JPH10206455A

JPH10206455A - 減圧封止電子部品の製造方法

Info

Publication number: JPH10206455A
Application number: JP9008822A
Authority: JP
Inventors: Tetsuzo Hara; 鉄三原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲッター膜にレーザー光線を照射することによ
り、真空度を調整できる減圧封止電子部品の製造方法を
提供する。【解決手段】支持基板１１と封止基板１２を陽極接合し
て、機能部１０を収容するキャビティ１４、ゲッター膜
１７の形成されたゲッター室１５およびこれらを連通す
るチャネル１６を形成し、支持基板１１および封止基板
１２の外部から、レーザー光線１８をゲッター膜１７に
照射して、ゲッター膜１７を加熱して蒸発させると共に
残留ガスと酸化反応させ、キャビティ１４の残存ガスを
減少させて、真空度を向上させる減圧封止電子部品の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機能部を減圧下
に保持しなければならない、加速度センサ、角速度セン
サ、真空圧計などの減圧封止電子部品の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の角速度センサなどの減圧封止電子
部品の製造方法において、その機能部の収容されている
キャビティを減圧密閉する手段として、Sensors and Ac
tuators A.43(1994)243-248)に記載されている真空封止
法について図７および図８を参照して説明する。

【０００３】図７において、シリコン基板２１を薄く加
工し、機能部としてストレインゲージを有するダイアフ
ラム２１ａと真空室２１ｂとを形成する。また、シリコ
ン基板２１にガス抜き孔２１ｃを形成する。このガス抜
き孔２１ｃはチャネル２１ｄを通して真空室２１ｂにつ
ながっている。

【０００４】一方、２２はパイレックスガラス基板で、
陽極接合によりシリコン基板２１に接合される。つぎ
に、真空槽で行われる封止工程で、真空室２１ｂ内のガ
スをガス抜き孔２１ｃから真空槽中に排出する。その
後、ガス抜き孔２１ｃをアルミニウム２３などの金属で
ＣＶＤ（化学気相成長）、蒸着などにより封止し、真空
室２１ｂを所定の真空度に密閉するというものである。

【０００５】また、図８に示す真空封止法は、図７に示
す真空封止法と同様に、シリコン基板２４を薄く加工し
てダイアフラム２４ａと真空室２４ｂからなる機能部を
形成し、また、この真空室２４ｂとチャネル２４ｄを介
して通じるゲッター室２４ｃを形成する。そして、この
ゲッター室２４ｃに非蒸発性の固形のゲッター材２５を
封入した状態で、シリコン基板２４とパイレックスガラ
ス基板２６とを陽極接合する。この陽極接合の際に、接
合面から酸素ガスが発生して、その一部が真空室２４ｃ
に流入する。このゲッター材２５は、陽極接合時のほぼ
４００℃の温度で活性化し、真空室２４ｂに流入したガ
スを吸着して、真空室２４ｂを減圧密閉することにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の減圧封止電子部品の製造方法は、シリコン基
板２１に設けるガス抜き孔２１ｃが、超音波加工、サン
ドブラストなどにより形成されるので、その内壁面の凹
凸が大きくなり、ＣＶＤまたは真空蒸着などで形成する
薄膜では完全に信頼性よく封止することができない。ま
た、従来の製造方法により製造された減圧封止電子部品
は、外部から封止する構造のガス抜き孔２１ｃを有して
いるので、形状が大きくなるという欠点を有している。

【０００７】更に、図８に示す従来の減圧封止電子部品
の製造方法においては、数ミリ角の固形よりなるゲッタ
ー材を収納するゲッター室を設けるので、製造される電
子部品の寸法が大きくなる。また、ゲッター材からの発
塵で支持基板と封止基板とが接合不良を起こす懸念があ
る。

【０００８】そこで、本発明は、ゲッター膜にレーザー
光線を照射することにより、真空度を調整できる減圧封
止電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、支持基板とこの支持基板を封止する封止基板とのう
ち、少なくとも一方に凹部、機能部の少なくとも一つを
形成し、前記支持基板と前記封止基板とのうち、少なく
とも一方にゲッター膜を形成し、前記支持基板と前記封
止基板とを接合して、前記凹部により、前記機能部とゲ
ッター膜とを収納するキャビティを形成し、前記支持基
板および前記封止基板のうち、少なくとも一方を透過す
るレーザー光線で前記ゲッター膜を加熱して蒸発させる
と共に残留ガスと反応させて、前記キャビティを減圧封
止するものである。

【００１０】この発明は、キャビティーに形成されてい
る活性な金属からなるゲッター膜に外部からレーザー光
線を照射して、ゲッター膜を加熱して蒸発させる。この
蒸発の際に、ゲッター膜の原子は、残留ガスと反応して
化合物を生成し、特に酸素ガスと反応して酸化化合物を
生成する。このように、ゲッター膜は、レーザー光線の
照射により蒸発して、キャビティの残留ガスと反応して
キャビティの残留ガスを減少させる。これにより、キャ
ビティの真空度が高くなる。なお、ゲッター膜の蒸発に
伴って生成した化合部は、キャビティーの内壁あるいは
機能部に付着する。この機能部は、蒸発に伴う化合物が
付着しても、影響の少ない、例えばパッシベーション膜
などにより被覆されてショートする危惧のないストレイ
ンゲージのような素子で構成されておればよい。

【００１１】請求項２に記載の発明は、機能部の形成さ
れている支持基板と封止基板とのうち、少なくとも一方
に仕切り壁で仕切られた複数の凹部を形成すると共に、
前記凹部を繋ぐ溝を形成し、前記支持基板と前記封止基
板とのうち、少なくとも一方にゲッター膜を形成し、前
記支持基板と前記封止基板とを接合して、前記凹部によ
り、前記機能部を収納するキャビティと前記ゲッター膜
を設けたゲッター室とを形成し、前記溝により前記キャ
ビティと前記ゲッター室間を連通するチャネルを形成
し、前記支持基板および前記封止基板のうち、少なくと
も一方を透過するレーザー光線で前記ゲッター膜を加熱
して蒸発させると共に残留ガスと反応させて、前記キャ
ビティを減圧封止するものである。

【００１２】この発明は、ゲッター室に形成された活性
な金属からなるゲッター膜に外部からレーザー光線を照
射して、ゲッター膜を加熱して蒸発させる。この蒸発の
際に、ゲッター膜の原子は、残留ガスと反応して化合物
を生成し、特に酸素ガスと反応して酸化化合物を生成す
る。このように、ゲッター膜は、レーザー光線の照射に
より蒸発して、キャビティの残留ガスと化合して、キャ
ビティの残留ガスを減少させる。これにより、キャビテ
ィの真空度が高くなる。なお、ゲッター膜の蒸発に伴っ
て生成した化合物はゲッター室の内壁面に付着する。キ
ャビティはゲッター室から仕切り壁により仕切られてい
るので、この蒸発による化合物の飛着は、キャビティに
は及ばない。したがって、機能部が可動部分を有してい
ても、その動作には影響しない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の減圧封止電子部
品の製造方法の実施例について図面を参照して説明す
る。

【００１４】図１Ａにおいて、１２はパイレックスガラ
スよりなる封止基板で、その裏面側には、仕切り壁１３
により仕切られて、２つの凹部１４ａ、１５ａが形成さ
れている。仕切り壁１３の一方の根元の裏面側には、凹
部１４ａと１５ａとを連通する幅および深さがそれぞれ
数μｍ〜数十μｍの溝１６ａが設けられている。また、
凹部１５ａの天面で、溝１６ａから離れた部位には、チ
タン（Ｔｉ）、バリウム（Ｂａ）などの容易に酸化する
活性な金属よりなるゲッター膜１７が蒸着などにより平
面状に形成されている。

【００１５】図１Ｂにおいて、１１はシリコンよりなる
支持基板で、その表面の片側には角速度センサ１０が、
半導体微細加工技術を用いて形成されている。つぎに、
この角速度センサ１０について、図４を参照して説明す
る。

【００１６】角速度センサ１０はコリオリ力を検知して
角速度を検出するものである。１は長方形板状の振動体
で、その長手方向の両端部からは、直角かつ両方向に可
動柄２ａ、３ａがそれぞれ伸びている。この可動柄２
ａ、３ａの先端には、コ字型支持梁６ａ、７ａの一端が
結合され、その他端は固定部６、７に結合されている。
可動柄２ａ、３ａの外側面には、複数本の平行する可動
櫛歯電極２ｂ、３ｂ（点集合部分）が直角方向にそれぞ
れ形成されている。また、この可動櫛歯電極２ｂ、３ｂ
と対抗してコンデンサを形成する複数本の固定櫛歯電極
２ｃ、３ｃと、これらの固定櫛歯電極２ｃ、３ｃに直角
に結合している固定電極２ｄ、３ｄ（白地部分）とが、
図示しない基板に形成されている。そして、振動体１の
左側の可動櫛歯電極２ｂと固定櫛歯電極２ｃ及び右側の
可動櫛歯電極３ｂと固定櫛歯電極３ｃは、それぞれ駆動
電極部２、３を構成する。

【００１７】駆動電極部２、３の可動櫛歯電極２ｂ、３
ｂと振動体１とは、半導体微細加工技術を用いて、シリ
コンにより一体に形成されているので、それらの振動変
位は同一となる。

【００１８】また、振動体１の両側面からは複数本の可
動柄４ａ、５ａがそれぞれ直角方向に伸びて、その両側
に可動櫛歯電極４ｂ、５ｂ（点集合部分）がそれぞれ形
成されている。また、この可動櫛歯電極４ｂ、５ｂと対
抗してコンデンサを形成する固定櫛歯電極４ｃ、５ｃ
（白地部分）、これらに結合している固定柄４ｄ、５
ｄ、また、これらに結合している固定電極４ｅ、５ｅ、
及びこれらの引出電極４ｆ、５ｆが、図示しない基板に
形成されている。

【００１９】そして、振動体１の上側の可動櫛歯電極４
ｂと固定櫛歯電極４ｃ及び下側の可動櫛歯電極５ｂと固
定櫛歯電極５ｃは、それぞれ検出電極部４、５を構成す
る。なお、点集合部分で示す振動体１、可動柄２ａ、３
ａ、４ａ、５ａ、コ字型支持梁６ａ、７ａ、可動櫛歯電
極２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂは、図示しない基板から浮い
た状態で自由振動可能になっている。

【００２０】つぎに、図４に示す角速度センサ１０の動
作について説明する。駆動電極部２の可動櫛歯電極２ｂ
と固定櫛歯電極２ｃとの間、および駆動電極部３の可動
櫛歯電極３ｂと固定櫛歯電極３ｃとの間に、例えば、ピ
ーク値が０Ｖと５Ｖの逆極性の交流電圧を印加する。す
ると、可動櫛歯電極２ｂと３ｂは、静電気力により固定
櫛歯電極２ｃ、３ｃと対抗面積を拡大するように、固定
電極２ｄと３ｄの方に交互に吸引されて、振動体１をＸ
軸方向に振動させるようになる。

【００２１】このように、振動体１がＸ軸方向に振動し
ているときに、この角速度センサ１０が紙面に垂直な中
心軸を中心にして回転すると、Ｙ軸方向にコリオリ力に
よる振動が現れて、振動体１はＹ軸方向にも振動するよ
うになる。すると、振動体１の両側の検出電極部４、５
の静電容量が、一方は増加し、他方は減少するようにな
る。この増減する静電容量を電圧変換して差動増幅する
ことにより、Ｘ軸方向の振動成分を除去し、Ｙ軸方向の
コリオリ力による振動成分を抽出して回転角速度および
これを積分して回転角度を求めることができる。

【００２２】つぎに、図１〜図３を参照して、支持基板
１１と封止基板１２との接合について説明する。

【００２３】図１に示すように、支持基板１１の上に形
成した角速度センサ１０が封止基板１２の凹部１４ａに
蓋被されるように、支持基板１１の上に封止基板１２を
重ね合わせて、真空槽の減圧雰囲気中において陽極接合
を行う。この陽極接合により、封止基板１２の４辺部と
仕切り壁１３の裏面の大部分は、支持基板１１に接合さ
れる。

【００２４】そして、図２および図３に示すように、封
止基板１２に形成した凹部１４ａにより角速度センサ１
０を収納するキャビティ１４が形成され、また、凹部１
５ａによりゲッター室１５が形成され、更に、仕切り壁
１３に形成した溝１６ａによりチャネル１６が形成され
る。このチャネル１６は、キャビティ１４とゲッター室
１５との気体の出入を行わせるものである。この陽極接
合により、キャビティ１４等には酸素が流入し、真空槽
の真空度よりその真空度が低下して数百〜数千Ｐａ程度
になる。

【００２５】つぎに、図５を参照して、キャビティ１
４、ゲッター室１５およびチャネル１６（以下、キャビ
ティ１４等という。）の残留ガスを減少させる方法につ
いて説明する。

【００２６】以上のように、減圧雰囲気中で行われた陽
極接合によりキャビティ１４等が数百〜数千Ｐａになっ
ている減圧封止電子部品の封止基板１２の外部からレー
ザー光線１８をゲッター膜１７に照射して、ゲッター膜
１７の一部分を加熱して蒸発させる。ゲッター膜１７
は、蒸発するとき、キャビティ１４等の残存ガス、特
に、酸素ガスと化合して、ゲッター膜１７がチタン（Ｔ
ｉ）ならば、酸化チタン（ＴｉＯ₂）となり、また、バ
リウム（Ｂａ）ならば、酸化バリウム（ＢａＯ）となっ
て、矢印で示すように、ゲッター室１５の内壁面に飛着
する。なお、蒸発の際に、酸素原子と衝突せず、ゲッタ
ー室１５の壁面に飛着したゲッター膜１７の原子は、そ
の後、例えば酸素原子と結び付いて酸化化合物となる。

【００２７】このように、ゲッター膜１３が蒸発して残
留ガスと化合することにより、キャビティ１４等の残存
ガスは減少して、キャビティ１４等の真空度を向上させ
ることができる。この真空度の調整は、ゲッター膜１３
へのレーザー照射の面積を広げることにより行われる。
ゲッター膜１７の蒸発は、矢印で示すように、周囲のゲ
ッター室の壁面に飛散するように行われるので、このゲ
ッター膜１７の原子の飛散は、仕切り壁１３により仕切
られているキャビティ１４にはおよばない。

【００２８】本実施例に用いるレーザー装置としては、
パイレックスガラスなどよりなる封止基板１２を透過す
る可視光領域のレーザー光を出すＹＡＧレーザー装置な
どが用いられる。また、ゲッター膜１７は、支持基板１
１に形成してもよい。また、角速度センサ１０などの機
能部を形成する支持基板は、パイレックスガラスであっ
てもよい。この場合、パイレックスガラスの支持基板に
ＣＶＤ（化学気相成長）などによりシリコン、酸化シリ
コンなどを堆積したり、また、パイレックスガラスの支
持基板にＳｉ基板を貼り合わせるなどして、半導体微細
加工技術を用いて機能部が形成されることになる。

【００２９】なお、ゲッター室１５とキャビティ１４と
の間に設けた仕切り壁１３は、ゲッター膜１７の原子の
蒸発に伴う残留ガスとの反応を迅速に促進するために
は、無い方が望ましい。そして、仕切り壁１３があった
にしても、チャネル１６は前記理由により断面が大きい
方が望ましい。しかし、ゲッター膜１７の原子が蒸発に
伴って被着することにより、電子部品の可動部分のショ
ート不良などの機能の低下ないし停止を防止するため、
仕切り壁１３は必要となり、また適度の大きさを有する
チャネルが必要となる。

【００３０】したがって、チャネルを有する仕切り壁
は、ゲッター膜１７の蒸発に伴う直接の飛着から可動部
を最低限保護する構造のものであればよい。そして、チ
ャネルは、ゲッター室から幾重にも屈曲していてもキャ
ビティに連絡しておればよい。上記実施例においては、
仕切り壁は機能部１０の可動しない部分、例えば、固定
電極２ｄを拡大し、この拡大した固定電極によりゲッタ
ー室とキャビティを形成し、この固定電極の隙間をチャ
ネルとすることもできる。

【００３１】つぎに、図６を参照して、減圧封止電子部
品の機能部に真空圧計を用いた場合について説明する。
３１は単結晶シリコンよりなる支持基板で、その表面側
の中央部がエッチングにより円錐台状に削除されて、裏
面側に厚みが数１０μｍのダイアフラム３１ａが形成さ
れている。このダイアフラム３１ａの裏面には、抵抗ス
トレインゲージ３３が形成されている。

【００３２】３２はパイレックスガラスよりなる封止基
板で、その裏面にはゲッター膜３５が平面状に形成され
ている。

【００３３】これらの支持基板３１と封止基板３２とは
陽極接合技術により接合されて、一つのキャビティ３６
が形成される。

【００３４】つぎに、封止基板３２側からレーザー光線
をゲッター膜３５に照射して、その一部を加熱溶融させ
て蒸発させる。この蒸発に伴い、ゲッター膜３５の蒸発
した原子は、残存ガスと化合して化合物を形成して、キ
ャビティ３６の内面に付着する。このゲッター膜３５の
蒸発により、キャビティー３６は基準真空度を与えるこ
とになる。なお、ゲッター膜３５の蒸発した原子は、ダ
イアフラム３１ａにも付着するが、その重量は、ダイア
フラム３１ａにかかる圧力に比べて極端に小さいので、
真空圧計として使用するに支障はない。

【００３５】上記実施例においては、機能部の例示とし
て、角速度センサ、真空圧計を示したが、本発明は、こ
の他に加速度センサなど、可動部分を有する機能部を減
圧下に保持しなければならない電子部品の製造方法に適
用されるものである。

【００３６】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に記載の発明は、
ゲッター室に形成された蒸発性のゲッター膜に外部から
レーザー光線を照射して、ゲッター膜を蒸発させる。こ
の蒸発の際に、ゲッター膜の原子が残留ガスと化学反応
して化合物、特に酸化化合物を生成する。この蒸発およ
び化学反応により、キャビティの残留ガス、特に酸素ガ
スは、減少する。そして、キャビィティの真空度が上が
ることになる。

【００３７】また、ゲッター膜に対するレーザー光線の
照射面積を加減することにより、キャビティの真空度の
調整が可能となる。

【００３８】また、両請求項に記載の発明は、従来のよ
うに、非蒸発性の固形の嵩張るゲッター材を使用せず、
このゲッター材に対し数十倍〜数百倍薄く、任意の平面
形状に形成できる活性金属よりなるゲッター膜を使用す
るので、製造される減圧封止電子部品が小形となる。特
に、請求項１に記載の発明は、専用のゲッター室を備え
ていないので、更に小形化を図ることができる。

【００３９】更に、両請求項に記載の発明は、従来のよ
うに、キャビティの真空度を上げるために、ガス抜き孔
を設ける必要がないので、併せて小形な減圧封止電子部
品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の減圧封止電子部品の製造方法の一実
施例を示すもので、Ａは凹部およびゲッター膜を形成し
た封止基板の斜視図、Ｂは角速度センサを形成した支持
基板の斜視図

【図２】同じく、支持基板と封止基板とを陽極接合す
る工程図

【図３】同じく、図２のＸ−Ｘ線断面図

【図４】同じく、図１〜図３に示す機能部としての角
速度センサの平面図

【図５】同じく、レーザー光線によりゲッター膜を加
熱して蒸発させ、残存ガスと酸化反応させて残存ガスを
減少させる工程図

【図６】本発明の減圧封止電子部品の製造方法の他の
実施例を示すもので、ゲッター室を兼ねるキャビティを
備えた減圧封止電子部品の製造工程図

【図７】従来の減圧封止電子部品の製造方法を示す形
態図

【図８】他の従来の減圧封止電子部品の製造方法を示
す形態図

【符号の説明】

１振動体２、３駆動電極部２ａ、３ａ、４ａ、５ａ可動柄２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ可動櫛歯電極２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ固定櫛歯電極２ｄ、３ｄ固定電極４、５検出電極部４ｄ、５ｄ固定柄４ｅ、５ｅ固定電極４ｆ、５ｆ引出電極６、７固定部６ａ、７ａコ字型支持梁１０角速度センサ１１、３１支持基板１２封止基板１３仕切り壁１４、３６キャビティ１５、ゲッター室１６チャネル１７、３５ゲッター膜１８、３７レーザー光線３１ａダイアフラム３３ストレインゲージ３４パッシベーション膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板とこの支持基板を封止する封止
基板とのうち、少なくとも一方に凹部、機能部の少なく
とも一つを形成し、前記支持基板と前記封止基板とのうち、少なくとも一方
にゲッター膜を形成し、前記支持基板と前記封止基板と
を接合して、前記凹部により、前記機能部とゲッター膜
とを収納するキャビティを形成し、前記支持基板および前記封止基板のうち、少なくとも一
方を透過するレーザー光線で前記ゲッター膜を加熱して
蒸発させると共に残留ガスと反応させて、前記キャビテ
ィを減圧封止することを特徴とする減圧封止電子部品の
製造方法。
【請求項２】機能部の形成されている支持基板と封止
基板とのうち、少なくとも一方に仕切り壁で仕切られた
複数の凹部を形成すると共に、前記凹部を繋ぐ溝を形成
し、前記支持基板と前記封止基板とのうち、少なくとも一方
にゲッター膜を形成し、前記支持基板と前記封止基板と
を接合して、前記凹部により、前記機能部を収納するキ
ャビティと前記ゲッター膜を設けたゲッター室とを形成
し、前記溝により前記キャビティと前記ゲッター室間を
連通するチャネルを形成し、前記支持基板および前記封止基板のうち、少なくとも一
方を透過するレーザー光線で前記ゲッター膜を加熱して
蒸発させると共に残留ガスと反応させて、前記キャビテ
ィを減圧封止することを特徴とする減圧封止電子部品の
製造方法。