
金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１４に記載の音響共振器デバイス。
金属層は、前記バスバーに電気的に接続される、請求項１４に記載の音響共振器デバイス。
【請求項16】
前記ＩＤＴに印加された無線周波数信号は、前記キャビティの上方の前記圧電プレートにおいて一次せん断音響モードを励起する、請求項１４に記載の音響共振器デバイス。
【外国語明細書】