(57)【要約】【課題】シリコン基板と配線との間に形成される寄生容量を低減できる振動デバイスを提供する。【解決手段】貫通孔を有するシリコン基板と、前記シリコン基板の第１面に配置されている第１端子と、前記シリコン基板の前記第１面とは反対側の第２面に配置されている第２端子と、前記貫通孔を通り、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する配線と、前記配線と前記貫通孔を規定する内壁との間に配置されている樹脂層と、前記樹脂層と前記内壁との間に配置されている酸化シリコン層と、前記第１端子に接合されている振動素子と、を含む、振動デバイス。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するシリコン基板と、
前記シリコン基板の第１面に配置されている第１端子と、
前記シリコン基板の前記第１面とは反対側の第２面に配置されている第２端子と、
前記貫通孔を通り、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する配線と、
前記配線と前記貫通孔を規定する内壁との間に配置されている樹脂層と、
前記樹脂層と前記内壁との間に配置されている酸化シリコン層と、
前記第１端子に接合されている振動素子と、
を含む、振動デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記樹脂層は、さらに、前記第１面と前記第１端子との間に配置されている、振動デバイス。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１面に接合されている蓋体を含み、
前記蓋体と前記シリコン基板は、前記振動素子を収容するキャビティーを構成し、
前記樹脂層は、前記配線および前記第１端子により覆われている、振動デバイス。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記振動素子と前記第１端子とを接合する複数の金属バンプを含む、振動デバイス。
【請求項５】
請求項４において、
前記複数の金属バンプは、第１金属バンプと第２金属バンプとを含み、
平面視で、前記貫通孔は、前記第１金属バンプと前記第２金属バンプとの間に配置されている、振動デバイス。
【請求項６】
請求項４において、
前記複数の金属バンプは、平面視で、前記貫通孔の外縁に沿って配置されている、振動デバイス。
【請求項７】
請求項２または３において、
前記振動素子と前記第１端子とを接合する１つの金属バンプを含み、
前記１つの金属バンプは、平面視で、前記貫通孔を囲んでいる、振動デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記第２端子と電気的に接続され、発振信号を生成する発振回路を含む、振動デバイス。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
前記振動デバイスからの出力信号により動作する演算回路と、
を含む、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイスおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振器として、水晶振動子などの振動素子を用いたものが知られており、様々な電子機器の基準周波数源や発振源として広く用いられている。発振器などの振動デバイスでは、振動素子は、気密性を有するキャビティー内に収容されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水晶振動子を用いた電子部品として、水晶振動子をベース基板とリッド基板とを有するパッケージのキャビティー内に収容し、ベース基板を貫通する貫通孔に形成された貫通電極を介して、水晶振動子を外部接続用電極に接続した電子部品が開示されている。貫通孔の内側面には、ＳｉＯ２膜からなる絶縁膜を介して、電極膜が形成されている。貫通孔の内側面に形成されるＳｉＯ２膜は、ＣＶＤ法により形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１２６８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貫通孔の内側面に形成されるＳｉＯ２膜は、ベース基板の表面および裏面に比べて、厚く形成することが困難である。そのため、ベース基板と電極膜との間に形成される寄生容量が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００７】
本適用例に係る振動デバイスは、貫通孔を有するシリコン基板と、前記シリコン基板の第１面に配置されている第１端子と、前記シリコン基板の前記第１面とは反対側の第２面に配置されている第２端子と、前記貫通孔を通り、前記第１端子と前記第２端子とを電気的に接続する配線と、前記配線と前記貫通孔を規定する内壁との間に配置されている樹脂層と、前記樹脂層と前記内壁との間に配置されている酸化シリコン層と、前記第１端子に接合されている振動素子と、を含む。
【０００８】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記樹脂層は、さらに、前記第１面と前記第１端子との間に配置されていてもよい。
【０００９】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記第１面に接合されている蓋体を含み、前記蓋体と前記シリコン基板は、前記振動素子を収容するキャビティーを構成し、前記樹脂層は、前記配線および前記第１端子により覆われていてもよい。
【００１０】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記振動素子と前記第１端子とを接合する複数の金属バンプを含んでいてもよい。
【００１１】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記複数の金属バンプは、第１金属バンプと第
２金属バンプとを含み、平面視で、前記貫通孔は、前記第１金属バンプと前記第２金属バンプとの間に配置されていてもよい。
【００１２】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記複数の金属バンプは、平面視で、前記貫通孔の外縁に沿って配置されていてもよい。
【００１３】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記振動素子と前記第１端子とを接合する１つの金属バンプを含み、前記１つの金属バンプは、平面視で、前記貫通孔を囲んでいてもよい。
【００１４】
本適用例に係る振動デバイスにおいて、前記第２端子と電気的に接続され、発振信号を生成する発振回路を含んでいてもよい。
【００１５】
本適用例に係る電子機器は、前記振動デバイスと、前記振動デバイスからの出力信号により動作する演算回路と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す断面図。
【図４】回路部の回路構成を示すブロック図。
【図５】発振回路を示す回路図。
【図６】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る振動デバイスの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第２実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す平面図。
【図１３】第３実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す平面図。
【図１４】第４実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１８】
１．  第１実施形態
１．１．  振動デバイス
まず、第１実施形態に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る振動デバイス１００を模式的に示す分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る振動デバイス１００を模式的に示す平面図である。なお、図２では、便宜上、振動デバイス１００のＩＣ（Integrated Circuit）基板２０のみを図示している。図３は、第１実施形態に係る振動デバイス１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。以下、本明細書においては、振動デバイス１００における位置関係を、相対的に蓋体９０側を上、ＩＣ基板２０側を下として説明する。
【００１９】
振動デバイス１００は、図１〜図３に示すように、振動素子１０と、ＩＣ基板２０と、
第１端子３０と、第２端子４０と、外部電極４２と、外部電極４４と、外部電極４６と、外部電極４８と、配線５０と、酸化シリコン層６０と、樹脂層７０と、金属バンプ８０と、蓋体９０と、を含む。
【００２０】
振動デバイス１００は、例えば、発振器である。ＩＣ基板２０は、シリコン基板２２と、回路部２４と、を備えている。シリコン基板２２と蓋体９０とは、気密性を有するキャビティー２を形成している。振動素子１０は、キャビティー２内に収容されている。キャビティー２は、気密に封止されている。キャビティー２内は、例えば、減圧状態である。これにより、振動素子１０を安定して駆動させることができる。なお、キャビティー２内は減圧状態に限定されず、例えば、キャビティー２内が不活性ガス雰囲気であってもよい。
【００２１】
振動素子１０は、例えば、振動基板と、振動基板の表面に配置された電極と、を有している。振動基板は、例えば、厚みすべり振動モードで振動するＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しているため、ＡＴカット水晶基板から振動基板を形成することにより、優れた温度特性を有する振動素子１０を得ることができる。
【００２２】
なお、振動基板は、ＡＴカット水晶基板から形成されたものに限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等から形成されていてもよい。さらに、振動素子１０は、圧電駆動型の振動素子に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動素子であってもよい。
【００２３】
また、振動基板の構成材料は水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガライト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体により構成されていてもよい。また、振動素子１０は、例えば、シリコン基板等の基板に圧電膜および電極を配置した、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動素子であってもよい。圧電膜は、例えば、窒化アルミニウムである。電極は、モリブデン、チタン、金、ニッケル、アルミニウム、窒化チタン等であってもよい。
【００２４】
また、振動素子１０としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、複数の振動腕が面内方向に屈曲振動する音叉型振動素子、複数の振動腕が面外方向に屈曲振動する音叉型振動素子、駆動振動する駆動腕および検出振動する検出腕を備え角速度を検出するジャイロセンサー素子、または加速度を検出する検出部を備えた加速度センサー素子であってもよい。
【００２５】
したがって、振動デバイス１００の例としては、水晶発振器、電圧制御水晶発振器、温度補償水晶発振器、恒温槽付水晶発振器、電圧制御型ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）発振器、ＳＡＷ発振器、ＭＥＭＳ発振器等の各種発振器の他、加速度センサー、角速度センサーのような慣性センサー、傾斜センサーのような力センサー等が挙げられる。
【００２６】
ＩＣ基板２０は、シリコン基板２２と、回路部２４と、を有している。シリコン基板２２は、高純度の単結晶シリコンで構成されている半導体基板である。シリコン基板２２にはドーパントが添加されており、シリコン基板２２は導電性を有している。シリコン基板２２は、第１面２２ａと、第１面２２ａとは反対側の第２面２２ｂと、を有している。シリコン基板２２は、２つの貫通孔２６を有している。図示の例では、貫通孔２６は、シリコン基板２２および回路部２４を貫通している。
【００２７】
シリコン基板２２は、振動素子１０を支持している。また、シリコン基板２２は、回路部２４を形成するための基板として用いられる。
【００２８】
回路部２４は、シリコン基板２２よりも高濃度のドーパントが添加された拡散層と、拡散層と電気的に接続されている配線やランドなどの導電部および導電部間を絶縁する絶縁膜等を含む再配線層と、を備えている。これらの拡散層や再配線層により、トランジスター、ダイオード、抵抗、コンデンサー等の回路要素が形成されている。回路部２４では、これらの回路要素の組み合わせにより、所定の回路が形成されている。回路部２４は、例えば集積回路（ＩＣ）であり、第２端子４０と電気的に接続されている。これにより、回路部２４は、振動素子１０と電気的に接続される。
【００２９】
回路部２４は、シリコン基板２２の第２面２２ｂに設けられている。このように、ＩＣ基板２０は、回路部２４を備えるとともに、キャビティー２を形成するパッケージの一部を構成している。そのため、振動デバイス１００では、薄型化および小型化を図ることができる。
【００３０】
回路部２４は、回路部２４を保護するパッシベーション膜２８で覆われている。パッシベーション膜２８は、例えば、窒化シリコン層である。
【００３１】
第１端子３０は、シリコン基板２２の第１面２２ａに配置されている。図３に示す例では、第１端子３０は、酸化シリコン層６０および樹脂層７０を介して、シリコン基板２２の第１面２２ａに配置されている。第１端子３０は、例えば、アルミニウムなどの金属からなる電極パッドである。
【００３２】
第１端子３０には、金属バンプ８０を介して、振動素子１０が接合されている。第１端子３０と振動素子１０とは、金属バンプ８０を介して、電気的および機械的に接続されている。第１端子３０は、振動素子１０の２つの電極にそれぞれ接続するために、シリコン基板２２の第１面２２ａに２つ配置されている。振動素子１０が２つの第１端子３０に接合されることによって、振動素子１０は片持ち支持されている。
【００３３】
第２端子４０は、シリコン基板２２の第２面２２ｂに配置されている。図３に示す例では、第２端子４０は、回路部２４に配置されている。第２端子４０は、２つの第１端子３０にそれぞれ接続するために、シリコン基板２２の第２面２２ｂに２つ配置されている。第２端子４０は、配線５０を介して第１端子３０と電気的に接続されている。これにより、振動素子１０を駆動するための信号を回路部２４から振動素子１０に出力して、振動素子１０を振動させることができる。第２端子４０は、例えば、アルミニウムなどの金属からなる電極パッドである。
【００３４】
外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、および外部電極４８は、シリコン基板２２の第２面２２ｂに配置されている。外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、および外部電極４８は、例えば、回路部２４に配置されている。外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、および外部電極４８は、それぞれ回路部２４と電気的に接続されている。これにより、外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、および外部電極４８を介して、回路部２４に任意の信号を入力したり、回路部２４からの任意の信号を出力したりすることができる。
【００３５】
配線５０は、貫通孔２６を通り、シリコン基板２２の第１面２２ａに配置されている第１端子３０と第２面２２ｂに配置されている第２端子４０とを電気的に接続している。振動デバイス１００では、第１端子３０および第２端子４０の組が２つあるため、配線５０は２つ配置されている。
【００３６】
配線５０は、例えば、ＴＳＶ（Through Silicon Via）の技術を用いて形成される。配線５０は、酸化シリコン層６０および樹脂層７０を介して、貫通孔２６を規定する内壁２７に配置されている。内壁２７は、貫通孔２６を規定するシリコン基板２２の面である。内壁２７は、シリコン基板２２の第１面２２ａと第２面２２ｂとを接続している。配線５０の材質は、例えば、アルミニウムなどの金属である。配線５０、第１端子３０、および第２端子４０の材質は、例えば、同じである。
【００３７】
配線５０は、図３に示すように、内壁２７に膜状に形成されている。そのため、貫通孔２６内には、配線５０に囲まれた空間が形成されている。なお、図示はしないが、配線５０は、貫通孔２６内に空間が形成されずに、貫通孔２６内に埋め込まれていてもよい。
【００３８】
酸化シリコン層６０は、貫通孔２６を規定する内壁２７に配置されている。酸化シリコン層６０は、内壁２７と樹脂層７０との間に配置されている。酸化シリコン層６０は、シリコン基板２２と配線５０とを電気的に絶縁している。酸化シリコン層６０は、さらに、シリコン基板２２の第１面２２ａに配置されている。酸化シリコン層６０は、シリコン基板２２と第１端子３０とを電気的に絶縁している。
【００３９】
樹脂層７０は、内壁２７に配置されている第１部分７２と、シリコン基板２２の第１面２２ａに配置されている第２部分７４と、を有している。
【００４０】
樹脂層７０の第１部分７２は、配線５０と内壁２７との間に配置されている。配線５０と内壁２７との間には、酸化シリコン層６０と第１部分７２とが配置されている。内壁２７には、酸化シリコン層６０、第１部分７２、配線５０が、内壁２７側からこの順で配置されている。第１部分７２は、配線５０に覆われている。貫通孔２６内において、第１部分７２の全部が配線５０に覆われており、第１部分７２は露出していない。
【００４１】
樹脂層７０の第２部分７４は、シリコン基板２２の第１面２２ａと第１端子３０との間に配置されている。シリコン基板２２の第１面２２ａと第２端子４０との間には、酸化シリコン層６０と第２部分７４とが配置されている。シリコン基板２２の第１面２２ａには、酸化シリコン層６０、第２部分７４、第１端子３０が、第１面２２ａ側からこの順で配置されている。樹脂層７０の第２部分７４は、第１端子３０に覆われている。図２に示す例では、第２部分７４の全部が第１端子３０に覆われており、第２部分７４は露出していない。すなわち、樹脂層７０は、配線５０および第１端子３０により覆われており、露出していない。
【００４２】
第２部分７４は、図２に示すように、平面視で、第１端子３０と重なっている。樹脂層７０は、平面視で、金属バンプ８０と重なっている。図２に示す例では、金属バンプ８０は、平面視で、樹脂層７０と重なる部分のみに配置されている。なお、平面視とは、シリコン基板２２の第１面２２ａに垂直な軸に沿って見ることをいう。
【００４３】
樹脂層７０の材質は、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂などの樹脂である。樹脂層７０は、酸化シリコン層６０と比べて、柔らかい。例えば、樹脂層７０のビッカース硬さは、酸化シリコン層６０のビッカース硬さよりも小さい。
【００４４】
金属バンプ８０は、振動素子１０と第１端子３０とを接合している。金属バンプ８０は、例えば、金バンプである。金属バンプ８０は、図１および図２に示すように、１つの第１端子３０に対して複数設けられている。図１および図２に示す例では、金属バンプ８０は、１つの第１端子３０に対して２つ設けられている。複数の金属バンプ８０は、貫通孔２６を避けて設けられている。すなわち、平面視で、複数の金属バンプ８０は、貫通孔２
６と重ならない。
【００４５】
２つの金属バンプ８０のうちの一方の第１金属バンプ８１と、２つの金属バンプ８０のうちの他方の第２金属バンプ８２とは、平面視で、貫通孔２６を挟む位置に配置されている。すなわち、貫通孔２６は、平面視で、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２との間に配置されている。
【００４６】
第１金属バンプ８１および第２金属バンプ８２は、平面視で、長手方向を有する形状を有している。図示の例では、第１金属バンプ８１および第２金属バンプ８２の平面形状は、長方形である。第１金属バンプ８１および第２金属バンプ８２は、平面視で、長手方向が同じ方向を向き、かつ、長手方向と直交する方向に並んでいる。
【００４７】
なお、上記では、１つの第１端子３０に対して、２つの金属バンプ８０が配置されている場合について説明したが、１つの第１端子３０に対して３つ以上の金属バンプ８０が配置されてもよい。このとき、３つ以上の金属バンプ８０は、平面視で貫通孔２６を挟んで配置されている、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２とを含んでいてもよい。また、金属バンプ８０の形状および配置は上記に限定されない。例えば、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２とで長さや形状が異なっていてもよく、また、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２が、第１端子３０の短辺に沿って配置されていてもよい。
【００４８】
蓋体９０は、シリコン基板２２の第１面２２ａに接合されている。蓋体９０は、キャビティー２となる凹部を有しており、凹部に振動素子１０が収容されるようにシリコン基板２２の第１面２２ａに接合されている。蓋体９０の材質は、例えば、シリコンである。なお、蓋体９０の材質として、シリコン以外の半導体基板を用いてもよいし、各種金属材料またはガラスを用いてもよい。
【００４９】
シリコン基板２２と蓋体９０とは、直接接合されている。直接接合は、同じ材料である２つの接合面の間に介在物を必要としない接合であれば、いかなる方式の接合であってもよい。蓋体９０がシリコンである場合、シリコン基板２２および蓋体９０のシリコン同士を接合してもよい。また、シリコン基板２２および蓋体９０のそれぞれに金等の膜を配置し、膜同士を接合してもよい。例えば、直接接合として、常温活性化接合、プラズマ活性化接合のような活性化接合の他、拡散接合等が挙げられる。直接接合では、接合強度および接合界面の気密性を特に高められるため、信頼性の高い振動デバイス１００を実現することができる。また、蓋体９０の材料に応じて、直接接合以外の適切な接合方法を用いてもよい。例えば、コバルトニッケル合金、低融点ガラス等のろう材を用いた接合や、陽極接合であってもよい。
【００５０】
図４は、回路部２４の回路構成を示すブロック図である。回路部２４は、制御回路２４１と、発振回路２４２と、出力回路２４３と、を含む。制御回路２４１、発振回路２４２および出力回路２４３には、それぞれ電源電位Ｖｄｄおよびグランド電位ＧＮＤが接続されている。
【００５１】
制御回路２４１には、外部から制御信号ＣＯＮＴが入力可能になっている。また、制御回路２４１から発振回路２４２に向けて制御信号ＣＮＴ１が出力可能になっており、制御回路２４１から出力回路２４３に向けて制御信号ＣＮＴ２が出力可能になっている。
【００５２】
発振回路２４２から出力された出力信号は、出力回路２４３を経て、外部に出力可能になっている。
【００５３】
外部電極４２には電源電位Ｖｄｄが接続され、外部電極４４にはグランド電位ＧＮＤが
接続され、外部電極４６には制御信号ＣＯＮＴが入力され、外部電極４８から出力信号Ｆ＿ｏｕｔが出力される。なお、外部電極４２，４４，４６，４８の機能は、一例であり、この例に限定されない。
【００５４】
図５は、発振回路２４２を示す回路図である。図５に示す発振回路２４２は、破線で囲んだ領域である。発振回路２４２は、第２端子４０に電気的に接続され、発振信号を生成する。発振回路２４２により、振動素子１０を発振させることができる。
【００５５】
発振回路２４２は、図５に示すように、振動素子１０と並列に接続されているインバーターＩＮＶおよび帰還抵抗Ｒｆを備えている。さらに、インバーターＩＮＶの出力側とグランド電位ＧＮＤとの間のラインのうち、帰還抵抗Ｒｆと振動素子１０との間には、振幅制限抵抗Ｒｄが接続されている。
【００５６】
また、インバーターＩＮＶの入力側とグランド電位ＧＮＤとの間には、周波数調整用コンデンサーＣｇが接続されている。さらに、振幅制限抵抗Ｒｄとグランド電位ＧＮＤとの間には、周波数調整用コンデンサーＣｄが接続されている。
【００５７】
以上のように、回路部２４は、振動素子１０を駆動する発振回路２４２を含んでいる。これにより、振動デバイス１００は、振動素子１０を共振駆動させ、クロック信号を出力回路２４３に向けて出力できる。
【００５８】
１．２．  振動デバイスの製造方法
図６〜図１１は、振動デバイス１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５９】
まず、図６に示すように、あらかじめ回路部２４が形成されたシリコン基板２２を用意する。
【００６０】
次に、図７に示すように、シリコン基板２２および回路部２４に貫通孔２６を形成する。貫通孔２６は、例えば誘導結合型プラズマを用いたドライエッチング法により形成することができる。これにより、ＩＣ基板２０が得られる。
【００６１】
次に、シリコン基板２２の第１面２２ａおよび貫通孔２６を規定する内壁２７に、酸化シリコン層６０を形成する。酸化シリコン層６０は、例えば、各種気相成膜法により形成できる。なお、酸化シリコン層６０を、シリコン基板２２を熱酸化させることで形成してもよい。
【００６２】
次に、図８に示すように、酸化シリコン層６０上に、樹脂層７０を形成する。例えば、感光性の樹脂材料を酸化シリコン層６０上に塗布し、露光および現像を行うことで、第１部分７２および第２部分７４を有する樹脂層７０を形成できる。
【００６３】
次に、図９に示すように、シリコン基板２２の第１面２２ａ、貫通孔２６を規定する内壁２７に、導電性膜を成膜する。導電性膜の成膜には、例えば電解めっき法、気相成膜法等が用いられる。導電性膜を成膜した後、各種パターニング法により、導電性膜を目的の形状にパターニングする。これにより、第１端子３０、第２端子４０、外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、外部電極４８、配線５０を形成できる。
【００６４】
次に、図１０に示すように、パッシベーション膜２８を成膜し、外部電極４２、外部電極４４、外部電極４６、および外部電極４８が露出するように、パッシベーション膜２８をパターニングする。
【００６５】
次に、図１１に示すように、振動素子１０を用意し、振動素子１０を、金属バンプ８０を介して、第１端子３０に接合する。
【００６６】
具体的には、まず、第１端子３０上に複数の金属バンプ８０を形成する。金属バンプ８０は、例えば、無電解めっき法により形成される。金属バンプ８０を無電解めっき法で形成することによって、多数の金属バンプ８０を同時に形成できる。そのため、例えば、多数の金属バンプ８０を形成する場合に、スタッドバンプを用いる場合と比べて、短時間で形成できる。また、金属バンプ８０を無電解めっき法により形成することによって、様々な形状の金属バンプ８０を、容易に形成できる。次に、振動素子１０と金属バンプ８０とを接合する。振動素子１０と金属バンプ８０とは、例えば、Ａｕ−Ａｕ接合により接合される。
【００６７】
なお、ここでは、第１端子３０に金属バンプ８０を形成して振動素子１０と第１端子３０とを接合する場合について説明したが、振動素子１０に金属バンプ８０を形成して振動素子１０と第１端子３０とを接合してもよい。
【００６８】
次に、蓋体９０を形成するための不図示のシリコン基板を用意し、図３に示すように、キャビティー２となる凹部を形成する。凹部は、例えば誘導結合型プラズマを用いたドライエッチング法により形成することができる。
【００６９】
次に、蓋体９０の凹部に振動素子１０が収まるように、シリコン基板２２と蓋体９０とを重ねて、接合装置のチャンバー内に入れる。そして、チャンバー内を減圧することにより、シリコン基板２２と蓋体９０とが密着し、所定時間維持することによって双方が直接接合される。このとき、キャビティー２内は、減圧状態が維持されることとなる。
【００７０】
以上の工程により、振動デバイス１００を製造することができる。
【００７１】
１．３．  効果
振動デバイス１００では、樹脂層７０が配線５０と貫通孔２６を規定する内壁２７との間に配置され、酸化シリコン層６０が樹脂層７０と内壁２７との間に配置されている。すなわち、振動デバイス１００では、配線５０とシリコン基板２２との間に、酸化シリコン層６０および樹脂層７０が配置されている。そのため、例えば、配線５０とシリコン基板２２との間に酸化シリコン層６０のみが配置されている場合と比べて、配線５０とシリコン基板２２との間に形成される寄生容量を小さくできる。
【００７２】
ここで、例えば、酸化シリコン層６０を厚く形成することによって配線５０とシリコン基板２２との間に形成される寄生容量を小さくできる。しかしながら、酸化シリコン層６０は、樹脂層７０よりも堅いため、酸化シリコン層６０を厚くすると、酸化シリコン層６０の内部応力により、シリコン基板２２に反りが生じてしまう可能性がある。振動デバイス１００では、配線５０とシリコン基板２２との間に、酸化シリコン層６０に加えて酸化シリコン層６０よりも柔らかい樹脂層７０を配置しているため、シリコン基板２２に反りを生じさせることなく、寄生容量を小さくできる。
【００７３】
振動デバイス１００では、樹脂層７０は、さらに、シリコン基板２２の第１面２２ａと第１端子３０との間に配置されている。そのため、振動デバイス１００では、振動素子１０と金属バンプ８０との接合の際に、樹脂層７０が変形することによって、振動素子１０と金属バンプ８０とを広い面で接触させることができるため、安定した接合が可能であり、接続信頼性を高めることができる。したがって、振動デバイス１００では、シリコン基板２２の第１面２２ａと第１端子３０との間に酸化シリコン層６０のみが配置されている場合と比べて、振動素子１０の接合状態のばらつきによる振動特性への影響を低減できる
。また、例えば、振動デバイス１００では、振動素子１０と金属バンプ８０とを接合する際の衝撃を、樹脂層７０によって吸収できる。
【００７４】
振動デバイス１００では、樹脂層７０は、配線５０および第１端子３０により覆われている。そのため、振動デバイス１００では、樹脂層７０で発生し、キャビティー２内に放出されるガスの量を低減できる。なお、樹脂層７０の一部が露出していてもよいが、図３に示すように、樹脂層７０の全部が、配線５０および第１端子３０により覆われており、樹脂層７０は露出していないことが好ましい。これにより、キャビティー２内に放出されるガスの量をより低減できる。
【００７５】
振動デバイス１００は、振動素子１０と第１端子３０とを接合する複数の金属バンプ８０を含む。このように、振動デバイス１００では、振動素子１０と第１端子３０とを複数の金属バンプ８０で接合するため、例えば１つの金属バンプ８０で接合する場合と比べて、接合により生じる応力や熱歪みによる応力を低減できる。
【００７６】
振動デバイス１００では、平面視で、貫通孔２６は、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２との間に配置されている。そのため、振動素子１０の接合状態を安定にできる。例えば、仮に、図２に示す第１金属バンプ８１のみで振動素子１０を接合した場合、振動素子１０に傾きが生じやすく、振動素子１０の接合状態が安定しない。
【００７７】
また、振動デバイス１００では、平面視で、貫通孔２６は、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２との間に配置されており、平面視で、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２は、貫通孔２６と重なっていない。例えば、第１金属バンプ８１が貫通孔２６と重なる場合、第１金属バンプ８１は、貫通孔２６上に跨がることとなり、安定した接合ができない。これに対して、振動デバイス１００では、平面視で、第１金属バンプ８１と第２金属バンプ８２は、貫通孔２６と重なっていないため、安定した接合が可能である。
【００７８】
２．  第２実施形態
次に、第２実施形態に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、第２実施形態に係る振動デバイス２００を模式的に示す平面図である。図１２は、図３に対応している。
【００７９】
以下、第２実施形態に係る振動デバイス２００において、上述した第１実施形態に係る振動デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
振動デバイス２００では、図１２に示すように、複数の金属バンプ８０が、平面視で、貫通孔２６の外縁に沿って配置されている。図１２に示す例では、１２個の金属バンプ８０が、貫通孔２６の外縁を囲むように等間隔で配置されている。なお、複数の金属バンプ８０が、平面視で、貫通孔２６の外縁に沿って配置されていれば、金属バンプ８０の数や配置は特に限定されない。
【００８１】
複数の金属バンプ８０は、例えば、無電解めっき法により形成される。そのため、複数の金属バンプ８０を短時間で形成できる。また、図１２に示すように金属バンプ８０の径が小さい場合でも、金属バンプ８０を容易に形成できる。
【００８２】
振動デバイス２００では、複数の金属バンプ８０が、平面視で、貫通孔２６の外縁に沿って配置されているため、振動素子１０に傾きが生じにくく、振動素子１０の接合状態を安定にできる。また、例えば１つの金属バンプ８０で接合する場合と比べて、接合により生じる応力や熱歪みによる応力を低減できる。
【００８３】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態に係る振動デバイス３００を模式的に示す平面図である。なお、図１３は、図３に対応している。
【００８４】
以下、第３実施形態に係る振動デバイス３００において、上述した第１実施形態に係る振動デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
振動デバイス３００では、図１３に示すように、第１端子３０には、１つの金属バンプ８０が配置されている。金属バンプ８０は、平面視で、貫通孔２６を囲んでいる。図１３に示す例では、金属バンプ８０は、平面視で円環状であり、円環の内側に貫通孔２６が位置している。なお、金属バンプ８０の形状は、円環に限定されず、平面視で閉じた形状であり、その内側に貫通孔２６が位置していればよい。
【００８６】
円環状の金属バンプ８０は、例えば、無電解めっき法により形成される。無電解めっき法では、円環状の金属バンプ８０であっても、容易に精度よく形成することができる。
【００８７】
振動デバイス３００では、金属バンプ８０は、平面視で、貫通孔２６を囲んでいるため、接合により生じる応力や熱歪みによる応力を低減できる。
【００８８】
４．  第４実施形態
次に、第４実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。図１４は、第４実施形態に係る電子機器としてのパーソナルコンピューター４００を模式的に示す斜視図である。
【００８９】
パーソナルコンピューター４００は、図１４に示すように、キーボード４０２を備えた本体部４０４と、表示部４０５を備えた表示ユニット４０６と、を含む。表示ユニット４０６は、本体部４０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
【００９０】
パーソナルコンピューター４００は、さらに、発振器として機能する振動デバイス１００を含む。また、パーソナルコンピューター４００は、キーボード４０２や表示部４０５などの制御に関する演算処理を行う演算回路４１０を含む。演算回路４１０は、振動デバイス１００からの出力信号により動作する。
【００９１】
このように、電子機器としてのパーソナルコンピューター４００は、振動デバイス１００と、振動デバイス１００の出力信号である発振信号に基づいて信号処理を行う演算回路４１０と、を備える。そのため、前述した振動デバイス１００の効果を享受できる。
【００９２】
なお、振動デバイス１００を備える電子機器は、前述したパーソナルコンピューター４００の他、例えば、デジタルスチールカメラ、スマートフォン、タブレット端末、スマートウォッチを含む時計、インクジェット式吐出装置、例えばインクジェットプリンター、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、通信機能付も含む電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡のような医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶のような計器類、携帯端末用の基地局、フライトシミュレーター等であってもよい。
【００９３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９４】
２…キャビティー、１０…振動素子、２０…ＩＣ基板、２２…シリコン基板、２２ａ…第１面、２２ｂ…第２面、２４…回路部、２６…貫通孔、２７…内壁、２８…パッシベーション膜、３０…第１端子、４０…第２端子、４２…外部電極、４４…外部電極、４６…外部電極、４８…外部電極、５０…配線、６０…酸化シリコン層、７０…樹脂層、７２…第１部分、７４…第２部分、８０…金属バンプ、８１…第１金属バンプ、８２…第２金属バンプ、９０…蓋体、１００…振動デバイス、２００…振動デバイス、２４１…制御回路、２４２…発振回路、２４３…出力回路、３００…振動デバイス、４００…パーソナルコンピューター、４０２…キーボード、４０４…本体部、４０５…表示部、４０６…表示ユニット、４１０…演算回路
【図１】
2020195116.tif 000003
【図２】
2020195116.tif 000004
【図３】
2020195116.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020195116.tif 000009
【図８】
2020195116.tif 000010
【図９】
2020195116.tif 000011
【図１０】
2020195116.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020195116.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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