(57)【要約】接続部を構成する共晶合金の一部の金属が接続配線を伝って拡散するのを抑制することのできる、ＭＥＭＳデバイスを提供する。共振装置１は、共振子１０と、共振子１０に電気的に接続する接続配線７５とを含むＭＥＭＳ基板５０と、接続配線７５に電気的に接続する接続部７０であって、第１金属層７１とＭＥＭＳ基板５０側に設けられる第２金属層７２との共晶合金で構成される接続部７０と、を備え、ＭＥＭＳ基板５０の主面を平面視したときに、接続配線７５の線幅ＷＬは接続部の幅ＷＣより小さい。
2020027121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子と、前記素子に電気的に接続する接続配線とを含む基板と、
前記接続配線に電気的に接続する接続部であって、第１金属と前記基板側に設けられる第２金属との共晶合金で構成される接続部と、を備え、
前記基板の主面を平面視したときに、前記接続配線の幅は前記接続部の幅より小さい、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記接続配線の幅は、前記接続部の幅の１／２以下である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記基板は、前記接続配線と前記素子とを電気的に接続させるコンタクト電極をさらに含み、
前記平面視において、前記接続部から前記コンタクト電極までの前記接続配線の長さは、前記接続部と前記コンタクト電極との直線距離の５倍以上である、
請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記基板は、前記接続配線と前記素子とを電気的に接続させるコンタクト電極をさらに含み、
前記平面視において、前記接続部から前記コンタクト電極までの前記接続配線の長さは、前記接続配線の幅の３倍以上である、
請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記接続配線は、前記平面視において前記接続部と前記素子との間に形成される電極パッドをさらに含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記基板は、前記主面に形成される圧電膜をさらに含み、
前記接続配線は、前記圧電膜上に形成される、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記平面視において、前記接続配線は、分岐及び合流を有する形状、若しくはミアンダ形状を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記第１金属はゲルマニウムであり、前記第２金属はアルミニウムである、
請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記接続配線の材料、アルミニウムである、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製造されたデバイスが普及している。このデバイスは、例えば共振子（圧電体）を有する下側基板に、上側基板を接合して形成される。【０００３】
例えば、特許文献１には、素子（共振子）を有する下側基板と、素子と対向して設けられた上側基板と、素子の周囲において、下側基板と上側基板とを接合する接合部と、を備え、接合部は、過共晶合金を含む領域と、共晶合金を含む領域とを有するＭＥＭＳデバイスが開示されている。このＭＥＭＳデバイスは、過共晶合金が共晶合金を覆うことで、共晶接合の接合面から金属がはみ出ることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０４７６６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されたＭＥＭＳデバイスにおいて、下側基板の素子の電極から外部端子を含む上側基板に引き出すために、共晶合金で構成される接続部を形成する方法が採用されている。【０００６】
しかしながら、上側基板に配置された金属と上側基板に配置された金属とを共晶接合する際に、上側基板の金属が、接続部から延びる接続配線を伝って拡散するおそれがあった。その結果、接続部から拡散した上側基板の金属が下側基板の素子に影響を及ぼしたり、接続部において上側基板の金属の量が少なくなることで、共晶反応が実現せずに接続部の電気的接続が不安定になったりすることがあった。【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接続部を構成する共晶合金の一部の金属が接続配線を伝って拡散するのを抑制することのできる、ＭＥＭＳデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る共振デバイスは、素子と、素子に電気的に接続する接続配線とを含む基板と、接続配線に電気的に接続する接続部であって、第１金属と基板側に設けられる第２金属との共晶合金で構成される接続部と、を備え、基板の主面を平面視したときに、接続配線の幅は前記接続部の幅より小さい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接続部を構成する共晶合金の一部の金属が接続配線を伝って拡散するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図２に示した共振子の構造を概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、図１から図３に示した共振装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、図３に示した保持部の周辺を概略的に示す平面図である。
【図６】図６は、図５に示した接続部及び接続配線を示す要部拡大平面図である。
【図７】図７は、図６に示した接続配線の第１変形例を示す要部拡大平面図である。
【図８】図８は、接続部の幅及び接続配線の線幅の比と第１金属層の流れ込み量との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、図６に示した接続配線の第２変形例を示す要部拡大平面図である。
【図１０】図１０は、図６に示した接続配線の第３変形例を示す要部拡大平面図である。
【図１１】図１１は、図６に示した接続配線の第４変形例を示す要部拡大平面図である。
【図１２】図１２は、接続配線の線幅及び長さと第１金属層の流れ込み量との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、接続配線の線幅に対する長さと第１金属層の流れ込み量との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、図６に示した接続配線の第５変形例を示す要部拡大平面図である。
【図１５】図１５は、図６に示した接続配線の第６変形例を示す要部拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１２】
＜実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置１の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【００１３】
共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０（以下、下蓋２０と共振子１０とを合わせて「ＭＥＭＳ基板５０」ともいう。）と、上蓋３０と、を備えている。すなわち、共振装置１は、ＭＥＭＳ基板５０と、接合部６０と、上蓋３０とが、この順で積層されて構成されている。なお、共振装置１は本発明の「共振デバイス」の一例に相当に、共振子１０は本発明の「素子」の一例に相当し、ＭＥＭＳ基板５０は本発明の「基板」の一例に相当する。
【００１４】
以下において、共振装置１の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置１のうち上蓋３０が設けられている側を上（又は表）、下蓋２０が設けられている側を下（又は裏）、として説明する。
【００１５】
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。共振子１０と上蓋３０とは、後述する接合部６０を介して接合されている。また、共振子１０と下蓋２０は、それぞれシリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）を用いて形成されており、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。なお、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。
【００１６】
上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。また、上蓋３０の凹部３１の共振子１０側の面にはゲッター層３４が形成されている。なお、上蓋３０は凹部３１を有さず、平板状の構成でもよい。
【００１７】
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向、つまり、下蓋２０と共振子１０との積層方向、に延びる側壁２３と、を有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が形成されている。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。なお、下蓋２０は凹部２１を有さず、平板状の構成でもよい。また、下蓋２０の凹部２１の共振子１０側の面にはゲッター層が形成されてもよい。
【００１８】
次に、図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振子１０の概略構成について説明する。同図は、図２に示した共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。
【００１９】
図３に示すように、共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子であり、図３の直交座標系におけるＸＹ平面内で面外振動する。なお、共振子１０は、面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されるものではない。共振装置１の共振子は、例えば、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードを用いるものであってもよい。これらの振動子は、例えば、タイミングデバイス、ＲＦフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサー、ジャイロセンサ、加速度センサ等に応用される。また、アクチュエーター機能を持った圧電ミラー、圧電ジャイロ、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォン、超音波振動センサ等に用いられてもよい。さらに、静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子に適用してもよい。
【００２０】
共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０と、を備える。
【００２１】
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように、矩形の枠状に形成される。例えば、保持部１４０は、角柱形状の枠体から一体に形成されている。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されるものではない。
【００２２】
保持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、振動部１２０と保持部１４０とを接続する。
【００２３】
振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図３に示す例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄ（以下、まとめて「振動腕１３５」ともいう）と、を有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されるものではなく、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄと、基部１３０とは、一体に形成されている。
【００２４】
基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面（以下、「前端１３１Ａ」ともいう）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面（以下、「後端１３１Ｂ」ともいう）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。
【００２５】
基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１０に接続されている。なお、基部１３０は、図３に示す例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されるものではない。基部１３０は、長辺１３１ａの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されていればよい。例えば、基部１３０は、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形であってもよいし、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部１３０の各面は平面に限定されるものではなく、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Ｐは、振動部１２０における、振動腕１３５が並ぶ方向の中心を通る平面である。
【００２６】
基部１３０において、前端１３１Ａから後端１３１Ｂに向かう方向における、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとの最長距離である基部長は３５μｍ程度である。また、基部長方向に直交する幅方向であって、基部１３０の側端同士の最長距離である基部幅は２６５μｍ程度である。
【００２７】
振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕１３５は、それぞれが基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられ、一端は、基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕１３５は、それぞれ、Ｘ軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４６５μｍ程度である。
【００２８】
振動腕１３５は、それぞれ、例えば開放端から１５０μｍ程度の部分が、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広くなっている。この幅が広くなった部位は、錘部Ｇと呼ばれる。錘部Ｇは、例えば、振動腕１３５の他の部位よりも、Ｘ軸方向に沿って左右に幅が１０μｍずつ広く、Ｘ軸方向の幅が７０μｍ程度である。錘部Ｇは、振動腕１３５と同一プロセスによって一体形成される。錘部Ｇが形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕１３５のそれぞれが開放端側に錘部Ｇを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
【００２９】
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように後述の保護膜２３５が形成されている。また、振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄの開放端側の先端における保護膜２３５の表面には、それぞれ、周波数調整膜２３６が形成されている。保護膜２３５及び周波数調整膜２３６によって、振動部１２０の共振周波数を調整することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、共振子１０の表面（上蓋３０と対向する側の面）は、その略全面が保護膜２３５によって覆われている。さらに保護膜２３５の表面は、その略全面が寄生容量低減膜２４０で覆われている。ただし、保護膜２３５は少なくとも振動腕１３５を覆っていればよく、共振子１０の略全面を覆う構成に限定されるものではない。
【００３１】
次に、図４を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る共振装置１の積層構造について説明する。同図は、図１から図３に示した共振装置１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【００３２】
図４に示すように、共振装置１は、下蓋２０の側壁２３上に共振子１０の保持部１４０が接合され、さらに共振子１０の保持部１４０と上蓋３０の側壁３３とが接合される。このように下蓋２０と上蓋３０との間に共振子１０が保持され、下蓋２０と上蓋３０と共振子１０の保持部１４０とによって、振動腕１３５が振動する振動空間が形成される。また、上蓋３０の上面（共振子１０と対向する面と反対側の面）には端子Ｔ４が形成されている。端子Ｔ４と共振子１０とは、貫通電極Ｖ３、接続部７０及び接続配線７５によって電気的に接続されている。
【００３３】
上蓋３０は、所定の厚みのシリコン（Ｓｉ）ウエハ（以下、「Ｓｉウエハ」という）Ｌ３により形成されている。上蓋３０はその周辺部（側壁３３）で後述する接合部６０によって共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における、共振子１０に対向する表面、裏面及び貫通電極Ｖ３の側面は、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われていることが好ましい。酸化ケイ素膜Ｌ３１は、例えばＳｉウエハＬ３の表面の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ:Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、ＳｉウエハＬ３の表面に形成される。
【００３４】
また、上蓋３０の凹部３１における、共振子１０と対向する側の面にはゲッター層３４が形成されている。ゲッター層３４は、例えばチタン（Ｔｉ）等から形成され、振動空間に発生するアウトガスを吸着する。本実施形態に係る上蓋３０には、凹部３１において共振子１０に対向する面のほぼ全面にゲッター層３４が形成されるため、振動空間の真空度の低下を抑制することができる。
【００３５】
また、上蓋３０の貫通電極Ｖ３は、上蓋３０に形成された貫通孔に導電性材料が充填されて形成される。充填される導電性材料は、例えば、不純物ドープされた多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、不純物ドープされた単結晶シリコン等である。貫通電極Ｖ３は、端子Ｔ４と電圧印加部１４１とを電気的に接続させる配線としての役割を果たす。
【００３６】
下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、ＳｉウエハＬ１により、一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは例えば、１５０μｍ、凹部２１の深さは例えば５０μｍである。なお、ＳｉウエハＬ１は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば１６ｍΩ・ｃｍ以上である。
【００３７】
共振子１０における、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、及び保持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０は、基板の一例であるシリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）Ｆ２の上に、Ｓｉ基板Ｆ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が形成され、さらに圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ２が積層されている。そして、金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ１が積層されている。金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように保護膜２３５が積層され、保護膜２３５の上には寄生容量低減膜２４０が積層されている。
【００３８】
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型シリコン（Ｓｉ）半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等を含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退シリコン（Ｓｉ）の抵抗値は、例えば１６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらに、Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、温度特性補正層の一例として、酸化ケイ素（例えばＳｉＯ２）層Ｆ２１が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。なお、酸化ケイ素層Ｆ２１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面及び下面の両方に形成されてもよい。
【００３９】
また、金属層Ｅ１、Ｅ２は、例えば厚さ０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度であり、成膜後に、エッチング等により所望の形状にパターニングされる。金属層Ｅ１、Ｅ２は、結晶構造が体心立法構造である金属が用いられている。具体的には、金属層Ｅ１、Ｅ２は、Ｍｏ（モリブデン）、タングステン（Ｗ）等を用いて形成される。
【００４０】
金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、上部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ１は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた交流電源に上部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
【００４１】
一方、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、下部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた回路に下部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
【００４２】
圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜である。圧電薄膜Ｆ３は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質から形成されており、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。なお、窒化スカンジウムアルミニウムは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部がスカンジウムに置換されたものであり、スカンジウムの代わりにマグネシウム（Ｍｇ）及びニオブ（Ｎｂ）やマグネシウム（Ｍｇ）及びジルコニウム（Ｚｒ）等の２元素で置換されていてもよい。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば１μｍの厚さを有するが、０．２μｍから２μｍ程度の厚さを用いることも可能である。
【００４３】
圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ１、Ｅ２によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。この圧電薄膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１３５は、下蓋２０及び上蓋３０の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。
【００４４】
本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。
【００４５】
保護膜２３５は、圧電振動用の上部電極である金属層Ｅ２の酸化を防ぐ。保護膜２３５は、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜２３６より遅い材料により形成されることが好ましい。質量低減速度は、エッチング速度、つまり、単位時間あたりに除去される厚みと密度との積により表される。保護膜２３５は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の圧電膜の他、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁膜で形成される。保護膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。
【００４６】
周波数調整膜２３６は、振動部１２０の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。周波数調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜２３５より速い材料により形成される。具体的には、周波数調整膜２３６は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属で構成される。
【００４７】
なお、保護膜２３５と周波数調整膜２３６とは、質量低減速度の関係が前述の通りであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
【００４８】
寄生容量低減膜２４０は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）から形成されている。寄生容量低減膜２４０の厚さは１μｍ程度である。引回し配線部における寄生容量を低減するとともに、異なる電位の配線がクロスする際の絶縁層としての機能と、振動空間を広げるためのスタンドオフとしての機能と、を有する。
【００４９】
接合部６０は、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）と上蓋３０との間に、ＸＹ平面に沿って矩形の環状に形成される。接合部６０は、共振子１０の振動空間を封止するように、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する。これにより、振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。
【００５０】
本実施形態では、接合部６０は、アルミニウム（Ａｌ）層６１、ゲルマニウム（Ｇｅ）層６２、及びアルミニウム（Ａｌ）層６３がこの順序で積層されて形成されている。接合部６０の材料として後述する接続部７０及び接続配線７５と同じ種類の金属を用いることで、製造プロセスを簡略化することができる。
【００５１】
図４に示す例では、アルミニウム（Ａｌ）層６１、ゲルマニウム（Ｇｅ）層６２、及びアルミニウム（Ａｌ）層６３は、それぞれ独立した層として記載しているが、実際には、これらの界面はそれぞれ共晶接合している。なお、接合部６０は、金（Ａｕ）膜及び錫（Ｓｎ）膜等によって形成されてもよいし、金（Ａｕ）とシリコン（Ｓｉ）、金（Ａｕ）と金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）と錫（Ｓｎ）等の組合せで形成されてもよい。また、密着性を向上させるために、接合部６０は、積層された層間に、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等が薄く挟まれていてもよい。
【００５２】
接続部７０は、貫通電極Ｖ３を介して端子Ｔ４に電気的に接続するとともに、接続配線７５に電気的に接続する。接続部７０は、第１金属層７１と第２金属層７２とを含んでいる。図４に示す例では、第１金属層７１と、第２金属層７２とは、それぞれ独立した層として記載しているが、実際には、これらの界面は共晶接合している。すなわち、接続部７０は、第１金属層７１と第２金属層７２との共晶合金で構成されている。
【００５３】
接続部７０の形成は、最初に、第１金属層７１は上蓋３０側に設けられ、第２金属層７２はＭＥＭＳ基板５０側に設けられる。次に、第１金属層７１と第２金属層７２とが一致するように、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０との位置を合わせる。位置合わせをした後、ヒータ等によってＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とが挟み込まれ、共晶接合のための加熱処理が行われる。共晶接合のための加熱処理における温度は、共焦点の温度以上、例えば４２４℃以上であり、加熱時間は、１０分以上２０分以下程度である。加熱時には、共振装置１は、上蓋３０からＭＥＭＳ基板５０へと、例えば５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下程度の圧力で押圧される。
【００５４】
本実施形態では、第１金属層７１の金属はゲルマニウム（Ｇｅ）であり、第２金属層７２の金属はアルミニウム（Ａｌ）である。ここで、ゲルマニウム（Ｇｅ）とアルミニウム（Ａｌ）との共晶合金は、他の材料の共晶合金と比較して異物パーティクルの許容量が多いので、共晶反応が実現しやすく、良好な共晶接合である接続部７０を得ることができる。
【００５５】
接続配線７５は、共振子１０に電気的に接続する。具体的には、接続配線７５は、後述するコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂを介して、共振子１０の金属層Ｅ１、Ｅ２に電気的に接続する。接続配線７５は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属で構成される。
【００５６】
本実施形態では、接続配線７５の材料は、第２金属層７２と同じアルミニウム（Ａｌ）である。これにより、第２金属層７２と同時に形成することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
【００５７】
コンタクト電極７６Ａは、金属層Ｅ１に接触するように形成され、接続配線７５と共振子１０とを電気的に接続させる。コンタクト電極７６Ｂは、金属層Ｅ２に接触するように形成され、接続配線７５と共振子１０とを電気的に接続させる。具体的には、コンタクト電極７６Ａと金属層Ｅ１との接続にあたり、金属層Ｅ１が露出するように、金属層Ｅ１上に積層された圧電薄膜Ｆ３、保護膜２３５、及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ１が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極７６Ａと同様の材料が充填され、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとが接続される。同様に、コンタクト電極７６Ｂと金属層Ｅ２との接続にあたり、金属層Ｅ２が露出するように、金属層Ｅ２上に積層された圧電薄膜Ｆ３及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ２が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極７６Ｂが充填され、金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとが接続される。コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属で構成される。なお、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとの接続箇所、及び金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとの接続箇所は、振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている。
【００５８】
次に、図５及び６を参照しつつ、接続部７０と接続配線７５との関係について説明する。本発明の一実施形態に係る共振装置１の積層構造について説明する。図５は、図３に示した保持部１４０ａの周辺を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示した接続部７０及び接続配線７５を示す要部拡大平面図である。図７は、図６に示した接続配線７５の第１変形例を示す要部拡大平面図である。
【００５９】
図４に示した接続部７０は、第１金属層７１と第２金属層７２とが共晶接合されている。図５に示すように、ＭＥＭＳ基板５０の主面を平面視（以下、単に「平面視」という）したときに、第１金属層７１は相対的に大きい（広い）範囲に形成され、第２金属層は相対的に小さい（狭い）範囲に形成される。図６に示すように、第１金属層７１と第２金属層７２との重複部分が、接合されて共晶合金を構成する接続部７０に相当する。平面視において、第２金属層７２の形状、すなわち、接続部７０の形状は略正方形であり、その一辺の長さは幅ＷＣである。
【００６０】
接続配線７５は、保持部１４０上を引き回され、コンタクト電極７６Ａを介して金属層Ｅ１に電気的に接続する。このように、接続配線７５は、共振子１０の上部電極となる金属層Ｅ１に電気的に接続する。なお、図示を省略するが、接続配線７５は、図４に示したコンタクト電極７６Ｂを介して共振子１０の下部電極となる金属層Ｅ２にも電気的に接続する。
【００６１】
平面視において、接続配線７５は線幅ＷＬを有しており、その線幅ＷＬは、接続部７０の幅ＷＣより小さい（線幅ＷＬ＜幅ＷＣ）。具体的には、図６に示すように、接続配線７５において、接続部７０に接続する部分が線幅ＷＬを有しており、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであるのに対し、接続配線７５の線幅ＷＬは１５μｍに設定されている。このように、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣより小さいことにより、接続配線の線幅が接続部７０の幅ＷＣ以上である場合と比較して、共晶接合の際に第１金属層７１の金属が接続配線７５を伝って拡散しにくくなる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量を抑制することができる。また、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に影響を及ぼしたり、接続部における電気的接続が不安定になったりすることを防ぐことができる。
【００６２】
また、接続配線７５は、平面視において、接続部７０と金属層Ｅ１に接続するコンタクト電極７６Ａとの間に、電極パッド７７を含む。電極パッド７７は、製造工程において通電を検査するためのものであり、接続配線７５の線幅ＷＬより幅広の形状を有する。このように、接続配線７５が平面視において接続部７０とコンタクト電極７６Ａとの間に電極パッド７７を含むことにより、接続配線７５を伝って拡散する第１金属層７１の金属の共振子１０への流れ込みを電極パッド７７がせき止める役割を果たす。
【００６３】
さらに、接続配線７５は、圧電薄膜Ｆ３の上に形成されている。具体的には、図４に示したように、接続配線７５は、圧電薄膜Ｆ３の上に積層される寄生容量低減膜２４０の上に形成されている。このように、接続配線７５が圧電薄膜Ｆ３上に形成されていても、接続配線７５の線幅ＷＬが狭いので、接続配線７５を伝わって第１金属層７１の金属がビアＶ１，Ｖ２に流れ込むことが抑制される。従って、第１金属層７１の金属が圧電薄膜Ｆ３に拡散することによって生じる絶縁抵抗の劣化を防ぐことができる。
【００６４】
図７に示すように、接続配線７５の線幅ＷＬは、図６に示した接続配線７５の線幅ＷＬより小さい値であってもよい。具体的には、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであり、図６に示した接続配線７５の線幅ＷＬが１５μｍであるのに対し、図７に示す接続配線７５の線幅ＷＬは５μｍに設定されている。
【００６５】
次に、図８を参照しつつ、接続配線７５の線幅ＷＬと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係について説明する。図８は、接続部７０の幅ＷＣ及び接続配線７５の線幅ＷＬの比と第１金属層７１の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図８において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は線幅ＷＬ／幅ＷＣ、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６及び図７に示す接続配線７５の位置Ｐ１に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ／ＥＤＸ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ／Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定した。
【００６６】
図８に示すように、例えば、線幅ＷＬ／幅ＷＣの値が１．０のときに第１金属層７１のゲルマニウムの流れ込み量は２．７％であり、線幅ＷＬ／幅ＷＣの値が０．８のときに第１金属層７１のゲルマニウムの流れ込み量は１．５％である。線幅ＷＬ／幅ＷＣの値、つまり、接続部７０の幅ＷＣに対する接続配線７５の線幅ＷＬが小さいほど、第１金属層７１であるゲルマニウムが接続配線７５の位置Ｐ１に流れ込む量を低減する。特に、線幅ＷＬが幅ＷＣの１／２以下であるときに、ゲルマニウムの流れ込み量の低減が顕著である。このように、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣの１／２以下であることにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００６７】
なお、接続配線７５は、図６及び７に示した例に限定されるものではない。接続配線７５は、平面視において接続部７０の幅ＷＣより小さければよく、例えば、接続配線７５の長さ及び形状は、図６及び７以外の他の形態であってもよい。
【００６８】
次に、図９から１１を参照しつつ、接続配線７５の長さの変形例について説明する。図９は、図６に示した接続配線７５の第２変形例を示す要部拡大平面図である。図１０は、図６に示した接続配線７５の第３変形例を示す要部拡大平面図である。図１１は、図６に示した接続配線７５の第４変形例を示す要部拡大平面図である。
【００６９】
図９に示す接続配線７５の線幅ＷＬは、図６に示した例と同様に、接続部７０の一辺の幅ＷＣより小さい値を有する。具体的には、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであるのに対し、図９に示す接続配線７５の線幅ＷＬは５μｍに設定されている。また、図６及び図７に示した接続配線７５のように接続部７０との接続端と電極パッド７７との直線的に結ぶ場合と異なり、図９に示す接続配線７５は、その一部が屈曲した形状を有しており、電極パッド７７、ひいては図５に示したコンタクト電極７６Ａまで引き回されている。そのため、図９に示す接続配線７５は、接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの長さが図６に示した接続配線７５の長さ、つまり、接続部からコンタクト電極までの直線距離に対して５倍以上となっている。具体的には、図６に示した接続配線７５の長さが１４μｍであるのに対し、図９に示す接続配線７５の長さは１０６μｍに設定されている。
【００７０】
図１０に示す接続配線７５の線幅ＷＬは、図６に示した例と同様に、接続部７０の一辺の幅ＷＣより小さい値を有する。具体的には、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであるのに対し、図１０に示す接続配線７５の線幅ＷＬは５μｍに設定されている。また、図１０に示す接続配線７５は、曲がりくねった（蛇行した）形状、つまり、ミアンダ形状を有しており、電極パッド７７まで引き回されている。そのため、図１０に示す接続配線７５の接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの長さは、図６に示した接続配線７５の長さの１０倍以上となっている。具体的には、図６に示した接続配線７５の長さが１４μｍであるのに対し、図１０に示す接続配線７５の長さは１８８μｍに設定されている。
【００７１】
図１１に示す接続配線７５の線幅ＷＬは、図６に示した例と同様に、接続部７０の一辺の幅ＷＣより小さい値を有する。具体的には、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであるのに対し、図１０に示す接続配線７５の線幅ＷＬは５μｍに設定されている。また、図１１に示す接続配線７５は、ミアンダ形状を有しており、図１０に示した接続配線７５よりもさらに長く電極パッド７７まで引き回されている。そのため、図１１に示す接続配線７５の接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの長さは、図６に示した接続配線７５の長さの２０倍以上となっている。具体的には、図６に示した接続配線７５の長さが１４μｍであるのに対し、図１１に示す接続配線７５の長さは３３７μｍに設定されている。
【００７２】
次に、図１２を参照しつつ、接続配線７５の長さと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係について説明する。同図は、接続配線７５の線幅ＷＬ及び長さと第１金属層７１の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図１２において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は接続配線７５における位置、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６、図７、図９、図１０、図１１に示す接続配線７５の位置Ｐ１及び位置Ｐ２に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法によって測定した。さらに、図１２において、図６に示した接続配線７５の線幅（１５μｍ）及び長さ（１４μｍ）を太線で、図７に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１４μｍ）を実線で、図９に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１０６μｍ）を破線で、図１０に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１８８μｍ）を一点鎖線で、図１１に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（３３７μｍ）を二点鎖線で、それぞれ描画するものとする。
【００７３】
図１２に示すように、接続配線７５の長さが大きいほど、接続配線７５の位置Ｐ１及び位置Ｐ２への第１金属層７１であるゲルマニウムの流れ込み量が低減する。特に、接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの接続配線７５の長さが接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの直線距離の５倍以上であるときに、ゲルマニウムの流れ込み量の低減が顕著である。このように、平面視において、接続部７０からコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂまでの接続配線７５の長さが接続部７０とコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂとの直線距離の５倍以上であることにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００７４】
次に、図１３を参照しつつ、接続配線７５の幅に対する長さの関係について説明する。同図は、接続配線７５の線幅ＷＬに対する長さと第１金属層７１の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図１３において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は接続配線７５の長さ／接続配線７５の線幅ＷＬ、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６、図７、図９、図１０、図１１に示す接続配線７５の位置Ｐ１に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法によって測定した。
【００７５】
図１３に示すように、接続配線７５の線幅ＷＬに対して接続配線７５の長さが大きいほど、接続配線７５の位置Ｐ１への第１金属層７１であるゲルマニウムの流れ込み量が低減する。特に、接続部７０からコンタクト電極７６Ａまでの接続配線７５の長さが接続配線７５の線幅ＷＬの３倍以上であるときに、ゲルマニウムの流れ込み量の低減が顕著である。このように、平面視において、接続部７０からコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂまでの接続配線７５の長さが接続配線７５の線幅ＷＬの３倍以上であることにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００７６】
次に、図１４及び図１５を参照しつつ、接続配線７５の形状の変形例について説明する。図１４は、図６に示した接続配線７５の第５変形例を示す要部拡大平面図である。図１５は、図６に示した接続配線７５の第６変形例を示す要部拡大平面図である。
【００７７】
図１４に示すように、接続配線７５は渦巻状の形状を有しており、コンタクト電極７６Ａに接続している。なお、図１４に示す接続配線７５は、接続部７０とコンタクト電極７６Ａとの間に、図６の例と同様に、電極パッドを含んでいてもよい。また、接続配線７５の渦巻状の形状は、一部が屈曲した直線で構成される場合に限定されるものではなく、例えば曲線で構成されていてもよい。
【００７８】
図１５に示すように、接続配線７５は接続部７０からコンタクト電極７６Ａに向かう途中に、分岐及び合流を含む形状を有している。なお、分岐は２つの場合に限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。このように、平面視において、接続配線７５が図１５に示す分岐及び合流を有する形状、若しくは図１０及び図１１に示したミアンダ形状を有することにより、接続配線７５の長さを大きくすることができる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００７９】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に係る共振装置１は、平面視したときに、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣより小さい。これにより、接続配線の線幅が接続部７０の幅ＷＣ以上である場合と比較して、共晶接合の際に第１金属層７１の金属が接続配線７５を伝って拡散しにくくなる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量を抑制することができる。また、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に影響を及ぼしたり、接続部における電気的接続が不安定になったりすることを防ぐことができる。
【００８０】
また、前述した共振装置１において、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣの１／２以下である。これにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００８１】
また、前述した共振装置１において、平面視において、接続部７０からコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂまでの接続配線７５の長さが接続部７０とコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂとの直線距離の５倍以上である。これにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００８２】
また、前述した共振装置１において、平面視において、接続部７０からコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂまでの接続配線７５の長さが接続配線７５の線幅ＷＬの３倍以上である。これにより、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００８３】
また、前述した共振装置１において、接続配線７５が平面視において接続部７０とコンタクト電極７６Ａとの間に電極パッド７７を含む。これにより、接続配線７５を伝って拡散する第１金属層７１の金属の共振子１０への流れ込みを電極パッド７７がせき止める役割を果たす。
【００８４】
また、前述した共振装置１において、接続配線７５が圧電薄膜Ｆ３の上に形成される。このように、接続配線７５が圧電薄膜Ｆ３上に形成されていても、接続配線７５の線幅ＷＬが狭いので、接続配線７５を伝わって第１金属層７１の金属がビアＶ１，Ｖ２に流れ込むことが抑制される。従って、第１金属層７１の金属が圧電薄膜Ｆ３に拡散することによって生じる絶縁抵抗の劣化を防ぐことができる。
【００８５】
また、前述した共振装置１において、平面視において、接続配線７５が図１５に示した分岐及び合流を有する形状、若しくは図１０及び図１１に示したミアンダ形状を有する。これにより、接続配線７５の長さを大きくすることができる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量をさらに抑制することができる。
【００８６】
また、前述した共振装置１において、第１金属層７１の金属がゲルマニウム（Ｇｅ）であり、第２金属層７２の金属がアルミニウム（Ａｌ）である。ここで、ゲルマニウム（Ｇｅ）とアルミニウム（Ａｌ）との共晶合金は、他の材料の共晶合金と比較して異物パーティクルの許容量が多いので、共晶反応が実現しやすく、良好な共晶接合である接続部７０を得ることができる。
【００８７】
また、前述した共振装置１において、接続配線７５の材料が第２金属層７２と同じアルミニウム（Ａｌ）である。これにより、第２金属層７２と同時に形成することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
【００８８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８９】
１…共振装置、１０…共振子、２０…下蓋、２１…凹部、２２…底板、２３…側壁、３０…上蓋、３１…凹部、３３…側壁、３４…ゲッター層、５０…ＭＥＭＳ基板、６０…接合部、６１…アルミニウム（Ａｌ）層、６２…ゲルマニウム（Ｇｅ）層、６３…アルミニウム（Ａｌ）層、７０…接続部、７１…第１金属層、７２…第２金属層、７５…接続配線、７６Ａ，７６Ｂ…コンタクト電極、７７…電極パッド、１１０…保持腕、１２０…振動部、１３０…基部、１３５，１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ…振動腕、１４０…保持部、１４１…電圧印加部、２３５…保護膜、２３６…周波数調整膜、２４０…寄生容量低減膜、Ｅ１，Ｅ２…金属層、Ｆ２  シリコン（Ｓｉ）基板、Ｆ３…圧電薄膜、Ｆ２１…酸化ケイ素層、Ｇ…錘部、Ｌ１…ウエハ、Ｌ３…シリコン（Ｓｉ）ウエハ、Ｌ３１…酸化ケイ素膜、Ｐ…仮想平面、Ｐ１，Ｐ２…位置、Ｔ４…端子、Ｖ１，Ｖ２…ビア、Ｖ３…貫通電極、ＷＣ…幅、ＷＬ…線幅。
【図１】
2020027121.tif 000003
【図２】
2020027121.tif 000004
【図３】
2020027121.tif 000005
【図４】
2020027121.tif 000006
【図５】
2020027121.tif 000007
【図６】
2020027121.tif 000008
【図７】
2020027121.tif 000009
【図８】
2020027121.tif 000010
【図９】
2020027121.tif 000011
【図１０】
2020027121.tif 000012
【図１１】
2020027121.tif 000013
【図１２】
2020027121.tif 000014
【図１３】
2020027121.tif 000015
【図１４】
2020027121.tif 000016
【図１５】
2020027121.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月10日(2020.12.10)
【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】
素子と、前記素子に電気的に接続する接続配線とを含む基板と、
前記接続配線に電気的に接続する接続部であって、第１金属と前記基板側に設けられる第２金属との共晶合金で構成される接続部と、を備え、
前記基板の主面を平面視したときに、前記接続配線の幅は前記接続部の幅より小さい、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記接続配線の幅は、前記接続部の幅の１／２以下である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記基板は、前記接続配線と前記素子とを電気的に接続させるコンタクト電極をさらに含み、
前記平面視において、前記接続部から前記コンタクト電極までの前記接続配線の長さは、前記接続部と前記コンタクト電極との直線距離の５倍以上である、
請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記基板は、前記接続配線と前記素子とを電気的に接続させるコンタクト電極をさらに含み、
前記平面視において、前記接続部から前記コンタクト電極までの前記接続配線の長さは、前記接続配線の幅の３倍以上である、
請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記接続配線は、前記平面視において前記接続部と前記素子との間に形成される電極パッドをさらに含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記基板は、前記主面に形成される圧電膜をさらに含み、
前記接続配線は、前記圧電膜上に形成される、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記平面視において、前記接続配線は、分岐及び合流を有する形状、若しくはミアンダ形状を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記第１金属はゲルマニウムであり、前記第２金属はアルミニウムである、
請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記接続配線の材料は、アルミニウムである、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら、上側基板に配置された金属と下側基板に配置された金属とを共晶接合する際に、上側基板の金属が、接続部から延びる接続配線を伝って拡散するおそれがあった。その結果、接続部から拡散した上側基板の金属が下側基板の素子に影響を及ぼしたり、接続部において上側基板の金属の量が少なくなることで、共晶反応が実現せずに接続部の電気的接続が不安定になったりすることがあった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
接合部６０は、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）と上蓋３０との間に、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。接合部６０は、共振子１０の振動空間を封止するように、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する。これにより、振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
接続部７０の形成は、最初に、第１金属層７１は上蓋３０側に設けられ、第２金属層７２はＭＥＭＳ基板５０側に設けられる。次に、第１金属層７１と第２金属層７２とが一致するように、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０との位置を合わせる。位置合わせをした後、ヒータ等によってＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とが挟み込まれ、共晶接合のための加熱処理が行われる。共晶接合のための加熱処理における温度は、共晶点の温度以上、例えば４２４℃以上であり、加熱時間は、１０分以上２０分以下程度である。加熱時には、共振装置１は、上蓋３０からＭＥＭＳ基板５０へと、例えば５ＭＰａ以上２５ＭＰａ以下程度の圧力で押圧される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
コンタクト電極７６Ａは、金属層Ｅ１に接触するように形成され、接続配線７５と共振子１０とを電気的に接続させる。コンタクト電極７６Ｂは、金属層Ｅ２に接触するように形成され、接続配線７５と共振子１０とを電気的に接続させる。具体的には、コンタクト電極７６Ａと金属層Ｅ１との接続にあたり、金属層Ｅ１が露出するように、金属層Ｅ１上に積層された圧電薄膜Ｆ３、保護膜２３５、及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ１が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極７６Ａと同様の材料が充填され、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとが接続される。同様に、コンタクト電極７６Ｂと金属層Ｅ２との接続にあたり、金属層Ｅ２が露出するように、金属層Ｅ２上に積層された圧電薄膜Ｆ３及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ２が形成される。形成されたビアＶ２の内部にコンタクト電極７６Ｂと同様の材料が充填され、金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとが接続される。コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属で構成される。なお、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとの接続箇所、及び金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとの接続箇所は、振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
次に、図５及び６を参照しつつ、接続部７０と接続配線７５との関係について説明する。本発明の一実施形態に係る共振装置１の積層構造について説明する。図５は、図３に示した保持部１４０ｂの周辺を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示した接続部７０及び接続配線７５を示す要部拡大平面図である。図７は、図６に示した接続配線７５の第１変形例を示す要部拡大平面図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図４に示した接続部７０は、第１金属層７１と第２金属層７２とが共晶接合されている。図５に示すように、ＭＥＭＳ基板５０の主面を平面視（以下、単に「平面視」という）したときに、第１金属層７１は相対的に大きい（広い）範囲に形成され、第２金属層７２は相対的に小さい（狭い）範囲に形成される。図６に示すように、第１金属層７１と第２金属層７２との重複部分が、接合されて共晶合金を構成する接続部７０に相当する。平面視において、第２金属層７２の形状、すなわち、接続部７０の形状は略正方形であり、その一辺の長さは幅ＷＣ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】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
平面視において、接続配線７５は線幅ＷＬを有しており、その線幅ＷＬは、接続部７０の幅ＷＣより小さい（線幅ＷＬ＜幅ＷＣ）。具体的には、図６に示すように、接続配線７５において、接続部７０に接続する部分が線幅ＷＬを有しており、例えば、接続部７０の一辺の幅ＷＣが３０μｍであるのに対し、接続配線７５の線幅ＷＬは１５μｍに設定されている。このように、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣより小さいことにより、接続配線７５の線幅が接続部７０の幅ＷＣ以上である場合と比較して、共晶接合の際に第１金属層７１の金属が接続配線７５を伝って拡散しにくくなる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量を抑制することができる。また、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に影響を及ぼしたり、接続部７０における電気的接続が不安定になったりすることを防ぐことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
次に、図８を参照しつつ、接続配線７５の線幅ＷＬと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係について説明する。図８は、接続部７０の幅ＷＣ及び接続配線７５の線幅ＷＬの比と第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図８において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は線幅ＷＬ／幅ＷＣ、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６及び図７に示す接続配線７５の位置Ｐ１に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ／ＥＤＸ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ／Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定した。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
なお、接続配線７５は、図６及び７に示した例に限定されるものではない。接続配線７５の線幅ＷＬは、平面視において接続部７０の幅ＷＣより小さければよく、例えば、接続配線７５の長さ及び形状は、図６及び７以外の他の形態であってもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
次に、図１２を参照しつつ、接続配線７５の長さと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係について説明する。同図は、接続配線７５の線幅ＷＬ及び長さと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図１２において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は接続配線７５における位置、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６、図７、図９、図１０、図１１に示す接続配線７５の位置Ｐ１及び位置Ｐ２に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法によって測定した。さらに、図１２において、図６に示した接続配線７５の線幅（１５μｍ）及び長さ（１４μｍ）を太線で、図７に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１４μｍ）を実線で、図９に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１０６μｍ）を破線で、図１０に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（１８８μｍ）を一点鎖線で、図１１に示した接続配線７５の線幅（５μｍ）及び長さ（３３７μｍ）を二点鎖線で、それぞれ描画するものとする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
次に、図１３を参照しつつ、接続配線７５の幅に対する長さの関係について説明する。同図は、接続配線７５の線幅ＷＬに対する長さと第１金属層７１の金属の流れ込み量との関係を示すグラフである。なお、図１３において、第１金属層７１の金属はゲルマニウムであり、横軸は接続配線７５の長さ／接続配線７５の線幅ＷＬ、縦軸は接続配線７５の金属に対して図６、図７、図９、図１０、図１１に示す接続配線７５の位置Ｐ１に流れ込んだゲルマニウムの量の割合（％）である。また、接続配線７５の金属に対するゲルマニウムの流れ込み量の割合は、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分光法によって測定した。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に係る共振装置１は、平面視したときに、接続配線７５の線幅ＷＬが接続部７０の幅ＷＣより小さい。これにより、接続配線７５の線幅が接続部７０の幅ＷＣ以上である場合と比較して、共晶接合の際に第１金属層７１の金属が接続配線７５を伝って拡散しにくくなる。従って、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に流れ込む量を抑制することができる。また、接続部７０の第１金属層７１の金属が共振子１０に影響を及ぼしたり、接続部７０における電気的接続が不安定になったりすることを防ぐことができる。
【国際調査報告】
2020027121.tif 000018
2020027121.tif 000019
2020027121.tif 000020
2020027121.tif 000021