(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を形成した素子ウェハと貫通電極を有する封止ウェハとを接合して、前記作動素子の作動空間を封止して所望の真空度に保持できるようにしたＭＥＭＳデバイスを提供する。【解決手段】）ＭＥＭＳ振動子２などの作動素子を収容した凹所（作動空間）１２０を有する素子ウェハ１と、この凹所を封止して作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハ１に接合される封止ウェハ５とを有する。封止ウェハ５は、素子ウェハ１と接合する面に一端を露出して素子ウェハ１に有する接続電極７に接続する貫通電極６を有する。封止ウェハ５は、高温脱ガス処理後に真空雰囲気での素子ウェハ１との常温接合で作動空間１２０を封止したものであり、貫通電極６の高温脱ガス処理後の常温接合時の一端を封止ウェハ５の素子ウェハ１と接合する面と同一面にあるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容した凹所を有する素子ウェハと、前記凹所を封止して作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハに接合される封止ウェハとを有するＭＥＭＳデバイスであって、
前記封止ウェハは、前記素子ウェハと接合する面に一端を露出して前記素子ウェハに有する接続電極に接続する貫通電極を有し、
前記封止ウェハは、高温脱ガス処理後に真空雰囲気での前記素子ウェハとの常温接合で前記作動空間を封止したものであり、
前記貫通電極の前記高温脱ガス処理後の前記常温接合時の前記一端は、前記封止ウェハの前記素子ウェハと接合する面と同一面にあることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記作動空間に収容された前記作動素子は、多結晶シリコンで形成された円板状振動板と、該円板状振動板の周辺に対向配置された駆動電極で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記素子ウェハと接合する面に、前記貫通電極の前記露出した一端を覆って、前記素子ウェハに有する前記駆動電極に接続する接続電極を有することを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容した凹所を有するシリコン基板からなる素子ウェハと、前記凹所を封止して作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハに接合されるシリコン基板からなる封止ウェハとを有するＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記素子ウェハ上に、多結晶シリコンから形成された構造層と、シリコン酸化膜から形成された犠牲層とを積層する積層工程と、
前記構造層及び前記犠牲層の一部または全部を除去して作動素子を収容する作動空間及び前記封止ウェハの接続電極と接続される接合面部を形成する工程を含む素子ウェハ形成工程と、
シリコン板の一方の面の前記封止ウェハの前記素子ウェハと接合する面の側に一端を開口し、他端に閉塞底を有する有底の貫通孔用凹部を形成し、該貫通孔用凹部の開口に一端が露出した金属を充填し、前記素子ウェハに設けた電極に接続するための貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
前記貫通孔用凹部の開口に一端が露出した前記金属の露出面を、後記脱ガス工程での熱処理により膨張する突出高さ分だけ、前記開口面から後退させる貫通電極後退工程と、
前記貫通孔用凹部に前記金属を充填した前記封止ウェハを、吸蔵ガスが放出されるのに十分な温度で高温処理し、そのシリコン基板および前記金属に吸蔵するガスを消散させる高温脱ガス工程と、
前記封止ウェハの前記貫通電極用凹部の前記金属が露出した開口を覆って接続電極を形成する接続電極形成工程と、
前記素子ウェハ形成工程を経た前記素子ウェハの前記作動空間及び前記接合面部を覆って前記接続電極形成工程を経た前記封止ウェハの前記接続電極の形成面を接合する接合工程と、
前記封止ウェハの前記素子ウェハとの接合面とは反対側の面を均一に研磨して前記貫通電極用凹部に充填された金属の他端を露出させる貫通電極他端露出工程と、
前記貫通電極他端露出工程で露出された前記貫通電極を形成する金属の他端を覆って外部実装用の電極を形成する外部電極形成工程と、
接合された前記素子ウェハと前記封止ウェハと接合一体化ウェハから、個々のＭＥＭＳデバイスに分離する個片化工程と、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記貫通電極後退工程が、ウエットエッチング処理によるものであることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記貫通電極後退工程による前記後退量が３００乃至６００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記接合工程が、常温接合によるものであることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記貫通孔用凹部の形成がウエットエッチングによるものであることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記貫通孔用凹部に充填する金属が、メッキ処理による銅であることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記銅のメッキ処理の前に、前記封止ウェハの前記貫通孔用凹部の形成面にメッキのシード層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスに係り、特にシリコン（Ｓｉ）などの半導体基板の上にＭＥＭＳ技術を用いて振動子などを形成してなるＭＥＭＳデバイスとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの小型化技術の一つの成果であるＭＥＭＳデバイスは、モバイル機器や車両に搭載する加速度センサ、圧力センサ、傾斜センサ、光スイッチやその他の電子デバイスとして実用化されている。ここで、ＭＥＭＳデバイスの一例としてシリコン基板を用いたＭＥＭＳ振動子（Ｓｉ-ＭＥＭＳレゾネータ）を説明する。このＭＥＭＳ振動子は、シリコン（Ｓｉ）基板上にポリシリコンなどをＭＥＭＳ技術で加工した振動板（レゾネータ）を作動空間に密封して構成する。ＭＥＭＳ振動子には様々な形式のものが提案されているが、例えばディスク型のＭＥＭＳ振動子は、円盤（ディスク）状の振動板と、この振動板を挟んだ円周に対向配置された入力電極および出力電極を備えている。
【０００３】
ＭＥＭＳ振動子では、作動素子である振動板を形成したシリコン基板（以下、ＭＥＭＳ基板とも称する）の前記振動板の作動空間を、同じくシリコン基板で形成した蓋基板（以下、封止基板とも称する）を接合して密封する。このようなＭＥＭＳデバイスの一例であるＭＥＭＳ振動子を開示したものとしては、例えば、特許文献１を挙げることができる。
【０００４】
ＭＥＭＳ振動子では高いＱ値を維持するため、その作動空間が通常は５００Ｐａ以下の真空雰囲気（減圧雰囲気）で封止されている必要がある。このような真空雰囲気を維持しつつ振動板の作動空間を封止基板で封止する方法としては、例えば多数の振動板とその駆動電極を形成したＭＥＭＳ基板のウェハ（素子ウェハ）と、ＭＥＭＳ基板のウェハの各素子ごとに対応した多数の蓋となる封止基板のウェハ（封止ウェハ）とを真空雰囲気下のチャンバー内で接合する。この接合のようにウェハ同士を接合する際には常温接合が適している。常温接合は、例えばＡｒなどのイオンビームを照射してダングリングボンドを形成し、加熱することなく面同士を合わせて接合する強固な接合方法である。
【０００５】
ＭＥＭＳデバイスが微小になるに伴って、振動板の作動空間の体積が小さくなると、上記の方法では除去しきれない微量のガスが作動空間に残留して、真空度を低下させてしまう。この対策として、例えば封止基板の作動空間に面する部分に、チタン膜などのガス吸着能力を有する吸着層（所謂、ゲッタ）を設け、この吸着層にガスを吸着させることで内部空間の真空度を維持する方法も知られている。なお、本発明に関連する従来技術を開示したものとして、例えば特許文献１を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
数千個のＭＥＭＳ振動子（Ｓｉ-ＭＥＭＳレゾネータ）などの作動素子を形成したＭＥＭＳデバイスの素子基板のウェハ（素子ウエハ）と封止基板のウェハ（封止ウエハ）とを真空中で接合して前記作動素子の作動空間を真空封止してから個片化する。このとき、素子ウェハの接合面と封止ウェハの接合面に凹凸があると、封止不良となる部分が生じ、個片化したときにＭＥＭＳデバイスの中枢を形成する作動空間の真空が保てなくなる。これは、ＭＥＭＳデバイスの特性劣化の原因となり、製品不良をもたらす。封止ウェハに外部接続用の貫通孔電極（Through Silicon Via：ＴＳＶに充填した柱状の金属プラグ）を設けたものでは、該貫通孔電極の構成材として銅（Ｃｕ）を好適とする金属や表面の構成材に絶縁膜を多く有する。これら貫通孔電極を構成する銅などの金属プラグや絶縁膜は発ガス要因となる。そのため、接合前に封止ウェハを熱処理し、予め脱ガスを行うようにしている。
【０００８】
しかし、この熱処理を行う際に、封止ウェハに施された貫通孔電極を構成する銅などの金属プラグが塑性変形して膨張する。そのため、封止ウェハ表面から貫通電極の表面が出っ張ることで凹凸が生じ、平坦度が劣化する。その結果、素子ウェハとの接合が不完全になり、ＭＥＭＳデバイスの作動空間の真空度を充分に確保することができなくなる。これまでは、上記したような銅などの貫通電極の塑性変形を起すような高い温熱での処理をせず、低めの温度で脱ガス処理を行っていたため、個片化後の作動空間に発ガスが生じ、ＭＥＭＳデバイスの特性不良を招くことがあった。
【０００９】
本発明の第１の目的は、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を形成した素子ウェハと貫通電極を有する封止ウェハとを接合して、前記作動素子の作動空間を封止して所望の真空度に保持できるようにしたＭＥＭＳデバイスを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、貫通電極を有する封止ウェハの熱処理の際の当該貫通孔電極を構成する金属プラグの塑性変形による膨張に起因する当該封止ウェハの接合面の凹凸発生を回避して、作動空間を所望の真空度に保持できるようにしたＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供することにある。なお、素子ウェハは個々のデバイスに個片化した場合は素子基板となり、封止ウェハは同じく封止基板となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の目的を達成するため、本発明に係るＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を形成した素子ウェハの作動空間を真空封止する封止ウェハの貫通孔に有する貫通電極を構成する柱状電極（金属プラグ）の露出面を、脱ガス温度での膨張による予測突出量分、内側に後退させることで貫通電極の出っ張りをなくした。本発明の代表的な構成を列挙すると以下のとおりである。なお、貫通電極を構成する金属プラグを単に貫通電極と称する。
【００１１】
（１）ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容した凹所を有する素子ウェハと、前記凹所を封止して作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハに接合される封止ウェハとを有するＭＥＭＳデバイスであって、
前記封止ウェハは、前記素子ウェハと接合する面に一端を露出して前記素子ウェハに有する接続電極に接続する貫通電極を有し、
前記封止ウェハは、高温脱ガス処理後に真空雰囲気での前記素子ウェハとの常温接合で前記作動空間を封止したものであり、
前記貫通電極の前記高温脱ガス処理後の前記常温接合時の前記一端は、前記封止ウェハの前記素子ウェハと接合する面と同一面にあることを特徴とする。
【００１２】
（２）前記（１）における前記作動空間に収容された前記作動素子は、多結晶シリコンで形成された円板状振動板と、該円板状振動板の周辺に対向配置された駆動電極で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
（３）前記（２）における前記素子ウェハと接合する面に、前記貫通電極の前記露出した一端を覆って、前記素子ウェハに有する前記駆動電極に接続する接続電極を有することを特徴とする。
【００１４】
また、上記第２の目的を達成するため、本発明に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法は、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を形成した素子ウェハの作動空間を真空封止する封止ウェハの貫通孔に有する貫通電極の露出面を、高温脱ガス温度での膨張による予測突出量分だけ、予め貫通孔の内側に後退させる工程を含める。これにより、前記素子ウェハと前記封止ウェハを常温接合する際の前記貫通電極の出っ張りによる平坦面の不整をなくして接合され、密封封止することができる。本発明に係る代表的な製造方法を記述すると以下のとおりである。
【００１５】
（４）ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容した凹所を有するシリコン基板からなる素子ウェハと、前記凹所を封止して作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハに接合されるシリコン基板からなる封止ウェハとを有するＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記素子ウェハ上に、多結晶シリコンから形成された構造層と、シリコン酸化膜から形成された犠牲層とを積層する積層工程と、
前記構造層及び前記犠牲層の一部または全部を除去して作動素子を収容する作動空間及び前記封止ウェハの接続電極と接続される接合面部を形成する工程を含む素子ウェハ形成工程と、
シリコン板の一方の面の前記封止ウェハの前記素子ウェハと接合する面の側に一端を開口し、他端に閉塞底を有する有底の貫通孔用凹部を形成し、該貫通孔用凹部の開口に一端が露出した金属を充填し、前記素子ウェハに設けた電極に接続するための貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
前記貫通孔用凹部の開口に一端が露出した前記金属の露出面を、後記脱ガス工程での熱処理により膨張する突出高さ分だけ、前記開口面から後退させる貫通電極後退工程と、
前記貫通孔用凹部に前記金属を充填した前記封止ウェハを、吸蔵ガスが放出されるのに十分な温度で高温処理し、そのシリコン基板および前記金属に吸蔵するガスを消散させる高温脱ガス工程と、
前記封止ウェハの前記貫通電極用凹部の前記金属が露出した開口を覆って接続電極を形成する接続電極形成工程と、
前記素子ウェハ形成工程を経た前記素子ウェハの前記作動空間及び前記接合面部を覆って前記接続電極形成工程を経た前記封止ウェハの前記接続電極の形成面を接合する接合工程と、
前記封止ウェハの前記素子ウェハとの接合面とは反対側の面を均一に研磨して前記貫通電極用凹部に充填された金属の他端を露出させる貫通電極他端露出工程と、
前記貫通電極他端露出工程で露出された前記貫通電極を形成する金属の他端を覆って外部実装用の電極を形成する外部電極形成工程と、
接合された前記素子ウェハと前記封止ウェハと接合一体化ウェハから、個々のＭＥＭＳデバイスに分離する個片化工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
（５）前記（４）における前記貫通電極後退工程が、ウエットエッチング処理によるものであることを特徴とする。
（６）前記（４）における前記貫通電極後退工程による前記後退量が３００乃至６００ｎｍであることを特徴とする。
【００１７】
（７）前記（４）における前記接合工程が、常温接合によるものであることを特徴とする。
【００１８】
（８）前記（４）における前記貫通孔用凹部の形成がウエットエッチングによるものであることを特徴とする。
【００１９】
（９）前記（４）における前記貫通孔用凹部に充填する金属が、メッキ処理による銅であることを特徴とする。
【００２０】
（１０）前記（９）における銅のメッキ処理の前に、前記封止ウェハの前記貫通孔用凹部の形成面にメッキのシード層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明は、上記の構成および後述する実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において種々の変更ができることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、貫通電極を形成した封止ウェハで構成される個片化後の封止基板と、作動素子を収容した作動空間を形成した素子ウェハで構成される素子基板は高精度で密封され、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容する作動空間の真空度が維持される。これにより、作動空間の真空度の低下が抑制され、デバイスの動作特性を維持することができる。なお、上記作動空間に適当な不活性ガスを封入することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るＭＥＭＳデバイスの実施例１を説明する素子ウェハに形成される１個の素子基板の要部平面図である。
【図２】本発明に係るＭＥＭＳデバイスの実施例１を説明する素子ウェハに形成される１個の素子基板の図１におけるＡ−Ａ線に沿った要部断面図である。
【図３】本発明に係るＭＥＭＳデバイス全体の製造方法を説明する主要工程の流れ図である。
【図４Ａ】本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する素子ウェハの製造方法の実施例を説明する主要工程図である。
【図４Ｂ】本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する素子ウェハの製造方法を説明する図４Ａに続く主要工程図である。
【図５Ａ】本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法を説明する主要工程図である。
【図５Ｂ】本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法の図５Ａに続く要部の説明図である。
【図５Ｃ】本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法の図５Ｂに続く主要工程図である。
【図６】本発明に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明する素子ウェハと封止ウェハの接合工程図である。
【図７】本発明に係るＭＥＭＳデバイスの主要部を説明する図６のＡで示す部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について実施例の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、ここで説明される実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２５】
本発明に係るＭＥＭＳデバイスの構成を実施例１として説明する。図１は、本発明に係るＭＥＭＳデバイスの実施例１を説明する素子ウェハに形成される１個の素子基板の要部平面図である。また、図２は、本発明に係るＭＥＭＳデバイスの実施例１を説明する素子ウェハに形成される１個の素子基板の要部断面図で、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面に相当する。図１では、図２に示される封止ウェハで形成される封止基板は図示していない。また、図２に封止基板の図の上方に仮想線で示されたものは、このＭＥＭＳデバイスが搭載される機器の実装基板２０を示す。本実施例と直接関連しない部分の説明は省略する。
【００２６】
本実施例のＭＥＭＳデバイスは、円盤型の振動板２で構成した振動子（レゾネータ）である。このＭＥＭＳデバイスは、デバイスの素子基板を構成する素子ウェハ１に接合して、同じく封止基板を構成する素子ウェハ１に有する作動空間を密封する封止ウェハ５で構成される。素子ウェハ１の作動空間１２０に収容される円盤型の振動板２は多結晶シリコン板からなり、その中央部分を固定部３で作動空間１２０の底面に固定されている。
【００２７】
本実施例のＭＥＭＳデバイスでは、作動空間１２０には、振動板２に微笑間隔を以って配置されたポリシリコンからなる一対の駆動電極４（４ａ，４ｂ）が配置されている。駆動電極４（４ａ，４ｂ）は微小な空隙部９を以って振動板２の周縁に配置され、振動板２に対して静電結合で駆動信号（交番電圧）を印加する。この駆動信号の印加により振動板２は、所謂ワイングラスモードで駆動信号に共振する。共振信号は駆動電極４（４ａ，４ｂ）から外部に取り出される。なお、この種のＭＥＭＳデバイスには、駆動電極とは別個に出力用の電極を配置したものもある。
【００２８】
駆動電極４（４ａ，４ｂ）は、封止ウェハ５との接合面部１０で当該封止ウェハ５の対応面に有する接続電極７に接続する貫通電極６（６ａ，６ｂ）を通して封止ウェハ５の表面（実装面）に設けられた外部電極８に電気的に接続されている。外部電極８は実装基板２０の配線パッドなどにＦＣＡ等で搭載する端子となる。図１には、貫通電極６（６ａ，６ｂ）を仮想線で示してある。
【００２９】
上記したように、本実施例に係るＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子（振動板２、駆動電極４など）を収容した凹所（作動空間１２０）を有する素子ウェハ１と、前記凹所（作動空間１２０）を封止して当該作動空間を形成する蓋体となる如く前記素子ウェハ１に接合される封止ウェハ５とを有する。封止ウェハ５は、素子ウェハ１と接合する面に一端を露出して素子ウェハ１に有する接続電極７に接続する貫通電極６（６ａ，６ｂ）を有している。
【００３０】
封止ウェハ５は、高温脱ガス処理後に真空雰囲気での前記素子ウェハ１との常温接合で前記作動空間を封止したものであり、貫通電極６（６ａ，６ｂ）の前記高温脱ガス処理後の素子ウェハ１との常温接合時、その接合面（表面に露出した一端）は封止ウェハ５の素子ウェハ１と接合する面と同一面にある。
【００３１】
作動空間１２０に収容された作動素子は、多結晶シリコンで形成された円板状振動板２と、該円板状振動板２の周辺に対向配置された駆動電極４（４ａ，４ｂ）で構成されている。この素子ウェハ１と接合する面に貫通電極６（６ａ，６ｂ）の前記露出した一端を覆って素子ウェハ１に有する駆動電極４（４ａ，４ｂ）に接続する接続電極７を有する。
【００３２】
本実施例のＭＥＭＳデバイスによれば、貫通電極を形成した封止ウェハで構成される個片化後の封止基板と、作動素子を収容した作動空間を形成した素子ウェハで構成される素子基板は高精度で接合され、ＭＥＭＳ振動子などの作動素子を収容する作動空間の密封が維持される。これにより、作動空間の真空度の低下が抑制され、デバイスの動作特性を維持することができる。
【実施例２】
【００３３】
図３は、本発明に係るＭＥＭＳデバイス全体の製造方法を説明する主要工程の流れ図である。図３の素子ウェハの製造工程は図４Ａと図４Ｂで説明される。また、本発明を特徴づける封止ウェハの製造工程は工程（Ｓ−１）乃至工程（Ｓ−４）であり、図５Ａ乃至図５Ｃで詳細に説明される。
【００３４】
先ず、素子ウェハの製造工程の一例を図４Ａと図４Ｂで説明する。図４Ａは、本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する素子ウェハの製造方法の実施例を説明する主要工程図である。また、図４Ｂは、本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する素子ウェハの製造方法を説明する図４Ａに続く主要工程図である。先ず、素子ウェハの製造工程を説明する。
【００３５】
素子ウェハの基板１としてシリコン基板を容易する。なお、素子ウェハ１となるシリコン基板も参照符号１を付して説明する箇所もある。素子ウェハ１となるシリコン基板１の主面にシリコン酸化膜からなる第１犠牲層１１１を形成する。第１犠牲層１１１の厚みは、例えば１μｍである（図４Ａの（ａ））。第１犠牲層１１１の上に多結晶シリコン膜を例えば２μｍ厚に成膜して第１構造層１１２とする（図４Ａの（ｂ））。この第１構造層１１２の導電性向上のため、リンやボロンをドープしてもよい。第１構造層１１２の上にシリコン酸化膜の第２犠牲層１１３を例えば１μm厚に形成する（図４Ａの（ｃ））。
【００３６】
フォトリソグラフィー技法とエッチング処理により、第１犠牲層１１１、第１構造層１１２および第２犠牲層１１３の積層をパターニングする（図４Ａの（ｄ））。パターンで残した第１犠牲層１１１、第１構造層１１２および第２犠牲層１１３の積層膜を含むシリコン基板の主面を覆ってシリコン酸化膜からなる第３犠牲層１１４を成膜する（図４Ａの（ｅ））。第３犠牲層１１４の膜厚は、例えば１００ｎｍである。フォトリソグラフィー技法とエッチング処理により、第１犠牲層１１１と第３犠牲層１１４の積層部分を除去する（図４Ａの（ｆ））。
【００３７】
次に、図４Ｂの（ｇ）に示したように、素子ウェハ１となるシリコン基板の主面の全面を覆って多結晶シリコン膜を成膜して第２構造層１１５を形成する。成膜した第２構造層１１５の表面を化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing:ＣＭＰ）で平坦化する（図４Ｂの（ｇ’））。この処理で素子ウェハ側の接合面の平坦度が、その表面粗さＲａが１ｎｍ以下とされる。
【００３８】
接合面を平坦化した素子ウェハ１となるシリコン基板１は、作動空間１２０部分の第２構造層１１５をフォトリソグラフィー技法とエッチング処理で除去するパターニングを行って第１犠牲層１１１、第２犠牲層１１３、第３犠牲層１１４をウエットエッチングで除去する（図４Ａの（ｈ））。この工程で作動空間１２０が形成された素子ウェハ１が得られる（図４Ａの（ｉ））。なお、ここで封止ウェハ５となる封止基板を参照符号５で示す箇所もある。図３に示したように、封止ウェハの製造工程は、順に、貫通電極形成工程Ｓ−１、貫通電極後退工程Ｓ−２、脱ガス工程Ｓ−３、接続電極形成工程Ｓ−４で構成される。そして、封止ウェハを素子ウェハに一体化してＭＥＭＳデバイスとする工程は、接合工程Ｓ−５、貫通電極露出工程Ｓ−６、外部電極形成工程Ｓ−７、個片化工程Ｓ−８からなる。
【００３９】
封止ウェハ５となる封止基板の製作工程を図５Ａ乃至図５Ｃを参照して説明する。図５Ａは、本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法を説明する主要工程図である。また、図５Ｂは、本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法の図５Ａに続く要部の説明図、そして図５Ｃは、本発明に係るＭＥＭＳデバイスを構成する封止ウェハの製造方法の図５Ｂに続く主要工程図である。
【００４０】
封止ウェハ５となるシリコン基板５の主面に、フォトリソグラフィー技法とドライエッチング又はウエットエッチングで深さ５０μｍ乃至１００μｍ程度の貫通孔用凹部１０１を形成する（図５Ａの（ａ））。貫通孔用凹部１０１を形成した封止ウェハ５となるシリコン基板５の表面にシリコン酸化膜５１を成膜し、主面にめっきのシード層５２を成膜する。一個の貫通孔用凹部１０１の拡大図を図５Ａの（ａ’）に示す。
【００４１】
シード層５２を成膜した後、シリコン基板５の主面に銅メッキ処理して金属のメッキ電極層６１を形成する。このメッキ電極層６１は貫通孔用凹部１０１の内部にも充填される（図５Ａの（ｂ））。次に、メッキ電極層６１を形成したシリコン基板５の主面側をＣＭＰなどの手段で研磨し、貫通孔用凹部１０１の内部に充填されたメッキ電極層６を残して表面のメッキ層を除去する（図５Ａの（ｃ））。貫通電極６となるメッキ電極層を形成した封止ウェハは、素子ウェハと接合する前に脱ガス処理を行う。
【００４２】
図５Ｂの（ｄ）は、脱ガス処理の際に貫通電極６用の金属電極層が熱膨張で塑性変形し、研磨した主面から突出した状態を示す前記図５Ａの（ａ’）と同様の拡大図である。この突出量Ｄは、加熱温度４００℃当たり１μｍ程度にもなる。この突出があると、素子ウェハとの接合面に凹凸を招き、精密な密封接合ができない。ここでは、ウエットエッチング処理で表面から後退させる。この後退量ｄは高温脱ガス温度での上記突出量Ｄに相当する。例えば、脱ガス温度を８００℃とした場合には、突出量Ｄは約２μｍとなるので、後退量ｄは２μｍ程度となるようにエッチングする（図５Ｂの（ｅ））。
【００４３】
貫通電極６用の金属電極層を後退させた後、高温脱ガス処理を施す。この高温脱ガス処理を経ることで、貫通電極６用の金属電極層の露出端はシリコン基板５の主面から突出することなく、当該シリコン基板面と同一面となる。次に、貫通電極６用の金属電極層を有するシリコン基板６の主面にスパッタリング又は蒸着でチタン（Ｔｉ）薄膜を５乃至１００ｎｍ厚程度に成膜し、さらにその上にスパッタリング又は蒸着で金（Ａｕ）の薄膜を、積層膜７１を成膜する（図５Ｂの（ｆ））。この積層膜をフォトリソグラフィーとエッチングでパターニングし、貫通電極６用の金属電極層と連接する接続電極７を形成する（図５Ｂの（ｇ））。以上の工程で封止ウェハ５が製作される。
【００４４】
次に、上記の封止ウェハ５を前記の素子ウェハ１に接合する工程を、図６を参照して説明する。駆動電極４で包囲された振動板２を収容した作動空間１２０を形成した素子ウェハ１に封止ウェハ５を接合する。封止ウェハ５は、その接続電極７を素子ウェハの駆動電極４に対向させて接合する。このとき、素子ウェハ１の駆動電極４の上面が接合面１０となる。この接合面１０に封止ウェハ５の接続電極７を貼り合わせる（図６の（ａ））。この貼り合わせは真空雰囲気において常温接合で行われる。この常温接合は、接続電極７の金薄膜とポリシリコンとの接合であるので、金−シリコンの共晶が起こる温度である例えば３９０℃程度の低温での熱処理で行われる。接合された前記の素子ウェハ１と封止ウェハ５は、両ウェハの全面に亘って気密封止され、個々のデバイスの作動空間はそれぞれが密封された状態となる。
【００４５】
素子ウェハ１と封止ウェハの接合後、封止ウェハの主面と反対面を、グラインダを用いた研磨処理等で切削研磨し、貫通電極６を露出させる（図６の（ｂ））。貫通電極６を露出させた封止ウェハ側の表面にスパッタリング又は蒸着で外部電極用電極層８１を形成する（図６の（ｃ））。
【００４６】
外部電極用電極層８１をフォトグラフィーとエッチング処理でパターニングし、貫通電極６と連接する外部電極８を形成する（図６の（ｄ））。
【００４７】
図７は、図６の（ｄ）のＡで囲んだ部分を拡大して示す本発明に係るＭＥＭＳデバイスの主要部を説明する図である。図７に示されたように、封止ウェハ５の接続電極７と外部電極８は貫通電極６で電気的に接続されている。貫通電極６は、前記した貫通電極６用の金属電極層を後退処理と高温脱ガス処理により接続電極７との接続面も平坦となっているため、素子ウェハ側の駆動電極４の接合面部１０とは密着し、密封封止される。
【００４８】
接合された素子ウェハと封止ウェハの一体物は、分割工程において、個片化され、ＭＥＭＳデバイスとされる。
【００４９】
なお、上記のＭＥＭＳデバイスでは、封止ウェハと素子ウェハを共晶接合によって接合するものとして説明したが、これに限定するものではない。例えば、接合部の接合面に金属薄膜を形成しておき、蓋部と接合部とを金属接合によって接合してもよい。
【００５０】
また、本発明は、図１で説明したＭＥＭＳデバイスに限るものではなく、円板状振動板を周縁の数カ所で支持したタイプ、駆動電極対に加えて振動信号取り出し電極対を備えたタイプにも同様に適用できるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・素子ウェハ（素子基板）
１１１・・・第１犠牲層
１１２・・・第１構造層
１１３・・・第２犠牲層
１１４・・・第３犠牲層
１１５・・・第２構造層
２・・・振動板
２０・・・実装基板
３・・・固定部
４・・・駆動電極
５・・・封止ウェハ
５１・・・絶縁層
５２・・・シード層
６・・・貫通電極
６１・・・メッキ電極層
７・・・接続電極
７１・・・積層電極膜
８・・・外部電極
８１・・・外部電極用電極層
９・・・空隙部
１０・・・接合面
１０１・・・貫通孔用凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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