TW201128941A - Process for manufacturing crystal resonator - Google Patents

Description

201128941 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 口口考X有關於種由水晶晶圓進行外形加工之水晶共振 月）之^方法’特別有關於-種以AT i刀割為水晶 之刀方法排除基於濕式敍刻之異向性影響之水晶共振器 之製造方法。 【先前技術】 在水晶共振器中代表性之AT切割，是將頻帶設定為大約 2〜l〇〇MHz(基本波）’並内藏在各種電子機器而作為頻率源 使用。近年來，要求使用光刻和蝕刻（光蝕刻）方法從水晶晶 圓加工大里生產加工水晶片，藉以提高生產效率。 圖6至圖8用來說明習知例之水晶片切割方法，圖6是經 AT切割之水晶板(at切割板或AT板)之切斷方位圖，圖7 是將一部分切開表示設有遮罩之水晶晶圓俯視圖，圖8是以 圖7之2點鍵線框部表示各個附有框部之水晶片擴大圖。水 晶共振器之AT切割（AT板1)之形成是將在結晶軸(XYZ)之 Y軸與主面正交之Y切割水晶板(γ切割板或γ板)2 ’以X 軸為中心從Z軸在Y軸方向半時針旋轉0。(=35。15，）。在 此，右水晶是使+ X軸位於面前反時針方向旋轉（參照圖 6)。在左水晶之情況時，使_ X軸位於面前旅同樣地旋轉。 在此種情況’通常將結晶轴、X軸之旋轉所產生之軸稱為 Y 1軸和Z '軸，且AT切割之結晶軸(座標轴)標示為（χγ，z，）。 099118878 4 201128941 主要地在Y切割時水晶片主面與γ轴正交，相對地在Ατ 切割’水晶片主面與γ，軸正交。另外，將用以決定振動頻 率之水晶片3之厚度設定為γ，軸，例如，將其長度設定為 X軸’其寬度設定為z，軸。 在此首先進行AT切割，在從人造水晶切出之水晶晶圓 4之兩主面’利用蒸鍍錢鍍形成以鉻(α)為底層且由金(Au) 構成之鱗5(參照圖7)。其次，塗佈抗_並進行感光， 使利用濕絲刻切除之水晶晶圓4區域露出。在此，以遮罩 5覆盖成為矩形狀之水晶片3、&圍其外周之框部6和連結 兩者之支持部7’並露出其他以外之區域。 ，圖一7山所示之支持部7是以水晶片3長度方向(X轴)之一端 側（-端部)與框部6連結，具有容易切斷之頸部。在此種情 寺將支持部7所形成之水晶片3長度方向(X軸)之一端 側(。一端部）設定為+ X車由，另一端側（另一端部)設定為—χ 軸另外，在水晶之Z軸(光軸）、γ轴(機械軸)基本上沒有 極性㈤Ί作為電性歡Χ|Α具有極性㈤。 合!如利用氟化氫姓刻’除去水晶晶圓4露出部分 並外形加工’以獲得與框部6連結之複數各個水晶片 3 °其次’例如，除絲成在水晶晶圓4兩個主面之遮罩5， 利用”上述同樣之蒸鍍等，例如，在水晶片3 —端部兩侧形 成未圖示之引出電極延伸出之激振電極。另外，亦可以利用 遮罩5之餘刻形成引出電極延伸出之激振電極，但是水晶片 099118878 201128941 之外形加工時，由於蝕刻會在Au表面等產生粗糙，所以再 度地利用蒸鍍等形成激振電極。 最後，利用切斷夾具等從框部6機械式地切取支持部7， 以獲付長度為X抽、寬度為Z ’轴、厚度為Y 1轴之各個水晶 片3。然後，例如，在未圖示之剖面作成凹狀之容器本體内 底面’固接引出電極延伸出之一端部兩侧，利用蓋子密封容 器本體之開口端面，封入水晶片3。在容器本體外底面具有 組裝端子。 (專利文獻1 :參照日本專利特開2008-131462號公報） 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 但是，在利用上述習知製造方法所製造之水晶共振器中， 如圖9所示，由於蝕刻之異向性使水晶片3之一端部兩側之 各個相反面呈斜對稱，並形成頂點為一X軸側之三角形狀之 傾斜面PI、P2。另外’圖9是從水晶片3之一端側看到之 立體圖（圖8之A-A剖面方向之立體圖）° 亦即，相對於#刻異向性所形成之結晶軸(XYZ)，敍刻速 度為Ζ》+Χ>—Χ>Υ之順序。但是’ +Χ是從+Χ軸朝 向一X軸之触刻速度，一 X是從—X轴朝向+ X轴之餘刻速 度。在本例中，水晶片3因為進行AT切割’相對於水晶片 3主面自法線(Z，軸)傾斜35。15,之Z軸方向（傾斜軸)之蝕刻 速度為最快。 099118878 6 201128941 因此’由圖10(a)所示之遮罩5在水晶晶圓4露出之區域， 首先在相對於水晶片3主面成為傾斜軸之z軸方向，從兩 主面側最先進行_，其次朝向—χ軸方向進行^用此種 方式，如圖8之貫線和虛線所示，從以水晶片3 一端側之兩 端部為起點之兩個主面，使三角形狀之傾斜面？1、ρ2朝向 水晶片3之中央區域行進。 利用此種方式’在露出部之貫穿蝕刻完成時(參照圖 10(b)) ’如上述，在水晶片3 一端部兩側之遮罩$下面，分 別在相反面形成呈斜對稱之三角雜傾斜面Η、ρ2(參照圖 9)。然後，在支持部7亦同樣地使水晶片3兩側面沿著z轴 方向钮刻（參照圖10⑷）。另外，圖1〇(a)、（b)為圖8之“ 剖視圖’圖1〇⑷為圖8之剖視圖。 況時’例如’圖U之二料線所示之激振電極 h形成跨越傾斜面Ρΐ、Ρ2Βγ，會弓丨⑽ 因此，必須使激振電極8之電極面積變 ^振動專。 體阻抗(CI)變大之問題。特別是隨著振動頻率會引起晶 型化，水晶片3之平面外形變小的程度，該笨’寿】 著。 Λ專問題變為愈顯 因此，如專利文獻丨所示，在水晶片3〜 框部6連結之突出部9(a、b)(參照本案之圖”。 此種方式排除蝕刻之異向性所造成之影鲠， 八' θ在攸樞部6分離 後之水晶片3不會形成傾斜面，而是形成 099118878 7 201128941 在此種情况時’將支持部7你 7作成2根並位在水晶片3 — 兩側，在蝕刻後折斷。因+ ^ 而# 口此，在從框部ό機械式分離時， 陷（碎片）等發生機率變汽。 守缺 利用導電性接著劑來保持^^_變_時’對 化之問題。 、4之衫妻亦變大，會有振動特性惡 本發明之目的是提供一 種了縮小蝕刻異向性所造成 斜面，同時防止角（隅）部缺 成之傾 造 缺知之水晶共振器（水晶片） 方法。 衣 (解決問題之手段） 本發明是一種水晶共振器之製造方法，係將與矩形狀複數

水晶片及由支持部與上述水晶片連結而包圍上述水晶;I 框部相當的遮罩，形成於經ΑΤ切割之水晶晶圆兩主 行則，在形成使複數水晶片經支持部與框部連結而成之^ 晶晶圓後，從框部機械式切取上述水晶片而作成之水曰曰 器之製造方法;其特徵在於，上述遮罩與上述水晶片：二 支持部之框部同時間在上述水晶片+χ軸一端側之兩端： 設有朝+Χ軸方向延伸出之突起部，經由上述_而形成以 支持部連結餘水晶片與框部之水晶晶圓，㈣與上述遮罩 相當之水晶片之突起部至少在上述㈣後從上述框部分 離’且以在一端部兩側間相互呈相反面之各個角（隅)部前二 側作為頂點’形成三角形狀之傾斜面並料進行钱刻。 (發明效果） Χ 099118878 8 201128941 依照此種構造時’因為在水晶片之+ x軸一端部兩側設置 相當於自一X軸方向延伸出之突出部之遮罩，所以如習知例 所不’可以防止從水晶片（矩形狀）之一端部兩侧蝕刻。另 外’水晶片因為從+ χ軸方向延伸出之突出部前端側進行蝕 刻’所以在水晶片蝕刻所進行之外形加工後（完成時），可以 縮小在水晶片之兩角（隅）部因蝕刻之異向性所造成之三角 形狀之傾斜面。另外端部兩侧之突出部因為在蝕刻後從 框部分離’所以在餘刻後不需要從框部機械式地分離。因 此’因為只有支持部需要機械式地分離，所以可降低在水晶 片發生缺陷等機率。 、在本U中，使上述第〗遮罩之突出部與上述框部連結， 並形成寬度小於上述支持部之寬度。利用此種方式，在水晶 S曰圓敍刻時’以支持部連馳部之狀態，使突出部從框部分 離，形成以各角部前端側作為職之三角形狀之傾斜面並二 時蝕刻。因此’在水晶片之蝕刻後’水晶片(矩形狀)-端部 兩側之傾斜面變小。 ° 另外，在本發财，使上述第1遮罩之突出部預先從上过 框部分離。在此種情科，㈣形成以設有突出部之一端气 兩側之各個角部前端側作為頂點之三角形狀之傾斜面並同 時_。因此’在水晶片糊所進行之外形加工後，―端部 兩側之傾斜面大小會變小。 另外’在本發明中’在上述水晶片成為+ X軸之—端部兩 099118878 201128941 側，殘留由俯視看為前端較細之突起，該突起係具有钮刻上 述突出部且以各個角部作為頂點之三角形狀之傾斜面。在此 種情況時，因為殘留蝕刻突出部之突起，所以可進—步縮小 在水晶片矩形狀區域内之兩個角部之傾斜面。 更另外’在本發明中，在上述水晶片成為+ X車由之—端部 兩側之上述突出部進行蝕刻，且以上述各個角邹作為頂點之 三角形狀之傾斜面’形成在上述水晶片矩形狀區域内。在此 種情況時’亦為從突出部之前端側形成傾斜面，所以在水晶 片名虫刻後’傾斜面會變小。 另外，在本發明中，上述水晶片中成為+X軸之一端部中 央部與上述框部連結。利用此種方式，晝定支持部之位置。 但是並不只限於此種方式’支持部之位置基本上亦可以在水 晶片之任一外周。 【實施方式】 以下，利㈣i至圖4說明本發明水晶共振器之製造方〉 之-實施形態。另夕卜’在與上述習知例相同之部分附加相丨 之兀件符號，而其說明則進行簡略或省略。 述災曰曰八振益（水晶片），在以結晶轴(χγζ )之χ肩 作為中心旋轉之賴軸(X γ，ζ，)之γ %，騎與主面正: 之AT _。另外’經由對水晶晶圓*光刻，用來獲得心 引出電極和激振f極且經外形加^成之複數個水晶〉 3(參照圖6〜圖8)。在水晶片之外形力n用光刻在; 099118878 10 201128941 晶片之主面形成未圖示之激振電極和引出電極。但是，亦可 以在水晶片3分離後利用蒸鍍或濺鍍形成該等電極。'° • 在本實施形態中，如圖1所示，塗佈在水晶晶圓4之遮罩 5係與上述同樣地，覆蓋水晶片3、框部6和支持部7。'支 持部7係如上所述，形成為在成為+χ轴之水晶片3之—端 側中央部具有頸部。在此，包含水晶片3和支持部7之框部 6 ’同時與第i和第2突出部9(a、b)對應並覆蓋該等之遮罩 5。第1和第2突出部9(a、b)是從形成有支持部7之水晶片 3成為+X軸之一端部之兩側（一端部兩側），朝+χ軸方向 延伸。在此實例中，第1和第2突出部9(a、b)分別與框部 6連結，任一寬度均小於支持部7之寬度以軸方向”另外， 與上述同樣地’利用氟化氫蝕刻如此地以遮罩5所形成之水 晶晶圓4。 在此種方式中，在對水晶晶圓4進行包含遮罩5之除去之 钱刻完成後’水晶片3是利用一端側（+ X軸側）之支持部7 與框部6連結。另外，在水晶片3 —端側之兩端部，利用韻 刻自框部6切離第1和第2突出部9(a、b)，由俯視看為前 端侧殘留前端較細之突起部1〇。在此處之突起部10其兩角 (隅)部設定為直角，其對邊之斜邊設定為内周側’由俯視看 成為直角三角形狀（參照圖2和後述之圖4)。 在此種情況時，在突起部10前端側，殘留從框部6將突 出部9(a、b)切離之蝕刻所形成之加工痕。另外’圖2中線 099118878 11 201128941 α—α是表示突起部10由俯視看為直角三角形狀之假想線。 另外，突起部10在水晶片3之兩個主面間呈斜對稱，從突 起部10之前端側形成與上述同樣之三角形狀之傾斜面。主 要原因是在水晶片3之一端部兩側間相互呈相反面，以從框 部6切離之突出部9(a、b)外側之前端側（各個角（隅）部之前 端側）為頂點，形成三角形狀之傾斜面同時進行蝕刻。 亦即，如圖3(圖1之C-C箭視剖視圖）所示，在姓刻之初 期狀態，水晶露出區域在支持部7和第1、第2突出部9(a、 b)之間，蝕刻速度最快之Z軸方向會進行蝕刻（圖3(a))。然 後，使水晶之露出部貫穿遮罩5之間（圖3(b))。 在此種情況時，第1和第2突出部9(a、b)之寬度小於支 持部7之寬度，且在Z轴方向和+ X轴至一X轴方向j虫刻。 因此，寬度較窄之第1和第2突出部9(a、b)從框部6被切 離，而殘留突起部10。但是，寬度較寬之支持部7不從水 晶片3分離，而如上述，連結在框部6。 在此，如圖4(以圖1之鏈線框部P表示之部分擴大圖）所 示，例如，以第1突出部9a為例，在遮罩5之間之水晶之 露出部，從水晶片3之兩個主面側朝Z軸方向，並且朝+X 軸至一X軸方向蝕刻。因此，在第1突出部9a之Z '軸方向 之兩側，以框部6之角（隅）部為起點，從兩個主面側形成與 上述同樣之三角形狀之傾斜面，並進行蝕刻（參照圖4之實 線和虛線）。 099118878 12 201128941 另外，在第1突出部9a外周側（圖4之左側），因為外周 側為直線狀，所以蝕刻之進行波面（以虛線表示）會直接進行 (從起點之虛線為平行）。與此相對地，在第1突出部9a之 内周側（圖4之右側），從起點進行蝕刻，當實線之進行波面 到達覆蓋水晶片3之遮罩5角（隅)部，則由遮罩5阻止對一 X轴方向之虫刻。 因此，蝕刻之進行波面（實線），成為以覆蓋水晶片3之遮 罩5角部作為起點而旋轉之波面。另外，突起部10由俯視 看之形狀(如圖2所示）係如上述，相對於與假想線α—α正 交之外周直角，成為將對邊設定為内周側之直角三角形狀。 在此，第2突出部9b亦利用同樣之動作形成直角三角形狀 之突起部10。 因此，在本實施形態中，利用在成為+X軸之水晶片3 一端側之兩端部所設之第1和第2突出部9(a、b)，於利用 蝕刻完成水晶片3之外形加工後，在水晶片3 —端側之兩端 部形成突起部10。然後，在習知例所述之蝕刻時，從+ X 軸側成為三角形狀呈斜對稱之兩個主面之傾斜面，在本發明 之實施形態中，是從與框部6連結之第1和第2突出部9(a、 b)之+轴側形成。因此，除了突起部10外，可縮小形成在 水晶片3兩端部之傾斜面。 利用此種方式，在水晶片3之兩個主面之平坦面之面積變 大，在該處形成之激振電極亦可以變大。另外，與框部6 099118878 13 201128941 結合之支持部7，因為在水晶片3中央部只形成一根，所以 可以防止在蝕刻後從框部6機械式分離水晶片3時所產生之 缺陷等發生。因此，可以良好地維持晶體阻抗(CI)等振動特 性。 在上述之實施形態中是利用作為與框部6連結之第1和第 2突出部9(a、b)之遮罩5，在水晶片3 —端側之兩端部形成 突起部10，但是亦可以成為如圖5(a)所示。亦即，第1和 第2突出部ll(a、b)不與框部6連結，而是成為預先從框部 6分離單獨突出之遮罩5。在此種情況時，在蝕刻後，與上 述之實施形態同樣地，可以獲得大致由俯視看為三角形狀之 突起部10。另外，水晶片3 —端部兩側，亦可以依照遮罩5 之形狀，設定成突起部10不是具有由俯視看為三角形狀， 而是單純具有三角形狀之傾斜面。 另外，上述是在水晶片3 —端部兩側設置由俯視看為三角 形狀之突起部10，但是亦可以如圖5(b)所示，進一步触刻 排除突起部10,且以作成矩形狀之水晶片3 --端部兩側之 各個角部作為頂點，而在矩形狀區域内形成此種三角形狀之 傾斜面。在此種情況時，因為以钱刻從框部6分離之突出部 9(a、b)，或由預先分離成為突出部ll(a、b)前端側之+ X軸 外側角部，來形成傾斜面，所以在水晶片3之蝕刻後，傾斜 面之面積會變小。 【圖式簡單說明】 099118878 14 201128941 圖1用來說明本發明水晶共振器之製造方法一實施形 態，圖中顯示形成有遮罩在蝕刻前之水晶晶圓一部分之附有 框部水晶片之俯視圖。 圖2用來說明本發明一實施形態，圖中顯示蝕刻後除去遮 罩之附有框部之水晶片之俯視圖。 圖3是用來表示本發明一實施形態中蝕刻狀況之附有框 部之水晶片之圖’圖3(a、b)是圖1之C-C前視剖視圖。 圖4是用來說明本發明一實施形態之附有框部之水晶片 一部分之圖，圖中顯示圖1中以點鏈線框部P所示之區域擴 大俯視圖。 圖5是用來說明本發明另一實施形態形成有遮罩之附有 框部之水晶片之俯視圖，圖5(a)是形成有遮罩之附有框部之 水晶片之俯視圖，圖5(b)是除去遮罩之附有框部之水晶片之 俯視圖。 圖6是經AT切割之水晶板(AT切割板或AT板）之切斷方 位圖。 圖7用來說明習知水晶共振器之製造方法，圖中顯示將一 部分切開地表示設有遮罩之水晶晶圓之俯視圖。 • 圖8是用來說明習知水晶共振器之製造方法之圖，圖中顯 示成為圖7之鏈線框部Q所示具有遮罩在蝕刻前之附有框 部之水晶片之擴大圖。 圖9是從圖8之A-A箭視方向看到之水晶片之立體圖。 099118878 15 201128941 圖10是用來說明習知汆B从4 10“3 白知水曰曰共振器之製造方法之圖，圖 10(a、b)是圖8之a-a剖相固回 視圖’圖10(c)是圖8之B-B剖視 圖。 圖U疋用來說明習知水日日日共振器之製造方法之圖，圖中 顯不成為圖7之鏈線框部Q所示在蝕刻後除去遮罩之附有 框部之水晶片之俯視圖。 【主要元件符號說明】 1 AT板 2 水晶板 3 水晶片 4 水晶晶圓 5 遮罩 6 框部 7 支持部 8 激振電極 9(a ' b) 第1和第2突出部 10 突起部 ll(a > b) 第1和第2突出部 099118878 16

Claims (1)

1. 201128941 七、申請專利範圍： 1. 一種水晶共振器之製造方法，係將與矩形狀複數水晶片 • &由支持。Ρ與上述水晶>!連結而包圍上述水晶片之框部相 田的遮罩形成於經AT切割之水晶晶圓兩主面並進行蝕 亥j在升/成使複數水晶片經支持部與極部連結而成之水晶晶 圓後’從框部機械式切取上述水晶片而作成之水晶共振器之 製造方法;其特徵在於，上述遮罩與上述水晶片和包含支持 P之忙。ρ同時間在上述水晶片+χ軸—端側之兩端部設有 朝+ X轴方向延伸出之突起部，經由上述钱刻而形成 以支持 部連結複數水Baa片與框部之水晶晶圓，同時與上述遮罩相當 之水晶片之突起部至少在上述#刻後從上述框部分離，且以 在-端部兩側間相互呈相反面之各個角部前端側作為頂 點，形成二角形狀之傾斜面並同時進行蝕刻。 2. 如申請專利範圍第！項之水晶共振器之製造方法，其中， 上述第1遮罩之突出部與上述框部連結，且，上述突出部 之寬度小於上述支持部之寬度。 3. 如申請專利範圍第1項之水晶共振器之製造方法，其中， 上述第1遮罩之突出部預先從上述框部分離，且，以設置 • #上㈣㈣之—端部兩側之各個角部的前端側作為頂 ’點’形成三角形狀之傾斜面同時進行餘刻。 4·如申靖專利範圍第1項之水晶共振器之製造方法，其中， 在上述水晶片成為+χ轴之一端部兩側姓刻上述突出 099118878 17 201128941 ，該突起部具有以 部，且殘留由俯視看為前端較細之突起部 各個角部為頂點之三角形狀之傾斜面。 5.如申請專利範圍第i項之水晶共振器之製造方法，其中， 在上述水晶片成為+x軸之一端部兩側_上述突出 部’且使以上述各㈣料賴之三細狀之傾斜面形成在 上述水晶片之矩形狀區域内。 6.如申請專利範圍第1項之水晶共振器之製造方法，其中 上述水晶片係以成為+ X軸之一 部連結。 端部之中央部與上述框 099118878 18