[go: up one dir, main page]

JP2010239180A - Method for manufacturing piezoelectric device - Google Patents

Method for manufacturing piezoelectric device Download PDF

Info

Publication number
JP2010239180A
JP2010239180A JP2009081863A JP2009081863A JP2010239180A JP 2010239180 A JP2010239180 A JP 2010239180A JP 2009081863 A JP2009081863 A JP 2009081863A JP 2009081863 A JP2009081863 A JP 2009081863A JP 2010239180 A JP2010239180 A JP 2010239180A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
vibration element
alignment mark
piezoelectric
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009081863A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuta Kanamori
裕太 金森
Satoshi Takizawa
智 滝澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd, Citizen Finetech Miyota Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP2009081863A priority Critical patent/JP2010239180A/en
Publication of JP2010239180A publication Critical patent/JP2010239180A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a piezoelectric device capable of securing proper quality with high productivity. <P>SOLUTION: In the same way as the formation of a cavity 22, a substrate is patterned by photolithography so that a resist may be left at a part other than a through hole 23 and a step 24. When the material of the substrate is silicon, etching is performed in the shape of a taper to form the through hole 23 and the step 24. The through hole 23 and the step 24 can be formed simultaneously in the same process. Moreover, the step 24 can be formed at the same time when the cavity 22 is formed. An alignment mark 32 is formed on the step 24 by an electrolytic plating method and the like. At this time, a piezoelectric vibrating element loading pad 29 and a through electrode 34 are also formed simultaneously. Then, the alignment mark 32 is utilized as a mounting positioning reference for the piezoelectric vibrating element 37, a joining positioning reference for a cover 36, and a dicing position reference at the time of dividing into each piezoelectric device. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

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。   The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric device that is incorporated in many portable communication devices and electronic devices.

近年、携帯用通信機器等の電子機器に組み込まれるタイミングデバイスとして圧電振動子などの圧電デバイスが使用されている。   In recent years, piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators have been used as timing devices incorporated into electronic devices such as portable communication devices.

前記圧電デバイスは、電子機器への実装用のパッケージ内に、励振電極を形成した圧電振動素子を実装した上で、前記パッケージ上に蓋をしてパッケージ内部を気密封止する事で完成となる。前記パッケージにおいては、前記パッケージ内部に、前記圧電振動素子を実装するための導体パターン(実装端子)が形成されており、他表面に圧電デバイス本体を電子機器側の回路基板に実装するための導電パターン(外部端子)が形成され、それらが基板の内部を貫通する貫通電極によって互いに電気的に接続されるといった構成が採用されている。(例えば、特許文献1、2参照。)   The piezoelectric device is completed by mounting a piezoelectric vibration element on which an excitation electrode is formed in a package for mounting on an electronic device, and then sealing the inside of the package with a lid on the package. . In the package, a conductive pattern (mounting terminal) for mounting the piezoelectric vibration element is formed inside the package, and a conductive pattern for mounting the piezoelectric device body on the circuit board on the electronic device side on the other surface. A configuration is adopted in which patterns (external terminals) are formed and they are electrically connected to each other by through electrodes penetrating the inside of the substrate. (For example, see Patent Documents 1 and 2.)

また、基板に実装された前記圧電振動素子を気密封止する手段としては、基板とは別体の蓋部材を基板に接合して外部から遮断された閉鎖空間を形成するといったことが行われる。この点に関し、その際に用いられる接合技術としては、接合面に所定の接合膜を介在させたうえで行う陽極接合や加熱溶融接合などが挙げられ、近年では技術の向上に伴い、シリコンとガラスなどの異種材料同士の接合も可能となってきている。   Further, as means for hermetically sealing the piezoelectric vibration element mounted on the substrate, a closed space that is blocked from the outside is formed by joining a lid member separate from the substrate to the substrate. In this regard, examples of the bonding technique used at that time include anodic bonding and heat-melt bonding performed after a predetermined bonding film is interposed on the bonding surface. It has become possible to join different types of materials.

図3は前記圧電デバイスの全体構造を示す上面図(a)と、(a)のA−A’断面図で、上面図(a)は、一部部材(蓋と圧電振動素子)を透視した図である。尚、ここでは、前記パッケージ材質がシリコンの場合において説明する。前記圧電デバイス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を通じて前記外部端子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。   FIG. 3 is a top view (a) showing the overall structure of the piezoelectric device, and a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3 (a), and the top view (a) is a perspective view of some members (a lid and a piezoelectric vibration element). FIG. Here, the case where the package material is silicon will be described. In the piezoelectric device 41, a piezoelectric vibration element 42 on which an excitation electrode (not shown) is formed is mounted on a piezoelectric vibration element mounting pad 43 and is electrically connected to the external terminal 45 through a through electrode 44. After the piezoelectric vibration element 42 is mounted in the piezoelectric device package 46 that houses the piezoelectric vibration element 42, a lid 47 is joined to the top of the piezoelectric device package 46 to hermetically seal the inside 48 of the piezoelectric device package. .

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。   The through electrode 44 is formed by forming a through hole 49 in the piezoelectric device package 46, forming an insulating film 50 on the inner surface of the through hole 49, performing insulation treatment, and filling the inner surface with a conductive member 53. It is what is done. Here, the piezoelectric vibration element mounting pad 43 and the conductive member 53 can be integrally formed of the same member.

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、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。   In order to prevent electrical connection between the external terminal 45 and the piezoelectric device package 46, an insulating film 51 and an organic insulating film 52 are formed therebetween. The purpose of forming the organic insulating film 52 is to reduce the package capacitance of the piezoelectric device package 46.

また、前記圧電デバイスの製造方法としては、複数の前記圧電デバイスパッケージの形成領域を有する大口径のウェハを準備し、ウェハレベルにて前記圧電デバイスパッケージを完成させ、ウェハレベルにて前記圧電デバイスパッケージ上部に接合膜54を介して蓋をして気密封止した上で、ダイシングにより個片化を行い、1枚の基板から複数の圧電デバイスを形成させている。   Further, as a method for manufacturing the piezoelectric device, a large-diameter wafer having a plurality of piezoelectric device package forming regions is prepared, the piezoelectric device package is completed at a wafer level, and the piezoelectric device package at a wafer level is prepared. The upper part is covered with a bonding film 54 and hermetically sealed, and then separated into pieces by dicing to form a plurality of piezoelectric devices from a single substrate.

図4−1、図4−2は従来技術によるウェハレベルで作製され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。尚、ここでは、前記パッケージ材質がシリコンの場合において説明する。   FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining a method of manufacturing a piezoelectric device manufactured at a wafer level according to the prior art, and FIGS. 4A to 4J are cross-sectional views showing states of package formation in each process. FIGS. It is. Hereinafter, a conventional method for manufacturing a piezoelectric device will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. Here, the case where the package material is silicon will be described.

図4−1(a)は、基板の表面にキャビティー(凹部)を形成する工程を示しており、ここでは、シリコンウェハから成る基板61の表面にフォト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基板61上方に被せて紫外線露光を行い、感光領域のフォトレジストを現像液により除去することでレジストパターンを形成する。続いて、そのレジストパターンをエッチングマスクとして基板61を一定量エッチングし、キャビティー62を形成する。尚、使用後のレジストパターンは、アセトンなどの有機溶剤を用いて剥離する。また、フォトレジストは、ポジ型とネガ型の何れかを任意に選択可能であり、以降の類する工程においても同様である。   FIG. 4A shows a step of forming a cavity (concave portion) on the surface of the substrate. Here, a photoresist is applied to the surface of the substrate 61 made of a silicon wafer by spin coating, spray coating, or the like. After the coating, a photomask is placed on the substrate 61, UV exposure is performed, and the photoresist in the photosensitive region is removed with a developer to form a resist pattern. Subsequently, the substrate 61 is etched by a certain amount using the resist pattern as an etching mask to form a cavity 62. The used resist pattern is peeled off using an organic solvent such as acetone. The photoresist can be arbitrarily selected from a positive type and a negative type, and the same applies to the subsequent processes.

図4−1(b)は、キャビティー内底面に貫通電極形成用の貫通孔を形成する工程を示しており、ここでは、前工程でキャビティー62を形成した手法に倣い、フォトリソグラフィーによって基板61の表面に貫通孔63の形成領域のみが開口されたレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをエッチングマスクとして基板61をエッチングして貫通させ、貫通孔63を形成する。尚、貫通孔63は、ドライエッチングとウェットエッチングを適宜利用することで、図に示すようなテーパー状に形成することが可能であり、このようなテーパー状の貫通孔63は、貫通孔63の外縁部に跨る配線(後の接続配線部69)に応力が集中して断線するのが防止されるなどの作用があるが、貫通孔63の形状はこれに限定されるものではない。   FIG. 4B shows a step of forming a through hole for forming a through electrode on the bottom surface of the cavity. Here, the substrate is formed by photolithography following the method in which the cavity 62 is formed in the previous step. A resist pattern in which only the formation region of the through-hole 63 is opened is formed on the surface of 61, and the substrate 61 is etched through the resist pattern as an etching mask to form the through-hole 63. The through-hole 63 can be formed in a tapered shape as shown in the drawing by appropriately using dry etching and wet etching, and such a tapered through-hole 63 corresponds to the through-hole 63. Although there is an effect that stress is prevented from being concentrated and disconnected in the wiring straddling the outer edge portion (later connection wiring portion 69), the shape of the through hole 63 is not limited to this.

図4−1(c)は、基板の表面に絶縁膜を形成する工程を示しており、ここでは、キャビティー62と貫通孔63が形成された基板61を石英管炉の中などに入れ、高温で加熱することによって基板61の表層をシリコン酸化膜(SiO)へと変質させ、絶縁膜64を形成する。 FIG. 4-1 (c) shows a step of forming an insulating film on the surface of the substrate. Here, the substrate 61 in which the cavity 62 and the through hole 63 are formed is placed in a quartz tube furnace or the like, By heating at a high temperature, the surface layer of the substrate 61 is transformed into a silicon oxide film (SiO 2 ), and the insulating film 64 is formed.

図4−1(d)は、キャビティー内面と対向する面側の絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程を示しており、ここでは、基板61の外底面側の絶縁膜64上にスピンコート法などを用いてポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を成膜し、それが感光性のものであれば貫通孔63直下の領域のみが開口されるようにフォトリソグラフィーによってパターニングし、その上でイミド化の熱処理を行って有機絶縁膜65を形成する。尚、有機絶縁膜65が非感光性ものである場合には、形成した有機絶縁膜65上にレジストパターンを形成し、それをマスクとしてアッシングにより不要領域の有機絶縁膜65を取り除くことで有機絶縁膜65をパターニングしても良い。   FIG. 4D shows a step of forming an organic insulating film on the insulating film on the surface facing the inner surface of the cavity. Here, a spin is formed on the insulating film 64 on the outer bottom surface side of the substrate 61. A polyamic acid which is a polyimide precursor is formed using a coating method or the like, and if it is photosensitive, it is patterned by photolithography so that only a region immediately below the through hole 63 is opened, An organic insulating film 65 is formed by heat treatment for imidization. When the organic insulating film 65 is non-photosensitive, a resist pattern is formed on the formed organic insulating film 65, and the organic insulating film 65 in the unnecessary region is removed by ashing using the resist pattern as a mask. The film 65 may be patterned.

図4−1(e)は、基板の表面に形成された絶縁膜の上に配線の基礎となる共通電極膜を形成する工程を示しており、ここでは、この時点で外部へ露呈されている絶縁膜64と有機絶縁膜65の表面全体にスパッタリング法や真空蒸着法などによって金(Au)や銅(Cu)などの金属材料を堆積させて共通電極膜66を形成する。   FIG. 4E shows a step of forming a common electrode film serving as a base of wiring on the insulating film formed on the surface of the substrate, and here, it is exposed to the outside at this point. A common electrode film 66 is formed by depositing a metal material such as gold (Au) or copper (Cu) over the entire surface of the insulating film 64 and the organic insulating film 65 by sputtering or vacuum evaporation.

図4−2(f)は、共通電極膜上に電解メッキ用のマスクパターンを形成する工程を示しており、ここでは、共通電極膜66の表面全体にスピンコーターやスプレーコーターを用いてフォトレジストを塗布し、フォトマスクを被せて紫外線露光を行った上で感光領域のフォトレジストを現像液によって除去し、電解メッキ膜を形成すべき所定の領域のみが開口された電解メッキ用のマスクパターン67を形成する。   FIG. 4B shows a step of forming a mask pattern for electrolytic plating on the common electrode film. Here, a photoresist is applied to the entire surface of the common electrode film 66 using a spin coater or a spray coater. The photoresist is applied to the photomask and exposed to ultraviolet light, and then the photoresist in the photosensitive region is removed with a developing solution, and only a predetermined region where an electrolytic plating film is to be formed is opened. Form.

図4−2(g)は、共通電極膜上に電解メッキ膜を形成する工程を示しており、ここでは、基板61全体を電解メッキ液内に浸漬させて電解メッキを行い、マスクパターン67で覆われていない領域(圧電振動素子搭載パッド68、貫通孔63内部、接続配線69、外部端子70に対応する領域)に金(Au)や銅(Cu)などの導電性部材71を堆積させ、その後、マスクパターン67を剥離する。   FIG. 4-2 (g) shows a process of forming an electrolytic plating film on the common electrode film. Here, the entire substrate 61 is immersed in an electrolytic plating solution to perform electrolytic plating, and the mask pattern 67 is used. A conductive member 71 such as gold (Au) or copper (Cu) is deposited in an uncovered region (a region corresponding to the piezoelectric vibration element mounting pad 68, the through hole 63, the connection wiring 69, and the external terminal 70), Thereafter, the mask pattern 67 is peeled off.

尚、電解メッキ膜を部分的に厚くしたい場合には、以上の工程の後に厚くしたい領域のみが開口されたマスクパターンを改めて形成した上で再度電解メッキを行えばよい。このようなことが要求される状況としては、後に前記圧電振動素子搭載パッド68上に搭載される圧電振動素子の振動領域を十分に確保する目的で圧電振動素子搭載パッド68を厚くしたり、貫通電極部におけるリークを防止する目的で貫通孔63内部の導電性部材71を増量したりする場合などが挙げられる。   When it is desired to partially thicken the electrolytic plating film, electrolytic plating may be performed again after forming a mask pattern in which only the region to be thickened is opened after the above steps. As a situation where this is required, the piezoelectric vibration element mounting pad 68 is made thicker or penetrated for the purpose of sufficiently securing a vibration region of the piezoelectric vibration element mounted on the piezoelectric vibration element mounting pad 68 later. For example, the conductive member 71 in the through hole 63 may be increased in order to prevent leakage at the electrode portion.

以上によって、貫通孔63内部が導電性部材71により充填されて貫通電極72となり、一方では前記圧電振動素子搭載パッド68が実質的に厚膜化される。尚、共通電極膜66を剥離するに当たっては、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成した上でそれをエッチングマスクとして不要領域の共通電極膜66のみを除去する方法や、導電性部材(電解メッキ膜)71が形成された領域の膜厚が、電解メッキ膜の無い領域(共通電極膜のみの領域)の膜厚よりも十分に厚い事を利用して、電解メッキ膜と共通電極膜全体をそのまま一定量エッチングする方法などが採用される。   As a result, the inside of the through hole 63 is filled with the conductive member 71 to form the through electrode 72, while the piezoelectric vibration element mounting pad 68 is substantially thickened. When the common electrode film 66 is peeled off, a resist pattern is formed by photolithography, and the common electrode film 66 in an unnecessary region is removed using the resist pattern as an etching mask, or a conductive member (electrolytic plating film) 71. Utilizing the fact that the film thickness of the area where the film is formed is sufficiently thicker than the film thickness of the area without the electroplating film (area only with the common electrode film) An etching method or the like is employed.

図4−2(h)は、基板の上端部に接合膜を形成する工程を示しており、ここでは、圧電デバイスの気密封止のための蓋を、陽極接合法又は加熱溶融接合法により基板61に接合することを前提として、まず基板61の上面全体にスパッタリング法や真空蒸着法、CVD法などを利用して接合膜73を成膜する。尚、接合膜73の材料は、接合方法が加熱溶融接合法であれば金(Au)であり、陽極接合法であればシリコン酸化膜(SiO)などであり、前記蓋の材質や接合方式によって様々である。但し、シリコンとシリコンの常温接合の場合には、基板61の上端部(接合面)に絶縁膜64が形成されているため、研磨やエッチングを行う事によって、接合部の絶縁膜64を取り除く。 FIG. 4-2 (h) shows a step of forming a bonding film on the upper end portion of the substrate. Here, a lid for hermetic sealing of the piezoelectric device is formed by anodic bonding or heat-melt bonding. On the premise of bonding to 61, first, a bonding film 73 is formed on the entire upper surface of the substrate 61 using a sputtering method, a vacuum evaporation method, a CVD method, or the like. Note that the material of the bonding film 73 is gold (Au) if the bonding method is a heat-melt bonding method, and silicon oxide film (SiO 2 ) if the bonding method is an anodic bonding method. It depends on. However, in the case of room temperature bonding between silicon and silicon, since the insulating film 64 is formed on the upper end portion (bonding surface) of the substrate 61, the insulating film 64 at the bonding portion is removed by polishing or etching.

図4−2(i)は、接合膜73をパターニングする工程を示しており、ここでは、まず接合膜73の表面全体にスピンコーターやスプレーコーターを用いてフォトレジストを塗布した上でフォトリソグラフィーによりパターニングし、基板61の上端部(接合面)を覆うレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをエッチングマスクとして不要領域の接合膜73をエッチングにより除去した上でレジストパターンを剥離し、基板61の上端部にのみ接合膜73を残留させる。尚、接合膜73のパターニングには必ずしもエッチングを用いる必要はなく、同様の作用が得られるのであればその他の手段を用いても構わない。   FIG. 4-2 (i) shows a step of patterning the bonding film 73. Here, first, a photoresist is applied to the entire surface of the bonding film 73 using a spin coater or a spray coater, and then by photolithography. Patterning is performed to form a resist pattern that covers the upper end portion (bonding surface) of the substrate 61. Thereafter, the bonding film 73 in an unnecessary region is removed by etching using the resist pattern as an etching mask, and then the resist pattern is peeled off to leave the bonding film 73 only on the upper end portion of the substrate 61. Note that the patterning of the bonding film 73 is not necessarily performed by etching, and other means may be used as long as the same action can be obtained.

図4−2(j)は、圧電振動素子を気密封止する工程を示しており、ここでは、基板61のキャビティー62内底面に設けられた圧電振動素子搭載パッド68上に圧電振動素子75を搭載した上で、シリコン等から成る平板状の蓋74を基板61上端部の接合膜73上に載置し、真空雰囲気中などの所定雰囲気中において接合膜73の材料に応じた接合方法(Auであれば加熱溶融接合法、シリコン酸化膜であれば陽極接合法)を用いて蓋74を基板61に接合する。最後にウェハを製品単位毎に分割して一つの圧電デバイスが完成する。   FIG. 4B shows a step of hermetically sealing the piezoelectric vibration element. Here, the piezoelectric vibration element 75 is placed on the piezoelectric vibration element mounting pad 68 provided on the inner bottom surface of the cavity 62 of the substrate 61. , A flat lid 74 made of silicon or the like is placed on the bonding film 73 at the upper end of the substrate 61, and a bonding method (in a predetermined atmosphere such as a vacuum atmosphere) according to the material of the bonding film 73 ( The lid 74 is bonded to the substrate 61 using a heat-melt bonding method for Au and an anodic bonding method for a silicon oxide film. Finally, the wafer is divided into product units to complete one piezoelectric device.

ウェハを製品単位毎に分割する際には、ダイシング方式を用いる。ダイシング方式にも様々な手法が挙げられるが、基板や蓋の材質の組合せが様々である事、また高い生産性が望まれるデバイスである事から、ブレードダイシングによる分割が望ましく、本デバイスの場合には、図5のようにウェハ内に複数の圧電デバイスが規則正しく配列されており、生産性を向上させるために、一部の切断箇所に生産者が位置合わせを行い、そこから製品間隔ごとに自動で切断を行っている。   When the wafer is divided into product units, a dicing method is used. There are various methods for dicing, but because of the combination of the materials of the substrate and lid, and because it is a device that requires high productivity, division by blade dicing is desirable. As shown in FIG. 5, a plurality of piezoelectric devices are regularly arranged in the wafer, and in order to improve productivity, the producer aligns some cutting points, and from there, automatically at every product interval. Cutting with

本デバイスの場合には、前記有機絶縁膜65を形成する際に、同時にダイシングラインを形成しており(不図示)、ダイシング時にはこのラインを利用して位置合わせを行い、製品単位に分割を行っている。また、前記有機絶縁膜65でダイシングラインの形成が困難な場合においても、ある箇所の圧電デバイスの外部端子とその隣の圧電デバイスの外部端子との中心部で位置合わせを行い、その後自動で製品単位に分割している。   In the case of this device, a dicing line is simultaneously formed (not shown) when the organic insulating film 65 is formed, and alignment is performed using this line during dicing, and the product is divided into product units. ing. Even when it is difficult to form a dicing line with the organic insulating film 65, alignment is performed at the center of the external terminal of a certain piezoelectric device and the external terminal of the adjacent piezoelectric device, and then the product is automatically Divided into units.

尚、ダイシング後には、エキスパンドを行い、チップをピックアップして、さらにチップを反転させて前記蓋を上側にして治具に設置し、チップの表面および側面の外側の材質がシリコンであるため、スプレーコーティング等によって前記チップの絶縁処理を行って製品の完成となる。   After dicing, expand, pick up the chip, invert the chip and place it on the jig with the lid facing up, and since the material on the surface and side of the chip is silicon, spray The chip is insulated by coating or the like to complete the product.

特開2004−214787号公報JP 2004-214787 A 特開2007−267101号公報JP 2007-267101 A

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。   However, the above-described conventional method for manufacturing a piezoelectric device has the following problems in some steps.

本デバイスのダイシング時において、基板や蓋の材質がシリコンの場合には、有機絶縁膜のパターンで形成されたダイシングラインを利用して、位置合わせを行い、基板の外部端子側からダイシングを行い、製品単位毎に分割を行っている。分割後の段階では、ダイシングテープ面に各チップの蓋が貼り付いており、その後の工程でシリコンが露出した部位(蓋や基板側面)に絶縁処理を行うためには、各々のチップを反転させて蓋側が上となるように治具等に置き換えなければならず、その工程分、生産性が低下する。   When dicing the device, if the substrate or lid is made of silicon, use a dicing line formed with an organic insulating film pattern to align the position and dice from the external terminal side of the substrate. Divided by product unit. At the stage after division, the lid of each chip is attached to the surface of the dicing tape, and in order to insulate the part where the silicon is exposed (the lid or the side of the substrate) in the subsequent process, each chip is inverted. Therefore, it must be replaced with a jig or the like so that the lid side is on the upper side, and the productivity is reduced by that amount.

前記チップの反転をする工程を無くす場合には、基板の蓋側からダイシングを行えば良いが、前記蓋にダイシング用のアライメントマークを形成すると、その分多工程となってしまう。加えて仮にアライメントマークを形成しようとしても、蓋の厚さが非常に薄く機械的強度が小さいため、フォトリソグラフィー手法等によりアライメントマーク形成を安定に行う事はできない。   In the case of eliminating the step of inverting the chip, dicing may be performed from the lid side of the substrate. However, if an alignment mark for dicing is formed on the lid, the number of steps is increased accordingly. In addition, even if an alignment mark is to be formed, the alignment mark cannot be stably formed by a photolithography technique or the like because the lid is very thin and the mechanical strength is small.

また、一般的にダイシングをブレードダイシングで行うと、ダイシングテープに貼り付けた側(従来工程では基板の蓋側)のチップの側面や角部の基板の一部が欠けてしまい、品質低下となってしまう。   In general, when dicing is performed by blade dicing, the side of the chip on the side affixed to the dicing tape (on the lid side of the substrate in the conventional process) and a part of the substrate at the corner are chipped, resulting in deterioration in quality. End up.

また、ウェハレベルで蓋を基板に接合する際に、蓋と基板を同サイズにして治具に設置して接合を行っているが、蓋と基板でそれぞれ厚さはもちろん、構成部材も違う事から、蓋と基板で各々反り量や反り方が異なり、治具だけでは加熱等による基板の膨張によるずれが生じて安定な接合を行う事ができない。   In addition, when bonding the lid to the substrate at the wafer level, the lid and the substrate are the same size and are installed in a jig, but the lid and the substrate have different thicknesses as well as different components. Therefore, the amount of warpage and the way of warping differ between the lid and the substrate, and the jig alone alone causes a shift due to expansion of the substrate due to heating or the like, and stable bonding cannot be performed.

また、圧電振動素子を圧電振動素子搭載パッド上に実装するためには、その位置合わせ用のアライメントマークが必要となり、従来工程の場合には、ウェハレベルで接合を行う事から、接合面に電解メッキ等により位置合わせ用のアライメントマークを形成する事はできず、エッチング等により別途接合面に位置合わせ用のアライメントマークを形成する事も考えられるが、その分多工程となってしまう。   In addition, in order to mount the piezoelectric vibration element on the piezoelectric vibration element mounting pad, an alignment mark for alignment is required. In the case of the conventional process, since bonding is performed at the wafer level, the bonding surface is electrolyzed. An alignment mark for alignment cannot be formed by plating or the like, and an alignment mark for alignment may be separately formed on the bonding surface by etching or the like.

本発明は、上記問題点に鑑み、良好な品質を確保し、高い生産性を兼ね備えた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。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric device that ensures good quality and has high productivity.

前記目的を達成するために、本圧電デバイスの製造方法は、少なくとも、平板状のウェハ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、前記ウェハ基板の外周部に段差部を形成する工程と、前記段差部に部材同士の位置決め基準となるアライメントマークを形成する工程と、前記圧電振動素子を前記キャビティー内にマウントする工程と、平板状の蓋部材を準備し、当該蓋部材を前記キャビティーを覆うようにして前記ウェハ基板に接合する工程と、前記接合された蓋部材とウェハ基板を前記圧電振動素子毎に個々に分割し、前記圧電振動素子が前記蓋部材と前記ウェハ基板の一部で構成されたパッケージ内に収納された圧電デバイスを複数個一括して形成する工程とを有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the piezoelectric device manufacturing method includes at least a step of forming a cavity for accommodating the piezoelectric vibration element in a flat wafer substrate, and a step portion on an outer peripheral portion of the wafer substrate. A step of forming an alignment mark serving as a positioning reference between members on the stepped portion, a step of mounting the piezoelectric vibration element in the cavity, and a flat lid member, Bonding a lid member to the wafer substrate so as to cover the cavity; and dividing the bonded lid member and the wafer substrate into individual piezoelectric vibration elements, and the piezoelectric vibration element and the lid member And a step of collectively forming a plurality of piezoelectric devices housed in a package constituted by a part of the wafer substrate.

前記段差部に形成されたアライメントマークは、前記圧電振動素子を前記キャビティー内にマウントする工程と、前記蓋部材を前記ウェハ基板に接合する工程と、前記接合された蓋部材とウェハ基板を前記圧電振動素子毎に個々に分割する工程の少なくとも一つの工程において、各部材同士の位置決め基準、若しくは分割位置の基準として用いられることを特徴としている。   The alignment mark formed on the stepped portion includes a step of mounting the piezoelectric vibration element in the cavity, a step of bonding the lid member to the wafer substrate, and the bonding lid member and the wafer substrate. It is characterized in that it is used as a positioning reference for each member or a reference for a dividing position in at least one of the steps of dividing each piezoelectric vibration element individually.

前記ウェハ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、前記ウェハ基板の外周部に段差部を形成する工程とは、エッチング手法を用いて同時に行われることを特徴としている。   The step of forming a cavity for housing the piezoelectric vibration element in the wafer substrate and the step of forming a step portion on the outer periphery of the wafer substrate are performed simultaneously using an etching technique. .

前記アライメントマークを形成する工程において、前記アライメントマークは電解メッキ手法にて形成してなることを特徴としている。   In the step of forming the alignment mark, the alignment mark is formed by an electrolytic plating method.

前記アライメントマークを形成する工程において、前記アライメントマークは前記段差部に凹状部を形成してなることを特徴としている。   In the step of forming the alignment mark, the alignment mark is formed by forming a concave portion in the stepped portion.

前記蓋部材を前記ウェハ基板に接合する工程において、前記蓋部材は前記アライメントマークと平面的に重ならないようにして前記ウェハ基板と接合されることを特徴としている。   In the step of bonding the lid member to the wafer substrate, the lid member is bonded to the wafer substrate so as not to overlap the alignment mark in a planar manner.

本発明によれば、キャビティー等を形成すると同時にウェハの外周部の一部に段差を設けて、前記段差上に圧電振動素子の実装用、蓋との接合用、個片化する際のダイシング用の位置合わせ時に用いるアライメントマークを、電解メッキにより、圧電振動素子搭載パッド等と同時に形成するため、工程を増加する事なくアライメントマークを簡単に形成する事ができる。   According to the present invention, at the same time as forming the cavity or the like, a step is provided in a part of the outer peripheral portion of the wafer, and the dicing at the time of mounting the piezoelectric vibration element, joining with the lid, or dividing into pieces on the step Since the alignment mark used at the time of alignment is formed simultaneously with the piezoelectric vibration element mounting pad by electrolytic plating, the alignment mark can be easily formed without increasing the number of steps.

さらに本発明によれば、従来工程のように外部端子側からではなく、前記アライメントマークで位置合わせを行って、前記蓋側よりダイシングする事ができるため、ダイシング後に行うチップの絶縁処理等の工程のために、チップを反転させる必要がなくなり、その分生産効率が向上する。   Furthermore, according to the present invention, since it is possible to perform the dicing from the lid side by performing alignment with the alignment mark instead of from the external terminal side as in the conventional process, steps such as chip insulation processing performed after dicing Therefore, it is not necessary to invert the chip, and the production efficiency is improved accordingly.

また、段差部の深さが、前記電解メッキ膜の高さよりも深い事から、前記アライメントマークが接合面より高くなる事はなく、さらに蓋のサイズを少なくとも基板のサイズよりも小さくしている事によって、基板に形成された前記アライメントマーク部が、前記蓋に被らずに見えるように設置し、微調整等を前記アライメントマークを見ながら行うことで、蓋を安定に接合する事ができるだけでなく、接合をウェハレベルで選択的に行う事も可能となる。   Further, since the depth of the step portion is deeper than the height of the electrolytic plating film, the alignment mark is never higher than the joint surface, and the lid size is at least smaller than the substrate size. Therefore, the alignment mark formed on the substrate can be seen without being covered with the lid, and the lid can be stably joined by performing fine adjustment while looking at the alignment mark. It is also possible to selectively perform bonding at the wafer level.

さらに本発明によれば、ダイシングテープ面に基板の外部端子側(有機絶縁膜側)を貼り付けてダイシングを行う事によって、前記ブレードダイシング特有のダイシングテープ面側に生じるチップ側面や角部の欠け(チッピング)が、有機絶縁膜によりダイシング時にチップに加わるブレードの衝撃が緩和され、品質の劣化を防ぐ事が可能となる。   Furthermore, according to the present invention, chip side surfaces and corners generated on the dicing tape surface side peculiar to the blade dicing are obtained by attaching the external terminal side (organic insulating film side) of the substrate to the dicing tape surface and performing dicing. (Chipping) reduces the impact of the blade applied to the chip during dicing by the organic insulating film, and can prevent deterioration of quality.

本発明の圧電デバイスの製造工程を示す説明図(実施例1)。Explanatory drawing (Example 1) which shows the manufacturing process of the piezoelectric device of this invention. 本発明の圧電デバイスの製造工程を示す説明図(実施例1)。Explanatory drawing (Example 1) which shows the manufacturing process of the piezoelectric device of this invention. 本発明の圧電デバイスの製造工程を示す説明図(実施例2)。Explanatory drawing (Example 2) which shows the manufacturing process of the piezoelectric device of this invention. 圧電デバイスを示す上面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show a piezoelectric device. 従来の圧電デバイスの製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the conventional piezoelectric device. 従来の圧電デバイスの製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the conventional piezoelectric device. 従来の圧電デバイスのウェハ状態の完成体を示す断面図。Sectional drawing which shows the completed body of the wafer state of the conventional piezoelectric device. 本発明の圧電デバイスの製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the piezoelectric device of this invention. 本発明の圧電デバイスの製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the piezoelectric device of this invention.

〔実施例1〕
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1−1、図1−2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。
[Example 1]
Hereinafter, a method for manufacturing a piezoelectric device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1-1 and 1-2 are views for explaining a method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention, and FIGS. 1-1 (a) to (j) are cross-sectional views showing the state of the piezoelectric device in each step.

図1−1(a)は、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。前記基板の材質は、例えばシリコンやガラスである。不図示ではあるが、前記基板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する。その後、前記基板の材質がシリコンの場合には、エッチングプロセスによって基板面が露出した部分をエッチングし、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。尚、基板材質がガラスの場合には、前記パターン形成後にサンドブラストによりキャビティーを形成すればよい。   FIG. 1-1A is a step of forming cavities 22 (concave portions) arranged at predetermined positions on the surface of the substrate 21. The material of the substrate is, for example, silicon or glass. Although not shown, after a resist is applied to the surface of the substrate 21 by a spin coat method or a spray coat method, a photomask is placed on the top of the substrate 21 and ultraviolet exposure is performed. Remove to form a pattern. Thereafter, when the substrate is made of silicon, a portion where the substrate surface is exposed is etched by an etching process, and the resist is peeled off using an organic solvent such as acetone to form the cavity 22. Note that the photoresist used in this step can be formed in the same manner whether it is a positive type or a negative type. When the substrate material is glass, a cavity may be formed by sandblasting after the pattern is formed.

(b)は前記キャビティー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23および前記圧電振動素子の実装時、接合時、ダイシング時に使用する位置合わせ用のアライメントマークを形成する工程で、前記キャビティーが配列されていない箇所に、段差部24を形成する工程を示す図である。前記段差を形成する目的は、前記段差部に位置合わせ用のアライメントマークを電解メッキで形成する際に、前記アライメントマークの高さが接合面よりも高くなり、接合の際に蓋が前記アライメントマークに接触して接合不良が発生するのを防ぐためである。   (B) is a through hole 23 for electrically connecting a piezoelectric vibration element mounted in the cavity 22 and an external terminal, and for positioning used at the time of mounting, joining and dicing of the piezoelectric vibration element. It is a figure which shows the process of forming the level | step-difference part 24 in the location in which the said cavity is not arranged in the process of forming this alignment mark. The purpose of forming the level difference is that when the alignment mark for alignment is formed on the level difference part by electroplating, the height of the alignment mark is higher than the bonding surface, and the lid is positioned at the time of bonding. This is to prevent the occurrence of poor bonding due to contact.

前記キャビティー22形成同様にフォトリソグラフィーによって、前記貫通孔23および前記段差部以外の部分にレジストを残すようにパターン化し、前記基板材質がシリコンの場合には、テーパー状にエッチングを行い、前記貫通孔23および段差部24を形成する。前記貫通孔23と段差部24は同工程で同時に形成することが可能であり、また、段差部24は前記キャビティー22の形成時に同時に形成することも可能である。貫通孔23をテーパー状に形成する目的は、後に形成される前記圧電振動素子搭載パッド部27と、前記貫通孔23から前記圧電振動素子搭載パッド部27までの電気的接続の際に、金属膜が短絡しないように形成するためであり、例えば後の工程での電解メッキにて厚膜に導電性部材を形成するなどを行って、電気的短絡が生じないのであれば垂直形状でもよい。尚、基板材質がガラスの場合には、前記パターン形成後にサンドブラストにより貫通孔を形成すればよい。   Similar to the formation of the cavity 22, a pattern is formed by photolithography so that a resist is left in portions other than the through hole 23 and the stepped portion. When the substrate material is silicon, etching is performed in a tapered shape to form the through hole. A hole 23 and a stepped portion 24 are formed. The through hole 23 and the stepped portion 24 can be formed at the same time in the same process, and the stepped portion 24 can be formed at the same time when the cavity 22 is formed. The purpose of forming the through hole 23 in a tapered shape is to form a metal film when the piezoelectric vibration element mounting pad portion 27 to be formed later is electrically connected to the piezoelectric vibration element mounting pad portion 27 from the through hole 23. For example, a vertical shape may be used as long as an electrical short circuit does not occur by forming a conductive member on a thick film by electrolytic plating in a later step. In the case where the substrate material is glass, a through hole may be formed by sandblasting after the pattern is formed.

(c)は、基板の表面に絶縁膜を形成する工程を示しており、ここでは、キャビティー22と貫通孔23および段差部24が形成された基板21を石英管炉の中などに入れ、高温で加熱することによって基板21の表層をシリコン酸化膜(SiO)へと変質させ、各部に一括して絶縁膜25を形成する。尚、前記基板材質がガラスの場合には、基板材質自体が絶縁性を持っているため、前記絶縁膜25の形成は不要である。 (C) shows a step of forming an insulating film on the surface of the substrate. Here, the substrate 21 in which the cavity 22, the through hole 23 and the stepped portion 24 are formed is placed in a quartz tube furnace or the like, By heating at a high temperature, the surface layer of the substrate 21 is transformed into a silicon oxide film (SiO 2 ), and the insulating film 25 is formed collectively on each part. In the case where the substrate material is glass, the substrate material itself has an insulating property, so that the formation of the insulating film 25 is unnecessary.

(d)は、前記キャビティー内面と対向する面側の絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程を示しており、ここでは、基板21の外底面側の絶縁膜25上にスピンコート法などを用いてポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を成膜し、それが感光性のものであれば貫通孔23直下の領域のみが開口されるようにフォトリソグラフィーによってパターニングし、その上でイミド化の熱処理を行って有機絶縁膜26を形成する。尚、有機絶縁膜26が非感光性ものである場合には、形成した有機絶縁膜26上にレジストパターンを形成し、それをマスクとしてアッシングにより不要領域の有機絶縁膜26を取り除くことで有機絶縁膜26をパターニングしても良い。本デバイスの場合には、最終的な個片化の際には、前記蓋側からダイシングを行うため、有機絶縁膜等による前記基板のキャビティーの対向面にダイシングラインを形成しなくともよい。   (D) shows a step of forming an organic insulating film on the insulating film on the surface facing the inner surface of the cavity. Here, a spin coat method or the like is formed on the insulating film 25 on the outer bottom surface side of the substrate 21. Is used to form a polyamic acid which is a polyimide precursor, and if it is photosensitive, patterning is performed by photolithography so that only the region immediately below the through hole 23 is opened, and then imidization is performed thereon. A heat treatment is performed to form the organic insulating film 26. In the case where the organic insulating film 26 is non-photosensitive, a resist pattern is formed on the formed organic insulating film 26, and the organic insulating film 26 in an unnecessary region is removed by ashing using the resist pattern as a mask. The film 26 may be patterned. In the case of this device, since dicing is performed from the lid side at the time of final singulation, it is not necessary to form a dicing line on the facing surface of the cavity of the substrate by an organic insulating film or the like.

(e)は、基板の表面に形成された絶縁膜の上に配線の基礎となる共通電極膜を形成する工程を示しており、ここでは、この時点で外部へ露呈されている絶縁膜25と有機絶縁膜26の表面全体にスパッタリング法や真空蒸着法などによって金(Au)や銅(Cu)などの金属材料を堆積させて共通電極膜27を形成する。   (E) shows a step of forming a common electrode film serving as a basis of wiring on the insulating film formed on the surface of the substrate. Here, the insulating film 25 exposed to the outside at this time and A common electrode film 27 is formed by depositing a metal material such as gold (Au) or copper (Cu) on the entire surface of the organic insulating film 26 by sputtering or vacuum deposition.

図1−2(f)は、前記共通電極膜上に電解メッキ用のマスクパターンを形成する工程を示しており、ここでは、前記共通電極膜27の表面全体にスピンコーターやスプレーコーターを用いてフォトレジストを塗布し、フォトマスクを被せて紫外線露光を行った上で感光領域のフォトレジストを現像液によって除去し、電解メッキ膜を形成すべき所定の領域(圧電振動素子搭載パッド部、接続配線部、貫通孔内部、外部端子部、位置合わせ用のアライメントマーク部に対応する領域)のみが開口された電解メッキ用のレジストパターン28を形成する。   FIG. 1-2 (f) shows a process of forming a mask pattern for electrolytic plating on the common electrode film. Here, a spin coater or a spray coater is used on the entire surface of the common electrode film 27. A photoresist is applied, a photomask is applied, UV exposure is performed, and then the photoresist in the photosensitive region is removed with a developing solution, and a predetermined region where an electroplating film is to be formed (piezoelectric vibration element mounting pad portion, connection wiring) The resist pattern 28 for electrolytic plating in which only the portion, the inside of the through hole, the external terminal portion, and the region corresponding to the alignment mark portion for alignment) are opened is formed.

(g)は、前記共通電極膜上に電解メッキ膜を形成する工程を示しており、ここでは、基板21全体を電解メッキ液内に浸漬させて電解メッキを行い、マスクパターン28で覆われていない領域(圧電振動素子搭載パッド29、貫通孔23内部(貫通電極34)、接続配線部30、外部端子31、位置合わせ用のアライメントマーク32)に金(Au)や銅(Cu)などの導電性部材33を堆積させ、その後、レジスパターン28を剥離する。   (G) shows a step of forming an electrolytic plating film on the common electrode film. Here, the entire substrate 21 is immersed in an electrolytic plating solution for electrolytic plating, and is covered with a mask pattern 28. Conductives such as gold (Au) and copper (Cu) in the non-existing region (piezoelectric vibration element mounting pad 29, inside of through hole 23 (through electrode 34), connection wiring portion 30, external terminal 31, alignment mark 32 for alignment) Next, the resist pattern 28 is peeled off.

尚、電解メッキ膜を部分的に厚くしたい場合には、以上の工程の後に厚くしたい領域のみが開口されたマスクパターンを改めて形成した上で再度電解メッキを行えばよい。このようなことが要求される状況としては、圧電振動素子37の振動領域を十分に確保する目的で圧電振動素子搭載パッド29を厚くしたり、貫通電極34におけるリークを防止する目的で貫通孔23内部の導電性部材33を増量したりする場合などが挙げられる。   When it is desired to partially thicken the electrolytic plating film, electrolytic plating may be performed again after forming a mask pattern in which only the region to be thickened is opened after the above steps. The situation where this is required is that the piezoelectric vibration element mounting pad 29 is thickened for the purpose of sufficiently securing the vibration region of the piezoelectric vibration element 37 or the through hole 23 is used for the purpose of preventing leakage in the through electrode 34. For example, the amount of the internal conductive member 33 may be increased.

以上によって、貫通孔23内部が前記導電性部材33により充填されて貫通電極34となり、一方では共通電極膜27の一部が実質的に厚膜化されて圧電振動素子搭載パッド29、接続配線30、外部端子31となる。そして、圧電振動素子実装時、接合時、ダイシング時の位置合わせ用のアライメントマーク32となる。このようにして、圧電振動素子搭載パッド29、貫通電極34、接続配線部30、外部端子31、アライメントマーク32は、同一材料で一括して形成される。尚、前記共通電極膜27を剥離するに当たっては、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成した上でそれをエッチングマスクとして不要領域の前記共通電極膜27のみを除去する方法や、導電性部材(電解メッキ膜)33が形成された領域の膜厚が、電解メッキ膜の無い領域(共通電極膜のみの領域)の膜厚よりも十分に厚い事を利用して電解メッキ膜と共通電極膜全体をそのまま一定量エッチングする方法などが採用される。   As described above, the inside of the through hole 23 is filled with the conductive member 33 to become the through electrode 34, and on the other hand, a part of the common electrode film 27 is substantially thickened to form the piezoelectric vibration element mounting pad 29 and the connection wiring 30. The external terminal 31 is used. Then, the alignment mark 32 is used for positioning at the time of mounting, bonding, and dicing of the piezoelectric vibration element. In this way, the piezoelectric vibration element mounting pad 29, the through electrode 34, the connection wiring portion 30, the external terminal 31, and the alignment mark 32 are collectively formed of the same material. When the common electrode film 27 is peeled off, a resist pattern is formed by photolithography, and the resist pattern is used as an etching mask to remove only the common electrode film 27 in an unnecessary region, or a conductive member (electrolytic plating film). ) Utilizing the fact that the film thickness of the region where 33 is formed is sufficiently thicker than the film thickness of the region without the electrolytic plating film (the region having only the common electrode film), the electrolytic plating film and the entire common electrode film are kept constant as they are. A method of etching the amount is employed.

(h)は、基板の上端部に接合膜35を形成する工程を示しており、ここでは、蓋36を陽極接合法又は加熱溶融接合法により基板21に接合することを前提として、まず基板21の上面全体にスパッタリング法や真空蒸着法、CVD法などを利用して接合膜35を成膜する。尚、接合膜35の材料は、接合方法が加熱溶融接合法であれば金(Au)、陽極接合法であればシリコン酸化膜(SiO)などである。尚、シリコンとシリコンの活性化接合を用いる場合には、前記基板21の接合部の絶縁膜を、エッチングや研磨等によって取り除き、前記基板のシリコンを露出させればよく、この場合には、前記接合膜は不要である。 (H) shows the step of forming the bonding film 35 on the upper end portion of the substrate. Here, the substrate 21 is first assumed on the assumption that the lid 36 is bonded to the substrate 21 by the anodic bonding method or the heat-melt bonding method. A bonding film 35 is formed on the entire upper surface of the substrate using a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, or the like. The material of the bonding film 35 is gold (Au) if the bonding method is a heat-melt bonding method, or silicon oxide film (SiO 2 ) if the bonding method is an anodic bonding method. In the case of using silicon-silicon activation bonding, the insulating film at the bonding portion of the substrate 21 may be removed by etching, polishing, or the like to expose the silicon of the substrate. A bonding film is not necessary.

次に不図示ではあるが、接合膜35の表面全体にスピンコーターやスプレーコーターを用いてフォトレジストを塗布した上でフォトリソグラフィーによりパターニングし、基板21の上端部(接合面)のみを覆うレジストパターンを形成する。その後、そのレジストパターンをエッチングマスクとして不要領域の接合膜35をエッチングにより除去した上でレジストパターンを剥離し、図に示すように基板21の上端部にのみ接合膜35を残留させる。   Next, although not shown, a resist pattern that covers only the upper end portion (bonding surface) of the substrate 21 is formed by applying a photoresist to the entire surface of the bonding film 35 using a spin coater or a spray coater and then patterning by photolithography. Form. Thereafter, the bonding film 35 in an unnecessary region is removed by etching using the resist pattern as an etching mask, and then the resist pattern is peeled off to leave the bonding film 35 only on the upper end portion of the substrate 21 as shown in the figure.

(i)は、圧電振動素子を気密封止する工程を示すものである。不図示ではあるが基板21のキャビティー22内底面に設けられた圧電振動素子搭載パッド29上に前記段差部に形成された前記アライメントマーク32をカメラ等により認識しつつ圧電振動素子37の実装位置合わせを行い、圧電振動素子37を搭載した上で、シリコンから成る平板状の蓋36を基板21上端部の接合膜35上に載置し、真空雰囲気中などの所定雰囲気中において接合膜35の材料に応じた接合方法(Auであれば加熱溶融接合法、シリコン酸化膜であれば陽極接合法)を用いて、前記アライメントマークにより位置合わせを行い、蓋36を基板21に接合する。   (I) shows a step of hermetically sealing the piezoelectric vibration element. Although not shown, the mounting position of the piezoelectric vibration element 37 is recognized while the alignment mark 32 formed on the stepped portion is recognized on the piezoelectric vibration element mounting pad 29 provided on the bottom surface of the cavity 22 of the substrate 21 by a camera or the like. After mounting the piezoelectric vibration element 37, a flat lid 36 made of silicon is placed on the bonding film 35 at the upper end of the substrate 21, and the bonding film 35 is formed in a predetermined atmosphere such as a vacuum atmosphere. The lid 36 is bonded to the substrate 21 by aligning with the alignment mark using a bonding method according to the material (a heat-melt bonding method for Au and an anodic bonding method for a silicon oxide film).

ここで、図6は前記基板21と前記蓋36を接合する際の断面図、図7はその際の上面図のそれぞれ一例を示したものであり、図6のように接合の際に前記基板21をステージ80上にセットし、前記蓋36を前記基板上に置き、さらにその上に蓋36吸着用の基板81を置き、排気管82を通ってポンプ83により、前記蓋36と前記蓋36吸着用の基板81を吸着させて前記蓋を動かないように固定させ、前記ステージを80を動かしてカメラ固定用治具84に取り付けられた2台のカメラ85に、前記位置合わせ用のアライメントマーク32が2つとも写るようにステージの微調整を行い、接合を行う。   Here, FIG. 6 is a cross-sectional view when the substrate 21 and the lid 36 are joined, and FIG. 7 shows an example of a top view at that time. As shown in FIG. 21 is set on a stage 80, the lid 36 is placed on the substrate, a substrate 81 for adsorbing the lid 36 is further placed thereon, and the lid 36 and the lid 36 are passed through an exhaust pipe 82 by a pump 83. The adsorption substrate 81 is adsorbed and fixed so that the lid does not move, the stage 80 is moved, and the two alignment marks for alignment are attached to the two cameras 85 attached to the camera fixing jig 84. Fine adjustment of the stage is performed so that both 32 are shown, and the joining is performed.

ここで、前記段差部24に前記アライメントマーク32が形成されているため、電解メッキによって形成されたアライメントマーク32の高さが、接合部よりも低い位置にあるため、前記蓋36の接合の際に、前記アライメントマーク32と蓋の接触によって前記蓋のヒビ・ワレ等の不良を完全に抑制する事が可能となる。   Here, since the alignment mark 32 is formed on the stepped portion 24, the height of the alignment mark 32 formed by electrolytic plating is lower than the joint portion. In addition, the contact between the alignment mark 32 and the lid can completely suppress defects such as cracks and cracks in the lid.

さらに前記蓋36のサイズを、少なくとも前記基板21よりも小さくして、前記位置合わせ用のアライメントマーク32が見えるように接合を行っているため、次工程のダイシング時にも前記アライメントマーク32が利用でき、ダイシングの生産効率も向上する。   Further, since the size of the lid 36 is made at least smaller than the substrate 21 and bonding is performed so that the alignment mark 32 for alignment can be seen, the alignment mark 32 can be used also in dicing in the next process. Also, the production efficiency of dicing is improved.

図1−2(j)は、前記基板21の前記段差部24に形成されたアライメントマーク32を見て、ダイシングによって個片化を行う工程を示す図である。
前記基板の外部端子側をダイシングテープに装着し、前記アライメントマーク32を見て位置合わせをして前記蓋側からダイシングを行い、個片化を行う。ここで前記ダイシングを、蓋側から行っている事により、ブレードダイシング時に一般的に発生する裏面の欠けを前記有機絶縁膜によって緩和する事が可能となり、品質の低下を抑制できる。さらに前記基板の蓋側からダイシングを行っているために、次工程のチップの絶縁処理の際に、ダイシングテープを拡張させてチップ間隔を空けるエキスパンド後にそのまま絶縁処理に移る事が可能となり、生産性が向上する。
FIG. 1-2 (j) is a diagram showing a process of dividing into pieces by dicing by looking at the alignment mark 32 formed on the stepped portion 24 of the substrate 21.
The external terminal side of the substrate is mounted on a dicing tape, aligned with the alignment mark 32, and diced from the lid side to be singulated. Here, by performing the dicing from the lid side, it is possible to alleviate the chipping of the back surface that is generally generated during blade dicing by the organic insulating film, and it is possible to suppress deterioration in quality. Furthermore, since dicing is performed from the lid side of the substrate, it is possible to expand the dicing tape and expand the dicing tape to expand the gap between chips in the next process of chip insulation. Will improve.

以上、電解メッキによって各工程で兼用できる前記位置合わせ用のアライメントマーク32を形成しているため、カメラによるアライメントマークの自動認識がよりしやすくなり、前記圧電振動素子37の実装や前記蓋36の接合および前記ダイシングの工程を、安定且つ高効率にて生産を行う事が可能となる。   As described above, since the alignment mark 32 for alignment that can be used in each step is formed by electrolytic plating, the automatic recognition of the alignment mark by the camera becomes easier, and the mounting of the piezoelectric vibration element 37 and the lid 36 are facilitated. The joining and dicing steps can be performed stably and efficiently.

〔実施例2〕
また、前記位置合わせ用のアライメントマークは、電解メッキにより形成したが、シリコンやガラス基板に段差部を形成し、前記段差部の一部に再度エッチング等によって前記アライメントマークとなる段差を設ける事も可能であり、図2は工程を増やす事なく、且つ電解メッキを使わずに位置合わせ用のアライメントマークを形成する手法を示した図であり、(a)、(b)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。
[Example 2]
In addition, the alignment mark for alignment is formed by electrolytic plating. However, a step portion may be formed on a silicon or glass substrate, and a step serving as the alignment mark may be provided on a part of the step portion by etching or the like again. FIG. 2 is a diagram showing a method of forming alignment marks for alignment without increasing the number of steps and without using electrolytic plating. FIGS. 2A and 2B are piezoelectric devices in each step. It is sectional drawing which shows this state.

図2(a)は、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。前記基板の材質は、例えばシリコンやガラスである。不図示ではあるが、前記基板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基板21の上部に被せて紫外線露光を行い、前期キャビティー形成部22と前記段差部24以外にレジストが残るようにパターンを形成後、前記基板の材質がシリコンの場合には、エッチングプロセスによって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および段差部24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。尚、基板材質がガラスの場合には、前記パターン形成後にサンドブラストによりキャビティーおよび段差部を形成すればよい。   FIG. 2A shows a step of forming cavities 22 (concave portions) arranged at predetermined positions on the surface of the substrate 21. The material of the substrate is, for example, silicon or glass. Although not shown, after a resist is applied to the surface of the substrate 21 by spin coating or spray coating, a photomask is placed on the substrate 21 and ultraviolet exposure is performed. After the pattern is formed so that the resist remains other than the stepped portion 24, when the substrate is made of silicon, the portion where the substrate surface is exposed is etched by an etching process, and then the resist is organic solvent such as acetone. Is used to form the cavity 22 and the stepped portion 24. Note that the photoresist used in this step can be formed in the same manner whether it is a positive type or a negative type. When the substrate material is glass, the cavity and the stepped portion may be formed by sandblasting after the pattern is formed.

(b)は前記キャビティー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23および前記段差部24の一部に前記圧電振動素子の実装時、接合時、ダイシング時に使用する位置合わせ用のアライメントマークを形成する工程を示す図である。   (B) is a case where the piezoelectric vibration element is mounted or joined to a part of the through hole 23 and the step portion 24 for electrically connecting the piezoelectric vibration element mounted in the cavity 22 and an external terminal. FIG. 5 is a diagram showing a step of forming alignment marks for alignment used during dicing.

前記キャビティー22形成同様にフォトリソグラフィーによって、前記貫通孔23および前記位置合わせ用のアライメントマーク以外の部分にレジストを残すようにパターン化し、前記基板材質がシリコンの場合には、テーパー状にエッチングを行い、前記貫通孔23および位置合わせ用のアライメントマーク32を形成する。   Similar to the formation of the cavity 22, patterning is performed by photolithography so that a resist is left in portions other than the through holes 23 and the alignment marks for alignment, and when the substrate material is silicon, etching is performed in a tapered shape. The through hole 23 and the alignment mark 32 for alignment are formed.

次工程以降は、実施例1で示した手法と同様であり、本手法の場合にはすでに位置合わせ用のアライメントマークがこの段階で形成されているため、電解メッキにより前記アライメントマークを形成する事は不要である。   The subsequent steps are the same as the method shown in the first embodiment. In this method, since the alignment mark for alignment has already been formed at this stage, the alignment mark is formed by electrolytic plating. Is unnecessary.

21 基板
22 キャビティー
23 貫通孔
24 段差部
25 絶縁膜
26 有機絶縁膜
27 共通電極膜
28 電解メッキ用レジストパターン
29 圧電振動素子搭載パッド
30 接続配線部
31 外部端子
32 アライメントマーク
33 導電性部材(電解メッキ膜)
34 貫通電極
35 接合膜
36 蓋
37 圧電振動素子
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
54 接合膜
61 基板
62 キャビティー
63 貫通孔
64 絶縁膜
65 有機絶縁膜
66 共通電極膜
67 電解メッキ用レジストパターン
68 圧電振動素子搭載パッド
69 配線接続部
70 外部端子
71 導電性部材
72 貫通電極
73 接合膜
74 蓋
75 圧電振動素子
80 接合装置ステージ
81 蓋吸着用基板
82 排気管
83 ポンプ
84 カメラ固定用治具
85 カメラ
21 Substrate 22 Cavity 23 Through-hole 24 Stepped part 25 Insulating film 26 Organic insulating film 27 Common electrode film 28 Electrolytic plating resist pattern 29 Piezoelectric vibration element mounting pad 30 Connection wiring part 31 External terminal 32 Alignment mark 33 Conductive member (electrolysis) Plating film)
34 Through electrode 35 Bonding film 36 Lid 37 Piezoelectric vibration element 41 Piezoelectric vibration element 42 Piezoelectric vibration element 43 Piezoelectric vibration element mounting pad 44 Through electrode 45 External terminal 46 Piezoelectric device package 47 Lid 48 Piezoelectric device package internal 49 Through hole 50 Insulating film 51 Insulation Film 52 Organic insulating film 53 Conductive member 54 Bonding film 61 Substrate 62 Cavity 63 Through-hole 64 Insulating film 65 Organic insulating film 66 Common electrode film 67 Resist pattern 68 for electroplating Piezoelectric vibration element mounting pad 69 Wiring connection part 70 External terminal 71 Conductive member 72 Through electrode 73 Bonding film 74 Lid 75 Piezoelectric vibration element 80 Bonding device stage 81 Lid adsorption substrate 82 Exhaust pipe 83 Pump 84 Camera fixing jig 85 Camera

Claims (6)

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、平板状のウェハ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、
前記ウェハ基板の外周部に段差部を形成する工程と、
前記段差部に部材同士の位置決め基準となるアライメントマークを形成する工程と、
前記圧電振動素子を前記キャビティー内にマウントする工程と、
平板状の蓋部材を準備し、当該蓋部材を前記キャビティーを覆うようにして前記ウェハ基板に接合する工程と、
前記接合された蓋部材とウェハ基板を前記圧電振動素子毎に個々に分割し、前記圧電振動素子が前記蓋部材と前記ウェハ基板の一部で構成されたパッケージ内に収納された圧電デバイスを複数個一括して形成する工程と、
を有すること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。
A method of manufacturing a piezoelectric device comprising a piezoelectric vibration element housed in a package,
At least forming a cavity for housing the piezoelectric vibration element in a flat wafer substrate;
Forming a stepped portion on the outer periphery of the wafer substrate;
Forming an alignment mark serving as a positioning reference between the members in the stepped portion;
Mounting the piezoelectric vibration element in the cavity;
Preparing a flat lid member and bonding the lid member to the wafer substrate so as to cover the cavity;
The bonded lid member and the wafer substrate are individually divided for each piezoelectric vibration element, and a plurality of piezoelectric devices in which the piezoelectric vibration element is housed in a package constituted by a part of the lid member and the wafer substrate. A process of forming individual pieces,
The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, comprising:
前記段差部に形成されたアライメントマークは、前記圧電振動素子を前記キャビティー内にマウントする工程と、前記蓋部材を前記ウェハ基板に接合する工程と、前記接合された蓋部材とウェハ基板を前記圧電振動素子毎に個々に分割する工程の少なくとも一つの工程において、各部材同士の位置決め基準、若しくは分割位置の基準として用いられること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。   The alignment mark formed on the stepped portion includes a step of mounting the piezoelectric vibration element in the cavity, a step of bonding the lid member to the wafer substrate, and the bonding lid member and the wafer substrate. 2. The method of manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is used as a positioning reference for each member or as a reference for a division position in at least one of the steps of dividing each piezoelectric vibration element individually. 前記ウェハ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、前記ウェハ基板の外周部に段差部を形成する工程とは、エッチング手法を用いて同時に行われる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の製造方法。   The step of forming a cavity for housing the piezoelectric vibration element in the wafer substrate and the step of forming a stepped portion on the outer periphery of the wafer substrate are performed simultaneously using an etching technique. The manufacturing method of the piezoelectric device of Claim 1 or 2. 前記アライメントマークを形成する工程において、前記アライメントマークは電解メッキ手法にて形成してなることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の圧電デバイスの製造方法。   The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein in the step of forming the alignment mark, the alignment mark is formed by an electrolytic plating method. 前記アライメントマークを形成する工程において、前記アライメントマークは前記段差部に凹状部を形成してなることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の圧電デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric device according to claim 1, wherein in the step of forming the alignment mark, the alignment mark is formed by forming a concave portion in the stepped portion. 前記蓋部材を前記ウェハ基板に接合する工程において、前記蓋部材は前記アライメントマークと平面的に重ならないようにして前記ウェハ基板と接合されることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の圧電デバイスの製造方法。
6. The step of bonding the lid member to the wafer substrate, wherein the lid member is bonded to the wafer substrate so as not to overlap the alignment mark in a plan view. The manufacturing method of the piezoelectric device as described in one.
JP2009081863A 2009-03-30 2009-03-30 Method for manufacturing piezoelectric device Pending JP2010239180A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081863A JP2010239180A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Method for manufacturing piezoelectric device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009081863A JP2010239180A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Method for manufacturing piezoelectric device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010239180A true JP2010239180A (en) 2010-10-21

Family

ID=43093177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009081863A Pending JP2010239180A (en) 2009-03-30 2009-03-30 Method for manufacturing piezoelectric device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010239180A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169583A (en) * 2011-01-28 2012-09-06 Daishinku Corp Sealing member for electronic component package, electronic component package, and method of manufacturing sealing member for electronic component package
JP2013258281A (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Shinko Electric Ind Co Ltd Electronic apparatus
CN104445045A (en) * 2013-09-24 2015-03-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Crystal oscillator forming method
JP2017118393A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 京セラクリスタルデバイス株式会社 Manufacturing method of piezoelectric device, and piezoelectric device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121989A (en) * 1991-10-25 1993-05-18 Seiko Epson Corp Package for piezoelectric element
JP2001203147A (en) * 2000-01-20 2001-07-27 Nikon Corp Mark detection apparatus, exposure apparatus, device, mark detection method, and exposure method
JP2004254238A (en) * 2003-02-21 2004-09-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric device, method of manufacturing the same, mobile phone device using piezoelectric device, and electronic device using piezoelectric device
JP2006245396A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Akita Denshi Systems:Kk Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007173915A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Sanyo Electric Co Ltd Piezoelectric device unit and method of manufacturing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121989A (en) * 1991-10-25 1993-05-18 Seiko Epson Corp Package for piezoelectric element
JP2001203147A (en) * 2000-01-20 2001-07-27 Nikon Corp Mark detection apparatus, exposure apparatus, device, mark detection method, and exposure method
JP2004254238A (en) * 2003-02-21 2004-09-09 Seiko Epson Corp Piezoelectric device, method of manufacturing the same, mobile phone device using piezoelectric device, and electronic device using piezoelectric device
JP2006245396A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Akita Denshi Systems:Kk Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007173915A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Sanyo Electric Co Ltd Piezoelectric device unit and method of manufacturing same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169583A (en) * 2011-01-28 2012-09-06 Daishinku Corp Sealing member for electronic component package, electronic component package, and method of manufacturing sealing member for electronic component package
JP2013258281A (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Shinko Electric Ind Co Ltd Electronic apparatus
CN104445045A (en) * 2013-09-24 2015-03-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Crystal oscillator forming method
JP2017118393A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 京セラクリスタルデバイス株式会社 Manufacturing method of piezoelectric device, and piezoelectric device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI248143B (en) Semiconductor package and method of fabricating the same
TWI360850B (en) Semiconductor device and method of manufacturing t
JP5621155B2 (en) Method for vertically interconnecting 3D electronic modules by vias
US7262081B2 (en) Fan out type wafer level package structure and method of the same
CN112039458B (en) Packaging method and packaging structure of bulk acoustic wave resonator
US8759685B2 (en) Wiring substrate and method of manufacturing the wiring substrate
CN112039459B (en) Packaging method and packaging structure of bulk acoustic wave resonator
CN101609828B (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN101578703A (en) Wafer-level fabrication of lidded chips with electrodeposited dielectric coating
WO2005022631A1 (en) Semiconductor package and manufacturing method thereof
TWM595330U (en) Panel assembly, wafer package and chip package
US7351641B2 (en) Structure and method of forming capped chips
US20150115412A1 (en) Semiconductor device and method of producing semiconductor device
KR100519816B1 (en) FBAR duplexer device and packaging method thereof
JP2010239180A (en) Method for manufacturing piezoelectric device
TWI640161B (en) Electronic device and method of manufacturing electronic device
CN102810484A (en) Semiconductor device fabrication method and semiconductor device
KR100616511B1 (en) FARA element and its manufacturing method
JP6003369B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3394696B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN111146099B (en) Semiconductor structure and manufacturing method thereof
JP5143688B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric device
JP5240913B2 (en) Method for manufacturing container for electronic component
EP3478629B1 (en) Component with a thin-layer covering and method for its production
JP6712136B2 (en) Electronic component manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20120321

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130213

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130701