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JP7539477B2 - 電子デバイスおよびその形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は半導体技術の分野に関し、とくに、電子デバイスおよびその形成方法に関する。
［背景］
異なる周波数のフィルタを含む電子デバイスの製造は、通常、各フィルタを別々に形成し、その後、これらを電子デバイスの他の部分と一体化することを含む。たとえば、多周波数デュプレクサは、受信信号から送信信号を分離することができ、これによって、受信および送信が相互干渉なく別々に達成できることが確実になる。したがって、それらは移動体通信の分野で広く用いられている。具体的には、デュプレクサは、典型的には、異なる周波数の２つのフィルタ（それぞれ送信フィルタおよび受信フィルタ）からなる。体積弾性波（bulk acoustic wave）（ＢＡＷ）フィルタは、広範な利点（高い動作周波数、コンパクトなサイズ、低挿入損失、高Ｑ値および半導体プロセスとの互換性を含む）の恩恵により、この目的で広範囲に用いられる。
ＢＡＷフィルタの動作周波数は、典型的には、その共振器内の薄膜の厚さによって決定される。したがって、電子デバイスに組み込まれる異なる周波数の送信フィルタおよび受信フィルタは、それらの薄膜パラメータの点で異なる。結果として、一方のフィルタの周波数調整が、他方のフィルタの周波数調整の影響を受け、正確に達成できないため、同じウェハに送信フィルタおよび受信フィルタを形成することは困難である。
［サマリー］
本発明の目的の一つは、電子デバイス内で異なる周波数の送信フィルタおよび受信フィルタの、別々の正確な周波数調整を可能にする電子デバイスを形成する方法を提供し、これによって、電子デバイスの望ましい全体サイズを実現することを支援することである。
この目的のために、本発明は、電子デバイスを形成する方法を提供する。方法は、
第１ウェハおよび第２ウェハを提供することと、
第１ウェハをエッチングすることによって、第１ウェハの受信領域内に受信キャップ空洞を形成することと、
第１ウェハの送信領域内に、そこに底部電極と、圧電層と、頂部電極と、パッシベーション層とを順に形成することによって、送信共振器を形成することと、
第２ウェハをエッチングすることによって、第２ウェハの送信領域内に送信キャップ空洞を形成することとと、
第２ウェハの受信領域内に、そこに底部電極と、圧電層と、頂部電極と、パッシベーション層とを順に形成することによって、受信共振器を形成することと、
第１ウェハ内の受信キャップ空洞が第２ウェハ上の受信共振器をシールしつつ閉鎖して受信フィルタが形成され、第２ウェハ内の送信キャップ空洞が第１ウェハ上の送信共振器をシールしつつ閉鎖して送信フィルタが形成されるように、第１ウェハと第２ウェハとを互いに接着することと、
を含む。
任意選択で、第１ウェハの送信領域内にさらに中空空洞が形成されてもよく、送信フィルタは、中空空洞と、送信共振器と、送信キャップ空洞とを含み、これらは第１ウェハから第２ウェハへと向かう方向に配置される。加えて、中空空洞は、さらに第２ウェハの受信領域内に形成されてもよく、受信フィルタは、中空空洞と、受信共振器と、受信キャップ空洞とを含み、これらは第２ウェハから第１ウェハへと向かう方向に配置され、したがって、送信フィルタに対して反転されている。
任意選択で、第１ウェハおよび第２ウェハが互いに接着された結果、受信共振器内の各層の配置順序は、送信共振器内の各層の配置順序に対して逆となってもよい。
任意選択で、第１ウェハの送信領域において、中空空洞の上方に送信共振器が配置されるように、中空空洞がさらに形成されてもよく、第１ウェハ内の受信キャップ空洞および中空空洞は、同一のフォトマスクを用いる同一のプロセスにおいて同時に形成されてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、第２ウェハの受信領域において、中空空洞の上方に受信共振器が配置されるように、中空空洞がさらに形成されてもよく、第２ウェハ内の送信キャップ空洞および中空空洞は、同一のフォトマスクを用いる同一のプロセスにおいて同時に形成されてもよい。
任意選択で、送信共振器の形成は、送信領域内の頂部電極の端部を、第１エッチングパラメータで横方向にエッチングして、パッシベーション層の対応する端部が懸架部を形成するようにすることをさらに含んでもよく、受信共振器の形成は、受信領域内の頂部電極の端部を、第２エッチングパラメータで横方向にエッチングして、パッシベーション層の対応する端部が懸架部を形成するようにすることをさらに含み、第２エッチングパラメータは第１エッチングパラメータとは異なる。
任意選択で、さらに、第１ウェハの送信領域内に、各送信コネクタが、送信共振器の隣に形成されて送信共振器と電気的に接続されてもよく、さらに、第２ウェハの送信領域内に、各送信接着柱が、それぞれ対応する各送信コネクタと位置整合して形成されてもよく、第１ウェハおよび第２ウェハの接着の結果としてそこに接合され、結果として各送信ピックアップを形成してもよい。これに加えて、またはこれに代えて、第２ウェハの受信領域内に、各受信コネクタが、受信共振器の隣に形成されて受信共振器と電気的に接続されてもよく、第１ウェハの受信領域内に、さらに各受信接着柱が、それぞれ対応する各受信コネクタと位置整合して形成され、第１ウェハおよび第２ウェハの接着の結果としてそこに接合され、結果として受信ピックアップを形成してもよい。
任意選択で、第１ウェハおよび第２ウェハの接着した後に、本方法はさらに、第１ウェハまたは前記第２ウェハを薄化することと、薄化されたウェハ内に、これをエッチングして複数の接触孔を形成することであって、各送信ピックアップおよび各受信ピックアップが、複数の接触孔内に露出する、複数の接触孔を形成することと、接触孔内に導電プラグを形成し、薄化されたウェハ上に接触パッドを形成することであって、接触パッドは、導電プラグと電気的に接続されて導電プラグをカバーする、導電プラグおよび接触パッドを形成することと、接触パッド上にはんだボールを形成することと、を含む。
任意選択で、さらに送信領域および受信領域の双方を囲む第１接着リングが第１ウェハ上に形成されてもよく、第１接着リングと位置整合して、第２ウェハ上にさらに第２接着リングがさらに形成されてもよく、第１ウェハおよび第２ウェハの接着の結果として、第１接着リングが第２接着リングに接合される。
本発明の別の目的は、第１ウェハおよび第２ウェハを含む電子デバイスであって、第１ウェハおよび第２ウェハは互いに接着され、送信領域において、第１ウェハ上に送信共振器が形成され、送信共振器は、第１電極と、圧電層と、頂部電極と、パッシベーション層とを備え、これらは第１ウェハから第２ウェハへと向かう方向に順に積層され、第２ウェハ内に送信キャップ空洞が形成され、送信キャップ空洞は、送信共振器をシールしつつ閉鎖して、それらが共に送信フィルタを形成し、受信領域において、第１ウェハ内に受信キャップ空洞が形成され、第２ウェハ上に受信共振器が形成され、受信共振器は、底部電極と、圧電層と、頂部電極と、パッシベーション層とを含み、これらは第２ウェハから第１ウェハへと向かう方向に順に積層され、受信キャップ空洞は、受信共振器をシールしつつ閉鎖して、それらが共に受信フィルタを形成する、電子デバイスを提供することである。
任意選択で、送信領域内の送信共振器は、送信フィルタの一部を形成するよう構成されてもよく、受信領域内の受信共振器は、送信フィルタに対して反転された受信フィルタの一部を形成するよう構成されてもよい。
任意選択で、第１ウェハおよび第２ウェハの間にさらにシールリングが形成されてもよく、シールリングは、送信フィルタおよび受信フィルタの双方を囲む。
本発明の電子デバイスおよび方法では、第１ウェハにおいて第１ウェハ上に送信共振器および受信キャップ空洞が形成され、第２ウェハにおいて第２ウェハ上に送信キャップ空洞および受信共振器が形成される。このようにすると、第１および第２ウェハを互いに接着する結果として、送信領域に送信フィルタが形成され、受信領域に受信フィルタが形成される。したがって、本発明の方法は、デバイスの製造プロセスを簡略化できるのみならず、同じチップ内の送信フィルタおよび受信フィルタの集積を容易にし、その結果として、デバイスの、より高い集積度、よりコンパクトなパッケージサイズ、およびより低いパッケージングコストがもたらされる。さらに、本発明によれば、送信フィルタおよび受信フィルタが同じチップに集積されるが、送信フィルタおよび受信フィルタの別々の正確な周波数調整は依然として可能であり、これによって、デバイスはより正確かつより安定なものとなる。
本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法を示す概略フロー図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。 本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図。
これらの図において、１００Ｔは送信領域、１００Ｒは受信領域、１１０は第１ウェハ、１２０は第２ウェハ、２００Ｔは送信共振器、２００Ｒは受信共振器、２１０Ｔ／２１０Ｒは底部電極、２２０Ｔ／２２０Ｒは圧電層、２３０Ｔ／２３０Ｒは頂部電極、２４０Ｔ／２４０Ｒはパッシベーション層、２５０Ｔ／２５０Ｒは中空空洞、３００Ｔは送信キャップ空洞、３００Ｒは受信キャップ空洞、４１０Ｔは第１送信ピックアップ、４１０Ｒは第１受信ピックアップ、４２０Ｔは第２送信ピックアップ、４２０Ｒは第２受信ピックアップ、５００は犠牲層、６１０Ｔ／６１０Ｒは第１コネクタ、６２０Ｔ／６２０Ｒは第２コネクタ、７１０は第１接着リング、７２０は第２接着リング、７００はシールリング、８１０Ｒは受信接着柱、８２０Ｔは送信接着柱、９１０は接触孔、９２０は導電プラグ、９３０は接触パッド、９４０ははんだボールである。
［背景］の章で説明したように、送信フィルタおよび受信フィルタを組み込んだ電子デバイスについては、各フィルタの所望の周波数でそれらが動作できるようにするために、それらのフィルタの薄膜パラメータを個別に設定することが必要である。しかしながら、各フィルタの薄膜パラメータの設定が、他方のフィルタの薄膜パラメータの設定によって影響を受け、正確に達成できないので、送信フィルタおよび受信フィルタの各共振器を同じウェハ上に形成することは困難である。たとえば、送信フィルタおよび受信フィルタの各頂部電極は、異なる厚さを有し得る。この場合には、各空洞を形成するために各頂部電極を横方向にエッチバックする際に（その上方に、各頂部電極にオーバーレイするパッシベーション層の端部が懸架される）、それらの厚さが異なるので、エッチングプロセスの間に除去される各頂部電極の体積を制御することが困難であり、一方で、不正確な制御は、結果として生じるデバイスのＱ値に影響する場合がある。
これを克服するために、送信フィルタおよび受信フィルタは、２つの分離したウェハ上に形成される場合があり、続いて送信フィルタおよび受信フィルタの各共振器が２つのウェハ上に形成された後に、送信フィルタおよび受信フィルタの各共振器をシールしつつ閉鎖するために追加の２つのウェハが提供される場合があり、これによって、送信フィルタおよび受信フィルタがパッケージされる。このようにすると、送信フィルタおよび受信フィルタの別々の周波数調整は可能であるが、送信フィルタおよび受信フィルタを異なるチップにパッケージするために少なくとも４つのウェハの使用が必要となる。これにより、デバイスの製造がより面倒かつ高価となり、また集積度が低下する。
これに鑑み、本発明は、送信フィルタおよび受信フィルタの双方の正確な周波数調整のみならず、デバイスのより高い集積度およびより低い製造コストをも可能にする電子デバイスを形成する方法を提供する。とくに、図１を参照してもよい。方法は、ステップＳ１０において、第１ウェハおよび第２ウェハを提供することを含み、第１ウェハは送信共振器が形成される送信領域を有し、第１ウェハは受信キャップ空洞が形成される受信領域を有し、第２ウェハは送信キャップ空洞が形成される送信領域を有し、第２ウェハは受信共振器が形成される受信領域を有し、方法は、ステップＳ２００において、第１ウェハ内の受信キャップ空洞が第２ウェハ上の受信共振器をカバーして受信フィルタを形成し、第２ウェハ内の送信キャップ空洞が第１ウェハ上の送信共振器をカバーして送信フィルタを形成するように、第１ウェハおよび第２ウェハを互いに接着することを含む。
本発明において提案される電子デバイスおよび方法は、以下に、図２～図８および特定の実施形態を参照してより詳細に説明される。図２～図８は、本発明の実施形態による電子デバイスを形成する方法において形成される中間構造を示す概略図である。本発明の利点および特徴は、以下の説明からより明らかとなる。各図は、必ずしも正確な縮尺のために描かれてはおらず、記載される各実施形態をより便利かつ明確な方法で説明することを支援するという目的のみのために、非常に簡素化した形態で提供されるということに留意すべきである。「上方」、「下方」、「頂部」、「底部」、「前方」、「後方」、等の相対的用語は、本明細書において、様々な構成要素間の関係を記述するために、添付図面において示される向きに関連して用いられ得る。これらの相対的用語は、図示の向きに加え、様々な向きを包含することを意図される。たとえば、図内のデバイスが反転されると、ある要素の「上方」であると記述されている別の要素は、当該要素の「下方」に向き付けされることになる。
まず、ステップＳ１００が実行される。具体的には、図２～図５を参照して、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０が提供される。
とくに図２を参照して、送信共振器２００Ｔは第１ウェハ１１０の送信領域１００Ｔ内に形成される。具体的に、送信共振器２００Ｔは、送信フィルタ（たとえば送信ＢＡＷフィルタ）の一部を形成してもよい。さらに、中空空洞２５０Ｔも第１ウェハ１１０の送信領域１００Ｔ内に形成され、送信共振器２００Ｔは中空空洞２５０Ｔの上方に配置される。受信キャップ空洞３００Ｒは、第１ウェハ１１０の受信領域１００Ｒ内に形成される。
本実施形態では、送信領域１００Ｔ内の中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒは、同一のプロセスで形成可能である。具体的には、中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒは、同一のフォトマスクを用いるフォトリソグラフィプロセスによって第１ウェハ１１０内に同時に形成可能である。形成後、中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒは、犠牲層５００で充填される。具体的には、中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒと犠牲層５００とを面一にするため、平坦化プロセスを採用してもよい。これにより、後続の各共振器の形成が容易になる。
続けて図２を参照して、送信共振器２００Ｔが第１ウェハ１１０上に形成され、送信共振器２００Ｔは、底部電極２１０Ｔと、圧電層２２０Ｔと、頂部電極２３０Ｔと、パッシベーション層２４０Ｔとを含み、これらは第１ウェハ１１０の上方に順に積層される。底部電極２１０Ｔおよび頂部電極２３０Ｔの材料は、いずれも、たとえばモリブデン（Ｍｏ）を含む。圧電層２２０Ｔおよびパッシベーション層２４０Ｔの材料は、たとえば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のうち少なくとも１つを含んでもよい。
本実施形態では、送信共振器２００Ｔを形成する方法は、頂部電極２３０Ｔの端部を、第１エッチングパラメータで横方向にエッチングして、パッシベーション層２４０Ｔの対応する端部が懸架部を形成するようにすることを含み、これによって、フィルタの品質ファクタ（Ｑ値）を増加させることを支援する。送信フィルタの共振器のみが第１ウェハ１１０上に形成されるので、エッチバックプロセスの間にエッチ除去される頂部電極２３０Ｔの体積を正確に制御することが可能となり、これによって、送信フィルタの共振器において頂部電極２３０Ｔの厚さに依存するパラメータでこれを単に横方向にエッチングすることによって、結果として得られるフィルタの性能が確保されるということに留意すべきである。
送信共振器２００Ｔが形成された後、本方法は、第１ウェハ１１０の送信領域１００Ｔ内に送信コネクタを形成することをさらに含む。各送信コネクタは、送信共振器２００Ｔの隣に形成され、送信共振器２００Ｔと電気的に接続される。送信コネクタは、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔを含む。第１コネクタ６１０Ｔは、底部電極２１０Ｔと電気的に接続され、第２コネクタ６２０Ｔは頂部電極２３０Ｔと電気的に接続される。本実施形態では、底部電極２１０Ｔは、それにオーバーレイする各層を超えて延びる端部を有し、第１コネクタ６１０Ｔは、底部電極２１０Ｔのこの端部の上に形成される。さらに、第２コネクタ６２０Ｔの頂部電極２３０Ｔへの電気的接続は、図２の概略断面図には明示されないが、当業者は、第２コネクタ６２０Ｔが別の相互接続特徴によって頂部電極２３０Ｔに電気的に接続されてもよいということを理解する。
本実施形態では、送信共振器２００Ｔの底部電極２１０Ｔの形成と同時に、底部電極２１０Ｔから分離した頂部電極ピックアップも、第１ウェハの送信領域１００Ｔ内に形成され、第２コネクタ６２０Ｔはこの頂部電極ピックアップの上に形成される。すなわち、本実施形態では、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔは、それぞれ、同一の導電材料層の相互に分離した部分である底部電極２１０Ｔおよび頂部電極ピックアップの上に形成される。このため、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔは、互いに、等しいか、または本質的に等しい高さを有する。これによって、後続のパッケージングプロセスの間に、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔの電気的接続が容易になる。
加えて、送信共振器２００Ｔに接続された第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔは、互いに送信共振器２００Ｔの反対側に配置され、いずれも金属材料から形成される。たとえば、いずれも、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、およびモリブデン（Ｍｏ）のうち少なくとも１つから形成可能である。これによって、一方では、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔの導電性が保証される。他方で、後続の接着プロセスの間に、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔは、接着を支援するように追加的に機能して、送信共振器２００Ｔの互いに反対側に支持を提供してもよく、これによって、その後、送信共振器２００Ｔの上方にこれをシールしつつ閉鎖するように堆積される送信キャップ空洞を画定する材料が、下方に崩壊して共振器と接触することを防止する。
さらに、受信接着柱８１０Ｒが、第１ウェハ１１０の受信領域１００Ｒ内に形成される。各受信接着柱８１０Ｒは、受信キャップ空洞３００Ｒの隣に配置され、第２ウェハ１２０上の対応する各受信コネクタと位置整合する。本実施形態では、少なくとも２つの受信接着柱８１０Ｒが、互いに受信キャップ空洞３００Ｒの反対側に配置され、それぞれ、受信共振器２００Ｒを接続するよう構成される第２ウェハ１２０上の第１コネクタ６１０Ｒおよび第２コネクタ６２０Ｒと位置整合する。後続の接着プロセスにおいて、これら少なくとも２つの受信接着柱８１０Ｒは、それぞれ、受信共振器２００Ｒの互いに反対側の第１コネクタ６１０Ｒおよび第２コネクタ６２０Ｒに接着されるよう構成される。
さらに、受信接着柱８１０Ｒの底部分は、第１ウェハ１１０内に埋め込まれる。具体的には、各受信接着柱８１０Ｒが形成される前に、少なくとも１つの溝が、第１ウェハ１１０の表面に形成されてもよく、これによって、平坦でない表面部分が作られる。続いて、受信接着柱８１０Ｒは、溝を充填するように形成されてもよく、これによって、第１ウェハ１１０内に部分的に埋め込まれる。これによって、受信接着柱８１０Ｒの第１ウェハ１１０への接着力の増大が支援される。
続けて図２を参照して、第１ウェハ１１０上に、さらに、送信領域１００Ｔおよび受信領域１００Ｔの双方を囲む第１接着リング７１０が形成される。１つのそのような接着リング７１０は、１つの電子デバイスを画定し、１つの半導体チップに対応すると考えることができる。すなわち、本実施形態では、電子デバイス内の送信フィルタおよび受信フィルタは、いずれも同一の半導体チップに集積される。
本実施形態では、第１接着リング７１０と、受信接着柱８１０Ｒと、送信共振器２００Ｔに接続された第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔとは、同一のプロセスにおいて同一の材料から形成することができる。
続いて、図３を参照して、送信共振器２００Ｔおよび他の構成要素（たとえばコネクタ、接着柱、等）が形成された後、中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒを解放するために、中空空洞２５０Ｔおよび受信キャップ空洞３００Ｒ内の犠牲層が除去されてもよい。
その後、とくに図４を参照して、第２ウェハ１２０の送信領域１００Ｔ内に送信キャップ空洞３００Ｔが形成され、第２ウェハ１２０の受信領域１００Ｒ内に受信共振器２００Ｒが形成される。具体的には、受信共振器２００Ｒは、受信フィルタ（たとえば受信ＢＡＷフィルタ）の一部を形成してもよい。さらに、第２ウェハ１２０の受信領域１００Ｒ内に中空空洞２５０Ｒが形成され、受信共振器２００Ｒは中空空洞２５０Ｒの上方に配置される。
第１ウェハ１１０と同様に、第２ウェハ１２０の受信領域１００Ｒ内の中空空洞２５０Ｒおよび送信キャップ空洞３００Ｔは、同一のプロセスにおいて形成されてもよい。具体的には、中空空洞２５０Ｒおよび送信キャップ空洞３００Ｔは、同一のフォトマスクを用いるフォトリソグラフィプロセスによって、第２ウェハ１２０内に同時に形成可能である。形成後、中空空洞２５０Ｒおよび送信キャップ空洞３００Ｔは、犠牲層５００で充填される。
続けて図４を参照して、第２ウェハ１２０上の受信共振器２００Ｒは、底部電極２１０Ｒと、圧電層２２０Ｒと、頂部電極２３０Ｒと、パッシベーション層２４０Ｒとを含み、これらは第２ウェハ１２０の上方に順に積層される。底部電極２１０Ｒおよび頂部電極２３０Ｒの材料は、いずれもたとえばモリブデン（Ｍｏ）を含む。圧電層２２０Ｒおよびパッシベーション層２４０Ｒの材料は、たとえば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のうち少なくとも１つを含んでもよい。
送信領域１００Ｔ内に形成される送信フィルタと、受信領域１００Ｒ内に形成される受信フィルタとは、通常、異なる周波数のものであることに留意すべきである。したがって、送信共振器２００Ｔ内の各層は、受信共振器２００Ｒ内の各層とは異なる厚さを有し得る。たとえば、送信共振器２００Ｔ内の頂部電極２３０Ｔの厚さは、受信共振器２００Ｒ内の頂部電極２３０Ｒの厚さとは異なる可能性があり、かつ／または、送信共振器２００Ｔ内のパッシベーション層２４０Ｔの厚さは、受信共振器２００Ｒ内のパッシベーション層２４０Ｒの厚さとは異なる可能性があり、等である。とくに、送信共振器２００Ｔ内の各層は、受信共振器２００Ｒ内のそれらよりも厚くすることができる。
受信共振器２００Ｒを形成する方法は、頂部電極２３０Ｒの端部を、第２エッチングパラメータで横方向にエッチングして、パッシベーション層２４０Ｒの対応する端部が懸架部を形成するようにすることを含み、これによって、フィルタの品質ファクタ（Ｑ値）を増加させることを支援する。受信フィルタの共振器のみが第２ウェハ１２０上に形成されるので、エッチバックプロセスの間にエッチ除去される頂部電極２３０Ｒの体積を正確に制御することが可能となり、これによって、送信フィルタの共振器において頂部電極２３０Ｒの厚さに依存するパラメータでこれを単に横方向にエッチングすることによって、結果として得られるフィルタの性能が確保されるということに留意すべきである。
本実施形態では、送信共振器２００Ｔ内の頂部電極２３０Ｔの厚さは、受信共振器２００Ｒ内の頂部電極２３０Ｒの厚さとは異なる。したがって、第２エッチングパラメータは第１エッチングパラメータとは異なる。たとえば、第２エッチングパラメータは、第１エッチングパラメータのエッチング時間とは異なるエッチング時間を含んでもよく、かつ／または、第２エッチングパラメータは、第１エッチングパラメータのエッチング液濃度とは異なるエッチング液濃度を含んでもよく、等である。特定の例として、送信共振器２００Ｔ内の頂部電極２３０Ｔの厚さが受信共振器２００Ｒ内の頂部電極２３０Ｒの厚さより大きい場合には、第１エッチングパラメータのエッチング時間を、第２エッチングパラメータのエッチング時間よりも長くすることができる。
第１ウェハ１１０と対応して、第２ウェハ１２０の受信領域１００Ｒ内に、受信コネクタがさらに形成される。各受信コネクタは受信共振器２００Ｒの隣に配置され、各受信共振器２００Ｒと電気的に接続される。具体的には、受信コネクタは、第１コネクタ６１０Ｒおよび第２コネクタ６２０Ｒを含む。第１コネクタ６１０Ｒは、底部電極２１０Ｒと電気的に接続され、第２コネクタ６２０Ｒは、頂部電極２３０Ｒと電気的に接続される。さらに、いずれも受信共振器２００Ｒに接続される第１コネクタ６１０Ｒおよび第２コネクタ６２０Ｒは、互いに受信共振器２００Ｒの反対側に配置される。
受信共振器２００Ｒと、第１コネクタ６１０Ｒおよび第２コネクタ６２０Ｒとの接続における詳細については、送信共振器２００Ｔと、第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔとの間の接続に関する上述の記載を参照することができる。受信共振器２００Ｒの各層の材料は、送信共振器２００Ｔの各層の材料と同一であってもよく、それに関するさらなる記載はここでは省略する。
続けて図４を参照して、第２ウェハ１２０の送信領域１００Ｔに、さらに送信接着柱８２０Ｔが形成される。各送信接着柱８２０Ｔは、送信キャップ空洞３００Ｔに隣に配置され、第１ウェハ１１０上の対応する各送信コネクタと位置整合する。本実施形態では、少なくとも２つの接着柱８２０Ｔが、互いに送信キャップ空洞３００Ｔの反対側に配置され、それぞれ、送信共振器２００Ｔの接続のために構成される第１ウェハ１１０上の第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔと位置整合する。後続の接着プロセスにおいて、これら少なくとも２つの送信接着柱８２０Ｔは、それぞれ、互いに送信共振器２００Ｔの反対側の第１コネクタ６１０Ｔおよび第２コネクタ６２０Ｔに接着されるよう構成される。
同様に、送信接着柱８２０Ｔの底部分は、第２ウェハ１２０に対する送信接着柱８２０Ｔの接着力の改善を実現するために、第２ウェハ１２０に埋め込まれる。これに関する詳細については、第１ウェハ１１０上の受信接着柱８１０Ｒの構造に関する上述の記載を参照することができ、さらなる説明はここでは省略する。
続けて図４を参照して、第１ウェハ１１０上の第１接着リング７１０と位置整合させて、第２ウェハ１２０上に第２接着リング７２０が形成される。接着プロセスにおいて、第１接着リング７１０は第２接着リング７２０に接着される。結果として、第２接着リング７２０は、送信領域１００Ｔおよび受信領域１００Ｒの双方を囲む。
次に、とくに図５を参照して、受信共振器２００Ｒおよび他の構成要素（たとえばコネクタ、接着柱、等）が形成された後、中空空洞２５０Ｒおよび送信キャップ空洞３００Ｔを解放するために、中空空洞２５０Ｒおよび送信キャップ空洞３００Ｔ内の犠牲層が除去されてもよい。
その後、ステップＳ２００が実行される。とくに図６を参照して、第１ウェハ１１０内の受信キャップ空洞３００Ｒが第２ウェハ１２０上の受信共振器２００Ｒをカバーして受信フィルタを形成し、第２ウェハ１２０内の送信キャップ空洞３００Ｔが第１ウェハ１１０上の送信共振器２００Ｔをカバーして送信フィルタを形成するように、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０が互いに接着される。
本実施形態において、送信フィルタは、中空空洞２５０Ｔと、送信共振器２００Ｔと、送信キャップ空洞３００Ｔとを含み、これらは第１ウェハ１１０から第２ウェハ１２０へと向かう方向に順に配置される。さらに、受信フィルタは、中空空洞２５０Ｒと、受信共振器２００Ｒと、受信キャップ空洞３００Ｒとを含み、これらは第２ウェハ１２０から第１ウェハ１１０へと向かう方向に順に配置される。すなわち、受信フィルタは、送信フィルタに対して反転されている。
続けて図６を参照して、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０は、受信領域１００Ｒ内の受信共振器２００Ｒにおける各層の配置順序が、送信領域１００Ｔ内の送信共振器２００Ｔにおける各層の配置順序に対して逆となるように、互いに接着される。たとえば、本実施形態では、送信共振器２００Ｔ内の底部電極、圧電層、頂部電極、およびパッシベーション層は、底部から上に向かって順に積層されるが、一方で、受信共振器２００Ｒ内の底部電極、圧電層、頂部電極およびパッシベーション層は、頂部から下に向かって順に積層される。
加えて、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０は、第１ウェハ１１０上の第１接着リングが第２ウェハ１２０上の第２接着リングに接合されてシールリング７００を形成するように、互いに接着される。このようにして、送信フィルタおよび受信フィルタは、同一の半導体チップ内に封入される。
さらに、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０は、第１ウェハ１１０上の各受信接着柱が、それぞれ、第２ウェハ１２０上の対応する各受信コネクタに接合されて受信ピックアップを形成し、第２ウェハ１２０上の各送信接着柱が、それぞれ、第１ウェハ１１０上の対応する各送信コネクタに接合されて送信ピックアップを形成するように、互いに接着される。具体的には、送信領域１００Ｔにおいて、第１ウェハ１１０上の第１コネクタおよび第２コネクタは、第２ウェハ１２０上のそれぞれ対応する送信接着柱に接合されて、第１送信ピックアップ４１０Ｔおよび第２送信ピックアップ４２０Ｔを形成する。加えて、受信領域１００Ｒにおいて、第２ウェハ１２０上の第１コネクタおよび第２コネクタは、第１ウェハ１１０上のそれぞれ対応する受信接着柱に接合されて、第１受信ピックアップ４１０Ｒおよび第２受信ピックアップ４２０Ｒを形成する。
本実施形態では、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０の接着は、第１接着リングを第２接着リングに金属的に接着してシールリング７００を形成することによって実現される。加えて、送信領域１００Ｔにおいて、各コネクタはそれぞれ、送信共振器２００Ｔの互いに反対側にある対応する各接着柱に金属的に接着されてもよい。これにより、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０の接着力を増大できるのみならず、接着の結果として得られる送信ピックアップが送信共振器２００Ｔの互いに反対側において支持を提供できるようになり、デバイスの機械的強度が向上する。同様に、受信領域１００Ｒにおいても、各コネクタはそれぞれ、受信共振器２００Ｒの互いに反対側にある対応する各接着柱に金属的に接着されてもよく、これによって各ウェハ間の接着力がさらに向上する。さらに、結果として得られる各受信ピックアップも、受信共振器２００Ｒの互いに反対側で支持を提供する。
加えて、方法はさらに、ステップＳ３００において、とくに図７を参照して、第１ウェハ１１０または第２ウェハ１２０を薄化し、薄化されたウェハをエッチングして、複数の接触孔９１０をそこに形成することを含む。接触孔９１０において、送信共振器２００Ｔにおける送信ピックアップ（第１送信ピックアップ４１０Ｔおよび第２送信ピックアップ４２０Ｔを含む）および受信共振器２００Ｒにおける受信ピックアップ（第１受信ピックアップ４１０Ｒおよび第２受信ピックアップ４２０Ｒを含む）がそれぞれ露出する。
本実施形態では、第２ウェハ１２０が薄化されエッチングされた結果として、第２ウェハ１２０内に接触孔９１０が形成される。しかしながら、他の実施形態では、第１ウェハ１１０が薄化されエッチングされ、その結果として、第１ウェハ１１０内に接触孔が形成されてもよい。
次に、ステップＳ４００において、とくに図８を参照して、接触孔９１０内に導電プラグ９２０が形成され、処理されたウェハ上に接触パッド９３０が、それぞれ対応する導電プラグ９２０をカバーしてこれと電気的に接続されるように形成され、はんだボール９４０が、それぞれ対応する接触パッド９３０上に形成される。
送信共振器２００Ｔにおけるピックアップの１つ（本実施形態では第１送信ピックアップ４１０Ｔ）と、受信共振器２００Ｒにおけるピックアップの１つ（本実施形態では第１受信ピックアップ４１０Ｒ）は、共通する１つのはんだボール９４０と電気的に接続され、このはんだボール９４０（すなわち、送信ピックアップおよび受信ピックアップの双方に接続されたはんだボール）はアンテナポートに対応する。
加えて、方法はさらに、シールリング７００に沿った接着の結果として得られる構造をダイシングすることにより、電子デバイスの半導体チップを形成することを含む。本実施形態によれば、電子デバイス内の送信フィルタおよび受信フィルタは、同一の半導体チップ内に集積される。
上述の方法に基づき、本発明の各実施形態において、電子デバイスも提供される。具体的には、図７および図８を参照して、電子デバイスは、第１ウェハ１１０および第２ウェハ１２０を含み、これらは互いに接着される。
第１ウェハ１１０の送信領域１００Ｔ内に送信共振器２００Ｔが形成され、第２ウェハ１２０内に送信キャップ空洞３００Ｔが形成される。送信キャップ空洞３００Ｔは、送信共振器２００Ｔをシールして閉鎖する。このようにして、たとえば送信フィルタが送信領域１００Ｔ内に形成可能となる。
加えて、第１ウェハ１１０の受信領域１００Ｒ内に受信キャップ空洞３００Ｒが形成され、第２ウェハ１２０上に受信共振器２００Ｒが形成される。受信キャップ空洞３００Ｒは、受信共振器２００Ｒをシールして閉鎖する。このようにして、たとえば受信フィルタが受信領域１００Ｒ内に形成可能となる。
続けて図７および図８を参照して、受信フィルタは送信フィルタに対して反転されている。具体的には、受信フィルタは、中空空洞と、共振器と、キャップ空洞とを含み、これらは第２ウェハ１２０から第１ウェハ１１０へと向かう方向に順に配置される。一方で、送信フィルタは、中空空洞と、共振器と、キャップ空洞とを含み、これらは第１ウェハ１１０から第２ウェハ１２０へと向かう方向に順に配置される。より具体的には、受信フィルタ内の受信共振器２００Ｒは、送信フィルタ内の送信共振器２００Ｔに対して反転されている。
本実施形態では、送信フィルタおよび受信フィルタは、それらを互いに反転させることにより、クリエイティブな態様で同一の半導体チップ内に集積されている。これによって、製造プロセスの簡素化と、プロセスコストの低減とが支援され、効率的により改善された集積度、よりコンパクトなパッケージサイズ、および低減されたパッケージングコストが可能となる。さらに、送信フィルタおよび受信フィルタは同一の半導体チップ内に集積されているが、それぞれ異なる周波数の各フィルタの別々の正確な周波数調整は、依然として、送信共振器および受信共振器を形成するための各プロセスの間で、相互干渉なく可能であり、製造プロセスがより柔軟かつより正確なものとなる。
本発明は、いくつかの好適な実施形態を参照して説明されたが、上記の説明は本発明を限定することを意図しないということに留意すべきである。上記の教示に照らして、いかなる当業者も、開示された実施形態に対して、その範囲から逸脱することなく、様々な可能な変更および変化を施し、または、それらを均等な代替物へと修正することが可能である。したがって、任意のおよびすべてのそのような簡単な変更、均等な代替物および本発明の範囲から逸脱することなく上記の説明に対して加えられる修正は、その範囲内に該当することが意図される。
本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」、等の用語は、とくに明記または特定がない限り、様々な構成要素、要素、ステップ、等の論理的または系列的な順序を示すのではなく、それらを互いに区別することのみを意図するということが理解されるべきである。
さらに、本明細書において用いた用語法は、特定の実施形態を説明するためのみのものであり、本発明の範囲を限定することを意図しないということを認識すべきである。本明細書および添付の特許請求の範囲において、単数形「ａ」および「ａｎ」は、文脈がそうでないと示さない限り、複数の参照を含む。したがって、たとえば、「ステップ(a step)」または「手段(a means)」への参照は，１以上のステップまたは１以上の手段への参照であり、サブステップまたはサブ手段を含んでもよい。用いられたすべての連結は、可能な限り最も包含的な意味に解釈されるべきである。したがって、用語「または」は、文脈上明らかに他の必要がない限り、論理上の「排他的論理和」ではなく、論理上の「和(or)」の定義を有するものと解釈されるべきである。さらに、本発明の実施形態による方法および／またはデバイスの実装は、選択されたタスクを、手作業で、自動的に、またはそれらを組み合わせて実行することを含み得る。

Claims (10)

  1. 電子デバイスを形成する方法であって、
    前記方法は、
    第１ウェハおよび第２ウェハを提供することと、
    前記第１ウェハをエッチングすることによって前記第１ウェハの受信領域内に受信キャップ空洞を形成することと、
    前記第１ウェハの送信領域内に、そこに第１電極、圧電層、第２電極およびパッシベーション層を順に形成することによって、送信共振器を形成することと、
    前記第２ウェハをエッチングすることによって前記第２ウェハの送信領域内に送信キャップ空洞を形成することと、
    前記第２ウェハの受信領域内に、そこに第１電極、圧電層、第２電極およびパッシベーション層を順に形成することによって、受信共振器を形成することと、
    前記第１ウェハ内の前記受信キャップ空洞が前記第２ウェハ上の前記受信共振器をシールしつつ閉鎖して受信フィルタを形成し、前記第２ウェハ内の前記送信キャップ空洞が前記第１ウェハ上の前記送信共振器をシールしつつ閉鎖して送信フィルタが形成されるように、前記第１ウェハおよび前記第２ウェハを互いに接着することと、
    を備え、
    前記送信共振器の前記形成は、前記送信領域内の頂部電極の端部を、第１エッチングパラメータで横方向にエッチングして、前記パッシベーション層の対応する端部が懸架部を形成するようにすることを含み、
    前記受信共振器の前記形成は、前記受信領域内の頂部電極の端部を、第２エッチングパラメータで横方向にエッチングして、前記パッシベーション層の対応する端部が懸架部を形成するようにすることを含み、
    前記第２エッチングパラメータは前記第１エッチングパラメータとは異なる、
    電子デバイスを形成する方法。
  2. 前記第１ウェハの前記送信領域内にさらに第１中空空洞が形成され、
    前記送信フィルタは、前記第１中空空洞と、前記送信共振器と、前記送信キャップ空洞とを備え、これらは前記第１ウェハから前記第２ウェハへと向かう方向に配置され、
    前記第２ウェハの前記受信領域内にさらに第２中空空洞が形成され、
    前記受信フィルタは、前記第２中空空洞と、前記受信共振器と、前記受信キャップ空洞とを備え、これらは前記第２ウェハから前記第１ウェハへと向かう方向に配置され、
    前記受信フィルタは前記送信フィルタに対して反転されている、
    請求項１に記載の電子デバイスを形成する方法。
  3. 前記第１ウェハおよび前記第２ウェハを互いに接着した後、前記受信共振器内の各層の配置順序は、前記送信共振器内の各層の配置順序に対して逆となっている、請求項１に記載の電子デバイスを形成する方法。
  4. 前記第１ウェハの前記送信領域において、第１中空空洞の上方に前記送信共振器が形成されるように第１中空空洞がさらに形成され、前記第１ウェハ内の前記第１中空空洞および前記受信キャップ空洞は、同一のフォトマスクを用いる同一のプロセスにおいて同時に形成され、および／または、
    前記第２ウェハの前記受信領域において、第２中空空洞の上方に前記受信共振器が形成されるように第２中空空洞がさらに形成され、前記第２ウェハ内の前記第２中空空洞および前記送信キャップ空洞は、同一のフォトマスクを用いる同一のプロセスにおいて同時に形成される、
    請求項１に記載の電子デバイスを形成する方法。
  5. 前記第１ウェハの前記送信領域内に、各送信コネクタが、前記送信共振器の隣に形成されて前記送信共振器と電気的に接続され、さらに、前記第２ウェハの前記送信領域内に、各送信接着柱が、それぞれ対応する各送信コネクタと位置整合して形成され、前記第１ウェハおよび前記第２ウェハを互いに接着する際に、各前記送信接着柱と、対応する各前記送信コネクタとが接着され接続されて各送信ピックアップを形成し、および／または、
    前記第２ウェハの前記受信領域内に、各受信コネクタが、前記受信共振器の隣に形成されて前記受信共振器と電気的に接続され、さらに、前記第１ウェハの前記受信領域内に、各受信接着柱が、それぞれ対応する各受信コネクタと位置整合して形成され、前記第１ウェハおよび前記第２ウェハを互いに接着する際に、各前記受信接着柱と、対応する各前記受信コネクタとが接着され接続されて各受信ピックアップを形成する、
    請求項１に記載の電子デバイスを形成する方法。
  6. 前記第１ウェハおよび前記第２ウェハを互いに接着した後に、
    前記第１ウェハまたは前記第２ウェハを薄化することと、
    薄化された前記第１ウェハまたは前記第２ウェハをエッチングして、複数の接触孔を形成することであって、各前記送信ピックアップおよび各前記受信ピックアップは、前記複数の接触孔内に露出する、複数の接触孔を形成することと、
    前記接触孔内の導電プラグおよび前記薄化された前記第１ウェハまたは前記第２ウェハ上の接触パッドを形成することであって、前記接触パッドは、前記導電プラグと電気的に接続されるように前記導電プラグをカバーする、導電プラグおよび接触パッドを形成することと、
    前記接触パッド上にはんだボールを形成することと、
    をさらに備える、請求項５に記載の電子デバイスを形成する方法。
  7. 前記第１ウェハ上にさらに第１接着リングが形成され、
    前記第１接着リングは、前記送信領域および前記受信領域の双方を囲み、
    前記第２ウェハ上にさらに第２接着リングが形成され、
    前記第２接着リングは、前記第１接着リングと位置整合し、
    前記第１ウェハおよび前記第２ウェハの前記接着の際に、前記第１接着リングおよび前記第２接着リングが接着され接続される、
    請求項１に記載の電子デバイスを形成する方法。
  8. 第１ウェハおよび第２ウェハを備える電子デバイスであって、
    前記第１ウェハおよび前記第２ウェハは互いに接着され、
    送信領域において、前記第１ウェハ上に送信共振器が形成され、
    前記送信共振器は、第１電極と、圧電層と、第２電極と、パッシベーション層とを備え、これらは前記第１ウェハから前記第２ウェハへと向かう方向に順に積層され、
    前記第２ウェハ内に送信キャップ空洞が形成され、
    前記送信キャップ空洞は、前記送信共振器をシールしつつ閉鎖して送信フィルタを形成し、
    受信領域において、前記第１ウェハ内に受信キャップ空洞が形成され、
    前記第２ウェハ上に受信共振器が形成され、
    前記受信共振器は、第１電極と、圧電層と、第２電極と、パッシベーション層とを備え、これらは前記第２ウェハから前記第１ウェハへと向かう方向に順に積層され、
    前記受信キャップ空洞は、前記受信共振器をシールしつつ閉鎖して受信フィルタを形成し、
    前記送信領域内の頂部電極の端部に空洞が形成され、前記パッシベーション層の対応する端部が、懸架部を形成し、
    前記受信領域内の頂部電極の端部に他の空洞が形成され、前記パッシベーション層の対応する端部が、懸架部を形成する、
    電子デバイス。
  9. 前記第１ウェハおよび前記第２ウェハの間にさらにシールリングが形成され、
    前記シールリングは、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの双方を囲む、
    請求項８に記載の電子デバイス。
  10. 前記第１ウェハの前記送信領域において、第１中空空洞の上方に前記送信共振器が形成されるように第１中空空洞がさらに形成され、および／または、
    前記第２ウェハの前記受信領域において、第２中空空洞の上方に前記受信共振器が形成されるように第２中空空洞がさらに形成される、
    請求項８に記載の電子デバイス。
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