JPH0472405B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0472405B2 JPH0472405B2 JP14821587A JP14821587A JPH0472405B2 JP H0472405 B2 JPH0472405 B2 JP H0472405B2 JP 14821587 A JP14821587 A JP 14821587A JP 14821587 A JP14821587 A JP 14821587A JP H0472405 B2 JPH0472405 B2 JP H0472405B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thickness
- inversion region
- piezoelectric
- polarization inversion
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ニオブ酸リチウムの単結晶からなる振動素子の
製造方法であり、 圧電体に分極反転領域を形成することで該圧電
体を厚くしたことにより、 特に共振周波数の高い振動素子の製造を容易と
し、高性能にしたものである。
製造方法であり、 圧電体に分極反転領域を形成することで該圧電
体を厚くしたことにより、 特に共振周波数の高い振動素子の製造を容易と
し、高性能にしたものである。
本発明は、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）の単
結晶を用い、高性能かつ生産性に優れた振動素子
の製造方法に関する。
結晶を用い、高性能かつ生産性に優れた振動素子
の製造方法に関する。
水晶やタンタル酸リチユーム（LiTaO3）等の
圧電体に適当な駆動電極を形成し、この電極に交
流電界を印加すると、圧電体は印加電界と等しい
周波数の応力が生じ、かつ、印加電界の周波数が
圧電体の固有周波数に一致すると共振し、強勢な
振動が得られる。
圧電体に適当な駆動電極を形成し、この電極に交
流電界を印加すると、圧電体は印加電界と等しい
周波数の応力が生じ、かつ、印加電界の周波数が
圧電体の固有周波数に一致すると共振し、強勢な
振動が得られる。
かかる現象を利用した振動子は、高性能である
ため通信装置の発振回路、フイルタ、遅延線等と
して広く利用されている。
ため通信装置の発振回路、フイルタ、遅延線等と
して広く利用されている。
電子機器の小型化、薄形化および軽量化が進む
中で、チツプ化の要求が強まつている部品の一つ
に数ＭHz〜数＋ＭHzの振動子があり、電気−機械
結合係数の大きいLiTaO3やLiNb03の単結晶を用
いることにより、水晶を用いたものでは不可能と
されていた領域の振動子が実現される。
中で、チツプ化の要求が強まつている部品の一つ
に数ＭHz〜数＋ＭHzの振動子があり、電気−機械
結合係数の大きいLiTaO3やLiNb03の単結晶を用
いることにより、水晶を用いたものでは不可能と
されていた領域の振動子が実現される。
第３図はLiNbO3の単結晶を用いた従来の圧電
振動素子を示す側面図である。
振動素子を示す側面図である。
第３図において、圧電振動素子１はLiNbO3単
結晶から駆り出した圧電体２の対向主面（上面と
下面）２ａ及び２ｂにそれぞれ動作電極３，４を
形成してなる。LiNbO3単結晶のインゴツトにポ
ーリング（分極処理）を施したのち、ポーリング
により生成された分極の方位に対し適宜の傾斜角
度でスライスしたウエーハから切り出した圧電体
２は、分極Psの方位が該傾斜角度で傾斜する厚
さ方向（図は主面２ｂから主面２ａに向かう方
向）である。
結晶から駆り出した圧電体２の対向主面（上面と
下面）２ａ及び２ｂにそれぞれ動作電極３，４を
形成してなる。LiNbO3単結晶のインゴツトにポ
ーリング（分極処理）を施したのち、ポーリング
により生成された分極の方位に対し適宜の傾斜角
度でスライスしたウエーハから切り出した圧電体
２は、分極Psの方位が該傾斜角度で傾斜する厚
さ方向（図は主面２ｂから主面２ａに向かう方
向）である。
かかる圧電振動素子１において発振周波数は、
圧電体２の厚さＴに反比例する関係であり、例え
ば厚さＴが約75μm、発振周波数が約26MHzであ
る圧電振動素子１において、厚さＴの変更によつ
て発振周波数を13MHzにしようとすると、圧電体
２の厚さＴは約150μmになる。
圧電体２の厚さＴに反比例する関係であり、例え
ば厚さＴが約75μm、発振周波数が約26MHzであ
る圧電振動素子１において、厚さＴの変更によつ
て発振周波数を13MHzにしようとすると、圧電体
２の厚さＴは約150μmになる。
以上説明したように、圧電振動素子の発振周波
数は、圧電体の厚さに反比例する。そのため、高
周波発振の圧電体は薄くなつて所要厚さにする加
工が難しくなり、厚さのばらつきが大きくなつて
周波数調整が煩雑化すると共に、工程途中の取扱
いに一層の注意が必要となつて生産性が低下する
という問題点があつた。
数は、圧電体の厚さに反比例する。そのため、高
周波発振の圧電体は薄くなつて所要厚さにする加
工が難しくなり、厚さのばらつきが大きくなつて
周波数調整が煩雑化すると共に、工程途中の取扱
いに一層の注意が必要となつて生産性が低下する
という問題点があつた。
上記問題点の除去を目的とした本発明は、本発
明の一実施例を示す第１図によれば、ニオブ酸リ
チウムの単結晶からなり厚さ方向に対向する一方
の主面から他方の主面に向けて傾斜する分極処理
が施された圧電体１２に、該他方の主面からの分
極反転領域１９を形成したのち、該一方および他
方の主面に動作電極１３，１４を形成することを
特徴とする振動素子の製造方法である。
明の一実施例を示す第１図によれば、ニオブ酸リ
チウムの単結晶からなり厚さ方向に対向する一方
の主面から他方の主面に向けて傾斜する分極処理
が施された圧電体１２に、該他方の主面からの分
極反転領域１９を形成したのち、該一方および他
方の主面に動作電極１３，１４を形成することを
特徴とする振動素子の製造方法である。
上記手段によれば、圧電体の厚さを従来の２倍
にすることが可能となり、そのことで発振周波数
の高い振動素子の製造が従来のものより容易とな
り、性能のばらつきを小さくすることができた。
にすることが可能となり、そのことで発振周波数
の高い振動素子の製造が従来のものより容易とな
り、性能のばらつきを小さくすることができた。
以下に、図面を用いて本発明の実施例による振
動素子を説明する。
動素子を説明する。
第１図は本発明の一実施例による振動素子の製
造方法を、主要工程順に示す側面図であり、圧電
振動素子１１はLiNbO3単結晶から切り出した圧
電体１２の対向主面（上面と下面、Ｚ面）１２ａ
および１２ｂにそれぞれ動作電極１３，１４を形
成してなる。
造方法を、主要工程順に示す側面図であり、圧電
振動素子１１はLiNbO3単結晶から切り出した圧
電体１２の対向主面（上面と下面、Ｚ面）１２ａ
および１２ｂにそれぞれ動作電極１３，１４を形
成してなる。
第１図イにおいて、ポーリング処理した
LiNbO3単結晶のインゴツトをスライスしたウエ
ーハ１５、即ち、該ポーリング処理によつて生成
された分極方位と適宜角度だけ傾斜する方向にス
ライスしたウエーハ１５は、分極Psの方位が図
中の矢印方向（上向き方向）であるとき、＋Ｃ軸
側の面（上面、＋Z′面）にチタン（Ti）の薄膜１
６を蒸着する。
LiNbO3単結晶のインゴツトをスライスしたウエ
ーハ１５、即ち、該ポーリング処理によつて生成
された分極方位と適宜角度だけ傾斜する方向にス
ライスしたウエーハ１５は、分極Psの方位が図
中の矢印方向（上向き方向）であるとき、＋Ｃ軸
側の面（上面、＋Z′面）にチタン（Ti）の薄膜１
６を蒸着する。
次いで、LiNbO3のキユーリ温度（約1250℃）
〜1100℃の温度で加熱し、ウエーハ１５にTi薄
膜１６を拡散させると、第１図ロに拡大して示す
ように、分極反転領域１９が生成される。
〜1100℃の温度で加熱し、ウエーハ１５にTi薄
膜１６を拡散させると、第１図ロに拡大して示す
ように、分極反転領域１９が生成される。
そこで、分極反転領域１９の深さをｔとしたと
き、拡散処理中のウエーハ１５に発生する表面電
荷は、深さｔが厚さT3の1/2でバランス状態とな
るため、上面から拡張する分極反転領域１９の深
さｔは、ウエーハ１７の厚さT3の約1/2で拡張を
停止し、分極反転領域１９の分極Ps′は分極Psと
方位が逆向きになる。
き、拡散処理中のウエーハ１５に発生する表面電
荷は、深さｔが厚さT3の1/2でバランス状態とな
るため、上面から拡張する分極反転領域１９の深
さｔは、ウエーハ１７の厚さT3の約1/2で拡張を
停止し、分極反転領域１９の分極Ps′は分極Psと
方位が逆向きになる。
次いで、第１図ハに示すように、ウエーハ１７
の上面と下面とに複数個の動作電極１３，１４を
パターン形成したのち、上下に対向する動作電極
１３，１４をそれぞれが含むように、図中の一点
鎖線でウエーハ１７を割断すると、第１図ニに示
す圧電振動素子１１が完成する。
の上面と下面とに複数個の動作電極１３，１４を
パターン形成したのち、上下に対向する動作電極
１３，１４をそれぞれが含むように、図中の一点
鎖線でウエーハ１７を割断すると、第１図ニに示
す圧電振動素子１１が完成する。
そして、分極PsとPs′を有する圧電体１２の厚
さは、発振周波数が同じ場合は従来の圧電体２の
厚さＴの約２倍であり、例えば発振周波数が26M
Hzである従来の圧電振動素子１において、圧電体
厚さＴが約75μmであるとき、本発明になる圧電
振動子１１ち圧電体厚さT3は約150μmである。
さは、発振周波数が同じ場合は従来の圧電体２の
厚さＴの約２倍であり、例えば発振周波数が26M
Hzである従来の圧電振動素子１において、圧電体
厚さＴが約75μmであるとき、本発明になる圧電
振動子１１ち圧電体厚さT3は約150μmである。
第２図はTi拡散温度と分極反転領域の深さと
の関係の実施例を示す図である。
の関係の実施例を示す図である。
第２図において、横軸がTi拡散温度℃、縦軸
が分極反転領域の深さtμmである。使用した試料
は、ポーリング処理によつて分極の生成された
LiNbO3単結晶の163度回転Ｙ板、厚さ450μmの
ウエーハを使用し、＋Ｃ軸側の面（＋Z′面）に厚
さ3000〓のTi蒸着膜を被着したのち、N22.4l／
min，O20.22l／minの雰囲気中で９時間加熱し
LiNbO3にTiを拡散させたとき、拡散温度に対す
る分極反転層の深さを測定してその測定値をプロ
ツトし、該プロツト間を実線で結んだものであ
る。
が分極反転領域の深さtμmである。使用した試料
は、ポーリング処理によつて分極の生成された
LiNbO3単結晶の163度回転Ｙ板、厚さ450μmの
ウエーハを使用し、＋Ｃ軸側の面（＋Z′面）に厚
さ3000〓のTi蒸着膜を被着したのち、N22.4l／
min，O20.22l／minの雰囲気中で９時間加熱し
LiNbO3にTiを拡散させたとき、拡散温度に対す
る分極反転層の深さを測定してその測定値をプロ
ツトし、該プロツト間を実線で結んだものであ
る。
第２図より、拡散温度の上昇に従つて分極反転
領域の深さt2を増すようになり、例えば厚さ
180μmの圧電体では1140℃で９時間加熱し、分極
反転領域の深さt2は、該圧電体の厚さの約1/2に
達するようになる。そして、Ti拡散温度が
LiNbO3のキユーリ温度（約1150℃）を越える
と、ポーリング処理により生成された分極が消滅
するため、本発明は該キユーリ温度〜1110℃で実
用上の拡散処理が可能である。
領域の深さt2を増すようになり、例えば厚さ
180μmの圧電体では1140℃で９時間加熱し、分極
反転領域の深さt2は、該圧電体の厚さの約1/2に
達するようになる。そして、Ti拡散温度が
LiNbO3のキユーリ温度（約1150℃）を越える
と、ポーリング処理により生成された分極が消滅
するため、本発明は該キユーリ温度〜1110℃で実
用上の拡散処理が可能である。
以上説明したように本発明による振動素子の圧
電体厚さは、従来の圧電体厚さの２倍となる。従
つて、圧電体を切り出すウエーハの厚さも従来の
２倍となるため、ウエーハはインゴツトのスライ
スおよび表面を鏡面にする等の加工および、取り
扱いが容易となり、厚さのばらつきを少なくでき
ることで発振周波数の調整が容易となり、振動素
子を高性能化すると共に生産性を向上し得た効果
がある。
電体厚さは、従来の圧電体厚さの２倍となる。従
つて、圧電体を切り出すウエーハの厚さも従来の
２倍となるため、ウエーハはインゴツトのスライ
スおよび表面を鏡面にする等の加工および、取り
扱いが容易となり、厚さのばらつきを少なくでき
ることで発振周波数の調整が容易となり、振動素
子を高性能化すると共に生産性を向上し得た効果
がある。
第１図は本発明の一実施例による振動素子の製
造方法を説明するための側面図、第２図はTi拡
散温度と分極反転領域深さとの関係を示す図、第
３図は従来の圧電振動素子を示す側面図、であ
る。 図中において、１１は振動素子、１２は圧電
体、１３，１４は動作電極、１５，１７はウエー
ハ、１６はチタン薄膜、１９は分極反転領域、ｔ
は分極反転領域の深さ、T3は圧電体の厚さ、を
示す。
造方法を説明するための側面図、第２図はTi拡
散温度と分極反転領域深さとの関係を示す図、第
３図は従来の圧電振動素子を示す側面図、であ
る。 図中において、１１は振動素子、１２は圧電
体、１３，１４は動作電極、１５，１７はウエー
ハ、１６はチタン薄膜、１９は分極反転領域、ｔ
は分極反転領域の深さ、T3は圧電体の厚さ、を
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ニオブ酸リチウムの単結晶からなり厚さ方向
に対向する一方の主面から他方の主面に向けて傾
斜する分極処理が施された圧電体１２に、該他方
の主面からの分極反転領域１９を形成したのち、
該一方及び他方の主面に動作電極１３，１４を形
成することを特徴とする振動素子の製造方法。 ２ 前記分極反転領域の形成が、前記他方の主面
にチタンの薄膜１６を蒸着し、ニオブ酸リチウム
のキユーリ温度〜約1100℃以上の温度に加熱して
該蒸着チタンを前記圧電体に拡散せしめることを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の振動
素子の製造方法。 ３ ニオブ酸リチウムの単結晶からなるウエーハ
に前記分極反転領域１９、動作電極１３，１４を
形成したのち、該ウエーハを前記圧電体１２に分
割することを特徴とする前記特許請求の範囲第１
項記載の振動素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14821587A JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14821587A JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63311808A JPS63311808A (ja) | 1988-12-20 |
| JPH0472405B2 true JPH0472405B2 (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=15447845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14821587A Granted JPS63311808A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 振動素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63311808A (ja) |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP14821587A patent/JPS63311808A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63311808A (ja) | 1988-12-20 |
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