JP6163379B2 - Method for manufacturing crystal resonator element - Google Patents
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Description
本発明は、基準信号源やクロック信号源などに用いられる水晶振動素子及びその製造方法に関し、詳しくは音叉型屈曲水晶振動素子(以下「振動素子」と略称する。)に関する。 The present invention relates to a crystal resonator element used for a reference signal source, a clock signal source, and the like and a manufacturing method thereof, and more particularly to a tuning fork-type bent crystal resonator element (hereinafter abbreviated as “vibrator element”).
振動素子の水晶片は、基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部の表裏面に形成された溝部と、からなる。この水晶片は、水晶ウェハにウェットエッチングを施すことにより得られる。その一般的なウェットエッチング工程では、基部及び振動腕部の外形を形成する工程と、溝部を形成する工程とに分かれる。一回のウェットエッチングで外形と溝部の両方を形成しようとすると、溝部が表裏で貫通してしまうからである。 The crystal piece of the vibration element includes a base, two vibration arm portions extending from the base in the same direction, and groove portions formed on the front and back surfaces of the vibration arm portions. This crystal piece is obtained by performing wet etching on a crystal wafer. The general wet etching process is divided into a process of forming the outer shape of the base part and the vibrating arm part and a process of forming the groove part. This is because if both the outer shape and the groove portion are formed by one wet etching, the groove portion penetrates on the front and back sides.
そのような振動素子の中でも、溝部内に貫通孔を設けたものが知られている。例えば、特許文献1には、振動腕部の根元付近の溝部内に貫通孔を設けた振動素子が開示されている(同公報図2)。特許文献1の技術によれば、貫通孔内の電極によって電気力線が増えることにより、クリスタルインピーダンスが低減するということである(同公報段落0011)。特許文献1には、製造方法についての記載はない。
Among such vibration elements, one having a through hole in a groove is known. For example,
また、特許文献2には、振動腕部の中間付近の溝部内に貫通孔を設けた振動素子が開示されている(同公報図1、図5)。この貫通孔は、溝部全体の長さの中間の位置よりも、基部に近い位置に設けられている。特許文献2の技術によれば、振動腕部の節に貫通孔を設けることにより節を基準とする二倍振動が安定的に得られるとともに(同公報段落0033)、貫通孔を介して電極の配線を簡素化できる(同公報段落0037)ということである。特許文献2に記載のウェットエッチング工程では、基部及び振動腕部の外形並びに貫通孔を形成する工程と、溝部を形成する工程とに分かれている(同公報図6)。
Further,
しかしながら、特許文献1、2の技術には次のような問題があった。
However, the techniques of
(1)特許文献1、2の技術では、貫通孔の位置が、溝部全体の長さの中間の位置よりも、基部に近い。そのため、溝部内に貫通孔のない既存の振動素子に対して、特許文献1、2の技術を適用して貫通孔を設けようとすると、既存の振動素子の周波数特性とは大きく異なる周波数特性になるおそれがある。その理由は、振動腕部の中でも基部に近い部分ほど、周波数特性に与える影響が大きいからである。
(1) In the techniques of
なお、ここでいう周波数特性には、発振周波数やその温度特性及び経時変化などが含まれる。また、周波数調整用金属膜が振動腕部の先端側に設けられる主な理由は、振動腕部の中でも基部から遠い部分にあるため、周波数特性に与える影響が小さく、発振周波数の微調整ができるからである。 The frequency characteristics here include the oscillation frequency, its temperature characteristics, changes with time, and the like. The main reason why the frequency adjusting metal film is provided on the distal end side of the vibrating arm portion is in the portion far from the base portion in the vibrating arm portion, so that the influence on the frequency characteristics is small and the oscillation frequency can be finely adjusted. Because.
(2)近年、振動素子はますます小型化しているため、微細な溝部内に更に微細な貫通孔を精度よく設けることが難しくなっている。特に、特許文献2の技術では、溝部のフォトマスクと貫通孔のフォトマスクとが異なるため、マスク合せの誤差に起因して、溝部内の貫通孔の位置がずれやすい。
(2) In recent years, since the vibration element has been further miniaturized, it is difficult to accurately provide a finer through-hole in the fine groove. In particular, in the technique of
そこで、本発明の目的は、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設ける場合に既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくすること、及び、振動素子の溝部内に貫通孔を精度よく設けることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the influence on the frequency characteristics of an existing vibration element when a through hole is provided in the groove of the existing vibration element, and to accurately insert the through hole in the groove of the vibration element. There is to provide.
本発明に係る振動素子は、
基部と、
この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
これらの表側溝部内及び裏側溝部内に設けられた励振電極と、
前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられ、前記表側溝部と前記裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
を備えた振動素子において、
前記貫通孔は、前記表側溝部及び前記裏側溝部の前記延設方向の長さの中間の位置よりも前記振動腕部の先端に近い位置に設けられた、
ことを特徴とする。
The vibration element according to the present invention is
The base,
Two vibrating arms extending in the same direction from this base,
A front side groove part and a back side groove part respectively provided along the extending direction of the vibration arm part on the front and back surfaces of these vibration arm parts;
Excitation electrodes provided in these front side grooves and back side grooves,
A through-hole provided in the front-side groove and in the back-side groove, and penetrating the front-side groove and the back-side groove,
An electrode wiring that is provided in the through-hole and electrically connects the excitation electrode in the front-side groove and the excitation electrode in the back-side groove;
In a vibration element comprising
The through-hole is provided at a position closer to the tip of the vibrating arm portion than an intermediate position of the length in the extending direction of the front-side groove portion and the back-side groove portion,
It is characterized by that.
本発明に係る製造方法は、
本発明に係る振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
ことを特徴とする。
The manufacturing method according to the present invention includes:
A method for producing a resonator element according to the invention,
A corrosion-resistant film forming step of forming a corrosion-resistant film on the front and back surfaces of the crystal wafer;
A photosensitive resist film forming step of forming a photosensitive resist film on the corrosion-resistant film;
An exposure development process for forming the photosensitive resist film in a predetermined pattern;
A patterning step of creating a mask made of the corrosion resistant film by removing the corrosion resistant film not covered with the photosensitive resist film;
A wet etching step of wet etching the crystal wafer using the mask made of the corrosion-resistant film;
Including
In the exposure and development step, using a single photomask, the photosensitive resist film is left in the region to be the base and the vibrating arm, and the photosensitive resist is to be formed in the region to be the front groove and the back groove. Forming an etching suppression pattern made of a film, and removing the photosensitive resist film in a region to be the through hole;
It is characterized by that.
本発明に係る振動素子によれば、溝部内の貫通孔の位置が溝部の長さの中間の位置よりも振動腕部の先端に近いことにより、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設けた場合に既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくできる。 According to the vibration element according to the present invention, since the position of the through hole in the groove portion is closer to the tip of the vibration arm portion than the middle position of the groove portion, the through hole is provided in the groove portion of the existing vibration element. In this case, the influence on the frequency characteristics of the existing vibration element can be reduced.
本発明に係る製造方法によれば、本発明に係る振動素子を製造する際に、一枚のフォトマスクを用いて溝部及び貫通孔を形成することにより、マスク合せの誤差が生じないので微細な溝部内に更に微細な貫通孔を精度よく設けることができる。 According to the manufacturing method according to the present invention, when the vibration element according to the present invention is manufactured, the groove portion and the through hole are formed by using a single photomask, so that an error in mask alignment does not occur, so that the fineness is small. A finer through hole can be provided in the groove with high accuracy.
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for substantially the same components. The shapes depicted in the drawings are drawn so as to be easily understood by those skilled in the art, and thus do not necessarily match the actual dimensions and ratios.
図1は、実施形態1の振動素子を示す平面図である。図2は、実施形態1の振動素子を示す下面図である。図3は、図1におけるIII−III線断面図である。図4は、図1におけるIV−IV線断面図である。図5は、実施形態1の振動素子を素子搭載部材に実装した状態を示す概略断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 1 is a plan view illustrating the vibration element according to the first embodiment. FIG. 2 is a bottom view showing the resonator element according to the first embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a state where the vibration element according to the first embodiment is mounted on an element mounting member. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
図1及び図2に示すように、水晶の結晶は三方晶系であり、水晶の頂点を通る結晶軸をZ軸(光軸)、Z軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸をX軸(電気軸)、X軸及びZ軸に直交する座標軸をY軸(機械軸)とする。ここで、これらのX軸、Y軸及びZ軸からなる座標系をX軸を中心として±5度の範囲で回転させたときの回転後のY軸及びZ軸を、それぞれY’軸及びZ’軸とする。この場合、本実施形態1では、二本の振動腕部12a,12bの延設方向がY’軸方向であり、二本の振動腕部12a,12bの並ぶ方向がX軸方向である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal of the crystal is a trigonal system, the crystal axis passing through the apex of the crystal is the Z axis (optical axis), and the three crystal axes connecting the ridge lines in the plane perpendicular to the Z axis. Is an X axis (electrical axis), and a coordinate axis orthogonal to the X axis and the Z axis is a Y axis (mechanical axis). Here, when the coordinate system consisting of these X, Y, and Z axes is rotated within a range of ± 5 degrees around the X axis, the rotated Y axis and Z axis are respectively represented as Y ′ axis and Z axis. 'As axis. In this case, in the first embodiment, the extending direction of the two vibrating
本実施形態1の振動素子10は、基部11と、基部11からY’軸方向に延設された二本の振動腕部12a,12bと、振動腕部12aの表面131にY’軸方向に沿って設けられた表側溝部141a,142aと、振動腕部12bの表面131にY’軸方向に沿って設けられた表側溝部141b,142bと、振動腕部12aの裏面132にY’軸方向に沿って設けられた裏側溝部143a,144aと、振動腕部12bの裏面132にY’軸方向に沿って設けられた裏側溝部143b,144bと、表側溝部141a及び裏側溝部143a内に設けられ表側溝部141aと裏側溝部143aとを貫通する貫通孔151aと、表側溝部142a及び裏側溝部144a内に設けられ表側溝部142aと裏側溝部144aとを貫通する貫通孔152aと、表側溝部141b及び裏側溝部143b内に設けられ表側溝部141bと裏側溝部143bとを貫通する貫通孔151bと、表側溝部142b及び裏側溝部144b内に設けられ表側溝部142bと裏側溝部144bとを貫通する貫通孔152bと、を備えている。これらは水晶ウェハを加工して得られた水晶片13からなる。
The vibrating
更に、振動素子10は、表側溝部141a,142a内、裏側溝部143a,144a内及び振動腕部12bの側面133,134に設けられた励振電極21bと、表側溝部141b,142b内、裏側溝部143b,144b内及び振動腕部12aの側面133,134に設けられた励振電極21aと、貫通孔151a内に設けられ表側溝部141a内の励振電極21bと裏側溝部143a内の励振電極21bとを電気的に接続する電極配線221bと、貫通孔152a内に設けられ表側溝部142a内の励振電極21bと裏側溝部144a内の励振電極21bとを電気的に接続する電極配線222bと、貫通孔151b内に設けられ表側溝部141b内の励振電極21aと裏側溝部143b内の励振電極21aとを電気的に接続する電極配線221aと、貫通孔152b内に設けられ表側溝部142b内の励振電極21aと裏側溝部144b内の励振電極21aとを電気的に接続する電極配線222aと、を備えている。これらは、水晶片13上に形成された金属膜からなる。
Further, the
そして、貫通孔151aは、表側溝部141a及び裏側溝部143aのY’軸方向の長さの中間の位置145よりも、振動腕部12aの先端121に近い位置に設けられている。同様に、貫通孔152aは、表側溝部142a及び裏側溝部144aのY’軸方向の長さの中間の位置145よりも、振動腕部12aの先端121に近い位置に設けられている。貫通孔151bは、表側溝部141b及び裏側溝部143bのY’軸方向の長さの中間の位置145よりも、振動腕部12bの先端121に近い位置に設けられている。同様に、貫通孔152bは、表側溝部142b及び裏側溝部144bのY’軸方向の長さの中間の位置145よりも、振動腕部12bの先端121に近い位置に設けられている。
The through
詳しく言えば、貫通孔151a,152aは、表側溝部141a,142a及び裏側溝部143a,144a内において、振動腕部12aの先端121に最も近い位置に設けられている。貫通孔151b,152bは、表側溝部141b,142b及び裏側溝部143b,144b内において、振動腕部12bの先端121に最も近い位置に設けられている。
Specifically, the through
表側溝部141a,142aはY’軸方向に並列に設けられ、裏側溝部143a,144aはY’軸方向に並列に設けられ、表側溝部141b,142bはY’軸方向に並列に設けられ、裏側溝部143b,144bはY’軸方向に並列に設けられている。貫通孔151a,152a,151b,152bのいずれかは、表側溝部141a,142a,141b,142b及び裏側溝部143a,144a,143b,144bのいずれかに設けられている。
The front
基部11の表面131にはパッド電極231a,231bが設けられ、基部11の裏面132にはパッド電極232a,232bが設けられている。図5に示すように、パッド電極232a,232bは、素子搭載部材30のパッド電極31に対して、導電性接着剤32を介して電気的に接続される。図1に示すように、基部11の表面131には、パッド電極231bと表側溝部141a,142a内の励振電極21bとを電気的に接続する電極配線24b、及び、パッド電極231aと表側溝部141b,142b内の励振電極21aとを電気的に接続する電極配線24aが設けられている。
ただし、図2に示すように、基部11の裏面132には、パッド電極232bと裏側溝部143a,144a内の励振電極21bとを電気的に接続する電極配線も、パッド電極232aと裏側溝部143b,144b内の励振電極21aとを電気的に接続する電極配線も設けられていない。
However, as shown in FIG. 2, the electrode wiring for electrically connecting the
これらに加え、振動素子10は、振動腕部12a,12bの先端121側に、周波数調整用金属膜25a,25bを備えている。
In addition to these, the
次に、振動素子10の構成について更に詳しく説明する。
Next, the configuration of the
基部11は、平面視略四角形の平板となっている。水晶片13は、基部11と振動腕部12a,12bとが一体となって音叉形状をなしており、成膜技術、フォトリソグラフィ技術、ウェットエッチング技術などにより製造される。
The
表側溝部141a,…及び裏側溝部143a,…は、それらの本数に制限はなく、例えば振動腕部12aの表裏面に一本ずつ及び振動腕部12bの表裏面に一本ずつ設けてもよく、また、表裏のどちらか片面にのみ設けてもよい。
The number of front
振動腕部12aでは、側面133,134に励振電極21aが設けられ、表側溝部141a,142a及び裏側溝部143a,144aの内側に励振電極21bが設けられる。同様に、振動腕部12bには、側面133,134に励振電極21bが設けられ、表側溝部141b,142b及び裏側溝部143b,144bの内側に励振電極21aが設けられる。
In the vibrating
したがって、振動腕部12aにおいては側面133,134に設けられた励振電極21aと表側溝部141a,142a内及び裏側溝部143a,144a内に設けられた励振電極21bとが異極同士となり、振動腕部12bにおいては側面133、34に設けられた励振電極21bと表側溝部141b,142b内及び裏側溝部143b,144b内に設けられた励振電極21aとが異極同士となる。
Therefore, in the vibrating
基部11の表面131には、パッド電極231a,231bと、パッド電極231aと励振電極21aとの間を電気的に接続する電極配線24aと、パッド電極231bと励振電極21bとの間を電気的に接続する電極配線24bと、が設けられる。パッド電極231a,232a、励振電極21a、周波数調整用金属膜25a、電極配線24a及び電極配線221a,222aは、互いに電気的に導通している。パッド電極231b,232b、励振電極21b、周波数調整用金属膜25b、電極配線24b及び電極配線221b,222bは、互いに電気的に導通している。
On the
図5に示すように、振動素子10は、パッド電極232a,232b及び導電性接着剤32を介して、素子搭載部材30側のパッド電極31に固定されると同時に電気的に接続される。
As shown in FIG. 5, the
なお、図面では、わかりやすくするために、表面131及び裏面132と表側溝部141a,…及び裏側溝部143a…の底面とを平行にしたり、エッチング残渣を省略したりしている。しかし、実際の形状は、水晶のウェットエッチングが異方性を有することにより、図示した形状とは若干異なる。
In the drawing, for easy understanding, the
次に、振動素子10の動作を説明する。
Next, the operation of the
音叉型の振動素子10を振動させる場合、パッド電極232a,232bに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的に捉えると、振動腕部12aの表側溝部141a,142a及び裏側溝部143a,144aに設けられた励振電極21bはプラス電位となり、振動腕部12aの側面133,134に設けられた励振電極21aはマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。このとき、振動腕部12bの表側溝部141b,142b及び裏側溝部143b,144bに設けられた励振電極21aはマイナス電位となり、振動腕部12bの側面133,134に設けられた励振電極21bはプラス電位となり、振動腕部12aに生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧で生じた電界によって、振動腕部12a,12bに伸縮現象が生じ、所定の共振周波数の屈曲振動モードが得られる。
When the tuning fork
次に、振動素子10の作用及び効果について説明する。
Next, the operation and effect of the
(1)振動素子10によれば、表側溝部141a,…内及び裏側溝部143a,…内の貫通孔151a,…の位置が表側溝部141a,…及び裏側溝部143a,…の長さの中間の位置145よりも振動腕部12a,12bの先端121に近いことにより、周波数特性に与える影響の少ない位置に貫通孔151a,…が設けられているので、貫通孔151a,…を設けたことによる周波数特性の変動を少なくできる。したがって、振動素子10によれば、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設けた場合に、既存の振動素子の周波数特性に与える影響を少なくできる。
(1) According to the
(2)表側溝部141a,…内及び裏側溝部143a,…内において、振動腕部12a,12bの先端121に最も近い位置に貫通孔151a,…を設けることにより、貫通孔151a,…を設けたことによる周波数特性の変動を最も少なくできる。
(2) By providing the through
(3)表側溝部141a,…及び裏側溝部143a,…がY’軸方向に沿って並列に二本ずつ設けられ、貫通孔151a,…が全ての表側溝部141a,…及び裏側溝部143a,…に設けられた場合は、仮に一つの貫通孔151a,…で導通不良が生じても、もう一つの貫通孔152a,…で導通が得られるので、歩留りを向上できる。
(3) The front
(4)前述のとおり、基部11の裏面132では全ての電極配線を不要にできる。電極配線が不要となる理由は、裏側溝部143a,144a内の励振電極21bが、貫通孔151a,152a内の電極配線221b,222bを介して、表側溝部141a,142a内の励振電極21bに電気的に接続され、かつ、裏側溝部143b,144b内の励振電極21aが、貫通孔151b,152b内の電極配線221a,222aを介して、表側溝部141b,142b内の励振電極21aに電気的に接続されるからである。
(4) As described above, all the electrode wirings can be made unnecessary on the
一方、溝部内に貫通孔のない振動素子では、基部の裏面にも電極配線が必要であった。そのため、振動素子を素子搭載部材に実装する際に、基部の裏面においてパッド電極から導電性接着剤がはみ出ることにより、パッド電極と電極配線との間や電極配線間に絶縁不良が生じることがあった。特に、近年の振動素子の小型化に伴い、基部の面積もますます小さくなっていることから、この傾向が大きな問題になりつつあった。 On the other hand, in the vibration element having no through hole in the groove, electrode wiring is also required on the back surface of the base. For this reason, when the vibration element is mounted on the element mounting member, the conductive adhesive protrudes from the pad electrode on the back surface of the base, which may cause insulation failure between the pad electrode and the electrode wiring or between the electrode wiring. It was. In particular, with the recent downsizing of vibration elements, the area of the base has become smaller and this tendency has become a major problem.
これに対し、振動素子10によれば、基部11の裏面132において全ての電極配線を不要にできることにより、パッド電極232a,232bから導電性接着剤32がはみ出ても、電極配線での絶縁不良が生じないので、歩留りを向上できる。
On the other hand, according to the
次に、実施形態1の振動素子を製造する方法を、実施形態2の製造方法として説明する。図6及び図7は、実施形態2の製造方法を示す断面図である。図8は、実施形態2の製造方法における感光性レジスト膜及び耐食膜のパターンの一部を拡大して示す平面図である。以下、図6乃至図8を中心に、図1乃至図4も用いつつ、本実施形態2の製造方法ついて説明する。 Next, a method for manufacturing the resonator element according to the first embodiment will be described as a manufacturing method according to the second embodiment. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating the manufacturing method of the second embodiment. FIG. 8 is an enlarged plan view showing a part of the pattern of the photosensitive resist film and the corrosion-resistant film in the manufacturing method of the second embodiment. Hereinafter, the manufacturing method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8 and also FIGS. 1 to 4.
まず、図6[1]に示すように、水晶ウェハ41の表裏に耐食膜42を形成する(耐食膜形成工程)。例えば、スパッタによりクロム又はクロム及び金の二層からなる耐食膜42を成膜する。
First, as shown in FIG. 6 [1], a corrosion
続いて、図6[2]に示すように、耐食膜42上に感光性レジスト膜43を形成する(感光性レジスト膜形成工程)。感光性レジスト膜43は、例えばポジ型を使用する。
Subsequently, as shown in FIG. 6 [2], a photosensitive resist
続いて、図6[3]に示すように、基部及び振動腕部となる領域52の感光性レジスト膜43を残し、かつ、溝部となる領域54の感光性レジスト膜43を除去する(露光現像工程)。ここで、水晶ウェハ41上に残された感光性レジスト膜43は、図8に示す平面形状となる。なお、ここでいう「溝部」とは「表側溝部」及び「裏側溝部」の総称である。
Subsequently, as shown in FIG. 6 [3], the photosensitive resist
続いて、図7[4]に示すように、感光性レジスト膜43で覆われていない耐食膜42を除去することにより、耐食膜42からなるマスクを作成する(パターニング工程)。耐食膜42の除去には、耐食膜42のみをエッチングし、水晶ウェハ41をエッチングしない強酸を用いる。この耐食膜42からなるマスクも、図8に示す平面形状となる。
Subsequently, as shown in FIG. 7 [4], the
続いて、図7[5A][5B]に示すように、耐食膜42からなるマスクを用いて水晶ウェハ41をウェットエッチングする(ウェットエッチング工程)。このエッチング液には、フッ酸を用いる。図7[5A]は図8におけるエッチング抑制パターンを有する領域56の断面図であり、図7[5B]は図8における貫通孔となる領域55である。図7[5A][5B]では、感光性レジスト膜43が除去されているが、感光性レジスト膜43を残しておき又は新しく形成し直して次の工程でリフトオフ法を用いて電極等を形成してもよい。
Subsequently, as shown in FIGS. 7 [5A] and [5B], the
その後、図1乃至図4に示すように、振動腕部12a,12b等に励振電極21a,21b等の金属膜を形成する。これらの金属膜は、例えば成膜、フォトリソグラフィ、エッチングにより形成され、例えばチタンの上にパラジウム又は金が設けられた積層構造となっている。
Thereafter, as shown in FIGS. 1 to 4, metal films such as
前述のとおり、露光現像工程(図6[3])において水晶ウェハ41上に残される感光性レジスト膜43は、図8に示す平面形状となる。つまり、図8に示すように、露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、基部及び振動腕部となる領域52の感光性レジスト膜43を残し、溝部となる領域54に感光性レジスト膜43からなるエッチング抑制パターンとしての突起57を形成し、かつ、貫通孔となる領域55の感光性レジスト膜43を除去する。よって、溝部となる領域54は、エッチング抑制パターンを有する領域56と、貫通孔となる領域55と、からなる。
As described above, the photosensitive resist
突起57は、溝部となる領域54にY’軸方向に沿って一定間隔61で配置されている。貫通孔となる領域55では、その突起(仮想線)が一個分形成されていない。
The
また、前述のとおり、パターニング工程(図7[4])で作成される耐食膜42からなるマスクも、図8に示す平面形状となる。そして、図8に示すように、このような平面形状の耐食膜42からなるマスクを用いることにより、ウェットエッチング工程では、耐食膜42で覆われていない領域の水晶ウェハ41を除去するととともに、耐食膜42からなる突起57に覆われた領域58の水晶ウェハ41をサイドエッチングによって除去する。このとき、耐食膜42からなる突起57がエッチング抑制パターンとして作用するので、図1に示す基部11及び振動腕部12a,12bの外形と貫通孔151a,…と溝部141a,…とが一回のウェットエッチングで同時に形成される。つまり、一回のウェットエッチングにおいて、基部11及び振動腕部12a,12bの外形と貫通孔151a,…とは完全に抜け落ち、貫通孔151a,…を除く溝部141a,…はエッチングレートが抑えられることにより途中までエッチングされたハーフエッチングとなる。
As described above, the mask made of the corrosion-
なお、図8に示す突起57の一定間隔61、傾き62及び幅63は、エッチング抑制パターンとして作用する値、かつ、領域58の水晶がサイドエッチングによって消滅する値に設定しておく。また、突起57の傾き62を60°とすると、突起57で覆われる水晶の突出方向が−Y’軸方向、当該水晶の両側面の法線方向が±X軸方向となる。そして、水晶のエッチングレートは、±X軸方向が±Y’軸方向よりも大きい。したがって、突起57の傾き62を60°とすることにより、突起57で覆われる水晶はサイドエッチングされやすくなる。ただし、X軸及びY’軸は三本ずつあるので、ここでいうX軸及びY’軸は、図1及び図8に示すX軸及びY’軸とは異なる。
Note that the
本実施形態2の製造方法によれば、実施形態1の振動素子を製造できることにより、実施形態1の振動素子と同様の作用及び効果を奏する他、次の作用及び効果も奏する。 According to the manufacturing method of the second embodiment, since the vibration element of the first embodiment can be manufactured, the following actions and effects can be obtained in addition to the same actions and effects as the vibration element of the first embodiment.
(1)本実施形態2の製造方法によれば、振動素子10を製造する際に、一枚のフォトマスクを用いて溝部141a,…及び貫通孔151a,…を形成することにより、マスク合せの誤差が生じないので微細な溝部141a,…内に更に微細な貫通孔151a,…を精度よく設けることができる。
(1) According to the manufacturing method of the second embodiment, when the
(2)エッチング抑制パターンを、Y’軸方向に沿って一定間隔61で溝部となる領域54に配置された感光性レジスト膜43からなる突起57とし、貫通孔となる領域55では突起57を形成しない場合は、貫通孔となる領域55を(突起57の削除数)×(一定間隔61)によって簡単に設計できる。したがって、既存の振動素子の溝部内に貫通孔を設ける場合に、設計変更が容易である。
(2) The etching suppression pattern is a
次に、本実施形態2の寸法例について説明する。 Next, a dimension example of the second embodiment will be described.
図1において、振動腕部12a,12bの長さは1200μm、振動腕部12a,12bの幅は58μm、振動腕部12a(すなわち水晶ウェハ41)の厚みは100μmである。図8において、突起57の一定間隔61は50μm、突起57のY’軸方向からの傾き62は60°、突起57の幅63は4.5μmである。溝部となる領域54の幅65は13μm、貫通孔となる領域の長さ66は50μmである。なお、これらの寸法は、あくまで一例であり、設計上適切な値を選べばよい。
In FIG. 1, the length of the vibrating
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。更に、本発明は次の付記のようにも表現できる。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate. Furthermore, the present invention can be expressed as the following supplementary notes.
[付記1]基部と、
この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられ、前記表側溝部と前記裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
を備えた水晶振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。
[Appendix 1] a base;
Two vibrating arms extending in the same direction from this base,
A front side groove part and a back side groove part respectively provided along the extending direction of the vibration arm part on the front and back surfaces of these vibration arm parts;
A through-hole provided in the front-side groove and in the back-side groove, and penetrating the front-side groove and the back-side groove,
A method of manufacturing a crystal resonator element comprising:
A corrosion-resistant film forming step of forming a corrosion-resistant film on the front and back surfaces of the crystal wafer;
A photosensitive resist film forming step of forming a photosensitive resist film on the corrosion-resistant film;
An exposure development process for forming the photosensitive resist film in a predetermined pattern;
A patterning step of creating a mask made of the corrosion resistant film by removing the corrosion resistant film not covered with the photosensitive resist film;
A wet etching step of wet etching the crystal wafer using the mask made of the corrosion-resistant film;
Including
In the exposure and development step, using a single photomask, the photosensitive resist film is left in the region to be the base and the vibrating arm, and the photosensitive resist is to be formed in the region to be the front groove and the back groove. Forming an etching suppression pattern made of a film, and removing the photosensitive resist film in a region to be the through hole;
A method for manufacturing a quartz crystal resonator element.
[付記2]前記エッチング抑制パターンは、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記延設方向に沿って一定間隔で配置された前記感光性レジスト膜からなる突起であり、
前記貫通孔となる領域では前記突起が形成されていない、
付記1記載の水晶振動素子の製造方法。
[Supplementary Note 2] The etching suppression pattern is a protrusion made of the photosensitive resist film arranged at regular intervals along the extending direction in the region to be the front groove portion and the back groove portion,
The projection is not formed in the region to be the through hole,
A method for manufacturing a crystal resonator element according to
[付記3]前記表側溝部内及び前記裏側溝部内に設けられた励振電極と、
前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
を更に備えた前記水晶振動素子を製造する方法であって、
前記ウェットエッチング工程の後に、前記水晶ウェハの露出部分上及び前記感光性レジスト膜上に電極膜を形成する電極膜形成工程と、
この電極膜形成工程の後に、前記感光性レジスト膜上に形成された前記電極膜を前記感光性レジスト膜とともに除去することにより、前記励振電極及び前記電極配線を形成するリフトオフ工程と、
を更に含む付記1又は2記載の水晶振動素子の製造方法。
[Appendix 3] Excitation electrodes provided in the front side groove and in the back side groove,
An electrode wiring that is provided in the through-hole and electrically connects the excitation electrode in the front-side groove and the excitation electrode in the back-side groove;
A method of manufacturing the crystal resonator element further comprising:
An electrode film forming step of forming an electrode film on the exposed portion of the crystal wafer and on the photosensitive resist film after the wet etching step;
After this electrode film formation step, a lift-off step of forming the excitation electrode and the electrode wiring by removing the electrode film formed on the photosensitive resist film together with the photosensitive resist film;
The method for manufacturing a crystal resonator element according to
10 振動素子
11 基部
12a,12b 振動腕部
121 先端
13 水晶片
131 表面
132 裏面
133,134 側面
141a,142a,141b,142b 表側溝部
143a,144a,143b,144b 裏側溝部
145 中間の位置
151a,152a,151b,152b 貫通孔
21a,21b 励振電極
221a,222a,221b,222b 電極配線
231a,232a,231b,232b パッド電極
24a,24b 電極配線
25a,25b 周波数調整用金属膜
30 素子搭載部材
31 パッド電極
32 導電性接着剤
DESCRIPTION OF
41 水晶ウェハ
42 耐食膜
43 感光性レジスト膜
52 振動腕部となる領域
54 溝部となる領域
55 貫通孔となる領域
56 エッチング抑制パターンを有する領域
57 突起
58 突起に覆われた領域
41
61 一定間隔
62 傾き
63,65 幅
66 長さ
61
Claims (5)
この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、
これらの振動腕部の表面及び裏面に当該振動腕部の延設方向に沿ってそれぞれ設けられた表側溝部及び裏側溝部と、
これらの表側溝部内及び裏側溝部内に設けられ、当該表側溝部と当該裏側溝部とを貫通する貫通孔と、
前記表側溝部内、前記裏側溝部内及び前記振動腕部の両側面に設けられた励振電極と、
前記貫通孔内に設けられ、前記表側溝部内の前記励振電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線と、
を備え、
前記貫通孔は、前記表側溝部及び前記裏側溝部の前記延設方向の長さの中間の位置よりも前記振動腕部の先端に近い位置に設けられた、
水晶振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表面及び裏面に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記感光性レジスト膜を所定のパターンに形成する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、一枚のフォトマスクを用いて、前記基部及び前記振動腕部となる領域の前記感光性レジスト膜を残し、前記表側溝部及び前記裏側溝部となる領域に前記感光性レジスト膜からなるエッチング抑制パターンを形成し、かつ、前記貫通孔となる領域の前記感光性レジスト膜を除去する、
ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。 The base,
Two vibrating arms extending in the same direction from this base,
A front side groove part and a back side groove part respectively provided along the extending direction of the vibration arm part on the front and back surfaces of these vibration arm parts;
A through-hole provided in the front-side groove and the back-side groove, and penetrating the front-side groove and the back-side groove,
Excitation electrodes provided on both sides of the front side groove, the back side groove, and the vibrating arm part;
An electrode wiring that is provided in the through-hole and electrically connects the excitation electrode in the front-side groove and the excitation electrode in the back-side groove;
Equipped with a,
The through-hole is provided at a position closer to the tip of the vibrating arm portion than an intermediate position of the length in the extending direction of the front-side groove portion and the back-side groove portion,
A method of manufacturing a quartz resonator element, comprising:
A corrosion-resistant film forming step of forming a corrosion-resistant film on the front and back surfaces of the crystal wafer;
A photosensitive resist film forming step of forming a photosensitive resist film on the corrosion-resistant film;
An exposure development process for forming the photosensitive resist film in a predetermined pattern;
A patterning step of creating a mask made of the corrosion resistant film by removing the corrosion resistant film not covered with the photosensitive resist film;
A wet etching step of wet etching the crystal wafer using the mask made of the corrosion-resistant film;
Including
In the exposure and development step, using a single photomask, the photosensitive resist film is left in the region to be the base and the vibrating arm, and the photosensitive resist is to be formed in the region to be the front groove and the back groove. Forming an etching suppression pattern made of a film, and removing the photosensitive resist film in a region to be the through hole;
A method for manufacturing a quartz crystal resonator element.
請求項1記載の水晶振動素子の製造方法。 The through hole is provided at a position closest to the tip of the vibrating arm part,
A method for manufacturing a crystal resonator element according to claim 1.
前記貫通孔は全ての前記表側溝部及び前記裏側溝部に設けられた、
請求項1又は2記載の水晶振動素子の製造方法。 The front-side groove portion and the back-side groove portion are provided in parallel along the extending direction of the vibrating arm portion, two by two,
The through holes were provided in all the front side groove portions and the back side groove portions,
A method for manufacturing a crystal resonator element according to claim 1 or 2.
前記裏面の前記パッド電極は、素子搭載部材のパッド電極に対して導電性接着剤を介して電気的に接続され、
前記基部の表面に、前記パッド電極と前記表側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線が設けられ、
前記基部の裏面に、前記パッド電極と前記裏側溝部内の前記励振電極とを電気的に接続する電極配線が設けられていない、
請求項1乃至3のいずれか一つに記載の水晶振動素子の製造方法。 Pad electrodes are respectively provided on the front and back surfaces of the base,
The pad electrode on the back surface is electrically connected to the pad electrode of the element mounting member via a conductive adhesive,
On the surface of the base portion, an electrode wiring that electrically connects the pad electrode and the excitation electrode in the front side groove portion is provided,
No electrode wiring is provided on the back surface of the base portion to electrically connect the pad electrode and the excitation electrode in the backside groove.
The manufacturing method of the crystal oscillation element as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
前記貫通孔となる領域では前記突起が形成されていない、
請求項1記載の水晶振動素子の製造方法。 The etching suppression pattern is a protrusion made of the photosensitive resist film arranged at regular intervals along the extending direction in the region to be the front side groove and the back side groove.
The projection is not formed in the region to be the through hole,
A method for manufacturing a crystal resonator element according to claim 1 .
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