封装结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及封装结构及其制造方法。


背景技术：

2.电子元件、机械元件、光学元件等由于与氧、水蒸气的接触而存在发生性能劣化的可能性，因此例如被收纳在被气密密封的封装结构的内部空间。在该情况下，为了提高内部空间的真空度，存在在内部空间设置吸附气体分子的被称为吸气剂的层。
3.例如，在专利文献1中公开了一种封装结构，上述封装结构具备：下盖，与谐振器一起构成mems基板；上盖，在与下盖之间形成谐振器的振动空间；以及吸气剂层，设置于上盖，且位于内部空间，并吸附逸气。像这样，通过在封装结构的内部空间设置有吸气剂层，能够提高内部空间的真空度，抑制元件的性能劣化。特别是，在专利文献1那样的利用压电效应的压电振动元件中，由于吸附气体分子，能够抑制频率特性的变动。
4.专利文献1：国际公开第2019/155663号
5.然而，在专利文献1中所记载的封装结构中，若构成上盖的基板所包含的氢侵入到吸气剂层而使吸气剂层的储氢量增大，则存在发生氢从吸气剂层的解吸反应，而无法维持高的真空度的情况。


技术实现要素：

6.本发明是鉴于这样的情况而完成的，本发明的目的在于提供能够容易地维持较高的真空度的封装结构及其制造方法。
7.本发明的一个方式的封装结构具备：一对基板，相互对置地配置；一对基板的接合部，将元件密封在由一对基板包围的内部空间；吸附层，设置于一对基板中的至少一个基板且位于内部空间，至少吸附氢；以及防扩散层，设置于至少一个基板与吸附层之间，与至少一个基板相比，氢不易扩散。
8.本发明的另一方式的封装结构的制造方法具备：准备一对基板的工序；在一对基板中的至少一个基板上设置至少吸附氢的吸附层的工序；以及将一对基板配置成设置于至少一个基板的吸附层与另一个基板对置，并设置将元件密封在由一对基板包围的内部空间的接合部的工序，还具备：在至少一个基板上设置与至少一个基板相比氢不易扩散的防扩散层的工序。
9.根据本发明，可提供能够容易地维持较高的真空度的封装结构及其制造方法。
附图说明
10.图1是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的外观的立体图。
11.图2是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的结构的分解立体图。
12.图3是示意性地表示第一实施方式的谐振器的结构的俯视图。
13.图4是示意性地表示图1所示的谐振装置的层叠结构的沿x轴的剖视图。
14.图5是示意性地表示图1所示的谐振装置的层叠结构的沿y轴的剖视图。
15.图6是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的制造方法的流程图。
16.图7是示意性地表示设置防扩散层的工序的剖视图。
17.图8是示意性地表示设置吸附层的工序的剖视图。
18.图9是示意性地表示在第二实施方式的谐振装置的制造方法中设置吸附层的工序的剖视图。
19.图10是示意性地表示在第二实施方式的谐振装置的制造方法中设置防扩散层的工序的剖视图。
20.图11是示意性地表示第三实施方式的上盖的结构的剖视图。
21.图12是示意性地表示在第四实施方式的谐振装置的制造方法中设置吸附层的工序的剖视图。
22.图13是示意性地表示在第四实施方式的谐振装置的制造方法中设置防扩散层的工序的剖视图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。各实施方式的附图是例示，各部的尺寸、形状是示意性的，不应理解为将本技术发明的技术范围限定于该实施方式。
24.作为本发明的一个实施方式，以内置有mems谐振器的谐振装置举例进行说明。mems谐振器相当于在本发明的一个实施方式的封装结构中被收纳的元件，下盖和上盖相当于构成本发明的一个实施方式的封装结构的一对基板。其中，本发明的一个实施方式的封装结构只要是将需要较高的真空度或者较低氢分压的元件收纳于内部空间的结构即可，并不限定于mems谐振器，能够适当地应用于各种电子元件、光学元件、机械元件等。
25.＜第一实施方式＞
26.首先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式的谐振装置1的结构进行说明。图1是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的外观的立体图。图2是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的结构的分解立体图。
27.以下，对谐振装置1的各结构进行说明。为了明确各个附图相互的关系，帮助理解各部件的位置关系，方便起见，存在在各个附图中标注由x轴、y轴以及z轴构成的正交坐标系的情况。将平行于x轴、y轴以及z轴的方向分别称为x轴方向、y轴方向以及z轴方向。将由x轴和y轴规定的面称为xy面，对于yz面和zx面也同样。此外，在以下的说明中，将平行于z轴的方向且z轴的箭头的方向(+z轴方向)作为上、将平行于z轴的方向且与z轴的箭头相反的方向(－z轴方向)作为下来进行说明。
28.该谐振装置1具备谐振器10、以夹着谐振器10相互对置的方式而设置的下盖20以及上盖30。下盖20、谐振器10以及上盖30按该顺序层叠在z轴方向上。谐振器10和下盖20被接合，谐振器10和上盖30被接合。在经由谐振器10相互接合的下盖20与上盖30之间，形成有谐振器10的振动空间。换言之，下盖20和上盖30分别被间接地相互接合，形成收纳相当于压电振动元件的谐振器10的内部空间。而且，下盖20和上盖30构成收纳谐振器10的封装结构。
29.谐振器10是使用mems技术制造的mems振动元件。谐振器10具备振动部110、保持部140以及保持臂150。振动部110被保持在振动空间。对振动部110的振动模式不进行限定，例
如是相对于xy面的面外弯曲振动模式，但也可以是相对于xy面的面内弯曲振动模式。保持部140例如设置成矩形的框状，以包围振动部110。保持臂150连接振动部110和保持部140。
30.谐振器10的频带例如为1khz以上且1mhz以下。对于这样的谐振器10的振动模式而言，由振动部110的质量变化引起的频率的变动较大。因此，通过提高谐振装置1的振动空间的真空度，能够减小初始频率的偏差、频率随时间的变化。
31.下盖20具有沿着xy平面设置的矩形平板状的底板22、以及从底板22的周缘部沿z轴方向延伸的侧壁23。侧壁23与谐振器10的保持部140接合。在下盖20，在与谐振器10的振动部110对置的面，形成有由底板22和侧壁23形成的凹部21。凹部21是向上开口的长方体的开口部，形成谐振器10的振动空间的一部分。换言之，下盖20具有构成凹部21的内壁25，凹部21相当于封装结构的内部空间的一部分。在下盖20的内表面，在底板22的上表面形成有向振动空间突出的突起部50。
32.上盖30的结构除了设置于下盖20的突起部50之外，以谐振器10为基准与下盖20的结构相对称。即，上盖30具有沿着xy平面设置的矩形平板状的底板32、以及从底板32的周缘部沿z轴方向延伸的侧壁33，侧壁33与谐振器10的保持部140接合。在上盖30中，在与谐振器10的振动部110对置的面形成有凹部31。凹部31是向下开口的长方体的开口部，形成谐振器10的振动空间的一部分。换言之，上盖30具有构成凹部31的内壁35，凹部31相当于封装结构的内部空间的一部分。
33.此外，下盖20的结构和上盖30的结构并不限定于上述方式，例如也可以相互不对称。例如，也可以下盖20和上盖30中的一方是圆顶状。下盖20的凹部21和上盖30的凹部31的形状可以相互不同，例如凹部21和凹部31的深度可以相互不同。
34.接下来，参照图3，对本发明的实施方式的谐振器10的振动部110、保持部140以及保持臂150的结构进行更详细说明。图3是示意性地表示第一实施方式的谐振器的结构的俯视图。
35.在从上盖30侧俯视时，振动部110设置于保持部140的内侧。在振动部110与保持部140之间以规定间隔形成有空间。振动部110具有由四个振动臂121a、121b、121c、121d构成的激励部120和与激励部120连接的基部130。此外，振动臂的数量并不限定于四个，可以设定为一根以上的任意的数量。在本实施方式中，激励部120和基部130一体地形成。
36.振动臂121a、121b、121c、121d分别沿y轴方向延伸，按该顺序以规定间隔并列设置在x轴方向上。振动臂121a的一端是与后述的基部130的前端部131a连接的固定端，振动臂121a的另一端是与基部130的前端部131a分离设置的开放端。振动臂121a具有在振动臂121a的延伸方向上排列的质量附加部122a和臂部123a。质量附加部122a形成于开放端侧，臂部123a从固定端延伸并连接到质量附加部122a。换言之，质量附加部122a设置在振动部110中的位移相对较大的位置。振动臂121b、121c、121d也同样，分别具有质量附加部122b、122c、122d和臂部123b、123c、123d。此外，臂部123a～臂部123d分别例如在x轴方向的宽度为50μm左右，在y轴方向的长度为450μm左右。
37.四根振动臂中的振动臂121a、121d是配置于x轴方向的外侧的外侧振动臂，另一方面，振动臂121b、121c是配置于x轴方向的内侧的内侧振动臂。作为一个例子，在内侧振动臂121b、121c中的每个振动臂的臂部123b、123c彼此之间形成的间隙的宽度(以下，称为“释放宽度”)w1被设定为大于在x轴方向上相邻的外侧振动臂121a和内侧振动臂121b中的每个振
动臂的臂部123a、123b彼此之间的释放宽度w2、以及在x轴方向上相邻的外侧振动臂121d和内侧振动臂121c中的每一个振动臂的臂部123d、123c彼此之间的释放宽度w2。像这样，通过将释放宽度w1设定为比释放宽度w2大，可改善振动特性、耐久性。对释放宽度w1、w2的数值不进行限定，例如，释放宽度w1为25μm左右，释放宽度w2为10μm左右。此外，内侧振动臂彼此的臂部间的释放宽度w1、和内侧振动臂与外侧振动臂的臂部间的释放宽度w2并不限于图3所示的方式，也可以将释放宽度w1设定为比释放宽度w2小，或者也可以将它们设定为等间隔。
38.质量附加部122a～122d在各自的表面具备质量附加膜125a～125d。换言之，在从上盖30侧俯视时，质量附加膜125a～125d中的每个质量附加膜所在的部分是质量附加部122a～122d。质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的每单位长度的重量(以下，也仅称为“重量”)因具有质量附加膜125a～125d，而比臂部123a～123d中的每个臂部的重量重。由此，能够使振动部110小型化，并且改善振动特性。另外，质量附加膜125a～125d不仅分别具有增大振动臂121a～121d的前端部分的重量的功能，还具有作为所谓的频率调整膜的功能，该频率调整膜通过切削其一部分来调整振动臂121a～121d的谐振频率。
39.在本实施方式中，质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的沿x轴方向的宽度大于臂部123a～123d中的每个臂部的沿x轴方向的宽度。由此，能够进一步增大质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的重量。其中，只要质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的每单位长度的重量大于臂部123a～123d中的每个臂部的每单位长度的重量大，则质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的沿x轴方向的宽度并不限定于上述情况。质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的沿x轴方向的宽度也可以与臂部123a～123d中的每个臂部的沿x轴方向的宽度相同、或者为臂部123a～123d中的每个臂部的沿x轴方向的宽度以下。
40.在从上盖30侧俯视时，质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的形状是在四角具有带有弧度的曲面形状(例如，所谓的r形状)的大致长方形。臂部123a～123d中的每个臂部的形状是在与基部130连接的固定端附近、以及与质量附加部122a～122d中的每个质量附加部连接的连接部分附近具有r形状的大致长方形。其中，质量附加部122a～122d以及臂部123a～123d中的每一个的形状并不限定于上述情况。例如，质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的形状也可以是梯形形状、l字形状。另外，臂部123a～123d中的每个臂部的形状也可以是梯形形状，也可以形成有狭缝等。
41.在从上盖30侧俯视时，在内侧振动臂121b、121c中的每个内侧振动臂的臂部123b、123c之间形成有从下盖20突出的突起部50。突起部50与臂部123b、123c并行地沿y轴方向延伸。突起部50的y轴方向的长度为240μm左右，x轴方向的长度为15μm左右。通过形成突起部50，抑制下盖20的扭曲。
42.如图3所示，在从上盖30侧俯视时，基部130具有前端部131a、后端部131b、左端部131c以及右端部131d。前端部131a、后端部131b、左端部131c以及右端部131d分别是基部130的外缘部的一部分。具体而言，前端部131a是在振动臂121a～121d侧沿x轴方向延伸的端部。后端部131b是在与振动臂121a～121d相反侧沿x轴方向延伸的端部。左端部131c是从振动臂121d观察在振动臂121a侧沿y轴方向延伸的端部。右端部131d是从振动臂121a观察在振动臂121d侧沿y轴方向延伸的端部。
43.左端部131c的两端分别与前端部131a的一端和后端部131b的一端相连。右端部131d的两端分别与前端部131a的另一端和后端部131b的另一端相连。前端部131a和后端部131b在y轴方向上相互对置。左端部131c和右端部131d在x轴方向上相互对置。在前端部131a连接有振动臂121a～121d。
44.在从上盖30侧俯视时，基部130的形状是以前端部131a和后端部131b为长边、以左端部131c和右端部131d为短边的大致长方形。基部130相对于沿前端部131a和后端部131b各自的垂直平分线规定的虚拟平面p形成为大致面对称。此外，基部130不限于图3所示的长方形，也可以是相对于虚拟平面p构成大致面对称的其它形状。例如，基部130的形状也可以是前端部131a和后端部131b中的一方比另一方长的梯形形状。另外，前端部131a、后端部131b、左端部131c以及右端部131d中的至少一个也可以屈曲或者弯曲。
45.此外，虚拟平面p相当于振动部110整体的对称面。因此，虚拟平面p也是通过振动臂121a～121d在x轴方向上的中心的平面，且位于内侧振动臂121b、121c之间。具体而言，相邻的外侧振动臂121a和内侧振动臂121b中的每个振动臂隔着虚拟平面p，与相邻的外侧振动臂121d和内侧振动臂121c中的每个振动臂对称地形成。
46.在基部130中，作为一个例子，前端部131a与后端部131b之间的y轴方向上的最长距离亦即基部长度为40μm左右。另外，作为一个例子，左端部131c与右端部131d之间的x轴方向上的最长距离亦即基部宽度为300μm左右。此外，在图3所示的结构例中，基部长度相当于左端部131c或者右端部131d的长度，基部宽度相当于前端部131a或者后端部131b的长度。
47.保持部140是用于将振动部110保持在由下盖20和上盖30形成的振动空间的部分，例如包围振动部110。如图3所示，在从上盖30侧俯视时，保持部140具有前框141a、后框141b、左框141c以及右框141d。前框141a、后框141b、左框141c以及右框141d分别是包围振动部110的大致矩形的框体的一部分。具体而言，前框141a是从基部130观察在激励部120侧沿x轴方向延伸的部分。后框141b是从激励部120观察在基部130侧沿x轴方向延伸的部分。左框141c是从振动臂121d观察在振动臂121a侧沿y轴方向延伸的部分。右框141d是从振动臂121a观察在振动臂121d侧沿y轴方向延伸的部分。保持部140相对于虚拟平面p形成为面对称。
48.左框141c的两端分别与前框141a的一端和后框141b的一端连接。右框141d的两端分别与前框141a的另一端和后框141b的另一端连接。前框141a和后框141b隔着振动部110在y轴方向上相互对置。左框141c和右框141d隔着振动部110在x轴方向上相互对置。此外，保持部140设置于振动部110的周围的至少一部分即可，并不限定于在周向上连续的框状的形状。
49.保持臂150设置于保持部140的内侧，连接基部130和保持部140。如图3所示，在从上盖30侧俯视时，保持臂150具有左保持臂151a和右保持臂151b。左保持臂151a连接基部130的后端部131b和保持部140的左框141c。右保持臂151b连接基部130的后端部131b和保持部140的右框141d。左保持臂151a具有保持后臂152a和保持侧臂153a，右保持臂151b具有保持后臂152b和保持侧臂153b。保持臂150相对于虚拟平面p形成为面对称。
50.保持后臂152a、152b在基部130的后端部131b与保持部140之间，从基部130的后端部131b延伸。具体而言，保持后臂152a从基部130的后端部131b朝向后框141b延伸突出，屈
曲并朝向左框141c延伸。保持后臂152b从基部130的后端部131b朝向后框141b延伸突出，屈曲并朝向右框141d延伸。
51.保持侧臂153a在外侧振动臂121a与保持部140之间，与外侧振动臂121a并行延伸。保持侧臂153b在外侧振动臂121d与保持部140之间，与外侧振动臂121d并行延伸。具体而言，保持侧臂153a从保持后臂152a的左框141c侧的端部朝向前框141a延伸，屈曲并连接到左框141c。保持侧臂153b从保持后臂152b的右框141d侧的端部朝向前框141a延伸，屈曲并连接到右框141d。
52.此外，保持臂150并不限定于上述的结构。例如，保持臂150也可以连接到基部130的左端部131c和右端部131d。另外，保持臂150也可以连接到保持部140的前框141a。
53.接下来，参照图4和图5，对第一实施方式的谐振装置1的层叠结构进行说明。图4是示意性地表示图1所示的谐振装置的层叠结构的沿着x轴的剖视图。图5是示意性地表示图1所示的谐振装置的层叠结构的沿着y轴的剖视图。此外，图4只不过是为了说明谐振装置1的层叠结构而示意性地图示臂部123a～123d、引出线c2和c3、贯通电极v2和v3等的截面，这些结构未必位于同一平面的截面上。例如，贯通电极v2和v3也可以形成于在y轴方向上远离从与由z轴和x轴规定的zx平面平行且切断臂部123a～123d的截面的位置。同样地，图5只不过是为了说明谐振装置1的层叠结构而示意性地图示质量附加部122a、臂部123a、引出线c1、c2、贯通电极v1、v2等的截面，这些结构未必位于同一平面的截面上。
54.对于谐振装置1而言，将谐振器10的保持部140接合在下盖20的侧壁23上，进一步将谐振器10的保持部140和上盖30的侧壁33接合。这样，将谐振器10保持在下盖20与上盖30之间，通过下盖20、上盖30以及谐振器10的保持部140形成振动部110振动的振动空间。作为一个例子，谐振器10、下盖20以及上盖30分别使用硅(si)基板(以下，称为“si基板”)形成。此外，谐振器10、下盖20以及上盖30也可以分别使用层叠有硅层以及氧化硅膜的soi(silicon on insulator：绝缘体上硅)基板而形成。另外，谐振器10、下盖20以及上盖30只要是能够基于微细加工技术进行加工的基板，也可以分别使用si基板以外的基板、例如化合物半导体基板、玻璃基板、陶瓷基板、树脂基板等而形成。
55.接下来，对谐振器10的结构进行说明。
56.谐振器10的振动部110、保持部140以及保持臂150通过相同的工艺一体地形成。谐振器10在作为基板的一个例子的si基板f2上层叠有金属膜e1。而且，在金属膜e1上层叠有压电膜f3，以覆盖金属膜e1，进一步在压电膜f3上层叠有金属膜e2。在金属膜e2上层叠有保护膜f5，以覆盖金属膜e2。在质量附加部122a～122d中，进一步在保护膜f5上分别层叠有上述的质量附加膜125a～125d。振动部110、保持部140以及保持臂150的各自的外形通过利用照射例如氩(ar)离子束的干式蚀刻对由上述的si基板f2、金属膜e1、压电膜f3、金属膜e2、保护膜f5等构成的层叠体进行去除加工并图案化而形成。
57.si基板f2例如由厚度6μm左右的简并的n型硅(si)半导体形成，能够包括磷(p)、砷(as)、锑(sb)等作为n型掺杂剂。si基板f2中所使用的简并硅(si)的电阻值例如小于16mω
·
cm，更优选为1.2mω
·
cm以下。进一步，在si基板f2的下表面形成有例如由sio2等氧化硅构成的温度特性修正层f21。
58.温度特性修正层f21是具有至少在常温附近降低谐振器10的谐振频率的温度系数、即每单位温度的谐振频率的变化率的功能的层。由于振动部110具有温度特性修正层
f21，所以谐振器10的温度特性提高。此外，温度特性修正层也可以形成于si基板f2的上表面，或也可以形成于si基板f2的上表面以及下表面双方。
59.优选质量附加部122a～122d的温度特性修正层f21以均匀的厚度形成。此外，所谓的均匀的厚度是指温度特性修正层f21的厚度的偏差在厚度的平均值的
±
20％以内。
60.金属膜e1、e2分别具有激励振动臂121a～121d的激励电极以及使激励电极与外部电源电连接的引出电极。作为金属膜e1、e2的激励电极发挥功能的部分在振动臂121a～121d的臂部123a～123d中夹着压电膜f3相互对置。作为金属膜e1、e2的引出电极发挥功能的部分例如经由保持臂150从基部130被引出到保持部140。金属膜e1在整个谐振器10上电连续。金属膜e2被形成在外侧振动臂121a、121d的部分和形成在内侧振动臂121b、121c的部分电分离。金属膜e1相当于下部电极，金属膜e2相当于上部电极。
61.金属膜e1、e2各自的厚度例如为0.1μm以上且0.2μm以下左右。金属膜e1、e2在成膜后，通过蚀刻等去除加工被图案化为激励电极、引出电极等。金属膜e1、e2例如由晶体结构为体心立方结构的金属材料形成。具体而言，金属膜e1、e2使用mo(钼)、钨(w)等而形成。此外，在si基板f2是具有较高的导电性的简并半导体基板的情况下，也可以省略金属膜e1，而si基板f2兼作下部电极。
62.压电膜f3是由将电能和机械能相互转换的一种压电体形成的薄膜。压电膜f3根据因金属膜e1、e2而在压电膜f3中形成的电场，在xy平面的面内方向中的y轴方向上伸缩。通过该压电膜f3的伸缩，振动臂121a～121d分别使其开放端朝向下盖20的底板22以及上盖30的底板32位移。因此，谐振器10以面外的弯曲振动模式振动。
63.压电膜f3由具有纤锌矿六方晶体结构的晶体结构的材质形成，例如，可以以氮化铝(aln)、氮化钪铝(scaln)、氧化锌(zno)、氮化镓(gan)、氮化铟(inn)等氮化物或氧化物为主要成分。此外，氮化钪铝是将氮化铝中的一部分铝置换成钪而成的，也可以代替钪而由镁(mg)和铌(nb)、或者镁(mg)和锆(zr)等两种元素来置换。压电膜f3的厚度例如为1μm左右，但也可以为0.2μm～2μm左右。
64.保护膜f5保护金属膜e2免受氧化。此外，若保护膜f5设置于上盖30侧，则也可以不相对于上盖30的底板32露出。例如，也可以形成降低形成于谐振器10的布线的电容的寄生电容降低膜等覆盖保护膜f5的膜。保护膜f5例如由氮化铝(aln)、氮化硅(sin
x
)等氮化膜、或者氧化铝(al2o3)、五氧化二钽(ta2o5)、氧化硅(sio
x
)等氧化膜形成。
65.质量附加膜125a～125d构成质量附加部122a～122d中的每个质量附加部的上盖30侧的表面，相当于振动臂121a～121d中的每个振动臂的频率调整膜。通过去除质量附加膜125a～125d中的每个质量附加膜的一部分的修整处理，来调整谐振器10的频率。从频率调整的效率这一点来看，优选质量附加膜125a～125d由因蚀刻引起的质量降低速度比保护膜f5快的材料形成。质量降低速度由蚀刻速度与密度的积来表示。所谓的蚀刻速度是每单位时间被去除的厚度。如果保护膜f5和质量附加膜125a～125d的质量降低速度的关系如上所述，则蚀刻速度的大小关系是任意的。另外，从有效地增大质量附加部122a～122d的重量的观点来看，优选质量附加膜125a～125d由比重较大的材料来形成。因为这些理由，质量附加膜125a～125d例如由钼(mo)、钨(w)、金(au)、铂(pt)、镍(ni)、钛(ti)等金属材料形成。此外，在修整处理中，也可以去除保护膜f5的一部分。在这样的情况下，保护膜f5也相当于频率调整膜。
66.质量附加膜125a～125d中的每个质量附加膜的上表面的一部分在调整频率的工序中通过修整处理被去除。质量附加膜125a～125d的修整处理例如是照射氩(ar)离子束的干式蚀刻。由于离子束能够照射大范围，因此加工效率优异，但由于具有电荷，因此存在使质量附加膜125a～d带电的担忧。为了防止由于质量附加膜125a～125d的带电而引起的库仑相互作用使振动臂121a～121d的振动轨道变化且谐振器10的振动特性劣化，优选将质量附加膜125a～125d接地。
67.在图5所示的结构例中，质量附加膜125a通过贯通压电膜f3和保护膜f5的贯通电极与金属膜e1电连接。对于省略了图示的质量附加膜125b～125d也同样，通过贯通电极与金属膜e1电连接。此外，质量附加膜125a～125d中的每个质量附加膜的接地方法并不限定于上述情况，例如也可以通过设置于质量附加部122a～122d的侧面的侧面电极与金属膜e1电连接。另外，只要能够降低质量附加膜125a～125d的带电的影响，则质量附加膜125a～125d的电连接对象并不限定于金属膜e1，例如也可以是金属膜e2。
68.在保持部140的保护膜f5上形成有引出线c1、c2以及c3。引出线c1通过形成于压电膜f3和保护膜f5的贯通孔与金属膜e1电连接。引出线c2通过形成于保护膜f5的贯通孔与金属膜e2中形成在外侧振动臂121a、121d的部分电连接。引出线c3通过形成于保护膜f5的贯通孔与金属膜e2中形成在内侧振动臂121b、121c的部分电连接。引出线c1～c3由铝(al)、锗(ge)、金(au)、锡(sn)等金属材料形成。
69.接下来，对下盖20的结构进行说明。
70.下盖20的底板22以及侧壁23由si基板p10一体地形成。si基板p10由未被简并的硅形成，其电阻率例如为10ω
·
cm以上。si基板p10在下盖20的凹部21的内壁25露出。在突起部50的上表面形成有温度特性修正层f21。但是，从抑制突起部50的带电的观点来看，在突起部50的上表面，可以使电阻率低于温度特性修正层f21的si基板p10露出，也可以形成导电层。下盖20相当于一对基板的一方。
71.在z轴方向上规定的下盖20的厚度为150μm左右，同样地规定的凹部21的深度d1为100μm左右。由于振动臂121a～121d中的每个振动臂的振幅被限制为深度d1，因此在下盖20侧的最大振幅为100μm左右。
72.此外，下盖20也能够视为soi基板的一部分。在谐振器10以及下盖20被视为是由一体的soi基板形成的mems基板的情况下，下盖20的si基板p10相当于soi基板的支承基板，谐振器10的温度特性修正层f21相当于soi基板的box层，谐振器10的si基板f2相当于soi基板的活性层。此时，可以在谐振装置1的外侧，使用连续的mems基板的一部分来形成各种半导体元件、电路等。
73.接下来，对上盖30的结构进行说明。
74.上盖30的底板32以及侧壁33由si基板q10一体地形成。优选上盖30的表面、背面以及贯通孔的内侧面被氧化硅膜q11覆盖。氧化硅膜q11例如通过si基板q10的氧化、化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)而形成于si基板q10的表面。si基板q10在上盖30的凹部31的内壁35露出。上盖30相当于一对基板的一方，基板q10相当于硅层。
75.在z轴方向上规定的上盖30的厚度为150μm左右，同样地规定的凹部31的深度d2为100μm左右。振动臂121a～d中的每个振动臂的振幅被限制为深度d2，因此在上盖30侧的最大振幅为100μm左右。
76.在上盖30的凹部31中设置有防扩散层71和吸附层72。
77.防扩散层71设置于底板32的内壁35，且位于si基板q10与吸附层72之间。防扩散层71与si基板q10相比，氢不易扩散，与吸附层72相比，氢不易扩散。防扩散层71抑制基板q10中所含有的氢向吸附层72扩散，减少吸附层72的氢的储藏量。防扩散层71例如包含钛硅(ti-si)合金。以钛硅合金为主要成分的防扩散层71也可以包含氧化硅、氧化钛。在图4和图5所示的例子中，防扩散层71设置于内壁35的一部分，但也可以设置于内壁35的全部。防扩散层71例如是金属层，但也可以是半导体层、绝缘体层。防扩散层71也可以是层叠结构。
78.吸附层72设置于底板32，且位于振动空间。吸附层72吸附氢，使所吸附的氢向内部扩散并储藏。因此，氢的储藏量有余量的吸附层72使振动空间的氢分压降低，提高振动空间的真空度。吸附层72例如包含钛(ti)。在图4和图5所示的例子中，在俯视底板32的内壁35时，吸附层72的端部与防扩散层71的端部大致重叠。只要吸附层72的端部与防扩散层71重叠，则不限定于上述情况，也可以位于防扩散层71的端部的内侧。此外，构成吸附层72的材料只要能够吸留氢，则不限定于钛，也可以包含锆(zr)、或钒(v)、或铌(nb)、或钽(ta)、或含有它们中的至少一种的合金、或碱金属的氧化物、或碱土金属的氧化物。吸附层72也可以包含吸附氢以外的氧、水蒸气等的材料。此外，吸附层72中的氢的吸附和解吸是平衡反应，振动空间的氢分压和吸附层72的氢储藏量成比例。
79.在上盖30的上表面(与和谐振器10对置的面相反侧的面)形成有端子t1、t2以及t3。端子t1是使金属膜e1接地的安装端子。端子t2是使外侧振动臂121a、121d的金属膜e2与外部电源电连接的安装端子。端子t3是使内侧振动臂121b、121c的金属膜e2与外部电源电连接的安装端子。端子t1～t3例如通过在铬(cr)、钨(w)、镍(ni)等金属化层(基底层)上镀覆镍(ni)、金(au)、银(ag)、cu(铜)等而形成。此外，为了调整寄生电容、机械强度平衡，也可以在上盖30的上表面形成与谐振器10电绝缘的虚设端子。
80.在上盖30的侧壁33的内部形成有贯通电极v1、v2以及v3。贯通电极v1将端子t1和引出线c1电连接，贯通电极v2将端子t2和引出线c2电连接，贯通电极v3将端子t3和引出线c3电连接。贯通电极v1～v3通过在z轴方向上贯通上盖30的侧壁33的贯通孔填充导电性材料而形成。所填充的导电性材料例如是多晶硅(poly-si)、铜(cu)、金(au)等。
81.在上盖30的侧壁33与保持部140之间形成有接合部h，以接合上盖30的侧壁33与谐振器10的保持部140。接合部h形成为在xy平面包围振动部110的闭环状，以便在真空状态下气密密封谐振器10的振动空间。接合部h例如由按照铝(al)膜、锗(ge)膜以及铝(al)膜的顺序层叠并共晶接合的金属膜形成。此外，接合部h也可以具有从金(au)、锡(sn)、铜(cu)、钛(ti)、铝(al)、锗(ge)、钛(ti)、硅(si)、以及含有它们中的至少一种的合金等适当选择的膜。在接合部h中，也可以包含含有铝、铜、硅、锗、钛中的至少一种的共晶金属。另外，为了提高密接性，接合部h也可以具有由氮化钛(tin)、氮化钽(tan)等金属化合物构成的绝缘体膜。
82.接下来，参照图4和图5，对谐振装置1的动作进行说明。
83.在本实施方式中，将端子t1接地，并对端子t2和端子t3施加彼此相反相位的交变电压。因此，形成于外侧振动臂121a、121d的压电膜f3的电场的相位和形成于内侧振动臂121b、121c的压电膜f3的电场的相位成为彼此相反的相位。由此，外侧振动臂121a、121d和内侧振动臂121b、121c彼此反相振动。例如，在外侧振动臂121a、121d中的每个振动臂的质
量附加部122a、122d朝向上盖30的内壁35位移时，内侧振动臂121b、121c中的每个内侧振动臂的质量附加部122b、122c朝向下盖20的内壁25位移。如以上那样，振动臂121a和振动臂121b绕在相邻的振动臂121a与振动臂121b之间沿y轴方向延伸的中心轴r1在上下相反方向上振动。另外，振动臂121c和振动臂121d围绕在相邻的振动臂121c与振动臂121d之间沿y轴方向延伸的中心轴r2在上下相反方向上振动。由此，在中心轴r1和r2上产生彼此相反的方向的扭转力矩，并产生基部130中的弯曲振动。振动臂121a～d的最大振幅为100μm左右，通常驱动时的振幅为10μm左右。
84.接下来，参照图6～图8，对第一实施方式的谐振装置1的制造方法进行说明。图6是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的制造方法的流程图。图7是示意性地表示设置防扩散层的工序的剖视图。图8是示意性地表示设置吸附层的工序的剖视图。
85.首先，准备一对硅基板(s10)。一对硅基板相当于si基板p10、q10。
86.接下来，使硅基板氧化(s20)。由此，在si基板q10的表面形成氧化硅膜q11，在si基板p10的表面形成温度特性修正层f21。此外，也可以在本工序中仅形成氧化硅膜q11，在其它工序中形成温度特性修正层f21。
87.接下来，设置一对凹部(s30)。通过蚀刻方法对si基板p10的上表面的一部分进行去除加工，形成被内壁25包围的凹部21。另外，通过蚀刻方法对si基板q10的上表面的一部分进行去除加工，形成被内壁35包围的凹部31。此外，凹部21、31的形成方法并不限定于蚀刻方法。另外，也可以在将谐振器10接合到下盖20后形成凹部21。
88.接下来，将谐振器接合到下盖(s40)。将下盖20和谐振器10加热到熔点以下，并对下盖20的侧壁23和谐振器10的保持部140进行加压接合。下盖20和谐振器10的接合方法并不限定于上述的热压接，例如也可以是使用粘着剂、钎料、焊锡等的粘着。
89.接下来，设置防扩散层(s50)。如图7所示，在上盖30的内壁35堆积粒子71p，在si基板q10形成防扩散层71。粒子71p例如是钛硅合金的蒸气、或者钛蒸气和硅蒸气的混合物。防扩散层71使用金属掩模mk进行图案成膜。
90.接下来，设置吸附层(s60)。如图8所示，在防扩散层71堆积粒子72p，形成吸附层72。粒子72p例如是钛蒸气。吸附层72例如使用与防扩散层71的图案成膜中所使用的金属掩模相同的金属掩模mk进行图案成膜。此外，在形成被图案化的防扩散层71和吸附层72的情况下，图案化方法并不限定于图案成膜，也可以是使用光致抗蚀剂的蚀刻方法、剥离方法。
91.接下来，使吸附层活化(s70)。通过对吸附层72进行加热，使吸附于吸附层72的表面的氢解吸，使吸附层72的氢吸附效果恢复。吸附层72的活化通过加热处理来设置。这样的加热处理例如在加热温度350℃以上且500℃以下、加热时间5分钟以上且30分钟以下进行。这是因为若是低于350℃的温度以及短于5分钟的时间内的加热，则无法使吸附层72充分活化。另外，是因为若是高于500℃的温度以及长于30分钟的时间内的加热，用于活化的能效变差，制造前置时间延长。
92.接下来，设置接合部(s80)。在减压环境下对下盖20和上盖30的各自的金属化层进行金属接合。此时形成的接合部h气密密封真空状态的振动空间。接合部h通过加热处理来设置。这样的加热处理例如在加热温度400℃以上且500℃以下、加热时间1分钟以上且30分钟以下进行。这是因为若是低于400℃的温度以及短于1分钟的时间内的加热，则无法获得充分的接合强度以及密封性。另外，是因为若为高于500℃的温度以及长于30分钟的时间内
的加热，则用于接合的能效变差，制造前置时间延长。
93.如以上那样，在本实施方式中，在上盖30的si基板q10与吸附层72之间设置有与si基板q10相比氢不易扩散的防扩散层71。
94.据此，由于能够抑制氢从si基板q10向吸附层72的扩散，因此能够减少吸附层72的氢储藏量。由于减少吸附层72的氢储藏量，因此能够抑制氢从吸附层72的解吸。因此，通过减少初始的吸附层72的氢储藏量，能够抑制随时间变化的吸附层72的氢吸附能力的降低，容易地维持较高的真空度。另外，能够减少振动空间的氢分压，提高初始真空度。如果将这样的封装结构应用于谐振装置1，则能够减小频率随时间的变化以及初始的频率偏差。
95.防扩散层71与吸附层72相比，氢不易扩散。
96.据此，由于能够进一步抑制氢从si基板q10向吸附层72的扩散，因此能够抑制真空度随时间的劣化，提高振动空间的初始真空度。
97.防扩散层71可以包含钛硅合金，也可以包含氧化钛。
98.钛硅合金与硅相比，氢扩散所需的能量更高，能够充分抑制氢的扩散。
99.吸附层72包含钛。上盖30包含硅层。
100.据此，能够通过加热处理形成上盖30的硅层和吸附层72的钛的合金。
101.作为一个例子，防扩散层71设置于上盖30的内壁35。接合部h包含铝、铜、硅、锗、钛、金以及锡中的至少一个。
102.谐振器10的频带为1khz以上且1mhz以下。
103.据此，即使是振动空间的真空度的影响较大的频带的振动元件，也能够减小初始的频率偏差以及频率随时间的变化。
104.此外，在第一实施方式中，将防扩散层71和吸附层72设置于上盖30的内壁35的一部分，但也可以将防扩散层71和吸附层72设置于内壁35的整个面。另外，防扩散层71和吸附层72也可以设置于下盖20的内壁25的一部分或全部，也可以设置于下盖20和上盖30双方。
105.以下，对本发明的其它实施方式的谐振器的结构进行说明。此外，在下述的实施方式中，对于与上述的第一实施方式相同的事项省略描述，仅对不同点进行说明。特别是，对于由同样的结构产生的同样的作用效果没有依次提及。
106.＜第二实施方式＞
107.接下来，参照图9～10，对第二实施方式的谐振装置2及其制造方法进行说明。图9是示意性地表示在第二实施方式的谐振装置的制造方法中设置吸附层的工序的剖视图。图10是示意性地表示在第二实施方式的谐振装置的制造方法中设置防扩散层的工序的剖视图。
108.在第二实施方式中，设置吸附层72后，设置防扩散层71。具体而言，如图9所示，在上盖30的内壁35堆积粒子72p，在si基板q10图案成膜吸附层72。接下来，如图10所示，通过加热处理，在si基板q10与吸附层72之间设置防扩散层71。为了不使吸附层72氧化，例如，在真空中、氮等惰性气体的气氛中，通过外部的加热器对上盖30以及吸附层72赋予热量q来实施加热处理。此时，在si基板q10与吸附层72的边界部，以si基板q10所包含的硅和吸附层72所包含的钛为原料形成由钛硅合金构成的防扩散层71。因此，防扩散层71的一部分设置为进入上盖30的si基板q10。
109.据此，上盖30与防扩散层71的密接性、以及防扩散层71与吸附层72的密接性提高。
110.用于赋予热量q的加热处理例如能够在使吸附层72活化的工序中进行。此时的加热温度为450℃以上且700℃以下，加热时间为至少1小时以上。这样，在使吸附层72活化的工序也兼作设置防扩散层71的工序的情况下，与仅活化吸附层的工序相比，加热时间较长且加热温度较高，但据此，能够活化吸附层72，并且设置防扩散层71。因此，能够简化制造工序，并能够减少制造成本。
111.用于赋予热量q的加热处理例如能够在设置接合部h的工序中进行。此时的加热温度为450℃以上且700℃以下，加热时间为至少1小时以上。这样，在设置接合部h的工序也兼作设置防扩散层71的工序的情况下，加热时间比仅设置接合部的工序长，但据此，能够活化吸附层72，并且设置接合部h。因此，能够简化制造工序，并能够减少制造成本。
112.此外，用于赋予热量q的加热处理也可以与活化吸附层72的工序以及设置接合部h的工序分开实施。
113.据此，能够抑制由加热处理引起的谐振器10的压电特性的变化。即，能够抑制收纳于封装结构的元件的特性变化。
114.＜第三实施方式＞
115.接下来，参照图11，对第三实施方式的谐振装置3及其制造方法进行说明。图11是示意性地表示第三实施方式的上盖的结构的剖视图。
116.第三实施方式在具备相当于氧化硅层的氧化硅膜q12的点与第一实施方式不同。氧化硅膜q12设置于si基板q10的吸附层72侧，氧化硅膜q12的表面相当于内壁35。
117.在第三实施方式中，氧化硅膜q12设置于si基板q10与防扩散层71之间的区域及其外侧的区域。换言之，防扩散层71设置于氧化硅膜q12的一部分。
118.＜第四实施方式＞
119.接下来，参照图12和图13，对第四实施方式的谐振装置4及其制造方法进行说明。图12是示意性地表示在第四实施方式的谐振装置的制造方法中设置吸附层的工序的剖视图。图13是示意性地表示在第四实施方式的谐振装置的制造方法中设置防扩散层的工序的剖视图。
120.在第四实施方式中，在设置防扩散层71和吸附层72之前，在si基板q10的与氧化硅膜q11相反侧设置氧化硅膜q12。氧化硅膜q12例如通过si基板q10的氧等离子处理而形成。氧化硅膜q12的厚度优选较薄，例如为5nm以下。接下来，如图12所示，在氧化硅膜q12所构成的内壁35堆积粒子72p，在si基板q10图案成膜吸附层72。接下来，如图13所示，通过加热处理，在si基板q10与吸附层72之间设置防扩散层71。此时，以氧化硅膜q12的氧化硅和吸附层72的钛为原料，形成由钛硅合金以及氧化钛构成的防扩散层71。由于与吸附层72接触的区域的氧化硅膜q12在形成钛硅合金和氧化钛时被消耗，因此在与防扩散层71和吸附层72的界面平行的方向上，防扩散层71与氧化硅膜q12相邻。
121.用于赋予热量q的加热处理与第二实施方式同样，能够在活化吸附层72的工序、或者设置接合部h的工序中进行。但是，在第四实施方式中，由于存在氧化硅膜q12，因此形成钛硅合金所需的加热温度下降。在第四实施方式中，用于设置防扩散层71的加热温度为400℃以上且700℃以下，加热时间为至少1小时以上。因此，与第二实施方式相比，能够减少制造所需的能量。
122.以下，附记本发明的一部分或者全部实施方式，对其效果进行说明。此外，本发明
并不限定于以下的附记。
123.根据本发明的一个方式，封装结构具备：一对基板，相互对置地配置；一对基板的接合部，将元件密封在由一对基板包围的内部空间；吸附层，设置于一对基板中的至少一个基板且位于内部空间，至少吸附氢；以及防扩散层，设置于至少一个基板与吸附层之间，与至少一个基板相比，氢不易扩散。
124.据此，由于能够抑制氢从至少一个基板向吸附层的扩散，因此能够减少吸附层的氢储藏量。由于减少吸附层的氢储藏量，因此能够抑制氢从吸附层的解吸。因此，通过减少初始的吸附层的氢储藏量，能够抑制吸附层的氢吸附能力随时间的降低，容易地维持高的真空度。另外，能够减少内部空间的氢分压，提高初始真空度。如果将这样的封装结构应用于谐振装置，则能够减小频率随时间的变化以及初始的频率偏差。
125.作为一个方式，防扩散层与吸附层相比，氢不易扩散。
126.据此，由于能够进一步抑制氢从至少一个基板向吸附层的扩散，因此能够抑制真空度随时间的劣化，提高内部空间的初始真空度。
127.作为一个方式，防扩散层包含钛硅合金。
128.钛硅合金与硅相比，氢扩散所需的能量较高，能够充分地抑制氢的扩散。
129.作为一个方式，防扩散层包含氧化钛。
130.作为一个方式，吸附层包含钛。
131.作为一个方式，至少一个基板包含硅层。
132.据此，能够通过加热处理形成至少一个基板的硅层和吸附层的钛的合金。
133.作为一个方式，至少一个基板还包含氧化硅层，该氧化硅层设置于硅层的吸附层侧。
134.作为一个方式，氧化硅层的厚度为5nm以下。
135.作为一个方式，防扩散层设置于至少一个基板的表面。
136.作为一个方式，防扩散层的至少一部分设置为进入至少一个基板。
137.据此，至少一个基板与防扩散层的密接性、以及防扩散层与吸附层的密接性提高。
138.作为一个方式，接合部包含铝、铜、硅、锗、钛、金以及锡中的至少一种材料。
139.作为一个方式，元件是频带为1khz以上且1mhz以下的振动元件。据此，即使是内部空间的真空度的影响较大的频带的振动元件，也能够减小频率随时间的变化以及初始的频率偏差。
140.作为本发明的另一个方式，封装结构的制造方法具备：准备一对基板的工序；在一对基板中的至少一个基板设置吸附层的工序，其中，该吸附层至少吸附氢；将一对基板配置成设置于至少一个基板的吸附层与另一个基板对置，并设置将元件密封在由一对基板包围的内部空间的接合部的工序，还具备：在至少一个基板上设置与至少一个基板相比氢不易扩散的防扩散层的工序。
141.据此，可提供能够容易地维持较高的真空度的封装结构。
142.作为一个方式，在设置吸附层的工序中，将吸附层设置于至少一个基板上，对于设置防扩散层的工序而言，在设置吸附层的工序后，通过加热处理，在至少一个基板与吸附层之间形成防扩散层，上述防扩散层由至少一个基板所包含的材料以及吸附层所包含的材料产生。
143.作为一个方式，加热处理至少进行1小时。
144.作为一个方式，还具备使吸附层活化的工序，在使吸附层活化的工序中进行加热处理。
145.据此，能够活化吸附层，并且设置防扩散层。因此，能够简化制造工序，并能够减少制造成本。
146.作为一个方式，在设置接合部的工序中进行加热处理。
147.据此，能够活化吸附层，并且设置接合部。因此，能够简化制造工序，并能够减少制造成本。
148.作为一个方式，至少一个基板包含硅层，设置吸附层的工序包括在硅层上设置钛，在450℃以上且700℃以下进行加热处理。
149.作为一个方式，至少一个基板包含硅层、以及设置在硅层上的氧化硅层，设置吸附层的工序包括在氧化硅层上设置钛，在400℃以上且700℃以下进行加热处理。
150.由于存在氧化硅层，因此形成钛硅合金所需的加热温度下降。因此，能够减少制造所需的能量。
151.如以上说明的那样，根据本发明的一个方式，可提供能够容易地维持较高的真空度的封装结构及其制造方法。
152.此外，以上说明的实施方式是用于容易理解本发明的内容，并不是用于限定解释本发明的内容。本发明可以不脱离其主旨地进行变更/改进，并且本发明也包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更的方式只要具备本发明的特征，则包含于本发明的范围内。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示出的内容而能够适当地变更。例如，本发明的振动元件以及振子能够用于定时设备或者载荷传感器。另外，各实施方式所具备的各要素能够在技术上尽可能地组合，组合这些要素而成的结构只要包含本发明的特征则包含于本发明的范围。
153.附图标记说明
[0154]1…
谐振装置；10
…
谐振器；20
…
下盖；30
…
上盖；q10、p10
…
硅(si)基板；21、31
…
凹部；22、32
…
底板；23、33
…
侧壁；25、35
…
内壁；71
…
防扩散层；72
…
吸附层。