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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Film-Bulk-Akkustikresonator
(im folgenden als FBAR bezeichnet) und insbesondere auf ein Verfahren
zur Herstellung einer FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ,
durch die eine Miniaturisierung und Reduzierung der Herstellungskosten
aufgrund eines vereinfachten Verfahrens erreicht wird.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In
den vergangenen Jahren haben drahtlose Kommunikationsvorrichtungen
dazu tendiert, viel kleiner und aufgrund der Entwicklung der Kommunikationsindustrie
bzgl. ihrer Qualität
und Funktionen verbessert und diversifiziert zu werden. Dieser aktuelle
Trend erfordert eine Miniaturisierung und Verbesserung der Qualität in Bezug
auf verschiedene Elemente zur Verwendung in drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen.
Heutzutage sind deshalb zunehmend Elemente in Chipform auf den Markt
gebracht worden.
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Die
drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen benutzen im Wesentlichen
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), einen Filter, einen
Duplexer und andere Vorrichtungen, und diese Vorrichtungen umfassen
grundsätzlich
wenigstens einen Resonator. Solch ein Resonator wird dazu verwendet,
aufgrund seines piezoelektrischen Effekts eine Resonanzwirkung zu
induzieren. Gegenwärtig
zielt die aktive Entwicklung auf einen FBAR, der aufgrund seiner dünnen Filmform
für die
Integration zu bevorzugen ist und gute Eigenschaften hat.
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Typischerweise
wird der FBAR auf einem Wafer mit einer piezoelektrischen Schicht
durch Aufdampfen und dergleichen ausgebildet. Auf den oberen und
unte ren Oberflächen
der piezoelektrischen Schicht werden jeweils obere und untere Elektroden angeordnet,
um Elektrizität
an die piezoelektrische Schicht anzulegen, um sie zum Schwingen
zu bringen. Zusätzlich
zu den oberen und unteren Elektroden wird ein gewünschter
Luftspalt auf der unteren Oberfläche
der piezoelektrischen Schicht ausgebildet, um die Resonanzeigenschaft
der piezoelektrischen Schicht zu verbessern. Die ausgebildete piezoelektrische
Schicht und die oberen und unteren Elektroden werden aus Schutzzwecken
verpackt. In diesem Fall kann eine Wafer-Level-Package-Technik gewählt werden
(im Folgenden als WLP bezeichnet), um die Massenproduktion zu vereinfachen
und Miniaturisierung aufgrund eines vereinfachten Packverfahrens
zu erreichen. Die WLP-Techniken erreichen die gleichzeitige Herstellung
und Verpackung der Vorrichtung durch das Miteinanderverbinden eines Deckwafers,
der als oberes Paket dient, einer unteren Baugruppe und eines Substrat-Wafers.
Das Substrat erfüllt
die Funktion der Vorrichtung. Durch die WLP-Technik hergestellte
FBAR-Vorrichtungen führen
auch zu Erhöhungen
der Anzahl und Funktion auf der Außenseite bereitgestellter externer
Terminals (Anschlüsse),
aufgrund der Diversifizierung ihrer Funktionen, aber sie führen auch
zu einer Reduzierung der Größe der zugehörigen Pakete.
Dadurch wird es schwierig, die Form, Größe und Position der externen
Terminals zu entwerfen.
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Die 1A und 1B und 2A und 2B stellen verschiedene Strukturen
herkömmlicher
FBARs dar, die jeweils gemäß einer
WLP-Technik hergestellt wurden.
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Bezug
nehmend auf die 1A und 1B umfasst eines der herkömmlichen
FBARs ein Substrat 11 und eine Abdeckfläche 12, die auf dem
Substrat 11 angeordnet ist. Das Substrat 11 ist
mit einem Luftspalt 11a, einer unteren Elektrode 11b,
einer piezoelektrischen Schicht 11c und einer oberen Elektrode 11d ausgebildet.
Die Abdeckfläche 12,
die aus einem Wafer hergestellt ist, wird mit einem leeren Hohlraum 12a an
einem Teil, an dem ein Schaltungselement angeordnet ist, ausgebildet.
Die Abdeckplatte 12 ist weiterhin mit gelochten Bohrungen
an Positionen, die den oberen und unteren Elektroden 11d und 11b entsprechen,
ausgebildet. Nachdem die Abdeckplatte 12 mit dem Substrat 11 verbunden
wurde, werden die gelochten Bohrungen mit einem gedrucktem Metallmaterial
gefüllt
und externe E lektroden 13 werden auf die obere Oberfläche der
Deckplatte 12 mittels einer Drucktechnik aufgedruckt, so
dass die externen Elektroden 13 elektrisch mit den oberen
und unteren Elektroden 11d und 11b auf dem Substrat 11 verbunden
werden.
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In
diesem Fall erfordert die Bildung der externen Elektroden 13 ein
Druckverfahren für
Metallelektroden zur Verwendung als externe Elektroden. Weiterhin
gibt es, da die gelochten Bohrungen in der Abdeckplatte 12 ausgebildet
werden müssen,
um eine elektrische Verbindung zwischen den externen Elektroden 13 und
den oberen und unteren Elektroden 11d und 11b auf
dem Substrat 11 zu erreichen, eine beträchtliche Beschränkung im
Design eines Deckwafers.
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Bezug
nehmend auf die 2A und 2B umfasst der andere herkömmliche
FBAR, der in seinem grundlegenden Aufbau dem in 1A gezeigten ähnlich ist, das Substrat 11 und
eine auf dem Substrat angeordnete Abdeckplatte 15. Das
Substrat 11 ist mit dem Luftspalt 11a, der unteren
Elektrode 11b, der piezoelektrischen Schicht 11c und
der oberen Elektrode 11d ausgebildet. Die aus einem Wafer
hergestellte Abdeckplatte 15 ist mit einem leeren Hohlraum 15a an
einer Stelle, an der ein Schaltungselement angeordent ist, ausgebildet
und ist weiterhin mit gelochten Bohrungen 16a an Positionen,
die den oberen und unteren Elektroden 11d und 11b entsprechen,
ausgebildet. Nach Verbindung der Deckplatte 15 mit dem
Substrat 11 werden anstelle des Füllens eines gedruckten Metallmaterials
in die gelochten Bohrungen 16a Metallfilme an den inneren
Oberflächen
der gelochten Bohrungen 16a und an bestimmten Teilen der
oberen Oberfläche
der Deckplatte 15 neben den gelochten Bohrungen 16a durch
ein Metallauftragsverfahren in einem Zustand ausgebildet, in dem
der verbleibende Teil der oberen Oberfläche der Deckkappe 15,
mit der Ausnahme bestimmter Teile zur Bildung externer Elektroden 16,
durch die Verwendung einer Maske aus einem Fotoresist (PR), Metall- oder Glasmaterialien
abgeschirmt ist. Auf diese Art und Weise werden die oberen und unteren Elektroden 11d und 11b auf
dem Substrat 11 jeweils elektrisch mit den externen Elektroden 16 verbunden.
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In
diesem Fall erfordert die Ausbildung der externen Elektroden 16 ähnlich zum
vorher beschriebenen Fall einen Schritt zur Ausbildung einer gelochten
Bohrung und ein Metallauftragsverfahren, wodurch sich eine beträchtliche
Beschränkung
des Designs eines Deckwafers aufgrund der gelochten Bohrungen ergibt.
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Obwohl
die Strukturen der herkömmlicher FBARs
wie oben aufgeführt
gemäß äußerst wirksamer
Verfahren zur Miniaturisierung erreicht wurden, erfordern die herkömmlichen
FBARs aufgrund der vorerwähnten
verschiedenen Verfahren umfassend Drucken, Metallauftragen und Bildung
gelochter Bohrungen, ein vergleichsweise kompliziertes Verfahren und
weisen beträchtliche
Beschränkungen
im Design auf. Dadurch wird es schwierig, eine für die Massenproduktion erforderliche
Profitmarge sicherzustellen, und es ergeben sich hohe Herstellungskosten.
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Zusätzlich zu
den oben stehenden Problemen muss, wenn es gewünscht wird, die Anzahl externer
Terminals bei existierenden, auf den Markt gebrachten Produkten
zu erhöhen,
eine Fotolithografietechnik angewandt werden, wodurch sich ein weiteres
Anwachsen der Herstellungskosten ergibt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Deshalb
wurde angesichts der oben stehenden Probleme die vorliegende Erfindung
gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung einer FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
bereitzustellen, die eine Miniaturisierung und eine Reduktion der
Herstellungskosten aufgrund eines vereinfachten Verfahrens erreichen
kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die oben stehenden und
andere Ziele durch die Bereitstellung einer Film-Bulk-Akustikresonator(FBAR)-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
erreicht werden, umfassend: Ein Substrat mit einer bestimmten Größe; wenigstens
ein funktionelles Geräteteil,
das durch Ansprechen auf von außen
einwirkende elektrische Signale eine Resonanzfunktion durchführt, wobei
das funktionelle Vorrichtungsteil entlang einem zentralen Teil des
Substrats ausgebildet ist, wobei es einen bestimmten Luftspalt im
Inneren begrenzt; mehrere externe Elektroden, die auf einer oberen
Fläche
des Substrats ausgebildet sind und wesentlich mit beiden gegenüberliegenden
Kanten der oberen Fläche
in Kontakt kommen, wobei die externen Elektroden mit dem funktionellen Geräteteil elektrisch
verbunden sind; und eine mit dem Substrat verbundene Abdeckplatte,
um so als Abdeckung zur Bedeckung des übrigen Teils des Substrats
mit Ausnahme der mehreren externen Elektroden zu fungieren.
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Bevorzugterweise
kann der funktionelle Teil der Vorrichtung eine piezoelektrische
Schicht umfassen, die mit dem Substrat mittels eines Luftspalts
in Kontakt kommt, und eine Vielzahl interner Elektroden, die ausgebildet
sind, um mit der piezoelektrischen Schicht in Kontakt zu kommen,
um elektrische Eingabe- und Ausgabefunktionen und eine Erdungsfunktion
zu erfüllen.
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Bevorzugterweise
können
das Substrat und die Abdeckplatte miteinander mittels eines Zwischenisolators,
umfassend ein Isolatorklebematerial und eine Glasfritte, verbunden
werden.
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Bevorzugterweise
kann die Abdeckplatte einen Hohlraum mit einer bestimmten Größe umfassen,
wobei der Hohlraum an einer unteren Oberfläche der Abdeckplatte ausgebildet
ist, um so den funktionellen Teil der Vorrichtung zu umfassen, und
Aussparungen, die an beiden Seitenkanten des Hohlraums ausgebildet
sind, um die mehreren externen Elektroden der Umgebung auszusetzen.
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Vorzugsweise
können
die mehreren externen Elektroden elektrisch mit den mehreren internen Elektroden
des funktionellen Teils der Vorrichtung verbunden werden, und noch
mehr zu bevorzugen ist es, wenn die mehreren externen Elektroden
in einem Stück
mit den zugehörigen
mehreren internen Elektroden ausgebildet werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ geschaffen,
wobei die FBAR-Vorrichtung ein Substrat umfasst, ausgebildet mit
externen Elektroden, umfassend die Schritte: a) Ausbildung mehrerer
funktioneller Teile der Vor richtung auf einem ersten Wafer in bestimmten
Abständen;
b) Ausbildung mehrerer externer Elektroden zwischen den benachbarten
funktionellen Teilen der Vorrichtung auf dem ersten Wafer, um so
eine elektrische Verbindung mit den benachbarten funktionellen Teilen
der Vorrichtung herzustellen, wobei jede eine bestimmte Querlänge auf
der Basis eines Mittelpunkts zwischen den benachbarten funktionellen
Teilen der Vorrichtung aufweist; c) Ausbildung mehrerer Hohlräume in bestimmten
Abständen
auf einem zweiten Wafer, um derart jeweils zu den funktionellen
Teilen der Vorrichtung auf dem ersten Wafer zu passen; d) Ausbildung mehrerer
vertikaler Perforationen auf dem zweiten Wafer, wobei jeder eine
bestimmte Querlänge
auf der Basis eines Mittelpunkts zwischen den benachbarten Hohlräumen hat;
e) Verbinden einer oberen Fläche auf
dem ersten Wafer mit einer unteren Fläche auf dem zweiten Wafer,
so dass die mehreren Hohlräume
jeweils den mehreren funktionellen Teilen der Vorrichtung vertikal
gegenüberliegen
und die mehreren Perforationen jeweils den mehreren externen Elektroden
vertikal gegenüberliegen;
und f) Aufschneiden der miteinander verbundenen ersten und zweiten
Wafer entlang der Mittelachse der Perforationen.
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Bevorzugterweise
kann der Schritt a) die folgenden Schritte umfassen: a-1) Aufteilen
des ersten Wafers mit einer bestimmten Größe in mehrere Abschnitte durch
wenigstens einen Satz vertikaler und horizontaler Linien und gleichzeitige
Ausbildung einer galvanisch aktiven Schicht mit einer bestimmten Fläche auf
jedem Abschnitt, um einen Bereich für akustische Reflexion auszubilden;
a-2) Ausbildung mehrerer unterer Elektroden durch Aufbringung eines
leitenden Materials auf die galvanisch aktive Schicht jedes Abschnitts;
a-3) Ausbildung einer piezoelektrischen Schicht auf jedem Abschnitt
durch Aufbringen eines piezoelektrischen Materials jeweils auf den
ersten Wafer und die unteren Elektroden; a-4) Ausbildung mehrerer
oberer Elektroden durch Aufbringen eines leitenden Materials auf
die piezoelektrische Schicht jedes Abschnitts; und a-5) Ausbildung
von Luftspalten durch Entfernung der galvanisch aktiven Schicht
jedes Abschnitts, wobei die Luftspalte ein akustisches Reflexionsvermögen bewirken.
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Bevorzugterweise
kann der Schritt e) ausgeführt
werden, um die ersten und zweiten Wafer durch die Verwendung eines
Zwischenisolators, umfassend ein Isolatorklebematerial und eine
Glasfritte, miteinander zu verbinden.
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Vorzugsweise
können
die externen Elektroden, die den oberen und unteren Elektroden entsprechen,
während
der Bildung der oberen und unteren Elektroden gleichzeitig ausgebildet
werden, und es ist noch mehr zu bevorzugen, die oberen und unteren Elektroden
in einem Stück
mit den entsprechenden externen Elektroden auszubilden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
oben stehenden und anderen Ziele, Merkmale und andere Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen klarer verständlich,
wobei:
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1A und 1B zeigen jeweils eine Draufsicht und
eine Schnittansicht, die eine FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
gemäß des Standes
der Technik darstellen;
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2A und 2B sind jeweils eine Draufsicht und eine
Schnittansicht, die eine andere FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
gemäß dem Stand
der Technik darstellen;
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3A und 3B sind jeweils eine Draufsicht und eine
Schnittansicht, die eine FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen;
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4 ist ein Flussdiagramm,
das ein Verfahren zur Herstellung der FBAR-Vorrichtung vom Wafer-Level-Package-Typ
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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5A bis 5D sind jeweils Schnittansichten, die
die aufeinander folgenden Schritte der Herstellung der FBAR-Vorrichtung
vom Wafer-Level-Package-Typ gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen; und
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6 ist eine Schnittansicht,
die die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte und auf eine Platte montierte FBAR-Vorrichtung
darstellt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nun
werden das Herstellungsverfahren und die Struktur einer FBAR-Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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3A und 3B sind jeweils eine Draufsicht und eine
Schnittansicht, die die Struktur einer FBAR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen. Wie in den 3A und 3B gezeigt, umfasst die FBAR-Vorrichtung
grundsätzlich
ein Substrat 21, wenigstens ein funktionelles Teil der
Vorrichtung, ausgebildet auf der oberen Oberfläche des Substrats 21,
mehrfache externe Elektroden 23, 23a und 23b und
eine Abdeckplatte 22. Der funktionelle Teil der Vorrichtung
umfasst einen Luftspalt 21a, eine untere Elektrode 21b,
eine piezoelektrische Schicht 21c und eine obere Elektrode 21d und
bewirkt einen Resonanzeffekt. Die externen Elektroden 23, 23a und 23b sind
derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen in Kontakt mit beiden
gegenüberliegenden Kanten
der oberen Oberfläche
des Substrats 21 kommen, und jeweils elektrisch mit den
unteren und oberen Elektroden 21b oder 21d des
funktionellen Teils der Vorrichtung verbunden sind, um elektrische
Signaleingabe- und Ausgabefunktionen und eine Erdungsfunktion zu
erfüllen.
Die Abdeckplatte 22 wird mit dem Substrat 21 durch
die Verwendung eines Klebematerials 24 verbunden und ausgebildet,
um den funktionellen Teil der Vorrichtung zu versiegeln und zu schützen, nämlich den
Luftspalt 21a, die untere Elektrode 21b, die piezoelektrische
Schicht 21c und die obere Elektrode 21d, mit der
Ausnahme der Mehrzahl der externen Elektroden 23, 23a und 23b.
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In
Anbetracht des Bildungsverfahrens des funktionellen Teils der Vorrichtung
wird z. B. eine galvanisch aktive Schicht (nicht gezeigt) zuerst
auf dem Substrat 21 angeordnet, und dann werden die untere Elektrode 21b,
die piezoelektrische Schicht 21c und die obere Elektrode 21d in
dieser Reihenfolge auf der galvanisch aktiven Schicht ausgebildet,
und schließlich
wird der Luftspalt 21a, der als akustische Reflexionsschicht
dient, durch Entfernen der galvanisch aktiven Schicht ausgebildet.
Der funktionelle Teil der Vorrichtung kann unter Verwendung eines
anderen bekannten Verfahrens anstelle des oben aufgeführten Verfahrens
hergestellt werden, und dessen Struktur ist variabel.
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Die
externen Elektroden 23, 23a und 23b werden
in der gleichen Ebene wie die unteren und oberen Elektroden 21b und 21d auf
dem Substrat 21 ausgebildet und jeweils elektrisch mit
den entsprechenden unteren und oberen Elektroden 21b und 21d verbunden.
In diesem Fall ist es zu bevorzugen, dass die externen Elektroden 23, 23a und 23b in
einem Stück
mit den passenden oberen und unteren Elektroden des funktionellen
Teils der Vorrichtung ausgebildet werden.
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Die
Abdeckplatte 22 wird durch die Verwendung eines mikroelektromechanischen
Systems (MEMS) erhalten. Die Abdeckplatte wird an dessen unterer
Fläche
ausgebildet, mit einem Hohlraum mit einer bestimmten Größe, durch
Verwendung eines Ätz-
oder Sandstrahlverfahrens, und an beiden seitlichen Kanten des Hohlraums
werden Aussparungen an Teilen, die den externen Elektroden 23, 23a und 23b entsprechen,
ausgebildet. Gemäß dieser
Anordnung ist die Abdeckplatte dazu ausgebildet, den verbleibenden
Teil des Substrats 21 mit der Ausnahme der externen Elektroden 23, 23a und 23b abzudecken.
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Obwohl
das vorliegende Ausführungsbeispiel
sechs externe Elektroden 23, 23a und 23b wie in 3A gezeigt umfasst, kann
die Anzahl der externen Elektroden 23, 23a und 23b falls
erforderlich erhöht
oder herabgesetzt werden.
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Wie
oben dargelegt ist die Abdeckplatte 22 mit dem Substrat 21 durch
die Verwendung eines Klebematerials 24 verbunden. Im Fall
einer solchen Verbindung kann ein Teil der Abdeckplatte 22,
die mit dem Substrat 22 zu verbinden ist, mit Elektrodenmustern
in Kontakt kommen, nämlich
den externen und internen Elektroden für die Eingabe und Ausgabe elektrischer
Signale. Deshalb ist es zu bevorzugen, um den normalen Betrieb der
FBAR-Vorrichtung zu erreichen, dass die Abdeckplatte 22 mittels
eines Zwischenisolators, wie z. B. ein Epoxyd, ein Flüssigkristallpolymer
(LCP), eine Glasfritte oder andere Isolatormaterialien, mit dem
Substrat 21 verbunden ist.
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4 ist ein Flussdiagramm,
das ein Verfahren zur Herstellung der FBAR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt. 5A und 5D sind jeweils Schnittansichten,
die die aufeinander folgenden Schritte des Herstellungsverfahrens
für die FBAR-Vorrichtung
darstellen. Nun wird das Herstellungsverfahren für die FBAR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 und 5A bis 5D beschrieben werden.
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Der
funktionelle Teil der Vorrichtung, nämlich der Luftspalt, die untere
Elektrode, die piezoelektrische Schicht und die obere Elektrode
zur Erfüllung einer
Resonanzfunktion, wird auf einem ersten Wafer ausgebildet (Schritt 310).
Bei detaillierter Betrachtung des Schritts 310 wird der
erste Wafer zunächst durch
die Verwendung vertikaler und horizontaler Linien in eine Vielzahl
Substratabschnitte eingeteilt und jeder Substratabschnitt wird jeweils
mit einer separaten galvanisch aktiven Schicht ausgebildet (Schritt 311).
Die untere Elektrode des funktionellen Teils der Vorrichtung wird
auf dem ersten Wafer und nachfolgend auf der galvanisch aktiven
Schicht ausgebildet, um sich so bis zu einer Grenzlinie zwischen
den benachbarten Substratabschnitten auszudehnen, wodurch den zu
verbindenden externen Elektroden erlaubt wird, gleichzeitig neben
der Ausbildung der unteren Elektrode (Schritt 312) ausgebildet
zu werden. Nachfolgend wird die piezoelektrische Schicht auf der
unteren Elektrode und auf der galvanisch aktiven Schicht ausgebildet
(Schritt 313), und dann wird die obere Elektrode auf der
piezoelektrischen Schicht ausgebildet (Schritt 314). Ähnlich zur
Bildung der unteren Elektrode wird die obere Elektrode ausgebildet, um
sich bis zu einer Grenzlinie zwischen den benachbarten Substratabschnitten
auszudehnen, wodurch sie den externen Elektroden, die verbunden werden,
erlaubt, gleichzeitig neben der Bildung der oberen Elektrode ausgebildet
zu werden. Schließlich wird
eine Feinbohrung vertikal zur galvanisch aktiven Schicht gebohrt,
um so die galvanisch aktive Schicht durch Injektion einer Ätzlösung oder
eines Ätzgases dadurch
zu entfernen, wodurch sich ein Luftspalt ergibt (Schritt 315).
Durch die oben beschriebenen Schritte wird ein funktioneller Teil
der Vorrichtung mit einer Resonanzfunktion ausgebildet, um durch
von außen
aufgebrachte elektrische Signale in Schwingungen versetzt zu werden.
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Das
Bildungsverfahren des funktionellen Teils der Vorrichtung auf dem
Substrat wie oben beschrieben ist nicht darauf beschränkt, und
er kann gemäß anderen
bekannten Verfahren oder Strukturen ausgebildet werden. In der vorliegenden
Erfindung werden jedoch die externen Elektroden, die den oberen
und unteren Elektroden des funktionellen Teils der Vorrichtung entsprechen,
gleichzeitig mit der Bildung der oberen und unteren Elektroden ausgebildet,
so dass sie in einem Stück
auf der gleichen Ebene wie die oberen und unteren Elektroden gebildet
werden und mit diesen elektrisch verbunden werden. In diesem Fall
werden die externen Elektroden auf den Grenzlinien zwischen den
benachbarten Substratabschnitten positioniert, die durch eine vertikale
und horizontale Aufteilung des ersten Wafers erhalten werden. Die
Grenzlinien dienen als Schnittlinien für ein darauf folgendes Schneideverfahren,
sie werden nämlich
die Kanten jeweiliger Vorrichtungen.
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Der
Schritt 310 der Verarbeitung des ersten Wafers zur Verwendung
als Substrat kann gleichzeitig mit oder vor einem Schritt 320 der
Verarbeitung eines zweiten Wafers durchgeführt werden, der wie im Folgenden
beschrieben als Abdeckplatte verwendet wird, aber sowohl der Verarbeitungsschritt 310 für den ersten
Wafer als auch der Verarbeitungsschritt 320 für den zweiten
Wafer müssen
abgeschlossen sein, bevor der erste Wafer mit dem zweiten Wafer verbunden
wird, wie es nachfolgend beschrieben wird.
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Bei
Betrachtung des Schritts 320 der Verarbeitung des zweiten
Wafers zur Verwendung als eine obere Abdeckplatte wie in 5 gezeigt, wird eine Vielzahl
Hohlräume 44 an
der unteren Oberfläche des
zweiten Wafers ausgebildet, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 42 und
mit einer bestimmten Dicke. Die Hohl räume 44 sind mit bestimmten
Abständen voneinander
räumlich
getrennt angeordnet. Dazu wird der zweite Wafer 42 zunächst durch
die Verwendung vertikaler und horizontaler Linien in eine Vielzahl
von Abdeckplatten-Abschnitten unterteilt, und jeder Deckabschnitt
wird an der unteren Oberfläche mit
einer schützenden
Maskenvorlage 43 ausgebildet, um so den übrig gebliebenen
Teil der unteren Oberfläche
mit Ausnahme des mittleren Teils abzudecken, wodurch einem der Hohlräume 44 mit
einer bestimmten Größe und Tiefe
die Ausbildung am mittleren Teil jedes Deckabschnitts durch Verwendung eines Ätz- bzw.
Schleifverfahrens ermöglicht
wird. Die Vielzahl der Deckplatten-Abschnitte, die den zweiten Wafer 42 bilden,
entspricht jeweils den Vorrichtungen des ersten Wafers.
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Nach
Beendigung der Ausbildung der Hohlräume 44, wie in 5B gezeigt, wird eine Mehrzahl vertikaler
Bohrungen 46 mit einer bestimmten Größe zwischen den benachbarten
Hohlräumen 44 des zweiten
Wafers 42 durch vollständige
Entfernung der Teile zwischen den Hohlräumen 44 ausgebildet.
Jede einzelne der vertikalen Bohrungen 46 hat eine bestimmte
Querlänge
auf der Basis des Mittelpunkts zwischen benachbarten Hohlräumen 44.
In diesem Fall werden die Bohrungen 46 auf den Schnittlinien angeordnet,
die jeweils die entsprechenden Abschnitte der Vorrichtung aufteilen.
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Ähnlich zur
Ausbildung der Hohlräume 44 wie
oben beschrieben, wird die obere Fläche (oder die untere Fläche) des
zweiten Wafers 42 mit einer Maskenvorlage 45 ausgebildet,
um so den verbleibenden Teil der oberen Oberfläche mit Ausnahme bestimmter
Teile, in denen die Bohrungen 46 ausgebildet werden sollen,
abzudecken, wodurch den Bohrungen 46 unter Verwendung eines Ätz- oder
Schleifverfahrens eine vertikale Ausbildung ermöglicht wird, damit sie sich
bis zur unteren Oberfläche
hinunter erstrecken können.
Durch die Entfernung der Maskenvorlage 45 wird die Ausbildung
der Bohrungen 46 abgeschlossen.
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Die
Querschnittsfläche
der Bohrungen 46 kann frei aus quadratischen und kreisförmigen Formen
ausgewählt
werden, solange sie eine Fläche
haben, die ein glattes Verbindungsverfahren sicherstellt.
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Nach
Abschluss der oben geschilderten Verfahren werden der verarbeitete
Substratwafer und der Deckwafer unter Verwendung eines Klebematerials
miteinander verbunden, wobei das Klebematerial aus einem Isolatormaterial
besteht (Schritt 330). 5C ist
eine Schnittansicht, die den Substratwafer, gekennzeichnet mit dem
Bezugszeichen 41',
und den Deckwafer, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 42', darstellt,
die aufgrund des oben stehenden Schrittes 330 miteinander
verbunden sind. Wie in 5C gezeigt,
sind der Substratwafer 41' und
der Abdeckwafer 42' miteinander
verbunden, so dass jeder einzelne Hohlraum 44 des Deckwafers 42' dem funktionellen
Teil der Vorrichtung des Substratwafers 41' gegenüberliegt, nämlich der piezoelektrischen Schicht,
dem Luftspalt und oberen und unteren Elektroden, und die Bohrungen 46 des
Deckwafers 42' liegen
den Elektrodenstrukturen des Substratwafers 41' gegenüber. Deswegen
hat jeder Hohlraum 44 eine Fläche, die ausreichend ist, um
wenigstens einen auf dem Substratwafer 41' ausgebildeten funktionellen Teil
der Vorrichtung abzudecken.
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Der
Substratwafer 41' und
der Deckwafer 42',
die miteinander verbunden sind, werden entlang der Schnittlinien
durch ein Würfelschneideverfahren aufgeschnitten,
wodurch einzelne Vorrichtungen 50 erhalten werden (Schritt 340).
Hier fallen die Schnittlinien jeweils mit Randlinien entlang der
Mittelachsen der Bohrungen 46, die im Schritt 322 ausgebildet wurden,
zusammen.
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Die
Querschnittsform jeder einzelnen Vorrichtung, die gemäß dem vorstehenden
Verfahren hergestellt wurde, ist in 5D gezeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 5D wird
jede Vorrichtung 50, während
der Substratwafer 41' durch ein
Würfelschneideverfahren
entlang der Schnittlinien, die den Randlinien der Bohrungen 46 entsprechen,
aufgeschnitten, um so einzelne Vorrichtungen 50 zu erhalten,
mit externen Elektroden 49 ausgebildet, die fest mit beiden
entgegengesetzten Kanten der oberen Oberfläche des Substrats in Berührung kommen.
An beiden Seitenteilen einer erhaltenen Abdeckplatte 42'' werden Aussparungen ausgebildet,
die zu externen Elektroden 49 gehören, wodurch den externen Elektroden 49 ermöglicht wird,
der Umgebung ausgesetzt zu werden.
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Im
Fall der FBAR-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wird deshalb kein Metallauftrag- oder Aufdruckverfahren
für die
Ausbildung separater externer Elektroden benötigt.
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Wenn
es erwünscht
ist, die gemäß dem oben stehenden
Verfahren hergestellte FBAR-Vorrichtung auf einer Platte 51 wie
in 6 gezeigt anzubringen, wird
die Vorrichtung 50 unter Verwendung eines Die-Bonding-Verfahrens
auf der Platte 51 befestigt. Die externen Elektroden 49,
die auf dem Substrat der Vorrichtung 50 ausgebildet sind,
um so der Umgebung ausgesetzt zu sein, ohne durch die Abdeckplatte 42'' abgedeckt zu werden, sind jeweils
verbundene Drähte.
Die über
ein Drahtkontaktierungsverfahren verbundenen externen Elektroden 49 haben
jeweils die gleiche Höhe
wie die Elektroden, die den funktionellen Teil der Vorrichtung ausmachen,
gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 48.
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Die
Vorrichtung kann durch die Ausbildung von Stoßkugeln mit einer Größe, die
den Elektroden 49 entspricht, erstellt werden, und durch
Durchführung
einer Flip-Verbindung,
so dass ein Positionierungsteil einer Chip-Ansteuer-Einheit der
Leiterplatte gegenüberliegt.
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Wenn
ein Vergleich mit der herkömmlichen FBAR-Vorrichtung,
die in den 1A und 1B und 2A und 2B gezeigt
ist, durchgeführt
wird, hat die herkömmliche
FBAR-Vorrichtung
eine Drahtkontaktierungsposition auf der oberen Oberfläche des
erhaltenen Bauteils, aber die FBAR-Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung hat eine Drahtkontaktierungsposition auf der oberen Oberfläche des
Substratwafers. Deshalb kann die Drahtkontaktierungsposition gemäß der vorliegenden
Erfindung beträchtlich
verringert werden, wodurch sich eine Reduzierung der Dicke der FBAR-Vorrichtung ergibt.
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Wie
aus der oben stehenden Beschreibung offensichtlich, stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer FBAR-Vorrichtung bereit,
erhalten durch die Verwendung einer WLP-Technik, die interne Elektrodenmuster
verwendet, die auf einem Substrat als externe Elektrodenmuster vorgesehen
sind, ohne separat die externen Elektroden zu verarbeiten, wodurch
sich im Fall der Massen herstellung eine Reduzierung der Investitions-
und Herstellungskosten ergibt, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit
der Produkte gesichert wird. Weiterhin ist es, gemäß der vorliegenden
Erfindung, vermöge
des Auslassens des Druckens, des Metallauftragens oder anderer Verfahren,
die herkömmlich für die Bildung
externer Elektroden benötigt
werden, möglich,
vollständig
Kurzschlüsse
aufgrund von Staub auszuschließen,
der durch die oben stehenden Verfahren oder während des Feilens erzeugt wird.
Außerdem
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Drahtkontaktierungsposition von der Oberfläche eines
Deckwafers zur Oberfläche
eines Substratwafers herabgesetzt wird, möglich, eine Reduzierung der
Dicke in der Größenordnung
von einigen zehn bis hundert Mikrometern zu erreichen, wenn sie
auf einem bestimmten Satz montiert wird.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung für
darstellende Zwecke offengelegt worden sind, werden Fachleute verstehen,
dass verschiedene Modifikationen, Zusätze und Ersetzungen möglich sind,
ohne vom Schutzbereich und Geist der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen offengelegt
ist, abzuweichen.