(57)【要約】      （修正有）【課題】チップ機能面上に機密性に優れた空間を確保した小型電子部品を提供する。【解決手段】電子部品は、主面の機能領域にＭＥＭＳが形成されたシリコン基板１００と、前記機能領域を気密封止する封止部材２００とを有し、前記封止部材２００は、前記機能領域から離間して前記機能領域上を覆う状態で前記シリコン基板１００に接合され、更に前記シリコン基板１００との接合が前記機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有する。【選択図】図１
2005125447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に機能領域を有し、前記機能領域にＭＥＭＳが形成されたシリコン基板と、
前記機能領域から離間して前記機能領域上を覆う状態で前記シリコン基板に接合されることにより前記機能領域を気密封止し、更に前記シリコン基板との接合が前記機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有する封止部材とを有することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品において、
前記機能領域は、前記シリコン基板と前記封止部材との接合によって形成された空間の中に気密封止されていることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、シリコンからなることを特徴とする電子部品。
【請求項４】
請求項１に記載の電子部品において、
前記シリコン基板、若しくは前記封止部材に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔を通して前記ＭＥＭＳと電気的に接続され、前記シリコン基板の主面と反対側の裏面、若しくは前記封止部材の前記シリコン基板と向かい合う面と反対側の面に設けられた電極とを更に有することを特徴とする電子部品。
【請求項５】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、陽極接合、若しくは常温接合によって前記シリコン基板に接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項６】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、金属間化合物によって前記シリコン基板に接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項７】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、金属材によって前記シリコン基板に接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項８】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、導電性樹脂、若しくは絶縁樹脂によって前記シリコン基板に接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項９】
請求項１に記載の電子部品において、
前記封止部材は、ガラスによって前記シリコン基板に接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項１０】
主面に機能領域を有し、前記機能領域にＭＥＭＳが形成されたシリコン基板と、
前記機能領域から離間して前記機能領域上を覆う状態で前記シリコン基板に接合されることにより前記機能領域を気密封止し、更に前記シリコン基板との接合が前記機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有する封止部材と、
前記シリコン基板、若しくは前記封止部材に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔を通して前記ＭＥＭＳと電気的に接続され、前記シリコン基板の主面と反対側の裏面、若しくは前記封止部材の前記シリコン基板と向かい合う面と反対側の面に設けられた電極とを有することを特徴とする電子部品。
【請求項１１】
主面の機能領域にＭＥＭＳが形成されたシリコン基板と、封止部材とを準備する工程と、
前記機能領域から離間して前記機能領域上を覆う状態で前記シリコン基板に前記封止部材を接合して前記機能領域を気密封止する工程とを有し、
前記封止部材は、前記シリコン基板との接合部が前記機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電子部品の製造方法において、
前記シリコン基板、若しくは前記封止部材は貫通孔を有し、
前記シリコン基板に前記封止部材を接合する工程の後、前記貫通孔を通して前記ＭＥＭＳと電気的に接続され、前記シリコン基板の主面と反対側の裏面、若しくは前記封止部材の前記シリコン基板と向かい合う面と反対側の面に配置される電極を形成する工程を更に有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項１３】
主面に複数の機能領域を有し、前記複数の機能領域に夫々ＭＥＭＳが形成されたシリコン基板と、シリコンからなる板部材とを準備する工程と、
前記複数の機能領域から離間して前記複数の機能領域上を覆う状態で、前記シリコン基板に前記板部材を接合して、前記複数の機能領域を個別に封止する工程と、
前記シリコン基板及び前記板部材を複数の個片に分割する工程とを有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品及びその製造技術に関し、特に、ＭＥＭＳを有する電子部品に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面弾性波素子や圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Ｆilm Ｂulk Ａcoustic Ｒesonator）、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ（Ｒadio Ｆrequency Ｍicro Ｅlectro Ｍechanical Ｓystem）等の表面可動型電子部品ではデバイス表面の状態が素子の特性に大きな影響を与えるため、デバイス表面には空間が必要である。
【０００３】
図１６は従来の表面弾性波装置の概略図である。図中、１０は圧電体素子、１１は圧電体素子１０上の櫛歯型電極、１２は圧電体素子１０上電極、１３はボンディングワイヤ、１４は接着剤、２０はセラミックパッケージ、２１はセラミックパッケージ内部電極２１、２２はスルーホール、２３は外部取出用電極、２４は封止キャップ、２５は封止キャップ接続部である。圧電体素子１０はセラミックパッケージ２０内に接着剤１４やはんだ等にてデバイス面を上面として接続され、ボンディングワイヤ１３にてセラミックパッケージ内部電極２１と接続され電気的導通を得る。表面弾性波素子はデバイス表面の振動を利用するため、デバイス上に空間を要する。表面弾性波素子と同様に圧電薄膜共振器やRF-MEMSスイッチ等の表面可動型電子部品においても空間は不可欠である。
【０００４】
また、特開平８−３３０８９４号公報（特許文献１）に、表面弾性波素子と凹型ガラス基板を陽極接合にて接続し、圧電体素子上の櫛歯電極部に空間を確保する方法も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３０９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のワイヤボンディング方式では、チップ表面の空間を確保するためにセラミックパッケージをキャップ封止する必要があった。キャップ封止を行うことにより、パッケージサイズが大きくなる。またキャビティ付セラミック基板を用いているためコスト高でもある。これらは圧電薄膜共振器やＦＲ−ＭＥＭＳスイッチ等の表面可動型電子部品においても同様な問題となり、低コスト化のためにはより小型な実装方法が必要である。
【０００７】
ワイヤボンディング方式のほかにもデバイス面をパッケージ側にし、金バンプやはんだ等でパッケージと接続するフリップチップ方式もあげられるが、パッケージサイズ大という問題点を抱えている。
【０００８】
更に、個片に切断したチップをセラミックパッケージ上に搭載しているため、製造時間が長くかかっている。またパッケージ高さも高くなる。
【０００９】
特開平８−３３０９８４号公報に記載の方法は、チップサイズパッケージが提供できるが、ガラス基板を凹型に成形しなくてはならないこと、ガラス基板でないと貫通スルーホールが形成できないこと、異方性の線膨張係数を有する圧電体素子と同等な線膨張係数を有するガラス基板を作成することが困難かつ高コストであることが問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明の電子部品は、
主面に機能領域を有し、前記機能領域にＭＥＭＳが形成されたシリコン基板と、
前記機能領域から離間して前記機能領域上を覆う状態で、前記シリコン基板に接合されることにより前記機能領域を気密封止し、更に前記シリコン基板との接合が前記機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有する封止部材とを有する。
（２）前記手段（１）の電子部品において、
前記シリコン基板、若しくは前記封止部材に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔を通して前記ＭＥＭＳと電気的に接続され、前記シリコン基板の主面と反対側の裏面、若しくは前記封止部材の前記シリコン基板と向かい合う面と反対側の面に設けられた電極とを更に有する。
（３）前記手段（１）の電子部品において、
前記封止部材は、陽極接合、若しくは常温接合によって前記シリコン基板に接合されている。
（４）前記手段（１）の電子部品において、
前記封止部材は、金属間化合物（例えば、金とすずの化合物、銀とすずの化合物）によって前記シリコン基板に接合されている。
（５）前記手段（１）の電子部品において、
前記封止部材は、金属材（例えば、はんだ）によって前記シリコン基板に接合されている。
（６）前記手段（１）の電子部品において、
前記封止部材は、導電性樹脂、若しくは絶縁樹脂によって前記シリコン基板に接合されている。
【００１１】
上述した手段によれば、チップサイズのパッケージングが可能となり、シリコン基板および封止部材の厚さを薄くすることにより低背化も可能となる。また、ウェハ一括製造も可能である。さらにはシリコン基板と封止部材との線膨張係数差がない、もしくはごく小さいため、温度変化による膨張収縮時にも接続部（シリコン基板と封止部材との接合部）に発生する応力を抑制でき、信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１３】
本発明により、チップサイズのパッケージングが可能となり、基板の厚さを薄くすることにより低背化も可能となる。またウェハ一括製造も可能である。さらに機能領域を有するシリコン基板と、機能領域を封止する封止部材との線膨張係数差がない、もしくはごく小さいため、温度変化による膨張収縮時にも接続部（シリコン基板と封止部材との接合部）に発生する応力を抑制でき、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施例であるシリコンチップ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンとガラス膜で封止した電子部品の断面図であり、
図２は、ガラス膜による封止接合後のシリコンチップ側表面形状透過図、
図３は、ガラス膜による封止接合後の封止部材側表面形状透過図、
図４は、シリコンチップ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンチップとガラス膜で封止した電子部品の個片製造プロセス、
図５は、シリコンウェハ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンウェハとガラス膜で封止した電子部品のウェハ一括製造プロセスである。
【００１６】
図1から図５中、１００はシリコンチップ（シリコン基板）、１０１はチップ上電極、１０２はスルーホール、１０３はメタライズ、１０４ははんだ、１０５は陽極接合部、１０６はチップ上電極１０１に形成された電極パッド、２００は封止部材、２０１はガラス膜である。
【００１７】
本実施の形態の場合、電子部品は一例として、シリコンチップ１００上にＲＦスイッチ部を含むチップ上電極１０１を形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを構成する。
【００１８】
図１に示すように、本実施例の電子部品は、シリコンチップ１００及び封止部材２００を有する構成になっている。シリコンチップ１００は、その主面に、封止部と、この封止部で囲まれた機能領域とを有し、機能領域にはチップ上電極１０１を含むＲＦ−ＭＥＭＳが形成されている。封止部材２００は、シリコンチップ１００の機能領域から離間して機能領域上を覆う状態でシリコンチップ１００の封止部に接合されている。封止部材２００の接合は、封止部材２００の接合部とシリコンチップ１００の接合部との間にガラス膜２０１を介在させた接合によって行われている。シリコンチップ１００の機能領域は、シリコンチップ１００と封止部材２００との接合によって形成された空間の中に気密封止されている。
【００１９】
本実施例のように、機能領域を有するシリコンチップ１００に封止部材２００を接合し、機能領域を気密封止するパッケージ構造の場合、パッケージ形成時や実使用時の温度変化でシリコンチップ及び封止部材が膨張収縮し、シリコンチップと封止部材との線膨張係数差に起因する応力及び歪みが両者の接合部に集中するため、接合部に亀裂等の破損が発生し易く、機能領域の気密封止が保てなくなる。そこで、このような構造の場合、シリコンチップと同一、若しくは類似した線膨張係数を有する封止部材、換言すれば、シリコンチップと封止部材との接合が機能領域の気密封止を保てる線膨張係数を有する封止部材、更に換言すれば、シリコンチップの線膨張係数に対してシリコンチップとの接合に破損が生じない線膨張係数を有する封止部材を使用し、シリコンチップと封止部材との接合部に集中する応力及び歪みを低減することが有効である。本実施例では、例えばシリコン板からなる封止部材２００を使用している。
【００２０】
シリコンチップ１００には、その主面からその主面と反対側の裏面に亘って貫通孔（スルーホール）１０２が設けられており、この貫通孔１０２内には機能領域のＭＥＭＳと電気的に接続されたはんだ１０４が埋め込まれている。はんだ１０４はシリコンチップ１００の裏面から突出しており、シリコンチップ１００の裏面には、はんだ１０４からなる電極（外部接続用端子）が設けられている。
【００２１】
図４は、本発明による電子部品の第１の実施例を実現する作製プロセスを示したものであり、（ａ）はチップ上電極１０１が形成されたシリコンチップ１００を、（ｂ）はチップ上電極１０１が形成されたシリコンチップ１００に外部との電気的導通を確保するスルーホール１０２を形成したシリコンチップを、（ｃ）はシリコン等の封止部材２００に陽極接合用ガラス膜２０１を形成した封止部材２００と、スルーホール１０２を形成したシリコンチップ１００のスルーホール１０２にメタライズ１０３を形成したシリコンチップを、（ｄ）は（ｃ）にて形成した封止部材２００とシリコンチップ１００を陽極接合にて接続した電子部品を、（ｅ）は外部との電気的導通確保のためにスルーホール１０２内にはんだ１０４を挿入した電子部品を、（ｆ）はデバイス面の空間を確保し封止されたＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを示す。
【００２２】
（ａ）において、シリコンチップ１００上にはアルミや金などの金属もしくは導電性を有する材料で配線が形成されている。それら配線には電極パッド１０６が設けられている。
【００２３】
（ｂ）において、電極パッド１０６裏面にシリコンウェットエッチング、ドライエッチング等を用いて貫通孔１０２を形成する。以下にシリコンウェットエッチング方法について簡単に説明する。
【００２４】
単結晶シリコンウェハの[１００]面に対し、例えば酸化温度を１０００℃とした酸素雰囲気中に９０分保持することにより、厚さ０．２μｍの二酸化シリコン膜を形成する。二酸化シリコン膜の表面に厚さ３μｍの感光性レジストを塗布し、貫通孔を形成する領域のレジストをホトリソグラフィにより除去する。フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部の二酸化シリコン膜をエッチングする。次に感光性レジストを除去し、二酸化シリコンをマスクとして、露出したシリコン面を９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし、四角錐形状のスルーホール１０２を形成する。再度、熱酸化処理することで０．２μｍ厚の二酸化シリコン膜を形成する。以上は、特開平７−２８３２８０号公報に記載されている方法と同様である。
【００２５】
（ｃ）において、チップ上電極パッド１０６とチップ裏面間の導通を確保するため、はんだぬれ性を確保するためにスルーホール１０２内部に無電解めっきにてメタライズ１０３を形成する。メタライズ材料はニッケル、金、銅、クロム、チタン等から形成され、電気的導通が得られればよい。また封止部材２００にはチップ材質と同様なシリコンを用い、その外周封止部に陽極接合用のパイレックスガラス等のガラス膜２０１を蒸着やスパッタなどの方法で２〜３μｍ程度形成する。封止部材２００の材料として、セラミック基板やガラス基板など機能面を有するチップ材料と線膨張係数が近ければよい。封止材料の線膨張係数をシリコンチップ１００と同等にすることにより、パッケージ形成時や実使用時の温度変化による膨張収縮が生じた場合の封止材／チップ間接続部（接合部）に発生する応力および歪みを低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００２６】
（ｄ）において、（ｃ）で作製したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ部を有するシリコンチップ１００と封止部を対向させ、チップ側陽極接合部１０５と封止部材側ガラス膜２０１の位置あわせを行う。位置合わせ後、加熱加圧電圧付加することにより陽極接合部１０５とガラス膜２０１を陽極接合により接続する。これにより、チップ上電極部は空間を有して封止され、外気からの粉塵に対して守られた構造となる。また、シリコンとガラス膜２０１により封止されていることから水分の浸入も困難であり、水分による特性異常も生じない。また、ガラスによる接続（接合）であるため、部品搭載リフロー時に再溶融する心配もない。接合は常温接続によって行ってもよい。
【００２７】
（ｅ）において、スルーホール１０２内に他基板に接続するためのはんだ１０４を形成する。はんだ形成方法として、はんだ塗布部を開口したマスクを用いてはんだペーストを開口部に印刷し、リフローを行うことにより貫通孔１０２内にはんだを形成する方法や、はんだ搭載部を開口したマスクを用いてはんだボールを各貫通孔１０２に振り込み、リフローにより貫通孔１０２内にはんだを形成する方法などが挙げられる。ただし本電子部品を搭載する基板、たとえばマザーボード上に、はんだペーストが一括で印刷されている場合は本工程を行う必要はない。
【００２８】
（ｆ）において、はんだ１０４を形成した本電子部品を反転することにより、チップ機能面上に空間を有した電子部品を得る。
【００２９】
本工程により、チップ機能面上に空間を有し、接続部の応力も低減でき、耐湿性の高いチップサイズのＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが実現される。
【００３０】
図５に本発明による電子部品の第１の実施例を実現するＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのウェハ一括作製プロセスを示す。図１から図４と同様な部材には同一の数字を記している。
【００３１】
（ａ）において、シリコンウェハ（シリコン基板）１１０上にアルミや金などの金属もしくは導電性を有する材料で配線１０１が形成されている。それら配線には電極パッド１０６が設けられている。
【００３２】
（ｂ）において、ウェハ状態のまま各電極パッド１０６裏面にシリコンウェットエッチング、ドライエッチング等を用いて貫通孔１０２を形成する。以下にシリコンウェットエッチング方法について簡単に説明する。単結晶シリコンウェハの[１００]面に対し、例えば酸化温度を１０００℃とした酸素雰囲気中に９０分保持することにより、厚さ０．２μｍの二酸化シリコン膜を形成する。二酸化シリコン膜の表面に厚さ３μｍの感光性レジストを塗布し、貫通孔１０２を形成する領域のレジストをホトリソグラフィにより除去する。フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部の二酸化シリコン膜をエッチングする。次に感光性レジストを除去し、二酸化シリコンをマスクとして、露出したシリコン面を９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし、四角錐形状のスルーホール１０２を形成する。再度、熱酸化処理することで０．２μｍ厚の二酸化シリコン膜を形成する。以上は、特開平７−２８３２０８０号公報に記載されている方法と同様である。
【００３３】
（ｃ）において、チップ上電極パッド１０６とチップ裏面間の導通を確保するため、はんだぬれ性を確保するためにスルーホール１０２内部に無電解めっきにてメタライズ１０３を形成する。メタライズ材料はニッケル、金、銅、クロム、チタン等から形成され、電気的導通が得られればよい。また、ウェハサイズの封止部材２１０にはチップ材質と同様なシリコンを用い、その外周封止部に陽極接合用のパイレックスガラス等のガラス膜２０１を２〜３μｍ程度形成する。ウェハサイズ封止部材２１０の材料として、セラミック基板やガラス基板など機能面を有するチップ材料と線膨張係数が近ければよい。ウェハサイズ封止部材２１０の線膨張係数をシリコンウェハ１１０と同等にすることにより、パッケージ形成時や実使用時の温度変化による膨張収縮が生じた場合の封止材／チップ間接続部（接合部）に発生する応力および歪みを低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００３４】
（ｄ）において、（ｃ）で作製したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ部を有するシリコンウェハ１１０とウェハサイズ封止部材２１０を対向させ、ウェハ状態でチップ側陽極接合部と封止部材側ガラス膜２０１の位置あわせを行う。位置合わせ後、加熱加圧電圧付加することにより、陽極接合部とガラス膜２０１を陽極接合により接続する。これによりチップ上電極１０１部は空間を有して封止され、外気からの粉塵に対して守られた構造となる。また、シリコンとガラス膜２０１により封止されていることから水分の浸入も困難であり、水分による特性異常も生じない。またガラスによる接続であるため、部品搭載リフロー時に再溶融する心配もない。接合は常温接続によって行ってもよい。
【００３５】
（ｅ）において、スルーホール１０２内に他基板に接続するためのはんだ１０４を形成する。はんだ形成方法として、はんだ塗布部を開口したマスクを用いてはんだペーストを開口部に印刷し、リフローを行うことにより貫通孔１０２内にはんだ１０４を形成する方法や、はんだ１０４搭載部を開口したマスクを用いてはんだボールを各貫通孔１０２に振り込み、リフローにより貫通孔１０２内にはんだを形成する方法などが挙げられる。ただし本電子部品を搭載する基板、たとえばマザーボード上に、はんだペーストが一括で印刷されている場合は本工程を行う必要はない。
【００３６】
（ｆ）において、陽極接合後のデバイスをウェハサイズのまま反転し、各ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチデバイス間をサンドブラストやダイサーによりダイシングを行い、個片ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチデバイスを作製する。これによりチップ機能面上に空間を有した電子部品を得る。
【００３７】
本工程により、チップ機能面上に空間を有し、接続部の応力も低減でき、耐湿性の高いチップサイズのＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが実現される。更にウェハ一括プロセスであるため工程を削減でき、ハンドリングも容易である。
【００３８】
図６は、本発明の第２実施例であるシリコンチップ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンで封止した電子部品の断面図であり、
図７は、シリコンチップ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンとガラス膜で封止した電子部品の個片製造プロセス、
図８は、シリコンチップ上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンとガラス膜で封止した電子部品のウェハ一括製造プロセスである。
【００３９】
図６から図８中、２０２は封止部材側スルーホール（貫通孔）、２０３は封止部材側メタライズ、２０４は封止部材側はんだである。既出材に関しては同一の番号で示している。
【００４０】
本実施の形態の場合、電子部品は一例として、シリコンチップ１００上にRFスイッチ部を含むチップ上電極１０１を形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを構成する。
【００４１】
図７は本発明による電子部品の第２の実施例を実現する作製プロセスを示したものであり、（ａ）はシリコン等の封止部材２００に陽極接合用ガラス膜２０１を形成した封止部材２００を、（ｂ）は電極パッド１０６に対応して貫通孔２０２を形成した封止部材２００と、チップ上電極１０１が形成されたシリコンチップ１００を、（ｃ）は（ｂ）にて作製した封止部材２００とシリコンチップ１００を陽極接合にて接続した電子部品を、（ｄ）は封止部材側スルーホール２０２に封止部材側メタライズ２０３を形成した電子部品を、（ｅ）は外部との電気的導通確保のために封止部材側のスルーホール２０２内に封止部材側はんだ２０４を挿入した電子部品を、（ｆ）はデバイス面の空間を確保し封止されたＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを示す。
【００４２】
（ａ）において、封止部材２００にはチップ材質と同様なシリコンを用い、その外周封止部に陽極接合用のパイレックスガラス等のガラス膜２０１を蒸着やスパッタなどにより２〜２０μｍ程度形成する。封止部材２００の材料として、セラミック基板やガラス基板など機能面を有するチップ材料と線膨張係数が近ければよい。封止材料の線膨張係数をチップ１００と同等にすることにより、パッケージ形成時や実使用時の温度変化による膨張収縮が生じた場合の封止材／チップ間接続部に発生する応力および歪みを低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００４３】
（ｂ）において、電極パッド１０６に対応する箇所にシリコンウェットエッチング、ドライエッチング等を用いて貫通孔２０２を形成する。以下にシリコンウェットエッチング方法について簡単に説明する。単結晶シリコンウェハの[１００]面に対し、例えば酸化温度を１０００℃とした酸素雰囲気中に９０分保持することにより、厚さ０．２μｍの二酸化シリコン膜を形成する。二酸化シリコン膜の表面に厚さ３μｍの感光性レジストを塗布し、貫通孔２０２を形成する領域のレジストをホトリソグラフィにより除去する。フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部の二酸化シリコン膜をエッチングする。次に感光性レジストを除去し、二酸化シリコンをマスクとして、露出したシリコン面を９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし、四角錐形状のスルーホールを形成する。再度、熱酸化処理することで０．２μｍ厚の二酸化シリコン膜を形成する。以上は、特開平７−２８３２８０号公報に記載されている方法と同様である。一方、シリコンチップ上にアルミや金などの金属もしくは導電性を有する材料で配線を形成されている。それら配線には電極パッドが設けられている。
【００４４】
（ｃ）において、（ｂ）で作製したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ部を有するチップと封止部を対向させ、チップ側陽極接合部と封止部材２００側ガラス膜２０１の位置あわせを行う。この際、電極パッドとスルーホールの位置合わせもあわせて行う。位置合わせ後、加熱加圧電圧付加することにより陽極接合部とガラス膜２０１を陽極接合により接続する。これにより、チップ上電極部は空間を有して封止され、外気からの粉塵に対して守られた構造となる。また、シリコンとガラス膜２０１により封止されていることから水分の浸入も困難であり、水分による特性異常も生じない。また、ガラスによる接続であるため、部品搭載リフロー時に再溶融する心配もない。接合は常温接続によって行ってもよい。
【００４５】
（ｄ）において、チップ上電極パッド１０６と封止部材２００間の導通を確保するため、はんだぬれ性を確保するために封止部材側スルーホール２０２内部に無電解めっきにてメタライズ２０３を形成する。メタライズ材料はニッケル、金、銅、クロム、チタン等から形成され、電気的導通が得られればよい。
【００４６】
（ｅ）において、封止部材側スルーホール２０２内に他基板に接続するための封止部材側はんだ２０４を形成する。はんだ形成方法として、はんだ塗布部を開口したマスクを用いてはんだペーストを開口部に印刷し、リフローを行うことにより貫通孔内にはんだを形成する方法や、はんだ搭載部を開口したマスクを用いてはんだボールを各貫通孔に振り込み、リフローにより貫通孔内にはんだを形成する方法などが挙げられる。ただし本電子部品を搭載する基板、たとえばマザーボード上に、はんだペーストが一括で印刷されている場合は本工程を行う必要はない。
【００４７】
（ｆ）において、封止部材側はんだ２０４を形成した本電子部品を反転することにより、チップ機能面上に空間を有した電子部品を得る。
【００４８】
本工程により、第１の実施例の利点に加え、封止部材２００側に封止部材側スルーホール２０２を形成するため、封止部材側スルーホール２０２が形成しやすいこと、機能面を有するチップ１００側には特別な加工が必要でないことがあげられる。
【００４９】
図８に本発明による電子部品の第２の実施例を実現するＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのウェハ一括作製プロセスを示す。図１から図７と同様な部材には同一の数字を記している。
【００５０】
（ａ）において、ウェハサイズ封止部材２１０にはシリコンウェハ１１０の材質と同様なシリコンを用い、ウェハ状態のまま外周封止部に陽極接合用のパイレックスガラス等のガラス膜２０１を蒸着やスパッタなどにより２〜２０μｍ程度形成する。ウェハサイズ封止部材２１０の材料として、セラミック基板やガラス基板など機能面を有するシリコンウェハ１１０材料と線膨張係数が近ければよい。ウェハサイズ封止部材２１０の線膨張係数をシリコンウェハ１１０と同等にすることにより、パッケージ形成時や実使用時の温度変化による膨張収縮が生じた場合の封止材／チップ間接続部に発生する応力および歪みを低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００５１】
（ｂ）において、電極パッド１０６に対応する箇所にシリコンウェットエッチング、ドライエッチング等を用いて貫通口を形成する。以下にシリコンウェットエッチング方法について簡単に説明する。単結晶シリコンウェハの[１００]面に対し、例えば酸化温度を１０００℃とした酸素雰囲気中に９０分保持することにより、厚さ０．２μｍの二酸化シリコン膜を形成する。二酸化シリコン膜の表面に厚さ３μｍの感光性レジストを塗布し、貫通孔を形成する領域のレジストをホトリソグラフィにより除去する。フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸漬し、開口部の二酸化シリコン膜をエッチングする。次に感光性レジストを除去し、二酸化シリコンをマスクとして、露出したシリコン面を９０℃に加熱した水酸化カリウム水溶液により異方性エッチングし、四角錐形状のスルーホール２０２を形成する。再度、熱酸化処理することで０．２μｍ厚の二酸化シリコン膜を形成する。以上は、特開平７−２８３２８０号公報に記載されている方法と同様である。一方、シリコンウェハ上にアルミや金などの金属もしくは導電性を有する材料で配線が形成されている。それら配線には電極パッドが設けられている。
【００５２】
（ｃ）において、（ｂ）で作製したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチ部を有するシリコンウェハ１１０とウェハサイズ封止部材２１０を対向させ、チップ側陽極接合部とウェハサイズ封止部材２１０側ガラス膜２０１の位置あわせを行う。この際、電極パッド１０６と封止部材側スルーホール２０２の位置合わせもあわせて行う。位置合わせ後、加熱加圧電圧付加することにより、陽極接合部とガラス膜２０１を陽極接合により接続する。これによりチップ上電極部は空間を有して封止され、外気からの粉塵に対して守られた構造となる。また、シリコンとガラス膜２０１により封止されていることから水分の浸入も困難であり、水分による特性異常も生じない。またガラスによる接続であるため、部品搭載リフロー時に再溶融する心配もない。接合は常温接続によって行ってもよい。
【００５３】
（ｄ）において、チップ上電極パッド１０６とウェハサイズ封止部材２１０間の導通を確保するため、はんだぬれ性を確保するために封止部材側スルーホール２０２内部に無電解めっきにて封止部材側メタライズ２０３を形成する。メタライズ材料はニッケル、金、銅、クロム、チタン等から形成され、電気的導通が得られればよい。
【００５４】
（ｅ）において、封止部材側スルーホール２０２内に他基板に接続するための封止部材側はんだ２０４を形成する。封止部材側はんだ２０４の形成方法として、はんだ塗布部を開口したマスクを用いてはんだペーストを開口部に印刷し、リフローを行うことにより貫通孔内にはんだを形成する方法や、はんだ搭載部を開口したマスクを用いてはんだボールを各貫通孔に振り込み、リフローにより貫通孔内にはんだを形成する方法などが挙げられる。ただし本電子部品を搭載する基板、たとえばマザーボード上にはんだペーストが一括で印刷されている場合は本工程を行う必要はない。
【００５５】
（ｆ）において、陽極接合後のデバイスをウェハサイズのまま反転し、各ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチデバイス間をサンドブラストやダイサーによりダイシングを行い、個片ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチデバイスを作製する。これによりチップ機能面上に空間を有した電子部品を得る。
【００５６】
本工程により、チップ機能面上に空間を有し、接続部の応力も低減でき、耐湿性の高いチップサイズのＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが実現される。更にウェハ一括プロセスであるため工程を削減でき、ハンドリングも容易である。
【００５７】
本工程により、第１の実施例の利点に加え、ウェハサイズ封止部材２１０側に封止部材側スルーホール２０２を形成するため封止部材側スルーホール２０２が形成しやすいこと、機能面を有するウェハ側には特別な加工が必要でないことがあげられる。
【００５８】
図９に本発明の第３実施例の断面模式図を示す。本実施例では第１の実施例の陽極接合を行ったシリコンチップ１００／封止部材２００の接続部を金−錫接続としたものである。金−錫接続とすることにより、陽極接合に比較して低コストで作製が可能となる。また、金属接続であるため応力緩和も期待される。本実施例の実現には第１、第２の実施例と同様にチップ個片作製プロセス、ウェハ一括作製プロセスともに可能である。以下に図４の陽極接合時個片作製プロセスと相違なる工程のみ説明する。
【００５９】
図４（ａ）、（ｂ）の工程と同様にシリコンチップ１００上にチップ上電極１０１およびスルーホール１０２を形成する。
【００６０】
（ｃ）について、封止部材２００の外周封止部に金突起２０５をめっきなどにて５〜３０μｍ程度形成する。対向するチップ外周封止部には導通口に形成するニッケル／金めっきなどを外周封止部にも形成し、外周封止部上に錫を１〜１０μｍ程度めっきなどにより形成する。錫めっきの形成に際しては、ニッケルやクロム、チタンなどの下地メタライズを用いてもかまわない。錫は印刷方式により形成しても構わない。また封止部材２００上の金突起２０５上に錫めっきを形成し、チップ側にメタライズのみを形成する構成でもかまわない。
【００６１】
（ｄ）について、上記のように形成した封止部材２００およびシリコンチップ１００の位置あわせを行い、加熱および加圧を行う。錫めっきが錫単体である場合、加熱温度は錫融点（２３２℃）以上とし、接触界面で錫のみ溶融させる。外周封止用金突起２０５と錫めっき界面では錫が溶融し、金と反応することにより金−錫系金属間化合物１０７を形成する。錫が反応すると外周封止用金突起２０５と錫めっきを形成した外周封止部は金属結合される。これにより形成される金−錫系金属間化合物１０７の融点は錫融点である２３２℃より高いため、他の部品を搭載する二次リフローを行っても、リフロー温度が金−錫系金属間化合物１０７融点以下である場合は再溶融せずに外周封止用金突起２０５と錫めっき形成した外周封止部は接続が保たれる。また外周が外周封止用金突起２０５、金−錫系金属間化合物１０７に囲まれているために、チップ上電極(チップ上配線)１０１は空間が保たれ、かつ気密封止される。なお、外周封止部はグランドとして利用してもよい。
【００６２】
（ｅ）、（ｆ）工程にてチップ電極上に空間が保たれ、かつ気密封止されたＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが得られる。
【００６３】
次に金−錫接続によるウェハ一括作製プロセスを図５と異なる工程のみ説明する。
【００６４】
図５（ａ）、（ｂ）の工程と同様にシリコンウェハ１１０上にチップ上電極１０１およびスルーホール１０２を形成する。
【００６５】
（ｃ）について、ウェハサイズ封止部材２１０の外周封止部に外周封止用金突起２０５をめっきなどにて５〜３０μｍ程度形成する。対向するチップ外周封止部にはスルーホール１０２に形成するニッケル／金めっきなどを外周封止部にも形成し、外周封止部上に錫を１〜１０μｍ程度めっきなどにより形成する。錫めっきの形成に際しては、ニッケルやクロム、チタンなどの下地メタライズを用いてもかまわない。錫は印刷方式により形成しても構わない。また封止部材２００上の外周封止用金突起２０５上に錫めっきを形成し、チップ側にメタライズのみを形成する構成でもかまわない。
【００６６】
（ｄ）について、上記のように形成したウェハサイズ封止部材２１０およびシリコンウェハ１１０の位置あわせを行い、加熱および加圧を行う。錫めっきが錫単体である場合、加熱温度は錫融点（２３２℃）以上とし、接触界面で錫のみ溶融させる。外周封止用金突起２０５と錫めっき界面では錫が溶融し、金と反応することにより金−錫系金属間化合物１０７を形成する。錫が反応すると外周封止用金突起２０５と錫めっきを形成した外周封止部は金属結合される。これにより形成される金−錫系金属間化合物１０７の融点は錫融点である２３２℃より高いため、他の部品を搭載する二次リフローを行っても、リフロー温度が金−錫系金属間化合物１０７融点以下である場合は再溶融せずに外周封止用金突起２０５と錫めっき形成した外周封止部は接続が保たれる。また外周が外周封止用金突起２０５、金−錫系金属間化合物１０７に囲まれているために、チップ上電極は空間が保たれ、かつ気密封止される。なお、外周封止部はグランドとして利用してもよい。
【００６７】
（ｅ）、（ｆ）工程にてスルーホール１０２にはんだ１０４が充填されたのち個片に分割される。これによりチップ電極１０１上に空間が保たれ、かつ気密封止されたＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが得られる。ウェハ一括プロセスであるため、チップ個片プロセスに比べ工程が簡略化できる。
【００６８】
図１０は本発明の第４実施例であるシリコンチップ１００上に形成したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチをシリコンで封止した電子部品の断面図である。本実施例では第２の実施例の陽極接合を行ったシリコンチップ１００／封止部材２００の接続部を金−錫接続としたものである。金−錫接続とすることにより陽極接合に比較して低コストで作製が可能となる。また、金属接続であるため応力緩和も期待される。本実施例の実現には第２の実施例と同様にチップ個片作製プロセス、ウェハ一括作製プロセスともに可能である。以下に図７の陽極接合時個片作製プロセスと相違なる工程のみ説明する。
【００６９】
（ａ）について、封止部材２００にはシリコンチップ１００材質と同様なシリコンを用い、その外周封止部に封止部材側外周封止用金突起２０５をめっきなどにて５〜３０μm程度形成する。図１１に外周封止部のパターン例を示す。図１１のようにチップ上電極１０１と外周封止部の電気的導通がなければどのようなパターンでもよい。（ｂ）の工程と同様に封止部材２００側に封止部材側スルーホール２０２を、シリコンチップ１００にはチップ上電極１０１を形成する。対向するチップ外周封止部１０８には封止部材側スルーホール２０２に形成するニッケル／金めっきなどを外周封止部１０８にも形成し、外周封止部１０８上に錫を１〜１０μｍ程度めっきなどにより形成する。錫めっきの形成に際しては、ニッケルやクロム、チタンなどの下地メタライズを用いてもかまわない。錫は印刷方式により形成しても構わない。また封止部材２００上の外周封止用金突起上２０５に錫めっきを形成し、シリコンチップ１００側にメタライズのみを形成する構成でもかまわない。
【００７０】
（ｃ）について、上記のように形成した封止部材２００およびチップの位置あわせを行い、加熱および加圧を行う。錫めっきが錫単体である場合、加熱温度は錫融点（２３２℃）以上とし、接触界面で錫のみ溶融させる。外周封止用金突起２０５と錫めっき界面では錫が溶融し、金と反応することにより金−錫系金属間化合物１０７を形成する。錫が反応すると外周封止用金突起２０５と錫めっきを形成した外周封止部は金属結合される。これにより形成される金-錫系金属間化合物１０７の融点は錫融点である２３２℃より高いため、他の部品を搭載する二次リフローを行っても、リフロー温度が金−錫系金属間化合物１０７融点以下である場合は再溶融せずに外周封止用金突起２０５と錫めっき形成した外周封止部は接続が保たれる。また外周が外周封止用金突起２０５、金−錫系金属間化合物１０７に囲まれているために、チップ上電極１０１は空間が保たれ、かつ気密封止される。なお、外周封止部はグランドとして利用してもよい。
【００７１】
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）工程にてチップ電極上に空間が保たれ、かつ気密封止されたＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが得られる。
【００７２】
次に、金−錫接続によるウェハ一括作製プロセスを図８と異なる工程のみ説明する。
【００７３】
（ａ）について、ウェハサイズ封止部材２１０にはシリコンウェハ１１０材質と同様なシリコンを用い、その外周封止部に外周封止用金突起２０５をめっきなどにて５〜３０μm程度形成する。図１１に外周封止部のパターン例を示す。図１１のようにチップ上電極１０１と外周封止部１０８が電気的導通がなければどのようなパターンでもよい。（ｂ）の工程と同様にウェハサイズ封止部材２１０側に封止部材側スルーホール２０２を、シリコンウェハ１１０にはチップ上電極１０１を形成する。対向するチップ外周封止部には封止部材側スルーホール２０２に形成するニッケル／金めっきなどをウェハ一括で外周封止部にも形成し、外周封止部上に錫を１〜１０μｍ程度めっきなどにより形成する。錫めっきの形成に際しては、ニッケルやクロム、チタンなどの下地メタライズを用いてもかまわない。錫は印刷方式により形成しても構わない。またウェハサイズ封止部材２１０上の外周封止用金突起２０５上に錫めっきを形成し、シリコンウェハ１１０側にメタライズのみを形成する構成でもかまわない。
【００７４】
（ｃ）について、上記のように形成したウェハサイズ封止部材２１０およびシリコンウェハ１１０の位置あわせを行い、加熱および加圧を行う。錫めっきが錫単体である場合、加熱温度は錫融点（２３２℃）以上とし、接触界面で錫のみ溶融させる。外周封止用金突起２０５と錫めっき界面では錫が溶融し、金と反応することにより金−錫系金属間化合物１０７を形成する。錫が反応すると外周封止用金突起２０５と錫めっきを形成した外周封止部は金属結合される。これにより形成される金-錫系金属間化合物１０７の融点は錫融点である２３２℃より高いため、他の部品を搭載する二次リフローを行っても、リフロー温度が金-錫系金属間化合物１０７融点以下である場合は再溶融せずに外周封止用金突起２０５と錫めっき形成した外周封止部は接続が保たれる。また外周が外周封止用金突起２０５、金-錫系金属間化合物１０７に囲まれているために、チップ上電極１０１は空間が保たれ、かつ気密封止される。なお、外周封止部はグランドとして利用してもよい。
【００７５】
（ｄ）、（ｅ）工程にて封止部材側スルーホール２０２内に封止部材側メタライズ２０３および封止部材側はんだ２０４を形成し、チップ電極１０１上に空間が保たれ、かつ気密封止されたウェハ状ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが得られる。
【００７６】
（ｆ）と同様に個片に分割され、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが得られる。
【００７７】
本工程により、チップ機能面上に空間を有し、接続部の応力も低減でき、耐湿性の高いチップサイズのＲＦ−ＭＥＭＳスイッチが実現される。更にウェハ一括プロセスであるため工程を削減でき、ハンドリングも容易である。
【００７８】
本工程により、第３の実施例の利点に加え、ウェハサイズ封止部材２１０側に封止部材側スルーホール２０２を形成するため封止部材側スルーホール２０２が形成しやすいこと、機能面を有するシリコンウェハ１１０側には特別な加工が必要でないことがあげられる。
【００７９】
第３および第４の実施例において、外周封止部の接続は銀−錫やニッケル−錫など錫と反応する金属であればよい。
【００８０】
図１２に本発明による第５の実施例を示す。本実施例は図９における第３の実施例において、外周封止部接続箇所を金−錫接続からはんだ接続に変更したものである。接続部をはんだ接続とすることにより、第３の実施例の利点に加え、接続時にはんだ２０６が溶融することにより外周封止部の高さばらつきやチップおよび封止材の反りを吸収することができる。またセルフアライメントも可能である。
【００８１】
本実施例に関しても、個片製造プロセスとウェハ一括プロセスの双方が可能である。
【００８２】
図１３に本発明による第６の実施例を示す。本実施例は図１０における第４の実施例において、外周封止部接続箇所を金−錫接続からはんだ接続に変更したものである。接続部をはんだ接続とすることにより、第４の実施例の利点に加え、接続時にはんだ２０６が溶融することにより外周封止部の高さばらつきやシリコンチップ１００および封止部材２００の反りを吸収することができる。またセルフアライメントも可能である。
【００８３】
本実施例に関しても、個片製造プロセスとウェハ一括プロセスの双方が可能である。
【００８４】
図１４に本発明による第７の実施例を示す。本実施例は図９における第３の実施例において、外周封止部接続箇所を金−錫接続から樹脂接続に変更したものである。樹脂２０７で接続することにより、ぬれ性確保のために施していたメタライズ工程が不要となり、また樹脂により外周封止部の高さばらつきやシリコンチップ１００および封止部材２００の反りを吸収できる。絶縁性の樹脂を用いることにより図１１のような外周封止部１１１とチップ上電極１０１のショートを考慮する必要がない。また、導電性樹脂を用いる場合は高さばらつきやシリコンチップ１００および封止部材２００の反りの吸収に加え外周封止部をグランドとして利用できる。
【００８５】
本実施例に関しても、個片製造プロセスとウェハ一括プロセスの双方が可能である。
【００８６】
図１５に本発明による第８の実施例を示す。本実施例は図１０における第４の実施例において、外周封止部接続箇所を金−錫接続から樹脂接続に変更したものである。樹脂２０７で接続することにより、ぬれ性確保のために施していたメタライズ工程が不要となり、また樹脂により外周封止部の高さばらつきやシリコンウェハ１１０およびウェハサイズ封止部材２１０の反りを吸収できる。絶縁性の樹脂を用いることにより図１１のような外周封止部１１１とチップ上電極１０１のショートを考慮する必要がない。また導電性樹脂を用いる場合は高さばらつきやシリコンウェハ１１０およびウェハサイズ封止部材２１０の反りの吸収に加え外周封止部をグランドとして利用できる。
【００８７】
本実施例に関しても、個片製造プロセスとウェハ一括プロセスの双方が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明における第１の実施例の断面概略図。
【図２】本発明における第１の実施例のチップ上デバイス面概略図。
【図３】本発明における第１の実施例の封止部材上面概略図。
【図４】本発明における第１の実施例の個片作製プロセス概略図。
【図５】本発明における第１の実施例のウェハ一括作製プロセス概略図。
【図６】本発明における第２の実施例の断面概略図。
【図７】本発明における第２の実施例の個片作製プロセス概略図。
【図８】本発明における第２の実施例のウェハ一括作製プロセス概略図。
【図９】本発明における第３の実施例の断面概略図。
【図１０】本発明における第４の実施例の断面概略図。
【図１１】本発明における第４の実施例のチップ上デバイス面概略図。
【図１２】本発明における第５の実施例の断面概略図。
【図１３】本発明における第６の実施例の断面概略図。
【図１４】本発明における第７の実施例の断面概略図。
【図１５】本発明における第８の実施例の断面概略図。
【図１６】従来の表面弾性波パッケージを示す概略図。
【符号の説明】
【００８９】
１０…圧電体素子
１１…櫛歯型電極
１２…電極
１３…ボンディングワイヤ
１４…接着剤
２０…セラミックパッケージ
２１…セラミックパッケージ内部電極
２２…スルーホール
２３…外部取出用電極
２４…封止キャップ
２５…封止キャップ接続部
１００…シリコンチップ
１０１…チップ上電極
１０２…スルーホール
１０３…メタライズ
１０４…はんだ
１０５…陽極接合部
１０６…電極パッド
１０７…金−錫系金属間化合物
１０８…外周封止部
１０９…導通口開口接触部
１１０…シリコンウェハ
１１１…外周封止部
２００…封止部材
２０１…ガラス膜
２０２…封止部材側スルーホール
２０３…封止部材側メタライズ
２０４…封止部材側はんだ
２０５…外周封止用金突起
２０６…はんだ
２０７…樹脂
２１０…ウェハサイズ封止部材
【図１】
2005125447.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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