(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより振動子の外形形状と前記振動子の周辺に枠を形成し、
前記振動子表面に第１の励振電極を形成し、前記枠の表面にフレーム電極を形成し、
前記振動子表面に前記第１の励振電極と離間した重りを形成し、
前記重りをトリミングして前記振動子の周波数または温度特性の調整を行い、
前記第１の励振電極と前記フレーム電極を剥離し、
前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、
前記金属膜をパターニングし互いに電気的に接続された第２の励振電極と接合膜を形成する工程とからなる圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより複数の振動子の外形形状と前記振動子それぞれの周辺に枠を形成し、
前記複数の振動子それぞれの表面に重りと第１の励振電極を形成し、前記複数の振動子のそれぞれ枠の表面に前記第１の励振電極と離間したフレーム電極を形成し、
前記振動子表面に前記第１の励振電極と離間した重りを形成し、
前記重りをトリミングして前記振動子の周波数または温度特性の調整を行い、
前記第１の励振電極とフレーム電極を剥離し、
前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、
前記金属膜をパターニングし第２の励振電極と電気的に接続された接合膜を形成する工程とからなる圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
圧電振動子片と、前記圧電振動子片の基端部に一体的に接続され当該圧電振動子片の周囲を囲む枠状部とを有する圧電振動板と、前記圧電振動子片の両側表面に設けられて前記圧電振動子片を振動させる一対の励振電極と、前記枠状部の上下面に形成され前記励振電極と連結する接合膜と、前記圧電振動板の両面側に、前記圧電振動子片の振動を妨げることなく前記圧電振動子片を前記接合膜を介して気密封止する一対の蓋体とを具備する圧電振動子の製造方法において、
個々の独立に配置された前記一対の励振電極と該励振電極と連結するフレーム電極からなる電極構造体の周波数または温度特性の調整後剥離し、
他の励振電極と電気的に接続された接合膜を前記圧電振動片に形成する圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
振動子の表面に第１の励振電極と、前記励振電極に離間してフレーム電極を形成する工程と、
前記振動子の先端部に重りを形成する工程と、
前記重りをトリミングして前記振動子の周波数または温度特性の調整を行う工程と、
前記第１の励振電極及び前記フレーム電極を剥離する工程と、
前記圧電振動子の表面に第２の励振電極と接合膜を形成する工程とを有する圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記重りの材料は前記第１の励振電極及び前記フレーム電極と異なる材料である請求項４に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
前記接合膜は前記第２の励振電極に連設して形成する請求項５に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
前記トリミングは、前記周波数または前記温度特性が所定の規格内に調整されるまで行い、前記第２の励振電極厚みは前記第１の励振電極厚みと略同一である請求項６に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
もとの請求項３を独立させたもの
圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより振動子の外形形状と前記振動子の周辺に枠を形成し、
前記振動子表面に第１の励振電極を形成し、前記枠の表面にフレーム電極を形成し、
前記振動子表面に前記第１の励振電極と離間した重りを形成し、
前記重りをトリミングし、
前記第１の励振電極と前記フレーム電極を剥離し、
前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、
前記金属膜をパターニングし互いに電気的に接続された第２の励振電極と接合膜を形成する工程とからなる圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより複数の振動子の外形形状と前記振動子それぞれの周辺に枠を形成し、
前記複数の振動子それぞれの表面に重りと第１の励振電極を形成し、前記複数の振動子のそれぞれ枠の表面に前記第１の励振電極と離間したフレーム電極を形成し、
前記重りをトリミングし、
前記第１の励振電極とフレーム電極を剥離し、
前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、
前記金属膜をパターニングして、第２の励振電極と前記第２の励振電極と電気的に接続された接合膜を形成する工程と、からなる圧電振動子の製造方法。
【請求項１０】
前記金属膜をパターニングする工程において、前記複数の振動子の表面に形成された前記接合膜が、互いに電気的に接続されるようにパターニングする請求項９に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
第一のウエハに、それぞれ圧電振動子片と前記圧電振動子片の基端部に一体的に接続されて前記圧電振動子片の周囲を囲む枠状部とからなる複数の振動子を形成する工程と、
前記複数の振動子表面に第１の励振電極を形成し、前記枠状部の表面にフレーム電極を形成する工程と、
前記複数の振動子表面に前記第１の励振電極と離間した重りを形成する工程と、
前記重りをトリミングして前記振動子の周波数または温度特性の調整を行う工程と、
前記第１の励振電極と前記フレーム電極を剥離する工程と、
前記枠状部と前記複数の振動子の表面に金属膜を形成する工程と、
前記複数の振動子の表面に第２の励振電極を形成し、前記第２の励振動電極と電気的に接続され、かつ隣り合う前記複数の振動子を電気的に接続する接合膜を形成する工程と、
第二のウエハにそれぞれ前記圧電振動子片の振動を妨げることなく気密封止するリッドを複数形成する工程と、
第三のウエハに、前記圧電振動子片の振動を妨げることなく気密封止するベースを複数形成する工程と、
前記第一のウエハを前記第二のウエハと前記第三のウエハとにより挟持し、陽極接合により同時に接合する工程と、
前記接合されたウエハの所定位置を切断する工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話及び携帯情報端末等に用いられる圧電振動子の電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧電振動子としては、例えば、圧電振動子片とその基端部において一体的に形成された枠上部からなる振動子の上下面に、圧電振動子片の振動を妨げない程度の空間を有する凹部を有する一対のリッドとベースを具備する構造のものがある。
大面積のウェハ上に前述のような圧電振動子の各部材を複数形成し、ウェハ単位で量産しようとする場合、個々の振動片上に形成する励振電極膜等の電極パターンは、振動片を個々に励振させ電気的特性を把握するために、これらの電極パターンそれぞれを独立して配置する必要がある。
【０００３】
このような構造において、陽極接合など接合膜を介在させて、高温下で、かつ電圧を印加して部材同士の接合を行う方法を採用するにあたっては、複数の振動子を形成した独立したウェハの電極パターンを、個々の振動片の特性を把握し調整した後に、それぞれを短絡する、蓋体と接合可能なショート用スパッタ膜を付加し、各電極パターンが全て接続されることにより、基板両面の接合膜に同時に給電することを可能とし、接合を行っていた。
【０００４】
図１は従来の分解斜視図、図２は従来の上面透視図、図３は従来の圧電振動子の断面図である。
従来の圧電振動子は、例えば、水晶（ＳｉＯ2）からなる音叉型の水晶振動子片１１０を有する水晶振動子であり、図示するように、水晶振動子片１１０を有する振動子２０と、この振動子２０の両面に接合されて水晶振動子片１１０を振動可能な状態で気密封止する一対の蓋体であるリッド１０とベース３０とを具備する。従来の振動子２０は、図１、図２、図３に示すように、音叉型の水晶振動子片１１０と、その基端部と一体的に接続され水晶振動子片１１０の周囲を囲む枠状部１００とを有する。
【０００５】
一対の蓋体であるリッド１０とベース３０は、例えば、ソーダライムガラス等で形成され、それぞれ、水晶振動子片１１０に対応する領域に水晶振動子片１１０の振動を妨げない程度の空間を画成する凹部キャビティー９０を有する。
また、このようなリッド１０とベース３０が接合される振動子２０には、図３に示すように、その表裏両面及び側面に水晶振動子片１１０を振動させるための励振電極膜８０、８１が形成されると共に、枠状部１００に対応する領域に励振電極膜８０、８１と同一材料からなり、リッド１０およびベース３０との実際の接合部となる接合膜４０、４１が設けられている。
そして、この接合膜４０、４１によりリッド１０とベース３０とが、詳しくは後述するが、いわゆる陽極接合によって振動子２０の上下面に接合される。
【０００６】
上記従来の水晶振動子の製造工程においては、振動子２０、リッド１０、およびベース３０それぞれが、フォトリソグラフィーによるエッチングでウェハに複数形成される。図４に示すように、振動子２０は、第一のウェハである１枚の水晶ウェハ１３０上に複数の水晶振動子片１１０を形成される。すなわち、水晶ウェハ１３０に複数の振動子２０を一体的に形成する。また同時に水晶振動子片１１０の長手方向における各水晶振動子片１１０の間に貫通孔１２１が形成され、この貫通孔１２１の内面は水晶ウェハ１３０を切断後、振動子２０の側面の一部となる。
【０００７】
リッド１０、ベース３０は例えば、ソーダライムガラスからなるガラスウェハ１４０、１５０に形成される。これらのウェハ上に水晶ウェハ１３０の各水晶振動子片１１０に対応して凹部キャビティー９０をフォトリソグラフィーによるエッチングで複数形成する。すなわち、第二のウェハであるガラスウェハ１４０に複数のリッド１０を、第三のウェハであるガラスウェハ１５０に複数のベース３０を一体的に形成する。また同時に、ガラスウェハ１５０の水晶ウェハ１３０の貫通孔１２１に対応する部分には、水晶ウェハ１３０の貫通孔１２１よりも大きいスルーホール１２０が形成され、このガラスウェハ１５０に形成されるスルーホール１２０の内面は、ガラスウェハ１４０、１５０を切断後、それぞれリッド１０とベース３０の側面の一部となる。
【０００８】
図4に示すように、水晶ウェハ１３０上に形成された複数の振動子２０の水晶振動子片１１０の上下面および側面には励振電極膜８０、８１、枠状部１００の上下面の接合膜４０、４１、および水晶振動子片１１０の基端部に取出電極５０が、水晶ウェハ１３０の全表面にわたって成膜される同一のスパッタ膜から形成される。スパッタ膜の材質はＡｌ、Ｃｒ、およびこれらの合金等が用いられるが、本実施形態ではＡｌを使用し形成した。このＡｌスパッタ膜をフォトリソグラフィーによりパターニングし、励振電極８０、８１、取出電極５０などの電極と接合膜４０、４１等からなる電極パターンを各振動子２０の上下面に形成する。
【０００９】
一方の極である励振電極膜８０は接合膜４０に、他方の極である励振電極８１は接合膜４１にそれぞれ延設され接続される。更に、接合膜４1は振動子２０の水晶振動子片１１０の基端部側の枠状部１００の短手方向の端部側面、つまり水晶ウェハ１３０上の貫通孔１２１の内壁面を介して振動子２０の反対側の表面に延設されている。なお、振動子２０の両面に形成される接合膜４０及び接合膜４１の少なくとも一部は、両面においてそれぞれリッド１０及びベース３０の凹部キャビティー９０を取り囲むように形成されており、接合後は凹部キャビティー９０内部が気密に封止されるようになっている。
【００１０】
この段階では各振動子２０の電極パターン１６０は図4のように独立しており、シール部とは異極となる取出電極５０を使用して振動子の特性の調整が可能であり、この段階で水晶振動子片１１０の周波数調整を行う。
【００１１】
図5は、従来の部分的工程フローである。この方法では図示されたように、成膜時や周波数調整時のレーザートリミングなどで接合膜40（または41）に異物の付着が発生する。この異物は陽極接合時にリッド10と接合膜40、またはベース30と接合膜41との間に隙間が発生し、接合を妨げるものとなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の方法では、周波数を調整する為の成膜プロセスや、レーザートリミングなどで発生する異物などの汚染物質により接合後の特性にばらつきが生じていた。
また、ショートスパッタ膜のそれぞれが持つ電気的抵抗値やショートスパッタ膜による段差の発生によっても特性のばらつきが発生していた。
本発明は、このような事情に鑑み、接合面に段差が無く、抵抗値も低く均一な電極構造を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより振動子の外形形状と前記振動子の周辺に枠を形成し、前記振動子表面に第１の励振電極を形成し、前記枠の表面にフレーム電極を形成し、前記振動子表面に前記第１の励振電極と離間した重りを形成し、前記第１の励振電極と前記フレーム電極を剥離し、前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、前記金属膜をパターニングし互いに電気的に接続された第２の励振電極と接合膜を形成し圧電振動子を製造する。
【００１４】
また、圧電材料からなるウエハ上にフォトリソグラフィーにより複数の振動子の外形形状と前記振動子それぞれの周辺に枠を形成し、前記複数の振動子それぞれの表面に重りと第１の励振電極を形成し、前記複数の振動子のそれぞれ枠の表面に前記第１の励振電極と離間したフレーム電極を形成し、前記第１の励振電極とフレーム電極を剥離し、前記枠と前記振動子の表面に金属膜を形成し、前記金属膜をパターニングし第２の励振電極と電気的に接続された接合膜を形成し圧電振動子を製造する。
【００１５】
ここで、前記フレーム電極を形成した後、前記重りをトリミングすることで、接合膜の汚れが防止できる。
【００１６】
この他に本発明は、圧電振動子片と、前記圧電振動子片の基端部に一体的に接続され当該圧電振動子片の周囲を囲む枠状部とを有する圧電振動板と、前記圧電振動子片の両側表面に設けられて前記圧電振動子片を振動させる一対の励振電極と、前記枠状部の上下面に形成され前記励振電極と連結する接合膜と、前記圧電振動板の両面側に、前記圧電振動子片の振動を妨げることなく前記圧電振動子片を前記接合膜を介して気密封止する一対の蓋体とを具備する圧電振動子の製造方法に関する。
ここで前記個々の独立に配置された一対の励振電極と該励振電極と連結するフレーム電極からなる電極構造体を特性の調整後剥離し、再度励振電極と枠状部の上下面に接合膜を形成し圧電振動子を製造することができる。
【００１７】
さらに本発明は、圧電振動子片と、前記圧電振動子片の基端部に一体的に接続されて前記圧電振動子片の周囲を囲む枠状部とからなる複数の振動子を形成したウェハ上の圧電振動子の電極構造において、前記複数の振動子それぞれの前記圧電振動子上に形成された一対の励振電極膜と、前記複数の振動子それぞれの前記枠状部上に形成され、前記一対の励振電極膜と電気的に接続する接合膜とからなる複数の電極パターンが電極パターン形成時に、既にお互いが接続されている、圧電振動子の電極構造に関する。
【００１８】
また発明は、第一のウェハに、それぞれ圧電振動子片と前記圧電振動子片の基端部に一体的に接続されて前記圧電振動子片の周囲を囲む枠状部とからなる複数の振動子を形成する工程と、前記複数の振動子それぞれの前記圧電振動子片上の一対の励振電極膜と、前記複数の振動子それぞれの前記枠状部上に形成され、前記一対の励振動電極膜と電気的に接続する接合膜とからなる複数の電極パターンを形成する工程と、前記第一のウェハの前記複数の電極パターンを金属膜により互いに接続する工程と、第二のウェハにそれぞれ前記圧電振動子片の振動を妨げることなく気密封止するリッドを複数形成する工程と、第三のウェハに、前記圧電振動子片の振動を妨げることなく気密封止するベースを複数形成する工程と、前記第一のウェハを前記第二のウェハと前記第三のウェハとにより挟持し、陽極接合により同時に接合する工程と、前記接合されたウェハの所定位置を切断する工程から圧電振動子を製造する。
【００１９】
この様に、再度接合膜を含む電極パターンを形成を行い、表面に付着した接合を妨げる汚染物質の除去を行うことにより、安定した特性の振動子を得ることの出来る接合を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。本発明では、図7に示すような工程フローにより製造を行う。図７（ａ）で振動子２０の表面にフレーム電極３８と励振電極８０，８１を形成する。ここでフレーム電極３９は振動子２０の裏面に形成されている。図７（ｃ）で下地２００の振動子２０の先端部に重り２１０を形成する。フレーム電極３８、３９は振動子の枠部にあり、電圧を印加し振動子を励振することにより振動子を振動することができる。図７（ｂ）で振動子２０の先端に重りの下地２００を形成する。そして、振動子の周波数調整と温度特性の調整を重りのレーザートリミングにより行う、図７（ｄ）。
【００２１】
次に重り２１０下地２００を残して、フレーム電極３８と励振電極８０，８１を剥離する、図７（ｅ）。そして、振動子２０の全面にＡＬからなる金属膜２２０をスパッタリングで形成し、図７（ｆ）、最後に金属膜をパターニングし、振動子片表面に励振電極８０と、振動子の枠の表面に接合膜４０を形成する。ここで接合膜４０は、励振電極８０と電気的に接続されており、電極の一部として働く。
この方法によれば従来のようにフレーム電極３８（または３９）に付着した異物は電極膜の剥離により取り去られ、新たに接合膜が形成される。このため、異物による隙間が発生しない良好な接合を行うことが出来るようになった。
【００２２】
また、振動子２０、リッド１０、ベース３０のそれぞれがウェハに形成された後、従来は陽極接合のために個別に形成されていた接合膜４０及び４１を図6に示すようにショートさせていたが、本発明では従来とは異なりあらかじめショートされた接合膜を図7に示すような工程により新たに形成し、図８のようなパターンを得る。このとき、フレーム電極及び励振電極膜８０、８１を一度剥離するが、周波数調整用の重りを剥離しないように、材質を選択する必要がある。ここでは電極膜にＡｌ、重りにＡｕ、及びＣｒを使用した。
この様にあらかじめショートされた接合膜を使用することにより、各々の振動子間に発生していたショートスパッタ時の電気的抵抗が解消され、ウェハ内の接合膜の電気抵抗が低くなり、ウェハ内の面内の抵抗のばらつきが無く、陽極接合時の電圧が低く、かつ均一で良好な接合を行うことが出来るようになった。
【００２３】
接合の完了後、ベース３０の短手方向の端部側面、つまりガラスウェハ１５０の貫通孔１２１の内壁面から、スルーホール１２０の内壁面を介してベース３０の表面に亘って引き出し電極６０、６１を、例えば、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）等からなる金属膜を部分スパッタリング等により成膜して形成する。引出電極６０は接合膜４０に接触して、また引出電極６１は接合膜４１に接触して設けられる。
【００２４】
さらに、ダイシングソー等の技術を用いて、３枚のウェハが接合され一体化された接合ウェハを所定の位置にて機械的に切断し、個別の水晶振動子を完成させる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、励振電極膜及び接合膜を再形成することにより、接合面の異物の除去、各々の振動子の特性の調整を可能にした上での接合膜間の抵抗値の減少により、歩留り良く、特性の良い振動子を得ることが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の実施形態にかかる圧電振動子の分解斜視図である。
【図２】従来の実施形態にかかる振動子２０の上面図である。
【図３】従来の実施形態にかかる圧電振動子の断面図である。
【図４】従来の電極形成後の工程のフローである。
【図５】従来の実施形態にかかる水晶ウェハの概略図である。
【図６】従来の実施形態にかかる水晶ウェハのショート用スパッタ膜形成後の概略図である。
【図７】本発明の電極形成後の工程のフローである。
【図８】本発明の実施形態にかかる水晶ウェハの概略図である。
【符号の説明】
１０  リッド
２０  振動子
３０  ベース
３８、３９  フレーム電極
４０、４１  接合膜
５０  取出電極
６０、６１  引出電極
７０  ショート用スパッタ膜
８０、８１  励振電極
９０  凹部キャビティー
１００  枠状部
１１０  水晶振動子片
１２０  スルーホール
１３０  水晶ウェハ
１４０  ガラスウェハ
１５０  ガラスウェハ
１６０  電極パターン
【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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