電子デバイス及びその製造方法
【課題】基材表面（素子面）を覆い且つ封止する空間が必要な素子のパッケージングを従来用いている金属キャップを用いて形成した場合、チップの高さが高くなる。また、チップ個片での組立てとなり、工数が増えてしまうと言った課題があった。
【解決手段】表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、ＳＡＷフィルタと電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、基板上のＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は封止部により封止基板と所定の間隔離れており、櫛歯電極部は電極部よりも薄く形成されており、封止部は基板側の素材と封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続して形成した。
【解決手段】表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、ＳＡＷフィルタと電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、基板上のＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は封止部により封止基板と所定の間隔離れており、櫛歯電極部は電極部よりも薄く形成されており、封止部は基板側の素材と封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続して形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に導体パターンが形成された領域（素子の機能領域）を有するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）等の素子のパッケージング技術に係り、特に当該領域を当該表面上に形成された空洞内に封止するに好適な当該素子のウェハレベルでのパッケージ構造体に関する電子デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハから切り出され、又はガリウム砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）等の化合物半導体からなる基材上に素子が形成された電子デバイスは、その表面がそのパッケージ材料であるＳｉＮなどの無機膜、モールド樹脂、ポリイミド樹脂などが当該素子に接するように形成されて出荷され、使用される。一方、ＳＡＷフィルタやＭＥＭＳは、基板上に形成された素子（導体材料で形成されたパターン）の振動や微細な動き（稼働）により所定の機能を果たす部品である。これらの素子の何れも、その表面（以下、素子面）に上記振動や駆動（稼働）を生じさせる領域（部分）を有し、その機能を確保するために、当該領域（以下、機能領域）を固体膜で覆わず、これに空間を対向させる必要がある。これらのパッケージとして、従来は、金属キャップ（の空洞）で機能領域を覆う構造が採用されていた。しかし、この実装形態では、金属キャップの厚さが厚いため、パッケージ構造全体の薄形化が困難である。また、当該パッケージ構造の組立ては、ウエハ状態から素子を個片化し、個々に組み立てるため、工程数が多いといった課題があった。
【０００３】
一方、近年、ＭＥＭＳをウェハレベルで組み立てる方法について検討が進められている。このＭＥＭＳをウェハレベルで組み立てる場合に、ＭＥＭＳ構造を保護するために高温のプロセスが使えず、常温で接合することが必要になる。特許文献でＭＥＭＳなどの電子デバイスを常温接合により形成することについて記載されている例を特許文献１から８に示す。特許文献８には、薄膜でスペーサを形成して素子上の空間を形成することが記載されている。
【０００４】
本発明の属する技術分野に関連する非特許文献として、非特許文献１及び非特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７１１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３７５６号公報
【特許文献３】特開２００７−１９２７９３号公報
【特許文献４】特開２００７−１９４５７２号公報
【特許文献５】特開２００８−２４４１６９号公報
【特許文献６】特開２００８−２４４１７５号公報
【特許文献７】特開２００８−２９４２２９号公報
【特許文献８】特開２００６−２４６５３８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】谷山慎悟 ほか 「第23回 エレクトロニクス実装学会講演大会 講演論文集 金属薄膜を介したシリコンウエハ低温接合」
【非特許文献２】中島 毅 ほか 「第23回 エレクトロニクス実装学会講演大会 講演論文集 水素ラジカルを用いた酸化膜除去によるフリップチップ接続状態の改善」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＭＥＭＳなどの電子デバイスは高機能化するとともに多方面へ実用化が進んできている。このような電子デバイスを他の電子装置に組み込んで使う場合に、より小型化・薄型化することが必要になる。
【０００８】
従来のＭＥＭＳの構造では、基材表面（素子面）を覆い且つ封止する空間が必要な素子のパッケージングを金属キャップを用いて形成していたために、金属キャップの加工の限界がチップの高さを規定しており、薄型化には限界があった。また、チップ個片での組立てとなり、工数が増えると言った課題があった。
【０００９】
図１３Ａ〜Ｄに、ＳＡＷフィルタの動作原理を示す。まず、ＳＡＷフィルタの基本的な構造は、図１３Ａに示すように、圧電基板１上に、電極２、配線２９、櫛歯電極３ （IDT: Interdigital Transducer）で構成されている。櫛歯電極３の顕微鏡写真を図１３Ｂに示す。図１３ＡのＳＡＷフィルタにおいて、図１３Ｃに示すような入力信号５を電極２（１０１）から入力し、櫛歯電極３（櫛歯電極入力１０３）で表面弾性波４に変換する。そして、圧電基板１表面を表面弾性波として伝播し、もう一方の櫛歯電極３櫛歯電極出力１０４）で電気信号に変換され、電極２（１０２）を通して図１３Ｄに示すような出力信号６として取り出す。つまり、ＳＡＷフィルタは、電気信号を表面弾性波すなわち音波に一旦変換し、電気信号として再度取り出す。その時に雑音（８）成分は、取り出さず、信号７成分のみを取り出すため、フィルタとしての役割を果たす。このフィルタでは、表面弾性波の伝搬を妨げないように櫛歯電極３上には空間である必要がある。
【００１０】
このことは、ＭＥＭＳパッケージでも同様のことが言え、素子表面上には、空間が必要である。つまり、櫛歯電極をＭＥＭＳ素子の駆動部分と考えれば、パッケージの構造としては、同等のものが必要である。
【００１１】
特許文献１から７にはＭＥＭＳ構造が開示されているが、何れも素子上の空間を形成するのに基板を掘り込んだり上下の基板の間にスペーサを挿入した構成になっており、薄型化には限界があった。
【００１２】
一方、特許文献８には、薄膜でスペーサを形成して素子上の空間を形成することが記載されているが、より電気抵抗を小さくしてノイズ成分を低減させてＳＡＷデバイスの性能を向上させるような構成にすることについては開示されていない。
【００１３】
また、非特許文献１には、表面にＡｕ薄膜を形成したシリコンウェハ同士を常温接合させることについて記載されているが、接合面の内側に密閉された空間を形成することについては記載されていない。更に、非特許文献２には、はんだ接合時に水素ラジカルと反応させて表面の酸化膜を除去して接合することについて記載されているが、非特許文献１と同様に、接合面の内側に密閉された空間を形成することについては記載されていない。
【００１４】
本発明の目的は、上記した課題を解決して、電子デバイスの内部の機能領域上に空間を設ける構成において、電子デバイスの性能を確保しつつ厚みを従来の金属キャップを用いた場合に比べて極力薄くすることが可能な電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明では、表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、ＳＡＷフィルタと電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、基板上のＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は封止部により封止基板と所定の間隔離れており、櫛歯電極部は電極部よりも薄く形成されており、封止部は基板側の素材と封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続して形成した。
【００１６】
また、本発明では、表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保ちＳＡＷフィルタを含む内部を密閉して接続する封止部と、機能素子と電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、櫛歯電極部を櫛歯電極部よりも薄く形成し、封止部は基板側に形成された薄膜と封止基板側に形成された薄膜とを接合して形成した。
更に本発明では、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成し、封止基板の表面に電極部に対応する受け電極パターンと封止パターンに対応する受け封止パターンを形成し、基板上の機能素子パターンの電極部と封止パターン及び封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面を活性化し、表面を活性化した基板の電極部と封止パターンとを封止基板の受け電極パターンと受け封止パターンとをそれぞれ常温結合させることにより基板表面の機能素子の上部に密閉した空間を形成して基板と封止基板とを接続して電子デバイスを形成する方法にであって、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成する工程において、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部との第１層の薄膜を形成し、次に該第１層のうちの前記電極部と前記配線部との上に第２層を形成するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるパッケージ構造では、素子を取り囲むパッケージの内壁面が水分を透過しない金属、ガラス、シリコンで囲まれた空間で覆われるため、当該空間が周囲環境の雰囲気から確実に分離され、この素子の信頼性向上（特に防湿性）が図られ、素子自体の寿命も延びる。また、機能素子とこの機能素子を形成する側の基板の周辺を封止する部材を多層の薄膜で形成したことにより、機能素子の膜厚の制約を受けずにパッケージ構造を構成することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（１）を説明するための基板の断面図および平面図である。
【図１Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（２）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（３）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（４）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（５）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図２Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（６）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（７）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（８）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（９）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（１０）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（１１）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（１２）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（１３）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（１４）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図５Ａ】実施例２によるパッケージ形成工程（３）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図５Ｂ】実施例２によるパッケージ形成工程（４）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図５Ｃ】実施例２によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図５Ｄ】実施例２によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図６Ａ】実施例３によるパッケージ形成工程（３）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｂ】実施例３によるパッケージ形成工程（４）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｃ】実施例３によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図６Ｄ】実施例３によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図７Ａ】実施例４によるパッケージ形成工程（２）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｂ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための基板の断面図である。
【図７Ｃ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｄ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｅ】実施例４によるパッケージ形成工程（４）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ａ】実施例５によるパッケージ形成工程（６）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｂ】実施例５によるパッケージ形成工程（７）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｃ】実施例５によるパッケージ形成工程（７）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｄ】実施例５によるパッケージ形成工程（８）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図９Ａ】ダイシング時に層間への異物噛み込みの状態を示す顕微鏡写真である。
【図９Ｂ】ダイシング時に層間への異物噛み込みの状態を模式的に示したパッケージ構造体の断面図である。
【図１０Ａ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止対策を施した基板断面図である。
【図１０Ｂ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止対策を施した基板の平面図である。
【図１１Ａ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を説明するパッケージ構造体のウェハレベルの断面図である。
【図１１Ｂ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を説明するパッケージ構造体の切断後の単体の断面図である。
【図１２Ａ】実施例１によるパッケージ構造体の単体の斜視図である。
【図１２Ｂ】実施例１によるパッケージ構造体のＡ−Ａ’（Ｂ−Ｂ’）断面図である。
【図１３Ａ】ＳＡＷフィルタの動作原理を説明する平面図である。
【図１３Ｂ】ＳＡＷフィルタの櫛歯電極部分の拡大写真である。
【図１３Ｃ】ＳＡＷフィルタの入力信号の周波数と通過特性の一例を示すグラフである。
【図１３Ｄ】ＳＡＷフィルタの出力信号の周波数と通過特性の一例を示すグラフである。
【図１４】素子面内に複数個のパターンを配置した例を示すＳＡＷフィルタの斜視図と櫛歯電極部分の拡大写真である。
【図１５Ａ】実施例１の工程７においてレジストをマスクとしてサンドブラストによりビアホール１６を加工した状態を示す図で、ビアホール１６が電極部を突き抜けて加工された状態を示す基板と封止基板の断面図である。
【図１５Ｂ】実施例１の工程７においてサンドブラストによるビアホール１６が電極部を突き抜けて加工されレジストが除去された状態を示す基板と封止基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明によるパッケージ構造（素子モジュール）の望ましき実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明によるパッケージ構造は、素子（素子を成す基材）の主面を空隙部で封止することが必要なパッケージ全般に適用することが可能である。以下に説明する実施例においては、パッケージ構造を、表面弾性波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタ）に適用した例として記述するが、素子上に空隙部を必要とするいずれの素子に対しても、これに類似した構造や工程を適用することが可能である。
【００２１】
基板１として、以下の説明では、ＳＡＷフィルタを形成するために用いられている圧電材料：リチウムタンタレート（タンタル酸リチウム、Lithium Tantalate、LiTaO3）として例示されるが、圧電材料はこれに限定されず、例えば、リチウムナイオベート（ニオブ酸リチウム、Lithium Niobate、LiNbO3）や酸化亜鉛（ZnO）に置き換えられ得る。
【００２２】
以下の実施例では、圧電基板１、例えば、リチウムタンタレートの表面（素子面）上に形成された２つのＩＤＴとこれを挟む２つの電極とが拡大されて示され且つ説明されるが、本発明によるＳＡＷフィルタには、その素子面内に複数個のパターンを配置してもよい（図１４）。また、本発明では、工程（１）／図１から工程（１４）／図４までをウエハ単位で処理を行い、工程（１４）／図４において、チップ単体に切り出す工程を採用した。
【実施例１】
【００２３】
実施例１による、パッケージンクの基本プロセス工程（１）〜工程（１４）までを、図１〜図４を用いて説明する。
工程（１）／図１Ａ参照
工程(１)においては、基板上にアルミニウム（Al）のパターンを形成する。図１において、図１Ａは基板１の正面図、図１Ｂは基板１の平面図を示す。
基板１の材料として、例えば、シリコン、サファイヤ、リチウムタンタレート、ガラス、 セラミックスなどから成る結晶性または非結晶性の無機材料、又は樹脂などの有機材料から成る基板が用いられる。また、当該基板１に形成されるデバイスや装置の仕様に応じて、絶縁性材料から成る基板１のみならず、導電性材料から成る基板１なども用いられ、当該基板１の材料は任意に選択可能である。上述の如く、本実施例では、パッケージ構造が、これをＳＡＷフィルタに適用した例で説明されるため、基板１の材料として、圧電材料（リチウムタンタレート）が用いられる。
【００２４】
基板１の上にアルミニウムのパターン２（２in1,2 in2,2out1,2 out2）、３(3 in1,3 in2,3 out1,3 out2)、および２９(29 in1,29 in2,29 out1,29 out2)を形成するプロセスは、通常の薄膜プロセス（ウェットプロセス、又はドライプロセス）で行う。すなわち、先ず基板１の表面にアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）を、スパッタ成膜する。本実施例では、このスパッタ膜を、０．２マイクロメートルの厚さで形成した。次に、このアルミニウムの膜の上にレジストを塗布する(図示せず)。このスパッタ成膜されたベタ膜上に塗布されるレジストは、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）のエッチング工程（ドライエッチング又は、ウェットエッチング）に耐性を有する限り、その種類は制約されない。
【００２５】
アルミニウム膜に塗布したレジストを乾燥ベークさせた後に、フォトマスクを介して、所定のパターンに成形された紫外光をレジストに照射して露光する（レジストの露光処理）。次に、露光されたレジスト（レジスト膜）をレジスト現像液を用いて現像することにより、所定のレジストパターンを成形する。
【００２６】
次に、このパターニングされたレジストをマスクとして、プラズマ中でエッチング処理することにより、基板１の全面にスパッタで成膜されたアルミニウム（又は、アルミ銅合金、例えばＡｌ０５Ｃｕ）の膜を、エッチングガス（三塩化ホウ素、塩素、窒素の混合ガス）中でドライエッチングする。この後、レジストを剥離する。このレジスト剥離は、液剤を用いたウェット処理でもよく、また、酸素プラズマ中でアッシング処理を施すドライプロセスで処理してもよい。
【００２７】
この工程では、圧電基板１の表面に、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）により、SAWフィルタの構造体としてのアルミ電極２、櫛歯電極３と配線２９とパッケージング用部材としての封止リング９が形成される。以降、これらのパターンが形成された面を「素子面」とも記す。櫛歯電極３は、図１３Ｂに示すとおり、微細なアルミニウムパターン（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）の集合体から成る構造物である。
【００２８】
工程（２）／図１Ｂ参照
本工程においては、櫛形電極３以外の部分に第２層目の金属膜層（接合金属）を形成するために、アルミ電極２と配線２９、封止リング９を露出させ、それ以外の部分を覆うレジストパターンを形成する。
【００２９】
まず、接合金属を所謂リフトオフ法を用いて形成するためのレジスト層を形成する。ここでは、櫛歯電極３上に工程（３）で形成する２層目金属１１が被らないようにすればよい。また、別の記述をすれば、アルミ電極２と封止リング９、配線２９の上に２層目金属１１が形成されるようなレジストパターンとする。具体的には、全面にレジストを塗布して乾燥・ベーク後、露光し現像してアルミ電極２と封止リング９、配線２９とを露出させる。
【００３０】
工程（３）／図２Ａ参照
本工程においては、蒸着又はスパッタにより、全面に２層目金属１１を形成する。
【００３１】
工程（４）／図２Ｂ参照
本工程においては、レジスト層の上に形成された２層目金属膜１１をレジスト層ごと除去して、アルミ電極２と封止リング９、配線２９の上にだけ２層目金属層１１を残すことにより、封止リング２層目１２と電極２層目１３配線２層目２８とを形成する。
【００３２】
工程（５）／図２Ｃ参照
本工程においては、工程４まで加工が終わった基板１を別途準備しておいた封止基板１４と真空中で常温接合させる。
具体的には、工程１で説明したものと同様な工程を経て、またはめっき工程を経て封止基板１４上に受け電極３０、受け封止リング３１をパターン形成したものを作製し、工程４まで加工が終わった基板１と上記パターンが形成された封止基板１４とを真空槽(図示せず)の内部に搬入し、真空槽内でアルゴンガスを導入しながら高周波放電によりプラズマを発生させ、基板１と封止基板１４とをこのプラズマに曝すことにより基板１の表面と封止基板１４の表面とをそれぞれ活性化させる。封止リング２層目１２と電極２層目１３とも表面を活性化させる。次に、この表面が活性化された基板１と封止基板１４とを向かい合わせた状態で基板１側の封止リング２層目１２及び電極２層目１３と封止基板１４側の受け封止リング３１及び受け電極３０との位置を合わせ、それぞれの位置があった状態で基板１と封止基板１４とを突合せて加圧することで常温接合(外部から加熱を行うことなく加圧して接合)する。
【００３３】
このように、基板１と封止基板１４とを、電極２層目１３と電極３０、封止リング２層目１２と受け封止リング３１との間で常温接合させることにより、電極２層目１３と電極３０との間で確実の信号の伝達が行えるとともに、封止リング２層目１２と受け封止リング３１との間を密着させることにより、内部の櫛歯電極３の側の空間を外部から確実に密閉して形成することができる。
【００３４】
なお、本実施例における常温接合において、外部から積極的な加熱は行わないが、基板１と封止基板１４とをプラズマに曝すことにより基板１と封止基板１４との表面の温度は、室温よりも高くなる。また、ここで用いた封止基板１４は、ガラスを用いることが価格、および電極の加工性の観点から望ましいが、膨張率や電気特性、形成された素子を効率的に動作させるために必要であれば、Ｓｉやセラミクスを用いることも可能である。
【００３５】
工程（６）／図２Ｄ参照
本工程においては、封止基板１４にビア穴１６を形成するために、マスクとしてレジスのトパターンを形成する。
具体的には、サンドブラストにより封止基板１４の表面にビア穴１６を形成するときにビア穴を形成する部分以外を保護するためのマスキングを行うために、レジスト（ビア穴加工用）１５を塗布してビア穴を形成する部分を露光し、現像してマスクパターンを形成する。
【００３６】
工程（７）／図３Ａ参照
本工程においては、レジスト層１５をマスクとしてサンドブラストにより封止基板１４にビア穴を形成する。
図中では、受け電極３０の表面を終点とするような理想的な形状を示しているが、実際は受け電極３０の厚さが数ミクロンと薄い時には、図１５Ａに示すような貫通した形状のビア穴１６’、または図３Ａに示した穴形状と図１５Ａに示した穴形状との中間の形状となっている。
【００３７】
工程（８）／図３Ｂ参照
本工程においては、ビア穴形成時にマスクとして用いたレジストを除去する。
サンドブラスト用レジストの剥離は、有機溶剤による溶解、アルカリによる溶解のいずれかで剥離される。本実施例では、アルミ電極２の材料がアルミニウムを含むため、レジストの剥離にアルカリを用いたウェットプロセスは適用できないが、有機溶剤による溶解を選択することは可能である。レジスト剥離に用いる有機溶剤は、レジストを溶解しかつアルミ電極２の腐食を防止できる限り、その種類は制約されない。ここでは、有機系溶剤（アルコール、アミン、水、界面活性剤を含む）を用いて剥離を行った。
【００３８】
工程（９）／図３Ｃ参照
本工程においては、工程７によりビア穴の内部に露出させた受け電極３０又は電極２層目と接続する電気めっき用給電膜１７を封止基板１４の表面側（図３の電気めっき用給電膜１７が形成されている側）に形成する。
【００３９】
具体的には、サンドブラストされた封止基板１４の裏面に、電気めっきで、はんだバンプを形成するための電気めっき用給電膜１７をスパッタで形成する。当該面に対して第１層と第２層とをこの順に積層した形状を本明細書では、（第１層／第２層）と表記する。本実施例ではチタン（Ｔｉ）膜と銅 (Ｃｕ) 膜との積層構造（金属膜）を用い、その膜厚は、チタン（５０ナノメートル）／銅（１マイクロメートル）とした。この下層部のチタンの機能は、その下に位置する封止基板１４と電気めっき用給電膜１７との接着を確保し、かつ、受け電極３０（または、電極２層目１３、アルミ電極２）と電気めっき用給電膜１７との電気的接続を確保することにあり、その膜厚はそれらの接着を維持できる厚さならば特に制限は無い。なお、ここで用いたチタン膜（５０ナノメートル）は、クロムなど接続が確保できる他の材料膜に置き換えてもよい。
【００４０】
工程（１０）／図３Ｄ参照
本工程においては、封止基板１４の表面側に形成した電気めっき用給電膜１７のパターニングを行う。
具体的には、レジスト１８（この工程では、光硬化型フィルム形状が望ましい）を、電気めっき用給電膜１７の表面に貼り付けた。フィルム状のレジストが好ましい理由として、液状のレジストを封止基板１４の裏面に塗布すると、当該液状のレジストの一部が上記工程（７）で形成した深い凹部（ビア穴１６）に埋め込まれ、その現像工程で当該一部のレジストが当該凹部に残って除去しきれなくなる問題を回避するためである。ここで用いるレジスト１８は、次の工程（１１）におけるめっき工程、即ち、電気ニッケルめっき１９、並びに電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０に対する耐性が有ればよい。基板表面に貼り付けられたレジスト１８に対し、フォトマスク（図示せず）を介して、紫外光による露光パターンを照射した後、当該レジスト（露光されたレジスト）１８を現像して、レジスト１８による所定のパターン １８’を成形する。必要に応じて、現像後に上記レジストのパターンをベークしてもよい。
【００４１】
工程（１１）／図４Ａ参照
本工程においては、内部に電気めっき用給電膜１７が形成されたビア穴１６の内部にめっき膜１９，２０を析出させる。
具体的には、電気めっき用給電膜１７上に、電気めっきによりニッケルめっき膜１９を形成し、その上に電気錫合金めっき膜（含む錫めっき）２０を形成することにより、接合電極３２を形成する。ここでは、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の下に電気ニッケルめっき１９を形成する。従って、電気めっき用給電膜１７のレジスト（めっき用）１８から露出された表面はニッケルでめっきされ、さらにニッケルのめっき層１９上には電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０が積層される。封止基板１４のビア穴１６の窪みを低減するため、電気ニッケルめっき１７上に電気銅めっきを行うことが有効であり、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０を電気銅めっき上に形成するとよい。また、上記電気めっき用給電膜１７の露出された表面を電気銅めっきした後、この銅めっき上に電気ニッケルめっき１７と、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０とを順次形成してもよい（図示せず）。
【００４２】
工程（１２）／図４Ｂ参照
本工程においては、レジスト（めっき用）１８を封止基板１４の表面から除去する。
工程（１１）における電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０終了後に、工程（１０）で形成したレジスト（めっき用）１８を封止基板１４の裏面から剥離する。液状のレジストもフィルム状のレジストも、アルカリや有機溶剤を用いることで剥離される。ここでは、フィルム状のレジストを用いたため、その剥離に最適である水酸化ナトリウムの３％溶液を４０℃に加熱して用いた。
【００４３】
工程（１３）／図４Ｃ参照
本工程においては、レジスト（めっき用）１８を除去したことにより封止基板１４の表面に露出した電気めっき用給電膜１７を除去する。
具体的には、工程９で説明した電気めっき用給電膜１７として積層して形成されたチタン膜と銅膜の層をそれぞれ除去する。先ず、上層の銅膜（Ｃｕ）の電極３２から露出した部分をウェットエッチングの手法を用いて除去する。銅のエッチングには、塩化鉄、アルカリ系エッチング液等の種類があるが、本実施例では硫酸／過酸化水素水を主成分とするエッチング液を用いた。本実施例での銅エッチングには、１０秒以上のエッチング時間を確保しないと、当該エッチング量の制御が困難となって実用的観点では不利となる。しかし、このエッチングに余りに長い時間を掛ける、例えば５分を越えてエッチングすると、銅膜（電気めっき用給電膜１７）のサイドエッチングが大きくなり、タクトタイムが長くなるという問題も生じる。そのため、銅膜の余剰部分の除去に用いるエッチング液とこれを用いたエッチング条件は、適宜実験により求めるのがよい。その後、ウェットエッチング手法を用いて、電気めっき用給電膜１７を成すチタン膜（Ｔｉ）をエッチングした。チタンのエッチングには、過酸化水素を主成分とするエッチング液、及びフッ化水素を含有するエッチング液のいずれを用いても良い。
【００４４】
工程（１４）／図４Ｄ参照
本工程では、接合電極３２をリフロー成形した後、ダイシングにより個別のチップに分割する。
具体的には、ＳＡＷ素子とその外部回路とを電気的に接続するために形成した電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の表面がリフローされて、球状又は半球状の接合電極３２を形成する。この電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の表面には、必要に応じてフラックス（図示せず）が塗布されて、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０のリフローが助長される。本実施例では、接合基板１４の主面に、半球状の接合金属３２が形成される。その後、母基板に形成された複数のＳＡＷ素子を、ダイシングにより個別チップに分割する。
図１２Ａに分割したチップの外観の斜視図を示し、図１２Ｂにチップの断面図を示す。
【００４５】
本実施例では、各チップを上記に説明したような構成としたことにより、入力側の一対の接合電極３２in１及び３２in２を介して外部から信号が入力され、一対の受け電極３０in１及び３０in２とそれぞれに常温接合された一対の電極２層目１３in１及び１３in２、及び一対のアルミ電極２in１及び２inを通って入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２に印加される。基板１の櫛葉電極３in１及び３in２の下部には、櫛葉電極３in１及び３in２の間に印加された信号に応じた表面弾性波が発生し、出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２で検出されて電気信号に変換されて一対のアルミ電極２out１及び２out２、一対の電極２層目１３out１及び１３out２、一対の受け電極３０out１及び３０out２を介して一対の接合電極３２out１及び３２ out２から出力信号が外部に出力される。
【００４６】
本実施例に拠れば、このような構成において、入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２から出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２とに渡る領域の上方に空間が形成されているために、入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２の間で発生させた表面弾性波を確実に出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２伝播させることができるので、ＳＡＷフィルタとして確実な動作を実現することができる。
【００４７】
本実施例によれば、上記した構成をウェハレベルのパッケージング工程で形成できるので、全体を薄型化して構成することが可能になる。そして、このウェハレベルのパッケージングを行うに際して金属膜で構成された封止リングを常温接合により確実に接合することができるので、内部の気密性をを確保することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、基板１の側に形成する封止部材を薄膜の積層構造としたことにより、ＳＡＷフィルタの動作周波数や電気機械結合係数(電気信号を表面弾性波に変換する効率の指標)などで規定される櫛歯電極３の膜の厚さに対して、これらの特性に直接的な影響を与えない配線２９の厚さを２層目金属２８を積層することにより厚くすることができ、その分抵抗値が小さくなって伝達する信号成分の減推量を減らし、ＳＡＷフィルタの電気特性を改善することができる。
また、本実施例によれば、ウェハレベルのパッケージングを行うことにより従来技術に比べてより少ない工程数で形成することが可能になる。
【００４９】
なお、本実施例では接合電極３２を封止基板１４の側に設ける構成について説明したが、基板１の側に設けるような構成にしてもよい。
【実施例２】
【００５０】
本実施例は、実施例１で説明した工程（５）のパッケージンクの接合金属活性化のプロセスの別法として、アルゴンプラズマの照射量を減らして常温接合する方法を図５を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１で説明した工程番号に対応しており、実施例１と同じ工程については記載を省略している。すなわち、下記に説明する工程３乃至５以外の工程は、実施例１で説明した工程を準用する。
【００５１】
工程（３）２／図５Ａ参照
蒸着、スパッタを用いて、２層目金属１１および表層金属（圧電基板側）２３を途中で基板１を大気にさらすことなく真空中で搬送することにより連続膜で形成する。ここでの表層金属（圧電基板側）２３の材質であるが、金や白金などの酸化しない金属または、ＴｉやＣｒやそれらの合金で酸化膜が極薄くかつ緻密である材料が適する。なお、膜厚は、下地が酸化しない限り、薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下であれば、なお、好ましい。
【００５２】
工程（４）２／図５Ｂ参照
基本的には第１の実施例と同じ工程であり、封止リング２層目１２と電極２層目１３以外の部分をレジスト（櫛歯電極保護用）１０と一緒に剥離する。
【００５３】
工程（５）２、（５）２−１／図５Ｃ及び図５Ｄ参照
封止基板１４上に形成された受け電極３０および受け封止リング３１の表面が表層金属（封止基板側）２４で覆われたものと、封止リング２層目１２の表面が表層金属（圧電気板側）２３で覆われた構造体を真空槽内でアルゴンプラズマを照射して、表面を活性化させ、位置合わせ、加圧することで接合した。ここでの、アルゴンプラズマ照射で、表層金属（圧電基板側）２３および表層金属（封止基板側）２４は、消失することがあった場合でも、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）の表面が酸化していないため、強い接合強度を得ることが可能となる（工程（５）２−１）。なお、この消失しても構わない膜厚であることが、非特許文献１に示された金の役割と大きく異なる点である。また、素子が形成されていない封止基板１４側は素子が形成された圧電基板１側ほど材料、アルゴンプラズマ照射条件などの制約を受けにくいため、表層金属（封止基板側）２４の厚さは表層金属（圧電気板側）２３より薄くし、圧電基板１側に形成された素子にダメージを与えない程度にプラズマを余分に照射することで封止基板側で表層金属２４が除去されて表面が酸化されていない電極３０が露出した状態で接合することができ、より強い接合強度を得ることも可能になる。
【実施例３】
【００５４】
本発明による、パッケージンクの接合金属活性化にプロセスの別法として、圧電基板側の表層電極に錫（Ｓｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を採用した例を図６を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１に対応し、示していない部分については、実施例１と同様な工程を採るものとする。すなわち、下記に説明する工程３乃至５以外の工程は、実施例１で説明した工程を準用する。
【００５５】
工程（３）３／図６Ａ参照
蒸着、又はスパッタを用いて、２層目金属１１および表層金属（圧電基板側）２３を連続膜で形成する。ここでの表層金属（圧電基板側）２３の材質であるが、錫または、錫合金が適するが、銅や亜鉛、それらの合金など、性質が類似の材料を用いることも可能である。膜構成は、図では、２層目金属１１のアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）上に表層金属（圧電基板側）２３が形成された図を示してあるが、完成品をリフローした際の２層目金属１１のアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）と表層金属２３の錫または、錫合金の拡散が問題となる場合、層間にＮｉやＮｉ合金（例えばＮｉＷ合金）を挟むことが好ましい。
【００５６】
工程（４）３／図６Ｂ参照
基本的には第１の実施例と同じ工程であり、封止リング２層目１２と電極２層目１３以外の部分をレジストと一緒に剥離する。
【００５７】
工程（５）３（５）３−１／図６Ｃ及び図６Ｄ参照
封止基板１４上に形成された受け電極３０および受け封止リング３１の表面が表層金属（封止基板側）２４で覆われたものと、封止リング２層目１２の表面が表層金属（圧電気板側）２３で覆われた構造体を非特許文献２に示されたような原理で、水素ラジカルを照射して錫または、錫合金、または亜鉛または亜鉛合金、銅または銅合金を還元し、位置合わせ、加圧することで常温で接合する。ここで、このような方法を用いることが好ましい理由は、SAWフィルタでは、櫛歯電極３の線幅や厚さがその特性に多大な影響を及ぼし、発明を実施するための形態１および発明を実施するための形態２に記すようにアルゴンプラズマを照射した場合、その特性を制御しきれないことがあるためである。
【実施例４】
【００５８】
本発明による、電極および封止リング作製プロセスの別法を図７を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、発明を実施するための形態１に対応し、示していない部分については、発明を実施するための形態１と同様な工程を採るものとする。
【００５９】
工程（２）4／図７Ａ参照
接合金属を所謂リフトオフ法を用いて形成するためのレジストを形成する。ここでは、櫛歯電極３上に工程（３）4で形成する２層目金属１１が被らないようにすればよい。また、別の記述をすれば、アルミ電極２と封止リング９上に２層目金属１１が形成されるパターンとする。
【００６０】
工程（３）4／図７Ｂ参照
蒸着またはスパッタにより、２層目金属１１を形成する。必要に応じて、表層金属（圧電基板側）２３を形成してもよい。
【００６１】
工程（３）4−１／図７Ｃ参照
レジスト（パターン形成用）を表面に塗布し、マスクのパターンを投影してレジストを露光し現像することにより、配線２層目２８、封止リング２層目１２および電極２層目１３のレジストパターン２６を形成する。
【００６２】
工程（３）4−２／図７Ｄ参照
レジストパターンをマスクとして露出している部分をエッチングにより除去する。
【００６３】
工程（４）4／図７Ｅ参照
レジストを剥離して配線２層目２８、封止リング２層目１２および電極２層目１３を露出させる。ただし、図７Ｅには、それらの表面が表層金属２３で覆われている状態を示している。
本工程を用いることで、発明を実施するための形態１に示したリフトオフ法を用いることが困難な場合でも、パターンを形成することか可能となる。
【実施例５】
【００６４】
本発明による、ビア穴作製プロセスの別法として、サンドブラスト法とドライエッチング法と組合わせた方法について図８Ａ乃至図８Ｄを用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１で説明した工程の番号と対応し、示していない部分については、実施例と１同様な工程を採るものとする。
【００６５】
工程（６）５／図８Ａ参照
サンドブラストを用いて、封止基板１４の表面に電極となるビア穴１６が形成するためのレジスト（ビア穴加工用）１５を形成した。
【００６６】
工程（７）５／図８Ｂ参照
サンドブラストを用いて穴加工を行った。ここでは、ビア穴がアルミ電極に到達する前でサンドブラストを停止する。
【００６７】
工程（７）５−１／図８Ｃ参照
ドライエッチングを用いて、受け電極３０が露出するまでエッチングを行う。
【００６８】
工程（８）５／図８Ｄ参照
サンドブラストレジスト用レジストを剥離した。
【実施例６】
【００６９】
本実施例はチップを個別に分割するためのダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を備えたパッケージ構造について、図９から１１を用いて説明する。
上記に説明した実施例１乃至６においては、封止リング９、封止リング２層１２及び受け封止リング３１で形成される封止部材は圧電基板１及び封止基板１４の外周部より多少引っ込んでいる構成になっている。
【００７０】
このような構成のパッケージをダイシングにより個片化し、その端面を観察したところ、図９に示した顕微鏡写真のように、圧電基板１と封止基板１４間にダイシング屑２８が挟まっている部分が観察された。
【００７１】
この現象を解決するため、本実施例においては、図１０に示すとおり、スクライブライン上にスクライブ線上パターン２７を形成するようにした。なお、ここでスクライブ線上パターン２７と封止リング１層目９および封止リング２層目１２を繋げて一体化してしまうことも可能である。
このような構造としたものをダイシング加工すると、図１１に示す構造となり、層間に異物を挟まなくなる。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・圧電基板 ２・・・アルミ電極 ３・・・櫛歯電極 ９・・・封止リング１層目 １０・・・レジスト（櫛歯電極保護用） １１・・・２層目金属 １２・・・封止リング２層目 １３・・・電極２層目 １４・・・封止基板 １５・・・レジスト（ビア穴加工用） １６・・・ビア穴 １７・・・電気めっき用給電膜 １８・・・レジスト（めっき用） １９・・・電気ニッケルめっき ２０・・・電気錫合金めっき（含む錫めっき） ２１・・・立体配線経路 ２２・・・立体配線 ２３・・・表層金属（圧電気板側） ２４・・・表層金属（封止基板側） ２６・・・レジスト（パターン形成用） ２７・・・スクライブ線上パターン ２９・・・配線 ３０・・・受け電極 ３１・・・受け封止リング
３２・・・接合電極 ３３・・・ダイシング部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に導体パターンが形成された領域（素子の機能領域）を有するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）等の素子のパッケージング技術に係り、特に当該領域を当該表面上に形成された空洞内に封止するに好適な当該素子のウェハレベルでのパッケージ構造体に関する電子デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハから切り出され、又はガリウム砒素（GaAs）やインジウム燐（InP）等の化合物半導体からなる基材上に素子が形成された電子デバイスは、その表面がそのパッケージ材料であるＳｉＮなどの無機膜、モールド樹脂、ポリイミド樹脂などが当該素子に接するように形成されて出荷され、使用される。一方、ＳＡＷフィルタやＭＥＭＳは、基板上に形成された素子（導体材料で形成されたパターン）の振動や微細な動き（稼働）により所定の機能を果たす部品である。これらの素子の何れも、その表面（以下、素子面）に上記振動や駆動（稼働）を生じさせる領域（部分）を有し、その機能を確保するために、当該領域（以下、機能領域）を固体膜で覆わず、これに空間を対向させる必要がある。これらのパッケージとして、従来は、金属キャップ（の空洞）で機能領域を覆う構造が採用されていた。しかし、この実装形態では、金属キャップの厚さが厚いため、パッケージ構造全体の薄形化が困難である。また、当該パッケージ構造の組立ては、ウエハ状態から素子を個片化し、個々に組み立てるため、工程数が多いといった課題があった。
【０００３】
一方、近年、ＭＥＭＳをウェハレベルで組み立てる方法について検討が進められている。このＭＥＭＳをウェハレベルで組み立てる場合に、ＭＥＭＳ構造を保護するために高温のプロセスが使えず、常温で接合することが必要になる。特許文献でＭＥＭＳなどの電子デバイスを常温接合により形成することについて記載されている例を特許文献１から８に示す。特許文献８には、薄膜でスペーサを形成して素子上の空間を形成することが記載されている。
【０００４】
本発明の属する技術分野に関連する非特許文献として、非特許文献１及び非特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７１１５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３７５６号公報
【特許文献３】特開２００７−１９２７９３号公報
【特許文献４】特開２００７−１９４５７２号公報
【特許文献５】特開２００８−２４４１６９号公報
【特許文献６】特開２００８−２４４１７５号公報
【特許文献７】特開２００８−２９４２２９号公報
【特許文献８】特開２００６−２４６５３８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】谷山慎悟 ほか 「第23回 エレクトロニクス実装学会講演大会 講演論文集 金属薄膜を介したシリコンウエハ低温接合」
【非特許文献２】中島 毅 ほか 「第23回 エレクトロニクス実装学会講演大会 講演論文集 水素ラジカルを用いた酸化膜除去によるフリップチップ接続状態の改善」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＭＥＭＳなどの電子デバイスは高機能化するとともに多方面へ実用化が進んできている。このような電子デバイスを他の電子装置に組み込んで使う場合に、より小型化・薄型化することが必要になる。
【０００８】
従来のＭＥＭＳの構造では、基材表面（素子面）を覆い且つ封止する空間が必要な素子のパッケージングを金属キャップを用いて形成していたために、金属キャップの加工の限界がチップの高さを規定しており、薄型化には限界があった。また、チップ個片での組立てとなり、工数が増えると言った課題があった。
【０００９】
図１３Ａ〜Ｄに、ＳＡＷフィルタの動作原理を示す。まず、ＳＡＷフィルタの基本的な構造は、図１３Ａに示すように、圧電基板１上に、電極２、配線２９、櫛歯電極３ （IDT: Interdigital Transducer）で構成されている。櫛歯電極３の顕微鏡写真を図１３Ｂに示す。図１３ＡのＳＡＷフィルタにおいて、図１３Ｃに示すような入力信号５を電極２（１０１）から入力し、櫛歯電極３（櫛歯電極入力１０３）で表面弾性波４に変換する。そして、圧電基板１表面を表面弾性波として伝播し、もう一方の櫛歯電極３櫛歯電極出力１０４）で電気信号に変換され、電極２（１０２）を通して図１３Ｄに示すような出力信号６として取り出す。つまり、ＳＡＷフィルタは、電気信号を表面弾性波すなわち音波に一旦変換し、電気信号として再度取り出す。その時に雑音（８）成分は、取り出さず、信号７成分のみを取り出すため、フィルタとしての役割を果たす。このフィルタでは、表面弾性波の伝搬を妨げないように櫛歯電極３上には空間である必要がある。
【００１０】
このことは、ＭＥＭＳパッケージでも同様のことが言え、素子表面上には、空間が必要である。つまり、櫛歯電極をＭＥＭＳ素子の駆動部分と考えれば、パッケージの構造としては、同等のものが必要である。
【００１１】
特許文献１から７にはＭＥＭＳ構造が開示されているが、何れも素子上の空間を形成するのに基板を掘り込んだり上下の基板の間にスペーサを挿入した構成になっており、薄型化には限界があった。
【００１２】
一方、特許文献８には、薄膜でスペーサを形成して素子上の空間を形成することが記載されているが、より電気抵抗を小さくしてノイズ成分を低減させてＳＡＷデバイスの性能を向上させるような構成にすることについては開示されていない。
【００１３】
また、非特許文献１には、表面にＡｕ薄膜を形成したシリコンウェハ同士を常温接合させることについて記載されているが、接合面の内側に密閉された空間を形成することについては記載されていない。更に、非特許文献２には、はんだ接合時に水素ラジカルと反応させて表面の酸化膜を除去して接合することについて記載されているが、非特許文献１と同様に、接合面の内側に密閉された空間を形成することについては記載されていない。
【００１４】
本発明の目的は、上記した課題を解決して、電子デバイスの内部の機能領域上に空間を設ける構成において、電子デバイスの性能を確保しつつ厚みを従来の金属キャップを用いた場合に比べて極力薄くすることが可能な電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明では、表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、ＳＡＷフィルタと電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、基板上のＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は封止部により封止基板と所定の間隔離れており、櫛歯電極部は電極部よりも薄く形成されており、封止部は基板側の素材と封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続して形成した。
【００１６】
また、本発明では、表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、基板に対向して設置された封止基板と、基板と封止基板とを所定の間隔を保ちＳＡＷフィルタを含む内部を密閉して接続する封止部と、機能素子と電気的に接続して基板又は封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスにおいて、櫛歯電極部を櫛歯電極部よりも薄く形成し、封止部は基板側に形成された薄膜と封止基板側に形成された薄膜とを接合して形成した。
更に本発明では、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成し、封止基板の表面に電極部に対応する受け電極パターンと封止パターンに対応する受け封止パターンを形成し、基板上の機能素子パターンの電極部と封止パターン及び封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面を活性化し、表面を活性化した基板の電極部と封止パターンとを封止基板の受け電極パターンと受け封止パターンとをそれぞれ常温結合させることにより基板表面の機能素子の上部に密閉した空間を形成して基板と封止基板とを接続して電子デバイスを形成する方法にであって、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成する工程において、基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び櫛歯電極部と電極部とを接続する配線部との第１層の薄膜を形成し、次に該第１層のうちの前記電極部と前記配線部との上に第２層を形成するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるパッケージ構造では、素子を取り囲むパッケージの内壁面が水分を透過しない金属、ガラス、シリコンで囲まれた空間で覆われるため、当該空間が周囲環境の雰囲気から確実に分離され、この素子の信頼性向上（特に防湿性）が図られ、素子自体の寿命も延びる。また、機能素子とこの機能素子を形成する側の基板の周辺を封止する部材を多層の薄膜で形成したことにより、機能素子の膜厚の制約を受けずにパッケージ構造を構成することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（１）を説明するための基板の断面図および平面図である。
【図１Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（２）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（３）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（４）を説明するための基板の断面図である。
【図２Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（５）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図２Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（６）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（７）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（８）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（９）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図３Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（１０）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ａ】実施例１によるパッケージ形成工程（１１）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｂ】実施例１によるパッケージ形成工程（１２）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｃ】実施例１によるパッケージ形成工程（１３）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図４Ｄ】実施例１によるパッケージ形成工程（１４）を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図５Ａ】実施例２によるパッケージ形成工程（３）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図５Ｂ】実施例２によるパッケージ形成工程（４）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図５Ｃ】実施例２によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図５Ｄ】実施例２によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図６Ａ】実施例３によるパッケージ形成工程（３）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｂ】実施例３によるパッケージ形成工程（４）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板の断面図である。
【図６Ｃ】実施例３によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図６Ｄ】実施例３によるパッケージ形成工程（５）における接合金属活性化のプロセスの別法を説明するための基板と封止基板の断面図である。
【図７Ａ】実施例４によるパッケージ形成工程（２）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｂ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための基板の断面図である。
【図７Ｃ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｄ】実施例４によるパッケージ形成工程（３）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図７Ｅ】実施例４によるパッケージ形成工程（４）における電極および封止リング作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ａ】実施例５によるパッケージ形成工程（６）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｂ】実施例５によるパッケージ形成工程（７）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｃ】実施例５によるパッケージ形成工程（７）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図８Ｄ】実施例５によるパッケージ形成工程（８）におけるビア穴作製の別法を説明するための断面図である。
【図９Ａ】ダイシング時に層間への異物噛み込みの状態を示す顕微鏡写真である。
【図９Ｂ】ダイシング時に層間への異物噛み込みの状態を模式的に示したパッケージ構造体の断面図である。
【図１０Ａ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止対策を施した基板断面図である。
【図１０Ｂ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止対策を施した基板の平面図である。
【図１１Ａ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を説明するパッケージ構造体のウェハレベルの断面図である。
【図１１Ｂ】実施例６によるダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を説明するパッケージ構造体の切断後の単体の断面図である。
【図１２Ａ】実施例１によるパッケージ構造体の単体の斜視図である。
【図１２Ｂ】実施例１によるパッケージ構造体のＡ−Ａ’（Ｂ−Ｂ’）断面図である。
【図１３Ａ】ＳＡＷフィルタの動作原理を説明する平面図である。
【図１３Ｂ】ＳＡＷフィルタの櫛歯電極部分の拡大写真である。
【図１３Ｃ】ＳＡＷフィルタの入力信号の周波数と通過特性の一例を示すグラフである。
【図１３Ｄ】ＳＡＷフィルタの出力信号の周波数と通過特性の一例を示すグラフである。
【図１４】素子面内に複数個のパターンを配置した例を示すＳＡＷフィルタの斜視図と櫛歯電極部分の拡大写真である。
【図１５Ａ】実施例１の工程７においてレジストをマスクとしてサンドブラストによりビアホール１６を加工した状態を示す図で、ビアホール１６が電極部を突き抜けて加工された状態を示す基板と封止基板の断面図である。
【図１５Ｂ】実施例１の工程７においてサンドブラストによるビアホール１６が電極部を突き抜けて加工されレジストが除去された状態を示す基板と封止基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明によるパッケージ構造（素子モジュール）の望ましき実施形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
本発明によるパッケージ構造は、素子（素子を成す基材）の主面を空隙部で封止することが必要なパッケージ全般に適用することが可能である。以下に説明する実施例においては、パッケージ構造を、表面弾性波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタ）に適用した例として記述するが、素子上に空隙部を必要とするいずれの素子に対しても、これに類似した構造や工程を適用することが可能である。
【００２１】
基板１として、以下の説明では、ＳＡＷフィルタを形成するために用いられている圧電材料：リチウムタンタレート（タンタル酸リチウム、Lithium Tantalate、LiTaO3）として例示されるが、圧電材料はこれに限定されず、例えば、リチウムナイオベート（ニオブ酸リチウム、Lithium Niobate、LiNbO3）や酸化亜鉛（ZnO）に置き換えられ得る。
【００２２】
以下の実施例では、圧電基板１、例えば、リチウムタンタレートの表面（素子面）上に形成された２つのＩＤＴとこれを挟む２つの電極とが拡大されて示され且つ説明されるが、本発明によるＳＡＷフィルタには、その素子面内に複数個のパターンを配置してもよい（図１４）。また、本発明では、工程（１）／図１から工程（１４）／図４までをウエハ単位で処理を行い、工程（１４）／図４において、チップ単体に切り出す工程を採用した。
【実施例１】
【００２３】
実施例１による、パッケージンクの基本プロセス工程（１）〜工程（１４）までを、図１〜図４を用いて説明する。
工程（１）／図１Ａ参照
工程(１)においては、基板上にアルミニウム（Al）のパターンを形成する。図１において、図１Ａは基板１の正面図、図１Ｂは基板１の平面図を示す。
基板１の材料として、例えば、シリコン、サファイヤ、リチウムタンタレート、ガラス、 セラミックスなどから成る結晶性または非結晶性の無機材料、又は樹脂などの有機材料から成る基板が用いられる。また、当該基板１に形成されるデバイスや装置の仕様に応じて、絶縁性材料から成る基板１のみならず、導電性材料から成る基板１なども用いられ、当該基板１の材料は任意に選択可能である。上述の如く、本実施例では、パッケージ構造が、これをＳＡＷフィルタに適用した例で説明されるため、基板１の材料として、圧電材料（リチウムタンタレート）が用いられる。
【００２４】
基板１の上にアルミニウムのパターン２（２in1,2 in2,2out1,2 out2）、３(3 in1,3 in2,3 out1,3 out2)、および２９(29 in1,29 in2,29 out1,29 out2)を形成するプロセスは、通常の薄膜プロセス（ウェットプロセス、又はドライプロセス）で行う。すなわち、先ず基板１の表面にアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）を、スパッタ成膜する。本実施例では、このスパッタ膜を、０．２マイクロメートルの厚さで形成した。次に、このアルミニウムの膜の上にレジストを塗布する(図示せず)。このスパッタ成膜されたベタ膜上に塗布されるレジストは、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）のエッチング工程（ドライエッチング又は、ウェットエッチング）に耐性を有する限り、その種類は制約されない。
【００２５】
アルミニウム膜に塗布したレジストを乾燥ベークさせた後に、フォトマスクを介して、所定のパターンに成形された紫外光をレジストに照射して露光する（レジストの露光処理）。次に、露光されたレジスト（レジスト膜）をレジスト現像液を用いて現像することにより、所定のレジストパターンを成形する。
【００２６】
次に、このパターニングされたレジストをマスクとして、プラズマ中でエッチング処理することにより、基板１の全面にスパッタで成膜されたアルミニウム（又は、アルミ銅合金、例えばＡｌ０５Ｃｕ）の膜を、エッチングガス（三塩化ホウ素、塩素、窒素の混合ガス）中でドライエッチングする。この後、レジストを剥離する。このレジスト剥離は、液剤を用いたウェット処理でもよく、また、酸素プラズマ中でアッシング処理を施すドライプロセスで処理してもよい。
【００２７】
この工程では、圧電基板１の表面に、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）により、SAWフィルタの構造体としてのアルミ電極２、櫛歯電極３と配線２９とパッケージング用部材としての封止リング９が形成される。以降、これらのパターンが形成された面を「素子面」とも記す。櫛歯電極３は、図１３Ｂに示すとおり、微細なアルミニウムパターン（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）の集合体から成る構造物である。
【００２８】
工程（２）／図１Ｂ参照
本工程においては、櫛形電極３以外の部分に第２層目の金属膜層（接合金属）を形成するために、アルミ電極２と配線２９、封止リング９を露出させ、それ以外の部分を覆うレジストパターンを形成する。
【００２９】
まず、接合金属を所謂リフトオフ法を用いて形成するためのレジスト層を形成する。ここでは、櫛歯電極３上に工程（３）で形成する２層目金属１１が被らないようにすればよい。また、別の記述をすれば、アルミ電極２と封止リング９、配線２９の上に２層目金属１１が形成されるようなレジストパターンとする。具体的には、全面にレジストを塗布して乾燥・ベーク後、露光し現像してアルミ電極２と封止リング９、配線２９とを露出させる。
【００３０】
工程（３）／図２Ａ参照
本工程においては、蒸着又はスパッタにより、全面に２層目金属１１を形成する。
【００３１】
工程（４）／図２Ｂ参照
本工程においては、レジスト層の上に形成された２層目金属膜１１をレジスト層ごと除去して、アルミ電極２と封止リング９、配線２９の上にだけ２層目金属層１１を残すことにより、封止リング２層目１２と電極２層目１３配線２層目２８とを形成する。
【００３２】
工程（５）／図２Ｃ参照
本工程においては、工程４まで加工が終わった基板１を別途準備しておいた封止基板１４と真空中で常温接合させる。
具体的には、工程１で説明したものと同様な工程を経て、またはめっき工程を経て封止基板１４上に受け電極３０、受け封止リング３１をパターン形成したものを作製し、工程４まで加工が終わった基板１と上記パターンが形成された封止基板１４とを真空槽(図示せず)の内部に搬入し、真空槽内でアルゴンガスを導入しながら高周波放電によりプラズマを発生させ、基板１と封止基板１４とをこのプラズマに曝すことにより基板１の表面と封止基板１４の表面とをそれぞれ活性化させる。封止リング２層目１２と電極２層目１３とも表面を活性化させる。次に、この表面が活性化された基板１と封止基板１４とを向かい合わせた状態で基板１側の封止リング２層目１２及び電極２層目１３と封止基板１４側の受け封止リング３１及び受け電極３０との位置を合わせ、それぞれの位置があった状態で基板１と封止基板１４とを突合せて加圧することで常温接合(外部から加熱を行うことなく加圧して接合)する。
【００３３】
このように、基板１と封止基板１４とを、電極２層目１３と電極３０、封止リング２層目１２と受け封止リング３１との間で常温接合させることにより、電極２層目１３と電極３０との間で確実の信号の伝達が行えるとともに、封止リング２層目１２と受け封止リング３１との間を密着させることにより、内部の櫛歯電極３の側の空間を外部から確実に密閉して形成することができる。
【００３４】
なお、本実施例における常温接合において、外部から積極的な加熱は行わないが、基板１と封止基板１４とをプラズマに曝すことにより基板１と封止基板１４との表面の温度は、室温よりも高くなる。また、ここで用いた封止基板１４は、ガラスを用いることが価格、および電極の加工性の観点から望ましいが、膨張率や電気特性、形成された素子を効率的に動作させるために必要であれば、Ｓｉやセラミクスを用いることも可能である。
【００３５】
工程（６）／図２Ｄ参照
本工程においては、封止基板１４にビア穴１６を形成するために、マスクとしてレジスのトパターンを形成する。
具体的には、サンドブラストにより封止基板１４の表面にビア穴１６を形成するときにビア穴を形成する部分以外を保護するためのマスキングを行うために、レジスト（ビア穴加工用）１５を塗布してビア穴を形成する部分を露光し、現像してマスクパターンを形成する。
【００３６】
工程（７）／図３Ａ参照
本工程においては、レジスト層１５をマスクとしてサンドブラストにより封止基板１４にビア穴を形成する。
図中では、受け電極３０の表面を終点とするような理想的な形状を示しているが、実際は受け電極３０の厚さが数ミクロンと薄い時には、図１５Ａに示すような貫通した形状のビア穴１６’、または図３Ａに示した穴形状と図１５Ａに示した穴形状との中間の形状となっている。
【００３７】
工程（８）／図３Ｂ参照
本工程においては、ビア穴形成時にマスクとして用いたレジストを除去する。
サンドブラスト用レジストの剥離は、有機溶剤による溶解、アルカリによる溶解のいずれかで剥離される。本実施例では、アルミ電極２の材料がアルミニウムを含むため、レジストの剥離にアルカリを用いたウェットプロセスは適用できないが、有機溶剤による溶解を選択することは可能である。レジスト剥離に用いる有機溶剤は、レジストを溶解しかつアルミ電極２の腐食を防止できる限り、その種類は制約されない。ここでは、有機系溶剤（アルコール、アミン、水、界面活性剤を含む）を用いて剥離を行った。
【００３８】
工程（９）／図３Ｃ参照
本工程においては、工程７によりビア穴の内部に露出させた受け電極３０又は電極２層目と接続する電気めっき用給電膜１７を封止基板１４の表面側（図３の電気めっき用給電膜１７が形成されている側）に形成する。
【００３９】
具体的には、サンドブラストされた封止基板１４の裏面に、電気めっきで、はんだバンプを形成するための電気めっき用給電膜１７をスパッタで形成する。当該面に対して第１層と第２層とをこの順に積層した形状を本明細書では、（第１層／第２層）と表記する。本実施例ではチタン（Ｔｉ）膜と銅 (Ｃｕ) 膜との積層構造（金属膜）を用い、その膜厚は、チタン（５０ナノメートル）／銅（１マイクロメートル）とした。この下層部のチタンの機能は、その下に位置する封止基板１４と電気めっき用給電膜１７との接着を確保し、かつ、受け電極３０（または、電極２層目１３、アルミ電極２）と電気めっき用給電膜１７との電気的接続を確保することにあり、その膜厚はそれらの接着を維持できる厚さならば特に制限は無い。なお、ここで用いたチタン膜（５０ナノメートル）は、クロムなど接続が確保できる他の材料膜に置き換えてもよい。
【００４０】
工程（１０）／図３Ｄ参照
本工程においては、封止基板１４の表面側に形成した電気めっき用給電膜１７のパターニングを行う。
具体的には、レジスト１８（この工程では、光硬化型フィルム形状が望ましい）を、電気めっき用給電膜１７の表面に貼り付けた。フィルム状のレジストが好ましい理由として、液状のレジストを封止基板１４の裏面に塗布すると、当該液状のレジストの一部が上記工程（７）で形成した深い凹部（ビア穴１６）に埋め込まれ、その現像工程で当該一部のレジストが当該凹部に残って除去しきれなくなる問題を回避するためである。ここで用いるレジスト１８は、次の工程（１１）におけるめっき工程、即ち、電気ニッケルめっき１９、並びに電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０に対する耐性が有ればよい。基板表面に貼り付けられたレジスト１８に対し、フォトマスク（図示せず）を介して、紫外光による露光パターンを照射した後、当該レジスト（露光されたレジスト）１８を現像して、レジスト１８による所定のパターン １８’を成形する。必要に応じて、現像後に上記レジストのパターンをベークしてもよい。
【００４１】
工程（１１）／図４Ａ参照
本工程においては、内部に電気めっき用給電膜１７が形成されたビア穴１６の内部にめっき膜１９，２０を析出させる。
具体的には、電気めっき用給電膜１７上に、電気めっきによりニッケルめっき膜１９を形成し、その上に電気錫合金めっき膜（含む錫めっき）２０を形成することにより、接合電極３２を形成する。ここでは、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の下に電気ニッケルめっき１９を形成する。従って、電気めっき用給電膜１７のレジスト（めっき用）１８から露出された表面はニッケルでめっきされ、さらにニッケルのめっき層１９上には電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０が積層される。封止基板１４のビア穴１６の窪みを低減するため、電気ニッケルめっき１７上に電気銅めっきを行うことが有効であり、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０を電気銅めっき上に形成するとよい。また、上記電気めっき用給電膜１７の露出された表面を電気銅めっきした後、この銅めっき上に電気ニッケルめっき１７と、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０とを順次形成してもよい（図示せず）。
【００４２】
工程（１２）／図４Ｂ参照
本工程においては、レジスト（めっき用）１８を封止基板１４の表面から除去する。
工程（１１）における電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０終了後に、工程（１０）で形成したレジスト（めっき用）１８を封止基板１４の裏面から剥離する。液状のレジストもフィルム状のレジストも、アルカリや有機溶剤を用いることで剥離される。ここでは、フィルム状のレジストを用いたため、その剥離に最適である水酸化ナトリウムの３％溶液を４０℃に加熱して用いた。
【００４３】
工程（１３）／図４Ｃ参照
本工程においては、レジスト（めっき用）１８を除去したことにより封止基板１４の表面に露出した電気めっき用給電膜１７を除去する。
具体的には、工程９で説明した電気めっき用給電膜１７として積層して形成されたチタン膜と銅膜の層をそれぞれ除去する。先ず、上層の銅膜（Ｃｕ）の電極３２から露出した部分をウェットエッチングの手法を用いて除去する。銅のエッチングには、塩化鉄、アルカリ系エッチング液等の種類があるが、本実施例では硫酸／過酸化水素水を主成分とするエッチング液を用いた。本実施例での銅エッチングには、１０秒以上のエッチング時間を確保しないと、当該エッチング量の制御が困難となって実用的観点では不利となる。しかし、このエッチングに余りに長い時間を掛ける、例えば５分を越えてエッチングすると、銅膜（電気めっき用給電膜１７）のサイドエッチングが大きくなり、タクトタイムが長くなるという問題も生じる。そのため、銅膜の余剰部分の除去に用いるエッチング液とこれを用いたエッチング条件は、適宜実験により求めるのがよい。その後、ウェットエッチング手法を用いて、電気めっき用給電膜１７を成すチタン膜（Ｔｉ）をエッチングした。チタンのエッチングには、過酸化水素を主成分とするエッチング液、及びフッ化水素を含有するエッチング液のいずれを用いても良い。
【００４４】
工程（１４）／図４Ｄ参照
本工程では、接合電極３２をリフロー成形した後、ダイシングにより個別のチップに分割する。
具体的には、ＳＡＷ素子とその外部回路とを電気的に接続するために形成した電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の表面がリフローされて、球状又は半球状の接合電極３２を形成する。この電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０の表面には、必要に応じてフラックス（図示せず）が塗布されて、電気錫合金めっき（含む錫めっき）２０のリフローが助長される。本実施例では、接合基板１４の主面に、半球状の接合金属３２が形成される。その後、母基板に形成された複数のＳＡＷ素子を、ダイシングにより個別チップに分割する。
図１２Ａに分割したチップの外観の斜視図を示し、図１２Ｂにチップの断面図を示す。
【００４５】
本実施例では、各チップを上記に説明したような構成としたことにより、入力側の一対の接合電極３２in１及び３２in２を介して外部から信号が入力され、一対の受け電極３０in１及び３０in２とそれぞれに常温接合された一対の電極２層目１３in１及び１３in２、及び一対のアルミ電極２in１及び２inを通って入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２に印加される。基板１の櫛葉電極３in１及び３in２の下部には、櫛葉電極３in１及び３in２の間に印加された信号に応じた表面弾性波が発生し、出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２で検出されて電気信号に変換されて一対のアルミ電極２out１及び２out２、一対の電極２層目１３out１及び１３out２、一対の受け電極３０out１及び３０out２を介して一対の接合電極３２out１及び３２ out２から出力信号が外部に出力される。
【００４６】
本実施例に拠れば、このような構成において、入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２から出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２とに渡る領域の上方に空間が形成されているために、入力側の一対の櫛葉電極３in１及び３in２の間で発生させた表面弾性波を確実に出力側の一対の櫛葉電極３out１及び３out２伝播させることができるので、ＳＡＷフィルタとして確実な動作を実現することができる。
【００４７】
本実施例によれば、上記した構成をウェハレベルのパッケージング工程で形成できるので、全体を薄型化して構成することが可能になる。そして、このウェハレベルのパッケージングを行うに際して金属膜で構成された封止リングを常温接合により確実に接合することができるので、内部の気密性をを確保することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、基板１の側に形成する封止部材を薄膜の積層構造としたことにより、ＳＡＷフィルタの動作周波数や電気機械結合係数(電気信号を表面弾性波に変換する効率の指標)などで規定される櫛歯電極３の膜の厚さに対して、これらの特性に直接的な影響を与えない配線２９の厚さを２層目金属２８を積層することにより厚くすることができ、その分抵抗値が小さくなって伝達する信号成分の減推量を減らし、ＳＡＷフィルタの電気特性を改善することができる。
また、本実施例によれば、ウェハレベルのパッケージングを行うことにより従来技術に比べてより少ない工程数で形成することが可能になる。
【００４９】
なお、本実施例では接合電極３２を封止基板１４の側に設ける構成について説明したが、基板１の側に設けるような構成にしてもよい。
【実施例２】
【００５０】
本実施例は、実施例１で説明した工程（５）のパッケージンクの接合金属活性化のプロセスの別法として、アルゴンプラズマの照射量を減らして常温接合する方法を図５を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１で説明した工程番号に対応しており、実施例１と同じ工程については記載を省略している。すなわち、下記に説明する工程３乃至５以外の工程は、実施例１で説明した工程を準用する。
【００５１】
工程（３）２／図５Ａ参照
蒸着、スパッタを用いて、２層目金属１１および表層金属（圧電基板側）２３を途中で基板１を大気にさらすことなく真空中で搬送することにより連続膜で形成する。ここでの表層金属（圧電基板側）２３の材質であるが、金や白金などの酸化しない金属または、ＴｉやＣｒやそれらの合金で酸化膜が極薄くかつ緻密である材料が適する。なお、膜厚は、下地が酸化しない限り、薄い方が好ましく、１０ｎｍ以下であれば、なお、好ましい。
【００５２】
工程（４）２／図５Ｂ参照
基本的には第１の実施例と同じ工程であり、封止リング２層目１２と電極２層目１３以外の部分をレジスト（櫛歯電極保護用）１０と一緒に剥離する。
【００５３】
工程（５）２、（５）２−１／図５Ｃ及び図５Ｄ参照
封止基板１４上に形成された受け電極３０および受け封止リング３１の表面が表層金属（封止基板側）２４で覆われたものと、封止リング２層目１２の表面が表層金属（圧電気板側）２３で覆われた構造体を真空槽内でアルゴンプラズマを照射して、表面を活性化させ、位置合わせ、加圧することで接合した。ここでの、アルゴンプラズマ照射で、表層金属（圧電基板側）２３および表層金属（封止基板側）２４は、消失することがあった場合でも、アルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）の表面が酸化していないため、強い接合強度を得ることが可能となる（工程（５）２−１）。なお、この消失しても構わない膜厚であることが、非特許文献１に示された金の役割と大きく異なる点である。また、素子が形成されていない封止基板１４側は素子が形成された圧電基板１側ほど材料、アルゴンプラズマ照射条件などの制約を受けにくいため、表層金属（封止基板側）２４の厚さは表層金属（圧電気板側）２３より薄くし、圧電基板１側に形成された素子にダメージを与えない程度にプラズマを余分に照射することで封止基板側で表層金属２４が除去されて表面が酸化されていない電極３０が露出した状態で接合することができ、より強い接合強度を得ることも可能になる。
【実施例３】
【００５４】
本発明による、パッケージンクの接合金属活性化にプロセスの別法として、圧電基板側の表層電極に錫（Ｓｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を採用した例を図６を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１に対応し、示していない部分については、実施例１と同様な工程を採るものとする。すなわち、下記に説明する工程３乃至５以外の工程は、実施例１で説明した工程を準用する。
【００５５】
工程（３）３／図６Ａ参照
蒸着、又はスパッタを用いて、２層目金属１１および表層金属（圧電基板側）２３を連続膜で形成する。ここでの表層金属（圧電基板側）２３の材質であるが、錫または、錫合金が適するが、銅や亜鉛、それらの合金など、性質が類似の材料を用いることも可能である。膜構成は、図では、２層目金属１１のアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）上に表層金属（圧電基板側）２３が形成された図を示してあるが、完成品をリフローした際の２層目金属１１のアルミニウム（又は、アルミ銅合金 例えばＡｌ０５Ｃｕ）と表層金属２３の錫または、錫合金の拡散が問題となる場合、層間にＮｉやＮｉ合金（例えばＮｉＷ合金）を挟むことが好ましい。
【００５６】
工程（４）３／図６Ｂ参照
基本的には第１の実施例と同じ工程であり、封止リング２層目１２と電極２層目１３以外の部分をレジストと一緒に剥離する。
【００５７】
工程（５）３（５）３−１／図６Ｃ及び図６Ｄ参照
封止基板１４上に形成された受け電極３０および受け封止リング３１の表面が表層金属（封止基板側）２４で覆われたものと、封止リング２層目１２の表面が表層金属（圧電気板側）２３で覆われた構造体を非特許文献２に示されたような原理で、水素ラジカルを照射して錫または、錫合金、または亜鉛または亜鉛合金、銅または銅合金を還元し、位置合わせ、加圧することで常温で接合する。ここで、このような方法を用いることが好ましい理由は、SAWフィルタでは、櫛歯電極３の線幅や厚さがその特性に多大な影響を及ぼし、発明を実施するための形態１および発明を実施するための形態２に記すようにアルゴンプラズマを照射した場合、その特性を制御しきれないことがあるためである。
【実施例４】
【００５８】
本発明による、電極および封止リング作製プロセスの別法を図７を用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、発明を実施するための形態１に対応し、示していない部分については、発明を実施するための形態１と同様な工程を採るものとする。
【００５９】
工程（２）4／図７Ａ参照
接合金属を所謂リフトオフ法を用いて形成するためのレジストを形成する。ここでは、櫛歯電極３上に工程（３）4で形成する２層目金属１１が被らないようにすればよい。また、別の記述をすれば、アルミ電極２と封止リング９上に２層目金属１１が形成されるパターンとする。
【００６０】
工程（３）4／図７Ｂ参照
蒸着またはスパッタにより、２層目金属１１を形成する。必要に応じて、表層金属（圧電基板側）２３を形成してもよい。
【００６１】
工程（３）4−１／図７Ｃ参照
レジスト（パターン形成用）を表面に塗布し、マスクのパターンを投影してレジストを露光し現像することにより、配線２層目２８、封止リング２層目１２および電極２層目１３のレジストパターン２６を形成する。
【００６２】
工程（３）4−２／図７Ｄ参照
レジストパターンをマスクとして露出している部分をエッチングにより除去する。
【００６３】
工程（４）4／図７Ｅ参照
レジストを剥離して配線２層目２８、封止リング２層目１２および電極２層目１３を露出させる。ただし、図７Ｅには、それらの表面が表層金属２３で覆われている状態を示している。
本工程を用いることで、発明を実施するための形態１に示したリフトオフ法を用いることが困難な場合でも、パターンを形成することか可能となる。
【実施例５】
【００６４】
本発明による、ビア穴作製プロセスの別法として、サンドブラスト法とドライエッチング法と組合わせた方法について図８Ａ乃至図８Ｄを用いて説明する。なお、ここに示した工程番号は、実施例１で説明した工程の番号と対応し、示していない部分については、実施例と１同様な工程を採るものとする。
【００６５】
工程（６）５／図８Ａ参照
サンドブラストを用いて、封止基板１４の表面に電極となるビア穴１６が形成するためのレジスト（ビア穴加工用）１５を形成した。
【００６６】
工程（７）５／図８Ｂ参照
サンドブラストを用いて穴加工を行った。ここでは、ビア穴がアルミ電極に到達する前でサンドブラストを停止する。
【００６７】
工程（７）５−１／図８Ｃ参照
ドライエッチングを用いて、受け電極３０が露出するまでエッチングを行う。
【００６８】
工程（８）５／図８Ｄ参照
サンドブラストレジスト用レジストを剥離した。
【実施例６】
【００６９】
本実施例はチップを個別に分割するためのダイシング時に層間への異物噛み込み防止構造を備えたパッケージ構造について、図９から１１を用いて説明する。
上記に説明した実施例１乃至６においては、封止リング９、封止リング２層１２及び受け封止リング３１で形成される封止部材は圧電基板１及び封止基板１４の外周部より多少引っ込んでいる構成になっている。
【００７０】
このような構成のパッケージをダイシングにより個片化し、その端面を観察したところ、図９に示した顕微鏡写真のように、圧電基板１と封止基板１４間にダイシング屑２８が挟まっている部分が観察された。
【００７１】
この現象を解決するため、本実施例においては、図１０に示すとおり、スクライブライン上にスクライブ線上パターン２７を形成するようにした。なお、ここでスクライブ線上パターン２７と封止リング１層目９および封止リング２層目１２を繋げて一体化してしまうことも可能である。
このような構造としたものをダイシング加工すると、図１１に示す構造となり、層間に異物を挟まなくなる。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・圧電基板 ２・・・アルミ電極 ３・・・櫛歯電極 ９・・・封止リング１層目 １０・・・レジスト（櫛歯電極保護用） １１・・・２層目金属 １２・・・封止リング２層目 １３・・・電極２層目 １４・・・封止基板 １５・・・レジスト（ビア穴加工用） １６・・・ビア穴 １７・・・電気めっき用給電膜 １８・・・レジスト（めっき用） １９・・・電気ニッケルめっき ２０・・・電気錫合金めっき（含む錫めっき） ２１・・・立体配線経路 ２２・・・立体配線 ２３・・・表層金属（圧電気板側） ２４・・・表層金属（封止基板側） ２６・・・レジスト（パターン形成用） ２７・・・スクライブ線上パターン ２９・・・配線 ３０・・・受け電極 ３１・・・受け封止リング
３２・・・接合電極 ３３・・・ダイシング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、該基板に対向して設置された封止基板と、前記基板と前記封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、前記ＳＡＷフィルタと電気的に接続して前記基板又は前記封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスであって、前記基板上の前記ＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は前記封止部により前記封止基板と所定の間隔離れており、前記櫛歯電極部は前記櫛歯電極部よりも薄く形成されており、前記封止部は前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により形成された薄膜であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、該基板に対向して設置された封止基板と、前記基板と前記封止基板とを所定の間隔を保ち前記ＳＡＷフィルタを含む内部を密閉して接続する封止部と、前記機能素子と電気的に接続して前記基板又は前記封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスであって、前記櫛歯電極部は前記櫛歯電極部よりも薄く形成されており、前記封止部は前記基板側に形成された薄膜と前記封止基板側に形成された薄膜とを接合して形成したことを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
前記基板はシリコン(Si)、サファイヤ、リチウムタンタレート（LiTaO3）、ガラス、セラミックスの何れかの材料からなることを特徴とする請求項１又は３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記封止基板は、ガラス、シリコン(Si)、セラミックスの何れかの材料からなることを特徴とする請求項１又は３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び前記機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成し、封止基板の表面に前記電極部に対応する受け電極パターンと前記封止パターンに対応する受け封止パターンを形成し、前記基板上の機能素子パターンの電極部と封止パターン及び前記封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面を活性化し、該表面を活性化した前記基板の前記電極部と封止パターンとを前記封止基板の受け電極パターンと受け封止パターンとをそれぞれ常温結合させることにより前記基板表面の機能素子の上部に密閉した空間を形成して前記基板と前記封止基板とを接続して電子デバイスを形成する方法であって、前記基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び前記機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成する工程において、前記基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部との第１層の薄膜を形成し、次に該第１層のうちの前記電極部と前記配線部との上に第２層を形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により形成された薄膜であることを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記基板上の機能素子パターンと前記電極パターンと封止パターン及び前記封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面をプラズマ中で活性化することを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により多層に形成された薄膜であり、前記プラズマ中で活性化させることにより前記多層牧のうちの表面の膜を除去して下層の膜同士を加圧して常温結合させることを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１】
表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、該基板に対向して設置された封止基板と、前記基板と前記封止基板とを所定の間隔を保って接続する封止部と、前記ＳＡＷフィルタと電気的に接続して前記基板又は前記封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスであって、前記基板上の前記ＳＡＷフィルタが形成されている領域の上部は前記封止部により前記封止基板と所定の間隔離れており、前記櫛歯電極部は前記櫛歯電極部よりも薄く形成されており、前記封止部は前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とが常温接合により内部が密閉された状態で接続されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により形成された薄膜であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタが形成された基板と、該基板に対向して設置された封止基板と、前記基板と前記封止基板とを所定の間隔を保ち前記ＳＡＷフィルタを含む内部を密閉して接続する封止部と、前記機能素子と電気的に接続して前記基板又は前記封止基板の外部に露出している電極部とを備えた電子デバイスであって、前記櫛歯電極部は前記櫛歯電極部よりも薄く形成されており、前記封止部は前記基板側に形成された薄膜と前記封止基板側に形成された薄膜とを接合して形成したことを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
前記基板はシリコン(Si)、サファイヤ、リチウムタンタレート（LiTaO3）、ガラス、セラミックスの何れかの材料からなることを特徴とする請求項１又は３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記封止基板は、ガラス、シリコン(Si)、セラミックスの何れかの材料からなることを特徴とする請求項１又は３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び前記機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成し、封止基板の表面に前記電極部に対応する受け電極パターンと前記封止パターンに対応する受け封止パターンを形成し、前記基板上の機能素子パターンの電極部と封止パターン及び前記封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面を活性化し、該表面を活性化した前記基板の前記電極部と封止パターンとを前記封止基板の受け電極パターンと受け封止パターンとをそれぞれ常温結合させることにより前記基板表面の機能素子の上部に密閉した空間を形成して前記基板と前記封止基板とを接続して電子デバイスを形成する方法であって、前記基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部とを複数の組備えたＳＡＷフィルタを含む機能素子パターン及び前記機能素子パターンを取り囲む封止パターンを形成する工程において、前記基板の表面に櫛歯電極部と電極部及び前記櫛歯電極部と前記電極部とを接続する配線部との第１層の薄膜を形成し、次に該第１層のうちの前記電極部と前記配線部との上に第２層を形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により形成された薄膜であることを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記基板上の機能素子パターンと前記電極パターンと封止パターン及び前記封止基板上の受け電極パターンと受け封止パターンとの表面をプラズマ中で活性化することを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記封止部の前記基板側の素材と前記封止基板側の素材とは、スパッタ又は蒸着により多層に形成された薄膜であり、前記プラズマ中で活性化させることにより前記多層牧のうちの表面の膜を除去して下層の膜同士を加圧して常温結合させることを特徴とする請求項６記載の電子デバイスの製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１３Ｃ】
【図１３Ｄ】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−５４７９１（Ｐ２０１１−５４７９１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２８５９（Ｐ２００９−２０２８５９）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００１５３５３５）株式会社日立メディアエレクトロニクス (452)
【Ｆターム（参考）】
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