JP5573991B2

JP5573991B2 - Bonding wafer

Info

Publication number: JP5573991B2
Application number: JP2013031163A
Authority: JP
Inventors: 貴大黒田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2027-11-05
Also published as: JP2013153455A

Description

本発明は、接合用ウェハに関するものである。 The present invention relates to a bonding wafer .

従来より、各種情報・通信機器やＯＡ機器、また、民生機器等の電子機器には、水晶振動子などの圧電振動子が使用されている。特に最近は、これら電子機器等の高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、これに伴って、圧電振動子への小型化、薄型化の要求も高まり、回路基板への実装に適した表面実装型のものが多用されている。一般に表面実装型の圧電振動子は、セラミックなどの絶縁材料によるパッケージ内に圧電振動片を接合し、パッケージ上にリッドを接合することにより、パッケージとリッドにより形成されるキャビティ内に圧電振動片を封止する構造が広く採用されている。しかし、従来のパッケージ構造では、低融点ガラスの溶融やシーム溶接などでパッケージとリッドとを接合するため、その接合における高温や発生するアウタガス等の影響で、圧電振動片の周波数特性を低下させたり劣化させたりする虞がある。 Conventionally, piezoelectric vibrators such as crystal vibrators have been used in various information / communication equipment, OA equipment, and electronic equipment such as consumer equipment. In particular, these electronic devices have become increasingly smaller and thinner along with higher functionality, and with this, the demand for smaller and thinner piezoelectric vibrators has also increased, making them suitable for mounting on circuit boards. Often used are surface mount types. In general, a surface-mount type piezoelectric vibrator is formed by bonding a piezoelectric vibrating piece in a package made of an insulating material such as ceramic, and bonding a lid on the package, thereby placing the piezoelectric vibrating piece in a cavity formed by the package and the lid. A sealing structure is widely adopted. However, in the conventional package structure, since the package and the lid are joined by melting low melting glass or seam welding, the frequency characteristics of the piezoelectric vibrating piece may be deteriorated due to the high temperature in the joining and the generated outer gas. There is a risk of deterioration.

このような問題を解決する圧電振動子として、水晶振動片と枠体とを一体に形成した圧電基板としての水晶基板（水晶片）と、水晶などからなる一対の蓋体（リッドとパッケージ）とを表面活性化接合を用いて接合した水晶振動子が提案されている（例えば特許文献１）。表面活性化接合は、例えば珪素（Ｓｉ）を主成分とした水晶やガラスなどの接合対応面である接合領域を鏡面研磨してから当接し、加圧することによって当接面の珪素結合（原子間的結合）によって直接接合する接合法であり、ほとんど加熱しなくても接合することが可能である。 As a piezoelectric vibrator for solving such a problem, a quartz crystal substrate (quartz piece) as a piezoelectric substrate in which a quartz crystal vibrating piece and a frame are integrally formed, and a pair of lids (lid and package) made of quartz or the like, There has been proposed a crystal resonator in which the above are bonded using surface activated bonding (for example, Patent Document 1). Surface activated bonding is performed by, for example, mirror-polishing a bonding region, which is a bonding-corresponding surface made of silicon (Si) as a main component, such as crystal or glass, and then pressing and pressing silicon bonding (between atoms). This is a bonding method in which direct bonding is performed by mechanical bonding, and bonding can be performed with little heating.

また、珪素とは異なる元素の原子間的結合を利用した直接接合方法が、例えば特許文献２に示されている。特許文献２の直接接合方法では、まず、被接合材料を清浄化処理した後、真空雰囲気中で水分子を吹き付けて、被接合材料の表面に水分子と水酸基（ＯＨ基）とを吸着させて活性化させる。その後、プラズマ照射により表面の水分子を除去して、被接合材料の表面どうしを密着させ、一方の被接合材料の表面の水酸基と他方の被接合材料の表面の酸素原子との間で、直接水素結合させるという接合方法である。この水素結合による直接接合によれば、被接合材料どうしを当接させるだけで直接接合されるので、ほとんど加圧せずに接合することが可能である。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a direct bonding method using an atomic bond of an element different from silicon. In the direct bonding method of Patent Document 2, first, after cleaning the material to be bonded, water molecules are sprayed in a vacuum atmosphere to adsorb the water molecules and hydroxyl groups (OH groups) to the surface of the material to be bonded. Activate. Thereafter, water molecules on the surface are removed by plasma irradiation, the surfaces of the materials to be bonded are brought into close contact with each other, and directly between the hydroxyl groups on the surface of one material to be bonded and the oxygen atoms on the surface of the other material to be bonded This is a joining method of hydrogen bonding. According to the direct bonding by the hydrogen bond, since the bonding is performed by simply bringing the materials to be bonded into contact with each other, the bonding can be performed with almost no pressure.

なお、上述した直接接合による水晶振動子の製造においては、通常、水晶基板やリッドあるいはパッケージのそれぞれが複数並べられて形成されたウェハの態様にて用意され、各ウェハを積層させて直接接合することにより得られるウェハ積層体を、個片の水晶振動子に切断する方法が用いられる。この方法において、ウェハ積層体を形成するための直接接合用ウェハには、相手側ウェハと積層させることによりキャビティが形成されるキャビティ形成領域と、該キャビティ形成領域を取り囲むように形成された枠体の表面であって、該表面が鏡面処理された接合領域と、を有する一つのキャビティ構成体としての水晶基板が縦横に複数並べられて形成される。 In the manufacture of the crystal resonator by the direct bonding described above, usually, a quartz substrate, a lid, or a package is prepared in the form of a wafer formed by arranging a plurality of wafers, and the wafers are stacked and directly bonded. A method of cutting the wafer laminated body obtained in this way into individual crystal resonators is used. In this method, a direct bonding wafer for forming a wafer laminate includes a cavity forming region in which a cavity is formed by laminating with a counterpart wafer, and a frame formed so as to surround the cavity forming region. And a plurality of quartz crystal substrates as a single cavity structure having a bonding region in which the surface is mirror-finished.

特開２０００−２６９７７５号公報JP 2000-269775 A 特許第２７０１７０９号公報Japanese Patent No. 2701709

しかしながら、上記した直接接合用ウェハを用いた表面活性化接合においては、下記のような不具合が発生する虞があった。
すなわち、一つのキャビティ構成体の接合領域と、隣接するキャビティ構成体の接合領域とが、接合領域と同一平面の連結部により連結されておらずに独立して形成されている場合には、各接合領域ごとに分子間結合が行われて直接接合用ウェハ全体の直接接合が連続して進み難く、一つ一つの接合領域ごとに押圧する必要があるなど、ウェハ全面の均一な直接接合がされ難いという課題があった。
また、一つのキャビティ構成体の接合領域と、隣接するキャビティ構成体の接合領域とが、それぞれの接合領域と同一平面全面で連結されている場合には、異物の挟み込みや気泡が発生する確率が高くなり、直接接合の接合信頼性が劣化する虞があるという課題があった。 However, in the surface activated bonding using the above direct bonding wafer, there is a possibility that the following problems may occur.
That is, when the bonding region of one cavity component and the bonding region of the adjacent cavity component are not connected by a connecting portion on the same plane as the bonding region, Inter-molecular bonding is performed in each bonding area, and direct bonding of the entire wafer for direct bonding is difficult to proceed continuously, and it is necessary to press each bonding area uniformly. There was a problem that it was difficult.
In addition, when the bonding region of one cavity structure and the bonding region of adjacent cavity structures are connected to the entire surface of the same plane, there is a probability that foreign matter is caught or bubbles are generated. There was a problem that the bonding reliability of the direct bonding may deteriorate due to the increase.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
〔適用例１〕本適用例にかかる接合用ウェハは、キャビティ形成領域と、該キャビティ形成領域を囲んでいる接合領域と、を含むキャビティ構成体が縦横に複数並べられて設けられ、
前記接合領域と、少なくとも一の相手側ウェハの接合部とを接合することにより前記キャビティ形成領域にキャビティを形成するための接合用ウェハであって、
前記接合領域の前記相手側ウェハを接合する側の主面には、前記キャビティ構成体の周囲の一部を囲んでいる有底の溝部と、
前記溝部によって画定され、隣接する前記接合領域を連結する連結部と、が設けられており、
前記接合領域と前記連結部が同一平面に形成されていることを特徴とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1] A bonding wafer according to this application example is provided with a plurality of cavity structures including a cavity forming region and a bonding region surrounding the cavity forming region arranged vertically and horizontally,
A bonding wafer for forming a cavity in the cavity forming region by bonding the bonding region and a bonding portion of at least one counterpart wafer,
On the main surface on the side where the mating wafer is bonded in the bonding region, a bottomed groove portion surrounding a part of the periphery of the cavity structure ,
A connecting portion that is defined by the groove and connects the adjacent joining regions, and is provided.
The joining region and the connecting portion are formed in the same plane .

〔適用例２〕上記適用例にかかる接合用ウェハにおいて、前記キャビティ構成体は、前記キャビティ形成領域内に圧電振動片が形成されているとともに、両主面に前記接合領域が形成された圧電基板であることを特徴とする。 Application Example 2 In the bonding wafer according to the application example described above, the cavity structure includes a piezoelectric substrate in which a piezoelectric vibrating piece is formed in the cavity forming region and the bonding region is formed on both main surfaces. It is characterized by being.

〔適用例３〕上記適用例にかかる接合用ウェハは、水晶からなることを特徴とする。 Application Example 3 A bonding wafer according to the application example is made of quartz.

〔適用例４〕上記適用例にかかる接合用ウェハは、ガラス材料またはシリコンからなることを特徴とする。 Application Example 4 A bonding wafer according to the above application example is characterized by being made of a glass material or silicon.

（ａ）は、接合用ウェハを用いて製造されるキャビティ構成体の一実施形態である水晶振動子の概略構成を示す展開斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。(A) is a development perspective view showing a schematic structure of a crystal oscillator which is one embodiment of a cavity structure manufactured using a bonding wafer , and (b) is a sectional view taken along line AA in (a). . （ａ）は、接合用ウェハの一実施形態である水晶基板ウェハを説明する模式平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。(A) is a schematic plan view for explaining a crystal substrate wafer which is an embodiment of the bonding wafer, (b), the B-B line cross-sectional view of (a), (c), the C of (a) -C sectional view. （ａ）は、実施形態で接合方法として用いる表面活性化接合の要領を概念的に示す説明図、（ｂ）は、ウェハ積層体を示す概略斜視図。(A) is explanatory drawing which shows notionally the point of the surface activation joining used as a joining method in embodiment, (b) is a schematic perspective view which shows a wafer laminated body. 水晶基板ウェハの変形例１を説明する平面図。The top view explaining the modification 1 of a quartz substrate wafer. 水晶基板ウェハの変形例２を説明する平面図。The top view explaining the modification 2 of a quartz substrate wafer. （ａ）は、キャビティ構成体の変形例である二層構造の圧電デバイスを説明する模式平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。(A) is a schematic top view explaining the piezoelectric device of the two-layer structure which is a modification of a cavity structure, (b) is the DD sectional view taken on the line of (a). 変形例３の接合用ウェハを説明する平面図。FIG. 9 is a plan view illustrating a bonding wafer according to Modification 3.

以下、接合用ウェハおよびそれを用いて製造される圧電振動子の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、接合用ウェハを用いて製造される圧電振動子としての水晶振動子の概略構成を示す構成図であり、（ａ）は、展開斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は、接合用ウェハとしての水晶基板ウェハを説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図２（ａ）〜（ｃ）においては、図１（ａ）、（ｂ）に示す水晶基板２０の詳細な構成について一部図示を省略している。 Hereinafter, embodiments of a bonding wafer and a piezoelectric vibrator manufactured using the same will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a crystal resonator as a piezoelectric resonator manufactured using a bonding wafer , where (a) is a developed perspective view, and (b) is an A view of (a). FIG. 2A and 2B are diagrams for explaining a quartz substrate wafer as a bonding wafer . FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a sectional view taken along line B-B in FIG. 2A, and FIG. FIG. 2A to 2C, a part of the detailed structure of the quartz substrate 20 shown in FIGS. 1A and 1B is not shown.

（水晶振動子）
まず、接合用ウェハ（直接接合用ウェハ）を用いて製造される圧電振動子としての水晶振動子について説明する。
図１に示すように、水晶振動子１は、圧電基板としての水晶基板２０の上面および下面に、蓋部材としてのリッド１０およびベース部材としてのパッケージ３０がそれぞれ積層されて一体化された構造を有している。本実施形態では、リッド１０、水晶基板２０、パッケージ３０は、ともに水晶の原石から同一カット角、例えばＡＴカット角で切り出されたＡＴカット水晶板から形成されている。そして、リッド１０、水晶基板２０、パッケージ３０ともに、少なくとも各々が当接される面が所定の表面粗さにて鏡面処理されている。 (Crystal oscillator)
First, a crystal resonator as a piezoelectric resonator manufactured using a bonding wafer (direct bonding wafer) will be described.
As shown in FIG. 1, the crystal resonator 1 has a structure in which a lid 10 as a lid member and a package 30 as a base member are laminated and integrated on an upper surface and a lower surface of a crystal substrate 20 as a piezoelectric substrate. Have. In the present embodiment, the lid 10, the quartz substrate 20, and the package 30 are all formed from an AT-cut quartz plate that is cut from a quartz crystal at the same cut angle, for example, an AT-cut angle. The lid 10, the quartz substrate 20, and the package 30 are mirror-finished with a predetermined surface roughness on at least the surfaces with which they are in contact.

水晶基板２０は、振動片部２２と、振動片部２２を囲むとともに腕部２４ａ，２４ｂを介して振動片部２２を支持する矩形環状の枠部２１と、から構成されている。枠部２１に囲まれた領域は、水晶基板２０にリッド１０およびパッケージ３０が接合されることにより内部にキャビティを形成するキャビティ形成領域となっている。
振動片部２２の一方の主面２２ａには励振電極２３ａが形成され、他方の主面２２ｂには励振電極２３ｂが形成されている。なお、枠部２１の内枠側の断面形状は、断面の略中央を最も厚い頂部として、表（一方の主面２２ａ側）裏（他方の主面２２ｂ側）両側にそれぞれ行くにしたがって厚みが薄くなるくさび形状を呈している。 The quartz substrate 20 includes a vibrating piece portion 22 and a rectangular annular frame portion 21 that surrounds the vibrating piece portion 22 and supports the vibrating piece portion 22 via arm portions 24a and 24b. A region surrounded by the frame portion 21 is a cavity forming region in which a cavity is formed inside by bonding the lid 10 and the package 30 to the crystal substrate 20.
An excitation electrode 23a is formed on one main surface 22a of the vibration piece portion 22, and an excitation electrode 23b is formed on the other main surface 22b. In addition, the cross-sectional shape of the inner frame side of the frame portion 21 has a thickness as it goes to both sides of the front side (one main surface 22a side) and the back side (the other main surface 22b side), with the approximate center of the cross section being the thickest top. It has a thin wedge shape.

励振電極２３ａは、腕部２４ａ、枠部２１の内側表斜面２１ｃ、内側裏斜面２１ｄを経由して、枠部２１の凹部２１ｅに形成された接続電極２５ａに接続されている。また、励振電極２３ｂは、腕部２４ｂ、枠部２１の内側裏斜面２１ｆを経由して、枠部２１の凹部２１ｇに形成された接続電極２５ｂに接続されている。
励振電極２３ａ，２３ｂはクロム（Ｃｒ）スパッタおよび金（Ａｕ）スパッタ、接続電極２５ａ，２５ｂは、クロムスパッタ、金スパッタで一部にニッケル（Ｎｉ）メッキ、金メッキが施されて形成されている。
なお、水晶基板２０は、枠部２１の厚みが約１００μｍ程度、振動片部２２の厚みが所定の発振周波数に応じて数μｍ〜数十μｍの範囲で適宜形成される。 The excitation electrode 23a is connected to the connection electrode 25a formed in the recess 21e of the frame portion 21 via the arm portion 24a, the inner front inclined surface 21c of the frame portion 21, and the inner back inclined surface 21d. The excitation electrode 23 b is connected to the connection electrode 25 b formed in the recess 21 g of the frame portion 21 via the arm portion 24 b and the inner back slope 21 f of the frame portion 21.
Excitation electrodes 23a and 23b are formed by chromium (Cr) sputtering and gold (Au) sputtering, and connection electrodes 25a and 25b are formed by nickel (Ni) plating and gold plating in part by chromium sputtering and gold sputtering.
The quartz substrate 20 is appropriately formed with a thickness of the frame portion 21 of about 100 μm and a thickness of the vibrating piece portion 22 in the range of several μm to several tens of μm according to a predetermined oscillation frequency.

パッケージ３０は、厚みが約１００μｍ程度の矩形形状に形成されている。パッケージ３０の一方の面としての水晶基板２０と接合される側の面は、水晶基板２０との接合面３１となっている。この接合面３１の反対側の面であり水晶振動子１の外底面となる実装面３２には、実装端子３２ａ，３２ｂが一対ずつ形成されている。また、パッケージ３０の外周には、パッケージ３０と水晶基板２０とを重ね合わせたときに、水晶基板２０の枠部２１の接続電極２５ａ，２５ｂが露出されるように、切り欠き３３ａ，３３ｂが形成されている。 The package 30 is formed in a rectangular shape having a thickness of about 100 μm. One surface of the package 30 on the side to be bonded to the crystal substrate 20 is a bonding surface 31 to the crystal substrate 20. A pair of mounting terminals 32 a and 32 b are formed on the mounting surface 32 which is the surface opposite to the bonding surface 31 and which is the outer bottom surface of the crystal unit 1. Further, notches 33a and 33b are formed on the outer periphery of the package 30 so that the connection electrodes 25a and 25b of the frame portion 21 of the crystal substrate 20 are exposed when the package 30 and the crystal substrate 20 are overlapped. Has been.

リッド１０は、厚みが約１００μｍ程度の矩形形状に形成されている。リッド１０の水晶基板２０と当接される側の面は接合面１１となっている。
水晶振動子１は、水晶基板２０の枠部２１の表側接合面２１ａにリッド１０の接合面１１が直接接合により接合され、水晶基板２０の枠部２１の裏側接合面２１ｂにパッケージ３０の接合面３１が直接接合により接合される。 The lid 10 is formed in a rectangular shape having a thickness of about 100 μm. The surface of the lid 10 that is in contact with the crystal substrate 20 is a bonding surface 11.
In the crystal resonator 1, the bonding surface 11 of the lid 10 is directly bonded to the front-side bonding surface 21 a of the frame portion 21 of the crystal substrate 20, and the bonding surface of the package 30 is bonded to the back-side bonding surface 21 b of the frame portion 21 of the crystal substrate 20. 31 is joined by direct joining.

水晶基板２０の上下にリッド１０およびパッケージ３０がそれぞれ直接接合された水晶振動子１において、パッケージ３０の実装端子３２ａは、パッケージ３０の切り欠き３３ａを封止する導電性の封止部材３４ａを介して、接続電極２５ａと導通接続され、実装端子３２ｂは、パッケージ３０の切り欠き３３ｂを封止する導電性の封止部材３４ｂを介して、接続電極２５ｂと導通接続されている。また、切り欠き３３ａ，３３ｂがそれぞれ封止部材３４ａ，３４ｂにより封止されることにより、水晶振動子１内部のキャビティ内に振動片部２２が気密に封止される。このとき、水晶振動子１内部は、真空または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されてから封止される。なお、封止部材３４ａ，３４ｂには、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金などが用いられる。 In the crystal unit 1 in which the lid 10 and the package 30 are directly bonded to the top and bottom of the crystal substrate 20, the mounting terminal 32 a of the package 30 is interposed via a conductive sealing member 34 a that seals the notch 33 a of the package 30. Thus, the connection electrode 25a is conductively connected, and the mounting terminal 32b is conductively connected to the connection electrode 25b via a conductive sealing member 34b that seals the notch 33b of the package 30. Further, the notches 33a and 33b are sealed by the sealing members 34a and 34b, respectively, so that the vibrating piece 22 is hermetically sealed in the cavity inside the crystal unit 1. At this time, the inside of the crystal unit 1 is sealed after vacuum or an inert gas such as nitrogen, helium, or argon is sealed. For the sealing members 34a and 34b, an alloy of gold and germanium (Ge) is used.

このようにして構成された水晶振動子１は、外部から実装端子３２ａ，３２ｂを介して励振電極２３ａ，２３ｂに駆動電圧が印加されると、厚みすべり振動で振動する。
なお、上述した直接接合による水晶振動子１の製造においては、水晶基板２０やリッド１０あるいはパッケージ３０のそれぞれが複数並べられて形成されたウェハの態様にて用意される。そして、このような複数の直接接合用ウェハを積層させて直接接合することによりウェハ積層体を形成した後に、個片の水晶振動子１に切断して多数個の水晶振動子１を得る。 When the driving voltage is applied to the excitation electrodes 23a and 23b from the outside via the mounting terminals 32a and 32b, the crystal resonator 1 configured as described above vibrates due to the thickness shear vibration.
In the manufacture of the crystal resonator 1 by the direct bonding described above, the crystal substrate 20, the lid 10, or the package 30 is prepared in the form of a wafer formed by arranging a plurality of each. Then, after a plurality of such direct bonding wafers are stacked and directly bonded to form a wafer laminate, the wafer is cut into individual crystal resonators 1 to obtain a large number of crystal resonators 1.

（水晶基板ウェハ）
次に、上述した水晶振動子１の製造に用いられる直接接合用ウェハであって、水晶基板２０が縦および横方向に等間隔で複数配置された直接接合用ウェハである水晶基板ウェハ１２０について説明する。
図２において、水晶基板ウェハ１２０は、ＡＴカットされた大判の水晶ウェハ１１１に、矩形環状の枠部２１と、この枠部２１内のキャビティ形成領域に片持ち支持されるように一体に形成された振動片部２２とを有する水晶基板２０が、縦および横方向に等間隔で複数形成されている。本実施形態の水晶基板ウェハ１２０には、縦横それぞれ３個ずつの水晶基板２０が形成されている。なお、水晶ウェハ１１１の両主面は、後述する各ウェハの直接接合において接合面として良好な接合ができるように鏡面研磨加工が施されている。この鏡面研磨加工は、良好な直接接合を実現するために、各接合面の表面粗さが１００ｎｍ程度になるように行うのが好ましい。 (Quartz substrate wafer)
Next, a description will be given of a crystal substrate wafer 120 that is a direct bonding wafer used for manufacturing the above-described crystal resonator 1 and in which a plurality of crystal substrates 20 are arranged in the vertical and horizontal directions at equal intervals. To do.
In FIG. 2, a quartz substrate wafer 120 is integrally formed on an AT-cut large-sized quartz wafer 111 so as to be cantilevered by a rectangular annular frame portion 21 and a cavity forming region in the frame portion 21. A plurality of quartz crystal substrates 20 having vibrating piece portions 22 are formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions. In the quartz substrate wafer 120 of this embodiment, three quartz substrates 20 are formed in each of the vertical and horizontal directions. Both main surfaces of the crystal wafer 111 are mirror-polished so that a good bonding surface can be obtained in the direct bonding of each wafer described later. This mirror polishing is preferably performed so that the surface roughness of each bonding surface is about 100 nm in order to achieve good direct bonding.

水晶基板ウェハ１２０において、水晶基板ウェハ１２０の表面側（リッド１０が接合される側）には、一つのキャビティ構造体である水晶基板２０の枠部２１の外形の一部を囲むように形成された複数の溝部１５０を有している。また、一つの水晶基板２０の枠部２１と、隣接する水晶基板２０の枠部２１とは、前記溝部１５０により画定されて形成された連結部１２１ａにより連結されている。この連結部１２１ａは、枠部２１のリッド１０との接合領域である表側接合面２１ａと同一平面に形成されている。本実施形態では、一つの水晶基板２０の枠部２１の四つの辺にそれぞれ隣接する水晶基板２０の枠部２１と連結される連結部１２１ａが形成されている。 In the quartz substrate wafer 120, the quartz substrate wafer 120 is formed on the surface side (side to which the lid 10 is bonded) so as to surround a part of the outer shape of the frame portion 21 of the quartz substrate 20 that is one cavity structure. A plurality of grooves 150 are provided. Further, the frame part 21 of one crystal substrate 20 and the frame part 21 of the adjacent crystal substrate 20 are connected by a connecting part 121 a defined by the groove 150. The connecting portion 121a is formed in the same plane as the front side joining surface 21a, which is a joining region of the frame portion 21 with the lid 10. In the present embodiment, connecting portions 121 a connected to the frame portions 21 of the crystal substrate 20 adjacent to the four sides of the frame portion 21 of one crystal substrate 20 are formed.

同様に、水晶基板ウェハ１２０の裏面側（パッケージ３０が接合される側）には、一つの水晶基板２０の枠部２１の外形の一部を囲むように形成された複数の溝部１５０を有している。また、一つの水晶基板２０の枠部２１と、隣接する水晶基板２０の枠部２１とは、前記溝部１５０により画定されて形成され、枠部２１のパッケージ３０との接合領域である裏側接合面２１ｂと同一平面に形成された連結部１２１ｂにより連結されている。詳細な構成の図示は省略するが、本実施形態では、上述した水晶基板ウェハ１２０の表面側と同様に、一つの水晶基板２０の枠部２１の四つの各辺にそれぞれ隣接する水晶基板２０の枠部２１と接続される連結部１２１ｂが形成されている。 Similarly, on the back surface side (side to which the package 30 is bonded) of the quartz substrate wafer 120, there are a plurality of grooves 150 formed so as to surround a part of the outer shape of the frame portion 21 of one quartz substrate 20. ing. Further, the frame part 21 of one crystal substrate 20 and the frame part 21 of the adjacent crystal substrate 20 are defined and formed by the groove 150, and a back-side bonding surface that is a bonding region of the frame part 21 with the package 30. It is connected by a connecting part 121b formed on the same plane as 21b. Although illustration of a detailed configuration is omitted, in the present embodiment, the quartz substrate 20 adjacent to each of the four sides of the frame portion 21 of one quartz substrate 20 is provided in the same manner as the surface side of the quartz substrate wafer 120 described above. A connecting portion 121b connected to the frame portion 21 is formed.

なお、上述したように、水晶基板ウェハ１２０の原板である水晶ウェハ１１１の両主面は鏡面研磨加工が施されている。すなわち、水晶基板ウェハ１２０に形成された複数の水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａおよび裏側接合面２１ｂと、隣接する水晶基板２０どうしを連結する連結部１２１ａおよび１２１ｂとが、鏡面処理された同一平面であって、相手側ウェハと当接され直接接合による接合面を形成している。 As described above, both main surfaces of the crystal wafer 111 that is the original plate of the crystal substrate wafer 120 are mirror-polished. That is, the front-side bonding surface 21a and the back-side bonding surface 21b, which are bonding regions of the plurality of quartz substrates 20 formed on the quartz substrate wafer 120, and the connecting portions 121a and 121b that connect the adjacent quartz substrates 20 are mirror-finished. The same flat surface is brought into contact with the mating wafer to form a bonding surface by direct bonding.

水晶基板ウェハ１２０の複数の水晶基板２０の振動片部２２、溝部１５０などは、水晶ウェハ１１１を、フォトリソグラフィ技術を利用してフッ酸等によりエッチングすることにより形成される。また、上述した図１（ａ），（ｂ）に示す水晶基板２０の励振電極２３ａ，２３ｂ、接続電極２５ａ，２５ｂ、およびこれらを接続する電極間配線などは、例えばスパッタ法あるいはメッキ法とフォトリソグラフィ技術を併用して、ニッケル／金、あるいはクロム／金などの導電体材料を所望の厚みに積層させてからパターニングすることにより形成される。 The vibrating piece portions 22 and the groove portions 150 of the plurality of crystal substrates 20 of the crystal substrate wafer 120 are formed by etching the crystal wafer 111 with hydrofluoric acid or the like using a photolithography technique. Further, the excitation electrodes 23a and 23b, the connection electrodes 25a and 25b of the quartz substrate 20 shown in FIGS. 1A and 1B described above, and the inter-electrode wirings connecting them are, for example, a sputtering method or a plating method and a photo method. Using a lithography technique, a conductive material such as nickel / gold or chromium / gold is laminated to a desired thickness and then patterned.

（水晶振動子の製造方法）
次に、本実施形態の水晶振動子１を製造する工程について、特に、水晶基板２０とリッド１０およびパッケージ３０との表面活性化処理による表面親水化のもとでの直接接合方法を中心に図面を参照しながら説明する。図３（ａ）は、本実施形態で接合方法として用いる表面活性化接合の要領を概念的に示す説明図、同図（ｂ）は、ウェハ積層体を示す概略斜視図である。 (Quartz crystal manufacturing method)
Next, the process for manufacturing the crystal resonator 1 of the present embodiment will be described with a focus on a direct bonding method based on surface hydrophilization by surface activation processing of the crystal substrate 20, the lid 10 and the package 30. Will be described with reference to FIG. FIG. 3A is an explanatory diagram conceptually showing the point of surface activated bonding used as a bonding method in the present embodiment, and FIG. 3B is a schematic perspective view showing a wafer laminate.

水晶振動子１の製造においては、図２で説明した水晶基板ウェハ１２０とともに、図１で説明したリッド１０およびパッケージ３０が縦及び横方向に等間隔で複数配置させた大型のウェハをそれぞれ準備し、複数の水晶振動子１を一括して製造する。図３（ａ），（ｂ）においては、リッド１０が複数配置させた大型のウェハをリッドウェハ１１０、パッケージ３０が複数配置された大型のウェハをパッケージウェハ１３０としてそれぞれ示している。なお、パッケージウェハ１３０には、図１（ａ），（ｂ）で説明した各パッケージ３０ごとに有する平面視で半円形状の切り欠き３３ａ，３３ｂの原型となる円形の貫通孔、およびそれに対応する実装端子３２ａ，３２ｂがそれぞれ形成されているが、図示を省略する。
各ウェハの直接接合を行うために、まず、上述したように両主面（接合面）が鏡面研磨加工された水晶基板ウェハ１２０を、純水洗浄等により接合にかかる部分の汚染物を取り除き、表面活性化接合に最適な表面状態に保つ。 In the manufacture of the crystal unit 1, a large wafer in which a plurality of the lids 10 and packages 30 described in FIG. 1 are arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions is prepared together with the crystal substrate wafer 120 described in FIG. A plurality of crystal resonators 1 are manufactured in a lump. In FIGS. 3A and 3B, a large wafer in which a plurality of lids 10 are arranged is shown as a lid wafer 110, and a large wafer in which a plurality of packages 30 are arranged is shown as a package wafer 130, respectively. The package wafer 130 has circular through-holes that serve as prototypes of the semicircular cutouts 33a and 33b in plan view for each package 30 described with reference to FIGS. The mounting terminals 32a and 32b are formed, but the illustration is omitted.
In order to perform direct bonding of each wafer, first, as described above, the quartz substrate wafer 120 in which both main surfaces (bonding surfaces) are mirror-polished, remove contaminants on the portion to be bonded by pure water cleaning or the like, Maintain the optimal surface state for surface activated bonding.

これと併行して、リッド１０を等間隔で複数配置させたリッドウェハ１１０、およびパッケージ３０を等間隔で複数配置させたパッケージウェハ１３０を準備する。リッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０のそれぞれは、少なくとも水晶基板ウェハ１２０と当接される接合面を鏡面研磨加工する。続いて、リッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０のそれぞれを純水洗浄等することにより接合にかかる部分の汚染物を取り除き、表面活性化接合に最適な表面状態に保つ。なお、本実施形態のリッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０は、水晶基板ウェハ１２０と同じ水晶を材料として形成するものとするが、これに限らず、シリコンや、珪素を主成分とするガラスなどを材料として用いることも可能である。 In parallel with this, a lid wafer 110 having a plurality of lids 10 arranged at equal intervals and a package wafer 130 having a plurality of packages 30 arranged at equal intervals are prepared. Each of the lid wafer 110 and the package wafer 130 performs mirror polishing on at least a bonding surface that is in contact with the quartz substrate wafer 120. Subsequently, each of the lid wafer 110 and the package wafer 130 is cleaned with pure water to remove contaminants in a portion related to the bonding, and keep the surface state optimal for the surface activated bonding. The lid wafer 110 and the package wafer 130 according to the present embodiment are formed using the same crystal as the crystal substrate wafer 120 as a material. However, the present invention is not limited thereto, and silicon, glass containing silicon as a main component, or the like is used as a material. It is also possible to use it.

次に、上記のように準備されたリッドウェハ１１０、パッケージウェハ１３０および水晶基板ウェハ１２０の各接合面をプラズマ処理により表面活性化する。プラズマ処理は、例えば公知のＳＷＰ（Surface Wave Plasma）型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）プラズマ方式のプラズマ処理装置を用いて行う。まず、プラズマ処理装置の高真空雰囲気の処理チャンバ内のステージに、処理対象であるリッドウェハ１１０、パッケージウェハ１３０および水晶基板ウェハ１２０を載置する。この処理チャンバ内には、例えばＣＦ₄ガスなどの反応性ガスを供給する。 Next, the respective bonding surfaces of the lid wafer 110, the package wafer 130, and the quartz substrate wafer 120 prepared as described above are surface-activated by plasma processing. The plasma processing is performed using, for example, a known SWP (Surface Wave Plasma) type RIE (Reactive Ion Etching) plasma type plasma processing apparatus. First, the lid wafer 110, the package wafer 130, and the quartz substrate wafer 120, which are processing targets, are placed on a stage in a processing chamber in a high vacuum atmosphere of a plasma processing apparatus. A reactive gas such as CF ₄ gas is supplied into the processing chamber.

次に、処理チャンバ内にマイクロ波を放射させ、処理チャンバに設けられた導波管内で定在波を形成すると、このマイクロ波が、その下側に配置された誘電体であるリッドウェハ１１０、パッケージウェハ１３０および水晶基板ウェハ１２０に伝搬し、その表面に沿って伝搬する表面波を発生させる。この表面波により、前記誘電体の全面に亘って均一且つ高密度なプラズマが生成され、それにより処理チャンバ内に導入された反応ガスを励起して、酸素イオン、励起種（ラジカル）などの活性種を生成する。反応ガスを連続的に供給しながら、前記ステージに高周波電源から所定の電圧を印加すると、処理チャンバ内に生成された前記反応ガスの活性種は、その上部から下向きに前記ステージに向けて流れ、各ウェハをプラズマ処理する。なお、反応性ガスとしては、Ｏ₂ガスの他に、Ｏ₂とＮ₂の混合ガス、Ｏ₂ガス処理後のＮ₂ガス処理でも、Ｏ₂ガス単独で用いたときと同様に前記各ウェハの表面を活性化することができる。 Next, when a microwave is radiated into the processing chamber and a standing wave is formed in a waveguide provided in the processing chamber, the microwave is converted into a lid wafer 110, which is a dielectric, and a package disposed below the microwave. A surface wave that propagates along the surface of the wafer 130 and the quartz substrate wafer 120 is generated. By this surface wave, a uniform and high-density plasma is generated over the entire surface of the dielectric, thereby exciting the reaction gas introduced into the processing chamber to activate oxygen ions, excited species (radicals) and the like. Generate seeds. When a predetermined voltage is applied to the stage from a high-frequency power source while continuously supplying the reaction gas, the reactive species generated in the processing chamber flow downward from the top toward the stage, Each wafer is plasma treated. As the reactive gas, O ₂ in addition to the gas, O ₂ mixed gas of N _2, in N ₂ gas processing after O ₂ gas treatment, each wafer similarly to the case of using an O ₂ gas alone The surface of can be activated.

このプラズマ処理により、前記各ウェハの表面は、前記反応ガス活性種に曝露されて一様に活性化される。即ち、リッドウェハ１１０、パッケージウェハ１３０および水晶基板ウェハ１２０の各接合面の表面に残存している有機物、汚染物などはプラズマ内のイオン成分による物理衝撃により除去されるとともに、同じくプラズマ内のラジカル成分により、該接合面を形成する物質の表面に酸素ラジカル、窒素ラジカルを起因としたＯＨ基、ＮＨ基、ＯＮ基などを形成するように改質され表面が活性化される。この状態で、大気中に処理済ウェハを開放することにより、大気中の水分子が活性種に吸着され、親水性がより高まる。このようなプラズマ処理されたウェハ表面の活性状態・親水状態は、少なくとも一時間程度維持されるので、その後の直接接合における工程を十分に実行することができる。 By this plasma treatment, the surface of each wafer is exposed to the reactive gas active species and uniformly activated. That is, organic substances and contaminants remaining on the surfaces of the bonding surfaces of the lid wafer 110, the package wafer 130, and the quartz substrate wafer 120 are removed by physical impact due to ion components in the plasma, and also radical components in the plasma. Thus, the surface of the substance forming the bonding surface is modified so as to form an OH group, an NH group, an ON group or the like due to oxygen radicals or nitrogen radicals, and the surface is activated. In this state, by opening the treated wafer to the atmosphere, water molecules in the atmosphere are adsorbed by the active species, and the hydrophilicity is further increased. Since the active state / hydrophilic state of the plasma-treated wafer surface is maintained for at least about one hour, the subsequent direct bonding process can be sufficiently performed.

上記の処理後、図３（ａ）に示すように、水晶基板ウェハ１２０の上下面に、リッドウェハ１１０とパッケージウェハ１３０をそれぞれ重ね合わせる。ウェハ同士を接合する前に、治具などを用いて各ウェハ間に一定のギャップを持たせ接触しないように保持しても良い。水晶基板ウェハ１２０、リッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０は、それらを位置合わせし、ウェハ積層体１００を得る。次に、これらウェハ積層体１００の一部を常温で図中矢印方向に加圧することにより、加圧した部分を接合の基点として接合する。 After the above processing, as shown in FIG. 3A, the lid wafer 110 and the package wafer 130 are overlaid on the upper and lower surfaces of the quartz substrate wafer 120, respectively. Before bonding the wafers, a fixed gap may be provided between the wafers using a jig or the like so as not to contact them. The quartz substrate wafer 120, the lid wafer 110 and the package wafer 130 are aligned to obtain the wafer stack 100. Next, a part of these wafer laminates 100 is pressurized in the direction of the arrow in the figure at room temperature, and the pressurized part is bonded as a bonding base point.

水晶基板ウェハ１２０、リッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０は、各々プラズマ処理された各接合面に親水化処理によるＯＨ基等が露出しているので、上述した接合工程において、互いに位置合わせして一部加圧するだけで接着することができる。しかしながら、この状態では未だ接合界面に水分子が存在しており、弱い水素結合のみによりウェハ間の接合が行われているものと考えられる。そのため、接合界面に存在している水分子を接合ウェハのバルク内へ拡散させ、より強固な接合にする必要がある。そこで、接合後、２００℃前後の比較的低温の状態で数時間アニールする必要がある。これによりさらに良好に接合することができる。なお、水晶基板ウェハ１２０、リッドウェハ１１０およびパッケージウェハ１３０の接合は、一度ウェハを水分子にさらした後であれば、大気圧雰囲気内でも真空内でも同様に行うことができる。 Since the crystal substrate wafer 120, the lid wafer 110, and the package wafer 130 are exposed to OH groups or the like by hydrophilization treatment on the respective plasma-treated bonding surfaces, they are aligned with each other in the above-described bonding process. Bonding is possible simply by pressing. However, in this state, water molecules still exist at the bonding interface, and it is considered that bonding between wafers is performed only by weak hydrogen bonds. For this reason, it is necessary to diffuse water molecules present at the bonding interface into the bulk of the bonded wafer to achieve stronger bonding. Therefore, it is necessary to anneal for several hours at a relatively low temperature of about 200 ° C. after bonding. Thereby, it can join still more favorably. The quartz substrate wafer 120, the lid wafer 110, and the package wafer 130 can be bonded in the same manner in an atmospheric atmosphere or in a vacuum once the wafer has been exposed to water molecules.

なお、本実施形態では三枚の水晶ウェハを重ね合わせて同時に接合する例を説明したが、一枚の直接接合用ウェハに対して相手側ウェハを一枚ずつ接合するようにしてもよい。例えば、水晶基板ウェハ１２０の上面にリッドウェハ１１０を接合した後、その下面にパッケージウェハ１３０を接合する順序によりウェハ積層体１００を得る。
ここで、上記に説明した各ウェハの直接接合による接合において、本実施形態の水晶基板ウェハ１２０の構造の特徴により、直接接合が良好に行われる作用について、図２を参照して説明する。 In this embodiment, an example in which three crystal wafers are overlapped and bonded at the same time has been described. However, the counterpart wafers may be bonded one by one to one direct bonding wafer. For example, after the lid wafer 110 is bonded to the upper surface of the quartz substrate wafer 120, the wafer laminate 100 is obtained in the order of bonding the package wafer 130 to the lower surface thereof.
Here, in the bonding by the direct bonding of the respective wafers described above, an operation in which the direct bonding is satisfactorily performed by the characteristics of the structure of the quartz substrate wafer 120 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図２（ａ）〜（ｃ）に示す水晶基板ウェハ１２０において、水晶基板ウェハ１２０の表面側にリッドウェハ１１０を直接接合する際には、複数の水晶基板２０のリッドウェハ１１０と接合される側の接合領域である表側接合面２１ａと、隣接する水晶基板２０の表側接合面２１ａとを連結する連結部１２１ａのそれぞれの表面が活性化されていて接合に寄与する。すなわち、互いに隣接する水晶基板２０の表側接合面２１ａどうしが該表側接合面２１ａと同一平面に形成された連結部１２１ａで連結されているので、隣接する表側接合面２１ａの直接接合が連結部１２１ａによって連続して進み、水晶基板ウェハ１２０の表面側とリッドウェハ１１０とが全体に渡り均一に接合される。特に、上述したウェハの一部を加圧して接合のきっかけを与えるような直接接合の場合には、互いに隣接する表側接合面２１ａが連結部１２１ａによって接続されずに独立して形成されている場合のように各表側接合面２１ａごとに押圧することなく、ウェハどうしを直接接合することができる。 In the crystal substrate wafer 120 shown in FIGS. 2A to 2C, when the lid wafer 110 is directly bonded to the surface side of the crystal substrate wafer 120, the bonding of the crystal substrates 20 on the side to be bonded to the lid wafer 110 is performed. Each surface of the connecting portion 121a that connects the front side bonding surface 21a, which is a region, and the front side bonding surface 21a of the adjacent crystal substrate 20 is activated and contributes to bonding. That is, since the front side bonding surfaces 21a of the quartz substrates 20 adjacent to each other are connected by the connecting portion 121a formed in the same plane as the front side bonding surface 21a, the direct bonding of the adjacent front side bonding surfaces 21a is connected to the connecting portion 121a. Thus, the surface side of the quartz substrate wafer 120 and the lid wafer 110 are bonded uniformly throughout. In particular, in the case of direct bonding in which a part of the wafer described above is pressed to provide a trigger for bonding, the front-side bonding surfaces 21a adjacent to each other are formed independently without being connected by the connecting portion 121a. Thus, the wafers can be directly joined without pressing each front side joining surface 21a.

また、互いに隣接する表側接合面２１ａが連結部１２１ａのみで連結され、その連結部１２１ａよりも凹んだ部分である溝部１５０は、接合されるリッドウェハ１１０とは接触していない。これにより、互いに隣接する水晶基板２０どうしの表側接合面２１ａが同一平面全面で連結されている場合に比して、リッドウェハ１１０の接合面との接合不良の原因となる異物等の挟み込みが発生する確率が低減する。さらに、接合時に各表側接合面２１ａおよび各連結部１２１ａに発生する気泡が溝部１５０に排出されながらリッドウェハ１１０の接合面と接合されるので、接合不良の原因となる接合部への気泡の残留が抑えられる。 Further, adjacent front-side bonding surfaces 21a are connected only by the connecting portion 121a, and the groove 150, which is a portion recessed from the connecting portion 121a, is not in contact with the lid wafer 110 to be bonded. As a result, as compared with the case where the front side bonding surfaces 21a of the quartz substrates 20 adjacent to each other are connected on the same plane, the inclusion of foreign matter or the like that causes bonding failure with the bonding surface of the lid wafer 110 occurs. Probability is reduced. Further, since bubbles generated on each front-side bonding surface 21a and each connecting portion 121a during bonding are discharged to the groove portion 150 and bonded to the bonding surface of the lid wafer 110, bubbles remain in the bonding portion that causes bonding failure. It can be suppressed.

同様に、水晶基板ウェハ１２０の裏面側にパッケージウェハ１３０を直接接合する際には、複数の水晶基板２０のパッケージウェハ１３０と接合される側の接合領域である裏側接合面２１ｂと、隣接する水晶基板２０の裏側接合面２１ｂとを連結する連結部１２１ｂのそれぞれの表面が活性化されていて接合に寄与する。これにより、隣接する裏側接合面２１ｂの直接接合が連結部１２１ｂによって連続して進み、水晶基板ウェハ１２０の裏面側とパッケージウェハ１３０とが全体に渡り均一に接合される。特に、上述した一部を加圧して接合のきっかけを与えるような直接接合の場合には、互いに隣接する裏側接合面２１ｂが連結部１２１ｂによって連結されずに独立して形成されている場合のように、各裏側接合面２１ｂごとに押圧することなくウェハどうしを直接接合することができる。また、各裏側接合面２１ｂおよび連結部１２１ｂよりも凹んで形成された溝部１５０により異物等の挟み込みが発生する確率が低減するとともに、接合時に各裏側接合面２１ｂおよび各連結部１２１ａに発生する気泡が溝部１５０に排出されやすいので、接合部への気泡の残留が抑えられる。 Similarly, when the package wafer 130 is directly bonded to the back surface side of the quartz substrate wafer 120, the back side bonding surface 21b which is a bonding region on the side bonded to the package wafer 130 of the plurality of quartz substrate 20 and the adjacent quartz crystal. Each surface of the connection part 121b which connects the back side joining surface 21b of the board | substrate 20 is activated, and it contributes to joining. As a result, the direct bonding of the adjacent back side bonding surface 21b proceeds continuously by the connecting portion 121b, and the back surface side of the quartz substrate wafer 120 and the package wafer 130 are bonded uniformly throughout. In particular, in the case of direct bonding that gives a trigger for bonding by pressing a part as described above, the back side bonding surfaces 21b adjacent to each other are not connected by the connecting part 121b and are formed independently. In addition, the wafers can be directly bonded to each other without pressing each backside bonding surface 21b. In addition, the probability that a foreign object or the like will be caught by the groove 150 formed to be recessed from each back side joining surface 21b and the connecting part 121b is reduced, and bubbles generated on each back side joining face 21b and each connecting part 121a at the time of joining are reduced. Is easily discharged into the groove 150, so that bubbles remain in the joint.

次に、上記のように直接接合してウェハ積層体１００を得た後の製造工程について説明する。まず、図３（ａ），（ｂ）においては図示を省略したパッケージウェハ１３０の各パッケージ３０ごとに有する半円形状の切り欠き３３ａ，３３ｂ（図１（ａ），（ｂ）を参照）の原型となる円形の貫通孔に、導電性の封止部材３４ａ，３４ｂを挿設する。封止部材３４ａ，３４ｂには、例えば金とゲルマニウムとの合金や半田などの比較的低融点の金属からなる金属ボール、あるいは半田ペーストなどが用いられる。 Next, a manufacturing process after directly bonding as described above to obtain the wafer laminate 100 will be described. First, in FIGS. 3A and 3B, semicircular cutouts 33a and 33b (see FIGS. 1A and 1B) included in each package 30 of the package wafer 130 (not shown). Conductive sealing members 34a and 34b are inserted into circular original through-holes. For the sealing members 34a and 34b, for example, metal balls made of a metal having a relatively low melting point such as an alloy of gold and germanium or solder, solder paste, or the like is used.

次に、封止部材３４ａ，３４ｂにＹＡＧ（Yittrium Aluminium Garnet）レーザを照射したり、ウェハ積層体１００を所定温度に設定されたリフロー炉に所定時間投入することなどによって封止部材３４ａ，３４ｂを溶融させてから、常温まで冷却して固化させることにより貫通孔を封止する。
次に、図３（ａ），（ｂ）では図示を省略するが、パッケージウェハ１３０の各パッケージ３０に、スパッタリングなどにより実装端子３２ａ，３２ｂ（図１（ａ），（ｂ）を参照）を形成する。実装端子３２ａ，３２ｂには、さらにニッケル下地メッキが施し、さらにその上に金メッキを施すなどして形成される。
次に、上記のように直接接合されたウェハ積層体１００を、図３（ｂ）に示すように、縦横に直行する水晶振動子の外郭線１５１に沿ってダイシングするなどの方法により切断分割して個片化し、図１に示す複数の水晶振動子１を得る。 Next, the sealing members 34a and 34b are irradiated with a YAG (Yittrium Aluminum Garnet) laser, or the wafer stack 100 is put into a reflow furnace set at a predetermined temperature for a predetermined time. After melting, the through hole is sealed by cooling to room temperature and solidifying.
Next, although not shown in FIGS. 3A and 3B, mounting terminals 32a and 32b (see FIGS. 1A and 1B) are formed on each package 30 of the package wafer 130 by sputtering or the like. Form. The mounting terminals 32a and 32b are formed by further applying nickel base plating and further applying gold plating thereon.
Next, as shown in FIG. 3B, the wafer laminate 100 directly bonded as described above is cut and divided by a method such as dicing along the contour line 151 of the crystal resonator that is perpendicular to the vertical and horizontal directions. 1 to obtain a plurality of crystal resonators 1 shown in FIG.

最後に、個片化した各水晶振動子１の周波数特性やその他の電気的特性が所定の範囲内にあるか否かを確認する電気的特性検査、若しくは所望の試験を行う。周波数特性が所定の範囲から外れた場合は、レーザ光などにより振動片部２２（図１を参照）の一部をトリミングすることによって周波数調整することが可能である。このとき、リッド１０およびパッケージ３０が水晶やシリコンあるいは珪素を主成分とするガラス材料などからなり、主面が鏡面研磨加工されて透明なので、外部から振動片部２２へレーザ光などを容易に照射することが可能であり、それにより周波数調整をすることができる。
なお、水晶振動子１の個片化を行う工程の前に、ウェハ積層体１００の状態で周波数の測定や調整を行うこと、若しくは所望の試験を実行することも可能である。 Finally, an electrical characteristic test for confirming whether the frequency characteristics and other electrical characteristics of the individual crystal resonators 1 are within a predetermined range or a desired test is performed. When the frequency characteristic deviates from the predetermined range, the frequency can be adjusted by trimming a part of the vibrating piece 22 (see FIG. 1) with a laser beam or the like. At this time, the lid 10 and the package 30 are made of quartz, silicon, or a glass material mainly composed of silicon, and the main surface is mirror-polished and transparent, so that the vibrating piece 22 can be easily irradiated with laser light or the like from the outside. The frequency can be adjusted accordingly.
Note that it is possible to measure and adjust the frequency in the state of the wafer laminate 100 or to perform a desired test before the step of dividing the crystal unit 1 into individual pieces.

次に、上記実施形態の効果を述べる。
上記実施形態の水晶基板ウェハ１２０によれば、一つの水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂと、隣接する水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂとが、それぞれ各接合領域と同一平面に形成された連結部１２１ａまたは連結部１２１ｂによりそれぞれ連結されている。これにより、隣接する水晶基板２０の表面活性化接合が連結部１２１ａ，１２１ｂによって連続して進んでいくので、水晶基板ウェハ１２０の各水晶基板２０ごとに押圧することなくウェハどうしを均一に直接接合することが可能な水晶基板ウェハ１２０（直接接合用ウェハ）を提供することができる。 Next, effects of the above embodiment will be described.
According to the quartz substrate wafer 120 of the above-described embodiment, the front-side bonding surface 21a or the back-side bonding surface 21b that is a bonding region of one crystal substrate 20 and the front-side bonding surface 21a or the back-side bonding that is a bonding region of the adjacent quartz substrate 20 are used. The surface 21b is connected to each other by a connecting portion 121a or a connecting portion 121b formed on the same plane as each joining region. As a result, the surface activation bonding of the adjacent crystal substrates 20 proceeds continuously by the connecting portions 121a and 121b, so that the wafers can be bonded directly and uniformly without pressing each crystal substrate 20 of the crystal substrate wafer 120. It is possible to provide a quartz substrate wafer 120 (direct bonding wafer) that can be used.

また、隣接する水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂどうしが、各接合領域と同一平面に形成された連結部１２１ａまたは１２１ｂのみで連結されているので、隣接する接合領域が同一平面全面で連結されている場合に比して、相手側ウェハの接合面との接合不良の原因となる異物等の挟み込みが発生する確率が低減する。 In addition, since the front-side bonding surface 21a or the back-side bonding surface 21b, which is a bonding region of the adjacent quartz substrate 20, is connected only by the connecting portions 121a or 121b formed on the same plane as each bonding region, adjacent bonding Compared to the case where the regions are connected to the entire surface of the same plane, the probability of occurrence of pinching of foreign matter or the like that causes bonding failure with the bonding surface of the mating wafer is reduced.

さらに、接合領域である表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂと同一平面に形成された連結部１２１ａまたは連結部１２１ｂよりも凹んだ部分である溝部１５０に、接合時に表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂおよび連結部１２１ａまたは１２１ｂに発生する気泡が排出されながら相手側ウェハの接合面と直接接合されるので、接合部への気泡の残留が抑えられる。
したがって、相手側ウェハとの直接接合において、水晶基板ウェハ１２０全体が均一に接合されるとともに、異物の挟み込みや気泡の残留による接合不良が抑制されることにより、接合信頼性の高い水晶基板ウェハ１２０（直接接合用ウェハ）を提供することができる。 Further, the front-side joint surface 21a or the back-side joint surface is joined to the groove portion 150, which is a portion recessed from the connecting portion 121a or the connecting portion 121b, which is formed in the same plane as the front-side joint surface 21a or the back-side joint surface 21b, which is a joining region. Since bubbles generated in 21b and the connecting portion 121a or 121b are discharged and bonded directly to the bonding surface of the mating wafer, the remaining of bubbles in the bonding portion is suppressed.
Therefore, in the direct bonding with the counterpart wafer, the entire quartz substrate wafer 120 is bonded uniformly, and the bonding failure due to the inclusion of foreign matter or residual bubbles is suppressed, so that the quartz substrate wafer 120 with high bonding reliability is obtained. (Direct bonding wafer) can be provided.

以上、説明した上記実施形態の水晶基板ウェハ１２０では、一つの水晶基板２０の枠部２１の四つの各辺とそれぞれ隣接する水晶基板２０の枠部２１とを、枠部２１の表側接合面２１ａまたは裏側接合面２１ｂと同一平面に形成された連結部１２１ａ，１２１ｂによりそれぞれ連結した。これに限らず、下記変形例１、変形例２に説明する配置の連結部によっても、良好な直接接合を行うことが可能な水晶基板ウェハとすることができる。 As described above, in the quartz substrate wafer 120 of the above-described embodiment, the four sides of the frame portion 21 of one quartz substrate 20 and the frame portion 21 of the quartz substrate 20 adjacent to each other are connected to the front side bonding surface 21a of the frame portion 21. Or it connected by the connection parts 121a and 121b formed in the same plane as the back side joining surface 21b, respectively. Not only this but the connection part of arrangement | positioning demonstrated to the following modification 1 and modification 2 can also be set as the quartz substrate wafer which can perform favorable direct joining.

（変形例１）
図４は、水晶基板ウェハの変形例を説明する平面図である。なお、本変形例では、水晶基板ウェハにおいて、一つの水晶基板と隣接する水晶基板とを連結する連結部の配置以外の構成は上記実施形態の水晶基板ウェハ１２０と同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。
図４に示す水晶基板ウェハ２２０は、ＡＴカットされた大判の水晶ウェハ２１１に、枠部２１内に片持ち支持されるように一体に形成された振動片部２２とを有する水晶基板２０が、縦および横方向に等間隔で複数形成されている。 (Modification 1)
FIG. 4 is a plan view for explaining a modification of the quartz substrate wafer. In this modification, in the quartz substrate wafer, the configuration other than the arrangement of the connecting portion that couples one quartz substrate and an adjacent quartz substrate is the same as that of the quartz substrate wafer 120 of the above-described embodiment. A description thereof will be omitted.
A quartz substrate wafer 220 shown in FIG. 4 has a quartz substrate 20 having a vibrating piece 22 integrally formed on an AT-cut large-sized quartz wafer 211 so as to be cantilevered in the frame 21. A plurality are formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions.

水晶基板ウェハ２２０において、水晶基板ウェハ２２０の表面側には、一つの水晶基板２０の枠部２１の外形の四つの辺と平行にそれぞれ独立されて形成された複数の溝部２５０を有している。すなわち、一つの水晶基板と隣接する水晶基板２０と各辺の間に、それぞれ独立した溝部２５０が形成されている。そして、一つの水晶基板２０の枠部の各コーナー部分から延出されて形成された連結部２２１ａが、隣接する水晶基板２０の枠部２１の各コーナー部分から延出されて形成された連結部２２１ａと互いに連結されている。この連結部２２１ａは、枠部２１の接合領域である表側接合面２１ａと同一平面に形成されている。 In the quartz substrate wafer 220, a plurality of groove portions 250 are formed on the surface side of the quartz substrate wafer 220 independently of each other in parallel to the four sides of the outer shape of the frame portion 21 of one quartz substrate 20. . That is, the independent groove part 250 is formed between the quartz crystal substrate 20 adjacent to one quartz crystal substrate and each side. And the connection part 221a formed by extending from each corner part of the frame part of one crystal substrate 20 is extended from each corner part of the frame part 21 of the adjacent crystal substrate 20 and formed. 221a is connected to each other. The connecting portion 221 a is formed in the same plane as the front side joining surface 21 a that is a joining region of the frame portion 21.

図示はしないが、水晶基板ウェハ２２０の裏面側においても、上述した水晶基板ウェハ２２０の表面側と同様に、一つの水晶基板２０の枠部２１の外形の四つの辺と平行にそれぞれ独立されて形成された複数の溝部２５０を有している。そして、この各溝部２５０により画定され、一つの水晶基板２０の枠部の各コーナー部分から延出されて形成された連結部が、隣接する水晶基板２０の枠部２１の各コーナー部分から延出されて形成された連結部と互いに連結されている。連結部は、枠部２１の接合領域である裏側接合面（図示せず）と同一平面に形成されている。 Although not shown, on the back surface side of the quartz substrate wafer 220, as in the case of the front surface side of the quartz substrate wafer 220 described above, each of the quartz substrate wafers 220 is independent in parallel with the four sides of the outer shape of the frame portion 21 of the quartz substrate 20. It has a plurality of grooves 250 formed. A connecting portion defined by each groove 250 and extending from each corner portion of the frame portion of one quartz substrate 20 extends from each corner portion of the frame portion 21 of the adjacent quartz substrate 20. Are connected to each other. The connecting portion is formed in the same plane as a back side joining surface (not shown) that is a joining region of the frame portion 21.

この構成によれば、一つの水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａと、隣接する水晶基板２０の接合領域である表側接合面２１ａとが、水晶基板２０の外形のコーナー部分から延出されて形成された連結部２２１ａにより連結されている。これにより、互いに隣接する表側接合面２１ａどうしの直接接合が連結部２２１ａによって連続して進み、水晶基板ウェハ２２０の表面側とリッドウェハ１１０とが全体に渡り均一に接合される。また、連結部２２１ａよりも凹んで形成されている溝部２５０により、上記実施形態の水晶基板ウェハ１２０と同様に、相手側ウェハの接合面との接合不良の原因となる異物等の挟み込みや気泡の残留が抑えられるので、良好な直接接合が可能な水晶基板ウェハ２２０を提供できる。 According to this configuration, the front-side bonding surface 21 a that is a bonding region of one crystal substrate 20 and the front-side bonding surface 21 a that is a bonding region of the adjacent crystal substrate 20 extend from the corner portion of the outer shape of the crystal substrate 20. It is connected by the connecting part 221a formed. As a result, the direct bonding of the adjacent bonding surfaces 21a adjacent to each other proceeds continuously by the connecting portion 221a, and the surface side of the quartz substrate wafer 220 and the lid wafer 110 are bonded uniformly throughout. In addition, the groove portion 250 that is formed to be recessed from the connecting portion 221a, like the quartz substrate wafer 120 of the above-described embodiment, traps foreign matter or the like that causes bonding failure with the bonding surface of the mating wafer, Since the residual is suppressed, it is possible to provide the quartz substrate wafer 220 capable of good direct bonding.

（変形例２）
図５は、上記実施形態および変形例１とは異なる配置の連結部を有する水晶基板ウェハを説明する平面図である。なお、本変形例についても、水晶基板ウェハにおいて、一つの水晶基板と隣接する水晶基板とを連結する連結部の配置以外の構成は、上記実施形態および変形例１の水晶基板ウェハ１２０，２２０と同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。 (Modification 2)
FIG. 5 is a plan view for explaining a quartz substrate wafer having connecting portions arranged differently from the embodiment and the first modification. In addition, also in this modified example, in the quartz substrate wafer, the configuration other than the arrangement of the connecting portion that connects one quartz substrate and the adjacent quartz substrate is the same as that of the quartz substrate wafers 120 and 220 of the above embodiment and the modified example 1. Since they are the same, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

図５に示す水晶基板ウェハ３２０は、ＡＴカットされた大判の水晶ウェハ３１１に、枠部２１内に片持ち支持されるように一体に形成された振動片部２２とを有する水晶基板２０が、縦および横方向に等間隔で複数形成されている。
水晶基板ウェハ３２０において、水晶基板ウェハ３２０の表面側には、一つの水晶基板２０と隣接する水晶基板２０との間に溝部３５０が形成されている。溝部３５０は、枠部２１の四辺のうち一方の対向する二辺側の略中央を除いて枠部２１を囲むように形成されていて、この枠部２１の一方の対向する二辺側から延出された連結部３２１ａにより、一つの水晶基板２０の枠部２１と隣接する水晶基板２０の枠部２１とが互いに連結されている。この連結部３２１ａは、枠部２１の接合領域である表側接合面２１ａと同一平面に形成されている。 The quartz substrate wafer 320 shown in FIG. 5 has a quartz substrate 20 having an oscillation piece portion 22 formed integrally with an AT-cut large-size quartz wafer 311 so as to be cantilevered in the frame portion 21. A plurality are formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions.
In the quartz substrate wafer 320, a groove 350 is formed on the surface side of the quartz substrate wafer 320 between one quartz substrate 20 and the adjacent quartz substrate 20. The groove portion 350 is formed so as to surround the frame portion 21 except for the approximate center of one opposite two sides of the four sides of the frame portion 21, and extends from one opposite two sides of the frame portion 21. The frame portion 21 of one crystal substrate 20 and the frame portion 21 of the adjacent crystal substrate 20 are connected to each other by the connected connecting portion 321a. The connecting portion 321 a is formed in the same plane as the front side joining surface 21 a that is a joining region of the frame portion 21.

図示はしないが、水晶基板ウェハ３２０の裏面側においても、上述した水晶基板ウェハ３２０の表面側と同様に、一つの水晶基板２０と隣接する水晶基板２０との間に溝部が形成されている。溝部は、枠部２１の四辺のうち一方の対向する二辺側の略中央を除いて枠部２１を囲むように形成されていて、この枠部２１の一方の対向する二辺側から延出され枠部２１の接合領域である裏側接合面と同一平面の連結部により、一つの水晶基板２０の枠部２１と隣接する水晶基板２０の枠部２１とが互いに連結されている。 Although not shown, on the back side of the quartz substrate wafer 320, a groove is formed between one quartz substrate 20 and the adjacent quartz substrate 20 in the same manner as the front side of the quartz substrate wafer 320 described above. The groove portion is formed so as to surround the frame portion 21 except for the approximate center of one opposite two sides of the four sides of the frame portion 21, and extends from one opposite two sides of the frame portion 21. The frame portion 21 of one crystal substrate 20 and the frame portion 21 of the adjacent crystal substrate 20 are connected to each other by a connection portion that is flush with the back-side bonding surface that is the bonding region of the frame portion 21.

この構成によれば、縦横に等間隔で配置された水晶基板２０の四辺の枠部２１上の接合領域である表側接合面２１ａのうち、一方の対向する枠部２１の表側接合面２１ａと、それぞれ隣接する水晶基板２０の枠部２１の表側接合面２１ａとが連結部３２１ａにより連結されている。これにより、少なくとも連結部３２１ａによって連結された互いに隣接する水晶基板２０の表側接合面２１ａどうしの直接接合が連結部３２１ａによって連続して進む。また、上記実施形態の水晶基板ウェハ１２０と同様に、連結部３２１ａよりも凹んで形成されている溝部３５０により、相手側ウェハの接合面との接合不良の原因となる異物等の挟み込みや気泡の残留が抑えられる。 According to this configuration, among the front-side bonding surfaces 21a that are bonding regions on the four-side frame portions 21 of the quartz crystal substrate 20 arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions, the front-side bonding surfaces 21a of the one opposing frame portion 21; The front side bonding surface 21a of the frame part 21 of each adjacent quartz substrate 20 is connected by a connecting part 321a. As a result, at least the direct bonding of the front-side bonding surfaces 21a of the quartz crystal substrates 20 adjacent to each other connected by the connecting part 321a proceeds continuously by the connecting part 321a. Similarly to the quartz substrate wafer 120 of the above-described embodiment, the groove portion 350 that is formed to be recessed from the connecting portion 321a sandwiches foreign matter or the like that causes bonding failure with the bonding surface of the mating wafer, Residue is suppressed.

（変形例３）
上記実施形態では、水晶基板２０とこの上下に重ねて配置されるリッド１０およびパッケージ３０とが直接接合された三層構造の圧電デバイスとしての水晶振動子１を形成するための直接接合用ウェハとしての水晶基板ウェハ１２０について説明した。これに限らず、直接接合用ウェハは、二層構造の圧電デバイスを形成する場合にも良好な接合を実現することが可能である。 (Modification 3)
In the above embodiment, as a direct bonding wafer for forming the quartz crystal resonator 1 as a piezoelectric device having a three-layer structure in which the crystal substrate 20 and the lid 10 and the package 30 that are arranged so as to be superposed on each other are directly bonded. The quartz substrate wafer 120 has been described. However, the direct bonding wafer can realize good bonding even when a piezoelectric device having a two-layer structure is formed.

図６は、二層構造の圧電デバイスを模式的に説明するものであり、（ａ）は圧電デバイスの模式平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。また、図７は、図６の圧電デバイスの製造に用いられる接合用ウェハを説明する平面図である。なお、図６（ａ）では、圧電デバイスの内部の構造を説明する便宜上、上部に配置されるリッド４１０の一部を切り欠いて図示している。 6A and 6B schematically illustrate a piezoelectric device having a two-layer structure. FIG. 6A is a schematic plan view of the piezoelectric device, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. FIG. 7 is a plan view for explaining a bonding wafer used for manufacturing the piezoelectric device of FIG. In FIG. 6A, for the sake of convenience in explaining the internal structure of the piezoelectric device, a part of the lid 410 disposed on the upper side is cut out and illustrated.

図６（ａ），（ｂ）において、圧電デバイス４００は、凹部４２１ｃが形成された水晶基板４２０と、水晶基板４２０の凹部４２１ｃの凹底部分に備えられた電子素子４３０と、水晶基板４２０上に接合され水晶基板４２０の凹部４２１ｃを封止するリッド４１０とを有している。
水晶基板４２０の凹部４２１ｃの側壁は平面視で略矩形環状の枠部４２１を形成し、この枠部４２１の上面が、リッド４１０との接合面となる鏡面研磨加工された接合面４２１ａとなっている。なお、水晶基板４２０の接合面４２１ａに接合されるリッド４１０の接合面も鏡面研磨加工されている。 6A and 6B, the piezoelectric device 400 includes a quartz substrate 420 having a recess 421c formed thereon, an electronic element 430 provided in a recessed bottom portion of the recess 421c of the quartz substrate 420, and a quartz substrate 420. And a lid 410 that seals the concave portion 421c of the quartz crystal substrate 420.
The side wall of the concave portion 421c of the quartz substrate 420 forms a substantially rectangular ring-shaped frame portion 421 in plan view, and the upper surface of the frame portion 421 becomes a joining surface 421a that is mirror-polished to be a joining surface with the lid 410. Yes. The bonding surface of the lid 410 bonded to the bonding surface 421a of the crystal substrate 420 is also mirror-polished.

水晶基板４２０の凹部４２１ｃの凹底部分に備えられた電子素子４３０は、例えば、凹部４２１ｃの凹底部分に形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造体を含むＭＥＭＳ素子や、凹部４２１ｃの凹底部分に形成された図示しない接続電極にＩＣチップが実装された半導体回路素子など、目的に応じた種々の電子素子を適用することが可能である。そして、電子素子４３０は、水晶基板４２０の外底部に形成された図示しない実装端子にスルーホールなどの接続配線によって接続されるとともに、水晶基板４２０上にリッド４１０が直接接合されることにより水晶基板４２０内部に気密に封止されている。 The electronic element 430 provided in the concave bottom portion of the concave portion 421c of the quartz substrate 420 is, for example, a MEMS element including a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) structure formed in the concave bottom portion of the concave portion 421c, or a concave portion of the concave portion 421c. Various electronic elements can be applied depending on the purpose, such as a semiconductor circuit element in which an IC chip is mounted on a connection electrode (not shown) formed on the bottom portion. The electronic element 430 is connected to a mounting terminal (not shown) formed on the outer bottom portion of the crystal substrate 420 by a connection wiring such as a through hole, and the lid 410 is directly bonded to the crystal substrate 420 to thereby connect the crystal substrate. 420 is hermetically sealed inside.

上記実施形態と同様に、圧電デバイス４００は、水晶基板４２０およびリッド４１０がそれぞれ多数個形成されたウェハの状態で直接接合されてから、個片に切り出されて製造される。このうち、水晶基板４２０が多数個形成された直接接合用ウェハである水晶基板ウェハ５２０について説明する。
図７に示す水晶基板ウェハ５２０は、大判の水晶ウェハ５１１に、矩形環状の枠部４２１と、この枠部４２１内に形成された凹部４２１ｃと、この凹部４２１ｃ内に備えた電子素子４３０とを有する水晶基板４２０が、縦および横方向に等間隔で複数形成されている。水晶ウェハ５１１の少なくとも表面側（リッド４１０が接合される側）の主面は、直接接合による接合面として良好な接合ができるように鏡面研磨加工されている。 Similar to the above-described embodiment, the piezoelectric device 400 is manufactured by directly bonding in the state of a wafer in which a large number of quartz substrates 420 and lids 410 are formed, and then cutting into individual pieces. Among these, the quartz substrate wafer 520, which is a direct bonding wafer on which a large number of quartz substrates 420 are formed, will be described.
A crystal substrate wafer 520 shown in FIG. 7 includes a large-sized crystal wafer 511, a rectangular annular frame portion 421, a recess 421c formed in the frame portion 421, and an electronic element 430 provided in the recess 421c. A plurality of quartz substrates 420 are formed at equal intervals in the vertical and horizontal directions. At least the main surface of the crystal wafer 511 (side to which the lid 410 is bonded) is mirror-polished so that it can be satisfactorily bonded as a bonding surface by direct bonding.

水晶基板ウェハ５２０の表面側（リッド４１０が接合される側）には、一つの水晶基板２０の枠部４２１の外形の一部を囲むように形成された複数の溝部５５０が形成されている。そして、一つの水晶基板４２０の枠部４２１と、隣接する水晶基板２０の枠部４２１とは、前記溝部５５０により画定されて形成された連結部５２１ａであって、枠部４２１のリッド４１０との接合領域である接合面４２１ａと同一平面に形成された連結部５２１ａにより連結されている。上述したように、水晶基板ウェハ５２０の原板である水晶ウェハ５１１の表側の主面が鏡面研磨加工されていることにより、複数の水晶基板４２０の接合領域である接合面４２１ａと、隣接する水晶基板４２０どうしを連結する連結部５２１ａとは、同一平面に直接接合による接合面を形成するようになっている。 A plurality of groove portions 550 formed so as to surround a part of the outer shape of the frame portion 421 of one crystal substrate 20 are formed on the front surface side (side to which the lid 410 is bonded) of the crystal substrate wafer 520. The frame part 421 of one crystal substrate 420 and the frame part 421 of the adjacent crystal substrate 20 are connection parts 521a defined by the groove part 550, and are connected to the lid 410 of the frame part 421. It is connected by a connecting portion 521a formed on the same plane as the bonding surface 421a which is a bonding region. As described above, the main surface on the front side of the crystal wafer 511 that is the original plate of the crystal substrate wafer 520 is mirror-polished, so that the bonding surface 421a that is the bonding region of the plurality of crystal substrates 420 and the adjacent crystal substrate The connecting portion 521a that connects the 420s together forms a joint surface by direct joining on the same plane.

本変形例の水晶基板ウェハ５２０によれば、上記実施形態および変形例１と同様に、一つの水晶基板４２０と隣接する水晶基板４２０とのそれぞれの接合領域である表側接合面４２１ａどうしが、接合面４２１ａと同一平面に形成された連結部５２１ａにより連結されている。これにより、隣接する接合面４２１ａの直接接合が連結部５２１ａによって連続して進み、水晶基板ウェハ５２０とリッド４１０が複数配列されて形成されたリッドウェハが全体に渡り均一に接合される。また、溝部５５０により、異物等の挟み込みや気泡発生が抑制され、接合信頼性の高い直接接合が可能となる。
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態およびその変形例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。 According to the quartz substrate wafer 520 of the present modification, the front-side bonding surfaces 421a that are the bonding regions of one quartz substrate 420 and the adjacent quartz substrate 420 are bonded to each other as in the above embodiment and the first modification. It is connected by a connecting portion 521a formed on the same plane as the surface 421a. Thereby, the direct bonding of the adjacent bonding surfaces 421a proceeds continuously by the connecting portion 521a, and the lid wafer formed by arranging a plurality of crystal substrate wafers 520 and the lids 410 is bonded uniformly throughout. In addition, the groove portion 550 suppresses the trapping of foreign matters and the generation of bubbles and enables direct bonding with high bonding reliability.
As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification made by the inventor were concretely demonstrated, this invention is not limited to above-described embodiment and its modification, and does not deviate from the summary. Various changes can be made in the range.

例えば、上記実施形態および変形例１、２では、ＡＴカットした水晶ウェハ１１１，２１１，３１１を用いて、矩形板状の振動片部２２が形成された水晶基板２０が複数配置された水晶基板ウェハ１２０，２２０，３２０を形成する例を説明した。そして、水晶基板２０に矩形板状の振動片部２２が形成された構成を説明したが、振動片部はこれに限定するものではなく、例えば音叉型水晶振動片などの他の形態の圧電振動片でもよい。また、圧電基板材料としては、水晶以外に、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板など、他の圧電基板材料を用いることもできる。
さらに、ウェハの材料は圧電基板材料に限定されず、シリコンやガラスなどの直接接合が可能な他の材料を用いることも可能である。また、圧電振動子以外では、シリコンウエハを用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスなどにも適用可能である。 For example, in the above-described embodiment and Modifications 1 and 2, a quartz substrate wafer in which a plurality of quartz substrates 20 on which rectangular plate-shaped vibrating piece portions 22 are formed using AT-cut quartz wafers 111, 211, and 311 are arranged. The example which forms 120,220,320 was demonstrated. The configuration in which the rectangular plate-shaped vibrating piece portion 22 is formed on the quartz substrate 20 has been described. However, the vibrating piece portion is not limited to this, and for example, other forms of piezoelectric vibration such as a tuning fork type quartz vibrating piece. It may be a piece. As the piezoelectric substrate material, in addition to quartz, other piezoelectric substrate materials such as a lithium tantalate substrate and a lithium niobate substrate can also be used.
Further, the material of the wafer is not limited to the piezoelectric substrate material, and other materials capable of direct bonding such as silicon and glass can be used. In addition to the piezoelectric vibrator, the present invention can also be applied to a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device using a silicon wafer.

また、上記変形例３では、直接接合用ウェハとしての水晶基板ウェハ５２０とリッド４１０が複数配列されて形成されたリッドウェハとを直接接合して、内部のキャビティ形成領域に電子素子４３０が封止された圧電デバイス４００を得る例を説明した。これに限らず、直接接合用ウェハに形成されたキャビティ形成領域である凹部には何も設けず、凹部を有する直接接合用ウェハとリッドとが直接接合されることにより形成されるキャビティそのものを利用する用途の二層構造のキャビティ構成体、例えば、空気との接触を望まない被検体をキャビティ内に封止するための顕微鏡観察用のプレパラートなどへの適用も可能である。 In the third modification, the crystal substrate wafer 520 as a direct bonding wafer and the lid wafer formed by arranging a plurality of the lids 410 are directly bonded, and the electronic element 430 is sealed in the internal cavity forming region. An example of obtaining the piezoelectric device 400 has been described. Not limited to this, nothing is provided in the concave portion, which is a cavity forming region formed in the direct bonding wafer, and the cavity itself formed by directly bonding the direct bonding wafer having the concave portion and the lid is used. It is also possible to apply to a cavity structure having a two-layer structure, for example, a preparation for microscopic observation for sealing an object that does not require contact with air into the cavity.

また、上記実施形態および変形例１〜３では、水晶振動子１や圧電デバイス４００などの圧電デバイスを形成するための直接接合用ウェハである水晶基板ウェハ１２０，２２０，３２０，５２０について説明した。これに限らず、シリコンや石英あるいはシリコン酸化膜などを最表面に有する直接接合が可能なウェハ材料を用いて形成された直接接合用ウェハにより、キャビティ形成領域および接合領域を有する様々なキャビティ構成体を製造することができる。特に、キャビティ構成体のキャビティ形成領域内に、高温やアウタガスの影響を受けやすい被封止物を封止したい場合に、本発明の接合用ウェハは好適である。 In the embodiment and the first to third modifications, the quartz substrate wafers 120, 220, 320, and 520, which are direct bonding wafers for forming piezoelectric devices such as the quartz crystal resonator 1 and the piezoelectric device 400, have been described. Not limited to this, various cavity structures having a cavity forming region and a bonding region by a direct bonding wafer formed using a wafer material that can be directly bonded with silicon, quartz, silicon oxide film or the like on the outermost surface. Can be manufactured. In particular, the bonding wafer of the present invention is suitable for sealing an object to be sealed that is easily affected by high temperature or outer gas in the cavity forming region of the cavity structure.

１…水晶振動子、１０，４１０…リッド、２０，４２０…水晶基板、２１，４２１…枠部、２１ａ，４２１ａ…接合領域としての表側接合面、２１ｂ…接合領域としての裏側接合面、２２…振動片部、３０…パッケージ、１００…ウェハ積層体、１１０…リッドウェハ、１１１，２１１，３１１，５１１…水晶ウェハ、１２０，２２０，３２０，５２０…直接接合用ウェハとしての水晶基板ウェハ、１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，３２１ａ，５２１ａ…連結部、１３０…パッケージウェハ、１５０，２５０，３５０，５５０…連結部を画定する溝部、４００…圧電デバイス、４３０…電子素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz crystal resonator, 10,410 ... Lid, 20, 420 ... Quartz substrate, 21,421 ... Frame part, 21a, 421a ... Front side joining surface as joining region, 21b ... Back side joining surface as joining region, 22 ... Vibration piece part, 30 ... package, 100 ... wafer laminated body, 110 ... lid wafer, 111, 211, 311,511 ... crystal wafer, 120,220,320,520 ... crystal substrate wafer as a direct bonding wafer, 121a, 121b , 221a, 321a, 521a ... connecting part, 130 ... package wafer, 150, 250, 350,550 ... groove part defining the connecting part, 400 ... piezoelectric device, 430 ... electronic element.

Claims

A plurality of cavity structures including a cavity forming region and a bonding region surrounding the cavity forming region are provided in a row and a row,
A bonding wafer for forming a cavity in the cavity forming region by bonding the bonding region and a bonding portion of at least one counterpart wafer,
On the main surface on the side where the mating wafer is bonded in the bonding region, a bottomed groove portion surrounding a part of the periphery of the cavity structure ,
A connecting portion that is defined by the groove and connects the adjacent joining regions, and is provided.
The bonding wafer, wherein the bonding region and the connecting portion are formed on the same plane .

The bonding wafer according to claim 1,
The bonding wafer according to claim 1, wherein the cavity structure is a piezoelectric substrate in which a piezoelectric vibrating piece is formed in the cavity forming region and the bonding region is formed on both main surfaces.

The bonding wafer according to claim 1 or 2,
A bonding wafer comprising crystal.

The bonding wafer according to claim 1 or 2 ,
A bonding wafer comprising a glass material or silicon.