JP2009239983A - Method of manufacturing surface acoustic wave device - Google Patents

Method of manufacturing surface acoustic wave device Download PDF

Info

Publication number
JP2009239983A
JP2009239983A JP2009172879A JP2009172879A JP2009239983A JP 2009239983 A JP2009239983 A JP 2009239983A JP 2009172879 A JP2009172879 A JP 2009172879A JP 2009172879 A JP2009172879 A JP 2009172879A JP 2009239983 A JP2009239983 A JP 2009239983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bank
forming
acoustic wave
base layer
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009172879A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4924673B2 (en
Inventor
Aritsugu Yajima
有継 矢島
Amamitsu Higuchi
天光 樋口
Yoshikazu Kasuya
良和 糟谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009172879A priority Critical patent/JP4924673B2/en
Publication of JP2009239983A publication Critical patent/JP2009239983A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4924673B2 publication Critical patent/JP4924673B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a surface acoustic wave (SAW) device that can be miniaturized and thinned, can be easily packaged, and has high reliability. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the SAW device 10 with an interdigital IDT electrode 60 formed on a surface of a semiconductor substrate 20, includes the steps of: forming insulation layers 21-23 on an active-side surface of the semiconductor substrate 20; forming a base layer 30 all over the insulation layer 23; performing a flattening process on the surface of the base layer 30; forming a piezoelectric body 51 on the surface of the base layer 30 on which the flattening process has been performed; forming the IDT electrode 60 on the surface of the piezoelectric body 51; and forming a bank 41, which is higher than a height from the surface of the base layer 30 to the surface of the IDT electrode 60 and surrounds the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60, along a surface edge portion of the base layer 30. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、弾性表面波素子の製造方法、及びこの製造方法によって製造される弾性表面波素子に関し、詳しくは、半導体基板の表面周縁部にバンクを形成して中央部に凹部を設け、この凹部の内部にIDT電極を形成する弾性表面波素子の製造方法と、弾性表面波素子の構造に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a surface acoustic wave element, and a surface acoustic wave element manufactured by the manufacturing method, and more specifically, a bank is formed in the peripheral edge portion of the surface of a semiconductor substrate, and a recess is provided in the center. The present invention relates to a method for manufacturing a surface acoustic wave element in which an IDT electrode is formed inside and a structure of the surface acoustic wave element.

最近では、携帯電話に代表される携帯型の電子機器が普及してきており、しかも、高機能化と小型化が要求されている。従って、携帯型の電子機器に用いられる電子デバイスも当然ながら小型化が要求される。
このような電子デバイスの小型化技術としては、従来、半導体素子チップを備える機能デバイスユニットにおいて、表面に凹部が形成された絶縁性の基板と、この基板がシリコン(Si基板)であり、その凹部の底面、側面及び上面に絶縁膜が形成され、この絶縁膜によって形成された溝内に、前記凹部の底面から側面を経て上面まで連続するようにパターン形成された配線層を形成し、基板の凹部内において、半導体素子チップが、前記配線層との間でフリップチップ実装され、上述の凹部を樹脂封止してなる機能デバイスユニット、及び機能デバイスユニットの製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Recently, portable electronic devices typified by mobile phones have become widespread, and high functionality and downsizing are required. Accordingly, the electronic device used in the portable electronic device is naturally required to be downsized.
As a technique for miniaturizing such an electronic device, conventionally, in a functional device unit including a semiconductor element chip, an insulating substrate having a recess formed on the surface, and the substrate is silicon (Si substrate). An insulating film is formed on the bottom surface, side surface, and top surface of the substrate, and a patterned wiring layer is formed in the groove formed by the insulating film so as to continue from the bottom surface of the recess through the side surface to the top surface. In a recess, a semiconductor device chip is flip-chip mounted between the wiring layer and a functional device unit formed by resin-sealing the above-described recess, and a method of manufacturing the functional device unit is known (for example, Patent Document 1).

また、セラミックからなるモジュール基板に設けられた凹部内に弾性表面波素子(チップ状態)を配置し、周辺回路が実装されたサブ基板を弾性表面波素子に電気的に接続するとともに、サブ基板にて弾性表面波素子を凹部内に封止する弾性表面波素子モジュールの製造方法というものも知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a surface acoustic wave element (chip state) is disposed in a recess provided in a ceramic module substrate, and the sub-board on which the peripheral circuit is mounted is electrically connected to the surface acoustic wave element, and the sub-board A method of manufacturing a surface acoustic wave element module that seals a surface acoustic wave element in a recess is also known (see, for example, Patent Document 2).

特開2002−33410号公報(第5,6頁、図2)JP 2002-33410 A (5th and 6th pages, FIG. 2) 特開平5−152881号公報(第3,4頁、図2,3)JP-A-5-152881 (pages 3, 4 and 2, 3)

このような特許文献1では、半導体素子チップを絶縁性を有する基板の凹部内にフリップチップ実装し、その後、樹脂封止することにより機能デバイスユニットを形成しているが、たとえ、基板の凹部内に半導体素子チップを収納する構造であっても、半導体素子チップに対して基板の底部の厚さ及び、封止樹脂層の厚さ分だけ厚くなってしまう他、この基板の分だけ大きくなってしまう。この半導体素子チップを、後述する本発明の弾性表面波素子に置き換えて考えることができるが、上述したような理由から薄型、小型の弾性表面波素子の実現は困難である。   In Patent Document 1, such a functional device unit is formed by flip-chip mounting a semiconductor element chip in a recess of an insulating substrate and then sealing with a resin. Even if the semiconductor element chip is accommodated in the semiconductor element chip, the thickness of the bottom of the substrate and the thickness of the sealing resin layer are increased with respect to the semiconductor element chip, and the size is increased by the amount of the substrate. End up. Although this semiconductor element chip can be considered by replacing it with the surface acoustic wave element of the present invention to be described later, it is difficult to realize a thin and small surface acoustic wave element for the reasons described above.

また、電子機器等に、この半導体素子チップを機能デバイスユニットに搭載する場合には、さらに外部回路との接続をしなければならず、基板にフリップチップ実装した後、再度、外部回路との接続工程を行うことになり、少なくとも2度の実装工程が必要となる。従って、製造工程が長くなると共に、半導体素子チップを実装する基板を有することからコスト低減は困難である。   In addition, when mounting this semiconductor element chip on a functional device unit in an electronic device or the like, it must be further connected to an external circuit, and after being flip-chip mounted on a substrate, it is again connected to the external circuit. A process is performed, and at least two mounting processes are required. Therefore, the manufacturing process becomes longer and the cost reduction is difficult because the semiconductor element chip is mounted on the substrate.

また、前述した特許文献2によれば、モジュール基板に設けられた凹部内に弾性表面波素子(チップ状態)を配置し、サブ基板にて弾性表面波素子を凹部内に封止しているため、弾性表面波素子の表面を汚染等から保護することができるが、モジュール基板、弾性表面波素子、サブ基板がそれぞれ単体で構成された状態で実装して弾性表面波素子モジュールを構成するため、薄型化には限界があり、また実装工程等、製造工程が多くなるという課題を有している。   According to Patent Document 2 described above, the surface acoustic wave element (chip state) is disposed in the recess provided in the module substrate, and the surface acoustic wave element is sealed in the recess by the sub-substrate. The surface of the surface acoustic wave element can be protected from contamination, etc., but in order to configure the surface acoustic wave element module by mounting the module substrate, the surface acoustic wave element, and the sub-substrate in a single state, There is a limit to the reduction in thickness, and there is a problem that the manufacturing process such as a mounting process is increased.

さらに、弾性表面波素子のIDT電極形成領域は、所定の共振特性を得るためには平坦性、平滑性が重要な要素であることが知られており、前述した特許文献2のように、モジュール基板の凹部底部に設けられる配線パターン表面の平坦性、平滑性を得ることは困難であることが推測され、高精度な共振周波数等の特性を実現することは難しいと考えられる。   Further, it is known that flatness and smoothness are important elements in the IDT electrode formation region of the surface acoustic wave element in order to obtain predetermined resonance characteristics. It is presumed that it is difficult to obtain the flatness and smoothness of the surface of the wiring pattern provided at the bottom of the concave portion of the substrate, and it is considered difficult to realize characteristics such as a highly accurate resonance frequency.

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、小型、薄型化の実現と、パッケージングが容易で、しかも、高信頼性を有する弾性表面波素子と、その製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a surface acoustic wave device that is small and thin, that can be easily packaged, and that has high reliability, and a method for manufacturing the same. That is.

本発明の弾性表面波素子の製造方法は、半導体基板の表面に櫛歯形状のIDT電極が形成される弾性表面波素子の製造方法であって、前記半導体基板の能動面側表面に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面全体に基台層を形成する工程と、前記基台層の表面を平坦化処理する工程と、平坦化処理された前記基台層の表面に圧電体を形成する工程と、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、前記基台層の表面周縁部に、前記基台層の表面から前記IDT電極の表面までの高さよりも高く、且つ、前記圧電体を取り囲むバンクを形成する工程と、を含むことを特徴とする。   A method of manufacturing a surface acoustic wave device according to the present invention is a method of manufacturing a surface acoustic wave device in which comb-shaped IDT electrodes are formed on the surface of a semiconductor substrate, and an insulating layer is provided on the active surface side surface of the semiconductor substrate. A step of forming, a step of forming a base layer on the entire surface of the insulating layer, a step of flattening the surface of the base layer, and a piezoelectric body on the surface of the base layer that has been flattened A step of forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body, a surface peripheral edge of the base layer being higher than a height from the surface of the base layer to the surface of the IDT electrode, and And forming a bank surrounding the piezoelectric body.

ここで、半導体基板は、例えばSiを基材として発振回路等の回路素子を含み、弾性表面波素子は、この半導体基板上に圧電体とIDT電極を形成することにより構成される。本発明による弾性表面波素子は、圧電体及びIDT電極をバンクによって取り囲まれた凹部内に形成しているため、IDT電極表面が、バンク表面よりも突出することがなく、その後のパッケージングにおいて、治具等がIDT電極に接触してIDT電極を損傷する機会を減じ、信頼性の高い弾性表面波素子を提供することができる。
また、外形形状が半導体基板の範囲内にあり、突出するものがなく小型化が実現できる。
Here, the semiconductor substrate includes, for example, a circuit element such as an oscillation circuit using Si as a base material, and the surface acoustic wave element is configured by forming a piezoelectric body and an IDT electrode on the semiconductor substrate. In the surface acoustic wave device according to the present invention, since the piezoelectric body and the IDT electrode are formed in the recess surrounded by the bank, the IDT electrode surface does not protrude from the bank surface. It is possible to provide a highly reliable surface acoustic wave device by reducing the chance that a jig or the like contacts the IDT electrode and damages the IDT electrode.
Further, the outer shape is within the range of the semiconductor substrate, and there is no projecting thing, so that downsizing can be realized.

上述した製造方法は、ウエハの状態で、半導体製造プロセスで一貫して製造することができ、また、前述した特許文献2のように、チップ化された弾性表面波素子、サブ基板、モジュール基板を実装する工程が不要で、製造工程の短縮化と製造コストの低減を可能にする。   The manufacturing method described above can be manufactured consistently in a semiconductor manufacturing process in the state of a wafer. Also, as described in Patent Document 2, a surface acoustic wave element, a sub substrate, and a module substrate that are formed into chips can be manufactured. The mounting process is unnecessary, and the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

さらに、圧電体が形成される基台層を、突出部のない絶縁層の表面全体にわたって形成した後、基台層表面を平坦化処理しているため、弾性表面波素子領域の優れた平坦性、平滑性が得られることにより、高精度な共振特性を実現することができる。
なお、平坦化処理としては、例えば、CMP(Chemical and Mechanical Polishing)等の手段を採用することが好適である。
Furthermore, since the base layer on which the piezoelectric body is formed is formed over the entire surface of the insulating layer having no protrusions, the surface of the base layer is flattened. By obtaining smoothness, highly accurate resonance characteristics can be realized.
As the planarization process, it is preferable to employ means such as CMP (Chemical and Mechanical Polishing).

また、前記基台層を形成する工程が、一層の絶縁層を形成する工程であることが好ましい。基台層を形成する絶縁層としては、例えば窒化シリコン(SiN)が用いられる。   The step of forming the base layer is preferably a step of forming a single insulating layer. As the insulating layer forming the base layer, for example, silicon nitride (SiN) is used.

基台層は、半導体基板の能動面側表面に設けられる絶縁層の表面に形成される。この絶縁層を仮に酸化シリコン(SiO2)とすれば、SiNは、通常の半導体製造プロセスによって容易に形成することができる。また、SiNは、CMPによる平坦化処理が一般的に実施しやすい材料とされている。 The base layer is formed on the surface of an insulating layer provided on the active surface side surface of the semiconductor substrate. If this insulating layer is made of silicon oxide (SiO 2 ), SiN can be easily formed by a normal semiconductor manufacturing process. SiN is a material that is generally easy to perform planarization by CMP.

また、前記基台層を形成する工程が、Al層と前記絶縁層とを積層して形成する工程と、少なくとも前記Al層の表面を平坦化処理する工程と、を含むことが望ましい。   Moreover, it is desirable that the step of forming the base layer includes a step of stacking and forming an Al layer and the insulating layer, and a step of planarizing at least the surface of the Al layer.

ここで、基台層を形成するAl層とSiN層は、半導体基板表面上の絶縁層(SiO2)の最上層表面から順に、Al層、SiN層、またはSiN層、Al層の2層構成、あるいはSiN層、Al層さらにSiN層という3層構成とすることができる。Al層は、半導体製造プロセスにおいて平坦化及び平滑化処理をするためのメタルストッパーとして用いられることが多く、平坦化処理によって優れた平坦性及び平滑性を有する。弾性表面波素子形成領域が優れた平坦性、平滑性を得られることにより、より一層、高精度な共振特性を実現することができる。
なお、Al層の他、SiN層も平坦化処理を行うことがより好ましい。
Here, the Al layer and the SiN layer forming the base layer are composed of an Al layer, a SiN layer, or a SiN layer and an Al layer in order from the uppermost surface of the insulating layer (SiO 2 ) on the surface of the semiconductor substrate. Alternatively, a three-layer structure including a SiN layer, an Al layer, and a SiN layer can be employed. The Al layer is often used as a metal stopper for flattening and smoothing in a semiconductor manufacturing process, and has excellent flatness and smoothness due to the flattening. By obtaining excellent flatness and smoothness in the surface acoustic wave element formation region, it is possible to realize even more accurate resonance characteristics.
In addition to the Al layer, the SiN layer is more preferably planarized.

また、前記バンクを形成する工程には、前記基台層の表面に前記バンクと同じ高さのバンク層を形成する工程と、前記圧電体を配設する領域において、前記基台層の表面に至るまでエッチングにより前記バンク層を除去して凹部を形成する工程と、を含み、前記凹部の底部に前記圧電体を形成する工程と、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、を含むことが好ましい。
なお、凹部の周縁部がバンクである。
Further, the step of forming the bank includes a step of forming a bank layer having the same height as the bank on the surface of the base layer, and a region where the piezoelectric body is disposed on the surface of the base layer. Removing the bank layer by etching to form a recess, and forming the piezoelectric body at the bottom of the recess; and forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body; It is preferable to contain.
In addition, the peripheral part of a recessed part is a bank.

このようにすれば、凹部の底部には、平坦化処理された基台層表面が露出しているので、圧電体自体の平坦性を得ることができ、高精度な共振特性を実現することができる。
このバンク形成も、半導体基板がウエハの状態において、半導体製造プロセスによって精度よく容易に形成することが可能である。
In this way, since the flattened base layer surface is exposed at the bottom of the recess, the flatness of the piezoelectric body itself can be obtained, and high-accuracy resonance characteristics can be realized. it can.
This bank can also be formed easily and accurately by a semiconductor manufacturing process when the semiconductor substrate is in a wafer state.

また、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程の後に、前記バンクを形成する工程を有し、前記バンクを形成する工程が、前記基台層の表面周縁部の前記バンクの形成領域範囲に、SiO2の前駆体化合物を含有する液状体を前記バンクの所定形状に液滴吐出法を用いて形成する工程と、前記液状体を加熱処理により固化する工程とを含むことが好ましい。 In addition, after the step of forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body, the step of forming the bank has a step of forming the bank, wherein the step of forming the bank includes the formation region of the bank at the peripheral edge of the surface of the base layer It is preferable that the range includes a step of forming a liquid containing a precursor compound of SiO 2 in a predetermined shape of the bank using a droplet discharge method and a step of solidifying the liquid by heat treatment.

バンクの形成を液滴吐出法を用いて行うことにより、任意の形状のバンクを形成することが可能となり、詳しくは後述する実施の形態で説明するが、バンクの一部にビアホールを形成するためのスルーホールを同じ工程内で形成することができ、製造工程の短縮化がはかれる。   By forming the bank using a droplet discharge method, it is possible to form a bank having an arbitrary shape. Although details will be described in an embodiment described later, a via hole is formed in a part of the bank. Through holes can be formed in the same process, and the manufacturing process can be shortened.

また、平坦化処理された基台層の同一平面上に圧電体及びIDT電極を形成するため、前述したような予め形成された凹部内に形成する方法よりも、周辺に突出部がないので、圧電体及びIDT電極を容易に形成することができる。   In addition, since the piezoelectric body and the IDT electrode are formed on the same plane of the flattened base layer, there are no protrusions in the periphery as compared with the method of forming in the previously formed recess, as described above. The piezoelectric body and the IDT electrode can be easily formed.

また、前記バンクを形成する工程が、前記基台層の表面周縁部の前記バンクの形成領域範囲に、SiO2の前駆体化合物を含有する液状体を液滴吐出法を用いて前記バンクの所定の形状に形成する工程と、前記液状体を加熱処理により固化する工程とを含むバンクを形成する工程であって、前記バンクを形成する工程の後に、前記バンクによって形成される凹部内の平坦化処理された前記基台層の表面に圧電体を形成する工程と、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、を含むことが好ましい。 Further, in the step of forming the bank, a liquid containing a precursor compound of SiO 2 is applied to a predetermined region of the bank using a droplet discharge method in a region where the bank is formed in the peripheral region of the surface of the base layer. And forming a bank including a step of solidifying the liquid material by heat treatment, and after the step of forming the bank, planarization in a recess formed by the bank Preferably, the method includes a step of forming a piezoelectric body on the surface of the treated base layer and a step of forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body.

液滴吐出法を用いてバンクを形成する工程の後工程は、前述したエッチングにより凹部を形成、つまりバンクを形成する方法の後工程と同じ方法を採用できる。
このような方法によれば、バンク形成時に、基台層の表面にエッチング液等が接触することがないので、基台層の表面は平坦化処理をした状態を保持しているため、圧電体との接合の信頼性を高めることができる。
As a post-process for forming a bank using a droplet discharge method, the same method as the post-process for forming a recess by etching, that is, a method for forming a bank can be employed.
According to such a method, since the etching solution or the like does not come into contact with the surface of the base layer at the time of forming the bank, the surface of the base layer is kept flattened. The reliability of joining with can be improved.

さらに、前記バンクがSiO2からなり、SiO2の前駆体化合物が、Siを含んだ有機金属化合物Si(OR)4(R=CH3,C25,C37,C49)を含む液状体であり、前記液状体を加熱処理により固化することにより前記バンクを形成することが好ましい。 Further, the bank is made of SiO 2 , and the precursor compound of SiO 2 is an organometallic compound containing Si (OR) 4 (R = CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9. It is preferable that the bank is formed by solidifying the liquid by heat treatment.

SiO2の前駆体化合物を上述した構成とすることにより、液滴吐出法により、自在に所望のバンク形状、高さに形成することができ、その後、加熱処理により固化することでSiO2からなる所望形状のバンクを容易に形成することができる。 With the above-described constitution of the precursor compound of SiO 2 , it can be freely formed into a desired bank shape and height by the droplet discharge method, and then is made of SiO 2 by solidifying by heat treatment. A bank having a desired shape can be easily formed.

さらに、前記加熱処理の温度が、350℃〜400℃の範囲であることが望ましい。   Furthermore, the temperature of the heat treatment is desirably in the range of 350 ° C to 400 ° C.

このような温度範囲にすることで、液状体の固化を確実に行うことができる他、半導体基板内の回路素子や配線への熱的影響を排除することができる。   By setting the temperature within such a range, the liquid material can be solidified reliably, and thermal influences on circuit elements and wirings in the semiconductor substrate can be eliminated.

また、本発明の弾性表面波素子は、半導体基板の表面に櫛歯形状のIDT電極が形成される弾性表面波素子であって、前記半導体基板の能動面側表面に形成される絶縁層と、前記絶縁層の表面全体に形成され平坦化処理が施された基台層と、平坦化処理が施された前記基台層の表面に形成される圧電体と、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、前記基台層の表面周縁部に、前記基台層の表面から前記IDT電極の表面までの高さよりも高く、前記圧電体を取り囲んで形成されるバンクと、を備えることを特徴とする。   The surface acoustic wave device of the present invention is a surface acoustic wave device in which a comb-shaped IDT electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate, and an insulating layer formed on the active surface side surface of the semiconductor substrate; A base layer formed on the entire surface of the insulating layer and subjected to the planarization process, a piezoelectric body formed on the surface of the base layer subjected to the planarization process, and the IDT on the surface of the piezoelectric body A step of forming an electrode, and a bank formed on the periphery of the surface of the base layer so as to surround the piezoelectric body higher than the height from the surface of the base layer to the surface of the IDT electrode. It is characterized by that.

この発明によれば、圧電体及びIDT電極がバンクによって取り囲まれた凹部内に形成されているため、IDT電極表面が、バンク表面よりも突出することがなく、その後の回路実装等の工程等において治具等が、またはパッケージングの際に蓋体がIDT電極に接触してIDT電極を損傷する機会を減じ、信頼性の高い弾性表面波素子を提供することができる。
また、厚み及び外形形状も半導体基板の範囲内にあり、突出するものがなく小型化も実現できる。
According to the present invention, since the piezoelectric body and the IDT electrode are formed in the recess surrounded by the bank, the IDT electrode surface does not protrude from the bank surface, and in subsequent processes such as circuit mounting. It is possible to provide a highly reliable surface acoustic wave device by reducing the chance that a jig or the like contacts the IDT electrode and damages the IDT electrode during packaging.
Further, the thickness and the outer shape are also within the range of the semiconductor substrate, and there is no protrusion and a reduction in size can be realized.

さらに、圧電体が形成される基台層を、突出部のない絶縁層の表面全体にわたって形成し、基台層の表面を平坦化処理しているため、弾性表面波素子形成領域が優れた平坦性、平滑性が得られることにより、高精度な共振特性を実現することができる。   Furthermore, since the base layer on which the piezoelectric body is formed is formed over the entire surface of the insulating layer without protrusions and the surface of the base layer is flattened, the surface acoustic wave element forming region is excellent in flatness. Therefore, highly accurate resonance characteristics can be realized.

さらに、前記バンクによって形成される凹部内を密閉封止する封止部材が、前記バンクの上面にさらに備えられ、パッケージングされていることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a sealing member for hermetically sealing the inside of the recess formed by the bank is further provided on the upper surface of the bank and packaged.

バンクによって形成される凹部を封止部材にて密閉封止することで、IDT電極を外部からの水分や塵埃から保護することができる。   By sealing the recess formed by the bank with a sealing member, the IDT electrode can be protected from moisture and dust from the outside.

本発明に係る弾性表面波素子の概略構造を模式的に表し、(a)はその平面図、(b)は、(a)のA−A切断面を示す断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic structure of the surface acoustic wave element which concerns on this invention is represented typically, (a) is the top view, (b) is sectional drawing which shows the AA cut surface of (a). 本発明の実施形態1に係る弾性表面波素子の製造工程を模式的に表した部分断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the surface acoustic wave element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係る弾性表面波素子の製造工程を模式的に表した部分断面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the surface acoustic wave element according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係る製造方法の一部を模式的に示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows a part of manufacturing method which concerns on Embodiment 2 of this invention typically. 本発明の実施形態2の変形例の一部を模式的に示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows a part of modification of Embodiment 2 of this invention typically. 本発明の実施形態3に係る弾性表面波素子の製造方法の主な製造工程を模式的に示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows typically the main manufacturing process of the manufacturing method of the surface acoustic wave element concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る弾性表面波素子の製造方法の主な製造工程を模式的に示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows typically the main manufacturing process of the manufacturing method of the surface acoustic wave element concerning Embodiment 4 of this invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る弾性表面波素子の構造を示し、図2、図3は本発明の実施形態1に係る弾性表面波素子の製造方法、図4、図5は実施形態2とその変形例、図6は、実施形態3、図7は実施形態4に係る弾性表面波素子の製造方法を示している。
(弾性表面波素子の構造)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the structure of a surface acoustic wave device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 show a method for manufacturing a surface acoustic wave device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. 4 and 5 show Embodiment 2 and its modifications. FIG. 6 shows a method for manufacturing a surface acoustic wave device according to Embodiment 3 and FIG.
(Structure of surface acoustic wave element)

図1は、本発明に係る弾性表面波素子の概略構造を模式的に表し、(a)はその平面図、(b)は、(a)のA−A切断面を示す断面図である。図1(a)は、蓋体90を透視した状態を表している。図1(a)、(b)において、本発明の弾性表面波素子10は、シリコン(Si)を基材とする半導体基板20の能動面側表面に形成される酸化シリコン(SiO2)からなる絶縁層21〜23と、最上層の絶縁層23の表面全体にわたって形成される基台層30と、この基台層30の表面に形成される酸化亜鉛(ZnO)に代表される圧電材料からなる圧電体51と、圧電体51の上面に形成される櫛歯形状のAlからなるIDT電極(Interdigital Transducer)60と、から構成されている。 1A and 1B schematically show a schematic structure of a surface acoustic wave device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 1A shows a state in which the lid 90 is seen through. 1A and 1B, a surface acoustic wave element 10 of the present invention is made of silicon oxide (SiO 2 ) formed on the active surface side surface of a semiconductor substrate 20 based on silicon (Si). Insulating layers 21 to 23, a base layer 30 formed over the entire surface of the uppermost insulating layer 23, and a piezoelectric material typified by zinc oxide (ZnO) formed on the surface of the base layer 30 The piezoelectric body 51 and an IDT electrode (Interdigital Transducer) 60 made of comb-shaped Al formed on the upper surface of the piezoelectric body 51 are configured.

半導体基板20には、発振回路等の回路素子(図示せず)を含んでいる。絶縁層21〜23のそれぞれの間には層間電極(図示せず)が形成され、各層間電極にはパッド81〜86が形成されており、上下の層間電極がビアホール(コンタクトホール)にて電気的に接続されている。また、これら層間電極は、半導体基板20内の回路素子等を接続する接続電極でもある。これら絶縁層21〜23の各層の表面はCMP法(Chemical and Mechanical Polishing)等の平坦化処理によって、平坦化及び平滑化されている。
なお、半導体基板20の表面には、パッシベーション膜が形成されていることが好ましい。また、図1(b)では、絶縁層は3層構成を例示しているが、特に限定されず、1層でも、もっと多くてもよい。
The semiconductor substrate 20 includes circuit elements (not shown) such as an oscillation circuit. Interlayer electrodes (not shown) are formed between the insulating layers 21 to 23, and pads 81 to 86 are formed on each interlayer electrode. The upper and lower interlayer electrodes are electrically connected to each other through via holes (contact holes). Connected. These interlayer electrodes are also connection electrodes for connecting circuit elements and the like in the semiconductor substrate 20. The surface of each of the insulating layers 21 to 23 is flattened and smoothed by a flattening process such as CMP (Chemical and Mechanical Polishing).
Note that a passivation film is preferably formed on the surface of the semiconductor substrate 20. In FIG. 1B, the insulating layer has a three-layer structure, but is not particularly limited, and may be one layer or more.

絶縁層23の表面には、SiNからなる基台層30が形成されている。この基台層30の表面はCMP法により平坦化処理が施されている。また、基台層30の表面には、圧電体51が形成され、さらにその表面には櫛歯状のIDT電極60が形成されている。   A base layer 30 made of SiN is formed on the surface of the insulating layer 23. The surface of the base layer 30 is flattened by a CMP method. A piezoelectric body 51 is formed on the surface of the base layer 30, and a comb-like IDT electrode 60 is formed on the surface of the piezoelectric body 51.

絶縁層23の表面外周部には、圧電体51、IDT電極60を取り囲むバンク41が形成されている。バンク41は、基台層30の表面からIDT電極60の表面までの高さよりも高く形成されている。   A bank 41 surrounding the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 is formed on the outer peripheral portion of the surface of the insulating layer 23. The bank 41 is formed higher than the height from the surface of the base layer 30 to the surface of the IDT electrode 60.

バンク41の上面には、封止部材としての蓋体90が固着され、バンク41によって形成されている凹部42内の空間を密閉封止している。蓋体90の材質は、特に限定されないが、金属、ガラス、セラミック等を採用することができ、金属材料の場合にはシールド効果を有する。   A lid 90 as a sealing member is fixed to the upper surface of the bank 41, and the space in the recess 42 formed by the bank 41 is hermetically sealed. Although the material of the lid 90 is not particularly limited, metal, glass, ceramic, or the like can be employed, and a metal material has a shielding effect.

蓋体90の外側のバンク41の表面にはパッド87が設けられており、図1(a)では、6個のパッド87a〜87fが図示されている。ここで、パッド87a〜87fは、少なくとも発振回路駆動のための電力供給電極パッド、IDT電極60に接続されるGND、入力/出力信号電極パッド等を含む。
なお、以降、パッド87a〜87fは、総称してパッド87と表す。
Pads 87 are provided on the surface of the bank 41 outside the lid 90, and in FIG. 1A, six pads 87a to 87f are shown. Here, the pads 87a to 87f include at least a power supply electrode pad for driving the oscillation circuit, a GND connected to the IDT electrode 60, an input / output signal electrode pad, and the like.
Hereinafter, the pads 87a to 87f are collectively referred to as a pad 87.

IDT電極60はAlからなり、圧電体51の表面に櫛歯状のGND電極61と入力電極(出力電極共通)62が相互に交錯して形成され、バスバーの一端が、それぞれ圧電体51の端部まで延在される接続電極61a,62aとなり、ビアホール71a,71bまで延在されて、パッド86に接続している。なお、ビアホール71a,71bは、総称してビアホール71と表すことがある。   The IDT electrode 60 is made of Al, and a comb-like GND electrode 61 and an input electrode (common to output electrodes) 62 are formed on the surface of the piezoelectric body 51 so as to cross each other. The connection electrodes 61 a and 62 a are extended to the portion, and are extended to the via holes 71 a and 71 b and connected to the pad 86. The via holes 71a and 71b may be collectively referred to as the via hole 71.

パッド87もそれぞれ絶縁層の層間に設けられているパッド83にビアホール72を介して接続される。なお、パッド83,86は、図1(b)では、1個ずつ図示しているが、パッド83は上述した少なくとも発振回路駆動のための電力供給電極、パッド86はGND、入力/出力信号電極に対応して設けられている。パッド81,82,84,85も同様にパッド83,86に対応して設けられる。   The pads 87 are also connected to the pads 83 provided between the insulating layers via the via holes 72. In FIG. 1B, the pads 83 and 86 are shown one by one. However, the pad 83 is at least the power supply electrode for driving the oscillation circuit, and the pad 86 is GND and the input / output signal electrode. It is provided corresponding to. Similarly, the pads 81, 82, 84, 85 are provided corresponding to the pads 83, 86.

ここで、半導体基板20、絶縁層21〜23までの形成範囲は、従来の半導体製造プロセス領域であり、基台層30から圧電体51、IDT電極60、バンク41の範囲が、本発明による弾性表面波素子の製造プロセス領域として説明する。   Here, the formation range from the semiconductor substrate 20 to the insulating layers 21 to 23 is a conventional semiconductor manufacturing process region, and the range from the base layer 30 to the piezoelectric body 51, the IDT electrode 60, and the bank 41 is the elasticity according to the present invention. This will be described as a manufacturing process area of the surface acoustic wave device.

従って、上述した本発明による弾性表面波素子10は、圧電体51及びIDT電極60がバンク41によって取り囲まれた凹部42内に形成されているため、IDT電極60の表面が、バンク41の表面よりも突出することがなく、その後のパッケージング等の工程において、治具等または蓋体90の裏面がIDT電極に接触してIDT電極を損傷する機会を減じ、パッケージングが容易となり、また、信頼性の高い弾性表面波素子を提供することができる。
また、外形形状が半導体基板20の範囲内にあり、突出するものがなく小型化が実現できる。
Therefore, in the surface acoustic wave device 10 according to the present invention described above, the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 are formed in the recess 42 surrounded by the bank 41, so that the surface of the IDT electrode 60 is more than the surface of the bank 41. In the subsequent packaging process, the jig or the like or the back surface of the lid 90 comes into contact with the IDT electrode to reduce the chance of damaging the IDT electrode, making packaging easier and more reliable. A surface acoustic wave element having high performance can be provided.
Further, the outer shape is within the range of the semiconductor substrate 20, and there is no projecting part, so that downsizing can be realized.

さらに、圧電体51が形成される基台層30を、突出部のない絶縁層23の表面全体にわたって形成し、基台層30の表面を平坦化処理しているため、弾性表面波素子の形成領域が優れた平坦性及び平滑性が得られることにより、安定した共振特性を実現することができる。   Further, since the base layer 30 on which the piezoelectric body 51 is formed is formed over the entire surface of the insulating layer 23 having no protrusions, and the surface of the base layer 30 is flattened, the surface acoustic wave element is formed. Stable resonance characteristics can be realized by obtaining excellent flatness and smoothness in the region.

さらに、バンク41によって形成される凹部42を蓋体90にて密閉封止することで、IDT電極60を外部の水分や塵埃から保護することができ、信頼性が高い弾性表面波素子10を提供することができる。
(実施形態1)
Furthermore, the recess 42 formed by the bank 41 is hermetically sealed by the lid 90, whereby the IDT electrode 60 can be protected from external moisture and dust, and the highly reliable surface acoustic wave element 10 is provided. can do.
(Embodiment 1)

続いて、本発明の弾性表面波素子の製造方法について図面を参照して説明する。
図2、図3は、本発明の実施形態1に係る弾性表面波素子10の製造工程を模式的に表した部分断面図であり、上述した従来の半導体製造プロセス領域の工程の説明及び図示を省略し、本発明による弾性表面波素子10の製造プロセス領域の主な工程を図示し説明する。
まず、半導体基板20の上面に絶縁層21〜23及びパッド81〜86を従来の半導体製造プロセス領域における製造工程を用いて形成し、図2(a)に示すように、絶縁層23の表面をCMP法により平坦化処理した後、絶縁層23の表面全体にわたって基台層30を形成する。
Next, a method for manufacturing a surface acoustic wave device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
2 and 3 are partial cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the surface acoustic wave device 10 according to the first embodiment of the present invention. The description and illustration of the process in the conventional semiconductor manufacturing process region described above are shown in FIGS. The main steps in the manufacturing process area of the surface acoustic wave element 10 according to the present invention will be shown and described.
First, the insulating layers 21 to 23 and the pads 81 to 86 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate 20 by using the manufacturing process in the conventional semiconductor manufacturing process region, and the surface of the insulating layer 23 is formed as shown in FIG. After the planarization process by the CMP method, the base layer 30 is formed over the entire surface of the insulating layer 23.

基台層30の表面をCMP法により平坦化処理を施した後、基台層30の表面の全体にわたってSiO2からなるバンク層40を形成する(図2(b))。バンク層40の高さ(厚さ)は、IDT電極60(図1(b)、参照)の表面より高く、本実施形態では、4μm程度である。
次に、エッチングによりバンク41を形成する。
After the surface of the base layer 30 is flattened by the CMP method, the bank layer 40 made of SiO 2 is formed over the entire surface of the base layer 30 (FIG. 2B). The height (thickness) of the bank layer 40 is higher than the surface of the IDT electrode 60 (see FIG. 1B), and is about 4 μm in this embodiment.
Next, the bank 41 is formed by etching.

図2(c)は、バンク形成工程を示す。まず、バンク層40の表面にレジスト層101を形成する。そしてレジスト層101を露光、現像工程によりバンク41を形成するための凹部42に対応する開口部101aとパッド87と接続するビアホール72(図1(b)、参照)に対応する開口部101bとを有するレジストパターンを形成し、ウエットエッチングまたはドライエッチングにより凹部42及び、ビアホール72形成のためのスルーホール43とを形成する。凹部42の周縁部がバンク41である。
その後、レジスト層101を剥離、洗浄し、再度レジスト層102を形成する。
FIG. 2C shows a bank forming process. First, the resist layer 101 is formed on the surface of the bank layer 40. Then, the resist layer 101 is exposed and developed, and an opening 101a corresponding to the recess 42 for forming the bank 41 and an opening 101b corresponding to the via hole 72 (see FIG. 1B) connected to the pad 87 are formed. The resist pattern is formed, and the concave portion 42 and the through hole 43 for forming the via hole 72 are formed by wet etching or dry etching. The peripheral edge of the recess 42 is a bank 41.
Thereafter, the resist layer 101 is peeled off and washed, and the resist layer 102 is formed again.

図2(d)に、レジスト層102形成工程を示す。レジスト層102は、バンク41の表面及び凹部42、スルーホール43の内部にまで形成する。続いて基台層30にスルーホール44,45を開設する。   FIG. 2D shows a resist layer 102 forming step. The resist layer 102 is formed up to the surface of the bank 41, the recess 42, and the inside of the through hole 43. Subsequently, through holes 44 and 45 are formed in the base layer 30.

図2(e)に、スルーホール44,45を開設する工程を示す。まず、レジスト層102を露光、現像工程によりスルーホール44,45それぞれに対応する開口部102a,102bが開口されたレジストパターンを形成した後、エッチングにより、基台層30にスルーホール44,45を開設する。そして、絶縁層23にスルーホール46,47を開設する工程に移行する。   FIG. 2E shows a process for opening the through holes 44 and 45. First, the resist layer 102 is exposed and developed to form a resist pattern having openings 102a and 102b corresponding to the through holes 44 and 45, respectively. Then, the through holes 44 and 45 are formed in the base layer 30 by etching. Open. Then, the process proceeds to a step of opening through holes 46 and 47 in the insulating layer 23.

図2(f)に示すようにレジスト層(ここでは、レジストパターンを示す)102の上面に、さらにレジスト層103を形成する。レジスト層103は、レジスト層102の上面、スルーホール44,45の内部にまで侵入する。そして、図3(g)に示すように、露光、現像工程により開口部103a,103bを有するレジストパターンを形成し、エッチングにより絶縁層23にパッド83,86の表面に連通するスルーホール46,47を開設、洗浄する。   As shown in FIG. 2F, a resist layer 103 is further formed on the upper surface of the resist layer 102 (here, a resist pattern is shown). The resist layer 103 penetrates into the upper surface of the resist layer 102 and the inside of the through holes 44 and 45. Then, as shown in FIG. 3G, a resist pattern having openings 103a and 103b is formed by exposure and development processes, and through holes 46 and 47 communicating with the surfaces of the pads 83 and 86 in the insulating layer 23 by etching. Open and wash.

なお、上述した各スルーホール43、スルーホール44,45、スルーホール46,47とは、それぞれSiO2、SiN、SiO2というように異なる材料が交互に積層されており、それぞれの材質に対応するエッチャントが異なるため、別々の工程を要する。
次に、圧電体層50を形成する。
The above-described through holes 43, through holes 44 and 45, and through holes 46 and 47 are formed by alternately stacking different materials such as SiO 2 , SiN, and SiO 2 , and correspond to the respective materials. Since the etchant is different, a separate process is required.
Next, the piezoelectric layer 50 is formed.

図3(h)は、圧電体層50の形成工程を示す。圧電体層50は、バンク41の表面及び凹部42の底部42aの表面全体にわたって形成する。先の工程で開設された各スルーホール43〜47内にも圧電材料が浸入する。
続いて、圧電体51を形成する。
FIG. 3H shows a process for forming the piezoelectric layer 50. The piezoelectric layer 50 is formed over the entire surface of the bank 41 and the bottom 42 a of the recess 42. Piezoelectric material also enters each of the through holes 43 to 47 established in the previous step.
Subsequently, the piezoelectric body 51 is formed.

図3(i)、図3(j)に圧電体形成工程を示す。まず、圧電体層50の表面にレジスト層104を形成し、露光、現像工程により、圧電体51の形状に合わせて周囲のレジスト層を除去したレジストパターンを形成する(図3(i)、参照)。   3 (i) and 3 (j) show the piezoelectric body forming process. First, a resist layer 104 is formed on the surface of the piezoelectric layer 50, and a resist pattern is formed by removing the surrounding resist layer in accordance with the shape of the piezoelectric body 51 by exposure and development processes (see FIG. 3I). ).

図3(j)に示すように、圧電体51をエッチングにより所望の形状に形成する。この際、上述した各スルーホールの内部に侵入していた圧電材料も除去される。このように形成された圧電体51の表面にIDT電極60と各ビアホール(ビアホール71,72を例示)を形成する。   As shown in FIG. 3J, the piezoelectric body 51 is formed into a desired shape by etching. At this time, the piezoelectric material that has entered the through holes is also removed. An IDT electrode 60 and via holes (via holes 71 and 72 are exemplified) are formed on the surface of the piezoelectric body 51 formed in this way.

図3(k)にIDT電極60の形成工程を示す。圧電体51の表面に図1(a)に示すGND電極61と入力電極(出力電極共通)62が相互に交錯して構成されるIDT電極60を形成する。IDT電極60は、蒸着またはCVD法等の手段で形成する。バスバーの一端は、それぞれ圧電体51の端部まで延在される接続電極61a,62aとなり、ビアホール71(71a,71b)まで延在されてパッド86に接続する。また、もう一方のビアホール72とパッド87及びパッド83とも接続する。   FIG. 3K shows a process for forming the IDT electrode 60. An IDT electrode 60 is formed on the surface of the piezoelectric body 51. The IDT electrode 60 includes a GND electrode 61 and an input electrode (common to output electrodes) 62 shown in FIG. The IDT electrode 60 is formed by means such as vapor deposition or CVD. One end of the bus bar becomes connection electrodes 61 a and 62 a extending to the end of the piezoelectric body 51, and extends to the via hole 71 (71 a and 71 b) to connect to the pad 86. Further, the other via hole 72 is connected to the pad 87 and the pad 83.

そして、図1(b)に示すように、封止部材としての蓋体90をバンク41の上面に固着しパッケージングする。バンク41の表面はIDT電極60の表面よりも高い位置にあるため、蓋体90の下面がIDT電極60と接触することはない。
上述したような工程を経て、弾性表面波素子10が形成される。
Then, as shown in FIG. 1B, a lid 90 as a sealing member is fixed to the upper surface of the bank 41 and packaged. Since the surface of the bank 41 is higher than the surface of the IDT electrode 60, the lower surface of the lid 90 does not come into contact with the IDT electrode 60.
Through the steps as described above, the surface acoustic wave element 10 is formed.

従って、前述した実施形態1によれば、圧電体51及びIDT電極60をバンク41によって取り囲まれた凹部42内に形成しているため、IDT電極60の表面が、バンク41の表面よりも突出することがなく、その後の回路実装等の工程において、治具等がIDT電極60に接触して損傷する機会を減じ、信頼性の高い弾性表面波素子10を提供することができる。
また、外形形状も半導体基板20の範囲内にあり、突出するものがなく小型化も実現できる。
Therefore, according to the first embodiment described above, since the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 are formed in the recess 42 surrounded by the bank 41, the surface of the IDT electrode 60 protrudes from the surface of the bank 41. In the subsequent process such as circuit mounting, the chance that the jig or the like contacts the IDT electrode 60 and is damaged can be reduced, and the highly reliable surface acoustic wave device 10 can be provided.
Further, the outer shape is also within the range of the semiconductor substrate 20, and there is no projecting thing, so that downsizing can be realized.

また、このような製造方法では、ウエハの状態にて、半導体製造プロセスで一貫して製造することができ、また、前述した特許文献2のように、チップ化された弾性表面波素子、サブ基板、モジュール基板を実装する工程が不要で、製造工程の短縮化と製造コストの低減を可能にする。   Further, in such a manufacturing method, it is possible to manufacture the wafer consistently in the semiconductor manufacturing process in the state of the wafer. Further, as in the above-described Patent Document 2, the surface acoustic wave element formed in the chip, the sub-substrate The process of mounting the module substrate is unnecessary, and the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

さらに、基台層30を、突出部のない絶縁層23の表面全体にわたって形成した後、基台層30の表面を平坦化処理しているため、弾性表面波素子の形成領域が優れた平坦性、平滑性が得られることにより、高精度な共振特性を実現することができる。   Furthermore, since the base layer 30 is formed over the entire surface of the insulating layer 23 having no protrusions, the surface of the base layer 30 is flattened, so that the surface acoustic wave element forming region has excellent flatness. By obtaining smoothness, highly accurate resonance characteristics can be realized.

さらに、基台層30は、半導体基板20の能動面側表面に設けられる絶縁層23の表面に形成される。この絶縁層23は酸化シリコン(SiO2)であるため、SiNは、通常の半導体製造プロセスによって容易に形成することができるという効果もある。また、SiNは、CMPによる平坦化処理が一般的に実施しやすい材料とされている。
(実施形態2)
Further, the base layer 30 is formed on the surface of the insulating layer 23 provided on the active surface side surface of the semiconductor substrate 20. Since the insulating layer 23 is silicon oxide (SiO 2 ), SiN can be easily formed by a normal semiconductor manufacturing process. SiN is a material that is generally easy to perform planarization by CMP.
(Embodiment 2)

続いて、本発明の実施形態2に係る弾性表面波素子の製造方法について図面を参照して説明する。実施形態2は、前述した実施形態1による製造方法を基本としながら、基台層30の構成を変えたところに特徴を有し、相違部分のみ図示し説明する。
図4は、実施形態2に係る製造方法の一部を模式的に示す部分断面図である。実施形態2では、基台層30がAl層35とSiN層36とから構成されている。
Then, the manufacturing method of the surface acoustic wave element concerning Embodiment 2 of this invention is demonstrated with reference to drawings. The second embodiment is characterized in that the configuration of the base layer 30 is changed based on the manufacturing method according to the first embodiment described above, and only different portions are shown and described.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing method according to the second embodiment. In the second embodiment, the base layer 30 is composed of an Al layer 35 and a SiN layer 36.

絶縁層23の表面にまずAl層35を形成し、CMP法により平坦化処理をした後、SiN層36を形成する。このSiN層36表面に平坦化処理をすればなおよい。基台層30の形成工程以降の工程は、前述した実施形態1(図2(b)〜図3(k)、参照)と同じ工程を経て、弾性表面波素子10を形成する。   First, an Al layer 35 is formed on the surface of the insulating layer 23, and after planarizing by a CMP method, an SiN layer 36 is formed. It is even better if the surface of the SiN layer 36 is planarized. The processes after the formation process of the base layer 30 are performed through the same process as that of the first embodiment (see FIGS. 2B to 3K), and the surface acoustic wave element 10 is formed.

なお、基台層としてAl層35を採用する際には、Al層35が導電体であるので、ビアホール71,72とは、GND以外は接続させないため、単にスルーホール構成とする。   Note that when the Al layer 35 is employed as the base layer, since the Al layer 35 is a conductor, the via holes 71 and 72 are not connected to anything other than GND, and are simply configured as through holes.

また、図5に実施形態2の変形例を示す。この変形例は、基台層30の構成を、絶縁層23側からSiN層36、Al層35としている。Al層35の表面にはさらにSiN層37を形成した3層構造としているところに特徴を有している。ここで、Al層35の表面は平坦化処理を行う。SiN層37は、必ずしもなくてもよいが、圧電体51を形成する際の保護層として形成する。   FIG. 5 shows a modification of the second embodiment. In this modification, the structure of the base layer 30 is the SiN layer 36 and the Al layer 35 from the insulating layer 23 side. The surface of the Al layer 35 is characterized by a three-layer structure in which a SiN layer 37 is further formed. Here, the surface of the Al layer 35 is flattened. The SiN layer 37 is not necessarily required, but is formed as a protective layer when the piezoelectric body 51 is formed.

従って、上述した実施形態2、及びその変形例によれば、Al層は、半導体製造プロセスにおいて平坦化及び平滑化処理をするためのメタルストッパーとして用いられることが多く、平坦化処理によって優れた平坦性及び平滑性を有し、弾性表面波素子の形成領域が優れた平坦性、平滑性が得られることにより、より一層、高精度な共振特性を実現することができる。
(実施形態3)
Therefore, according to the second embodiment described above and the modification thereof, the Al layer is often used as a metal stopper for performing planarization and smoothing processing in the semiconductor manufacturing process, and excellent flatness is achieved by the planarization processing. The surface acoustic wave element can be formed with excellent flatness and smoothness, so that even more accurate resonance characteristics can be realized.
(Embodiment 3)

続いて、本発明の実施形態3に係る弾性表面波素子10の製造方法について図面を参照して説明する。実施形態3は、前述した実施形態1による製造方法(図2、図3、参照)が、バンク層40を形成した後、エッチングにより凹部42を穿設しバンク41を形成していることに対し、液滴吐出法にてバンク41を積み上げて形成するところに特徴を有している。なお、弾性表面波素子10の完成した形態は、実施形態1(図1、参照)と大略同じとなるため説明を省略し、同じ機能要素には同じ符号を付して説明する。   Then, the manufacturing method of the surface acoustic wave element 10 which concerns on Embodiment 3 of this invention is demonstrated with reference to drawings. In the third embodiment, the manufacturing method according to the first embodiment (see FIGS. 2 and 3) forms the bank 41 by forming the bank 42 and then forming the bank 41 by etching. A feature is that the banks 41 are stacked and formed by a droplet discharge method. Note that the completed form of the surface acoustic wave element 10 is substantially the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), and thus the description thereof is omitted, and the same functional elements are denoted by the same reference numerals.

図6は、実施形態3に係る弾性表面波素子10の製造方法の主な製造工程を模式的に示す部分断面図である。半導体基板20の上面に絶縁層21〜23及びパッド81〜86を従来の半導体製造プロセス領域の工程を用いて形成し、図2(a)に示すように、絶縁層23の表面をCMP法により平坦化処理した後、絶縁層23の表面全体にわたってSiNからなる基台層30を形成する。
そして、基台層30の表面をCMP法により平坦化処理した後、パッド83,86の表面に連通するスルーホール44〜47を開設する。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view schematically showing main manufacturing steps of the method for manufacturing the surface acoustic wave device 10 according to the third embodiment. Insulating layers 21 to 23 and pads 81 to 86 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate 20 by using a process in a conventional semiconductor manufacturing process region, and the surface of the insulating layer 23 is formed by CMP as shown in FIG. After the planarization process, the base layer 30 made of SiN is formed over the entire surface of the insulating layer 23.
Then, after planarizing the surface of the base layer 30 by CMP, through holes 44 to 47 communicating with the surfaces of the pads 83 and 86 are opened.

図6(a)は、基台層30及び絶縁層23のそれぞれにスルーホール44,45とスルーホール46,47を開設した状態を示している。まず、基台層30の表面にレジスト層101を形成し、露光、現像工程によりスルーホール44,45に対応する開口部101a,101bを有するレジストパターンを形成した後、エッチングによりスルーホール44,45を開設する。続いて、図示しないが、レジスト層101(レジストパターンを示す)の表面に、もう一層のレジスト層を形成し、スルーホール46,47に対応する開口部を有するレジストパターンを形成し、エッチングによりスルーホール46,47を開設する。
スルーホール44〜47が開設された状態を図6(b)に示す。なお、スルーホール44〜47の開設方法は、前述した実施形態1において図2(e)〜図3(g)に示す工程に準じている。
FIG. 6A shows a state in which through holes 44 and 45 and through holes 46 and 47 are opened in the base layer 30 and the insulating layer 23, respectively. First, a resist layer 101 is formed on the surface of the base layer 30, a resist pattern having openings 101a and 101b corresponding to the through holes 44 and 45 is formed by exposure and development processes, and then the through holes 44 and 45 are etched. Open. Subsequently, although not shown in the drawing, another resist layer is formed on the surface of the resist layer 101 (showing a resist pattern), a resist pattern having openings corresponding to the through holes 46 and 47 is formed, and through-holes are formed by etching. Halls 46 and 47 are opened.
FIG. 6B shows a state where the through holes 44 to 47 are opened. In addition, the opening method of the through holes 44-47 is based on the process shown in FIG.2 (e)-FIG.3 (g) in Embodiment 1 mentioned above.

スルーホール44〜46を開設した後、圧電体層50を形成する。
図6(c)に、圧電体層50の形成工程を示す。圧電体層50は、基台層30の表面全体に所定の厚さで形成される。この際、圧電体層50の一部が、スルーホール44〜47の内部にまで侵入している。
次に圧電体51を所定の形状に形成する。
After opening the through holes 44 to 46, the piezoelectric layer 50 is formed.
FIG. 6C shows a process for forming the piezoelectric layer 50. The piezoelectric layer 50 is formed on the entire surface of the base layer 30 with a predetermined thickness. At this time, a part of the piezoelectric layer 50 penetrates into the through holes 44 to 47.
Next, the piezoelectric body 51 is formed in a predetermined shape.

図6(d)、図6(e)は、圧電体51の形成工程を示している。まず、図6(d)に示すように、圧電体層50の表面全体にレジスト層104を形成し、露光、現像工程により、圧電体51に対応するレジストパターンを形成し、エッチングによりレジストパターン外のレジストを除去する。続いて、エッチングにより圧電体51の所定形状を形成する。   FIG. 6D and FIG. 6E show the formation process of the piezoelectric body 51. First, as shown in FIG. 6D, a resist layer 104 is formed on the entire surface of the piezoelectric layer 50, a resist pattern corresponding to the piezoelectric body 51 is formed by exposure and development processes, and the resist pattern outside is formed by etching. Remove the resist. Subsequently, a predetermined shape of the piezoelectric body 51 is formed by etching.

図6(e)は、圧電体51が形成された状態を示している。図6(e)に示すように、基台層30の表面には圧電体51が形成され、スルーホール44〜47が開設されている。
続いて、IDT電極60を形成する。
FIG. 6E shows a state where the piezoelectric body 51 is formed. As shown in FIG. 6E, a piezoelectric body 51 is formed on the surface of the base layer 30, and through holes 44 to 47 are opened.
Subsequently, the IDT electrode 60 is formed.

図6(f)にIDT電極60の形成工程を示す。圧電体51の表面に図1(a)に示すGND電極61と入力電極(出力電極共通)62が相互に交錯して構成されるIDT電極60を形成する。IDT電極60は、蒸着またはCVD法等の手段で形成する。バスバーの一端は、それぞれ圧電体51の端部まで延在される接続電極61a,62aとなり、ビアホール71(71a,71b)まで延在されてパッド86に接続する。
続いて、バンク41を形成する。
FIG. 6F shows a process for forming the IDT electrode 60. An IDT electrode 60 is formed on the surface of the piezoelectric body 51. The IDT electrode 60 includes a GND electrode 61 and an input electrode (common to output electrodes) 62 shown in FIG. The IDT electrode 60 is formed by means such as vapor deposition or CVD. One end of the bus bar becomes connection electrodes 61 a and 62 a extending to the end of the piezoelectric body 51, and extends to the via hole 71 (71 a and 71 b) to connect to the pad 86.
Subsequently, the bank 41 is formed.

図6(g)にバンク41の形成工程を示す。バンク41は、圧電体51とIDT電極60を含む領域の外側を取り囲むように、液体吐出法にてSiO2を積み上げて所定の形状に形成し、加熱処理により固化して形成する。この際、バンク41には、パッド83に連通するスルーホール43も形成される。 FIG. 6G shows a process for forming the bank 41. The bank 41 is formed by stacking SiO 2 in a predetermined shape by a liquid discharge method so as to surround the outside of the region including the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 and solidifying it by heat treatment. At this time, a through hole 43 communicating with the pad 83 is also formed in the bank 41.

バンク41の形成方法について、さらに詳しく説明する。本実施形態におけるバンク41の形成は、液体吐出法を用いて行われる。液滴吐出法とは、液状体からなる液滴を所望のパターンに吐出することにより、基体上に所望のパターンを形成する方法であり、インクジェット法などの総称であり、液滴吐出装置を用いて行われる。   A method for forming the bank 41 will be described in more detail. The formation of the bank 41 in the present embodiment is performed using a liquid ejection method. The droplet discharge method is a method for forming a desired pattern on a substrate by discharging droplets made of a liquid material into a desired pattern, and is a general term for an ink jet method, and uses a droplet discharge device. Done.

なお、液滴吐出装置としては、液滴吐出ヘッドに圧電素子(ピエゾ素子)を用いた電気機械変換体や、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。
(バンク41の形成方法)
As the droplet discharge device, an electromechanical transducer using a piezoelectric element (piezo element) as a droplet discharge head, a method using an electrothermal transducer as an energy generating element, a charge control type, a pressure vibration It is also possible to employ a continuous method such as a mold, an electrostatic suction method, or a method in which an electromagnetic wave such as a laser is irradiated to generate heat and the liquid material is discharged by the action of this heat generation.
(Method for forming bank 41)

まず、上述した液滴吐出法(インクジェット法)により、SiO2の前駆体材料を含む液状体をバンク形成箇所に配設する。液状体中に含有されるSiO2前駆体材料としては、SiのアルコキシドSi(OR)4(R=CH3,C25,C37,C49)が挙げられるが、その他類似のものでもよい。 First, a liquid containing a precursor material of SiO 2 is disposed at a bank forming position by the above-described droplet discharge method (inkjet method). Examples of the SiO 2 precursor material contained in the liquid include Si alkoxide Si (OR) 4 (R = CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ). Similar ones may be used.

SiO2前駆体材料を含む液状体を分散させるための溶媒または分散媒としては、室温での蒸気圧が0.001mmHg以上200mmHg以下であるものが好ましい。蒸気圧が200mmHgを越えると、吐出により塗布膜を形成した際に分散媒が先に蒸発してしまい、良好な塗布膜が形成し難くなるからである。一方、室温での蒸気圧が0.001mmHg未満であると、乾燥速度が遅くなって塗布膜中に分散媒が残留しやすくなり、後工程の熱光処理後に良質の塗布膜が得られ難くなるからである。また、特に前記分散媒の蒸気圧が、50mmHg以下であれば、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり難くなり、安定な吐出が可能となるためより好ましい。 As the solvent or dispersion medium for dispersing the liquid containing the SiO 2 precursor material, those having a vapor pressure at room temperature of 0.001 mmHg to 200 mmHg are preferable. This is because if the vapor pressure exceeds 200 mmHg, the dispersion medium evaporates first when a coating film is formed by discharge, and it becomes difficult to form a good coating film. On the other hand, if the vapor pressure at room temperature is less than 0.001 mmHg, the drying rate is slow, and the dispersion medium tends to remain in the coating film, making it difficult to obtain a high-quality coating film after the subsequent heat-light treatment. Because. In particular, when the vapor pressure of the dispersion medium is 50 mmHg or less, nozzle clogging due to drying hardly occurs when droplets are ejected from the droplet ejection head, which is more preferable.

使用する溶媒としては、前記の液状体の凝集を生じさせることなく良好に分散させることができるものであれば、特に限定されることはない。具体的には、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系溶媒、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、更にプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性溶媒を挙げることができる。これらのうち、金属微粒子の分散性と分散液の安定性、またインクジェット法への適用のし易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒が好ましく、更に好ましい溶媒としては水、炭化水素系分散媒を挙げることができる。これらの分散媒は、単独でも、あるいは2種以上の混合物としても使用可能である。   The solvent to be used is not particularly limited as long as it can be dispersed well without causing aggregation of the liquid. Specifically, in addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, n-heptane, n-octane, decane, toluene, xylene, cymene, durene, indene, dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene , Hydrocarbon solvents such as cyclohexylbenzene, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxy Ethyl) ether, ether solvents such as p-dioxane, propylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methyl 2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, can be mentioned polar solvents such as cyclohexanone. Of these, water, alcohols, hydrocarbon solvents, ether solvents are preferred, and more preferred solvents are the dispersibility of the metal fine particles, the stability of the dispersion, and the ease of application to the ink jet method. Can include water and hydrocarbon-based dispersion media. These dispersion media can be used alone or as a mixture of two or more.

前述したSiO2前駆体材料を分散媒に分散させて液状体を形成する際の、液状体中の前駆体化合物の濃度としては、1重量%以上80重量%以下とするのが好ましく、特に、この範囲において、形成するSiO2バンクの膜厚に応じて調整するのが望ましい。80重量%を越えると、塗布膜のひび割れが起こりやすくなるからであり、また、1重量%未満では分散媒を蒸発させるための乾燥に長時間を要することとなり、生産性が低下するからである。 When the above-mentioned SiO 2 precursor material is dispersed in a dispersion medium to form a liquid, the concentration of the precursor compound in the liquid is preferably 1% by weight to 80% by weight, In this range, it is desirable to adjust according to the film thickness of the SiO 2 bank to be formed. If it exceeds 80% by weight, cracks of the coating film tend to occur, and if it is less than 1% by weight, it takes a long time for drying to evaporate the dispersion medium, thereby reducing productivity. .

尚、このSiO2前駆体材料を含んだ液状体にあっては、目的の機能を損なわない範囲で、必要に応じてフッ素系、シリコン系、ノニオン系などの表面張力調節材を微量添加してもよい。
ノニオン系表面張力調節材は、分散液の塗布対象物への濡れ性を良好にし、塗布した膜のレベリング性を改良し、塗膜のぶつぶつの発生、ゆず肌の発生などの防止に役立つものとなる。このノニオン系表面張力調節材を添加して調製した金属微粒子分散液については、その粘度を1mPa・s以上50mPa・s以下にするのが好ましい。粘度が1mPa・s未満であると、液滴吐出ヘッドのノズル周辺部が液状体の流出により汚れ易くなってしまい、また、粘度が50mPa・sを越えると、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなってしまうからである。
In addition, in the liquid containing the SiO 2 precursor material, a small amount of a surface tension adjusting material such as a fluorine-based material, a silicon-based material, or a non-ionic material may be added as long as the target function is not impaired. Also good.
Nonionic surface tension modifiers improve the wettability of the dispersion to the object to be applied, improve the leveling of the applied film, and help prevent the occurrence of coating crushing and distortion skin. Become. The metal fine particle dispersion prepared by adding this nonionic surface tension adjusting agent preferably has a viscosity of 1 mPa · s to 50 mPa · s. When the viscosity is less than 1 mPa · s, the peripheral portion of the nozzle of the droplet discharge head is easily contaminated by the outflow of the liquid material, and when the viscosity exceeds 50 mPa · s, the nozzle hole is frequently clogged. Because it becomes.

さらに、このようにして調製したSiO2バンク前駆体化合物を含有する液状体としては、その表面張力が20dyn/cm以上70dyn/cm以下の範囲に入ることが望ましい。表面張力が20dyn/cm未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、70dyn/cmを越えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため、インク組成物の吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるからである。 Further, the liquid containing the SiO 2 bank precursor compound thus prepared preferably has a surface tension in the range of 20 dyn / cm to 70 dyn / cm. When the surface tension is less than 20 dyn / cm, the wettability of the ink composition with respect to the nozzle surface increases, and thus flight bending easily occurs. When the surface tension exceeds 70 dyn / cm, the shape of the meniscus at the nozzle tip is not stable. This is because it becomes difficult to control the discharge amount and discharge timing of the composition.

このような液状体を液滴吐出ヘッドによって所望位置に均一な厚さとなるように配設する。この配設された液状体に加熱処理を施す。次いで、所定温度で所定時間乾燥し、液状体中の液分を除去する。さらに、この乾燥後、大気雰囲気下において所定の高温(例えば300℃)で所定時間(例えば30分間)脱脂し、これによってSiに配位している有機成分を熱分解し、(−O−Si−O)n重合体にする。そして、このような塗布→乾燥→脱脂の各工程を所定回数繰り返し、重合体を所望の厚さにする。
その後、RTA(Rapid Thermal Annealing)炉で酸素フローしながら所定温度、好ましくは350℃〜400℃、さらに好ましくは400℃で熱処理を行い、前記重合体を焼成して図6(g)に示すようにSiO2バンクを厚さ4μm程度に形成する。
Such a liquid material is disposed at a desired position by the droplet discharge head so as to have a uniform thickness. The disposed liquid is subjected to heat treatment. Next, drying is performed at a predetermined temperature for a predetermined time, and the liquid content in the liquid is removed. Further, after this drying, degreasing is performed at a predetermined high temperature (for example, 300 ° C.) for a predetermined time (for example, 30 minutes) in an air atmosphere, thereby thermally decomposing the organic component coordinated to Si, and (—O—Si -O) n polymer. And each process of such application | coating → drying → degreasing is repeated predetermined times, and a polymer is made into desired thickness.
Thereafter, heat treatment is performed at a predetermined temperature, preferably 350 ° C. to 400 ° C., more preferably 400 ° C. while oxygen flows in an RTA (Rapid Thermal Annealing) furnace, and the polymer is baked, as shown in FIG. 6 (g). An SiO 2 bank is formed to a thickness of about 4 μm.

加熱処理の条件は、特に限定されることなく一般的な条件が採用可能である。例えば、熱処理雰囲気としては、大気中で行ってもよく、また、必要に応じて窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。熱処理温度としては、分散媒の沸点(蒸気圧)、圧力および金属微粒子の熱的挙動を考慮して適宜に決定されるが、特に400℃以下とするのが好ましい。400℃以下とすることにより、半導体基板20内の回路素子やAl配線への熱的影響を減ずることができる。   The conditions for the heat treatment are not particularly limited, and general conditions can be adopted. For example, the heat treatment atmosphere may be performed in the air, or may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium as necessary. The heat treatment temperature is appropriately determined in consideration of the boiling point (vapor pressure) of the dispersion medium, the pressure, and the thermal behavior of the metal fine particles, but is preferably 400 ° C. or less. By setting the temperature to 400 ° C. or lower, the thermal influence on the circuit elements and the Al wiring in the semiconductor substrate 20 can be reduced.

熱処理における加熱方法としては、通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他に、ランプアニールによっても行うこともできる。
また、ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないものの、赤外線ランプ、キセノンランプ、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、KrCl、ArF、ArClなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力10W以上5000W以下の範囲のものが用いられるが、本実施形態では100W以上1000W以下の範囲で十分である。
As a heating method in the heat treatment, lamp annealing can be performed in addition to the treatment by a normal hot plate, electric furnace or the like.
The light source used for lamp annealing is not particularly limited, but excimers such as infrared lamps, xenon lamps, YAG lasers, argon lasers, carbon dioxide lasers, XeF, XeCl, XeBr, KrF, KrCl, ArF, ArCl, etc. A laser or the like can be used as a light source. In general, these light sources have an output in the range of 10 W to 5000 W, but in the present embodiment, a range of 100 W to 1000 W is sufficient.

このようにしてバンク41を形成した後、図6(h)に示すように、バンク41の表面からパッド87に接続するビアホール72、及びパッド87を形成し、図1(b)に示すように蓋体90を固着し、パッケージングして弾性表面波素子10が形成される。   After the bank 41 is formed in this manner, as shown in FIG. 6H, via holes 72 and pads 87 connected to the pads 87 from the surface of the bank 41 are formed, and as shown in FIG. The lid 90 is fixed and packaged to form the surface acoustic wave element 10.

従って、前述した実施形態3によれば、バンク41の形成を液滴吐出法を用いて行うことにより、任意の形状のバンク41を形成することが可能となり、バンク41の一部にビアホール72を形成するためのスルーホール43を同じ工程内で形成することができ、製造工程の短縮化がはかれる。   Therefore, according to the third embodiment described above, it is possible to form the bank 41 of any shape by forming the bank 41 using the droplet discharge method, and the via hole 72 is formed in a part of the bank 41. The through hole 43 for forming can be formed in the same process, and the manufacturing process can be shortened.

また、圧電体51及びIDT電極60は、平坦化処理された基台層30の突出部がない同一平面上に形成するため、前述した実施形態1のように予め形成された凹部内に形成する方法よりも、圧電体51及びIDT電極60を容易に形成することができる。   Further, since the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 are formed on the same plane without the protruding portion of the base layer 30 that has been flattened, the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 are formed in a recess formed in advance as in the first embodiment described above. The piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 can be formed more easily than the method.

さらに、SiO2の前駆体化合物が、Siを含んだ有機金属化合物Si(OR)4(R=CH3,C25,C37,C49)を含む液状体であり、前述した液滴吐出法により、所望のバンク形状、高さに容易に形成することができ、その後、加熱処理により固化するでSiO2からなる所望形状のバンクを容易に形成することができる。 Further, the precursor compound of SiO 2 is a liquid containing an organometallic compound Si (OR) 4 (R = CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 ) containing Si, By the above-described droplet discharge method, a desired bank shape and height can be easily formed, and then a bank having a desired shape made of SiO 2 can be easily formed by solidifying by heat treatment.

さらに、加熱処理の温度が、350℃〜400℃の範囲にしているので、液状体の固化を確実に行うことができる他、半導体基板20内の回路素子やAl配線への熱的影響を排除することができる。
(実施形態4)
Furthermore, since the temperature of the heat treatment is in the range of 350 ° C. to 400 ° C., the liquid material can be solidified reliably, and the thermal influence on the circuit elements and Al wiring in the semiconductor substrate 20 is eliminated. can do.
(Embodiment 4)

続いて、本発明の実施形態4に係る弾性表面波素子10の製造方法について図面を参照して説明する。実施形態4では、バンク41の形成方法は前述した実施形態3による製造方法に準じているが、バンク41を形成した後に、圧電体51及びIDT電極60を形成するところに特徴を有している。相違工程を中心に説明し、同じ機能要素については同じ符号を付して説明する。
図7は、本実施形態に係る弾性表面波素子10の製造方法を模式的に示す部分断面図である。
Then, the manufacturing method of the surface acoustic wave element 10 concerning Embodiment 4 of this invention is demonstrated with reference to drawings. In the fourth embodiment, the method for forming the bank 41 conforms to the manufacturing method according to the third embodiment described above, but is characterized in that the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 are formed after the bank 41 is formed. . It demonstrates centering on a different process and attaches | subjects and demonstrates the same code | symbol about the same functional element.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing the method for manufacturing the surface acoustic wave element 10 according to the present embodiment.

図7(a)に、バンク41の形成工程を示す。バンク41は、基台層30の表面周縁に所定の形状及び高さで液滴吐出法を用いて形成する。液滴吐出法は、前述した実施形態3と同様な方法、条件が用いられる。バンク41によって凹部42が形成され、凹部42の底面には、平坦化処理が施された基台層30の表面の一部が露出されている。また、パッド83に連通するスルーホール43も同じ工程により形成されている。
次に、基台層30にパッド83,86に連通するスルーホールを形成する。
FIG. 7A shows a process for forming the bank 41. The bank 41 is formed on the periphery of the surface of the base layer 30 with a predetermined shape and height using a droplet discharge method. For the droplet discharge method, the same method and conditions as in the third embodiment described above are used. A recess 42 is formed by the bank 41, and a part of the surface of the base layer 30 that has been flattened is exposed on the bottom surface of the recess 42. The through hole 43 communicating with the pad 83 is also formed by the same process.
Next, through holes that communicate with the pads 83 and 86 are formed in the base layer 30.

図7(b)〜図7(e)に、スルーホール44〜47を形成する工程を示す。まず、図7(b)に示すように、凹部42の底面(つまり、基台層30の表面)とバンク41の表面にわたってレジスト層102を形成し、露光、現像工程によりスルーホール44,45に対応する開口部102a,102bを有するレジストパターンを形成する。   FIG. 7B to FIG. 7E show a process for forming the through holes 44 to 47. First, as shown in FIG. 7B, a resist layer 102 is formed over the bottom surface of the recess 42 (that is, the surface of the base layer 30) and the surface of the bank 41, and the through holes 44 and 45 are formed by exposure and development processes. A resist pattern having corresponding openings 102a and 102b is formed.

そして、図7(c)に示すように、スルーホール44,45を開設する工程を示す。エッチングによりスルーホール44,45を開設し、レジスト層102を除去し、洗浄する。
次に、絶縁層23にスルーホール46,47を開設する。
Then, as shown in FIG. 7C, a process of opening the through holes 44 and 45 is shown. Through holes 44 and 45 are formed by etching, and the resist layer 102 is removed and washed.
Next, through holes 46 and 47 are formed in the insulating layer 23.

まず、図7(d)に示すように、凹部42の底面(つまり、基台層30の表面)とバンク41の表面にわたってレジスト層103を形成し、露光、現像工程によりスルーホールに対応する開口部103a,103bを有するレジストパターンを形成する。
そして、エッチングにより、絶縁層23にスルーホール46,47を開設する(図7(e)。
First, as shown in FIG. 7D, a resist layer 103 is formed over the bottom surface of the recess 42 (that is, the surface of the base layer 30) and the surface of the bank 41, and openings corresponding to the through holes are formed by exposure and development processes. A resist pattern having portions 103a and 103b is formed.
Then, through holes 46 and 47 are formed in the insulating layer 23 by etching (FIG. 7E).

続いて、凹部42内の基台層30の表面に圧電体層50を形成する。図7(f)にその状態を示す。
次いで、圧電体層50の表面にレジスト層(図示せず)を形成した後、露光、現像工程により、圧電体51の形状に対応したレジストパターンを形成し、エッチングにより圧電体51を形成する(図7(g)、参照)。そして、レジスト層を除去してIDT電極60を形成する。
Subsequently, the piezoelectric layer 50 is formed on the surface of the base layer 30 in the recess 42. FIG. 7 (f) shows the state.
Next, after a resist layer (not shown) is formed on the surface of the piezoelectric layer 50, a resist pattern corresponding to the shape of the piezoelectric body 51 is formed by exposure and development processes, and the piezoelectric body 51 is formed by etching (see FIG. See FIG. 7 (g). Then, the resist layer is removed and the IDT electrode 60 is formed.

IDT電極の形成工程を図7(h)に示す。IDT電極形成工程は、前述した実施形態1(図3(k)、参照)と同様な方法、工程により形成される。つまり、ここでは、IDT電極60、接続電極61a,62a、ビアホール71,72、パッド87を形成する。そして、蓋体90を固着し、パッケージングして(図1(b)、参照)、弾性表面波素子10が完成する。   A process of forming the IDT electrode is shown in FIG. The IDT electrode forming process is formed by the same method and process as those of the first embodiment (see FIG. 3K). That is, here, the IDT electrode 60, the connection electrodes 61a and 62a, the via holes 71 and 72, and the pad 87 are formed. Then, the lid 90 is fixed and packaged (see FIG. 1B), and the surface acoustic wave element 10 is completed.

従って、このような実施形態4による製造方法によれば、完成品としては実施形態1(図1(a)、図1(b)参照)と同じ構成の弾性表面波素子10を形成することができ、同様な効果が得られる。
また、バンク41を形成した後に、圧電体51及びIDT電極60を形成する工程順としているので、バンク41の形成時に、基台層30の表面にエッチング液等が接触することがないので、基台層30の表面は平坦化処理をした状態のままのため、圧電体51との接合の信頼性を高めることができる。
Therefore, according to the manufacturing method according to the fourth embodiment, the surface acoustic wave element 10 having the same configuration as that of the first embodiment (see FIGS. 1A and 1B) can be formed as a finished product. And similar effects can be obtained.
In addition, since the order of steps for forming the piezoelectric body 51 and the IDT electrode 60 is formed after the bank 41 is formed, an etching solution or the like does not come into contact with the surface of the base layer 30 when the bank 41 is formed. Since the surface of the base layer 30 remains flattened, the reliability of bonding with the piezoelectric body 51 can be improved.

さらに、バンク41の形成時には、基台層30の表面には、IDT電極60等の突出部がなく同一平面状態であり、バンク形成時に、例えば、IDT電極にヘッドノズルがIDT電極60に接触して表面を損傷することがないというような効果がある。   Furthermore, when the bank 41 is formed, the surface of the base layer 30 has no protrusion such as the IDT electrode 60 and is in the same plane state. When the bank is formed, for example, the head nozzle contacts the IDT electrode 60 on the IDT electrode. This has the effect of not damaging the surface.

なお、前述した実施形態3,4においても、実施形態2及び変形例(図4、図5、参照)のように、基台層30の構成を、SiNとAlの積層構造とすることができる。   In the third and fourth embodiments described above, the configuration of the base layer 30 can be a laminated structure of SiN and Al as in the second embodiment and the modification (see FIGS. 4 and 5). .

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

以上述べたように、上述した実施形態1〜実施形態4によれば、小型、薄型の実現と、パッケージングが容易で、しかも、高信頼性を有する弾性表面波素子の製造方法と、その製造方法により製造される弾性表面波素子を提供することができる。   As described above, according to the above-described first to fourth embodiments, a method for manufacturing a surface acoustic wave device that is small and thin, easy to package, and highly reliable, and its manufacturing. A surface acoustic wave device manufactured by the method can be provided.

10…弾性表面波素子、20…半導体基板、21〜23…絶縁層、30…基台層、41…バンク、51…圧電体、60…IDT電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Surface acoustic wave element, 20 ... Semiconductor substrate, 21-23 ... Insulating layer, 30 ... Base layer, 41 ... Bank, 51 ... Piezoelectric body, 60 ... IDT electrode.

Claims (10)

半導体基板の表面に櫛歯形状のIDT電極が形成される弾性表面波素子の製造方法であって、
前記半導体基板の能動面側表面に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の表面全体に基台層を形成する工程と、
前記基台層の表面を平坦化処理する工程と、
平坦化処理された前記基台層の表面に圧電体を形成する工程と、
前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、
前記基台層の表面周縁部に、前記基台層の表面から前記IDT電極の表面までの高さよりも高く、且つ、前記圧電体を取り囲むバンクを形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
A method of manufacturing a surface acoustic wave device in which comb-shaped IDT electrodes are formed on the surface of a semiconductor substrate,
Forming an insulating layer on the active surface side surface of the semiconductor substrate;
Forming a base layer on the entire surface of the insulating layer;
Flattening the surface of the base layer;
Forming a piezoelectric body on the surface of the base layer that has been planarized;
Forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body;
Forming a bank at a peripheral edge of the surface of the base layer that is higher than the height from the surface of the base layer to the surface of the IDT electrode and that surrounds the piezoelectric body;
A method for manufacturing a surface acoustic wave device, comprising:
請求項1に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記基台層を形成する工程が、一層の絶縁層を形成する工程であることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 1,
The method of manufacturing a surface acoustic wave element, wherein the step of forming the base layer is a step of forming a single insulating layer.
請求項1に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記基台層を形成する工程が、Al層と前記絶縁層とを積層して形成する工程と、少なくとも前記Al層の表面を平坦化処理する工程と、を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 1,
The step of forming the base layer includes a step of laminating and forming an Al layer and the insulating layer, and a step of planarizing at least the surface of the Al layer. Device manufacturing method.
請求項1に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記バンクを形成する工程には、前記基台層の表面に前記バンクと同じ高さのバンク層を形成する工程と、前記圧電体を配設する領域において、前記基台層の表面に至るまでエッチングにより前記バンク層を除去して凹部を形成する工程と、を含み、
前記凹部の底部に前記圧電体を形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 1,
In the step of forming the bank, a step of forming a bank layer having the same height as the bank on the surface of the base layer, and a region where the piezoelectric body is disposed, until the surface of the base layer is reached. Removing the bank layer by etching to form a recess, and
Forming the piezoelectric body at the bottom of the recess;
A method for manufacturing a surface acoustic wave device, comprising:
請求項1に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程の後に、前記バンクを形成する工程を有し、
前記バンクを形成する工程が、前記基台層の表面周縁部の前記バンクの形成領域範囲に、SiO2の前駆体化合物を含有する液状体を前記バンクの所定形状に液滴吐出法を用いて形成する工程と、前記液状体を加熱処理により固化する工程とを含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 1,
A step of forming the bank after the step of forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body;
The step of forming the bank uses a droplet discharge method to form a liquid containing a precursor compound of SiO 2 in a predetermined shape of the bank in the bank formation region range of the surface peripheral portion of the base layer. A method of manufacturing a surface acoustic wave device, comprising: a step of forming; and a step of solidifying the liquid by heat treatment.
請求項1に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記バンクを形成する工程が、前記基台層の表面周縁部の前記バンクの形成領域範囲に、SiO2の前駆体化合物を含有する液状体を液滴吐出法を用いて前記バンクの所定の形状に形成する工程と、前記液状体を加熱処理により固化する工程とを含むバンクを形成する工程であって、
前記バンクを形成する工程の後に、前記バンクによって形成される凹部内部の平坦化処理された前記基台層の表面に圧電体を形成する工程と、前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 1,
In the step of forming the bank, a liquid material containing a precursor compound of SiO 2 is applied to a predetermined shape of the bank using a droplet discharge method in a region where the bank is formed in a peripheral region of the surface of the base layer. Forming a bank including a step of forming the liquid body and a step of solidifying the liquid by heat treatment,
After the step of forming the bank, a step of forming a piezoelectric body on the surface of the base layer that has been flattened inside the recess formed by the bank, and forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body And a method of manufacturing a surface acoustic wave device.
請求項5または請求項6に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記バンクがSiO2からなり、SiO2の前駆体化合物が、Siを含んだ有機金属化合物Si(OR)4(R=CH3,C25,C37,C49)を含む液状体であり、前記液状体を加熱処理により固化することにより、前記バンクを形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to claim 5 or 6,
The bank is made of SiO 2, precursor compound of SiO 2 is an organometallic compound containing Si Si a (OR) 4 (R = CH 3, C 2 H 5, C 3 H 7, C 4 H 9) A method of manufacturing a surface acoustic wave device, comprising: forming a bank by solidifying the liquid by heat treatment.
請求項5ないし請求項7のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記加熱処理の温度が、350℃〜400℃の範囲であることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
In the manufacturing method of the surface acoustic wave element according to any one of claims 5 to 7,
The method of manufacturing a surface acoustic wave element, wherein the temperature of the heat treatment is in a range of 350 ° C to 400 ° C.
半導体基板の表面に櫛歯形状のIDT電極が形成される弾性表面波素子であって、
前記半導体基板の能動面側表面に形成される絶縁層と、
前記絶縁層の表面全体に形成され平坦化処理が施された基台層と、
平坦化処理が施された前記基台層の表面に形成される圧電体と、
前記圧電体の表面に前記IDT電極を形成する工程と、
前記基台層の表面周縁部に、前記基台層の表面から前記IDT電極の表面までの高さよりも高く、前記圧電体を取り囲んで形成されるバンクと、
を備えることを特徴とする弾性表面波素子。
A surface acoustic wave device in which comb-shaped IDT electrodes are formed on the surface of a semiconductor substrate,
An insulating layer formed on the active surface side surface of the semiconductor substrate;
A base layer formed on the entire surface of the insulating layer and subjected to a planarization treatment;
A piezoelectric body formed on the surface of the base layer subjected to the planarization treatment;
Forming the IDT electrode on the surface of the piezoelectric body;
A bank formed on the periphery of the surface of the base layer, which is higher than the height from the surface of the base layer to the surface of the IDT electrode and surrounds the piezoelectric body;
A surface acoustic wave device comprising:
請求項9に記載の弾性表面波素子において、
前記バンクによって形成される凹部内を密閉封止する封止部材が、前記バンクの上面にさらに備えられ、パッケージングされていることを特徴とする弾性表面波素子。
The surface acoustic wave device according to claim 9, wherein
A surface acoustic wave device, wherein a sealing member that hermetically seals the inside of the recess formed by the bank is further provided on the upper surface of the bank and packaged.
JP2009172879A 2009-07-24 2009-07-24 Manufacturing method of surface acoustic wave device Expired - Fee Related JP4924673B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009172879A JP4924673B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Manufacturing method of surface acoustic wave device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009172879A JP4924673B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Manufacturing method of surface acoustic wave device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006012058A Division JP4412286B2 (en) 2006-01-20 2006-01-20 Manufacturing method of surface acoustic wave device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009239983A true JP2009239983A (en) 2009-10-15
JP4924673B2 JP4924673B2 (en) 2012-04-25

Family

ID=41253274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009172879A Expired - Fee Related JP4924673B2 (en) 2009-07-24 2009-07-24 Manufacturing method of surface acoustic wave device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4924673B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033125A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 住友電気工業株式会社 Substrate, substrate production method and saw device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103310A (en) * 1987-10-16 1989-04-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Surface acoustic wave element
JPH0575379A (en) * 1991-09-12 1993-03-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Diamond surface acoustic wave element
JPH1093383A (en) * 1996-05-15 1998-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface acoustic wave device and its manufacture
JP2005348026A (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Seiko Epson Corp Surface acoustic wave element and composite apparatus thereof
JP2006005433A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Seiko Epson Corp Integrated circuit element and method of manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103310A (en) * 1987-10-16 1989-04-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Surface acoustic wave element
JPH0575379A (en) * 1991-09-12 1993-03-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Diamond surface acoustic wave element
JPH1093383A (en) * 1996-05-15 1998-04-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface acoustic wave device and its manufacture
JP2005348026A (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Seiko Epson Corp Surface acoustic wave element and composite apparatus thereof
JP2006005433A (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Seiko Epson Corp Integrated circuit element and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033125A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 住友電気工業株式会社 Substrate, substrate production method and saw device
US8614535B2 (en) 2010-09-07 2013-12-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate, manufacturing method of substrate and saw device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4924673B2 (en) 2012-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4412286B2 (en) Manufacturing method of surface acoustic wave device
KR100730854B1 (en) Manufacturing method of electronic component, electronic component, and electronic equipment
JP5621334B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP4697232B2 (en) Method for manufacturing surface acoustic wave device and surface acoustic wave device
JP2007324162A (en) Semiconductor device and its manufacturing process
JP2010069750A (en) Inkjet type recording head and its manufacturing method, inkjet type recording apparatus
TW200415865A (en) Method of manufacturing high-frequency module device
JP2006324894A (en) Surface acoustic wave device and manufacturing method thereof
CN110855264A (en) Resonator packaging structure and manufacturing method thereof
JP5206377B2 (en) Electronic component module
JP2008153957A (en) Hollow sealing element, its manufacturing method and mobile communication equipment using hollow sealing element
JP2018107419A (en) Through electrode substrate, mounting substrate including through electrode substrate, and manufacturing method of through electrode substrate
JP4900498B2 (en) Electronic components
CN110995188A (en) Filter packaging structure and manufacturing method thereof
JP4534794B2 (en) Electronic components
JP2008053693A (en) Semiconductor module, portable device, and manufacturing method of semiconductor module
JP4254720B2 (en) Substrate before insulation treatment and substrate manufacturing method
JP4924673B2 (en) Manufacturing method of surface acoustic wave device
KR100810674B1 (en) Electronic device and method for manufacturing the electronic device
KR101336150B1 (en) Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same
JP4802681B2 (en) Electronic component, manufacturing method thereof, and electronic device
KR100843419B1 (en) Semiconductor chip package and manufacturing the same
JP4984481B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4661885B2 (en) Electronic component, manufacturing method thereof, and electronic device
JP2008021792A (en) Device, its manufacturing method, and electronic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090820

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110927

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120123

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees