JPH01198819A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
圧電振動子の製造方法Info
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- JPH01198819A JPH01198819A JP2322888A JP2322888A JPH01198819A JP H01198819 A JPH01198819 A JP H01198819A JP 2322888 A JP2322888 A JP 2322888A JP 2322888 A JP2322888 A JP 2322888A JP H01198819 A JPH01198819 A JP H01198819A
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
タンタル酸リチウム単結晶のＯ±１５度回転Ｘ板からな
る圧電体を使用した圧電振動子に関し、分極反転層の形
成を容易ならしめることを目的とし、 タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板から切
り出した圧電体の−Ｘ゛面にプロトン交換処理を施した
のち、該−Ｘ゛面および＋Ｘ゛面少なくとも一方にタン
タル酸リチウム単結晶のキューリ温度で拡散しない導電
材料にてなる電極を形成し、該キューリ温度を越えない
温度で加熱する分極反転処理を施して構成する。
る圧電体を使用した圧電振動子に関し、分極反転層の形
成を容易ならしめることを目的とし、 タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板から切
り出した圧電体の−Ｘ゛面にプロトン交換処理を施した
のち、該−Ｘ゛面および＋Ｘ゛面少なくとも一方にタン
タル酸リチウム単結晶のキューリ温度で拡散しない導電
材料にてなる電極を形成し、該キューリ温度を越えない
温度で加熱する分極反転処理を施して構成する。
本発明はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯｓ）単結晶の
０±１５度回転Ｘ板から切り出した圧電体を使用した圧
電振動子の製造方法、特に共振周波数を高くする分極反
転層が形成され易くする新規方法に関する。
０±１５度回転Ｘ板から切り出した圧電体を使用した圧
電振動子の製造方法、特に共振周波数を高くする分極反
転層が形成され易くする新規方法に関する。
水晶やＬｉＴａＯ３およびＬｉＮｂ０＋等の圧電体に適
当な駆動電極を形成し、この電極に交流電界を印加する
と圧電体は印加電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ
、印加電界の周波数が圧電体の固有周波数に一致すると
共振し強勢な振動が得られる。
当な駆動電極を形成し、この電極に交流電界を印加する
と圧電体は印加電界と等しい周波数の応力を生じ、かつ
、印加電界の周波数が圧電体の固有周波数に一致すると
共振し強勢な振動が得られる。
か力＼る現象を利用した振動子は、高性能であるため通
信装置の発振回路、フィルタ、遅延線等として広く利用
されている。
信装置の発振回路、フィルタ、遅延線等として広く利用
されている。
電子機器の高性能化、小形化および軽量化が進む中で、
チップ化の要求が強まっている部品の一つに数ＭＨｚ〜
数十Ｍｈの振動子があり、電気−機械結合係数の大きい
ＬｉＴａ０．、やＬｉＮｂＯ３の単結晶を用いることに
より、水晶を用いたものでは不可能とされていた領域の
振動子が実現されるが、さらに該単結晶にてなる圧電体
に分極反転層を形成することで高周波の振動子の製造が
可能となる。
チップ化の要求が強まっている部品の一つに数ＭＨｚ〜
数十Ｍｈの振動子があり、電気−機械結合係数の大きい
ＬｉＴａ０．、やＬｉＮｂＯ３の単結晶を用いることに
より、水晶を用いたものでは不可能とされていた領域の
振動子が実現されるが、さらに該単結晶にてなる圧電体
に分極反転層を形成することで高周波の振動子の製造が
可能となる。
強誘電体結晶であるＬｉＴａ０ｚ単結晶は、結晶全体が
同一分極軸方向を向く単分域材料であり、特にエネルギ
閉じ込め特性に優れる０±１５度回転Ｘ板から切り出し
た圧電体は、電気−機械結合係数におよび機械的品質係
数Ｑが大きく、温度特性の安定性に優れることから厚み
振動子として有用である。
同一分極軸方向を向く単分域材料であり、特にエネルギ
閉じ込め特性に優れる０±１５度回転Ｘ板から切り出し
た圧電体は、電気−機械結合係数におよび機械的品質係
数Ｑが大きく、温度特性の安定性に優れることから厚み
振動子として有用である。
このようなＬｉＴａ０．単結晶を使用した振動子の発振
周波数は、厚み振動を利用する関係上圧電体の厚さに反
比例し、例えば、共振周波数が２０ＭＨｚの圧電体は厚
さが約１００μｍであるのに対し、共振周波数が４４
Ｍ Ｈｚの振動子では圧電体の厚さが約４５μｍ程度と
なり、周波数が高くなるに従って板厚は薄くなる。その
ため、共振周波数が高くなるに従って厚さが１００μ餠
以下になると半波長共振である圧電体は、その製造に高
精度が要求され製造困難になるが、プロトン交換処理を
利用して該圧電体の片面から、例えばその厚さの〃の深
さに分極反転層を形成させることによって１波長共振に
なる圧電体は、厚さが２倍となり、高周波振動子の製造
が可能である。
周波数は、厚み振動を利用する関係上圧電体の厚さに反
比例し、例えば、共振周波数が２０ＭＨｚの圧電体は厚
さが約１００μｍであるのに対し、共振周波数が４４
Ｍ Ｈｚの振動子では圧電体の厚さが約４５μｍ程度と
なり、周波数が高くなるに従って板厚は薄くなる。その
ため、共振周波数が高くなるに従って厚さが１００μ餠
以下になると半波長共振である圧電体は、その製造に高
精度が要求され製造困難になるが、プロトン交換処理を
利用して該圧電体の片面から、例えばその厚さの〃の深
さに分極反転層を形成させることによって１波長共振に
なる圧電体は、厚さが２倍となり、高周波振動子の製造
が可能である。
第３図はプロトン交換処理を利用して分極反転層を形成
させる従来の圧電振動子を製造する主要工程を説明する
ための図である。
させる従来の圧電振動子を製造する主要工程を説明する
ための図である。
第３図（イ）において、ＬｉＴａＯ３単結晶の０±１５
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１は、一方の主面（＋
Ｘ′面）ｌａより他方の主面（−Ｘ°面）ｌｂに向けた
分極Ｐｓを有する。
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１は、一方の主面（＋
Ｘ′面）ｌａより他方の主面（−Ｘ°面）ｌｂに向けた
分極Ｐｓを有する。
そこで、第３図（ＩＩ）に示すように＋Ｘ１面１ｄに、
例えばスピンコードにより厚さ５μｍ程度のポリイミド
層（ポリイミドマスク）２を形成したのち、例えば２５
０℃に加熱したプロトン交換処理液に１時間程度浸漬す
ると第３図（ハ）に示すように、−Ｘ“面１ｂからプロ
トン交換層３が形成される。
例えばスピンコードにより厚さ５μｍ程度のポリイミド
層（ポリイミドマスク）２を形成したのち、例えば２５
０℃に加熱したプロトン交換処理液に１時間程度浸漬す
ると第３図（ハ）に示すように、−Ｘ“面１ｂからプロ
トン交換層３が形成される。
次いで、第３図（ニ）に示すようにプロトン交換層３の
上に後工程のりアクティブイオンエツチング（ＲＩ Ｅ
）に対する耐性を有するマスク、例えばＡｌにてなるマ
スク４を被着したのち、イオンエツチングにて第３図（
ネ）に示すように、ポリイミド層２を除去してから、第
３図（へ）に示すようにＡｌマスク４を除去する。
上に後工程のりアクティブイオンエツチング（ＲＩ Ｅ
）に対する耐性を有するマスク、例えばＡｌにてなるマ
スク４を被着したのち、イオンエツチングにて第３図（
ネ）に示すように、ポリイミド層２を除去してから、第
３図（へ）に示すようにＡｌマスク４を除去する。
次いで、ＬｉＴａＯ３のキューリ点（６２０℃）以下の
高温、例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ
加熱すると第３図（ト）に示すように、−Ｘ１面ｌｂか
ら圧電体１２の厚さの〃の深さに、分極Ｉ’ｓと逆向き
の分極Ｐｓ°が形成された分極反転層１ｃが形成され、
その圧電体ｌの対向主面（＋Ｘ“面と−Ｘ“面） ｌａ
、 ｌｂに駆動電極５．６を形成し、第３図（チ）に示
す圧電振動子７が完成する。
高温、例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ
加熱すると第３図（ト）に示すように、−Ｘ１面ｌｂか
ら圧電体１２の厚さの〃の深さに、分極Ｉ’ｓと逆向き
の分極Ｐｓ°が形成された分極反転層１ｃが形成され、
その圧電体ｌの対向主面（＋Ｘ“面と−Ｘ“面） ｌａ
、 ｌｂに駆動電極５．６を形成し、第３図（チ）に示
す圧電振動子７が完成する。
しかしながら、ＬｉＴａＯ３単結晶を使用しプロトン交
換処理を利用して分極反転層を形成させた前記圧電振動
子において、ＬｉＴａＯ３のキューリ温度に近い高温で
加熱する分極反転層の形成処理は、圧電体が厚いときＡ
の深さに分極反転層を形成させることが困難であるとい
う問題点があった。
換処理を利用して分極反転層を形成させた前記圧電振動
子において、ＬｉＴａＯ３のキューリ温度に近い高温で
加熱する分極反転層の形成処理は、圧電体が厚いときＡ
の深さに分極反転層を形成させることが困難であるとい
う問題点があった。
本発明の目的は、かかる分極反転層の形成を容易ならし
めることであり、従来方法で厚さの２の深さに分極反転
層を形成可能な圧電体では分極反転層の形成時間を短縮
し、従来方法で厚さの％の深さに分極反転層を形成させ
ることが困難な圧電体に対し分極反転層の形成を容易に
することである。
めることであり、従来方法で厚さの２の深さに分極反転
層を形成可能な圧電体では分極反転層の形成時間を短縮
し、従来方法で厚さの％の深さに分極反転層を形成させ
ることが困難な圧電体に対し分極反転層の形成を容易に
することである。
上記問題点の解決を目的とした本発明は、第１図によれ
ば、タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板か
ら切り出した圧電体ｌの−Ｘ°面ｌｂにプロトン交換処
理を施してプロトン交換層３を形成したのち、−Ｘ１面
ｌｂおよび＋Ｘｆ面１ａにタンタル酸リチウム単結晶の
キューリ温度で拡散しない導電材料にてなる電極１１．
１２を形成し、該キューリ温度を越えない温度で加熱す
る分極反転処理を施して分極反転層１ｃを形成させるこ
とを特徴とする。
ば、タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板か
ら切り出した圧電体ｌの−Ｘ°面ｌｂにプロトン交換処
理を施してプロトン交換層３を形成したのち、−Ｘ１面
ｌｂおよび＋Ｘｆ面１ａにタンタル酸リチウム単結晶の
キューリ温度で拡散しない導電材料にてなる電極１１．
１２を形成し、該キューリ温度を越えない温度で加熱す
る分極反転処理を施して分極反転層１ｃを形成させるこ
とを特徴とする。
ＬｉＴａＯ３単結晶のＯ±１５度回転Ｘ板を使用した本
発明の圧電振動子の製造方法は、分極反転処理に耐性の
ある電極を形成し、高温で加熱する分極反転処理を施す
ことにより、圧電体の＋Ｘ′面と−Ｘ′面のチャージ電
荷が増大し均一化されるであろうことによって、分極反
転層の形成が容易になる。
発明の圧電振動子の製造方法は、分極反転処理に耐性の
ある電極を形成し、高温で加熱する分極反転処理を施す
ことにより、圧電体の＋Ｘ′面と−Ｘ′面のチャージ電
荷が増大し均一化されるであろうことによって、分極反
転層の形成が容易になる。
以下に、図面を用いて本発明方法の実施例による圧電振
動素子を説明する。
動素子を説明する。
゛第１図は本発明方法による圧電振動子の基本工程を説
明するための図、第２図は本発明方法の他の実施例によ
る圧電振動子の基本工程を説明するための図である。
明するための図、第２図は本発明方法の他の実施例によ
る圧電振動子の基本工程を説明するための図である。
第１図（イ）において、ＬｉＴａＯ３単結晶のＯ±１５
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１の＋Ｘ９面１ａに、
ポリイミド層２を形成したのち、第１図（ロ）に示すよ
うに、−Ｘ１面ｌｂにプロトン交換層３を形成させる。
度回転Ｘ板より切り出した圧電体１の＋Ｘ９面１ａに、
ポリイミド層２を形成したのち、第１図（ロ）に示すよ
うに、−Ｘ１面ｌｂにプロトン交換層３を形成させる。
次いで、第１図（ハ）に示すようにプロトン交換Ｎ３の
上に、後工程のりアクティブイオンエツチングおよび分
極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極、
例えばＡｌにてなる電極Ｉｆを形成したのち、第１図（
ニ）に示すようにリアクティブイオンエツチングにてポ
リイミド層２を除去する。
上に、後工程のりアクティブイオンエツチングおよび分
極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極、
例えばＡｌにてなる電極Ｉｆを形成したのち、第１図（
ニ）に示すようにリアクティブイオンエツチングにてポ
リイミド層２を除去する。
次いで、第１図（＊）に示すように＋Ｘ１面１ａに分極
反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極、例
えばＡｌにてなる電極１２を形成したのち、例えば５６
０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加熱すると、第１
図（へ）に示すように−Ｘ“面１ｂから圧電体１２の厚
さの２の深さに、分極Ｐｓと逆向きの分極ＰＳ１を有す
る分極反転層１ｃが形成される。
反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極、例
えばＡｌにてなる電極１２を形成したのち、例えば５６
０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加熱すると、第１
図（へ）に示すように−Ｘ“面１ｂから圧電体１２の厚
さの２の深さに、分極Ｐｓと逆向きの分極ＰＳ１を有す
る分極反転層１ｃが形成される。
次いで、第１図（ト）に示すように／ｌにてなる電極１
１および１２を除去したのち、第１図（チ）に示すよう
に駆動電極５および６を形成すると、１波長共振の圧電
振動子７が完成する。
１および１２を除去したのち、第１図（チ）に示すよう
に駆動電極５および６を形成すると、１波長共振の圧電
振動子７が完成する。
第２図（イ）において、ＬｉＴａＯ５単結晶の０±１５
度回転Ｘ板より切り出した圧電体Ｉの＋Ｘ゛面１ｄと−
Ｘ°面１ｂより、プロトン交換層３ａ、３ｂを形成させ
る。
度回転Ｘ板より切り出した圧電体Ｉの＋Ｘ゛面１ｄと−
Ｘ°面１ｂより、プロトン交換層３ａ、３ｂを形成させ
る。
次いで、第２図（ロ）に示すようにプロトン交換ｉ３ｂ
の上に、後工程のりアクティブイオンエツチングおよび
分極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極
、例えば／ｌにてなる電極１１を形成したのち、第２図
（ハ）に示すようにリアクティブイオンエツチングにて
＋Ｘ１面１ａより形成させたプロトン交換層３ａを除去
する。
の上に、後工程のりアクティブイオンエツチングおよび
分極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる電極
、例えば／ｌにてなる電極１１を形成したのち、第２図
（ハ）に示すようにリアクティブイオンエツチングにて
＋Ｘ１面１ａより形成させたプロトン交換層３ａを除去
する。
次いで、第２図（ニ）に示すように＋ｘ１Ｘ１面に後工
程の分極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる
電極、例えばＡ１にてなる電極１２を形成させたのち、
例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加熱す
ると、第２図（ネ）に示すように−Ｘ°面１ｂから圧電
体１の厚さの％の深さに、分極Ｐｓと逆向きの分極Ｐｓ
°を有する分極反転層ｌｃが形成される。
程の分極反転処理に対し耐性を有する導電材料にてなる
電極、例えばＡ１にてなる電極１２を形成させたのち、
例えば５６０〜６１０℃の温度で適宜の時間だけ加熱す
ると、第２図（ネ）に示すように−Ｘ°面１ｂから圧電
体１の厚さの％の深さに、分極Ｐｓと逆向きの分極Ｐｓ
°を有する分極反転層ｌｃが形成される。
次いで、第２図（へ）に示すようにＡｎ電極１１および
１２を除去したのち、第２図（ト）に示すように駆動電
極５および６を形成すると、１波長共振の圧電振動子７
が完成する。
１２を除去したのち、第２図（ト）に示すように駆動電
極５および６を形成すると、１波長共振の圧電振動子７
が完成する。
上記実施例では−Ｘ“面よりの分極反転層を形成する方
法について示したが、−Ｘ１面と＋Ｘ゛面を入れ替える
ことで＋Ｘ°面からの分極反転層が形成可能である。
法について示したが、−Ｘ１面と＋Ｘ゛面を入れ替える
ことで＋Ｘ°面からの分極反転層が形成可能である。
第１図および第２図の工程で製造された圧電振動子７は
、電極１１および１２を形成してから、高温で加熱する
分極反転処理を施すことにより、圧電体ｌの＋Ｘ′面１
ａと−Ｘ′面ｌｂのチャージ電荷が増大し均一化される
であろうことによって、分極反転層１ｃの形成が容易と
なり、分極反転処理時間の短縮および分極反転層１ｃを
深く形成させることが可能になる。 □ なお、第１図および第２図の前記実施例では、ＬｉＴａ
Ｏ３の単結晶から切り出した０±１５度回転Ｘ仮（ウェ
ーハ）から切り出した圧電体１について説明したが、該
ウェーハに分極反転層を形成し、多数の駆動電極を形成
してからそれを割断するバッチ処理が適用されるが、そ
のウェーハに形成される電極１１と１２は、ウェーハの
端部からチャージ電荷がまわり込まないようにするため
、ウェーハの周端部をあけて形成させることが望ましい
ことを付記する。
、電極１１および１２を形成してから、高温で加熱する
分極反転処理を施すことにより、圧電体ｌの＋Ｘ′面１
ａと−Ｘ′面ｌｂのチャージ電荷が増大し均一化される
であろうことによって、分極反転層１ｃの形成が容易と
なり、分極反転処理時間の短縮および分極反転層１ｃを
深く形成させることが可能になる。 □ なお、第１図および第２図の前記実施例では、ＬｉＴａ
Ｏ３の単結晶から切り出した０±１５度回転Ｘ仮（ウェ
ーハ）から切り出した圧電体１について説明したが、該
ウェーハに分極反転層を形成し、多数の駆動電極を形成
してからそれを割断するバッチ処理が適用されるが、そ
のウェーハに形成される電極１１と１２は、ウェーハの
端部からチャージ電荷がまわり込まないようにするため
、ウェーハの周端部をあけて形成させることが望ましい
ことを付記する。
以上説明したように、／１等の電極を形成して分極反転
層を形成させる本発明方法は、分極反転層の形成が容易
となり、従来と同一条件では、従来の約２倍の深さに分
極反転層を形成できるようになり、周波共振の高い圧電
振動子の製造に寄与した効果がある。
層を形成させる本発明方法は、分極反転層の形成が容易
となり、従来と同一条件では、従来の約２倍の深さに分
極反転層を形成できるようになり、周波共振の高い圧電
振動子の製造に寄与した効果がある。
第１図は本発明方法の一実施例による圧電振動子の基本
工程を説明するための図、 第２図は本発明方法の他の実施例による圧電振動子の基
本工程を説明するための図、 第３図は従来方法による圧電振動子の主要工程を説明す
るための図、 である。 図中において、 １は圧電体、 ｌａは＋ｘ１面、 １ｂは−Ｘ１面、 １ｃは分極反転層、 ５．６は駆動電極、 １１．１２は電極、 Ｐｓ、Ｐｓ ’は分極、 第 １ 図 動手刀耳、ネ、工框暮え明すづたＪｔ）幻図第 ２ 図
工程を説明するための図、 第２図は本発明方法の他の実施例による圧電振動子の基
本工程を説明するための図、 第３図は従来方法による圧電振動子の主要工程を説明す
るための図、 である。 図中において、 １は圧電体、 ｌａは＋ｘ１面、 １ｂは−Ｘ１面、 １ｃは分極反転層、 ５．６は駆動電極、 １１．１２は電極、 Ｐｓ、Ｐｓ ’は分極、 第 １ 図 動手刀耳、ネ、工框暮え明すづたＪｔ）幻図第 ２ 図
Claims (1)
- タンタル酸リチウム単結晶の０±１５度回転Ｘ板から
切り出した圧電体（１）の−Ｘ’面（１ｂ）にプロトン
交換処理を施したのち、該−Ｘ’面（１ｂ）および＋Ｘ
’面（１ａ）の少なくとも一方にタンタル酸リチウム単
結晶のキューリ温度で拡散しない導電材料にてなる電極
（１１，１２）を形成し、該キューリ温度を越えない温
度で加熱する分極反転処理を施すことを特徴とする圧電
振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322888A JPH01198819A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2322888A JPH01198819A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198819A true JPH01198819A (ja) | 1989-08-10 |
Family
ID=12104769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2322888A Pending JPH01198819A (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01198819A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60156039A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-16 | Canon Inc | 光機能素子の作製方法 |
| JPS645998A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-10 | Hiroshi Shimizu | Linbo3/litao3 single crystal piezoelectric substrate having polarization reversal region and its production |
-
1988
- 1988-02-03 JP JP2322888A patent/JPH01198819A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60156039A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-16 | Canon Inc | 光機能素子の作製方法 |
| JPS645998A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-10 | Hiroshi Shimizu | Linbo3/litao3 single crystal piezoelectric substrate having polarization reversal region and its production |
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