JP2010010955A - Method for manufacturing piezoelectric vibrator, and piezoelectric vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧電振動子の製造方法及びその製造方法により製造された圧電振動子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator manufacturing method and a piezoelectric vibrator manufactured by the manufacturing method.
基準周波数の発振源や電子機器のクロック源として、水晶振動子をはじめとする圧電振動子が含まれた電子部品が使用されている。近年、光通信技術やデジタル処理技術の進歩により情報通信の高密度及び高速化が著しく進んでおり、このため前記水晶振動子の共振周波数の高域化及び発振の高精度化が進められている。 An electronic component including a piezoelectric vibrator such as a quartz vibrator is used as an oscillation source of a reference frequency or a clock source of an electronic device. In recent years, with the advancement of optical communication technology and digital processing technology, the high density and high speed of information communication have been remarkably advanced, and for this reason, the resonance frequency of the crystal unit has been increased and the accuracy of oscillation has been increased. .
水晶振動子の共振周波数はその水晶振動子を構成する水晶片の厚みに反比例するので、前記高周波数化を図るために当該水晶片の薄層化が進められている。例えば現在では622MHzの基本波を発する水晶振動子が発表されているが、この水晶振動子の水晶片は僅か2μmの厚みを有している。また、発振の前記高精度化を図るために、前記水晶片の振動部の表面(振動面)が凸型レンズ形状をなす曲面となるように水晶片の外形を加工する場合がある。このような加工を行うと、その振動部の振動が安定し、スプリアスの発生が抑制させる。 Since the resonance frequency of the crystal resonator is inversely proportional to the thickness of the crystal piece constituting the crystal resonator, the thinning of the crystal piece is being promoted in order to increase the frequency. For example, a quartz resonator that emits a fundamental wave of 622 MHz has been announced at present, but the quartz piece of this quartz resonator has a thickness of only 2 μm. In addition, in order to increase the accuracy of oscillation, the outer shape of the crystal piece may be processed so that the surface (vibration surface) of the vibrating portion of the crystal piece is a curved surface having a convex lens shape. When such processing is performed, the vibration of the vibration part is stabilized and the occurrence of spurious is suppressed.
上記のように水晶片の振動面を凸型レンズ形状に加工するために、例えば水晶ウエハにマスク材料を形成し、そのマスク材料を凸型レンズ形状に整形した後に、その水晶ウエハに対してドライエッチングを行うというように、ウエハレベルでの凸型レンズ形状の加工が行われる場合がある。この場合、前記マスク材料に続いてその下方の水晶ウエハの表面をエッチングし、マスク材料の表面の形状を水晶ウエハの表面に転写した後、水晶ウエハを切断して水晶振動子を製造する。 In order to process the vibration surface of the crystal piece into a convex lens shape as described above, for example, a mask material is formed on a crystal wafer, the mask material is shaped into a convex lens shape, and then the crystal wafer is dried on the crystal wafer. In some cases, processing of a convex lens shape at the wafer level is performed, such as etching. In this case, the surface of the crystal wafer below the mask material is etched, the shape of the surface of the mask material is transferred to the surface of the crystal wafer, and then the crystal wafer is cut to manufacture a crystal resonator.
しかし、この製造方法によると凸型レンズ形状に形成された振動部の外周部は、その振動部よりも薄くなる。上記のように水晶振動子において高い周波数を得るために水晶片の薄層化が進んでいるため、このような加工を行うと前記外周部の厚さはとても小さくなり、その機械的強度が低下するという問題が発生する恐れがあった。 However, according to this manufacturing method, the outer peripheral part of the vibration part formed in the convex lens shape is thinner than the vibration part. As described above, since the thinning of the crystal piece is progressing in order to obtain a high frequency in the crystal unit, the thickness of the outer peripheral portion becomes very small and the mechanical strength is reduced by performing such processing. There was a risk of problems.
そこで、特許文献1の発明では高い周波数においてもスプリアス振動が抑制された水晶振動子の製造方法として、水晶基板の表面にウエットエッチングにより凹部を形成し、さらにその水晶基板の裏面をイオンエッチングして、その厚さを小さくする。そして、水晶基板の上下に圧力をかけながら研磨を行い、凹部の裏面を凸型レンズ形状に整形して振動部を形成している。このような形成方法により、振動部の外周領域は振動部よりも厚い保持部として構成される。
Therefore, in the invention of
しかし、この方法では1枚の水晶基板をエッチングしているため、振動面を形成するために基板の表面から数十〜数百μm以上の深さまでウエットエッチング及びイオンエッチングを行う必要がある。このようにウエットエッチングまたはイオンエッチングによるエッチング深さが大きいと、そのエッチングにより形成される振動部の表面が荒れてしまい、その結果として振動部の発振精度が低くなる恐れがある。特許文献1では、前記研磨を行うことで前記イオンエッチングにより荒れた表面を除去することができると記載されているが、水晶基板において前記保持部により段差が形成される前記凹部の表面側は、このような研磨を行うことができないため、ウエットエッチングにより生じた荒れを除去することができず、発振精度を十分に向上させることができない恐れがある。
However, in this method, since one crystal substrate is etched, it is necessary to perform wet etching and ion etching to a depth of several tens to several hundreds of μm or more from the surface of the substrate in order to form a vibration surface. Thus, when the etching depth by wet etching or ion etching is large, the surface of the vibration part formed by the etching becomes rough, and as a result, the oscillation accuracy of the vibration part may be lowered. In
本発明の課題は、高い発振精度が得られる圧電振動子の製造方法及びその製造方法により製造された圧電振動子を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric vibrator capable of obtaining high oscillation accuracy and a piezoelectric vibrator manufactured by the method.
本発明の圧電振動子の製造方法は、第1の圧電基板をエッチングして貫通孔を形成する工程と、
第2の圧電基板の一面に、その周縁部に比べてその中央部の厚さが大きい凸型レンズ形状をなすエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクが形成された第2の圧電基板の一面をエッチングし、前記エッチングマスクに対応した凸型レンズ形状をなし、その一面側及び他面側に各々励振電極が設けられる振動部を形成する工程と、
第2の圧電基板に対する前記貫通孔の投影領域に前記振動部が収まるように第1の基板と第2の圧電基板とを接合する工程と、
前記振動部に前記励振電極を形成する工程と、
前記振動部の周囲を囲み、当該振動部を保持する保持部の外形に沿って、接合された前記第1の圧電基板及び第2の圧電基板から圧電片を切り出す工程と、
を含むことを特徴とする。
例えば前記第2の圧電基板は、前記第1の圧電基板よりも薄く、第1の圧電基板及び第2の圧電基板は例えば水晶である。
The method for manufacturing a piezoelectric vibrator of the present invention includes a step of etching the first piezoelectric substrate to form a through hole;
Forming an etching mask having a convex lens shape on one surface of the second piezoelectric substrate, the thickness of the central portion of which is larger than that of the peripheral portion;
One surface of the second piezoelectric substrate on which the etching mask is formed is etched to form a convex lens shape corresponding to the etching mask, and a vibrating portion is provided on each of the one surface side and the other surface side, each having an excitation electrode. Process,
Bonding the first substrate and the second piezoelectric substrate so that the vibrating portion is accommodated in the projection region of the through hole with respect to the second piezoelectric substrate;
Forming the excitation electrode on the vibrating portion;
Cutting the piezoelectric piece from the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate that are joined along the outer shape of the holding unit that surrounds the vibration unit and holds the vibration unit;
It is characterized by including.
For example, the second piezoelectric substrate is thinner than the first piezoelectric substrate, and the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate are, for example, quartz.
本発明の圧電振動子は上述の製造方法で製造されたことを特徴とする。 The piezoelectric vibrator of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method.
本発明によれば、その周縁部に比べてその中央部の厚さが大きい凸型レンズ形状をなすエッチングマスクを第2の圧電基板の一面に形成し、そのエッチングマスクに対応した凸型レンズ形状の振動部を形成した後、貫通孔が形成された第1の圧電基板を第2の圧電基板に貼り合わせて、振動部を保持する保持部を形成している。従って1枚の基板にその外周が前記保持部をなす凹部をエッチングにより形成して、その凹部の表面または裏面を凸型レンズ形状に加工して振動部を形成する手法に比べて、その振動部を形成するためのエッチング量を抑えることができるので、この振動部の表面の荒れを抑えることができる。従って圧電振動子の発振精度の低下が抑えられる。 According to the present invention, an etching mask having a convex lens shape having a thicker central portion than its peripheral portion is formed on one surface of the second piezoelectric substrate, and the convex lens shape corresponding to the etching mask is formed. After forming the vibrating portion, the first piezoelectric substrate in which the through hole is formed is bonded to the second piezoelectric substrate to form a holding portion that holds the vibrating portion. Therefore, compared with a technique in which a concave portion whose outer periphery forms the holding portion is formed on one substrate by etching, and the vibration portion is formed by processing the front or back surface of the concave portion into a convex lens shape. Since the etching amount for forming the film can be suppressed, the surface roughness of the vibration part can be suppressed. Therefore, a decrease in oscillation accuracy of the piezoelectric vibrator can be suppressed.
本発明の製造手法により得られる圧電振動子である水晶振動子の一例について、図1に示す。図1(a)は水晶振動子1の表面を示したものである。この水晶振動子1は角形のリング状の圧電片である水晶片1Aと板状の水晶片1Bとにより構成され、水晶片1Bが水晶片1Aのリングの孔を塞ぐように上下に貼り合わされ、その表面に角形の凹部11を備えた構成を有しており、図1(b)、図1(c)では図1(a)の水晶振動子1のA−A’で示す縦断面、B−B’で示す縦断面を夫々示している。また、図1(d)は水晶振動子1の裏面を示したものである。
An example of a crystal resonator that is a piezoelectric resonator obtained by the manufacturing method of the present invention is shown in FIG. FIG. 1A shows the surface of the
前記凹部11内の平面部には環状の凹部12が形成されている。環状凹部12の外側の側壁及び内側の側壁は、当該環状凹部12の下方側の幅が狭くなるような曲面として形成されている。環状凹部12に囲まれる領域は振動部13であり、環状凹部12の側壁が上記のように形成されているため、この振動部13は中央部側の厚さが周縁部側の厚さに比べて大きい凸型レンズ形状に構成されている。また、凹部11内における水晶片1Bの振動部13の表面の粗さは例えば1nm〜1000nmである。
An
また、環状凹部12の外側領域は、上記のように水晶片1A,1Bが貼り合わされることで、振動部13よりも厚い保持部14として構成されている。保持部14は振動部13を保持し、この水晶振動子1を後述のようにパッケージ内に搭載する際など、この水晶振動子1を取り扱う際に当該水晶振動子1の機械的強度を向上させ、その破損を防ぐために形成されている。水晶片1Aの厚さH1は例えば100μm〜500μmであり、水晶片1Bの例えば振動部13の中央部の厚さH2は例えば10μm〜100μm、また環状凹部12の厚さH3は例えば0.5μm〜10μmである。
Further, the outer region of the
振動部13の表面、裏面には、当該振動部13を励振させるための互いに対向する一対の励振電極15A,15Bが形成されており、励振電極15A,15Bはその角が落とされた概ね矩形状に形成されている。また、励振電極15Aの一角は保持部14の側壁を介してその保持部14の表面へと引き出され、その表面において水晶振動子1の外方側へ更に若干引き出された形状になっており、この励振電極15Aから引き出された部分は、前記パッケージ内に形成された電極に電気的に接続される引き出し電極16Aとして構成されている。
A pair of
また、励振電極15Bからもその一角が引き出され、その引き出し部分が引き出し電極16Bとして構成されており、引き出し電極16A,16Bは励振電極15A,15Bと夫々一体的に形成されている。この例では励振電極15B及び引き出し電極16Bは、図1(d)に示すように平面視、励振電極15A及び引き出し電極16Aを表裏反転させた形状を有するように構成されている。
One corner is also drawn from the
図2(a)は例えば人工水晶からATカットされた水晶からなるウエハW1の表面を示している。ウエハW1は第1の圧電基板(保持基板)であり、このウエハW1から前記水晶片1Aが形成される。図中点線で囲まれる領域は水晶片1Aが各々形成される領域21A〜24Aを示しており、各領域はウエハWの結晶軸であるX軸及びZ’軸に並行する線分により囲まれる四角形の領域として設定される。また、Z’軸についてウエハWを表側から見た右側を+Z方向、左側を-Z方向と夫々呼び、フッ酸によるウエットエッチングを行ったときに水晶の異方性により+Z側は−Z側に比べてエッチング速度が遅い。
FIG. 2A shows the surface of a wafer W1 made of quartz that has been AT-cut from artificial quartz, for example. The wafer W1 is a first piezoelectric substrate (holding substrate), and the
また、実際は水晶片1Aが形成される領域は21A〜24Aの4つだけではなく、図中鎖線で囲まれるデバイス形成領域25A全体に亘り設定されており、水晶片1Aの形成領域21A〜24Aの配列方向に沿って、これらと同じ大きさの形成領域が多数設定されている。後述するウエハW1への各処理はこのデバイス形成領域25A全体に対して行われる。
Actually, the
図2(b)はウエハW1と同様に人工水晶からATカットされた水晶からなるウエハW2の表面を示している。ウエハW2は第2の圧電基板(振動基板)であり、このウエハW2から前記水晶片1Bが形成される。図中鎖線で囲む領域はデバイス形成領域25Aに対応するデバイス形成領域25Bであり、図では前記ウエハW1の水晶片の形成領域21A〜24Aに対応した、水晶片1Bが各々形成される領域21B〜24Bを点線で図示しているが、ウエハW1のデバイス形成領域25Aと同様にこれら21B〜24Bのような水晶片1Bの形成領域がこのデバイス形成領域25B全体に亘って多数設定されており、後述の各処理はデバイス形成領域25B全体に対して行われる。この水晶ウエハW2は水晶ウエハW1よりも薄く、例えば水晶ウエハW1の厚さが100μm〜500μm、水晶ウエハW2の厚さが10μm〜100μmである。この水晶ウエハW1及びW2は、形成しようとする保持部14及び振動部13の厚さに応じた厚さを有するように各々人工水晶から切り出される。
FIG. 2B shows the surface of the wafer W2 made of quartz crystal that has been AT-cut from artificial quartz as in the case of the wafer W1. The wafer W2 is a second piezoelectric substrate (vibration substrate), and the
続いて上記のウエハW1及びW2から水晶振動子1を製造する手順について説明する。先ずウエハW1を加工する工程について説明する。図3は図2(a)中C−C’に沿った前記水晶片1Aの形成領域21A、22Aの縦断面を示しているが、他の水晶片形成領域においてもこれらの水晶片形成領域21A、22Aと同様に処理が進行する。先ずウエハW1の表面にマスク材料であるフォトレジスト(以下レジストと表記する)31が成膜され、前記水晶振動子1の保持部14の形状に沿ってそのレジスト膜31が露光される(図3(a)、図3(b))。その後、レジスト膜31を現像して当該レジスト膜31に保持部14の形状に応じた開口部32が形成される(図3(c))。図4(a)は開口部32が形成されたときのウエハW1の表面を示している。また、この図4(a)、後述の図4(b)、図6(a)及び図6(b)では図示の便宜上ウエハに形成されたレジスト膜に斜線を付して示しており、これらの図において斜線は断面を示すものではない。
Next, a procedure for manufacturing the
開口部32形成後、ウエハWの表面に例えばフッ酸を含んだ溶液が供給され、レジスト膜31をマスクとして開口部32に沿ってウエハWがウエットエッチングして、ウエハWに保持部14の形状に対応した貫通孔33を形成する(図3(d))。なお、上記のようにウエハWのエッチング速度は+Z側に比べて−Z側が速く進行するので、図3(d)に示すように貫通孔33内において−Z側(図中左側)の側壁の垂直性が+Z側(図中右側)の側壁の垂直性よりも低く形成されている。図4(b)はこのようにエッチングが行われたときのウエハW1の表面を示している。エッチング終了後、レジスト膜31が除去される(図3(e))。
After the
続いてウエハW2を加工する工程について説明する。図5は図2(b)中D−D’に沿った前記水晶片1Bの形成領域21B、22Bの縦断面を示しているが、他の形成領域においてもこれらの水晶片形成領域21B、22Bと同様に処理が進行する。先ずウエハW2の表面にレジスト膜41が形成され(図5(a)(b))、前記水晶振動子1の振動部14の外周に概ね沿うようにレジスト膜41が露光される。然る後、露光されたレジスト膜41が現像されて、レジスト膜41にウエハW2の表面が露出した例えば角形のリング状の開口部42が形成される(図5(c))。図6(a)は開口部42が形成されたウエハW2の表面を示している。
Next, a process for processing the wafer W2 will be described. FIG. 5 shows a longitudinal section of the
続いて、そのレジスト膜41に開口部42が形成されたウエハWを加熱して、レジスト膜41を溶解させ、ウエハW表面を濡れ広がらせると共にその表面張力により、前記水晶振動子1の凹部12及び振動部13に応じた形状に整形する(図5(d))。つまり、開口部42の幅がその下方へ向かうほど小さくなるようにその開口部42の側壁が曲面状に整形されると共に図6(b)に示すように上から見て開口部42の角が丸くなるように整形される。そして上記のように開口部42の側壁が整形されるので、当該開口部42に囲まれた保持部14を形成するための領域43は、その周縁部に比べて中央部の厚さが大きい凸型レンズ形状になる。
Subsequently, the wafer W having the opening 42 formed in the resist
加熱されたウエハW2を冷却後、ドライエッチングによりレジスト膜41及びウエハW2の表面をエッチングする。これらレジスト膜41及びウエハW2が下方側へとエッチングされていくことで、上記のように整形されたレジスト膜41の形状がウエハW2の表面に転写され、ウエハW2に上述の環状凹部12及び振動部13が形成される(図5(e))。
After the heated wafer W2 is cooled, the resist
続いて、図7に示すようにウエハW1の裏面とウエハW2の表面とを、夫々対応する水晶片形成領域が重なり合い、貫通孔33内に環状凹部12及び振動部13が含まれるように貼り合わせて凹部11を形成し、所定の温度で加熱する。そして、この加熱によってウエハW1,ウエハW2間にシロキサン結合(Si−O−Si)を形成して、ウエハW1とウエハW2とを接合し、合板W3を形成する(図5(f))。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the back surface of the wafer W <b> 1 and the front surface of the wafer W <b> 2 are bonded so that the corresponding crystal piece forming regions overlap each other and the
続いて図8、図9を参照しながら、合板W3において行われる加工工程について説明する。図中21,22は水晶振動子1の形成領域であり、形成領域21は上述の水晶片の形成領域21Aと21Bとが、形成領域22は上述の水晶片の形成領域22Aと22Bとが、夫々重ね合わされて形成された領域である。図8及び図9ではこれらの水晶振動子形成領域21、22のみ示しているが、以降の処理は合板W3において上記のデバイス形成領域25A、25Bが互いに重ね合わされて形成された領域全体に行われる。
Next, the processing steps performed in the plywood W3 will be described with reference to FIGS. In the figure,
先ず、ウエハWの表面、裏面に夫々例えばスパッタまたは蒸着などによって例えば金属Cr(クロム)及びAu(金)からなる水晶振動子1の各電極を形成するための金属膜51,52が夫々成膜される(図8(a)、(b))。なお、51、52は、図示の便宜上1枚の金属膜として示しているが実際にはCr上にAuが積層される。金属膜51,52形成後、続いて図8(c)に示すように、金属膜51,52上に夫々レジスト膜53,54が成膜された後、レジスト膜53,54が夫々励振電極15A,15B及び引き出し電極16A,16Bの形状に沿って露光される。然る後、レジスト膜53,54が夫々現像されて、これらレジスト膜53、54に励振電極15A,15B及び引き出し電極16A,16Bの形状に対応した開口部55,56が形成される(図8(d))。
First,
続いてレジスト膜53,54をマスクとして金属膜51,52が夫々エッチングされて、金属膜51から電極15A及び16A、金属膜52から電極15B及び16Bが夫々形成される(図8(e))。然る後、レジスト膜53,54が除去され(図9(a))、各水晶振動子1の外形に沿って合板W3がダイシングなどにより切断されて、合板3から既述の水晶振動子1が多数形成される(図9(b))。なお、この水晶振動子1の合板W3からの切り出しはエッチングにより行ってもよい。
Subsequently, the
例えば水晶振動子1は図10に示すようなパッケージ61内に搭載された状態で出荷される。パッケージ61内の電極62、63に引き出し電極16A,16Bが導電性接着剤65を夫々介して接続されている。電極62、63はパッケージ61の下面に設けられた電極66、67に電気的に接続されており、この電極66、67が、この水晶振動子1が搭載される電子部品に電気的に接続される。図中68は電極66,67と同じ高さに形成された、パッケージ61の高さを調整する調整部材である。
For example, the
このような水晶振動子1の製造方法においては、ウエハW1、ウエハW2を別々に加工して、貼り合わせることで、保持部14が形成されるウエハW2のエッチング量を抑えることができる。従って、1枚の基板をエッチングして凹部を形成し、その凹部の平面部を振動部として構成する手法に比べて、その振動部の形成に要するエッチング量を少なくすることができる。その結果として振動部13の表面の荒れが抑えられるので、振動部13の発振精度が高くなり、スプリアスの発生が抑えられる。
In such a manufacturing method of the
所望の振動部の厚さに応じた厚さを有するようにウエハW2を人工水晶から切り出しておくことが表面の荒れを抑えるため好ましいが、ただし、本発明の目的を逸脱しない範囲において、ウエハW2をエッチングしてその厚さを制御したり、金属膜51、52を形成する前の合板W3の表面及び裏面をエッチングして、所望の共振周波数が得られるように振動部13の厚さを制御してもよい。
It is preferable to cut out the wafer W2 from the artificial quartz so as to have a thickness corresponding to the thickness of the desired vibration portion in order to suppress surface roughness, but the wafer W2 is within the range not departing from the object of the present invention. The thickness of the vibrating
水晶振動子1の表面側に形成された上部電極である励振電極15A及び引き出し電極16Aとしては、上記のCr及びAu以外にも、Ni(ニッケル)及びAu、Mo(モリブデン)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Pt(プラチナ)、Cu(銅)またはCr等により構成してもよい。また、下部電極である励振電極15B及び引き出し電極16Bとしては、前記上部電極として用いることができる各金属により構成することができる。
As the
上記の例では、ATカットされた水晶からなるウエハW同士を貼り合わせて、圧電振動子である水晶振動子を形成しているが、貼り合わされる水晶のウエハとしてはATカットされたものに限られず、また水晶ウエハの代わりに圧電基板としてZnO(酸化亜鉛)やPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる基板を用いて圧電振動子を形成してもよい。ただし、貼り合わせる基板としては熱膨張係数が互いに異なると、その熱膨張係数の違いにより形成された圧電振動子に歪みが生じて発振に影響する恐れがあるので、同じ熱膨張係数を有する基板同士を貼り合わせることが好ましく、従って同じ材質の基板同士を貼り合わせることが好ましい。 In the above example, the wafers W made of AT-cut quartz are bonded together to form a crystal resonator that is a piezoelectric vibrator. However, the bonded quartz wafers are not limited to those that are AT-cut. In addition, the piezoelectric vibrator may be formed using a substrate made of ZnO (zinc oxide) or PZT (lead zirconate titanate) as a piezoelectric substrate instead of the quartz wafer. However, if the thermal expansion coefficients of the substrates to be bonded are different from each other, the piezoelectric vibrators formed due to the difference in thermal expansion coefficients may be distorted and affect the oscillation. Therefore, it is preferable to bond substrates made of the same material.
ウエハW1に貫通孔33を形成するにあたってはウエットエッチングの代わりにドライエッチングを行ってもよい。また引き出し電極16Aは、水晶振動子1の任意の方向に引き出されるように形成されてよいが、側壁の垂直性が低いほどその側壁へのスパッタや蒸着による金属の被覆性が高いので、上記の例のように垂直性が低く形成された側の保持部14の側壁を介して当該保持部14の表面に引き出されるように引き出し電極16Aを形成することが、当該引き出し電極16Aの電気抵抗の増大や断線を防ぐために好ましい。
In forming the through
続いて図11に他の水晶振動子の製造例を示す。上述の実施形態のように環状凹部12が形成されたウエハW2の裏面に、表面と同様にレジスト膜41を成膜し、表面に行った処理と同じパターニング処理を行って、開口部42を形成して、加熱によりレジスト膜41を整形し(図11(a))、エッチングを行い裏面に環状凹部12と同様の形状の環状凹部17を形成する(図11(b))。凹部12、17はその断面が上下対称に形成され、従ってこれら凹部12,17に囲まれる振動部18はその上下においてその周縁部よりも中央部の厚さが大きい凸型レンズ形状に形成される。振動部18形成後、上記の実施形態と同様にウエハW1とW2とを貼り合わせ(図11(c),(d))、合板W3の表裏に電極を形成する(図11(e))。電極の形状としては上記の実施形態と平面視同様である。電極形成後合板W3を切断して、各水晶振動子1を分割する。このような水晶振動子1も振動部18のエッチング量が抑えられるので、上記の実施形態と同様の効果を有する。
Next, FIG. 11 shows a manufacturing example of another crystal resonator. A resist
また、水晶振動子1の振動部としては、下面側のみが膨らんだ図12(a)に示すような構成としてもよい。このような水晶振動子1を製造する場合は、上記のようにウエハW2について下面側のみにレジストの成膜からエッチングによる環状凹部17の形成までの一連の工程を行い、振動部19を形成する。この振動部19は振動部13が上下反転された形状を有している。然る後、貫通孔33のウエハW2への投影領域内に振動部19が収まるようにウエハW2とウエハW1とを貼り合わせる。貼り合わせた後は上記の実施形態と同様に電極の形成を行い、各水晶振動子ごとに分割する。
Moreover, as a vibration part of the
また、このように裏面側が膨らんだ振動部19を有する水晶振動子1を形成する場合、図12(b)に示すように、その凸型レンズ形状に形成された部分の周縁が凹部11の周縁よりも外方へ広がるように形成されていてもよく、この場合は、上記の各実施形態と同様に形成された励振電極により、鎖線で囲った凹部11内の底面をなす領域70が振動部として励振する。
Further, when the
また、ウエハW2には保持部13に対応した領域のみ、レジストマスクを形成する。つまり上述の実施形態において凹部12に囲まれた領域43のみにレジストを成膜し、加熱して、上記のように保持部43に対応した形状に整形した後(図13(a))、エッチングを行い(図13(b))、然る後、上記の実施形態と同様に水晶振動子1を形成するようにしてもよい(図13(c))。このように基板同士の接着面の高さよりも振動部の中央部の高さが高くなっていてもよい。
Further, a resist mask is formed only on the region corresponding to the holding
上記の各実施形態ではその縦断面が凸型レンズ形状を有する振動部13を形成するためにレジストを加熱して整形するいわゆる熱リフロー法を用いているが、このような手法を行うことに限られない。例えばウエハW2にレジスト膜41を成膜した後、図14(a)に示すように振動部13の形状に応じて透過率が制御されたマスク71を介して露光を行い、レジスト膜41をその面内で夫々異なる露光量で露光する、いわゆるグレースケールマスク法を行う。そして現像を行うことで、図14(b)に示すように振動部13に対応するようにレジスト膜41を整形すると共に環状凹部12に対応した開口部42を形成してもよい。また、このように凸型レンズ形状を有するレジストマスクをウエハW2上に形成するにあたっては、例えばインクジェットプリンタヘッドを利用して微量のレジストを所定の位置に吐出し、その表面張力によりレジストをウエハW2上に凸型レンズ形状に成膜するいわゆるインクジェット法を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the so-called thermal reflow method is used in which the resist is heated and shaped to form the vibrating
W1,W2 基板
W3 合板
1 水晶振動子
1A,1B 水晶片
13 振動部
14 保持部
15A,15B 励振電極
16A,16B 引き出し電極
21A〜24A,21B〜24B 水晶片形成領域
25A,25B デバイス形成領域
41 レジスト膜
W1, W2
Claims (4)
第2の圧電基板の一面に、その周縁部に比べてその中央部の厚さが大きい凸型レンズ形状をなすエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクが形成された第2の圧電基板の一面をエッチングし、前記エッチングマスクに対応した凸型レンズ形状をなし、その一面側及び他面側に各々励振電極が設けられる振動部を形成する工程と、
第2の圧電基板に対する前記貫通孔の投影領域に前記振動部が収まるように第1の基板と第2の圧電基板とを接合する工程と、
前記振動部に前記励振電極を形成する工程と、
前記振動部の周囲を囲み、当該振動部を保持する保持部の外形に沿って、接合された前記第1の圧電基板及び第2の圧電基板から圧電片を切り出す工程と、
を含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。 Etching the first piezoelectric substrate to form a through hole;
Forming an etching mask having a convex lens shape on one surface of the second piezoelectric substrate, the thickness of the central portion of which is larger than that of the peripheral portion;
One surface of the second piezoelectric substrate on which the etching mask is formed is etched to form a convex lens shape corresponding to the etching mask, and a vibrating portion is provided on each of the one surface side and the other surface side, each having an excitation electrode. Process,
Bonding the first substrate and the second piezoelectric substrate so that the vibrating portion is accommodated in the projection region of the through hole with respect to the second piezoelectric substrate;
Forming the excitation electrode on the vibrating portion;
Cutting the piezoelectric piece from the first piezoelectric substrate and the second piezoelectric substrate that are joined along the outer shape of the holding unit that surrounds the vibration unit and holds the vibration unit;
A method for manufacturing a piezoelectric vibrator, comprising:
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-
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