JP2000357931A - 複合圧電基板振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランガサイト又は置換型ランガサイト等から
なる圧電基板とＳｉ等からなるシリコン基板とを接合し
て複合圧電基板振動子を製造する際における加工精度を
向上させ、安定した歩留まりの向上を図る。 【解決手段】 圧電基板１０の片面にＣｒ膜１１を形成
し、シリコン基板２０の片面にＣｒ膜２１を形成しＣｒ
膜１１，２１面側同士を互いに接合し加熱圧着する工程
と、シリコン基板２０の中央部に、Ｃｒ膜１１’が露出
するように溝部２５を形成し、この溝部２５内でＣｒ膜
１１’を露出させる工程と、溝部２５内において露出し
たＣｒ膜１１’を除去して圧電基板１０’を露呈させる
工程と、前記工程いずれかの後に、圧電基板１０を研磨
することによって圧電基板１０を所望の厚みにする工程
と、所望の厚みにした圧電基板１０’の両面に電極４
１，４２を形成する工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランガサイト又は
置換型ランガサイト等を用いた複合圧電基板振動子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ランガサイト又は置換型ランガサ
イト、例えばランガナタイトやランガタイトは、水晶と
タンタル酸リチウムの中間の電気機械結合係数が０．４
〜０．５％を持ち、室温で零温度係数を持つことから、
この特性を生かした圧電振動素子や表面弾性波素子等へ
の応用が注目されている。

【０００３】一方、ランガサイト又は置換型ランガタイ
ト等からなる圧電基板をＳｉなどのシリコン基板と接合
させて複合圧電基板を形成し、圧電デバイスと半導体デ
バイスを一体的に集積する方法として、特開平９−２２
１３９２号公報に開示されているものがある。

【０００４】図５（ａ）及び（ｂ）は、従来の複合圧電
基板の概略構成を示す断面図である。

【０００５】図５（ａ）に示すように、従来の複合圧電
基板は、基本的には、ランガサイト基板１０’及びシリ
コン基板２０を接合して構成されており、シリコン基板
２０には溝部２５が形成され、ランガサイト基板１０’
の表面、及び溝部２５内には一対のバルク波励振用の電
極４１，４２が設けられている。なお、図５（ｂ）は、
上記ランガサイト基板１０’とシリコン基板２０を無機
薄膜層１０１を介して接合した場合の概略構成を示すも
のである。

【０００６】同公報には、このような構成の複合圧電基
板の製造方法として、ランガサイト基板１０’とシリコ
ン基板２０の界面同士を接合し、その後、シリコン基板
２０をエッチング等で除去することによって、逆メサ構
造の溝部２５を形成し、溝部２５内においてランガサイ
ト基板１０’を露出させ、このランガサイト基板１０’
の表裏に一対のバルク波励振用の電極４１，４２を取り
付ける点が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に開示された方法では、ランガサイト基板１０’
とシリコン基板２０とを直接接合させた後、シリコン基
板２０にエッチング等で溝部２５を形成し、ランガサイ
ト基板１０’の表面を露出させるものであるが、かかる
溝部２５を形成する際、ランガサイト基板１０’の表面
に合致させてシリコン基板２０を除去するのが困難であ
り、除去量が十分でなかったり或いは多すぎた場合に
は、露出されるべきランガサイト基板１０’の表面にシ
リコンや無機薄膜が残留したり、或いはランガサイト基
板１０’をも削ってしまうという惧れがあるため、高い
精度の加工技術が要求され、歩留まりに限界があった。

【０００８】そこで、本発明は、ランガサイト又は置換
型ランガサイト等からなる圧電基板とＳｉ等からなるシ
リコン基板とを接合して複合圧電基板振動子を製造する
際における加工精度を向上させることによって、歩留ま
りの低下を防止することのできる複合圧電基板振動子の
製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、ランガサイト又は置換型ランガサイト等か
らなる圧電基板とＳｉ等からなるシリコン基板とを接合
して複合圧電基板振動子を製造する方法であって、前記
圧電基板の片面にＣｒ膜を形成し、前記シリコン基板の
片面にＣｒ膜を形成し、Ｃｒ膜面側同士を互いに加熱圧
着する工程(イ)と、前記シリコン基板の中央部に溝部を
形成し、この溝部内で前記Ｃｒ膜を露出させる工程(ロ)
と、前記溝部内において露出したＣｒ膜を除去して前記
圧電基板を露出させる工程(ハ)と、前記工程(イ)乃至(ハ)
のいずれかの後において、前記圧電基板を研磨すること
によって該圧電基板を所望の厚みにする工程(ニ)と、所
望の厚みにした前記圧電基板の両面に電極を形成する工
程とを具備するものである。

【００１０】このような本発明の複合圧電基板振動子の
製造方法によれば、圧電基板とシリコン基板とをＣｒ膜
を介して接合しておき、シリコン基板を切削するため、
Ｃｒ膜を接着剤として用いるとともに、ストッパー膜と
しても作用させることができる。

【００１１】従って、本発明によれば、強固に複合基板
を接合することができるとともに、過度にシリコンが切
削されたり、圧電基板の表面にシリコンが残留したりす
るのを防止することができる。また、露出されたＣｒ膜
は、例えば赤血塩等を用いたＣｒエッチャント等によっ
て容易に除去することができるため、露出されるべき圧
電基板の表面にＣｒ膜が残留することがない。

【００１２】一方、他の発明は、前記Ｃｒ膜除去部に絶
縁膜を成膜して、該除去部における段差をなくす工程
と、前記圧電基板の表裏に、電極引き出し用の所定のリ
ード部を形成する工程とを具備するものである。

【００１３】このような発明によれば、上記Ｃｒ膜を除
去した後に溝部内壁面に形成される段差を絶縁膜によっ
て被覆し、その後に電極引き出し用のリード部を形成す
るため、電極の引き出し線（リード線）が除去部の段差
によって断線されることを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て詳細に説明する。図１〜図４は、本実施形態に係る複
合圧電基板振動子の製造方法の手順を示す説明図であ
る。本実施形態では、ランガサイト又は置換型ランガサ
イト等からなる圧電基板１０と、Ｓｉ等からなるシリコ
ン基板２０とを、接着剤としてのＣｒ膜１１’を介して
接合して複合基板を製造する。なお、ここにいうランガ
サイトや置換型ランガサイトとしては、例えば単結晶ラ
ンガサイト（La₃Ga₅SiO₁₄）を用いることができる。

【００１５】先ず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、圧電基板１０の片面にＣｒ膜１１を形成するととも
に、シリコン基板２０の片面にＣｒ膜２１を形成し、こ
れらのＣｒ膜１１，２１面側同士を互いに貼り合わせて
真空装置内において加熱圧着する。この加熱圧着によっ
て、これら圧電基板１０及びシリコン基板２０は、Ｃｒ
膜１１とＣｒ膜２１との金属結合と、加圧圧着によるＣ
ｒの拡散によって結合強度が得られることとなる。

【００１６】ところで、Ｃｒ膜１１，２１を成膜した後
に、成膜装置から空気中に取り出すとＣｒ膜１１，２１
の表面が酸化されてＣｒ−Ｏが形成されるので、そのま
ま圧接しただけでは、十分な接合強度が得られない。そ
こで、本実施形態では、真空装置内で例えば表層のＣｒ
−Ｏ膜を逆スパッタして除去後に、その真空装置内で接
合又は熱処理する。なお、Ｃｒ膜１１，２１を成膜した
後、複合基板を空気中に取り出さず成膜装置内で接合、
熱処理する場合には、Ｃｒ−Ｏ膜が形成されないため、
この除去処理を省略することができる。

【００１７】なお、接合後のＣｒ膜１１’の厚みは、
０．０５μｍから０．２μｍ程度がよく、加熱温度は４
５０〜６５０℃程度が望ましい。

【００１８】次いで、本実施形態では、図１（ｃ）に示
すように、ラップ加工等により研磨して圧電基板１０の
厚みを所望の厚み（１０’）にする。このとき、圧電基
板１０は、シリコン基板２０で補強されているので容易
に研磨することができるため、通常の方法では容易に得
られない１０μｍ以下の厚みを得ることができる。

【００１９】その後、図１（ｄ）に示すように、シリコ
ン基板２０の中央部に、Ｃｒ膜１１’が露出するまでシ
リコンを除去し、溝部２５を形成する。すなわち、厚み
加工された複合基板のシリコン基板２０側において、Ｋ
ＯＨ液を用いた異方性エッチング等を行うことによりＳ
ｉを除去し、いわゆる逆メサ構造を形成する。このと
き、Ｃｒ膜１１’は、エッチングに対するストッパー膜
として作用するため、これにより圧電基板１０までエッ
チングされずＣｒ膜１１’のところでエッチングが停止
するので、容易に除去面と圧電基板１０の表面とを合致
させることができる。

【００２０】そして、図２（ａ）に示すように、溝部２
５内において露出したＣｒ膜１１’を、K₃[Fe(CN)₆]
（フェリシアン化カリウム）等の赤血塩を用いたＣｒエ
ッチャント等によって除去し、圧電基板１０’を露呈さ
せる。

【００２１】このＣｒ膜１１’の除去の際、図２（ｂ）
に拡大して示すように、溝部２５内において、わずかな
がらシリコン基板２０のエッジ部２０ａに突起状の部分
ができて電極引き出し用のリード部が断線しやすくな
る。そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示すよう
に、Ｃｒ膜１１’を除去した箇所を覆うように、溝部２
５内面に絶縁膜３０を成膜して、エッジ部１０ａにおけ
る段差を被覆する。

【００２２】具体的には、図３（ｂ）に拡大して示すよ
うに、例えば、ＣＶＤによりＳｉＮ膜を、又はリフトオ
フによりＳｉＯ膜を成膜する。その後、必要に応じて絶
縁膜３０の表面に、電極引き出し用の所定のリード部を
形成する。

【００２３】次いで、図４に示すように、圧電基板１
０’の表裏に電極４１，４２を形成する。このとき、電
極はＡｌ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔなどでよく、厚みは０．１
〜０．５μｍ程度がよい。

【００２４】なお、本実施形態では、圧電基板１０の研
磨を、圧電基板１０及びシリコン基板２０の接合（図１
（ｂ））の直後に行ったが、例えば、溝部２５を形成
（図１（ｄ））した後、或いはＣｒ膜１１’を除去（図
２）した後に行ってもよい。

【００２５】以上説明した本実施形態に係る複合圧電基
板振動子の製造方法によれば、圧電基板１０とシリコン
基板２０とをＣｒ膜１１’を介して接合しておき、その
後にＣｒ膜１１’をストッパー膜としてシリコン基板２
０をエッチングするため、過度にシリコンがエッチング
されたり、Ｃｒ膜１１’が圧電基板１０の表面に残留す
るのを防止することができ、エッチング面を圧電基板１
０の表面に合致させることができる。

【００２６】また、本実施形態においては、露出された
Ｃｒ膜１１’は、例えばＣｒエッチャント等によって容
易に除去することができるため、露出されるべき圧電基
板１０の表面に残留することがない。

【００２７】さらに、本実施形態では、Ｃｒ膜１１’を
除去した後に、シリコン基板２０の溝部２５内のエッジ
部２０ａに形成される段差を絶縁膜３０によって被覆
し、この絶縁膜３０の表面に、電極引き出し用のリード
部等を形成するため、リード部がエッジ部２０ａの段差
によって断線されることがない。

【００２８】

【発明の効果】このように本発明によれば、ランガサイ
ト又は置換型ランガサイト等からなる圧電基板とＳｉ等
からなるシリコン基板とを接合して複合圧電基板振動子
を製造する際における加工精度を向上させることがで
き、この結果、安定した歩留まりのよい複合基板振動子
を得ることができ、且つ圧電−半導体集積デバイスなど
への設計自由度を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る複合圧電基板振動子の
製造方法の手順を示す説明図である。

【図２】本発明の実施形態に係る複合圧電基板振動子の
製造方法において、シリコン基板のエッジ部に形成され
た突起状部分を示す説明図である。

【図３】本発明の実施形態に係る複合圧電基板振動子の
製造方法において、シリコン基板のエッジ部を被覆した
後の状態を示す説明図である。

【図４】本発明の実施形態に係る複合圧電基板振動子の
製造方法において、電極を取り付けた後の状態を示す説
明図である。

【図５】従来の複合圧電基板振動子を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…ランガサイト又は置換型ランガサイトからなる圧
電基板 １０’…研磨後の圧電基板 １１、２１…Ｃｒ膜 １１’…接合後のＣｒ膜 ２０…シリコン基板 ２５…溝部 ３０…ＳｉＮ膜 ４１，４２…電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランガサイト又は置換型ランガサイト等
   からなる圧電基板とＳｉ等からなるシリコン基板とを接
   合して複合圧電基板振動子を製造する方法であって、 前記圧電基板の片面にＣｒ膜を形成し、前記シリコン基
   板の片面にＣｒ膜を形成し、Ｃｒ膜面側同士を互いに加
   熱圧着する工程(イ)と、 前記シリコン基板の中央部に溝部を形成し、この溝部内
   で前記Ｃｒ膜を露出させる工程(ロ)と、 前記溝部内において露出したＣｒ膜を除去して前記圧電
   基板を露出させる工程(ハ)と、 前記工程(イ)乃至(ハ)のいずれかの後において、前記圧電
   基板を研磨することによって該圧電基板を所望の厚みに
   する工程(ニ)と、 所望の厚みにした前記圧電基板の両面に電極を形成する
   工程とを具備することを特徴とする複合圧電基板振動子
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記Ｃｒ膜除去部に絶縁膜を成膜して、
   該除去部における段差を被覆する工程と、 前記絶縁膜の表面に、電極引き出し用の所定のリード部
   を形成する工程とを具備することを特徴とする請求項１
   に記載の複合圧電基板振動子の製造方法。