JP2002026674A - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents
水晶振動子の製造方法Info
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- JP2002026674A JP2002026674A JP2000210283A JP2000210283A JP2002026674A JP 2002026674 A JP2002026674 A JP 2002026674A JP 2000210283 A JP2000210283 A JP 2000210283A JP 2000210283 A JP2000210283 A JP 2000210283A JP 2002026674 A JP2002026674 A JP 2002026674A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直接接合型水晶振動子の周波数調整による特
性劣化を防止する。 【解決手段】 周波数調整の工程が水晶ウェハーと第一
の異種材質ウェハーが直接接合された二層構造体が形成
される工程の終了後、チャンバー内の温度を室温Ｔｏ近
辺にいったん冷却した後、再度チャンバー内温度を二層
構造体接合時の温度ＴＩに上昇する工程を設定し、この
工程間でウェハー内の少なくとも一個以上の水晶振動子
が持つ発振または共振周波の変化を少なくとも室温と温
度Ｔ１の２点で測定する事で、温度Ｔ１で実行される周
波数調整の目標周波数を決定する。
性劣化を防止する。 【解決手段】 周波数調整の工程が水晶ウェハーと第一
の異種材質ウェハーが直接接合された二層構造体が形成
される工程の終了後、チャンバー内の温度を室温Ｔｏ近
辺にいったん冷却した後、再度チャンバー内温度を二層
構造体接合時の温度ＴＩに上昇する工程を設定し、この
工程間でウェハー内の少なくとも一個以上の水晶振動子
が持つ発振または共振周波の変化を少なくとも室温と温
度Ｔ１の２点で測定する事で、温度Ｔ１で実行される周
波数調整の目標周波数を決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は移動体通信、携帯機器、
時計、無線通信機器等の情報機器の信号源となる水晶振
動子の製造方法に関する。
時計、無線通信機器等の情報機器の信号源となる水晶振
動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に従来の代表的な水晶振動子ユニッ
トの構造図を示す。従来の水晶振動子の構造はその振動
モード及び周波数に無関係に図１に示した様なセラミッ
クパッケージを利用した表面実装型である。図１におい
てアルミナを主成分としたセラミックベース１０１の中
に水晶振動子１０２が収容されている。このセラミック
ベース１０１に蓋１０３がセラミックベース１０３の接
合面１０４と接合される事によって気密封止が完成され
る。また振動子片１０２は支持部１０５の部分でセラミ
ックベース１０１に固定されている。この固定方法は半
田付けまたは導電性接着剤が使用されている。
トの構造図を示す。従来の水晶振動子の構造はその振動
モード及び周波数に無関係に図１に示した様なセラミッ
クパッケージを利用した表面実装型である。図１におい
てアルミナを主成分としたセラミックベース１０１の中
に水晶振動子１０２が収容されている。このセラミック
ベース１０１に蓋１０３がセラミックベース１０３の接
合面１０４と接合される事によって気密封止が完成され
る。また振動子片１０２は支持部１０５の部分でセラミ
ックベース１０１に固定されている。この固定方法は半
田付けまたは導電性接着剤が使用されている。
【０００３】図１で示した表面実装型の水晶振動子はユ
ニット厚みが２ｍｍ以下にできる事から情報携帯機器、
無線通信機器の分野では将来にわたって重要な位置を占
める電子部品である。ところが通常、セラミックは多孔
質であるために、封止後においてもセラミックベース１
０１の部分でリークを生じてしまうという問題があっ
た。さらに振動子片を一個ずつセラミックベース１０１
に固定する方式のために非常に生産性が悪くなってしま
うという問題もあった。
ニット厚みが２ｍｍ以下にできる事から情報携帯機器、
無線通信機器の分野では将来にわたって重要な位置を占
める電子部品である。ところが通常、セラミックは多孔
質であるために、封止後においてもセラミックベース１
０１の部分でリークを生じてしまうという問題があっ
た。さらに振動子片を一個ずつセラミックベース１０１
に固定する方式のために非常に生産性が悪くなってしま
うという問題もあった。
【０００４】この問題を解決するために、図２〜図３に
て示すようなガラスやシリコンなどの材料を用いた表面
実装型の振動子が近年特に注目されている。図２は直接
接合型水晶振動子の構造を示す図であって、水晶ウェハ
ー２０１にはフォトエッチング加工等によって複数個の
振動子片２０２が一体成形されている。この水晶振動子
片２０２には励振電極２０３がついている。この励振用
電極２０３及び振動子片２０２の形状は振動モード及び
周波数によってさまざまな形状をしているが、本図では
簡単のために矩形状構造の例を採用している。この水晶
ウェハー２０１は上下方向からガラス、シリコンなどの
第一の異種材料ウェハー２０６と第二の異種材料ウェハ
ー２０９と直接接合される。このとき水晶ウェハー２０
１の下側接合面２０４と異種材料ウェハー２０６の接合
面２０７、水晶ウェハー２０１の上側接合面２０５と異
種材料ウェハー２０９の接合面２１０で直接接合され
る。
て示すようなガラスやシリコンなどの材料を用いた表面
実装型の振動子が近年特に注目されている。図２は直接
接合型水晶振動子の構造を示す図であって、水晶ウェハ
ー２０１にはフォトエッチング加工等によって複数個の
振動子片２０２が一体成形されている。この水晶振動子
片２０２には励振電極２０３がついている。この励振用
電極２０３及び振動子片２０２の形状は振動モード及び
周波数によってさまざまな形状をしているが、本図では
簡単のために矩形状構造の例を採用している。この水晶
ウェハー２０１は上下方向からガラス、シリコンなどの
第一の異種材料ウェハー２０６と第二の異種材料ウェハ
ー２０９と直接接合される。このとき水晶ウェハー２０
１の下側接合面２０４と異種材料ウェハー２０６の接合
面２０７、水晶ウェハー２０１の上側接合面２０５と異
種材料ウェハー２０９の接合面２１０で直接接合され
る。
【０００５】また、異種材料ウェハー２０６には水晶振
動子２０２の圧電振動を保証するための空間であるキャ
ビティー２０８が設けられている。同様に異種材料ウェ
ハー２０９にもキャビティー２１１が設けられている。
次に図３は直接接合された三層構造体の断面構造を示す
図であって、水晶ウェハー２０１と一体形成された水晶
振動子片２０２の圧電振動は、異種材料ウェハー２０６
のキャビティー２０７と異種材料ウェハー２０９のキャ
ビティー２１１で保証されている。またこの圧電振動は
励振電極２０３によって誘発される。さらに直接接合の
界面部３０１には通常、外部導通の目的や接合条件の緩
和さらには強度向上のために金属薄膜が存在する場合も
ある。
動子２０２の圧電振動を保証するための空間であるキャ
ビティー２０８が設けられている。同様に異種材料ウェ
ハー２０９にもキャビティー２１１が設けられている。
次に図３は直接接合された三層構造体の断面構造を示す
図であって、水晶ウェハー２０１と一体形成された水晶
振動子片２０２の圧電振動は、異種材料ウェハー２０６
のキャビティー２０７と異種材料ウェハー２０９のキャ
ビティー２１１で保証されている。またこの圧電振動は
励振電極２０３によって誘発される。さらに直接接合の
界面部３０１には通常、外部導通の目的や接合条件の緩
和さらには強度向上のために金属薄膜が存在する場合も
ある。
【０００６】このような直接接合型水晶振動子の製造工
程の一例を説明する概念図を図４に示す。まず通常のフ
ォトエッチング工程によって水晶ウェハー２０１が形成
される。ここで、簡単のために励振電極、リード電極及
び接合に必要な金属薄膜等は図中から割愛されている。
次にこの水晶ウェハー２０１は接合チャンバー４０１に
投入される。この接合チャンバー４０１内部で水晶ウェ
ハー２０１は異種材料ウェハー２０６、及び、２０７と
同時直接接合され、三層構造体４０２が形成される。こ
の時、接合チャンバーの温度は接合の種類にもよるが、
５０℃から５００℃の間に設定される。すなわちこの温
度が接合温度である。さらに陽極接合などの場合は接合
温度が設定されるだけでなく、この三種類のウェハーの
厚み方向に電界が印加される場合もある。次にこの三層
構造体４０２は周波数調整チャンバー４０３に投入さ
れ、異種材料ウェハー２０９の外側からレーザー光線４
０４を振動子片の周波数調整用の電極部分に照射する。
このレーザー光線４０４の照射によって振動子片の周波
数調整用の電極は蒸発し、振動子片の持つ質量付加効果
によってその共振周波数または発振周波数は変化する。
この現象を利用して三層構造体４０２に存在するすべて
の振動子片の周波数調整が行われる。そのために、第二
の異種材料ウェハー２０９はレーザー光線を通過させる
ために透明な材質に限定されている。この周波数調整の
終了後、この三層構造体はダイシング加工等によって個
別の振動子ユニット４０５に切り分けられる。以上が直
接接合型振動子の製造工程の概略である。
程の一例を説明する概念図を図４に示す。まず通常のフ
ォトエッチング工程によって水晶ウェハー２０１が形成
される。ここで、簡単のために励振電極、リード電極及
び接合に必要な金属薄膜等は図中から割愛されている。
次にこの水晶ウェハー２０１は接合チャンバー４０１に
投入される。この接合チャンバー４０１内部で水晶ウェ
ハー２０１は異種材料ウェハー２０６、及び、２０７と
同時直接接合され、三層構造体４０２が形成される。こ
の時、接合チャンバーの温度は接合の種類にもよるが、
５０℃から５００℃の間に設定される。すなわちこの温
度が接合温度である。さらに陽極接合などの場合は接合
温度が設定されるだけでなく、この三種類のウェハーの
厚み方向に電界が印加される場合もある。次にこの三層
構造体４０２は周波数調整チャンバー４０３に投入さ
れ、異種材料ウェハー２０９の外側からレーザー光線４
０４を振動子片の周波数調整用の電極部分に照射する。
このレーザー光線４０４の照射によって振動子片の周波
数調整用の電極は蒸発し、振動子片の持つ質量付加効果
によってその共振周波数または発振周波数は変化する。
この現象を利用して三層構造体４０２に存在するすべて
の振動子片の周波数調整が行われる。そのために、第二
の異種材料ウェハー２０９はレーザー光線を通過させる
ために透明な材質に限定されている。この周波数調整の
終了後、この三層構造体はダイシング加工等によって個
別の振動子ユニット４０５に切り分けられる。以上が直
接接合型振動子の製造工程の概略である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、図４で説
明した直接接合型水晶振動子の製造工程においては、周
波数調整が三層構造体を形成した後、周波数調整するの
で、振動子の特性上の問題点が発生してしまうのであ
る。まず第一の問題点とは、外部より周波数調整するの
で、その調整方法がレーザー光線による方法のみに限定
されてしまい、ＡＴカットの様な電極面状態に非常に敏
感な水晶振動子は製造不可能となり、音叉型水晶振動子
等の比較的低周波数帯域の振動子に限定されてしまう点
である。第二の問題点は蒸発金属が密閉空間に拡散する
ので真空度が著しく劣化しインピーダンス特性が劣化し
てしまう点である。さらに、第三の問題点はこの蒸発金
属が振動子片に再付着して周波数エージング特性が劣化
してしまう点である。
明した直接接合型水晶振動子の製造工程においては、周
波数調整が三層構造体を形成した後、周波数調整するの
で、振動子の特性上の問題点が発生してしまうのであ
る。まず第一の問題点とは、外部より周波数調整するの
で、その調整方法がレーザー光線による方法のみに限定
されてしまい、ＡＴカットの様な電極面状態に非常に敏
感な水晶振動子は製造不可能となり、音叉型水晶振動子
等の比較的低周波数帯域の振動子に限定されてしまう点
である。第二の問題点は蒸発金属が密閉空間に拡散する
ので真空度が著しく劣化しインピーダンス特性が劣化し
てしまう点である。さらに、第三の問題点はこの蒸発金
属が振動子片に再付着して周波数エージング特性が劣化
してしまう点である。
【０００８】以上の様な問題点を解決するために三層構
造体を形成する前にいったん二層構造体の状態で周波数
調整行ない、周波数調整後に三層構造体を形成する製造
工程が提案されている。しかしこの製造工程において
は、周波数調整前の二層接合工程終了後、水晶ウェハー
と異種材料ウェハーの熱特性の違いから２５℃程度の室
温状態においては接合基板が大きくそってしまい、次工
程である周波数調整チャンバーに装着する事ができず、
周波数調整が不可能となってしまい、現実的には採用さ
れていないのが現状である。この様な状況のため、前述
の図４で説明した製造工程を採用せざるをえず、品質上
及び製品企画上、非常に大きな問題となっていた。すな
わち、本発明が解決しようとする課題とは、この二層接
合終了後に周波数調整工程を導入するための製造工程を
提供し、その結果、先に示した三つの問題点を解決する
事にある。
造体を形成する前にいったん二層構造体の状態で周波数
調整行ない、周波数調整後に三層構造体を形成する製造
工程が提案されている。しかしこの製造工程において
は、周波数調整前の二層接合工程終了後、水晶ウェハー
と異種材料ウェハーの熱特性の違いから２５℃程度の室
温状態においては接合基板が大きくそってしまい、次工
程である周波数調整チャンバーに装着する事ができず、
周波数調整が不可能となってしまい、現実的には採用さ
れていないのが現状である。この様な状況のため、前述
の図４で説明した製造工程を採用せざるをえず、品質上
及び製品企画上、非常に大きな問題となっていた。すな
わち、本発明が解決しようとする課題とは、この二層接
合終了後に周波数調整工程を導入するための製造工程を
提供し、その結果、先に示した三つの問題点を解決する
事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この様な問題点を解決す
る手段として、同一チャンバー内で、振動子片が複数形
成されている水晶ウェハーと第一の異種材料ウェハーを
接合して二層構造体を形成する工程、この二層接合時と
同一温で周波数調整を行う工程、及び、第二の異種材料
ウェハーを接合し、三層構造体を形成する製造プロセス
を採用した。さらに、二層構造体形成後にいったんチャ
ンバー温度を室温に降下させた後、再度チャンバー温度
を二層構造体形成時の温度に再設定する間、少なくとも
一個の振動子片の発振または共振周波数変化を計測する
ことで周波数調整時の目標周波数を設定する工程を付加
する事によって、周波数調整の精度劣化を防止する事と
した。これら工程によって、従来問題であった周波数調
整時の接合基板のそりが解消されるばかりでなく、チャ
ンバー内部構造を工夫することでＡＴカット水晶に必要
な真空蒸着による周波数調整が可能となる。さらに、周
波数周波数調整の精度劣化を防ぐ事も可能となる。
る手段として、同一チャンバー内で、振動子片が複数形
成されている水晶ウェハーと第一の異種材料ウェハーを
接合して二層構造体を形成する工程、この二層接合時と
同一温で周波数調整を行う工程、及び、第二の異種材料
ウェハーを接合し、三層構造体を形成する製造プロセス
を採用した。さらに、二層構造体形成後にいったんチャ
ンバー温度を室温に降下させた後、再度チャンバー温度
を二層構造体形成時の温度に再設定する間、少なくとも
一個の振動子片の発振または共振周波数変化を計測する
ことで周波数調整時の目標周波数を設定する工程を付加
する事によって、周波数調整の精度劣化を防止する事と
した。これら工程によって、従来問題であった周波数調
整時の接合基板のそりが解消されるばかりでなく、チャ
ンバー内部構造を工夫することでＡＴカット水晶に必要
な真空蒸着による周波数調整が可能となる。さらに、周
波数周波数調整の精度劣化を防ぐ事も可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による水晶振動子
の製造方法を説明する。図５は本発明に係るチャンバー
内温度のプロファイルを示すグラフであって、縦軸がチ
ャンバー内温度、横軸が時間である。まず水晶ウェハー
と第一の異種材料ウェハーとの接合は時刻０〜τ１間に
て行われ、接合温度はＴ１である。すなわち、図５中の
区間５０１に対応している。この区間５０１で二層構造
体が形成される。次に、時刻τ１〜τ２間に対応する区
間５０２（冷却期間）でチャンバー内温度は室温Ｔｏま
で冷却される。チャンバー温度が室温Ｔ０に到達した
時、区間５０１で形成された二層接合体は温度差Ｔ１―
Ｔｏの効果で大きなそりが生じている。しかし、保持治
工具を工夫する事でウェハー内の少なくとも一個の振動
子片の発振周波数または共振周波数（以下単に周波数と
略す）を測定する事は問題なく可能である。
の製造方法を説明する。図５は本発明に係るチャンバー
内温度のプロファイルを示すグラフであって、縦軸がチ
ャンバー内温度、横軸が時間である。まず水晶ウェハー
と第一の異種材料ウェハーとの接合は時刻０〜τ１間に
て行われ、接合温度はＴ１である。すなわち、図５中の
区間５０１に対応している。この区間５０１で二層構造
体が形成される。次に、時刻τ１〜τ２間に対応する区
間５０２（冷却期間）でチャンバー内温度は室温Ｔｏま
で冷却される。チャンバー温度が室温Ｔ０に到達した
時、区間５０１で形成された二層接合体は温度差Ｔ１―
Ｔｏの効果で大きなそりが生じている。しかし、保持治
工具を工夫する事でウェハー内の少なくとも一個の振動
子片の発振周波数または共振周波数（以下単に周波数と
略す）を測定する事は問題なく可能である。
【００１１】ここで、時刻τ２にて周波数が測定される
振動子をモニター振動子と名付ける事にする。時刻τ２
における振動子の周波数をＦｏとする。次に再度チャン
バー内の温度を再度Ｔ１に上昇させる。この温度上昇は
時刻τ２〜τ３間で行われる。この温度の再上昇区間が
図中の区間５０３である。温度Ｔ１に再設定されたチャ
ンバー内で周波数調整されるのが区間５０４であって、
対応する時刻がτ３〜τ４間である。この区間５０４に
て周波数調整をおこなった後、チャンバー内温度をＴ２
に設定し、第二の異種材料ウェハーを接合させ、三層構
造体を形成する。この第二の異種材料を接合する時刻が
τ５〜τ６間であり、図中の区間５０５である。また、
周波数調整時温度Ｔ１から三層接合体を形成する温度Ｔ
２までの温度変化は時刻τ４〜τ５間であり、区間５０
７に対応している。この図５において区間５０１と区間
５０２での温度変化量ΔＴは、 ΔＴ＝Ｔ１―Ｔｏ である。この温度変化量ΔＴに連動してモニター振動子
の周波数は変化する。振動子片の温度に対する周波数変
化が正の線形式の場合に、この周波数変化量ΔＦは、 ΔＦ＝Ｆ１―Ｆｏ （１）式 となる。ここで、Ｆ１は温度Ｔ１での周波数であり、Ｆ
ｏは室温Ｔｏでの周波数である。一般に水晶振動子の温
度変化は水晶の形状寸法と弾性定数等の物理定数で決定
されるので、通常、ウェハー内に同時に複数一体形成さ
れた振動子片においてはさほど大きなバラツキを持たな
い事が知られている。それゆえ、少なくとも一個のモニ
ター水晶の周波数変化量ΔＦが測定できれば、ウェハー
内に存在する全ての振動子の周波数変化量を代表させる
事が可能である。周波数調整とは、先にのべた付加質量
効果によってウェハー内の周波数をすべて同一の周波数
にする事である。この周波数が目標周波数であって、本
発明においてはＦｔとする。レーザー光線等で電極を蒸
発させる周波数調整の場合、水晶ウェハー内に総計ｍ個
の振動子片があるもとし、仮にｎ番目の振動子片の室温
Ｔｏでの周波数をＦonとすればこのｎ番目の振動子片の
周波数調整量は室温Ｔｏの状態で Ｆｔ―Ｆｏｎ となる。しかし、本発明において周波数調整は室温Ｔｏ
よりも高い温度Ｔ１にて実行されるので、温度変化によ
る周波数変化量ΔＦを考慮する必要がある。すなわち、
区間５０４にて実行されるｎ番目の振動子片の周波数調
整量Δｎは Δｎ＝Ｆ１ｎ―ΔＦ―Ｆｔ （２）式 となる。ここで、Ｆ１ｎは温度Ｔ１において測定された
ｎ番目の振動子片の周波数である。
振動子をモニター振動子と名付ける事にする。時刻τ２
における振動子の周波数をＦｏとする。次に再度チャン
バー内の温度を再度Ｔ１に上昇させる。この温度上昇は
時刻τ２〜τ３間で行われる。この温度の再上昇区間が
図中の区間５０３である。温度Ｔ１に再設定されたチャ
ンバー内で周波数調整されるのが区間５０４であって、
対応する時刻がτ３〜τ４間である。この区間５０４に
て周波数調整をおこなった後、チャンバー内温度をＴ２
に設定し、第二の異種材料ウェハーを接合させ、三層構
造体を形成する。この第二の異種材料を接合する時刻が
τ５〜τ６間であり、図中の区間５０５である。また、
周波数調整時温度Ｔ１から三層接合体を形成する温度Ｔ
２までの温度変化は時刻τ４〜τ５間であり、区間５０
７に対応している。この図５において区間５０１と区間
５０２での温度変化量ΔＴは、 ΔＴ＝Ｔ１―Ｔｏ である。この温度変化量ΔＴに連動してモニター振動子
の周波数は変化する。振動子片の温度に対する周波数変
化が正の線形式の場合に、この周波数変化量ΔＦは、 ΔＦ＝Ｆ１―Ｆｏ （１）式 となる。ここで、Ｆ１は温度Ｔ１での周波数であり、Ｆ
ｏは室温Ｔｏでの周波数である。一般に水晶振動子の温
度変化は水晶の形状寸法と弾性定数等の物理定数で決定
されるので、通常、ウェハー内に同時に複数一体形成さ
れた振動子片においてはさほど大きなバラツキを持たな
い事が知られている。それゆえ、少なくとも一個のモニ
ター水晶の周波数変化量ΔＦが測定できれば、ウェハー
内に存在する全ての振動子の周波数変化量を代表させる
事が可能である。周波数調整とは、先にのべた付加質量
効果によってウェハー内の周波数をすべて同一の周波数
にする事である。この周波数が目標周波数であって、本
発明においてはＦｔとする。レーザー光線等で電極を蒸
発させる周波数調整の場合、水晶ウェハー内に総計ｍ個
の振動子片があるもとし、仮にｎ番目の振動子片の室温
Ｔｏでの周波数をＦonとすればこのｎ番目の振動子片の
周波数調整量は室温Ｔｏの状態で Ｆｔ―Ｆｏｎ となる。しかし、本発明において周波数調整は室温Ｔｏ
よりも高い温度Ｔ１にて実行されるので、温度変化によ
る周波数変化量ΔＦを考慮する必要がある。すなわち、
区間５０４にて実行されるｎ番目の振動子片の周波数調
整量Δｎは Δｎ＝Ｆ１ｎ―ΔＦ―Ｆｔ （２）式 となる。ここで、Ｆ１ｎは温度Ｔ１において測定された
ｎ番目の振動子片の周波数である。
【００１２】また、真空蒸着法等によって電極質量を付
加させる周波数調整法においても式中の式中の符号が変
わるもののほぼ同じ式か成立する。また、本発明に係る
水晶振動子の温度に対する周波数変化の仕方、いわゆる
温度特性カーブの次数によって、区間５０１、５０２で
測定する温度点を室温ＴｏとＴ１の他にこの間の温度点
を設定する事も必要となる。しかし、Ｔ１及びＴｏ以外
に温度測定点を設定する事及び周波数調整量Δｎを決定
する演算式が相違する事は単なる設計事項に過ぎない事
は言うまでも無いことである。
加させる周波数調整法においても式中の式中の符号が変
わるもののほぼ同じ式か成立する。また、本発明に係る
水晶振動子の温度に対する周波数変化の仕方、いわゆる
温度特性カーブの次数によって、区間５０１、５０２で
測定する温度点を室温ＴｏとＴ１の他にこの間の温度点
を設定する事も必要となる。しかし、Ｔ１及びＴｏ以外
に温度測定点を設定する事及び周波数調整量Δｎを決定
する演算式が相違する事は単なる設計事項に過ぎない事
は言うまでも無いことである。
【００１３】
【実施例】図６に本発明に係る製造方法の実施例を示
す。図６の実施例において個別の振動子ユニットに切り
離すための工程は割愛してある。また周波数調整はレー
ザー光線による方法の例である。図において、接合機能
と周波数調整機能を兼ね備えたチャンバー６０１におい
て、複数の振動子片が形成された水晶ウェハー２０１は
第一の異種材料ウェハー２０６と温度Ｔ１のチャンバー
設定温度にて接合され二層接合体６０２が形成される。
この二層接合体６０２が形成された後、少なくとも一個
のモニター振動子片６０３の周波数Ｆ１が測定される。
す。図６の実施例において個別の振動子ユニットに切り
離すための工程は割愛してある。また周波数調整はレー
ザー光線による方法の例である。図において、接合機能
と周波数調整機能を兼ね備えたチャンバー６０１におい
て、複数の振動子片が形成された水晶ウェハー２０１は
第一の異種材料ウェハー２０６と温度Ｔ１のチャンバー
設定温度にて接合され二層接合体６０２が形成される。
この二層接合体６０２が形成された後、少なくとも一個
のモニター振動子片６０３の周波数Ｆ１が測定される。
【００１４】この工程が二層接合工程６０４である。次
に、チャンバー６０１の設定温度を室温Ｔｏに冷却し再
度モニター振動子６０３の周波数Ｆｏが測定される。こ
の工程が室温周波数測定工程６０５である。室温周波数
測定工程６０５終了後、再度チャンバー内温度はＴ１に
設定され、ウェハー内の振動子片全数の周波数が測定さ
れ、式（１）〜（２）によって個別の周波数調整量が決
定され、この周波数調整量にしたがってレーザー光線６
０６で個別に周波数調整される。この工程が周波数調整
工程６０７である。周波数調整工程６０７が終了後、チ
ャンバー内温度をＴ２に設定して第二の異種接合ウェハ
ー６０８と周波数調整が終了した二層接合体６０２を接
合する事で三層接合体６０９が完成する。三層接合体６
０９が完成する。これが三層接合工程６１０である。そ
の後チャンバー内温度はＴ２から室温Ｔｏに冷却後、チ
ャンバー６０１からとりだされ、図４と同様に個別ユニ
ットに分離される。通常室温Ｔｏは２５℃近辺に設定さ
れる。また第一の異種材料ウェハー接合温度と周波数調
整温度Ｔ１及び第２の異種材料接合温度Ｔ２はウェハー
サイズ、接合方法の種類によって異なるが、おおむね５
０℃〜５００℃に設定される。
に、チャンバー６０１の設定温度を室温Ｔｏに冷却し再
度モニター振動子６０３の周波数Ｆｏが測定される。こ
の工程が室温周波数測定工程６０５である。室温周波数
測定工程６０５終了後、再度チャンバー内温度はＴ１に
設定され、ウェハー内の振動子片全数の周波数が測定さ
れ、式（１）〜（２）によって個別の周波数調整量が決
定され、この周波数調整量にしたがってレーザー光線６
０６で個別に周波数調整される。この工程が周波数調整
工程６０７である。周波数調整工程６０７が終了後、チ
ャンバー内温度をＴ２に設定して第二の異種接合ウェハ
ー６０８と周波数調整が終了した二層接合体６０２を接
合する事で三層接合体６０９が完成する。三層接合体６
０９が完成する。これが三層接合工程６１０である。そ
の後チャンバー内温度はＴ２から室温Ｔｏに冷却後、チ
ャンバー６０１からとりだされ、図４と同様に個別ユニ
ットに分離される。通常室温Ｔｏは２５℃近辺に設定さ
れる。また第一の異種材料ウェハー接合温度と周波数調
整温度Ｔ１及び第２の異種材料接合温度Ｔ２はウェハー
サイズ、接合方法の種類によって異なるが、おおむね５
０℃〜５００℃に設定される。
【００１５】この図６の実施例及び先に示した式
（１）、（２）はレーザー光線を用いると共に、振動子
の温度変化が線形とみなせる場合を想定した工程であ
る。それに対して温度変化がＰ次曲線であり、その影響
が非常に大きいと想定できる場合は、図６における二層
接合工程６０４〜室温周波数測定工程６０５〜周波数調
整工程６０７の工程間で、温度Ｔ１及び室温Ｔｏ以外の
他の温度点をＰ−１の個の設定温度を設ける必要がある
とともに、個別の周波数調整量を決定する式も複雑にな
る。しかしこれは単なる工程設計及び数学上の変更であ
る事は言うまでもない。
（１）、（２）はレーザー光線を用いると共に、振動子
の温度変化が線形とみなせる場合を想定した工程であ
る。それに対して温度変化がＰ次曲線であり、その影響
が非常に大きいと想定できる場合は、図６における二層
接合工程６０４〜室温周波数測定工程６０５〜周波数調
整工程６０７の工程間で、温度Ｔ１及び室温Ｔｏ以外の
他の温度点をＰ−１の個の設定温度を設ける必要がある
とともに、個別の周波数調整量を決定する式も複雑にな
る。しかしこれは単なる工程設計及び数学上の変更であ
る事は言うまでもない。
【００１６】さらに、図６にて説明した実施例において
は同一チャンバー内の製造工程であるが、二層接合時の
温度と周波数調整時の加工温度が等しくＴ１であり、さ
らに二層接合終了時から周波数調整開始の間に少なくと
も室温ＴｏとＴ１におけるモニター振動子の周波数を測
定し、その周波数変化量から周波数調整の目標周波数を
決定する工程が存在すれば、本特許は同一チャンバー内
での加工方法に限定されるものでない事は明白である。
は同一チャンバー内の製造工程であるが、二層接合時の
温度と周波数調整時の加工温度が等しくＴ１であり、さ
らに二層接合終了時から周波数調整開始の間に少なくと
も室温ＴｏとＴ１におけるモニター振動子の周波数を測
定し、その周波数変化量から周波数調整の目標周波数を
決定する工程が存在すれば、本特許は同一チャンバー内
での加工方法に限定されるものでない事は明白である。
【００１７】
【発明の効果】本発明による製造工程を採用することに
よって、先に上げた水晶振動子の品質上の問題点を解決
できるばかりでなく、真空蒸着にて周波数調整を行う振
動子にも適応できる事になり、非常に大きな効果を生み
出す。
よって、先に上げた水晶振動子の品質上の問題点を解決
できるばかりでなく、真空蒸着にて周波数調整を行う振
動子にも適応できる事になり、非常に大きな効果を生み
出す。
【図１】従来の水晶振動子ユニットの斜視図
【図２】直接接合型水晶振動子の構造を説明する斜視図
【図３】直接接合型水晶振動子の概略構造を表す断面図
【図４】従来の直接接合型水晶振動子の製造工程図
【図５】本発明に係る直接接合型水晶振動子の製造工程
におけるチャンバー内温度のプロファイル図
におけるチャンバー内温度のプロファイル図
【図６】本発明に係る直接接合型水晶振動子製造工程の
実施例
実施例
【符号の説明】 ２０１ 水晶ウェハー ２０６ 異種材料ウェハー ６０１ チャンバー ６０２ 二層接合体 ６０３ モニター振動子片 ６０４ 二層接合工程 ６０５ 室温周波数測定工程 ６０６ レーザー光線 ６０７ 周波数調整工程 ６０８ 異種材料ウェハー ６０９ 三層接合体 ６１０ 三層接合工程
フロントページの続き (72)発明者 白石 政良 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 荒武 潔 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5J108 AA02 BB02 KK05 NA02 NB05
Claims (4)
- 【請求項１】 励振用電極が形成された振動子片が形成
された水晶ウェハーと、振動子励振用のキャビティーを
持った第一の異種材質ウェハーを接合温度Ｔ１（５０℃
以上５００℃以下）の条件の下で直接接合することによ
り二層構造体を形成する工程と、 前記二層構造体を接合温度Ｔ１の環境で、前記振動子片
を付加質量効果によって周波数調整する工程と、 前記二層構造体の水晶ウェハー面にキャビティー空間を
もった第二の異種材質ウェハーを接合温度Ｔ２（５０℃
以上５００℃以下）の条件下で直接接合することにより
三層構造体を形成する工程と、を備える水晶振動子の製
造方法。 - 【請求項２】 励振用電極が形成された振動子片が複数
個一体形成されている水晶ウェハーを中間層とし、この
水晶ウェハーと振動子励振用のキャビティーを持った第
一の異種材質ウェハーを接合温度Ｔ１（５０℃以上５０
０℃以下）の条件の下で直接接合することにより二層構
造体が形成する工程と、 前記二層構造体を前記接合温度Ｔ１の環境で、水晶ウェ
ハー内の振動子片の全数を付加質量効果によって周波数
調整する工程と、 前記二層構造体の水晶ウェハー面にさらにキャビティー
空間をもった第二の異種材質ウェハーを第一の異種材質
ウェハーと同様に接合温度Ｔ２（５０℃以上５００℃以
下）の条件下で直接接合することにより三層構造体を形
成する工程と、 前記三層構造体をカットすることによって、振動子ユニ
ットを同時に複数個完成させる工程と、を具備すること
を特徴とする水晶振動子の製造方法。 - 【請求項３】 前記周波数調整の工程が、前記二層構造
体が形成される工程の終了後、接合温度Ｔ１を保った状
態の同一チャンバー内で行われることを特徴とした請求
項１または２に記載の水晶振動子の製造方法。 - 【請求項４】 前記周波数調整の工程において、前記二
層構造体が形成される工程の終了後、チャンバー内の温
度を室温Ｔｏ近辺に冷却し、再度チャンバー内温度を前
記温度ＴＩに上昇するように温度設定し、前記振動子が
持つ発振または共振周波数の変化を室温Ｔｏと温度Ｔ１
の２点で測定することにより、温度Ｔ１で実行される周
波数調整の目標周波数を決定する事を特徴とした請求項
２に記載の水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000210283A JP4559594B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水晶振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000210283A JP4559594B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水晶振動子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026674A true JP2002026674A (ja) | 2002-01-25 |
| JP4559594B2 JP4559594B2 (ja) | 2010-10-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000210283A Expired - Fee Related JP4559594B2 (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 水晶振動子の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4559594B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003319A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Seiko Instruments Inc | 水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法 |
| JP2007208515A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶振動子、及びその製造方法 |
| JP4993204B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2012-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子及びその製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310615A (ja) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Seiko Epson Corp | 半導体容器形成方法と半導体基板積載圧電体振動子 |
| JPH07283677A (ja) * | 1994-04-11 | 1995-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動子の製造方法 |
| JPH08335839A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動子の製造方法 |
| JPH1032293A (ja) * | 1996-07-17 | 1998-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品の製造方法 |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000210283A patent/JP4559594B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310615A (ja) * | 1993-04-21 | 1994-11-04 | Seiko Epson Corp | 半導体容器形成方法と半導体基板積載圧電体振動子 |
| JPH07283677A (ja) * | 1994-04-11 | 1995-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動子の製造方法 |
| JPH08335839A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 振動子の製造方法 |
| JPH1032293A (ja) * | 1996-07-17 | 1998-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4993204B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2012-08-08 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2007003319A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Seiko Instruments Inc | 水晶振動子の特性測定装置および特性測定方法 |
| JP2007208515A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶振動子、及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4559594B2 (ja) | 2010-10-06 |
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