JP2011211439A - シリコン接合膜の製造方法、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】陽極接合時に希ガスの発生を防止できるシリコン接合膜の製造方法、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供する。
【解決手段】ベース基板２の表面２ｂに、リッド基板３の額縁領域３ｃと陽極接合するための接合膜２３を製造する方法であって、接合膜２３は、希ガスを含まない導入ガスを用いたＣＶＤ法により成膜することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、シリコン接合膜の製造方法、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子（パッケージ）が用いられている。この種の圧電振動子は様々なものが知られているが、その１つとして、表面実装（ＳＭＤ）型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子は、例えば互いに接合されたガラス材料からなるベース基板及びリッド基板と、両基板の間に形成されたキャビティと、キャビティ内に気密封止された状態で収納された圧電振動片（電子部品）とを備えている。

ここで、ベース基板とリッド基板とを直接接合させる方法として、陽極接合が提案されている。陽極接合は、一方の基板の内面に接合膜を固着した上で、その接合膜にプローブを接続して陽極とし、他方の基板の外面に陰極を配置して、真空中または不活性ガス中で電圧を印加しつつ加熱することにより、接合膜と他方の基板の内面とを接合するものである。この接合膜の材料には、例えばシリコン（Ｓｉ）や、特許文献１に示されるようにクロム（Ｃｒ）とシリコン（Ｓｉ）との積層膜を用いる構成が知られている。

特開平６−２８３９５１号公報

しかしながら、上述した特許文献１には、積層膜の具体的な成膜方法について何ら開示されていない。一般的に、シリコンからなる接合膜は、スパッタリング法を用いて形成される。具体的には、成膜材料であるシリコンのターゲットが配置されたチャンバー内に一方の基板をセットし、チャンバー内を真空引きした後、チャンバー内にアルゴン等の希ガスからなるスパッタガスを導入する。そして、ターゲットに電圧を印加することで、プラズマを発生させる。するとスパッタガスのイオンがターゲットに衝突し、ターゲットから成膜材料の原子が飛び出して、一方の基板の内面に付着する。その後、成膜材料の原子が、一方の基板の内面上に堆積することで接合膜が形成される。

しかしながら、上述したスパッタリング法では、成膜材料の原子が一方の基板上に堆積する際、チャンバー内のスパッタガスを巻き込んでしまうという問題がある。その結果、接合膜内にはスパッタガスが混入された状態となる。
この場合、上述した陽極接合工程において、接合膜が加熱されると、接合膜内に混入されたスパッタガスがアウトガスとなって放出される。圧電振動子では、陽極接合後のキャビティ内にアウトガスが存在すると、キャビティ内の真空度が低下し、等価抵抗値（実効抵抗値：Ｒｅ）が高くなる。その結果、圧電振動子の駆動電圧が高くなり、エネルギー効率が低下するという問題がある。

そこで、キャビティ内の真空度を高め、等価抵抗値を抑えるための方法として、例えばゲッタリングが知られている。ゲッタリングとは、キャビティ内に金属膜のゲッター材を配置し、このゲッター材を加熱して活性化させることで、ゲッター材とアウトガスとを反応させて、キャビティ内に存在するアウトガスを吸着させるものである。
しかしながら、アルゴン等のスパッタガスは、ゲッター材とは反応しないため、ゲッタリングで吸着することはできないという問題がある。

そこで本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、陽極接合時に希ガスの発生を防止できるシリコン接合膜の製造方法、パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供することを目的とする。

上述した課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のシリコン接合膜の製造方法は、第１基板の内面に、第２基板の内面と陽極接合するためのシリコン接合膜を製造する方法であって、前記シリコン接合膜は、希ガスを含まない導入ガスを用いたＣＶＤ法により成膜することを特徴としている。なお、希ガスとは、周期表第１８族元素のヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）及びラドン（Ｒｎ）の６元素のうち、何れかの元素からなる気体をいう。

この構成によれば、希ガスを含まない導入ガスを用いてＣＶＤ法を行うことで、膜内に希ガスを含まないシリコン接合膜を製造できる。これにより、シリコン接合膜形成後の陽極接合時において、希ガスがアウトガスとなって発生するのを防止できる。

また、前記導入ガスは、原料ガスとしてシラン系ガスを含むことを特徴としている。
この構成によれば、シラン系ガスを含む原料ガスを用いることで、ＣＶＤ装置のチャンバー内に導入ガスを導入するためのキャリアガスが必要な場合に、希ガス以外のキャリアガスを用いることができる。これにより、膜内に希ガスを含まないシリコン接合膜を製造できる。

また、前記導入ガスは、キャリアガスとして水素ガスを含むことを特徴としている。
この構成によれば、希ガスを用いることなく、原料ガスをＣＶＤ装置のチャンバー内に導入できるので、膜内に希ガスを含まないシリコン接合膜を製造できる。

また、前記第１基板は、ガラス材料からなり、前記ＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であることを特徴としている。
この構成によれば、プラズマＣＶＤ法を用いることで、比較的低温でシリコン接合膜を成膜できる。これにより、第１基板の融点以下での成膜が可能になり、シリコン接合膜の成膜時における第１基板の溶融を防止できる。

また、本発明のパッケージの製造方法は、互いに接合された第１基板及び第２基板の間に形成されたキャビティ内に電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、上記本発明のシリコン接合膜の製造方法を使用して、前記第１基板の内面にシリコン接合膜を形成する接合膜形成工程と、前記シリコン接合膜と、前記第２基板の内面とを陽極接合する陽極接合工程とを有していることを特徴としている。
この構成によれば、シリコン接合膜が上記本発明のシリコン接合膜の製造方法を用いて製造されているため、陽極接合工程において、希ガスがアウトガスとなって発生することがない。その結果、キャビティ内の真空度の向上を図ることができる。

また、前記陽極接合工程の前段で、前記キャビティ内にゲッター材を配置するゲッター材配置工程を有し、前記陽極接合工程の後段で、前記ゲッター材を活性化させるゲッタリング工程を有していることを特徴としている。
この構成によれば、陽極接合工程において、希ガス以外のガスがアウトガスとなって発生する場合に、キャビティ内に存在するアウトガスをゲッター材によって吸着できる。これにより、キャビティ内でのアウトガスの残存を抑制して、キャビティ内の真空度を確実に向上できる。

また、本発明に係るパッケージは、上記本発明のパッケージの製造方法を用いて製造されたことを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のパッケージの製造方法を用いて製造しているため、キャビティ内の真空度が高いパッケージを提供できる。

また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明のパッケージの前記キャビティ内に、圧電振動片が気密封止されてなることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のパッケージのキャビティ内に圧電振動片が気密封止されているので、エネルギー効率が高く、かつ安定した振動特性を有する圧電振動子を提供することができる。

また、本発明の発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、エネルギー効率が高く、高品質な製品を提供することができる。

本発明のシリコン接合膜の製造方法によれば、シリコン接合膜形成後の陽極接合時において、希ガスがアウトガスとなって発生するのを防止できる。
また、本発明に係るパッケージ及びパッケージの製造方法によれば、陽極接合工程において、希ガスがアウトガスとなって発生することがないので、キャビティ内の真空度の向上を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上記本発明のパッケージのキャビティ内に圧電振動片が気密封止されているので、エネルギー効率が高く、かつ安定した振動特性を有する圧電振動子を提供することができる。
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、エネルギー効率が高く、高品質な製品を提供することができる。

本発明の実施形態における圧電振動子の外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 圧電振動子の製造方法を示すフローチャートである。 圧電振動子の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハ接合体の分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示す図であって、発振器の構成図である。 本発明の一実施形態を示す図であって、電子機器の構成図である。 本発明の一実施形態を示す図であって、電波時計の構成図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
（圧電振動子）
図１は、本実施形態における圧電振動子をリッド基板側から見た外観斜視図である。また図２は圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図ある。また、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図であり、図４は圧電振動子の分解斜視図である。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板（第１基板）２及びリッド基板（第２基板）３が接合膜（シリコン接合膜）２３を介して陽極接合された箱状のパッケージ１０と、パッケージ１０のキャビティＣ内に収納された圧電振動片（電子部品）５とを備えた表面実装型の圧電振動子１である。そして、圧電振動片５とベース基板２の裏面２ａ（図３中下面）に設置された外部電極６，７とが、ベース基板２を貫通する一対の貫通電極８，９によって電気的に接続されている。

ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板で板状に形成されている。ベース基板２には、一対の貫通電極８，９が形成される一対のスルーホール２１，２２が形成されている。スルーホール２１，２２は、ベース基板２の裏面２ａから表面２ｂ（図３中上面）に向かって漸次径が縮径した断面テーパ形状をなしている。

リッド基板３は、ベース基板２と同様に、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、ベース基板２に重ね合わせ可能な大きさの板状に形成されている。そして、リッド基板３の内面３ｂ（図３中下面）側には、圧電振動片５が収容される矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、ベース基板２及びリッド基板３が重ね合わされたときに、圧電振動片５を収容するキャビティＣを形成する。そして、リッド基板３は、凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態でベース基板２に対して接合膜２３を介して陽極接合されている。すなわち、リッド基板３の内面３ｂ側は、中央部に形成された凹部３ａと、凹部３ａの周囲に形成され、ベース基板２との接合面となる額縁領域３ｃとを構成している。

圧電振動片５は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
この圧電振動片５は、平行に配置された一対の振動腕部２４，２５と、一対の振動腕部２４，２５の基端側を一体的に固定する基部２６とからなる音叉型で、一対の振動腕部２４，２５の外表面上には、振動腕部２４，２５を振動させる図示しない一対の第１の励振電極と第２の励振電極とからなる励振電極と、第１の励振電極及び第２の励振電極と後述する引き回し電極２７，２８とを電気的に接続する一対のマウント電極とを有している（何れも不図示）。

このように構成された圧電振動片５は、図２，図３に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の表面２ｂに形成された引き回し電極２７，２８上にバンプ接合されている。より具体的には、圧電振動片５の第１の励振電極が、一方のマウント電極及びバンプＢを介して一方の引き回し電極２７上にバンプ接合され、第２の励振電極が他方のマウント電極及びバンプＢを介して他方の引き回し電極２８上にバンプ接合されている。これにより、圧電振動片５は、ベース基板２の表面２ｂから浮いた状態で支持されるとともに、各マウント電極と引き回し電極２７，２８とがそれぞれ電気的に接続された状態となる。

外部電極６，７は、ベース基板２の裏面２ａにおける長手方向の両側に設置されており、各貫通電極８，９及び各引き回し電極２７，２８を介して圧電振動片５に電気的に接続されている。より具体的には、一方の外部電極６は、一方の貫通電極８及び一方の引き回し電極２７を介して圧電振動片５の一方のマウント電極に電気的に接続されている。また、他方の外部電極７は、他方の貫通電極９及び他方の引き回し電極２８を介して、圧電振動片５の他方のマウント電極に電気的に接続されている。

貫通電極８，９は、焼成によってスルーホール２１，２２に対して一体的に固定された筒体３２及び芯材部３１によって形成されたものであり、スルーホール２１，２２を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持しているとともに、外部電極６，７と引き回し電極２７，２８とを導通させる役割を担っている。具体的に、一方の貫通電極８は、外部電極６と基部２６との間で引き回し電極２７の下方に位置しており、他方の貫通電極９は、外部電極７と振動腕部２５との間で引き回し電極２８の下方に位置している。

筒体３２は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたものである。筒体３２は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。そして、筒体３２の中心には、芯材部３１が筒体３２の中心孔を貫通するように配されている。また、本実施形態ではスルーホール２１，２２の形状に合わせて、筒体３２の外形が円錐状（断面テーパ状）となるように形成されている。そして、この筒体３２は、スルーホール２１，２２内に埋め込まれた状態で焼成されており、これらスルーホール２１，２２に対して強固に固着されている。
上述した芯材部３１は、金属材料により円柱状に形成された導電性の芯材であり、筒体３２と同様に両端が平坦で、かつベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。なお、貫通電極８，９は、導電性の芯材部３１を通して電気導通性が確保されている。

ベース基板２の表面２ｂ側（リッド基板３が接合される接合面側）には、シリコン（Ｓｉ）からなる陽極接合用の接合膜２３が形成されている。この接合膜２３は、膜厚が例えば２０００Å程度に形成され、リッド基板３の額縁領域３ｃに対向するようにベース基板２の外周部分に沿って形成されている。そして、接合膜２３とリッド基板３の額縁領域３ｃとが陽極接合されることで、キャビティＣが真空封止されている。

また、ベース基板２の表面２ｂ上には、キャビティＣ内に収容されるようにゲッター材３４が形成されている。ゲッター材３４は、レーザー照射により活性化して周囲のガスを吸着するものであり、例えばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、またはそれらの合金等で形成することが可能である。ゲッター材３４は、圧電振動子１の外部からレーザー照射しうる位置に配置されている。本実施形態において、ゲッター材３４は、ベース基板２の厚さ方向から見て圧電振動片５における一対の振動腕部２４，２５の両外側に配置されている。なお、ゲッター材３４には、後述するゲッタリング工程時に、レーザー光が照射されて除去されることで、レーザー照射痕３０が形成されている。

このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極６，７に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片５の各励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部２４，２５を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部２４，２５の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。

（圧電振動子の製造方法）
次に、上述した圧電振動子の製造方法について説明する。図５は、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法のフローチャートである。図６は、ウエハ接合体の分解斜視図である。以下には、複数のベース基板２が連なるベース基板用ウエハ４０と、複数のリッド基板３が連なるリッド基板用ウエハ５０との間に複数の圧電振動片５を封入してウエハ接合体６０を形成し、ウエハ接合体６０を切断することにより複数の圧電振動子１を同時に製造する方法について説明する。なお、図６に示す破線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。
図５に示すように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）と、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）と、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）と、組立工程（Ｓ４０以下）とを有している。そのうち、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）及びベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）は、並行して実施することが可能である。

初めに、圧電振動片作製工程を行って図１〜図４に示す圧電振動片５を作製する（Ｓ１０）。また、圧電振動片５を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。

（リッド基板用ウエハ作成工程）
次に、図５，図６に示すように、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するリッド基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ（図６における下面）に、エッチング等により行列方向にキャビティＣ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。
次に、後述するベース基板用ウエハ４０との間の気密性を確保するために、ベース基板用ウエハ４０との接合面となるリッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ側を少なくとも研磨する研磨工程（Ｓ２３）を行い、裏面５０ａを鏡面加工する。以上により、リッド基板用ウエハ作成工程（Ｓ２０）が終了する。

（ベース基板用ウエハ作成工程）
次に、上述した工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するベース基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。次いで、例えばプレス加工等により、ベース基板用ウエハに一対の貫通電極８，９を配置するためのスルーホール２１，２２を複数形成するスルーホール形成工程を行う（Ｓ３２）。具体的には、プレス加工等によりベース基板用ウエハ４０の裏面４０ｂから凹部を形成した後、少なくともベース基板用ウエハ４０の表面４０ａ側から研磨することで、凹部を貫通させ、スルーホール２１，２２を形成することができる。

続いて、スルーホール形成工程（Ｓ３２）で形成されたスルーホール２１，２２内に貫通電極８，９を形成する貫通電極形成工程（Ｓ３３）を行う。これにより、スルーホール２１，２２内において、芯材部３１がベース基板用ウエハ４０の両面４０ａ，４０ｂ（図６における上下面）に対して面一な状態で保持される。以上により、貫通電極８，９を形成することができる。

ここで、ベース基板用ウエハ４０の表面４０ａに接合膜２３を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ３４）。本実施形態の接合膜２３は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法を用いて表面４０ａ上にシリコン膜を形成した後、リッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａとの接合領域（凹部３ａ以外の領域）にシリコン膜が残存するようにパターニングする。

具体的に、まずＣＶＤ装置のチャンバー内にベース基板用ウエハ４０を搬送した後、チャンバー内を減圧するとともに、ベース基板用ウエハ４０を例えば２００℃〜３００℃程度まで加熱する。この状態でチャンバー内に導入ガスを所定の流量で供給する。チャンバー内に導入する導入ガスとしては、希ガスを含まないガスが用いられており、本実施形態では原料ガスであるモノシランガス（ＳｉＨ₄）のみを導入する。導入ガスにモノシランを用いることで、成膜材料となる原料ガスのみでＣＶＤ法を行うことができる。すなわち、キャリアガスとなる希ガスを用いることなく、原料ガスをチャンバー内に導入できる。なお、希ガスとは、周期表第１８族元素のヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）及びラドン（Ｒｎ）の６元素のうち、何れかの元素からなる気体をいう。また、反応ガスは、原料ガスであるモノシランガスに、原料ガスの移動相となるキャリアガスを必要に応じて混合しても構わない。このキャリアガスとしては、水素を含むガスを用いることが好ましい。本実施形態のように、シラン系ガスを含む原料ガスを用いることで、キャリアガスが必要な場合に希ガス以外のキャリアガスを用いることができる。

そして、チャンバー内に電界をかけて、導入ガスに電子を衝突させる。すると、導入ガスがプラズマ状態となり、導入ガスの原子や分子の化学反応（ラジカル反応）が促進される。この際、シランは以下のような化学反応（分解反応）を起こす。
ＳｉＨ₄→Ｓｉ＋２Ｈ₂

すなわち、モノシランから分解したシリコンがベース基板用ウエハ４０の表面４０ａ上に堆積していくことで、ベース基板用ウエハ４０の表面４０ａ上に厚さが例えば２０００Å程度のシリコン膜が形成される。
その後、形成されたシリコン膜をパターニングすることで、接合膜２３が形成される。この時、接合膜２３は、ベース基板用ウエハ４０におけるキャビティＣの形成領域以外の領域、すなわちリッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａとの接合領域の全域に亘って形成される。

次に、ベース基板用ウエハ４０の表面４０ａに導電性材料をパターニングして、引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３５）。このようにして、ベース基板用ウエハ製作工程（Ｓ３０）が終了する。

次に、ベース基板用ウエハ作成工程（Ｓ３０）で作成されたベース基板用ウエハ４０の各引き回し電極２７，２８上に、圧電振動片作成工程（Ｓ１０）で作成された圧電振動片５を、それぞれ金等のバンプＢを介してマウントする（Ｓ４０）。そして、上述した各ウエハ４０，５０の作成工程で作成されたベース基板用ウエハ４０及びリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる、重ね合わせ工程を行う（Ｓ５０）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０，５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片５が、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収納された状態となる。

重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、図示しない保持機構によりウエハの外周部分をクランプした状態で、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。具体的には、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片５をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合されたウエハ接合体６０を得ることができる。そして、本実施形態のように両ウエハ４０，５０同士を陽極接合することで、接着剤等で両ウエハ４０，５０を接合した場合に比べて、経時劣化や衝撃等によるずれ、ウエハ接合体６０の反り等を防ぎ、両ウエハ４０，５０をより強固に接合することができる。

その後、一対の貫通電極８，９にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極６，７を形成する（Ｓ７０）。

ところで、上述した接合工程（Ｓ６０）の終了後には、陽極接合時に発生したアウトガス（例えば、酸素や水素）がキャビティＣ内に存在する。特に、本実施形態では、接合膜形成工程（Ｓ３４）において、導入ガスにシランを用いてＣＶＤ法を行ったため、成膜時の化学反応により生成される水素が接合膜２３内に僅かながら混入している場合がある。水素は上述したアルゴン等の希ガスに比べて十分軽いため、シリコン成膜時に巻き込んでしまう可能性は少ないが、仮に接合膜２３内に水素が混入されている場合には、陽極接合時にキャビティＣ内に放出される可能性がある。

そこで、本実施形態では、キャビティＣ内の真空度の向上を図るため、ウエハ接合体６０の各キャビティＣ内に収容されたゲッター材３４を活性化させてキャビティＣ内の真空度を調整するゲッタリング工程を行う（Ｓ８０）。
ゲッタリング工程（Ｓ８０）では、ベース基板用ウエハ４０側からレーザー光Ｌを照射してゲッター材３４を加熱することで、ゲッター材３４が蒸発して活性化し、キャビティＣ内を飛散する。その際、キャビティＣ内に放出されたアウトガスのうち、水素は、ゲッター材３４の表面で物理吸着される。一方、キャビティＣ内に放出されたアウトガスのうち、酸素は、活性化したゲッター材３４と反応して化学吸着される。酸素を化学吸着したゲッター材３４は、酸化して金属酸化物となる。

これにより、キャビティＣ内のアウトガスが消費されるので、真空度を一定レベル以上に向上させることができる。ここで、一定レベルとは、それ以上真空度を向上させても、実効抵抗値に大きな変動がない状態を意味する。なお、ゲッタリングは、圧電振動子１の等価抵抗値をモニタリングしながら行う。
また、上述したように水素は希ガスに比べて十分軽いため、ゲッタリング工程（Ｓ８０）後にキャビティＣ内に水素が残存した場合であっても、圧電振動子１の振動特性への影響が少ない。なお、ゲッター材３４にレーザー光を照射すると、ゲッター材３４の表面が蒸発し、その蒸発した部分にはレーザー照射痕３０（図１参照）が残る。

その後、圧電振動子１の周波数を微調整した後（Ｓ９０）、接合されたウエハ接合体６０を切断線Ｍに沿って切断する個片化工程（Ｓ１００）を行う。

そして、電気特性検査工程（Ｓ１１０）では、圧電振動子１の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等も併せてチェックする。最後に、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。
以上により、圧電振動子１が完成する。

このように、本実施形態では、接合膜形成工程（Ｓ３４）において、アルゴン等の希ガスを含まない導入ガスを用いてＣＶＤ法を行うことで、膜内に希ガスを含まない接合膜２３を製造できる。これにより、その後の接合工程（Ｓ６０）において、接合膜２３が加熱された際に希ガスがアウトガスとなって発生するのを防止できるので、キャビティＣ内の真空度の高い圧電振動子１を提供できる。よって、圧電振動子１の等価抵抗値を低下させることができるため、駆動電圧が低く、エネルギー効率の高い圧電振動子１を提供することができる。また、安定した振動特性を得ることができ、圧電振動子１の高品質化を図ることができる。

また、上述したように陽極接合時に希ガス以外のガス（水素や酸素）がキャビティＣ内に放出される可能性があるが、本実施形態では接合工程（Ｓ６０）の後段でゲッタリング工程（Ｓ８０）を行うことで、キャビティＣ内に残存するアウトガスを吸着することができる。したがって、キャビティＣ内でのアウトガスの残存を抑制して、キャビティＣ内の真空度を確実に向上できる。

また、本実施形態の接合膜形成工程（Ｓ３４）において、プラズマＣＶＤ法を用いることで、比較的低温で接合膜２３を形成できる。これにより、ベース基板用ウエハ４０の融点以下での成膜が可能になり、ベース基板用ウエハ４０の溶融を防止できる。

（発振器）
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図７を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図７に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上述した集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片５が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、この圧電振動子１内の圧電振動片５が振動する。この振動は、圧電振動片５が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。

上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、高品質化された圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体も同様に高品質化することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。

（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図８を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。

（携帯情報機器）
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図８に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、このＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、このＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片５が振動し、この振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。さらに、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

すなわち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。

上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、高品質化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に高品質化することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。

（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図９を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図９に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。 本実施形態における圧電振動子１は、上述した搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。

さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。

上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、高品質化された圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に高品質化することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、ベース基板用ウエハ４０の表面４０ａに接合膜２３を形成したが、これとは逆にリッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａに接合膜２３を形成しても構わない。この場合、成膜後にパターニングすることで、リッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａにおけるベース基板用ウエハ４０との接合面のみに形成する構成でも構わないが、接合膜２３を凹部３ａの内面を含む裏面５０ａ全体に形成することで、接合膜２３のパターニングが不要になり、製造コストを低減することができる。
さらに、ゲッター材３４の配置位置は適宜設計変更が可能である。また、ゲッター材３４は、発生するアウトガスの種類によって複数種類の材料を採用しても構わない。例えば、上述した実施形態の場合には、酸素吸着用のゲッター材と、水素吸着用のゲッター材とを別々に設けても構わない。

また上述した実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造したが、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することも可能である。

また、本発明は上述したガラスパッケージタイプの圧電振動子１に限られず、基板同士を陽極接合する際に用いる接合膜２３であれば、適宜採用することができる。
また、上述した実施形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて接合膜２３を形成する構成について説明したが、これに限らず、例えば熱ＣＶＤ法等、希ガスを用いる必要がなければ、種々のＣＶＤ法を採用することが可能である。

さらに、上述した実施形態では、希ガスを含まない導入ガスとしてモノシランガスを用いる構成について説明したが、これに限らず、導入ガスに希ガスを含んでいなければ、種々のシラン系ガスを採用することが可能である。
例えば、四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄）やトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）からなる原料ガスを、それぞれ水素からなるキャリアガスを用いてチャンバー内に導入しても構わない。四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）やトリクロロシランを原料ガスに用いた場合には、チャンバー内ではそれぞれ以下のような化学反応を起こす。
ＳｉＣｌ₄＋２Ｈ₂→Ｓｉ＋４ＨＣｌ
ＳｉＨＣｌ₃＋Ｈ₂→Ｓｉ＋３ＨＣｌ
これらの場合であっても、接合膜２３内にアルゴン等の希ガスが混入しないため、その後の接合工程（Ｓ６０）において、希ガスがアウトガスとなって発生するのを防止できる。

また、水素の他に窒素等、希ガス以外の不活性ガスをキャリアガスに用いても構わない。窒素を用いた場合、陽極接合時にキャビティＣ内に窒素が放出される可能性があるが、接合工程（Ｓ６０）の後段で上述したゲッタリング工程（Ｓ７０）を行うことで、キャビティＣ内に残存する窒素を吸着することができる。そのため、上述した実施形態と同様に、真空度の高い圧電振動子１を提供できる。

２…ベース基板（第１基板） ３…リッド基板（第２基板） ２３…接合膜（シリコン接合膜） ３４…ゲッター材 １００…発振器 １０１…発振器の集積回路 １１０…携帯情報機器（電子機器） １１３…電子機器の計時部 １３０…電波時計 １３１…電波時計のフィルタ部 Ｃ…キャビティ

Claims (11)

1. 第１基板の内面に、第２基板の内面と陽極接合するためのシリコン接合膜を製造する方法であって、
   前記シリコン接合膜は、希ガスを含まない導入ガスを用いたＣＶＤ法により成膜することを特徴とするシリコン接合膜の製造方法。
2. 前記導入ガスは、原料ガスとしてシラン系ガスを含むことを特徴とする請求項１記載のシリコン接合膜の製造方法。
3. 前記導入ガスは、キャリアガスとして水素ガスを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のシリコン接合膜の製造方法。
4. 前記第１基板は、ガラス材料からなり、
   前記ＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のシリコン接合膜の製造方法。
5. 互いに接合された第１基板及び第２基板の間に形成されたキャビティ内に電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
   請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のシリコン接合膜の製造方法を使用して、前記第１基板の内面にシリコン接合膜を形成する接合膜形成工程と、
   前記シリコン接合膜と、前記第２基板の内面とを陽極接合する陽極接合工程とを有していることを特徴とするパッケージの製造方法。
6. 前記陽極接合工程の前段で、前記キャビティ内にゲッター材を配置するゲッター材配置工程を有し、
   前記陽極接合工程の後段で、前記ゲッター材を活性化させるゲッタリング工程を有していることを特徴とする請求項５記載のパッケージの製造方法。
7. 請求項６記載のパッケージの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするパッケージ。
8. 請求項７記載のパッケージの前記キャビティ内に圧電振動片が気密封止されてなることを特徴とする圧電振動子。
9. 請求項８記載の前記圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
10. 請求項８記載の前記圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
11. 請求項８記載の前記圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。

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