JP5936438B2 - Method for manufacturing piezoelectric vibration device - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、移動体通信機、スマートメーター等電子機器や時計の基準信号源として用いられる圧電振動デバイスの製造方法に関する。詳しくは、金(Au)とニッケル(Ni)が積層した構造の電極を有する圧電振動デバイスの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibration device used as a reference signal source for electronic devices such as mobile communication devices and smart meters and watches. Specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibration device having an electrode having a structure in which gold (Au) and nickel (Ni) are laminated.

時計や移動体通信機の基準信号源として振動子や共振子や発振器等の圧電振動デバイスが広く使われている。こうした圧電振動デバイスの中でも、特に圧電材料として水晶を用いた水晶振動子や水晶共振子や水晶発振器は温度特性が良好で精度も高いことから需要も非常に多い。   Piezoelectric vibration devices such as vibrators, resonators, and oscillators are widely used as reference signal sources for watches and mobile communication devices. Among such piezoelectric vibration devices, in particular, crystal resonators, crystal resonators, and crystal oscillators that use quartz as a piezoelectric material are in great demand because of their good temperature characteristics and high accuracy.

一般に圧電振動デバイスの一形態である振動子や共振子は、周波数帯によって大きく三つの種類に分けられる。   Generally, vibrators and resonators that are one form of piezoelectric vibration device are roughly classified into three types depending on the frequency band.

一つ目は、低域の周波数帯(数百kHz以下)に用いられる屈曲振動や捩り振動を利用した音叉型の振動子である。なお、屈曲振動は振動モードの一つで、振動体の外形が屈曲運動するような振動モードを言う。一方、捩り振動は振動体の外形が捩れ運動するような振動モードを言う。   The first is a tuning fork type vibrator that uses bending vibration and torsional vibration used in a low frequency band (several hundreds of kHz or less). Bending vibration is one of the vibration modes, and refers to a vibration mode in which the outer shape of the vibrating body is bent. On the other hand, torsional vibration refers to a vibration mode in which the outer shape of the vibrating body undergoes torsional motion.

以下に、屈曲振動や捩り振動を利用した振動子で最も一般的な音叉型の水晶振動子の構造を説明する。図3は、一般的な音叉型の水晶振動子の構造を示した図である。 Hereinafter, the structure of the most common tuning fork type crystal resonator will be described as a resonator using bending vibration or torsional vibration. FIG. 3 is a diagram showing the structure of a general tuning fork type crystal resonator.

図3に示すように、一般的な音叉型の水晶振動子10は、基部110と基部110から突出した複数本の振動脚120からなる振動片100上に、所望の形状でパターニングされた電極510が形成される構造をなしている。   As shown in FIG. 3, a general tuning-fork type crystal resonator 10 includes an electrode 510 patterned in a desired shape on a vibrating piece 100 including a base 110 and a plurality of vibrating legs 120 protruding from the base 110. Is formed.

振動片100は水晶原石からZカットと呼ばれる切断角度で切り出された水晶ウェハを加工して音叉形状にする。近年では、振動片100の小型化の要求が強く、そのために微細で精密な加工が可能なウェットエッチング加工で加工されることが多い。 The vibrating piece 100 is formed into a tuning fork shape by processing a quartz wafer cut from a quartz crystal at a cutting angle called Z-cut. In recent years, there has been a strong demand for downsizing of the resonator element 100, and for this reason, it is often processed by wet etching that allows fine and precise processing.

電極510は振動部である振動脚120に電圧を印加し振動脚120を励振させるために形成されるものであり、振動片100の表裏面さらには側面にも形成される。電極510は微細な振動脚120の表裏面さらに側面にも形成しなくてはならないため、微細な形状を形成するのに適しているフォトリソグラフィー法でパターニングされるのが一般的である。   The electrode 510 is formed to apply a voltage to the vibration leg 120 as a vibration part to excite the vibration leg 120, and is also formed on the front and back surfaces and side surfaces of the vibration piece 100. Since the electrode 510 must be formed on the front and back surfaces and side surfaces of the fine vibrating leg 120, the electrode 510 is generally patterned by a photolithography method suitable for forming a fine shape.

通常、音叉型の水晶振動子10において、電極510に利用される材料としては、金(Au)とクロム(Cr)の積層膜が用いられることが多い。金(Au)は導電性に優れ耐食性にも良好であることから用いられ、クロム(Cr)は水晶からなる振動片100と金(Au)を密着性を上げる目的で用いられる。   Usually, in the tuning fork type crystal resonator 10, as a material used for the electrode 510, a laminated film of gold (Au) and chromium (Cr) is often used. Gold (Au) is used because it has excellent conductivity and good corrosion resistance. Chromium (Cr) is used for the purpose of improving the adhesion between the vibrating piece 100 made of quartz and gold (Au).

図6は、一般的な音叉型の水晶振動子の電極形成方法を示すフローチャートである。以下に図6を用いて電極510の形成方法を詳しく説明する。まず、振動片100の全面に下層がクロム(Cr)で上層が金(Au)からなる積層膜を成膜する(図6−ST1:積層膜形成工程)。次に、その金(Au)とクロム(Cr)からなる積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布する(図6−ST2:レジストコーティング工程)。その後、フォトリソグラフィー法でレジストを所望の電極形状にパターニングする(図6−ST3:レジストパターニング工程)。さらにその後、パターニングされたレジストに覆われていない部分の積層膜上層の金(Au)を、金(Au)専用のエッチング液でウェットエッチングする(図6−ST4:Auエッチング工程)。次に、上層の金(Au)がエッチングされ表面に現れた積層膜下層のクロム(Cr)を、クロム(Cr)専用のエッチング液でウェットエッチングする(図6−ST5:Crエッチング工程)。最後に、レジストを剥離液で除去して(図6−ST6:剥離工程)、所望の形状でパターニングされた電極510が完成する。 FIG. 6 is a flowchart showing an electrode forming method of a general tuning fork type crystal resonator. Hereinafter, a method for forming the electrode 510 will be described in detail with reference to FIGS. First, a laminated film in which the lower layer is made of chromium (Cr) and the upper layer is made of gold (Au) is formed on the entire surface of the resonator element 100 (FIG. 6 -ST1: laminated film forming step). Next, a resist made of a photosensitive material is applied on the laminated film made of gold (Au) and chromium (Cr) (FIG. 6-ST2: resist coating process). Thereafter, the resist is patterned into a desired electrode shape by photolithography (FIG. 6-ST3: resist patterning step). Thereafter, the gold (Au) in the upper layer of the laminated film that is not covered with the patterned resist is wet-etched with an etching solution dedicated to gold (Au) (FIG. 6-ST4: Au etching process). Next, the lower layer of chromium (Cr) that appears on the surface after etching the upper layer of gold (Au) is wet-etched with an etchant dedicated to chromium (Cr) (FIG. 6-ST5: Cr etching step). Finally, the resist is removed with a stripping solution (FIG. 6-ST6: stripping step), and the electrode 510 patterned in a desired shape is completed.

二つ目は、中域の周波数帯(数百kHz〜100MHz)に用いられる厚み滑り振動を利用した振動子である。なお、厚み滑り振動とは、振動モードの一つで、圧電基板の厚み方向の上下表面がそれぞれ対向方向にすべるような振動モードを言う。周波数fは、振動片の厚みtの関数になり、基本波は、f=k/t(k:定数)の関係式になる。一般に水晶原石からATカットと呼ばれる切断角度で切り出された水晶振動片を用いるので、AT振動子と称される。   The second is a vibrator that utilizes thickness-shear vibration used in the mid-frequency band (several hundred kHz to 100 MHz). Thickness shear vibration is one of vibration modes, and refers to a vibration mode in which the upper and lower surfaces of the piezoelectric substrate in the thickness direction slide in opposite directions. The frequency f is a function of the thickness t of the resonator element, and the fundamental wave is a relational expression of f = k / t (k: constant). In general, a quartz crystal vibrating piece cut out from a rough quartz stone at a cutting angle called AT cut is used, and hence it is called an AT vibrator.

以下に、厚み滑り振動を利用した振動子で代表的なAT振動子の構造を説明する。図4は、一般的なAT振動子の構造を示した図である。 The structure of a typical AT vibrator as a vibrator using thickness shear vibration will be described below. FIG. 4 is a diagram showing the structure of a general AT vibrator.

図4に示すように、一般的なAT振動子20は、水晶原石からATカットで切り出された板状の振動片200の表裏面に、所望の形状でパターニングされた電極520が形成される構造をなしている。   As shown in FIG. 4, a general AT vibrator 20 has a structure in which electrodes 520 patterned in a desired shape are formed on the front and back surfaces of a plate-like vibrating piece 200 cut out from an original quartz crystal by AT cut. I am doing.

一般に、AT振動子20に用いられる振動片200は、不要な振動モードの発生をを極力減らすために、振動片200の外周部が薄くなるように加工される。   In general, the resonator element 200 used in the AT vibrator 20 is processed so that the outer peripheral portion of the resonator element 200 is thin in order to reduce generation of unnecessary vibration modes as much as possible.

また、電極520はAT振動子20の温度特性を安定化させるために、金(Au)とニッケル(Ni)をスパッタリング法で成膜した積層膜が用いられることが多い。但し、従来はニッケル(Ni)をウェットエッチングで加工するのが難しかったので、スパッタリング法による成膜時に、所望の形状で開口させた金属板で遮蔽して、開口させた所定の部分だけを成膜する方法が採用されることが多かった。   In addition, in order to stabilize the temperature characteristics of the AT vibrator 20, the electrode 520 is often a laminated film in which gold (Au) and nickel (Ni) are formed by a sputtering method. However, since it was difficult to process nickel (Ni) by wet etching in the past, it was shielded with a metal plate opened in a desired shape during film formation by sputtering, and only a predetermined portion opened was formed. In many cases, a film forming method was employed.

なお、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜をウェットエッチングする方法もいくつか考案されている。例えば、特許文献1にはヨウ素系エッチング液でエッチングした例が記載されている。しかしながら、エッチング液の詳細は記載されていない。   Several methods have been devised for wet etching of a laminated film of gold (Au) and nickel (Ni). For example, Patent Document 1 describes an example of etching with an iodine-based etchant. However, details of the etching solution are not described.

また、特許文献2では、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜をウェットエッチングするエッチング液として、ヨウ素とヨウ素化合物にリン酸系pH緩衝剤もしくはクエン酸系pH緩衝剤を混合させたエッチング液が提案されている。   Further, in Patent Document 2, as an etchant for wet-etching a laminated film of gold (Au) and nickel (Ni), etching in which a phosphate pH buffer or a citric acid pH buffer is mixed with iodine and an iodine compound. Liquid has been proposed.

また、特許文献3では、ヨウ素とヨウ素化合物に無機酸や常温で固体の有機酸を混合させたエッチング液や、ヨウ素とヨウ素化合物に含窒素五員環化合物、有機硫黄化合物、アルコール化合物、ケトン化合物、アミド化合物等からなる有機溶剤を混合させたエッチング液が提案されている。   In Patent Document 3, an etching solution in which an inorganic acid or a solid organic acid is mixed with iodine and an iodine compound, a nitrogen-containing five-membered ring compound, an organic sulfur compound, an alcohol compound, and a ketone compound in an iodine and iodine compound. An etching solution in which an organic solvent composed of an amide compound or the like is mixed has been proposed.

三つ目は、高域の周波数帯(100MHz以上)に用いられる弾性表面波を利用した共振子である。なお、弾性表面波とは基板の表面が波状に振動して伝播する波を言う。一般に弾性表面波を利用した共振子は、弾性表面波の英訳であるSurface Acoustic Waveを略してSAW共振子と称される。   The third is a resonator using a surface acoustic wave used in a high frequency band (100 MHz or higher). The surface acoustic wave refers to a wave that vibrates and propagates on the surface of the substrate. In general, a resonator using a surface acoustic wave is referred to as a SAW resonator by abbreviating Surface Acoustic Wave, which is an English translation of the surface acoustic wave.

以下に、弾性表面波を利用したSAW共振子の構造を説明する。図5は一般的なSAW共振子の構造を示した図である。 The structure of a SAW resonator using surface acoustic waves will be described below. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a general SAW resonator.

図5に示すように、SAW共振子30は圧電材料からなる振動片300の表面に電極530が正負交互に並べられた構造を持ち、振動片300の表面が波状の振動する。発振周波数は、電極の間隔および基板物質内を伝播する速度により決定され、電極の間隔を狭く形成すればするほど、より高域の周波数が実現できる。 As shown in FIG. 5, the SAW resonator 30 has a structure in which electrodes 530 are alternately arranged on the surface of a vibrating piece 300 made of a piezoelectric material, and the surface of the vibrating piece 300 vibrates in a wave shape. The oscillation frequency is determined by the distance between the electrodes and the speed of propagation through the substrate material, and the higher the frequency, the higher the frequency that can be achieved.

通常、SAW共振子30は、その特徴である高域の周波数を得るために、10μm以下の間隔で電極530を形成することが多い。そこで従来は、微細な加工が可能なドライエッチング法でアルミニウム(Al)等を加工して電極530を形成することが多かった。 Usually, the SAW resonator 30 often has electrodes 530 formed at intervals of 10 μm or less in order to obtain a high frequency characteristic. Thus, conventionally, the electrode 530 is often formed by processing aluminum (Al) or the like by a dry etching method capable of fine processing.

なおSAW共振子30は、振動片300として、水晶のみならず圧電セラミックス材料(ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶等)も多く用いられている。 In the SAW resonator 30, not only quartz but also piezoelectric ceramic materials (lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal, etc.) are often used as the resonator element 300.

以上のように、周波数帯によって、用いられる振動モードは異なり、それぞれの電極材料や電極形成方法は様々な形態が採用されている。   As described above, the vibration mode to be used differs depending on the frequency band, and various forms are employed for each electrode material and electrode formation method.

特開平8−203844JP-A-8-203844 特許4696565Patent 4696565 特開2010−229429JP 2010-229429

低域の周波数帯(100kHz以下)に用いられる音叉型の水晶振動子10の場合、振動部である微細な振動脚120の表裏面さらに側面にも電極510を形成しなくてはならない。そのため、複数の面を同時に、且つ微細にパターニングできるウェットエッチング法が用いられていた。しかしウェットエッチングが可能な材料は限られており、その中でウェットエッチング性が良好な金(Au)とクロム(Cr)の積層膜が電極材料として用いられることが多かった。   In the case of the tuning-fork type crystal resonator 10 used in a low frequency band (100 kHz or less), the electrodes 510 must be formed on the front and back surfaces and the side surfaces of the fine vibrating legs 120 that are the vibrating portions. Therefore, a wet etching method that can pattern a plurality of surfaces simultaneously and finely has been used. However, materials capable of wet etching are limited, and among them, a laminated film of gold (Au) and chromium (Cr) having good wet etching properties is often used as an electrode material.

しかしながら、クロム(Cr)は加熱されると金(Au)の原子間に拡散してしまうという特性(一般に熱拡散と称する。)を有しており、熱に対して不安定であった。振動子においては、この熱拡散が生じると、振動特性が変化してしまい、信頼性の低い振動子ができてしまう。   However, chromium (Cr) has a characteristic of being diffused between gold (Au) atoms when heated (generally referred to as thermal diffusion), and is unstable to heat. In the vibrator, when this thermal diffusion occurs, the vibration characteristics change, and a vibrator with low reliability is formed.

熱拡散が発生し難く熱に対して安定な電極材料としては、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜が知られているが、ニッケル(Ni)はウェットエッチングが難しく、音叉型の水晶振動子10の電極510としては用いられていなかった。   As an electrode material that hardly causes thermal diffusion and is stable against heat, a laminated film of gold (Au) and nickel (Ni) is known, but nickel (Ni) is difficult to wet etch, and tuning fork type quartz crystal It was not used as the electrode 510 of the vibrator 10.

金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜をウェットエッチングするエッチング液としては、ヨウ素とヨウ素化合物にリン酸系pH緩衝剤もしくはクエン酸系pH緩衝剤を混合させたエッチング液や、ヨウ素とヨウ素化合物に無機酸や常温で固体の有機酸を混合させたエッチング液や、ヨウ素とヨウ素化合物に含窒素五員環化合物、有機硫黄化合物、アルコール化合物、ケトン化合物、アミド化合物等からなる有機溶剤を混合させたエッチング液等も提案されているが、いずれも微細な形状をパターニングするほどの加工精度はなく、音叉型の水晶振動子10の電極510を形成するには適していなかった。 Etching solutions that wet-etch the laminated film of gold (Au) and nickel (Ni) include etching solutions in which iodine and iodine compounds are mixed with phosphoric acid pH buffering agents or citric acid pH buffering agents, and iodine and iodine. Etching solution in which inorganic acid or organic acid that is solid at room temperature is mixed with compound, organic solvent consisting of nitrogen-containing five-membered ring compound, organic sulfur compound, alcohol compound, ketone compound, amide compound, etc. is mixed with iodine and iodine compound Etching solutions and the like that have been proposed have been proposed, but none of them has a processing accuracy enough to pattern a fine shape, and is not suitable for forming the electrode 510 of the tuning-fork type crystal resonator 10.

また、これらのエッチング液は酸や有機溶剤が含有されており、金(Au)、ニッケル(Ni)以外の圧電材料やレジストに少なからずダメージを与えるので、振動子の製造には適していなかった。   In addition, these etching solutions contain acids and organic solvents, and damage the piezoelectric materials and resists other than gold (Au) and nickel (Ni). .

中域の周波数帯(100kHz〜1MHz)に用いられる厚み滑り振動を利用したAT振動子20の場合、従来は微細な形状でのパターニングは必要がなかったので、ウェットエッチング以外の方法で電極520をパターニングしていた。しかしながら、近年、AT振動子20の小型化の要求が高まりつつあり、電極520を従来の方法ではパターニングするのが難しくなってきた。そこでAT振動子20においても電極520をウェットエッチング法でパターニングする必要性がでてきた。   In the case of the AT vibrator 20 using the thickness-shear vibration used in the middle frequency band (100 kHz to 1 MHz), patterning with a fine shape was not necessary conventionally, so the electrode 520 is formed by a method other than wet etching. It was patterned. However, in recent years, there is an increasing demand for miniaturization of the AT vibrator 20, and it has become difficult to pattern the electrode 520 by the conventional method. Therefore, it has become necessary to pattern the electrode 520 in the AT vibrator 20 by the wet etching method.

しかしながら、従来AT振動子20の電極520として用いられてきた金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜は、ニッケル(Ni)をウェットエッチングすることが難しいという欠点を有していた。 However, the laminated film of gold (Au) and nickel (Ni) that has been conventionally used as the electrode 520 of the AT vibrator 20 has a drawback that it is difficult to wet-etch nickel (Ni).

高域の周波数帯(1MHz以上)に用いられる弾性表面波を利用したSAW共振子30の場合、10μm以下の間隔で精度良く電極530をパターニングしなくてはならないので、従来はドライエッチング法によってパターニングがなされていた。 In the case of the SAW resonator 30 using a surface acoustic wave used in a high frequency band (1 MHz or higher), the electrode 530 must be accurately patterned at an interval of 10 μm or less. Conventionally, patterning is performed by a dry etching method. Has been made.

しかしながら、ドライエッチング法は一度に大量に加工することが難しく、且つ装置も大規模になるので、生産性が悪かった。 However, the dry etching method is difficult to process in large quantities at a time, and the apparatus becomes large, so that the productivity is poor.

上記課題を解決するために、本発明の圧電振動デバイスの製造方法は、下記に示す製造方法で電極を形成することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to the present invention is characterized in that an electrode is formed by the following manufacturing method.

詳しくは、圧電材料からなる振動片に、少なくともニッケル(Ni)を含む積層膜で電極を形成した圧電振動デバイスの製造方法であって、前記振動片に成膜したニッケル(Ni)を、ヨウ素およびヨウ素化合物並びに塩化カリウムを含むエッチング液でエッチングして前記電極を形成することを特徴としている。 Specifically, a method for manufacturing a piezoelectric vibrating device in which an electrode is formed of a laminated film containing at least nickel (Ni) on a vibrating piece made of a piezoelectric material, wherein nickel (Ni) formed on the vibrating piece is made of iodine and The electrode is formed by etching with an etching solution containing an iodine compound and potassium chloride.

さらに、積層膜は、少なくとも金(Au)とニッケル(Ni)とを含み、前記エッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)とをエッチングすることを特徴としている。   Furthermore, the multilayer film includes at least gold (Au) and nickel (Ni), and is characterized by etching gold (Au) and nickel (Ni) with the etching solution.

さらに、ヨウ素化合物がヨウ化カリウムもしくはヨウ化アンモニウムであることを特徴としている。 Furthermore, the iodine compound is characterized by being potassium iodide or ammonium iodide.

塩化カリウムが0.1wt%以上、且つ、ヨウ素化合物が10.0wt%以上含まれている圧電振動デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a piezoelectric vibration device comprising 0.1 wt% or more of potassium chloride and 10.0 wt% or more of an iodine compound .

さらに、振動片が水晶からなることを特徴としている。   Further, the vibrating piece is made of quartz.

さらに、圧電振動デバイスが基部と該基部から突出した脚状の前記振動部とを有する音叉形状の圧電振動子であることを特徴としている。   Further, the piezoelectric vibration device is a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator having a base portion and the leg-shaped vibration portion protruding from the base portion.

また、圧電材料からなる振動片に、少なくともニッケル(Ni)を含む積層膜で電極を形成した圧電振動デバイスの製造方法であって、振動片に、少なくともニッケル(Ni)上に金(Au)を成膜した積層膜を形成する積層膜形成工程と、積層膜上に所望の形状のマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層で覆われていない部分の前記積層膜のニッケル(Ni)と金(Au)とを、一種類のエッチング液でエッチングする積層膜エッチング工程と、マスク層を剥離する剥離工程とを有することを特徴としている。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating device in which an electrode is formed of a laminated film containing at least nickel (Ni) on a vibrating piece made of a piezoelectric material, wherein the vibrating piece is made of gold (Au) on at least nickel (Ni). A laminated film forming step for forming the formed laminated film, a mask layer forming step for forming a mask layer of a desired shape on the laminated film, and nickel (Ni) of the laminated film in a portion not covered with the mask layer And a gold film (Au) with a single layer of etching solution, and a peeling process for peeling the mask layer.

さらに、マスク層形成工程において、積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布するレジストコーティング工程と、レジストを所望の形状にパターン化するレジストパターニング工程とを有することを特徴としている。   Further, the mask layer forming step includes a resist coating step of applying a resist made of a photosensitive material on the laminated film and a resist patterning step of patterning the resist into a desired shape.

さらに、積層膜エッチング工程において、積層膜の金(Au)とニッケル(Ni)を、エッチング液で連続してエッチングすることを特徴としている。 Furthermore, in the laminated film etching step, gold (Au) and nickel (Ni) in the laminated film are continuously etched with an etching solution.

さらに、エッチング液が、ヨウ素およびヨウ素化合物並びに塩化カリウムを含むことを特徴としている。   Furthermore, the etching solution is characterized by containing iodine, an iodine compound, and potassium chloride.

さらに、ヨウ素化合物が、ヨウ化カリウムもしくはヨウ化アンモニウムであることを特徴としている。   Furthermore, the iodine compound is characterized by being potassium iodide or ammonium iodide.

塩化カリウムが0.1wt%以上、且つ、ヨウ素化合物が10.0wt%以上含まれている圧電振動デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a piezoelectric vibration device comprising 0.1 wt% or more of potassium chloride and 10.0 wt% or more of an iodine compound .

さらに、振動片が水晶からなることを特徴としている。   Further, the vibrating piece is made of quartz.

さらに、振動片が、基部と該基部から突出した脚状の前記振動部とを有する音叉形状の圧電振動子であることを特徴としている。   Further, the vibrating piece is a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator having a base and the leg-shaped vibrating portion protruding from the base.

本発明の圧電振動デバイスの製造方法は、熱拡散が少ない金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜の電極を振動部の表裏面及び側面に形成することが可能で、その結果、信頼性の高い圧電振動子が提供できる。   The method for manufacturing a piezoelectric vibrating device according to the present invention can form gold (Au) and nickel (Ni) laminated film electrodes with little thermal diffusion on the front and back surfaces and side surfaces of the vibrating portion. High piezoelectric vibrator can be provided.

さらに、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜の電極を微細且つ高精度に形成することができるので、小型の圧電振動子を提供することが可能である。   Furthermore, since the electrode of the laminated film of gold (Au) and nickel (Ni) can be formed finely and with high accuracy, a small piezoelectric vibrator can be provided.

さらには、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜の電極をウェットエッチング法によって形成するので、一度に大量に加工することができるので、生産性に優れた圧電振動子を提供することが可能である。   Furthermore, since the electrode of the laminated film of gold (Au) and nickel (Ni) is formed by a wet etching method, it can be processed in large quantities at a time, and thus a piezoelectric vibrator having excellent productivity can be provided. Is possible.

本発明の圧電振動子の電極形成方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a method for forming an electrode of a piezoelectric vibrator of the present invention. 本発明の圧電振動子の電極形成方法を示す第2のフローチャートである。It is a 2nd flowchart which shows the electrode formation method of the piezoelectric vibrator of this invention. 一般的な音叉型の水晶振動子の構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the general tuning fork type crystal resonator. 一般的なAT振動子の構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the general AT vibrator. 一般的なSAW共振子の構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the general SAW resonator. 一般的な音叉型の水晶振動子の電極形成方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electrode formation method of a general tuning fork type crystal resonator.

以下に本発明を実施する形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施例では、本発明の圧電振動デバイスの製造方法を音叉型の水晶振動子の製造に用いた。図3は、一般的な音叉型の水晶振動子の構造を示した図である。以下に図3を用いて説明する。 In this example, the method for manufacturing a piezoelectric vibrating device of the present invention was used for manufacturing a tuning fork type crystal resonator. FIG. 3 is a diagram showing the structure of a general tuning fork type crystal resonator. This will be described below with reference to FIG.

図3に示すように、一般的な音叉型の水晶振動子10は、基部110と基部110から突出した複数本の振動脚120からなる振動片100上に、所望の形状でパターニングされた電極510が形成される構造をなしている。   As shown in FIG. 3, a general tuning-fork type crystal resonator 10 includes an electrode 510 patterned in a desired shape on a vibrating piece 100 including a base 110 and a plurality of vibrating legs 120 protruding from the base 110. Is formed.

振動片100は水晶原石からZカットと呼ばれる切断角度で切り出された水晶ウェハを加工して音叉形状にする。近年では、振動片100の小型化の要求が強く、そのために微細で精密な加工が可能なウェットエッチング加工で加工されることが多い。 The vibrating piece 100 is formed into a tuning fork shape by processing a quartz wafer cut from a quartz crystal at a cutting angle called Z-cut. In recent years, there has been a strong demand for downsizing of the resonator element 100, and for this reason, it is often processed by wet etching that allows fine and precise processing.

電極510は振動部である振動脚120に電圧を印加し振動脚120を励振させるために形成されるものであり、振動片100の表裏面さらには側面にも形成される。   The electrode 510 is formed to apply a voltage to the vibration leg 120 as a vibration part to excite the vibration leg 120, and is also formed on the front and back surfaces and side surfaces of the vibration piece 100.

本実施例では、上層が金(Au)で下層がニッケル(Ni)からなる2層構造の電極510を振動片100上に形成した。金(Au)は導電性に優れ耐食性も良好であることから用い、ニッケル(Ni)は水晶からなる振動片100と金(Au)を密着性を上げる目的で用いた。   In this example, the electrode 510 having a two-layer structure in which the upper layer is made of gold (Au) and the lower layer is made of nickel (Ni) is formed on the vibrating piece 100. Gold (Au) is used because it has excellent conductivity and good corrosion resistance, and nickel (Ni) is used for the purpose of increasing the adhesion between the vibrating piece 100 made of quartz and gold (Au).

また、金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造の電極510は、金(Au)とクロム(Cr)の積層構造に比べ、加熱されても熱拡散が少ないので、熱に対して安定している。そのため、熱変動に対して振動特性が安定した信頼性の高い水晶振動子10を製造することができる。   In addition, the electrode 510 having a laminated structure of gold (Au) and nickel (Ni) has less thermal diffusion even when heated, compared to the laminated structure of gold (Au) and chromium (Cr), and is thus stable against heat. ing. Therefore, it is possible to manufacture a highly reliable crystal resonator 10 with stable vibration characteristics against thermal fluctuations.

本実施例で示す金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造の電極510は、以下に示す方法で形成した。図1は、本発明の圧電振動子の電極形成方法を示すフローチャートである。 The electrode 510 having a laminated structure of gold (Au) and nickel (Ni) shown in this example was formed by the following method. FIG. 1 is a flowchart showing an electrode forming method of a piezoelectric vibrator according to the present invention.

まず、振動片100の全面に下層がニッケル(Ni)で上層が金(Au)からなる積層膜を成膜する(図1−ST1:積層膜形成工程)。本実施例では、スパッタリング法によって水晶からなる振動片100上にニッケル(Ni)を0.3μmの厚さで成膜した後、続けてスパッタリング法でニッケル(Ni)上に金(Au)を1.2μmの厚さで成膜した。なお、ニッケル(Ni)を成膜した後に真空雰囲気状態のまま金(Au)の成膜をおこなったので、ニッケル(Ni)と金(Au)の境界に酸化層を生成させることなく成膜することができた。 First, a laminated film having a lower layer made of nickel (Ni) and an upper layer made of gold (Au) is formed on the entire surface of the resonator element 100 (FIG. 1-ST1: laminated film forming step). In this embodiment, after nickel (Ni) is formed in a thickness of 0.3 μm on the vibrating piece 100 made of quartz by sputtering, gold (Au) is subsequently deposited on the nickel (Ni) by sputtering. The film was formed to a thickness of 2 μm. In addition, since the film formation of gold (Au) was performed in a vacuum atmosphere after the film formation of nickel (Ni), the film formation is performed without generating an oxide layer at the boundary between nickel (Ni) and gold (Au). I was able to.

本実施例では、スパッタリング法でニッケル(Ni)と金(Au)を成膜したが、他の真空成膜法、例えば蒸着法等を用いて成膜しても、本発明の効果は十分に得られる。 In this embodiment, nickel (Ni) and gold (Au) are formed by sputtering, but the effect of the present invention can be sufficiently achieved by using other vacuum film formation methods such as vapor deposition. can get.

次に、その金(Au)とニッケル(Ni)からなる積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布する(図1−ST2:レジストコーティング工程)。本実施例ではローム・アンド・ハース電子材料社製レジスト(商品名:PEPR2400)を電着法によって5μmの厚さで金(Au)上に塗布した。 Next, a resist made of a photosensitive material is applied on the laminated film made of gold (Au) and nickel (Ni) (FIG. 1-ST2: resist coating step). In this example, a resist (trade name: PEPR2400) manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. was applied on gold (Au) with a thickness of 5 μm by an electrodeposition method.

本実施例では、電着法でレジストを塗布したが、この他の塗布方法、例えばスプレーコート法、ディップコート法等を用いて塗布しても、本発明の効果は十分に得られる。 In this embodiment, the resist is applied by the electrodeposition method. However, the effects of the present invention can be sufficiently obtained even by applying other coating methods such as spray coating and dip coating.

その後、フォトリソグラフィー法でレジストを所望の電極形状にパターニングする(図1−ST3:レジストパターニング工程)。本実施例では、振動片100の表裏面だけでなく側面もパターニングするために、斜め露光法で露光をおこない、さらに25℃のハングリーウォーターに約20分間浸漬させて現像することによってレジストをパターニングした。 Thereafter, the resist is patterned into a desired electrode shape by photolithography (FIG. 1-ST3: resist patterning step). In this example, in order to pattern not only the front and back surfaces of the resonator element 100 but also the side surfaces, exposure was performed by an oblique exposure method, and the resist was patterned by being immersed in hungry water at 25 ° C. for about 20 minutes and developed. .

さらにその後、レジストに覆われていない部分の積層膜、すなわちレジストパターニング工程でレジストが除去され露出した部分の積層膜を、一種類のエッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)の両方ともウェットエッチングする(図1−ST4:積層膜エッチング工程)。本発明ではこの時に使用するエッチング液の組成に特徴がある。ヨウ素とヨウ素化合物と塩化カリウムを含むエッチング液を用いると金(Au)とニッケル(Ni)を一緒にウェットエッチングすることができることを我々は発見した。 After that, a part of the laminated film that is not covered with the resist, that is, a part of the laminated film that has been exposed by removing the resist in the resist patterning process is applied to both gold (Au) and nickel (Ni) with one kind of etching solution. Wet etching is performed (FIG. 1-ST4: laminated film etching process). The present invention is characterized by the composition of the etching solution used at this time. We have found that gold (Au) and nickel (Ni) can be wet etched together using an etchant containing iodine, iodine compounds and potassium chloride.

本実施例では、ヨウ素が1.8wt%、ヨウ化カリウムが10.0wt%、塩化カリウムが5.0wt%、水が83.2wt%からなるエッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)からなる積層膜をウェットエッチングしたところ、レジストパターニング工程で形成されたレジスト形状に対して、寸法誤差が0.3μm以下の非常に高い加工精度で積層膜をパターニングすることができた。なお本実施例では、浸漬方式でウェットエッチングしたが、スプレー方式やパドル方式でウェットエッチングしてもかまわない。 In this example, an etching solution comprising 1.8 wt% iodine, 10.0 wt% potassium iodide, 5.0 wt% potassium chloride, and 83.2 wt% water, gold (Au) and nickel (Ni). As a result of wet etching, the laminated film could be patterned with very high processing accuracy with a dimensional error of 0.3 μm or less with respect to the resist shape formed in the resist patterning step. In this embodiment, wet etching is performed by the immersion method, but wet etching may be performed by a spray method or a paddle method.

なお本発明の製造方法に用いられるエッチング液は、本実施例のように有機溶剤を含有しないのが望ましい。なぜなら有機溶剤が含有していると、レジストが有機溶剤で侵されてしまい、精度よくパターニングができなくなってしまう可能性が生じるからである。 The etching solution used in the production method of the present invention preferably does not contain an organic solvent as in this embodiment. This is because if the organic solvent is contained, the resist is attacked by the organic solvent, and patterning may not be performed with high accuracy.

最後に、レジストを有機溶剤等の剥離液で除去して(図1−ST5:剥離工程)、所望の形状でパターニングされた金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造の電極510を完成させた。 Finally, the resist is removed with a stripping solution such as an organic solvent (FIG. 1-ST5: stripping step) to complete an electrode 510 having a laminated structure of gold (Au) and nickel (Ni) patterned in a desired shape. It was.

以上の製造方法において、ST4:積層膜エッチング工程では、金(Au)のエッチングとニッケル(Ni)のエッチングは、途中に別の工程を挟むことなく、連続して行われるのが望ましい。金(Au)をエッチングした後に、水洗や乾燥の作業を挟んでから、ニッケル(Ni)をエッチングすると、ニッケル(Ni)の表面が変質してしまいエッチングし難くなってしまうからである。また、金(Au)のエッチングとニッケル(Ni)のエッチングを一工程内で完了させることで、従来に比べ工程数を削減させることができ生産性も向上するからである。 In the above manufacturing method, in ST4: laminated film etching step, it is desirable that the etching of gold (Au) and the etching of nickel (Ni) are continuously performed without interposing another step in the middle. This is because, after etching gold (Au), if nickel (Ni) is etched after sandwiching water washing and drying operations, the surface of nickel (Ni) is altered and it becomes difficult to etch. In addition, by completing the etching of gold (Au) and the etching of nickel (Ni) in one process, the number of processes can be reduced as compared with the conventional process, and the productivity is improved.

本実施例では、実施例1と同様の音叉型の水晶振動子10を製造するにあたり、ヨウ素とヨウ化カリウムと塩化カリウムの比率を変えたエッチング液でエッチングして、金(Au)とニッケル(Ni)の積層からなる電極510を形成した。   In this example, in manufacturing the tuning-fork type crystal resonator 10 similar to that in Example 1, etching was performed with an etching solution in which the ratio of iodine, potassium iodide, and potassium chloride was changed, and gold (Au) and nickel ( An electrode 510 made of a laminate of Ni) was formed.

まず、ヨウ素を1.8wt%、ヨウ化カリウムを10.0wt%として、塩化カリウムを0.05wt%から50.0wt%まで変化させて、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜のエッチング性を確認した。その結果を表1に示す。   First, etching is performed on a stacked film of gold (Au) and nickel (Ni) by changing iodine from 1.8 wt% and potassium iodide to 10.0 wt% and potassium chloride from 0.05 wt% to 50.0 wt%. The sex was confirmed. The results are shown in Table 1.

Figure 0005936438
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塩化カリウムを0.05wt%含有した組成のエッチング液ではニッケル(Ni)が若干変色して残っていたが、0.1wt%以上含有させることで、ニッケル(Ni)をエッチングさせることができた。さらには塩化カリウムを0.2wt%以上含有させることで、短時間に精度良くニッケル(Ni)をエッチングすることができた。また、塩化カリウムの添加量を増やしてゆき、塩化カリウムを50.0wt%添加する実験を試みたところ、ニッケル(Ni)をエッチングさせることはできたが、塩化カリウムが溶解しきらずに残ってしまった。よって、塩化カリウムを50.0wt%以上添加しても、材料の使用効率が悪くなるだけで、それ以上の効果は得られないことが確認できた。   In the etching solution having a composition containing 0.05 wt% of potassium chloride, nickel (Ni) was slightly discolored and remained, but by containing 0.1 wt% or more, nickel (Ni) could be etched. Furthermore, nickel (Ni) could be etched accurately in a short time by containing 0.2 wt% or more of potassium chloride. In addition, when an experiment was conducted in which the amount of potassium chloride added was increased and 50.0 wt% of potassium chloride was added, nickel (Ni) could be etched, but the potassium chloride remained undissolved. It was. Therefore, it was confirmed that even when 50.0 wt% or more of potassium chloride was added, only the use efficiency of the material was deteriorated and no further effect was obtained.

次に、ヨウ素を1.8wt%、塩化カリウムを5.0wt%として、ヨウ化カリウムを0.2wt%から35.0wt%まで変化させて、金(Au)とニッケル(Ni)の積層膜のエッチング性を確認した。その結果を表2に示す。   Next, the iodine (1.8 wt%), potassium chloride (5.0 wt%), and potassium iodide (0.2 wt% to 35.0 wt%) were changed to change the gold (Au) and nickel (Ni) laminated film. The etching property was confirmed. The results are shown in Table 2.

Figure 0005936438
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ヨウ化カリウムの含有量を変えて実験した結果、ヨウ化カリウムを0.2wt%含有させた場合ではエッチングされなかったが、ヨウ化カリウムを1.0wt%以上含有させると金(Au)もニッケル(Ni)もエッチングすることができた。   As a result of experimenting by changing the content of potassium iodide, etching was not performed when 0.2 wt% of potassium iodide was contained, but gold (Au) was also nickel when containing 1.0 wt% or more of potassium iodide. (Ni) could also be etched.

本実施例では、実施例1と同様の音叉型の水晶振動子10を製造するにあたり、1.0wt%のヨウ素と10.0wt%のヨウ化アンモニウムと5.0wt%の塩化カリウムを含むエッチング液でエッチングして、金(Au)とニッケル(Ni)の積層からなる電極510を形成した。   In this example, in manufacturing the tuning-fork type crystal resonator 10 similar to that in Example 1, an etching solution containing 1.0 wt% iodine, 10.0 wt% ammonium iodide, and 5.0 wt% potassium chloride. The electrode 510 made of a laminate of gold (Au) and nickel (Ni) was formed.

その結果、ヨウ素化合物の一種であるヨウ化アンモニウムを含んだエッチング液でも、ヨウ化カリウムを含んだエッチング液と同様に、金(Au)とニッケル(Ni)をエッチングすることができ、金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造からなる電極510を形成することができた。 As a result, even with an etching solution containing ammonium iodide which is a kind of iodine compound, gold (Au) and nickel (Ni) can be etched in the same manner as an etching solution containing potassium iodide. ) And nickel (Ni) laminated structure 510 could be formed.

本実施例は、図3に示す音叉型の水晶振動子10において、上層が金(Au)、中層がニッケル(Ni)、下層がクロム(Cr)の3層構造からなる電極510を有する水晶振動子10を製造した例である。電極510に用いられるこれら3種類の材料はそれぞれに個別の役目を有している。クロム(Cr)は水晶からなる振動片100とより強固に密着させる役目を有しており、ニッケル(Ni)はクロム(Cr)が金(Au)に拡散するのを防ぐ役目を有しており、金(Au)はその抵抗率の低さを利用し、振動片に効率よく電圧を加える役目を有する。   This embodiment is a tuning fork type quartz crystal resonator 10 shown in FIG. 3, which has an electrode 510 having a three-layer structure in which an upper layer is gold (Au), an intermediate layer is nickel (Ni), and a lower layer is chromium (Cr). In this example, the child 10 is manufactured. Each of these three types of materials used for the electrode 510 has an individual role. Chromium (Cr) has a role to make the quartz crystal vibrating piece 100 more firmly attached, and nickel (Ni) has a role to prevent chromium (Cr) from diffusing into gold (Au). Gold (Au) has a role of efficiently applying voltage to the resonator element by utilizing its low resistivity.

以下に図1に示すフローチャートを用いながら本実施例を説明する。まず3層構造の積層膜をを振動片100の全面に成膜する(図1−ST1:積層膜形成工程)。本実施例では、スパッタリング法によって水晶からなる振動片100上にまずクロム(Cr)を0.5μmの厚さで成膜し、次に続けてクロム(Cr)上にニッケル(Ni)を0.3μmの厚さで成膜し、最後に、続けてニッケル(Ni)上に金(Au)を1.2μmの厚さで成膜した。なお、クロムの成膜とニッケル(Ni)の成膜及び金(Au)の成膜は真空雰囲気状態のまま続けておこなったので、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、金(Au)のそれぞれの境界に酸化層を生成させることなく成膜することができた。 The present embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. First, a laminated film having a three-layer structure is formed on the entire surface of the resonator element 100 (FIG. 1-ST1: laminated film forming step). In this embodiment, chromium (Cr) is first formed to a thickness of 0.5 μm on the resonator element 100 made of quartz by a sputtering method, and then nickel (Ni) is added to the chromium (Cr) to a thickness of 0.5 μm. A film was formed to a thickness of 3 μm, and finally, gold (Au) was formed to a thickness of 1.2 μm on nickel (Ni). Since chromium film formation, nickel (Ni) film formation, and gold (Au) film formation were continuously performed in a vacuum atmosphere, each of chromium (Cr), nickel (Ni), and gold (Au) It was possible to form a film without forming an oxide layer at the boundary.

次に、その3層の積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布する(図1−ST2:レジストコーティング工程)。本実施例ではローム・アンド・ハース電子材料社製レジスト(PEPR2400)を電着法によって5μmの厚さで金(Au)上に塗布した。 Next, a resist made of a photosensitive material is applied onto the three-layered film (FIG. 1-ST2: resist coating process). In this example, a resist (PEPR2400) manufactured by Rohm and Haas Electronic Materials Co., Ltd. was applied on gold (Au) with a thickness of 5 μm by an electrodeposition method.

その後、フォトリソグラフィー法でレジストを所望の電極形状にパターニングする(図1−ST3:レジストパターニング工程)。本実施例では、振動片100の表裏面だけでなく側面もパターニングするために、斜め露光法で露光をおこない、さらに25℃のハングリーウォーターに約20分間浸漬させて現像することによってレジストをパターニングした。 Thereafter, the resist is patterned into a desired electrode shape by photolithography (FIG. 1-ST3: resist patterning step). In this example, in order to pattern not only the front and back surfaces of the resonator element 100 but also the side surfaces, exposure was performed by an oblique exposure method, and the resist was patterned by being immersed in hungry water at 25 ° C. for about 20 minutes and developed. .

その後、レジストに覆われていない部分の積層膜、すなわちレジストパターニング工程でレジストが除去され露出した部分の積層膜をエッチングする(図1−ST4:積層膜エッチング工程)。本実施例での積層膜は上層が金(Au)で中層がニッケル(Ni)なので、ヨウ素とヨウ素化合物と塩化カリウムを含むエッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)の両方ともウェットエッチングした。するとエッチングされた部分に下層のクロム(Cr)が露出するので、今度は硝酸系のエッチング液でクロム(Cr)をエッチングした。 Thereafter, the portion of the laminated film not covered with the resist, that is, the portion of the laminated film exposed by removing the resist in the resist patterning step is etched (FIG. 1-ST4: laminated film etching step). Since the upper layer is gold (Au) and the middle layer is nickel (Ni), the laminated film in this embodiment is an etching solution containing iodine, iodine compound and potassium chloride. Both gold (Au) and nickel (Ni) are wet etched. did. Then, the underlying chromium (Cr) was exposed in the etched portion, so this time, the chromium (Cr) was etched with a nitric acid-based etchant.

最後に、レジストを有機溶剤等の剥離液で除去して(図1−ST5:剥離工程)、所望の形状でパターニングされた金(Au)とニッケル(Ni)とクロム(Cr)の3層構造の電極510を完成させた。 Finally, the resist is removed with a stripping solution such as an organic solvent (FIG. 1-ST5: stripping step), and a three-layer structure of gold (Au), nickel (Ni), and chromium (Cr) patterned in a desired shape The electrode 510 was completed.

このようにすることで、本発明は3層以上の電極510を形成することも可能である。   By doing so, the present invention can also form the electrode 510 having three or more layers.

本実施例は、本発明の圧電振動デバイスの製造方法を図4に示すAT振動子の製造に用いた例である。   In this example, the piezoelectric vibrating device manufacturing method of the present invention was used for manufacturing the AT vibrator shown in FIG.

図2は、本発明の圧電振動子の電極形成方法を示す第2のフローチャートである。以下に図2に示す第2のフローチャートを用いながら本実施例を説明する。 FIG. 2 is a second flowchart illustrating the electrode forming method of the piezoelectric vibrator of the present invention. The present embodiment will be described below with reference to the second flowchart shown in FIG.

図4は、一般的なAT振動子の構造を示した図である。図4に示すような構成のAT振動子20を製造するにあたり、まず振動片200上に下層がニッケル(Ni)で上層が金(Au)からなる積層膜を成膜した(図2−ST1:積層膜形成工程)。本実施例では、スパッタリング法によって水晶からなる振動片200上にまずニッケル(Ni)を0.3μmの厚さで成膜し、続けてニッケル(Ni)上に金(Au)を1.0μmの厚さで成膜した。   FIG. 4 is a diagram showing the structure of a general AT vibrator. In manufacturing the AT vibrator 20 having the configuration as shown in FIG. 4, first, a laminated film having a lower layer made of nickel (Ni) and an upper layer made of gold (Au) was formed on the resonator element 200 (FIG. 2-ST1: (Laminated film forming step). In this embodiment, first, nickel (Ni) is formed in a thickness of 0.3 μm on a vibrating piece 200 made of quartz by a sputtering method, and then gold (Au) is formed on nickel (Ni) with a thickness of 1.0 μm. A film was formed with a thickness.

次に、微細なパターンを描画することが可能なインクジェット法によって積層膜上に有機系のインクを所望の形状で描画して、有機系のインクからなるマスク層を形成した(図2−ST2:マスク層形成工程)。   Next, an organic ink was drawn in a desired shape on the laminated film by an ink jet method capable of drawing a fine pattern to form a mask layer made of the organic ink (FIG. 2-ST2: Mask layer forming step).

なお本実施例では、インクジェット法によってマスク層を描画して形成したが、スクリーン印刷法、たこ印刷法等を用いてマスク層を形成してもかまわない。   In this embodiment, the mask layer is drawn and formed by the ink jet method, but the mask layer may be formed by using a screen printing method, a tako printing method, or the like.

その後、所望の形状で描画された有機系のインクのマスク層に覆われていない部分の積層膜、すなわち露出した部分の積層膜をヨウ素とヨウ素カリウム及び塩化カリウムを含むエッチング液で、積層膜である金(Au)とニッケル(Ni)の両方ともウェットエッチングした(図2−ST3:積層膜エッチング工程)。するとマスク層の形状が積層膜に転写されることとなる。 After that, the laminated film of the part not covered with the mask layer of the organic ink drawn in a desired shape, that is, the laminated film of the exposed part is etched with an etching solution containing iodine, potassium iodine and potassium chloride. Both gold (Au) and nickel (Ni) were wet-etched (FIG. 2-ST3: laminated film etching process). Then, the shape of the mask layer is transferred to the laminated film.

最後に、有機系のインクからなるマスク層を有機溶剤等の剥離液で除去して(図2−ST4:剥離工程)、所望の形状でパターニングされた金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造の電極520を完成させた。 Finally, the mask layer made of organic ink is removed with a stripping solution such as an organic solvent (FIG. 2-ST4: stripping step), and gold (Au) and nickel (Ni) laminated in a desired shape are laminated. An electrode 520 having a structure was completed.

本実施例によれば、微小な領域にも金(Au)とニッケル(Ni)からなる積層構造の電極520を形成できるので、AT振動子20を小型化することができる。   According to this embodiment, since the electrode 520 having a laminated structure made of gold (Au) and nickel (Ni) can be formed even in a minute region, the AT vibrator 20 can be downsized.

本実施例では、本発明の圧電振動デバイスの製造方法をSAW共振子の製造に用いた。図5は、一般的なSAW共振子の構造を示した図である。以下に図5を用いて説明する。   In this example, the method for manufacturing a piezoelectric vibration device of the present invention was used for manufacturing a SAW resonator. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a general SAW resonator. This will be described below with reference to FIG.

図5に示すような構成のSAW共振子30を製造するにあたり、まず振動部である振動片300上に下層がニッケル(Ni)で上層が金(Au)からなる積層膜を成膜した(図1−ST1:積層膜形成工程)。本実施例では、スパッタリング法によって水晶からなる振動片300上にまずニッケル(Ni)を0.3μmの厚さで成膜し、続けてニッケル(Ni)上に金(Au)を1.0μmの厚さで成膜した。   In manufacturing the SAW resonator 30 having the configuration shown in FIG. 5, first, a laminated film made of nickel (Ni) as a lower layer and gold (Au) as an upper layer is formed on a vibrating piece 300 as a vibrating portion (see FIG. 5). 1-ST1: Laminated film forming step). In this embodiment, first, a nickel (Ni) film having a thickness of 0.3 μm is formed on the vibrating piece 300 made of quartz by a sputtering method, and then gold (Au) is formed on the nickel (Ni) with a thickness of 1.0 μm. A film was formed with a thickness.

次に、その金(Au)とニッケル(Ni)からなる積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布する(図1−ST2:レジストコーティング工程)。本実施例ではスピンコート法によって東京応化工業社製レジスト(商品名:TSMR8900)を0.5μmの厚さで金(Au)上に塗布した。 Next, a resist made of a photosensitive material is applied on the laminated film made of gold (Au) and nickel (Ni) (FIG. 1-ST2: resist coating step). In this example, a resist (trade name: TSMR8900) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was applied on gold (Au) with a thickness of 0.5 μm by spin coating.

本実施例では、スピンコート法でレジストを塗布したが、この他の塗布方法、例えばスプレーコート法、ロールコート法等を用いて塗布しても本発明の効果は十分に得られる。 In this embodiment, the resist is applied by a spin coating method, but the effects of the present invention can be sufficiently obtained even by applying other coating methods such as a spray coating method and a roll coating method.

その後、フォトリソグラフィー法でレジストを所望の電極形状にパターニングする(図1−ST3:レジストパターニング工程)。本実施例では、非常に微細な電極形状が要求されるので、LSI分野で広く利用されている縮小露光法を用いたフォトリソグラフィー法でレジストをパターニングした。 Thereafter, the resist is patterned into a desired electrode shape by photolithography (FIG. 1-ST3: resist patterning step). In this embodiment, since a very fine electrode shape is required, the resist was patterned by a photolithography method using a reduction exposure method widely used in the LSI field.

なお、縮小露光法を用いたパターニング法以外では、電子ビーム露光法を用いたパターニング法やナノインプリント法等も、本実施例のような微細な電極形状をパターニングするのに適している。 In addition to the patterning method using the reduced exposure method, the patterning method using the electron beam exposure method, the nanoimprint method, and the like are also suitable for patterning a fine electrode shape as in this embodiment.

さらにその後、レジストに覆われていない部分の積層膜、すなわち露出した部分の積層膜を、一種類のエッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)の両方ともウェットエッチングする(図1−ST4:積層膜エッチング工程)。 Thereafter, both the gold (Au) and nickel (Ni) are wet-etched with a single type of etching solution in the laminated film that is not covered with the resist, that is, the exposed laminated film (FIG. 1-ST4). : Laminated film etching step).

本実施例では、ヨウ素が1.8wt%、ヨウ化カリウムが10.0wt%、塩化カリウムが5.0wt%、水が83.2wt%からなるエッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)からなる積層膜をウェットエッチングした。 In this example, an etching solution comprising 1.8 wt% iodine, 10.0 wt% potassium iodide, 5.0 wt% potassium chloride, and 83.2 wt% water, gold (Au) and nickel (Ni). The laminated film consisting of was wet etched.

最後に、レジストを有機溶剤等の剥離液で除去して(図1−ST5:剥離工程)、線幅が5μmの非常に微細な形状でパターニングされた金(Au)とニッケル(Ni)の積層構造の電極530を完成させた。 Finally, the resist is removed with a stripping solution such as an organic solvent (FIG. 1-ST5: stripping step), and a lamination of gold (Au) and nickel (Ni) patterned in a very fine shape with a line width of 5 μm. An electrode 530 having a structure was completed.

なお、本実施例では水晶からなる振動片300を用いたが、それ以外の圧電材料、例えばニオブ酸リチウム単結晶やタンタル酸リチウム単結晶やランガサイト系単結晶等からなる振動片300であっても、本発明の製造方法は適用可能である。   In this embodiment, the resonator element 300 made of quartz is used. However, the resonator element 300 is made of a piezoelectric material other than that, for example, a lithium niobate single crystal, a lithium tantalate single crystal, a langasite single crystal, or the like. However, the manufacturing method of the present invention is applicable.

本実施例によれば、一度に大量にエッチング処理が可能なウェットエッチング法によって微細な形状の電極530をパターニングすることが可能であるので、ドライエッチング法で電極530をパターニングするよりも生産性に優れたSAW共振子30を提供することが可能である。   According to the present embodiment, it is possible to pattern the electrode 530 having a fine shape by a wet etching method capable of performing a large amount of etching processing at a time. Therefore, the productivity is higher than patterning the electrode 530 by a dry etching method. It is possible to provide an excellent SAW resonator 30.

10 水晶振動子
20 AT振動子
30 SAW共振子
100、200、300 振動片
110 基部
120 振動脚
510、520、530 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Crystal resonator 20 AT resonator 30 SAW resonator 100, 200, 300 Vibrating piece 110 Base 120 Vibrating leg 510, 520, 530 Electrode

Claims (14)

圧電材料からなる振動片に、少なくともニッケル(Ni)を含む積層膜で電極を形成した圧電振動デバイスの製造方法であって、
前記振動片に成膜したニッケル(Ni)を、ヨウ素およびヨウ素化合物並びに塩化カリウムを含むエッチング液でエッチングして前記電極を形成することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric vibration device in which an electrode is formed of a laminated film containing at least nickel (Ni) on a vibration piece made of a piezoelectric material,
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating device, wherein the electrode is formed by etching nickel (Ni) formed on the vibrating piece with an etching solution containing iodine, an iodine compound and potassium chloride.
前記積層膜は、少なくとも金(Au)とニッケル(Ni)とを含み、
前記エッチング液で、金(Au)とニッケル(Ni)とをエッチングすることを特徴とする請求項1記載の圧電振動デバイスの製造方法。
The laminated film includes at least gold (Au) and nickel (Ni),
2. The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein gold (Au) and nickel (Ni) are etched with the etching solution.
ヨウ素化合物がヨウ化カリウムもしくはヨウ化アンモニウムであることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method for producing a piezoelectric vibration device according to claim 1 or 2, wherein the iodine compound is potassium iodide or ammonium iodide. 塩化カリウムが0.1wt%以上、且つ、ヨウ素化合物が10.0wt%以上含まれていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の圧電振動デバイスの製造方法。 4. The method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 1 , wherein potassium chloride is contained in an amount of 0.1 wt% or more and iodine compound is contained in an amount of 10.0 wt% or more. 前記振動片が水晶からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに一つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to claim 1, wherein the vibrating piece is made of quartz. 前記圧電振動デバイスが基部と該基部から突出した脚状の前記振動部とを有する音叉形状の圧電振動子であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに一つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   6. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration device is a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator having a base portion and the leg-shaped vibration portion protruding from the base portion. A method for manufacturing a piezoelectric vibration device. 圧電材料からなる振動片に、少なくともニッケル(Ni)を含む積層膜で電極を形成した圧電振動デバイスの製造方法であって、
前記振動片に、少なくともニッケル(Ni)上に金(Au)を成膜した積層膜を形成する積層膜形成工程と、
前記積層膜上に所望の形状のマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層で覆われていない部分の前記積層膜のニッケル(Ni)と金(Au)とを、一種類のエッチング液でエッチングする積層膜エッチング工程と、
前記マスク層を剥離する剥離工程とを有することを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric vibration device in which an electrode is formed of a laminated film containing at least nickel (Ni) on a vibration piece made of a piezoelectric material,
A laminated film forming step of forming a laminated film in which gold (Au) is formed on at least nickel (Ni) on the vibrating piece;
A mask layer forming step of forming a mask layer of a desired shape on the laminated film;
A laminated film etching step of etching nickel (Ni) and gold (Au) of a portion of the laminated film that is not covered with the mask layer with one kind of etching solution;
A method for manufacturing a piezoelectric vibration device, comprising: a peeling step of peeling the mask layer.
前記マスク層形成工程において、
前記積層膜上に感光性材料からなるレジストを塗布するレジストコーティング工程と、
前記レジストを所望の形状にパターン化するレジストパターニング工程とを有することを特徴とする請求項7に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
In the mask layer forming step,
A resist coating step of applying a resist made of a photosensitive material on the laminated film;
The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 7, further comprising: a resist patterning step of patterning the resist into a desired shape.
前記積層膜エッチング工程において、
前記積層膜の金(Au)とニッケル(Ni)を、前記エッチング液で連続してエッチングすることを特徴とする請求項7もしくは請求項8に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
In the laminated film etching step,
9. The method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 7, wherein gold (Au) and nickel (Ni) in the laminated film are continuously etched with the etching solution.
前記エッチング液が、ヨウ素およびヨウ素化合物並びに塩化カリウムを含むことを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれかに一つに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 7, wherein the etching solution contains iodine, an iodine compound, and potassium chloride. 前記ヨウ素化合物が、ヨウ化カリウムもしくはヨウ化アンモニウムであることを特徴とする請求項10に記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 10, wherein the iodine compound is potassium iodide or ammonium iodide. 塩化カリウムが0.1wt%以上、且つ、ヨウ素化合物が10.0wt%以上含まれていることを特徴とする請求項10もしくは請求項11に記載の圧電振動デバイスの製造方法。
The method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to claim 10 or 11, wherein potassium chloride is contained at 0.1 wt% or more and iodine compound is contained at 10.0 wt% or more.
前記振動片が水晶からなることを特徴とする請求項7〜請求項12のいずれかに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a piezoelectric vibrating device according to claim 7, wherein the vibrating piece is made of quartz. 前記振動片が、基部と該基部から突出した脚状の前記振動部とを有する音叉形状の圧電振動子であることを特徴とする請求項7〜請求項13のいずれかに記載の圧電振動デバイスの製造方法。   The piezoelectric vibrating device according to any one of claims 7 to 13, wherein the vibrating piece is a tuning fork-shaped piezoelectric vibrator having a base and the leg-shaped vibrating portion protruding from the base. Manufacturing method.
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