压电谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及压电谐振器及其制造方法。提供一种抑制了基于Si的厚度偏差的谐振频率的偏差的压电谐振器。压电谐振器(1)具备单晶Si(5)、设置在上述单晶Si(5)上的由氮化铝构成的压电膜(8)、以及被设置成夹着上述压电膜(8)的第一电极和第二电极(6、7)，在由上述氮化铝构成的压电膜(8)掺杂有除了氮以及铝的元素，除了上述单晶Si(5)的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si(5)的音速一致。

Piezoelectric resonator and method of manufacturing the same

The invention relates to a piezoelectric resonator and a method for manufacturing the same. A piezoelectric resonator is provided which suppresses the deviation of the resonance frequency based on the thickness deviation of the Si. A piezoelectric resonator (1) with single crystal Si (5), arranged on the single crystal Si (5) is composed of aluminum nitride piezoelectric film on (8), and is configured to clamp the piezoelectric film (8) of the first and second electrodes (6, 7), in the piezoelectric film the composition of aluminum nitride (8) doped with nitrogen addition and aluminum elements, in addition to the single crystal Si (5) part of the sonic sonic essence and the synthesis of single crystal Si (5) of the same sound.

【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谐振器以及该压电谐振器的制造方法。
技术介绍
以往，已知在单晶Si上构成有包括压电膜的激励部的压电MEMS(MicroElectroMechanicalSystems：微机电系统)振子。例如，在下述的专利文献1中，公开了在Si单晶上设置有由含钪的氮化铝构成的压电膜的压电MEMS振子。上述压电MEMS振子具有在Si单晶上设置有空腔部的所谓Cavity(空腔)SOI(Silicononinsulator：绝缘衬底上的硅)构造。另外，在下述的专利文献2、非专利文献1、2中，也公开了在SOI基板上设置有由氮化铝构成的压电膜层的压电MEMS振子。专利文献1:日本特开2009-10926号公报专利文献2:US2010/0013360A1非专利文献1:ProcediaChemistry1(2009)1395-1398非专利文献2:FrequencyControlSymposium，2007，IEEEInternational1210-1213然而，在专利文献1、2、非专利文献1、2所记载的压电MEMS振子中，Si层的厚度偏差较大。另一方面，谐振频率取决于Si层的厚度。因此，在专利文献1、2、非专利文献1、2所记载的压电谐振器中，频率容易产生偏差。因此，必须设置校正工序对频率进行调整。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够抑制基于Si的厚度偏差的谐振频率的偏差的压电谐振器以及该压电谐振器的制造方法。本专利技术涉及的压电谐振器具备单晶Si、设置在上述单晶Si上的由氮化铝构成的压电膜、以及被设置成夹着上述压电膜的第一电极和第二电极。在由上述氮化铝构成的压电膜掺杂有除了氮以及铝的元素。除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si的音速一致。在本专利技术涉及的压电谐振器的某个特定的方面，完成上述掺杂，以便除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si的音速一致。在本专利技术涉及的压电谐振器的其它特定的方面，上述掺杂通过从钪、钇、镥以及镝构成的组中选择的至少一种元素而完成。在本专利技术涉及的压电谐振器的其它特定的方面，上述单晶Si被掺杂n型掺杂剂，该n型掺杂剂的浓度为1×1019/cm3以上。本专利技术涉及的压电谐振器优选硅氧化膜层被配置成与上述第一电极和第二电极相接。在本专利技术涉及的压电谐振器中，优选与由掺杂有除了上述氮以及铝的元素的氮化铝构成的压电膜相比高音速的介电膜被配置成与上述第一电极和第二电极相接。上述高音速的介电膜优选由掺杂有硼与碳中的至少一个元素的氮化铝构成。本专利技术涉及的压电谐振器优选振动模式为宽度扩展振动或者面内弯曲振动。在本专利技术涉及的压电谐振器的制造方法中，包括：准备单晶Si的工序；在上述单晶Si上形成第一电极的工序；在上述第一电极上形成由氮化铝构成的压电膜的工序；以及在上述压电膜上形成第二电极的工序。形成上述压电膜的工序包括将除了氮以及铝的元素预先掺杂于氮化铝，以便使除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si的音速一致的工序。在本专利技术涉及的压电谐振器中，除了单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与单晶Si的音速一致。结果谐振频率不取决于厚度。因此，能够抑制基于厚度偏差的谐振频率偏差。在本专利技术涉及的压电谐振器的制造方法中，能够提供一种能够抑制基于Si的厚度偏差的谐振频率的偏差的压电谐振器。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式涉及的压电谐振器的外观的立体图。图2是沿着图1中的A-A线的部分的剖视图。图3是表示相对于氮化铝(AlN)的Sc浓度与音速的关系的图。图4是表示相对于氮化铝(AlN)的Sc、Y、Dy以及Lu的掺杂剂浓度与音速的关系的图。图5是用于对第一实施方式的第一变形例进行说明的剖视图。图6是表示使用Sc浓度为15at％的ScAlN时的ScAlN膜厚比(ScAlN/ScAlN+SiO2)与合成音速(ScAlN的音速与SiO2的音速的合成音速)的关系的图。图7是表示钪(Sc)浓度与压电常数(d33)的关系的图。图8是用于对第一实施方式的第二变形例进行说明的剖视图。图9是用于对第一实施方式的第三变形例进行说明的剖视图。图10是表示相对于氮化铝的B以及C的掺杂剂浓度与音速的关系的图。图11是表示本专利技术的第二实施方式涉及的压电谐振器的外观的立体图。图12是沿着图11中的B-B线的部分的剖视图。图13是表示实施例1涉及的宽幅振荡器的Si的厚度与频率偏差的关系的图。图14是表示实施例2涉及的面内弯曲振荡器的Si的厚度与频率偏差的关系的图。图15是表示实施例3涉及的宽幅振荡器的Si的厚度与频率偏差的关系的图。图16是表示实施例4涉及的宽幅振荡器的Si的厚度与频率偏差的关系的图。图17是用于对第二实施方式的变形例进行说明的剖视图。具体实施方式以下，参照附图并对本专利技术的实施方式进行说明。图1是表示本专利技术的第一实施方式涉及的压电谐振器1的外观的立体图。压电谐振器1是具备支承部2a、2b、振动板3、以及连结部4a、4b的利用宽度扩展振动的谐振器。振动板3为矩形板状，具有长度方向与宽度方向。振动板3经由连结部4a、4b与支承部2a、2b连接。即，振动板3被支承部2a、2b支承。振动板3是若施加有交变电场，则以宽度扩展振动模式沿宽度方向振动的振动体。连结部4a、4b的一端连接在振动板3的短边侧的侧面中央。上述振动板3的短边侧的侧面中央成为宽度扩展振动的节点。支承部2a、2b与连结部4a、4b的另一端连接。支承部2a、2b沿着连结部4a、4b的两侧延伸。支承部2a、2b的长度并未被特别限定，在本实施方式中，该长度是与振动板3的短边相同的长度。支承部2a、2b以及连结部4a、4b可以分别由与振动板3相同的材料构成，也可以由其它材料构成。图2是沿着图1中的A-A线的部分的剖视图。如图2所示，振动板3由单晶Si5、第一、第二电极6、7、以及压电膜8构成。更具体而言，在单晶Si5上设置有压电膜8。第一、第二电极6、7被设置为夹着压电膜8。此外，在本实施方式中，虽然省略图示，但可以在单晶Si5的上面5a上设置种晶层，也可以在第二电极7的上面设置保护层。但是，也可以不设置上述种晶层以及上述保护层。作为上述种晶层以及上述保护层，能够使用与压电膜8相同的材料。...

【技术保护点】
一种压电谐振器，具备单晶Si、设置在上述单晶Si上的由氮化铝构成的压电膜、以及被设置成夹着上述压电膜的第一电极和第二电极，其中，在由上述氮化铝构成的压电膜掺杂有除了氮以及铝的元素，除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si的音速一致。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 JP 2013-1715701.一种压电谐振器，具备单晶Si、设置在上述单晶Si上的由氮化
铝构成的压电膜、以及被设置成夹着上述压电膜的第一电极和第二电
极，其中，
在由上述氮化铝构成的压电膜掺杂有除了氮以及铝的元素，
除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实质上与上述单晶Si的
音速一致。
2.根据权利要求1所述的压电谐振器，其中，
完成上述掺杂，以便除了上述单晶Si的部分的音速的合成音速实
质上与上述单晶Si的音速一致。
3.根据权利要求1或2所述的压电谐振器，其中，
上述掺杂通过从钪、钇、镥以及镝构成的组中选择出的至少一种元
素而完成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压电谐振器，其中，
上述单晶Si被掺杂n型掺杂剂，该n型掺杂剂的浓度为1×109/cm3以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电谐振器，其中，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅田圭一，
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