(57)【要約】【課題】小型化、薄型化と低コストの実現が可能な水晶発振器を実現する。【解決手段】小型水晶発振器１０は、少なくとも発振回路を含むＩＣチップ３０と、ＩＣチップ３０の裏面３０ｂに接合される水晶振動片２１と、ＩＣチップ３０の表面３０ａに設けられ、水晶振動片２１の励振電極と前記発振回路とを接続する層間配線４１〜４３，４６〜４８及び外部接続電極４５，４９を有する再配線層４０と、ＩＣチップ３０と略同じ平面形状を有し、前記圧電振動片を収容するキャビティ５１を有し、水晶振動片２１を密閉封止する蓋体５０と、を備えている。また、小型水晶発振器１０は、ＩＣチップ３０を半導体ウエハ３の状態で水晶振動片２１を接合し、半導体ウエハサイズの蓋体基板５の状態を半導体ウエハ３に接合した後、分割し個片化して製造する。【選択図】図１
2007251601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも発振回路を含む半導体装置と、
前記半導体装置の一方の表面側に接合される圧電振動片と、
前記半導体装置の他方の表面側に設けられ、前記圧電振動片の励振電極と前記発振回路とを接続する層間配線及び外部接続電極を有する再配線層と、
前記半導体装置と略同じ平面形状を有し、前記圧電振動片を封止する蓋体と、
を備えていることを特徴とする小型圧電発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の小型圧電発振器において、
前記蓋体の前記半導体装置に対向する表面にキャビティが形成され、
前記キャビティの内部に前記圧電振動片が配設されるとともに、前記半導体装置の一方の表面に接合されていることを特徴とする小型圧電発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の小型圧電発振器において、
前記半導体装置の一方の表面にキャビティが形成され、
前記圧電振動片が、前記キャビティの底面に接合されていることを特徴とする小型圧電発振器。
【請求項４】
請求項１に記載の小型圧電発振器において、
前記圧電振動片が、振動部と該振動部の周囲に形成される枠部とを有し、
前記枠部が、前記半導体装置と前記蓋体との間に積層接合されていることを特徴とする小型圧電発振器。
【請求項５】
圧電振動片を形成する工程と、
少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、
前記半導体ウエハの一方の表面に再配線層を形成する工程と、
前記半導体ウエハの他方の表面に前記圧電振動片を接合する工程と、
前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板の表面に前記圧電振動片を収容するキャビティを形成する工程と、
前記圧電振動片が接合された状態の半導体ウエハと前記蓋体基板とを接合する工程と、
前記半導体ウエハと前記蓋体基板とが接合された形態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、
を含むことを特徴とする小型圧電発振器の製造方法。
【請求項６】
圧電振動片を形成する工程と、
少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、
前記半導体ウエハの一方の表面に前記圧電振動片を収容するキャビティを穿設する工程と、
前記半導体ウエハの他方の表面に再配線層を形成する工程と、
前記キャビティの底部に前記圧電振動片を接合する工程と、
前記圧電振動片が接合された状態の半導体ウエハと前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板とを接合する工程と、
前記半導体ウエハと前記蓋体基板とが接合された形態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、
を含むことを特徴とする小型圧電発振器の製造方法。
【請求項７】
振動部と該振動部の周囲に形成される枠部とを有する圧電振動片が複数個配設された圧電ウエハを形成する工程と、
少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、
前記半導体ウエハの一方の表面に再配線層を形成する工程と、
前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板と前記半導体ウエハの他方の表面との間に前記圧電振動片の枠部を積層接合する工程と、
前記半導体ウエハと前記圧電ウエハと前記蓋体基板とが積層接合された状態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、
を含むことを特徴とする小型圧電発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型圧電発振器に関する。詳しくは、圧電振動片と半導体装置を一体とした小型圧電発振器と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振回路を集積して一主面に一対の水晶端子を含む回路端子を有するＩＣチップと、ＩＣチップ上に搭載されて励振電極から外周部に引出電極の延在した水晶片と、ＩＣチップと水晶片とを収容した密閉容器とを備えてなる表面実装用の水晶発振器において、ＩＣチップの他主面にＩＣチップの側面に設けた導電路によって電気的に接続する搭載用水晶端子を設けた水晶発振器というものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧電発振器を小型化する構造として、少なくとも発振回路が形成されたＩＣチップを有して形成され、上面電極と下面電極とが形成された発振回路部品と、底面に接続電極が形成された容器に圧電片を収容して構成される圧電振動部品（圧電振動子）からなり、発振回路部品の上面電極に圧電振動部品の接続電極を接合してなる圧電発振器というものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２３９０４号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−２２８８９５号公報（第４，５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１では、水晶発振器が、密閉容器内にＩＣチップと水晶片とを収容していることから小型化ができないという課題を有している。
また、密閉容器を備えることから部品数が増加することに加え、水晶片が実装されたＩＣチップを容器本体に実装する工程を有することからコスト増の要因となっている。
【０００６】
また、上述した特許文献２によれば、容器内に圧電片を収容しパッケージされた圧電振動子をＩＣチップに実装し、さらに、その状態でベース基板に実装していることから、薄型の圧電発振器の実現は困難である。
さらに、圧電振動子が容器内にパッケージングされていること、ベース基板を用いていることから部品数が増加し、また実装工程が多いことからコスト低減は困難と考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、小型化、薄型化と低コスト化の実現が可能な圧電発振器と、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の小型圧電発振器は、少なくとも発振回路を含む半導体装置と、前記半導体装置の一方の表面側に接合される圧電振動片と、前記半導体装置の他方の表面側に設けられ、前記圧電振動片の励振電極と前記発振回路とを接続する層間配線及び外部接続電極を有する再配線層と、前記半導体装置と略同じ片面形状を有し、前記圧電振動片を封止する前記半導体装置とほぼ同じ形状を有する蓋体と、を備えていることを特徴とする。
ここで、半導体装置としては、例えば、発振回路や他の能動素子を含むＩＣチップを意味する。また、半導体装置の他方の表面は能動面側表面を、一方の表面は能動面側表面に対向する面を表している。
【０００９】
この発明による小型圧電発振器は、半導体装置と蓋体と、半導体装置に接合される圧電振動片によって構成されているため、前述した特許文献１、特許文献２のような密閉容器、圧電振動子の容器やベース基板が不要となり、構成部品数を格段に減らすことができる。
【００１０】
また、密閉容器内またはベース基板への半導体装置の実装、圧電振動片のパッケージ実装等の工程が必要ないことに加え、上述したように部品数が少ない構成であることからコストの大幅な低減を実現できる。
【００１１】
また、半導体装置と蓋体とがほぼ同じ形状であることから小型化を実現することができるうえ、従来技術のような密閉容器や圧電振動子のパッケージが不要なため、薄型化も実現できる。
【００１２】
さらに、半導体装置の表面には再配線層を設けており、この再配線層により圧電振動片と発振回路とを接続する層間配線及び外部接続電極とを形成していることから、ユーザーの所望する位置に外部接続電極を配設することができる。
【００１３】
また、前記蓋体の前記半導体装置に対向する表面にキャビティが形成され、前記キャビティの内部に前記圧電振動片が配設されるとともに、前記半導体装置の一方の表面に接合されていることが好ましい。
【００１４】
このようにすれば、圧電振動片を蓋体の厚さの範囲内に収容することができるため、薄型化を実現できる。また、圧電振動片が接合される側の半導体装置表面は、フラットのままでよいので、半導体装置については特別な加工を必要としないという効果を有する。
【００１５】
また、前記半導体装置の一方の表面にキャビティが形成され、前記圧電振動片が、前記キャビティの底面に接合されていることが好ましい。
【００１６】
このように、圧電振動片を半導体装置の厚さの範囲内に収容することにより、蓋体はフラットな平板でよいため、一層薄型化を図ることができる。
【００１７】
さらに、前記圧電振動片が、振動部と該振動部の周囲に形成される枠部とを有し、前記枠部が、前記半導体装置と前記蓋体との間に積層接合されていることが望ましい。
【００１８】
詳しくは、後述する実施の形態にて説明するが、このような構造によれば、圧電振動片を個片化せずに大判のウエハに複数個形成し、同様に大判の蓋体基板及び半導体ウエハの状態で接合した後、個片化して小型圧電発振器を形成することができるため、製造工程を格段に簡単にすることができる。
【００１９】
本発明の小型圧電発振器の製造方法は、圧電振動片を形成する工程と、少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、前記半導体ウエハの一方の表面に再配線層を形成する工程と、前記半導体ウエハの他方の表面に前記圧電振動片を接合する工程と、前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板の表面に前記圧電振動片を収容するキャビティを形成する工程と、前記圧電振動片が接合された状態の半導体ウエハと前記蓋体基板とを接合する工程と、前記半導体ウエハと前記蓋体基板とが接合された形態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
このような製造方法によれば、大判の半導体ウエハに圧電振動片を複数個整列配置し接合した後、やはり大判の蓋体基板を接合し、この状態で分割して個片化し圧電発振器を形成するため、圧電発振器を一つずつ形成する方法にくらべ、格段に製造効率を高めることができる。
【００２１】
また、本発明の小型圧電発振器の製造方法は、圧電振動片を形成する工程と、少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、前記半導体ウエハの一方の表面に前記圧電振動片を収容するキャビティを穿設する工程と、前記半導体ウエハの他方の表面に再配線層を形成する工程と、前記キャビティの底部に前記圧電振動片を接合する工程と、前記圧電振動片が接合された状態の半導体ウエハとが接合された形態にて前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板とを接合する工程と、前記半導体ウエハと前記蓋体基板とが接合された形態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
このような製造方法によれば、圧電振動片が収容されるキャビティを半導体製造プロセスにて一貫して形成することができる。従って、蓋体基板は、フラットな平板でよいのでキャビティ形成工程が不要であり、製造工程を一層短縮することができることからコスト低減を実現できる。
【００２３】
また、圧電振動片を半導体ウエハに形成されるキャビティ内に接合してから蓋体接合をするため、圧電振動片が半導体ウエハの表面に突出しないので、蓋体基板接合工程において圧電振動片に接触する機会を減じ、歩留り向上を実現できる。
【００２４】
また、本発明の小型圧電発振器の製造方法は、振動部と該振動部の周囲に形成される枠部とを有する圧電振動片が複数個配設された圧電ウエハを形成する工程と、少なくとも発振回路を含む半導体装置が複数個配設された半導体ウエハを形成する工程と、前記半導体ウエハの一方の表面に再配線層を形成する工程と、前記半導体ウエハと略同じ平面形状の蓋体基板と前記半導体ウエハの他方の表面との間に前記圧電振動片の枠部を積層接合する工程と、前記半導体ウエハと前記圧電ウエハと前記蓋体基板とが積層接合された状態にて分割し圧電発振器を個片化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
このような製造方法によれば、半導体ウエハと圧電ウエハと蓋体基板とを積層接合し、その後、分割し個片化するため、製造プロセスを格段に短縮化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の実施形態１に係る小型圧電発振器の構造及び製造方法を示し、図４は実施形態２、図５は実施形態３を示している。
（実施形態１）
【００２７】
図１は、実施形態１に係る小型圧電発振器を模式的に示す断面図である。なお、本実施形態では圧電振動片として水晶振動片を用いる小型水晶発振器を例示して説明する。図１において、本実施形態による小型水晶発振器１０は、基本構成としてシリコンを基材とする半導体装置としてのＩＣチップ３０と、ＩＣチップ３０の他方の表面としての裏面３０ｂに接合される水晶振動片２１と、水晶振動片２１を密閉封止する蓋体５０とから構成されている。
【００２８】
ＩＣチップ３０には、少なくとも、図示しない発振回路が形成されており、発振回路を構成する回路素子や他の能動素子を電気的に接続するための層間配線３３，３５が形成されている。図１では層間配線の一部を図示している。層間配線３３，３５は、それぞれビアホール３４，３６に接続され、ビアホール３４，３６はＩＣチップ３０の一方の表面としての表面３０ａまで延在されている。
【００２９】
ＩＣチップ３０には、さらに、裏面３０ｂから表面３０ａまでを貫通する貫通電極３２が形成されている。貫通電極３２は、水晶振動片２１の少なくとも２本の励振電極（図示せず）に接続している（図１では、貫通電極は１本のみを図示している）。貫通電極３２の一方の端部は、裏面３０ｂ側に設けられる電極ランド３１に接続している。この電極ランド３１に水晶振動片２１の基部２２が接続されている。
【００３０】
水晶振動片２１とＩＣチップ３０との接合は、基部２２に設けられる励振電極が延在された接続部において、導電性接着剤等の固着手段２５を用いて電極ランド３１と電気的及び機械的に接合される。水晶振動片２１とＩＣチップ３０の裏面３０ｂとは空隙が設けられる。なお、電極ランド３１は、必ずしも設けなくてもよい。
水晶振動片２１は、蓋体５０によって密閉封止されている。
【００３１】
蓋体５０は、材料としてガラス、シリコン、水晶等を採用し、中央部に水晶振動片２１を収容するキャビティ５１が穿設されており、このキャビティ５１の周縁部５２がＩＣチップ３０の裏面３０ｂに接合されている。キャビティ５１の内部は真空とされる。
【００３２】
ＩＣチップ３０の表面３０ａは、本実施形態では能動面であり、この能動面の表面に再配線層４０が形成されている。再配線層４０は、Ｃｕからなる層間配線とポリイミド、シリコン等からなる絶縁層から構成されている。層間配線は、ＩＣチップ３０の表面３０ａに露出される第１層４１、４６と、第２層（中間層）４２，４７と、再配線層４０の表面に露出される第３層４３，４８とからなり、さらに第３層４３，４８の表面には外部接続電極４５，４９が形成されている。
【００３３】
ＩＣチップ３０の内部に形成される発振回路は、複数のコンデンサ、抵抗、増幅器等から構成されており、水晶振動片２１の励振電極が接続されるとともに、少なくともＩＣチップの外部にＶｃｃ端子、ＧＮＤ端子、出力端子（ともに図示せず）が層間配線３３、３５、ビアホール３４、３６等により外部接続電極４５，４９まで引き出されている。外部接続電極は、図１では、２個のみ図示しているが、上述した端子に対応する外部接続電極が設けられている。これら外部接続電極４５，４９には表面には、図示しない外部基板との接合のためのはんだボール６０が形成されている。
なお、ＩＣチップ３０に再配線層４０及びはんだボール６０が形成された形態をＣＳＰ（チップサイズパッケージ）−ＩＣと呼称することがある。
【００３４】
再配線層４０は、ＩＣチップ３０の上述した各端子位置に対して、外部接続電極４５，４９等を図示しない外部基板の所望位置に対応した位置に配設するために設けられる。
上述したように構成される小型水晶発振器１０は、平面形状がＩＣチップ３０と同じ形状である。このような形態をＣＳＰと呼ぶ。
【００３５】
小型水晶発振器１０が温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の場合は、ＩＣチップ３０には、上述した発振回路に加えて温度補償回路が含まれ、この場合には、ＩＣチップ３０内の出入力端子数及び外部接続電極数が増加するが、前述した構造に準じて応用が可能なため説明を省略する。
【００３６】
なお、本実施形態による小型水晶発振器は、具体的には、再配線層４０の厚さ０．１ｍｍ、ＩＣチップ３０の厚さ０．３ｍｍ、蓋体５０の厚さ０．３ｍｍ、総厚さ０．７ｍｍの薄型化を実現し、また、平面サイズは２ｍｍ×１．６ｍｍの小型化を実現している。
【００３７】
続いて、本実施形態による小型水晶発振器１０の製造方法の１例を図面を参照して説明する。
図２は、小型水晶発振器１０の製造方法を模式的に示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ切断面を模式的に示す部分断面図である。図２，３（図１も参照する）において、小型水晶発振器１０は、ＩＣチップ３０を半導体ウエハ３、蓋体５０を蓋体基板５の状態で接合した後、切断して個片化して製造される。
【００３８】
まず、水晶振動片２１を形成する。水晶振動片２１には励振電極を形成し、基部２２に図示しない励振電極を延在する。
半導体ウエハ３には、図２に示すように複数のＩＣチップ１０が整列配設されるが、一括して発振回路等の機能素子を形成すると共に、貫通電極３２及び電極ランド３１を形成する（図１、参照）。
【００３９】
そして、半導体ウエハ３の表面３ａ（つまり能動面側）の全面に再配線層４を形成する。この再配線層４は、個片化された際のＩＣチップ３０に対応した再配線層４０を複数個分配設して形成する。上述したように半導体ウエハ３に再配線層４を形成した形態をＷＬ−ＣＳＰ（ウエハレベル−チップサイズパッケージ）−ＩＣと呼称する。
【００４０】
蓋体基板５は、半導体ウエハ３と平面形状が略同じであり、半導体ウエハ３に対向する表面に、キャビティ５１となる水晶振動片２１が収容可能な大きさの凹部をハーフエッチング、サンドブラスト等の手段によって形成する。
【００４１】
上述したような半導体ウエハ３に再配線層４が形成された半導体基板２、キャビティ５１が形成された蓋体基板５、水晶振動片２１を準備し、それぞれを接合する。
まず、水晶振動片２１の基部２２に延在された励振電極の接続部を半導体基板２（半導体ウエハ３）に設けられた電極ランド３１（図１、参照）の位置に合わせて導電接着剤等を用いて接合する。
【００４２】
続いて、水晶振動片２１の位置と蓋体基板５のキャビティ５１の位置を合わせて、キャビティ５１の周縁部５２を半導体ウエハ３の裏面３ｂ（再配線層４と対向する面）に陽極接合、プラズマ接合等の接合手段を用いて接合する。なお、キャビティ５１内を真空にするためには、接合工程を真空環境において行う。
【００４３】
半導体基板２と蓋体基板５とを接合した後、再配線層４の最上層に設けられる外部接続電極４５，４９にはんだボール６０を形成する。このはんだボール６０の形成工程は、再配線層４を形成した直後に行ってもよい。
【００４４】
上述したように、半導体基板２と水晶振動片２１と蓋体基板５とが接合された形態をＷＬ−ＣＳＰ（ウエハレベル−チップサイズパッケージ）と呼称し符号１を付している。続いて、分割線８０に沿って分割し、個片化することで図１に示す小型水晶発振器１０を形成する。分割手段としては、切削、研削、レーザーカット等の分割手段が用いられる。
【００４５】
従って、前述した実施形態１によれば、小型水晶発振器１０が、ＩＣチップ３０と蓋体５０と、ＩＣチップ３０に接合される水晶振動片２１によって構成されているため、前述した特許文献１、特許文献２のような密閉容器、圧電振動子の容器やベース基板が不要となり、構成部品数を格段に減らすことができる。
【００４６】
また、密閉容器内またはベース基板への半導体装置の実装、水晶振動片のパッケージ実装等の工程が必要ないことに加え、上述したように部品数が少ない構成であることからコストの大幅な低減を実現できる。
【００４７】
また、ＩＣチップ３０と蓋体５０とがほぼ同じ形状のＣＳＰ化ができていることから小型化を実現することができるうえ、従来技術のような密閉容器や圧電振動子の容器が不要なため、薄型化も実現できる。
【００４８】
さらに、ＩＣチップ３０の表面３０ａには再配線層４０を設けており、この再配線層４０を設け、水晶振動片２１と発振回路とを接続する層間配線４１〜４３及び層間配線４６〜４８と、外部接続電極４５，４９とを形成していることにより、ユーザーが所望する位置に外部接続電極４５，４９を配設することができる。
【００４９】
また、水晶振動片２１が蓋体５０の厚さの範囲内に収容することができるため、薄型化を実現できる。また、水晶振動片２１が接合されるＩＣチップ３０の裏面３０ｂは、フラットのままでよいので、ＩＣチップ３０については特別な加工を必要としないという効果を有する。
【００５０】
さらに、大判の半導体ウエハ３に水晶振動片２１を接合した後、半導体ウエハ３と略同じ形状の蓋体基板５を接合しＷＬ−ＣＳＰ１を形成し、この形態で分割して個片化し小型水晶発振器１０を形成するため、水晶発振器１０を一つ一つ形成する方法にくらべ、格段に製造効率を高めることができる。
（実施形態２）
【００５１】
次に、本発明の実施形態２に係る水晶発振器について図面を参照して説明する。実施形態２は、水晶振動片を収容するキャビティがＩＣチップに形成されていることに特徴を有しているため、前述した実施形態１との相違個所を中心に説明する。なお、同じ機能部位には、実施形態１と同じ符号を付している。
【００５２】
図４は、実施形態２に係る水晶発振器の構造を模式的に示す断面図である。図４において、小型水晶発振器１０は、基本構成としてＩＣチップ３０と、ＩＣチップ３０のキャビティ７０内に接合される水晶振動片２１と、水晶振動片２１を密閉封止する蓋体５０とから構成されている。
【００５３】
ＩＣチップ３０の表面３０ａは、本実施形態では能動面であり、この能動面の表面に再配線層４０が形成されている。再配線層４０の構成は、前述した実施形態１（図１、参照）と同じである。また、ＩＣチップ３０の裏面３０ｂの中央部には凹部が穿設されている。この凹部が、水晶振動片２１を収容するキャビティ７０である。
このキャビティ７０の底面に水晶振動片２１が接合されている。
【００５４】
水晶振動片２１とＩＣチップ３０との接合は、水晶振動片２１の基部２２に延在される励振電極の接続部（図示せず）において、導電性接着剤等の固着手段２５を用いて電極ランド３１と電気的及び機械的に接合される。水晶振動片２１とＩＣチップ３０のキャビティ底面とは空隙が設けられる。なお、電極ランド３１は、必ずしも設けなくてもよい。
水晶振動片２１は、蓋体５０によって密閉封止されている。
【００５５】
蓋体５０は、フラットな平板から形成されており、ＩＣチップ３０に設けられるキャビティ７０の周縁部３０ｃに接合されて、キャビティ７０内を真空封止している。
【００５６】
続いて、実施形態２による小型水晶発振器１０の製造方法の１例を図２、図３を参照して説明する。図２に示すように小型水晶発振器１０は、ＩＣチップ３０を半導体ウエハ３、蓋体５０を蓋体基板５の状態で接合した後、切断して個片化して製造される。
【００５７】
半導体ウエハ３には、図２に示すように複数のＩＣチップ３０の能動素子を整列配設して形成する。そして、裏面３ｂ側にキャビティ７０をハーフエッチング等の手段で穿設する。次に、半導体ウエハ３の表面３ａ（図３、参照）の全面に再配線層４を形成し、半導体基板２を形成する。
【００５８】
続いて、キャビティ７０の底面に水晶振動片２１を接合する。水晶振動片２１の接合は、水晶振動片２１の基部２２に延在された励振電極の接続部を半導体基板２（半導体ウエハ３）に設けられた電極ランド３１の位置に合わせて導電接着剤等を用いて行う。
【００５９】
そして、蓋体基板５をキャビティ７０の周縁部３０ｃに陽極接合、プラズマ接合、接着等の接合手段を用いて接合する。なお、キャビティ７０内を真空にするためには、接合工程を真空環境において行う。
【００６０】
半導体基板２と蓋体基板５とを接合した後、再配線層４の最上層に設けられる外部接続電極４５，４９にはんだボール６０を形成する。このはんだボール６０の形成工程は、再配線層４を形成した直後に行ってもよい。
【００６１】
上述したように、半導体基板２と水晶振動片２１と蓋体基板５とが接合してＷＬ−ＣＳＰ１が形成される、続いて、分割線８０に沿って分割し、個片化することで図４に示す小型水晶発振器１０を形成する。
【００６２】
なお、本実施形態の具体例としては、再配線層４０の厚さ０．１ｍｍ、ＩＣチップ３０の厚さ０．３ｍｍ、蓋体５０の厚さ０．１ｍｍ、総厚さ０．５ｍｍという薄型化を実現している。
【００６３】
従って、上述した実施形態２によれば、水晶振動片２１が、ＩＣチップ３０に形成されキャビティ７０の内部に配設され、キャビティ７０の底部に接合されていることから、水晶振動片２１がＩＣチップの厚さの範囲内に収容され、蓋体５０はフラットな平板でよいため、一層薄型化を図ることができる。
【００６４】
また、実施形態２の製造方法によれば、水晶振動片２１が収容されるキャビティ７０を半導体製造プロセスにて一貫して形成する。従って、蓋体基板５は、フラットな平板でよいのでキャビティ形成工程が不要であり、製造工程を一層短縮することができることからコスト低減を実現できる。
【００６５】
また、水晶振動片２１を半導体ウエハ３に形成されるキャビティ７０内に接合してから蓋体基板５を接合するため、水晶振動片２１が半導体ウエハ３の表面に突出しないので、蓋体基板接合工程において水晶振動片２１に接触する機会を減じ、歩留り向上を実現できる。
（実施形態３）
【００６６】
続いて、本発明の実施形態３に係る水晶発振器について図面を参照して説明する。実施形態３は、水晶振動片が、ＩＣチップと蓋体との間に積層接合されていることに特徴を有しているため、前述した実施形態１及び実施形態２との相違個所を中心に説明する。なお、同じ機能部位には、実施形態１と同じ符号を付している。
【００６７】
図５は、実施形態３に係る水晶発振器の構造を模式的に示す断面図である。図５において、小型水晶発振器１０は、基本構成としてＩＣチップ３０と、蓋体５０と、ＩＣチップ３０と蓋体５０との間に積層接合される水晶振動片２１と、から構成されている。
【００６８】
ＩＣチップ３０の表面３０ａは、本実施形態では能動面であり、この能動面の表面に再配線層４０が形成されている。再配線層４０の構成は、前述した実施形態１（図１、参照）と同じである。
【００６９】
水晶振動片２１は、中央の振動部２３と、振動部２３の周縁全周に、振動部２３とは基部を除いて離間して設けられる枠部２４とから構成されている（平面図は省略する）。枠部２４の表裏両面それぞれには、接合電極２６，２７が形成されている。この接合電極２６，２７は、励振電極を枠部２４の表裏まで延在して形成してもよく、励振電極の延在部の外側に独立した接合電極を形成してもよい。
【００７０】
このように形成された水晶振動片２１は、ＩＣチップ３０と蓋体５０との間に積層接合されている。この際、水晶振動片２１とＩＣチップ３０及び蓋体５０との間にはそれぞれ空隙が設けらている。
【００７１】
次に、実施形態３による小型水晶発振器１０の製造方法の１例を図２、図３、図５を参照して説明する。図２に示すように小型水晶発振器１０は、ＩＣチップ３０を半導体基板２、水晶振動片２１を水晶ウエハ２０、蓋体５０を蓋体基板５の状態で接合した後、分割し個片化して製造される。
【００７２】
半導体ウエハ３には、図２に示すように複数のＩＣチップ３０の能動素子を整列配設して形成し、半導体ウエハ３の表面３ａ（図３、参照）の全面に再配線層４を形成し、半導体基板２を形成する。
【００７３】
続いて、水晶振動片２１が形成された水晶ウエハ２０を半導体ウエハ３の裏面３ｂ（図３、参照）に接合する。水晶ウエハ２０の接合は、接合電極２６を半導体基板２（半導体ウエハ３）に設けられた電極ランド３１の位置に合わせて導電接着剤等を用いて行う。
【００７４】
そして、蓋体基板５を水晶ウエハ２０の表面に陽極接合、プラズマ接合、接着、金属溶着等の接合手段を用いて接合する。接合にあたっては、振動部２３が蓋体５０及びＩＣチップ３０に接触しないように、接合電極２６，２７や、接着層、溶着金属層の厚さを調整する。
【００７５】
半導体基板２と蓋体基板５とを接合した後、再配線層４の最上層に設けられる外部接続電極４５，４９にはんだボール６０を形成する。このはんだボール６０の形成工程は、再配線層４を形成した直後に行ってもよい。
【００７６】
上述したように、半導体基板２と水晶ウエハと蓋体基板５とを接合してＷＬ−ＣＳＰ１が形成される、続いて、図２に示す分割線８０に沿って分割、個片化することで図５に示す小型水晶発振器１０を形成する。
【００７７】
なお、本実施形態の具体例としては、再配線層４０の厚さ０．１ｍｍ、ＩＣチップ３０の厚さ０．３ｍｍ、蓋体５０の厚さ０．１ｍｍ、水晶振動片の厚さ０．１ｍｍとする総厚さ０．６ｍｍという薄型化を実現している。
【００７８】
従って、上述した実施形態３によれば、水晶振動片２１が、振動部２３と振動部２３の周囲に形成される枠部２４とを有し、枠部２４が、ＩＣチップ３０と蓋体５０との間に積層接合されているために、水晶振動片２１を単品化せずに大判の水晶ウエハ２０に複数個形成し、同様に大判の蓋体基板５及び半導体ウエハ３とを積層接合した後、個片化して小型水晶発振器１０を形成することができるのため、製造工程を格段に簡単にすることができる。
【００７９】
なお、上述した実施形態３では、フラットな平板に振動部２３と枠部２４とを形成しているが、枠部２４の厚さを振動部２３の厚さよりも厚くして、ＩＣチップ３０と蓋体５０との空隙を形成する構造としてもよい。
【００８０】
さらには、水晶振動片２１をフラットな平板から構成し、蓋体５０及びＩＣチップ３０の接合方向の表面の一方、または両方に浅いキャビティを形成する構造としてもよい。
【００８１】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した実施形態１、実施形態３では、再配線層４０は、ＩＣチップ３０の能動面（表面３０ａ）に形成しているが、再配線層４０を裏面３０ｂ側に形成し、水晶振動片２１を表面３０ａ側に接合する構造を採用することができる。
【００８２】
また、前述の実施形態１〜実施形態３では、ＩＣチップ３０に貫通電極３２を設けているが、必ずしも貫通させずに、水晶振動片２１の励振電極をＩＣチップ３０内の層間配線に接続するビアホールを設け、その層間配線から外部接続電極に接続する構造としてもよい。
【００８３】
また、前述した本発明の小型水晶発振器１０の製造方法では、半導体ウエハ３は蓋体基板５とを接合した後、分割して個片化しているが、ＩＣチップ３０、水晶振動片２１、蓋体５０それぞれを個片化して接合する方法でも、本発明の小型水晶発振器を実現することができる。
【００８４】
また、小型水晶発振器１０を外部基板に接続するためのはんだボール６０を形成しているが、はんだボール６０は必ずしも備えなくてもよく、接続時に導電性接着剤を用いる、外部基板側にはんだボールを設ける構造としてもよい。
【００８５】
従って、前述の実施形態１〜実施形態３によれば、小型化、薄型化と低コストの実現が可能な水晶発振器と、その製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態１に係る小型圧電発振器を模式的に示す断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る小型圧電発振器の製造方法を示す平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ切断面を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態２に係る小型圧電発振器を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の実施形態３に係る小型圧電発振器を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００８７】
１０…小型水晶発振器、２１…水晶振動片、３０…ＩＣチップ、３０ａ…ＩＣチップの表面、３０ｂ…ＩＣチップの裏面、４０…再配線層、４１〜４３，４６〜４８…層間配線、４５，４９…外部接続電極、５０…蓋体、５１…キャビティ。
【図１】
2007251601.tif 000003
【図２】
2007251601.tif 000004
【図３】
2007251601.tif 000005
【図４】
2007251601.tif 000006
【図５】
2007251601.tif 000007