JP5298835B2 - Device manufacturing method - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device which has stable vibration characteristics and high reliability by making a molten sealing material easier to wet an inner wall surface of a sealing hole to spread and suppressing wetting and spreading to an undesired part when the sealing material is molten to seal the sealing hole. <P>SOLUTION: A crystal oscillator is formed by joining a lid substrate 10 and a base substrate directly so that an opening portion linking a top and a reverse side of a vibration piece substrate is closed therewith. The sealing hole 40 is formed by linking an external side inner wall portion 41 having a sectionally tapered shape narrowing from an external side opening portion to an internal space side surface 13 with an inner wall portion 42 having a sectionally tapered shape narrowing from an internal space side opening portion 42b to an external side surface 11 and tapered reversely to the external side inner wall portion 41 by an intermediate opening portion 40c of a thickness-directional intermediate portion of the lid substrate 10. A metal film 43 is formed in an area including the external side inner wall portion 41. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、圧電振動片を気密に収容した圧電デバイス、およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric device that hermetically accommodates a piezoelectric vibrating piece and a method for manufacturing the same.

従来より、各種情報・通信機器やＯＡ機器、また、民生機器等の電子機器には、水晶振動子などの圧電デバイスが使用されている。特に最近は、これら電子機器等の高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、これに伴って、圧電デバイスへの小型化、薄型化の要求も高まり、回路基板への実装に適した表面実装型の圧電デバイスが多用されている。一般に表面実装型の圧電デバイスは、セラミックなどの絶縁材料によるパッケージ内に圧電振動片を接合し、パッケージ上にリッドを接合することにより、パッケージとリッドにより形成されるキャビティ内に圧電振動片を封止する構造が広く採用されている。しかし、従来のパッケージ構造では、低融点ガラスの溶融やシーム溶接などでパッケージとリッドとを接合するため、その接合における高温や発生するアウタガス等の影響で、圧電振動片の周波数特性を低下させたり劣化させたりする虞がある。   Conventionally, piezoelectric devices such as quartz resonators have been used in various information / communication equipment, OA equipment, and electronic equipment such as consumer equipment. In particular, these electronic devices have recently become increasingly smaller and thinner with higher functionality, and with this, the demand for smaller and thinner piezoelectric devices has increased, making them suitable for mounting on circuit boards. Surface mount type piezoelectric devices are frequently used. In general, a surface-mount type piezoelectric device has a piezoelectric vibrating piece sealed in a cavity formed by the package and the lid by bonding the piezoelectric vibrating piece in a package made of an insulating material such as ceramic and bonding the lid on the package. The stopping structure is widely adopted. However, in the conventional package structure, since the package and the lid are joined by melting low melting glass or seam welding, the frequency characteristics of the piezoelectric vibrating piece may be deteriorated due to the high temperature in the joining and the generated outer gas. There is a risk of deterioration.

このような問題を解決する圧電デバイスとして、枠体に水晶振動片を一体形成した振動片基板（水晶片）と、水晶やガラスなどからなり振動片基板を挟んだ上下に配置される一対の蓋体（リッド基板とベース基板）とを直接接合（表面活性化接合）により接合した水晶振動子が提案されている（例えば特許文献１）。表面活性化接合は、例えば珪素（Ｓｉ）を主成分とした水晶やガラスなどの接合対応面である接合領域を鏡面研磨してから当接し、加圧することによって当接面の珪素結合（原子間的結合）によって直接接合する接合法であり、ほとんど加熱しなくても接合することが可能である。
また、例えば特許文献２には、表面活性化接合の他の直接接合法である陽極接合を用いて圧電デバイスを製造する方法が、紹介されている。 As a piezoelectric device that solves such problems, a vibrating plate (quartz piece) in which a crystal vibrating piece is integrally formed in a frame, and a pair of lids that are made of crystal or glass and are arranged above and below the vibrating piece substrate A crystal resonator in which a body (a lid substrate and a base substrate) is bonded by direct bonding (surface activated bonding) has been proposed (for example, Patent Document 1). Surface activated bonding is performed by, for example, mirror-polishing a bonding region, which is a bonding-corresponding surface made of silicon (Si) as a main component, such as crystal or glass, and then pressing and pressing silicon bonding (between atoms). This is a bonding method in which direct bonding is performed by mechanical bonding, and bonding can be performed with little heating.
For example, Patent Document 2 introduces a method of manufacturing a piezoelectric device using anodic bonding, which is another direct bonding method of surface activated bonding.

また、特許文献３には、圧電振動片が形成された振動片基板を、リッド基板およびベース基板（水晶振動子容器）により上下方向から挟むようにして直接接合した後に、真空チャンバー内で、リッド基板またはベース基板のいずれか一方に形成された封止孔（貫通孔）に、球状の熱溶解する封止材を落とし込み、その封止材を熱溶解させることにより、リッド基板およびベース基板により形成される内部空間内に、圧電振動片を気密に封止する圧電デバイスの製造方法が示されている。   Further, in Patent Document 3, a resonator element substrate on which a piezoelectric resonator element is formed is directly bonded so as to be sandwiched from above and below by a lid substrate and a base substrate (a crystal resonator container), and then the lid substrate or Formed by a lid substrate and a base substrate by dropping a spherical heat-dissolving sealing material into a sealing hole (through-hole) formed in either one of the base substrates and thermally melting the sealing material. A method of manufacturing a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed in an internal space is shown.

特開２０００−２６９７７５号公報JP 2000-269775 A 特開２００４−２５４２３８号公報JP 2004-254238 A 特開２００７−１８０９２４号公報JP 2007-180924 A

ところで、特許文献３に記載の圧電デバイスの製造方法において、封止孔を閉鎖する封止材としては、圧電デバイスを実装する際に印加される加熱温度よりも高い温度を融点とする封止材を用いることが好ましい。そのような封止材としては、例えば、金と錫（Ｓｎ）との合金、あるいは、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金などを用いることができる。この場合、封止孔には、金属からなる封止材との接合強度を確保するために、スパッタリングや蒸着などの気相堆積法を用いて金属膜を形成することが望ましい。   By the way, in the piezoelectric device manufacturing method described in Patent Document 3, as a sealing material for closing the sealing hole, a sealing material having a melting point higher than a heating temperature applied when the piezoelectric device is mounted. Is preferably used. As such a sealing material, for example, an alloy of gold and tin (Sn), an alloy of gold and germanium (Ge), or the like can be used. In this case, it is desirable to form a metal film in the sealing hole by using a vapor deposition method such as sputtering or vapor deposition in order to ensure bonding strength with the metal sealing material.

しかしながら、特許文献３に記載の圧電デバイスでは、リッド基板またはベース基板に形成された封止孔の内壁が、圧電デバイスの外部側から内部空間側にかけて垂直に、もしくは、垂直に近く内部空間側に狭まる断面テーパー形状を有している。そのため、気相堆積法により封止孔内に金属膜を形成したときに、封止孔の内部空間側にいくほど金属膜が堆積され難くなるため、金属膜の厚みが不均一になったり、内部空間側の側壁部に密着性の弱い金属膜が形成される虞がある。このように、封止孔内の金属膜が不均一に形成されていると、封止材が封止孔内に十分濡れ広がらないことにより孔封止の気密性の確保が難しくなり、封止不良による圧電振動片の動作不良や、外部要因による影響を受けやすくなることによって信頼性が低下したり、金属膜の脱落による電気的な不具合を発生させる虞があった。   However, in the piezoelectric device described in Patent Document 3, the inner wall of the sealing hole formed in the lid substrate or the base substrate is perpendicular to the inner space side from the outer side of the piezoelectric device to the inner space side, or closer to the inner space side. It has a tapered cross-sectional shape. Therefore, when the metal film is formed in the sealing hole by the vapor deposition method, the metal film is less likely to be deposited toward the inner space side of the sealing hole, so that the thickness of the metal film becomes uneven, There is a possibility that a metal film having low adhesion is formed on the side wall portion on the inner space side. Thus, when the metal film in the sealing hole is formed unevenly, it becomes difficult to ensure the airtightness of the hole sealing because the sealing material does not sufficiently wet and spread in the sealing hole. There is a risk that the reliability of the piezoelectric vibrating piece may be deteriorated due to a defect or it may be easily affected by an external factor, resulting in a decrease in reliability or an electrical failure due to a metal film falling off.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
本発明のある形態に係るデバイスの製造方法は、互いの主面が対向するように配置されている２つの基板と、前記２つの基板に挟まれて形成されている内部空間に収容されている振動片と、を備え、前記２つの基板の少なくとも一方は、前記内部空間と、当該基板の前記主面に対して裏側に位置している外部と、を連通している封止孔を塞いでいる封止材を含み、前記封止孔の内壁部は、前記外部側に開口した外部側開口部から前記基板の中間部の中間開口部に向かって孔の大きさが断面視してテーパー形状に小さくなっている外部側内壁部と、前記内部空間側の開口から前記中間開口部に向かって孔の大きさが断面視してテーパー形状に小さくなっている内部空間側内壁部と、を有しているデバイスの製造方法であって、基板に前記外部側内壁部を形成するステップと、前記外部側内壁部を形成するステップの後で、前記外部側内壁部を含む領域に金属膜を形成するステップと、前記金属膜を形成した後で、前記基板を前記内部空間側からエッチング加工することにより前記外部側内壁部と連通する前記内部空間側内壁部を形成して前記封止孔を形成するステップと、前記封止孔に前記封止材を配置し、該封止材を溶融させて前記封止孔を塞ぐことにより孔封止するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係るデバイスの製造方法は、少なくとも前記外部側内壁部をドライエッチング加工法を用いて形成することを特徴とする。
本発明のある別の形態に係るデバイスの製造方法は、前記内部空間側内壁部を形成するステップで、前記内部空間側からドライエッチング加工を施すことにより前記内部空間側内壁部を形成することを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A device manufacturing method according to an aspect of the present invention is accommodated in two substrates arranged so that their main surfaces face each other, and an internal space formed between the two substrates. And at least one of the two substrates closes a sealing hole that communicates the internal space and the outside located on the back side of the main surface of the substrate. The inner wall portion of the sealing hole includes a sealing material having a taper shape with a cross-sectional view of the size of the hole from the outer side opening portion opened to the outer side toward the intermediate opening portion of the intermediate portion of the substrate. And an inner space side inner wall portion whose hole size is reduced in a taper shape in a sectional view from the opening on the inner space side toward the intermediate opening portion. A method of manufacturing a device, wherein the external side After forming the wall portion, forming the outer side inner wall portion, forming a metal film in a region including the outer side inner wall portion, and after forming the metal film, Etching from the inner space side to form the inner space side inner wall portion communicating with the outer side inner wall portion to form the sealing hole, and disposing the sealing material in the sealing hole And sealing the hole by melting the sealing material and closing the sealing hole.
A device manufacturing method according to another embodiment of the present invention is characterized in that at least the outer-side inner wall portion is formed using a dry etching method.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device, wherein the inner space side inner wall portion is formed by performing dry etching from the inner space side in the step of forming the inner space side inner wall portion. Features.

〔適用例１〕本適用例にかかる圧電デバイスは、圧電振動片が形成された振動片基板と、前記振動片基板を間に挟んだ上下に配置され前記振動片基板に接合される２つの基板と、を備え、前記振動片基板と前記基板とが接合されることにより、２つの前記基板間に形成される内部空間に前記圧電振動片が収容され、２つの前記基板の少なくとも一方に、前記内部空間と外部とを連通し内壁に金属膜を有する封止孔が設けられ、前記封止孔を封止材にて塞ぐことにより、前記内部空間を気密にした圧電デバイスであって、前記封止孔は、前記外部側に開口した外部側開口部から前記基板の中間部の中間開口部までの外部側内壁部と、前記中間開口部から前記内部空間側に開口した内部空間側開口部までの内部空間側内壁部と、が連通されてなり、前記外部側内壁部は、断面が前記外部側開口部から前記内部空間側に向かって狭まるテーパー形状を有し、前記内部空間側内壁部は、断面が前記内部空間側開口部から前記外部側に向かって狭まるテーパー形状を有していることを特徴とする。   [Application Example 1] A piezoelectric device according to this application example includes a resonator element substrate on which a piezoelectric resonator element is formed, and two substrates that are disposed above and below the resonator element substrate and bonded to the resonator element substrate. The piezoelectric resonator element is accommodated in an internal space formed between the two substrates by bonding the resonator element substrate and the substrate, and at least one of the two substrates includes the A piezoelectric device in which a sealing hole having a metal film is provided on an inner wall communicating with an inner space and the inner wall is sealed with a sealing material, whereby the inner space is hermetically sealed, and includes the sealing device. The stop hole includes an outer side inner wall portion from the outer side opening portion opened to the outer side to an intermediate opening portion of the intermediate portion of the substrate, and an inner space side opening portion opened from the intermediate opening portion to the inner space side. The inner wall of the inner space side is in communication with The outer side inner wall portion has a tapered shape whose cross section narrows from the outer side opening portion toward the inner space side, and the inner space side inner wall portion has a cross section from the inner space side opening portion to the outer side. It has a taper shape which narrows toward it.

上記の構成によれば、基板に形成される封止孔が、外部側内壁部と内部空間側内壁部とが基板の中間部の中間開口部で連通されてなり、外部側内壁部は、断面が外部側開口部から中間開口部側に向かって狭まるテーパー形状を有し、内部空間側内壁部は、断面が内部空間側開口部から中間開口部側に向かって狭まる外部側内壁部とは逆テーパーとなるテーパー形状を有して形成されている。   According to the above configuration, the sealing hole formed in the substrate is formed such that the outer side inner wall portion and the inner space side inner wall portion are communicated with each other through the middle opening of the middle portion of the substrate. Has a tapered shape that narrows from the outer opening toward the intermediate opening, and the inner space side inner wall is opposite to the outer inner wall whose cross section narrows from the inner space opening toward the intermediate opening. It has a taper shape to be a taper.

このため、スパッタリングや蒸着などにより封止孔の内壁に金属膜を形成する際に、封止孔を平面視した際に外部側内壁部の下方に隠れて視認されない内部空間側内壁部には金属膜が形成され難いので、外部側内壁部に金属膜を選択的に形成することができる。これにより、リッド基板またはベース基板の一方の面（外部側面）から一度のエッチング加工を施すことにより形成した一つの断面テーパー形状を有する封止孔の場合のように、封止孔の下方となる内部空間側面に金属膜が堆積されにくいことにより、金属膜の厚みが不均一となったり、密着性が弱い部分ができたりすることによる孔封止不良や、金属膜の剥離による電気的なトラブルなどの不具合を回避できる。
したがって、封止孔において、外部側内壁部の金属膜と封止材との安定した接合が可能となり、内部空間を確実に気密封止する封止構造を実現できるので、動作が安定し、高信頼性を有する圧電デバイスを提供することができる。 For this reason, when forming a metal film on the inner wall of the sealing hole by sputtering or vapor deposition, when the sealing hole is viewed in plan, it is hidden under the outer side inner wall part and is not visible on the inner wall side inner wall part. Since it is difficult to form a film, a metal film can be selectively formed on the outer side inner wall. Thus, as in the case of the sealing hole having one tapered cross section formed by performing one etching process from one surface (external side surface) of the lid substrate or the base substrate, it becomes below the sealing hole. Due to the difficulty of depositing the metal film on the side surface of the internal space, the thickness of the metal film becomes non-uniform or the part with poor adhesion is formed, resulting in poor hole sealing or electrical trouble due to peeling of the metal film. It is possible to avoid problems such as.
Therefore, in the sealing hole, it is possible to stably bond the metal film on the outer side inner wall portion and the sealing material, and it is possible to realize a sealing structure that surely hermetically seals the internal space. A piezoelectric device having reliability can be provided.

〔適用例２〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記外部側開口部が平面視で円形状または正多角形状を呈していることを特徴とする。   Application Example 2 In the piezoelectric device according to the application example, the external opening has a circular shape or a regular polygonal shape in plan view.

この構成によれば、孔封止する際に、球状のものが使用されることが多い封止材を封止孔に配置したときに、外部側内壁部の封止材と近接される面を多くすることができるので、封止材の熱溶融が良好に行われ、安定した孔封止を行うことができる。   According to this configuration, when sealing a hole, when a sealing material, which is often used in a spherical shape, is disposed in the sealing hole, the surface close to the sealing material on the outer side inner wall portion Since the number can be increased, the sealing material can be melted well and stable hole sealing can be performed.

〔適用例３〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記中間開口部が平面視で楕円形状を有することを特徴とする。   Application Example 3 In the piezoelectric device according to the application example described above, the intermediate opening has an elliptical shape in plan view.

この構成によれば、封止孔に溶融前の球状の封止材を配置させた際に、外部側内壁部と内部空間側内壁部とを連通する中間開口部において、その中間開口部が平面視で円形状である場合に比して、封止材と封止孔の内壁との間に隙間が大きく確保されるので、孔封止工程において真空引き時間がより短縮する。   According to this configuration, when the spherical sealing material before melting is disposed in the sealing hole, the intermediate opening is flat in the intermediate opening that communicates the outer side inner wall with the inner space side inner wall. Compared to a circular shape in view, a large gap is ensured between the sealing material and the inner wall of the sealing hole, so that the evacuation time is further shortened in the hole sealing step.

〔適用例４〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、平面視したときの前記外部側開口部の中心と、前記中間開口部の中心とがそれぞれ異なる位置になるように配置されていることを特徴とする。   Application Example 4 In the piezoelectric device according to the application example, the center of the external opening and the center of the intermediate opening are arranged at different positions when viewed in plan. And

この構成によれば、封止孔に溶融前の球状の封止材を配置させた際に、外部側内壁部と内部空間側内壁部とを連通する開口が球状の封止材の側面に配置され、封止孔の内壁と封止材との間に隙間が確保されやすくなり、孔封止工程における真空引き時間の短縮に効果を奏する。   According to this configuration, when the spherical sealing material before melting is disposed in the sealing hole, the opening that connects the outer side inner wall portion and the inner space side inner wall portion is disposed on the side surface of the spherical sealing material. In addition, a gap is easily ensured between the inner wall of the sealing hole and the sealing material, which is effective in shortening the evacuation time in the hole sealing step.

〔適用例５〕本適用例にかかる圧電デバイスの製造方法は、圧電振動片が形成された振動片基板と、前記振動片基板を間に挟んだ上下に配置され前記振動片基板に接合される２つの基板と、を備え、前記振動片基板と前記基板とが接合されることにより、２つの前記基板間に形成される内部空間に前記圧電振動片が収容され、２つの前記基板の少なくとも一方に、前記内部空間と外部とを連通し内壁に金属膜を有する封止孔が設けられ、前記封止孔を封止材にて塞ぐことにより、前記内部空間を気密に封止し、前記封止孔は、前記外部側に開口した外部側開口部から前記基板の中間部の中間開口部までの外部側内壁部と、前記中間開口部から前記内部空間側に開口した内部空間側開口部までの内部空間側内壁部と、が連通されてなり、前記外部側内壁部は、断面が前記外部側開口部から前記内部空間側に向かって狭まるテーパー形状を有し、前記内部空間側内壁部は、断面が前記内部空間側開口部から前記外部側に向かって狭まるテーパー形状を有した圧電デバイスの製造方法であって、前記外部側内壁部を形成するステップと、前記外部側内壁部を形成するステップの後で、前記外部側内壁部を含む領域に前記金属膜を形成するステップと、前記金属膜を形成するステップの後で、前記基板を前記内部空間側からエッチング加工することにより前記外部側内壁部と連通する前記内部空間側内壁部を形成するステップと、前記接合するステップと、前記封止孔に前記封止材を配置し、該封止材を溶融させて前記封止孔を塞ぐことにより孔封止するステップと、を含むことを特徴とする。   Application Example 5 A method for manufacturing a piezoelectric device according to this application example includes a resonator element substrate on which a piezoelectric resonator element is formed and an upper and lower part sandwiching the resonator element substrate and bonded to the resonator element substrate. The piezoelectric vibrating reed is accommodated in an internal space formed between the two substrates by bonding the vibrating reed substrate and the substrate, and at least one of the two substrates. In addition, a sealing hole having a metal film on the inner wall is provided to communicate the internal space and the outside, and the sealing space is closed with a sealing material, so that the internal space is hermetically sealed, and the sealing is performed. The stop hole includes an outer side inner wall portion from the outer side opening portion opened to the outer side to an intermediate opening portion of the intermediate portion of the substrate, and an inner space side opening portion opened from the intermediate opening portion to the inner space side. The inner wall portion of the inner space side is in communication with the outer wall The side inner wall portion has a tapered shape whose cross section narrows from the outer side opening toward the inner space, and the inner space side inner wall has a cross section from the inner space side opening toward the outer side. A method of manufacturing a piezoelectric device having a narrowing taper shape, wherein the metal is formed in a region including the outer side inner wall part after the step of forming the outer side inner wall part and the step of forming the outer side inner wall part. Forming the inner space side inner wall portion communicating with the outer side inner wall portion by etching the substrate from the inner space side after the step of forming the metal film and the step of forming the metal film; The bonding step, and the step of sealing the hole by disposing the sealing material in the sealing hole and melting the sealing material to close the sealing hole. .

この構成によれば、基板に、外部側開口部から内部空間側に向かって狭まる断面テーパー形状を有した外部側内壁部と、内部空間側開口部から外部側に向かって狭まる前記外部側内壁部とは逆テーパーとなる断面テーパー形状を有した内部空間側内壁部とが、基板の中間部の中間開口部で連通されてなる封止孔を形成することができる。
このため、スパッタリングや蒸着などにより封止孔の内壁に金属膜を形成する際に、封止孔を平面視した際に外部側内壁部の下方に隠れて視認されない内部空間側内壁部には金属膜が形成される難くなるので、外部側内壁部に金属膜を選択的に形成することができる。これにより、基板の一方の面（外部側面）から一度のエッチング加工を施すことにより形成した一つの断面テーパー形状を有する封止孔の場合のように、封止孔の下方となる内部空間側面に金属膜が堆積されにくいことにより、金属膜の厚みが不均一となったり、密着性が弱い部分ができたりすることによる孔封止不良や、金属膜の剥離による電気的なトラブルなどの不具合を回避できる。
したがって、封止孔において、外部側内壁部の金属膜と封止材との安定した接合が可能となり、内部空間を確実に気密封止する封止構造を実現できるので、動作が安定し、高信頼性を有する圧電デバイスを製造することができる。 According to this configuration, the substrate has an outer side inner wall portion having a tapered cross section that narrows from the outer side opening toward the inner space side, and the outer side inner wall portion that narrows from the inner space side opening toward the outer side. Thus, a sealing hole can be formed in which an inner space side inner wall portion having a cross-sectional taper shape having a reverse taper shape communicates with an intermediate opening portion of an intermediate portion of the substrate.
For this reason, when forming a metal film on the inner wall of the sealing hole by sputtering or vapor deposition, when the sealing hole is viewed in plan, it is hidden under the outer side inner wall part and is not visible on the inner wall side inner wall part. Since it is difficult to form a film, a metal film can be selectively formed on the outer side inner wall. As a result, as in the case of the sealing hole having one tapered cross section formed by performing one etching process from one surface (external side surface) of the substrate, the inner space side surface below the sealing hole is formed. Due to the difficulty of depositing the metal film, the thickness of the metal film becomes non-uniform, or there are defects such as poor sealing due to poor adhesion and electrical problems due to peeling of the metal film. Can be avoided.
Therefore, in the sealing hole, it is possible to stably bond the metal film on the outer side inner wall portion and the sealing material, and it is possible to realize a sealing structure that surely hermetically seals the internal space. A piezoelectric device having reliability can be manufactured.

〔適用例６〕上記適用例にかかる圧電デバイスの製造方法において、少なくとも前記外部側内壁部をドライエッチング加工法を用いて形成することを特徴とする。   Application Example 6 In the piezoelectric device manufacturing method according to the application example described above, at least the outer-side inner wall portion is formed using a dry etching method.

ドライエッチング加工法は、ウェットエッチングなどの化学エッチング加工法のように被加工材の異方性に依存することなく、所望の形状に制御してエッチング加工することができる。これにより、上記のように、平面視で視認される領域が広い外部側内壁部、すなわち、断面が緩やかな傾斜のテーパー形状を呈する外部側内壁部の形成が可能になる。   The dry etching method can be controlled to have a desired shape and can be etched without depending on the anisotropy of the workpiece as in the case of a chemical etching method such as wet etching. As a result, as described above, it is possible to form the outer side inner wall portion having a wide area visually recognized in plan view, that is, the outer side inner wall portion having a tapered shape with a gentle cross section.

〔適用例７〕上記適用例にかかる圧電デバイスの製造方法において、前記内部空間側内壁部を形成するステップで、前記内部空間側からドライエッチング加工を施すことにより前記内部空間側内壁部を形成することを特徴とする。   Application Example 7 In the piezoelectric device manufacturing method according to the application example, in the step of forming the inner space side inner wall portion, the inner space side inner wall portion is formed by performing dry etching from the inner space side. It is characterized by that.

この構成によれば、内部空間側内壁部の外部側内壁部と連通する側の開口よりも、内部空間側の開口の方を大きく形成することができる。これにより、孔封止工程において、封止孔からの封止材の落下を防止しながら、封止孔の内部空間側の開口が大きく形成されていることにより、孔封止工程における真空引きがされやすくなるので、真空引き時間を短縮させて効率よく圧電デバイスを製造することができる。   According to this configuration, the opening on the inner space side can be formed larger than the opening on the side communicating with the outer inner wall portion of the inner space side inner wall portion. As a result, in the hole sealing step, the opening on the inner space side of the sealing hole is formed large while preventing the sealing material from dropping from the sealing hole. Therefore, the piezoelectric device can be manufactured efficiently by shortening the evacuation time.

以下、圧電デバイスの一実施形態について図面に従って説明する。   Hereinafter, an embodiment of a piezoelectric device will be described with reference to the drawings.

（水晶振動子）
図１〜４は、圧電デバイスを水晶振動子に具現化した実施形態を説明するものであり、図１は水晶振動子を模式的に示す分解斜視図である。また、図２は図１の水晶振動子の振動片基板を模式的に説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は底面図である。また、図３は、水晶振動子の断面構造、および、接合方法としての直接接合方法の一例である陽極酸化をしている状態を模式的に説明する断面図であり、図１の分解斜視図に示す水晶振動子を図２のＡ−Ａ線の位置で切断したときと同じ断面を示している。また、図４は、図１および図３に示すリッド基板１０の封止孔近傍を拡大して説明するものであり、（ａ）は部分拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 (Crystal oscillator)
1 to 4 illustrate an embodiment in which a piezoelectric device is embodied in a crystal resonator, and FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing the crystal resonator. 2 schematically illustrates the resonator element substrate of the crystal resonator of FIG. 1, wherein (a) is a plan view, (b) is a sectional view taken along line AA in (a), and (c). Is a bottom view. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a cross-sectional structure of the crystal resonator and an anodizing state as an example of a direct bonding method as a bonding method, and is an exploded perspective view of FIG. 2 shows the same cross section as when the crystal resonator shown in FIG. 2 is cut at the position of the line AA in FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the sealing hole of the lid substrate 10 shown in FIGS. 1 and 3, wherein (a) is a partially enlarged plan view, and (b) is a C- FIG.

図１において、水晶振動子１は、振動片基板２０の上下に連通する開口部Ｔ１を、２つの基板としてのリッド基板１０およびベース基板３０とで塞ぐように固定して形成されている。
なお、本実施形態の振動片基板２０は水晶からなる。また、リッド基板１０およびベース基板３０は、ガラスやシリコン、あるいは振動片基板２０と同じ水晶などからなる。 In FIG. 1, the crystal resonator 1 is formed by fixing an opening T <b> 1 communicating with the top and bottom of the resonator element substrate 20 with a lid substrate 10 and a base substrate 30 as two substrates.
Note that the resonator element substrate 20 of the present embodiment is made of quartz. The lid substrate 10 and the base substrate 30 are made of glass, silicon, or the same crystal as that of the resonator element substrate 20.

リッド基板１０は、少なくとも振動片基板２０の開口部Ｔ１を塞ぎ、且つ、水晶振動片２５を覆うことができる大きさを有し、本実施形態では、振動片基板２０の外形が矩形であることから、リッド基板１０の外形も矩形の形状とされている。
同様に、ベース基板３０は、少なくとも振動片基板２０の開口部Ｔ１を塞ぎ、且つ、水晶振動片２５を覆うことができる大きさを有し、本実施形態では、振動片基板２０の外形が矩形であることから、ベース基板３０の外形も矩形の形状とされている。 The lid substrate 10 has a size capable of covering at least the opening T1 of the resonator element substrate 20 and covering the crystal resonator element 25. In the present embodiment, the outer shape of the resonator element substrate 20 is rectangular. Therefore, the outer shape of the lid substrate 10 is also rectangular.
Similarly, the base substrate 30 has a size capable of covering at least the opening T1 of the resonator element substrate 20 and covering the crystal resonator element 25. In this embodiment, the outer shape of the resonator element substrate 20 is rectangular. Therefore, the outer shape of the base substrate 30 is also a rectangular shape.

また、リッド基板１０の振動片基板２０と接合される側の面である内部空間側面１３には凹部１２が設けられている。同様に、ベース基板３０の振動片基板２０と接合される側の面である内部空間側面３３には凹部３２が設けられている。そして、リッド基板１０とベース基板３０とは、それぞれの内部空間側面１３，３３に設けられた凹部１２と凹部３２とを互いに向かい合わせにして、間に振動片基板２０を挟んで固定されるようになっている。これにより、凹部１２および凹部３２は、振動片基板２０の内側の空間となる開口部Ｔ１と一体になって、振動片基板２０の圧電振動片としての水晶振動片２５を収容する内部空間Ｓ１（図３を参照）が形成されるようになっている。   In addition, a recess 12 is provided on the side surface 13 of the internal space, which is the surface of the lid substrate 10 on the side to be joined to the vibrating piece substrate 20. Similarly, a recess 32 is provided on the side surface 33 of the internal space, which is the surface of the base substrate 30 that is bonded to the vibrating piece substrate 20. The lid substrate 10 and the base substrate 30 are fixed so that the concave portion 12 and the concave portion 32 provided in the inner space side surfaces 13 and 33 face each other and the vibrating piece substrate 20 is sandwiched therebetween. It has become. As a result, the recess 12 and the recess 32 are integrated with the opening T <b> 1 serving as the space inside the resonator element substrate 20, and the internal space S <b> 1 (the crystal resonator element 25 serving as the piezoelectric resonator element of the resonator element substrate 20 is accommodated). 3) is formed.

振動片基板２０は、この振動片基板２０の矩形の外形を形成する枠部２１と、枠部２１の内側に形成された基部２３、およびその基部２３から平行に突設された振動腕２５Ａ，２５Ｂからなる水晶振動片２５とが一体に形成されている。このような振動片基板２０の形状は、本実施形態の場合、水晶の薄板をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成することができる。   The resonator element substrate 20 includes a frame portion 21 that forms a rectangular outer shape of the resonator element substrate 20, a base portion 23 formed on the inner side of the frame portion 21, and vibrating arms 25A that protrude in parallel from the base portion 23. A crystal vibrating piece 25 made of 25B is integrally formed. In the case of this embodiment, such a shape of the resonator element substrate 20 can be formed by etching a thin crystal plate using photolithography.

ここで、振動片基板２０について詳細に説明する。
図２において、振動片基板２０の水晶振動片２５は、枠部２１の一端部の内側と一体とされている基部２３と、その基部２３を基端として、図中右方向に向けて、二股に分かれて平行に延びる一対の振動腕２５Ａ，２５Ｂが突設されている。すなわち、水晶振動片２５は、音叉のような形状を有した、所謂、音叉型水晶振動片である。 Here, the resonator element substrate 20 will be described in detail.
In FIG. 2, the quartz crystal resonator element 25 of the resonator element substrate 20 has a base 23 that is integrated with the inside of one end of the frame portion 21, and a bifurcated structure in the right direction in the figure with the base 23 as a base end. A pair of vibrating arms 25 </ b> A and 25 </ b> B extending in parallel is separated from each other. That is, the crystal vibrating piece 25 is a so-called tuning fork type crystal vibrating piece having a shape like a tuning fork.

図２（ａ）に示すように、振動片基板２０の枠部２１の上端面２１ａには第１の電極２８が設けられている。
この第１の電極２８は、枠部２１の上端面２１ａに引き回された第１の接合用電極２８ａと、その第１の接合用電極２８ａと接続されて水晶振動片２５の基部２３を通り振動腕２５Ａの両側面および振動腕２５Ｂの上面と下面とに設けられた第１の励振電極２６Ｂとを有している。 As shown in FIG. 2A, the first electrode 28 is provided on the upper end surface 21 a of the frame portion 21 of the resonator element substrate 20.
The first electrode 28 is connected to the first bonding electrode 28 a routed to the upper end surface 21 a of the frame portion 21 and the first bonding electrode 28 a and passes through the base 23 of the crystal vibrating piece 25. It has the 1st excitation electrode 26B provided in the both sides | surfaces of the vibration arm 25A, and the upper surface and lower surface of the vibration arm 25B.

また、図２（ｃ）に示すように、振動片基板２０の枠部２１の下端面２１ｂには第２の電極２９が設けられている。
この第２の電極２９は、枠部２１の下端面２１ｂに引き回された第２の接合用電極２９ａと、その第２の接合用電極２９ａと接続されて水晶振動片２５の基部２３を通り振動腕２５Ｂの両側面および振動腕２５Ａの上面と下面とに設けられた第２の励振電極２６Ａとを有している。 In addition, as shown in FIG. 2C, a second electrode 29 is provided on the lower end surface 21 b of the frame portion 21 of the resonator element substrate 20.
The second electrode 29 is connected to the second bonding electrode 29 a routed to the lower end surface 21 b of the frame portion 21 and the second bonding electrode 29 a and passes through the base portion 23 of the crystal vibrating piece 25. It has the 2nd excitation electrode 26A provided in the both sides | surfaces of the vibration arm 25B, and the upper surface and lower surface of the vibration arm 25A.

これらの電極は、本実施形態の水晶振動子１において、次のような構成上の特徴を有している。
すなわち、第１の接合用電極２８ａは、振動片基板２０とリッド基板１０とを陽極接合により直接接合するのに用いられる。また、第２の接合用電極２９ａは、振動片基板２０とベース基板３０とを陽極接合するのに用いられる。
また、第１の励振電極２６Ｂおよび第２の励振電極２６Ａは、水晶振動片２５を駆動するのに用いられる。
これらの第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａと、第１の励振電極２６Ｂおよび第２の励振電極２６Ａとは、水晶材料をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成された振動片基板２０の原形の表面に、例えばスパッタリングにより、クロム（Ｃｒ）層を下地として形成し、その上に金（Ａｕ）層を積層させて設けた共通の構造にて形成されている。 These electrodes have the following structural features in the crystal unit 1 of the present embodiment.
That is, the first bonding electrode 28a is used to directly bond the vibrating piece substrate 20 and the lid substrate 10 by anodic bonding. The second bonding electrode 29 a is used for anodic bonding of the resonator element substrate 20 and the base substrate 30.
The first excitation electrode 26 </ b> B and the second excitation electrode 26 </ b> A are used to drive the crystal vibrating piece 25.
The first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a, and the first excitation electrode 26B and the second excitation electrode 26A are formed by etching a crystal material using photolithography. On the original surface of the resonator element substrate 20, a common structure is formed by forming a chromium (Cr) layer as a base by sputtering, for example, and laminating a gold (Au) layer thereon.

さらに、第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａの部分には、上記の金層の上に、陽極酸化のための金属被覆層として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）層や、それに代わる、例えば、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、あるいはシリコン（Ｓｉ）などが積層されて形成されている。   Further, the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a are provided on the above gold layer as a metal coating layer for anodization, for example, an aluminum (Al) layer, Instead, for example, tungsten (W), nickel (Ni), titanium (Ti), silicon (Si), or the like is laminated.

また、図３に示すように、第１の接合用電極２８ａは、図中左側の側面に引き回された側面電極３５ａを介して、ベース基板３０の底面に設けられた実装用電極３５と接続されている。同様に、第２の接合用電極２９ａは、図中右側の側面に引き回された側面電極３６ａを介して、ベース基板３０の底面に設けられた実装用電極３６と接続されている。   Further, as shown in FIG. 3, the first bonding electrode 28a is connected to the mounting electrode 35 provided on the bottom surface of the base substrate 30 via the side electrode 35a routed to the left side surface in the drawing. Has been. Similarly, the second bonding electrode 29a is connected to the mounting electrode 36 provided on the bottom surface of the base substrate 30 via a side electrode 36a routed to the right side surface in the drawing.

また、特に重要な構成として、図３に示すように、本実施形態では、リッド基板１０の中央付近には、水晶振動子１の内部空間Ｓ１と外部とを連通する貫通孔としての封止孔４０が設けられている。封止孔４０は、水晶振動子１の外部側、すなわちリッド基板１０の外部側面１１に開口する断面テーパー形状を有する外部側内壁部４１と、その外部側内壁部４１とは逆テーパーの断面テーパー形状を有し、内部空間Ｓ１側の内部空間側面１３に開口する内部空間側内壁部４２とが連通されてなる。
なお、図３に示す水晶振動子１は、封止孔４０に、詳細を後述する封止材４５が充填されて封止された状態を示している。 As a particularly important configuration, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, a sealing hole as a through-hole that communicates the internal space S <b> 1 of the crystal unit 1 and the outside is provided near the center of the lid substrate 10. 40 is provided. The sealing hole 40 includes an outer side inner wall portion 41 having a tapered cross section that opens on the outer side of the crystal unit 1, that is, the outer side surface 11 of the lid substrate 10, and the outer side inner wall portion 41 has a taper that is reversely tapered. The inner space side inner wall part 42 which has a shape and opens to the inner space side surface 13 on the inner space S1 side is communicated.
3 shows a state in which the sealing hole 40 is filled with a sealing material 45, which will be described in detail later, and sealed.

また、図３は、振動片基板２０の上下にリッド基板１０およびベース基板３０を陽極接合している状態を図示している。すなわち、ガラス製のリッド基板１０およびベース基板３０には、これらの軟化点よりも低い温度を加えた状態で、リッド基板１０およびベース基板３０と、これらを振動片基板２０に対して接合するための接合膜である第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａとの間で、これら第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａが陽極になるようにして、直流電源４９から直流電圧を印加する。   FIG. 3 illustrates a state where the lid substrate 10 and the base substrate 30 are anodically bonded to the upper and lower sides of the resonator element substrate 20. That is, in order to join the lid substrate 10 and the base substrate 30 to the vibrating piece substrate 20 in a state where a temperature lower than the softening point is applied to the glass lid substrate 10 and the base substrate 30. The first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a between the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a, which are the bonding films of the first bonding electrode 29a, serve as an anode, A DC voltage is applied from the power source 49.

すると、ガラス製であるリッド基板１０とベース基板３０とには、印加された直流電圧の作用によって、イオンが移動し、これら第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａとのギャップおよび、その近傍に形成された空間電荷層に、継続して印加された電圧がかかるようになる。そうすると、リッド基板１０およびベース基板３０と、振動片基板２０の第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａとの間に静電引力が発生し、互いに密着し、強電界によりガラス側から各電極側へのイオンの移動が進み、界面で電極側の原子と共有結合を生じて結合が行われると考えられる。なお、この過程は、逆電圧を利用して可逆的に進行させることもできる。   Then, ions move to the glass lid substrate 10 and the base substrate 30 by the action of the applied DC voltage, and the gap between the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a. In addition, a continuously applied voltage is applied to the space charge layer formed in the vicinity thereof. As a result, electrostatic attractive force is generated between the lid substrate 10 and the base substrate 30 and the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a of the vibrating piece substrate 20, and is brought into close contact with each other. It is considered that ions move from the electrode side to each electrode side, and a covalent bond is formed with an atom on the electrode side at the interface to perform the bond. Note that this process can also be performed reversibly using a reverse voltage.

以上の陽極接合の作用により、リッド基板１０とベース基板３０との間に振動片基板２０を挟んで接合された水晶振動子１において、水晶振動片２５が収容された内部空間Ｓ１は、リッド基板１０とベース基板３０とにより気密状態で封止されている。   In the crystal resonator 1 bonded by sandwiching the resonator element substrate 20 between the lid substrate 10 and the base substrate 30 by the above anodic bonding operation, the internal space S1 in which the crystal resonator element 25 is accommodated is a lid substrate. 10 and the base substrate 30 are hermetically sealed.

〔封止孔〕
ここで、本実施形態で重要であるリッド基板１０の封止孔４０について詳細に説明する。
図４に示すように、封止孔４０は、リッド基板１０の外部側面１１に大きく開口した外部側開口部４１ａを有する外部側内壁部４１と、内部空間側面１３に大きく開口した内部空間側開口部４２ｂを有する内部空間側内壁部４２とが、リッド基板１０の厚み方向の中間部の中間開口部４０ｃで連通されてなる。また、封止孔４０において、外部側内壁部４１は平面視で円形状の外部側開口部４１ａを有し、本実施形態では、内部空間側内壁部４２の内部空間側開口部４２ｂも平面視で略円形状を呈している。 (Sealing hole)
Here, the sealing hole 40 of the lid substrate 10 that is important in the present embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the sealing hole 40 includes an outer side inner wall portion 41 having an outer side opening portion 41 a that is largely opened on the outer side surface 11 of the lid substrate 10, and an inner space side opening that is largely opened on the inner space side surface 13. The inner space side inner wall portion 42 having the portion 42 b is communicated with an intermediate opening 40 c in the intermediate portion in the thickness direction of the lid substrate 10. Further, in the sealing hole 40, the outer side inner wall portion 41 has a circular outer side opening portion 41a in a plan view, and in this embodiment, the inner space side opening portion 42b of the inner space side inner wall portion 42 is also seen in a plan view. It has a substantially circular shape.

さらに詳しくは、封止孔４０において、外部側内壁部４１は、断面が外部側開口部４１ａから内部空間（Ｓ１）側に向かって狭まるテーパー形状（断面テーパー形状）を有し、内部空間側内壁部４２は、内部空間側開口部４２ｂから外部側に向かって狭まる断面テーパー形状を有している。すなわち、内部空間側内壁部４２は、外部側内壁部４１とは逆テーパーとなる断面テーパー形状を有して形成されており、封止孔４０を平面視した際には、外部側内壁部４１の下方に隠れて視認されない。   More specifically, in the sealing hole 40, the outer side inner wall portion 41 has a tapered shape (cross section tapered shape) whose cross section narrows from the outer side opening 41a toward the inner space (S1) side, and the inner space side inner wall. The portion 42 has a cross-sectional taper shape that narrows from the inner space side opening 42b toward the outside. That is, the inner space side inner wall portion 42 is formed to have a tapered cross section that is reversely tapered from the outer side inner wall portion 41, and when the sealing hole 40 is viewed in plan, the outer side inner wall portion 41. Hidden below and not visible.

封止孔４０の外部側内壁部４１の内壁を含む領域には金属膜４３が形成されている。この金属膜４３は、金属からなる封止材４５ａを溶融させた溶融金属が濡れ広がって、水晶振動子１の内部空間Ｓ１（図３を参照）を確実気密に封止させるために設けられているものである。この金属膜４３は、後述するように、スパッタリングや蒸着などにより順次積層されたクロム、金と、その金の上に、無電解メッキにより順次積層されたニッケル、パラジウム、金により形成される（図示せず）。   A metal film 43 is formed in a region including the inner wall of the outer side inner wall portion 41 of the sealing hole 40. The metal film 43 is provided so that the molten metal obtained by melting the sealing material 45a made of metal spreads wet and the inner space S1 (see FIG. 3) of the crystal unit 1 is surely sealed airtightly. It is what. As will be described later, the metal film 43 is formed of chromium and gold sequentially stacked by sputtering or vapor deposition, and nickel, palladium, and gold sequentially stacked on the gold by electroless plating (see FIG. Not shown).

図４（ｂ）に示すように、金属膜４３は、封止孔４０の内壁のうち、内部空間側内壁部４２の内壁には形成されずに、外部側内壁部４１の内壁にのみ選択的に形成されている。これは、封止孔４０に金属膜４３の下地層であるクロム、金をスパッタリングや蒸着などによりこの順に積層させる際に、クロムや金が、封止孔４０を平面視した際に外部側内壁部４１の下方に隠れて視認されない内部空間側内壁部４２には積層されず、平面視で視認される外部側内壁部４１の内壁に選択的に堆積されることによる。   As shown in FIG. 4 (b), the metal film 43 is not formed on the inner wall of the inner space side inner wall part 42 among the inner walls of the sealing hole 40, but only on the inner wall of the outer side inner wall part 41. Is formed. This is because when chromium and gold, which are the underlying layers of the metal film 43, are laminated in this order by sputtering, vapor deposition, or the like in the sealing hole 40, the inner wall of the external side when the sealing hole 40 is viewed in plan view. This is because it is not laminated on the inner space side inner wall portion 42 that is hidden under the portion 41 and is not visible, but is selectively deposited on the inner wall of the outer side inner wall portion 41 that is visible in plan view.

また、後述するように、封止孔４０が設けられた部分において、リッド基板１０の材料であるガラス基板１５と金属膜４３との密着性を確保するために、封止孔４０の内壁を含む金属膜４３形成領域の表面粗さが所定の粗さを有する所謂マット面に加工されていることが望ましい。本実施形態では、封止孔４０のうち、少なくとも封止材４５を溶融することによる孔封止に供する外部側内壁部４１の内壁がマット面に加工されている（図示せず）。   Further, as will be described later, the inner wall of the sealing hole 40 is included in the portion where the sealing hole 40 is provided in order to ensure adhesion between the glass substrate 15 that is the material of the lid substrate 10 and the metal film 43. It is desirable that the surface roughness of the metal film 43 forming region is processed into a so-called mat surface having a predetermined roughness. In the present embodiment, at least the inner wall of the outer side inner wall portion 41 used for hole sealing by melting the sealing material 45 is processed into a mat surface (not shown).

上記実施形態の水晶振動子１によれば、リッド基板１０に形成された封止孔４０が、外部側内壁部４１と内部空間側内壁部４２とが連通されてなり、外部側内壁部４１は、外部側開口部４１ａから内部空間（Ｓ１）側に向かってリッド基板１０の厚さの中間に位置する中間開口部４０ｃまで狭まる断面テーパー形状を有し、内部空間側内壁部４２は、内部空間側開口部４２ｂから外部側に向かってリッド基板１０の厚さの中間に位置する中間開口部４０ｃまで狭まる外部側内壁部４１とは逆テーパーとなる断面テーパー形状を有して形成されている。   According to the crystal unit 1 of the above-described embodiment, the sealing hole 40 formed in the lid substrate 10 is configured such that the outer side inner wall part 41 and the inner space side inner wall part 42 communicate with each other. The inner space-side inner wall portion 42 has an inner space-side taper shape that narrows from the outer opening portion 41a toward the inner space (S1) side to the intermediate opening portion 40c located in the middle of the thickness of the lid substrate 10. The outer side inner wall portion 41 that narrows to the intermediate opening portion 40c located in the middle of the thickness of the lid substrate 10 from the side opening portion 42b toward the outside is formed to have a cross-sectional taper shape that is reversely tapered.

このため、スパッタリングや蒸着などにより封止孔４０の内壁に金属膜を形成する際に、封止孔４０を平面視した際に外部側内壁部４１の下方に隠れて視認されない内部空間側内壁部４２には金属膜がほとんど形成されず、外部側内壁部４１に金属膜４３を選択的に形成することができる。これにより、リッド基板１０の外部側面１１側から一度のエッチング加工を施すことにより形成した一つの断面テーパー形状を有する封止孔の場合のように、封止孔の下方（内部空間側面１３側）に金属膜が堆積されにくいことにより、金属膜の厚みが不均一となったり、密着性が弱い部分ができたりすることによる孔封止不良や、金属膜の剥離による電気的なトラブルなどの不具合を回避できる。
したがって、封止孔４０において、外部側内壁部４１の金属膜４３と封止材金属（封止材４５）との安定した接合が可能となり、内部空間Ｓ１を確実に気密封止する封止構造を実現できるので、動作が安定し、高信頼性を有する水晶振動子１を提供することができる。 For this reason, when forming a metal film on the inner wall of the sealing hole 40 by sputtering or vapor deposition, the inner wall side inner wall part that is hidden under the outer side inner wall part 41 and is not visible when the sealing hole 40 is viewed in plan view. A metal film is hardly formed on 42, and a metal film 43 can be selectively formed on the outer side inner wall 41. Accordingly, as in the case of the sealing hole having one tapered cross section formed by performing one etching process from the outer side surface 11 side of the lid substrate 10, below the sealing hole (inside the inner space side surface 13). Due to the fact that the metal film is difficult to deposit on the surface, the thickness of the metal film becomes non-uniform or the part with poor adhesion is formed, resulting in defects such as poor hole sealing and electrical problems due to peeling of the metal film. Can be avoided.
Therefore, in the sealing hole 40, the metal film 43 of the outer side inner wall portion 41 and the sealing material metal (sealing material 45) can be stably joined, and the sealing structure that reliably hermetically seals the internal space S1. Therefore, it is possible to provide the crystal resonator 1 having a stable operation and high reliability.

また、上記実施形態の水晶振動子１では、封止孔４０の外部側内壁部４１を含む領域に設ける金属膜４３として、クロム、金を下地層として、その下地層の金の上に、ニッケル、パラジウム、金がこの順に積層されてなる積層膜を用いる構成とした。
この構成の金属膜４３によれば、後述する孔封止工程において、下地金属の拡散が抑えられるとともに、溶融した封止材４５の濡れ性が良好となり確実な封止ができることを発明者は確認した。 Further, in the crystal unit 1 of the above embodiment, as the metal film 43 provided in the region including the outer side inner wall portion 41 of the sealing hole 40, chromium and gold are used as a base layer, and nickel is formed on the gold of the base layer. , Palladium, and gold are stacked in this order.
According to the metal film 43 having this configuration, the inventor has confirmed that diffusion of the base metal is suppressed and the wettability of the molten sealing material 45 is improved and reliable sealing can be performed in the hole sealing step described later. did.

〔水晶振動子の製造方法〕
次に、上記のように構成された水晶振動子１の製造方法について図面に沿って説明する。
図５は、本実施形態の水晶振動子１の製造方法を説明するフローチャートである。また、図６は、本実施形態の水晶振動子１の製造方法のうち、封止孔を形成する過程を説明する部分断面図である。また、図７は、本実施形態の水晶振動子１の製造方法のうちの孔封止工程において、封止孔４０が封止される状態を説明する部分断面図である。 [Method of manufacturing crystal unit]
Next, a manufacturing method of the crystal resonator 1 configured as described above will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the crystal unit 1 of the present embodiment. FIG. 6 is a partial cross-sectional view for explaining the process of forming the sealing hole in the method for manufacturing the crystal unit 1 of the present embodiment. FIG. 7 is a partial cross-sectional view for explaining a state in which the sealing hole 40 is sealed in the hole sealing step in the method for manufacturing the crystal unit 1 of the present embodiment.

図５においては、リッド基板１０の製造工程がステップＳ１−１からステップＳ１−５までに示され、振動片基板２０の製造工程がステップＳ２−１からステップＳ２−４までに示され、ベース基板３０の製造工程がステップＳ３−１からステップＳ３−３までに示されている。まず、これら前工程について説明する。   In FIG. 5, the manufacturing process of the lid substrate 10 is shown from step S1-1 to step S1-5, the manufacturing process of the resonator element substrate 20 is shown from step S2-1 to step S2-4, and the base substrate is shown. Thirty manufacturing processes are shown from step S3-1 to step S3-3. First, these previous steps will be described.

上述した陽極接合などの直接接合による水晶振動子１の製造においては、振動片基板２０、リッド基板１０、ベース基板３０それぞれを大判のウェハに複数並べて形成し、それら各基板ウェハを積層させて直接接合してウェハ積層体を形成した後に、ダイシングあるいは折り取りなどにより個片の水晶振動子１に切断して複数個の水晶振動子１を得る方法がとられる。   In the manufacture of the crystal resonator 1 by direct bonding such as anodic bonding described above, the resonator element substrate 20, the lid substrate 10, and the base substrate 30 are formed side by side on a large-sized wafer, and these substrate wafers are directly stacked. A method of obtaining a plurality of crystal resonators 1 by cutting into individual crystal resonators 1 by dicing or breaking after bonding and forming a wafer laminate is employed.

まず、リッド基板１０は、所定の大きさのガラス基板（ウェハ）を用いて、このガラス基板に単数または複数のリッド基板１０の外形をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成する。
なお、本実施形態のリッド基板１０および後述するベース基板３０の形成材料として用いるガラス材料は、陽極接合を可能とするため、あるいは、陽極接合を容易にするために、イオンの拡散のしやすいガラス材料を選択する。例えば、アルカリ金属を含有するもので、エッチング加工に適するものを選定するとよく、例えば、ソーダガラスなどが適している。 First, the lid substrate 10 is formed by using a glass substrate (wafer) having a predetermined size and etching the outer shape of one or a plurality of lid substrates 10 on the glass substrate using photolithography.
The glass material used as a material for forming the lid substrate 10 and the base substrate 30 to be described later is a glass that is easy to diffuse ions in order to enable anodic bonding or to facilitate anodic bonding. Select material. For example, an alkali metal-containing material that is suitable for etching processing may be selected. For example, soda glass is suitable.

リッド基板１０の外形形成では、まず、ガラス基板１５の両主面の全面に、エッチングマスクとなる例えばクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成し、その耐蝕膜上にフォトレジストを塗布する。そして、そのフォトレジストにリッド基板１０の外形パターニング用のマスクを配置して露光した後、フォトレジストの感光した部分を現像して除去してからエッチング液に浸し、感光したフォトレジストを除去した部分の耐蝕膜をエッチングして、ガラス基板上に、耐蝕膜からなるリッド基板１０の外形形成用のエッチングマスクを形成する（ステップＳ１−１）。   In forming the outer shape of the lid substrate 10, first, a corrosion resistant film made of, for example, chromium (Cr) and gold (Au) serving as an etching mask is formed on the entire main surfaces of the glass substrate 15 by sputtering or the like. Apply a photoresist. Then, after exposing the photoresist by placing a mask for patterning the outer shape of the lid substrate 10, the exposed portion of the photoresist is developed and removed, and then immersed in an etching solution to remove the exposed photoresist. The corrosion resistant film is etched to form an etching mask for forming the outer shape of the lid substrate 10 made of the corrosion resistant film on the glass substrate (step S1-1).

次に、耐蝕膜からなるリッド基板１０の外形形成用のエッチングマスクを形成したガラス基板１５を、例えばフッ化水素溶液からなるエッチング液に浸漬して、リッド基板１０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングすることにより、リッド基板１０の外形を形成する（ステップＳ１−２）。
なお、本実施形態のリッド基板１０の外形形成工程には、凹部１２（図３を参照）の形成も含む。凹部１２は、上記外形形成用の耐蝕膜からなるエッチングマスクを用いてガラス材料をハーフエッチングすることにより形成する。
また、リッド基板１０の外形は、例えば、ウェハから完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部によりガラス基板につなげるようにしている。これにより、以降の工程をガラス基板のウェハ状態にて効率的に流動することができる。 Next, the glass substrate 15 on which an etching mask for forming the outer shape of the lid substrate 10 made of a corrosion-resistant film is formed is immersed in an etching solution made of, for example, a hydrogen fluoride solution, and a portion corresponding to the outer shape of the lid substrate 10 penetrates. Etching is performed until the outer shape of the lid substrate 10 is formed (step S1-2).
Note that the outer shape forming step of the lid substrate 10 of the present embodiment includes the formation of the recess 12 (see FIG. 3). The recess 12 is formed by half-etching a glass material using an etching mask made of the corrosion-resistant film for forming the outer shape.
Further, the outer shape of the lid substrate 10 is connected to the glass substrate by a perforated break-off portion so as not to be completely separated from the wafer, for example. Thereby, subsequent processes can be efficiently flowed in the wafer state of the glass substrate.

次に、封止孔４０の形成を行う。
外部側内壁部４１と内部空間側内壁部４２とが連通されてなる本実施形態の封止孔４０の形成では、まず、ステップＳ１−３に示すように外部側内壁部４１の形成をしてから、ステップＳ１−４に示すように、外部側内壁部４１を含む領域に金属膜４３を形成し、次に、ステップＳ１−５に示すように、外部側内壁部４１と連通する内部空間側内壁部４２を形成する順序で行う。 Next, the sealing hole 40 is formed.
In the formation of the sealing hole 40 of the present embodiment in which the outer side inner wall 41 and the inner space side inner wall 42 are communicated, first, the outer side inner wall 41 is formed as shown in step S1-3. From step S1-4, a metal film 43 is formed in a region including the outer side inner wall portion 41, and then, as shown in step S1-5, the inner space side communicating with the outer side inner wall portion 41 is formed. It carries out in the order which forms the inner wall part 42. FIG.

封止孔４０の形成工程について図６を用いて詳細に説明する。
まず、外部側内壁部４１形成工程（図５のステップＳ１−３）では、外部側内壁部４１を平面視したときに視認される領域がなるべく広くなるように緩やかな角度の断面テーパー形状となることが望ましく、このため、サンドブラスト加工法を用いることが好ましい。サンドブラスト加工法は、被加工材料の加工部分に微細砥粒を定量的に噴射することにより、所望の形状の穴あけや凹部形成などをおこなうことができるドライエッチング加工法の一つであり、ウェットエッチングなどの化学エッチング加工法に比してエッチング形状の制御性に優れ、上記した緩やかなテーパー角度の断面テーパー形状の外部側内壁部４１の形成が可能である。 The formation process of the sealing hole 40 is demonstrated in detail using FIG.
First, in the outer side inner wall part 41 forming step (step S1-3 in FIG. 5), the cross section taper shape of a moderate angle is formed so that a region visually recognized when the outer side inner wall part 41 is viewed in plan view is as wide as possible. For this reason, it is preferable to use a sandblasting method. Sand blasting is one of the dry etching methods that can form holes or form recesses in a desired shape by quantitatively injecting fine abrasive grains onto the processed part of the work material. The control of the etching shape is excellent as compared with the chemical etching processing method such as the above, and the outer side inner wall portion 41 having the tapered shape of the cross section having the gentle taper angle can be formed.

図６（ａ）に、サンドブラスト加工法による外部側内壁部４１形成する過程を示す。まず、リッド基板１０の外形を形成したガラス基板１５の外部側面１１上に感光性のマスキングフィルム（サンドブラスト加工用マスク１５１の原形）を貼り合せてから、そのマスキングフィルムに封止孔４０の開口形状のパターニング用マスクを配置して露光した後、マスキングフィルムの感光した部分を現像して除去しサンドブラスト加工用マスク１５１を形成する。そして、サンドブラスト加工用マスク１５１をマスクとしてサンドブラスト加工装置の噴射ノズルから砥粒を噴射させ、マスクされていない部分のガラス基板１５を物理的にエッチングする。このとき、噴射ノズルからの砥粒の噴射位置を移動させながら、砥粒の吐出圧力、吐出時間などを調整することにより、緩やかな断面テーパー形状の外部側内壁部４１を形成する。   FIG. 6A shows a process of forming the outer side inner wall portion 41 by a sandblasting method. First, a photosensitive masking film (original shape of a sandblasting mask 151) is bonded to the outer side surface 11 of the glass substrate 15 on which the outer shape of the lid substrate 10 is formed, and then the opening shape of the sealing hole 40 is formed on the masking film. After the patterning mask is placed and exposed, the exposed portion of the masking film is developed and removed to form a sandblasting mask 151. Then, abrasive grains are sprayed from the spray nozzle of the sandblasting apparatus using the sandblasting mask 151 as a mask to physically etch the unmasked portion of the glass substrate 15. At this time, the outer side inner wall portion 41 having a gently tapered shape is formed by adjusting the discharge pressure and discharge time of the abrasive grains while moving the spray position of the abrasive grains from the spray nozzle.

なお、ここで重要なのは、外部側内壁部４１を含む封止孔４０形成後に後述する金属膜４３形成を行う際に、外部側内壁部４１のガラス基板材料上における金属膜４３の密着性を確保するために、外部側内壁部４１を含む金属膜４３形成領域の表面粗さを所定の粗さのマット面とすることである。本実施形態では、封止孔４０のうち、封止材を溶融することによる孔封止に供する外部側内壁部４１の内壁を所定の表面粗さに仕上げればよい。
このように、外部側内壁部４１の内壁を所定の表面粗さとするには、上記サンドブラスト加工法による封止孔形成時の砥粒の種類や粗さなどを選定、あるいは調整する。 It is important to ensure the adhesion of the metal film 43 on the glass substrate material of the outer side inner wall 41 when forming the metal film 43 described later after the sealing hole 40 including the outer side inner wall 41 is formed. In order to achieve this, the surface roughness of the metal film 43 forming region including the outer side inner wall portion 41 is a mat surface having a predetermined roughness. In this embodiment, among the sealing holes 40, the inner wall of the outer side inner wall portion 41 used for hole sealing by melting the sealing material may be finished to a predetermined surface roughness.
Thus, in order to make the inner wall of the outer side inner wall portion 41 have a predetermined surface roughness, the type and roughness of the abrasive grains when forming the sealing hole by the sandblasting method are selected or adjusted.

サンドブラスト加工により外部側内壁部４１を形成（図５のステップＳ１−３）した後で、次に、６（ｂ）に示すように、リッド基板１０に金属膜４３を形成する（図５のステップＳ１−４）。本実施形態では、スパッタリングや蒸着などの気相堆積法と、無電解メッキとを併用して金属膜４３を形成する。   After forming the outer side inner wall portion 41 by sandblasting (step S1-3 in FIG. 5), next, as shown in FIG. 6B, a metal film 43 is formed on the lid substrate 10 (step in FIG. 5). S1-4). In the present embodiment, the metal film 43 is formed by using a vapor phase deposition method such as sputtering or vapor deposition and electroless plating.

金属膜４３形成では、まず、スパッタリングや蒸着などにより、クロム、金をこの順に積層させる。次に、このクロムと金が積層された金属膜をフォトリソグラフィによりパターニングすることによって、金属膜４３パターンを形成する。このとき、外部側内壁部４１を平面視したときに視認される領域が広くなるように緩やかな角度の断面テーパー形状を有して形成された外部側内壁部４１には金属膜が堆積されやすく、その内壁には均一な厚みの金属膜４３が形成される。   In forming the metal film 43, first, chromium and gold are laminated in this order by sputtering or vapor deposition. Next, a metal film 43 pattern is formed by patterning the metal film in which chromium and gold are laminated by photolithography. At this time, a metal film is likely to be deposited on the outer side inner wall portion 41 having a tapered cross-sectional shape with a gentle angle so that a region visually recognized when the outer side inner wall portion 41 is viewed in plan view is widened. A metal film 43 having a uniform thickness is formed on the inner wall.

そして、その金属膜４３パターン上に、無電解メッキにより、ニッケル、パラジウム、金をこの順に積層させることにより、金属膜４３が形成される。
また、上記したように、サンドブラスト加工による外部側内壁部４１形成において、外部側内壁部４１を含む金属膜４３形成領域の表面が所定の表面粗さのマット面に仕上げられているので、リッド基板１０のガラス基板１５と金属膜４３との密着強度が十分に確保される。 Then, the metal film 43 is formed by laminating nickel, palladium and gold in this order on the metal film 43 pattern by electroless plating.
Further, as described above, in the formation of the outer side inner wall portion 41 by sandblasting, the surface of the metal film 43 forming region including the outer side inner wall portion 41 is finished to a mat surface having a predetermined surface roughness. Adhesive strength between the ten glass substrates 15 and the metal film 43 is sufficiently ensured.

次に、外部側内壁部４１と連通する内部空間側内壁部４２を形成して封止孔４０を完成させる（図５のステップＳ１−５）。
内部空間側内壁部４２の形成は、上記の外部側内壁部４１形成と同様の手順によりサンドブラスト加工法を用いて形成することもできるが、これに限らず、フォトリソグラフィを用いてウェットエッチング、あるいはその他ドライエッチング加工法によって形成するようにしてもよい。本実施形態では、フォトリソグラフィを用いたエッチングによる内部空間側内壁部４２の形成方法について説明する。 Next, the inner space side inner wall portion 42 communicating with the outer side inner wall portion 41 is formed to complete the sealing hole 40 (step S1-5 in FIG. 5).
The formation of the inner space side inner wall portion 42 can be formed using a sandblasting method in the same procedure as the formation of the outer side inner wall portion 41 described above, but is not limited to this, or wet etching using photolithography, or Alternatively, it may be formed by a dry etching method. In the present embodiment, a method of forming the inner space side inner wall portion 42 by etching using photolithography will be described.

図６（ｃ）において、内部空間側内壁部４２の形成では、まず、リッド基板１０の外部側内壁部４１を含む外部側面１１上にエッチングレジスト１６１を塗布する。エッチングレジスト１６１は、パターニングはしないため感光性である必要はなく、また、サンドブラスト加工法により内部空間側内壁部４２を形成する場合には塗布する必要がない。   In FIG. 6C, in forming the inner space side inner wall portion 42, first, an etching resist 161 is applied on the outer side surface 11 including the outer side inner wall portion 41 of the lid substrate 10. The etching resist 161 does not need to be patterned because it is not patterned, and does not need to be applied when the inner space side inner wall portion 42 is formed by a sandblasting method.

また、リッド基板１０の内部空間側面１３には、感光性のマスキングフィルム（エッチング用マスク１６３の原形）を貼り合せてから、そのマスキングフィルムに封止孔４０の内部空間側開口部４２ｂの開口形状のパターニング用マスクを配置して露光した後、マスキングフィルムの感光した部分を現像して除去しエッチング用マスク１６３を形成する。   Further, a photosensitive masking film (original shape of the etching mask 163) is bonded to the inner space side surface 13 of the lid substrate 10, and then the opening shape of the inner space side opening 42b of the sealing hole 40 is attached to the masking film. After exposing the patterning mask, the exposed portion of the masking film is developed and removed to form an etching mask 163.

そして、図６（ｄ）に示すように、エッチング用マスク１６３をマスクとしてリッド基板１０をエッチング液に浸すウェットエッチング、あるいはドライエッチングすることにより内部空間側内壁部４２を形成する。
なお、内部空間側内壁部４２を形成する際に、エッチングが外部側内壁部４１の凹底部分の金属膜４３まで達すると、エッチングは金属膜４３でストップするか、金属膜４３の一部がエッチングされる。また、内部空間側内壁部４２の形成をサンドブラスト加工を用いて行った場合は、外部側内壁部４１の凹底部分の金属膜４３の一部または全部が除去される。 Then, as shown in FIG. 6D, the internal space side inner wall portion 42 is formed by wet etching or dipping the lid substrate 10 in an etching solution using the etching mask 163 as a mask.
When forming the inner space side inner wall portion 42, if etching reaches the metal film 43 at the concave bottom portion of the outer side inner wall portion 41, the etching stops at the metal film 43 or a part of the metal film 43 is removed. Etched. When the inner space side inner wall portion 42 is formed by sandblasting, a part or all of the metal film 43 on the concave bottom portion of the outer side inner wall portion 41 is removed.

次に、エッチングレジスト１６１およびエッチング用マスク１６３を剥離することにより、外部側内壁部４１の凹底部分の金属膜４３がエッチングレジスト１６１とともに除去され、図６（ｅ）に示すように、外部側内壁部４１および内部空間側内壁部４２がリッド基板１０の厚み方向の中間部の中間開口部４０ｃで連通する封止孔４０が形成される。
以上により、リッド基板１０が完成する。 Next, by removing the etching resist 161 and the etching mask 163, the metal film 43 on the concave bottom portion of the outer side inner wall portion 41 is removed together with the etching resist 161. As shown in FIG. A sealing hole 40 is formed in which the inner wall portion 41 and the inner space-side inner wall portion 42 communicate with each other through an intermediate opening 40 c in the intermediate portion in the thickness direction of the lid substrate 10.
As described above, the lid substrate 10 is completed.

図５に戻り、次に、振動片基板２０の製造方法について説明する。
振動片基板２０の製造においては、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出され、所望の厚さおよび表面状態になるように研磨加工された大判の水晶基板（水晶ウェハ）を準備する。そして、ステップＳ２−１に示すように、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングにより、水晶基板に複数の振動片基板２０の外形を形成する。 Returning to FIG. 5, a method for manufacturing the resonator element substrate 20 will now be described.
In manufacturing the resonator element substrate 20, first, a large crystal substrate (crystal wafer) that is cut out with a predetermined cut angle with respect to the crystal axis and polished to have a desired thickness and surface state is prepared. . And as shown to step S2-1, the external shape of the several vibration piece board | substrate 20 is formed in a quartz substrate by the wet etching using photolithography.

詳述すると、まず、ステップＳ２−１に示すように、水晶基板のウェハの両主面全体に、エッチングマスクとなる例えばクロムおよび金からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成してからフォトレジストを塗布して、そのフォトレジスト上に振動片基板２０の外形パターニング用のマスクを配置する。
そして、露光した後、フォトレジストの感光した部分を現像して除去してからエッチング液に浸し、感光したフォトレジストを除去した部分の耐蝕膜をエッチングして、水晶基板上に、耐蝕膜からなる振動片基板２０の外形形成用のエッチングマスクを形成する。 More specifically, first, as shown in step S2-1, a corrosion resistant film made of, for example, chromium and gold serving as an etching mask is formed on both main surfaces of the quartz substrate wafer by sputtering, and then a photoresist is applied. Then, a mask for patterning the outer shape of the resonator element substrate 20 is disposed on the photoresist.
Then, after the exposure, the exposed portion of the photoresist is developed and removed, then immersed in an etching solution, and the corrosion-resistant film of the portion where the exposed photoresist is removed is etched to form a corrosion-resistant film on the quartz substrate. An etching mask for forming the outer shape of the resonator element substrate 20 is formed.

次に、ステップＳ２−２に示すように、振動片基板２０の外形形成用のエッチングマスクを形成した水晶基板を、例えばフッ化水素溶液およびフッ化アンモニウム溶液からなるエッチング液に浸漬して、振動片基板２０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングして振動片基板２０の外形を形成する。
なお、振動片基板２０の外形は、水晶基板から完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部などにより水晶基板につなげ、以降の工程を水晶基板（ウェハ）状態にて効率的に流動するようにしている。 Next, as shown in step S2-2, the quartz substrate on which the etching mask for forming the outer shape of the resonator element substrate 20 is formed is immersed in an etching solution made of, for example, a hydrogen fluoride solution and an ammonium fluoride solution to vibrate. Etching is performed until a portion corresponding to the outer shape of the single substrate 20 penetrates to form the external shape of the vibrating plate 20.
The external shape of the resonator element substrate 20 is connected to the crystal substrate by a perforated break-off portion or the like so as not to be completely separated from the crystal substrate, and the subsequent steps efficiently flow in the crystal substrate (wafer) state. Like to do.

次に、ステップＳ２−３に示すように、耐蝕膜からなる振動片基板２０形成用のエッチングマスクを剥離する。   Next, as shown in step S <b> 2-3, the etching mask for forming the resonator element substrate 20 made of a corrosion-resistant film is peeled off.

次に、ステップＳ２−４に示すように、スパッタリングや蒸着などにより、第１の接合用電極２８ａや第１の励振電極２６Ｂなどからなる第１の電極２８と、第２の接合用電極２９ａ、第２の励振電極２６Ａなどからなる第２の電極２９などの電極形成を行う。
電極形成は、振動片基板２０の外形が形成された水晶基板の表面に、スパッタリングや蒸着により、クロム層を下地として形成し、その上に金層を積層させて形成される。
さらに、第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａの部分の上記金層の上に、スパタリングや蒸着により、陽極酸化のための金属被覆層である例えばアルミニウム層や、それに代わる、例えば、タングステン、ニッケル、チタン、あるいはシリコンなどを積層させて形成する。
以上により、振動片基板２０が完成する。 Next, as shown in step S2-4, the first electrode 28 including the first bonding electrode 28a, the first excitation electrode 26B, and the like, and the second bonding electrode 29a, by sputtering, vapor deposition, or the like. An electrode such as the second electrode 29 including the second excitation electrode 26A is formed.
The electrode is formed by forming a chromium layer on the surface of the quartz crystal substrate on which the outer shape of the resonator element substrate 20 is formed by sputtering or vapor deposition, and laminating a gold layer thereon.
Further, on the gold layer of the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a, for example, an aluminum layer which is a metal coating layer for anodization by sputtering or vapor deposition, or in place thereof, For example, tungsten, nickel, titanium, silicon, or the like is stacked.
Thus, the resonator element substrate 20 is completed.

次に、ベース基板３０の製造方法について説明する。
ベース基板３０は、上記リッド基板１０と同じガラス材料により、概ね同じ方法により形成することができる。
まず、例えばソーダガラスなどからなるガラス基板の両主面全体に、エッチングマスクとなる例えばクロムおよび金からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成し、フォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより、ガラス基板上に、耐蝕膜からなるベース基板３０の外形形成用のエッチングマスクを形成する（ステップＳ３−１）。 Next, a method for manufacturing the base substrate 30 will be described.
The base substrate 30 can be formed from the same glass material as the lid substrate 10 by substantially the same method.
First, an anticorrosion film made of, for example, chromium and gold, which becomes an etching mask, is formed on both main surfaces of a glass substrate made of, for example, soda glass by sputtering, and etched using photolithography to form an etching mask on the glass substrate. Then, an etching mask for forming the outer shape of the base substrate 30 made of a corrosion-resistant film is formed (step S3-1).

次に、ステップＳ３−２に示すように、耐蝕膜からなるベース基板３０の外形形成用のエッチングマスクを形成したガラス基板を、例えばフッ化水素溶液からなるエッチング液に浸漬してベース基板３０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングすることにより、ベース基板３０の外形を形成する。   Next, as shown in step S3-2, the glass substrate on which the etching mask for forming the outer shape of the base substrate 30 made of the corrosion-resistant film is formed is immersed in an etching solution made of, for example, a hydrogen fluoride solution. By etching until a portion corresponding to the outer shape penetrates, the outer shape of the base substrate 30 is formed.

なお、本実施形態のベース基板３０の外形形成工程には、凹部３２（図３を参照）の形成も含む。凹部３２は、上記外形形成用の耐蝕膜からなるエッチングマスクを用いてガラス材料をハーフエッチングすることにより形成することができる。
また、ベース基板３０の外形形成でも、リッド基板１０の外形形成と同様に、ウェハから完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部によりガラス基板につなげるようにすることにより、以降の工程をガラス基板のウェハ状態にて効率的に流動することができる。 Note that the outer shape forming step of the base substrate 30 of the present embodiment includes the formation of the recess 32 (see FIG. 3). The recess 32 can be formed by half-etching a glass material using an etching mask made of the corrosion-resistant film for forming the outer shape.
Further, in the outer shape formation of the base substrate 30, as in the outer shape formation of the lid substrate 10, it is possible to connect to the glass substrate by a perforation-shaped break portion so as not to be completely separated from the wafer. Can efficiently flow in the wafer state of the glass substrate.

次に、ステップＳ３−３に示すように、ベース基板３０に、スパッタリングや蒸着などにより、クロム、金をこの順に積層させ、これをフォトリソグラフィによりパターニングすることによって、実装用電極３５，３６や引き回し配線としての側面電極３５ａ，３６ｂなどの電極形成を行う。
以上により、ベース基板３０が完成し、リッド基板１０、および振動片基板２０の形成と合わせた前工程が終了する。 Next, as shown in step S3-3, chromium and gold are laminated in this order on the base substrate 30 by sputtering or vapor deposition, and this is patterned by photolithography, thereby mounting electrodes 35 and 36 and routing. Electrodes such as side electrodes 35a and 36b as wiring are formed.
Thus, the base substrate 30 is completed, and the pre-process combined with the formation of the lid substrate 10 and the vibrating piece substrate 20 is completed.

次に、後工程について説明する。
図３を用いて上記に説明したように、リッド基板１０およびベース基板３０と、これらを振動片基板２０に対して接合するための接合膜である第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａとの間で、これら第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａが陽極になるようにして、直流電源４９から直流電圧を印加することにより、振動片基板２０を、リッド基板１０およびベース基板３０に対して陽極接合する（ステップＳ６）。
この陽極接合による工程は、従来の接合工程のように、内部空間Ｓ１からのガス出しを行う必要がなく、大気圧で行うことができる。 Next, a post process is demonstrated.
As described above with reference to FIG. 3, the lid substrate 10 and the base substrate 30, and the first bonding electrode 28 a and the second bonding, which are bonding films for bonding these to the vibrating reed substrate 20. By applying a DC voltage from a DC power source 49 so that the first bonding electrode 28a and the second bonding electrode 29a are anodes with the electrode 29a for vibration, the resonator element substrate 20 is Anodically bonding the lid substrate 10 and the base substrate 30 (step S6).
This step of anodic bonding does not require outgassing from the internal space S1, unlike the conventional bonding step, and can be performed at atmospheric pressure.

このように陽極接合により接合された状態の基板（ウェハ）積層体は、次に、ステップＳ７に示すように、孔封止を施す。
本実施形態の孔封止工程では、まず、図７（ａ）に示すように、基板積層体のリッド基板１０の封止孔４０に溶融前の球状の封止材４５ａを配置した状態で、基板積層体を真空チャンバー内に入れて所定の真空度まで減圧させることにより、水晶振動片２５やリッド基板１０およびベース基板３０の内側から出るガスを封止孔４０から排出させる。 The substrate (wafer) laminate that has been bonded by anodic bonding as described above is then subjected to hole sealing as shown in step S7.
In the hole sealing step of the present embodiment, first, as shown in FIG. 7A, in a state where the spherical sealing material 45a before melting is disposed in the sealing hole 40 of the lid substrate 10 of the substrate laminate, The substrate stack is put in a vacuum chamber and depressurized to a predetermined degree of vacuum, whereby the gas emitted from the inside of the crystal vibrating piece 25, the lid substrate 10 and the base substrate 30 is discharged from the sealing hole 40.

このとき、球状の封止材４５ａは、リッド基板１０の封止孔４０のうち、外部側に広く開口した外部側開口部４１ａを有する外部側内壁部４１の金属膜４３上に受容される。
なお、溶融前の球状の封止材４５ａは、完成した水晶振動子１を外部実装基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度を融点として有した金属であることが望ましく、例えば、金と錫（Ｓｎ）との合金、あるいは、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金などが用いられる。 At this time, the spherical sealing material 45 a is received on the metal film 43 of the outer side inner wall portion 41 having the outer side opening portion 41 a widely opened to the outside side in the sealing hole 40 of the lid substrate 10.
Note that the spherical sealing material 45a before melting is preferably a metal having a melting point higher than the reflow temperature when the completed crystal resonator 1 is mounted on the external mounting substrate. An alloy of tin (Sn) or an alloy of gold and germanium (Ge) is used.

そして、図７（ｂ）に示すように、封止孔４０に封止材４５を溶融させて充填することによる孔封止を完了させる。この孔封止は、球状の封止材４５ａにレーザ光を照射して溶解したり、その他、オーブンやハロゲン光などの加熱手段を使って溶解させる。これにより、溶解した封止材４５を封止孔４０の外部側内壁部４１上を含む領域に形成された金属膜４３の表面に濡れ広がらせ、その後、真空チャンバー内にて、封止材４５が完全に固化するまで温度を下降させることにより、封止孔４０の中間開口部４０ｃから外部側開口部４１ａまでが封止材により閉鎖されて、封止孔４０の孔封止が完了する。
そして、孔封止が完了した基板（ウェハ）積層体は、真空チャンバーから取り出される。 Then, as shown in FIG. 7B, hole sealing is completed by melting and filling the sealing material 45 into the sealing hole 40. This hole sealing is performed by irradiating the spherical sealing material 45a with a laser beam or by using a heating means such as an oven or halogen light. As a result, the melted sealing material 45 is wetted and spread on the surface of the metal film 43 formed in the region including the outer side inner wall portion 41 of the sealing hole 40, and then the sealing material 45 in the vacuum chamber. By lowering the temperature until completely solidifies, the intermediate opening 40c to the outer opening 41a of the sealing hole 40 are closed by the sealing material, and the hole sealing of the sealing hole 40 is completed.
And the board | substrate (wafer) laminated body in which hole sealing was completed is taken out from a vacuum chamber.

次に、ステップＳ８に示すように、孔封止された基板（ウェハ）積層体をダイシングすることなどにより、個片の水晶振動子１を得る個片化が行われた後、必要な検査等を行なって水晶振動子１が完成する（ステップＳ９）。   Next, as shown in step S8, after the hole-sealed substrate (wafer) laminate is diced to obtain individual crystal resonators 1, necessary inspections and the like are performed. To complete the crystal unit 1 (step S9).

上記実施形態の水晶振動子１の製造方法によれば、封止孔４０において、封止材４５による孔封止に供する金属膜４３を、外部側内壁部４１に選択的に、且つ、均一な厚みにて形成することができる。これにより、封止材４５の内部空間側内壁部４２への濡れ広がりや内部空間Ｓ１側への落下が防止され、安定した孔封止が可能となり、水晶振動片２５が確実に気密封止することができるので、安定した動作と、高い信頼性を有する水晶振動子１を製造することができる。   According to the manufacturing method of the crystal unit 1 of the above embodiment, the metal film 43 used for hole sealing with the sealing material 45 is selectively and uniformly formed on the outer side inner wall 41 in the sealing hole 40. It can be formed with a thickness. As a result, wetting and spreading of the sealing material 45 to the inner space side inner wall portion 42 and dropping to the inner space S1 side are prevented, and stable hole sealing becomes possible, and the crystal vibrating piece 25 is reliably hermetically sealed. Therefore, the crystal unit 1 having stable operation and high reliability can be manufactured.

また、水晶振動子１の製造方法では、外部側内壁部４１および内部空間側内壁部４２からなる封止孔４０のうち、少なくとも外部側内壁部４１を、サンドブラスト加工法により形成する構成とした。
サンドブラスト加工法などのドライエッチング加工法は、ウェットエッチングなどの化学エッチング加工法のように、被加工材の異方性に依存することなく、所望の形状に制御してエッチング加工することができる。このため、外部側内壁部４１および内部空間側内壁部４２が連通されてなる封止孔４０において、この封止孔４０を平面視したときに視認される領域がなるべく広くなるように緩やかなテーパー角度の断面テーパー形状を有する外部側内壁部４１を形成することができる。
これにより、封止孔４０を孔封止する際に封止材４５による孔封止に供する金属膜４３を、外部側内壁部４１に選択的に、且つ、均一な厚みにて形成することができるので、封止材４５の内部空間側内壁部４２への濡れ広がりや内部空間Ｓ１側への落下が防止され、安定した孔封止が可能となることにより、水晶振動片２５が確実に気密封止され、安定した動作と、高い信頼性を有する水晶振動子１を製造することができる。 Moreover, in the manufacturing method of the crystal unit 1, at least the outer-side inner wall portion 41 of the sealing hole 40 including the outer-side inner wall portion 41 and the inner space-side inner wall portion 42 is formed by a sandblasting method.
A dry etching method such as a sandblasting method can be controlled to a desired shape and etched without depending on the anisotropy of the workpiece, like a chemical etching method such as wet etching. For this reason, in the sealing hole 40 in which the outer side inner wall part 41 and the inner space side inner wall part 42 are communicated with each other, a gentle taper is provided so that a region that is visible when the sealing hole 40 is viewed in plan view is as wide as possible. The outer side inner wall part 41 which has an angle cross-section taper shape can be formed.
Thereby, when sealing the sealing hole 40, the metal film 43 used for sealing with the sealing material 45 can be selectively formed on the outer side inner wall portion 41 with a uniform thickness. As a result, wetting and spreading of the sealing material 45 to the inner space side inner wall portion 42 and dropping to the inner space S1 side are prevented, and stable hole sealing is possible. It is possible to manufacture the quartz resonator 1 which is hermetically sealed and has stable operation and high reliability.

また、上記の水晶振動子１の製造方法では、サンドブラスト加工法による封止孔４０形成時の砥粒の種類や粗さなどを選定、あるいは調整することにより、少なくとも金属膜４３形成領域となる外部側内壁部４１の表面粗さを所定の粗さのマット面に加工する構成とした。
これにより、外部側内壁部４１と金属膜４３との密着性を向上させることができるので、封止材４５による封止孔４０の孔封止が確実に行えることにより、水晶振動子１の信頼性の向上を図ることができる。 Further, in the method for manufacturing the quartz crystal resonator 1 described above, by selecting or adjusting the type and roughness of the abrasive grains when forming the sealing hole 40 by the sand blasting method, at least the outer portion that becomes the metal film 43 formation region. The surface roughness of the side inner wall portion 41 is processed into a mat surface having a predetermined roughness.
As a result, the adhesion between the outer side inner wall portion 41 and the metal film 43 can be improved, and therefore the sealing of the sealing hole 40 with the sealing material 45 can be reliably performed, so that the reliability of the crystal unit 1 can be improved. It is possible to improve the performance.

また、上記実施形態のリッド基板１０では、封止孔４０において、内部空間側内壁部４２は、外部側内壁部４１とは逆テーパーとなる断面テーパー形状を有し、内部空間側内壁部４２の外部側内壁部４１と連通する開口部よりも、内部空間側面１３側の内部空間側開口部４２ｂの方が大きく形成されている。
これにより、封止孔４０から内部空間Ｓ１側への封止材の落下を防止しながら、封止孔４０の内部空間側面１３側の内部空間側開口部４２ｂが大きく形成されていることにより孔封止工程における真空引きがされやすくなるので、真空引き時間を短縮させて製造効率を向上させることができる。 Further, in the lid substrate 10 of the above-described embodiment, the inner space side inner wall portion 42 has a cross-section taper shape opposite to the outer side inner wall portion 41 in the sealing hole 40, and the inner space side inner wall portion 42 has a tapered shape. The inner space side opening 42b on the inner space side surface 13 side is formed larger than the opening communicating with the outer side inner wall 41.
Thereby, while preventing the sealing material from dropping from the sealing hole 40 to the inner space S1 side, the inner space side opening portion 42b on the inner space side surface 13 side of the sealing hole 40 is formed to be larger. Since evacuation in the sealing process is facilitated, the evacuation time can be shortened and the production efficiency can be improved.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modified examples can also be implemented.

（変形例１）
上記実施形態のリッド基板１０の封止孔４０では、平面視で略円形の外部側開口部４１ａおよび内部空間側開口部４２ｂを有する二つの切頭円錐形状の外部側内壁部４１および内部空間側内壁部４２が連通してなる構成とした。これに限らず、内部空間側内壁部の上側および下側開口部の平面視の形状を楕円形状にすることにより、孔封止工程における真空引きの効率化を図ることが可能になる。
図８は、リッド基板の封止孔の変形例１を模式的に説明するものであり、（ａ）はリッド基板を外部側からみた部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線部分断面図である。なお、図８においては、本変形例の効果を説明する便宜上、溶融前の球状の封止材４５ａを封止孔６０に載置した状態を図示している。 (Modification 1)
In the sealing hole 40 of the lid substrate 10 of the above-described embodiment, two frustoconical outer side inner wall portions 41 and an inner space side having a substantially circular outer side opening portion 41a and an inner space side opening portion 42b in plan view. The inner wall portion 42 is configured to communicate. Not limited to this, it is possible to improve the efficiency of evacuation in the hole sealing step by making the shapes of the upper and lower openings of the inner space side inner wall portion in an elliptical shape.
FIGS. 8A and 8B schematically illustrate Modification Example 1 of the sealing hole of the lid substrate. FIG. 8A is a partial plan view of the lid substrate viewed from the outside, and FIG. 8B is an EE of FIG. FIG. In FIG. 8, for convenience of explaining the effect of this modification, a state where the spherical sealing material 45 a before melting is placed in the sealing hole 60 is illustrated.

図８において、ガラスなどからなるリッド基板５０の略中央には、外部側面５１に大きく開口した外部側開口部６１ａを有する外部側内壁部６１と、内部空間側面５３に大きく開口した内部空間側開口部６２ｂを有する内部空間側内壁部６２とが、リッド基板５０の厚み方向の中間部の中間開口部６０ｃで連通されてなる封止孔６０が形成されている。   In FIG. 8, at the approximate center of the lid substrate 50 made of glass or the like, an outer side inner wall portion 61 having an outer side opening portion 61 a that is largely opened to the outer side surface 51, and an inner space side opening that is largely opened to the inner space side surface 53. A sealing hole 60 is formed in which the inner space side inner wall portion 62 having the portion 62 b communicates with an intermediate opening 60 c in the intermediate portion in the thickness direction of the lid substrate 50.

封止孔６０において、外部側内壁部６１は、外部側面５１に大きく開口する外部側開口部６１ａから、内部空間側面５３側の中間開口部６０ｃに向かって狭まる断面テーパー形状を有している。ここで、外部側内壁部６１は、平面視で略円形状の上側および下側開口を有する切頭円錐形状を呈している。
また、内部空間側内壁部６２は、外部側内壁部６１との連通孔となる中間開口部６０ｃから内部空間側面５３の内部空間側開口部６２ｂに向かって広がる断面テーパー形状を有している。ここで、内部空間側内壁部６２の中間開口部６０ｃおよび内部空間側開口部６２ｂは、平面視で楕円形状を呈している。
また、封止孔６０の外部側内壁部６１を含む領域には金属膜６３が形成されている。 In the sealing hole 60, the outer side inner wall portion 61 has a cross-sectional taper shape that narrows from the outer side opening portion 61 a that opens largely to the outer side surface 51 toward the intermediate opening portion 60 c on the inner space side surface 53 side. Here, the outer side inner wall portion 61 has a truncated conical shape having a substantially circular upper and lower openings in plan view.
Further, the inner space side inner wall portion 62 has a tapered cross section that extends from the intermediate opening portion 60 c serving as a communication hole with the outer side inner wall portion 61 toward the inner space side opening portion 62 b of the inner space side surface 53. Here, the intermediate opening 60c and the internal space side opening 62b of the internal space side inner wall 62 have an elliptical shape in plan view.
A metal film 63 is formed in a region including the outer side inner wall portion 61 of the sealing hole 60.

上記変形例１のリッド基板５０の構成によれば、封止孔６０において、内部空間側内壁部６２の外部側内壁部６１と連通する側の中間開口部６０ｃよりも、内部空間側面５３側の内部空間側開口部６２ｂの方が大きく形成されているとともに、内部空間側内壁部６２の上側および下側の開口部である中間開口部６０ｃおよび内部空間側開口部６２ｂが平面視で略楕円形状を呈している。
これにより、封止孔６０の孔封止工程において、封止孔６０の外部側内壁部６１に球状の封止材４５ａを載置したときに、外部側内壁部６１の底面に設けられた平面視で略楕円形状の中間開口部６０ｃにより、その中間開口部が平面視で円形状である場合に比して、封止材４５ａと封止孔６０の内壁との間に隙間が大きく確保される。また、内部空間側内壁部６２は、中間開口部６０ｃよりも内部空間側開口部６２ｂの方が大きく形成されている。したがって、孔封止工程における真空引きがより一層されやすくなるので、真空引き時間をより短縮させて製造効率を向上させる効果を奏する。 According to the configuration of the lid substrate 50 of the first modified example, the sealing hole 60 is closer to the inner space side surface 53 side than the intermediate opening 60c on the side communicating with the outer side inner wall portion 61 of the inner space side inner wall portion 62. The inner space side opening 62b is formed larger, and the intermediate opening 60c and the inner space side opening 62b, which are upper and lower openings of the inner space side inner wall 62, are substantially elliptical in plan view. Presents.
Thereby, in the hole sealing step of the sealing hole 60, when the spherical sealing material 45a is placed on the outer side inner wall part 61 of the sealing hole 60, the plane provided on the bottom surface of the outer side inner wall part 61 The intermediate opening 60c having a substantially elliptical shape in view ensures a large gap between the sealing material 45a and the inner wall of the sealing hole 60, as compared with the case where the intermediate opening is circular in plan view. The Further, the inner space side inner wall 62 is formed such that the inner space side opening 62b is larger than the intermediate opening 60c. Therefore, since the evacuation in the hole sealing step is more easily performed, the effect of reducing the evacuation time and improving the production efficiency is obtained.

（変形例２）
上記実施形態、変形例１のリッド基板１０，５０の封止孔４０，６０では、外部側内壁部４１，６１および内部空間側内壁部４２，６２それぞれの平面視で円形もしくは楕円形の中心点が重なるように縦配置して封止孔４０，６０を構成した。これに限らず、外部側内壁部と内部空間側内壁部それぞれの平面視したときの形状の中心点をずらして配置した構成の封止孔とすることにより、孔封止工程における真空引きの効率化を図ることが可能になる。
図９は、リッド基板の封止孔の変形例２を模式的に説明するものであり、（ａ）はリッド基板を外部側からみた部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線部分断面図である。なお、図９においては、本変形例の効果を説明する便宜上、溶融前の球状の封止材４５ａを封止孔８０に載置した状態を図示している。 (Modification 2)
In the sealing holes 40 and 60 of the lid substrates 10 and 50 of the above-described embodiment and modification 1, the center points of circular or elliptical shapes in the plan view of the outer side inner wall portions 41 and 61 and the inner space side inner wall portions 42 and 62, respectively. The sealing holes 40 and 60 were configured in a vertical arrangement so that they overlap. Not limited to this, the efficiency of evacuation in the hole sealing step is achieved by using a sealing hole having a configuration in which the center point of the shape of the outer side inner wall part and the inner space side inner wall part when viewed in plan is shifted. It becomes possible to plan.
FIGS. 9A and 9B schematically illustrate Modification Example 2 of the sealing hole of the lid substrate. FIG. 9A is a partial plan view of the lid substrate viewed from the outside, and FIG. 9B is an FF of FIG. FIG. In FIG. 9, for convenience of describing the effect of this modification, a state where the spherical sealing material 45 a before melting is placed in the sealing hole 80 is illustrated.

図９において、ガラスなどからなるリッド基板７０の略中央には、外部側面７１に大きく開口した外部側開口部８１ａを有する外部側内壁部８１と、内部空間側面７３に大きく開口した内部空間側開口部８２ｂを有する内部空間側内壁部８２とが、リッド基板７０の厚み方向の中間部の中間開口部８０ｃで連通されてなる封止孔８０が形成されている。   In FIG. 9, at the approximate center of the lid substrate 70 made of glass or the like, an outer side inner wall portion 81 having an outer side opening portion 81 a that is largely opened to the outer side surface 71, and an inner space side opening that is largely opened to the inner space side surface 73. A sealing hole 80 is formed in which the inner space side inner wall portion 82 having the portion 82 b communicates with an intermediate opening 80 c in the middle portion of the lid substrate 70 in the thickness direction.

封止孔８０において、外部側内壁部８１は、外部側面７１に大きく開口した外部側開口部８１ａから、内部空間側面７３側の中間開口部８０ｃに向かって狭まる断面テーパー形状を有している。
また、内部空間側内壁部８２は、外部側内壁部８１との連通孔となる中間開口部８０ｃから内部空間側面７３の内部空間側開口部８２ｂに向かって広がる断面テーパー形状を有している。ここで、図中、Ｆ−Ｆ線および中心線Ｐ１の交点で示す内部空間側内壁部８２の平面視で円形状の円の中心点と、Ｆ−Ｆ線および中心点Ｐ２の交点で示す外部側内壁部８１の中心点とが異なる位置に配置されている。
また、封止孔８０の外部側内壁部８１を含む領域には金属膜８３が形成されている。 In the sealing hole 80, the outer side inner wall portion 81 has a cross-sectional taper shape that narrows from the outer side opening portion 81 a that is largely opened to the outer side surface 71 toward the intermediate opening portion 80 c on the inner space side surface 73 side.
Further, the inner space side inner wall portion 82 has a cross-sectional taper shape extending from the intermediate opening portion 80 c serving as a communication hole with the outer side inner wall portion 81 toward the inner space side opening portion 82 b of the inner space side surface 73. Here, in the drawing, the center point of a circular circle in plan view of the inner space-side inner wall portion 82 indicated by the intersection of the FF line and the center line P1, and the exterior indicated by the intersection of the FF line and the center point P2. The central point of the side inner wall portion 81 is arranged at a different position.
A metal film 83 is formed in a region including the outer side inner wall portion 81 of the sealing hole 80.

上記変形例２のリッド基板７０の構成によれば、外部側内壁部８１のみに選択的に金属膜８３が形成されているので、封止孔８０の封止材４５ａによる孔封止工程において、溶融した封止材４５ａが内部空間側内壁部８２へ濡れ広がることなく、外部側内壁部８１の金属膜８３と封止材金属（封止材４５ａ）との安定した接合が可能になる。   According to the configuration of the lid substrate 70 of the second modification, the metal film 83 is selectively formed only on the outer side inner wall portion 81. Therefore, in the hole sealing step with the sealing material 45a of the sealing hole 80, The melted sealing material 45a does not spread to the inner space side inner wall portion 82, and the metal film 83 on the outer side inner wall portion 81 and the sealing material metal (sealing material 45a) can be stably bonded.

また、封止孔８０に溶融前の球状の封止材４５ａを配置させた際に、外部側内壁部８１と内部空間側内壁部８２との連通部となる中間開口部８０ｃが球状の封止材４５ａの側面に配置され、封止孔８０の内壁と封止材４５ａとの間に比較的大きく隙間が確保されることにより、孔封止工程における真空引き時間がより短縮できるという効果を奏する。   Further, when the spherical sealing material 45a before melting is disposed in the sealing hole 80, the intermediate opening portion 80c serving as a communication portion between the outer side inner wall portion 81 and the inner space side inner wall portion 82 is sealed in a spherical shape. It is arranged on the side surface of the material 45a, and a relatively large gap is secured between the inner wall of the sealing hole 80 and the sealing material 45a, so that the evacuation time in the hole sealing process can be further shortened. .

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態およびその変形例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification made by the inventor were concretely demonstrated, this invention is not limited to above-described embodiment and its modification, and does not deviate from the summary. Various changes can be made in the range.

例えば、上記実施形態では、振動片基板２０に設けられた圧電振動片として、音叉型の水晶振動片２５を用いた一例について説明した。これに限らず、例えばＡＴカット水晶振動片などの他の外形を有する水晶振動片、あるいは、他のカット角の水晶振動片であってもよい。
また、水晶からなる水晶振動片に限らず、水晶以外の他の圧電材料からなる圧電振動片、例えば、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板などを用いることもできる。
また、上記実施形態では、リッド基板１０やベース基板３０の材料として、青板ガラスなどのガラス基板を用いたが、シリコン、あるいは振動片基板２０と同じ水晶などの、直接接合が可能な他の材料を用いることも可能である。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the tuning-fork type crystal vibrating piece 25 is used as the piezoelectric vibrating piece provided on the vibrating piece substrate 20 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a quartz crystal vibrating piece having another external shape such as an AT cut quartz crystal vibrating piece, or a quartz crystal vibrating piece having another cut angle may be used.
Further, not only a quartz crystal vibrating piece made of quartz, but also a piezoelectric vibrating piece made of a piezoelectric material other than quartz, for example, a lithium tantalate substrate, a lithium niobate substrate, or the like can be used.
In the above embodiment, a glass substrate such as blue glass is used as the material for the lid substrate 10 and the base substrate 30, but other materials that can be directly bonded, such as silicon or the same crystal as the resonator element substrate 20. It is also possible to use.

また、上記実施形態および変形例１、変形例２では、外部側内壁部４１，６１，８１が平面視で円形状に形成された例を説明した。これに限らず、外部側内壁部は平面視で多角形状に形成してもよい。このとき、上記実施形態および変形例のように、溶融前の形状が球状の封止材４５ａを用いる場合は、孔封止する工程で封止材４５ａの均一な溶融を促すように外部側内壁部の平面視の形状は正多角形であることが好ましい。   Moreover, in the said embodiment, the modification 1, and the modification 2, the external side inner wall part 41, 61, 81 demonstrated the example formed circularly by planar view. Not only this but an outer side inner wall part may be formed in polygonal shape by planar view. At this time, when the sealing material 45a having a spherical shape before melting is used as in the above embodiment and the modified example, the outer side inner wall is used to promote uniform melting of the sealing material 45a in the hole sealing step. The shape of the part in plan view is preferably a regular polygon.

また、上記実施形態では、振動片基板２０に、ベース基板３０およびリッド基板１０を陽極接合により接合したが、これに限らず、他の接合方法により接合してもよい。
例えば、珪素（Ｓｉ）を主成分とした水晶やガラスなどの接合対応面である接合領域を鏡面研磨してから当接し、加圧することによって当接面の珪素結合（原子間的結合）によって直接接合する接合法（表面活性化接合ともいう）を用いる構成としてもよい。
また、低融点ガラスやハンダなどの金属ロウ材を介して加熱および加圧する接合方法を用いてもよい。
また、被接合材料を清浄化処理した後、真空雰囲気中で水分子を吹き付けて、被接合材料の表面に水分子と水酸基（ＯＨ基）とを吸着させて活性化させ、その後、プラズマ照射により表面の水分子を除去して、被接合材料の表面どうしを密着させ、一方の被接合材料の表面の水酸基と他方の被接合材料の表面の酸素原子との間で、直接水素結合させるという接合方法を用いることもできる。この水素結合による直接接合によれば、被接合材料どうしを当接させるだけで直接接合される。 In the above embodiment, the base substrate 30 and the lid substrate 10 are bonded to the vibrating reed substrate 20 by anodic bonding. However, the present invention is not limited to this, and may be bonded by other bonding methods.
For example, a bonding region, which is a bonding-corresponding surface made of silicon (Si) as a main component, such as quartz or glass, is mirror-polished and then brought into contact, and then directly pressed by silicon bonding (interatomic bonding) on the contact surface. A structure using a bonding method of bonding (also referred to as surface activated bonding) may be used.
Further, a joining method in which heating and pressurization are performed through a metal brazing material such as low melting point glass or solder may be used.
In addition, after cleaning the material to be bonded, water molecules are sprayed in a vacuum atmosphere to adsorb and activate water molecules and hydroxyl groups (OH groups) on the surface of the material to be bonded, and then by plasma irradiation. Bonding by removing water molecules on the surface, bringing the surfaces of the materials to be bonded into close contact, and directly hydrogen-bonding between the hydroxyl groups on the surface of one material to be bonded and the oxygen atoms on the surface of the other material to be bonded A method can also be used. According to this direct bonding by hydrogen bonding, direct bonding is achieved simply by bringing the materials to be bonded into contact with each other.

また、上記実施形態では、孔封止工程を真空チャンバー内で行い、水晶振動子１の内部空間Ｓ１を真空にして封止する構成とした。これに限らず、内部空間に、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを封入してから封止する構成としてもよい。   In the above embodiment, the hole sealing step is performed in the vacuum chamber, and the internal space S1 of the crystal unit 1 is evacuated and sealed. However, the present invention is not limited to this, and the internal space may be sealed after an inert gas such as nitrogen, helium, or argon is sealed.

また、上記実施形態では、封止孔４０に形成する金属膜４３として、封止材４５を溶融させて充填する際に、封止材の塗れ性が特に良好な好適なものとして、クロム、金を下地層として、その下地層の金の上に、ニッケル、パラジウム、金をこの順に積層させる構成を説明した。これに限らず、良好な濡れ性などが確保できれば、上記のうちの一部の金属のみによる合金層あるいは単一の金属層であってもよく、また、他の金属を用いた構成の金属膜であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, when the sealing material 45 is melted and filled as the metal film 43 formed in the sealing hole 40, it is preferable that the wettability of the sealing material is particularly favorable. A structure in which nickel, palladium, and gold are stacked in this order on the base layer gold is described. Not limited to this, as long as good wettability can be ensured, an alloy layer made of only some of the above metals or a single metal layer may be used, or a metal film having a configuration using other metals It may be.

また、上記実施形態および変形例では、水晶振動子１のリッド基板１０，５０，７０に封止孔４０，６０，８０を形成する構成を説明したが、封止孔をベース基板３０に設ける構成としてもよい。   In the above-described embodiment and modification, the configuration in which the sealing holes 40, 60, 80 are formed in the lid substrates 10, 50, 70 of the crystal unit 1 has been described, but the configuration in which the sealing holes are provided in the base substrate 30. It is good.

圧電デバイスとしての水晶振動子の一実施形態を模式的に説明する分解斜視図。FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating an embodiment of a crystal resonator as a piezoelectric device. （ａ）は、振動片基板を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は底面図。(A) is a top view which illustrates a vibration piece board | substrate typically, (b) is the sectional view on the AA line of (a), (c) is a bottom view. 水晶振動子の断面構造および直接接合方法としての陽極酸化をしている状態を模式的に説明する断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a cross-sectional structure of a crystal resonator and a state where anodization is performed as a direct bonding method. （ａ）は、リッド基板の封止孔近傍を拡大して説明する部分拡大平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。(A) is the elements on larger scale which expand and explain the sealing hole vicinity of a lid substrate, (b) is CC sectional view taken on the line of (a). 水晶振動子の製造方法を説明するフローチャート。The flowchart explaining the manufacturing method of a crystal oscillator. （ａ）〜（ｅ）は、水晶振動子の製造方法のうち、封止孔を形成する過程を説明する部分断面図。(A)-(e) is a fragmentary sectional view explaining the process of forming a sealing hole among the manufacturing methods of a crystal oscillator. （ａ）、（ｂ）は、水晶振動子の製造方法のうちの孔封止工程において、封止材により封止孔を孔封止する過程を説明する部分断面図。(A), (b) is a fragmentary sectional view explaining the process of carrying out hole sealing of the sealing hole with a sealing material in the hole sealing process of the manufacturing method of a crystal oscillator. （ａ）は、リッド基板の封止孔の変形例１を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。(A) is a top view which illustrates typically the modification 1 of the sealing hole of a lid substrate, (b) is the EE sectional view taken on the line of (a). （ａ）は、リッド基板の封止孔の変形例２を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ線断面図。(A) is a top view which illustrates typically the modification 2 of the sealing hole of a lid substrate, (b) is the FF sectional view taken on the line of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１…圧電デバイスとしての水晶振動子、１０，５０，７０…リッド基板、１１，５１，７１…外部側面、１３，５３，７３…内部空間側面、２０…振動片基板、２３…基部、２５…圧電振動片としての水晶振動片、２５Ａ，２５Ｂ…振動腕、２６Ａ…第２の励振電極、２６Ｂ…第１の励振電極、２８…第１の電極、２８ａ…第１の接合用電極、２９…第２の電極、２９ａ…第２の接合用電極、３０…ベース基板、３５，３６…実装用電極、３５ａ，３６ａ…引き回し配線としての側面電極、４０，６０，８０…封止孔、４０ｃ，６０ｃ，８０ｃ…中間開口部、４１，６１，８１…外部側内壁部、４１ａ，６１ａ，８１ａ…外部側開口部、４２，６２，８２…内部空間側内壁部、４２ｂ，６２ｂ，８２ｂ…内部空間側開口部、４３，６３，８３…金属膜、４５…封止材、４５ａ…（溶融前の球状の）封止材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystal resonator as a piezoelectric device 10, 50, 70 ... Lid board | substrate, 11, 51, 71 ... External side surface, 13, 53, 73 ... Internal space side surface, 20 ... Vibrating piece board | substrate, 23 ... Base part, 25 ... Crystal vibrating piece as piezoelectric vibrating piece, 25A, 25B ... vibrating arm, 26A ... second excitation electrode, 26B ... first excitation electrode, 28 ... first electrode, 28a ... first bonding electrode, 29 ... Second electrode, 29a ... second bonding electrode, 30 ... base substrate, 35,36 ... mounting electrode, 35a, 36a ... side electrode as lead wiring, 40,60,80 ... sealing hole, 40c, 60c, 80c ... intermediate opening, 41, 61, 81 ... outer side inner wall, 41a, 61a, 81a ... outer side opening, 42, 62, 82 ... inner space side inner wall, 42b, 62b, 82b ... inner space Side opening, 43, 63, 83 Metal film, 45 ... sealing material (a pre-fused spherical) 45a ... sealing material.

Claims (3)

互いの主面が対向するように配置されている２つの基板と、
前記２つの基板に挟まれて形成されている内部空間に収容されている振動片と、を備え、
前記２つの基板の少なくとも一方は、前記内部空間と、当該基板の前記主面に対して裏側に位置している外部と、を連通している封止孔を塞いでいる封止材を含み、
前記封止孔の内壁部は、前記外部側に開口した外部側開口部から前記基板の中間部の中間開口部に向かって孔の大きさが断面視してテーパー形状に小さくなっている外部側内壁部と、前記内部空間側の開口から前記中間開口部に向かって孔の大きさが断面視してテーパー形状に小さくなっている内部空間側内壁部と、
を有しているデバイスの製造方法であって、
基板に前記外部側内壁部を形成するステップと、
前記外部側内壁部を形成するステップの後で、前記外部側内壁部を含む領域に金属膜を形成するステップと、
前記金属膜を形成した後で、前記基板を前記内部空間側からエッチング加工することにより前記外部側内壁部と連通する前記内部空間側内壁部を形成して前記封止孔を形成するステップと、
前記封止孔に前記封止材を配置し、該封止材を溶融させて前記封止孔を塞ぐことにより孔封止するステップと、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。 Two substrates arranged such that their principal surfaces face each other;
A resonating piece housed in an internal space formed between the two substrates,
At least one of the two substrates includes said internal space, and the outside are located on the back side with respect to the main surface of the substrate, the sealing material closes the sealing hole that communicates,
The inner wall portion of the sealing hole is formed on the outer side in which the size of the hole is reduced in a taper shape in a cross-sectional view from the outer opening portion opened to the outer side toward the intermediate opening portion of the intermediate portion of the substrate. An inner wall portion, and an inner space side inner wall portion in which the size of the hole is reduced in a tapered shape in cross-section from the opening on the inner space side toward the intermediate opening portion,
A device manufacturing method comprising:
Forming the outer side inner wall on a substrate ;
After the step of forming the outer side inner wall portion, forming a metal film in a region including the outer side inner wall portion;
Forming the sealing hole by forming the inner space side inner wall portion communicating with the outer side inner wall portion by etching the substrate from the inner space side after forming the metal film;
Arranging the sealing material in the sealing hole, sealing the hole by melting the sealing material and closing the sealing hole; and
A device manufacturing method comprising: 請求項１において、
少なくとも前記外部側内壁部をドライエッチング加工法を用いて形成することを特徴とするデバイスの製造方法。 In claim 1,
A device manufacturing method, wherein at least the outer side inner wall portion is formed using a dry etching method. 請求項１または２において、
前記内部空間側内壁部を形成するステップで、前記内部空間側からドライエッチング加工を施すことにより前記内部空間側内壁部を形成することを特徴とするデバイスの製造方法。 In claim 1 or 2,
A method of manufacturing a device, wherein in the step of forming the inner space side inner wall portion, the inner space side inner wall portion is formed by performing a dry etching process from the inner space side.
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