(57)【要約】【課題】エッチングによる水晶片の外形形成時に発生するサイドエッチングの影響による特性劣化を抑えことのできる水晶振動子用素子と、この水晶振動子用素子を備えた水晶振動子及び電子部品を提供すること。【解決手段】水晶振動子用素子を製造する際に、ＡＴカットされた水晶ウェハＷに、水晶片１の外形形成用の外形マスクパターン６８を、エッチング後の水晶片１とウェハＷとを接続する接続支持部３４が＋Ｘ軸側となるように形成する工程と、水晶片１の外形を矩形に形成する工程と、水晶片１における接続支持部３４側の領域に引き出し電極３２、３３を形成すると共に、水晶片１における引き出し電極３２、３３よりも−Ｘ側の領域に励振電極３０、３１を形成して水晶振動子用素子を得る工程とを含めた工程を行い、水晶振動子用素子を製造する。【選択図】図９
2010004484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴカットされた水晶ウェハに、水晶片の外形を矩形に形成するためのマスクを、エッチング後の水晶片とウェハとを接続する接続支持部が＋Ｘ軸側となるように形成する工程と、
次いで前記ウェハをエッチング液に接触させて水晶片の外形を矩形に形成する工程と、
その後、水晶片における接続支持部側の領域に引き出し電極を形成すると共に、水晶片における引き出し電極よりも−Ｘ側の領域に励振電極を形成して水晶振動子用素子を得る工程と、を含むことを特徴とする水晶振動子用素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製造された水晶振動子用素子を密閉した容器と、
この容器に設けられ、前記引き出し電極に電気的に接続される端子部と、を備えたことを特徴とする水晶振動子。
【請求項３】
請求項２に記載の水晶振動子と、この水晶振動子を発振させるための発振回路と、を備えたことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＴカットの水晶片を用いた水晶振動子用素子を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＴカットの水晶ウェハから矩形状の多数の水晶片を得る方法としては、Ｘ軸に沿って長辺が形成されるようにダイシングによりカットする方法が知られており、中央領域に励振電極を形成し、−Ｘ側（Ｘ軸におけるマイナス側）に引き出し電極を形成する方法が知られている。一方、本発明者はウェットエッチングにより水晶片の外形を形成することを検討している。図１１はこの様子を示す図であり、外形形成後のウェハＷ１には、図１１（ａ）、１１（ｂ）に示すように矩形の水晶片１０１の短辺である一辺の中央部に接続支持部１３４が形成され、水晶片１０１がウェハＷ１に接続されて支持された状態となっており、こうした水晶片１０１が縦横に配列された格好になっている。
【０００３】
このようにして得られた水晶片１０１には、ウェハＷ１に支持された状態で励振電極１３０と引き出し電極１３２、１３３が形成され、接続支持部１３４に対して反対側の縁部を含む領域に励振電極１３０、接続支持部１３４側に引き出し電極１３２、１３３が夫々形成されている。この理由は接続支持部１３４をハンドリング時に切断したときに縁部の形状が劣化するため、接続支持部１３４側を振動領域とすると形状劣化により水晶振動子の特性に悪影響を及ぼすためである。また特許文献１においても、励振電極１３０は図示＋Ｘ側に、引き出し電極１３２、１３３が−Ｘ側に形成されているが、この理由は励振電極１３０を＋Ｘ側に形成した水晶振動子用素子を用いると、水晶振動子の特性が最も良好になるという事が常識として知られているためである。
【０００４】
しかしながらダイシングによる考え方をそのままウェットエッチングによる外形形成にあてはめてみると、次のような問題が発生することが判った。即ち水晶片１０１に対応する領域にマスクを形成してその周囲をエッチングすると、水晶は異方的にエッチングが進み、Ｘ軸の＋側に向かうエッチング速度よりもＸ軸の−側に向かうエッチング速度が早くなるため、＋Ｘ側の角部にエッチングが早く進行して所謂サイドエッチングが起こり、浸食部Ｓが形成される。水晶片の外形形成は、温度特性に影響を与えることから、励振電極側の水晶片の角部に浸食部Ｓが形成されると、予定している周波数の温度特性が得られなくなる。そして水晶片が小さくなればなるほど、浸食部Ｓが水晶片上で占める割合は相対的に大きくなるため、浸食部Ｓによる影響も大きくなる。さらに水晶片１０１が歪な形状になっていると、水晶振動子用素子をハンドリングしてベースに搭載するまでに傷等が発生し易く、そのために不良品となる虞が大きい。
【特許文献１】特開２００７−３１８３５０号公報（段落番号００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウェットエッチングによる水晶片の外形形成時に発生するサイドエッチングの影響による特性劣化を抑えことのできる水晶振動子用素子とその製造方法、この水晶振動子用素子を備えた水晶振動子及び電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水晶振動子用素子の製造方法では、
ＡＴカットされた水晶ウェハに、水晶片の外形を矩形に形成するためのマスクを、エッチング後の水晶片とウェハとを接続する接続支持部が＋Ｘ軸側となるように形成する工程と、
次いで前記ウェハをエッチング液に接触させて水晶片の外形を矩形に形成する工程と、
その後、水晶片における接続支持部側の領域に引き出し電極を形成すると共に、水晶片における引き出し電極よりも−Ｘ側の領域に励振電極を形成して水晶振動子用素子を得る工程と、を含むことを特徴としている。
【０００７】
また本発明の水晶振動子は、上記製造方法により製造された水晶振動子用素子を密閉した容器と、この容器に設けられ、前記引き出し電極に電気的に接続される端子部と、を備えたことを特徴としている。そして本発明の電子部品は、上記水晶振動子と、この水晶振動子を発振させるための発振回路と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＡＴカットされた水晶ウェハから得た矩形状の水晶片の＋Ｘ側に引き出し電極が位置するので、ダイシングにより水晶片を切り出す場合には、有利であるとは言えないかも知れないが、＋Ｘ側の角部に浸食（サイドエッチング）が起こっても周波数の温度特性悪化を抑えられるので、ウェットエッチングにより水晶片の外形形成を行う場合には、水晶振動子のトータルの品質でみると良好な特性を得ることができる。従って本発明の製造方法は優れた手法であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る水晶振動子用素子の製造方法について図１ないし８を参照して説明する。まず図１に示すように、水晶片１（後述する図３（ｅ）参照）を切り出すウェハＷの各区画５に対してエッチングを行い、各区画５のウェハＷの厚さを、形成される水晶片１の固有振動数が所望の周波数となるように厚さに調整する。具体的には、図１（ａ）、１（ｂ）に示すようにウェハＷの表面、裏面にＣｒ（クロム）及びＡｕ（金）からなる金属膜６０、及びレジスト膜６１を夫々成膜し、フォトリグラフィーによりレジストマスクを形成すると共にＫＩ（ヨウ化カリウム）溶液により金属膜６０をエッチングして各区画５に対応する積層マスク９０を形成する。
【００１０】
そして図１（ｃ）に示すように弗酸溶液にウェハＷを浸漬してウェハＷに対してエッチングを行い、図示しないプローブにより周波数の確認を行うと共にウェハＷ裏面の金属膜６０、レジスト膜６１、ウェハＷ表面のレジスト膜６１を剥離する。これにより図２に示すように、ウェハＷの平面状に厚みが調整された複数の区画５が形成される。尚図２では、区画５の一つについてのみ厚さ調整が行われた状態を示し、他の区画５については、区画５の位置を示すのみで記述を省略している。また図１に示すウェハＷの断面図は、図２に示す矢視Ａ−Ａ断面を示している。
【００１１】
次に図３（ａ）に示すようにウェハＷの厚み調整後、ウェハＷの表面及び裏面に金属膜６２及びレジスト膜６３を成膜し、これらの金属膜６２及びレジスト膜６３に対して上述したフォトリソグラフィーとＫＩ溶液によるエッチングによって図３（ｂ）に示すように水晶片１の外形形成を行うための外形マスクパターン６８をウェハＷの表裏両面に形成する。この外形マスクパターン６８は、図４に示すように区画５の図示＋Ｘ方向側面中央部に、水晶片１を形成した際に水晶片１を区画５に留めた状態に支持可能な接続支持部３４が形成できるように形成されている。尚図３及び後述する図５、図７のウェハＷの断面図は、図４に示す矢視Ｂ−Ｂ断面を示している。
【００１２】
外形マスクパターン６８を形成後、図３（ｃ）に示すように外形マスクパターン６８に沿ってウェハＷをエッチングして、ウェハＷ上面側の溝部７１とウェハＷ下面側の溝部７２とを形成していく。そしてエッチングの進行により両溝部７１、７２の底面が薄くなってやがて底面が消失して上下に貫通し、図３（ｄ）に示すように貫通溝７３が形成され、この貫通溝７３によってウェハＷから水晶片１が切り離される。そしてウェハＷ表面及び裏面に残存しているレジスト膜６３と金属膜６２とを剥離し、水晶片１の洗浄処理を行うことによって、図３（ｅ）及び図５に示すように、水晶片１の＋Ｘ側の短辺の中央部が接続支持部３４によりウェハＷに接続支持された状態となり、こうして水晶片１の外形形成工程が実施される。
【００１３】
本実施形態のようにエッチングによって水晶片１を形成すると、図３（ｅ）では記載を省略しているが、水晶片１には図５（ａ）、５（ｂ）に示すように、接続支持部３４が形成されている＋Ｘ側の水晶片１の角に浸食部Ｓが形成される。この浸食部Ｓが形成される理由について図６を参照して説明する。尚図６は、図３に示す＋Ｘ側の外形マスクパターン６８近傍を拡大した図であり、図６（ａ）が図３（ｂ）に、図６（ｂ）が図３（ｃ）に、図６（ｃ）が図３（ｄ）に夫々対応している。
【００１４】
図６（ａ）に示すように、外形マスクパターン６８が形成された後、エッチングによって水晶片１の外形形成が開始されるが、この際エッチングは、水晶の異方性により上述したように＋Ｘ側に向かうエッチング速度よりも−Ｘ側に向かうエッチング速度が早いため、図の矢印で模式的に示すようにウェハＷの上下で、＋Ｘ側から−Ｘ側に向けて斜めに進行する。このため図６（ｂ）に示すように、水晶片１の＋Ｘ側の角部において外形マスクパターン６８の裏側部位が深く浸食される（サイドエッチングが起きる）。また水晶片１の外形形成が行われる際には、Ｚ方向の左右でもエッチングが行われるため、水晶片１の＋Ｘ側の角では、浸食された領域にＺ方向からも弗酸溶液が浸食する。そのため＋Ｘ側の金属膜６２と水晶片１との境界領域では、＋Ｘ側の４箇所の角で最も浸食が進行する。
【００１５】
従って図６（ｃ）に示すように貫通溝７３が形成された際に、そのサイドエッチングされた部分に浸食部Ｓが形成される。また図６の右側部分はウェハＷの残部であり、当該残部の−Ｘ側ではやはりサイドエッチングが起きるが、その程度は小さい。当該部位は水晶片１の−Ｘ側の角部におけるエッチングの状態と同じであるから、水晶片１の−Ｘ側の角部では、水晶振動子の特性に影響を及ぼすようなサイドエッチングは起こらない。
【００１６】
このように浸食部Ｓにより形状劣化した水晶片１に励振電極と引き出し電極を形成する際に、本実施形態では浸食部Ｓによる水晶振動子の特性低下を抑えることができるように各電極を形成している。次に本実施形態の励振電極と引き出し電極の形成工程について図７を参照して説明する。まず図７（ａ）に示すように水晶片１の外形形成後、水晶片１の全面に金属膜６４及びレジスト膜６５を成膜すると共にフォトリソグラフィーとＫＩ溶液によるエッチングによって図７（ｂ）に示すように水晶振動子用素子の励振電極３０、３１及び引き出し電極３２、３３の形状に対応するマスクパターンを水晶片１の全面に対して形成する。
【００１７】
そして図７（ｃ）に示すように金属膜６４をエッチングして、励振電極３０、３１を−Ｘ側に、引き出し電極３２、３３を＋Ｘ側に形成し、図７（ｄ）に示すようにレジスト膜６５を除去して水晶振動子用素子を形成する。これにより図８に示すように、ウェハＷ上の区画５の夫々に、接続支持部３４に接続支持された水晶振動子用素子が形成されているウェハＷが形成される。そして図７（ｅ）に示すように、例えばレーザーダイジングにより接続支持部３４を切削して個片の水晶振動子用素子を製造する。尚図８では、図２と同様に区画５の一つについてのみ水晶振動子用素子が形成された状態を示し、他の区画５については、区画５の位置を示すのみで記述を省略している。
【００１８】
次に本実施形態の製造方法により製造された水晶振動子用素子について図９を参照して説明する。水晶振動子用素子は、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、水晶片１の上面１１、及び下面１２には、その中央部より前側面１３側よりの位置に夫々励振電極３０、３１が形成され、後側面１４側には引き出し電極３２、３３が形成されている。引き出し電極３２は、上面１１に形成された上面電極４１と下面に形成された下面電極４２とを有し、上面電極４１と下面電極４２を接続する後側面１４に形成された側面電極４３と、励振電極３０と接続する上面電極４１を延長して形成した延長部４４とを備えている。また引き出し電極３３は、引き出し電極３２と同様に下面電極４５、上面電極４６、側面電極４７、延長部４８を備えており、延長部４８が下面電極４５から延長され、励振電極３１と接続している点以外は、引き出し電極３２と略同構成を有している。そして本実施形態では、サイドエッチングによる浸食部Ｓは、引き出し電極３２、３３が形成されている水晶片１の後側面１４側にのみ形成される。
【００１９】
以上上述した本実施形態によれば、エッチングによってＡＴカットされた水晶のウェハＷから、＋Ｘ側に接続支持部３４が位置するように水晶片１を外形形成するときに、引き出し電極３２、３３を水晶片１の＋Ｘ側に形成し、励振電極３０、３１により振動する振動領域に含まれる角部が−Ｘ側に位置するようにしている。このため浸食部Ｓに伴う形状劣化が発生したとしても、水晶振動子の周波数の温度特性に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。従って本実施形態の製造方法を用いる事で、ウェットエッチングによって＋Ｘ側の角にサイドエッチングによる浸食部Ｓが形成される態様で水晶片１を形成したとしても、従来の特性劣化の問題が発生する＋Ｘ側に励振電極が形成された水晶振動子に比べて、優れた特性を有する水晶振動子を提供することができる。
【００２０】
次に本実施形態の水晶振動子用素子を使用した水晶振動子１０について図１０を参照して説明する。図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように水晶振動子１０は、水晶振動子用素子の引き出し電極３２、３３を外装体（容器）８内に設けられた一対の電極８１に導電性接着剤８２によって電気的に接続する態様で固着することによって搭載する。そして外装体８の下部に設けられた外部電極８３と電極８１とは、外装体８内の配線を介して電気的に接続されており、この外部電極８３を電子機器（電子部品）の電極と接続することによって水晶振動子用素子と電子機器とが電気的に接続される。
【００２１】
この水晶振動子１０では、浸食部Ｓが形成される引き出し電極３２、３３側が固定端となり、励振電極３０、３１側が自由端となるため、浸食部Ｓの形成された箇所は振動せず、振動する励振電極３０、３１側には、浸食部がなく固定端から自由端の各角までの距離が一定になり重量バランスも安定する。これにより水晶振動子用素子の振動が安定化するため、浸食部Ｓによって水晶片１が形状劣化したとしても、所望の周波数の温度特性を備えた水晶振動子を提供することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】水晶振動子用素子の製造工程を説明するための第１の説明図である。
【図２】水晶振動子用素子製造用の水晶のウェハＷの概略を示す平面図である。
【図３】水晶振動子用素子の製造工程を説明するための第２の説明図である。
【図４】外形マスクパターン６８を説明するための平面図である。
【図５】水晶片１の形状を説明するための平面図である。
【図６】＋Ｘ側の外形マスクパターン６８近傍を拡大した断面図である。
【図７】水晶振動子用素子の製造工程を説明するための第３の説明図である。
【図８】ウェハＷに水晶振動子用素子が形成された状態を示す平面図である。
【図９】本実施形態の水晶振動子用素子の概略を示す斜視図である。
【図１０】水晶振動子用素子を組み込んだ水晶振動子１０の形状を説明するための概略図である。
【図１１】従来の水晶振動子用素子を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  水晶片
８  外装体
１０  水晶振動子
１１  上面
１２  下面
１４  後側面
３０、３１  励振電極
３２、３３  引き出し電極
３４  接続支持部
４１、４６  上面電極
４２、４５  下面電極
４３、４７  側面電極
４４、４８  延長電極
Ｓ  浸食部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010004484.tif 000010
【図９】
2010004484.tif 000011
【図１０】
2010004484.tif 000012
【図１１】
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