(57)【要約】【課題】  従来の音叉型水晶振動子素子の製造方法では、腕部の付け根に相当する股部においてショート不良が発生しやすいという問題点があり、現行の製造プロセスに簡単な工程を追加するだけで、股部におけるショートの発生を防ぎ、歩留まりを大幅に向上させることができる音叉型水晶振動子素子の製造方法を提供する。【解決手段】  水晶ウエハ上で、音叉型に加工された水晶基板上に蒸着又はスパッタリングにより金属膜を形成して、フォトリソグラフィ／エッチングにより当該金属膜を所望の電極及び配線の形状にパターニングした後、股部３０にウエハ面に対して略垂直の方向からレーザ照射を行って、エッチング残りの金属膜を除去する音叉型水晶発振子素子の製造方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法であって、
金属電極パターン形成後に、前記腕部の付け根部分に相当する股部にレーザ照射を行う工程を備えたことを特徴とする音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項２】
股部の中央部の基部を一部削り取るようレーザ照射を行うことを特徴とする請求項１記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項３】
複数の音叉型水晶振動子素子が水晶ウエハ面内に配列されている状態において、前記水晶ウエハ面に対して略垂直の方向から、前記配列されている複数の音叉型水晶振動子素子にレーザ照射を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項４】
照射するレーザの波長が、１０６４ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項５】
照射するレーザの光径が、５μｍ以上９０μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項６】
照射するレーザが、ＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦのいずれかによって生成されたレーザであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の音叉型水晶振動子素子の製造方法。
【請求項７】
基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子であって、
前記腕部の付け根部分に相当する股部の中央部の基部に、レーザによって削り取られたレーザ照射痕があることを特徴とする音叉型水晶振動子素子。
【請求項８】
請求項７記載の音叉型水晶振動子素子がパッケージに収納されていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項９】
請求項８記載の水晶振動子と増幅回路とがパッケージに収納されていることを特徴とする水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型水晶振動子素子の製造方法に係り、特に股部における電極のショートを無くし、歩留まりを向上させることができる音叉型水晶振動子素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図３］
一般的な音叉型水晶振動子素子の構成について図３を使って説明する。図３は、一般的な音叉型水晶振動子素子の概略構成図である。
図３に示すように、一般的な音叉型水晶振動子素子は、水晶の単結晶を切り出されて形成されており、基部１０と、基部１０から突出した２本の腕部１１及び１２とから構成されている。
【０００３】
そして、基部１０の表面部及び裏面部には、金属膜から成る電極１３及び１４が形成されている。ここでは、表面部のみを示しているが、裏面部も同様に形成されているものである。
【０００４】
腕部１１の水晶１７の表面部及び裏面部には、基部１０に近い部分に溝部が形成され、溝部には金属膜から成る電極１５が設けられている。
同様に、腕部１２の水晶１８の表面部及び裏面部には、溝部及び電極１６が形成されている。また、電極１５及び１６は、腕部１１，１２の外側面部及び内側面部にも形成されている。
このように、腕部１１及び１２には表面部及び裏面部に溝部が設けられているため、図示は省略するが、腕部１１及び１２の断面は略Ｈ字型となっている。
【０００５】
更に、腕部１１の基部１０とは反対側の端部方向には、水晶１７の表面部及び裏面部に金属膜から成る錘調整膜１９が設けられている。同様に、腕部１２の水晶１８の表面部及び裏面部には錘調整膜２０が設けられている。
【０００６】
そして、上記音叉型水晶振動子素子は、基部の電極１３及び１４を介して電圧が印加されると、腕部１１及び１２が振動して、例えば３２．７６８kHz等の所定の周波数を発振するものである。
【０００７】
［ショート不良について：図４］
ところで、上記音叉型水晶振動子素子は、微細化に伴い、腕部１１及び１２の付け根部分においてショート不良が発生しやすい。
上記ショート不良について図４を用いて具体的に説明する。図４は、図３のＡ−Ａ′部分にショート不良が発生した場合の模式断面説明図である。
図４に示すように、腕部１１及び１２の付け根部分（股部３０）は、基部１０から腕部１１及び１２が形成されている。そして、腕部１１の内側面部には電極１５が設けられ、腕部１２の内側面部には電極１６が形成されている。
【０００８】
音叉型水晶振動子素子では、一般的に水晶基板の表と裏とで同一の電極及び配線の外形パターンを用いてパターニングを行っており、股部３０において電極配列が交差している。そのため、股部３０におけるパターンは非常に複雑になる。尚、図４では、説明を簡単にするために単純化して示している。
【０００９】
従来の電極１５及び１６を形成する工程について簡単に説明する。
まず、水晶基板上において、機械加工やフォトリソグラフィ／エッチングによって音叉型に加工し、更に腕部１１及び１２の溝部を形成した後、電極となる金属膜を真空蒸着又はスパッタリングによって形成する。
そして、金属膜上に塗布したレジストをフォトリソグラフィによって所望のパターンに露光現像した後、エッチングにより当該レジストパターンをマスクとして金属膜をパターニングする。その後、レジストを剥離して電極１５及び１６が形成される。従来の音叉型水晶振動子素子の製造方法では、このようにして電極１５及び１６が形成されている。
【００１０】
ところで、股部３０部分は、腕部１１及び１２によって挟まれた狭い領域であり、更に上述したようにパターンが複雑であるため、他の領域に比べてレジストの露光及び現像が不足し易く（アンダーになり易く）、また、同様に、金属膜のエッチングもアンダーになり易い。
【００１１】
そのため、図４に示すように股部３０においては金属膜のエッチング残り３１が発生し易く、電極１５及び１６間でショートしてしまう。
【００１２】
［先行技術文献］
尚、音叉型水晶振動子に関する先行技術としては、特開２００１−０８５９６３号公報（特許文献１）、特開平０８−１３９３３７号公報（特許文献２）、特開２００３−１３３８７５号公報（特許文献３）、特開２００５−１３４３６４号公報（特許文献４）がある。
【００１３】
特許文献１には、音叉型水晶振動子の製造方法において、７００ｎｍ以下のレーザを腕部の中間に照射して金属被膜を取り除くトリミング加工を行って、周波数調整を行う構成が記載されている。
特に、特許文献１には、水晶ウエハから切り離された個々の圧電振動片（水晶振動子素子）をパッケージに封止した状態で、加工装置から金属被膜部分にレーザ光を照射して、金属を蒸発させて除去することが記載されている。
【００１４】
また、特許文献２には、半導体装置の作成方法において、シリサイドを形成するための金属被膜を形成し、金属被膜を活性層と選択的に反応させて活性層中に選択的にシリサイド領域を形成し、未反応の金属被膜を除去する工程を含む構成が記載されている。
【００１５】
特許文献３には、音叉型水晶振動子の製造方法において、レーザを照射して、金属被膜に対応するフォトマスクのパターンを形成する構成が記載されており、特許文献４には、音叉型水晶振動子の製造方法において、レーザを腕の分割部に照射して金属被膜を取り除く構成が記載されている。
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−０８５９６３号公報
【特許文献２】特開平０８−１３９３３７号公報
【特許文献３】特開２００３−１３３８７５号公報
【特許文献４】特開２００５−１３４３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来の音叉型水晶振動子素子の製造方法では、腕部の付け根に相当する股部においてショート不良が発生しやすいという問題点があった。
また、ショートを防ぐには、プロセス精度を向上させる必要があり、製造コストが増大するという問題点があった。
【００１８】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、現行の製造プロセスに簡単な工程を追加するだけで、股部におけるショートの発生を防ぎ、歩留まりを大幅に向上させることができる音叉型水晶振動子素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法であって、金属電極パターン形成後に、腕部の付け根部分に相当する股部にレーザ照射を行う工程を備えたことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明は、上記音叉型水晶振動子素子の製造方法において、股部の中央部の基部を一部削り取るようレーザ照射を行うことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明は、上記音叉型水晶振動子素子の製造方法において、複数の音叉型水晶振動子素子が水晶ウエハ面内に配列されている状態において、水晶ウエハ面に対して略垂直の方向から、配列されている複数の音叉型水晶振動子素子にレーザ照射を行うことを特徴としている。
【００２２】
また、本発明は、上記音叉型水晶振動子素子の製造方法において、照射するレーザの波長が、１０６４ｎｍ以下であることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明は、上記音叉型水晶振動子素子の製造方法において、照射するレーザの光径が、５μｍ以上９０μｍ未満であることを特徴としている。
【００２４】
また、本発明は、上記音叉型水晶振動子素子の製造方法において、照射するレーザが、ＹＡＧ、ＹＶＯ４、ＹＬＦのいずれかによって生成されたレーザであることを特徴としている。
【００２５】
また、本発明は、基部と、基部から突出して形成されている腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子であって、腕部の付け根部分に相当する股部の中央部の基部に、レーザによって削り取られたレーザ照射痕があることを特徴としている。
【００２６】
また、本発明は、水晶振動子において、上記音叉型水晶振動子素子がパッケージに収納されていることを特徴としている。
【００２７】
また、本発明は、水晶発振器において、上記水晶振動子と増幅回路とがパッケージに収納されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、金属電極パターン形成後に、腕部の付け根部分に相当する股部にレーザ照射を行う工程を備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法としているので、股部における金属膜のエッチング残りをレーザによって除去することができ、股部における電極間のショート不良を防ぐことができ、歩留まりを向上させることができる効果がある。
【００２９】
また、本発明によれば、股部の股中央部の基部を一部削り取るようレーザ照射を行う音叉型水晶振動子素子の製造方法としているので、エッチング残りを確実に除去できると共に、音叉型水晶振動子素子にレーザ照射痕を形成することで、本方法によって処理された音叉型水晶振動子素子を識別することができる効果がある。
【００３０】
また、本発明によれば、複数の音叉型水晶振動子素子が水晶ウエハ面内に配列されている状態において、水晶ウエハ面に対して略垂直の方向から、配列されている複数の音叉型水晶振動子素子にレーザ照射を行う音叉型水晶振動子素子の製造方法としているので、ウエハプロセス内で効率よくレーザ照射を行うことができ、従来のプロセスを大幅に変更したりプロセス精度を向上させることなく、股部におけるショート不良を防ぎ、歩留まりを向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法は、基部と、基部から突出した２本の腕部とを備えた音叉型水晶振動子素子の製造方法であって、金属膜を形成し、フォトリソグラフィ／エッチングにより金属電極パターンを形成した後、腕部の付け根に相当する股部にレーザ照射を行うものであり、股部における金属膜のエッチング残りがあってもレーザ照射により残留金属膜を蒸発させて除去することができ、電極間のショートを防ぐことができるものである。
【００３２】
また、本発明の実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法は、ウエハプロセスにおいて、水晶ウエハ上に配列された複数の音叉型水晶振動子素子に対して、股部にレーザ照射を行うものであり、現行の工程にレーザ照射の工程を加えるだけで、プロセスの大幅な変更をしなくても股部のショート不良をなくし、歩留まりを向上させることができるものである。
【００３３】
［実施の形態の製造方法：図１，図２］
図１は、本発明の実施の形態に係る音叉型水晶発振子素子の製造方法（本方法）の特徴を示す説明図であり、（ａ）はレーザ照射前の股部、（ｂ）はレーザ照射後の股部の模式説明図である。また、図２は、レーザ照射後の股部の模式断面説明図である。尚、図３、図４と同様の構成を持つ部分については同一の符号を付して説明する。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法は、音叉型に加工した水晶基板の両面に、金属配線材及び電極材となる金属膜を形成し、当該金属膜をパターニングして水晶基板の両面に配線パターンを形成した後、腕部１１，１２の付け根に相当する股部３０にレーザ光を照射する処理を行うものである。
【００３５】
本方法について具体的に説明する。
まず、Ｚ−ｃｕｔ水晶板（厚み：１００μｍ〜１５０μｍ）を基部１０と２本の腕部１１，１２を備えた音叉型に加工する。加工には、機械加工や、フォトリソグラフィとエッチングの組合せの技術が用いられる。更に、腕部１１，１２の溝部を機械加工又はフォトリソグラフィ／エッチングで形成する。
【００３６】
そして、音叉型に加工された水晶基板の両面に蒸着又はスパッタリングにより金属膜を形成する。金属膜としては、例えば、下段に水晶との密着性のよいクロム（Ｃｒ）、上段に金（Ａｕ）を用いて２層に形成された金属膜が形成される。
【００３７】
そして、金属膜の上層に感光性のレジストを塗布し、フォトリソグラフィ／エッチングによって金属膜を所望の電極や配線の形状にパターニングする。このとき、本方法では後でレーザ照射によって股部３０のエッチング残りを除去するので、フォトリソグラフィやエッチングにおけるプロセス精度は従来と同程度で十分であり、パターニング工程を従来と同様に行うことができるものである。
そして、レジスト剥離後、本方法の特徴である股部３０へのレーザ照射を行う。
【００３８】
これにより、図４に示したエッチング残り３１が発生していたとしても、図２に示すように、股部３０に残留している金属膜を蒸発させて除去することができ、従来と同程度のプロセス精度であっても電極１５，１６間のショートを防ぐことができるものである。
その他の製造工程は従来と同様である。
【００３９】
［レーザ照射痕  図１（ｂ）］
特に、本方法の特徴として、図１（ａ）（ｂ）に示すように、レーザ照射する位置は、股部３０の中央部付近であって、残留金属３１のみに当たるように照射するのではなく、その付近の基部１０にも照射されるようにして、残留金属を確実に除去するものである。
【００４０】
このようにレーザを基部１０にも当たるように照射することによって、残留した金属膜だけでなく、図１（ｂ）に示すように、股部３０付近の基部１０の一部がレーザによって削り取られて、えぐれ部状のレーザ照射痕３２が形成されるものである。つまり、股部３０の基部１０にレーザ照射痕３２がある音叉型水晶振動子素子は、本方法によって製造されたものであると認められるものである。
【００４１】
［ウエハプロセス］
音叉型水晶振動子素子を製造する際には、水晶ウエハ上で複数の音叉型水晶振動子素子を一括して製造するものであり、水晶ウエハ上において音叉型に切り出された複数の水晶片が配列された状態で、金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチングによって金属電極及び配線パターンを形成した後、個々の音叉型水晶振動子素子を水晶ウエハから切り離すようになっている。
【００４２】
そして、上述したように、本方法は、水晶ウエハから個々の音叉型水晶振動子素子を切り離す前のウエハプロセスにおいてレーザ照射の処理を施すものである。レーザ照射は、ウエハ面に対してほぼ垂直の角度で照射する。これにより、ウエハ上に特定の間隔で複数配列された音叉型水晶振動子素子の股部３０に順次レーザ照射を行うことができ、レーザ照射の際の位置合わせを容易にし、処理を迅速に行うことができるものである。
【００４３】
つまり、本方法では、同一の水晶ウエハ面内の全ての音叉型水晶振動子素子に対して同じようにレーザ照射の処理を行うものであり、実際に個々の音叉型水晶振動子素子にショートがあるか否かを判断して、照射の有無を決定するものではない。
これにより、レーザ照射の処理を迅速に行うことができるものである。
【００４４】
［レーザ光］
上述したように、本方法では、ウエハプロセス中で全ての素子に対して同じレーザ照射を施すため、エッチング残りを確実に除去し、且つエッチング残りのない基部１０照射しても振動子の動作特性に影響がない程度の波長、及び光径を選択することが必要である。
【００４５】
本方法では、レーザ光として、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ（波長１０６４ｎｍ）、ＹＶＯ４（イットリウム・バナデート）レーザ（波長１０４７、１０５３ｎｍ）、ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・フロライド）レーザ（波長１０６４ｎｍ）を用いることが可能である。他のレーザ光でも構わないが、波長が１０６５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００４６】
レーザ光の光径は、微小な音叉型水晶振動子素子に照射して、金属膜のエッチング残りを確実に除去すると共に、音叉型水晶振動子素子の動作に影響を与えないようにするため、５〜９０μｍとすることが望ましい。
レーザの種類や光径は、音叉型水晶振動子素子の形状や大きさに応じて適宜選択可能である。
【００４７】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る音叉型水晶振動子素子の製造方法によれば、音叉型に加工された水晶基板上に蒸着又はスパッタリングにより金属膜を形成して、フォトリソグラフィ／エッチングにより当該金属膜を所望の電極及び配線の形状にパターニングした後、股部３０にレーザ照射の処理を施すようにしているので、股部３０に金属膜のエッチング残りがあっても、レーザ照射で残留金属膜を除去することができ、股部３０における電極間のショート不良を無くすことができ、歩留まりを向上させることができる効果がある。
【００４８】
また、本方法によれば、レーザ照射を、音叉型水晶振動子素子を水晶ウエハから切り離す前のウエハプロセス内において行うようにしているので、従来の製造工程にレーザ照射の工程を入れるだけでよく、プロセス精度の向上が不要となり、プロセスを大幅に変更することなくショート不良を無くして歩留まりを改善することができる効果がある。
【００４９】
また、本方法によれば、ウエハ面に対して略直交する方向から、股部３０の基部１０を一部削り取るようにレーザ照射するようにしているので、エッチング残り３１を確実に除去することができると共に、製造後であっても、股部３０にレーザによってえぐられたレーザ照射痕３２が残ることによって、本方法によって処理された音叉型水晶振動子素子を識別することができる効果がある。
【００５０】
更に、本方法によって製造された音叉型水晶振動子素子をセラミックパッケージに収納して水晶振動子を製造することが可能であり、また、本素子を用いた水晶振動子と、増幅回路等を備えた発振回路とを組み合わせて、パッケージに収納することにより水晶発振器を製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、股部における電極のショートを無くし、歩留まりを向上させることができる音叉型水晶振動子素子の製造方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る音叉型水晶発振子素子の製造方法の特徴を示す説明図であり、（ａ）はレーザ照射前の股部、（ｂ）はレーザ照射後の股部を示す模式説明図である。
【図２】レーザ照射後の股部の模式断面説明図である。
【図３】一般的な音叉型水晶振動子素子の概略構成図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′部分にショート不良が発生した場合の模式断面説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…基部、  １１，１２…腕部、  １３，１４…電極、  １５，１６…電極、  １７，１８…水晶、  １９，２０…錘調整膜、  ３０…股部、  ３１…エッチング残り、  ３２…レーザ照射痕
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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