JPH1154809A

JPH1154809A - 圧電装置用積層体、圧電装置用積層体の製造方法、および圧電装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1154809A
Application number: JP20466897A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Suzuki; 義彦鈴木; Koji Inoue; 幸二井上; Tsunehisa Tanaka; 恒久田中; Soichi Ogawa; 倉一小川; Kaoru Furukawa; 薫古川
Original assignee: HACHIYOU GIJUTSU KENKYUSHO KK; Osaka Prefecture
Current assignee: HACHIYOU GIJUTSU KENKYUSHO KK; Osaka Prefecture
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子素材の歪みがなく、半導体基板に対す
る接合強度が充分高く、後工程で行う研磨加工時に、前
記圧電素子素材と半導体基板とがその接合部で剥がれな
いよう、圧電素子素材と半導体基板とが、しっかりと積
層一体化された圧電装置用積層体の提供、この圧電装置
用積層体の製造方法の提供、および、この圧電装置積層
体を用いた圧電装置の製造方法の提供を目的する。【解決手段】圧電装置用積層体１は、圧電素子素材２
と、半導体基板３との間に、融点８２０℃以下の金属材
料で形成される低融点金属材料層４を備えている構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電装置用積層
体、圧電装置用積層体の製造方法、および圧電装置の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】水晶や圧電セラミック等からなる圧電素子
は、高周波電子部品として様々な用途に利用されている
が、用途範囲が広がるにつれて共振周波数の高周波数
化、小型化への市場の要求が益々高まっている。しかし
一般的に多く用いられている振動は厚み方向のずれ振動
であって、その振動周波数は圧電素子の厚さに反比例す
る。例えば温度特性が優れた水晶のＡＴカット板ではＶ（ＭHz）＝１６７０／Ｔ（μｍ）の関係にあり、１００ＭHzを得るには１６．７０μｍの
厚さにしなければならない。ところが現在行い得る機械
的な研磨加工では３０μｍ（５５ＭHz）が限界であり、
これ以上の薄い圧電素子は機械的強度から単品として取
り扱えない。

【０００３】そこで、薄い圧電素子を得るために、圧電
素子となる水晶や圧電セラミック等の圧電素子素材を予
め圧電素子が実装される半導体基板に接合させて、積層
一体化しておき、この積層一体化された状態で圧電素子
素材を研磨加工する研磨方法があり、従来より、圧電素
子素材と半導体基板としてシリコンウェハー乃至金属と
の接合については幾つかの試みがなされている。

【０００４】例えば、特開平５─２５４９４８号公報で
は、圧電素子素材としてＡＴカット水晶板を用いて、こ
の水晶板にクロム（２００Å）と金（８００Å）とを真
空蒸着し、更にアモルファス酸化硅素（１μｍ）を化学
蒸着法（ＣＶＤ）で積層したものを陰極として、この積
層物を陽極となるシリコンウェハーに重ねて、加熱下、
両極間に高電圧印加する陽極接合法が示されており、ま
た、特開平６−６４９７９号公報ではシリコンウェハー
を陽極とし、この上に圧電素子素材としてのガラスを重
ね、この上面に多孔質の陰極を乗せ、加熱により溶融状
態にあるアルカリ溶融塩を陰極側に供給される液体電極
として使用することを特徴とする陽極接合法が示されて
いる。

【０００５】さらに、特開平５─３２６７０２号公報で
は、圧電素子素材としてガラス又は水晶片を用いて、こ
のガラス又は水晶片とシリコンウェハーとの間に、ほう
硅酸ガラスを挟み加熱しながら陽極接合する方法が示さ
れている。

【０００６】しかし、多く用いられる陽極接合は固体界
面の電解反応であり、加熱温度は高く、陽極接合を行う
熱時反応による結合の生成の為、冷時には接合物に歪が
生じてしまう。したがって、圧電素子素材を研磨加工す
るとき、圧電素子素材が割れ易くなってしまうという問
題がある。また、特開平５─３２６７０２号公報で示さ
れたホウ硅酸ガラスによる熱接着では、特に、ホウ硅酸
ガラスの溶融粘度が高い為、シリコンウェハーへの濡れ
が悪く密着性が悪くなり、接合物の研磨加工時に接合部
が剥がれて、製品が割れ易いという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題を解決するために鑑みて成されたものであり、圧
電素子素材の歪みがなく、半導体基板に対する接合強度
が充分高く、後工程で行う研磨加工時に、前記圧電素子
素材と半導体基板とがその接合部で剥がれないよう、圧
電素子素材と半導体基板とが、しっかりと積層一体化さ
れた圧電装置用積層体の提供、この圧電装置用積層体の
製造方法の提供、および、この圧電装置積層体を用いた
圧電装置の製造方法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の圧電装置用積層体は、圧電素子素材と、
半導体基板との間に、融点８２０℃以下の金属材料で形
成される低融点金属材料層を備えている構成とした。請
求項２の圧電装置用積層体は、請求項１に記載の圧電装
置用積層体において、圧電素子素材が、素材本体と、こ
の素材本体の接合面側に積層され、低融点金属材料層を
形成する金属材料より高融点の金属材料からなる高融点
金属薄膜層とから形成されている構成とした。

【０００９】請求項３の圧電装置用積層体は、請求項１
または請求項２に記載の圧電装置用積層体において、半
導体基板が、基板本体と、この基板本体の接合面側に積
層され、低融点金属材料層を形成する金属材料より高融
点の金属材料からなる高融点金属薄膜層とから形成され
ている構成とした。

【００１０】また、請求項４の圧電装置用積層体の製造
方法は、圧電素子素材と、半導体基板とを、融点８２０
℃以下の金属材料を介在させた状態で重ね合わせて、前
記金属材料を加熱融解した後、金属材料を固化すること
で形成された低融点金属材料層を介して、前記圧電素子
素材と半導体基板とを接合するようにした。請求項５の
圧電装置用積層体の製造方法は、請求項４に記載の圧電
装置用積層体の製造方法において、圧電素子素材を、素
材本体と、この素材本体の接合面側に積層され、低融点
金属材料層を形成する金属材料より高融点の金属材料か
らなる高融点金属薄膜層とから形成するようにした。

【００１１】請求項６の圧電装置用積層体の製造方法
は、請求項４または請求項５に記載の圧電装置用積層体
の製造方法において、半導体基板を、基板本体と、この
基板本体の接合面側に積層され、低融点金属材料層を形
成する金属材料より高融点の金属材料からなる高融点金
属薄膜層とから形成するようにした。請求項７の圧電装
置用積層体の製造方法は、請求項４から請求項６までの
いずれか１項に記載の圧電装置用積層体の製造方法にお
いて、高周波誘導加熱あるいはマイクロ波加熱によって
融点８２０℃以下の金属材料を融解するようにした。

【００１２】請求項８の圧電装置の製造方法は、請求項
１から請求項３までのいずれか１項に記載の圧電装置用
積層体の圧電素子素材を研磨して圧電素子を得る工程を
備えているようにした。

【００１３】なお、上記圧電装置用積層体の製造方法に
おいて、融点８２０℃以下の金属材料（以下、「低融点
金属材料」と記す。）は、圧電素子素材と半導体基板と
の間に介在していれば構わないが、たとえば、圧電素子
素材および半導体基板の少なくとも何れか一方の接合面
に、予め積層されていることが好ましい。すなわち、低
融点金属材料層を形成する低融点金属材料が予め、圧電
素子素材および半導体基板の少なくとも何れか一方の接
合面に積層されていると、低融点金属材料層を薄く、か
つ均一な状態で圧電素子素材と半導体基板との間に介在
させることが可能となり、圧電装置用積層体の圧電素子
素材の研磨を行う際、圧電素子素材を、より安定した状
態で研磨することが可能となるため好ましい。

【００１４】低融点金属材料としては、たとえば、イン
ジウム、錫、ビスマス、鉛、カドミウム、亜鉛、テル
ル、アンチモン、アルミニウム、マグネシウム、ストロ
ンチウム、バリウム、砒素、セリウム及びこれらの合金
等が挙げられる。これらの低融点金属材料は、溶融時の
粘度が低く、濡れ性が極めて高いため、低融点金属材料
層を薄く均一とすることができるとともに、高い接着強
度を得ることができる。

【００１５】このとき、低融点金属材料層の厚みは、特
に限定されないが、０．１μｍ〜５μｍの厚みにするこ
とが好ましい。すなわち、５μｍより厚いと、接合部か
ら低融点金属がはみ出したり、熱膨張係数の差で歪みを
生じ、トラブルを起こしやすいし、０．１μｍより薄い
と、全面接着し難くなる恐れがある。また、低融点金属
材料を、圧電素子素材および半導体基板の少なくとも何
れか一方の接合面に積層する方法は、特に限定されない
が、たとえば、真空蒸着法、スパッター法、イオンプレ
ーティング法等の真空技術が一般に用いられてる方法と
して挙げられる。

【００１６】低融点金属材料の加熱溶融方法は、高周波
加熱、あるいはマイクロ波加熱を使用すれば圧電素子素
材自身の発熱はなく、加熱が必要である低融点金属およ
び半導体基板のみの昇温ですむため好ましいが、特に限
定されるものでなく、ヒーター加熱を行っても構わな
い。このときの加熱温度は、低融点金属材料が融解する
だけの温度であれば、できるだけ低い温度であることが
好ましい。

【００１７】また、低融点金属材料を融解・固化すると
き、圧電素子材料と半導体基板との間が加圧されている
と、より低融点金属材料からなる接着層の厚みを薄くす
ることができ、接着強度の高い積層体を得ることができ
るので好ましい。

【００１８】圧電素子素材としては、たとえば、水晶、
ジルコン酸チタン酸塩（ＰＺＴ）、チタン酸鉛、チタン
酸バリウム、ニオブ酸リチウム、ジルコン酸鉛、タンタ
ル酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム等の単
体、あるいは、これらの単体を素材本体とし、この素材
本体の接合面側に、高融点金属薄膜層を一体に設けたも
の等が挙げられる。

【００１９】半導体基板としては、たとえば、シリコン
ウェハー、砒化ガリウムウェハー、リン化ガリウムウェ
ハー、セレン化ジルコニウム等の単体、あるいは、これ
らの単体を基板本体とし、この基板本体の接合面側に、
高融点金属薄膜層を一体に設けたもの等が挙げられる。
上記高融点金属薄膜層を形成する高融点の金属材料（以
下、「高融点金属材料」と記す。）としては、たとえ
ば、チタン、クロム、銅、白金、タングステン、モリブ
デン等が挙げられる。因に、基板本体としてシリコンウ
ェハーを用いた場合、シリコンウェハーの酸化膜と密着
性の良い金属である、クロムやチタン等を用いることが
好ましい。

【００２０】このとき、高融点金属薄膜層の厚みは、特
に限定されないが、０．００５〜０．５μｍの厚みにす
ることが好ましい。すなわち、０．５μｍより厚くして
も接着性を改善する効果の増加は望めず、０．００５μ
ｍより薄いと、コート厚斑による信頼性に問題が生ずる
恐れがある。

【００２１】一方、請求項８の圧電装置の製造方法にお
いて、圧電素子素材を研磨する研磨方法としては公知の
方法を用いることができる。さらに、圧電装置は、通
常、上記のように圧電素子素材の研磨により所望の厚み
とした圧電素子を形成したのち、半導体基板、低融点金
属材料層及び圧電素子を公知のエッチング剤を用いて、
任意の厚さおよび寸法にエッチングして得ることができ
る。

【００２２】エッチング剤は、たとえば、半導体基板が
シリコンウェハーの場合、フッ酸、硝酸、酢酸、水酸化
カリウム、テトラメチルアンモニウムハライド（ＴＭＡ
Ｈ）、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）等及
びこれらの混合物が挙げられる。また、低融点金属材料
層に対するエッチング剤は、塩酸、硝酸、フッ酸、硫
酸、燐酸、酢酸等およびこれらの混合物が挙げられ、圧
電素子素材に対するエッチング剤は、フッ酸、塩酸、硝
酸、フッ化アンモニウム、フッ化硅酸及びこれらの混合
物が挙げられる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明における、圧電装
置用積層体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。図１は、圧電素子用積層体の一実施の形態を示した
断面図である。図１に示したように、圧電装置用積層体
１は、圧電素子素材２と半導体基板３とが、低融点金属
材料層４を介して積層一体化されたものである。

【００２４】圧電素子素材２は、ＡＴカット水晶板から
なる素材本体２０と、この素材本体２０の接合面側に積
層されている高融点金属薄膜層２１とから形成されてい
る。半導体基板３は、ｐ型シリコンウェハーからなる基
板本体３０と、基板本体３０の接合面側に積層されてい
る高融点金属薄膜層３１とから形成されている。また、
基板本体３０の高融点金属薄膜層３１が積層されている
側の面は、酸化膜３３となっている。

【００２５】この圧電装置用積層体１は、以下のように
して製造することができる。まず、図２に示すように、
素材本体２０の接合面側に高融点金属薄膜層２１をスパ
ッタ法により成膜して圧電素子素材２を得るとともに、
基板本体３０の酸化膜３３の形成面に高融点金属薄膜層
３１をスパッタ法により成膜して半導体基板３を得る。

【００２６】このとき、高融点金属薄膜層２１および高
融点金属薄膜層３１は、厚みが、５０〜５００ｎｍの範
囲、好ましくは１００〜２００ｎｍとなるようにする。

【００２７】次に、図３に示すように、高融点金属薄膜
層２１、３１を均一に覆うようにして、圧電素子素材２
および半導体基板３に、低融点金属材料からなる低融点
金属薄膜４０、４０を、厚みが２０００ｎｍ以下になる
ように真空蒸着法により成膜する。その後、低融点金属
薄膜４０、４０同士を密着させるように、圧電素子素材
２と半導体基板３とに重ね合わせ、ガラス板で挟んでこ
れを糸で縛ることで（図示せず）加圧した状態で、高純
度の不活性ガス雰囲気中、１０ＭHz〜１．３ＧHz、１０
Ｗ〜１００Ｗ）の高周波を印加時間１５分〜１時間した
のち、冷却して、図４に示すような低融点金属材料層４
を形成させる。

【００２８】すなわち、低融点金属材料層４は、高周波
誘導加熱により、低融点金属材料４０、４０が融解し、
その後融解した低融点金属薄膜４０、４０が固化して一
体化することで形成される。このようにして形成された
低融点金属材料層４は、圧電素子素材２と半導体基板３
とを接合する接着剤として働き、圧電素子素材２と半導
体基板３とをしっかりと積層一体化できる。

【００２９】しかも、上記のように高周波による加熱で
は、圧電素子素材２自身の発熱がない。したがって、圧
電素子素材２に、熱による膨張からくる歪みが生じるこ
とがなくなり、より安定した図１に示す圧電装置用積層
体１を容易に得ることができる。また、圧電装置用積層
体１の製造方法においては、図３に示すように、圧電素
子素材２と半導体基板３とに予め低融点金属薄膜４０、
４０をスパッタ蒸着法等で成膜してあるから、低融点金
属材料層４をより薄くすることができる。

【００３０】次に、図１に示した圧電装置用積層体１か
ら、圧電装置を製造する方法の一実施の形態を説明す
る。図５〜図１０は、圧電装置用積層体１を用いた圧電
装置の製造方法の一実施の形態を示した断面図であり、
図１１は、完成した圧電装置１０を示した斜視図であ
る。

【００３１】なお、図５〜図７までは、図１〜図４まで
と同じスケールで描かれているが、図８〜図１０は、説
明をより分かりやすくするために、スケールを変えてい
る。（このとき、高融点金属薄膜層２１および高融点金
属薄膜層３１は省略した。）先ず、図５に示したように、圧電装置用積層体１の圧電
素子素材２側の面から、研磨盤を用いて圧電素子素材２
を、研磨して所定の厚みの圧電素子２５を有する中間体
１ａを得る。

【００３２】次に、図６に示すように、中間体１ａの半
導体基板３側の面のエッチング部３０１以外の部分に、
異方性エッチング防護膜３６を形成するとともに、圧電
素子２５側の全面にも、図７に示すように、レジスト膜
２６を形成した後、半導体基板３のエッチング部３０１
を、低融点金属材料層４と接する面まで、異方性エッチ
ングする。

【００３３】異方性エッチングを行った後、図示してい
ないが、異方性エッチング防護膜３６を剥離剤を使って
剥離し、レジスト膜２６もプラズマアッシングにより、
完全に取り除いて、図８に示すダイアフラム１１を作製
する。続いて、図８に示すように、ダイアフラム１１の
エッチング部２０１を除く部分にレジスト膜２７、レジ
スト膜３７を形成し、エッチング液でエッチング部２０
１をエッチングし、図９に示すような、カンチレバー１
２を作製する。

【００３４】レジスト膜２７およびレジスト膜３７を剥
離した後、図１０に示すように、圧電素子２５の表面に
電極用薄膜を真空蒸着法で成膜して、パターニングおよ
びエッチングを行うことで上部電極５０を形成する。以
上の操作により、圧電装置用積層体１から、図１１に示
すような、最終目標とする基本波共振周波数を発振する
厚みまで、研磨加工およびエッチング加工された圧電素
子２５のカンチレバー１２を備えた圧電装置１０が製造
される。

【００３５】以上のように、圧電素子用積層体１は、製
造過程において圧電素子素材２に歪みを生じない為、容
易に取り扱うことができ、自由に圧電素子素材２の研磨
加工ができる。したがって、研磨によって、１０μｍ以
下の厚みの圧電素子２５を容易に得ることができる。

【００３６】すなわち、高周波な圧電素子や小型の圧電
素子を含む圧電装置を製造することが可能となる。な
お、本発明が、上記の実施の形態に限定されないのは言
うまでもない。たとえば、上記実施の形態では、圧電素
子素材２および半導体基板３が、それぞれ、高融点金属
薄膜層２１、高融点金属薄膜層３１を備えていたが、圧
電素子素材２および半導体基板３の接合面側が鏡面であ
れば、高融点金属薄膜層２１、３１を備えていない構造
でも構わない。

【００３７】また、上記実施の形態では、半導体基板３
および圧電素子素材２の接合面側の面に低融点金属薄膜
４０、４０を、真空蒸着法により成膜し、この低融点金
属薄膜４０、４０同士を密着させるように重ね合わせた
後に、融解・固化させて低融点金属材料層４を形成して
いたが、たとえば、低融点金属の箔を半導体基板３と圧
電素子素材２との間に挟み込んだ後、融解・固化させて
低融点金属材料層４を形成しても構わない。

【００３８】また、上記実施の形態では、ダイアフラム
１１を作製した後に、圧電素子２５のカンチレバー１２
を作製したが、中間体１ａから直接カンチレバーを作製
しても構わない。さらに、カンチレバー１２の作製は、
エッチングに限らず、高圧水やレーザーを用いて切削し
ても構わない。

【００３９】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。＜実施例１＞図２に示したように、７ｍｍ角で厚さ５０
μｍ程度の水晶板の両面をアルミナ砥粒（♯４０００）
で研磨し、その後フッ化アンモニウム５０％水溶液７０
℃にて３分程度エッチングしたＡＴカット水晶板を素材
本体２０とし、素材本体２０の接合面側にクロム（以
下、「Ｃｒ」と記す。）からなる高融点金属薄膜層２１
を、約１００ｎｍの厚みとなるように、スパッタ法で成
膜して圧電素子素材２を形成した。

【００４０】また、図２に示したように、大きさ１０ｍ
ｍ角、厚さ３５０μｍの面方位（１００）のｐ型シリコ
ンの表面を熱酸化して酸化膜３３となっているウェハー
を基板本体３０とし、基板本体３０の接合面側に酸化膜
３３と密着性の良いＣｒからなる高融点金属薄膜層３１
を、約１００ｎｍの厚みとなるように、スパッタ法で成
膜して半導体基板３を形成した。酸化膜３３の厚さは１
００ｎｍ程度であった。

【００４１】その後、図３に示すように、圧電素子素材
２の高融点金属薄膜層２１および半導体基板３の高融点
金属薄膜層３１が成膜している面を覆うように、インジ
ウム（以下、「Ｉｎ」と記す。）からなる低融点金属薄
膜４０、４０を真空蒸着により１０００ｎｍの厚さで成
膜した。さらに、その後、低融点金属薄膜４０、４０同
士を密着させるように圧電素子素材２と半導体基板３と
を重ね合わせた。

【００４２】高周波誘導加熱装置（図示せず）を用意し
て、上記低融点金属薄膜４０、４０同士を重ね合わせた
状態で、両端面となる素材本体２０と基板本体３０との
外側面をガラス板で挟み、これを糸で縛ることによって
（図示せず）半導体基板３と圧電素子素材２とが加圧さ
れている状態にした。上記、半導体基板３と圧電素子素
材２とが、低融点金属薄膜４０、４０によって積層され
た状態のまま、１３．５６ＭHzの高周波電場発生用コイ
ル中に設置して、真空中あるいは高純度の不活性ガス雰
囲気中で、１０Ｗの高周波を１分程度発振して、低融点
金属薄膜４０、４０を加熱して融解・固化させ、Ｉｎか
らなる低融点金属材料層４を形成させた。

【００４３】以上の操作により、低融点金属材料層４の
介在によって、圧電素子素材２と半導体基板３とが、接
着強度の高い状態で、積層一体化された圧電装置用積層
体１を得ることができた。また、高周波誘導加熱では、
圧電素子素材２自身が昇温することなく、また、歪みを
生じることもなかった。

【００４４】＜実施例２＞図２に示したように、圧電素
子素材２を形成する素材本体２０と高融点金属薄膜層２
１において、７ｍｍ角で厚さ４５μｍ程度の水晶板の両
面をアルミナ砥粒（♯４０００）で研磨し、その後フッ
化アンモニウム５０％水溶液７０℃にて３分程度エッチ
ングしたＡＴカット水晶板を素材本体２０とし、素材本
体２０の接合面側にチタン（以下、「Ｔｉ」と記す。）
からなる約１０ｎｍの厚みをした薄膜層とともに、異方
性エッチング液に腐食されない窒化チタン（以下、「Ｔ
ｉＮ」と記す。）からなる約１００ｎｍの厚みをした薄
膜層をスパッタ法で成膜して形成された薄膜層を高融点
金属薄膜層２１とした。

【００４５】また、図２に示したように、半導体基板３
を形成する基板本体３０と高融点金属薄膜層３１におい
て、大きさ１０ｍｍ角、厚さ３５０μｍの面方位（１０
０）のｐ型シリコンの表面を熱酸化して酸化膜３３とな
っているウェハーを基板本体３０とし、基板本体３０の
接合面側に酸化膜３３と密着性の良いＴｉからなる約１
０ｎｍの厚みをした薄膜層とともに、異方性エッチング
液に腐食されないＴｉＮからなる約１００ｎｍの厚みを
した薄膜層をスパッタ法で成膜して形成された薄膜層を
高融点金属薄膜層３１とした。

【００４６】また、図３に示したように、圧電素子素材
２の高融点金属薄膜層２１および半導体基板３の高融点
金属薄膜層３１が成膜している面を覆うように、錫（以
下、「Ｓｎ」と記す。）からなる低融点金属薄膜４０、
４０を真空蒸着により１０００ｎｍの厚さで成膜した。
以上の操作以外は、実施例１と同じ操作を行ったとこ
ろ、低融点金属材料層４の介在によって、圧電素子素材
２と半導体基板３とが、接着強度の高い状態で、積層一
体化された圧電装置用積層体１を得ることができた。

【００４７】＜実施例３＞低融点金属材料層４を融解す
る加熱方法として、高周波誘導加熱の代わりに、マイク
ロ波による加熱を行った。このときの条件として、用い
たマイクロ波の強さは、１．９ＧHz、１０Ｗで行った。
上記操作以外は、実施例１と同様の操作を行ったとこ
ろ、高周波誘導加熱と同様に良好の圧電装置用積層体を
得ることができた。＜実施例４＞低融点金属材料層４を融解する加熱方法と
してホットプレートを用いた。

【００４８】まず、ホットプレートを３５０℃に加熱し
た。次に、低融点金属薄膜４０、４０をお互いに合わせ
る形で接触させた圧電素子素材２と半導体基板３との積
層物を、半導体基板３が下側となるように、加熱したホ
ットプレート上に置いた。このとき、積層物の上に５ｋ
ｇ程度の錘を載せて加圧されている状態にした。

【００４９】上記操作を除いて、実施例１と同様の操作
を行ったところ、良好の圧電装置用積層体を得ることが
できた。

【００５０】以上のように、実施例１の操作によって得
られた圧電装置用積層体１において、圧電素子素材２
は、厚さ５００μｍの半導体基板３上に密着しているの
で、研磨等の取扱いが容易であった。圧電装置用積層体
１において、圧電素子素材２を、研磨盤にてアルミナ砥
粒（♯４０００）を用いて研磨を行うと、図５、図６に
示したように、１０μｍ程度の厚みまで研磨を行って
も、歪みが生じたり、剥がれたり、割れたりすることな
く、薄い圧電素子２５を有する中間体１ａを得ることが
できた。

【００５１】＜実施例５＞図６に示した、実施例１の操
作によって得られた圧電装置用積層体１の圧電素子素材
２が研磨されて圧電素子２５となった中間体１ａにおい
て、Ｔｉからなる高融点金属薄膜層２１、３１や、Ｉｎ
からなる接着用の低融点金属材料層４を、デバイスとし
て必要な部分のみ残すように、予めフォトリソグラフィ
ー技術を利用してパターニング、エッチングしておい
た。

【００５２】図６に示したように、中間体１ａの圧電素
子２５側の一部に、異方性エッチングに耐える異方性エ
ッチング防護膜３６を形成した。また、図７に示したよ
うに、積層体１ａの圧電素子２５側にシリコーン系樹脂
あるいはフッ素系樹脂またはワックスからなるレジスト
膜２６を、５μｍ程度の厚みで形成することで、異方性
エッチングを行ったとき、異方性エッチング液（ＴＭＡ
ＨやＥＤＰ）が、高融点金属薄膜層２１、３１と低融点
金属材料層４との積層体が圧電素子２５からはみ出し、
将来半導体基板３の電極となる部分４６や、圧電素子２
５を腐食しないようにした。

【００５３】異方性エッチングを行い、図８に示したよ
うな、ダイアフラム１１を作製した。このときの条件
は、異方性エッチング溶液としてＥＤＰを使用して、反
応温度が、１１８℃、反応時間が８時間で行った。異方
性エッチングを行った後、異方性エッチング防護膜３６
を剥離剤を使って剥離し、ダイアフラム１１の圧電素子
２５側の表面をプラズマアッシングすることにより、レ
ジスト膜２６も含めて、完全に剥離膜を取り除いた。

【００５４】図８に示したように、ダイアフラム１１の
内側（半導体基板３の面側）にレジスト膜３７を形成
し、エッチング液であるフッ化アンモニウムによりエッ
チングされないようにした。

【００５５】ダイアフラム１１の圧電素子２５側の面に
レジスト膜２７を形成して、パターニングし、圧電素子
２５側の面の一部２０１を露出させて、フッ化アンモニ
ウムでエッチングし、図９に示したように、圧電素子２
５のカンチレバー１２を作成した。その後、レジスト膜
３７、レジスト膜２７等を剥離した。

【００５６】圧電素子２５の厚さ調整をダイアフラム１
１間に高周波電圧を印加して共振周波数を測定し、フッ
化アンモニウムのエッチングを組み合わせて行った。こ
の様にして得た振動子の共振周波数は１８５ＭHzであっ
た図１０に示したように、圧電素子２５に電極用薄膜（ア
ルミニウム等）を蒸着し、パターニング、エッチングし
て、上部電極５０とした。

【００５７】以上の工程により、図１１に示した圧電装
置１０を製造することができた。

【００５８】＜実施例６＞図６に示した、実施例１の操
作によって得られた圧電装置用積層体１の圧電素子素材
２が研磨されて圧電素子２５となった中間体１ａにおい
て、Ｔｉからなる高融点金属薄膜層２１、３１や、Ｉｎ
からなる接着用の低融点金属材料層４を、デバイスとし
て必要な部分のみ残すように、予めフォトリソグラフィ
ー技術を利用してパターニング、エッチングしておい
た。

【００５９】圧電素子表面に、レジスト膜となるシリコ
ーン系樹脂で覆い、パターニングし、圧電素子表面の一
部を露出させて、フッ化アンモニウムでエッチングし、
圧電素子のカンチレバー１２を作製した。圧電素子側を
シリコーン系樹脂あるいはフッ素系樹脂またはワックス
で５μｍ程度覆って異方性エッチング液（ＴＭＡＨやＥ
ＤＰ）が電極や圧電素子を腐食しないようにした。

【００６０】上記の操作を行ってから異方性エッチング
を行ったことを除いて、実施例５と同様の操作を行っ
た。以上の操作を行ったところ、圧電素子２５の共振周
波数が１８５ＭHzである圧電装置１０を得ることができ
た。

【００６１】

【発明の効果】以上のことより、本発明にかかる請求項
１の圧電装置用積層体は、圧電素子素材および半導体基
板に対する接合強度が高く、積層一体化され、しかも歪
みが生じないため、研磨加工やエッチング加工時に、接
合部が剥がれたりせず、より薄い圧電素子を得ることが
できる。

【００６２】請求項２および請求項３の圧電装置用積層
体は、低融点金属をより薄くかつ安定して、圧電素子素
材と半導体基板との間に介在させることができる。請求
項４の圧電装置用積層体の製造方法は、圧電装置用積層
体を容易に製造することができる。請求項５および請求
項６の圧電装置用積層体の製造方法は、低融点金属をよ
り薄くかつ安定して、圧電素子素材と半導体基板との間
に介在させることができる。

【００６３】請求項７の圧電装置用積層体の製造方法
は、圧電素子素材自身の発熱を抑えることができ、より
歪みを少なくすることができるため、圧電素子を薄く研
磨することができ、高周波数の圧電素子を得ることがで
きる。請求項８のの圧電装置の製造方法は、圧電装置用
積層体から、高周波の振動周波数を示す圧電素子となる
まで薄く研磨することが可能になる。

【００６４】以上のことより、従来は不可能であった高
周波域に共振周波数をもつ圧電装置を製作出来るように
なり、電子部品の高周波化、小型化への道を開く効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電装置用積層体の一実施の形態を示
した断面図である。

【図２】本発明にかかる圧電装置用積層体の製造方法の
一実施の形態を示した断面図である。

【図３】本発明にかかる圧電装置用積層体の製造方法の
一実施の形態を示した断面図である。

【図４】本発明にかかる圧電装置用積層体の製造方法の
一実施の形態を示した断面図である。

【図５】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の製
造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図６】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の製
造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図７】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の製
造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図８】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の製
造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図９】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の製
造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図１０】図１の圧電装置用積層体を用いた圧電装置の
製造方法の一実施の形態を示した断面図である。

【図１１】圧電装置の完成体を示した斜視図である。

【符号の説明】

１圧電装置用積層体２圧電素子素材２０素材本体２１高融点金属薄膜層３半導体基板３０基板本体３１高融点金属薄膜層４低融点金属材料層１０圧電装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０３Ｈ 9/205 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ (72)発明者田中恒久大阪府豊中市岡町南２−14−44 (72)発明者小川倉一兵庫県神戸市垂水区狩口台７−18−７ (72)発明者古川薫兵庫県神戸市中央区港島中町６丁目２番１号パークシティ1406

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子素材と、半導体基板との間に、融
点８２０℃以下の金属材料で形成される低融点金属材料
層を備えている圧電装置用積層体。
【請求項２】圧電素子素材が、素材本体と、この素材本
体の接合面側に積層され、低融点金属材料層を形成する
金属材料より高融点の金属材料からなる高融点金属薄膜
層とから形成されている請求項１に記載の圧電装置用積
層体。
【請求項３】半導体基板が、基板本体と、この基板本体
の接合面側に積層され、低融点金属材料層を形成する金
属材料より高融点の金属材料からなる高融点金属薄膜層
とから形成されている請求項１または請求項２に記載の
圧電装置用積層体。
【請求項４】圧電素子素材と、半導体基板とを、融点８
２０℃以下の金属材料を介在させた状態で重ね合わせ
て、前記金属材料を加熱融解した後、金属材料を固化す
ることで形成された低融点金属材料層を介して、前記圧
電素子素材と半導体基板とを接合することを特徴とする
圧電装置用積層体の製造方法。
【請求項５】圧電素子素材を、素材本体と、この素材本
体の接合面側に積層され、低融点金属材料層を形成する
金属材料より高融点の金属材料からなる高融点金属薄膜
層とから形成する請求項４に記載の圧電装置用積層体の
製造方法。
【請求項６】半導体基板を、基板本体と、この基板本体
の接合面側に積層され、低融点金属材料層を形成する金
属材料より高融点の金属材料からなる高融点金属薄膜層
とから形成する請求項４または請求項５に記載の圧電装
置用積層体の製造方法。
【請求項７】高周波誘導加熱あるいはマイクロ波加熱に
よって融点８２０℃以下の金属材料を融解する、請求項
４から請求項６までのいずれか１項に記載の圧電装置用
積層体の製造方法。
【請求項８】請求項１から請求項３までのいずれか１項
に記載の圧電装置用積層体の圧電素子素材を研磨して圧
電素子を得る工程を備えている圧電装置の製造方法。