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特表2022-525465横方向に励起されたフィルムバルク音響共振器パッケージ及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-16
(54)【発明の名称】横方向に励起されたフィルムバルク音響共振器パッケージ及び方法
(51)【国際特許分類】
H03H 9/25 20060101AFI20220509BHJP
H01L 23/02 20060101ALI20220509BHJP
H03H 9/64 20060101ALI20220509BHJP
【ＦＩ】
H03H9/25 A
H01L23/02 B
H03H9/64 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021555879
(86)(22)【出願日】2020-04-06
(85)【翻訳文提出日】2021-11-11
(86)【国際出願番号】 US2020026890
(87)【国際公開番号】W WO2020206433
(87)【国際公開日】2020-10-08
(31)【優先権主張番号】62/830,258
(32)【優先日】2019-04-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/881,749
(32)【優先日】2019-08-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/904,416
(32)【優先日】2019-09-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/841,134
(32)【優先日】2020-04-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514326649
【氏名又は名称】レゾナント インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(72)【発明者】
【氏名】ターナー パトリック
(72)【発明者】
【氏名】エディ マイク
(72)【発明者】
【氏名】ケイ アンドリュー
(72)【発明者】
【氏名】ヤンチェフ ヴェントシスラフ
(72)【発明者】
【氏名】チュン チャールズ
【テーマコード（参考）】
5J097
【Ｆターム（参考）】
5J097AA19
5J097BB17
5J097EE07
5J097KK04
5J097KK09
5J097KK10
(57)【要約】
音響共振装置及びフィルターが開示される。圧電板は、基板に取り付けられ、圧電板の部分は基板のキャビティーをまたぐ振動板を形成する。第１導体パターンは、圧電板の面に、形成される。第１導体パターンは、振動板に配置されたインターデジタル変換器のインターリーブされたフィンガーと、第１の複数の接触パッドとを含む。第２導体パターンは、基材の面に形成され、第２導体パターンは、第２の複数の接触パッドを含む。第１の複数の接触パッドの各パッドは、第２の複数の接触パッドの各パッドに直接接合される。リング状シールは、圧電板の外周と基材の外周の間に形成される。
【選択図】図６Ｂ
【選択図】図６Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
音響共振器チップであって、前面及び背面を有し、前記前面にキャビティーが形成される基板と、
前面及び背面を有し、前記キャビティーをまたぐ振動板を形成する圧電板の部分を除いた前記基板の前記前面に、前記背面が取り付けられる圧電板と、
前記圧電板の前記前面に１つまたは複数の導体層として形成された第１導体パターンであって、
ＩＤＴのインターリーブされたフィンガーが前記振動板に配置されるインターデジタル変換器（ＩＤＴ）と、
第１の複数の接触パッドと、を含む第１導体パターンと、を備える音響共振器チップと、
インターポーザであって、
前面及び背面を有する基材と、
前記基材の前記背面に形成された第２導体パターンであって、
第２の複数の接触パッドを含む前記第２導体パターンと、を備えるインターポーザと、
前記圧電板の外周と前記基材の外周とをつなぐリング状シールと、を備え、
前記第１の複数の接触パッドの各接触パッドは、前記第２の複数の接触パッドの各接触パッドに直接接合される音響共振装置。
【請求項2】
前記キャビティーは、前記基板の厚さを貫通する穴であり、前記音響共振装置は、前記基板の前記背面に接合されたキャップをさらに備える請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項3】
前記第１導体パターンは、前記圧電板の前記外周のまわりに第１導体リングをさらに含み、前記第２導体パターンは、前記基材の前記外周のまわりに第２導体リングをさらに含み、
前記シールは、前記第２導体リングに直接接合される前記第１導体リングである請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項4】
前記シールは、接着材料を含む請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項5】
前記インターポーザは、前記第２の複数の接触パッドを前記基材の前記前面に形成された第３の複数の接触パッドに接続するビアをさらに備える請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項6】
前記インターポーザは、前記基材に、前記振動板と対向する凹部をさら備える請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項7】
前記凹部の底面から前記振動板までの距離が、１５μｍ以上１００μｍ以下である請求項６に記載の音響共振装置。
【請求項8】
前記音響共振装置は、バンドパスフィルターであり、複数のキャビティーが前記基板に形成され、
前記圧電板の複数の部分は、前記複数のキャビティーのそれぞれのキャビティーにまたがり、対応する複数の振動板を形成し、
前記第１導体パターンは、複数のＩＤＴを含み、各ＩＤＴのインターリーブされたフィンガーは、前記複数の振動板のそれぞれの振動板に配置される請求項１に記載の音響共振装置。
【請求項9】
音響共振器チップを製造することであって、圧電板の背面を基板に接合することと、
前記基板にキャビティーを形成して、前記圧電板の部分に前記キャビティーをまたぐ振動板を形成することと、
単結晶圧電板の前面に１つまたは複数の導体層として第１導体パターンを形成することであって、
ＩＤＴのインターリーブされたフィンガーが前記振動板に配置されるインターデジタル変換器（ＩＤＴ）と、
第１の複数の接触パッドと、を含む第１導体パターンを形成することと、を含む、音響共振器チップを製造することと、
基材の背面に第２導体パターンを形成することであって、
第２の複数の接触パッドを含む、前記第２導体パターンを形成することと、
前記第１の複数の接触パッドの各接触パッドを前記第２の複数の接触パッドの各接触パッドに直接接合することによって、前記基材の前記背面を前記圧電板の前記前面に取り付けることと、
前記圧電板の外周と前記基材の外周との間にリング状シールを形成することと、を含む音響共振装置の製造方法。
【請求項10】
前記キャビティーは、前記基板の厚さを貫通する穴であり、前記基板の背面にキャップを接合することをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１導体パターンは、前記圧電板の前記外周のまわりに第１導体リングをさらに含み、前記第２導体パターンは、前記基材の前記外周のまわりに第２導体リングをさらに含み、
リング状シールを形成することは、前記第１導体リングを前記第２導体リングに直接接合することを含む請求項９に記載の方法。
【請求項12】
リング状シールを形成することは、前記圧電板の外周及び前記基材の外周の一方または両方のまわりに接着材料のリングを適用することと、
前記第１の複数の接触パッドを前記第２の複数の接触パッドに直接接合した後または同時に、前記接着材料を硬化させることと、をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項13】
前記第２の複数の接触パッドを、前記基材の前記前面に形成された第３の複数の接触パッドに接続するビアを形成することをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項14】
前記基材を前記圧電板に取り付ける前に、前記基材の前記背面に凹部を形成することであって、前記基材の前記背面のうち前記振動板と対向する領域に位置する凹部を形成することをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項15】
前記基材の前記背面に凹部を形成することは、前記基材を前記圧電板に取り付けた後に、前記凹部の底面から前記振動板までの距離が１５μｍ以上１００μｍ以下となるように、深さを有するの凹部を形成することをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記音響共振装置は、バンドパスフィルターであり、複数のキャビティーを前記基板に形成することは、前記圧電板の複数の部分が前記複数のキャビティーのそれぞれのキャビティーにまたがり、対応する複数の振動板を形成するように、複数のキャビティーを形成することを含み、
前記第１導体パターンは、複数のＩＤＴを含み、各ＩＤＴのインターリーブされたフィンガーは、前記複数の振動板のそれぞれの振動板に配置される請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、音響波共振器を用いた無線周波数フィルターに関し、特に通信装置に用いられるフィルターに関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術の説明
無線周波数（ＲＦ）フィルターは、いくつか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ポート装置であり、「通過（ｐａｓｓ）」とは、比較的低い信号損失で送信することを意味し、「停止（ｓｔｏｐ）」とは、遮断または実質的な減衰を意味する。フィルターが通過する周波数の範囲は、そのフィルターの「パスバンド」と呼ばれる。また、フィルターによって阻止される周波数の範囲は、フィルターの「ストップバンド」と呼ばれる。一般的なＲＦフィルターは、少なくとも１つのパスバンドと少なくとも１つのストップバンドを持っている。パスバンドやストップバンドに関する具体的な要件は、特定の用途に依存する。例えば、「パスバンド」は、フィルターの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ、３ｄＢなどの定義された値よりも優れる周波数範囲として定義されることがある。「ストップバンド」は、用途に応じて、フィルターの除去率が２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢなどの定義された値よりも大きくなる周波数範囲として定義されることがある。
無線周波数（ＲＦ）フィルターは、いくつか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ポート装置であり、「通過（ｐａｓｓ）」とは、比較的低い信号損失で送信することを意味し、「停止（ｓｔｏｐ）」とは、遮断または実質的な減衰を意味する。フィルターが通過する周波数の範囲は、そのフィルターの「パスバンド」と呼ばれる。また、フィルターによって阻止される周波数の範囲は、フィルターの「ストップバンド」と呼ばれる。一般的なＲＦフィルターは、少なくとも１つのパスバンドと少なくとも１つのストップバンドを持っている。パスバンドやストップバンドに関する具体的な要件は、特定の用途に依存する。例えば、「パスバンド」は、フィルターの挿入損失が１ｄＢ、２ｄＢ、３ｄＢなどの定義された値よりも優れる周波数範囲として定義されることがある。「ストップバンド」は、用途に応じて、フィルターの除去率が２０ｄＢ、３０ｄＢ、４０ｄＢなどの定義された値よりも大きくなる周波数範囲として定義されることがある。
【0003】
ＲＦフィルターは、無線リンクで情報を送信する通信システムに使用される。例えば、ＲＦフィルターは、セルラー基地局、携帯電話及びコンピューティング装置、衛星トランシーバー及び地上局、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）装置装置、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、及び他の通信システムのＲＦフロントエンドにみられる。また、ＲＦフィルターは、レーダーや電子、情報戦システムにも使用される。
【0004】
ＲＦフィルターは、通常、特定の用途ごとに、挿入損失、除去、分離、パワー処理、直線性、サイズ、コストなどの性能パラメータ間の最良の妥協点を達成するために、多くの設計トレードオフを必要とする。特定の設計及び製造方法や改善は、これらの要件の１つまたは複数を同時に満たすことができる。
【0005】
無線システムのＲＦフィルターの性能改善は、システムの性能に幅広い影響を与える。ＲＦフィルターの改良は、セルサイズの拡大、バッテリー寿命の延長、データレートの向上、ネットワーク容量の拡大、低コスト、セキュリティの改善、信頼性の向上など、システム性能の向上に活用することができる。これらの改良は、例えば、ＲＦモジュール、ＲＦトランシーバー、モバイルまたは固定サブシステム、ネットワークレベルなど、ワイヤレスシステムの多くのレベルで、単独または組み合わせて実現することができる。
【0006】
通信チャネルのバンド幅を広くしたいという要望は、必然的により高い周波数の通信バンドを使用することにつながる。現在のＬＴＥ（登録商標）（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の仕様では、３．３ＧＨｚ～５．９ＧＨｚの周波数帯が定められる。これらのバンドの中には、現在使用されていないものもある。今後の無線通信の提案としては、２８ＧＨｚまでのミリメートル波通信帯がある。
【発明の概要】
【0007】
現在の通信システムの高性能ＲＦフィルターは、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）または他の音響波共振器（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ）を内蔵するのが一般的である。しかし、これらの既存技術は、将来の通信ネットワークで提案されるより高い周波数での使用には適さない。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】横方向に励起されたフィルムバルク音響共振器（ＸＢＡＲ）の概略平面図と２つの概略断面図を含む。
【図5】ＸＢＡＲとシリコンカバーの間の距離をパラメータとした、ＸＢＡＲを用いたバンドパスフィルターの透過率Ｓ２１のグラフである。
【図8】他のパッケージされたＸＢＡＲフィルターの概略断面図である。
【図9】他のパッケージされたＸＢＡＲフィルターの概略断面図である。
【図10】他のパッケージされたＸＢＡＲフィルターの概略断面図である。
【図11】ＸＢＡＲチップを製造する工程のフローチャートである。
【図13】ＸＢＡＲフィルターをパッケージングするための他の工程のフローチャートである。
【図14】ＸＢＡＲフィルターをパッケージングするための他の工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書では、図に登場する構成には３桁または４桁の参照符号が割り当てられており、最下位の２桁はその構成に固有のものであり、最上位の１桁または２桁はその構成が最初に紹介される図の番号である。図とともに説明されていない構成は、同じ参照符号を持つ前に説明された構成と同じ特性と機能を持っていると推定することができる。
【0010】
詳細な説明
装置の説明
図１は、横方向に励起された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する断面図である。共振器１００のようなＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルター、バンドパスフィルター、デュプレクサ、マルチプレクサを含む、さまざまなＲＦフィルターに使用されてよい。ＸＢＡＲは、特に周波数が３ＧＨｚ以上の通信バンド用のフィルターの使用に適する。
装置の説明
図１は、横方向に励起された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する断面図である。共振器１００のようなＸＢＡＲ共振器は、バンドリジェクトフィルター、バンドパスフィルター、デュプレクサ、マルチプレクサを含む、さまざまなＲＦフィルターに使用されてよい。ＸＢＡＲは、特に周波数が３ＧＨｚ以上の通信バンド用のフィルターの使用に適する。
【0011】
ＸＢＡＲ１００は、平行な前面及び背面１１２，１１４をそれぞれ有する圧電板１１０の面に、薄膜導体パターンを形成したものである。圧電板は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランタンガリウムシリケート、窒化ガリウム、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。圧電板は、前面及び背面に対するＸ、Ｙ、Ｚの結晶軸の向きが既知で一貫するように切断される。この特許で紹介される例では、圧電板はＺカット、つまりＺ軸が面に垂直になっている。しかし、ＸＢＡＲは、他の結晶学的な方位の圧電板にも製造可能である。
【0012】
圧電板１１０の背面１１４は、圧電板１１０に機械的な支持を与える基板１２０に取り付けられる。圧電板１１０は、ウェハ接合工程を用いて基板１２０に接合してもよく、基板１２０上に成長させてもよく、他の方法で基板に取り付けてもよい。圧電板は、基板に直接取り付けてもよく、１つ以上の中間材料層を介して基板に取り付けてもよい。
【0013】
ＸＢＡＲ１００の導体パターンは、インターデジタル変換器（ＩＤＴ）１３０を含む。ＩＤＴ１３０は、第１バスバー１３２から延びる、フィンガー１３６などの第１の複数の平行なフィンガーと、第２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は、通常、ＩＤＴの「隙間（ａｐｅｒｔｕｒｅ）」と呼ばれる距離ＡＰだけオーバーラップする。ＩＤＴ１３０の最も外側のフィンガーの間の中心から中心までの距離ＬがＩＤＴの「長さ」である。
【0014】
第１及び第２バスバー１３２，１３４は、ＸＢＡＲ１００の端子として機能する。ＩＤＴ１３０の２つバスバー１３２，１３４の間に適用された無線周波数またはマイクロ波信号は、圧電板１１０内の音響波を励起する。詳細は後述するが、励起された音響波は、圧電板１１０の面に垂直な方向に伝搬するバルクせん断波であり、ＩＤＴフィンガーによって作られた電界の方向に対しても垂直、つまり横方向に伝搬する。このように、ＸＢＡＲは横方向に励起されたフィルムバルク波共振器と考えられる。
【0015】
ＩＤＴ１３０を含む圧電板１１０の部分１１５が、基板１２０に接触することなくキャビティー１４０上に吊り下げられるように、基板１２０にキャビティー１４０が形成される。「キャビティー」は、「固体内の空の空間」という従来の意味を有する。キャビティー１４０は、（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であってもよく、（図３に続いて示すように）基板１２０の凹部であってもよい。キャビティー１４０は、例えば、圧電板１１０と基板１２０の取り付け前または取り付け後に、基板１２０を選択的にエッチングすることで形成されてもよい。
【0016】
キャビティー１４０の上に吊り下げられた圧電板の部分１１５は、マイクロフォンの振動板（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）に物理的に似ていることから、本明細書では（より良い言葉がないため）「振動板」と呼ぶことにする。振動板は、キャビティー１４０の全周またはほぼ全周において、圧電板１１０の他の部分と連続的かつ途切れずに接続されていてもよい。
【0017】
図１の説明を容易にするために、ＩＤＴフィンガーの幾何学的なピッチと幅は、ＸＢＡＲの長さ（寸法Ｌ）と隙間（寸法ＡＰ）に対して大きく誇張される。一般的なＸＢＡＲでは、ＩＤＴ１１０に１０本以上の平行なフィンガーがある。ＸＢＡＲは、ＩＤＴ１１０に数百、場合によっては数千の平行フィンガーを持つことができる。同様に、断面図でのフィンガーの厚さも大きく誇張される。
【0018】
図２は、図１のＸＢＡＲ１００の詳細な概略断面図である。圧電板１１０は、厚さｔｓを有する圧電材料の単結晶層である。厚さｔｓは、例えば、１００ｎｍ～１５００ｎｍであってもよい。３．４ＧＨＺ～６ＧＨｚのＬＴＥ（登録商標）バンド（例えば、バンド４２、４３、４６）のフィルターに使用する場合、厚さｔｓは、例えば２００ｎｍ～１０００ｎｍとすることができる。
【0019】
圧電板１１０の前側に、前側誘電体層２１４を任意に形成してもよい。ＸＢＡＲの「前側」とは、定義上、基板から反対側の面である。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２３８の間に形成される。また、図２には示されていないが、前側誘電体層２１４は、ＩＤＴフィンガー２３８の上に堆積されてもよい。また、圧電板１１０の裏側に裏側誘電体層２１６を任意に形成してもよい。裏側誘電体層２１６は、厚さｔｂｄを有する。前側及び裏側誘電体層２１４，２１６は、二酸化ケイ素や窒化ケイ素などの非圧電性の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、圧電板の厚さｔｓよりも小さい。ｔｆｄ及びｔｂｄは、必ずしも等しくなく、前側及び裏側の誘電体層２１４，２１６は、必ずしも同じ材料ではない。なお、前側及び裏側誘電体層２１４，２１６のいずれか一方または両方は、２種類以上の材料を用いた多層構造で形成されてもよい。
【0020】
ＩＤＴフィンガー２３８は、アルミニウム、実質的にアルミニウム合金、銅、実質的に銅合金、ベリリウム、金、または他の導電性材料であってもよい。フィンガーと圧電板１１０との間の接合性を向上させるため、及び／または、フィンガーを不動態化またはカプセル化するために、フィンガーの下及び／または上に、クロムやチタンなどの他の金属の（導体の総厚さに比べて）薄い層が形成されてもよい。ＩＤＴバスバー（図１の１３２、１３４）は、フィンガーと同じまたは異なる材料で作製されてもよい。
【0021】
寸法ｐは、ＩＤＴフィンガーの中心から中心までの間隔または「ピッチ」であり、ＩＤＴのピッチ及び／またはＸＢＡＲのピッチと呼ばれることがある。寸法ｗは、ＩＤＴフィンガーの幅または「マーク」である。ＸＢＡＲのＩＤＴは、表面弾性波（ＳＡＷ）共振器のＩＤＴとは実質的に異なる。ＳＡＷ共振器では、ＩＤＴのピッチが共振周波数における音響波長の１／２になる。さらに、ＳＡＷ共振器ＩＤＴのマークとピッチの比は、通常０．５に近い（つまり、マークやフィンガーの幅は、共振時の音響波長の約１／４である）。ＸＢＡＲでは、ＩＤＴのピッチｐは、通常、フィンガーの幅ｗの２～２０倍である。また、ＩＤＴのピッチｐは、通常、圧電スラブ２１２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１／４に制約されることはない。例えば、ＸＢＡＲ ＩＤＴフィンガーの幅は、光リソグラフィを用いてＩＤＴを製造できるように、５００ｎｍ以上とすることができる。ＩＤＴフィンガーの厚さｔｍは、１００ｎｍから幅ｗと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と同じであってもよく、それ以上であってもよい。
【0022】
図３は、図１で画定された断面Ａ－Ａに沿った代替断面図である。図３では、圧電板３１０が基板３２０に取り付けられる。圧電板３１０のうち、ＸＢＡＲのＩＤＴを含む部分の下の基板には、基板３２０を完全には貫通していないキャビティー３４０が形成される。なお、キャビティー３４０は、例えば、圧電板３１０を取り付ける前に基板３２０をエッチングすることで形成されてもよい。あるいは、キャビティー３４０は、圧電板３１０に設けられた１つまたは複数の開口部３４２を介して基板に到達する選択的なエッチング液で基板３２０をエッチングすることにより、形成されてもよい。
【0023】
図３に示すＸＢＡＲ３００は、キャビティー３４０が（圧電板３１０を取り付ける前または後に）基板３２０の前側からエッチングされるので、本明細書では「前側エッチング」構成と呼ぶことにする。また、図１のＸＢＡＲ１００は、キャビティー１４０が圧電板１１０を取り付けた後に基板１２０の裏側からエッチングされるので、本明細書では「裏側エッチング」構成と呼ぶことにする。
【0024】
図１及び図３のＸＢＡＲ及びＸＢＡＲを用いたフィルター装置は、パッケージに封入する必要がある。ＸＢＡＲのパッケージには、以下の機能が求められる。
・振動板と導体パターンを機械的に保護する。
・基板３２０のキャビティー３４０と同等の振動板に面したキャビティーを設ける。
・パッケージされたフィルターを電子装置に組み立てる際に発生しうる湿気及び／又は液体の侵入を防ぐためのシール（ｓｅａｌ）を提供する。
・ＸＢＡＲの導体パターンをパッケージされたフィルター装置の外部の回路に接続するための手段を提供する。
・振動板と導体パターンを機械的に保護する。
・基板３２０のキャビティー３４０と同等の振動板に面したキャビティーを設ける。
・パッケージされたフィルターを電子装置に組み立てる際に発生しうる湿気及び／又は液体の侵入を防ぐためのシール（ｓｅａｌ）を提供する。
・ＸＢＡＲの導体パターンをパッケージされたフィルター装置の外部の回路に接続するための手段を提供する。
【0025】
図４Ａ及び図４Ｂは、パッケージされたＸＢＡＲフィルターの概略断面図であり、それぞれは、ＸＢＡＲフィルターチップ４０５及びインターポーザ４５０から構成される。図４Ａ及び図４Ｂの断面図は、２つのＸＢＡＲを含むＸＢＡＲフィルターチップ４０５を示すが、フィルターは通常、５つ～９つのＸＢＡＲを含んでいてもよい。具体的には、図４Ａは、前側にエッチングされたＸＢＡＲを用いたパッケージされたフィルター４００Ａの概略断面図であり、図４Ｂは、裏側にエッチングされたＸＢＡＲを用いたパッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ｂの概略断面図である。図４Ａ及び図４Ｂは、ＸＢＡＲフィルターのパッケージに求められる要件を説明するためのものであり、必ずしも実用的なパッケージ構造を示すものではない。
【0026】
図４Ａを参照すると、ＸＢＡＲフィルターチップ４０５は、基板４２０に取り付けられた圧電板４１０を含む。圧電板の部分は、基板４２０のそれぞれのキャビティー４４０をまたぐ振動板を形成する。通常、図４Ａに示されるが特定されない１つまたは複数の中間層が、圧電板４１０と基板４２０との間に配置されてもよい。圧電板４１０の面には、フィンガー４３０のようなインターリーブされたＩＤＴフィンガーが振動板上に配置されるように、ＩＤＴを含む導体パターンが形成される。
【0027】
また、インターポーザ４５０は、圧電板４１０上の導体パターンと、フィルターの外部にある回路（図示せず）との間の電気的接続を行うために、基材４５２及び導電性ビア４５４を含む。「インターポーザ」という言葉は、通常、２つの異なるインターフェース間の電気的接続を提供する受動的な回路装置を表すのに使われる。インターポーザ４５０は、この機能を果たすだけでなく、パッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ａのパッケージの構造部分を形成する。インターポーザは、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）回路カード、シリコンウェハ、または、ＸＢＡＲの振動板を機械的に保護する他の構造体であることが考えられる。
【0028】
図４Ａでは、導電性ビア４５４は、基材を通り圧電板まで延びる単純なピンとして概略が図示される。後述するように、物理的に実現可能なビアはより複雑な構造を持っている。
【0029】
図４Ａに示すように、インターポーザ４５０は、ＸＢＡＲの振動板に対向する凹部４５５を含む。このような凹部は、振動板と、振動板に対向するインターポーザの面（すなわち、キャビティー４４０の底面）との間に十分な間隔を確保するために必要となる場合がある。必要な間隔（図４Ａの寸法ｃｄ）は、インターポーザの材料によって異なる。
【0030】
図５は、高抵抗シリコンウェハから作られた基材を含むパッケージの、５つのＸＢＡＲを含むバンドパスフィルターを通る透過率（Ｓ２１）をプロットしたものである。シリコンウェハは、高い誘電率と有限の導電性を持っているため、ＸＢＡＲ内のＩＤＴが作る電界を歪ませ、電気的損失をもたらせて、フィルターの性能に影響を与える。実線５１０は、寸法ｃｄが５０μｍのフィルターのＳ１２をプロットしたものである。破線５２０は、同じフィルターで、寸法ｃｄが１５μｍの場合のＳ１２をプロットしたものである。点線５３０は、同じフィルターで、寸法ｃｄが５μｍの場合のＳ１２をプロットしたものである。インターポーザの面と振動板の間隔を５０μｍから１５μｍにすることで、パスバンドにおけるフィルターの透過率が約０．５ｄＢ低下する。さらに、インターポーザの面と振動板の間隔を５μｍにすると、さらに約１．０ｄＢの透過率の低下がみられる。１５μｍという寸法は、ｃｄの実用的な最小値と言えるだろう。インターポーザの面の間隔を５０μｍ以上、例えば１００μｍに広げることで、わずかながら透過率が向上する。透過率のプロットはすべて、有限要素法を用いたパッケージされたフィルターのシミュレーションに基づいている。
【0031】
図４Ａに戻って、インターポーザ４５０は、シール４６０によって圧電板４１０に取り付けられる。シール４６０は、機械的な取り付けを行い、パッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ａの内部への湿度や他の流体の侵入を防ぐ。図４Ａに示すように、シール４６０は、振動板とインターポーザ４５０の対向面との間の総間隔ｃｄに寄与する有限の厚さを有する独特な構造である。シール４６０は、例えば、圧電板に堆積された金属層とインターポーザとの熱圧着や超音波接合、ポリマーや接合材による接合、共晶やはんだ接合、ガラスフリット接合、又は他の接合方法や構造であってもよい。あるいは、シールは、プラズマ活性化または面活性化されたウェハボンドなどであり、インターポーザ４５０と圧電板４１０の間を直接結合してもよい。この場合（図４Ａには示されていないが）、シール４６０の厚さは無視してもよい。いずれの場合も、シール４６０は、パッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ａの全周に存在する。さらに、パッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ａの内部の位置４６５などの場所で、同じシール機構が圧電板４１０をインターポーザ４５０に取り付けてもよい。
【0032】
図４Ｂは、裏側エッチングされたＸＢＡＲを用いたパッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ｂの概略断面図である。キャビティー４４０の深さを除いて、ＸＢＡＲフィルターチップ４０５、インターポーザ４５０、及びインターポーザと圧電板の間のシール４６０の構造は、図４Ａの同等の構成と同一である。これらの構成についての説明は繰り返さない。
【0033】
さらに、パッケージＸＢＡＲフィルター４００Ｂは、キャップシール４８５によって基板４２０に取り付けられたキャップ４８０を含む。キャップ４８０は、キャビティー４４０が基板４２０の面と交差する開口部を覆うのに適した任意の材料であってよい。例えば、キャップ４８０は、シリコン、ガラス、石英、またはポリマーの板やフィルムであってもよい。キャップシール４８５は、シール４６０に関して先に説明した材料及びシール方法のいずれであってもよい。
【0034】
また、図４Ｂは、はんだボール４９５によって無線モジュール回路基板４９０に取り付けられ、電気的に接続されるパッケージされたＸＢＡＲフィルター４００Ｂを示す。これは、パッケージされたフィルター装置の使用例である。なお、無線モジュール回路基板４９０及びはんだボール４９５は、フィルター装置４００Ｂの一部ではない。
【0035】
図６Ａは、パッケージされたＸＢＡＲフィルター６００の分解概略断面図である。より具体的には、図６Ａは、前側エッチングされたＸＢＡＲを含むＸＢＡＲフィルターチップ６０５と、接合前のインターポーザ６５０の概略断面図である。
【0036】
ＸＢＡＲフィルターチップ６０５は、基板６２０に取り付けられた圧電板６１０を含む。基板６２０は、高抵抗のシリコンまたは他の材料でもよい。圧電板６１０の部分は、基板６２０のそれぞれのキャビティー６４０をまたぐ振動板を形成する。通常、図６Ａに示されるが特定されない１つまたは複数の中間層が、圧電板６１０と基板６２０との間に配置されてもよい。圧電板６１０の面には、第１導体パターンが形成される。第１導体パターンは、フィンガー６３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを、振動板上に配置する。第１導体パターンは、約１００ｎｍ～１０００ｎｍの厚さを有するアルミニウム、銅、モリブデンまたは他の金属でもよい。
【0037】
圧電板６１０の面には、第２導体パターンが形成される。第２導体パターンは、第１導体パターンの部分を覆ってもよく、金、アルミニウム、銅、または他の金属であってもよい。第２導体パターンは、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５の外周にある連続した金属リング６６２を含む。また、第２導体パターンには、第１導体パターンの部分をパッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部回路に接続する必要がある場所に、パッド６７２などのパッドが設けられる。
【0038】
インターポーザ６５０は、基材６５２を含み、高抵抗シリコンまたは他の材料であってもよい。なお、基材６５２は、振動板に対向する基材６５２の面（すなわち、凹部６５５の底面）が振動板から十分に離れるように、凹部６５５を有していてもよい。基材６５２のＸＢＡＲフィルターチップ６０５に対向する面には、第３導体パターンが形成される。なお、第３導体パターンは、第２導体パターンと同じ材料であってもよい。第３導体パターンは、基材６５２の外周に連続する金属リング６６４を含む。また、第３導体パターンは、パッド６７４のように、第１導体パターンの部分がパッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部の回路に接続される場所に、パッドを含む。第３導体パターンのリング６６４とパッド６７４の配置は、典型的には、第２導体パターンのリング６６２とパッド６７２の配置の鏡像である。
【0039】
インターポーザ６５０は、ビア６７６などのビアも含む。基材がシリコンの場合、このようなビアは通常、シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）と呼ばれる。ビアは、基材６５２を貫通する金属被覆または金属が充填された穴で構成される。各ビアは、第３導体パターンのパッド６７４などのパッドの１つと、基材６５２の外面（つまり、図に示すように下面）上の対応するパッドとの間の電気的接続を提供する。図６Ａは、パッケージされたＸＢＡＲフィルター６００の構造を説明し、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５とインターポーザ６５０の接合前に形成されたＴＳＶを示し、ビアは接合後に形成されてもよい。
【0040】
図６Ｂは、図６ＡのＸＢＡＲフィルターチップ６０５とインターポーザ６５０とが互いに接合された後のパッケージされたＸＢＡＲフィルター６００の概略断面図である。図６Ｂのすべての識別された構成の説明は、図６Ａの議論で以前に提供されたので、繰り返さない。
【0041】
図６Ｂに示すように、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５の外周のリング６６２は、インターポーザ６５０の外周のリング６６４に直接接合されており、パッケージＸＢＡＲフィルター６００の外周に気密シールを形成する。ここでいう「直接接合」とは、接着材料を介在させずに接合することを意味する。同時に、第２導体パターンのパッド、例えばパッド６７２が、第３導体パターンのパッド、例えばパッド６７４に、直接接合され、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５とインターポーザ６５０との間の電気的接続がなされる。第２、第３導体パターンのリングとパッドの接合は、例えば、熱圧着や超音波接合などで行うことができる。
【0042】
図７Ａは、インターポーザ７５０に接合されたＸＢＡＲフィルターチップ７０５を含むパッケージされたＸＢＡＲフィルター７００Ａの概略断面図である。構成７８０及び７８５を除いて、図７Ａの識別された構成は、図６Ａ及び図６Ｂの対応する構成と同様の構造及び機能を有する。これらの構成についての説明は繰り返さない。
【0043】
キャップ７８０は、キャップシール７８５によって基板７２０にシールされる。ＸＢＡＲフィルターチップ７０５の基板７２０とインターポーザ７５０の基材７５２がともにシリコンである場合、熱膨張係数の一貫性を保つためにキャップ７８０もシリコンであってもよい。他のケースでは、キャップ７８０は、シリコン、ホウケイ酸または他のガラス、プラスチック、または他の材料であってもよい。キャップ７８０は、先に説明したいずれかのシール方法及び材料を用いて、基板７２０に取り付けられてもよい。典型的には、キャップ７８０は、基板にキャビティー７４０を形成した直後に、基板７２０に取り付けられる。なお、キャップ７８０は、ＸＢＡＲフィルターチップ７０５をインターポーザ７５０に接合する前に、基板７２０に取り付けてもよい。
【0044】
図７Ｂは、インターポーザ７５０に接合されたＸＢＡＲフィルターチップ７０５を含むパッケージされたＸＢＡＲフィルター７００Ｂの概略断面図である。構成７６８を除いて、図７Ｂの識別された構成は、図６Ａ及び図６Ｂの対応する構成と同様の構造及び機能を有する。これらの構成についての説明は繰り返さない。
【0045】
パッケージされたＸＢＡＲフィルター７００Ｂでは、圧電板７１０と基材７５２との間の周囲シールが、導体リング（つまり、図７Ａの導体リング７６２，７７２）の接合によって行われていない。代わりに、硬化した接着材料７６８のリングが、圧電板７１０と基材７５２との間に周囲のシールを形成する。硬化した接着材料７６８は、例えば、エポキシ樹脂又は他の熱硬化性接着材料であってもよい。なお、接着材料（未硬化状態）は、圧電板７１０と基材７５２を組み立てる前に、圧電板７１０と基材７５２のいずれか一方または両方にしてもよい。なお、接着材料は、パッド７７２をパッド７７４に接着した後に、または接着と同時に硬化させてもよい。
【0046】
図６Ｂ、図７Ａ、及び図７Ｂに示すＸＢＡＲフィルターチップ６０５及び７０５は、多数のフィルターチップを含む大型ウェハの部分であってもよい。同様に、インターポーザ６５０及び７５０は、インターポーザの対応する数を含む大きなウェハの部分であってもよい。ＸＢＡＲウェハとインターポーザウェハを接合し、接合されたウェハから個々のパッケージされたＸＢＡＲフィルターを切り出してもよい。
【0047】
図８は、前側にエッチングされたキャビティー８４０を有するＸＢＡＲフィルターチップ８０５と、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）インターポーザ８５０とを含む、他のパッケージされたＸＢＡＲフィルター８００の概略断面図である。これまでの例と同様に、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５は、基板８２０に取り付けられた圧電板８１０を含む。基板８２０は、高抵抗のシリコンまたは他の材料でもよい。圧電板８１０の部分は、基板８２０のそれぞれのキャビティー８４０をまたぐ振動板を形成する。通常、図８に示されるが特定されない１つまたは複数の中間層が、圧電板８１０と基板８２０との間に配置されてもよい。圧電板８１０の面には、導体パターンが形成される。導体パターンは、振動板上に配置されるフィンガー８３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを含む。
【0048】
ＬＴＣＣインターポーザ８５０は、薄いセラミックテープの層で構成されており、その一部または全部に印刷された導体が組み込まれた後、焼成されて硬い多層回路基板が形成される。図８の例では、インターポーザは３つの導体層８７４、８７６、８７８を有する。ＸＢＡＲフィルター用のＬＴＣＣインターポーザは、３層以上の場合もある。複数の導体層があることで、インダクタなどの受動部品をインターポーザに組み込むことができる。
【0049】
ＬＴＣＣインターポーザ８５０は、振動板と、振動板に対向するインターポーザの面との間に十分な間隔を確保するために、凹部８５５を有していてもよい。このような凹部は、例えば、インターポーザの各層を共焼成する前に、１つまたは複数のセラミック層に開口部を設けることで形成されてもよい。
【0050】
ＸＢＡＲフィルターチップ８０５は、インターポーザ８５０にフリップチップ実装される。フリップチップ実装により、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５とインターポーザ８５０の間に物理的、電気的な接続が確立される。図８に示すように、接続は、はんだボール８７２のようなはんだボールによって行われる。また、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５とインターポーザ８５０（図示せず）に金バンプを熱圧着または超音波接合することで接続することも可能である。
【0051】
フリップチップ実装では、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５とインターポーザ８５０との間にシールが確立されないので、ポリマーカバー８６０をアセンブリ上に成形して、機密に近いシールを提供する。
【0052】
図９は、裏側エッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップ９０５と、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ）インターポーザ９５０とを含む、他のパッケージされたＸＢＡＲフィルター９００の概略断面図である。構成９８０を除いて、図９の識別された構成は、図８の対応する構成と同様の構造及び機能を有する。これらの構成についての説明は繰り返さない。
【0053】
キャップ９８０は、基板９２０にシールされる。キャップ９８０は、最終的に成形されたカバー９７０によって囲まれるので、キャップの主な機能は、カバー９７０に使用される成形化合物を含む材料がキャビティー９４０に侵入するのを防ぐことである。この機能は、プラスチックフィルムのような非常に薄いキャップで満たすことができる。
【0054】
図１０は、裏側にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップ１００５と、ＸＢＡＲフィルターチップの面にビルドアップされた層によって形成されたインターポーザ１０５０とを含む、他のパッケージされたＸＢＡＲフィルター１０００の概略断面図である。ＸＢＡＲフィルターチップ１００５は、複数のＸＢＡＲフィルターチップを含むウェハ（図示せず）の部分である。インターポーザ層の積層は、すべてのＸＢＡＲフィルターチップに対して同時に行われる。続いて、個々のパッケージされたＸＢＡＲフィルターをウェハから切り出す。
【0055】
これまでの例と同様に、ＸＢＡＲフィルターチップ１００５は、基板１０２０に取り付けられた圧電板１０１０を含む。基板１０２０は、高抵抗シリコンや他の材料であってもよい。圧電板１０１０の部分は、基板１０２０のそれぞれのキャビティー１０４０をまたぐ振動板を形成する。通常、図１０に示されるが特定されない１つまたは複数の中間層が、圧電板１０１０と基板１０２０との間に配置されてもよい。圧電板１０１０の面に導体パターンが形成される。導体パターンは、振動板上に配置されるフィンガー１０３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを含む。キャップ１０８０は、先に説明したように、キャップシール１０８５によって基板１０２０にシールされる。
【0056】
インターポーザ１０５０は、圧電板１０１０上に順次形成された少なくとも３つの層を含むものである。壁１０５２は、ＸＢＡＲ装置の振動板を囲む。壁１０５２の厚さは、振動板と、各振動板の上に密閉されたキャビティー１０５５を作成する壁をまたぐカバー層１０５４との間の距離を画定する。壁１０５２とカバー層１０５４の両方がポリマー材料であってもよい。インターポーザの導体パターン１０７０は、パッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部にある回路に接続するためのパッド１０７２をカバー層１０５４の外面に含んでいる。導体パターン１０７０は、パッド１０７２をＸＢＡＲフィルターチップ１００５上の接続点１０７４に接続する。導体パターン１０７０は、アルミニウム、銅、金、または組み合わせた材料であってもよい。
【0057】
方法の説明
図１１は、ＸＢＡＲフィルターチップを製造する工程１１００を示す簡略化されたフローチャートである。工程１１００は、圧電材料の基板と板を用いて１１０５から開始し、完成したＸＢＡＲフィルターチップを有する１１９５で終了する。図１１のフローチャートには、主要な工程のステップのみが含まれる。様々な従来の工程のステップ（例えば、面準備、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、モニタリング、テストなど）は、図１１に示すステップの前、間、後、及び中に実行されてもよい。
図１１は、ＸＢＡＲフィルターチップを製造する工程１１００を示す簡略化されたフローチャートである。工程１１００は、圧電材料の基板と板を用いて１１０５から開始し、完成したＸＢＡＲフィルターチップを有する１１９５で終了する。図１１のフローチャートには、主要な工程のステップのみが含まれる。様々な従来の工程のステップ（例えば、面準備、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、モニタリング、テストなど）は、図１１に示すステップの前、間、後、及び中に実行されてもよい。
【0058】
図１１のフローチャートは、基板にキャビティーをいつ、どのように形成するかが異なる、ＸＢＡＲフィルターチップを製造する工程１１００の３つのバリエーションを示す。キャビティーは、ステップ１１１０Ａ、１１１０Ｂ、または１１１０Ｃで形成されてもよい。工程１１００の３つのバリエーションのそれぞれにおいて、これらのステップのうち１つだけが実行される。
【0059】
圧電板は、例えば、先に紹介した例で使用されるＺカットのニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムであってもよい。圧電板は、他の材料や他のカットでもよい。基板は、好ましくはシリコンである。基板は、エッチングや他の方法で深いキャビティーを形成できるような他の材料でもよい。
【0060】
工程１１００の１つの変形例では、１１２０で圧電板が基板に接着される前に、１１１０Ａで１つ以上のキャビティーが基板に形成される。フィルター装置において、共振器ごとに別のキャビティーが形成されてもよい。１つまたは複数のキャビティーは、従来のフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いて形成されてもよい。通常、１１１０Ａで形成されたキャビティーは基板を貫通せず、結果として得られる共振装置は、図３Ａまたは図３Ｂに示すような断面を持つことになる。
【0061】
１１２０で、圧電板を基板に接着する。また、圧電板と基板は、ウェハ接合工程によって接合されていてもよい。典型的には、基板と圧電板の接合面は高度に研磨される。また、圧電板と基板の一方または両方の接合面に、酸化物や金属などの中間材料の層が１つまたは複数形成または堆積されてもよい。一方または両方の接合面を、例えばプラズマ工程を用いて活性化してもよい。その後、接合面をかなりの力で押し付けて、圧電板と基板または中間材料層との間に分子結合を確立することができる。
【0062】
１１３０で、圧電板の前側に１つまたは複数の導体層を堆積させてパターニングすることにより、各ＸＢＡＲのＩＤＴを含む導体パターンが形成される。導体層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、他の導電性金属であってもよい。任意選択的に、導体層の下（つまり、導体層と圧電板の間）及び／または上に、１つまたは複数の他の材料の層が配置されていてもよい。例えば、チタン、クロム又は他の金属の薄膜を用いて、導体層と圧電板との密着性を高めることができる。導体パターンの部分（例えば、ＩＤＴバスバーやＩＤＴ間の相互接続部）の上に、金、アルミニウム、銅又は他の高導電性金属の導電強化層が形成されてもよい。
【0063】
導体パターンは、１１３０において、圧電板の面上に導体層及び任意に１つまたは複数の他の金属層を順に堆積させることによって形成されてもよい。その後、パターンニングされたフォトレジストを介してエッチングすることで、余分な金属を取り除くことができる。導体層のエッチングは、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、湿式化学エッチングなどのエッチング技術を用いて行うことができる。
【0064】
代替的に、導体パターンは、リフトオフ工程を用いて１１３０で形成されてもよい。フォトレジストは、圧電板の上に堆積され、パターニングされて導体パターンを画定してもよい。導体層と、任意に１つまたは複数の他の層が圧電板の面上に順に堆積してもよい。その後、フォトレジストを除去して余分な材料を取り除き、導体パターンを残すことができる。
【0065】
１１４０で、圧電板の前側に１つまたは複数の誘電体材料の層を堆積させることによって、前側誘電体層が形成されてもよい。１つまたは複数の誘電体層は、スパッタリング、蒸着、化学的気相成長などの従来の成膜技術を用いて堆積させてもよい。１つ以上の誘電体層は、導体パターンの上を含めて、圧電板の面全体に堆積されてもよい。また、フォトマスクを用いた１つまたは複数のリソグラフィ工程を用いて、ＩＤＴのインターリーブされたフィンガーの間のみなど、圧電板の選択された領域に誘電体層の堆積を制限してもよい。また、マスクを使用することで、圧電板の異なる部分に異なる厚さの誘電体材料を堆積してもよい。
【0066】
工程１１００の第２変形例では、１１１０Ｂで基板の裏側に１つまたは複数のキャビティーを形成する。フィルター装置において、共振器ごとに別のキャビティーが形成されてもよい。１つまたは複数のキャビティーは、異方性または配向依存性のドライまたはウェットエッチングを用いて、基板の裏側から圧電板までの穴を開けて形成されてもよい。この場合、得られる共振装置の断面は、図１のようになる。
【0067】
工程１１００の第２変形例では、キャップ４８０、７８０、９８０、１０８０などのキャップを１１５０で基板に取り付けて、１１１０Ｂで形成されたキャビティーを覆ってシールしてもよい。キャップは、シリコン、ガラスまたは他の材料の板状のもの、または高分子材料の板状やフィルム状のものがある。キャップは、これまでに説明してきた接着技術のいずれかを用いて基板に取り付けることができる。
【0068】
工程１１００の第３変形例では、１１１０Ｃにおいて、圧電板の開口部から導入されたエッチング液を用いて基板をエッチングすることにより、基板に凹部の形態の１つまたは複数のキャビティーが形成されてもよい。フィルター装置において、共振器ごとに別のキャビティーが形成されてもよい。１１１０Ｃで形成された１つまたは複数のキャビティーは、基板を貫通せず、得られる共振装置は、図３に示すような断面を持つことになる。
【0069】
工程１１００のすべてのバリエーションにおいて、ＸＢＡＲフィルターチップは１１６０で完成する。１１６０で行われる動作には、ＳｉＯ２やＳｉ３Ｏ４などのシール／パッシベーション層を装置の全部または部分に堆積すること、ボンディングパッドやはんだバンプ、他の装置と外部回路との接続を行うための手段を形成すること、必要に応じて装置の前面に金属や誘電体を追加または除去することで、装置内の共振器の共振周波数を調整することが含まれる。１１６０の終了時には、ＸＢＡＲフィルターチップのパッケージ化が完了する。その後、工程１１００は１１９５で終了する。
【0070】
図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、組み合わせて、ＴＳＶ（シリコン貫通ビア）を有するシリコンインターポーザを使用してパッケージＸＢＡＲフィルターを製造する工程１２００のフローチャートである。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、前側にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップを用いた工程１２００を示すが、工程１２００は、裏側にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップを用いてもよい。
【0071】
工程１２００は、１２０５で開始し、完成したパッケージされたＸＢＡＲフィルターを有する１２９５で終了する。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、主要な工程の動作を示しており、それぞれが複数のステップを含む場合がある。様々な従来の工程のステップ（例えば、面準備、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、モニタリング、テストなど）は、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃに示すステップの前、間、後、及び中に実行されてもよい。各主要な工程の動作について、動作終了時の仕掛かり品の構成を説明するために、対応する概略断面図が提供される。必要に応じて、図６で使用した参照符号を使用して、仕掛かり品の構成を識別する。
【0072】
図１２Ａを参照すると、１２１０において、例えば、図１１の工程１１００を用いて、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５が製造される。ＸＢＡＲフィルターチップ６０５は、基板６２０に取り付けられた圧電板６１０を含む。基板６２０は、高抵抗のシリコンまたは他の材料でもよい。圧電板６１０の部分は、基板６２０のそれぞれのキャビティー６４０をまたぐ振動板を形成する。圧電板６１０の面には、第１導体パターンが形成される。第１導体パターンは、フィンガー６３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを、振動板上に配置する。
【0073】
ＸＢＡＲフィルターチップ６０５が裏側エッチングされたキャビティーを有する場合（一点鎖線で示すように）、カバー６８０が基板６２０の裏側にシールされる。カバー６８０は、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃの後の断面図には示されていないが、工程１２００におけるすべての動作は、裏側エッチングされたキャビティーの上にカバーを有するＸＢＡＲフィルターチップに適合することを理解しなければならない。
【0074】
圧電板６１０の面には、第２導体パターンが形成される。第２導体パターンは、第１導体パターンの部分を覆ってもよく、金、アルミニウム、銅、または他の金属であってもよい。第２導体パターンは、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５の外周にある連続した金属リング６６２を含む。また、第２導体パターンには、第１導体パターンの部分をパッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部回路に接続する必要がある場所に、パッド６７２などのパッドが設けられる。
【0075】
１２２０で、部分的に完成したインターポーザを用意する。部分的に完成したインターポーザは、高抵抗シリコンまたは他の材料である基材６５２を含む。二酸化ケイ素などの誘電体層６５４が、ＸＢＡＲフィルターチップと対向することになる基材の面に形成される。なお、基材６５２は、振動板に対向することになる基材６５２の面（すなわち、凹部６５５の底面）が振動板から十分に離れるように、凹部６５５を有していてもよい。誘電体層６５４は、凹部６５５を覆っていてもよく、いなくてもよい。誘電体層６５４の上には、第３導体パターンが形成される。なお、第３導体パターンは、第２導体パターンと同じ材料であってもよい。第３導体パターンは、基材６５２の外周に連続する金属リング６６４を含む。また、第３導体パターンは、パッド６７４のように、第１導体パターンの部分がパッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部の回路に接続される場所に、パッドを含む。第３導体パターンのリング６６４とパッド６７４の配置は、典型的には、第２導体パターンのリング６６２とパッド６７２の配置の鏡像である。
【0076】
１２３０で、ＸＢＡＲフィルターチップ６０５は、部分的に完成したインターポーザに接合される。具体的には、第２導体パターンのリング６６２が第３導体パターンのリング６６４に接合され、ＸＢＡＲフィルターチップと部分的に完成したインターポーザの外周に気密シールが形成される。同時に、ＸＢＡＲフィルターチップのパッド６７２などが、部分的に完成したインターポーザのパッド６７４などの対応するパッドに接合される。ＸＢＡＲフィルターチップを部分的に競合するインターポーザに接合する好ましい方法は、熱と圧力の組み合わせで金属層間の結合を行う熱圧着法である。超音波接合、はんだ接合、共晶接合を含む他の方法がある。
【0077】
次に図１２Ｂを参照すると、１２４０において、基板６２０及びＸＢＡＲフィルターチップ、及び部分的に完成したインターポーザの基材６５２の一方または両方が、パッケージＸＢＡＲフィルターの全体の高さを低減するために薄くされてもよい。基板６２０及び／または基材６５２は、例えば、機械的または化学機械的な研磨によって薄くしてもよい。
【0078】
基板６２０及び基材６５２の一方または両方を任意に薄くした後、１２５０から１２８０までの一連の動作でシリコン貫通ビアが形成される。
【0079】
１２５０で、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を用いて、基材６５２の裏側（図１２Ｂに示すように下側）から基材６５２を介して誘電体層６５４まで穴１２５２をエッチングする。誘電体層６５４はＤＲＩＥ工程の影響を受けないため、エッチングされた穴の深さは正確に制御され、均一になる。エッチングされた穴１２５２の位置は、第３導体パターンのパッド６７４などのパッドの位置に対応する。
【0080】
１２６０で、基材６５２の裏側及び穴１２５２の内部を覆うように、誘電体層１２６２が堆積される。誘電体層は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウムまたは他の誘電体材料であってもよい。誘電体層は、蒸着、スパッタリング、化学的気相成長または他の通常の工程によって堆積することができる。
【0081】
次に図１２Ｃを参照すると、１２７０において、穴１２５２の端部の酸化物層が、パターンニングされたフォトレジストマスクを介してエッチングされ、第３導体パターンの各接触パッド（パッド６７４など）の少なくとも部分を露出させる。
【0082】
１２８０において、第４の導体パターン１２５６が形成され、第３導体パターンのパッド６７４などのパッドから、基材６５２の外面（図１２Ｃに示すように下面）のパッド６７６などの対応するパッドへの電気的接続を形成する。第４の導体パターンは、金、アルミニウム、銅、または他の高導電性材料の一次導電層を含んでいてもよい。一次導電層と基材６５２の間に、他の金属、例えばチタンやニッケル、の薄い層を配置して、接合性を向上させてもよい。穴１２５２と第４導体パターンを含む構造は、通常、「シリコン貫通ビア」と呼ばれる。シリコン貫通ビアが完成すると、工程１２００は１２９５で終了する。
【0083】
工程１２００全体は、ウェハ全体で実行されてもよく、通常はそうなるだろう。複数のＸＢＡＲｓフィルターチップを含むウェハ全体は、１２３０で、対応する数の部分的に完成したインターポーザを含む他のウェハに接合される。その後の動作で、すべてのインターポーザのＴＳＶを同時に形成する。そして、個々のパッケージされたＸＢＡＲフィルターは、動作１２３０の後に、接合されたウェハをダイシングすることによって切除されてもよい。
【0084】
図１３は、ＬＴＣＣインターポーザを使用してパッケージＸＢＡＲフィルターを製造するための他の工程１３００のフローチャートである。図１３は、前側にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップを用いた工程１３００を示すが、工程１３００は、裏側にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップを用いてもよい。
【0085】
工程１３００は、１３０５で開始し、完成したパッケージされたＸＢＡＲフィルターを有する１３９５で終了する。図１３は主要な工程の動作を示しており、それぞれの動作には複数のステップが含まれる。様々な従来の工程のステップ（例えば、面準備、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、モニタリング、テストなど）は、図１３に示すステップの前、間、後、及び中に実行されてもよい。各主要な工程の動作について、動作終了時の仕掛かり品の構成を説明するために、対応する概略断面図を提供する。必要に応じて、図８で使用された参照符号を使用して、仕掛かり品の構成を識別する。
【0086】
１３１０で、例えば、図１１の工程１１００を用いて、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５を製造する。ＸＢＡＲフィルターチップ８０５は、通常、複数のＸＢＡＲフィルターチップを含むウェハの部分である。ＸＢＡＲフィルターチップ８０５は、基板８２０に取り付けられた圧電板８１０を含む。基板８２０は、高抵抗のシリコンまたは他の材料でもよい。圧電板８１０の部分は、基板８２０のそれぞれのキャビティー８４０をまたぐ振動板を形成する。圧電板８１０の面には、第１導体パターンが形成される。第１導体パターンは、振動板上に配置されたフィンガー８３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを含む。
【0087】
ＸＢＡＲフィルターチップ８０５が裏側にエッチングされたキャビティー（一点鎖線で示す）を有する場合、カバー８８０が基板８２０の裏側にシールされる。カバー８８０は、図１３の後の断面図には示されていないが、工程１３００におけるすべての動作は、裏側エッチングされたキャビティーの上にカバーを有するＸＢＡＲフィルターチップに適合することを理解しなければならない。
【0088】
圧電板８１０の面には、第２導体パターンが形成される。第１導体パターンの部分を覆う第２導体パターンは、金、アルミニウム、銅または他の金属であってもよい。第２導体パターンは、第１導体パターンの部分がパッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部回路に接続されなければならない場所にパッド（特定されない）を含んでいてもよい。ＸＢＡＲフィルターチップ８０５をインターポーザにリフローはんだ付けできるように、パッドにはんだボールやバンプ８７２が形成されてもよい。また、パッドに金バンプが形成されてもよく、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５をインターポーザに熱圧着または超音波接合してもよい。
【0089】
１３２０で、印刷された導体を有する一部または全部の薄いセラミック層を共焼成することによって、ＬＴＣＣインターポーザ８５０が製造される。ＬＴＣＣインターポーザ８５０は、通常、複数のインターポーザを含むより大きなパネルの部分である。ＬＴＣＣインターポーザは、ＸＢＡＲフィルターチップに接続するためのパッドを含む上部（図１３に示す）導体パターン８７４と、パッケージＸＢＡＲフィルターの外部にある回路に接続するためのパッドを含む下部導体パターン８７８とを少なくとも有する。図１３の例では、インターポーザ８５０は、１つの中間導体層を含む。ＸＢＡＲフィルター用のＬＴＣＣインターポーザは、３層以上の導体層を有する場合がある。複数の導体層があることで、インダクタなどの受動部品をインターポーザに組み込むことができる。
【0090】
ＬＴＣＣインターポーザ８５０は、振動板と、振動板に対向するインターポーザの面との間に十分な間隔を確保するために、凹部８５５を有していてもよい。このような凹部は、例えば、インターポーザの各層を共焼成する前に、１つまたは複数のセラミック層に開口部を設けることで形成されてもよい。
【0091】
１３３０で、ＸＢＡＲフィルターチップ８５０はインターポーザ８５０にフリップチップ接合される。まず、ウェハ内のＸＢＡＲフィルターチップをテストし、良品のチップをウェハから切り出す。その後、良品のチップは、はんだ付け、熱圧着、超音波接合などの接合方法でＬＴＣＣインターポーザ８５０に接合される。接合することにより、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５がインターポーザ８５０に物理的に取り付けられ、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５とインターポーザ８５０の間が電気的に接続される。この接合は、通常、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５の振動板を保護するためのシールを作るものではない。
【0092】
１３４０において、ポリマーカバー８６０がＸＢＡＲフィルターチップ８０５の上に形成され、ＸＢＡＲフィルターチップ８０５とインターポーザ８５０との間の空間をシールする。カバー８５０は、例えば、射出成形や鋳造によって形成されてもよい。各ＸＢＡＲフィルターチップに個々のカバーが形成されてもよく、ＬＴＣＣパネル全体に一体のカバー８５０が形成されてもよい。いずれの場合も、ＸＢＡＲフィルターのパッケージは、例えば、鋸でパネルから切り離すことができる。そして、工程１３００は１３９５で終了する。
【0093】
図１４は、ウェハレベルのビルドアップインターポーザを使用してパッケージＸＢＡＲフィルターを製造するための他の工程１４００のフローチャートである。工程１４００は、１４０５で開始し、完成したパッケージされたＸＢＡＲフィルターを有する１４９５で終了する。図１４は主要な工程の動作を示しており、それぞれの動作には複数のステップが含まれる。様々な従来の工程のステップ（例えば、面準備、洗浄、検査、ベーキング、アニーリング、モニタリング、テストなど）は、図１４に示すステップの前、間、後、及び中に実行されてもよい。各主要な工程の動作について、動作終了時の仕掛かり品の構成を説明するために、対応する概略断面図を提供する。必要に応じて、図１０で使用された参照符号を使用して、仕掛かり品の構成を識別する。
【0094】
１４１０で、例えば、図１１の工程１１００を用いて、ＸＢＡＲフィルターチップ１００５を製造する。ＸＢＡＲフィルターチップ１００５は、通常、複数のＸＢＡＲフィルターチップを含むウェハの部分である。ＸＢＡＲフィルターチップ１００５は、基板１０２０に取り付けられた圧電板１０１０を含む。基板１０２０は、高抵抗のシリコンまたは他の材料でもよい。圧電板１０１０の部分は、基板１０２０のそれぞれのキャビティー１０４０をまたぐ振動板を形成する。圧電板１０１０の面には、第１導体パターンが形成される。第１導体パターンは、振動板上に配置されたフィンガー１０３０などのインターリーブされたＩＤＴフィンガーを有するＩＤＴを含む。
【0095】
その後の工程の動作では、キャビティー１０４０がエッチングされた後に、溶媒、フォトレジスト、または光重合性モノマーなどの液体材料を圧電板１０１０の前面に適用する必要がある。この工程１４００は、前面にエッチングされたキャビティーを有するＸＢＡＲフィルターチップには適さない。なぜなら、液体材料が振動板のエッチングされた穴を介してキャビティーを通過する可能性があるからである。このように、ＸＢＡＲフィルターチップ１００５は、基板１０２０の裏側にカバー１０８０がシールされた裏側エッチングされたキャビティーを有する。
【0096】
１４２０で、圧電板１０１０に壁１０５２を形成する。壁１０５２には、ＸＢＡＲ振動板上の開口部や、後続の工程動作でＸＢＡＲフィルターチップへの電気的接続が行われる開口部が形成されていてもよい。壁１０５２は、例えば、圧電板１０１０に光重合性材料を被覆した後、適切なマスクを介して光重合性材料を露出することにより形成されてもよい。必要な壁の厚さに応じて、複数の材料の層を連続してコーティングしてパターニングすることができる。
【0097】
１４３０で、壁１０５２の上にカバー層１０５４を適用する。カバー層１０５４は、例えば、接着材料によって壁１０５２に接着された連続フィルムとして適用されてもよい。カバー層１０５４は、ＸＢＡＲ振動板上の壁１０５２の開口部をまたぎ、各振動板上に密閉されたキャビティー１０５５を形成する。カバー層はパターニングされ、後の工程でＸＢＡＲフィルターチップとの電気的接続を行うための開口部が形成される。
【0098】
１４４０で、導体パターン１０７０を形成する。導体パターン１０７０は、パッケージされたＸＢＡＲフィルターの外部にある回路に接続するためのパッド１０７２を、カバー層１０５４の外面に含んでいる。導体パターン１０７０は、パッド１０７２をＸＢＡＲフィルターチップ１００５上の接続点１０７４に接続する。導体パターン１０７０は、アルミニウム、銅、金、または従来の技術を使用して堆積及びパターニングされた材料の組み合わせであってもよい。導体パターンが形成されると、１４９５で処理１４００が終了する。
【0099】
工程１４００全体は、通常、ウェハ全体で実行されてもよい。個々のパッケージされたＸＢＡＲフィルターは、１４４０で導体パターンが形成された後、接合されたウェハを鋸で切断することによって切除することができる。
【0100】
結びのコメント
本明細書全体を通して、示された実施形態及び例は、開示または請求された装置及び手順の制限ではなく、例示とみなされるべきである。ここで紹介される例の多くは、方法行為またはシステム構成の特定の組み合わせを含んでいるが、それらの行為及びそれらの構成は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができることを理解する必要がある。フローチャートに関して、追加のステップや少ないステップをとってもよく、また、図示されたステップを組み合わせたり、さらに洗練させたりして、本明細書に記載された方法を実現してもよい。１つの実施形態に関連してのみ議論される行為、構成、及び特徴は、他の実施形態における同様の役割を排除することを意図したものではない。
本明細書全体を通して、示された実施形態及び例は、開示または請求された装置及び手順の制限ではなく、例示とみなされるべきである。ここで紹介される例の多くは、方法行為またはシステム構成の特定の組み合わせを含んでいるが、それらの行為及びそれらの構成は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができることを理解する必要がある。フローチャートに関して、追加のステップや少ないステップをとってもよく、また、図示されたステップを組み合わせたり、さらに洗練させたりして、本明細書に記載された方法を実現してもよい。１つの実施形態に関連してのみ議論される行為、構成、及び特徴は、他の実施形態における同様の役割を排除することを意図したものではない。
【0101】
本明細書で使用する場合、「複数」は２つ以上を意味する。本明細書で使用されるように、アイテムの「セット」は、そのようなアイテムの１つまたは複数を含むことができる。本明細書で使用されるように、詳細な説明または特許請求の範囲のいずれにおいても、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「運搬する」、「有する」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「関連する（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」などの用語は、制約なく理解されるべきであり、すなわち、含むがこれに限定されないという意味である。請求項に関しては、「からなる」及び「のみからなる」という移行句のみが、閉じたまたはやや閉じた移行句である。請求項において、請求項の構成を修飾するために「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞を使用することは、それ自体、ある請求項の構成の他に対する優先順位、先行順位、または方法の行為が実行される時間的順序を意味するものではなく、ある名称を有するある請求項構成を、同じ名称を有する他の構成（ただし、序数詞を使用した場合）と区別するための標識として使用されるに過ぎない。本明細書では、「及び／または」は、列挙された項目が代替案であることを意味するが、代替案には列挙された項目の任意の組み合わせも含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】