KR100518616B1

KR100518616B1 - 필터디바이스 및 필터디바이스를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR100518616B1
Application number: KR10-2003-7009528A
Authority: KR
Inventors: 팀메한스-요르크; 엘브레히트뤼더; 아이그너로베르트; 엘레유하사카리; 포요넨카트리헬레나; 티카파시
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2005-10-04
Also published as: WO2002058233A1; KR20030077004A; EP1360762A1; US7291547B2; JP2004523949A; US20040029356A1

Abstract

본 발명에 따르면, 필터들, 특히 탄성파필터들의 패키징은 제2웨이퍼, 소위 캡핑웨이퍼와 제조된 필터들을 지니는 캐리어(기판)웨이퍼를 접합시킴으로써 실행된다. 캡핑 웨이퍼/기판의 사용으로 인하여, 종래의 패키지는 민감한 필터들을 보호할 필요가 없으므로, 이로 인해 제품크기와 제품원가 모두가 현저히 감소된다. (즉, 플라스틱 몰딩 패키지, 또는 글롭-톱(glob-top) 패키지에 있어서) 추가적인 패키징이 가능하다 하더라도, 그것이 필터들의 신뢰성을 위하여 요구되지 않는다.

Description

필터디바이스 및 필터디바이스를 제조하는 방법{FILTER DEVICES AND METHOD FOR FABRICATING FILTER DEVICES}

본 발명은 필터디바이스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 탄성파 필터디바이스, 예를 들어 표면탄성파(Surface Acoustic Wave; SAW) 필터디바이스, 체적탄성파(Bulk Acoustic Wave; BAW) 필터디바이스 및/또는 적층수정필터(Stacked Crystal Filter; SCF) 디바이스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 필터디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

무선통신장치에 소형이며 고성능인 필터를 사용할 필요성은 표면탄성파(SAW) 필터에 대한 보편적인 사용을 유도하였다. 또한, 표면탄성파(SAW) 필터 이외에도, 체적탄성파(BAW) 필터가 사용될 수 있다. 통상적으로, 체적탄성파(BAW) 필터는 수개의 체적탄성파(BAW) 공진기를 포함한다. 체적탄성파(BAW) 필터에서, 탄성파는 필터의 층의 표면에 수직한 방향으로 전파된다. 대조적으로, 표면탄성파(SAW)내로 진행하는 탄성파는 필터층의 표면에 평행한 방향으로 전파된다.

(또한, "박막체적탄성파공진기(Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonator; FBAR)"로 당업계에서 알려진) 적어도 하나의 체적탄성파(BAW) 공진기디바이스를 포함하는 모노리식필터(monolithic filter)를 제조하는 것이 공지되어 있다. 현재에는, 주로 2개의 공지된 종류의 체적탄성파디바이스, 즉 BAW 공진기 및 적층수정필터(SCF)가 있다. 체적탄성파(BAW) 공진기와 적층수정필터(SCF)간의 한가지 차이는 각각의 디바이스의 구조내에 포함되는 층의 수이다. 예시로써, 체적탄성파(BAW) 공진기는 통상적으로 2개의 전극 및 그 2개의 전극사이에 배치된 단일 압전층을 포함한다. 또한, 압전층과 각각의 디바이스의 기판사이에는 1이상의 멤브레인층이 채택될 수 있다. 이와 대조적으로, 적층수정필터(SCF) 디바이스는 2개의 압전층 및 3개의 전극을 포함한다. 적층수정필터(SCF) 디바이스에서, 2개의 압전층 중 첫번째 하나는 3개의 전극 중 아래에 있는 첫번째 전극과 3개의 전극 중 중간에 있는 두번째 전극 사이에 배치되고, 압전층 중 두번째 하나는 중간전극과 3개의 전극 중 위에 있는 세번째 전극 사이에 배치된다. 일반적으로, 중간전극은 접지전극으로서 사용된다.

체적탄성파(BAW) 필터는 공지된 여러가지 종류의 체적탄성파(BAW) 공진기를 포함하도록 제작될 수 있다. 이들 공지된 종류의 체적탄성파(BAW) 공진기는 3개의 기본 부분들을 포함하여 이루어진다. 탄성파를 발생시키는 데 사용되는 기본 부분들 중 제1부분은 탄성적으로 능동인(acoustically-active) 압전층을 포함한다. 이 층은 예를 들어, 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 황화아연(ZnS), 또는 박막으로서 제작될 수 있는 여타의 다른 적절한 압전재료를 포함하여 이루어진다. 상기 기본 부분들의 제2부분은 압전층의 대향측상에 형성되는 전극들을 포함한다. 체적탄성파(BAW) 공진기의 제3부분은 압전층에 의해 생성된 진동으로부터 기판을 탄성적으로 격리시키는 기구를 포함한다. 통상적으로, 체적탄성파(BAW) 공진기는 박막기술(예를 들어, 스퍼터링, 화학기상성장 등등)을 이용하여 실리콘, 갈륨비소, 또는 유리기판상에 제조된다. 체적탄성파(W) 공진기들은, 예를 들어 수정공진기와 유사한 직렬 및 병렬 공진을 나타낸다. 체적탄성파(BAW) 공진기들의 공진주파수는 디바이스들의 층두께에 따라, 통상적으로 대략 0.5㎓ 내지 5㎓의 범위를 가질 수 있다.

오염을 일으키는, 그렇지 않으면 유해한 외부물질이 이들 층들 중 어느 층에라도 접촉하게 되는 경우에는, 체적탄성파(BAW) 필터들의 성능이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해서, 통상적으로 이들 층들은 반밀폐(semi-hermetic) 패키징을 이용하여 보호된다. SAW 또는 BAW 필터들의 패키징은 능동필터구조체위에 밀봉된 캐비티를 구비할 필요가 있기 때문에, 매우 중요하다. 왜냐하면, 탄성적으로 능동인 구조체들의 표면과 접촉할 수도 있는 패키지 또는 패시베이션재료가 그 자체를 진동시키기 시작할 것이고, 따라서, 탄성파를 전파시키고 능동구조체들의 외부로 에너지를 소산시킬 것이기 때문이다. 상기 영향은 품질인자(quality factor ;Q)의 감소, 공진 또는 통과대역 주파수의 시프트, 삽입손실의 증가, 또는 완전한 기능상실을 유발할 지도 모른다. 그러므로, 탄성파필터디바이스들(예를 들어, SAW 및/또는 BAW)은 표준 플라스틱 몰드 패키지로 패킹될 수 없으며, 예를 들어 상기 디바이스에 대하여 칩크기의 패키지를 구성하기가 힘들다.

어셈블리 도중에 이들 층표면을 보호하는 한가지 공지된 방법은, 예를 들어, 밀폐환경에서 플립칩(flip-chip)기술을 이용하여 필터를 어셈블링하는 방법을 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 이 기술은 실행하기에는 번거롭다. SAW 필터들의 층표면을 보호하는 또 다른 공지된 방법은 기밀하게 밀봉된 세라믹패키지내에 SAW 필터들을 패키지하는 방법을 포함한다. 이 방식으로 패키징된 후에, SAW 필터들은 회로판에 장착된 표면일 수 있다. 유감스럽게도, 반기밀패키징을 이용하는 데 드는 비용이 높을 수 있다. 따라서, 이들 표면들을 보호하기 위해서 참신하고 저비용의 기술을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

전술한 문제 및 여타의 문제들은 독립항 제1항에 서술된 바와 같은 필터디바이스들을 제조하는 방법에 의하여 해결된다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 독립항 제18항에 서술된 바와 같은 필터디바이스가 제공된다. 본 발명의 또 다른 유익한 특징, 실시형태 및 세부사항들은 종속항, 상세한 설명 및 첨부한 도면으로부터 명확해진다. 청구항들은 개괄적인 용어로 본 발명을 정의하는 첫번째의 비제한 접근법으로서 이해하여야 한다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면,

복수의 필터들을 지니는 캐리어웨이퍼를 제공하는 단계,

캡핑웨이퍼(capping wafer)를 제공하는 단계,

상기 필터들이 캐리어웨이퍼와 캡핑웨이퍼 사이에 위치되는 캐비티내에 배치되도록 캡핑웨이퍼를 캐리어웨이퍼에 접합시키는 단계,

상기 접합된 웨이퍼들을 단일 필터디바이스들로 분리하여, 각각의 필터디바이스가 적어도 하나의 필터를 지니는 캐리어기판 및 캐핑기판을 포함하도록 하고, 이로 인해 상기 필터가 캐리어기판과 캡핑기판 사이에 위치된 적어도 하나의 캐비티내에 배치되는 단계를 포함하는 필터디바이스들을 제조하는 방법이 제공된다.

또한, 본 발명은,

적어도 하나의 필터를 지니는 캐리어기판과 캡핑기판을 포함하여 이루어지며,

상기 필터는 캐리어기판과 캡핑기판 사이에 배치된 적어도 하나의 캐비티내에 배치되는 필터디바이스들을 제공한다.

캡핑 웨이퍼/기판의 사용으로 인하여, 종래의 패키지는 민감한 필터들을 보호할 필요가 없으므로, 이는 제품크기와 제품비용 모두를 현저히 감소시킨다. (즉, 플라스틱 몰딩 패키지, 또는 글롭-톱(glob-top) 패키지에 있어서) 추가적인 패키징이 가능하더라도, 그것이 필터들의 신뢰성을 위하여 요구되지 않는다. 다수의 기판 및/또는 캡핑웨이퍼재료를 위해 최적의 패키지가 제공될 수 있도록 여러가지 상이한 웨이퍼 본딩기술이 적용가능하다. 본 발명에 따르면, 민감한 필터들, 특히 민감한 탄성파필터들의 캡핑은 웨이퍼레벨, 즉 단일 웨이퍼상에 수천개의 필터들에 대하여 하나의 공정단계(뱃치프로세싱)에서 수행된다.

웨이퍼캡핑은 최적의 클린룸설비가 되어 있고 필터들에 최적의 표면조건(즉, 최소의 미립자 오염조건)을 달성하고 유지시키도록 하는 웨이퍼 팹(fab)내에서 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 웨이퍼레벨 패키징은 패키징공정 후에, 즉 필터구조체들이 캐비티의 내부에 밀봉이 끝난 경우에, 웨이퍼를 다이싱할 수 있게 한다. 따라서, 필터표면의 추가적 보호가 필요없다. 대조적으로, 모든 종래의 패키지 솔루션은 통상적으로 오염될 가능성이 매우 높은 소잉공정중에 필터표면의 보호를 요구하는 패키징공정 이전에 개별적인 칩을 낱개로 할 필요가 있다. 더욱이, 조합된 웨이퍼의 상호접속부(예를 들어 범핑)들의 형성은, 필터들의 완전한 보호/밀봉 때문에 이용가능한 표준 기술을 사용하여 실행될 수 있다.

이하, 본 발명의 상술된 몇몇 실시형태 및 그 밖의 실시형태를 더욱 상세히 서술하고 도면을 참조로 부분적으로 예시한다.

도 1은 에어갭을 포함하는 예시적인 체적탄성파(BAW) 공진기를 개략적으로 도시한 단면도;

도 2는 도 1의 체적탄성파(BAW) 공진기의 평면도;

도 3은 탄성거울을 포함하는 예시적인 체적탄성파(BAW) 공진기를 개략적으로 도시한 단면도;

도 4는 에어갭을 포함하는 예시적인 적층수정필터(SCF)를 개략적으로 도시한 단면도;

도 5는 도 4의 적층수정필터(SCF)의 일부를 개략적으로 도시한 평면도;

도 6은 탄성거울을 포함하는 중실로 장착된(solidly-mounted) 예시적인 적층수정필터(SCF)를 개략적으로 도시한 단면도;

도 7은 도 6의 적층수정필터(SCF)의 일부를 개략적으로 도시한 평면도;

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 필터디바이스들을 제조하는 방법을 도시한 도면;

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시하는 도면;

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시하는 도면;

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시하는 도면;

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시하는 도면.

본 발명은 종래의 패키징 방법이 디바이스표면과 패키지간의 탄성 디커플링의 필요성으로 인하여 탄성파필터들을 제공하는 모든 문제들을 근본적으로 해결한다. 형성된 필터디바이스는, 예를 들어 와이어본딩이나 플립칩 기술을 이용하여 표준 칩들처럼 사용되고 어셈블링될 수 있다.

본 발명에 따르면, 필터들, 특히 탄성파필터들의 패키징은, 캡핑웨이퍼라 불리는 제2웨이퍼와 제조된 필터들을 지니는 캐리어 (기판)웨이퍼를 접합시킴으로써 실행된다. 대체로, 여러 가지의 웨이퍼-본딩 기술들이 반도체산업에서 사용되는 기판재료들을 위하여 공지되어 있다. 예를 들어, 실리콘기판웨이퍼들은 실리콘캡핑웨이퍼들 또는 (열팽창계수와 관련하여 실리콘에 매우 적합한 PYREX와 같이) 유리캡핑웨이퍼들로 접합될 수 있다. 웨이퍼본딩기술들은 실리콘 직접 본딩, 양극본딩, 공정(eutectic)본딩, 땜납본딩, 및 접착을 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 캡핑웨이퍼 또는 캐리어웨이퍼 중 어느 하나, 또는 웨이퍼 둘 모두는, 필터들이 본딩공정후에 보호밀봉된 캐비티내에 양호하게 위치되는 것을 보장하는 소정의 토포그라피로 구조화/패터닝된다. 이 패터닝은, 예를 들어 이는 반도체 또는 유리재료로 이미 설립된 마이크로머시닝 기술로 행해지는 것이 바람직할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 조합된 웨이퍼들은 웨이퍼레벨 패키지를 최소한으로 줄이기 위해서, 웨이퍼본딩공정후에 최상측, 또는 저부측 또는 두 측 모두 연삭되고 및/또는 에칭될 수 있다. 기본 접촉패드들/금속배선들(metallizations) 또는 도금 베이스들이 이러한 박막화(thining) 중에 보호되는 것이 바람직하다. 조합된 웨이퍼가 얇아지면, 접촉패드들/도금베이스들이 금속증착 또는 전기도금공정들로 향상되는 것이 바람직하다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 패드금속배선과 접촉할 수 있고 주문자의 회로소자판(circuitry board)상에 안정한 어셈블리공정을 허용하도록 충분한 직경을 가진 큰 소위 "범프(bump)들"이 생성될 수 있다.

땜납 범프들 및/또는 금속 범프들은 각각 다음과 같은 상이한 방법들, 예를 들어, 용융(melting)공정에 의하여 후속되는 개개의 금속들 또는 합금들을 전기도금; 진공하에서 기상성장; (예를 들어, 자체촉매(auto-catalytic) Ni용액을 이용하는) 화학증착; (예를 들어, 용융온도 이상으로 땜납재료를 가열함으로써) 기판웨이퍼상으로 재료증착물의 전이에 의하여 후속되는 구조화된 임시 지지 타겟/웨이퍼상으로 땜납재료를 전기도금하는 땜납 전이(transfer); 와이어(예를 들어, Au, 또는 PbSn, 또는 SnAg로 만들어진 와이어들) 본더로 배치된 네일헤드 본드들의 사용; (NiAu와 같은) UBM으로 패드들의 최상부상에 (PbSn 또는 AuSn과 같은) (예비성형된) 땜납 볼들을 위치시키는 땜납 볼 범퍼들(solder-ball bumpers)을 이용하여 생성될 수 있다. 두번째 단계에서, 배치된 땜납 볼은 (예를 들어, ND-YAG 레이져의) 레이저 펄스를 사용하여 용융시킨다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 추가 필터들, 특히 탄성파필터들, 및/또는 캡핑웨이퍼에 의하여 보호되는 캐비티/캐비티들내에 캐리어웨이퍼의 최상부상의 플립칩과 같이 놓여진 능동/수동 IC들이 있을 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 추가 수동구성요소들, 예를 들어, 캐패시티 및/또는 인덕티비티가 캡핑웨이퍼상에 제공될 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 멤브레인 또는 브릿지구조체(11)를 갖는 체적탄성파(BAW) 공진기(10)의 단면도(측면도) 및 평면도이다. 체적탄성파(BAW) 공진기(10)는 압전층(12), 제1보호층(13a), 제2보호층(13b), 제1전극(14), 제2전극(15), 멤브레인(11), 에칭윈도우들(16a, 16b), 에어갭(17) 및 기판(18)을 포함하여 이루어진다. 압전층(12)은, 예를 들어 산화아연(ZnO), 또는 질화알루미늄(AlN)과 같은 박막으로 제조될 수 있는, 예를 들어 압전재료를 포함하여 이루어진다.

멤브레인(11)은 2개의 층들, 즉 최상부층(19) 및 저부층(20)을 포함하여 이루어진다. 최상부층(19)은 예를 들어, 폴리실리콘 또는 질화알루미늄으로 구성되어 있고, 저부층(20)은 예를 들어, 이산화규소(SiO₂) 또는 갈륨비소(GaAs)로 구성되어 있다. 기판(18)은 예를 들어 실리콘(Si), SiO₂, GaAs 또는 유리등과 같은 물질로 이루어져 있다. 에칭윈도우들(16a, 16b)을 통하여, 기판(18)의 일부는 멤브레인층들이 기판(18)상에 증착된 후에, 에어갭(17)을 형성하기 위하여 에칭된다.

도 3에서, 또 다른 체적탄성파(BAW) 공진기(30)가 도시된다. 이 공진기(30)는 오직 단일 보호층(13)만이 제공되고, 멤브레인(11) 및 에어갭(17)이 압전층(12)에 의하여 생성되는 진동들을 기판(18)으로부터 탄성적으로 격리시키는 탄성거울(31)로 대체되는 것을 제외하고는, 도 1의 체적탄성파(BAW) 공진기(10)와 유사한 구조를 가진다.

탄성거울(31)은 홀수의 층들(예를 들어, 3개에서 9개까지의 층들)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 탄성거울(31)은 3개의 층들, 즉 최상부층(31a), 중간층(31b) 및 저부층(31c)을 포함하여 이루어진다. 각각의 층(31a, 31b, 31c)은, 예를 들어 1/4 파장과 거의 동일한 두께를 갖는다. 최상부층(31a) 및 저부층(31c)은, 예를 들어 실리콘(Si), 폴리실리콘, 알루미늄(Al), 또는 폴리머와 같은 저탄성 임피던스를 갖는 물질로 구성되어 있다. 또한, 중간층(31b)은, 예를 들어, 금(Au), 몰리브덴(Mo), 또는 텅스텐(W)과 같은 고탄성 임피턴스를 갖는 물질로 구성되어 있다. 연속층들의 탄성임피던스 비는 기판의 임피던스가 보다 낮은 값으로 변형되도록 하기에 충분히 크다. 그 결과로, 기판(18)은 다양한 고탄성 임피던스물질들 또는 저탄성 임피던스 물질들(예를 들어, Si, SiO2, GaAs, 유리 또는 세라믹물질)로 이루어질 수 있다.

또 다른 종류의 BAW 디바이스, 즉 적층수정필터(SCF)의 다양한 실시예들을 도시한 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 4 및 도 5는 적층수정필터(SCF)(40)를 도시한다. 적층수정필터(SCF)(40)는 제1압전층(12a), 제1보호층(13a), 제2보호층(13b), 제1전극(14), 제2전극(15), 멤브레인(11), 에칭윈도우들(16a, 16b), 에어갭(17), 및 기판(18)을 포함하여 이루어진다. 압전층(12a)은 예를 들어, 산화아연(ZnO), 또는 질화알루미늄(AlN)과 같은 박막으로 제조될 수 있는 예를 들어 압전재료를 포함하여 이루어진다. 그로 인해, 제2전극, 즉 중간 전극(15)은 통상적으로 접지전극으로 채택된다.

이들 층들 이외에도, 적층수정필터(40)는 제1압전층(12a)의 부분들위에 또한 제2전극(15)위에 놓여진 추가 압전층(12b)을 또한 포함한다. 또한, 적층수정필터(SCF)(40)는 압전층(12b)의 최상부위에 놓여진 제3전극, 즉 상부전극(41)을 포함한다. 상기 전극(41)은 전극들(14, 15)과 유사한 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 압전층 12b는 압전층 12a와 유사한 재료를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 6은 도 4에 도시된 적층수정필터(40)와 유사한 중실로 장착된 적층수정필터(50)을 도시한다. 하지만, 에어갭(17) 대신에, 중실로 장착된 적층수정필터(50)는 압전층들(12a, 12b)에 의하여 생성되는 진동들을 기판(18)으로부터 탄성적으로 고립시키는 탄성거울(30)을 포함하여 이루어진다. 도 3에서 서술된 바와 같이, 탄성거울(30)은 홀수의 층들(예를 들어, 3개 내지 9개의 층들)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 도 6에 도시된 탄성거울(30)은 3개의 층들, 즉 최상부층(30a), 중간층(30b) 및 저부층(30c)을 포함하여 이루어진다. 각각의 층들(30a, 30b, 30c)은, 예를 들어 1/4 파장과 거의 동일한 두께를 갖는다. 최상부층(30a) 및 저부층(30c)은, 예를 들어 실리콘(Si), 폴리실리콘, 알루미늄(Al), 또는 폴리머와 같은 저탄성 임피던스를 갖는 물질로 구성되어 있다. 또한, 중간층(30b)은, 예를 들어, 금(Au), 몰리브덴(Mo), 또는 텅스텐(W)과 같은 고탄성 임피턴스를 갖는 물질로 구성되어 있다. 바람직한 주파수응답특성을 제공할 수 있도록 디바이스(50)를 튜닝할 필요가 있을 경우, 멤브레인 또는 튜닝층(도시되지 않음)이 디바이스(50)의 탄성거울(30)과 전극(14) 사이에 제공될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 필터디바이스들을 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이미 완성된 탄성파필터(51)를 포함하는 실리콘캐리어웨이퍼(50)가 제공된다. 탄성파필터(51)는 넓은 범위의 상이한 탄성파필터 종류들, 즉 표면탄성파(SAW) 필터들, 체적탄성파(BAW) 필터들 및/또는 적층수정필터(SCF)들로부터 선택될 수 있다. 탄성파필터(51)는 도 1 내지 도 7에 설명된 바와 같은 적어도 하나의 체적탄성파(BAW) 공진기 및/또는 적층수정필터(SCF)들을 포함하는 것이 바람직하다. 탄성파필터(51) 이외에도, 캐리어웨이퍼(50)는 집적회로(IC)(도시되지 않음), 바람직하게는 무선주파수 집적회로(RF-IC)를 포함하여 이루어진다. 더욱이, 캐리어웨이퍼(50)는 후에 탄성파필터(51)를 외부계에 접속시키도록 나중에 사용되는 패드들(52)을 포함하여 이루어진다.

오염시키는, 그렇지 않으면 유해한 외부물질로부터 탄성파필터(51)를 보호하기 위해서, 캐리어웨이퍼(50)에 접합되는 실리콘캡핑웨이퍼(53)가 제공된다. 본 실시예에서, 캡핑웨이퍼(53)는, 웨이퍼본딩공정이 완성되면, 탄성파필터(51)용 캐비티가 제공되도록 패드개구부들(54) 및 후퇴부(55)를 제공하기 위해서 구조화된다. 캐리어웨이퍼(50)를 마주보고 있는 캡핑웨이퍼(53)의 표면상에는, 땜납재료의 층(56)이 제공된다.

본 실시예에서는, 땜납재료로 AuSi층이 제공된다. 웨이퍼본딩은, 범프형성의 리플로우(reflow)공정 중에 나타나고 또한 그 이후 제품의 어셈블리 중에 리플로우 땜납공정에서 나타나는 후속하는 프로세싱에서 온도 계획(budget)에 대하여도 적합한(compatible) 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 공정은, AuSi 공융온도 T=363℃가 Sn/Pb(조성 63/37인 경우 T=183℃)와 같은 합금들의 녹는점보다 상당히 높고, 이후 공정단계에서 이용되는 바와 같은 230℃ 근처의 통상적인 리플로우온도보다 높기 때문에, 웨이퍼본딩공정을 위한 AuSi 공융접합을 사용함으로써 이를 보장한다.

AuSi 공융 웨이퍼본딩공정이 완료된 후에, 탄성파필터(51)는 캐리어웨이퍼(50)와 캡핑웨이퍼(53) 사이에 위치된 캐비티(57)내에 배치된다. 캡핑웨이퍼(53)내의 후퇴부(55)의 형상과 AuSi 공융 웨이퍼본딩공정의 특성으로 인하여, 탄성파필터(51)는 캐비티(57)내에 기밀하게 밀봉된다. 따라서, 탄성파필터(51)의 높은 신뢰성이 보장될 수 있다. AuSi 공융 웨이퍼본딩공정은 최적의 클린룸설비가 되어 있고 탄성파필터(51)에 최적의 표면조건(즉, 최소한의 미립자 오염조건)을 달성하고 유지시키도록 하는 웨이퍼 팹내에서 실행되는 것이 바람직하다.

AuSi 공융 웨이퍼본딩공정 후에, 결합된 웨이퍼들(51, 53)은 웨이퍼레벨 패키지의 높이를 최소한으로 줄이기 위해서 양쪽면이 연삭된다. 기본 접촉패드들/금속배선들 또는 도금 베이스들이 이러한 박막화 중에 보호되는 것이 바람직하다. 형성된 구조체가 도 9에 도시되어 있다.

박막화 공정 후에, 배선이 생성된다. 본 발명에 따르면, 소위 "범핑공정"은 배선을 제조하는 데 사용된다. 통상적으로, 범핑공정은 웨이퍼 본딩 이전에 패드들(52) 상에 이미 증착된 소정의 UBM(under-bump metallization; 도시되지 않음)을 필요로 한다. 마이크로폼 전기도금 또는 리프트오프 기술과 같은 선택적인 증착방법을 이용하여 범프재료의 구조화된 증착(범프 디포짓)이 실행되는 것이 바람직하다. 그 후, 남아 있는 UBM은 에칭 마스크인 범프 디포짓을 이용하여 에칭되며, 범프형성은 합금을 녹이고 범프 볼들(58)을 형성하는 리플로우공정에 의하여 실행된다. 형성된 구조체가 도 10에 도시되어 있다.

그 후, 각각의 필터 디바이스가 적어도 하나의 필터 및 하나의 캡핑기판을 지니는 캐리어기판을 포함하여 이루어지도록, 접합된 웨이퍼들을 단일 필터디바이스로 분리시키도록 웨이퍼 다이싱공정이 실행되며, 상기 필터는 캐리어기판과 캡핑기판 사이에 위치된 적어도 하나의 캐비티내에 배치된다. 그 후, 형성된 필터디바이스는 표준 플립칩 기술을 이용하여 와이어링 기판에 접속될 수 있다.

"범핑공정"이 사용되지 않는 경우에는, 웨이퍼패키지의 박막화 후에 웨이퍼다이싱공정이 바로 실행될 수 있다. 그런 후, 웨이퍼다이싱공정 후에, 예를 들어 종래의 와이어본딩공정의 이용하여 배선이 생성되며, 와이어들(59)은 패드들(52)을 접촉시키는 데 사용된다. 도 11에는 형성된 필터디바이스들이 도시되어 있다.

도 10에 도시된 필터디바이스들은 패드개구부들(54)을 제공하도록 구조화된 캡핑웨이퍼(53)를 포함하여 이루어진다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시한 것으로, 캐리어기판(60)은 개구부들을 제공하도록 구조화되어 있다. 따라서, 배선들(68)을 제조하는 데 사용되는 범핑공정은 캐리어웨이퍼의 뒷면에 적용된다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시한다. 이제는, 탄성파필터가 밀봉된 캐비티내에 위치된 2개의 체적탄성파(BAW) 공진기들(51)을 포함하여 이루어진 사실 이외에는, 도 13에 도시된 필터디바이스는 도 10에 도시된 필터디바이스와 유사하다. 이는 최종필터디바이스의 다중대역작동을 허용한다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 필터디바이스를 도시한다. 도 14에 도시된 필터디바이스는 플립칩기술에 의하여 기판(70)에 전기적으로 또한 기계적으로 접속된 캐리어기판(70) 및 추가기판(칩)을 포함하여 이루어진다. 캐리어기판(70)과 플립칩장착기판(71) 둘 다는 능동 또는 수동 IC 구성요소들(72) 및 그 위에 있는 체적탄성파(BAW) 공진기들(73)을 가진다. 또한, 캡핑기판(74)은 인덕티비티로 작동하는 코일과 같은 추가적인 수동구성요소들(75)을 포함한다.

캐리어기판(70) 및 플립칩장착기판(다이)(71)는 캡핑웨이퍼(74)에 의하여 덮여지고 캐비티(76)내에 밀봉된다. 접속부들(78)을 이용하면, 도 14에 도시된 필터디바이스는 표준 플립칩 기술을 이용하여 와이어링 기판에 접속될 수 있다.

Claims

필터디바이스들을 제조하는 방법에 있어서,

복수의 필터들을 지니는 캐리어웨이퍼를 제공하는 단계,

캡핑웨이퍼를 제공하는 단계,

상기 필터들이 캐리어웨이퍼와 캡핑웨이퍼 사이에 위치되는 캐비티내에 배치되도록 캡핑웨이퍼를 캐리어웨이퍼에 접합시키는 단계,

상기 접합된 웨이퍼들을 단일 필터디바이스들로 분리하여, 각각의 필터디바이스가 적어도 하나의 필터를 지니는 캐리어기판 및 캐핑기판을 포함하도록 하고, 이로 인해 상기 필터가 캐리어기판과 캡핑기판 사이에 위치된 적어도 하나의 캐비티내에 배치되는 단계를 포함하며,

상기 접합된 웨이퍼들을 단일 필터디바이스들로 분리하는 단계가 실행되기 이전에 상호접속부들이 생성되고, 상기 상호접속부들은 땜납 또는 금속범프들로 생성되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 필터들은 탄성파필터들인 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 필터들은 표면탄성파(SAW) 필터들인 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 필터들은 체적탄성파(BAW) 필터들이며, 각각의 체적탄성파(BAW) 필터는 적어도 하나의 체적탄성파(BAW) 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 필터들은 적층수정필터(SCF)들인 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캐리어기판은 집적회로(IC), 바람직하게는 무선주파수 집적회로(RF-IC)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캡핑웨이퍼를 상기 캐리어웨이퍼에 접합시키는 단계는 직접접합법을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캡핑웨이퍼를 상기 캐리어웨이퍼에 접합시키는 단계는 양극(anodic)접합법을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캡핑웨이퍼를 상기 캐리어웨이퍼에 접합시키는 단계는 중간층 접합법을 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제9항에 있어서,

AuSi 공정접합법이 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 접합된 웨이퍼들을 단일 필터디바이스들로 분리하는 단계가 실행되기 이전에, 상기 캡핑웨이퍼의 두께 및/또는 캐리어웨이퍼의 두께가 얇아지도록 박막화 단계(thining step)가 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 박막화 단계는 캡핑웨이퍼 및/또는 캐리어웨이퍼를 연삭함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 박막화 단계는 캡핑웨이퍼 및/또는 캐리어웨이퍼를 에칭함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캡핑웨이퍼 및/또는 캐리어웨이퍼는 캐비티들에 공간을 제공하도록 마이크로머시닝되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 캡핑웨이퍼는 패드개구부들을 제공하도록 구조화되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

수동소자들이 상기 캡핑웨이퍼상에 제공되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

추가 필터들, 특히 탄성파필터들 및/또는 능동/수동 IC들이 상기 캐리어웨이퍼의 최상부상에 플립칩으로 배치되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스들을 제조하는 방법.
필터디바이스에 있어서,

적어도 하나의 필터를 지니는 캐리어기판과, 캡핑기판을 포함하여 이루어지며, 상기 필터는 캐리어기판과 캡핑기판 사이에 위치된 적어도 하나의 캐비티내에 배치되며,

상기 필터디바이스는 특히, 플립칩 기술을 이용하여 적어도 상기 필터디바이스를 와이어링 기판에 결합시키는 적어도 하나의 배선을 포함하여 이루어지며, 상기 배선은 땜납 또는 금속범프인 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항에 있어서,

상기 필터는 탄성파필터인 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

상기 필터는 표면탄성파(SAW) 필터인 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

상기 필터는 적어도 하나의 체적탄성파(BAW) 공진기를 포함하는 체적탄성파(BAW) 필터인 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

상기 필터는 적층수정필터(SCF)인 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

상기 캐리어기판은 집적회로(IC), 바람직하게는 무선주파수 집적회로(RF-IC)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

상기 필터디바이스는 적어도 하나의 본딩와이어를 매개로 상기 필터디바이스를 와이어링 기판에 결합시키는 적어도 하나의 접촉패드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제18항 또는 제19항에 있어서,

수동소자들이 상기 캡핑기판상에 제공되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
제20항에 있어서,

추가 필터들, 특히 탄성파필터들 및/또는 능동/수동 IC들이 상기 캐비티내에 상기 캐리어기판의 최상부상에 플립칩으로 배치되는 것을 특징으로 하는 필터디바이스.
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