特許 7493709 共振装置及び共振装置製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】共振装置及び共振装置製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/24 20060101AFI20240527BHJP

   H03H 3/007 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

H03H9/24 B

H03H3/007 M

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022560644

(86)(22)【出願日】2021-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2021025075

(87)【国際公開番号】W WO2022097328

(87)【国際公開日】2022-05-12

【審査請求日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】P 2020185834

(32)【優先日】2020-11-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】樋口 敬之

(72)【発明者】

【氏名】福光 政和

【審査官】福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１５５６６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１１１５４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０８５１８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／００８４８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１５９４１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０４９８１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６６１２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１９４８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／２５５４７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０４４６６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０２７１２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２０００４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／２４

Ｈ０３Ｈ ３／００７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共振子を含む第１基板と、
第２基板と、
導電性を有し、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、
前記第１基板は、前記共振子の下部電極と電気的に接続される配線層と、該配線層と前記接合部とを電気的に接続する拡散防止層と、をさらに含む、
共振装置。

【請求項2】

前記接合部は、アルミニウムを主成分とする第１金属と、ゲルマニウムの第２金属との共晶合金を主成分とする共晶層を含む、
請求項１に記載の共振装置。

【請求項3】

前記拡散防止層の材料は、モリブデン又はタングステンである、
請求項２に記載の共振装置。

【請求項4】

前記下部電極の材料は、縮退シリコンである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の共振装置。

【請求項5】

前記配線層の材料は、アルミニウムを主成分とする金属である、
請求項４に記載の共振装置。

【請求項6】

前記配線層は、前記第１基板において、前記接合部の端部から距離を空けて配置される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の共振装置。

【請求項7】

第１金属層と、共振子と、該共振子の下部電極と電気的に接続される配線層と、該配線層と前記第１金属層とを電気的に接続する拡散防止層と、を含む第１基板を用意する工程と、
第２金属層を含む第２基板を用意する工程と、
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金属層の第１金属と前記第２金属層の第２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。

【請求項8】

前記第１基板を用意する工程は、
前記拡散防止層の形成前又は形成後に、前記第１金属層及び前記配線層を形成することと、を含む、
請求項７に記載の共振装置製造方法。

【請求項9】

前記第１基板を用意する工程は、
前記拡散防止層の第１層を形成することと、
該第１層の上に前記拡散防止層の第２層を形成することと、を含む、
請求項７又は８に記載の共振装置製造方法。

【請求項10】

前記第１基板を用意する工程は、
前記第１基板において、前記第１金属層の端部から距離を空けた位置に前記配線層を形成することを含む、
請求項７から９のいずれか一項に記載の共振装置製造方法。

【請求項11】

前記第１金属は、アルミニウムを主成分とする金属であり、
前記第２金属は、ゲルマニウムである、
請求項７から１０のいずれか一項に記載の共振装置製造方法。

【請求項12】

前記拡散防止層の材料は、モリブデン又はタングステンである、
請求項１１に記載の共振装置製造方法。

【請求項13】

前記下部電極の材料は、縮退シリコンである、
請求項７から１２のいずれか一項に記載の共振装置製造方法。

【請求項14】

前記配線層の材料は、アルミニウムを主成分とする金属である、
請求項１３に記載の共振装置製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、共振装置及び共振装置製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／０４７６６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、接合部をグランド（ＧＮＤ）に接続して寄生容量（浮遊容量）の発生を抑制することで、ＭＥＭＳデバイスの特性の向上を図ることがある。この場合、接合部と共振子の下部電極とは、良好な電気接続性を有するアルミニウム（Ａｌ）の配線で接続されていた。

【0006】

しかしながら、接合の際に、接合部を構成する金属、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）がアルミニウムの配線に拡散し、共振子の下部電極側に流れ込むおそれがあった。そのため、接合部を構成する金属の比率が変化してしまい、共晶比率（共晶比）が変化したり、共晶反応が不十分になったりすることがあった。その結果、接合部の接合強度が低下する等の接合不良が発生する場合があった。

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接合部の接合不良を抑制す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の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、導電性を有し、第１基板と第２基板とを接合する接合部と、を備え、第１基板は、共振子の下部電極と電気的に接続される配線層と、該配線層と接合部とを電気的に接続する拡散防止層と、をさらに含む。

【0009】

本発明の他の一側面に係る共振装置製造方法は、第１金属層と、共振子と、該共振子の下部電極と電気的に接続される配線層と、該配線層と第１金属層とを電気的に接続する拡散防止層と、を含む第１基板を用意する工程と、第２金属層を含む第２基板を用意する工程と、第１基板と第２基板とを接合する工程であって、第１金属層の第１金属と第２金属層の第２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。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、接合部の接合不良を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。

【図3】図３は、図２に示した共振子の構造を概略的に示す平面図である。

【図4】図４は、図１から図３に示した共振装置のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。

【図5】図５は、図４に示した接合部及びその周辺の構成を概略的に示す要部拡大断面図である。

【図6】図６は、一実施形態における共振装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図7】図７は、図６に示した工程を説明するための断面図である。

【図8】図８は、図６に示した工程の第１例を説明するための要部拡大断面図である。

【図9】図９は、図６に示した工程の第２例を説明するための要部拡大断面図である。

【図10】図１０は、図６に示した工程の第３例を説明するための要部拡大断面図である。

【図11】図１１は、図６に示した工程の第４例を説明するための要部拡大断面図である。

【図12】図１２は、図６に示した工程を説明するための要部拡大断面図である。

【図13】図１３は、図６に示した工程を説明するための要部拡大平面図である。

【図14】図１４は、図５に示した接合部の第３変形例を示す要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

＜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従う共振装置の概略構成について説明する。図１は、一実施形態における共振装置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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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

【0020】

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。

【0021】

共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０と、を備える。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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

【0033】

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。

【0034】

上蓋３０は、所定の厚みを有するＳｉ基板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に対向する表面は、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われている。酸化ケイ素膜Ｌ３１は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であり、Ｓｉ基板Ｌ３の表面の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ:Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、Ｓｉ基板Ｌ３の表面に形成される。なお、上蓋３０の裏面及び貫通電極Ｖ３の側面についても、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われていることが好ましい。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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Ｓｉ基板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。保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、及び保持腕１１０のそれぞれの外形は、前述したＳｉ基板Ｆ２、圧電薄膜Ｆ３、金属層Ｅ２、金属層Ｅ１、保護膜２３５等から構成される積層体を、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを照射するドライエッチングによって除去加工し、パターニングすることによって形成される。

【0039】

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いてもよい。縮退シリコン（Ｓｉ）は、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。

【0040】

このように、Ｓｉ基板Ｆ２が、縮退シリコン（Ｓｉ）であることにより、例えば低抵抗値である縮退シリコン基板を用いることで、Ｓｉ基板Ｆ２自体が共振子１０の下部電極の役割を兼ねることができる。この場合、前述した金属層Ｅ２は省略される。

【0041】

Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、温度特性補正層の一例として、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である酸化ケイ素層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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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）、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁膜で形成される。保護膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

本実施形態では、接合部６０は、ＭＥＭＳ基板５０に形成される第１金属層６１と、上蓋３０に形成される第２金属層６２とを含み、第１金属層６１と第２金属層６２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。

【0056】

なお、本実施形態では、接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲全体に設けられ、共振子１０の振動空間を封止する例を説明したが、これに限定されるものではない。接合部６０がＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する限り、例えば、接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲の一部に形成されていてもよい。

【0057】

次に、図５を参照しつつ、本発明の一実施形態に従う共振装置の接合部及びその周辺の構成について説明する。図５は、図４に示した接合部６０及びその周辺の構成を概略的に示す要部拡大断面図である。なお、図５は図４に示した断面とＸ座標の位置が異なるＺＹ平面の断面である。また、以下の説明において、特に明記する場合を除き、Ｓｉ基板Ｆ２は縮退シリコン（Ｓｉ）であり、Ｓｉ基板Ｆ２自体が共振子１０の下部電極の役割を兼ねるものとする。そのため、前述した金属層Ｅ１は、含まないものとする。

【0058】

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の共晶合金は、例えば、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）の第２金属層６２との共晶合金である。

【0059】

図５に示す例では、第１金属層６１と、第２金属層６２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）の第２金属との共晶合金を主成分として構成されている。このように、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の第１金属と、ゲルマニウム（Ｇｅ）である第２金属層６２の第２金属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、導電性を有し、接合強度の高い接合部６０を容易に実現することができる。

【0060】

第１金属層６１の第１金属は、例えば、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）で構成される。アルミニウム又はアルミニウム合金は、第２金属層６２のゲルマニウム（Ｇｅ）と容易に共晶接合させることができるとともに、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、共振装置１の製造工程を簡素化することができ、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する接合部６０を容易に形成することができる。

【0061】

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、共晶層６５は、アルミニウム－ゲルマニウム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－ゲルマニウム以外に、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含み得る。

【0062】

接合部６０の周辺において、寄生容量低減膜２４０の上に配線層８１が設けられている。配線層８１は、導電性を有し、共振子１０の下部電極としての機能を有するＳｉ基板Ｆ２と電気的に接続されるように構成されている。配線層８１の形成は、まず、寄生容量低減膜２４０及び圧電薄膜Ｆ３の一部を除去し、孔が形成される。そして、当該孔に導電性材料が充填され、Ｓｉ基板Ｆ２と電気的に接続される。

【0063】

また、寄生容量低減膜２４０の上には、拡散防止層８５が設けられている。拡散防止層８５は、導電性を有し、配線層８１と接合部６０とを電気的に接続するように構成されている。拡散防止層８５は、接合部６０を構成する金属の拡散を遮断して防止する機能を有する。

【0064】

このように、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）が、共振子１０の下部電極であるＳｉ基板Ｆ２と電気的に接続される配線層８１を含むことにより、拡散防止層８５を介して接合部６０の電位を共振装置１の基準電位（ＧＮＤ）に落とすことができ、寄生容量（浮遊容量）の発生を抑制することができる。また、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）が、配線層８１と接合部６０とを電気的に接続する拡散防止層８５を含むことにより、上蓋３０とＭＥＭＳ基板５０とを接合する際に、接合部６０を構成する金属が配線層８１に拡散するのを拡散防止層８５によって防止することができる。従って、拡散による接合部６０の金属比率の変化を減少させることができ、接合部６０の接合不良を抑制することができる。

【0065】

また、配線層８１は、接合部６０の端部から距離を空けた位置に形成されている。言い換えれば、配線層８１は、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）において、接合部６０の端部から距離を空けて配置されている。これにより、接合部６０と配線層８１との間に拡散防止層８５を配置することが可能となる。従って、後述する接合部６０の直下に拡散防止層８５を形成する場合と比較して、拡散防止層８５を薄くすることができ、共振装置１の製品コストを削減することができる。

【0066】

配線層８１の材料は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属であることが好ましい。アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属は、例えば、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、相対的に低い温度、例えば４５０℃の熱処理で、共振子１０の下部電極であるＳｉ基板Ｆ２の表面に形成される酸化膜を除去（還元）することができる。

【0067】

なお、配線層８１の材料は、アルミニウムを主成分とする金属である場合に限定されるものではない。例えば、配線層８１の材料は、チタン（Ｔｉ）等の金属であってもよい。

【0068】

配線層８１がアルミニウムを主成分とする金属で構成される場合、図５において破線で示すように、配線層８１とＳｉ基板Ｆ２との界面において、アルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とが相互拡散する、いわゆるアロイスパイクが発生し得る。この場合、Ｓｉ基板Ｆ２のケイ素は、接合部６０に溶け出しやすい状態になり、接合部６０との間にある拡散防止層８５の役割は、さらに重要となる。

【0069】

拡散防止層８５は、接合部６０の金属に対して拡散性の低い金属で構成される。拡散防止層８５の材料は、例えばモリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）であることが好ましい。これにより、共晶層６５のアルミニウム（Ａｌ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）の拡散を容易に遮断することができる。

【0070】

以下の説明において、特に明記する場合を除き、配線層８１の材料はアルミニウム（Ａｌ）であり、拡散防止層８５の材料はモリブデン（Ｍｏ）であるものとする。

【0071】

次に、図６から図１３を参照しつつ、本発明の一実施形態に従う共振装置製造方法について説明する。図６は、一実施形態における共振装置１の製造方法を示すフローチャートである。図７は、図６に示した工程Ｓ３０１を説明するための断面図である。図８は、図６に示した工程Ｓ３０２の第１例を説明するための要部拡大断面図である。図９は、図６に示した工程Ｓ３０２の第２例を説明するための要部拡大断面図である。図１０は、図６に示した工程Ｓ３０２の第３例を説明するための要部拡大断面図である。図１１は、図６に示した工程Ｓ３０２の第４例を説明するための要部拡大断面図である。図１２は、図６に示した工程Ｓ３０３を説明するための要部拡大断面図である。図１３は、図６に示した工程Ｓ３０４を説明するための要部拡大断面図である。なお、図７から図１３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。

【0072】

図６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７に示すように、前述した、共振子１０を含むＭＥＭＳ基板５０と、上蓋３０と、を用意する。但し、貫通電極Ｖ３と共振子１０とを接続するための、図４に示した接続配線７０は、未だ形成されていない。また、図５に示した接合部６０、配線層８１、及び拡散防止層８５についても、同様に、未だ形成されていない。

【0073】

なお、工程Ｓ３０１において、ＭＥＭＳ基板５０及び上蓋３０を用意する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ＭＥＭＳ基板５０を用意する工程と、上蓋３０を用意する工程とに分けて、ＭＥＭＳ基板５０及び上蓋３０を、それぞれ用意してもよい。

【0074】

図６に戻り、次に、第１金属層６１、配線層８１、及び拡散防止層８５を、工程Ｓ３０１で用意したＭＥＭＳ基板５０に形成する（Ｓ３０２）。

【0075】

具体的には、図８に示すように、用意したＭＥＭＳ基板５０（共振子１０）において、まず、エッチング等によって、所定の位置における寄生容量低減膜２４０及び圧電薄膜Ｆ３を除去して孔を形成し、Ｓｉ基板Ｆ２と電気的に接続されるように、アルミニウム（Ａｌ）を形成された孔に充填することで、配線層８１が形成される。次に、寄生容量低減膜２４０及び配線層８１の端部の上にモリブデン（Ｍｏ）を積層し、エッチング等によって、積層されたモリブデン（Ｍｏ）を所望の形状にすることで、拡散防止層８５が形成される。そして、寄生容量低減膜２４０及び拡散防止層８５の端部の上にアルミニウム（Ａｌ）を積層し、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が形成される。

【0076】

第１金属層６１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。アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第１金属層６１は、高温で加熱処理を行っても熱拡散による影響が少ない。

【0077】

図８では、第１金属層６１、配線層８１、及び拡散防止層８５が、配線層８１、拡散防止層８５、第１金属層６１の順で、ＭＥＭＳ基板５０に形成される例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、用意したＭＥＭＳ基板５０（共振子１０）において、まず、寄生容量低減膜２４０の上にモリブデン（Ｍｏ）を積層して拡散防止層８５を形成し、次に、寄生容量低減膜２４０の所定の位置に孔を形成して当該孔にアルミニウム（Ａｌ）を充填するとともに、寄生容量低減膜２４０及び拡散防止層８５の端部の上にアルミニウム（Ａｌ）を積層することで、配線層８１及び第１金属層６１を形成してもよい。

【0078】

また、例えば、図１０に示すように、用意したＭＥＭＳ基板５０（共振子１０）において、まず、寄生容量低減膜２４０の所定の位置に孔を形成して当該孔にアルミニウム（Ａｌ）を充填するとともに、寄生容量低減膜２４０の上にアルミニウム（Ａｌ）を積層することで、配線層８１及び第１金属層６１を形成し、次に、寄生容量低減膜２４０、配線層８１の端部、及び第１金属層６１の端部の上にモリブデン（Ｍｏ）を積層して拡散防止層８５を形成してもよい。

【0079】

このように、拡散防止層８５の形成前又は形成後に、第１金属層６１及び配線層８１を形成することにより、拡散防止層８５の上層又は下層に第１金属層６１及び配線層８１を形することができる。従って、第１金属層６１及び配線層８１の形成プロセスを減少させ、製造コストを削減することができる。

【0080】

さらに、例えば、図１１に示すように、拡散防止層８５は２層以上で構成されていてもよい。この場合、圧電薄膜Ｆ３の上にモリブデン（Ｍｏ）を積層し、共振子１０の上部電極としての機能を有する金属層Ｅ１と、拡散防止層８５の第１層８５ａとを形成する。次に、圧電薄膜Ｆ３の上に金属層Ｅ１を覆うように寄生容量低減膜２４０を積層し、寄生容量低減膜２４０の所定の位置に保護膜２３５を積層する。次に、保護膜２３５の所定の位置に及び第１層８５ａの上にモリブデン（Ｍｏ）を積層し、周波数調整膜２３６と、拡散防止層８５の第２層８５ｂとを形成する。そして、寄生容量低減膜２４０の所定の位置に孔を形成して当該孔にアルミニウム（Ａｌ）を充填するとともに、寄生容量低減膜２４０及び拡散防止層８５の端部の上にアルミニウム（Ａｌ）を積層することで、配線層８１及び第１金属層６１を形成する。

【0081】

このように、拡散防止層８５の第１層８５ａを形成し、第１層８５ａの上に拡散防止層８５の第２層８５ｂを形成することにより、拡散防止層８５を厚くすることができ、接合部６０を構成する金属の拡散を遮断する遮断性を向上させることができる。

【0082】

なお、工程Ｓ３０２は、工程Ｓ３０１と分けて行う場合に限定されるものではない。例えば、第１金属層６１、配線層８１、及び拡散防止層８５の形成は、工程Ｓ３０１の一部として行ってもよいし、工程Ｓ３０１から分けられた、ＭＥＭＳ基板５０を用意する工程の一部として行ってもよい。

【0083】

図６に戻り、次に、第２金属層６２を工程Ｓ３０１で用意した上蓋３０に形成する（Ｓ３０３）。

【0084】

具体的には、図１２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、ゲルマニウム（Ｇｅ）を積層して所定の位置に第２金属層６２を形成する。第２金属層６２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金属層６１に対向又は略対向する位置である。

【0085】

第２金属層６２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℃程度で行う。これにより、上蓋３０及び第２金属層６２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。

【0086】

なお、工程Ｓ３０３は、工程Ｓ３０１と分けて行う場合に限定されるものではない。例えば、第２金属層６２の形成は、工程Ｓ３０１の一部として行ってもよいし、工程Ｓ３０１から分けられた、上蓋３０を用意する工程の一部として行ってもよい。

【0087】

図６に戻り、次に、工程Ｓ３０２において第１金属層６１、配線層８１、及び拡散防止層８５が形成されたＭＥＭＳ基板５０と、工程Ｓ３０３において第２金属層６２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）の第２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。

【0088】

具体的には、第１金属層６１と第２金属層６２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、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１３に示すように、第２金属層６２は第１金属層６１に接触する。

【0089】

共晶接合のための加熱処理における温度は、共晶点の温度以上アルミニウム（Ａｌ）単体の場合の融点未満、すなわち、４２４℃以上６２０℃未満程度であることが好ましい。また、加熱時間は、１０分以上２０分以下程度であることが好ましい。本実施形態では、４３０℃以上５００℃以下の温度で１５分程度の加熱処理が行われる。

【0090】

加熱時には、上蓋３０及びＭＥＭＳ基板５０は、図１３に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、５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下程度であることが好ましい。

【0091】

また、共晶接合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。

【0092】

図６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。

【0093】

また、第１金属層６１を形成する際にＭＥＭＳ基板５０の所定の位置にアルミニウム（Ａｌ）膜を形成し、第２金属層６２を形成する際に上蓋３０の所定の位置にゲルマニウム（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に示した接続配線７０を設けるようにしてもよい。

【0094】

本実施形態では、配線層８１がＭＥＭＳ基板５０において接合部６０の端部から距離を空けて配置される例を示したが、これに限定されるものではない。配線層８１が形成され、配置される位置は、適宜変更することが可能である。

【0095】

（変形例）
図１４は、図５に示した接合部６０及びその周辺の構成の変形例を概略的に示す要部拡大断面図である。なお、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。

【0096】

図１４に示すように、配線層８１Ａ及び拡散防止層８５Ａは、それぞれ、接合部６０の下に設けられていてもよい。
この場合、配線層８１Ａは、共振子１０における振動部１２０の周囲の一部に形成される。配線層８１Ａの上には、当該配線層８１Ａを覆うように拡散防止層８５Ａが形成される。そして、拡散防止層８５Ａの上に第１金属層６１が形成される。このようにＭＥＭＳ基板５０に形成された拡散防止層８５Ａ上の第１金属層６１と、上蓋３０の裏面に形成された第２金属層６２とを共晶接合することにより、共晶層６５を含む接合部６０が形成される。

【0097】

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。一実施形態に従う共振装置において、ＭＥＭＳ基板は、共振子の下部電極と電気的に接続される配線層を含む。これにより、拡散防止層を介して接合部の電位を共振装置の基準電位（ＧＮＤ）に落とすことができ、寄生容量（浮遊容量）の発生を抑制することができる。また、ＭＥＭＳ基板は、配線層と接合部とを電気的に接続する拡散防止層を含む。これにより、上蓋とＭＥＭＳ基板とを接合する際に、接合部を構成する金属が配線層に拡散するのを拡散防止層によって防止することができる。従って、拡散による接合部の金属比率の変化を減少させることができ、接合部の接合不良を抑制することができる。

【0098】

また、前述した共振装置において、接合部は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする第１金属層の第１金属と、ゲルマニウム（Ｇｅ）である第２金属層の第２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、導電性を有し、接合強度の高い接合部を容易に実現することができる。

【0099】

また、前述した共振装置において、拡散防止層の材料は、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）である。これにより、共晶層のアルミニウム（Ａｌ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）の拡散を容易に遮断することができる。

【0100】

また、前述した共振装置において、Ｓｉ基板の材料は、縮退シリコン（Ｓｉ）である。これにより、例えば低抵抗値である縮退シリコン基板を用いることで、Ｓｉ基板自体が共振子の下部電極の役割を兼ねることができる。

【0101】

また、前述した共振装置において、配線層の材料は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属である。これにより、相対的に低い温度、例えば４５０℃の熱処理で、共振子の下部電極であるＳｉ基板の表面に形成される酸化膜を除去（還元）することができる。

【0102】

また、前述した共振装置において、配線層は、ＭＥＭＳ基板において、接合部の端部から距離を空けて配置されている。これにより、接合部と配線層との間に拡散防止層を配置することが可能となる。従って、接合部の直下に拡散防止層を形成する場合と比較して、拡散防止層を薄くすることができ、共振装置の製品コストを削減することができる。

【0103】

一実施形態に従う共振装置製造方法において、第１金属層と、共振子と、該共振子の下部電極であるＳｉ基板と電気的に接続される配線層と、該配線層と第１金属層とを電気的に接続する拡散防止層と、を含むＭＥＭＳ基板を用意する工程を含む。これにより、拡散防止層を介して接合部の電位を共振装置の基準電位（ＧＮＤ）に落とすことができ、寄生容量（浮遊容量）の発生を抑制することができる。また、ＭＥＭＳ基板は、配線層と接合部とを電気的に接続する拡散防止層を含む。これにより、上蓋とＭＥＭＳ基板とを接合する際に、接合部を構成する金属が配線層に拡散するのを拡散防止層によって防止することができる。従って、拡散による接合部の金属比率の変化を減少させることができ、接合部の接合不良を抑制することができる。

【0104】

また、前述した共振装置製造方法において、ＭＥＭＳ基板を用意する工程は、拡散防止層の形成前又は形成後に、第１金属層及び配線層を形成することを含む。これにより、拡散防止層の上層又は下層に第１金属層及び配線層を形することができる。従って、第１金属層及び配線層の形成プロセスを減少させ、製造コストを削減することができる。

【0105】

また、前述した共振装置製造方法において、ＭＥＭＳ基板を用意する工程は、拡散防止層の第１層を形成することと、第１層の上に拡散防止層の第２層を形成することと、を含む。これにより、拡散防止層を厚くすることができ、接合部を構成する金属の拡散を遮断する遮断性を向上させることができる。

【0106】

また、前述した共振装置製造方法において、ＭＥＭＳ基板を用意する工程は、ＭＥＭＳ基板において、接合部の端部から距離を空けて位置に配線層を形成することを含む。これにより、接合部と配線層との間に拡散防止層を配置することが可能となる。従って、接合部の直下に拡散防止層を形成する場合と比較して、拡散防止層を薄くすることができ、共振装置の製品コストを削減することができる。

【0107】

また、前述した共振装置製造方法において、第１金属層の第１金属はアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属であり、第２金属層の第２金属はゲルマニウム（Ｇｅ）である。これにより、導電性を有し、接合強度の高い接合部を容易に実現することができる。

【0108】

また、前述した共振装置製造方法において、拡散防止層の材料は、モリブデン（Ｍｏ）又はタングステン（Ｗ）である。これにより、共晶層のアルミニウム（Ａｌ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）の拡散を容易に遮断することができる。

【0109】

また、前述した共振装置製造方法において、Ｓｉ基板の材料は、縮退シリコン（Ｓｉ）である。これにより、例えば低抵抗値である縮退シリコン基板を用いることで、Ｓｉ基板自体が共振子の下部電極の役割を兼ねることができる。

【0110】

また、前述した共振装置製造方法において、配線層の材料は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属である。これにより、相対的に低い温度、例えば４５０℃の熱処理で、共振子の下部電極であるＳｉ基板の表面に形成される酸化膜を除去（還元）することができる。

【0111】

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。

【符号の説明】

【0112】

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、６５…共晶層、７０…接続配線、７６Ａ…コンタクト電極、７６Ｂ…コンタクト電極、８１，８１Ａ…配線層、８５，８５Ａ…拡散防止層、８５ａ…第１層、８５ｂ…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…金属層、Ｅ２…金属層、Ｆ２…Ｓｉ基板、Ｆ３…圧電薄膜、Ｆ２１…酸化ケイ素層、Ｇ…錘部、Ｌ１…Ｓｉウエハ、Ｌ３…Ｓｉ基板、Ｌ３１…酸化ケイ素膜、Ｐ…仮想平面、Ｔ４…端子、Ｖ１…ビア、Ｖ２…ビア、Ｖ３…貫通電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】