JP2022168702A - 振動デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた機械的強度を有する振動デバイスを提供すること。【解決手段】振動デバイスは、振動素子と、表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、前記ベースに配置され、前記振動素子と電気的に接続されている発振回路と、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合され、前記ベースと電気的に導通されている半導体基板であるリッドと、を有するパッケージと、前記パッケージの外面に配置されている樹脂層と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、振動デバイスに関する。
特許文献１に記載されている圧電振動子は、凹没形状のパッケージと、このパッケージの底部に接合された圧電振動片と、パッケージを気密に封止する蓋部材と、を有する。また、パッケージと蓋部材とは、例えば、表面活性化接合により接合されている。また、パッケージおよび蓋部材は、例えば、シリコン基板で構成され、このシリコン基板面に発振回路等が形成されている。
特開２０１０－０８１４１５号公報
しかしながら、特許文献１の圧電振動子では、パッケージおよび蓋部材がシリコン基板で構成されているため、例えば、セラミックパッケージと比べて脆く、落下等の衝撃により破損し易いという問題がある。
本発明の振動デバイスは、振動素子と、
表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、前記ベースに配置され、前記振動素子と電気的に接続されている発振回路と、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合され、前記ベースと電気的に導通されている半導体基板であるリッドと、を有するパッケージと、
前記パッケージの外面に配置されている樹脂層と、を有することを特徴とする。
第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。 ベースの上面を示す平面図である。 振動デバイスの製造工程を示す工程図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す工程図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
以下、振動デバイスの好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、図１、図４～図１５および図１７～図２１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。その場合、図２では、紙面手前側が「上」であり、奥側が下である。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す断面図であり、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図２は、ベースの上面を示す平面図である。図３は、振動デバイスの製造工程を示す工程図である。図４ないし図１４は、それぞれ、振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
図１に示す振動デバイス１は、気密な収容部Ｓを有するパッケージ１０と、収容部Ｓ内に収容された振動素子４と、パッケージ１０の外面の一部に配置された樹脂層９と、を有する。また、パッケージ１０は、一対の金属バンプ８１、８２を介して振動素子４が接合されたベース２と、振動素子４を覆ってベース２の上面２ａに接合されたリッド３と、を有する。また、ベース２の下面２ｂ側には振動素子４を発振させる発振回路６Ａを含む集積回路６が形成されている。
ベース２は、シリコン基板である。本実施形態では、特に、Ｐ型のシリコン基板を用いている。そのため、振動デバイス１の使用時には、ベース２は、定電位であるグランドに接続される。ただし、ベース２としては、特に限定されず、Ｎ型のシリコン基板であってもよい。また、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよい。
ベース２は、板状であり、表裏関係にある第１面としての上面２ａおよび第２面としての下面２ｂを有する。また、ベース２は、厚さ方向の途中に段差２７を有し、この段差２７よりも上面２ａ側の部分が、下面２ｂ側の部分に対して縮径している。なお、以下では、段差２７よりも上側の側面を側面２ｃ１と言い、下側の側面を側面２ｃ２と言う。
また、ベース２の上面２ａおよび下面２ｂには絶縁膜２６が形成されている。絶縁膜２６は、例えば、ベース２の表面を熱酸化して形成したシリコン酸化膜である。ただし、絶縁膜２６としては、特に限定されず、例えば、シリコン窒化膜であってもよい。また、絶縁膜２６の形成方法としては、熱酸化に限定されず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）であってもよい。
また、ベース２の下面２ｂ側には振動素子４と電気的に接続された集積回路６が形成されている。このように、ベース２に集積回路６を形成することにより、ベース２を有効活用することができる。特に、下面２ｂ側に集積回路６を形成することにより、後述する第２実施形態のように上面２ａ側に集積回路６を形成する場合と比べて、リッド３との接合領域がない分、集積回路６の形成スペースを広く確保することができる。
集積回路６には、振動素子４と電気的に接続され、振動素子４を発振させてクロック信号等の発振信号を生成する発振回路６Ａが含まれている。集積回路６には、発振回路６Ａの他にも回路が含まれていてもよい。当該回路としては、例えば、発振回路６Ａからの出力信号を処理する処理回路が挙げられ、このような処理回路としては、例えば、ＰＬＬ回路が挙げられる。
下面２ｂには、配線層６２、絶縁層６３、パッシベーション膜６４および端子層６５が積層してなる積層体６０が形成されている。そして、配線層６２に含まれる配線を介して下面２ｂに形成された図示しない複数の能動素子が電気的に接続されて集積回路６が構成される。また、端子層６５は、集積回路６と電気的に接続された複数の実装端子６５０を有する。振動デバイス１では、この実装端子６５０を介して集積回路６と外部装置との接続が行われる。
なお、図示の構成では、積層体６０に１つの配線層６２が含まれているが、これに限定されず、複数の配線層６２が絶縁層６３を介して積層されていてもよい。つまり、配線層６２と絶縁層６３とが交互に複数回積層されていてもよい。これにより、例えば、集積回路６内の配線の引き回し、複数の実装端子６５０の設置の自由度を高めることができる。
また、ベース２には、ベース２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔２１、２２が形成されている。各貫通孔２１、２２内には金属材料等の導電性材料が充填され、貫通電極２１０、２２０が形成されている。また、ベース２の上面２ａには、振動素子４と電気的に接続された一対の配線２８、２９が配置されている。配線２８は、貫通電極２１０を介して集積回路６と電気的に接続され、配線２９は、貫通電極２２０を介して集積回路６と電気的に接続されている。
リッド３は、ベース２と同様、シリコン基板である。これにより、ベース２とリッド３との線膨張係数が等しくなり、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。また、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。ただし、リッド３としては、特に限定されず、シリコン以外の半導体基板、例えば、Ｇｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体基板を用いてもよい。
図１に示すように、リッド３は、箱状であり、上面３ａと、下面３ｂと、下面３ｂに開口し、内部に振動素子４を収容する有底の凹部３１と、を有する。また、平面視で、リッド３は、ベース２よりも若干小さく、その側面３ｃがベース２の段差２７よりも上側の側面２ｃ１と面一となっている。
リッド３は、その下面３ｂにおいて金属層７を介してベース２の上面２ａと接合されている。ベース２とリッド３とを金属層７を介して接合することにより、これらを強固にかつ密に接合することができる。そのため、パッケージ１０の強度を高めることができると共に、収容部Ｓの気密性を高めることができる。具体的な接合方法については、後の製造方法の説明において説明する。
また、リッド３は、金属層７を介してベース２と電気的に接続されている。前述したように、振動デバイス１の使用時にはベース２がグランドに接続されるため、リッド３も同じくグランドに接続される。そのため、パッケージ１０全体がシールドとして機能し、外部からの電磁ノイズの影響を低減することができる。したがって、信頼性の高い振動デバイス１となる。
また、パッケージ１０の平面視で、金属層７の外縁は、ベース２の上面２ａの外縁およびリッド３の下面３ｂの外縁よりも内側に位置している。そのため、金属層７の外側には、ベース２の上面２ａとリッド３の下面３ｂとの間に形成され、パッケージ１０外に臨む凹状の隙間Ｇが形成されている。このような構成とすることにより、振動デバイス１の製造時に行われるダイシングから金属層７を保護することができる。そのため、接合強度の低下や収容部Ｓの気密破壊を効果的に抑制することができる。この点については、後の振動デバイス１の製造方法でも説明する。
パッケージ１０内の収容部Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態である。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子４の発振特性が向上する。ただし、収容部Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態または加圧状態となっていてもよい。
図２に示すように、振動素子４は、振動基板４１と、振動基板４１の表面に配置された電極４２と、を有する。振動基板４１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しているため、優れた温度特性を有する振動素子４となる。また、電極４２は、上面に配置された励振電極４２１と、下面に励振電極４２１と対向して配置された励振電極４２２と、を有する。また、電極４２は、振動基板４１の下面に配置された一対の端子４２３、４２４と、端子４２３と励振電極４２１とを電気的に接続する配線４２５と、端子４２４と励振電極４２２とを電気的に接続する配線４２６と、を有する。
なお、振動素子４の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子４は、励振電極４２１、４２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板４１の周囲を研削するベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。
また、振動素子４としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、音叉型の振動素子のように複数の振動腕が面内方向に屈曲振動するものであってもよい。つまり、振動基板４１は、ＡＴカット水晶基板から形成されたものに限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等から形成されていてもよい。
また、振動基板４１の構成材料としては、水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガサイト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。更にまた、振動素子４は、圧電駆動型の振動片に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動片であってもよい。
図２に示すように、振動素子４は、一対の金属バンプ８１、８２を介してベース２の上面２ａに接合されていると共に配線２８、２９と電気的に接続されている。金属バンプ８１、８２は、例えば、スタッドバンプ、めっきバンプ等である。金属バンプ８１、８２は、例えば、超音波接合により配線２８、２９に接合され、熱圧着により端子４２３、４２４と接合されている。ただし、接合方法は、特に限定されない。また、接合部材として、金属バンプ８１、８２に替えて導電性の接着剤を用いてもよい。
図１に示すように、樹脂層９は、パッケージ１０の外面に配置されている。具体的には、樹脂層９は、パッケージ１０のベース２に形成された段差２７から上側の部分の全域を覆っている。つまり、樹脂層９は、ベース２の段差２７および側面２ｃ１と、ベース２とリッド３との接合部と、リッド３の全部と、を覆っている。このように、パッケージ１０の外面に樹脂層９を配置することにより、樹脂層９によって落下時の衝撃やピックアップ時に加わる応力等の外力を吸収、緩和することができ、パッケージ１０が外力を受け難くなる。そのため、パッケージ１０の破損、特に割れや欠けを効果的に抑制することができ、機械的強度に優れた振動デバイス１となる。
衝撃から保護する効果は、特に、パッケージ１０の角部を樹脂層９で覆うことにより顕著となる。本実施形態では、リッド３の上面３ａと側面３ｃとの角部および側面３ｃ同士の角部が樹脂層９で覆われている。また、ピックアップ時の応力から保護する効果は、特に、パッケージ１０の側面を樹脂層９で覆うことにより顕著となる。
また、パッケージ１０の外面に樹脂層９を配置することにより、パッケージ１０が剥き出しの場合と比べて、振動デバイス１の表面の摩擦係数が高まるため、滑り難く、ピックアップし易い振動デバイス１ともなる。
また、樹脂層９は、リッド３とベース２との接合部を覆い、隙間Ｇ内に充填されている。これにより、接合部を保護することができる。また、リッド３とベース２との接合強度をさらに高めることができ、収容部Ｓの気密性を高めることもできる。また、当該部分がアンカーとなって、樹脂層９がパッケージ１０から剥離し難くもなる。このような、樹脂層９は、絶縁性を有する。そのため、パッケージ１０との導通が避けられ、外部からの静電気等の電気的衝撃による集積回路６の静電破壊を抑制できる。その結果、信頼性の高い振動デバイス１となる。
また、樹脂層９の側面９ｃは、ベース２の段差２７よりも下側の側面２ｃ２と面一である。そのため、樹脂層９が外部の構造体と引っ掛かり難く、樹脂層９の捲れを効果的に抑制することができる。
なお、樹脂層９としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。これにより、耐熱性に優れた樹脂層９が得られる。
以上、振動デバイス１の構成について説明した。次に、振動デバイス１の製造方法について説明する。図３に示すように、振動デバイス１の製造工程は、準備工程Ｓ１１と、載置工程Ｓ１２と、接合工程Ｓ１３と、溝形成工程Ｓ１４と、樹脂層形成工程Ｓ１５と、個片化工程Ｓ１６と、を含む。以下、これら各工程Ｓ１１～Ｓ１６について詳細に説明する。
［準備工程Ｓ１１］
まず、図４に示すように、表裏関係にある上面２０ａおよび下面２０ｂを備え、複数の個片化領域Ｑすなわちベース２となる部分を含むベースウエハ２０を準備する。ベースウエハ２０は、ベース２の母材であり、シリコン基板である。次に、図５に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の下面２０ｂ側に集積回路６を形成する。次に、図６に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の上面側から集積回路６に到達する貫通孔２１、２２を形成する。次に、図７に示すように、個片化領域Ｑ毎に、貫通電極２１０、２２０、配線２８、２９および第１金属層７１を形成する。このように、ベースウエハ２０に集積回路６を形成することにより、ベースウエハ２０を有効活用することができる。
［載置工程Ｓ１２］
図８に示すように、個片化領域Ｑ毎に、ベースウエハ２０の上面２０ａ側に振動素子４を配置する。具体的には、振動素子４を準備し、振動素子４を金属バンプ８１、８２を介して上面２０ａに接合する。また、金属バンプ８１を介して配線２８と振動素子４の端子４２３とを電気的に接続し、金属バンプ８２を介して配線２９と端子４２４とを電気的に接続する。これにより、振動素子４と集積回路６とが電気的に接続される。
［接合工程Ｓ１３］
まず、図９に示すように、複数の個片化領域Ｑすなわちリッド３となる部分を含むリッドウエハ３０を準備する。リッドウエハ３０には、個片化領域Ｑ毎に、下面３０ｂに開口する凹部３１と、下面３０ｂに凹部３１を囲むように配置された第２金属層７２と、が形成されている。なお、第１、第２金属層７１、７２は、例えば、銅（Ｃｕ）の下地層上に、金（Ａｕ）の表面層を積層した構成とすることができる。
次に、図１０に示すように、第１、第２金属層７１、７２の表面にイオンビームやプラズマを照射し、第１、第２金属層７１、７２の表面を活性化させ、第１、第２金属層７１、７２の金属を拡散させることにより、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とを接合する。このような第１、第２金属層７１、７２同士の拡散により金属層７が形成される。これにより、個片化領域Ｑ毎に振動素子４を収容した収容部Ｓが形成されたデバイスウエハ１００が得られる。デバイスウエハ１００では、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とが金属層７を介して電気的に接続されている。
このような接合方法によれば、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とをより強固にかつ密に接合することができ、振動デバイス１の機械的強度および気密性を高めることができる。また、常温（第１、第２金属層７１、７２の融点よりも低い温度）でベース２とリッド３とを接合することができるため、パッケージ１０に内部応力が残留し難く、振動素子４への熱ダメージも低減される。
次に、図１１に示すように、保持部材としてのダイシングテープＤＴを準備し、ダイシングテープＤＴをデバイスウエハ１００の下面２０ｂ側に貼り付ける。これにより、ダイシングテープＤＴがデバイスウエハ１００を下面２０ｂ側から保持した状態となる。
［溝形成工程Ｓ１４］
図１２に示すように、隣り合う個片化領域Ｑの境界部に、リッドウエハ３０側から第１溝１１０を形成する。第１溝１１０は、リッドウエハ３０の上面３０ａに開口する有底の溝であり、ベースウエハ２０の下面２０ｂに貫通しない。また、第１溝１１０は、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合部よりも下面２０ｂ側すなわちベースウエハ２０の途中まで到達している。そのため、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合部が第１溝１１０に臨んでいる。また、リッドウエハ３０が個片化領域Ｑ毎に個片化され、各個片化領域Ｑにリッド３が形成される。
第１溝１１０の形成方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、ダイシングブレードＤＢ１を用いたリッドウエハ３０の上面３０ａ側からのハーフダイシングにより形成されている。これにより、容易に第１溝１１０を形成することができる。また、第１溝１１０の表面に微小な凹凸が形成されるため、つまり、表面が荒れるためパッケージ１０と樹脂層９との密着性が高まる。
ここで、デバイスウエハ１００の平面視で、金属層７の外縁は、個片化領域Ｑの外縁よりも内側に位置している。そのため、ダイシングブレードＤＢ１で第１溝１１０を形成する際、ダイシングブレードＤＢ１と金属層７との接触が避けられ、ダイシングブレードＤＢ１の根詰まりを抑制することができる。そのため、第１溝１１０の加工精度の低下が抑制される。また、金属層７の損傷を抑制することもでき、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合強度の低下、収容部Ｓの気密性の低下、気密破壊等を効果的に抑制することができる。
［樹脂層形成工程Ｓ１５］
図１３に示すように、デバイスウエハ１００の表面に樹脂材料を配置して樹脂層９を形成する。樹脂層９は、リッドウエハ３０の上面３０ａおよび第１溝１１０内に形成される。また、樹脂層９は、第１溝１１０に臨む隙間Ｇ内にも充填される。隙間Ｇ内に樹脂層９が充填されることにより、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合部を保護することができる。また、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合強度をさらに高めることができ、収容部Ｓの気密性を高めることもできる。また、当該部分がアンカーとなって、樹脂層９がデバイスウエハ１００から剥離し難くもなる。樹脂層９は、例えば、スピンコート、スプレーコート等により形成することができる。
ここで、第１溝１１０を有底としたことで、デバイスウエハ１００は個片化されずにベースウエハ２０を介して繋がった状態となっている。そのため、デバイスウエハ１００は、樹脂層９の硬化時の収縮により生じる応力に抗するのに十分な剛性を有しており、前記応力に起因したデバイスウエハ１００の反りや撓みを効果的に抑制することができる。そのため、前記応力に起因したデバイスウエハ１００の反りが抑制され、次の個片化工程Ｓ１６をより精度よくスムーズに行うことができる。
［個片化工程Ｓ１６］
図１４に示すように、隣り合う個片化領域Ｑの境界部に、デバイスウエハ１００を貫通する第２溝１２０を形成し、デバイスウエハ１００を個片化領域Ｑ毎に個片化する。これにより、複数の振動デバイス１が一括して形成される。第２溝１２０の形成方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、ダイシングブレードＤＢ２を用いたリッドウエハ３０側からのダイシングにより形成している。これにより、容易に第２溝１２０を形成することができる。特に、ダイシングをリッドウエハ３０側から行うことにより、ダイシングブレードＤＢ２によるダイシングテープＤＴの切断を避けることができ、個片化された全振動デバイス１がダイシングテープＤＴに保持された状態となる。そのため、複数の振動デバイス１がばらばらになるのを防ぐことができる。
なお、ダイシングブレードＤＢ２は、ダイシングブレードＤＢ１よりも薄く、第２溝１２０の幅Ｗ２は、第１溝１１０の幅Ｗ１よりも狭い。つまり、Ｗ２＜Ｗ１である。そのため、図１４に示すように、個片化された後にも、各パッケージ１０の側面に樹脂層９が残存し、段差２７から上側の部分全域が樹脂層９で覆われた振動デバイス１が得られる。
以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、振動素子４と、表裏関係にある第１面である上面２ａおよび第２面である下面２ｂを有し、上面２ａ側に振動素子４が配置されている半導体基板であるベース２と、ベース２に配置され、振動素子４と電気的に接続されている発振回路６Ａと、振動素子４を収容するようにベース２に接合され、ベース２と電気的に導通されている半導体基板であるリッド３と、を有するパッケージ１０と、パッケージ１０の外面に配置されている樹脂層９と、を有する。このように、パッケージ１０の外面に樹脂層９を配置することにより、樹脂層９によって落下時の衝撃やピックアップ時に加わる応力等の外力が吸収、緩和され、パッケージ１０が外力を受け難くなる。そのため、パッケージ１０の破損、特に、割れや欠けを効果的に抑制することができ、機械的強度に優れた振動デバイス１となる。また、パッケージ１０が剥き出しの場合と比べて、振動デバイス１の表面の摩擦係数が高まるため、滑り難く、ピックアップし易い振動デバイス１ともなる。
また、前述したように、樹脂層９は、パッケージ１０の角部を覆うように配置されている。これにより、衝撃から保護する効果がより顕著となる。
また、前述したように、樹脂層９は、絶縁性を有する。そのため、リッド３やベース２との導通が避けられ、外部からの静電気等の電気的衝撃による集積回路６の静電破壊を抑制できる。その結果、信頼性の高い振動デバイス１となる。
また、前述したように、ベース２およびリッド３は、定電位に接続されている。これにより、ベース２およびリッド３がシールドとして機能し、外部からの電磁ノイズの影響を低減することができる。したがって、信頼性の高い振動デバイス１となる。
また、前述したように、樹脂層９は、ベース２とリッド３との接合部を覆っている。これにより、接合部を保護することができる。
また、前述したように、ベース２とリッド３とは、金属層７を介して接合されている。これにより、これらを強固にかつ密に接合することができる。そのため、振動デバイス１の強度を高めることができると共に、収容部Ｓの気密性を高めることができる。
また、前述したように、平面視で、金属層７の外縁は、ベース２の外縁およびリッド３の外縁よりも内側に位置し、金属層７により形成されるベース２とリッド３との隙間Ｇに樹脂層９が配置されている。これにより、リッド３とベース２との接合強度をさらに高めることができ、収容部Ｓの気密性を高めることもできる。また、当該部分がアンカーとなって、樹脂層９がリッド３やベース２から剥離し難くもなる。
また、前述したように、発振回路６Ａは、ベース２の下面２ｂ側に配置されている。このように、下面２ｂ側に集積回路６を形成することにより、後述する第４実施形態のように上面２ａ側に集積回路６を形成する場合と比べて、リッド３との接合領域がない分、集積回路６の形成スペースを広く確保することができる。
＜第２実施形態＞
図１５は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図１６は、振動デバイスの製造工程を示す工程図である。図１７ないし図１９は、それぞれ、振動デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
本実施形態は、主に、ベース２の形状および樹脂層９の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１５ないし図１９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１５に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース２の側面に段差２７が形成されておらず、側面全域が樹脂層９で覆われている。つまり、樹脂層９は、パッケージ１０の外面のうち下面を除いた全ての領域に配置されている。このような構成によれば、前述した第１実施形態と比べて樹脂層９で覆われている部分が多くなるため、樹脂層９の機能がより顕著となる。
次に、振動デバイス１の製造方法について説明する。図１６に示すように、振動デバイス１の製造工程は、準備工程Ｓ２１と、載置工程Ｓ２２と、接合工程Ｓ２３と、溝形成工程Ｓ２４と、樹脂層形成工程Ｓ２５と、個片化工程Ｓ２６と、を含む。以下、これら各工程Ｓ２１～Ｓ２６について詳細に説明するが、接合工程Ｓ２３までは、前述した第１実施形態の接合工程Ｓ１３と同様である。そのため、以下では、溝形成工程Ｓ２４から説明する。
［溝形成工程Ｓ２４］
図１７に示すように、ダイシングテープＤＴに保持されたデバイスウエハ１００をリッドウエハ３０側からダイシングし、隣り合う個片化領域Ｑの境界部にデバイスウエハ１００を貫通する第１溝１１０を形成する。これにより、デバイスウエハ１００が個片化領域Ｑ毎に個片化され、複数のデバイス１Ａが得られる。このデバイス１Ａは、樹脂層９が形成されていない振動デバイス１である。
なお、第１溝１１０の形成方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、ダイシングブレードＤＢ１を用いたリッドウエハ３０側からのダイシングにより形成している。これにより、容易に第１溝１１０を形成することができる。ダイシングをリッドウエハ３０側から行うことにより、ダイシングブレードＤＢ１によるダイシングテープＤＴの切断を避けることができ、個片化されたデバイス１ＡがダイシングテープＤＴに保持された状態となる。そのため、デバイス１Ａが離散するのを防ぐことができる。
［樹脂層形成工程Ｓ２５］
図１８に示すように、各デバイス１Ａの表面に樹脂層９を形成する。これにより、振動デバイス１が得られる。本実施形態では、各リッド３の上面３ａと第１溝１１０内とに樹脂層９を形成する。つまり、パッケージ１０の上面と側面とを覆うように樹脂層９を形成する。なお、樹脂層９は、特に限定されず、例えば、スピンコート、スプレーコート等により形成することができる。
［個片化工程Ｓ２６］
図１８に示す状態では、第１溝１１０内に形成された樹脂層９によって隣り合う振動デバイス１同士が一体化している。そこで、本工程では、図１９に示すように、隣り合う個片化領域Ｑの境界部にデバイスウエハ１００（樹脂層９）を貫通する第２溝１２０を形成して振動デバイス１を個片化する。
第２溝１２０の形成方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、ダイシングブレードＤＢ２を用いたリッドウエハ３０側からのダイシングにより形成している。これにより、容易に第２溝１２０を形成することができる。ダイシングをリッドウエハ３０側から行うことにより、ダイシングブレードＤＢ２によるダイシングテープＤＴの切断を避けることができ、個片化された振動デバイス１がダイシングテープＤＴに保持された状態となる。
なお、ダイシングブレードＤＢ２は、ダイシングブレードＤＢ１よりも薄く、第２溝１２０の幅Ｗ２は、第１溝１１０の幅Ｗ１よりも狭い。つまり、Ｗ２＜Ｗ１である。そのため、本工程において樹脂層９を切断した後にも、各パッケージ１０の側面に樹脂層９が残存し、パッケージ１０の下面を除く部分全域が樹脂層９で覆われた振動デバイス１が得られる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図２０は、第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
本実施形態は、主に、ベース２とリッド３との接合方法が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図２０に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース２の上面２ａとリッド３の下面３ｂとが表面活性化接合されている。表面活性化接合とは、例えば、イオンビームやプラズマを照射することによりベース２の上面２ａおよびリッド３の下面３ｂをそれぞれ活性化し、これらの面を他の部材を介することなくシリコン基板同士を直接接合する接合方法である。このような接合方法によれば、リッド３とベース２とをより強固にかつ密に接合することができ、パッケージ１０の強度を高めることができると共に、収容部Ｓの気密破壊を効果的に抑制することができる。また、他の部材を介さないため、例えば、前述した第１実施形態と比べて、パッケージ１０の低背化、すなわち、振動デバイス１の小型化を図ることができる。
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース２とリッド３とは、表面活性化接合されている。これにより、リッド３とベース２とをより強固にかつ密に接合することができ、振動デバイス１の強度を高めることができると共に、収容部Ｓの気密破壊を効果的に抑制することができる。また、他の部材を介さないため、例えば、前述した第１実施形態と比べて、振動デバイス１の小型化を図ることができる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
図２１は、第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
本実施形態は、主に、集積回路６の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。以下の説明では、本実施形態に関し前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図２１に示すように、本実施形態の振動デバイス１では、発振回路６Ａを含む集積回路６は、ベース２の上面２ａ側に配置されており、収容部Ｓに収容されている。このような構成とすることにより、集積回路６を水分や埃から保護することができる。そのため、振動デバイス１の信頼性を向上させることができる。本実施形態の場合、集積回路６上に振動素子４が搭載されており、端子層６５に、金属バンプ８１、８２を介して振動素子４と電気的に接続される配線６５１、６５２が含まれている。また、ベース２の下面２ｂ側に貫通電極２１０、２２０を介して集積回路６と電気的に接続された外部端子２５が配置されている。
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、発振回路６Ａは、ベース２の上面２ａ側に配置されている。これにより、発振回路６Ａを水分や埃から保護することができる。そのため、振動デバイス１の信頼性を向上させることができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の振動デバイスを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、樹脂層９がパッケージ１０の上面と側面とに配置されていたが、樹脂層９の配置は、特に限定されない。例えば、パッケージ１０の上面だけに配置されていてもよいし、側面だけに配置されていてもよいし、角部だけに配置されていてもよい。
１…振動デバイス、１Ａ…デバイス、１０…パッケージ、１００…デバイスウエハ、１１０…第１溝、１２０…第２溝、２…ベース、２ａ…上面、２ｂ…下面、２ｃ１…側面、２ｃ２…側面、２０…ベースウエハ、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２１…貫通孔、２１０…貫通電極、２２…貫通孔、２２０…貫通電極、２５…外部端子、２６…絶縁膜、２７…段差、２８…配線、２９…配線、３…リッド、３ａ…上面、３ｂ…下面、３ｃ…側面、３０…リッドウエハ、３０ａ…上面、３０ｂ…下面、３１…凹部、４…振動素子、４１…振動基板、４２…電極、４２１…励振電極、４２２…励振電極、４２３…端子、４２４…端子、４２５…配線、４２６…配線、６…集積回路、６Ａ…発振回路、６０…積層体、６２…配線層、６３…絶縁層、６４…パッシベーション膜、６５…端子層、６５０…実装端子、６５１…配線、６５２…配線、７…金属層、７１…第１金属層、７２…第２金属層、８１…金属バンプ、８２…金属バンプ、９…樹脂層、９ｃ…側面、ＤＢ１…ダイシングブレード、ＤＢ２…ダイシングブレード、ＤＴ…ダイシングテープ、Ｇ…隙間、Ｑ…個片化領域、Ｓ…収容部、Ｓ１１…準備工程、Ｓ１２…載置工程、Ｓ１３…接合工程、Ｓ１４…溝形成工程、Ｓ１５…樹脂層形成工程、Ｓ１６…個片化工程、Ｓ２１…準備工程、Ｓ２２…載置工程、Ｓ２３…接合工程、Ｓ２４…溝形成工程、Ｓ２５…樹脂層形成工程、Ｓ２６…個片化工程、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅

Claims (10)

  1. 振動素子と、
    表裏関係にある第１面および第２面を有し、前記第１面側に前記振動素子が配置されている半導体基板であるベースと、前記ベースに配置され、前記振動素子と電気的に接続されている発振回路と、前記振動素子を収容するように前記ベースに接合され、前記ベースと電気的に導通されている半導体基板であるリッドと、を有するパッケージと、
    前記パッケージの外面に配置されている樹脂層と、を有することを特徴とする振動デバイス。
  2. 前記樹脂層は、前記パッケージの角部を覆うように配置されている請求項１に記載の振動デバイス。
  3. 前記樹脂層は、絶縁性を有する請求項１または２に記載の振動デバイス。
  4. 前記ベースおよび前記リッドは、定電位に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  5. 前記樹脂層は、前記ベースと前記リッドとの接合部を覆っている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  6. 前記ベースと前記リッドとは、表面活性化接合されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  7. 前記ベースと前記リッドとは、金属層を介して接合されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  8. 平面視で、前記金属層の外縁は、前記ベースの外縁および前記リッドの外縁よりも内側に位置し、前記金属層により形成される前記ベースと前記リッドとの隙間に前記樹脂層が配置されている請求項７に記載の振動デバイス。
  9. 前記発振回路は、前記ベースの前記第２面側に配置されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  10. 前記発振回路は、前記ベースの前記第１面側に配置されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイス。
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