(57)【要約】【課題】  微小構造体の気密封止をより簡便に検査する気密封止検査方法を提供する。【解決手段】  表面に微小構造体４および該微小構造体４を取り囲む環状の第１導体パターン５が形成された第１基板２と、第１基板２に対向する表面に環状の第２導体パターン７が形成された第２基板３と、第１導体パターン５および第２導体パターン７に接続されるとともに微小構造体４を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材１３とを備えた微小構造デバイス１対して微小構造体４の気密封止性を検査する気密封止検査方法であって、第１導体パターン５と第２導体パターン７との間の電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値から微小構造体４の気密封止の良否を判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイスに対して前記微小構造体の気密封止性を検査する気密封止検査方法であって、
前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間の電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値から前記微小構造体の気密封止の良否を判断する気密封止検査方法。
【請求項２】
前記微小構造デバイスは、少なくとも一部が前記第１基板の内部に形成されるとともに、一端が前記第１導体パターンに接続され、他端が前記第１基板の表面における前記第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、少なくとも一部が前記第２基板の内部に形成されるとともに、一端が前記第２導体パターンに接続され、他端が前記第２基板の表面における前記第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体とを備え、
平面視したときに、前記第１配線導体の前記一端および前記第２配線基板の前記一端の位置が異なり、
前記第１配線導体の前記他端と前記第２配線導体の前記他端との間に電圧を印加して、前記第１配線導体および前記第２配線導体を介して前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間の電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値から前記微小構造体の気密封止の良否を判断する請求項１に記載の気密封止検査方法。
【請求項３】
表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイスを製造する微小構造デバイスの製造方法であって、
前記第１基板の表面に設けられた環状の第１導体パターンと前記第２基板の表面に設けられた環状の第２導体パターンとの間に前記微小構造体を取り囲むように導電性の封止部材を配置する配置工程と、
前記封止部材によって前記微小構造体を封止するとともに、前記第１基板と前記第２基板とを接合する接合工程と
を備え、
前記接合工程において、前記第１導体パターン、前記第２導体パターン、および前記封止部材を接続するとともに、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとの間に電圧を印加してその電気抵抗値を測定しながら、前記第１基板と前記第２基板とを接合することを特徴とする微小構造デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１基板は、表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記第１基板の前記第１導体パターンが形成された面と同一の面に配置され、他端が前記第１基板の表面における前記第１導体パターンの外側に配置されている第３配線導体を有し、
前記第２基板は、該第２基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記第２基板の前記第２導体パターンが形成された面と同一の面に配置され、他端が前記第２基板の表面における前記第２導体パターンの外側に配置されている第４配線導体を有し、
前記配置工程において、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記第３配線導体の前記一端と前記第４配線導体の前記一端とを接続する導電性部材を配置し、
前記導電性部材によって前記第３配線導体の前記一端と前記第４配線導体の前記一端とを接続する接続工程と、
前記第１配線導体の前記他端若しくは前記第２配線導体の前記他端と前記第３配線導体の前記他端若しくは前記第４配線導体の前記他端との間に電圧を供給して該他端間の導通状態を確認する導通確認工程と
を有することを特徴とする請求項３に記載の微小構造デバイスの製造方法。
【請求項５】
表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイスにおいて前記微小構造体の気密封止性を検査する気密封止検査システムであって、
前記微小構造デバイスは、前記第１基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記第１導体パターンに接続され、他端が前記第１基板の表面における前記第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、前記第２基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記第２導体パターンに接続され、他端が前記第２基板の表面における前記第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体とを備え、
内部に前記微小構造デバイスが配置されるチャンバと、
前記微小構造デバイスの前記第１配線導体の前記他端および前記第２配線導体の前記他端に接続され、前記他端間に所定の電圧を供給して、該他端間に流れる電流を測定する測定手段と、
測定された前記電流から前記他端間の電気抵抗値を算出する算出手段と
を備えた気密封止検査システム。
【請求項６】
表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、
前記第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、
前記第１導体パターンおよび第２導体パターンに電気的に接続されるとともに前記微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材と、
少なくとも一部が前記第１基板の内部に形成されるとともに、一端が前記第１導体パターンに接続され、他端が前記第１基板の表面における前記第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、
少なくとも一部が前記第２基板の内部に形成されるとともに、一端が前記第２導体パターンに接続され、他端が前記第２基板の表面における前記第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体と
前記第１配線導体の前記他端に接続されるとともに、前記第１配線導体の前記他端および前記第２配線導体の前記他端との間に電圧を供給して前記他端間の抵抗値を測定する外部測定装置の端子が接続される第１の導電パッドと、
前記第２配線導体の前記他端に接続されるとともに、前記外部測定装置の端子が接続される第２の導電パッドと
を備え、
平面視したときに、前記第１配線導体の前記一端および前記第２配線基板の前記一端の位置が異なる微小構造デバイス。
【請求項７】
前記微小構造体は、高周波信号が入力されることにより動作する素子であり、前記第１配線導体および前記第２配線導体の少なくとも一方は複数個存在し、かつそれぞれが接地用貫通導体であり、同一基板内における前記各貫通導体の間隔は、前記高周波信号の波長の１／２以下である請求項６に記載の微小構造デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小構造デバイスの気密封止検査方法および気密封止検査システム、並びに微小構造デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェーハ等の半導体基板の主面に、半導体集積回路素子等の微細配線を形成する加工技術を応用して、極めて微小な構造体、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を形成した電子部品が注目され、実用化に向けて開発が進められている。
【０００３】
このような微小構造デバイスとしては、加速度計・圧力センサ・アクチュエータ等のセンサや、微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイス、光デバイス、あるいはマイクロポンプ等を組み込んだマイクロ化学システム等、非常に広い分野にわたるものが試作・開発されている。
【０００４】
微小構造デバイスは、微小構造体を形成した基板と、微小構造体を気密封止するための蓋体を対向させて配置し、基板と蓋体とを接合材を介して接合し封止することにより作製される（例えば特許文献１参照）。この場合、接合時の雰囲気としては、微小構造体の稼動部分の動作速度の改善や動作信頼性等の観点から、窒素などの不活性ガスや真空中等の減圧雰囲気下で接合される。気密封止後は、気密封止検査を行い、その後、微小構造体に電圧をかけ微小構造体を駆動させることにより、微小構造体の電気特性を確認し、要求特性範囲に入っているかどうかの電気特性検査を行う。上記気密封止検査の方法としては、ヘリウムガスによる方法若しくは浸透性染料などの方法等がある（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４５３１６号公報
【特許文献２】特開平１−１８７４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、微小構造デバイスの小型化の要求に伴い、微小構造体を気密封止する部分が小さくなるため、ヘリウムガスによる方法、浸透性染料等を用いた従来の気密封止検査方法では、気密封止不良の検出が困難となってくる。
【０００６】
気密封止不良が検出されずに、封止後、電気特性検査において微小構造体を駆動させると、気密封止不良によって微小稼動部の駆動速度等が変化し、微小構造デバイスの電気特性が要求特性範囲から外れる又は電気特性不良が発生する場合がある。さらに、気密封止不良の状態で微小構造体を駆動させた際、微小構造体の気密封止する部分に進入した大気中の酸素等の活性化ガスや水分等により、微小構造体を稼動させた際に稼動部分に破損や変形を生じさせるため、再度封止を行っても微小構造デバイスが要求特性範囲に入らないという問題が発生する。このような場合、要求特性範囲に入らないものは廃棄するしかなく、微小構造デバイスのコスト増加につながる。今後、微小構造デバイスの高性能化・低電力化の要求に伴い、微小構造体が薄型化、小型化すると、微小構造体自体の強度低下により、より破損や変形等しやすくなることから、電気特性不良が多発することが予想される。
【０００７】
本発明は上記従来の技術における諸問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、微小構造体の気密封止をより簡便に検査することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による気密封止検査方法は、表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記の第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記の第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記の微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイス対して前記の微小構造体の気密封止性を検査する気密封止検査方法であって、前記の第１導体パターンと前記の第２導体パターンとの間の電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値から前記の微小構造体の気密封止の良否を判断する。
【０００９】
好ましくは、上記の気密封止検査方法において、前記の微小構造デバイスは、少なくとも一部が前記の第１基板の内部に形成されるとともに、一端が前記の第１導体パターンに接続され、他端が前記の第１基板の表面における前記の第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、少なくとも一部が前記の第２基板の内部に形成されるとともに、一端が前記の第２導体パターンに接続され、他端が前記の第２基板の表面における前記の第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体とを備え、平面視したときに、前記の第１配線導体の前記の一端および前記の第２配線基板の前記の一端の位置が異なり、前記の第１配線導体および前記に第２配線導体を介して前記の第１導体パターンと前記の第２導体パターンとの間の電気抵抗値を測定し、該電気抵抗値から前記の微小構造体の気密封止の良否を判断する。
【００１０】
本発明の微小構造デバイスの製造方法は、表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記の第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記の第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記の微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイスを製造する微小構造デバイスの製造方法であって、前記の第１基板の表面に設けられた環状の第１導体パターンと前記の第２基板の表面に設けられた環状の第２導体パターンとの間に前記の微小構造体を取り囲むように導電性の封止部材を配置する配置工程と、前記の封止部材によって前記の微小構造体を封止するとともに、前記の第１基板と前記の第２基板とを接合する接合工程とを備え、前記の接合工程において、前記の第１導体パターン、前記の第２導体パターン、および前記の封止部材を接続するとともに、前記の第１導体パターンと前記の第２導体パターンとの間に電圧を印加してその電気抵抗値を測定しながら、前記の第１基板と前記の第２基板とを接合する。
【００１１】
好ましくは、前記の第１基板は、表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記の第１基板の前記の第１導体パターンが形成された面と同一の面に配置され、他端が前記の第１基板の表面における前記の第１導体パターンの外側に配置されている第３配線導体を有し、前記の第２基板は、該第２基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記の第２基板の前記の第２導体パターンが形成された面と同一の面に配置され、他端が前記の第２基板の表面における前記の第２導体パターンの外側に配置されている第４配線導体を有し、上記の微小構造デバイスの製造方法は、前記の配置工程において、前記の第１基板と前記の第２基板との間に、前記の第３配線導体の前記の一端と前記の第４配線導体の前記の一端とを接続する導電性部材を配置し、前記の導電性部材によって前記の第３配線導体の前記の一端と前記の第４配線導体の前記の一端とを接続する接続工程と、前記の第１配線導体の前記の他端若しくは前記の第２配線導体の前記の他端と前記の第３配線導体の前記の他端若しくは前記の第４配線導体の前記の他端との間に電圧を供給して該他端間の導通状態を確認する導通確認工程とを有する。
【００１２】
本発明の気密封止検査システムは、表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記の第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記の第１導体パターンおよび第２導体パターンに接続されるとともに前記の微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材とを備えた微小構造デバイスにおいて前記の微小構造体の気密封止性を検査する気密封止検査システムであって、前記の微小構造デバイスは、前記の第１基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記の第１導体パターンに接続され、他端が前記の第１基板の表面における前記の第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、前記の第２基板の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が前記の第２導体パターンに接続され、他端が前記の第２基板の表面における前記の第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体とを備え、内部に前記の微小構造デバイスが配置されるチャンバと、前記の微小構造デバイスの前記の第１配線導体の前記の他端および前記の第２配線導体の前記の他端に接続され、前記の他端間に所定の電圧を供給して、該他端間に流れる電流を測定する測定手段と、測定された前記の電流から前記の他端間の電気抵抗値を算出する算出手段とを備える。
【００１３】
本発明の微小構造デバイスは、表面に微小構造体および該微小構造体を取り囲む環状の第１導体パターンが形成された第１基板と、前記の第１基板に対向する表面に環状の第２導体パターンが形成された第２基板と、前記の第１導体パターンおよび第２導体パターンに電気的に接続されるとともに前記の微小構造体を取り囲んで気密封止する導電性の封止部材と、少なくとも一部が前記の第１基板の内部に形成されるとともに、一端が前記の第１導体パターンに接続され、他端が前記の第１基板の表面における前記の第１導体パターンの外側に配置されている第１配線導体と、少なくとも一部が前記の第２基板の内部に形成されるとともに、一端が前記の第２導体パターンに接続され、他端が前記の第２基板の表面における前記の第２導体パターンの外側に配置されている第２配線導体と、前記の第１配線導体の前記の他端に接続されるとともに、前記の第１配線導体の前記の他端および前記の第２配線導体の前記の他端との間に電圧を供給して前記の他端間の抵抗値を測定する外部測定装置の端子が接続される第１の導電パッドと、前記の第２配線導体の前記の他端に接続されるとともに、前記の外部測定装置の端子が接続される第２の導電パッドと
を備え、平面視したときに、前記の第１配線導体の前記の一端および前記の第２配線基板の前記の一端の位置が異なる。
【００１４】
好ましくは、上記の微小構造デバイスにおいて、前記の微小構造体は、高周波信号が入力されることにより動作する素子であり、前記の第１配線導体および前記の第２配線導体の少なくとも一方は複数個存在し、かつそれぞれが接地用貫通導体であり、同一基板内における前記の各貫通導体の間隔は、前記の高周波信号の波長の１／２以下である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の気密封止検査方法によれば、第１導体パターンと第２導体パターンとの間の電気抵抗値の大きさから、第１導体パターン、第２導体パターン、および封止部材の接続状態を検知することができるため、より簡便に微小構造体の気密封止性を検査することができる。
【００１６】
また、本発明の微小構造デバイスの製造方法によれば、第１基板と第２基板との接合中に、第１導体パターン、第２導体パターン、および封止部材の接続状態を検知することができるため、第１基板と第２基板とを接合しながら気密封止の調整をすることが可能となり、より確実に微小構造体を気密封止できる。
【００１７】
また、本発明の気密封止検査システムによれば、より簡便に気密封止検査をすることができる。
【００１８】
また、本発明の微小構造デバイスによれば、簡便に気密封止性を検査できる微小構造デバイスを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態による気密封止検査方法が適用可能な微小構造デバイスの一例を示す断面図及び平面図である。
【００２１】
図１に示されるように、微小構造デバイス１は、第１基板２と、第２基板３とを備える。第１基板２は、該第１基板２の一方主面（以下、「第１主面」ともいう）に形成された微小構造体４と、第１主面に設けられた環状の第１導体パターン５と、第１配線導体６とを備える。一方、第２基板３は、該第２基板３の一方主面（以下、「第２主面」ともいう）に設けられた環状の第２導体パターン７と、第２配線導体８とを備える。
【００２２】
また、第１基板２は、第３配線導体９および第１の導電パッド１０を有する。一方、第２基板３は、第４配線導体１１および第２の導電パッド１２を備える。
【００２３】
第１配線導体６は、第１基板２の内部に形成されるとともに、一端が第１基板２の第１主面において第１導体パターン５に接続され、他端が第１基板２の他方主面において第１の導電パッド１０に接続されている。第３配線導体９は、第１基板２の内部に形成されるとともに、一端が第１主面に導出され、他端が第１基板２の他方主面に配置されている。
【００２４】
また、第２配線導体８は、第２基板３の内部に形成されるとともに、一端が第２基板３の第２主面において第２導体パターン７に接続され、他端が第２基板３の他方主面において第２の導電パッド１２に接続されている。
【００２５】
第４配線導体１１は、一端が第２主面に導出され、他端が第２基板３の他方主面に配置されている。
【００２６】
なお、第１配線導体６は、少なくとも一部が第１基板２の内部に形成されるとともに、一端が第１導体パターン５に接続され、他端が第１基板２の表面における第１導体パターン５の外側に配置されていればよい。また、第２配線導体８は、少なくとも一部が第２基板３の内部に形成されるとともに、一端が第２導体パターン７に接続され、他端が第２基板３の表面における第２導体パターン７の外側に配置されていればよい。また、平面視したときに、第１配線導体６の一端および第２配線導体８の一端の位置が異なる。
【００２７】
第１基板２の第１主面と、第２基板３の第２主面は、対向するように配置されており、第１基板２の第１主面は、第２基板３の第２主面に、導電性の封止部材１３及び導電性部材１４を介して接合されている。導電性の封止部材１３は、第１基板２と第２基板３との間において微小構造体４を取り囲んで配置され、第１基板２および第２基板３とともに微小構造体４を気密封止する気密封止部１５を形成する。また導電性の封止部材１３は、第１導体パターン５と第２導体パターン７に電気的に接続されている。また、導電性部材１４は、第３配線導体９と第４配線導体１１に電気的に接続されている。
【００２８】
第１の導電パッド１０や第２の導電パッド１２は、気密封止検査の際に外部測定装置の端子１６と接続される。また、第１の導電パッド１０や第２の導電パッド１２、第３配線導体９の他端及び第４配線導体１１の他端は、例えば半田バンプ等の外部端子との接続に用いられる。
【００２９】
ここで、第１基板２及び第２基板３は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料や、単結晶や多結晶等のシリコン材料、ガラス材料等の絶縁材料より形成される。
【００３０】
第１基板２及び第２基板３は、導電性の封止部材１３を介して接合されるので、接合の信頼性、つまり微小構造体４の封止の気密性を高くするためには、熱膨張係数の差が小さい材料で形成することが好ましい。これにより、第１基板２と第２基板との接合部への温度変動時の熱膨張差による応力負荷が小さくなることから接合部の信頼性が向上する。例えば、第１基板２の材料がシリコン等の熱膨張係数の小さい場合、第２基板３の材料としては、ムライト質焼結体や、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系等のガラスセラミックス焼結体等のような熱膨張係数の小さい材料で形成することが好ましい。
【００３１】
また、第１基板２及び第２基板３は、第１導体パターン５、第２導体パターン７、第１配線導体６、及び第２配線導体８により伝送される電気信号の遅延を抑制するために、ポリイミド・ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材、または、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系や酸化リチウム系等のガラスセラミックス焼結体等のような比誘電率の小さい材料で形成されてもよい。
【００３２】
また、第１基板２及び第２基板３は、封止する微小構造体４の発熱量が大きく、この熱の外部への放散性を良好とするような場合には、窒化アルミニウム質焼結体等のような熱伝導率の大きな材料で形成することが好ましい。
【００３３】
また、第１基板２の第１主面及び第２基板３の第２主面に、微小構造デバイス１の微小構造体４を内側に収めるような凹部を形成しておいてもよい。凹部内に微小構造体４の一部を収めるようにしておくと、該微小構造体４を取り囲むための導電性の封止部材１３の高さを低く抑えることができ、微小構造デバイス１の低背化に有利なものとなる。
【００３４】
第１導体パターン５、第２導体パターン７、第１配線導体６、第２配線導体８、第３配線導体９、第４配線導体１１、第１の導電パッド１０、及び第２の導電パッド１２は、銅・銀・金・パラジウム・タングステン・モリブデン・マンガン等の金属材料により形成される。
【００３５】
この形成の手段としては、メタライズ層・めっき層・蒸着等の金属を薄膜層として被着させる手段を用いることができる。
【００３６】
ここで、導電性の封止部材１３及び導電性部材１４の材料としては、金等の金属、錫−銀系及び錫−銀−銅系等の半田、金−錫ろう等の低融点ろう材、銀−ゲルマニウム系等の高融点ろう材、導電性有機樹脂、又はシーム溶接及び電子ビーム溶接等の溶接法による接合を可能とするような金属材料等を用いることが出来る。
【００３７】
この導電性の封止部材１３を、環状の第１導体パターン５及び第２導体パターンと接合することにより、第１基板２の第１配線導体６の一端と、第２基板３の第２配線導体８の一端とが、第１導体パターン５及び第２導体パターンを介して電気的に接続される。また導電性部材１４を、第３配線導体９及び第４配線導体１１の第１主面及び第２主面の一端と接合することにより、第３配線導体９の一端と、第４配線導体１１の一端とが電気的に接続される。
【００３８】
また、この微小構造デバイス１のうち第１配線導体６、第２配線導体８、第３配線導体９、または第４配線導体１１の第１基板２の他方主面および第２基板３の他方主面における導出部分を、半田ボール等を介して外部の電気回路に接続することにより、微小構造デバイス１が外部電気回路と電気的に接続される。
【００３９】
なお、図１に示された構成例では、第３配線導体９の第１主面における導出部分、および第４配線導体１１の第２主面における導出部分を封止部材１３の内側に配置したが、封止部材１３の外側に配置してもよい。
【００４０】
第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分を封止部材１３の内側に配置すると、第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分が気密封止された状態となり、第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分、それらと導電性部材１４との接合部分の空気中の不純物による劣化や、劣化に伴う高周波信号の遅延等を防止することが出来るため、接合及び高周波特性の信頼性が高いものとなる。
【００４１】
第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分を第１基板２の第１主面と第２基板３の第２主面との接合部位の外側に配置すると、第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分と微小構造体４との間の電磁気的干渉をより抑制することができる。そのため、電磁気的干渉や高周波ノイズの影響が抑制された、微小構造体４の電気的、機械的な作動、及び気密封止の信頼性に優れた微小構造デバイス１を提供することが出来る。また、微小構造体４を気密封止をした後に、第３配線導体９および第４配線導体１１の導出部分と導電性部材１４との接合部を容易に観察することが出来ることから、より接合信頼性の高い微小構造デバイス１を提供することも出来る。
【００４２】
次に、上記微小構造デバイス１の製造方法及び気密性検査方法について、図２に基づいて説明する。
【００４３】
図２は微小構造デバイス１の製造方法の一例をそれぞれ工程順に示した断面図であり、図２において図１と同じ部位には同じ符号を付してある。
【００４４】
まず、図２（ａ）に示すように、チャンバ（図示しない）内において、第１主面に微小構造体４、環状の第１導体パターン５、第１配線導体６、第３配線導体９、及び第１の導電パッド１０がそれぞれ形成された第１基板２、並びに第２主面に環状の第２導体パターン７、第２配線導体８、第４配線導体１１、及び第２の導電パッド１２がそれぞれ形成された第２基板３を準備する。
【００４５】
第１基板２が例えばシリコン基板より成る場合、第１基板２の表面に酸化シリコン層を形成するとともに、フォトリソグラフィ等の微細配線加工技術や、Ｄ−ＲＩＥ等の微細穴加工技術を応用して微小構造体４、環状の第１導体パターン５及び第１配線導体６を形成することにより、第１基板２が形成される。
【００４６】
また例えば、第２基板３が酸化アルミニウム質焼結体から成り、第２導体パターン７、第２配線導体８、第４配線導体１１、及び第２の導電パッド１２がタングステンのメタライズ層から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化カルシウム等の原料粉末を、有機樹脂・バインダとともに混練してスラリーを得て、このスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等によりシート状に成形して複数のグリーンシートを形成し、このグリーンシートの表面に、および必要に応じてグリーンシートにあらかじめ形成しておいた貫通孔内に、タングステンのメタライズペーストを印刷塗布・充填し、その後、これらのグリーンシートを積層して焼成することにより形成することができる。
【００４７】
塗布する方法としては、印刷用のマスクの開口部からペーストを塗布するスクリーン印刷法、インクジェットやディスペンサーなどのペーストを直接描画する方法等、いずれの方法も適用することができる。
【００４８】
なお、Ｄ−ＲＩＥ等の微細穴加工技術の応用や、上述のグリーンシートのうち、一部のものに打ち抜き加工を施して四角形状等の開口部を形成しておき、これを一方主面側の最表層に配置し、または最表層から内部に向かって数層積層するようにして、第１基板２または焼成後の第２基板３の主面に、微小構造体４の位置に対応する凹部が形成されるようにしておいてもよい。
【００４９】
このように凹部を形成しておくと、この凹部の内側に微小構造体４を収めることができるので、微小構造体４を取り囲むための導電性封止部材１３の高さを低く抑えることができ、電子装置の低背化に有利なものとなる。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１主面に微小構造体４が形成された第１基板２と第２基板３とを対向させて配置するとともに、第１基板２の第１主面に設けられた環状の第１導体パターン５と第２基板３の第２主面に設けられた環状の第２導体パターン７との間に微小構造体４を取り囲むように導電性の封止部材１３を配置し、さらに第３配線導体９と第４配線導体１１との間に導電性部材１４を配置する。
【００５１】
ここで、導電性の封止部材１３及び導電性部材１４は、例えば、錫−銀系、錫−銀−銅系等の半田等の原料粉末を、有機樹脂・バインダとともに混練してスラリーを得て、このスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等によりシート状に成形してシートを形成し、金型等で環状に打ち抜きを行うことにより形成される。
【００５２】
また、導電性の封止部材１３及び導電性部材１４を、金属材料等に樹脂や溶剤を混合しペーストにしたものを、スクリーン印刷法等により、第１基板２や第２基板３の環状の第１導体パターン５や第２導体パターン７上に、枠状に塗布することにより製作することも可能である。
【００５３】
導電性の封止部材１３と第１基板２や第２基板３の環状の第１導体パターン５や第２導体パターン７との接合は、リフロー法あるいはシーム溶接・電子ビーム溶接等の溶接法により行なうことができる。
【００５４】
また、導電性部材１４を導電性の封止部材１３と同じ高さとなるようにして、導電性部材１４が形成されていれば、導電性の封止部材１３を第１基板２や第２基板３に接合するときに、第１基板２や第２基板３の主面に形成されている導電性部材１４に容易かつ確実に接続することができ、より好ましい。
【００５５】
導電性部材１４の高さを導電性の封止部材１３の高さと同じとする方法としては、例えば、導電性部材１４となる錫−銀半田を溶融させて、例えば第１主面および第２主面上に形成された接続パッド上に取着形成する際に、その上面を導電性の封止部材１３と同じ高さとなるようにしてセラミックス製の治具等で押さえておく等の方法を用いることができる。
【００５６】
このようにして、導電性の封止部材１３によって微小構造体４を封止するとともに、第３配線導体９と第４配線導体１１とを導電性部材１４を介して接合することにより、第１基板２の第１主面と第２基板３の第２主面とを接合する。
【００５７】
ここで、導電性部材１４と第１基板２および第２基板３との接合は、例えば、導電性部材１４が錫−銀系半田から成る場合であれば、第３配線導体９、または第４配線導体１１の導出部分に導電性部材１４を位置合わせして載せ、これらを約２５０℃〜３００℃程度の温度のリフロー炉中で熱処理すること等により行なわれる。
【００５８】
また、図２（ｃ）に示すように、第１基板２と第２基板３との接合の際に、外部測定装置の端子２１により第１配線導体６の他端（以下、「第１他端」という。）と第２配線導体８の他端（以下、「第２他端」という。）との間に電圧を印加して、導電性の封止部材１３と第１導体パターン５との接続面積および導電性の封止部材１３と第２導体パターン７との接続面積に応じて変化する第１及び第２他端間の電気抵抗値を測定する。この測定により、気密封止性を検査する。
【００５９】
例えば、図１に示された微小構造デバイス１の場合、第１配線導体６の第１他端と第２配線導体８の第２他端との間に電圧を印加すると、環状の第１導体パターン５、第２導体パターン６および封止部材１３（以下、まとめて「環状導電体」という。）に沿って、２つの経路で電流が流れる。図３は、環状導電体の電気抵抗値の測定方法を説明する図である。この場合、環状導電体の第１経路Ｗ１における電気抵抗値をＲ１、環状導電体の第２経路Ｗ２における電気抵抗値をＲ２とすると、この環状導電体全体の電気抵抗値Ｒ１２は、Ｒ１２＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２である。第１配線導体６の抵抗値をｒ１、第２配線導体８の抵抗値をｒ２とすると、第１および第２他端間の電気抵抗値Ｒは、Ｒ＝ｒ１＋Ｒ１２＋ｒ２となることから、予め抵抗値ｒ１，ｒ２を測定しておくことにより、測定した電気抵抗値Ｒから環状導体の電気抵抗値Ｒ１２を求めることができる。
【００６０】
ここで、測定した電気抵抗値Ｒおよび計算により求めた電気抵抗値Ｒ１２が所定の値より小さい場合は、第１基板２、第２基板３と導電性の封止部材１３との接合面積が大きく、気密封止性の良品として判定し、所定の値より大きい場合は、第１基板２、第２基板３と導電性の封止部材１３との接合面積が小さく、気密封止性の不良として判定する。気密封止性の不良品については、再度チャンバ内で接合を行った後、再度気密封止検査を行い、気密封止性の良品となるまで繰り返し行う。これにより、微小構造デバイス１において、微小構造体４を破損等させることなく、繰り返し気密封止性の検査が行えることになり、より低コストの微小構造デバイス１を作製することができる。なお、気密封止性の良否の基準となる所定の抵抗値の大きさは、封止部材４と第１導体パターン５との接続面積および導電性の封止部材１３と第２導体パターン７との接続面積の他、第１及び第２配線の長さや厚み等のサイズ、使用される材料等の固有抵抗値により算出することが出来る。
【００６１】
また、微小構造デバイス１の第１配線導体６の第１他端および第２配線導体８の第２他端に接続され、第１および第２他端間に電圧源２２により所定の電圧を供給して、第１及び第２他端間に流れる電流を測定する電流計２３と、測定された電流から電気抵抗値を算出する抵抗測定器２４を備えることから、電気抵抗値の確認がより容易となり、より簡便に気密封止検査をすることができる。その際に、第１配線導体６および第２配線導体８の一方と第３配線導体９および第４配線導体１１の一方との間に、電圧源２３により電圧を供給して、第３配線導体９若しくは第４配線導体１１と封止部材１３と間の導通状態を確認しつつ接続を行うと、接続中に封止部材１３と導電性部材１４との短絡の有無を測定することができる。これにより、より精密に接合条件の調整をすることができる。
【００６２】
なお、上述の説明では、第１配線導体６および第２配線導体８を介して第１導体パターン５と第２導体パターン７との間の電気的抵抗値を測定したが、第１導体パターン５と第２導体パターン７との間に直接、外部測定装置の端子を接触させて、第１導体パターン５と第２導体パターン７との間の電気抵抗値を測定してもよい。第１配線導体６および第２配線導体８は、貫通導体に限らない。第１配線導体６は、少なくとも一部が第１基板２の内部に形成されるとともに、一端が第１導体パターン５に接続され、他端が第１基板２の表面における第１導体パターン５の外側に配置されていればよく、第２配線導体８は、少なくとも一部が第２基板３の内部に形成されるとともに、一端が第２導体パターン７に接続され、他端が第２基板３の表面における第２導体パターン７の外側に配置されていればよい。
【００６３】
また、第３配線導体９および第４配線導体１０は、貫通導体に限らない。第３配線導体９は、第１基板２の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が第１基板２の第１導体パターン５が形成された面と同一の面に配置され、他端が第１基板２の表面における第１導体パターン５の外側に配置されていればよい。さらに、第４配線導体１１は、第２基板３の表面および内部の少なくとも一方に形成されるとともに、一端が第２基板３の第２導体パターン７が形成された面と同一の面に配置され、他端が第２基板３の表面における第２導体パターン７の外側に配置されていればよい。
【００６４】
また、上述の微小構造デバイス１によれば、第１配線導体６の第１他端に接続されるとともに、第１配線導体６の第１他端および第２配線導体８の第２他端との間に電圧を供給して第１及び第２他端間の電気抵抗値を測定する外部測定装置の端子が接続される第１の導電パッド１０と、第２配線導体８の第２他端に接続されるとともに、外部測定装置の端子が接続される第２の導電パッド１２とを備えることから、第１及び第２の導電パッド１０，１２を第１他端と第２他端の位置とは別の位置に自由に配置でき設計自由度があがり、またこの導出された端部に外部接続用の金属バンプを取着させること等により、容易に表面実装することが可能な微小構造デバイスとして完成させることができる。
【００６５】
また、上述の微小構造デバイス１によれば、第１配線導体６および第２配線導体８の少なくとも一方は、対応する第１基板２および第２基板３の内部にそれぞれ形成されていることから、第１及び第２配線導体８、９により基板内部にインダクタ等の機能部品を形成できることから、高周波信号に対応できる。
【００６６】
また、上述の微小構造デバイスによれば、微小構造体４は、高周波信号が入力されることにより動作し、第１配線導体６および第２配線導体８の少なくとも一方は複数個存在し、かつそれぞれが貫通導体であり、同一基板内における各設置用貫通導体の間隔は、高周波信号の波長の１／２以下であることから、安定したグランドネットワークが形成できるので、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減され、より良好な電磁シールド性を保持することができる。よって、微小構造デバイスの外部から侵入する高調波ノイズの影響を受けにくいと同時に、配線導体を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが外部に放出されにくい。
【００６７】
なお、これまでは、ＭＥＭＳを気密封止する封止部材の電気抵抗値を測定することにより気密封止の良否を検査したが、ＳＡＷデバイスや水晶振動子等を気密封止する封止部材に対しても、同様の気密封止検査方法が適用できる。
【００６８】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば、種々の変形は可能である。
【００６９】
例えば、上述の実施の形態の例では一つの微小構造デバイス内に一つの微小構造体を気密封止したが、一つの微小構造デバイス内に複数の微小構造体を気密封止してもよい。
【００７０】
また、この導出された部分の外部電気回路への電気的な接続は、外部端子として半田ボールを介して行なうものに限らず、リード端子や導電性接着剤等を介して行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態により作製された微小構造デバイスの一例を示す断面図であり、(ｂ)は、(ａ)に示された微小構造デバイスの平面図である。
【図２】本発明の微小構造デバイスの製造方法の一例をそれぞれ工程順に示した図である。
【図３】環状導電体の電気抵抗値の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
１：微小構造デバイス
２：第１基板
３：第２基板 
４：微小構造体
５：導電性の封止部材 
５：第１導体パターン
６：第１配線導体
７：第２導体パターン
８：第２配線導体
９：第３配線導体
１０：第１の導電パッド
１１：第４配線導体
１２：第２の導電パッド 
１３：封止部材
１４：導電性封止部材
１５：気密封止部
２１：外部測定装置の端子
２２：電圧源
２３：電流計
２４：抵抗測定器
【図１】
2009088196.tif 000003
【図２】
2009088196.tif 000004
【図３】
2009088196.tif 000005