JP2007184810A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】陽極接合時における放電による水晶振動片の損傷を防止し、且つ、接合の信頼性を高める。
【解決手段】水晶振動子１０の製造方法は、振動腕２２，２３と枠部２５とを一体にした水晶振動片２１を複数配設する水晶基板ウエハ２０を形成する工程と、上基板３１を複数配設するガラスからなる上基板ウエハ３０を形成する工程と、下基板４１を複数配設するガラスからなる下基板ウエハ４０を形成する工程と、上基板ウエハ３０と水晶基板ウエハ２０と下基板ウエハ４０とを陽極接合し積層体１を形成する工程と、積層体１を切断線２に沿って切断して個片化する工程と、を有し、下基板ウエハ４０を形成する工程には、切断線２の交差部に凹部５０を形成する工程を含み、積層体１を形成した状態において、凹部５０に貫通孔４４を開設する工程と、貫通孔４４の内面に下側導電膜２６ａに接続する接続電極４７を形成する工程と、をさらに含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧電振動子の製造方法に関する。詳しくは、圧電振動片と上基板と下基板とを陽極接合して構成する圧電振動子の製造方法に関する。

従来、電子機器の小型化、薄型化に伴い、圧電振動子はより一層の小型化、薄型化が要求され、一般に表面実装型の圧電振動子は、圧電振動片を絶縁材料で形成したパッケージに封止する構造が広く採用されている。薄型化、小型化を実現する方法としてパッケージの製造方法として圧電振動片と上下の蓋体とを陽極接合する方法が提案されているが、陽極接合工程において、高電圧を印加することにより放電し、圧電振動片や電極等に損傷を与えるという課題を有する。

このような、陽極接合工程における放電の発生を防止する製造方法を半導体センサの製造方法に応用した例が提案されている。この製造方法は、貫通孔を有するガラス台座と、このガラス台座上に接合され、貫通孔に対向する検出部を有するシリコン基板と、を備えた半導体センサの製造方法であって、ガラス台座の貫通孔を封鎖した状態（凹部の状態）で、シリコンウエハとガラス台座とを陽極接合する第１の工程と、第１の工程による陽極接合工程後に、貫通孔の封鎖部（凹部の底部）を除去する第２の工程を有するという製造方法である（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１０１２１８号公報（第３頁、図３〜図６）

このような特許文献１では、陽極接合工程における放電対策として、本来貫通孔となるべき圧力導入孔を封鎖した状態で陽極接合を行い、陽極接合の後、封鎖部を研磨加工等の加工手段で除去して圧力導入孔を開設している。このような封鎖状態で電圧を印加した場合には、貫通孔において発生する放電を防止することができる。

しかしながら、封鎖部を研磨加工により除去し貫通孔を形成する方法では、ガラス台座の破損が発生し易いということが予測される。

また、ガラス台座及び立体的な上部電極を表面に有するシリコンウエハを接合した後に研磨を行うため、ガラス台座の裏面を安定的に水平に保持することが困難であり、ガラス台座の厚み寸法にばらつきがでてしまうというような課題がある。

さらに、凹部の開口部が、ガラス台座とシリコンウエハとの接合面にあるため、接合面積が小さく、接合面の配置バランスが悪くなることもあるため、接合品質が安定しないことが考えられる。

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、陽極接合時における放電による圧電振動片の損傷を防止し、且つ、接合の信頼性を高めることができる圧電振動子の製造方法を提供することである。

本発明の圧電振動子の製造方法は、振動腕と該振動腕の周囲の枠部とを一体にした圧電振動片を複数配設し、前記振動腕に設けられる第１励振電極と該第１励振電極と連続し前記枠部の下面に形成される下側導電膜と、第２励振電極と該第２励振電極と連続し前記枠部の上面に形成される上側導電膜と、該上側導電膜と連続する前記枠部の下面に形成される引出し電極と、を有する圧電基板ウエハを形成する工程と、前記枠部の上面に対応して設けられる接合面を有する上基板を複数配設するガラスからなる上基板ウエハを形成する工程と、前記枠部の下面に対応して設けられる接合面を有する下基板を複数配設するガラスからなる下基板ウエハを形成する工程と、前記上基板ウエハの接合面と前記圧電基板ウエハの枠部と前記下基板ウエハの接合面とを陽極接合し積層体を形成する工程と、前記積層体を縦及び横の切断線に沿って切断して圧電振動子を個片化する工程と、を有し、前記下基板ウエハを形成する工程には、前記切断線の交差部の表面に凹部を形成する工程を含み、前記積層体を形成した状態において、前記凹部に貫通孔を開設する工程と、前記貫通孔の内面に前記上側導電膜または前記引出し電極に接続する接続電極を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする。
ここで、圧電振動片としては、例えば、水晶振動片を採用することができる。

この発明によれば、圧電振動片に設けられる第１、第２の励振電極を下基板に開設される貫通孔から外部に取り出す圧電振動子の構造において、この貫通孔を陽極接合が終了するまで貫通しない状態（凹部の状態）とし、陽極接合後に貫通孔を開設するため、陽極接合時において、貫通孔内で発生する放電を抑制することができ、放電による圧電振動片や電極等の損傷を防止することができる。

また、本発明では、前記下基板ウエハの下面側に前記凹部を形成することが好ましい。

このようにすれば、下基板ウエハと圧電基板ウエハとの接合面には、凹部の開口部がないため、接合面の状態が平滑な一様な面であるため、接合品質を確保しやすいというような効果がある。

また、前記凹部を前記下基板ウエハの下面側の開口部を底部よりも広いテーパ状に形成することがより好ましい。

前述したように、凹部には陽極接合後に貫通孔を開設し、接続電極を形成する。詳しくは実施の形態で後述するが、接続電極は、下基板ウエハの下面側からスパッタ等の手段で形成する。従って、下面側の開口部が底部よりも広いテーパ状に形成されていることから、下基板ウエハの下面から下基板ウエハの上面方向にある下側導電膜または引出し電極の深さに至るまで接続電極を形成することができる。

また、前記凹部を、サンドブラスト工程により穿設することがより好ましい。

テーパ状の凹部を穿設する方法としては多種存在するが、サンドブラストによれば、研磨材の材質、粒度、吹き付け速度、時間等の調整により所望のテーパ形状を容易に形成することが可能であり、さらに、複数の凹部も同時に短時間で形成することができることから生産効率を高めることができる。

また、本発明では、前記下基板ウエハの上面側に前記凹部を形成することが望ましい。

このように、下基板ウエハの上面方向に前記凹部を形成しても、陽極接合が終了するまで貫通孔を開設しない状態（凹部の状態）とし、陽極接合後に貫通孔を開設するため、陽極接合時において、貫通孔内で発生する放電を防止することができる。

また、本発明では、前記凹部をエッチング工程により穿設することがより望ましい。

詳しくは、後述する実施の形態で説明するが、下基板ウエハの上面には、圧電振動片を収納するキャビティーとなる空間がエッチング工程により形成されるが、この空間をエッチング工程で形成するようにすれば、凹部と空間とを同じエッチング工程で形成することができ、生産性を高めることができる。

また、この凹部は、サンドブラスト等でも形成可能であるが、サンドブラストにより形成される凹部はテーパ形状となる。この凹部を下基板ウエハの下面からみると逆テーパとなり、接続電極を下面側からスパッタ形成する場合、下基板ウエハの下面から下基板ウエハの上面側にある下側導電膜または引出し電極まで達しないことが考えられる。しかし、エッチングによれば、凹部内の側面は下基板ウエハの下面に対してほぼ垂直に形成できることから、接続電極を下側導電膜または引出し電極に至るまで形成することを可能にする。

また、前述した貫通孔を開設する工程が、エッチング工程であることが好ましい。

このようにすれば、前述した従来技術のような貫通孔の開設が研磨による方法に比べ、凹部の底部をエッチングにより除去すればよいので、下基板ウエハの損傷や、厚さのばらつきは発生しない。

また、本発明では、前記接続電極を形成する工程の後に、前記接続電極の内面に導電性部材を充填する工程を含むことがより望ましい。

接続電極は、上述した貫通孔内にスパッタ等で形成するが、貫通孔が深い（下基板ウエハが厚い）場合には、下側導電膜または引出し電極の深さまで均一に形成されないことがまれにあることが考えられるが、導電部材を充填することにより、下側導電膜または上側導電膜と接続電極との接続をより確実に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の実施形態１に係る圧電振動子の構造を示し、図５〜図８は、実施形態１に係る圧電振動子の製造方法、図９、図１０は実施形態２に係る圧電振動子の製造方法、図１１は、実施形態３に係る圧電振動子の製造方法の一部を示している。なお、本発明では、圧電振動子として水晶を用いる水晶振動子を例示して説明する。
（実施形態１）

図１は、実施形態１に係る水晶振動子の概略構造を示す平面図、図２は、図１のＡ―Ａ切断面を示す断面図である。なお、図１は、上基板３１を透視した状態を示している。図１、図２において、水晶振動子１０は、水晶振動片２１の上面及び下面それぞれに上基板３１と下基板４１とを一体に積層して構成されている。本実施形態では、上基板３１と下基板４１とは、水晶振動片２１の平面方向において近似な熱膨張係数を有するソーダガラスを用いるのが好適である。これら上基板３１と水晶振動片２１と下基板４１とは、それぞれ大判のウエハの状態で陽極接合されて積層体１を形成した後、切断線２に沿って切断、個片化されて、水晶振動子１０が形成されている。

図１に示すように、水晶振動片２１は、振動腕２２，２３が基部２４から延在された音叉型振動片であって、基部２４と振動腕２２，２３の周囲を囲む枠部２５とが一体で形成されている。電極の構成の詳細は、図３，４に示すが、振動腕２２，２３及び枠部２５の表裏両面には、第１励振電極２６と第２励振電極２７と、これらの電極それぞれに連続する下側導電膜２６ａ、上側導電膜２７ａが形成されている。
上側導電膜２７ａは、ビアホール（コンタクトホール）２８を連通して下面側に設けられる引出し電極２７ｂに接続されている。

上基板３１は、振動腕２２，２３が可振できるように凹部３２が穿設され、凹部３２の周縁部は、水晶振動片２１の枠部２５と大略同じ形状に形成された接合面３３である（図１のドット表示領域）。

下基板４１は、上基板３１と同様に振動腕２２，２３が可振できるように凹部４２が穿設され、凹部４２の周縁部は、水晶振動片２１の枠部２５と大略同じ形状に形成された接合面４３である（図１において、ドットにて表示する領域）。また、下基板４１の外周角部には、切欠き部４４ａが設けられており、この切欠き部４４ａの内面（側面）には、引出し電極２７ｂに接続する接続電極４８と、下側導電膜２６ａに接続する接続電極４７とが形成されている。接続電極４７，４８は、図示の左右にそれぞれ２箇所ずつ設けられている。さらに、接続電極４７，４８は、下基板４１の下面に設けられる外部電極４５，４６に接続している。

なお、水晶振動片２１は水晶基板ウエハ２０、上基板３１は上基板ウエハ３０、下基板４１は下基板ウエハ４０に、それぞれ複数配列して形成した後、積層接合されて積層体１を形成した後、切断線２に沿って切断され、水晶振動子１０に個片化される。従って、下基板４１の外周角部に設けられた貫通孔４４を切断することにより上述した切欠き部４４ａが形成される。

このように構成された水晶振動子１０は、振動腕２２，２３が、上基板３１の凹部３２と下基板４１の凹部４２それぞれの空間とによって形成されたキャビティー内に振動可能に収容されて、第１励振電極２６、第２励振電極２７とが、それぞれ外部電極４５，４６まで接続され、外部電極４５，４６から励振信号を入力すると共に、共振信号を出力することが可能な構成である。

続いて、水晶振動片２１に形成される各電極構成について図面を参照して説明する。
図３は、水晶振動片の上面側を表し、図４は下面側を表している。図３，４において、振動腕２２の上面側先端部には第１励振電極２６が設けられ、振動腕２２の外周面から基部２４の上面及び振動腕２３の上面の中央部にまで延在されている。さらに、振動腕２２の側面から下面側に延在され、枠部２５の下面における下側導電膜２６ａが形成されている。

振動腕２３の上面先端部には第２励振電極２７が設けられ、振動腕２３の外周面から基部２４の上面及び振動腕２２の上面の中央部にまで延在されている。さらに、振動腕２３の側面から上面側に延在され、枠部２５の上面における上側導電膜２７ａが形成されている。

第１励振電極２６と第２励振電極２７とは、振動腕２２，２３の上面に対して表裏において面対称となるよう形成される。また、上側導電膜２７ａは、枠部２５の端部（図中、右側端部）において、枠部２５に開設される２個のビアホール２８によって下面側に延在され、引出し電極２７ｂに接続されている。従って、第１励振電極２６と第２励振電極２７とは、それぞれ水晶振動片２１の下面側に延在されて、下側導電膜２６ａと引出し電極２７ｂに接続されている。

このような各電極の形成は、水晶基板ウエハ２０の状態で、まず、振動腕２２，２３及びビアホール２８（貫通孔の状態）をエッチング工程により形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて形成される。

なお、上述した第１励振電極２６、第２励振電極２７、下側導電膜２６ａ、上側導電膜２７ａ及び引出し電極２７ｂはＡｌもしくはＡｌ合金で形成されるが、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕなどの材料のうちから選択した１種以上の薄膜でもよく、接続電極４７，４８及び外部電極４５，４６は、Ａｕ／Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉなどを蒸着、スパッタ、メッキ法にて使用することができる。

続いて、本実施形態に係る水晶振動子の製造方法について図面を参照して説明する。まず、下基板ウエハ４０の製造方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る下基板ウエハ４０の製造工程を示し、（ａ）は、下面４０ａ側を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＢ―Ｂ切断面を示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）において、上面４０ｂ側にハーフエッチングによりキャビティーを形成するための空間としての凹部４２を形成する。凹部４２の周縁部が接合面４３（図２、参照）である。そして、下面４０ａ側に凹部５０を形成する。

凹部５０は、下基板ウエハ４０を切断線２の各交点にサンドブラストにより形成する。サンドブラスト工程では、所定の大きさの開口部を備えるマスクを用いて所定の深さまで凹部５０を穿設する。ここで、本実施形態では、残り厚さを３０μｍ程度とし、下面４０ａ側の開口部の直径を２００μｍ、底部の直径を１００μｍとするテーパ形状とする。サンドブラストにおける研磨材の材質、粒度、吹き付け速度、加工時間等は、所望の凹部５０の深さ、テーパ形状に合わせて適宜選択する。

次いで、上基板ウエハ３０の製造方法について図６を参照して説明する。
図６は、上基板ウエハ３０、水晶基板ウエハ２０、下基板ウエハ４０の接合前の状態を示す説明図である。図６の最上層に上基板ウエハ３０を示す。上基板ウエハ３０は、裏面側（図中、下側）にキャビティーを構成するための空間となる凹部３２をハーフエッチングにより形成する。この凹部３２は、上述した下基板ウエハ４０の凹部４２に対応した位置、大きさで形成され、凹部３２の周縁部が接合面３３（図２、参照）である。

水晶基板ウエハ２０の製造方法については、図３，４を参照して説明しているので省略するが、枠部２５から基部２４と振動腕２２，２３とが延在された音叉と、上述した各電極が形成された状態で水晶振動片２１を複数配列して水晶基板ウエハ２０を形成する。このように形成された上基板ウエハ３０と水晶基板ウエハ２０と下基板ウエハ４０とを正確に位置決めして積層し、接合する。

図７は、接合工程〜接続電極形成工程までを示す断面図である。図７（ａ）は、接合工程を示す。接合工程では、水晶基板ウエハ２０の上面に上基板ウエハ３０、下面に下基板ウエハ４０を積層し、この状態で、上下基板ウエハおよび水晶基板ウエハは図示しないホットプレートにより加熱加圧保持され、水晶基板ウエハ２０に直流電源９０の正極を、上基板ウエハ３０と下基板ウエハ４０には負極を接続して電圧を印加して陽極接合を行う。本実施形態による陽極接合の条件は、１４０〜１６０℃の環境下において、加圧しながら０．５〜１．４ｋＶの電圧を５分間印加することで、所定の接合強度、密閉性が得られた。
なお、接合の性質上、加圧がなくてもよい。また接合雰囲気は大気中、Ｎ₂中もしくは１０^-4Ｐａ以下の真空中でも可能である。

下基板ウエハ４０には、複数の凹部５０が形成されているが、これら凹部は、貫通していないため、陽極接合の際の放電の発生を抑制する。

続いて、陽極接合工程後における第１励振電極２６及び第２励振電極２７を外部電極に取り出すための接続電極の形成工程について説明する。
なお、第１励振電極２６は、下側導電膜２６ａに接続されており、第２励振電極２７は、上側導電膜２７ａとビアホール２８を介して引出し電極２７ｂに接続されている（図３，４、参照）が、下側導電膜２６ａ及び引出し電極２７ｂそれぞれに接続する接続電極４５，４６の構造は同じであるため、下側導電膜２６ａ側を例示して説明する。

図７（ｂ）に示すように、陽極接合後、積層体１の状態において、下基板ウエハ４０の下面４０ａ側に耐食膜６０を形成する。耐食膜６０は、基板側からＣｒ、Ａｕ、レジスト膜の順で構成される３層構造である。ＣｒとＡｕは、ガラスとレジストの密着性を高めるために形成される。また、上基板ウエハ３０の上面にも耐食膜６１を形成する。耐食膜６１の構成も上述した耐食膜６０と同様な３層構造とし、後述するエッチング工程時に、上基板ウエハ３０の表面を保護するために設けられる。

次に、凹部５０の内側表面の耐食膜を露光、現像により除去する。図７（ｃ）に示すように耐食膜６０は、凹部５０部分が開口される。

次に、図７（ｄ）に示すように、エッチング工程により凹部５０の底部を除去し貫通孔４４を形成する。エッチャントとしては、ＨＦまたはＨ₂Ｏ₂＋ＮＨ₄ＨＦ₂を用いて液温２５〜３０℃程度で、下側導電膜２６ａの表面が露出するまで加工する。そして、耐食膜６０，６１を剥離し、貫通孔４４の内面を含めて洗浄する（図示せず）。

続いて、図７（ｅ）に示すように、下基板ウエハ４０の下面４０ａに耐食膜６２を形成し、露光、現像工程により、貫通孔４４及び貫通孔４４の周辺部に開口部６２ａを開口する。この開口部６２ａは、外部電極４５，４６を形成する領域である。

次に、図７（ｆ）に示すようにスパッタ等の手段で接続電極４７と外部電極４５，４６）を形成する。外部電極４５は下側導電膜２６ａ（つまり、第１励振電極２６）と接続し、外部電極４６は引出し電極２７ｂ（つまり、第２励振電極）と接続する。貫通孔４４は、凹部５０の形成時においてテーパ形状としているため、下面側からのスパッタによって、内側の側面及び下側導電膜２６ａ（または引出し電極２７ｂ）まで一様に接続電極４７を形成することを可能にしている。

接続電極４７、外部電極４５，４６を形成後、耐食膜６２を剥離し、洗浄して積層体１が形成される（図示せず）。

なお、図７（ｂ）〜図７（ｆ）において示した工程は、本実施形態の好適な例を示したもので、他の工順を用いることが可能である。
例えば、貫通孔４４を開設後（図７（ｄ）、参照）に洗浄し、続いてスパッタ工程により接続電極４７を形成する工順としてもよい。それから、耐食膜形成、露光、現像、外部電極４５，４６の形成を行ってもよい。また、メタルマスクを用いてスパッタ法、蒸着法にて端子形成することも可能であり、この場合耐食膜形成等の工程も不要となる。
また、貫通孔４４を開設する前に、外部電極４５，４６を予め形成しておくことも可能である。

さらには、外部電極４５，４６を省略することも可能である。このような場合、切欠き部４４ａ（図１、参照）を利用して、第１励振電極２６、第２励振電極２７それぞれに対応した接続電極４７を、図示しない回路基板に直接、接続する構造としてもよい。

続いて、上述したように形成した積層体１を切断し、個片化する。
図８は、積層体１を切断する工程を模式的に示す説明図である。積層体１を、切断線２に沿って縦、横に切断し、個片化して、図１，２に示すような水晶振動子１０を形成する。

従って、前述した実施形態１によれば、水晶振動片２１に設けられる第１励振電極２６、第２励振電極２７を下基板ウエハ４０に開設される貫通孔４４（個片では切欠き部４４ａ）から外部に取り出す水晶振動子１０の構造において、この貫通孔４４を陽極接合が終了するまで貫通しない状態（凹部５０の状態）とし、陽極接合後に貫通孔４４を開設するため、陽極接合時において、貫通孔４４内で放電が発生することを排除しているので、水晶振動片２１及び前述した各電極を損傷することを防止することができる。

また、下基板ウエハ４０の下面４０ａ方向に凹部５０を形成しているために、下基板ウエハ４０と水晶基板ウエハ２０との接合面４３には開口部がないため、接合面４３の状態が平滑な一様な面であるため、接合品質を確保しやすいというような効果がある。

また、凹部５０を下基板ウエハ４０の下面４０ａ方向の開口部が底部よりも広いテーパ状に形成していることから、スパッタによる接続電極４７の形成時において、下基板ウエハ４０の下面４０ａ側から上面４０ｂ側にある下側導電膜２６ａまたは引出し電極２７ｂの深さに至るまで好適に連続した接続電極を形成することができる。

また、このテーパ状の凹部５０を、サンドブラストにより穿設することにより、研磨材の材質、粒度、吹き付け速度、時間等の調整により所望のテーパ形状を形成することが容易であり、さらに、複数の凹部５０も同時に短時間で形成することができることから生産効率を高めることができる。

さらに、凹部５０の底部をエッチングにより除去しているため、前述した従来技術のような貫通孔の開設が研磨による方法に比べ、下基板ウエハ４０の損傷や、厚さのばらつきが発生しないというような効果がある。
（実施形態２）

次に、本発明の実施形態２に係る水晶振動子の製造方法について図面を参照して説明する。実施形態２は、下基板ウエハ４０の上面４０ｂに凹部を形成していることに特徴を有し、凹部の形成から貫通孔形成までの工程以外は、前述した実施形態１と共通であるため、説明を省略し、共通部分には同じ符号を付して説明する。
図９は、本実施形態に係る下基板ウエハ４０の製造工程を示し、（ａ）は、上面４０ｂ側を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ切断面を示す断面図である。図９（ａ）、（ｂ）において、上面４０ｂ側にハーフエッチングによりキャビティーを形成するための空間となる凹部４２と、凹部５１と、を形成する。

凹部５１は、下基板ウエハ４０の切断線２の各交点を中心に、やはりハーフエッチングにより形成する。凹部５１の形成手段としては、実施形態１で説明したサンドブラストにより穿設してもよいが、本実施形態においては、エッチングにより内側側面を上面４０ｂに対して垂直に形成することが望ましい。凹部５１の残り厚さは３０μｍ程度とする。
このように形成された下基板ウエハ４０と水晶基板ウエハ２０とを重ねあわせて積層する（図６、参照）。
そして、陽極接合により積層体１を形成する。

図１０は、陽極接合工程以降、接続電極形成工程を示す部分断面図である。なお、下側導電膜２６ａ側を例示して説明する。

図１０（ａ）は、陽極接合工程を示している。接合工程では、水晶基板ウエハ２０の上面に上基板ウエハ３０、下面に下基板ウエハ４０を積層し、この状態で、上下基板ウエハ及び水晶基板ウエハは図示しないホットプレートにより加熱加圧され、水晶基板ウエハ２０に直流電源９０の正極を、上基板ウエハ３０と下基板ウエハ４０には負極を接続して電圧を印加して陽極接合を行う。陽極接合の条件は、前述した実施形態１（図７も参照）と同じとする。

下基板ウエハ４０には、複数の凹部５１が開口部を水晶基板ウエハ２０の方向に有して形成されているが、これら凹部は、貫通していないため、陽極接合の際、貫通孔内に発生するような放電の発生を抑制している。

次に、図１０（ｂ）に示すように、陽極接合後、積層体１の状態において、下基板ウエハ４０の下面４０ａ側に耐食膜６０を形成する。耐食膜６０の構成も実施形態１と同様に基板側からＣｒ、Ａｕ、レジスト膜で構成される３層構造である。また、上基板ウエハ３０の上面にも耐食膜６１を形成する。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、耐食膜を露光、現像により不要部分を除去し、凹部５１に相当する形状の開口部６０ａを形成する。

次に、図１０（ｄ）に示すように、エッチング工程により凹部５１の底部を除去し貫通孔４４を形成する。エッチャントとしては、ＨＦまたはＨ₂Ｏ₂＋ＮＨ₄ＨＦ₂を用いて、下側導電膜２６ａの表面が露出するまで加工する。そして、耐食膜６０，６１を剥離し、貫通孔４４の内面を含めて洗浄する（図示せず）。

続いて、図１０（ｅ）に示すように、下基板ウエハ４０の下面４０ａに耐食膜６２を形成し、露光、現像工程により、貫通孔４４及び貫通孔４４の周辺部に開口部６２ａを開口する。この開口部６２ａは、接続電極及び外部電極を形成する領域である。

次に、図１０（ｆ）に示すようにスパッタ等の手段で接続電極４７と外部電極４５，４６）を形成する。外部電極４５は下側導電膜２６ａ（つまり、第１励振電極２６）と接続し、外部電極４６は引出し電極２７ｂ（つまり、第２励振電極２７）と接続する。本実施形態では、貫通孔４４は、凹部５１の形成時において上面４０ｂに対して略垂直に形成しているため、下面４０ａ方向からのスパッタによって、内側側面及び下側導電膜２６ａ（または引出し電極２７ｂ）まで一様に連続した接続電極４７を形成することを可能にしている。
接続電極４７、外部電極４５，４６を形成後、耐食膜６２を剥離し、洗浄して積層体１を形成する。そして、切断（図８、参照）、個片化され、図１，２に示すような水晶振動子１０を形成する。

なお、本実施形態においても、貫通孔４４を開設後（図１０（ｄ）に示す）に洗浄し、続いてスパッタ工程により接続電極４７を形成する工順としてもよい。それから、耐食膜形成、露光、現像、外部電極４５，４６の形成を行う工順としてもよい。
また、貫通孔４４を開設する前に、外部電極４５，４６を予め形成しておくことも可能である。

さらには、外部電極４５，４６を省略することも可能である。このような場合、切欠き部４４ａ（図１、参照）を利用して、第１励振電極２６、第２励振電極２７それぞれに対応した接続電極４７を、図示しない回路基板に直接、接続する構造としてもよい。

従って、前述した実施形態２によれば、下基板ウエハ４０の上面４０ｂ方向に凹部５１を形成しても、貫通孔４４を陽極接合が終了するまで貫通しない状態（凹部５１が形成された状態）とし、陽極接合後に貫通孔４４を開設するため、陽極接合時において、放電が発生することを防止することができる。

また、本実施形態では、凹部５１をエッチング工程により穿設しているが、下基板ウエハ４０の上面４０ｂには、水晶振動片を収納するキャビティーを形成する凹部４２をエッチング工程により形成しているので、凹部４２と凹部５１とを同じ工程で形成することができ、生産性を高めることができる。

また、凹部５１は、サンドブラスト等でも形成可能であるが、サンドブラストにより形成される凹部はテーパ形状となる。この凹部を下基板ウエハ４０の下面４０ａ側からみると逆テーパとなり、接続電極４７を下面４０ａ側からスパッタ形成する場合、下基板ウエハ４０の下面４０ａから上面４０ｂ方向にある下側導電膜２６ａまたは引出し電極２７ｂの深さに達しないことが考えられる。しかし、エッチングによれば、凹部５１内の側面は下基板ウエハの下面４０ａに対してほぼ垂直に形成できることから接続電極４７を貫通孔４４の内部全体に形成することを可能にする。
（実施形態３）

続いて、本発明の実施形態３に係る水晶振動子の製造方法について説明する。実施形態３は、接続電極４７（外部電極４５，４６を含む）形成までは、前述した実施形態１または実施形態２による方法で形成した後、接続電極４７によって形成される窪みの内部に導電性物質を埋め込んでいることに特徴を有している。実施形態１、実施形態２と異なる部分のみを説明する。

図１１は、実施形態３に係る積層体１の一部を示す断面図である。接続電極４７は、貫通孔４４の内面に沿って形成されているので、中心部に窪みができる。この窪みを埋めるように導電性部材７０を形成する。導電性部材としては、穴埋めメッキや、半田、導電性接着剤等でも良い。

導電性部材として、穴埋めメッキや半田を用いる場合には、接続電極４７の代わりに貫通孔４４の内面に下地メッキを形成する工程としてもよい。

実施形態３によれば、接続電極４７は、上述した貫通孔４４内にスパッタ等で形成するが、貫通孔４４が深い（下基板ウエハ４０が厚い）場合には、下側導電膜２６ａまたは引出し電極２７ｂの深さまで均一に形成されないことが稀に発生することが考えられるが、導電性部材７０を充填することにより、下側導電膜２６ａまたは引出し電極２７ｂと接続電極４７との接続をより確実に行うことができる。

なお、図１１では、実施形態２による製造方法で形成された凹部形状を例示しているが、実施形態１によるテーパ状の凹部を形成する場合にも応用可能であり、より信頼性を高めることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明しているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

従って、上記に開示した形状、材質、製造工程などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それらの形状、材質、組み合わせなどの限定の一部もしくは全部の限定をはずした部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前述の実施形態１〜実施形態３では、水晶振動子を例示して説明したが、ガラスと異種材料との陽極接合において、ガラスに貫通孔を形成する必要がある場合において、陽極接合時では、貫通孔とせず、陽極接合後にエッチングで貫通孔を開設することにより、貫通孔内における放電を抑制することができる。また当然、３層ではなく２層の陽極接合時にも用いることができる。

従って、前述の実施形態１〜実施形態３によれば、陽極接合時における放電による水晶振動片の損傷を防止し、且つ、接合の信頼性を高めることができる水晶振動子の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る水晶振動子の概略構造を示す平面図。 図１のＡ―Ａ切断面を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る水晶振動片の上面側の電極構成を示す平面図。 本発明の実施形態１に係る水晶振動片の下面側の電極構成を示す平面図。 本発明の実施形態１に係る下基板ウエハの製造工程を示し、（ａ）は、裏面側を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＢ―Ｂ切断面を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る上基板ウエハ、水晶基板ウエハ、下基板ウエハの接合前の状態を示す説明図。 本発明の実施形態１に係る接合工程〜接続電極形成工程までを示す断面図。 本発明の実施形態１に係る積層体を切断する工程を模式的に示す説明図。 本発明の実施形態２に係る下基板ウエハの製造工程を示し、（ａ）は、表面側を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ切断面を示す断面図。 本発明の実施形態２に係る陽極接合工程〜接続電極形成工程を示す部分断面図。 本発明の実施形態３に係る積層体の一部を示す断面図。

符号の説明

１…積層体、２…切断線、１０…水晶振動子、２０…水晶基板ウエハ、２１…水晶振動片、２２，２３…振動腕、２５…枠部、２６ａ…下側導電膜、３０…上基板ウエハ、３１…上基板、４０…下基板ウエハ、４１…下基板、４４…貫通孔、４７…接続電極、５０…凹部。

Claims (8)

1. 振動腕と該振動腕の周囲の枠部とを一体にした圧電振動片を複数配設し、前記振動腕に設けられる第１励振電極と該第１励振電極と連続し前記枠部の下面に形成される下側導電膜と、第２励振電極と該第２励振電極と連続し前記枠部の上面に形成される上側導電膜と、該上側導電膜と連続する前記枠部の下面に形成される引出し電極と、を有する圧電基板ウエハを形成する工程と、
   前記枠部の上面に対応して設けられる接合面を有する上基板を複数配設するガラスからなる上基板ウエハを形成する工程と、
   前記枠部の下面に対応して設けられる接合面を有する下基板を複数配設するガラスからなる下基板ウエハを形成する工程と、
   前記上基板ウエハの接合面と前記圧電基板ウエハの枠部と前記下基板ウエハの接合面とを陽極接合し積層体を形成する工程と、
   前記積層体を縦及び横の切断線に沿って切断して圧電振動子を個片化する工程と、を有し、
   前記下基板ウエハを形成する工程には、前記切断線の交差部の表面に凹部を形成する工程を含み、
   前記積層体を形成した状態において、前記凹部に貫通孔を開設する工程と、前記貫通孔の内面に前記下側導電膜または前記引出し電極に接続する接続電極を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
2. 請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記下基板ウエハの下面側に前記凹部を形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記凹部を前記下基板ウエハの下面側の開口部を底部よりも広いテーパ状に形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
4. 請求項３に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記凹部を、サンドブラスト工程により穿設することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
5. 請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記下基板ウエハの上面側に前記凹部を形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
6. 請求項５に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記凹部を、エッチング工程により穿設することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
7. 請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記貫通孔を開設する工程が、エッチング工程であることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
8. 請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
   前記接続電極を形成する工程の後に、前記接続電極の内面に導電性部材を充填する工程を含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
   

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