JP2008210592A - Manufacturing method of vacuum locking device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a vacuum locking device, wherein a degree of freedom about the arrangement position of a non-evaporation type getter is high, and high vacuum in an airtight vessel can be attained. <P>SOLUTION: Slurry obtained by mixing getter particles with a solvent is applied only to the prescribed portion of a second package substrate (a member for the airtight vessel) 3 composing a part of an airtight package (the airtight vessel)P, the solvent is then evaporated at a prescribed baking temperature and removed to form the non-evaporation type getter 4, the frame part 11 (an airtight vessel element) of a device body 1, a first package substrate 2 (the airtight vessel element), and the second package substrate 3 are then bonded to form the airtight package P, the non-evaporation type getter 4 is then activated at a prescribed activating temperature to obtain an acceleration sensor (the vacuum locking device), and the activating temperature is set higher than the baking temperature, and the activating temperature is set higher than a bonding temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、アクチュエータ、赤外線センサや、画像形成装置などの真空封止デバイスの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a vacuum sealing device such as an acceleration sensor, a gyro sensor, an actuator, an infrared sensor, and an image forming apparatus.

従来から、真空封止デバイスとして、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、アクチュエータ、赤外線センサや、画像形成装置などが知られている（例えば、特許文献１，２）。   Conventionally, as a vacuum sealing device, for example, an acceleration sensor, a gyro sensor, an actuator, an infrared sensor, an image forming apparatus, and the like are known (for example, Patent Documents 1 and 2).

ここで、上記特許文献１，２には、図３に示すように、多数個の電子源素子４０１が一表面側においてマトリクス状に配置された平板状のガラス基板からなるリアプレート４００と、リアプレート４００の上記一表面側に離間して配置されリアプレート４００に対向する面側に電子加速電極を兼ねるメタルバック５０１および蛍光体層５０２が形成された平板状のガラス基板からなるフェースプレート５００と、フェースプレート５００とリアプレート４００との間に介在する矩形枠状のフレーム（ガラス外枠）６００とを備え、リアプレート４００とフェースプレート５００とフレーム６００とで構成される気密容器内の空間を真空に保つように構成された画像形成装置が記載されている。ここにおいて、上述の画像形成装置は、フェースプレート５００およびリアプレート４００とフレーム６００とがフリットガラスを用いて封着されており、フェースプレート５００とリアプレート４００との互いの対向面側それぞれの適宜位置にＺｒを主成分とする合金あるいはＴｉを主成分とする合金からなる非蒸発型ゲッタ５０４，４０４が形成されている。   Here, in Patent Documents 1 and 2, as shown in FIG. 3, a rear plate 400 made of a flat glass substrate in which a large number of electron source elements 401 are arranged in a matrix on one surface side, and a rear plate 400, A face plate 500 made of a flat glass substrate on which a metal back 501 that also serves as an electron acceleration electrode and a phosphor layer 502 are formed on the surface side of the plate 400 that is spaced apart from the one surface side and that faces the rear plate 400. And a rectangular frame (glass outer frame) 600 interposed between the face plate 500 and the rear plate 400, and a space in an airtight container constituted by the rear plate 400, the face plate 500 and the frame 600 is formed. An image forming apparatus configured to maintain a vacuum is described. Here, in the above-described image forming apparatus, the face plate 500, the rear plate 400, and the frame 600 are sealed using frit glass, and the face plate 500 and the rear plate 400 are appropriately disposed on the mutually facing surfaces. Non-evaporable getters 504 and 404 made of an alloy mainly composed of Zr or an alloy mainly composed of Ti are formed at the positions.

ところで、真空封止デバイスの製造方法として、気密容器内に、別途に形成したペレット状の非蒸発ゲッタを配置するような製造方法を採用した場合には、非蒸発ゲッタのサイズに起因して真空封止デバイスの小型化が制限されてしまうという問題があった。   By the way, when a manufacturing method in which a separately formed pellet-shaped non-evaporable getter is disposed in an airtight container as a method for manufacturing a vacuum-sealed device, vacuum is caused due to the size of the non-evaporable getter. There has been a problem that downsizing of the sealing device is limited.

そこで、真空封止デバイスの気密パッケージの構成部材の所定部位に微細な非蒸発ゲッタを形成する方法として、粉末のゲッタ粒子を溶媒に溶かしたり分散させたスラリーをスクリーン印刷法などにより所定部位に塗布する塗布工程を行ってから、所定の焼成温度において溶媒を蒸発させて除去することで層状の非蒸発ゲッタを形成する焼成工程を行い、その後、非蒸発ゲッタの不要部分を除去するパターニング工程を行う方法が提案されている。   Therefore, as a method of forming a fine non-evaporable getter at a predetermined part of a component of an airtight package of a vacuum sealing device, a slurry obtained by dissolving or dispersing powdered getter particles in a solvent is applied to the predetermined part by a screen printing method or the like. After performing the coating step, a baking step for forming a layered non-evaporable getter is performed by evaporating and removing the solvent at a predetermined baking temperature, and then a patterning step for removing unnecessary portions of the non-evaporated getter is performed. A method has been proposed.

また、上記特許文献２には、上述の画像形成装置の製造方法において、リアプレート４００の上記一表面側の配線などの微細パターン上に非蒸発ゲッタ４０４を形成する方法として、インクジェット法を利用することが記載されている。   Further, in Patent Document 2, an inkjet method is used as a method for forming the non-evaporable getter 404 on a fine pattern such as a wiring on the one surface side of the rear plate 400 in the manufacturing method of the image forming apparatus described above. It is described.

一方、上記特許文献１には、上述の画像形成装置の製造方法として、フェースプレート５００およびリアプレート４００とフレーム６００とをフリットガラスを用いて所定の封着温度（例えば、４１０℃）で封着する封着工程（接合工程）と、封着工程の後に気密容器内を排気管を通して真空排気する真空排気工程と、内部空間が真空に保たれた気密容器内の非蒸発型ゲッタ４０４，５０４を所定の活性化温度（例えば、３５０℃）で活性化する活性化工程と、活性化工程の後に排気管を封じ切る封止工程とを備え、封着工程において封着部を局所的に封着温度に加熱するとともに非蒸発ゲッタ具備領域を封着温度未満の規定温度（例えば、２７０℃）に加熱するようにし、活性化工程において非蒸発型ゲッタ４０４，５０４を上記規定温度よりも高温の活性化温度で加熱することで活性化するようにした画像形成装置の製造方法が提案されている。なお、この製造方法では、真空排気工程よりも後に気密容器内の脱ガスを行うベーキング工程が活性化工程を兼ねている。
特開２０００−１４８０３６号公報 特開平１０−３３７９００号公報 On the other hand, in Patent Document 1, as a method of manufacturing the above-described image forming apparatus, the face plate 500, the rear plate 400, and the frame 600 are sealed at a predetermined sealing temperature (for example, 410 ° C.) using frit glass. A sealing process (bonding process), a vacuum evacuation process in which the inside of the hermetic container is evacuated through an exhaust pipe after the sealing process, and non-evaporable getters 404 and 504 in the hermetic container in which the internal space is kept in vacuum. An activation step of activating at a predetermined activation temperature (eg, 350 ° C.) and a sealing step of sealing the exhaust pipe after the activation step, and locally sealing the sealing portion in the sealing step The non-evaporable getter region is heated to a specified temperature lower than the sealing temperature (for example, 270 ° C.), and the non-evaporable getters 404 and 504 are heated to the specified temperature in the activation process. Method of manufacturing an image forming apparatus adapted to activate by heating at an activation temperature of the remote high temperature has been proposed. In this manufacturing method, the baking process for degassing the airtight container after the evacuation process also serves as the activation process.
JP 2000-148036 A JP 10-337900 A

ところで、上記特許文献１に記載された真空封止デバイスの製造方法では、封着工程において封着部を局所的に封着温度に加熱するとともに非蒸発ゲッタ具備領域を封着温度未満の規定温度に加熱するので、封着工程において非蒸発ゲッタ４０４，５０４が受けるダメージを小さくすることができ、非蒸発ゲッタ４０４，５０４の性能の低下を抑制することができる。   By the way, in the manufacturing method of the vacuum sealing device described in the above-mentioned Patent Document 1, the sealing portion is locally heated to the sealing temperature in the sealing step, and the non-evaporable getter-equipped region is a specified temperature lower than the sealing temperature. Therefore, the damage received by the non-evaporable getters 404 and 504 in the sealing step can be reduced, and a decrease in the performance of the non-evaporable getters 404 and 504 can be suppressed.

しかしながら、上記特許文献１に記載された真空封止デバイスの製造方法では、封着工程において封着部の熱が非蒸発型ゲッタ４０４，５０４へ熱伝導して非蒸発型ゲッタ４０４，５０４がダメージを受けて気密容器内が設計よりも低真空となってしまう恐れがあり、加速度センサ、ジャイロセンサ、アクチュエータ、赤外線センサなどの小型化が要求される真空封止デバイスの気密容器の小型化が制限されたり、非蒸発型ゲッタ４０４，５０４の配置位置の自由度が低くなる恐れがあった。   However, in the manufacturing method of the vacuum sealing device described in Patent Document 1, the heat of the sealing portion is conducted to the non-evaporable getters 404 and 504 in the sealing process, and the non-evaporable getters 404 and 504 are damaged. May cause the vacuum inside the airtight container to be lower than the design, limiting the miniaturization of the airtight container of vacuum sealed devices that require miniaturization of acceleration sensors, gyro sensors, actuators, infrared sensors, etc. Or the degree of freedom of the arrangement position of the non-evaporable getters 404 and 504 may be lowered.

また、気密容器用部材に非蒸発型ゲッタを形成した後で他の気密容器要素との接合用部位を形成するような場合、接合用部位の形成時に非蒸発型ゲッタのゲッタ性能の低下を防止する必要があり、一方で、気密容器用部材に接合用部位を形成した後に非蒸発型ゲッタを形成する場合、非蒸発型ゲッタの形成時に接合用部位がダメージが受けるのを防止して、気密容器用部材と気密容器要素との接合工程での接合信頼性を高めることが重要である。しかしながら、上記特許文献２に開示された画像形成装置の製造方法では、非蒸発型ゲッタ４０４を形成するリアプレート４００（気密容器用部材）とフレーム６００（気密容器要素）とを接合するとともに、フレーム６００とフェースプレート５００とを接合する接合方法と、非蒸発型ゲッタ４０４の形成方法との時系列的な関係などについて明記されていなかった。   In addition, when forming a non-evaporable getter on a member for an airtight container and then forming a part for joining with other airtight container elements, a decrease in getter performance of the non-evaporable getter is prevented when forming the part for joining. On the other hand, when the non-evaporable getter is formed after forming the bonding portion on the airtight container member, the bonding portion is prevented from being damaged during the formation of the non-evaporable getter. It is important to improve the joining reliability in the joining process between the container member and the hermetic container element. However, in the method of manufacturing the image forming apparatus disclosed in Patent Document 2, the rear plate 400 (airtight container member) forming the non-evaporable getter 404 and the frame 600 (airtight container element) are joined, and the frame The time-series relationship between the bonding method for bonding 600 and the face plate 500 and the method for forming the non-evaporable getter 404 was not specified.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、非蒸発ゲッタの配置位置の自由度が高く且つ気密容器内の高真空化を図れる真空封止デバイスの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vacuum-sealed device that has a high degree of freedom in the arrangement position of the non-evaporable getter and can achieve high vacuum in an airtight container. There is.

請求項１の発明は、気密容器内の所定部位に形成された非蒸発ゲッタにより気密容器内の真空を維持する真空封止デバイスの製造方法であって、ゲッタ粒子と溶媒とを混合したスラリーを気密容器の一部を構成する気密容器用部材における前記所定部位にのみ塗布する途布工程と、塗布工程の後に所定の焼成温度において前記溶媒を蒸発させて除去することにより非蒸発型ゲッタを形成する焼成工程と、焼成工程の後に気密容器用部材とともに気密容器を構成する少なくとも１つの気密容器要素と気密容器用部材とを所定の接合温度において接合することで気密容器を形成する接合工程と、接合工程の後に所定の活性化温度において前記非蒸発型ゲッタを活性化する活性化工程とを備え、焼成温度よりも活性化温度が高く、且つ、接合温度よりも活性化温度が高いことを特徴とする。   The invention of claim 1 is a method of manufacturing a vacuum sealing device in which a vacuum in an airtight container is maintained by a non-evaporable getter formed at a predetermined site in the airtight container, and a slurry in which getter particles and a solvent are mixed is obtained. Forming a non-evaporable getter by evaporating and removing the solvent at a predetermined baking temperature after the application step, and a step of applying only to the predetermined portion of the airtight container member constituting a part of the airtight container A joining step of forming an airtight container by joining at least a hermetic container element and an airtight container member constituting the airtight container together with the airtight container member after the firing step at a predetermined joining temperature; An activation step of activating the non-evaporable getter at a predetermined activation temperature after the bonding step, the activation temperature being higher than the firing temperature, and Also characterized in that the activation temperature is high.

この発明によれば、塗布工程においてゲッタ粒子と溶媒とを混合したスラリーを気密容器の一部を構成する気密容器用部材における前記所定部位にのみ塗布し、また、非蒸発型ゲッタの焼成温度よりも活性化温度が高く、且つ、接合温度よりも活性化温度が高いので、接合工程において非蒸発型ゲッタがダメージを受けるのを防止することができるとともに非蒸発型ゲッタが活性化されるのを防止することができ、非蒸発型ゲッタの性能低下を防止することができるから、非蒸発ゲッタの配置位置の自由度が高く且つ気密容器内の高真空化を図れる真空封止デバイスを提供することが可能になる。   According to the present invention, the slurry obtained by mixing the getter particles and the solvent in the coating step is applied only to the predetermined portion of the member for the hermetic container constituting the part of the hermetic container, and the firing temperature of the non-evaporable getter is determined. Since the activation temperature is higher and the activation temperature is higher than the bonding temperature, it is possible to prevent the non-evaporable getter from being damaged in the bonding process and to activate the non-evaporable getter. To provide a vacuum sealing device that can prevent the deterioration of the performance of the non-evaporable getter, and has a high degree of freedom in the arrangement position of the non-evaporable getter and can achieve a high vacuum in the hermetic container. Is possible.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記塗布工程では、ノズルから前記スラリーを吐出させることで塗布することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the application step is performed by discharging the slurry from a nozzle.

この発明によれば、メタルマスク法やスクリーン印刷法などのようにマスクを前記気密容器用部材に接触させて前記スラリーを塗布することでパターン形成する必要がなく、非接触でパターン形成できるので、前記塗布工程において塗布箇所以外の部位がダメージを受けるのを防止することができ、また、所望の塗布箇所に精度良く塗布することができ、真空封止デバイスの小型化を図れる。   According to the present invention, it is not necessary to form a pattern by applying the slurry by bringing the mask into contact with the member for the hermetic container, such as a metal mask method or a screen printing method. It is possible to prevent the parts other than the application part from being damaged in the application process, and it is possible to apply to the desired application part with high accuracy, and the vacuum sealing device can be downsized.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記焼成工程と前記接合工程との間に、前記非蒸発型ゲッタの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程を備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a protective film forming step of forming a protective film on a surface of the non-evaporable getter is provided between the baking step and the bonding step. It is characterized by.

この発明によれば、前記焼成工程後に前記活性化工程を行うまでの間に前記非蒸発型ゲッタの表面に他の成分（例えば、水分など）が吸着するのを抑制でき、ゲッタ性能の低下を抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the adsorption of other components (for example, moisture) on the surface of the non-evaporable getter before the activation step is performed after the baking step, thereby reducing the getter performance. Can be suppressed.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記塗布工程では、前記スラリーとして、前記ゲッタ粒子および前記溶媒に加えて粒子状のバインダを混合したものを用いるようにし、前記焼成工程が、前記非蒸発ゲッタとして、ゲッタ粒子とバインダとを密着させて隣り合うゲッタ粒子間がバインダで繋がれた複合層からなる非蒸発ゲッタを形成する複合化工程を兼ねていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, in the coating step, the slurry is a mixture of a particulate binder in addition to the getter particles and the solvent. The firing step also serves as a non-evaporable getter that combines a getter particle and a binder to form a non-evaporable getter composed of a composite layer in which adjacent getter particles are connected by a binder. And

この発明によれば、前記非蒸発型ゲッタがゲッタ粒子のみにより形成されている場合に比べて、一部のゲッタ粒子が剥離するのをより確実に防止でき、前記非蒸発型ゲッタそのものの信頼性および耐久性が向上するとともに、前記非蒸発型ゲッタの密着性が向上し、デバイス性能の安定化を図れる。   According to the present invention, compared to the case where the non-evaporable getter is formed only by getter particles, it is possible to more reliably prevent a part of the getter particles from being separated, and the reliability of the non-evaporable getter itself. In addition, the durability is improved and the adhesion of the non-evaporable getter is improved, so that the device performance can be stabilized.

請求項１の発明では、非蒸発ゲッタの配置位置の自由度が高く且つ気密容器内の高真空化を図れる真空封止デバイスの製造方法を提供することが可能になるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a manufacturing method of a vacuum sealing device that has a high degree of freedom in the arrangement position of the non-evaporable getter and can achieve high vacuum in the airtight container.

本実施形態の真空封止デバイスは、図１（ｅ）に示すように、第１の半導体基板（第１のシリコン基板）１０を用いて形成されたデバイス本体１と、第２の半導体基板（第２のシリコン基板）２０を用いて形成されデバイス本体１の一表面側（図１（ｅ）における上面側）に封着された第１のパッケージ用基板２と、第３の半導体基板（第３のシリコン基板）３０を用いて形成されデバイス本体１の他表面側（図１（ｅ）における下面側）に封着された第２のパッケージ用基板３とを備えている。ここにおいて、デバイス本体１および第１のパッケージ用基板２および第２のパッケージ用基板３の外周形状は矩形状であり、各パッケージ用基板２，３はデバイス本体１と同じ外形寸法に形成されている。   As shown in FIG. 1E, the vacuum sealed device of the present embodiment includes a device body 1 formed using a first semiconductor substrate (first silicon substrate) 10 and a second semiconductor substrate ( A first package substrate 2 formed by using a second silicon substrate 20 and sealed on one surface side (the upper surface side in FIG. 1E) of the device body 1, and a third semiconductor substrate (first substrate). 3, and a second package substrate 3 that is formed on the other surface side of the device body 1 (the lower surface side in FIG. 1E). Here, the outer peripheral shape of the device body 1, the first package substrate 2, and the second package substrate 3 is rectangular, and each package substrate 2, 3 is formed to have the same outer dimensions as the device body 1. Yes.

本実施形態の真空封止デバイスは、静電容量型の加速度センサであり、センサ本体を構成するデバイス本体１は、枠状（本実施形態では、矩形枠状）のフレーム部１１の内側に配置される重り部１２が上記一表面側において可撓性を有する薄肉の撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されており、重り部１２が第１のパッケージ用基板２に設けられた固定電極２５に対向する可動電極を兼ねている。ここにおいて、重り部１２の周囲には撓み部１３を除いてフレーム部１１との間にスリット１４が形成されている。なお、デバイス本体１の上述のフレーム部１１、重り部１２、各撓み部１３は、マイクロマシニング技術（本実施形態では、バルクマイクロマシニング技術）を利用して形成すればよい。   The vacuum-sealed device of the present embodiment is a capacitance type acceleration sensor, and the device main body 1 constituting the sensor main body is arranged inside a frame portion 11 having a frame shape (rectangular frame shape in the present embodiment). The weight portion 12 is swingably supported on the frame portion 11 via the thin flexible portion 13 having flexibility on the one surface side, and the weight portion 12 is provided on the first package substrate 2. It also serves as a movable electrode facing the fixed electrode 25 formed. Here, a slit 14 is formed around the weight portion 12 between the frame portion 11 and the bending portion 13. Note that the above-described frame portion 11, weight portion 12, and each bending portion 13 of the device body 1 may be formed using a micromachining technique (bulk micromachining technique in the present embodiment).

また、デバイス本体１は、上記一表面側においてフレーム部１１上に、上述の可動電極に電気的に接続された第１の電気接続用金属層１９が形成されており、当該第１の電気接続用金属層１９が、第１のパッケージ用基板２に設けられている２つの貫通孔配線２４のうちの一方の貫通孔配線２４（図１（ｅ）における左側の貫通孔配線２４）の一端側（図１（ｅ）における下端側）に設けられた第２の電気接続用金属層２９と接合されて電気的に接続されている。なお、本実施形態では、上述のように重り部１２が可動電極を兼ねているが、重り部１２における第１のパッケージ基板２側に金属膜や不純物拡散層などからなる可動電極を形成し、当該可動電極と第１の電気接続用金属層１９とを金属配線や拡散層配線などにより適宜接続するようにしてもよい。   Further, the device body 1 has a first electric connection metal layer 19 electrically connected to the above-mentioned movable electrode on the frame portion 11 on the one surface side, and the first electric connection One end side of one through-hole wiring 24 (left-side through-hole wiring 24 in FIG. 1E) of the two through-hole wirings 24 provided on the first package substrate 2 is the metal layer 19 for use. The second electrical connection metal layer 29 provided on the lower end side in FIG. 1E is joined and electrically connected. In the present embodiment, the weight portion 12 also serves as a movable electrode as described above, but a movable electrode made of a metal film, an impurity diffusion layer, or the like is formed on the first package substrate 2 side in the weight portion 12, The movable electrode and the first electrical connection metal layer 19 may be appropriately connected by metal wiring, diffusion layer wiring, or the like.

また、デバイス本体１は、上記一表面側においてフレーム部１１の周部の全周に亘って第１の封止用金属層１８が形成されており、上述の第１の電気接続用金属層１９が、フレーム部１１上において第１の封止用金属層１８よりも内側に配置されている。   Further, the device body 1 has a first sealing metal layer 18 formed over the entire circumference of the frame portion 11 on the one surface side, and the first electrical connection metal layer 19 described above. Is disposed on the inner side of the first sealing metal layer 18 on the frame portion 11.

ここにおいて、デバイス本体１は、上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜１６，１７が形成されており、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は上記一表面側の絶縁膜１６の同一レベル面上に同一厚さで形成されている。また、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜１６との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、絶縁膜１６の同一レベル面上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とは同一の金属材料により形成されているので、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とを同時に形成することができるとともに、第１の電気接続用金属層１９と第１の封止用金属層１８とを同じ厚さに形成することができる。ここで、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、Ｔｉ膜の膜厚を３０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例である。なお、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜１６との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、第１の封止用金属層１８および第１の電気接続用金属層１９は、例えばスパッタ法などにより成膜した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすればよい。   Here, the device body 1 is formed with insulating films 16 and 17 made of thermal oxide films (silicon oxide films) on the one surface side and the other surface side, respectively, and the first sealing metal layer 18 and The first electrical connection metal layer 19 is formed with the same thickness on the same level surface of the insulating film 16 on the one surface side. Further, in the first sealing metal layer 18 and the first electrical connection metal layer 19, an adhesion improving Ti film is interposed between the bonding Au film and the insulating film 16. In other words, the first sealing metal layer 18 and the first electrical connection metal layer 19 include a Ti film formed on the same level surface of the insulating film 16 and an Au film formed on the Ti film. It is comprised by the laminated film of. In short, since the first electrical connection metal layer 19 and the first sealing metal layer 18 are formed of the same metal material, the first electrical connection metal layer 19 and the first sealing metal layer 19 are formed. The metal layer 18 can be formed simultaneously, and the first electrical connection metal layer 19 and the first sealing metal layer 18 can be formed to the same thickness. Here, in the first sealing metal layer 18 and the first electrical connection metal layer 19, the thickness of the Ti film is set to 30 nm and the thickness of the Au film is set to 500 nm. It is an example. In this embodiment, a Ti film is interposed between each Au film and the insulating film 16 as an adhesion improving adhesive layer. However, the material of the adhesion layer is not limited to Ti. For example, Cr, Nb Zr, TiN, TaN, etc. may be used. The first sealing metal layer 18 and the first electrical connection metal layer 19 may be formed by, for example, a sputtering method and then patterned using a photolithography technique and an etching technique.

一方、第１のパッケージ用基板２は、デバイス本体１側（図１（ｅ）における下面側）の表面（一表面）に、デバイス本体１の重り部１２と撓み部１３とで構成される可動部の変位空間を確保する変位空間形成用凹部２１が形成されている。また、第１のパッケージ用基板２は、変位空間形成用凹部２１の周部に厚み方向に貫通する複数（本実施形態では、２個）の貫通孔２２が形成されており、上記一表面および他表面と各貫通孔２２の内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２３が形成され、貫通孔２２の内側に形成された貫通孔配線２４と貫通孔２２の内面との間に絶縁膜２３の一部が介在している。ここにおいて、変位空間形成用凹部２１は、リソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成してある。また、貫通孔配線２４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉなどを採用してもよい。   On the other hand, the first package substrate 2 is movable on the surface (one surface) on the device body 1 side (the lower surface side in FIG. 1 (e)), which is composed of the weight portion 12 and the bending portion 13 of the device body 1. Displacement space forming recesses 21 that secure the displacement space of the part are formed. Further, the first package substrate 2 has a plurality of (two in the present embodiment) through-holes 22 penetrating in the thickness direction in the peripheral portion of the displacement space forming concave portion 21. An insulating film 23 made of a thermal oxide film (silicon oxide film) is formed across the other surface and the inner surface of each through hole 22, and the through hole wiring 24 formed inside the through hole 22 and the inner surface of the through hole 22 A part of the insulating film 23 is interposed between them. Here, the displacement space forming recess 21 is formed by utilizing a lithography technique and an etching technique. Moreover, although Cu is adopted as the material of the through-hole wiring 24, it is not limited to Cu, and for example, Ni may be adopted.

また、第１のパッケージ用基板２は、変位空間形成用凹部２１の内底面に、デバイス本体１の可動電極に対向する上述の固定電極２５が形成されており、固定電極２５が、他方の貫通孔配線２４（図１（ｅ）における右側の貫通孔配線２４）の一端側（図１（ｅ）における下端側）に設けられた第２の電気接続用金属層２９と金属配線２６を介して電気的に接続されている。なお、固定電極２５は、金属膜（例えば、Ａｌ膜）により構成されている。   In the first package substrate 2, the above-described fixed electrode 25 facing the movable electrode of the device body 1 is formed on the inner bottom surface of the displacement space forming recess 21, and the fixed electrode 25 passes through the other through-hole. Via the second electrical connection metal layer 29 and the metal wiring 26 provided on one end side (the lower end side in FIG. 1E) of the hole wiring 24 (the right side through-hole wiring 24 in FIG. 1E). Electrically connected. The fixed electrode 25 is composed of a metal film (for example, an Al film).

また、第１のパッケージ用基板２は、デバイス本体１側の表面の周部の全周に亘って第２の封止用金属層２８が形成されており、上述の２つの第２の電気接続用金属層２９は、第２の封止用金属層２８よりも内側に配置されている。ここにおいて、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、接合用のＡｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用のＴｉ膜を介在させてある。言い換えれば、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、絶縁膜２３の同一レベル面上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されている。要するに、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とは同一の金属材料により形成されているので、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とを同時に形成することができるとともに、第２の電気接続用金属層２９と第２の封止用金属層２８とを同じ厚さに形成することができる。ここで、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、Ｔｉ膜の膜厚を３０ｎｍ、Ａｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例である。なお、本実施形態では、各Ａｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９は、例えばスパッタ法などにより成膜した後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすればよい。   Further, the first package substrate 2 has the second sealing metal layer 28 formed over the entire circumference of the peripheral portion of the surface on the device body 1 side, and the two second electrical connections described above. The metal layer 29 is disposed inside the second sealing metal layer 28. Here, in the second sealing metal layer 28 and the second electrical connection metal layer 29, a Ti film for improving adhesion is interposed between the bonding Au film and the insulating film 23. In other words, the second sealing metal layer 28 and the second electrical connection metal layer 29 are composed of a Ti film formed on the same level surface of the insulating film 23 and an Au film formed on the Ti film. It is comprised by the laminated film of. In short, since the second electrical connection metal layer 29 and the second sealing metal layer 28 are formed of the same metal material, the second electrical connection metal layer 29 and the second sealing metal layer 28 are formed. The metal layer 28 can be formed simultaneously, and the second electrical connection metal layer 29 and the second sealing metal layer 28 can be formed to the same thickness. Here, in the second sealing metal layer 28 and the second electrical connection metal layer 29, the thickness of the Ti film is set to 30 nm, and the thickness of the Au film is set to 500 nm. It is an example. In the present embodiment, a Ti film is interposed between each Au film and the insulating film 23 as an adhesion improving adhesive layer. However, the material of the adhesion layer is not limited to Ti, and, for example, Cr, Nb Zr, TiN, TaN, etc. may be used. In addition, the second sealing metal layer 28 and the second electrical connection metal layer 29 may be patterned using a photolithography technique and an etching technique after being formed by sputtering, for example.

また、第１のパッケージ用基板２は、各貫通孔配線２４の他端側（図１（ｅ）における上端側）に外部接続用電極（パッド）２７が形成されている。要するに、第１のパッケージ用基板２は、デバイス本体１側とは反対側の表面に、各貫通孔配線２４それぞれと電気的に接続された複数の外部接続用電極２７が形成されている。   In the first package substrate 2, an external connection electrode (pad) 27 is formed on the other end side (the upper end side in FIG. 1E) of each through-hole wiring 24. In short, the first package substrate 2 has a plurality of external connection electrodes 27 electrically connected to the respective through-hole wirings 24 on the surface opposite to the device body 1 side.

なお、第１のパッケージ用基板２の形成にあたっては、例えば、第２の半導体基板２０の一表面に変位空間形成用凹部２１を形成した後で、第２の半導体基板２０に貫通孔２２をドライエッチングにより形成し、その後、第２の半導体基板２０の厚み方向の上記一表面側および他表面側および各貫通孔２２の内周面に絶縁膜２３を形成し、続いて、電気メッキ技術およびＣＭＰ技術を利用して貫通孔配線２４を形成してから、第２の半導体基板２０の上記他表面側に外部接続用電極２７を形成し、その後、第２の半導体基板２０の上記一表面側に固定電極２５を形成してから、第２の封止用金属層２８および第２の電気接続用金属層２９を形成し、金属配線２６を形成すればよい。   In forming the first package substrate 2, for example, after forming the displacement space forming recess 21 on one surface of the second semiconductor substrate 20, the through hole 22 is dried in the second semiconductor substrate 20. Then, the insulating film 23 is formed on the one surface side and the other surface side in the thickness direction of the second semiconductor substrate 20 and the inner peripheral surface of each through hole 22, followed by electroplating technology and CMP. After forming the through-hole wiring 24 using the technique, the external connection electrode 27 is formed on the other surface side of the second semiconductor substrate 20, and then on the one surface side of the second semiconductor substrate 20. After the fixed electrode 25 is formed, the second sealing metal layer 28 and the second electrical connection metal layer 29 may be formed, and the metal wiring 26 may be formed.

これに対して、第２のパッケージ用基板３は、デバイス本体１側の表面（図１（ｅ）における上面）である一表面に周辺部位に比べて凹んだ所定深さのゲッタ形成用凹部３１が形成されており、上記一表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３２が形成され、デバイス本体１側とは反対側の表面である他表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３３が形成されている。なお、ゲッタ形成用凹部３１は、リソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成してある。   On the other hand, the second package substrate 3 has a getter-forming recess 31 having a predetermined depth that is recessed on one surface, which is the surface on the device body 1 side (upper surface in FIG. 1E), as compared with the peripheral portion. The insulating film 32 made of a thermal oxide film (silicon oxide film) is formed on the entire surface on the one surface side, and the entire surface on the other surface side, which is the surface opposite to the device body 1 side, is thermally oxidized. An insulating film 33 made of a film (silicon oxide film) is formed. The getter forming recess 31 is formed by using a lithography technique, an etching technique, or the like.

また、第２のパッケージ用基板３は、ゲッタ形成用凹部３１の内底面上に上述の絶縁膜３２を介して層状の非蒸発型ゲッタ４が形成されている。ここにおいて、非蒸発型ゲッタ４の材料としては、例えば、ジルコニウム合金、Ｚｒ−Ｃｏ合金、Ｚｒ−Ｃｏ−希土類元素合金、Ｚｒ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｎｉ合金、Ｔｉ合金などの非蒸発ゲッタ材料を採用すればよい。なお、本実施形態では、ゲッタ形成用凹部３１が重り部１２の第２のパッケージ用基板３側での変位空間を形成する変位空間形成用凹部を兼ねている。   In the second package substrate 3, the layered non-evaporable getter 4 is formed on the inner bottom surface of the getter forming recess 31 via the insulating film 32. Here, as the material of the non-evaporable getter 4, for example, non-evaporable getter materials such as a zirconium alloy, a Zr-Co alloy, a Zr-Co-rare earth element alloy, a Zr-Fe alloy, a Zr-Ni alloy, and a Ti alloy are used. Adopt it. In the present embodiment, the getter forming recess 31 also serves as a displacement space forming recess for forming a displacement space on the second package substrate 3 side of the weight 12.

また、上述の加速度センサにおけるデバイス本体１と第１のパッケージ用基板２とは、デバイス本体１の厚み方向において重なる封止用金属層１８，２８同士が全周に亘って接合されるとともに、デバイス本体１の厚み方向において重なる電気接続用金属層１９，２９同士が接合されて電気的に接続されている。これに対して、デバイス本体１と第２のパッケージ用基板３とは、互いの対向面の周部同士が全周に亘って接合されている。   In addition, the device body 1 and the first package substrate 2 in the acceleration sensor described above are bonded together over the entire circumference with the sealing metal layers 18 and 28 that overlap in the thickness direction of the device body 1. The electrical connection metal layers 19 and 29 overlapping in the thickness direction of the main body 1 are joined and electrically connected. On the other hand, the device main body 1 and the second package substrate 3 are joined over the entire periphery of the opposing surfaces.

なお、本実施形態の加速度センサは、デバイス本体１の上記一表面側に接合された第１のパッケージ用基板２と、デバイス本体１の上記他表面側に接合された第２のパッケージ用基板３と、デバイス本体１のフレーム部１１とからなる気密パッケージ（チップサイズパッケージ）Ｐが気密容器を構成しており、上述の非蒸発型ゲッタ４により気密パッケージＰ内の真空が維持されている。また、本実施形態では、第２のパッケージ用基板３が気密容器用部材を構成し、デバイス本体１のフレーム部１１および第１のパッケージ用基板２それぞれが気密容器要素を構成しており、ゲッタ形成用凹部３１の内底面上の絶縁膜３２の表面が気密容器用部材における所定部位を構成している。   The acceleration sensor of the present embodiment includes a first package substrate 2 bonded to the one surface side of the device body 1 and a second package substrate 3 bonded to the other surface side of the device body 1. The airtight package (chip size package) P composed of the frame portion 11 of the device body 1 constitutes an airtight container, and the vacuum inside the airtight package P is maintained by the non-evaporable getter 4 described above. In the present embodiment, the second package substrate 3 constitutes an airtight container member, the frame portion 11 of the device main body 1 and the first package substrate 2 each constitute an airtight container element, and the getter The surface of the insulating film 32 on the inner bottom surface of the forming recess 31 constitutes a predetermined part of the member for the airtight container.

以下、本実施形態の加速度センサの製造方法について図１を参照しながら説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the acceleration sensor of this embodiment is demonstrated, referring FIG.

第３の半導体基板３０の上記一表面側にゲッタ形成用凹部３１をリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して形成し、その後、熱酸化法により第３の半導体基板３０の上記一表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３２を形成するとともに上記他表面側の全面に熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３３を形成することによって、図１（ａ）に示す構造の第２のパッケージ用基板３を得る。   A getter forming recess 31 is formed on the one surface side of the third semiconductor substrate 30 by using a lithography technique and an etching technique, and then the entire surface of the third semiconductor substrate 30 on the one surface side by a thermal oxidation method. An insulating film 32 made of a thermal oxide film (silicon oxide film) is formed on the surface, and an insulating film 33 made of a thermal oxide film (silicon oxide film) is formed on the entire surface on the other surface side, so that FIG. A second package substrate 3 having the structure shown is obtained.

その後、非蒸発型ゲッタ４の材料からなるゲッタ粒子（例えば、活性化温度が５００℃程度のジルコニウム合金の粒子）と溶媒（例えば、テトラデカンとメタノールとの混合物で適当な粘度を調節したものなど）とを混合したスラリーを気密パッケージＰの一部を構成する第２のパッケージ用基板３における上記所定部位のみに塗布する途布工程を行い、当該塗布工程の後に所定の焼成温度（例えば、１２０℃程度）、所定の焼成時間（例えば、２時間程度）の条件下において上記溶媒を蒸発させて除去することにより非蒸発型ゲッタ４を形成する焼成工程を行うことによって、図１（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、塗布工程では、ノズルからスラリーを吐出させることで塗布する方法（例えば、インクジェット法など）を利用するようにしている。なお、溶媒は、上述の例に限らず、水や有機溶剤、例えば、アルコール（メタノール、デカノールなど）、テトラデカンなどを用いてもよい。   Thereafter, getter particles (for example, zirconium alloy particles having an activation temperature of about 500 ° C.) made of the non-evaporable getter 4 material and a solvent (for example, a mixture of tetradecane and methanol adjusted to an appropriate viscosity) Is applied to only the predetermined portion of the second package substrate 3 constituting a part of the hermetic package P, and a predetermined baking temperature (for example, 120 ° C.) is applied after the application step. 1), by performing a baking step of forming the non-evaporable getter 4 by evaporating and removing the solvent under the condition of a predetermined baking time (for example, about 2 hours), as shown in FIG. Get the structure. Here, in the coating process, a method of coating by discharging slurry from a nozzle (for example, an ink jet method) is used. The solvent is not limited to the above example, and water or an organic solvent such as alcohol (methanol, decanol, etc.), tetradecane, or the like may be used.

上述の焼成工程の後、例えばＮ２ガス雰囲気中で非蒸発型ゲッタ４を所定のアニール温度（焼成温度よりも高く、且つ、非蒸発ゲッタ４の活性化温度よりも低い温度）でアニールすることで非蒸発型ゲッタ４の表面を窒化して保護膜５を形成する保護膜形成工程を行うことによって、図１（ｃ）に示す構造を得る。 After the firing step described above, the non-evaporable getter 4 is annealed at a predetermined annealing temperature (a temperature higher than the firing temperature and lower than the activation temperature of the non-evaporable getter 4), for example, in an N 2 gas atmosphere. Then, the structure shown in FIG. 1C is obtained by performing the protective film forming step of nitriding the surface of the non-evaporable getter 4 to form the protective film 5.

その後、デバイス本体１と第１のパッケージ用基板２および第２のパッケージ用基板３を接合することで気密パッケージＰを形成する接合工程を行い、接合工程の後に所定の活性化温度（例えば、５００℃）において非蒸発型ゲッタ４を活性化する活性化工程を行うことによって、図１（ｅ）に示す構造の加速度センサを得る。ここにおいて、接合工程では、デバイス本体１と第１のパッケージ用基板２および第２のパッケージ用基板３との接合方法として、デバイス本体１の残留応力を少なくするために、より低温での直接接合が可能な常温接合法を採用しており、デバイス本体１と第２のパッケージ用基板３とを常温接合法により接合することによって図１（ｄ）に示す構造を得た後、デバイス本体１と第１のパッケージ用基板２とを常温接合法により接合することによって図１（ｅ）に示す構造を得るようにしている。   Thereafter, a bonding process for forming the hermetic package P is performed by bonding the device body 1 to the first package substrate 2 and the second package substrate 3, and after the bonding process, a predetermined activation temperature (for example, 500 The acceleration sensor having the structure shown in FIG. 1E is obtained by performing an activation process for activating the non-evaporable getter 4 at [° C.]. Here, in the bonding process, as a method for bonding the device body 1 to the first package substrate 2 and the second package substrate 3, direct bonding at a lower temperature is performed in order to reduce the residual stress of the device body 1. The device body 1 and the second package substrate 3 are bonded by the room temperature bonding method to obtain the structure shown in FIG. A structure shown in FIG. 1E is obtained by bonding the first package substrate 2 to the first package substrate 2 by a room temperature bonding method.

ここで、常温接合法では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温（例えば、２５℃）下で直接接合する。本実施形態では、上述の常温接合法により、常温下で適宜の荷重を印加してデバイス本体１のフレーム部１１と第２のパッケージ用基板３の周部とを直接接合し、その後、常温下で適宜の荷重を印加して、デバイス本体１の第１の封止用金属層１８と第１のパッケージ用基板２の第２の封止用金属層２８とを直接接合するのと同時に、デバイス本体１の第１の電気接続用金属層１９と第１のパッケージ用基板２の一方の第２の電気接続用金属層２９とを直接接合している。すなわち、接合工程では、デバイス本体１と第２のパッケージ用基板３とが、ＳｉＯ２−ＳｉＯ２の組み合わせの常温接合により接合されているので、上記荷重を小さくすることができるとともに接合工程の歩留まりを向上でき、しかも、接合安定性を向上でき、また、デバイス本体１と第１のパッケージ用基板２とが金属−金属の常温接合により接合されており、金属−金属の組み合わせが、化学的に安定な材料であるＡｕ−Ａｕの組み合わせなので、接合工程の歩留まりを向上できるとともに接合安定性を向上できる。ここで、第２の電気接続用金属層２９における第１の電気接続用金属層１９との接合部位を、当該第２の電気接続用金属層２９における貫通孔配線２４との接続部位からずらすようにすれば、第２の電気接続用金属層２９における第１の電気接続用金属層１９との接合部位の接合前の接合表面の平滑性を高めることができ、第１の電気接続用金属層１９と第２の電気接続用金属層２９とを常温接合法により常温接合する場合の接合信頼性を高めることが可能となる。なお、デバイス本体１と第２のパッケージ用基板３とは、ＳｉＯ２−ＳｉＯ２の組み合わせに限らず、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−ＳｉＯ２、ＳｉＯ２−ＳｉＯ２の群から選択される１組の組み合わせの常温接合により接合するようにしてもよい。また、デバイス本体１と第１のパッケージ用基板２とは、Ａｕ−Ａｕの組み合わせに限らず、例えば、Ｃｕ−Ｃｕの組み合わせや、Ａｌ−Ａｌの組み合わせの常温接合により接合するようにしてもよい。 Here, in the room temperature bonding method, the bonding surfaces are cleaned and activated by irradiating each bonding surface with argon plasma, ion beam or atomic beam in vacuum before bonding, and then bonding the bonding surfaces to each other. It is made to contact and it joins directly under normal temperature (for example, 25 degreeC). In this embodiment, an appropriate load is applied at room temperature to directly bond the frame portion 11 of the device body 1 and the peripheral portion of the second package substrate 3 by the above-described room temperature bonding method, and then at room temperature. At the same time as applying an appropriate load, the first sealing metal layer 18 of the device body 1 and the second sealing metal layer 28 of the first package substrate 2 are directly bonded. The first electrical connection metal layer 19 of the main body 1 and one second electrical connection metal layer 29 of the first package substrate 2 are directly joined. That is, in the bonding process, the device main body 1 and the second package substrate 3 are bonded by room temperature bonding of a combination of SiO 2 —SiO 2 , so that the load can be reduced and the yield of the bonding process. The device body 1 and the first package substrate 2 are bonded by metal-metal room temperature bonding, and the metal-metal combination is chemically improved. Since it is a combination of Au—Au which is a stable material, the yield of the bonding process can be improved and the bonding stability can be improved. Here, the joint portion of the second electrical connection metal layer 29 with the first electrical connection metal layer 19 is shifted from the connection portion with the through-hole wiring 24 in the second electrical connection metal layer 29. By doing so, it is possible to improve the smoothness of the joining surface of the second electrical connection metal layer 29 before joining at the joint portion with the first electrical connection metal layer 19, and the first electrical connection metal layer. It is possible to improve the bonding reliability when 19 and the second electrical connection metal layer 29 are bonded at room temperature by the room temperature bonding method. Note that the device main body 1 and the second package substrate 3 is not limited to a combination of SiO 2 -SiO 2, Si-Si, 1 set of selected from Si-SiO 2, SiO 2 groups -SiO 2 You may make it join by the normal temperature joining of a combination. Further, the device body 1 and the first package substrate 2 are not limited to the combination of Au—Au, and may be bonded by, for example, room temperature bonding of a combination of Cu—Cu or a combination of Al—Al. .

ところで、上述の活性化工程が終了するまでの全工程をデバイス本体１および各パッケージ用基板２，３それぞれについてウェハレベルで行うことで加速度センサを複数備えたウェハレベルパッケージ構造体を形成するようにし、当該ウェハレベルパッケージ構造体から個々の加速度センサに分割する分割工程を行うようにすれば、気密パッケージＰの平面サイズをデバイス本体１の平面サイズに合わせることができるから、より小型の加速度センサを提供でき、また、量産性を高めることができる。また、本実施形態では、第２の半導体基板２０を用いて第１のパッケージ用基板２を形成してあるが、第２の半導体基板２０の代わりに、デバイス本体１の基礎となる第１の半導体基板１０との線膨張率が略等しいガラス基板を用いて形成してもよい。また、第２のパッケージ用基板３についても第３の半導体基板３０の代わりに、ガラス基板を用いて形成してもよい。ここにおいて、各パッケージ用基板２，３の基礎とするガラス基板としては、例えば、パイレックス（登録商標）のようなガラス基板を用いればよい。   By the way, the entire process up to the end of the activation process described above is performed at the wafer level for each of the device body 1 and each of the package substrates 2 and 3, thereby forming a wafer level package structure including a plurality of acceleration sensors. If the dividing process of dividing the wafer level package structure into individual acceleration sensors is performed, the plane size of the hermetic package P can be matched to the plane size of the device body 1, and thus a smaller acceleration sensor can be obtained. It can be provided and mass productivity can be increased. Further, in the present embodiment, the first package substrate 2 is formed using the second semiconductor substrate 20, but instead of the second semiconductor substrate 20, a first base that is the basis of the device body 1 is used. You may form using the glass substrate whose linear expansion coefficient with the semiconductor substrate 10 is substantially equal. The second package substrate 3 may also be formed using a glass substrate instead of the third semiconductor substrate 30. Here, as a glass substrate used as the basis of each package substrate 2, 3, for example, a glass substrate such as Pyrex (registered trademark) may be used.

以上説明した本実施形態の加速度センサの製造方法によれば、塗布工程においてゲッタ粒子と溶媒とを混合したスラリーを気密パッケージＰの一部を構成する第２のパッケージ用基板３における上記所定部位にのみ塗布し、また、非蒸発型ゲッタ４の焼成温度よりも活性化温度が高く、且つ、接合温度よりも活性化温度が高いので、接合工程において非蒸発型ゲッタ４がダメージを受けるのを防止することができるとともに非蒸発型ゲッタ４が活性化されるのを防止することができ、非蒸発型ゲッタ４の性能低下を防止することができるから、非蒸発ゲッタ４の配置位置の自由度が高く且つ気密パッケージＰ内の高真空化を図れる加速度センサを提供することが可能になる。   According to the acceleration sensor manufacturing method of the present embodiment described above, the slurry obtained by mixing the getter particles and the solvent in the coating process is applied to the predetermined portion of the second package substrate 3 constituting a part of the hermetic package P. In addition, since the activation temperature is higher than the firing temperature of the non-evaporable getter 4 and the activation temperature is higher than the bonding temperature, the non-evaporable getter 4 is prevented from being damaged in the bonding process. In addition, the non-evaporable getter 4 can be prevented from being activated and the performance of the non-evaporable getter 4 can be prevented from being lowered. It is possible to provide a high acceleration sensor that can achieve a high vacuum in the hermetic package P.

また、上述の製造方法によれば、塗布工程において、ノズルからスラリーを吐出させることで塗布する方法を利用しているので、メタルマスク法やスクリーン印刷法などのようにマスクを第２のパッケージ用基板３に接触させてスラリーを塗布することでパターン形成する必要がなく、非接触でパターン形成できるので、塗布工程において塗布箇所以外の部位がダメージを受けるのを防止することができ、常温接合法を利用した接合工程の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができて気密パッケージＰ内の高真空化を図れ、また、スラリーを所望の塗布箇所に精度良く塗布することができ、加速度センサの小型化を図れる。なお、気密パッケージＰ内の真空度は、活性化工程終了後の初期真空度を基準として、〔気密パッケージＰ内で発生するガスの量〕＋〔気密パッケージＰ外から流入するガスの量〕−〔非蒸発型ゲッタ４が吸着するガスの量〕により決まるので、本実施形態の加速度センサのように小型の気密パッケージＰ内の所定領域上にのみ非蒸発ゲッタ４が形成された真空封止デバイスでは、上述の接合工程の接合信頼性が重要である。   Further, according to the above-described manufacturing method, in the application process, a method of applying slurry by discharging slurry from the nozzle is used. Therefore, the mask is used for the second package, such as a metal mask method or a screen printing method. It is not necessary to form a pattern by contacting the substrate 3 and applying the slurry, and the pattern can be formed in a non-contact manner, so that it is possible to prevent the parts other than the applied part from being damaged in the application process, and the room temperature bonding method Can increase the bonding yield of the bonding process using the AFM and increase the reliability of the bonding, so that the vacuum inside the hermetic package P can be increased, and the slurry can be accurately applied to the desired application location. The acceleration sensor can be downsized. The degree of vacuum in the hermetic package P is based on the initial degree of vacuum after completion of the activation process, [amount of gas generated in the hermetic package P] + [amount of gas flowing from outside the hermetic package P] − Since the amount of gas adsorbed by the non-evaporable getter 4 is determined, a vacuum-sealed device in which the non-evaporable getter 4 is formed only on a predetermined region in a small airtight package P like the acceleration sensor of the present embodiment. Then, the joining reliability of the above-mentioned joining process is important.

また、上述の製造方法によれば、焼成工程と接合工程との間に、非蒸発型ゲッタ４の表面に保護膜５を形成する保護膜形成工程を備えているので、焼成工程後に活性化工程を行うまでの間に非蒸発型ゲッタ４の表面に他の成分（例えば、水分など）が吸着するのを抑制でき、非蒸発型ゲッタ４のゲッタ性能の低下を抑制できる。   Further, according to the above-described manufacturing method, the protective film forming process for forming the protective film 5 on the surface of the non-evaporable getter 4 is provided between the baking process and the bonding process. It is possible to suppress the adsorption of other components (for example, moisture) on the surface of the non-evaporable getter 4 until the non-evaporable getter 4 is performed.

ところで、上述の塗布工程において、スラリーとして、図２（ａ）に示すように、ゲッタ粒子４ａおよび溶媒４ｃに加えて粒子状のバインダ４ｂを混合したものを用いるようにし、焼成工程が、非蒸発ゲッタ４として、図２（ｂ）に示すようにゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとを密着させて隣り合うゲッタ粒子４ａ間がバインダ４ｂで繋がれた複合層からなる非蒸発ゲッタ４を形成する複合化工程を兼ねるようにしてもよく、この場合には、非蒸発型ゲッタ４がゲッタ粒子４ａのみにより形成されている場合に比べて、一部のゲッタ粒子４ａが剥離するのをより確実に防止でき、非蒸発型ゲッタ４そのものの信頼性および耐久性が向上するとともに、上記所定部位への非蒸発型ゲッタ４の密着性が向上し、デバイス性能の安定化を図れる。ここにおいて、ゲッタ粒子４ａの材料としては、上述のように、例えば、ジルコニウム合金、Ｚｒ−Ｃｏ合金、Ｚｒ−Ｃｏ−希土類元素合金、Ｚｒ−Ｆｅ合金、Ｚｒ−Ｎｉ合金、Ｔｉ合金などの非蒸発ゲッタ材料を採用すればよく、バインダ４ｂの材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｐｂなどのゲッタ粒子４ａと共晶化もしくは化合物化する材料を採用すればよい。また、ゲッタ形成用凹部３１の内底面上の絶縁膜３２と非蒸発型ゲッタ４との間に、両者それぞれとの密着性の良い材料（例えば、Ｉｎなど）からなり両者それぞれと密着した密着層５を介在させるようにすれば、非蒸発型ゲッタ４が剥離するのをより確実に防止することができ、信頼性および耐久性が向上する。   By the way, in the above-mentioned coating process, as shown in FIG. 2A, a slurry in which particulate binder 4b is mixed in addition to getter particles 4a and solvent 4c is used as a slurry. As the getter 4, as shown in FIG. 2B, a composite that forms a non-evaporable getter 4 composed of a composite layer in which getter particles 4 a and a binder 4 b are brought into close contact with each other and adjacent getter particles 4 a are connected by a binder 4 b. In this case, as compared with the case where the non-evaporable getter 4 is formed only by the getter particles 4a, it is possible to more reliably prevent a part of the getter particles 4a from being separated. The reliability and durability of the non-evaporable getter 4 itself are improved, and the adhesion of the non-evaporable getter 4 to the predetermined portion is improved, so that the device performance can be stabilized. Here, as the material of the getter particles 4a, as described above, for example, non-evaporation such as zirconium alloy, Zr—Co alloy, Zr—Co—rare earth element alloy, Zr—Fe alloy, Zr—Ni alloy, Ti alloy, etc. What is necessary is just to employ | adopt getter material, and what is necessary is just to employ | adopt the material eutectic or compounding with the getter particle | grains 4a, such as Au, Ag, Al, Cu, Ni, In, Pb, as a material of the binder 4b. Further, an adhesion layer made of a material (for example, In) having good adhesion between the insulating film 32 on the inner bottom surface of the getter-forming recess 31 and the non-evaporable getter 4 and intimately adhering to both. If 5 is interposed, the non-evaporable getter 4 can be more reliably prevented from being peeled off, and the reliability and durability are improved.

また、上述の複合層からなる非蒸発型ゲッタ４を採用する場合には、バインダ４ｂをゲッタ粒子４ａよりも粒径が小さな粒子状に形成しておくことにより、バインダ４ｂがゲッタ粒子４ａよりも大きな粒子状に形成されている場合に比べて、各ゲッタ粒子４ａの露出表面積を大きくでき、非蒸発型ゲッタ４の吸着性能の向上を図れる。   Further, when the non-evaporable getter 4 composed of the composite layer described above is employed, the binder 4b is formed in a particle shape having a particle diameter smaller than that of the getter particle 4a, so that the binder 4b is larger than the getter particle 4a. The exposed surface area of each getter particle 4a can be increased as compared with the case where it is formed in a large particle shape, and the adsorption performance of the non-evaporable getter 4 can be improved.

ここにおいて、ゲッタ粒子４ａの活性化温度がバインダ４ｂの融点よりも高い例（例えば、ゲッタ粒子４ａとして活性化温度が５００℃程度のジルコニウム合金を用い、バインダ４ｂとして融点が１５７℃程度のＩｎを用いる例）では、まず、図２（ａ）に示すように粉体のゲッタ粒子４ａおよび粉体のバインダ４ｂを溶媒（例えば、テトラデカンとメタノールとの混合物で適当な粘度を調節したものなど）４ｃと混合したスラリーを気密パッケージＰの一部を構成する第２のパッケージ用基板３の上記所定部位に塗布する途布工程を行い、その後、例えば窒素雰囲気中で所定の焼成温度（例えば、１２０℃程度）、所定の焼成時間（例えば、２時間程度）において溶媒４ｃを蒸発させるとともにゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとを密着させて隣り合うゲッタ粒子４ａ間がバインダ４ｂで繋がれた複合層からなる非蒸発型ゲッタ４を形成し、上述の接合工程の後で所定の活性化温度（例えば、５００℃）において非蒸発型ゲッタ４のゲッタ粒子４ａを活性化する活性化工程を行えばよい。この活性化工程では、バインダ４ｂの温度が融点を超えてバインダ４ｂが溶融することでゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとが密着する（ゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとが密着する温度を密着温度と称する）ので、焼成温度よりもゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとの密着温度が高く、且つ、当該密着温度よりもゲッタ粒子４ａの活性化温度が高いという条件を満足させる必要があり、このような条件を満足させることにより、焼成工程においてゲッタ粒子４ａが活性化されるのを防止することができ、非蒸発型ゲッタ４の性能低下を防止することができるから、小型で且つデバイス性能の安定性の高い真空封止デバイスを提供することが可能となる。   Here, an example in which the activation temperature of the getter particles 4a is higher than the melting point of the binder 4b (for example, a zirconium alloy having an activation temperature of about 500 ° C. is used as the getter particles 4a, and In having a melting point of about 157 ° C. is used as the binder 4b. In an example of use, first, as shown in FIG. 2 (a), a powder getter particle 4a and a powder binder 4b are mixed with a solvent (for example, an appropriate viscosity adjusted with a mixture of tetradecane and methanol) 4c. And applying the slurry to the predetermined portion of the second package substrate 3 constituting a part of the hermetic package P, and then, for example, a predetermined baking temperature (for example, 120 ° C.) in a nitrogen atmosphere. The solvent 4c is evaporated and the getter particles 4a and the binder 4b are brought into close contact with each other at a predetermined firing time (for example, about 2 hours). A non-evaporable getter 4 composed of a composite layer in which adjacent getter particles 4a are connected by a binder 4b is formed, and the non-evaporable getter 4 is formed at a predetermined activation temperature (for example, 500 ° C.) after the above-described bonding step. An activation step for activating the getter particles 4a may be performed. In this activation step, the temperature of the binder 4b exceeds the melting point and the binder 4b is melted so that the getter particles 4a and the binder 4b are in close contact (the temperature at which the getter particles 4a and the binder 4b are in close contact is referred to as the contact temperature). Therefore, it is necessary to satisfy the condition that the adhesion temperature between the getter particles 4a and the binder 4b is higher than the firing temperature and the activation temperature of the getter particles 4a is higher than the adhesion temperature. By doing so, it is possible to prevent the getter particles 4a from being activated in the firing step, and to prevent the performance of the non-evaporable getter 4 from being deteriorated. Therefore, the vacuum is small and the device performance is highly stable. It becomes possible to provide a sealing device.

一方、ゲッタ粒子４ａの活性化温度がバインダ４ｂの融点よりも低い例（例えば、ゲッタ粒子４ａとして活性化温度が５００℃程度のジルコニウム合金を用い、バインダ４ｂとして融点が１０６４℃程度のＡｕを用いる例）では、バインダ４ｂとして、ゲッタ粒子４ａと共晶化もしくは化合物化することで密着可能な材料を適宜選択し、焼成工程と接合工程との間に、ゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとを共晶反応もしくは化合反応させることによりゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとを密着させる複合化工程を行うようにすればよい。この場合、ゲッタ粒子４ａの活性化温度がゲッタ粒子４ａとバインダ４ｂとの共晶温度もしくは化合反応温度よりも高く且つバインダ４ｂの溶融温度よりも低ければ、複合化工程においてゲッタ粒子４ａが活性化されるのを防止することができ、非蒸発型ゲッタ４の性能低下を防止することができる。   On the other hand, an example in which the activation temperature of the getter particles 4a is lower than the melting point of the binder 4b (for example, a zirconium alloy having an activation temperature of about 500 ° C. is used as the getter particles 4a, and Au having a melting point of about 1064 ° C. is used as the binder 4b. In the example), as the binder 4b, a material that can be adhered by eutecticizing or compounding with the getter particles 4a is appropriately selected, and the getter particles 4a and the binder 4b are eutectic between the firing step and the bonding step. What is necessary is just to perform the compounding process which adhere | attaches the getter particle | grains 4a and the binder 4b by making it react or combine. In this case, if the activation temperature of the getter particles 4a is higher than the eutectic temperature or the compounding reaction temperature of the getter particles 4a and the binder 4b and lower than the melting temperature of the binder 4b, the getter particles 4a are activated in the compounding step. It is possible to prevent the deterioration of the performance of the non-evaporable getter 4.

また、上述の実施形態で説明した加速度センサは、気密パッケージＰが２枚のパッケージ用基板２，３を備えているが、デバイス本体１の構造によっては、必ずしも２枚のパッケージ用基板２，３を備えている必要はなく、非蒸発型ゲッタ４を形成した１枚のパッケージ用基板のみでもよい。また、上述の実施形態では、非蒸発型ゲッタ４を第２のパッケージ用基板３に形成しているが、非蒸発型ゲッタ４は、第２のパッケージ用基板３に限らず、第１のパッケージ用基板２やデバイス本体１に形成するようにしてもよい。また、デバイス本体１や第１のパッケージ用基板２に信号処理用のＩＣ部を集積化してもよい。   In the acceleration sensor described in the above embodiment, the hermetic package P includes the two package substrates 2 and 3. However, depending on the structure of the device body 1, the two package substrates 2 and 3 are not necessarily included. Need not be provided, and only one package substrate on which the non-evaporable getter 4 is formed may be used. In the above-described embodiment, the non-evaporable getter 4 is formed on the second package substrate 3. However, the non-evaporable getter 4 is not limited to the second package substrate 3, but the first package. You may make it form in the board | substrate 2 for devices, or the device main body 1. FIG. Further, an IC unit for signal processing may be integrated on the device main body 1 or the first package substrate 2.

なお、本発明の技術思想は、静電容量型の加速度センサに限らず、例えば、ピエゾ抵抗形の加速度センサ、赤外線センサ、ジャイロセンサ、アクチュエータ、各種電子源を利用した画像形成装置などの他の真空封止デバイスにも適用可能であることは勿論である。   The technical idea of the present invention is not limited to the capacitance type acceleration sensor, but includes, for example, piezoresistive type acceleration sensors, infrared sensors, gyro sensors, actuators, and other image forming apparatuses using various electron sources. Of course, it is applicable also to a vacuum sealing device.

実施形態１における加速度センサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of main processes for explaining the method of manufacturing the acceleration sensor according to the first embodiment. 同上における非蒸発型ゲッタの形成方法の説明図である。It is explanatory drawing of the formation method of the non-evaporable getter in the same as the above. 従来例を示す画像形成装置の一部破断した概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of a conventional image forming apparatus partially broken.

符号の説明Explanation of symbols

１ デバイス本体
２ 第１のパッケージ用基板（気密容器要素）
３ 第２のパッケージ用基板（気密容器用部材）
４ 非蒸発ゲッタ
４ａ ゲッタ粒子
４ｂ バインダ
４ｃ 溶媒
５ 保護膜
１１ フレーム部（気密容器要素）
Ｐ 気密パッケージ（気密容器） 1 device body 2 first package substrate (airtight container element)
3 Second packaging substrate (member for airtight container)
4 Non-evaporable getter 4a Getter particle 4b Binder 4c Solvent 5 Protective film 11 Frame part (airtight container element)
P Airtight package (airtight container)

Claims (4)

気密容器内の所定部位に形成された非蒸発ゲッタにより気密容器内の真空を維持する真空封止デバイスの製造方法であって、ゲッタ粒子と溶媒とを混合したスラリーを気密容器の一部を構成する気密容器用部材における前記所定部位にのみ塗布する途布工程と、塗布工程の後に所定の焼成温度において前記溶媒を蒸発させて除去することにより非蒸発型ゲッタを形成する焼成工程と、焼成工程の後に気密容器用部材とともに気密容器を構成する少なくとも１つの気密容器要素と気密容器用部材とを所定の接合温度において接合することで気密容器を形成する接合工程と、接合工程の後に所定の活性化温度において前記非蒸発型ゲッタを活性化する活性化工程とを備え、焼成温度よりも活性化温度が高く、且つ、接合温度よりも活性化温度が高いことを特徴とする真空封止デバイスの製造方法。   A method for manufacturing a vacuum-sealed device that maintains a vacuum in an airtight container by a non-evaporable getter formed at a predetermined site in the airtight container, wherein slurry obtained by mixing getter particles and a solvent constitutes a part of the airtight container A step of applying only to the predetermined part of the member for an airtight container, a baking step of forming a non-evaporable getter by evaporating and removing the solvent at a predetermined baking temperature after the application step, and a baking step A joining step for forming an airtight container by joining at least one airtight container element and an airtight container member constituting the airtight container together with the airtight container member at a predetermined joining temperature, and a predetermined activity after the joining step. An activation step of activating the non-evaporable getter at the activation temperature, the activation temperature is higher than the firing temperature, and the activation temperature is higher than the bonding temperature. Method of manufacturing a vacuum-sealed devices, characterized in that. 前記塗布工程では、ノズルから前記スラリーを吐出させることで塗布することを特徴とする請求項１記載の真空封止デバイスの製造方法。   The method for manufacturing a vacuum-sealed device according to claim 1, wherein the application step is performed by discharging the slurry from a nozzle. 前記焼成工程と前記接合工程との間に、前記非蒸発型ゲッタの表面に保護膜を形成する保護膜形成工程を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空封止デバイスの製造方法。   The vacuum sealing device according to claim 1, further comprising a protective film forming step of forming a protective film on a surface of the non-evaporable getter between the baking step and the bonding step. Production method. 前記塗布工程では、前記スラリーとして、前記ゲッタ粒子および前記溶媒に加えて粒子状のバインダを混合したものを用いるようにし、前記焼成工程が、前記非蒸発ゲッタとして、ゲッタ粒子とバインダとを密着させて隣り合うゲッタ粒子間がバインダで繋がれた複合層からなる非蒸発ゲッタを形成する複合化工程を兼ねていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の真空封止デバイスの製造方法。   In the coating step, the slurry is a mixture of a particulate binder in addition to the getter particles and the solvent, and the firing step causes the getter particles and the binder to adhere to each other as the non-evaporable getter. The vacuum according to any one of claims 1 to 3, which also serves as a composite step of forming a non-evaporable getter composed of a composite layer in which adjacent getter particles are connected by a binder. Manufacturing method of sealing device.
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