WO2010097909A1 - パッケージ、パッケージの製造方法、および圧電振動子の製造方法 - Google Patents

パッケージ、パッケージの製造方法、および圧電振動子の製造方法 Download PDF

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剛 杉山
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    • H03H9/1021—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type
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    • Y10T428/1317—Multilayer [continuous layer]

Definitions

  • the present invention relates to a package, a package manufacturing method, and a piezoelectric vibrator manufacturing method.
  • packaged products include a base substrate and a lid substrate that are anodically bonded to each other in a stacked state and have a cavity formed therebetween, and an operating piece that is mounted on a portion of the base substrate located in the cavity. It is used.
  • a piezoelectric vibrator that is mounted on a mobile phone or a portable information terminal device and uses a crystal or the like as a time source, a timing source such as a control signal, a reference signal source, or the like is known.
  • Patent Document 1 describes a package manufactured by stacking and bonding substrates. According to the package described in Patent Document 1, the inside of the package can be hermetically sealed. Patent Document 1 describes that a metal or a semiconductor such as aluminum, titanium, tantalum, or silicon can be used as a bonding layer. Japanese Patent No. 362435
  • the metal or the semiconductor is used as a bonding layer, and the package is cut out along a groove formed in an intermediate portion in the width direction of the bonding layer. For this reason, the bonding layer is exposed on the cut surface from which the package is cut out.
  • the bonding layer may be corroded when contacted with an external environment, particularly an acid or an alkali.
  • aluminum oxide (alumina) is usually formed in a film on the surface of the bonding layer exposed to the atmosphere. Corrosion of is suppressed.
  • the bonding layer is surely covered with a coating material, and high processing accuracy is required to prevent the coating material from adhering to a portion such as an electrode.
  • the bonding layer is configured in preference to high corrosion resistance, the bonding property between the substrates may be insufficient, and it may be difficult to maintain the quality of the package product.
  • This invention is made
  • a second object of the present invention is to provide a package manufacturing method and a piezoelectric vibrator manufacturing method capable of efficiently manufacturing a package capable of satisfying both bondability between substrates and corrosion resistance.
  • the package of the present invention is a package in which a plurality of substrates including a first substrate and a second substrate are joined to form a cavity between the plurality of substrates, and the first substrate, the second substrate, A corrosion-resistant bonding film disposed so as to surround the cavity on the opposite surface, and an inner surface of the corrosion-resistant bonding film on the opposite surfaces of the first substrate and the second substrate. And a high-bonding bonding film having a higher bonding strength than the corrosion-resistant bonding film.
  • the corrosion-resistant bonding film in the state where the first substrate and the second substrate are bonded, the corrosion-resistant bonding film is exposed to the outside of the package on the opposing surfaces of the first substrate and the second substrate, A highly bondable bonding film is exposed on the cavity side. Therefore, the high bondability bonding film is prevented from being exposed to the outside by the corrosion-resistant bonding film, and is prevented from being exposed to the atmosphere outside the package, an acidic solution, or an alkaline solution.
  • the highly bondable bonding film contains aluminum.
  • the aluminum having an emphasis on bondability can be selected as the highly bondable bonding film without considering the corrosion resistance.
  • Aluminum is a material that has a high tendency to ionize, and has the property of dissolving when an acidic solution or the like adheres to it while in contact with other types of metals. It is suppressed. By using aluminum, the bondability between the first substrate and the second substrate is improved, and the cavity can be reliably sealed.
  • the first substrate and the second substrate contain glass, and the corrosion-resistant bonding film is disposed so as to contact the surface of the first substrate; It is preferable to have a silicon layer disposed so as to be in contact with the chromium layer and the second substrate.
  • both the first substrate and the second substrate are glass-based substrates, and a chromium layer is disposed on the first substrate.
  • the chromium layer has high adhesion to glass, and can be easily formed as a desired pattern on the glass-based first substrate.
  • the silicon layer is provided between the chromium layer and the second substrate, the chromium layer and the silicon layer are firmly bonded to each other by metal, and the silicon layer glass-based second substrate is preferably bonded by anodic bonding.
  • the package manufacturing method of the present invention is a package manufacturing method in which a plurality of substrates including a first substrate and a second substrate are joined to form a cavity between the plurality of substrates.
  • the second step of forming a corrosion-resistant bonding film having a lower thickness than the first bonding film and having the predetermined thickness, and the first step so as to sandwich the first bonding film and the corrosion-resistant bonding film The first wafer and the second wafer are bonded to each other at the intermediate portion in the width direction of the corrosion-resistant bonding film following the bonding step, and a bonding step in which the wafer and the second wafer are overlapped and bonded.
  • the strip-shaped first bonding film is formed in the first step, and then the groove is formed in the intermediate portion in the width direction of the first bonding film in the removing step.
  • the arrangement order of the cavity and the bonding film on the first wafer is the cavity, the first bonding film, the corrosion-resistant bonding film, the first It is repeated in the order of the bonding film.
  • the first bonding film is located inside the corrosion-resistant bonding film, and the progress of corrosion is suppressed by the corrosion-resistant bonding film. it can.
  • the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention is a method for manufacturing a piezoelectric vibrator in which a plurality of substrates including a first substrate and a second substrate are bonded to form a cavity between the plurality of substrates.
  • a first step of forming a first bonding film having a predetermined thickness in a band shape having a predetermined width or more so as to surround the first width and an intermediate portion in the width direction of the first bonding film following the first step The surface of the first wafer removed in a narrower strip
  • the first wafer and the second wafer are bonded to each other at the intermediate portion in the width direction of the corrosion-resistant bonding film following the bonding step, and a bonding step in which the wafer and the second wafer are overlapped and bonded.
  • a dicing step of cutting the joined body is positioned inside the corrosion-resistant bonding film, and the progress of corrosion can be suppressed by the corrosion-resistant bonding film. For this reason, airtightness in the cavity is ensured, and stable operation of the piezoelectric vibrating piece disposed inside the cavity can be maintained regardless of the external environment of the piezoelectric vibrator.
  • the package of the present invention it is possible to achieve both bondability between substrates and corrosion resistance. Moreover, according to the manufacturing method of the package of this invention, the package which can be compatible with the joining property and corrosion resistance of board
  • FIG. 6 is a perspective view showing a partially broken piezoelectric vibrator manufactured by the method for manufacturing the piezoelectric vibrator. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the same piezoelectric vibrator.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the package 1 of the present embodiment in a partially broken view.
  • the package 1 is formed by bonding a plurality of substrates including a base substrate 2 (first substrate) and a lid substrate 3 (second substrate) between the base substrate 2 and the lid substrate 3.
  • Cavity C is formed in
  • the base substrate 2 and the lid substrate 3 are both glass-based substrates containing a glass material, and specifically, for example, a glass substrate made of soda-lime glass can be adopted.
  • a corrosion-resistant bonding film 24 disposed so as to surround the cavity C, and a high bonding disposed inside the corrosion-resistant bonding film 24.
  • the conductive bonding film 21 is formed.
  • the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24 are both bonding films that bond the base substrate 2 and the lid substrate 3 together.
  • the high bondability bonding film 21 is a bonding film that is employed with emphasis on the strength of bonding force for bonding the base substrate 2 and the lid substrate 3, and in this embodiment, a metal material containing aluminum is used. Can be adopted.
  • the high bondability bonding film 21 may be either an aluminum alloy or an aluminum simple substance.
  • aluminum for example, titanium, other metal materials, or semiconductor materials can also be used for the high bondability bonding film 21 in order to increase the bonding force in accordance with the respective compositions of the base substrate 2 and the lid substrate 3. It is possible to suitably select and use a material optimal for the above.
  • the corrosion-resistant bonding film 24 is a bonding film having higher corrosion resistance than the high-bonding bonding film 21.
  • a bonding film having high corrosion resistance under acid or alkaline conditions is selected and adopted, and the dissolution rate is higher than that of the high bonding bonding film 21 when an acidic solution or an alkaline solution is attached. Contains low material.
  • the corrosion-resistant bonding film 24 of the present embodiment includes a chromium layer 22 disposed so as to be in contact with the surface of the base substrate 2, and a silicon layer 23 disposed so as to be in contact with the chromium layer 22 and the lid substrate 3. Is a two-layer structure.
  • the chromium layer 22 has high adhesion to the base substrate 2 that contains chromium and is a glass-based substrate.
  • the silicon layer 23 has high bondability by anodic bonding to the lid substrate 3 containing silicon and being a glass-based substrate.
  • the corrosion-resistant bonding film 24 having the chromium layer 22 and the silicon layer 23 has a lower ionization tendency than the high-bonding bonding film 21 containing aluminum. Therefore, even in an environment where aluminum is easily corroded in an acid or alkaline environment, the high bondability bonding film 21 is surrounded by the corrosion-resistant bonding film 24 containing chromium and silicon, and the acid or Protected from exposure to alkaline environments.
  • the combination of the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24 can be another combination in which the magnitude relationship of the ionization tendency satisfies the above relationship.
  • the corrosion-resistant bonding film 24 has a low degree of corrosion in an accelerated test or the like performed by changing the external environment to which the corrosion-resistant bonding film 24 is exposed under various conditions by paying attention to factors other than the ionization tendency. You can also select and use materials.
  • the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24 are both formed so that the thickness in the direction perpendicular to the surface of the base substrate 2 is equal. All of the corrosive bonding films 24 are in close contact with the lid substrate 3. Therefore, in the package 1, the cavity C is sealed by the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24.
  • Various circuits such as a sensor circuit and an oscillation circuit can be formed inside the cavity C, and the inside of the cavity C can be sealed in a vacuum state.
  • FIGS. 2A to 5 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the package 1
  • FIG. 5 is a flowchart showing the method for manufacturing the package 1.
  • the base wafer 20 (first wafer) that is the base of the base substrate 2 and the lid wafer 30 that is the base of the lid substrate 3 are bonded together, so that a plurality of packages 1 are batched. To manufacture.
  • FIG. 2A and 2B are cross-sectional views showing a process of manufacturing the package 1, and show a wafer forming step S1 (see FIG. 5) for forming the base wafer 20 and the lid wafer 30 into a predetermined shape.
  • FIG. 2A shows the base wafer 20.
  • the base wafer 20 is formed into a shape in which a plurality of base substrates 2 are integrally formed, such as drilling and wiring (see first wafer forming step S11, FIG. 5). ).
  • FIG. 2B shows the lid wafer 30.
  • a recess 3a is formed at a position that becomes the cavity C after the manufacture of the package 1 is completed, and a bonding region having a predetermined width W1 is formed so as to partition the recess 3a.
  • the lid wafer 30 is formed into a shape in which a plurality of lid substrates 3 are integrally formed (see the second wafer forming step S12, FIG. 5).
  • 3A to 3C are cross-sectional views showing a process of manufacturing the package 1, and a bonding film forming step S2 (FIG. 5) for forming the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24 in a predetermined shape. Reference).
  • a bonding film forming step S2 for forming the high bondability bonding film 21 and the corrosion-resistant bonding film 24 in a predetermined shape. Reference).
  • FIG. 3A in the bonding film forming step S2, first, on the surface of the base wafer 20, a belt having a predetermined width W1 and a predetermined thickness H is formed at a position corresponding to a bonding region of the predetermined width W1 on the lid wafer 30.
  • One bonding film 21 (the above-described highly bonding film 21) is formed (first step S21, see FIG. 5).
  • a sputtering method can be employed as a method for forming the first bonding film 21.
  • a first bonding film 21 is formed on the surface of the first wafer 20 so as to surround a region that becomes the cavity C when the manufacturing of the package 1 is completed.
  • a plurality of regions serving as cavities C are arranged on the wafer (base wafer 20, lid wafer 30), and the first bonding film 21 is formed in a lattice pattern on the base wafer 20.
  • the intermediate portion in the width direction of the first bonding film 21 is removed in a strip shape having a width W ⁇ b> 2 narrower than the predetermined width W ⁇ b> 1 to remove the surface of the base wafer 20. Is formed (see removal step S22, FIG. 5).
  • the groove part G1 is formed along the center line of the first bonding film 21, and divides the first bonding film 21 like the high bonding bonding films 21a and 21b.
  • the width W2 of the groove G1 is preferably 1 ⁇ 2 or less with respect to the predetermined width W1 of the first bonding film 21. This is to ensure the bonding between the base substrate 2 and the lid substrate 3 by increasing the width of the highly bondable bonding film 21 after the manufacture of the package 1 is completed.
  • the corrosion-resistant bonding film 24 having a lower ionization tendency than the high-bonding bonding film 21 on the surface of the base wafer 20 exposed in the groove G1 as described above. (See the second step S23, FIG. 5).
  • the second step S ⁇ b> 23 first, the chromium layer 22 is laminated on the base wafer 20, and further, the silicon layer 23 is laminated on the upper surface of the chromium layer 22.
  • a method (sputtering method) similar to the method for forming the first bonding film 21 can be employed.
  • the formation method of the 1st joining film 21 (highly joining film
  • membrane 24 is made with the same method, there exists an effect which simplifies a manufacturing process, but high joining property
  • the method for forming the bonding film 21 and the method for forming the corrosion-resistant bonding film 24 may be different.
  • the thickness of the corrosion resistant bonding film 24 is preferably formed to be equal to the predetermined thickness H of the high bondability bonding film 21.
  • the thickness of each of the chromium layer 22 and the silicon layer 23 can be set to an appropriate thickness that gives a predetermined thickness H in total.
  • FIG. 3C shows a state where all of the grooves G1 are filled with the corrosion-resistant bonding film 24, but there is a gap between the corrosion-resistant bonding film 24 and the high-bonding bonding film 21. It doesn't matter.
  • FIG. 4A and 4B are cross-sectional views showing a process of manufacturing the package 1, and show a package forming step S3 (see FIG. 5) in which the base wafer 20 and the lid wafer 30 are joined and divided as a package.
  • the base wafer 20 and the lid wafer 30 are overlapped so as to sandwich the first bonding film (high bonding adhesive film 21) and the corrosion-resistant bonding film 24. Joining (see joining step S31, FIG. 5).
  • the bonding step S31 is performed by an anodic bonding method, and the base wafer 20 and the lid wafer 30 that are overlaid are first pressed in the compression direction. Subsequently, a predetermined DC voltage is applied so that the base wafer 20 is on the anode side and the lid wafer 30 is on the cathode side. Then, the highly bondable bonding film 21 and the silicon layer 23 are anodically bonded to the lid wafer 30, and a cavity C that is a gap is generated between the base wafer 20 and the lid wafer 30.
  • the joined body in which the base wafer 20 and the lid wafer 30 are joined at the intermediate portion in the width direction of the corrosion-resistant joining film 24 is cut (dicing step S32, (See FIG. 5).
  • the joined body of the base wafer 20 and the lid wafer 30 is cut so as to include one cavity C, so that a plurality of packages 1 are obtained.
  • the base substrate 2 and the lid substrate 3 are reliably bonded by the high bondability bonding film 21. Further, the high bondability bonding film 21 is prevented from being exposed to the outside of the package 1 by the corrosion-resistant bonding film 24, and the exposure to the atmosphere outside the package 1, an acidic solution, or an alkaline solution is suppressed. ing. Therefore, it is possible to achieve both the bonding strength and the corrosion resistance in the package.
  • the corrosion of the high bondability bonding film 21 is suppressed by the corrosion-resistant bonding film 24, aluminum that emphasizes bondability is selected for the high bondability bonding film 21 without considering the corrosion resistance. Can do. Since the material containing aluminum is used for the highly bondable bonding film 21, the base substrate 2 and the lid substrate 3 which are glass substrates can be firmly bonded, and the cavity C is reliably sealed.
  • the high bondability bonding film 21 is formed first, and then the width of the high bondability bonding film 21 is increased.
  • the middle part of the direction is formed so as to be replaced by the corrosion-resistant bonding film 24. Therefore, it is possible to complete the structure that prevents the corrosion of the bonding film at the stage where the base substrate 2 and the lid substrate 3 are both in a wafer shape. Therefore, the high bondability bonding film 21 has already been reliably protected by the corrosion-resistant bonding film 24 after being cut out as the package 1.
  • the structure for preventing the corrosion of the bonding film at the wafer stage is completed as described above, it is not necessary to individually cover the bonding film exposed on the outer surface of the package 1 as in the prior art. As a result, the package can be manufactured efficiently.
  • FIG. 6 and 7 are perspective views showing a manufacturing process in the piezoelectric vibrator manufacturing method of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a partially broken piezoelectric vibrator of this embodiment.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is arranged in a cavity C of a package similar to the package shown in FIG.
  • the piezoelectric vibrator 100 oscillates at a predetermined frequency when the piezoelectric vibrating piece 4 is energized.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the piezoelectric vibrator 100. As shown in FIG. 9, in the method for manufacturing a piezoelectric vibrator of the present embodiment, a wiring process S ⁇ b> 101 and a connection process 102 are further included in the above-described package manufacturing method.
  • the wiring step S ⁇ b> 101 is a step of forming the wiring circuit 10 in a region surrounded by the high bondability bonding film 21, that is, inside the cavity C.
  • the wiring circuit 10 has an electrode that communicates with the outer surface of the package 1.
  • the connecting step S102 is a step of electrically connecting the piezoelectric vibrating reed 4 to the wiring circuit 10 formed on the surface of the base wafer 20 in the wiring step S101.
  • the piezoelectric vibrating piece 4 is a tuning fork type vibrating piece formed of a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate, and vibrates when a predetermined voltage is applied. Things can be adopted.
  • a joining step S31 similar to the above is performed following the connecting step S102, and the base wafer 20 and the lid wafer 30 to which the piezoelectric vibrating reed 4 is connected are joined.
  • a dicing step S32 is performed subsequent to the joining step S31, whereby the piezoelectric vibrator 100 in which the piezoelectric vibrating reed 4 is hermetically sealed is cut and completed.
  • the high bondability bonding film 21 is already secured by the corrosion-resistant bonding film 24 after being separated as a piezoelectric vibrator in the same manner as the above-described package manufacturing method. Is protected. Accordingly, airtightness in the cavity is ensured, and stable operation of the piezoelectric vibrating piece disposed inside the cavity can be maintained regardless of the external environment of the piezoelectric vibrator.
  • the package of the present invention maintains the airtightness of the cavity in an environment where the bonding film is easily corroded in a package in which a plurality of substrates are bonded and a cavity is formed between the plurality of substrates, and is disposed inside the cavity.
  • the present invention can be preferably applied to maintain the stable operation of the actuated piece.

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Abstract

　このパッケージは、第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成されるパッケージであって、前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記キャビティを囲繞して配置された耐腐食性接合膜と、前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記耐腐食性接合膜の内方に配置され、前記耐腐食性接合膜よりも接合力が高い高接合性接合膜と、を備える。

Description

パッケージ、パッケージの製造方法、および圧電振動子の製造方法
　本発明は、パッケージ、パッケージの製造方法、および圧電振動子の製造方法に関する。
　近年、互いが積層状態で陽極接合されるとともに両者間にキャビティが形成されたベース基板およびリッド基板と、ベース基板においてキャビティ内に位置する部分にマウントされた作動片と、を備えるパッケージ製品が広く用いられている。この種のパッケージ製品として、例えば、携帯電話や携帯情報端末機器に装着され、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が知られている。
　このようなパッケージ製品におけるパッケージおよびその製造方法として、例えば特許文献１には、基板を重ね合わせて接合することによって製造されるパッケージが記載されている。この特許文献１に記載のパッケージによれば、パッケージの空間内を気密に封止することができる。
また、特許文献１には、接合層としてアルミニウム、チタン、タンタル、シリコン等の金属あるいは半導体を使用することができることが記載されている。
特許第３６２１４３５号公報
　特許文献１に記載のパッケージおよびその製造方法では、接合層として上記金属あるいは半導体が用いられ、接合層の幅方向の中間部に形成された溝に沿ってパッケージが切り出されている。このため、パッケージが切り出された切断面には、接合層が露出されている。
　しかしながら、特許文献１に記載のパッケージでは、外部環境、特に酸やアルカリに接触された際に接合層が腐食されることがある。例えば、接合性の高いアルミニウムを用いて接合層を構成した場合、通常は大気中においては大気に露出された接合層の表面には酸化アルミニウム（アルミナ）が皮膜状に生じるため、接合層の深部の腐食は抑制されている。ここで、大気の湿度が高い場合や、接合層が酸性の溶液に接触する環境であると、アルミニウムのイオン化傾向が高いため接合層において局部電池が生じ、接合層が深部まで容易に腐食されてしまう。接合層が腐食された際にはその隙間から大気が流入するため、パッケージの内部を所定の環境に維持することができなくなり、パッケージ製品の性能に影響を与えてしまう。
　このような接合層の腐食を抑制するために、パッケージの外周に接合層を覆うコーティングを設けることが知られている。しかしながら、このようなコーティングを施すためには、コート材を塗布するために特別な工程を設ける必要がある。さらに、接合層には確実にコート材が被覆され、例えば電極等の部位にはコート材が付着されないようにするためには高い加工精度を要する。
　また、耐腐食性が高いことを優先して接合層を構成すると、基板同士の接合性が不十分となる場合があり、パッケージ製品の品質の維持が困難となる場合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は基板同士の接合性と耐腐食性とを両立できるパッケージの提供を図ることにある。
　また、本発明の第２の目的は、基板同士の接合性と耐腐食性とを両立できるパッケージを効率よく製造できるパッケージの製造方法および圧電振動子の製造方法の提供を図ることにある。
　本発明のパッケージは、第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成されるパッケージであって、前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記キャビティを囲繞して配置された耐腐食性接合膜と、前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記耐腐食性接合膜の内方に配置され、前記耐腐食性接合膜よりも接合力が高い高接合性接合膜とを備えることを特徴としている。
　この発明によれば、第一基板と第二基板とが接合された状態では、第一基板と第二基板との対向する面上において、パッケージの外部には耐腐食性接合膜が露出され、キャビティ側には高接合性接合膜が露出されている。従って、高接合性接合膜は耐腐食性接合膜によって外部への露出が抑制されており、パッケージの外部の大気、酸性溶液、あるいはアルカリ性溶液などに暴露されることが抑制されている。上述した位置関係で接合性を重視した接合膜と耐腐食性を重視した接合膜とが組み合わせられることによって、パッケージにおける接合強度と耐腐食性とを両立することができる。
　また、本発明のパッケージは、前記高接合性接合膜が、アルミニウムを含有することが好ましい。
　この場合、耐腐食性接合膜によって高接合性接合膜の腐食が抑制されているので、高接合性接合膜は耐腐食性を考慮せずに接合性を重視したアルミニウムを選択することができる。アルミニウムはイオン化傾向が高い素材であり他種金属と接触された状態で酸性溶液等が付着すると溶解する性質を有するが、耐腐食性接合膜によってパッケージの外部環境から保護されているために腐食が抑制されている。アルミニウムが使用されることで第一基板と第二基板との接合性が高まり、キャビティの密封を確実にできる。
　また、本発明のパッケージは、前記第一基板および前記第二基板がガラスを含有し、前記耐腐食性接合膜が、前記第一基板の面上に接触するように配置されたクロム層と、前記クロム層と前記第二基板とに接触するように配置されたシリコン層とを有することが好ましい。
　この場合、第一基板と第二基板とがともにガラス系基板であり、第一基板上にはクロム層が配置されている。クロム層は、ガラスとの接着性が高く、またガラス系の第一基板に容易に所望のパターンとして形成可能である。また、クロム層と第二基板との間にシリコン層を有するので、クロム層とシリコン層とは金属同士で強固に結合され、シリコン層ガラス系の第二基板とは陽極接合によって好適に接合される。
　本発明のパッケージの製造方法は、第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成されるパッケージの製造方法であって、複数の前記第一基板が一体成形された第一ウエハを成形する第一ウエハ成形工程と、前記第一基板と重ね合わせ可能な位置関係で複数の前記第二基板が一体成形された第二ウエハを成形する第二ウエハ成形工程と、前記第一ウエハの面上に前記キャビティを囲繞するように所定幅以上の帯状で所定厚さを有する第一接合膜を形成する第一工程と、前記第一工程に続いて前記第一接合膜の幅方向の中間部を前記所定幅よりも狭い帯状に除去して前記第一ウエハの面が露出された溝部を形成する除去工程と、前記除去工程に続いて前記溝部に露出された前記第一ウエハの面上に前記第一接合膜よりもイオン化傾向が低く、前記所定厚さを有する耐腐食性接合膜を形成する第二工程と、前記第一接合膜および前記耐腐食性接合膜を挟むように前記第一ウエハと前記第二ウエハとを重ね合わせて接合する接合工程と、前記接合工程に続いて前記耐腐食性接合膜の幅方向の中間部において前記第一ウエハと前記第二ウエハとが接合された接合体を切断するダイシング工程とを備えることを特徴としている。
　この発明によれば、第一工程において帯状の第一接合膜が形成され、その後除去工程において第一接合膜の幅方向の中間部に溝部が形成される。その後第二工程において溝部に沿って耐腐食性接合膜が形成されると、第一ウエハ上ではキャビティと接合膜との並び順が、キャビティ、第一接合膜、耐腐食性接合膜、第一接合膜の順で繰り返しになっている。その後、ダイシング工程において耐腐食性接合膜の幅方向の中間部が切断されるので、第一接合膜は耐腐食性接合膜の内方に位置し、耐腐食性接合膜によって腐食の進行が抑制できる。
　また、本発明の圧電振動子の製造方法は、第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成される圧電振動子の製造方法であって、複数の前記第一基板が一体成形された第一ウエハを成形する第一ウエハ成形工程と、前記第一基板と重ね合わせ可能な位置関係で複数の前記第二基板が一体成形された第二ウエハを成形する第二ウエハ成形工程と、前記第一ウエハの面上に前記第一基板における所定の回路形状を有する配線を複数形成する配線工程と、前記第一ウエハの面上に前記キャビティを囲繞するように所定幅以上の帯状で所定厚さを有する第一接合膜を形成する第一工程と、前記第一工程に続いて前記第一接合膜の幅方向の中間部を前記所定幅よりも狭い帯状に除去して前記第一ウエハの面が露出された溝部を形成する除去工程と、前記除去工程に続いて前記溝部に露出された前記第一ウエハの面上に前記第一接合膜よりもイオン化傾向が低く、前記所定厚さを有する耐腐食性接合膜を形成する第二工程と、前記第二工程の後に前記配線に圧電振動片を接続する接続工程と、前記第一接合膜および前記耐腐食性接合膜を挟むように前記第一ウエハと前記第二ウエハとを重ね合わせて接合する接合工程と、前記接合工程に続いて前記耐腐食性接合膜の幅方向の中間部において前記第一ウエハと前記第二ウエハとが接合された接合体を切断するダイシング工程とを備えることを特徴としている。
　この発明によれば、第一接合膜は耐腐食性接合膜の内方に位置し、耐腐食性接合膜によって腐食の進行が抑制できる。このため、キャビティ内の気密が確実になされ、圧電振動子の外部環境によらずキャビティの内部に配置された圧電振動片の安定動作を維持することができる。
　本発明のパッケージによれば、基板同士の接合性と耐腐食性とを両立できる。
　また、本発明のパッケージの製造方法によれば、基板同士の接合性と耐腐食性とを両立できるパッケージを効率よく製造できる。
　また、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、基板同士の接合性と耐腐食性とを両立でき、圧電振動子の外部環境によらず圧電振動片の安定動作を維持できる圧電振動子を効率よく製造できる。
本発明の１実施形態のパッケージを示す斜視図である。 本発明の１実施形態のパッケージの製造方法における製造の一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法における一過程を示す断面図である。 同パッケージの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の１実施形態の圧電振動子の製造方法における一過程を示す斜視図である。 同圧電振動子の製造方法における一過程を示す斜視図である。 同圧電振動子の製造方法によって製造された圧電振動子を一部破断して示す斜視図である。 同圧電振動子の製造方法を示すフローチャートである。
　以下、本発明の一実施形態のパッケージおよびパッケージの製造方法について図１から図５を参照して説明する。
　図１は、本実施形態のパッケージ１を一部破断して示す斜視図である。図１に示すように、パッケージ１は、ベース基板２（第一基板）とリッド基板３（第二基板）とを含む複数の基板が接合されており、ベース基板２とリッド基板３との間にキャビティＣが形成されている。
　本実施形態では、ベース基板２とリッド基板３とは、いずれもガラス材料を含有するガラス系基板であり、具体的には例えばソーダ石灰ガラスからなるガラス基板を採用することができる。
　さらに、ベース基板２とリッド基板３との対向する面上には、キャビティＣを囲繞して配置された耐腐食性接合膜２４と、耐腐食性接合膜２４の内方に配置された高接合性接合膜２１とが形成されている。
　高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４とは、いずれもベース基板２とリッド基板３とを接合する接合膜である。高接合性接合膜２１は、ベース基板２とリッド基板３とを接合させるための接合力の強さを重視して採用される接合膜であり、本実施形態においてはアルミニウムを含有する金属素材を採用することができる。
　また、高接合性接合膜２１は、アルミニウム合金と、アルミニウム単体とのいずれが採用されても構わない。さらに、高接合性接合膜２１にはアルミニウム以外にも例えばチタンその他金属素材あるいは半導体素材を採用することもでき、ベース基板２とリッド基板３とのそれぞれの組成に応じてその接合力を高めるために最適な素材を好適に選択して採用することができる。
　耐腐食性接合膜２４は、高接合性接合膜２１と比べて耐腐食性が高い接合膜である。本実施形態では、酸またはアルカリ条件下における耐腐食性が高い接合膜が選択されて採用されており、酸性溶液あるいはアルカリ性溶液が付着された際に高接合性接合膜２１と比べて溶解速度が低い素材を含有している。
　本実施形態の耐腐食性接合膜２４は、ベース基板２の面上に接触するように配置されたクロム層２２と、クロム層２２とリッド基板３とに接触するように配置されたシリコン層２３とを有する２層構造である。
　クロム層２２は、クロムを含有しガラス系基板であるベース基板２に対して接着性が高い。またシリコン層２３は、シリコンを含有しガラス系基板であるリッド基板３に対して陽極接合による高い接合性を有する。
　本実施形態では、クロム層２２とシリコン層２３とを有する耐腐食性接合膜２４は、アルミニウムを含有する高接合性接合膜２１よりもイオン化傾向が低い。従って酸あるいはアルカリ環境下においてアルミニウムが容易に腐食されるような環境であっても、高接合性接合膜２１はクロムおよびシリコンを含有する耐腐食性接合膜２４によって周囲を囲繞されて、酸あるいはアルカリ環境への暴露から保護されている。
　なお、高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４との組み合わせは、イオン化傾向の大小関係が上記の関係を満たす他の組み合わせとすることができる。また、耐腐食性接合膜２４には、イオン化傾向以外の要素に着目して、耐腐食性接合膜２４が暴露される外部環境を様々な条件に変えて行う加速試験等において腐食の程度が少ない素材を選択して採用することもできる。
　また、高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４とは、いずれもベース基板２の面に垂直な方向の厚さが等しくなるように形成されており、高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４のいずれもリッド基板３に対して密着されている。
　従って、パッケージ１では、キャビティＣは高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４とによって密封されている。また、キャビティＣの内部には、センサー回路や発振回路などの様々な回路を構成することができ、またキャビティＣの内部が真空状態で密封された構成とすることもできる。
　次に、本実施形態のパッケージの製造方法について図２Ａから図５を参照して説明する。図２Ａから図４Ｂはパッケージ１の製造方法を示す断面図であり、図５はパッケージ１の製造方法を示すフローチャートである。
　まず、本実施形態のパッケージの製造方法について概略を説明する。本実施形態のパッケージの製造方法では、ベース基板２の元となるベースウエハ２０（第一ウエハ）と、リッド基板３の元となるリッドウエハ３０とが接合されることによって複数のパッケージ１を一括で製造する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、パッケージ１の製造の一過程を示す断面図であり、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とを所定の形状に形成するウエハ形成工程Ｓ１（図５参照）を示している。図２Ａはベースウエハ２０を示している。詳細は図示していないが、ベースウエハ２０には、穴開け加工や配線加工等、複数のベース基板２が一体成形された形状への成形が行われる（第一ウエハ形成工程Ｓ１１、図５参照）。また、図２Ｂはリッドウエハ３０を示している。リッドウエハ３０には、パッケージ１の製造完了後にキャビティＣになる位置に凹部３ａが形成され、凹部３ａを仕切るように所定幅Ｗ１の接合領域が形成される。このようにリッドウエハ３０は複数のリッド基板３が一体成形された形状に成形されている（第二ウエハ形成工程Ｓ１２、図５参照）。
　図３Ａないし図３Ｃは、パッケージ１の製造の一過程を示す断面図であり、高接合性接合膜２１と耐腐食性接合膜２４とを所定の形状に形成する接合膜形成工程Ｓ２（図５参照）を示している。図３Ａに示すように、接合膜形成工程Ｓ２では、まずベースウエハ２０の面上に、リッドウエハ３０における所定幅Ｗ１の接合領域に対応する位置に所定幅Ｗ１の帯状で所定厚さＨを有する第一接合膜２１（上述の高接合性接合膜２１）を形成する（第一工程Ｓ２１、図５参照）。第一接合膜２１の形成方法には、スパッタリング法を採用することができる。第一工程Ｓ２１によって、第一ウエハ２０の面上にはパッケージ１の製造完了時にキャビティＣとなる領域を囲繞する第一接合膜２１が形成されている。ウエハ（ベースウエハ２０、リッドウエハ３０）上にはキャビティＣとなる領域が複数個所に配列されており、第一接合膜２１はベースウエハ２０上で格子状に形成されている。
　続いて、図３Ｂに示すように、第一工程Ｓ２１に続いて、第一接合膜２１の幅方向の中間部を所定幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２を有する帯状に除去してベースウエハ２０の面が露出された溝部Ｇ１を形成する（除去工程Ｓ２２、図５参照）。溝部Ｇ１は、第一接合膜２１の中央線に沿って形成され、第一接合膜２１を高接合性接合膜２１ａ、２１ｂのように分割している。なお、第一接合膜２１の所定幅Ｗ１に対して溝部Ｇ１の幅Ｗ２は１／２以下であることが好ましい。これは、パッケージ１の製造完了後において高接合性接合膜２１の幅を広く取ることでベース基板２とリッド基板３との接合を確実にするためである。
　図３Ｃに示すように、除去工程Ｓ２２に続いて、溝部Ｇ１に露出されたベースウエハ２０の面上に、上述したように高接合性接合膜２１よりもイオン化傾向が低い耐腐食性接合膜２４を形成する（第二工程Ｓ２３、図５参照）。第二工程Ｓ２３では、まずベースウエハ２０上にクロム層２２が積層され、さらにクロム層２２の上面にシリコン層２３が積層されて形成される。耐腐食性接合膜２４の形成には、第一接合膜２１を形成する方法と同様の方法（スパッタリング法）を採用することができる。なお、第一接合膜２１（高接合性接合膜２１）と耐腐食性接合膜２４との形成方法が同様の手法によってなされることで製造工程が単純化される効果があるが、高接合性接合膜２１の形成方法と耐腐食性接合膜２４の形成方法が異なっていても構わない。
　耐腐食性接合膜２４の厚さは、高接合性接合膜２１の所定厚さＨと等しく形成されていることが好ましい。なお、クロム層２２とシリコン層２３とそれぞれの厚さは合計で所定厚さＨとなる適宜の厚さとすることができる。
　なお、図３Ｃには溝Ｇ１のすべてに耐腐食性接合膜２４が充填されている様子を示しているが、耐腐食性接合膜２４と高接合性接合膜２１との間に隙間があっても構わない。
　図４Ａおよび図４Ｂは、パッケージ１の製造の一過程を示す断面図であり、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０とを接合してパッケージとして分割するパッケージ形成工程Ｓ３（図５参照）を示している。図４Ａに示すように、第二工程Ｓ２３が完了したあと、第一接合膜（高接合性接合膜２１）および耐腐食性接合膜２４を挟むようにベースウエハ２０とリッドウエハ３０とを重ね合わせて接合する（接合工程Ｓ３１、図５参照）。
　本実施形態では接合工程Ｓ３１は陽極接合法によって行われ、まず重ね合わせられたベースウエハ２０とリッドウエハ３０とがその圧縮方向に加圧される。続いてベースウエハ２０が陽極側、リッドウエハ３０が陰極側になるように所定の直流電圧が印加される。すると、高接合性接合膜２１とシリコン層２３とがそれぞれリッドウエハ３０に対して陽極接合され、ベースウエハ２０とリッドウエハ３０との間に空隙であるキャビティＣが生じる。
　図４Ｂに示すように、接合工程Ｓ３１が完了した後、耐腐食性接合膜２４の幅方向の中間部においてベースウエハ２０とリッドウエハ３０とが接合された接合体が切断される（ダイシング工程Ｓ３２、図５参照）。ダイシング工程Ｓ３２では、キャビティＣを１つずつ含むようにベースウエハ２０とリッドウエハ３０との接合体が切り分けられ、複数のパッケージ１となる。
　以上説明したように、本実施形態のパッケージ１によれば、高接合性接合膜２１によってベース基板２とリッド基板３とは確実に接合されている。さらに高接合性接合膜２１は耐腐食性接合膜２４によってパッケージ１の外部への露出が抑制されており、パッケージ１の外部の大気、酸性溶液、あるいはアルカリ性溶液などに暴露されることが抑制されている。従ってパッケージにおける接合強度と耐腐食性とを両立することができる。
　また、耐腐食性接合膜２４によって高接合性接合膜２１の腐食が抑制されているので、高接合性接合膜２１には耐腐食性を考慮せずに接合性を重視したアルミニウムを選択することができる。高接合性接合膜２１にアルミニウムを含有する素材が採用されているので、ガラス系基板であるベース基板２とリッド基板３とを強固に接合させることができ、キャビティＣが確実に密封される。
　また、本実施形態のパッケージの製造方法によれば、第一工程Ｓ２１から第二工程Ｓ２３に至る工程において、先に高接合性接合膜２１が形成され、その後に高接合性接合膜２１の幅方向の中間部が耐腐食性接合膜２４で置き換えられるように形成されている。そのため、ベース基板２とリッド基板と３がともにウエハ状である段階で接合膜の腐食を防止する構成を完成させることができる。従って、パッケージ１として切り分けられた後にはすでに高接合性接合膜２１は耐腐食性接合膜２４によって確実に保護されている。
　また、このようにウエハの段階で接合膜の腐食を防止するための構成が完成しているので、従来のようにパッケージ１の外面に露出された接合膜を個別に被覆する必要がない。その結果パッケージを効率よく製造できる。
　次に、本発明の一実施形態の圧電振動子の製造方法について図６から図９を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述したパッケージの製造方法と共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
　図６および図７は本実施形態の圧電振動子の製造方法における製造の一過程を示す斜視図である。また、図８は本実施形態の圧電振動子を一部破断して示す斜視図である。
　図８に示すように、本実施形態の圧電振動子１００は、図１に示すパッケージと同様のパッケージのキャビティＣに圧電振動片４が配置されている。圧電振動子１００は、圧電振動片４に通電されることによって所定の周波数で発振するものである。
　以下では、圧電振動子１００の製造方法について詳述する。
　図９は、圧電振動子１００の製造方法を示すフローチャートである。図９に示すように、本実施形態の圧電振動子の製造方法では、上述のパッケージの製造方法に、配線工程Ｓ１０１と接続工程１０２とがさらに備えられている。
　配線工程Ｓ１０１は、図６に示すように、高接合性接合膜２１によって囲繞される領域、すなわちキャビティＣの内側に配線回路１０を形成する工程である。配線回路１０は、パッケージ１の外面に通じる電極を有している。
　接続工程Ｓ１０２は、図７に示すように、配線工程Ｓ１０１においてベースウエハ２０の面上に形成された配線回路１０に対して、圧電振動片４を電気的に接続する工程である。圧電振動片４は、詳細は図示しないが、例えば、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものを採用することができる。
　さらに、接続工程Ｓ１０２に続いて上述と同様の接合工程Ｓ３１が行われ、圧電振動片４が接続されたベースウエハ２０とリッドウエハ３０とが接合される。
　接合工程Ｓ３１に続いてダイシング工程Ｓ３２が行われることによって圧電振動片４が気密に封入された圧電振動子１００が切り分けられて完成する。
　このように、本実施形態の圧電振動子の製造方法では、上述のパッケージの製造方法と同様に圧電振動子として切り分けられた後にはすでに高接合性接合膜２１は耐腐食性接合膜２４によって確実に保護されている。従って、キャビティ内の気密が確実になされ、圧電振動子の外部環境によらずキャビティの内部に配置された圧電振動片の安定動作を維持することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　本発明のパッケージは、複数の基板が接合されて複数の基板の間にキャビティが形成されたパッケージにおいて、接合膜が腐食されやすい環境下でのキャビティの気密性を維持し、キャビティの内部に配置された作動片の安定動作を維持するために好適に適用できる。
符号の説明
　１　　パッケージ
　２　　ベース基板（第一基板）
　４　圧電振動片
　２０　　ベースウエハ（第二ウエハ）
　２１、２１ａ、２１ｂ　　高接合性接合膜（第一接合膜）
　２２　　クロム層
　２３　　シリコン層
　２４　　耐腐食性接合膜
　３　　リッド基板（第二基板）
　３ａ　　凹部
　３０　　リッドウエハ（第二ウエハ）
　１００　　圧電振動子
　Ｃ　　キャビティ
　Ｗ１　　所定幅
　Ｈ　　所定厚さ
　Ｓ１１　　第一ウエハ形成工程
　Ｓ１２　　第二ウエハ形成工程
　Ｓ２１　　第一工程
　Ｓ２２　　除去工程
　Ｓ２３　　第二工程
　Ｓ３１　　接合工程
　Ｓ３２　　ダイシング工程

Claims (5)

  1. 　第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成されるパッケージであって、
    　前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記キャビティを囲繞して配置された耐腐食性接合膜と、
    　前記第一基板と前記第二基板との対向する面上で前記耐腐食性接合膜の内方に配置され、前記耐腐食性接合膜よりも接合力が高い高接合性接合膜と、
    　を備えるパッケージ。
  2. 　請求項１に記載のパッケージであって、前記高接合性接合膜が、アルミニウムを含有するパッケージ。
  3. 　請求項１または２に記載のパッケージであって、
    　前記第一基板および前記第二基板がガラスを含有し、
    　前記耐腐食性接合膜が、
    　　前記第一基板の面上に接触するように配置されたクロム層と、
    　　前記クロム層と前記第二基板とに接触するように配置されたシリコン層と、
    　　を有するパッケージ。
  4. 　第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成されるパッケージの製造方法であって、
    　複数の前記第一基板が一体成形された第一ウエハを成形する第一ウエハ成形工程と、
    　前記第一基板と重ね合わせ可能な位置関係で複数の前記第二基板が一体成形された第二ウエハを成形する第二ウエハ成形工程と、
    　前記第一ウエハの面上に前記キャビティを囲繞するように所定幅以上の帯状で所定厚さを有する第一接合膜を形成する第一工程と、
    　前記第一工程に続いて前記第一接合膜の幅方向の中間部を前記所定幅よりも狭い帯状に除去して前記第一ウエハの面が露出された溝部を形成する除去工程と、
    　前記除去工程に続いて前記溝部に露出された前記第一ウエハの面上に前記第一接合膜よりもイオン化傾向が低く、前記所定厚さを有する耐腐食性接合膜を形成する第二工程と、
    　前記第一接合膜および前記耐腐食性接合膜を挟むように前記第一ウエハと前記第二ウエハとを重ね合わせて接合する接合工程と、
    　前記接合工程に続いて前記耐腐食性接合膜の幅方向の中間部において前記第一ウエハと前記第二ウエハとが接合された接合体を切断するダイシング工程と、
    　を備えるパッケージの製造方法。
  5. 　第一基板と第二基板とを含む複数の基板が接合されて前記複数の基板の間にキャビティが形成される圧電振動子の製造方法であって、
    　複数の前記第一基板が一体成形された第一ウエハを成形する第一ウエハ成形工程と、
    　前記第一基板と重ね合わせ可能な位置関係で複数の前記第二基板が一体成形された第二ウエハを成形する第二ウエハ成形工程と、
    　前記第一ウエハの面上に前記第一基板における所定の回路形状を有する配線を複数形成する配線工程と、
    　前記第一ウエハの面上に前記キャビティを囲繞するように所定幅以上の帯状で所定厚さを有する第一接合膜を形成する第一工程と、
    　前記第一工程に続いて前記第一接合膜の幅方向の中間部を前記所定幅よりも狭い帯状に除去して前記第一ウエハの面が露出された溝部を形成する除去工程と、
    　前記除去工程に続いて前記溝部に露出された前記第一ウエハの面上に前記第一接合膜よりもイオン化傾向が低く、前記所定厚さを有する耐腐食性接合膜を形成する第二工程と、
    　前記第二工程の後に前記配線に圧電振動片を接続する接続工程と、
    　前記第一接合膜および前記耐腐食性接合膜を挟むように前記第一ウエハと前記第二ウエハとを重ね合わせて接合する接合工程と、
    　前記接合工程に続いて前記耐腐食性接合膜の幅方向の中間部において前記第一ウエハと前記第二ウエハとが接合された接合体を切断するダイシング工程と、
    　を備える圧電振動子の製造方法。
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