JP2836375B2 - 半導体弾性表面波複合装置 - Google Patents
半導体弾性表面波複合装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路および弾
性表面波装置に関し、特に半導体集積回路に弾性表面波
装置を接続配線して通信機のタイミング抽出や、発振回
路等に利用する半導体弾性表面波複合装置に関する。
性表面波装置に関し、特に半導体集積回路に弾性表面波
装置を接続配線して通信機のタイミング抽出や、発振回
路等に利用する半導体弾性表面波複合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体弾性表面波複合装置は図４
に示すように、半導体集積回路１１はパッケージ１２に
搭載されており、ボンディングワイヤ１３にてパッケー
ジ１２と接続されている。パッケージ１２は回路基板１
７上に形成された基板配線１４にて、弾性表面波チップ
１５が搭載されたステム１６と接続され、さらに弾性表
面波デバイスチップ１５とステム１６の接続もボンディ
ングワイヤ１３が用いられていた。
に示すように、半導体集積回路１１はパッケージ１２に
搭載されており、ボンディングワイヤ１３にてパッケー
ジ１２と接続されている。パッケージ１２は回路基板１
７上に形成された基板配線１４にて、弾性表面波チップ
１５が搭載されたステム１６と接続され、さらに弾性表
面波デバイスチップ１５とステム１６の接続もボンディ
ングワイヤ１３が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体弾性
表面波は、半導体チップ部と弾性表面波デバイスチップ
部が別々のパッケージに搭載されているため、２つのパ
ッケージを接続する回路基板１７が必要とされ、小型化
が困難であった。また１本の配線当りに、２箇所のボン
ディングワイヤ１３と２箇所のパッケージ内配線、さら
に基板配線１４が必要であり、伝送損失やインピーダン
スミスマッチング等が発生し、安定した回路動作が難し
くなっていた。
表面波は、半導体チップ部と弾性表面波デバイスチップ
部が別々のパッケージに搭載されているため、２つのパ
ッケージを接続する回路基板１７が必要とされ、小型化
が困難であった。また１本の配線当りに、２箇所のボン
ディングワイヤ１３と２箇所のパッケージ内配線、さら
に基板配線１４が必要であり、伝送損失やインピーダン
スミスマッチング等が発生し、安定した回路動作が難し
くなっていた。
【０００４】また近年需要の伸びが顕著な移動体通信用
の弾性表面波デバイスは、高周波低損失が要求されてい
るが、高周波化のためには櫛形電極の膜厚を薄くする必
要がある。ところが、これは逆に損失の増加につながる
ため、設計を複雑化して設計自由度を低下させる上に、
電気機械変換効率の高い高価な圧電基板を必要として原
価を上昇させていた。
の弾性表面波デバイスは、高周波低損失が要求されてい
るが、高周波化のためには櫛形電極の膜厚を薄くする必
要がある。ところが、これは逆に損失の増加につながる
ため、設計を複雑化して設計自由度を低下させる上に、
電気機械変換効率の高い高価な圧電基板を必要として原
価を上昇させていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、圧電基
板上に金属薄膜を成長した後フォトリソグラフィおよび
エッチングによって、櫛形の電極をパターニングするこ
とで、弾性表面波と電気信号とのトランスデューサを形
成し、フィルタまたはレゾネータとして用いられる弾性
表面波装置と半導体集積回路を接続して所望の機能を達
成する半導体弾性表面波複合装置において、拡散済みの
半導体基板上に第１の絶縁膜を有し、前記第１の絶縁膜
上にバンプが形成され、圧電基板が前記バンプを介し
て、前記拡散済みの半導体基板と接着され、前記圧電基
板は所定の位置にスルーホール加工され、さらに裏面に
前記拡散済みの半導体基板の第１の配線層がパターニン
グされ、前記圧電基板の表面には、金属のパターニング
による櫛形電極とボンディングパッドが形成され、前記
スルーホールを介して前記第１の配線層と前記櫛形電極
および前記ボンディングパッドが接続され、半導体集積
回路部と弾性表面波素子を一体化されたことである。
板上に金属薄膜を成長した後フォトリソグラフィおよび
エッチングによって、櫛形の電極をパターニングするこ
とで、弾性表面波と電気信号とのトランスデューサを形
成し、フィルタまたはレゾネータとして用いられる弾性
表面波装置と半導体集積回路を接続して所望の機能を達
成する半導体弾性表面波複合装置において、拡散済みの
半導体基板上に第１の絶縁膜を有し、前記第１の絶縁膜
上にバンプが形成され、圧電基板が前記バンプを介し
て、前記拡散済みの半導体基板と接着され、前記圧電基
板は所定の位置にスルーホール加工され、さらに裏面に
前記拡散済みの半導体基板の第１の配線層がパターニン
グされ、前記圧電基板の表面には、金属のパターニング
による櫛形電極とボンディングパッドが形成され、前記
スルーホールを介して前記第１の配線層と前記櫛形電極
および前記ボンディングパッドが接続され、半導体集積
回路部と弾性表面波素子を一体化されたことである。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１（ａ）〜（ｉ）は本発明の第１実施例の
工程を示す断面図である。図１（ａ）は水晶基板６に超
音波加工あるいはエッチングによってスルーホール７を
開けた状態を示しており、次に、図１（ｂ）のように金
属膜１７をスパッタリングで被着する。次に図１（ｃ）
の様に、フォトレジスト８を塗布、マスクを用いて露
光、現像してエッチングすると図１（ｄ）となり、金属
膜１７は第１層配線３にパターン形成される。この配線
は後記の拡散済みシリコン基板の配線となるものであ
る。
説明する。図１（ａ）〜（ｉ）は本発明の第１実施例の
工程を示す断面図である。図１（ａ）は水晶基板６に超
音波加工あるいはエッチングによってスルーホール７を
開けた状態を示しており、次に、図１（ｂ）のように金
属膜１７をスパッタリングで被着する。次に図１（ｃ）
の様に、フォトレジスト８を塗布、マスクを用いて露
光、現像してエッチングすると図１（ｄ）となり、金属
膜１７は第１層配線３にパターン形成される。この配線
は後記の拡散済みシリコン基板の配線となるものであ
る。
【０００７】次に、図１（ｅ）に示すように、所定の回
路を形成した拡散済みのシリコン基板１の上に第１の酸
化膜２をＣＶＤ法にて堆積する。所定の回路とは、弾性
表面波素子を必要とする通信器のタイミング抽出回路、
発振回路等が考えられる。この回路とのコンタクトをと
るためにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングし
て、その後金属をスパッタした後、バンプ１８を設ける
と図１（ｆ）のようになる。
路を形成した拡散済みのシリコン基板１の上に第１の酸
化膜２をＣＶＤ法にて堆積する。所定の回路とは、弾性
表面波素子を必要とする通信器のタイミング抽出回路、
発振回路等が考えられる。この回路とのコンタクトをと
るためにフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングし
て、その後金属をスパッタした後、バンプ１８を設ける
と図１（ｆ）のようになる。
【０００８】このバンプ１８を介して図１（ｇ）のよう
にスルーホール７と第１層配線３を有する水晶基板７を
熱圧着すると、半導体集積回路の配線部が形成される。
にスルーホール７と第１層配線３を有する水晶基板７を
熱圧着すると、半導体集積回路の配線部が形成される。
【０００９】次に、図１（ｈ）のように、第２層配線９
となる金属を全面にスパッタリングで被着し、図１
（ｉ）で示すようにフォトレジスト８を塗布して弾性表
面波（ＳＡＷ）パターンおよび配線、ボンディングパッ
ドをエッチングして形成する。
となる金属を全面にスパッタリングで被着し、図１
（ｉ）で示すようにフォトレジスト８を塗布して弾性表
面波（ＳＡＷ）パターンおよび配線、ボンディングパッ
ドをエッチングして形成する。
【００１０】水晶基板６は図２に示すように、各チップ
位置に対応してスルーホール７が開けられており、各チ
ップについては図３（ａ）〜（ｃ）に平面図で示す。水
晶基板上の１ユニットは拡散済みシリコン基板１と接着
する前は図３（ａ）のように水晶基板６上にスルーホー
ル７があるだけである。これが図１（ａ）〜（ｄ）の工
程が行われると、図３（ｂ）に示すように、裏面に第１
層配線３とバンプと接続するパッド２２がパターニング
される。続いて図１（ｅ）〜（ｉ）の工程が行われる
と、ボンディングパッド９と弾性表面波（ＳＡＷ）電極
指１０がパターニングされる。
位置に対応してスルーホール７が開けられており、各チ
ップについては図３（ａ）〜（ｃ）に平面図で示す。水
晶基板上の１ユニットは拡散済みシリコン基板１と接着
する前は図３（ａ）のように水晶基板６上にスルーホー
ル７があるだけである。これが図１（ａ）〜（ｄ）の工
程が行われると、図３（ｂ）に示すように、裏面に第１
層配線３とバンプと接続するパッド２２がパターニング
される。続いて図１（ｅ）〜（ｉ）の工程が行われる
と、ボンディングパッド９と弾性表面波（ＳＡＷ）電極
指１０がパターニングされる。
【００１１】以上の工程で拡散済みシリコン基板１内の
回路とＳＡＷ電極指１０とが接続され、半導体弾性表面
波複合装置となる。工程終了後はボンディングパッド９
を用いて、自動機で検査を行った後フルカットしてチッ
プをペレッタイズする。
回路とＳＡＷ電極指１０とが接続され、半導体弾性表面
波複合装置となる。工程終了後はボンディングパッド９
を用いて、自動機で検査を行った後フルカットしてチッ
プをペレッタイズする。
【００１２】また、本実施例では圧電基板として水晶を
例としたが、さらに電機械変換効率の高い、リチウムタ
ンタレートやリチウムナイオレート等の基板を用いても
よい。さらに、ペレッタイズ後の半導体弾性表面波複合
装置を図５，図６に示した。但し、図５と図６は簡単の
ために平面図と断面図の縮尺、スルーホール位置が異な
る。
例としたが、さらに電機械変換効率の高い、リチウムタ
ンタレートやリチウムナイオレート等の基板を用いても
よい。さらに、ペレッタイズ後の半導体弾性表面波複合
装置を図５，図６に示した。但し、図５と図６は簡単の
ために平面図と断面図の縮尺、スルーホール位置が異な
る。
【００１３】次に第２実施例について説明する。第２実
施例は水晶基板の加工については図１（ａ）〜（ｄ）と
同様である。拡散済みシリコン基板１に対して図７
（ａ）に示すように、第１の酸化膜２をＣＶＤで成長さ
せ、フォトリソグラフィ技術を用いて、第１層配線１９
をパターニングする（図７（ｂ））。次に第２の酸化膜
４を成長させた後、スルーホールおよびバンプ１８を形
成する（図７（ｃ））。
施例は水晶基板の加工については図１（ａ）〜（ｄ）と
同様である。拡散済みシリコン基板１に対して図７
（ａ）に示すように、第１の酸化膜２をＣＶＤで成長さ
せ、フォトリソグラフィ技術を用いて、第１層配線１９
をパターニングする（図７（ｂ））。次に第２の酸化膜
４を成長させた後、スルーホールおよびバンプ１８を形
成する（図７（ｃ））。
【００１４】次に図１（ａ）〜（ｄ）で加工した水晶基
板６をバンプ１８を介して熱圧着すれば、水晶の裏面に
形成された第１層配線が第２層配線２０となり、図７
（ｄ）のような複数層の配線が形成される。続いて、第
１実施例と同様に第３層配線２１となる金属を全面にス
パッタして（図７（ｅ））、続いて図７（ｆ）で示すよ
うにフォトレジスト８を塗布して弾性表面波（ＳＡＷ）
パターンおよび配線、ボンディングパッドをエッチング
して形成する。第１実施例中の第１層配線３は第２実施
例においては、第２層配線２０となっている。
板６をバンプ１８を介して熱圧着すれば、水晶の裏面に
形成された第１層配線が第２層配線２０となり、図７
（ｄ）のような複数層の配線が形成される。続いて、第
１実施例と同様に第３層配線２１となる金属を全面にス
パッタして（図７（ｅ））、続いて図７（ｆ）で示すよ
うにフォトレジスト８を塗布して弾性表面波（ＳＡＷ）
パターンおよび配線、ボンディングパッドをエッチング
して形成する。第１実施例中の第１層配線３は第２実施
例においては、第２層配線２０となっている。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はスルーホ
ール加工した圧電基板に回路配線層をパターニングして
おき、所定の回路を拡散形成したシリコン基板上に前記
圧電基板をバンプを介して圧着した後、弾性表面波（Ｓ
ＡＷ）電極指をパターニングしてスルーホールを介して
回路と接続することで、半導体集積回路と弾性表面波デ
バイスが一体化され、装置を大幅に小型化し（基板へ実
装するものと比較して体積比１／３以下）、部品点数を
削減し、さらに接点を減らして信頼性の向上にも貢献す
る。またパッケージ、ボンディングワイヤ、基板内配線
の分布定数的な配線インピーダンス計算が不要となり、
設計が容易となる。
ール加工した圧電基板に回路配線層をパターニングして
おき、所定の回路を拡散形成したシリコン基板上に前記
圧電基板をバンプを介して圧着した後、弾性表面波（Ｓ
ＡＷ）電極指をパターニングしてスルーホールを介して
回路と接続することで、半導体集積回路と弾性表面波デ
バイスが一体化され、装置を大幅に小型化し（基板へ実
装するものと比較して体積比１／３以下）、部品点数を
削減し、さらに接点を減らして信頼性の向上にも貢献す
る。またパッケージ、ボンディングワイヤ、基板内配線
の分布定数的な配線インピーダンス計算が不要となり、
設計が容易となる。
【００１６】また、弾性表面波デバイスの設計に関して
も能動素子と組み合わせたことで、入出力損失も多少犠
牲にして設計自由度を上げることも可能となる。例え
ば、ＳＴカット水晶３８゜４０を用いたＳＡＷフィルタ
では、ｆ×ｈというパラメータを定義した場合（ｆ＝中
心周波数、ｈ＝膜厚）ｆ×ｈ＝３５となる組合せが最も
中心周波数の温度変動を小さくでき、従来は中心周波数
が高周波となると膜厚を薄くする必要が生じ、抵抗成分
を増大させ損失を大きくしていた。本発明では入出力損
失を能動素子で補償できるため、最適な膜厚値に設定す
ることができる。
も能動素子と組み合わせたことで、入出力損失も多少犠
牲にして設計自由度を上げることも可能となる。例え
ば、ＳＴカット水晶３８゜４０を用いたＳＡＷフィルタ
では、ｆ×ｈというパラメータを定義した場合（ｆ＝中
心周波数、ｈ＝膜厚）ｆ×ｈ＝３５となる組合せが最も
中心周波数の温度変動を小さくでき、従来は中心周波数
が高周波となると膜厚を薄くする必要が生じ、抵抗成分
を増大させ損失を大きくしていた。本発明では入出力損
失を能動素子で補償できるため、最適な膜厚値に設定す
ることができる。
【００１７】次に検査に関しても、半導体集積回路ウェ
ハと弾性表面波ウェハを同時に行うことが可能で、さら
に、従来基板に全ての部品を搭載してから行っていた複
合回路の検査を、ウェハ検査の自動機で行えるため検査
の省力化にも貢献する。
ハと弾性表面波ウェハを同時に行うことが可能で、さら
に、従来基板に全ての部品を搭載してから行っていた複
合回路の検査を、ウェハ検査の自動機で行えるため検査
の省力化にも貢献する。
【図１】本発明の第１実施例の工程を説明する断面図で
ある。
ある。
【図２】水晶基板の平面図である。
【図３】水晶基板１ユニットの各工程における平面図で
ある。
ある。
【図４】従来例の平面図である。
【図５】第１実施例のペレッタイズ後の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’線方向の断面図である。
【図７】第２実施例の工程を示す断面図である。
１ 拡散済みのシリコン基板 ２ 第１の酸化膜 ３ 第１層配線 ４ 第２の酸化膜 ５ シリカ ６ 水晶基板 ７ スルーホール ８ フォトレジスト ９ 第２層配線 １０ ＳＡＷ電極指 １１ 半導体集積回路 １２ パッケージ １３ ボンディングワイヤ １４ 基板配線 １５ 弾性表面波デバイスチップ １６ ステム １７ 金属膜 １８ バンプ １９ 第１層配線 ２０ 第２層配線 ２１ 第３層配線 ２２ パッド
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電基板上に金属薄膜を成長した後フォ
トリソグラフィおよびエッチングによって、櫛形の電極
をパターニングすることで、弾性表面波と電気信号との
トランスデューサを形成し、フィルタまたはレゾネータ
として用いられる弾性表面波装置と半導体集積回路を接
続して所望の機能を達成する半導体弾性表面波複合装置
において、拡散済みの半導体基板上に第１の絶縁膜を有
し、前記第１の絶縁膜上にバンプが形成され、圧電基板
が前記バンプを介して、前記拡散済みの半導体基板と接
着され、前記圧電基板は所定の位置にスルーホール加工
され、さらに裏面に前記拡散済みの半導体基板の第１の
配線層がパターニングされ、前記圧電基板の表面には、
金属のパターニングによる櫛形電極とボンディングパッ
ドが形成され、前記スルーホールを介して前記第１の配
線層と前記櫛形電極および前記ボンディングパッドが接
続され、半導体集積回路部と弾性表面波素子を一体化さ
れたことを特徴とする半導体弾性表面波複合装置。 - 【請求項２】 前記第１の配線層と前記拡散済みの半導
体基板との間に、複数個の配線層およびスルーホール層
を形成した請求項１記載の半導体弾性表面波複合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136233A JP2836375B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体弾性表面波複合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136233A JP2836375B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体弾性表面波複合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308163A JPH05308163A (ja) | 1993-11-19 |
| JP2836375B2 true JP2836375B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15170399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4136233A Expired - Fee Related JP2836375B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 半導体弾性表面波複合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836375B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100446258B1 (ko) * | 2002-07-08 | 2004-09-01 | 쌍신전자통신주식회사 | 압전단결정을 이용한 고주파 체적음향파소자 및 그 제조방법 |
| CN101133321B (zh) | 2005-04-06 | 2011-04-13 | 株式会社村田制作所 | 表面波传感器器件 |
| JP4904737B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2012-03-28 | セイコーエプソン株式会社 | Ｉｃ一体型薄膜振動片の製造方法。 |
| CN112467028B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-03-18 | 华中科技大学 | 一种超声提升阻变存储器可靠性和容量的方法 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP4136233A patent/JP2836375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05308163A (ja) | 1993-11-19 |
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