JP4502219B2 - 音叉型水晶振動子素子の製造方法 - Google Patents
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Description
一般的な音叉型水晶振動子素子の構成について図3を使って説明する。図3は、一般的な音叉型水晶振動子素子の概略構成図である。
図3に示すように、一般的な音叉型水晶振動子素子は、水晶の単結晶を切り出されて形成されており、基部10と、基部10から突出した2本の腕部11及び12とから構成されている。
同様に、腕部12の水晶18の表面部及び裏面部には、溝部及び電極16が形成されている。また、電極15及び16は、腕部11,12の外側面部及び内側面部にも形成されている。
このように、腕部11及び12には表面部及び裏面部に溝部が設けられているため、図示は省略するが、腕部11及び12の断面は略H字型となっている。
ところで、上記音叉型水晶振動子素子は、微細化に伴い、腕部11及び12の付け根部分においてショート不良が発生しやすい。
上記ショート不良について図4を用いて具体的に説明する。図4は、図3のA−A′部分にショート不良が発生した場合の模式断面説明図である。
図4に示すように、腕部11及び12の付け根部分(股部30)は、基部10から腕部11及び12が形成されている。そして、腕部11の内側面部には電極15が設けられ、腕部12の内側面部には電極16が形成されている。
まず、水晶基板上において、機械加工やフォトリソグラフィ/エッチングによって音叉型に加工し、更に腕部11及び12の溝部を形成した後、電極となる金属膜を真空蒸着又はスパッタリングによって形成する。
そして、金属膜上に塗布したレジストをフォトリソグラフィによって所望のパターンに露光現像した後、エッチングにより当該レジストパターンをマスクとして金属膜をパターニングする。その後、レジストを剥離して電極15及び16が形成される。従来の音叉型水晶振動子素子の製造方法では、このようにして電極15及び16が形成されている。
尚、音叉型水晶振動子に関する先行技術としては、特開2001−085963号公報(特許文献1)、特開平08−139337号公報(特許文献2)、特開2003−133875号公報(特許文献3)、特開2005−134364号公報(特許文献4)がある。
特に、特許文献1には、水晶ウエハから切り離された個々の圧電振動片(水晶振動子素子)をパッケージに封止した状態で、加工装置から金属被膜部分にレーザ光を照射して、金属を蒸発させて除去することが記載されている。
また、ショートを防ぐには、プロセス精度を向上させる必要があり、製造コストが増大するという問題点があった。
また、本発明は、基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子であって、腕部の付け根部分に相当する股部の中央部の基部に、フォトリソグラフィとエッチングでパターニングされた金属電極パターンのエッチング残りの残留金属をレーザによって削り取って除去したレーザ照射痕があることを特徴としている。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法は、基部と、基部から突出した2本の腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法であって、金属膜を形成し、フォトリソグラフィ/エッチングにより金属電極パターンを形成した後、腕部の付け根に相当する股部にレーザ照射を行うものであり、股部における金属膜のエッチング残りがあってもレーザ照射により残留金属膜を蒸発させて除去することができ、電極間のショートを防ぐことができるものである。
図1は、本発明の実施の形態に係る音叉型水晶発振子素子の製造方法(本方法)の特徴を示す説明図であり、(a)はレーザ照射前の股部、(b)はレーザ照射後の股部の模式説明図である。また、図2は、レーザ照射後の股部の模式断面説明図である。尚、図3、図4と同様の構成を持つ部分については同一の符号を付して説明する。
まず、Z−cut水晶板(厚み:100μm〜150μm)を基部10と2本の腕部11,12を備えた音叉型に加工する。加工には、機械加工や、フォトリソグラフィとエッチングの組合せの技術が用いられる。更に、腕部11,12の溝部を機械加工又はフォトリソグラフィ/エッチングで形成する。
そして、レジスト剥離後、本方法の特徴である股部30へのレーザ照射を行う。
その他の製造工程は従来と同様である。
特に、本方法の特徴として、図1(a)(b)に示すように、レーザ照射する位置は、股部30の中央部付近であって、残留金属31のみに当たるように照射するのではなく、その付近の基部10にも照射されるようにして、残留金属を確実に除去するものである。
音叉型水晶振動子素子を製造する際には、水晶ウエハ上で複数の音叉型水晶振動子素子を一括して製造するものであり、水晶ウエハ上において音叉型に切り出された複数の水晶片が配列された状態で、金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングによって金属電極及び配線パターンを形成した後、個々の音叉型水晶振動子素子を水晶ウエハから切り離すようになっている。
これにより、レーザ照射の処理を迅速に行うことができるものである。
上述したように、本方法では、ウエハプロセス中で全ての素子に対して同じレーザ照射を施すため、エッチング残りを確実に除去し、且つエッチング残りのない基部10照射しても振動子の動作特性に影響がない程度の波長、及び光径を選択することが必要である。
レーザの種類や光径は、音叉型水晶振動子素子の形状や大きさに応じて適宜選択可能である。
本発明の実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法によれば、音叉型に加工された水晶基板上に蒸着又はスパッタリングにより金属膜を形成して、フォトリソグラフィ/エッチングにより当該金属膜を所望の電極及び配線の形状にパターニングした後、股部30にレーザ照射の処理を施すようにしているので、股部30に金属膜のエッチング残りがあっても、レーザ照射で残留金属膜を除去することができ、股部30における電極間のショート不良を無くすことができ、歩留まりを向上させることができる効果がある。
Claims (10)
- 基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法であって、
金属電極パターン形成後に、前記腕部の付け根部分に相当する股部にレーザ照射を行う工程を備えたことを特徴とする音叉型水晶振動子素子の製造方法。 - 股部の中央部の基部を一部削り取るようレーザ照射を行うことを特徴とする請求項1記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
- 複数の音叉型水晶振動子素子が水晶ウエハ面内に配列されている状態において、前記水晶ウエハ面に対して略垂直の方向から、前記配列されている複数の音叉型水晶振動子素子にレーザ照射を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
- 照射するレーザの波長が、1064nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
- 照射するレーザの光径が、5μm以上90μm未満であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
- 照射するレーザが、YAG、YVO4、YLFのいずれかによって生成されたレーザであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
- 基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子であって、
前記腕部の付け根部分に相当する股部の中央部の基部に、レーザによって前記基部の厚み方向の表面の一部が削り取られて、えぐられた状態で当該厚み方向に貫通して形成されたレーザ照射痕があることを特徴とする音叉型水晶振動子素子。 - 基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子であって、
前記腕部の付け根部分に相当する股部の中央部の基部に、フォトリソグラフィとエッチングでパターニングされた金属電極パターンのエッチング残りの残留金属をレーザによって削り取って除去したレーザ照射痕があることを特徴とする音叉型水晶振動子素子。 - 請求項7又は8記載の音叉型水晶振動子素子がパッケージに収納されていることを特徴とする水晶振動子。
- 請求項9記載の水晶振動子と増幅回路とがパッケージに収納されていることを特徴とする水晶発振器。
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