(57)【要約】      （修正有）【課題】チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）ベースの薄膜バルク共振器フィルタ作製方法を提供する。【解決手段】上側及び下側面上に上側金属電極及び下側金属電極を有する、実質的に水平な圧電材料メンブレンを備える音響共振器である。前記メンブレンは、取付けポリマーによって、長方形相互接続枠の内側壁の周辺部の周りに取り付けられ、パッケージ枠の側壁は、メンブレンに実質的に垂直であり、誘電体母材内に導電ビアを備える。導電ビアは、側壁内で実質的に垂直に延びる。金属電極は、メンブレンの上側面を覆う特徴層によって金属ビアに導電結合される。上部蓋体及び底部蓋体は、音響共振器をその周囲から封止するために相互接続枠の上端部及び底端部に結合される。【選択図】図２
2016140053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜バルク共振器フィルタを作製する方法であって、
（ａ）犠牲基板を備えるダイスを入手することであって、前記犠牲基板の上で、電極層の間に圧電材料を成長させる、前記入手すること；
（ｂ）各キャビティが枠組によって囲まれるようにキャビティ・アレイを画定する誘電体格子枠組を入手することであって、前記誘電体格子は、前記枠組を貫通する導電性ビアを更に備える、前記入手すること；
（ｂ）前記格子枠組の下面に粘着性取外し可能テープを固着させること；
（ｄ）前記取外し可能テープの粘着性によって、前記ダイを所定位置に保持する前記各キャビティ内に前記ダイを位置決めすること；
（ｅ）前記犠牲基板を除去し、前記メンブレンの上及び周囲に取付けポリマーを張り合わせ、前記取外し可能テープを除去すること；
（ｆ）前記取付けポリマーを通して前記各メンブレンの周囲の少なくとも第１のビア及び第２のビアまで穴を穿設し、前記圧電材料を通して下にある前記電極層まで穴を穿設すること；
（ｇ）上面上に、前記第１のビアの上側端部と前記圧電層の上の前記電極との間に第１の接続部、及び前記第２のビアの上側端部と前記圧電層の下の前記電極層との間に第２の接続部、並びに前記第１のビアの前記上側端部、前記第２のビアの前記上側端部並びに第１の接続部及び第２の接続部を囲む上側接続リングを作製すること；
（ｈ）下側面上に、前記第１のビア及び前記第２のビアの下側端部上の下側パッド、並びに前記第１のビア及び前記第２のビアの前記下側端部を囲む下側接続リングを作製すること；
（ｉ）前記下側接続リングよりも下に前記下側パッドから延在する表面実装用脚部を作製すること；
（ｊ）前記下側電極の下の前記取付けポリマーを除去すること；
（ｋ）前記上側リングに上側蓋体を取り付け、前記下側リングに下側蓋体を取り付けること、並びに
（ｌ）個々のパッケージングした薄膜バルク共振器フィルタを前記格子から個片化すること
を含む方法。
【請求項２】
前記犠牲基板は、単結晶ｃ面サファイアである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧電材料は、混合チタン酸バリウムストロンチウム（ＢｘＳ（１−ｘ）ＴｉＯ３）である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記圧電材料は、分子ビーム・エピタキシ、パルス・レーザ堆積、ＲＦスパッタリング及び原子層堆積からなる群から選択される方法によって作製される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
圧電材料をエピタキシャル成長させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記圧電材料は単結晶である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電極層は白金又はタンタルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
界面層は、前記犠牲基板と前記第１の電極層との間に置かれる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記（ｅ）は、前記犠牲基板を通して前記界面層を照射することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記（ａ）は、
犠牲基板のウェハを入手すること；
界面層を前記犠牲基板の表面上に作製すること；
前記界面層上に下側電極を作製すること；
圧電材料エピタキシャル層を前記下側電極上に作製すること；
上側電極を前記圧電層上に作製すること；
前記電極を個片化してダイスにすること
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記誘電体格子枠組は、金属ビアと同時焼成したセラミック母材を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記誘電体格子枠組は、ポリマー母材及び銅ビアを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー母材は、ガラス繊維及びセラミック充填材を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記銅ビアは、パターニングしたフォトレジスト内の直立支柱として電気メッキし、前記フォトレジストを剥取し、前記ポリマー母材を上に張り合わせることによって作製される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマー母材は液晶ポリマーである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ダイを各キャビティ内に位置決めする前記ステップ（ｄ）は、前記犠牲基板が前記除去可能テープ及び前記圧電層及び前記電極と上向きに接触した状態で前記ダイを位置決めすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記犠牲基板を除去し、前記メンブレンの上及び周囲に取付けポリマーを張り合わせ、前記取外し可能テープを除去する前記ステップ（ｅ）は、
ｉ．前記ダイ及び前記枠組の上にポリマー被覆物を張り合わせるステップ；
ｉｉ．前記取付けポリマーの上に担体を施すステップ；
ｉｉｉ．前記除去可能テープを除去するステップ；
ｉｖ．前記格子枠組をハード・マスクで保護しながら、前記取付けポリマーを通して担体までプラズマ・エッチング又はレーザー・スカイビングするステップ；
ｖ．前記界面層を溶融するために、前記犠牲基板を通して前記界面層を照射するステップ、
ｖｉ．前記犠牲基板を除去するステップ、
ｖｉｉ．取付けポリマーを施すステップ並びに
ｖｉｉｉ．前記担体を除去するステップ
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記担体は金属担体であり、前記担体の除去は、前記担体をエッチング除去することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記犠牲基板はサファイアを含み、前記界面層はＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含み、前記犠牲基板を通して前記界面層を照射する前記ステップは、前記窒化物を金属に還元し前記金属を溶融するために、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ又はフッ化クリプトン（ＫｒＦ）レーザで照射すること、前記電極付き圧電層から前記犠牲基板を外すことを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ダイを各キャビティ内に位置決めする前記ステップ（ｄ）は、前記外側電極が前記除去可能テープ及び前記犠牲基板と上向きで接触した状態で前記各ダイを位置決めすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップ（ｅ）は、
ｉｘ．前記界面を溶融するために前記界面層を照射すること；
ｘ．前記犠牲基板を除去すること；
ｘｉ．取付けポリマーを施すこと及び
ｘｉｉ．前記取付けテープを除去すること
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記犠牲基板はサファイアを含み、前記界面層はＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含み、前記犠牲基板を通して前記界面層を照射する前記ステップは、窒化物を金属に還元し前記金属を溶融するためにフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ又はフッ化クリプトン（ＫｒＦ）レーザで照射すること、前記電極付き圧電層から前記犠牲基板を外すことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記取付けポリマーを施す前記ステップは、前記メンブレン及び前記枠の下及び周囲に液晶ポリマー膜を施すことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記取付けポリマーを通して前記各メンブレンの周囲の少なくとも前記第１のビア及び前記第２のビアまで穴を穿設し；前記圧電材料を通して下の前記電極まで穴を穿設する前記ステップ（ｆ）は、レーザ穿設及びプラズマ・エッチングのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップ（ｇ）は、前記外側面及び前記穴上にシード層を置くこと；前記上面上にフォトレジストを広げること；前記第１の接続部及び前記第２の接続部並びに前記上側接続リングに対して前記フォトレジストをパターニングすること；パターン内に銅を電気めっきすること；前記フォトレジストを剥取し前記シード層を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記フォトレジスト及び前記シード層を剥取する前に、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ接点を前記上側接続リングに施すこと
を更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップ（ｈ）は、
前記下側面及び前記穴上にシード層を置くこと；
前記フォトレジストを前記下側面上に広げること；
前記下側パッド及び前記下側接続リングに対して前記フォトレジストをパターニングすること；
パターン内に銅を電気めっきすること、
前記フォトレジストを剥取すること並びに
前記シード層を除去すること
を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記シード層を前記上側面及び前記下側面に同時に施す、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の接続部及び前記第２の接続部、前記上側封止リング及び前記下側封止リング並びに前記下側パッドを同時に電気めっきする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップ（ｉ）は、適切な厚さのフォトレジスト層を前記下側面に施すこと、前記下側パッド上の表面実装用脚部に対して前記フォトレジストをパターニングすること、パターン内の前記脚部を電気めっきすること、前記フォトレジストを前記下側接続リングの下まで除去すること、及び前記シード層を除去することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
フォトレジスト及びシード層を剥取する前に、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ接点を前記下側接続リング及び前記脚部に施すこと
を更に含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記下側電極の下の前記取付けポリマーの中心領域を除去する前記ステップ（ｊ）は、前記枠組及び前記取付けポリマーの周辺領域をハード・マスクで保護しながら前記取付けポリマーをプラズマ・エッチング除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
前記中心領域の前記除去によって露出した前記界面の残部を除去することを更に含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記上側電極の上の任意の取付けポリマーを減厚することを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記上側電極が前記下側電極への接続部から絶縁されるのを保証するために、前記上側電極の一部を除去することを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記上側蓋体及び前記下側蓋体は、セラミック、金属及びポリマーを含む群から選択される材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
上側蓋体を上側リングに取り付け、下側蓋体を下側リングに取り付ける前記ステップ（ｋ）は、接触金属をリフローさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３９】
上側蓋体を上側リングに取り付け、下側蓋体を下側リングに取り付ける前記ステップ（ｌ）は、接触金属をリフローさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
個々のパッケージングした薄膜バルク共振器フィルタを前記格子から個片化する前記ステップ（ｎ）は、切断することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記誘電体格子枠組は、前記誘電材料内に埋め込んだ銅分割格子を更に含み、個々にパッケージングした薄膜バルク共振器フィルタを前記格子から個片化する前記ステップ（ｎ）は、前記銅分割格子を選択的に溶解することを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０１５年１月６日出願、「膜バルク音響共振器フィルタ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）」という名称のＨｕｒｗｉｔｚ及びＨｕａｎｇへの米国特許出願第１４／５９０，６２１号による優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、移動電話等で使用するＲＦフィルタに関する。
【背景技術】
【０００３】
移動電話は、よりスマートになってきている。いわゆる第３世代スマート・フォンから第４及び第５世代スマート・フォンへの移行に際して、無線周波数及び帯域が激増している。正確に動作可能にするためには、隣接する帯域からの信号をフィルタ除去する必要がある。
【０００４】
ＲＦ及びマイクロ波の適用は、同調可能なデバイス及び回路の使用から大幅に助けを得ている。広い範囲にわたって同調できる構成要素の場合、フィルタは、複数の動作周波数帯域にわたって同調するように製造でき、インピーダンス整合ネットワークは、増幅器の出力レベル又はアンテナ・インピーダンスのために調節できる。
【０００５】
より一層高度なスマート・フォン及び自動車内ＲＦデバイス等の需要を満たすために、異なる通信チャンネル、及び複数周波数の存在下で共存するスマート・フォン等異なるＲＦ周波数のデバイスに対して異なる周波数帯域を使用する必要があり、そうでない場合には、正常動作が妨害されることになる。このことを行う１つの方法は、ＦＢＡＲ技術をフィルタとして使用することである。
【０００６】
ＦＢＡＲ（膜バルク音響共振器、Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタは、表面弾性波フィルタと比較して、より急峻な阻止曲線に対し優れた性能を有するバルク弾性波フィルタの形態である。ＦＢＡＲフィルタは、信号損失が低く、したがって移動通信技術においてより長いバッテリー寿命及びより多くの通話時間を可能にする。
【０００７】
大部分の用途が第３世代（３Ｇ）であったとき、４つ又は５つの異なる帯域のみがＦＢＡＲ（膜バルク音響共振器）フィルタ処理の使用から助けを得ていた。現在、世界中の通信事業者は、４Ｇ（第４世代）に進行しているため、フィルタの規格は、より一層厳しいものである。
【０００８】
チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）は、室温でペロブスカイト構造を有する中心対称圧電材料として存在する混合チタン酸塩である。ＢＳＴは、高い誘電率、低い誘電損及び低い漏れ電流密度を有し、コンデンサの誘電体として使用されている。
【０００９】
ＢＳＴは、一般に、大規模な静電容量を比較的小さな領域で実現できるように高い誘電率を有する。更に、ＢＳＴは、印加される電界に依存する絶対誘電率を有する。したがって、薄膜ＢＳＴは、印加するＤＣ電界によって誘電率を顕著に変更できるという際立った特性を有し、これにより非常に単純な電圧可変コンデンサを可能にし、このコンデンサの静電容量は、コンデンサを通したバイアス電圧を変化させることによって同調できる。更に、バイアス電圧は、典型的にはＢＳＴコンデンサを通してどちらの方向にも印加できる。というのは、膜の絶対誘電率は、一般に約０バイアスでは対称であるためである。即ち、ＢＳＴは、典型的には電界に対して優先方向を呈さない。これらの特性は、交流電流回路内の誘電体にＢＳＴを使用することを可能にし、その結果、寸法に依存する特徴電圧では誘電材料が共振し、したがって誘電材料は、電気エネルギーを吸収し、その電気エネルギーを音響エネルギーに変化させることによってフィルタとして働くことができる。
【００１０】
Ｈｕｍｉｒａｎｇ及びＡｒｍｓｔｒｏｎｇへの米国特許第７，６７５，３８８Ｂ２号では、ＢＳＴ材料を使用した切替え同調可能な音響共振器を記載している。音響共振器は、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）誘電体層を間に配置した一対の電極を備える。デバイスは、ＤＣ（直流電流）バイアス電圧をＢＳＴ誘電体層に通して印加すると、共振周波数を有する共振器としてオンに切り替えられる。また、音響共振器は、ＤＣバイアス電圧をＢＳＴ誘電体層に通して印加しなければ、オフに切り替えられる。更に、音響共振器の共振周波数は、ＤＣバイアス電圧レベルに基づいて同調でき、ＤＣバイアス電圧レベルが増大するにつれて共振周波数が増加する。
【００１１】
上記明細書に記載の１つの設計において、米国特許第７，６７５，３８８Ｂ２号は、サファイア基板上に形成したそのような音響共振器を記載している。上記明細書に記載の別の設計では、そのような音響共振器は、第２の電極と基板との間に配置したエア・ギャップ上に形成される。更に記載されているのは、第２の電極と基板との間に配置した音響反射器上に形成した音響共振器であり、この音響反射器は、白金（Ｐｔ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）との複数の交替層から構成され、この交替層は、基板が引き起こす音響共振器の共振の減衰を低減する。
【００１２】
ＢＳＴベースの音響共振器の機能は、ＤＣバイアス電圧を印加することによってオン又はオフに切り替えることができ、音響共振器の共振周波数は、ＤＣバイアス電圧を変化させることによって同調できる。したがって、ＢＳＴベースの音響共振器は、切替え同調可能フィルタ、及びアンテナを介して無線周波信号を送受信するデュプレクサ等、電子回路において多数の多目的使用法を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７，６７５，３８８Ｂ２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、薄膜バルク共振器フィルタを作製する方法であって
（ａ）犠牲基板を備えるダイスを入手することであって、犠牲基板の上で、電極層の間に圧電材料を成長させる、前記入手すること；
（ｂ）各キャビティが枠組によって囲まれるようにキャビティ・アレイを画定する誘電体格子枠組を入手することであって、誘電体格子は、枠組を貫通する導電性ビアを更に備える、前記入手すること；
（ｃ）格子枠組の下面に粘着性取外し可能テープを固着させること；
（ｄ）取外し可能テープの粘着性によって、ダイを所定位置に保持する各キャビティ内にダイを位置決めすること；
（ｅ）犠牲基板を除去し、メンブレンの上及び周囲に取付けポリマーを張り合わせ、取外し可能テープを除去すること；
（ｆ）取付けポリマーを通して各メンブレンの周囲の少なくとも第１のビア及び第２のビアまで穴を穿設し、圧電材料を通してその下の電極層まで穴を穿設すること；
（ｇ）上面上に、第１のビアの上側端部と圧電層上の電極との間に第１の接続部、及び第２のビアの上側端部と圧電層の下の電極層との間に第２の接続部、並びに第１のビアの上側端部、第２のビアの上側端部並びに第１の接続部及び第２の接続部を囲む上側接続リングを作製すること；
（ｈ）下側面上に、第１のビア及び第２のビアの下側端部上の下側パッド、並びに第１のビア及び第２のビアの下側端部を囲む下側接続リングを作製すること；
（ｉ）下側接続リングよりも下に下側パッドから延在する表面実装用脚部を作製すること；
（ｊ）下側電極の下の取付けポリマーを除去すること；
（ｋ）上側蓋体を上側リングに取り付け、下側蓋体を下側リングに取り付けること、並びに
（ｌ）個々のパッケージングした薄膜バルク共振器フィルタを格子から個片化すること
を含む方法を対象とする。
【００１５】
任意選択で、犠牲基板は、単結晶ｃ面サファイアである。
【００１６】
任意選択で、圧電材料は、混合チタン酸バリウムストロンチウム（ＢｘＳ（１−ｘ）ＴｉＯ３）である。
【００１７】
任意選択で、圧電材料は、分子ビーム・エピタキシ、パルス・レーザ堆積、ＲＦスパッタリング及び原子層堆積からなる群から選択される方法によって作製する。
【００１８】
好ましくは、圧電材料をエピタキシャル成長させる。
【００１９】
任意選択で、圧電材料は単結晶である。
【００２０】
任意選択で、電極層は白金又はタンタルを含む。
【００２１】
任意選択で、界面層は、犠牲基板と第１の電極層との間に置かれる。
【００２２】
任意選択で、（ｅ）は、犠牲基板を通して界面層を照射することを含む。
【００２３】
任意選択で、界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含む。
【００２４】
任意選択で、ステップ（ａ）は、犠牲基板のウェハを入手すること；界面層を犠牲基板の表面上に作製すること；界面層上に下側電極を作製すること；圧電材料エピタキシャル層を下側電極上に作製すること；上側電極を圧電層上に作製すること；電極を個片化してダイスにすることを含む。
【００２５】
任意選択で、誘電体格子枠組は、金属ビアと同時焼成したセラミック母材を含む。
【００２６】
代替的に、誘電体格子枠組は、ポリマー母材及び銅ビアを含む。
【００２７】
任意選択で、ポリマー母材は、ガラス繊維及びセラミック充填材を更に含む。
【００２８】
任意選択で、銅ビアは、パターニングしたフォトレジスト内の直立支柱として電気メッキし、フォトレジストを剥取し、ポリマー母材をその上に張り合わせることによって作製される。
【００２９】
任意選択で、ポリマー母材は液晶ポリマーである。
【００３０】
任意選択で、ダイを各キャビティ内に位置決めするステップ（ｄ）は、犠牲基板が除去可能テープ及び圧電層及び電極と上向きで接触した状態でダイを位置決めすることを含む。
【００３１】
任意選択で、犠牲基板を除去し、メンブレンの上及び周囲に取付けポリマーを張り合わせ、取外し可能テープを除去するステップ（ｅ）は、
ダイ及び枠組の上にポリマー被覆物を張り合わせるステップ；
取付けポリマーの上に担体を施すステップ；
除去可能テープを除去するステップ；
格子枠組をハード・マスクで保護しながら、取付けポリマーを通して担体にプラズマ・エッチング又はレーザー・スカイビングするステップ；
界面層を溶融するために、犠牲基板を通して界面層を照射するステップ、
犠牲基板を除去するステップ、
取付けポリマーを施すステップ並びに
担体を除去するステップ
を含む。
【００３２】
任意選択で、担体は金属担体であり、担体の除去は、担体をエッチング除去することを含む。
【００３３】
任意選択で、犠牲基板は、サファイアを含み、界面層はＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含み、犠牲基板を通して界面層を照射するステップは、窒化物を金属に還元し金属を溶融するためにフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ又はフッ化クリプトン（ＫｒＦ）レーザで照射すること、電極付き圧電層から犠牲基板を外すことを含む。
【００３４】
任意選択で、ダイを各キャビティ内に位置決めするステップ（ｄ）は、外側電極が除去可能テープ及び犠牲基板と上向きで接触した状態で各ダイを位置決めすることを含む。
【００３５】
任意選択で、請求項２０、ステップ（ｅ）は、
ｉ．界面を溶融するために界面層を照射すること；
ｉｉ．犠牲基板を除去すること；
ｉｉｉ．取付けポリマーを施すこと、及び
ｉｖ．取付けポリマーを除去すること
を含む。
【００３６】
任意選択で、犠牲基板は、サファイアを含み、界面層はＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮを含み、犠牲基板を通して界面層を照射するステップは、窒化物を金属に還元し金属を溶融するためにフッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザ又はフッ化クリプトン（ＫｒＦ）レーザで照射すること、電極付き圧電層から犠牲基板を外すことを含む。
【００３７】
任意選択で、取付けポリマーを施すステップは、メンブレン及び枠の下及び周囲に液晶ポリマー膜を施すことを含む。
【００３８】
任意選択で、取付けポリマーを通して各メンブレンの周りの少なくとも第１のビア及び第２のビアまで穴を穿設し；圧電材料を通してその下の電極まで穴を穿設するステップ（ｆ）は、レーザ穿設及びプラズマ・エッチングのうち少なくとも１つを含む。
【００３９】
任意選択で、ステップ（ｇ）は、外側面及び穴上にシード層を置くこと；上面上にフォトレジストを広げること；第１の接続部及び第２の接続部並びに上側接続リングに対してフォトレジストをパターニングすること；パターン内に銅を電気めっきすること；フォトレジストを剥取し、シード層を除去することを含む。
【００４０】
任意選択で、本方法は、フォトレジスト及びシード層を剥取する前に、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ接点を上側接続リングに施すことを更に含む。
【００４１】
任意選択で、ステップ（ｈ）は、下側面及び穴上にシード層を置くこと；下側面上にフォトレジストを広げること；下側パッド及び下側接続リングに対してフォトレジストをパターニングすること；パターン内に銅を電気めっきすること；フォトレジストを剥取し、シード層を除去することを含む。
【００４２】
任意選択で、シード層は、上側面及び下側面に同時に施される。
【００４３】
任意選択で、第１の接続部及び第２の接続部、上側及び下側封止リング並びに下側パッドを同時に電気めっきする。
【００４４】
任意選択で、ステップ（ｉ）は、適切な厚さのフォトレジスト層を下側面に施すこと、下側パッド上の表面実装用脚部に対してフォトレジストをパターニングすること、パターン内の脚部を電気めっきすること、及びフォトレジストを下側接続リングの下まで除去すること、及びシード層を除去することを含む。
【００４５】
任意選択で、本方法は、フォトレジスト及びシード層を剥取する前に、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ接点を下側接続リング及び脚部に施すことを更に含む。
【００４６】
任意選択で、下側電極の下の取付けポリマーの中心領域を除去するステップ（ｊ）は、枠組及び取付けポリマーの周辺領域をハード・マスクで保護しながら取付けポリマーをプラズマ・エッチング除去することを含む。
【００４７】
任意選択で、本方法は、中心領域の除去によって露出した界面の残部を除去することを更に含む。
【００４８】
任意選択で、本方法は、上側電極の上の任意の取付けポリマーを減厚することを更に含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、本方法は、上側電極が下側電極への接続部から絶縁されるのを保証するために、上側電極の一部を除去することを更に含む。
【００５０】
任意選択で、上側蓋体及び下側蓋体は、セラミック、金属及びポリマーを含む群から選択される材料を含む。
【００５１】
任意選択で、上側蓋体を上側リングに取り付け、下側蓋体を下側リングに取り付けるステップ（ｋ）は、接触金属をリフローさせることを含む。
【００５２】
任意選択で、上側蓋体を上側リングに取り付け、下側蓋体を下側リングに取り付けるステップ（ｌ）は、接触金属をリフローさせることを含む。
【００５３】
個々のパッケージングした薄膜バルク共振器を格子から個片化するステップ（ｎ）は、切断することを含む。
【００５４】
任意選択で、誘電体格子枠組は、誘電材料内に埋め込んだ銅分割格子を更に含み、個々にパッケージングした薄膜バルク共振器フィルタを格子から個片化するステップ（ｎ）は、銅分割格子を選択的に溶解することを含む。
【００５５】
次に、本発明をより良好に理解し、本発明をどのように実施するかを示すために、添付の図面を単に例として参照する。
【００５６】
次に、図面を詳細に具体的に参照するが、図示の項目は、例としてのものであり、本発明の好ましい実施形態の単に例示的説明にすぎず、最も有用であって本発明の原理及び概念的態様が容易に理解されると思われるものの提供のために提示することを強調する。この点について、本発明の基本的な理解に必要であるよりも詳細に本発明の構造の詳細を示すつもりはない。本明細書は、図面と併せて、本発明のいくつかの形態をどのように実際に具体化できるかを当業者に明瞭にする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】犠牲基板を作製する製造方法のステップを示す流れ図であり、犠牲基板の上で、電極層の間に常誘電材料を成長させる。
【図１ａ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｂ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｃ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｄ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｅｉ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｅｉｉ】サファイア基板上に置いた電極付き圧電層の積層体を示す概略断面図である。
【図１ｆｉ】第１の実施形態によるＦＢＡＲコアとして使用するために、それぞれが犠牲基板上の電極付き圧電膜から構成される、複数の個々のダイスを示す概略断面図である。
【図１ｆｉｉ】第１の実施形態によるＦＢＡＲコアとして使用するために、それぞれが犠牲基板上の電極圧電膜から構成される、複数の個々のダイスを示す概略断面図である。
【図２】一実施形態の音響共振器をどのように作製できるかを示す流れ図である。
【図３】図１ｆｉのダイスをキャビティ内に位置決めした、繊維強化ポリマー相互接続枠組キャビティを示す概略断面図である。
【図４】図１ｆｉのダイスをキャビティ内に位置決めした、セラミック相互接続枠組キャビティを示す概略断面図である。
【図５】図１ｆｉのダイスをキャビティ内に位置決めし、その後取付けポリマー膜を張り合わせた、図３の繊維強化ポリマー相互接続枠組キャビティを示す概略断面図である。
【図６】担体を取り付けた、図５の構造体を示す概略断面図である。
【図７】犠牲基板を除去した、図６の相互接続枠組を示す概略断面図である。
【図８】ダイ周囲のポリマー膜が担体まで通して除去された穴を有する、図７の構造体を示す概略断面図である。
【図９】犠牲基板を外した、図８の構造体を示す概略断面図である。
【図１０】取付けポリマーが、メンブレン周囲の空間、犠牲基板の除去により残ったキャビティを充填し、更に約５０ミクロンだけ枠を覆う、図９の構造体を示す概略断面図である。
【図１１】担体を除去した、図１０の構造体を示す概略断面図である。
【図１２】穴をビアまで通して穿設し、穴を取付けポリマーを通して上側電極まで穿設し、穴を取付けポリマー及びメンブレンを通して下側電極まで穿設した、図１１の構造体を示す概略断面図である。
【図１３】シード層が、穿設穴の表面を含む表面を覆う、図１２の構造体を示す概略図である。
【図１４】穿設穴が充填され、接触パッドが充填した穿設穴をビア及び電極に接続し、下側パッドがビアの下側端部に接続され、上側封止リング及び下側封止リングを形成する、図１３の構造体を示す概略図である。
【図１５】ランド・グリッド・アレイＬＧＡに結合させるため等、表面実装のために、下側封止リングの十分下まで下側パッドからビア・ポストを成長させた、図１４の構造体を示す概略図である。
【図１６】接触パッド及びリング・シールがニッケル、金又はニッケル金終端で被覆された、図１５の構造の概略断面図である。
【図１７】シード層をエッチング除去した、図１６の構造体を示す概略断面図である。
【図１８】メンブレンの両側の下で取付けポリマーを実質的に減厚し、界面層を除去した、図１７の構造体を示す概略断面図である。
【図１９】蓋体がメンブレンの上下に施された、図１８の構造体を示す概略断面図であり、蓋体はリング・シールによって相互接続枠に封止され、気密封止を実現する。
【図２０】格子枠組から個片化した後の図１８の構造体を示す概略断面図である。
【図２１】図２０の構造を上から示す概略断面図である。
【図２２】図２１の構造を下から示す概略断面図である。
【図２３】変形構造体の製造経路を示す流れ図である。
【図２４】繊維強化ポリマー相互接続枠組格子キャビティの一部である単一キャビティ及び周りの枠を示す概略断面図である。図１ｆｉｉのダイは、キャビティ内に面を下向きにして（犠牲基板の面を上向きに載置した状態で）除去可能テープ上に位置決めされる。
【図２５】単一キャビティ、周囲枠、及び面を下に向けた図１ｆｉｉのダイを示す概略断面図であり、犠牲基板が外され、除去されたことを示す。
【図２６】取付けポリマーを張り合わせた、図２５の構造体を示す概略断面図であり、取付けポリマーは、メンブレンと枠との間の空間を充填し、界面層からのあらゆる残りの材料を覆い、取付けポリマーを約５０ミクロンだけ余分に充填することによって枠を充填する。
【図２７】除去可能テープを除去し、枠組及びビアの端部を露出させた、図２６の構造体を示す概略断面図である。
【図２８】ポリマー膜を通してビアの反対端部まで下に穴を穿設し、外側電極及び圧電メンブレンを通して内側電極まで穴を穿設した、図２７の構造体の概略断面図である（図示のように、複数穴は、ポリマーを通りビアの上側端部まで存在し、下側電極及びメンブレンを通り上側電極まで存在するが、構造体はほぼ反転している）。
【図２９】金属シード層がアレイの上側及び下側面の両方を覆い、穿設穴の壁を被覆する、図２８の構造体を示す概略断面図である。
【図３０】穿設穴が充填され、接触パッド及びリング・シールが各側の上に作製された、図２９の構造体を示す概略断面図である。
【図３１】ランド・グリッド・アレイＬＧＡに結合させるため等、表面実装のために、メンブレンに対する構造体の反対側に、封止リングを十分越えてパッドからビア・ポストを成長させた、図３０の構造体を示す概略断面図である。
【図３２】接触パッド及びリング・シールがニッケル、金又はニッケル金で被覆された、図３１の構造の概略断面図である。
【図３３】シード層をエッチング除去した、図３２の構造体を示す概略断面図である。
【図３４】（今度は）露出した上側電極をエッチング除去した、１８０°回転させた図３３の構造体を示す概略断面図である。
【図３５】取付けポリマーが実質的に除去され、界面層の残部が露出場所から除去された、図３４の構造体を示す概略断面図である。
【図３６】上部及び底部蓋体が上部及び底部リング・シールに取り付けられた、図３５の構造体を示す概略断面図である。
【図３７】パッケージングした音響共振器を格子から個片化するために格子枠組を通して区分した後の、図３６の構造体を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本発明は、適切な電圧及び周波数を有する交流電流を印加したときに共振する圧電メンブレンを有する音響共振器を対象とする。このことにより、音響共振器が電気信号を機械的エネルギーに変換することが可能になり、移動電話等のＲＦデバイスにノイズを引き起こすＲＦ周波数をフィルタ処理する。したがって、構成要素は、切替え同調可能な音響共振器フィルタである。
【００５９】
１つの高性能の圧電材料は、混合チタン酸バリウム−ストロンチウムＢｘＳ（１−ｘ）ＴｉＯ３である。
【００６０】
約０．８ＭＶ／ｃｍ（厚いＢＳＴメンブレンでは２４００Ａに対して１９．２Ｖ）の信号をＢＳＴメンブレンに印加すると、ＢＳＴメンブレンは共振する。このように電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換することによって、ＢＳＴ膜は、無線周波数電子信号を吸収するフィルタとして使用できる。良好なＱ値（＞１０００）を有するそのような薄膜バルク音響共振器ＦＢＡＲフィルタは公知である。
【００６１】
高い効率及び信頼性を達成するために、圧電材料は、好ましくはエピタキシャル成長され、単結晶であっても多結晶であってもよい。
【００６２】
ＢＳＴは、適切な格子間隔を有する基板上でエピタキシャル成長できる。１つのそのような基板は、Ｃ−面＜０００１＞サファイア・ウェハである。これらは、２インチ、４インチ、６インチ及び８インチの直径並びに厚さ７５ミクロンから５００ミクロンまでの厚さで現在市販されている。
【００６３】
メンブレンは、各側の上に不活性電極を必要とし、保護のためにパッケージングされる。メンブレンは、雰囲気及び特に水分から保護するために好ましくは気密封止、少なくとも半気密封止される。
【００６４】
本発明の実施形態は、パッケージングした常誘電メンブレン、及びパッケージングしたそのような圧電メンブレンの作製方法を対象とする。パッケージングは、枠並びに上部蓋体及び底部蓋体から構成される筐体である。表面実装用接点は、枠の底面上に備えられる。枠は、枠を貫通するビアを有する。底部蓋体は、枠の底面の内側周辺部に取り付けられ、メンブレンを保護する。ビアは、枠を越えて延在する底部接点に結合され、パッケージングした構成要素への表面実装を可能にする。
【００６５】
第１のビアの上側端部は、接続パッドによって下側電極に結合され、第２のビアの上側端部は、第２の接続パッドによって上側電極に結合される。上部蓋体は、メンブレン、接続パッド並びに第１のビア及び第２のビアの上側端部を越えて延在する。このようにして、どの接続パッドも、どちらかの蓋体の縁部の下から外に出す必要がない。したがって、蓋体は枠に確実に緊密に取り付けられ、高品質なシールを実現する。
【００６６】
蓋体自体は、セラミック、シリコン、ガラス又は金属とすることができる。そのような蓋体は市販されている。構成要素がデバイス自体が気密封止されたデバイス内で使用される場合等、構成要素の気密封止が必要ではない場合、蓋体は、ポリマー等の他の材料から作製できる。とはいえ、好ましくは、そのようなポリマーは、極度に低い水分吸収を特徴とする。液晶ポリマー（ＬＣＰ）は適切な候補である。
【００６７】
ＢＳＴメンブレンをポリマーによって周囲の枠に取り付けることが本発明の実施形態の特徴であり、このポリマーは、メンブレンの縁部を囲み、下側面の外側周辺部を支持する。任意選択で、ポリマーは、上面の外側周辺部も支持する。蓋体と同様に、ポリマーは、好ましくは水分からの保護を強化するために液晶ポリマーＬＣＰである。
【００６８】
高い音響共振を得るために、ＢＳＴ等の圧電メンブレンは、好ましくはエピタキシャル成長させる。ＢＳＴメンブレンを成長させる良好な犠牲基板は、Ｃ面単結晶サファイア・ウェハである。
【００６９】
わずかに異なる構造をもたらすいくつかの変形製造工程がある。
【００７０】
以下で説明する２つの製造経路に共通して、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮとすることができる界面層を犠牲基板上に最初に置く。界面層は、１又は２ミクロン（１０００オングストロームから２０００オングストローム）の厚さを有することができる。ポリマーによって保護される周辺部の少なくとも周囲では下側電極の下にあるこの界面層の残部は、構造体が以下で説明する作製経路によって加工されたという良好な指標である。
【００７１】
典型的には白金であるがタンタルであってもよい下側電極を界面層の上に置く。圧電材料（ＢＳＴ等）は、界面層の上に置かれ、第２の電極は、圧電材料の上に置かれる。第２の電極は、圧電材料の表面の一部のみを覆えばよく、パターン内に置くか、又は圧電材料の上にパネルめっきし、部分的に剥取することができる。次に、サファイア・ウェハを個片化して個々のダイスにする。電極及び圧電メンブレンを有する各ダイは、キャビティを画定する誘電体枠組キャビティ内に位置決めされ、ビアは、典型的には除去可能テープの上で枠を通って垂直に延び、この除去可能テープは、キャビティの底部を形成する粘着膜とすることができる。以下で説明する一つの変形工程では、ダイは、圧電材料及び電極を上向きにしてキャビティ内に設置され、以下で説明する別の変形工程では、ダイは、圧電材料及び電極を下向きにしてキャビティ内に設置される。２つの変形方法により、同様に以下で詳述するわずかに異なる構造がもたらされる。
【００７２】
両方の構造及び工程に共通するのは、犠牲基板を除去することである。このことは、界面層を溶融するために、犠牲基板を介して界面層を照射することによって達成できる。窒化物界面層を金属化し次に溶融するために、適切なレーザを使用してサファイア犠牲基板を照射できる。適切なレーザは、２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の出力を有することができ、例えば１９３ｎｍの波長を有するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマ・レーザ（レーザ）又は２４８ｎｍの波長を有するフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマ・レーザとすることができる。サファイアは、これらのレーザに透過性であるが、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮの界面層は、エネルギーを吸収し、加熱され、金属に変換され、次に溶融し、サファイア基板を解放する。
【００７３】
最終構造では、メンブレンは、典型的には液晶ポリマーである取付けポリマーによって枠に物理的に取り付けられる。上側及び下側電極は、銅パッドによって枠の上側端部のビアの上側端部に結合され、上部蓋体は、メンブレン及びビアの上側端部を覆う。底部蓋体は、メンブレンの下のキャビティを覆い、底部枠の下側面に取り付けられる。メンブレンの上及び下のキャビティにより、メンブレンの振動が可能になるが、任意選択で機械的支持を実現するために、上側面は、最大約５ミクロンの厚さとすることができるポリマー薄層で被覆される。
【００７４】
底部蓋体は、メンブレンの下の下側開口を覆い、底部蓋体の内側周辺部の周囲のシールによって枠に固定されるが、表面実装用下側接点が下側蓋体の周囲及び下側蓋体を越えてビアの下側端部に取り付けられるように固定する。
【００７５】
次に、図１、及び対応する図１ａから図１ｆまでに概略的に示した積層体を参照して、犠牲基板上に圧電メンブレンを作製する方法を詳述する。
【００７６】
まず、犠牲基板を得る−ステップ１（ａ）。犠牲基板は、例えばｃ−カット・サファイア（Ａｌ２Ｏ３）ウェハとすることができる。ウェハ１０は、典型的には１００ミクロンから２５０ミクロンの厚さの範囲内である。サファイア・ウェハは、約２インチから約８インチまでの直径範囲で市販されている。界面層１２を犠牲基板１０の表面上で成長させる−ステップ（１ｂ）。界面層１２は、例えばＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ等の窒化物とすることができる。界面層１２は、典型的には１又は２ミクロンの厚さを有するが、５００オングストロームから４０００オングストロームの厚さを有することができる。
【００７７】
次に、下側電極１４を界面層１２上に置く（ステップ１ｃ）。
【００７８】
典型的には、下側電極１４は、白金又はタンタル等の不活性金属を含む。下側電極１４の厚さは、典型的には約１から２．５ミクロンの間であり、下側電極１４の上でＢＳＴがエピタキシャル成長できる構造を有する。界面層１２及び下側電極１４は、分子線エピタキシＭＢＥによって成長させることができる。
【００７９】
典型的にはチタン酸バリウムストロンチウムＢＳＴのエピタキシャル層である圧電材料１６の層を下側電極上に成長させる（ステップ１ｄ）。一実施形態では、圧電材料１６を分子線エピタキシＭＢＥによって成長させる。分子線エピタキシは、高真空又は超高真空（１０−８Ｐａ）で行われる。典型的には１時間当たり３０００ｎｍ未満であるＭＢＥの低い堆積速度により、膜が基板上において適切な格子間隔でエピタキシャルに成長するのを可能にする。これらの堆積速度は、他の堆積技法と同じ不純物レベルを達成するために、比例してより良好な真空を必要とする。キャリア・ガス及び超高真空環境がなければ、最も高い達成可能な純度の成長膜がもたらされる。
【００８０】
しかし、代替的に、パルス・レーザ堆積、ＲＦスパッタリング又は原子層堆積等、他の技術を使用して界面層１２（例えばＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ）、下側電極１４（例えばＰｔ又はＴａ）及び圧電材料１６、例えばＢＳＴの薄膜を調製できる。
【００８１】
ＢＳＴ１６のエピタキシャル成長は、良好な再現性及び最適な性能のために必要である。圧電材料１６の薄膜は、単結晶であっても多結晶であってもよい。圧電材料１６の厚さは、典型的には約１から約５ミクロンの範囲内であり、例えば約２５００オングストロームとすることができる。
【００８２】
ＢＳＴ薄膜中のストロンチウムに対するバリウムの比率は、正確に制御できる。異なる用途のために、選択されるＢ／Ｓ範囲は、約２５／７５から約７５／２５まで変更できるが、好ましくは約３０／７０から約７０／３０までの範囲内である。適切な比率は、膜厚、最大共振場（Ｖ／ｕｍ）によって管理され、混合構造体中のイオンの相対的な割合は、Ｑファクタを最適化するために使用できる。
【００８３】
次に、上側電極を圧電材料１６上に作製する（ステップ１ｅ）。（図１ｅｉとして示す）一変形形態では、不連続上側電極１８ｉのアレイが圧電層１６上に作製される。不連続上側電極１８ｉは、スパッタリングし、次にフォトレジスト・マスクを使用して選択的にエッチングできるか、又はフォトレジスト・マスク内で選択的にスパッタリングすることができる。
【００８４】
代替的に、図１ｅｉｉに示す変形形態では、連続上側電極１８ｉｉを圧電層１６上に作製する。
【００８５】
上側電極１８ｉ、１８ｉｉは、典型的には約１ミクロンの厚さを有する。
【００８６】
典型的には、上側電極１８ｉ、１８ｉｉは、ＢＳＴと接触するアルミニウム、白金又はタンタルの第１の層、及び第１の層の上に置いた銅の第２の層を有する２つの層を備えることになる。図１ａから図１ｅｉ、図１ｅｉｉに示すように、これらのステップは、一般にサファイア・ウェハ上の一連の多数の構成要素で達成される。
【００８７】
この段階で、犠牲基板１０（例えばサファイア・ウェハ）をダイシングして個々の構成要素又はダイス２０ｉ（２０ｉｉ）にする。そのような個々のダイスを図１ｆｉ及び図１ｆｉｉに示す。
【００８８】
ダイス２０ｉ（２０ｉｉ）は、犠牲基板上の相互接続枠の格子によって画定したキャビティ内に位置決めできる。２つの主な加工経路がある。図２及び概略図３から概略図２２を参照して説明する第１の加工経路では、ダイス２０ｉは、圧電層１６及び電極１４、１８ｉが一番上にある状態で位置決めでき、又は図２３及び概略図２４から概略図３６を参照して説明する第２の加工経路では、ダイス２０ｉｉは、圧電層１６及び電極１４、１８ｉｉが一番上にある状態で位置決めできる。
【００８９】
図２の流れ図を参照すると、良好なＱ値を有する、パッケージングした薄膜バルク音響共振器ＦＢＡＲフィルタを作製する第１の加工経路が提示される。
【００９０】
図１に示す工程を介して得られた図１ｆｉの個々のダイス２０ｉは、圧電層１６及び電極１４、１８ｉｉがピック＆プレースの準備ができたリング・テープの一番上にある状態で位置決めできる。
【００９１】
この第１の加工経路では、個々のダイス２０ｉは、除去可能テープ２６上で、相互接続枠格子によって画定したキャビティ２５内で犠牲基板１０を下向きに（即ち電極１８ｉを上向きに）設置する−ステップ（２ｂ）。
【００９２】
相互接続枠格子は、図３に示す銅ビア２４を埋入したポリマー相互接続枠格子２２であっても、図４に示す銅ビア２４を埋入したセラミック相互接続枠格子２８であってもよい。除去可能テープ２６は、例えば粘着ポリマー・メンブレンとすることができる。一般に、導電ビア２４がそこを通って垂直に延びるセラミック相互接続枠格子２８は、ＬＴＣＣ又はＨＴＣＣによって作製できる。そのようなセラミック格子は、市販されている。セラミック相互接続枠は、より良好な気密封止を有する。しかし、ポリマー枠は、一部の用途では十分な封止を実現でき、一般に製造及び工程がより安価となる。
【００９３】
図３に関して、ポリマー母材の相互接続枠格子２２を使用する場合、ガラス転移温度が２８０℃を上回る、好ましくは３００℃を上回る高Ｔｇのポリマーを使用すべきである。ポリマー２２が低吸水性であることは不可欠である。液晶ポリマーが理想的である。相互接続枠格子がポリマー母材を有する場合、圧電メンブレンを取り付ける母材及び／又はポリマーが液晶ポリマー（ＬＣＰ）であることが好ましい。
【００９４】
図４に関して、相互接続枠格子２８がセラミックである場合、この格子は、例えば金、銅又はタングステン製の内蔵導電ビア２４と同時焼成されるモノリシック・セラミック支持構造体とすることができる。同時焼成セラミック技術は、軍事電子機器、ＭＥＭＳ、マイクロプロセッサ及びＲＦ用途等の電子産業向け多層パッケージングで確立されている。１つの製造業者は、Ｍｕｒａｔａである。高温及び低温両方の同時焼成セラミック、ＨＴＣＣ及びＬＴＣＣが公知である。そのような構造体は、最大８インチ×８インチのアレイで入手可能であり、Ｚｈｕｈａｉ  Ａｃｃｅｓｓが開発したポリマー相互接続枠格子技術と同じスループットは可能にしないが、それでも真の気密封止を可能にする代替物である。
【００９５】
どの種類の枠格子２２、２８を使用しても、相互接続枠格子の深さは、ダイス２０の深さよりも約５０ミクロン厚く、典型的には１５０ミクロンから３００ミクロンの範囲内である。枠２２（２８）の更なる厚みのために、圧電メンブレン１６への機械的圧力が回避される。このことは、ＢＳＴ等の圧電構造体が、構造体を通る機械的応力を電圧差に変換し、構造体を通る電気信号を機械的変形に変換するので、重要である。
【００９６】
相互接続枠格子２２（２８）は、例えば粘着メンブレンとすることができる除去可能テープ２６上に位置決めされる。ピック＆プレース・ロボットを使用して、犠牲基板１０の面を下に、圧電層１６及び上側電極１８ｉの面を上にした状態で、相互接続枠格子２２（２８）の各ソケット内にダイス２０ｉを位置決めできる−ステップ（２ｂ）。
【００９７】
続く加工は、セラミック相互接続枠格子及びポリマー相互接続枠格子の両方で同じであるので、次は、ポリマー相互接続枠格子を示す図を使用して工程を説明する。この所有権技術は、Ｚｈｕｈａｉ−Ａｃｃｅｓｓによって開発され、現在最大２１インチ×２５インチである枠組パネル上で非常に大型のアレイの作製を可能にする。しかし、本明細書で上述したように、最大約２００ｍｍ×２００ｍｍのセラミック相互接続枠格子が市販されており、代わりに使用できる。
【００９８】
ダイス２０ｉ及び枠組２２（２８）を取付けポリマー３０で張り合わせる−ステップ（２ｃ）。取付けポリマー３０を有する、ポリマー相互接続枠組２２のキャビティ２５内のダイス２０ｉの概略図を図５に示す。取付けポリマー３０にはいくつかの市販の候補材料がある。非限定的な例にすぎないが、取付けポリマー３０には：Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ  ＡＢＦ−Ｔ３１、Ｔａｉｙｏ  Ｚａｒｉｓｔｏ−１２５、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  ＬＡＺ−７７５１及びＳｅｋｉｓｕｉ  ＮＸ０４Ｈが挙げられる。
【００９９】
しかし、好ましくは、取付けポリマー３０は液晶ポリマーである。液晶ポリマー膜は、２４０℃から３１５℃までの温度範囲で加工できる。そのような材料は、非常に低い透水性を有し、圧電メンブレンの保護及び封止に役立つ。
【０１００】
取付けポリマー３０の厚さは、一般に枠２２の深さよりも５０ミクロン厚い。
【０１０１】
担体２７は、取付けポリマー３０上に施される（ステップ２ｄ）。担体は、例えば銅担体等の金属担体とすることができる。得られた構造体を図６に概略的に示す。
【０１０２】
次に、除去可能テープ２６を除去し、犠牲基板１０、及びビア２４を含む枠２２の底端部を露出させる（ステップ２ｅ）。得られた構造体を図７に概略的に示す。
【０１０３】
１つの構成要素に注目する拡大概略図であるが、処理は典型的に１つのアレイ内で生じることに留意されたい図８を参照すると、ダイ２０ｉの周囲の取付けポリマー３０を担体２７まで除去して減らす（ステップ２ｆ）。プラズマ・エッチング又はレーザ・スカイブ除去を使用できる。ステンレス鋼マスク等のハード・マスク２９を使用して枠２２（２８）を保護できる。
【０１０４】
次に、犠牲基板１０を除去する（ステップ２ｇ）。このことを達成する１つの方法は、犠牲基板１０を通して界面１２を加熱、溶融するレーザ照射によるものである。界面が窒化物層である場合、この窒化物層を金属に還元し、次に溶融できる。レーザ照射は、出力２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２のパターン・レーザを使用できる。１９３ｎｍの波長を有するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマ・レーザ（レーザ）又は２４８ｎｍの波長を有するフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマ・レーザを使用できる。サファイア基板は、こうしたレーザに透過性であるが、窒化物層は、レーザを吸収し、加熱され、金属に変換され、次に溶融し、サファイア基板が解放されて外れ、図９の構造体が残る。
【０１０５】
図１０を参照すると、取付けポリマー３０が施され（ステップ２ｈ）、この取付けポリマー３０は、窒化物１２、電極１４、１８ｉ及び圧電メンブレン１６の周辺部の周りの空間を充填し、これらを枠２２、２８に取り付け、犠牲基板１０の除去により残ったキャビティを充填する。取付けポリマー３０はまた、更に５０〜１５０ミクロン枠２２、２８の下に延在する。
【０１０６】
一実施形態では、次に担体２７を除去する。担体２７が例えば銅等の金属である場合、担体２７をエッチング除去でき（ステップ２ｉ）、図１１に概略的に示す構造体が得られる。
【０１０７】
導電性ビア２４を中に通したポリマー相互接続枠格子２２のキャビティ内で取付けポリマー３０に封入した１つのメンブレン１６を示す図１２を参照すると、取付けポリマー３０を通して穴３２を穿設することによって上側電極１８ｉにアクセスでき、取付けポリマー３０及び圧電メンブレン１６を通して第２の穴３４を穿設し、下側電極層１４に到達したら穿設を止めることによって下側電極１２にアクセスできる。また、穴３６は、両側から銅ビア２４を通して穿設できる（ステップ２ｊ）。一実施形態では、レーザ穿設を使用する。別の実施形態では、例えばステンレス鋼（例えば３０４ＳＳ及び３１６ＳＳ）ハード・マスク２９（図９を参照）を参照等の適切なマスクで周囲の取付けポリマー３０を保護しながらプラズマ・エッチングを使用する。任意選択で、レーザ穿設とプラズマ・エッチングとの組合せを使用してもよい。
【０１０８】
次に、穿設穴３２、３４、３６を銅で充填し、相互接続枠組２２を通してビア２４に結合する（ステップ２ｋ）。同時に、封止リングを作製する。
【０１０９】
図１３を参照すると、このステップは、最初に、穿設穴３２、３４、３６、及びポリマー３０の表面上をチタンＴｉ、チタンとタンタルとの組合せＴｉ／Ｔａ又はチタンとタングステンとの組合せＴｉ／Ｗ等のシード層をスパッタリングし、次に、シード層の上の銅層３８をスパッタリングすることによって達成できる。
【０１１０】
次に、銅を穿設穴内にパターンめっきし、充填した穿設穴を上側パッド４０によってビアに結合し、下側パッド４２を生成し、これにより表面実装を可能にし、ビア２４へのアクセスを実現する。上側封止リング４４及び下側封止リング４６の封止は、枠組の両側上に作製され、図１４に示す構造体が得られる。このことは、フォトレジストを塗布し、このフォトレジストをパターニングし、電気めっきし、除去することによって達成できる。パッド４２は、枠内のビアに電極を接続する。上側封止リング４４及び下側封止リング４６を置く。得られた構造体を図１４に示す。
【０１１１】
図１５を参照すると、下側Ｃｕ支柱４８は、フォトレジストを塗布し、このフォトレジストをパターニングし、電気めっきし、除去することによって置かれる。下側銅支柱４８は、ランド・グリッド・アレイＬＧＡ又はボール・グリッド・アレイＢＧＡパッドを形成し、少なくとも１００ミクロンの厚さでなければならない。下側封止リング４６は、下側銅支柱５０を含まない。上側封止リング４４は、メンブレン１６及びパッド４０を囲み、パッドの上及び周囲の蓋体の気密封止を可能にする。典型的には、上側封止リング４４は、相互接続枠組を個々の構成要素に区分した後に相互接続枠の上面の外側周辺部になるものの上に作製される。
【０１１２】
図１６を参照すると、接着を促進するために、封止リング４４、４６及び支柱４８は、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕで被覆できる（ステップ２ｍ）。
【０１１３】
図１７を参照すると、次に、シード層３２を除去する（ステップ２ｎ）。
【０１１４】
次に、圧電メンブレン１４を覆う取付けポリマー３０は、電極間を腐食するための制御されたプラズマを使用して各側から減厚でき（ステップ２ｏ）、図１８の構造体がもたらされる。取付けポリマー膜を減厚する目的は、圧電メンブレン１６を共振可能にすることである。しかし、任意選択では、機械的支持を与えるために、ポリマーの薄層（最大５ミクロン）を圧電メンブレン１６の上に保持する。上部電極１８ｉの上の取付けポリマー膜３０の厚さは、ＢＳＴ  ＦＢＡＲの所望のＱに応じて、あらゆる所望の厚さに合わせることができる。
【０１１５】
任意選択で、図１９に示すように、取付けポリマー膜３０は、圧電メンブレン１６のすぐ下まで除去できる。
【０１１６】
図２０を参照すると、上部蓋体５２及び底部蓋体５４は、圧電メンブレン１６の下及び上に位置決めされ、相互接続枠上のＮｉ／Ａｕ封止リングに結合される（ステップ２ｐ）。パッケージ枠上でＮｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ５０を被覆した封止リング４４、４６に対応する蓋体５２、５４上にＡｓ／Ｓｎ封止リング接点を使用すると、Ａｓ／Ｓｎ共晶でリフローが可能になり、この共晶は、約３２０℃〜３４０℃の温度で発生し、蓋体５２、５４をパッケージ枠の上部及び底部上の所定位置に封止し、それによって圧電メンブレン１６を気密封入する。
【０１１７】
あらゆる市販の蓋体５２、５４を使用できる。蓋体５２、５４は、ＬＣＰ、セラミック、シリコン、ガラス又は金属とすることができる。そのようなパッケージング解決策は、ＭＥＭＳパッケージで使用される。枠を封止するためにニッケル及び金でめっきされ、金スズ共晶がもたらされる蓋体は、市販されており、軍事規格に適合する。ガラス封止材を有するセラミック蓋体も入手可能である。
【０１１８】
蓋体５２、５４は、例えばＢＳＴメンブレンを酸素及び水分から保護する窒素環境等の不活性ガス環境内で、枠の封止リング４４、４６上の所定位置に位置決め、結合できる。
【０１１９】
好ましくは、上部蓋体５２は、メンブレンを枠内のビアに接続するパッド４０を覆う一方で、底部蓋体５４は、パッケージ６０を基板に表面結合させるために下側銅支柱４８まで外に延在しない。したがって、どちらかの蓋体の下に導体を延ばすと蓋体の封止性能を低下させる可能性があるが、導体を延ばすことが不必要になる。
【０１２０】
構成要素を表面実装する下側銅支柱４４は、底部蓋体５４よりも下に延在する。
【０１２１】
この段階で、相互接続枠格子を個片化して（ステップ２ｑ）個別の構成要素６０にすることができ、それぞれの構成要素６０は、上部蓋体５２と底部蓋体５４との間及び周囲相互接続枠２２に封入される。図２０を参照。代替的に、個片化は、更なるステップの前又はその後に行うことができる。
【０１２２】
上面及び底面図を図２１及び図２２に示す。
【０１２３】
典型的には底部電極１４の下の底部電極１４と支持ポリマー３０との間にわずかな界面層１２も存在することに留意されたい。界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ又はＡｌ、Ｔｉ、ＧＡ又はＩｎとすることができる。この界面層は、構造体が本明細書に記載の作製経路のうち１つ、又はそれらの変形形態によって加工されたという良好な指標である。
【０１２４】
図２３を参照すると、変形工程が示される。本質的に、図２に示す第１の作製経路と図２３に示す第２の作製経路との間の主な相違は、図２３に示す工程ではダイ２０ｉｉが面を下にして枠組キャビティのキャビティ２５内に位置決めされることである。やはり、枠組はポリマー枠組２２であっても、セラミック枠組２８であってもよく、枠組を通る金属ビア２４を含むことになる。まず、圧電メンブレンを有するダイスを得る−ステップ２３（ｉ）。図１に示した工程を使用できる。
【０１２５】
ダイスは、除去可能テープの上で、電極を下方に犠牲基板を上方にして枠組キャビティのキャビティ内に設置される−ステップ２３（ｉｉ）。
【０１２６】
除去可能テープ２６の上で、電極１８ｉｉを下方に（犠牲基板１０を上方に）してダイ２０ｉｉを位置決めした枠組２２を図２４に概略的に示す。
【０１２７】
この変形工程では、次に、レーザを使用して犠牲基板を通して界面層１２を照射して界面層を溶融し、犠牲基板が外れ−ステップ２３（ｉｉｉ）、図２５に示す構造体が得られる。
【０１２８】
次に、除去可能テープ２６上の、金属ビア２が中に通り、電極付き圧電薄膜７０を枠組のキャビティ２５内に有するポリマー枠組２２又はセラミック枠組２８を、取付けポリマー３０で被覆し、この取付けポリマー３０は、電極付き圧電薄膜７０を枠組２２（２８）に取り付け、枠組２２、２８を５０〜１５０ミクロン越えて延在し−ステップ２３（ｉｖ）、図２６に示す構造体が得られる。取付けポリマー３０は、例えば膜として施すことができる。好ましくは、水分吸収を最小にするために液晶ポリマーを使用する。
【０１２９】
次に、除去可能テープ２６を除去し−ステップ２３（ｖ）、図２７に示す構造体が得られる。
【０１３０】
穴１３４は、ポリマーを通して枠内のビア２４まで下に穿設でき、更なる穴１３６は、圧電層１６を通して穿設して内側電極１４にアクセスでき、図２８に示す構造体が得られる−ステップ２３（ｖｉ）。穴１３６、１３８は、レーザ穿設及び／又はマスクによる選択的プラズマ・エッチングによって作製できる。
【０１３１】
シード層１３８は、両側に施され、穿設穴１３６、１３８の表面を被覆し、図２９に示す構造体が得られる−ステップ２３（ｖｉｉ）。
【０１３２】
次に、接続パッド１４０、１４２及び封止リング１４４、１４６を作製する−ステップ２３（ｖｉｉｉ）。１つの作製経路は、２つの表面上にフォトレジスト層を塗布し、パターニングし、各側上でパターン内に銅を電気めっきすることによって、穴１３６、１３８を充填するものであり、図３０に示す構造体が得られる。
【０１３３】
図３１を参照すると、ビア・ポスト１４８は、ランド・グリッド・アレイＬＧＡに結合するため等、表面実装のために、下側封止リング１４４を十分に越えて下側パッド（１４０−ここでは図の上部に示す）から成長させる−ステップ２３（ｉｘ）。
【０１３４】
次に、封止リング１４４、１４６及びビア・ポスト１４８をニッケルＮｉ及び金Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ接続部５０で電気めっきし−ステップ２３（ｘ）、図３２に示す構造体が得られる。フォトレジストを剥取する。
【０１３５】
シード層１３８をエッチング除去し−ステップ（２３ｘｉ）、図３３に示す構造体が得られる（１８０°の回転も経ている）。
【０１３６】
上側電極１８ｉｉは、適切なウェット・エッチング又はドライ・エッチングを使用して部分的にエッチング除去され、図３４に示す構造体が得られる−ステップ２３（ｘｉｉ）。
【０１３７】
圧電膜１６の下のポリマー３０は、周囲のポリマー及び終端を保護するステンレス鋼マスク等の（図９に示す）ハード・マスク２９を使用してエッチング除去できる−ステップ２３（ｘｉｉｉ）。得られた構造体の概略図を図３５に示す。
【０１３８】
第１の実施形態を参照して本明細書で上記したように、対応する金−スズ接触リングを有する蓋体１５２、１５４を施し−ステップ２３（ｘｉｖ）、加熱してＡｕ／Ｓｎ共晶のリフローを生じさせることによって構造体の封止リングに結合できる。得られた構造体を図３６に示す。
【０１３９】
Ｃｏｍｂｏ  Ｌｉｄｓ（商標登録）として市場に出回っていることがある、はんだシール蓋体は、半導体産業で高い信頼性のパッケージングに使用される標準的な構成要素である。このはんだシール蓋体は、耐食性及び耐湿性及び確実なパッケージングを実現する。これらは、軍事規格ＭＩＬ−Ｍ−３８５１０にも適合する。
【０１４０】
代替パッケージでは、セラミック蓋体をガラス封止材と共に使用できるか、又はデバイス全体が次に気密封止される場合等、構成要素の気密封止を必要としない場合、他の封止材であるエポキシを使用できる。適切な場合、気密封止を必要としない場合等、液晶ポリマー蓋体等のプラスチック蓋体をパッケージ上の低温ＬＣＰの封止リングで使用できる。
【０１４１】
前述のように、作製は典型的には複数アレイ内で行われる。次に、枠格子を個片化して個々の構成要素にできる−ステップ２３（ｘｖ）。しかし、代替的に、個片化をプラズマ減厚する前に行うことができ、これにより個々の構成要素の同調が個別に可能になることは了解されよう。得られた構造体を図３７に示す。個片化は以前の例証で行い得ることは了解されよう。
【０１４２】
示される加工経路及び構造体は多くの変形形態に適していることは了解されよう。２つの蓋体が付いた枠は、圧電メンブレン１６に加えて他の構成要素を含むことができ、例えば異なる厚さをもたせる等によって異なる周波数に同調した２つ以上のそのようなメンブレンを含むことができる。
【０１４３】
したがって、本発明は、本明細書の上記で具体的に示し、説明したものに限定されないことを当業者は了解されよう。そうではなく、本発明の範囲を添付の特許請求の範囲によって定義し、本明細書で上記した様々な特徴並びにそれらの変形形態及び修正形態の組合せ及び部分組合せの両方を含み、これらは、前述の説明を読めば当業者には思い付くであろう。
【０１４４】
特許請求の範囲において、文言「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」等のその変形等は、列挙した構成要素を含むが、一般に他の構成要素の排除ではないことを示す。
【符号の説明】
【０１４５】
１０  犠牲基板
１２  界面層
１４  下側電極
１６  圧電材料
１８  上側電極
２０  ダイ
２２  枠
２４  ビア
２５  キャビティ
２６  除去可能テープ
２７  担体
２８  枠
３０  取付けポリマー
３２  シード層
４０  上側パッド
４２  下側パッド
【図１】
2016140053.tif 000003
【図１ａ】
2016140053.tif 000004
【図１ｂ】
2016140053.tif 000005
【図１ｃ】
2016140053.tif 000006
【図１ｄ】
2016140053.tif 000007
【図１ｅｉ】
2016140053.tif 000008
【図１ｅｉｉ】
2016140053.tif 000009
【図１ｆｉ】
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【図１ｆｉｉ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016140053.tif 000015
【図６】
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【図７】
2016140053.tif 000017
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016140053.tif 000020
【図１１】
2016140053.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
2016140053.tif 000023
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2016140053.tif 000027
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2016140053.tif 000030
【図２１】
2016140053.tif 000031
【図２２】
2016140053.tif 000032
【図２３】
2016140053.tif 000033
【図２４】
2016140053.tif 000034
【図２５】
2016140053.tif 000035
【図２６】
2016140053.tif 000036
【図２７】
2016140053.tif 000037
【図２８】
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【図２９】
2016140053.tif 000039
【図３０】
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【図３１】
2016140053.tif 000041
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
2016140053.tif 000045
【図３６】
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【図３７】
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