JP2009088865A - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電発振器に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator.
水晶振動子(圧電振動片)を含む圧電素子パッケージ(振動子パッケージ)とICチップ(半導体装置)とを一体化した圧電発振器が知られている。
近年、携帯電話等の携帯機器は小型化、薄型化が進んでおり、この携帯機器に搭載される上記圧電発振器についても小型化が求められている。半導体装置は、例えばシリコンなどの半導体基板の両面に端子が形成されている。その半導体基板の一方の面に設けられた端子に圧電振動子が直接搭載されており、半導体基板の他方の面に設けられた端子は外部端子となっている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, mobile devices such as mobile phones have been reduced in size and thickness, and the piezoelectric oscillators mounted on the mobile devices are also required to be downsized. In the semiconductor device, terminals are formed on both surfaces of a semiconductor substrate such as silicon. A piezoelectric vibrator is directly mounted on a terminal provided on one surface of the semiconductor substrate, and a terminal provided on the other surface of the semiconductor substrate is an external terminal (see, for example, Patent Document 1).
ところで、一般的に圧電発振器を構成する上記ICチップとしては製造コスト等の問題から、上記特許文献に開示されるように圧電素子パッケージに対応した端子配置を有したものではなく、汎用チップを用いるのが望ましい。そこで、このような汎用チップの振動子接続用端子を、上記従来技術のような貫通電極を用いて裏面側に引き出すことが考えられる。
しかしながら、このような汎用チップは、振動子用端子がチップの一端辺に並んで配置されていることがあり、この場合、振動子用端子から裏面側に引き出された貫通電極は、チップ裏面に実装される圧電素子パッケージの同一端子に接触することで短絡が生じる可能性がある。
By the way, the IC chip that constitutes the piezoelectric oscillator generally has a terminal arrangement corresponding to the piezoelectric element package as disclosed in the above-mentioned patent document due to problems such as manufacturing cost, and uses a general-purpose chip. Is desirable. Therefore, it is conceivable to pull out the vibrator connection terminal of such a general-purpose chip to the back surface side using the through electrode as in the prior art.
However, in such a general-purpose chip, there are cases where the vibrator terminals are arranged side by side on one end of the chip, and in this case, the through electrode drawn out from the vibrator terminal to the back side is formed on the back face of the chip. There is a possibility that a short circuit may occur due to contact with the same terminal of the mounted piezoelectric element package.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、端子配置における不具合を解消して、半導体装置上に圧電素子パッケージを良好に実装することができる、圧電発振器を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric oscillator that can solve a problem in terminal arrangement and can favorably mount a piezoelectric element package on a semiconductor device. It is said.
上記課題を解決するために、本発明の圧電発振器は、圧電振動片を内部に収容して封止されてなる振動子パッケージと、半導体基板を有し前記振動子パッケージに電気的に接続される半導体装置と、を備える圧電発振器において、前記半導体装置は、前記半導体基板の能動面側に設けられる第1の電極及び第2の電極と、前記半導体基板の能動面側から該能動面の反対の裏面側に貫通した状態に設けられて前記第1の電極及び第2の電極にそれぞれ導通される第1の貫通電極及び第2の貫通電極と、前記裏面側に設けられて前記第1の貫通電極に電気的に接続される第1の裏面電極と、前記裏面側に設けられて前記第2の貫通電極に電気的に接続される第2の裏面電極と、を有し、前記第1の裏面電極又は第2の裏面電極の少なくとも一方は、前記裏面側を引き回された引き回し配線を介して対応する貫通電極に電気的に接続されており、前記半導体装置と前記振動子パッケージとは前記第1の裏面電極及び第2の裏面電極を介して電気的に接続されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a piezoelectric oscillator according to the present invention includes a vibrator package formed by enclosing a piezoelectric vibrating piece therein and sealed, and a semiconductor substrate, which is electrically connected to the vibrator package. In the piezoelectric oscillator comprising the semiconductor device, the semiconductor device includes a first electrode and a second electrode provided on an active surface side of the semiconductor substrate, and an active surface side opposite to the active surface from the semiconductor substrate. A first penetrating electrode and a second penetrating electrode which are provided in a state penetrating to the back side and are respectively conducted to the first electrode and the second electrode; and a first penetrating electrode provided on the back side. A first back electrode electrically connected to the electrode, and a second back electrode provided on the back side and electrically connected to the second through electrode, the first back electrode At least one of the back electrode or the second back electrode is The semiconductor device and the vibrator package are electrically connected to the corresponding through electrode via a routing wiring routed on the back surface side, and the semiconductor device and the vibrator package are connected via the first back surface electrode and the second back surface electrode. And electrically connected.
本発明の圧電発振器によれば、能動面側における第1、第2の電極の形成位置によらず、所望の位置に引き回し配線を形成することで第1、第2の裏面電極を任意の位置に配置することができる。したがって、任意の電極配置(第1、第2の電極)を有する半導体装置に対して振動子パッケージを実装することができる。 According to the piezoelectric oscillator of the present invention, the first and second back electrodes can be placed at arbitrary positions by forming the lead-out wiring at desired positions regardless of the positions where the first and second electrodes are formed on the active surface side. Can be arranged. Therefore, the vibrator package can be mounted on a semiconductor device having an arbitrary electrode arrangement (first and second electrodes).
また、上記圧電発振器においては、前記引き回し配線が前記半導体基板の外周部に沿って引き回されるのが好ましい。
この構成によれば、基板の外周辺に沿って引き回し配線が形成されることで、第1、第2の裏面電極の形成領域を大きく確保することが可能となる。
In the piezoelectric oscillator, it is preferable that the routing wiring is routed along an outer peripheral portion of the semiconductor substrate.
According to this configuration, since the lead wiring is formed along the outer periphery of the substrate, it is possible to secure a large area for forming the first and second back surface electrodes.
また、上記圧電発振器においては、前記引き回し配線が絶縁層で覆われてなるのが好ましい。
この構成によれば、例えば振動子パッケージの接続端子と平面視で重なる領域に引き回し配線を形成した場合でも、引き回し配線が絶縁層で覆われているため、短絡が生じることがない。よって、所望の位置に配線を引き回すことが可能となり、配線の引き回し自由度を向上させることができる。
さらに、上記圧電発振器においては、前記半導体基板の前記裏面側には、前記第1の裏面電極又は前記第2の裏面電極の少なくとも一方から延在するダミー配線が設けられ、該ダミー配線は前記絶縁層によって覆われてなるのがより好ましい。
この構成によれば、ダミー配線を引き回すことで半導体基板の裏面側の絶縁層における膜厚の均一化を図ることができる。よって、半導体基板の裏面における表面形状の凹凸を抑えることで裏面に搭載された振動子パッケージが傾いてしまうといった不具合を防止できる。
In the piezoelectric oscillator, it is preferable that the routing wiring is covered with an insulating layer.
According to this configuration, for example, even when the routing wiring is formed in a region overlapping with the connection terminal of the vibrator package in plan view, the routing wiring is covered with the insulating layer, so that a short circuit does not occur. Therefore, the wiring can be routed to a desired position, and the degree of freedom of wiring can be improved.
Further, in the piezoelectric oscillator, a dummy wiring extending from at least one of the first back electrode or the second back electrode is provided on the back surface side of the semiconductor substrate, and the dummy wire is insulated from the insulating substrate. More preferably, it is covered by a layer.
According to this configuration, the thickness of the insulating layer on the back surface side of the semiconductor substrate can be made uniform by drawing the dummy wiring. Therefore, it is possible to prevent a problem that the vibrator package mounted on the back surface is inclined by suppressing unevenness of the surface shape on the back surface of the semiconductor substrate.
また、上記圧電発振器においては、前記ダミー配線が前記半導体基板の外周部に沿って形成されるのが好ましい。
この構成によれば、基板の外周辺に沿ってダミー配線が形成されることで、第1、第2の裏面電極の形成領域を大きく確保することが可能となる。
In the piezoelectric oscillator, it is preferable that the dummy wiring is formed along an outer peripheral portion of the semiconductor substrate.
According to this configuration, since the dummy wiring is formed along the outer periphery of the substrate, it is possible to secure a large area for forming the first and second back surface electrodes.
また、上記圧電発振器においては、前記ダミー配線の長さは、前記第1の裏面電極及び前記第2の裏面電極にそれぞれ設けられた前記引き回し配線及び当該ダミー配線における長さの合計値に基づいて設定されるのが好ましい。
この構成によれば、例えば第1の裏面電極及び第2の裏面電極にそれぞれ接続される配線(引き回し配線及びダミー配線)の長さを略等しく設定することで、これら合計配線長に起因して生じる浮遊容量を低減することができる。
In the piezoelectric oscillator, the length of the dummy wiring is based on a total value of the lengths of the routing wiring and the dummy wiring provided in the first back surface electrode and the second back surface electrode, respectively. Preferably it is set.
According to this configuration, for example, by setting the lengths of the wirings (leading wirings and dummy wirings) connected to the first back surface electrode and the second back surface electrode substantially equal to each other, The generated stray capacitance can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the drawings used for the following description, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る圧電発振器の構成を示す正面図であり、圧電発振器を構成する半導体装置の能動面側から視た図である。また、図2は図1に示される圧電発振器100における断面構造を示し、具体的に図2は図1中A−A´線矢視による断面構成に対応する図である。図3は半導体装置1を裏面側から視た平面構成図であり、図4は、圧電発振器に搭載されるパッケージの概略構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view showing the configuration of the piezoelectric oscillator according to the first embodiment, as viewed from the active surface side of the semiconductor device constituting the piezoelectric oscillator. 2 shows a cross-sectional structure of the
図2に示されるように、圧電発振器100は、水晶振動子(圧電振動片)を内部に収容して封止されてなる振動子パッケージ30と、この振動子パッケージ30に電気的に接続される半導体装置1とを有する。
As shown in FIG. 2, the
上記半導体装置1は、素子基板10を主体として構成される。素子基板10は後述するようにシリコンウエハをダイシングすることで個片化されたものであり、半導体装置1としてはICチップが例示できる。ここで、素子基板10における例えばトランジスタ、メモリ素子を有する集積回路部(不図示)が形成される側の面を能動面10aとし、その反対の面を裏面10bと称す。
The
素子基板10は矩形形状から構成され、能動面10a側にパッケージ接続用第1電極(第1の電極)120、上記パッケージ接続用第2電極(第2の電極)123、外部接続用電極122、及び外部との接続に寄与しない電極121が設けられている。また、上記パッケージ接続用第1電極120と上記パッケージ接続用第2電極123とは素子基板10の一短辺方向に沿って配置されている。また、外部との接続に寄与しない電極121は、素子基板10における上記パッケージ接続用電極120,123が配置される側と反対の短辺方向に沿って配置されている。また、上記外部接続用電極122は、素子基板10の長辺方向に沿って配置されている。なお、外部との接続に寄与しない電極121はたとえば検査用電極または周波数調整用の書き込み電極またはダミー電極である。
The
上記外部接続用電極122の一部は、後述する再配置配線層により能動面10a上の所定位置に引き回され、外部接続機器に電気的に接続されることで駆動電力や駆動信号等が供給されるものである。そして、半導体装置1は振動子パッケージ30を駆動可能となっている。
A part of the
また、素子基板10は、能動面10a側から裏面10b側に貫通した状態に設けられて前記パッケージ接続用第1電極120と前記パッケージ接続用第2電極123とにそれぞれ導通される第1の貫通電極112a及び第2の貫通電極112bとを備えている。
In addition, the
また、素子基板10の裏面10b側には、前記パッケージ接続用第1電極120に電気的に接続される第1の裏面電極115aと、前記パッケージ接続用第2電極123に電気的に接続される第2の裏面電極115bと、が設けられている。
Further, on the
具体的には、第1の貫通電極112aは、その一端側がパッケージ接続用第1電極120の裏面と接続されており、その他端側が素子基板10の裏面10bに裏面絶縁膜114を介して設けられた配線(引き回し配線)150に接続されている。この配線150は第1の裏面電極115aに接続されている。すなわち、配線150は第1の貫通電極112aから第1の裏面電極115aまで引き回されている。
Specifically, one end side of the first through
また、第2の貫通電極112bは、その一端側がパッケージ接続用第2電極123の裏面と接続されており、その他端側が素子基板10の裏面10bに裏面絶縁膜114を介して設けられた第2の裏面電極115bに接触した状態に形成されている。
この構成により、本実施形態では、図3に示されるように第1、第2の裏面電極115a,115bがそれぞれ素子基板10の短辺に沿って配置されたものとなっている。
The second through
With this configuration, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the first and
このように配線150により能動面10a上におけるパッケージ接続用第1電極120の裏面10b側に取り出し位置がパッケージ接続用第2電極123に対して反対の短辺側に移動されている。
Thus, the lead-out position of the package connection
また、上記配線150は絶縁層180によって覆われている。この絶縁層180は、図3に示されるように上記配線150、及び上記第1、第2の裏面電極115a,115bの一部を覆うようにして、素子基板10の裏面10b上に枠状に形成されている。なお、絶縁層180から露出する第1、第2の裏面電極115a,115bは、振動子パッケージ30の接続端子35に対応しており、略同一面積となっている。
The
このような絶縁層180を設けることで、例えば振動子パッケージ30の接続端子35と平面視で重なる領域に配線150を配置した場合でも間に絶縁層180が設けられているため問題が無く、短絡が生じることがない。よって、所望の位置に配線150を引き回すことが可能となり、配線150の引き回し自由度を向上させることができる。
By providing such an
また、本実施形態では、上記配線150が前記素子基板10の外周辺に沿って引き回されている。このように素子基板10の外周部に沿って配線150が形成されることで、第1、第2の裏面電極115a,115bの形成領域を大きく確保することが可能となっている。
In the present embodiment, the
一方、素子基板10の能動面10a側には再配置配線層130が構成されている。
具体的に再配置配線層130は、図1,2(b)に示したように下地膜139上に設けられた上記外部接続用電極122と、該外部接続用電極122の上面を露出させるようにして前記下地膜139上に設けられたパシベーション膜138と、前記外部接続用電極122と電気的に接続された第1配線131と、この第1配線131上に設けられた第1絶縁層133と、この第1絶縁層133上に形成されるとともに前記第1配線131と電気的に接続された第2配線134と、この第2配線134及び上記第1絶縁層133を覆う第2絶縁層135と、を備えて構成される。なお、第1絶縁層133は応力緩和層としての機能を有する。
On the other hand, a
Specifically, the
さらに、第2配線134上には、プリント基板などの外部基板Pと接続するためのバンプ137が設けられている。第1配線131の一部が前記第1絶縁層133より露出してランド部136を形成しており、このランド部136と上記第2配線134とが電気的に接続されている。
Further, bumps 137 for connecting to an external substrate P such as a printed circuit board are provided on the
また、再配置配線層130は、第1配線131に対して第2配線134が折り返されるように形成されており、バンプ137の一部が外部接続用電極122に平面視で重なる位置に配置されている。この構成によれば、再配置配線層130が2層の配線で形成されるので、バンプ137を例えば外部接続用電極122の直上のように種々の位置に配置することが可能となる。よって、バンプ137の配置可能領域を拡大することができ、実質的に外部接続用電極122間のピッチを拡げることができる。よって、圧電発振器100を種々の端子形状を有した外部基板P上に実装することが可能となり、基板実装性を向上できる。
The
また、素子基板10の能動面10a側には、下地膜139上に上記電極120,121,122,123が設けられており、これら電極120,121,122,123を覆ってパシベーション膜138が設けられている。このパシベーション膜138は、パッケージ接続用第1電極120、パッケージ接続用第2電極123、及び外部との接続に寄与しない電極121の上面の一部を露出させた状態に形成されており、露出した部分を覆うように金属膜124が設けられている。
The
本実施形態に係る圧電発振器100は、半導体装置1における上記第1、第2の裏面電極115a,115bと振動子パッケージ30における上記接続端子35とが不図示のハンダ等により接合されることで互いが電気的に接続されたものとなっている。
In the
振動子パッケージ30は、例えば図4に示されるように第1の蓋部材31と第2の蓋部材33との間に水晶振動子32を挟持し、その状態で水晶振動子32を封止したものであってもよい。第1の蓋部材31は、ガラスや水晶などの透光性の基材によって形成されており、本実施形態ではガラス製のものを用いた。第2の蓋部材33は、上記第1の蓋部材31と同様にガラスや水晶などの透光性の基材によって形成される。
In the
これら第1の蓋部材31と第2の蓋部材33とは、水晶振動子32を挟持した状態で陽極接合、金―スズの合金接合、或いはプラズマ照射による共有結合によって接合され、気密封止されている。
また、振動子パッケージ30は、掘り込みの形成されたセラミック基板内に水晶振動子が搭載され、ガラスリッドにより封止されたものであってもよい。
The
Further, the
水晶振動子32としては、例えば音叉型水晶振動子が用いた。この音叉型の水晶振動子32は、基部から2つの腕部が同一方向に並列して延びる音叉型の平面形状を有した薄板状の水晶片からなるものである。基部には内部端子が形成されており、この内部端子に導通する接続端子35が第1の蓋部材31側に形成されている。
As the
上記電極120,121,122,123の材料としては、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、あるいは、これらを含む合金等が挙げられる。
Examples of the material of the
また、上記第1、第2配線131,134、及び上記配線150の材料としては、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)、チタン(Ti)、タングステン(W)、チタンタングステン(TiW)、窒化チタン(TiN)、ニッケル(Ni)、ニッケルバナジウム(NiV)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)等が挙げられる。これら配線131,134,150としては、上述した材料の単層構造であっても良いし、複数組み合わせて積層構造にしても良い。
Further, as materials for the first and
また、金属膜124の材料は、上記配線形成材料と同一であることが好ましい。なお、金属膜(積層構造の場合、少なくとも1層)124は、電極120,121,122,123よりも耐腐食性の高い材料を用いて形成することが好ましく、これにより電極の腐食を阻止して、電気的不良の発生を防止することができる。
The material of the
また、上記パシベーション膜138は、上記下地膜139と同様に例えば酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)等の絶縁性材料によって形成されている。また、上記第1,第2絶縁層133,135、及び絶縁層180は、樹脂(合成樹脂)によって形成されている。これら第1,第2絶縁層133,135、及び絶縁層180の形成材料としては、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、BCB(benzocyclobutene)及びPBO(polybenzoxazole)等、絶縁性がある材料であれば良い。なお、第1、第2絶縁層133,135の形成材料として、酸化珪素(SiO2)、窒化珪素(Si3N4)等の絶縁性材料を用いてもよい。
The
ところで、一般にパッケージの接続端子は、実装時にその接続端子が半導体装置の短辺方向に沿って両端部に位置される。そのため、平面視した状態では、パッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123は、同一の接続端子内に含まれ、これらパッケージ接続用電極120,121と導通可能とする裏面電極115a,115bの位置関係が重要となる。
By the way, generally, the connection terminals of the package are positioned at both ends along the short side direction of the semiconductor device during mounting. Therefore, in a plan view, the first electrode for
そこで本実施形態では、配線150を引き回すことで裏面10b側から視てパッケージ接続用電極120,123に導通可能とされる裏面電極115a,115bが図3に示したように素子基板10の短辺に沿って両端部に離間配置されている。
Therefore, in the present embodiment, the
したがって、上記パッケージ接続用電極120,123と導通される貫通電極112及び該貫通電極112に接続される裏面電極115が振動子パッケージ30の実装時に、該振動子パッケージ30における同一の接続端子35に接触してしまい実装不良を招くといった不具合を防止できる。すなわち、能動面10a側におけるパッケージ接続用電極120,123の形成位置によらず、所望の位置に引き回し配線を形成することで第1、第2の裏面電極115a,115bを任意の位置に配置することができる。
したがって、任意の電極配置(パッケージ接続用電極120,123)を有するような汎用半導体チップからなる半導体装置1に対して振動子パッケージ30を良好に実装することができる。
Therefore, the through electrode 112 that is electrically connected to the
Therefore, the
(圧電発振器の製造方法)
次に図5〜8を参照しながら、圧電発振器100を製造する工程について説明する。なお、本実施形態においては、半導体装置1は同一のシリコンウエハ250上に複数同時に一括して形成される(図7参照)が、簡単のため図5〜7においては1つの半導体装置1を形成する場合を示している。
(Piezoelectric oscillator manufacturing method)
Next, a process for manufacturing the
まず、図5(a)に示すように、素子基板10の表面(能動面)10a上に下地膜139を形成した後、下地膜139上に電極120,121,122,123を形成する。そして、電極120,121,122,123上にパシベーション膜138を形成し、周知のフォトリソグラフィ法及びエッチング法により、前記電極120,121,122,123を覆う下地膜139を除去する。
First, as shown in FIG. 5A, after forming a
ついで、上記パシベーション膜138から露出されるパッケージ接続用第1電極120、パッケージ接続用第2電極123、及び外部との接続に寄与しない電極121に接続される金属膜124を形成する。また、上記パシベーション膜138から露出される外部接続用電極122に接続される第1配線131を形成する。
Next, a
次いで、金属膜124及び第1配線131を覆って第1絶縁層133を形成する。そして、第1配線131を覆う第1絶縁層133を周知のフォトリソグラフィ法によって選択的に除去し、ランド部136を露出させる。そして、ランド部136と導通させるように上記第1絶縁層133上に第2配線134を形成する。
Next, a first insulating
ここで、上記第1、第2配線131、134の形成方法としては、例えば、TiW、Cuの順にスパッタ法により形成した後、Cuをめっき法で形成することにより行われる。
Here, as a method of forming the first and
次に、第1配線131及び第1絶縁層133を覆うようにして第2絶縁層135を形成する。ここで、第2絶縁層135は、第2配線134上のバンプ137が形成される領域以外を覆うように形成する。これにより、図2に示したような再配置配線層130を素子基板10の能動面10a側に形成できる。
Next, the second insulating
この後、図5(a)に二点鎖線で示すように素子基板10の能動面10a側を、接着層160を介してガラスウエハからなる支持部材200に支持させる。なお、この支持部材としては、シリコンウエハ250(図7参照)と略同じ大きさのものを用いられる。これにより、素子基板10を裏面10b側から薄厚加工する際に、素子基板10に割れ等が発生するのを防止することができる。
Thereafter, as shown by a two-dot chain line in FIG. 5A, the
また、前記接着層160としては、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤等の硬化性接着剤を使用するのが望ましい。これにより、素子基板10の能動面10aにおける凹凸を吸収しつつ、支持部材200を強固に装着することができる。さらに、接着剤として紫外線硬化性接着剤等の光硬化性接着剤を使用した場合には、上述したように支持部材200としてガラス等の透光性材料を採用するのが好ましい。この場合、支持部材200の外側から光を照射することによって、簡単に接着剤を硬化させることができる。
The
このようにして、素子基板10を支持部材200に貼り付けた後、素子基板10の裏面10b側から砥石等の研削部材を用いて素子基板10を研削(バックグラインド)し、例えば100μm程度の厚みまで薄厚化する。その後、スピンエッチング、又はドライポリッシュ等により研削により基板表面に形成された破砕層を取り除く。これにより、破砕層を起点として素子基板10にヒビが入ったり、割れが生じるといった不具合を防止している。なお、基板の薄厚化する方法として、CMP(化学的機械的研磨)を用いることも可能である。
After the
続いて、素子基板10を所定の厚みに形成した後、図5(b)に示すように、素子基板10の裏面10b側を上にして、素子基板10の裏面10b上にフォトレジスト170をマスクとして形成する。そして、フォトレジスト170をマスクとしてドライエッチングにより、上記貫通電極112を形成するパッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123に対応した素子基板10及び下地膜139を除去する。これにより、図6(a)に示すように、素子基板10の裏面10bから、能動面10aに設けられたパッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123の裏面が露出される。
Subsequently, after the
なお、フォトレジスト170をマスクとしたが、これに限ることはなく、例えば、ハードマスクとしてSiO2膜を用いても良く、フォトレジストマスク及びハードマスクを併用しても良い。また、エッチング方法としてはドライエッチングに限らず、ウエットエッチング、レーザ加工、あるいはこれらを併用してもよい。
Although the
次に、素子基板10の開口部の内壁から裏面10bに至る裏面絶縁膜114を形成する。この絶縁膜は、電流リークの発生、酸素及び水分等による素子基板10の浸食等を防止するために設けられ、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)を用いて形成した正珪酸四エチル(Tetra Ethyl Ortho Silicate:Si(OC2H5)4:以下、TEOSという)、すなわちPE−TEOS、及び、オゾンCVDを用いて形成したTEOS、すなわちO3−TEOSまたはCVDを用いて形成した酸化珪素(SiO2)を用いることができる。なお、絶縁膜は、絶縁性があれば、他の物でも良く、樹脂でもよい。そして、上記パッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123の裏面部分に設けられた絶縁膜をドライエッチング或いはレーザ加工により除去することで、図6(b)に示されるように素子基板10の開口部側壁及び裏面10bを覆う裏面絶縁膜114が形成される。
Next, a back insulating
次に、電気化学プレーティング(ECP)法を用いて、図7(a)に示すように開口部の内部にめっき処理を施し、その開口部内に第1、第2の貫通電極112a,112bを形成するための導電性材料を配置する。これにより第1、第2の貫通電極112a,112bの下端部と露出したパッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123とが、パッケージ接続用第1電極120及びパッケージ接続用第2電極123の裏面で電気的に接続される。
Next, using an electrochemical plating (ECP) method, the opening is plated as shown in FIG. 7A, and the first and second through
これら貫通電極112a,112bを形成するための導電性材料としては、例えば銅(Cu)を用いることができ、これら貫通電極112a,112bは素子基板10に設けられた開口部内に銅(Cu)が埋設されることで形成される。
As the conductive material for forming these through
本実施形態における貫通電極112a,112bを形成する工程には、例えば、TiN、Cuをスパッタ法で形成(積層)する工程と、Cuをめっき法で形成する工程とが含まれる。なお、TiW、Cuをスパッタ法で形成(積層)する工程と、Cuをめっき法で形成する工程とが含まれたものであってもよい。なお、貫通電極112a,112bの形成方法としては、上述した方法に限らず、導電ペースト、溶融金属、金属ワイヤ等を埋め込んでもよい。
The step of forming the through
また、本実施形態では、開口部の内部に導電性材料で埋め込むことで貫通電極112a,112bを構成しているが、完全に埋め込むことなく開口部の内壁に導電材料を成膜して上記電極120,123の裏面で電気的に接続される形態とすることもできる。
In this embodiment, the through
貫通電極112a,112bを形成した後、素子基板10の裏面10bに第2の貫通電極112bと電気的に接続される配線150を形成する。この配線150の形成方法としては、例えば、TiW、Cuの順にスパッタ法により形成した後、Cuをめっき法で形成することにより行われる。
After the through
続いて、素子基板10の裏面10bに、第1の貫通電極112aと電気的に接続される第1の裏面電極115a、及び上記配線150と電気的に接続される第2の裏面電極115bをめっき法で形成することにより、図7(b)に示すような形態となる。
なお、めっき法(Cu)を用いて上記配線150を形成する場合、同一工程内で第1、第2の裏面電極115a,115bを形成することができる。
Subsequently, the
When the
この裏面電極115a,115bの大きさは、上述したように振動子パッケージ30における接続端子35と、同一の位置に、且つ対向領域の大きさが略同一に形成される。また、裏面電極115a,115bは、裏面側にて貫通電極112a,112bと接触しており、めっき法で形成されることにより、中央部が縁部に対して凹んだ凹形状に形成される。このような凹形状を有する裏面電極115a,115b上に、例えば鉛フリーはんだからなるハンダ(不図示)を搭載する。
As described above, the
そして、シリコンウエハの裏面10b側にダイシングテープを貼り付け、逆面に貼り付けられている支持部材200を取り外す。さらに、支持部材200を保持していた接着層160を除去する。なお、支持部材200と接着層160の除去は溶剤などにより接着層160を軟化、または溶解させることにより同時に除去してもよい。その後、図8に示すように、ダイシング装置210によってシリコンウエハ250を半導体装置1毎にダイシング(切断)される。これにより、シリコンウエハ250から各半導体装置1を個片化できる。
Then, a dicing tape is attached to the
続いて、半導体装置1の能動面10a側に設けられた第2配線134が第2絶縁層135から露出して形成されたランド上に、図1に示したような、例えば鉛フリーハンダからなるバンプ137を搭載する。なお、バンプ137を設ける際には、ハンダボールを第2配線134上に印刷する形態や、塗布によって形成されるハンダコートでもよい。
なお、バンプ形成工程は図5における再配置配線形成が終了した後、支持部材200を貼り付けるための接着層160を設ける前に形成してもよい。その場合、接着層160の厚みに関して、形成された端子の高さを覆う程度の厚みに形成することが望ましい。バンプの形成方法としては、はんだボールを搭載、または、はんだペーストを印刷によって供給しリフロー法などの加熱によって形成することができる。その場合、残留するフラックスを除去するために、洗浄することが望ましい。
以上の工程により半導体装置1が製造される。
Subsequently, the
Note that the bump forming step may be formed after the rearrangement wiring formation in FIG. 5 is completed and before the
The
続いて、従来公知の方法で形成された振動子パッケージ30を用意し、上記各半導体装置1上に搭載する。そして、リフロー炉やプレート等の加熱手段によって振動子パッケージ30及び半導体装置1を加熱することで、上記裏面電極115a,115bに設けられたハンダを溶融させた後、硬化させることで裏面電極115a,115bと接続端子35とを接続する。
以上の工程により半導体装置1と振動子パッケージ30とが貫通電極112a,112bを介して電気的に接続されてなる圧電発振器100を製造することができる。
Subsequently, a
Through the above process, the
以上説明したように、本実施の形態では素子基板10の裏面10b側に配線150を所望の位置に引き回すことで能動面10a側におけるパッケージ接続用電極120,123の形成位置に関係なく、第1、第2の裏面電極115a,115bを任意の位置に配置されたものとすることができる。したがって、任意の電極配置(パッケージ接続用電極120,123)を有するような汎用半導体チップを半導体装置1として用いた場合でも、この半導体装置1上に振動子パッケージ30を良好に実装できる。
As described above, in the present embodiment, the
(第2実施形態)
続いて、本発明の圧電発振器における他の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電発振器は、半導体装置1の裏面10b側における構成が上述した実施形態と異なっており、それ以外の構成は同じとなっている。したがって、以下の説明では上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, another embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention will be described. The configuration of the piezoelectric oscillator according to the present embodiment on the
本実施形態では、半導体装置1における素子基板10の裏面10b側には、第1の裏面電極115a及び第2の裏面電極115bから延在するダミー配線116a、116bが設けられている。ここで、ダミー配線116a,116bとは電気的接続に寄与しない配線である。
In the present embodiment, dummy wirings 116 a and 116 b extending from the
図9に示されるように第1の貫通電極112aから第1の裏面電極115aに引き回される配線150は半導体基板の外周部に沿って形成されている。さらに、上記ダミー配線116a,116bについても半導体基板の外周部に沿って形成されている。
As shown in FIG. 9, the
そして、素子基板10の裏面10b上には、上記配線150及びダミー配線116a,116bを覆うように絶縁層180が枠状に設けられている。したがって、本実施形態によれば絶縁層180下には配線150、ダミー配線116a,116b、及び裏面電極115a,115bが設けられたものとなっているので、絶縁層180は素子基板10の裏面10bにおいて略均一な表面形状となる。
An insulating
このようなダミー配線116a,116bを引き回す構成により、素子基板10の裏面10b側の絶縁層180における膜厚の均一化を図ることができ、裏面10bの表面形状の凹凸を抑えることで、素子基板10の裏面10bに振動子パッケージ30を搭載する際に傾きが生じるのを防止できる。さらに上記ダミー配線116a,116b、配線150、及びこれらを覆う絶縁層180を素子基板10の外周部に沿って形成することで、第1、第2の裏面電極115a,115bの形成領域を損なうことがない。
With such a configuration in which the
(第3実施形態)
続いて、本発明の圧電発振器における他の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電発振器は、ダミー配線が上述した第2の実施形態とは異なっており、それ以外の構成は同じとなっている。したがって、以下の説明では上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
(Third embodiment)
Next, another embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention will be described. The piezoelectric oscillator according to this embodiment is different from the above-described second embodiment in dummy wiring, and the other configurations are the same. Therefore, in the following description, the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
上記ダミー配線の長さは、第1の裏面電極115a及び第2の裏面電極115bにそれぞれ設けられた配線150及びこのダミー配線の長さの合計値に基づいて設定するのが好ましい。具体的には、第1、第2の裏面電極115a,115bそれぞれにおける合計長が略等しくなるように設定するのが好ましい。
The length of the dummy wiring is preferably set based on the total length of the
本実施形態では、図10に示されるように第2の裏面電極115bにのみダミー配線116bを設けている。この構成により、配線長の長い配線150が設けられている第1の貫通電極112aに対して合計配線長(ダミー配線116b及び配線150)の調整を行っている。よって、これら合計配線長に起因して生じる浮遊容量を低減することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
(第4実施形態)
続いて、本発明の圧電発振器における他の実施形態について説明する。本実施形態に係る圧電発振器は、ダミー配線の引き回しパターンが上述した第3の実施形態とは異なっており、それ以外の構成は同じとなっている。したがって、以下の説明では上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。
(Fourth embodiment)
Next, another embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention will be described. The piezoelectric oscillator according to the present embodiment is different from the above-described third embodiment in the routing pattern of the dummy wiring, and the other configurations are the same. Therefore, in the following description, the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
本実施形態では、図11に示されるように第1の貫通電極112a,第2の貫通電極112b(パッケージ接続用第1電極120、パッケージ接続用第2電極123)が素子基板10の長辺中央部に配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the first through
第1の貫通電極112a、及び第2の貫通電極112bからは配線150がそれぞれ素子基板10の長辺に沿って延出している。これら配線150,150は、第1の裏面電極115a,第2の裏面電極115bにそれぞれ接続されている。なお、第1の貫通電極112a及び第1の裏面電極115a間を接続する配線150の長さは、第2の貫通電極112b及び第2の裏面電極115b間を接続する配線150の長さに比べて短くなっている。
A
本実施形態では、第1の裏面電極115a、及び第2の裏面電極115bからそれぞれダミー配線116a,116bが延在している。また、上記第1、第2の裏面電極115a,115b及び上記第1、第2の貫通電極112a,112bを覆うようにして絶縁層180が素子基板10の長辺に沿って設けられている。
In the present embodiment,
上述したように上記ダミー配線の長さは、第1の裏面電極115a及び第2の裏面電極115bにそれぞれ設けられた配線150及びこのダミー配線の長さの合計値が略等しくなるように設定するのが望ましい。
As described above, the length of the dummy wiring is set so that the total value of the lengths of the
本実施形態では、第1の裏面電極115aから延在するダミー配線116aの長さが、第2の裏面電極115bから延在するダミー配線116bの長さに比べて長くなっている。すなわち、図11に示されるように第1の裏面電極115a及び第2の裏面電極115bにおける配線の合計長さが略等しい構成を有している。したがって、本実施形態に係る構成によれば、上記第3の実施形態に係る構成に比べてより浮遊容量を低減することができる。
In the present embodiment, the length of the
(電子機器)
本発明の電子機器は、前記の圧電発振器100が例えばプリント配線基板等の外部基板Pに実装された状態で備えられることにより構成される。具体的には、前記圧電発振器100を備えた電子機器の一例として、図12に示すような携帯電話300を挙げることができる。
この携帯電話300にあっても、上述したような汎用半導体チップからなる半導体装置1上に振動子パッケージ30が良好に実装されてなる圧電発振器100が実装されてなる外部基板Pを有しているので、低コストで高信頼性のものとなる。
(Electronics)
The electronic apparatus according to the present invention is configured by including the
The
また、本発明が適用される電子機器としては、テレビ等のリモコンやデジタルカメラなど、各種のものを挙げることができる。 In addition, examples of electronic devices to which the present invention is applied include various devices such as a remote controller such as a television and a digital camera.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
1…半導体装置、10…素子基板(半導体基板)、10a…能動面、10b…裏面、30…振動子パッケージ、32…水晶振動子(圧電振動片)、100…圧電発振器、112a…第1の貫通電極、112b…第2の貫通電極、115a…第1の裏面電極、115b…第2の裏面電極、116a…ダミー配線、116b…ダミー配線、120…パッケージ接続用第1電極(第1の電極)、122…外部接続用電極、123…パッケージ接続用第2電極(第2の電極)、130B…再配置配線層、137…バンプ(外部接続端子)、150…第1配線(引き回し配線)、180…絶縁層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記半導体装置は、前記半導体基板の能動面側に設けられる第1の電極及び第2の電極と、
前記半導体基板の能動面側から該能動面の反対の裏面側に貫通した状態に設けられて前記第1の電極及び第2の電極にそれぞれ導通される第1の貫通電極及び第2の貫通電極と、
前記裏面側に設けられて前記第1の貫通電極に電気的に接続される第1の裏面電極と、
前記裏面側に設けられて前記第2の貫通電極に電気的に接続される第2の裏面電極と、を有し、
前記第1の裏面電極又は第2の裏面電極の少なくとも一方は、前記裏面側を引き回された引き回し配線を介して対応する貫通電極に電気的に接続されており、
前記半導体装置と前記振動子パッケージとは前記第1の裏面電極及び第2の裏面電極を介して電気的に接続されてなることを特徴とする圧電発振器。 In a piezoelectric oscillator comprising: a vibrator package formed by accommodating a piezoelectric vibrating piece therein and sealed; and a semiconductor device having a semiconductor substrate and electrically connected to the vibrator package.
The semiconductor device includes a first electrode and a second electrode provided on the active surface side of the semiconductor substrate;
A first through electrode and a second through electrode, which are provided so as to penetrate from the active surface side of the semiconductor substrate to the back surface side opposite to the active surface and are electrically connected to the first electrode and the second electrode, respectively. When,
A first back electrode provided on the back side and electrically connected to the first through electrode;
A second back surface electrode provided on the back surface side and electrically connected to the second through electrode,
At least one of the first back electrode or the second back electrode is electrically connected to a corresponding through electrode via a routing wiring routed on the back side,
The piezoelectric oscillator, wherein the semiconductor device and the vibrator package are electrically connected via the first back electrode and the second back electrode.
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