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(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】2024-09-26
(54)【発明の名称】電力増幅器システムインパッケージ
(51)【国際特許分類】
H01L 23/12 20060101AFI20240918BHJP
H01L 23/02 20060101ALI20240918BHJP
H01L 25/00 20060101ALI20240918BHJP
H01L 23/15 20060101ALI20240918BHJP
H05K 3/46 20060101ALI20240918BHJP
【ＦＩ】
H01L23/12 301
H01L23/02 H
H01L25/00 B
H01L23/14 C
H05K3/46 Q
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024514355
(86)(22)【出願日】2022-09-02
(85)【翻訳文提出日】2024-04-24
(86)【国際出願番号】 US2022042516
(87)【国際公開番号】W WO2023034600
(87)【国際公開日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】63/240,594
(32)【優先日】2021-09-03
(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】516218823
【氏名又は名称】スリーディー グラス ソリューションズ，インク
【氏名又は名称原語表記】３Ｄ ＧＬＡＳＳ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ，ＩＮＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100107984
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 雅紀
(74)【代理人】
【識別番号】100182305
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 鉄平
(74)【代理人】
【識別番号】100096482
【弁理士】
【氏名又は名称】東海 裕作
(74)【代理人】
【識別番号】100131093
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 真
(74)【代理人】
【識別番号】100150902
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 正子
(74)【代理人】
【識別番号】100141391
【弁理士】
【氏名又は名称】園元 修一
(74)【代理人】
【識別番号】100221958
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 真希恵
(74)【代理人】
【識別番号】100192441
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 仁
(72)【発明者】
【氏名】フレミング ジェブ エイチ．
(72)【発明者】
【氏名】マクウェシー カイル
(72)【発明者】
【氏名】ブレア シンシア
(72)【発明者】
【氏名】ハルスマン ロバート ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ヘイデル マシュー シー．
【テーマコード（参考）】
5E316
【Ｆターム（参考）】
5E316AA38
5E316AA43
5E316CC18
5E316CC38
5E316EE01
5E316FF01
5E316GG15
5E316GG28
5E316HH06
5E316JJ12
5E316JJ13
(57)【要約】
本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含み、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作成するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、
鉄心を含む前記基板内の開口であって、前記基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に前記鉄心が前記基板に形成される、前記開口と、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、
を含む、前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項2】
前記１又は２以上のインダクタが、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記１又は２以上のコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項4】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項5】
前記１又は２以上の抵抗器が１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項6】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜堆積技術を使用して形成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項7】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサがＴｉＮの薄膜を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項8】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項9】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項10】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項11】
前記基板がガラスである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項12】
前記基板が、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項13】
前記基板が、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項14】
前記基板が、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項15】
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項16】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するために前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項17】
前記コネクタが銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項18】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項19】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項20】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの形状が実質的に円形である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項21】
前記鉄心が、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項22】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む方法によって作製される、前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項23】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法であって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む、前記方法。
【請求項24】
底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は第１の基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、
前記第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、
第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、
前記第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、
ＳｉＮをパターニング及びエッチングして前記基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、
前記基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、前記第２の金属層が前記第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、前記金属めっきベースをエッチングするステップと、
前記第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、
前記第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、
高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、
前記高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、
頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、
前記第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
前記第２の基板内の前記第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、
前記第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上の前記金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、前記第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、
第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、
はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、前記第１の基板を前記第２の基板に接合するステップと
を含むガラスセラミック上又は内にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法。
【請求項25】
前記金属が、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記基板が、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項２４に記載の方法。
【請求項27】
前記基板が、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項２４に記載の方法。
【請求項28】
前記基板が、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項29】
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項２４に記載の方法。
【請求項30】
ＧａＮトランジスタのソース又はドレイン接点にモノリシックに集積されたＲＦフィルタを含む高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、
前記ＲＦ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと
を含む、高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項31】
前記１又は２以上のインダクタが、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項32】
前記１又は２以上のコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項33】
前記１又は２以上のＭＩＭコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項34】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた半導体ドープ導電性ピラーを含む、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項35】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項36】
前記１又は２以上の抵抗器が１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む、請求項３３に記載のデバイス。
【請求項37】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜堆積技術を使用して形成される、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項38】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサがＳｉＮ又は他の誘電体材料の薄膜を含む、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項39】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項40】
前記ＲＦ集積型ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項41】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項42】
前記基板がガラスである、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項43】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、映像／通信帯域幅を最小１０％から３００％超に増加させる、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項44】
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項45】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するために前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含む、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項46】
前記コネクタが銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項47】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項48】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項49】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの形状が実質的に円形である、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項50】
前記鉄心が、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項51】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む方法によって作製される、前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項52】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法であって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む、前記方法。
【請求項53】
底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は第１の基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、
前記第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、
第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、
前記第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、
ＳｉＮをパターニング及びエッチングして前記基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、
前記基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、前記第２の金属層が前記第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、前記金属めっきベースをエッチングするステップと、
前記第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、
前記第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、
高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、
前記高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、
頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、
前記第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
前記第２の基板内の前記第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、
前記第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上の前記金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、
第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、
はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、前記第１の基板を前記第２の基板に接合するステップと
を含むガラスセラミック上又は内にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法。
【請求項54】
前記金属が、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である、請求項５３に記載の方法。
【請求項55】
前記基板が、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項５３に記載の方法。
【請求項56】
前記基板が、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である、請求項５３に記載の方法。
【請求項57】
前記基板が、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する、請求項５３に記載の方法。
【請求項58】
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項５３に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０２２年９月３日に出願された米国仮出願第６３／２４０，５９４号に対する優先権を主張するものであり、その内容を参照により本明細書に組み込む。
本願は、２０２２年９月３日に出願された米国仮出願第６３／２４０，５９４号に対する優先権を主張するものであり、その内容を参照により本明細書に組み込む。
【0002】
連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
なし。
なし。
【0003】
本発明は、一般に、高周波（ＲＦ，radio frequency）用途における性能の強化のためのガラス内／上の集積型電力増幅器（ＰＡ，power amplifier）／集積型受動素子（ＩＰＤ，integrated passive device）の分野に関する。
【背景技術】
【0004】
本発明の範囲を限定することなく、その背景をＲＦサーキュレータに関連して説明する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ，system-in-a-package）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサ（high surface area shunt capacitors）である。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、コネクタは銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0006】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0007】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0008】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ，through glass via）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ，high density）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ，Metal-Insulator-Metal）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ，Electroless Nickel Immersion Gold）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。一態様において、金属は、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0009】
別の一実施形態において、本発明は、ＧａＮトランジスタのソース又はドレイン接点にモノリシックに集積されたＲＦフィルタを含む高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、ＲＦ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上のインダクタは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上のコンデンサは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上のＭＩＭコンデンサは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた半導体ドープ導電性ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗器は１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＳｉＮ又は他の誘電体材料の薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ集積型ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、映像／通信帯域幅を最小１０％から３００％超に増加させる。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスは、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含む。別の一態様において、コネクタは銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。
【0010】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0011】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0012】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は第１の基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。一態様において、金属は、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の特徴及び利点のより完全な理解のため、ここで本発明の詳細な説明を添付の図とともに参照する。
【図2】本発明の感光性ガラスＲＦ ＰＡ ＳｉＰについての概略図を示す。
【図3】本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰについてのプロセス設計キット（ＰＤＫ，process design kit）設計概略図を示す。
【図4】３００ＭＨｚから９００ＭＨｚへの信号の周波数のシフトを示す。
【図5】ＧａＮ増幅器のソース又はドレインのいずれかにＲＦフィルタを備えた本発明の感光性ガラスＲＦ ＰＡ ＳｉＰについての電気的概略図を示す。
【図7】ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の底部にＳＭＴ－高密度コンデンサが配置された第２の構成を示す。
【図8】ＲＦ ＳｉＰのＧａＮ増幅器のソース又はドレイン内／上のＲＦフィルタの配置を示す。
【図11】ＳｉＰを作製するボンディングワイヤコネクタの代わりに金属化されたKapton（商標）を備えた他の半導体素子の電力増幅器を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の様々な実施形態の作製及び使用を以下で詳細に議論するが、本発明は、多種多様な特定の文脈において具現化することができる多くの適用可能な発明の概念を提供するということが理解されるべきである。本明細書で議論する特定の実施形態は、本発明を作製及び使用する特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0015】
本発明の理解を容易にするため、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義する用語は、本発明に関連する領域における当業者によって通常理解されるような意味を有する。「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」のような用語は、単数のエンティティのみを指すように意図されるものではなく、特定の例を例示に用いることができる一般的な部類を含む。本明細書の用語は、本発明の特定の実施形態を説明するために用いられるが、それらの使用法は、請求項に概説されたときを除いて、本発明を限定するものではない。
【0016】
現代の高周波電力増幅器（ｒｆ電力増幅器又はＲＦ ＰＡ）は、低出力高周波信号を高出力信号に変換する半導体ベースの増幅器の一種である。ＲＦ電力増幅器は、様々な現代の通信システムにおいて送信機のアンテナを駆動するために使用される。設計目標は大抵、利得、電力出力、帯域幅、電力効率、直線性（定格出力での低信号圧縮）、入力及び出力のインピーダンス整合、及び熱放散を含む。市販のＲＦ ＰＡは、銅フランジ１０ドル、蓋－０．２５ドル、ＩＰＤＩＡ ＨＤコンデンサ－２．００ドルを含むコストの大きな多数の受動及び能動部品／要素を有する。このアセンブリは、ワイヤボンディングされた、プラスチック又はエポキシのオーバーモールドを使用する従来の市販のＲＦ ＰＡである。従来のオーバーモールドには通常、気泡があり、バンドパスフィルタの中心周波数を８０ＭＨｚもシフトさせ得る寄生損失を引き起こす。
【0017】
半導体ＲＦ ＰＡの性能は、近年、窒化ガリウム（ＧａＮ，Gallium Nitride）トランジスタの導入によって向上してきた。ＧａＮは、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ，monolithic microwave integrated circuit）のスケーリングの進歩をリードし、高度に集積された性能のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術につながってきた。ＲＦ ＰＡベースのＳＩＰは通常、マイクロ波電力増幅及び低ノイズ増幅に使用される。ＭＭＩＣデバイス上の入力及び出力は大抵５０オームの特性インピーダンスに整合される。ＧａＮトランジスタは、はるかに高い温度及び電圧で動作することができるため、コンパクトなＳｉＰを可能にし、これらは、３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚのマイクロ波周波数で動作する理想的な電力増幅器となってきた。
【0018】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。一実施形態において、本発明はＲＦ ＰＡ ＳｉＰを含み、これは、１又は２以上の導電性コイルを含む基板であって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている、基板と、これと併せて薄膜及び／又は高表面積コンデンサと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ用の受動素子を含む薄膜抵抗器と、を含む。受動素子は、１又は２以上のコネクタ、ビア、インダクタ、抵抗器、コンデンサ、又は感光性ガラス基板においてＲＦ ＰＡ ＳｉＰを可能にする他の集積回路によって集積されている。
【0019】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰにより多入力多出力（ＭＩＭＯ，multiple-input and multiple-output）通信が可能になる。ＭＩＭＯは、複数の送信及び受信アンテナを使用してＲＦリンクの容量を増大させてマルチパスＲＦ周波数を達成するための方法である。ＭＩＭＯはＲＦワイヤレス通信の必須の要素である。ＭＩＭＯは、マルチパス伝播又は周波数を利用することによって同じ無線チャネルの上で複数のデータ信号を同時に送受信するための技術を指す。この「マルチパス」現象は興味深いものであり得るが、データ容量の増加の原因となるのは、チャネルをエンコードする直交周波数分割多重化の使用である。ＭＩＭＯは、ビームフォーミング及びダイバーシティのような、単一のデータ信号の性能を強化するように開発されたスマートアンテナ技術とは根本的に異なる。
【0020】
別の一態様において、感光性ガラス基板内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、従来のＲＦ ＰＡに対して信号入力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。図１Ａ及び１Ｂ参照。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0021】
別の一実施形態において、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、鉄粒子を鉄心へと溶融又は焼結するステップであって、１又は２以上の導電性コイルの形成後に鉄心が基板に形成され、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように鉄心が配置及び成形される、ステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルを、例えば、増幅器、インダクタ、アンテナ、抵抗器、コンデンサなどに接続するステップと、を含む方法によって、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰが作製される。
【0022】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。本発明は、費用効果の高いガラスセラミック誘導性個別又はアレイデバイスの作製を提供する。ガラスセラミック基板は、垂直並びに水平面の両方を個別に又は同時に処理して、様々な電気通信及び他のプラットフォームにおいて使用することができるＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰを形成することを通して、そのような構造を形成する能力を実証してきた。この新規なＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、スタンドアロンとして作製することも、他のデバイスに追加することもでき、基板に直接組み込んでから、ビア、ワイヤ又はボールボンディングなどを使用して、他の電子部品に接続することができる。
【0023】
一実施形態において、本発明は、現在利用可能な選択肢に対してサイズが減少している集積型受動素子（ＩＰＤ）用に構築されたＲＦ ＰＡ ＳｉＰである。テストビークルは、例えば、鉄心充填によって改良された方法及び部品で、例えば、米国の3DGS社から入手される以下に記載されるように作製及び配合された１又は２以上の種類のガラスを含むことができる。まず、標準的なキャビティ深さを使用して一貫した測定を保証する。次に、回路を形成するように形成、追加又は接続されているコンポーネントがＲＦ ＰＡ ＳｉＰに接続され、次いでテストが進行するにつれて評価され、正確な計算には特定の体積が必要である。
【0024】
図２は本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰ１０を示す。本発明は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０を製造する方法を含み、これは、底部層１２、頂部層１４を含み、層１４によって機械的及び／又は電気的に相互接続されて示されている。層１６は、例えば、はんだ層、金属層、導電性ポリマー若しくは導電性接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合のような、導電性とすることができる。底部層１２及び頂部層１４は開口又はギャップ１８によって分離されている。この実施形態において、底部層１２は、底部層１２内及び／又は上に形成されている３つの異なるデバイス、すなわち、高密度シャントコンデンサ２０、インダクタ２２、及びＭ１抵抗器２４とともに示されている。インダクタ２２は、タップトレース２６に接続されて示され、これは層１６と接続され、これはこの例においてはんだ層である。
【0025】
ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板を準備することによって作製される。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、感光性ガラス基板内の１又は２以上、２又は３次元の誘導デバイスを含む設計レイアウトをマスキングすること、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源に曝露すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度の上方の少なくとも１０分の加熱フェーズに曝露すること、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性材料に変換してガラス結晶性基板を形成するために感光性ガラス基板を冷却すること、ガラス結晶性基板をエッチャント溶液でエッチングして、次いでＲＦ ＰＡ ＳｉＰにおいて使用される１又は２以上の傾斜したチャネル又はスルーホールを形成することによって、感光性ガラスセラミック複合基板に形成される。
【0026】
図３は本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰについてのプロセス設計キット（ＰＤＫ）設計概略図を示す。
【0027】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス、及び光学イメージング用の新規なパッケージング及び基板材料として、ガラスセラミック（APEX（登録商標）Glass ceramic（商標）、3DGS社、米国）内、その上、又はその周囲に構築することができる。APEX（登録商標）Glassセラミックは、第１世代の半導体装置を使用して単純な３ステッププロセスで処理され、最終材料は、ガラス、セラミックのいずれかへと形成され、又はガラス及びセラミックの両方の領域を含むことができる。APEX（登録商標）Glassセラミックには、容易に製造される高密度ビア、実証済みのマイクロ流体能力、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイ、より硬いパッケージのための高いヤング率、ハロゲンフリーの製造、及び経済的な製造を含む、現在の材料に対するいくつかの利点がある。フォトエッチング可能ガラスには様々なマイクロシステムコンポーネントの製造のためのいくつかの利点がある。従来の半導体処理装置を使用してこれらのガラスで微細構造が比較的安価に製造されてきた。一般に、ガラスは高温安定性、良好な機械的及び電気的特性を有し、プラスチック及び多くの金属より良好な耐化学性を有する。本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミックの一例は、例えば、７５～８５重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、７～１１重量％の酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、３～６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１～２重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、０．２～０．５重量％の三酸化二アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）又は酸化ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、０．０５～０．１５重量％の酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、及び０．０１～０．０４重量％の酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含む。本明細書で用いられるとき、「APEX（登録商標）Glassセラミック」、「APEX（登録商標）ガラス」又は単に「APEX（登録商標）」という用語は、本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミック組成物の一実施形態を示すために用いられる。
【0028】
本発明は、ガラスセラミック基板の複数の平面に作製されるＲＦ ＰＡ ＳｉＰを含み、このようなプロセスは、（ａ）基板又はエネルギー源のいずれかの向きを変更することによって様々な角度で起こるような励起エネルギーへの曝露、（ｂ）ベークステップ及び（ｃ）エッチングステップ、を使用する。角度のサイズは鋭角又は鈍角のいずれかにすることができる。湾曲したデジタル構造は、ほとんどのガラス、セラミック又はシリコン基板で作製することが不可能ではないにしても、困難である。本発明は、ガラスセラミック基板についての垂直並びに水平面の両方にこのようなＲＦ ＰＡ ＳｉＰ構造を作製する能力を生み出した。本発明は、次のようにガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含む。
【0029】
底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板で始める。
【0030】
ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングする。
【0031】
高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークする。
【0032】
ＴＧＶを金属で充填する。本発明で使用するための金属は、例えば、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、及び／又はこれらの合金とすることができる。
【0033】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0034】
上面金属１（例えば、１μｍ厚さの銅）をパターニング及び堆積する。
【0035】
上面金属１の上にＳｉＮを堆積する（金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体）。
【0036】
ＳｉＮをパターニング及びエッチングして底部層又はＩＰＤベース又は基板から不要なＳｉＮを除去する。
【0037】
上面及び裏面金属めっきベースを堆積する。
【0038】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0039】
両面上に厚い銅金属２（例えば、２０μｍ）を電気めっきする。
【0040】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0041】
厚い金属２層を無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）でコーティングする。
【0042】
高密度コンデンサキャビティをエッチングする。
【0043】
高密度コンデンサＣｕピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングする。
【0044】
高密度コンデンサ誘電体を第２の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製する。
【0045】
頂部層又は蓋で始める。
【0046】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0047】
ＴＧＶを金属で充填する。本発明で使用するための金属は、例えば、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、及び／又はこれらの合金とすることができる。
【0048】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0049】
上面及び裏面金属めっきベースを堆積する。
【0050】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0051】
両面上に厚い銅金属２（例えば、２０μｍ）を電気めっきする。
【0052】
フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングする。
【0053】
厚い金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0054】
はんだ又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用してＩＰＤベースと蓋を互いに接合する。
【0055】
ガラスのセラミック化は、ガラス基板全体を３１０ｎｍの光の約２０Ｊ／ｃｍ２に曝露することによって達成される。セラミック内にガラススペースを作製しようとするとき、ユーザは、ガラスがガラスのままであるべき場所を除いて、材料のすべてを露光する。一実施形態において、本発明は、例えば、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの様々なコンポーネント、例えば、コイル、コネクタ又は導電体、コンデンサ、抵抗器、鉄系及び／又は強磁性コンポーネントなどを含む石英／クロムマスクを使用することができる。
【0056】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰのテスト及び検証。製品設計にはＳＭＴ及びプローブ起動サーキュレータ構造の両方が組み込まれることになる。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、プリント回路基板（ＰＣＢ，printed circuit board）、又は同様の何か、サーキュレータのＲＦ性能の３ポートテスト及びコネクタをディエンベディングすることが可能になるテストボード、及びサーキュレータのディエンベディングされた性能を検証するテストボードに直接はんだ付けすることができる表面実装技術（ＳＭＴ，surface mount technologies）デバイスで作製することができる。本発明者らは、作業のこの部分に利用されることになる一組の低損失ＳＭＴ起動及び基板レベル較正標準を開発してきた。プローブ起動設計及びオンウエハ較正構造を備えたプローブ起動サーキュレータデバイスは０．５～４０ＧＨｚの低損失テスト及び較正構造として検証することができる。例えば、２５０μｍピッチのグランド－信号－グランド（ＧＳＧ，ground-signal-ground）プローブにより、本明細書に説明するように設計及びレイアウトされる集積型受動素子としてのサーキュレータのオンウエハ３ポート測定が可能になる。
【0057】
本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスで使用するための基板の１つの非限定的な例は、例えば、高精度の構造を製造するため、中紫外フラッド露光システムを使用して３０：１以上、場合によってはレーザベースの露光システムを使用して４０：１以上（好ましくは５０：１以上）のエッチング比で微細加工されたガラスを含む。したがって、例えば、中空の光構造化マイクロニードルの内径及び外径の両方にほぼ垂直な壁の傾斜があれば、先端から基部までの壁の厚さの変化は少ししか起こらないであろう。加えて、非中空のマイクロニードルであるマイクロポストは、壁の傾斜が低くなるように微細加工することができ、マイクロポスト全体の直径を減少させることが可能になる。同様に、マイクロレンズは、水平方向の変動を正確に制御して成形することができ、垂直方向の変動は少ししかない。
【0058】
一実施形態において、本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは本質的にゲルマニウムを含まない。いくつかの実施形態において、組成物の酸化状態の制御を助けるために、Ｓｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３が添加される（例えば、少なくとも０．３重量パーセント（重量％）のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３）。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．７５重量％のＢ２Ｏ３が含まれ、他において少なくとも１．２５重量％のＢ２Ｏ３が含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．００３重量％のＡｇ２Ｏに加えて、少なくとも０．００３％のＡｕ２Ｏが含まれる。いくつかの実施形態において、ＣａＯ及び／又はＺｎＯの組合せが１８重量％まで添加される。いくつかの実施形態において、１０重量％までのＭｇＯが添加される。いくつかの実施形態において、１８重量％までの酸化鉛が添加される。材料を常磁性にするために５重量％までのＦｅ２Ｏ３を添加することができ、ガラスの自家蛍光を低減するために消光剤として鉄（II）及び鉄（III）を添加することができる。
【0059】
いくつかの例において、ガラス基板は、４２０～５２０℃の温度に１０分～２時間加熱され、次いで５２０～６２０℃に加熱された温度範囲に１０分～２時間加熱される。
【0060】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の／より大きな中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、導電性コイルは銅を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0061】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0062】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0063】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露出及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。
【0064】
いくつかの実施形態において、エッチャントはＨＦであり、いくつかの実施形態においてエッチャントはＨＦと塩酸又は硝酸のような追加の成分の組合せである。露光に使用される紫外線の好ましい波長は約３０８～３１２ｎｍである。
【0065】
現代の高周波電力増幅器（ｒｆ電力増幅器又はＲＦ ＰＡ）は、低出力高周波信号を高出力信号に変換する半導体ベースの増幅器の一種である。ＲＦ電力増幅器は、様々な現代の通信システムにおいて送信機のアンテナを駆動するために使用される。設計目標は大抵、利得、電力出力、帯域幅、電力効率、直線性（定格出力での低信号圧縮）、入力及び出力のインピーダンス整合、及び熱放散を含む。市販のＲＦ ＰＡは、銅フランジ１０ドル、蓋－０．２５ドル、ＩＰＤＩＡ ＨＤコンデンサ－２．００ドルを含むコストの大きな多数の受動及び能動部品／要素を有する。このアセンブリは、ワイヤボンディングされた、プラスチック又はエポキシのオーバーモールドを使用する従来の市販のＲＦ ＰＡである。従来のオーバーモールドには通常、気泡があり、バンドパスフィルタの中心周波数を８０ＭＨｚもシフトさせ得る寄生損失を引き起こす。
【0066】
半導体ＲＦ ＰＡの性能は、近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタの導入によって向上してきた。ＧａＮは、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のスケーリングの進歩をリードし、高度に集積された性能のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術につながってきた。ＲＦ ＰＡベースのＳＩＰは通常、マイクロ波電力増幅及び低ノイズ増幅に使用される。ＭＭＩＣデバイス上の入力及び出力は大抵５０オームの特性インピーダンスに整合される。ＧａＮトランジスタは、はるかに高い温度及び電圧で動作することができるため、コンパクトなＳｉＰを可能にし、これらは、３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚのマイクロ波周波数で動作する理想的な電力増幅器となってきた。
【0067】
本発明のガラスセラミック集積型ＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。一実施形態において、本発明は集積型ＳｉＰを含み、これは、１又は２以上の導電性コイルを含む基板であって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている、基板と、これと併せて薄膜及び／又は高表面積コンデンサと、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰ用の受動素子を含む薄膜抵抗器と、を含む。受動素子は、１又は２以上のコネクタ、ビア、インダクタ、抵抗器、コンデンサ、又は感光性ガラス又は他の基板においてＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを可能にする他の集積回路によって集積されている。
【0068】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰにより多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信が可能になる。ＭＩＭＯは、複数の送信及び受信アンテナを使用してＲＦリンクの容量を増大させてマルチパスＲＦ周波数を達成するための方法である。ＭＩＭＯはＲＦワイヤレス通信の必須の要素である。ＭＩＭＯは、マルチパス伝播又は周波数を利用することによって同じ無線チャネルの上で複数のデータ信号を同時に送受信するための技術を指す。この「マルチパス」現象は興味深いものであり得るが、データ容量の増加の原因となるのは、チャネルをエンコードする直交周波数分割多重化の使用である。ＭＩＭＯは、ビームフォーミング及びダイバーシティのような、単一のデータ信号の性能を強化するように開発されたスマートアンテナ技術とは根本的に異なる。
【0069】
別の一態様において、感光性ガラス基板内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、従来のＲＦ ＰＡに対して信号入力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。図１Ａ及び１Ｂ参照。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0070】
別の一実施形態において、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、鉄粒子を鉄心へと溶融又は焼結するステップであって、１又は２以上の導電性コイルの形成後に鉄心が基板に形成され、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように鉄心が配置及び成形される、ステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルを、例えば、増幅器、インダクタ、アンテナ、抵抗器、コンデンサなどに接続するステップと、を含む方法によって、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰが作製される。
【0071】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。本発明は、費用効果の高いガラスセラミック誘導性個別又はアレイデバイスの作製を提供する。ガラスセラミック基板は、垂直並びに水平面の両方を個別に又は同時に処理して、様々な電気通信及び他のプラットフォームにおいて使用することができるＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰを形成することを通して、そのような構造を形成する能力を実証してきた。この新規なＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、スタンドアロンとして作製することも、他のデバイスに追加することもでき、基板に直接組み込んでから、ビア、ワイヤ又はボールボンディングなどを使用して、他の電子部品に接続することができる。
【0072】
一実施形態において、本発明は、現在利用可能な選択肢に対してサイズが減少している集積型受動素子（ＩＰＤ）用に構築されたＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰである。テストビークルは、例えば、鉄心充填によって改良された方法及び部品で、例えば米国の3DGS社から入手される以下に記載されるように作製及び配合された１又は２以上の種類のガラスを含むことができる。まず、標準的なキャビティ深さを使用して一貫した測定を保証する。次に、回路を形成するように形成、追加又は接続されているコンポーネントがＲＦ集積型ＳｉＰに接続され、次いでテストが進行するにつれて評価され、正確な計算には特定の体積が必要である。
【0073】
ＲＦ ＰＡ集積型ガラスセラミックＳｉＰは、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板を準備することによって作製される。ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、感光性ガラス基板内の１又は２以上、２又は３次元の誘導デバイスを含む設計レイアウトをマスキングすること、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源に曝露すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度の上方の少なくとも１０分の加熱フェーズに曝露すること、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性材料に変換してガラス結晶性基板を形成するために感光性ガラス基板を冷却すること、ガラス結晶性基板をエッチャント溶液でエッチングして、次いでＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰにおいて使用される１又は２以上の傾斜したチャネル又はスルーホールを形成することによって、感光性ガラスセラミック複合基板に形成される。
【0074】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス、及び光学イメージング用の新規なパッケージング及び基板材料として、ガラスセラミック（APEX（登録商標）Glass ceramic（商標）、3DGS社、米国）内、その上、又はその周囲に構築することができる。APEX（登録商標）Glassセラミックは、第１世代の半導体装置を使用して単純な３ステッププロセスで処理され、最終材料は、ガラス、セラミックのいずれかへと形成され、又はガラス及びセラミックの両方の領域を含むことができる。APEX（登録商標）Glassセラミックには、容易に製造される高密度ビア、実証済みのマイクロ流体能力、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイ、より硬いパッケージのための高いヤング率、ハロゲンフリーの製造、及び経済的な製造を含む、現在の材料に対するいくつかの利点がある。フォトエッチング可能ガラスには様々なマイクロシステムコンポーネントの製造のためのいくつかの利点がある。従来の半導体処理装置を使用してこれらのガラスで微細構造が比較的安価に製造されてきた。一般に、ガラスは高温安定性、良好な機械的及び電気的特性を有し、プラスチック及び多くの金属より良好な耐化学性を有する。本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミックの一例は、例えば、７５～８５重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、７～１１重量％の酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、３～６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１～２重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、０．２～０．５重量％の三酸化二アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）又は酸化ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、０．０５～０．１５重量％の酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、及び０．０１～０．０４重量％の酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含む。本明細書で用いられるとき、「APEX（登録商標）Glassセラミック」、「APEX（登録商標）ガラス」又は単に「APEX（登録商標）」という用語は、本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを作製するためのガラスセラミック組成物の一実施形態を示すために用いられる。
【0075】
本発明は、ガラスセラミック基板の複数の平面に作製されるＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを含み、このようなプロセスは、（ａ）基板又はエネルギー源のいずれかの向きを変更することによって様々な角度で起こるような励起エネルギーへの曝露、（ｂ）ベークステップ及び（ｃ）エッチングステップ、を使用する。角度のサイズは鋭角又は鈍角のいずれかにすることができる。湾曲したデジタル構造は、ほとんどのガラス、セラミック又はシリコン基板で作製することが不可能ではないにしても、困難である。本発明は、ガラスセラミック基板についての垂直並びに水平面の両方にこのようなＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰ構造を作製する能力を生み出した。本発明は、次のようにＩＰＤ（ＲＦフィルタ）ベース用のガラスセラミックフロー上又は内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを製造するための方法を含む。
【0076】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0077】
ＨＤコンデンサキャビティを露光及びベークする。
【0078】
ＴＧＶを銅で充填する。
【0079】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0080】
上面金属１（１μｍ厚さの銅）をパターニング及び堆積する。
【0081】
上面金属１の上にＳｉＮを堆積する（ＭＩＭコンデンサ用の絶縁体）。
【0082】
ＳｉＮをパターニング及びエッチングしてチップから不要なＳｉＮを除去する。
【0083】
上面及び裏面Ｃｕめっきベースを堆積する。
【0084】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0085】
両面に厚い銅金属２（２０μｍ）を電気めっきする。
【0086】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0087】
厚いＣｕ金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0088】
高密度コンデンサキャビティをエッチングする。
【0089】
高密度コンデンサＣｕピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングする。
【0090】
高密度コンデンサ誘電体を第２の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製する。
【0091】
ＩＰＤ（ＲＦフィルタ）の蓋についてのプロセスフローは次のとおりである。
【0092】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0093】
ＴＧＶを銅で充填する。
【0094】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0095】
上面及び裏面Ｃｕめっきベースを堆積する。
【0096】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0097】
両面上に厚い銅金属２（２０μｍ）を電気めっきする。
【0098】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0099】
厚い銅金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0100】
はんだ又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用してＩＰＤベースと蓋を互いに接合する。
【0101】
ガラスのセラミック化は、ガラス基板全体を３１０ｎｍの光の約２０Ｊ／ｃｍ２に曝露することによって達成される。セラミック内にガラススペースを作製しようとするとき、ユーザは、ガラスがガラスのままであるべき場所を除いて、材料のすべてを露光する。一実施形態において、本発明は、例えば、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰの様々なコンポーネント、例えば、コイル、コネクタ又は導電体、コンデンサ、抵抗器、鉄系及び／又は強磁性コンポーネントなどを含む石英／クロムマスクを使用することができる。
【0102】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰのテスト及び検証。製品設計にはＳＭＴ及びプローブ起動サーキュレータ構造の両方が組み込まれることになる。ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、プリント回路基板（ＰＣＢ）、又は同様の何か、サーキュレータのＲＦ性能の３ポートテスト及びコネクタをディエンベディングすることが可能になるテストボード、及びサーキュレータのディエンベディングされた性能を検証するテストボードに直接はんだ付けすることができる表面実装技術（ＳＭＴ）デバイスで作製することができる。本発明者らは、作業のこの部分に利用されることになる一組の低損失ＳＭＴ起動及び基板レベル較正標準を開発してきた。プローブ起動設計及びオンウエハ較正構造を備えたプローブ起動デバイスは０．５～４０ＧＨｚの低損失テスト及び較正構造として検証することができる。例えば、２５０μｍピッチのグランド－信号－グランド（ＧＳＧ）プローブにより、本明細書に説明するように設計及びレイアウトされる集積型受動素子としてのサーキュレータのオンウエハ３ポート測定が可能になる。
【0103】
本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスで使用するための基板の１つの非限定的な例は、例えば、高精度の構造を製造するため、中紫外フラッド露光システムを使用して３０：１以上、場合によってはレーザベースの露光システムを使用して４０：１以上（好ましくは５０：１以上）のエッチング比で微細加工されたガラスを含む。したがって、例えば、中空の光構造化マイクロニードルの内径及び外径の両方にほぼ垂直な壁の傾斜があれば、先端から基部までの壁の厚さの変化は少ししか起こらないであろう。加えて、非中空のマイクロニードルであるマイクロポストは、壁の傾斜が低くなるように微細加工することができ、マイクロポスト全体の直径を減少させることが可能になる。同様に、マイクロレンズは、水平方向の変動を正確に制御して成形することができ、垂直方向の変動は少ししかない。
【0104】
一実施形態において、本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスは本質的にゲルマニウムを含まない。いくつかの実施形態において、組成物の酸化状態の制御を助けるために、Ｓｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３が添加される（例えば、少なくとも０．３重量パーセント（重量％）のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３）。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．７５重量％のＢ２Ｏ３が含まれ、他において少なくとも１．２５重量％のＢ２Ｏ３が含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．００３重量％のＡｇ２Ｏに加えて、少なくとも０．００３％のＡｕ２Ｏが含まれる。いくつかの実施形態において、ＣａＯ及び／又はＺｎＯの組合せが１８重量％まで添加される。いくつかの実施形態において、１０重量％までのＭｇＯが添加される。いくつかの実施形態において、１８重量％までの酸化鉛が添加される。材料を常磁性にするために５重量％までのＦｅ２Ｏ３を添加することができ、ガラスの自家蛍光を低減するために消光剤として鉄（II）及び鉄（III）を添加することができる。
【0105】
いくつかの例において、ガラス基板は、４２０～５２０℃の温度に１０分～２時間加熱され、次いで５２０～６２０℃に加熱された温度範囲に１０分～２時間加熱される。
【0106】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）集積型ＳｉＰデバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の／より大きな中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、導電性コイルは銅を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡ集積型ガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0107】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器集積型ＳｉＰデバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、集積型ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0108】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器集積型システムインパッケージデバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ集積型ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0109】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。
【0110】
いくつかの実施形態において、エッチャントはＨＦであり、いくつかの実施形態においてエッチャントはＨＦと塩酸又は硝酸のような追加の成分の組合せである。露光に使用される紫外線の好ましい波長は約３０８～３１２ｎｍである。
【0111】
図４は３００ＭＨｚから９００ＭＨｚへの信号の周波数のシフトを示す。これにより、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰのソース又はドレインのいずれかにＲＦフィルタを直接配置することによって、映像伝送帯域幅が効果的に３倍になる。
【0112】
図５は、ＧａＮ増幅器のソース又はドレインのいずれかにＲＦフィルタを備えた本発明の感光性ガラスＲＦ ＰＡ ＳｉＰについての電気的概略図を示す。
【0113】
図６Ａは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置されたＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０の１つの可能な構成を示す。図６Ａは、底部層１２、頂部層１４、接着剤／はんだ層１６、ＳＭＴ高密度コンデンサ２０、インディクタ２２、Ｍ１抵抗器２４、及びタップトレース２６を示す。底部層１２は、Ｍ３フロント２８、Ｍ２フロント３０、ガラス１ ３２、Ｍ２バック３４、及びＭ３バック３６からなるように示されている。頂部層１４は、Ｍ２フロント３８、ガラス２ ４０、及びＭ２バック４２からなるように示されている。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０は、パッケージタブ４４、接着剤／はんだ層４６、及び接着剤層４８、並びにＰＡフランジ５０をさらに含むように示されている。
【0114】
図６Ｂは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置されたＳｉＰの１つの可能な３Ｄレンダリングを示す。
【0115】
図６Ｃは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置された断面を示す。
【0116】
図７は、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の底部にＳＭＴ－高密度コンデンサが配置された第２の構成を示す。
【0117】
図８は、ＲＦ ＳｉＰのＧａＮ増幅器のソース又はドレイン内／上のＲＦフィルタの配置を示す。
【0118】
図９Ａは、ＳｉＰにフィルタが集積されていない従来のＲＦ増幅器を示す。
【0119】
図９Ｂは、ＧａＮ増幅器のソース側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。最小静電容量：３ｎＦ。
【0120】
図９Ｃは、ＧａＮ増幅器のドレイン側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。最小静電容量：３ｎＦ。
【0121】
図１０Ａは、ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続する集積ＳｉＰの電気要素の図を示し、半導体は電力増幅器又は他の半導体デバイスであり得る。
【0122】
図１０Ｂは、ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続するＳｉＰの集積の図を示し、半導体は電力増幅器又は他の半導体デバイスであり得る。
【0123】
図１１は、ＳｉＰを作製するボンディングワイヤコネクタの代わりに金属化されたKapton（商標）を備えた他の半導体素子の電力増幅器を示す。利得は０．４ｄＢ低下し、Ｐ－３ｄＢは０．２ｄＢ及び効率が増加し、Ｐ－３ｄＢは１．１％増加している。これはおそらくわずかなインピーダンスシフトによるものであり、無視すべきである。リングフレームは、すべてのコンデンサをリード及び／又はボンディング場所につなぐＤＣバスに対応するように拡張することができる。
【0124】
Murata社のコンデンサはパッケージの内側に接合することができ、及び／又はMurata社の１０ｕＦチップコンデンサはパッケージの外側に取り付けることができる。ＩＲ降下が十分に低い（金属の厚みが十分に高い）場合、追加のリードを通してＤＣを供給することができる。ＤＣが追加のリードを介して供給されれば、ドレインリードを変更して窒化物ベースの直列コンデンサを組み込み、ボンドワイヤインダクタンスを調整する（ＤＣブロックにする）ことができる。
【0125】
本明細書において議論した任意の実施形態は、本発明の任意の方法、キット、又は組成物に関して実施することができ、逆もまた同様であると考えられる。さらに、本発明の組成物を用いて本発明の方法を達成することができる。
【0126】
本明細書に記載の実施形態は、本発明の限定としてではなく例示として示されているということが理解されよう。本発明の主な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な実施形態において使用することができる。当業者は、ただの日常的な実験を用いて、本明細書に記載の特定の手順に対する多数の同等物を認識する、又は確認することができるであろう。このような同等物は、本発明の範囲内にあると見なされ、請求項によってカバーされる。
【0127】
本明細書に記載のすべての刊行物及び特許出願は、本発明が関係する当業者の技能のレベルを示している。すべての刊行物及び特許出願が、各個々の刊行物又は特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個々に示された場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【0128】
請求項及び／又は明細書において「含む（comprising）」という用語と併せて用いられるときの「a」又は「an」という単語の使用は、「１」を意味することができるが、これは「１又は２以上」、「少なくとも１つ」、及び「１又は１より多い」の意味とも一致する。請求項における「又は」という用語の使用は、本開示は代替物及び「及び／又は」のみに言及する定義を支持しているが、代替物のみを指すように明示的に示され、又はこれらの代替物が相互に排他的でない限り、「及び／又は」を意味するように用いられる。本願を通して、「約」という用語は、ある値が、この方法がその値を決定するために使用され、デバイスについての固有の誤差の変動、又は研究対象間に存在する変動を含むということを示すために用いられる。
【0129】
本明細書及び請求項において用いられるとき、「含む（comprising）」（及び「comprise」及び「comprises」のような、comprisingのあらゆる形態）、「有する（having）」（及び「have」及び「has」のような、havingのあらゆる形態）、「含む（including）」（及び「includes」及び「include」のような、includingのあらゆる形態）又は「含む（containing）」（及び「contains」及び「contain」のような、containingのあらゆる形態）は、包括的すなわちオープンエンドであり、追加の、記載されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書に提供される構成物及び方法のいずれかの実施形態において、「含む（comprising）」は、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」又は「～からなる（consisting of）」に置き換えることができる。本明細書で用いられるとき、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」という句には、指定された完全体（integer）又はステップ、並びに特許請求された発明の特徴又は機能に実質的に影響を及ぼさないものが必要とされる。本明細書で用いられるとき、「構成する（consisting）」という用語は、記載された完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ、又は限定）又は完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ、又は限定）の群のみの存在を示すために用いられる。
【0130】
本明細書で用いられるとき、「又はこれらの組合せ」という用語は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列及び組合せを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はこれらの組合せ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、又はＡＢＣの少なくとも１つを、また特定の文脈において順序が重要であれば、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、又はＣＡＢも含むように意図されている。この例で続けると、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢ、などのような、１又は２以上の項目又は用語の繰り返しを含む組合せが明示的に含まれる。当業者は、他が文脈から明らかでない限り、通常、任意の組合せにおける項目又は用語の数に制限がないということを理解するであろう。
【0131】
本明細書で用いられるとき、限定はしないが、「約」、「実質的な」又は「実質的に」のような近似の言葉は、そのように修正されたとき、必ずしも絶対的又は完全ではないと理解される状態であるが、その状態を存在するものとして指定することを保証するのに十分に近いと当業者に見なされるであろう状態を指す。説明が変動し得る程度は、どれくらい大きく変化が起こり、それでも当業者に、修正された特徴を、修正されていない特徴の必要とされる特色及び能力を依然として有するものとして認識させることができるかに依存することになる。一般に、しかし先行する議論を条件として、「約」のような近似の語によって修正される本明細書の数値は、記載された値から少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２又は１５％だけ変動し得る。
【0132】
本明細書に開示及び特許請求された装置及び／又は方法のすべては、本開示に照らして過度の実験なしに作製及び実行することができる。本発明の装置及び／又は方法を好ましい実施形態の観点において説明してきたが、本発明の概念、精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の構成物及び／又は方法に、また方法のステップ又はステップのシーケンスにおいて変形を適用することができるということは当業者には明らかであろう。当業者に明らかなすべてのこのような同様の代替例及び修正例は、添付の請求項によって定義されたような本発明の精神、範囲、及び概念の範囲内であると見なされる。
【0133】
さらに、以下の請求項に記載されたようなもの以外、本明細書に示される構造又は設計の詳細に対して限定が意図されていない。したがって、上に開示された特定の実施形態を変更又は修正することができるということは明らかであり、すべてのこのような変形は本開示の範囲及び精神内にあると見なされる。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の請求項に記載されているとおりである。
【0134】
本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載のシステム及び装置に対して、修正、追加、又は省略を行うことができる。システム及び装置の構成要素は統合又は分離することができる。また、システム及び装置の動作は、より多い、より少ない、又は他の構成要素によって実行することができる。この方法は、より多い、より少ない、又は他のステップを含むことができる。加えて、任意の適切な順序でステップを実行することができる。
【0135】
特許庁、及び本願に関して発行されるいかなる特許のいかなる読者も本明細書に添付の請求項を解釈するのを支援するため、出願人は、添付された請求項のいずれも、米国特許法第１１２条の段落６が本願の出願の日に存在しているため、「のための手段」又は「のためのステップ」という言葉が特定の請求項において明示的に用いられていない限り、これを適用することを意図していないということを特記したい。
【0136】
請求項のそれぞれについて、各従属請求項は、前の請求項が請求項の用語又は要素のための適切な先行詞を提供する限り、独立請求項及びそれぞれすべての請求項のための前の従属請求項のそれぞれの両方から従属することができる。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-01
【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】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、
鉄心を含む前記基板内の開口であって、前記基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に前記鉄心が前記基板に形成される、前記開口と、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、
を含む、前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項2】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するために前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含み、又は
前記１又は２以上のインダクタが、銅を含む１又は２以上の導電性コイルであり、又は
前記１又は２以上のコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサであり、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されており、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有し、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有し、又は
前記基板がガラスであり、又は
前記基板が、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ ２ Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ ２ ＯとＮａ ２ Ｏの組合せ、Ａｇ ２ Ｏ及びＡｕ ２ Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ ２ Ｏ、Ｂ ２ Ｏ ３ とＡｌ ２ Ｏ ３ の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ ２ Ｏ ３ 、及び６～７重量％のＡｌ ２ Ｏ ３ 、８～１５重量％のＬｉ ２ Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ ２ 、の組成を含むガラス基板であり、又は
前記基板が、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ ２ Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ ２ Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ ２ Ｏ ３ 、８～１５重量％のＬｉ ２ Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ ２ 、の組成を含むガラス基板であり、又は
前記基板が、少なくとも０．３重量％のＳｂ ２ Ｏ ３ 又はＡｓ ２ Ｏ ３ を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ ２ Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有し、又は
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板であり、又は
前記コネクタが銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができ、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されており、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有し、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの形状が実質的に円形であり、又は
前記鉄心が、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項3】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含み、又は
前記１又は２以上の抵抗器が１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項4】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜堆積技術を使用して形成され、又は
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサがＴｉＮの薄膜を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項5】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む方法によって作製される、請求項１に記載の前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項6】
請求項５に記載の高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法であって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む、前記方法。
【請求項7】
底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は第１の基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、
前記第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、
第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、
前記第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、
ＳｉＮをパターニング及びエッチングして前記基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、
前記基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記基板の前記上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、前記第２の金属層が前記第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、前記金属めっきベースをエッチングするステップと、
前記第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、
前記第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、
高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、
前記高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、
頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、
前記第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、
前記第２の基板内の前記第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、
前記第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、
前記第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上の前記金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、
前記第２の基板の前記上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、
前記フォトレジストを除去し、前記第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、
第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、
はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、前記第１の基板を前記第２の基板に接合するステップと
を含む請求項１に記載の基板上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法。
【請求項8】
前記金属が、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金であり、又は
前記基板が、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ ２ Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ ２ ＯとＮａ ２ Ｏの組合せ、Ａｇ ２ Ｏ及びＡｕ ２ Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ ２ Ｏ、Ｂ ２ Ｏ ３ とＡｌ ２ Ｏ ３ の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ ２ Ｏ ３ 、及び６～７重量％のＡｌ ２ Ｏ ３ 、８～１５重量％のＬｉ ２ Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ ２ 、の組成を含むガラス基板であり、又は
前記基板が、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ ２ Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ ２ Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ ２ Ｏ ３ 、８～１５重量％のＬｉ ２ Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ ２ 、の組成を含むガラス基板であり、又は
前記基板が、少なくとも０．３重量％のＳｂ ２ Ｏ ３ 又はＡｓ ２ Ｏ ３ を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ ２ Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有し、又は
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
ＧａＮトランジスタのソース又はドレイン接点にモノリシックに集積されたＲＦフィルタを含む高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、
前記ＲＦ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと
を含む、請求項１に記載の高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【請求項10】
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するために前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含み、又は
前記１又は２以上のインダクタが、銅を含む１又は２以上の導電性コイルであり、又は
前記１又は２以上のコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサであり、又は
前記１又は２以上のＭＩＭコンデンサが１又は２以上の高表面積シャントコンデンサであり、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されており、又は
前記ＲＦ集積型ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有し、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有し、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、映像／通信帯域幅を最小１０％から３００％超に増加させ、又は
前記基板がガラスであり、又は
前記基板が、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板であり、又は
前記コネクタが銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができ、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されており、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有し、又は
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの形状が実質的に円形であり、又は
前記鉄心が、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項11】
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた半導体ドープ導電性ピラーを含み、又は
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含み、又は
前記１又は２以上の抵抗器が１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含み、
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサが、薄膜堆積技術を使用して形成され、又は
前記１又は２以上の高表面積シャントコンデンサがＳｉＮ又は他の誘電体材料の薄膜を含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項12】
高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスであって、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、前記１又は２以上の導電性コイルが、前記基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、
前記基板に開口をエッチングするステップと、
前記開口に鉄粒子を堆積するステップと、
前記ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの前記導電性コイルをアンテナに接続するステップと
を含む方法によって作製される、請求項１に記載の前記高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイス。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０２２年９月３日に出願された米国仮出願第６３／２４０，５９４号に対する優先権を主張するものであり、その内容を参照により本明細書に組み込む。
本願は、２０２２年９月３日に出願された米国仮出願第６３／２４０，５９４号に対する優先権を主張するものであり、その内容を参照により本明細書に組み込む。
【0002】
連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
なし。
なし。
【0003】
本発明は、一般に、高周波（ＲＦ，radio frequency）用途における性能の強化のためのガラス内／上の集積型電力増幅器（ＰＡ，power amplifier）／集積型受動素子（ＩＰＤ，integrated passive device）の分野に関する。
【背景技術】
【0004】
本発明の範囲を限定することなく、その背景をＲＦサーキュレータに関連して説明する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ，system-in-a-package）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサ（high surface area shunt capacitors）である。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、コネクタは銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0006】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0007】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0008】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ，through glass via）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ，high density）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ，Metal-Insulator-Metal）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ，Electroless Nickel Immersion Gold）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。一態様において、金属は、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0009】
別の一実施形態において、本発明は、ＧａＮトランジスタのソース又はドレイン接点にモノリシックに集積されたＲＦフィルタを含む高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、ＲＦ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上のインダクタは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上のコンデンサは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上のＭＩＭコンデンサは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた半導体ドープ導電性ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗器は１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＳｉＮ又は他の誘電体材料の薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ集積型ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、８０、７５、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、映像／通信帯域幅を最小１０％から３００％超に増加させる。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、高周波集積型システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスは、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上のパッシベーション層又はコーティング層をさらに含む。別の一態様において、コネクタは銅を含み、前記コネクタはコネクタコイルとすることができる。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。
【0010】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0011】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0012】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は第１の基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。一態様において、金属は、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、又はこれらの合金である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明の特徴及び利点のより完全な理解のため、ここで本発明の詳細な説明を添付の図とともに参照する。
【図2】本発明の感光性ガラスＲＦ ＰＡ ＳｉＰについての概略図を示す。
【図3】
ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続する集積ＳｉＰの電気要素の図を示す。
【図4】３００ＭＨｚから９００ＭＨｚへの信号の周波数のシフトを示す。
【図5A】図５Ａは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置された１つの可能な構成を示す。
【図5B】図５Ｂは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置された断面を示す。
【図8A】図８Ａは、ＳｉＰにフィルタが集積されていない従来のＲＦ増幅器を示す。
【図8B】図８Ｂは、ＧａＮ増幅器のソース側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。
【図8C】図８Ｃは、ＧａＮ増幅器のドレイン側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。
【図9】図９は、ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続するＳｉＰの集積の図を示す。半導体は電力増幅器又は他の半導体デバイスであり得る。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の様々な実施形態の作製及び使用を以下で詳細に議論するが、本発明は、多種多様な特定の文脈において具現化することができる多くの適用可能な発明の概念を提供するということが理解されるべきである。本明細書で議論する特定の実施形態は、本発明を作製及び使用する特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0015】
本発明の理解を容易にするため、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義する用語は、本発明に関連する領域における当業者によって通常理解されるような意味を有する。「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」のような用語は、単数のエンティティのみを指すように意図されるものではなく、特定の例を例示に用いることができる一般的な部類を含む。本明細書の用語は、本発明の特定の実施形態を説明するために用いられるが、それらの使用法は、請求項に概説されたときを除いて、本発明を限定するものではない。
【0016】
現代の高周波電力増幅器（ｒｆ電力増幅器又はＲＦ ＰＡ）は、低出力高周波信号を高出力信号に変換する半導体ベースの増幅器の一種である。ＲＦ電力増幅器は、様々な現代の通信システムにおいて送信機のアンテナを駆動するために使用される。設計目標は大抵、利得、電力出力、帯域幅、電力効率、直線性（定格出力での低信号圧縮）、入力及び出力のインピーダンス整合、及び熱放散を含む。市販のＲＦ ＰＡは、銅フランジ１０ドル、蓋－０．２５ドル、ＩＰＤＩＡ ＨＤコンデンサ－２．００ドルを含むコストの大きな多数の受動及び能動部品／要素を有する。このアセンブリは、ワイヤボンディングされた、プラスチック又はエポキシのオーバーモールドを使用する従来の市販のＲＦ ＰＡである。従来のオーバーモールドには通常、気泡があり、バンドパスフィルタの中心周波数を８０ＭＨｚもシフトさせ得る寄生損失を引き起こす。
【0017】
半導体ＲＦ ＰＡの性能は、近年、窒化ガリウム（ＧａＮ，Gallium Nitride）トランジスタの導入によって向上してきた。ＧａＮは、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ，monolithic microwave integrated circuit）のスケーリングの進歩をリードし、高度に集積された性能のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術につながってきた。ＲＦ ＰＡベースのＳＩＰは通常、マイクロ波電力増幅及び低ノイズ増幅に使用される。ＭＭＩＣデバイス上の入力及び出力は大抵５０オームの特性インピーダンスに整合される。ＧａＮトランジスタは、はるかに高い温度及び電圧で動作することができるため、コンパクトなＳｉＰを可能にし、これらは、３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚのマイクロ波周波数で動作する理想的な電力増幅器となってきた。
【0018】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。一実施形態において、本発明はＲＦ ＰＡ ＳｉＰを含み、これは、１又は２以上の導電性コイルを含む基板であって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている、基板と、これと併せて薄膜及び／又は高表面積コンデンサと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ用の受動素子を含む薄膜抵抗器と、を含む。受動素子は、１又は２以上のコネクタ、ビア、インダクタ、抵抗器、コンデンサ、又は感光性ガラス基板においてＲＦ ＰＡ ＳｉＰを可能にする他の集積回路によって集積されている。
【0019】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰにより多入力多出力（ＭＩＭＯ，multiple-input and multiple-output）通信が可能になる。ＭＩＭＯは、複数の送信及び受信アンテナを使用してＲＦリンクの容量を増大させてマルチパスＲＦ周波数を達成するための方法である。ＭＩＭＯはＲＦワイヤレス通信の必須の要素である。ＭＩＭＯは、マルチパス伝播又は周波数を利用することによって同じ無線チャネルの上で複数のデータ信号を同時に送受信するための技術を指す。この「マルチパス」現象は興味深いものであり得るが、データ容量の増加の原因となるのは、チャネルをエンコードする直交周波数分割多重化の使用である。ＭＩＭＯは、ビームフォーミング及びダイバーシティのような、単一のデータ信号の性能を強化するように開発されたスマートアンテナ技術とは根本的に異なる。
【0020】
別の一態様において、感光性ガラス基板内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、従来のＲＦ ＰＡに対して信号入力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。図１Ａ及び１Ｂ参照。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0021】
別の一実施形態において、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、鉄粒子を鉄心へと溶融又は焼結するステップであって、１又は２以上の導電性コイルの形成後に鉄心が基板に形成され、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように鉄心が配置及び成形される、ステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルを、例えば、増幅器、インダクタ、アンテナ、抵抗器、コンデンサなどに接続するステップと、を含む方法によって、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰが作製される。
【0022】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。本発明は、費用効果の高いガラスセラミック誘導性個別又はアレイデバイスの作製を提供する。ガラスセラミック基板は、垂直並びに水平面の両方を個別に又は同時に処理して、様々な電気通信及び他のプラットフォームにおいて使用することができるＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰを形成することを通して、そのような構造を形成する能力を実証してきた。この新規なＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、スタンドアロンとして作製することも、他のデバイスに追加することもでき、基板に直接組み込んでから、ビア、ワイヤ又はボールボンディングなどを使用して、他の電子部品に接続することができる。
【0023】
一実施形態において、本発明は、現在利用可能な選択肢に対してサイズが減少している集積型受動素子（ＩＰＤ）用に構築されたＲＦ ＰＡ ＳｉＰである。テストビークルは、例えば、鉄心充填によって改良された方法及び部品で、例えば、米国の3DGS社から入手される以下に記載されるように作製及び配合された１又は２以上の種類のガラスを含むことができる。まず、標準的なキャビティ深さを使用して一貫した測定を保証する。次に、回路を形成するように形成、追加又は接続されているコンポーネントがＲＦ ＰＡ ＳｉＰに接続され、次いでテストが進行するにつれて評価され、正確な計算には特定の体積が必要である。
【0024】
図２は本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰ１０を示す。本発明は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０を製造する方法を含み、これは、底部層１２、頂部層１４を含み、層１４によって機械的及び／又は電気的に相互接続されて示されている。層１６は、例えば、はんだ層、金属層、導電性ポリマー若しくは導電性接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合のような、導電性とすることができる。底部層１２及び頂部層１４は開口又はギャップ１８によって分離されている。この実施形態において、底部層１２は、底部層１２内及び／又は上に形成されている３つの異なるデバイス、すなわち、高密度シャントコンデンサ２０、インダクタ２２、及びＭ１抵抗器２４とともに示されている。インダクタ２２は、タップトレース２６に接続されて示され、これは層１６と接続され、これはこの例においてはんだ層である。
【0025】
ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板を準備することによって作製される。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、感光性ガラス基板内の１又は２以上、２又は３次元の誘導デバイスを含む設計レイアウトをマスキングすること、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源に曝露すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度の上方の少なくとも１０分の加熱フェーズに曝露すること、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性材料に変換してガラス結晶性基板を形成するために感光性ガラス基板を冷却すること、ガラス結晶性基板をエッチャント溶液でエッチングして、次いでＲＦ ＰＡ ＳｉＰにおいて使用される１又は２以上の傾斜したチャネル又はスルーホールを形成することによって、感光性ガラスセラミック複合基板に形成される。
【0026】
図３は、ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続する集積ＳｉＰの電気要素の図を示す。
【0027】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス、及び光学イメージング用の新規なパッケージング及び基板材料として、ガラスセラミック（APEX（登録商標）Glass ceramic（商標）、3DGS社、米国）内、その上、又はその周囲に構築することができる。APEX（登録商標）Glassセラミックは、第１世代の半導体装置を使用して単純な３ステッププロセスで処理され、最終材料は、ガラス、セラミックのいずれかへと形成され、又はガラス及びセラミックの両方の領域を含むことができる。APEX（登録商標）Glassセラミックには、容易に製造される高密度ビア、実証済みのマイクロ流体能力、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイ、より硬いパッケージのための高いヤング率、ハロゲンフリーの製造、及び経済的な製造を含む、現在の材料に対するいくつかの利点がある。フォトエッチング可能ガラスには様々なマイクロシステムコンポーネントの製造のためのいくつかの利点がある。従来の半導体処理装置を使用してこれらのガラスで微細構造が比較的安価に製造されてきた。一般に、ガラスは高温安定性、良好な機械的及び電気的特性を有し、プラスチック及び多くの金属より良好な耐化学性を有する。本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミックの一例は、例えば、７５～８５重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、７～１１重量％の酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、３～６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１～２重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、０．２～０．５重量％の三酸化二アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）又は酸化ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、０．０５～０．１５重量％の酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、及び０．０１～０．０４重量％の酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含む。本明細書で用いられるとき、「APEX（登録商標）Glassセラミック」、「APEX（登録商標）ガラス」又は単に「APEX（登録商標）」という用語は、本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミック組成物の一実施形態を示すために用いられる。
【0028】
本発明は、ガラスセラミック基板の複数の平面に作製されるＲＦ ＰＡ ＳｉＰを含み、このようなプロセスは、（ａ）基板又はエネルギー源のいずれかの向きを変更することによって様々な角度で起こるような励起エネルギーへの曝露、（ｂ）ベークステップ及び（ｃ）エッチングステップ、を使用する。角度のサイズは鋭角又は鈍角のいずれかにすることができる。湾曲したデジタル構造は、ほとんどのガラス、セラミック又はシリコン基板で作製することが不可能ではないにしても、困難である。本発明は、ガラスセラミック基板についての垂直並びに水平面の両方にこのようなＲＦ ＰＡ ＳｉＰ構造を作製する能力を生み出した。本発明は、次のようにガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含む。
【0029】
底部層若しくは集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板で始める。
【0030】
ガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングする。
【0031】
高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークする。
【0032】
ＴＧＶを金属で充填する。本発明で使用するための金属は、例えば、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、及び／又はこれらの合金とすることができる。
【0033】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0034】
上面金属１（例えば、１μｍ厚さの銅）をパターニング及び堆積する。
【0035】
上面金属１の上にＳｉＮを堆積する（金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体）。
【0036】
ＳｉＮをパターニング及びエッチングして底部層若しくはＩＰＤベース又は基板から不要なＳｉＮを除去する。
【0037】
上面及び裏面金属めっきベースを堆積する。
【0038】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0039】
両面上に厚い銅金属２（例えば、２０μｍ）を電気めっきする。
【0040】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0041】
厚い金属２層を無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）でコーティングする。
【0042】
高密度コンデンサキャビティをエッチングする。
【0043】
高密度コンデンサＣｕピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングする。
【0044】
高密度コンデンサ誘電体を第２の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製する。
【0045】
頂部層又は蓋で始める。
【0046】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0047】
ＴＧＶを金属で充填する。本発明で使用するための金属は、例えば、銅、銀、金、白金、チタン、アルミニウム、及び／又はこれらの合金とすることができる。
【0048】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0049】
上面及び裏面金属めっきベースを堆積する。
【0050】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0051】
両面上に厚い銅金属２（例えば、２０μｍ）を電気めっきする。
【0052】
フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングする。
【0053】
厚い金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0054】
はんだ又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用してＩＰＤベースと蓋を互いに接合する。
【0055】
ガラスのセラミック化は、ガラス基板全体を３１０ｎｍの光の約２０Ｊ／ｃｍ２に曝露することによって達成される。セラミック内にガラススペースを作製しようとするとき、ユーザは、ガラスがガラスのままであるべき場所を除いて、材料のすべてを露光する。一実施形態において、本発明は、例えば、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの様々なコンポーネント、例えば、コイル、コネクタ又は導電体、コンデンサ、抵抗器、鉄系及び／又は強磁性コンポーネントなどを含む石英／クロムマスクを使用することができる。
【0056】
ＲＦ ＰＡ ＳｉＰのテスト及び検証。製品設計にはＳＭＴ及びプローブ起動サーキュレータ構造の両方が組み込まれることになる。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰは、プリント回路基板（ＰＣＢ，printed circuit board）、又は同様の何か、サーキュレータのＲＦ性能の３ポートテスト及びコネクタをディエンベディングすることが可能になるテストボード、及びサーキュレータのディエンベディングされた性能を検証するテストボードに直接はんだ付けすることができる表面実装技術（ＳＭＴ，surface mount technologies）デバイスで作製することができる。本発明者らは、作業のこの部分に利用されることになる一組の低損失ＳＭＴ起動及び基板レベル較正標準を開発してきた。プローブ起動設計及びオンウエハ較正構造を備えたプローブ起動サーキュレータデバイスは０．５～４０ＧＨｚの低損失テスト及び較正構造として検証することができる。例えば、２５０μｍピッチのグランド－信号－グランド（ＧＳＧ，ground-signal-ground）プローブにより、本明細書に説明するように設計及びレイアウトされる集積型受動素子としてのサーキュレータのオンウエハ３ポート測定が可能になる。
【0057】
本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスで使用するための基板の１つの非限定的な例は、例えば、高精度の構造を製造するため、中紫外フラッド露光システムを使用して３０：１以上、場合によってはレーザベースの露光システムを使用して４０：１以上（好ましくは５０：１以上）のエッチング比で微細加工されたガラスを含む。したがって、例えば、中空の光構造化マイクロニードルの内径及び外径の両方にほぼ垂直な壁の傾斜があれば、先端から基部までの壁の厚さの変化は少ししか起こらないであろう。加えて、非中空のマイクロニードルであるマイクロポストは、壁の傾斜が低くなるように微細加工することができ、マイクロポスト全体の直径を減少させることが可能になる。同様に、マイクロレンズは、水平方向の変動を正確に制御して成形することができ、垂直方向の変動は少ししかない。
【0058】
一実施形態において、本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは本質的にゲルマニウムを含まない。いくつかの実施形態において、組成物の酸化状態の制御を助けるために、Ｓｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３が添加される（例えば、少なくとも０．３重量パーセント（重量％）のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３）。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．７５重量％のＢ２Ｏ３が含まれ、他において少なくとも１．２５重量％のＢ２Ｏ３が含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．００３重量％のＡｇ２Ｏに加えて、少なくとも０．００３％のＡｕ２Ｏが含まれる。いくつかの実施形態において、ＣａＯ及び／又はＺｎＯの組合せが１８重量％まで添加される。いくつかの実施形態において、１０重量％までのＭｇＯが添加される。いくつかの実施形態において、１８重量％までの酸化鉛が添加される。材料を常磁性にするために５重量％までのＦｅ２Ｏ３を添加することができ、ガラスの自家蛍光を低減するために消光剤として鉄（II）及び鉄（III）を添加することができる。
【0059】
いくつかの例において、ガラス基板は、４２０～５２０℃の温度に１０分～２時間加熱され、次いで５２０～６２０℃に加熱された温度範囲に１０分～２時間加熱される。
【0060】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の／より大きな中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、導電性コイルは銅を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0061】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0062】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）システムインパッケージ（ＳｉＰ）デバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0063】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露出及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。
【0064】
いくつかの実施形態において、エッチャントはＨＦであり、いくつかの実施形態においてエッチャントはＨＦと塩酸又は硝酸のような追加の成分の組合せである。露光に使用される紫外線の好ましい波長は約３０８～３１２ｎｍである。
【0065】
現代の高周波電力増幅器（ｒｆ電力増幅器又はＲＦ ＰＡ）は、低出力高周波信号を高出力信号に変換する半導体ベースの増幅器の一種である。ＲＦ電力増幅器は、様々な現代の通信システムにおいて送信機のアンテナを駆動するために使用される。設計目標は大抵、利得、電力出力、帯域幅、電力効率、直線性（定格出力での低信号圧縮）、入力及び出力のインピーダンス整合、及び熱放散を含む。市販のＲＦ ＰＡは、銅フランジ１０ドル、蓋－０．２５ドル、ＩＰＤＩＡ ＨＤコンデンサ－２．００ドルを含むコストの大きな多数の受動及び能動部品／要素を有する。このアセンブリは、ワイヤボンディングされた、プラスチック又はエポキシのオーバーモールドを使用する従来の市販のＲＦ ＰＡである。従来のオーバーモールドには通常、気泡があり、バンドパスフィルタの中心周波数を８０ＭＨｚもシフトさせ得る寄生損失を引き起こす。
【0066】
半導体ＲＦ ＰＡの性能は、近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタの導入によって向上してきた。ＧａＮは、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のスケーリングの進歩をリードし、高度に集積された性能のシステムインパッケージ（ＳｉＰ）技術につながってきた。ＲＦ ＰＡベースのＳＩＰは通常、マイクロ波電力増幅及び低ノイズ増幅に使用される。ＭＭＩＣデバイス上の入力及び出力は大抵５０オームの特性インピーダンスに整合される。ＧａＮトランジスタは、はるかに高い温度及び電圧で動作することができるため、コンパクトなＳｉＰを可能にし、これらは、３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚのマイクロ波周波数で動作する理想的な電力増幅器となってきた。
【0067】
本発明のガラスセラミック集積型ＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。一実施形態において、本発明は集積型ＳｉＰを含み、これは、１又は２以上の導電性コイルを含む基板であって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている、基板と、これと併せて薄膜及び／又は高表面積コンデンサと、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰ用の受動素子を含む薄膜抵抗器と、を含む。受動素子は、１又は２以上のコネクタ、ビア、インダクタ、抵抗器、コンデンサ、又は感光性ガラス又は他の基板においてＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを可能にする他の集積回路によって集積されている。
【0068】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰにより多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信が可能になる。ＭＩＭＯは、複数の送信及び受信アンテナを使用してＲＦリンクの容量を増大させてマルチパスＲＦ周波数を達成するための方法である。ＭＩＭＯはＲＦワイヤレス通信の必須の要素である。ＭＩＭＯは、マルチパス伝播又は周波数を利用することによって同じ無線チャネルの上で複数のデータ信号を同時に送受信するための技術を指す。この「マルチパス」現象は興味深いものであり得るが、データ容量の増加の原因となるのは、チャネルをエンコードする直交周波数分割多重化の使用である。ＭＩＭＯは、ビームフォーミング及びダイバーシティのような、単一のデータ信号の性能を強化するように開発されたスマートアンテナ技術とは根本的に異なる。
【0069】
別の一態様において、感光性ガラス基板内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、従来のＲＦ ＰＡに対して信号入力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。図１Ａ及び１Ｂ参照。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0070】
別の一実施形態において、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、鉄粒子を鉄心へと溶融又は焼結するステップであって、１又は２以上の導電性コイルの形成後に鉄心が基板に形成され、基板にＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するように鉄心が配置及び成形される、ステップと、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰの導電性コイルを、例えば、増幅器、インダクタ、アンテナ、抵抗器、コンデンサなどに接続するステップと、を含む方法によって、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰが作製される。
【0071】
本発明のＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、一般に、電子、マイクロ波及び高周波用のガラスセラミック基板内のデバイス及びアレイに使用することができる。本発明は、費用効果の高いガラスセラミック誘導性個別又はアレイデバイスの作製を提供する。ガラスセラミック基板は、垂直並びに水平面の両方を個別に又は同時に処理して、様々な電気通信及び他のプラットフォームにおいて使用することができるＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰを形成することを通して、そのような構造を形成する能力を実証してきた。この新規なＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰは、スタンドアロンとして作製することも、他のデバイスに追加することもでき、基板に直接組み込んでから、ビア、ワイヤ又はボールボンディングなどを使用して、他の電子部品に接続することができる。
【0072】
一実施形態において、本発明は、現在利用可能な選択肢に対してサイズが減少している集積型受動素子（ＩＰＤ）用に構築されたＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰである。テストビークルは、例えば、鉄心充填によって改良された方法及び部品で、例えば米国の3DGS社から入手される以下に記載されるように作製及び配合された１又は２以上の種類のガラスを含むことができる。まず、標準的なキャビティ深さを使用して一貫した測定を保証する。次に、回路を形成するように形成、追加又は接続されているコンポーネントがＲＦ集積型ＳｉＰに接続され、次いでテストが進行するにつれて評価され、正確な計算には特定の体積が必要である。
【0073】
ＲＦ ＰＡ集積型ガラスセラミックＳｉＰは、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板を準備することによって作製される。ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、感光性ガラス基板内の１又は２以上、２又は３次元の誘導デバイスを含む設計レイアウトをマスキングすること、感光性ガラス基板の少なくとも一部を活性化エネルギー源に曝露すること、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度の上方の少なくとも１０分の加熱フェーズに曝露すること、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶性材料に変換してガラス結晶性基板を形成するために感光性ガラス基板を冷却すること、ガラス結晶性基板をエッチャント溶液でエッチングして、次いでＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰにおいて使用される１又は２以上の傾斜したチャネル又はスルーホールを形成することによって、感光性ガラスセラミック複合基板に形成される。
【0074】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス、及び光学イメージング用の新規なパッケージング及び基板材料として、ガラスセラミック（APEX（登録商標）Glass ceramic（商標）、3DGS社、米国）内、その上、又はその周囲に構築することができる。APEX（登録商標）Glassセラミックは、第１世代の半導体装置を使用して単純な３ステッププロセスで処理され、最終材料は、ガラス、セラミックのいずれかへと形成され、又はガラス及びセラミックの両方の領域を含むことができる。APEX（登録商標）Glassセラミックには、容易に製造される高密度ビア、実証済みのマイクロ流体能力、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイ、より硬いパッケージのための高いヤング率、ハロゲンフリーの製造、及び経済的な製造を含む、現在の材料に対するいくつかの利点がある。フォトエッチング可能ガラスには様々なマイクロシステムコンポーネントの製造のためのいくつかの利点がある。従来の半導体処理装置を使用してこれらのガラスで微細構造が比較的安価に製造されてきた。一般に、ガラスは高温安定性、良好な機械的及び電気的特性を有し、プラスチック及び多くの金属より良好な耐化学性を有する。本発明のＲＦ ＰＡ ＳｉＰを作製するためのガラスセラミックの一例は、例えば、７５～８５重量％の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、７～１１重量％の酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、３～６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１～２重量％の酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、０．２～０．５重量％の三酸化二アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）又は酸化ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）、０．０５～０．１５重量％の酸化銀（Ａｇ２Ｏ）、及び０．０１～０．０４重量％の酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含む。本明細書で用いられるとき、「APEX（登録商標）Glassセラミック」、「APEX（登録商標）ガラス」又は単に「APEX（登録商標）」という用語は、本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを作製するためのガラスセラミック組成物の一実施形態を示すために用いられる。
【0075】
本発明は、ガラスセラミック基板の複数の平面に作製されるＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを含み、このようなプロセスは、（ａ）基板又はエネルギー源のいずれかの向きを変更することによって様々な角度で起こるような励起エネルギーへの曝露、（ｂ）ベークステップ及び（ｃ）エッチングステップ、を使用する。角度のサイズは鋭角又は鈍角のいずれかにすることができる。湾曲したデジタル構造は、ほとんどのガラス、セラミック又はシリコン基板で作製することが不可能ではないにしても、困難である。本発明は、ガラスセラミック基板についての垂直並びに水平面の両方にこのようなＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰ構造を作製する能力を生み出した。本発明は、次のようにＩＰＤ（ＲＦフィルタ）ベース用のガラスセラミックフロー上又は内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを製造するための方法を含む。
【0076】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0077】
ＨＤコンデンサキャビティを露光及びベークする。
【0078】
ＴＧＶを銅で充填する。
【0079】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0080】
上面金属１（１μｍ厚さの銅）をパターニング及び堆積する。
【0081】
上面金属１の上にＳｉＮを堆積する（ＭＩＭコンデンサ用の絶縁体）。
【0082】
ＳｉＮをパターニング及びエッチングしてチップから不要なＳｉＮを除去する。
【0083】
上面及び裏面Ｃｕめっきベースを堆積する。
【0084】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0085】
両面に厚い銅金属２（２０μｍ）を電気めっきする。
【0086】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0087】
厚いＣｕ金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0088】
高密度コンデンサキャビティをエッチングする。
【0089】
高密度コンデンサＣｕピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングする。
【0090】
高密度コンデンサ誘電体を第２の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製する。
【0091】
ＩＰＤ（ＲＦフィルタ）の蓋についてのプロセスフローは次のとおりである。
【0092】
ＴＧＶを露光、ベーク、エッチングする。
【0093】
ＴＧＶを銅で充填する。
【0094】
ウエハを最終厚さまで両面研磨する。
【0095】
上面及び裏面Ｃｕめっきベースを堆積する。
【0096】
両面上にフォトレジストをパターニングする。
【0097】
両面上に厚い銅金属２（２０μｍ）を電気めっきする。
【0098】
フォトレジストを除去し、Ｃｕめっきベースをエッチングする。
【0099】
厚い銅金属２層をＥＮＩＧでコーティングする。
【0100】
はんだ又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用してＩＰＤベースと蓋を互いに接合する。
【0101】
ガラスのセラミック化は、ガラス基板全体を３１０ｎｍの光の約２０Ｊ／ｃｍ２に曝露することによって達成される。セラミック内にガラススペースを作製しようとするとき、ユーザは、ガラスがガラスのままであるべき場所を除いて、材料のすべてを露光する。一実施形態において、本発明は、例えば、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰの様々なコンポーネント、例えば、コイル、コネクタ又は導電体、コンデンサ、抵抗器、鉄系及び／又は強磁性コンポーネントなどを含む石英／クロムマスクを使用することができる。
【0102】
ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰのテスト及び検証。製品設計にはＳＭＴ及びプローブ起動サーキュレータ構造の両方が組み込まれることになる。ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰは、プリント回路基板（ＰＣＢ）、又は同様の何か、サーキュレータのＲＦ性能の３ポートテスト及びコネクタをディエンベディングすることが可能になるテストボード、及びサーキュレータのディエンベディングされた性能を検証するテストボードに直接はんだ付けすることができる表面実装技術（ＳＭＴ）デバイスで作製することができる。本発明者らは、作業のこの部分に利用されることになる一組の低損失ＳＭＴ起動及び基板レベル較正標準を開発してきた。プローブ起動設計及びオンウエハ較正構造を備えたプローブ起動デバイスは０．５～４０ＧＨｚの低損失テスト及び較正構造として検証することができる。例えば、２５０μｍピッチのグランド－信号－グランド（ＧＳＧ）プローブにより、本明細書に説明するように設計及びレイアウトされる集積型受動素子としてのサーキュレータのオンウエハ３ポート測定が可能になる。
【0103】
本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスで使用するための基板の１つの非限定的な例は、例えば、高精度の構造を製造するため、中紫外フラッド露光システムを使用して３０：１以上、場合によってはレーザベースの露光システムを使用して４０：１以上（好ましくは５０：１以上）のエッチング比で微細加工されたガラスを含む。したがって、例えば、中空の光構造化マイクロニードルの内径及び外径の両方にほぼ垂直な壁の傾斜があれば、先端から基部までの壁の厚さの変化は少ししか起こらないであろう。加えて、非中空のマイクロニードルであるマイクロポストは、壁の傾斜が低くなるように微細加工することができ、マイクロポスト全体の直径を減少させることが可能になる。同様に、マイクロレンズは、水平方向の変動を正確に制御して成形することができ、垂直方向の変動は少ししかない。
【0104】
一実施形態において、本発明のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスは本質的にゲルマニウムを含まない。いくつかの実施形態において、組成物の酸化状態の制御を助けるために、Ｓｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３が添加される（例えば、少なくとも０．３重量パーセント（重量％）のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３）。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．７５重量％のＢ２Ｏ３が含まれ、他において少なくとも１．２５重量％のＢ２Ｏ３が含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、少なくとも０．００３重量％のＡｇ２Ｏに加えて、少なくとも０．００３％のＡｕ２Ｏが含まれる。いくつかの実施形態において、ＣａＯ及び／又はＺｎＯの組合せが１８重量％まで添加される。いくつかの実施形態において、１０重量％までのＭｇＯが添加される。いくつかの実施形態において、１８重量％までの酸化鉛が添加される。材料を常磁性にするために５重量％までのＦｅ２Ｏ３を添加することができ、ガラスの自家蛍光を低減するために消光剤として鉄（II）及び鉄（III）を添加することができる。
【0105】
いくつかの例において、ガラス基板は、４２０～５２０℃の温度に１０分～２時間加熱され、次いで５２０～６２０℃に加熱された温度範囲に１０分～２時間加熱される。
【0106】
一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器（ＲＦ ＰＡ）集積型ＳｉＰデバイスを含むことができ、これは、基板内、基板上、又は基板周囲に形成されている１又は２以上のインダクタ、コンデンサ、及び薄膜抵抗器を含む基板と、鉄心を含む基板内の開口であって、基板にＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰが形成された後に鉄心が基板に形成される、開口と、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを作製するように接続された１又は２以上のコネクタ、ビア、抵抗器、コンデンサ、又は他の集積回路デバイスと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。一態様において、１又は２以上の誘導デバイスは、銅を含む１又は２以上の導電性コイルである。別の一態様において、１又は２以上の容量性デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサである。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜誘電体材料及び銅の層でコーティングされた銅ピラーを含む。別の一態様において、１又は２以上の抵抗デバイスは１又は２以上の高表面積シャントコンデンサを含む。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサは、薄膜堆積技術を使用して形成される。別の一態様において、１又は２以上の高表面積シャントコンデンサはＴｉＮの薄膜を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、ＲＦ ＰＡガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０ＭＨｚ未満の／より大きな中心周波数シフトを備えたフィルタを有する。別の一態様において、基板はガラスである。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の一態様において、この方法は、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスを環境から保護するためにＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイス上にパッシベーション又はコーティングをコーティング又は堆積するステップをさらに含む。別の一態様において、導電性コイルは銅を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスは、既存のＲＦ ＰＡ集積型ガラスセラミックＳｉＰと比較したとき、信号損失が低減されている。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ ＳｉＰデバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０％未満の損失を有する。別の一態様において、鉄心は、溶融又は焼結された鉄粒子、マイクロ粒子、又はナノ粒子を含む。別の一態様において、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰデバイスの幾何学的形状は実質的に円形である。別の一態様において、基板は、６０～７６重量％のシリカ、Ｋ２Ｏが少なくとも３重量％である６重量％～１６重量％のＫ２ＯとＮａ２Ｏの組合せ、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される０．００３～１重量％の少なくとも１つの酸化物、０．００３～２重量％のＣｕ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない、０．７５重量％～７重量％のＢ２Ｏ３、及び６～７重量％のＡｌ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、並びに０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、３５～７６重量％のシリカ、３～１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３～１重量％のＡｇ２Ｏ、０．７５～１３重量％のＢ２Ｏ３、８～１５重量％のＬｉ２Ｏ、及び０．００１～０．１重量％のＣｅＯ２、の組成を含むガラス基板である。別の一態様において、基板は、少なくとも０．３重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む感光性ガラス基板、０．００３～１重量％のＡｕ２Ｏを含む感光性ガラス基板、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を１～１８重量％含む感光性ガラス基板、の少なくとも１つであり、任意選択で、１０～２０：１、２１～２９：１、３０～４５：１、２０～４０：１、４１～４５：１、及び３０～５０：１の少なくとも１つである露光部分の未露光部分に対する異方性エッチング比を有する。別の一態様において、基板は、少なくともシリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。
【0107】
別の一実施形態において、本発明は高周波電力増幅器集積型ＳｉＰデバイスを含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、集積型ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる方法によって作製される。
【0108】
別の一実施形態において、本発明は、高周波電力増幅器集積型システムインパッケージデバイスを作製する方法を含むことができ、これは、基板上に１又は２以上の導電性コイルを形成するステップであって、１又は２以上の導電性コイルが、基板内、基板上、又は基板周囲に形成される、前記形成するステップと、基板に開口をエッチングするステップと、開口に鉄粒子を堆積するステップと、ＲＦ集積型ＳｉＰの導電性コイルをアンテナに接続するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなる。
【0109】
別の一実施形態において、本発明は、底部層又は集積型受動素子（ＩＰＤ）ベース又は基板を取得するステップと、１又は２以上の第１のガラス貫通ビア（ＴＧＶ）を露光、ベーク、及びエッチングするステップと、高密度（ＨＤ）コンデンサキャビティを露光及びベークするステップと、第１のＴＧＶを金属で充填するステップと、基板を最終厚さまで両面研磨するステップと、第１の上面金属をパターニング及び堆積するステップと、第１の上面金属の上にＳｉＮを堆積して金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）コンデンサ用の絶縁体を形成するステップと、ＳｉＮをパターニング及びエッチングして基板から不要なＳｉＮを除去するステップと、基板の上面及び裏面上に第１の金属めっきベースを堆積するステップと、基板の上面及び裏面上にフォトレジストをパターニングするステップと、基板の上面及び裏面上に第２の金属層を電気めっきするステップであって、第２の金属層が第１の金属めっきベースより厚い、前記電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、金属めっきベースをエッチングするステップと、第１の基板上に無電解ニッケル浸漬金（ＥＮＩＧ）によって第３の金属層をコーティングするステップと、第１の基板に高密度コンデンサキャビティをエッチングするステップと、高密度コンデンサ銅ピラーを誘電体層でパターニング及びコーティングするステップと、高密度コンデンサ誘電体を第４の金属層でパターニング及びコーティングしてＭＩＭ高密度コンデンサを作製するステップと、頂部層、蓋、又は第２の基板を取得するステップと、第２の基板内の１又は２以上の第２のＴＧＶを露光、ベーク、及びエッチングするステップと、第２の基板内の第２のＴＧＶを金属で充填するステップと、第２の基板の両面を最終厚さまで研磨するステップと、第２の基板の上面及び裏面上に金属めっきベースを堆積するステップと、第２の基板の上面及び裏面上の金属めっきベース上にフォトレジストをパターニングするステップと、第２の基板の上面及び裏面上に第５の銅金属層を電気めっきするステップと、フォトレジストを除去し、第２の金属めっきベースをエッチングするステップと、第６の銅金属層をＥＮＩＧでコーティングするステップと、はんだ、接着剤、又はＡｕ／Ａｕ熱音波接合を使用して、第１の基板を第２の基板に接合するステップと、を含む、本質的にこれらからなる、又はこれらからなるガラスセラミック上又は内のＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰを製造するための方法を含むことができる。
【0110】
いくつかの実施形態において、エッチャントはＨＦであり、いくつかの実施形態においてエッチャントはＨＦと塩酸又は硝酸のような追加の成分の組合せである。露光に使用される紫外線の好ましい波長は約３０８～３１２ｎｍである。
【0111】
図４は３００ＭＨｚから９００ＭＨｚへの信号の周波数のシフトを示す。これにより、ＲＦ ＰＡ集積型ＳｉＰのソース又はドレインのいずれかにＲＦフィルタを直接配置することによって、映像伝送帯域幅が効果的に３倍になる。
【0112】
図５は、ＧａＮ増幅器のソース又はドレインのいずれかにＲＦフィルタを備えた本発明の感光性ガラスＲＦ ＰＡ ＳｉＰについての電気的概略図を示す。
【0113】
図５Ａは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置されたＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０の１つの可能な構成を示す。図５Ａは、底部層１２、頂部層１４、接着剤／はんだ層１６、エアギャップ１８、ＳＭＴ高密度コンデンサ２０、インダクタ２２、Ｍ１抵抗器２４、及びタップトレース２６を示す。底部層１２は、Ｍ３フロント２８、Ｍ２フロント３０、ガラス１ ３２、Ｍ２バック３４、及びＭ３バック３６からなるように示されている。頂部層１４は、Ｍ２フロント３８、ガラス２ ４０、及びＭ２バック４２からなるように示されている。ＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０は、パッケージタブ４４、接着剤／はんだ層４６、及び接着剤層／はんだ層４８、並びにＰＡフランジ５０をさらに含むように示されている。
【0114】
図５Ｂは、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の上にＳＭＴ高密度コンデンサが配置された断面を示す。図５Ｂは、底部層１２、頂部層１４、接着剤／はんだ層１６、エアギャップ１８、ＳＭＴ高密度コンデンサ２０、インダクタ２２、Ｍ１抵抗器２４、及びタップトレース２６を含むＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０を示す。
【0115】
図６は、ＧａＮのドレイン／ソースの金属接点の底部にＳＭＴ－高密度コンデンサが配置された第２の構成を示す。図５Ｂは、底部層１２、頂部層１４、接着剤／はんだ層１６、エアギャップ１８、ＳＭＴ高密度コンデンサ２０、インダクタ２２、Ｍ１抵抗器２４、及びタップトレース２６を含むＲＦ ＰＡ ＳｉＰ１０を示す。
【0116】
図７は、ＲＦ ＳｉＰのＧａＮ増幅器のソース又はドレイン内／上のＲＦフィルタの配置を示す。
【0117】
図８Ａは、ＳｉＰにフィルタが集積されていない従来のＲＦ増幅器を示す。
【0118】
図８Ｂは、ＧａＮ増幅器のソース側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。最小静電容量：３ｎＦ。
【0119】
図８Ｃは、ＧａＮ増幅器のドレイン側のための接点上にＲＦフィルタが配置されたＲＦ増幅器を示す。最小静電容量：３ｎＦ。
【0120】
図９は、ワイヤボンドを使用して半導体デバイスをＩＰＤに接続するＳｉＰの集積の図を示し、半導体は電力増幅器又は他の半導体デバイスであり得る。
【0121】
図１０は、ＳｉＰを作製するボンディングワイヤコネクタの代わりに金属化されたKapton（商標）を備えた他の半導体素子の電力増幅器を示す。利得は０．４ｄＢ低下し、Ｐ－３ｄＢは０．２ｄＢ及び効率が増加し、Ｐ－３ｄＢは１．１％増加している。これはおそらくわずかなインピーダンスシフトによるものであり、無視すべきである。リングフレームは、すべてのコンデンサをリード及び／又はボンディング場所につなぐＤＣバスに対応するように拡張することができる。
【0122】
Murata社のコンデンサはパッケージの内側に接合することができ、及び／又はMurata社の１０ｕＦチップコンデンサはパッケージの外側に取り付けることができる。ＩＲ降下が十分に低い（金属の厚みが十分に高い）場合、追加のリードを通してＤＣを供給することができる。ＤＣが追加のリードを介して供給されれば、ドレインリードを変更して窒化物ベースの直列コンデンサを組み込み、ボンドワイヤインダクタンスを調整する（ＤＣブロックにする）ことができる。
【0123】
本明細書において議論した任意の実施形態は、本発明の任意の方法、キット、又は組成物に関して実施することができ、逆もまた同様であると考えられる。さらに、本発明の組成物を用いて本発明の方法を達成することができる。
【0124】
本明細書に記載の実施形態は、本発明の限定としてではなく例示として示されているということが理解されよう。本発明の主な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な実施形態において使用することができる。当業者は、ただの日常的な実験を用いて、本明細書に記載の特定の手順に対する多数の同等物を認識する、又は確認することができるであろう。このような同等物は、本発明の範囲内にあると見なされ、請求項によってカバーされる。
【0125】
本明細書に記載のすべての刊行物及び特許出願は、本発明が関係する当業者の技能のレベルを示している。すべての刊行物及び特許出願が、各個々の刊行物又は特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個々に示された場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【0126】
請求項及び／又は明細書において「含む（comprising）」という用語と併せて用いられるときの「a」又は「an」という単語の使用は、「１」を意味することができるが、これは「１又は２以上」、「少なくとも１つ」、及び「１又は１より多い」の意味とも一致する。請求項における「又は」という用語の使用は、本開示は代替物及び「及び／又は」のみに言及する定義を支持しているが、代替物のみを指すように明示的に示され、又はこれらの代替物が相互に排他的でない限り、「及び／又は」を意味するように用いられる。本願を通して、「約」という用語は、ある値が、この方法がその値を決定するために使用され、デバイスについての固有の誤差の変動、又は研究対象間に存在する変動を含むということを示すために用いられる。
【0127】
本明細書及び請求項において用いられるとき、「含む（comprising）」（及び「comprise」及び「comprises」のような、comprisingのあらゆる形態）、「有する（having）」（及び「have」及び「has」のような、havingのあらゆる形態）、「含む（including）」（及び「includes」及び「include」のような、includingのあらゆる形態）又は「含む（containing）」（及び「contains」及び「contain」のような、containingのあらゆる形態）は、包括的すなわちオープンエンドであり、追加の、記載されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書に提供される構成物及び方法のいずれかの実施形態において、「含む（comprising）」は、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」又は「～からなる（consisting of）」に置き換えることができる。本明細書で用いられるとき、「本質的に～からなる（consisting essentially of）」という句には、指定された完全体（integer）又はステップ、並びに特許請求された発明の特徴又は機能に実質的に影響を及ぼさないものが必要とされる。本明細書で用いられるとき、「構成する（consisting）」という用語は、記載された完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ、又は限定）又は完全体（integer）（例えば、特徴、要素、特色、特性、方法／プロセスステップ、又は限定）の群のみの存在を示すために用いられる。
【0128】
本明細書で用いられるとき、「又はこれらの組合せ」という用語は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列及び組合せを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、又はこれらの組合せ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、又はＡＢＣの少なくとも１つを、また特定の文脈において順序が重要であれば、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、又はＣＡＢも含むように意図されている。この例で続けると、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢ、などのような、１又は２以上の項目又は用語の繰り返しを含む組合せが明示的に含まれる。当業者は、他が文脈から明らかでない限り、通常、任意の組合せにおける項目又は用語の数に制限がないということを理解するであろう。
【0129】
本明細書で用いられるとき、限定はしないが、「約」、「実質的な」又は「実質的に」のような近似の言葉は、そのように修正されたとき、必ずしも絶対的又は完全ではないと理解される状態であるが、その状態を存在するものとして指定することを保証するのに十分に近いと当業者に見なされるであろう状態を指す。説明が変動し得る程度は、どれくらい大きく変化が起こり、それでも当業者に、修正された特徴を、修正されていない特徴の必要とされる特色及び能力を依然として有するものとして認識させることができるかに依存することになる。一般に、しかし先行する議論を条件として、「約」のような近似の語によって修正される本明細書の数値は、記載された値から少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２又は１５％だけ変動し得る。
【0130】
本明細書に開示及び特許請求された装置及び／又は方法のすべては、本開示に照らして過度の実験なしに作製及び実行することができる。本発明の装置及び／又は方法を好ましい実施形態の観点において説明してきたが、本発明の概念、精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の構成物及び／又は方法に、また方法のステップ又はステップのシーケンスにおいて変形を適用することができるということは当業者には明らかであろう。当業者に明らかなすべてのこのような同様の代替例及び修正例は、添付の請求項によって定義されたような本発明の精神、範囲、及び概念の範囲内であると見なされる。
【0131】
さらに、以下の請求項に記載されたようなもの以外、本明細書に示される構造又は設計の詳細に対して限定が意図されていない。したがって、上に開示された特定の実施形態を変更又は修正することができるということは明らかであり、すべてのこのような変形は本開示の範囲及び精神内にあると見なされる。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の請求項に記載されているとおりである。
【0132】
本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載のシステム及び装置に対して、修正、追加、又は省略を行うことができる。システム及び装置の構成要素は統合又は分離することができる。また、システム及び装置の動作は、より多い、より少ない、又は他の構成要素によって実行することができる。この方法は、より多い、より少ない、又は他のステップを含むことができる。加えて、任意の適切な順序でステップを実行することができる。
【0133】
特許庁、及び本願に関して発行されるいかなる特許のいかなる読者も本明細書に添付の請求項を解釈するのを支援するため、出願人は、添付された請求項のいずれも、米国特許法第１１２条の段落６が本願の出願の日に存在しているため、「のための手段」又は「のためのステップ」という言葉が特定の請求項において明示的に用いられていない限り、これを適用することを意図していないということを特記したい。
【0134】
請求項のそれぞれについて、各従属請求項は、前の請求項が請求項の用語又は要素のための適切な先行詞を提供する限り、独立請求項及びそれぞれすべての請求項のための前の従属請求項のそれぞれの両方から従属することができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】