(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の主面と、前記１対の主面の外縁同士をつなぎ、少なくとも一部が結晶面からなる側面とを有するとともに、メサ部と、前記１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い外周部とを有している水晶片と、
前記メサ部において前記１対の主面にそれぞれ位置している１対の励振電極と、
前記外周部において前記１対の主面の一方に位置しており、前記１対の励振電極と電気的に接続されている１対のパッドと、
を有しており、
前記水晶片は、前記１対の主面のうち前記結晶面に接する縁部の少なくとも一部において、前記メサ部の前記外周部からの高さ以下の高さで前記外周部から突出する少なくとも１つの凸部を有しており、
前記少なくとも１つの凸部は、前記１対の主面の縁部のうちの前記１対のパッドが位置する側の短辺に沿って当該短辺の少なくとも中央側に位置する第１凸部を含み、当該第１凸部と前記短辺との間に前記水晶片の厚さ方向に直交する面は介在しておらず、前記１対のパッドは前記第１凸部よりも前記短辺とは反対側に広がる領域を有し、当該領域に前記短辺に沿っている他の凸部は設けられていない
水晶振動素子。
【請求項２】
１対の主面と、前記１対の主面の外縁同士をつなぎ、少なくとも一部が結晶面からなる側面とを有するとともに、メサ部と、前記１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い外周部とを有している水晶片と、
前記メサ部において前記１対の主面にそれぞれ位置している１対の励振電極と、
前記外周部において前記１対の主面の一方に位置しており、前記１対の励振電極と電気的に接続されている１対のパッドと、
を有しており、
前記水晶片は、前記１対の主面のうち前記結晶面に接する縁部の少なくとも一部において、前記メサ部の前記外周部からの高さ以下の高さで前記外周部から突出する少なくとも１つの凸部を有しており、
前記少なくとも１つの凸部は、前記１対の主面の縁部のうちのいずれかの長辺に沿って当該長辺の少なくとも中央側に位置する凸部を含んでいる
水晶振動素子。
【請求項３】
前記水晶片は、ＡＴカット板であり、
前記少なくとも１つの凸部は、
前記１対の主面のうち＋Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｘ軸方向に位置する短辺に沿って設けられている凸部と、
前記１対の主面のうち−Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｘ軸方向に位置する短辺に沿って設けられている凸部と、を含んでいる
請求項１又は２に記載の水晶振動素子。
【請求項４】
前記水晶片は、ＡＴカット板であり、
前記少なくとも１つの凸部は、
前記１対の主面のうち＋Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｚ′軸方向に位置する長辺に沿って設けられている凸部と、
前記１対の主面のうち−Ｙ′軸方向に面する主面において−Ｚ′軸方向に位置する長辺に沿って設けられている凸部と、を含んでいる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水晶振動素子と、
前記水晶振動素子が実装されるパッケージと、
を有している水晶振動デバイス。
【請求項６】
水晶ウェハの１対の主面に１対の第１マスクを形成する第１マスク形成ステップと、
前記１対の第１マスクを介して前記水晶ウェハにウェットエッチングを行い、１対の主面と、エッチングによって現れる結晶面を含み、前記１対の主面の外縁同士をつなぐ側面とを有する水晶片部を形成する外形エッチングステップと、
前記１対の第１マスクが除去された前記水晶片部の１対の主面に１対の第２マスクを形成する第２マスク形成ステップと、
前記１対の第２マスクを介して前記水晶片部のウェットエッチングを行い、メサ部と、前記水晶片部の１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い外周部とを形成するメサエッチングステップと、
前記メサ部において前記水晶片部の１対の主面にそれぞれ位置する１対の励振電極と、前記外周部において前記水晶片部の１対の主面の一方に位置し、前記１対の励振電極に電気的に接続される１対のパッドとを形成する導電膜形成ステップと、
を有しており、
前記１対の第２マスクの少なくとも一方は、
前記水晶片部の主面のうち前記メサ部となる領域を覆うメサマスク部と、
前記水晶片部の主面のうち前記結晶面と接する縁部の少なくとも一部を覆うエッジマスク部と、を有しており、
前記エッジマスク部は、前記水晶片部の主面の縁部のうちの前記１対のパッドが位置する側の短辺に沿って当該短辺の少なくとも中央側に位置する第１部分を含み、当該第１部分と前記短辺との間に前記水晶片部の主面を露出させる隙間は無く、前記エッジマスク部は、前記第１部分と前記メサマスク部との間に前記短辺に沿って前記水晶片部を覆う他の部分を含まず、
前記１対のパッドは、前記第２マスク形成ステップにおいて前記第１部分によって覆われた領域よりも前記短辺とは反対側に広がる領域を有している
水晶振動素子の製造方法。
【請求項７】
水晶ウェハの１対の主面に１対の第１マスクを形成する第１マスク形成ステップと、
前記１対の第１マスクを介して前記水晶ウェハにウェットエッチングを行い、１対の主面と、エッチングによって現れる結晶面を含み、前記１対の主面の外縁同士をつなぐ側面とを有する水晶片部を形成する外形エッチングステップと、
前記１対の第１マスクが除去された前記水晶片部の１対の主面に１対の第２マスクを形成する第２マスク形成ステップと、
前記１対の第２マスクを介して前記水晶片部のウェットエッチングを行い、メサ部と、前記水晶片部の１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い外周部とを形成するメサエッチングステップと、
前記メサ部において前記水晶片部の１対の主面にそれぞれ位置する１対の励振電極と、前記外周部において前記水晶片部の１対の主面の一方に位置し、前記１対の励振電極に電気的に接続される１対のパッドとを形成する導電膜形成ステップと、
を有しており、
前記１対の第２マスクの少なくとも一方は、
前記水晶片部の主面のうち前記メサ部となる領域を覆うメサマスク部と、
前記水晶片部の主面のうち前記結晶面と接する縁部の少なくとも一部を覆うエッジマスク部と、を有しており、
前記エッジマスク部は、前記水晶片部の主面の縁部のうちのいずれかの長辺に沿って当該長辺の少なくとも中央側に位置する部分を含んでいる
水晶振動素子の製造方法。
【請求項８】
前記結晶面は、前記第２マスクに前記エッジマスク部を設けずに前記メサエッチングステップを行った場合に、前記外周部の主面との間に他の結晶面が現れる結晶面である
請求項６又は７に記載の水晶振動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶振動素子、当該水晶振動素子を有する水晶振動デバイス、および水晶振動素子の製造方法に関する。水晶振動デバイスは、例えば、水晶振動子または水晶発振器である。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子または水晶発振器等に用いられる水晶振動素子は、例えば、板状の水晶片と、水晶片の１対の主面（最も広い面。板状部材の表裏。）に重なる１対の励振電極とを有している。水晶片は、例えば、水晶から切り出された水晶ウェハに対してエッチングがなされることによって形成される。そして、水晶ウェハの１対の主面によって水晶片の１対の主面が構成され、エッチングによって現れる結晶面によって水晶片の側面（１対の主面同士をつなぐ面）が形成される。【０００３】
水晶振動素子として、いわゆるメサ型のものが知られている。この水晶振動素子の水晶片は、メサ部と、水晶片の主面の平面視においてメサ部の外周に位置し、メサ部よりも薄い外周部とを有している。１対の励振電極は、メサ部の１対の主面に設けられる。【０００４】
特許文献１および２は、メサ型の水晶片を形成する方法として、水晶片（外周部）の外形（側面）を形成するエッチングと、水晶片の外周部を掘り下げて（薄くして）、水晶片をメサ型とするエッチングとを順次行う方法を開示している。また、特許文献１および２は、外周部の掘り込み量を多くする（エッチング時間を長くする）ことによって、水晶片（外周部）の側面に現れる結晶面の数（種類）が増えることを開示している。特許文献１および２は、結晶面の数を増やすことによって、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）の低減等の効果が得られることを謳っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２７５０５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２７５０６号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一態様に係る水晶振動素子は、水晶片と、１対の励振電極と、１対のパッドと、を有している。前記水晶片は、１対の主面と、前記１対の主面の外縁同士をつなぎ、少なくとも一部が結晶面からなる側面とを有している。また、前記水晶片は、メサ部と、前記１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い外周部とを有している。前記１対の励振電極は、前記メサ部において前記１対の主面にそれぞれ位置している。前記１対のパッドは、前記外周部において前記１対の主面の一方に位置しており、前記１対の励振電極と電気的に接続されている。前記水晶片は、前記１対の主面のうち前記結晶面に接する縁部の少なくとも一部において、前記メサ部の前記外周部からの高さ以下の高さで前記外周部から突出する少なくとも１つの凸部を有している。
【０００７】
本開示の一態様に係る水晶振動デバイスは、上記の水晶振動素子と、前記水晶振動素子が実装されるパッケージと、を有している。
【０００８】
本開示の一態様に係る水晶振動素子の製造方法は、第１マスク形成ステップと、外形エッチングステップと、第２マスク形成ステップと、メサエッチングステップと、導電膜形成ステップと、を有している。前記第１マスク形成ステップは、水晶ウェハの１対の主面に１対の第１マスクを形成する。前記外形エッチングステップは、前記１対の第１マスクを介して前記水晶ウェハにウェットエッチングを行い、水晶片部を形成する。当該水晶片部は、１対の主面と、エッチングによって現れる結晶面を含み、前記１対の主面の外縁同士をつなぐ側面とを有する。前記第２マスク形成ステップは、前記１対の第１マスクが除去された前記水晶片部の１対の主面に１対の第２マスクを形成する。前記メサエッチングステップは、前記１対の第２マスクを介して前記水晶片部のウェットエッチングを行い、メサ部と、外周部とを形成する。当該外周部は、前記水晶片部の１対の主面の平面視において前記メサ部を囲み、前記１対の主面間の厚みが前記メサ部よりも薄い。前記導電膜形成ステップは、前記メサ部において前記水晶片部の１対の主面にそれぞれ位置する１対の励振電極と、前記外周部において前記水晶片部の１対の主面の一方に位置し、前記１対の励振電極に電気的に接続される１対のパッドとを形成する。前記１対の第２マスクの少なくとも一方は、前記水晶片部の主面のうち前記メサ部となる領域を覆うメサマスク部と、前記水晶片部の主面のうち前記結晶面と接する縁部の少なくとも一部を覆うエッジマスク部と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施形態に係る水晶振動子の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の水晶振動子を示す、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応する断面図である。
【図３】図３（ａ）は水晶振動素子を示す、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応する断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）を模式的にした図であり、図３（ｃ）は水晶振動素子を示す、図１のIIIｄ−IIIｄ線に対応する断面図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）を模式的にした図である。
【図４】実施形態に係る水晶振動素子の製造方法の手順の概要の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５（ａ）は第１マスクのパターンを示す平面図であり、図５（ｂ）は第２マスクのパターンを示す平面図である。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）および図６（ｅ）は、比較例に係る水晶片部の断面形状の変化を示す、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応する図である。
【図７】エッチング時間と水晶片部の長さの変化との関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、実施形態に係る水晶片部の断面形状の変化を示す、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応する図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）および図９（ｅ）は、比較例に係る水晶片部の断面形状の変化を示す、図１のIIIｄ−IIIｄ線に対応する図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、実施形態に係る水晶片部の断面形状の変化を示す、図１のIIIｄ−IIIｄ線に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、便宜上、層状の部材の表面（すなわち断面でない面）にハッチングを付すことがある。
【００１１】
本開示の水晶振動子または水晶振動素子は、いずれが上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜上、図１および図２の紙面上方（＋Ｙ′軸方向）を上方として上面または下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視という場合においては、特に断りがない限りは、上記のように便宜的に定義した上下方向において見ることをいうものとする。
【００１２】
（水晶振動子の全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係る水晶振動子１（以下、「水晶」は省略することがある。）の概略構成を示す分解斜視図である。また、図２は、振動子１の断面図（図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応）である。
【００１３】
振動子１は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品である。その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、比較的小さいものでは、長辺（Ｘ軸方向）または短辺（Ｚ′軸方向）の長さが１〜２ｍｍであり、厚さ（Ｙ′軸方向）が０．２〜０．４ｍｍである。
【００１４】
振動子１は、例えば、凹部３ａが形成された素子搭載部材３と、凹部３ａに収容された水晶振動素子５（以下、「水晶」は省略することがある。）と、凹部３ａを塞ぐ蓋部材７とを有している。
【００１５】
振動素子５は、発振信号の生成に利用される振動を生じる部分である。素子搭載部材３および蓋部材７は、振動素子５をパッケージングするパッケージ８を構成している。素子搭載部材３の凹部３ａは蓋部材７により封止され、その内部は、例えば、真空とされ、または適宜なガス（例えば窒素）が封入されている。
【００１６】
素子搭載部材３は、例えば、素子搭載部材３の主体となる基体９と、振動素子５を実装するための１対の素子搭載パッド１１と、振動子１を不図示の回路基板等に実装するための複数（図示の例では４つ）の外部端子１３とを有している。
【００１７】
基体９は、セラミック等の絶縁材料からなり、上記の凹部３ａを構成している。素子搭載パッド１１は、金属等からなる導電層により構成されており、凹部３ａの底面に位置している。外部端子１３は、金属等からなる導電層により構成されており、基体９の下面に位置している。素子搭載パッド１１および外部端子１３は、基体９内に配置された導体（図２。符号省略）によって互いに接続されている。蓋部材７は、例えば、金属から構成され、素子搭載部材３の上面にシーム溶接等により接合されている。
【００１８】
振動素子５は、例えば、水晶片１５と、水晶片１５に電圧を印加するための１対の励振電極１７と、振動素子５を１対の素子搭載パッド１１に実装するための１対の引出電極１９とを有している。振動素子５は、全体として概略板状に構成されている。
【００１９】
振動素子５は、凹部３ａの底面に対向するように凹部３ａに収容される。そして、１対の引出電極１９が１対のバンプ２１（図２）により１対の素子搭載パッド１１に接合される。これにより、振動素子５は、素子搭載部材３に片持ち梁のように支持される。また、１対の励振電極１７は、１対の引出電極１９を介して１対の素子搭載パッド１１と電気的に接続され、ひいては、複数の外部端子１３のいずれか２つと電気的に接続される。バンプ２１は、例えば、導電性接着剤からなる。導電性接着剤は、例えば、導電性のフィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれて構成されている。
【００２０】
このようにして構成された振動子１は、例えば、不図示の回路基板の実装面に素子搭載部材３の下面を対向させて配置され、外部端子１３が半田などにより回路基板のパッドに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振回路２３（図２）が構成されている。発振回路２３は、外部端子１３および素子搭載パッド１１を介して１対の励振電極１７に交流電圧を印加して発振信号を生成する。この際、発振回路２３は、例えば、水晶片１５の厚みすべり振動のうち基本波振動を利用する。オーバートーン振動が利用されてもよい。
【００２１】
（水晶振動素子の基本的な構成）
水晶片１５は、いわゆるＡＴカット板である。すなわち、図１に示すように、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上４０°以下（一例として３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ′Ｚ′を定義したときに、ＸＺ′平面に平行に切り出された板状である。
【００２２】
なお、本開示では、上記の軸に平行な方向について言及する場合において、正負を区別するときは、＋Ｘ軸方向または−Ｘ軸方向のようにいい、正負を区別しないときは単にＸ軸方向のようにいう。
【００２３】
水晶片１５の平面視における外縁の形状は、例えば、概略長方形である。水晶片１５は、１対の主面と、１対の主面の外縁同士をつなぐ複数（平面視長方形では４つ）の側面を有している。主面は、板状部材が有する複数の面（平面視矩形の板状部材では６面）のうち最も広い面（板状部材の表裏）を指す。ＡＴカット板では、主面は、概ねＸＺ′平面に沿う面であり、主面の長辺は概ねＸ軸に沿う辺であり、主面の短辺は概ねＺ′軸に沿う辺である。
【００２４】
なお、水晶片１５の平面形状は、完全な長方形でなくてもよい。例えば、長方形の角部が平面または曲面で面取りされていたり、長辺および／または短辺が外側に膨らむ弧状とされていたり、対向する２辺同士の長さが互いに異ならされていたりしてもよい。長辺および短辺の用語は、一般には、長方形の辺を指す用語である。本開示においては、平面視において、水晶片１５の長手方向および短手方向が区別でき、かつ外縁が概ね長手方向に沿う２つの線と概ね短手方向に沿う２つの線との合計４つの線からなると捉えることができる限り、前記のように完全な長方形でなくても、前記の平面視における４つの線を長辺および短辺という。
【００２５】
水晶片１５（振動素子５）は、いわゆるメサ型とされており、メサ部３１と、水晶片１５の主面の平面視においてメサ部３１を囲み、１対の主面間（Ｙ′軸方向）の厚みがメサ部３１よりも薄い外周部３３とを有している。このような形状により、例えば、エネルギー閉じ込め効果が向上する。
【００２６】
メサ部３１の形状は、例えば、それぞれＸＺ′平面に平行な１対の主面を有する板状である。１対の主面は、別の観点では、互いに平行である。メサ部３１の平面形状は、適宜に設定されてよく、例えば、長方形（図示の例）、円形、楕円形（数学において定義される正確な楕円でなくてよい）または長円形（４辺のうち１対の短辺それぞれが概ね半円とされた形状）である。図示の長方形のメサ部３１は、例えば、水晶片１５の外縁の４辺に概ね平行な４辺を有している。
【００２７】
外周部３３の形状は、例えば、メサ部３１を無視すると、それぞれＸＺ′に概ね平行な１対の主面を有する板状である。１対の主面は、別の観点では、互いに平行である。外周部３３の外縁の形状は、上述した水晶片１５全体としての外縁の形状について説明したとおりである。外周部３３の内縁の形状は、基本的にはメサ部３１の外縁の形状と同様である。
【００２８】
主面の平面視において、メサ部３１は、例えば、水晶片１５（外周部３３）の外縁に対して、Ｚ′軸方向においては中心に位置し、Ｘ軸方向においては一方側（引出電極１９とは反対側）にずれて位置している。ただし、メサ部３１は、Ｘ軸方向において水晶片１５の中心に位置してもよい。
【００２９】
Ｙ′軸方向において外周部３３は、メサ部３１の中央に位置している。すなわち、メサ部３１の外周部３３からの高さ（水晶片１５をメサ型にするための外周部３３における掘り込み量）は、水晶片１５の１対の主面同士で同等である。
【００３０】
メサ部３１の１対の主面は、例えば、最終的に研磨によって形成されている。また、外周部３３の１対の主面、メサ部３１の外周面、外周部３３の外周面（水晶片１５の複数の側面）は、例えば、エッチングによって形成されており、エッチングによって現れる結晶面によって構成されている。
【００３１】
メサ部３１の厚みは、厚みすべり振動についての所望の固有振動数に基づいて設定される。例えば、基本波振動を用いる場合において、固有振動数をＦとすると、この固有振動数Ｆに対応するメサ部３１の厚みｔｍを求める基本式は、ｔｍ＝１６７０／Ｆである。なお、実際には、励振電極１７の重さ等も考慮して、基本式の値から微調整される。
【００３２】
外周部３３の厚みは、エネルギー閉じ込め効果の観点などから適宜に設定される。例えば、水晶片１５の１対の主面の一方側における、メサ部３１の主面と外周部３３の主面との高さの差（外周部３３における掘り込み量）は、メサ部３１の厚みの５％以上１５％以下であり、例えば１０％程度である。
【００３３】
水晶片１５の各種の寸法は、クリスタルインピーダンスの低減等の種々の観点から、シミュレーション計算および実験等に基づいて適宜に設定されてよい。水晶片１５の寸法の一例を挙げると、例えば、水晶片１５の長さ（Ｘ軸方向）は６００μｍ以上１ｍｍ以下、水晶片１５の幅（Ｚ′軸方向）は５００μｍ以上７００μｍ以下（ただし水晶片１５の長さより短い）、メサ部３１の厚みは４０μｍ以上７０μｍ以下、メサ部３１の長さ（Ｘ軸方向）は４５０μｍ以上７５０μｍ以下（ただし水晶片１５の長さより短い）、メサ部３１の幅（Ｚ′軸方向）は４００μｍ以上６５０μｍ以下（ただし水晶片１５の幅より短い）である。
【００３４】
１対の励振電極１７および１対の引出電極１９は、水晶片１５の表面に重なる導電層により構成されている。導電層は、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）またはＡｕ−Ａｇ合金等の金属である。導電層は、互いに材料が異なる複数の層から構成されていてもよい。
【００３５】
１対の励振電極１７は、メサ部３１の１対の主面に位置しており、メサ部３１を挟んで互いに対向している。励振電極１７の平面形状は、例えば、メサ部３１の平面形状に概ね相似の形状であり、図示の例では矩形である。励振電極１７は、例えば、メサ部３１の主面内に収まっており、また、その中心（図形重心）は、メサ部３１の主面の中心（図形重心）と一致している。ただし、励振電極１７は、メサ部３１から外周部へはみ出していてもよいし、励振電極１７の中心とメサ部３１の中心とはずれていてもよい。
【００３６】
１対の引出電極１９は、例えば、１対の励振電極１７からＸ軸方向の一方側（本実施形態では＋Ｘ軸方向）に延び出ており、水晶片１５（外周部３３）の１対の主面のうち少なくとも一方の主面に、１対のバンプ２１と接合される１対のパッド部１９ａを有している。図示の例では、振動素子５は、１対の主面のいずれを凹部３ａの底面に対向させてもよいように、Ｘ軸回りに１８０°回転対称に形成されており、１対の引出電極１９は、１対の主面のそれぞれにおいて１対のパッド部１９ａ（合計で２対のパッド部１９ａ）を有している。なお、１対の主面の一方の主面に位置する励振電極１７と他方の主面に位置するパッド部１９ａとは、水晶片１５の側面（短辺に位置する側面および／または長辺に位置する側面）を介して接続されている。
【００３７】
（水晶片の凸部）
水晶片１５は、その主面の縁部に外周部３３の主面から突出する２つの短辺凸部３５Ａおよび２つの長辺凸部３５Ｂ（以下、単に「凸部３５」ということがある。）を有している。
【００３８】
なお、これら凸部３５は、外周部３３の一部として捉えられてもよいが、以下の説明では、便宜上、基本的に外周部３３とは別の部位として表現する。また、凸部３５が、水晶片１５（外周部３３）の主面のうち側面（結晶面）に接する縁部に位置しているという場合、例えば、凸部３５は水晶片１５の側面（結晶面）に接しており（別の観点では凸部３５の側面は水晶片１５の側面のうち水晶片１５の主面側の一部を構成しており）、凸部３５と水晶片１５の側面との間に水晶片１５の主面の一部（ＸＺ′平面に平行な面）は位置していない。
【００３９】
２つの短辺凸部３５Ａは、水晶片１５の１対の主面に位置している。また、各短辺凸部３５Ａは、各主面において＋Ｘ軸方向の短辺に位置している。短辺凸部３５Ａの形状は、例えば、上記の短辺に沿って延びる突条形状である。短辺凸部３５Ａの短辺に沿う長さは適宜に設定されてよいが、例えば、短辺の長さの８割以上であり、図示の例では、短辺の長さと同等である。
【００４０】
２つの長辺凸部３５Ｂは、水晶片１５の１対の主面に位置している。２つの長辺凸部３５Ｂのうち、＋Ｙ′軸方向に面する主面に位置する長辺凸部３５Ｂは、＋Ｚ′軸方向の長辺に位置している。２つの長辺凸部３５Ｂのうち、−Ｙ′軸方向に面する主面に位置する長辺凸部３５Ｂは、−Ｚ′軸方向の長辺に位置している。長辺凸部３５Ｂの形状は、例えば、上記の長辺に沿って延びる突条形状である。長辺凸部３５Ｂの長辺に沿う長さは適宜に設定されてよいが、例えば、長辺の長さの８割以上であり、図示の例では、長辺の長さと同等である。
【００４１】
１対の引出電極１９は、本実施形態では、１対の励振電極１７から、Ｘ軸方向のうち短辺凸部３５Ａが設けられている側に引き出されている。パッド部１９ａは、例えば、外周部３３の主面に加えて、短辺凸部３５Ａの、−Ｘ軸方向（別の観点ではメサ部３１側）に面する側面、頂面および＋Ｘ軸方向（別の観点ではメサ部３１とは反対側）に面する側面にも形成されている。ただし、パッド部１９ａは、外周部３３の主面のみに形成されていてもよい。
【００４２】
（水晶片の結晶面）
水晶片１５は、後に詳述するように、例えば、水晶片１５が多数個取りされる水晶ウェハに対してエッチングを行うことによって形成される。そして、水晶ウェハの１対の主面によってメサ部３１の１対の主面が構成される。エッチングによって現れる結晶面によってメサ部３１の側面および外周部３３の側面が形成される。なお、図１および図２においては、結晶面の傾斜については無視して水晶片１５の側面を図示した。
【００４３】
図３（ａ）は、振動素子５を示す、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応する断面図である。図３（ｃ）は、図１のIIIｄ−IIIｄ線に対応する断面図である。
【００４４】
これらの図では、振動素子５の各種の寸法同士の比率をできるだけ実際のものに近づけて振動素子５を図示している。これらの図に示されているように、実際の寸法比率で示すと、メサ部３１、凸部３５および結晶面等の図示または視認は困難である。これは、例えば、メサ部３１の厚みは水晶片１５の平面方向の寸法に比較して小さいこと（例えばメサ部３１の厚さは水晶片１５の長さの１０％未満）、および外周部３３のメサ部３１に対する掘り込み量がメサ部３１の厚みに対して小さいこと（例えば掘り込み量はメサ部３１の厚さの１０％程度）からである。また、励振電極１７等の導体層の厚みも、水晶片１５の厚みに比較して小さい（例えば導体層の厚みはメサ部３１の厚みの１％以下）。
【００４５】
そこで、以下では、図３（ｂ）および図３（ｄ）に示すように実際の寸法比率とは異なる寸法比率で、図１のIIIｂ−IIIｂ線およびIIIｄ−IIIｄ線に対応する断面図を示す。
【００４６】
これらの図では、実際の寸法比率に比較して、平面方向の寸法に対して厚み方向の寸法を大きくしている。また、メサ部３１の厚みに対して外周部３３のメサ部３１に対する掘り込み量を大きくしている。その一方で、結晶面の傾斜角（例えばθ１〜θ４）は、できるだけ実際のものに近くなるように図示されている。厚みを平面方向の寸法に比較して大きくしつつも、結晶面の傾斜角は実際のものに近づけていることから、結晶面は面積が広くなっている。また、その分、メサ部３１または外周部３３の主面の面積を減じている。導体層の厚みは水晶片１５の厚みに比較して厚くされている。
【００４７】
図３（ｂ）に示すように、Ｚ′軸に直交する断面において、結晶面を考慮した水晶片１５の形状は、概ねＸ軸に平行な不図示の対称軸に対して線対称の形状となっている。
【００４８】
水晶片１５（外周部３３）の−Ｘ軸方向に位置する側面は、例えば、２つの結晶面４１Ａおよび４１Ｂ（以下、ＡおよびＢを省略することがある。）によって構成されている。結晶面４１のＹ′軸に対する傾斜角θ１は、例えば、約５５°（例えば５３°以上５７°以下）である。２つの結晶面４１Ａおよび４１Ｂが互いに交差する稜線のＹ′軸方向の位置は、例えば、メサ部３１の厚みの概ね中央に一致している。
【００４９】
水晶片１５（外周部３３および短辺凸部３５Ａ）の＋Ｘ軸方向に位置する側面は、例えば、２つの結晶面４３Ａおよび４３Ｂ（以下、ＡおよびＢを省略することがある。）によって構成されている。結晶面４３のＹ′軸に対する傾斜角θ２は、例えば、約２７°（例えば２５°以上２９°以下）である。２つの結晶面４３Ａおよび４３Ｂが互いに交差する稜線のＹ′軸方向の位置は、例えば、メサ部３１の厚みの概ね中央に一致している。
【００５０】
短辺凸部３５Ａの＋Ｘ軸方向の側面は、例えば、外周部３３の側面と面一となっており（一平面を構成しており）、かつ結晶面４３によって構成されている。このような形状は、短辺凸部３５Ａが、水晶片１５の主面のうち結晶面４３に接する縁部に設けられているといえる形状の一つである。ただし、短辺凸部３５Ａは、その高さが比較的小さく、またエッチングマスクに接する部位であることなどから、必ずしも明確に結晶面が短辺凸部３５Ａに現れるとは限らない。例えば、短辺凸部３５Ａの＋Ｘ軸方向の側面は、曲面状の面取り面のような形状になることがある。
【００５１】
特に符号を付さないが、メサ部３１の−Ｘ軸方向の側面および短辺凸部３５Ａの−Ｘ軸方向の側面は、例えば、結晶面４１によって構成されている。メサ部３１の＋Ｘ軸方向の側面は、例えば、結晶面４３によって構成されている。ただし、短辺凸部３５Ａの＋Ｘ軸方向の側面と同様に、必ずしも明確に結晶面が現れるとは限らない。
【００５２】
図３（ｄ）に示すように、Ｘ軸に直交する断面において、結晶面を考慮した水晶片１５の形状は、概ねＸ軸に平行な不図示の対称軸に対して１８０°回転対称の形状となっている。
【００５３】
水晶片１５（外周部３３および長辺凸部３５Ｂ）の−Ｚ′軸方向に位置する側面は、例えば、２つの結晶面４５Ｂおよび４７Ｂ（以下、Ｂを省略することがある。）によって構成されている。また、水晶片１５（外周部３３および長辺凸部３５Ｂ）の＋Ｚ′軸方向に位置する側面は、例えば、２つの結晶面４５Ａおよび４７Ａ（以下、Ａを省略することがある。）によって構成されている。
【００５４】
結晶面４５の、Ｙ′軸に対する傾斜角θ３は、例えば、約３°（例えば１°以上５°以下）である。結晶面４７の、Ｙ′軸に対する傾斜角θ４は、例えば、約５４°（例えば１５２°以上５６°以下）である。２つの結晶面４５および４７が互いに交差する稜線のＹ′軸方向の位置は、適宜に設定されてよいが、例えば、メサ部３１の厚みの概ね中央に一致し、または前記中央から若干ずれた位置である。
【００５５】
長辺凸部３５Ｂのメサ部３１とは反対側の側面は、例えば、外周部３３の側面と面一となっており（一平面を構成しており）、かつ結晶面４５によって構成されている。このような形状は、長辺凸部３５Ｂが、水晶片１５の主面のうち結晶面４５に接する縁部に設けられているといえる形状の一つである。ただし、短辺凸部３５Ａと同様に、必ずしも明確に結晶面が長辺凸部３５Ｂに現れるとは限らない。
【００５６】
特に符号を付さないが、メサ部３１の＋Ｙ′軸方向かつ＋Ｚ′軸方向の側面、およびメサ部３１の−Ｙ′軸方向かつ−Ｚ′軸方向の側面は、例えば、結晶面４５によって構成されている。メサ部３１の＋Ｙ′軸方向かつ−Ｚ′軸方向の側面、メサ部３１の−Ｙ′軸方向かつ＋Ｚ′軸方向の側面、および長辺凸部３５Ｂのメサ部３１側の側面は、例えば、結晶面４７によって構成されている。ただし、上述した他のＹ′軸方向における長さが比較的小さい面と同様に、必ずしも明確に結晶面が現れるとは限らない。
【００５７】
（水晶振動素子の製造方法の概略）
図４は、振動素子５の製造方法の手順の概要の一例を示すフローチャートである。また、図５（ａ）および図５（ｂ）は、水晶片１５が多数個取りされるウェハ５１の一部を示す平面図である。なお、以下では、製造工程の進行に伴って部材の形状等が変化しても、変化の前後で同じ符号を用いることがある。
【００５８】
ステップＳＴ１では、水晶からなるウェハ５１が準備される。なお、ここでいうウェハは、水晶片１５が多数個取りされる板状のものであればよく、円盤状でなくてもよい。例えば、ウェハ５１の平面形状は、矩形であってもよい。
【００５９】
ウェハ５１の準備は、例えば、公知の方法と同様でよい。具体的には、例えば、人工水晶に対してランバード加工およびスライシングを行うことによって、図１を参照して説明した角度でウェハが切り出される。さらに、その切り出されたウェハに対してラッピング、エッチングおよび／またはポリッシングを行うことにより、互いに平行な１対の主面を有するウェハ５１が形成される。
【００６０】
ステップＳＴ２では、図５（ａ）に示すように、ウェハ５１の１対の主面上に、ウェハ５１のエッチングのための第１マスク５３（ハッチングして示す領域）を形成する。第１マスク５３は、水晶片１５の外形（外周部３３の側面）を形成するエッチングに用いられるものであり、水晶片１５の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数の外形マスク部５３ａと、複数の外形マスク部５３ａ間に位置している枠部５３ｂと、複数の外形マスク部５３ａと枠部５３ｂとを接続している複数の接続部５３ｃとを有している。接続部５３ｃは、例えば、外形マスク部５３ａに対して、＋Ｘ軸方向（別の観点では引出電極１９側）の短辺の両端に対応する位置に接続されている。
【００６１】
第１マスク５３は、例えば、金属膜とその上に重なるレジスト膜との組み合わせからなる。金属膜は、例えば、クロムからなる。レジスト膜は、ポジ型およびネガ型のいずれのフォトレジストであってもよい。これらの形成は、公知の方法と同様でよい。例えば、まず、スパッタリング法等によりウェハ５１の主面上にその全面に亘って金属膜が形成される。次に、スピンコート法等により金属膜上にその全面に亘ってレジスト膜が形成される。次に、フォトリソグラフィーによってレジスト膜を図５（ａ）に示す形状にパターニングする。次に、レジスト膜を介して金属膜をエッチングし、金属膜を図５（ａ）に示す形状にパターニングする。これにより、第１マスク５３が形成される。なお、その後、レジスト膜を除去して金属膜のみによって第１マスク５３を構成してもよい。
【００６２】
ステップＳＴ３では、第１マスク５３を介してウェハ５１に対してウェットエッチングを行う。例えば、薬液を収容している液槽にウェハ５１を浸す。このエッチングは、第１マスク５３の開口の直下において、ウェハ５１に貫通孔が形成されるまで行われる。これにより、外形マスク部５３ａの直下に、水晶片１５の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数の水晶片部５５（図５（ｂ））が形成される。ただし、複数の水晶片部５５は、ウェハ５１のうち接続部５３ｃおよび枠部５３ｂの直下の部分を介して互いに接続されている。
【００６３】
ステップＳＴ４では、ウェハ５１から第１マスク５３が除去される。例えば、ウェハ５１は、第１マスク５３を除去するための適宜な薬液に浸される。
【００６４】
ステップＳＴ５では、図５（ｂ）に示すように、ウェハ５１の１対の主面上に、水晶片部５５のエッチングのための第２マスク５７（ハッチングして示す領域）を形成する。第２マスク５７は、水晶片部５５をメサ型にするエッチングに用いられるものであり、メサ部３１の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数のメサマスク部５７ａと、第１マスク５３の枠部５３ｂおよび接続部５３ｃと同様の形状を有する枠部５７ｂおよび接続部５７ｃとを有している。さらに、第２マスク５７は、凸部３５の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数のエッジマスク部５７ｄを有している。なお、第２マスク５７の形成方法は、例えば、公知の方法と同様でよい。具体的には、例えば、これらの第２マスク５７は、レジスト膜が公知の方法でパターニングされることにより形成される。
【００６５】
ステップＳＴ６では、第２マスク５７を介してウェハ５１に対してウェットエッチングを行う。例えば、薬液を収容している液槽にウェハ５１を浸す。このエッチングは、ステップＳＴ３とは異なり、第２マスク５７の開口直下において、水晶片部５５のエッチング量（外周部３３の掘り込み量）が所望の値に達するまで行われる。そして、外周部３３となる領域において水晶片部５５が掘り込まれ、メサ部３１および外周部３３が形成される。また、第２マスク５７は、エッジマスク部５７ｄを有していることから、凸部３５も形成される。
【００６６】
ステップＳＴ７では、ウェハ５１から第２マスク５７が除去される。例えば、ウェハ５１は、第２マスク５７を除去するための適宜な薬液に浸される。
【００６７】
ステップＳＴ８では、各水晶片部５５に１対の励振電極１７および１対の引出電極１９を形成する。これらの導電層の形成方法は、例えば、公知の方法と同様でよい。具体的には、例えば、これらの導電層は、マスクを介して導電材料が成膜されることにより形成され、または導電材料が成膜された後にマスクを介してエッチングされることにより形成される。
【００６８】
ステップＳＴ９では、ウェハ５１のうち第２マスク５７の枠部５７ｂの直下に位置していた部分から複数の水晶片部５５を分離する。例えば、水晶片部５５を押圧または吸引して、ウェハ５１のうち第２マスク５７の接続部５７ｃの直下に位置した部分を折る。これにより、個片化された複数の振動素子５が作製される。
【００６９】
（結晶面の形成）
ステップＳＴ３の外形エッチングおよびステップＳＴ６のメサエッチングにおける水晶片部５５（水晶片１５）の断面形状の変化を説明する。以下の説明においては、マスク直下においてもエッチングが進むアンダーカットの図示および説明は基本的に省略する。
【００７０】
まず、実施形態に係る水晶片部５５の説明に先立って、比較例に係る水晶片部１５５の断面形状の変化を説明する。実施形態に係る断面形状の変化の説明では、基本的に、比較例との相違部分についてのみ述べる。
【００７１】
（比較例に係るＸＹ′断面の形状変化）
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、比較例に係る水晶片部１５５の断面形状の変化を示す図であり、図１のIIIｂ−IIIｂ線に対応している。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は、本実施形態と比較例とで共通する図面であり、これらの図では、基本的に実施形態の符号を付し、必要に応じて比較例の符号を括弧内に付している。
【００７２】
図６（ａ）は、ウェハ５１の１対の主面に１対の第１マスク５３が形成された状態（ステップＳＴ２）を示している。１対の第１マスク５３同士において、外形マスク部５３ａのＸ軸方向の縁部の位置は、例えば、互いに一致している。
【００７３】
図６（ｂ）は、第１マスク５３を介してウェハ５１のエッチングがなされ、水晶片部１５５（５５）が形成された状態（ステップＳＴ３）を示している。このとき、水晶片部１５５（５５）の短辺に対応する側面には、図３（ｂ）を参照して説明した結晶面４１および４３が現れる。
【００７４】
図６（ｃ）は、ウェハ５１の１対の主面に１対の第２マスク１５７が形成された状態（ステップＳＴ５に対応）を示している。第２マスク１５７は、基本的には、エッジマスク部５７ｄが設けられていない点のみが実施形態の第２マスク５７と相違する。
【００７５】
図６（ｄ）は、第２マスク１５７を介した水晶片部１５５のエッチング（ステップＳＴ６に対応）が開始された状態を示している。水晶片部１５５の外周部１３３は、その１対の主面およびＸ軸方向の２つの側面においてエッチングされる。従って、外周部１３３がメサ部１３１に対して薄くなるとともに、水晶片部１５５の長さ（Ｘ軸方向）は短くなる。
【００７６】
外周部１３３の−Ｘ軸方向の側面は、依然として２つの結晶面４１によって構成されている。一方で、＋Ｘ軸方向の側面には、２つの結晶面４３に加えて、新たな結晶面１４３Ａおよび１４３Ｂ（以下、ＡおよびＢを省略することがある。）が現れる。結晶面１４３は、結晶面４３に対して主面側に位置する。結晶面１４３のＹ′軸方向に対する傾斜角θ１１は、例えば、約５８°（例えば５６°以上６０°以下）である。
【００７７】
図６（ｅ）は、第２マスク１５７を介した水晶片部１５５のエッチング（ステップＳＴ６に対応）がさらに進行した状態を示している。図６（ｄ）に対して、外周部１３３はさらに薄くなっており、水晶片１５５の長さはさらに短くなっている。
【００７８】
外周部１３３の−Ｘ軸方向の側面は、依然として２つの結晶面４１によって構成されている。一方で、＋Ｘ軸方向の側面において、結晶面４３は現れなくなり、２つの結晶面１４３によって側面が構成されている。
【００７９】
なお、水晶片部１５５の寸法および／またはエッチング条件（例えばエッチング時間）によっては、メサエッチングが進行すると、−Ｘ軸方向においても新たな結晶面（例えばＹ′軸に対する傾斜角が約２５°）が現れたり、＋Ｘ軸方向においてさらに新たな結晶面（例えばＹ′軸に対する傾斜角が約８６°）が現れたりすることもある。
【００８０】
水晶片１５（水晶片部５５、１５５）のＸ軸方向の長さを設計および／または測定するときには、例えば、最も長くなる位置での長さが基準とされる。例えば、図６（ｃ）においては、２つの結晶面４１がなす稜線のＸ軸方向における位置と、２つの結晶面４３がなす稜線のＸ軸方向における位置とを基準として、水晶片部１５５の長さが規定される。
【００８１】
図６（ｄ）においても、図６（ｃ）と同様に、水晶片部１５５の長さは、２つの結晶面４１がなす稜線のＸ軸方向における位置と、２つの結晶面４３がなす稜線のＸ軸方向における位置とを基準として規定される。一方、図６（ｅ）においては、−Ｘ軸方向の基準は、図６（ｃ）および図６（ｄ）と同様に、２つの結晶面４１がなす稜線の位置であるが、＋Ｘ軸方向の基準は、新たな２つの結晶面１４３がなす稜線の位置となる。また、結晶面のＸ軸方向におけるエッチング速度は、結晶面の種類によって異なる。
【００８２】
従って、外周部１３３の側面において、２つの結晶面４３が消えて新たな２つの結晶面１４３によって稜線が構成されると、エッチングによる水晶片部１５５の長さの変化率は、２つの結晶面４３が消える前の変化率から変化する。
【００８３】
図７は、エッチング時間と、水晶片部１５５（５５）の長さの変化との関係を示す図である。横軸ｔは、エッチング時間を示し、縦軸Ｌは水晶片部１５５（５５）の長さを示している。図中、Ｅの記号で示したマークは、結晶面４３が現れる状態が維持されたと仮定した場合の長さＬの変化を示しており、ＣＥの記号で示したマークは、比較例のように結晶面４３がメサエッチングの途中で消えたと仮定した場合の長さＬの変化を示している。この図は、シミュレーション計算から得られている。
【００８４】
この図に示されているように、結晶面４３が維持されている場合においては、エッチング時間ｔに対する長さＬの変化率は概ね一定である。一方、時点ｔ１において結晶面４３が消えると、エッチング時間ｔに対する長さＬの変化率は、例えば、大きくなる。
【００８５】
水晶片１５の長さＬは、クリスタルインピーダンス等の振動素子５の特性に影響を及ぼす。しかし、比較例のようにエッチングの途中で長さＬの変化率が変化すると、エッチング時間によって水晶片１５の長さＬを調整することが困難になる。
【００８６】
（実施形態に係るＸＹ′断面の形状変化）
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、実施形態に係る水晶片部５５の断面形状の変化を示す図であり、比較例に係る図６（ｃ）〜図６（ｅ）に対応している。図６（ａ）および図６（ｂ）が実施形態の断面形状の変化も示していることは、既に述べたとおりである。
【００８７】
図８（ａ）は、第２マスク５７が形成された状態（ステップＳＴ５）を示している。第２マスク５７は、短辺凸部３５Ａに対応するエッジマスク部５７ｄを有している。エッジマスク部５７ｄは、例えば、水晶片部５５の主面のうち結晶面４３と接する縁部に位置している。１対の第２マスク５７同士において、メサマスク部５７ａおよびエッジマスク部５７ｄのＸ軸方向の縁部の位置は、例えば、互いに一致している。
【００８８】
図８（ｂ）は、第２マスク５７を介した水晶片部５５のエッチング（ステップＳＴ６）が開始された状態を示している。第２マスク５７がエッジマスク部５７ｄを有していることから、＋Ｘ軸方向の側面におけるエッチングは、第１マスク５３を介したエッチング（ステップＳＴ３）と同様に進行する。従って、例えば、比較例における結晶面１４３は現れず、２つの結晶面４３によって＋Ｘ軸方向の側面が構成されている状態が維持される。
【００８９】
図８（ｃ）は、第２マスク５７を介した水晶片部５５のエッチング（ステップＳＴ６）がさらに進行した状態（例えばエッチングが完了した状態）を示している。図８（ｂ）に対して、外周部３３はさらに薄くなっており、水晶片部５５の長さはさらに短くなっているが、結晶面４３は維持されている。外周部３３は、短辺凸部３５Ａよりも掘り下げられ、外周部３３に対する高さがメサ部３１と同等の短辺凸部３５Ａが形成される。
【００９０】
このように結晶面４３が維持されることによって、例えば、エッチング時間に対する長さＬの変化率の変化が抑制される。すなわち、図７において記号Ｅのマークで示したような長さＬの変化率が得られる。
【００９１】
なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は比較例と実施形態とで共通であると述べたが、比較例と実施形態とでは、＋Ｘ軸方向の側面のエッチング速度が異なることから、第１マスク５３の外形マスク部５３ａの寸法は互いに異なっていてよい。例えば、実施形態は、比較例に比較して、外形マスク部５３ａのＸ軸方向の長さが短くてよい。
【００９２】
本開示ではアンダーカットの図示を省略していることから（理想的なエッチングを図示していることから）、図８（ａ）〜図８（ｃ）においては、＋Ｘ軸方向の側面のエッチングは進行しておらず、−Ｘ軸方向の側面のエッチングのみによって長さＬが変化している。ただし、実際には、アンダーカットによって＋Ｘ軸方向からもエッチングが進み、長さＬが変化してよい。
【００９３】
アンダーカットが進むことによって、エッジマスク部５７ｄの直下全体が若干エッチングされてもよい。この場合、短辺凸部３５Ａの外周部３３の主面からの高さは、メサ部３１の高さよりも低くなる。別の観点では、エッジマスク部５７ｄの幅（短辺凸部３５Ａに関してはＸ軸方向）を適宜に設定することによって、短辺凸部３５Ａの高さは、メサ部３１の高さ以下の範囲で調整可能である。
【００９４】
上記のようにアンダーカットが進むことにより、結晶面１４３が現れてもよい。この場合において、結晶面１４３は、短辺凸部３５Ａの側面（一部または全体）のみに位置してもよいし、外周部３３の側面にまで広がってもよい。なお、結晶面１４３が短辺凸部３５Ａの側面全体に位置し、外周部３３の側面に広がっていない場合、短辺凸部３５Ａは、結晶面４３に接しつつも、その側面が結晶面４３とは面一とはならない構成となる。また、結晶面１４３が外周部３３の側面にまで広がっている場合、短辺凸部３５Ａは、外周部３３の側面を構成する結晶面４３および１４３のうち結晶面１４３に接することになる。
【００９５】
本開示の製造方法においては、短辺凸部３５Ａが最終的に残らなくてもよい。この場合であっても、例えば、最終的に結晶面４３が残れば、エッチング時間に対する長さＬの変化率を一定に保つという効果が奏される。
【００９６】
本開示の製造方法に関して、エッジマスク部５７ｄが、水晶片部５５の主面のうち結晶面（例えば結晶面４３または４５）に接する縁部に位置しているという場合、例えば、エッジマスク部５７ｄと結晶面との間に若干のずれがあってもよい。例えば、１０μｍ以下または水晶片１５の長さの２％以下のずれがあってもよい。エッジマスク部５７ｄが結晶面４３側へ若干はみ出していても、そのようなずれがなくても、いずれにせよ、現実にはアンダーカットが進む。逆に、エッジマスク部５７ｄが結晶面４３から若干離れており、新たな２つの結晶面１４３が若干現れたとしても、ずれが僅かであれば、すぐに結晶面１４３は消える。また、現れた結晶面１４３が消えなかったとしても、結晶面４３が消えるほどに結晶面１４３が広がらなければ、例えば、長さＬの変化率維持の効果は奏される。
【００９７】
（比較例に係るＹ′Ｚ′断面の形状変化）
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、比較例に係る水晶片部１５５の断面形状の変化を示す図であり、図１のIIIｄ−IIIｄ線に対応している。また、図９（ａ）〜図９（ｅ）は、エッチング過程の時期に関しては、図６（ａ）〜図６（ｅ）に対応している。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）は、本実施形態と比較例とで共通する図面であり、これらの図では、基本的に実施形態の符号を付し、必要に応じて比較例の符号を括弧内に付している。
【００９８】
図９（ａ）は、ウェハ５１の１対の主面に１対の第１マスク５３が形成された状態（ステップＳＴ２）を示している。１対の第１マスク５３同士において、外形マスク部５３ａのＺ′Ｘ方向の縁部の位置は、例えば、互いに若干ずれている。
【００９９】
図９（ｂ）は、第１マスク５３を介してウェハ５１のエッチングがなされ、水晶片部１５５（５５）が形成された状態（ステップＳＴ３）を示している。このとき、水晶片部１５５（５５）の長辺に対応する側面には、図３（ｄ）を参照して説明した結晶面４５および４７が現れる。
【０１００】
結晶面４５および４７はＹ′軸に対する傾斜角が互いに異なるが、１対の第１マスク５３間において、外形マスク部５３ａの位置を互いにずらすことによって、結晶面４５および４７が交差する稜線のＹ′軸方向の位置は適宜な位置とされる。
【０１０１】
図９（ｃ）は、ウェハ５１の１対の主面に１対の第２マスク１５７が形成された状態（ステップＳＴ５に対応）を示している。第２マスク１５７は、既に述べたように、基本的には、エッジマスク部５７ｄが設けられていない点のみが実施形態の第２マスク５７と相違する。
【０１０２】
図９（ｄ）は、第２マスク１５７を介した水晶片部１５５のエッチング（ステップＳＴ６に対応）が開始された状態を示している。水晶片部１５５の外周部１３３は、その１対の主面およびＺ′軸方向の２つの側面においてエッチングされる。従って、外周部１３３がメサ部１３１に対して薄くなるとともに、水晶片部１５５の幅（Ｚ′軸方向）は狭くなる。
【０１０３】
外周部１３３のＺ′軸方向の側面において、結晶面４７側（−Ｚ′軸方向の側面では＋Ｙ′軸方向、＋Ｚ′軸方向の側面では−Ｙ′軸方向）では、結晶面４７と主面とが交差する状態が維持されている。一方、結晶面４５側（−Ｚ′軸方向の側面では−Ｙ′軸方向、＋Ｚ′軸方向の側面では＋Ｙ′軸方向）では、新たな結晶面１４５Ａおよび１４５Ｂ（以下、ＡおよびＢを省略することがある。）が現れる。
【０１０４】
結晶面１４５は、結晶面４５に対して主面側（−Ｚ′軸方向の側面では−Ｙ′軸方向、＋Ｚ′軸方向の側面では＋Ｙ′軸方向）に位置する。結晶面１４５のＹ′軸方向に対する傾斜角θ１２は、例えば、約１８°（例えば１６°以上２０°以下）である。
【０１０５】
エッチング条件等によっては、結晶面１４５が現れると同時またはその前後において、結晶面１４５よりも主面側に位置する結晶面１４７Ａおよび１４７Ｂ（図９（ｅ）。以下、ＡおよびＢを省略することがある。）が現れる。結晶面１４７のＹ′軸方向に対する傾斜角θ１３は、例えば、約３７°（例えば３５°以上３９°以下）である。
【０１０６】
図９（ｅ）は、第２マスク１５７を介した水晶片部１５５のエッチング（ステップＳＴ６に対応）がさらに進行した状態を示している。図９（ｄ）に対して、外周部１３３はさらに薄くなっており、水晶片１５５の幅はさらに短くなっている。
【０１０７】
外周部１３３のＺ′軸方向の側面において、結晶面４７は維持されている一方で、結晶面４５は現れなくなり、結晶面４７と結晶面１４５によって側面の稜線が構成されている。なお、メサエッチングの時間をさらに長くすると、結晶面４７と結晶面１４５との間においても新たな結晶面（例えばＹ′軸に対する傾斜角が約１０°）が現れることもある。
【０１０８】
水晶片１５（水晶片部５５、１５５）の幅（Ｚ′軸方向）についても、Ｘ軸方向と同様の課題が生じる。すなわち、結晶面４５が消え、側面の稜線を構成する結晶面が他の結晶面に代わると、エッチング時間に対する幅の変化率が変化する。
【０１０９】
（実施形態に係るＹ′Ｚ′断面の形状変化）
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、実施形態に係る水晶片部５５の断面形状の変化を示す図であり、比較例に係る図９（ｃ）〜図９（ｅ）に対応している。図９（ａ）および図９（ｂ）が実施形態の断面形状の変化も示していることは、既に述べたとおりである。
【０１１０】
図１０（ａ）は、第２マスク５７が形成された状態（ステップＳＴ５）を示している。第２マスク５７は、長辺凸部３５Ｂに対応するエッジマスク部５７ｄを有している。エッジマスク部５７ｄは、例えば、水晶片部５５の主面のうち結晶面４５と接する縁部に位置している。１対の第２マスク５７間において、メサマスク部５７ａのＺ′軸方向の縁部の位置は、例えば、互いに若干ずれている。
【０１１１】
図１０（ｂ）は、第２マスク５７を介した水晶片部５５のエッチング（ステップＳＴ６）が開始された状態を示している。第２マスク５７がエッジマスク部５７ｄを有していることから、Ｚ′軸方向の側面のうち結晶面４５側（−Ｚ′軸方向の側面では−Ｙ′軸方向、＋Ｚ′軸方向の側面では＋Ｙ′軸方向）の部分におけるエッチングは、第１マスク５３を介したエッチング（ステップＳＴ３）と同様に進行する。従って、例えば、比較例における結晶面１４５および１４７は現れず、結晶面４５および４７によってＺ′軸方向の側面が構成されている状態が維持される。
【０１１２】
図１０（ｃ）は、第２マスク５７を介した水晶片部５５のエッチング（ステップＳＴ６）がさらに進行した状態（例えばエッチングが完了した状態）を示している。図１０（ｂ）に対して、外周部３３はさらに薄くなっているが、結晶面４５は消えることなく維持されている。このように結晶面４５が維持されることによって、エッチング時間に対する幅の変化率の変化が抑制される。外周部３３は、長辺凸部３５Ｂよりも掘り下げされ、外周部３３に対する高さがメサ部３１と同等の長辺凸部３５Ｂが形成される。
【０１１３】
なお、図９（ａ）および図９（ｂ）は比較例と実施形態とで共通であると述べたが、比較例と実施形態とでは、Ｚ′軸方向の側面のエッチング速度が異なることから、第１マスク５３の外形マスク部５３ａの寸法は互いに異なっていてよい。
【０１１４】
結晶面４５と結晶面４７とが交差する稜線のＹ′軸方向における位置は、例えば、外形マスク部５３ａのＺ′軸方向の縁部の位置を１対の第１マスク５３間において適宜にずらすことによって設定されてよい。図１０（ｄ）において、前記の稜線は、外周部３３の厚みの範囲内に収まっているが、長辺凸部３５Ｂにのみ残り、外周部３３の側面は結晶面４７のみによって形成されてもよい。すなわち、長辺凸部３５Ｂが接する結晶面は、結晶面４５でなく、結晶面４７であってもよい。
【０１１５】
本開示ではアンダーカットの図示を省略していることから（理想的なエッチングを図示していることから）、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）においては、結晶面４５のエッチングは進行しておらず、水晶片部５５の幅（Ｚ′軸方向）は変化していない。ただし、実際には、アンダーカットによって幅が狭くされてよい。
【０１１６】
アンダーカットが進むことによって、エッジマスク部５７ｄの直下全体が若干エッチングされてもよいこと（長辺凸部３５Ｂの高さがメサ部３１の高さ未満とされてもよいこと）、アンダーカットが進むことにより結晶面１４５または１４７が現れてもよいこと、現れた結晶面１４５または１４７の広さが適宜な広さとされてよいこと（長辺凸部３５Ｂの側面が結晶面４５と面一でなくてもよいこと、長辺凸部３５Ｂが結晶面４５ではなく、結晶面１４５または１４７に接してもよいこと）、本開示の製造方法においては、長辺凸部３５Ｂが最終的に残らなくてもよいこと等は、ＸＹ′断面と同様である。
【０１１７】
以上のとおり、本実施形態では、振動素子５は、水晶片１５、１対の励振電極１７および（少なくとも）１対のパッド部１９ａを有している。水晶片１５は、１対の主面と、１対の主面の外縁同士をつなぎ、少なくとも一部が結晶面からなる側面とを有している。また、水晶片１５は、メサ部３１と、平面視においてメサ部３１を囲み、１対の主面間の厚みがメサ部３１よりも薄い外周部３３とを有している。１対の励振電極１７は、メサ部３１において１対の主面にそれぞれ位置している。１対のパッド部１９ａは、外周部３３において１対の主面の一方に位置しており、１対の励振電極１７と電気的に接続されている。そして、水晶片１５は、１対の主面のうち結晶面（例えば４３、４５または４７）に接する縁部の少なくとも一部において、メサ部３１の外周部３３からの高さ以下の高さで外周部３３から突出する少なくとも１つの凸部３５を有している。
【０１１８】
従って、例えば、水晶片１５の側面を構成する結晶面は、外周部３３だけでなく、凸部３５にも位置する。その結果、例えば、結晶面の広さを外周部３３の側面の広さを超えて調整することができる。すなわち、設計の自由度が向上する。側面（結晶面）の広さは、クリスタルインピーダンス等に影響を及ぼし得るから、振動特性の調整の自由度が高くなることも期待される。また、凸部３５が設けられることによって、例えば、外周部３３が薄くされることによる水晶片１５の強度低下を低減することができる。その結果、例えば、水晶片１５の自重および／またはバンプ２１の収縮応力等によって意図しない応力が水晶片１５に生じ、水晶片１５の振動特性が所望のものからずれるおそれを低減できる。その一方で、凸部３５は、水晶片１５の主面の縁部に位置し、メサ部３１から最大限離されるから、凸部３５がメサ部３１の振動特性に意図しない影響を及ぼす蓋然性が低減される。
【０１１９】
また、本実施形態では、水晶片１５は、ＡＴカット板である。前記の少なくとも１つの凸部３５は、１対の主面のうち＋Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｘ軸方向に位置する短辺に沿って設けられている短辺凸部３５Ａと、１対の主面のうち−Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｘ軸方向に位置する短辺に沿って設けられている短辺凸部３５Ａとを、含んでいる。
【０１２０】
従って、例えば、短辺凸部３５Ａが突条であることによって、上述した設計の自由度の向上または強度向上の効果が増大する。また、通常、引出電極１９は短辺に隣接して設けられる。従って、例えば、外周部３３の主面上だけでなく、短辺凸部３５Ａの表面上にパッド部１９ａを設けることによって、パッド部１９ａとバンプ２１との接合面積を大きくし、実装の信頼性を向上させることができる。また、例えば、１対のバンプ２１の収縮応力が水晶片１５の短辺を曲げるように作用しても、短辺凸部３５Ａの補強効果によってメサ部３１への応力の伝達が緩和される。
【０１２１】
また、本実施形態では、水晶片１５は、ＡＴカット板である。前記の少なくとも１つの凸部３５は、１対の主面のうち＋Ｙ′軸方向に面する主面において＋Ｚ′軸方向に位置する長辺に沿って設けられている長辺凸部３５Ｂと、１対の主面のうち−Ｙ′軸方向に面する主面において−Ｚ′軸方向に位置する長辺に沿って設けられている長辺凸部３５Ｂと、を含んでいる。
【０１２２】
従って、例えば、長辺凸部３５Ｂが突条であることによって、上述した設計の自由度の向上または強度向上の効果が増大する。また、水晶片１５は、長手方向において片持ち梁のように支持される態様が多く、この態様においては長手方向における曲げモーメントが大きくなる。しかし、長辺凸部３５Ｂの補強効果によって、そのような曲げモーメントのメサ部３１への伝達が緩和される。
【０１２３】
また、本実施形態では、振動素子５の製造方法は、第１マスク形成ステップ（ＳＴ２）、外形エッチングステップ（ＳＴ３）、第２マスク形成ステップ（ＳＴ５）、メサエッチングステップ（ＳＴ６）および導電膜形成ステップ（ＳＴ８）を有している。第１マスク形成ステップでは、水晶ウェハ５１の１対の主面に１対の第１マスク５３を形成する。外形エッチングステップでは、１対の第１マスク５３を介して水晶ウェハ５１にウェットエッチングを行い、１対の主面と、エッチングによって現れる結晶面（例えば４１、４３、４５または４７）を含み、当該１対の主面の外縁同士をつなぐ側面とを有する水晶片部５５を形成する。第２マスク形成ステップでは、１対の第１マスク５３が除去された水晶片部５５の１対の主面に１対の第２マスク５７を形成する。メサエッチングステップでは、１対の第２マスク５７を介して水晶片部５５のウェットエッチングを行い、メサ部３１と、平面視においてメサ部３１を囲み、１対の主面間の厚みがメサ部３１よりも薄い外周部３３とを形成する。導電膜形成ステップでは、メサ部３１において水晶片部５５の１対の主面にそれぞれ位置する１対の励振電極１７と、外周部３３において水晶片部５５の１対の主面の一方に位置し、１対の励振電極１７に電気的に接続される１対のパッド部１９ａとを形成する。１対の第２マスク５７の少なくとも一方は、水晶片部５５の主面のうちメサ部３１となる領域を覆うメサマスク部５７ａと、水晶片部５５の主面のうち結晶面（４１、４３、４５または４７）と接する縁部の少なくとも一部を覆う少なくともエッジマスク部５７ｄと、を有している。
【０１２４】
従って、例えば、上述した結晶面に接する凸部３５を実現でき、ひいては、上述した効果を奏することができる振動素子５を実現できる。また、例えば、アンダーエッチングの影響を無視すれば、エッジマスク部５７ｄが接する結晶面のエッチングは進行しないから、掘り込み量に対して長さまたは幅の短縮量を短くして、ウェハ５１において捨て代となる面積を縮小することができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、エッジマスク部５７ｄが設けられる縁部が接する結晶面は、第２マスク５７にエッジマスク部５７ｄを設けずにメサエッチングステップ（ステップＳＴ６）を行った場合に、外周部３３の主面との間に他の結晶面（例えば１４３または１４５）が現れる結晶面（例えば４３または４５）である。
【０１２６】
従って、例えば、図６（ａ）〜図１０（ｃ）を参照して説明したように、メサエッチング前に水晶片部５５の長さを規定していた結晶面（例えば４３または４５）が消えてしまうおそれが低減される。その結果、エッチング時間による水晶片１５の長さの調整が容易化される。また、水晶片１５の側面の形状が振動特性に及ぼす影響は、厚みすべり振動と種々の不要な振動モードとの結合が複雑に関連しており、新たな結晶面（例えば１４３または１４５）が現れた場合、必ずしも特性が向上するとは限らない。従って、例えば、エッジマスク部５７ｄによって新たな結晶面が現れることを抑制し、および／またはメサエッチング前からの結晶面を維持するという選択肢が増えることによって（設計の自由度が向上することによって）、振動特性のさらなる向上が見込まれる。
【０１２７】
なお、以上の実施形態において、水晶振動子１は水晶振動デバイスの一例であり、パッド部１９ａはパッドの一例である。
【０１２８】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１２９】
水晶振動素子を有する水晶振動デバイスは、水晶振動子に限定されない。例えば、水晶振動素子に加えて、水晶振動素子に電圧を印加して発振信号を生成する集積回路素子（ＩＣ：Integrated Circuit）を有する発振器であってもよい。また、例えば、水晶振動デバイス（水晶振動子）は、水晶振動素子の他に、サーミスタ等の他の電子素子を有するものであってもよい。また、水晶振動デバイスは、恒温槽付のものであってもよい。水晶振動デバイスにおいて、水晶振動素子をパッケージングするパッケージの構造は、適宜な構成とされてよい。例えば、パッケージは、上面および下面に凹部を有する断面Ｈ型のものであってもよい。
【０１３０】
水晶振動素子は、厚みすべり振動を利用するものに限定されないし、水晶片は、ＡＴカット板に限定されない。水晶振動素子または水晶片は、メサ型とされ得るものであればよい。例えば、水晶片は、ＢＴカット板であってもよい。また、水晶振動素子は、片持ち梁状に支持されるもの（１対のパッドが一端側に設けられるもの）に限定されず、両端が支持されるものであってもよい。
【０１３１】
実施形態では、メサエッチングによって主面と第１結晶面との間に新たな第２結晶面が現れる構成において、第１結晶面に隣接して凸部を設けたが、そのような第１結晶面に必ずしも凸部が隣接する必要はない。逆に、メサエッチングを行っても主面と第３結晶面との間に新たな結晶面が現れない構成において、第３結晶面に隣接して凸部を設けてもよい。
【０１３２】
凸部の配置位置（主面の平面視における平面形状）も適宜に設定されてよい。例えば、凸部は、水晶片の１対の主面の少なくとも一方において、全周に亘って延びていてもよい。この場合、例えば、結晶面を広げたり、縁部の補強を行ったりする効果が増大する。また、凸部は、水晶片の主面の短辺または長辺の全長に亘って延びるのではなく、一部においてのみ延びてもよい。例えば、短辺および／または長辺の中央側の大部分（例えば全長の９割以下）にのみ凸部を設けることにより、大部分においては新たな結晶面の形成を抑制し、角部においては新たな結晶面の形成によって面取りを行ってもよい。
【０１３３】
凸部は、水晶片の１対の主面のうち一方のみに設けられてもよい。別の観点では、エッジマスク部は、１対の第２マスクのうち一方のみに設けられてもよい。複数の凸部が設けられる場合において、複数の凸部の高さは互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１…水晶振動子（水晶振動デバイス）、５…水晶振動素子、１５…水晶片、３１…メサ部、３３…外周部、１７…励振電極、１９…引出電極、１９ａ…パッド部、４３…結晶面。
【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】
0006745883.tif 000008
【図８】
0006745883.tif 000009
【図９】
0006745883.tif 000010
【図１０】
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