JP2010245829A - 電子デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子デバイスは、基板2と、基板2上に形成された素子3と、基板2上に設けられ、素子3を含む空間4を囲み、貫通孔5aを有する内側封止部材5と、内側封止部材5の外側に設けられ、内側封止部材5を含む空間を囲み、貫通孔6aを有する外側封止部材6とを備え、外側封止部材6の貫通孔6aが、内側封止部材5により、内側から塞がれている。
【選択図】図1
Description
[電子デバイスの構成]
図1に第1の実施形態にかかる電子デバイスの構成の一例を示す断面図である。図1に示す電子デバイスは、ここでは、一例として、弾性波素子を封止した弾性波デバイスとする。
素子3は、例えば、周りに空間を確保して封止する必要があるものである。例えば、振動するための空間を必要とする弾性波デバイスや、可動電極が動くための空間が必要な可動電極を備えた可変容量素子(可変キャパシタ)等が、素子3の例に挙げられる。
図2A〜図2Jは、本実施形態にかかる電子デバイスの製造工程における工程ごとの断面図である。
まず、図2Aに示すように基板2上に素子3を作製する。ここで、例えば、素子3がSAW素子の場合、基板2として、タンタル酸リチウムLiTaO3、ニオブ酸リチウムLiNbO3、酸化亜鉛、ZnO、水晶等の圧電基板を用いることができる。また、素子3がBAW素子の場合、Si、ガラス、GaAs等を基板2として用いることができる。このように、素子3の仕様に応じて、材料を適宜選択することが可能である。以下、素子3が弾性波素子である場合について説明する。
次に、図2Bに示すように、素子3が形成された基板2上に、素子3を覆うように、例えばSi等からなる第1犠牲層8を形成する。第1犠牲層8は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、CVD等の方法を用いて形成することができる。第1犠牲層8の材料としては、上記素子3および内側封止部材5とエッチング選択性のある材料が好ましい。具体的には、第1犠牲層8の材料として、上記Si以外にも、例えば、ZnO、Ge、Ti、Cu等などを用いることもできる。また、フォトレジストを第1犠牲層8に用いることもできる。フォトレジストの場合は、スピンコーティング法によって基板2上に形成することができる。以下は、第1犠牲層8にSiを用いた場合について説明する。第1犠牲層8形成後、露光技術とエッチング技術を用いて第1犠牲層8を所定の形状にする。
次に、図2Cに示すように、第1犠牲層8を覆うように、例えばSiO2等からなる内側封止部材5を形成する。内側封止部材5は、例えばスパッタリング法、蒸着法、CVD法等の方法を用いて形成する。内側封止部材5として金属材料を用いることもできるが、内側封止部材5と基板2上の配線部の間で寄生容量が発生し、素子3の特性を劣化させるのを防ぐ観点からは、内側封止部材5は絶縁材料であることが好ましい。その材料としては、SiO2以外にも、例えば、SiNx、SiC、Al2O3、AlN等の材料が例として挙げられる、以下に、内側封止部材5がSiO2の場合について説明する。
次に、図2Dに示すように、露光技術とエッチング技術を用いて内側封止部材5を所定の形状にする。この時に、先に形成した第1犠牲層8をエッチング除去することができるようにするための貫通孔5aを形成しておく。例えば、貫通孔5aの形成位置は、内側封止部材5直下の第1犠牲層8を除去する過程において、内側封止部材5の頂点部分の第1犠牲層8が最終段階で除去される箇所に配置することが好ましい。これにより、内側封止部材5内に第1犠牲層8が残りにくくすることができる。
次に、図2Eに示すように内側封止部材5を覆うように、例えばCu等からなる第2犠牲層9を形成する。第2犠牲層9は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の方法を用いて形成することができる。第2犠牲層9としては、内側封止部材5および外側封止部材6とエッチング選択性のある材料が好ましい。その材料としては、上記Cu以外にも、例えば、ZnO、Ge、Ti等の材料にしても良い。また、第2犠牲層9に、フォトレジストを用いることもできる。フォトレジストの場合は、スピンコーティング法によって基板2上に形成することができる。更には、上記第1犠牲層8と同じ材料を第2犠牲層9にも用いることもできる。同じ材料を用いることにより、後工程における犠牲層除去工程において、第2犠牲層9および第1犠牲層8を同一エッチング媒体でエッチング除去することが可能になる。以下に、第2犠牲層9にCuを用いた場合について説明する。
次に、図2Fに示すように、第2犠牲層9および内側封止部材5を覆うように、例えば、SiNx等からなる外側封止部材6を形成する。外側封止部材6は、例えば、スパッタ法、蒸着法、CVD法等の方法を用いて形成することができる。外側封止部材6としては、上記SiNx以外にも、例えば、SiO2、SiC、Al2O3、AlN等の材料にしてもよい。
次に、図2Gに示すように、露光技術とエッチング技術を用いて外側封止部材6を所定の形状にする。この時に、第2犠牲層9をエッチング除去することができるようにするための外側封止部材6に貫通孔6aを形成しておく。ここで、外側封止部材6の貫通孔6aが内側封止部材5により、確実に塞がれるように、貫通孔6aの位置および大きさが制御されることが好ましい。例えば、内側封止部材5のサイズ、位置、圧縮応力および貫通孔5aの配置等に基づいて、外側封止部材6の貫通孔6aの位置および大きさが制御されることが好ましい。一例として、外側封止部材6の貫通孔6aは、内側封止部材5の貫通孔5aと重ならないようにに、貫通孔5aとは異なる位置に形成する。また、内側封止部材5が、圧縮応力により膨張する範囲内に、貫通孔6aの内側の開口面が配置されるように、形成されてもよい。
次に、図2Hに示すように外側封止部材6の貫通孔6aを通して、エッチング媒体(例えば、硝酸)を第2犠牲層9のCuに供給する。第2犠牲層9のエッチング媒体は、内側封止部材5をエッチングしない素性であることが好ましい。エッチング液によるウェットエッチング以外にも、エッチングガスによるドライエッチングを用いることができる。
次に、図2Iに示すように貫通孔6aおよび貫通孔5aを通してエッチング媒体(例えば、XeF2(フッ化キセノンガス))を第1犠牲層8のSiに供給する。エッチング媒体としては、素子3を構成する素材をエッチングしない素性であることが好ましい。エッチングガスによるドライエッチング以外でも、例えば、フッ硝酸を用いたウェットエッチングでもよい。
図4に異なる面積の内側封止部材5における応力と凸形状の最大高さの関係を示す。図4は、内側封止部材の面積(L×W)を200×200um、400×400um、600×600um、800×800um、1000×1000umで作製した場合の内側封止部材の応力と最大高さ(頂点の基板からの高さ)との関係を示すグラフである。このグラフは、内側封止部材がSiO2で、その膜厚は1umの場合の結果である。
上述したように、外側封止部材6の貫通孔6aは、内側封止部材5の中央部上方に設けられることが好ましい。ここで、内側封止部材5の中央部は、必ずしも、厳密に中央である必要はなく、周縁部からある程度距離がある部分であればよい。内側封止部材5の周縁部は基板2に固定されているので、圧縮応力による変位は少ない。周縁部から離れるほど圧縮応力により変形しやすい。そのため、貫通孔6aを塞ぐために必要な変形が妨げられない程度に、周縁部から離れた位置を中央部とし、その上方に貫通孔6aを配置することが好ましい。
図6は、封止部材の貫通孔が外側から塞がれる構成の電子デバイスの断面図である。図6の電子デバイスは、薄膜キャップ構造の一例である。この電子デバイスでは、基板12上の素子13を囲み、貫通孔を有する第1の封止部材15と、その外側を覆う第2の封止部材16により、素子13と含む空間14が封止されている。この構造の場合、第2封止部材16が第1封止部材15の貫通孔を通して空間14内部に侵入しやすい。
図7は、第2の実施形態にかかる電子デバイスの断面図である。図6に示す構造は、上記第1の実施形態で示した電子バイスの上部に、保護材11が形成されている構造である。図6に示す構成においては、内側封止部材5によって外側封止部材6の貫通孔6aは塞がっているため、保護材11が空間4内に侵入し、素子3の機能を阻害することがない。また、保護材11により内側封止部材5および外側封止部材6からなるキャップ体7の強度を向上させることができる。
図8は、第1または第2の実施形態の電子デバイスまたは上記電子デバイスを複数接続したフィルタを備えたデュープレクサの一例を示す図である。図8に示すように、デュープレクサ62は、受信フィルタ62aと送信フィルタ62bとを備えている。また、受信フィルタ62aには、例えばバランス出力に対応した受信端子63a及び63bが接続されている。また、送信フィルタ62bは、パワーアンプ64を介して送信端子65に接続している。アンテナ端子と各フィルタ間には、インピーダンス調整のために、必要に応じ整合回路(例えば位相器)が付加されてもよい。ここで、受信フィルタ62a及び送信フィルタ62bの内少なくとも一方には、本実施の形態における電子デバイスを用いたフィルタが含まれている。
図9は、上記実施形態の通信モジュールを備えた通信装置の一例として、携帯電話端末のRFブロックを示す。また、図9に示す構成は、GSM(Global System for Mobile Communications)通信方式及びW-CDMA(Wideband Code Divition Multiple Access)通信方式に対応した携帯電話端末の構成を示す。また、本実施の形態におけるGSM通信方式は、850 MHz帯、950 MHz帯、1.8 GHz帯、1.9 GHz帯に対応している。また、携帯電話端末は、図9に示す構成以外にマイクロホン、スピーカー、液晶ディスプレイなどを備えているが、本実施の形態における説明では不要であるため図示を省略した。ここで、受信フィルタ73a、77、78、79、80、および送信フィルタ73bには、本実施の形態における電子デバイスまたは上記電子デバイスを複数接続したフィルタが含まれている。
基板と、
前記基板上に形成された素子と、
前記基板上に設けられ、前記素子を含む空間を囲み、貫通孔を有する内側封止部材と、
前記内側封止部材の外側に設けられ、前記内側封止部材を含む空間を囲み、貫通孔を有する外側封止部材とを備え、
前記外側封止部材の前記貫通孔が、前記内側封止部材により、内側から塞がれている、電子デバイス。
前記内側封止部材は、外側に凸の形状であり、
前記外側封止部材の貫通孔は、前記内側封止部材における前記凸の形状の頂点を含む部分により、塞がれている、付記1記載の電子デバイス。
前記外側封止部材の外側に保護部材がさらに設けられる、付記1または2に記載の電子デバイス。
付記1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイスを含む、フィルタまたはデュープレクサ。
付記4に記載のフィルタまたはデュープレクサを含む、通信機器。
基板上に素子を形成する工程と、
前記素子を覆う第1犠牲層を堆積する工程と、
圧縮応力を有する内側封止部材を、前記第1犠牲層上を覆い、周縁が前記基板に接するように形成する工程と、
前記内側封止部材に内側貫通孔を形成する工程と、
前記内側封止部材の外側に、前記貫通孔を覆う第2犠牲層を堆積する工程と、
前記第2犠牲層および前記内側封止部材を覆う外側封止部材を前記基板上に形成する工程と、
前記外側封止部材に外側貫通孔を、前記内側貫通孔と重ならない位置に形成する工程と、
前記外側貫通孔を通じてエッチング媒体を供給することにより前記第2犠牲層を除去し、前記内側貫通孔を通じてエッチング媒体を供給することにより前記第1犠牲層を除去し、前記第1犠牲層の除去の際、前記圧縮応力により前記内側封止部材が内側から前記外側貫通孔を塞ぐ工程とを含む、電子デバイスの製造方法。
前記第1犠牲層の厚みは、前記内側封止部材の基板に平行な面における断面の面積および前記内側封止部材の圧縮応力に応じて制御される、付記6に記載の電子デバイスの製造方法。
前記外側封止部材の外側貫通孔は、前記内側封止部材の中央部の上方に形成される、付記6または7に記載の電子デバイスの製造方法。
前記内側封止部材の形状は上に凸の形状を有している、付記1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記内側封止部材は圧縮応力を有する、付記1〜5、9のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記内側封止部材は絶縁材料である、付記1〜5、9、10のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記内側封止部材の貫通孔は前記内側封止部材の頂点の位置と異なる位置に形成されている、付記1〜5、9〜11のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記外側封止部材は弾性材料を含む、付記1〜5、9〜12のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記外側封止部材は絶縁材料を含む付記1〜5、9〜13のいずれか1項に記載の電子デバイス。
前記素子は弾性表面波(SAW)や圧電薄膜共振器(FBAR)を含む、付記1〜5、9〜14のいずれか1項に記載の電子デバイス。
付記1〜5、9〜15のいずれか1項に記載の電子デバイスを複数接続して形成されるフィルタ。
3 素子
4 空間
5 内側封止部材
5a 内側封止部材の貫通孔
5b 内側封止部材の頂点
6 外側封止部材
6a 外側封止部材の貫通孔
7 キャップ体
8 犠牲層
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に形成された素子と、
前記基板上に設けられ、前記素子を含む空間を囲み、貫通孔を有する内側封止部材と、
前記内側封止部材の外側に設けられ、前記内側封止部材を含む空間を囲み、貫通孔を有する外側封止部材とを備え、
前記外側封止部材の前記貫通孔が、前記内側封止部材により、内側から塞がれている、電子デバイス。 - 前記内側封止部材は、外側に凸の形状であり、
前記外側封止部材の貫通孔は、前記内側封止部材における前記凸の形状の頂点を含む部分により、塞がれている、請求項1記載の電子デバイス。 - 前記外側封止部材の外側に保護部材がさらに設けられる、請求項1または2に記載の電子デバイス。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイスを含む、フィルタまたはデュープレクサ。
- 請求項4に記載のフィルタまたはデュープレクサを含む、通信機器。
- 基板上に素子を形成する工程と、
前記素子を覆う第1犠牲層を堆積する工程と、
圧縮応力を有する内側封止部材を、前記第1犠牲層上を覆い、周縁が前記基板に接するように形成する工程と、
前記内側封止部材に内側貫通孔を形成する工程と、
前記内側封止部材の外側および前記内側貫通孔を覆う第2犠牲層を堆積する工程と、
前記第2犠牲層を覆う外側封止部材を、周縁が前記基板に接するように形成する工程と、
前記外側封止部材において前記内側貫通孔と重ならない位置に、外側貫通孔を形成する工程と、
前記外側貫通孔を通じてエッチング媒体を供給することにより前記第2犠牲層を除去し、前記内側貫通孔を通じてエッチング媒体を供給することにより前記第1犠牲層を除去し、前記第1犠牲層の除去の際、前記圧縮応力により前記内側封止部材が内側から前記外側貫通孔を塞ぐ工程とを含む、電子デバイスの製造方法。 - 前記第1犠牲層の厚みは、前記内側封止部材の基板に平行な面における断面の面積および前記内側封止部材の圧縮応力に応じて制御される、請求項6に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記外側封止部材の外側貫通孔は、前記内側封止部材の中央部の上方に形成される、請求項6または7に記載の電子デバイスの製造方法。
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