JPH09148467A - 動作素子の真空封止の構造およびその製造方法 - Google Patents
動作素子の真空封止の構造およびその製造方法Info
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- JPH09148467A JPH09148467A JP32973895A JP32973895A JPH09148467A JP H09148467 A JPH09148467 A JP H09148467A JP 32973895 A JP32973895 A JP 32973895A JP 32973895 A JP32973895 A JP 32973895A JP H09148467 A JPH09148467 A JP H09148467A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造途中で、基板６の高温（600 ℃以上）加
熱による基板６上の導体パターンや電極の損傷や、基板
６の加熱温度と冷却後温度との差が激しいことによる外
殻の歪みや亀裂を防止し、外殻内部の犠牲層のエッチン
グ除去を完璧に行うことが可能で、しかも、動作素子
（振動体）２を動作させるための電極と外殻との間に浮
遊容量が発生しない動作素子の真空封止の構造を提供す
る。 【解決手段】 基板６の面上12に振動体２を、その上側
に振動体２を覆う犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃをそれぞれ形
成する。その上側に酸化シリコン膜10ａを基板６を250
℃以下に加熱した状態で成膜する。次に、酸化シリコン
膜10ａに設けた貫通孔７からエッチング液を浸入させ犠
牲層５ａ，５ｂ，５ｃをエッチング除去し、真空中で酸
化シリコン膜10ａの内部８を真空にし、酸化シリコン膜
10ｂを成膜して外殻３を完成させると共に貫通孔７を閉
鎖し振動体２を真空封止する。
熱による基板６上の導体パターンや電極の損傷や、基板
６の加熱温度と冷却後温度との差が激しいことによる外
殻の歪みや亀裂を防止し、外殻内部の犠牲層のエッチン
グ除去を完璧に行うことが可能で、しかも、動作素子
（振動体）２を動作させるための電極と外殻との間に浮
遊容量が発生しない動作素子の真空封止の構造を提供す
る。 【解決手段】 基板６の面上12に振動体２を、その上側
に振動体２を覆う犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃをそれぞれ形
成する。その上側に酸化シリコン膜10ａを基板６を250
℃以下に加熱した状態で成膜する。次に、酸化シリコン
膜10ａに設けた貫通孔７からエッチング液を浸入させ犠
牲層５ａ，５ｂ，５ｃをエッチング除去し、真空中で酸
化シリコン膜10ａの内部８を真空にし、酸化シリコン膜
10ｂを成膜して外殻３を完成させると共に貫通孔７を閉
鎖し振動体２を真空封止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロや振動子
や共振子等に用いられる振動体や赤外線センサ等の動作
素子が真空封止された動作素子の真空封止の構造および
その製造方法に関するものである。
や共振子等に用いられる振動体や赤外線センサ等の動作
素子が真空封止された動作素子の真空封止の構造および
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、近年において、マイクロ
マシニング技術を用いたマイクロジャイロや振動子や共
振子等の動作素子である振動体が作製されており、この
ような振動体は、空気のダンピングに起因した振動特性
の悪化を防止するために、次のような策が講じられてい
る。例えば、振動体を形成した基板面の上側に振動体を
覆う外殻を設け、この外殻の内部を真空空間とし、その
真空空間に前記振動体を収容封止し、前記空気のダンピ
ングに起因した振動特性の悪化を回避する策が講じられ
ている。このように振動体等を真空封止したものは真空
封止素子として知られており、また、前記外殻は多結晶
シリコンや窒化シリコンで形成されたものが知られてい
る。
マシニング技術を用いたマイクロジャイロや振動子や共
振子等の動作素子である振動体が作製されており、この
ような振動体は、空気のダンピングに起因した振動特性
の悪化を防止するために、次のような策が講じられてい
る。例えば、振動体を形成した基板面の上側に振動体を
覆う外殻を設け、この外殻の内部を真空空間とし、その
真空空間に前記振動体を収容封止し、前記空気のダンピ
ングに起因した振動特性の悪化を回避する策が講じられ
ている。このように振動体等を真空封止したものは真空
封止素子として知られており、また、前記外殻は多結晶
シリコンや窒化シリコンで形成されたものが知られてい
る。
【０００３】上記のように外殻を用して振動体を真空封
止した真空封止素子は、一般的に、次のように作製され
る。まず、マイクロマシニング技術を用いて基板面に振
動体および振動体を動作させるための導体パターンや電
極等を形成し、振動体が形成された基板面に振動体を覆
う犠牲層を積層形成する。さらに、その上側に、基板を
例えば600 ℃以上の高温に加熱した状態で多結晶シリコ
ン膜を、あるいは、800 ℃以上の高温に加熱した状態で
窒化シリコン膜を積層して外殻を形成する。そして、外
殻にエッチング液を犠牲層に浸入させるための貫通孔を
設け、この貫通孔からエッチング液を犠牲層に浸入させ
犠牲層をエッチング除去し、外殻の内部に空間を形成す
る。然る後、真空中で、前記外殻の内部の空間を真空排
気し、真空排気完了後、引き続き真空中で、前記貫通孔
を塞いで振動体を真空空間に収容封止し、振動体の真空
封止素子が完成する。
止した真空封止素子は、一般的に、次のように作製され
る。まず、マイクロマシニング技術を用いて基板面に振
動体および振動体を動作させるための導体パターンや電
極等を形成し、振動体が形成された基板面に振動体を覆
う犠牲層を積層形成する。さらに、その上側に、基板を
例えば600 ℃以上の高温に加熱した状態で多結晶シリコ
ン膜を、あるいは、800 ℃以上の高温に加熱した状態で
窒化シリコン膜を積層して外殻を形成する。そして、外
殻にエッチング液を犠牲層に浸入させるための貫通孔を
設け、この貫通孔からエッチング液を犠牲層に浸入させ
犠牲層をエッチング除去し、外殻の内部に空間を形成す
る。然る後、真空中で、前記外殻の内部の空間を真空排
気し、真空排気完了後、引き続き真空中で、前記貫通孔
を塞いで振動体を真空空間に収容封止し、振動体の真空
封止素子が完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来に
おいては、外殻を多結晶シリコンあるいは窒化シリコン
の膜で形成していた。外殻を多結晶シリコンで形成する
場合には、基板を600 ℃以上に加熱することから、基板
に形成されていた導体パターンや電極等のメタルとシリ
コンとの相互拡散現象が発生し、メタルが拡散してしま
うので導体パターンや電極が損傷してしまうという問題
や、基板に多結晶シリコンの外殻を設けた後の冷却で、
加熱された基板の温度と冷却後の基板の温度との差が激
しいことから、その温度差に応じ基板と多結晶シリコン
との熱膨張係数の差が大きく起因して外殻の内部応力が
非常に大きくなり、この内部応力の増大によって外殻が
歪んだり、外殻に亀裂が生じてしまうという問題があ
る。
おいては、外殻を多結晶シリコンあるいは窒化シリコン
の膜で形成していた。外殻を多結晶シリコンで形成する
場合には、基板を600 ℃以上に加熱することから、基板
に形成されていた導体パターンや電極等のメタルとシリ
コンとの相互拡散現象が発生し、メタルが拡散してしま
うので導体パターンや電極が損傷してしまうという問題
や、基板に多結晶シリコンの外殻を設けた後の冷却で、
加熱された基板の温度と冷却後の基板の温度との差が激
しいことから、その温度差に応じ基板と多結晶シリコン
との熱膨張係数の差が大きく起因して外殻の内部応力が
非常に大きくなり、この内部応力の増大によって外殻が
歪んだり、外殻に亀裂が生じてしまうという問題があ
る。
【０００５】また、多結晶シリコンは不透明であること
から、多結晶シリコンの外殻の下側に前記犠牲層が隠れ
てしまい、犠牲層のエッチング除去の際に、犠牲層のエ
ッチング除去が完了したか否かを目視により確認できな
いので、例えば実験等により求めたエッチング時間に基
づいてエッチング除去の終了のタイミングを図ってい
る。しかしながら、実験等により求めたエッチング時間
と実際のエッチング時間とが一致するとは限らず、実際
のエッチング時間の方が長くなると犠牲層が残ってしま
うという問題がある。さらに、多結晶シリコンは半導体
であることから、多結晶シリコンの外殻と振動体を動作
させるための電極との間に浮遊容量が発生してしまうの
で、ジャイロ等のように振動の変化を静電容量の変化に
よって検出する方式のセンサにあっては、検出静電容量
の信号中に前記浮遊容量がノイズとなって混入し、振動
体の容量変化を精度良く検出することができないという
問題がある。
から、多結晶シリコンの外殻の下側に前記犠牲層が隠れ
てしまい、犠牲層のエッチング除去の際に、犠牲層のエ
ッチング除去が完了したか否かを目視により確認できな
いので、例えば実験等により求めたエッチング時間に基
づいてエッチング除去の終了のタイミングを図ってい
る。しかしながら、実験等により求めたエッチング時間
と実際のエッチング時間とが一致するとは限らず、実際
のエッチング時間の方が長くなると犠牲層が残ってしま
うという問題がある。さらに、多結晶シリコンは半導体
であることから、多結晶シリコンの外殻と振動体を動作
させるための電極との間に浮遊容量が発生してしまうの
で、ジャイロ等のように振動の変化を静電容量の変化に
よって検出する方式のセンサにあっては、検出静電容量
の信号中に前記浮遊容量がノイズとなって混入し、振動
体の容量変化を精度良く検出することができないという
問題がある。
【０００６】外殻を窒化シリコンで形成する場合にも、
前記多結晶シリコン同様に、基板に窒化シリコンの外殻
を設ける際に基板を800 ℃以上の高温に加熱しなければ
ならず、基板に形成されていた導体パターンや電極等の
メタルとシリコンとの相互拡散現象が発生して導体パタ
ーンや電極が損傷してしまうという問題や、基板に窒化
シリコンの外殻を設けた後の冷却で、加熱された基板の
温度と冷却後の基板の温度が激しいことによる外殻の内
部応力の増大によって外殻が歪んだり、外殻に亀裂が生
じるという問題がある。
前記多結晶シリコン同様に、基板に窒化シリコンの外殻
を設ける際に基板を800 ℃以上の高温に加熱しなければ
ならず、基板に形成されていた導体パターンや電極等の
メタルとシリコンとの相互拡散現象が発生して導体パタ
ーンや電極が損傷してしまうという問題や、基板に窒化
シリコンの外殻を設けた後の冷却で、加熱された基板の
温度と冷却後の基板の温度が激しいことによる外殻の内
部応力の増大によって外殻が歪んだり、外殻に亀裂が生
じるという問題がある。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、基板の高温加熱による導体
パターンや電極のメタルの拡散を回避して導体パターン
や電極の損傷を防止し、かつ、外殻形成後における外殻
の内部応力の増大に起因した外殻の歪みや亀裂の弊害を
なくし、かつ、外殻内部の犠牲層のエッチング除去を完
璧に行え、かつ、動作素子を動作させるための電極と外
殻との間に浮遊容量が発生しない動作素子の真空封止の
構造およびその製造方法を提供することにある。
たものであり、その目的は、基板の高温加熱による導体
パターンや電極のメタルの拡散を回避して導体パターン
や電極の損傷を防止し、かつ、外殻形成後における外殻
の内部応力の増大に起因した外殻の歪みや亀裂の弊害を
なくし、かつ、外殻内部の犠牲層のエッチング除去を完
璧に行え、かつ、動作素子を動作させるための電極と外
殻との間に浮遊容量が発生しない動作素子の真空封止の
構造およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。すなわち、本発明の動作素子
の真空封止の構造は、基板の素子形成面に動作素子が形
成され、この動作素子の形成領域の上側は外殻によって
覆われて、外殻の内部は真空空間と成し、前記動作素子
が前記外殻の真空空間内に収容封止されており、前記外
殻は酸化シリコンを主成分とした膜で形成されている構
成をもって前記課題を解決する手段としている。また、
上記動作素子の真空封止の構造は、動作素子は振動体で
あることも前記課題を解決する特徴的な手段としてい
る。
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。すなわち、本発明の動作素子
の真空封止の構造は、基板の素子形成面に動作素子が形
成され、この動作素子の形成領域の上側は外殻によって
覆われて、外殻の内部は真空空間と成し、前記動作素子
が前記外殻の真空空間内に収容封止されており、前記外
殻は酸化シリコンを主成分とした膜で形成されている構
成をもって前記課題を解決する手段としている。また、
上記動作素子の真空封止の構造は、動作素子は振動体で
あることも前記課題を解決する特徴的な手段としてい
る。
【０００９】さらに本発明の動作素子の真空封止の構造
の製造方法は、基板の素子形成面に動作素子を形成し、
その動作素子および該動作素子の近傍の基板面の上側に
犠牲層を積層形成し、次に、その犠牲層の上側に酸化シ
リコンを主成分とする外殻を積層形成し、然る後に、前
記動作素子の近傍の基板面上の位置で外殻に貫通孔を形
成し、次に、この貫通孔から犠牲層にエッチング液を浸
入させ犠牲層をエッチング除去して外殻の内部に空間を
形成し、真空空間の雰囲気中で前記貫通孔を閉鎖して外
殻の内部を動作素子収容の真空空間とする構成をもって
前記課題を解決する手段としている。
の製造方法は、基板の素子形成面に動作素子を形成し、
その動作素子および該動作素子の近傍の基板面の上側に
犠牲層を積層形成し、次に、その犠牲層の上側に酸化シ
リコンを主成分とする外殻を積層形成し、然る後に、前
記動作素子の近傍の基板面上の位置で外殻に貫通孔を形
成し、次に、この貫通孔から犠牲層にエッチング液を浸
入させ犠牲層をエッチング除去して外殻の内部に空間を
形成し、真空空間の雰囲気中で前記貫通孔を閉鎖して外
殻の内部を動作素子収容の真空空間とする構成をもって
前記課題を解決する手段としている。
【００１０】上記構成の発明において、外殻を酸化シリ
コンを主成分とする膜で形成することから、外殻の形成
時に、基板は酸化シリコンを主成分とする膜の形成に適
した250 ℃以下の温度に加熱される。このように基板は
250 ℃以下の温度に加熱されるので、すでに基板に形成
されていた導体パターンや電極等のメタルの拡散現象は
発生せず、メタルの拡散に起因した導体パターンや電極
の損傷が防止される。また、上記基板の加熱温度と外殻
を形成して冷却した後の基板の温度との差が小さいの
で、外殻を形成した後の基板の冷却で外殻の内部応力の
増大が回避され、内部応力の増大による外殻の歪みや亀
裂の弊害がなくなる。
コンを主成分とする膜で形成することから、外殻の形成
時に、基板は酸化シリコンを主成分とする膜の形成に適
した250 ℃以下の温度に加熱される。このように基板は
250 ℃以下の温度に加熱されるので、すでに基板に形成
されていた導体パターンや電極等のメタルの拡散現象は
発生せず、メタルの拡散に起因した導体パターンや電極
の損傷が防止される。また、上記基板の加熱温度と外殻
を形成して冷却した後の基板の温度との差が小さいの
で、外殻を形成した後の基板の冷却で外殻の内部応力の
増大が回避され、内部応力の増大による外殻の歪みや亀
裂の弊害がなくなる。
【００１１】また、酸化シリコンを主成分とする膜によ
り形成された外殻は透明であることから、外殻内部の犠
牲層のエッチング除去の際に、犠牲層のエッチング除去
の進行状況を外殻を透して確認することが可能で、エッ
チング除去の完了を目視により確認してからエッチング
除去工程を終了させることによって、エッチング除去さ
れなかった犠牲層が外殻内部に残ってしまうということ
が回避される。
り形成された外殻は透明であることから、外殻内部の犠
牲層のエッチング除去の際に、犠牲層のエッチング除去
の進行状況を外殻を透して確認することが可能で、エッ
チング除去の完了を目視により確認してからエッチング
除去工程を終了させることによって、エッチング除去さ
れなかった犠牲層が外殻内部に残ってしまうということ
が回避される。
【００１２】さらに、酸化シリコンを主成分とする外殻
は絶縁体であるので、外殻と動作素子を動作させるため
の電極との間に浮遊容量は発生せず、静電容量の変化を
利用したセンサとしての動作素子の容量変化は、浮遊容
量に起因したノイズに妨害されずに、精度良く検出され
る。
は絶縁体であるので、外殻と動作素子を動作させるため
の電極との間に浮遊容量は発生せず、静電容量の変化を
利用したセンサとしての動作素子の容量変化は、浮遊容
量に起因したノイズに妨害されずに、精度良く検出され
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態例を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１４】図１の（ａ）には本発明に係る動作素子の
真空封止の構造における一実施の形態例の斜視図が、図
１の（ｂ）には図１の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図がそ
れぞれ示されており、この動作素子の真空封止の構造
は、基板６と、ジャイロや振動子や共振子等として用い
られる振動体（動作素子）２と、酸化シリコン膜10ａ，
10ｂから成る外殻３とを有して構成されている。
真空封止の構造における一実施の形態例の斜視図が、図
１の（ｂ）には図１の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図がそ
れぞれ示されており、この動作素子の真空封止の構造
は、基板６と、ジャイロや振動子や共振子等として用い
られる振動体（動作素子）２と、酸化シリコン膜10ａ，
10ｂから成る外殻３とを有して構成されている。
【００１５】同図の（ａ）および（ｂ）に示すように、
基板６の振動体形成面（素子形成面）12にはマイクロマ
シニング技術等を用いて振動体２が形成され、この振動
体２を覆うように外殻３が設けられている。上記外殻３
は、前記の如く、酸化シリン膜10ａ，10ｂにより形成さ
れており、絶縁体、かつ、透明、かつ、形成時に基板６
を250 ℃以下の温度に加熱して作製されるものであり、
この外殻３の内部は振動体２の収容空間８を成し、振動
体２が収容空間８に収容されている。前記収容空間８は
振動体２の振動に邪魔にならない大きさを有し、振動体
２の振動特性が良好となる真空状態（例えば約0.3 Ｐ
ａ）に真空封止されている。
基板６の振動体形成面（素子形成面）12にはマイクロマ
シニング技術等を用いて振動体２が形成され、この振動
体２を覆うように外殻３が設けられている。上記外殻３
は、前記の如く、酸化シリン膜10ａ，10ｂにより形成さ
れており、絶縁体、かつ、透明、かつ、形成時に基板６
を250 ℃以下の温度に加熱して作製されるものであり、
この外殻３の内部は振動体２の収容空間８を成し、振動
体２が収容空間８に収容されている。前記収容空間８は
振動体２の振動に邪魔にならない大きさを有し、振動体
２の振動特性が良好となる真空状態（例えば約0.3 Ｐ
ａ）に真空封止されている。
【００１６】また、上記収容空間８を形成している酸化
シリコン膜10ａには製造の便宜上設けられた複数の貫通
孔（エッチホール）７が形成されており、この貫通孔７
には酸化シリコン膜10ｂの材料が入り込んで貫通孔７を
完全に閉鎖している。なお、図示されていないが、基板
６には振動体２を動作させるための導体パターンや電極
が形成されている。
シリコン膜10ａには製造の便宜上設けられた複数の貫通
孔（エッチホール）７が形成されており、この貫通孔７
には酸化シリコン膜10ｂの材料が入り込んで貫通孔７を
完全に閉鎖している。なお、図示されていないが、基板
６には振動体２を動作させるための導体パターンや電極
が形成されている。
【００１７】以下に、上記のように酸化シリコン膜10
ａ，10ｂで外殻を形成した動作素子（振動体２）の真空
封止の構造の製造方法における一実施の形態例を図２に
基づいて説明する。まず、同図の（ａ）に示すように、
基板６の振動体形成面12にマイクロマシニング技術等を
用いて振動体２を、また、振動体２を動作させるための
導体パターン（図示せず）や電極（図示せず）をそれぞ
れ形成し、同図の（ｂ）に示すように、酸化亜鉛等の犠
牲層５ａを振動体２および該振動体２の近傍の基板面12
の上側に積層形成する。この犠牲層５ａは図１の（ｂ）
に示すような振動体２の収容空間８の大部分を形成する
ためのものである。その犠牲層５ａの上側に、同図の
（ｃ）に示すように、酸化亜鉛等の犠牲層５ｂを、この
犠牲層５ｂから引き出された犠牲層（エッチチャンネ
ル）５ｃを基板６の面上にそれぞれ積層形成する。上記
のように、犠牲層５ａと犠牲層５ｂ，５ｃとを分けて形
成することによって、犠牲層５ｃの厚みを犠牲層５ａよ
りも薄く形成することが可能となる。
ａ，10ｂで外殻を形成した動作素子（振動体２）の真空
封止の構造の製造方法における一実施の形態例を図２に
基づいて説明する。まず、同図の（ａ）に示すように、
基板６の振動体形成面12にマイクロマシニング技術等を
用いて振動体２を、また、振動体２を動作させるための
導体パターン（図示せず）や電極（図示せず）をそれぞ
れ形成し、同図の（ｂ）に示すように、酸化亜鉛等の犠
牲層５ａを振動体２および該振動体２の近傍の基板面12
の上側に積層形成する。この犠牲層５ａは図１の（ｂ）
に示すような振動体２の収容空間８の大部分を形成する
ためのものである。その犠牲層５ａの上側に、同図の
（ｃ）に示すように、酸化亜鉛等の犠牲層５ｂを、この
犠牲層５ｂから引き出された犠牲層（エッチチャンネ
ル）５ｃを基板６の面上にそれぞれ積層形成する。上記
のように、犠牲層５ａと犠牲層５ｂ，５ｃとを分けて形
成することによって、犠牲層５ｃの厚みを犠牲層５ａよ
りも薄く形成することが可能となる。
【００１８】さらに、同図の（ｄ）に示すように、犠牲
層５ｂ，５ｃとその近傍の振動体形成面12の上側に、ス
パッタ法やＣＶＤ法により酸化シリコン膜10ａを積層形
成（成膜）する。この酸化シリコン膜10ａを例えば複数
種あるスパッタ法のうちのＲＦスパッタ法を用いて成膜
するときには、基板６を約120 ℃に加熱して成膜が行わ
れる。また、酸化シリコン膜10ａを上記以外のスパッタ
法やＣＶＤ法を用いて成膜するときには基板６を酸化シ
リコン膜10ａの成膜に適した250 ℃以下の高温度に加熱
して成膜が行われる。
層５ｂ，５ｃとその近傍の振動体形成面12の上側に、ス
パッタ法やＣＶＤ法により酸化シリコン膜10ａを積層形
成（成膜）する。この酸化シリコン膜10ａを例えば複数
種あるスパッタ法のうちのＲＦスパッタ法を用いて成膜
するときには、基板６を約120 ℃に加熱して成膜が行わ
れる。また、酸化シリコン膜10ａを上記以外のスパッタ
法やＣＶＤ法を用いて成膜するときには基板６を酸化シ
リコン膜10ａの成膜に適した250 ℃以下の高温度に加熱
して成膜が行われる。
【００１９】次に、同図の（ｅ）に示すように、犠牲層
（エッチチャンネル）５ｃの上側に形成された酸化シリ
コン膜10ａ、つまり、振動体２の近傍の基板面上の位置
の酸化シリコン膜10ａに犠牲層５ｃに達する貫通孔（エ
ッチホール）７をＲＩＥ（反応イオンエッチング）等を
用いて形成する。そして、上記貫通孔７からエッチング
液（エッチャント）を浸入させる。このエッチング液は
犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃをエッチングするが、酸化シリ
コン膜10ａはエッチングしないものであり、例えば、犠
牲層５ａ，５ｂ，５ｃが酸化亜鉛で形成されているとき
には、酸化亜鉛をエッチングし、かつ、酸化シリコンは
エッチングしない希塩酸がエッチング液として使用され
る。
（エッチチャンネル）５ｃの上側に形成された酸化シリ
コン膜10ａ、つまり、振動体２の近傍の基板面上の位置
の酸化シリコン膜10ａに犠牲層５ｃに達する貫通孔（エ
ッチホール）７をＲＩＥ（反応イオンエッチング）等を
用いて形成する。そして、上記貫通孔７からエッチング
液（エッチャント）を浸入させる。このエッチング液は
犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃをエッチングするが、酸化シリ
コン膜10ａはエッチングしないものであり、例えば、犠
牲層５ａ，５ｂ，５ｃが酸化亜鉛で形成されているとき
には、酸化亜鉛をエッチングし、かつ、酸化シリコンは
エッチングしない希塩酸がエッチング液として使用され
る。
【００２０】前記貫通孔７から浸入したエッチング液
は、犠牲層５ｃから５ｂ，５ａへとエッチング除去して
いき、同図の（ｆ）に示すように、振動体２の収容空間
８を酸化シリコン膜10ａの内部に形成する。このエッチ
ング除去工程の際、酸化シリコン膜10ａは透明であるの
で、酸化シリコン膜10ａを透して犠牲層５ａ，５ｂ，５
ｃのエッチング除去の進行状況を目視により確認するこ
とが可能で、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃが完全にエッチン
グ除去されたのを目視により確認した後に次の工程へと
進む。
は、犠牲層５ｃから５ｂ，５ａへとエッチング除去して
いき、同図の（ｆ）に示すように、振動体２の収容空間
８を酸化シリコン膜10ａの内部に形成する。このエッチ
ング除去工程の際、酸化シリコン膜10ａは透明であるの
で、酸化シリコン膜10ａを透して犠牲層５ａ，５ｂ，５
ｃのエッチング除去の進行状況を目視により確認するこ
とが可能で、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃが完全にエッチン
グ除去されたのを目視により確認した後に次の工程へと
進む。
【００２１】次の工程では、同図の（ｆ）に示す基板６
を酸化シリコン膜の成膜装置（真空装置）の排気室内に
設置して、前記排気室内の真空排気を行うと共に、貫通
孔７から振動体２の収容空間８の空気を排気し、排気室
および収容空間８を振動体２の振動特性が良好となり、
かつ、酸化シリコン膜の成膜に適切な真空状態（例えば
ＲＦスパッタ法を用いて酸化シリコン膜の成膜を行う場
合には約0.3 Ｐａ）にする。そして、排気室および収容
空間８を完全に真空排気した後、引き続き排気室および
収容空間８の真空が維持され、基板６が酸化シリコンの
成膜に適した温度（250 ℃以下）に加熱された状態で、
同図の（ｇ）に示すように、酸化シリコン膜10ａの上に
スパッタ法やＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜10ｂを成
膜して酸化シリコン膜10ａ，10ｂから成る外殻３が完成
されると共に、上記酸化シリコン膜10ｂの材料が貫通孔
７に入り込んで貫通孔７を塞ぎ（閉鎖し）振動体２が収
容空間８に真空封止されて振動体２の真空封止が完成す
る。
を酸化シリコン膜の成膜装置（真空装置）の排気室内に
設置して、前記排気室内の真空排気を行うと共に、貫通
孔７から振動体２の収容空間８の空気を排気し、排気室
および収容空間８を振動体２の振動特性が良好となり、
かつ、酸化シリコン膜の成膜に適切な真空状態（例えば
ＲＦスパッタ法を用いて酸化シリコン膜の成膜を行う場
合には約0.3 Ｐａ）にする。そして、排気室および収容
空間８を完全に真空排気した後、引き続き排気室および
収容空間８の真空が維持され、基板６が酸化シリコンの
成膜に適した温度（250 ℃以下）に加熱された状態で、
同図の（ｇ）に示すように、酸化シリコン膜10ａの上に
スパッタ法やＣＶＤ法を用いて酸化シリコン膜10ｂを成
膜して酸化シリコン膜10ａ，10ｂから成る外殻３が完成
されると共に、上記酸化シリコン膜10ｂの材料が貫通孔
７に入り込んで貫通孔７を塞ぎ（閉鎖し）振動体２が収
容空間８に真空封止されて振動体２の真空封止が完成す
る。
【００２２】上記実施の形態例によれば、外殻３を酸化
シリコン膜10ａ，10ｂにより形成したので、酸化シリコ
ン膜10ａ，10ｂの成膜時に、基板６を酸化シリコン膜10
ａ，10ｂの成膜に適した250 ℃以下の温度に加熱するだ
けでよく、つまり、基板６を例えば600 ℃以上という高
温に加熱する必要がなく、基板を成膜に適した温度まで
加熱するのに要する時間が短くて済むし、基板６の高温
加熱に起因した導体パターンや電極のメタルの拡散が回
避され、導体パターンや電極が損傷してしまうのを防止
することができる。また、上記の如く、基板６を600 ℃
以上の高温に加熱する必要がなく、基板６を250 ℃以下
の温度に加熱して酸化シリコン膜10ａ又は10ｂを成膜す
ることから、基板の加熱温度と冷却した後の基板の温度
との差が小さく、酸化シリコン膜10ａ，10ｂの成膜終了
後の冷却で、酸化シリコン膜10ａ，10ｂの内部応力の増
大が回避されて内部応力の増大による酸化シリコン膜10
ａ，10ｂの歪みや亀裂が発生せずに、酸化シリコン膜10
ａ，10ｂ、つまり、外殻３の機械的強度を強くすること
ができる。
シリコン膜10ａ，10ｂにより形成したので、酸化シリコ
ン膜10ａ，10ｂの成膜時に、基板６を酸化シリコン膜10
ａ，10ｂの成膜に適した250 ℃以下の温度に加熱するだ
けでよく、つまり、基板６を例えば600 ℃以上という高
温に加熱する必要がなく、基板を成膜に適した温度まで
加熱するのに要する時間が短くて済むし、基板６の高温
加熱に起因した導体パターンや電極のメタルの拡散が回
避され、導体パターンや電極が損傷してしまうのを防止
することができる。また、上記の如く、基板６を600 ℃
以上の高温に加熱する必要がなく、基板６を250 ℃以下
の温度に加熱して酸化シリコン膜10ａ又は10ｂを成膜す
ることから、基板の加熱温度と冷却した後の基板の温度
との差が小さく、酸化シリコン膜10ａ，10ｂの成膜終了
後の冷却で、酸化シリコン膜10ａ，10ｂの内部応力の増
大が回避されて内部応力の増大による酸化シリコン膜10
ａ，10ｂの歪みや亀裂が発生せずに、酸化シリコン膜10
ａ，10ｂ、つまり、外殻３の機械的強度を強くすること
ができる。
【００２３】さらに、酸化シリコン膜10ａは透明である
ことから、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃのエッチング除去の
際に、そのエッチング除去の完了を酸化シリコン膜10ａ
を透して目視により確認してエッチング除去工程の終了
を決定でき、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃが完全にエッチン
グ除去しきれずに残ってしまうという従来の問題を解決
することができる。
ことから、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃのエッチング除去の
際に、そのエッチング除去の完了を酸化シリコン膜10ａ
を透して目視により確認してエッチング除去工程の終了
を決定でき、犠牲層５ａ，５ｂ，５ｃが完全にエッチン
グ除去しきれずに残ってしまうという従来の問題を解決
することができる。
【００２４】さらにまた、酸化シリコン膜10ａ，10ｂは
絶縁体であることから、酸化シリコン膜10ａ，10ｂと振
動体２を動作させるための電極との間に浮遊容量が発生
せず、振動体２がジャイロのように静電容量の変化を利
用するセンサである場合に、前記浮遊容量に起因した振
動体２の容量変化の検出精度の悪化を回避することがで
き、振動体２の容量変化の検出精度を高めるという優れ
た効果を奏することができる。
絶縁体であることから、酸化シリコン膜10ａ，10ｂと振
動体２を動作させるための電極との間に浮遊容量が発生
せず、振動体２がジャイロのように静電容量の変化を利
用するセンサである場合に、前記浮遊容量に起因した振
動体２の容量変化の検出精度の悪化を回避することがで
き、振動体２の容量変化の検出精度を高めるという優れ
た効果を奏することができる。
【００２５】なお、本発明は上記実施の形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記実施の形態例では、動作素子として振動体を例
にして説明したが、赤外線センサのように振動しない動
作素子においても上記実施の形態例同様に真空封止して
もよい。このように、動作素子を真空封止することによ
って、長期間空気に晒されることによる素子の劣化を防
止することができるし、空気の対流による影響を防止で
きる。また、上記実施の形態例では、外殻３は純粋な酸
化シリコンの膜で形成されていたが、酸化シリコンを主
成分として多少の不純物を含む膜、つまり、ほぼ透明か
つ絶縁体で、成膜時にメタルの拡散現象や外殻の歪みや
亀裂を発生させない温度に基板を加熱して成膜可能な膜
で形成すればよく、純粋な酸化シリコン膜と限定される
ものではない。
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記実施の形態例では、動作素子として振動体を例
にして説明したが、赤外線センサのように振動しない動
作素子においても上記実施の形態例同様に真空封止して
もよい。このように、動作素子を真空封止することによ
って、長期間空気に晒されることによる素子の劣化を防
止することができるし、空気の対流による影響を防止で
きる。また、上記実施の形態例では、外殻３は純粋な酸
化シリコンの膜で形成されていたが、酸化シリコンを主
成分として多少の不純物を含む膜、つまり、ほぼ透明か
つ絶縁体で、成膜時にメタルの拡散現象や外殻の歪みや
亀裂を発生させない温度に基板を加熱して成膜可能な膜
で形成すればよく、純粋な酸化シリコン膜と限定される
ものではない。
【００２６】さらに、上記実施の形態例では、貫通孔７
を酸化シリコン膜10ｂにより閉鎖していたが、別の閉鎖
材を用いて閉鎖してもよく、このような場合には外殻３
を酸化シリコン膜10ａと10ｂとに分けて形成しなくても
よい。
を酸化シリコン膜10ｂにより閉鎖していたが、別の閉鎖
材を用いて閉鎖してもよく、このような場合には外殻３
を酸化シリコン膜10ａと10ｂとに分けて形成しなくても
よい。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、外殻を酸化シリコンを主成分
とする膜で形成しており、この酸化シリコンを主成分と
する膜はその膜の形成に適した250 ℃以下に基板を加熱
して形成できることから、外殻を多結晶シリコンや窒化
シリコンで形成するときのように、動作素子や、該動作
素子を動作させるための導体パターンや電極等が設けら
れている基板を600 ℃以上の高温に加熱する必要がな
く、基板の高温加熱に起因した導体パターンや電極のメ
タルの拡散が回避され、メタルの拡散による導体パター
ンや電極の損傷を防止できる。
とする膜で形成しており、この酸化シリコンを主成分と
する膜はその膜の形成に適した250 ℃以下に基板を加熱
して形成できることから、外殻を多結晶シリコンや窒化
シリコンで形成するときのように、動作素子や、該動作
素子を動作させるための導体パターンや電極等が設けら
れている基板を600 ℃以上の高温に加熱する必要がな
く、基板の高温加熱に起因した導体パターンや電極のメ
タルの拡散が回避され、メタルの拡散による導体パター
ンや電極の損傷を防止できる。
【００２８】また、上記の如く、基板を250 ℃以下に加
熱して外殻を形成できるので、加熱されたときの基板の
温度と冷却した後の基板の温度との差が小さく、その温
度差に応じた外殻の内部応力の増加は非常に小さくて済
み、内部応力の増大による外殻の歪みや亀裂の発生を抑
えることができる。
熱して外殻を形成できるので、加熱されたときの基板の
温度と冷却した後の基板の温度との差が小さく、その温
度差に応じた外殻の内部応力の増加は非常に小さくて済
み、内部応力の増大による外殻の歪みや亀裂の発生を抑
えることができる。
【００２９】さらに、酸化シリコンを主成分とする膜は
透明であることから、外殻の内部の犠牲層のエッチング
除去の際に、犠牲層のエッチング除去の進行状況を外殻
を透して目視により確認することが可能であり、エッチ
ング除去の完了を目視により確認してエッチング除去工
程の終了を決定することによって、エッチング除去しき
れなかった犠牲層が残ってしまうという問題を確実に回
避することができる。
透明であることから、外殻の内部の犠牲層のエッチング
除去の際に、犠牲層のエッチング除去の進行状況を外殻
を透して目視により確認することが可能であり、エッチ
ング除去の完了を目視により確認してエッチング除去工
程の終了を決定することによって、エッチング除去しき
れなかった犠牲層が残ってしまうという問題を確実に回
避することができる。
【００３０】さらにまた、酸化シリコンを主成分とする
膜は絶縁体であることから、外殻と、動作素子を動作さ
せるための電極との間に浮遊容量は発生せず、動作素子
が静電容量の変化を利用するセンサ等の場合に、前記浮
遊容量によるノイズがないので、容量変化を精度良く検
出することが可能となるという優れた効果を奏するもの
である。
膜は絶縁体であることから、外殻と、動作素子を動作さ
せるための電極との間に浮遊容量は発生せず、動作素子
が静電容量の変化を利用するセンサ等の場合に、前記浮
遊容量によるノイズがないので、容量変化を精度良く検
出することが可能となるという優れた効果を奏するもの
である。
【図１】本発明に係る動作素子の真空封止の構造の一実
施の形態例を示す説明図である。
施の形態例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る動作素子の真空封止の構造の製造
方法における一実施の形態例を示す説明図である。
方法における一実施の形態例を示す説明図である。
２ 振動体 ３ 外殻 ５ａ，５ｂ，５ｃ 犠牲層 ６ 基板 ７ 貫通孔 ８ 収容空間 10ａ，10ｂ 酸化シリコン膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の素子形成面に動作素子が形成さ
れ、この動作素子の形成領域の上側は外殻によって覆わ
れて、外殻の内部は真空空間と成し、前記動作素子が前
記外殻の真空空間内に収容封止されており、前記外殻は
酸化シリコンを主成分とした膜で形成されていることを
特徴とする動作素子の真空封止の構造。 - 【請求項２】 動作素子は振動体であることを特徴とす
る請求項１記載の動作素子の真空封止の構造。 - 【請求項３】 基板の素子形成面に動作素子を形成し、
その動作素子および該動作素子の近傍の基板面の上側に
犠牲層を積層形成し、次に、その犠牲層の上側に酸化シ
リコンを主成分とする外殻を積層形成し、然る後に、前
記動作素子の近傍の基板面上の位置で外殻に貫通孔を形
成し、次に、この貫通孔から犠牲層にエッチング液を浸
入させ犠牲層をエッチング除去して外殻の内部に空間を
形成し、真空空間の雰囲気中で前記貫通孔を閉鎖して外
殻の内部を動作素子収容の真空空間とすることを特徴と
する動作素子の真空封止の構造の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32973895A JPH09148467A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 動作素子の真空封止の構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32973895A JPH09148467A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 動作素子の真空封止の構造およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148467A true JPH09148467A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18224731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32973895A Pending JPH09148467A (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 動作素子の真空封止の構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148467A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001237334A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-08-31 | Asulab Sa | マイクロシステムをインサイチュで気密的にカプセル封入する方法 |
| WO2004089812A1 (ja) * | 2003-04-02 | 2004-10-21 | Sony Corporation | マイクロマシンの製造方法 |
| JP2005123561A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Kyocera Corp | 微小電気機械式装置の封止構造および封止方法ならびに微小電気機械式装置 |
| JP2006095681A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Commissariat A L'energie Atomique | 集積微小電気機械システムのカプセル封じ部品及びその部品の製造プロセス |
| JP2007514556A (ja) * | 2003-12-19 | 2007-06-07 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | 密封されたマイクロキャビティを備えるマイクロ部品及びそのようなマイクロ部品の製造方法 |
| JP2007516848A (ja) * | 2003-12-24 | 2007-06-28 | キャベンディッシュ・キネティックス・リミテッド | デバイス収容方法および対応装置 |
| JP2007210083A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | Ｍｅｍｓ素子及びその製造方法 |
| JP2008072091A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-03-27 | Commiss Energ Atom | 少なくとも１つのゲッターを備えた密閉超小型部品 |
| JP2010263444A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Canon Inc | 静電容量型機械電気変換素子及びその製法 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP32973895A patent/JPH09148467A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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