CN103363975B - 振动装置以及振动装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种振动装置以及振动装置的制造方法，该振动装置实现了搭载有振动元件的半导体基板的小型化。所述振动装置的特征在于，具有：半导体基板；第一电极，其设置在半导体基板的第一面上；保护层，其覆盖第一面的端部并被设置在第一面上；振动元件，其包括振动部、位于振动部上的质量调节部、以及第二电极，在振动元件中，质量调节部位于在俯视观察时与保护层重叠的位置处，并且振动元件的一部分被配置在俯视观察时不与第一面重叠的位置处，第一电极和第二电极被连接并被搭载在第一面上。

Description

振动装置以及振动装置的制造方法

技术领域

本发明涉及一种振动装置以及振动装置的制造方法。

背景技术

一直以来，作为对加速度或角速度等进行传感检测的传感器装置，已知一种如下的振动装置，其具备作为传感器元件的振动元件、和具有对该振动元件进行驱动的功能的电路元件。

此外，作为这种振动装置，在专利文献1中公开了一种传感器装置被收纳于封装件中的振动装置，所述传感器装置具备作为振动元件的陀螺振动片、和设置有电路元件的半导体基板。

在这种结构的振动装置中，振动元件以重叠的方式而被搭载于半导体基板上，并且在振动元件的振动频率的调节中，使用了用于去除振动元件所具备的质量调节部（电极等）的激光。

但是，在这种结构的振动装置中，在透射过振动元件的激光照射到半导体基板上时，存在对半导体基板造成损伤的可能性。此外，由于在半导体基板上搭载了振动元件，因此还存在与振动元件的表面积相比半导体基板的表面积增大的课题。

专利文献1：日本特开2011－179941号公报

发明内容

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而实施的发明，其能够作为以下的方式或应用例来实现。

应用例1

本应用例所涉及的振动装置的特征在于，具有：半导体基板；第一电极，其被设置在半导体基板的第一面上；保护层，其覆盖第一面的端部并被设置在第一面上；振动元件，其包括振动部、位于振动部上的质量调节部、以及第二电极，在振动元件中，质量调节部位于在俯视观察时与保护层重叠的位置上，并且振动元件的一部分被配置在不与第一面重叠的位置上，第一电极和第二电极被连接并被设置在第一面上。

根据这种振动装置，在俯视观察振动装置时被搭载在半导体基板上的振动元件，以使质量调节部与保护层重叠的方式而搭载在半导体基板的端部所具有的保护层上，且振动元件的一部分被搭载在不与半导体基板重叠的位置上，即，以从半导体基板的端部悬伸的方式而搭载。由此，与现有技术的在半导体基板上搭载有振动元件的振动装置相比，能够减小相当于振动元件悬伸的表面积的、半导体基板的面积。

因此，能够在不对振动元件的大小进行变更的条件下，实现半导体基板的小型化。

应用例2

在上述应用例所涉及的振动装置中，优选为，保护层被形成为，朝向半导体基板的端部而厚度变薄。

根据这种振动装置，在剖视观察半导体基板的端部时，覆盖半导体基板的端部的保护层朝向半导体基板的端部而具有斜坡。由此，能够抑制由于在保护层被切断（切开）时所产生的应力而导致的半导体基板与保护层、以及保护层之间的剥离。因此，能够具备在半导体基板的端部处抑制了剥离的保护层。

应用例3

在上述应用例所涉及的振动装置中，优选为，保护层通过非电解镀而形成。

根据这种振动装置，通过具备利用非电解镀而形成的保护层，从而能够具备如下的保护层，所述保护层抑制了由于在保护层切断后所产生的热膨胀而形成的应力等所导致的、半导体基板与保护层以及保护层之间的剥离。

应用例4

本应用例所涉及的振动装置的制造方法的特征在于，包括：使位于振动元件的振动部上的质量调节部位于，在俯视观察时与覆盖半导体基板的第一面并被设置在第一面上的保护层重叠的位置上，并且将振动元件的一部分配置在不与第一面重叠的位置上，且对设置在第一面上的第一电极和振动元件的第二电极进行连接，并将振动元件搭载在第一面上的工序；频率调节工序，在对振动元件进行搭载的工序之后，通过对振动元件的质量调节部照射激光，从而对质量调节部的质量进行调节，以使振动元件的所述振动部的谐振频率成为所预期的值。

根据这种振动装置的制造方法，在振动装置中，在将振动元件搭载在半导体基板上的工序中，将振动元件所具备的质量调节部重叠地搭载在半导体基板的端部处所具备的保护层上，并将振动元件的一部分搭载在不与半导体基板重叠的位置上，即，以从半导体基板的端部悬伸的方式而将振动元件搭载在半导体基板上。由此，即使在频率调节工序中被照射至振动元件所具有的质量调节部上的激光透射过振动元件的情况下，也能够通过半导体基板的端部上所具备的保护膜来抑制激光。由此，与现有技术的在半导体基板上搭载有振动元件的振动装置相比，能够减小相当于振动元件悬伸的表面积的、半导体基板的表面积。

应用例5

在上述应用例所涉及的振动装置的制造方法中，优选为，还包括：形成保护层的工序；通过斜角切割法而将保护层切断的工序。

根据这种振动装置的制造方法，通过利用斜角切割法来实现对覆盖半导体基板的端部的保护层的切断，从而能够获得如下的保护层，所述保护层在剖视观察半导体基板时，保护层的端部朝向半导体基板的端部而具有斜坡。由此，能够抑制由于在保护层切断后所产生的应力等所导致的、半导体基板与保护层以及保护层之间的剥离。因此，由于能够抑制保护层从半导体基板的端部上剥离的情况，因而能够在半导体基板的端部上形成保护层。

应用例6

在上述应用例所涉及的振动装置的制造方法中，优选为，保护层被形成为朝向半导体基板的端部而厚度变薄，在频率调节工序中，在具有通过激光的照射而被去除的保护层的厚度以上的厚度的保护层所位于的半导体基板上，设置有保护环，对俯视观察时的半导体基板的端部与保护环之间的区域照射激光。

根据这种振动装置的制造方法，在频率调节工序中，激光有时会照射到质量调节部上，所述质量调节部位于保护层的厚度薄于通过该激光而被去除的保护层的厚度的区域。此时，即使在激光透射过质量调节部而照射至保护层，并使该保护层被去除，进而到达了半导体基板的情况下，也能够通过保护环来保护半导体基板不会受到由于激光所产生的热量等而造成的损伤。因此，即使在保护层厚度较薄的半导体基板的端部处，也能够实施抑制了使半导体基板受到损伤的情况的、使用激光的频率调节工序。

附图说明

图1为模式化地表示本实施方式所涉及的振动装置的俯视图。

图2为模式化地表示本实施方式所涉及的振动装置的剖视图。

图3为模式化地表示本实施方式所涉及的振动装置的半导体基板的剖面的剖视图。

图4为对本实施方式所涉及的振动元件的动作进行说明的图。

图5为本实施方式所涉及的振动装置的制造工序的流程图。

图6为对本实施方式所涉及的振动装置的切割工序进行说明的图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下所示各图中，为了将各个结构要素设为能够在附图上被识别的程度上的大小，因此存在使各个结构要素的尺寸或比例与实际结构要素适当不同而进行记载的情况。此外，设定XYZ直角坐标系，并参照该XYZ直角坐标系而对各个部分之间的位置关系进行说明。将铅直面内的预定的方向设为X轴方向，将铅直面内与X轴方向正交的方向设为Y轴方向，将分别与X轴方向和Y方向正交的方向设为Z方向。此外，以重力方向为基准，将重力方向设为下方，而将反方向设为上方。

本申请的振动装置为了实现振动装置的小型化，在作为设置有驱动电路元件的半导体基板的有源面的第一面上，以重叠的方式而设置有振动元件。以下，对本申请的振动装置的实施方式进行说明。

图1以及图2为，模式化地表示本实施方式所涉及的振动装置的概要结构的图。图1为，从Z轴方向俯视观察振动装置时的俯视图。图2为，表示图1所示的振动装置的剖面的剖示图，图2（a）为，从Y轴方向剖视观察图1所示的A-A′部时的剖视图。此外，图2（b）为，从X轴方向剖视观察B-B′部时的剖视图。此外，图3为，剖视观察半导体基板时的放大图，图3（a）为，将构成图1所示的振动装置的半导体基板的端部模式化地放大了的放大图。此外，图3（b）为，将设置于半导体基板上的保护层的剖面模式化地放大了的放大图。

如图1以及图2所示，本实施方式的振动装置1具备：半导体基板10、振动元件20以及底基板80。

振动元件的结构

关于本实施方式的振动元件20，对作为基材（构成主要部分的材料）使用了作为压电体材料的水晶的示例进行说明。水晶具有：被称为电轴的X轴、被称为机械轴的Y轴以及被称为光学轴的Z轴。在本实施方式中，对将所谓的水晶Z板作为基材来进行利用的示例进行说明，所述水晶Z板沿着水晶的结晶轴中正交的X轴以及Y轴所规定的平面而被切出并被加工成平板状，并且在与平面正交的Z轴方向上具有预定的厚度。另外，这里所说的预定的厚度根据振荡频率（谐振频率）、外形尺寸、加工性等而被适当设定。此外，形成振动元件20的平板，能够在X轴、Y轴、Z轴的每个轴上在一定范围内容许从水晶上的切出角度的误差。例如，能够使用以X轴为中心在0度到2度的范围内旋转切出的平板。关于Y轴及Z轴也为同样情况。虽然本实施方式中的振动元件20使用了水晶，但也可以将其他压电材料（例如钽酸锂或锆钛酸铅等）作为基材来进行利用。

振动元件20通过使用了光刻技术的蚀刻（湿蚀刻或干蚀刻）而形成。另外，能够从一个水晶晶片中取得多个振动元件20。

本实施方式的振动元件20采用被称为H型的结构。振动元件20具有：基部21，其通过对基材进行加工而被一体地形成；作为振动部的驱动用振动臂22a、22b以及检测用振动臂23a、23b；调节用振动臂24a、24b。并且，通过从基部21延伸出的第一连结部25a、和作为第二电极的第一固定部25b而形成有第一支承部25，其中，所述第一固定部25b与第一连结部25a连结并被固定在半导体基板10上。此外，通过从基部21延伸出的第二连结部26a、和作为第二电极的第二固定部26b而形成有第二支承部26，其中，所述第二固定部26b与第二连结部26a连结并被固定在半导体基板10上。

在振动元件20的调节用振动臂24a、26b上，形成有作为质量调节部的调节用电极124a、124b。此外，调节用电极124a、124b被用于振动元件20的频率调节之时。在频率调节中，通过利用向调节用振动臂24a、24b照射激光等的方法，来对调节用电极124a、124b的一部分进行去除，从而使质量发生变化（减少）进而使调节用振动臂24a、24b的频率发生变化（上升），由此调节为所预期的频率（详细内容在后文进行叙述）。

在振动元件20的检测用振动臂23a、23b上，形成有未图示的检测电极。此外，在驱动用振动臂22a、22b上，形成有未图示的驱动电极。在振动元件20中，通过检测用振动臂23a、23b而构成了对角速度等进行检测的检测振动系统，并且通过驱动用振动臂22a、22b和调节用振动臂24a、24b而构成了对振动元件20进行驱动的驱动振动系统。

半导体基板的结构

如图1和图2所示，半导体基板10在作为半导体基板10的第一面的有源面10a上，具有形成有集成电路（驱动回路）等的有源元件（未图示）的有源区域12，其中，所述集成电路以包括省略图示的晶体管及存储元件等半导体元件和电路配线的方式而构成。

此外，当俯视观察振动装置1时，图1中以标记点（网点）的方式而表示的有源区域12被设置在，不与调节用振动臂24a、24b以及调节用电极124a、124b重叠的半导体基板10的有源面10a上。

在被形成于该有源领域12内的有源元件上具备驱动电路和检测电路，其中，所述驱动电路用于使振动元件20驱动振动，所述检测电路对被施加了角速度等时于检测振动元件20上所产生的检测振动进行检测。

此外，半导体基板10的有源面10a侧的端部具有保护区域11。保护区域11包括作为半导体基板10的外周边缘（端部）与有源区域12之间的区域的一部分的端部。在俯视观察振动装置1时，图1中以标记剖面线（斜线）的方式而表示的保护区域11，在与调节用电极124a、124b重叠的半导体基板10的有源面10a侧包括并具有半导体基板10的端部。在保护区域11上设置有保护层110。保护层110以包含半导体基板10的端部的方式而被设置在与保护区域11大致相同的范围内。

关于保护层110，在对调节用电极124a、124b照射激光以实施频率调节时，当激光透射过振动元件20而到达有源面10a时，能够通过使保护层110消失（去除）从而对半导体基板10进行保护。如此，通过设置有保护层110，从而能够抑制对被设置于有源区域12中的有源元件造成损伤的情况。

此外，在有源面10a上设置有应力缓和层101（在图1以及图2中省略图示），所述应力缓和层101对由于热膨胀（收缩）而在半导体基板10与振动元件20之间所产生的应力进行缓和。

保护层的结构

使用图3来对保护层110进行说明。图3（a）为，将图2（b）中用虚线所包围的符号C的部分模式化地放大表示的图。此外，图3（b）为，将图3（a）所示的半导体基板10的端部附近（符号C′的部分）进一步模式化地放大表示的图。

保护层110被设置在，作为半导体基板10的第一面的有源面10a的端部上。保护层110通过多个以金属为材料的膜而构成。如图3（a）所示，保护层110以覆盖半导体基板10的端部的方式而设置。此外，如前文所述，该保护层110以在俯视观察振动装置1时与调节用电极124a、124b重叠的方式而设置。

如图3（b）所示，在保护层110上具有多个保护层（膜），在本实施方式中，具有第一保护层111、第二保护层112、第三保护层113以及第四保护层114。

第一保护层111被设置在，半导体基板10上或设于半导体基板10上的应力缓和层101的表面（图3所示的Z轴方向）上。接下来，第二保护层112被设置在第一保护层111的表面（图3所示的Z轴方向）上，第三保护层113被设置在第二保护层112的表面（图3所示的Z轴方向）上，第四保护层114被设置在第三保护层113的表面（图3所示的Z轴方向）上。

本实施方式的第一保护层111为，大致厚度0.3微米厚的、以钛钨合金（TiW）为材料的层（膜）。

本实施方式的第二保护层112为，大致厚度0.2微米厚的、以铜（Cu）为材料的层（膜）。

本实施方式的第三保护层113为，大致厚度8微米厚的、以铜（Cu）为材料的层（膜）。

本实施方式的第四保护层114为，依次将以镍（Ni）、钯（Pd）、金（Au）为材料的层（膜）设置在第三保护层113的表面上。此时，可以以如下方式形成，即，镍层为0.25～0.3微米左右，钯层为0.05～0.35微米左右，金层为0.02微米以上的厚度。

另外，上述保护层110的结构仅为一个示例，也可以根据在频率调节工序S600中所使用的激光的照射条件等来对结构以及形成材料进行适当变更。

电极的结构

在半导体基板10上，具有被设置在有源面10a侧的第一电极13。第一电极13为，以与被设置在半导体基板10上的集成电路直接导通的方式而形成的电极。此外，在有源面10a上形成有由钝化膜构成的第一绝缘膜（未图示），并且在该第一绝缘膜上，于第一电极13上形成有开口部（未图示）。通过这样的结构，使第一电极13成为在开口部内露出于外侧的状态。

如图3（a）所示，被设置在半导体基板10上的第一电极13，在第一绝缘膜（未图示）以及应力缓和层101的开口部（未图示）内露出，在第一电极13上设置有外部连接端子13a。该外部连接端子13a例如采用由金（Au）钉头凸起所形成的突起电极。另外，除金（Au）钉头凸起以外，外部连接端子13a还可以通过铜、铝或锡球等其他导电性材料而形成。此外，外部连接端子13a还可以通过混合了银粉或铜粉等的导电性填料和合成树脂等的导电性粘合剂而形成。

根据这种结构，半导体基板10和振动元件20被设定为，经由被形成在半导体基板10上的第一电极13及外部连接端子13a，而与被设置在振动元件20上的、作为第二电极的第一固定部25b和第二固定部26b电连接。

此时，在振动装置1中，由于外部连接端子13a被设定为突起电极，因此在半导体基板10与振动元件20之间设置有间隙。

此外，在设置于半导体基板10上的集成电路中，除第一电极13以外还形成有未图示的其他电极。该其他电极上连接有未图示的配线，并经由该配线而与配线用端子14连接。配线用端子14为，用于进行电连接或机械连接的衬垫状的端子，例如经由使用了金（Au）、铝（Al）等金属的接合线等的导线31而与底基板80连接。另外，虽然在本示例中，对配线用端子14与底基板80之间的连接中使用了导线31的结构进行了说明，但也可以使用柔性配线基板（FPC:Flexible PrintedCircuits）来代替导线31而进行连接。

保护环

有图3（b）所示，在半导体基板10中设置有保护环40。

保护环40以包围有源区域12的方式而被设置在半导体基板10的端部和有源区域12之间。保护环40能够在后文叙述的频率调节工序S600中所使用的激光被照射到保护层110上时，抑制保护层110发生溶解（消失）的情况、以及抑制在激光到达半导体基板10时所产生的热量向有源元件传递的情况。此外，保护环40能够抑制水分从半导体基板10的外部向有源元件传入的情况，从而提高了半导体基板的耐湿性。

本实施方式中保护环40优选使用金属材料来形成。除铝（Al）、钨（W）、铜（Cu）等金属以外，保护环40例如还可以使用多晶硅。

底基板

返回至图1及图2，对构成振动装置1的底基板80进行说明。在图1及图2所示的基板80中，半导体基板10的与有源面10a相对的表面侧（非有源面10b侧）与底基板80的底面83通过未图示的粘合剂等接合材料而被接合（连接）。

底基板80例如通过陶瓷这种绝缘性材料而形成。在与半导体基板10接合的底基板80的底面83上形成有连接部82，在该连接部82上形成有金（Au）、银（Ag）等金属被膜。此外，底基板80的连接部82与设置在半导体基板10上的配线用端子14通过导线31而被连接。另外，连接部82通过省略图示的配线而与设置在底基板80上的外部端子连接。

底基板80可以使用周围具有侧壁81，而中央部为凹形状的封装件（收纳容器）。被收纳于底基板80上（封装件内）的半导体基板10以及振动元件20等，使用作为在封装件的侧壁81上与开口面接合的盖体85的金属制盖等，经由密封环84而被气密性地密封。

振动元件的配置

振动元件20以在俯视观察振动装置1时与半导体基板10重叠的方式而配置在半导体基板10的有源面10a侧。此外，设置在调节用振动臂24a、24b上的调节用电极124a、124b被配置在，与配置在有源面10a上的保护层110重叠的位置处。

如前文所述，振动元件20经由设置在半导体基板10上的第一电极13和外部连接端子13a而被搭载于半导体基板10上，所述半导体基板10与作为第二电极而被设置在振动元件20上的第一固定部25b和第二固定部26b连接。

另外，在调节用电极124a、124b跨及不与半导体基板10重叠的部分而设置的情况下，在后文叙述的频率调节工序S600中，透射过调节用振动臂24a、24b的激光会被照射至底基板80的底面83上。本实施方式的振动装置1的底基板80通过前文所述的陶瓷等的材料而形成，从而因照射有激光而发生熔融的可能性与照射至半导体基板10的情况相比而较小。因此，在调节用电极124a、124b与半导体基板10重叠的区域内设置有保护层110。

振动元件的动作

此处，对被搭载在振动装置1上的振动元件20的动作进行说明。图4为，表示构成振动装置1的振动元件20的动作的图。

首先，从设置在半导体基板10上的驱动电路向振动元件20施加激励驱动信号。通过在使被施加了预定的激励驱动信号的驱动用振动臂22a、22b振动的状态下，对振动元件20施加围绕Z轴旋转的角速度ω，从而在检测用振动臂23a、23b上产生由科里奥利力而导致的振动。通过该检测用振动臂23a、23b的振动而使调节用振动臂24a、24b被激励。而且，在振动装置1中，通过设置在检测用振动臂23a、23b上的检测电极（在图1中未图示）对由于振动而产生的、作为振动元件20的基材的水晶（压电材料）的歪斜进行检测，从而求出角速度。

传感器装置的制造方法

此处，对本实施方式的振动装置1的制造方法进行说明。

另外，在本实施方式中，对如下类型的振动装置1的制造方法进行说明，即，在图1所示振动装置1中，作为底基板80而使用具有凹部的封装件，并且在该封装件内对振动装置1进行接合并通过盖体85来进行密封。

图5为，表示振动装置1的制造工序的流程图（flow chart）。

如图5所示，振动装置1的制造方法包括：底基板准备工序S100、半导体基板形成工序S200、半导体基板连接工序S300、振动元件形成工序S400、振动元件连接工序S500、频率调节工序S600、密封工序S700、烘烤工序S800、以及特性检测工序S900。

底基板准备工序

底基板准备工序S100为，准备底基板80的工序。底基板准备工序S100准备由陶瓷等而形成的底基板80。另外，在作为底基板80的一个面的底面83上形成有连接部82，所述连接部82用于实施该底基板80与半导体基板10的电连接。

半导体基板形成工序

半导体基板形成工序S200为，形成搭载有振动元件20的半导体基板10的工序。半导体基板形成工序S200包括硅晶片制造工序S210和切割工序S220。

在硅晶片制造工序S210中，使用半导体制造工艺而在硅晶片上一并形成多个具备有源元件的半导体基板10。该工序中，在硅晶片上所形成的各个半导体基板10的有源面10a的、成为集成电路的导电部的位置上，形成第一电极13、配线用端子14以及未图示的其他电极。此外，在半导体基板10的有源面10a侧形成应力缓和层101及保护层110。

在硅晶片制造工序S210中，在半导体基板10上形成应力缓和层101和未图示的第一绝缘膜。接下来，通过光刻法以及蚀刻法而对应力缓和层101和第一绝缘膜的一部分进行去除，从而形成开口部。由此，在这些开口部内使第一电极13、其他电极以及配线用端子14露出。

在配线用端子14中，通过在其表面上实施镍（Ni）、金（Au）电镀，从而提高了引线搭接时的接合性。另外，也可以实施镀焊锡、预焊等的表面处理。

在硅晶片制造工序S210中，还形成保护层110。本实施方式的保护层110通过第一保护层111到第四保护层114的四层结构而构成。第一保护层111通过溅射法而形成大致厚度0.1微米厚的钛钨合金（TiW）的层（膜）。还可以采用如下方式，即，第一保护层111根据与第二保护层112所选择的成膜材料、和半导体基板10及应力缓和层101所选择的材料之间的密封性等条件，而对所使用的成膜材料以及厚度进行适当变更。

接下来，在硅晶片制造工序S210中，形成第二保护层112。第二保护层112与第一保护层111同样地通过溅射法，而形成大致厚度0.3微米厚的铜（Cu）层（膜）。还可以采用如下方式，即，第二保护层112根据与第一保护层111所选择的成膜材料、和第三保护层113所选择的材料之间的密封性等条件，而对所使用的成膜材料以及厚度进行适当变更。

接下来，在硅晶片制造工序S210中，形成第三保护层113。第三保护层113通过光刻法，在形成有该第三保护层113的保护区域11以外的部分上形成抗蚀膜。第三保护层113通过电解电镀法，而在未形成有抗蚀膜的区域即保护领域11、且露出有第二保护层112的部分上选择性地形成大致厚度8微米厚的铜（Cu）的电镀层（膜）。还可以采用如下方式，即，第三保护层113根据在频率调节工序S600中所使用的激光的强度、照射时间等，并根据激光到达保护膜110时消失的保护层110的厚度，而对形成保护层110的成膜材料以及厚度进行适当变更。

接下来，在硅晶片制造工序S210中，形成第四保护层114。在第四保护层114的形成中，通过非电解镀法而以镍（Ni）、钯（Pd）、金（Au）的顺序形成层（膜）。在本实施方式中，在第四保护层114的形成中使用非电解镀法，以镍层为0.25～0.3微米左右、钯层为0.05～0.35微米左右、金层为在0.02微米以上的厚度的方式而形成。另外，虽然为了在形成于该第四保护层114上的电极（未图示）中使用金（Au），而采用了镍、钯、金的结构，但也可以根据所形成的电极而对成膜材料进行适当变更。此外，虽然对使用非电解镀法来形成第四保护层114的方式进行了说明，但也可以通过电解电镀来形成第四保护层114。

此外，在硅晶片制造工序S210中，形成保护环40。保护环40以与上述的有源元件相同的方式而形成，并以包围配置有有源元件的有源领域12的方式而设置。保护环40是为了保护有源元件不受如下的热量的影响而设置的，所述热量为，在后文叙述的频率调节工序S600中所使用的激光照射至保护层110从而使保护层110消失时所产生的热量。

此外，被设置在半导体10的端部处的保护层110由于通过后文叙述的切割工序S220而使用斜角切割法而被切断（切开）因而具有斜坡。因此具有斜坡的部分的保护层110与其他部分相比而较薄。保护环40是为了保护有源元件不受如下的热量的影响而设置的，所述热量为，在激光照射至该变薄的保护层110上从而使保护层110消失并到达半导体基板10时所产生的热量。

因此，保护环40被设置在如下的区域内，即，即使频率调节工序S600中所使用的激光透射过调节用振动臂24a、26b（振动元件20）并照射到保护层110而使保护层110消失，也不会露出半导体基板10的区域。具体而言，例如，在频率调节工序S600中所使用的激光被照射到保护层110上以使得厚度为2微米的保护层110消失的情况下，保护环40被设置在保护层110的厚度为2微米以上的区域以及半导体基板10的端部与形成有有源元件的有源区域12之间。

此外，在硅晶片制造工序S210中，在第一电极13上形成有通过金钉头凸点而形成的外部连接端子13a。另外，除金钉头凸点以外，外部连接端子13a还可以由铝（Al）、锡球、锡膏等的其他导电性材料而形成。

切割工序S220为，将在硅晶片上取出多个而形成的半导体基板10单片化的工序。在图6中图示了将半导体基板10的端部模式化地放大了放大图。图6（a）为，模式化地表示使用斜角切割法将保护层110切断（切开）后的状态的图。在切割工序S220中，首先通过斜角切割法来实施保护层110的切断以及半导体基板10的一部分的切断（半切割）。接下来，通过旋转刃1200来实施半导体基板10的切断。

在对保护层110进行切断（切开）的斜角切割中，通过将V字形状的刀具1100向作为被切断物的保护层110和半导体基板10按压并接触，从而将保护层110和半导体基板10切开成与刀具1100同样的V字形状。

此时，在构成保护层110的第一保护层111到第四保护层114之间，会产生与刀具1100被按压接触的力相对应的热膨胀，并且应力在与刀具1100接触而使保护层110被切断（剪切）的部分处集中。应力根据被剪切的保护层110的厚度而生成，当被切断的保护层110的厚度变薄时应力将减小。例如，在第三保护层113中，在第三保护层113的厚度为X1的部分和厚度为X2的部分中，切断时产生的热膨胀为相同的程度。但是，在切断第三保护层113时所产生的应力集中于图6（a）所示的P点。应力集中的P点也存在于与第二保护层112的分界面上，从而使第三保护层113最容易剥离。因此，通过使用由斜角切割法所实施的切断，从而随着切断的第三保护层113的厚度变薄而由热膨胀所产生的应力也将减少，进而能够抑制与第二保护层112的分界面、且应力集中的P点的剥离。通过利用斜角切割法来对保护层110进行切断，从而能够与上述的第三保护层113同样地，抑制由于第一保护层111到第四保护层114的切断所产生的剥离。此外，通过利用非电解镀来形成第一保护层111，从而能够提高与第二保护层112的密封性，进而抑制一个面被开放且最容易剥离的第一保护层111的剥离。并且，通过利用斜角切割法来对保护层110进行切断，从而能够抑制由于切断后所产生的热应力等而导致在该硅晶片制造工序S210中所形成的保护层110从半导体基板10的端部剥离。

接下来，在切割工序S220中，通过斜角切割法而将保护层110和半导体基板10的一部分切开并切断，将旋转刃1200插入到露出有半导体基板10的部分，从而实施半导体基板10的切断。图6（b）为，模式化地表示使旋转刃1200与半导体基板10抵接并对半导体基板10进行切断的状态的图。在实施半导体基板10的切断时，旋转刃1200能够与作为切断对象的半导体基板10直接接触，从而能够抑制接触到保护层110的情况。由此，能够抑制由于旋转刃1200与保护层110的接触及摩擦等而导致的保护层110的切断或剥离。因此，能够抑制在半导体基板10的端部处保护层110剥离的情况。

半导体基板连接工序

半导体基板连接工序S300为，经由粘合剂等的接合部件（未图示）而将半导体基板10的非有源面10b侧接合在底基板80的底面83上的工序。此外，在半导体基板连接工序S300中，通过引线搭接法使用焊接导线45而对半导体基板10的配线用端子14和底基板80的连接部82进行连接。

振动元件形成工序

振动元件形成工序S400为，形成振动元件20的工序。振动元件形成工序S400具有外形形成工序S410、电极形成工序S420、失谐频率调节工序S430、以及断开工序S440。

能够使用未图示的振动元件用晶片以获取多个的方式而形成振动元件20。

首先，外形形成工序S410为，通过使用了光刻技术的蚀刻从而在振动元件用晶片上形成多个振动元件20的外形的工序。

接下来，电极形成工序S420为，通过使用了光刻技术的溅射或蒸镀，从而在振动元件20上形成驱动电极及检测电极等电极及配线的工序。在该电极形成工序S420中，在调节用振动臂24a、24b上形成有作为质量调节部的调节用电极124a、124b，在检测用振动臂23a、23b上形成有省略图示的检测电极，在驱动用振动臂22a、22b上形成有省略图示的驱动电极。

失谐频率调节工序

失谐频率调节工序S430为，使用激光来实施振动元件20的失谐频率调节的工序。

失谐频率调节工序S430为，观察调节用振动臂24a、24b与驱动用振动臂22a、22b之间的弯曲振动频率的差，并实施对该差进行补正的平衡调节（调谐）的工序，并且该失谐频率调节工序S430能够在振动元件用晶片的状态下实施。换言之，能够在后文叙述的断开工序S440之前实施。

调谐以对设置于调节用振动臂24a、24b上的调节用电极124a、124b照射聚光后的激光的方式而实施。被照射激光的调节用电极124a、124b通过激光的能量而使其一部分熔融、蒸发。通过该调节用电极124a、124b的熔融、蒸发，从而使调节用振动臂24a、24b的质量发生变化。由此，由于驱动用振动臂22a、22b与调节用振动臂24a、24b的谐振频率发生变化，因此能够实施各个振动臂的平衡调节（调谐）。调谐在振动元件20被搭载于半导体基板10上之后通过频率调节工序S600而被再次实施。

振动元件的断开工序

断开工序S440为，实施将振动元件用晶片断开（切断）从而获得单片的振动元件20的单片化的工序。单片化能够通过如下方式而实施，即，通过在外形形成工序S410中于振动元件用晶片的振动元件20的外形的一部分的连结部分上预先形成穿孔或槽等，并沿着该穿孔或槽而进行断开。

振动元件连接工序

振动元件连接工序S500为，将振动元件20装载于半导体基板10上，并经由外部连接端子13a而对半导体基板10的第一电极13、振动元件20的第一固定部25b、第二固定部26b进行连接的工序。

频率调节工序

频率调节工序S600为，使用激光来实施振动元件20的频率调节（调谐）的工序。平衡调谐与前文所述的失谐频率调节工序S430同样地，以对设置在振动元件20的调节用振动臂24a、24b上的调节用电极124a、124b照射聚光后的激光的方式而实施。被照射激光的调节用电极124a、124b通过激光的能量而熔融、蒸发，并通过由于该质量的变化而使调节用振动臂24a、24b的谐振频率发生变化，从而能够实施驱动用振动臂22a、22b的平衡调节（调谐）。具体而言，在振动装置1（振动元件20）上未被施加加速度的状态下对驱动用振动臂22a、22b进行激励而使之振动时，通过设置在调节用振动臂24a、24b上的、作为质量调节部的调节用电极124a、124b的质量调节来实施频率调节，以使检测用振动臂23a、23b不发生振动。

此时，虽然使调节用电极124a、124b熔融、蒸发的激光有时会透射过振动元件20，但在本示例的结构中，在半导体基板10的有源面10a上，以在俯视观察时与调节用电极124a、124b和形成有保护层110的保护区域11重叠的方式而搭载有振动元件20。由此，在激光透射过调节用振动臂24a、24b（振动元件20）时，该激光将被照射至保护层110，并通过保护层110的熔融从而能够避免集成电路发生熔融而使特性被损坏的情况，其中，所述集成电路以包括有源元件及配线等的方式而构成。

此外，在频率调节工序S600中所使用的激光有时会照射至调节用电极124a、124b，所述调节用电极124a、124b位于保护层110的厚度薄于通过该激光而被去除的保护层110的厚度的位置上。

此时，即使在激光透射过设置有调节用电极124a、124b的振动元件20而照射至保护层110从而使该保护层110被去除并进而到达半导体基板10的情况下，也能够通过保护环40来保护设置在半导体基板10上的有源元件不受到由于激光所产生的热量等而导致的损伤。

密封工序

密封工序S700为，通过将作为盖体85的盖接合在底基板（封装件80）上，从而对接合有半导体基板10以及振动元件20的底基板80的凹部进行密封的工序。在密封工序S700中，例如能够通过经由由铁（Fe）-镍（Ni）合金等构成的密封环84对金属制的盖（盖体85）进行缝焊来进行接合。此时，能够根据需要，而将通过底基板80的凹部和盖所形成的型腔设为真空空间、或惰性气体环境，从而进行密闭和密封。此外，作为其他的盖（盖体85）接合方法，还可以经由焊锡等的金属焊料而将盖接合在底基板80上、或者使用玻璃制的盖（盖体85），并通过低熔点玻璃等而接合在底基板80上。

烘烤工序、特性检测工序

烘烤工序S800为，将振动装置1投入到预定温度的烘箱内放置预定时间，并实施用于排出振动装置中1所包含的水分的烘烤的工序。

此外，特性检测工序S900为，实施电气特性检测及外观检测等的特性检测，并去除标准外的残次品的工序。

如果特性检测工序S900完成，则一系列的振动装置1的制造工序结束。

根据上述的本实施方式能够得到以下的效果。

根据这种振动装置1，在俯视观察振动装置1时，被搭载于半导体基板100上的振动元件20能够以使作为质量调节部的调节用电极124a、124b重叠的方式，而搭载在半导体基板10的端部处所具备的保护层110上。此外，将振动元件20的一部分搭载在不与半导体基板10重叠的位置上，即，以从半导体基板10的端部悬伸（伸出）的方式搭载调节用振动臂24a、24b及检测用振动臂23a、23b等。由此，与现有技术的在半导体基板10上搭载有振动元件20的振动装置1相比，能够减小相当于振动元件20悬伸的表面积的、半导体基板10的面积。

此外，根据这种振动装置1，覆盖半导体基板10的端部的保护层110被形成为，在剖视观察半导体基板10的端部时，朝向半导体基板10的端部而厚度变薄。由此，能够抑制由于在保护层110被切断（切开）时所产生的应力而导致的、半导体基板10与保护层110以及保护层110之间的剥离。此外，保护层110（第四保护层114）通过利用非电解镀而形成，从而能够具备抑制了由于保护层100切断后所产生的热膨胀而形成的应力导致的、半导体基板10与保护层110以及保护层110之间的剥离。由此，即使在将保护层110设置在半导体基板10的端部处的情况下，也能够抑制保护层110被剥离的情况，从而保护半导体基板10上所具备的有源元件不受激光的照射的影响。

因此，在振动装置1中，能够在不变更振动元件的大小的条件下，实现半导体基板的小型化。此外，通过半导体基板10的小型化，从而从一枚硅晶片中所获得的半导体基板10的个数将增多，从而能够实现提高了生产性的振动装置1。

根据这种振动装置1的制造方法，振动装置1在将振动元件20搭载在半导体基板10上的振动元件连接工序S500中，在半导体基板10的端部所具备的保护层110上，重叠地搭载振动元件20所具备的、作为质量调节部的调节用电极124a、124b。此外，将振动元件20的一部分搭载在不与半导体基板10重叠的位置上，即，以从半导体基板10的端部悬伸（伸出）的方式将振动元件20搭载在半导体基板10上。由此，即使在如下的激光透射过振动元件20的情况下，也能够通过半导体基板10的端部所具备的保护层110来承受激光，所述激光为，在频率调节工序S600中被照射至振动元件20所具有的、作为质量调节部的调节用电极124a、124b的激光。

因此，与现有技术的在半导体基板上搭载有振动元件的振动装置1相比，能够减小相当于振动元件20悬伸的表面积的、半导体基板的表面积。

此外，根据这种振动装置1的制造方法，在半导体基板形成工序S200中，通过采用斜角切割切来实现覆盖半导体基板10的端部的保护层110的切断（切开），从而能够获得如下的保护层110，所述保护层在剖视观察半导体基板10时，保护层110的端部随着朝向半导体基板10的端部而厚度变薄。由此，能够抑制由于切断保护层110时所产生的应力而导致的、半导体基板10与保护层110以及保护层110之间的剥离。由此，由于能够抑制保护层110从半导体基板10的端部剥离的情况，因此能够在半导体基板10的端部形成保护层110。此外，由于在半导体基板形成工序S200中，通过斜角切割法而将保护层110切断，并将半导体基板10的一部分切断，因此能够抑制切断半导体基板10的旋转刃1200与被切断的保护层110接触的情况。因此，在通过旋转刃1200而将半导体基板10切断的切割工序S220中，能够抑制保护层110的剥离、和构成保护层110的金属附着并再次飞散的情况。

此外，根据这种振动装置1的制造方法，在频率调节工序S600中激光有时会照射至作为质量调节部的调节用电极124a、124b上，其中，所述调节用电极124a、124b位于保护层110的厚度薄于通过该激光而被去除的保护层110的厚度的区域。此时，即使在激光透射过调节用电极124a、124b而照射到保护层110上并且去除了保护层110而到达半导体基板10的情况下，也能够通过保护环40来保护设置在半导体基板10上的有源元件不受激光所产生热量等的损伤。

因此，振动装置1的制造方法中，即使在保护层110的厚度较薄的半导体基板10的端部处，也能够实施抑制了使半导体基板10受到损伤的情况的、使用激光的频率调节工序S600。此外，在振动装置1的制造方法中，通过在半导体基板10的端部具备保护层110，从而能够实施以从半导体基板10伸出的方式而被搭载的振动元件20的频率调节工序S600。

符号说明

1…振动装置；10…半导体基板；10a…有源面；10b…非有源面；11…保护区域；12…有源区域；13…第一电极；13a…外部连接端子；14…配线用端子；20…振动元件；21…基部；22a、22b…驱动用振动臂；23a、23b…检测用振动臂；24a、24b…调节用振动臂；25…第一支承部；25a…第一连接部；25b…第一固定部；26…第二支承部；26a…第二连接部；26b…第二固定部；31…导线；40…保护环；80…底基板；81…侧壁；82…连接部；83…底面；84…密封环；85…盖体；101…应力缓和层；110…保护层；111…第一保护层；112…第二保护层；113…第三保护层；114…第四保护层；124a、124b…调节用电极；1100…刀具；1200…旋转刃；S100…底基板准备工序；S200…半导体基板形成工序；S300…半导体基板连接工序；S400…振动元件形成工序；S500…振动元件连接工序；S600…频率调节工序；S700…密封工序；S800…烘烤工序；S900…特性检测工序。

Claims (6)

1.一种振动装置，其特征在于，具有：

半导体基板；

第一电极，其被设置在所述半导体基板的第一面上；

保护层，其被设置在所述第一面的端部上，且包括金属的膜；

振动元件，其包括振动部、第二电极、以及位于所述振动部上的质量调节部，且被搭载于所述第一面上；

外部连接端子，其对所述第一电极与所述第二电极进行连接，

在所述振动元件中，

所述质量调节部位于在俯视观察时与所述保护层重叠的区域内，并且所述振动元件的一部分被配置在俯视观察时不与所述第一面重叠的位置上。

2.如权利要求1所述的振动装置，其特征在于，

所述保护层被形成为，朝向所述半导体基板的端部而厚度变薄。

3.如权利要求1或权利要求2所述的振动装置，其特征在于，

所述保护层通过非电解镀而形成。

4.一种振动装置的制造方法，其特征在于，

包括：

将位于振动元件的振动部上的质量调节部配置在，俯视观察时与覆盖半导体基板的第一面并被设置在所述第一面上的保护层重叠的区域内的工序；

将所述振动元件的一部分配置在不与所述第一面重叠的位置上的工序；

将设置在所述第一面上的第一电极和外部连接端子与所述振动元件的第二电极连接，并将所述振动元件搭载在所述第一面上的工序；

频率调节工序，在对所述振动元件进行搭载的工序之后，通过对所述振动元件的质量调节部照射激光，从而对所述质量调节部的质量进行调节，以使所述振动元件的所述振动部的谐振频率成为所预期的值。

5.如权利要求4所述的振动装置的制造方法，其特征在于，

还包括：

形成所述保护层的工序；

通过斜角切割法而将所述保护层切断的工序。

6.如权利要求4所述的振动装置的制造方法，其特征在于，

所述保护层被形成为，朝向所述半导体基板的端部而厚度变薄，

保护环被设置在，具有通过所述激光的照射而被去除的所述保护层的厚度以上的厚度的所述保护层所位于的所述半导体基板上，

在所述频率调节工序中，对俯视观察时的所述半导体基板的端部与所述保护环之间的区域照射所述激光。