JP7200705B2 - 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動モジュール、電子機器および移動体 - Google Patents

振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動モジュール、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動モジュール、電子機器および移動体に関するものである。
特許文献１には、水晶振動子の製造方法が開示され、この製造方法は、複数の個片化領域を有するベース基板を準備する工程と、各個片化領域に水晶振動素子を搭載する工程と、ベース基板と同じく複数の個片化領域を有するリッド基板をベース基板に接合し、複数の振動子を一括して形成する工程と、個片化領域ごとに個片化する工程と、を有する。これにより、ベースと、ベースに搭載された水晶振動素子と、水晶振動素子を収納するようにベースに接合されたリッドと、を有する水晶振動子が得られる。また、特許文献１の個片化工程では、まず、個片化領域の境界に沿ってリッド基板からベース基板に到達するＶ字状の溝を形成し、次に、応力を加えて溝をきっかけに割断させて個片化している。
特開２０１４－１７５８５３号公報
しかしながら、特許文献１では、ベースとリッドの側面が面一となっており、互いの外縁部同士が接合されているため、例えば、落下したとき、水晶振動子をハンドリングしたとき等、外部から応力が加わった際に、接合部分に応力が加わり易く、接合部分の強度低下が生じるおそれがあった。
本適用例にかかる振動デバイスは、主面、側面および前記主面と前記側面とを接続し、前記主面および前記側面に対して傾斜している傾斜面を備えるベース基板と、
前記ベース基板の前記主面側に配置されている振動素子と、
前記ベース基板との間に前記振動素子を収納するように前記ベース基板の前記主面に接合されているリッドと、を備え、
前記ベース基板と前記リッドとが接合している接合領域は、前記主面の外縁より内側に位置している。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記ベース基板は、単結晶シリコン基板であり、
前記主面は、（１００）結晶面であることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記側面は、割断面であることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記ベース基板と前記リッドとは、直接接合されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記リッドの側面は、少なくとも１つの角部を有し、
前記角部は、丸み付けされていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスの製造方法は、複数の個片化領域を含み、一方の主面である第１面側に、隣り合う前記個片化領域の境界に沿い、溝が形成されているベースウエハを準備し、前記個片化領域毎に、前記第１面側に振動素子を配置する工程と、
複数の前記個片化領域を含み、前記ベースウエハ側の主面となる第２面側に、前記個片化領域毎に前記振動素子を収納する第１凹部と、隣り合う前記個片化領域の境界に沿い、深さが前記第１凹部よりも深くかつ開口幅が前記溝の開口幅よりも大きい第２凹部と、が形成されているリッドウエハを準備し、前記第１面と前記第２面とを接合して前記ベースウエハと前記リッドウエハとの積層体であるデバイスウエハを得る工程と、
前記デバイスウエハに応力を加えて、前記ベースウエハを前記溝の先端部から割断させることにより前記個片化領域毎に個片化する工程と、を有する。
本適用例にかかる振動モジュールは、上述の振動デバイスを備える。
本適用例にかかる電子機器は、上述の振動デバイスを備える。
本適用例にかかる移動体は、上述の振動デバイスを備える。
第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。 図１中のＡ－Ａ線断面図である。 図１中のＢ－Ｂ線断面図である。 図１に示す振動デバイスの平面図である。 ベース基板とリッドとの接合部分を示す断面図である。 振動素子の平面図である。 振動素子を上側から見た透過図である。 振動デバイスの製造工程を示す図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 振動デバイスの製造工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。 第３実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。 第４実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
以下、本適用例の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動モジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す振動デバイスの平面図である。図５は、ベース基板とリッドとの接合部分を示す断面図である。図６は、振動素子の平面図である。図７は、振動素子を上側から見た透過図である。図８は、振動デバイスの製造工程を示す図である。図９ないし図１９は、それぞれ、振動デバイスの製造工程を示す断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。また、図２および図４のＺ軸の＋側を「上」とも言い、－側を「下」とも言う。また、ベース基板の厚さ方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。
図１に示す振動デバイス１は、例えば、縦Ｌ×幅Ｗ×高さＴが１．２ｍｍ×１．０ｍｍ×０．５ｍｍ程度の小型サイズの振動デバイスを想定している。ただし、振動デバイス１のサイズは、特に限定されない。
図１に示すように、振動デバイス１は、振動素子５と、振動素子５を収納するパッケージ２と、を有する。また、図２および図３に示すように、パッケージ２は、振動素子５を収納する凹部３２を有する箱状のリッド３と、凹部３２の開口を塞いでリッド３と接合された板状のベース４と、を有する。そして、凹部３２の開口がベース４で塞がれることにより、振動素子５を収納する収納空間Ｓが形成される。収納空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子５を安定して駆動させることができる。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態や加圧状態となっていてもよい。
ベース４は、板状のベース基板４１と、ベース基板４１の表面に配置された絶縁膜４２と、絶縁膜４２上に配置された電極４３と、を有する。
ベース基板４１は、平面視形状が矩形の板状であり、互いに表裏関係にある下面４１１および上面４１２と、側面４１３と、上面４１２と側面４１３との間に位置し、これらを接続する傾斜面４１４と、を有する。傾斜面４１４は、平面視で、上面４１２の全周を囲む枠状をなし、その内縁が上面４１２の外縁と接続され、外縁が側面４１３の上端と接続されている。また、側面４１３は、上面４１２に対して垂直な平坦面で構成され、傾斜面４１４は、上面４１２および側面４１３に対して傾斜した平坦面で構成されている。傾斜面４１４を設けることにより、上面４１２と側面４１３との接続部にできる角部Ｃが面取りされた状態となるため、角部Ｃへの応力集中が抑制され、角部Ｃを起点とする欠けやクラックの発生を効果的に抑制することができる。
なお、本実施形態では、傾斜面４１４は、上面４１２の全周を囲むように形成されているが、これに限定されず、上面４１２の一部を囲むように形成されていてもよい。また、傾斜面４１４が平坦面で構成されているが、これに限定されず、例えば、湾曲面で構成されていてもよい。また、変形例として、ベース基板４１は、さらに、下面４１１と側面４１３との間に位置し、これらを接続する傾斜面を有する構成であってもよい。
また、後述する製造方法でも説明するように、側面４１３は、応力によって亀裂を進展させることにより形成された割断面であり、傾斜面４１４は、ウェットエッチングにより形成されたエッチング面である。側面４１３を割断面とすることにより、側面４１３がより平滑な面となるため、欠けやクラックがより生じ難いベース基板４１となる。また、傾斜面４１４をエッチング面とすることにより、より容易に傾斜面４１４を形成することができる。
また、ベース基板４１は、その上面４１２と下面４１１とを貫通する２つの貫通孔４１５、４１６を有する。
このようなベース基板４１は、半導体基板である。半導体基板としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板や、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いることができる。ベース基板４１として半導体基板を用いることにより、ベース４を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１の小型化を図ることができる。また、後述する別の実施形態でも説明するように、ベース４に半導体回路を形成することができ、ベース４を有効活用することができる。特に、本実施形態では、ベース基板４１として、上面４１２が（１００）結晶面である単結晶シリコン基板を用いている。これにより、入手し易く、安価なベース基板４１となる。ただし、ベース基板４１としては、半導体基板に限定されず、例えば、セラミック基板、ガラス基板等を用いることもできる。
このように、ベース基板４１として、上面４１２が（１００）結晶面の単結晶シリコン基板を用いる場合、ベース基板４１をウェットエッチングすることにより、（１１１）結晶面や（１０１）結晶面が表れるため、この結晶面を用いて傾斜面４１４を容易に形成することができる。つまり、上面４１２を（１００）結晶面とし、傾斜面４１４を（１１１）結晶面や（１０１）結晶面とすることにより、より簡単に、傾斜面４１４をもつベース基板４１を形成することができる。なお、上面４１２に対する傾斜面４１４の傾斜角としては、特に限定されないが、例えば、３０°以上６０°以下程度である。
また、ベース基板４１の表面には絶縁膜４２が配置されている。ただし、絶縁膜４２は、ベース基板４１の上面４１２であって、リッド３との接合領域Ｑには形成されていない。つまり、接合領域Ｑでは、上面４１２を構成するシリコンが絶縁膜４２から露出している。絶縁膜４２としては、特に限定されないが、本実施形態では、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を用いている。また、絶縁膜４２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ベース基板４１の表面を熱酸化することにより形成してもよいし、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたプラズマＣＶＤにより形成してもよい。
また、絶縁膜４２上には電極４３が配置されている。電極４３は、絶縁膜４２によって絶縁された第１配線４４と第２配線４５とを有する。第１配線４４は、上面４１２側すなわち収納空間Ｓ内に位置する内部端子４４１と、下面４１１側すなわち収納空間Ｓ外に位置する外部端子４４２と、貫通孔４１５内に形成され、内部端子４４１と外部端子４４２とを電気的に接続する貫通電極４４３と、を有する。同様に、第２配線４５は、上面４１２側に位置する内部端子４５１と、下面４１１側に位置する外部端子４５２と、貫通孔４１６内に形成され、内部端子４５１と外部端子４５２とを電気的に接続する貫通電極４５３と、を有する。また、電極４３は、下面４１１側に配置された２つのダミー電極４６１、４６２を有する。
リッド３は、その下面３１に開口する有底の凹部３２を有する箱状をなす。また、図４に示すように、リッド３の平面視形状は、ベース基板４１の上面４１２とほぼ相似形の矩形であり、上面４１２よりもひと回り小さく形成されている。つまり、平面視で、リッド３の外縁は、上面４１２の外縁４１２ａと重なることなく、外縁４１２ａよりも内側に位置している。また、リッド３は、４つの平坦面３８１を備えた側面３８を有し、これら４つの平坦面３８１の間の各角部３９が丸み付けされている。すなわち、各角部３９は、円弧状の湾曲凸面で構成されている。これにより、角部３９への応力集中が抑制され、角部３９を起点とするクラック等の発生を効果的に抑制することができる。ただし、リッド３の形状は、特に限定されず、各角部３９が丸み付けされていなくてもよいし、さらに、側面３８と上面３７との間の角部が丸み付けされていてもよい。
このようなリッド３は、半導体基板である。半導体基板としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板や、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いることができる。リッド３として半導体基板を用いることにより、リッド３を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１の小型化を図ることができる。特に、本実施形態では、リッド３として、下面３１が（１００）結晶面である単結晶シリコン基板を用いている。これにより、入手し易く、安価なリッド３となる。また、ベース基板４１とリッド３の材料を揃えることができ、これらの熱膨張係数差を実質的にゼロとすることができる。そのため、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。
ただし、リッド３としては、半導体基板に限定されず、例えば、セラミック基板、ガラス基板等を用いることもできる。また、リッド３として、ベース基板４１と異種の基板を用いてもよい。特に、リッド３として光透過性を有するガラス基板を用いると、振動デバイス１の製造後に、リッド３を介して振動素子５にレーザーを照射して励振電極５２１の一部を除去し、振動素子５の周波数調整を行うことができる。
このようなリッド３は、その下面３１において接合部材６を介してベース基板４１の上面４１２と直接接合されている。本実施形態では、直接接合の中でも金属同士の拡散を利用した拡散接合を用いてリッド３とベース基板４１とが接合されている。具体的には、図５に示すように、リッド３の下面３１に金属膜６１を設けると共に、ベース基板４１の上面４１２に金属膜６２を設け、金属膜６１の下面と金属膜６２の上面とを拡散接合することにより接合部材６が形成され、この接合部材６を介してリッド３とベース基板４１とが接合されている。
なお、本実施形態では、接合部材６を用いて拡散接合を適用したが、接合部材６を省略してベース基板４１とリッド３とを直接接合してもよい。その場合、ベース基板４１として単結晶シリコン基板を適用し、リッド３として単結晶シリコン基板を適用することができる。接合部材６を用いない直接接合の方法としては、例えば、ベース基板４およびリッド３の接合部分に対し、Ａｒ等の不活性ガスを照射することにより表面を活性化し、活性化された部分同士を貼り合わせて接合して行う。
金属膜６１は、例えば、Ｃｕ（銅）からなる基部６１１上に、Ｎｉ（ニッケル）／Ｐｄ（パラジウム）／Ａｕ（金）の積層体であるめっき層６１２を形成して構成され、同様に、金属膜６２も、Ｃｕからなる基部６２１上に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの積層体からなるめっき層６２２を形成して構成されている。あるいは、金属膜６１、６２は、クロムまたはチタンの薄膜である下地層と、下地層より上層側にスパッタにより形成された金の薄膜とを含んで構成されていてもよい。そして、金属膜６１、６２の表面にある金の層同士が拡散接合されている。このような拡散接合によれば、常温（金属膜６１、６２の融点よりも低い温度）でリッド３とベース基板４１とを接合することができるため、パッケージ２に内部応力が残留し難く、振動素子５への熱ダメージも低減される。
また、ベース基板４１とリッド３との接合領域Ｑは、平面視で、上面４１２の外縁４１２ａよりも内側に位置している。つまり、接合領域Ｑと外縁４１２ａとの間にはギャップＧが形成されている。このように、接合領域Ｑを外縁４１２ａと重ねることなく、外縁４１２ａから引っ込んだ位置に配置することにより、接合領域Ｑに外部からの応力が加わり難くなる。具体的な例を挙げると、例えば、振動デバイス１が落下等によって地面に衝突しても、接合領域Ｑが直接地面と接触しないため、接合領域Ｑが落下による衝撃を直接受けることがない。したがって、接合領域Ｑに過度な応力が加わり難く、接合領域Ｑの強度低下や破壊を効果的に抑制することができる。
なお、ギャップＧとしては、特に限定されないが、例えば、前述したように、振動デバイス１のサイズが縦Ｌ×幅Ｗ＝１．２ｍｍ×１．０ｍｍ程度の場合には、０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下程度とすることができる。また、本実施形態では、接合領域Ｑの全域が外縁４１２ａの内側に位置しているが、これに限定されず、接合領域Ｑの一部が外縁４１２ａと重なっていてもよい。この場合、外縁４１２ａと重なっている領域は、全体の３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。
図６および図７に示すように、振動素子５は、振動基板５１と、振動基板５１の表面に配置された電極５２と、を有する。振動基板５１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しており、優れた温度特性を有する振動素子５となる。
電極５２は、振動基板５１の上面に配置された励振電極５２１と、下面に振動基板５１を介して励振電極５２１と対向して配置された励振電極５２２と、を有する。また、電極５２は、振動基板５１の下面に配置された一対の端子５２３、５２４と、端子５２３と励振電極５２１とを電気的に接続する配線５２５と、端子５２４と励振電極５２２とを電気的に接続する配線５２６と、を有する。
なお、振動素子５の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子５は、励振電極５２１、５２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板５１の周囲を研削するベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。
また、振動素子５としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、２つの振動腕が面内方向に音叉振動する音叉型の振動素子であってもよい。すなわち、振動基板５１は、ＡＴカット水晶基板に限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等であってもよい。また、本実施形態では、振動基板５１が水晶で構成されているが、これに限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガライト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。更にまた、振動素子５は、圧電駆動型の振動素子に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動素子であってもよい。
このような振動素子５は、図２および図３に示すように、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２によってベース４の上面に固定されている。また、導電性接合部材Ｂ１は、ベース４が有する内部端子４４１と振動素子５が有する端子５２３とを電気的に接続し、導電性接合部材Ｂ２は、ベース４が有する内部端子４５１と振動素子５が有する端子５２４とを電気的に接続している。
導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収納空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属バンプに比べて柔らかくなり、振動素子５に応力が生じ難くなる。
以上、振動デバイス１について説明した。前述したように、振動デバイス１は、主面である上面４１２と、側面４１３と、上面４１２と側面４１３とを接続し、上面４１２および側面４１３に対して傾斜している傾斜面４１４と、を備えるベース基板４１と、ベース基板４１の上面４１２側に配置されている振動素子５と、ベース基板４１との間に振動素子５を収納するようにベース基板４１の上面４１２に接合されている蓋体であるリッド３と、を備える。そして、ベース基板４１とリッド３との接合領域Ｑは、上面４１２の外縁４１２ａより内側に位置している。このように、ベース基板４１に傾斜面４１４を設けることにより、上面４１２と側面４１３との間の角部Ｃが面取りされた状態となる。そのため、角部Ｃへの応力集中が抑制され、角部Ｃを起点とする欠けやクラックの発生を効果的に抑制することができる。さらには、ベース基板４１とリッド３との接合領域Ｑが上面４１２の外縁４１２ａよりも内側に位置しているため、接合領域Ｑが外力を直接受け難くなる。したがって、接合領域Ｑに過度な応力が加わり難く、接合領域Ｑの強度低下や破壊を効果的に抑制することができる。そのため、優れた機械的強度を有する振動デバイス１が得られる。
また、前述したように、ベース基板４１は、単結晶シリコン基板である。そして、上面４１２は（１００）結晶面である。これにより、ベース基板４１を安価に、そして、優れた加工精度で形成することができる。また、ウェットエッチングにより、容易に傾斜面４１４を形成することもできる。
また、前述したように、側面４１３は、割断面である。これにより、側面４１３がより平滑な面となるため、応力が集中する箇所が減り、欠けやクラックがより生じ難いベース基板４１となる。
また、前述したように、ベース基板４１とリッド３とは、直接接合されている。これにより、ベース基板４１とリッド３とをより強固に接合することができる。また、常温での接合が可能となるため、残留応力が十分に抑えられた振動デバイス１を製造することもできる。
また、前述したように、リッド３の側面３８は、少なくとも１つの角部３９を有し、この角部３９は、丸み付けされている。これにより、角部３９への応力集中が抑制され、リッド３の欠けやリッド３へのクラックの発生を効果的に抑制することができる。そのため、優れた機械的強度を有する振動デバイス１が得られる。
次に、振動デバイス１の製造方法について説明する。図８に示すように、振動デバイス１の製造方法は、一体的に形成された複数のベース４を備えるベースウエハ４００を準備し、各ベース４に振動素子５を取り付ける振動素子取り付け工程と、一体形成された複数のリッド３を備えるリッドウエハ３００をベースウエハ４００に接合し、一体形成された複数の振動デバイス１を備えるデバイスウエハ１００を形成する接合工程と、デバイスウエハ１００から複数の振動デバイス１を個片化する個片化工程と、を含む。以下、このような製造方法について、図９ないし図１９に基づいて説明する。なお、図９ないし図１９は、図２に対応する断面である。
［振動素子取り付け工程］
まず、図９に示すように、ベース基板４１の母材となるシリコンウエハＳＷ１を準備する。シリコンウエハＳＷ１は、その上面が（１００）結晶面である単結晶シリコンウエハである。また、このシリコンウエハＳＷ１には、後の個片化工程によって１つのベース基板４１となる複数の個片化領域Ｒが行列上に並んで含まれている。次に、各個片化領域Ｒにおいて、上面側から有底の凹部ＳＷ１１を２つ形成する。凹部ＳＷ１１は、例えば、ボッシュ・プロセスに代表されるドライエッチングで形成することができる。次に、図１０に示すように、シリコンウエハＳＷ１を下面側から研削・研磨し、凹部ＳＷ１１が貫通するまでシリコンウエハＳＷ１を薄肉化する。これにより、各個片化領域Ｒに貫通孔４１５、４１６が形成される。
次に、図１１に示すように、シリコンウエハＳＷ１の表面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜４２を形成し、さらに、個片化領域Ｒ毎に、絶縁膜４２上に電極４３を形成する。絶縁膜４２は、例えば、熱酸化やＴＥＯＳを用いたプラズマＣＶＤ法により形成することができる。また、電極４３は、蒸着やスパッタリングによって絶縁膜４２上に金属膜を成膜し、金属膜をエッチングによりパターニングすることにより形成することができる。なお、シリコンウエハＳＷ１の上面にある絶縁膜４２については、本工程よりも前に形成してもよい。
次に、図１２に示すように、シリコンウエハＳＷ１の上面にある絶縁膜４２の一部を除去し、リッドウエハ３００との接合領域Ｑとなる部分において上面を絶縁膜４２から露出させる。次に、図１３に示すように、隣り合う個片化領域Ｒの境界に、上面側から溝ＳＷ１２を形成する。溝ＳＷ１２は、横断面がＶ字状をなし、その幅が深さ方向に漸減する先細りした形状であり、先端が十分に尖っている。このような溝ＳＷ１２は、例えば、ウェットエッチングにより形成することができる。ウェットエッチングによれば、上面に対して傾斜した（１１１）結晶面、（１０１）結晶面等が露出するため、当該結晶面を利用して容易にＶ字状の溝ＳＷ１２を形成することができる。なお、この溝ＳＷ１２は、後の個片化の際、割断のきっかけとして機能とすると共に、前述した傾斜面４１４を構成する。以上の工程により、複数のベース４が一体形成されたベースウエハ４００が得られる。次に、図１４に示すように、ベース４毎に、その上面側に振動素子５を取り付ける。
［接合工程］
まず、図１５に示すように、リッド３の母材となるシリコンウエハＳＷ２を準備する。シリコンウエハＳＷ２は、主面が（１００）結晶面の単結晶シリコンウエハである。また、このシリコンウエハＳＷ２には、後の個片化によって１つのリッド３となる複数の個片化領域Ｒが行列状に並んで含まれている。次に、個片化領域Ｒ毎に下面側から有底の凹部３２を形成すると共に、隣り合う個片化領域Ｒの境界に沿って凹部ＳＷ２１を形成する。これら凹部３２、ＳＷ２１は、例えば、ボッシュ・プロセスに代表されるドライエッチングで形成することができる。なお、凹部ＳＷ２１は、その深さＤ１が凹部３２の深さＤ２よりも深く、その開口幅Ｗ２が溝ＳＷ１２の開口幅Ｗ１よりも大きい。以上の工程により、複数のリッド３が一体形成されたリッドウエハ３００が得られる。
次に、各ベース基板４１の上面４１２に金属膜６２を形成すると共に、各リッド３の下面３１に金属膜６１を形成する。次に、例えば、金属膜６１、６２にＡｒガスを吹き付けて、これらを活性化させ、図１６に示すように、金属膜６１、６２を拡散接合することにより、ベースウエハ４００とリッドウエハ３００とを直接接合する。ここで、前述したように、凹部ＳＷ２１の開口幅Ｗ２が溝ＳＷ１２の開口幅Ｗ１よりも大きいため、各個片化領域Ｒでは、ベース基板４１とリッド３との接合領域Ｑが上面４１２の外縁４１２ａよりも内側に位置する。
次に、図１７に示すように、リッドウエハ３００を上面側から研削・研磨し、凹部ＳＷ２１が貫通するまでリッドウエハ３００を薄肉化する。これにより、個片化領域Ｒ毎にリッド３が個片化される。以上の工程により、複数の振動デバイス１が一体形成されたデバイスウエハ１００が得られる。
［個片化工程］
図１８に示すように、可撓性を有するシートＰにデバイスウエハ１００を載置し、上からローラー等の押圧部材Ｂで押圧する。これにより、Ｖ字状の溝ＳＷ１２の頂点から亀裂Ｋが進展し、図１９に示すように、複数の振動デバイス１が個片化される。このように製造された振動デバイス１では、ベース基板４１の側面４１３が割断面で構成され、傾斜面４１４がエッチング面で構成される。ただし、個片化方法は、特に限定されない。なお、図１９は、シートＰを伸張させて、隣り合う振動デバイス１を互いに離間させた状態を示している。
以上、振動デバイス１の製造方法について説明した。このような振動デバイス１の製造方法は、複数の個片化領域Ｒを含み、一方の主面である第１面としての上面４０１側に、隣り合う個片化領域Ｒの境界に沿い、溝ＳＷ１２が形成されているベースウエハ４００を準備し、個片化領域Ｒ毎に、上面４０１側に振動素子５を配置する工程と、複数の個片化領域Ｒを含み、ベースウエハ４００側の主面となる第２面としての下面３０１側に、個片化領域Ｒ毎に振動素子５を収納する第１凹部である凹部３２と、隣り合う個片化領域Ｒの境界に沿い、深さＤ１が凹部３２の深さＤ２よりも深くかつ開口幅Ｗ２が溝ＳＷ１２の開口幅Ｗ１よりも大きい第２凹部である凹部ＳＷ２１と、が形成されているリッドウエハ３００を準備し、上面４０１と下面３０１とを接合してベースウエハ４００とリッドウエハ３００との積層体であるデバイスウエハ１００を得る工程と、デバイスウエハ１００に応力を加えて、ベースウエハ４００を溝ＳＷ１２の先端部から割断させることにより個片化領域Ｒ毎に個片化する工程と、を有する。
このような製造方法によれば、機械的強度の高い振動デバイス１を同時に複数個製造することができる。特に、個片化工程において、割断の起点となる溝ＳＷ１２の頂部と接合領域Ｑとが十分に離間しているため、接合領域Ｑに過度な応力が加わり難く、製造時において接合領域Ｑの強度が低下したり、接合領域Ｑが破壊されたりすることを抑制することができる。
なお、本実施形態では、ベースウエハ４００を準備する工程において、溝ＳＷ１２は、断面視で先細りしている溝を形成している。この構成により、個片化する工程において、ベースウエハ４００を溝ＳＷ１２の先端部から容易に割断することができる。
＜第２実施形態＞
図２０は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
本実施形態に係る振動デバイス１は、ベース４に発振回路４８が形成されていること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図２０では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
本実施形態の振動デバイス１では、図２０に示すように、ベース４に、振動素子５と電気的に接続された発振回路４８が形成されており、本実施形態では、ベース基板４１の下面４１１が能動面となっている。また、ベース基板４１の下面４１１には、絶縁層４９１と配線層４９２とが積層した積層体４９が設けられ、この配線層４９２を介して下面４１１に形成された複数の回路要素（図示せず）が電気的に接続され、発振回路４８が構成されている。このように、ベース４に発振回路４８を形成することにより、ベース４のスペースを有効活用することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、ベース基板４１の下面４１１が能動面となっているが、これに限定されず、ベース基板４１の上面４１２が能動面となっていてもよい。ベース基板４１の上面４１２を能動面とすることにより、振動デバイスと発振回路４８との間を低いインピーダンスで電気的に接続することができる。そのため、発振回路４８による発振を、安定化させることができる。
＜第３実施形態＞
図２１は、第３実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。
図２１に示す振動モジュール１０００は、支持基板１０１０と、支持基板１０１０に搭載された回路基板１０２０と、回路基板１０２０に搭載された振動デバイス１と、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドするモールド材Ｍと、を有する。
支持基板１０１０は、例えば、インターポーザー基板である。支持基板１０１０の上面には複数の接続端子１０１１が配置され、下面には複数の実装端子１０１２が配置されている。また、支持基板１０１０内には図示しない内部配線が配置され、この内部配線を介して、各接続端子１０１１が、対応する実装端子１０１２と電気的に接続されている。このような支持基板１０１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
また、回路基板１０２０は、ダイアタッチ材を介して支持基板１０１０の上面に接合されている。回路基板１０２０には、振動デバイス１が有する振動素子５を発振させてクロック信号等の基準信号の周波数を生成する発振回路１０２３が形成されており、その上面に発振回路と電気的に接続された複数の端子１０２２が配置されている。そして、一部の端子１０２２は、ボンディングワイヤーＢＷを介して接続端子１０１１と電気的に接続されており、一部の端子１０２２は、例えば、半田等の導電性接合部材Ｂ３を介して振動デバイス１と電気的に接続されている。
モールド材Ｍは、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドし、水分、埃、衝撃等から保護している。モールド材Ｍとしては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
以上のような振動モジュール１０００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、優れた信頼性を発揮することができる。特に、前述したように、振動デバイス１では、リッド３の側面３８の角部３９が丸み付けされているため、モールドする際にモールド材Ｍがリッド３の周囲を流動し易くなる。そのため、モールド中にボイドが発生し難くなり、振動デバイス１や回路基板１０２０を水分等からより確実に保護することができる。
＜第４実施形態＞
図２２は、第４実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２２に示すラップトップ型のパーソナルコンピューター１１００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。
このように、電子機器としてのパーソナルコンピューター１１００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
＜第５実施形態＞
図２３は、第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２３に示す携帯電話機１２００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。携帯電話機１２００は、アンテナ、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。
このように、電子機器としての携帯電話機１２００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
＜第６実施形態＞
図２４は、第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図２４に示すデジタルスチールカメラ１３００は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。ボディ１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ボディ１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズやＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。
このように、電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述したパーソナルコンピューター、携帯電話機およびデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
＜第７実施形態＞
図２５は、第７実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図２５に示す自動車１５００は、本発明の振動デバイスを備える移動体を適用した自動車である。自動車１５００には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス１が内蔵されている。振動デバイス１は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
このように、移動体としての自動車１５００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、移動体としては、自動車１５００に限定されず、例えば、飛行機、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本適用例の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、振動モジュール、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
１…振動デバイス、１００…デバイスウエハ、２…パッケージ、３…リッド、３００…リッドウエハ、３０１…下面、３１…下面、３２…凹部、３７…上面、３８…側面、３８１…平坦面、３９…角部、４…ベース、４００…ベースウエハ、４０１…上面、４１…ベース基板、４１１…下面、４１２…上面、４１２ａ…外縁、４１３…側面、４１４…傾斜面、４１５、４１６…貫通孔、４２…絶縁膜、４３…電極、４４…第１配線、４４１…内部端子、４４２…外部端子、４４３…貫通電極、４５…第２配線、４５１…内部端子、４５２…外部端子、４５３…貫通電極、４６１、４６２…ダミー電極、４８…発振回路、４９…積層体、４９１…絶縁層、４９２…配線層、５…振動素子、５１…振動基板、５２…電極、５２１、５２２…励振電極、５２３、５２４…端子、５２５、５２６…配線、６…接合部材、６１、６２…金属膜、６１１、６２１…基部、６１２、６２２…めっき層、１０００…振動モジュール、１０１０…支持基板、１０１１…接続端子、１０１２…実装端子、１０２０…回路基板、１０２２…端子、１０２３…発振回路、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ボディ、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、Ｂ…押圧部材、Ｂ１～Ｂ３…導電性接合部材、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｃ…角部、Ｄ１、Ｄ２…深さ、Ｇ…ギャップ、Ｋ…亀裂、Ｍ…モールド材、Ｐ…シート、Ｑ…接合領域、Ｒ…個片化領域、Ｓ…収納空間、ＳＷ１…シリコンウエハ、ＳＷ１１…凹部、ＳＷ１２…溝、ＳＷ２…シリコンウエハ、ＳＷ２１…凹部、Ｔ…高さ、Ｗ１、Ｗ２…開口幅

Claims (9)

  1. 単結晶シリコンからなり、（１００）結晶面である主面、側面、および、前記主面と前
    記側面とを接続し、且つ、前記主面および前記側面に対して傾斜した（１１１）結晶面ま
    たは（１０１）結晶面である傾斜面を備えるベース基板と、
    前記ベース基板の前記主面側に配置されている振動素子と、
    前記ベース基板との間に前記振動素子を収納するように前記ベース基板の前記主面に接
    合されているリッドと、を備え、
    前記ベース基板と前記リッドとが接合している接合領域は、前記主面の外縁より内側に
    位置し、
    前記ベース基板の前記傾斜面は、前記主面の外縁と前記側面の前記主面側の端部とを接
    続していることを特徴とする振動デバイス。
  2. 前記ベース基板は、
    複数の回路要素を含み、前記振動素子と電気的に接続された発振回路と、
    前記主面とは反対の面側に配置され、絶縁層および配線層を含む積層体と、
    を備え、
    前記発振回路は、複数の前記回路要素と前記配線層とが電気的に接続されて構成されて
    いる請求項１に記載の振動デバイス。
  3. 前記側面は、割断面である請求項１または２に記載の振動デバイス。
  4. 前記リッドは、単結晶シリコンからなり、
    前記ベース基板と前記リッドとは、直接接合されている請求項１ないし３のいずれか１
    項に記載の振動デバイス。
  5. 前記ベース基板と前記リッドとは、前記リッド側に配置された第１金属膜と前記ベース
    基板側に配置された第２金属膜とが拡散接合して形成された接合部材を介して接合されて
    いる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
  6. 前記リッドの側面は、少なくとも１つの角部を有し、
    前記角部は、丸み付けされている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイ
    ス。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする振動
    モジュール。
  8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子
    機器。
  9. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする移動
    体。
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