JP7134530B2 - バルク音響波共振器のパッケージング方法及びパッケージング構造 - Google Patents

Description

本発明はＲＦ製品パッケージングの技術分野に関し、特にバルク音響波共振器のパッケージング方法及びパッケージング構造に関する。

バルク音響波共振器（ＦＢＡＲ）は、典型的に圧電層の上及び／または下に設けられる電極を備える。電極に印加された高周波信号に応答して、圧電層が振とうすることができる。ＦＢＡＲは、無線データの入力及び／または、出力を実現するように、無線信号伝送システムに用いられ得る。例えば、ＦＢＡＲは、無線通信装置、無線電力送信機、無線センサのフィルタ、送信機、受信機、ダイプレクサなどに用いられ得る。

図１に示すように、従来の通常のバルク音響波共振器のパッケージングプロセスは、通常、以下のステップを含む。
（１）熱酸化プロセスまたは化学気相堆積プロセスにより、二酸化シリコン層２００をキャリアウェハー（図示せず）上に成長させ、さらにホトエッチング、エッチングプロセスにより、前記二酸化シリコン層２００の一部の厚さをエッチング除去して第２キャビティ２００１を形成する。

（２）金－金結合（Ａｕ－Ａｕ ｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスにより、第２キャビティ２００１を有するキャリアウェハーを、あらかじめ作製された、第１キャビティ１０１１、バルク音響波共振構造１０２及び第１基板１００を有する共振キャビティ本体構造と結合させ、このとき、第２キャビティ２００１が第１キャビティ１０１１と位置合わせされ、バルク音響波共振構造１０２が第２キャビティ（上キャビティとも呼ばれる）２００１と第１キャビティ（下キャビティとも呼ばれる）１０１１との間に挟み込まれる。一般的に、あらかじめ作製された第１基板１００に下キャビティ壁１０１が形成されており、バルク音響波共振構造１０２は、第１キャビティに積層して設けられる第１電極（底部電極とも呼ばれる）１０２１、圧電層１０２２、及び第２電極（上部電極とも呼ばれる）１０２３を含み、下キャビティ壁１０１は、第１基板１００と第１電極１０２１との間に第１キャビティ１０１１を形成するために用いられる。具体的には、金－金結合プロセス過程は、まず金属剥離プロセス（ｍｅｔａｌ ｌｉｆｔ－ｏｆｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を用いて、結合に必要な金層２０１を第２キャビティ２００１の外周にある二酸化シリコン層２００に形成し、結合に必要な金層１０３を第１キャビティ１０１１の外周にある第１電極１０２１及び第２電極１０２３に形成し、次に、第１キャビティ１０１１と第２キャビティ２００１が相互に位置合わせられた後、加熱により、金層２０１及び金層１０３を溶融して金－金結合を形成することを含む。金属剥離プロセスとは、基板にフォトレジスト膜をコーティングし、露光し、現像した後、一定のパターンを有するフォトレジスト膜をマスクとして、フォトレジスト膜から所要の金属を蒸発し、次に、フォトレジスト膜を除去すると同時に、フォトレジスト膜における金属をきれいに剥離し、所要のパターンの金属のみを基板に残す。

（３）裏面薄型化プロセスを利用して、結合された構造におけるキャリアウェハーを除去し、残りの二酸化シリコン層２００をカバープレートとして、二酸化シリコン層２００に穴を開けて、結合された金表面を露出させる穴２０３を形成する。

（４）二酸化シリコン層２００及び穴２０３の表面に銅金属層２０４をメッキし、ホトエッチング、腐蝕などのプロセスにより銅金属層２０４をパターニングし、第２電極１０２３及び第１電極１０２１を外へ導出するワイヤを形成する。

（５）二酸化シリコン層２００及び銅金属層２０４に鈍化層２０５を堆積し、ホトエッチング、腐蝕などのプロセスにより鈍化層２０５をパターニングして、銅金属層２０４の一部を金属ボンディングパッドとして露出させ、さらに、露出された銅金属層２０４にボールをボンディングし、形成されるハンダボール２０６と金属ボンディングパッドとを接触させる。

上記のバルク音響波共振器のパッケージングプロセスでは、二酸化シリコン層をキャリアウェハーに堆積し、エッチングし、金－金結合プロセスを用いて第１キャビティ１０１１と第２キャビティ２００１とを結合させ、結合した後にキャリアウェハーを除去する必要があるため、プロセスが複雑であり、装置コストが高い。また、金－金結合プロセスに金元素が導入されるため、材料コストが高く、生産ラインに元素汚染をもたらすという問題が存在する。なお、上記プロセスでの鈍化層２０５は、通常、薄い酸化ケイ素または窒化ケイ素などの常用の鈍化層材料を堆積して形成されるため、穴２０３に隙間が残され、第２キャビティ２００１の側壁が薄くなり、さらに、上キャビティカバーの機械的強度が不十分になり、デバイスの信頼性リスクを引き起こしてしまう。

本発明は、プロセスを簡略化させ、コストを低減させ、共振キャビティ本体構造との互換性が高く、金－金結合プロセスによる生産ラインへの元素汚染の問題を回避するとともに、デバイスの信頼性を向上させることができる、バルク音響波共振器のパッケージング方法及びパッケージング構造を提供することを目的とする。

上記目的を実現するために、本発明によれば、
第１基板及び前記第１基板に形成されたバルク音響波共振構造を含み、前記バルク音響波共振構造と前記第１基板との間に第１キャビティが形成されている共振キャビティ本体構造を提供するステップと、
トレンチを有する第２基板及び前記トレンチの外周に位置する前記第２基板の表面を被覆する弾性結合材料層を含むとともに、前記トレンチと前記弾性結合材料層とで取り囲まれた空間を含む第２キャビティが形成される共振器カバーを提供するステップと、
前記弾性結合材料層を介して前記共振キャビティ本体構造と前記共振器カバーとを結合させ、前記弾性結合材料層に弾性を失わせるステップと、
前記共振器カバーを貫通して前記バルク音響波共振構造に対応する電気接続部を露出させる貫通穴を形成するステップと、
前記貫通穴の表面及び前記貫通穴の外周に位置する前記共振器カバーの一部の表面に導電性相互接続層を形成するステップと、を含み、
前記共振キャビティ本体構造と前記共振器カバーとを結合した後、前記バルク音響波共振構造は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟み込まれ、かつ、前記トレンチと前記第１キャビティとが少なくとも部分的に位置合わせされるバルク音響波共振器のパッケージング方法が提供される。

同じ発明発想に基づいて、本発明によれば、
第１基板及び前記第１基板に形成されたバルク音響波共振構造を含み、前記第１基板と前記バルク音響波共振構造との間に第１キャビティが形成されている共振キャビティ本体構造と、
弾性を失った弾性結合材料層及びトレンチを有する第２基板を含み、前記弾性結合材料層がバルク音響波共振構造及び第２基板との間に挟み込まれ、前記トレンチの外周に位置し、前記トレンチと前記第１キャビティとが少なくとも部分的に位置合わせされる共振器カバーであって、前記弾性結合材料層で取り囲まれた空間及び前記トレンチが形成される第２キャビティと、前記第２キャビティの外周に位置する共振器カバーを貫通し、前記バルク音響波共振構造に対応する電気接続部を露出させる貫通穴と、を有する共振器カバーと、
前記貫通穴の表面及び前記貫通穴の外周に位置する前記共振器カバーの部分の表面に形成された導電性相互接続層と、を含むバルク音響波共振器のパッケージング構造が提供される。

従来技術に比べて、本発明の技術案は、以下の有益な効果を有する。
１、本発明のパッケージング技術案では、提供される共振器カバーにおける第２キャビティは、第２基板におけるトレンチ及び弾性結合材料層で囲まれた空間を含み、該弾性結合材料層を介して、共振器カバーと共振キャビティ本体構造を直接結合させることができ、該弾性結合材料層は、結合後に弾性を失い、その後、対応する貫通穴及び貫通穴の内表面に被覆された導電性相互接続層を共振器カバーに形成することができる。共振器カバーと共振キャビティ本体構造が結合された後の第２キャビティは、主に第２基板におけるトレンチと、第２基板における弾性結合材料層とを組み合わせてなり、従って、第２キャビティがすべて弾性結合材料層で囲まれた場合、弾性結合材料層の性能が温湿度の変化とともに不安定になるという問題を回避でき、すなわち、共振器の安定性を向上させる。

２、本発明のパッケージング技術案は、コストが低く、プロセスがシンプルであり、共振キャビティ本体構造のプロセスとの互換性が高いという特徴を備えているだけでなく、弾性結合材料層を介して第２基板と共振キャビティ本体構造を結合させるので、金－金結合プロセスの汚染問題を引き起こすことない。

３、本発明のパッケージング技術案では、共振器カバーと共振キャビティ本体構造が結合されるときの主要接触領域が第２キャビティの外周にある弾性結合材料層であり、弾性結合材料層が一定の弾性を有し、従って、本発明のパッケージング技術案は、共振器カバーと共振キャビティ本体構造を圧着することにより、両者を結合させることができ、接着プロセスがシンプルであり、第１キャビティ及び第２キャビティの性能に影響を与えることなく、弾性結合材料層の弾性を利用してその厚さが第１キャビティの外周にあるバルク音響波共振構造の段高に応じて変化でき、これにより、第１キャビティの外周にある共振キャビティ本体構造におけるバルク音響波共振構造領域の一定の段差が許容され、さらに、前記共振器カバーと共振キャビティ本体構造とが結合されるとき、第２基板の第１基板との反対面が傾斜せず、前記バルク音響波共振構造の段差を補償し、結合の信頼性及び安定性を確保することができる。また、第２基板の第１基板との反対面が水平であるため、導電性相互接続層の製造プロセスに平坦なプロセスウィンドウを提供し、さらに形成される導電性相互接続層の性能を確保することができる。

４、本発明のパッケージング技術案では、共振器カバーに必要な貫通穴、導電性相互接続層、鈍化層、導電性接触パッドなどの主要構造がすべて第２基板側において作製され、これにより、第１キャビティへの影響を最大限に低減させる。

５、本発明のパッケージング技術案では、バルク音響波共振構造における圧電層と同一の材質を用いて鈍化層を作製してもよく、第１キャビティプロセスとの互換性が最大であり、また、他の材料で鈍化層を作製することによる温度ドリフトの問題及び不必要な応力の導入問題を回避でき、これにより、共振器の共振性能を向上させる。さらに、鈍化層が対応する貫通穴を満たすことにより、共振器カバーの機械的強度を向上させ、さらに共振器の第２キャビティの側壁の支持力を向上させ、第２キャビティの変形による共振器の共振性能及び信頼性への影響を防止する。

６、共振器カバーの第２基板がシリコンベースを含む場合、スルーシリコンビアプロセスを用いて共振器カバーに必要な貫通穴を形成し、さらに導電性相互接続層及び導電性接触パッドを形成することができ、これにより、プロセスを簡略化させ、プロセスコストを低減させ、貫通穴を介してバルク音響波共振構造の第１電極及び第２電極を外へ導出するプロセスによるデバイスへの汚染を防止する。

典型的なバルク音響波共振器のパッケージング構造の断面構造模式図である。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法のフローチャートである。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法における断面構造模式図である。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法における断面構造模式図である。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法における断面構造模式図である。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法における断面構造模式図である。 本発明の具体的な実施例のバルク音響波共振器のパッケージング方法における断面構造模式図である。 本発明の他の実施例の共振器カバー３０の断面構造模式図である。

以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら、本発明の技術案についてさらに詳細に説明する。以下の説明に基づいて、本発明の効果及び特徴が明瞭になる。なお、図面は、すべて、非常に簡略化した形式を用い、全て不正確な尺度を使用しており、本発明の実施例の目的を容易かつ明瞭に補助的に説明するためのものに過ぎない。同様に、本明細書に記載の方法が一連のステップを含み、本明細書に示されるこれらのステップの順序は、必ずしもこれらのステップを実行できる唯一の順序ではなく、一部の前記ステップを省略してもよく、及び／または、本明細書に説明されていない一部の他のステップを該方法に追加してもよい。ある図面における部材が他の図面における部材と同じであるが、すべての図面からこれらの部材を容易に認識できるが、図面の説明を明瞭にするために、本明細書は、すべての同じ部材の符号を各図にマーキングすることない。

図２に示すように、本発明は、
第１基板及び前記第１基板に形成されたバルク音響波共振構造を含み、前記バルク音響波共振構造と前記第１基板との間に第１キャビティが形成されている共振キャビティ本体構造を提供するステップＳ１と、
前記トレンチと前記弾性結合材料層で囲まれた空間を含む第２キャビティを有し、トレンチを有する第２基板及び前記トレンチの外周にある前記第２基板表面上に被覆された弾性結合材料層を含む共振器カバーを提供するステップＳ２と、
前記弾性結合材料層を介して前記共振キャビティ本体構造と前記共振器カバー構造とを結合させ、前記弾性結合材料層に弾性を失わせ、結合した後、前記バルク音響波共振構造が前記第１基板と前記第２基板との間に挟み込まれかつ前記トレンチと第１キャビティが少なくとも部分的に位置合わせされるステップＳ３と、
前記共振器カバーを貫通して前記バルク音響波共振構造に対応する電気接続部を露出させる貫通穴を形成するステップＳ４と、
前記貫通穴の表面及び前記貫通穴の外周にある前記共振器カバーの一部の表面に導電性相互接続層を形成するステップＳ５と、
前記貫通穴を満たしかつ前記貫通穴の外周にある共振器カバーの表面における前記導電性相互接続層の一部を露出させ、露出された前記導電性相互接続層が導電性接触パッドとなるように、パターニングされた鈍化層を形成するステップＳ６とを含む、バルク音響波共振器のパッケージング方法を提供する。

図３Ａに示すように、ステップＳ１では、第１基板４００を提供し、第１キャビティ４０２及びバルク音響波共振構造４０４を第１基板４００に形成して、共振キャビティ本体構造４０を形成する。

具体的に実施する際、以下の方法により共振キャビティ本体構造４０を形成することができる。
まず、キャリア基板を提供し、エッチング停止層（図示せず）をキャリア基板に形成し、キャリア基板は、当業者にとって周知の任意の適当な基板であってもよく、例えば、ベアシリコンウェハ、または、セラミックベース、セキエイまたはガラスベースなどであってもよい。前記エッチング停止層は、適当な堆積方法（例えば化学気相堆積、物理気相堆積または原子層堆積など）または熱酸化方法によりキャリア基板に形成することができ、前記エッチング停止層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、フルオロカーボン（ＣＦ）、炭素添加酸化ケイ素（ＳｉＯＣ）、炭窒化ケイ素などの材料のうちの少なくとも１種を含むがこれらに限られず、前記エッチング停止層は、後続のキャリア基板除去プロセスにおいてプロセス停止点として、バルク音響波共振構造を保護することができ、その厚さが例えば１０００Å～１００００Åである。本発明の他の実施例では、前記エッチング停止層は、さらに、光硬化型接着剤またはホットメルトなどの除去可能なフィルム層材料であってもよく、この後、キャリア基板を除去するときに除去することができる。

続いて、蒸着、マグネトロンスパッタリングなどの当業者にとって周知の任意の適当な方法により、第２電極４０４３を作製するための第２電極材料層（図示せず）、圧電層４０４２を作製するための圧電材料層、第１電極４０４１を作製するための第１電極材料層をエッチング停止層の表面に順次被覆して、バルク音響波共振構造４０４を作製するためのフィルム層を形成することができる。第１電極材料層及び第２電極材料層の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｗ及びＡｌのうちの少なくともの１種の金属を含むがこれらに限られない。圧電層４０４２の材料は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＧａＮ、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛など、ウルツ鉱型結晶構造を有する圧電材料を使用することができる。圧電材料層の厚さは、ターゲット共振周波数に基づいて設定することができ、任意的には、波長の１／２ほどに設けられる。本実施例では、Ｍｏ金属薄膜を第１電極材料層及び第２電極材料層として用い、Ｍｏ金属薄膜の厚さが通常２０００Å～１μｍであり、ＡｌＮを圧電材料層として用い、ＡｌＮの厚さ範囲が通常２０００Å～２μｍである。本発明の他の実施例では、形成すべきバルク音響波共振構造は、上記複数種のフィルム層以外の他のフィルム層をさらに含み、実際のデバイス需要に応じて、合理的に設けることができ、ここで具体的に制限しない。

次に、適当な堆積方法（例えば化学気相堆積、物理気相堆積または原子層堆積など）または熱酸化プロセスなどにより、第３下キャビティ壁層４０１３及び第２下キャビティ壁層４０１２を第１電極材料層上に順次形成することができ、第３下キャビティ壁層４０１３は、酸化ケイ素であってもよく、第２下キャビティ壁層４０１２は、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素であってもよい。第３下キャビティ壁層４０１３は、この後、第１下キャビティ壁層４０１１をエッチングして第１キャビティ４０２を形成するときのエッチング停止点として、第１電極材料層が不必要な損害を受けないように保護することができる。第２下キャビティ壁層４０１２は、後続の位置合わせマーク開口プロセスにおけるハードマスク層とすることができ、形成される位置合わせマーク開口の精度の向上に有利である。

続いて、露光、現像、エッチングプロセスを実行し、第３下キャビティ壁層４０１３、第２下キャビティ壁層４０１２、第１電極材料層、圧電材料層及び第２電極材料層を順次エッチングし、キャリア基板の表面にエッチングを停止させ（エッチング停止層が形成されていると、キャリア基板表面におけるエッチング停止層に停止する）、それにより、対応する位置合わせマーク開口（図示せず）を形成する。位置合わせマーク開口の横断面（キャリア基板表面に平行する平面）形状は、円形、十字形、楕円形、多角形、回折格子形などであってもよく、位置合わせマーク開口の縦方向断面（キャリア基板表面に垂直な平面）形状は、長方形、Ｕ字形、正台形または逆台形などであってもよい。位置合わせマーク開口は、一般的に形成すべき第１キャビティ４０２の外周に設けられており、例えば、バルク音響波共振器の第１電極の接触領域及び第２電極の接触領域の外側に位置し、具体的に実施する際、形成すべきバルク音響波共振器の外周一側のみに設けられてもよく、バルク音響波共振器の外周両側に軸対称または中心対称に設けられてもよい。

次に、適当な堆積方法（例えば化学気相堆積、物理気相堆積または原子層堆積など）により、第１下キャビティ壁層４０１１を堆積し、位置合わせマーク開口に充填して第２下キャビティ壁層４０１２に被覆することができ、堆積された第１下キャビティ壁層４０１１は、位置合わせマーク開口を満たすことができ、第２下キャビティ壁層４０１２の上方に十分な厚さになる必要があり、この後、所要の深さの第１キャビティ４０２を形成するために用いられる。本実施例では、第１下キャビティ壁層４０１１は、酸化ケイ素であり、ＴＥＯＳ、または、ＰＥＯＸなどの材料を用いることができ、厚さが０．５μｍ～４μｍとされる。第１下キャビティ壁層４０１１に被覆された後、第１下キャビティ壁層４０１１の頂部を平坦化して（例えば、化学的機械的研磨プロセスを用いて平坦化する）、その頂面を平坦にすることができ、それにより、一方、この後に形成される第１キャビティプロセスの精度及び形成される第１キャビティの深さ均一性の向上に有利であり、他方、第１基板４００の後続の結合に有利である。図３Ａに示すように、位置合わせマーク開口に満たされた第１下キャビティ壁層４０１１の一部が位置合わせマーク４０３となる。位置合わせマークは、この後の第２基板３００と第１基板４００との位置合わせに用いられ、位置合わせ精度を向上させる。第１下キャビティ壁層４０１１～第３下キャビティ壁層４０１３は、第１キャビティ４０２を作製するための支持層を構成する。

続いて、露光、現像、エッチングプロセスを実行し、第１下キャビティ壁層４０１１を第３下キャビティ壁層４０１３までエッチングし、第１キャビティ４０２を形成し、第１下キャビティ壁層４０１１～第３下キャビティ壁層４０１３が前記第１キャビティ４０２を囲むキャビティ壁とされる。前記第１キャビティ４０２の横断面（キャリア基板表面に平行する断面）は、長方形、五角形などの多角形であってもよく、円形、楕円形などであってもよい。同じ基板に複数のバルク音響波共振器を作製する必要があるとき、複数の第１キャビティ４０２を同時に形成することができ、隣接する第１キャビティ４０２が残りの第１下キャビティ壁層４０１１～第３下キャビティ壁層４０１３の積層構造を介して分離され、第１キャビティ４０２の周りにある残りの第１下キャビティ壁層４０１１～第３下キャビティ壁層４０１３が、この後、バルク音響波共振構造を支持するための支持構造とされる。第１下キャビティ壁層４０１１、第２下キャビティ壁層４０１２、第３下キャビティ壁層４０１３は、ＯＮＯ（酸化層－窒化ケイ素－酸化層）構造を構成し、積層されたＯＮＯ構造は、低いという欠陥を有し、その中で、窒化ケイ素材質の第２下キャビティ壁層４０１２は、電荷を捕獲し、漏れ電流を抑制することができる。第１キャビティ４０２の深さが例えば０．５μｍ～４μｍである。

続いて、第１基板４００を提供し、前記第１基板４００は、当業者にとって周知の任意の適当なキャリア材料であってもよく、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、または、その他のＩＩＩ／Ｖ化合物半導体といった材料のうちの少なくともの１種であってもよく、これらの半導体で構成される多層構造などをさらに含み、または、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、積層シリコン・オン・インシュレータ（ＳＳＯＩ）、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（Ｓ－ＳｉＧｅＯＩ）、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＳｉＧｅＯＩ）及びゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＧｅＯＩ）であってもよく、または、両面磨きシリコンウエハー（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ Ｐｏｌｉｓｈｅｄ Ｗａｆｅｒｓ、ＤＳＰ）であってもよく、アルミナなどのセラミックベース、セキエイまたはガラスベースなどであってもよい。

次に、当業者にとって周知の任意の適当な接着プロセスにより、第１基板４００を第１下キャビティ壁層４０１１に結合することができ、例えば、ホットメルトを第１基板４００に塗布することなどにより、第１下キャビティ壁層４０１１のキャリア基板との反対面を第１基板４００に結合することができる。これにより、第１キャビティ４０２を第１基板４００と第１電極４０４１を作製するための第１電極材料層との間に密閉する。また例えば、真空結合により第１基板４００を第１下キャビティ壁層４０１１に結合し、前記真空接着プロセスの条件は、結合圧力１Ｐａ～１０５Ｐａ、結合温度１５０℃～２００℃を含む。

続いて、キャリア基板の材質特性に基づいて適当なプロセス除去キャリア基板を選択することができ、例えば、前記キャリア基板がベアシリコンウェハである場合、ＣＭＰプロセス、または、ＣＭＰプロセスとウエットエッチングのプロセスとの組み合せによりキャリア基板を除去することができる。

次に、全体構造を逆にすることで、第１基板４００を下、第２電極４０４３を作製するための第２電極材料層を上にし、露光、現像、エッチングプロセスにより、第１電極材料層、圧電材料層及び第２電極材料層を順次パターニングするか、または、第１電極材料層、圧電材料層及び第２電極材料層を順次パターニングして、第１電極４０４１（すなわち、残りの第１電極材料層、底部電極とも呼ばれる）、圧電層４０４２（すなわち、残りの圧電材料層）及び第２電極４０４２（すなわち、残りの第２電極材料層、上部電極とも呼ばれる）を定義し、これにより、バルク音響波共振構造４０４を形成する。このプロセスでは、第１キャビティ４０２の外周一側のバルク音響波共振構造４０４における第２電極の材料層の一部及びその下方の圧電材料層と位置合わせマーク４０３の一部の厚さを同時にエッチング除去して、第１電極４０４１を露出させて、開口４０４’を形成することができ、開口４０４’の平面視形状が半環状、または、閉環状であり、このように、階段を有するバルク音響波共振構造４０４が第１キャビティ４０２の外周に形成され、段高が均一であり、Ｈとする。なお、本発明の他の実施例では、バルク音響波共振構造４０４を作製するためのフィルム層上に第３下キャビティ壁層４０１３を形成する前に、バルク音響波共振構造４０４を作製するための前記フィルム層をパターニングして、前記バルク音響波共振構造４０４を形成してもよい。

ここまで、ステップＳ１での、共振キャビティ本体構造４０を提供するプロセス過程を完了させる。

本発明の他の実施例では、キャリア基板を利用せずに、犠牲層を利用して直接第１キャビティ４０２及びバルク音響波共振構造４０４を第１基板４００に形成して、共振キャビティ本体構造４０を取得してもよく、具体的な過程は、以下のことを含む。
まず、第１基板４００の一部の領域の一部の厚さをエッチング除去して、第１キャビティ４０２を作製するためのトレンチ（図示せず）を形成し、ここで、第１基板４００は、ベース（図示せず）、及びベース（図示せず）に被覆された少なくとも１層の薄膜（図示せず）を含んでもよく、半導体材質のベアウェハであってもよい。

続いて、第１キャビティ４０２に犠牲層（図示せず）を満たし、該犠牲層の頂面は、第１基板４００の頂面と揃ってもよく、第１基板４００の頂面より高くてもよく、第１基板４００の頂面よりやや低くてもよく、該犠牲層は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

この後、第１電極４０４１を作製するための第１電極材料層（図示せず）、圧電層４０４２を作製するための圧電材料層、第２電極４０４３を作製するための第２電極材料層を第１基板４００及び犠牲層の頂面に順次被覆し、露光、現像及びエッチングなどのプロセスにより、第１電極材料層、圧電材料層及び第２電極材料層を順次パターニングするか、または、第２電極材料層、圧電材料層及び第１電極材料層を順次パターニングして、第１電極４０４１、圧電層４０４２及び第２電極４０４３を定義し、これにより、バルク音響波共振構造４０４を形成する。

次に、第１キャビティ４０２領域における、縁に近い箇所のバルク音響波共振構造４０４にリリーフ穴（図示せず）を開け、リリーフ穴にエッチング剤を導入することで犠牲層を除去して、トレンチを改めて空にし、これにより、バルク音響波共振構造４０４と第１基板４００との間の第１キャビティ４０２を取得し、第１キャビティ４０２は、底部全体が前記第１基板４００に凹んだトレンチ構造である。ここまで、ステップＳ１での、共振キャビティ本体構造４０を提供するプロセス過程を完了させる。

本発明の他の実施例では、犠牲層を利用して直接第１キャビティ４０２及びバルク音響波共振構造４０４を第１基板４００に形成して、共振キャビティ本体構造４０を取得する方法をさらに提供してもよく、その具体的な過程は、以下のことを含む。
まず、第１基板４００全体に犠牲層（図示せず）を被覆し、犠牲層は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

次に、露光、現像、エッチングプロセスを実行し、犠牲層をエッチングしてパターニングして、第１キャビティ４０２を作製するためのパターニングされた犠牲層を形成し、
続いて、第１電極４０４１を作製するための第１電極材料層（図示せず）、圧電層４０４２を作製するための圧電材料層、第２電極４０４３を作製するための第２電極材料層を第１基板４００及び犠牲層の頂面に順次被覆し、露光、現像及びエッチングなどのプロセスにより、第１電極材料層、圧電材料層及び第２電極材料層を順次パターニングするか、または、第２電極材料層、圧電材料層及び第１電極材料層を順次パターニングして、第１電極４０４１、圧電層４０４２及び第２電極４０４３を定義し、これにより、バルク音響波共振構造４０４を形成する。

次に、バルク音響波共振構造４０４の縁領域にリリーフ穴（図示せず）を開け、リリーフ穴にエッチング剤を導入することで犠牲層を除去することができ、これにより、バルク音響波共振構造４０４と第１基板４００との間の第１キャビティ４０２を取得し、第１キャビティ４０２が第１基板４００に凸設される。ここまで、ステップＳ１での、共振キャビティ本体構造４０を提供するプロセス過程を完了させる。

なお、第１基板４００がウェハーである場合、第１基板４００のバルク音響波共振構造４０４の数量は、１つに限られず、つまり、第１基板４００に複数のバルク音響波共振構造４０４が同時に形成されてもよく、バルク音響波共振構造４０４のそれぞれと第１基板４００との間にいずれも１つの第１キャビティ４０２を有し、隣接する第１キャビティ４０２は、下キャビティ壁４０１を介して分離されてもよく、隣接するバルク音響波共振構造４０４の間は、相互に遮断されてもよく、または、一部のフィルム層が接続されてもよい。

図３Ｂに示すように、ステップＳ２では、まず、第２基板３００を提供し、この後、スルーシリコンビア（ＴＳＶ）プロセスを用いて対応する貫通穴を形成できるように、前記第２基板３００は、シリコンベースを含む基板、例えばバルクシリコン基板、シリコン・オン・インシュレータ基板、または、シリコンベース及びシリコンベース上に積層された二酸化シリコン層で構成される基板（このとき、該二酸化シリコン層がバルク音響波共振構造に面して設けられる）であってもよい。次に、１回のリソグラフィプロセス（フォトレジストコーティング、露光、現像などを含む）を利用してシリコンエッチングのプロセスを組み合せ、第２基板３００の一部の厚さをエッチング除去して、第２基板３００にトレンチ３００ａをエッチングし、このとき、トレンチ３００ａの側壁の高さが均一であり（すなわち、トレンチ３００ａの周りにある第２基板３００の頂面が揃うか、または、ほぼ揃う）、トレンチ３００ａの深さは、３μｍ～１０μｍ、例えば６μｍほどであってもよい。

なお、バルク音響波共振構造４０４が第１電極４０４１を露出させる開口４０４’を有するため、共振キャビティ本体構造４０の結合用表面が段差を有する場合、ステップＳ２では、トレンチ３００ａの側壁の高さを均一に維持することができ（すなわち、トレンチ３００ａの周りにある第２基板３００の頂面が揃うか、または、ほぼ揃う）、この後、形成される共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０を結合させるとき、結合箇所での弾性結合材料層３０１の厚さが適応的に変化することにより、共振キャビティ本体構造４０の段差を補償し、最終的に、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持することができる。当然ながら、本発明の他の実施例では、第２基板３００にトレンチを形成するとき、共振キャビティ本体構造４０の一部または全部の結合用表面の段差を補償することを配慮してもよく、具体的には、図４に示すように、共振キャビティ本体構造４０の結合用表面に段差（すなわち、開口４０４’での段差Ｈ）を有することを配慮し、ステップＳ２では、２回のホトエッチングとシリコンエッチングの組み合せプロセスを用い、第２基板３００をエッチングし、側壁高さが不均一なトレンチを形成することができ、すなわち、形成されるトレンチの周りにある第２基板３００の頂面が揃わず、例えばトレンチの一側の第２基板３００の頂面がトレンチの他側の第２基板３００の頂面よりより低く、このとき、第２基板３００に形成されるトレンチの側壁３００２が共振キャビティ本体構造４０の開口４０４’に対応し、側壁３００１が共振キャビティ本体構造４０の開口４０４’以外の領域に対応し、側壁３００２と側壁３００１の高さ差ｈは、Ｈに等しくてもよく、Ｈより小さくてもよく、Ｈより大きくてもよく、側壁３００２と側壁３００１の高さ差ｈがＨに等しくない場合、この後、形成される共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０を結合させるとき、依然として、結合箇所での弾性結合材料層３０１の厚さが適応的に変化することにより、接合面の段差を補償し、最終的に、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持することができる。

図３Ｂ及び図４に示すように、ステップＳ２では、続いて、弾性を有する弾性結合材料層３０１を前記第２基板３００及びトレンチ３００ａに被覆する。弾性結合材料層３０１として用いられる材料は、パターニングでき、一定の条件において固化でき、上下層の材料に安定に粘着でき、この後にウェハーと結合するとき、一定の段差を許容できるように、弾性を有することを満たす必要があり、従って、前記結合材料層３０１の材料は、光硬化性材料、熱硬化性材料、または、光硬化性材料と熱硬化性材料の組合せであってもよく、光照射または加熱後の冷却により弾性を失い、例えば、ドライフィルムである。任意的には、コーティングプロセス（例えばスピンコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティングまたはスクリーン印刷）により、流動性ドライフィルムフォトレジスト材料をコーティングするか、または、ラミネート機により固体または半固体のドライフィルム材料を前記第２基板３００及びトレンチ３００ａに圧着して、弾性結合材料層３０１を形成してもよい。例えば、ラミネート機を使用して、８０℃～１２０℃（例えば１１０℃）かつ真空状態で、固体ドライフィルム材料を前記第２基板３００に密着して弾性結合材料層３０１を形成する。弾性結合材料層３０１は、三層構造であってもよく、例えば、１層がＰＥ保護層、中間がドライフィルム層、もう１層がＰＥＴ保護層である。ＰＥ保護層は、特殊なポリエチレン（ＰＥ）プラスチック薄膜を基材とするフィルム層、例えば高密度ポリエチレン保護膜、中密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンである。ＰＥＴ保護層のフルネームは、ポリエチレンテレフタレートであり、テレフタル酸をグリコールと縮合重合反応して得られるものである。ＰＥ保護層及びＰＥＴ層は、いずれも、保護作用のみを果たし、圧着前及び現像前に除去されるものであり、従って、最終的に、第２基板３００と第１基板４００との間に挟み込まれるのは、中間層のドライフィルム層であり、それは、一定の粘着性及び優れた感光性を有し、弾性結合材料層３０１の厚さが３μｍ～５μｍである。次に、露光、現像を含む一連のリソグラフィプロセスにより、前記弾性結合材料層３０１をパターニングし、トレンチ３００ａの外周にある弾性結合材料層３０１のみを残して、第２キャビティ３０２を形成し、このとき、第２キャビティ３０２は、主に、トレンチ３００ａと、残りの弾性結合材料層３０１で囲まれた空間３０１ａ（弾性結合材料層３０１に位置する第２キャビティ３０２の部分と呼ばれてもよい）とを組み合わせてなる。具体的には、マスクを前記弾性結合材料層３０１上に形成し、真空条件において紫外線露光を行い、露光後にしばらく静置し、前記紫外線露光の照射量が好ましくは２００Ｊ／ｃｍ²～３００ｍＪ／ｃｍ²であり、続いて、１００℃～１５０℃（例えば１３０℃）の温度で、露光後の前記弾性結合材料層３０１を１００秒～３００秒（例えば２００秒）予め焼き、次に、常温（すなわち、自然環境の温度）下で、複数回（例えば３回）予め焼いた前記弾性結合材料層３０１に現像液をスピンコーティングし、予め焼いた前記弾性結合材料層３０１を現像して、第２キャビティ３０２を有する弾性結合材料層３０１を形成し、前記現像液は、ＰＧＭＥＡであり、その成分が分子式Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ３のプロピレングリコール１－モノメチルエーテル２－アセタートを含み、弾性結合材料層３０１の現像プロセスを常温下で行うことができ、トレンチ３００ａの側壁及び底壁における弾性結合材料層３０１を除去することができ、残りの弾性結合材料層３０１をトレンチ３００ａの外周にある第２基板３００のみに位置させる。ここまで、共振器カバー３０の作製を完了させる。この後、共振キャビティ本体構造３０と共振器カバー４０とが結合された後、バルク音響波共振構造４０４の第１電極層４０４１、圧電層４０４２及び第２電極層４０４２が第１キャビティ４０２及び第２キャビティ３０２の両方に重なる部分を有し、共振器の有効共振領域を形成する限り、第２キャビティ３０２の形状及びサイズは、いずれも、第１キャビティ４０２と同じであってもよく、完全に同じでなくてもよい。

なお、図３Ｂに示すように、トレンチ３００ａの側壁高さが均一である場合、第２基板３００の表面に垂直な方向での残りの弾性結合材料層３０１の厚さも均一であり、図４に示すように、トレンチ３００ａの側壁高さが均一ではない場合、第２基板３００の表面に垂直な方向での残りの弾性結合材料層３０１の厚さも均一ではないが、残りの弾性結合材料層３０１の第２基板３００との反対面がほぼ揃い、これにより、後続の結合プロセスの難度の低減に有利であり、特に結合際の第１キャビティと第２キャビティとの位置合わせ難度を低減できる。当然ながら、本発明の他の実施例では、トレンチ３００ａの側壁高さが均一ではなくかつトレンチの側壁高さ差ｈがＨに等しい場合、第２基板３００の表面に垂直な方向での残りの弾性結合材料層３０１の厚さも均一であってもよく、この場合、この後に形成される共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０を結合させるとき、トレンチ３００ａの不均一な側壁の高さにより共振キャビティ本体構造４０の接合面の段差を補償し、最終的に、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持することができる。

なお、上記ステップＳ２では、共振器カバー３０の作製プロセスは、上記技術案に限定されず、本発明の他の実施例では、弾性結合材料層を提供される前記第２基板全体に被覆し、次に、ホトエッチングとエッチングの組み合せプロセスにより、前記弾性結合材料層及び前記第２基板の一部の厚さを順次パターニングして、前記第２キャビティを有する共振器カバー３０を形成してもよい。これにより、プロセスを簡略化させ、被覆プロセス及び余分な弾性結合材料層の除去プロセスの難度を回避することができる。

図３Ｃに示すように、ステップＳ３では、前記第２キャビティ３０２の開口を前記バルク音響波共振構造４０４に面して置き（すなわち、弾性結合材料層３０１を共振キャビティ本体構造４０の接合面に面して置く）、第２キャビティ３０２を第１キャビティ４０２と少なくとも部分的に位置合わせするようにし、前記弾性結合材料層３０１を介して前記第２基板３００を前記バルク音響波共振構造４０４及び下キャビティ壁４０１と結合させる。第２キャビティ３０２と第１キャビティ４０２が少なくとも部分的に位置合わせされることは、第２キャビティ４０２及び第１キャビティ３０２の対向する開口の形状及び大きさが同であると、第２キャビティ３０２と第１キャビティ４０２がほぼ完全に位置合わせされる（すなわち、トレンチ３００ａと第１キャビティ４０２とが正対し、両者の中心が重なる）場合と、第２キャビティ４０２及び第１キャビティ３０２の対向する開口の形状及び大きさが完全に同じではないと、第２キャビティ３０２と第１キャビティ４０２が部分的に位置合わせされる（すなわち、トレンチ３００ａと第１キャビティ４０２が部分的に位置合わせされ、両者の中心が少しずれてもよい）場合とを含む。また、バルク音響波共振構造４０４は、前記第１キャビティ４０２の外周にある領域に、第１電極４０４１（すなわち、バルク音響波共振構造４０４に対応する電気接続部）を露出させる開口４０４’を有し、前記開口４０４’により、前記バルク音響波共振構造４０４は高さがＨの階段を有し、後続の第１貫通穴が開口４０４’の領域に形成される。本実施例では、力をかけて圧着することにより、前記第２基板３００と前記共振キャビティ本体構造４０とを結合させ（すなわち、第２基板３００が弾性結合材料層３０１を介してバルク音響波共振構造４０４及び露出された下キャビティ壁４０１に結合される）、前記弾性結合材料層３０１の厚さが前記開口４０４’での階段に応じて適応的に変化でき、また、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持する。このとき、前記弾性結合材料層３０１は、それ自体の弾性により、段差に適合して以下の２つの部分に変化する。１つの部分は、開口４０４’から露出された第１電極４０４１及び位置合わせマーク４０３の表面に接着されて、高さが高い第１上キャビティ壁３０１１を形成し、他の部分は、第１キャビティ４０２の外周にある、第１上方室壁３０１１に対向する第２電極４０４３の表面に接着されて、高さが低い第２上キャビティ壁３０１２を形成し、第１上キャビティ壁３０１１と第２上キャビティ壁３０１２の第１基板４００に面する面の高さ差がＨであり、第１上キャビティ壁３０１１と第２上キャビティ壁３０１２の第２基板３００に面する面が揃うかまたはほぼ揃い、前記第２基板３００と前記第１基板４００は、第１上キャビティ壁３０１１と第２上キャビティ壁３０１２の弾性結合材料層３０１の粘着性、及び弾性結合材料層３０１とバルク音響波共振構造との間の分子結合力により結合される。このような接着プロセスがシンプルであり、第１キャビティ４０２及び第２キャビティ３０２の性能に影響を与えることなく、第１キャビティ４０２の外周にある第１基板４００におけるバルク音響波共振構造４０４の領域の一定の段差が許容され、これにより、前記第２基板３００と前記第１基板４００が結合された後、段差による、第２基板の第１基板との反対面が傾斜する問題、及び段差による、結合が確実ではない問題を回避する。任意的には、結合共振器カバー３０及び共振キャビティ本体構造４０のプロセス条件は、結合圧力１Ｐａ～１０⁵Ｐａ、真空結合、温度１５０℃～２００℃（例えば１５０℃）、圧力印加時間２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎであり、これにより、結合性能を確保する前提で、製品の共振性能への影響を回避する。結合終了後、光照射し、加熱後に冷却することで弾性結合材料層３０１を固化し、すなわち、弾性結合材料層３０１が弾性を失うことにより、共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０が確実に接続される。弾性結合材料層３０１の固化プロセスは、固化温度が１８０℃～２２０℃（例えば１９０℃）、固化時間が１．５時間～２時間（例えば２時間）の高温固化プロセス（すなわち、加熱後に冷却する）を用いることができる。本発明の他の実施例では、弾性結合材料層３０１の固化プロセスは、紫外光固化プロセスを選択してもよく、紫外線固化の照射量は、任意的には、２００ｍＪ／ｃｍ²～３００ｍＪ／ｃｍ²であり、弾性結合材料層３０１をパターニングするときの紫外線露光プロセスに用いられる光照射と同じであり、プロセスを簡略化させ、コストを低減させる。

当然ながら、本発明の他の実施例では、第２基板３００におけるトレンチの側壁の高さが均一ではない場合、ステップＳ３では、共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０を結合させるとき、弾性結合材料層３０１の厚さの適応的な変化量が異なるが、最終的な結果として、確実に結合され、結合した後の前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面がいずれも水平に維持され、これにより、導電性相互接続層の後続の作製に平坦なプロセスウィンドウを提供する。

ステップＳ４では、まず、図３Ｄに示すように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスにより、前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対面を薄くし、例えば、第２基板３００の厚さを６０μｍ～８０μｍに薄くする。次に、スルーシリコンビア（ＴＳＶ）エッチングプロセスを用い、第１上キャビティ壁３０１１での前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対側から、第１上キャビティ壁３０１１を貫通して開口４０４’での第１電極４０４１の一部を露出させるまで穴を開け、第１貫通穴３０３１を形成し、第２上キャビティ壁３０１２での前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対側から、第２上キャビティ壁３０１２を貫通して第２電極４０４３の一部を露出させるまで穴を開け、第２貫通穴３０３２を形成し、第１貫通穴３０３１から露出された、第１キャビティ４０２の外に伸びている第１電極４０４１の一部は、第１電気接続部と呼ばれ、第２貫通穴３０３２から露出された、第１キャビティ４０２の外に伸びている第２電極４０４３の一部は、第２電気接続部と呼ばれる。具体的には、露光、現像及びエッチングプロセスにより、第１上キャビティ壁３０１１での前記第２基板３００及び第１上キャビティ壁３０１１を順次エッチングして第１貫通穴３０３１を形成することができ、第１貫通穴３０３１を形成するエッチング過程が第１電極４０４１を露出させるまで行われ、次に、再び露光、現像及びエッチングプロセスにより、第２上キャビティ壁３０１２での前記第２基板３００及び第２上キャビティ壁３０１２をエッチングして第２貫通穴３０３２を形成し、第２貫通穴３０３２のエッチング過程が第２電極４０４３を露出させるまで行われ、当然ながら、本発明の他の実施例では、第２貫通穴３０３２を形成してから第１貫通穴３０３１を形成してもよい。第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２のサイズは、露出させる必要がある電極範囲及びエッチング条件に応じて確定することができる。本実施例では、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の開口の直径が約２０μｍ～７０μｍ、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の深さが約６０μｍ～１００μｍである。

図３Ｅに示すように、ステップＳ５では、まず、スパッタリング、プラズマ物理気相堆積、高密度プラズマ化学気相堆積、低圧化学気相堆積、原子層堆積などを用いて拡散バリア層３０４を堆積することができ、堆積プロセスを用いて拡散バリア層３０４を形成するため、拡散バリア層３０４は、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の内表面に形成されているとともに、第２基板３００のバルク音響波共振構造４０４との反対面に被覆されている。該拡散バリア層３０４は、任意的には、積層構造であり、この後に形成される導電性相互接続層３０５と第２基板３００を電気的に絶縁分離するための窒素化物層（図示せず）と、該窒素化物層表面に積層された粘着バリア層（図示せず）とを含み、該粘着バリア層の材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔなどのうちの少なくともの１種を含む。プラズマ物理気相堆積、高密度プラズマ化学気相堆積、低圧化学気相堆積、原子層堆積プロセスが高い階段被覆能力を有し、形成される拡散バリア層３０４が前記第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２を満たすことを回避できる。次に、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の底部の拡散バリア層３０４をエッチング除去して、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の底壁における第１電極４０４１及び第２電極４０４３を露出させ、このとき、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の周りにある第２基板３００の表面に拡散バリア層が被覆されており、この後の第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２における導電性相互接続層の間の電気的な絶縁分離を実現する。

続いて図３Ｅに示すように、ステップＳ５では、続いて、スパッタリング、メッキ、プラズマ物理気相堆積、高密度プラズマ化学気相堆積、低圧化学気相堆積、原子層堆積などのプロセスを用いて貫通穴の金属化を行って、導電性相互接続層３０５を形成することができ、このとき、導電性相互接続層３０５が拡散バリア層３０４及び露出された第１貫通穴３０３１と第２貫通穴３０３２の底壁に被覆されている。前記導電性相互接続層３０５の材料は、任意的には、第２電極及び第１電極材料と同じであり、堆積プロセス条件が後続のエッチングプロセス条件と同じであり、これにより、ステップＳ１のプロセスとの互換性が最大であり、プロセスを簡略化させることができる。また、本発明の他の実施例では、前記導電性相互接続層３０５の材料は、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗなどのうちの少なくともの１種を含んでもよい。次に、露光、現像及びエッチングプロセスにより、第２基板３００の第１基板４００との反対面における導電性相互接続層３０５の一部を除去して、導電性相互接続層３０５をパターニングし、形成されるパターニングされた導電性相互接続層３０５がそれぞれ第２電極４０４３及び第１電極４０４２に電気的に接続される。

図３Ｅに示すように、ステップＳ６では、まず、スパッタリング、メッキ、プラズマ物理気相堆積、高密度プラズマ化学気相堆積、低圧化学気相堆積、原子層堆積などのプロセスを用いて、第１貫通穴３０３１と第２貫通穴３０３２の内部、及び第２基板３００の前記第１基板４００との反対面における導電性相互接続層３０５と第２基板３００の、導電性相互接続層３０５から露出された表面に鈍化層３０６を堆積し、堆積された鈍化層３０６の厚さは、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２を満たすことに十分であり、任意的には、鈍化層３０６の材質が圧電層４０４２の材質と同じであり、圧電層４０４２と完全に同一の堆積プロセスを用いることで、共振キャビティ本体構造４０のプロセスとの互換性が最大であり、また、他の材料で鈍化層を作製するときによる温度ドリフトの問題及び不必要な応力の導入問題を回避でき、これにより、共振器の共振性能を向上させる。続いて、露光、現像、エッチングプロセスにより、鈍化層３０６をパターニングして、接触開口３０７を形成し、鈍化層３０６をパターニングするプロセス条件は、圧電層４０２をパターニングするプロセス条件と完全に同じであってもよく、これにより、共振キャビティ本体構造４０のプロセスとの互換性が最大であり、第２基板３００の前記第１基板４００との反対面における導電性相互接続層３０６の一部は、該接触開口３０７から露出して、導電性接触パッド（ｐａｄ）３０５１となり、該導電性接触パッド３０５１は、第１電極４０４１に電気的に接続される導電性接触パッド、及び第２電極４０４３に電気的に接続される導電性接触パッドを含む。このとき、鈍化層３０６は、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２をさらに満たし、上キャビティ壁３０１の機械的支持性能を強化させる。

なお、本発明の他の実施例では、上記ステップＳ１及びＳ２を同時に実行してもよく、または、ステップＳ２を実行してからステップＳ１を実行してもよい。また、本発明の他の実施例では、通常の不動態化材料で鈍化層３０６を形成してもよい、これらの通常の不動態化材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属窒素化物及びポリマーのうちの少なくともの１種を含む。

よって、本発明のバルク音響波共振器のパッケージング方法は、コストが低く、プロセスがシンプルであり、共振キャビティ本体構造のプロセスとの互換性が高いという特徴を備えているだけでなく、金－金結合プロセスによる汚染問題を引き起こさない。第１キャビティの外周領域にあるバルク音響波共振構造の一定の段差を許容することができ、結合の信頼性及び安定性を確保することができる。また、共振器カバーにおける必要な主要構造がすべて第２基板において完了されるため、第１キャビティへの影響を最大限に低減できる。より重要なのは、共振器カバーと共振キャビティ本体構造とが結合された後の第２キャビティは、主に第２基板におけるトレンチと、弾性結合材料層で囲まれた空間を組み合わせてなり、これにより、第２キャビティがすべて弾性結合材料層で囲まれる場合、弾性結合材料層の性能が温湿度の変化とともに安定になるという問題を回避でき、すなわち、を向上させる共振器の安定性。

図３Ａ～３Ｅに示すように、本発明の１つの実施例は、本発明のバルク音響波共振器のパッケージング方法で作製されるバルク音響波共振器のパッケージング構造をさらに提供する。前記バルク音響波共振器のパッケージング構造は、共振キャビティ本体構造４０及び共振器カバー３０を含み、前記共振キャビティ本体構造４０は、第１基板４００、バルク音響波共振構造４０４及び第１キャビティ４０２を含み、前記共振器カバーは、トレンチ３００ａを有する第２基板３００と、第２キャビティ３０２の一部の空間３０１ａを囲むとともに、弾性を失った弾性結合材料層３０１と、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２と、導電性相互接続層３０５と、パターニングされた鈍化層３０６とを含む。バルク音響波共振構造４０４が前記第１基板４００に形成され、第１キャビティ４０２がバルク音響波共振構造４０４と第１基板４００との間に挟み込まれる。第２基板３００がバルク音響波共振構造４０４の上方に設けられ、前記弾性結合材料層３０１は、前記第２基板３００と前記バルク音響波共振構造４０４との間に挟み込まれ、トレンチ３００ａの外周にある第２基板３００に形成され、第２キャビティ３０２は、主にトレンチ３００ａと、弾性結合材料層３０１で囲まれた空間３０１ａを組み合わせてなり、前記第２キャビティ３０２と前記第１キャビティ４０２が少なくとも部分的に位置合わせされる。前記第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２は、いずれも前記第１キャビティ４０２及び前記第２キャビティ３０２の外周に位置し、共振器カバーを貫通し、前記バルク音響波共振構造に対応する電気接続部を露出させる。導電性相互接続層３０５は、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の内表面（側壁及び底壁を含む）に被覆され、それぞれ第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２の側壁から前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４のとの反対面の一部まで連続的に伸びており、すなわち、前記導電性相互接続層３０５は、第１貫通穴３０３１と第２貫通穴３０３２の内表面、及び前記第１貫通穴３０３１と第２貫通穴３０３２の外周にある前記共振器カバーの一部の表面に形成される。パターニングされた鈍化層３０６は、前記第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２を満たして前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対面における前記導電性相互接続層３０５の一部に被覆されており、パターニングされた鈍化層３０６から露出された前記導電性相互接続層３０５が対応する導電性接触パッドを形成する。

本実施例では、前記バルク音響波共振構造４０４は、前記第１基板４００に順次積層された第１電極４０４１、圧電層４０４２及び第２電極４０４３を有し、第１キャビティ４０２が前記第１基板４００と前記第１電極４０４１との間に形成され、該第１キャビティ４０２が下キャビティ壁４０１で囲まれる。本実施例では、前記下キャビティ壁４０１は、第１基板４００及びバルク音響波共振構造４０４の材料と異なる支持層（すなわち、３Ｅ及び図４における第１下キャビティ壁層４０１１～第３下キャビティ壁層４０１３）であり、前記第１基板４００と前記バルク音響波共振構造４００が該支持層を介して結合され、前記第１キャビティ４０２が前記支持層に形成され、弾性を失った弾性結合材料層３０１が第１キャビティ４０２の外周にある支持層に形成される。本発明の他の実施例では、前記第１キャビティ４０２は、底部全体が前記第１基板４００に凹んだトレンチ構造であり、このとき、下キャビティ壁４０１がトレンチの周りにある第１基板４００であるか、または、前記第１キャビティ４０２が前記第１基板４００の表面に全体的に凸設されるキャビティ構造であり、この２種の場合では、弾性を失った弾性結合材料層３０２が第１キャビティ４０２の外周にある第１基板４００に形成される。

前記第２基板３００が前記弾性結合材料層３０１を介して、バルク音響波共振構造４０４及びそれから露出された下キャビティ壁４０１、位置合わせマーク４０３と結合され、つまり、バルク音響波共振構造４０４と第２基板３００が弾性結合材料層３０１を介して接続される。前記第２キャビティ３０２と前記第１キャビティ４０２が少なくとも部分的に位置合わせされ、このとき、一部のバルク音響波共振構造４０４が前記第２キャビティ３０２と前記第１キャビティ４０２との間に制限される（すなわち、一部のバルク音響波共振構造４０４が前記第２キャビティ３０２、前記第１キャビティ４０２にいずれも重なり、バルク音響波共振構造４０４の共振用の本体領域を構成する）。

本実施例の前記バルク音響波共振構造４０４は、第１電極４０４１及び第２電極４０４３を含み、従って、本実施例では、前記第１貫通穴４０２は、前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対面から、第１電極４０４１の一部の表面を露出させるまで貫通し、前記第２貫通穴３０３２は、前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対面から、一部の前記第２電極４０４３の表面を露出させるまで貫通する。つまり、本実施例では、バルク音響波共振構造４０４の電気接続部は、第１キャビティ外に伸びている第１電極の一部を含む第１電気接続部４０４１と、第１キャビティ外に伸びている第２電極の一部を含む第２電気接続部４０４３とを含む。

本実施例では、前記第２基板３００の前記バルク音響波共振構造４０４との反対面に被覆されたパターニングされた鈍化層３０６が接触開口３０７を有し、対応する領域の前記導電性相互接続層３０５が接触開口３０７から露出され、接触開口３０７から露出された前記導電性相互接続層３０５の一部が導電性接触パッド３０５１を形成し、導電性相互接続層３０５がそれぞれ第２電極４０４３及び第１電極４０４１に電気的に接続され、それぞれ第２電極４０４３及び第１電極４０４１を対応する導電性接触パッド３０５１を介して外へ導出するために用いられる。

本実施例では、第２基板３００は、任意的には、シリコンベースの基板を含み、例えば、バルクシリコン基板、シリコン・オン・インシュレータ基板、シリコンベースに二酸化シリコン層が被覆された基板であり、これにより、第１貫通穴３０３１及び第２貫通穴３０３２をスルーシリコンビアプロセスで作製でき、さらにプロセスを簡略化させ、プロセスコストを低減させる。

本実施例では、弾性結合材料層３０１として用いられる材料は、パターニングでき、一定の条件において固化でき、上下層の材料に安定に粘着でき、この後にウェハーと結合するとき、一定の段差を許容できるように、弾性を有することを満たす必要があり、従って、前記弾性結合材料層３０１の材料は、光硬化性材料、熱硬化性材料、または、光硬化性材料と熱硬化性材料の組合せであってもよく、光照射または加熱後の冷却により弾性を失い、例えば、ドライフィルムである。

本実施例では、前記第１キャビティ４０２の外周にある前記バルク音響波共振構造４０４の一部は、前記第１電極４０４１の一部を露出させる開口４０４’を有し、開口４０４’の形状が閉鎖された環形または半環状などであり、バルク音響波共振構造４０４は、開口４０４’で形成された段高が均一であり、すべてＨであり、トレンチ３００ａの側壁の高さが均一であり（すなわち、トレンチ３００ａの周りにある第２基板３００の頂面が揃うか、または、ほぼ揃う）、前記第２基板３００と前記第１基板４００との間の前記弾性結合材料層３０１の厚さが前記バルク音響波共振構造４０４の段高に応じて変化できるとともに、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面を水平に維持し、形成されたバルク音響波共振器製品と他の製品が同じプリント基板に集積されることに有利である。本発明の他の実施例では、トレンチ３００ａの側壁高さが均一ではなく、図４に示すように、トレンチの側壁３００２と側壁３００１は、高さ差ｈを有し、ｈは、Ｈに等しくてもよく、Ｈより小さくてもよく、Ｈより大きくてもよく、側壁３００２と側壁３００１の高さ差ｈがＨに等しくない場合、共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０が結合された後、結合箇所での弾性結合材料層３０１の厚さが適応的に変化しかつ不均一であり、接合面の段差を補償し、最終的に、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持し、ｈがＨに等しい場合、共振器カバー３０と共振キャビティ本体構造４０が結合された後、結合箇所での弾性結合材料層３０１の厚さが均一であり、トレンチの側壁高さ差ｈがちょうど接合面の段差を補償し、最終的に、前記第２基板３００と第１基板４００の互いに反対面をいずれも水平に維持することができる。

また、本発明の一部の実施例では、前記鈍化層３０６と前記圧電層４０４２は、材質が同じであり、堆積プロセス及びエッチングプロセスも同じであり、第１キャビティプロセスとの互換性が最大であり、また、他の材料で鈍化層を作製することによる温度ドリフトの問題及び不必要な応力の導入問題を回避でき、これにより、共振器の共振性能を向上させる。当然ながら、本発明の他の一部の実施例では、通常の不動態化材料で鈍化層３０６を形成してもよく、これらの通常の不動態化材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属窒素化物及びポリマーのうちの少なくともの１種を含む。

また、本実施例では、前記第１基板４００と前記第１電極４０４１との間の、前記第１キャビティ４０２を囲むための下キャビティ壁４０１に位置合わせマーク４０３がさらに形成され、前記位置合わせマーク４０３は、前記バルク音響波共振構造４０４を貫通して前記弾性結合材料層３０１と結合される。該位置合わせマーク４０３は、共振キャビティ本体構造４０と共振器カバー３０の結合プロセスでは、第２キャビティ３０２と第１キャビティ４０２の位置合わせ位置及び位置合わせ程度を確定できる。

なお、本実施例のバルク音響波共振器のパッケージング構造が本発明のバルク音響波共振器のパッケージング方法を用いて作製されるため、各構造の材質、サイズなどのパラメータは、すべて、上記のバルク音響波共振器のパッケージング方法の内容を参照でき、ここで詳しく説明しない。

本発明のバルク音響波共振器のパッケージング構造は、共振器の共振性能を改善でき、本発明のバルク音響波共振器のパッケージング方法を用いて作製でき、プロセスを簡略化させ、コストを低減させる。

明らかに、当業者であれば、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、発明に対してさまざまな変更や変形を行うことができる。このように、本発明のこれらの補正及び変形が本発明の特許請求の範囲及びその等価技術の範囲内に含まれると、本発明は、これらの変更及び変形を含むことを意図する。

１００、４００－第１基板、１０１、４０１－下キャビティ壁、１０１１、４０２－第１キャビティ、１０２、４０４－バルク音響波共振構造、４０４’－バルク音響波共振構造の開口、１０２１、４０４１－第１電極、１０２、４０４２－圧電層、１０２３、４０４３－第２電極、１０３、２０１－金層、２００－二酸化シリコン層、２００１、３０２－第２キャビティ、穴－２０３、２０４－銅金属層、２０５－鈍化層、２０６－ハンダボール、４０－共振キャビティ本体構造、４０１１－第１下キャビティ壁層、４０１２－第２下キャビティ壁層、４０１３－第３下キャビティ壁層、４０３－位置合わせマーク、３０－共振器カバー、３００－第２基板、３００ａ－トレンチ、３０１－弾性結合材料層、３０１ａ－弾性結合材料層で囲まれた空間（すなわち、弾性結合材料層に位置する第２キャビティの部分）、３０１１－第１上キャビティ壁、３０１２－第２上キャビティ壁、３０３１－第１貫通穴、３０３２－第２貫通穴、３０４－拡散バリア層、３０５－導電性相互接続層、３０５１－導電性接触パッド、３０６－鈍化層、３０７－接触開口、Ｈ－段差、ｈ－トレンチ側壁の高さ差。（符号が３桁以下に維持される）

Claims (17)

1. 第１基板と、前記第１基板に形成されるバルク音響波共振構造と、前記第１基板と前記バルク音響波共振構造との間に形成される第１キャビティと、を含む共振キャビティ本体構造を提供するステップと、
   窪みを有する第２基板と、一端が前記第２基板の前記窪みが形成された表面に結合される筒状の弾性結合材料層と、前記第２基板と前記弾性結合材料層とによって取り囲まれて形成される第２キャビティと、を含む共振器カバーを提供するステップと、
   前記弾性結合材料層の少なくとも一部が圧縮されるように、前記バルク音響波共振構造と前記弾性結合材料層の他端とを結合させるステップと、
   前記第２基板及び前記弾性結合材料層の両方が貫通されるように、前記バルク音響波共振構造の電気接続部を露出させる貫通穴を前記共振器カバーに形成するステップと、
   前記電気接続部と接続されるように、前記貫通穴の内周面及び前記貫通穴の外周に位置する前記共振器カバーの一部の表面に導電性相互接続層を形成するステップと、を含み、
   前記バルク音響波共振構造と前記弾性結合材料層とを結合した後、前記バルク音響波共振構造は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟み込まれ、かつ、前記窪みと前記第１キャビティとが少なくとも部分的に位置合わせされ、
   平面視にて前記バルク音響波共振構造の前記第１キャビティの外周に位置する部分は、前記バルク音響波共振構造の前記共振器カバーと対向する対向面から凹む開口を有し、
   前記弾性結合材料層は、前記第２基板と前記バルク音響波共振構造の前記対向面及び前記開口との間に挟み込まれ、厚さが前記開口と前記対向面との高低差に応じて変化可能に構成される、
   ことを特徴とするバルク音響波共振器のパッケージング方法。
2. 前記共振器カバーを提供するステップは、
   前記第２基板を提供し、前記第２基板の一部を除去することにより前記窪みを形成するステップと、
   弾性を有する結合材料を前記第２基板及び前記窪みの表面上に被覆するステップと、
   弾性を有する前記結合材料をパターニングして、前記窪みの側壁及び底壁の結合材料を除去することで、前記第２キャビティの弾性結合材料層を形成するステップと、を含み、または、
   前記共振器カバーを提供するステップは、
   前記第２基板を提供し、前記第２基板に弾性結合材料層を被覆するステップと、
   前記弾性結合材料層及び前記第２基板の一部の厚さを順次パターニングすることにより、前記第２キャビティを形成するステップと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
3. 前記弾性結合材料層の材料は、光硬化性材料及び／または、熱硬化性材料であり、光照射、または、加熱後の冷却により弾性を失う、
   ことを特徴とする請求項２に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
4. 前記弾性結合材料層は、ドライフィルムである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
5. 前記バルク音響波共振構造は、前記第１基板に近接する第１電極と、前記第１電極上に位置する圧電層と、前記圧電層上に位置する第２電極と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
6. 前記電気接続部は、前記第１キャビティから伸出する前記第１電極の部分を含む第１電気接続部と、前記第１キャビティから伸び出する前記第２電極の一部を含む第２電気接続部と、を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
7. 前記共振キャビティ本体構造と前記共振器カバーとを結合させた後、前記貫通穴を形成する前に、前記第２基板を薄くする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
8. 前記導電性相互接続層を形成した後、
   前記貫通穴を充填し、かつ、前記貫通穴の外周に位置する共振器カバーの表面における前記導電性相互接続層の一部を露出させ、露出された前記導電性相互接続層が導電性接触パッドとなるように、パターニングされた鈍化層を形成するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
9. 前記鈍化層と前記圧電層とは、同じ材質であり、または、
   前記鈍化層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属窒化物及びポリマーのうちの少なくとも１つの材質を含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
10. 前記共振キャビティ本体構造を提供するステップは、
    キャリア基板を提供し、バルク音響波共振構造を作製するためのフィルム層及び支持層を前記キャリア基板に順次形成するステップと、
    前記支持層をエッチングすることにより、前記支持層にキャビティを形成するステップと、
    前記第１基板を提供し、前記支持層上に前記第１基板を結合させるステップと、
    前記キャリア基板を除去することにより前記共振キャビティ本体構造を形成するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
11. バルク音響波共振構造を作製するためのフィルム層上に前記支持層を形成する前に、または、
    前記キャリア基板を除去した後に、バルク音響波共振構造を作製するための前記フィルム層をパターニングすることにより、前記バルク音響波共振構造を形成する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
12. 前記共振キャビティ本体構造を提供するステップは、
    第１基板を提供し、前記第１基板の一部に犠牲層を形成するステップと、
    前記犠牲層と前記第１基板とにバルク音響波共振構造を形成するステップと、
    前記犠牲層を除去することにより、前記第１キャビティを形成するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
13. 前記第１基板の一部に犠牲層を形成するステップは、
    前記第１基板をエッチングすることにより前記第１基板にトレンチを形成するステップと、
    前記犠牲層を前記トレンチに充填するステップと、を含み、または、
    前記第１基板の一部に犠牲層を形成するステップは、
    前記第１基板に前記犠牲層を被覆するステップと、
    前記犠牲層をパターニングすることにより、前記第１基板の一部に突設された犠牲層を
    形成するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のバルク音響波共振器のパッケージング方法。
14. 第１基板と、順に前記第１基板に積層される第１電極、圧電層及び第２電極を有するバルク音響波共振構造と、前記第１基板と前記バルク音響波共振構造との間に形成される第１キャビティと、を含む共振キャビティ本体構造と、
    窪みを有する第２基板と、一端が前記第２基板の前記窪みが形成された表面に結合される筒状の弾性結合材料層と、前記第２基板及び前記弾性結合材料層の両方が貫通されるように、前記第２基板及び前記弾性結合材料層に形成される貫通穴と、を含む共振器カバーであって、前記弾性結合材料層が前記バルク音響波共振構造及び前記第２基板との間に挟み込まれ、前記窪みと前記第１キャビティとが少なくとも部分的に位置合わせされる共振器カバーと、
    前記貫通穴の内周面及び前記貫通穴の外周に位置する前記共振器カバーの部分の表面に形成された導電性相互接続層と、を含み、
    前記貫通穴の内周面に形成された前記導電性相互接続層は、前記バルク音響波共振構造の前記第１電極及び前記第２電極と接続され、
    前記弾性結合材料層は、温湿度の変化に伴って伸縮するものであり、
    前記窪みの内周面、前記弾性結合材料層の内周面、及び前記第２電極の上表面によって取り囲まれて形成される密閉空間は、第２キャビティであり、
    前記第２キャビティにおける前記窪みの深さは、前記第２キャビティにおける前記弾性結合材料層の厚さよりも大きく、
    平面視にて前記バルク音響波共振構造の前記第１キャビティの外周に位置する部分は、前記バルク音響波共振構造の前記共振器カバーと対向する対向面から凹む開口を有し、
    前記弾性結合材料層は、前記第２基板と前記バルク音響波共振構造の前記対向面及び前記開口との間に挟み込まれ、厚さが前記開口と前記対向面との高低差に応じて変化可能に構成される、
    ことを特徴とするバルク音響波共振器のパッケージング構造。
15. 前記弾性結合材料層の材料は、光硬化性材料及び／または、熱硬化性材料であり、光照射、または、加熱後の冷却により弾性を失う、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のバルク音響波共振器のパッケージング構造。
16. パターニングされた鈍化層をさらに含み、
    パターニングされた前記鈍化層は、前記貫通穴を充填しかつ前記貫通穴の外周に位置する共振器カバーの表面における前記導電性相互接続層の一部を露出させ、露出された前記導電性相互接続層が導電性接触パッドとなる、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のバルク音響波共振器のパッケージング構造。
17. 前記鈍化層と前記圧電層とは同じ材質であり、または、
    前記鈍化層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、金属窒化物及びポリマーのうちの少なくとも１つの材質を含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載のバルク音響波共振器のパッケージング構造。

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