JPS63311808A - 振動素子の製造方法 - Google Patents
振動素子の製造方法Info
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- JPS63311808A JPS63311808A JP14821587A JP14821587A JPS63311808A JP S63311808 A JPS63311808 A JP S63311808A JP 14821587 A JP14821587 A JP 14821587A JP 14821587 A JP14821587 A JP 14821587A JP S63311808 A JPS63311808 A JP S63311808A
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Landscapes
- 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〕
ニオブ酸リチウムの単結晶からなる振動素子の製造方法
であり、 圧電体に分極反転領域を形成することで該圧電体を厚く
したことにより、 特に共振周波数の高い振動素子の製造を容易とし、高性
能にしたものである。
であり、 圧電体に分極反転領域を形成することで該圧電体を厚く
したことにより、 特に共振周波数の高い振動素子の製造を容易とし、高性
能にしたものである。
本発明は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯｚ）の単結晶
を用い、高性能かつ生産性に優れた振動素子の製造方法
に関する。
を用い、高性能かつ生産性に優れた振動素子の製造方法
に関する。
水晶やタンタル酸すチューム（ＬｉＴａ０３）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が生
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。
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が生
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。
かか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。
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。
電子機器の小型化、薄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Ｍ ｌｌｚ
〜数十ＭＨｚの振動子があり、電気−機械結合係数の大
きいＬｉＴａＯ３やＬｉＮ１］０３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。
ップ化の要求が強まっている部品の一つに数Ｍ ｌｌｚ
〜数十ＭＨｚの振動子があり、電気−機械結合係数の大
きいＬｉＴａＯ３やＬｉＮ１］０３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。
〔従来の技術］
第３図はＬｉＮｂ０＋の単結晶を用いた従来の圧電振動
素子を示す側面図である。
素子を示す側面図である。
第３図において、圧電振動素子１はＬｉＮｂＯ３単結晶
から切り出した圧電体２の対向主面（上面と下面） ２
ａおよび２ｂにそれぞれ動作電極３，４を形成してなる
。ＬｉＮｂＯ３単結晶のインゴットにポーリング（分極
処理）を施したのち、ポーリングにより生成された分極
の方位に対し適宜の傾斜角度でスライスしたウェーハか
ら切り出した圧電体２は、分極Ｐｓの方位が該傾斜角度
で傾斜する厚さ方向（図は主面２ｂから主面２ａに向か
う方向）である。
から切り出した圧電体２の対向主面（上面と下面） ２
ａおよび２ｂにそれぞれ動作電極３，４を形成してなる
。ＬｉＮｂＯ３単結晶のインゴットにポーリング（分極
処理）を施したのち、ポーリングにより生成された分極
の方位に対し適宜の傾斜角度でスライスしたウェーハか
ら切り出した圧電体２は、分極Ｐｓの方位が該傾斜角度
で傾斜する厚さ方向（図は主面２ｂから主面２ａに向か
う方向）である。
かかる圧電振動素子１において発振周波数は、圧電体２
の厚さＴに反比例する関係であり、例えば厚さＴが約７
５μｍ１発振周波数が約２６ Ｍ Ｉ（ｚである圧電振
動素子１において、厚さＴの変更によって発振周波数を
１３ Ｍ ｆｉｚにしようとすると、圧電体２の厚さＴ
は約１５０ μｍになる。
の厚さＴに反比例する関係であり、例えば厚さＴが約７
５μｍ１発振周波数が約２６ Ｍ Ｉ（ｚである圧電振
動素子１において、厚さＴの変更によって発振周波数を
１３ Ｍ ｆｉｚにしようとすると、圧電体２の厚さＴ
は約１５０ μｍになる。
以上説明したように、圧電振動素子の発振周波数は、圧
電体の厚さに反比例する。そのため、高周波発振の圧電
体は薄くなって所要厚さにする加工が難しくなり、厚さ
のばらつきが大きくなって周波数調整が煩雑化すると共
に、工程途中の取り扱いに一層の注意が必要となって生
産性が低下するという問題点があった。
電体の厚さに反比例する。そのため、高周波発振の圧電
体は薄くなって所要厚さにする加工が難しくなり、厚さ
のばらつきが大きくなって周波数調整が煩雑化すると共
に、工程途中の取り扱いに一層の注意が必要となって生
産性が低下するという問題点があった。
上記問題点の除去を目的とした本発明は、本発明の一実
施例を示す第１図によれば、ニオブ酸リチウムの単結晶
からなり厚さ方向に対向する一方の主面から他方の主面
に向けて傾斜する分極処理が施された圧電体１２に、該
他方の主面からの分極反転領域１９を形成したのち、該
一方および他方の主面に動作電極１３．１４を形成する
ことを特徴とする振動素子の製造方法である。
施例を示す第１図によれば、ニオブ酸リチウムの単結晶
からなり厚さ方向に対向する一方の主面から他方の主面
に向けて傾斜する分極処理が施された圧電体１２に、該
他方の主面からの分極反転領域１９を形成したのち、該
一方および他方の主面に動作電極１３．１４を形成する
ことを特徴とする振動素子の製造方法である。
上記手段によれば、圧電体の厚さを従来の２倍にするこ
とが可能となり、そのことで発振周波数の高い振動素子
の製造が従来のものより容易となり、性能のばらつきを
小さくすることができた。
とが可能となり、そのことで発振周波数の高い振動素子
の製造が従来のものより容易となり、性能のばらつきを
小さくすることができた。
以下に、図面を用いて本発明の実施例による振動素子を
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例による振動素子の製造方法を
、主要工程順に示す側面図であり、圧電振動素子１１は
Ｌ＋ＮｂＯ，、単結晶から切り出した圧電体１２の対向
主面（上面と下面、２面）１２ａおよび１２ｂにそれぞ
れ動作電極１３．１４を形成してなる。
、主要工程順に示す側面図であり、圧電振動素子１１は
Ｌ＋ＮｂＯ，、単結晶から切り出した圧電体１２の対向
主面（上面と下面、２面）１２ａおよび１２ｂにそれぞ
れ動作電極１３．１４を形成してなる。
第１図（イ）において、ポーリング処理したＬｉＮｂＯ
３単結晶のインゴットをスライスしたウェーハ１５、即
ち、該ポーリング処理によって生成された分極方位と適
宜角度だけ傾斜する方向にスライスしたウェーハ１５は
、分極Ｐｓの方位が図中の矢印方向（上向き方向）であ
るとき、＋Ｃ軸側の面（上面。
３単結晶のインゴットをスライスしたウェーハ１５、即
ち、該ポーリング処理によって生成された分極方位と適
宜角度だけ傾斜する方向にスライスしたウェーハ１５は
、分極Ｐｓの方位が図中の矢印方向（上向き方向）であ
るとき、＋Ｃ軸側の面（上面。
＋ ｚ 下面）にチタン（Ｔｉ）の薄膜１６を蒸着する
。
。
次いで、ＬｉＮｂ０＋のキューり温度（約１２５０’Ｃ
）〜１１００℃の温度で加熱し、ウェーハ１５にＴｉ薄
膜１６を拡散させると、第１図（ｎ）に拡大して示すよ
うに、分極反転領域１９が生成される。
）〜１１００℃の温度で加熱し、ウェーハ１５にＴｉ薄
膜１６を拡散させると、第１図（ｎ）に拡大して示すよ
うに、分極反転領域１９が生成される。
そこで、分極反転領域１９の深さをＬとしたとき、拡散
処理中のウェーハ１５に発生する表面電荷は、ン采さｔ
が厚さＴ３の２でバランス状態となるため、上面から拡
張する分極反転領域１９の深さｔは、ウェーハ１７の厚
さＴ３の約２で拡張を停止し、分極反転領域１９の分極
Ｐｓ’は分極Ｐｓと方位が逆向きになる。
処理中のウェーハ１５に発生する表面電荷は、ン采さｔ
が厚さＴ３の２でバランス状態となるため、上面から拡
張する分極反転領域１９の深さｔは、ウェーハ１７の厚
さＴ３の約２で拡張を停止し、分極反転領域１９の分極
Ｐｓ’は分極Ｐｓと方位が逆向きになる。
次いで、第１図（ハ）に示すように、ウェーハ１７の上
面と下面とに複数個の動作電極１３．１４をパターン形
成したのち、上下に対向する動作電極１３．１４をそれ
ぞれが含むように、図中の一点鎖線でウェーハ１７を割
断すると、第１図（ニ）に示す圧電振動素子１１が完成
する。
面と下面とに複数個の動作電極１３．１４をパターン形
成したのち、上下に対向する動作電極１３．１４をそれ
ぞれが含むように、図中の一点鎖線でウェーハ１７を割
断すると、第１図（ニ）に示す圧電振動素子１１が完成
する。
そして、分極ＰｓとＰｓ“を有する圧電体１２の厚さは
、発振周波数が同じ場合は従来の圧電体２の厚さＴの約
２倍であり、例えば発振周波数が２６ＭＨｚである従来
の圧電振動素子１において、圧電体厚さＴが約７５μｍ
であるとき、本発明になる圧電振動子１１の圧電体厚さ
Ｔ３は約１５０μｍである。
、発振周波数が同じ場合は従来の圧電体２の厚さＴの約
２倍であり、例えば発振周波数が２６ＭＨｚである従来
の圧電振動素子１において、圧電体厚さＴが約７５μｍ
であるとき、本発明になる圧電振動子１１の圧電体厚さ
Ｔ３は約１５０μｍである。
第２図はＴｉ拡散温度と分極反転領域の深さとの関係の
実測例を示す図である。
実測例を示す図である。
第２図において、横軸がＴｉ拡散温度°Ｃ１縦軸が分極
反転領域の深さく１）μｍである。使用した試料は、ポ
ーリング処理によって分極の生成されたＬｉＮｂＯ３単
結晶の１６３度回転Ｙ板、厚さ４５０ ｐ ｍのウェー
ハを使用し、＋Ｃ軸側の面（＋Ｚ′面）に厚さ３０００
人のＴｉ蒸着膜を被着したのち、Ｎ２２．４１ ／ｍｉ
ｎ、 ０２０．２２ ｊｌ！ ／ｍｉｎの雰囲気中で９
時間加熱しＬｉＮｂＯ３にＴｉを拡散させたとき、拡散
温度に対する分極反転層の深さを測定してその測定値を
プロットし、該プロット間を実線で結んだものである。
反転領域の深さく１）μｍである。使用した試料は、ポ
ーリング処理によって分極の生成されたＬｉＮｂＯ３単
結晶の１６３度回転Ｙ板、厚さ４５０ ｐ ｍのウェー
ハを使用し、＋Ｃ軸側の面（＋Ｚ′面）に厚さ３０００
人のＴｉ蒸着膜を被着したのち、Ｎ２２．４１ ／ｍｉ
ｎ、 ０２０．２２ ｊｌ！ ／ｍｉｎの雰囲気中で９
時間加熱しＬｉＮｂＯ３にＴｉを拡散させたとき、拡散
温度に対する分極反転層の深さを測定してその測定値を
プロットし、該プロット間を実線で結んだものである。
第２図より、拡散温度の上昇に従って分極反転領域の深
さｔ２を増すようになり、例えば厚さ１８０μｍの圧電
体では１１４０℃で９時間加熱し、分極反転領域の深さ
ｔ２は、該圧電体の厚さの約２に達するようになる。そ
して、Ｔｉ拡散温度がＬｉＮｂ０ｚのキューり温度（約
１１５０℃）を越えると、ポーリング処理により生成さ
れた分極が消滅するため、本発明は該キューり温度〜１
１１０℃で実用上の拡散処理が可能である。。
さｔ２を増すようになり、例えば厚さ１８０μｍの圧電
体では１１４０℃で９時間加熱し、分極反転領域の深さ
ｔ２は、該圧電体の厚さの約２に達するようになる。そ
して、Ｔｉ拡散温度がＬｉＮｂ０ｚのキューり温度（約
１１５０℃）を越えると、ポーリング処理により生成さ
れた分極が消滅するため、本発明は該キューり温度〜１
１１０℃で実用上の拡散処理が可能である。。
以上説明したように本発明による振動素子の圧電体厚さ
は、従来の圧電体厚さの２倍となる。従って、圧電体を
切り出すウェーハの厚さも従来の２倍となるため、ウェ
ーハはインゴットのスライスおよび表面を鏡面にする等
の加工および、取り扱いが容易となり、厚さのばらつき
を少なくできることで発振周波数の調整が容易となり、
振動素子を高性能化すると共に生産性を向上し得た効果
がある。
は、従来の圧電体厚さの２倍となる。従って、圧電体を
切り出すウェーハの厚さも従来の２倍となるため、ウェ
ーハはインゴットのスライスおよび表面を鏡面にする等
の加工および、取り扱いが容易となり、厚さのばらつき
を少なくできることで発振周波数の調整が容易となり、
振動素子を高性能化すると共に生産性を向上し得た効果
がある。
第１図は本発明の一実施例による振動素子の製造方法を
説明するための側面図、 第２図はＴｉ拡散温度と分極反転領域深さとの関係を示
す図、 第３図は従来の圧電振動素子を示す側面図、である。 図中において、 １１は振動素子、 １２は圧電体、 １３、１４は動作電極、 １５、１７はウェーハ、 １６はチタン薄膜、 １９は分極反転領域、 ｔは分極反転領域の深さ、 Ｔ３は圧電体の厚さ、 を示す。 ｆ”−Ｒ’Ｘ（７ｒ Ｆ己樋≧Ｙ〒Ｆ１吋’ｆ ”ｉ’
Ｔ” ｔ イａ！Ｊｉｅ２）秀 ３ に （ｈ友ηｔノ ア、値販駄 ０゛の Ｔｉ茹敢遍友霧潴反整頓域配壊ヅ眉怪Σ社１０５−２
■
説明するための側面図、 第２図はＴｉ拡散温度と分極反転領域深さとの関係を示
す図、 第３図は従来の圧電振動素子を示す側面図、である。 図中において、 １１は振動素子、 １２は圧電体、 １３、１４は動作電極、 １５、１７はウェーハ、 １６はチタン薄膜、 １９は分極反転領域、 ｔは分極反転領域の深さ、 Ｔ３は圧電体の厚さ、 を示す。 ｆ”−Ｒ’Ｘ（７ｒ Ｆ己樋≧Ｙ〒Ｆ１吋’ｆ ”ｉ’
Ｔ” ｔ イａ！Ｊｉｅ２）秀 ３ に （ｈ友ηｔノ ア、値販駄 ０゛の Ｔｉ茹敢遍友霧潴反整頓域配壊ヅ眉怪Σ社１０５−２
■
Claims (3)
- （１）ニオブ酸リチウムの単結晶からなり厚さ方向に対
向する一方の主面から他方の主面に向けて傾斜する分極
処理が施された圧電体（１２）に、該他方の主面からの
分極反転領域（１９）を形成したのち、該一方および他
方の主面に動作電極（１３、１４）を形成することを特
徴とする振動素子の製造方法。 - （２）前記分極反転領域の形成が、前記他方の主面にチ
タンの薄膜（１６）を蒸着し、ニオブ酸リチウムのキュ
ーリ温度〜約１１００℃以上の温度に加熱して該蒸着チ
タンを前記圧電体に拡散せしめることを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の振動素子の製造方法。 - （３）ニオブ酸リチウムの単結晶からなるウェーハに前
記分極反転領域（１９）、動作電極（１３、１４）を形
成したのち、該ウェーハを前記圧電体（１２）に分割す
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の振
動素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14821587A JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14821587A JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63311808A true JPS63311808A (ja) | 1988-12-20 |
| JPH0472405B2 JPH0472405B2 (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=15447845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14821587A Granted JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63311808A (ja) |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP14821587A patent/JPS63311808A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0472405B2 (ja) | 1992-11-18 |
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