共晶接合構造およびその製造方法
【課題】共晶反応によって構造体同士を接合する際のボイドの発生と共晶体の流れ出しが低減された共晶接合構造を提供する。
【解決手段】共晶接合構造３００は、センサー基板１００に形成された接合部１０１と、共晶反応によって生成された金−シリコン共晶体３０１と、蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。センサー基板１００の接合部１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。センサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１００の接合部１０１に偏在された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。
【解決手段】共晶接合構造３００は、センサー基板１００に形成された接合部１０１と、共晶反応によって生成された金−シリコン共晶体３０１と、蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。センサー基板１００の接合部１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。センサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１００の接合部１０１に偏在された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共晶接合構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−２４５２６６号公報には、気密封止された振動体を有する圧電振動子が開示されており、その変形例として、シリコンで構成される基板を共晶接合によって接合することにより振動体を封止する技術が開示されている。この圧電振動子を図１に示す。図１に示すように、この圧電振動子１０は、振動体基板２０と、第１基板３０と、第２基板４０と、振動体基板２０と第１基板３０を接合する第１接合部５０と、振動体基板２０と第２基板４０を接合する第２接合部６０から構成されている。
【０００３】
振動体基板２０は第１基板３０と第２基板４０に挟まれており、第１接合部５０と第２接合部６０によって相互に共晶接合される。
【０００４】
従来技術では、図１に示される圧電振動子１０の製法が簡略された形で説明されており、具体的には図２〜図４の断面図に示した流れで製造される。
【０００５】
まず図２に示すように、振動体基板２０の表裏面に、金属メタライズを構成するＡｕ層５３を形成する。また、第１基板３０と第２基板４０の内側面にＡｕ層５２を形成し、その上にロウ材となるＩｎ層５５を形成する。これらのＡｕ層５２とＩｎ層５５とＡｕ層５３が、それぞれ、第１接合部５０と第２接合部６０を構成する。
【０００６】
実際には、振動体基板２０とＡｕ層５３の間、第１基板３０および第２基板４０とＡｕ層５２の間には、密着性を向上させるＣｒ層が存在するが、ここでは図示を省略する。
【０００７】
次に図３に示すように、振動体基板２０と第１基板３０を対向させ、また振動体基板２０と第２基板４０を対向させて位置合わせをおこない、これらを互いに接触させた状態で加圧および加熱する。
【０００８】
その結果、図４に示すように、Ｉｎ層５５がＡｕ層５２とＡｕ層５３の中に拡散することにより共晶反応を引き起こして共晶体７０が形成される。これにより、振動体基板２０と第１基板３０が接合され、また振動体基板２０と第２基板４０が接合されて圧電振動子１０が完成する。
【０００９】
実際には、圧電振動子１０には電極や圧電膜が形成されるが、ここでは説明を省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２４５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３において共晶体を形成して第１接合部５０と第２接合部６０を接合する際の加熱温度は共晶体の融点より高い。このため、接合部を構成するＡｕ層５２，５３とＩｎ層５５の微小かつ無数の接点から共晶反応が開始される。共晶体は共晶点以上の温度では液体である。ここで、共晶点とは、共晶反応が起こり始める温度のことをさす。このため、図４に示すように、接合部において無数の接点から起こった共晶反応により、共晶体の連結や移動が第１接合部５０および第２接合部６０において発生する。その際、不規則に発生するボイド７１や、ボイド７１の連結によるリーク経路、共晶体自体の接合部からの流れ出し７２などが起こり、接合不良の原因となる。
【００１２】
本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、共晶反応によって構造体同士を接合する際のボイドの発生と共晶体の流れ出しが低減された共晶接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造であり、前記第１の構造体に形成された第１の接合部と、前記第２の構造体に形成された第２の接合部と、前記共晶反応によって生成された共晶体から構成されている。前記第１の接合部には、前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成され、前記第１の接合部と前記第２の接合部は、前記共晶体偏在構造に偏在された前記共晶体により接合されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、共晶反応によって構造体同士を接合する際のボイドの発生と共晶体の流れ出しが低減された共晶接合構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】特開２０１０−２４５２６６号公報に開示された圧電振動子を示している。
【図２】図１の圧電振動子の製造の最初の工程を示している。
【図３】圧電振動子の製造の図２に続く工程を示している。
【図４】図２と図３の工程を経て完成した圧電振動子を示している。
【図５】第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図７】図５のＡ−Ａ’線に沿ったセンサー基板の断面と図６のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図８】図７のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図９Ａ】図５に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図９Ｂ】図９Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｃ】図９Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｄ】図９Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｅ】図９Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｆ】図９Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図１０Ａ】図６に示した蓋基板の製造の最初の工程を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｅ】図１０Ｄに続く蓋基板の製造の最後の工程を示している。
【図１１Ａ】図５に示したセンサー基板と図６に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図１１Ｂ】図１１Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図１２Ａ】図１１Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図１２Ｂ】図１１Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図１３】金−シリコンの共晶反応の金とシリコンの比率を示している。
【図１４】図５に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図１５】図１４に示したＣ−Ｃ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図１６】図１４の接合部を上面から見た共晶体誘導構造のパターン形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図１７】第１実施形態に係る共晶接合構造の変形例を示している。
【図１８】第１実施形態に係る共晶接合構造の別の変形例を示している。
【図１９】第１実施形態に係る共晶接合構造のまた別の変形例を示している。
【図２０】第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図２１】第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図２２】図２０のＤ−Ｄ’線に沿ったセンサー基板の断面と図２１のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図２３】図２２のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図２４Ａ】図２０に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図２４Ｂ】図２４Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｃ】図２４Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｄ】図２４Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｅ】図２４Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｆ】図２４Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図２５Ａ】図２０に示したセンサー基板と図２１に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図２５Ｂ】図２５Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図２５Ｃ】図２５Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図２６Ａ】図２５Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図２６Ｂ】図２５Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図２７】図２０に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図２８】図２７に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図２９】第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３０】第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３１】図２９のＦ−Ｆ’線に沿ったセンサー基板の断面と図３０のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図３２】図３１のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図３３Ａ】図２９に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図３３Ｂ】図３３Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｃ】図３３Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｄ】図３３Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｅ】図３３Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｆ】図３３Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図３４Ａ】図２９に示したセンサー基板と図３０に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図３４Ｂ】図３４Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図３４Ｃ】図３４Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図３５Ａ】図３４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図３５Ｂ】図３４Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図３６】図２９に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図３７】図３６に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図３８】第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３９】第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図４０】図３８のＦ−Ｆ’線に沿ったセンサー基板の断面と図３９のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図４１】図４０のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図４２Ａ】図３８に示したセンサー基板と図３９に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図４２Ｂ】図４２Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図４２Ｃ】図４２Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図４３Ａ】図４２Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図４３Ｂ】図４２Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図４４】図３８に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図４５】図４４に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図４６】第４実施形態に係る共晶接合構造の変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、共晶体を誘導する共晶体誘導構造、例えば凹部を接合部にあらかじめ形成した構造およびその製造方法を開示する。
【００１８】
図５と図６は、第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図７は、図５のＡ−Ａ’線、図６のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図７のように、センサー基板１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図８のように、センサー基板１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造３００が形成される。
【００１９】
第１実施形態に係る共晶接合構造３００は、図５〜図８に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板１００に形成された接合部１０１と、共晶反応によって生成された共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００２０】
センサー基板１００の接合部１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造１０２で構成される。共晶体誘導構造１０２は、例えば、凹部で構成されてよい。
【００２１】
センサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１００の接合部１０１に形成された共晶体誘導構造１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【００２２】
共晶体誘導構造１０２は、図８に示す共晶接合構造３００を形成する際に、金−シリコン共晶体３０１が生成される共晶反応の開始地点を限定し、接合部１０１と２０１の界面内部にできる不規則なボイドの形成や、金−シリコン共晶体３０１自体の接合領域からの流れ出しを抑制する機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【００２３】
図９Ａ〜９Ｆ，１０Ａ〜１０Ｅ，１１Ａ〜１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂは、第１実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【００２４】
まず、センサー基板１００を作製する。
【００２５】
図９Ａに示すように、シリコン基板４００の表面にフォトレジスト４０１で共晶体誘導構造１０２のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００２６】
次に図９Ｂに示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の方法によって、シリコン基板４００の不要な部分を除去することにより共晶体誘導構造１０２を形成する。
【００２７】
ちなみに共晶反応とは、一般的には二種類以上の材質が共晶点以上の温度において、一定の体積比率で反応を開始し、異なる材質同士が溶融し混ざり合うものである。基本的に二つ以上の材質が１：１の体積比率で混ざり合うため、共晶体誘導構造１０２の容積は、共晶反応を起こす材質の体積より大きく作りこんでおけばよい。
【００２８】
そのため最適な共晶体誘導構造１０２を形成するには、後に出てくる金膜２０２の体積と、それに接触し溶けるシリコンの体積から生成される金−シリコン共晶体３０１の体積を勘案する必要がある。具体的には、以下の関係を満たす必要がある。
【００２９】
共晶体誘導構造１０２の深さ ＞ 金膜２０２の厚さ （１）
共晶体誘導構造１０２の幅 ＜ 金膜２０２のパターン幅 （２）
次に図９Ｃに示すように、フォトレジスト４０１を酸素アッシング等の方法によって除去する。
【００３０】
次に図９Ｄに示すように、シリコン基板４００の共晶体誘導構造１０２と同じ面に、フォトレジスト４０２を形成する。
【００３１】
次に図９Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板４００の一部を除去することにより、共晶体誘導構造１０２が形成された接合部１０１を形成する。
【００３２】
最後に図９Ｆに示すように、フォトレジスト４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板１００が完成する。
【００３３】
続いて、蓋基板２００を作製する。
【００３４】
図１０Ａに示すように、シリコン基板５００の表面に共晶前駆体膜としての金膜５０１を真空蒸着法等の手法により形成する。金膜５０１の膜厚は、式（１）のとおり、共晶体誘導構造１０２の深さよりも薄くする。
【００３５】
次に図１０Ｂに示すように、金膜５０１の表面にフォトレジストで金膜２０２のパターンをフォトリソ技術により形成した後、ヨウ化カリウムなどの薬液を使用してウェットエッチングをおこなう。金膜５０１の不要な部分を除去することにより、接合に使用する金膜２０２を形成する。金膜２０２のパターン幅は、式（２）のとおり、共晶体誘導構造１０２のパターン幅よりも太くする。
【００３６】
次に図１０Ｃに示すように、シリコン基板５００のうち金膜２０２を含む表面にフォトレジスト５０２を塗布した後、後の工程で接合される接合部２０１を金膜２０２と共に保護するパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００３７】
次に図１０Ｄに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板５００の一部を除去することにより、金膜２０２が形成された接合部２０１を形成する。エッチングによる段差は、例えば１０〜１００μｍ程度である。
【００３８】
最後に図１０Ｅに示すように、フォトレジスト５０２を酸素アッシング等の方法によって除去することにより、蓋基板２００が完成する。
【００３９】
続いて、センサー基板１００と蓋基板２００を接合する。
【００４０】
図１１Ａに示すように、センサー基板１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板１００の接合部１０１に形成されている共晶体誘導構造１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【００４１】
次に図１１Ｂに示すように、共晶体誘導構造１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、シリコン−金の共晶点である３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。その結果、センサー基板１００の接合部１０１のシリコンと蓋基板２００の接合部２０１の金膜２０２との間に共晶反応が起こる。
【００４２】
一般的に金−シリコンの共晶反応は、図１３に示されるように、３７０℃において金とシリコンが、金：シリコン＝３０：７０の原子比率で共晶反応を開始する。また接合時の雰囲気は、一般的には還元雰囲気であることが望ましく、不活性ガスや窒素ガスおよび真空雰囲気が採用される。
【００４３】
図１２Ａは、図１１Ｂに一点鎖線で示した円内の領域６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１００の接合部１０１のシリコンが共晶反応開始地点１０４において接触している様子を示している。
【００４４】
次に図１１Ｃに示すように、共晶反応により図１１Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１００の接合部１０１のシリコンが共晶反応開始地点１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【００４５】
図１２Ｂは、図１１Ｃに一点鎖線で示した円内の領域７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板１００の接合部１０１が共晶体誘導構造１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【００４６】
このときに共晶体誘導構造１０２は、共晶反応の開始地点を共晶反応開始地点１０４に限定しているとともに、金−シリコン共晶体３０１を誘導しているため、金−シリコン共晶体３０１の生成時における無秩序なボイドの形成や共晶接合構造３００の外周部への流れ出しを抑制する。
【００４７】
図１１Ｃと図１２Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造３００が完成する。
【００４８】
本実施形態は次の利点を有する。共晶体誘導構造１０２が、共晶反応の開始地点を共晶反応開始地点１０４に限定することができる。また、金−シリコン共晶体３０１を共晶体誘導構造１０２に誘導することにより、共晶体形成に起因する不規則なボイド形成を低減し、接合部からの流れ出しを防止することができる。
【００４９】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００５０】
まず、センサー基板１００を作製した後に蓋基板２００を作製する例を示したが、センサー基板１００と蓋基板２００の作製順序を逆にしても、または両者の作製を並行して進めてもよい。
【００５１】
またセンサー基板１００の作製順序において、共晶体誘導構造１０２を形成した後にシリコン基板４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶体誘導構造１０２と接合部１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【００５２】
同様に蓋基板２００の作製順序においても、金膜２０２を形成した後にシリコン基板５００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよい。
【００５３】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合、フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【００５４】
また金膜５０１の成膜方法として真空蒸着法を採用する例を示したが、スパッタ法や印刷法等、他の方法を採用してもよい。
【００５５】
また金膜５０１の成膜の際に、基板にステンシルマスクを装着した状態で成膜をおこなうことにより、金膜を必要な部分のみに選択的に形成してもよい。
【００５６】
また金膜５０１の除去方法としてヨウ化カリウム液によるウェットエッチング法を採用する例を示したが、スパッタエッチング等、他の方法を採用してもよい。
【００５７】
さらに図１１Ｃと図１２Ｂにおいて、金膜２０２の一部が金−シリコン共晶体３０１に変化せず金膜２０２のままの状態で残留してもよい。
【００５８】
さらに図１４は、図５に一点鎖線で示した楕円内の領域１０３の拡大図であり、図１４に示したＣ−Ｃ’線に沿った共晶体誘導構造１０２の断面形状は、図１５に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）〜（Ｄ）のように、テーパーつきの断面、おわん型の断面、台形型の断面、角なし掘り込み型の断面など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｅ）や（Ｆ）のように、結晶方位に合わせて掘り込みを斜め方向に作った形状を有していてもよい。また（Ｇ）や（Ｈ）のように、エッチングを二回、三回と繰り返し多段な形状に掘り込んだ形状を有していてもよい。また（Ｉ）や（Ｊ）のように、構造を並列に並べて、一列、二列と多列に掘り込んだ形状を有していてもよい。また（Ｋ）のように、テーパー型とおわん型を並列に組み合わせた形状や、（Ｌ）のように、四角型と丸型を多段に組み合わせた掘り込み形状を有していてもよい。
【００５９】
また図１４の接合部１０１を上面から見た共晶体誘導構造１０２のパターン形状は、図１６に示すような様々な形状から構成されてよい。例えば、（Ａ）〜（Ｆ）のように、複数の円形や四角形などの多角形そのほかの形状を離間させて並べて構成されてもよい。また（Ｇ）〜（Ｊ）のように、様々な形状を連続させて並べて構成されてもよい。また（Ｋ）や（Ｌ）のように、異なる形状の組み合わせを繰り返し並べて構成されてもよく、その異なる形状の組み合わせはアライメントマークを兼ねた形状を含んでいてもよい。また（Ｍ）や（Ｎ）のように、ある形状を二列、三列と多列に形成して構成されてもよい。また（Ｏ）や（Ｐ）のように、ある形状を組み合わせて格子状やランダム形状を形成して構成されてもよい。また（Ｑ）や（Ｒ）のように、ある形状を幅や大きさを変えて並べて構成されてもよい。
【００６０】
また図１０Ａ〜１０Ｅに示される工程において、共晶前駆体である金膜２０２を蓋基板２００に成膜することが難しい場合には、図１７に示すように、金膜２０２をセンサー基板１００の共晶体誘導構造１０２の内部に形成してもよい。この場合は共晶体誘導構造１０２の深さよりも、金膜２０２の厚さを厚くし、金膜２０２の幅は共晶体誘導構造１０２より狭くする必要がある。全体としてはシリコンと金膜２０２が共晶反応で溶解する体積よりも共晶体誘導構造１０２の容積が十分に大きければよい。
【００６１】
また金−シリコン共晶体３０１が蓋基板２００の接合部２０１側にも急速に成長する場合には、図１８に示すように、共晶体誘導構造１０２をさらに蓋基板２００の接合部２０１の表面にも形成してもよい。また反対に、金-シリコン共晶体３０１が成長しない場合には、図１９に示すように、共晶前駆体である金膜２０２をセンサー基板１００と蓋基板２００の接合部１０１，２０１の両面に形成してもよい。
【００６２】
さらにセンサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１の接合を例に挙げて説明したが、接合される対象物の形状や組み合わせはこれに限定されない。例えば、平面構造同士、突起構造同士、小面積と大面積、平板構造と丸型構造などでもよい。
【００６３】
同じく共晶体誘導構造１０２も上記構造等のあらゆる形状や組み合わせに対して適用することができる。
【００６４】
ここでは接合に金−シリコン共晶体３０１を用いた構造を説明したが、共晶反応を起こす組み合わせであれば接合部１０１と２０１にシリコン以外の材料を採用してもよいし、共晶前駆体として金膜２０２の代わりに他の材料を採用してもよい。例えば、銀、銅、白金、アルミニウム、錫、鉛、インジウムなどがある。
【００６５】
第１実施形態は、製造プロセスの大幅な増加なしで、複数基板の高精度・高安定な共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、共晶体誘導構造を構成する凹部が、開口を狭める出っ張り構造を有している構造およびその製造方法を開示する。
【００６７】
図２０と図２１は、第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図２２は、図２０のＤ−Ｄ’線、図２１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図２２のように、センサー基板１１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図２３のように、センサー基板１１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造１３００が形成される。
【００６８】
第２実施形態に係る共晶接合構造１３００は、図２０〜図２３に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板１１００に形成された接合部１１０１と、共晶反応によって生成された共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００６９】
センサー基板１１００の接合部１１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造１１０２で構成されており、共晶体誘導構造１１０２は、その開口を狭める出っ張り構造１１０５を有している凹部で構成されている。
【００７０】
センサー基板１１００の接合部１１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１１００の接合部１１０１に形成された共晶体誘導構造１１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【００７１】
出っ張り構造１１０５を有している共晶体誘導構造１１０２は、図２３に示す共晶接合構造１３００を形成する際に、金−シリコン共晶体３０１を誘導し、金−シリコン共晶体３０１に出っ張り構造１１０５がアンカーとして食い込むことにより接合強度を向上させる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【００７２】
図２４Ａ〜２４Ｆ，２５Ａ〜２５Ｃ，２６Ａ，２６Ｂは、第２実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【００７３】
まず、センサー基板１１００を作製する。
【００７４】
図２４Ａに示すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulate）基板８００の表面にフォトレジスト１４０１で掘り込み構造８０５のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００７５】
次に図２４Ｂに示すように、ＲＩＥ等の方法によって、ＳＯＩ基板８００の活性層８０１の不要な部分を除去することにより掘り込み構造８０５を形成する。
【００７６】
次に図２４Ｃに示すように、ＳＯＩ基板８００のＢＯＸ層８０２をフッ酸などのウェットエッチングによって、前の工程で作製した掘り込み構造８０５よりも広い範囲で除去する。ここで形成したＢＯＸ層８０２の除去部分と活性層８０１の掘り込み構造８０５が共晶体誘導構造１１０２となる。
【００７７】
次に図２４Ｄに示すように、ＳＯＩ基板８００の共晶体誘導構造１１０２と同じ面にフォトレジスト１４０２を形成する。
【００７８】
次に図２４Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してＳＯＩ基板８００の活性層８０１とＢＯＸ層８０２と支持層８０３の一部を除去することにより、共晶体誘導構造１１０２が形成された接合部１１０１を形成する。
【００７９】
最後に図２４Ｆに示すように、フォトレジスト１４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板１１００が完成する。
【００８０】
続いて、蓋基板２００を作製するが、その作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【００８１】
続いて、センサー基板１１００と蓋基板２００を接合する。
【００８２】
図２５Ａに示すように、センサー基板１１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板１１００の接合部１１０１に形成されている共晶体誘導構造１１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【００８３】
次に図２５Ｂに示すように、共晶体誘導構造１１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、シリコン−金の共晶点である３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。その結果、センサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンと蓋基板２００の接合部２０１の金膜２０２との間に共晶反応が起こる。
【００８４】
図２６Ａは、図２５Ｂに一点鎖線で示した円内の領域１６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンが共晶反応開始地点１１０４において接触している様子を示している。
【００８５】
次に図２５Ｃに示すように、共晶反応により図２５Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンが共晶反応開始地点１１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【００８６】
図２６Ｂは、図２５Ｃに一点鎖線で示した円内の領域１７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板１１００の接合部１１０１が共晶体誘導構造１１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【００８７】
図２５Ｃと図２６Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板１１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板１１００の接合部１１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造１３００が完成する。
【００８８】
本実施形態は、第１実施形態の利点く加えて、次の利点を有する。共晶体誘導構造１１０２に出っ張り構造１１０５があるため、接合後の共晶体誘導構造１１０２に誘導され凝固した共晶体３０１に出っ張り構造１１０５がアンカーとして食い込む形となり接合強度を向上させることができる。
【００８９】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００９０】
まずセンサー基板１１００の作製順序において、共晶体誘導構造１１０２を形成した後にシリコン基板１４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶体誘導構造１１０２と接合部１１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【００９１】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合、フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【００９２】
またＢＯＸ層８０２の除去方法としてフッ酸によるウェットエッチングを示したが、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）やベーパーフッ酸などによる等方性エッチングを用いてもよい。
【００９３】
さらに図２７は、図２０に一点鎖線で示した楕円内の領域１１０３の拡大図であり、図２７に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造１１０２の断面形状は、図２８に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）や（Ｂ）のように、出っ張り構造１１０５よりも下の掘り込みがテーパー型やおわん型など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、出っ張り構造１１０５を共晶体誘導構造１１０２と一体化したものでもよい。また（Ｄ）〜（Ｆ）のように、出っ張り構造１１０５が二段または三段など多段構造を有していてもよい。
【００９４】
第２実施形態は、第１実施形態に加えて、より接合強度が強く、各種応力に対してずれや位置合わせの少ない共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【００９５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、基板高さ方向に共晶反応の開始地点を局所化する突起などの共晶反応開始構造を設けた構造およびその製造方法を開示する。
【００９６】
図２９と図３０は、第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図３１は、図２９のＦ−Ｆ’線、図３０のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図３１のように、センサー基板２１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図３２のように、センサー基板２１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造２３００が形成される。
【００９７】
第３実施形態に係る共晶接合構造は、図２９〜図３２に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板２１００に形成された接合部２１０１と、共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００９８】
センサー基板２１００の接合部２１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、共晶反応の開始地点を局所化する共晶反応開始構造２１０２で構成される。共晶反応開始構造２１０２は、例えば、突起で構成されてよい。
【００９９】
センサー基板２１００の接合部２１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板２１００の接合部の２１０１に形成された共晶反応開始構造２１０２を基点に生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【０１００】
共晶反応開始構造２１０２は、図３２に示す共晶接合構造２３００を形成する際に、共晶反応の開始地点となり、金−シリコン共晶体３０１を、共晶反応開始構造２１０２を中心に生成させる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【０１０１】
図３３Ａ〜３３Ｆ，３４Ａ〜３４Ｃ，３５Ａ，３５Ｂは、第３実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【０１０２】
まず、センサー基板２１００を作製する。
【０１０３】
図３３Ａに示すように、シリコン基板２４００の表面にフォトレジスト２４０１で共晶反応開始構造２１０２のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【０１０４】
次に図３３Ｂに示すように、ＲＩＥ等の方法によって、シリコン基板２４００不要な部分を除去することにより共晶反応開始構造２１０２を形成する。
【０１０５】
次に図３３Ｃに示すように、フォトレジスト２４０１を酸素アッシングにより除去する。
【０１０６】
次に図３３Ｄに示すように、シリコン基板２４００の共晶反応開始構造２１０２と同じ面にフォトレジスト２４０２を形成する。
【０１０７】
次に図３３Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板２４００の一部を除去することにより、共晶反応開始構造２１０２が形成された接合部２１０１を形成する。
【０１０８】
最後に図３３Ｆに示すように、フォトレジスト２４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板２１００が完成する。
【０１０９】
続いて、蓋基板２００を作製するが、その作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【０１１０】
続いて、センサー基板２１００と蓋基板２００を接合する。
【０１１１】
図３４Ａに示すように、センサー基板２１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板２１００の接合部２１０１に形成されている共晶反応開始構造２１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【０１１２】
次に図３４Ｂに示すように、共晶反応開始構造２１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。
【０１１３】
図３５Ａは、図３４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域２６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板２１００の接合部２１０１のシリコンが共晶反応開始地点２１０４において接触している様子を示している。
【０１１４】
次に図３４Ｃに示すように、共晶反応により図３４Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板２１００の接合部２１０１のシリコンが共晶反応開始地点２１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【０１１５】
図３５Ｂは、図３４Ｃに一点鎖線で示した円内の領域２７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板２１００の接合部２１０１が共晶反応開始構造２１０２において発生した共晶反応から生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【０１１６】
図３４Ｃと図３５Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板２１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板２１００の接合部２１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造２３００が完成する。
【０１１７】
本実施形態においては、共晶反応開始構造２１０２から共晶反応が開始されるため、接合領域を限定させることができる。
【０１１８】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【０１１９】
まずセンサー基板２１００の作製順序において、共晶反応開始構造２１０２を形成した後にシリコン基板２４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶反応開始構造２１０２と接合部２１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【０１２０】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【０１２１】
さらに図３６は、図２９に一点鎖線で示した楕円内の領域２１０３の拡大図であり、Ｇ−Ｇ’線に沿った共晶反応開始構造２１０２の断面形状は、図３７に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）や（Ｂ）のように、三角形の断面、丸型の断面など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、二段、三段と多段な形状を有していてもよい。また（Ｄ）のように、構造を並列に並べて、一列、二列と多列な形状を有していてもよい。また（Ｅ）のように、掘り込みと突起を組み合わせて共晶体の反応開始地点と共晶体の流れ出し防止構造を組み合わせたものでもよい。
【０１２２】
（Ｅ）の構造は、第１実施形態と第３実施形態の併用の一例であるが、第３実施形態は、例えば第２実施形態または続く第４実施形態との併用も勿論可能である。
【０１２３】
第３実施形態は、製造プロセスの大幅な増加なしで、また、最小の平面構造形成によって、複数基板の高精度・高安定な、共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【０１２４】
＜第４実施形態＞
第４実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、共晶体囲い込み構造を追加した共晶接合構造およびその製造方法を開示する。
【０１２５】
図３８と図３９は、第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【０１２６】
また、図４０は図３８のＨ−Ｈ’線、図３９のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図４０のように、センサー基板３１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図４１のように、センサー基板３１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造３３００が形成される。
【０１２７】
第４実施形態に係る共晶接合構造は、図３８〜図４１に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板３１００に形成された接合部３１０１と、センサー基板３１００の接合部３１０１に形成された共晶体囲い込み構造３１０２と、共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【０１２８】
センサー基板３１００の接合部３１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板３１００の接合部の３１０１に形成された共晶体囲い込み構造３１０２に囲まれた金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【０１２９】
共晶体囲い込み構造３１０２は、図４１に示す共晶接合構造３３００を形成する際に、蓋基板２００の接合部２０１が嵌合する構造で、位置合わせズレを構造により限定しつつ、共晶反応により生成した金−シリコン共晶体３０１の流れ出しをなくすことができる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【０１３０】
図４２Ａ〜４２Ｃ，４３Ａ，４３Ｂは、第４実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【０１３１】
まずセンサー基板３１００と蓋基板２００を作製するが、それらの作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【０１３２】
続いて、センサー基板３１００と蓋基板２００の接合工程を説明する。
【０１３３】
図４２Ａに示すように、センサー基板３１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板３１００の接合部３１０１に形成されている共晶体囲い込み構造３１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【０１３４】
次に図４２Ｂに示すように、共晶体囲い込み構造３１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。
【０１３５】
図４３Ａは、図４４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域３６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板３１００の接合部３１０１のシリコンが共晶体囲い込み構造３１０２において接触している様子を示している。
【０１３６】
次に図４２Ｃに示すように、共晶反応により図４２Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板３１００の接合部３１０１のシリコンが共晶体囲い込み構造３１０２内で金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【０１３７】
図４３Ｂは、図４２Ｃに一点鎖線で示した円内の領域３７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板３１００の接合部３１０１が共晶体囲い込み構造３１０２内で共晶反応により生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【０１３８】
図４２Ｃと図４３Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板３１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板３１００の接合部３１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造３３００が完成する。
【０１３９】
本実施形態においては、共晶体囲い込み構造３１０２内で共晶反応が開始されるため、接合領域を機械的に限定させることができ接合時の合わせズレを低減したうえで、共晶体の流れ出しを防止することができる。
【０１４０】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【０１４１】
図４４は、図３８に一点鎖線で示した楕円内の領域３１０３の拡大図であり、図４４に示したＩ−Ｉ’線に沿った共晶体囲い込み構造３１０２の断面形状は、図４５に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）のように、第１実施形態の共晶体誘導構造つきの断面形状を有していてもよい。また（Ｂ）のように、第２実施形態の共晶体誘導構造つきの断面形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、第３実施形態の共晶反応開始構造つきの断面形状を有していてもよい。
【０１４２】
また図４６は、センサー基板３１００の接合部３１０１に共晶体囲い込み構造３１０２をテーパー付きの凹構造として形成し、蓋基板２００の接合部２０１を共晶体囲い込み構造３１０２に対応するテーパー付き凸構造として形成した例である。このような形状は、ウェットエッチングによるシリコンの結晶異方性エッチングを用いれば作製できる。このように嵌合させる面同士が、ならった形状であれば、矩形同士、テーパー形状同士以外にも、丸型形状同士や多段段差形状同士の断面構造でもよい。
【０１４３】
第４実施形態は、複数の基板のさらに高精度な共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【０１４４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…電子部品、２０…振動体基板、３０…基板、４０…基板、５０…接合部、５２…Ａｕ層、５３…Ａｕ層、５５…Ｉｎ層、６０…接合部、７０…共晶体、７１…ボイド、７２…流れ出し、１００…センサー基板、１０１…接合部、１０２…共晶体誘導構造、１０３…領域、１０４…共晶反応開始地点、２００…蓋基板、２０１…接合部、２０２…金膜、３００…共晶接合構造、３０１…共晶体、４００…シリコン基板、４０１…フォトレジスト、４０２…フォトレジスト、５００…シリコン基板、５０１…金膜、５０２…フォトレジスト、６００，７００…領域、８００…ＳＯＩ基板、８０１…活性層、８０２…ＢＯＸ層、８０３…支持層、８０５…掘り込み構造、１１００…センサー基板、１１０１…接合部、１１０２…共晶体誘導構造、１１０３…領域、１１０４…共晶反応開始地点、１１０５…出っ張り構造、１３００…共晶接合構造、１４００…シリコン基板、１４０１，１４０２…フォトレジスト、１６００，１７００…領域、２１００…センサー基板、２１０１…接合部、２１０２…共晶反応開始構造、２１０３…領域、２１０４…共晶反応開始地点、２３００…共晶接合構造、２４００…シリコン基板、２４０１，２４０２…フォトレジスト、２６００，２７００…領域、３１００…センサー基板、３１０１…接合部、３１０２…囲い込み構造、３１０３…領域、３３００…共晶接合構造、３６００，３７００…領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共晶接合構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−２４５２６６号公報には、気密封止された振動体を有する圧電振動子が開示されており、その変形例として、シリコンで構成される基板を共晶接合によって接合することにより振動体を封止する技術が開示されている。この圧電振動子を図１に示す。図１に示すように、この圧電振動子１０は、振動体基板２０と、第１基板３０と、第２基板４０と、振動体基板２０と第１基板３０を接合する第１接合部５０と、振動体基板２０と第２基板４０を接合する第２接合部６０から構成されている。
【０００３】
振動体基板２０は第１基板３０と第２基板４０に挟まれており、第１接合部５０と第２接合部６０によって相互に共晶接合される。
【０００４】
従来技術では、図１に示される圧電振動子１０の製法が簡略された形で説明されており、具体的には図２〜図４の断面図に示した流れで製造される。
【０００５】
まず図２に示すように、振動体基板２０の表裏面に、金属メタライズを構成するＡｕ層５３を形成する。また、第１基板３０と第２基板４０の内側面にＡｕ層５２を形成し、その上にロウ材となるＩｎ層５５を形成する。これらのＡｕ層５２とＩｎ層５５とＡｕ層５３が、それぞれ、第１接合部５０と第２接合部６０を構成する。
【０００６】
実際には、振動体基板２０とＡｕ層５３の間、第１基板３０および第２基板４０とＡｕ層５２の間には、密着性を向上させるＣｒ層が存在するが、ここでは図示を省略する。
【０００７】
次に図３に示すように、振動体基板２０と第１基板３０を対向させ、また振動体基板２０と第２基板４０を対向させて位置合わせをおこない、これらを互いに接触させた状態で加圧および加熱する。
【０００８】
その結果、図４に示すように、Ｉｎ層５５がＡｕ層５２とＡｕ層５３の中に拡散することにより共晶反応を引き起こして共晶体７０が形成される。これにより、振動体基板２０と第１基板３０が接合され、また振動体基板２０と第２基板４０が接合されて圧電振動子１０が完成する。
【０００９】
実際には、圧電振動子１０には電極や圧電膜が形成されるが、ここでは説明を省略する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２４５２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３において共晶体を形成して第１接合部５０と第２接合部６０を接合する際の加熱温度は共晶体の融点より高い。このため、接合部を構成するＡｕ層５２，５３とＩｎ層５５の微小かつ無数の接点から共晶反応が開始される。共晶体は共晶点以上の温度では液体である。ここで、共晶点とは、共晶反応が起こり始める温度のことをさす。このため、図４に示すように、接合部において無数の接点から起こった共晶反応により、共晶体の連結や移動が第１接合部５０および第２接合部６０において発生する。その際、不規則に発生するボイド７１や、ボイド７１の連結によるリーク経路、共晶体自体の接合部からの流れ出し７２などが起こり、接合不良の原因となる。
【００１２】
本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、共晶反応によって構造体同士を接合する際のボイドの発生と共晶体の流れ出しが低減された共晶接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造であり、前記第１の構造体に形成された第１の接合部と、前記第２の構造体に形成された第２の接合部と、前記共晶反応によって生成された共晶体から構成されている。前記第１の接合部には、前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成され、前記第１の接合部と前記第２の接合部は、前記共晶体偏在構造に偏在された前記共晶体により接合されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、共晶反応によって構造体同士を接合する際のボイドの発生と共晶体の流れ出しが低減された共晶接合構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】特開２０１０−２４５２６６号公報に開示された圧電振動子を示している。
【図２】図１の圧電振動子の製造の最初の工程を示している。
【図３】圧電振動子の製造の図２に続く工程を示している。
【図４】図２と図３の工程を経て完成した圧電振動子を示している。
【図５】第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図７】図５のＡ−Ａ’線に沿ったセンサー基板の断面と図６のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図８】図７のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図９Ａ】図５に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図９Ｂ】図９Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｃ】図９Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｄ】図９Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｅ】図９Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図９Ｆ】図９Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図１０Ａ】図６に示した蓋基板の製造の最初の工程を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに続く蓋基板の製造の工程を示している。
【図１０Ｅ】図１０Ｄに続く蓋基板の製造の最後の工程を示している。
【図１１Ａ】図５に示したセンサー基板と図６に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図１１Ｂ】図１１Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図１２Ａ】図１１Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図１２Ｂ】図１１Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図１３】金−シリコンの共晶反応の金とシリコンの比率を示している。
【図１４】図５に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図１５】図１４に示したＣ−Ｃ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図１６】図１４の接合部を上面から見た共晶体誘導構造のパターン形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図１７】第１実施形態に係る共晶接合構造の変形例を示している。
【図１８】第１実施形態に係る共晶接合構造の別の変形例を示している。
【図１９】第１実施形態に係る共晶接合構造のまた別の変形例を示している。
【図２０】第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図２１】第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図２２】図２０のＤ−Ｄ’線に沿ったセンサー基板の断面と図２１のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図２３】図２２のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図２４Ａ】図２０に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図２４Ｂ】図２４Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｃ】図２４Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｄ】図２４Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｅ】図２４Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図２４Ｆ】図２４Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図２５Ａ】図２０に示したセンサー基板と図２１に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図２５Ｂ】図２５Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図２５Ｃ】図２５Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図２６Ａ】図２５Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図２６Ｂ】図２５Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図２７】図２０に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図２８】図２７に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図２９】第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３０】第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３１】図２９のＦ−Ｆ’線に沿ったセンサー基板の断面と図３０のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図３２】図３１のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図３３Ａ】図２９に示したセンサー基板の製造の最初の工程を示している。
【図３３Ｂ】図３３Ａに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｃ】図３３Ｂに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｄ】図３３Ｃに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｅ】図３３Ｄに続くセンサー基板の製造の工程を示している。
【図３３Ｆ】図３３Ｅに続くセンサー基板の製造の最後の工程を示している。
【図３４Ａ】図２９に示したセンサー基板と図３０に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図３４Ｂ】図３４Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図３４Ｃ】図３４Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図３５Ａ】図３４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図３５Ｂ】図３４Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図３６】図２９に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図３７】図３６に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図３８】第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図３９】第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【図４０】図３８のＦ−Ｆ’線に沿ったセンサー基板の断面と図３９のＢ−Ｂ’線に沿った蓋基板の断面を示している。
【図４１】図４０のセンサー基板と蓋基板が共晶体により接合されて形成された共晶接合構造の断面を示している。
【図４２Ａ】図３８に示したセンサー基板と図３９に示した蓋基板の接合の最初の工程を示している。
【図４２Ｂ】図４２Ａに続くセンサー基板と蓋基板の接合の工程を示している。
【図４２Ｃ】図４２Ｂに続くセンサー基板と蓋基板の接合の最後の工程を示している。
【図４３Ａ】図４２Ｂに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図４３Ｂ】図４２Ｃに一点鎖線で示した円内の領域の拡大図である。
【図４４】図３８に一点鎖線で示した楕円内の領域の拡大図である。
【図４５】図４４に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造の断面形状に適用可能な様々な形状を示している。
【図４６】第４実施形態に係る共晶接合構造の変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、共晶体を誘導する共晶体誘導構造、例えば凹部を接合部にあらかじめ形成した構造およびその製造方法を開示する。
【００１８】
図５と図６は、第１実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図７は、図５のＡ−Ａ’線、図６のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図７のように、センサー基板１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図８のように、センサー基板１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造３００が形成される。
【００１９】
第１実施形態に係る共晶接合構造３００は、図５〜図８に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板１００に形成された接合部１０１と、共晶反応によって生成された共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００２０】
センサー基板１００の接合部１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造１０２で構成される。共晶体誘導構造１０２は、例えば、凹部で構成されてよい。
【００２１】
センサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１００の接合部１０１に形成された共晶体誘導構造１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【００２２】
共晶体誘導構造１０２は、図８に示す共晶接合構造３００を形成する際に、金−シリコン共晶体３０１が生成される共晶反応の開始地点を限定し、接合部１０１と２０１の界面内部にできる不規則なボイドの形成や、金−シリコン共晶体３０１自体の接合領域からの流れ出しを抑制する機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【００２３】
図９Ａ〜９Ｆ，１０Ａ〜１０Ｅ，１１Ａ〜１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂは、第１実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【００２４】
まず、センサー基板１００を作製する。
【００２５】
図９Ａに示すように、シリコン基板４００の表面にフォトレジスト４０１で共晶体誘導構造１０２のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００２６】
次に図９Ｂに示すように、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の方法によって、シリコン基板４００の不要な部分を除去することにより共晶体誘導構造１０２を形成する。
【００２７】
ちなみに共晶反応とは、一般的には二種類以上の材質が共晶点以上の温度において、一定の体積比率で反応を開始し、異なる材質同士が溶融し混ざり合うものである。基本的に二つ以上の材質が１：１の体積比率で混ざり合うため、共晶体誘導構造１０２の容積は、共晶反応を起こす材質の体積より大きく作りこんでおけばよい。
【００２８】
そのため最適な共晶体誘導構造１０２を形成するには、後に出てくる金膜２０２の体積と、それに接触し溶けるシリコンの体積から生成される金−シリコン共晶体３０１の体積を勘案する必要がある。具体的には、以下の関係を満たす必要がある。
【００２９】
共晶体誘導構造１０２の深さ ＞ 金膜２０２の厚さ （１）
共晶体誘導構造１０２の幅 ＜ 金膜２０２のパターン幅 （２）
次に図９Ｃに示すように、フォトレジスト４０１を酸素アッシング等の方法によって除去する。
【００３０】
次に図９Ｄに示すように、シリコン基板４００の共晶体誘導構造１０２と同じ面に、フォトレジスト４０２を形成する。
【００３１】
次に図９Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板４００の一部を除去することにより、共晶体誘導構造１０２が形成された接合部１０１を形成する。
【００３２】
最後に図９Ｆに示すように、フォトレジスト４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板１００が完成する。
【００３３】
続いて、蓋基板２００を作製する。
【００３４】
図１０Ａに示すように、シリコン基板５００の表面に共晶前駆体膜としての金膜５０１を真空蒸着法等の手法により形成する。金膜５０１の膜厚は、式（１）のとおり、共晶体誘導構造１０２の深さよりも薄くする。
【００３５】
次に図１０Ｂに示すように、金膜５０１の表面にフォトレジストで金膜２０２のパターンをフォトリソ技術により形成した後、ヨウ化カリウムなどの薬液を使用してウェットエッチングをおこなう。金膜５０１の不要な部分を除去することにより、接合に使用する金膜２０２を形成する。金膜２０２のパターン幅は、式（２）のとおり、共晶体誘導構造１０２のパターン幅よりも太くする。
【００３６】
次に図１０Ｃに示すように、シリコン基板５００のうち金膜２０２を含む表面にフォトレジスト５０２を塗布した後、後の工程で接合される接合部２０１を金膜２０２と共に保護するパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００３７】
次に図１０Ｄに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板５００の一部を除去することにより、金膜２０２が形成された接合部２０１を形成する。エッチングによる段差は、例えば１０〜１００μｍ程度である。
【００３８】
最後に図１０Ｅに示すように、フォトレジスト５０２を酸素アッシング等の方法によって除去することにより、蓋基板２００が完成する。
【００３９】
続いて、センサー基板１００と蓋基板２００を接合する。
【００４０】
図１１Ａに示すように、センサー基板１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板１００の接合部１０１に形成されている共晶体誘導構造１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【００４１】
次に図１１Ｂに示すように、共晶体誘導構造１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、シリコン−金の共晶点である３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。その結果、センサー基板１００の接合部１０１のシリコンと蓋基板２００の接合部２０１の金膜２０２との間に共晶反応が起こる。
【００４２】
一般的に金−シリコンの共晶反応は、図１３に示されるように、３７０℃において金とシリコンが、金：シリコン＝３０：７０の原子比率で共晶反応を開始する。また接合時の雰囲気は、一般的には還元雰囲気であることが望ましく、不活性ガスや窒素ガスおよび真空雰囲気が採用される。
【００４３】
図１２Ａは、図１１Ｂに一点鎖線で示した円内の領域６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１００の接合部１０１のシリコンが共晶反応開始地点１０４において接触している様子を示している。
【００４４】
次に図１１Ｃに示すように、共晶反応により図１１Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１００の接合部１０１のシリコンが共晶反応開始地点１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【００４５】
図１２Ｂは、図１１Ｃに一点鎖線で示した円内の領域７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板１００の接合部１０１が共晶体誘導構造１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【００４６】
このときに共晶体誘導構造１０２は、共晶反応の開始地点を共晶反応開始地点１０４に限定しているとともに、金−シリコン共晶体３０１を誘導しているため、金−シリコン共晶体３０１の生成時における無秩序なボイドの形成や共晶接合構造３００の外周部への流れ出しを抑制する。
【００４７】
図１１Ｃと図１２Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造３００が完成する。
【００４８】
本実施形態は次の利点を有する。共晶体誘導構造１０２が、共晶反応の開始地点を共晶反応開始地点１０４に限定することができる。また、金−シリコン共晶体３０１を共晶体誘導構造１０２に誘導することにより、共晶体形成に起因する不規則なボイド形成を低減し、接合部からの流れ出しを防止することができる。
【００４９】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００５０】
まず、センサー基板１００を作製した後に蓋基板２００を作製する例を示したが、センサー基板１００と蓋基板２００の作製順序を逆にしても、または両者の作製を並行して進めてもよい。
【００５１】
またセンサー基板１００の作製順序において、共晶体誘導構造１０２を形成した後にシリコン基板４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶体誘導構造１０２と接合部１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【００５２】
同様に蓋基板２００の作製順序においても、金膜２０２を形成した後にシリコン基板５００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよい。
【００５３】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合、フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【００５４】
また金膜５０１の成膜方法として真空蒸着法を採用する例を示したが、スパッタ法や印刷法等、他の方法を採用してもよい。
【００５５】
また金膜５０１の成膜の際に、基板にステンシルマスクを装着した状態で成膜をおこなうことにより、金膜を必要な部分のみに選択的に形成してもよい。
【００５６】
また金膜５０１の除去方法としてヨウ化カリウム液によるウェットエッチング法を採用する例を示したが、スパッタエッチング等、他の方法を採用してもよい。
【００５７】
さらに図１１Ｃと図１２Ｂにおいて、金膜２０２の一部が金−シリコン共晶体３０１に変化せず金膜２０２のままの状態で残留してもよい。
【００５８】
さらに図１４は、図５に一点鎖線で示した楕円内の領域１０３の拡大図であり、図１４に示したＣ−Ｃ’線に沿った共晶体誘導構造１０２の断面形状は、図１５に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）〜（Ｄ）のように、テーパーつきの断面、おわん型の断面、台形型の断面、角なし掘り込み型の断面など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｅ）や（Ｆ）のように、結晶方位に合わせて掘り込みを斜め方向に作った形状を有していてもよい。また（Ｇ）や（Ｈ）のように、エッチングを二回、三回と繰り返し多段な形状に掘り込んだ形状を有していてもよい。また（Ｉ）や（Ｊ）のように、構造を並列に並べて、一列、二列と多列に掘り込んだ形状を有していてもよい。また（Ｋ）のように、テーパー型とおわん型を並列に組み合わせた形状や、（Ｌ）のように、四角型と丸型を多段に組み合わせた掘り込み形状を有していてもよい。
【００５９】
また図１４の接合部１０１を上面から見た共晶体誘導構造１０２のパターン形状は、図１６に示すような様々な形状から構成されてよい。例えば、（Ａ）〜（Ｆ）のように、複数の円形や四角形などの多角形そのほかの形状を離間させて並べて構成されてもよい。また（Ｇ）〜（Ｊ）のように、様々な形状を連続させて並べて構成されてもよい。また（Ｋ）や（Ｌ）のように、異なる形状の組み合わせを繰り返し並べて構成されてもよく、その異なる形状の組み合わせはアライメントマークを兼ねた形状を含んでいてもよい。また（Ｍ）や（Ｎ）のように、ある形状を二列、三列と多列に形成して構成されてもよい。また（Ｏ）や（Ｐ）のように、ある形状を組み合わせて格子状やランダム形状を形成して構成されてもよい。また（Ｑ）や（Ｒ）のように、ある形状を幅や大きさを変えて並べて構成されてもよい。
【００６０】
また図１０Ａ〜１０Ｅに示される工程において、共晶前駆体である金膜２０２を蓋基板２００に成膜することが難しい場合には、図１７に示すように、金膜２０２をセンサー基板１００の共晶体誘導構造１０２の内部に形成してもよい。この場合は共晶体誘導構造１０２の深さよりも、金膜２０２の厚さを厚くし、金膜２０２の幅は共晶体誘導構造１０２より狭くする必要がある。全体としてはシリコンと金膜２０２が共晶反応で溶解する体積よりも共晶体誘導構造１０２の容積が十分に大きければよい。
【００６１】
また金−シリコン共晶体３０１が蓋基板２００の接合部２０１側にも急速に成長する場合には、図１８に示すように、共晶体誘導構造１０２をさらに蓋基板２００の接合部２０１の表面にも形成してもよい。また反対に、金-シリコン共晶体３０１が成長しない場合には、図１９に示すように、共晶前駆体である金膜２０２をセンサー基板１００と蓋基板２００の接合部１０１，２０１の両面に形成してもよい。
【００６２】
さらにセンサー基板１００の接合部１０１と蓋基板２００の接合部２０１の接合を例に挙げて説明したが、接合される対象物の形状や組み合わせはこれに限定されない。例えば、平面構造同士、突起構造同士、小面積と大面積、平板構造と丸型構造などでもよい。
【００６３】
同じく共晶体誘導構造１０２も上記構造等のあらゆる形状や組み合わせに対して適用することができる。
【００６４】
ここでは接合に金−シリコン共晶体３０１を用いた構造を説明したが、共晶反応を起こす組み合わせであれば接合部１０１と２０１にシリコン以外の材料を採用してもよいし、共晶前駆体として金膜２０２の代わりに他の材料を採用してもよい。例えば、銀、銅、白金、アルミニウム、錫、鉛、インジウムなどがある。
【００６５】
第１実施形態は、製造プロセスの大幅な増加なしで、複数基板の高精度・高安定な共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、共晶体誘導構造を構成する凹部が、開口を狭める出っ張り構造を有している構造およびその製造方法を開示する。
【００６７】
図２０と図２１は、第２実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図２２は、図２０のＤ−Ｄ’線、図２１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図２２のように、センサー基板１１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図２３のように、センサー基板１１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造１３００が形成される。
【００６８】
第２実施形態に係る共晶接合構造１３００は、図２０〜図２３に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板１１００に形成された接合部１１０１と、共晶反応によって生成された共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００６９】
センサー基板１１００の接合部１１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造１１０２で構成されており、共晶体誘導構造１１０２は、その開口を狭める出っ張り構造１１０５を有している凹部で構成されている。
【００７０】
センサー基板１１００の接合部１１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板１１００の接合部１１０１に形成された共晶体誘導構造１１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【００７１】
出っ張り構造１１０５を有している共晶体誘導構造１１０２は、図２３に示す共晶接合構造１３００を形成する際に、金−シリコン共晶体３０１を誘導し、金−シリコン共晶体３０１に出っ張り構造１１０５がアンカーとして食い込むことにより接合強度を向上させる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【００７２】
図２４Ａ〜２４Ｆ，２５Ａ〜２５Ｃ，２６Ａ，２６Ｂは、第２実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【００７３】
まず、センサー基板１１００を作製する。
【００７４】
図２４Ａに示すように、ＳＯＩ（Silicon On Insulate）基板８００の表面にフォトレジスト１４０１で掘り込み構造８０５のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【００７５】
次に図２４Ｂに示すように、ＲＩＥ等の方法によって、ＳＯＩ基板８００の活性層８０１の不要な部分を除去することにより掘り込み構造８０５を形成する。
【００７６】
次に図２４Ｃに示すように、ＳＯＩ基板８００のＢＯＸ層８０２をフッ酸などのウェットエッチングによって、前の工程で作製した掘り込み構造８０５よりも広い範囲で除去する。ここで形成したＢＯＸ層８０２の除去部分と活性層８０１の掘り込み構造８０５が共晶体誘導構造１１０２となる。
【００７７】
次に図２４Ｄに示すように、ＳＯＩ基板８００の共晶体誘導構造１１０２と同じ面にフォトレジスト１４０２を形成する。
【００７８】
次に図２４Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してＳＯＩ基板８００の活性層８０１とＢＯＸ層８０２と支持層８０３の一部を除去することにより、共晶体誘導構造１１０２が形成された接合部１１０１を形成する。
【００７９】
最後に図２４Ｆに示すように、フォトレジスト１４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板１１００が完成する。
【００８０】
続いて、蓋基板２００を作製するが、その作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【００８１】
続いて、センサー基板１１００と蓋基板２００を接合する。
【００８２】
図２５Ａに示すように、センサー基板１１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板１１００の接合部１１０１に形成されている共晶体誘導構造１１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【００８３】
次に図２５Ｂに示すように、共晶体誘導構造１１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、シリコン−金の共晶点である３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。その結果、センサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンと蓋基板２００の接合部２０１の金膜２０２との間に共晶反応が起こる。
【００８４】
図２６Ａは、図２５Ｂに一点鎖線で示した円内の領域１６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンが共晶反応開始地点１１０４において接触している様子を示している。
【００８５】
次に図２５Ｃに示すように、共晶反応により図２５Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板１１００の接合部１１０１のシリコンが共晶反応開始地点１１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【００８６】
図２６Ｂは、図２５Ｃに一点鎖線で示した円内の領域１７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板１１００の接合部１１０１が共晶体誘導構造１１０２に誘導された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【００８７】
図２５Ｃと図２６Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板１１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板１１００の接合部１１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造１３００が完成する。
【００８８】
本実施形態は、第１実施形態の利点く加えて、次の利点を有する。共晶体誘導構造１１０２に出っ張り構造１１０５があるため、接合後の共晶体誘導構造１１０２に誘導され凝固した共晶体３０１に出っ張り構造１１０５がアンカーとして食い込む形となり接合強度を向上させることができる。
【００８９】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【００９０】
まずセンサー基板１１００の作製順序において、共晶体誘導構造１１０２を形成した後にシリコン基板１４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶体誘導構造１１０２と接合部１１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【００９１】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合、フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【００９２】
またＢＯＸ層８０２の除去方法としてフッ酸によるウェットエッチングを示したが、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）やベーパーフッ酸などによる等方性エッチングを用いてもよい。
【００９３】
さらに図２７は、図２０に一点鎖線で示した楕円内の領域１１０３の拡大図であり、図２７に示したＥ−Ｅ’線に沿った共晶体誘導構造１１０２の断面形状は、図２８に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）や（Ｂ）のように、出っ張り構造１１０５よりも下の掘り込みがテーパー型やおわん型など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、出っ張り構造１１０５を共晶体誘導構造１１０２と一体化したものでもよい。また（Ｄ）〜（Ｆ）のように、出っ張り構造１１０５が二段または三段など多段構造を有していてもよい。
【００９４】
第２実施形態は、第１実施形態に加えて、より接合強度が強く、各種応力に対してずれや位置合わせの少ない共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【００９５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、基板高さ方向に共晶反応の開始地点を局所化する突起などの共晶反応開始構造を設けた構造およびその製造方法を開示する。
【００９６】
図２９と図３０は、第３実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。また、図３１は、図２９のＦ−Ｆ’線、図３０のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図３１のように、センサー基板２１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図３２のように、センサー基板２１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造２３００が形成される。
【００９７】
第３実施形態に係る共晶接合構造は、図２９〜図３２に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板２１００に形成された接合部２１０１と、共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【００９８】
センサー基板２１００の接合部２１０１には、共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成される。本実施形態では、共晶体偏在構造は、共晶反応の開始地点を局所化する共晶反応開始構造２１０２で構成される。共晶反応開始構造２１０２は、例えば、突起で構成されてよい。
【００９９】
センサー基板２１００の接合部２１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板２１００の接合部の２１０１に形成された共晶反応開始構造２１０２を基点に生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【０１００】
共晶反応開始構造２１０２は、図３２に示す共晶接合構造２３００を形成する際に、共晶反応の開始地点となり、金−シリコン共晶体３０１を、共晶反応開始構造２１０２を中心に生成させる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【０１０１】
図３３Ａ〜３３Ｆ，３４Ａ〜３４Ｃ，３５Ａ，３５Ｂは、第３実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【０１０２】
まず、センサー基板２１００を作製する。
【０１０３】
図３３Ａに示すように、シリコン基板２４００の表面にフォトレジスト２４０１で共晶反応開始構造２１０２のパターンをフォトリソ技術により形成する。
【０１０４】
次に図３３Ｂに示すように、ＲＩＥ等の方法によって、シリコン基板２４００不要な部分を除去することにより共晶反応開始構造２１０２を形成する。
【０１０５】
次に図３３Ｃに示すように、フォトレジスト２４０１を酸素アッシングにより除去する。
【０１０６】
次に図３３Ｄに示すように、シリコン基板２４００の共晶反応開始構造２１０２と同じ面にフォトレジスト２４０２を形成する。
【０１０７】
次に図３３Ｅに示すように、ＲＩＥ等の方法を使用してシリコン基板２４００の一部を除去することにより、共晶反応開始構造２１０２が形成された接合部２１０１を形成する。
【０１０８】
最後に図３３Ｆに示すように、フォトレジスト２４０２を酸素アッシング等の方法によって除去することによりセンサー基板２１００が完成する。
【０１０９】
続いて、蓋基板２００を作製するが、その作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【０１１０】
続いて、センサー基板２１００と蓋基板２００を接合する。
【０１１１】
図３４Ａに示すように、センサー基板２１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板２１００の接合部２１０１に形成されている共晶反応開始構造２１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【０１１２】
次に図３４Ｂに示すように、共晶反応開始構造２１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。
【０１１３】
図３５Ａは、図３４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域２６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板２１００の接合部２１０１のシリコンが共晶反応開始地点２１０４において接触している様子を示している。
【０１１４】
次に図３４Ｃに示すように、共晶反応により図３４Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板２１００の接合部２１０１のシリコンが共晶反応開始地点２１０４を基点に金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【０１１５】
図３５Ｂは、図３４Ｃに一点鎖線で示した円内の領域２７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板２１００の接合部２１０１が共晶反応開始構造２１０２において発生した共晶反応から生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【０１１６】
図３４Ｃと図３５Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板２１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板２１００の接合部２１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造２３００が完成する。
【０１１７】
本実施形態においては、共晶反応開始構造２１０２から共晶反応が開始されるため、接合領域を限定させることができる。
【０１１８】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【０１１９】
まずセンサー基板２１００の作製順序において、共晶反応開始構造２１０２を形成した後にシリコン基板２４００の不要部分を除去する例を示したが、作製順序を逆にしてもよいし、同時にしてもよい。同時にすると、共晶反応開始構造２１０２と接合部２１０１の位置ズレがなくなり、高精度に共晶接合構造を作製することが可能となる。
【０１２０】
またシリコン基板の加工方法としてＲＩＥを採用する例を示したが、ＫＯＨやＴＭＡＨなどを用いたアルカリ異方性ウェットエッチングを採用してもよい。その場合フォトレジストの代わりにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等から構成されるエッチングマスクを使用する。
【０１２１】
さらに図３６は、図２９に一点鎖線で示した楕円内の領域２１０３の拡大図であり、Ｇ−Ｇ’線に沿った共晶反応開始構造２１０２の断面形状は、図３７に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）や（Ｂ）のように、三角形の断面、丸型の断面など、様々なエッチング形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、二段、三段と多段な形状を有していてもよい。また（Ｄ）のように、構造を並列に並べて、一列、二列と多列な形状を有していてもよい。また（Ｅ）のように、掘り込みと突起を組み合わせて共晶体の反応開始地点と共晶体の流れ出し防止構造を組み合わせたものでもよい。
【０１２２】
（Ｅ）の構造は、第１実施形態と第３実施形態の併用の一例であるが、第３実施形態は、例えば第２実施形態または続く第４実施形態との併用も勿論可能である。
【０１２３】
第３実施形態は、製造プロセスの大幅な増加なしで、また、最小の平面構造形成によって、複数基板の高精度・高安定な、共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【０１２４】
＜第４実施形態＞
第４実施形態は、共晶体を偏在させる共晶体偏在構造として、共晶体囲い込み構造を追加した共晶接合構造およびその製造方法を開示する。
【０１２５】
図３８と図３９は、第４実施形態に係る共晶接合構造を説明する斜視図である。
【０１２６】
また、図４０は図３８のＨ−Ｈ’線、図３９のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、両線は接合時に重なる。図４０のように、センサー基板３１００と蓋基板２００の位置合わせをおこない接合する。接合後は、図４１のように、センサー基板３１００と蓋基板２００が共晶体３０１により接合された状態となり、共晶接合構造３３００が形成される。
【０１２７】
第４実施形態に係る共晶接合構造は、図３８〜図４１に示すように、第１の構造体としてのセンサー基板３１００に形成された接合部３１０１と、センサー基板３１００の接合部３１０１に形成された共晶体囲い込み構造３１０２と、共晶体である金−シリコン共晶体３０１と、第２の構造体としての蓋基板２００に形成された接合部２０１から構成されている。
【０１２８】
センサー基板３１００の接合部３１０１と蓋基板２００の接合部２０１は、センサー基板３１００の接合部の３１０１に形成された共晶体囲い込み構造３１０２に囲まれた金−シリコン共晶体３０１により接合されている。金−シリコン共晶体３０１は、蓋基板２００の接合部２０１に設けられた共晶前駆体膜である金膜から生成される。
【０１２９】
共晶体囲い込み構造３１０２は、図４１に示す共晶接合構造３３００を形成する際に、蓋基板２００の接合部２０１が嵌合する構造で、位置合わせズレを構造により限定しつつ、共晶反応により生成した金−シリコン共晶体３０１の流れ出しをなくすことができる機能を有する。これについて、以下、詳細に説明する。
【０１３０】
図４２Ａ〜４２Ｃ，４３Ａ，４３Ｂは、第４実施形態に係る共晶接合構造の製法を説明する図である。
【０１３１】
まずセンサー基板３１００と蓋基板２００を作製するが、それらの作製方法は第１の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
【０１３２】
続いて、センサー基板３１００と蓋基板２００の接合工程を説明する。
【０１３３】
図４２Ａに示すように、センサー基板３１００と蓋基板２００を対向させて位置合わせをおこない、センサー基板３１００の接合部３１０１に形成されている共晶体囲い込み構造３１０２と蓋基板２００の接合部２０１に形成されている金膜２０２を接触させる。
【０１３４】
次に図４２Ｂに示すように、共晶体囲い込み構造３１０２のシリコンと金膜２０２を接触させた状態で、３７０℃かそれよりも高い温度に加熱する。
【０１３５】
図４３Ａは、図４４Ｂに一点鎖線で示した円内の領域３６００の拡大図であり、蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板３１００の接合部３１０１のシリコンが共晶体囲い込み構造３１０２において接触している様子を示している。
【０１３６】
次に図４２Ｃに示すように、共晶反応により図４２Ｂの蓋基板２００の金膜２０２とセンサー基板３１００の接合部３１０１のシリコンが共晶体囲い込み構造３１０２内で金−シリコン共晶体３０１が形成される。
【０１３７】
図４３Ｂは、図４２Ｃに一点鎖線で示した円内の領域３７００の拡大図であり、蓋基板２００の接合部２０１とセンサー基板３１００の接合部３１０１が共晶体囲い込み構造３１０２内で共晶反応により生成された金−シリコン共晶体３０１により接合されている様子を示している。
【０１３８】
図４２Ｃと図４３Ｂに示すような時点で、接合したセンサー基板３１００と蓋基板２００を室温に戻す。その結果、金−シリコン共晶体３０１によってセンサー基板３１００の接合部３１０１と蓋基板２００の接合部２０１が固定され共晶接合構造３３００が完成する。
【０１３９】
本実施形態においては、共晶体囲い込み構造３１０２内で共晶反応が開始されるため、接合領域を機械的に限定させることができ接合時の合わせズレを低減したうえで、共晶体の流れ出しを防止することができる。
【０１４０】
本実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変形されてよい。
【０１４１】
図４４は、図３８に一点鎖線で示した楕円内の領域３１０３の拡大図であり、図４４に示したＩ−Ｉ’線に沿った共晶体囲い込み構造３１０２の断面形状は、図４５に示すような様々な形状を有していてよい。例えば、（Ａ）のように、第１実施形態の共晶体誘導構造つきの断面形状を有していてもよい。また（Ｂ）のように、第２実施形態の共晶体誘導構造つきの断面形状を有していてもよい。また（Ｃ）のように、第３実施形態の共晶反応開始構造つきの断面形状を有していてもよい。
【０１４２】
また図４６は、センサー基板３１００の接合部３１０１に共晶体囲い込み構造３１０２をテーパー付きの凹構造として形成し、蓋基板２００の接合部２０１を共晶体囲い込み構造３１０２に対応するテーパー付き凸構造として形成した例である。このような形状は、ウェットエッチングによるシリコンの結晶異方性エッチングを用いれば作製できる。このように嵌合させる面同士が、ならった形状であれば、矩形同士、テーパー形状同士以外にも、丸型形状同士や多段段差形状同士の断面構造でもよい。
【０１４３】
第４実施形態は、複数の基板のさらに高精度な共晶接合が実現できるという、固有の効果を有する。
【０１４４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…電子部品、２０…振動体基板、３０…基板、４０…基板、５０…接合部、５２…Ａｕ層、５３…Ａｕ層、５５…Ｉｎ層、６０…接合部、７０…共晶体、７１…ボイド、７２…流れ出し、１００…センサー基板、１０１…接合部、１０２…共晶体誘導構造、１０３…領域、１０４…共晶反応開始地点、２００…蓋基板、２０１…接合部、２０２…金膜、３００…共晶接合構造、３０１…共晶体、４００…シリコン基板、４０１…フォトレジスト、４０２…フォトレジスト、５００…シリコン基板、５０１…金膜、５０２…フォトレジスト、６００，７００…領域、８００…ＳＯＩ基板、８０１…活性層、８０２…ＢＯＸ層、８０３…支持層、８０５…掘り込み構造、１１００…センサー基板、１１０１…接合部、１１０２…共晶体誘導構造、１１０３…領域、１１０４…共晶反応開始地点、１１０５…出っ張り構造、１３００…共晶接合構造、１４００…シリコン基板、１４０１，１４０２…フォトレジスト、１６００，１７００…領域、２１００…センサー基板、２１０１…接合部、２１０２…共晶反応開始構造、２１０３…領域、２１０４…共晶反応開始地点、２３００…共晶接合構造、２４００…シリコン基板、２４０１，２４０２…フォトレジスト、２６００，２７００…領域、３１００…センサー基板、３１０１…接合部、３１０２…囲い込み構造、３１０３…領域、３３００…共晶接合構造、３６００，３７００…領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造であり、
前記第１の構造体に形成された第１の接合部と、
前記第２の構造体に形成された第２の接合部と、
前記共晶反応によって生成された共晶体から構成され、
前記第１の接合部には、前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成され、前記第１の接合部と前記第２の接合部は、前記共晶体偏在構造に偏在された前記共晶体により接合されていることを特徴とする共晶接合構造。
【請求項２】
前記共晶体偏在構造は、前記共晶反応によって生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項３】
前記共晶体誘導構造は、凹部で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の共晶接合構造。
【請求項４】
前記共晶体は、前記第１の接合部または前記第２の接合部または両方に設けられた共晶前駆体膜から生成されることを特徴とする請求項３に記載の共晶接合構造。
【請求項５】
前記共晶体は、前記第２の接合部に設けられた共晶前駆体膜から生成されることを特徴とする請求項４に記載の共晶接合構造。
【請求項６】
前記凹部の深さは、前記共晶前駆体膜の厚さよりも大きく、前記凹部の幅は、前記共晶前駆体膜のパターン幅よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の共晶接合構造。
【請求項７】
前記凹部は、前記凹部の開口部を狭める出っ張り構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の共晶接合構造。
【請求項８】
前記共晶体偏在構造は、前記共晶反応の反応開始地点を局所化する共晶反応開始構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項９】
前記共晶体偏在構造は、前記第２の接合部が嵌合する共晶体囲い込み構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１０】
前記共晶体偏在構造の断面形状は、多角形または略円形の一部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１１】
前記共晶体偏在構造のパターン形状は、ある形状を連続させて並べて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１２】
前記共晶体偏在構造のパターン形状は、多角形または略円形を離間させて並べて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１３】
第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造の製造方法であり、
前記第１の構造体に第１の接合部を形成する工程と、
前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造を前記第１の接合部に形成する工程と、
前記第２の構造体に第２の接合部を形成する工程と、
前記共晶体を生成する共晶前駆体膜を前記第１の接合部または前記第２の接合部に形成する工程と、
前記共晶前駆体膜と前記共晶体偏在構造を介して前記第１の接合部と前記第２の接合部を接触させて加熱する加熱工程を有していることを特徴とする共晶接合構造の製造方法。
【請求項１４】
前記加熱工程は、前記第１の接合部と前記第２の接合部と前記共晶前駆体膜を共晶点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１３に記載の共晶接合構造の製造方法。
【請求項１】
第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造であり、
前記第１の構造体に形成された第１の接合部と、
前記第２の構造体に形成された第２の接合部と、
前記共晶反応によって生成された共晶体から構成され、
前記第１の接合部には、前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造があらかじめ形成され、前記第１の接合部と前記第２の接合部は、前記共晶体偏在構造に偏在された前記共晶体により接合されていることを特徴とする共晶接合構造。
【請求項２】
前記共晶体偏在構造は、前記共晶反応によって生成される共晶体を誘導する共晶体誘導構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項３】
前記共晶体誘導構造は、凹部で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の共晶接合構造。
【請求項４】
前記共晶体は、前記第１の接合部または前記第２の接合部または両方に設けられた共晶前駆体膜から生成されることを特徴とする請求項３に記載の共晶接合構造。
【請求項５】
前記共晶体は、前記第２の接合部に設けられた共晶前駆体膜から生成されることを特徴とする請求項４に記載の共晶接合構造。
【請求項６】
前記凹部の深さは、前記共晶前駆体膜の厚さよりも大きく、前記凹部の幅は、前記共晶前駆体膜のパターン幅よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の共晶接合構造。
【請求項７】
前記凹部は、前記凹部の開口部を狭める出っ張り構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の共晶接合構造。
【請求項８】
前記共晶体偏在構造は、前記共晶反応の反応開始地点を局所化する共晶反応開始構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項９】
前記共晶体偏在構造は、前記第２の接合部が嵌合する共晶体囲い込み構造で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１０】
前記共晶体偏在構造の断面形状は、多角形または略円形の一部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１１】
前記共晶体偏在構造のパターン形状は、ある形状を連続させて並べて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１２】
前記共晶体偏在構造のパターン形状は、多角形または略円形を離間させて並べて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の共晶接合構造。
【請求項１３】
第１の構造体と第２の構造体が共晶反応によって接合された共晶接合構造の製造方法であり、
前記第１の構造体に第１の接合部を形成する工程と、
前記共晶反応によって生成される共晶体を偏在させる共晶体偏在構造を前記第１の接合部に形成する工程と、
前記第２の構造体に第２の接合部を形成する工程と、
前記共晶体を生成する共晶前駆体膜を前記第１の接合部または前記第２の接合部に形成する工程と、
前記共晶前駆体膜と前記共晶体偏在構造を介して前記第１の接合部と前記第２の接合部を接触させて加熱する加熱工程を有していることを特徴とする共晶接合構造の製造方法。
【請求項１４】
前記加熱工程は、前記第１の接合部と前記第２の接合部と前記共晶前駆体膜を共晶点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１３に記載の共晶接合構造の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２４Ｄ】
【図２４Ｅ】
【図２４Ｆ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３Ａ】
【図３３Ｂ】
【図３３Ｃ】
【図３３Ｄ】
【図３３Ｅ】
【図３３Ｆ】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３４Ｃ】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２Ａ】
【図４２Ｂ】
【図４２Ｃ】
【図４３Ａ】
【図４３Ｂ】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図９Ｆ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２４Ｄ】
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【図２４Ｆ】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２５Ｃ】
【図２６Ａ】
【図２６Ｂ】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３Ａ】
【図３３Ｂ】
【図３３Ｃ】
【図３３Ｄ】
【図３３Ｅ】
【図３３Ｆ】
【図３４Ａ】
【図３４Ｂ】
【図３４Ｃ】
【図３５Ａ】
【図３５Ｂ】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２Ａ】
【図４２Ｂ】
【図４２Ｃ】
【図４３Ａ】
【図４３Ｂ】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【公開番号】特開２０１３−１１０２２３（Ｐ２０１３−１１０２２３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３０４２（Ｐ２０１１−２５３０４２）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
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