JP7423963B2 - 振動デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、振動デバイスの製造方法に関する。
特許文献1には、シリコン基板に集積回路を形成する方法として、一主面側に集積回路が形成されたシリコンウエハに貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内壁に絶縁層を形成した後、に導電膜を形成して集積回路と電気的に接続される貫通電極を形成する工程と、を含む方法が開示されている。
特開2013-031133号公報
しかしながら、特許文献1に記載されているような集積回路を形成した後に貫通電極を形成する方法では、貫通孔内に絶縁層や導電膜を形成する工程で集積回路が熱ダメージを受ける。そのため、集積回路の信頼性が低下するおそれがある。また、集積回路への熱ダメージを低減するために、これらの工程を低い温度で実施しようとすると、絶縁層や貫通電極の形成不良が生じ易くなり、やはり、集積回路の信頼性が悪化するおそれがある。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法は、表裏関係にある第1面および第2面を有する半導体基板に、前記第1面に開口する孔を形成する孔形成工程と、
前記孔の内面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記孔内に導電性材料を充填して貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
前記貫通電極形成工程の後に、前記半導体基板の前記第1面に集積回路を形成する集積回路形成工程と、
前記半導体基板に振動片を配置する振動片配置工程と、
前記振動片を覆う蓋を前記半導体基板に接合する蓋接合工程と、を含むことを特徴とする。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法では、前記孔形成工程では、前記孔を前記第2面に貫通させず、
前記貫通電極形成工程よりも後に、前記半導体基板を前記第2面側から薄肉化して前記孔を前記第2面に貫通させる基板薄肉化工程を含むことが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法では、前記基板薄肉化工程は、前記蓋接合工程よりも後に行われることが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法では、前記基板薄肉化工程の後に、前記第2面に前記貫通電極と電気的に接続される端子を形成する端子形成工程を含むことが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法では、前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記絶縁膜形成工程では、前記シリコン基板を熱酸化させることにより前記絶縁膜を形成することが好ましい。
本適用例に係る振動デバイスの製造方法では、前記導電性材料は、導電性ポリシリコンであることが好ましい。
第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 図1の振動デバイスが有する振動片を示す平面図である。 図1の振動デバイスの製造工程を示す図である。 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。 従来の振動デバイスの構成を示す断面図である。 第2実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 図14の振動デバイスの製造工程を示す図である。 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。
以下、本適用例に係る振動デバイスの製造方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<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る。図2は、図1の振動デバイスが有する振動片を示す平面図である。図3は、図1の振動デバイスの製造工程を示す図である。図4ないし図12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13は、従来の振動デバイスの構成を示す断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸として図示している。また、Z軸方向の矢印が向く側を「上」とも言い、反対側を「下」とも言う。また、Z軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。また、以下の説明では、「上面に形成(配置)」とは、上面に直接形成(配置)する場合の他、上面から所定距離離間した位置に形成(配置)する場合、すなわち、「上面側に形成(配置)」する場合も含む。下面についても同様である。
振動デバイス1の製造方法を説明する前に、まず、この製造方法により製造される振動デバイス1の一例について簡単に説明する。図1に示す振動デバイス1は、ベース基板2と、ベース基板2の上面に配置されている振動片3と、振動片3を覆ってベース基板2の上面に接合されているリッド4と、を有する。
ベース基板2は、シリコン基板である。ただし、ベース基板2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。
また、ベース基板2は、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を有し、その表面が絶縁膜20で覆われている。また、ベース基板2の上面2aには振動片3と電気的に接続されている集積回路5が形成されている。集積回路5は、素子分離領域T1と、素子分離領域T1に囲まれた活性化領域T2と、を有し、活性化領域T2にトランジスタ等の図示しない能動素子が形成されている。ベース基板2に集積回路5を形成することにより、ベース基板2のスペースを有効活用することができる。特に、上面2aに集積回路5を形成することにより、集積回路5を後述する収納空間S内に配置することができ、集積回路5を外部環境から保護することができる。集積回路5としては、特に限定されず、例えば、振動片3を発振させてクロック信号等の基準信号の周波数を生成する発振回路が挙げられる。
また、ベース基板2の上面2aには、絶縁層51、配線層52、絶縁層53、パッシベーション膜54および端子層55が積層された積層体50が設けられ、配線層52に含まれる配線を介して、上面2aに形成された複数の図示しない能動素子が電気的に接続され、集積回路5が構成されている。端子層55は、配線層52と電気的に接続されており、振動片3との電気的な接続をとるための一対の端子551、552を含む。なお、説明の便宜上、積層体50に1つの配線層52が含まれている構成としているが、これに限定されず、複数の配線層52が絶縁層53を介して積層されていてもよい。つまり、絶縁層51とパッシベーション膜54との間に、配線層52と絶縁層53とが交互に複数回積層されていてもよい。
また、ベース基板2の下面2bには複数の端子56が設けられている。また、これら端子56は、それぞれ、ベース基板2を厚さ方向に貫通する貫通電極57を介して集積回路5と電気的に接続されている。このような端子56は、回路基板等の外部の電子機器と電気的な接続を図るための外部接続端子として機能する。複数の端子56には、例えば、電源に繋がる端子、グランドに繋がる端子、集積回路5からの発振信号が出力される端子が含まれている。ただし、端子56の数や用途としては、特に限定されず、集積回路5の構成に応じて適宜設定することができる。なお、各図では、一部の端子56の図示を省略している。
リッド4は、ベース基板2と同様、シリコン基板である。これにより、ベース基板2とリッド4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4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。
リッド4は、その下面に開口し、内部に振動片3を収納している有底の凹部41を有する。そして、リッド4は、その下面において接合部材6を介してベース基板2の上面2aに接合されている。これにより、リッド4とベース基板2との間に振動片3を収納する収納空間Sが形成される。収納空間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となっている。これにより、振動片3の発振特性が向上する。ただし、収納空間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。
振動片3は、図2に示すように、振動基板31と、振動基板31の表面に配置された電極と、を有する。振動基板31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片3となる。また、電極は、振動基板31の上面に配置された励振電極321と、下面に励振電極321と対向して配置された励振電極322と、を有する。また、電極は、振動基板31の下面に配置された一対の端子323、324と、端子323と励振電極321とを電気的に接続する配線325と、端子324と励振電極322とを電気的に接続する配線326と、を有する。
なお、振動片3の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動片3は、励振電極321、322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31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、振動片3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、複数の振動腕が面内方向に屈曲振動する振動片であってもよい。つまり、振動基板31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、本実施形態では、振動基板31が水晶で構成されているが、これに限定されず、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、ランガライト、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、振動片3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。
このような振動片3は、導電性の接合部材B1、B2によってベース基板2の上面2a、より具体的には積層体50の上面に接合部材B1、B2を介して固定されている。また、接合部材B1は、積層体50が有する端子551と振動片3が有する端子323とを電気的に接続し、接合部材B2は、積層体50が有する端子552と振動片3が有する端子324とを電気的に接続している。これにより、振動片3と集積回路5とが電気的に接続される。
接合部材B1、B2としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。接合部材B1、B2として前者の金属バンプを用いると、接合部材B1、B2からのガスの発生を抑制でき、収納空間Sの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、接合部材B1、B2として後者の導電性接着剤を用いると、接合部材B1、B2が金属バンプに比べて柔らかくなり、振動片3に応力が伝わり難くなる。
以上、振動デバイス1の構成について簡単に説明した。次に、振動デバイス1の製造方法について、図3ないし図12を参照しつつ具体的に説明する。振動デバイス1の製造方法は、図3に示すように、ベース基板2の上面2aに開口する孔21を形成する孔形成工程S11と、孔21の内面に絶縁膜20を形成する絶縁膜形成工程S12と、孔21内に導電性材料を充填して貫通電極57を形成する貫通電極形成工程S13と、上面2aに集積回路5を形成する集積回路形成工程S14と、上面2aに振動片3を配置する振動片配置工程S15と、振動片3を覆うリッド4をベース基板2に接合する蓋接合工程S16と、ベース基板2を薄肉化する基板薄肉化工程S17と、ベース基板2の下面2bに端子56を形成する端子形成工程S18と、個片化工程S19と、を含んでいる。以下、これら各工程S11~S18について順に詳しく説明する。なお、図4~図11中の点線は、振動デバイス1が完成するまでに切断または除去される部分を示す。
<孔形成工程S11>
図4に示すように、シリコンウエハに含まれるベース基板2を準備し、ベース基板2に、その上面2aに開口する孔21を形成する。ここで準備するベース基板2は、図1に示す完成品となった状態でのベース基板2の厚さよりも厚い。これにより、ベース基板2の強度が高くなり、ハンドリングが向上する。また、孔21は、図1に示す完成品となった状態でのベース基板2の厚さよりも深い有底の凹部で構成され、ベース基板2の下面2bまで貫通していない。孔21を有底の凹部とすることにより、例えば、孔21を下面2bに貫通させた場合と比べて、孔21の形成時間が短くなる。また、貫通電極形成工程S13において、孔21内に導電性材料を充填し易くなり、貫通電極57を形成し易くなる。孔21の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドライエッチング、特に、ボッシュ・プロセスにより形成することができる。これにより、高アスペクト比の孔21を形成することができ、振動デバイス1の小型化を図ることができる。なお、これに限定されず、本工程において、孔21を下面2bに貫通させてもよい。
<絶縁膜形成工程S12>
図5に示すように、ベース基板2を熱酸化し、ベース基板2の表面、特に孔21の内面に酸化シリコン(SiO)からなる絶縁膜20を形成する。絶縁膜20を熱酸化により形成することにより、ベース基板2の表面に緻密で均質な絶縁膜20を形成することができる。また、絶縁膜20とベース基板2との線膨張係数差を小さくすることもできる。そのため、熱応力が生じ難く、優れた発振特性を有する振動デバイス1となる。ただし、絶縁膜20の構成材料としては、特に限定されず、例えば、窒化シリコン(SiN)で構成されていてもよい。また、絶縁膜20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)によって形成してもよい。
<貫通電極形成工程S13>
図6に示すように、孔21内に導電性材料を充填し、この状態では非貫通であるが、完成時にはベース基板2を貫通する貫通電極57を形成する。導電性材料としては、特に限定されないが、本実施形態では、導電性のポリシリコンを用いている。導電性のポリシリコンとは、例えば、リン(P)、ボロン(B)、砒素(As)等の不純物をドープして導電性を付与したポリシリコンのことを言う。このように、導電性材料をポリシリコンとすることにより、後の集積回路形成工程S14において加わる熱に対して十分な耐性を有する貫通電極57となる。そのため、貫通電極57を原因とする電気不良が生じ難くなる。また、ベース基板2との線膨張係数差を小さくすることもできる。そのため、熱応力が生じ難く、優れた発振特性を有する振動デバイス1となる。ただし、導電性材料としては、特に限定されず、例えば、タングステン(W)等の耐熱性に優れる金属材料を用いることもできる。
<集積回路形成工程S14>
図7に示すように、ベース基板2の上面2a側に素子分離領域T1と、この素子分離領域T1に囲まれた活性化領域T2とを形成し、活性化領域T2にトランジスタ等の図示しない能動素子を少なくとも1つ形成する。なお、貫通電極57は、素子分離領域T1と重ならないように、言い換えると活性化領域T2と重なるように、その位置が設計されている。次に、ベース基板2の上面2aに、絶縁層51、配線層52、絶縁層53、パッシベーション膜54および端子層55を順に積層して積層体50を形成する。積層体50は、ベース基板2の上面2aのリッド4との接合部分を除いて形成する。以上のようにして、集積回路5が形成される。
このように、貫通電極57を形成してから集積回路5を形成することにより、製造中に集積回路5が受ける熱ダメージ(熱履歴)を低減することができる。具体的には、集積回路5を形成してから貫通電極57を形成する方法では、絶縁膜20および貫通電極57を形成する際の熱が集積回路5に加わるが、本実施形態の方法では、少なくとも、絶縁膜20および貫通電極57を形成する際の熱は、集積回路5に加わらない。そのため、集積回路5の信頼性の低下を抑制することができる。また、集積回路5を形成する前に貫通電極57を形成することにより、集積回路5の熱ダメージを考慮することなく、適切な温度下で絶縁膜20や貫通電極57を形成することができる。そのため、絶縁膜20や貫通電極57の形成不良が生じ難くなる。
積層体50の各層は、例えば、CVDによる成膜と、エッチングによるパターニングとを用いて形成することができる。本実施形態は、絶縁層51、53が酸化シリコン(SiO)で構成され、配線層52および端子層55が導電性のポリシリコンで構成され、パッシベーション膜54は、窒化シリコン(SiN)で構成されている。このように、各層をシリコン系の材料で構成することにより、積層体50とベース基板2との線膨張係数差を小さくすることができる。そのため、熱応力が生じ難く、優れた発振特性を有する振動デバイス1となる。ただし、各層の構成材料としては、特に限定されない。
<振動片配置工程S15>
図8に示すように、振動片3を準備し、この振動片3を接合部材B1、B2を介してベース基板2の上面2a、具体的には積層体50の上面に接合する。また、これにより、接合部材B1を介して積層体50の端子551と振動片3の端子323とを電気的に接続し、接合部材B2を介して積層体50の端子552と振動片3の端子324とを電気的に接続する。これにより、振動片3と集積回路5とが電気的に接続される。
<蓋接合工程S16>
図9に示すように、シリコンウエハに含まれるリッド4を準備して、減圧環境下において、接合部材6を介してベース基板2の上面2aに接合する。なお、ここで準備するリッド4を図1に示す完成品となった状態でのリッド4よりも厚くしておき、後の端子形成工程S18の後、個片化工程S19の前において、リッド4をその上面側から薄肉化してもよい。これにより、製造中のリッド4の強度が高くなり、ハンドリングが向上する。
<基板薄肉化工程S17>
図10に示すように、ベース基板2をその下面2b側から薄肉化し、すなわち、不要部分を除去し、非貫通の貫通電極57をベース基板2の下面2bに貫通させる。薄肉化の方法としては、特に限定されず、例えば、切削、研削、研磨、エッチング等を用いることができる。また、研削、研磨の方法としては、例えば、バックグラインド、CMP(化学機械研磨)、ドライポリッシュ等を組み合わせて用いることができる。
<端子形成工程S18>
図11に示すように、ベース基板2の下面2bに絶縁膜20を形成した後、貫通電極57と重なる位置に端子56を形成する。これにより、貫通電極57と端子56とが電気的に接続される。以上により、シリコンウエハ上に複数の振動デバイス1が一体的に形成される。
<個片化工程S19>
図12に示すように、ダイシングソー等により切断し、各振動デバイス1を切り出して個片化する。以上により、振動デバイス1が得られる。
以上、振動デバイス1の製造方法について説明した。このような振動デバイス1の製造方法は、前述したように、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を有する半導体基板としてのベース基板2に、上面2aに開口する孔21を形成する孔形成工程S11と、孔21の内面に絶縁膜20を形成する絶縁膜形成工程S12と、孔21内に導電性材料を充填して貫通電極57を形成する貫通電極形成工程S13と、貫通電極形成工程S13の後に、ベース基板2の上面2aに集積回路5を形成する集積回路形成工程S14と、ベース基板2に振動片3を配置する振動片配置工程S15と、振動片3を覆う蓋としてのリッド4をベース基板2に接合する蓋接合工程S16と、を含む。
このような製造方法では、貫通電極57を形成してから集積回路5を形成するため、例えば、従来のように、集積回路5を形成してから貫通電極57を形成する方法と比較して、製造中に集積回路5が受ける熱ダメージ(熱履歴)を低減することができる。そのため、集積回路5の信頼性の低下を効果的に抑制することができる。また、集積回路5を形成する前に、貫通電極57を形成することにより、集積回路5への熱ダメージの影響を考慮することなく、適切な温度下で絶縁膜20や貫通電極57を形成することができる。そのため、絶縁膜20や貫通電極57の形成不良が生じ難くなる。
さらには、例えば、集積回路5を形成してから貫通電極57を形成する方法では、図13に示すように、配線層52に貫通電極47との接続に用いる貫通電極接続用パッド521を設け、さらには、貫通電極57の位置ずれを考慮して、この貫通電極接続用パッド521をある程度大きく形成しておく必要がある。したがって、その分、振動デバイス1の大型化を招く。これに対して、本実施形態のように貫通電極57を形成してから集積回路5を形成する方法によれば、貫通電極57に対して優れた位置精度で集積回路5を形成することができるし、貫通電極接続用パッド521は不要となる。したがって、その分、振動デバイス1の小型化を図ることができる。
また、前述したように、孔形成工程S11では、孔21を下面2bに貫通させない。また、振動デバイス1の製造方法は、貫通電極形成工程S13よりも後に、ベース基板2を下面2b側から薄肉化して孔21を下面2bに貫通させる基板薄肉化工程S17を含んでいる。このように、孔21を下面2bに貫通させないことにより、孔21を下面2bに貫通させる場合と比較して、孔21の形成時間が短くなる。また、基板薄肉化工程S17を含むことにより、それ以前の工程でのベース基板2の強度が高くなる。そのため、基板薄肉化工程S17以前の工程においてベース基板2が破損し難くなり、製造時のハンドリングが向上する。ただし、これに限定されず、基板薄肉化工程S17を省略してもよい。この場合は、孔形成工程S11において、孔21を下面2bまで貫通させて形成すればよい。
また、前述したように、振動デバイス1の製造方法では、基板薄肉化工程S17は、蓋接合工程S16よりも後に行われる。これにより、ベース基板2を薄肉化する前により多くの工程を終えることができる。そのため、製造中にベース基板2が破損し難くなり、製造時のハンドリングが向上する。ただし、基板薄肉化工程S17の工程順は、これに限定されない。
また、前述したように、振動デバイス1の製造方法は、基板薄肉化工程S17の後に、下面2bに貫通電極57と電気的に接続される端子56を形成する端子形成工程S18を含んでいる。この端子56は、外部の電子機器との接続に用いる外部接続端子として機能する。そのため、このような端子56を形成することにより、外部の電子機器との電気的な接続が容易となる。ただし、端子形成工程S18は、省略してもよい。
また、前述したように、ベース基板2は、シリコン基板である。また、絶縁膜形成工程S12では、ベース基板2を熱酸化させることにより絶縁膜20を形成する。絶縁膜20を熱酸化により形成することにより、ベース基板2の表面に緻密で均質な絶縁膜20を形成することができる。また、絶縁膜20とベース基板2との線膨張係数の差を小さくすることもできる。そのため、熱応力が生じ難く、優れた発振特性を有する振動デバイス1となる。
また、前述したように、貫通電極57の構成材料である導電性材料は、導電性ポリシリコンである。このように、導電性材料をポリシリコンとすることにより、集積回路形成工程S14において加わる熱に対して十分な耐性を有する貫通電極57となる。そのため、貫通電極57を原因とする電気不良が生じ難くなる。また、ベース基板2との線膨張係数の差を小さくすることもできる。そのため、熱応力が生じ難く、優れた発振特性を有する振動デバイス1となる。
<第2実施形態>
図14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15は、図14の振動デバイスの製造工程を示す図である。図16ないし図24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。
本実施形態の振動デバイスの製造方法は、集積回路5の位置が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動デバイスの製造方法と同様である。なお、以下の説明では、第2実施形態の振動デバイスの製造方法に関し、前述した第1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14ないし図23では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
まず、本実施形態の振動デバイスの製造方法により製造される振動デバイス1の一例について簡単に説明する。図14に示す振動デバイス1では、ベース基板2の下面2bに集積回路5が形成され、上面2aに一対の端子56が形成されている。このように、下面2bに集積回路5を形成することにより、例えば、前述した第1実施形態のように上面2aに集積回路5を形成する場合と比べて、下面2bにはリッド4との接合領域がない分、集積回路5の形成スペースが大きくなる。なお、本実施形態の場合、集積回路5が有する端子層55が外部の電子部品との電気的な接続をとるための外部接続端子として機能し、一対の端子56が振動片3との電気的な接続をとるための端子として機能する。なお、本実施形態では、前述した第1実施形態とは逆に、ベース基板2の下面2bが「第1面」となり、上面2aが「第2面」となる。
以上、振動デバイス1の構成について簡単に説明した。次に、振動デバイス1の製造方法について具体的に説明する。振動デバイス1の製造方法は、図15に示すように、ベース基板2の下面2bに開口する孔21を形成する孔形成工程S21と、孔21の内面に絶縁膜20を形成する絶縁膜形成工程S22と、孔21内に導電性材料を充填して貫通電極57を形成する貫通電極形成工程S23と、下面2bに集積回路5を形成する集積回路形成工程S24と、ベース基板2を薄肉化する基板薄肉化工程S25と、ベース基板2の上面2aに端子56を形成する端子形成工程S26と、上面2aに振動片3を配置する振動片配置工程S27と、振動片3を覆うリッド4をベース基板2に接合する蓋接合工程S28と、個片化工程S29と、を含んでいる。なお、各工程S21~S29の内容は、前述した第1実施形態の工程S11~S19と同様であるため、以下では、工程S21~S29について簡単に説明する。
<孔形成工程S21>
図16に示すように、ベース基板2を準備し、ベース基板2に、その下面2bに開口する孔21を形成する。
<絶縁膜形成工程S22>
図17に示すように、ベース基板2を熱酸化し、ベース基板2の表面、特に孔21の内面に酸化シリコン(SiO)からなる絶縁膜20を形成する。
<貫通電極形成工程S23>
図18に示すように、孔21内に導電性材料を充填し、非貫通の貫通電極57を形成する。
<集積回路形成工程S24>
図19に示すように、ベース基板2の下面2bに集積回路5を形成する。
<基板薄肉化工程S25>
図20に示すように、ベース基板2をその上面2a側から薄肉化し、非貫通の貫通電極57をベース基板2の上面2aに貫通させる。
<端子形成工程S26>
図21に示すように、ベース基板2の上面2aに絶縁膜20を形成した後、貫通電極57と重なる位置に端子56を形成する。
<振動片配置工程S27>
図22に示すように、振動片3を準備し、この振動片3を接合部材B1、B2を介してベース基板2の上面2aに接合する。また、接合部材B1を介して端子561と振動片3の端子323とを電気的に接続し、接合部材B2を介して端子562と振動片3の端子324とを電気的に接続する。
<蓋接合工程S28>
図23に示すように、リッド4を準備して、減圧環境下において、接合部材6を介してベース基板2の上面2aに接合する。
<個片化工程S29>
図24に示すように、ダイシングソー等によって各振動デバイス1を個片化する。以上により、振動デバイス1が得られる。
以上、振動デバイス1の製造方法について説明した。このような振動デバイス1の製造方法は、前述したように、表裏関係にある第1面としての下面2bおよび第2面としての上面2aを有する半導体基板としてのベース基板2の下面2bに開口する孔21を形成する孔形成工程S21と、孔21の内面に絶縁膜20を形成する絶縁膜形成工程S22と、孔21内に導電性材料を充填して貫通電極57を形成する貫通電極形成工程S23と、下面2bに集積回路5を形成する集積回路形成工程S24と、上面2aに振動片3を配置する振動片配置工程S27と、振動片3を覆う蓋としてのリッド4をベース基板2に接合する蓋接合工程S28と、を含む。
このような製造方法では、貫通電極57を形成してから集積回路5を形成するため、例えば、従来のように、集積回路5を形成してから貫通電極57を形成する方法と比較して、製造中に集積回路5が受ける熱ダメージ(熱履歴)を低減することができる。そのため、集積回路5の信頼性の低下を効果的に抑制することができる。また、集積回路5を形成する前に、貫通電極57を形成することにより、集積回路5への熱ダメージの影響を考慮することなく、適切な温度下で絶縁膜20や貫通電極57を形成することができる。そのため、絶縁膜20や貫通電極57の形成不良が生じ難くなる。さらには、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。
以上、本適用例の振動デバイスの製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本適用例は、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、本適用例に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本適用例は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
1…振動デバイス、2…ベース基板、2a…上面、2b…下面、20…絶縁膜、21…孔、3…振動片、31…振動基板、321、322…励振電極、323、324…端子、325、326…配線、4…リッド、41…凹部、47…貫通電極、5…集積回路、50…積層体、51…絶縁層、52…配線層、521…貫通電極接続用パッド、53…絶縁層、54…パッシベーション膜、55…端子層、551、552…端子、56、561、562…端子、57…貫通電極、6…接合部材、B1、B2…接合部材、S…収納空間、S11…孔形成工程、S12…絶縁膜形成工程、S13…貫通電極形成工程、S14…集積回路形成工程、S15…振動片配置工程、S16…蓋接合工程、S17…基板薄肉化工程、S18…端子形成工程、S19…個片化工程、S21…孔形成工程、S22…絶縁膜形成工程、S23…貫通電極形成工程、S24…集積回路形成工程、S25…基板薄肉化工程、S26…端子形成工程、S27…振動片配置工程、S28…蓋接合工程、S29…個片化工程、T1…素子分離領域、T2…活性化領域

Claims (5)

  1. 表裏関係にある第1面および第2面を有する半導体基板に、前記第1面に開口する孔を形成する孔形成工程と、
    前記孔の内面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
    前記孔内に導電性材料を充填して貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
    前記貫通電極形成工程の後に、前記半導体基板の前記第1面に集積回路を形成する集積回路形成工程と、
    前記半導体基板に振動片を配置する振動片配置工程と、
    前記振動片を覆う蓋を前記半導体基板に接合する蓋接合工程と、を含み、
    前記孔形成工程では、前記孔を前記第2面に貫通させず、
    前記集積回路形成工程よりも後に、前記半導体基板を前記第2面側から薄肉化して前記孔を前記第2面に貫通させ、前記貫通電極を前記第2面に貫通させる基板薄肉化工程を含むことを特徴とする振動デバイスの製造方法。
  2. 前記基板薄肉化工程は、前記蓋接合工程よりも後に行われる請求項に記載の振動デバイスの製造方法。
  3. 前記基板薄肉化工程の後に、前記第2面に前記貫通電極と電気的に接続される端子を形成する端子形成工程を含む請求項またはに記載の振動デバイスの製造方法。
  4. 前記半導体基板は、シリコン基板であり、
    前記絶縁膜形成工程では、前記シリコン基板を熱酸化させることにより前記絶縁膜を形成する請求項1ないしのいずれか1項に記載の振動デバイスの製造方法。
  5. 前記導電性材料は、導電性ポリシリコンである請求項に記載の振動デバイスの製造方法。
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