DE10143968A1 - Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters - Google Patents

Abstract

Ein Halbleitersubstrat wird mit der Oberseite einer Basis gekoppelt. Nachdem das Halbleitersubstrat bearbeitet ist, wird ein Deckelmaterial mit dem Halbleitersubstrat anodengekoppelt. Zum Anodenkoppeln werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial zunächst in einem Punktmuster anodengekoppelt. Danach werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig miteinander anodengekoppelt. Anschließend wird das Laminat, das die Basis, das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial umfaßt, in vorbestimmte einzelne Bereiche geteilt und getrennt. Somit kann ein Vakuumbehälter gebildet werden, der einen Vakuumhohlraum aufweist, der in dem Laminat gebildet ist, das die Basisschicht, die Halbleiterschicht und die Deckelschicht umfaßt. Der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums des Vakuumbehälters wird im Vergleich zu dem, der durch einen herkömmlichen Prozeß zum Herstellen eines Vakuumbehälters erhalten wird, beträchtlich verbessert. Zudem kann eine Streuung der Vakuumgrade der Vakuumhohlräume unterdrückt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters durch Verwendung von Anodenkoppeln.

Fig. 3 zeigt schematisch im Querschnitt ein Beispiel eines Vakuumbehälters. Der in Fig. 3 gezeigte Vakuumbehälter 1 weist eine Basisschicht (z. B. Glasschicht) 2, eine Halb­ leiterschicht (z. B. Siliziumschicht) 3 und eine Deckel­ schicht (z. B. Glasschicht) 4 auf. Die Basisschicht 2, die Halbleiterschicht 3 und die Deckelschicht 4 sind in dieser Reihenfolge sequentiell laminiert und integriert, um ein Laminat 5 zu erzeugen. Konkavitäten bzw. Aushöhlungen 2a und 4a sind in der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 in den Positionen derselben gebildet, die durch die Halb­ leiterschicht 3 einander gegenüberliegen. Diese Konkavitä­ ten 2a und 4a bilden einen Vakuumhohlraum 6 in dem Laminat 5.

Ein Vibrator 7, der z. B. durch Bearbeiten des Halbleiter­ substrats, das die Halbleiterschichten 3 darstellt, erhal­ ten wurde, ist in dem Vakuumhohlraum 6 aufgenommen. Der Vi­ brator 7, der in dem Vakuumhohlraum 6 aufgenommen und ange­ ordnet ist, kann auf zufriedenstellende Weise in Schwingun­ gen versetzt werden, ohne eine Dämpfung durch Luft zu er­ fahren.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Halbleiterschicht 3 zusammen mit der Basisschicht 2 zeigt. Die Halbleiterschicht 3 weist einen Vibrator auf, der durch Bearbeiten des Halterleitersubstrats gebildet ist. Die in Fig. 4 gezeigte Halbleiterschicht 3 ist durch eine Technik wie z. B. Ätzen oder dergleichen gebildet. Ei­ ne Sensoreinheit 8, die den Vibrator 7 enthält, und ein Dichtungsabschnitt 9, der die Sensoreinheit 8 umgibt, sind in der Halbleiterschicht 3 gebildet. Der Dichtungsabschnitt 9 ist zwischen der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 von den in Fig. 4 gezeigten oberen bzw. unteren Seiten der­ selben eingebettet. Der Dichtungsabschnitt ist mit der Ba­ sisschicht 2 bzw. der Deckelschicht anodengekoppelt. Somit dichtet der Dichtungsabschnitt 9 den Vakuumhohlraum 6 zum Enthalten der Sensoreinheit 8 luftdicht ab.

Die in Fig. 4 gezeigte Sensoreinheit 8, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor darstellt, weist den viereckigen Vi­ brator bzw. das viereckige Schwingungselement 7, Vibrator­ tragebefestigungsabschnitte 10 (10a, 10b, 10c und 10d), Elektrodentragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b), ei­ nen Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenan­ schlußfläche, Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d), bewegli­ che Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b) sowie festste­ hende Interdigitalelektroden 15 (15a und 15b) auf.

Die Vibratortragebefestigungsabschnitte 10 (10a, 10b, 10c und 10d), die Elektrodentragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b) und der Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungs­ elektrodenanschlußfläche sind anodengekoppelt und an der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 befestigt. Der Vi­ brator 7 ist über die Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d) mit den Vibratortragebefestigungsabschnitten 10 (10a, 10b, 10c und 10d) verbunden und steht in Kommunikation mit densel­ ben. Überdies sind die beweglichen Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b) gebildet, um von den Enden des Vibrators 7 in die X-Richtung in Fig. 4 hervorzustehen. Die feststehen­ den Interdigitalelektroden 15 (15a und 15b) sind gebildet, um sich in die X-Richtung derart von den Elektrodentragebe­ festigungsabschnitten 11 (11a und 11b) zu erstrecken, um mit einem Abstand von den beweglichen Interdigitalelektro­ den 14 mit den beweglichen Interdigitalelektroden 14 in Eingriff zu stehen.

Die in Fig. 3 gezeigten Konkavitäten 2a und 4a sind in der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 in den Positionen derselben gebildet, die dem Bereich der Halbleiterschicht 3 gegenüberliegen, in dem der Vibrator 7, die Balken 13 (13a, 13b, 13c und 13d) und die beweglichen Interdigitalelektro­ den 14 (14a und 14b) gebildet sind. In den Konkavitäten 2a und 2b sind der Vibrator 7, die Balken 13 (13a, 13b, 13c, 13d) und die beweglichen Interdigitalelektroden 14 (14a und 14b) beweglich von der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 abgehoben.

Elektrodenanschlußflächen (nicht gezeigt), die Metallfilme sind, sind auf den oberen Flächen der Vibratortragebefesti­ gungsabschnitte 10 (10a, 10b, 10c und 10d), der Elektroden­ tragebefestigungsabschnitte 11 (11a und 11b) bzw. des Ab­ schnitts 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenanschluß­ fläche gebildet. Perforationen sind in der Deckelschicht 4 in den Positionen derselben, die den Elektrodenanschlußflä­ chen jeweils gegenüberliegen, gebildet. Somit sind die Elektrodenanschlußflächen dem Äußeren ausgesetzt und können durch Drahtbonden oder dergleichen mit einer externen Schaltung elektrisch verbunden sein.

Eine Erfassungselektrode (nicht gezeigt) ist auf der Unter­ seite bzw. dem Boden der Konkavität 2a der Basisschicht 2 an der Position derselben gebildet, die dem Vibrator 7 mit einem Abstand von demselben gegenüberliegt. Ferner ist eine Verdrahtungsstruktur 16 zum Verbinden der Erfassungselek­ trode und des Abschnitts 12 zum Bilden einer Erfassungs­ elektrodenanschlußfläche auf der Basisschicht 2 gebildet.

Wenn beispielsweise, unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 ge­ zeigte Sensoreinheit 8, ein Wechselstrom zum Treiben von der externen Schaltung an die feststehenden Elektroden 15a und 15b angelegt wird, ändern sich die elektrostatischen Kräfte zwischen der feststehenden Elektrode 15a und der be­ weglichen Elektrode 14a und diejenigen zwischen der fest­ stehenden Elektrode 15b und der beweglichen Elektrode 14b in Abhängigkeit von der oben erwähnten Wechselspannung, so daß der Vibrator 7 in die in Fig. 4 gezeigte X-Richtung ge­ trieben und in Schwingung versetzt wird. Wenn sich der Vi­ brator 7 auf der Y-Achse dreht, während er wie oben be­ schrieben getrieben und in Schwingung versetzt wird, wird in der Z-Richtung eine Coriolis-Kraft erzeugt. Die Corio­ lis-Kraft wird zu dem Vibrator 7 hinzugefügt, so daß der Vibrator 7 in der zu erfassenden Z-Richtung in Schwingungen versetzt wird.

Die Schwingung des Vibrators 7 in der Z-Richtung ändert den Abstand zwischen dem Vibrator 7 und der Erfassungselektro­ de, so daß sich die elektrostatische Kapazität zwischen dem Vibrator 7 und der Erfassungselektrode ändert. Die Änderung der elektrostatischen Kapazität wird über die Verdrahtungs­ struktur 16 und die Elektrodenanschlußfläche von der Erfas­ sungselektrode an das Äußere ausgegeben. Die Winkelge­ schwindigkeit oder dergleichen der Drehung des Vibrators 7 auf der Y-Achse kann auf der Basis des erfaßten Wertes be­ stimmt werden.

Unter Bezugnahme auf einen Prozeß zum Erzeugen des in Fig. 4 gezeigten Vakuumbehälters 1, der den Vibrator 7 (Sensor­ einheit 8) enthält, werden z. B. eine Basis zum Bilden ei­ ner Mehrzahl der Basisschichten 2, ein Halbleitersubstrat zum Bilden einer Mehrzahl der Halbleiterschichten 3 und ein Deckelmaterial zum Bilden einer Mehrzahl der Deckelschich­ ten 4 sequentiell laminiert und integriert, um ein Laminat zu erzeugen. Das Laminat ist in die Bereiche zum Bilden der Vakuumbehälter geteilt, die in die einzelnen Vakuumbehälter aufgeteilt sind. Im folgenden wird ünter Bezugnahme auf Fig. 5A bis 5F ein Beispiel des Prozesses zum Herstellen des Vakuumbehälters 1 ausführlich beschrieben. Fig. 5A bis 5F zeigen jeweils die Stelle, die dem Teil des Vakuumbehäl­ ters entspricht, entlang der Linie A-A in Fig. 4.

Zunächst wird eine Basis 20 zum Bilden einer Mehrzahl der Basisschichten 2 angefertigt, wie in Fig. 5A gezeigt ist.

Die Konkavitäten 2a werden in den vorbestimmten Bereichen der Basis 20 zum Bilden der jeweiligen Basisschichten 2 ge­ bildet. Die Erfassungselektrode und die Verdrahtungsstruk­ tur 16 werden durch eine Technik wie beispielsweise Zer­ stäuben (Sputtering) oder dergleichen an der Innenwand je­ der Konkavität 2a gebildet. Ferner wird ein Halbleitersub­ strat 21 derart an der Oberseite der Basis 20 plaziert, um die Öffnungen der Konkavitäten 2a zu schließen, wie in Fig. 5B gezeigt ist. Die Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21 werden miteinander anodengekoppelt. Daraufhin wird das Halbleitersubstrat 21 bis auf eine bestimmte Dicke oberflä­ chengeschliffen. Daraufhin wird die Oberseite des Halblei­ tersubstrats 21 poliert, um eine spiegelähnliche Oberfläche aufzuweisen, wie in Fig. 5C gezeigt ist.

Danach wird das Halbleitersubstrat 21 unter Verwendung ei­ ner Technik wie beispielsweise Ätzen, Photolithographie oder dergleichen bearbeitet, wie in Fig. 5D gezeigt ist. Das Halbleitersubstrat 21 wird bearbeitet, um die Halblei­ terschichten 3 einer Mehrzahl der Vakuumbehälter 1 zu bil­ den. Insbesondere werden durch Bearbeiten des Halbleiter­ substrats 21 die in Fig. 4 gezeigten Strukturen jeweils in den Bereichen des Halbleitersubstrats 21 zum Bilden der Halbleiterschichten gebildet. Durch eine Dünnfilmbildungs­ technik wie beispielsweise Zerstäuben oder dergleichen wer­ den Elektrodenanschlußflächen an der Oberseite des Halblei­ tersubstrats 21 gebildet.

Danach wird ein Deckelmaterial 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 in einer Vakuumkammer plaziert, bei der eine Vakuumabsaugung durchgeführt wird, wie in Fig. 5E gezeigt. Das Deckelmaterial 22 wird bearbeitet, um die Dec­ kelschichten 4 der Mehrzahl der Vakuumbehälter zu bilden. Zuvor werden die Konkavitäten 4a und eine Mehrzahl der Per­ forationen (nicht gezeigt) jeweils in den Bereichen des Deckelmaterials 22 zum Bilden der Deckelschichten gebildet. Unter Bezugnahme auf die oben beschriebene Plazierung des Deckelmaterials 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 wird das Deckelmaterial 22 derart positioniert, daß die Konkavitäten 4a den entsprechenden Vibratoren 7 mit einem Abstand gegenüberliegen, und überdies die Positionen der Mehrzahl der Perforationen mit denjenigen der Elektrodenan­ schlußflächen zusammenfallen, die an den Vibratortragebefe­ stigungsabschnitten 10 (10a, 10b, 10c und 10d), den Elek­ trodentragebefestigungsabschnitten 11 (11a und 11b) bzw. dem Abschnitt 12 zum Bilden einer Erfassungselektrodenan­ schlußfläche gebildet sind. Somit wird das Deckelmaterial 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 plaziert.

Daraufhin wird eine Elektrodenplatte 24, die mit der Span­ nungsanlegeeinrichtung 25 elektrisch verbunden ist, an der Oberseite des Deckelmaterials 22 angebracht, und das Halb­ leitersubstrat 21 wird mit der Spannungsanlegeeinrichtung 21 in der oben erwähnten Vakuumkammer elektrisch verbunden. Danach wird eine Hochspannung zum Anodenkoppeln zwischen das Halbleitersubstrat 21 und die Elektrodenplatte 24 ange­ legt, um das Deckelmaterial 22 und das Halbleitersubstrat 21 miteinander anodenzukoppeln. Somit wird das Laminat, in dem die Basis 20, das Halbleitersubstrat 21 und das Deckel­ material 22 laminiert und integriert sind, wie in Fig. 5F gezeigt gebildet. Die Vakuumhohlräume 6, die die Vibratoren 7 enthalten, werden jeweils in den Vakuumbehälterbildungs­ bereichen des Laminats gebildet und luftdicht abgedichtet.

Danach wird das Laminat, das die Basis 20, das Halbleiter­ substrat 21 und das Deckelmaterial 22 aufweist, entlang vorbestimmter Trennlinien geschnitten, um in die einzelnen Vakuumbehälter geteilt und getrennt zu werden. Somit kann der Vakuumbehälter 1 auf die oben beschriebene Weise herge­ stellt werden.

Wenn jedoch das Deckelmaterial 22 gemäß dem oben beschrie­ benen Prozeß zum Herstellen des Vakuumbehälters 1 mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt wird, entsteht in den Abschnitten des Halbleitersubstrats 21 und des Deckelmaterials 22, die miteinander anodengekoppelt sind, ein unerwünschtes Gas. Das Gas strömt in den Vakuum­ hohlraum 6. Somit wird der Vakuumhohlraum 6 luftdicht abge­ dichtet, während das eingeströmte unerwünschte Gas in dem Vakuumhohlraum 6 verbleibt. Daher kann eine erwünschte Va­ kuumbedingung in dem Vakuumhohlraum 6 aufgrund des uner­ wünschten Gases ungünstigerweise unter Schwierigkeiten er­ halten werden.

Überdies schwankt die Menge des sich entwickelnden uner­ wünschten Gases, so daß die Vakuumgrade der Vakuumhohlräume 6 abhängig von den Vakuumbehältern 1 voneinander verschie­ den werden. Wenn die Vibratoren 7, die die in Fig. 4 ge­ zeigten Winkelgeschwindigkeitssensoren bilden, also z. B. in den Vakuumhohlräumen 6 der Vakuumbehälter 1 enthalten sind, werden die Schwingungszustände der Vibratoren 7 in Abhängigkeit von den Vakuumbehältern 1 unterschiedlich zu­ einander. Dementsprechend wird die Leistungsfähigkeit der Winkelgeschwindigkeitssensoren zueinander unterschiedlich usw. Somit entsteht insofern ein Problem, als die Produkt­ qualitäten gestreut bzw. einer Streuung unterworfen sind.

Um diese Probleme zu lösen, wurde eine Technik zum Verhin­ dern einer Verschlechterung des Vakuumgrades des Vakuum­ hohlraums 6 und der Streuung des Vakuumgrades vorgeschla­ gen, anhand derer eine gasadsorbierende Substanz zusätzlich zu dem Vibrator 7 in dem Vakuumhohlraum 6 enthalten ist, um das unerwünschte Gas zu adsorbieren. Die gasadsorbierende Substanz muß jedoch in jeden der Vakuumhohlräume 6 plaziert werden. Es entsteht insofern ein Problem, als es beschwer­ lich und zeitaufwendig ist, die Technik durchzuführen. Überdies ist es erforderlich, daß die Vakuumhohlräume 6 vergrößert sind, um die gasadsorbierende Substanz zu ent­ halten. Somit tritt unweigerlich insofern ein Problem auf, als die Abmessungen der Vakuumbehälter 1 erhöht sind.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren zum Herstellen eines Vakuumbehälters mit günstigen Ei­ genschaften zu schaffen, der einen Vakuumhohlraum aufweist, der in einem Laminat gebildet ist, das eine Basisschicht, eine Halbleiterschicht und eine Deckelschicht umfaßt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters schafft, bei dem der Vakuumhohlraum ohne weiteres gesteuert werden kann, um einen wünschenswerten Vakuumzustand aufzu­ weisen, und der von geringer Größe ist.

Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters geschaffen, der einen Vakuumhohlraum auf­ weist, der in einem Laminat gebildet ist, das eine Basis­ schicht, eine Halbleiterschicht und eine Deckelschicht um­ faßt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Kop­ peln eines Halbleitersubstrats mit der Oberseite einer Ba­ sis; Anodenkoppeln eines Deckelmaterials mit der Oberseite des Halbleitersubstrats, um ein Laminat zu bilden; und Tei­ len und Trennen des Laminats in vorbestimmte einzelne Be­ reiche; wobei das Deckelmaterial an der Oberseite des Halb­ leitersubstrats plaziert wird, nachdem das Halbleitersub­ strat mit der Basis gekoppelt wird, wobei das Halbleiter­ substrat und das Deckelmaterial in einem Punktmuster mit­ einander anodengekoppelt werden, und wobei anschließend das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig mit­ einander anodengekoppelt werden.

Vorzugsweise werden der Körper der Basis und das Halblei­ tersubstrat, die miteinander gekoppelt sind, und das Dec­ kelmaterial in der Atmosphäre angeordnet, werden das Halb­ leitersubstrat und das Deckelmaterial in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt, und werden anschließend das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in einem Vakuum, in dem eine Vakuumabsaugung durchgeführt wird, vollständig miteinander anodengekoppelt.

Wie oben beschrieben wurde, werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial vollständig miteinander anodengekop­ pelt, nachdem das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt wurden. Durch ein Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats und des Deckelmaterials in mehreren Schritten kann der Vakuumgrad des Vakuumhohlraums des Vakuumbehälters im Vergleich zu dem, der durch ein einmaliges vollständiges Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats mit dem Deckelmaterial, wie es üb­ licherweise durchgeführt wird, erhalten wird, auf gewünsch­ te Weise erhöht werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Prozesse zum Bilden eines Vakuumbehälters gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Graphen, der die Ergebnisse eines seitens der Erfinder durchgeführten Experiments zeigt;

Fig. 3 den Vakuumbehälter;

Fig. 4 ein Beispiel eines Vibrators, der in dem Vakuum­ behälter enthalten ist; und

Fig. 5 ein Beispiel eines herkömmlichen Prozesses zum Herstellen eines Vakuumbehälters.

Unter Bezugnahme auf ein erstes Ausführungsbeispiel wird ein Prozeß zum Herstellen eines Vakuumbehälters, der den in Fig. 4 gezeigten Vibrator (Sensoreinheit 8) aufweist, wel­ cher in demselben enthalten und abgedichtet sind, beispiel­ haft beschrieben. Bei der Beschreibung des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels sind ähnliche Teile bei dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel und dem oben beschriebenen herkömmlichen Bei­ spiel durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und auf die wiederholte Beschreibung der ähnlichen Teile wird verzich­ tet.

Insbesondere unterscheidet sich das erste Ausführungsbei­ spiel von dem oben beschriebenen herkömmlichen Beispiel darin, daß, wenn das Deckelmaterial 22 mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt wird, zunächst das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in ei­ nem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden, und danach das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander anodengekoppelt werden. Bezüglich anderer Aspekte ist der Prozeß zum Herstellen des Vakuumbe­ hälters des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich dem des herkömmlichen Beispiels.

Insbesondere werden bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Konkavitäten 2a durch Sandstrahlbehandeln in den Bereichen der Basis (z. B. des Glassubstrats) 20 zum Bilden der je­ weiligen Basisschichten 2 gebildet. Die Erfassungselektro­ den und die Verdrahtungsstrukturen werden durch eine film­ bildende Technik, beispielsweise Zerstäuben oder derglei­ chen, an den Innenwänden der Konkavitäten 2a gebildet, wie in Fig. 1A gezeigt.

Als nächstes wird das Halbleitersubstrat (z. B. Silizium­ substrat) 21 mit der Oberseite der Basis 20 anodengekop­ pelt, wie in Fig. 1B gezeigt ist. Daraufhin wird das Halb­ leitersubstrat 21 oberflächengeschliffen, um auf eine vor­ bestimmte Dicke verdünnt zu werden, wie in Fig. 1C gezeigt ist. Anschließend wird die Oberfläche des verdünnten Halb­ leitersubstrats 21 poliert, um ein spiegelähnliches Ausse­ hen zu erhalten. Danach wird das Halbleitersubstrat 21 durch eine Technik wie beispielsweise Ätzen, Photolithogra­ phie oder dergleichen bearbeitet, wie in Fig. 1D gezeigt ist, so daß in Fig. 4 gezeigte Strukturen in den Bereichen des Halbleitersubstrats 21 jeweils zum Bilden der Halblei­ terschichten 3 gebildet werden. Daraufhin werden die Elek­ trodenanschlußflächen an der Oberseite des Halbleitersub­ strats 21 durch eine filmbildende Technik gebildet.

Daraufhin werden der Körper der Basis 20 und das Halblei­ tersubstrat 21, die miteinander gekoppelt sind, an der Elektrodenplatte 24 plaziert, während die Basis 20 an der Unterseite des Körpers positioniert wird, wie in Fig. 1E gezeigt ist, und ferner wird das Deckelmaterial (z. B. Glassubstrat) 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 unter Vakuumabsaugung in einer Vakuumkammer plaziert. Zuvor werden die Konkavitäten 4a in den Bereichen des Dec­ kelmaterials 22 jeweils zum Bilden der Deckelschichten 4 durch Sandstrahlbehandeln gebildet. Überdies werden zuvor jeweils eine Mehrzahl von Perforationen (nicht gezeigt) zum Freilegen der Elektrodenanschlußflächen gebildet. Unter Be­ zugnahme auf die Plazierung des Deckelmaterials 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 wird ein Positionieren der Konkavitäten 4a und der Mehrzahl der Perforationen durchgeführt, und das Deckelmaterial 22 wird an der Ober­ seite des Halbleitersubstrats 21 plaziert, wie es bei dem herkömmlichen Beispiel durchgeführt wurde.

Ein Elektrodenstift 26, der mit der Spannungsanlegeeinrich­ tung 25 elektrisch verbunden ist, wird an einer vorbestimm­ ten Position an der Oberseite des Deckelmaterials 22 (bei dem ersten Ausführungsbeispiel an dem Ende des Deckelmate­ rials 22) plaziert. Eine Hochspannung zum Anodenkoppeln wird durch die Spannungsanlegeeinrichtung 25 zwischen die Elektrodenplatte 24 und den Elektrodenanschlußstift 26 an­ gelegt, so daß das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelma­ terial 22 in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden. In diesem Fall werden die Hochspannung zum Anoden­ koppeln und die Spannungsanlegezeit experimentell und durch eine Operation bestimmt, die derart einzustellen ist, daß zu dem Zeitpunkt, wenn das Anodenkoppeln in dem Punktmuster abgeschlossen ist, keine der Kavitäten 6 luftdicht abge­ dichtet ist und das Gas in den Räumen 6 nach außen abge­ führt werden kann.

Hierauf wird die Elektrodenplatte 24 an der Oberseite des Deckelmaterials 22 in der Vakuumumgebung plaziert, wie in Fig. 1F gezeigt ist, und das Halbleitersubstrat 21 wird mit der Spannungsanlegeeinrichtung 21 elektrisch verbunden. Ei­ ne Hochspannung zum Anodenkoppeln wird durch die Spannungs­ anlegeeinrichtung 25 zwischen das Halbleitersubstrat 21 und die Elektrode 24 angelegt, so daß das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial vollständig miteinander anodengekop­ pelt werden. In diesem Fall werden die Hochspannung zum vollständigen Anodenkoppeln und die Spannungsanlegezeit ex­ perimentell und durch eine Operation bestimmt, die derart einzustellen ist, daß das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig und sicher miteinander an­ odengekoppelt werden können.

Ein Laminat, das die Basis 20, das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22, welche in Fig. 1 G gezeigt sind, aufweist, wird durch vollständiges Anodenkoppeln des Halb­ leitersubstrats 21 und des Deckelmaterials 22, wie oben be­ schrieben wurde, gebildet. Somit werden die Vakuumhohlräume 6, die die Vibratoren 7 enthalten, in den Bereichen des La­ minats jeweils zum Bilden der Vakuumbehälter luftdicht ab­ gedichtet. Danach wird, ähnlich dem herkömmlichen Beispiel, das Laminat entlang vorbestimmter Trennlinien geschnitten, um in die einzelnen Vakuumbehälter geteilt und getrennt zu werden. Somit kann der Vakuumbehälter 1 hergestellt werden.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Halbleiter­ substrat 21 mit der Basis 20 gekoppelt, und danach wird das Deckelmaterial 22 mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 anodengekoppelt. In diesem Fall werden zunächst das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt. Danach werden das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander anodengekoppelt. Der Vakuumgrad des Vakuumhohl­ raums 6 in dem Vakuumcontainer kann durch Anodenkoppeln der Halbleiterplatte 21 und des Deckelmaterials 22, wie es oben beschrieben ist, im Vergleich zu dem des herkömmlichen Bei­ spiels beträchtlich erhöht werden. Dies wurde anhand des Experiments, das seitens der Erfinder der vorliegenden Er­ findung durchgeführt wurde, festgestellt.

Unter Bezugnahme auf das Experiment wurde durch den Her­ stellungsprozeß gemäß dem oben beschriebenen Ausführungs­ beispiel eine Mehrzahl der Vakuumbehälter 1, die die in Fig. 4 gezeigten Vibratoren enthalten, hergestellt. Ande­ rerseits wurde durch den herkömmlichen Herstellungsprozeß eine Mehrzahl der Vakuumbehälter 1 hergestellt, die diesel­ be Form und Größe wie die oben beschriebenen Vakuumbehälter aufwiesen. Die Vakuumbedingung der Vakuumhohlräume 6 der so hergestellten Vakuumbehälter 1 wurde untersucht. Die Vaku­ umbedingung des Vakuumhohlraums 6 kann durch Bestimmen des Q-Werts bezüglich einer Resonanz des Vibrators 7 geschätzt werden. Dementsprechend bestimmten die Erfinder die Q-Werte für die Resonanz der Vibratoren 7 der wie oben beschrieben hergestellten Vakuumresonatoren 1. Die hergestellten Vaku­ umbehälter 1 wurden auf der Basis der Q-Werte gruppiert. Ein höherer Q-Wert bedeutet einen höheren Vakuumgrad des Vakuumhohlraums 6.

Fig. 2 zeigt eine Verteilung der Q-Werte der Vakuumbehälter 1, die erhalten wird, wenn die Vakuumbehälter 1 auf der Ba­ sis der Q-Werte gruppiert werden. In Fig. 2 zeigt der blockgefärbte Balkengraph die Verteilung der Q-Werte der Vakuumbehälter 1, die durch den Herstellungsprozeß gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt wurden, und der nicht ausgefüllte Balkengraph zeigt diejenige der durch den herkömmlichen Herstellungsprozeß hergestellten Vakuumbehäl­ ter 1.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, beträgt der prozentuale Anteil der Vakuumbehälter 1, die einen Q-Wert von weniger als 300 aufweisen, mindestens ca. 80% der Mehrzahl der durch den herkömmlichen Herstellungsprozeß hergestellten Vakuumbehä­ ter. Andererseits beträgt der prozentuale Anteil der Vaku­ umbehälter 1, die einen Q-Wert von mindestens 2100 aufwei­ sen, mindestens ca. 60% der Mehrzahl der durch den Herstel­ lungsprozeß gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel herge­ stellten Vakuumbehälter 1. Somit ist der Q-Wert für eine Resonanz des Vibrators 7, der in dem Vakuumbehälter 1 ent­ halten ist, der durch den Herstellungsprozeß gemäß dem er­ sten Ausführungsbeispiel hergestellt wurde, beträchtlich erhöht, und die Vakuumbedingung ist im Vergleich zu denje­ nigen des herkömmlichen Beispiels verbessert.

Somit ergab das Experiment, das durch die Erfinder der vor­ liegenden Erfindung durchgeführt wurde, daß die Vakuumbe­ dingung des Vakuumhohlraums 6 durch Bilden des Vakuumbehäl­ ters 1 durch den Herstellungsprozeß gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel im Vergleich zu dem durch den herkömmli­ chen Herstellungsprozeß hergestellten Vakuumbehälter 1 ver­ bessert werden kann.

Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 in dem Vakuumbehälter 1 verbessert werden. Wenn also der in Fig. 4 gezeigte Vibrator 7 des Winkelgeschwindigkeitssen­ sors in dem Vakuumhohlraum 6 enthalten ist, ist der Q-Wert des Vibrators 7 hoch, und die Schwingungsbedingung ist be­ trächtlich verbessert, wie durch die oben beschriebenen ex­ perimentellen Ergebnisse gezeigt wird. Somit kann die Emp­ findlichkeit, mit der eine Winkelgeschwindigkeit erfaßt werden kann, verbessert werden. Zudem werden die Schwin­ gungsbedingungen der Vibratoren 7 in den Vakuumbehältern 1 fast dieselben, und eine Streuung der Empfindlichkeiten der Winkelgeschwindigkeitssensoren kann so unterdrückt werden, daß es sehr gering ist. Somit kann die Zuverlässigkeit der Leistungsfähigkeit des Winkelgeschwindigkeitssensors erhöht werden.

Überdies kann die Vakuumbedingung des Vakuumhohlraums 6 ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel verbessert werden, ohne daß eine gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum 6 des Vakuumbehälters 1 angeordnet wird. Es werden keine Ar­ beitskräfte und keine Zeit zum Anordnen von gasadsorbieren­ den Substanzen benötigt. Die Größe des Vakuumhohlraums 6 kann entsprechend des fehlenden Erfordernisses von gasad­ sorbierenden Substanzen reduziert werden.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Konkavitä­ ten 2a und 4a der Basis 20 (Basisschicht 2) und des Deckel­ materials 22 (Deckelschicht 4) überdies durch Sandstrahlbe­ handeln gebildet. Somit können die folgenden Vorteile er­ halten werden. Wenn z. B. die Unterseiten der in der Basis­ schicht 2 und der Deckelschicht 4 gebildeten Konkavitäten 2a bzw. 4a glatte Oberflächen aufweisen, haftet der Vibra­ tor an der Unterseite der Konkavität 2a oder 4a, wenn der Vibrator 7 in Berührung mit der Unterseite der Konkavität 2a oder 4a gelangt, was durch einen Fall oder dergleichen des Vakuumbehälters 1 verursacht werden kann. Folglich kann der Vibrator 7 nicht bewegt werden. Somit kann die Funktion des Winkelgeschwindigkeitssensors nicht erreicht werden, usw.

Wenn die Unterseiten der Konkavitäten 2a und 4a überdies glatte Oberflächen aufweisen, tritt in manchen Fällen wäh­ rend des Herstellungsprozesses das oben erwähnte Problem der Adhäsion des Vibrators 7 auf. Das heißt, das Halblei­ tersubstrat 21 wird bearbeitet, um den Vibrator 7 in dem Anhebezustand zu bilden, wie in Fig. 1D gezeigt ist. Danach werden der Körper der Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21, die miteinander gekoppelt sind, gespült und getrocknet. Bei dem Spülvorgang dringt eine Flüssigkeit in den Zwi­ schenraum zwischen der Unterseite der Konkavität 2a und dem Vibrator 7 ein. Bei dem anschließenden Trocknungsvorgang wird der Vibrator 7 aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die vorliegt, während die Flüssigkeit bei dem Trocknungsvorgang verdampft wird, zu der Unterseite der Konkavität 2a hin angezogen. Wenn die Flüssigkeit vollstän­ dig verdampft und das Trocknen abgeschlossen ist, haftet der Vibrator in manchen Fällen dicht an der Unterseite der Konkavität 2a. Somit kann der Vibrator 7 nicht bewegt wer­ den, wie oben beschrieben ist.

Andererseits werden die Konkavitäten 2a und 4a gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch Sandstrahlbehandeln gebil­ det, wie oben beschrieben ist. Dementsprechend weisen die Unterseiten der Konkavitäten 2a bzw. 4a rauhe Oberflächen mit einer Rauhheit R von 0,3 µm bzw. mehr auf. Dadurch kann verhindert werden, daß der Vibrator 7 an der Unterseite der Konkavität 2a oder 4a haftet. Somit kann eine Adhäsion des Vibrators 7 an der Konkavität 2a oder 4a auf sichere Weise verhindert werden.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. Insbesondere unterscheidet sich das zweite Ausfüh­ rungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß das Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit dem Dec­ kelmaterial 22 in einem Punktmuster, wie in Fig. 1E gezeigt ist, in der Atmosphäre durchgeführt wird. In anderer Hin­ sicht ist das zweite Ausführungsbeispiel ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei der Beschreibung des zweiten Aus­ führungsbeispiels sind ähnliche Teile bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und auf die wiederholte Beschreibung wird ver­ zichtet.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Basis 20 und das Halbleitersubstrat 21 miteinander gekoppelt, und das Halbleitersubstrat 21 wird bearbeitet. Danach wird das Deckelmaterial 22 an der Oberseite des Halbleitersubstrats 21 plaziert, wie in Fig. 1E gezeigt ist. Das Halbleitersub­ strat 21 und das Deckelmaterial 22 werden in einem Punktmu­ ster miteinander anodengekoppelt. Das Anodenkoppeln wird in der Atmosphäre durchgeführt. Daraufhin wird das vollständi­ ge Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit dem Deckel­ material 22 in einem Vakuum unter Vakuumabsaugung durchge­ führt.

Wenn das Anodenkoppeln des Halbleitersubstrats 21 mit dem Deckelmaterial 22 in einem Punktmuster in der Atmosphäre durchgeführt wird, wird die Vakuumbedingung des Vakuumhohl­ raums 6 des Vakuumbehälters 1 ebenfalls beträchtlich ver­ bessert, und eine Streuung des Vakuumgrads kann im Ver­ gleich zu dem des herkömmlichen Herstellungsprozesses un­ terdrückt werden, ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbei­ spiel, bei dem das Anodenkoppeln in einem Punktmuster in einem Vakuum durchgeführt wird. Dies wurde durch das Expe­ riment, das durch die Erfinder dieser Erfindung durchge­ führt wurde, festgestellt.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Vakuumbedin­ gung des Vakuumhohlraums 6 wünschenswerterweise verbessert werden, ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dem­ entsprechend kann die Zuverlässigkeit der Leistungsfähig­ keit des Vakuumbehälters 1 vorteilhafterweise verbessert werden, die Zeit und Arbeitskraft, die nötig sind, um eine gasadsorbierende Substanz zu liefern, können ausgeschlossen werden, die Größe des Vakuumbehälters 1 kann reduziert wer­ den, usw.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschrie­ benen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können verschie­ dene Formen gewählt werden. Beispielsweise werden bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Halbleitersub­ strat 21 und das Deckelmaterial 22 in einer Position der­ selben miteinander anodengekoppelt. Das Anodenkoppeln kann jedoch in mehreren Positionen derselben durchgeführt wer­ den. Das heißt, die Anzahl von Anodenkopplungsstellen ist nicht begrenzt. Überdies liegt bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Position, bei der das Halbleiter­ substrat 21 und das Deckelmaterial 22 in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt werden, in den Enden derselben. Die Position zum Punkt-Anodenkoppeln kann in den mittleren Bereichen des Halbleitersubstrats 21 und des Deckelmateri­ als 22 liegen. Somit ist die Position nicht begrenzt. Wie oben beschrieben ist, sind die Positionen, an denen das Punkt-Elektrodenkoppeln durchgeführt wird, und ferner die Anzahl der Positionen nicht begrenzt. Die Positionen des Punkt-Anodenkoppelns und die Anzahl der Positionen werden so eingestellt, daß keine der Vakuumhohlräume 6 durch das Anodenkoppeln in einem Punktmuster luftdicht abgedichtet wird.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 überdies zu einem Zeitpunkt in einem Punktmuster miteinander anodenge­ koppelt, und daraufhin werden das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 vollständig miteinander anodengekop­ pelt. Das bedeutet, daß das Anodenkoppeln in den beiden Schritten erreicht wird. Das Punkt-Anodenkoppeln des Halb­ leitersubstrats 21 mit dem Deckelmaterial 22 kann auf meh­ rere Male durchgeführt werden. Beispielsweise können das Halbleitersubstrat 21 und das Deckelmaterial 22 in minde­ stens drei Schritten miteinander anodengekoppelt werden.

Bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Basis 20 (Basisschicht 2) und das Deckelmaterial 22 (Deckelschicht 4) überdies jeweils aus Glassubstraten gebildet. Die Basis 20 (Basisschicht 2) und das Deckelmate­ rial 22 (Deckelschicht 4) können aus einem beliebigen Mate­ rial mit Ausnahme von Glas hergestellt sein, vorausgesetzt, daß das Material mit dem Halbleitersubstrat 21 (Halbleiter­ schicht 3) anodengekoppelt werden kann. Zudem kann das Halbleitersubstrat 21 (Halbleiterschicht 3) aus einem Halb­ leiter mit Ausnahme von Silizium hergestellt sein.

Bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Konkavitäten 2a und 4a durch Sandstrahlbehandeln gebildet. Die Konkavitäten 2a und 4a können auch durch eine andere Technik gebildet werden.

Bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der in Fig. 4 gezeigte Vibrator 7 (Sensoreinheit 8) als Beispiel in dem Vakuumhohlraum 6 des Vakuumbehälters 1 ent­ halten. Ein Bauglied, das in dem Vakuumhohlraum 6 enthalten sein soll, ist nicht auf den Vibrator 7 beschränkt. Zudem sind bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbei­ spielen die Konkavitäten 2a und 4a in der Basisschicht 2 und der Deckelschicht 4 gebildet, um den Vakuumhohlraum 6 zu bilden. Um den Vakuumhohlraum 6 herzustellen, kann ein Zwischenraum zwischen der Basisschicht 2, der Deckelschicht 4 und der Halbleiterschicht 3 dadurch gebildet werden, daß beispielsweise der Mittelbereich der Halbleiterschicht 3 dünner ausgeführt wird als die Enden derselben, statt daß die Konkavität entweder in der Basisschicht 2 oder in der Deckelschicht 4 oder in beiden gebildet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Halbleitersub­ strat mit der Oberseite der Basis gekoppelt, wird das Dec­ kelmaterial an der Oberseite des Halbleitersubstrats pla­ ziert, und werden das Halbleitersubstrat und das Deckelma­ terial in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt. Daraufhin werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmate­ rial vollständig miteinander anodengekoppelt, um den Vaku­ umbehälter herzustellen. Dementsprechend kann der Vakuum­ grad des Vakuumhohlraums in dem Vakuumbehälter verbessert werden, und überdies kann eine Streuung des Vakuumgrads der Vakuumhohlräume in den Vakuumbehältern unterdrückt werden.

Wie oben beschrieben wurde, kann der Vakuumgrad des Vakuum­ hohlraums in dem Vakuumbehälter verbessert werden, ohne daß eine gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum ange­ ordnet wird. Dementsprechend muß keine gasadsorbierende Substanz in dem Vakuumhohlraum plaziert werden, so daß auf die Arbeitskraft und Zeit zum Bereitstellen einer gasadsor­ bierenden Substanz verzichtet werden kann. Überdies kann die Größe des Vakuumhohlraums reduziert werden, und die Größe des Vakuumbehälters wird verringert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Körper der Ba­ sis und das Halbleitersubstrat, die miteinander gekoppelt sind, und das Deckelmaterial in der Atmosphäre plaziert, und das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial werden in einem Punktmuster miteinander anodengekoppelt. Daraufhin werden das Halbleitersubstrat und das Deckelmaterial in ei­ nem Vakuum vollständig anodengekoppelt. Da in diesem Fall das Punkt-Anodenkoppeln in der Atmosphäre durchgeführt wird, können der Körper der Basis und das Halbleitersub­ strat, die miteinander gekoppelt werden, und das Deckelma­ terial ohne weiteres zum Anodenkoppeln eingestellt werden. Die Zeit, die für den Vorgang des Punkt-Anodenkoppelns er­ forderlich ist, kann reduziert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters (1), der einen Vakuumhohlraum (6) aufweist, der in einem Laminat gebildet ist, das eine Basisschicht (2), eine Halbleiterschicht (3) und eine Deckelschicht (4) auf­ weist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Koppeln eines Halbleitersubstrats (21) mit der Ober­ seite einer Basis (20);
Anodenkoppeln eines Deckelmaterials (22) mit der Ober­ seite des Halbleitersubstrats (21), um ein Laminat zu bilden; und
Aufteilen und Trennen des Laminats in vorbestimmte einzelne Bereiche;
wobei das Deckelmaterial an der Oberseite des Halblei­ tersubstrats plaziert wird, nachdem das Halbleitersub­ strat mit der Basis gekoppelt ist, wobei das Halblei­ tersubstrat und das Deckelmaterial in einem Punktmu­ ster miteinander anodengekoppelt werden, und wobei an­ schließend das Halbleitersubstrat und das Deckelmate­ rial vollständig miteinander anodengekoppelt werden.

2. Verfahren zum Herstellen eines Vakuumbehälters (1) ge­ mäß Anspruch 1, bei dem der Körper der Basis (20) und das Halbleitersubstrat (21), die miteinander gekoppelt werden, und das Deckelmaterial (22) in der Atmosphäre angeordnet werden, das Halbleitersubstrat und das Dec­ kelmaterial in einem Punktmuster miteinander anodenge­ koppelt werden, und anschließend das Halbleitersub­ strat und das Deckelmaterial in einem Vakuum, bei dem eine Vakuumabsaugung durchgeführt wird, vollständig miteinander anodengekoppelt werden.