(57)【要約】【課題】  振動脚に複数本の溝が形成された水晶振動子において、クリスタルインピーダンス値（ＣＩ値）を低くすることができ、振動特性に優れた水晶振動子を得られ、かつ、振動脚の剛性を高くすることができ、耐衝撃性にも優れた水晶振動子を提供する。【解決手段】  基部と基部から突出する振動脚とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子であって、振動脚の主面に振動脚の幅方向に並んだ複数本の溝が形成され、かつ溝の深さが異なっている。さらには、振動脚の主面に振動脚の幅方向に並んだ複数本の溝が、中央溝とその中央溝の両側に配置される外側溝との３本の溝であり、かつ、中央溝だけが外側溝よりも溝の深さが浅く形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と該基部から突出する振動脚とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子であって、前記振動脚の主面に該振動脚の幅方向に並んだ複数本の溝が形成され、前記複数本の溝は２本の外側溝と該外側溝の間にある中央溝で構成され、かつ前記中央溝が前記外側溝よりも溝の深さが浅いことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
基部と該基部から突出して形成される振動脚と該振動脚の主面に形成される複数本の溝とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子の製造方法であって、水晶ウェハの表裏面に振動脚外形パターンと基部外形パターンとを有する振動片外形パターンでパターニングされた耐食性を有するマスク層を形成する工程と、前記水晶ウェハをエッチングし前記振動片の外形形状を形成する工程と、前記振動片の外形形状を形成した後に前記マスク層に異なる幅の複数本の溝パターンを形成する工程と、前記振動脚の主面に深さの異なる溝を形成する工程とが含まれていることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
基部と該基部から突出して形成される振動脚と該振動脚の主面に形成される複数本の溝とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子の製造方法であって、水晶ウェハの表裏面に振動脚外形パターンと基部外形パターンとを有する振動片外形パターンと異なる幅の複数本の溝パターンとがパターニングされた耐食性を有するマスク層を形成する工程と、前記マスク層をマスクとして利用し前記水晶ウェハをエッチングし前記振動片の外形形状と前記振動脚の主面に深さの異なる溝とを同時に形成する工程とが含まれていることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項４】
上記マスク層に形成される上記溝パターンは中央溝パターンと該中央溝パターンの両側に配置される外側溝パターンの３本の溝パターンであり、かつ、前記中央溝パターンだけが前記外側溝パターンよりも溝幅が狭いことを特徴とする請求項２もしくは請求項３に記載の水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信機、スマートメーター等電子機器や時計の基準信号源として用いられる振動特性が良好で信頼性の高い水晶振動子及びその製造方法に関する。
詳しくは、振動脚に異なる深さの溝が形成された音叉型の水晶振動子及びその製造方法に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
時計や移動体通信機の基準信号源として振動子や共振子や発振器等の圧電振動デバイスが広く使われている。こうした圧電振動デバイスの中でも、特に圧電材料として水晶を用いた水晶振動子や水晶発振器は温度特性が良好で精度も高いことから需要も非常に多い。
【０００３】
水晶振動子の中でも、低域の周波数帯（数百ｋＨｚ以下）に用いられる屈曲振動や捩り振動を利用した音叉型の水晶振動子は用途が広く多くの製品に用いられている。なお、屈曲振動は振動モードの一つで、振動体の外形が屈曲運動する振動モードを言う。一方、捩り振動は振動体の外形が捩れ運動する振動モードを言う。
【０００４】
以下に、屈曲振動や捩り振動を利用した振動子で最も一般的な音叉型の水晶振動子の構造を説明する。図６は一般的な音叉型の水晶振動子の構造を示した図である。
【０００５】
図６に示すように、一般的な音叉型の水晶振動子１１は、基部１２０と基部１２０から突出した２本の振動脚１１３、１１４からなる振動片８１上に、所望の形状でパターニングされ、それぞれ電位の異なる電極５１、５２が形成されている。
【０００６】
また近年では、水晶振動子１１のクリスタルインピーダンス値（一般に略してＣＩ値と称する。）を低く抑えるために振動脚１１３、１１４の主面に３本の溝１３０を形成する構造も広く知られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。なおＣＩ値とは水晶振動子の発振しやすさの指標となる値であり、値が小さいほど発振しやすくなる。
【０００７】
図７は従来の３本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。図７に示すように振動脚１１３、１１４には溝１３０が一方の主面に３本、表裏合わせて計６本ずつ形成されている。なお溝１３０の溝深さｄは、３本とも同じ深さで形成されるのが一般的であった。
【０００８】
さらに図７に示すように、振動脚１１３の溝１３０の内壁には電極５１が形成されており、振動脚１１３の側壁には電極５１とは異なる電位の電極５２が形成されている。一方、振動脚１１４の溝１３０の内壁には電極５２が形成されており、振動脚１１４の側壁には電極５２とは異なる電位の電極５１が形成されている。このようにして溝１３０の内壁と振動脚１１３、１１４の側壁の間に電圧を印加し、電位を交互に切り替えることによって、圧電材料である水晶からなる振動脚１１３、１１４は電歪作用により振動する。
【０００９】
なお、溝１３０を深くすると溝１３０の内壁の面積が広くなり、その分だけ電極面積を広くすることができる。その結果、より大きな電歪効果が得られるので、ＣＩ値を低くすることができ、振動脚１１３、１１４は振動しやすくなる。
【００１０】
図８は従来の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法を示した図である。以下に従来の３本の溝１３０が形成された振動脚１１３、１１４を有する振動片の製造方法を説明する。
【００１１】
まず始めに、図８（ａ）に示すように、所定の厚みの水晶ウェハ２０の両面に、振動脚１１３、１１４の外形形状をかたどったパターンでマスク層３０を形成する。一般的には、下層がクロム（Ｃｒ）で上層が金（Ａｕ）からなる積層膜をマスク層３０として使用することが多い。またパターニング方法として微細な形状を精度良くパターニングすることが可能なフォトリソグラフィー法を用いることが多い。
【００１２】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク層３０上に溝１３０を形成するための３本の溝パターンがパターニングされたレジスト層４２を形成する。なおレジスト層４２にパターニングされた３本の溝パターンは、３本とも同じ溝幅ａで形成される。一般にレジスト層４２のパターニング方法としてはフォトリソグラフィー法が用いられることが多い。
【００１３】
その後、図８（ｃ）に示すように、マスク層３０をマスクとして利用して水晶ウェハ２０をフッ酸等の薬液でエッチングし、振動脚１０３、１０４を形成する。マスク層３０として用いられている上層のＡｕ膜は、フッ酸に対して耐食性を有するのでマスクとして非常に有効である。なお下層のＣｒ膜は水晶ウェハ２０からＡｕ膜が剥離するのを防ぐための密着層としての役目をしている。
【００１４】
その次に、図８（ｄ）に示すように、溝パターンが形成されたレジスト層４２をマスクとして利用し、マスク層３０をエッチングし、レジスト層４２と同じ形状の溝パターンがパターニングされたマスク層３２を形成する。
【００１５】
その後、図８（ｅ）に示すように、溝パターンがパターニングされたマスク層３２をマスクとして利用して振動脚１０３、１０４をフッ酸等の薬液でエッチングし、溝１３０を形成する。すると主面に３本の溝１３０が刻まれた振動脚１１３、１１４が形成される。なおエッチングによって形成された３本の溝１３０は同じ溝幅でかつ同じ深さで形成される。
【００１６】
最後に、図８（ｆ）に示すように、レジスト層４２、マスク層３２を剥離し、主面に３本の溝１３０が刻まれた振動脚１１３、１１４を有する振動片８１が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００４−１３５０５２号公報
【特許文献２】特許４２４１０２２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５６８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来の３本の溝１３０を有する水晶振動子１１では、クリスタルインピーダンス値（ＣＩ値）を低く抑えるためには、溝１３０の深さをできる限り深く形成するのが望ましい。なぜなら溝１３０を深くすると溝１３０の内壁の面積が広くなり、その分だけ電極面積を広くすることができ、その結果、より大きな電歪効果が得られるからである。
【００１９】
特許文献１、特許文献２では電極面積を広くしてＣＩ値を低くするために、振動脚に３本の溝を形成する構成の水晶振動子が開示されている。前述のようにＣＩ値を低くするには３本の溝を深くするのが望ましいが、その一方で溝の深さを深くすると振動脚の断面積が小さくなり剛性が低くなってしまう。その結果、衝撃が加わることによって、振動脚が折れたり、ひびが入ったりし、発振不良を発生させる要因となっていた。特許文献１、特許文献２で開示されている３本の溝はいずれも同じ深さの溝であるが、溝の深さに関しては詳しく説明されていない。
【００２０】
特許文献３では、３本の溝のうち、外側の２本の溝だけ基部側において短く形成した構造が開示されている。すなわち振動脚の基部側では中央の一本の溝だけが形成されている構造とすることにより振動脚の基部側での断面積を広くし剛性を高めている。しかしながら、この構造では振動脚の基部側しか剛性が高くならず、振動脚全体の剛性を高めるには不十分であった。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子は、下記に示すような溝の形状であることを特徴としている。
【００２２】
詳しくは、基部と基部から突出する振動脚とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子であって、振動脚の主面に振動脚の幅方向に並んだ複数本の溝が形成され、複数本の溝は２本の外側溝と外側溝の間にある中央溝で構成され、かつ中央溝が外側溝よりも溝の深さが浅いことを特徴としている。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子の製造方法は、下記に示す製造方法であることを特徴としている。
【００２４】
詳しくは、基部と、基部から突出して形成される振動脚と、該振動脚の主面に形成される複数本の溝とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子の製造方法であって、水晶ウェハの表裏面に振動脚外形パターンと基部外形パターンとを有する振動片外形パターンでパターニングされた耐食性を有するマスク層を形成する工程と、水晶ウェハをエッチングし前記振動片の外形形状を形成する工程と、振動片の外形形状を形成した後にマスク層に異なる幅の複数本の溝パターンを形成する工程と、振動脚の主面に深さの異なる溝を形成する工程とが含まれていることを特徴としている。
【００２５】
また、基部と、基部から突出して形成される振動脚と、振動脚の主面に形成される複数本の溝とを有する振動片上に電極が形成される水晶振動子の製造方法であって、水晶ウェハの表裏面に振動脚外形パターンと基部外形パターンとを有する振動片外形パターンと、異なる幅の複数本の溝パターンとがパターニングされた耐食性を有するマスク層を形成する工程と、マスク層をマスクとして利用し水晶ウェハをエッチングし振動片の外形形状と振動脚の主面に深さの異なる溝とを同時に形成する工程とが含まれていることを特徴としている。
【００２６】
さらに、マスク層に形成される溝パターンは中央溝パターンと中央溝パターンの両側に配置される外側溝パターンの３本の溝パターンであり、かつ、中央溝パターンだけが、外側溝パターンよりも溝幅が狭いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の水晶振動子は、振動脚の主面に形成される３本の溝のうち、中央溝だけを中央溝の両側に配置される外側溝よりも浅くすることによって、ＣＩ値が低く振動特性に優れ、かつ振動脚の剛性が高く耐衝撃性にも優れた水晶振動子を達成している。
【００２８】
さらに本発明の水晶振動子の製造方法は、振動脚の主面に３本の溝が形成され、その３本の溝のうち中央溝だけが中央溝の両側に配置される外側溝よりも浅くなっている水晶振動子を製造することができ、その結果、ＣＩ値が低く振動特性に優れ、かつ振動脚の剛性が高く耐衝撃性にも優れた水晶振動子を提供することができる。
【００２９】
また異なる深さの溝を同時に加工することができるので、生産性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の３本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。
【図２】本発明の水晶振動子の構造を示した図である。
【図３】本発明の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法の一例を示した図である。
【図４】本発明の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法の別の一例を示した図である。
【図５】本発明の４本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。
【図６】従来の水晶振動子の構造を示した図である。
【図７】従来の３本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。
【図８】従来の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３１】
以下に本発明を実施する形態を図面を参照しながら説明する。図２は本発明の水晶振動子の構造を示した図である。
【００３２】
図２に示すように、本発明の水晶振動子１０は、基部１２０と基部１２０から突出した２本の振動脚１１１、１１２からなる振動片８０上に、所望の形状でパターニングされた異なる電位の電極５１、５２が形成される構造をなしている。また振動脚１１１、１１２には、表裏の主面に１本の中央溝１３２とその両側に配置される２本の外側溝からなる計３本の溝が形成されている。すなわち一本の振動脚に対して表裏３本ずつ、計６本の溝が形成されていることとなる。
【００３３】
図１は本発明の３本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。図１に示すように、振動脚１１１、１１２には１本の中央溝１３２とその両側に配置される２本の外側溝１３１とが一方の主面に計３本、表裏合わせて計６本ずつ形成されている。なお外側溝１３１は溝深さｄ１で形成されているのに対し、中央溝１３２はそれよりも浅い溝深さｄ２（＜ｄ１）で形成されている。
【００３４】
さらに図１に示すように、振動脚１１１の外側溝１３１及び中央溝１３２の内壁には電極５１が形成されており、振動脚１１１の側壁には電極５１とは異なる電位の電極５２が形成されている。一方、振動脚１１２の外側溝１３１及び中央溝１３２の内壁には電極５２が形成されており、振動脚１１２の側壁には電極５２とは異なる電位の電極５１が形成されている。このようにして外側溝１３１の内壁と振動脚１１３、１１４の側壁の間に電圧を印加し、電位を交互に切り替えることによって、圧電材料である水晶からなる振動脚１１１、１１２は電歪作用により振動する。
【００３５】
なお、外側溝１３１の溝深さｄ１を深くすると外側溝１３１の内壁の面積が多くなり、その分だけ電極面積を広くすることができる。その結果、より大きな電歪効果を得られるので、ＣＩ値を低くすることができ、振動脚１１１、１１２は振動しやすくなる。しかしながら外側溝１３１の溝深さｄ１を深くしすぎると、電極５１、５２を構成する材料を溝の奥深くまで成膜するのが難しくなるので、外側溝１３１の溝深さｄ１には最適な深さがある。
【００３６】
さらに中央溝１３２も設けることで、振動脚１１１、１１２は剛性が低くなり、より一層振動しやすくなる。しかしながら中央溝１３２の溝深さｄ２を深くしすぎると、衝撃が加わることによって、振動脚が折れたり、ひびが入ったりする危険性が高まるので、中央溝１３２の溝深さｄ２は適度な深さに抑える必要がある。
【００３７】
このような理由から、外側溝１３１の最適な溝深さｄ１と中央溝１３２の最適な溝深さｄ２はそれぞれ異なるので、本発明の水晶振動子１０のように、外側溝１３１の溝深さｄ１よりも中央溝１３２の溝深さｄ２を浅くした（ｄ２＜ｄ１）構造は、優れた振動特性と優れた耐衝撃性を両立させるのに非常に有効である。
【００３８】
なお本実施例では、厚みｔが１２８μｍの振動脚１１１、１１２のそれぞれに、溝深さｄ１が５８μｍの外側溝１３１と溝深さｄ２が５３μｍの中央溝１３２を形成した。また、振動脚１１１、１１２には、下層が０．０２μｍ厚のクロム（Ｃｒ）膜で上層が０．１２μｍ厚の金（Ａｕ）膜からなる積層構造の電極膜５１、５２を形成した。
【００３９】
なお、本実施例では、振動脚に３本の溝が形成された例を挙げたが、溝の本数が４本以上の場合でも、中央側の溝を浅くすることで、同様の効果が得られる。また、４本以上の場合、３種類以上の溝深さで溝を形成してもかまわない。また、本実施例では、振動脚１１１、１１２の表裏の両主面に溝を形成した例を挙げたが、どちらか一方の面だけに溝深さの異なる外側溝１３１と中央溝１３２を形成してもかまわない。その場合であっても、振動特性と耐衝撃性がともに良好であるという本発明の目的を十分に達成できる。
【００４０】
次に本発明の２本の外側溝１３１と１本の中央溝１３２の計３本の溝が形成された振動脚１１１、１１２を有する振動片の製造方法を説明する。
【００４１】
図３は本発明の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法の一例を示した図である。
【００４２】
まず始めに、図３（ａ）に示すように、所定の厚みの水晶ウェハ２０の両面に、振動脚１１１、１１２の外形形状をかたどったパターンでマスク層３０を形成する。本実施例では、下層が０．０２μｍ厚のクロム（Ｃｒ）膜で上層が０．１２μｍ厚の金（Ａｕ）膜からなる積層膜を真空成膜法の一つであるスパッタリング法で成膜してマスク層３０として利用した。またマスク層３０のパターニングには、微細な形状を精度良くパターニングすることが可能なフォトリソグラフィー法を用いた。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク層３０上に外側溝１３１、中央溝１３２を形成するための外側溝パターンと中央溝パターンがパターニングされたレジスト層４１を形成する。本実施例では、レジスト層４１として粘度が３０ｃＰのポジ型レジストを用い、スピンコート法で１．３μｍの厚さで成膜した後、フォトリソグラフィー法によって、振動子の外形形状をかたどったパターンと外側溝パターンと中央溝パターンをそれぞれパターニングした。
【００４４】
また本実施例では、外側溝パターンの溝幅ａ１を８μｍにし、中央溝パターンの溝幅ｂ１を５μｍにして形成した。本発明の水晶振動子の製造方法では、このように、外側溝パターンの溝幅ａ１と中央溝パターンの溝幅ｂ１を異なる寸法にすることが大きな特徴である。
【００４５】
その後、マスク層３０をマスクとして利用して、水晶ウェハ２０をエッチングし水晶振動子の外形形状を形成する。すると図３（ｃ）に示すように、まだ溝が形成されていない振動脚１０１、１０２が形成される。
【００４６】
本実施例では、７０℃のバッファードフッ酸で５０分間のエッチング処理をすることによって振動脚１０１、１０２を有する水晶振動子の外形形状を形成した。なおマスク層３０として使用した上層のＡｕ膜はバッファードフッ酸に対して耐食性を有するのでマスクとして十分に役目を果たし、マスク層３０が成膜されていない部分だけをエッチングすることができた。一方、下層のＣｒ膜は水晶ウェハ２０からＡｕ膜が剥離するのを防ぐための密着層としての役目をし、エッチング中にマスク層３０が剥がれることはなかった。
【００４７】
その次に、図３（ｄ）に示すように、２本の外側溝パターンと１本の中央溝パターンが形成されたレジスト層４１をマスクとして利用し、マスク層３１をエッチングして、レジスト層４１と同じ形状の外側溝パターンと中央溝パターンがパターニングされたマスク層３１を形成する。
【００４８】
本実施例では、マスク層の上層の金（Ａｕ）膜をヨウ素系エッチング液でエッチングした後、下層のクロム（Ｃｒ）膜を硝酸セリウム系エッチング液でエッチングし、溝幅ａ１＝８μｍの外側溝パターンと溝幅ｂ１＝５μｍの中央溝パターンを形成した。
【００４９】
その後、図３（ｅ）に示すように、外側溝パターンと中央溝パターンがパターニングされたマスク層３１をマスクとして利用して振動脚１０１、１０２をフッ酸等の薬液でエッチングし、外側溝１３１と中央溝１３２を形成する。すると主面に溝深さが浅い中央溝１３２とその両側に配置され溝深さが深い２本の外側溝１３１が刻まれた振動脚１１１、１１２が形成される。
【００５０】
本実施例では、７０℃のバッファードフッ酸で７０分間のエッチング処理をすることによって、溝深さｄ１が５８μｍの外側溝１３１と溝深さｄ２が５３μｍの中央溝１３２を振動脚１１１、１１２の主面に形成することができた。
【００５１】
本発明の水晶振動子の製造方法は、狭い溝幅の溝パターンよりも広い溝幅の溝パターンの方が深さ方向の水晶エッチング速度が速くなる現象を利用したものである。この現象により、広い溝幅ａ１の外側溝１３１が狭い溝幅ｂ１の中央溝１３２よりも深く形成される。
【００５２】
このように本発明の水晶振動子の製造方法によれば、深さの異なる溝を一つの工程で同時に加工することができるので、生産性が良好である。
【００５３】
最後に、図３（ｆ）に示すように、レジスト層４１、マスク層３１を剥離し、主面に１本の中央溝１３２と２本の外側溝１３１が刻まれた振動脚１１１、１１２を有する振動片８０が完成する。
【実施例２】
【００５４】
次に、さらに生産性が良好な本発明の水晶振動子の別の製造方法を説明する。図４は本発明の水晶振動子に用いられる振動脚の主面に３本の溝が形成された振動片の製造方法の別の一例を示した図である。
【００５５】
まず始めに、図４（ａ）に示すように、所定の厚みの水晶ウェハ２０の両面に、振動脚１１１、１１２の外形形状をかたどったパターンと、中央溝１３２を形成するための１本の中央溝パターンと、外側溝１３１を形成するための外側溝パターンとがパターニングされたマスク層３１を形成する。本実施例では、下層が０．０２μｍ厚のクロム（Ｃｒ）膜で上層が０．１２μｍ厚の金（Ａｕ）膜からなる積層膜を真空成膜法の一つであるスパッタリング法で成膜してマスク層３１として利用した。またフォトリソグラフィー法を使って、振動脚の外形形状と、溝幅ａ２が４μｍの外側溝パターンと、溝幅ｂ２が２μｍの中央溝パターンをパターニングした。
【００５６】
次に、図４（ｂ）に示すように、外側溝パターンと中央溝パターンがパターニングされたマスク層３１をマスクとして利用して水晶ウェハ２０をフッ酸等の薬液でエッチングする。すると主面に溝深さが浅い中央溝１３２とその両側に配置され溝深さが深い２本の外側溝１３１が刻まれた振動脚１１１、１１２が形成される。
【００５７】
本実施例では、７０℃のバッファードフッ酸で１２０分間のエッチング処理をすることによって、溝深さｄ１が５８μｍの外側溝１３１と溝深さｄ２が５３μｍの中央溝１３２を振動脚１１１、１１２の主面に形成することができた。
【００５８】
最後に、図４（ｃ）に示すように、レジスト層４１、マスク層３１を剥離し、主面に１本の中央溝１３２と２本の外側溝１３１が刻まれた振動脚１１１、１１２を有する振動片８０が完成する。
【００５９】
本実施例では、マスク層３１にパターニングされる外側溝パターンの溝幅ａ２と中央溝パターンの溝幅ｂ２が非常に狭くパターニングされている点が特徴である。溝パターンの溝幅が狭いと、溝部の水晶エッチング速度は、水晶振動子外形形状の周囲の水晶エッチング速度に比べて、極めて遅くなる。これにより、水晶振動子の外形形状の周囲が貫通する程度の長時間のエッチング処理をおこなっても、狭い溝部では貫通することはないのである。
【００６０】
このようにして、本実施例に示す水晶振動子の製造方法を用いれば、作業工程数が少なくなり、生産性が向上する。
【実施例３】
【００６１】
次に本発明の主面に４本の溝を有する水晶振動子に適用した例について説明する。図５は本発明の４本の溝を有する水晶振動子の振動脚の断面図である。図５に示すように、振動脚１１５、１１６には２本の外側溝１３１とその２本の外側溝に挟まれた２本の中央溝１３２が振動脚１１５、１１６の幅方向に並んで主面に４本、表裏合わせて計８本ずつ形成されている。なお外側溝１３１の溝深さはｄ１で、中央溝１３２の溝深さはそれよりも浅いｄ３（＜ｄ１）で形成されている。本実施例では厚みｔが１２８μｍの振動脚１１５、１１６に溝深さｄ１が５８μｍの外側溝１３１と、溝深さｄ３が４８μｍの中央溝を形成した。
【００６２】
本実施例の主面に４本の溝が形成された水晶振動子は、図３に示す製造方法と同じようにして製造した。
【００６３】
詳しくは、まず始めに水晶ウェハ２０の表裏面に振動片外形パターンでＡｕ膜とＣｒ膜の積層構造のマスク層３０を形成し、次にマスク層３０上に異なる幅の複数本の溝パターンがパターニングされたレジスト層４１を形成した。本実施例では２本の外側溝１３１に相当する外側溝パターンの溝幅ａ１を８μｍでパターニングし、２本の中央溝１３２に相当する中央溝パターンの溝幅ｂ１を４μｍでパターニングした。
【００６４】
その次に、マスク層３０をマスクとして利用し水晶ウェハをエッチングし振動片の外形形状を形成した。本実施例では７０℃のバッファードフッ酸で５０分間のエッチング処理をすることによって振動脚１０１、１０２を有する水晶振動子の外形形状を形成した。
【００６５】
次に、レジスト層４１をマスクとして利用してマスク層３０をエッチングし、マスク層にレジスト層４１と同じ形状の外側溝パターンと中央溝パターンがパターニングされたマスク層３１を形成した。
【００６６】
その後、外側溝パターンと中央溝パターンが形成されたマスク層３１をマスクとして利用して振動片１０１、１０２の振動脚の主面をエッチングし、溝深さの異なる外側溝１３１と中央溝１３２を２本ずつ形成した。本実施例では、７０℃のバッファードフッ酸で７０分間のエッチング処理をすることによって、溝深さｄ１が５８μｍの２本の外側溝１３１と溝深さｄ２が４８μｍの２本の中央溝１３２を振動脚１１５、１１６の主面に形成することができた。
【００６７】
本実施例のように、振動脚１１５、１１６の主面に４本の溝が形成された水晶振動子であっても、２本の外側溝１３１の間に挟まれた２本の中央溝１３２の溝深さを浅くすることで、ＣＩ値が低く振動特性が良好で、かつ耐衝撃性に優れ信頼性の高い水晶振動子を提供することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１  水晶振動子
２０  水晶ウェハ
３０、３１、３２  マスク層
４１、４２  レジスト層
５１、５２  電極
８０、８１  振動片
１０１、１０２、１０３、１０４  振動脚
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６  振動脚
１２０  基部
１３０  溝
１３１  外側溝
１３２  中央溝
【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】
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