谐振装置以及谐振装置制造方法与流程

1.本发明涉及谐振装置以及谐振装置制造方法。


背景技术：

2.以往，使用mems(micro electro mechanical systems：微电子机械系统)技术制造出的谐振装置正在普及。该设备例如通过将上侧基板与具有谐振子的下侧基板接合而形成。
3.例如，在专利文献1中公开了一种场效应晶体管，其特征在于，具备：具有沟道区域的半导体基板、分别形成在沟道区域的两端侧的半导体基板的源极、漏极、形成于沟道区域上的栅极单元、使载流子仅经由沟道区域的表面部分在源极与漏极之间流动的载流子沟道单元。该场效应晶体管防止热载流子注入、碰撞电离以及与此相关的效果。
4.另外，例如在专利文献2中公开了一种谐振装置，具备：谐振子，具有下部电极和多个上部电极、形成在下部电极与多个上部电极之间的压电膜；上盖，具有第一面及第二面，该第一面被设置为与谐振子的上部电极对置并密封谐振子的第一面；下盖，具有第一面及第二面，该第一面被设置为与谐振子的下部电极对置并密封谐振子的第二面；电源端子，与上部电极电连接；以及接地端子，设置于上盖的第二面，下部电极经由上盖与接地端子电连接。该谐振装置使谐振频率稳定。
5.另外，例如在专利文献3中公开了一种mems设备，具备：下侧基板，具有表面具有布线的元件；上侧基板，与元件对置地设置；以及接合部，在元件的周围，将下侧基板和上侧基板接合，接合部具有从接近元件的部分到远离元件的部分连续地设置的第一区域、第二区域以及第三区域，第一区域或第三区域中的至少任意一个区域包含第一成分及第二成分中熔点高的一方的成分的过共晶合金，第二区域包含第一成分和第二成分的共晶合金。该mems设备防止金属从共晶接合的接合面溢出。
6.专利文献1：日本特开平第6
‑
163888号公报
7.专利文献2：国际公开第2016/159018号公报
8.专利文献3：国际公开第2017/047663号公报
9.然而，为了减少基板的寄生电容，需要使基板接地。另外，已知铝适合作为降低与具有硅材质的基板的接地/接触电阻的材料。另一方面，铝容易热扩散到基板。若考虑这样的铝向具有硅材质的基板的热扩散所造成的影响，则需要降低用于提高真空度的退火处理中的退火温度。因而，退火温度变得不充足，无法充分对铝层等进行脱气，有时产生释气，给真空度带来影响。


技术实现要素：

10.本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够实现降低基板中的接触电阻并且能够通过抑制释气的产生而获得更良好的真空度的谐振装置以及谐振装置制造方法。
11.本发明的一个方面所涉及的谐振装置具备：第一基板，包含谐振子；第二基板，设置为密封谐振子的振动空间；以及第一共晶反应层，位于第一基板与第二基板之间，上述第一共晶反应层扩散到第二基板的内部，并与第二基板电连接。
12.本发明的另一方面所涉及的谐振装置制造方法包括：准备包含谐振子的第一基板、和能够密封谐振子的振动空间的第二基板；在第一基板中的谐振子的振动部的周围形成第一金属层；在第二基板的与第一金属层对置的位置形成具有与第一金属层不同的成分的第二金属层；以及将第一基板与第二基板接合，在接合时，第一金属层与第二金属层发生共晶反应以生成第一共晶反应层，第一共晶反应层扩散到第二基板的内部，并与第二基板电连接。
13.根据本发明，能够实现降低基板中的接触电阻，并且能够通过抑制释气的产生而获得更良好的真空度。
附图说明
14.图1是简要表示本发明的一实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。
15.图2是简要表示图1所示的谐振装置的构造的分解立体图。
16.图3是简要表示图2所示的谐振子的构造的俯视图。
17.图4是简要表示沿着图1～图3所示的谐振装置的iv－iv线的截面的结构的剖视图。
18.图5是简要表示图4所示的接合部的结构的主要部分放大剖视图。
19.图6是使铝(al)、锗(ge)、钛(ti)三个元素共晶反应时的状态图。
20.图7是表示本发明的一实施方式所涉及的谐振装置的制造方法的流程图。
21.图8是表示图7所示的工序的剖视图。
22.图9是表示图7所示的工序的剖视图。
23.图10是表示图7所示的工序的剖视图。
24.图11是表示图7所示的工序的剖视图。
25.图12是表示图5所示的接合部的第一变形例的主要部分放大剖视图。
26.图13是表示图5所示的接合部的第二变形例的主要部分放大剖视图。
27.图14是表示图5所示的接合部的第三变形例的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
28.以下对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，相同或者类似的构成要素用相同或者类似的附图标记表示。附图是例示，各部的尺寸、形状是示意性的，不应理解为本发明的技术范围限定于该实施方式。
29.[实施方式]
[0030]
＜谐振装置1＞
[0031]
首先，参照图1和图2，对本发明的一实施方式所涉及的谐振装置的简要结构进行说明。图1是简要表示本发明的一实施方式所涉及的谐振装置1的外观的立体图。图2是简要表示图1所示的谐振装置1的构造的分解立体图。
[0032]
谐振装置1具备：下盖20、谐振子10(以下，也将下盖20和谐振子10合称为“mems基
板40”)以及上盖30。即，谐振装置1由mems基板40、接合部60以及上盖30依次层叠而构成。此外，mems基板40是第一基板的一个例子，上盖30是第二基板的一个例子。
[0033]
以下，对谐振装置1的各结构进行说明。此外，在以下的说明中，将谐振装置1中的设置有上盖30的一侧设为上(或者表面)、将谐振装置1中的设置有下盖20的一侧设为下(或者背面)来进行说明。另外，将层叠mems基板40及上盖30来构成谐振装置1的状态设为“接合状态”来进行说明。
[0034]
谐振子10是使用mems技术而制造的mems振子。谐振子10和上盖30经由后述的接合部60而接合。另外，谐振子10和下盖20分别使用硅(si)基板(以下，称为“si基板”)而形成，si基板彼此相互接合。此外，mems基板40(谐振子10以及下盖20)也可以使用soi基板而形成。
[0035]
上盖30沿着xy平面扩展为平板状，在其背面例如形成有平坦的长方体形状的凹部31。凹部31被侧壁33包围，形成谐振子10振动的空间、即振动空间s的一部分。另外，在上盖30的凹部31的谐振子10侧的面形成有后述的吸气层34。此外，上盖30也可以是不具有凹部31而为平板状的结构。
[0036]
下盖20具有沿xy平面设置的矩形平板状的底板22、和从底板22的周缘部沿z轴方向、即下盖20与谐振子10的层叠方向延伸的侧壁23。在下盖20中，在与谐振子10对置的面形成有凹部21，该凹部21由底板22的表面和侧壁23的内面形成。凹部21形成谐振子10的振动空间s的一部分。此外，下盖20也可以是不具有凹部21而为平板状的结构。另外，也可以在下盖20的凹部21的谐振子10侧的面形成吸气层。
[0037]
接下来，参照图3，对本发明的一实施方式所涉及的谐振子10的简要结构进行说明。图3是简要表示图2所示的谐振子10的构造的俯视图。
[0038]
如图3所示，谐振子10是使用mems技术而制造的mems振子，在图3的正交坐标系中的xy平面内进行面外振动。此外，谐振子10并不限定于使用面外弯曲振动模式的谐振子。谐振装置1的谐振子例如也可以使用扩展振动模式、厚度纵向振动模式、兰姆波振动模式、面内弯曲振动模式、表面波振动模式。这些振子例如应用于定时设备、rf滤波器、双工器、超声波换能器、陀螺传感器、加速度传感器等。另外，也可以用于具有致动器功能的压电镜、压电陀螺、具有压力传感器功能的压电麦克风、超声波振动传感器等。还可以应用于静电mems元件、电磁驱动mems元件、压电电阻mems元件。
[0039]
谐振子10具备：振动部120、保持部140以及保持臂110。
[0040]
保持部140形成为矩形的框状，以便沿xy平面包围振动部120的外侧。例如，保持部140由棱柱形状的框体一体地形成。此外，保持部140只要设置于振动部120的周围的至少一部分即可，并不限定于框状的形状。
[0041]
保持臂110设置于保持部140的内侧，连接振动部120和保持部140。
[0042]
振动部120设置于保持部140的内侧，在振动部120与保持部140之间以规定的间隔形成有空间。在图3所示的例子中，振动部120具有基部130和四个振动臂135a～135d(以下，也统称为“振动臂135”)。此外，振动臂的数量并不限定于四个，例如设定为一个以上的任意的数量。在本实施方式中，各振动臂135a～135d和基部130一体地形成。
[0043]
在俯视时，基部130在x轴方向上具有长边131a、131b，在y轴方向上具有短边131c、131d。长边131a是基部130的前端的面(以下，也称为“前端131a”)的一个边，长边131b是基
部130的后端的面(以下，也称为“后端131b”)的一个边。在基部130中，前端131a和后端131b被设置为相互对置。
[0044]
基部130在前端131a与振动臂135连接，在后端131b与后述的保持臂110连接。此外，在图3所示的例子中，在俯视时，基部130具有大致长方形的形状，但并不限定于此。基部130只要形成为相对于沿长边131a的垂直平分线所规定的假想平面p大致面对称即可。例如，基部130可以是长边131b比131a短的梯形，或者也可以是以长边131a为直径的半圆的形状。另外，基部130的各面并不限定于平面，也可以是弯曲的面。此外，假想平面p是振动部120中的通过振动臂135排列的方向的中心的平面。
[0045]
在基部130中，从前端131a朝向后端131b的方向上的前端131a与后端131b的最长距离、即基部长度是35μm左右。另外，在与基部长度方向正交的宽度方向上，基部130的侧端彼此的最长距离、即基部宽度是265μm左右。
[0046]
振动臂135沿y轴方向延伸，分别具有相同的尺寸。振动臂135分别在基部130与保持部140之间平行地设置于y轴方向，一端与基部130的前端131a连接，成为固定端，另一端成为开放端。另外，振动臂135分别在x轴方向上以规定的间隔并列设置。此外，振动臂135例如x轴方向的宽度为50μm左右，y轴方向的长度为465μm左右。
[0047]
振动臂135各个的例如距开放端150μm左右的部分与振动臂135的其它部位相比，x轴方向的宽度变宽。该宽度变宽的部位被称为锤部g。锤部g例如与振动臂135的其它部位相比，沿x轴方向左右宽度各加宽10μm，x轴方向的宽度为70μm左右。锤部g通过与振动臂135相同的工艺而一体形成。通过形成锤部g，振动臂135的开放端侧的每单位长度的重量比固定端侧的每单位长度的重量重。因此，通过各个振动臂135在开放端侧具有锤部g，从而能够增大各振动臂中的上下方向的振动的振幅。
[0048]
在振动部120的表面(与上盖30对置的面)形成有后述的保护膜235，以便覆盖其整个面。另外，在振动臂135a～135d的开放端侧的前端中的保护膜235的表面分别形成有频率调整膜236。通过保护膜235和频率调整膜236，能够调整振动部120的谐振频率。
[0049]
此外，在本实施方式中，谐振子10的表面(与上盖30对置的一侧的面)几乎整个面被保护膜235覆盖。并且，保护膜235的表面几乎整个面被寄生电容降低膜240覆盖。但是，保护膜235只要至少覆盖振动臂135即可，并不限定于覆盖谐振子10的几乎整个面的结构。
[0050]
接下来，参照图2～图4，对本发明的一实施方式所涉及的谐振装置1的层叠结构进行说明。图4是简要表示沿着图1～图3所示的谐振装置1的iv－iv线的截面的结构的剖视图。
[0051]
对于谐振装置1而言，在下盖20的侧壁23上接合谐振子10的保持部140，并且谐振子10的保持部140和上盖30的侧壁33通过接合部60而接合。这样，在下盖20与上盖30之间保持谐振子10，通过下盖20、上盖30以及谐振子10的保持部140形成振动臂135振动的振动空间s。另外，上盖30通过接地部50接地。在该上盖30的上表面(与和谐振子10对置的面相反侧的面)形成有端子t4。端子t4和谐振子10通过贯通电极v3、连接布线70以及接触电极76a、76b而电连接。
[0052]
上盖30由规定的厚度的硅(si)晶片(以下，称为“si晶片”)l3形成。上盖30在其周边部(侧壁33)通过后述的接合部60与谐振子10的保持部140接合。优选上盖30中的与谐振子10对置的表面、背面以及贯通电极v3的侧面被氧化硅膜l31覆盖。氧化硅膜l31是绝缘层
的一个例子，例如通过si晶片l3的表面的氧化、化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)形成于si晶片l3的表面。
[0053]
另外，在上盖30的凹部31中的与谐振子10对置的一侧的面形成有吸气层34。吸气层34例如由钛(ti)等形成，吸附在振动空间s中产生的释气。在本实施方式所涉及的上盖30中，由于凹部31中与谐振子10对置的面的几乎整个面形成有吸气层34，因此能够抑制振动空间s的真空度的降低。
[0054]
另外，上盖30的贯通电极v3通过在形成于上盖30的贯通孔中填充导电性材料而形成。所填充的导电性材料例如是掺杂有杂质的多晶硅(poly
‑
si)、铜(cu)、金(au)、掺杂有杂质的单晶硅等。贯通电极v3起到作为使端子t4和电压施加部141电连接的布线的作用。
[0055]
下盖20的底板22和侧壁23由si晶片l1一体地形成。另外，下盖20通过侧壁23的上表面与谐振子10的保持部140接合。在z轴方向上规定的下盖20的厚度例如是150μm，凹部21的深度例如是50μm。此外，si晶片l1由未简并的硅形成，其电阻率例如是16mω
·
cm以上。
[0056]
谐振子10中的保持部140、基部130、振动臂135以及保持臂110通过相同的工艺一体地形成。对于谐振子10而言，在作为基板的一个例子的硅(si)基板(以下，称为“si基板”)f2上形成有压电薄膜f3，以便覆盖si基板f2，进而在压电薄膜f3上层叠金属层e2。而且，在金属层e2上层叠压电薄膜f3，以便覆盖金属层e2，进而在压电薄膜f3上层叠金属层e1。在金属层e1上层叠保护膜235，以便覆盖金属层e1，在保护膜235上层叠寄生电容降低膜240。
[0057]
si基板f2例如由厚度6μm左右的简并的n型硅(si)半导体形成，作为n型掺杂剂，能够包含磷(p)、砷(as)、锑(sb)等。用于si基板f2的简并硅(si)的电阻值例如小于16mω
·
cm，更优选为1.2mω
·
cm以下。并且，在si基板f2的下表面，作为温度特性修正层的一个例子，形成有氧化硅(例如sio2)层f21。由此，能够提高温度特性。此外，氧化硅层f21可以形成于si基板f2的上表面，也可以形成于si基板f2的上表面及下表面这两面。
[0058]
另外，金属层e1、e2例如厚度为0.1μm以上且0.2μm以下左右，在成膜后，通过蚀刻等图案化为所希望的形状。金属层e1、e2使用晶体结构为体心立法结构的金属。具体而言，金属层e1、e2使用mo(钼)、钨(w)等而形成。
[0059]
金属层e1例如形成在振动部120上，以起到作为上部电极的作用。另外，金属层e1形成在保持臂110或保持部140上，以起到作为用于将上部电极连接于设置在谐振子10的外部的交流电源的布线的作用。
[0060]
另一方面，金属层e2形成在振动部120上，以起到作为下部电极的作用。另外，金属层e2形成在保持臂110或保持部140上，以起到作为用于将下部电极连接于设置在谐振子10的外部的电路的布线的作用。
[0061]
压电薄膜f3是将所施加的电压转换为振动的压电体的薄膜。压电薄膜f3由晶体结构具有纤锌矿六方晶体结构的材质形成，例如能够以氮化铝(aln)、氮化钪铝(scaln)、氧化锌(zno)、氮化镓(gan)、氮化铟(inn)等氮化物、氧化物作为主成分。此外，氮化钪铝是氮化铝中铝的一部分被置换成钪，也可以代替钪而被镁(mg)及铌(nb)、镁(mg)及锆(zr)等两种元素来置换。另外，压电薄膜f3例如具有1μm的厚度，但也能够使用0.2μm～2μm左右的厚度。
[0062]
压电薄膜f3根据由金属层e1、e2施加到压电薄膜f3的电场而在xy平面的面内方向、即y轴方向上伸缩。通过该压电薄膜f3的伸缩，振动臂135使其自由端朝向下盖20以及上盖30的内面位移，并以面外的弯曲振动模式振动。
[0063]
在本实施方式中，施加到外侧的振动臂135a、135d的电场的相位和施加到内侧的振动臂135b、135c的电场的相位被设定为互相相反相位。由此，外侧的振动臂135a、135d和内侧的振动臂135b、135c互相向相反方向位移。例如，若外侧的振动臂135a、135d使自由端朝向上盖30的内面位移，则内侧的振动臂135b、135c使自由端朝向下盖20的内表面位移。
[0064]
保护膜235防止作为压电振动用的上部电极的金属层e2的氧化。保护膜235优选由蚀刻引起的质量减少的速度比频率调整膜236慢的材料形成。质量减少速度由蚀刻速度、即每单位时间所除去的厚度与密度的积来表示。例如除了氮化铝(aln)、氮化钪铝(scaln)、氧化锌(zno)、氮化镓(gan)、氮化铟(inn)等压电膜之外，保护膜235还由氮化硅(sin)、氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等绝缘膜形成。保护膜235的厚度例如是0.2μm左右。
[0065]
频率调整膜236在振动部120的几乎整个面形成后，通过蚀刻等加工仅形成在规定的区域。频率调整膜236由蚀刻引起的质量减少的速度比保护膜235快的材料形成。具体而言，频率调整膜236由钼(mo)、钨(w)、金(au)、铂(pt)、镍(ni)、钛(ti)等金属构成。
[0066]
此外，如果保护膜235和频率调整膜236的质量减少速度的关系如上述那样，则蚀刻速度的大小关系是任意的。
[0067]
寄生电容降低膜240是绝缘层的一个例子，由正硅酸乙酯(teos)形成。寄生电容降低膜240的厚度为1μm左右。具有如下功能：减少引出布线部中的寄生电容且作为不同电位的布线交叉时的绝缘层的功能、和作为用于扩大振动空间s的间隔的功能。
[0068]
连接布线70经由贯通电极v3与端子t4电连接，并且与接触电极76a、76b电连接。
[0069]
接触电极76a形成为与谐振子10的金属层e1接触，并将连接布线70和谐振子10电连接。接触电极76b形成为与谐振子10的金属层e2接触，并将连接布线70和谐振子10电连接。具体而言，当接触电极76a与金属层e1连接时，层叠在金属层e1上的压电薄膜f3、保护膜235以及寄生电容降低膜240的一部分被除去，使得金属层e1露出，从而形成通孔v1。在所形成的通孔v1的内部填充与接触电极76a同样的材料，并且金属层e1和接触电极76a被连接。同样地，当接触电极76b与金属层e2连接时，层叠在金属层e2上的压电薄膜f3以及寄生电容降低膜240的一部分被除去，使得金属层e2露出，从而形成通孔v2。在所形成的通孔v2的内部填充接触电极76b，并且金属层e2和接触电极76b被连接。接触电极76a、76b例如由铝(al)、金(au)、锡(sn)等金属构成。此外，金属层e1与接触电极76a的连接部位、以及金属层e2与接触电极76b的连接部位优选是振动部120的外侧的区域，在本实施方式中，通过保持部140连接。
[0070]
接合部60是第二共晶反应层的一个例子，例如是通过多个金属的共晶反应构成的合金层。该接合部60设置为在mems基板40与上盖30之间与mems基板40以及上盖30接触。另外，在俯视时，接合部60在谐振子10中的振动部120的周围例如在保持部140上沿xy平面形成为矩形的环状。
[0071]
另外，接合部60将mems基板40与上盖30接合，以便密封谐振子10的振动空间s。在接合状态下，接合部60经由设置于上盖30的氧化硅膜l31与上盖30绝缘地连接。另外，接合部60经由设置于mems基板40的寄生电容降低膜240与mems基板40绝缘地连接。
[0072]
这样，通过接合部60的接合，振动空间s被气密地密封，维持振动空间s的真空状态。另外，接合部60的接合的气密性给振动空间s的真空度带来影响。由于接合部60的高的接合的气密性，本实施方式所涉及的振动空间s的真空度被确保为约1帕以上且2帕以下。此
外，对于接合部60的详细，后面结合接地部50的详细说明进行说明。
[0073]
接地部50是第一共晶反应层的一个例子，例如是通过多个金属的共晶反应构成的合金层。本实施方式所涉及的接地部50具有与接合部60相同的成分(材质)。该接地部50被设置为在mems基板40与上盖30之间与mems基板40以及上盖30接触。另外，接地部50设置在谐振子10中的振动部120的周围且在接合部60的内侧不与接合部60接触。接地部50的在xy面中的形状可以是任意的形状，例如是矩形。
[0074]
另外，在接合状态下，与接合部60同样地，接地部50经由设置于mems基板40的寄生电容降低膜240与mems基板40绝缘地连接。另一方面，与接合部60不同，由于上盖30的与接地部50连接的位置处的氧化硅膜l31的一部分被除去，因此接地部50扩散到上盖30的内部并与上盖30电连接。
[0075]
这样，接地部50使上盖30接地，减少与上盖30的接触电阻，实现降低上盖30的寄生电容。此外，关于接地部50的详细，后述。
[0076]
＜接地部50以及接合部60的层叠结构＞
[0077]
接下来，参照图5，对本发明的一实施方式所涉及的接地部50以及接合部60的层叠结构进行说明。图5是简要表示图4所示的接地部50以及接合部60的结构的主要部分放大剖视图。另外，在图5所示的例子中，为了便于说明，将用于生成基于共晶反应的接合前的接地部50以及接合部60、即共晶反应层80的三个金属层分别作为独立的层来显示，但实际上，它们的界面共晶接合。
[0078]
此处，在本实施方式中，接地部50和接合部60具有相同的成分。另外，如上所述，接地部50和接合部60的不同之处在于，在接合状态下，接地部50扩散到上盖30的内部并与上盖30电连接，但接合部60通过设置于上盖30的氧化硅膜l31与上盖30绝缘地连接。因此，在以下的说明中，以接地部50的结构为中心进行说明，简化接合部60的结构的说明。
[0079]
如图5所示，接地部50按照从mems基板40朝向上盖30的顺序具有第一接地部51和第二接地部52。第一接地部51铝层511。第二接地部52具有锗层521和钛层522。
[0080]
第一接地部51的铝层511设置在mems基板40的寄生电容降低膜240上，并与mems基板40绝缘地连接。第二接地部52的钛层522设置在上盖30的氧化硅膜l31的一部分被除去的部分，并与上盖30电连接。第二接地部52的锗层521设置在钛层522上(在图5中钛层522的下方)。
[0081]
另外，在图5的显示中，虽然看起来钛层522扩散到上盖30的内部，但实际上不是钛层522而是铝层511、锗层521以及钛层522通过共晶反应而生成的algeti合金层扩散到上盖30的内部。即，铝成分扩散到上盖30的内部。这样，接地部50使上盖30接地，实现降低上盖30的接触电阻。
[0082]
同样地，接合部60是以algeti合金为主成分的共晶反应层，按照从mems基板40朝向上盖30的顺序具有第一接合部61和第二接合部62。第一接合部61铝层611。另外，第二接合部62具有锗层621和钛层622。钛层622设置在上盖30的寄生电容降低膜240上，锗层621设置在钛层622上(在图5中钛层622的下方)。
[0083]
另外，接地部50和接合部60构成共晶反应层80。具体而言，mems基板40侧的第一接地部51和第一接合部61构成第一金属层81，上盖30侧的第二接地部52和第二接合部62构成第二金属层82。而且，第一金属层81和第二金属层82构成共晶反应层80。
[0084]
在本实施方式中，为了使铝、锗以及钛的共晶反应充分进行，优选铝层511、611的厚度约为0.70μm，锗层521、621的厚度约为0.38μm。另外，由于钛层522、622作为使锗层521、621与上盖30密接的密接层发挥功能，因此该钛层522、622的厚度不会给共晶反应带来影响。因而，钛层522、622的厚度可以是任意的厚度，例如，可以约0.10μm。
[0085]
另外，在本实施方式中，由于铝层511、611原本没有设置在上盖30侧，因此在共晶反应未完全产生的情况或者铝处于共晶反应所需的量以上的情况下，接地部50以及接合部60的上盖30侧的铝的浓度低于mems基板40侧的铝的浓度。另一方面，在共晶反应完全产生的情况下，接地部50以及接合部60的上盖30基板侧的铝的浓度与mems基板40侧的铝的浓度相同。
[0086]
＜接地部50以及接合部60的状态＞
[0087]
接下来，参照图6，对本发明的一实施方式所涉及的接地部50以及接合部60的状态、即共晶反应层80的状态进行说明。图6是使铝(al)、锗(ge)、钛(ti)这三个元素共晶反应时的状态图。在图6中，横轴是锗(ge)的比例(at％)，纵轴是温度(℃)。
[0088]
与此相对，在使三个元素例如铝(al)、锗(ge)以及钛(ti)共晶反应而接合的情况下，在由图6所示的粗线包围的范围内，产生共晶熔融金属的液体(图6中记为l)和铝
‑
锗
‑
钛合金(algeti合金)(图6中记为τ1)。这样，在规定的三元共晶反应中，能够形成合金，不形成不同的材质的界面。
[0089]
因而，接地部50以及接合部60通过由铝(al)、锗(ge)以及钛(ti)构成的合金层抑制不同材质的界面的形成。因此，可能在接地部50以及接合部60产生的空隙、界面剥离降低，能够提高接地部50以及接合部60的气密性以及接合强度。
[0090]
另外，在生成接地部50或者接合部60时，如前述那样，在共晶点以上与液体的共晶熔融金属一起形成固体的合金，因此共晶熔融金属的流动性降低，抑制共晶熔融金属向平面方向的溢出(飞溅)。因此，能够减少由接合部60的溢出引起的短路(short)，能够提高谐振装置1的布局的自由度。
[0091]
优选接地部50或者接合部60的各成分为规定的浓度比例。例如，优选铝(al)的浓度为58at％以上且82at％以下，锗(ge)的浓度为10at％以上且32at％以下，钛(ti)的浓度为7at％以上且32at％以下。由此，能够容易实现气密性以及接合强度提高的接地部50或者接合部60。
[0092]
另外，优选接地部50或者接合部60的各成分为规定的浓度比。例如，优选铝(al)、锗(ge)以及钛(ti)的浓度比为3∶1∶1。由此，在接地部50或者接合部60中，进一步抑制不同材质的界面的形成。
[0093]
＜谐振装置1的制造工序＞
[0094]
接下来，参照图7～图11，对本发明的一实施方式所涉及的谐振装置1的制造方法进行说明。图7是表示本发明的一实施方式所涉及的谐振装置1的制造方法的流程图。图8是表示图7所示的工序s301的剖视图。
[0095]
图9是表示图7所示的工序s302的剖视图。图10是表示图7所示的工序s303的剖视图。图11是表示图7所示的工序s304的剖视图。此外，在图8～图11中，为了方便起见，示出通过制造方法制造的多个谐振装置1中的一个谐振装置1进行说明。
[0096]
如图7所示，首先，准备mems基板40以及上盖30(s301)。
[0097]
具体而言，如图8所示，分别准备上述的包含谐振子10的mems基板40和具有贯通电极v3的上盖30。但是，该情况下，还没有形成将贯通电极v3与谐振子10连接的连接布线70(参照图4)。
[0098]
返回到图7，接下来，在工序s301中准备的mems基板40中，在谐振子10的振动部120的周围形成包含第一接地部51和第一接合部61的第一金属层81(s302)。
[0099]
具体而言，如图9所示，在准备的mems基板40(谐振子10)同时形成构成第一接地部51的铝层511和构成第一接合部61的铝层611各个。
[0100]
若进一步进行详细说明，首先，在准备的mems基板40(谐振子10)中，在形成于压电薄膜f3上的寄生电容降低膜240上例如层叠铝(al)。接下来，通过蚀刻等使层叠的铝(al)成为所希望的形状，从而在mems基板40中，在振动部120的外侧形成第一金属层81、即第一接地部51的铝层511以及第一接合部61的铝层611。这样，在mems基板40形成第一金属层81。另外，在俯视mems基板40时，第一金属层81形成于谐振子10的谐振空间的周围。铝层511形成在铝层611的内侧而不与铝层611接触。
[0101]
在形成第一金属层81之后，对mems基板40实施用于脱气的第一退火处理(加热处理)。另外，第一退火处理的第一退火温度例如约为450℃。
[0102]
此处，第一金属层81仅包含铝层511和铝层611，另外，铝层511和铝层611各自通过寄生电容降低膜240避免与mems基板40直接接触。因此，即使以约450℃的高温进行加热处理，由于热扩散导致的对mems基板40的影响也较少。因而，更可靠且有效地使第一金属层81脱气，从而能够提高密封后的振动空间s的真空度。
[0103]
返回到图7，接下来，在工序s301中准备的上盖30中，在使mems基板40与上盖30对置时，形成从mems基板40侧连续设置的、包含第二接地部52和第二接合部62的第二金属层82(s303)。
[0104]
具体而言，如图10所示，在准备的上盖30的背面同时形成构成第二接地部52的钛层522及锗层521和构成第二接合部62的钛层622及锗层621各个。
[0105]
若进一步进行详细说明，首先，在上盖30的背面中的预先除去氧化硅膜l31的一部分的部分以及未除去氧化硅膜l31的部分上例如层叠钛(ti)。接下来，通过蚀刻等使层叠的钛(ti)成为所希望的形状，从而在上盖30中同时形成处于预先除去氧化硅膜l31的一部分的部分的钛层522和处于未除去氧化硅膜l31的部分的钛层622各个。另外，形成钛层522及钛层622的规定的位置例如是如下的位置：在使mems基板40的表面与上盖30的背面对置时，在上盖30的背面与形成于mems基板40的第一金属层81对置或者大致对置的位置。而且，在钛层522及钛层622各个上(在图10中，钛层522及钛层622各个的下面)例如层叠锗(ge)来设置锗层521及锗层621。这样，将第二金属层82形成于上盖30的规定位置。
[0106]
在形成第二金属层82之后，对上盖30实施用于脱气的第二退火处理(加热处理)。另外，第二退火处理的第二退火温度与第一退火温度同样，例如是约450℃。
[0107]
此处，由于上盖30的材料是硅，因此与mems基板40相比，容易受到退火处理时产生的热扩散导致的影响。另外，由于第二金属层82的第二接地部52不经由氧化硅膜l31而直接与上盖30接触，因此与采用氧化硅膜l31等绝缘层的情况相比，更容易产生向上盖30的热扩散。然而，设置于上盖30的第二金属层82仅包含钛层522及钛层622和锗层521及锗层621。即，第二金属层82不包含容易热扩散到硅的铝成分。因而，即使是由于退火处理的退火温度
而容易受到影响的硅材质的上盖30，也能够避免铝热扩散到硅，不需要降低第二退火温度。其结果是，第二退火处理的第二退火温度例如与第一退火温度同样地能够采用约450℃的高温。
[0108]
此外，例如假设在硅材质的上盖30侧第二金属层82中包含铝的情况下，为了避免铝热扩散到硅中，用于使第二金属层82脱气的退火温度只能采用约400℃。在这种情况下，以约400℃进行退火处理后接合的振动空间s的真空度约为10帕。与此相对，本实施方式所涉及的以约450℃进行退火处理后密封的振动空间s的真空度约为1帕以上且2帕以下。因而，以约450℃进行退火处理后的振动空间s的真空度与以约400℃进行退火处理的情况相比，明显提高。即，使用约450℃的高温进行退火处理与使用约400℃进行退火处理相比，更可靠且有效地使第一金属层81及第二金属层82脱气，从而能够提高接合密封后的振动空间s的真空度。
[0109]
返回到图7，接下来，将在工序s302中形成有第一金属层81的mems基板40和在工序s303中形成有第二金属层82的上盖30接合(s304)，以密封谐振子10的振动空间s。该工序s304包括形成包含以铝(al)为主成分的第一金属层81和以锗(ge)及钛(ti)的第三金属为主成分的第二金属层82的共晶合金(algeti合金)的接合部60及接地部50、即金属层80。
[0110]
具体而言，将mems基板40和上盖30的位置重合，以便第一金属层81和第二金属层82一致。在对位之后，通过加热器等夹着mems基板40和上盖30，进行用于三元共晶反应的加热处理。此时，使上盖30朝向mems基板40移动。其结果，如图11所示，第二金属层82的锗层521与第一金属层81的铝层511接触。
[0111]
优选用于三元共晶反应的加热处理中的共晶温度为共晶点的温度以上且小于第一金属的铝(al)单体的情况下的熔点。即，第二金属为锗(ge)、第三金属为钛(ti)的情况下，优选为共晶点即422℃以上且小于铝(al)单体的熔点即620℃左右。
[0112]
另外，加热时间优选为5分钟以上且30分钟以下左右。在本实施方式中，以共晶温度为约440℃的温度、15分钟左右的加热时间进行共晶反应的加热处理。
[0113]
在加热时，上盖30以及mems基板40如图11中黑箭头所示，从上盖30向mems基板40按压。按压的压力例如是15mpa左右，优选为5mpa以上且25mpa以下左右。
[0114]
另外，在用于三元共晶反应的加热处理后，例如通过自然放冷进行冷却处理。此外，冷却处理并不限于自然放冷，只要在接合部60中能够形成以共晶合金为主成分的共晶层65即可，能够各种选择其冷却温度、冷却速度。
[0115]
进行图7所示的工序s304的结果形成接地部50及接合部60(参照图4、图5)。
[0116]
另外，也可以在形成第一金属层81时形成铝(al)膜，在形成第二金属层82时形成锗(ge)膜，并使它们共晶接合，从而设置用于将贯通电极v3和谐振子10连接的连接布线70(参照图4)。
[0117]
这样，在本实施方式中，采用如下结构：在容易受到退火处理的热产生的影响的上盖30不设置铝层，而仅设置锗层以及钛层，在不易受到退火处理的热产生的影响的mems基板40设置铝层。通过这样的结构，即使是容易受到退火处理的热产生的影响的上盖30，在进行退火处理时，也不会产生铝引起的向上盖30的热扩散，因此不需要降低退火温度。因而，能够采用可充分使设置于上盖30的锗层以及钛层脱气的退火温度，并能够提高真空度。另外，铝的热扩散对mems基板40带来的影响较少。因此，即使在mems基板40设置有铝层，也能
够采用可充分使铝层脱气的退火温度。通过这些，能够可靠且有效地使第一金属层81(以铝为主成分)以及第二金属层82(以锗及钛为主成分)脱气，并能够提高密封后的振动空间s的真空度。
[0118]
另外，在本实施方式中，通过使铝(al)、锗(ge)以及钛(ti)共晶反应，能够形成合金层。因而，与难以形成合金层的结构相比，能够抑制不同材质的界面的形成，减少由不同材质的界面引起的空隙、界面剥离等问题，提高接合的气密性以及接合强度。
[0119]
并且，在本实施方式中，通过使共晶反应层扩散到上盖30的内部，能够使铝成分扩散到上盖30的内部。因而，通过扩散到上盖30的内部的铝成分使上盖30接地，实现降低上盖30的接触电阻。
[0120]
[变形例]
[0121]
本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形来应用。在以下，对本发明所涉及的变形例进行说明。
[0122]
(第一变形例)
[0123]
图12是表示图5所示的接地部50以及接合部60的第一变形例的主要部分放大剖视图。此外，在第一变形例中，对于与图5所示的接地部50以及接合部60相同的结构，标注相同的附图标记，适当省略其说明。另外，对于同样的结构产生的同样的作用效果，没有依次提及。此外，由于接合部60具有与接地部50相同的成分，因此在以下以接地部50的结构为中心进行说明，省略接合部60的说明。此外，后述的第二变形例、第三变形例等也同样。
[0124]
如图12所示，第一接地部51还具有形成于mems基板40侧的钛层512。在该钛层512上设置有铝层511。
[0125]
与设置于上盖30侧的钛层522同样地，钛层512具有作为密接层的功能，能够提高接地部50与mems基板40的密接性。因此，能够进一步提高接地部50的接合强度。接合部60也同样。
[0126]
在第一变形例的制造方法中，在图9所示的工序s302中，从mems基板40侧连续地设置钛层512及铝层511。
[0127]
另外，在第一变形例所涉及的工序s304中，三元共晶反应与上述的例子同样。
[0128]
(第二变形例)
[0129]
图13是表示图5所示的接地部50以及接合部60的第二变形例的主要部分放大剖视图。第一接地部51具有第一变形例所涉及的铝层511及钛层512，并且还具有设置于钛层512的下方的铝层513。即，第二变形例所涉及的第一接地部51具有铝－钛－铝这样的层叠结构。
[0130]
通过采用这样的铝层513，能够在mems基板40中从铝层513引绕布线。
[0131]
另外，铝层513的材料除了以铝(al)为主成分的情况以外，还优选以铝－铜合金(alcu合金)、或者铝－硅－铜合金(alsicu合金)为主成分。由此，铝层513具有导电性，并且能够简化制造工序，能够容易地形成密封谐振子10的振动空间s的接地部50。接合部60也同样。
[0132]
在第二变形例的制造方法中，在图9所示的工序s302中，从mems基板40侧连续地设置铝层513、钛层512以及铝层511。
[0133]
另外，在第二变形例所涉及的工序s304中，三元共晶反应与上述的例子同样。
[0134]
(第三变形例)
[0135]
图14是表示图5所示的接地部50以及接合部60的第三变形例的主要部分放大剖视图。第一接地部51具有第二变形例所涉及的铝层511、钛层512以及铝层513，并且还具有设置于铝层513的下方的钛层514。即，第三变形例所涉及的第一接地部51具有铝－钛－铝－钛这样的层叠结构。
[0136]
这样，构成为在铝层与铝层之间、在铝层与mems基板40之间均设置作为密接层发挥功能的钛层。因而，与第一变形例和第二变形例相比，能够进一步提高接地部50的接合强度。接合部60也同样。
[0137]
在第三变形例的制造方法中，在图9所示的工序s302中，从mems基板40侧连续地设置钛层514、铝层513、钛层512以及铝层511。
[0138]
另外，在第三变形例所涉及的工序s304中，三元共晶反应与上述的例子同样。
[0139]
(其它变形例)
[0140]
在上述实施方式中，接地部50以及接合部60作为通过三元以上的共晶反应构成的共晶反应层(共晶合金层)进行了说明，但并不限定于上述结构。例如，接地部50以及接合部60也可以是由以铝(al)为主成分的第一金属和以锗(ge)为主成分的第二金属构成的共晶反应层(共晶合金层)。即，接地部50以及接合部60也可以通过二元共晶反应而构成。
[0141]
但是，在使两个元素例如铝(al)和锗(ge)共晶反应而接合的情况下，几乎不形成铝－锗合金(alge合金)，而形成铝(al)单层和锗(ge)单层。其结果是，存在多个铝(al)单层与锗(ge)单层的界面。在这样的不同材质的界面中，由于热应力的不同，容易产生空隙、剥离(界面剥离)，接合部的气密性以及接合强度有时降低。因此，优选采用能够形成合金层的三元以上的共晶反应。
[0142]
在上述实施方式中，接地部50以及接合部60作为通过铝(al)、锗(ge)以及钛(ti)的共晶反应而生成的共晶反应层(共晶合金层)进行了说明，但并不限定于上述结构。例如，也可以是通过铝(al)、锗(ge)和镍(ni)的共晶反应、铝(al)、硅(si)和钛(ti)的共晶反应、以及铝(al)、硅(si)和镍(ni)的共晶反应而生成的共晶反应层(共晶合金层)。另外，在这些情况下，产生共晶熔融金属的液体和合金。
[0143]
在上述实施方式中，设为第一退火温度以及第二退火温度约为450℃进行了说明，但并不限定于上述温度。例如，也可以通过变更共晶反应的金属来变更退火温度。另外，第一退火温度和第二退火温度也可以是不同的温度。另外，同样地，设为共晶温度约为440℃进行了说明，但并不限定于上述温度。例如，也可以通过变更共晶反应的金属来变更共晶温度。
[0144]
在上述实施方式以及第一～第三变形例中，设为接地部50和接合部60具有同样成分进行了说明，但并不限定于上述结构。例如，接地部50和接合部60也可以是具有不同的成分。
[0145]
以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。
[0146]
本发明的一实施方式所涉及的谐振装置具备：mems基板40，是包含谐振子10的第一基板的一个例子；上盖30，是设置为密封谐振子10的振动空间s的第二基板的一个例子；以及接地部50，位于mems基板40与上盖30之间，扩散到上盖30的内部，并与上盖30电连接的第一共晶反应层的一个例子。
[0147]
由此，能够实现降低基板中的接触电阻，并且能够通过抑制释气产生而得到更良好的真空度。
[0148]
另外，在上述的谐振装置中，也可以在上盖30的谐振子10的大致整个面设置有作为绝缘层的一个例子的寄生电容降低膜240，接地部50与上盖30电连接，以便使上盖30接地，并且经由寄生电容降低膜240与mems基板40绝缘地连接。
[0149]
由此，能够使基板接地，并能够实现降低基板中的接触电阻。
[0150]
另外，在上述的谐振装置中，上盖30的材料也可以是硅。
[0151]
由此，能够降低硅基板的接触电阻。
[0152]
另外，在上述的谐振装置中，接地部50的主成分也可以具有铝以及锗。
[0153]
由此，通过采用适于降低与硅基板的接地/接触电阻的材料即铝，能够更有效地降低硅基板的接触电阻。
[0154]
另外，在上述的谐振装置中，接地部50的主成分也可以还具有钛，接地部50也可以是通过铝、锗以及钛的共晶反应构成的合金层。
[0155]
由此，能够抑制不同材质的界面的形成。
[0156]
另外，在上述的谐振装置中，接地部50也可以形成为上盖30侧的铝的浓度低于mems基板40侧的铝的浓度，或者上盖30基板侧的铝的浓度与mems基板40侧的铝的浓度相同。
[0157]
由此，能够减少铝的热扩散对基板带来的影响。
[0158]
另外，在上述的谐振装置中，也可以还具备接合部60，该接合部60是第二共晶反应层的一个例子，将mems基板40和上盖30接合，接合部60也可以位于接地部50的外周侧，并经由寄生电容降低膜240以及氧化硅膜l31分别与mems基板40以及上盖30绝缘地连接。
[0159]
由此，能够提高真空度。
[0160]
另外，在上述的谐振装置中，接合部60也可以具有与接地部50相同的成分。
[0161]
由此，通过具有相同的成分，制造变得简单，能够实现生产率的提高。
[0162]
另外，振动空间s的真空度也可以是1帕以上且2帕以下。
[0163]
由此，能够获得良好的真空度。
[0164]
本发明的一实施方式所涉及的谐振装置制造方法包括：准备包含谐振子10的mems基板40、和能够密封谐振子10的振动空间s的上盖30；在mems基板40中的谐振子10的振动部120的周围形成第一金属层81；以及在上盖30的与第一接地部51对置的位置具有与第一接地部51不同的成分，形成第二金属层82；将mems基板40与上盖30接合，在接合时，第一金属层81的第一接地部51与第二金属层82的第二接地部52发生共晶反应以生成接地部50，接地部50扩散到上盖30的内部并与上盖30电连接。
[0165]
由此，能够实现降低基板中的接触电阻，并且能够通过抑制释气的产生而获得更良好的真空度。
[0166]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，接地部50也可以位于mems基板40与上盖30之间，接地部50的上盖30侧的部分扩散到上盖30的内部并与上盖30电连接，以便使上盖30接地，并且接地部50的mems基板40的部分经由设置于mems基板40的寄生电容降低膜240与mems基板40绝缘地连接。
[0167]
由此，能够使基板接地，并能够实现降低基板中的接触电阻。
[0168]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，上盖30的材料也可以是硅，第一接地部51也可以至少具有铝层，第二接地部52也可以至少具有锗层。
[0169]
由此，能够实现降低基板中的接触电阻。
[0170]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，铝层的厚度也可以约为0.70μm，锗层的厚度也可以约为0.38μm。
[0171]
由此，能够充分产生共晶反应层。
[0172]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，第二接地部52也可以还具有钛层，钛层也可以设置于比锗层更靠上盖30侧，接地部50也可以是通过铝、锗以及钛的共晶反应构成的合金层。
[0173]
由此，能够抑制不同材质的界面的形成。
[0174]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，钛层的厚度也可以约为0.10μm。
[0175]
由此，能够提高接合的密接性。
[0176]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，也可以还包括：用于使mems基板40的第一接地部51脱气的第一退火处理、和用于使上盖30的第二接地部52脱气的第二退火处理，也可以在进行接合前实施第一退火处理以及第二退火处理。
[0177]
由此，能够获得良好的真空度。
[0178]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，第一退火处理以及第二退火处理各自的退火温度也可以约为450℃。
[0179]
由此，通过充分地脱气，能够提高真空度。
[0180]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，接合时的用于实施共晶反应的共晶温度也可以约为440℃。
[0181]
由此，能够充分产生共晶反应层。
[0182]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，在俯视时，第一金属层81也可以具备：位于第一基板的振动部的周围的第一接合部61、和不与第一接合部接触而位于第一接合部的内侧的第一接地部51，在俯视时，第二金属层82也可以具备在使mems基板40和上盖30对置时处于与第一接合部61对置的位置的第二接合部62、和处于与第一接地部51对置的位置的第二接地部52，接合也可以包括：使第一接合部61与第二接合部62发生共晶反应以生成接合部60、使第一接地部51与第二接地部52发生共晶反应以生成接地部50，接地部50也可以是第一共晶反应层，接合部60也可以是具有与第一共晶反应层相同的成分的第二共晶反应层。
[0183]
由此，能够使基板接地，并能够实现降低基板中的接触电阻。
[0184]
另外，在上述的谐振装置制造方法中，接合部60也可以位于mems基板40与上盖30之间，并通过设置于mems基板40及上盖30的寄生电容降低膜240及氧化硅膜l31而不扩散到mems基板40及上盖30的内部，而与mems基板40及上盖30绝缘地连接。
[0185]
由此，能够获得良好的真空度。
[0186]
此外，以上说明的实施方式是用于容易理解本发明，并不是用于限定解释本发明。本发明可以不脱离其主旨地进行变更/改进，并且其等价物也包含在本发明中。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更所得的结构只要具备本发明的特征，则包含在本发明的范围内。例如，实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并
不限定于例示的而能够适当地变更。另外，实施方式是例示，当然能够进行在不同的实施方式中示出的结构的局部置换或者组合，这些结构只要包含本发明的特征就包含在本发明的范围中。
[0187]
附图标记说明
[0188]1…
谐振装置；10
…
谐振子；20
…
下盖；21
…
凹部；22
…
底板；23
…
侧壁；30
…
上盖；31
…
凹部；33
…
侧壁；34
…
吸气层；40
…
mems基板；50
…
接地部；60
…
接合部；66
…
第一导电层；67
…
第二导电层；68
…
第一密接层；69
…
第二密接层；70
…
连接布线；76a、76b
…
接触电极；80
…
共晶反应层；90
…
第二层；110
…
保持臂；120
…
振动部；130
…
基部；131a
…
长边；131a
…
前端；131b
…
长边；131b
…
后端；131c
…
短边；131d
…
短边；135、135a、135b、135c、135d
…
振动臂；140
…
保持部；141
…
电压施加部；235
…
保护膜；236
…
频率调整膜；240
…
寄生电容降低膜；e1、e2
…
金属层；f2
…
si基板；f3
…
压电薄膜；f21
…
氧化硅层；g
…
锤部；l1
…
晶片；l3
…
si晶片；l31
…
氧化硅膜；p
…
假想平面；t4
…
端子；v1、v2
…
通孔；v3
…
贯通电极。