KR100588398B1 - 수정진동자의 제조방법 - Google Patents

수정진동자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

기재 위에 형성된 수정박막과 기재를 이용한 수정진동자 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 수정진동자의 수정진동편(2)은 기재결정(5)의 표면에 에피택셜 성장된 수정박막(1)을 가공하여 형성된다. 상기 수정진동편(2)을 여진하는데 필요한 전극(3a) 등은 금속의 증착막으로 형성할 수 있다. 상기 기재(1)가 되는 결정은 단원소 반도체, 화합물 반도체 또는 산화물결정으로 할 수 있다. 기재를 반도체로 하고, 거기에 반도체 회로를 설치하여 진동자와 일체로 모듈화하여 이용할 수도 있다.
수정진동자, 수정박막

Description

수정진동자의 제조방법{Method for Manufacturing Crystal Oscillator}
도 1은 본 발명에 관련하는 제 1 수정진동자의 제 1 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 제 1 수정진동자의 단면도이다.
도 3은 상기 제 1 수정진동자를 변형한 본 발명 방법에 관련하는 제 2 수정진동자의 단면도이다.
삭제
도 4는 본 발명에 관련하는 수정진동자(전극형성전)를 나타내는 사시도이다.
도 5는 상기 제 3 수정진동자의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 관련하는 수정진동자(전극형성후)의 사시도이다.
도 7은 상기 제 3 수정진동자의 단면도이다.
도 8은 본 발명 방법에 의한 수정진동자의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 상기 실시예의 단면도이다.
도 l0은 상기 실시예에서 사용하는 기재 위에 성장시킨 수정 에피택셜 성장층의 이(二)결정 X선 회절 스펙트럼도이다.
도 11은 본 발명에 의한 수정진동자의 실시예의 발진주파수와 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
1 수정박막 2 진동편
2a 수정박막 즉 진동편 3a, 3b 여기전극
4 기재 속의 구멍 5 기재
5A 여기전극을 겸하는 기재
5B 역 메사형의 오목부가 가공된 여기전극을 겸하는 기재
6 GaAs 층
본 발명은 수정박막을 진동체로서 이용하는 발진기용 수정진동자뿐만 아니라 수정 필터를 포함한 수정진동자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 수정진동자란, 성능요구에 의해 설계된 수정편의 표면에 박막전극을 설치하고, 이것을 기계적인 지지와 전기적 리드를 겸한 지지박막을 가진 보유기내로 밀봉시킨 것을 말한다. 이에 대해 수정 필터는 여러 가지의 신호성분 중에서 필요한 주파수 성분만을 추출하고, 불필요한 주파수 성분을 감쇠시키는 기능을 가진 수정 디바이스이다. 한 장의 수정판에 이분된 전극을 배치하고, 두 개의 진동 모드의 결합에 의해, 필터 특성이 얻어지는 MCF(Monolithic Crystal Fielter)가 널리 알려져 있다. 본 발명에 관한 내용 및 방법은 상술한 일반적인 수정진동자 및 수정 필터의 구조 및 제조방법에 관한 것이기 때문에, 이하 본 발명에 있어서 수정 진동자의 의미는 상술한 수정 필터를 포함하는 넓은 의미로 사용하기로 한다.
수정진동자는 그 높은 안정성에 의해, 정보 통신에 있어서, 빼트릴수 없는 중요한 디바이스로서 사용되고 있다. 근래, 통신 위성이나 휴대전화 등의 발달과 함께, 고성능화, 소형화가 하나의 큰 목표가 되고 있다.
이들 요청에 의해 일본 특개96-157297호는 졸겔법 의한 단결정 박막수정의 제조방법을 제안하고, 일본 특개93-327383호는 수정소판의 가공방법을 제안하고 있다. 한편, 본 발명자들은 진공장치를 이용하지 않는 대기압하에서, 규소의 알콕시드 원료와 산소 반응에 의해 기재상에 에피택셜 성장시키고, 대기압 기상 에피택시 성장법(AP-VPE)을 일본특허출원2000-270,300에서 제안하고 있다.
또한, 이동체 통신에 사용되는 주파수대가 GHz대까지 고주파화됨에 따라, 수정진동자의 발진주파수도 고주파수화될 필요가 있다.
수정진동자의 발진주파수는 수정소판의 두께에 반비례하기 때문에, 발진주파수의 고주파화를 이루기 위해서는, 수정소판을 얇게 가공할 필요가 있다. 하지만, 현재의 가공방법으로는 수정소판의 두께가 40㎛이하가 되면 실현하기 어렵다.
그 때문에 기본 발진파에서 얻을 수 있는 양산가능한 수정진동자의 발진주파수의 최고 한계는 40MHz 정도였다.
더욱 고주파화를 하기 위해서는 습식 에칭이나 건식 에칭 등의 방법을 이용할 필요가 있다. 하지만 두께의 제어성을 좋게 하기 위해서 에칭 그레이드를 낮게 억제하면, 에칭하여 제거되는 수정의 양이 많기 때문에, 수정소판이 소정의 두께가 될 때까지 상당한 시간이 걸린다는 문제가 있다.
이에 대해, 본 발명자들은 상술한 바와 같이, 진공장치를 이용하지 않는 대기압하에서 규소의 알콕시드 원료와 산소와의 반응에 의해 기재상에 에피택셜 성장시키는 대기압 기상 에피택시 성장법(AP-VPE)을 개발하여 일본 특원제2000-270,300호로 출원하고 있다.
본 발명의 목적은 전술한 방법에 의해 기재 위에 형성된 수정박막과 기재를 이용한 수정진동자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 청구항 1에 기재된 수정진동자의 제조방법은 기재로 되는 결정 표면에 대기압하에서 수정박막을 에피택셜 성장시킨 수정진동자의 제조방법으로서, 상기 기재는 고도프의 기재로서, 일면에 역 메사형 凹부를 형성하는 凹부 가공공정과, 상기 기재의 역 메사형 凹부의 다른 측면에 대기압하에서 수정박막을 기상 에피택셜 성장시켜서, 상기 수정박막을 수정진동편으로 하는 진동편 성장공정과, 상기 진동편의 이면에 상기 공정에서 잔존되어 있는 상기 기재의 일부를 상기 수정진동편의 하부 여기전극으로 하고, 상기 수정진동편의 표면에 금 또는 은을 증착하여 상부 여기전극으로 하는 전극형성공정을 구비하여 구성되어 있다.
본 발명에 의한 청구항 5에 기재된 수정진동자의 제조방법은 기재로 되는 결정표면에 대기압하에서 수정박막을 에피택셜 성장시키는 수정진동자의 제조방법으로서, 상기 기재는 고도프의 기재로서, 일면에 역 메사형 凹부를 형성하는 凹부 가공공정과, 상기 기재의 역 메사형 凹부의 타면측에 대기압하에서 수정박막을 기상 에피택셜 성장시켜서, 상기 수정박막을 수정진동편으로 하는 진동편 성장공정과, 상기 수정진동편의 이면에 상기 공정에서 잔존되어 있는 상기 기재의 일부를 상기 수정진동편의 하부 여기전극으로 하고, 상기 수정진동편의 표면에 금 또는 은을 증착하여 상부 여기전극으로 하는 전극형성공정과, 상기 기재의 상기 凹부에 대응하는 수정진동편 이외의 부분에, 반도체 회로를 형성하는 공정을 구비하여 구성되어 있다.
본 발명에 의한 청구항 7에 기재된 수정진동자는 청구항 1 또는 청구항 5의 수정진동자의 제조방법에 있어서, 상기 기재로 되는 결정은 단원소 반도체, 화합물 반도체 또는 산화물 결정이고, 상기 단원소 반도체는 Si 또는 Ge, 상기 화합물 반도체는 GaAs, GaP, GaN, ZnS, ZnSe이고, 상기 산화물 결정은 Al2O3, ZnO, MgO로 할 수 있다.
상술한 본 발명 방법에 관련하는 제 1 수정진동자는 결정으로 되는 기재와, 상기 기재의 표면에 대기압하에서 에피택셜 성장시킨 수정박막과, 상기 수정박막을 여진하는 상부 여기전극과 하부 여기전극으로 되는 수정진동자로서, 상기 기재에는 상기 수정박막의 이면을 노출시키는 구멍이 설치되고, 수정진동편은 상기 수정박막을 가공하여 그의 일단은 상기 구멍의 위에 돌출시켜 되어 있고, 상기 상부 여기전극은 상기 수정진동편의 상부면에 증착에 의해 형성된 금속층, 상기 하부 여기전극은 상기 수정진동편 하부면과 기재 이면에 증착에 의해 형성된 금속층으로 할 수 있다.
상술한 본 발명의 방법에 관련하는 제 2 수정진동자는 결정으로 이루어지는 기재와, 상기 기재의 표면에 대기압하에서 에피택셜 성장시킨 수정박막과, 상기 수정박막을 여진하는 상부 여기전극과 하부 여기전극으로 이루어지는 수정진동자로서, 상기 기재는 고도프화된 기재이고, 상기 기재에는 상기 수정박막의 이면을 노출시키는 구멍이 설치되며, 수정진동편은 상기 수정박막을 가공하여 그의 일단은 상기 구멍의 위로 돌출되게 되어있고, 상기 상부 여기전극은 상기 수정진동편의 상부면에 증착에 의해 형성된 금속층, 상기 하부 여기전극은 상기 수정진동편인 상기 수정진동편을 성장시킨 상기 고도프화된 기재로할 수 있다.
상술한 본 발명의 방법에 관련하는 제 3 수정진동편은 결정으로 이루어지는 기재와, 상기 기재의 표면에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층의 이면에 대기압하에서 에피택셜 성장된 수정박막과, 상기 수정박막을 여진하는 상부 여기전극과 하부 여기전극으로 이루어지는 수정진동자로서, 상기 기재와 버퍼층에는 상기 수정박막의 이면을 노출시키는 구멍이 설치되고, 수정진동편은 상기 수정박막을 가공하여 그의 일단은 상기 구멍의 위로 돌출되어 있고, 상기 상부 여기전극은 상기 수정진동편의 상부면에 증착으로 형성된 금속층, 상기 하부 여기전극은 상기 수정진동편의 하부면과 기재 이면에 증착으로 형성된 금속층으로 할 수 있다.
상술한 본원의 방법에 관련하는 제 4 수정진동자는 상기 기재를 형성하는 반도체의 수정박막 영역 이외에 반도체 회로를 형성하고, 상기 수정진동자의 회로에 이용할 수 있다.
상술한 본 발명의 방법에 관련하는 제 1 수정진동자의 제조방법은 기재로 되는 결정판을 준비하는 단계와, 상기 기재의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시키는 수정박막 생성단계와, 상기 수정박막과 상기 기재를 에칭으로 가공하여 상기 기재에 설치된 구멍의 위로 돌출하는 진동편을 형성하는 진동평 형성단계와, 상기 진동편의 표면과 이면에 금속을 증착하여 여기전극을 형성하는 여기전극 형성단계로 구성되어 있다.
상술한 본 발명의 방법에 관련한 제 2 수정진동자의 제조방법은, 기재로 됨과 동시에 하부 여기전극으로 되는 고도프의 결정판을 준비하는 단계와, 상기 기재의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시키는 수정박막 생성단계와, 상기 수정박막과 기재를 에칭으로 가공하여 일단이 에칭에 의해 가공된 구멍의 위로 도출되어 있는 진동편을 형성하는 진동편 형성단계와, 상기 진동편의 표면에만 금 또는 은을 증착하여 여기전극을 형성하는 여기전극 형성단계로 구성되어 있다.
상술한 본 발명의 방법에 관련한 제 3 수정진동자의 제조방법은 기재로 되는 결정판을 준비하는 단계와, 상기 기재의 표면에 기재와는 다른 결정으로 되는 버퍼층을 에피택셜 성장시키는 기재에 버퍼층을 생성하는 단계와, 상기 버퍼층의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시키는 수정박막 생성단계와, 상기 수정박막, 버퍼층 및 기재를 에칭으로 가공하여, 일단이 에칭에 의해 가공된 구멍의 위로 돌출되어 있는 진동편을 형성하는 진동편 형성단계와, 상기 진동편의 표면과 이면에 금속을 증착하여 상하부의 여기전극을 형성하는 여기전극 형성단계로 구성되어 있다.
[발명의 실시태양]
이하, 도면 등을 참조하여, 본 발명에 의한 수정진동자 및 그 제조방법을 설명한다.
[수정박막 형성의 제 1 실시예]
이미 발명자들이 보고(일본 특원 2000-270,300)한 대기압 기상 에피택시 성장법(AP-VPE)에 의해, 하기의 조건하에서 두께 1㎛에서 300㎛의 수정 에피택시 박막을 얻었다. 샘플의 두께는 96㎛이다.
전형적인 반응조건을 표 1에 나타낸다.
또한, 표에서 「sccm」은 「Standard cubic centimeter per minute」이다.
[표 1]
테트라에톡시실란 분압 3.3 x 1 O-3 atm
산소 분압 3.3 x 1 O-1 atm
염화수소 1. 67 x 10 -3 atm
전(全)압 1 atm
전(全)류량 800 sccm
기재 Si(111)
성장온도 550∼850℃
다음에 실시예 1에서 얻어진 수정 에피택셜층에 대해 설명한다. 우선, 본 연구로 얻어진 수정 에피택셜층의 한 예로, 성장온도를 800℃로 했을 경우의 X선 회절(XRD) 결과를 도 10에 나타낸다. 또한, 막두께는 96㎛ 이다.
측정은「RIGAKU RINT2000」를 사용해서 하고, 측정조건은 표 2에 나타낸 바와 같다.
[표 2]
X 선 Cuk α1 30kV 20mA
주사축 2θ/θ
수광 슬릿트 0.3mm
주사범위 35~55°
스캔스피드 1°/min
도 10에서 나타내는 X선 회절 프로필에 의하면, 육방체결정수정상(水晶相)의 (003)에 대한 강한 회절피크가 2θ= 50.6°이고, 성장한 층은 육방체결정계의 구조를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 2θ= 28.44°에서 볼 수 있는 피크는 Si기판의 (111)회절 피크이다.
〔관련하는 제 1 수정진동자〕
상술한 바와 같이 하여, Si기판 상에 직접 성장시킨 상기 수정박막에, 반도체 가공기술을 응용하여 진동편을 형성하고, 수정진동자를 제조했다.
도 1은 상기 과정에 의해서 얻어진 Si(111) 기판에 의해 형성되는 기재(5) 상에 형성된 본 발명의 방법에 관련한 제 1 수정진동자를 나타내는 사시도이고, 도 2는 단면도이다.
수정박막(1)은 Si(111) 기판으로 이루어진 Si기재(5) 위에 형성되어 있다. 진동편(2)의 윗면에 상부 여기전극(3a) 및 진동편(2)의 아랫면과 기재(5)의 아랫면에 하부 여기전극(3b)이 각각 설치되어 있다. 여기전극(3a,3b)은 금 또는 은을 증착에 의해 부착시켜 형성한 것이다.
상기 진동편(2)은 수정박막(1)으로부터 잘라낸 것으로, 도 1에 있어서, 진동편(2)은 기재(5)의 중앙에 가공에 의해 설치된 직사각형의 구멍(4) 위에 오른쪽에서 돌출되어 지지된 것이다. 진동편(2)의 폭은 0.8mm, 길이는 5mm의 직사각형 형상이다. 또한 상기 여기전극(3a) 및 (3b)의 실효부분은 폭0.5 mm, 길이는 2mm의 직사각형 형상이다. 아래쪽 여기전극(3b)은 기재(5)의 배면에 홈을 형성하고, 그 홈과 진동편(2)의 아랫면에 하부 여기전극(3b)을 형성한다.
상기 진동편(2)은 상기 수정박막(1)을 건식 에칭에 의해 도려내기 가공하여 형성한 것이다. 이 실시예에 있어서 상기 수정박막(1)은 두께를 96㎛로 했다.
상기 관련하는 제 1 수정진동자의 제조방법은 다음과 같다.
(기재가 되는 결정판을 준비하는 단계)
이 단계에서 Si(111)의 기재를 준비한다.
(수정박막 생성단계)
상기 기재의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시킨다. 수정박막 형성의 실시예에서 설명한 바와 같다.
(진동편을 형성하는 단계)
수정박막과 기재를 에칭에 의해 가공하고, 전술한 형상의 진동편(2)을 형성한다.
(여기전극을 형성하는 단계)
상기 진동편의 표면과 안쪽에 금 또는 은을 증착하여 여기전극을 형성한다.
이상과 같이 하여 제조된 수정진동자의 주파수와 발진강도의 관계를 도 11에서 나타낸다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 17.34MHz에서 강한 발진을 나타내고 있다. 이것으로부터 본 방법에서 발진특성이 뛰어난 수정박막이 제작된 것을 알 수 있다. 수정박막이 실리콘 기재 상에서 직접 성장되고, 두께의 제어가 가능하기 때문, 지금까지의 수정진동자 제조에서 필요로 했던 에칭이 필요하지 않고, 제조시간이 대폭 단축된다.
또한, 이 방법은 수정박막을 포토리소그래피나 에칭 등의 반도체 가공기술을 사용하여 임의의 형상, 치수로 가공할 수가 있고, 고성능화, 소형화나 양산성이 뛰어난 가공방법이다.
〔관련하는 제 2 수정진동자〕
이어서 상기 관련하는 제 1 수정진동자에 변형을 가한 제 2 수정진동자를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 기재(5A)를 고도로 도프화하고, 자체가 전극으로서 기능하도록 한 것이다.
이 관련하는 제 2 수정진동자의 제조방법은 다음과 같다.
(기재가 되는 결정판을 준비하는 단계)
이 단계에서 Si(l11)의 고도프의 기재를 준비한다.
(수정박막 생성단계)
상기 기재의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시킨다. 수정박막 형성의 실시예에서 설명한대로이며, 상술한 방법과 다르지 않다.
(진동편을 형성하는 단계)
수정박막과 기재를 에칭에 의해 가공하고, 상술한 형상의 진동편(2)을 형성한다.
(여기전극을 형성하는 단계)
상기 진동편의 표면에만 금 또는 은을 증착하여 여기전극을 형성한다. 안쪽면의 전극에 상당하는 기재는 앞단계에서 남겨져있다. 도 3의 3a가 위쪽의 여기전극이며, 기재(5A)의 진동편(2)의 아랫면이 여기전극으로서 기능한다.
〔관련하는 제 3 수정진동자〕
이 제 3 수정진동자는 기재가 되는 결정상에 기재와는 별도의 결정을 에피택셜 성장시키고, 별도의 결정 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시키는 것을 특징으로 한다. 상기 별도의 결정 재료로는, GaAs, ZnO를 사용한다. 제 3 실시예의 제조방법은 다음과 같다.
(기재가 되는 결정판을 준비하는 단계)
이 단계에서 Si(111)의 기재를 준비한다.
(기재와는 별도의 결정을 생성하는 단계)
상기 기재의 표면에 기재와는 별도의 결정인 GaAs를 두께 수십 미크론으로 에피택셜 성장시킨다.
(수정박막 생성단계)
상기 GaAs의 에피택셜 성장층의 표면에 수정박막을 에피택셜 성장시킨다.
(진동편을 형성하는 단계)
상기 제 1 수정진동자에서 기술한 도 1 및 도 2에 나타낸 진동편을 형성하는 단계에 대해서 도 4, 도 5, 도 6, 도 7을 사용하여 설명을 한다.
우선, 기재(5), GaAs층(6)과 수정박막(1)을 가공하기 위하여, 에칭액으로서 불산을 사용하여 도 4, 도 5에 나타낸 공간(4)의 형상으로 에칭가공을 한다. 단, 이 때에 도 5에 나타낸 것과 같이 진동편(2)의 안쪽면에 GaAs층(6)을 남겨 둔다. 다음에 기재(5)와 수정박막(1)을 에칭할 수 없는 약한 산으로 GaAs를 에칭 가능한 황산, 초산, 염산, 과산화수소수 중 어느 하나를 에칭액으로 사용하여 도 5에 나타낸 진동편(2)의 안쪽면에 남겨져 있는 GaAs층(6)을 에칭 가공하여 도 6, 도 7에 나타낸 형상을 형성한다. 이 가공수단을 사용함으로써, 상기 진동자의 제 1 실시예의 에칭가공보다도 가공이 용이해 진다.
(여기전극을 형성하는 단계)
상기 진동편(2)의 표면과 안쪽면에 금 또는 은을 증착하여 여기전극(3a 및 3b)을 형성한다.
[본 발명에 의한 수정진동자의 실시예]
이어서 상술의 제 1 및 제 2 수정진동자에 변형을 가한 본 발명에 의한 수정진동자의 실시예를 도 8, 도 9를 참조하여 설명한다.
이 실시예는 특히 수정박막의 두께를 1Oμ 이하로 한, 극히 얇은 진동자를 얻는 것이다.
기재5B는 상기 제 2 수정진동자의 기재와 같이 고도프화에 의해 도전성을 높여 자체가 전극으로서 기능하도록한 것이다.
이 실시예의 제조방법은 다음과 같다.
(기재가 되는 결정판을 준비하는 단계)
이 단계에서 Si(111)의 고도프의 기재(5B)를 준비한다.
(기재의 가공단계)
기재(5B)의 일면에 역 메사형 오목부를 설치하는 가공을 한다. 이 역 메사형 오목부를 제거한 나머지 평면부부의 두께는 다음 단계에서 생성되는 수정박막(1)의 여진부의 진동을 저해하지 않는 두께이며, 이 수정박막(1)을 기계적으로 보유할 수 있는 두께가 된다.
(수정박막 생성단계)
상기 기재의 표면에 수정박막(1)을 에피택셜 성장시킨다. 수정박막(1) 형성의 실시예에서 설명한 대로이다.
(진동편 또는 박막을 형성하는 단계)
상기 역 메사형의 오목부가 형성된 기재(5B)의 부분에 형성된 수정박막(1)이 진동편(또는 진동박막)(2a)이 된다.
(여기전극을 형성하는 단계)
상기 진동편의 표면에 금 또는 은을 증착하여 여기전극을 형성한다. 안쪽면의 전극에 상당하는 기재는 전단계에서 남겨진 기재(5B)의 일부이다.
도 8, 도 9에 나타나 있는 3a가 위쪽의 여기전극이고, 기재(5B)의 진동편(2a)의 아랫면이 여기전극으로서 기능한다.
〔수정박막 형성의 다른 실시예〕
이 실시예는 기재 상에 미리 버퍼층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
수정 에피택셜 성장층을 형성하기 전에, 기재 상에 여러 가지 두께의 버퍼층을 설치하고, 버퍼층의 효과를 조사했다. 버퍼층은 550℃에서 수정을 퇴적시키고 어닐함으로써 제작한다. 그 위에 수정 에피택셜층을 성장시킨다. 얻어진 수정(96㎛)/버퍼층(25nm)/Si(111) 기재를 가공하여, 상기 관련한 제 1 수정진동자와 같은 형상의 진동자를 작성하고 특성을 측정했다.
주파수와 발진강도의 관계에 대해 조사한 결과, 17.34MHz에서, 관련한 제 1 수정진동자보다 강한 발진을 나타냈다. 이것으로부터 버퍼층은 수정의 결정성을 향상시키고, 발진강도를 증가시키는 것을 알 수 있다.
〔재료 등에 대한 다른 변형예〕
또, Si 기재 이외의 단원소 반도체 Ge나 GaAs, GaP, GaN, ZnS, ZnSe 등의 화합물 반도체 및 Zn0, Mg0 등의 산화물 기재상에 직접 수정박막을 성장시킨 것에 대해서도 같은 효과를 볼 수 있었다.
또, Si, Ge 기재 이외의 GaAs, GaP, GaN, ZnS, ZnSe 등의 화합물 반도체 및 Zn0, Mg0 등의 산화물 기재상에 직접 수정박막을 성장시킨 것도 수정진동자의 제조가 가능하다.
또한 본 발명에 의하면, 실리콘, 게르마늄, 화합물 반도체 기재상에 수정박막을 성장시킬 수 있고, 동일 기재상에 실리콘, 게르마늄, 화합물반도체 회로를 생성할 수 있기 때문에, 이 회로를 상기 진동자의 발진회로로 이용하고, 발진회로를 일체 형성한 수정진동자를 용이하게 제조할 수 있다. 더욱이 상기 수정박막을 수정 필터로 사용하는 경우는, 필터 전치증폭기, 완충증폭기를 일체 성형하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이, 상기 수정박막은 실리콘, 게르마늄, 화합물반도체 및 산화물 기재상에 직접 수정박막을 성장하고있기 때문에, 반도체 가공기술을 응용함으로써 수정박막(1)을 정밀하게 가공하는 것이 가능해지고, 또한, 수정박막(1)을 매우 얇게 하는 것도 용이해지고, 지금까지 얻기 힘들었던 1OOMHz 이상의 공진주파수를 가지는 수정박막이 20㎛ 이하인 수정진동자의 제조가 용이해졌다.
또한, 상기 수정박막은 실리콘, 게르마늄, 화합물반도체 및 산화물 기재상에 직접 수정박막을 성장시키고 있기 때문에, 수정박막의 두께가 매우 얇아도 취급이 용이하고, 작업성도 좋다.
더욱이, 상기 수정진동자 제조방법의 경우, 종래의 수정진동자 제조에서 에칭과정 중의 수정(水晶)삭제가 없어져, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 수정진동자의 기재에 반도체회로를 형성할 수가 있기 때문에, 이 회로를 상기 진동자의 발진회로에 이용하면, 발진회로를 일체화한 수정진동자를 제공할 수 있다. 수정 필터로 이용하면, 전치증폭기나 완충증폭기를 일체형으로 한, 외부에 접속된 회로에 의해 필터 특성이 거의 영향을 받지 않고, 또한 임피던스 매칭이 용이한 일체형 필터를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기재로 되는 결정 표면에 대기압하에서 수정박막을 에피택셜 성장시킨 수정진동자의 제조방법으로서,
    상기 기재는 고도프의 기재로서, 일면에 역 메사형 凹부를 형성하는 凹부 가공공정과,
    상기 기재의 역 메사형 凹부의 다른 측면에 대기압하에서 수정박막을 기상 에피택셜 성장시켜서, 상기 수정박막을 수정진동편으로 하는 진동편 성장공정과,
    상기 수정진동편의 이면에 상기 공정에서 잔존되어 있는 상기 기재의 일부를 상기 수정진동편의 하부 여기전극으로 하고, 상기 수정진동편의 표면에 금 또는 은을 증착하여 상부 여기전극으로 하는 전극형성공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수정진동자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기재로 되는 결정표면에 대기압하에서 수정박막을 에피택셜 성장시킨 수정진동자의 제조방법으로서,
    상기 기재는 고도프의 기재로서, 일면을 역 메사형 凹부를 형성하는 凹부 가공공정과,
    상기 기재의 역 메사형 凹부의 타면측에 대기압하에서 수정박막을 기상 에피택셜 성장시켜서, 상기 수정박막을 수정진동편으로 하는 진동편 성장공정과,
    상기 수정진동편의 이면에 상기 공정에서 잔존되어 있는 상기 기재의 일부를 상기 수정진동편의 하부 여기전극으로 하고, 상기 수정진동편의 표면에 금 또는 은을 증착하여 상부 여기전극으로 하는 전극형성공정과,
    상기 기재의 상기 凹부에 대응하는 수정진동편 이외의 부분에, 반도체 회로를 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수정진동자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 기재로 되는 결정은 단원소 반도체, 화합물 반도체 또는 산화물 결정이고, 상기 단원소 반도체는 Si 또는 Ge이고, 상기 화합물 반도체는 GaAs, GaP, GaN, ZnS, 또는 ZnSe이며, 상기 산화물 결정은 Al2O3, ZnO, 또는 MgO인 것을 특징으로 하는 수정진동자의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8766745B1 (en) 2007-07-25 2014-07-01 Hrl Laboratories, Llc Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same
US7994877B1 (en) 2008-11-10 2011-08-09 Hrl Laboratories, Llc MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same
US7830074B2 (en) * 2006-08-08 2010-11-09 Hrl Laboratories, Llc Integrated quartz oscillator on an active electronic substrate
JP2005213080A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Kinseki Corp 水晶薄膜の製造方法
JP4578146B2 (ja) * 2004-03-31 2010-11-10 京セラキンセキ株式会社 水晶振動子の製造方法
JP4567357B2 (ja) * 2004-03-31 2010-10-20 京セラキンセキ株式会社 水晶振動板の製造方法
JP4301200B2 (ja) * 2004-10-20 2009-07-22 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片および圧電デバイス
JP4599231B2 (ja) * 2005-05-31 2010-12-15 京セラキンセキ株式会社 水晶振動子の製造方法、及びその水晶振動子
JP4694380B2 (ja) * 2006-02-06 2011-06-08 株式会社日立製作所 薄膜音叉型屈曲振動子及び電気信号処理素子
JP4960060B2 (ja) * 2006-10-26 2012-06-27 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動板及びその製造方法
JP4942028B2 (ja) * 2006-10-26 2012-05-30 京セラキンセキ株式会社 水晶振動板及びその製造方法
JP4593674B2 (ja) * 2007-03-26 2010-12-08 シチズンホールディングス株式会社 水晶振動子片およびその製造方法
US10266398B1 (en) 2007-07-25 2019-04-23 Hrl Laboratories, Llc ALD metal coatings for high Q MEMS structures
US8151640B1 (en) 2008-02-05 2012-04-10 Hrl Laboratories, Llc MEMS on-chip inertial navigation system with error correction
US7802356B1 (en) 2008-02-21 2010-09-28 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component
JP5183358B2 (ja) * 2008-08-22 2013-04-17 Ｎｔｎ株式会社 車輪用軸受装置
US8176607B1 (en) 2009-10-08 2012-05-15 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating quartz resonators
US8912711B1 (en) 2010-06-22 2014-12-16 Hrl Laboratories, Llc Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same
JP5720152B2 (ja) * 2010-09-06 2015-05-20 富士通株式会社 振動子の作製方法、振動子および発振器
TWI420810B (zh) * 2010-12-17 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 石英振盪器及其製造方法
JP6094671B2 (ja) 2013-05-13 2017-03-15 株式会社村田製作所 振動装置
US9599470B1 (en) 2013-09-11 2017-03-21 Hrl Laboratories, Llc Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure
US9977097B1 (en) 2014-02-21 2018-05-22 Hrl Laboratories, Llc Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer
US9991863B1 (en) 2014-04-08 2018-06-05 Hrl Laboratories, Llc Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators
US10308505B1 (en) 2014-08-11 2019-06-04 Hrl Laboratories, Llc Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite
US10031191B1 (en) 2015-01-16 2018-07-24 Hrl Laboratories, Llc Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors
US10175307B1 (en) 2016-01-15 2019-01-08 Hrl Laboratories, Llc FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer
KR102628485B1 (ko) * 2016-06-28 2024-01-24 삼성디스플레이 주식회사 증착 모니터링을 위한 수정 진동자 센서
WO2024018032A1 (fr) * 2022-07-21 2024-01-25 Centre National De La Recherche Scientifique Microsysteme electromecanique sous forme de membrane resonante piezoelectrique a base d'une couche de quartz-alpha et procede de fabrication

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0575345A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波集積回路とその製造方法
JPH08213871A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 水晶振動子及びその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609593A (en) * 1966-05-25 1971-09-28 Bell Telephone Labor Inc Vibratory reed device
DE69232277T2 (de) * 1991-09-12 2002-08-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Elektroakustische hybride integrierte Schaltung und Methode zu deren Herstellung
JP2848116B2 (ja) * 1992-05-26 1999-01-20 松下電器産業株式会社 水晶素板の加工方法
KR100353721B1 (ko) * 1994-12-05 2003-01-30 스미토모덴키고교가부시키가이샤 단결정수정박막및그제조방법
JP3528282B2 (ja) * 1994-12-05 2004-05-17 住友電気工業株式会社 単結晶薄膜水晶の製造方法
JPH09102721A (ja) * 1995-10-04 1997-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 振動子用パッケージケースの製造方法
JPH11238728A (ja) * 1997-12-16 1999-08-31 Fujitsu Ltd 半導体デバイスの製造の際に使用される熱処理治具及びその製造法
JP3500089B2 (ja) * 1999-03-18 2004-02-23 三洋電機株式会社 Ｐｌｌ回路およびそれを用いた映像信号処理回路
JP3976133B2 (ja) * 2002-06-28 2007-09-12 日本電波工業株式会社 水晶振動子の製造方法
JP4081319B2 (ja) * 2002-07-15 2008-04-23 日本電波工業株式会社 高周波用の水晶振動子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0575345A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロ波集積回路とその製造方法
JPH08213871A (ja) * 1995-02-03 1996-08-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 水晶振動子及びその製造方法

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CN1449109A (zh) 2003-10-15
DE10254611A1 (de) 2003-10-16

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