JP4922856B2

JP4922856B2 - 気密パッケージ、角速度センサ及び気密パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP4922856B2
Application number: JP2007190373A
Authority: JP
Inventors: 竜太光末; 一成岡; 寛高橋
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2027-07-23
Also published as: JP2009027055A

Description

本発明は、シリコン基板等の半導体基板とガラス基板等のリッド基板との間に形成された格納室を有する気密パッケージ及び該気密パッケージの製造方法に関する。

従来より、加速度センサや角速度センサ等の力学量センサに代表されるように、センサ部を、大気圧よりも圧力が低い減圧雰囲気に維持した格納室内に収容した気密パッケージが数多く提供されている。これは、センサ部のダンピングによる検出感度の低下防止や、外部からの塵埃等の侵入防止や、温度や湿度等の環境条件が変化することで性能特性が変化してしまうことを防止するためである。このような気密パッケージは、一般的にシリコン基板等の半導体基板とガラス基板等のリッド基板とが接合され、両基板間に形成された格納室内にセンサ部が収容されている。

センサ部を減圧雰囲気に維持された格納室内に収容する方法としては、さまざまな方法が考えられているが、通常は以下の方法が用いられている。

即ち、まずはじめに半導体基板の不要な部分を選択的に除去して外枠及び該外枠に囲まれて保持されたセンサ部を形成する。次に、リッド基板を半導体基板の片面もしくは両面に接合すると、外枠とリッド基板とに囲まれた空間が格納室となり、センサ部が格納室内に収容される。半導体基板とリッド基板の接合工程において、真空中で接合を行うと、格納室内を減圧雰囲気に維持することができる。

接合工程としては、さまざまな方法が考えられるが、生産性や信頼性を考慮すると、陽極接合が最も優れている。

陽極接合は、ホウ珪酸ガラスなど、アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、シリコン等からなる半導体基板とを用いて行われる。両者を接触させて２５０℃以上に加熱し、リッド基板を陰極、半導体基板を陽極として電圧を印加すると、リッド基板と半導体基板の接触面で電気化学的な反応が進行し、両者の間に強固な接合が生じる。

しかしながら、陽極接合では、リッド基板と半導体基板の接触面における化学反応の結果、余剰な酸素原子が遊離して酸素分子となり、接合面を拡散して格納室内に侵入する。したがって、真空中、例えば１０＾−３Ｐａ程度の圧力雰囲気で陽極接合を行い格納室を形成しても、接合終了後に得られる格納室内の圧力は数百Ｐａ程度以上になることが知られている。

そのため、格納室内の圧力を小さくするために種々の方法が考案されている。

例えば、特許文献１では、陽極接合を行う部分を外枠と内枠に分け、外枠と内枠の間に、陽極接合に付随して発生する酸素分子を貯留する貯留室を設けた気密パッケージが記載されている。

ここで、この気密パッケージについて、図２０を参考にして説明する。

図２０（ａ）は、この気密パッケージ５１の断面図を示したものである。また、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中のＤによって示された部分の陽極接合時の状態を拡大して示したものである。

この気密パッケージ５１は、シリコンからなる半導体基板５２と、ホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含有するリッド基板５３とを陽極接合法により接合したものである。半導体基板５２は、不用な部分を選択的に除去して、外枠５４と、内枠５９と、内枠５９及びリッド基板５３によって囲まれた格納室５５と、格納室５５に収納された機能部５６とが形成されたものである。

半導体基板５２のリッド基板５３と接合される面には、外枠５４と内枠５９にはさまれるようにして形成された貯留室５７が設けられている。

この半導体基板５２とリッド基板５３とを減圧雰囲気中で陽極接合すると、図２０（ｂ）に示すように、陽極接合に付随して半導体基板５２とリッド基板５３との接合界面から発生する酸素分子５８は、接合界面を拡散して貯留室５５に達してそこで閉じ込められるため、酸素分子５８が格納室５５に到達して格納室５５の真空度を悪化させることがない。
特開２００１−１９６４８６

しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。

即ち、特許文献１に記載されている方法では、図２０（ｂ）に示すように、陽極接合において、半導体基板５２のうち外枠５４とリッド基板５３との接合界面から発生する酸素分子５８は貯留室５７に捉えることができるが、内枠５９とリッド基板５３との接合界面から発生する酸素分子６０のうち一部は接合界面を拡散して格納室５５に到達するため、格納室５５を所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に保つことができないという不都合を生じるものであり、最適な気密パッケージを製造することが困難であった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、陽極接合に付随して発生する酸素分子の格納室内への拡散を防ぎ、格納室内を所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に保って高性能化された気密パッケージ及び該気密パッケージの製造方法を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。

この発明に係る気密パッケージは、アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有し、前記リッド基板に陽極接合される半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージであって、平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記半導体基板又は前記リッド基板の何れか一方の基板の表面を除去して形成された貯留室と、前記リッド基板と前記半導体基板とを陽極接合により上下に接合する上で、前記貯留室と当該貯留室の形成された基板と対向する基板の表面とを上下にわたって接続するように設けられることで前記格納室と前記貯留室とを隔て、前記陽極接合時には陽極接合反応しない材料からなる隔壁と、を備えることを特徴とするものである。

この発明に係る気密パッケージにおいては、隔壁が貯留室と格納室とを隔てるように設けられており、半導体基板とリッド基板とを接合する際に、隔壁が半導体基板及びリッド基板に密着するので格納室と貯留室の間が気密に保たれる。したがって、半導体基板とリッド基板とを陽極接合する際に生じる酸素分子は接合界面を拡散して貯留室に到達するが、格納室へは侵入しない。また、陽極接合時に隔壁とリッド基板との接触面から酸素分子が生じないため、酸素分子が格納室へは侵入しない。そのため、本発明に係る気密パッケージでは、所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保たれた格納室内に機能部が設けられることになり、機能部が動作する際のダンピングを防いで性能を向上させたり、機能部が化学的に活性な気体と反応して損傷したりするのを防いで信頼性を向上させたりすることができる。

また、本発明に係る気密パッケージは、上記本発明の気密パッケージであって、前記隔壁は、前記半導体基板に設けられた半導体基板側隔壁と前記リッド基板に設けられたリッド基板側隔壁とが接続されてなる場合、当該半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁のうち少なくともいずれか一方を前記陽極接合時に他方の隔壁と共晶反応する合金、又は前記リッド基板にのみ設けられ先端が前記半導体基板の表面と接続される場合、前記陽極接合時に前記半導体基板を構成する材料と共晶反応する材料の何れかであって、前記共晶反応における共晶点以上の温度で溶融されてなることを特徴とするものである。

この発明に係る気密パッケージにおいては、隔壁が共晶点以上の温度で溶融する材料からなるので、半導体基板とリッド基板とを接合する際に、半導体基板とリッド基板とを、隔壁の共晶点以上の温度に保って接触させると、隔壁が共晶反応によって溶融しながら半導体基板及びリッド基板に密着するので、格納室と貯留室の間をより確実に気密に保つことができる。

また、本発明に係る気密パッケージは、上記本発明の気密パッケージであって、前記共晶反応する合金は金及びスズまたは銀及びスズからなる合金であることを特徴とするものである。

この発明にかかる気密パッケージにおいては、金及びスズの合金は約２７０℃以上で、銀及びスズの合金は約２５０℃以上で共晶反応し、溶融するので、機能部に損傷を与えない温度で半導体基板とリッド基板とを接合することができる。また、半導体基板の材料としてシリコンを選択し、リッド基板の材料としてホウ珪酸ガラスを選択すると、両基板の熱膨張率がおよそ３００℃で一致するので、３００℃に加熱すると、基板の反りを発生させることなく半導体基板とリッド基板とを接合させるとともに隔壁が共晶反応によって溶融しながら半導体基板及びリッド基板に密着するので、格納室と貯留室の間をより確実に気密に保つことができる。

また、本発明に係る気密パッケージは、上記本発明の気密パッケージであって、前記隔壁は前記半導体基板に設けられた半導体基板側隔壁と前記リッド基板に設けられたリッド基板側隔壁とが接続されてなる場合、前記半導体基板側隔壁は前記リッド基板側隔壁よりも硬い材料で且つ細く形成されてなり、前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁とは、前記半導体基板側隔壁の先端が前記リッド基板側隔壁の内部に嵌入されることで密接した状態で接続されることを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージにおいては、半導体基板側隔壁はリッド基板側隔壁よりも細く、硬い材料からなるので、半導体基板とリッド基板を接合する際に半導体基板側隔壁がリッド基板側隔壁に嵌入しながら密接し、隔壁を形成する。そのため、貯留室と格納室の間の気密をより確実に保つことができる。

本発明に係る気密パッケージにおいては、シリコンからなる半導体基板とリッド基板を３５０℃以上の温度に加熱して接触させると、半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁とが共晶反応により強固に接合するので、貯留室と格納室の間の気密をより確実に保つことができる。

また、本発明にかかる気密パッケージの製造方法はアルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板に貯留室と隔壁と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、前記半導体基板形成工程において前記貯留室は前記半導体基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記隔壁は前記貯留室の底部に該貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ該半導体基板及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージの製造方法においては、隔壁が貯留室と格納室とを隔てるように設けられており、半導体基板とリッド基板とを接合する際に、隔壁が半導体基板及びリッド基板に密着するので格納室と貯留室の間が気密に保たれる。したがって、半導体基板とリッド基板とを陽極接合する際に生じる酸素分子は接合界面を拡散して貯留室に到達するが、格納室へは侵入しない。また、陽極接合時に隔壁とリッド基板との接触面から酸素分子が生じないため、酸素分子が格納室へは侵入しない。そのため、格納室を所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保つことができる。

また、貯留室と隔壁とが半導体基板の表面に形成されるので、リソグラフィの精度で位置合わせすることができ、位置合わせの精度余裕を小さくすることができるので、デバイスを小型化することができる。

また、本発明に係る気密パッケージの製造方法は、アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板に貯留室と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、前記リッド基板に隔壁を形成するリッド基板形成工程と、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、前記半導体基板形成工程において前記貯留室は前記半導体基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記リッド基板形成工程において、前記隔壁は前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する際に前記貯留室の底部と相対する位置であって、前記貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ前記貯留室の底部及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とするものである。

また、リッド基板の表面に隔壁を設けているので、半導体基板とリッド基板の接合時に、隔壁と半導体基板とが接するため、隔壁の材料としてガラスと陽極接合反応するような材料を用いることができる。また、リッド基板の表面に電極などを形成する場合には、同一の工程で隔壁と電極を形成することができ、工数を削減することができる。

また、隔壁の材料として金を選択し、シリコンからなる半導体基板とリッド基板を３５０℃以上の温度に加熱して接触させると、半導体基板と隔壁との間で共晶反応により強固に接合するので、貯留室と格納室の間の気密をより確実に保つことができる。

また、本発明に係る気密パッケージの製造方法は、アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板に格納室を形成する半導体基板形成工程と、前記リッド基板に貯留室と隔壁とを形成するリッド基板形成工程と、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、前記リッド基板形成工程において前記貯留室は前記リッド基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記隔壁は前記貯留室の底部に前記貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ前記貯留室の底部及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とするものである。

また、貯留室及び隔壁はともにリッド基板上に設けられるため、リソグラフィ技術の精度で位置合わせが可能である。そのため、位置合わせの精度余裕を小さくすることができ、デバイスを小型化することができる。

また、本発明に係る気密パッケージの製造方法は、前記隔壁は、前記半導体基板を構成する材料と共晶反応する材料であって、前記共晶反応における共晶点以上の温度で溶融する材料からなり、前記接合工程において、前記共晶点以上の温度で前記半導体基板と前記リッド基板とを接触させて前記隔壁を該半導体基板に密着させることを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージの製造方法においては、隔壁が共晶点以上の温度で溶融する材料からなるので、半導体基板とリッド基板とを接合する際に、半導体基板とリッド基板とを、隔壁の共晶点以上の温度に保って接触させると、隔壁が共晶反応によって溶融しながら半導体基板及びリッド基板に密着するので、格納室と貯留室の間がより確実に気密に保たれる。したがって、半導体基板とリッド基板とを陽極接合する際に生じる酸素分子は接合界面を拡散して貯留室に到達するが、格納室へは侵入せず、格納室を所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保つことができる。

また、本発明にかかる気密パッケージの製造方法は、アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板または前記リッド基板の少なくとも一方に貯留室を形成する貯留室形成工程と、前記半導体基板に半導体基板側隔壁と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、前記リッド基板にリッド基板側隔壁を形成するリッド基板形成工程と、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、前記貯留室形成工程において前記貯留室は前記半導体基板または前記リッド基板の少なくとも一方の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記半導体基板形成工程において、前記半導体基板側隔壁は平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記リッド基板形成工程において、前記リッド基板側隔壁は平面視で前記格納室を囲み、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する際に前記半導体基板側隔壁と相対する位置に設けられ、前記半導体基板側隔壁は、前記リッド基板側隔壁よりも硬い材料からなり、該リッド基板側隔壁よりも細く形成され、前記リッド基板側隔壁の長さを加算した長さが前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させて前記半導体基板側隔壁の先端を前記リッド基板側隔壁の内部に嵌入し、当該半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁とを密接させて前記貯留室と前記格納室とを隔てる隔壁を形成し、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージの製造方法においては、半導体基板側隔壁はリッド基板側隔壁よりも細く、硬い材料からなるので、半導体基板とリッド基板を接合する際に半導体基板側隔壁がリッド基板側隔壁に嵌入しながら密接し、隔壁を形成する。そのため、貯留室と格納室の間の気密をより確実に保つことができる。
また、本発明に係る気密パッケージの製造方法は、上記本発明の気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板側隔壁及びリッド基板側隔壁は、金及びスズまたは銀及びスズからなる合金からなり、前記接合工程において、前記半導体基板と前記リッド基板とを前記合金の共晶反応における共晶点以上の温度で接触させることで、前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させるとともに溶融させて前記隔壁を形成することを特徴とするものである。
本発明にかかる気密パッケージの製造方法においては、金及びスズの合金は約２７０℃以上で、銀及びスズの合金は約２５０℃以上で共晶反応し、溶融するので、機能部に損傷を与えない温度で半導体基板とリッド基板とを接合することができる。また、半導体基板の材料としてシリコンを選択し、リッド基板の材料としてホウ珪酸ガラスを選択すると、両基板の熱膨張率がおよそ３００℃で一致するので、３００℃に加熱すると、基板の反りを発生させることなく半導体基板とリッド基板とを接合させるとともに隔壁が共晶反応によって溶融しながら半導体基板及びリッド基板に密着するので、格納室と貯留室の間をより確実に気密に保つことができる。

また、本発明に係る気密パッケージの製造方法は、上記本発明の気密パッケージの製造方法であって、前記半導体基板形成工程において、前記半導体基板側隔壁はシリコンから形成され、前記リッド基板形成工程において、前記リッド基板側隔壁は前記シリコンと共晶反応する金から形成され、前記接合工程において、前記半導体基板と前記リッド基板とを前記共晶反応における共晶点である３６０℃以上の温度で接触させることで、前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させるとともに溶融させて前記隔壁を形成することを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージの製造方法においては、シリコンからなる半導体基板とリッド基板を３６０℃以上の温度に加熱して接触させると、半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁とが共晶反応により強固に接合するので、貯留室と格納室の間の気密をより確実に保つことができる。

また、本発明に係る気密パッケージは、上記本発明の気密パッケージで構成される角速度センサであって、前記機能部が前記フレームにバネを介して支持されて揺動自在に保持された錘であり、前記錘を静電引力を利用して振動させる駆動電極と、振動状態の前記錘が角速度を受けて変位したときに、該錘の変位を静電容量の変化として出力する検出電極とを備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る気密パッケージにおいては、錘が格納室内に設けられているので、格納室内が減圧雰囲気に保たれていると、錘を振動させたときにダンピングを小さくし、振幅を大きくすることができる。したがって、角速度を検出する感度を向上することができ、高性能な電子デバイスを格納する気密パッケージを得ることができる。

本発明に係る気密パッケージ及び本発明にかかる気密パッケージの製造方法によれば、半導体基板とリッド基盤の陽極接合に付随して発生する酸素分子の格納室内への拡散を
防ぎ、格納室内を所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に保って高性能化された気密パッケージを得ることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。

図１（ａ）は、本発明に係る気密パッケージ１の断面図を示したものであり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した円Ａで囲まれる部分を拡大した部分図である。また、図２は気密パッケージ１の平面図を示したものであり、簡単のためにリッド基板３を省略したものである。

図１（ａ）に示すように、気密パッケージ１は、例えばシリコンからなる半導体基板２と、ホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属イオンを含むガラスからなるリッド基板３とからなっている。半導体基板２は枠状に形成されたフレーム４を有しており、リッド基板３とフレームとによって囲まれることにより格納室５が形成されている。格納室５には、例えば角速度センサや加速度センサのような機能部５６を格納することができる。

図２に示すようにフレーム４には格納室５を取り囲むようにして貯留室６が設けられ、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように格納室５と貯留室６とを隔てて半導体基板２とリッド基板３とに接続された隔壁７が設けられている。隔壁７は例えば金のような可塑性の材料からなり、半導体基板２とリッド基板３とに密着しているので、貯留室６は格納室５と隔てられ、気密状態に保持されている。半導体基板２とリッド基板３とを陽極接合法により接合すると酸素分子９が接合界面から発生し、接合界面を拡散して貯留室６に到達するが、格納室５には侵入しない。したがって、減圧雰囲気中で接合を行うと、格納室５の内部の圧力は接合時の圧力を保つことができる。また、所定のガス雰囲気中で接合を行うと、格納室５の内部は接合時のガスの成分及び圧力を保つことができる。

次に、このように構成された気密パッケージ１の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。なお、以下に示す製造工程は、多数の気密パッケージを製造可能なサイズの半導体基板２及びリッド基板３によって行われ、最終的に微小な気密パッケージ１に個片化されるものであるが、図３及び図４においては、説明を簡略化するため、単体の気密パッケージ１を製造するものとして図示している。

本実施形態の気密パッケージ１の製造工程は、半導体基板形成工程と、接合工程とを適宜行って製造する方法である。

まず、半導体基板形成工程を行う。

図３（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板２を準備する。

次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板２の表面の所定の位置を選択的に除去し、例えば深さ０．１マイクロメートル程度以上の深さの貯留室６を設ける。貯留室６は、後述する格納室５を取り囲むように配置する。半導体２の表面を選択的に除去する方法としては、例えばＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）によるドライエッチングや、ＴｅｔｒａｍｅｔｈｙｌＡｍｍｏｎｉｕｍＨｙｄｒｏｘｉｄｅ（ＴＭＡＨ）水溶液や水酸化カリウム水溶液のようなアルカリ性のエッチャントによるウェットエッチングなどを選択することができる。ＲＩＥによるドライエッチングの場合は、まず半導体基板２の表面にフォトリソグラフィ技術により選択的に除去する領域以外の部分を保護するレジストマスクを形成する。次いでＲＩＥを用いて半導体基板２の表面の露出した部分を選択的に除去する。その後レジストマスクを除去する。アルカリ性のエッチャントによるウェットエッチングの場合は、まず半導体基板２の表面に熱酸化やＰｒａｓｍａＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｐ−ＣＶＤ）などの方法により酸化シリコン薄膜を成膜する。次いでフォトリソグラフィ技術により選択的に除去する領域以外の部分を保護するレジストマスクを成膜する。次いでＲＩＥによるドライエッチングやフッ酸によるウェットエッチングなどの方法により酸化シリコン薄膜の所定の領域を除去する。次いでレジストマスクを除去し、所定の領域を除去した酸化シリコン薄膜をマスクとして前述したアルカリ性のエッチャントによるウェットエッチングを用いて半導体基板２の表面を選択的に除去する。その後酸化シリコン薄膜を除去する。

次に、図３（ｃ）に示すように、貯留室６の底部に隔壁７を設ける。隔壁７は、金のような可塑性の材料を用い、貯留室６の深さよりも厚く形成し半導体基板２の表面より突出させると、後述する接合工程において格納室５と貯留室６の間を気密に保つことができる。なお、隔壁７の半導体基板２の表面に対する突出量が大きすぎると、後述する接合工程において確実に半導体基板２とリッド基板３とを密着させることができず、接合不良を生じる原因となる。したがって、隔壁７は貯留室６の深さよりも０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚い材料で形成すると良い。また、隔壁７を形成する材料としては、アルミニウムなどのようにホウ珪酸ガラスなどと陽極接合反応する材料を用いてはならない。隔壁７を形成する方法としては、例えば材料として金を用いる場合は、蒸着やスパッタリング、めっきなどの方法を用いて半導体基板２の表面に貯留室６の深さより０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚い金薄膜を成膜する。次に、フォトリソグラフィ技術により選択的に除去する領域以外の部分を保護するレジストマスクを成膜する。次いでＲＩＥによるドライエッチングや、エッチャントによるウェットエッチングなどを用いて露出した金薄膜を除去する。最後にレジストマスクを除去する。

このように、半導体基板２に貯留室６及び隔壁７を設けると、リソグラフィ技術の位置精度で両者を形成することが出来るので、隔壁７を貯留室６の端部に形成することが出来る。そのため、貯留室６を小型化することができ、気密パッケージ１を小型化することができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、半導体基板２の表面の所定の領域を選択的に除去し、フレーム４及び格納室５を形成する。なお、本実施例においては格納室５の深さを半導体基板２の厚さよりも小さくした例を挙げたが、半導体基板２の所定の領域を除去して貫通し、一方の表面に他の基板を接合して格納室５を形成してもかまわない。半導体基板２の表面の所定の領域を選択的に除去する方法としては、貯留室６を形成する場合と同様にＲＩＥによるドライエッチングや、アルカリ性エッチャントによるウェットエッチングなどを選択することができる。また、数秒ずつエッチングと保護膜成膜を繰り返すボッシュプロセスを用いたＤｅｅｐＲＩＥ技術を用いると、側壁を保護しながらエッチングできるので、垂直に近い角度の側壁を得ることができる。これにより、精度の良い加工ができるとともに、エッチングする領域を狭くすることができデバイスを小型化することができる。

次に、接合工程を行う。図３（ｅ）に示すように、ホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板３を、半導体基板２に接合する。接合する方法の詳細は以下に説明するとおりである。

まず、所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保った図示しない反応室の内部でリッド基板３を半導体基板２に接触させる。隔壁７は半導体基板２の表面よりも突出して形成されているので、はじめにリッド基板３と隔壁７とが接触する。さらに半導体基板２とリッド基板３とを所定の圧力で加圧すると、リッド基板３と半導体基板２のフレーム４とが接触するまで隔壁７が塑性変形してリッド基板３に密着しながら厚さを減じるため、格納室５と貯留室６との間が気密に保たれる。

半導体基板２とリッド基板３とを確実に接合するために、陽極接合法を採用する。リッド基板３とフレーム４とが接触した状態で、両基板を２００℃から４００℃の間の温度に加熱し、半導体基板２を陽極、リッド基板３を陰極として２００Ｖから１０００Ｖ程度の直流電圧を印加すると、リッド基板３とフレーム４の接触面で電気化学反応が生じ、共有結合による強固な接合を得ることができる。この際の電気化学反応により、リッド基板３とフレーム４の接触面で酸素分子が発生し、拡散して貯留室６に到達する。しかし、隔壁７により貯留室６は格納室５から気密状態で隔てられているので酸素分子は格納室５に侵入しない。また、陽極接合時に隔壁７とリッド基板３との接触面から酸素分子が生じないため、酸素分子が格納室５へは侵入しない。そのため、格納室５の雰囲気は反応室の内部の減圧雰囲気またはガス雰囲気を保つことができる。

なお、上記では半導体基板２とリッド基板３とを接触した状態で加熱する方法について説明した。このようにすると、半導体基板２とリッド基板３を所定の圧力で接触させることにより、両基板の熱膨張率が異なる場合でも位置ずれを抑制することができ、高精度な気密パッケージを得ることができる。しかし、この方法によると、格納室５及びリッド基板３の表面に吸着していた気体分子が加熱により放出され、格納室５の内部の圧力やガス成分が変化する可能性がある。この問題を防ぐには、以下に説明するようにすれば良い。

まず、上記と同様の反応室内の内部で、半導体基板２とリッド基板３とを接触させずに、２００℃から４００℃の間の温度に加熱する。この状態で数分から１時間程度保持し、両基板の表面に吸着した気体分子を放出させる。その後、半導体基板２とリッド基板３とを接触させ、上記と同様に陽極接合法により接合を行う。この方法を採用すると、両基板を加熱した状態で接合工程を行うので、隔壁７がやわらかくなり、より容易に塑性変形させることができるので、半導体基板２とリッド基板３とを接触させるための圧力を小さくすることができ、基板の破損を防ぐことができる。また、あらかじめ両基板の表面に吸着していた気体分子を放出させるため、接合中または接合後に格納室５の表面から気体分子が放出されて格納室５の内部の減圧雰囲気またはガス雰囲気を所定の状態に保つことができる。

以上に述べたように、本発明にかかる第１実施形態においては、隔壁７によって格納室５と貯留室６の間が気密に保たれることを特徴とする。そのため半導体基板２とリッド基板３とを陽極接合する際に生じる酸素分子は貯留室６までは到達するが、格納室５へは侵入しない。また、陽極接合時に隔壁７とリッド基板３との接触面から酸素分子が生じないため、酸素分子が格納室５へは侵入しない。

また、半導体基板２の表面にリソグラフィ技術を用いて貯留室６及び隔壁７を形成することを特徴とする。そのため、リソグラフィ技術の精度の範囲内で貯留室６及び隔壁７を形成することができ、貯留室６を小型化することができ、気密パッケージ１を小型化することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を、図４を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４（ａ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合する前の状態を示している。第２実施形態においては、隔壁７をリッド基板３の表面に設けたことを特徴としている。貯留室６及び隔壁７は、第１実施形態の場合と同様に格納室５を取り囲むように形成されている。

図４（ｂ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合し、気密パッケージ１を形成した状態を示している。第１実施形態の場合と同様に、隔壁７を貯留室６の深さよりも厚く形成すると、隔壁７が半導体基板２及びリッド基板３に密着して格納室５と貯留室６の間を気密に保つことができる。

次に、第２実施形態の製造方法について、図５を参照して説明する。

本実施形態の気密パッケージ１の製造工程は、半導体基板形成工程と、リッド基板形成工程と、接合工程とを適宜行って製造する方法である。

まず、半導体基板形成工程を行う。

図５（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板２を準備する。

次に、図５（ｂ）に示すように半導体基板２の所定の領域を選択的に除去し、第１実施形態の場合と同様に貯留室６を設ける。

次に、図５（ｃ）に示すように半導体基板２の所定の領域を選択的に除去し、第１実施形態の場合と同様にフレーム４及び格納室５を設ける。

なお、本実施例においては格納室５の深さを半導体基板２の厚さよりも小さくした例を挙げたが、半導体基板２の所定の領域を除去して貫通し、一方の表面に他の基板を接合して格納室５を形成してもかまわない。

次に、リッド基板形成工程を行う。

まず、図５（ｄ）に示すように、ホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板３を準備する。

次に、後述する接合工程において半導体基板２とリッド基板３とを接触させたときに貯留室６と対向する位置に、図５（ｅ）に示すようにリッド基板３の表面に隔壁７を形成する。隔壁７の厚さは、第１実施形態の場合と同様に、貯留室６の深さよりも０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚くすればよい。

隔壁７を形成する材料としては、可塑性を持つ材料であれば良いが、例えば金やアルミニウムなどを選択すると、スパッタリングや蒸着などの方法でリッド基板３の表面に金薄膜やアルミニウム薄膜を成膜し、その後リソグラフィ技術によって薄膜の不要な部分をマスクし、ドライエッチングやウェットエッチングなどの方法によって薄膜のマスクされていない部分を選択的に除去するという方法により、容易に高精度な加工を行い、隔壁７を形成することができる。

なお、隔壁７を形成する材料として、例えば金を用い、後述する接合工程において半導体基板２及びリッド基板３を例えば３５０℃以上、好適には金とシリコンの共晶点である３６３℃以上の温度に加熱して接触させると、隔壁７と半導体基板２との間で金とシリコンの共晶反応が生じ、強固に接合させることができる。共晶接合を確実に行うためには、半導体基板２とリッド基板３とを４００℃以上に加熱し、５０ｋＰａから５００ｋＰａ程度以上の圧力で両者を圧接させるとよい。

次に、接合工程を行う。

図５（ｅ）に示すように、貯留室６と隔壁７とが相対するように半導体基板２とリッド基板３との位置を合わせ、所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保った図示しない反応室の内部で半導体基板２とリッド基板３とを接触させる。隔壁７は貯留室６の深さよりも厚く形成されているので、はじめに貯留室６の底部と隔壁７とが接触する。さらに半導体基板２とリッド基板３とを所定の圧力で加圧すると、リッド基板３と半導体基板２のフレーム４とが接触するまで隔壁７が塑性変形して半導体基板２に密着しながら厚さを減じるため、格納室５と貯留室６との間が気密に保たれる。

次いで、第１実施形態の製造方法で説明したのと同様に、陽極接合法を用いて半導体基板２のフレーム４とリッド基板３とを強固に接合させて、気密パッケージ１を形成する。陽極接合反応に伴って生じた酸素分子は、フレーム４とリッド基板３の接合面を拡散して貯留室６に到達するが、隔壁７によって格納室５と貯留室６の間は気密に保たれているので、酸素分子は格納室５の内部までは侵入せず、格納室５の雰囲気は反応室の内部の減圧雰囲気またはガス雰囲気を保つことができる。

以上に述べたように、本発明にかかる第２実施形態においては、第１実施形態の場合と同様に、隔壁７によって格納室５と貯留室６の間が気密に保たれることを特徴とする。そのため、半導体基板２とリッド基板３とを陽極接合する際に生じる酸素分子は貯留室６までは到達するが、格納室５へは侵入しない。

また、第１実施形態の場合と異なり、半導体基板２の表面に貯留室６を設け、リッド基板３の表面に隔壁７を設けることを特徴とする。そのため、アルミニウムのようにアルカリ金属を含むガラスと陽極接合反応するような材料を隔壁７の材料として選択することができる。また、金などのようにシリコンと共晶接合反応するような材料を隔壁７の材料として選択することができ、半導体基板２とリッド基板３とを共晶点以上の温度に加熱して接触させると、隔壁７と半導体基板２とが共晶接合反応するため、貯留室６と格納室５との間の気密をより強固に保つことができる。

（第３実施形態）
次に、本発明にかかる第３実施形態を、図６を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合する前の状態を示している。第３実施形態においては、貯留室６及び隔壁７をリッド基板３の表面に設けたことを特徴としている。貯留室６及び隔壁７は、第１実施形態の場合と同様に格納室５を取り囲むように形成されている。

図６（ｂ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合し、気密パッケージ１を形成した状態を示している。第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様に、隔壁７を貯留室６の深さよりも厚く形成すると、隔壁７が半導体基板２及びリッド基板３に密着して格納室５と貯留室６の間を気密に保つことができる。

次に、第３実施形態の製造方法について、図７を参照して説明する。

まず、半導体基板形成工程を行う。

図７（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板２を準備する。

次に、図７（ｂ）に示すように半導体基板２の所定の領域を選択的に除去し、第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様にフレーム４及び格納室５を設ける。

次に、リッド基板形成工程を行う。

まず、図７（ｃ）に示すように、ホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板３を準備する。

次に、図７（ｄ）に示すように、後述する接合工程において半導体基板２とリッド基板３とを接触させたときにフレーム４と格納室５の境界に対向するようにリッド基板３の表面の所定の領域を選択的に除去して貯留室６を形成する。リッド基板３の表面を選択的に除去する方法としては、ＲＩＥによるドライエッチングや、フッ酸によるウェットエッチングなどを選択することができる。

次に、貯留室６の底部に、図７（ｅ）に示すようにリッド基板３の表面に隔壁７を形成する。隔壁７の厚さは、第１実施形態の場合と同様に、貯留室６の深さよりも０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚くすればよい。

なお、隔壁７を形成する材料として、例えば金を用い、後述する接合工程において半導体基板２及びリッド基板３を、例えば３５０℃以上、好適には金とシリコンの共晶点である３６３℃以上に加熱して接触させると、隔壁７と半導体基板２との間で金とシリコンの共晶反応が生じ、強固に接合させることができる。共晶接合を確実に行うためには、半導体基板２とリッド基板３とを４００℃以上に加熱し、５０ｋＰａから５００ｋＰａ程度以上の圧力で両者を圧接させるとよい。

次に、接合工程を行う。

図７（ｆ）に示すように、貯留室６と、フレーム４と格納室５の境界とが相対し隔壁７がフレーム４に接触するように半導体基板２とリッド基板３との位置を合わせ、所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気に保った図示しない反応室の内部で半導体基板２とリッド基板３とを接触させる。隔壁７は貯留室６の深さよりも厚く形成されているので、はじめにフレーム４と隔壁７とが接触する。さらに半導体基板２とリッド基板３とを所定の圧力で加圧すると、リッド基板３と半導体基板２のフレーム４とが接触するまで隔壁７が塑性変形して半導体基板２に密着しながら厚さを減じるため、格納室５と貯留室６との間が気密に保たれる。

以上に述べたように、本発明にかかる第３実施形態においては、第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様に、隔壁７によって格納室５と貯留室６の間が気密に保たれることを特徴とする。そのため、半導体基板２とリッド基板３とを陽極接合する際に生じる酸素分子は貯留室６までは到達するが、格納室５へは侵入しない。

また、第２実施形態の場合と同様に、リッド基板３の表面に隔壁７を設けることを特徴とする。そのため、アルミニウムのようにアルカリ金属を含むガラスと陽極接合反応するような材料を隔壁７の材料として選択することができる。また、金などのようにシリコンと共晶接合反応するような材料を隔壁７の材料として選択することができ、半導体基板２とリッド基板３とを共晶点以上の温度に加熱して接触させると、隔壁７とリッド基板３とが共晶接合反応するため、貯留室６と格納室５との間の気密をより強固に保つことができる。

また、第２実施形態の場合と異なり、リッド基板３の表面に貯留室６及び隔壁７を設けることを特徴とする。そのため、リソグラフィ技術の精度の範囲内で貯留室６及び隔壁７を形成することができ、貯留室６を小型化でき、気密パッケージ１を小型化することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明にかかる第４実施形態を、図８を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態から第３実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図８（ａ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合する前の状態を示している。第４実施形態においては、半導体基板側隔壁９を半導体基板２の表面に設け、リッド基板側隔壁１０をリッド基板３の表面に設けたことを特徴としている。半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０は相対する位置に設けられている。本実施例では貯留室６を半導体基板２の表面に設けた例を示したが、リッド基板３の表面に設けてもかまわない。貯留室６、半導体基板側隔壁９及びリッド基板側隔壁１０は、第１実施形態の場合と同様に格納室５を取り囲むように形成されている。

図８（ｂ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合し、気密パッケージ１を形成した状態を示している。半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０をあわせた厚さが貯留室６の深さよりも厚くなるように形成すると、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが互いに塑性変形しながら密着して格納室５と貯留室６の間を気密に保つことができる。

次に、第４実施形態の製造方法について、図９から図１２を参照して説明する。

まず、半導体基板形成工程を行う。

はじめに、図９（ａ）に示すようにシリコンからなる半導体基板２を準備する。

次に、図９（ｂ）に示すように、第１実施形態の場合と同様に半導体基板２の表面の所定の領域を選択的に除去し、貯留室６を設ける。

次に、図９（ｃ）に示すように、半導体基板側隔壁９を設ける。

次に、図９（ｄ）に示すように、第１実施形態の場合と同様に半導体基板２の表面の所定の領域を除去し、フレーム４及び格納室５を形成する。なお、本実施例においては格納室５の深さを半導体基板２の厚さよりも小さくした例を挙げたが、半導体基板２の所定の領域を除去して貫通し、一方の表面に他の基板を接合して格納室５を形成してもかまわない。

次に、リッド基板形成工程を行う。

まず、図１０（ａ）に示すように、ホウ珪酸ガラスなどアルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板３を準備する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、リッド基板３の表面の所定の位置に、後述する接合工程において半導体基板側隔壁９と相対するような位置に、リッド基板側隔壁１０を形成する。半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０は、両者を合計した厚さが貯留室６の深さよりも０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚くなるように形成すればよい。

また、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０を形成する材料としては、いずれか一方または両者ともに金やアルミニウムなど、可塑性の材料を用いればよい。

次に、接合工程を行う。

図１０（ｃ）に示すように、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが相対するように半導体基板２とリッド基板３の位置を合わせ、両者を接触させる。半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０を合計した厚さは貯留室６の深さよりも厚く形成されているので、まず半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが接触する。さらに半導体基板２とリッド基板３とを所定の圧力で加圧すると、リッド基板３と半導体基板２のフレーム４とが接触するまで半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが密着しながら塑性変形して厚さを減じるため、格納室５と貯留室６との間が気密に保たれる。

次いで、第１実施形態の製造方法で説明したのと同様に、陽極接合法を用いて半導体基板２のフレーム４とリッド基板３とを強固に接合させて、気密パッケージ１を形成する。陽極接合反応に伴って生じた酸素分子は、フレーム４とリッド基板３の接合面を拡散して貯留室６に到達するが、半導体基板側隔壁９及びリッド基板側隔壁１０によって格納室５と貯留室６の間は気密に保たれているので、酸素分子は格納室５の内部までは侵入せず、格納室５の雰囲気は反応室の内部の減圧雰囲気またはガス雰囲気を保つことができる。

なお、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０のうち少なくともいずれか一方を、金とスズからなる合金や、銀とスズからなる合金など、共晶点以上の温度で溶融するような材料を用いて形成し、接合工程において半導体基板２とリッド基板３とを共晶点以上の温度に加熱して接触させると、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが溶融しながら塑性変形して密着するので、格納室５と貯留室６の間の気密を確実に保つことができる。なお、金とスズからなる合金の共晶点は約２７０℃、銀とスズからなる合金の共晶点は約２５０℃なので、それ以上の温度で半導体基板２とリッド基板３とを接触させればよい。また、半導体基板２の材料としてシリコンを選択し、リッド基板３の材料としてホウ珪酸ガラスを選択すると、両基板の熱膨張率がおよそ３００℃で一致するので、３００℃に加熱すると、基板の反りを発生させることなく半導体基板２とリッド基板３とを接合させるとともに半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが共晶反応によって溶融しながら互いに密着するので、格納室５と貯留室６の間をより確実に気密に保つことができる。

また、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０のうちいずれか一方を他方よりも細くなるように形成してもよい。図１１は、図１０（ｃ）の円Ｂで囲まれた部分を拡大した部分図であり、半導体基板側隔壁９をリッド基板側隔壁１０よりも細くなるように形成した例を示している。なお、リッド基板側隔壁１０を半導体基板側隔壁９より細くなるように形成してもかまわない。

図１１（ａ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合する前の状態を示し、図１１（ｂ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合して気密パッケージ１を形成した状態を示している。

このように構成すると、半導体基板側隔壁９はリッド基板側隔壁１０よりも細いため、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板２とリッド基板３とを所定の圧力で接触させると、リッド基板側隔壁１０に半導体基板側隔壁９が嵌入するため、格納室５と貯留室６との間の気密を確実に保つことができる。

また、この場合において、半導体基板側隔壁９をリッド基板側隔壁１０よりも硬い材料を用いて形成すると、より容易に半導体基板側隔壁９をリッド基板側隔壁１０に嵌入させることができる。例えば、半導体基板側隔壁９をシリコンや酸化シリコンで形成し、リッド基板側隔壁１０を金やアルミニウムなどで形成しても良い。半導体基板側隔壁９をシリコンで形成する場合には、半導体基板２の表面の所定の位置を選択的に除去して貯留室６及び半導体基板側隔壁９を形成するような方法を採用することができる。

なお、半導体基板側隔壁９の材料としてシリコンを選択すると、リッド基板側隔壁１０を形成する材料としては、金など、シリコンと陽極接合反応しない材料を選択する必要がある。

また、半導体基板形成工程において、半導体基板側隔壁９を形成する方法として、ＴＭＡＨ水溶液や水酸化カリウム水溶液のような強アルカリ性エッチャントによるウェットエッチングにより半導体基板２の表面の所定の位置を選択的に除去する方法を用いることができる。図１２は、図１０（ｃ）の円Ｂで囲まれた部分を拡大した部分図であり、半導体基板側隔壁９を形成する方法としてウェットエッチングを用いた例を示している。

図１２（ａ）は半導体基板２とリッド基板３を接合する前の状態を示している。半導体基板２の材料として、表面が（１００）方向の結晶面であるようなシリコン基板を採用し、強アルカリ性エッチャントによるウェットエッチングを行うと、（１１１）面を側面とする半導体基板側隔壁９を形成することができる。

図１２（ｂ）は半導体基板２とリッド基板３とを接合して気密パッケージ１を形成した状態を示している。シリコンのウェットエッチングを利用して（１１１）面を側面とする半導体基板側隔壁９を形成すると、接合工程において、接触時の圧力が半導体基板側隔壁９の先端に集中するので、半導体基板側隔壁９をリッド基板側隔壁１０に容易に嵌入させることができ、格納室５と貯留室６の間の気密を確実に保つことができる。

また、半導体基板側隔壁９の材料としてシリコンを選択し、リッド基板側隔壁１０の材料として金を選択することができる。このように構成すると、接合工程において、半導体基板２とリッド基板３とを約３６０℃以上に加熱しながら接触させると金とシリコンの共晶反応により、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが強固に接合し、格納室５と貯留室６の間の気密を確実に保つことができる。

以上に述べたように、本発明にかかる第４実施形態においては、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが密着して、格納室５と貯留室６の間が気密に保たれることを特徴とする。そのため、半導体基板２とリッド基板３とを陽極接合する際に生じる酸素分子は貯留室６までは到達するが、格納室５へは侵入しない。

また、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０のうち少なくともいずれか一方を金とスズからなる合金や銀とスズからなる合金など、共晶点以上の温度で溶融するような材料を用いて形成し、共晶点以上の温度で加熱して半導体基板２とリッド基板３とを接触させると、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが溶融しながら密着するので、格納室５と貯留室６の間の気密をより確実に保つことができる。

また、半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０のいずれか一方を他方よりも細く形成し、細く形成した側の隔壁を他方より硬い材料で形成すると、細く形成した側の隔壁を他方へ嵌入させることができるので、格納室５と貯留室６の間の気密をより確実に保つことができる。

また、半導体基板側隔壁９の材料をシリコンとし、強アルカリ性エッチャントによるウェットエッチングを用いて形成すると、異方性エッチングにより（１１１）面を側面とする半導体基板側隔壁９を形成することができる。このように形成すると、半導体基板側隔壁９をリッド基板側隔壁１０により容易に嵌入させることができるので、格納室５と貯留室６の間の気密をより確実に保つことができる。

また、半導体基板側隔壁９の材料をシリコンとし、リッド基板側隔壁１０の材料を金として、約３６０℃以上に保ちながら半導体基板２とリッド基板３とを接触させると、共晶反応によって半導体基板側隔壁９とリッド基板側隔壁１０とが溶融しながら密着するので、格納室５と貯留室６の間の気密をより確実に保つことができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態を、図１３及び図１４を参照して説明する。

なお、本実施形態では、本発明に係る気密パッケージの具体的な一例として、揺動自在に保持された錘を、該錘に対向し所定の間隔を空けて設けられた駆動電極から静電引力によって振動させ、該錘に対向し所定の間隔を空けて設けられた検出電極と錘との静電容量の変化によって錘の変位を検出し、印加された角速度を測定する静電駆動静電検出型角速度センサを例に挙げて説明する。

図１３は、本実施形態の角速度センサ２１の平面図であり、簡単のために上部リッド基板２６及び下部リッド基板２７を省略し、半導体基板２２の支持層２４の側から見た図である。

また、図１４は、図１３の角速度センサ２１のＣＣ線における断面図である。この図１４に示すように、角速度センサ２１は、所定間隔を空けた状態で互いに平行配置された例えばホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含むガラスからなる上部リッド基板２６及び下部リッド基板２７と、上部リッド基板２６と下部リッド基板２７との間に挟まれた状態で接合された、例えばシリコンからなる半導体基板２２とからなり、半導体基板２２からなり枠状に形成されたフレーム３２と、フレーム３２と上部リッド基板２６及び下部リッド基板２７とで囲まれた格納室２８と、半導体基板２２からなり格納室２８内に設けられた錘２９と、この錘２９と前記フレーム３２とを接続して錘２９を揺動自在に保持するバネ３０と、錘２９に対向し所定の間隔を空けて下部リッド基板２７上に形成された駆動電極３３と、錘２９に対向し所定の間隔を空けて上部リッド基板２６上に形成された検出電極３４と、半導体基板２２からなり格納室２８内に設けられ駆動電極３３及び検出電極３４に接続するアイランド３１と、上部リッド基板２６にも受けられてアイランド３１と接続する外部電極３６とを備えている。

なお、本実施形態においては、半導体基板２２として、活性層２３及び支持層２４並びに埋め込み酸化膜層２５を備えるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた。ＳＯＩ基板を用いると、後述するようにバネ３０の厚さを精度よく形成することができるので、バネ３０の振動特性のばらつきが小さい角速度センサを得ることができる。

支持層２４には格納室２８を取り囲むようにして貯留室３７が設けられ、貯留室３７と格納室２８とを隔てて支持層２４及び下部リッド基板２７に接続された隔壁３８が設けられている。さらに、アイランド３１を構成する支持層２４には格納室２８に取り囲まれるようにして第２の貯留室３７Ａが設けられ、第２の貯留室３７Ａと格納室２８とを隔てて支持層２４及び下部リッド基板２７に接続された第２の隔壁３８Ａが設けられている。隔壁３８，３８Ａは例えばアルミニウムや金のような可塑性の材料からなり、支持層２４及び下部リッド基板２７に密着しているので、貯留室３７，３７Ａと格納室２８の間は気密に保持されている。そのため、後述する下部リッド基板接合工程において支持層２４と下部リッド基板２７とを陽極接合する際に生じる酸素分子は接合界面を拡散して貯留室３７，３７Ａに到達するが、格納室２８には侵入せず、格納室２８内の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気を保つことができる。なお、貯留室３７，３７Ａ及び隔壁３８，３８Ａについては、第２実施例で説明したのと同様の構成を例に挙げて説明するが、第１実施形態から第４実施形態のうちどの構成を採用してもかまわない。

このように構成した角速度センサ２１において、外部電極３６及びアイランド３１を介して駆動電極３３に所定の波形の電気信号を入力すると、電気信号の波形に従って駆動電極３３と錘２９との間に静電引力が生じ、錘２９は所定の振動数で振動する。

この状態で角速度センサ２１に角速度を印加すると、錘２９にコリオリ力が作用して振動の方向が変化する。それにしたがって、錘２９と検出電極３４の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化をアイランド３１及び外部電極３６を介して電気信号として出力すると、角速度センサ２１に印加された角速度の大きさ及び方向を検出することができる。

また、本実施形態においては、上部リッド基板２６に検出電極３４を、下部リッド基板２７に駆動電極３３を配置した例を挙げたが、これらの電極の配置は適宜変更してもかまわない。また、上部リッド基板２６及び下部リッド基板２７の両方に駆動電極３３及び検出電極３４を形成してもかまわない。

また、本実施形態においては、支持層２４に貯留室３７，３７Ａを設け、支持層２４と下部リッド基板２７を接続するように隔壁３８，３８Ａを設けた例を挙げたが、本実施形態の製造方法で後述するように、この場合はまず活性層２３と上部リッド基板２６を接合した後、支持層２４と下部リッド基板２７とを接合しなければならない。活性層２３に貯留室３７，３７Ａを設け、活性層２３と上部リッド基板２６を接続するように隔壁３８，３８Ａを設けても良いが、この場合は支持層２４と下部リッド基板２７を接合した後に活性層２３と上部リッド基板２６とを接合しなければならない。なお、活性層２３と支持層２４の両方に貯留室３７，３７Ａを設け、そのいずれにも隔壁３８，３８Ａを設ける場合には、上部リッド基板２６と下部リッド基板２７のいずれを先に接合してもかまわない。

また、本実施形態では角速度センサを例に挙げて説明したが、同様の構成で駆動電極３３を設けず、錘２９を振動させない加速度センサであっても良い。

また、同様の構成で検出電極３４を設けず、錘２９を振動させる発振器であっても良い。

次に、このように構成された角速度センサ２１の製造方法について、図１５から図１８を参照して説明する。図１５から図１８は、角速度センサ２１を製造する際の各工程を示すものであり、図１３のＣＣ線における断面図に対応している。なお、以下に示す製造工程は、多数の角速度センサを製造可能なサイズの半導体基板２２及び上部リッド基板２６並びに下部リッド基板２７によって行われ、最終的に微小な角速度センサ２１に個片化されるものであるが、図１５から図１８においては、説明を簡略化するため、単体の角速度センサ２１を抜き出して図示している。

本実施形態の角速度センサ２１の製造方法は、半導体基板形成工程と、リッド基板形成工程と、第１の接合工程と、格納室形成工程と、第２の接合工程と、外部電極形成工程を適宜行って製造する方法である。

まず、半導体基板形成工程を行う。まず、図１５（ａ）に示すように、シリコンからなる半導体基板２２を準備する。半導体基板２２としては、前述したように、活性層２３及び支持層２４並びに埋め込み酸化膜層２５からなるＳＯＩ基板を選択することができる。

次に、図１５（ｂ）に示すように、支持層２４の表面の所定の位置を選択的に除去し、例えば深さ０．１マイクロメートル程度以上の深さの貯留室３７，３７Ａを設ける。貯留室３７，３７Ａは、後述する格納室２８を取り囲むように配置すればよい。支持層２４の表面を選択的に除去する方法としては、第１実施形態から第４実施形態で説明したように、ＲＩＥによるドライエッチングや、ＴＭＡＨなどのアルカリ性エッチャントによるウェットエッチングなどを選択することができる。

貯留室３７，３７Ａを設ける面としては、後述する第２の接合工程においてリッド基板を接合する面であればよい。これは、第１の接合工程においては格納室２８は密閉されていないので、陽極接合により生じた酸素分子は大気中に放散されるためである。本実施例では後述するように第２の接合工程において支持層２４と下部リッド基板２７とを接合する場合を例としてあげたので、支持層２４の表面に貯留室３７，３７Ａを設ける。

次に、図１５（ｃ）に示すように、ＲＩＥによるドライエッチングやアルカリ性エッチャントによるウェットエッチングなどの方法によって、活性層２３の表面の所定の位置を選択的に除去し、上部センサギャップ３９を設ける。上部センサギャップ３９は、後述する錘２９とバネ３０とが揺動自在に保持されるように、上部リッド基板２６に対して所定の間隔を持って錘２９及びバネ３０が配置されるようにするためのものである。上部センサギャップ３９の深さは、錘２９及びバネ３０が揺動自在に保持される程度であれば良く、例えば１マイクロメートル程度以上とすることができる。ただし、本実施例のように上部リッド基板２６に検出電極３４を設ける場合には錘３０と検出電極３４の間の静電容量をなるべく大きくするように両者の間隔を設定する必要がある。また、上部リッド基板２７に駆動電極３３を設ける場合にも、錘３０と駆動電極３３の間に作用する静電引力をなるべく大きくするように両者の間隔を設定する必要がある。そのため、上部センサギャップ３９の深さは例えば１０マイクロメートル程度以下とすることが望ましい。なお、ピエゾ抵抗による検出方式などを採用する場合には、上部センサギャップ３９の深さはこの限りではない。

次に、図１５（ｄ）に示すように、ＲＩＥによるドライエッチングやアルカリ性エッチャントによるウェットエッチングなどの方法によって、支持層２４の表面の所定の位置を選択的に除去し、下部センサギャップ４０を設ける。上部センサギャップ３９の場合と同様の理由によって、下部センサギャップ４０の深さは例えば１マイクロメートル程度以上、１０マイクロメートル程度以下に設定するのが望ましい。

次に、図１５（ｅ）に示すように、活性層２３の表面の所定の位置を選択的に除去し、錘２９の活性層側、バネ３０、アイランド３１の活性層側及びフレーム３２の活性層側を形成する。半導体基板２２としてＳＯＩ基板を用いると、埋め込み酸化膜層２５をエッチングストップ層として利用することができるので、バネ３０の厚さを精度よく加工することができる。活性層２３の表面の所定の位置を選択的に除去する方法としては、ＲＩＥによるドライエッチングやアルカリ性エッチャントによるウェットエッチングなどの方法のほか、所定の時間間隔でエッチングと保護膜成膜を繰り返して行うボッシュプロセスを利用したＤｅｅｐＲＩＥ技術を用いることができる。ＤｅｅｐＲＩＥ技術を用いると、側壁を保護しながらエッチングできるので、垂直に近い角度の側壁を得ることができる。これにより、精度の良い加工ができるとともに、エッチングする領域を狭くすることができデバイスを小型化することができる。

次に、リッド基板形成工程を行う。まず、図１６（ａ）に示すようにホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含むガラスからなる上部リッド基板２６を準備する。

次に、図１６（ｂ）に示すように、上部リッド基板２６の所定の位置を選択的に除去し、後述する第１の接合工程を行ったときにアイランド３１に連通するように貫通孔３５を形成する。上部リッド基板２６の所定の位置を選択的に除去する方法としては、フッ酸水溶液をエッチャントとするウェットエッチングや、ＲＩＥによるドライエッチング、レーザー照射による加工などを選択することができる。また、サンドブラスト技術を用いると、簡便に貫通孔３５を形成することができる。また、ホットエンボス技術を用いて上部リッド基板２６に凹部を形成し、残存した部分を研磨などの方法で除去することにより、貫通孔３５を形成することができる。ホットエンボス技術を用いると、型による成型なので加工精度の良い貫通孔を得ることができ、小型化することができる。また、貫通孔３５の断面形状を図１６（ｂ）に示すようにテーパ状に形成すると、後述する外部電極形成工程において、スパッタリングや蒸着などの方法を用いて貫通孔３５の側壁に導電性薄膜を成膜して外部電極を形成することができ、デバイスの信頼性を向上させることができる。

次に、図１６（ｃ）に示すように、後述する第１の接合工程を行ったときに錘２９と対向するように、上部リッド基板２６の表面にアルミニウムや金など導電性の薄膜からなる検出電極３４を形成する。検出電極３４を形成する方法として、例えば以下のような方法が用いられる。

まず上部リッド基板２６の表面にスパッタリングやめっき、蒸着、ＣＶＤ、イオンプレーティングなどの方法を用いて導電性薄膜を形成する。次に、リソグラフィ技術を用いて検出電極３４となる部分をレジストでマスクし、ウェットエッチングやドライエッチングなどの方法を用いて導電性薄膜の不要な部分を選択的に除去する。

次に、図１６（ｄ）に示すように、ホウ珪酸ガラスなどのアルカリ金属を含むガラスからなる下部リッド基板２７を準備する。

次に、図１６（ｅ）に示すように、後述する第２の接合工程を行ったときに錘２９に対向するように、下部リッド基板２７の表面にアルミニウムや金など導電性の薄膜からなる駆動電極３３を、検出電極３４と同様の方法で形成する。

次に、図１６（ｆ）に示すように、後述する第２の接合工程を行ったときに貯留室３７，３７Ａと対向し格納室２８を取り囲むように隔壁３８，３８Ａを設ける。隔壁３８，３８Ａは、金やアルミニウムなど、可塑性の材料を用いて、貯留室３７，３７Ａの深さよりも０．１マイクロメートルから０．５マイクロメートル程度厚くなるように形成すればよい。

また、導電性の材料を用いて隔壁３８，３８Ａを形成する場合には、駆動電極３３を形成する工程において同時に形成すると、工数を減らすことができる。

また、隔壁３８，３８Ａの材料として金を選択し、後述する第２の接合工程において３６０℃程度以上の温度で半導体基板２２と下部リッド基板２７とを接触させると、貯留室３７，３７Ａの底部と隔壁３８，３８Ａとが共晶反応して溶融しながら密着するので、貯留室３７，３７Ａと格納室２８の間の気密をより確実に保つことができる。

また、隔壁３８，３８Ａの材料として金とスズからなる合金や、銀とスズからなる合金など、共晶点以上で溶融するような材料を選択し、後述する第２の接合工程において共晶点以上の温度で半導体基板２２と下部リッド基板２７とを接触させると、隔壁３８，３８Ａが共晶反応して溶融しながら密着するので、貯留室３７，３７Ａと格納室２８の間の気密をより確実に保つことができる。

次に、第１の接合工程を行う。図１７（ａ）に示すように、貫通孔３５がアイランド３１に連通し、検出電極３４が錘２９と対向するように、半導体基板２２の活性層２３と上部リッド基板２６とを接触させる。次いで、活性層２３と上部リッド基板２６とを陽極接合技術を用いて接合する。

陽極接合技術は以下のとおりである。ホウ珪酸ガラスのようなアルカリ金属を含むガラス基板と、シリコン基板とを接触させ、２５０℃から５００℃の間の温度に加熱する。このようにすると、ガラス基板に含まれるアルカリ金属が流動性を持ち、導電性を持つようになる。このとき、両基板に１０ｋｇから１０００ｋｇの荷重を加え、より密着するようにしても良い。次いで、シリコン基板を陽極とし、ガラス基板を陰極として２００Ｖから１０００Ｖの電圧を印加すると、両者の間に静電引力が作用して両者が密着される。さらに、両者の間に電流が流れ、電気化学反応が進行してシリコン表面とガラス表面の間に酸素原子によるブリッジが生じ、ガラス基板とシリコン基板とは強固に接合される。この酸素原子のブリッジが生じる際に余剰の酸素原子が生じ、酸素分子となって接合界面を拡散する。

本実施例の第１の接合工程で活性層２３と上部リッド基板２６とを陽極接合した際に生じる酸素分子は、接合界面を拡散して格納室２８に到達する。しかし、後述するエッチング工程において格納室２８は一度大気開放されるので、大気中に放散される。したがって、第１の接合工程を行う側の面には貯留室や隔壁を設ける必要はない。

次に、格納室形成工程を行う。図１７（ｂ）に示すように、支持層２４の表面の所定の領域を選択的に除去し、錘２９の支持層側、アイランド３１の支持層側及びフレーム３２の支持層側を形成する。本実施例のように半導体基板２２としてＳＯＩ基板を用いる場合には、埋め込み酸化膜層２５をエッチングストップとして利用することができるので、バネ３０の厚さを精度良く形成することができる。

支持層２４の表面の所定の領域を選択的に除去する方法としては、ＲＩＥによるドライエッチングや、アルカリ性エッチャントによるウェットエッチング、ボッシュプロセスを用いたＤｅｅｐＲＩＥ技術などを選択することができる。ＤｅｅｐＲＩＥ技術を用いると、側壁を保護しながらエッチングできるので、垂直に近い角度の側壁を得ることができる。これにより、精度の良い加工ができるとともに、エッチングする領域を狭くすることができデバイスを小型化することができる。

次に、図１７（ｃ）に示すように、埋め込み酸化膜層２５のうち露出した部分をＲＩＥによるドライエッチングやフッ酸によるウェットエッチングなどの方法を用いて、選択的に除去する。

次に、第２の接合工程を行う。所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に保った図示しない反応槽内部で、図１８（ａ）に示すように、駆動電極３３が錘２９と対向するように、半導体基板２２の支持層２４と下部リッド基板２７とを接触させる。このとき、隔壁３８，３８Ａは貯留室３７，３７Ａの深さよりも厚い薄膜を用いて形成しているので、まず隔壁３８，３８Ａと貯留室３７，３７Ａの底部とが接触する。さらに半導体基板２２及び下部リッド基板２７に所定の圧力を加えると、隔壁３８，３８Ａは可塑性の材料から形成されているので、貯留室３７，３７Ａの底部と下部リッド基板２７との間に挟まれて両者に密着されながら厚さを減じ、変形する。この変形は、半導体基板２２に形成されたフレーム３２と下部リッド基板２７とが接触するまで行われる。

このとき、フレーム３２と上部リッド基板２６及び下部リッド基板２７とに囲まれた空間が格納室２８となる。格納室２８の内部には角速度センサ２１の機能部である錘２９、バネ３０、アイランド３１、駆動電極３３、検出電極３４が格納される。

次に、支持層２４と下部リッド基板２７とを２５０℃から５００℃の間の温度に加熱する。加熱は支持層２４と下部リッド基板２７とを接触させ、隔壁３８，３８Ａを変形させて両基板を密着させてから行っても良いし、あらかじめ支持層２４と下部リッド基板２７とを加熱しておいて両者を接触させても良い。このとき、図示しない反応槽内部を所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に設定すると、格納室２８の内部が反応槽内部と同じ雰囲気となる。

次に、支持層２４を陽極とし、下部リッド基板２７を陰極として２００Ｖから１０００Ｖ程度の電圧を印加し、両基板を陽極接合する。陽極接合時に支持層２４と下部リッド基板２７との間の電気化学反応に起因する酸素分子が発生し、両者の界面を拡散して貯留室３７，３７Ａに到達する。しかし、隔壁３８，３８Ａが貯留室３７，３７Ａの底部と下部リッド基板２７とに密着して格納室２８と貯留室３７，３７Ａの間を気密に保つため、酸素分子は貯留室３７，３７Ａにとどまり、格納室２８には侵入しない。そのため、格納室２８の内部は図示しない反応槽内部の所定の減圧雰囲気または所定のガス雰囲気に保たれる。

隔壁３８，３８Ａの材料として、金を選択し、支持層２４と下部リッド基板２７の温度を３６０℃以上に加熱して半導体基板２２と下部リッド基板２７とを圧接すると、金とシリコンの共晶反応により、隔壁３８，３８Ａと貯留室３７，３７Ａの底部とが溶融しながら密着されるので、格納室２８と貯留室３７，３７Ａの間の気密をより確実に保つことができる。

また、隔壁３８，３８Ａの材料として、金とスズからなる合金や銀とスズからなる合金など共晶点以上の温度で溶融するような材料を選択し、支持層２４と下部リッド基板２７の温度を隔壁３８，３８Ａの共晶点よりも高い温度に加熱して半導体基板２２と下部リッド基板２７とを圧接すると、隔壁３８，３８Ａが溶融しながら密着されるので、格納室２８と貯留室３７，３７Ａの間の気密をより確実に保つことができる。

最後に、外部電極形成工程を行う。図１８（ｂ）に示すように、上部リッド基板２６に設けられた貫通孔３５の少なくとも内周面を覆い、アイランド３１と電気的に接続された導電性を持つ外部電極３６を形成する。外部電極３６を形成する方法としては、スパッタリングや蒸着、めっき、ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）、イオンプレーティングなどの方法を用いて成膜し、ドライエッチングやウェットエッチングなどを用いて所定の領域を選択的に除去すればよい。また、貫通孔３５に導電性ペーストなどを充填してもよい。

以上に述べたように、本発明に係る第５実施形態においては、隔壁３８，３８Ａによって格納室２８と貯留室３７，３７Ａの間が気密に保たれることを特徴とする。そのため、支持層２４と下部リッド基板２７とを陽極接合する際に生じる酸素分子は貯留室３７，３７Ａまでは到達するが、格納室２８へは侵入せず、所定の減圧雰囲気またはガス雰囲気を保つことができる。

また、この気密パッケージの内部にはバネ３０によって揺動自在に保持された錘２９と、錘２９を静電引力によって振動させる駆動電極３３と、錘２９の変位を静電容量の変化によって検出し、電気信号を出力する検出電極３４とを備えていることを特徴とする。そのため、この気密パッケージに角速度を印加すると、それに応じた電気信号を出力する角速度センサとして機能する。

なお、本発明の技術範囲は上記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。

本発明に係る第１実施形態の気密パッケージの断面図である。図１に示す気密パッケージの平面図である。図１に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図の断面図である。本発明に係る第２実施形態の気密パッケージの断面図である。図４に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図の断面図である。本発明に係る第３実施形態の気密パッケージの断面図である。図６に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図の断面図である。本発明に係る第４実施形態の気密パッケージの断面図である。図７に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図であって、半導体基板形成工程を示す断面図である。図７に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図であって、リッド基板形成工程及び接合工程を示す断面図である。図７に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図であって、接合工程における貯留室及び隔壁の状態を示す部分図である。図７に示す気密パッケージの製造方法を示す工程図であって、接合工程における貯留室及び隔壁の状態を示す部分図である。本発明に係る第５実施形態の静電駆動静電検出型角速度センサの平面図である。図１３に示す静電駆動静電検出型角速度センサの断面図である。図１３に示す静電駆動静電検出型角速度センサの製造方法を示す工程図であって、半導体基板形成工程を示す断面図である。図１３に示す静電駆動静電検出型角速度センサの製造方法を示す工程図であって、リッド基板形成工程を示す断面図である。図１３に示す静電駆動静電検出型角速度センサの製造方法を示す工程図であって、上部リッド基板接合工程及び格納室形成工程を示す断面図である。図１３に示す静電駆動静電検出型角速度センサの製造方法を示す工程図であって、下部リッド基板接合工程及び外部電極形成工程を示す断面図である。金−シリコン合金を示す相図である。従来の気密パッケージの一例を示す断面図である。

符号の説明

１気密パッケージ
２半導体基板
３リッド基板
４フレーム
５格納室
６貯留室
７隔壁
８酸素分子
９半導体基板側隔壁
１０リッド基板側隔壁
２１角速度センサ
２２半導体基板
２３活性層
２４支持層
２５埋め込み酸化膜層
２６上部リッド基板
２７下部リッド基板
２８格納室
２９錘
３０バネ
３１アイランド
３２フレーム
３３駆動電極
３４検出電極
３５貫通孔
３６外部電極
３７，３７Ａ貯留室
３８，３８Ａ隔壁
３９上部センサギャップ
４０下部センサギャップ
５１従来の気密パッケージ
５２半導体基板
５３リッド基板
５４外枠
５５格納室
５６機能部
５７貯留室
５８外枠とリッド基板の接合界面から発生する酸素分子
５９内枠
６０内枠とリッド基板の接合界面から発生する酸素分子

Claims

アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有し、前記リッド基板に陽極接合される半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージであって、
平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記半導体基板又は前記リッド基板の何れか一方の基板の表面を除去して形成された貯留室と、
前記リッド基板と前記半導体基板とを陽極接合により上下に接合する上で、前記貯留室と当該貯留室の形成された基板と対向する基板の表面とを上下にわたって接続するように設けられることで前記格納室と前記貯留室とを隔て、前記陽極接合時には陽極接合反応しない材料からなる隔壁と、を備えることを特徴とする気密パッケージ。
請求項１に記載の気密パッケージであって、
前記隔壁は、前記半導体基板に設けられた半導体基板側隔壁と前記リッド基板に設けられたリッド基板側隔壁とが接続されてなる場合、当該半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁のうち少なくともいずれか一方を前記陽極接合時に他方の隔壁と共晶反応する合金、又は前記リッド基板にのみ設けられ先端が前記半導体基板の表面と接続される場合、前記陽極接合時に前記半導体基板を構成する材料と共晶反応する材料の何れかであって、前記共晶反応における共晶点以上の温度で溶融されてなることを特徴とする気密パッケージ。
請求項２に記載の気密パッケージであって、
前記共晶反応する合金は金及びスズまたは銀及びスズからなる合金であることを特徴とする気密パッケージ。
請求項２又は３に記載の気密パッケージであって、
前記隔壁が前記半導体基板に設けられた半導体基板側隔壁と前記リッド基板に設けられたリッド基板側隔壁とが接続されてなる場合、
前記半導体基板側隔壁は前記リッド基板側隔壁よりも硬い材料で且つ細く形成されており、
前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁とは、前記半導体基板側隔壁の先端が前記リッド基板側隔壁の内部に嵌入されることで密接した状態で接続されることを特徴とする気密パッケージ。
アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板に貯留室と隔壁と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、
前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、
前記半導体基板形成工程において前記貯留室は前記半導体基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記隔壁は前記貯留室の底部に該貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、
前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ該半導体基板及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板に貯留室と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、
前記リッド基板に隔壁を形成するリッド基板形成工程と、
前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、
前記半導体基板形成工程において前記貯留室は前記半導体基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、
前記リッド基板形成工程において、前記隔壁は前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する際に前記貯留室の底部と相対する位置であって、前記貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、
前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ前記貯留室の底部及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板に格納室を形成する半導体基板形成工程と、
前記リッド基板に貯留室と隔壁とを形成するリッド基板形成工程と、
前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、
前記リッド基板形成工程において前記貯留室は前記リッド基板の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、前記隔壁は前記貯留室の底部に前記貯留室と前記格納室とを隔て且つ前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、
前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記隔壁を塑性変形させつつ前記貯留室の底部及び該リッド基板に密着させ、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
請求項６又は７に記載の気密パッケージの製造方法であって、
前記隔壁は、前記半導体基板を構成する材料と共晶反応する材料であって、前記共晶反応における共晶点以上の温度で溶融する材料からなり、
前記接合工程において、前記共晶点以上の温度で前記半導体基板と前記リッド基板とを接触させて前記隔壁を該半導体基板に密着させることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
アルカリ金属を含むガラスからなるリッド基板と、枠状に形成されたフレームを有する半導体基板と、前記リッド基板及び前記フレームによって囲まれて気密状態に保持されるとともに機能部を格納する格納室と、を有する気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板または前記リッド基板の少なくとも一方に貯留室を形成する貯留室形成工程と、
前記半導体基板に半導体基板側隔壁と格納室とを形成する半導体基板形成工程と、
前記リッド基板にリッド基板側隔壁を形成するリッド基板形成工程と、
前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する接合工程と、を備え、
前記貯留室形成工程において前記貯留室は前記半導体基板または前記リッド基板の少なくとも一方の表面を除去して平面視で前記格納室を囲むように設けられ、
前記半導体基板形成工程において、前記半導体基板側隔壁は平面視で前記格納室を囲むように設けられ、
前記リッド基板形成工程において、前記リッド基板側隔壁は平面視で前記格納室を囲み、前記リッド基板と前記半導体基板とを接合する際に前記半導体基板側隔壁と相対する位置に設けられ、
前記半導体基板側隔壁は、前記リッド基板側隔壁よりも硬い材料からなり、該リッド基板側隔壁よりも細く形成され、前記リッド基板側隔壁の長さを加算した長さが前記貯留室の深さよりも長くなるように設けられ、
前記接合工程において前記半導体基板と前記リッド基板とを加圧して接触させることで前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させて前記半導体基板側隔壁の先端を前記リッド基板側隔壁の内部に嵌入し、当該半導体基板側隔壁とリッド基板側隔壁とを密接させて前記貯留室と前記格納室とを隔てる隔壁を形成し、次いで該半導体基板を陽極とし該リッド基板を陰極として電圧を印加し、陽極接合法によって該半導体基板と該リッド基板とを接合させることを特徴とする気密パッケージの製造方法。
請求項９に記載の気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板側隔壁及びリッド基板側隔壁は、金及びスズまたは銀及びスズからなる合金からなり、
前記接合工程において、前記半導体基板と前記リッド基板とを前記合金の共晶反応における共晶点以上の温度で接触させることで、前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させるとともに溶融させて前記隔壁を形成することを特徴とする気密パッケージの製造方法。
請求項９に記載の気密パッケージの製造方法であって、
前記半導体基板形成工程において、前記半導体基板側隔壁はシリコンから形成され、
前記リッド基板形成工程において、前記リッド基板側隔壁は前記シリコンと共晶反応する金から形成され、
前記接合工程において、前記半導体基板と前記リッド基板とを前記共晶反応における共晶点である３６０℃以上の温度で接触させることで、前記半導体基板側隔壁と前記リッド基板側隔壁を塑性変形させるとともに溶融させて前記隔壁を形成することを特徴とする気密パッケージの製造方法。
請求項１から４のいずれか一項に記載の気密パッケージで構成される角速度センサであって、
前記機能部が前記フレームにバネを介して支持されて揺動自在に保持された錘であり、
前記錘を静電引力を利用して振動させる駆動電極と、
振動状態の前記錘が角速度を受けて変位したときに、該錘の変位を静電容量の変化として出力する検出電極とを備えていることを特徴とする角速度センサ。