(57)【要約】【課題】本発明は、高い信頼性を有する振動子を備えた電子デバイスを提供し、さらに、生産性に優れた振動子を有する電子デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスにおいて、底部部材と蓋部材がともにシリコンからなり、蓋部材には貫通孔が形成され、且つ貫通孔の内側が封止材によって塞がれている。またその電子デバイスは、底部部材に振動子とＩＣを形成する底部部材組み立て工程と、蓋部材に貫通孔を形成する蓋部材形成工程と、底部部材と蓋部材を接合する接合工程と、蓋部材に開口した貫通孔を通過させたレーザービームを用いて振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、貫通孔を封止材で塞ぎ、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側を気密する封止工程とで製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、前記底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスにおいて、
前記底部部材と前記蓋部材は、ともにシリコンからなり、
前記蓋部材には貫通孔が形成され、且つ該貫通孔の内側は封止材によって塞がれていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記貫通孔は、外側に開口する開口部よりも前記密閉空間側に開口する開口部の方が小さいことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記底部部材と前記蓋部材は、接合材を介さずに直接接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記蓋部材の前記底部部材と接合される面と対向する面に金属層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、前記底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスの製造方法において、
前記底部部材に前記振動子と前記ＩＣを形成する底部部材組み立て工程と、
前記蓋部材に貫通孔を形成する蓋部材形成工程と、
前記底部部材と前記蓋部材を接合する接合工程と、
前記貫通孔を通過させて振動子に照射したレーザービームを用いて前記振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、
前記貫通孔を封止材で塞ぎ、前記底部部材と前記蓋部材で囲まれた前記密閉空間の内側を気密する封止工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記底部部材と前記蓋部材は、ともにシリコンからなることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記蓋部材形成工程において、ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いて前記貫通孔を形成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記貫通孔は、外側に開口する開口部よりも、前記密閉空間側に開口する開口部の方が小さくなるように形成したことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記底部部材と前記蓋部材を表面活性化接合法によって接合したことを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記振動子は水晶からなることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記レーザービームは水晶に吸収されるレーザービームであることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記封止工程において、前記封止材はレーザービームで溶融されることを特徴とする請求項５から請求項１１のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記周波数調整工程に用いられる前記レーザービームと前記封止工程に用いられる前記レーザービームは同じレーザー照射装置によって照射されることを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記周波数調整工程に用いられる前記レーザービームと前記封止工程に用いられる前記レーザービームは同じ波長からなることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
携帯型電子機器やカーエレクトロニクス製品などに用いられる振動子を備えた電子デバイスとその製造方法に関し、特に生産性に優れ、高い信頼性を有する振動子を備えた電子デバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やウェアラブル機器に代表される携帯型電子機器の需要が高まりつつある。こうした携帯型電子機器には水晶発振器に代表される振動子を備えた電子デバイスが多く使用されているが、近年、特に信頼性が高く生産性に優れた電子デバイスの要求が高まってきている。
【０００３】
一方、自動車分野においては、ＩＴＳ（高度道路交通システム）の進展により、自動車の電子化、ＩＴ（情報通信技術）化の取り組みが活発化している。こうした取り組みの中では、加速度センサーや角速度センサー等の重要性がさらに高まっており、これらに使われる電子デバイス、特に高精度で発振する振動子を備えた電子デバイスの要求が高まってきている。
【０００４】
以下に、電子デバイスの中でも最も需要の多い水晶振動子を備えた電子デバイスについて、従来から知られている構成を示す（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１０は従来のＩＣを備えた電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。図１０（ｄ）に示すように、従来の電子デバイス６０は、シリコン（Ｓｉ）からなるパッケージ２１０の下面に集積回路素子（ＩＣ）６００が形成されており、さらにパッケージ２１０の上面にキャビティ（深堀部）を形成して、その内部に電極３００が形成された水晶振動子５００を実装する構成になっていた。また、水晶振動子５００とＩＣ６００はパッケージ２１０に設けられた貫通電極４００によって、電気的に接続されていた。
【０００６】
さらに、パッケージ２１０の上面側には接合材９００を介して金属製の蓋部材１５０が接合され、パッケージ２１０の内側は窒素雰囲気または真空雰囲気の状態で気密封止されていた。
【０００７】
上記構成からなる従来の電子デバイス６０は、以下に示すような製造方法によって製造されていた。まず、図１０（ａ）に示すように、板状のシリコン（Ｓｉ）ウェハー２０００の一方の平面上に、一般に使われているＬＳＩ製造技術によって、ＩＣ６００を形成する。
【０００８】
その後、図１０（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハー２０００のＩＣ６００が形成されていない側の平面に、水晶振動子５００を実装するためのキャビティ（深堀部）４２００をウェットエッチング法やドライエッチング法によって加工してＳｉからなるパッケージ２１０を形成し、さらに、圧電振動片５００とＩＣ６００の導通を確保するために、キャビティ４２００の内底面からＩＣ６００にかけて貫通孔を設け、その内側に貫通電極４００を形成する。貫通電極４００はスパッタリング法やメッキ法等により形成することが可能である。
【０００９】
その後、図１０（ｃ）に示すように、キャビティ４２００の内部に電極３００を備えた水晶振動子５００を導電性接着剤等によって実装した後、電極３００をレーザービームＬＢで除去することによって、所望の振動特性になるように調整を行う。
【００１０】
最後に、図１０（ｄ）に示すように、パッケージ２１０のキャビティ４２００の周縁部に接合材９００を塗布し、コバール等の金属材料からなる蓋部材１５０を接着することによって、パッケージ２１０の内部を気密封止し完成に至る。
【００１１】
また上記電子デバイス構造とは別に、気密封止されたパッケージ内の気圧をより安定化させるための電子デバイス構造も提案されている（例えば特許文献２参照）。図１１は従来の光透過性材料からなる蓋部材を用いた電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【００１２】
図１１（ｄ）に示す従来の電子デバイス７０では、キャビティ（深堀部）が形成されたパッケージ２２０の内側に電極３００が形成された水晶振動子５００を実装され、パッケージ２２０のキャビティがある側を蓋部材１５５で密閉した構成になっていた。なお、電子デバイス７０はＩＣ６００を備えていないため、図１０（ｄ）の電子デバイス６０のように貫通電極４００を形成する必要はなく、水晶振動子５００はパッケージ２２０に形成される台座４５０上に接合されている。
【００１３】
パッケージ２２０のキャビティを密閉する蓋部材１５５は、光透過性材料、例えばガラス等からなる蓋部材１５５であり、パッケージ２２０とは接合材９００を介して接合される。なお、蓋部材１５５には貫通孔３３００が形成されているが、貫通孔３３００を封止材７００によって塞ぐことにより、パッケージ２２０の内側を窒素雰囲気または真空雰囲気の状態で気密封止していた。
【００１４】
なお、上記構成からなる従来の電子デバイス７０は、以下に示す製造方法で製造されていた。まず、図１１（ａ）に示すように、パッケージ２２０のキャビティ内に形成された台座４５０に、電極３００が形成された水晶振動子５００を接合し、さらに、パッケージ２２０の上面側に接合材９００を介して光透過性材料で一部に貫通孔３３００が開口した蓋部材１５５を接合する。
【００１５】
なお、パッケージ２２０と蓋部材１５５の接合時には接合材９００から多少のガスが発生するが、その発生したガスは蓋部材１５５にあけられた貫通孔３３００から排気されるため、パッケージ２２０のキャビティ内にはほとんど残らない。
【００１６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、レーザービームＬＢを、光透過性材料からなる蓋部材１５５を透過させた後、水晶振動子５００上の電極３００に照射する。このレーザービームＬＢによって電極３００の一部を除去することで周波数調整が行われる。なお、この周波数調整工程によって発生する粉塵やガスは、蓋部材１５５にあけられた貫通孔３３００から排気されるため、パッケージ２２０のキャビティ内に残ることはほとんど無い。
【００１７】
次に、図１１（ｃ）に示すように、蓋部材１５５に開口した貫通孔３３００に、一般に使われる封止材料、例えば金・錫（ＡｕＳｎ）合金や銀（Ａｇ）等からなる封止ボール７５０を落とし込む。なおこの時、貫通孔３３００と封止ボール７５０の間にできる隙間を使って排気を行い、パッケージ２２０の内部を一定の気圧状態に保たせる。
【００１８】
最後に、封止ボール７５０を加熱し溶融させることによって、図１１（ｄ）に示すように、貫通孔３３００が封止材７００で塞がれ、その結果、パッケージ２２０の内側を一定の気圧の窒素雰囲気または真空雰囲気の状態に密閉させることができる。
【００１９】
【特許文献１】特開２００４−２１４７８７号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−７１９８号公報（第６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献１に記載の電子デバイス６０の場合、図１０（ｄ）に示すように、その製造方法の最後の工程でパッケージ２１０と蓋部材１５０の接合が行われる。この時、接合材９００からは多少なりともガスが発生するが、図１０（ｄ）に示す電子デバイス６０の構造の場合、その発生したガスはパッケージ２１０の内側、すなわちパッケージ２１０と蓋部材１５０とで密閉された空間に残ってしまう。
【００２１】
この接合材９００から発生するガスの量は、接合材９００の塗布量や接合条件等のちょっとした違いによって大きく異なるため、発生するガスの量を制御することは難しい。そのため、気密封止されたパッケージ２１０の内側の気圧は、その時々の発生ガスの量によってばらつき、安定しなかった。水晶振動子５００の振動特性は気圧の影響を大きく受けるので、これにより従来の電子デバイス６０は、水晶振動子５００の振動特性が安定せず、信頼性が低かった。
【００２２】
また、パッケージ２１０と蓋部材１５０は、接合材９００を加熱して溶融させることで接合されるが、従来の電子デバイス６０の場合、ＩＣ６００がパッケージ２１０に形成された状態で蓋部材１５０と接合させるため、接合時にあまり高温にすることができない。
【００２３】
よって、接合時の加熱温度を接合可能な限り低くしてＩＣ６００に熱的な悪影響がおよばないようにして接合していた。その結果、接合強度が低くなってしまい、封止不良の発生が多く発生していた。しいては、電子デバイス６０の信頼性低下、生産性低下につながっていた。
【００２４】
一方、特許文献２に記載の電子デバイス７０は、気密封止されたパッケージ２２０の内側の気圧を安定化させることを目的とした構造を提案したものであるが、図１０に示す電子デバイス６０のように、ＩＣ６００を搭載することを考慮していない。そのため、パッケージ２１０と蓋部材１５０の間に接合材９００を挟み、接合材９００を高温で加熱して溶融させて接合させることを前提としている。
【００２５】
よって、仮に図１１に示す電子デバイス７０にＩＣ６００を搭載した場合、電子デバイス６０と同じように接合時には高温にすることができないため、接合強度が低くなってしまうという同じような問題が発生する。その結果、特許文献１の電子デバイス６０と同様に、封止不良の発生が多くなり、信頼性が低下し生産性が悪くなってしまうことは明らかである。
【００２６】
また、従来の電子デバイス７０の場合、光透過性材料としてガラスからなる蓋部材１５５を用いているが、ガラスは加工性が非常に悪く、蓋部材１５５に微細な貫通孔３３００を形成することは非常に難しい。よって、従来の電子デバイス７０は蓋部材１５５の形成工程における生産性が非常に悪かった。
【００２７】
また、従来の電子デバイス７０の製造方法では、図１１（ｂ）に示す周波数調整工程において、蓋部材１５５をレーザービームＬＢが透過してから電極３００を加工している。この時、蓋部材１５５の表面に傷があったり、蓋部材１５５の内部に内部欠陥があったりすると、それが原因となり割れや破損が生じることがあった。このことは、電子デバイス７０の信頼性を悪化させる原因にもなっていた。
【００２８】
さらに、レーザービームＬＢで蓋部材１５５自体が加工されることを避ける必要があるので、ガラスのような光透過性材料を加工しないレーザービームＬＢを選択して使用する必要があった。よって、光透過性材料である水晶振動子５００自身も当然の事ながら加工することはできない。そこで、従来の電子デバイス７０では、光透過性材料を加工しないレーザービームＬＢでも加工可能な電極３００を加工し除去することで周波数調整を行っていた。
【００２９】
この場合、周波数調整は電極３００が除去されることによる質量変化を利用して調整がなされるが、通常電極３００は薄く形成されており、除去できる質量は限られてしまう。よって、従来の電子デバイス７０では周波数調整可能な周波数範囲は非常に狭かった。その結果、周波数調整可能な周波数範囲に入らない多くの水晶振動子５００が不良となってしまい、生産性が悪かった。
【００３０】
本発明の目的は、高い信頼性を有する振動子を備えた電子デバイスを提供することにあり、さらには、生産性に優れた振動子を有する電子デバイスを提供することにある。また、高い信頼性を有し、生産性に優れた振動子を備えた電子デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決するために、本発明の電子デバイスは、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスにおいて、
底部部材と蓋部材は、ともにシリコンからなり、蓋部材には貫通孔が形成され、且つ貫通孔の内側は封止材によって塞がれていることを特徴としている。
【００３２】
さらに、貫通孔は、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さいのが望ましい。
【００３３】
さらに、底部部材と蓋部材は、接合材を介さずに直接接合されているのが望ましい。
【００３４】
さらに、蓋部材の底部部材と接合される面と対向する面に金属層が形成されているのが望ましい。
【００３５】
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスの製造方法において、
底部部材に振動子とＩＣを形成する底部部材組み立て工程と、
蓋部材に貫通孔を形成する蓋部材形成工程と、
底部部材と蓋部材を接合する接合工程と、
貫通孔を通過させて振動子に照射したレーザービームを用いて振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、
貫通孔を封止材で塞ぎ、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側を気密する封止工程とを有することを特徴としている。
【００３６】
さらに、底部部材と蓋部材はともにシリコンからなるのが望ましい。
【００３７】
さらに、蓋部材形成工程において、ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法を用いて貫通孔を形成するのがのぞましい。
【００３８】
さらに、貫通孔は、外側に開口する開口部よりも、密閉空間側に開口する開口部の方が
小さくなるように形成するのが望ましい。
【００３９】
さらに、底部部材と蓋部材を表面活性化接合法によって接合するのが望ましい。
【００４０】
さらに、振動子は水晶からなるのが望ましい。
【００４１】
さらに、レーザービームは水晶に吸収されるレーザービームであるのが望ましい。
【００４２】
さらに、封止工程において、封止部材はレーザービームで溶融されるのが望ましい。
【００４３】
さらには、周波数調整工程に用いられるレーザービームと封止工程に用いられるレーザービームは同じレーザー照射装置によって照射されるのが望ましい。
【００４４】
さらに、周波数調整工程に用いられるレーザービームと封止工程に用いられるレーザービームは同じ波長からなるのが望ましい。
【００４５】
（作用）
本発明の電子デバイスは、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側に配置される振動子と、底部部材に形成されるＩＣとを備えた電子デバイスであり、底部部材と蓋部材がともにシリコン（Ｓｉ）からなっており、さらに蓋部材には貫通孔が形成され、且つ貫通孔の内側は封止材によって塞がれている。
【００４６】
底部部材がＳｉからなっているので、底部部材に形成されるＩＣは、ＳｉウェハーからＩＣを製造する通常のＬＳＩ製造工程をそのまま利用して製造することが可能である。よって、通常のＩＣと変わらない安定した性能を有するＩＣを底部部材に形成することができる。また従来のＬＳＩ製造工程をそのまま使うことができるので、新たな装置の導入をする必要が無く、生産コストも低く抑えることができる。
【００４７】
さらに、蓋部材もＳｉからなっているので、ＬＳＩ製造技術やＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-System）製造技術の一つとして一般に知られているドライエッチング法やウェットエッチング法を使って、非常に微細で精度の高い貫通孔を容易に形成することができる。これにより貫通孔を形成する工程における不良発生を少なくすることができ、生産性が向上する。
【００４８】
また、本発明において、蓋部材に形成された貫通孔は以下に示すような複数の役目を担っている。その役目とは、周波数調整工程で振動子に照射するレーザービームを通過させるための第１の役目と、周波数調整工程で発生する粉塵やガスを外部へ放出させるための第２の役目と、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側が一定の気圧になるように調整するための第３の役目である。
【００４９】
最終的には貫通孔の内側に封止材を塞ぐことによって、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側を一定の気圧で気密封止し、振動子が配置される密閉空間を窒素雰囲気または真空雰囲気の状態にすることが可能である。振動子の振動特性は、周囲の気圧に大きく影響されるので、このように一定の気圧の窒素雰囲気または真空雰囲気にできれば、振動特性を安定化させることができる。よって本発明の構造では、信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能である。
【００５０】
なお、貫通孔の封止方法としては、球体状の封止材である封止ボールを貫通孔の内側に落とし込み、その封止ボールを加熱し溶融させて行う方法が最も簡易的で且つ信頼性も高い。この封止方法を用いるためには、封止ボールを貫通孔に落とし込んだ時に、封止ボー
ルが貫通孔の途中で引っかかりその場所に留まるようにしなければならない。そのために、本発明では、蓋部材に形成される貫通孔を、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さくしている。
【００５１】
また、本発明の電子デバイスでは、底部部材と蓋部材の間に別部材（例えば接合材等）を介さずに直接接合している。従来はパッケージと蓋部材の間に接合材を形成して接合していたため、接合時に接合材から発生するガスがパッケージと蓋部材からなる密閉空間内に取り残されてしまい、気圧が安定せず、その結果として振動子の振動特性に悪影響を及ぼしていた。しかしながら本発明では接合材を用いていないのでこのような問題はまったく生じない。
【００５２】
さらに、本発明では、蓋部材の底部部材と接合される面と対向する反対側の面に金属層を形成することによって、Ｓｉからなる蓋部材を割れにくくすることができ、電子デバイスの強度を高めることができる。
【００５３】
また、Ｓｉは多少なりとも光を透過するが、光を通さない金属膜を形成することで、ＩＣを遮光することができるので、ＩＣの特性が光によって悪化するのを防ぐ効果も得られる。
【００５４】
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、底部部材に振動子とＩＣを形成する底部部材組み立て工程と、蓋部材に貫通孔を形成する蓋部材形成工程と、底部部材と蓋部材を接合する接合工程と、蓋部材に開口した貫通孔を通過させて振動子に照射したレーザービームを用いて振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、貫通孔を封止材で塞ぎ、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側を気密する封止工程とを有している。
【００５５】
このように本発明の製造方法では、底部部材に振動子とＩＣを形成する底部部材組み立て工程と、蓋部材に貫通孔を形成する蓋部材形成工程とを分けているので、二つの工程を並列的に進めることができる。その結果、生産効率が高まり生産性が向上する。
【００５６】
以上のようにして別々の工程で流れていた底部部材と蓋部材は、接合工程で初めて一つにまとめられる。この接合工程の時点では、振動子もＩＣも貫通孔もすべて形成済みであるので、接合だけに注力して作業を行えばよく、作業性は至って良好である。
【００５７】
さらに本発明の製造方法では、接合工程後にレーザービームを用いて振動子の周波数調整を行うが、蓋部材に貫通孔があけられているので、この貫通孔を通してレーザービームを振動子に直接照射することができる。本発明の蓋部材に形成される貫通孔は、このように周波数調整するためのレーザービームを通過させることを第１の役目としている。
【００５８】
従来の電子デバイスの製造方法では、ガラス等の光透過性材料からなる蓋部材の内部をレーザービームが透過してから振動子に照射されるため、蓋部材に表面の傷や内部欠陥があると、それが原因で蓋部材に割れや破損が生じることが多々あった。しかしながら、本発明では、そのような蓋部材の割れや破損は発生せず、結果として、電子デバイスの信頼性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、従来はガラス等の光透過性材料からなる蓋部材を透過しなくてはならなかったため、光透過性材料に吸収され光透過性材料を加工可能なレーザービーム（例えばフェムト秒レーザー等）を周波数調整工程に利用することはできなかった。しかしながら、本発明の製造方法においてレーザービームは途中で他の部材を介すことなく直接振動子に照射されるため、従来は利用することができなかった光透過性材料を加工することが可能なレーザービーム（例えばフェムト秒レーザー等）を利用することが可能である。
【００６０】
その結果、本発明の周波数調整工程では、薄い電極を除去加工して周波数調整するだけでなく、例えば水晶振動子のような光透過性材料からなる振動子を直接加工して周波数調整をすることができるようになる。水晶振動子自体を加工できれば、電極を加工するよりも多くの加工をすることができ、水晶振動子の質量変化量も大きくなる。その結果、周波数調整可能な周波数範囲が広まるので、電子デバイスの良品率を格段に向上させることができる。
【００６１】
なお、周波数調整工程で発生する粉塵やガスは、蓋部材に形成される貫通孔を通して外部に排出される。このように、本発明の蓋部材に形成される貫通孔は、不要な粉塵やガスを排出させることを第２の役目としている。
【００６２】
さらに本発明の製造方法では、貫通孔に、例えば球体状の封止材である封止ボールを落とし込み、その封止ボールを加熱し溶融させて貫通孔を塞ぎ、底部部材と蓋部材で囲まれた密閉空間の内側を気密する。
【００６３】
なお封止ボールを溶融する前の時点では、少なからず貫通孔と封止ボールの間に隙間があるので、その隙間を通して気圧調整を行うことが可能である。このように、本発明の蓋部材に形成される貫通孔は、気圧調整をするという第３の役目も担っている。
【００６４】
また貫通孔に落とし込まれる封止材（例えば封止ボール等）は非常に微小であるので、それを加熱し溶融させてもガスの発生は極少量である。よって、気圧調整した状態を保ったまま、密閉空間の内側を気密することができる。これにより、振動子が配置される密閉空間内を安定した一定の気圧に保つことができるので、振動子の振動特性を安定化させることができ、信頼性の高い電子デバイスを提供可能になる。
【００６５】
さらに、本発明の製造方法では底部部材と蓋部材がＳｉからなっているのが望ましい。なぜなら、底部部材と蓋部材が同じ材料であるＳｉからなっていれば、仮に温度変化が生じても、熱膨張係数が同じなので、撓んだり、割れたりする心配が少ないからである。
【００６６】
また、底部部材がＳｉからなっていれば、底部部材に形成されるＩＣは、通常のＬＳＩ製造工程をそのまま利用して製造することが可能でなり、通常のＩＣと変わらない安定した性能を得ることができるからである。また、新たな装置の導入をする必要が無く、生産コストも低く抑えられるからである。
【００６７】
さらに、蓋部材もＳｉからなっていれば、ＬＳＩ製造技術やＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-System）製造技術として一般に知られているドライエッチング法やウェットエッチング法を使って貫通孔を加工することができる。これらドライエッチング法やウェットエッチング法は加工精度が非常に高いため、非常に微細で精度の高い貫通孔を形成することができ、蓋部材形成工程における不良発生を低く抑えることができる。
【００６８】
なお、蓋部材の貫通孔形成にドライエッチング法やウェットエッチング法を用いることによって、容易に、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さくなるように貫通孔を形成することができる。
【００６９】
例えば、ドライエッチング法を用いて二段階に加工を行えば、開口部の大きさの異なる貫通孔が直列につながった段付きの貫通孔を形成することができるし、Ｓｉのエッチング異方性を利用してウェットエッチング法を行えば、テーパーの付いた貫通孔を形成することもできる。
【００７０】
このようにして、蓋部材に形成される貫通孔を、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さく形成すれば、封止工程において、封止材（封止ボール等）を貫通孔に落とし込んだ時に、封止材（封止ボール等）は貫通孔の途中の所定の位置で引っかかって留まり、その所定の位置で溶融させれば、安定した封止が行える。
【００７１】
また、本発明の製造方法では、Ｓｉからなる底部部材とＳｉからなる蓋部材を用いることで、Ｓｉ同士を常温で接合することが可能で、一般に表面活性化接合法と呼ばれる接合法を利用することができる。
【００７２】
この表面活性化接合法は、底部部材と蓋部材を加熱することなく接合できるという利点だけでなく、底部部材と蓋部材の間に接合材のような別材料を挟む必要がないと言う利点も有している。接合材が無いので、従来の製造方法で問題とされていた接合材からのガスの発生をまったく心配する必要がない。その結果、接合工程を非常に安定化させることができる。
【００７３】
また、表面活性化接合法を用いれば、加熱する必要がないため、ＩＣに悪影響を及ぼす心配がない。さらに、加熱なしでも十分な接合強度が得られるので、接合強度不足による封止不良の発生はほとんど起こらない。
【００７４】
また、本発明の製造方法では、水晶からなる振動子（一般に水晶振動子と称する。）を使用し、且つ、水晶に吸収され水晶を加工することが可能なレーザービーム（例えばフェムト秒レーザー等）を利用することで、薄い電極を除去加工して周波数調整するだけでなく、水晶振動子そのものを直接加工して周波数調整をすることができる。
【００７５】
従来は薄い電極のみを加工して周波数調整を行っていたため周波数調整可能な周波数範囲が狭く、そのため周波数調整可能な周波数範囲に入らない多くの水晶振動子が不良となっていたが、本発明では、水晶振動子そのものを加工することによって、水晶振動子の質量変化を大きくすることができ周波数調整可能な周波数範囲が広まるので、水晶振動子の良品率が格段に向上する。
【００７６】
さらに、本発明の製造方法では、貫通孔内部の封止材だけを狙ってレーザービームを直接照射し、貫通孔内部の封止材だけを加熱し溶融させて貫通孔を封止している。こうすることにより、ＩＣや振動子は熱せられることがないので、熱的な影響によってＩＣや振動子の特性が悪化したり、破壊したりするのを防ぐことができる。
【００７７】
さらに望ましくは、周波数調整工程で利用するレーザービームと封止工程で利用するレーザービームは同じレーザービーム照射装置から照射されるのが望ましい。なぜなら、周波数調整工程で利用するレーザービームは、レーザービーム照射装置によって、貫通孔を通過するように光路が調整されているので、同じレーザービーム照射装置を用いることによって、確実に貫通孔内部の封止材だけにレーザービームを当てることができ、封止工程の信頼性が向上するからである。また、同じレーザービーム照射装置を用いることで、製造コストを抑えることもできる。
【００７８】
さらには、周波数調整工程で利用するレーザービームの波長と封止工程で利用するレーザービームの波長を同じくすることで、同じレーザー発振器を使うことができるようになり、その結果、レーザー発振器から振動子に至るまでの光路をまったく同じにすることができる。これにより、レーザービームの照射位置の精度は一段と高まり、封止工程の信頼性がさらに一層高まる。また、同じレーザー発振器を用いればレーザービーム照射装置の構成も簡略化できる。
【発明の効果】
【００７９】
本発明によれば、高い信頼性を有する振動子を備えた電子デバイスを提供することが可能であり、さらには、生産性に優れた振動子を有する電子デバイスを提供することが可能である。また、高い信頼性を有し、生産性に優れた振動子を備えた電子デバイスの製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。本実施形態では、携帯型電子機器やカーエレクトロニクス製品等で広く用いられている水晶振動子５００を備えた電子デバイス１０を示す。
【００８１】
図１（ｄ）に示すように、本実施形態の電子デバイス１０は、シリコン（Ｓｉ）からなる底部部材２００の下面に集積回路素子（ＩＣ）６００が形成され、さらに底部部材２００の上面に電極３００が形成された水晶振動子５００を実装する構成になっている。なお、水晶振動子５００とＩＣ６００は底部部材２００に設けられた貫通電極４００によって、電気的に接続されている。
【００８２】
さらに、底部部材２００の上面側、すなわち水晶振動子５００が形成されている側には、キャビティ（深堀部）が形成された箱状の蓋部材１００が、水晶振動子５００を囲うようにして接合されている。なお、この蓋部材１００も底部部材２００と同様にＳｉからなっており、さらに蓋部材１００の一部には、図１（ａ）に示すような、外側に開口する開口部ｄ２よりも底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた密閉空間側に開口する開口部ｄ１の方が小さい貫通孔３０００があけられている。
【００８３】
さらに、その貫通孔３０００の内側は、封止材７００によって塞がれており、これにより底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた密閉空間の内側を一定の気圧の窒素雰囲気または真空雰囲気の状態で気密封止することができる。
【００８４】
以上の構成からなる本発明の電子デバイス１０は、底部部材２００と蓋部材１００がどちらもＳｉからなっているのが大きな特徴の一つである。底部部材２００と蓋部材１００が同じＳｉからなっているので、どちらの部材も熱膨張係数が同じであり、温度変化が生じても撓んだり、割れたりする心配が少ない。これにより、本発明の電子デバイス１０は使用環境の温度変化に対して高い信頼性を有している。
【００８５】
以下に、本発明の電子デバイス１０の製造方法を説明する。本発明の電子デバイス１０の製造方法では、まず初めに、底部部材２００に電極３００が形成された水晶振動子５００とＩＣ６００を形成する底部部材組み立て工程と、蓋部材１００に貫通孔３０００を形成する蓋部材形成工程を行う。
【００８６】
なお底部部材組み立て工程と蓋部材形成工程については、どちらの工程を先に進めてもかまわないが、並列的に同時に二つの工程を進めるのが望ましい。なぜなら、二つの工程を同時に進めることによって、生産効率を向上させることができるからである。
【００８７】
上記、二つの工程のうち、まず底部部材組み立て工程について説明する。図２は本発明の電子デバイスの製造方法における底部部材組み立て工程を示した図である。まず図２（ａ）に示すように、Ｓｉウェハー２１００上にＩＣ６００を形成する。Ｓｉウェハー２１００上にＩＣ６００を形成することは、通常のＬＳＩ製造工程をそのまま利用すれば容易に可能であり、通常のＩＣと変わらない安定した性能を有するＩＣ６００をＳｉウェハー２１００上に形成することが可能である。
【００８８】
またこの時、従来のＬＳＩ製造装置をそのまま使えば、新たな製造装置の導入をする必要が無く、生産コストも低く抑えることができる。
【００８９】
次に、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハー２１００の一部にＩＣ６００に達する孔を加工して底部部材２００を形成し、その孔の内側に貫通電極４００を形成する。本実施形態では、貫通電極４００を形成するための孔をドライエッチング法によって加工した後、メッキ法によって金（Ａｕ）からなる貫通電極４００を形成した。なお、貫通電極４００の形成方法として蒸着法、スパッタリング法等を用いてもかまわない。
【００９０】
その後、図２（ｃ）に示すように、電極３００が形成された水晶振動子５００を、貫通電極４００と導通がとれるようにして実装し、水晶振動子５００とＩＣ６００が組み込まれた底部部材２００が完成する。
【００９１】
次に、蓋部材形成工程について説明する。図３は本発明の電子デバイスの製造方法におけるドライエッチング法による蓋部材形成工程を示した図である。まず初めに、図３（ａ）に示すように、Ｓｉウェハーの一方の面側にキャビティ（深堀部）４０００を加工して蓋部材１０２を形成し、さらにキャビティ４０００が形成されていない他方の面側に、これから形成しようとする貫通孔３０００のキャビティ４０００側の開口部ｄ１に対応した形状で、マスク層８１０をパターン化して形成する。
【００９２】
なおマスク層８１０としては、金属材料やレジスト等の樹脂材料を用いることが可能である。また、そのパターニング方法としては、フォトリソグラフィー法、エッチング法、スプレー法、インクジェット法、メッキ法、スクリーン印刷法などが挙げられるが、Ｓｉのドライエッチングを阻害しない方法であれば、いかなるパターニング方法を用いてもかまわない。
【００９３】
次に、マスク層８１０をマスクとして利用してドライエッチング法によってＳｉからなる蓋部材１０２を加工し、図３（ｂ）に示すような、開口部ｄ１の貫通孔３１００があけられた蓋部材１０１を形成する。
【００９４】
その後、マスク層８１０を除去し、新たに、これから形成しようとする貫通孔３０００の外側（キャビティー４０００の無い側）の開口部ｄ２に対応した形状で、マスク層８００をパターン化して形成する（図３（ｃ））。ここでのマスク層８００も、マスク層８１０と同様に、金属材料やレジスト等の樹脂材料を用いられ、パターニング方法もいかなるパターニング方法を用いてもかまわない。
【００９５】
さらに、マスク層８００をマスクとして利用して、ドライエッチング法でＳｉからなる蓋部材１０１を厚みの途中まで加工し、図３（ｄ）に示すように、開口部ｄ２の大きさで途中まであけられた段付き形状の貫通孔３０００を形成する。
【００９６】
最後に、マスク層８００を除去して、キャビティ４０００のある側の開口部がｄ１で、キャビティ４０００の無い側の開口部がｄ２である段付き形状の貫通孔３０００があけられた蓋部材１００が完成する（図３（ｅ））。
【００９７】
このように本工程では、キャビティのある側に開口する開口部ｄ１をキャビティ４０００の無い側に開口する開口部ｄ２よりも先に形成するので、当然の事ながら、後から加工されるキャビティ４０００の無い側に開口する開口部ｄ２を、先に加工されるキャビティ４０００のある側に開口する開口部ｄ１よりも小さくすることはできない。すなわち本蓋部材形成工程によれば、開口部ｄ２よりも開口部ｄ１の方が小さくなるように貫通孔を形
成することができる。
【００９８】
本発明では、蓋部材１００がＳｉからなっているので、上記のようにＬＳＩ製造技術やＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical-System）製造技術として一般に知られているドライエッチング法を使って貫通孔３０００を加工することができる。ドライエッチング法は加工精度が非常に高いため、非常に微細で精度の高い貫通孔３０００を形成することができ、その結果、蓋部材形成工程における不良発生率を低く抑えることができる。
【００９９】
本発明の電子デバイス１０の製造方法では、この後、図１（ａ）に示すように、底部部材組み立て工程でつくられた水晶振動子５００とＩＣ６００を備える底部部材２００と、蓋部材形成工程でつくられた貫通孔３０００のあけられた蓋部材１００を接合し、水晶振動子５００を底部部材２００と蓋部材１００で囲まれた空間内に配置させる。本発明の製造方法では、本工程を接合工程と称している。
【０１００】
本接合工程は、このように別々の工程でつくられた底部部材２００と蓋部材１００を接合して一体化させることを目的とした工程である。この接合工程の時点では、水晶振動子５００もＩＣ６００も貫通孔３０００もすべて形成済みであるので、本工程では接合だけに注力して作業を行えばよく、作業性は至って良好である。またその結果、作業ミスによる不良発生を少なくすることができる。
【０１０１】
本実施形態では、この接合工程に、一般に表面活性化接合法と呼ばれる接合法を用いた。この表面活性化接合法はＳｉ同士を常温で強固に接合することが可能な接合方法であり、本発明のようにＳｉからなる底部部材２００とＳｉからなる蓋部材１００を接合するのに最も適した接合法である。
【０１０２】
また、この表面活性化接合法を用いれば、加熱する必要がなく常温で接合が可能であるため、ＩＣに熱的な悪影響を及ぼす心配がない。さらに、加熱なしでも十分な接合強度が得られるので、接合強度不足による封止不良の発生をほとんど無くすことができる。
【０１０３】
また、この表面活性化接合法は、底部部材２００と蓋部材１００を加熱することなく接合することができるという利点だけでなく、底部部材２００と蓋部材１００の間に接合材のような別材料を挟む必要がないと言う利点も有している。接合材が無いので、従来の製造方法で問題とされていた接合材からのガスの発生をまったく心配する必要がなく、その結果、接合工程を非常に安定化させることができる。
【０１０４】
本発明の電子デバイス１０の製造方法では、次に、図１（ｂ）に示すように、蓋部材１００にあけられた貫通孔３０００の内側を通過させたレーザービームＬＢを水晶振動子５００に照射してレーザー加工を行い、水晶振動子５００の周波数が所望の周波数になるように調整する。このように本発明の蓋部材１００に形成される貫通孔３０００は、上記のように周波数調整するためのレーザービームＬＢを通過させることを第１の役目としている。本工程を本発明の製造方法では周波数調整工程と称している。
【０１０５】
本実施形態では水晶振動子５００上に形成される電極３００をレーザービームＬＢで部分的に除去加工することで、電極３００の質量を変化させて水晶振動子５００の周波数を調整した。なお、この周波数調整工程で電極３００を加工して発生する粉塵やガスは、貫通孔３０００を通して外部に放出させることができる。このように本発明において、貫通孔３０００は、周波数調整工程で発生する粉塵やガスを外部へ放出させる第２の役目も担っている。
【０１０６】
本発明の製造方法では、周波数調整工程において、貫通孔３０００を通過させたレーザ
ービームＬＢを水晶振動子５００に直接照射することができるのが大きな特徴である。
【０１０７】
従来の電子デバイスの製造方法では、ガラス等の光透過性材料からなる蓋部材の内部をレーザービームが透過してから振動子に照射されるため、蓋部材に表面の傷や内部欠陥があると、それが原因で蓋部材に割れや破損が生じることが多々あったが、本発明では、そのような蓋部材の割れや破損は発生せず、結果として、電子デバイスの信頼性を向上させることができる。
【０１０８】
本発明の電子デバイス１０の製造方法では、次に、図１（ｃ）に示すように、蓋部材１００に開口した貫通孔３０００に、一般に使われる封止材料、例えば金・錫（ＡｕＳｎ）合金や銀（Ａｇ）等からなる封止ボール７５０を落とし込み、さらに封止ボール７５０にレーザービームＬＢを照射して封止ボール７５０を加熱する。
【０１０９】
すると封止ボール７５０は溶融し、図１（ｄ）に示すように、貫通孔３０００を封止ボール７５０が溶融してできた封止材７００で塞ぐことができる。このようにして、本発明の製造方法では底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた密閉空間を気密させている。本発明の製造方法では、本工程を封止工程と称している。
【０１１０】
なお、図１（ｃ）において、貫通孔３０００と封止ボール７５０の間に多少の隙間が存在しているため、底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた空間と外部空間は、この隙間を通してつながっている状態にある。よって外部を一定の気圧の窒素雰囲気状態にしたり、真空雰囲気状態にしたりすれば、底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた空間も同様の状態にすることができる。
【０１１１】
そして、この状態のまま封止ボール７５０を溶融させ封止してしまえば、底部部材２００と蓋部材１００とで囲まれた空間を一定の気圧の窒素雰囲気または真空雰囲気の状態で密閉させることができる。このように本発明において、貫通孔３０００は、底部部材２００と蓋部材１００で囲まれた密閉空間の内側が一定の気圧になるように調整するための第３の役目も担っている。
【０１１２】
なお、封止ボール７５０を溶融させた時、多少なりともにガスが発生するが、本発明において、貫通孔３０００に落とし込まれる封止ボール７５０は非常に微小であるので、ガスの発生量を極少量に抑えることができる。よって、上述のように一定気圧の窒素雰囲気状態または真空雰囲気状態を保ったまま、密閉空間内を気密することができるのである。
【０１１３】
このようにして、本発明では水晶振動子５００が配置される密閉空間内を安定した一定の気圧状態に保つことができるので、水晶振動子５００の振動特性を安定化させることができ、その結果、信頼性の高い電子デバイスを提供することが可能となる。
【０１１４】
さらに、本発明の製造方法では、貫通孔３０００の内部の封止ボール７５０だけを狙ってレーザービームＬＢを照射し、貫通孔３０００の内部の封止ボール７５０だけを加熱し溶融させて貫通孔３０００を封止しているので、水晶振動子５００やＩＣ６００が熱せられることはない。そのため、熱的な影響によって水晶振動子５００やＩＣ６００の特性が悪化したり、破壊したりするのを防げるという利点も有している。
【０１１５】
また、本発明においては、蓋部材１００に形成される貫通孔３０００を、外側に開口する開口部ｄ２よりも密閉空間側に開口する開口部ｄ１の方が小さくなるように形成する点も大きな特徴の一つである。こうした形状にすることで、本封止工程で貫通孔３０００の内側に封止ボール７５０を落とし込んでも、封止ボール７５０は貫通孔３０００の途中で引っかかり、その場所に留めておくことができる。その結果、封止ボール７５０を、いつ
も貫通孔３０００の同じ位置で溶融させることができ、安定した封止が行えるようになる。
【０１１６】
以上のようにして、本発明の電子デバイス１０は製造されるが、周波数調整工程（図１（ｂ））に利用されるレーザービームＬＢと封止工程（図１（ｃ））に利用されるレーザービームＬＢは、同じレーザー照射装置（図１では図示せず。）を使って照射するのが望ましい。
【０１１７】
図４は本発明の電子デバイスの製造方法に用いるレーザービーム照射装置の構成を示した図である。図４（ａ）は本実施形態に用いたレーザービーム照射装置の構成を示した図である。
【０１１８】
本実施形態において周波数調整工程で利用するレーザービームＬＢは、図４（ａ）に示すレーザービーム照射装置の構成における第１のレーザー発振器１１１０でつくられ、光学系ユニット１２００によって貫通孔３０００を通過するように光路が調整されて、水晶振動子５００に照射される。レーザービームＬＢの光路と出力は制御系ユニット１３００によって制御される。
【０１１９】
一方、本実施形態において封止工程で利用するレーザービームＬＢは、図４（ａ）に示すレーザービーム照射装置の構成における第２のレーザー発振器１１２０でつくられ、光学系ユニット１２００内の光スイッチ１２５０を切り替えることで、周波数調整工程で利用するレーザービームＬＢと同じ光路に導かれて貫通孔３０００内の封止ボール７５０に照射される。
【０１２０】
このように同じレーザービーム照射装置を用いることによって、レーザービームＬＢの光路を同じにすることができ、確実に貫通孔３０００を通して水晶振動子５００にレーザービームＬＢを当てたり、貫通孔３０００内部の封止ボール７５０にレーザービームＬＢを当てたりすることができる。その結果、周波数調整工程や封止工程の信頼性を向上させることができる。また、同じレーザービーム照射装置を用いることで、製造コストを抑えることができるという利点もある。
【０１２１】
図４（ｂ）は、一つのレーザー発振器１１１０からなるレーザービーム照射装置の構成を示した図である。さらに望ましくは、周波数調整工程で利用するレーザービームＬＢの波長と、封止工程で利用するレーザービームＬＢの波長を同じくすることで、同じレーザー発振器１１１０を使うことができるようになり、図４（ｂ）に示すような、一つのレーザー発振器１１１０からなるレーザービーム照射装置を用いることができる。
【０１２２】
なお本構成において、制御ユニット１３００は光学ユニット１２００でのレーザービームＬＢの光路を制御したり、レーザービームＬＢの出力を制御したりするのに用いられる。
【０１２３】
このレーザービーム照射装置（図４（ｂ））を用いれば、レーザー発振器１１１０から貫通孔３０００に至るまでの光路を切り替えなしにまったく同じにすることができるので、レーザービームの照射位置の精度は一段と高まり、周波数調整工程や封止工程の信頼性をさらに一層高めることができる。また、レーザー発振器１１１０が一つだけで済むので、レーザービーム照射装置の構成を簡略化でき、レーザービーム照射装置自体を小型化できる。
【０１２４】
（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図
である。図５（ｄ）に示す第２の実施形態の電子デバイス２０では、水晶振動子５００の電極３００が形成されていない部分の上部に、蓋部材１１０にあけられた貫通孔３０００が位置している点が第１の実施形態の電子デバイス１０とは異なっている。
【０１２５】
第２の実施形態の電子デバイス２０は、以下に示すような製造方法で製造される。まず図２に示す底部部材組み立て工程によって、電極３００の形成された水晶振動子５００とＩＣ６００を備える底部部材２００を形成し、さらに図３に示す蓋部材形成工程によって、貫通孔３０００があけられた蓋部材１１０を形成する。
【０１２６】
次に、図５（ａ）に示す接合工程によって、水晶振動子５００とＩＣ６００を備える底部部材２００と、貫通孔３０００があけられた蓋部材１１０を、表面活性化接合で接合する。なお本実施形態では、この時、水晶振動子５００の電極３００が形成されていない部分の上部に貫通孔３０００が位置するようになっている。
【０１２７】
その後、図５（ｂ）に示す周波数調整工程によって、蓋部材１１０にあけられた貫通孔３０００の内側を通過させたレーザービームＬＢを水晶振動子５００に照射してレーザー加工を行い、水晶振動子５００の周波数が所望の周波数になるように調整する。
【０１２８】
本実施形態では、この周波数調整をするためのレーザービームＬＢとして、水晶に吸収され水晶を加工することが可能なフェムト秒レーザーを使用した点が大きな特徴である。その結果、本実施形態では、水晶振動子５００の電極３００が形成されていない部分をレーザービームＬＢ（フェムト秒レーザー）で除去加工して周波数調整することができる。
【０１２９】
このように水晶振動子５００を直接加工できれば、電極３００を加工するよりも多くの量を加工することができ、水晶振動子５００の質量変化量も大きくなる。これにより、周波数調整可能な周波数範囲が従来よりも広がるので、従来は周波数調整範囲外で不良となっていた水晶振動子５００も周波数調整することができるようになった。その結果として、電子デバイス２０の良品率を格段に向上させることができた。
【０１３０】
次に、図５（ｃ）に示す封止工程によって、蓋部材１１０に開口した貫通孔３０００に、金・錫（ＡｕＳｎ）合金からなる封止ボール７５０を落とし込み、さらに封止ボール７５０にレーザービームＬＢを照射して封止ボール７５０を加熱し溶融させる。
【０１３１】
本実施形態では、図４（ａ）に示すレーザービーム照射装置を用い、第１のレーザー発振器１１１０をフェムト秒レーザー発振器にして周波数調整工程に用い、第２のレーザー発振器１１２０を炭酸ガス（ＣＯ２）レーザー発振器にして封止工程に用いた。
【０１３２】
こうした封止工程によって、図５（ｄ）に示すように、貫通孔３０００を封止ボール７５０が溶融してできた封止材７００で塞ぐことができる。以上のようにして、底部部材２００と蓋部材１１０で囲まれた密閉空間の内側に配置される水晶振動子５００と、底部部材２００に形成されるＩＣ６００とを備えた本発明の電子デバイス２０を製造することができる。
【０１３３】
（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。図６（ｄ）に示す第３の実施形態の電子デバイス３０では、蓋部材１００の上面（蓋部材１００の底部部材２００が接合される面と対向する反対側の面）に金属材料からなるマスク層８００が形成されている点が第１の実施形態の電子デバイス１０とは異なっている。
【０１３４】
蓋部材１００の構成材料であるＳｉは、多少ではあるが光透過性を有していることが知られている。その一方で、通常ＩＣ６００は長時間、光にさらされると特性が劣化するという欠点を有している。よって、本実施形態の電子デバイス３０のように、蓋部材１００の上面に光を遮断する金属材料からなるマスク層８００を形成することで、ＩＣ６００を遮光することができ、その結果、ＩＣ６００の特性が劣化するのを防ぐことができる。
【０１３５】
さらに、蓋部材１００の上面に金属材料からなるマスク層８００を形成することによって、割れやすいＳｉからなる蓋部材１００を割れにくくする補強効果が得られ、電子デバイス３０の強度をより高めることができる。
【０１３６】
以上の理由から、本実施形態の電子デバイス３０は高い信頼性を得るのに、より適した構造であるといえる。
【０１３７】
このような構成からなる第３の実施形態の電子デバイス３０は、以下に示すような製造方法で製造される。まず図２に示す底部部材組み立て工程によって、電極３００の形成された水晶振動子５００とＩＣ６００を備える底部部材２００を形成する。
【０１３８】
一方、マスク層８００が形成され貫通孔３０００があけられた蓋部材１００は、図３に示す蓋部材形成工程に従って形成される。まず初めに、図３（ａ）に示すように、Ｓｉウェハーの一方の面側にキャビティ（深堀部）を加工して蓋部材１０２を形成し、さらにキャビティが形成されていない他方の面側に、これから形成しようとする貫通孔３０００のキャビティ側の開口部ｄ１に対応した形状で、マスク層８１０をパターン化して形成する。
【０１３９】
なお、マスク層８１０は、金属材料を用いてもレジスト等の樹脂材料を用いてもかまわないが、本実施形態では、厚さが５０μｍの厚膜のレジストをフォトリソグラフィー法でパターニングして形成した。
【０１４０】
次に、マスク層８１０をマスクとして利用してドライエッチング法によってＳｉからなる蓋部材１０２を加工し、図３（ｂ）に示すような、開口部ｄ１の貫通孔３１００があけられた蓋部材１０１を形成する。
【０１４１】
その後、マスク層８１０を除去し、新たに、これから形成しようとする貫通孔３０００の外側（キャビティーの無い側）の開口部ｄ２に対応した形状で、マスク層８００をパターン化して形成する（図３（ｃ））。第３の実施形態は、このマスク層８００を金属材料で形成するのが大きな特徴である。そこで、本実施形態では厚さが１０μｍのニッケル（Ｎｉ）からなるマスク層８００をフォトリソグラフィー法とメッキ法で形成した。
【０１４２】
さらに、マスク層８００をマスクとして利用してドライエッチング法によってＳｉからなる蓋部材１０１を加工すると、図３（ｄ）に示すように、Ｎｉからなるマスク層８００が形成され貫通孔３０００があけられた蓋部材１００が完成する。本実施形態では、この段階で蓋部材形成工程が完了となる。
【０１４３】
次に、図６（ａ）に示す接合工程によって、水晶振動子５００とＩＣ６００を備える底部部材２００と、マスク層８００が形成され貫通孔３０００があけられた蓋部材１００を、表面活性化接合で接合する。
【０１４４】
その後、図６（ｂ）に示す周波数調整工程によって、蓋部材１００にあけられた貫通孔３０００の内側を通過させたレーザービームＬＢを水晶振動子５００に照射して、電極３００をレーザー加工し、水晶振動子５００の周波数が所望の周波数になるように調整する
。
【０１４５】
次に、図６（ｃ）に示す封止工程によって、蓋部材１００に開口した貫通孔３０００に、金・錫（ＡｕＳｎ）合金からなる封止ボール７５０を落とし込み、さらに封止ボール７５０にレーザービームＬＢを照射して封止ボール７５０を加熱し溶融させる。
【０１４６】
すると、図６（ｄ）に示すように、貫通孔３０００を封止ボール７５０が溶融してできた封止材７００で塞ぐことができる。以上のようにして、本発明の蓋部材１００の上面に金属材料からなるマスク層８００が形成される電子デバイス３０が完成する。
【０１４７】
（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態における電子デバイスの構成を示した図である。図７に示す第４の実施形態の電子デバイス４０は、Ｓｉからなる蓋部材１２０に形成されるキャビティ（深堀部）と貫通孔をウェットエッチング法によって形成した点が特徴である。
【０１４８】
なお、ウェットエッチング法によって形成された貫通孔は、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さくなるようにテーパー（傾斜）が付いた形状になっており、その内側を封止材７００で塞いでいる。そうすることで、底部部材２００と蓋部材１２０で囲まれた空間を一定の気圧で完全に密閉することができる。
【０１４９】
なお、それ以外の構成は、第１の実施形態の電子デバイス１０とまったく同じ構成である。すなわち、Ｓｉからなる底部部材２００の下面にＩＣ６００が形成され、上面には電極３００が形成された水晶振動子５００を実装されており、さらに水晶振動子５００とＩＣ６００が底部部材２００に設けられた貫通電極４００によって電気的に接続される構成となっている。
【０１５０】
図８は本発明の電子デバイスの製造方法におけるウェットエッチング法による蓋部材形成工程を示した図である。本実施形態の蓋部材１２０は以下に示す方法によって形成される。
【０１５１】
まず、図８（ａ）に示すように、Ｓｉウェハー２２００の一方の面（図８における上面）の全面にマスク層８２０を形成し、さらに他方の面（図８における下面）にキャビティ４１００の形状をかたどったパターンでマスク層８３０を形成する。
【０１５２】
なお、本実施形態では、Ｓｉウェハー２０００として、＜１００＞面を平面とするウェハーを用い、その両面に下層がクロム（Ｃｒ）膜で上層が金（Ａｕ）膜からなる積層構造のマスク層８２０、８３０をスパッタリング法によって成膜した。また、キャビティ４１００の形状をかたどったマスク層８３０は、成膜後にフォトリソグラフィー法とエッチング法を使ってパターン化した。
【０１５３】
次に、Ｓｉウェハー２２００をウェットエッチングすることで、マスク層８３０が成膜されていない部分にキャビティ４１００が形成され、図８（ｂ）に示す形状の蓋部材１２１ができあがる。なお本実施形態のように、＜１００＞面を平面とするＳｉウェハー２０００をウェットエッチングすると、Ｓｉの結晶面によってエッチング速度が異なる特性（一般にエッチング異方性と称する。）によって、キャビティ４１００の側壁にテーパー（傾斜）が形成される。
【０１５４】
次に、図８（ｃ）に示すように、マスク層８２０、８３０を除去した後、今度は蓋部材１２１のキャビティ４１００が形成されていない側の面（図８における上面）に貫通孔３２００の開口部形状をかたどったマスク層８４０を形成し、さらにキャビティ４１００が
形成されている側の面（図８における下面）及びキャビティ４１００の内面すべてにマスク層８５０を形成する。
【０１５５】
なお本実施形態では、下層がクロム（Ｃｒ）膜で上層が金（Ａｕ）膜からなる積層構造のマスク層８４０、８５０をスパッタリング法によって成膜した。また、貫通孔３２００の形状をかたどったマスク層８４０は、成膜後にフォトリソグラフィー法とエッチング法を使ってパターン化した。
【０１５６】
その次に、Ｓｉからなる蓋部材１２１をウェットエッチングすることで、マスク層８４０が成膜されていない部分に貫通孔３２００が形成され、図８（ｄ）に示す形状の蓋部材１２０ができあがる。なお本工程でも、Ｓｉ特有のエッチング異方性によって、貫通孔３２００の側壁にテーパー（傾斜）が形成される。
【０１５７】
最後に、マスク層８４０、８５０を除去して、図８（ｅ）に示すようなキャビティ４１００と貫通孔３２００を備える蓋部材１２０が完成する。
【０１５８】
このように本実施形態では、Ｓｉ特有のエッチング異方性を利用することで、外側に開口する開口部よりも密閉空間側に開口する開口部の方が小さくなるようにテーパー（傾斜）が付いた貫通孔３２００を容易に形成することができる。その結果、封止工程時に封止ボールを貫通孔３２００に落とし込んでも、貫通孔３２００の途中で引っかかり、封止ボールを一定の場所に留めておくことが可能であり、封止工程を安定化させることができる。
【０１５９】
（第５の実施形態）
図９は本発明の第５の実施形態における電子デバイスの構成を示した図である。図９に示す第５の実施形態の電子デバイス５０は、キャビティを備えた底部部材２０５と貫通孔を備えた板状の蓋部材１３０を用いた例である。
【０１６０】
本実施形態では、Ｓｉからなりキャビティを備えた底部部材２０５の下面にＩＣ６００が形成され、キャビティの内側には電極３００が形成された水晶振動子５００を実装されており、さらに水晶振動子５００とＩＣ６００が底部部材２０５に設けられた貫通電極４００によって電気的に接続される構成となっている。
【０１６１】
このように、キャビティを備えた底部部材２０５に水晶振動子５００とＩＣ６００とが形成される構造は、従来から使われている構造であり、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す従来の製造方法で、容易に形成することが可能である。本実施形態では、従来行われている工程をそのまま利用することが可能であるので、新たな製造ラインを構築する必要が無く、生産コストを下げることができる。
【０１６２】
本実施形態でも、底部部材２０５と蓋部材１３０はＳｉからなっており、それぞれを表面活性化接合で接合することで、底部部材２０５と蓋部材１３０で囲まれた空間を形成している。また、蓋部材１３０にあけられた貫通孔を使って水晶振動子５００の周波数調整を行った後、貫通孔を封止材７００で塞ぐことで底部部材２０５と蓋部材１３０で囲まれた空間を一定の気圧で密閉している。
【０１６３】
なお、本実施形態の蓋部材１３０と第１の実施形態で示す蓋部材１００との相違点はキャビティの有無だけである。よって、キャビティの加工を行わずに、図３に示す蓋部材１００の形成方法で貫通孔を加工すれば、蓋部材１３０を完成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【図２】本発明の電子デバイスの製造方法における底部部材組み立て工程を示した図である。
【図３】本発明の電子デバイスの製造方法におけるドライエッチング法による蓋部材形成工程を示した図である。
【図４】本発明の電子デバイスの製造方法に用いるレーザービーム照射装置の構成を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【図７】本発明の第４の実施形態における電子デバイスの構成を示した図である。
【図８】本発明の電子デバイスの製造方法におけるウェットエッチング法による蓋部材形成工程を示した図である。
【図９】本発明の第５の実施形態における電子デバイスの構成を示した図である。
【図１０】従来のＩＣを備えた電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【図１１】従来の光透過性材料からなる蓋部材を用いた電子デバイスの構成とその製造方法を示した図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  電子デバイス
１００、１０１、１０２、１１０、１２０、１２１、１３０、１５０、１５５  蓋部材
２００、２０５  底板部材
２１０、２２０  パッケージ
３００  電極
４００  貫通電極
４５０  台座
５００  水晶振動子
６００  ＩＣ
７００  封止材
７５０  封止ボール
８００、８１０、８２０、８３０、８４０、８５０  マスク層
９００  接合材
１１１０、１１２０  レーザー発振器
１２００  光路系ユニット
１２５０  光スイッチ
１３００  制御系ユニット
２０００、２１００、２２００  Ｓｉウェハー
３０００、３１００、３２００、３３００  貫通孔
４０００、４１００  キャビティ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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