-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Film-Bulk-Akustikresonators
(im Folgenden als FBAR bezeichnet) und einer FBAR-basierten Duplexervorrichtung,
durch die eine Miniaturisierung und eine Reduzierung der Herstellungskosten
und eine Verbesserung der Ausbeute bei der Herstellung erzielt wird.
-
Beschreibung des Standes der
Technik
-
In
den letzten Jahren haben drahtlose Kommunikationsvorrichtungen dazu
tendiert, kleiner und aufgrund der Entwicklung der Kommunikationsindustrie
bezüglich
ihrer Qualität
verbessert und diversifiziert zu werden. Dieser neue Trend erfordert
eine Miniaturisierung und eine Verbesserung der Qualität in Bezug
auf verschiedene Bauteile zur Verwendung in drahtlosen Kommunikationsvorrichungen.
-
Um
solchen Anforderungen an Miniaturisierung zu genügen, zielt deshalb gegenwärtig eine
aktive Entwicklung auf Studien zur Herstellung wichtiger Bestandteile
drahtloser Kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Filter und Duplexer,
durch die Verwendung von FBARs. Aufgrund ihrer dünnen Filmformen sind die FBARs
für die
Integration zu bevorzugen, und sie haben gute Eigenschaften.
-
Typischerweise
werden die FBARs normalerweise in einer solchen Art und Weise ausgebildet, dass
eine piezoelektrische Schicht auf einem Wafer gebildet wird, und
obere und untere Elektroden werden auf den oberen und unteren Oberflächen der
piezoelektrischen Schicht in dieser Reihenfolge ausgebildet, um
Elektrizität
an die piezoelektrische Schicht anzulegen, um so Schwingungen zu
induzieren. Weiterhin wird ein gewünschter Luftspalt auf der unteren Oberfläche der
piezoelektri schen Schicht ausgebildet, um die Resonanzeigenschaft
der piezoelektrischen Schicht zu verbessern.
-
1a und 1b sind
jeweils Schnittansichten, die verschiedene Strukturen herkömmlicher Duplexervorrichtungen
darstellen, die durch die Verwendung wie oben dargestellt ausgebildeter
FBARs implementiert wurden.
-
Die
in 1a gezeigte herkömmliche FBAR-basierte Duplexervorrichtung
umfasst wenigstens zwei FBARs 12, die auf einem Substrat 11 angebracht
sind, das als ein unterer Träger
dient, um einen Tx-(Transmitter) Filter bzw. einen Rx-(Receiver) Filter
zu bilden. Das Substrat 11 wird mit einem gemeinsamen Terminal
(Anschluss) und Transmissions-/Empfangs-Terminals und Leiterstrukturen
zur elektrischen Verbindung der Terminals mit den durch die FBARs
implementierten Tx- und Rx-Filter ausgebildet. Nachdem die FBARs 13 elektrisch
mit den Leiterstrukturen, die an dem Substrat 11 ausgebildet sind,
verbunden sind, wird, um eine vollständige Versiegelung aller FBARs 12 zu
erzielen, durch die Verwendung eines bestimmten Versiegelungsmaterials ein
Formteil 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet.
-
Als
Substrat 11 werden aufgrund der Komplexität der darauf
implementierten Schaltungen hauptsächlich Substrate vom Leiterplatten-(PCB)Typ oder
vom Typ der bei nedriger Temperatur gesinterten Keramikfolien (LTCC)
verwendet, aber die PCB-Substrate sind mehr zu bevorzugen, da sie
viele Vorteile haben, wie einen niedrigen Preis, gute Eigenschaften
und eine hohe Produktivität.
Im Fall der Verwendung der PCB-Substrate wie in 1A gezeigt,
ist es notwendig, jeweils bestimmte schützende Strukturen auf den FBARs 12 bereitzustellen,
um die funktionellen Teile der Vorrichtung, das heißt piezoelektrische
Schichten, Luftspalte und Elektrodenschichten, der FBARs 12 bei
dem Formgebungsverfahren zu schützen.
Diese schützenden
Strukturen können
zum Beispiel durch Verarbeitung eines Wafers mit einer bestimmten
Dicke gemäß einer
Wafer-Level-Package-(WLP)Tchnik
und Verbinden des verarbeiteten Wafers mit einem Substratwafer des entsprechenden
FBARs ausgebildet werden.
-
In
dem Fall, wenn die FBARs 12 jeweils mit den schützenden
Strukturen wie oben angegeben ausgebildet werden, sind jedoch die
Gesamtstruktur und das herstellungsverfahren der FBARs 12 nachteilig
kompliziert aufgebaut, da die schützenden Strukturen derart aufgebaut
sein sollten, dass sie jeweils elektrisch mit den funktionellen
Teilen der Vorrichtung innerhalb der FBARs 12 verbunden
werden und auch die funktionellen Teile der Vorrichtung schützen.
-
Wenn
ein FBAR mit einem Substrat, das durch ein Wafer-Level-Package-Verfahren erhalten wurde,
verbunden wird, hat die erhaltene FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
eine sehr kleine Größe von ungefähr 1 mm
Länge und
Breite. Aufgrund der kleinen Größe haben
eine Abdeckplatte und ein Substrat, die die Baugruppe bilden, eine
Versiegelungsfläche,
die nur etwa 30 bis 100 Quadratmikrometern entspricht, mit der Ausnahme
eines Antriebsteils. Da die FBAR-Vorrichtung während des Bondingverfahrens
nur etwa 30°C
standhält,
liegt eine beträchtliche
Beschränkung
des Versiegelungsverfahrens zur Sicherung einer guten Zuverlässigkeit vor.
-
Auch
wenn eine große
Anzahl der FBAR-Vorrichtungen durch ein beliebiges Präzisionsverfahren
hergestellt wird, ist es aufgrund der Komplexität des Herstellungsverfahrens
schwierig, eine angemessene Ausbeute zu erzielen.
-
In
dem Fall, dass eine LTCC-Technik angewandt wird, um die oben stehenden
Probleme auszuschließen,
werden zunächst
wie in 1b gezeigt, eine Vielzahl keramischer
Folien vertikal laminiert, um ein LTCC-Substrat 15 zu bilden,
das dar in mit einem Hohlraum umgrenzt ist, und dann werden eine Vielzahl
FBARs 16 innerhalb des in dem LTCC-Substrat 15 festgelegten
Hohlraums befestigt. Nach der elektrischen Verbindung der FBARs 16 mit
dem Substrat 15 durch das Befestigen (Bonding) von Leitern, wird
ein metallischer Leitungdraht 17 auf dem LTCC-Substrat 15 über den
FBARs16 verschmolzen oder nahtversiegelt.
-
In
diesem Fall ist es möglich,
eine Reduzierung der Größe im Vergleich
zur Verwendung eines Einzelschicht PCB-Substrats zu erhalten, da
das LTCC-Substrat 15 in einer solchen Art und Weise aufgebaut
ist, dass Schaltkreise mit einer Duplexfunktion darin in einer Vielstufenform
angeordnet sind. Weiterhin benötigt
das LTCC-Substrat kein Formgebungsverfahren. Ferner besitzt das
LTCC-Substrat 15 gemäß der Struktur
des LTCC-Substrats 15 wie oben angegeben bereits bestimmte
schützende Strukturen
zum Schutz der FBARs 16. Die schützenden Strukturen sind Seitenwände, die
durch Festlegung des Hohlraums in dem Substrat erhalten werden.
Deshalb benötigt
das LTCC-Substrat 15 keine separaten schützenden
Strukturen. Das heißt,
die FBARs 16 umfassen nur einen Luftspalt, eine piezoelektrische
Schicht und Elektrodenschichten, die vertikal nacheinander auf einem
FBAR-Substrat-Wafer angeordnet sind.
-
Die
LTCC-Technik verursacht jedoch eine Torsion des LTCC-Substrats 15 während eines LTCC-Brennverfahrens,
wodurch sich ein ernsthaftes Streustromproblem aufgrund der geringwertigen
Verbindung zwischen dem Leitungsdraht 17 und dem LTCC-Substrat 15 ergibt.
Weiterhin besteht eine große
Gefahr der Erzeugung irgendwelcher Defekte in dem LTCC-Substrat
selbst, aufgrund der Tatsache, dass das LTCC-Substrat 15 durch
vertikale Laminierung einer Vielzahl der Keramikfolien ausgebildet wird.
-
Obwohl
die oben stehenden Techniken gemäß einem
der effektivsten Verfahren zur Miniaturisierung erreicht wurden,
ist es schwierig, eine für Massenproduktion
erforderliche Profitmarge sicherzustellen, da die Möglichkeit
der Herstellung unbrauchbarer Teile aufgrund der komplizierten Verfahren
existiert, wodurch sich unnötig
hohe Herstellungskosten ergeben, und die Möglichkeit der Herstellung minderwertiger
Produkte aufgrund der Unachtsamkeit eines Bedieners erhöht sich.
-
EP 0 794 616 A2 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenwellenresonatoren, wobei
die Seitenwände
des Resonators mittels einer Trockenfilm-Technik erzeugt werden. Auf diese Seitenwände wird
ein zweiter Trockenfilm aufgebracht, wodurch Dächer ausgebildet werden. Die
einzelnen Resonatoren werden durch Zerteilen erhalten.
-
EP 1 187 318 A2 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von Akustikresonatoren, bei dem Hohlräume in einem
Substrat gebildet und diese mit einer Kupferschicht gefüllt werden.
Auf den Hohlräumen werden
Elektroden und piezoelektrische Schichten gebildet und die so gebildeten
Resonatoren werden in einem Keramikgehäuse vereinzelt.
-
Aus
der
US 2003/0011446
A1 ist eine Duplexeranordnung für FBARs bekannt. Bei dieser
wird ein Chip mit mehreren FBARs auf einem keramischen Substrat
angeordnet, wobei der Chip einen Eingang und einen Ausgang sowie
einen FBAR-Empfangsband-Filter
aufweist.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren
für einen
FBAR anzugeben, das eine Miniaturisierung, eine Reduzierung der Herstellungskosten
und eine Verbesserung der Ausbeute ermöglicht.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung von FBARs vorgesehen,
das die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen eines Wafers, b)
Aufteilen des Wafers in eine Vielzahl von Wafer-Abschnitten durch
die Verwendung vertikaler und horizontaler Linien und Ausbildung
einer Vielzahl galvanisch aktiver Schichteinheiten jeweils auf den
aufgeteilten Wafer-Abschnitten; c) Ausbilden funktioneller Vorrichtungsteile
jeweils auf den galvanisch aktiven Schichteinheiten, wobei jeder
einzelne funktionelle Vorrichtungsteil eine piezoelektrische Schichteinheit
und eine Vielzahl interner Elektroden umfasst, die vertikal auf
der galvanisch aktiven Schichteinheit angeordnet sind, und eine
Vielzahl externer Elektroden auf den aufgeteilten Wafer-Abschnitten
ausgebildet wird, wobei die externen Elektroden elektrisch mit den
internen Elektroden verbunden sind und nahe den Grenzlinien der
Wafer-Abschnitte angeordnet werden; d) Ausbilden von Seitenwänden durch
die Verwendung eines ersten Trockenfilms, wobei die Seitenwände ausgebildet
sind, um jeweils die funktionellen Teile der Vorrichtung zu umgeben;
e) Ausbilden jeweils von Luftspalten durch Entfernung der galvanisch
aktiven Schichteinheiten; f) Auflaminieren eines zweiten Trockenfilms über die
Seitenwän de;
g) Entfernen bestimmter Teile des zweiten Trockenfilms auf der Basis
der Grenzlinien zwischen den benachbarten Wafer-Abschnitten; h)
Aushärten
der ersten und zweiten Trockenfilme; und i) Aufschneiden des Wafers
entlang der Grenzlinien zwischen den aufgeteilten benachbarten Wafer-Abschnitten.
-
Bevorzugterweise
kann der Schritt c) die folgenden Schritte umfassen: c-1) Ausbilden
einer Vielzahl unterer interner Elektroden und unterer externer Elektroden,
angeordnet jeweils auf den galvanisch aktiven Schichteinheiten,
durch Aufbringen eines leitenden Materials jeweils auf den galvanisch
aktiven Schichteinheiten, wobei die unteren externen Elektroden
in einem Stück
mit den unteren internen Elektroden ausgebildet werden, um so bis
zu den Grenzlinien zwischen den benachbarten Wafer-Abschnitten ausgedehnt
und an diesen angeordnet zu werden; c-2) Ausbilden einer Vielzahl
piezoelektrischer Schichteinheiten durch Aufbringen eines piezoelektrischen
Materials auf die unteren internen Elektroden, angeordnet auf den
galvanisch aktiven Schichteinheiten; und c-3) Ausbilden einer Vielzahl
von oberen interner Elektroden und oberen externen Elektroden, angeordnet
auf den piezoelektrischen Schichteinheiten, wobei die oberen externen
Elektroden in einem Stück
mit den oberen internen Elektroden ausgebildet sind, um so bis zu
den Grenzlinien zwischen den benachbarten Wafer-Abschnitten ausgedehnt
zu werden.
-
Bevorzugterweise
kann der Schritt d) die folgenden Schritte umfassen: d-1) Ausbilden
schützender
Schichteinheiten auf jeweils einer Vielzahl der funktionellen Vorrichtungsteile;
d-2) Auflaminieren des ersten Trockenfilms auf dem Wafer und den schützenden
Schichteinheiten; d-3) Entfernen bestimmter Teile des ersten Trockenfilms,
jeweils angeordnet auf den schützenden
Schichteinheiten; und d-4) Entfernen der schützenden Schichteinheiten. Gemäß dem oben
stehenden Verfahren ist es möglich,
die Seitenwände,
die aus Trockenfilmen bestehen, auszubilden, ohne die Luftspalte
zu beschädigen.
-
Bevorzugterweise
kann der Aushärtungsschritt
des Trockenfilms durch ein Ultraviolettbelichtungsverfahren und
ein Heizverfahren durchgeführt werden.
-
Bevorzugterweise
können
die Seitenwände aus
einem positiven Trockenfilm hergestellt werden, und die schützenden
Schichteinheiten können
aus einem negativen Fotoresist hergestellt werden, während die
Seitenwände
aus einem negativen Trockenfilm hergestellt werden können, und
die schützenden Schichteinheiten
aus einem positiven Fotoresist hergestellt werden können. Dadurch
wird die Herstellung eines Musters ermöglicht.
-
Daneben
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer FBAR-basierten
Duplexervorrichtung, das die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen
von wenigstens zwei FBARs auf ein Substrat; und Ausbilden eines
Formteils über
dem Substrat und den FBARs zum Zweck des Schutzes.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
oben stehenden und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschriftung im
Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen deutlicher verständlich,
wobei:
-
1a und 1b sind
Schnittansichten, die jeweils herkömmliche FBAR-basierte Duplexervorrichtungen
darstellen;
-
2 ist
eine Schnittansicht, die eine FBAR-basierte Duplexervorrichtung
darstellt; und
-
3a bis 3m sind
Schnittansichten, die jeweils die aufeinanderfolgenden Schritte
der Herstellung der FBARs und der FBAR-basierten Duplexervorrichtung
darstellen.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
Nun
werden ein FBAR, eine FBAR-basierte Vorrichtung und ein zugehöriges Herstellungsverfahren
beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
-
Unter
Bezugnahme auf 2, die die Schnittstrukturen
der Duplexer-Vorrichtung darstellt, die unter Verwendung von FBARs
umgesetzt wird, werden die FBARs und die FBAR-basierte Duplexervorrichtung
erklärt.
-
Wie
in 2 gezeigt, umfasst die FBAR-basierte Duplexervorrichtung
ein Substrat 21, das als unterer Träger dient, eine Vielzahl FBARs 21,
befestigt auf dem Substrat 21 und dazu ausgebildet, jeweils
Tx- und Rx-Filter zu bilden, und ein Formteil 23, ausgebildet
auf dem Substrat 21, um so einer Vielzahl der FBARs 22 zu
ermöglichen,
vollständig
versiegelt zu werden. Das Substrat 21 wird mit einem herkömmlichen
Terminal und Transmissions-/Empfangs-Terminals und Leiterstrukturen
zur elektrischen Verbindung der Terminals (Anschlüsse) mit
den Tx- und Rx-Filtern,
ausgeführt
durch die FBARs 22, ausgebildet, wodurch den FBARs 22 eine
elektrische Verbindung mit dem Substrat 21 ermöglicht wird.
Das Formteil 23 wird aus einem beliebigem Versiegelungsmaterial
hergestellt.
-
Das
Substrat 21 kann frei aus unterschiedlichen Arten von Substraten
ausgewählt
werden, umfassend PCB-Substrate oder LTCC-Substrate, solange sie
die Bildung von Schaltkreisen darauf erlauben, es ist jedoch angesichts
der Kosten oder Produktivität
eher zu bevorzugen, die PCB-Substrate zu verwenden.
-
Jeder
der FBARs 22 umfasst grundsätzlich ein Substrat 221 einer
bestimmten Größe, darin
begrenzt mit einem Luftspalt 222, eine piezoelektrische Schichteinheit 223,
ausgebildet auf dem Substrat 221, um so über dem
Luftspalt 222 angeordnet zu werden, eine Vielzahl Elektroden 224,
die elektrisch mit der piezoelektrischen Schichteinheit 223 verbunden
sind, um den Input und Output von Signalen durchzuführen, und
eine Abdeckplatte 225, die mit dem Substrat 221 verbunden
ist. Der Luftspalt 222, die piezoelektrische Schichteinheit 223 und
eine Vielzahl der Elektroden 224 bilden einen funktionellen Vorrichtungsteil
aus, der dazu ausgebildet ist, eine Resonanzfunktion in Übereinstimmung
mit elektrischen Signalen, die von außerhalb angelegt werden, zu
erfüllen.
Die Abdeckplatte 225 umfasst Seitenwände, die ausgestaltet sind,
um den Luftspalt 222 zu umgeben, eine piezoelektrische
Schicht 223 und einen Teil der jeweiligen Elektroden 224 und
eine Abdeckplatte, die die Seitenwände überdeckt. Die Abdeckplatte 225 wird
durch die Durchführung
einer Belichtung, Entwicklung und eines Aushärteverfahrens für Trockenfilme
ausgebildet.
-
Bei
Betrachtung des funktionellen Teils der Vorrichtung erstreckt sich
ein Teil der jeweiligen Elektroden 224 bis zum äußeren Rand
des Substrats 221 und liegt frei, ohne durch die Abdeckplatte 225 versiegelt
zu werden, wodurch er als externe Elektrode zur Verwendung in einem
nachfolgenden Drahtkontaktierungsverfahren dient.
-
Deshalb
können
die freiliegenden Teile der Elektroden 224 elektrisch mit
den Schaltkreisen, ausgebildet am Substrat 21, durch die
Herstellung von dazwischen liegenden Drahtkontakten verbunden werden.
-
Die
Abdeckplatte 225 wird durch Verarbeitung eines Isolatorfilms,
umfassend einen photosensitiven Polymerfilm oder nicht sensitiven
Polymerfilm, erhalten. Da die Abdeckplatte 225 durch allgemeine Verfahren
geformt und verarbeitet wird, umfassend Laminierung, Belichtung,
Entwicklung, Aushärtung und
dergleichen, ist es möglich,
eine Präzisionsverarbeitung
davon zu erhalten und den gesamten Verarbeitungsprozess im Vergleich
mit einem Wafer-Level-Package zu vereinfachen, wodurch der Anteil
der erzeugten minderwertigen Produkte verringert wird. Weiterhin
werden im Vergleich zu dem Wafer-Level-Package mit dem komplexen
Verfahren die Ausbeute und Produktivität verbessert, während die
Gesamtherstellungskosten reduziert werden.
-
Um
die funktionellen Vorrichtungsteile, das heißt die Luftspalte 222,
die piezoelektrischen Schichten 223 und eine Vielzahl der
Elektroden 224, der FBARs von einem Formgebungsverfahren
zu schützen,
umfasst die FBAR-basierte Duplexervorrichtung schützende Strukturen
durch die Verwendung eines Trockenfilms als Isolatorfilm, wie oben angegeben,
wodurch die Struktur der schützenden Struktu ren
im Vergleich mit anderen FBAR-basierten Duplexervorrichtungen, implementiert
durch die Verwendung herkömmlicher
PCB-Substrate, vereinfacht wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, den
Anteil der erzeugten minderwertigen Produkte zu reduzieren. Weiterhin
ist es möglich,
sogar im Vergleich mit FBAR-basierten Duplexervorrichtungen, die
durch die Verwendung herkömmlicher
LTCC-Substrate implementiert
sind, eine Vereinfachung des Gesamtverfahrens und eine Reduzierung
des Anteils der erzeugten minderwertigen Produkte zu erreichen,
wodurch die Ausbeute im Fall der Massenherstellung angehoben wird.
-
Nun
wird unter Bezugnahme auf die 3a bis 3m,
die die aufeinanderfolgenden Schritte darstellen, ein Herstellungsverfahren
der FBARs und der FBAR-basierten
Duplexervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung erklärt.
-
3a bis 3k entsprechen
einem Herstellungsverfahren der FBARs, und die 3l bis 3m entsprechen
einem Herstellungsverfahren der Duplexervorrichtung, implementiert
durch die Verwendung der FBARs.
-
Gemäß dem Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung, kann eine Vielzahl der FBARs gleichzeitig
hergestellt werden, und zwar durch Aufteilen eines Substratwafers 31 mit
einer breiten Fläche
durch die Verwendung vertikaler und horizontaler Linien in eine
Vielzahl von Substrat-Abschnitten, um so jedem einzelnen Substrat-Abschnitt
zu ermöglichen,
einen individuellen Chip auszubilden.
-
Dafür wird zunächst eine
Vielzahl von galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 auf
dem Substratwafer 31 ausgebildet, um so in gleichmäßigen Abständen voneinander
beabstandet zu sein. Das heißt,
nachdem der gesamte Oberflächenbereich des
Substratwafers 31 in eine Vielzahl der Substrat-Abschnitte
durch die Verwendung der vertikalen und horizontalen Linien aufgeteilt
wurde, werden die galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 so
angeordnet, dass sie jeweils mittig auf den aufgeteilten Substrat-Abschnitten
angeordnet sind. In diesem Fall legen die nebeneinander liegenden
galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 konstante zwischenliegende Spalte
in alle Richtungen fest. Die Ausbildung der galvanisch akti ven Schichteinheiten 32 kann
durch die Verwendung verschiedener Verfahren durchgeführt werden.
-
Nach
Beendigung der Ausbildung der galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 wie
in 3b gezeigt, wird ein bestimmtes piezoelektrisches
Material auf die galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 mit
einer bestimmten Dicke aufgebracht, um so piezoelektrische Schichteinheiten 33 auf
den galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 in einem 1:1
Verhältnis
auszubilden. Jede einzelne der entstehenden piezoelektrischen Schichteinheiten 33 hat
eine Querschnittsfläche,
die geringfügig
größer ist
als die der galvanisch aktiven Schichteinheit 32.
-
Danach
wird wie in 3c gezeigt eine Vielzahl von
Elektroden 34 an den oberen Oberflächen des Substratwafers ausgebildet,
sodass ein Teil jeder einzelnen Elektrode 34 auf einem
bestimmten Teil der piezoelektrischen Schichteinheit 33,
die dazu benachbart ist, aufgeschichtet wird. Alternativ können die
Elektroden 34, gemäß ihrer
Ausbildungsposition, vor der Ausbildung der piezoelektrischen Schichteinheiten 33 ausgebildet
werden. Bei Betrachtung der Ausbildung einer Vielzahl der Elektroden 34 erstreckt sich
ein Ende jeder einzelnen Elektrode an der entgegengesetzten Seite
des Teils, der auf der benachbarten piezoelektrischen Schichteinheit 33 aufgeschichtet
ist, bis zu einer Grenzlinie zwischen benachbarten aufgeteilten
Substrat-Abschnitten, wodurch einer internen Elektrode die elektrische
Verbindung mit der benachbarten piezoelektrischen Schichteinheit 33 und
einer externen Elektrode zur Verwendung bei einer nachfolgenden
Drahtkontaktierung ermöglicht wird,
gleichzeitig ausgebildet zu werden.
-
In
einem Zustand, in dem die Elektroden 34 wie in 3d gezeigt
ausgebildet werden, werden jeweils durch das Aufbringen von Fotoresist
auf bestimmte Bereiche Fotoresist-Schichteinheiten 35 ausgebildet,
wobei die piezoelektrischen Schichteinheiten 33 und die
galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 in den bestimmten
Regionen vertikal angeordnet sind, wodurch sie funktionelle Vorrichtungsteile bilden,
die mechanische Schwingungen erzeugen. Die Fotoresist-Schichteinheiten 35 dienen
als Schutz der funktionellen Teile der Vorrichtung vor einem nachfolgenden
Verfahren, aber ebenso zur Ermöglichung
einer Musterbil dung während
der Ausbildung der Seitenwände
unter Verwendung eines Trockenfilms.
-
Im
nächsten
Schritt wird ein Trockenfilm 36 auf den Substrat-Wafer 31,
ausgebildet mit den Fotoresist-Schichteinheiten 35, laminiert.
Der Trockenfilm 36 wird bevorzugterweise aus Trockenfilmen
mit einer Fotosensitivität
entgegengesetzt zu der der Fotoresist-Schichteinheiten 35 ausgewählt. Zum
Beispiel wird ein negativer Trockenfilm auf die Fotoresist-Schichteinheiten 35 auflaminiert,
falls die Fotoresist-Schichteinheiten 35 aus einem positiven
Fotoresist hergestellt sind, während,
falls die Fotoresist-Schichteinheiten 35 aus einem negativen
Fotoresist hergestellt sind, ein positiver Trockenfilm darauf auflaminiert
wird. Dies dient dazu, zu verhindern, dass die Fotoresist-Schichteinheiten 35 zusammen mit
dem laminierten Trockenfilm 36 während einer Musterbildung des
Trockenfilms 36 entfernt werden.
-
Danach
werden wie in 3f gezeigt durch die Entfernung
bestimmter Bereiche des laminierten Trockenfilms 36 Seitenwände 37 ausgebildet,
um jeden einzelnen funktionellen Vorrichtungsteil dazwischen zu
umgeben. Die Ausbildung der Seitenwände 37 unter Verwendung
des Trockenfilms 36 wird in einem sogenannten Fotoverfahren
durchgeführt.
Gemäß einem
solchen Fotoverfahren wird zunächst Licht
auf den Trockenfilm 36 durch eine den Trockenfilm 36 überdeckende
Maskenvorlage aufgestrahlt. Die Maskenvorlage dient dazu, den Trockenfilm 36 in Teile,
die entfernt werden sollen, und Teile, die nicht entfernt werden
sollen, aufzuteilen. Nach der Bestrahlung wird eine Entwicklungslösung auf
den Trockenfilm 36 aufgegossen, um so die bestimmten entsprechenden
Teile des Trockenfilms 36, die entfernt werden sollen,
aufzuschmelzen. Hier wird, falls der Trockenfilm 36 von
einem positiven Typ ist, das Licht auf die zu entfernenden Teile
des Trockenfilms 36 aufgestrahlt. In diesem Fall kann die
Entwicklungslösung
nur Teile des Trockenfilms 36 schmelzen, die über den
Fotoresist-Schichteinheiten 35 angeordnet sind, da die
Fotoresist-Schichteinheiten 35, die unter dem Trockenfilm 36 angeordnet
sind, als vom negativen Typ ausgewählt sind.
-
Nachfolgend
werden jeweils feine Bohrungen vertikal von den oberen Oberflächen der
Fotoresist-Schichteinheiten 35 zu den galvanisch aktiven Schichteinheiten 32,
die dazu zugeordnet sind, gebohrt, um so die galvanisch aktiven
Schichteinheiten 32 durch die Injektion von Ätzlösung oder Ätzgas zu entfernen.
Auf diese Art und Weise werden wie in 3g gezeigt,
Luftspalte 38 an Positionen der galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 ausgebildet,
um akustische Reflektion zu erreichen.
-
Nachdem
alle der galvanisch aktiven Schichteinheiten 32 entfernt
sind, werden auch die auf den piezoelektrischen Schichteinheiten 33 ausgebildeten
Fotoresist-Schichteinheiten 35 entfernt. Als
ein Resultat verbleiben wie in 3h gezeigt
Seitenwände 37 auf
den piezoelektrischen Schichteinheiten 33 und Luftspalte.
Die Seitenwände 37 dienen als
schützende
Strukturen zur Kennzeichnung bestimmter Räume dazwischen zum Schutz der
funktionellen Teile der Vorrichtung, umfassend die piezoelektrischen
Schichteinheiten 33 und Luftspalte 38.
-
Die
Ausbildung der schützenden
Strukturen wird abgeschlossen, durch Ausbilden eines Daches 39 durch
Auflaminieren eines Trockenfilms über die Seitenwände 37,
wie in 3i gezeigt.
-
Unterdessen
umfassen die FBARs des vorliegenden Ausführungsbeispiels externe Elektrodenpolster
zur Verwendung in einem Drahtkontaktierungsverfahren, die elektrisch
mit den Elektroden 34 der funktionellen Teile der Vorrichtung
verbunden sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die externen
Elektroden durch das bloße
Entfernen der Trockenfilme ausgebildet, da die Elektroden 34 aus
internen Elektroden und externen Elektroden bestehen, die fest auf
der gleichen Ebene aneinander gekoppelt sind, wie in 3j gezeigt,
wobei die Trockenfilme die schützenden
Strukturen bilden, in gleichmäßigen Abständen auf
der Basis von Grenzlinien zwischen den aufgeteilten benachbarten
Substrat-Abschnitten des Substrat-Wafers 31, wodurch sie Teilen
der Elektroden 34 ermöglichen,
zur Umgebung freigelegt zu werden.
-
Um
die Härte
der schützenden
Strukturen zu verbessern, die jeweils aus den Seitenwänden 37 und
dem Dach 39, hergestellt aus Trockenfilmen, bestehen, werden die
schützenden
Strukturen ultravioletter Strahlung ausgesetzt, um so jeweils schützende Strukturen 40 zum
Schutz der funktionellen Teile der Vorrichtung während eines nachfolgenden Formgebungsverfahrens
zu erreichen.
-
Nach
Abschluss der oben stehenden aufeinanderfolgenden Schritte wird
der Substrat-Wafer 31 wie in 3k gezeigt
entlang der Grenzlinien zwischen den aufgeteilten benachbarten Substrat-Abschnitten
aufgeschnitten, wodurch die Ausbildung der einzelnen FBARs 41 abgeschlossen
wird.
-
Die
FBARs 41, die gemäß den oben
stehenden aufeinanderfolgenden Schritten erhalten wurden, sind vermöge ihrer
schützenden
Strukturen 40 dazu ausgebildet, die funktionellen Teile
ihrer Vorrichtung zu schützen,
wenn die FBARs 41 in anderen Elementen verwendet werden.
Außerdem
kann der Anteil der erzeugten minderwertigen Produkte und Defekte
reduziert werden, da die schützenden
Strukturen 40 gemäß dem oben
stehenden Fotoverfahren unter Verwendung von Trockenfilmen ausgebildet werden.
-
Wenn
es gewünscht
ist, eine Duplexervorrichtung unter Verwendung der FBARs 41 herzustellen,
wie in 3l gezeigt, wird zunächst ein
Substrat 42 bereitgestellt, umfassend Leiterstrukturen
zur Durchführung
einer Duplex-Funktion, und eine Vielzahl der FBARs 41,
hergestellt gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird auf dem Substrat 42 angeordnet. Dann werden
die externen Elektroden der FBARs 41 elektrisch mit den
Leiterplatten, ausgebildet am Substrat 42 durch Kontaktierungsdrähte 43,
verbunden. Obwohl in 3l um das Verständnis zu
erleichtern nur ein FBAR gezeigt ist, sollte zur Kenntnis genommen
werden, dass eine Vielzahl der FBARs 41 auf dem Substrat 42 in
der gleichen Art und Weise wie oben angegeben befestigt werden kann.
-
Nachfolgend
wird wie in 3m gezeigt Versiegelungsmaterial
auf das Substrat 42 aufgebracht, um so vollständig die
darauf befestigten FBARs 41 abzudecken. Durch das Aushärten des
Versiegelungsmaterials wird ein Formteil 44 erhalten.
-
In
diesem Fall können
die funktionellen Vorrichtungsteile der FBARs 41 vermöge der schützenden
Strukturen 40, hergestellt aus Trockenfilmen, bereitgestellt
an den FBARs 41, vor beliebigen Stößen von außen, die während der Ausbildung des Formteils 44 verursacht
werden, geschützt
werden.
-
Wie
aus der oben stehenden Beschreibung offensichtlich ist, stellt die
vorliegende Erfindung ein FBAR bereit, umfassend eine schützende Struktur, die
durch ein allgemeines Fotoverfahren unter Verwendung von Trockenfilmen
erhalten wird und ausgebildet ist, um einen funktionellen Vorrichtungsteil des
FBARs zu schützen,
wodurch sie eine Präzisionsverarbeitung
des FBARs ermöglicht,
den Anteil der erzeugten minderwertigen Produkte während der Durchführung des
Gesamtverfahrens reduziert und das Gesamtherstellungsverfahren im
Vergleich mit einem existierenden FBAR vom Wafer-Level-Package-Typ
vereinfacht. Als ein Resultat ist es möglich, eine Massenherstellung
des FBARs mit einer vergleichsweise hohen Ausbeute und niedrigen
Herstellungskosten zu erreichen.
-
Weiterhin
ist es durch Herstellung einer Duplexervorrichtung mit den FBAR-Vorrichtungen wie oben
angegeben möglich,
die Profitmarge des Verfahrens durch Reduzieren des Anteils der
erzeugten minderwertigen Produkte zu verbessern.