TW201438303A - 壓電裝置及壓電裝置的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種壓電裝置及壓電裝置的製造方法。本發明的壓電裝置具備：壓電振動片，形成有電極，且具有露出部分；及被覆層，以覆蓋所述露出部分的方式，由濺射率比所述電極的材料小的材料所形成。
Description
本申請案基於且主張2013年3月27向日本專利廳提交的日本專利申請案號2013-065407、2013-065318及2013-065357的優先權的權益，其公開內容以引用的方式全部併入本文。
本發明是有關一種壓電裝置及壓電裝置的製造方法。
晶體振子等壓電振子(壓電裝置)是在陶瓷等封裝(package)搭載晶體振動片(壓電振動片)後，經氣密密封或真空密封而成。但是，隨著電子零件的小型化、低背化、及低價格化的市場要求提高，採用陶瓷封裝變得困難。為了應對這些要求，提出使用玻璃封裝的壓電振子(例如，參照日本專利特開2004-6525號公報、日本專利特開2012-74649號公報)。
作為玻璃封裝的結構，有“在相互接合的蓋(lid)及基底(base)的任一個上形成的凹部搭載晶體振動片的構成”、及“在具有框部的晶體振動片的正面及背面接合蓋和基底的構成”等
(例如，參照日本專利特開2000-68780號公報)。所有結構均能以晶片級進行製造，因此，與現有的陶瓷封裝相比，能實現小型‧低背化、及低價格化。
在製造結構如上所述的玻璃封裝時，作為玻璃晶片彼此、或玻璃與晶體晶片的接合方法，提出了直接接合方法、陽極接合方法、金屬壓接接合方法、低熔點玻璃接合方法、等離子活化接合方法、離子束活化接合方法等。直接接合方法為了獲得足夠的接合強度而需要高溫下的熱處理，作為晶體振子的接合方法來說存在問題。陽極接合方法是使用含鹼性離子的玻璃晶片時的接合方法，由於接合時伴隨氣體產生，存在內部真空度等產生劣化這樣的問題。
金屬壓接接合方法是經由錫化金(AuSn)共晶金屬等金屬進行接合，因此，存在需要成膜密接層或阻擋層(barrier layer)、及圖案化而製造成本高這樣的問題。低熔點玻璃接合方法由於在接合時從低熔點玻璃漿產生氣體，因此存在內部真空度等產生劣化一般的問題。等離子活化接合方法被認為難以實現真空中的接合。離子束活化接合方法是通過對晶片照射氬氣束(argon beam)等淨化晶片正面，並使所述面彼此接觸，由此，常溫下能夠接合各種材料。
所述離子束活化接合方法中，通常是在同一腔室(chamber)內進行離子束照射的活化處理、及晶片彼此的接合處理。因此，通過在活化處理後立即停止供給氬氣，並進行真空排
氣，能夠以確保晶體振子要求的真空度的狀態進行接合。但是，照射離子束時，離子源(ion source)主體的構件及腔室內壁同時被濺射，因此，晶片正面會附著作為它們的構成材料(不銹鋼或鋁合金)的鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)(例如，參照日本專利特開2007-324195號公報)。這樣，在離子束活化接合中，隨著離子束的照射，同時產生由晶片正面的濺鍍作用所致的蝕刻、和鐵、鉻、鋁的附著(堆積)，從而在玻璃或晶體晶片間實現牢固的接合。
然而，玻璃封裝包括蓋及基底的類型中，貫通電極、連接電極等各種配線形成在基底的正面等。在搭載於該基底的晶體振動片，也形成有激振電極、引出電極，且該引出電極和基底的連接電極電連接。另外，在具有框部的晶體振動片的正面及背面接合有蓋及基底的類型中，基底也形成有各種電極。在晶體振動片同樣形成有激振電極、引出電極。
無論哪種類型，在接合蓋時應用離子束活化接合方法的情況下，形成於晶體振動片或基底的電極暴露在離子束的照射下。由此，產生由氬氣的濺鍍作用所致的蝕刻、及構成腔室內壁的金屬元素的堆積。根據晶片內的晶體振動片的搭載位置、或晶體振動片的形成位置不同，晶體振動片的電極的蝕刻量以及金屬附著量不同。該分佈等價於晶體振動片的共振頻率變動量的晶片面內分佈。在電極的蝕刻量大於金屬附著量的區域，頻率變動量向正側位移，相反地，在電極的蝕刻量小於金屬附著量的區域，頻率變動量向負側位移。製造晶體振子時，晶片接合後產生此種
頻率變動的話會降低製造良率，而成為問題。
有鑒於此，需要一種克服所述缺點的壓電裝置及壓電裝置的製造方法。
本發明的壓電裝置具備：壓電振動片，形成有電極且具有露出部分；及被覆層，以覆蓋所述露出部分的方式，由濺射率(sputtering yield)小於所述電極的材料的材料形成。
本發明的壓電裝置的製造方法包含：準備壓電振動片的步驟，所述壓電振動片形成有電極，且具有露出部分；及被覆步驟，以覆蓋所述露出部分的方式，由濺射率比所述電極的材料小的材料形成所述被覆層。
根據本發明的壓電裝置，以被覆壓電振動片的露出部分的方式形成有被覆層，因此電極被濺射率小的被覆層被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
根據本發明的壓電裝置的製造方法，能夠防止壓電振動片的電極等意外地被蝕刻，從而可抑制壓電振動片的共振頻率的變動而防止產生不良品。
10‧‧‧離子束活化接合裝置
20‧‧‧真空腔室
30‧‧‧具晶片保持器的對準台
40‧‧‧具晶片保持器的加壓機構
50‧‧‧離子源
60‧‧‧中性化電子源
100、100a、100b、200、200a、200b、300、300a、300b‧‧‧壓電裝置
110、210、310‧‧‧蓋
110a、220a、310a、320a‧‧‧接合面
111、221、311、321‧‧‧凹部
120、220、320‧‧‧基底
120a、332a‧‧‧正面
122、123、222、322、323‧‧‧連接電極
124、224、324、325‧‧‧外部電極
124a、124b、224a、324a‧‧‧虛設電極
125、225、334‧‧‧貫通孔
126、226、326、327、339‧‧‧貫通電極
130、130a、330‧‧‧壓電振動片
131、132、335、336‧‧‧激振電極
131a、132a、335a、335b‧‧‧底層
131b、132b、335b、336b‧‧‧主電極層
133、134、337、337a、338‧‧‧引出電極
140、240、340‧‧‧空腔
141、141f、142、242、341、342‧‧‧被覆層
141a、142a、341a、342a‧‧‧蓋層
141m、142m、341m、342m‧‧‧金屬層
141p、142p、341p、342p‧‧‧保護膜
150、151‧‧‧導電性粘結劑
210a、332b‧‧‧背面
331‧‧‧振動部
332‧‧‧框部
333‧‧‧錨定部
AW1、AW2‧‧‧壓電晶片
BW1、BW2‧‧‧基底晶片
IB‧‧‧氬氣束
LW1、LW2‧‧‧蓋晶片
X、Y、Z‧‧‧方向
結合附圖，自下述詳細說明將易瞭解本發明的所述及其他特徵、態樣。
圖1A是表示第一實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖1B是沿著圖1A的IB-IB線的第一實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖2A是表示第一實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖2B是沿著圖2A的ⅡB-ⅡB線的第一實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖3A是表示壓電振動片的製造步驟中的第一實施方式的壓電晶片的立體圖。
圖3B是表示壓電振動片的製造步驟中的第一實施方式的蓋晶片及基底晶片的立體圖。
圖4是離子束活化接合裝置的概略圖。
圖5是表示第二實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖6A是表示第三實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖6B是沿著圖6A的ⅥB-ⅥB線的第三實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖7A是表示第三實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖7B是沿著圖7A的ⅦB-ⅦB線的第三實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖8是表示第三實施方式的壓電裝置的製造步驟的圖。
圖9是表示壓電晶片內的晶體振子的位置與頻率變動量的關係的曲線圖。
圖10A是表示第四實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖10B是沿著圖10A的XB-XB線的第四實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖11A是表示第四實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖11B是沿著圖11A的XIB-XIB線的第四實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖12是表示第五實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖13A是表示第六實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖13B是沿著圖13A的XⅢB-XⅢB線的第六實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖14A是表示第六實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖14B是沿著圖14A的XⅣB-XⅣB線的第六實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖15是表示壓電晶片內的晶體振子的位置與頻率變動量的關係的曲線圖。
圖16A是表示第七實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖16B是沿著圖16A的XVIB-XVIB線的第七實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖17A是表示第七實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖17B是沿著圖17A的XVIIB-XVIIB線的第七實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖18是表示第八實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖19A是表示第九實施方式的壓電裝置的展開後的立體圖。
圖19B是沿著圖19A的XIXB-XIXB線的第九實施方式的壓電裝置的截面圖。
圖20A是表示第九實施方式的壓電振動片的平面圖。
圖20B是沿著圖20A的XXB-XXB線的第九實施方式的壓電振動片的截面圖。
圖21是表示壓電晶片內的晶體振子的位置與頻率變動量的關係的曲線圖。
以下，一邊參照附圖一邊說明本發明的實施方式。但是本發明並不限定於此。另外，以下的實施方式中，附圖中為了說明實施方式，會將部分放大或強調等適當地變更比例尺而進行表現。在以下的各圖中，是使用XYZ座標系來說明圖中的方向。該XYZ座標系中，將與壓電振動片的正面平行的平面設為XZ平面。該XZ平面中，將壓電振動片的長邊方向表述為X方向，將與X方向正交的方向表述為Z方向。將與XZ平面垂直的方向(壓電振動片的厚度方向)表述為Y方向。X方向、Y方向及Z方向分別是以圖中的箭頭方向為+方向、以箭頭方向的相反方向為-方向而進行說明。
使用圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，說明第一實施方式的壓電裝置100。如圖1A所示，壓電裝置100是由蓋110、基底
120、及壓電振動片130構成的壓電振子。蓋110及基底120是使用硼矽酸玻璃，但並不限定於此，例如除了可使用鈉鈣玻璃、或無堿玻璃、石英等玻璃以外，還可使用矽、或陶瓷等的鋁化合物、或者以它們為主成分並添加了各種材料而成的材料等。另外，蓋110及基底120使用的是相同材料，但也可以替代地使用不同材料。但是，在使用相同材料的情況下，熱膨脹係數相等，能夠抑制由於溫度變化所致的應力產生。
蓋110為俯視矩形狀的板狀構件，如圖1A所示，在背面側(-Y側的面)的中央部分設有凹部111。以包圍該凹部111的方式，形成有與後述基底120接合的接合面110a。接合面110a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底120與蓋110同樣為俯視矩形狀的板狀構件。如圖1B所示，通過在基底120的正面(+Y側的面)120a接合蓋110的接合面110a，而形成收納後述壓電振動片130的空腔(收納空間)140。此外，正面120a之中與蓋110的接合面110a接合的部分，與接合面110a同樣地，具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
在基底120的正面120a的-X側，形成有在Z方向排列的矩形狀的連接電極122、連接電極123。在基底120的背面(-Y側的面)，四個角分別形成有矩形狀的外部電極124、及虛設電極124a、虛設電極124b。此外，在圖1A中，-X側及-Z側的外部電
極處於被壓電振動片130的陰影遮住的狀態。外部電極124用作安裝至基板時的一對安裝端子。此外，虛設電極124a、虛設電極124b並不與其他電極電連接。
在與連接電極122、連接電極123對應的部位，分別形成有在Y方向貫通基底120的貫通孔125。該貫通孔125中分別形成有貫通電極126。利用貫通電極126，連接電極122與外部電極124電連接。此外，連接電極123也同樣地，經由未圖示的貫通電極而與外部電極電連接。
連接電極122、連接電極123及外部電極124是使用導電性的金屬膜。作為金屬膜，例如採用如下積層結構，即，成膜鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、或鎳鉻(NiCr)、鎳鈦(NiTi)、鎳鎢(NiW)合金作為底層，並在其上成膜金(Au)或銀(Ag)。貫通電極126是通過鍍銅等對基底120的貫通孔125進行填充而形成。
如圖2A所示，壓電振動片130是由在X方向具有長邊、在Z方向具有短邊的矩形的板狀構件形成。壓電振動片130例如使用AT切割(AT cut)的晶體振動片。AT切割是如下加工手法，即，具有晶體振子或晶體振盪器等壓電裝置在接近常溫下使用時能獲得良好頻率特性等優點，以相對於人造晶體的三個晶軸即電軸、機械軸及光學軸中的光學軸而繞晶軸傾斜35°15'左右的角度進行切出。
在壓電振動片130的正面(+Y側的面)，形成有矩形狀的激振電極131，在背面(-Y側的面)形成有同為矩形狀的激振
電極132。激振電極131、激振電極132是以在Y方向隔著壓電振動片130對向的狀態配置，且形成為大體相同尺寸。通過對所述激振電極131、激振電極132施加規定的交流電壓，壓電振動片130以規定的振動頻率振動。此外，還可以在壓電振動片130的正面及背面的至少一個上，形成中層部分比周邊部厚的臺面，當形成有該臺面時，激振電極131、激振電極132是對應於臺面而形成。
在壓電振動片130的正面及背面，形成有與激振電極131、激振電極132分別電連接的引出電極133、引出電極134。引出電極133在壓電振動片130的正面形成為從激振電極131朝-X方向被引出。引出電極134在壓電振動片130的背面形成為從激振電極132朝-X方向被引出。此外，引出電極133和引出電極134並不電連接。另外，引出電極133還能以從壓電振動片130的-X側的端部等向背面側轉入的方式被引出。
激振電極131、激振電極132及引出電極133、引出電極134是利用導電性的金屬膜形成。作為該金屬膜，如圖2B所示，為了提高與晶體材料的密接性，可以採用由鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、或鎳鉻(NiCr)、鎳鈦(NiTi)、鎳鎢(NiW)合金等形成的底層131a、底層132a、以及由金(Au)或銀(Ag)等形成的主電極層131b、主電極層132b的兩層結構。
另外，如圖2B所示，以包括激振電極131、激振電極132及引出電極133、引出電極134在內被覆壓電振動片130的露出部分的方式，形成有被覆層141。但是，引出電極133、引出電極134
之中與後述導電性粘結劑150、導電性粘結劑151連接的部分並未形成被覆層。而且，如圖1B所示，在導電性粘結劑150、導電性粘結劑151的正面形成有被覆層141f，且在基底120的正面120a形成有被覆層142。但是，所述導電性粘結劑150、導電性粘結劑151的正面、及基底120的正面120a是否形成被覆層141f、被覆層142為任意。此外，雖將被覆層141、被覆層141f、被覆層142的膜厚設為2nm，但並無特別限制，可以設定為數nm~數十nm。另外，被覆層142也可以形成在基底120的側面或背面。
被覆層141、被覆層141f、被覆層142是使用濺射率比激振電極131、激振電極132的主電極層131b、主電極層132b所使用的金屬小的氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈦(TiO2)、氧化鎬(ZrO2)中任一氧化物系的絕緣體或者電介質。另外，被覆層141、被覆層141f、被覆層142同樣是使用濺射率比激振電極131、激振電極132的主電極層131b、主電極層132b所使用的金屬小的氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiN)中任一氮化物系的絕緣體或者電介質。
照射氬氣離子束(氬氣束)帶來的濺射蝕刻作用為如下所示。當從鉛垂方向照射離子束時，若將銀的濺射率設為1，則金的濺射率為0.71，例如氧化鋁的濺射率為0.07、氧化矽的濺射率為0.22，非常小。
此外，由於激振電極131、激振電極132的濺射帶來的頻率變動量與通過濺射被蝕刻的質量成比例，因此，通過使用例如
密度小的像氧化鋁、氧化矽、氧化鎂、氧化鈦等氧化物系的絕緣體、或氮化硼、氮化鋁、氮化矽等氮化物系的絕緣體那樣，濺射率和密度的積小的絕緣體作為被覆層141等，而具有能夠進一步減小頻率變動量的優點。
如圖1A及圖1B所示，該壓電振動片130是利用導電性粘結劑150、導電性粘結劑151而被支撐於基底120的正面120a。引出電極134與連接電極122經由該導電性粘結劑150而電連接，引出電極133與連接電極123經由導電性粘結劑151而電連接。而且，通過蓋110與基底120的接合，壓電振動片130成為被收納於空腔140的狀態。空腔140內被密封為真空環境或者氮氣等惰性氣體環境。此外，蓋110的接合面110a與基底120的正面120a不經由接合材料等而直接接合。
這樣，根據壓電裝置100，以被覆壓電振動片130的露出部分的方式形成有被覆層141，因此激振電極131、激振電極132被濺射率小的被覆層141被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。另外，由於基底120的正面120a及導電性粘結劑150等上也形成有被覆層141f、被覆層142，因此，能夠防止連接電極122或導電性粘結劑150等破損，從而可提升可靠性。
接下來，使用圖3A及圖3B，說明壓電裝置100的製造方法。該壓電裝置100是利用所謂的晶片級封裝手法製造。在製造壓電振動片130時，會進行多重倒角而從壓電晶片AW1分別切
出。首先，如圖3A所示，準備壓電晶片AW1。壓電晶片AW1是通過AT切割而從水晶結晶體上切出。
接下來，壓電晶片AW1通過蝕刻或切削等形成得厚度(Y軸方向的寬度)變薄，且被調整為具備所需的頻率特性。此外，還可以通過光刻法及蝕刻等，形成中央部分比周邊部厚的臺面。接下來，在壓電晶片AW1(壓電振動片130)的正面及背面形成激振電極131、激振電極132。
激振電極131、激振電極132是通過利用使用金屬掩模(metal mask)的濺鍍或真空蒸鍍等成膜鎳鉻等的底層131a、底層132a，然後成膜金等的主電極層131b、主電極層132b而形成。此外，也可以代替使用金屬掩模等，而通過光刻法及蝕刻等使激振電極131、激振電極132圖案化。引出電極133、引出電極134是與激振電極131、激振電極132同時形成，但也可以與激振電極131、激振電極132分開形成。形成該激振電極131、激振電極132之後，沿著劃線切割壓電晶片AW1，從而完成各個壓電振動片130。
與壓電振動片130同樣地，蓋110及基底120要經過多重倒角而從蓋晶片LW1及基底晶片BW1分別切出。所述蓋晶片LW1及基底晶片BW1例如使用硼矽酸玻璃。蓋晶片LW1是通過噴砂或者濕式蝕刻而形成用於形成空腔140的凹部111。另一方面，基底晶片BW1上通過噴砂或者濕式蝕刻而形成有貫通孔125等。
基底晶片BW1例如通過鍍銅等對貫通孔125等進行填充
而形成貫通電極126等。以與該貫通電極126等電連接的方式，在基底晶片BW1的正面形成連接電極122、連接電極123，在背面形成外部電極124。同時，還形成虛設電極124a、虛設電極124b。連接電極122、連接電極123及外部電極124是通過例如使用金屬掩模等的濺鍍或真空蒸鍍，在鎳鎢等的底層上成膜金或銀而形成。
接下來，在基底晶片BW1上，利用導電性粘結劑150、導電性粘結劑151而搭載各個壓電振動片130(載置步驟)。通過該導電性粘結劑150、導電性粘結劑151，壓電振動片130的激振電極131、激振電極132與外部電極124電連接。
接下來，在壓電振動片130的露出部分、基底120的露出部分、導電性粘結劑150等，形成絕緣體或者電介質的被覆層141、被覆層141f、被覆層142(被覆步驟)。該被覆步驟中，例如使用原子層成膜(Atomic Layer Deposition)法。原子層成膜法是如下成膜手法，即，在設置於真空容器內的基板上，從正面向每一分子層吸附原料化合物(前驅物(precursor))的分子並反應而進行成膜，並通過沖洗去除剩餘分子，重複進行此循環，由此逐層堆積原子層。因此，由於具有正面化學反應的自動停止機構，因此能夠以0.1nm的精度控制膜厚。而且，能夠進行階差被覆性優秀、且向高縱橫比的孔洞(hole)內壁或窄空隙部成膜。因此，在壓電振動片130上利用該手法成膜的情況下，能夠預先精確地預測成膜帶來的頻率偏差量。此外，在原子層成膜法中，能夠成膜多種多樣的絕緣體或電介質材料。另外，利用原子層成膜法形
成的被覆層141、被覆層141f、被覆層142的膜厚並無特別限制，但為了使厚度達到在之後的離子束照射下不會消失的程度，另外為了使起因於絕緣體或電介質層形成的頻率變動量不會過大，而設定為1nm~數十nm左右。
接下來，通過離子束活化接合，將蓋晶片LW1接合於基底晶片BW1(蓋接合步驟)。如圖4所示，離子束活化接合使用離子束活化接合裝置10。如圖4所示，離子束活化接合裝置10具備真空腔室20、具晶片保持器的對準台(alignment stage)30、具晶片保持器的加壓機構40、配置成朝接合面照射離子束的離子源50、及中性化電子源60。真空腔室20利用未圖示的真空排氣泵(例如渦輪分子泵)被排氣，而設定為真空環境。離子源50與中性化電子源60中，分別經由質量流量計(Mass flowmeter)而被供給有氬氣氣體。
蓋晶片LW1是通過靜電夾頭(electrostatic chuck)等被保持於加壓機構40的晶片保持器，基底晶片BW1被保持於對準台30的晶片保持器。由此，蓋晶片LW1與基底晶片BW1配置成彼此的接合面面對面。接下來，抽真空至真空腔室20內變成規定的真空度為止，然後從離子源50朝兩晶片照射氬氣束(離子束)IB。此外，氬氣束IB經中性化電子源60而被中性化。
利用該氬氣束IB，蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此時，構成離子源50的陽極等構件暴露於氬氣等離子而被濺射，因此，從離子源50照射的氬氣束IB
中包含作為離子源50的構成構件的不銹鋼的成分即鐵、鉻。另外，由於從離子源50照射的氬氣束IB具有大的擴散角，因此，不僅蓋晶片LW1等被濺射，真空腔室20內壁的不銹鋼或鋁合金製的零件也被濺射。由此，蓋晶片LW1等上堆積鐵、鉻、鋁等。即，在蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面，蝕刻作用與沉積作用同時進行。因此，被覆層141、被覆層141f、被覆層142變成在絕緣體或者電介質的膜中混合有鐵、鉻、鋁等的狀態、或絕緣體等的膜、與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的狀態。
如上所述，形成於壓電振動片130的露出部分的被覆層141，與激振電極131、激振電極132使用的金或銀相比，濺射率小。因此，激振電極131、激振電極132受到被覆層141被覆，所以不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。同樣地，基底120的連接電極122等及導電性粘結劑150等也受到被覆層141f、被覆層142被覆，因此不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
接下來，在以規定時間照射氬氣束IB後，進行蓋晶片LW1與基底晶片BW1的對準，然後利用加壓機構40，以規定的荷重與壓接時間條件將兩晶片接合。之後，從離子束活化接合裝置10中取出接合後的晶片，沿著劃線進行切割，由此完成各個壓電裝置100。此外，還可以在蓋晶片LW1與基底晶片BW1接合之後，形成基底晶片BW1背面的外部電極124等。
但是，由於作為主電極材料的金或銀是密度大且濺射率大的金屬，因此，在離子束活化接合時，若被照射離子束而濺射，
則壓電振動片130的頻率會非常大幅度地向正側位移(共振頻率變高)。而且，蝕刻量對於晶片面內的光束強度敏感，因此，晶片面內的頻率位移量產生大的分佈。另一方面，由於離子源50的構件或真空腔室20的內壁被濺射，它們的構成材料即鐵、鉻、鋁等堆積於激振電極131等上，而這些金屬的密度比金或銀小且膜厚為數納米(nm)，因此，壓電振動片130的頻率略微向負側位移(共振頻率變低)。
另一方面，被覆層141、被覆層141f、被覆層142除了濺射率小以外，如圖4所示，氬氣束IB的照射方向是從蓋晶片LW等的鉛垂方向大體傾斜90°的方向，因此，實際濺射率非常小。結果，被覆層141等基本上不會被蝕刻，被覆層141等上僅產生鐵、鉻、鋁等的金屬堆積。
該金屬附著量小，以膜厚來說為數nm，且通過使照射條件適當化，可以使晶片面內不具有分佈而變得固定，因此，接合後的壓電裝置100的共振頻率在晶片面內均勻地向負側變動。預先估計該變動量，在接合前進行的頻率調整步驟中調整共振頻率，則接合後可以通過利用玻璃的晶片級封裝的手法，高良率地製造具有所需共振頻率的壓電裝置100。
這樣，根據壓電裝置100的製造方法，能夠防止壓電振動片130的激振電極131等意外地被蝕刻，從而可抑制壓電振動片130的共振頻率的變動而防止產生不良品。
接著，說明第二實施方式。以下說明中，對與第一實施方式相同或者同等的構成部分，附加相同符號並省略或簡化說明。圖5表示第二實施方式的壓電裝置200。另外，圖5表示沿著相當於圖1A的IB-IB線的線的截面圖。該壓電裝置200使用與第一實施方式相同的壓電振動片130。
壓電裝置200具有蓋210及基底220。蓋210為俯視矩形狀的板狀構件，如圖5所示，在背面(-Y側的面)210a之中，與基底220接合的接合部分，具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底220為俯視矩形狀的板狀構件，如圖5所示，在正面側(+Y側的面)的中央部分設有凹部221。以包圍該凹部221的方式，形成有與蓋210的接合面220a。通過將所述蓋210及基底220接合，而形成收納壓電振動片130的空腔(收納空間)240。此外，接合面220a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
在基底220的凹部221內形成有連接電極222，在基底220的背面形成有外部電極224。設有在Y方向貫通基底220的貫通孔225，且該貫通孔225內形成有將連接電極222與外部電極224電連接的貫通電極226。另外，在基底220的背面形成有虛設電極224a。此外，連接電極222、外部電極224、貫通電極226與第一實施方式的壓電裝置100大體相同。
壓電振動片130的露出部分、導電性粘結劑150受到被
覆層141、141f被覆，這一點與第一實施方式相同。而且，基底220的正面(露出部分)也處於受到被覆層242被覆的狀態。該被覆層242的材質等是與第一實施方式的被覆層142相同。
這樣，根據壓電裝置200，由於與第一實施方式同樣地使用壓電振動片130，因此激振電極131、激振電極132受到被覆層141被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。另外，基底220也由於被覆層242而防止連接電極222破損等。另外，壓電裝置200的製造方法除了未在蓋210形成凹部、及在基底220形成凹部221這兩點以外，與壓電裝置100的製造方法大體相同，可防止激振電極131等意外地被蝕刻，從而能夠抑制壓電振動片130的共振頻率的變動而防止產生不良品。
使用圖6A、圖6B、圖7A及圖7B，說明第三實施方式的壓電裝置300。如圖6A所示，該壓電裝置300以夾著壓電振動片330的方式在壓電振動片330的+Y側接合蓋310，另外，在-Y側接合基底320。蓋310及基底320是與第一實施方式及第二實施方式同樣地，使用例如硼矽酸玻璃等。
如圖6A及圖6B所示，蓋310形成為矩形的板狀，且具有形成於背面(-Y側的面)的凹部311、及包圍凹部311的接合面310a。接合面310a接合於後述壓電振動片330的框部332的正面(+Y側的面)332a。接合面310a與正面332a為直接接合。此外，接合面310a與正面332a具有適於利用離子束活化接合進行
接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底320同樣形成為矩形的板狀，且具有形成於正面(+Y側的面)的凹部321、及包圍凹部321的接合面320a。接合面320a是與壓電振動片330的框部332的背面(-Y側的面)332b相對向。如圖6B所示，基底320是通過配置於接合面320a與框部332的背面332b之間的接合材料(未圖示)，而接合於壓電振動片330的背面側(-Y側的面側)。接合面320a與背面332b除了直接接合以外，還可以使用低熔點玻璃或聚醯亞胺等接合材料進行接合。
如圖6A所示，在基底320的正面的-X側的區域形成有連接電極322、連接電極323，在基底320的背面的-X側的區域形成有外部電極324、外部電極325。另外，在基底320形成有向Y方向貫通的貫通電極326、貫通電極327。連接電極322與外部電極324利用貫通電極326而電連接，連接電極323與外部電極325利用貫通電極327而電連接。此外，如圖6B所示，在基底320的背面的+X側的區域形成有虛設電極324a。
所述連接電極322、連接電極323、外部電極324、外部電極325、貫通電極326、貫通電極327是使用與第一實施方式及第二實施方式相同的金屬。另外，連接電極322、連接電極323與外部電極324、外部電極325的連接，並不限定於使用貫通電極326、貫通電極327。例如，還可以在基底320的角部或邊部形成切口(城堡型結構(castellation))，在該切口形成電極而將連接電極322、連接電極323與外部電極324、外部電極325連接。
壓電振動片330是與第一實施方式及第二實施方式同樣地，使用例如AT切割的晶體材料。如圖7A所示，壓電振動片330主要由以規定的振動頻率振動的振動部331、包圍振動部331的框部332、及連結振動部331與框部332的錨定部333構成。在振動部331與框部332之間，除了形成有錨定部333以外，還形成有向Y軸方向貫通的貫通孔334。
振動部331形成為矩形狀，Y軸方向的厚度與框部332相同，但也可以形成得比框部332薄。另外，還可以形成中央部分比振動部331的周邊部厚的臺面。框部332形成為包圍振動部331的矩形狀，正面332a及背面332b分別與蓋310的接合面310a及基底320的接合面320a接合。
在振動部331的正面形成有激振電極335，從該激振電極335起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的正面為止，形成有引出電極337。而且，引出電極337是經由在Y方向貫通框部332的貫通電極339而連接於框部332的背面的引出電極337a。在振動部331的背面形成有激振電極336，從該激振電極336起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的背面為止，形成有引出電極338。
如圖7B所示，為了提高與晶體材料的密接性，激振電極335、激振電極336及引出電極337、引出電極338等是採用鎳鎢等的底層335a、底層336a、及金等的主電極層335b、主電極層336b的兩層結構。底層335a等及主電極層335b等使用的金屬是
與第一實施方式及第二實施方式相同。
如圖7B所示，在壓電振動片330以包括激振電極335、激振電極336、引出電極337等在內被覆露出部分的方式形成被覆層341。另外，在基底320的凹部321也形成有被覆層342，但是否在凹部321形成被覆層342為任意。而且，還可以在壓電振動片330的框部332的側面、或基底320的側面及底面設置被覆層342。被覆層341、被覆層342的膜厚並無特別限制，設定為數nm~數十nm。
被覆層341、被覆層342使用的是濺射率比激振電極335、激振電極336的主電極層335b、主電極層336b使用的金屬小的絕緣體或者電介質。作為被覆層341、被覆層342使用的絕緣體或者電介質，與第一實施方式及第二實施方式同樣地，例如使用氧化鋁或氮化鋁等。
如圖6A及圖6B所示，該壓電振動片330是在壓電振動片330的框部332的正面332a直接接合蓋310的接合面310a。另外，在壓電振動片330的框部332的背面332b，接合基底320的接合面320a。背面332b與接合面320a的接合除了可以直接接合以外，還可以使用接合材料進行接合。通過接合壓電振動片330與基底320，引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323電連接。此外，還可以在引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323之間介置導電性粘結劑。而且，通過將蓋310及基底320接合於壓電振動片330，壓電振動片330
的振動部331變成收納於空腔340的狀態。空腔340內是以真空環境或者氮氣等惰性氣體環境密封。
這樣，根據壓電裝置300，在包括激振電極335、激振電極336在內的露出部分形成被覆層341，因此，激振電極335、激振電極336被濺射率小的被覆層341被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
接下來，使用圖8說明壓電裝置300的製造方法。該壓電裝置300是與所述壓電裝置100同樣地，以晶片級封裝的手法製造。蓋310、基底320、及壓電振動片330均是進行多重倒角而分別從各晶片切出。作為蓋晶片LW2及基底晶片BW2例如使用硼矽酸玻璃。壓電晶片AW2是使用通過AT切割而從水晶結晶體切出的晶體片。
蓋晶片LW2通過噴砂或者濕式蝕刻而形成有凹部311。另一方面，基底晶片BW2通過噴砂或者濕式蝕刻而形成有凹部321且形成有貫通孔。基底晶片BW2通過例如鍍銅等而形成貫通電極326、貫通電極327。以與該貫通電極326、貫通電極327電連接的方式，在基底晶片BW2的正面形成連接電極322、連接電極323，在背面形成外部電極324、外部電極325。同時還形成虛設電極324a。連接電極322、連接電極323及外部電極324、外部電極325是通過例如使用金屬掩模等的濺鍍或真空蒸鍍，在鎳鎢等的底層上成膜金或銀而形成。
壓電晶片AW2通過蝕刻或切削等而以厚度(Y軸方向的寬度)變薄的方式被調整。此外，還可以通過光刻法及蝕刻等，形成中央部分比振動部331的周邊部厚的臺面。接下來，在振動部331的正面及背面形成激振電極335、激振電極336。激振電極335、激振電極336是通過使用金屬掩模的濺鍍或真空蒸鍍等，成膜鎳鉻等的底層335a、底層336a，然後成膜金等的主電極層335b、主電極層336b而形成。此外，還可以代替使用金屬掩模等，而通過光刻法及蝕刻等使激振電極335、激振電極336圖案化。
引出電極337、引出電極337a、引出電極338是與激振電極335、激振電極336同時形成。貫通電極339是在形成引出電極337、引出電極337a、引出電極338之前，通過鍍銅等進行填充而形成。但是，並不限定於填充為貫通電極339，還可以在貫通孔的壁面形成導電性的金屬膜。
接下來，在壓電晶片AW2的背面接合基底晶片BW2。此時，變成在之後成為壓電振動片330的框部332的部分的背面側，接合有基底320的接合面320a的狀態(基底接合步驟)。此外，兩者的接合除了通過使用圖4所示的離子束活化接合裝置10的離子束活化接合進行接合以外，還可以使用利用低熔點玻璃或聚醯亞胺等接合材料的接合等各種接合方法。將基底晶片BW2接合於壓電晶片AW2時，引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323電連接。
接下來，通過濕式蝕刻等，形成在Y方向貫通壓電晶片
AW2的一部分的貫通孔334。由此，在壓電晶片AW2形成具備振動部331、包圍振動部331的框部332、及連結振動部331與框部332的錨定部333的壓電振動片330。此外，貫通孔334的形成是在接合基底晶片BW2後進行的，但也可以在接合前進行。
接下來，在壓電振動片330的露出部分、及基底320的露出部分形成絕緣體或者電介質的被覆層341、被覆層342(被覆步驟)。該被覆步驟與第一實施方式同樣地，使用原子層成膜(Atomic Layer Deposition)法。通過使用該原子層成膜法，能夠預先精確地預測向壓電振動片330上成膜帶來的頻率的偏差量。此外，被覆層341、被覆層342的膜厚並無特別限制，為了使厚度達到在之後的離子束照射下不會消失的程度，另外為了使起因於絕緣體或電介質層的形成的頻率變動量不會過大，而設定為1nm~數十nm左右。
接下來，通過離子束活化接合將蓋晶片LW2接合於壓電晶片AW2的正面(蓋接合步驟)。離子束活化接合與第一實施方式同樣地使用圖4所示的離子束活化接合裝置10。蓋晶片LW2被保持於加壓機構40的晶片保持器，壓電晶片AW2(背面已接合有基底晶片BW2)被保持於對準台30的晶片保持器。蓋晶片LW2與壓電晶片AW2處於彼此面對面的狀態。接下來，將真空腔室20內抽真空之後，從離子源50朝兩晶片照射氬氣束IB。
利用氬氣束IB，蓋晶片LW2及壓電晶片AW2的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此外，在壓電晶片AW2等上堆積鐵、鉻、
鋁等，這一點與第一實施方式相同。因此，被覆層341、被覆層342處於在絕緣體或者電介質中混合有鐵、鉻、鋁等的狀態、或絕緣體或者電介質的膜、與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的狀態。另外，與第一實施方式同樣地，與激振電極335等相比，被覆層341的濺射率小，因此，激振電極335、激振電極336不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
接下來，以規定時間照射氬氣束IB之後，進行蓋晶片LW2與壓電晶片AW2的對準，然後通過加壓機構40，以規定的荷重與壓接時間條件將兩晶片接合。之後，從離子束活化接合裝置10中取出已接合的晶片，沿著劃線進行切割，由此完成各個壓電裝置300。
這樣，根據壓電裝置300的製造方法，與第一實施方式同樣地，可防止激振電極335等意外地被蝕刻，從而能夠抑制壓電振動片330的共振頻率的變動而防止產生不良品。另外，與第一實施方式同樣地，在進行離子束活化接合時，估計金屬附著量而調整共振頻率，那麼在接合後，可以通過利用玻璃的晶片級封裝的手法，高良率地製造具有所需的共振頻率之壓電裝置300。
以上，對實施方式進行了說明，但本發明並不限定於所述說明，可以在不脫離本發明的主旨的範圍內進行各種變更。例如，可以使用音叉型的壓電振動片(晶體振動片)來代替壓電振動片130等。另外，壓電振動片130等並不限定於晶體振動片，可以使用鉭酸鋰或鈮酸鋰等其他壓電材料。另外，還可以使用利
用矽晶片的微機電系統(MicroElectro Mechanical Systems，MEMS)裝置等來代替壓電振動片130等。
另外，壓電裝置並不限定於壓電振子(晶體振子)，可以是振盪器。在振盪器的情況下，搭載IC等，並與壓電振動片130等電連接。而且，蓋晶片LW1、蓋晶片LW2及基底晶片BW1、基底晶片BW2還可以使用AT切割等的晶體片。另外，被覆層141、被覆層341等的形成並不限定於使用原子層成膜法，還可以使用蒸鍍等其他手法。
以下，說明實施例。作為實施例，使用具有圖1B所示的玻璃封裝結構的26MHz的晶體振子(壓電裝置100)。壓電振動片是使用AT切割的晶體振動片，激振電極131、激振電極132是由30nm的由鉻形成的底層131a、底層132a、及150nm的由銀形成的主電極層131b、主電極層132b而形成。被覆層141、被覆層141f、被覆層142是通過原子層成膜法的手法、即、使TMA(三甲基鋁)與H2O交替呈脈衝狀流動循環20次而由氧化鋁成膜為2nm。如圖3A及圖3B所示，利用導電膏將該晶體振動片搭載至6英寸的基底晶片BW1後，利用圖4所示的離子束活化接合裝置10將該基底晶片BW1與6英寸的蓋晶片LW1接合，從而製作26MHz晶體振子。
作為比較例，經過與實施例相同的步驟製作如下26MHz的AT切割晶體振子，即，無被覆層，且具有包含鉻：30nm(底
層)/銀：150nm(主電極層)的激振電極。此外，電極材料是通過電子束蒸鍍法而成膜。
測定基底晶片BW1與蓋晶片LW1接合前後的頻率變動量，並針對實施例、比較例來比較頻率變動量的面內分佈。此外，均在晶體振動片已搭載至基底晶片BW1的階段進行頻率調整，使面內的頻率一致為26MHz。圖9是針對實施例、比較例，在6英寸的晶片內，沿著與離子源50的中心軸平行的方向繪製頻率變動量的變化而成的圖。圖9中，橫軸的正方向為離子源50側。
實施例是在晶片面內位置固定為約-30ppm的頻率變動，相對於此，比較例在橫軸的正方向(靠近離子源50的一側)，頻率變動量大，為+250ppm，朝向中心而不斷減少，且從晶片中心朝向離子源50的相反方向的端而逐漸接近-30ppm。在靠近離子源50的一側，氬氣束的蝕刻強於金屬附著，因此，銀不斷被蝕刻。銀的濺射率大且密度大，因此，頻率變動明顯。隨著遠離離子源50(圖9中朝向橫軸的負側)，蝕刻的作用逐漸減弱，能夠顯現出金屬附著對頻率變動的作用。
本實施例中，由於存在氧化鋁的被覆層141等，不僅銀的主電極層131b等、被覆層141等受到的蝕刻作用也極小，因此，整個6英寸的晶片只能觀測到由金屬附著引起的頻率變動。本實施例中，若在蓋晶片LW1與基底晶片BW1接合前的頻率調整步驟中，調整為目標頻率+30ppm，那麼接合後便可製造具有26MHz的頻率的晶體振子。此外，本實施例中，被覆層141等使用的氧
化鋁，但使用氧化矽、氧化鎂、氧化鈦、氧化鎬等氧化物系的絕緣體或者電介質、或者氮化硼、氮化鋁、氮化矽等氮化物系的絕緣體或者電介質也能獲得相同結果。
本發明是一種壓電裝置，包含形成有電極的壓電振動片，且壓電振動片上以覆蓋其露出部分的方式形成有濺射率比電極小的絕緣體或者電介質的被覆層。
另外，還可以包含彼此接合的蓋及基底，且壓電振動片配置於形成在蓋及基底的至少一方的凹部，蓋與基底為直接接合。另外，壓電振動片還可以具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部，且所述壓電裝置包含分別接合於框部的正面及背面的蓋及基底，框部與蓋為直接接合。另外，還可以在基底的露出部分形成絕緣體或者電介質的被覆層。另外，被覆層可以應用氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈦(TiO2)、氧化鎬(ZrO2)中的任一氧化物系的絕緣體或者電介質。另外，被覆層可以應用氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiN)中的任一氮化物系的絕緣體或者電介質。
本發明是一種壓電裝置的製造方法，該壓電裝置包含壓電振動片，且該製造方法包含被覆步驟，以覆蓋壓電振動片的露出部分的方式，形成濺射率比電極小的絕緣體或者電介質的被覆層。
另外，還可以包含載置步驟與蓋接合步驟，所述載置步驟中將壓電振動片載置於基底，所述蓋接合步驟中使用離子束活
化接合將蓋接合於基底。另外，被覆步驟可以在載置步驟之後進行。另外，壓電振動片具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部，所述製造方法還可以包含基底接合步驟與蓋接合步驟，所述基底接合步驟中將基底接合於框部的背面，所述蓋接合步驟中使用離子束活化接合將蓋接合於框部的正面。另外，被覆步驟可以在基底接合步驟之後進行。另外，被覆步驟中可以在基底的露出部分形成被覆層。另外，蓋接合步驟可以在真空環境下進行。
根據本發明，第一實施方式~第三實施方式中，由於形成於壓電振動片的電極受到被覆層被覆而可防止電極的破損等，從而能夠提高可靠性。而且，在應用離子束活化接合方法等接合蓋的情況下也能防止電極意外地被蝕刻，能夠抑制壓電振動片的共振頻率的變動而防止產生不良品，從而可提高製造良率。
接著，說明第四實施方式。在以下說明中，對與第一實施方式相同或者同等的構成部分附加相同符號並省略或簡化說明。圖10A、圖10B、圖11A及圖11B表示第四實施方式的壓電裝置100a。另外，圖10B表示沿著相當於圖10A的XB-XB線的線的截面圖。該壓電裝置100a是使用壓電振動片130a。第四實施方式與第一實施方式~第三實施方式的不同之處為被覆層(蓋層)的構成。
另外，如圖11B所示，在激振電極131、激振電極132
上形成有作為被覆各激振電極131、激振電極132的被覆層的蓋層141a、蓋層142a。蓋層141a、蓋層142a形成為與激振電極131、激振電極132大體相同的大小，但也可以覆蓋包括所述激振電極131、激振電極132的側面在內的區域的方式形成於略大的區域。而且，蓋層141a、蓋層142a還可以形成於引出電極133、引出電極134上。該情況下，引出電極133、引出電極134之中塗布有後述導電性粘結劑150、導電性粘結劑151的區域可以不形成蓋層141a、蓋層142a。另外，蓋層141a、蓋層142a的膜厚並無特別限制，設定為數nm~數十nm。
蓋層141a、蓋層142a是使用濺射率比激振電極131、激振電極132的主電極層131b、主電極層132b所使用的金屬小的導電性氧化物或者導電性氮化物。導電性氧化物使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化釕(RuO2)、氧化鈦(TiO2)中的任一種。於此，除了氧化鈦以外，所述導電性氧化物在通常的成膜條件下便具有導電性。關於氧化鈦，是通過在容易產生氧空位的條件(氧少的狀態)下成膜而確保導電性。
另外，作為蓋層141a、蓋層142a使用的導電性氧化物，可為摻雜了錫(Sn)的氧化銦(In2O3)、摻雜了銻(Sb)的氧化錫(SnO2)、摻雜了鋁(Al)的氧化鈦(TiO2)、摻雜了銦(In)或者鎵(Ga)或者鋁(Al)中任一種的氧化鋅(ZnO)中的任一種。其中，關於氧化銦、氧化錫、氧化鈦，通過摻雜能提高載體密度，與非摻雜狀態相比能夠減小電阻值。這裏所謂的摻雜除了
包括離子注入等處理以外，還包括只濺射僅含摻雜元素的靶材的含義。此外，氧化鋅若無摻雜則為絕緣體。另外，關於氧化鈦，除了摻雜以外的手法，還可以通過還原處理(H2退火)來降低電阻值。
另外，作為蓋層141a、蓋層142a使用的導電性氮化物，可為氮化鉿(HfN)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、氮化鎬(ZrN)中的任一種。這些氮化物在通常成膜下具有導電性，無需特殊處理。
通過照射氬氣離子束(氬氣束)帶來的濺射蝕刻作用為如下所示。在從鉛垂方向照射離子束的情況下，若將銀的濺射率設為1，則金的濺射率為0.71，氧化銦、氧化錫、氧化釕、氧化鈦、摻雜了錫的氧化銦、摻雜了銻的氧化錫、摻雜了鋁的氧化鈦、摻雜了銦或者鎵或者鋁中任一種的氧化鋅、氮化鉿、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、氮化鎬的濺射率為0.2~0.3。濺射率均小於主電極層131b、主電極層132b的金或銀。
此外，由於激振電極131、激振電極132的濺射帶來的頻率變動量與通過濺射被蝕刻的質量成比例，因此具有如下優點，即，通過使用例如密度小的氧化鈦、摻雜了鋁的氧化鈦、氮化鈦這樣的濺射率與密度的積小的材料作為蓋層141a、蓋層142a，能夠進一步減小頻率變動量。
如圖10A及圖10B所示，該壓電振動片130a是通過導電性粘結劑150、導電性粘結劑151而被支撐於基底120的正面
120a。引出電極134與連接電極122經由該導電性粘結劑150而電連接，引出電極133與連接電極123經由導電性粘結劑151而電連接。而且，通過將蓋110與基底120接合，壓電振動片130a變成收納於空腔140的狀態。空腔140內是以真空環境或者氮氣等惰性氣體環境密封。此外，蓋110的接合面110a與基底120的正面120a不經由接合材料等而直接接合。
這樣，根據壓電裝置100a，由於在激振電極131、激振電極132上形成有蓋層141a、蓋層142a，因此，激振電極131、激振電極132被濺射率小的蓋層141a、蓋層142a被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
第四實施方式的壓電裝置100a的製造方法與第一實施方式~第三實施方式的不同之處為，被覆層(蓋層)141a、142a的形成步驟在以下方面不同。在激振電極131、激振電極132上形成蓋層141a、蓋層142a。蓋層141a、蓋層142a是通過使用金屬掩模的濺鍍或真空蒸鍍、或者光刻法及蝕刻等，成膜濺射率比激振電極131等小的導電性氧化物或者導電性氮化物而形成(蓋形成步驟)。此外，還可以進行在氧化銦成膜後摻雜錫的步驟、在氧化錫成膜後摻雜銻的步驟、在氧化鈦成膜後摻雜鋁的步驟、在氧化鋅成膜後摻雜銦或者鎵或者鋁中任一種的步驟。該摻雜是通過濺射僅含摻雜元素的靶材而進行。另外，關於氧化鈦，可以代替摻雜鋁，而進行還原處理(氫(H2)退火)。形成該蓋層141a、蓋
層142a之後，沿著劃線切割壓電晶片AW1，由此完成各個壓電振動片130a。
另一方面，與第一實施方式~第三實施方式同樣地，通過該氬氣束IB，蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此時，構成離子源50的陽極等構件暴露於氬氣等離子而被濺射，從離子源50照射的氬氣束IB中，包含作為離子源50的構成構件的不銹鋼的成分即鐵及鉻。另外，由於從離子源50照射的氬氣束IB具有大的擴散角，因此，不僅蓋晶片LW1等被濺射、真空腔室20內壁的不銹鋼及鋁合金製的零件也被濺射。由此，在蓋晶片LW1等上堆積鐵、鉻、鋁等。即，在蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面，蝕刻作用與沉積作用同時進行。因此，蓋層141a、蓋層142a變成在導電性氧化物或者導電性氮化物中混合有鐵、鉻、鋁等的狀態、或導電性氧化物或者導電性氮化物的膜、與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的狀態。
如上所述，形成於壓電振動片130a的激振電極131、激振電極132上的蓋層141a、蓋層142a，與激振電極131等使用的金或銀相比，濺射率小。因此，激振電極131、激振電極132受到蓋層141a、蓋層142a被覆，所以不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
另一方面，蓋層141a、蓋層142a除了濺射率小以外，如圖4所示，氬氣束IB的照射方向是從蓋晶片LW等的鉛垂方向大體傾斜90°的方向，因此，實際濺射率非常小。結果，蓋層141a、
蓋層142a基本上不會別蝕刻，蓋層141a、蓋層142a上僅產生鐵、鉻、鋁等的金屬堆積。
這樣，根據壓電裝置100a的製造方法，能夠防止壓電振動片130a的激振電極131等意外地被蝕刻，從而可抑制壓電振動片130a的共振頻率的變動而防止產生不良品。
接著，說明第五實施方式。以下說明中，對與第四實施方式相同或者同等的構成部分，附加相同符號並省略或簡化說明。圖12表示第五實施方式的壓電裝置200a。另外，圖12表示沿著相當於圖10A的XB-XB線的線的截面圖。該壓電裝置200a使用與第一實施方式相同的壓電振動片130a。
壓電裝置200a具有蓋210及基底220。蓋210為俯視矩形狀的板狀構件，如圖12所示，在背面(-Y側的面)210a之中，與基底220接合的接合部分，具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底220為俯視矩形狀的板狀構件，如圖12所示，在正面側(+Y側的面)的中央部分設有凹部221。以包圍該凹部221的方式，形成有與蓋210的接合面220a。通過將所述蓋210及基底220接合，而形成收納壓電振動片130a的空腔(收納空間)240。此外，接合面220a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
在基底220的凹部221內形成有連接電極222，在基底
220的背面形成有外部電極224。設有在Y方向貫通基底220的貫通孔225，且該貫通孔225內形成有將連接電極222與外部電極224電連接的貫通電極226。另外，在基底220的背面形成有虛設電極224a。此外，連接電極222、外部電極224、貫通電極226與第四實施方式的壓電裝置100a大體相同。
這樣，根據壓電裝置200a，由於與第一實施方式同樣地使用壓電振動片130a，因此激振電極131、激振電極132受到蓋層141a、蓋層142a被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。另外，壓電裝置200a的製造方法除了未在蓋210形成凹部、及在基底220形成凹部221這兩點以外，與壓電裝置100a的製造方法大體相同，可防止激振電極131等意外地被蝕刻，從而能夠抑制壓電振動片130a的共振頻率的變動而防止產生不良品。
使用圖13A、圖13B、圖14A及圖14B，說明第六實施方式的壓電裝置300a。如圖13A所示，該壓電裝置300a以夾著壓電振動片330的方式在壓電振動片330的+Y側接合蓋310，另外，在-Y側接合基底320。蓋310及基底320是與第四及第五實施方式同樣地，使用例如硼矽酸玻璃等。
如圖13A及圖13B所示，蓋310形成為矩形的板狀，且具有形成於背面(-Y側的面)的凹部311、及包圍凹部311的接合面310a。接合面310a接合於後述壓電振動片330的框部332的正面(+Y側的面)332a。接合面310a與正面332a為直接接合。
此外，接合面310a與正面332a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底320同樣形成為矩形的板狀，且具有形成於正面(+Y側的面)的凹部321、及包圍凹部321的接合面320a。接合面320a是與壓電振動片330的框部332的背面(-Y側的面)332b相對向。如圖13B所示，基底320是通過配置於接合面320a與框部332的背面332b之間的接合材料(未圖示)，而接合於壓電振動片330a的背面側(-Y側的面側)。接合面320a與背面332b除了直接接合以外，還可以使用低熔點玻璃或聚醯亞胺等接合材料進行接合。
如圖13A及圖13B所示，在基底320的正面的-X側的區域形成有連接電極322、連接電極323，在基底320的背面的-X側的區域形成有外部電極324、外部電極325。另外，在基底320形成有向Y方向貫通的貫通電極326、貫通電極327。連接電極322與外部電極324利用貫通電極326而電連接，連接電極323與外部電極325利用貫通電極327而電連接。此外，如圖13B所示，在基底320的背面的+X側的區域形成有虛設電極324a。
所述連接電極322、連接電極323、外部電極324、外部電極325、貫通電極326、貫通電極327是使用與第一實施方式及第二實施方式相同的金屬。另外，連接電極322、連接電極323與外部電極324、外部電極325的連接，並不限定於使用貫通電極326、貫通電極327。例如，還可以在基底320的角部或邊部形成切口(城堡型結構)，在該切口形成電極而將連接電極322、連接
電極323與外部電極324、外部電極325連接。
壓電振動片330是與第四及第五實施方式同樣地，使用例如AT切割的晶體材料。如圖14A所示，壓電振動片330主要由以規定的振動頻率振動的振動部331、包圍振動部331的框部332、及連結振動部331與框部332的錨定部333構成。在振動部331與框部332之間，除了形成有錨定部333以外，還形成有在Y軸方向貫通壓電振動片330的貫通孔334。
振動部331形成為矩形狀，Y軸方向的厚度與框部332相同，但也可以形成得比框部332薄。另外，還可以形成中央部分比振動部331的周邊部厚的臺面。框部332形成為包圍振動部331的矩形狀，正面332a及背面332b分別與蓋310的接合面310a及基底320的接合面320a接合。
在振動部331的正面形成有激振電極335，從該激振電極335起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的正面為止，形成有引出電極337。而且，引出電極337是經由在Y方向貫通框部332的貫通電極339而連接於框部332的背面的引出電極337a。在振動部331的背面形成有激振電極336，從該激振電極336起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的背面為止，形成有引出電極338。
如圖14B所示，為了提高與晶體材料的密接性，激振電極335、激振電極336及引出電極337、引出電極338等是採用鎳鎢等的底層335a、底層336a、與金等的主電極層335b、主電極層
336b的兩層結構。底層335a等及主電極層335b等使用的金屬是與第一實施方式及第二實施方式相同。
如圖14B所示，在激振電極335、激振電極336上以被覆各激振電極335、激振電極336的方式形成蓋層341a、蓋層342a。蓋層341a、蓋層342a形成為與激振電極335、激振電極336大體相同的大小，但也可以覆蓋包括所述激振電極335、激振電極336的側面在內的區域的方式，形成於略大的區域。而且，蓋層341a、蓋層342a還可以形成於引出電極337、引出電極338上。該情況下，引出電極337、引出電極338之中，與基底320的連接電極322、連接電極323連接的區域可以不形成蓋層341a、蓋層342a。另外，蓋層341a、蓋層342a的膜厚並無特別限制，設定為數nm~數十nm。
蓋層341a、蓋層342a使用的是濺射率比激振電極335、激振電極336的主電極層335b、主電極層336b使用的金屬小的導電性氧化物或者導電性氮化物。作為蓋層341a、蓋層342a使用的導電性氧化物或者導電性氮化物，與第一實施方式及第二實施方式同樣地，例如使用氧化鈦、摻雜了鋁的氧化鈦、氮化鈦等。
如圖13A及圖13B所示，該壓電振動片330是在壓電振動片330的框部332的正面332a直接接合蓋310的接合面310a。另外，在壓電振動片330的框部332的背面332b，接合基底320的接合面320a。背面332b與接合面320a的接合除了可以直接接合以外，還可以使用接合材料進行接合。通過接合壓電振動片330
與基底320，引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323電連接。此外，還可以在引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323之間介置導電性粘結劑。而且，通過將蓋310及基底320接合於壓電振動片330，壓電振動片330的振動部331變成收納於空腔340的狀態。空腔340內是以真空環境或者氮氣等惰性氣體環境密封。
這樣，根據壓電裝置300a，由於在激振電極335、激振電極336上形成有蓋層341a、蓋層342a，因此，激振電極335、激振電極336受到濺射率小的蓋層341a、蓋層342a被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
第五實施方式的壓電裝置300a的製造方法與所述各實施方式不同之處為，被覆層(蓋層)341a、342a的形成步驟在以下方面不同。於激振電極335、激振電極336上形成蓋層341a、蓋層342a。蓋層341a、蓋層342a是與第一實施方式同樣地，通過使用金屬掩模的濺鍍或真空蒸鍍、或者光刻法及蝕刻等，成膜濺射率比激振電極335等小的導電性氧化物或者導電性氮化物而形成(蓋形成步驟)。此外，還可以進行在氧化銦成膜後摻雜錫的步驟、在氧化錫成膜後摻雜銻的步驟、在氧化鈦成膜後摻雜鋁的步驟、在氧化鋅成膜後摻雜銦或者鎵或者鋁中任一種的步驟。該摻雜是通過濺射僅含摻雜元素的靶材而進行。另外，關於氧化鈦，可以代替摻雜鋁，而進行還原處理(H2退火)。
另一方面，與所述各實施方式同樣地，利用氬氣束IB，蓋晶片LW2及壓電晶片AW2的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此外，在壓電晶片AW2等上堆積鐵、鉻、鋁等，這一點與第四實施方式相同。因此，蓋層341a、蓋層342a處於在導電性氧化物或者導電性氮化物中混合有鐵、鉻、鋁等的狀態、或導電性氧化物或者導電性氮化物的膜、與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的狀態。另外，與第一實施方式同樣地，與激振電極335等相比，蓋層341a、蓋層342a的濺射率小，因此，激振電極335、激振電極336不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
以下，說明實施例。作為實施例，使用具有圖10B所示的玻璃封裝結構的40MHz的晶體振子(壓電裝置100a)。壓電振動片是使用AT切割的晶體振動片，激振電極131、激振電極132是由30nm的由鉻形成的底層131a、底層132a、及150nm的由銀形成的主電極層131b、主電極層132b而形成。蓋層141a、蓋層142a是由氮化鈦形成為3nm。如圖3A及圖3B所示，利用導電膏將該晶體振動片搭載至6英寸的基底晶片BW1後，利用圖4所示的離子束活化接合裝置10將該基底晶片BW1與6英寸蓋晶片LW1接合，從而製作40MHz晶體振子。
作為比較例，經過與實施例相同的步驟製作如下40MHz的AT切割晶體振子，即，無蓋層，且具有包含鉻：30nm(底層)/銀：150nm(主電極層)的激振電極。此外，電極材料是通過電
子束蒸鍍法而成膜。
測定基底晶片BW1與蓋晶片LW1接合前後的頻率變動量，並針對實施例、比較例來比較頻率變動量的面內分佈。此外，均在晶體振動片已搭載至基底晶片BW1的階段進行頻率調整，使面內的頻率一致為40MHz。圖15是針對實施例、比較例，在6英寸的晶片內，沿著與離子源50的中心軸平行的方向繪製頻率變動量的變化而成的圖。圖15中，橫軸的正方向為離子源50側。
實施例是在晶片面內位置固定為約-120ppm的頻率變動，相對於此，比較例在橫軸的正方向(靠近離子源50的一側)，頻率變動量大，為+750ppm，朝向中心而不斷減少，且從晶片中心朝向離子源50的相反方向的端而逐漸接近-120ppm。在靠近離子源50的一側，氬氣束的蝕刻強於金屬附著，因此，銀不斷被蝕刻。銀的濺射率大且密度大，因此，頻率變動明顯。隨著遠離離子源50(圖15中朝向橫軸的負側)，蝕刻的作用逐漸減弱，能夠顯現出金屬附著對頻率變動的作用。
本實施例中，由於存在氮化鈦的蓋層141a等，不僅銀的主電極層131b等、蓋層141a等受到的蝕刻作用也極小，因此，整個6英寸的晶片只能觀測到由金屬附著引起的頻率變動。本實施例中，若在蓋晶片LW1與基底晶片BW1接合前的頻率調整步驟中，調整為目標頻率+120ppm，那麼接合後便可製造具有40MHz的頻率的晶體振子。此外，本實施例中，蓋層141a等使用的是氮化鈦，但使用氧化銦、氧化錫、氧化釕、氧化鈦、摻雜了錫
的氧化銦、摻雜了銻的氧化錫、摻雜了鋁的氧化鈦、摻雜了銦或者鎵或者鋁中任一種的氧化鋅、氮化鉿、氮化鉭、氮化鎢、氮化鎬也能獲得相同結果。
本發明是一種壓電裝置，包含形成有電極的壓電振動片，且壓電振動片形成有被覆電極的蓋層，蓋層使用濺射率比電極小的導電性氧化物或者導電性氮化物。
另外，還可以包含彼此接合的蓋及基底，且壓電振動片配置於形成在蓋及基底的至少一方的凹部，蓋與基底為直接接合。另外，壓電振動片還可以具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部，且所述壓電裝置包含分別接合於所述框部的正面及背面的蓋及基底，框部與蓋為直接接合。另外，蓋層可以應用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化釕(RuO2)、氧化鈦(TiO2))中的任一導電性氧化物。另外，蓋層可以應用摻雜了錫(Sn)的氧化銦(In2O3)、摻雜了銻(Sb)的氧化錫(SnO2)、摻雜了鋁(Al)的氧化鈦(TiO2)、摻雜了銦(In)或者鎵(Ga)或者鋁(Al)中任一種的氧化鋅(ZnO)中的任一導電性氧化物。另外，蓋層可以應用氮化鉿(HfN)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、氮化鎬(ZrN)中的任一導電性氮化物。
本發明是一種壓電裝置的製造方法，該壓電裝置包含形成有電極的壓電振動片，且該製造方法包含蓋形成步驟，以被覆壓電振動片的電極的方式，利用濺射率比電極小的導電性氧化物或者導電性氮化物形成蓋層。
另外，還可以包含載置步驟及蓋接合步驟，所述載置步驟中將壓電振動片載置於基底，所述蓋接合步驟中使用離子束活化接合將蓋接合於基底。另外，壓電振動片具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部，所述製造方法還可以包含基底接合步驟及蓋接合步驟，所述基底接合步驟中將基底接合於框部的背面，所述蓋接合步驟中使用離子束活化接合將蓋接合於框部的正面。另外，蓋接合步驟可以在真空環境下進行。
根據本發明，利用蓋層被覆形成於壓電振動片的電極，由此可防止電極的破損等，從而能夠提高可靠性。而且，在應用離子束活化接合方法等接合蓋的情況下也能防止電極意外地被蝕刻，能夠抑制壓電振動片的共振頻率的變動而防止產生不良品，從而可提高製造良率。
接著，說明第七實施方式。以下說明中，對與第一實施方式相同或者同等的構成部分，附加相同符號並省略或簡化說明。圖16A、圖16B、圖17A及圖17B表示第七實施方式的壓電裝置100b。另外，圖16B表示沿著相當於圖16A的XVIB-XVIB線的線的截面圖。該壓電裝置100b是使用壓電振動片130b。第七實施方式與所述各實施方式的不同之處為被覆層(蓋層)的構成。
另外，如圖17B所示，在激振電極131、激振電極132上形成有作為被覆各激振電極131、激振電極132的被覆層的蓋層141b、蓋層142b。蓋層141b、蓋層142b形成為與激振電極131、
激振電極132大體相同的大小，但也可以覆蓋包括所述激振電極131、激振電極132的側面在內的區域的方式，形成於略大的區域。而且，蓋層141b、蓋層142b還可以形成於引出電極133、引出電極134上。該情況下，引出電極133、引出電極134之中，塗布有後述導電性粘結劑150、導電性粘結劑151的區域未形成蓋層141b、蓋層142b。另外，蓋層141b、蓋層142b的膜厚並無特別限制，設定為數nm~數十nm。
如圖17B所示，蓋層141b、蓋層142b是由金屬層141m、金屬層142m、及形成於所述金屬層141m、金屬層142m上的保護膜141p、保護膜142p構成。金屬層141m、金屬層142m使用的是濺射率比激振電極131、激振電極132的主電極層131b、主電極層132b使用的金屬小的金屬。作為金屬層141m、金屬層142m使用的金屬，例如為鋁(Al)、鈦(Ti)、釩(V)、鎬(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)。
通過照射氬氣離子束(氬氣束)帶來的濺射蝕刻作用為如下所示。在從鉛垂方向照射離子束的情況下，若將銀的濺射率設為1，則金的濺射率為0.71，鋁為0.36、鈦為0.17、釩為0.21、鎬為0.22、鈮為0.19、鉬為0.19、鉿為0.24、鉭為0.18、鎢為0.18。所有金屬的濺射率均小於主電極層131b、主電極層132b的金或銀。此外，由於激振電極131、激振電極132的濺射帶來的頻率變動量與通過濺射被蝕刻的質量成比例，因此具有如下優點，即，通過使用例如密度小的鋁或鈦這樣的濺射率與密度的積小的金屬
作為金屬層141m、金屬層142m，能夠進一步減小頻率變動量。
保護膜141p、保護膜142p是金屬層141m、金屬層142m使用的金屬的氧化物的膜、或者該金屬的氧化物與其他金屬混合而成的膜、或者該金屬的氧化物與其他金屬的積層膜。所謂其他金屬，為例如鐵(Fe)、鉻(Cr)、鋁(Al)，用作後述離子束活化接合裝置10的離子源主體的構件或接合腔室的構成材料。氧化物的膜等的濺射率比主電極層131b、主電極層132b使用的金屬(金或銀)小，且濺射率比蓋層141b、蓋層142b使用的金屬小。此外，氧化物的膜為例如金屬層141m、金屬層142m的金屬被大氣中的氧氧化而形成的自然氧化膜。
如圖16A及圖16B所示，該壓電振動片130b是通過導電性粘結劑150、導電性粘結劑151而被支撐於基底120的正面120a。引出電極134與連接電極122經由該導電性粘結劑150而電連接，引出電極133與連接電極123經由導電性粘結劑151而電連接。而且，通過將蓋110與基底120接合，壓電振動片130b變成收納於空腔140的狀態。空腔140內是以真空環境或者氮氣等惰性氣體環境密封。此外，蓋110的接合面110a與基底120的正面120a不經由接合材料等而直接接合。
這樣，根據壓電裝置100b，由於在激振電極131、激振電極132上形成有蓋層141b、蓋層142b，因此，激振電極131、激振電極132被濺射率小的蓋層141b、蓋層142b被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
第七實施方式的壓電裝置100b的製造方法與所述各實施方式的不同之處為，被覆層(蓋層)141b、被覆層(蓋層)142b的形成步驟在以下方面不同。在激振電極131、激振電極132上形成蓋層141b、蓋層142b。蓋層141b、蓋層142b是首先通過使用金屬掩模的濺鍍或真空蒸鍍、或者光刻法及蝕刻等，形成鋁等的金屬層141m、金屬層142m(蓋形成步驟)，然後通過在大氣中暴露該金屬層141m、金屬層142m的成膜面而形成自然氧化膜。該自然氧化膜成為保護膜141p、保護膜142p(保護膜形成步驟)。此外，保護膜141p等並不限定於暴露於大氣而形成，也可以通過蒸鍍等而形成。形成該蓋層141b、蓋層142b之後，沿著劃線切割壓電晶片AW1，由此完成各個壓電振動片130b。
另一方面，與所述各實施方式同樣地，通過該氬氣束IB，蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此時，構成離子源50的陽極等構件暴露於氬氣等離子而被濺射，從離子源50照射的氬氣束IB中，包含作為離子源50的構成構件的不銹鋼的成分即鐵及鉻。另外，由於從離子源50照射的氬氣束IB具有大的擴散角，因此，不僅蓋晶片LW1等被濺射，真空腔室20內壁的不銹鋼及鋁合金製的零件也被濺射。由此，在蓋晶片LW1等上堆積鐵、鉻、鋁等。即，在蓋晶片LW1及基底晶片BW1的正面，蝕刻作用與沉積作用同時進行。因此，保護膜141p、保護膜142p除了有金屬層141m、金屬層142m使用的金屬的氧化物的
膜以外，還有該氧化物與鐵、鉻、鋁等混合而成的膜、該氧化物與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的形態。
如上所述，形成於壓電振動片130b的激振電極131、激振電極132上的蓋層141b、蓋層142b(保護膜141p、保護膜142p)，與激振電極131等使用的金或銀相比，濺射率小。因此，激振電極131、激振電極132受到蓋層141b、蓋層142b(保護膜141p、保護膜142p)被覆，所以不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
另一方面，蓋層141b等(保護膜141p等)除了濺射率小以外，如圖4所示，氬氣束IB的照射方向是從蓋晶片LW等的鉛垂方向大體傾斜90°的方向，因此，實際濺射率非常小。結果，蓋層141b、蓋層142b(保護膜141p、保護膜142p)基本上不會被蝕刻，蓋層141b等上僅產生鐵、鉻、鋁等的金屬堆積。
該金屬附著量小，以膜厚來說為數nm，且通過使照射條件適當化，可以使晶片面內不具有分佈而變得固定，因此，接合後的壓電裝置100b的共振頻率在晶片面內均勻地向負側變動。預先估計該變動量，在接合前進行的頻率調整步驟中調整共振頻率，則接合後可以通過利用玻璃的晶片級封裝的手法，高良率地製造具有所需的共振頻率之壓電裝置100b。
這樣，根據壓電裝置100b的製造方法，能夠防止壓電振動片130b的激振電極131等意外地被蝕刻，從而可抑制壓電振動片130b的共振頻率的變動而防止產生不良品。而且，在蓋層141b等的保護膜141p等為自然氧化膜的情況下，製造步驟中只要暴露
於大氣便可形成，因此無須追加特殊步驟。
接著，說明第八實施方式。以下說明中，對與第七實施方式相同或者同等的構成部分，附加相同符號並省略或簡化說明。圖18表示第八實施方式的壓電裝置200b。另外，圖18表示沿著相當於圖16A的XVIB-XVIB線的線的截面圖。該壓電裝置200b是使用與第七實施方式相同的壓電振動片130b。
壓電裝置200b具有蓋210及基底220。蓋210為俯視矩形狀的板狀構件，如圖18所示，在背面(-Y側的面)210a之中，與基底220接合的接合部分，具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底220為俯視矩形狀的板狀構件，如圖18所示，在正面側(+Y側的面)的中央部分設有凹部221。以包圍該凹部221的方式形成有與蓋210的接合面220a。通過將所述蓋210及基底220接合，而形成收納壓電振動片130b的空腔(收納空間)240。此外，接合面220a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
在基底220的凹部221內形成有連接電極222，在基底220的背面形成有外部電極224。設於在Y方向貫通基底220的貫通孔225，且該貫通孔225內形成有將連接電極222與外部電極224電連接的貫通電極226。另外，在基底220的背面形成有虛設電極224a。此外，連接電極222、外部電極224、貫通電極226與
第七實施方式的壓電裝置100b大體相同。
這樣，根據壓電裝置200b，由於與第一實施方式同樣地使用壓電振動片130b，因此激振電極131、激振電極132受到蓋層141b、蓋層142b被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。另外，壓電裝置200b的製造方法除了未在蓋210形成凹部、及在基底220形成凹部221這兩點以外，與壓電裝置100b的製造方法大體相同，可防止激振電極131等意外地被蝕刻，從而能夠抑制壓電振動片130b的共振頻率的變動而防止產生不良品。
使用圖19A、圖19B、圖20A及圖20B，說明第九實施方式的壓電裝置300b。如圖19A所示，該壓電裝置300b以夾著壓電振動片330的方式在壓電振動片330的+Y側接合蓋310，另外，在-Y側接合基底320。蓋310及基底320是與第七實施方式及第八實施方式同樣地，使用例如硼矽酸玻璃等。
如圖19A及圖19B所示，蓋310形成為矩形的板狀，且具有形成於背面(-Y側的面)的凹部311、及包圍凹部311的接合面310a。接合面310a接合於後述壓電振動片330的框部332的正面(+Y側的面)332a。接合面310a與正面332a為直接接合。此外，接合面310a與面332a具有適於利用離子束活化接合進行接合的充分的平坦性(典型來說，平均粗糙度Ra為1nm左右)。
基底320同樣形成為矩形的板狀，且具有形成於正面(+Y側的面)的凹部321、及包圍凹部321的接合面320a。接合面320a
是與壓電振動片330的框部332的背面(-Y側的面)332b相對向。如圖19B所示，基底320是通過配置於接合面320a與框部332的背面332b之間的接合材料(未圖示)，而接合於壓電振動片330b的背面側(-Y側的面側)。接合面320a與背面332b除了直接接合以外，還可以使用低熔點玻璃或聚醯亞胺等接合材料進行接合。
如圖19A及圖19B所示，在基底320的正面的-X側的區域形成有連接電極322、連接電極323，在基底320的背面的-X側的區域形成有外部電極324、外部電極325。另外，在基底320形成有向Y方向貫通的貫通電極326、貫通電極327。連接電極322與外部電極324利用貫通電極326而電連接，連接電極323與外部電極325利用貫通電極327而電連接。此外，如圖19B所示，在基底320的背面的+X側的區域形成有虛設電極324a。
所述連接電極322等、外部電極324等、貫通電極326等是使用與第一實施方式及第二實施方式相同的金屬。另外，連接電極322、連接電極323與外部電極324、外部電極325的連接，並不限定於使用貫通電極326、貫通電極327。例如，還可以在基底320的角部或邊部形成切口(城堡型結構)，在該切口形成電極而將連接電極322、連接電極323與外部電極324、外部電極325連接。
壓電振動片330是與第七實施方式及第八實施方式同樣地，使用例如AT切割的晶體材料。如圖20A所示，壓電振動片330主要由以規定的振動頻率振動的振動部331、包圍振動部331
的框部332、及連結振動部331與框部332的錨定部333構成。在振動部331與框部332之間，除了形成有錨定部333以外，還形成有在Y軸方向貫通壓電振動片330的貫通孔334。
振動部331形成為矩形狀，Y軸方向的厚度與框部332相同，但也可以形成得比框部332薄。另外，還可以形成中央部分比振動部331的周邊部厚的臺面。框部332形成為包圍振動部331的矩形狀，正面332a及背面332b分別與蓋310的接合面310a及基底320的接合面320a接合。
在振動部331的正面形成有激振電極335，從該激振電極335起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的正面為止，形成有引出電極337。而且，引出電極337是經由在Y方向貫通框部332的貫通電極339而連接於框部332的背面的引出電極337a。在振動部331的背面形成有激振電極336，從該激振電極336起朝向-X方向直至錨定部333及框部332的背面為止，形成有引出電極338。
如圖20B所示，為了提高與晶體材料的密接性，激振電極335、激振電極336及引出電極337、引出電極338等是採用鎳鎢等的底層335a、底層336a、及金等的主電極層335b、主電極層336b的兩層結構。底層335a等及主電極層335b等使用的金屬是與第一實施方式及第二實施方式相同。
如圖20B所示，在激振電極335、激振電極336上以被覆各激振電極335、激振電極336的方式形成蓋層341b、蓋層
342b。蓋層341b、蓋層342b形成為與激振電極335、激振電極336大體相同的大小，但也可以覆蓋包括所述激振電極335、激振電極336的側面在內的區域的方式，形成於略大的區域。而且，蓋層341b、蓋層342b還可以形成於引出電極337、引出電極338上。該情況下，引出電極337、引出電極338之中，與基底320的連接電極322、連接電極323連接的區域未形成蓋層341b、蓋層342b。另外，蓋層341b、蓋層342b的膜厚並無特別限制，設定為數nm~數十nm。
如圖20B所示，蓋層341b、蓋層342b是由金屬層341m、金屬層342m、及形成於所述金屬層341m、金屬層342m上的保護膜341p、保護膜342p構成。金屬層341m、金屬層342m使用的是濺射率比激振電極335、激振電極336的主電極層335b、主電極層336b使用的金屬小的金屬。金屬層341m、金屬層342m使用的金屬，與第一實施方式及第二實施方式同樣地，例如為鋁等。
保護膜341p、保護膜342p是金屬層341m、金屬層342m使用的金屬的氧化物的膜、或者該金屬的氧化物與其他金屬混合而成的膜、或者該金屬的氧化物與其他金屬的積層膜。該保護膜341p、保護膜342p與第一實施方式及第二實施方式相同，因此省略說明。
如圖19A及圖19B所示，該壓電振動片330是將蓋310的接合面310a直接接合於壓電振動片330的框部332的正面332a。另外，在壓電振動片330的框部332的背面332b接合基底
320的接合面320a。背面332b與接合面320a的接合，除了直接接合以外，還可以使用接合材料進行接合。通過將壓電振動片330與基底320接合，引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323電連接。此外，還可以在引出電極337a、引出電極338與連接電極322、連接電極323之間介置導電性粘結劑。而且，通過將蓋310及基底320接合於壓電振動片330，壓電振動片330的振動部331變成收納於空腔340的狀態。空腔340內是以真空環境或者氮氣等惰性氣體環境密封。
這樣，根據壓電裝置300b，在激振電極335、激振電極336上形成有蓋層341b、蓋層342b，因此，激振電極335、激振電極336被濺射率小的蓋層341b、蓋層342b被覆而可防止破損等，從而能夠提高可靠性。
第八實施方式的壓電裝置300b的製造方法與所述各實施方式的不同之處為，被覆層(蓋層)341a、被覆層(蓋層)342a的形成步驟在以下方面不同。在激振電極335、激振電極336上形成蓋層341b、蓋層342b。蓋層341b、蓋層342b是與第一實施方式同樣地，首先形成鋁等的金屬層341m、金屬層342m(蓋形成步驟)，然後通過在大氣中暴露該金屬層341m、金屬層342m的成膜面而形成自然氧化膜。該自然氧化膜成為保護膜341p、保護膜342p(保護膜形成步驟)。此外，保護膜341p等並不限定於暴露於大氣而形成，也可以通過蒸鍍等而形成。
另一方面，與所述各實施方式同樣地，通過氬氣束IB，蓋晶片LW2及壓電晶片AW2的正面被濺射蝕刻而正面被淨化。此外，在壓電晶片AW2等上堆積鐵、鉻、鋁等，這一點與第七實施方式相同。因此，保護膜341p、保護膜342p除了有金屬層341m、金屬層342m使用的金屬的氧化物的膜以外，還有該氧化物與鐵、鉻、鋁等混合而成的膜、該氧化物與鐵、鉻、鋁等的積層膜之類的形態。另外，與第七實施方式同樣地，與激振電極335等相比，蓋層341b、蓋層342b(保護膜341p、保護膜342p)的濺射率小，因此，激振電極335、激振電極336不會因氬氣束IB的照射而意外地被蝕刻。
以下，說明實施例。作為實施例，使用具有圖16B所示的玻璃封裝結構的26MHz的晶體振子(壓電裝置100b)。壓電振動片是使用AT切割的晶體振動片，激振電極131、激振電極132是由30nm的由鉻形成的底層131a、底層132a、及150nm的由銀形成的主電極層131b、主電極層132b而形成。蓋層141b、蓋層142b是以金屬層141m、金屬層142m的形式由鋁形成為3nm。如圖3A及圖3B所示，利用導電膏將該晶體振動片搭載至6英寸的基底晶片BW1後，利用圖4所示的離子束活化接合裝置10將該基底晶片BW1與6英寸蓋晶片LW1接合，從而製作26MHz晶體振子。此外，蓋層141b、蓋層142b的保護膜141p等是通過在鋁成膜後暴露於大氣中而形成為氧化膜。
作為比較例，經過與實施例相同的步驟製作如下26MHz的AT切割晶體振子，即，無蓋層，且具有包含鉻：30nm(底層)/銀：150nm(主電極層)的激振電極。此外，電極材料是通過電子束蒸鍍法而成膜。
測定基底晶片BW1與蓋晶片LW1接合前後的頻率變動量，並針對實施例、比較例來比較頻率變動量的面內分佈。此外，均在晶體振動片已搭載至基底晶片BW1的階段進行頻率調整，使面內的頻率一致為26MHz。圖21是針對實施例、比較例，在6英寸的晶片內，沿著與離子源50的中心軸平行的方向繪製頻率變動量的變化而成的圖。圖21中，橫軸的正方向為離子源50側。
實施例是在晶片面內位置固定為約-30ppm的頻率變動，相對於此，比較例在橫軸的正方向(靠近離子源50的一側)，頻率變動量大，為+250ppm，朝向中心而不斷減少，且從晶片中心朝向離子源50的相反方向的端而逐漸接近-30ppm。在靠近離子源50的一側，氬氣束的蝕刻強於金屬附著，因此，銀不斷被蝕刻。銀的濺射率大且密度大，因此，頻率變動明顯。隨著遠離離子源50(圖21中朝向橫軸的負側)，蝕刻的作用逐漸減弱，能夠顯現出金屬附著對頻率變動的作用。
本實施例中，由於存在鋁的蓋層141b等，不僅銀的主電極層131b等、蓋層141b等受到的蝕刻作用也極小，因此，整個6英寸的晶片只能觀測到由金屬附著引起的頻率變動。本實施例中，若在蓋晶片LW1與基底晶片BW1接合前的頻率調整步驟中，
調整為目標頻率+30ppm，那麼接合後便可製造具有26MHz的頻率的晶體振子。此外，本實施例中，蓋層141b等使用的是鋁，但使用鈦、釩、鎬、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢也能獲得相同結果。
本發明是一種壓電裝置，包含形成有電極的壓電振動片，且壓電振動片形成有被覆電極的蓋層，蓋層使用濺射率比電極小的金屬，且其正面形成有保護膜，該保護膜是金屬的氧化物的膜、金屬的氧化物與其他金屬混合而成的膜、及金屬的氧化物與其他金屬的積層膜中的任一種。
另外，還可以包含彼此接合的蓋及基底，且壓電振動片配置於形成在蓋及基底的至少一方的凹部，蓋與基底為直接接合。另外，壓電振動片還可以具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部，且所述壓電裝置包含分別接合於框部的正面及背面的蓋及基底，框部與蓋為直接接合。另外，蓋層使用的金屬可以應用鋁(Al)、鈦(Ti)、釩(V)、鎬(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、鉭(Ta)、鎢(W)中的任一種。
而且，本發明是一種壓電裝置的製造方法，該壓電裝置包含形成有電極的壓電振動片，且該製造方法包含蓋形成步驟及保護膜形成步驟，所述蓋形成步驟中以被覆壓電振動片的電極的方式，利用濺射率比電極小的金屬形成蓋層，所述保護膜形成步驟中在蓋層的正面形成保護膜，保護膜是金屬的氧化物的膜、金屬的氧化物與其他金屬混合而成的膜、及金屬的氧化物與其他金屬的積層膜中的任一種。
另外，所述製造方法還可以包含載置步驟及蓋接合步驟，所述載置步驟中將壓電振動片載置於基底，所述蓋接合步驟中使用離子束活化接合將蓋接合於基底。另外，所述製造方法還可以包含：基底接合步驟，使用具有振動部、包圍振動部的框部、及連結振動部與框部的錨定部的壓電振動片，將基底接合於框部的背面；及蓋接合步驟，使用離子束活化接合，將蓋接合於框部的正面。另外，蓋接合步驟還可以在真空環境下進行。
根據本發明，利用蓋層被覆形成於壓電振動片的電極，而可防止電極的破損等，從而能夠提高可靠性。而且，在應用離子束活化接合方法等接合蓋的情況下，能防止電極意外地被蝕刻，可抑制壓電振動片的共振頻率的變動而防止產生不良品，從而可提高製造良率。
已在所述說明書中描述了本發明的原理、較佳實施例和操作模式。然而，希望受保護的本發明不應解釋為受限於所揭示的特定實施例。另外，本文所描述的實施例應視為說明性而非限制性的。在不脫離本發明的精神的情況下，可由他人作出變化和改變，且可使用等效物。因此，明確地希望本發明涵蓋落入如由申請專利範圍界定的本發明的精神和範圍內的所有變化、改變和等效物。
130‧‧‧壓電振動片
131、132‧‧‧激振電極
131a、132a‧‧‧底層
131b、132b‧‧‧主電極層
141‧‧‧被覆層
X、Y、Z‧‧‧方向
Claims (20)
- 一種壓電裝置，其特徵在於，具備：壓電振動片，形成有電極，且具有露出部分；及被覆層，以覆蓋所述露出部分的方式，由濺射率比所述電極的材料小的材料所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述的壓電裝置，其中所述被覆層的材料為絕緣體或者電介質。
- 如申請專利範圍第2項所述的壓電裝置，還包含彼此接合的蓋及基底，所述壓電振動片配置於形成在所述蓋及所述基底的至少一方的凹部，且所述蓋與所述基底為直接接合。
- 如申請專利範圍第2項所述的壓電裝置，其中所述壓電振動片具有振動部、包圍所述振動部的框部、及連結所述振動部與所述框部的錨定部，所述壓電裝置包含分別接合於所述框部的正面及背面的蓋及基底，所述框部與所述蓋為直接接合。
- 如申請專利範圍第2項所述的壓電裝置，其中在所述基底的露出部分，形成有絕緣體或者電介質的被覆層。
- 如申請專利範圍第2項所述的壓電裝置，其中所述被覆層 為選自氧化鋁、氧化矽、氧化鎂、氧化鈦、氧化鎬的群的氧化物系的絕緣體或者電介質。
- 如申請專利範圍第2項所述的壓電裝置，其中所述被覆層為選自氮化硼、氮化鋁、氮化矽的群的氮化物系的絕緣體或者電介質。
- 如申請專利範圍第1項所述的壓電裝置，其中所述被覆層為被覆所述電極的蓋層，所述蓋層使用濺射率比所述電極的材料小的導電性氧化物或者導電性氮化物。
- 如申請專利範圍第8項所述的壓電裝置，其中所述蓋層是選自氧化銦、氧化錫、氧化釕、氧化鈦的群的導電性氧化物。
- 如申請專利範圍第8項所述的壓電裝置，其中所述蓋層是選自摻雜了錫的氧化銦、摻雜了銻的氧化錫、摻雜了鋁的氧化鈦、摻雜了銦或鎵或鋁中任一種的氧化鋅的群的導電性氧化物。
- 如申請專利範圍第8項所述的壓電裝置，其中所述蓋層是選自氮化鉿、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、氮化鎬的群的導電性氮化物。
- 如申請專利範圍第1項所述的壓電裝置，其中所述被覆層是被覆所述電極的蓋層，所述蓋層使用濺射率比所述電極的材料小的金屬，且在所述金屬的正面形成保護膜，所述保護膜是選自所述金屬的氧化物的膜、所述金屬的氧化 物與其他金屬混合而成的膜、及所述金屬的氧化物與其他金屬的積層膜的群的任一種。
- 如申請專利範圍第12項所述的壓電裝置，其中所述蓋層使用的金屬是選自鋁、鈦、釩、鎬、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢的群的金屬。
- 一種壓電裝置的製造方法，其特徵在於，包含：準備壓電振動片的步驟，所述壓電振動片形成有電極，且具有露出部分；及被覆步驟，以覆蓋所述露出部分的方式，由濺射率比所述電極的材料小的材料形成所述被覆層。
- 如申請專利範圍第14項所述的壓電裝置的製造方法，其中所述被覆層的材料為絕緣體或者電介質。
- 如申請專利範圍第15項所述的壓電裝置的製造方法，包含：載置步驟，將所述壓電振動片載置於所述基底；及蓋接合步驟，使用離子束活化接合，將所述蓋接合於所述基底。
- 如申請專利範圍第16項所述的壓電裝置的製造方法，其中所述被覆步驟是在所述載置步驟之後進行。
- 如申請專利範圍第15項所述的壓電裝置的製造方法，使用具有振動部、包圍所述振動部的框部、及連結所述振動部與所述框部的錨定部的所述壓電振動片，且該製造方法包含： 基底接合步驟，將所述基底接合於所述框部的背面；及蓋接合步驟，使用離子束活化接合，將所述蓋接合於所述框部的正面。
- 如申請專利範圍第18項所述的壓電裝置的製造方法，其中所述被覆步驟是在所述基底接合步驟之後進行。
- 如申請專利範圍第17項所述的壓電裝置的製造方法，其中所述被覆步驟中在所述基底的露出部分形成被覆層。
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