WO2006123653A1 - 圧電デバイス - Google Patents

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WO2006123653A1
WO2006123653A1 PCT/JP2006/309731 JP2006309731W WO2006123653A1 WO 2006123653 A1 WO2006123653 A1 WO 2006123653A1 JP 2006309731 W JP2006309731 W JP 2006309731W WO 2006123653 A1 WO2006123653 A1 WO 2006123653A1
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piezoelectric
lid
lid substrate
element substrate
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PCT/JP2006/309731
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Inventor
Hajime Yamada
Naoko Aizawa
Hiroyuki Fujino
Taro Nishino
Kenichi Uesaka
Ryuichi Kubo
Original Assignee
Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Publication date
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    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
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    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/105—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the BAW device
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    • H03H9/56—Monolithic crystal filters
    • H03H9/564—Monolithic crystal filters implemented with thin-film techniques

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric device, and more particularly, to a reduction in thickness of a piezoelectric device including a piezoelectric element using a piezoelectric film such as a resonator or a filter.
  • the piezoelectric film of a piezoelectric element is very thin, and its resonance frequency is very sensitive to contaminants that put a mass load on the surface of the film or layer, so that the entry of these contaminants is hermetically sealed.
  • This package must have excellent mechanical strength and satisfy the demands for low cost, small size and low profile.
  • a BAW filter (Balter elastic wave filter) 2 shown in FIG. 1 has lid substrates 6 and 8 having the same size as the element substrate 3 on both sides of the element substrate 3 on which the resonator elements are formed. , 9 is pasted. Since the vibrating portion 4 of the resonator element needs to be acoustically floated from the element substrate 3, a cavity 3x is formed in the element substrate 3 using Si anisotropic etching.
  • the lid substrate 6 is provided with a recess 6x so as not to contact the resonator element (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 a lid substrate on which a well is formed and an element substrate on which a microwave device is formed are hermetically sealed and bonded, and then a portion of the lid substrate is removed to remove the well portion. It is disclosed that it is a through hole.
  • Patent Document 3 discloses a substrate to be ground, a bonding layer in contact with the substrate to be ground, a photothermal conversion layer containing a light absorbing agent and a thermally decomposable resin, and a light transmitting property.
  • the laminate including the support after grinding the surface of the substrate to be ground opposite to the bonding layer, the radiant energy is irradiated, the photothermal conversion layer is decomposed, and the ground substrate and light are ground. Separating the permeable support is disclosed.
  • Patent Document 1 Special Table 2004-503164
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-68580
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-64040 Disclosure of the invention
  • the recess 6x must be formed in the lid substrate 6, which complicates the process and increases the number of processes. Further, when the lid substrate 6 and the element substrate 3 are joined, the recess 6x provided in the lid substrate 6 serves as a base point, and the lid substrate 6 is broken or the wafer is warped, resulting in a decrease in yield. is there. In addition, when the thin lid substrates 6 and 8 and the thin element substrate 3 are used for reducing the height of the element, there is a problem that the lid substrates 6 and 8 and the element substrate 3 are easily broken during the process.
  • the present invention is intended to provide a piezoelectric device that can be thinned with a high yield and can improve production efficiency in view of the strong situation.
  • the present invention provides a piezoelectric device configured as follows in order to solve the above problems.
  • the piezoelectric device includes an element substrate on which a piezoelectric element is formed, a lid substrate that is overlapped and bonded to the element substrate so as to seal the piezoelectric element, the element substrate, and the lid substrate.
  • a pad that is disposed between and electrically connected to the electrodes of the piezoelectric element, a through hole that passes through the lid substrate and reaches the pad, and a pad that is disposed in the through hole and electrically connected to the pad
  • a connection conductor which is connected and exposed on a main surface of the lid substrate opposite to the element substrate.
  • the through hole is formed in the lid substrate after the lid substrate having a thickness of more than 100 / z m is thinned to 100 m or less in a state where the lid substrate is bonded to the element substrate.
  • the piezoelectric element can be hermetically sealed by bonding the element substrate and the lid substrate.
  • the lid substrate by thinning the lid substrate, small and low-profile piezoelectric devices Can be formed.
  • the element substrate as a grinding support when grinding the lid substrate, it is not necessary to remove the support after grinding, and the number of steps can be reduced.
  • the element substrate is thinned from the side opposite to the lid substrate after being bonded to the lid substrate.
  • a piezoelectric device with a lower profile can be formed.
  • a first aggregate substrate that is the element substrate of a plurality of piezoelectric devices, and a second aggregate substrate that is the lid substrate of a plurality of piezoelectric devices are the element substrate and the lid substrate, respectively. Are joined so as to be joined, and then separated into individual piezoelectric devices and cut into individual pieces.
  • connection conductor an external terminal for flip chip bonding electrically connected to the connection conductor.
  • connection conductor is filled in the through hole.
  • the lid substrate is thinned by at least one of grinding, polishing, reactive ion etching, and wet etching while being bonded to the element substrate.
  • the substrate that does not cause damage can be made thinner.
  • the element substrate and the lid substrate are made of the same material.
  • the piezoelectric device of the present invention can be thinned with a high yield, and the production efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric device. (Conventional example)
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a piezoelectric device. (Example 1)
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process. (Example 1)
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process. (Example 1)
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a piezoelectric device. (Example 2)
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the manufacturing process. (Example 2)
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process. (Example 2)
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the manufacturing process. (Example 2)
  • connection conductor 22a Conductive material (connection conductor) 22b Metal film (connection conductor)
  • Example 1 The piezoelectric devices 10a and 10b of Example 1 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric devices 10a and 10b.
  • the piezoelectric devices 10a and 10b are BAW filters.
  • the element substrate 12 and the lid substrate 20 are bonded to each other.
  • an insulating film 13, a lower electrode film 14, a piezoelectric film 15, and an upper electrode film 16 are formed on the element substrate 12 .
  • the insulating film 13 floats from the element substrate 12 through the gap 19.
  • a vibrating portion 11 in which a piezoelectric film 15 is sandwiched between electrode films 14 and 16 is formed, and the element substrate 12 force is also acoustically separated.
  • a pad 17 is formed on the electrode films 14 and 16. Further, a bonding layer 18 is formed on the entire periphery along the periphery of the element substrate 12 outside the pad 17.
  • the lid substrate 20 has a pad 27 formed on the surface facing the element substrate 12 and joined to the pad 17 on the element substrate 12 side.
  • a bonding layer 28 is formed on the entire periphery along the periphery of the lid substrate 20, and is bonded to the bonding layer 18 on the element substrate 12 side so as to seal the piezoelectric element formed on the element substrate 12.
  • a through hole that is, a through hole 21 is formed in the lid substrate 20.
  • the conductive material 22a is filled in the through hole 21, and the external terminal connection electrode 23a is formed thereon.
  • the metal film 22b is disposed along the inner peripheral surface of the through hole 21, and is connected to the external terminal connection electrode 23a formed around the through hole 21. ing.
  • FIGS. 3 and 4 show a portion corresponding to approximately one piezoelectric device 10a, 10b in the final shape, but actually, a portion corresponding to a plurality of piezoelectric devices 10a, 10b is, for example, Manufactured in the state of a collective substrate that is two-dimensionally arranged in a grid.
  • a sacrificial layer (not shown) is partially formed on the element substrate 12, and the insulating film 13 and the lower electrode film 14 are formed on the sacrificial layer and the element substrate 12. Then, after the piezoelectric film 15 and the upper electrode film 16 are formed, the sacrificial layer is removed to form the void 19, thereby forming at least one vibration part 11. Then, the pad 17 and the bonding layer 18 are formed using the same conductive adhesive.
  • the element substrate 12 for example, a Si substrate having a thickness of 300 m to 500 m is used.
  • the piezoelectric film 15 for example, ZnO, A1N, BaTiO, KNbO, PZT, or the like is used.
  • electrode films 14 and 15 for example, metals such as Al, Au, Cu, Ir, Mo, Ni, Pd, Pt, Ta, and W are used.
  • pad 17 and the bonding layer 18 for example, a material such as Cu, Au, Ni, Sn, or a laminate thereof is used.
  • the pad 27 and the bonding layer 28 are formed on the lid substrate 20 using the same conductive adhesive.
  • the conductive adhesive materials such as Cu, Au, Ni, Sn, etc., or a laminate thereof are used.
  • the thickness of the lid substrate 20 is, for example, 300 m to 500 m.
  • the lid substrate 20 preferably has the same material force as the element substrate 12. If the same material is used, the linear expansion coefficient will be the same, and even if there is a temperature change, excessive force will be applied to the joint parts such as the pads 17, 27 of the element substrate 12 and lid substrate 20 and the bonding layers 18, 28. This is because the piezoelectric device 10 that is resistant to thermal stress can be formed.
  • the nod 17, 27 of the element substrate 12 and the lid substrate 20 are aligned with the bonding layers 18 and 28, and the electric bonding is performed while heating and pressing. Sealing joint is performed at the same time.
  • the surface 20a side of the lid substrate 20 is polished, polished, and RIE (reactive ions) while the lid substrate 20 and the element substrate 12 are joined. Etching), wet etching, etc., or a combination of these methods to thin and thin.
  • the lid substrate 20 having a thickness of ⁇ 300 ⁇ m to 500 ⁇ m before bonding is thinned to 100 ⁇ m or less by using grinding wheel pyrifide # 360, resin # 800, # 2000 or the like by grinding.
  • RIE reactive ions
  • a through hole 21 is formed in a portion immediately above the pad 27 of the lid substrate 20 by a method such as RIE, wet etching, or laser processing.
  • RIE reactive ion etching
  • resist resist, Al, SiO, AlO, etc. are used as a mask on the surface 20a of the lid substrate 20.
  • Form and perform RIE processing for example, to form a through hole 21 with a diameter of 100 m or less
  • connection conductors 22 a and 23 a; 22 b and 23 b are formed in the portion of the through hole 21 formed in the lid substrate 20. That is, as shown in FIG. 4 (6-a), the inside of the through hole 21 is filled with a conductive material 22a such as plating or conductive paste, and a connection electrode 23a is formed thereon. Plating is desirable when filling minute through holes 21. As shown in FIG. 4 (6-b), the metal film 22 b is formed on the side surface of the through hole 21 by using, for example, sputtering, vapor deposition, or plating, and at the same time, the through hole on the surface 20 a of the lid substrate 20. The connection electrode 23b is formed in the vicinity of 21.
  • the back surface 12b side of the element substrate 12 is polished by a method such as polishing ij, polishing, RIE, wet etching, or the like. Combine these methods to make them thinner. For example, in the case of grinding, the element substrate 12 having a thickness of 300 111 to 500 111 is reduced to 100 m or less by using a talc prill # 360, resin # 800, # 2000 or the like. Furthermore, when thinning, use RIE or the like with a small mechanical load.
  • the chip is cut out by a method such as dicing, and the collective substrate is separated into individual pieces to complete the piezoelectric devices 10a and 10b. .
  • Example 2 Piezoelectric devices 10s and 10t of Example 2 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric devices 10s and 10t of the second embodiment.
  • the piezoelectric devices 10s and 10t of Example 2 are BAW filters configured in substantially the same manner as the piezoelectric devices 10a and 10b of Example 1.
  • the same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment, and differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the piezoelectric devices 10s and 10t are similar to the piezoelectric devices 10a and 10b of the first embodiment, and the element substrate 12 and the lid substrate 20 are joined.
  • a lid substrate 20 a metal film 24, a solder wetting prevention layer 25, and solder bumps 26 are arranged.
  • Metal film 24 is connected electrode 2 Arranged on 3a, 23b.
  • Solder bumps 26 are disposed on the metal layer 24.
  • the solder wetting prevention layer 25 is disposed so as to surround the solder bump 26.
  • the metal film 24 and the solder bump 26 may be provided immediately above the through hole 21 or may be provided at a position away from the through hole 21.
  • Example 1 a manufacturing process of the piezoelectric devices 10s and 10t will be described with reference to FIGS. Each manufacturing process is substantially the same as in Example 1.
  • Example 1 Similarly to Example 1, the element substrate 12 side shown in Fig. 6 (1) and the lid substrate 20 side shown in Fig. 6 (2) are respectively formed.
  • Example 1 As shown in Example 1, as shown in FIG. 6 (3), the nodes 17 and 27 of the element substrate 12 and the lid substrate 20 are aligned with the bonding layers 18 and 28 to electrically Bonding and sealing bonding are performed simultaneously.
  • through holes 21 are formed in the portion directly above the pads 27 of the lid substrate 20 by a method such as RIE, wet etching, or laser processing. Form.
  • connection conductors 22a, 23a; 22b, 23b are formed in the portion of the through hole 21 formed in the lid substrate 20 according to the first embodiment. It forms similarly.
  • solder wetting prevention layer 25 is formed on the surface of the lid substrate 20, and the solder wetting prevention layer 25 is formed.
  • openings 25a and 25b through which the connection electrodes 23a and 23b are exposed are provided.
  • the material of the solder wetting prevention layer 25 for example, photosensitive polyimide or a dry film solder resist is used.
  • the solder diffusion is performed in the openings 25a and 25b to prevent the solder from diffusing into the connection electrodes.
  • a metal layer 24 for prevention is formed.
  • the metal layer 24 is formed by a method such as electrolytic plating, electroless plating, vapor deposition, or sputtering.
  • Example 2 As shown in FIGS. 8 (9—a) and (9—b), the back surface of the element substrate 12 The 12b side is thinned by a method such as polishing, polishing, RIE, wet etching, or a combination of these methods.
  • a method such as polishing, polishing, RIE, wet etching, or a combination of these methods.
  • solder bumps 26 are formed as terminals.
  • Example 1 As shown in FIGS. 8 (11-a) and (11-b), the chip is cut out by a method such as dicing to complete the piezoelectric elements 10s and 10t.
  • the metal layer 24 formed in the openings 25a and 25b of the solder wetting prevention layer 25 may be formed thick and used as an external terminal for the metal bump. ,.
  • the piezoelectric elements 10a, 10b; 10s, 10t described above can be thinned with a high yield, and the production efficiency can be increased.
  • the element substrate 12 constituting a part of the piezoelectric element as a support for grinding the lid substrate 20, it is not necessary to remove the support after the grinding, and the number of processes can be reduced.
  • the mechanical strength of a piezoelectric element increases by making a support body into the structure of a piezoelectric element.
  • a small and low-profile piezoelectric device having an airtight seal and excellent mechanical strength can be formed.
  • the through hole 21 is processed after the lid substrate 20 is thinned, the through hole processing can be simplified, the processing accuracy can be improved, and the through hole diameter can be reduced.
  • piezoelectric device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.
  • the BAW filter formed on the element substrate is not limited to one in which the vibration part is acoustically separated from the substrate through a gap, but is acoustically separated by an opening or an acoustic reflection layer provided on the substrate. It may be a thing.
  • the element substrate has a piezoelectric element other than the BAW filter.
  • a SAW (surface acoustic wave) filter may be formed!

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Abstract

　歩留まりよく薄型化することができ、生産効率を高めることができる、圧電デバイスを提供する。 　圧電素子が形成された素子基板１２と、蓋基板２０とが、圧電素子を封止するように重ね合わせて接合される。素子基板１２と蓋基板２０との間に、圧電素子の電極にそれぞれ電気的に接続されたパッド１７，２７が配置される。接続導体２２ａ，２３ａ；２２ｂ，２３ｂは、蓋基板２０を貫通してパッド２７に達するスルーホール２１に配置されて、パッド２７に電気的に接続され、蓋基板２０の素子基板１２とは反対側の主面に露出する。スルーホール２１は、厚さ１００μｍを超える蓋基板２０が素子基板１２に接合された状態で厚さ１００μｍ以下まで薄くされた後に、当該蓋基板２０に形成される。

Description

明 細 書
圧電デバイス
技術分野
[0001] 本発明は、圧電デバイスに関し、詳しくは、共振子やフィルタなどの圧電膜を用い た圧電素子を備えた圧電デバイスの薄型化に関する。
背景技術
[0002] 圧電素子の圧電膜は非常に薄ぐその共振周波数は、膜や層表面に質量負荷を 与える汚染物質に対して非常に敏感であるため、こうした汚染物質の侵入を気密的 に封止するよう使用前にパッケージされる。このパッケージは、機械的強度に優れる とともに、低コスト化、小型'低背化の要請を満たすことが必要である。
[0003] 例えば、図 1に示す BAWフィルタ (バルタ弾性波フィルタ） 2は、共振子素子が形成 された素子基板 3の両側に、素子基板 3と同サイズの蓋基板 6, 8が結合層 7, 9を介 して貼り付けられている。共振子素子の振動部分 4は、素子基板 3から音響的に浮か せる必要があるため、 Siの異方性エッチングを用いて素子基板 3に空洞 3xが形成さ れている。蓋基板 6には、共振子素子に接触しないように、くぼみ 6xが設けられてい る (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] 特許文献 2には、ゥエルが形成された蓋基板とマイクロ波デバイスが形成された素 子基板とを気密封止接合した後、蓋基板の一部を除去することにより、ゥエル部分を スルーホールとすることが開示されて 、る。
[0005] また、特許文献 3には、被研削基材と、被研削基材と接触している接合層と、光吸 収剤及び熱分解性榭脂を含む光熱変換層と、光透過性支持体とを含む積層体につ いて、接合層とは反対側の被研削基板の表面を研削した後に、放射エネルギーが照 射され、光熱変換層が分解して、研削後の基材と光透過性支持体とを分離すること が開示されている。
特許文献 1：特表 2004— 503164号公報
特許文献 2：特開 2001— 68580号公報
特許文献 3 :特開 2004— 64040号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 図 1に示した BAWフィルタ 2は、蓋基板 6にくぼみ 6xを形成しなければならず、プロ セスが複雑で工程が増加する。また、蓋基板 6と素子基板 3との接合時に、蓋基板 6 に設けたくぼみ 6xが基点となり、蓋基板 6が破壊したり、ウェハに反りが生じ、歩留ま りが低減するという問題がある。また、素子の低背化のために、薄い蓋基板 6, 8や薄 い素子基板 3を使用すると、プロセス中で蓋基板 6, 8や素子基板 3が破壊しやすくな るという問題がある。
[0007] 特許文献 2に開示された製造方法は、蓋基板とマイクロ波デバイスの形成された素 子基板との接合時に、蓋基板に形成されたゥエル部分が基点となり、素子基板が破 壊したり、ウェハに反りが生じ、歩留まりが低減するという問題がある。
[0008] 特許文献 3に開示された積層体は、支持体を研削後に分離しなければならないの で工程が増える。
[0009] 本発明は、力かる実情に鑑み、歩留まりよく薄型化することができ、生産効率を高め ることができる、圧電デバイスを提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、上記課題を解決するため、以下のように構成した圧電デバイスを提供す る。
[0011] 圧電デバイスは、圧電素子が形成された素子基板と、前記圧電素子を封止するよう に、前記素子基板に重ね合わせて接合された蓋基板と、前記素子基板と前記蓋基 板との間に配置され、前記圧電素子の電極にそれぞれ電気的に接続されたパッドと 、前記蓋基板を貫通して前記パッドに達するスルーホールと、前記スルーホールに 配置されて前記パッドに電気的に接続され、前記蓋基板の前記素子基板とは反対 側の主面に露出する接続導体とを備えたタイプのものである。前記スルーホールは、 厚さ 100 /z mを超える前記蓋基板が前記素子基板に接合された状態で厚さ 100 m以下まで薄くされた後に、当該蓋基板に形成される。
[0012] 上記構成において、素子基板と蓋基板とを接合することにより、圧電素子を気密封 止することができる。また、蓋基板を薄くすることにより、小型'低背の圧電デバイスを 形成することができる。
[0013] 上記構成によれば、接合前の素子基板や蓋基板に、ゥエル、スルーホール等の穴 が形成されないようにして、接合時の基板の破損、基板の反りを低減することができ る。素子基板と蓋基板とを接合した後に、蓋基板を薄くすることにより、薄い基板を接 合する場合に生じる基板破壊を低減することができる。また、薄い基板のハンドリング 時や、フォトリソグラフィ、成膜時に生じる基板破損を低減することができる。
[0014] また、蓋基板を研削する際に素子基板を研削の支持体として用いることにより、研 削後に支持体を除去する必要がなくなり、工程を削減することができる。
[0015] 好ましくは、前記素子基板は、前記蓋基板に接合された後に、前記蓋基板とは反 対側から薄くされる。
[0016] この場合、さらに低背の圧電デバイスを形成することができる。
[0017] 好ましくは、複数の圧電デバイスの前記素子基板となる第 1の集合基板と、複数の 圧電デバイスの前記蓋基板となる第 2の集合基板とが、それぞれの前記素子基板と 前記蓋基板とが接合するように接合された後、個々の圧電デバイスに分離するように 切断され、個片化される。
[0018] この場合、蓋基板の接合によって圧電素子が保護された後に個片化されるので、 集合基板を切断するときのダメージ (ダイシング時の水、切りくずによるダメージなど） をなくすことができる。
[0019] 好ましくは、前記接続導体に電気的に接続されたフリップチップボンディング用外 部端子を備える。
[0020] 上記構成によれば、気密封止をもち、機械的強度に優れ、フリップチップボンディン グ可能な小型 ·低背の圧電デバイスを形成することができる。
[0021] 好ましくは、前記接続導体が前記スルーホールの内部に充填される。
[0022] 上記構成によれば、スルーホール直上にも外部端子を形成できるので、外部端子 のレイアウトの自由度が高くなり、素子の小型化が可能となる。また、スルーホール内 部を充填するので、スルーホール部分での封止性が良好になる。
[0023] 好ましくは、前記蓋基板は、前記素子基板に接合された状態で、研削、研磨、反応 性イオンエッチング、ウエットエッチングのうち少なくとも一つにより薄くされる。 [0024] この場合、ダメージを与えることなぐ基板を薄くすることができる。
[0025] 好ましくは、前記素子基板と前記蓋基板とが同一材料からなる。
[0026] 上記構成によれば、素子基板と蓋基板とが同一材料であるので、線膨張係数が同 じになる。そのため、温度変化があっても、素子基板と前記蓋基板との接合部分には 無理な力が発生しな 、ので、熱応力に強 ヽ圧電デバイスを形成することができる。 発明の効果
[0027] 本発明の圧電デバイスは、歩留まりよく薄型化することができ、生産効率を高めるこ とがでさる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]圧電デバイスの断面図である。（従来例）
[図 2]圧電デバイスの断面図である。（実施例 1)
[図 3]製造工程の説明図である。（実施例 1)
[図 4]製造工程の説明図である。（実施例 1)
[図 5]圧電デバイスの断面図である。（実施例 2)
[図 6]製造工程の説明図である。（実施例 2)
[図 7]製造工程の説明図である。（実施例 2)
[図 8]製造工程の説明図である。（実施例 2)
符号の説明
[0029] 10a, 10b, 10s, 10t 圧電デバイス
12 素子基板
14 下部電極膜 (電極）
15 圧電膜
16 上部電極膜 (電極）
17 パッド
18 接合層
20 蓋基板
21 スノレーホ一ノレ
22a 導電材 (接続導体） 22b 金属膜 (接続導体）
23a, 23b 接続電極 (接続導体）
24 金属層
25 はんだ濡れ防止層
26 はんだバンプ (外部端子）
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、本発明の実施の形態として実施例を図 2〜図 8を参照しながら説明する。
[0031] (実施例 1) 実施例 1の圧電デバイス 10a, 10bについて、図 2〜図 4を参照しなが ら説明する。
[0032] 図 2は、圧電デバイス 10a, 10bの断面図である。圧電デバイス 10a, 10bは、 BAW フィルタである。圧電デバイス 10a, 10bは、それぞれ、素子基板 12と蓋基板 20とが 接合されている。
[0033] 素子基板 12には、絶縁膜 13、下部電極膜 14、圧電膜 15、上部電極膜 16が形成 されている。絶縁膜 13は、空隙 19を介して素子基板 12から浮いている。この部分に は、電極膜 14, 16の間に圧電膜 15が挟まれた振動部 11が形成され、素子基板 12 力も音響的に分離されている。電極膜 14, 16の上には、パッド 17が形成されている 。また、パッド 17より外側には、素子基板 12の周縁に沿って全周に接合層 18が形成 されている。
[0034] 蓋基板 20は、素子基板 12に対向する側の面に、パッド 27が形成され、素子基板 1 2側のパッド 17に接合されている。また、蓋基板 20の周縁に沿って全周に接合層 28 が形成され、素子基板 12側の接合層 18に接合され、素子基板 12に形成された圧 電素子を封止するようになっている。蓋基板 20には、貫通穴、すなわちスルーホー ル 21が形成されている。図 2 (a)に示した圧電デバイス 10aでは、スルーホール 21内 に導電材 22aが充填され、その上に、外部端子接続電極 23aが形成されている。図 2 (b)に示した圧電デバイス 10bでは、スルーホール 21の内周面に沿って、金属膜 22 bが配置され、スルーホール 21の周囲に形成された外部端子接続電極 23aと接続さ れている。
[0035] 次に、図 3及び図 4を参照しながら、圧電デバイス 10a, 10bの製造工程について 説明する。図 3及び図 4は、最終形状の略 1個の圧電デバイス 10a, 10bに相当する 部分を図示しているが、実際には、複数個の圧電デバイス 10a, 10bに相当する部 分を、例えば升目状に二次元配置した集合基板の状態で製造する。
[0036] 図 3 (1)に示すように、素子基板 12上に犠牲層（図示せず)を部分的に形成し、犠 牲層及び素子基板 12上に、絶縁膜 13、下部電極膜 14、圧電膜 15、上部電極膜 16 を成膜した後、犠牲層を除去して空隙 19を形成することにより、少なくとも一つの振 動部 11を形成する。そして、同じ導電性接着材を用いて、パッド 17及び接合層 18を 形成する。素子基板 12には、例えば、厚さ 300 m〜 500 mの Si基板を用いる。 圧電膜 15には、例えば、 ZnO、 A1N、 BaTiO、 KNbO、 PZTなどを用いる。各電
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極膜 14、 15には、例えば、 Al、 Au、 Cu、 Ir、 Mo、 Ni、 Pd、 Pt、 Ta、 Wなどの金属を 用いる。パッド 17と接合層 18には、例えば、 Cu、 Au、 Ni、 Sn等の材料、あるいはそ れらの積層体を用いる。
[0037] 一方、図 3 (2)に示すように、蓋基板 20に、同一材料の導電性接着材を用いて、パ ッド 27及び接合層 28を形成する。導電性接着材としては、 Cu、 Au、 Ni、 Sn等の材 料、あるいはそれらの積層体を用いる。蓋基板 20の厚さは、例えば、 300 m〜500 mである。蓋基板 20は、素子基板 12と同一材料力もなることが好ましい。同一材 料であれば、線膨張係数が同じになり、温度変化があっても、素子基板 12と蓋基板 2 0とのパッド 17, 27や接合層 18, 28などの接合部分に無理な力が発生しないので、 熱応力に強い圧電デバイス 10を形成することができるからである。
[0038] 次いで、図 3 (3)に示すように、素子基板 12と蓋基板 20のノッド 17, 27と接合層 1 8, 28の位置合わせを行ない、加熱および加圧しながら、電気的接合と封止接合を 同時に行なう。
[0039] 次いで、図 3 (4)に示すように、蓋基板 20と素子基板 12とが接合した状態のまま、 蓋基板 20の表面 20a側を、研肖 lj、研磨、 RIE (反応性イオンエッチング）、ウエットエツ チング等の方法で、または、それらの方法を組み合わせてカ卩ェし、薄くする。例えば 、研削で砥石ピリファイド # 360、レジン # 800、 # 2000等を用いて、接合前の厚み 力 ^300 μ m〜500 μ mの蓋基板 20を、 100 μ m以下に薄くする。なお、研肖 ijで薄くし た蓋基板 20をさらに薄くする場合には、機械的負荷の小さい RIE等を用いる。 [0040] 次!、で、図 4 (5)に示すように、蓋基板 20のパッド 27の直上部分に、 RIE、ウエット エッチング、レーザー加工等の方法で、スルーホール 21を形成する。 RIEを用いる 場合には、蓋基板 20の表面 20aに、レジスト、 Al、 SiO、 Al O等をカ卩ェマスクとして
2 2 3
形成し、 RIE加工を行ない、例えば直径 100 m以下のスルーホール 21を形成する
[0041] 次いで、図 4 (6— a)、（6— b)に示すように、蓋基板 20に形成したスルーホール 21 の部分に、接続導体 22a, 23a; 22b, 23bを形成する。すなわち、図 4 (6— a)に示 すように、スルーホール 21の内部を、めっき、導電性ペーストなどの導電材 22aで充 填して、その上に接続電極 23aを形成する。微小なスルーホール 21を充填する場合 には、めっきが望ましい。図 4 (6—b)に示すように、例えば、スパッタリング、蒸着、め つきなどを用いて、スルーホール 21の側面に金属膜 22bを形成すると同時に、蓋基 板 20の表面 20a上のスルーホール 21近傍部分に接続電極 23bを形成する。
[0042] 次いで、図 4 (7— a)、（7— b)に示すように、素子基板 12の裏面 12b側を研肖 ij、研 磨、 RIE、ウエットエッチング等の方法で、または、それらの方法を組み合わせて、薄 くする。例えば、研削の場合、砲石ピリファイド # 360、レジン # 800、 # 2000等を用 ヽて、厚み300 111〜500 111の素子基板12を、 100 m以下【こ薄くする。さら【こ薄 くする場合には、機械的負荷の小さ 、RIE等を用いる。
[0043] 最後に、図 4 (8— a)、（8— b)に示すように、ダイシング等の方法でチップを切り出 し、集合基板を個片化し、圧電デバイス 10a, 10bが完成する。
[0044] (実施例 2) 実施例 2の圧電デバイス 10s, 10tについて、図 5〜図 8を参照しなが ら説明する。
[0045] 図 5は、実施例 2の圧電デバイス 10s, 10tの断面図である。実施例 2の圧電デバイ ス 10s, 10tは、実施例 1の圧電デバイス 10a, 10bと略同様に構成された BAWフィ ルタである。以下では、実施例 1と同様の構成部分には同じ符号を用い、実施例 1と の相違点を中心に説明する。
[0046] 圧電デバイス 10s, 10tは、実施例 1の圧電デバイス 10a, 10bと同様〖こ、素子基板 12と蓋基板 20とが接合されている。実施例 1と異なり、蓋基板 20、金属膜 24と、はん だ濡れ防止層 25と、はんだバンプ 26とが配置されている。金属膜 24は、接続電極 2 3a, 23b上に配置される。はんだバンプ 26は、金属層 24上に配置される。はんだ濡 れ防止層 25は、はんだバンプ 26の周囲を囲むように配置されている。金属膜 24及 びはんだバンプ 26は、スルーホール 21の直上に設けても、スルーホール 21から離 れた位置に設けてもよい。
[0047] 次に、図 6〜図 8を参照しながら、圧電デバイス 10s, 10tの製造工程について説明 する。各製造工程は、実施例 1と略同様である。
[0048] 実施例 1と同様に、図 6 (1)に示す素子基板 12側と、図 6 (2)に示す蓋基板 20側と をそれぞれ形成する。
[0049] 次いで、実施例 1と同様に、図 6 (3)に示すように、素子基板 12と蓋基板 20のノ¾ド 17, 27と接合層 18, 28の位置合わせを行ない、電気的接合と封止接合を同時に行 なう。
[0050] 次いで、実施例 1と同様に、図 6 (4)に示すように、素子基板 12に接合した状態で、 蓋基板 20の表面 20a側を、研肖 lj、研磨、 RIE、ウエットエッチング等の方法で、または
、それらの方法を組み合わせて、薄くする。
[0051] 次いで、実施例 1と同様に、図 6 (5)に示すように、蓋基板 20のパッド 27の直上部 分に、 RIE、ウエットエッチング、レーザー加工等の方法で、スルーホール 21を形成 する。
[0052] 次いで、図 7 (6— a)、 （6— b)に示すように、蓋基板 20に形成したスルーホール 21 の部分に、接続導体 22a, 23a ; 22b, 23bを、実施例 1と同様に形成する。
[0053] 次いで、実施例 1と異なり、図 7 (7— a)、（7— b)に示すように、蓋基板 20の表面に 、はんだ濡れ防止層 25を形成し、はんだ濡れ防止層 25に、接続電極 23a, 23bが露 出する開口部 25a, 25bを設ける。はんだ濡れ防止層 25の材料としては、たとえば、 感光性ポリイミド、ドライフィルム状のソルダーレジストを用いる。
[0054] 次いで、図 7 (8— a)、（8— b)に示すように、実施例 1と異なり、開口部 25a, 25bに 、はんだが接続電極に拡散しないようにするため、はんだ拡散防止用の金属層 24を 形成する。金属層 24は、例えば、電解めつき、無電解めつき、蒸着、スパッタ等の方 法で形成する。
[0055] 次いで、実施例 1と同様に、図 8 (9— a)、（9—b)に示すように、素子基板 12の裏面 12b側を研肖 lj、研磨、 RIE、ウエットエッチング等の方法で、または、それらの方法を 組み合わせて、薄くする。
[0056] 次いで、実施例 1と異なり、図 8 (10— a)、（10— b)に示すように、金属層 24上に、 例えば、スクリーン印刷法、ボール搭載法等を用いて、外部端子としてはんだバンプ 26を形成する。
[0057] 最後に、実施例 1と同様に、図 8 (11— a)、 （11— b)に示すように、ダイシング等の 方法でチップを切り出し、圧電素子 10s, 10tが完成する。
[0058] なお、フリップチップボンディング用外部端子として、はんだバンプ 26の代わりに、 はんだ濡れ防止層 25の開口部 25a, 25bに形成する金属層 24を厚く形成し、金属 バンプの外部端子としてもよ 、。
[0059] (まとめ） 以上に説明した圧電素子 10a, 10b ; 10s, 10tは、歩留まりよく薄型化す ることができ、生産効率を高めることができる。
[0060] すなわち、接合前の素子基板 12、蓋基板 20にゥエル、スルーホール等の穴が形成 されていないので、接合時の基板破損、基板の反りを低減できる。また、素子基板 12 と蓋基板 20の接合後に、素子基板 12と蓋基板 20の薄化工程を行なうので、薄い基 板同士を接合する場合に生じる基板破壊を低減できる。さらに、薄い基板のハンドリ ング時、フォロリソグラフィ、成膜時に生じる基板破損も低減できる。
[0061] また、圧電素子の一部を構成する素子基板 12を、蓋基板 20の研削の際の支持体 とすることで、研削後に支持体を除去する必要がなくなり、工程を削減できる。また、 支持体を圧電素子の構造物とすることで、圧電素子の機械的強度が増大する。また 、気密封止をもつ機械的強度に優れた小型 ·低背の圧電デバイスを形成できる。
[0062] さらに、蓋基板 20を薄くした後にスルーホール 21の加工を行なうため、スルーホー ル加工の簡便化、加工精度向上と、スルーホール径の縮小が実現できる。
[0063] なお、本発明の圧電デバイスおよびその製造方法は、上記した実施の形態に限定 されるものではなぐ種々変更をカ卩ぇ得て実施可能である。
[0064] 例えば、素子基板に形成される BAWフィルタは、振動部が空隙を介して基板から 音響的に分離されるものに限らず、基板に設けた開口や音響反射層により音響的に 分離されるものであってもよい。また、素子基板には、 BAWフィルタ以外の圧電素子 、例えば SAW (弾性表面波）フィルタなどを形成してもよ!/、。

Claims

請求の範囲
[1] 圧電素子が形成された素子基板と、
前記圧電素子を封止するように、前記素子基板に重ね合わせて接合された蓋基板 と、
前記素子基板と前記蓋基板との間に配置され、前記圧電素子の電極にそれぞれ 電気的に接続されたパッドと、
前記蓋基板を貫通して前記パッドに達するスルーホールと、
前記スルーホールに配置されて前記パッドに電気的に接続され、前記蓋基板の前 記素子基板とは反対側の主面に露出する接続導体とを備えた圧電デバイスにおい て、
前記スルーホールは、厚さ 100 mを超える前記蓋基板が前記素子基板に接合さ れた状態で厚さ 100 m以下まで薄くされた後に、当該蓋基板に形成されたことを特 徴とする圧電デバイス。
[2] 前記素子基板は、前記蓋基板に接合された後に、前記蓋基板とは反対側から薄く されたことを特徴とする、請求項 1に記載の圧電デバイス。
[3] 複数の圧電デバイスの前記素子基板となる第 1の集合基板と、複数の圧電デバイ スの前記蓋基板となる第 2の集合基板とが、それぞれの前記素子基板と前記蓋基板 とが接合するように接合された後、個々の圧電デバイスに分離するように切断された ことを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の圧電デバイス。
[4] 前記接続導体に電気的に接続されたフリップチップボンディング用外部端子を備え たことを特徴とする、請求項 1又は 2に記載の圧電デバイス。
[5] 前記接続導体が前記スルーホールの内部に充填されたことを特徴とする、請求項 1 な！、し 4の!、ずれか一つに記載の圧電デバイス。
[6] 前記蓋基板は、前記素子基板に接合された状態で、研削、研磨、反応性イオンェ ツチング、ウエットエッチングのうち少なくとも一つにより薄くされたことを特徴とする、 請求項 1な!、し 5の!、ずれか一つに記載の圧電デバイス。
[7] 前記素子基板と前記蓋基板とが同一材料からなることを特徴とする、請求項 1ない し 6の!、ずれか一つに記載の圧電デバイス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009100328A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子の製造方法および圧電共振子
JP2009100213A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Murata Mfg Co Ltd 圧電振動装置の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03240310A (ja) * 1990-02-17 1991-10-25 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子
JP2001060846A (ja) * 1999-06-14 2001-03-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波素子およびその製造方法ならびにそれを用いた弾性表面波デバイス
JP2005109221A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Toshiba Corp ウェーハレベルパッケージ及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03240310A (ja) * 1990-02-17 1991-10-25 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子
JP2001060846A (ja) * 1999-06-14 2001-03-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 弾性表面波素子およびその製造方法ならびにそれを用いた弾性表面波デバイス
JP2005109221A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Toshiba Corp ウェーハレベルパッケージ及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009100213A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Murata Mfg Co Ltd 圧電振動装置の製造方法
JP2009100328A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Murata Mfg Co Ltd 圧電共振子の製造方法および圧電共振子

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