JP2009010121A - 中空封止素子、その製造方法ならびに中空封止素子を用いた移動通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで小型実装に適した特性の良い整合回路内蔵弾性表面波デバイスに代表される中空封止素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】機械的可動部を有する機能部２０と、機能部２０と電気的に接続された内部電極７０と、機能部２０を取囲むスペーサ層４０とを絶縁性基板１０上に形成し、機能部２０、内部電極７０ならびにスペーサ層40の上にカバー層４２を設置して、機能部２０とカバー層４２の間に空隙９０を形成するとともに、スペーサ層４０上を封止する中空封止素子において、カバー層４０上にインダクタ５０を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の移動通信機器などに使用する弾性表面波デバイスの如き中空封止素子の小型化パッケージング技術に関する。

携帯電話機などに搭載される弾性表面波デバイスは通常単独では用いられず、周辺回路とのインピーダンスマッチングや送受信信号の位相をシフトさせるため、インダクタやコンデンサからなる整合回路と組み合わせて用いられる。

図２は、送受信信号のアンテナを共用するための分波器の一例を示す回路図である。図中の５０はインダクタ、６０ａ、６０ｂはコンデンサ、８０ａは受信端子、８０ｂはアンテナ端子、８０ｄは送信端子、１００は整合回路内蔵弾性表面波デバイス、１０１は受信側の弾性表面波デバイス、１０２は送信側の弾性表面波デバイス、２００は分波器、２５０はアンテナである。

この例では、受信側の弾性表面波デバイス１０１にインダクタ５０とコンデンサ６０ａ、６０ｂからなる位相シフトのための整合回路が接続されている。整合回路は、送受信用弾性表面波デバイス１０１，１０２の両方に接続される場合もある。また、インダクタ５０のみで構成されることもある。

しかし、これらの整合回路は必要不可欠な電気部品であり、携帯電話機など携帯無線端末の小型化阻害要因となっていた。

これに対し実装の小型化を図るため、弾性表面波デバイスと整合回路を同一パッケージに実装する方法が特開２００６−１３５４４７号公報（特許文献１）および特開２００４−１２９２２４号公報（特許文献２）に開示されている。

図１０に前記特許文献1に記載されている代表的な実装方法を図示する。同図（１）は整合回路内蔵分波器の分解斜視図、同図（２）は整合回路内蔵弾性表面波チップの概略構成図である。

同図（２）に示されているように整合回路となる並列インダクタ３６２、３６３およびコンデンサ３６４は、送信用弾性表面デバイス３１０と受信用弾性表面デバイス３１１が形成されている同一圧電基板１０上に形成されて、整合回路内蔵弾性表面波チップ３５１を構成する。

この整合回路内蔵弾性表面波チップ３５１はアンテナ端子接続パッド３５２、送信端子接続パッド３５３、受信端子接続パッド３５４およびグランド電極パッド３５５、３５６を介して、同図（１）に示されているようにセラミックパッケージ３４１のキャビティ３４２部にフリップチップボンディング３７０され、メタルリッド３４３で封止されて整合回路内蔵分波器となっている。

また、図１１に前記特許文献２に記載されている代表的な実装方法を図示する。同図（１）はインダクタ配線の平面図、同図（２）は整合回路内蔵の弾性表面波フィルタの断面図である。

整合回路となるインダクタ配線４３１、４３２は絶縁層４２８上に形成され、外部端子４４５、４４６に接続されている。インダクタ配線４３１、４３２の他端は圧電基板１０上に形成された引き回し配線４１２、４１５に接続され、弾性表面波デバイス４０４、４０５に接続される。

弾性表面波デバイス４０４、４０５上の絶縁層４２８に励振部分保護開口部４１７，４１９を形成するとともに、第二絶縁層４４２に第ニ励振部分保護開口部４３５、４３７を形成し、中空部を確保する構造となっている。弾性表面波デバイス４０４、４０５は蓋材４４７で保護され整合回路内蔵の弾性表面波フィルタ４００となっている。
特開２００６−１３５４４７号公報 特開２００４−１２９２２４号公報

しかし、前記した図１０および図１１に示す従来の整合回路内蔵弾性表面波デバイス構造には、次のような問題点があった。

すなわち図１０に示した整合回路内蔵弾性表面波デバイスでは、並列インダクタ３６２、３６３を送信用弾性表面波デバイス３１０および受信用弾性表面波デバイス３１１が形成されている同一圧電基板１０上に形成しているため、圧電基板１０はこれら全てを形成する面積が必要であり、実装サイズの小型化の障害になるとともに、１枚の圧電ウエハから切り出せる圧電基板１０の取数が少なくなりコスト高になっていた。

さらに圧電基板１０は通常、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などの高誘電率材料を用いるため、圧電基板１０上に作られたインダクタには無視できない寄生容量が付き、Ｑ値の低いインダクタになるため特性上の問題もあった。

一方、図１１に示した整合回路内蔵弾性表面波デバイスでは、弾性表面波デバイス４０４、４０５上には、中空部を確保するため絶縁層４２８に励振部分保護開口部４１７，４１９および第二絶縁層４４２に第ニ励振部分保護開口部４３５、４３７が形成され、インダクタを形成できる構造になっていない。

このためインダクタ形成領域に制限があり、インダクタンスの大きなインダクタの形成が困難であった。逆にインダクタンスの大きなインダクタを形成しようとすると、弾性表面波デバイス４０４、４０５上を避けて形成する必要があり、その分サイズが大きくなるため、小型化に反するとともに、１枚の圧電ウエハから切り出せる圧電基板１０の取数が少なくコスト高になっていた。

本発明の目的は、前記した問題点を解決し、低コストで小型実装に適した特性の良い整合回路内蔵弾性表面波デバイスに代表される中空封止素子およびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続された内部電極と、前記機能部を取囲むスペーサ層とを絶縁性基板上に形成し、前記機能部、内部電極ならびにスペーサ層の上にカバー層を設置して、前記機能部とカバー層の間に空隙を形成するとともに、前記スペーサ層上を封止する中空封止素子において、前記カバー層上にインダクタを形成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第２の手段は、前記第1の手段を行った中空封止素子において、前記絶縁性基板上に平面対向コンデンサを形成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第３の手段は、前記第1の手段を行った中空封止素子において、前記絶縁性基板上に並行平板コンデンサを形成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第４の手段は、前記第1の手段を行った中空封止素子において、ビア部を除く前記機能部および前記内部電極の全表面を、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆ったことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第５の手段は、前記第３の手段を行った中空封止素子において、ビア部を除く前記機能部、前記内部電極および前記並行平板コンデンサの下部電極の全表面を、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆い、その上に前記並行平板コンデンサの上部電極を形成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第６の手段は、前記第５の手段を行った中空封止素子において、前記並行平板コンデンサの前記下部電極を覆った前記絶縁性保護膜上を、さらに誘電体層で覆い、その上に前記並行平板コンデンサの上部電極を形成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第７の手段は、前記第２の手段を行った中空封止素子において、ビア部を除く前記機能部、前記内部電極および前記平面対向コンデンサを、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆ったことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第８の手段は、前記第４ないし７の手段のいずれかを行った中空封止素子において、前記絶縁性保護膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜から構成されていることを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第９の手段は、機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続される内部電極を一組にして絶縁基板上に所定の間隔をおいて多数形成する工程と、
前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記機能部、内部電極の受信端子、アンテナ端子、グランド端子などの外部電極およびインダクタへの接続部にあたるビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去してスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記ビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去するとともに、前記機能部上に空隙を形成して封止するカバー層を形成する工程と、
前記カバー層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記ビアホール部およびインダクタ形成部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記ビアホール部に配線層を形成するとともにこれに接続されたインダクタを形成する工程と、
前記配線層および前記インダクタが形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記外部接続端子部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去し最上層を形成する工程と、
前記最上層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記外部接続端子部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記外部接続端子を形成する工程と、
前記ダイシング部をダイシングして個別のデバイスを分離する工程とを含むことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１０の手段は、機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続される内部電極および並行平板コンデンサの下部電極を一組にして絶縁基板上に所定の間隔をおいて多数形成する工程と、
前記機能部、前記内部電極および前記並行平板コンデンサの下部電極が形成された前記絶縁性基板の上面全体を水分を透過しない絶縁性保護膜で覆う工程と、
前記並行平板コンデンサの上部電極を形成する工程と、
前記並行平板コンデンサの上部電極が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記機能部、内部電極の受信端子、アンテナ端子、グランド端子などの外部電極およびインダクタ、コンデンサへの接続部にあたるビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去してスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記ビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去するとともに、前記機能部上に空隙を形成して封止するカバー層を形成する工程と、
前記ビアホール部の底部およびダイシング部に相当する箇所にある前記絶縁性保護膜を前記スペーサ層およびカバー層をマスクとして除去する工程と、
前記カバー層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記ビアホール部およびインダクタ形成部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記ビアホール部に配線層を形成するとともにこれに接続されたインダクタを形成する工程と、
前記配線層および前記インダクタが形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記外部接続端子部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去し最上層を形成する工程と、
前記最上層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記外部接続端子部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記外部接続端子を形成する工程と、
前記ダイシング部をダイシングして個別のデバイスを分離する工程とを含むことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１１の手段は、前記第１０の手段を行った中空封止素子の製造方法において、前記並行平板コンデンサの上部電極を形成する工程の前に、前記並行平板コンデンサの上部電極よりやや大きめの誘電体層を形成する工程を付加したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１２の手段は、前記第９、１０、１１の手段を行った中空封止素子の製造方法において、前記機能部および内部電極をアルミニウムを主成分とする材料で構成し、インダクタを銅で構成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１３の手段は、前記第１０、１１の手段を行った中空封止素子の製造方法において、前記並行平板コンデンサの上部電極をアルミニウムを主成分とする材料で構成したことを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１４の手段は、前記第１０、１１の手段を行った中空封止素子の製造方法において、前記絶縁性保護膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜から構成され、かつその除去工法として、逆スパッタ工法、ドライエッチング工法またはフッ化水素薬剤によるエッチング工法を用いることを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１５の手段は、前記第９ないし１４のいずれかの手段を行った中空封止素子の製造方法において、前記絶縁基板が圧電基板で、前記機能部が櫛歯電極であることを特徴とするものである。

前記目的を達成するため本発明の第１６の手段は、高周波フィルタを搭載した移動通信機器において、前記高周波フィルタが前記第１ないし８のいずれかの手段の中空封止素子であることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、低コストで小型実装に適した特性の良い整合回路内蔵弾性表面波デバイスに代表される中空封止素子およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について弾性表面波デバイスを例にとって図面とともに説明する。

図１は本発明の実施形態に係る整合回路内蔵弾性表面波デバイスを説明するための図で、同図（１）はその弾性表面波デバイスに用いるインダクタの平面図、同図（２）はその弾性表面波デバイスの断面図である。

同図（２）において、１０は弾性表面波デバイスの基材となるタンタル酸リチウム（LiＴａＯ_３）あるいはニオブ酸リチウム（LiＮｂＯ_３）などからなる圧電基板であり、その主面上にはＡｌを主成分とする櫛歯電極２０が形成されている。櫛歯電極２０には、これと同時に同一材料で作られた内部電極７０ａおよび７０ｂが電気接続され、ビアホール部８６ａ、８６ｄを介して受信端子８０ａ、インダクタ５０に接続される。

インダクタ５０は同図（１）に示すように平面形状がほぼ渦巻き状をしており、インダクタ５０の他端はビアホール部８６ｂを介してアンテナ端子８０ｂに接続される。一方、インダクタ５０の両端はそれぞれビアホール部８６ｂ、８６ｅを介してコンデンサ６０ａ、６０ｂのコンデンサ上部電極６３ａ、６３ｂに接続される。コンデンサ６０ａ、６０ｂの下部電極は、櫛歯電極２０と同時に同一材料で作られたグランド電極７０ｃを兼ね、グランド端子８０ｃに接続する。

櫛歯電極２０の上部は弾性表面波の伝達効率を低下させないため、感光性樹脂からなるスペーサ層４０およびカバー層４２で空隙部９０を形成しつつ封止される。インダクタ５０はカバー層４２の上部に形成する。受信端子８０ａ、アンテナ端子８０ｂおよびグランド端子８０ｃの外部端子を除き、上部全体を最上層４４で覆う。

絶縁性保護膜３０は最上層４４、カバー層４２、スペーサ層４０を透過侵入してくる水分から櫛歯電極２０の腐食を防ぐとともに、コンデンサ６０ａ、６０ｂの絶縁層を兼ねる。絶縁性保護膜３０は水分の浸入を阻止し、コンデンサの耐電圧を確保するのが目的であるが、弾性表面波の伝達効率を低下させないためできるだけ薄い膜が要求される。本発明では酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜などの無機絶縁膜を３ｎｍ〜３０ｎｍの厚さでコーティングし絶縁性保護膜３０とした。ところで絶縁性保護膜３０だけではコンデンサの耐電圧を確保するのが困難な場合、図３に示すように、コンデンサ６０ａ、６０ｂの形成部の絶縁性保護膜３０に重ねて誘電体層６１を形成し、その上にコンデンサ上部電極６３ａ、６３ｂを形成することで耐電圧を確保する。

図４は、本発明に適用されるコンデンサの各種構成を示す図である。図４（１）、（２）は図３でも示した並行平板型のコンデンサで、図４（１）はそのコンデンサの平面図、図４（２）は図４（１）Ａ−Ａ線上の断面図である。この並行平板型のコンデンサは、圧電基板１０上に、グランド電極７０ｃを兼ねたコンデンサ６０ａ、６０ｂの下部電極と上部電極は誘電体層６１を介して積層されている。

比較的容量の小さいコンデンサの場合、図４（３）〜（６）に示すような平面対向型コンデンサを採用すると、工程を簡素化する上で有効である。この平面対向型コンデンサは、圧電基板１０の同一平面上に２つのコンデンサ電極６６ａ、６６ｂを所定の間隔をおいて対向するように形成したものである。なお図４（３）〜（６）では、図面を簡素化するため圧電基板１０とコンデンサ電極６６ａ、６６ｂのみしか描いていない。

図４（３）は平面対向型コンデンサの一例を示す平面図、図４（４）は図４（３）Ｂ−Ｂ線上の断面図である。この例は圧電基板１０上に、Ａｌを主成分とする平面形状がＴ字状のコンデンサ電極６５ａ、６５ｂの頭部側を互いに単純に対向させて形成した例である。

図４（５）は平面対向型コンデンサの他の例を示す平面図、図４（６）は図４（５）Ｃ−Ｃ線上の断面図である。この例は電極の対向長を長くして容量を確保するためコンデンサ電極６６ａ、６６ｂを櫛歯状に形成して、その櫛歯部を対向させた例である。圧電基板１０にタンタル酸リチウム（LiＴａＯ_３）あるいはニオブ酸リチウム（LiＮｂＯ_３）を使用した場合、その比誘電率は３０〜８５であり、電気力線６９はほとんど圧電基板１０内を通り、ある程度の容量を確保することは可能である。

なお、図１で説明した整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００の実装構成は図２に示した分波器２００の受信部を想定したものである。図１の櫛歯電極２０が図２の受信用弾性表面波デバイス１０１に対応し、整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００が図２の破線部に対応する。図２の例では、送信部は送信用弾性表面波デバイス１０２のみで構成されているが、整合回路が付加される場合もあり、そのときは図１のような実装構造をとることもある。また、受信部と送信部を１つの圧電基板上に形成し、一体化した分波器として更なる小型化を図ることも可能である。

次に図５〜図９を用いて、図３に示した整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００の製造方法について説明する。

図中縦の破線はダイシング部１２を示す。破線間が整合回路内蔵弾性表面波デバイス1個分の領域であり、工程の最後にダイシングにより個々の整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００に分離される。

まず、図５（１）において、タンタル酸リチウム（LiＴａＯ_３）あるいはニオブ酸リチウム（LiＮｂＯ_３）などからなる圧電基板ウエハ１１を準備する。

次に図５（２）において、前記圧電基板ウエハ１１上に櫛歯電極２０および内部電極７０ａ、７０ｂおよびグランド電極７０ｃとなるＡｌを主成分とする電極材料２１をスパッタ法または蒸着法にて成膜する。

次に図５（３）において、前記電極材料２１上にエッチングレジスト（図示せず）をスピンコートし、フォトリソグラフィー工法にて櫛歯電極２０部およびこれに電気接続する内部電極７０ａ、７０ｂ、グランド電極７０ｃ部以外をパターニング除去して、続いてエッチングレジスト（図示せず）をマスクとして櫛歯電極材料２１をエッチング除去し、最後にエッチングレジスト（図示せず）を有機溶剤にて溶解除去することで、櫛歯電極２０およびこれに電気接続する内部電極７０ａ、７０ｂ、グランド電極７０ｃを形成する。

次に図５（４）において、櫛歯電極２０および内部電極７０ａ、７０ｂ、グランド電極７０ｃが形成された圧電基板ウエハ１１の全面に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜からなる無機絶縁膜を３ｎｍ〜３０ｎｍの厚さで成膜し、絶縁性保護膜３０とする。

次に図５（５）において、コンデンサ６０ａ、６０ｂの形成部位に誘電体層６１を選択的に形成するため、誘電体用レジスト材をコートし、フォトリソグラフィー工法にて誘電体用レジスト６２をパターニングする。

次に図５（６）において、圧電基板ウエハ１１上全面に高誘電体材料を所望の厚さスパッタして誘電体層６１を形成する。

次に図６（７）において、誘電体用レジスト６２を有機溶剤にて溶解除去することにより、コンデンサ６０ａ、６０ｂの形成部位にのみ誘電体層６１を選択的に残す。

なお、図５（４）の絶縁性保護膜３０形成と図５（５）から図６（７）の誘電体層６１の形成工程は順序を変え、誘電体層６１上に絶縁性保護膜３０を形成してもよい。

次に図６（８）において、前記図５（２）および（３）の工法を用いてコンデンサ上部電極６３ａ、６３ｂを形成する。

次に図６（９）において、前記コンデンサ上部電極６３ａ、６３ｂが形成された圧電基板ウエハ１１の全面に感光性樹脂からなるスペーサ材料４１をラミネートする。

次に図６（１０）において、前記スペーサ材料４１をフォトリソグラフィー工法にて、櫛歯電極２０部、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅおよびダイシング部１２のスペーサ材料４１をパターニング除去し、スペーサ層４０を形成する。

次に図６（１１）において、前記スペーサ層４０が形成された圧電基板ウエハ１１の全面に感光性樹脂からなるカバー材料４３をラミネートする。本実施例ではカバー材料４３はスペーサ材料４１と同じものを使用した。

次に図６（１２）において、前記カバー材料４３をフォトリソグラフィー工法にて、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅおよびダイシング部１２のスペーサ材料４１を除去し、カバー層４２を形成する。なお、櫛歯電極２０部の上は空隙部９０となる。このとき、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの開口径およびダイシング部１２の樹脂除去領域をスペーサ層４０のそれらより大きくしオーバーハング状態にならないようにパターニングする。

次に図７（１３）において、前記ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅの開口部およびダイシング部１２の樹脂除去部を通し、アルゴン等の不活性ガスによる逆スパッタ工法、塩素系ガスによるドライエッチング工法またはフッ化水素系薬液によるエッチング工法３１により絶縁性保護膜３０をエッチング除去する。このときスペーサ層４０およびカバー層４２のビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅおよびダイシング部１２の樹脂除去部をセルフアライメントマスクの開口部として絶縁性保護膜３０をエッチングするため、絶縁性保護膜３０の専用パターニングマスクは不要となる。

次に図７（１４）において、内部電極７０ａ、７０ｂおよびグランド電極７０ｃ部のビアホールおよびインダクタ５０を電気めっきにより形成するため、図７（１３）の工程を経た圧電基板ウエハ１１の全体にＴｉおよびＣｕまたはＣｒおよびＣｕを連続スパッタして第1給電膜８１を形成する。なお、ＴｉやＣｒは下地材料との密着性を確保するための材料である。

次に図７（１５）において、第１給電膜８1が形成された圧電基板ウエハ１１上に感光性のめっきレジストフィルム９１をラミネートする。

次に図７（１６）において、前記感光性めっきレジストフィルム９１を、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅおよびインダクタ５０部以外を残すようにフォトリソグラフィー工法によりパターニング除去し、めっきレジスト層９２を形成する。

次に図７（１７）において、前記めっきレジスト層９２のパターニング除去されたところにＣｕを電気めっきして、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅを形成するとともにインダクタ５０ならびに配線層８２を形成する。

次に図７（１８）において、前記めっきレジスト層９２を有機溶剤にて除去する。
次に図８（１９）において、前記第１給電膜８１をエッチング除去する。
次に図８（２０）において、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ、インダクタ５０ならびに配線層８２が形成された圧電基板ウエハ１１の全面に感光性樹脂からなる最上層材料４５をラミネートする。本実施例では最上層材料４５はカバー材料４３およびスペーサ材料４１と同じものを使用した。

次に図８（２１）において、前記ラミネートされた感光性樹脂からなる最上層材料４５をフォトリソグラフィー工法にて、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃおよびダイシング部１２のスペーサ材料４１を除去し、最上層４４を形成する。

なお、櫛歯電極２０部の上は空隙部９０となる。このとき、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃの開口径およびダイシング部１２の樹脂除去領域をカバー層４２のそれらより大きくしオーバーハング状態にならないようにパターニングする。

次に図８（２２）において、ビアホール部８６ａ、８６ｂ、８６ｃに電気接続し、受信端子８０ａ、アンテナ端子８０ｂおよびグランド端子８０ｃを電気めっきにより形成するため、図８（２１）の工程を経た圧電基板ウエハ１１の全体にＴｉおよびＣｕまたはＣｒおよびＣｕを連続スパッタして第２給電膜８３を形成する。

次に図８（２３）において、第２給電膜８３が形成された圧電基板ウエハ１１上に感光性のめっきレジストフィルム９１をラミネートする。

次に図８（２４）において、前記感光性めっきレジストフィルム９１を、受信端子８０ａ、アンテナ端子８０ｂおよびグランド端子８０ｃ部以外を残すようにフォトリソグラフィー工法によりパターニング除去し、めっきレジスト層９２を形成する。

次に図９（２５）において、前記めっきレジスト層９２のパターニング除去されたところに、先ずＮｉを電気めっきしアンダーバリアメタル８４ａ、８４ｂ、８４ｃとし、次にＳｎ−Ａｇからなるはんだ８５ａ、８５ｂ、８５ｃを連続して電気めっきし、受信端子８０ａ、アンテナ端子８０ｂおよびグランド端子８０ｃを形成する。

次に図９（２６）において、前記めっきレジスト９２を有機溶剤にて除去する。
次に図９（２７）において、前記ＴｉおよびＣｕまたはＣｒおよびＣｕからなる第２給電膜８３をエッチング除去する。
最後に図９（２８）において、圧電基板ウエハ１１をダイシング部１２でダイシングし、個別の整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００を得る。

以上、図３に示した整合回路内蔵弾性表面波デバイス１００の製造方法について説明したが、コンデンサ６０ａ、６０ｂの耐電圧が比較的低くてもよい場合は、図５（５）から図６（７）の誘電体層６１形成工程を省略することが可能である。このときのデバイス概念図は図１のようになり、並行平板コンデンサ６０ａ、６０ｂには誘電体層６１が形成されず、その絶縁耐性は絶縁性保護膜３０のみにて確保することになる。

一方、コンデンサの必要容量が１ｐＦ程度以下であれば、並行平板コンデンサではなく図４（３）〜（６）に示した平面対向コンデンサでも容量を得ることが可能である。このとき平面対向コンデンサを図５（３）の工程で行うことができるため、図５（５）から図６（８）の工程が省略できる。

また、整合回路をインダクタのみで構成できればコンデンサ形成工程を省くことが可能である。

さらに、耐湿性仕様が比較的厳しくない場合は、絶縁性保護膜３０を省略できるので、図５（４）および図７（１３）の工程が省略できる。

以上述べたように、本発明の整合回路内蔵弾性表面波デバイスはこれに求められる仕様によって必要最小限の工程を選ぶことが可能である。

本発明に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスは、携帯電話機などの移動通信機器に搭載される分波器などの高周波フィルタとして利用される。

前記実施形態では弾性表面波デバイスについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、機能部に機械的可動部が存在する中空封止素子全般に適用することができる。

本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの概念図で、同図（１）はその弾性表面波デバイスに用いるインダクタの平面図、同図（２）はその弾性表面波デバイスの断面図である。 本発明の実施形態に係わる送受信信号のアンテナを共用するための分波器の一例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイス概念図である。 本発明に適用されるコンデンサの各種構成を示す図であり、同図（１）は並行平板型コンデンサの平面図、同図（２）は同図（１）Ａ−Ａ線上の断面図、同図（３）は平面対向型コンデンサの一例を示す平面図、同図（４）は同図（３）Ｂ−Ｂ線上の断面図、同図（５）は平面対向型コンデンサの他の例を示す平面図、同図（６）は同図（５）Ｃ−Ｃ線上の断面図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施形態に係わる整合回路内蔵弾性表面波デバイスの製造方法を説明するための工程図である。 従来技術による弾性表面波デバイスの実装概念図である。 従来技術による他の弾性表面波デバイスの実装概念図である。

符号の説明

１０：圧電基板、１１：圧電基板ウエハ、１２：ダイシング部、２０：櫛歯電極、２１：電極材料、３０：絶縁性保護膜、３１：エッチング工法、４０：スペーサ層、４１：スペーサ材料、４２：カバー層、４３：カバー材料、４４：最上層、４５：最上層材料、５０：インダクタ、６０ａ、６０ｂ：コンデンサ、６１：誘電体層、６２：誘電体用レジスト、６３ａ、６３ｂ：コンデンサ上部電極、６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ：コンデンサ電極、６９：電気力線７０ａ、７０ｂ：内部電極、７０ｃ：グランド電極８０ａ：受信端子、８０ｂ：アンテナ端子、８０ｃ：グランド端子、８０ｄ：送信端子、８１：第１給電膜、８２：配線層、８３：第２給電膜、８４ａ、８４ｂ、８４ｃ：アンダーバリアメタル、８５ａ、８５ｂ、８５ｃ：はんだ、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ，８６ｅ：ビアホール部９０：空隙部、９１：めっきレジストフィルム、９２：めっきレジスト層、１００：整合回路内蔵弾性表面波デバイス、１０１：受信用弾性表面波デバイス、１０２：送信用弾性表面波デバイス、２００：分波器、２５０：アンテナ、３１０：送信用弾性表面波デバイス、３１１：受信用弾性表面波デバイス、３４１：セラミックパッケージ、３４２：キャビティ、３４３：メタルリッド、３５１：整合回路内蔵弾性表面波チップ、３５２：アンテナ端子接続パッド、３５３：送信端子接続パッド、３５４：受信端子接続パッド、３５５、３５６：グランド電極パッド、３６２、３６３：並列インダクタ、３６４：コンデンサ、３７０：フリップチップボンディング、４００：弾性表面波フィルタ、４０４、４０５：弾性表面波デバイス、４１２〜４１５：引き回し配線、４１７、４１９：励振部分保護開口部、４２８：絶縁層、４３１、４３２：インダクタ配線、４３５、４３７：第ニ励振部分保護開口部、４４２：第二絶縁層、４４５、４４６：外部端子、４４７：蓋材。

Claims (16)

1. 機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続された内部電極と、前記機能部を取囲むスペーサ層とを絶縁性基板上に形成し、
   前記機能部、内部電極ならびにスペーサ層の上にカバー層を設置して、前記機能部とカバー層の間に空隙を形成するとともに、前記スペーサ層上を封止する中空封止素子において、
   前記カバー層上にインダクタを形成したことを特徴とする中空封止素子。
2. 請求項１記載の中空封止素子において、前記絶縁性基板の同一平面上に２つの電極を所定の間隔をおいて対向するように形成して構成した平面対向コンデンサを形成したことを特徴とする中空封止素子。
3. 請求項１記載の中空封止素子において、前記絶縁性基板上に２つの電極が誘電層を介して積層して構成した並行平板コンデンサを形成したことを特徴とする中空封止素子。
4. 請求項１記載の中空封止素子において、接続用ビア部を除く前記機能部および内部電極の全表面を、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆ったことを特徴とする中空封止素子。
5. 請求項３記載の中空封止素子において、ビア部を除く前記機能部、前記内部電極および前記並行平板コンデンサの下部電極の全表面を、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆い、その上に前記並行平板コンデンサの上部電極を形成したことを特徴とする中空封止素子。
6. 請求項５記載の中空封止素子において、前記並行平板コンデンサの前記下部電極を覆った前記絶縁性保護膜上を、さらに誘電体層で覆い、その上に前記並行平板コンデンサの上部電極を形成したことを特徴とする中空封止素子。
7. 請求項２記載の中空封止素子において、ビア部を除く前記機能部、前記内部電極および前記平面対向コンデンサを、水分の透過しない絶縁性保護膜で覆ったことを特徴とする中空封止素子。
8. 請求項４ないし７のいずれか１項記載の中空封止素子において、前記絶縁性保護膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜から構成されていることを特徴とする中空封止素子。
9. 機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続される内部電極を一組にして絶縁基板上に所定の間隔をおいて多数組形成する工程と、
   前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記機能部、内部電極の受信端子、アンテナ端子、グランド端子などの外部電極およびインダクタへの接続部にあたるビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去してスペーサ層を形成する工程と、
   前記スペーサ層が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記ビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去するとともに、前記機能部上に空隙を形成して封止するカバー層を形成する工程と、
   前記カバー層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
   前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記ビアホール部およびインダクタ形成部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記ビアホール部に配線層を形成するとともにこれに接続されたインダクタを形成する工程と、
   前記配線層および前記インダクタが形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記外部接続端子部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去し最上層を形成する工程と、
   前記最上層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
   前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記外部接続端子部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記外部接続端子を形成する工程と、
   前記ダイシング部をダイシングして個別のデバイスを分離する工程とを含むことを特徴とする中空封止素子の製造方法。
10. 機械的可動部を有する機能部と、その機能部と電気的に接続される内部電極および並行平板コンデンサの下部電極を一組にして絶縁基板上に所定の間隔をおいて多数形成する工程と、
    前記機能部、前記内部電極および前記並行平板コンデンサの下部電極が形成された前記絶縁性基板の上面全体を水分を透過しない絶縁性保護膜で覆う工程と、
    前記並行平板コンデンサの上部電極を形成する工程と、
    前記並行平板コンデンサの上部電極が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記機能部、内部電極の受信端子、アンテナ端子、グランド端子などの外部電極およびインダクタ、コンデンサへの接続部にあたるビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去してスペーサ層を形成する工程と、
    前記スペーサ層が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記ビアホール部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去するとともに、前記機能部上に空隙を形成して封止するカバー層を形成する工程と、
    前記ビアホール部の底部およびダイシング部に相当する箇所にある前記絶縁性保護膜を前記スペーサ層およびカバー層をマスクとして除去する工程と、
    前記カバー層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
    前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記ビアホール部およびインダクタ形成部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記ビアホール部に配線層を形成するとともにこれに接続されたインダクタを形成する工程と、
    前記配線層および前記インダクタが形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記外部接続端子部およびダイシング部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法でパターニング除去し最上層を形成する工程と、
    前記最上層が形成された前記絶縁性基板の上側全面にめっき用給電膜をスパッタ工法により成膜する工程と、
    前記めっき用給電膜が形成された前記絶縁性基板の上側全面に感光性のめっきレジストフィルムをラミネートし、フォトリソグラフィー工法で前記外部接続端子部をパターニング除去し、当該除去部に導電性金属を電気めっきした後、めっきレジストフィルムおよび給電膜を除去し、前記外部接続端子を形成する工程と、
    前記ダイシング部をダイシングして個別のデバイスを分離する工程とを含むことを特徴とする中空封止素子の製造方法。
11. 請求項１０記載の中空封止素子の製造方法において、前記並行平板コンデンサの上部電極を形成する工程の前に、前記並行平板コンデンサの上部電極より大きめの誘電体層を形成する工程を付加したことを特徴とする中空封止素子の製造方法。
12. 請求項９ないし１１のいずれか1項記載の中空封止素子の製造方法において、前記機能部および内部電極をアルミニウムを主成分とする材料で構成し、インダクタを銅で構成したことを特徴とする中空封止素子の製造方法。
13. 請求項１０または１１記載の中空封止素子の製造方法において、前記並行平板コンデンサの上部電極をアルミニウムを主成分とする材料で構成したことを特徴とする中空封止素子の製造方法。
14. 請求項１０または１１記載の中空封止素子の製造方法において、前記絶縁性保護膜が酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはダイヤモンドライクカーボン膜から構成され、かつその除去工法として、逆スパッタ工法、ドライエッチング工法またはフッ化水素薬剤によるエッチング工法を用いることを特徴とする中空封止素子の製造方法。
15. 請求項９ないし１４のいずれか１項記載の中空封止素子の製造方法において、前記絶縁基板が圧電基板で、前記機能部が櫛歯電極であることを特徴とする中空封止素子の製造方法。
16. 高周波フィルタを搭載した移動通信機器において、前記高周波フィルタが請求項１ないし８のいずれか１項記載の中空封止素子であることを特徴とする移動通信機器。

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