JP7265729B2 - 共振装置及び共振装置製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、共振装置及び共振装置製造方法に関する。

従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製造された共振装置が普及している。このデバイスは、例えば共振子を有する下側基板に、上側基板を接合して形成される。

例えば、特許文献１には、チャネル領域を有する半導体基板と、チャネル領域の両端側の半導体基板にそれぞれ形成されたソース，ドレインと、チャネル領域上に形成されたゲート手段と、チャネル領域の表面部分だけを介してソースとドレインとの間にキャリアを流しせしめるキャリアチャネリング手段とを具備してなることを特徴とする電界効果トランジスタが開示されている。この電界効果トランジスタは、ホットキャリア注入、インパクトイオン化およびこれに関連した効果を防止している。

また、例えば、特許文献２には、下部電極と複数の上部電極と、下部電極と複数の上部電極との間に形成された圧電膜と、を有する共振子と、第１の面及び第２の面を有し、当該第１の面が共振子の上部電極に対向して共振子の第１の面を封止するように設けられた上蓋と、第１の面及び第２の面を有し、当該第１の面が共振子の下部電極に対向して共振子の第２の面を封止するように設けられた下蓋と、上部電極に電気的に接続された電源端子と、上蓋の第２の面に設けられた接地端子と、を備え、下部電極は、上蓋を介して接地端子と電気的に接続された、共振装置が開示されている。この共振装置は、共振周波数を安定させる。

また、例えば、特許文献３には、表面に配線を有する素子を有する下側基板と、素子と対向して設けられた上側基板と、素子の周囲において、下側基板と上側基板とを接合する接合部と、を備え、接合部は、素子に近い部分から遠い部分に亘って連続して設けられた第１領域、第２領域、及び第３領域を有し、第１領域又は第３領域の少なくともいずれか一方の領域は、第１成分及び第２成分のうち融点が高い方の一方の成分の過共晶合金を含み、第２領域は、第１成分と第２成分との共晶合金を含む、ＭＥＭＳデバイスが開示されている。このＭＥＭＳデバイスは、共晶接合の接合面から、金属がはみ出ることを防いでいる。

特開平第６－１６３８８８号公報 国際公開第２０１６／１５９０１８号公報 国際公開第２０１７／０４７６６３号公報

ところで、基板の寄生容量を低減するために、基板を接地させる必要がある。また、シリコン材質を有する基板との接地／接触抵抗を低減する材料として、アルミニウムが適していることが知られている。一方、アルミニウムは基板に熱拡散し易い。このようなアルミニウムがシリコン材質を有する基板への熱拡散による影響を考慮すると、真空度を向上するためのアニール処理におけるアニール温度を下げる必要が生じてしまう。よって、アニール温度が不十分となり、アルミニウム層等を十分に脱ガスすることができず、アウトガスが発生し、真空度に影響を与えることがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板における接触抵抗の低減を実現できるとともに、アウトガス発生の抑制により良好な真空度を得ることできる共振装置及び共振装置製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る共振装置は、共振子を含む第１基板と、共振子の振動空間を封止するように設けられている第２基板と、第１基板と第２基板との間に位置し、第２基板の内部に拡散し、第２基板と電気的に接続している、第１共晶反応層と、を備える。

本発明の他の一側面に係る共振装置製造方法は、共振子を含む第１基板と、共振子の振動空間を封止できる第２基板と、を準備することと、第１基板における共振子の振動部の周囲に、第１金属層を形成することと、第２基板の、第１金属層に対向する位置に、第１金属層と異なる成分を有する第２金属層を形成することと、第１基板と第２基板とを接合することと、を含み、接合することにおいて、第１金属層と第２金属層とは、共晶反応をして第１共晶反応層を生成し、第１共晶反応層は、第２基板の内部に拡散し、第２基板と電気的に接続している。

本発明によれば、基板における接触抵抗の低減を実現できるとともに、アウトガス発生の抑制により良好な真空度を得ることできる。

図１は、本発明の一実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示した共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 図３は、図２に示した共振子の構造を概略的に示す平面図である。 図４は、図１から図３に示した共振装置のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図５は、図４に示した接合部の構成を概略的に示す要部拡大断面図である。 図６は、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）の三元素を共晶反応させたときの状態図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る共振装置の製造方法を示すフローチャートである。 図８は、図７に示した工程を示す断面図である。 図９は、図７に示した工程を示す断面図である。 図１０は、図７に示した工程を示す断面図である。 図１１は、図７に示した工程を示す断面図である。 図１２は、図５に示した接合部の第１変形例を示す要部拡大断面図である。 図１３は、図５に示した接合部の第２変形例を示す要部拡大断面図である。 図１４は、図５に示した接合部の第３変形例を示す要部拡大断面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

［実施形態］
＜共振装置１＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。

共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０（以下、下蓋２０と共振子１０とを合わせて「ＭＥＭＳ基板４０」ともいう。）と、上蓋３０と、を備えている。すなわち、共振装置１は、ＭＥＭＳ基板４０と、接合部６０と、上蓋３０とが、この順で積層されて構成されている。なお、ＭＥＭＳ基板４０は、第１基板の一例であり、上蓋３０は、第２基板の一例である。

以下において、共振装置１の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置１のうち上蓋３０が設けられている側を上（又は表）、下蓋２０が設けられている側を下（又は裏）、として説明する。また、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０が積層されて共振装置１を構成した状態を「接合状態」として説明する。

共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。共振子１０と上蓋３０とは、後述する接合部６０を介して接合されている。また、共振子１０と下蓋２０は、それぞれシリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）を用いて形成されており、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。なお、ＭＥＭＳ基板４０（共振子１０及び下蓋２０）は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。

上蓋３０は、ＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間Ｓの一部を形成する。また、上蓋３０の凹部３１の共振子１０側の面には、後述するゲッター層３４が形成されている。なお、上蓋３０は凹部３１を有さず、平板状の構成でもよい。

下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向、つまり、下蓋２０と共振子１０との積層方向、に延びる側壁２３と、を有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が形成されている。凹部２１は、共振子１０の振動空間Ｓの一部を形成する。なお、下蓋２０は凹部２１を有さず、平板状の構成でもよい。また、下蓋２０の凹部２１の共振子１０側の面には、ゲッター層が形成されてもよい。

次に、図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振子１０の概略構成について説明する。図３は、図２に示した共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。

図３に示すように、共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子であり、図３の直交座標系におけるＸＹ平面内で面外振動する。なお、共振子１０は、面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されるものではない。共振装置１の共振子は、例えば、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードを用いるものであってもよい。これらの振動子は、例えば、タイミングデバイス、ＲＦフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサー、ジャイロセンサ、加速度センサ等に応用される。また、アクチュエーター機能を持った圧電ミラー、圧電ジャイロ、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォン、超音波振動センサ等に用いられてもよい。さらに、静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子に適用してもよい。

共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０と、を備える。

保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように、矩形の枠状に形成される。例えば、保持部１４０は、角柱形状の枠体から一体に形成されている。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されるものではない。

保持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、振動部１２０と保持部１４０とを接続する。

振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図３に示す例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ～１３５Ｄ（以下、まとめて「振動腕１３５」ともいう）と、を有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されるものではなく、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５Ａ～１３５Ｄと、基部１３０とは、一体に形成されている。

基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面（以下、「前端１３１Ａ」ともいう）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面（以下、「後端１３１Ｂ」ともいう）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。

基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１０に接続されている。なお、基部１３０は、図３に示す例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されるものではない。基部１３０は、長辺１３１ａの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されていればよい。例えば、基部１３０は、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形であってもよいし、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部１３０の各面は平面に限定されるものではなく、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Ｐは、振動部１２０における、振動腕１３５が並ぶ方向の中心を通る平面である。

基部１３０において、前端１３１Ａから後端１３１Ｂに向かう方向における、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとの最長距離である基部長は３５μｍ程度である。また、基部長方向に直交する幅方向であって、基部１３０の側端同士の最長距離である基部幅は２６５μｍ程度である。

振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕１３５は、それぞれが基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられ、一端は、基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕１３５は、それぞれ、Ｘ軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４６５μｍ程度である。

振動腕１３５は、それぞれ、例えば開放端から１５０μｍ程度の部分が、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広くなっている。この幅が広くなった部位は、錘部Ｇと呼ばれる。錘部Ｇは、例えば、振動腕１３５の他の部位よりも、Ｘ軸方向に沿って左右に幅が１０μｍずつ広く、Ｘ軸方向の幅が７０μｍ程度である。錘部Ｇは、振動腕１３５と同一プロセスによって一体形成される。錘部Ｇが形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕１３５のそれぞれが開放端側に錘部Ｇを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。

振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように後述の保護膜２３５が形成されている。また、振動腕１３５Ａ～１３５Ｄの開放端側の先端における保護膜２３５の表面には、それぞれ、周波数調整膜２３６が形成されている。保護膜２３５及び周波数調整膜２３６によって、振動部１２０の共振周波数を調整することができる。

なお、本実施形態では、共振子１０の表面（上蓋３０と対向する側の面）は、その略全面が保護膜２３５によって覆われている。さらに保護膜２３５の表面は、その略全面が寄生容量低減膜２４０で覆われている。ただし、保護膜２３５は少なくとも振動腕１３５を覆っていればよく、共振子１０の略全面を覆う構成に限定されるものではない。

次に、図２乃至図４を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１から図３に示した共振装置１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。

共振装置１は、下蓋２０の側壁２３上に共振子１０の保持部１４０が接合され、さらに共振子１０の保持部１４０と上蓋３０の側壁３３とが接合部６０によって接合されている。このように、下蓋２０と上蓋３０との間に共振子１０が保持され、下蓋２０と上蓋３０と共振子１０の保持部１４０とによって、振動腕１３５が振動する振動空間Ｓが形成される。また、上蓋３０は、接地部５０によって接地されている。この上蓋３０の上面（共振子１０と対向する面と反対側の面）には端子Ｔ４が形成されている。端子Ｔ４と共振子１０とは、貫通電極Ｖ３、接続配線７０、及びコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂによって電気的に接続されている。

上蓋３０は、所定の厚みのシリコン（Ｓｉ）ウエハ（以下、「Ｓｉウエハ」という）Ｌ３により形成されている。上蓋３０はその周辺部（側壁３３）で後述する接合部６０によって共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における、共振子１０に対向する表面、裏面及び貫通電極Ｖ３の側面は、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われていることが好ましい。酸化ケイ素膜Ｌ３１は、絶縁層の一例であり、例えばＳｉウエハＬ３の表面の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ:Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、ＳｉウエハＬ３の表面に形成される。

また、上蓋３０の凹部３１における、共振子１０と対向する側の面にはゲッター層３４が形成されている。ゲッター層３４は、例えばチタン（Ｔｉ）等から形成され、振動空間Ｓに発生するアウトガスを吸着する。本実施形態に係る上蓋３０には、凹部３１において共振子１０に対向する面のほぼ全面にゲッター層３４が形成されるため、振動空間Ｓの真空度の低下を抑制することができる。

また、上蓋３０の貫通電極Ｖ３は、上蓋３０に形成された貫通孔に導電性材料が充填されて形成される。充填される導電性材料は、例えば、不純物ドープされた多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、不純物ドープされた単結晶シリコン等である。貫通電極Ｖ３は、端子Ｔ４と電圧印加部１４１とを電気的に接続させる配線としての役割を果たす。

下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、ＳｉウエハＬ１により、一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは例えば、１５０μｍ、凹部２１の深さは、例えば５０μｍである。なお、ＳｉウエハＬ１は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば１６ｍΩ・ｃｍ以上である。

共振子１０における、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、及び保持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０は、基板の一例であるシリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）Ｆ２の上に、Ｓｉ基板Ｆ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が形成され、さらに圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ２が積層されている。そして、金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ１が積層されている。金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように保護膜２３５が積層され、保護膜２３５の上には寄生容量低減膜２４０が積層されている。

Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型シリコン（Ｓｉ）半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等を含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退シリコン（Ｓｉ）の抵抗値は、例えば１６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらに、Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、温度特性補正層の一例として、酸化ケイ素（例えばＳｉＯ_２）層Ｆ２１が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。なお、酸化ケイ素層Ｆ２１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面及び下面の両方に形成されてもよい。

また、金属層Ｅ１、Ｅ２は、例えば厚さ０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度であり、成膜後に、エッチング等により所望の形状にパターニングされる。金属層Ｅ１、Ｅ２は、結晶構造が体心立方構造である金属が用いられている。具体的には、金属層Ｅ１、Ｅ２は、Ｍｏ（モリブデン）、タングステン（Ｗ）等を用いて形成される。

金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、上部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ１は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた交流電源に上部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。

一方、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、下部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた回路に下部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。

圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜である。圧電薄膜Ｆ３は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質から形成されており、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。なお、窒化スカンジウムアルミニウムは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部がスカンジウムに置換されたものであり、スカンジウムの代わりにマグネシウム（Ｍｇ）及びニオブ（Ｎｂ）やマグネシウム（Ｍｇ）及びジルコニウム（Ｚｒ）等の２元素で置換されていてもよい。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば１μｍの厚さを有するが、０．２μｍから２μｍ程度の厚さを用いることも可能である。

圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ１、Ｅ２によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。この圧電薄膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１３５は、下蓋２０及び上蓋３０の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。

本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。

保護膜２３５は、圧電振動用の上部電極である金属層Ｅ２の酸化を防ぐ。保護膜２３５は、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜２３６より遅い材料により形成されることが好ましい。質量低減速度は、エッチング速度、つまり、単位時間あたりに除去される厚みと密度との積により表される。保護膜２３５は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の圧電膜の他、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁膜で形成される。保護膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。

周波数調整膜２３６は、振動部１２０の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。周波数調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜２３５より速い材料により形成される。具体的には、周波数調整膜２３６は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属で構成される。

なお、保護膜２３５と周波数調整膜２３６とは、質量低減速度の関係が前述の通りであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。

寄生容量低減膜２４０は、絶縁層の一例であり、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）から形成されている。寄生容量低減膜２４０の厚さは１μｍ程度である。引回し配線部における寄生容量を低減するとともに、異なる電位の配線がクロスする際の絶縁層としての機能と、振動空間Ｓを広げるためのスタンドオフとしての機能と、を有する。

接続配線７０は、貫通電極Ｖ３を介して端子Ｔ４に電気的に接続されるとともに、コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂに電気的に接続される。

コンタクト電極７６Ａは、共振子１０の金属層Ｅ１に接触するように形成され、接続配線７０と共振子１０とを電気的に接続する。コンタクト電極７６Ｂは、共振子１０の金属層Ｅ２に接触するように形成され、接続配線７０と共振子１０とを電気的に接続する。具体的には、コンタクト電極７６Ａと金属層Ｅ１との接続にあたり、金属層Ｅ１が露出するように、金属層Ｅ１上に積層された圧電薄膜Ｆ３、保護膜２３５、及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ１が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極７６Ａと同様の材料が充填され、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとが接続される。同様に、コンタクト電極７６Ｂと金属層Ｅ２との接続にあたり、金属層Ｅ２が露出するように、金属層Ｅ２上に積層された圧電薄膜Ｆ３及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ２が形成される。形成されたビアＶ２の内部にコンタクト電極７６Ｂが充填され、金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとが接続される。コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属で構成される。なお、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとの接続箇所、及び金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとの接続箇所は、振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている。

接合部６０は、第２共晶反応層の一例であり、例えば、複数の金属の共晶反応によって構成されている合金層である。この接合部６０は、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との間に、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０と接触するように設けられている。また、平面視すると、接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲、例えば保持部１４０上において、ＸＹ平面に沿って矩形の環状に形成される。

また、接合部６０は、共振子１０の振動空間Ｓを封止するように、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とを接合する。接合状態において、接合部６０は、上蓋３０に設けられている酸化ケイ素膜Ｌ３１を介して、上蓋３０と絶縁的に接続されている。また、接合部６０は、ＭＥＭＳ基板４０に設けられている寄生容量低減膜２４０を介して、ＭＥＭＳ基板４０と絶縁的に接続されている。

こうして、接合部６０の接合によって、振動空間Ｓが気密に封止されて、振動空間Ｓの真空状態が維持される。また、接合部６０の接合の気密性が、振動空間Ｓの真空度に影響を与える。本実施形態に係る振動空間Ｓの真空度は、接合部６０の高い接合の気密性によって、約１パスカル以上２パスカル以下に確保されている。なお、接合部６０の詳細について、後に接地部５０の詳細な説明に合わせて説明する。

接地部５０は、第１共晶反応層の一例であり、例えば、複数の金属の共晶反応によって構成されている合金層である。本実施形態に係る接地部５０は、接合部６０と同じ成分（材質）を有する。この接地部５０は、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との間に、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０と接触するように設けられている。また、接地部５０は、共振子１０における振動部１２０の周囲、かつ接合部６０の内側に接合部６０と接触せずに設けられている。接地部５０のＸＹ面における形状は、任意の形状であってもよく、例えば矩形状である。

また、接合状態において、接合部６０と同様に、接地部５０は、ＭＥＭＳ基板４０に設けられている寄生容量低減膜２４０を介して、ＭＥＭＳ基板４０と絶縁的に接続されている。一方、接合部６０と異なり、上蓋３０の接地部５０と接続する位置における酸化ケイ素膜Ｌ３１の一部が除去されているため、接地部５０は上蓋３０の内部に拡散し上蓋３０と電気的に接続されている。

こうして、接地部５０は、上蓋３０を接地させ、上蓋３０との接触抵抗を減少し、上蓋３０の寄生容量を低減することを実現している。なお、接地部５０の詳細について、後述する。

＜接地部５０及び接合部６０の積層構造＞
次に、図５を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る接地部５０及び接合部６０の積層構造について説明する。図５は、図４に示した接地部５０及び接合部６０の構成を概略的に示す要部拡大断面図である。また、図５に示す例では、説明の便宜のために、共晶反応による接合の前における、接地部５０及び接合部６０、すなわち共晶反応層８０を生成するための三つの金属層をそれぞれ独立した層として表示しているが、実際には、これらの界面は共晶接合している。

ここで、本実施形態では、接地部５０と接合部６０とは、同じ成分を有する。また、前述したように、接地部５０と接合部６０との相違は、接合状態において、接地部５０が上蓋３０の内部に拡散し上蓋３０と電気的に接続されているが、接合部６０が上蓋３０に設けられている酸化ケイ素膜Ｌ３１によって上蓋３０と絶縁的に接続されていることにある。このため、以下の説明では、接地部５０の構成を中心に説明し、接合部６０の構成の説明を簡略化する。

図５に示すように、接地部５０は、ＭＥＭＳ基板４０から上蓋３０に向かう順に、第１接地部５１と、第２接地部５２とを有する。第１接地部５１は、アルミニウム層５１１をする。第２接地部５２は、ゲルマニウム層５２１と、チタン層５２２とを有する。

第１接地部５１のアルミニウム層５１１は、ＭＥＭＳ基板４０の寄生容量低減膜２４０の上に設けられており、ＭＥＭＳ基板４０と絶縁的に接続している。第２接地部５２のチタン層５２２は、上蓋３０の酸化ケイ素膜Ｌ３１の一部が除去されている部分に設けられており、上蓋３０と電気的に接続している。第２接地部５２のゲルマニウム層５２１は、チタン層５２２の上（図５ではチタン層５２２の下方）に設けられている。

また、図５の表示では、チタン層５２２が上蓋３０の内部に拡散しているように見えるが、実際には、チタン層５２２ではなく、アルミニウム層５１１、ゲルマニウム層５２１及びチタン層５２２が共晶反応によって生成されたＡｌＧｅＴｉ合金層が上蓋３０の内部に拡散している。すなわち、アルミニウム成分が上蓋３０の内部に拡散している。このように、接地部５０は、上蓋３０を接地させ、上蓋３０の接触抵抗の低減を実現している。

同様に、接合部６０は、ＡｌＧｅＴｉ合金を主成分とする共晶反応層であり、ＭＥＭＳ基板４０から上蓋３０に向かう順に、第１接合部６１と、第２接合部６２とを有する。第１接合部６１は、アルミニウム層６１１をする。また、第２接合部６２は、ゲルマニウム層６２１と、チタン層６２２とを有する。チタン層６２２が、上蓋３０の酸化ケイ素膜Ｌ３１上に設けられており、ゲルマニウム層６２１が、チタン層６２２の上（図５ではチタン層６２２の下方）に設けられている。

また、接地部５０及び接合部６０は、共晶反応層８０を構成する。具体的には、ＭＥＭＳ基板４０側の第１接地部５１及び第１接合部６１は、第１金属層８１を構成し、上蓋３０側の第２接地部５２及び第２接合部６２は、第２金属層８２を構成する。そして、第１金属層８１及び第２金属層８２は、共晶反応層８０を構成する。

本実施形態では、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンの共晶反応を十分にさせるために、アルミニウム層５１１，６１１の厚みは、約０．７０μｍであり、ゲルマニウム層５２１，６２１の厚みは、約０．３８μｍであることが好ましい。また、チタン層５２２，６２２は、ゲルマニウム層５２１，６２１を上蓋３０に密着させる密着層として機能するため、そのチタン層５２２，６２２の厚みは共晶反応に影響を与えることがない。よって、チタン層５２２，６２２の厚みは、任意の厚みであってもよく、例えば、約０．１０μｍであってもよい。

また、本実施形態では、アルミニウム層５１１，６１１がもともと上蓋３０側に設けられていないため、共晶反応が完全に発生していない場合又はアルミニウムが共晶反応に必要な量以上にある場合、接地部５０及び接合部６０の上蓋３０側のアルミニウムの濃度が、ＭＥＭＳ基板４０側のアルミニウムの濃度よりも低い。一方、共晶反応が完全に発生した場合、接地部５０及び接合部６０の上蓋３０基板側のアルミニウムの濃度が、ＭＥＭＳ基板４０側のアルミニウムの濃度と同じ。

＜接地部５０及び接合部６０の状態＞
次に、図６を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る接地部５０及び接合部６０の状態、すなわち共晶反応層８０の状態について説明する。図６は、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）の三元素を共晶反応させたときの状態図である。図６において、横軸はゲルマニウム（Ｇｅ）の割合（ａｔ％）、縦軸は温度（℃）である。

これに対し、３元素、例えばアルミニウム（Ａｌ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とチタン（Ｔｉ）とを共晶反応させて接合する場合、図６に示す太線で囲んだ範囲において、共晶溶融金属の液体（図６においてＬと表記）と、アルミニウム－ゲルマニウム－チタン合金（ＡｌＧｅＴｉ合金）（図６においてτ１と表記）とが発生する。このように、所定の三元共晶反応では、合金を形成することができ、異なる材質の界面は形成されなくなる。

よって、接地部５０及び接合部６０が、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びチタン（Ｔｉ）で構成された合金層によって、異なる材質の界面の形成が抑制される。従って、接地部５０及び接合部６０に発生し得るボイドや界面剥離が低減し、接地部５０及び接合部６０の気密性及び接合強度を向上させることができる。

また、接地部５０又は接合部６０を生成する際に、前述したように、共晶点以上において液体の共晶溶融金属とともに固体の合金が形成されるので、共晶溶融金属の流動性が低下し、共晶溶融金属の平面方向へのはみ出し（スプラッシュ）が抑制される。従って、接合部６０のはみ出しに起因する短絡（ショート）を低減することができ、共振装置１のレイアウトの自由度を向上させることができる。

接地部５０又は接合部６０の各成分は、所定の濃度割合であることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）の濃度が５８ａｔ％以上８２ａｔ％以下、ゲルマニウム（Ｇｅ）の濃度が１０ａｔ％以上３２ａｔ％以下、チタン（Ｔｉ）の濃度が７ａｔ％以上３２ａｔ％以下であることが好ましい。これにより、気密性及び接合強度が向上した接地部５０又は接合部６０を容易に実現することができる。

また、接地部５０又は接合部６０の各成分は、所定の濃度比であることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とチタン（Ｔｉ）との濃度比が３対１対１であることが好ましい。これにより、接地部５０又は接合部６０において、異なる材質の界面の形成がさらに抑制される。

＜共振装置１の製造工程＞
次に、図７から図１１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置１の製造方法について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る共振装置１の製造方法を示すフローチャートである。図８は、図７に示した工程Ｓ３０１を示す断面図である。図９は、図７に示した工程Ｓ３０２を示す断面図である。図１０は、図７に示した工程Ｓ３０３を示す断面図である。図１１は、図７に示した工程Ｓ３０４を示す断面図である。なお、図８から図１１では、便宜上、製造方法によって製造される複数の共振装置１のうち一つの共振装置１を示して説明する。

図７に示すように、まず、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０を準備する（Ｓ３０１）。

具体的には、図８に示すように、前述した、共振子１０を含むＭＥＭＳ基板４０と、貫通電極Ｖ３を有する上蓋３０とのそれぞれを準備する。但し、この場合、貫通電極Ｖ３と共振子１０とを接続する接続配線７０（図４参照）は、まだ形成されていない。

図７に戻り、次に、工程Ｓ３０１で準備したＭＥＭＳ基板４０において、共振子１０の振動部１２０の周囲に、第１接地部５１と、第１接合部６１とを含む第１金属層８１を形成する（Ｓ３０２）。

具体的には、図９に示すように、第１接地部５１を構成するアルミニウム層５１１と、第１接合部６１を構成するアルミニウム層６１１とのそれぞれを、準備したＭＥＭＳ基板４０（共振子１０）に同時に形成する。

より詳細に説明すると、まず、準備したＭＥＭＳ基板４０（共振子１０）において、圧電薄膜Ｆ３上に形成された寄生容量低減膜２４０の上に、例えばアルミニウム（Ａｌ）を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム（Ａｌ）を所望の形状にすることで、ＭＥＭＳ基板４０において、振動部１２０の外側に第１金属層８１、すなわち第１接地部５１のアルミニウム層５１１及び第１接合部６１のアルミニウム層６１１を形成する。こうして、第１金属層８１がＭＥＭＳ基板４０に形成される。また、第１金属層８１は、ＭＥＭＳ基板４０を平面視したときに、共振子１０の共振空間の周囲に形成される。アルミニウム層５１１は、アルミニウム層６１１の内側に、アルミニウム層６１１と接触せずに形成されている。

第１金属層８１を形成した後、ＭＥＭＳ基板４０に対して脱ガスのための第１アニール処理（加熱処理）を実施する。また、第１アニール処理の第１アニール温度は、例えば約４５０℃である。

ここで、第１金属層８１は、アルミニウム層５１１及びアルミニウム層６１１のみを含み、また、アルミニウム層５１１及びアルミニウム層６１１のそれぞれが寄生容量低減膜２４０によってＭＥＭＳ基板４０と直接接触を回避している。このため、約４５０℃の高温で加熱処理を行っても熱拡散によるＭＥＭＳ基板４０への影響は少ない。よって、より確実かつ効果的に第１金属層８１を脱ガスさせることで、封止後の振動空間Ｓの真空度を向上することができる。

図７に戻り、次に、工程Ｓ３０１で準備した上蓋３０において、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とを対向させたときに、ＭＥＭＳ基板４０側から連続して設けられる、第２接地部５２と、第２接合部６２とを含む第２金属層８２を形成する（Ｓ３０３）。

具体的には、図１０に示すように、第２接地部５２を構成するチタン層５２２及びゲルマニウム層５２１と、第２接合部６２を構成するチタン層６２２及びゲルマニウム層６２１とのそれぞれを、準備した上蓋３０の裏面に同時に形成する。

より詳細に説明すると、まず、上蓋３０の裏面における事前に酸化ケイ素膜Ｌ３１の一部が除去されている部分及び酸化ケイ素膜Ｌ３１が除去されていない部分の上に、例えばチタン（Ｔｉ）を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたチタン（Ｔｉ）を所望の形状にすることで、上蓋３０において、事前に酸化ケイ素膜Ｌ３１の一部が除去されている部分にあるチタン層５２２と、酸化ケイ素膜Ｌ３１が除去されていない部分にあるチタン層６２２とのそれぞれを同時に形成する。また、チタン層５２２及びチタン層６２２が形成される所定の位置は、例えば、ＭＥＭＳ基板４０の表面と上蓋３０の裏面とを対向させたときに、上蓋３０の裏面において、ＭＥＭＳ基板４０に形成された第１金属層８１に対向又は略対向する位置である。そして、チタン層５２２及びチタン層６２２のそれぞれの上に（図１０においてはチタン層５２２及びチタン層６２２のそれぞれの下に）、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）を積層してゲルマニウム層５２１及びゲルマニウム層６２１を設ける。こうして、第２金属層８２が上蓋３０の所定位置に形成される。

第２金属層８２を形成した後、上蓋３０に対して脱ガスのための第２アニール処理（加熱処理）を実施する。また、第２アニール処理の第２アニール温度は、第１アニール温度と同様であり、例えば約４５０℃である。

ここで、上蓋３０の材料はシリコンであるため、ＭＥＭＳ基板４０よりもアニール処理の際に発生する熱拡散による影響を受け易い。また、第２金属層８２の第２接地部５２が、酸化ケイ素膜Ｌ３１を介せず直接上蓋３０と接触しているため、酸化ケイ素膜Ｌ３１等の絶縁層を採用する場合に比べて、上蓋３０への熱拡散がさらに発生した易くなっている。しかしながら、上蓋３０に設けられている第２金属層８２は、チタン層５２２及びチタン層６２２と、ゲルマニウム層５２１及びゲルマニウム層６２１のみを含む。すなわち、第２金属層８２は、シリコンに熱拡散しやすいアルミニウム成分を含めていない。よって、アニール処理のアニール温度によって影響を受け易いシリコン材質の上蓋３０であっても、アルミニウムがシリコンに熱拡散することを回避することができ、第２アニール温度を下げる必要がなくなる。この結果、第２アニール処理の第２アニール温度は、例えば、第１アニール温度と同様に約４５０℃の高温を採用することができる。

なお、例えば、仮にシリコン材質の上蓋３０側に第２金属層８２にアルミニウムを含む場合、アルミニウムがシリコンに熱拡散することを回避するために、第２金属層８２を脱ガスするためのアニール温度は約４００℃しか採用できない。この場合において、約４００℃でアニール処理後に接合された振動空間Ｓの真空度は約１０パスカルである。これに対して、本実施形態に係る約４５０℃でアニール処理後に封止された振動空間Ｓの真空度は、約１パスカル以上２パスカル以下である。よって、約４５０℃でアニール処理後の振動空間Ｓの真空度が、約４００℃でアニール処理した場合に比べて、明らかに向上されている。すなわち、約４５０℃の高温を用いてアニール処理をすることは、約４００℃を用いてアニール処理をすることに比べて、より確実かつ効果的に第１金属層８１及び第２金属層８２を脱ガスさせることで、接合封止後の振動空間Ｓの真空度を向上することができる。

図７に戻り、次に、共振子１０の振動空間Ｓを封止するように、工程Ｓ３０２において第１金属層８１が形成されたＭＥＭＳ基板４０と、工程Ｓ３０３において第２金属層８２が形成された上蓋３０とを接合する（Ｓ３０４）。この工程Ｓ３０４は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第１金属層８１と、ゲルマニウム（Ｇｅ）の及びチタン（Ｔｉ）の第３金属を主成分とする第２金属層８２との共晶合金（ＡｌＧｅＴｉ合金）を含む接合部６０及び接地部５０、すなわち共晶反応層８０を形成することを含む。

具体的には、第１金属層８１と第２金属層８２とが一致するように、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との位置を合わせる。位置合わせをした後、ヒータ等によってＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とが挟み込まれ、三元共晶反応のための加熱処理が行われる。このとき、上蓋３０は、ＭＥＭＳ基板４０に向かって移動させられる。この結果、図１１に示すように、第２金属層８２のゲルマニウム層５２１は、第１金属層８１のアルミニウム層５１１に接触する。

三元共晶反応のための加熱処理における共晶温度は、共晶点の温度以上、かつ、第１金属のアルミニウム（Ａｌ）単体の場合の融点未満であることが好ましい。すなわち、第２金属がゲルマニウム（Ｇｅ）で、第３金属がチタン（Ｔｉ）である場合、共晶点である４２２℃以上、かつ、アルミニウム（Ａｌ）単体の融点である６２０℃未満程度であることが好ましい。

また、加熱時間は、５分以上３０分以下程度であることが好ましい。本実施形態では、共晶温度は約４４０℃の温度、１５分程度の加熱時間で、共晶反応の加熱処理が行われる。

加熱時には、上蓋３０及びＭＥＭＳ基板４０は、図１１において黒矢印で示すように、上蓋３０からＭＥＭＳ基板４０へと押圧される。押圧される圧力は、例えば１５Ｍｐａ程度であり、５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下程度であることが好ましい。

また、三元共晶反応のための加熱処理後は、例えば自然放冷によって冷却処理が行われる。なお、冷却処理は自然放冷に限らず、接合部６０において共晶合金を主成分とする共晶層６５を形成できればよく、その冷却温度や冷却スピードは種々選択可能である。

図７に示す工程Ｓ３０４を行った結果、接地部５０及び接合部６０（図４、図５参照）が形成される。

また、第１金属層８１を形成する際にアルミニウム（Ａｌ）膜を形成し、第２金属層８２を形成する際にゲルマニウム（Ｇｅ）膜を形成し、これらを共晶接合させることで、貫通電極Ｖ３と共振子１０とを接続するための、接続配線７０（図４参照）を設けてもよい。

このように、本実施形態では、アニール処理の熱による影響を受け易い上蓋３０にアルミニウム層を設けず、ゲルマニウム層及びチタン層のみを設け、アニール処理の熱による影響を受けにくいＭＥＭＳ基板４０にアルミニウム層を設ける構成を採用している。このような構成によって、アニール処理の熱による影響を受け易い上蓋３０であっても、アニール処理を行う際に、アルミニウムによる上蓋３０への熱拡散が生じないため、アニール温度を下げる必要がなくなる。よって、上蓋３０に設けられているゲルマニウム層及びチタン層を十分に脱ガスできるアニール温度を採用することができ、真空度を向上することができる。また、アルミニウムの熱拡散は、ＭＥＭＳ基板４０に与える影響が少ない。このため、ＭＥＭＳ基板４０にアルミニウム層が設けられたものであっても、アルミニウム層を十分に脱ガスできるアニール温度を採用することができる。これらのことによって、第１金属層８１（アルミニウムを主成分とする）及び第２金属層８２（ゲルマニウム及びチタンを主成分とする）を確実かつ効果的に脱ガスさせることができ、封止後の振動空間Ｓの真空度を向上することができる。
また、本実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）及びチタン（Ｔｉ）を共晶反応させることで、合金層を形成することができる。よって、合金層を形成し難い構成に比べて、異なる材質の界面の形成が抑制され、異なる材質の界面によるボイドや界面剥離等の問題を低減し、接合の気密性及び接合強度を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、共晶反応層を上蓋３０の内部に拡散させることによって、アルミニウム成分が上蓋３０の内部に拡散させることができる。よって、上蓋３０の内部に拡散しているアルミニウム成分によって、上蓋３０を接地させ、上蓋３０の接触抵抗の低減を実現している。

［変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。以下では、本発明に係る変形例について説明する。

（第１変形例）
図１２は、図５に示した接地部５０及び接合部６０の第１変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第１変形例において、図５に示した接地部５０及び接合部６０と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。なお、接合部６０は、接地部５０と同じ成分を有するため、以下では接地部５０の構成を中心に説明し、接合部６０の説明を省略する。なお、後述する第２変形例や第３変形例等も同様にする。

図１２に示すように、第１接地部５１は、ＭＥＭＳ基板４０側に形成されているチタン層５１２をさらに有する。そのチタン層５１２の上に、アルミニウム層５１１が設けられている。

上蓋３０側に設けられているチタン層５２２と同様に、チタン層５１２は、密着層とする機能を有し、接地部５０とＭＥＭＳ基板４０との密着性を向上させることができる。従って、接地部５０の接合強度をさらに向上させることができる。接合部６０も同様である。

第１変形例の製造方法では、図９に示した工程Ｓ３０２において、ＭＥＭＳ基板４０側からチタン層５１２及びアルミニウム層５１１を連続して設ける。

また、第１変形例に係る工程Ｓ３０４において、三元共晶反応は、前述した例と同様である。

（第２変形例）
図１３は、図５に示した接地部５０及び接合部６０の第２変形例を示す要部拡大断面図である。第１接地部５１は、第１変形例に係るアルミニウム層５１１及びチタン層５１２を有するとともに、チタン層５１２の下方に設けられているアルミニウム層５１３をさらに有する。すなわち、第２変形例に係る第１接地部５１は、アルミニウム－チタン－アルミニウムという積層構成を有する。

このようなアルミニウム層５１３を採用することで、ＭＥＭＳ基板４０においてアルミニウム層５１３から配線を引き回すことが可能となる。

また、アルミニウム層５１３の材料は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする場合以外、アルミニウム－銅合金（ＡｌＣｕ合金）、又はアルミニウム－シリコン－銅合金（ＡｌＳｉＣｕ合金）を主成分とすることが好ましい。これにより、アルミニウム層５１３が導電性を有するとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子１０の振動空間Ｓを封止する接地部５０を容易に形成することができる。接合部６０も同様である。

第２変形例の製造方法では、図９に示した工程Ｓ３０２において、ＭＥＭＳ基板４０側からアルミニウム層５１３、チタン層５１２及びアルミニウム層５１１を連続して設ける。

また、第２変形例に係る工程Ｓ３０４において、三元共晶反応は、前述した例と同様である。

（第３変形例）
図１４は、図５に示した接地部５０及び接合部６０の第３変形例を示す要部拡大断面図である。第１接地部５１は、第２変形例に係るアルミニウム層５１１、チタン層５１２及びアルミニウム層５１３を有するとともに、アルミニウム層５１３の下方に設けられているチタン層５１４をさらに有する。すなわち、第３変形例に係る第１接地部５１は、アルミニウム－チタン－アルミニウム－チタンという積層構成を有する。

このように、アルミニウム層とアルミニウム層との間に、アルミニウム層とＭＥＭＳ基板４０との間にとも、密着層として機能するチタン層が設けられるように構成されている。よって、第１変形例及び第２変形例によりも、接地部５０の接合強度をさらに向上させることができる。接合部６０も同様である。

第３変形例の製造方法では、図９に示した工程Ｓ３０２において、ＭＥＭＳ基板４０側からチタン層５１４、アルミニウム層５１３、チタン層５１２及びアルミニウム層５１１を連続して設ける。

また、第３変形例に係る工程Ｓ３０４において、三元共晶反応は、前述した例と同様である。

（その他の変形例）
上記実施形態では、接地部５０及び接合部６０は、三元以上の共晶反応によって構成された共晶反応層（共晶合金層）として説明したが、上記構成に限定されるものではない。例えば、接地部５０及び接合部６０は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第１金属と、ゲルマニウム（Ｇｅ）主成分とする第２金属とによって構成された共晶反応層（共晶合金層）であってもよい。すなわち、接地部５０及び接合部６０は、二元共晶反応によって構成されてもよい。
ただし、２元素、例えばアルミニウム（Ａｌ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とを共晶反応させて接合する場合、アルミニウム－ゲルマニウム合金（ＡｌＧｅ合金）はほとんど形成されず、アルミニウム（Ａｌ）単層とゲルマニウム（Ｇｅ）単層とが形成される。その結果、アルミニウム（Ａｌ）単層とゲルマニウム（Ｇｅ）単層との界面が多数存在することとなる。このような異なる材質の界面では、熱応力の違いによって、ボイドや剥離（界面剥離）が発生しやすくなり、接合部の気密性及び接合強度が低下してしまうことがある。このため、合金層を形成できる三元以上の共晶反応を採用することが好ましい。

上記実施形態では、接地部５０及び接合部６０は、アルミニウム（Ａｌ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とチタン（Ｔｉ）との共晶反応によって生成された共晶反応層（共晶合金層）として説明したが、上記構成に限定されるものではない。例えば、アルミニウム（Ａｌ）とゲルマニウム（Ｇｅ）とニッケル（Ｎｉ）との共晶反応、アルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）とチタン（Ｔｉ）との共晶反応、及びアルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）とニッケル（Ｎｉ）との共晶反応によって生成された共晶反応層（共晶合金層）であってもよい。また、これらの場合において、共晶溶融金属の液体と合金とが発生する。

上記実施形態では、第１アニール温度及び第２アニール温度は、約４５０℃のものとして説明したが、上記温度に限定されるものではない。例えば、共晶反応の金属の変更によって、アニール温度を変更してもよい。また、第１アニール温度と第２アニール温度とは異なる温度であってもよい。また、同様に、共晶温度は、約４４０℃のものとして説明したが、上記温度に限定されるものではない。例えば、共晶反応の金属の変更によって、共晶温度を変更してもよい。

上記実施形態及び第１乃至第３の変形例では、接地部５０と接合部６０とは、同様成分を有するものとして説明したが、上記構成に限定されるものではない。例えば、接地部５０と接合部６０とは、異なる成分を有するものであってもよい。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。
本発明の一実施形態に係る共振装置は、共振子１０を含む第１基板の一例であるＭＥＭＳ基板４０と、共振子１０の振動空間Ｓを封止するように設けられている第２基板の一例である上蓋３０と、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との間に位置し、上蓋３０の内部に拡散し、上蓋３０と電気的に接続している、第１共晶反応層の一例である接地部５０と、を備える。
これにより、基板における接触抵抗の低減を実現できるとともに、アウトガス発生の抑制により良好な真空度を得ることできる。

また、前述した共振装置において、上蓋３０の共振子１０の略全面に、絶縁層の一例である寄生容量低減膜２４０が設けられており、接地部５０は、上蓋３０を接地させるように、上蓋３０と電気的に接続しているとともに、寄生容量低減膜２４０を介してＭＥＭＳ基板４０と絶縁的に接続してもよい。
これにより、基板を接地させることができ、基板における接触抵抗の低減を実現することができる。

また、前述した共振装置において、上蓋３０の材料は、シリコンであってもよい。
これにより、シリコン基板の接触抵抗を低減することができる。

また、前述した共振装置において、接地部５０の主成分は、アルミニウム及びゲルマニウムを有してもよい。
これにより、シリコン基板との接地／接触抵抗を低減するために適した材料であるアルミニウムを採用することで、より効果的にシリコン基板の接触抵抗を低減することができる。

また、前述した共振装置において、接地部５０の主成分は、チタンをさらに有し、接地部５０は、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンの共晶反応によって構成された合金層であってもよい。
これにより、異なる材質の界面の形成を抑制することができる。

また、前述した共振装置において、接地部５０は、上蓋３０側のアルミニウムの濃度が、ＭＥＭＳ基板４０側のアルミニウムの濃度よりも低く、又は、上蓋３０基板側のアルミニウムの濃度が、ＭＥＭＳ基板４０側のアルミニウムの濃度と同じく形成されてもよい。
これにより、アルミニウムの熱拡散が基板に与える影響を低減することができる。

また、前述した共振装置において、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とを接合し、第２共晶反応層の一例である接合部６０、をさらに備え、接合部６０は、接地部５０の外周側に位置し、寄生容量低減膜２４０及び酸化ケイ素膜Ｌ３１を介してＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０のそれぞれと絶縁的に接続してもよい。
これにより、真空度を向上することができる。

また、前述した共振装置において、接合部６０は、接地部５０と同じ成分を有してもよい。
これにより、同じ成分を有することによって、製造が簡単になり、生産性の向上を実現できる。

また、振動空間Ｓの真空度は、１パスカル以上２パスカル以下であってもよい。
これにより、良好な真空度を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る共振装置製造方法は、共振子１０を含むＭＥＭＳ基板４０と、共振子１０の振動空間Ｓを封止できる上蓋３０と、を準備することと、ＭＥＭＳ基板４０における共振子１０の振動部１２０の周囲に、第１金属層８１を形成することと、上蓋３０の、第１接地部５１に対向する位置に、第１接地部５１と異なる成分を有し、第２金属層８２を形成することと、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とを接合することと、を含み、接合することにおいて第１金属層８１の第１接地部５１と、第２金属層８２の第２接地部５２とは、共晶反応をして接地部５０を生成し、接地部５０は、上蓋３０の内部に拡散し、上蓋３０と電気的に接続している。
これにより、基板における接触抵抗の低減を実現できるとともに、アウトガス発生の抑制により良好な真空度を得ることできる。

また、前述した共振装置製造方法において、接地部５０は、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との間に位置し、上蓋３０を接地させるように、接地部５０の上蓋３０側の部分が、上蓋３０の内部に拡散して上蓋３０と電気的に接続しているとともに、接地部５０のＭＥＭＳ基板４０の部分が、ＭＥＭＳ基板４０に設けられている寄生容量低減膜２４０を介してＭＥＭＳ基板４０と絶縁的に接続していてもよい。
これにより、基板を接地させることができ、基板における接触抵抗の低減を実現することができる。

また、前述した共振装置製造方法において、上蓋３０の材料は、シリコンであり、第１接地部５１は、少なくともアルミニウム層を有し、第２接地部５２は、少なくともゲルマニウム層を有してもよい。
これにより、基板における接触抵抗の低減を実現することできる。

また、前述した共振装置製造方法において、アルミニウム層の厚みは、約０．７０μｍであり、ゲルマニウム層の厚みは、約０．３８μｍであってもよい。
これにより、共晶反応層を十分に発生させることができる。

また、前述した共振装置製造方法において、第２接地部５２は、チタン層をさらに有し、チタン層は、ゲルマニウム層よりも上蓋３０側に設けられており、接地部５０は、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンの共晶反応によって構成された合金層であってもよい。
これにより、異なる材質の界面の形成を抑制することができる。

また、前述した共振装置製造方法において、チタン層の厚みは、約０．１０μｍであってもよい。
これにより、接合の密着性を向上することができる。

また、前述した共振装置製造方法において、ＭＥＭＳ基板４０の第１接地部５１を脱ガスするための第１アニール処理と、上蓋３０の第２接地部５２を脱ガスするための第２アニール処理と、をさらに含み、第１アニール処理及び第２アニール処理は、接合することが行われる前に実施されてもよい。
これにより、良好な真空度を得ることができる。

また、前述した共振装置製造方法において、第１アニール処理及び第２アニール処理のそれぞれのアニール温度は、約４５０℃であってもよい。
これにより、十分に脱ガスすることによって、真空度を向上することができる。

また、前述した共振装置製造方法において、接合することにおける、共晶反応を実施させるための共晶温度は、約４４０℃であってもよい。
これにより、共晶反応層を十分に発生させることができる。

また、前述した共振装置製造方法において、第１金属層８１は、平面視するときに、第１基板の振動部の周囲に位置する第１接合部６１と、第１接合部と接触せず、第１接合部の内側に位置する第１接地部５１とを備え、第２金属層８２は、平面視するときに、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０とを対向させたときに、第１接合部６１に対向する位置にある第２接合部６２と、第１接地部５１に対向する位置にある第２接地部５２とを備え、接合することは、第１接合部６１と第２接合部６２とを共晶反応させて接合部６０を生成することと、第１接地部５１と第２接地部５２とを共晶反応させて接地部５０を生成することとを含み、接地部５０は、第１共晶反応層であり、接合部６０は、第１共晶反応層と同じ成分を有する第２共晶反応層であってもよい。
これにより、基板を接地させることができ、基板における接触抵抗の低減を実現することができる。

また、前述した共振装置製造方法において、接合部６０は、ＭＥＭＳ基板４０と上蓋３０との間に位置し、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０に設けられている寄生容量低減膜２４０及び酸化ケイ素膜Ｌ３１によって、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０の内部に拡散せず、ＭＥＭＳ基板４０及び上蓋３０と絶縁的に接続してもよい。
これにより、良好な真空度を得ることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…共振装置、１０…共振子、２０…下蓋、２１…凹部、２２…底板、２３…側壁、３０…上蓋、３１…凹部、３３…側壁、３４…ゲッター層、４０…ＭＥＭＳ基板、５０…接地部、６０…接合部、６６…第１導電層、６７…第２導電層、６８…第１密着層、６９…第２密着層、７０…接続配線、７６Ａ，７６Ｂ…コンタクト電極、８０…共晶反応層、９０…第２層、１１０…保持腕、１２０…振動部、１３０…基部、１３１ａ…長辺、１３１Ａ…前端、１３１ｂ…長辺、１３１Ｂ…後端、１３１ｃ…短辺、１３１ｄ…短辺、１３５，１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ…振動腕、１４０…保持部、１４１…電圧印加部、２３５…保護膜、２３６…周波数調整膜、２４０…寄生容量低減膜、Ｅ１，Ｅ２…金属層、Ｆ２…Ｓｉ基板、Ｆ３…圧電薄膜、Ｆ２１…酸化ケイ素層、Ｇ…錘部、Ｌ１…ウエハ、Ｌ３…Ｓｉウエハ、Ｌ３１…酸化ケイ素膜、Ｐ…仮想平面、Ｔ４…端子、Ｖ１，Ｖ２…ビア、Ｖ３…貫通電極。

Claims (19)

1. 共振子を含む第１基板と、
   前記共振子の振動空間を封止するように設けられている第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第２基板の内部に拡散し、前記第２基板と電気的に接続している、第１共晶反応層と、を備え、
   前記第１基板の前記共振子の略全面に、絶縁層が設けられており、
   前記第１共晶反応層は、前記第２基板を接地させるように、前記第２基板と電気的に接続しているとともに、前記絶縁層を介して前記第１基板と絶縁的に接続している、
   共振装置。
2. 前記第２基板の材料は、シリコンである、請求項１に記載の共振装置。
3. 前記第１共晶反応層の主成分は、アルミニウム及びゲルマニウムを有する、請求項１または２に記載の共振装置。
4. 前記第１共晶反応層の主成分は、チタンをさらに有し、
   前記第１共晶反応層は、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンの共晶反応によって構成された合金層である、請求項３に記載の共振装置。
5. 前記第１共晶反応層は、前記第２基板側のアルミニウムの濃度が、前記第１基板側のアルミニウムの濃度よりも低く、又は、前記第２基板側のアルミニウムの濃度が、前記第１基板側のアルミニウムの濃度と同じ、請求項２乃至４の何れかの一項に記載の共振装置。
6. 前記第１基板と前記第２基板とを接合する第２共晶反応層、をさらに備え、
   前記第２共晶反応層は、前記第１共晶反応層の外周側に位置し、絶縁層を介して前記第１基板及び前記第２基板とも絶縁的に接続している、請求項１乃至５の何れかの一項に記載の共振装置。
7. 前記第２共晶反応層は、前記第１共晶反応層と同じ成分を有する、請求項６に記載の共振装置。
8. 前記振動空間の真空度は、１パスカル以上２パスカル以下である、請求項１乃至７の何れかの一項に記載の共振装置。
9. 共振子を含む第１基板と、前記共振子の振動空間を封止できる第２基板と、を準備することと、
   前記第１基板における前記共振子の振動部の周囲に、第１金属層を形成することと、
   前記第２基板の、前記第１金属層に対向する位置に、前記第１金属層と異なる成分を有する第２金属層を形成することと、
   前記第１基板と前記第２基板とを接合することと、を含み、
   前記接合することにおいて、前記第１金属層と前記第２金属層とは、共晶反応をして第１共晶反応層を生成し、
   前記第１共晶反応層は、前記第２基板の内部に拡散し、前記第２基板と電気的に接続している、
   共振装置製造方法。
10. 前記第１共晶反応層は、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第２基板を接地させるように、前記第２基板側の部分が、前記第２基板の内部に拡散して前記第２基板と電気的に接続しているとともに、前記第１基板側の部分が、前記第１基板に設けられている絶縁層を介して前記第１基板と絶縁的に接続している、請求項９に記載の共振装置製造方法。
11. 前記第２基板の材料は、シリコンであり、
    前記第１金属層は、少なくともアルミニウム層を有し、
    前記第２金属層は、少なくともゲルマニウム層を有する、
    請求項９又は１０に記載の共振装置製造方法。
12. 前記アルミニウム層の厚みは、０．７０μｍであり、
    前記ゲルマニウム層の厚みは、０．３８μｍである、
    請求項１１に記載の共振装置製造方法。
13. 前記第２金属層は、チタン層をさらに有し、
    前記チタン層は、前記ゲルマニウム層よりも前記第２基板側に設けられており、
    前記第１共晶反応層は、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンの共晶反応によって構成された合金層である、請求項１１又は１２に記載の共振装置製造方法。
14. 前記チタン層の厚みは、０．１０μｍである、
    請求項１３に記載の共振装置製造方法。
15. 前記第１基板の第１金属層を脱ガスするための第１アニール処理と、
    前記第２基板の第２金属層を脱ガスするための第２アニール処理と、
    をさらに含み、
    前記第１アニール処理及び前記第２アニール処理は、前記接合することが行われる前に実施される、請求項９乃至１４の何れかの一項に記載の共振装置製造方法。
16. 前記第１アニール処理及び前記第２アニール処理のそれぞれのアニール温度は、４５０℃である、請求項１５に記載の共振装置製造方法。
17. 前記接合することにおける、前記共晶反応を実施させるための共晶温度は、４４０℃である、請求項９乃至１６の何れかの一項に記載の共振装置製造方法。
18. 前記第１金属層は、平面視するときに、前記第１基板の前記振動部の周囲に位置する第１接合部と、前記第１接合部と接触せず、前記第１接合部の内側に位置する第１接地部とを備え、
    前記第２金属層は、平面視するときに、前記第１基板と前記第２基板とを対向させたときに、前記第１接合部に対向する位置にある第２接合部と、前記第１接地部に対向する位置にある第２接地部とを備え、
    前記接合することは、前記第１接合部と前記第２接合部とを共晶反応させて接合部を生成することと、前記第１接地部と前記第２接地部とを共晶反応させて接地部を生成することとを含み、
    前記接地部は、前記第１共晶反応層であり、前記接合部は、前記第１共晶反応層と同じ成分を有する第２共晶反応層である、請求項９乃至１７の何れかの一項に記載の共振装置製造方法。
19. 前記第２共晶反応層は、前記第１基板と前記第２基板との間に位置し、前記第１基板及び前記第２基板に設けられている絶縁層によって、前記第１基板及び前記第２基板の内部に拡散せず、前記第２基板及び前記第１基板と絶縁的に接続している、請求項１８に記載の共振装置製造方法。

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