JP2015177480A - 圧電振動片の製造方法、圧電振動片、及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】スプリアスの影響を低減させることが可能な圧電振動片を低コストで製造可能な圧電振動片の製造方法、振動特性に優れた圧電振動片及び圧電デバイスを提供すること。【解決手段】基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備え、中央部から周辺部までの間に傾斜部が形成される圧電振動片の製造方法であって、表面及び裏面の少なくとも一方に保護層を形成する工程と、保護層上にマスク層を形成する工程と、保護層及びマスク層のうち周辺部に対応する部分を除去する工程と、基板及び保護層をエッチング可能なエッチング液中に基板を浸漬し、エッチング液で保護層の側面をエッチングして基板を順次露出させながら基板をエッチングすることにより傾斜部を形成する工程と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法、圧電振動片、及び圧電デバイスに関する。

携帯端末や携帯電話などの電子機器では、水晶振動子や水晶発振器などの圧電デバイスが搭載されている。このような圧電デバイスは、水晶振動片などの圧電振動片と、リッドと、ベースとから構成される。圧電振動片の一例として、表面及び裏面の少なくとも一方に周辺部より厚い厚肉部を有する構成が知られている（特許文献１参照）。このように厚肉部を形成することにより、振動エネルギーを効率よく閉じ込めることができ、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）を低減させる等の利点がある。このような厚肉部の構成としては、例えば中央部が周辺部に対して段状に突出したメサ部などが知られている。メサ部では、周辺部との段差が大きいほど、振動エネルギーを強く閉じ込めることが可能となる。

メサ部を含む厚肉部は、例えばＡＴカットの水晶ウェハからエッチング加工により形成される。エッチング加工においては、まず水晶材上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜を露光及び現像することで、厚肉部に対応する形状のレジスト膜を形成する。そして、このレジスト膜が形成された水晶材に対してエッチングを行うことにより、レジスト膜及び水晶材の露出部分が除去され、厚肉部及び周辺部の形状が形成されることになる。

一方、このようなメサ部が形成された圧電振動片においては、中央部と周辺部との間の段差部分が境界として作用し、スプリアスによる影響を受けやすくなる場合がある。そこで、例えばメサ部を多段に形成し、メサ部１つあたりの段差を小さくすることにより、スプリアスの影響を緩和しようとする構成が提案されている。

特開平４−３２２５０８号公報

しかしながら、メサ部を多段に形成する構成では、メサ部の数だけパターニングとエッチングとを繰り返す必要があるため、製造工程が長くなり、製造コストが高くなってしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明は、スプリアスの影響を低減させることが可能な圧電振動片を低コストで製造可能な圧電振動片の製造方法、振動特性に優れた圧電振動片及び圧電デバイスを提供することを目的とする。

本発明では、基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備え、中央部から周辺部までの間に傾斜部が形成される圧電振動片の製造方法であって、表面及び裏面の少なくとも一方に保護層を形成する工程と、保護層上にマスク層を形成する工程と、保護層及びマスク層のうち周辺部に対応する部分を除去する工程と、基板及び保護層をエッチング可能なエッチング液中に基板を浸漬し、エッチング液で保護層の側面をエッチングして基板を順次露出させながら基板をエッチングすることにより傾斜部を形成する工程と、を含む。

また、エッチング液は、保護層に対するエッチングレートが基板に対するエッチングレートよりも高いものが用いられてもよい。また、保護層は、ＮＳＧ、ＰＳＧ、及びＢＳＧのうち少なくとも１種類が用いられるシリコン酸化物、またはシリコン窒化物を含んでもよい。また、保護層及びマスク層を除去する工程は、マスク層上にレジスト層を形成することと、フォトリソグラフィ法によってレジスト層をパターニングして周辺部に対応する保護層及びマスク層を露出させることと、保護層及びマスク層の露出部分を除去することと、マスク層上に残存するレジスト層を除去すること、とを含んでもよい。

また、本発明では、基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備える圧電振動片であって、中央部と周辺部との間に傾斜部が配置され、傾斜部は、平均粗さが１００ｎｍ以下の平面を含む。また、基板は、水晶基板が用いられてもよい。

本発明の態様によれば、エッチング液で保護層の側面をエッチングして基板を順次露出させながら基板をエッチングすることにより傾斜部を形成するため、保護層等のパターニング及びエッチングを繰り返すことなく、厚肉部を形成できる。これにより、スプリアスの影響を低減させることが可能な圧電振動片を低コストで製造できる。また、基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備え、中央部と周辺部との間に傾斜部が配置され、傾斜部は、平均粗さが１００ｎｍ以下の平面を含むため、ＣＩ値が高くなるのを抑制できる。これにより、振動特性に優れた圧電振動片を提供できる。

第１実施形態に係る圧電振動片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１の圧電振動片の製造工程を示す図である。 図１の圧電振動片の製造工程を示す図である。 図１の圧電振動片の製造工程を示す図である。 第２実施形態に係る圧電振動片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 圧電デバイスの実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面においてハッチングした部分は金属膜を表している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、圧電振動片の表面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面において圧電振動片の長手方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＺ方向と表記する。ＸＺ平面に垂直な方向（圧電振動片の厚さ方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

＜第１実施形態＞
（圧電振動片１０の構成）
第１実施形態に係る圧電振動片１０について、図１を用いて説明する。圧電振動片１０には、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられている。ＡＴカットは、水晶振動子や水晶発振器等の圧電デバイスが常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、光学軸に対して結晶軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。なお、後述する第２実施形態においても同様である。

圧電振動片１０は、図１に示すように、Ｘ方向に長辺、Ｚ方向に短辺を有する矩形の板状の部材から形成されている。第１実施形態では、圧電振動片１０として、例えば辺比が５０以下のものが用いられるが、これには限定されない。圧電振動片１０は、振動部１１と、被接合部１２とを有している。被接合部１２は、後述の圧電デバイス１００のベース部１３０等に接合される部分として用いられる。振動部１１の表面（＋Ｙ側の面）には、厚肉部１３が形成されている。また、振動部１１の裏面（−Ｙ側の面）には、厚肉部１４が形成されている。厚肉部１３は、周辺部１５よりも＋Ｙ軸方向に高く形成されている。また、厚肉部１４は、周辺部１５よりも−Ｙ軸方向に高く形成されている。なお、周辺部１５は、表面及び裏面とも被接合部１２と同一平面となっている。

厚肉部１３、１４は、図１（ａ）に示すように、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。また、厚肉部１３、１４は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、平面状に形成された中央部１３ａ、１４ａと、この中央部１３ａ、１４ａからそれぞれ周辺部１５との間に配置される傾斜部１３ｂ、１４ｂとを有している。中央部１３ａ、１４ａは、ＸＺ平面に平行に形成される。中央部１３ａ、１４ａは、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。中央部１３ａ、１４ａのＸ軸方向及びＺ軸方向の寸法は、所定の寸法に設定される。中央部１３ａ、１４ａのＸ軸方向又はＺ軸方向の寸法については、同一であってもよいし、異なってもよい。また、Ｙ方向から見たときに中央部１３ａと中央部１４ａとがＸ軸方向にずれていてもよい。

傾斜部１３ｂ、１４ｂは、例えば平面状に形成されている。傾斜部１３ｂ、１４ｂは、一部に曲面を含んでもよい。傾斜部１３ｂ、１４ｂは、Ｙ方向から見たときに矩形環状に形成されている。傾斜部１３ｂ、１４ｂのＸ軸方向又はＺ軸方向の寸法については、同一であってもよいし、異なってもよい。また、Ｙ方向から見たときに傾斜部１３ｂと傾斜部１４ｂとがＸ軸方向にずれていてもよい。傾斜部１３ｂ、１４ｂの表面は、平均粗さが１００ｎｍ以下となるように形成されている。

このように、振動部１１に厚肉部１３、１４が形成されることにより、振動部１１の厚さを変化させることができる。これにより、振動エネルギーを厚肉部１３、１４に効率よく閉じ込めることができ、ＣＩ値を低減させることができる。また、傾斜部１３ｂ、１４ｂの表面の平均粗さが１００ｎｍ以下となるように形成されているため、ＣＩ値がより低減されることになる。なお、厚肉部１３、１４のうちいずれか一方が設けられない構成であってもよい。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、厚肉部１３の中央部１３ａの＋Ｙ側の面には、励振電極１８が形成されている。励振電極１８は、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。励振電極１８は、中央部１３ａの領域内に形成されている。一方、厚肉部１４の中央部１４ａの−Ｙ側の面には、励振電極１９が形成されている。励振電極１９は、Ｙ方向から見たときに矩形状に形成されている。励振電極１９は、中央部１４ａの領域内に形成されている。励振電極１８と励振電極１９とは、Ｙ方向から見たときに重なった状態となっている。

これら励振電極１８と励振電極１９との間に所定の電圧が印加されることにより、振動部１１は所定の振動数で振動する。なお、励振電極１８、１９は、上記構成に限定されず、Ｙ方向から見たときに両者が重らなくてもよい。また、例えば、励振電極１８は、傾斜部１３ｂの少なくとも一部を覆うような領域まで形成されてもよいし、周辺部１５の少なくとも一部を覆うような領域まで形成されてもよい。同様に、励振電極１９は、傾斜部１４ｂの少なくとも一部を覆うような領域まで形成されてもよいし、周辺部１５の少なくとも一部を覆うような領域まで形成されてもよい。

被接合部１２の表面（＋Ｙ側の面）には、励振電極１８から−Ｘ方向に引き出され、−Ｘ側かつ−Ｚ側の領域まで引き出された引出電極１８ａが形成されている。引出電極１８ａは、被接合部１２の側面１２ａを介して被接合部１２の裏面まで引き出されている。引出電極１８ａは、励振電極１８と電気的に接続される。被接合部１２の裏面（−Ｙ側の面）には、励振電極１９から−Ｘ方向に引き出され、−Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域まで引き出された引出電極１９ａが形成されている。引出電極１９ａは、励振電極１９と電気的に接続される。

励振電極１８、１９及び引出電極１８ａ、１９ａは、導電性の金属膜であり、それぞれ一体の金属膜として、同一の膜構成により形成されている。なお、励振電極１８、１９と引出電極１８ａ、１９ａとは、膜構成が異なって形成されてもよい。導電性の金属膜は、例えば、圧電振動片である水晶材との密着性を確保するための下地膜としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した積層構造が採用される。

このように、第１実施形態に係る圧電振動片１０によれば、振動部１１の中央部１３ａ、１４ａに、周辺部１５より厚い厚肉部１３、１４を備え、中央部１３ａ、１４ａと周辺部１５との間に傾斜部１３ｂ、１４ｂが配置されるため、厚肉部１３、１４と周辺部１５との境界におけるスプリアスの影響を低減させることが可能である。また、傾斜部１３ｂ、１４ｂの表面が粗いとＣＩ値が高くなってしまうが、本実施形態では傾斜部１３ｂ、１４ｂが平均粗さ１００ｎｍ以下の平面を含むため、ＣＩ値が高くなるのを抑制できる。これにより、振動特性に優れた圧電振動片１０を提供できる。

（圧電振動片１０の製造方法）
次に、圧電振動片１０の製造方法について説明する。
先ず、圧電ウェハＡＷが用意される。圧電振動片１０は、圧電ウェハＡＷから個々の圧電振動片１０を取り出す多面取りが行われる。なお、圧電振動片１０の製造工程を図２〜図４に示すが、図中において圧電ウェハＡＷは、１個の圧電振動片１０が形成される領域のみを示し、他の領域については省略している。圧電ウェハＡＷは、水晶結晶体からＡＴカットにより所定の厚さで切り出され、表面が洗浄される。

次に、図２（ａ）に示すように、まず圧電ウェハＡＷの表面（＋Ｙ側の面）及び裏面（−Ｙ側の面）において、それぞれ保護層Ｐを形成する。保護層Ｐは、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を含む。シリコン酸化物としては、例えばＮＳＧ、ＰＳＧ、及びＢＳＧのうち少なくとも１種類が用いられる。この工程では、例えばプラズマＣＶＤ法によって保護層Ｐを形成する。これにより、保護層Ｐが高密度で形成されることになる。なお、蒸着法など、他の手法で保護層Ｐを形成してもよい。

保護層Ｐを形成した後、図２（ｂ）に示すように、該保護層Ｐ上にそれぞれマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍとしては、保護層Ｐとの密着性を確保するための下地膜としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した積層構造が採用される。マスク層Ｍを形成した後、図２（ｃ）に示すように、該マスク層Ｍ上にそれぞれレジスト層Ｒを形成する。

次に、図３（ａ）に示すように、圧電ウェハＡＷの周辺領域Ｓ１に対して露光光を照射する。周辺領域Ｓ１は、周辺部１５に対応する領域である。この場合、例えば周辺領域Ｓ１で開口するパターンを持つマスク（不図示）を配置し、マスクを介して周辺領域Ｓ１に露光光を照射する。これにより、レジスト層Ｒの周辺領域Ｓ１が露光される。その後、現像処理を行うことで、図３（ｂ）に示すように、レジスト層Ｒのうち露光された周辺領域Ｓ１を除去し、マスク層Ｍを露出させる。

次に、図３（ｃ）に示すように、マスク層Ｍのうちレジスト層Ｒから露出した部分（露出部分Ｍａ）を除去する。この工程では、例えば圧電ウェハＡＷの全体を第１のエッチング液中に浸漬させる。第１のエッチング液としては、例えばフッ酸系の液体を用いることができる。なお、マスク層Ｍのうち下地膜の金属と、上層の金属とで異なる種類のエッチング液を用いてもよい。マスク層Ｍの露出部分Ｍａを除去することにより、保護層Ｐのうち周辺領域Ｓ１に重なる部分（露出部分Ｐａ）が露出する。なお、保護層Ｐを露出させた後、マスク層Ｍ上に残存するレジスト層Ｒを除去してもよい。

次に、図４（ａ）に示すように、保護層Ｐの露出部分Ｐａを除去する。この工程では、例えば圧電ウェハＡＷの全体を第２のエッチング液中に浸漬させる。第２のエッチング液としては、保護層Ｐと圧電ウェハＡＷとの両方をエッチング可能な液体が用いられる。本実施形態では、第２のエッチング液として、例えば保護層Ｐに対するエッチングレートが圧電ウェハＡＷに対するエッチングレートよりも高い液体が用いられる。このような液体として、例えばフッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合水溶液などが挙げられる。保護層Ｐのうちマスク層Ｍから露出した部分を除去することにより、圧電ウェハＡＷの周辺領域Ｓ１が露出する。

また、この工程では、保護層Ｐの露出部分Ｐａが圧電ウェハＡＷ側に除去されていく過程で、露出部分Ｐａとマスク層Ｍとの境界部分にも第２のエッチング液に浸される。このため、保護層Ｐは、露出部分Ｐａが圧電ウェハＡＷ側に除去されるとともに、マスク層Ｍに近接する部分が圧電ウェハＡＷの周辺領域Ｓ１側から中央領域Ｓ２側に除去される。したがって、図４（ａ）に示すように、保護層Ｐの露出部分Ｐａが除去された状態において、保護層Ｐの側面Ｐｂは、圧電ウェハＡＷ側からマスク層Ｍ側にかけて内側に傾くように形成される。

保護層Ｐの露出部分Ｐａを除去した後も、引き続き圧電ウェハＡＷを第２のエッチング液中に浸漬させる。この状態において、圧電ウェハＡＷの周辺領域Ｓ１と、保護層Ｐの側面Ｐｂとが第２のエッチング液に浸される。本実施形態では、第２のエッチング液として、保護層Ｐに対するエッチングレートが圧電ウェハＡＷに対するエッチングレートよりも高い液体が用いられるため、圧電ウェハＡＷの周辺領域Ｓ１が厚さ方向に除去されていくと共に、これよりも速い速度で保護層Ｐの側面Ｐｂが圧電ウェハＡＷの中央領域Ｓ２側へ向けて除去されていく。このように保護層Ｐの側面Ｐｂが圧電ウェハＡＷの中央領域Ｓ２側へ向けて除去されると、圧電ウェハＡＷの露出部分が周辺領域Ｓ１から中央領域Ｓ２側に広がり、圧電ウェハＡＷの新たな露出部分が第２のエッチング液に浸される。そして、該圧電ウェハＡＷの新たな露出部分が厚さ方向に除去されていく。このようにして、保護層Ｐの側面Ｐｂをエッチングして圧電ウェハＡＷを順次露出させながら、圧電ウェハＡＷの周辺部側から中央部側にかけて時間差をつけてエッチングすることにより、図４（ｂ）に示すように、傾斜部１３ｂ、１４ｂが形成される。そして、レジスト層Ｒ及びマスク層Ｍで覆われた部分には、中央部１３ａ、１４ａが形成される。

なお、本実施形態のように保護層ＰがプラズマＣＶＤ法によって形成される場合、保護層Ｐの密度分布が均一に形成されるため、保護層Ｐの全体が均一な速度でエッチングされる。これにより、圧電ウェハＡＷが均一な速度で露出されていくため、圧電ウェハＡＷの表面全体が均一にエッチングされる。このため、傾斜部１３ｂ、１４ｂの表面は、平均粗さが例えば１００ｎｍ以下となるように滑らかに形成される。

その後、レジスト層Ｒ及びマスク層Ｍを除去し、図４（ｃ）に示すように、圧電ウェハＡＷの表面及び裏面に金属膜を形成し、所定のパターンにエッチングすることにより、中央部１３ａ、１４ａに励振電極１８、１９が形成されると共に、中央部１３ａ、１４ａから周辺部１５にかけて引出電極１８ａ、１９ａ（図４（ｃ）では省略）が形成されて、圧電振動片１０が完成する。

このように、第１実施形態に係る圧電振動片１０の製造方法によれば、第２のエッチング液で保護層Ｐの側面Ｐｂをエッチングして圧電ウェハＡＷを順次露出させながら圧電ウェハＡＷをエッチングすることにより傾斜部１３ｂ、１４ｂを形成するため、保護層Ｐ等のパターニング及びエッチングを繰り返すことなく、厚肉部１３、１４を形成できる。これにより、スプリアスの影響を低減させることが可能な圧電振動片１０を低コストで製造できる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る圧電振動片２０について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。圧電振動片２０は、図５に示すように、振動部２１と、振動部２１を囲んだ枠部３０と、振動部２１と枠部３０とを連結する連結部２２とを有し、振動部２１と枠部３０との間にはＹ軸方向に貫通する貫通穴３１が形成されている。

圧電振動片２０は、図５（ａ）に示すように、振動部２１の表面（＋Ｙ側の面）に厚肉部２３が形成され、裏面（−Ｙ側の面）に厚肉部２４が形成されている。厚肉部２３は、振動部２１の周辺部２５より＋Ｙ方向に高く形成されている。厚肉部２３は、中央部２３ａ及び傾斜部２３ｂを有している。厚肉部２４は、振動部２１の周辺部２５より−Ｙ方向に高く形成されている。厚肉部２４は、中央部２４ａ及び傾斜部２４ｂを有している。これら中央部２３ａ及び傾斜部２３ｂや中央部２４ａ及び傾斜部２４ｂは、第１実施形態の中央部１３ａ及び傾斜部１３ｂや中央部１４ａ及び傾斜部１４ｂと同様であるため、説明を省略する。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、厚肉部２３には、励振電極２８が形成され、厚肉部２４には、励振電極２９が形成されている。これら励振電極２８、２９は、第１実施形態の励振電極１８、１９と同様である。引出電極２８ａは、励振電極２８から連結部２２及び枠部３０の表面（＋Ｙ側の面）に−Ｘ方向に引き出され、枠部３０の表面の−Ｘ側かつ−Ｚ側の領域まで形成される。さらに、引出電極２８ａは、枠部３０の内側の側面や連結部２２の側面を介して枠部３０の裏面（−Ｙ側の面）まで引き出される。引出電極２９ａは、励振電極２９から連結部２２及び枠部３０の裏面（−Ｙ側の面）に−Ｘ方向に引き出され、枠部３０の裏面の＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域まで引き出される。なお、励振電極２８、２９及び引出電極２８ａ、２９ａは、第１実施形態の励振電極１８、１９及び引出電極１８ａ、１９ａと同様の金属膜が用いられる。

圧電振動片２０の製造方法について説明する。枠部３０の内側に相当する領域に対して、上記した圧電振動片１０の製造方法と同様に、保護層Ｐ、マスク層Ｍ及びレジスト層Ｒを圧電ウェハＡＷ上に配置してウェットエッチングを行うことにより、マスク層Ｍ及びレジスト層Ｒをパターニングする。その後、保護層Ｐ及び圧電ウェハＡＷを所定のエッチング液（例えば、第１実施形態における第２のエッチング液）に浸漬させ、保護層Ｐの側面Ｐｂをエッチングして圧電ウェハＡＷを順次露出させながら圧電ウェハＡＷをエッチングすることにより傾斜部２３ｂ、２４ｂを形成する。次に、励振電極２８、２９及び引出電極２８ａ、２９ａがパターニングされた後、振動部２１や連結部２２と枠部３０との間の圧電ウェハＡＷがエッチング等により除去されることで貫通孔３１が形成され、圧電振動片２０が完成する。

このように、第２実施形態によれば、厚肉部２３及び厚肉部２４は、周辺部２５との境界におけるスプリアスの影響を低減させることが可能である。また、保護層Ｐの側面Ｐｂをエッチングして圧電ウェハＡＷを順次露出させながら圧電ウェハＡＷをエッチングすることにより傾斜部２３ｂ、２４ｂを形成するため、保護層Ｐ等のパターニング及びエッチングを繰り返すことなく、厚肉部２３、２４を形成できる。これにより、スプリアスの影響を低減させることが可能な圧電振動片２０を低コストで製造できる。さらに、また、本実施形態では傾斜部２３ｂ、２４ｂが平均粗さ１００ｎｍ以下の平面を含むため、ＣＩ値が高くなるのを抑制できる。

＜圧電デバイス＞
次に、圧電デバイス１００の実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。なお、図６（ａ）では、リッド部を透過して表している。この圧電デバイス１００は、図６に示すように、圧電振動片１０と、圧電振動片１０を収容したパッケージ本体１１０とを有している。パッケージ本体１１０は、リッド部１２０とベース部１３０とを有している。これらリッド部１２０及びベース部１３０としては、例えばガラスやシリコンが用いられる。

リッド部１２０は、図６（ｂ）に示すように、裏面（−Ｙ側の面）の中央部分に凹部１２１が設けられ、この凹部１２１を囲むように接合面１２２が形成されている。なお、凹部１２１は、圧電振動片１０を収容する空間として用いられる。ベース部１３０は、板状であって、表面（＋Ｙ側の面）１３１に接続電極１３２、１３３が形成される。ベース部１３０の裏面（−Ｙ側の面）には、外部電極１３４、１３５が形成される。外部電極１３４、１３５は、基板等に実装される際の一対の実装端子として用いられる。ベース１３０には、Ｙ方向に貫通する貫通電極１３６、１３７が形成される。貫通電極１３６を介して接続電極１３２と外部電極１３４とが電気的に接続され、貫通電極１３７を介して接続電極１３３と外部電極１３５とが電気的に接続される。

接続電極１３２、１３３及び外部電極１３４、１３５は、例えばメタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着により導電性の金属膜が成膜されることで形成される。金属膜としては、圧電振動片１０の励振電極１８等と同様に、例えば、下地膜としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した積層構造が採用される。貫通電極１３６、１３７は、ベース１３０に設けられた貫通孔を銅メッキ等により充填して形成される。

リッド部１２０とベース部１３０とは、接合面１２２と表面１３１との間に配置された接合材１４０によって接合される。圧電振動片１０は、導電性接着剤１３８、１３９によってベース部１３０に接合され、図６（ｂ）に示すように、リッド部１２０の凹部１２１内に配置される。凹部１２１内（パッケージ１１０内）は、例えば真空雰囲気に設定されるが、これに限定されず、窒素などの不活性ガスが封入されてもよい。導電性接着剤１３８、１３９としては、シリコン系やポリイミド系の導電性接着剤が用いられる。導電性接着剤１３８により、引出電極１８ａと接続電極１３２とが電気的に接続される。また、導電性接着剤１３９により、引出電極１９ａと接続電極１３３とが電気的に接続される。

このように、圧電デバイス１００によれば、振動エネルギーが効率よく閉じ込められ、スプリアスの影響が抑制され、振動特性の高い圧電振動片１０が用いられるので、品質の良い圧電デバイスを提供できる。なお、上記実施形態では、第１実施形態の圧電振動片１０が用いられているが、これに代えて第２実施形態で説明した圧電振動片２０が用いられてもよい。また、リッド部１２０とベース部１３０とが接合材１４０を介して接合されることに限定されず、直接接合されてもよい。

圧電デバイス１００の製造方法は、リッド部１２０を多面取りするリッドウェハと、ベース部１３０を多面取りするベースウェハとが用いられる。リッドウェハに対して凹部１２１が加工され、ベースウェハに対して接続電極１３２等が形成される。次に、ベースウェハの所定箇所に圧電振動片１０がそれぞれ導電性接着剤１３８により保持される。次に、真空雰囲気下でリッドウェハとベースウェハとが接合される。次に、スクライブラインに沿ってダイシングされることにより個々の圧電デバイス１００が完成する。

なお、第２実施形態の圧電振動片２０を含む圧電デバイスについては、圧電振動片２０の枠部３０の表面（＋Ｙ側の面）にリッド部が接合され、枠部３０の裏面（−Ｙ側の面）にベース部が接合されて構成される。その際、枠部３０の裏面に形成された引出電極２８ａ、２９ａがベース部に形成された接続電極とそれぞれ電気的に接続される。圧電振動片２０の振動部２１は、枠部３０に囲まれ、かつリッド部とベース部とで挟まれた空間内に保持される。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、厚肉部１３、１４等は、Ｙ方向から見て矩形状に形成されることに限定されず、円形状、楕円形状、長円形状、または四角以外の多角形状に形成されてもよい。

また、水晶振動片として用いられる水晶材は、ＡＴカットされたものに限定されず、厚みすべり振動により振動するものであればよく、ＳＣカットされたものなどを用いてもよい。また、圧電振動片としては、水晶振動片に限定されず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどを用いたものでもよい。また、上記した実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子（圧電振動子）を示しているが、発振器であってもよい。

ＡＷ…圧電ウェハ（基板）
Ｐ…保護層
Ｐａ…露出部分
Ｐｂ…側面
Ｍ…マスク層
Ｍａ…露出部分
Ｒ…レジスト層
Ｓ１…周辺領域
Ｓ２…中央領域
１０、２０…圧電振動片
１１、２１…振動部
１３、１４、２３、２４…厚肉部
１３ａ、１４ａ、２３ａ、２４ａ…中央部
１３ｂ、１４ｂ、２３ｂ、２４ｂ…傾斜部
１５、２５…周辺部
１００…圧電デバイス
１２０…リッド部
１３０…ベース部

Claims (7)

1. 基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備え、前記中央部から前記周辺部までの間に傾斜部が形成される圧電振動片の製造方法であって、
   前記表面及び裏面の少なくとも一方に保護層を形成する工程と、
   前記保護層上にマスク層を形成する工程と、
   前記保護層及び前記マスク層のうち前記周辺部に対応する部分を除去する工程と、
   前記基板及び前記保護層をエッチング可能なエッチング液中に前記基板を浸漬し、前記エッチング液で前記保護層の側面をエッチングして前記基板を順次露出させながら前記基板をエッチングすることにより前記傾斜部を形成する工程と、を含む圧電振動片の製造方法。
2. 前記エッチング液は、前記保護層に対するエッチングレートが前記基板に対するエッチングレートよりも高いものが用いられる請求項１記載の圧電振動片の製造方法。
3. 前記保護層は、ＮＳＧ、ＰＳＧ、及びＢＳＧのうち少なくとも１種類が用いられるシリコン酸化物、またはシリコン窒化物を含む請求項１または請求項２記載の圧電振動片の製造方法。
4. 前記保護層及び前記マスク層を除去する工程は、前記マスク層上にレジスト層を形成することと、フォトリソグラフィ法によって前記レジスト層をパターニングして前記周辺部に対応する前記保護層及び前記マスク層を露出させることと、前記保護層及び前記マスク層の露出部分を除去することと、前記マスク層上に残存する前記レジスト層を除去すること、とを含む請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動片の製造方法。
5. 基板の表面及び裏面の少なくとも一方の中央部に、周辺部より厚い厚肉部を備える圧電振動片であって、
   前記中央部と前記周辺部との間に傾斜部が配置され、
   前記傾斜部は、平均粗さが１００ｎｍ以下の平面を含む圧電振動片。
6. 前記基板は、水晶基板が用いられる請求項５記載の圧電振動片。
7. 請求項５または請求項６記載の圧電振動片を含む圧電デバイス。

Images