WO2020066126A1 - 共振装置及び共振装置製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resonance device and a method for manufacturing a resonance device.
- This device is formed by bonding an upper substrate to a lower substrate having a resonator, for example.
- Patent Literature 1 includes a lower substrate having a resonator, an upper substrate provided to face the element, and a bonding portion that joins the lower substrate and the upper substrate around the element.
- a MEMS device in which a joint has a region containing a hypereutectic alloy and a region containing a eutectic alloy is disclosed.
- the hypereutectic alloy covers the eutectic alloy, thereby preventing the metal from protruding from the joint surface of the eutectic joint.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a resonance device and a resonance device manufacturing method capable of improving the airtightness and bonding strength of a bonding portion.
- a resonance device includes a first substrate including a resonator, a second substrate, and a bonding portion that bonds the first substrate and the second substrate to seal a vibration space of the resonator. And a eutectic layer mainly composed of a eutectic alloy of a first metal containing aluminum as a main component, a second metal of germanium or silicon, and a third metal of titanium or nickel. Including.
- a method of manufacturing a resonance device includes a step of preparing a first substrate and a second substrate including a resonator, and a method in which aluminum is mainly contained around a vibrating portion of the resonator in the first substrate.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing an appearance of a resonance device according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the resonance device shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of the resonator shown in FIG.
- FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a section taken along line IV-IV of the resonance device shown in FIGS. 1 to 3.
- FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part schematically showing the configuration of the joint shown in FIG.
- FIG. 6 is a state diagram when three elements of aluminum (Al), germanium (Ge), and titanium (Ti) are caused to undergo a eutectic reaction.
- Al aluminum
- Ge germanium
- Ti titanium
- FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a resonance device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing the step shown in FIG.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the step shown in FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the step shown in FIG.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing the step shown in FIG.
- FIG. 12 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a first modified example of the joint shown in FIG.
- FIG. 13 is an enlarged sectional view of a main part showing a second modification of the joint shown in FIG.
- FIG. 14 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a third modified example of the joint shown in FIG.
- FIG. 1 is a perspective view schematically showing an appearance of a resonance device 1 according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the resonance device 1 shown in FIG.
- the resonator device 1 includes a lower lid 20, a resonator 10 (hereinafter, the lower lid 20 and the resonator 10 are collectively referred to as a “MEMS substrate 50”), and an upper lid 30. That is, the resonance device 1 is configured by stacking the MEMS substrate 50, the bonding portion 60, and the upper lid 30 in this order.
- the MEMS substrate 50 corresponds to an example of a “first substrate” of the present invention
- the upper lid 30 corresponds to an example of a “second substrate” of the present invention.
- the side of the resonance device 1 on which the upper lid 30 is provided is described as upper (or front), and the side on which the lower lid 20 is provided is described as lower (or back).
- the resonator 10 is a MEMS vibrator manufactured using the MEMS technology.
- the resonator 10 and the upper lid 30 are joined via a joint 60 described later.
- the resonator 10 and the lower lid 20 are each formed using a silicon (Si) substrate (hereinafter, referred to as “Si substrate”), and the Si substrates are bonded to each other.
- Si substrate silicon
- the MEMS substrate 50 the resonator 10 and the lower lid 20
- the upper lid 30 is spread in a flat plate shape along the XY plane, and a flat rectangular parallelepiped concave portion 31 is formed on the back surface thereof.
- the recess 31 is surrounded by the side wall 33 and forms a part of a vibration space in which the resonator 10 vibrates.
- a getter layer 34 described later is formed on the surface of the concave portion 31 of the upper lid 30 on the resonator 10 side. Note that the upper lid 30 does not have the concave portion 31 and may have a plate-like configuration.
- the lower cover 20 has a rectangular flat plate-shaped bottom plate 22 provided along the XY plane, and a side wall 23 extending from the peripheral edge of the bottom plate 22 in the Z-axis direction, that is, in the direction in which the lower cover 20 and the resonator 10 are stacked.
- the lower lid 20 has a concave portion 21 formed on the surface facing the resonator 10 by the surface of the bottom plate 22 and the inner surface of the side wall 23.
- the recess 21 forms a part of the vibration space of the resonator 10.
- the lower lid 20 does not have the concave portion 21 and may have a plate-like configuration.
- a getter layer may be formed on the surface of the concave portion 21 of the lower lid 20 on the resonator 10 side.
- FIG. 2 is a plan view schematically showing the structure of the resonator 10 shown in FIG.
- the resonator 10 is a MEMS vibrator manufactured by using the MEMS technology, and vibrates out of plane in the XY plane in the orthogonal coordinate system of FIG.
- the resonator 10 is not limited to a resonator using the out-of-plane bending vibration mode.
- the resonator of the resonance device 1 may use, for example, a spreading vibration mode, a thickness longitudinal vibration mode, a Lamb wave vibration mode, an in-plane bending vibration mode, or a surface wave vibration mode. These vibrators are applied, for example, to timing devices, RF filters, duplexers, ultrasonic transducers, gyro sensors, acceleration sensors, and the like.
- a piezoelectric mirror having an actuator function
- a piezoelectric gyro having a pressure sensor function
- an ultrasonic vibration sensor or the like.
- the present invention may be applied to an electrostatic MEMS element, an electromagnetically driven MEMS element, or a piezoresistive MEMS element.
- the resonator 10 includes the vibrating part 120, the holding part 140, and the holding arm 110.
- the holding unit 140 is formed in a rectangular frame shape so as to surround the outside of the vibrating unit 120 along the XY plane.
- the holding portion 140 is integrally formed from a prismatic frame.
- the holding section 140 may be provided on at least a part of the periphery of the vibration section 120, and is not limited to a frame shape.
- the holding arm 110 is provided inside the holding section 140 and connects the vibration section 120 and the holding section 140.
- the vibration unit 120 is provided inside the holding unit 140, and a space is formed between the vibration unit 120 and the holding unit 140 at a predetermined interval.
- the vibrating section 120 has a base 130 and four vibrating arms 135A to 135D (hereinafter, also collectively referred to as "vibrating arms 135").
- the number of vibrating arms is not limited to four, and is set to, for example, one or more arbitrary numbers.
- each of the vibrating arms 135A to 135D and the base 130 are formed integrally.
- the base 130 has long sides 131a and 131b in the X-axis direction and short sides 131c and 131d in the Y-axis direction in plan view.
- the long side 131a is one side of a front end surface (hereinafter, also referred to as “front end 131A”) of the base 130
- the long side 131b is a rear end surface (hereinafter, also referred to as “rear end 131B”) of the base 130.
- front end 131A and the rear end 131B are provided so as to face each other.
- the base 130 is connected to the vibrating arm 135 at the front end 131A, and is connected to the holding arm 110 described later at the rear end 131B.
- the base 130 has a substantially rectangular shape in plan view, but is not limited thereto.
- the base 130 may be formed substantially plane-symmetric with respect to the virtual plane P defined along the perpendicular bisector of the long side 131a.
- the base 130 may have a trapezoidal shape in which the long side 131b is shorter than 131a, or may have a semicircular shape in which the long side 131a has a diameter.
- each surface of the base 130 is not limited to a flat surface, and may be a curved surface.
- the virtual plane P is a plane passing through the center of the vibrating section 120 in the direction in which the vibrating arms 135 are arranged.
- the base length which is the longest distance between the front end 131A and the rear end 131B in the direction from the front end 131A to the rear end 131B is about 35 ⁇ m.
- the base width, which is the longest distance between the side ends of the base 130 in the width direction orthogonal to the base length direction, is about 265 ⁇ m.
- the vibrating arms 135 extend in the Y-axis direction, and have the same size. Each of the vibrating arms 135 is provided between the base 130 and the holding unit 140 in parallel in the Y-axis direction, and one end is connected to the front end 131A of the base 130 to be a fixed end, and the other end is an open end. It has become.
- the vibrating arms 135 are provided in parallel at a predetermined interval in the X-axis direction.
- the resonating arm 135 has, for example, a width of about 50 ⁇ m in the X-axis direction and a length of about 465 ⁇ m in the Y-axis direction.
- a portion about 150 ⁇ m from the open end is wider in the X-axis direction than other portions of the vibrating arm 135.
- This widened portion is called a weight G.
- the weight portion G is, for example, wider by 10 ⁇ m left and right along the X-axis direction than other portions of the vibrating arm 135, and has a width of about 70 ⁇ m in the X-axis direction.
- the weight portion G is integrally formed with the vibrating arm 135 by the same process. Due to the formation of the weight portion G, the weight per unit length of the vibrating arm 135 is heavier on the open end side than on the fixed end side. Therefore, since each of the vibrating arms 135 has the weight portion G on the open end side, the amplitude of the vertical vibration of each vibrating arm can be increased.
- a protective film 235 described later is formed on the surface of the vibrating section 120 (the surface facing the upper lid 30) so as to cover the entire surface.
- a frequency adjusting film 236 is formed on the surface of the protective film 235 at the open ends of the vibrating arms 135A to 135D. The resonance frequency of the vibration section 120 can be adjusted by the protection film 235 and the frequency adjustment film 236.
- the surface of the resonator 10 (the surface on the side facing the upper lid 30) is substantially entirely covered with the protective film 235. Further, substantially the entire surface of the protective film 235 is covered with the parasitic capacitance reducing film 240. However, the protective film 235 only needs to cover at least the vibrating arm 135, and is not limited to a configuration that covers substantially the entire surface of the resonator 10.
- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a cross section taken along line IV-IV of the resonance device 1 shown in FIGS. 1 to 3.
- the holding unit 140 of the resonator 10 is joined to the side wall 23 of the lower lid 20, and the holding unit 140 of the resonator 10 is joined to the side wall 33 of the upper lid 30. .
- the resonator 10 is held between the lower lid 20 and the upper lid 30, and the lower lid 20, the upper lid 30, and the holder 140 of the resonator 10 form a vibration space in which the vibrating arm 135 vibrates.
- a terminal T4 is formed on the upper surface of the upper lid 30 (the surface opposite to the surface facing the resonator 10). The terminal T4 and the resonator 10 are electrically connected by the through electrode V3, the connection wiring 70, and the contact electrodes 76A and 76B.
- the upper lid 30 is formed of a silicon (Si) wafer (hereinafter, referred to as “Si wafer”) L3 having a predetermined thickness.
- the upper lid 30 is joined to the holding portion 140 of the resonator 10 at a peripheral portion (side wall 33) by a joining portion 60 described later. It is preferable that the front surface, the back surface, and the side surface of the through electrode V3 of the upper lid 30 facing the resonator 10 are covered with the silicon oxide film L31.
- the silicon oxide film L31 is formed on the surface of the Si wafer L3 by, for example, oxidizing the surface of the Si wafer L3 or by chemical vapor deposition (CVD: Chemical Vapor Deposition).
- a getter layer 34 is formed on the surface of the concave portion 31 of the upper lid 30 facing the resonator 10.
- the getter layer 34 is formed of, for example, titanium (Ti) or the like, and adsorbs outgas generated in the vibration space.
- Ti titanium
- the getter layer 34 is formed on almost the entire surface of the concave portion 31 facing the resonator 10, a decrease in the degree of vacuum in the vibration space can be suppressed.
- the through electrode V3 of the upper lid 30 is formed by filling a through-hole formed in the upper lid 30 with a conductive material.
- the conductive material to be filled is, for example, impurity-doped polycrystalline silicon (Poly-Si), copper (Cu), gold (Au), impurity-doped single-crystal silicon, or the like.
- the through electrode V3 serves as a wiring for electrically connecting the terminal T4 and the voltage applying unit 141.
- the bottom plate 22 and the side wall 23 of the lower lid 20 are integrally formed by the Si wafer L1.
- the lower lid 20 is joined to the holding portion 140 of the resonator 10 by the upper surface of the side wall 23.
- the thickness of the lower cover 20 defined in the Z-axis direction is, for example, 150 ⁇ m, and the depth of the concave portion 21 is, for example, 50 ⁇ m.
- the Si wafer L1 is formed of silicon that has not been degenerated, and has a resistivity of, for example, 16 m ⁇ ⁇ cm or more.
- a piezoelectric thin film F3 is formed on a silicon (Si) substrate (hereinafter, referred to as "Si substrate") F2, which is an example of a substrate, so as to cover the Si substrate F2, and further on the piezoelectric thin film F3.
- Si substrate silicon
- the piezoelectric thin film F3 is stacked on the metal layer E2 so as to cover the metal layer E2, and the metal layer E1 is stacked on the piezoelectric thin film F3.
- a protective film 235 is laminated on the metal layer E1 so as to cover the metal layer E1, and a parasitic capacitance reducing film 240 is laminated on the protective film 235.
- the Si substrate F2 is formed of, for example, a degenerated n-type silicon (Si) semiconductor having a thickness of about 6 ⁇ m, and may contain phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), or the like as an n-type dopant. it can.
- the resistance value of the degenerated silicon (Si) used for the Si substrate F2 is, for example, less than 16 m ⁇ ⁇ cm, and more preferably 1.2 m ⁇ ⁇ cm or less.
- a silicon oxide (for example, SiO 2 ) layer F21 is formed as an example of a temperature characteristic correction layer. This makes it possible to improve the temperature characteristics.
- the silicon oxide layer F21 may be formed on the upper surface of the Si substrate F2, or may be formed on both the upper surface and the lower surface of the Si substrate F2.
- the metal layers E1 and E2 have a thickness of, for example, about 0.1 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less, and are patterned into a desired shape by etching or the like after film formation.
- a metal whose crystal structure is a body-centered cubic structure is used.
- the metal layers E1 and E2 are formed using Mo (molybdenum), tungsten (W), or the like.
- the metal layer E1 is formed to function as an upper electrode on, for example, the vibrating section 120. Further, the metal layer E1 is formed on the holding arm 110 and the holding portion 140 so as to serve as a wiring for connecting the upper electrode to an AC power supply provided outside the resonator 10.
- the metal layer E2 is formed on the vibrating part 120 so as to function as a lower electrode.
- the metal layer E2 is formed on the holding arm 110 and the holding portion 140 so as to serve as a wiring for connecting a lower electrode to a circuit provided outside the resonator 10.
- the piezoelectric thin film F3 is a piezoelectric thin film that converts an applied voltage into vibration.
- the piezoelectric thin film F3 is formed from a material having a wurtzite hexagonal crystal structure, such as aluminum nitride (AlN), scandium aluminum nitride (ScAlN), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), A nitride or oxide such as indium nitride (InN) can be used as a main component. Scandium aluminum nitride is obtained by substituting a part of aluminum in aluminum nitride with scandium.
- the piezoelectric thin film F3 has a thickness of, for example, 1 ⁇ m, but it is also possible to use a thickness of about 0.2 ⁇ m to 2 ⁇ m.
- the piezoelectric thin film F3 expands and contracts in the in-plane direction of the XY plane, that is, in the Y-axis direction according to the electric field applied to the piezoelectric thin film F3 by the metal layers E1 and E2. Due to the expansion and contraction of the piezoelectric thin film F3, the vibrating arm 135 displaces its free ends toward the inner surfaces of the lower lid 20 and the upper lid 30, and vibrates in an out-of-plane bending vibration mode.
- the phases of the electric fields applied to the outer vibrating arms 135A and 135D and the phases of the electric fields applied to the inner vibrating arms 135B and 135C are set to be opposite to each other. Accordingly, the outer vibrating arms 135A and 135D and the inner vibrating arms 135B and 135C are displaced in directions opposite to each other. For example, when the outer vibrating arms 135A and 135D displace their free ends toward the inner surface of the upper lid 30, the inner vibrating arms 135B and 135C displace their free ends toward the inner surface of the lower lid 20.
- the protective film 235 prevents oxidation of the metal layer E2, which is an upper electrode for piezoelectric vibration.
- the protective film 235 is preferably formed of a material whose mass reduction speed by etching is lower than that of the frequency adjustment film 236.
- the mass reduction rate is represented by the etching rate, that is, the product of the thickness removed per unit time and the density.
- the protective film 235 is made of, for example, a piezoelectric film of aluminum nitride (AlN), scandium aluminum nitride (ScAlN), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), silicon nitride (SiN), or the like. It is formed of an insulating film such as silicon oxide (SiO 2 ) and alumina oxide (Al 2 O 3 ).
- the thickness of the protective film 235 is, for example, about 0.2 ⁇ m.
- the frequency adjustment film 236 is formed on substantially the entire surface of the vibrating portion 120, it is formed only in a predetermined region by processing such as etching.
- the frequency adjusting film 236 is formed of a material whose mass reduction speed by etching is higher than that of the protective film 235.
- the frequency adjustment film 236 is made of a metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), and titanium (Ti).
- the protective film 235 and the frequency adjusting film 236 may have any magnitude relationship between the etching rates as long as the relationship between the mass reduction rates is as described above.
- the parasitic capacitance reducing film 240 is formed from tetraethyl orthosilicate (TEOS).
- TEOS tetraethyl orthosilicate
- the thickness of the parasitic capacitance reducing film 240 is about 1 ⁇ m. It has a function as an insulating layer when wires of different potentials cross each other, and a function as a stand-off for expanding a vibration space, while reducing parasitic capacitance in the routing wiring portion.
- connection wiring 70 is electrically connected to the terminal T4 via the through electrode V3, and is also electrically connected to the contact electrodes 76A and 76B.
- the contact electrode 76A is formed so as to be in contact with the metal layer E1 of the resonator 10, and electrically connects the connection wiring 70 and the resonator 10.
- the contact electrode 76B is formed so as to be in contact with the metal layer E2 of the resonator 10, and electrically connects the connection wiring 70 and the resonator 10. Specifically, in connecting the contact electrode 76A and the metal layer E1, one of the piezoelectric thin film F3, the protection film 235, and the parasitic capacitance reduction film 240 laminated on the metal layer E1 is exposed so that the metal layer E1 is exposed. The portion is removed, and a via V1 is formed.
- the inside of the formed via V1 is filled with the same material as the contact electrode 76A, and the metal layer E1 and the contact electrode 76A are connected.
- part of the piezoelectric thin film F3 and the parasitic capacitance reducing film 240 laminated on the metal layer E2 are removed so that the metal layer E2 is exposed, and the via V2 Is formed.
- the contact electrode 76B is filled in the formed via V2, and the metal layer E2 and the contact electrode 76B are connected.
- the contact electrodes 76A and 76B are made of a metal such as aluminum (Al), gold (Au), and tin (Sn).
- the connection point between the metal layer E1 and the contact electrode 76A and the connection point between the metal layer E2 and the contact electrode 76B are preferably located outside the vibrating part 120. In the present embodiment, the connection part is formed by the holding part 140. Have been.
- the bonding portion 60 is formed between the MEMS substrate 50 (the resonator 10 and the lower lid 20) and the upper lid 30 around the vibrating portion 120 of the resonator 10, for example, on the holding portion 140, in a rectangular annular shape along the XY plane. Formed.
- the joining section 60 joins the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 so as to seal the vibration space of the resonator 10. As a result, the vibration space is hermetically sealed, and a vacuum state is maintained.
- the bonding portion 60 includes a first layer 80 formed on the MEMS substrate 50 and a second layer 90 formed on the upper lid 30, and the first layer 80 and the second layer 90 are eutectic. By joining, the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 are joined.
- FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part schematically showing the configuration of the joint 60 shown in FIG.
- the joint portion 60 includes a eutectic layer 65 containing a eutectic alloy as a main component.
- the eutectic layer 65 includes a first metal layer 61 which is a first metal layer mainly containing aluminum (Al) and a second metal layer which is a second metal layer of germanium (Ge) or silicon (Si).
- the first metal layer 61 of the joint 60 is included in the first layer 80.
- the second metal layer 62 and the third metal layer 63 are included in the second layer 90.
- the first metal layer 61, the second metal layer 62, and the third metal layer 63 are described as independent layers, but in reality, these interfaces are eutectic. Are joined. That is, the eutectic layer 65 is made of a first metal mainly composed of aluminum (Al), a second metal of germanium (Ge) or silicon (Si), and a third metal of titanium (Ti) or nickel (Ni). And a eutectic alloy as a main component.
- the first metal of the first metal layer 61 is aluminum (Al)
- the second metal of the second metal layer 62 is germanium (Ge)
- the third metal layer unless otherwise specified.
- the third metal of 63 is titanium (Ti)
- the eutectic layer 65 is mainly composed of an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy).
- AlGeTi alloy aluminum-germanium-titanium alloy
- the eutectic layer 65 includes aluminum (Al), germanium (Ge), aluminum-titanium (AlTi), germanium-titanium (GeTi), and aluminum-germanium. (AlGe).
- the first metal of the first metal layer 61 is preferably aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy). Since aluminum or an aluminum alloy is a metal that is often used for a wiring or the like in a resonance device or the like, the first metal of the first metal layer 61 is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or aluminum. -By using a silicon-copper alloy (AlSiCu alloy), eutectic bonding with the second metal of the second metal layer 62 and the third metal of the third metal layer 63 can be easily performed, and the manufacturing process can be simplified. Accordingly, it is possible to easily form the joint 60 that seals the vibration space of the resonator 10.
- AlGe alloy aluminum-germanium alloy
- Ge germanium
- FIG. 1 is a state diagram when three elements, aluminum (Al), germanium (Ge), and titanium (Ti), are subjected to a eutectic reaction.
- the horizontal axis represents the ratio (at%) of germanium (Ge), and the vertical axis represents the temperature (° C.).
- the liquid of the eutectic molten metal is in a range surrounded by a thick line shown in FIG. (Denoted by L in FIG. 6) and an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy) (denoted by ⁇ 1 in FIG. 6).
- the joining portion 60 is made of a first metal layer 61 mainly containing aluminum (Al), a second metal layer 62 of germanium (Ge) or silicon (Si), and a second metal layer 62 of titanium (Ti) or nickel (Ni).
- the eutectic layer 65 having the eutectic alloy with the third metal layer 63 as a main component, the formation of the interface of a different material in the joint 60 is suppressed. Therefore, voids and interfacial peeling that may occur in the joint 60 are reduced, and the airtightness and the joint strength of the joint 60 can be improved.
- the eutectic layer 65 when forming the eutectic layer 65, as described above, since a solid alloy is formed together with the liquid eutectic molten metal at a temperature higher than the eutectic point, the fluidity of the eutectic molten metal decreases, and The protrusion (splash) of the crystallized molten metal in the plane direction is suppressed. Therefore, a short circuit (short circuit) due to the protrusion of the joint portion 60 can be reduced, and the degree of freedom of the layout of the resonance device 1 can be improved.
- each element of the eutectic layer 65 has a predetermined concentration ratio.
- the eutectic layer 65 is mainly composed of an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy)
- the eutectic layer 65 has a concentration of aluminum (Al) of 58 at% or more and 82 at% or less, and a concentration of germanium (Ge).
- AlGeTi alloy aluminum-germanium-titanium alloy
- Ge germanium
- the concentration of titanium (Ti) is 7 at% or more and 32 at% or less. This makes it possible to easily realize the joining portion 60 with improved airtightness and joining strength.
- each element of the eutectic layer 65 has a predetermined concentration ratio.
- the eutectic layer 65 is composed mainly of an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy)
- the eutectic layer 65 has a concentration ratio of aluminum (Al), germanium (Ge), and titanium (Ti) of 3
- AlGeTi alloy aluminum-germanium-titanium alloy
- Ti titanium
- FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the resonance device 1 according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing step S301 shown in FIG.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing step S302 shown in FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing step S303 shown in FIG.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing step S304 shown in FIG. 8 to 11, for convenience, one resonance device 1 among a plurality of resonance devices 1 manufactured by the manufacturing method will be described.
- the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 are prepared (S301). Specifically, as shown in FIG. 8, the above-described MEMS substrate 50 including the resonator 10 and the upper lid 30 having the through electrode V3 are prepared. However, the connection wiring 70 shown in FIG. 4 for connecting the through electrode V3 and the resonator 10 has not been formed yet.
- the first layer 80 including the first metal layer 61 containing aluminum (Al) as a main component is formed around the vibrating part 120 of the resonator 10. It is formed (S302).
- the prepared MEMS substrate 50 for example, aluminum (Al) is laminated on the parasitic capacitance reducing film 240 formed on the piezoelectric thin film F3.
- the first metal layer 61 is formed on the MEMS substrate 50 outside the vibrating part 120. The first metal layer 61 is formed around the resonance space of the resonator 10 when the MEMS substrate 50 is viewed in a plan view.
- a heat treatment for degassing the MEMS substrate 50 may be performed at a high temperature, for example, about 435 ° C. Since the first layer 80 includes only the first metal layer 61, even if the heat treatment is performed at a high temperature, the influence of the thermal diffusion is small.
- a second metal of germanium (Ge) provided continuously from the MEMS substrate 50 side
- a second layer 90 including the layer 62 and the third metal layer 63 of titanium (Ti) is formed (S303).
- the third metal layer 63 is formed at a predetermined position on the upper lid 30 by forming the laminated titanium (Ti) into a desired shape by etching or the like.
- the predetermined position where the third metal layer 63 is formed is, for example, when the front surface of the MEMS substrate 50 and the back surface of the upper cover 30 are opposed to each other, the first layer formed on the MEMS substrate 50 on the back surface of the upper cover 30. It is a position facing or substantially facing 80.
- germanium (Ge) is laminated to provide the second metal layer 62.
- the upper lid 30 may be subjected to a heat treatment for degassing at a high temperature, for example, about 435 ° C. Thereby, the gas contained in the upper lid 30 and the second layer 90 can be sufficiently released (evaporated), and generation of outgas can be reduced.
- the first metal mainly composed of aluminum (Al), the second metal of germanium (Ge) or silicon (Si), and the third metal of titanium (Ti) or nickel (Ni) are used.
- the positions of the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 are adjusted so that the first layer 80 and the second layer 90 match.
- the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 are sandwiched by a heater or the like, and heat treatment for a ternary eutectic reaction is performed.
- the upper lid 30 is moved toward the MEMS substrate 50.
- the second metal layer 62 of the second layer 90 contacts the first metal layer 61 of the first layer 80.
- the temperature in the heat treatment for the ternary eutectic reaction is preferably equal to or higher than the temperature of the eutectic point and lower than the melting point of aluminum (Al) alone as the first metal. That is, when the second metal is germanium (Ge) and the third metal is titanium (Ti), the temperature is about 422 ° C. or more, which is the eutectic point, and less than 620 ° C., which is the melting point of aluminum (Al) alone. Is preferred. When the second metal is germanium (Ge) and the third metal is nickel (Ni), the eutectic point is 423 ⁇ 2 ° C. (the eutectic point differs depending on the ratio (%) of each metal).
- the temperature is lower than about 620 ° C., which is the melting point of aluminum (Al) alone as the first metal.
- the second metal is silicon (Si) and the third metal is titanium (Ti)
- the melting point of eutectic point of 577 ° C. or higher and the melting point of aluminum (Al) alone as the first metal is 620 ° C. It is preferably less than about.
- the second metal is silicon (Si) and the third metal is nickel (Ni)
- the eutectic point is 567 ° C. or 568 ° C. (the eutectic point differs depending on the ratio (%) of each metal).
- the temperature is lower than about 620 ° C., which is the melting point of the first metal aluminum (Al) alone.
- the heating time is preferably about 5 minutes or more and 30 minutes or less.
- the heat treatment is performed at a temperature of about 440 ° C. and a heating time of about 15 minutes.
- the upper lid 30 and the MEMS substrate 50 are pressed from the upper lid 30 to the MEMS substrate 50 as indicated by black arrows in FIG.
- the pressure to be pressed is, for example, about 15 MPa, and preferably about 5 MPa or more and about 25 MPa or less.
- a cooling treatment is performed, for example, by natural cooling.
- the cooling process is not limited to natural cooling, and it is sufficient that the eutectic layer 65 mainly composed of an eutectic alloy can be formed at the joint 60, and its cooling temperature and cooling speed can be variously selected.
- the joining portion 60 including the eutectic layer 65 containing a eutectic alloy of the first metal, the second metal, and the third metal as a main component is formed. It is formed.
- connection wiring 70 shown in FIG. 4 for connecting the resonator and the resonator 10 may be provided.
- the bonding portion 60 includes only the eutectic layer 65 having a eutectic alloy of the first metal, the second metal, and the third metal as a main component is shown in FIGS. 5 to 11. It is not limited to this.
- the joint 60 may include a layer other than the eutectic layer 65.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a first modified example of the joint 60 shown in FIG. Note that, in the first modified example, the same components as those of the joining portion 60 shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. In addition, the same operation and effect of the same configuration will not be sequentially described.
- the third metal of the third metal layer 63 is titanium (Ti), and the eutectic layer 65 of the joint 60 includes the first metal layer 61, the second metal layer 62, and the third metal. It includes a titanium (Ti) layer 64 in addition to the layer 63.
- the titanium (Ti) layer 64 is included in the first layer 80 and is provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the first metal layer 61.
- the material of the titanium (Ti) layer 64 is titanium (Ti). Therefore, the titanium (Ti) layer 64 functions as an adhesion layer for causing the eutectic layer 65 to adhere. Therefore, since the first layer 80 includes the titanium (Ti) layer 64 provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the first metal layer 61, the adhesion between the bonding portion 60 and the MEMS substrate 50 is improved. Therefore, the joining strength of the joining portion 60 can be further improved.
- a titanium (Ti) layer 64 is continuously provided from the MEMS substrate 50 side to the first metal layer 61 in the step S302 shown in FIG.
- a titanium (Ti) layer 64 is provided by stacking titanium (Ti) on the parasitic capacitance reducing film 240 formed on the piezoelectric thin film F3.
- aluminum (Al) is laminated on the titanium (Ti) layer 64.
- the first metal layer 61 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- step S304 shown in FIG. 11 a eutectic alloy of the first metal, titanium (Ti) of the titanium (Ti) layer 64, the second metal, and titanium (Ti) of the third metal is mainly used. Is formed.
- the heat treatment for the ternary eutectic reaction is the same as in the above-described example.
- FIG. 13 is an enlarged sectional view of a main part showing a second modification of the joint 60 shown in FIG.
- the same components as those of the joining portion 60 shown in FIG. In addition, the same operation and effect of the same configuration will not be sequentially described.
- the third metal of the third metal layer 63 is titanium (Ti), and the bonding portion 60 is provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the eutectic layer 65. And a second conductive layer 67 continuously provided from the upper lid 30 side to the eutectic layer 65.
- the eutectic layer 65 includes a titanium (Ti) layer 64 as in the first modification.
- the first conductive layer 66 is included in the first layer 80, and the second conductive layer 67 is included in the second layer 90.
- the first conductive layer 66 and the second conductive layer 67 contain aluminum (Al) as a main component.
- the bonding portion 60 is continuously provided from the MEMS substrate 50 side to the eutectic layer 65, and the first conductive layer 66 containing aluminum (Al) as a main component and the eutectic layer 65 from the upper lid 30 side.
- a second conductive layer 67 mainly composed of aluminum (Al), which is continuously provided, whereby the wiring can be routed from the first conductive layer 66 in the MEMS substrate 50 and the upper cover 30 In this case, the wiring can be routed from the second conductive layer 67.
- the material of the first conductive layer 66 and the second conductive layer 67 is preferably aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy).
- the first conductive layer 66 and the titanium (Ti) layer 64 are provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the first metal layer 61.
- the first conductive layer 66 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- a titanium (Ti) layer 64 is provided by stacking titanium (Ti) on the first conductive layer 66.
- aluminum (Al) is laminated on the titanium (Ti) layer 64.
- the first metal layer 61 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- step S303 shown in FIG. 10 the second conductive layer 67 is provided continuously from the upper lid 30 side to the eutectic layer 65.
- the second conductive layer 67 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- titanium (Ti) is stacked on the second conductive layer 67 (under the second conductive layer 67 in FIG. 13).
- the third metal layer 63 is formed by forming the laminated titanium (Ti) into a desired shape by etching or the like.
- germanium (Ge) is laminated to provide the second metal layer 62.
- step S304 shown in FIG. 11 the first metal, the titanium (Ti) of the titanium (Ti) layer 64, the second metal, and the third metal titanium (Ti) are used.
- a eutectic layer 65 having a eutectic alloy as a main component is formed.
- the heat treatment for the ternary eutectic reaction is the same as in the above-described example.
- FIG. 14 is an essential part enlarged cross-sectional view showing a third modified example of the joint 60 shown in FIG.
- the same components as those of the joint 60 shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
- the same operation and effect of the same configuration will not be sequentially described.
- the third metal of the third metal layer 63 is titanium (Ti), and the bonding portion 60 is provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the eutectic layer 65. And a first conductive layer 66 and a second adhesion layer 69 and a second conductive layer 67 that are provided continuously from the upper lid 30 side to the eutectic layer 65.
- the eutectic layer 65 includes a titanium (Ti) layer 64 as in the first modification.
- the first adhesion layer 68 and the first conductive layer 66 are included in the first layer 80, and the second adhesion layer 69 and the second conductive layer 67 are included in the second layer 90.
- the first conductive layer 66 and the second conductive layer 67 contain aluminum (Al) as a main component.
- the material of the first conductive layer 66 and the second conductive layer 67 is preferably aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy).
- the material of the first adhesion layer 68 and the second adhesion layer 69 is titanium (Ti). Therefore, the titanium (Ti) layer 64 functions as an adhesion layer for causing the eutectic layer 65 to adhere. Therefore, the bonding portion 60 is provided continuously from the MEMS substrate 50 side to the eutectic layer 65, and the first adhesion layer 68 and the first conductive layer 66 of titanium (Ti) and the eutectic layer 65 from the upper lid 30 side.
- the second adhesion layer 69 and the second conductive layer 67 of titanium (Ti) provided continuously, the adhesion between the bonding portion 60 and the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 is improved. Therefore, the joining strength of the joining portion 60 can be further improved.
- step S302 shown in FIG. 9 the first adhesion layer 68, the first conductive layer 66, and the titanium (Ti) layer 64 are formed from the MEMS substrate 50 side to the first metal layer 61. Provide continuously.
- titanium is laminated on the parasitic capacitance reducing film 240 formed on the piezoelectric thin film F3 to provide the first adhesion layer 68.
- aluminum (Al) is laminated on the first adhesion layer 68.
- the first conductive layer 66 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- a titanium (Ti) layer 64 is provided by stacking titanium (Ti) on the first conductive layer 66.
- aluminum (Al) is laminated on the titanium (Ti) layer 64.
- the first metal layer 61 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- step S303 shown in FIG. 10 the second adhesion layer 69 and the second conductive layer 67 are continuously provided from the upper lid 30 side to the eutectic layer 65.
- a second adhesion layer 69 is provided by laminating titanium on the surface of the silicon oxide film L31.
- aluminum (Al) is laminated on the second adhesion layer 69 (below the second adhesion layer 69 in FIG. 14).
- the second conductive layer 67 is formed by forming the laminated aluminum (Al) into a desired shape by etching or the like.
- titanium (Ti) is stacked on the second conductive layer 67 (under the second conductive layer 67 in FIG. 14).
- the third metal layer 63 is formed by forming the laminated titanium (Ti) into a desired shape by etching or the like.
- germanium (Ge) is laminated to provide the second metal layer 62.
- step S304 shown in FIG. 11 the first metal, titanium (Ti) of the titanium (Ti) layer 64, the second metal, and the third metal
- the eutectic layer 65 having a eutectic alloy with titanium (Ti) as a main component is formed.
- the heat treatment for the ternary eutectic reaction is the same as in the above-described example.
- the bonding portion includes a first metal mainly containing aluminum (Al), a second metal such as germanium (Ge) or silicon (Si), and titanium (Ti) or
- the eutectic layer includes a eutectic alloy of nickel (Ni) with a third metal as a main component. This suppresses the formation of an interface made of a different material at the joint. Therefore, voids and interfacial peeling that may occur in the joint are reduced, and the airtightness and the joint strength of the joint can be improved.
- a solid alloy is formed together with the liquid eutectic molten metal at a temperature higher than the eutectic point.
- the protrusion (splash) of the molten metal in the plane direction is suppressed. Therefore, a short circuit (short circuit) due to the protrusion of the junction can be reduced, and the degree of freedom in the layout of the resonance device can be improved.
- the eutectic layer has an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy) as a main component, an aluminum (Al) concentration of 58 at% or more and 82 at% or less, and a germanium (Ge) concentration of 10 at%. Not less than 32 at%, and the concentration of titanium (Ti) is not less than 7 at% and not more than 32 at%. Thereby, a joint having improved airtightness and joint strength can be easily realized.
- AlGeTi alloy aluminum-germanium-titanium alloy
- the eutectic layer 65 has an aluminum-germanium-titanium alloy (AlGeTi alloy) as a main component and a concentration ratio of aluminum (Al), germanium (Ge), and titanium (Ti) of 3: 3.
- AlGeTi alloy aluminum-germanium-titanium alloy
- concentration ratio of aluminum (Al), germanium (Ge), and titanium (Ti) 3: 3.
- the first metal is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy). Since aluminum or an aluminum alloy is a metal that is often used for a wiring or the like in a resonance device or the like, the first metal is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy ( By using an AlSiCu alloy), the eutectic bonding with the second metal and the third metal can be easily performed, the manufacturing process can be simplified, and the bonding portion that seals the resonator vibration space can be easily formed. Can be formed.
- the bonding portion is provided continuously from the first substrate side to the eutectic layer, the first conductive layer having aluminum (Al) as a main component, and the eutectic layer from the second substrate side.
- a second conductive layer containing aluminum (Al) as a main component which is provided continuously over the second conductive layer. Accordingly, it is possible to route the wiring from the first conductive layer on the first substrate and to route the wiring from the second conductive layer on the second substrate.
- the bonding portion is provided continuously from the first substrate side to the eutectic layer, the first adhesion layer and the first conductive layer of titanium (Ti), and the eutectic layer from the second substrate side.
- a second adhesion layer and a second conductive layer of titanium (Ti) which are provided continuously over the layers.
- the material of the first conductive layer and the second conductive layer is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy). Accordingly, the first conductive layer and the second conductive layer have conductivity, the manufacturing process can be simplified, and a joint for sealing the vibration space of the resonator can be easily formed.
- the joining steps are performed such that the first metal having aluminum (Al) as a main component, the second metal of germanium (Ge) or silicon (Si), and titanium ( A joint including a eutectic layer mainly composed of a eutectic alloy with a third metal such as Ti) or nickel (Ni) is formed.
- Al aluminum
- Ge germanium
- Si silicon
- Ti titanium
- a joint including a eutectic layer mainly composed of a eutectic alloy with a third metal such as Ti) or nickel (Ni) is formed.
- a solid alloy is formed together with the liquid eutectic molten metal at a temperature higher than the eutectic point.
- the protrusion (splash) of the molten metal in the plane direction is suppressed. Therefore, a short circuit (short circuit) due to the protrusion of the junction can be reduced, and the degree of freedom in the layout of the resonance device can be improved.
- the first metal is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy). Since aluminum or an aluminum alloy is a metal that is often used for a wiring or the like in a resonance device or the like, the first metal is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy ( By using an AlSiCu alloy), the eutectic bonding with the second metal and the third metal can be easily performed, the manufacturing process can be simplified, and the bonding portion that seals the resonator vibration space can be easily formed. Can be formed.
- the step of forming the first layer includes providing a titanium (Ti) layer continuously from the first substrate side to the first metal layer.
- Ti titanium
- the step of forming the first layer includes the step of continuously providing the first conductive layer mainly composed of aluminum (Al) and the titanium layer from the first substrate side to the eutectic layer.
- the step of forming the second layer includes continuously providing a second conductive layer mainly containing aluminum (Al) from the second substrate side to the eutectic layer. Accordingly, it is possible to route the wiring from the first conductive layer on the first substrate and to route the wiring from the second conductive layer on the second substrate.
- the step of forming the first layer includes continuously forming the first adhesion layer, the first conductive layer, and the titanium layer of titanium (Ti) from the first substrate side to the eutectic layer.
- the step of forming the second layer includes continuously providing a second adhesion layer and a second conductive layer of titanium (Ti) from the second substrate side to the eutectic layer.
- the material of the first conductive layer and the second conductive layer is aluminum (Al), an aluminum-copper alloy (AlCu alloy), or an aluminum-silicon-copper alloy (AlSiCu alloy).
- Al aluminum
- AlCu alloy aluminum-copper alloy
- AlSiCu alloy aluminum-silicon-copper alloy
- Second Conductive layer 68 first adhesive layer, 69 second adhesive layer, 70 connection wiring, 76A, 76B contact electrode, 80 first layer, 90 second layer, 110 holding arm, 120 vibrating section 130, base, 131a, long side, 131A, front end, 131b, long side, 131B, rear end, 131c, short side, 131d, short side, 135, 135A, 135B, 135C, 135D, vibrating arm, 140, holding Section, 141: voltage application section, 235: protective film, 236: circumference Number adjustment film, 240: parasitic capacitance reduction film, E1, E2: metal layer, F2: Si substrate, F3: piezoelectric thin film, F21: silicon oxide layer, G: weight portion, L1: wafer, L3: Si wafer, L31 ... Silicon oxide film, P: virtual plane, T4: terminal, V1, V2: via, V3: through electrode.
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Abstract
接合部の気密性及び接合強度を向上させることのできる共振装置及び共振装置製造方法を提供する。 共振装置1は、共振子10を含むMEMS基板50と、上蓋30と、共振子10の振動空間を封止するように、MEMS基板50と上蓋30とを接合する接合部60と、を備え、接合部60は、アルミニウムを主成分とする第1金属と、ゲルマニウム又はシリコンの第2金属と、チタン又はニッケルの第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層65を含む。
Description
本発明は、共振装置及び共振装置製造方法に関する。
従来、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて製造された共振装置が普及している。このデバイスは、例えば共振子を有する下側基板に、上側基板を接合して形成される。
例えば、特許文献1には、共振子を有する下側基板と、素子と対向して設けられた上側基板と、素子の周囲において、下側基板と上側基板とを接合する接合部と、を備え、接合部は、過共晶合金を含む領域と、共晶合金を含む領域とを有するMEMSデバイスが開示されている。このMEMSデバイスは、過共晶合金が共晶合金を覆うことで、共晶接合の接合面から金属がはみ出ることを防いでいる。
ところで、2元素、例えばアルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とを共晶接合する場合、アルミニウム-ゲルマニウム合金(AlGe合金)はほとんど形成されず、アルミニウム(Al)単層とゲルマニウム(Ge)単層とが形成されてしまう。その結果、アルミニウム(Al)単層とゲルマニウム(Ge)単層との界面が多数存在することとなる。このような異なる材質の界面では、熱応力の違いによって、ボイドや剥離(界面剥離)が発生しやすくなり、接合部の気密性及び接合強度が低下してしまうことがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接合部の気密性及び接合強度を向上させることのできる共振装置及び共振装置製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る共振装置は、共振子を含む第1基板と、第2基板と、共振子の振動空間を封止するように、第1基板と第2基板とを接合する接合部と、を備え、接合部は、アルミニウムを主成分とする第1金属と、ゲルマニウム又はシリコンの第2金属と、チタン又はニッケルの第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む。
本発明の他の一側面に係る共振装置製造方法は、共振子を含む第1基板と第2基板とを用意する工程と、第1基板における共振子の振動部の周囲に、アルミニウムを主成分とする第1金属の第1金属層を含む第1層を形成する工程と、第1基板と前記第2基板とを対向させたときの第2基板における第1金属層に対向する位置に、第1基板側から連続して設けられる、ゲルマニウム又はシリコンの第2金属の第2金属層とチタン又はニッケルの第3金属の第3金属層とを含む第2層を形成する工程と、共振子の振動空間を封止するように、第1基板と第2基板とを接合する工程であって、第1金属と、第2金属と、第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む接合部を形成する、接合する工程と、を含む。
本発明によれば、接合部の気密性及び接合強度を向上させることができる。
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
<実施形態>
まず、図1及び図2を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る共振装置1の外観を概略的に示す斜視図である。図2は、図1に示した共振装置1の構造を概略的に示す分解斜視図である。
まず、図1及び図2を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る共振装置1の外観を概略的に示す斜視図である。図2は、図1に示した共振装置1の構造を概略的に示す分解斜視図である。
共振装置1は、下蓋20と、共振子10(以下、下蓋20と共振子10とを合わせて「MEMS基板50」ともいう。)と、上蓋30と、を備えている。すなわち、共振装置1は、MEMS基板50と、接合部60と、上蓋30とが、この順で積層されて構成されている。なお、MEMS基板50は本発明の「第1基板」の一例に相当し、上蓋30は本発明の「第2基板」の一例に相当する。
以下において、共振装置1の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置1のうち上蓋30が設けられている側を上(又は表)、下蓋20が設けられている側を下(又は裏)、として説明する。
共振子10は、MEMS技術を用いて製造されるMEMS振動子である。共振子10と上蓋30とは、後述する接合部60を介して接合されている。また、共振子10と下蓋20は、それぞれシリコン(Si)基板(以下、「Si基板」という)を用いて形成されており、Si基板同士が互いに接合されている。なお、MEMS基板50(共振子10及び下蓋20)は、SOI基板を用いて形成されてもよい。
上蓋30はXY平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部31が形成されている。凹部31は、側壁33に囲まれており、共振子10が振動する空間である振動空間の一部を形成する。また、上蓋30の凹部31の共振子10側の面には、後述するゲッター層34が形成されている。なお、上蓋30は凹部31を有さず、平板状の構成でもよい。
下蓋20は、XY平面に沿って設けられる矩形平板状の底板22と、底板22の周縁部からZ軸方向、つまり、下蓋20と共振子10との積層方向、に延びる側壁23と、を有する。下蓋20には、共振子10と対向する面において、底板22の表面と側壁23の内面とによって形成される凹部21が形成されている。凹部21は、共振子10の振動空間の一部を形成する。なお、下蓋20は凹部21を有さず、平板状の構成でもよい。また、下蓋20の凹部21の共振子10側の面には、ゲッター層が形成されてもよい。
次に、図3を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振子10の概略構成について説明する。同図は、図2に示した共振子10の構造を概略的に示す平面図である。
図3に示すように、共振子10は、MEMS技術を用いて製造されるMEMS振動子であり、図3の直交座標系におけるXY平面内で面外振動する。なお、共振子10は、面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されるものではない。共振装置1の共振子は、例えば、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードを用いるものであってもよい。これらの振動子は、例えば、タイミングデバイス、RFフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサー、ジャイロセンサ、加速度センサ等に応用される。また、アクチュエーター機能を持った圧電ミラー、圧電ジャイロ、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォン、超音波振動センサ等に用いられてもよい。さらに、静電MEMS素子、電磁駆動MEMS素子、ピエゾ抵抗MEMS素子に適用してもよい。
共振子10は、振動部120と、保持部140と、保持腕110と、を備える。
保持部140は、XY平面に沿って振動部120の外側を囲むように、矩形の枠状に形成される。例えば、保持部140は、角柱形状の枠体から一体に形成されている。なお、保持部140は、振動部120の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されるものではない。
保持腕110は、保持部140の内側に設けられ、振動部120と保持部140とを接続する。
振動部120は、保持部140の内側に設けられており、振動部120と保持部140との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図3に示す例では、振動部120は、基部130と4本の振動腕135A~135D(以下、まとめて「振動腕135」ともいう)と、を有している。なお、振動腕の数は、4本に限定されるものではなく、例えば1本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕135A~135Dと、基部130とは、一体に形成されている。
基部130は、平面視において、X軸方向に長辺131a、131b、Y軸方向に短辺131c、131dを有している。長辺131aは、基部130の前端の面(以下、「前端131A」ともいう)の一つの辺であり、長辺131bは基部130の後端の面(以下、「後端131B」ともいう)の一つの辺である。基部130において、前端131Aと後端131Bとは、互いに対向するように設けられている。
基部130は、前端131Aにおいて、振動腕135に接続され、後端131Bにおいて、後述する保持腕110に接続されている。なお、基部130は、図3に示す例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されるものではない。基部130は、長辺131aの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Pに対して略面対称に形成されていればよい。例えば、基部130は、長辺131bが131aより短い台形であってもよいし、長辺131aを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部130の各面は平面に限定されるものではなく、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Pは、振動部120における、振動腕135が並ぶ方向の中心を通る平面である。
基部130において、前端131Aから後端131Bに向かう方向における、前端131Aと後端131Bとの最長距離である基部長は35μm程度である。また、基部長方向に直交する幅方向であって、基部130の側端同士の最長距離である基部幅は265μm程度である。
振動腕135は、Y軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕135は、それぞれが基部130と保持部140との間にY軸方向に平行に設けられ、一端は、基部130の前端131Aと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕135は、それぞれ、X軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕135は、例えばX軸方向の幅が50μm程度、Y軸方向の長さが465μm程度である。
振動腕135は、それぞれ、例えば開放端から150μm程度の部分が、振動腕135の他の部位よりもX軸方向の幅が広くなっている。この幅が広くなった部位は、錘部Gと呼ばれる。錘部Gは、例えば、振動腕135の他の部位よりも、X軸方向に沿って左右に幅が10μmずつ広く、X軸方向の幅が70μm程度である。錘部Gは、振動腕135と同一プロセスによって一体形成される。錘部Gが形成されることで、振動腕135は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕135のそれぞれが開放端側に錘部Gを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
振動部120の表面(上蓋30に対向する面)には、その全面を覆うように後述の保護膜235が形成されている。また、振動腕135A~135Dの開放端側の先端における保護膜235の表面には、それぞれ、周波数調整膜236が形成されている。保護膜235及び周波数調整膜236によって、振動部120の共振周波数を調整することができる。
なお、本実施形態では、共振子10の表面(上蓋30と対向する側の面)は、その略全面が保護膜235によって覆われている。さらに保護膜235の表面は、その略全面が寄生容量低減膜240で覆われている。ただし、保護膜235は少なくとも振動腕135を覆っていればよく、共振子10の略全面を覆う構成に限定されるものではない。
次に、図4を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置1の積層構造について説明する。同図は、図1から図3に示した共振装置1のIV-IV線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
図4に示すように、共振装置1は、下蓋20の側壁23上に共振子10の保持部140が接合され、さらに共振子10の保持部140と上蓋30の側壁33とが接合される。このように下蓋20と上蓋30との間に共振子10が保持され、下蓋20と上蓋30と共振子10の保持部140とによって、振動腕135が振動する振動空間が形成される。また、上蓋30の上面(共振子10と対向する面と反対側の面)には端子T4が形成されている。端子T4と共振子10とは、貫通電極V3、接続配線70、及びコンタクト電極76A,76Bによって電気的に接続されている。
上蓋30は、所定の厚みのシリコン(Si)ウエハ(以下、「Siウエハ」という)L3により形成されている。上蓋30はその周辺部(側壁33)で後述する接合部60によって共振子10の保持部140と接合されている。上蓋30における、共振子10に対向する表面、裏面及び貫通電極V3の側面は、酸化ケイ素膜L31に覆われていることが好ましい。酸化ケイ素膜L31は、例えばSiウエハL3の表面の酸化や、化学気相蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition)によって、SiウエハL3の表面に形成される。
また、上蓋30の凹部31における、共振子10と対向する側の面にはゲッター層34が形成されている。ゲッター層34は、例えばチタン(Ti)等から形成され、振動空間に発生するアウトガスを吸着する。本実施形態に係る上蓋30には、凹部31において共振子10に対向する面のほぼ全面にゲッター層34が形成されるため、振動空間の真空度の低下を抑制することができる。
また、上蓋30の貫通電極V3は、上蓋30に形成された貫通孔に導電性材料が充填されて形成される。充填される導電性材料は、例えば、不純物ドープされた多結晶シリコン(Poly-Si)、銅(Cu)、金(Au)、不純物ドープされた単結晶シリコン等である。貫通電極V3は、端子T4と電圧印加部141とを電気的に接続させる配線としての役割を果たす。
下蓋20の底板22及び側壁23は、SiウエハL1により、一体的に形成されている。また、下蓋20は、側壁23の上面によって、共振子10の保持部140と接合されている。Z軸方向に規定される下蓋20の厚みは例えば、150μm、凹部21の深さは例えば50μmである。なお、SiウエハL1は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば16mΩ・cm以上である。
共振子10における、保持部140、基部130、振動腕135、及び保持腕110は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子10は、基板の一例であるシリコン(Si)基板(以下、「Si基板」という)F2の上に、Si基板F2を覆うように圧電薄膜F3が形成され、さらに圧電薄膜F3の上には、金属層E2が積層されている。そして、金属層E2の上には、金属層E2を覆うように圧電薄膜F3が積層されており、さらに、圧電薄膜F3の上には、金属層E1が積層されている。金属層E1の上には、金属層E1を覆うように保護膜235が積層され、保護膜235の上には寄生容量低減膜240が積層されている。
Si基板F2は、例えば、厚さ6μm程度の縮退したn型シリコン(Si)半導体から形成されており、n型ドーパントとしてリン(P)やヒ素(As)、アンチモン(Sb)等を含むことができる。Si基板F2に用いられる縮退シリコン(Si)の抵抗値は、例えば16mΩ・cm未満であり、より好ましくは1.2mΩ・cm以下である。さらに、Si基板F2の下面には、温度特性補正層の一例として、酸化ケイ素(例えばSiO2)層F21が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。なお、酸化ケイ素層F21は、Si基板F2の上面に形成されてもよいし、Si基板F2の上面及び下面の両方に形成されてもよい。
また、金属層E1、E2は、例えば厚さ0.1μm以上0.2μm以下程度であり、成膜後に、エッチング等により所望の形状にパターニングされる。金属層E1、E2は、結晶構造が体心立法構造である金属が用いられている。具体的には、金属層E1、E2は、Mo(モリブデン)、タングステン(W)等を用いて形成される。
金属層E1は、例えば振動部120上においては、上部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層E1は、保持腕110や保持部140上においては、共振子10の外部に設けられた交流電源に上部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
一方、金属層E2は、振動部120上においては、下部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層E2は、保持腕110や保持部140上においては、共振子10の外部に設けられた回路に下部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
圧電薄膜F3は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜である。圧電薄膜F3は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質から形成されており、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化スカンジウムアルミニウム(ScAlN)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。なお、窒化スカンジウムアルミニウムは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部がスカンジウムに置換されたものであり、スカンジウムの代わりにマグネシウム(Mg)及びニオブ(Nb)やマグネシウム(Mg)及びジルコニウム(Zr)等の2元素で置換されていてもよい。また、圧電薄膜F3は、例えば1μmの厚さを有するが、0.2μmから2μm程度の厚さを用いることも可能である。
圧電薄膜F3は、金属層E1、E2によって圧電薄膜F3に印加される電界に応じて、XY平面の面内方向すなわちY軸方向に伸縮する。この圧電薄膜F3の伸縮によって、振動腕135は、下蓋20及び上蓋30の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。
本実施形態では、外側の振動腕135A、135Dに印加される電界の位相と、内側の振動腕135B、135Cに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕135A、135Dと内側の振動腕135B、135Cとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕135A、135Dが上蓋30の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕135B、135Cは下蓋20の内面に向かって自由端を変位する。
保護膜235は、圧電振動用の上部電極である金属層E2の酸化を防ぐ。保護膜235は、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜236より遅い材料により形成されることが好ましい。質量低減速度は、エッチング速度、つまり、単位時間あたりに除去される厚みと密度との積により表される。保護膜235は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化スカンジウムアルミニウム(ScAlN)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)等の圧電膜の他、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミナ(Al2O3)等の絶縁膜で形成される。保護膜235の厚さは、例えば0.2μm程度である。
周波数調整膜236は、振動部120の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。周波数調整膜236は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜235より速い材料により形成される。具体的には、周波数調整膜236は、モリブデン(Mo)や、タングステン(W)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)等の金属で構成される。
なお、保護膜235と周波数調整膜236とは、質量低減速度の関係が前述の通りであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
寄生容量低減膜240は、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)から形成されている。寄生容量低減膜240の厚さは1μm程度である。引回し配線部における寄生容量を低減するとともに、異なる電位の配線がクロスする際の絶縁層としての機能と、振動空間を広げるためのスタンドオフとしての機能と、を有する。
接続配線70は、貫通電極V3を介して端子T4に電気的に接続されるとともに、コンタクト電極76A、76Bに電気的に接続される。
コンタクト電極76Aは、共振子10の金属層E1に接触するように形成され、接続配線70と共振子10とを電気的に接続する。コンタクト電極76Bは、共振子10の金属層E2に接触するように形成され、接続配線70と共振子10とを電気的に接続する。具体的には、コンタクト電極76Aと金属層E1との接続にあたり、金属層E1が露出するように、金属層E1上に積層された圧電薄膜F3、保護膜235、及び寄生容量低減膜240の一部が除去され、ビアV1が形成される。形成されたビアV1の内部にコンタクト電極76Aと同様の材料が充填され、金属層E1とコンタクト電極76Aとが接続される。同様に、コンタクト電極76Bと金属層E2との接続にあたり、金属層E2が露出するように、金属層E2上に積層された圧電薄膜F3及び寄生容量低減膜240の一部が除去され、ビアV2が形成される。形成されたビアV2の内部にコンタクト電極76Bが充填され、金属層E2とコンタクト電極76Bとが接続される。コンタクト電極76A、76Bは、例えばアルミニウム(Al)、金(Au)、錫(Sn)等の金属で構成される。なお、金属層E1とコンタクト電極76Aとの接続箇所、及び金属層E2とコンタクト電極76Bとの接続箇所は、振動部120の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部140で接続されている。
接合部60は、共振子10における振動部120の周囲、例えば保持部140上において、MEMS基板50(共振子10及び下蓋20)と上蓋30との間に、XY平面に沿って矩形の環状に形成される。接合部60は、共振子10の振動空間を封止するように、MEMS基板50と上蓋30とを接合する。これにより、振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。
本実施形態では、接合部60は、MEMS基板50に形成される第1層80と、上蓋30に形成される第2層90とを含み、第1層80と第2層90とを共晶接合させることで、MEMS基板50と上蓋30とが接合している。
次に、図5を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る接合部60の積層構造について説明する。同図は、図4に示した接合部60の構成を概略的に示す要部拡大断面図である。
図5に示すように、接合部60は、共晶合金を主成分とする共晶層65を含んでいる。共晶層65は、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属の層である第1金属層61と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属の層である第2金属層62と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属の層である第3金属層63との共晶合金を主成分とする共晶層65を含む。
接合部60のうち、第1金属層61は、第1層80に含まれる。他方、第2金属層62及び第3金属層63は第2層90に含まれる。
図5に示す例では、第1金属層61と、第2金属層62と、第3金属層63とは、それぞれ独立した層として記載しているが、実際には、これらの界面は共晶接合している。すなわち、共晶層65は、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属との共晶合金を主成分として構成されている。
以下の説明において、特に明記する場合を除き、第1金属層61の第1金属はアルミニウム(Al)であり、第2金属層62の第2金属はゲルマニウム(Ge)であり、第3金属層63の第3金属はチタン(Ti)であり、共晶層65は、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)を主成分とするものとする。この場合、共晶層65には、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)以外に、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム-チタン(AlTi)、ゲルマニウム-チタン(GeTi)、アルミニウム-ゲルマニウム(AlGe)を含み得る。
第1金属層61の第1金属は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)であることが好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金は、共振装置等において、例えば配線等によく用いられる金属であるため、第1金属層61の第1金属にアルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)を用いることにより、第2金属層62の第2金属及び第3金属層63の第3金属と容易に共晶接合させることができるとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子10の振動空間を封止する接合部60を容易に形成することができる。
ここで、2元素、例えばアルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とを共晶反応させて接合する場合、アルミニウム-ゲルマニウム合金(AlGe合金)はほとんど形成されず、アルミニウム(Al)単層とゲルマニウム(Ge)単層とが形成される。その結果、アルミニウム(Al)単層とゲルマニウム(Ge)単層との界面が多数存在することとなる。このような異なる材質の界面では、熱応力の違いによって、ボイドや剥離(界面剥離)が発生しやすくなり、接合部の気密性及び接合強度が低下してしまうことがあった。
次に、図6を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る接合部60の状態について説明する。同図は、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)の三元素を共晶反応させたときの状態図である。図6において、横軸はゲルマニウム(Ge)の割合(at%)、縦軸は温度(℃)である。
これに対し、3元素、例えばアルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とチタン(Ti)とを共晶反応させて接合する場合、図6に示す太線で囲んだ範囲において、共晶溶融金属の液体(図6においてLと表記)と、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)(図6においてτ1と表記)とが発生する。同様に、アルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とニッケル(Ni)とを共晶反応させる場合、アルミニウム(Al)とシリコン(Si)とチタン(Ti)とを共晶反応させる場合、及び、アルミニウム(Al)とシリコン(Si)とニッケル(Ni)とを共晶反応させる場合についても、共晶溶融金属の液体と合金とが発生する。このように、所定の三元共晶反応では、合金を形成することができ、異なる材質の界面は形成されなくなる。
よって、接合部60が、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属層61と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属層62と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属層63との共晶合金を主成分とする共晶層65を含むことにより、接合部60において、異なる材質の界面の形成が抑制される。従って、接合部60に発生し得るボイドや界面剥離が低減し、接合部60の気密性及び接合強度を向上させることができる。
また、共晶層65を形成する際に、前述したように、共晶点以上において液体の共晶溶融金属とともに固体の合金が形成されるので、共晶溶融金属の流動性が低下し、共晶溶融金属の平面方向へのはみ出し(スプラッシュ)が抑制される。従って、接合部60のはみ出しに起因する短絡(ショート)を低減することができ、共振装置1のレイアウトの自由度を向上させることができる。
共晶層65の各元素は、所定の濃度割合であることが好ましい。例えば、共晶層65がアルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)を主成分とする場合、共晶層65は、アルミニウム(Al)の濃度が58at%以上82at%以下、ゲルマニウム(Ge)の濃度が10at%以上32at%以下、チタン(Ti)の濃度が7at%以上32at%以下であることが好ましい。これにより、気密性及び接合強度が向上した接合部60を容易に実現することができる。
また、共晶層65の各元素は、所定の濃度比であることが好ましい。例えば、共晶層65がアルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)を主成分とする場合、共晶層65は、アルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とチタン(Ti)との濃度比が3対1対1であることが好ましい。これにより、接合部60において、異なる材質の界面の形成がさらに抑制される。
次に、図7から図11を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置の製造方法について説明する。図7は、本発明の一実施形態に係る共振装置1の製造方法を示すフローチャートである。図8は、図7に示した工程S301を示す断面図である。図9は、図7に示した工程S302を示す断面図である。図10は、図7に示した工程S303を示す断面図である。図11は、図7に示した工程S304を示す断面図である。なお、図8から図11では、便宜上、製造方法によって製造される複数の共振装置1のうち1つの共振装置1を示して説明する。
図7に示すように、最初に、MEMS基板50及び上蓋30を用意する(S301)。具体的には、図8に示すように、前述した、共振子10を含むMEMS基板50と、貫通電極V3を有する上蓋30と、を用意する。但し、貫通電極V3と共振子10とを接続する図4に示した接続配線70は、未だ形成されていない。
図7に戻り、次に、工程S301で用意したMEMS基板50において、共振子10の振動部120の周囲に、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属層61を含む第1層80を形成する(S302)。
具体的には、図9に示すように、用意したMEMS基板50(共振子10)において、圧電薄膜F3上に形成された寄生容量低減膜240の上に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、MEMS基板50において、振動部120の外側に第1金属層61を形成する。第1金属層61は、MEMS基板50を平面視したときに、共振子10の共振空間の周囲に形成される。
第1層80を形成した後、MEMS基板50に対して脱ガスのための加熱処理を高温、例えば435℃程度で行ってもよい。第1層80は、第1金属層61のみを含むので、高温で加熱処理を行っても熱拡散による影響は少ない。
図7に戻り、次に、工程S301で用意した上蓋30において、MEMS基板50と上蓋30とを対向させたときに、MEMS基板50側から連続して設けられる、ゲルマニウム(Ge)の第2金属層62と、チタン(Ti)の第3金属層63とを含む第2層90を形成する(S303)。
具体的には、図10に示すように、上蓋30の裏面における酸化ケイ素膜L31の表面に、例えばチタン(Ti)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたチタン(Ti)を所望の形状にすることで、上蓋30において、所定の位置に第3金属層63を形成する。第3金属層63が形成される所定の位置は、例えば、MEMS基板50の表面と上蓋30の裏面とを対向させたときに、上蓋30の裏面において、MEMS基板50に形成された第1層80に対向又は略対向する位置である。そして、第3金属層63の上に(図10においては第3金属層63の下に)、例えばゲルマニウム(Ge)を積層して第2金属層62を設ける。
第2層90を形成した後、上蓋30に対して脱ガスのための加熱処理を高温、例えば435℃程度で行ってもよい。これにより、上蓋30及び第2層90に含まれるガスを十分に放出(蒸発)させることができ、アウトガスの発生を低減することができる。
図7に戻り、次に、共振子10の振動空間を封止するように、工程S302において第1層80が形成されたMEMS基板50と、工程S303において第2層90が形成された上蓋30とを接合する(S304)。この工程S304は、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層65を含む接合部60を形成することを含む。
具体的には、第1層80と第2層90とが一致するように、MEMS基板50と上蓋30との位置を合わせる。位置合わせをした後、ヒータ等によってMEMS基板50と上蓋30とが挟み込まれ、三元共晶反応のための加熱処理が行われる。このとき、上蓋30は、MEMS基板50に向かって移動させられる。この結果、図11に示すように、第2層90の第2金属層62は、第1層80の第1金属層61に接触する。
三元共晶反応のための加熱処理における温度は、共晶点の温度以上、かつ、第1金属のアルミニウム(Al)単体の場合の融点未満であることが好ましい。すなわち、第2金属がゲルマニウム(Ge)で、第3金属がチタン(Ti)である場合、共晶点である422℃以上、かつ、アルミニウム(Al)単体の融点である620℃未満程度であることが好ましい。また、第2金属がゲルマニウム(Ge)で、第3金属がニッケル(Ni)である場合、共晶点である423±2℃(共晶点は各金属の割合(%)によって異なる)以上、かつ、第1金属のアルミニウム(Al)単体の融点である620℃未満程度であることが好ましい。また、第2金属がシリコン(Si)で、第3金属がチタン(Ti)である場合、共晶点である577℃以上、かつ、第1金属のアルミニウム(Al)単体の融点である620℃未満程度であることが好ましい。さらに、第2金属がシリコン(Si)で、第3金属がニッケル(Ni)である場合、共晶点である567℃又は568℃(共晶点は各金属の割合(%)によって異なる)以上、かつ、第1金属のアルミニウム(Al)単体の融点である620℃未満程度であることが好ましい。
また、加熱時間は、5分以上30分以下程度であることが好ましい。本実施形態では、440℃程度の温度、15分程度の加熱時間で、加熱処理が行われる。
加熱時には、上蓋30及びMEMS基板50は、図11において黒矢印で示すように、上蓋30からMEMS基板50へと押圧される。押圧される圧力は、例えば15Mpa程度であり、5MPa以上25MPa以下程度であることが好ましい。
また、三元共晶反応のための加熱処理後は、例えば自然放冷によって冷却処理が行われる。なお、冷却処理は自然放冷に限らず、接合部60において共晶合金を主成分とする共晶層65を形成できればよく、その冷却温度や冷却スピードは種々選択可能である。
図7に示す工程S304を行った結果、図5に示したように、第1金属と第2金属と第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層65を含む接合部60が形成される。
また、第1層80を形成する際にアルミニウム(Al)膜を形成し、第2層90を形成する際にゲルマニウム(Ge)膜を形成し、これらを共晶接合させることで、貫通電極V3と共振子10とを接続するための、図4に示す接続配線70を設けてもよい。
本実施形態では、図5から図11において、接合部60が第1金属と第2金属と第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層65のみを含む例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、接合部60は共晶層65以外の層を含んでいてもよい。
(第1変形例)
図12は、図5に示した接合部60の第1変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第1変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図12は、図5に示した接合部60の第1変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第1変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図12に示すように、第3金属層63の第3金属はチタン(Ti)であり、接合部60の共晶層65は、第1金属層61、第2金属層62、及び第3金属層63に加え、チタン(Ti)層64を含んで構成される。チタン(Ti)層64は、第1層80に含まれており、MEMS基板50側から第1金属層61にかけて連続して設けられている。
チタン(Ti)層64の材料は、チタン(Ti)である。そのため、チタン(Ti)層64は、共晶層65を密着させるための密着層として機能する。よって、第1層80が、MEMS基板50側から第1金属層61にかけて連続して設けられるチタン(Ti)層64を含むことにより、接合部60とMEMS基板50との密着性を向上させる。従って、接合部60の接合強度をさらに向上させることができる。
第1変形例の製造方法では、図9に示した工程S302において、MEMS基板50側から第1金属層61にかけて、チタン(Ti)層64を連続して設ける。
具体的には、圧電薄膜F3上に形成された寄生容量低減膜240の上に、チタン(Ti)を積層してチタン(Ti)層64を設ける。次に、チタン(Ti)層64の上に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第1金属層61を形成する。
また、図11に示した工程S304において、第1金属と、チタン(Ti)層64のチタン(Ti)と、第2金属と、第3金属のチタン(Ti)との共晶合金を主成分とする共晶層65を形成する。三元共晶反応のための加熱処理は、前述した例と同様である。
(第2変形例)
図13は、図5に示した接合部60の第2変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第2変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図13は、図5に示した接合部60の第2変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第2変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図13に示すように、第3金属層63の第3金属はチタン(Ti)であり、接合部60は、MEMS基板50側から共晶層65にかけて連続して設けられる、第1導電層66と、上蓋30側から共晶層65にかけて連続して設けられる、第2導電層67と、をさらに含む。なお、共晶層65は、第1変形例と同様に、チタン(Ti)層64を含んでいる。
第1導電層66は第1層80に含まれ、第2導電層67は第2層90に含まれている。第1導電層66及び第2導電層67は、アルミニウム(Al)を主成分とする。このように、接合部60が、MEMS基板50側から共晶層65にかけて連続して設けられる、アルミニウム(Al)を主成分とする第1導電層66と、上蓋30側から共晶層65にかけて連続して設けられる、アルミニウム(Al)を主成分とする第2導電層67と、をさらに含むことにより、MEMS基板50において第1導電層66から配線を引き回すことが可能となるとともに、上蓋30において第2導電層67から配線を引き回すことが可能となる。
また、第1導電層66及び第2導電層67の材料は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又はアルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)であることが好ましい。これにより、第1導電層66及び第2導電層67が導電性を有するとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子10の振動空間を封止する接合部60を容易に形成することができる。
第2変形例の製造方法では、図9に示した工程S302において、MEMS基板50側から第1金属層61にかけて、第1導電層66及びチタン(Ti)層64を連続して設ける。
具体的には、圧電薄膜F3上に形成された寄生容量低減膜240の上に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第1導電層66を形成する。次に、第1導電層66の上にチタン(Ti)を積層してチタン(Ti)層64を設ける。次に、チタン(Ti)層64の上に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。そして、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第1金属層61を形成する。
また、図10に示した工程S303において、上蓋30側から共晶層65にかけて第2導電層67を連続して設ける。
具体的には、酸化ケイ素膜L31の表面に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第2導電層67を形成する。次に、第2導電層67の上に(図13においては第2導電層67の下に)、チタン(Ti)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたチタン(Ti)を所望の形状にすることで、第3金属層63を形成する。そして、第3金属層63の上に(図13においては第3金属層63の下に)、例えばゲルマニウム(Ge)を積層して第2金属層62を設ける。
さらに、第1変形例と同様に、図11に示した工程S304において、第1金属と、チタン(Ti)層64のチタン(Ti)と、第2金属と、第3金属のチタン(Ti)との共晶合金を主成分とする共晶層65を形成する。三元共晶反応のための加熱処理は、前述した例と同様である。
(第3変形例)
図14は、図5に示した接合部60の第3変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第3変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図14は、図5に示した接合部60の第3変形例を示す要部拡大断面図である。なお、第3変形例において、図5に示した接合部60と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
図14に示すように、第3金属層63の第3金属はチタン(Ti)であり、接合部60は、MEMS基板50側から共晶層65にかけて連続して設けられる、第1密着層68及び第1導電層66と、上蓋30側から共晶層65にかけて連続して設けられる、第2密着層69及び第2導電層67と、をさらに含む。なお、共晶層65は、第1変形例と同様に、チタン(Ti)層64を含んでいる。
第1密着層68及び第1導電層66は第1層80に含まれ、第2密着層69及び第2導電層67は第2層90に含まれている。第1導電層66及び第2導電層67は、アルミニウム(Al)を主成分とする。
また、第1導電層66及び第2導電層67の材料は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又はアルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)であることが好ましい。
第1密着層68及び第2密着層69の材料は、チタン(Ti)である。そのため、チタン(Ti)層64は、共晶層65を密着させるための密着層として機能する。よって、接合部60が、MEMS基板50側から共晶層65にかけて連続して設けられる、チタン(Ti)の第1密着層68及び第1導電層66と、上蓋30側から共晶層65にかけて連続して設けられる、チタン(Ti)の第2密着層69及び第2導電層67と、をさらに含むことにより、接合部60とMEMS基板50及び上蓋30との密着性を向上させる。従って、接合部60の接合強度をさらに向上させることができる。
第3変形例の製造方法では、図9に示した工程S302において、MEMS基板50側から第1金属層61にかけて、第1密着層68、第1導電層66、及びチタン(Ti)層64を連続して設ける。
具体的には、圧電薄膜F3上に形成された寄生容量低減膜240の上に、チタンを積層して第1密着層68を設ける。次に、第1密着層68の上に例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第1導電層66を形成する。次に、第1導電層66の上にチタン(Ti)を積層してチタン(Ti)層64を設ける。次に、チタン(Ti)層64の上に、例えばアルミニウム(Al)を積層する。そして、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第1金属層61を形成する。
また、図10に示した工程S303において、上蓋30側から共晶層65にかけて第2密着層69及び第2導電層67を連続して設ける。
具体的には、酸化ケイ素膜L31の表面に、チタンを積層して第2密着層69を設ける。次に、第2密着層69の上に(図14においては第2密着層69の下に)、例えばアルミニウム(Al)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたアルミニウム(Al)を所望の形状にすることで、第2導電層67を形成する。次に、第2導電層67の上に(図14においては第2導電層67の下に)、チタン(Ti)を積層する。次に、エッチング等によって、積層されたチタン(Ti)を所望の形状にすることで、第3金属層63を形成する。そして、第3金属層63の上に(図13においては第3金属層63の下に)、例えばゲルマニウム(Ge)を積層して第2金属層62を設ける。
さらに、第1変形例及び第2変形例と同様に、図11に示した工程S304において、第1金属と、チタン(Ti)層64のチタン(Ti)と、第2金属と、第3金属のチタン(Ti)との共晶合金を主成分とする共晶層65を形成する。三元共晶反応のための加熱処理は、前述した例と同様である。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に係る共振装置は、接合部が、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む。これにより、接合部において、異なる材質の界面の形成が抑制される。従って、接合部に発生し得るボイドや界面剥離が低減し、接合部の気密性及び接合強度を向上させることができる。また、共晶層を形成する際に、前述したように、共晶点以上において液体の共晶溶融金属とともに固体の合金が形成されるので、共晶溶融金属の流動性が低下し、共晶溶融金属の平面方向へのはみ出し(スプラッシュ)が抑制される。従って、接合部のはみ出しに起因する短絡(ショート)を低減することができ、共振装置のレイアウトの自由度を向上させることができる。
また、前述した共振装置において、共晶層はアルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)を主成分とし、アルミニウム(Al)の濃度が58at%以上82at%以下、ゲルマニウム(Ge)の濃度が10at%以上32at%以下、チタン(Ti)の濃度が7at%以上32at%以下である。これにより、気密性及び接合強度が向上した接合部を容易に実現することができる。
また、前述した共振装置において、共晶層65は、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金(AlGeTi合金)を主成分とし、アルミニウム(Al)とゲルマニウム(Ge)とチタン(Ti)との濃度比が3対1対1である。これにより、接合部において、異なる材質の界面の形成がさらに抑制される。
また、前述した共振装置において、第1金属は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)である。アルミニウム又はアルミニウム合金は、共振装置等において、例えば配線等によく用いられる金属であるため、第1金属にアルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)を用いることにより、第2金属及び第3金属と容易に共晶接合させることができるとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子の振動空間を封止する接合部を容易に形成することができる。
また、前述した共振装置において、接合部は、第1基板側から共晶層にかけて連続して設けられる、アルミニウム(Al)を主成分とする第1導電層と、第2基板側から共晶層にかけて連続して設けられる、アルミニウム(Al)を主成分とする第2導電層と、をさらに含む。これにより、第1基板において第1導電層から配線を引き回すことが可能となるとともに、第2基板において第2導電層から配線を引き回すことが可能となる。
また、前述した共振装置において、接合部は、第1基板側から共晶層にかけて連続して設けられる、チタン(Ti)の第1密着層及び第1導電層と、第2基板側から共晶層にかけて連続して設けられる、チタン(Ti)の第2密着層及び第2導電層と、をさらに含む。これにより、接合部と第1基板及び第2基板との密着性を向上させる。従って、接合部の接合強度をさらに向上させることができる。
また、前述した共振装置において、第1導電層及び第2導電層の材料は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又はアルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)である。これにより、第1導電層及び第2導電層が導電性を有するとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子の振動空間を封止する接合部を容易に形成することができる。
本発明の一実施形態に係る共振装置製造方法は、接合する工程が、アルミニウム(Al)を主成分とする第1金属と、ゲルマニウム(Ge)又はシリコン(Si)の第2金属と、チタン(Ti)又はニッケル(Ni)の第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む接合部を形成する。これにより、接合部において、異なる材質の界面の形成が抑制される。従って、接合部に発生し得るボイドや界面剥離が低減し、接合部の気密性及び接合強度を向上させることができる。また、共晶層を形成する際に、前述したように、共晶点以上において液体の共晶溶融金属とともに固体の合金が形成されるので、共晶溶融金属の流動性が低下し、共晶溶融金属の平面方向へのはみ出し(スプラッシュ)が抑制される。従って、接合部のはみ出しに起因する短絡(ショート)を低減することができ、共振装置のレイアウトの自由度を向上させることができる。
また、前述した共振装置製造方法において、第1金属は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)である。アルミニウム又はアルミニウム合金は、共振装置等において、例えば配線等によく用いられる金属であるため、第1金属にアルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又は、アルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)を用いることにより、第2金属及び第3金属と容易に共晶接合させることができるとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子の振動空間を封止する接合部を容易に形成することができる。
また、前述した共振装置製造方法において、第1層を形成する工程が、第1基板側から第1金属層にかけてチタン(Ti)層を連続して設けることを含む。これにより、接合部60とMEMS基板50との密着性を向上させる。従って、接合部60の接合強度をさらに向上させることができる。
また、前述した共振装置製造方法において、第1層を形成する工程が、第1基板側から共晶層にかけて、アルミニウム(Al)を主成分とする第1導電層及びチタン層を連続して設けることを含み、第2層を形成する工程が、第2基板側から共晶層にかけて、アルミニウム(Al)を主成分とする第2導電層を連続して設けることを含む。これにより、第1基板において第1導電層から配線を引き回すことが可能となるとともに、第2基板において第2導電層から配線を引き回すことが可能となる。
また、前述した共振装置製造方法において、第1層を形成する工程が、第1基板側から共晶層にかけて、チタン(Ti)の第1密着層、第1導電層、及びチタン層を連続して設けることを含み、第2層を形成する工程が、第2基板側から共晶層にかけて、チタン(Ti)の第2密着層及び第2導電層を連続して設けることを含む。これにより、接合部と第1基板及び第2基板との密着性を向上させる。従って、接合部の接合強度をさらに向上させることができる。
また、前述した共振装置製造方法において、第1導電層及び第2導電層の材料は、アルミニウム(Al)、アルミニウム-銅合金(AlCu合金)、又はアルミニウム-シリコン-銅合金(AlSiCu合金)である。これにより、第1導電層及び第2導電層が導電性を有するとともに、製造工程を簡素化することができ、共振子の振動空間を封止する接合部を容易に形成することができる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
1…共振装置、10…共振子、20…下蓋、21…凹部、22…底板、23…側壁、30…上蓋、31…凹部、33…側壁、34…ゲッター層、50…MEMS基板、60…接合部、61…第1金属層、62…第2金属層、63…第3金属層、64…チタン(Ti)層、65…共晶層、66…第1導電層、67…第2導電層、68…第1密着層、69…第2密着層、70…接続配線、76A,76B…コンタクト電極、80…第1層、90…第2層、110…保持腕、120…振動部、130…基部、131a…長辺、131A…前端、131b…長辺、131B…後端、131c…短辺、131d…短辺、135,135A,135B,135C,135D…振動腕、140…保持部、141…電圧印加部、235…保護膜、236…周波数調整膜、240…寄生容量低減膜、E1,E2…金属層、F2…Si基板、F3…圧電薄膜、F21…酸化ケイ素層、G…錘部、L1…ウエハ、L3…Siウエハ、L31…酸化ケイ素膜、P…仮想平面、T4…端子、V1,V2…ビア、V3…貫通電極。
Claims (13)
- 共振子を含む第1基板と、
第2基板と、
前記共振子の振動空間を封止するように、前記第1基板と前記第2基板とを接合する接合部と、を備え、
前記接合部は、アルミニウムを主成分とする第1金属と、ゲルマニウム又はシリコンの第2金属と、チタン又はニッケルの第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む、
共振装置。 - 前記共晶層は、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金を主成分とし、アルミニウムの濃度が58at%以上82at%以下、ゲルマニウムの濃度が10at%以上32at%以下、チタンの濃度が7at%以上32at%以下である、
請求項1に記載の共振装置。 - 前記共晶層は、アルミニウム-ゲルマニウム-チタン合金を主成分とし、アルミニウムとゲルマニウムとチタンとの濃度比が3対1対1である、
請求項1に記載の共振装置。 - 前記第1金属は、アルミニウム、アルミニウム-銅合金、又はアルミニウム-シリコン-銅合金である、
請求項1から3のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記接合部は、
前記第1基板側から前記共晶層にかけて連続して設けられる第1導電層と、
前記第2基板側から前記共晶層にかけて連続して設けられる第2導電層と、をさらに含み、
前記第1導電層及び前記第2導電層は、アルミニウムを主成分とする、
請求項1から4のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記接合部は、
前記第1基板側から前記共晶層にかけて連続して設けられる、第1密着層及び第1導電層と、
前記第2基板側から前記共晶層にかけて連続して設けられる、第2密着層及び第2導電層と、をさらに含み、
前記第1導電層及び前記第2導電層は、アルミニウムを主成分とし、
前記第1密着層及び前記第2密着層の材料は、チタンである、
請求項1から4のいずれか一項に記載の共振装置。 - 前記第1導電層及び前記第2導電層の材料は、アルミニウム、アルミニウム-銅合金、又はアルミニウム-シリコン-銅合金である、
請求項5又は6に記載の共振装置。 - 共振子を含む第1基板と第2基板とを用意する工程と、
前記第1基板における前記共振子の振動部の周囲に、アルミニウムを主成分とする第1金属の第1金属層を含む第1層を形成する工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを対向させたときの前記第2基板における前記第1金属層に対向する位置に、前記第1基板側から連続して設けられる、ゲルマニウム又はシリコンの第2金属の第2金属層とチタン又はニッケルの第3金属の第3金属層とを含む第2層を形成する工程と、
前記共振子の振動空間を封止するように、前記第1基板と前記第2基板とを接合する工程であって、前記第1金属と、前記第2金属と、前記第3金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む接合部を形成する、接合する工程と、を含む、
共振装置製造方法。 - 前記第1金属は、アルミニウム、アルミニウム-銅合金、又はアルミニウム-シリコン-銅合金である、
請求項8に記載の共振装置製造方法。 - 前記第3金属は、チタンであり、
前記第1層を形成する工程は、前記第1基板側から前記第1金属層にかけて、チタン層を連続して設けることを含み、
前記接合する工程は、前記第1金属と、前記チタン層のチタンと、前記第2金属と、前記第3金属層のチタンとの共晶合金を主成分とする前記共晶層を形成することを含む、
請求項8又は9に記載の共振装置製造方法。 - 前記第3金属は、チタンであり、
前記第1層を形成する工程は、前記第1基板側から前記第1金属層にかけて、第1導電層及びチタン層を連続して設けることを含み、
前記第2層を形成する工程は、前記第2基板側から前記第3金属層にかけて、第2導電層を連続して設けることを含み、
前記接合する工程は、前記第1金属と、前記チタン層のチタンと、前記第2金属と、前記第3金属層のチタンとの共晶合金を主成分とする前記共晶層を形成することを含み、
前記第1導電層及び前記第2導電層は、アルミニウムを主成分とする、
請求項8又は9に記載の共振装置製造方法。 - 前記第3金属は、チタンであり、
前記第1層を形成する工程は、前記第1基板側から前記第1金属層にかけて、第1密着層、第1導電層、及びチタン層を連続して設けることを含み、
前記第2層を形成する工程は、前記第2基板側から前記第3金属層にかけて、第2密着層及び第2導電層を連続して設けることを含み、
前記接合する工程は、前記第1金属と、前記チタン層のチタンと、前記第2金属と、前記第3金属層のチタンとの共晶合金を主成分とする前記共晶層を形成することを含み、
前記第1導電層及び前記第2導電層は、アルミニウムを主成分とし、
前記第1密着層及び前記第2密着層の材料は、チタンである、
請求項8又は9に記載の共振装置製造方法。 - 前記第1導電層及び前記第2導電層の材料は、アルミニウム、アルミニウム-銅合金、又はアルミニウム-シリコン-銅合金である、
請求項11又は12に記載の共振装置製造方法。
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