JP5143688B2

JP5143688B2 - 圧電デバイスの製造方法

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Publication number: JP5143688B2
Application number: JP2008248965A
Authority: JP
Inventors: 裕太金森
Original assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010081413A

Description

本発明は、携帯用通信機器や電子機器などに数多く組み込まれている圧電デバイスの製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化に伴って前記圧電振動子の小型化も急速に進められてきている。中でも、表面実装にも対応した圧電振動子の開発が行われてきており、その実現のために圧電振動片と前記実装基板との電気的接続のために、前記圧電振動子に貫通電極を形成する事が知られている。（例えば、特許文献１、２参照。）

前記貫通電極を用いた圧電デバイスパッケージの中にはパッケージ母体としてシリコン基板を用いたものが挙げられる。以下に従来のシリコン基板を用いた圧電デバイスの製造方法と全体構造について説明する。

図３は圧電デバイスの全体構造を示す図である。圧電デバイス４１は、励振電極（不図示）を形成した圧電振動素子４２を、圧電振動素子搭載パッド４３に搭載し、貫通電極４４を通じて外部端子４５と電気的に接続している。前記圧電振動素子４２を収納する前記圧電デバイスパッケージ４６内に前記圧電振動素子４２を搭載した後、前記圧電デバイスパッケージ４６上部に蓋４７を接合して圧電デバイスパッケージ内部４８を気密封止している。

前記貫通電極４４は、前記圧電デバイスパッケージ４６に貫通孔４９を形成し、当該貫通孔４９内面に絶縁膜５０を形成して絶縁処理をした上、その内面に導電性部材５３を充填して形成されるものである。ここで、前記圧電振動素子搭載パッド４３と導電性部材５３は、同一部材で一体的に形成できる。

また、前記外部端子４５と前記圧電デバイスパッケージ４６との電気的接続を防ぐために、両者の間に絶縁膜５１および有機絶縁膜５２が形成されている。前記有機絶縁膜５２を形成する目的は、前記圧電デバイスパッケージ４６のパッケージ静電容量を低減させるためである。

図４−１、図４−２は従来技術による圧電デバイスの製造方法を説明する図で、（ａ）〜（ｊ）は、各工程におけるパッケージ形成の状態を示す断面図である。以下、図４−１、図４−２を参照して従来技術の圧電デバイスの製造方法を説明する。

（ａ）は前記圧電振動素子４２を収容するキャビティー（凹部）を形成する工程である。
６１はシリコン基板であり、前記キャビティー６２の形成にはフォトリソグラフィー手法、エッチング手法を用いる。不図示ではあるが、前記シリコン基板６１の表面にレジストをスピンコート法やスプレーコート法等で塗布した後、フォトマスクを前記シリコン基板６１に被せて紫外線露光を行い、現像液によって不要な部分を取り除いてパターンを形成後、エッチングプロセスによって、基板表面が露出した部分をエッチングし、その後、前記レジストをアセトンなどの有機溶剤等を用いて剥離してキャビティー６２を形成する。本工程で使用するフォトレジストは、ポジ型・ネガ型両者とも同様に用いることができる。

（ｂ）は前記シリコン基板６１の裏面に絶縁膜６３を形成する工程および、フォトリソグラフィー手法によって成膜された貫通孔形成用のレジストマスクを示す図である。前記絶縁膜６３は、後の工程で外部端子が形成される際に母体である前記シリコン基板と前記外部端子との間の電気的絶縁を取るためである。さらに次の工程である貫通孔をエッチングにより形成する際のエッチングストップ層としての役割も兼ね備えている。前記絶縁膜６３は例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）であり、スパッタリング法やＣＶＤ法もしくはスピンコート法等によって形成される。

貫通孔形成用の前記レジストパターンは、スピンコート法やスプレーコート法によって
前記シリコン基板６１および前記キャビティー６２上部にレジストを成膜した後、フォトマスクを被せ、露光・現像を行ってレジストマスク６４を形成する。

（ｃ）は前記キャビティー６２内に搭載する圧電振動素子と外部端子とを接続するための貫通電極用の貫通孔６５を形成する工程を示す図である。前記レジストマスク６４によって前記キャビティー内に露出したシリコンをドライおよびウェットエッチングによって前記絶縁膜６３までテーパー状にエッチングを行い貫通孔６５を形成する。ここで前記貫通孔６５の断面形状は、前記絶縁膜６３までエッチングを行えばテーパー形状でなくとも、例えば垂直形状でもよい。

（ｄ）は、前記シリコン基板６１の表面、前記キャビティー６２および前記貫通孔６５の内面に絶縁膜６６を形成する工程を示す図であり、後の工程で前記キャビティー底面の一部や前記貫通孔６５内に電解メッキをする際に、前記シリコン基板６１と電気的絶縁を取るために形成される。前記絶縁膜６６は、スパッタリング法やＣＶＤ法によって成膜されたものであり、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）である。

続いて、前記貫通孔６５内に導電性部材を充填する工程を実施する。導電性部材として種々のものが選択可能であるが、小径の孔内を充填させるには電解メッキが適している。（ｅ）は前記絶縁膜６６上に共通電極膜６７を形成する工程を示す図である。共通電極膜６７の形成は、貫通孔６５内に電解メッキを行うための前処理であり、まず前記シリコン基板６１上の前記絶縁膜６６上にスパッタリング法や真空蒸着法によって形成する。前記共通電極膜６７の材料は、例えば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

図４−２（ｆ）は前記貫通孔６５内および前記圧電振動素子搭載パッド６８を同時に電解メッキによって充填および形成し、不要な前記共通電極膜６７を除去する工程を示す図である。不図示ではあるが、前記共通電極膜６７上に電解メッキ用レジスト膜を塗布し、フォトマスクを被せ、紫外線露光を行い、現像液によって、前記圧電振動素子搭載パッド部６８および前記貫通孔６５内および両者を結ぶ接続配線部６９に成膜されている前記電解メッキ用レジスト膜を除去し、パターンを形成する。本工程で使用するフォトレジストは、ポジ型であってもネガ型であっても同様に形成可能である。その後、電解メッキを行い貫通孔６５内に導電性部材７１を充填し貫通電極部７０を形成し、前記圧電振動素子搭載パッド部６８および接続配線部６９上に電解メッキ膜を堆積させる。ここで前記導電性部材は前記共通電極膜と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

尚、前記圧電振動素子の振動領域の確保と、前記圧電デバイスパッケージ内部の気密性を十分にするため、再度フォトリソグラフィーによって、前記圧電振動素子搭載パッド部６８および貫通電極部７０にのみ電解メッキが行われるようにパターン化し、両者に同時に電解メッキを行う事によって、前記圧電振動素子搭載パッド部６８に電解メッキ膜がさらに厚く形成され、前記圧電振動素子搭載パッド６８が完成する。そして同時に前記貫通電極部７０にもさらに電解メッキ膜が充分に充填されるため、前記圧電デバイスとしての気密性も向上する事になる。ここでの前記導電性部材も前記電解メッキ時と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

電解メッキ後は、前記電解メッキ用レジスト膜を有機溶剤等やアッシングによって剥離し、次に前記共通電極膜６７の不要部（前記圧電振動素子搭載パッド６８、前記貫通電極７０および両者を結ぶ接続配線部６９以外の部分）をエッチングによって剥離を行う。尚、この際に前記共通電極膜の剥離は、前工程で電解メッキによって前記圧電振動素子搭載パッド６８、前記貫通電極７０および両者を結ぶ配線接続部６９が前記共通電極膜６７に比べて厚膜に形成されているため、特にフォトリソグラフィー手法によって前記共通電極膜６７のエッチング用のレジストパターンを形成しなくともよい。

（ｇ）は前記貫通孔６５直下の前記シリコン基板６１の裏面に形成されている絶縁膜６３と、前記シリコン基板６１の表面で前記貫通孔６５内の絶縁膜６６を開口させる工程を示す図である。この工程においてもフォトリソグラフィーとエッチングによって行われる。不図示ではあるが、前記シリコン基板６１の裏面の絶縁膜６３上にレジスト膜を塗布し、フォトマスクを被せ、紫外線露光を行い、現像液によって光の照射された部分の除去を行い、前記絶縁膜６３開口用のパターンを形成する。本工程で使用するフォトレジストはポジ型であってもネガ型であっても同様に形成可能である。その後、ウェットおよびドライエッチングによって前記シリコン基板６１の表面と裏面に形成された絶縁膜６６および絶縁膜６３を同時にエッチングし、前記導電性部材７１（貫通電極部７０）を露出させる。

（ｈ）は、前記キャビティー６２面の対向面の絶縁膜６３上に有機絶縁膜７２を形成する工程を示す図である。前記有機絶縁膜は例えばポリイミド等であり、前記圧電デバイスが持つパッケージ静電容量を小さくする事を目的としている。

前記圧電デバイスパッケージ自体の持つ静電容量は、前記圧電振動素子搭載パッド６８と前記シリコン基板６１の間と、前記貫通電極部７０と前記シリコン基板６１の間、および後述する外部端子と前記シリコン基板６１の間、さらに前記圧電振動素子搭載パッド部６８と前記貫通電極７０を結ぶ前記接続配線部６９と前記シリコン基板６１の間の静電容量値の合成値で算出される。中でも、前記外部端子と前記シリコン基板６１との間の静電容量は、電極面積（前記外部端子）が他と比べて大きくなるため静電容量も大きくなってしまう事から電極間距離すなわち絶縁膜の厚さはできるだけ厚くする事が望ましい。よって厚膜形成可能な有機絶縁膜を使用している。

前記有機絶縁膜は、スピンコート法などにより前記絶縁膜６３上に例えば感光性ポリイミドであればその前駆体を塗布後、プリベークを行い、露光・現像を行って前記感光性ポリイミドのパターンを形成する。パターンは前記絶縁膜６３と同様に、前記貫通電極部７０直下の部位以外に前記有機絶縁膜が残るように形成する。その後、イミド化の熱処理を行いパターン化されたポリイミド膜すなわち有機絶縁膜７２を成膜する。尚、この場合には感光性の有機材料を例にして説明したが、非感光性の有機材料の場合においても、スピンコート法などによって前記非感光性の有機材料の前駆体の溶液を塗布および熱処理後によって有機絶縁膜を形成し、再度フォトリソグラフィーによって前記有機絶縁膜上に、レジストパターンを形成し、酸素プラズマによるアッシングによって、前記貫通電極直下の部位のみの開口を行ってもよい。

（ｉ）は前記有機絶縁膜７２および絶縁膜６３の開口部７３に電解メッキを行い、開口部を導電性部材で充填すると共に、外部端子７４を形成する工程を示す図である。

まず、不図示ではあるが、前記絶縁膜上に共通電極膜をスパッタリング法や真空蒸着法によって形成する。前記共通電極の材料は、例えば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。その後、フォトリソグラフィーによってレジストパターンを形成し、電解メッキを行い前記レジストが成膜されていない前記開口部７３および前記外部端子部７４に電解メッキ膜を成長させ、前記導電性部材７１と電気的接続を行う。この時、前記導電性部材７１は前記共通電極膜と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。最後に共通電極膜をエッチングによって剥離を行い、前記外部端子７４以外の共通電極膜を除去する。

（ｊ）は圧電振動素子７５を前記キャビティー６２内の前記圧電振動素子搭載パッド６８に搭載し、前記キャビティー６２上部（前記シリコン基板６１上部）に蓋を形成し、前記キャビティー内部を気密封止する工程を示す図である。前記圧電振動素子搭載パッド６８上に、導電性接着剤を塗布し、その上に前記圧電振動素子を搭載する。その後、前記キャビティー６２内を気密封止するための蓋７６を前記シリコン基板上部に設置し、両者を接合する。尚、前記蓋７６は例えばシリコンである。

その後、不図示ではあるが、接合された前記蓋と前記シリコン基板を前記キャビティー間で同時にダイシングを行い、個々の製品毎に分割して一つの圧電デバイスが完成する。

特開２００４−２１４７８７号公報特開２００７−２６７１０１号公報

しかしながら、前述の従来技術による圧電デバイスの製造方法には、一部工程において以下のような問題点がある。

貫通孔形成時のフォトリソ工程において、前記キャビティー側壁の上面と前記シリコン基板の接合面の角部には、レジストが成膜しにくく膜厚も薄くなってしまう（図４−１（ｂ）参照）。このため、前記貫通孔が形成される前に、ドライエッチングによって薄膜の角部のレジストが先になくなってしまい、それによって露出した角部のシリコンが削られ、蓋との接合面積を減少させてしまう。これは接合精度の低下を招くことなり、リーク等の不良原因にもなる。

これを防ぐために、前記レジストと前記シリコン基板（前記キャビティー）の間に金属膜や絶縁膜などのエッチングバリア膜を形成しておくことも考えられるが、工程が多くなり生産性を著しく低下させてしまう。さらに電着レジストによる形成方法も考えられるが、やはりこれも金属膜の成膜が不可欠となるため多工程の要因となる。さらにエッチング時にレジストがなくならないように、厚膜にレジストを形成すると、前記貫通孔形成用のレジストパターンが形成しにくくなる。

また、角部にフォトレジストを成膜させるためには、スピンコート法に比べてスプレーコート法が角部にレジストが成膜しやすいため適しているものの、成膜時間がスピンコート法に比べて多くかかってしまう。

さらに、前述した、前記圧電デバイスが持つパッケージ静電容量の観点から考えた場合には、前記導電性部材が充填される前記貫通孔の表面積は小さくなる方が望ましいが、従来方式においては前記キャビティー上部の前記シリコン基板上にフォトマスクを被せるため、前記貫通孔形成用のレジスト成膜後の露光時にプロキシミティ露光となり、フォトマスクと同様な形状のレジストパターンを形成する事ができなくなる。つまりプロキシミティ露光であるため、フォトマスクのパターン設計値に比べて、ポジレジストであればパターンの拡大が起こってしまい、前記貫通孔の表面積も大きくなってしまうため、前記圧電デバイスのパッケージ静電容量を増加させてしまい、発振不良の原因となってしまう。

さらに前工程の前記キャビティーを形成する際に、前記キャビティーをドライエッチングによって形成する場合には、前記キャビティーの深さに分布があるため、前述した貫通孔形成時のプロキシミティ露光によるレジストパターンの収縮の影響も大きくなり、貫通孔形成後の６インチや８インチの大口径のシリコンウェハの場所による貫通孔の表面積のバラつきも大きくなってしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、製造が容易且つ安価で安定な圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。

圧電振動素子をパッケージ内に収納して成る圧電デバイスの製造方法であって、
少なくとも、平板基板に前記圧電振動素子を収納するためのキャビティーを形成する工程と、前記平板基板のキャビティー形成面との対向面にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をパターニングして、貫通孔形成用のレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクをエッチングマスクとしてキャビティー形成面との対向面からドライエッチングによって貫通孔を形成する工程と、前記平板基板表面や前記キャビティー内面および前記貫通孔内面に絶縁膜を形成する工程と、前記貫通孔に導電性部材を充填して貫通電極を形成する工程と、圧電振動素子搭載パッドと、該圧電振動素子搭載パッドと前記貫通電極とを接続する接続配線部を形成する工程と、前記キャビティーと対向面の前記絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程と、前記貫通電極直下および前記有機絶縁膜上に前記貫通電極と接続される外部端子を形成する工程と、前記圧電振動素子を前記圧電振動素子搭載パッドに固定する工程と、前記キャビティーの上方に蓋部材を接合して前記圧電振動素子をパッケージ内に気密封止する工程と、を有することを特徴とする。

前記平板基板表面や前記キャビティー内面および前記貫通孔内面に絶縁膜を形成する工程は、熱酸化法によって各面同時に形成できる。

前記貫通孔内に導電性部材を充填し、貫通電極を形成する工程と、圧電振動素子搭載パッドと、該圧電振動素子搭載パッドと前記貫通電極とを接続する接続配線部を形成する工程は、電解メッキによって一括で行う事ができる。

本発明によれば、前記貫通孔の形成を前記キャビティーの対向面からエッチングガスを照射して形成するため、角部にエッチングガスが直接照射されることがないので前記キャビティー側壁の上面と前記シリコン基板の接合面の角部のシリコンエッチングによる接合面積の減少を防ぎ、リーク等の不良を大幅に抑制する事ができる。

また、接合面積の減少を防ぐためのエッチングバリアの成膜の必要がないため、生産性が向上する。さらに成膜に時間のかかるスプレーコーターではなく、スピンコーターで安定に前記貫通孔形成用のレジストパターンを形成できるため、これもまた生産性の向上につながる。

前記貫通孔の形成を前記キャビティーの対向面から形成するため、プロキシミティ露光とならずに前記貫通孔形成用のレジストパターンを形成する事ができるため、フォトマスクと同様のパターンが形成でき、それに加えて貫通孔の径も小さく出来るため、前記圧電デバイスパッケージの静電容量もより小さくする事ができ、発振不良を大幅に抑制する事ができる。

さらに前記貫通孔の径を小さく形成できる事によって、後の工程で前記貫通孔内を電解メッキによって導電性部材で充填して貫通電極を形成する際に、前記導電性部材の充填がよりしやすくなり、リーク不良も抑制する事が可能となる。

図１は、本実施例に係る圧電デバイスの全体構造を示す図である。図のように圧電デバイス１は、励振電極（不図示）を形成した圧電振動素子２を、圧電振動素子搭載パッド３に搭載し、貫通電極４を通じて外部端子５と電気的に接続している。圧電振動素子２を収納する前記圧電デバイスパッケージ６内に前記圧電振動素子２を搭載した後、前記圧電デバイスパッケージ６上部に蓋７を接合して圧電デバイスパッケージ内部８を気密封止している。

前記貫通電極４は、前記圧電デバイスパッケージ６に貫通孔９を形成し、当該貫通孔９内面に絶縁膜１０を形成して絶縁処理をした上、その内面に導電性部材を充填して形成されるものである。ここで、圧電振動素子搭載パッド３と前記導電性部材は、同一部材で一体的に形成できる。

また、前記圧電振動素子搭載パッド３と電気的に接続されている前記外部端子５は、前記圧電デバイスパッケージの母体であるシリコンとの電気的接続を防ぐために絶縁処理を行わなくてはならない。そのために、前記外部端子５と前記圧電デバイスパッケージ６の間に、絶縁膜１０および有機絶縁膜１１が形成されている。

以下、本発明の圧電デバイスの製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。図２−１、図２−２は、本発明の圧電デバイスの製造方法を説明する図で、（ａ）〜（ｊ）は各工程における圧電デバイスの状態を示す断面図である。

図２−１（ａ）は、シリコン基板２１の表面の所定位置に配列されるキャビティー２２（凹部）を形成する工程である。不図示ではあるが、前記シリコン基板２１の表面にレジストをスピンコート法やスプレーコート法等で塗布した後、フォトマスクを前記シリコン基板２１の上部に被せて紫外線露光を行い、現像液によって不要な部分を取り除いてパターンを形成後、エッチングプロセスによってシリコン基板面が露出した部分をエッチングし、その後前記レジストをアセトンなどの有機溶剤等を用いて剥離し、キャビティー２２が形成される。尚、本工程で使用するフォトレジストは、ポジ型でもネガ型でも同様に形成可能である。

（ｂ）は前記シリコン基板２１の裏面（前記キャビティー２２の対向面）に前記貫通孔形成用のレジストマスク２３を形成する工程である。不図示ではあるが、前記シリコン基板２１の対向面にレジストをスピンコート法によって塗布した後、フォトマスクを前記レジスト上に被せて紫外線露光を行い、現像液によって不要な部分を取り除いてレジストパターンを形成する。また次工程の前記貫通孔形成のためのエッチングをドライプロセスで行う場合に、エッチング装置内の台座に前記シリコン基板を設置し、エッチングによって前記貫通孔が形成された直後に、前記台座にエッチングガスが照射され、前記台座を傷付くのを防ぐためには、前記レジストをディップコート法によって前記キャビティー２２面および前記キャビティー２２面の対向面の両面に一括で形成し、前記キャビティー２２面の対向面のレジストを前記台座のエッチングバリア膜としてもよい。

（ｃ）は前記貫通孔用レジストマスク２３に伴ってエッチングを行い、前記キャビティー２２内に搭載する圧電振動素子と外部端子とを電気的に接続をするための貫通孔２４を形成する工程を示す図である。前記レジストマスク２３のパターンの無いシリコンの露出した開口部分をドライエッチングによってエッチングを行う。従来の方式とは異なり、前記キャビティー２２面の対向面からエッチングを行っており、前記キャビティー側壁の上面と前記シリコン基板の接合面の角部にエッチングガスが直接あたらないので、従来の問題点のシリコンエッチングによる蓋との接合面積の減少を防ぐ事ができる。エッチングが完了して前記貫通孔が形成された後は、有機溶剤等を用いて、前記レジストマスク２３を剥離する。

（ｄ）は前記シリコン基板２１の表面および前記キャビティーの対向面の両面および前記貫通孔２４の内面に絶縁膜２５を一括で形成する工程を示す図であり、後の工程で前記貫通孔２４内を導電性部材で充填する際、および前記キャビティーの対向面に外部端子を形成する際に、前記シリコン基板２１と電気的絶縁を取るために形成される。前記絶縁膜２５はシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）であり、熱酸化法によって形成する事で、各面同時に絶縁膜を形成できるため生産性が向上すると同時に、前記キャビティー内や小径な前記貫通孔内の確実な絶縁処理が可能となる。

続いて、前記貫通孔２４内に導電性部材を充填する工程を実施する。導電性部材として種々のものが選択可能であるが、小径の孔内を充填させるには電解メッキが適している。（ｅ）は前記絶縁膜２５上に共通電極膜２６を形成する工程を示す図である。共通電極膜２６の形成は、貫通孔２４内に電解メッキを行うための前処理であり、まず前記シリコン基板２１上の前記絶縁膜２５上にスパッタリング法や真空蒸着法によって形成する。前記共通電極膜２６の材料は、例えば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

図２−２（ｆ）は、前記貫通孔２４内および前記圧電振動素子搭載パッド２７、接続配線部２８を同時に電解メッキによって充填および形成し、不要な前記共通電極膜２６を除去する工程を示す図である。
不図示ではあるが、前記共通電極膜２６上に電解メッキ用レジスト膜を塗布し、フォトマスクを被せ、紫外線露光を行い、現像液によって光の照射された部分の除去を行い、前記圧電振動素子搭載パッド部２７および前記貫通孔２４内および両者を結ぶ接続配線部２８に成膜されている前記電解メッキ用レジスト膜を除去し、パターンを形成する。本工程で使用するフォトレジストは、ポジ型であってもネガ型であっても同様に形成可能である。その後、電解メッキを行い貫通孔２４内に導電性部材３０を充填して貫通電極部２９を形成し、前記圧電振動素子搭載パッド２７および接続配線部２８上に電解メッキ膜を堆積させる。ここで前記導電性部材３０は前記共通電極と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

尚、前記圧電振動素子の振動領域の確保と、前記圧電デバイスパッケージ内部の気密性を十分にするため、再度フォトリソグラフィーによって、前記圧電振動素子搭載パッド部２７および貫通電極部２９のみ電解メッキが行われるようにパターン化し、両者を同時に電解メッキを行う事で、前記キャビティー底面と比べて段差の付いた前記圧電振動素子搭載パッド２７が形成され、前記貫通孔２４内にはさらに電解メッキ膜が成長し、これによって圧電デバイスパッケージとしての気密性が保たれる。ここで前記導電性部材３０は前記電解メッキ時と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。

電解メッキ後は、前記電解メッキ用レジスト膜を有機溶剤等を用いて除去し、前記共通電極膜２６の不要部を剥離する工程となる。この際に前記共通電極膜の剥離は、前工程で電解メッキによって前記圧電振動素子搭載パッド２７、前記貫通電極２９および両者を結ぶ接続配線部２８が前記共通電極膜２６に比べて厚く形成されているため、特にフォトリソグラフィー手法によって前記共通電極膜２６のエッチング用のレジストパターンを形成しなくともよい。

（ｇ）は、前記キャビティー２２面の対向面の絶縁膜２５上に有機絶縁膜３１を形成する工程を示す図である。前記有機絶縁膜は例えばポリイミド等であり、前記圧電デバイスパッケージ自体が持つパッケージ静電容量を小さくする目的を持っている。

前述でも示したように、安定な励振状態の確保のための前記圧電デバイスパッケージの静電容量を低減するために、前記有機絶縁膜は厚膜に形成することが望ましい。

前記有機絶縁膜３１は、スピンコート法などにより前記絶縁膜２５上に感光性ポリイミド等の前駆体を塗布後、プリベークを行い、露光・現像を行って前記感光性ポリイミドのパターンを形成する。その後、イミド化の熱処理を行いパターン化された前記有機絶縁膜３１を形成する。前記有機絶縁膜３１のパターン化によって、前記貫通電極部２９の直下以外に膜が形成されている事になる。前記貫通電極部２９の直下は開口部３５である。
尚、この場合には感光性の有機材料を用いたが、非感光性の有機材料の場合においても、前記非感光性の有機絶縁膜を形成した後、フォトリソグラフィーによって前記貫通電極部２９の直下以外にレジスト膜を形成し、酸素プラズマによるアッシングによって前記有機絶縁膜の開口を行ってもよい。

（ｈ）は前記有機絶縁膜３１の開口部３５に電解メッキを行い、前記開口部３５を導電性部材で充填し、前記貫通電極２９と電気的に接続すると共に、外部端子３２を形成する工程を示す図である。

まず、不図示ではあるが、前記絶縁膜上に共通電極膜をスパッタリング法や真空蒸着法によって形成する。前記共通電極膜の材料は、例えば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。その後、フォトリソグラフィーによってレジストパターンを形成し、電解メッキを行い前記レジストが成膜されていない前記開口部３５および前記外部端子部３２に電解メッキ膜を成長させ、前記導電性部材３０と電気的接続を行う。この時、前記導電性部材３０は前記共通電極と同様に金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）である。最後に共通電極膜をエッチングによって剥離し、前記外部端子部３２以外の電極膜を除去する。この場合においても、前記外部端子３２が電解メッキによって厚膜に形成されているため、前記共通電極膜のエッチング用のレジストパターンを形成しなくともよい。

（ｉ）は圧電振動素子３３を前記キャビティー２２内の前記圧電振動素子搭載パッド２７に搭載し、前記キャビティー２２上部（前記シリコン基板２１上部）に蓋３４を形成し、前記キャビティー内部を気密封止する工程を示す図である。前記圧電振動素子搭載パッド２７上に、導電性接着剤を塗布し、その上に前記圧電振動素子３３を搭載する。その後、前記キャビティー２２内を気密封止するための蓋３４を前記シリコン基板上部に設置し、両者を接合する。尚、前記蓋３４は例えばシリコンである。

本発明の圧電デバイスを示す図。本発明の圧電デバイスの製造工程を示す図。本発明の圧電デバイスの製造工程を示す図。従来の圧電デバイスを示す図。従来の圧電デバイスの製造工程を示す図。従来の圧電デバイスの製造工程を示す図。

符号の説明

１圧電デバイス
２圧電振動素子
３圧電振動素子搭載パッド
４貫通電極
５外部端子
６圧電デバイスパッケージ
７蓋
８圧電デバイスパッケージ内部
９貫通孔
１０絶縁膜
１１有機絶縁膜
２１シリコン基板
２２キャビティー
２３レジストマスク
２４貫通孔
２５絶縁膜
２６共通電極膜
２７圧電振動素子搭載パッド
２８接続配線部
２９貫通電極
３０導電性部材
３１有機絶縁膜
３２外部端子
３３圧電振動素子
３４蓋
３５開口部
４１圧電デバイス
４２圧電振動素子
４３圧電振動素子搭載パッド
４４貫通電極
４５外部端子
４６圧電デバイスパッケージ
４７蓋
４８圧電デバイスパッケージ内部
４９貫通孔
５０絶縁膜
５１絶縁膜
５２有機絶縁膜
５３導電性部材
６１シリコン基板
６２キャビティー
６３絶縁膜
６４レジストマスク
６５貫通孔
６６絶縁膜
６７共通電極膜
６８圧電振動素子搭載パッド
６９接続配線部
７０貫通電極
７１導電性部材
７２有機絶縁膜
７３開口部
７４外部端子
７５圧電振動素子
７６蓋

Claims

圧電振動素子をパッケージ内に収納して成る圧電デバイスの製造方法であって、
少なくとも、平板基板に前記圧電振動素子を収納するためのキャビティーを形成する工程と、
前記平板基板のキャビティー形成面との対向面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をパターニングして、貫通孔形成用のレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクをエッチングマスクとしてキャビティー形成面との対向面からドライエッチングによって貫通孔を形成する工程と、
前記平板基板表面、前記キャビティー内面および前記貫通孔内面に絶縁膜を形成する工程と、
前記貫通孔に導電性部材を充填して貫通電極を形成する工程と、
圧電振動素子搭載パッドと、該圧電振動素子搭載パッドと前記貫通電極とを接続する接続配線部を形成する工程と、
前記キャビティーと対向面の前記絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程と、
前記貫通電極直下および前記有機絶縁膜上に前記貫通電極と接続される外部端子を形成する工程と、
前記圧電振動素子を前記圧電振動素子搭載パッドに固定する工程と、
前記キャビティーの上方に蓋部材を接合して前記圧電振動素子をパッケージ内に気密封止する工程と、
を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
前記平板基板表面、前記キャビティー内面および前記貫通孔内面に絶縁膜を形成する工程は、熱酸化法によって各面同時に形成する事を特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
前記貫通孔内に導電性部材を充填し、貫通電極を形成する工程と、圧電振動素子搭載パッドと、該圧電振動素子搭載パッドと前記貫通電極とを接続する接続配線部を形成する工程は、電解メッキによって一括で行う事を特徴とする請求項１又は２に記載の圧電デバイスの製造方法。