【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体振動子複合装置、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
伝搬媒体の表面付近に、エネルギーを集中させて伝搬する波は、弾性表面波（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ：ＳＡＷ）として知られている。
弾性表面波素子は、このような弾性表面波を利用する素子であり、携帯電話等の通信機器用のバンドパスフィルター、基準クロックとしての共振子、信号処理用遅延素子（特に、フーリエ変換機能素子）、圧力センサーや温度センサーのような各種センサー、光偏向器等へ応用されている。
【０００３】
例えば、フィルターとして使用する弾性表面波素子は、弾性表面波の伝搬媒体として圧電体と、この圧電体上に配置され、圧電体に弾性表面波を励振させる電圧を印加する入力用と、圧電体を伝搬する弾性表面波を検出し、電気信号に変換して出力する出力用との一対の櫛型電極（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）とを備えている。
【０００４】
ところで、近年の携帯電話等の各種モバイル機器の小型化にともない、弾性表面波素子を半導体素子と同一基板に設ける半導体振動子複合装置が開発されてきている。
従来の半導体振動子複合装置としては、弾性表面波素子と半導体素子とを同一基板の同一平面上に搭載したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、弾性表面波素子は、半導体素子と複合化した後に、その一部をエッチングにより除去して発振周波数の調整が行なわれる。
しかし、従来の半導体振動子複合装置では、基板の同一面上に、弾性表面波素子と半導体素子とが併設されているため、弾性表面波素子の一部のみを選択的に除去することが困難であり、半導体素子を劣化させてしまうという問題や、搭載面積が広く小型化に適さないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１３０４３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、例えば弾性表面波素子等の振動子の発振周波数の調整を、半導体素子に影響を与えることなく容易に行うことができる半導体振動子複合装置、かかる半導体振動子複合装置を実装してなる電子デバイス、および、かかる電子デバイスを備える電子機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の半導体振動子複合装置は、基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、電気エネルギーにより振動する振動子と、
前記基板の他方の面に設けられた半導体素子とを有することを特徴とする。
これにより、発振周波数の調整を、半導体素子に影響を与えることなく容易に行うことができる。
【０００９】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記基板の端面に、前記振動子の端子と、これに対応する前記半導体素子の端子とを電気的に接続する接続部が設けられていることが好ましい。
これにより、電子デバイスに適用した場合には、配線の引き回しを簡略化することができるとともに、製造工程数の削減を図ることもできる。
【００１０】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記基板に形成された貫通孔内に、前記振動子の端子と、これに対応する前記半導体素子の端子とを電気的に接続する接続部が設けられていることが好ましい。
これにより、電子デバイスに適用した場合には、配線の引き回しを簡略化することができるとともに、製造工程数の削減を図ることもできる。
【００１１】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記振動子は、弾性表面波素子であることが好ましい。
振動子としては、各種のものが適用可能であるが、特に、弾性表面波素子を適用するのが好ましい。
本発明の半導体振動子複合装置では、前記弾性表面波素子は、前記基板側に設けられた圧電体層と、前記圧電体層の前記基板と反対側に設けられ、前記圧電体層に弾性表面波を励振させるための電圧を印加する電極とを備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記圧電体層は、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
例えば、電気機械結合係数の小さい酸化アルミニウム、酸化亜鉛等を用いることにより、信頼性の高い発振器を、また、帯域の広いニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等を用いることにより、様々な帯域を持ち、かつ、信頼性の高いフィルターを得ることができる。
【００１３】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記圧電体層の前記電極と反対側に設けられ、前記圧電体層において励振される弾性表面波の特性を設定する機能を有する下地層を備えることが好ましい。
これにより、弾性表面波の特性を所望のものに設定することが可能となるとともに、基板の他方の面に設けられる半導体素子の弾性表面波素子への影響が防止され、弾性表面波素子の設計の自由度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の半導体振動子複合装置では、前記下地層は、ダイヤモンド、酸化珪素、窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン、酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種を主材料として構成されていることが好ましい。
このような材料で下地層を構成することにより、音速の速い弾性表面波素子が構成でき、所望の周波数に対して要求される弾性表面波の高周波化に寄与することができる。
本発明の半導体振動子複合装置では、前記下地層は、弾性表面波の２波長以上の厚さを有することが好ましい。
これにより、半導体素子の弾性表面波素子への影響をより確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の電子デバイスは、本発明の半導体振動子複合装置を、その前記半導体素子側の面が、配線基板に対面した状態で、前記配線基板に実装してなることを特徴とする。
これにより、弾性表面波素子の発振周波数を調整する際に、半導体素子の劣化を防止することができ、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
【００１６】
本発明の電子デバイスでは、前記配線基板は、凹部を有し、前記凹部の底面に、前記半導体振動子複合装置が実装されていることが好ましい。
本発明の電子デバイスでは、前記半導体振動子複合装置と前記配線基板との間に形成される間隙は、アンダーフィル材により封止されていることが好ましい。
これにより、間隙への水分（湿気）の侵入防止、半導体振動子複合装置と配線基板との密着性（接合強度）の向上、半導体素子の保護等の効果が発揮される。。
【００１７】
本発明の電子デバイスでは、前記半導体振動子複合装置の前記振動子の端子と、これに対応する前記配線基板の端子とが、導電性ワイヤーにより電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、圧電体層において励振される弾性表面波の特性を若干調整することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体振動子複合装置、電子デバイスおよび電子機器の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す電子デバイスが備える半導体振動子複合装置の平面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００１９】
図１に示す電子デバイス１００は、本発明の半導体振動子複合装置１０が、パッケージ（配線基板）１１に実装されてなるものである。
半導体振動子複合装置１０は、基板１と、基板１の一方の面（上面）１ａに設けられた弾性表面波素子（電気エネルギーにより振動する振動子）１０ａと、基板１の他方の面１ｂに設けられた半導体素子１０ｂとを有している。
【００２０】
基板１は、例えば、Ｓｉ、ＧａＳｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮのような各種半導体材料、各種ガラス、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、サファイア、石英のような各種セラミックス材料、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリプロピレンのような各種樹脂材料等で構成されている。
基板１の厚さ（平均）は、特に限定されないが、０．０５〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜０．８ｍｍ程度であるのがより好ましい。
また、基板１は、単層で構成されたもののみならず、複数の層の積層体で構成されたものでもよく、この場合、各層は、前述したような材料を任意に組み合わせて用いることができる。
【００２１】
弾性表面波素子１０ａは、圧電体層３と、圧電体層３上（基板１と反対側）に設けられたＩＤＴ４およびＩＤＴ４の両側部に配置された一対の反射器５と、ＩＤＴ４および各反射器５を覆うように設けられた温度補償膜６とを有している。
圧電体層３は、弾性表面波の伝搬媒体として機能するものである。
この圧電体層３の構成材料としては、例えば、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、その他、ＢＧＯ、ランガサイト系材料、ＬＢＯ等を用いることができる。
【００２２】
これらの中でも、圧電体層３の構成材料としては、特に、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムのうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。例えば、電気機械結合係数の小さい酸化アルミニウム、酸化亜鉛等を用いることにより、信頼性の高い発振器を、また、帯域の広いニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等を用いることにより、様々な帯域を持ち、かつ、信頼性の高いフィルターを得ることができる。
また、圧電体層３の厚さ（平均）は、特に限定されないが、例えば、０．１〜６μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜２μｍ程度であるのがより好ましい。
【００２３】
ＩＤＴ４は、いわゆる１ポート型と呼ばれるタイプであり、圧電体層３に電圧を印加して、圧電体層３に弾性表面波を励振させる機能を有する電極４ａ、４ｂを有している。また、本実施形態では、各電極４ａ、４ｂは、それぞれ、弾性表面波を電気信号に変換する機能も有する。
また、各反射器５は、圧電体層３に伝搬する弾性表面波を反射して、反射器５と反射器５との間に封じ込める機能を有する。
【００２４】
ＩＤＴ４（各電極４ａ、４ｂ）に駆動電圧が入力されると、圧電体層３において弾性表面波が励振され、共振による特定周波数の電気信号がＩＤＴ４（各電極４ａ、４ｂ）より出力される。
各電極４ａ、４ｂは、それぞれ、電極指を有する櫛歯形状をなしており、櫛歯電極の電極指の幅、間隔、厚さ等を調整することにより、弾性表面波の発振周波数の特性を所望のものに設定することができる。
【００２５】
また、各反射器５は、それぞれ、すだれ形状をなしており、弾性表面波を効率よく反射し得るように構成されている。
ＩＤＴ４および各反射器５の構成材料としては、それぞれ、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇｅまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２６】
温度補償膜６は、弾性表面波素子１０ａの温度特性を低減させる機能（発振周波数の温度依存性を緩和させる機能）を有するものである。ここで、温度特性（周波数温度特性）とは、温度変化に伴って、発振周波数が変動する特性（現象）のことを言う。
この温度補償膜（温度特性低減層）６は、好ましくは圧電体層３と異符号の温度特性を有するもの、すなわち、例えば、圧電体層３が負の温度特性を有するものであれば、正の温度特性を有するものとされる。これにより、弾性表面波素子１０ａの温度特性の顕著な低減効果が得られる。
【００２７】
この温度補償膜６の構成材料としては、特に限定されないが、圧電体層３を前述したような材料で構成する場合には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のような酸化物、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化チタン（ＴｉＮ）のような窒化物等を用いることができる。
【００２８】
これらの中でも、温度補償膜６の構成材料としては、特に、酸化シリコン、五酸化タンタル、窒化シリコン、窒化チタンのうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。このような材料で温度補償膜６を構成することにより、弾性表面波素子１０ａの温度特性をより確実に低減させることができる。また、圧電体層３との密着性の向上を図ることもできる。さらに、これらの材料は、絶縁性にも優れ、ＩＤＴ４におけるマイグレーションの発生等を好適に防止することができ、弾性表面波素子１０ａの経時的劣化を抑制する観点からも好ましい。
【００２９】
このような弾性表面波素子１０ａ（圧電体層３）のＩＤＴ４と反対側には、下地層２が接触して設けられている。この下地層２は、圧電体層３において励振される弾性表面波の特性（条件）を設定する機能を有するものである。
この特性としては、主に伝搬速度を決定するためのものであり、これにより発振周波数を制御できる。
【００３０】
下地層２を設け、その構成材料を適宜設定することにより、弾性表面波の特性を所望のものに設定することが可能となる。この下地層２の構成材料としては、ダイヤモンド、酸化珪素（ＳｉＯ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。このような材料で下地層２を構成することにより、弾性表面波の高周波化に寄与することができる。
【００３１】
また、下地層２を設けることにより、基板１の他方の面１ｂに設けられる半導体素子１０ｂの弾性表面波素子１０ａへの影響が防止され、弾性表面波素子１０ａの設計の自由度を向上させることができる。
下地層２の厚さ（平均）は、特に限定されないが、圧電体層３において励振される弾性表面波の波長の２波長以上であるのが好ましい。これにより、半導体素子１０ｂの弾性表面波素子１０ａへの影響をより確実に防止することができる。
基板１の他方の面１ｂに設けられる半導体素子１０ｂは、前記弾性表面波素子１０ａの動作を制御する機能や、各種処理のための機能を有する。
【００３２】
このような半導体振動子複合装置１０は、例えば、各種セラミックス材料等で構成されるパッケージ１１に実装されている。
パッケージ１１は、底部１２と壁部１３とで構成され、底部１２と壁部１３とで凹部１１ａが画成されている。
また、底部１２および壁部１３には、複数の配線１４が引き回されている。各配線１４は、それぞれ、前記ＩＤＴ４および反射器５で挙げた材料と同様のものを用いることができる。
【００３３】
そして、半導体振動子複合装置１０は、その半導体素子１０ｂ側の面１ｂがパッケージ１１に対面した状態で、半導体素子１０ｂの端子と配線１４とが導電性ボール１８を介して電気的に接続されている。
導電性ボール１８は、例えば、半田、鉛フリー半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろう、黄銅ろう、アルミろう、ニッケルろうのようなろう材を主材料として構成されている。
また、半導体振動子複合装置１０とパッケージ１１との間に形成される間隙１５には、例えば、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂またはその前駆体を主材料とするアンダーフィル材１６が充填され、封止されている。
【００３４】
このように、半導体振動子複合装置１０を、その半導体素子１０ｂ側の面１ｂがパッケージ１１に対面した状態で、パッケージ１１に実装することにより、弾性表面波素子１０ａの発振周波数を調整する際に、半導体素子１０ｂの劣化を防止することができる。また、間隙１５をアンダーフィル材１６により封止することができるので、間隙１５への水分（湿気）の侵入防止、半導体振動子複合装置１０とパッケージ１１との密着性（接合強度）の向上、半導体素子１０ｂの保護等の効果が発揮される。
【００３５】
また、弾性表面波素子１０ａが備えるＩＤＴ４の端子と、これに対応するパッケージ１１が備える配線１４の端子（端部）とが、導電性ワイヤー１９により電気的に接続されている。これらの接続に導電性ワイヤー１９を用いることにより、このワイヤー１９がコイル（Ｌ成分）として機能し、圧電体層３において励振される弾性表面波の特性を若干調整することができる。
【００３６】
この導電性ワイヤー１９の構成材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｌが通常用いられるが、これらを含む合金を用いることもできる。
このような状態でパッケージ１１には、凹部１１ａを気密的に封止する蓋体１７が固着（固定）されている。これにより、半導体振動子複合装置１０の信頼性の向上を図ることができる。
【００３７】
このような電子デバイス１００は、次のようにして製造することができる。
図３および図４は、それぞれ、図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図（断面図）である。
［１］ 半導体素子形成工程
まず、基板１の面１ｂに、例えば、酸化、不純物の拡散、酸化膜除去、エピタキシャル成長等の各種半導体製造技術を用いて、半導体素子１０ｂを形成する（図３中（Ａ）））。
【００３８】
［２］ 誘電体層形成工程
まず、基板１上に下地層２を形成する（図３中（Ｂ））。
下地層２の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
［３］ 圧電体層形成工程
次に、下地層２上に圧電体層３を形成する（図３中（Ｃ））。
圧電体層３は、前記工程［２］と同様にして行うことができる。
【００３９】
［４］ ＩＤＴ形成工程
次に、例えば、圧電体層３上に、導電性材料層を形成した後、この導電性材料層に、ＩＤＴ４および各反射器５に対応する形状のマスクを用いて、エッチングを施すことによりＩＤＴ４および各反射器５を得る（図３中（Ｄ））。
導電性材料層の形成には、例えば、ディッピング法、印刷法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、金属箔の接合等を用いることができる。
また、エッチングには、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチングや、ウェットエッチング等を用いることができる。
［５］ 成膜工程
次に、圧電体層３上に、ＩＤＴ４および各反射器５を覆うように、温度補償膜６となる膜６０を形成する（図３中（Ｅ））。
膜６０は、前記工程［２］と同様にして行うことができる。
【００４０】
［６］ 実装工程
次に、半導体素子１０ｂの端子に導電性ボール１８を接合し、この半導体素子１０ｂ側の面１ｂをパッケージ１１に対面させた状態で、半導体振動子複合装置１０をパッケージ１１の凹部１１ａ内に挿入する。
そして、例えば、リフロー、ボンディングツールによる加熱・加圧等により導電性ボール１８を溶融した後、固化させて、半導体素子１０ｂの端子と、パッケージ１１に設けられた配線１４とを、導電性ボール１８を介して電気的に接続する（図３中（Ｆ））。
この状態で、半導体振動子複合装置１０とパッケージ１１との間には、間隙１５が形成される。
【００４１】
［７］ 間隙封止工程
次に、間隙１５をアンダーフィル材１６により封止する（図４中（Ｇ））。
間隙１５の端部に、例えばノズルやピン等により、アンダーフィル材１６を供給すると、アンダーフィル材１６は、毛細管現象により間隙１５のほぼ全域に展開される。
そして、間隙１５に展開されたアンダーフィル材１６を、必要時に、硬化させることにより、間隙１５が封止される。このアンダーフィル材１６の硬化には、加熱の他、例えば、紫外線、赤外線、電子線の照射を用いることもできる。また、これらは、併用するようにしてもよい。
【００４２】
［８］ 発振周波数調整工程
次に、温度補償膜６となる膜６０の厚さ方向の一部を除去する（図４中（Ｈ））。これにより、温度補償膜６が得られるとともに、発振周波数が所望のものに調整される。
この膜６０の除去には、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング等を用いることができるが、これらの中でも、特に、リアクティブイオンエッチングを用いるのが好ましい。リアクティブイオンエッチングによれば、膜６０を寸法精度よく除去することができる。
このとき、半導体素子１０ｂは、下方を向いているため、膜６０の除去の際に、劣化することが好適に防止されるため、信頼性の高い電子デバイス１００が得られる。
【００４３】
［９］ 導電性ワイヤー接続工程
次に、弾性表面波素子１０ａのＩＤＴ４の端子と、これに対応するパッケージ１１の端子とを、導電性ワイヤー１９により電気的に接続する（図４中（Ｉ））。この導電性ワイヤー１９の形成は、例えばワイヤーボンディング法、予め形成した導電性ワイヤーをろう材で接合する方法等を用いて行うことができる。
［１０］ 蓋体接合工程
次に、凹部１１ａを覆うように、蓋体１７をパッケージ１１に被せ、これらを接合する（図４中（Ｊ））。この接合には、例えば、接着剤による接着、ろう接、溶接等を用いることができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第２実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００４５】
以下、第２実施形態の電子デバイス２００について説明するが、前記第１実施形態の電子デバイス１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
電子デバイス２００では、半導体振動子複合装置の構成が異なる点以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００４６】
本実施形態の半導体振動子複合装置２０は、基板１の端面に、弾性表面波素子１０ａが備えるＩＤＴ４の端子と、これに対応する半導体素子１０ｂの端子とを電気的に接続する接続部２２、２３が設けられている。
このような構成により、配線の引き回しを簡略化することができるとともに、製造工程数の削減を図ることもできる。
【００４７】
各接続部２２、２３は、それぞれ、例えば、金属コネクタを嵌合させる方法、導電性ペーストをインクジェット法により印刷する方法等により形成することができる。
なお、接続部２２、２３には、弾性表面波素子１０ａの端子と半導体素子１０ｂの端子とを接続するもの以外のものが含まれていてもよい。
このような第２実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第３実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、図６中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００４９】
以下、第３実施形態の電子デバイス３００について説明するが、前記第１実施形態の電子デバイス１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
電子デバイス３００では、半導体振動子複合装置の構成が異なる点以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００５０】
本実施形態の半導体振動子複合装置３０は、基板１に形成されたスルーホール（貫通孔）３２、３３内に、弾性表面波素子１０ａが備えるＩＤＴ４の端子と、これに対応する半導体素子１０ｂの端子とを電気的に接続する接続部３４、３５が設けられている。
このような構成により、配線の引き回しを簡略化することができるとともに、製造工程数の削減を図ることもできる。
【００５１】
各接続部３４、３５は、それぞれ、基板１に弾性表面波素子１０ａおよび半導体素子１０ｂを形成した後、例えば、レーザー加工、超音波加工等を用いてスルーホール３２、３３を形成し、各スルーホール３２、３３内に導電性ペーストを供給する方法等により形成することができる。
なお、接続部３４、３５には、弾性表面波素子１０ａの端子と半導体素子１０ｂの端子とを接続するもの以外のものが含まれていてもよい。
このような第３実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
【００５２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第４実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、図７中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００５３】
以下、第４実施形態の電子デバイス４００について説明するが、前記第１実施形態の電子デバイス１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
電子デバイス４００では、半導体振動子複合装置の構成が異なる点以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００５４】
本実施形態の半導体振動子複合装置４０は、圧電体層３側の第１の温度補償膜６１と、この第１の温度補償膜６１に接触して設けられた第２の温度補償膜６２とで構成されている。
第２の温度補償膜６２は、第１の温度補償膜６１より、膜厚の変化に対する温度特性の変動幅が小さいものであり、弾性表面波の発振周波数を調整する際に、その厚さ方向の一部が除去されて得られたものである。
【００５５】
すなわち、本実施形態の温度補償膜６は、前記工程［５］において、第１の温度補償膜６１となる第１の膜を形成し、この第１の膜上に、第２の温度補償膜６２となる第１の膜より膜厚の変化に対する温度特性の変動幅が小さい第２の膜を積層して形成しておき、前記工程［８］において、第２の膜の厚さ方向の一部を除去することにより、得られたものである。
このような構成により、温度特性の変動を好適に抑制しつつ、発振周波数の調整を良好に行うことができ、その結果、弾性表面波素子１０ａは、周波数精度および温度特性精度がより高いものとなる。
【００５６】
第１の膜（第１の温度補償膜６１）と第２の膜（第２の温度補償膜６２）とは、前記第１実施形態で挙げた材料から異なる組成のものを適宜組み合わせて用いるようにしてもよいが、同一組成の材料を用いるのが好ましい。これにより、各膜を、同一の製造装置内で連続的に形成することができ、製造工程数の削減を図ることができる。この場合、これらの膜は、前記工程［５］における成膜条件を変更することにより容易に形成することができる。
なお、第２の膜は、２つ以上の複数の膜で構成されていてもよい。この場合、第２の膜を構成する複数の層の厚さ方向の少なくとも一部が除去されることとなる。
【００５７】
このような第４実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
なお、このような温度補償膜６の構成は、前記第２および第３実施形態の半導体振動子複合装置に適用することもできる。
そして、前述したような電子デバイス１００、２００、３００、４００は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
【００５８】
以下、本発明の電子機器について、図８〜図１０に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図８は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、アンテナ１１０１やキーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４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。
このようなパーソナルコンピュータ１１００には、共振器、フィルター等として機能する電子デバイス１００（または２００、３００、４００）が内蔵されている。
【００５９】
図９は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ１２０１、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、共振器、フィルター、ＶＣＯ等として機能する電子デバイス１００（または２００、３００、４００）が内蔵されている。
【００６０】
図１０は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００６１】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。
【００６２】
また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、時間標準や、マイコンのクロック源等として機能する電子デバイス１００（または２００、３００、４００）が内蔵されている。
【００６３】
なお、本発明の電子機器は、図８のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図９の携帯電話機、図１０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、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）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、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）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。
【００６４】
以上、本発明の半導体振動子複合装置、電子デバイスおよび電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明では、前記第１〜第４実施形態の構成のうちの任意の２以上を組み合わせることもできる。
【００６５】
また、弾性表面波素子および半導体素子を構成する各層の間や、基板と弾性表面波素子および半導体素子との間には、任意の目的の中間層が設けられていてもよい。
また、各前記実施形態では、振動子の代表として弾性表面波素子について説明したが、振動子としては、その他、例えば、薄膜圧電体を用いたＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）のような圧電薄膜振動子、静電駆動を利用したマイクロレゾネーター等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子デバイスが備える半導体振動子複合装置の平面図である。
【図３】図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図（断面図）である。
【図４】図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図（断面図）である。
【図５】本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第２実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第３実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体振動子複合装置を電子デバイスに適用した場合の第４実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（ノート型パーソナルコンピュータ）である。
【図９】本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（携帯電話機）である。
【図１０】本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（ディジタルスチルカメラ）である。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００‥‥電子デバイス １０、２０、３０、４０‥‥半導体振動子複合装置 １０ａ‥‥弾性表面波素子 １０ｂ‥‥半導体素子１‥‥基板 １ａ、１ｂ‥‥面 ２‥‥下地層 ３‥‥圧電体層 ４‥‥ＩＤＴ ４ａ、４ｂ‥‥電極 ５‥‥反射器 ６‥‥温度補償膜 ６０‥‥膜 ６１‥‥第１の温度補償膜 ６２‥‥第２の温度補償膜 １１‥‥パッケージ １１ａ‥‥凹部 １２‥‥底部 １３‥‥壁部 １４‥‥配線 １５‥‥間隙 １６‥‥アンダーフィル材 １７‥‥蓋体 １８‥‥導電性ボール １９‥‥導電性ワイヤー ２２、２３‥‥接続部 ３２、３３‥‥スルーホール ３４、３５‥‥接続部 １１００‥‥パーソナルコンピュータ １１０１‥‥アンテナ １１０２‥‥キーボード １１０４‥‥本体部 １１０６‥‥表示ユニット １２００‥‥携帯電話機 １２０１‥‥アンテナ １２０２‥‥操作ボタン １２０４‥‥受話口 １２０６‥‥送話口 １３００‥‥ディジタルスチルカメラ １３０２‥‥ケース（ボディー） １３０４‥‥受光ユニット １３０６‥‥シャッタボタン １３０８‥‥メモリ １３１２‥‥ビデオ信号出力端子 １３１４‥‥データ通信用の入出力端子 １４３０‥‥テレビモニタ １４４０‥‥パーソナルコンピュータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor resonator composite device, an electronic device, and an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
A wave that propagates with energy concentrated near the surface of a propagation medium is known as a surface acoustic wave (SAW).
A surface acoustic wave element is an element utilizing such a surface acoustic wave, and includes a band-pass filter for a communication device such as a mobile phone, a resonator as a reference clock, a signal processing delay element (in particular, a Fourier transform function element). ), Various sensors such as pressure sensors and temperature sensors, and optical deflectors.
[0003]
For example, a surface acoustic wave element used as a filter includes a piezoelectric material as a propagation medium of the surface acoustic wave, an input device that is disposed on the piezoelectric material and applies a voltage to excite the piezoelectric material to excite the surface acoustic wave, and a piezoelectric material. And a pair of output interdigital transducers (IDTs) for detecting a surface acoustic wave propagating through the substrate, converting the surface acoustic wave into an electric signal, and outputting the electric signal.
[0004]
By the way, with the recent miniaturization of various mobile devices such as mobile phones, a semiconductor resonator composite device in which a surface acoustic wave element is provided on the same substrate as a semiconductor element has been developed.
As a conventional semiconductor resonator composite device, a device in which a surface acoustic wave element and a semiconductor element are mounted on the same plane on the same substrate is known (for example, see Patent Document 1).
[0005]
By the way, after the surface acoustic wave element is combined with the semiconductor element, a part thereof is removed by etching to adjust the oscillation frequency.
However, in the conventional semiconductor resonator composite device, since the surface acoustic wave element and the semiconductor element are provided on the same surface of the substrate, it is difficult to selectively remove only a part of the surface acoustic wave element. However, there is a problem that the semiconductor element is deteriorated and a problem that the mounting area is large and not suitable for miniaturization.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-130434
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a semiconductor vibrator composite device capable of easily adjusting the oscillation frequency of a vibrator such as a surface acoustic wave device without affecting the semiconductor device, and to mount such a semiconductor vibrator composite device. Another object of the present invention is to provide an electronic device and an electronic apparatus including the electronic device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
A semiconductor resonator composite device according to the present invention includes: a substrate;
A vibrator provided on one surface of the substrate and vibrated by electric energy,
A semiconductor element provided on the other surface of the substrate.
This makes it possible to easily adjust the oscillation frequency without affecting the semiconductor element.
[0009]
In the combined semiconductor-vibrator apparatus of the present invention, it is preferable that a connection portion that electrically connects a terminal of the vibrator and a corresponding terminal of the semiconductor element is provided on an end surface of the substrate.
Thus, when applied to an electronic device, wiring can be simplified, and the number of manufacturing steps can be reduced.
[0010]
In the semiconductor vibrator composite device of the present invention, a connection portion for electrically connecting a terminal of the vibrator and a terminal of the corresponding semiconductor element is provided in a through hole formed in the substrate. Is preferred.
Thus, when applied to an electronic device, wiring can be simplified, and the number of manufacturing steps can be reduced.
[0011]
In the semiconductor vibrator composite device of the present invention, it is preferable that the vibrator is a surface acoustic wave element.
As the vibrator, various types can be applied, but it is particularly preferable to apply a surface acoustic wave element.
In the semiconductor resonator composite device according to the aspect of the invention, the surface acoustic wave element may include: a piezoelectric layer provided on the substrate side; and a piezoelectric layer provided on a side of the piezoelectric layer opposite to the substrate; And an electrode for applying a voltage for exciting the wave.
[0012]
In the semiconductor resonator composite device according to the aspect of the invention, it is preferable that the piezoelectric layer be mainly composed of at least one of zinc oxide, aluminum nitride, lithium niobate, potassium niobate, and lithium tantalate. .
For example, by using aluminum oxide, zinc oxide, or the like having a small electromechanical coupling coefficient, a highly reliable oscillator can be provided.By using a wide band of lithium niobate, potassium niobate, lithium tantalate, or the like, various A filter having a band and high reliability can be obtained.
[0013]
In the semiconductor resonator composite device of the present invention, it is preferable that the device further includes an underlayer that is provided on the opposite side of the piezoelectric layer from the electrode and has a function of setting characteristics of surface acoustic waves excited in the piezoelectric layer. .
As a result, it is possible to set the characteristics of the surface acoustic wave to a desired one, and it is possible to prevent the effect of the semiconductor element provided on the other surface of the substrate from affecting the surface acoustic wave element. Degree of freedom can be improved.
[0014]
In the semiconductor resonator composite device of the present invention, it is preferable that the underlayer is mainly composed of at least one of diamond, silicon oxide, silicon nitride, diamond-like carbon, and aluminum oxide.
By configuring the underlayer with such a material, a surface acoustic wave element having a high sound velocity can be formed, and it is possible to contribute to a higher frequency of a surface acoustic wave required for a desired frequency.
In the semiconductor resonator composite device according to the aspect of the invention, it is preferable that the underlayer has a thickness of two or more wavelengths of a surface acoustic wave.
Thereby, the influence of the semiconductor element on the surface acoustic wave element can be more reliably prevented.
[0015]
An electronic device according to the present invention is characterized in that the semiconductor resonator composite device according to the present invention is mounted on the wiring substrate with the surface on the semiconductor element side facing the wiring substrate.
Thereby, when adjusting the oscillation frequency of the surface acoustic wave element, deterioration of the semiconductor element can be prevented, and a highly reliable electronic device can be obtained.
[0016]
In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that the wiring substrate has a concave portion, and the semiconductor resonator composite device is mounted on a bottom surface of the concave portion.
In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that a gap formed between the composite semiconductor resonator device and the wiring substrate is sealed with an underfill material.
As a result, effects such as prevention of intrusion of moisture (moisture) into the gap, improvement of adhesion (bonding strength) between the combined semiconductor vibrator and the wiring board, and protection of the semiconductor element are exhibited. .
[0017]
In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that a terminal of the vibrator of the combined semiconductor vibrator and a corresponding terminal of the wiring board be electrically connected by a conductive wire.
This makes it possible to slightly adjust the characteristics of the surface acoustic wave excited in the piezoelectric layer.
An electronic apparatus according to the present invention includes the electronic device according to the present invention.
Thus, a highly reliable electronic device can be obtained.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor resonator composite device, an electronic device, and an electronic apparatus of the present invention will be described.
<First embodiment>
First, a description will be given of a first embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor resonator composite device provided in the electronic device shown in FIG. is there. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
[0019]
An electronic device 100 shown in FIG. 1 has a semiconductor resonator composite device 10 of the present invention mounted on a package (wiring board) 11.
The semiconductor resonator composite device 10 includes a substrate 1, a surface acoustic wave element (a resonator vibrating by electric energy) 10 a provided on one surface (upper surface) 1 a of the substrate 1, and the other surface 1 b of the substrate 1. And a semiconductor element 10b provided.
[0020]
The substrate 1 is made of, for example, various semiconductor materials such as Si, GaSi, SiGe, GaAs, and GaN, various glasses, SiC, Si 3 N 4 , Sapphire, quartz, and various resin materials such as polyimide, polycarbonate, and polypropylene.
The thickness (average) of the substrate 1 is not particularly limited, but is preferably about 0.05 to 1 mm, and more preferably about 0.2 to 0.8 mm.
Further, the substrate 1 is not limited to a single-layer structure, but may be a multilayer structure including a plurality of layers. In this case, each layer may be formed by arbitrarily combining the materials described above. it can.
[0021]
The surface acoustic wave element 10 a includes a piezoelectric layer 3, an IDT 4 provided on the piezoelectric layer 3 (the side opposite to the substrate 1), a pair of reflectors 5 disposed on both sides of the IDT 4, the IDT 4 and each reflection And a temperature compensation film 6 provided so as to cover the vessel 5.
The piezoelectric layer 3 functions as a surface acoustic wave propagation medium.
As a constituent material of the piezoelectric layer 3, for example, zinc oxide, aluminum nitride, lithium tantalate, lithium niobate, potassium niobate, BGO, a langasite-based material, LBO, or the like can be used.
[0022]
Among these, the constituent material of the piezoelectric layer 3 is preferably a material mainly containing at least one of zinc oxide, aluminum nitride, lithium tantalate, lithium niobate, and potassium niobate. For example, by using aluminum oxide, zinc oxide, or the like having a small electromechanical coupling coefficient, a highly reliable oscillator can be provided.By using a wide band of lithium niobate, potassium niobate, lithium tantalate, or the like, various A filter having a band and high reliability can be obtained.
Further, the thickness (average) of the piezoelectric layer 3 is not particularly limited, but is, for example, preferably about 0.1 to 6 μm, and more preferably about 0.5 to 2 μm.
[0023]
The IDT 4 is of a so-called one-port type, and has electrodes 4 a and 4 b having a function of applying a voltage to the piezoelectric layer 3 and exciting the surface acoustic wave to the piezoelectric layer 3. In the present embodiment, each of the electrodes 4a and 4b also has a function of converting a surface acoustic wave into an electric signal.
Each reflector 5 has a function of reflecting a surface acoustic wave propagating to the piezoelectric layer 3 and confining the surface acoustic wave between the reflectors 5.
[0024]
When a drive voltage is input to the IDT 4 (each electrode 4a, 4b), a surface acoustic wave is excited in the piezoelectric layer 3, and an electric signal of a specific frequency due to resonance is output from the IDT 4 (each electrode 4a, 4b).
Each of the electrodes 4a and 4b has a comb-tooth shape having an electrode finger, and the characteristics of the oscillation frequency of the surface acoustic wave are adjusted by adjusting the width, interval, and thickness of the electrode finger of the comb-tooth electrode. It can be set as desired.
[0025]
Each of the reflectors 5 has a blind shape, and is configured to efficiently reflect the surface acoustic wave.
The constituent materials of the IDT 4 and the reflectors 5 include, for example, Al, Cu, W, Mo, Ti, Au, Ta, Ni, Cr, Ge, and alloys containing these, respectively. Species or a combination of two or more can be used.
[0026]
The temperature compensation film 6 has a function of reducing the temperature characteristics of the surface acoustic wave element 10a (a function of reducing the temperature dependence of the oscillation frequency). Here, the temperature characteristic (frequency temperature characteristic) refers to a characteristic (phenomenon) in which the oscillation frequency fluctuates with a change in temperature.
The temperature compensating film (temperature characteristic reducing layer) 6 preferably has a temperature characteristic of a different sign from that of the piezoelectric layer 3, that is, if the piezoelectric layer 3 has a negative temperature characteristic, for example, It has a temperature characteristic of Thereby, a remarkable effect of reducing the temperature characteristics of the surface acoustic wave element 10a can be obtained.
[0027]
The constituent material of the temperature compensation film 6 is not particularly limited. However, when the piezoelectric layer 3 is made of the above-described material, for example, silicon oxide (SiO 2) 2 ), Tantalum pentoxide (Ta) 2 O 5 ), Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Silicon nitride (Si 3 N 4 ) And nitrides such as titanium nitride (TiN).
[0028]
Among these, the constituent material of the temperature compensation film 6 is preferably a material mainly containing at least one of silicon oxide, tantalum pentoxide, silicon nitride, and titanium nitride. By configuring the temperature compensation film 6 with such a material, the temperature characteristics of the surface acoustic wave element 10a can be more reliably reduced. Further, the adhesion to the piezoelectric layer 3 can be improved. Further, these materials are excellent in insulating properties, can preferably prevent the occurrence of migration in the IDT 4, and are preferable from the viewpoint of suppressing the deterioration of the surface acoustic wave element 10a with time.
[0029]
The underlayer 2 is provided in contact with the surface acoustic wave element 10a (piezoelectric layer 3) on the side opposite to the IDT4. The underlayer 2 has a function of setting the characteristics (conditions) of the surface acoustic wave excited in the piezoelectric layer 3.
This characteristic is mainly for determining the propagation speed, and thereby the oscillation frequency can be controlled.
[0030]
By providing the base layer 2 and appropriately setting the constituent materials, it becomes possible to set the characteristics of the surface acoustic wave to a desired one. The constituent material of the underlayer 2 is diamond, silicon oxide (SiO), silicon nitride (Si). 3 N 4 ), Diamond-like carbon (DLC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Are preferred. By configuring the underlayer 2 with such a material, it is possible to contribute to a higher frequency surface acoustic wave.
[0031]
Further, by providing the underlayer 2, the effect of the semiconductor element 10b provided on the other surface 1b of the substrate 1 on the surface acoustic wave element 10a is prevented, and the degree of freedom in designing the surface acoustic wave element 10a is improved. Can be.
The thickness (average) of the underlayer 2 is not particularly limited, but is preferably at least two wavelengths of the surface acoustic wave excited in the piezoelectric layer 3. Thereby, the influence of the semiconductor element 10b on the surface acoustic wave element 10a can be more reliably prevented.
The semiconductor element 10b provided on the other surface 1b of the substrate 1 has a function of controlling the operation of the surface acoustic wave element 10a and a function of performing various processes.
[0032]
Such a semiconductor vibrator composite device 10 is mounted on a package 11 made of, for example, various ceramic materials.
The package 11 includes a bottom portion 12 and a wall portion 13, and the bottom portion 12 and the wall portion 13 define a concave portion 11a.
Further, a plurality of wirings 14 are routed on the bottom 12 and the wall 13. Each of the wirings 14 may be made of the same material as that of the IDT 4 and the reflector 5.
[0033]
In the semiconductor resonator composite device 10, the terminals of the semiconductor element 10 b and the wiring 14 are electrically connected via the conductive balls 18 in a state where the surface 1 b on the semiconductor element 10 b side faces the package 11. I have.
The conductive ball 18 is mainly made of a brazing material such as solder, lead-free solder, silver brazing, copper brazing, phosphor copper brazing, brass brazing, aluminum brazing or nickel brazing.
Further, a gap 15 formed between the semiconductor resonator composite device 10 and the package 11 is filled with an underfill material 16 whose main material is a thermosetting resin such as a silicone resin or a precursor thereof, for example. It is sealed.
[0034]
As described above, when the semiconductor resonator composite device 10 is mounted on the package 11 with the surface 1b on the semiconductor element 10b side facing the package 11, the oscillation frequency of the surface acoustic wave element 10a can be adjusted. In addition, deterioration of the semiconductor element 10b can be prevented. Further, since the gap 15 can be sealed by the underfill material 16, the penetration of moisture (moisture) into the gap 15 can be prevented, and the adhesion (bonding strength) between the semiconductor resonator composite device 10 and the package 11 can be improved. Effects such as protection of the semiconductor element 10b are exhibited.
[0035]
Further, the terminals of the IDT 4 provided in the surface acoustic wave element 10 a and the corresponding terminals (ends) of the wiring 14 provided in the package 11 are electrically connected by the conductive wire 19. By using the conductive wire 19 for these connections, the wire 19 functions as a coil (L component), and the characteristics of the surface acoustic wave excited in the piezoelectric layer 3 can be slightly adjusted.
[0036]
As a constituent material of the conductive wire 19, for example, Au and Al are usually used, but an alloy containing these can also be used.
In this state, a lid 17 that hermetically seals the recess 11 a is fixed (fixed) to the package 11. As a result, the reliability of the semiconductor resonator composite device 10 can be improved.
[0037]
Such an electronic device 100 can be manufactured as follows.
3 and 4 are diagrams (cross-sectional views) for describing a method of manufacturing the electronic device shown in FIG. 1.
[1] Semiconductor element formation process
First, the semiconductor element 10b is formed on the surface 1b of the substrate 1 using various semiconductor manufacturing techniques such as oxidation, impurity diffusion, oxide film removal, and epitaxial growth ((A) in FIG. 3).
[0038]
[2] Dielectric layer forming step
First, the underlayer 2 is formed on the substrate 1 ((B) in FIG. 3).
The underlayer 2 is formed by, for example, chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD; dry plating such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating; electrolytic plating; immersion plating; A wet plating method such as plating, thermal spraying, joining of sheet-like members, and the like can be used.
[3] Piezoelectric layer forming step
Next, the piezoelectric layer 3 is formed on the underlayer 2 ((C) in FIG. 3).
The piezoelectric layer 3 can be formed in the same manner as in the step [2].
[0039]
[4] IDT forming step
Next, for example, after a conductive material layer is formed on the piezoelectric layer 3, the conductive material layer is etched using a mask having a shape corresponding to the IDT 4 and the reflectors 5 by etching the IDT 4. And each reflector 5 is obtained ((D) in FIG. 3).
The conductive material layer may be formed by, for example, dipping, printing, electrolytic plating, immersion plating, wet plating such as electroless plating, plasma CVD, thermal CVD, and chemical vapor deposition (CVD) such as laser CVD. Dry plating methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating, thermal spraying, and joining of metal foils can be used.
For the etching, for example, dry etching such as reactive ion etching (RIE), plasma etching, beam etching, and optically assisted etching, or wet etching can be used.
[5] Film formation process
Next, a film 60 serving as the temperature compensation film 6 is formed on the piezoelectric layer 3 so as to cover the IDT 4 and the reflectors 5 ((E) in FIG. 3).
The film 60 can be formed in the same manner as in the step [2].
[0040]
[6] Mounting process
Next, the conductive ball 18 is bonded to the terminal of the semiconductor element 10b, and the semiconductor resonator composite device 10 is inserted into the recess 11a of the package 11 with the surface 1b on the semiconductor element 10b side facing the package 11. I do.
Then, for example, the conductive ball 18 is melted by heating / pressing with a bonding tool or the like, and then solidified, so that the terminal of the semiconductor element 10 b and the wiring 14 provided in the package 11 are connected to the conductive ball 18. (F in FIG. 3).
In this state, a gap 15 is formed between the semiconductor resonator composite device 10 and the package 11.
[0041]
[7] Gap sealing step
Next, the gap 15 is sealed with the underfill material 16 ((G) in FIG. 4).
When the underfill material 16 is supplied to the end of the gap 15 by, for example, a nozzle or a pin, the underfill material 16 is spread over almost the entire area of the gap 15 by a capillary phenomenon.
The gap 15 is sealed by curing the underfill material 16 developed in the gap 15 when necessary. For curing the underfill material 16, for example, irradiation of ultraviolet rays, infrared rays, or electron beams can be used in addition to heating. These may be used together.
[0042]
[8] Oscillation frequency adjustment process
Next, a part in the thickness direction of the film 60 to be the temperature compensation film 6 is removed ((H) in FIG. 4). Thus, the temperature compensation film 6 is obtained, and the oscillation frequency is adjusted to a desired value.
The film 60 can be removed by, for example, reactive ion etching (RIE), plasma etching, beam etching, or dry etching such as light-assisted etching. It is preferable to use According to the reactive ion etching, the film 60 can be removed with high dimensional accuracy.
At this time, since the semiconductor element 10b faces downward, the semiconductor element 10b is preferably prevented from being deteriorated when the film 60 is removed, so that the highly reliable electronic device 100 can be obtained.
[0043]
[9] Conductive wire connection process
Next, the terminal of the IDT 4 of the surface acoustic wave element 10a and the corresponding terminal of the package 11 are electrically connected by the conductive wire 19 ((I) in FIG. 4). The formation of the conductive wire 19 can be performed using, for example, a wire bonding method, a method of joining a conductive wire formed in advance with a brazing material, or the like.
[10] Lid joining process
Next, a cover 17 is put on the package 11 so as to cover the recess 11a, and these are joined ((J) in FIG. 4). For this joining, for example, bonding with an adhesive, brazing, welding, or the like can be used.
[0044]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
[0045]
Hereinafter, the electronic device 200 according to the second embodiment will be described, but the description will focus on differences from the electronic device 100 according to the first embodiment, and description of similar items will be omitted.
The electronic device 200 is the same as the above-described first embodiment, except that the configuration of the semiconductor resonator composite device is different.
[0046]
The semiconductor resonator composite device 20 according to the present embodiment includes a connecting portion 22 that electrically connects a terminal of the IDT 4 provided in the surface acoustic wave element 10a and a corresponding terminal of the semiconductor element 10b to the end face of the substrate 1, 23 are provided.
With such a configuration, wiring can be simplified and the number of manufacturing steps can be reduced.
[0047]
Each of the connection portions 22 and 23 can be formed by, for example, a method of fitting a metal connector, a method of printing a conductive paste by an inkjet method, or the like.
Note that the connection portions 22 and 23 may include anything other than those connecting the terminal of the surface acoustic wave element 10a and the terminal of the semiconductor element 10b.
According to the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0048]
<Third embodiment>
Next, a third embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
[0049]
Hereinafter, the electronic device 300 according to the third embodiment will be described, but the description will focus on differences from the electronic device 100 according to the first embodiment, and description of similar items will be omitted.
The electronic device 300 is the same as the first embodiment, except that the configuration of the semiconductor resonator composite device is different.
[0050]
In the semiconductor resonator composite device 30 of the present embodiment, the terminals of the IDT 4 provided in the surface acoustic wave element 10a and the corresponding semiconductor element 10b are provided in through holes (through holes) 32 and 33 formed in the substrate 1. Connection portions 34 and 35 for electrically connecting the terminals are provided.
With such a configuration, wiring can be simplified and the number of manufacturing steps can be reduced.
[0051]
After forming the surface acoustic wave element 10 a and the semiconductor element 10 b on the substrate 1, the connection portions 34 and 35 respectively form through holes 32 and 33 using, for example, laser processing, ultrasonic processing, or the like, and It can be formed by a method of supplying a conductive paste into the holes 32 and 33 or the like.
Note that the connection portions 34 and 35 may include anything other than those connecting the terminals of the surface acoustic wave element 10a and the terminals of the semiconductor element 10b.
According to the third embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
[0052]
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device. In the following description, the upper side in FIG. 7 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
[0053]
Hereinafter, the electronic device 400 according to the fourth embodiment will be described, but the description will focus on differences from the electronic device 100 according to the first embodiment, and description of similar items will be omitted.
The electronic device 400 is the same as the above-described first embodiment, except that the configuration of the semiconductor resonator composite device is different.
[0054]
The semiconductor resonator composite device 40 of the present embodiment includes a first temperature compensation film 61 on the piezoelectric layer 3 side and a second temperature compensation film 62 provided in contact with the first temperature compensation film 61. It is composed of
The second temperature compensating film 62 has a smaller variation width of the temperature characteristic with respect to the change of the film thickness than the first temperature compensating film 61. Are obtained by removing a part of.
[0055]
That is, in the temperature compensation film 6 of the present embodiment, in the step [5], a first film to be the first temperature compensation film 61 is formed, and the second temperature compensation film is formed on the first film. A second film having a smaller variation in temperature characteristic with respect to a change in film thickness than the first film having a thickness of 62 is formed by laminating, and in the step [8], one second film in the thickness direction of the second film is formed. It was obtained by removing the part.
With such a configuration, the oscillation frequency can be satisfactorily adjusted while appropriately suppressing the fluctuation of the temperature characteristic. As a result, the surface acoustic wave element 10a has higher frequency accuracy and higher temperature characteristic accuracy. Become.
[0056]
The first film (first temperature compensation film 61) and the second film (second temperature compensation film 62) may be used by appropriately combining materials having different compositions from the materials described in the first embodiment. However, it is preferable to use materials having the same composition. Thereby, each film can be continuously formed in the same manufacturing apparatus, and the number of manufacturing steps can be reduced. In this case, these films can be easily formed by changing the film forming conditions in the step [5].
Note that the second film may be composed of two or more films. In this case, at least a part of the plurality of layers constituting the second film in the thickness direction is removed.
[0057]
According to the fourth embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained.
Note that such a configuration of the temperature compensation film 6 can be applied to the semiconductor resonator composite devices of the second and third embodiments.
The electronic devices 100, 200, 300, and 400 described above can be applied to various electronic devices, and the obtained electronic devices have high reliability.
[0058]
Hereinafter, the electronic apparatus of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in FIGS.
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
In this figure, a personal computer 1100 includes a main body 1104 provided with an antenna 1101 and a keyboard 1102, and a display unit 1106. The display unit 1106 is rotatable with respect to the main body 1104 via a hinge structure. Supported.
Such a personal computer 1100 incorporates the electronic device 100 (or 200, 300, or 400) that functions as a resonator, a filter, or the like.
[0059]
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including a PHS) to which the electronic apparatus of the present invention is applied.
In this figure, a mobile phone 1200 includes an antenna 1201, a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and a display unit is provided between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204.
Such a mobile phone 1200 incorporates the electronic device 100 (or 200, 300, 400) that functions as a resonator, a filter, a VCO, and the like.
[0060]
FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera to which the electronic apparatus according to the invention is applied. In this figure, connection with an external device is simply shown.
Here, an ordinary camera exposes a silver halide photographic film with an optical image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts the optical image of the subject with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.
[0061]
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 of the digital still camera 1300, and a display is provided based on an image pickup signal by a CCD. The display unit is a finder that displays a subject as an electronic image. Function.
A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (back side in the figure) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the imaging signal of the CCD at that time is transferred and stored in the memory 1308.
[0062]
In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and a data communication input / output terminal 1314 are provided on the side surface of the case 1302. As shown, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312, and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation.
Such a digital still camera 1300 incorporates the electronic device 100 (or 200, 300, or 400) that functions as a time standard or a clock source for a microcomputer.
[0063]
Note that the electronic apparatus of the present invention includes, for example, an ink jet discharge device (eg, an ink jet printer) in addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 8, the mobile phone in FIG. 9, and the digital still camera in FIG. Laptop type personal computer, television, video camera, video tape recorder, car navigation system, pager, electronic organizer (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor, workstation, videophone, crime prevention Television monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, sphygmomanometer, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish finder, various measuring devices, instruments (for example, Instruments for vehicles, aircraft, ships), Flight Sumire It can be applied to the data, and the like.
[0064]
As described above, the combined semiconductor resonator device, electronic device, and electronic apparatus of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited thereto.
For example, in the present invention, any two or more of the configurations of the first to fourth embodiments can be combined.
[0065]
Further, an intermediate layer for any purpose may be provided between the layers constituting the surface acoustic wave element and the semiconductor element, or between the substrate and the surface acoustic wave element and the semiconductor element.
In each of the above embodiments, the surface acoustic wave element has been described as a typical example of the vibrator. And a micro-resonator using electrostatic drive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment when a semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device.
FIG. 2 is a plan view of a semiconductor resonator composite apparatus provided in the electronic device shown in FIG.
FIG. 3 is a view (sectional view) for explaining a method of manufacturing the electronic device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a view (sectional view) for explaining a method of manufacturing the electronic device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a third embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment in which the semiconductor resonator composite device of the present invention is applied to an electronic device.
FIG. 8 is an electronic device (notebook personal computer) including the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 9 is an electronic apparatus (mobile phone) including the surface acoustic wave device of the present invention.
FIG. 10 is an electronic apparatus (digital still camera) including the surface acoustic wave device of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300, 400 {electronic device 10, 20, 30, 40} semiconductor oscillator composite device 10a {surface acoustic wave element 10b} semiconductor element 1 {substrate 1a, 1b {plane 2} Underlayer 3 Piezoelectric layer 4 IDT 4a, 4b Electrode 5 Reflector 6 Temperature compensation film 60 Film 61 First temperature compensation film 62 Second temperature compensation Film 11 package 11a recess 12 bottom 13 wall 14 wiring 15 gap 16 underfill material 17 lid 18 conductive ball 19 conductive wire 22 , 23 {Connector 32, 33} Through hole 34, 35 {Connector 1100} Personal computer 1101 {Antenna 1102} Keyboard 1104 {Main unit 1106} Display unit 1200 mobile phone 1201 antenna 1202 operation buttons 1204 earpiece 1206 mouthpiece 1300 digital still camera 1302 case (body) 1304 light receiving unit 1306 shutter button 1308 ‥ Memory 1312 ‥‥ Video signal output terminal 1314 ‥‥ Input / output terminal for data communication 1430 ‥‥ TV monitor 1440 ‥‥ Personal computer
