JP6862885B2

JP6862885B2 - 電子デバイス

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Publication number: JP6862885B2
Application number: JP2017023836A
Authority: JP
Inventors: 好彦横山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-02-13
Also published as: JP2018130769A

Description

本発明は、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法に関する。

近年、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）の微細加工によって小型で集積された電子デバイスが知られている。ＭＥＭＳによって形成される素子、例えば振動子、センサー、あるいはアクチュエーターなどを正確に動作させるために、素子を所定の環境で維持された空洞内に収容させる、いわゆる気密封止された空間内に収容される（特許文献１）。

特開２００８−１１４３５４号公報

特許文献１に開示された電子装置では、空洞部を気密封止する手段として、空洞部に臨む貫通孔を備える第１被覆層を備え、減圧状態で第２被覆層を例えばＣＶＤ法などで、第１被覆層を覆うように形成することで、空洞部を減圧状態にして機能素子を気密封止している。

しかし、特許文献１に開示された電子装置では、機能素子が形成される基板上に、少なくとも第１被覆層と、第２被覆層と、の複数の被覆層を形成することが必要であり、更に第２被覆層を配線層の一部とする場合には、所定の電気絶縁層などを形成しなければならない。従って、多くの被膜層を形成することで、多くの製造工程を経なければならなかった。

そこで工程効率化の為に、電子部品のパッケージ（収容容器）の形成で多く用いられているケースに蓋体を接合して電子部品を収容する方法をＭＥＭＳ素子へも適用しながらも、高い気密を備えることができる気密封止を備える電子デバイスを得ることが求められている。

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〕本適用例の電子デバイスは、素子基板の第１の主面と、前記第１の主面に接合される蓋部と、によって構成される収容空間に、素子部が収容されている電子デバイスであって、前記素子基板の前記第１の主面とは反対の第２の主面側に開口を備える凹部と、前記凹部の底部と前記第１の主面とで構成されるメンブレン部と、を有し、前記メンブレン部は、前記第１の主面側に封止孔を備え、前記メンブレン部の前記第１の主面側の第１の面は、第１の金属膜または第１の金属酸化膜を備え、前記第１の金属膜または前記第１の金属酸化膜の一部が、前記第１の面の外側の前記第１の主面まで延在していることを特徴とする。

本適用例の電子デバイスは、素子部が収容される収容空間を気密に封止する封止孔が、素子基板の第１の主面と、第１の主面とは反対の第２の主面から第１の主面に向けて形成された凹部の底部と、によって形成される薄肉部であるメンブレン部に形成されている。

ここでメンブレンとは、一般的に面積に対して厚み相当程度に薄いような物を指すのに用いられる呼称である。

素子部が収容されている収容空間は、素子部の駆動、例えば振動、搖動などの動きを阻害する気体分子を除去した状態、すなわち真空状態に維持することが好ましく、封止孔を介して収容空間から気体を抜気した後、封止孔を塞ぐ、いわゆる気密封止が行われる。これにより、メンブレン部には収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力が負荷され、メンブレン部は圧力の小さい収容空間側に撓むように変形が発生する。

本適用例の電子デバイスによれば、この撓み変形に対して、メンブレン部の第１の主面側に第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜を備えることにより、第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜がメンブレン部の撓み変形に対する補強部となり、収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力によるメンブレン部の撓み変形に起因する破損を防止することができ、長期に安定した性能を備えた電子デバイスを得ることができる。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記第１の金属膜または前記第１の金属酸化膜が、前記第１の面の外側の前記第１の主面まで延在していることを特徴とする。

収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力によるメンブレン部の撓み変形による最大応力は、メンブレン部の外縁、すなわち第１の面と、第１の主面と、の境界部に発生する。

そこで、上述の適用例によれば、第１の金属膜または第１の金属酸化膜が、第１の面の外側の第１の主面まで延在させることで、最大応力発生部、すなわち撓み変形による破損が最も発生しやすい領域を補強することができる。

〔適用例３〕上述の適用例において、前記凹部の前記底部に、前記メンブレン部の前記封止孔を覆う封止部材が配設されていることを特徴とする。

収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力によるメンブレン部の収容空間側への撓み変形が封止孔を拡げる方向に作用し、封止孔の表面の内部応力による損傷が発生し易い。

上述の適用例によれば、封止部材が封止孔の拡がりに対抗するように作用し、封止孔の表面の内部応力による損傷を防止することができ、高い気密性を維持することができる。

〔適用例４〕上述の適用例において、前記封止部材が、第２の金属膜または第２の金属酸化膜であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、延性に優れる金属あるいは金属酸化膜を封止部材に用いることで、封止部材が封止孔の拡がりに対して金属あるいは金属酸化膜からなる封止部材が破損することなく伸び、高い気密性を維持することができる。

〔適用例５〕上述の適用例において、前記第２の金属膜が導電膜から延設されていることを特徴とする。

上述の適用例によれば、第２の主面に形成される導電膜の形成と同時に封止部材を配設することができ、高い生産性を得ることができる。

〔適用例６〕本適用例の電子デバイスの製造方法は、素子部が形成されたＳＯＩ基板を準備する基板準備工程と、前記ＳＯＩ基板の前記素子部が形成されている側の第１の主面の少なくとも一部に第１の金属膜または第１の金属酸化膜を形成する第１の膜形成工程と、前記第１の金属膜または前記第１の金属酸化膜の形成領域内に第１の凹部を形成する第１の凹部形成工程と、前記第１の主面に前記素子部の収容空間を構成する蓋部を接合する蓋部接合工程と、前記ＳＯＩ基板の前記第１の主面と反対の第２の主面側から前記第１の凹部の底部を除去し前記第１の凹部を封止孔とし、前記封止孔を備えるメンブレン部を構成する第２の凹部を形成する第２の凹部形成工程と、前記収容空間を所定の空間環境とし、前記封止孔を気密封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例の電子デバイスは、素子部が収容される収容空間を気密に封止する封止孔が、素子基板の第１の主面と、第１の主面とは反対の第２の主面から第１の主面に向けて形成された凹部の底部と、によって形成される薄肉部であるメンブレン部に形成する方法である。

素子部が収容されている収容空間は、素子部の駆動、例えば振動、搖動などの動きを阻害する気体分子を除去した状態、すなわち真空状態に維持することが好ましく、封止孔を介して収容空間から気体を抜気した後、封止孔を塞ぐ、いわゆる気密封止が行われる。従って、メンブレン部には収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力が負荷される。これによりメンブレン部は圧力の小さい収容空間側に押されるように撓み変形が発生する。

本適用例の電子デバイスの製造方法によれば、この撓み変形に対して、メンブレン部の第１の主面側に第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜を備えることにより、第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜がメンブレン部の撓み変形に対する補強部となり、収容空間の真空状態と、電子デバイスの外部環境、例えば大気圧下と、の圧力の差分の力によるメンブレン部の破損を防止することができ、長期に安定した性能を備えた電子デバイスを得ることができる。

〔適用例７〕上述の適用例において、前記封止工程は、前記第２の主面側に導電膜を形成する導電膜形成工程を含むことを特徴とする。

第１実施形態に係る電子デバイスの蓋部を除いた平面外観図。図１に示すＡ−Ａ´部断面の断面図。図１に示すＣ部の部分拡大図による金属膜の成膜形態の一形態を示す外観図。図１に示すＣ部の部分拡大図による金属膜の成膜形態の一形態を示す外観図。図１に示すＣ部の部分拡大図による金属膜の成膜形態の一形態を示す外観図。金属膜の作用を説明する部分拡大断面図。金属膜の作用を説明する部分拡大断面図。第２実施形態に係る電子デバイスを示す部分断面図。第１実施形態に係る電子デバイスの変形例を示す部分断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示すフローチャート。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第４実施形態に係る電子デバイスの製造方法を示すフローチャート。第４実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。第４実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る電子デバイスを図１および図２に示す。図１は、本実施形態に係る電子デバイス１００の蓋部２０を省略した平面外観図、図２は、図１に示すＡ−Ａ´部断面の断面図である。

図２に示すように第１実施形態に係る電子デバイス１００は、単結晶シリコンのシリコン基板層とシリコン層との間に、酸化シリコン層が挿入された、いわゆるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、あるいは単結晶シリコンを主材料とするシリコン基板などの半導体基板を基板材料Ｍ（図示しない）として形成される素子基板１０と、素子基板１０の第１の主面１０ａに接合される蓋部２０と、を備えている。

蓋部２０は、素子基板１０の第１の主面１０ａに対向する側に蓋部キャビティー２０ａを有し、素子基板１０に接合されることにより内部空間Ｓ（以下、キャビティーＳ）の一部を構成する。蓋部２０の材料は特に限定は無いが、ガラスが好適に用いられる。

素子基板１０は、ＳＯＩ基板の酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層と、シリコン（Ｓｉ）層と、が積層された素子形成層１１と、シリコン（Ｓｉ）層の基部１２と、により構成される。素子基板１０は、いわゆるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）によって形成される素子部１１ａが形成され、素子部１１ａの形成領域の基部１２には基部キャビティー１２ａが形成され、基部キャビティー１２ａと、蓋部２０の蓋部キャビティー２０ａと、によって素子部１１ａの収容空間としてのキャビティーＳが構成される。

素子形成層１１の外郭部１１ｂには、少なくとも１か所、キャビティーＳに向けた開口を有する貫通孔１１ｃが形成されている。貫通孔１１ｃは、図１に示すように、本例では矩形の平面形状を有する貫通孔で、１か所形成されている。貫通孔１１ｃは、後述するキャビティーＳを気密に封止する抜気孔、いわゆる封止孔として備えられるものである。従って、以下では貫通孔１１ｃを封止孔１１ｃという。なお、本実施形態に係る電子デバイス１００では、封止孔１１ｃは１か所、形成されている形態を例示するが、これに限定されず、複数形成されていてもよい。

封止孔１１ｃが形成されている位置の基部１２には、素子基板１０の第１の主面１０ａの反対の面の第２の主面１０ｂから素子形成層１１の第１の主面１０ａ側とは反対の第２の面１１ｄに至る第２の主面１０ｂ側に開口を有する凹部１２ｂが形成されている。すなわち第２の面１１ｄは、凹部１２ｂの底部となる。

第１の主面１０ａにおいて、図２に示す封止孔１１ｃ部の部分斜視図Ｂで示すように、凹部１２ｂの平面視（Ｚ軸方向からの矢視）における凹部平面形状Ｐと重なる領域の面、言い換えると素子形成層１１の第２の面１１ｄの反対の面の第１の面１１ｅが構成される。基部１２に形成された凹部１２ｂの配置領域における、第１の面１１ｅと、第２の面１１ｄと、により構成される素子形成層１１の一部が薄肉部１１ｆとして形成される。薄肉部１１ｆは、素子形成層１１の厚みが、薄肉部１１ｆの外縁部となる凹部平面形状Ｐの大きさ、すなわち第１の面１１ｅおよび第２の面１１ｄの面積に対してきわめて小さい、いわゆるメンブレン部となっている。以下の説明では、薄肉部１１ｆを、メンブレン部１１ｆという。

メンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅには、少なくとも封止孔１１ｃの形成部を除いて第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜としての金属膜３０が形成されている。金属膜３０の材料には特に限定は無いが、延性に優れる、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが好適に用いられる。また、金属酸化膜であってもよい。あるいは、金属膜と金属酸化膜とを積層したものであってもよい。

図１に示すＣ部の部分拡大図である図３から図５に、金属膜３０の成膜形態の例を示す。図３に示す金属膜３０は、図１に示す本実施形態に係る電子デバイス１００に例示した形態であり、封止孔１１ｃの外側のメンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅ内に内周部３０ａを配置し、メンブレン部１１ｆの外縁、すなわち凹部１２ｂの凹部平面形状Ｐを越えて第１の主面１０ａまで至るように延在し、外周部３０ｂが配置されている。

図４に示す金属膜３０Ａの形態は、封止孔１１ｃの外側のメンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅ内に内周部３０Ａａを配置し、外周部３０Ａｂの一部がメンブレン部１１ｆの外縁、すなわち凹部１２ｂの凹部平面形状Ｐを越えて延在されている。また、図５に示す金属膜３０Ｂは、図４に示す金属膜３０Ａが矩形の枠状の形態を例示していることに対して、円形のドーナツ状の形態を例示している。金属膜３０Ｂの形態は、封止孔１１ｃの外側のメンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅ内に内周部３０Ｂａを配置し、外周部３０Ｂｂの一部がメンブレン部１１ｆの外縁、すなわち凹部１２ｂの凹部平面形状Ｐを越えて延在されている。

上述した図３から図５に示す金属膜３０，３０Ａ，３０Ｂで例示したように、金属膜３０は、第１の面１１ｅと、第１の面１１ｅに連なる第１の主面１０ａと、を少なくとも一部が跨いで形成されていることが好ましい。中でも、図３に示すように、凹部平面形状Ｐの全ての領域を超えて、第１の面１１ｅと、第１の面１１ｅに連なる第１の主面１０ａと、に形成されていることがより好ましい。

メンブレン部１１ｆに備える封止孔１１ｃは、図２に示すようにメンブレン部１１ｆの第２の面１１ｄ上に封止孔１１ｃを覆うように第２の金属膜または第２の金属酸化膜としての封止部材４０が形成されている。金属、あるいは金属酸化物をスパッタリング法、あるいはＣＶＤ法などにより成膜することで封止部材４０が形成される。ＣＶＤ法によって第２の金属膜または第２の金属酸化膜としての封止部材４０を形成することにより、キャビティーＳの仕様環境下、例えば１０Ｐａ以下の真空環境下において封止部材４０が形成され、封止孔１１ｃが第２の面１１ｄ側で塞がれる。これにより気密封止されたキャビティーＳ内に素子部１１ａが収容された電子デバイス１００が得られる。なお、封止部材４０は金属膜または金属酸化膜に限定されない。例えば、合成樹脂、ガラスなどの無機材などであってもよいが、延性に優れた材料を適用することが好ましい。

図６および図７は、上述した金属膜３０の作用を説明する図１に示すＡ−Ａ´部のメンブレン部１１ｆを拡大した概略断面図である。図６は、メンブレン部１１ｆに負荷される圧力状態を示している。図６に示すように、メンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅには、キャビティーＳの内圧ρｓが負荷され、第２の面１１ｄには、電子デバイス１００が配置されている環境での圧力、例えば室内設置機器であれば大気圧相当の外圧ρｒが負荷されている。

上述したように、キャビティーＳ内は真空状態に維持されていることから、
ρｒ＞ρｓ
の関係が常態としてメンブレン部１１ｆに負荷されている。言い換えると、図７に示すようにメンブレン部１１ｆには、差圧（ρｒ−ρｓ）が外圧として負荷されている状態となっている。

そして、図７に示す差圧（ρｒ−ρｓ）によってメンブレン部１１ｆは、図示するようにキャビティーＳ側に向けて撓まされ、撓み変形後のメンブレン部１１ｆ´の状態となる。撓み変形後のメンブレン部１１ｆ´には、封止孔１１ｃから、外縁部である凹部平面形状Ｐに対応する図示矢印部Ｄに近づくにつれて徐々に大きくなる内部応力が発生する。

メンブレン部１１ｆは、上述したようにＳＯＩ基板の酸化シリコン層を含む素子形成層であり、酸化シリコン層は延性に乏しい層である。従って、撓み変形後のメンブレン部１１ｆ´に生じる内部応力によって、メンブレン部１１ｆの破損、特に最も内部応力が大きくなるメンブレン部１１ｆの外縁部である凹部平面形状Ｐに対応する図示矢印部Ｄでの破損の虞があった。

そこで、図３〜図５に示すように、少なくとも一部がメンブレン部１１ｆの外縁部である凹部平面形状Ｐを跨ぐように金属膜３０をメンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅに形成することで、金属膜３０がメンブレン部１１ｆの撓み変形に対する補強部となり、メンブレン部１１ｆの破損を防止することができる。

また、図７に示すようにメンブレン部１１ｆの撓み変形によって封止孔１１ｃが拡がる方向に変形し、内部応力が発生する。これにより、封止孔１１ｃの内周表面から破損が生じる虞がある。封止部材４０が第２の面１１ｄに封止孔１１ｃを塞ぐように形成されていることにより、封止部材４０が封止孔１１ｃの拡がりを抑制するように作用する、封止孔１１ｃの補強部材として作用する部材となる。従って、封止部材４０が延性に優れる金属膜あるいは金属酸化膜により形成されることが好ましい。

以上、述べたように、メンブレン部１１ｆに差圧（ρｒ−ρｓ）が外圧として負荷されることにより生じるメンブレン部１１ｆの撓み変形に対して、金属膜３０と、封止部材４０と、がメンブレン部１１ｆを補強し、メンブレン部１１ｆの損傷を防止することができる。

更に、図３に示す金属膜３０の形態では、メンブレン部１１ｆの外縁部である凹部平面形状Ｐの全域を覆うように金属膜３０が形成されることで、図７に示すＤ部領域のメンブレン部１１ｆの破損の虞が高い部分において破損が生じても、金属膜３０の優れた延性によって、キャビティーＳ内部において破損部の気密封止が維持される。

以上、説明したように第１実施形態に係る電子デバイス１００では、キャビティーＳを気密封止する封止孔１１ｃが形成されるメンブレン部１１ｆが、キャビティーＳの内圧ρｓと、電子デバイス１００外部の外圧ρｒと、の差圧によって生じる撓み変形に対して、メンブレン部１１ｆのキャビティーＳ側の第１の面１１ｅから、少なくとも一部がメンブレン部１１ｆの外縁部である凹部平面形状Ｐを跨いで第１の主面１０ａまで形成される金属膜３０がメンブレン部１１ｆの補強部として作用する。これにより、メンブレン部１１ｆの破損を防止し、キャビティーＳの気密環境を安定して維持することができる。

（第２実施形態）
図８に第２実施形態に係る電子デバイス２００の部分断面図を示す。第２実施形態に係る電子デバイス２００は、第１実施形態に係る電子デバイス１００に備える封止部材４０の形態が異なり、その他の構成要素は同じである。従って、第２実施形態に係る電子デバイス２００の説明には、第１実施形態に係る電子デバイス１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。

図８に示す第２実施形態に係る電子デバイス２００は、メンブレン部１１ｆに備える封止孔１１ｃを気密に封止する第２の金属膜または第２の金属酸化膜としての封止部材５０ａが形成される。封止部材５０ａは、素子基板１０の第２の主面１０ｂ側に形成された配線膜５０が、基部１２の凹部１２ｂまで延設されて形成される。

配線膜５０は、第２の主面１０ｂから、基部１２との電気的な絶縁性を備える絶縁膜５１と、金属などを用いた電気導電性を備える導電膜５２と、が積層されて形成される。絶縁膜５１は、好適にはＣＶＤ法によって酸化シリコン（ＳｉＯ₂）が成膜される。導電膜５２は、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが好適にはスパッタリング法によって成膜される。

絶縁膜５１が成膜される際、真空環境下において実施されるＣＶＤ法によって、封止孔１１ｃを介してキャビティーＳ内部の気体（例えば空気）が抜気される。そして、凹部１２ｂ内にも絶縁膜５１が成膜されることでメンブレン部１１ｆの第２の面１１ｄへも成膜されて第１封止部材５１ａが形成され、同時に封止孔１１ｃの第２の面１１ｄの開口が塞がれてキャビティーＳは気密封止される。

更に、絶縁膜５１に積層させて導電膜５２が形成されることで、メンブレン部１１ｆの第２の面１１ｄには、絶縁膜５１から延在する第１封止部材５１ａに、導電膜５２から延在する第２封止部材５２ａが積層された第２の金属膜または第２の金属酸化膜としての封止部材５０ａが形成される。

第２実施形態に係る電子デバイス２００は、メンブレン部１１ｆには、キャビティーＳ側の第１の面１１ｅには金属膜３０が形成されるとともに、第２の面１１ｄには封止孔１１ｃの第２の面１１ｄ側の開口を含む第２の面１１ｄ全面に封止部材５０ａを備える。従って、メンブレン部１１ｆが、図７に示すようなキャビティーＳの内圧ρｓと、電子デバイス１００外部の外圧ρｒと、の差圧によって生じる撓み変形に対して、金属膜３０に加えて封止部材５０ａが補強部として作用し、よりメンブレン部１１ｆの撓み変形を抑制することができる。

（変形例）
図９は図２に示す第１実施形態に係る電子デバイス１００のメンブレン部１１ｆの変形例を示す断面図である。なお、変形例に係る電子デバイス３００は、第１実施形態に係る電子デバイス１００のメンブレン部１１ｆの形態が異なり、その他の構成は同じであるので、電子デバイス１００と同じ構成要件には感じ符号を付し、説明は省略する。

図９に示す電子デバイス３００は、素子基板３１０の第２の主面３１０ａ側に開口を有する凹部３１２ａが形成されている。そして、本例の凹部３１２ａは、基部３１２内に底部３１２ｂを有している。底部３１２ｂの領域に対応する素子形成層３１１と接合している第１の基部面３１２ｃと、底部３１２ｂと、により薄肉部３１２ｄが構成される。以下、薄肉部３１２ｄを第２のメンブレン部３１２ｄという。

素子形成層３１１の内、第２のメンブレン部３１２ｄに接合されている領域が第１のメンブレン部３１１ａとして構成され、第１のメンブレン部３１１ａと、第２のメンブレン部３１２ｄと、によって素子基板３１０にメンブレン部３１０ｂが形成される。メンブレン部３１０ｂの素子基板３１０の第１の主面３１０ｃ側の面の第１の面３１１ｂから、メンブレン部３１０ｂの第２の面としての凹部３１２ａの底部３１２ｂに至る第１のメンブレン部３１１ａと、第２のメンブレン部３１２ｄを貫通する貫通孔の封止孔３１０ｄが形成されている。封止孔３１０ｄは、封止部材４０によって封止され、キャビティーＳが気密封止される。

メンブレン部３１０ｂの第１の面３１１ｂには、少なくとも封止孔３１０ｄの形成部を除いて第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜としての金属膜３０が形成されている。そして、金属膜３０の外側は、少なくとも一部が第１の主面３１０ｃまで延在している。

電子デバイス３００に備えるメンブレン部３１０ｂは、素子形成層３１１の一部からなる第１のメンブレン部３１１ａと、基部３１２の一部からなる第２のメンブレン部３１２ｄと、により構成され、より高い強度のメンブレンを得ることができる。従って、メンブレン部３１０ｂに差圧（ρｒ−ρｓ）が外圧として負荷されることにより生じるメンブレン部３１０ｂの撓み変形を小さくすることができる。更に、金属膜３０と、封止部材４０と、がメンブレン部３１０ｂを補強し、メンブレン部３１０ｂの撓み変形に起因する損傷を防止することができる。

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態としての電子デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、上述の第１実施形態に係る電子デバイス１００を製造する工程を示す。また、図１１〜図１６は第３実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す断面図である。

（基板準備工程）
まず、基板準備工程（Ｓ１）として、ＳＯＩ基板を基板材料Ｍ（図示しない）として、図１１に示すように素子部１１ａが形成された素子基板１０を準備する。素子基板１０には、素子形成層１１に素子部１１ａが形成され、素子部１１ａの形成領域の基部１２には基部キャビティー１２ａが形成されている。

（第１の膜形成工程）
基板準備工程（Ｓ１）によって準備された素子基板１０に対して第１の膜形成工程（Ｓ２）が実行される。第１の膜形成工程（Ｓ２）は、図１２に示すように、後述する第１の凹部形成工程において形成される第１の凹部の形成部を囲うように枠状の平面形状を有する第１の金属膜あるいは第１の金属酸化膜としての金属膜３０が形成される。金属膜３０は、延性に優れる金属、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが好適に用いられる。金属膜３０は金属をスパッタリング法により、フォトリソグラフィ法などによって第１の主面１０ａにパターニング形成されたレジストマスクを用いて所定の形状に成膜形成される。

（第１の凹部形成工程）
第１の膜形成工程（Ｓ２）によって金属膜３０が形成され、第１の凹部形成工程（Ｓ３）に移行される。第１の凹部形成工程（Ｓ３）では、図１３に示すように、素子基板１０の第１の主面１０ａ側から、金属膜３０の形成領域内に第１の凹部１０ｃを形成する。なお、本実施形態に係る電子デバイス１００の製造方法では第１の凹部１０ｃは１か所形成される。

第１の凹部１０ｃは、例えばフォトリソグラフィ法などによって第１の主面１０ａにパターニング形成されたレジストマスクの開口からエッチングを行い、形成することができる。第１の凹部１０ｃは、後述する第２の凹部形成工程によって、素子形成層１１を貫通した孔とするため、少なくとも第１の凹部１０ｃの領域の素子形成層１１は除去されるようにエッチングされる。なお、図示するように第１の凹部１０ｃが基部１２まで形成されていてもよい。

（蓋部接合工程）
蓋部接合工程（Ｓ４）では、素子基板１０の第１の主面１０ａに、蓋部２０を接合する。蓋部２０は、本例ではガラス製の蓋部を用いる場合を例示するが、これに限定されず、例えばセラミックス、金属などであってもよい。

図１４に示すように、蓋部２０は一方の側に蓋部キャビティー２０ａを有し、蓋部キャビティー２０ａを素子基板１０に対向させるように蓋部２０を配置させて素子基板１０に接合させることにより、蓋部キャビティー２０ａと、基部１２の基部キャビティー１２ａと、によって素子部１１ａを収容するキャビティーＳが構成される。

蓋部２０と、素子基板１０と、の接合は、蓋部２０の素子基板１０との接合面２０ｂと、素子基板１０の第１の主面１０ａと、を例えば蓋部２０にホウ珪酸ガラスを用い、シリコンを主成分とする素子基板１０と接合面２０ｂで陽極接合する方法、あるいは、接合面２０ｂと、素子基板１０の第１の主面１０ａと、の間に低融点ガラス紛体を介して、融着接合させる方法、などが好適に用いられる。図１４に示すように蓋部２０が素子基板１０に接合される蓋部接合工程（Ｓ４）が行われ、第２の凹部形成工程に移行される。

（第２の凹部形成工程）
第２の凹部形成工程（Ｓ５）は、図１５に示すように、平面視（Ｚ軸方向矢視）において第１の凹部１０ｃの領域を含む平面形状を有する基部１２の除去領域Ｅ（図１５に示すドットハッチング部）の基部１２を形成するシリコンを素子形成層１１に至るまでエッチングによって除去し、第２の凹部としての凹部１２ｂを形成する。

凹部１２ｂが形成されることにより、第１の凹部１０ｃは素子形成層１１を貫通する封止孔１１ｃに形成される。また、凹部１２ｂを形成することによって、素子形成層１１で形成されるメンブレン部１１ｆが形成される。本実施形態に係る電子デバイスの製造方法では、図３に示すような金属膜３０に対して凹部１２ｂを形成することを例示する。すなわち、凹部１２ｂの平面視における平面形状は金属膜３０の外形平面形状の内側に形成される。言い換えると、第１の膜形成工程（Ｓ２）では、設計された凹部１２ｂの平面視における形成領域を越えるように金属膜３０が成膜されている。

（封止工程）
次に、キャビティーＳの空間環境を所定の環境に維持する封止工程（Ｓ６）が実行される。封止工程（Ｓ６）では、上述の第２の凹部形成工程（Ｓ４）によって形成された、キャビティーＳと、外部と、を連通させる封止孔１１ｃを介して、キャビティーＳの内部空間の気体、例えば空気、を抜気し、封止孔１１ｃを密封する。

図１６に示すように、封止工程（Ｓ６）は、キャビティーＳの所望の空間環境の真空状態にし、封止孔１１ｃを覆うように凹部１２ｂ側から封止部材４０を形成し、キャビティーＳが気密封止され、第１実施形態に係る電子デバイス１００が得られる。具体的には、封止部材４０を金属膜として、真空室内で行うスパッタリング法により、キャビティーＳ内を真空状態として、フォトリソグラフィ法などによってメンブレン部１１ｆの凹部１２ｂ側の第２の面１１ｄにパターニング形成されたレジストマスクを用いて所定の形状に成膜形成することで、キャビティーＳが気密封止される。

封止工程（Ｓ６）において、封止孔１１ｃが封止部材４０によって気密封止され、真空室内から電子デバイス１００が取り出される際、真空室は真空状態（例えば１０ｐａ）から、一気に大気圧（１０１３２５ｐａ）状態となるため、図７で説明したメンブレン部１１ｆには衝撃的に差圧（ρｒ−ρｓ）が負荷されることとなる。

このメンブレン部１１ｆに衝撃的に負荷される差圧（ρｒ−ρｓ）に対して、メンブレン部１１ｆの第１の面１１ｅから第１の主面１０ａに亘って形成される金属膜３０が、メンブレン部１１ｆの撓み変形に対する補強部材となり、メンブレン部１１ｆの破損を防止することができる。

（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態としての電子デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図１７に示すフローチャートは、上述の第２実施形態に係る電子デバイス２００を製造する工程を示す。なお、第４実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、第３実施形態に係る電子デバイスの製造方法における封止工程（Ｓ６）が異なる。従って、第３実施形態と同じ製造方法である基板準備工程（Ｓ１）〜第２の凹部形成工程（Ｓ５）の説明は省略し、更に同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。

（封止工程）
第４実施形態としての電子デバイス２００の製造方法における封止工程（Ｓ６０）は、図１８および図１９に示す導電膜形成工程（Ｓ６１）を含んでいる。

（導電膜形成工程）
導電膜形成工程（Ｓ６１）は、まず図１８に示すように第２の凹部形成工程（Ｓ５）によってメンブレン部１１ｆが形成された素子基板１０（図１５参照）の第２の主面１０ｂに、ＣＶＤ法により絶縁膜５１が形成される。ＣＶＤ法とは、真空室内に載置された被処理物表面に科学反応によって生成される被覆物を形成する方法である。本実施形態に係る導電膜形成工程（Ｓ６１）において、絶縁膜５１として、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を生成して、第２の主面１０ｂの表面に成膜する。この時、基部１２の凹部１２ｂと、メンブレン部１１ｆの第２の面１１ｄと、を覆うように絶縁膜５１を成膜する。

上述したように絶縁膜５１がＣＶＤ法により成膜されることから、キャビティーＳは真空状態に維持されて絶縁膜５１が形成される。そして、メンブレン部１１ｆの第２の面１１ｄ表面に形成される絶縁膜５１の一部が封止孔１１ｃを覆うように形成され、封止部材としての第１封止部材５１ａが形成される。

次に、図１９に示すように絶縁膜５１の表面に導電性材料、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属をスパッタリングによって導電膜５２を図示しない所望のパターンを形成して積層される。この時、導電膜５２の一部が少なくとも第１封止部材５１ａを覆うように積層され、２層目の積層部材としての第２封止部材５２ａが形成される。先に形成された絶縁層の第１封止部材５１ａと、第１封止部材５１ａに積層される導電層の第２封止部材５２ａと、によって封止部材５０ａが構成され、電子デバイス２００が得られる。

上述したように、封止工程（Ｓ６０）の製造方法として絶縁膜５１と、絶縁膜５１に積層させる導電膜５２と、を形成する導電膜形成工程（Ｓ６１）によって、絶縁層の第１封止部材５１ａと、第１封止部材５１ａに積層される導電層の第２封止部材５２ａと、によって封止部材５０ａを形成することができる。

上述した電子デバイス２００の製造方法によれば、メンブレン部１１ｆには、キャビティーＳ側の第１の面１１ｅには金属膜３０が形成されるとともに、第２の面１１ｄには封止孔１１ｃの第２の面１１ｄ側の開口を含む第２の面１１ｄ全面に封止部材５０ａを備える。従って、メンブレン部１１ｆが、図７に示すようなキャビティーＳの内圧ρｓと、電子デバイス１００外部の外圧ρｒと、の差圧によって生じる撓み変形に対して、金属膜３０に加えて封止部材５０ａが補強部として作用し、よりメンブレン部１１ｆの撓み変形を抑制することができる。

１０…素子基板、１１…素子形成層、１２…基部、２０…蓋部、３０…金属膜、４０…封止部材、１００…電子デバイス。

Claims

素子基板の第１の主面と、前記第１の主面に接合される蓋部と、によって構成される収容空間に、素子部が収容されている電子デバイスであって、
前記素子基板の前記第１の主面とは反対の第２の主面側に開口を備える凹部と、前記凹部の底部と前記第１の主面とで構成されるメンブレン部と、を有し、
前記メンブレン部は、前記第１の主面側に封止孔を備え、
前記メンブレン部の前記第１の主面側の第１の面は、平面視で前記封止孔を囲んでいる枠状の第１の金属膜または第１の金属酸化膜を備え、
平面視で、前記第１の金属膜または前記第１の金属酸化膜の外縁の一部が、前記メンブレン部の外側の前記第１の主面まで延在している、
ことを特徴とする電子デバイス。
平面視で、前記第１の金属膜または前記第１の金属酸化膜の外縁が、前記メンブレン部の外縁を囲んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
前記凹部の前記底部に、前記メンブレン部の前記封止孔を覆う封止部材が配設されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイス。
前記封止部材が、第２の金属膜または第２の金属酸化膜であることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
前記第２の金属膜が導電膜から延設されていることを特徴とする請求項４に記載の電子デバイス。