压电振子以及压电振动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供压电振子以及压电振动装置。能够高效地进行压电振子中的共振频率的调整。压电振子具备：第一电极以及第二电极；压电膜，其形成于第一电极与第二电极之间，并且具有与第一电极对置的第一面；以及第一调整膜以及第二调整膜，它们经由第一电极与压电膜的第一面对置地形成，第一调整膜在第一面中的至少第一区域与压电膜重叠，第二调整膜在第一面中的至少与第一区域不同的第二区域与压电膜重叠，通过第一区域以及第二区域覆盖第一面的大致全域，第二区域是在该压电振子的振动时位移比第一区域大的区域，第二调整膜由蚀刻所导致的质量减少的速度比第一调整膜快的材料形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及压电振子以及压电振动装置。
技术介绍
作为在电子设备中用于实现计时功能的装置，使用压电振子。伴随着电子设备的小型化，压电振子也要求小型化，使用MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微电子机械系统)技术制造的压电振子(以下，称为“MEMS振子”)受到瞩目。在MEMS振子中，存在因制造偏差在共振频率上产生偏差的情况。因此，在MEMS振子的制造中、制造后，通过追加蚀刻等对频率进行调整。例如，在专利文献1中公开了如下结构：通过在压电振子的电极上形成由单一材料构成的附加膜，使第一区域中的附加膜的厚度与第二区域中的附加膜的厚度不同，从而对共振频率进行调整。另外，例如，在专利文献2中公开了如下结构：在具有多个振动臂的振子中，通过分别减少设置于振动臂的前端侧的粗调用的质量部与设置于振动臂的基端侧的微调用的质量部，从而对共振频率进行调整。专利文献1：日本专利第4930381号说明书专利文献2：日本特开2012－065293号公报如上述所述，在专利文献1所公开的结构中，用于调整共振频率的附加膜由单一材料形成。因此，为了根据区域的不同而使附加膜的厚度不同，需要按照区域进行基于光束照射等的调整作业，因此效率差。另外，在专利文献2所公开的结构中，由于需要分别进行设置于振动臂的前端侧的粗调用的质量部的除去与设置于振动臂的基端侧的微调用的质量部的除去，所以效率差。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于能够高效地进行压电振子中的共振频率的调整。本专利技术的一个方式的压电振子具备：第一电极以及第二电极；压电膜，其形成于第一电极与第二电极之间，并且具有与第一电极对置的第一面；以及第一调整膜和第二调整膜，它们隔着第一电极与压电膜的第一面对置地形成，第一调整膜在第一面中的至少第一区域与压电膜重叠，第二调整膜在第一面中的至少与第一区域不同的第二区域与压电膜重叠，通过第一区域以及第二区域覆盖第一面的大致全域，第二区域是在该压电振子的振动时位移比第一区域大的区域，第二调整膜由蚀刻所导致的质量减少的速度比第一调整膜快速的材料形成。根据本专利技术，能够高效地进行压电振子中的共振频率的调整。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式亦即压电振动装置的简要构造的一个例子的图。图2是压电振子120的一个例子亦即压电振子120A的立体图。图3是表示压电振子120A的振动时的位移的大小的图。图4A是图2所示的X－Y线的压电振子120A的共振频率调整前的剖面的示意图。图4B是图2所示的X－Y线的压电振子120A的共振频率调整后的剖面的示意图。图5是表示调整膜236的形成位置与共振频率的变化率的关系的一个例子的模拟结果。图6A是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图6B是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图7是表示调整膜236的面积与共振频率的变化率的关系的一个例
子的模拟结果。图8A是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图8B是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图8C是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图8D是表示调整膜236的形成的一个例子的图。图9是表示调整膜236的面积与共振频率的温度特性的变化率的关系的一个例子的模拟结果。图10是压电振子120的其他例子亦即压电振子120B的立体图。图11是压电振子120的另一例子亦即压电振子120C的立体图。图12A是压电振子120的其他例子亦即压电振子120D的剖面的示意图。图12B是压电振子120的其他例子亦即压电振子120E的剖面的示意图。图12C是压电振子120的其他例子亦即压电振子120F的剖面的示意图。图13是表示压电振子120的其他例子亦即压电振子120G的结构的图。图14A是表示压电振子120的其他例子亦即压电振子120H的结构的图。图14B是表示压电振子120的其他例子亦即压电振子120J的结构的图。图14C是表示压电振子120的其他例子亦即压电振子120K的结构的图。图15A是表示压电振子120的其他例子亦即压电振子120L的剖面
的图。图15B是压电振子120L的共振频率调整后的剖面的示意图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的一个实施方式。图1是表示本专利技术的一个实施方式亦即压电振动装置的简要构造的一个例子的图。如图1所示，压电振动装置100是包含基板110、压电振子120、盖体130以及外部电极140的压电振动装置。压电振子120是使用MEMS技术制造的MEMS振子。盖体130例如由硅形成，覆盖压电振子120。外部电极140是用于将压电振动装置100外部的元件与压电振子120电连接的金属电极。接下来，参照图2、图3、图4A以及图4B说明压电振子120的构成例。图2是压电振子120的一个例子亦即压电振子120A的立体图。图3是表示压电振子120A的振动时的位移的大小的图。图4A是图2所示的X－Y线的、压电振子120A的共振频率调整前的剖面的示意图。图4B是图2所示的X－Y线的、压电振子120A的共振频率调整后的剖面的示意图。如图2所示，压电振子120A具备保持部200以及振动部210。保持部200以及振动部210通过包含蚀刻的MEMS工序一体地形成。振动部210例如为宽度以及长度为100μm～200μm左右，厚度为10μm左右。保持部200具备保持矩形的振动部210的2个保持臂220。如后所述，振动部210通过压电膜233与上部电极234以及下部电极232之间的电场对应地在面内方向进行伸缩，从而进行轮廓振动。图3表示振动部210的振动时的位移的大小。具体而言，示出位移的大小相对于最大位移量的比例(％)。如图3所示，振动部210的四角的位移较大，伴随着接近振动部210的中心，位移变小。如图4A所示，振动部210成为层叠有硅氧化物层230、硅层231、下部电极232、压电膜233、上部电极234、调整膜235以及调整膜236的构造。此外，调整膜235、236以与压电膜233的上部电极234侧的
面(第一面)对置的方式形成。硅氧化物层230例如由SiO2等硅氧化物形成。硅氧化物在某个温度范围中的频率温度特性的变化与硅相反。因此，通过在振动部210形成硅氧化物层230，硅层231的频率特性的变化被硅氧化物层230的频率特性的变化抵消。由此，能够提高频率温度特性。硅层231由硅形成。此外，硅层231例如作为n型掺杂剂(供体)，能够包含磷(P)、砷(As)、锑(Sb)。另外，硅层231也可以包含p型掺杂剂(受体)。而且，硅层231也可以是将这样的掺杂剂注入1×1019cm－3以上的简并半导体。上部电极234以及下部电极232是金属电极。上部电极234以及下部电极232例如使用钼(Mo)、铝(Al)形成。此外，在硅层231为简并半导体的情况下，也可以不设置下部电极232使硅层231作为下部电极发挥功能。压电膜233是将外加的电压转换为振动的压电体薄膜。压电膜233例如能够将氮化铝作为主成分。具体而言，例如，压电膜233能够由氮化铝钪(ScAlN)形成。ScAlN是将氮化铝(AlN)中的铝(Al)的一部分置换为钪(Ac)而成的。例如，在使Al的原子数与Sc的原子数相加而得的原子浓度为100原子％时，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电振子，其中，具备：第一电极以及第二电极；压电膜，其形成于所述第一电极与所述第二电极之间，并且具有与所述第一电极对置的第一面；以及第一调整膜和第二调整膜，它们隔着所述第一电极与所述压电膜的所述第一面对置地形成，所述第一调整膜在所述第一面中的至少第一区域覆盖所述压电膜，所述第二调整膜在所述第一面中的至少与所述第一区域不同的第二区域覆盖所述压电膜，通过所述第一区域以及第二区域覆盖所述第一面的大致全域，所述第二区域是在该压电振子振动时位移比所述第一区域大的区域，所述第二调整膜由蚀刻所导致的质量减少的速度比所述第一调整膜快的材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 JP 2014-007088;2014.09.10 JP 2014-184551.一种压电振子，其中，具备：第一电极以及第二电极；压电膜，其形成于所述第一电极与所述第二电极之间，并且具有与所述第一电极对置的第一面；以及第一调整膜和第二调整膜，它们隔着所述第一电极与所述压电膜的所述第一面对置地形成，所述第一调整膜在所述第一面中的至少第一区域覆盖所述压电膜，所述第二调整膜在所述第一面中的至少与所述第一区域不同的第二区域覆盖所述压电膜，通过所述第一区域以及第二区域覆盖所述第一面的大致全域，所述第二区域是在该压电振子振动时位移比所述第一区域大的区域，所述第二调整膜由蚀刻所导致的质量减少的速度比所述第一调整膜快的材料形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹山佳介，中村大佐，龟田英太郎，开田弘明，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP