(57)【要約】      （修正有）【課題】  水晶に電極膜を形成しない空隙式振動子量産方法を提供し、高安定振動子を実現する。【解決手段】  まずシリコンチップ内部に水晶板凹状の保持部、電極用凹部を形成する。次にシリコンチップ内部に絶縁層を介してギャップ電極と引出電極を形成、シリコンチップ外周部の凹部の表面を金薄膜で被う。接合ウエハを構成する他方のウエハとして、シリコンチップ内部に水晶板凹状の保持部を形成する。次にウエハの裏面から電気的接続用フィールドスルー、水晶板凹状の保持部を形成する。チップ外周部に凸部、底部電極用凹部を形成した後チップ内部に絶縁層を介してギャップ電極と引出電極を形成する。チップ外周部の凸部の表面を金薄膜で被い、両方のウエハの清浄化と熱エージングを行なう。最後の一方のウエハの凹部と他方のウエハの凸部とをさねはぎ接合した後、個々のチップに分離して、高安定水晶振動子が得られる。【選択図】              図１
2006050508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、該接合ウエハの一方はウエハ上に形成された該チップに凹部を形成する手段と該チップに形成された凹部に該ウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段と該チップ内の凹部にウエハ材の上に真空成膜または微小メッキまたは発泡金属をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を支持できるようにする手段と裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、該接合ウエハの他方のウエハはウエハ内の該チップの凹部に該ウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段と該チップ内に形成された凹部にウエハ材の上に真空成膜または微小メッキまたは発泡金属をバッファ層またはウエハ材で水晶板を支持できるようにする手段から構成されてなる高安定水晶振動子。
【請求項２】
接合ウエハの一方は水晶板が形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に表面を薄膜で被った凹部が形成され、接合ウエハの他方のウエハは水晶板が形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に表面を薄膜で被った凸部が形成され、該ウエハの凹部と該ウエハの凸部とをさねはぎ接合して真空または不活性ガス中での接合で一体化し個々のチップに分離してなる請求項１の高安定水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は高安定性・高品質が要求される移動体通信分野の携帯電話機用や光通信分野における各種基準信号発信源として使用されるエレクトロメカニカル機能部品の心臓部となる水晶発振器用に使用される優れた長期エージング特性を有する高安定水晶振動子に関する。本発明を適用して製造される高安定水晶振動子は、半導体製造プロセスを水晶に適用したマイクロマシーンニングをベースに製造されている。本発明の水晶振動子を構成する水晶板はすでに無歪研磨法として確立されているメカノケミカル研磨された水晶板を表面に電極膜を形成しない無電極状態で使用し、マイクロマシーンニングにより加工されたシリコンウエハや石英ガラスウエハ内に収納封止され、個々のチップに分割するプロセスが採用されていることから、一括でバッチ処理でき、しかも多品種少量生産にも対応可能である。本発明で実現できる水晶振動子は、１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの基本波での周波数帯と高調波成分である３倍波、５倍波、７倍波で約２００ＭＨｚまでの水晶振動子を１０−７／年レベル以下の周波数安定度を有する高安定・高性能な水晶振動子を再現性よく生産できる。本発明はダイヤフラム構造の６０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの基本波動作の高周波水晶振動子や低周波でのコンベックス形状の超高安定ＨｉｇｈＱの水晶振動子にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】超小型・高安定性が要求される移動体通信機器や光通信機器等の分野において、水晶発振器は必須のデバイスとしてその地位を確立している。これまでの水晶発振器には、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）、デジタル温度補償型水晶発振器（Ｄ−ＴＣＸＯ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）等があり、切断角度のバラツキの少ない水晶板を選別して、水晶振動子を製作し、この水晶振動子とＬＳＩと抵抗・コンデンサ等の受動部品と組み合わせて、各種高機能水晶発振器を実現している。水晶板としては、製造の容易さから、平板加工が主流であり、平板水晶振動子の長期エージング特性は、１０−６／年レベルの周波数安定度が製造限界となっている。近年のデジタル化で基準信号発生源としては、さらなる周波数安定度の改善が望まれている。これまでの水晶振動子は、ワンバイワン生産方式による生産技術をベースに生産されてきた。時計用水晶振動子やダイヤフラム構造のメサ型水晶振動子においては、フォトリソグラフィ技術や水晶のエッチング技術により、大板の角形水晶に多数個の水晶エッチングパターンや電極膜を形成し、個々の水晶振動子に分離後、シリンダータイプの金属製保持器やセラミックパッケージに収納し気密封止されてきた。しかしながら現在はマイクロマシンシング技術をベースに考えると、このような水晶の生産方式は時代遅れの感は否めない。
ところで、水晶片の上に蒸着やスパッタした電極の水晶振動子の経時変化特性の決定要素として考えられる事項を大別すれば、
（Ａ）水晶片に与えられた汚染が原因となるもの
（Ｂ）水晶片に発生した歪が原因となるもの
の二つに分類できる。（Ａ）は“質量”変化にもとづくもので経過時間とともに“質量”変化が発生する過程において、周波数ドリフトが発生するものとみられる。この種の要因と考えられる事項は、
（１）ガス分子の水晶片への吸脱着
（２）蒸着電極の酸化
（３）蒸着電極の再結晶化
（４）電極金属などの水晶片内部への拡散
などである。通常の電極付水晶振動子では“質量”増の負の傾向が現れてくるのが一般的である。水晶の結晶に比べるとかなり劣る状態の金属膜が水晶の表面にあると種々の難しい問題が起こる。
（Ｂ）は、加工時に与えられた歪や、温度変化によって発生した歪により周波数偏移が起こり、時間経過とともに歪が解消して、安定状態にもどる過程において周波数ドリフトが発生する。この具体的な要因と考えられることは、
（１）水晶片表面の残留加工層による歪
（２）水晶片表面と電極間の界面歪
（３）水晶片マウントのテコ動作による歪
（４）マウント接着剤水晶片表面の固定による歪
などが考えられる。【０００３】  従来の高安定水晶振動子に水晶片の上に電極膜を形成しない高安定水晶振動子がある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図１１により従来の高安定水晶振動子について説明する。ガラスまたはセラミック製電極基板の一方６に水晶振動子１１の四隅に対応する部分に十分深い孔７をあけ各孔に蔓状バネ８を装填し、他方のガラスまたはセラミック製電極基板９との間に間隔子１０を挿入した上水晶振動子１１の四隅を圧迫するというものである。バネを装填しない他方の電極基板を充分堅牢な構造とし更に電極側の面を充分平面研磨しておくことによりバネの圧迫によるあて先がすべてこの堅牢な平面上になるため電極基板歪等を全然うけることなく極めて確実安定な水晶振動子の保持ができると記述されている。このような構造の水晶振動子は、バネの取付方法、バネ自体の安定性や水晶振動子の信頼性を考慮すると量産できるか疑問である。
【特許文献１】特開昭３５−４０７９号公報（第２頁、図２）
【０００４】  非特許文献１には、従来の空気間隙式高調波水晶振動子に水晶板を凹部加工されその底部に金属膜が任意の形状をもって付着され、外部端子と接続して電極を形成している石英ガラスで両側から挟む構造がある。（例えば、非特許文献１参照）以下、図１２により従来の空気間隙式高調波水晶振動子について説明する。電極と水晶板との間の間隔は狭いほど性能指数（Ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  Ｍｅｒｉｔ）が良くなる。このため、石英ガラスを弗化アンモンの水溶液でエッチング加工して深さ４．４ミクロンの深さの凹部を形成している。この空気間隙式高調波水晶振動子は、多少のＦｉｇｕｒｅ  ｏｆ  Ｍｅｒｉｔは劣るものの従来の電極膜付着式高調波水晶振動子が有していたある値以上の電流をもって励振すると電極膜に亀裂が生じて、その亀裂が急速に拡大し、ＣＩが極度に劣化して使用に耐えなくなるというデメリットはない。しかしながら、非特許文献１に代表される空気間隙式高調波水晶振動子は、水晶の外周部を接着剤や接合層を介して一体化している為、接着剤が接着硬化時や石英ガラスと水晶の接合時に、水晶には残留応力があるため長期エージングで良好な特性が望めないという致命的欠点がある。
【非特許文献１】昭和３１年電気三学会連合大会  ２２６空気間隙式高調波水晶振動子（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明が解決しようとする課題の一つは水晶振動子を収納している容器内部や内壁から放出される吸着脱ガスや通常水晶を固定するために使用されている有機系接着剤からの放出吸着ガスの抑圧抑制である。水晶振動子は、水晶発振器として使われるため、その発振周波数安定度は、常に水晶振動子の安定性に依存している。水晶発振器には常時、水晶振動子に発振電流が流れているため、加速エージング状態で動作していることになる。水晶振動子を構成している密閉構造をシステム的に捉えると多くの劣化要因に囲まれていることがわかる。この劣化要因を取り除くことは、容易ではない。これまで多くの接着剤を使用しない方法が検討されてきたが、本発明では、マイクロマシーンニング技術で対応している。特に、長期的劣化要因である保持器の材料であるステンレス外壁に吸着したガスの吸脱離やステンレス内部からのガスの放出は、容器内部に収納されている水晶振動子を汚染し、結果として発振周波数を変化させることになっていた。【０００６】本発明が解決しようとするもうひとつの大きな課題は、これまで提案はされてはいたが、信頼性や量産されていない究極の水晶振動子の形態である水晶に電極膜を形成しない空隙式水晶振動子をいかにして量産に移行させるかである。特に水晶に電極膜を形成しない空隙式水晶振動子をマイクロマシーンニングをベースにメカノケミカル研磨された水晶板を表面に電極膜を形成しない無電極状態で使用し、マイクロマシーンニングにより加工されたウエハ内に収納され気密封止され、個々のチップに分割するプロセスを採用していることから、一括でバッチ処理でき、しかも多品種少量生産に対応可能で、特性的にも電流特性に優れ、かつ安定な長期エージング特性を有した高安定水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の高安定水晶振動子は、シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中の接合（常温接合、拡散接合等）で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接合ウエハの一方はウエハ上に形成されたチップに凹部を形成する手段とこのチップに形成された凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内の凹部にウエハ材の上に薄膜をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を支持できるようにする手段と裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの他方のウエハはウエハ内のこのチップの凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内に形成された凹部にウエハ材の上に薄膜をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を支持できるようにする手段から構成されてなる高安定水晶振動子である。本発明で使用される水晶板は、メカノケミカル研磨されているが研磨用クロスの選定で水晶はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ状に加工されることから、必然的に形状によるエネルギー閉じ込めが実現できているため、本発明で使用される水晶板は高周波においても優れたＣＩを有する水晶振動子が得られている。ここでの絶縁層として使用する絶縁膜は、プラズマＣＶＤによるＳｉＮｘ膜，ＳｉＯ２膜やスパッタ法によるＳｉＯ２膜や電子ビーム蒸着によるＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜である。【０００８】  本発明の高安定水晶振動子は、シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接合ウエハの一方はウエハ上に形成されたチップに凹部を形成する手段とこのチップに形成された凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内の凹部にウエハ材の上に薄膜をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に薄膜で被った凹部が形成され支持できるようにする手段と裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの他方のウエハはウエハ内のこのチップの凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内に形成された凹部にウエハ材の上に薄膜をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に薄膜で被った凸部が形成され、ウエハの凹部とウエハの凸部とをさねはぎ接合して真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中での接合で一体化し個々のチップに分離して構成されてなる高安定水晶振動子である。【０００９】  本発明の高安定水晶振動子は、シリコンまたは石英ガラス内に水晶素子を収納する空間を設けて真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子に凹部にウエハ材の上に薄膜をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する堅牢に固定する構造としている。接合前の工程で水晶収納筐体内に内在する有機溶材や付着ガス等の汚染物を遠紫外線（ＵＶ）照射またはイオン照射で清浄化する工程と熱エージングで行なう工程後に真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中でさねはぎ接合状態で気密封止する工程とからなる高安定水晶振動子である。最も重要なことは、１０−７／年レベル以下の周波数安定度を有する高安定・高性能な表面実装タイプの水晶振動子が、マイクロマシーンニングをベースにした半導体製造工程を適用することにより低コストで量産できることである。本発明の高安定水晶振動子は、水晶の収容されたウエハチップ内部でアウトガス発生源となる有機系接着剤やステンレス容器を使用していないことが大きな特長である。
【発明の効果】
【００１０】以上のとおり、本発明の高安定水晶振動子は、これまで水晶業界が達成しえなかった１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの基本波での周波数帯と高調波成分である３倍波、５倍波、７倍波で約２００ＭＨｚまでの水晶振動子やダイヤフラム構造で６０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの基本波動作の高周波水晶振動子にも適用可能で、１０−７レベル／年以下の周波数安定度を有する高安定・高性能な水晶振動子を再現性よくかつ多量に生産できることを最大の特長としている。本発明の高安定水晶振動子は容器内部のアウトガスの発生量を極めて小さくほとんど無視できるレベルに抑えることができることから、１０−９／年〜１０−１０／年レベル以下の周波数安定度を有するマスター用超高安定水晶振動子も実現可能である。本発明の高安定水晶振動子は汚染物や水晶素子に内在する歪を抑えることで更なる高安定水晶振動子が得られることから、その工業的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  本発明の高安定水晶振動子は、接合ウエハの一方はウエハ上に形成されたチップに凹部を形成する手段とこのチップに形成された凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内の凹部にウエハ材の上に真空成膜または微小メッキまたは発泡金属をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に薄膜で被った凹部が形成され支持できるようにする手段と裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの他方のウエハはウエハ内のこのチップの凹部にウエハが半導体シリコンでは絶縁層の上に励振用ギャップ電極と引出電極を形成する手段とこのチップ内に形成された凹部にウエハ材の上に真空成膜または微小メッキまたは発泡金属をバッファ層またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間の周辺に薄膜で被った凸部が形成され、一方のウエハの凹部と他方のウエハの凸部とをさねはぎ接合して真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中にて比較的低温の３７０℃の温度での金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化した後で個々のチップに分離してなる。
【実施例１】
【００１２】  図１は、本発明の高安定水晶振動子の基本製造プロセスをウエハ基板として、シリコンウエハを対象として述べている。ウエハ基板が石英ガラス基板（絶縁基板）の場合は、プロセスＰ００３とプロセスＰ００８の絶縁層を形成するプロセスは必要ない。接合ウエハを構成する一方のウエハ：Ａでは、プロセスＰ００１でシリコンチップ内部に水晶板凹状の保持部を形成する。プロセスＰ００２でシリコンチップ外周部に凹部、電極用凹部を形成する。プロセスＰ００３でシリコンチップ内部に絶縁層を介してギャップでんシリコンチップ電極と引出電極を形成する。プロセスＰ００４でシリコンチップ外周部の凹部の表面を金薄膜で被う。接合ウエハを構成する他方のウエハ：Ｂでは、プロセスＰ００１でシリコンチップ内部に水晶板凹状の保持部を形成する。プロセスＰ００５ではシリコンウエハの裏面から電気的接続用フィールドスルーを形成する。シリコンウエハのエッチング時間の関係から貫通孔を形成すると時間がかかるので、シリコン表面からもエッチング加工することを考慮し、フィールドスルーの深さは、シリコンウエハの厚みの半分程度に留める。プロセスＰ００６でシリコンチップ内部に水晶板凹状の保持部を形成する。プロセスＰ００７でシリコンチップ外周部に凸部、底部電極用凹部を形成する。Ｐ００８でシリコンチップ内部に絶縁層を介してギャップでんシリコンチップ電極と引出電極を形成する。プロセスＰ００９でシリコンチップ外周部の凸部の表面を金薄膜で被う。プロセスＰ０１０でシリコンウエハＡとシリコンウエハＢの清浄化と熱エージングを行なう。この工程で水晶収納筐体内に内在する有機溶材や付着ガス等の汚染物を遠紫外線（ＵＶ）照射またはイオン照射で清浄化する工程と熱エージングで行なう。プロセスＰ０１１でシリコンウエハＡに形成された凹部にウエハ材の上に真空成膜または微小メッキまたは発泡金属をバッファ層（衝撃緩衝用）またはウエハ材で形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収容するウエハ材を選んだ場合は、シリコンウエハＢでバッファ層（衝撃緩衝用）を使用する。もちろんシリコンウエハＡとシリコンウエハＢでバッファ層（衝撃緩衝用）を使用することが、最とも望ましい。プロセスＰ０１２は一方のウエハＡの凹部と他方のウエハＢの凸部とをさねはぎ接合する。ここで、採用しているこのさねはぎ接合は、最とも強固な凹凸の組合せ接合による封止方法である。デバイスが超小型すればするほど、その有効性は極めて高くなる。プロセス０１３で真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中にて３７０℃の温度での金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化する。このとき、電気的接続用フィールドスルーは、完全に接合ウエハに形成された電極ＰＡＤと電気的に接続されている。プロセス０１４では、ダイシングソーで個々のチップに分離して、高安定水晶振動子が得られる。
【実施例２】
【００１３】図２は、本発明で実現される高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍの（１００）面シリコン基板２０１に凹部２０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部２０２を囲む外周部に凸部２０７を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この突起部である凸部２０７は、図３に示すチップに形成された凹部３０７とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部２０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するΦ２ｍｍのギャップ電極（下地Ｃｒ：１００Å、上部に金電極：２０００Å）２０３と引出電極２０４がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ２１０につながっている。なお、基板２０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。２０５はΦ５ｍｍ、厚み８０μｍの水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。２０６は円形の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。２１０と２１１は、フィードスルー２０８、２０９を通して、電気的接続を確保している電極ＰＡＤである。フィードスルー２０８、２０９は、シリコン基板２０１の裏面からエッチングされた四角錐状の貫通孔である。
【実施例３】
【００１４】図３は、本発明で実現される高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板３０１に凹部３０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部３０２を囲む外周部に凹部３０７を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この陥没部である凹部３０７は、図２に示すチップに形成された凸部２０６とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部３０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するギャップ電極３０３と引出電極３０４がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ３０９につながっている。なお、基板３０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。３０５はΦ５ｍｍの水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。３０６は円形の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。３０８と３０９は、電気的接続を確保するための電極ＰＡＤである。
【実施例４】
【００１５】図４は、本発明の高安定水晶振動子の接合後に分割して得られる接合断面図である。上側加工チップ４０１と下側チップ４０６がさねはぎ接合箇所４０７、４０８で組合され、真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）雰囲気中で、３７０℃の温度で金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化された状態の断面図である。接合面４１２、４１３は４０２、４０３のフィードスルー部から外部接続用電極ＰＡＤが観察される。接合チップ内部に形成される水晶板４１１を収納できる空間４０５、４０９内に水晶板４１１があることから、水晶板４１１の上下に設けられたギャプ電極４０４、４１０からの高周波電界で励振される厚み振動は妨害されない。
【実施例５】
【００１６】図５は、本発明の接合３インチΦのシリコンウエハ上に形成されたチップの配置の平面図と接合状態の断面図である。図５のシリコンウエハ５０１は図２のチップパターン５０２がステップアンドリピート状にウエハ上に配置されている。５０３は、シリコンウエハの結晶方位を表示するオリフラマークである。図５のシリコンウエハ５０４は図３のチップパターン５０５がステップアンドリピート状にウエハ上に配置されている。図３には、水晶板が搭載されている。なお、５０６は、５０３と同様にシリコンウエハの結晶方位を表示するオリフラマークである。５０７は、シリコンウエハ５０１とシリコンウエハ５０４がさねはぎ接合された状態の断面である。
【実施例６】
【００１７】図６は、シリコンウエハ６０１上のチップのパターンを形成するプロセスを示す。プロセスＡは、ＳｉＯ２膜６０２にフォトレジスト膜６０３を形成し、ＲＩＥ（反応性イオンビームエッチング）でシリコンウエハをエッチングする。２層目のフォトレジスト膜６０３を除去した直後のシリコン基板上に形成される凹部６０５、６０７のエッチングのプロフィルである。６０４は、エッチングされていないシリコン基板６０１の表面である。シリコン基板６０１の反応性イオンビームエッチング面に形成されたＳｉＯ２膜６０２を除去することで、組立断面図（プロセスＡ＋プロセスＢ）のエッチングされた凹部６０４，６０５，６０６を有する上部接合ウエハパターン６０１が得られる。プロセスＢのフィードスルー６１５、６１６は、シリコン基板６１１の裏面からエッチングされる孔である。プロセスＢは、ＳｉＯ２膜６１２にフォトレジスト膜６１３を形成し、ＲＩＥ（反応性イオンビームエッチング）でシリコンウエハをエッチングする。２層目のフォトレジスト膜６１３を除去した直後のシリコン基板上に形成される凹部６１４、６１７のエッチングのプロフィルである。最終的には、凹部６１４、６１７と６１８はさねはぎ接合用凸部である。シリコン基板６１１の反応性イオンビームエッチング面に形成されたＳｉＯ２膜６１２を除去することで、組立断面図（プロセスＡ＋プロセスＢ）の上部接合ウエハパターン６１１が得られる。６１９は水晶板の収納用空間である。
【実施例７】
【００１８】図７は、本発明で実現されるメサ構造水晶板（母水晶板８０μｍ、メサ部の厚み１０μｍ：共振周波数換で１５５ＭＨｚ）を使用する高周波高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板７０１に凹部７０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部７０２を囲む外周部に凸部７０５を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この突起部である凸部７０５は、図８に示すチップに形成された凹部８０６とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部７０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するギャップ電極７０６と引出電極７０７がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ７１０につながっている。なお、基板７０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。７０３はメサ構造の水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。７０４はメサ構造の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。７１０と７１１は、フィードスルー７０８、７０９を通して、電気的接続を確保している電極ＰＡＤである。フィードスルー７０８、７０９は、シリコン基板７０１の裏面からエッチングされた貫通孔である。
【実施例８】
【００１９】図８は、本発明で実現されるメサ構造高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの他方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。シリコンチップのサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板８０１に凹部８０２と凹部８０２の中央部に凸部８０３をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部８０２を囲む外周部に凹部８０６を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この陥没部である凹部８０６は、図７に示すチップに形成された凸部７０５とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部８０２の最低部には、絶縁膜上にメサ構造８０３の水晶板の厚み振動を励振するギャップ電極８０７と引出電極８０８がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ８１０につながっている。なお、基板８０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。８０４はメサ構造水晶板（母水晶板８０μｍ、メサ部の厚み１０μｍ：共振周波数換で１５５ＭＨｚ）の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。８０５はメサ構造水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。
８０９と８１０は、電気的接続を確保するための電極ＰＡＤである。
【実施例９】
【００２０】図９は、本発明のメサ構造の高周波帯の高安定水晶振動子の接合後に分割して得られる接合断面図である。上側加工チップ９０１と下側チップ９１２がさねはぎ接合箇所９０７、９０８で組合され、真空中または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）雰囲気中で、３７０℃の温度で金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化された状態の断面図である。接合面９１５、９１６は９０２、９０３のフィードスルー部から外部接続用電極ＰＡＤが観察される。接合チップ内部に形成されるメサ構造水晶板９１７をバッファ層（衝撃緩衝用）９１０，９１１であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍで固定し水晶板９１７を収納できる構造になっている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。空間９０６、９０９内にメサ構造水晶板９１７があるが、メサ構造水晶板９１７の上下に設けられたギャプ電極９０４、９１３とこのギャプ電極９０４、９１３からパターン的に接続されている引出電極９０５，９１４があり、このギャプ電極９０、９１３からの高周波電界で励振される厚み振動は空間９０６、９０９で振動妨害されないことになる。メサ構造の厚さ１０μｍの水晶片の効率的励振効率を確保するため、ギャップ電極９１３は凸部９１８上に設けられている。
【実施例１０】
【００２１】図１０は、本発明の他の実施例の平行電界励振による高安定水晶振動子の断面図である。上側加工チップ１００１と下側チップ１００２がさねはぎ接合箇所１００５、１００６で組合され、真空中または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）雰囲気中で、３７０℃の温度で金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化された状態の断面図である。接合面１００７，１００８は１００９，１０１０のフィードスルー部から外部接続用電極ＰＡＤが観察される。接合チップ内部には平行電界励振用ギャップ電極１００３，１００４が設けられ水晶板１０１３の両端１０１１，１０１２をスペーサの役目をする薄膜で水晶板１０１３を収納固定する。空間１０１４，１０１５内に水晶板１０１３があるが、水晶板１０１３の上下に設けられたギャプ電極１００３，１００４からの平行電界で励振される厚み振動は妨害されない。なお、水晶板１０１３がエネルギー閉じ込め水晶板の場合は、水晶板１０１３の中心部に振動エネルギーが集中しているために、図４や図９のように水晶板１０１３の外周部を支持固定しても何らＣＩ値に影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の高安定水晶振動子の基本製造プロセスである。
【図２】本発明の高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。
【図３】本発明の高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。
【図４】本発明の高安定水晶振動子の接合後に分割して得られる接合断面図である。
【図５】本発明の接合３インチΦのシリコンウエハ上に形成されたチップの配置の平面図と接合状態の断面図である。
【図６】シリコンウエハ６０１上のチップのパターンを形成するプロセスを示す。
【図７】本発明のメサ構造高周波高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。
【図８】本発明のメサ構造高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの他方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。
【図９】本発明のメサ構造の高周波帯の高安定水晶振動子の接合後に分割して得られる接合断面図である。
【図１０】本発明の平行電界励振水晶動子の断面図である。
【図１１】従来の高安定水晶振動子に水晶片の上に電極膜を形成しない高安定水晶振動子である。
【図１２】従来の空気間隙式高調波水晶振動子である。
【符号の説明】
【００２３】Ｐ００１  凹部形成プロセス            Ｐ００２  凹部形成プロセス
Ｐ００３  電極形成プロセス            Ｐ００４  凹部、金薄膜形成プロセス
Ｐ００５  フィードスルー形成プロセス  Ｐ００６  水晶板保持部形成プロセス
Ｐ００７  凸部、凹部形成プロセス      Ｐ００８  電極形成プロセス
Ｐ００９  凸部に金薄膜形成プロセス    Ｐ０１０  清浄化、熱エージングプロセス
Ｐ０１１  水晶板固定プロセス          Ｐ０１２  さねはぎ接合プロセス
Ｐ０１３  共晶接合プロセス            Ｐ０１４  ダイシングプロセス
【００２４】２０１  シリコン基板                    ２０２  凹部
２０３  ギャップ電極                    ２０４  引出電極
２０５  水晶板                          ２０６  シリコンのフレーム
２０７  凸部                            ２０８  フィードスルー
２０９  フィードスルー                  ２１０  電極ＰＡＤ
２１１  極ＰＡＤ
【００２５】３０１  シリコン基板                    ３０２  凹部
３０３  ギャップ電極                    ３０４  引出電極
３０５  水晶板                          ３０６  シリコンのフレーム
３０７  凸部                            ３０８  フィードスルー
３０９  フィードスルー                  ３１０  電極ＰＡＤ
３１１  電極ＰＡＤ
【００２６】４０１  チップ                          ４０２  フィードスルー
４０３  フィードスルー                  ４０４  ギャップ電極
４０５  空間                            ４０６  チップ
４０７  さねはぎ接合箇所                ４０８  さねはぎ接合箇所
４０９  空間                            ４１０  ギャップ電極
４１１  水晶板                          ４１２  接合面
４１３  接合面
【００２７】５０１  シリコンウエハ                  ５０２  チップパターン
５０３  オリフラマーク                  ５０４  シリコンウエハ
５０５  チップパターン                  ５０６  オリフラマーク
５０７  さねはぎ接合の断面
【００２８】６０１  シリコンウエハ                  ６０２  ＳｉＯ２膜
６０３  フォトレジスト膜                ６０４  凹部
６０５  凹部                            ６０６  凹部
６１１  シリコン基板                    ６１２  ＳｉＯ２膜
６１３  フォトレジスト膜                ６１４  凹部
６１５  フィードスルー                  ６１６  フィードスルー
６１７  凹部                            ６１８  凸部
６１９  収納用空間
【００２９】７０１  シリコン基板                    ７０２  凹部
７０３  バファ層                        ７０４  シリコンのフレーム
７０５  凸部                            ７０６  ギャップ電極
７０７  引出電極                        ７０８  フィードスルー
７０９  フィードスルー                  ７１０  電極ＰＡＤ
７１１  電極ＰＡＤ
【００３０】８０１  シリコン基板                    ８０２  凹部
８０３  凸部                            ８０４  メサ構造水晶板
８０５  シリコンのフレーム              ８０６  凹部
８０７  ギャップ電極                    ８０８  引出電極
８０９  電極ＰＡＤ                      ８１０  電極ＰＡＤ
【００３１】９０１  チップ                          ９０２  フィードスルー
９０３  フィードスルー                  ９０４  ギャップ電極
９０５  引出電極                        ９０６  空間
９０７  さねはぎ接合箇所                ９０８  さねはぎ接合箇所
９０９  空間                            ９１０  バッファ層
９１１  バッファ層                      ９１２  チップ
９１３  ギャップ電極                    ９１４  引出電極
９１５  接合面                          ９１６  接合面
９１７  メサ構造水晶板                  ９１８  凸部
【００３２】１００１  チップ                        １００２  チップ
１００３  ギャップ電極                  １００４  ギャップ電極
１００５  さねはぎ接合箇所              １００６  さねはぎ接合箇所
１００７  接合面                        １００８  接合面
１００９  フィードスルー                １０１０  フィードスルー
１０１１  スペーサ膜                    １０１２  スペーサ膜
１０１３  水晶板                        １０１４  空間
１０１５  空間
【図１】
2006050508.tif 000003
【図２】
2006050508.tif 000004
【図３】
2006050508.tif 000005
【図４】
2006050508.tif 000006
【図５】
2006050508.tif 000007
【図６】
2006050508.tif 000008
【図７】
2006050508.tif 000009
【図８】
2006050508.tif 000010
【図９】
2006050508.tif 000011
【図１０】
2006050508.tif 000012
【図１１】
2006050508.tif 000013
【図１２】
2006050508.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月11日(2005.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接合ウエハの一方のウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの対向するウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され、真空または不活性ガス中のウエハ接合で一体化後個々のチップに分離してなることを特徴とする高安定水晶振動子。
【請求項２】
凹部の周りの水晶板を支持できるフレームは、真空成膜または微小メッキまたは発泡金属またはシリコンまたは石英ガラスからなり、接合ウエハの一方のウエハは形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する凹部の周辺に表面を薄膜で被った凹部が形成され、接合ウエハの対向するウエハはエネルギー閉じ込め水晶板を収納する凹部の周りに表面を薄膜で被った凸部が形成され、一方のウエハの凹部と他方のウエハの凸部とをさねはぎ接合後真空または不活性ガス中での接合で一体化し個々のチップに分離してなる請求項１記載の高安定水晶振動子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】      本発明の高安定水晶振動子は、シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中の接合（常温接合、拡散接合等）で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接合ウエハの一方のウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの対向するウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形戍し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され、真空または不活性ガス中のウエハ接合で一体化後個々のチップに分離してなることを特徴とする高安定水晶振動子である。本発明で使用される水晶板は、メカノケミカル研磨されているが研磨用クロスの選定で水晶はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ状に加工されることから、必然的に形状によるエネルギー閉じ込めが実現できているため、本発明で使用される水晶板は高周波においても優れたＣＩを有する水晶振動子が得られている。ここでの絶縁層として使用する絶縁膜は、プラズマＣＶＤによるＳｉＮｘ膜，ＳｉＯ２膜やスパッタ法によるＳｉＯ２膜や電子ビーム蒸着によるＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３膜である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  本発明の高安定水晶振動子は、シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接介ウエハの一方のウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの対向するウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され、真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中のウエハ接合で一体化後個々のチップに分離してなることを特徴とする高安定水晶振動子である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】  本発明の高安定水晶振動子は、図２（図７）と図３（図８）に示すように、シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、接合ウエハの一方のウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、ウエハの凹部に励振用ギャップ電極と引出電極が形成され裏面から電気的接続のためのフィードスルーを形成する手段が施され、接合ウエハの対向するウエハ上に水晶板を収納した凹部の周りに水晶板を支持できるフレームを形成し、一方のウエハの凹部と他方のウエハの凸部とをさねはぎ接合して真空または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）中にて比較的低温の３７０℃の温度での金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化した後で個々のチップに分離してなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】図２は、本発明で実現される高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍの（１００）面シリコン基板２０１に凹部２０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部２０２を囲む外周部に凸部２０７を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この突起部である凸部２０７は、図３に示すチップに形成された凹部３０７とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部２０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するΦ２ｍｍのギャップ電極（下地Ｃｒ：１００Å、上部に金電極：２０００Å）２０３と引出電極２０４がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ２１０につながっている。なお、基板２０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。２０５はΦ５ｍｍ、厚み８０μｍの水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。２０６は円形の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。２１０と２１１は、フィードスルー２０８、２０９を通して、電気的接続を確保している電極ＰＡＤである。フィードスルー２０８、２０９は、シリコン基板２０１の裏面からエッチングされた四角錐状の貫通孔である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】図３は、本発明で実現される高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板３０１に凹部３０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部３０２を囲む外周部に凹部３０７を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この陥没部である凹部３０７は、図２に示すチップに形成された凸部２０６とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部３０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するギャップ電極３０３と引出電極３０４がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ３０９につながっている。なお、基板３０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。３０５はΦ５ｍｍの水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。３０６は円形の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。３０８と３０９は、電気的接続を確保するための電極ＰＡＤである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】図７は、本発明で実現されるメサ構造水晶板（母水晶板８０μｍ、メサ部の厚み１０μｍ：共振周波数換で１５５ＭＨｚ）を使用する高周波高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの一方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。チップサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板７０１に凹部７０２をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部７０２を囲む外周部に凸部７０５を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この突起部である凸部７０５は、図８に示すチップに形成された凹部８０６とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部７０２の最低部には、絶縁膜上に水晶の厚み振動を励振するギャップ電極７０６と引出電極７０７がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ７１０につながっている。なお、基板７０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁糢は必要としない。７０３はメサ構造の水晶板の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもっ発泡金属からなる薄膜であってもよい。７０４はメサ構造の水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。７１０と７１１は、フィードスルー７０８、７０９を通して、電気的接続を確保している電極ＰＡＤである。フィードスルー７０８、７０９は、シリコン基板７０１の裏面からエッチングされた貫通孔である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】図８は、本発明で実現されるメサ構造高安定水晶振動子を構成するパーツの接合ウエハの他方の加工ウエハチップの平面図Ａと断面図Ｂである。シリコンチップのサイズは７ｍｍ×６ｍｍ×０．５ｍｍのシリコン基板８０１に凹部８０２と凹部８０２の中央部に凸部８０３をシリコンのエッチング技術で形成する。この作製された凹部８０２を囲む外周部に凹部８０６を同様にシリコンのエッチング技術で形成するが、この陥没部である凹部８０６は、図７に示すチップに形成された凸部７０５とさねはぎ接合するための接合箇所である。凹部８０２の最低部には、絶縁膜上にメサ構造８０３の水晶板の厚み振動を励振するギャップ電極８０７と引出電極８０８がパターンで接続され、外部引出電極ＰＡＤ８１０につながっている。なお、基板８０１が石英ガラス（絶縁物）の場合は、電極形成時の絶縁膜は必要としない。８０４はメサ構造水晶板（母水晶板８０μｍ、メサ部の厚み１０μｍ：共振周波数換で１５５ＭＨｚ）の外周部を支持するための、バッファ層（衝撃緩衝用）であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍが蒸着またはスパッタリングで作製されている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもかつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。８０５はメサ構造水晶板の外周部を支えるシリコンのフレームである。８０９と８１０は、電気的接続を確保するための電極ＰＡＤである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】図９は、本発明のメサ構造の高周波帯の高安定水晶振動子の接合後に分割して得られる接合断面図である。上側加工チップ９０１と下側チップ９１２がさねはぎ接合箇所９０７、９０８で組合され、真空中または不活性ガス（Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ）雰囲気中で、３７０℃の温度で金Ｓｉ共晶接合による拡散接合で一体化された状態の断面図である。接合面９１５、９１６は９０２、９０３のフィードスルー部がら外部接続用電極ＰＡＤが観察される。接合チップ内部に形成されるメサ構造水晶板９１７をバッファ層（衝撃緩衝用）９１０，９１１であり、膜構成としては、下地Ｃｒ：３００Å、上部に金電極：０．５μｍ〜１μｍで固定し水晶板９１７を収納できる構造になっている。バッファ層として、ここでは、真空成膜を採用したが、微小メッキからなるバンプまたはダマシンメッキ、または膜内部に空隙をもつ発泡金属からなる薄膜であってもよい。空間９０６、９０９内にメサ構造水晶板９１７があるが、メサ構造水晶板９１７の上下に設けられたギャプ電極９０４、９１３とこのギャプ電極９０４、９１３からパターン的に接続されている引出電極９０５，９１４があり、このギャプ電極９０４、９１３からの高周波電界で励振される厚み振動は空間９０６、９０９で振動妨害されないことになる。メサ構造の厚さ１０μｍの水晶片の効率的励振効率を確保するため、ギャップ電極９１３は凸部９１８上に設けられている。
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月20日(2005.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンまたは石英ガラスからなる対向する二枚のウエハの内部に水晶板を収納する空間を設けて真空または不活性ガス中の接合で一体化し個々のチップに分離してなる高安定水晶振動子において、凹部の周りの水晶板を支持できるフレームは、真空成膜または微小メッキまたは発泡金属またはシリコンまたは石英ガラスからなり、接合ウエハの一方のウエハは形状加工によるエネルギー閉じ込め水晶板を収納する凹部の周辺に表面を薄膜で被った凹部が形成され、接合ウエハの対向するウエハはエネルギー閉じ込め水晶板を収納する凹部の周りに表面を薄膜で被った凸部が形成され、一方のウエハの凹部と他方のウエハの凸部とをさねはぎ接合後真空または不活性ガス中での接合で一体化し個々のチップに分離してなることを特徴とする高安定水晶振動子。