JP2015033075A - 水晶振動素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設ける場合に、既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくする。【解決手段】 表側溝部１４１ａ，…内の貫通孔１５１ａ，…の位置が表側溝部１４１ａ，…の長さの中間の位置１４５よりも振動腕部１２ａ，１２ｂの先端１２１に近いことにより、周波数特性に与える影響の少ない位置に貫通孔１５１ａ，…が設けられているので、貫通孔１５１ａ，…を設けたことによる周波数特性への影響を少なくできる。【選択図】 図１

Description

本発明は、基準信号源やクロック信号源などに用いられる水晶振動素子及びその製造方法に関し、詳しくは音叉型屈曲水晶振動素子（以下「振動素子」と略称する。）に関する。

振動素子の水晶片は、基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部の表裏面に形成された溝部と、からなる。この水晶片は、水晶ウェハにウェットエッチングを施すことにより得られる。その一般的なウェットエッチング工程では、基部及び振動腕部の外形を形成する工程と、溝部を形成する工程とに分かれる。一回のウェットエッチングで外形と溝部の両方を形成しようとすると、溝部が表裏で貫通してしまうからである。

そのような振動素子の中でも、溝部内に貫通孔を設けたものが知られている。例えば、特許文献１には、振動腕部の根元付近の溝部内に貫通孔を設けた振動素子が開示されている（同公報図２）。特許文献１の技術によれば、貫通孔内の電極によって電気力線が増えることにより、クリスタルインピーダンスが低減するということである（同公報段落００１１）。特許文献１には、製造方法についての記載はない。

また、特許文献２には、振動腕部の中間付近の溝部内に貫通孔を設けた振動素子が開示されている（同公報図１、図５）。この貫通孔は、溝部全体の長さの中間の位置よりも、基部に近い位置に設けられている。特許文献２の技術によれば、振動腕部の節に貫通孔を設けることにより節を基準とする二倍振動が安定的に得られるとともに（同公報段落００３３）、貫通孔を介して電極の配線を簡素化できる（同公報段落００３７）ということである。特許文献２に記載のウェットエッチング工程では、基部及び振動腕部の外形並びに貫通孔を形成する工程と、溝部を形成する工程とに分かれている（同公報図６）。

特開２００６−２１７６０３号公報 特開２０１０−０１０７３４号公報

しかしながら、特許文献１、２の技術には次のような問題があった。

（１）特許文献１、２の技術では、貫通孔の位置が、溝部全体の長さの中間の位置よりも、基部に近い。そのため、溝部内に貫通孔のない既存の振動素子に対して、特許文献１、２の技術を適用して貫通孔を設けようとすると、既存の振動素子の周波数特性とは大きく異なる周波数特性になるおそれがある。その理由は、振動腕部の中でも基部に近い部分ほど、周波数特性に与える影響が大きいからである。

なお、ここでいう周波数特性には、発振周波数やその温度特性及び経時変化などが含まれる。また、周波数調整用金属膜が振動腕部の先端側に設けられる主な理由は、振動腕部の中でも基部から遠い部分にあるため、周波数特性に与える影響が小さく、発振周波数の微調整ができるからである。

（２）近年、振動素子はますます小型化しているため、微細な溝部内に更に微細な貫通孔を精度よく設けることが難しくなっている。特に、特許文献２の技術では、溝部のフォトマスクと貫通孔のフォトマスクとが異なるため、マスク合せの誤差に起因して、溝部内の貫通孔の位置がずれやすい。

そこで、本発明の目的は、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設ける場合に既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくすること、及び、振動素子の溝部内に貫通孔を精度よく設けることにある。

本発明に係る振動素子は、
基部と、
この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
これらの表側溝部内及び裏側溝部内に設けられた励振電極と、
前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられ、前記表側溝部と前記裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
を備えた振動素子において、
前記貫通孔は、前記表側溝部及び前記裏側溝部の前記延設方向の長さの中間の位置よりも前記振動腕部の先端に近い位置に設けられた、
ことを特徴とする。

本発明に係る製造方法は、
本発明に係る振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
ことを特徴とする。

本発明に係る振動素子によれば、溝部内の貫通孔の位置が溝部の長さの中間の位置よりも振動腕部の先端に近いことにより、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設けた場合に既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくできる。

本発明に係る製造方法によれば、本発明に係る振動素子を製造する際に、一枚のフォトマスクを用いて溝部及び貫通孔を形成することにより、マスク合せの誤差が生じないので微細な溝部内に更に微細な貫通孔を精度よく設けることができる。

実施形態１の振動素子を示す平面図である。 実施形態１の振動素子を示す下面図である。 図１におけるIII−III線断面図である。 図１におけるIV−IV線断面図である。 実施形態１の振動素子を素子搭載部材に実装した状態を示す概略断面図である。 実施形態２の製造方法を示す断面図であり、［１］→［２］→［３］の順に工程が進行する。 実施形態２の製造方法を示す断面図であり、［４］→［５Ａ］［５Ｂ］の順に工程が進行する。 実施形態２の製造方法における感光性レジスト膜及び耐食膜のパターンの一部を拡大して示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。

図１は、実施形態１の振動素子を示す平面図である。図２は、実施形態１の振動素子を示す下面図である。図３は、図１におけるIII−III線断面図である。図４は、図１におけるIV−IV線断面図である。図５は、実施形態１の振動素子を素子搭載部材に実装した状態を示す概略断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。

図１及び図２に示すように、水晶の結晶は三方晶系であり、水晶の頂点を通る結晶軸をＺ軸（光軸）、Ｚ軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸をＸ軸（電気軸）、Ｘ軸及びＺ軸に直交する座標軸をＹ軸（機械軸）とする。ここで、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる座標系をＸ軸を中心として±５度の範囲で回転させたときの回転後のＹ軸及びＺ軸を、それぞれＹ’軸及びＺ’軸とする。この場合、本実施形態１では、二本の振動腕部１２ａ，１２ｂの延設方向がＹ’軸方向であり、二本の振動腕部１２ａ，１２ｂの並ぶ方向がＸ軸方向である。

本実施形態１の振動素子１０は、基部１１と、基部１１からＹ’軸方向に延設された二本の振動腕部１２ａ，１２ｂと、振動腕部１２ａの表面１３１にＹ’軸方向に沿って設けられた表側溝部１４１ａ，１４２ａと、振動腕部１２ｂの表面１３１にＹ’軸方向に沿って設けられた表側溝部１４１ｂ，１４２ｂと、振動腕部１２ａの裏面１３２にＹ’軸方向に沿って設けられた裏側溝部１４３ａ，１４４ａと、振動腕部１２ｂの裏面１３２にＹ’軸方向に沿って設けられた裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂと、表側溝部１４１ａ及び裏側溝部１４３ａ内に設けられ表側溝部１４１ａと裏側溝部１４３ａとを貫通する貫通孔１５１ａと、表側溝部１４２ａ及び裏側溝部１４４ａ内に設けられ表側溝部１４２ａと裏側溝部１４４ａとを貫通する貫通孔１５２ａと、表側溝部１４１ｂ及び裏側溝部１４３ｂ内に設けられ表側溝部１４１ｂと裏側溝部１４３ｂとを貫通する貫通孔１５１ｂと、表側溝部１４２ｂ及び裏側溝部１４４ｂ内に設けられ表側溝部１４２ｂと裏側溝部１４４ｂとを貫通する貫通孔１５２ｂと、を備えている。これらは水晶ウェハを加工して得られた水晶片１３からなる。

更に、振動素子１０は、表側溝部１４１ａ，１４２ａ内、裏側溝部１４３ａ，１４４ａ内及び振動腕部１２ｂの側面１３３，１３４に設けられた励振電極２１ｂと、表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ内、裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂ内及び振動腕部１２ａの側面１３３，１３４に設けられた励振電極２１ａと、貫通孔１５１ａ内に設けられ表側溝部１４１ａ内の励振電極２１ｂと裏側溝部１４３ａ内の励振電極２１ｂとを電気的に接続する電極配線２２１ｂと、貫通孔１５２ａ内に設けられ表側溝部１４２ａ内の励振電極２１ｂと裏側溝部１４４ａ内の励振電極２１ｂとを電気的に接続する電極配線２２２ｂと、貫通孔１５１ｂ内に設けられ表側溝部１４１ｂ内の励振電極２１ａと裏側溝部１４３ｂ内の励振電極２１ａとを電気的に接続する電極配線２２１ａと、貫通孔１５２ｂ内に設けられ表側溝部１４２ｂ内の励振電極２１ａと裏側溝部１４４ｂ内の励振電極２１ａとを電気的に接続する電極配線２２２ａと、を備えている。これらは、水晶片１３上に形成された金属膜からなる。

そして、貫通孔１５１ａは、表側溝部１４１ａ及び裏側溝部１４３ａのＹ’軸方向の長さの中間の位置１４５よりも、振動腕部１２ａの先端１２１に近い位置に設けられている。同様に、貫通孔１５２ａは、表側溝部１４２ａ及び裏側溝部１４４ａのＹ’軸方向の長さの中間の位置１４５よりも、振動腕部１２ａの先端１２１に近い位置に設けられている。貫通孔１５１ｂは、表側溝部１４１ｂ及び裏側溝部１４３ｂのＹ’軸方向の長さの中間の位置１４５よりも、振動腕部１２ｂの先端１２１に近い位置に設けられている。同様に、貫通孔１５２ｂは、表側溝部１４２ｂ及び裏側溝部１４４ｂのＹ’軸方向の長さの中間の位置１４５よりも、振動腕部１２ｂの先端１２１に近い位置に設けられている。

詳しく言えば、貫通孔１５１ａ，１５２ａは、表側溝部１４１ａ，１４２ａ及び裏側溝部１４３ａ，１４４ａ内において、振動腕部１２ａの先端１２１に最も近い位置に設けられている。貫通孔１５１ｂ，１５２ｂは、表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ及び裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂ内において、振動腕部１２ｂの先端１２１に最も近い位置に設けられている。

表側溝部１４１ａ，１４２ａはＹ’軸方向に並列に設けられ、裏側溝部１４３ａ，１４４ａはＹ’軸方向に並列に設けられ、表側溝部１４１ｂ，１４２ｂはＹ’軸方向に並列に設けられ、裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂはＹ’軸方向に並列に設けられている。貫通孔１５１ａ，１５２ａ，１５１ｂ，１５２ｂのいずれかは、表側溝部１４１ａ，１４２ａ，１４１ｂ，１４２ｂ及び裏側溝部１４３ａ，１４４ａ，１４３ｂ，１４４ｂのいずれかに設けられている。

基部１１の表面１３１にはパッド電極２３１ａ，２３１ｂが設けられ、基部１１の裏面１３２にはパッド電極２３２ａ，２３２ｂが設けられている。図５に示すように、パッド電極２３２ａ，２３２ｂは、素子搭載部材３０のパッド電極３１に対して、導電性接着剤３２を介して電気的に接続される。図１に示すように、基部１１の表面１３１には、パッド電極２３１ｂと表側溝部１４１ａ，１４２ａ内の励振電極２１ｂとを電気的に接続する電極配線２４ｂ、及び、パッド電極２３１ａと表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ内の励振電極２１ａとを電気的に接続する電極配線２４ａが設けられている。

ただし、図２に示すように、基部１１の裏面１３２には、パッド電極２３２ｂと裏側溝部１４３ａ，１４４ａ内の励振電極２１ｂとを電気的に接続する電極配線も、パッド電極２３２ａと裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂ内の励振電極２１ａとを電気的に接続する電極配線も設けられていない。

これらに加え、振動素子１０は、振動腕部１２ａ，１２ｂの先端１２１側に、周波数調整用金属膜２５ａ，２５ｂを備えている。

次に、振動素子１０の構成について更に詳しく説明する。

基部１１は、平面視略四角形の平板となっている。水晶片１３は、基部１１と振動腕部１２ａ，１２ｂとが一体となって音叉形状をなしており、成膜技術、フォトリソグラフィ技術、ウェットエッチング技術などにより製造される。

表側溝部１４１ａ，…及び裏側溝部１４３ａ，…は、それらの本数に制限はなく、例えば振動腕部１２ａの表裏面に一本ずつ及び振動腕部１２ｂの表裏面に一本ずつ設けてもよく、また、表裏のどちらか片面にのみ設けてもよい。

振動腕部１２ａでは、側面１３３，１３４に励振電極２１ａが設けられ、表側溝部１４１ａ，１４２ａ及び裏側溝部１４３ａ，１４４ａの内側に励振電極２１ｂが設けられる。同様に、振動腕部１２ｂには、側面１３３，１３４に励振電極２１ｂが設けられ、表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ及び裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂの内側に励振電極２１ａが設けられる。

したがって、振動腕部１２ａにおいては側面１３３，１３４に設けられた励振電極２１ａと表側溝部１４１ａ，１４２ａ内及び裏側溝部１４３ａ，１４４ａ内に設けられた励振電極２１ｂとが異極同士となり、振動腕部１２ｂにおいては側面１３３、３４に設けられた励振電極２１ｂと表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ内及び裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂ内に設けられた励振電極２１ａとが異極同士となる。

基部１１の表面１３１には、パッド電極２３１ａ，２３１ｂと、パッド電極２３１ａと励振電極２１ａとの間を電気的に接続する電極配線２４ａと、パッド電極２３１ｂと励振電極２１ｂとの間を電気的に接続する電極配線２４ｂと、が設けられる。パッド電極２３１ａ，２３２ａ、励振電極２１ａ、周波数調整用金属膜２５ａ、電極配線２４ａ及び電極配線２２１ａ，２２２ａは、互いに電気的に導通している。パッド電極２３１ｂ，２３２ｂ、励振電極２１ｂ、周波数調整用金属膜２５ｂ、電極配線２４ｂ及び電極配線２２１ｂ，２２２ｂは、互いに電気的に導通している。

図５に示すように、振動素子１０は、パッド電極２３２ａ，２３２ｂ及び導電性接着剤３２を介して、素子搭載部材３０側のパッド電極３１に固定されると同時に電気的に接続される。

なお、図面では、わかりやすくするために、表面１３１及び裏面１３２と表側溝部１４１ａ，…及び裏側溝部１４３ａ…の底面とを平行にしたり、エッチング残渣を省略したりしている。しかし、実際の形状は、水晶のウェットエッチングが異方性を有することにより、図示した形状とは若干異なる。

次に、振動素子１０の動作を説明する。

音叉型の振動素子１０を振動させる場合、パッド電極２３２ａ，２３２ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的に捉えると、振動腕部１２ａの表側溝部１４１ａ，１４２ａ及び裏側溝部１４３ａ，１４４ａに設けられた励振電極２１ｂはプラス電位となり、振動腕部１２ａの側面１３３，１３４に設けられた励振電極２１ａはマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。このとき、振動腕部１２ｂの表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ及び裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂに設けられた励振電極２１ａはマイナス電位となり、振動腕部１２ｂの側面１３３，１３４に設けられた励振電極２１ｂはプラス電位となり、振動腕部１２ａに生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧で生じた電界によって、振動腕部１２ａ，１２ｂに伸縮現象が生じ、所定の共振周波数の屈曲振動モードが得られる。

次に、振動素子１０の作用及び効果について説明する。

（１）振動素子１０によれば、表側溝部１４１ａ，…内及び裏側溝部１４３ａ，…内の貫通孔１５１ａ，…の位置が表側溝部１４１ａ，…及び裏側溝部１４３ａ，…の長さの中間の位置１４５よりも振動腕部１２ａ，１２ｂの先端１２１に近いことにより、周波数特性に与える影響の少ない位置に貫通孔１５１ａ，…が設けられているので、貫通孔１５１ａ，…を設けたことによる周波数特性の変動を少なくできる。したがって、振動素子１０によれば、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設けた場合に、既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくできる。

（２）表側溝部１４１ａ，…内及び裏側溝部１４３ａ，…内において、振動腕部１２ａ，１２ｂの先端１２１に最も近い位置に貫通孔１５１ａ，…を設けることにより、貫通孔１５１ａ，…を設けたことによる周波数特性の変動を最も少なくできる。

（３）表側溝部１４１ａ，…及び裏側溝部１４３ａ，…がＹ’軸方向に沿って並列に二本ずつ設けられ、貫通孔１５１ａ，…が全ての表側溝部１４１ａ，…及び裏側溝部１４３ａ，…に設けられた場合は、仮に一つの貫通孔１５１ａ，…で導通不良が生じても、もう一つの貫通孔１５２ａ，…で導通が得られるので、歩留りを向上できる。

（４）前述のとおり、基部１１の裏面１３２では全ての電極配線を不要にできる。電極配線が不要となる理由は、裏側溝部１４３ａ，１４４ａ内の励振電極２１ｂが、貫通孔１５１ａ，１５２ａ内の電極配線２２１ｂ，２２２ｂを介して、表側溝部１４１ａ，１４２ａ内の励振電極２１ｂに電気的に接続され、かつ、裏側溝部１４３ｂ，１４４ｂ内の励振電極２１ａが、貫通孔１５１ｂ，１５２ｂ内の電極配線２２１ａ，２２２ａを介して、表側溝部１４１ｂ，１４２ｂ内の励振電極２１ａに電気的に接続されるからである。

一方、溝部内に貫通孔のない振動素子では、基部の裏面にも電極配線が必要であった。そのため、振動素子を素子搭載部材に実装する際に、基部の裏面においてパッド電極から導電性接着剤がはみ出ることにより、パッド電極と電極配線との間や電極配線間に絶縁不良が生じることがあった。特に、近年の振動素子の小型化に伴い、基部の面積もますます小さくなっていることから、この傾向が大きな問題になりつつあった。

これに対し、振動素子１０によれば、基部１１の裏面１３２において全ての電極配線を不要にできることにより、パッド電極２３２ａ，２３２ｂから導電性接着剤３２がはみ出ても、電極配線での絶縁不良が生じないので、歩留りを向上できる。

次に、実施形態１の振動素子を製造する方法を、実施形態２の製造方法として説明する。図６及び図７は、実施形態２の製造方法を示す断面図である。図８は、実施形態２の製造方法における感光性レジスト膜及び耐食膜のパターンの一部を拡大して示す平面図である。以下、図６乃至図８を中心に、図１乃至図４も用いつつ、本実施形態２の製造方法ついて説明する。

まず、図６［１］に示すように、水晶ウェハ４１の表裏に耐食膜４２を形成する（耐食膜形成工程）。例えば、スパッタによりクロム又はクロム及び金の二層からなる耐食膜４２を成膜する。

続いて、図６［２］に示すように、耐食膜４２上に感光性レジスト膜４３を形成する（感光性レジスト膜形成工程）。感光性レジスト膜４３は、例えばポジ型を使用する。

続いて、図６［３］に示すように、基部及び振動腕部となる領域５２の感光性レジスト膜４３を残し、かつ、溝部となる領域５４の感光性レジスト膜４３を除去する（露光現像工程）。ここで、水晶ウェハ４１上に残された感光性レジスト膜４３は、図８に示す平面形状となる。なお、ここでいう「溝部」とは「表側溝部」及び「裏側溝部」の総称である。

続いて、図７［４］に示すように、感光性レジスト膜４３で覆われていない耐食膜４２を除去することにより、耐食膜４２からなるマスクを作成する（パターニング工程）。耐食膜４２の除去には、耐食膜４２のみをエッチングし、水晶ウェハ４１をエッチングしない強酸を用いる。この耐食膜４２からなるマスクも、図８に示す平面形状となる。

続いて、図７［５Ａ］［５Ｂ］に示すように、耐食膜４２からなるマスクを用いて水晶ウェハ４１をウェットエッチングする（ウェットエッチング工程）。このエッチング液には、フッ酸を用いる。図７［５Ａ］は図８におけるエッチング抑制パターンを有する領域５６の断面図であり、図７［５Ｂ］は図８における貫通孔となる領域５５である。図７［５Ａ］［５Ｂ］では、感光性レジスト膜４３が除去されているが、感光性レジスト膜４３を残しておき又は新しく形成し直して次の工程でリフトオフ法を用いて電極等を形成してもよい。

その後、図１乃至図４に示すように、振動腕部１２ａ，１２ｂ等に励振電極２１ａ，２１ｂ等の金属膜を形成する。これらの金属膜は、例えば成膜、フォトリソグラフィ、エッチングにより形成され、例えばチタンの上にパラジウム又は金が設けられた積層構造となっている。

前述のとおり、露光現像工程（図６［３］）において水晶ウェハ４１上に残される感光性レジスト膜４３は、図８に示す平面形状となる。つまり、図８に示すように、露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、基部及び振動腕部となる領域５２の感光性レジスト膜４３を残し、溝部となる領域５４に感光性レジスト膜４３からなるエッチング抑制パターンとしての突起５７を形成し、かつ、貫通孔となる領域５５の感光性レジスト膜４３を除去する。よって、溝部となる領域５４は、エッチング抑制パターンを有する領域５６と、貫通孔となる領域５５と、からなる。

突起５７は、溝部となる領域５４にＹ’軸方向に沿って一定間隔６１で配置されている。貫通孔となる領域５５では、その突起（仮想線）が一個分形成されていない。

また、前述のとおり、パターニング工程（図７［４］）で作成される耐食膜４２からなるマスクも、図８に示す平面形状となる。そして、図８に示すように、このような平面形状の耐食膜４２からなるマスクを用いることにより、ウェットエッチング工程では、耐食膜４２で覆われていない領域の水晶ウェハ４１を除去するととともに、耐食膜４２からなる突起５７に覆われた領域５８の水晶ウェハ４１をサイドエッチングによって除去する。このとき、耐食膜４２からなる突起５７がエッチング抑制パターンとして作用するので、図１に示す基部１１及び振動腕部１２ａ，１２ｂの外形と貫通孔１５１ａ，…と溝部１４１ａ，…とが一回のウェットエッチングで同時に形成される。つまり、一回のウェットエッチングにおいて、基部１１及び振動腕部１２ａ，１２ｂの外形と貫通孔１５１ａ，…とは完全に抜け落ち、貫通孔１５１ａ，…を除く溝部１４１ａ，…はエッチングレートが抑えられることにより途中までエッチングされたハーフエッチングとなる。

なお、図８に示す突起５７の一定間隔６１、傾き６２及び幅６３は、エッチング抑制パターンとして作用する値、かつ、領域５８の水晶がサイドエッチングによって消滅する値に設定しておく。また、突起５７の傾き６２を６０°とすると、突起５７で覆われる水晶の突出方向が−Ｙ’軸方向、当該水晶の両側面の法線方向が±Ｘ軸方向となる。そして、水晶のエッチングレートは、±Ｘ軸方向が±Ｙ’軸方向よりも大きい。したがって、突起５７の傾き６２を６０°とすることにより、突起５７で覆われる水晶はサイドエッチングされやすくなる。ただし、Ｘ軸及びＹ’軸は三本ずつあるので、ここでいうＸ軸及びＹ’軸は、図１及び図８に示すＸ軸及びＹ’軸とは異なる。

本実施形態２の製造方法によれば、実施形態１の振動素子を製造できることにより、実施形態１の振動素子と同様の作用及び効果を奏する他、次の作用及び効果も奏する。

（１）本実施形態２の製造方法によれば、振動素子１０を製造する際に、一枚のフォトマスクを用いて溝部１４１ａ，…及び貫通孔１５１ａ，…を形成することにより、マスク合せの誤差が生じないので微細な溝部１４１ａ，…内に更に微細な貫通孔１５１ａ，…を精度よく設けることができる。

（２）エッチング抑制パターンを、Ｙ’軸方向に沿って一定間隔６１で溝部となる領域５４に配置された感光性レジスト膜４３からなる突起５７とし、貫通孔となる領域５５では突起５７を形成しない場合は、貫通孔となる領域５５を（突起５７の削除数）×（一定間隔６１）によって簡単に設計できる。したがって、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設ける場合に、設計変更が容易である。

次に、本実施形態２の寸法例について説明する。

図１において、振動腕部１２ａ，１２ｂの長さは１２００μｍ、振動腕部１２ａ，１２ｂの幅は５８μｍ、振動腕部１２ａ（すなわち水晶ウェハ４１）の厚みは１００μｍである。図８において、突起５７の一定間隔６１は５０μｍ、突起５７のＹ’軸方向からの傾き６２は６０°、突起５７の幅６３は４．５μｍである。溝部となる領域５４の幅６５は１３μｍ、貫通孔となる領域の長さ６６は５０μｍである。なお、これらの寸法は、あくまで一例であり、設計上適切な値を選べばよい。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。更に、本発明は次の付記のようにも表現できる。

［付記１］基部と、
この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられ、前記表側溝部と前記裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
を備えた水晶振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。

［付記２］前記エッチング抑制パターンは、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記延設方向に沿って一定間隔で配置された前記感光性レジスト膜からなる突起であり、
前記貫通孔となる領域では前記突起が形成されていない、
付記１記載の水晶振動素子の製造方法。

［付記３］前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられた励振電極と、
前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
を更に備えた前記水晶振動素子を製造する方法であって、
前記ウェットエッチング工程の後に、前記水晶ウェハの露出部分上及び前記感光性レジスト膜上に電極膜を形成する電極膜形成工程と、
この電極膜形成工程の後に、前記感光性レジスト膜上に形成された前記電極膜を前記感光性レジスト膜とともに除去することにより、前記励振電極及び前記電極配線を形成するリフトオフ工程と、
を更に含む付記１又は２記載の水晶振動素子の製造方法。

１０ 振動素子
１１ 基部
１２ａ，１２ｂ 振動腕部
１２１ 先端
１３ 水晶片
１３１ 表面
１３２ 裏面
１３３，１３４ 側面
１４１ａ，１４２ａ，１４１ｂ，１４２ｂ 表側溝部
１４３ａ，１４４ａ，１４３ｂ，１４４ｂ 裏側溝部
１４５ 中間の位置
１５１ａ，１５２ａ，１５１ｂ，１５２ｂ 貫通孔
２１ａ，２１ｂ 励振電極
２２１ａ，２２２ａ，２２１ｂ，２２２ｂ 電極配線
２３１ａ，２３２ａ，２３１ｂ，２３２ｂ パッド電極
２４ａ，２４ｂ 電極配線
２５ａ，２５ｂ 周波数調整用金属膜
３０ 素子搭載部材
３１ パッド電極
３２ 導電性接着剤

４１ 水晶ウェハ
４２ 耐食膜
４３ 感光性レジスト膜
５２ 振動腕部となる領域
５４ 溝部となる領域
５５ 貫通孔となる領域
５６ エッチング抑制パターンを有する領域
５７ 突起
５８ 突起に覆われた領域

６１ 一定間隔
６２ 傾き
６３，６５ 幅
６６ 長さ

Claims (6)

1. 基部と、
   この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
   これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
   これらの表側溝部内及び裏側溝部内に設けられ、当該表側溝部と当該裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
   前記表側溝部内、前記裏側溝部内及び前記振動腕部の両側面に設けられた励振電極と、
   前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
   を備えた水晶振動素子において、
   前記貫通孔は、前記表側溝部及び前記裏側溝部の前記延設方向の長さの中間の位置よりも前記振動腕部の先端に近い位置に設けられた、
   ことを特徴とする水晶振動素子。
2. 前記貫通孔は、前記振動腕部の先端に最も近い位置に設けられた、
   請求項１記載の水晶振動素子。
3. 前記表側溝部及び前記裏側溝部は、前記振動腕部の延設方向に沿って並列に二本ずつ設けられ、
   前記貫通孔は全ての前記表側溝部及び前記裏側溝部に設けられた、
   請求項１又は２記載の水晶振動素子。
4. 前記基部の表面及び裏面にそれぞれパッド電極が設けられ、
   前記裏面の前記パッド電極は、素子搭載部材のパッド電極に対して導電性接着剤を介して電気的に接続され、
   前記基部の表面に、前記パッド電極と前記表側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線が設けられ、
   前記基部の裏面に、前記パッド電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線が設けられていない、
   請求項１乃至３のいずれか一つに記載の水晶振動素子。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の水晶振動素子を製造する方法であって、
   水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
   前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
   前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
   前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
   前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
   を含み、
   前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
   ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。
6. 前記エッチング抑制パターンは、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記延設方向に沿って一定間隔で配置された前記感光性レジスト膜からなる突起であり、
   前記貫通孔となる領域では前記突起が形成されていない、
   請求項５記載の水晶振動素子の製造方法。

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