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，压电振子(13)为具备振动部(15)的压电振子(13)，振动部(15)具有Si层(22)，该Si层(22)是作为简并半导体的n型的Si层(22)，且具有0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的电阻率。

Piezoelectric vibrator and piezoelectric vibration device

The invention provides a piezoelectric vibrator and piezoelectric vibration device, a piezoelectric vibrator (13) to have the vibration part (15) of the piezoelectric vibrator (13), (15) Department of vibration with the Si layer (22), the Si layer (22) is the Si n layer as a type of degenerate semiconductor the (22), and has a resistivity of 0.5m Omega cm above 0.9m below cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电振子以及压电振动装置
本专利技术涉及压电振子以及压电振动装置。
技术介绍
以往，使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems：微机电系统)技术的压电振子例如，作为定时设备而被使用。专利文献1公开了一种在Si(硅)层上形成了振动部的MEMS谐振器，在该谐振器中，由于Si的温度依存性，谐振频率伴随着周围温度的变化而变动。该温度依存性被频率温度系数(TCF：TemperatureCoefficientofFrequency：频率温度系数)所确定。专利文献1：日本特表2014－507096号公报专利文献2：国际公开第2008/043727号在专利文献1中，为了降低频率温度系数，以规定的掺杂量对Si层实施n型、p型的掺杂。然而，由于一次频率温度系数例如根据Si层的厚度而变化，所以例如在专利文献1中即使是优选的掺杂量，也存在无法确保所希望的频率温度系数的情况。另外，在偏离优选的掺杂量的掺杂量中，存在频率温度系数增大的情况。频率温度系数的变动对于确保良好的温度特性来说，并不优选。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这样的事实而完成的，目的在于提供能够将频率温度系数的变动抑制得较小的压电振子以及压电振动装置。本专利技术的一个方式所涉及的压电振子为具备振动部的压电振子，振动部具有Si层，该Si层是作为简并半导体的n型的Si层，且具有0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的电阻率。根据本专利技术，能够提供可将频率温度系数的变动抑制得较小的压电振子以及压电振动装置。附图说明图1是简要地表示本专利技术的第一实施方式所涉及的压电振动装置的外观的立体图。图2是简要地表示本专利技术的第一实施方式所涉及的压电振动装置的构造的分解立体图。图3是沿着图1的3-3线的剖面的示意图。图4是表示Si层的电阻率与一次频率温度系数的关系的图表。图5是表示Si层的电阻率与一次频率温度系数的关系的图表。图6是表示Si层的电阻率与二次频率温度系数的关系的图表。图7是表示水晶振子的温度特性的图表。图8是简要地表示本专利技术的第二实施方式所涉及的压电振动装置的构造的分解立体图。图9是沿着图8的9-9线的剖面的示意图。图10是与图3相对应的振动部的剖面的示意图。图11是与图3相对应的振动部的剖面的示意图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的第一实施方式进行说明。图1是简要地表示本专利技术的第一实施方式所涉及的压电振动装置10的外观的立体图。该压电振动装置10例如具有扁平的立方体的形状，具备下侧基板11、在与该下侧基板11之间形成振动空间的上侧基板12、以及夹入下侧基板11以及上侧基板12之间而被保持的压电振子13。压电振子13是使用MEMS技术而制造的MEMS振子。图2是简要地表示本专利技术的第一实施方式所涉及的压电振动装置10的构造的分解立体图。压电振子13具备：支承架14，沿着图2的正交坐标系中的XY平面展开为矩形的框状；振动部15，配置于支承架14的内侧，与支承架14同样地沿着XY平面展开为矩形；以及一对连结部16、16，它们使支承架14与振动部15相互连接。振动部15如后文所述，通过沿着XY平面沿Y轴方向反复伸缩而振动。支承架14具备：一对长边的框体14a、14a，它们与X轴平行地延伸；以及一对短边的框体14b、14b，它们与Y轴平行地延伸，利用它们的两端分别与框体14a、14a的两端连接。在本实施方式中，连结部16、16在与X轴平行的一条直线上延伸，使框体14b、14b与振动部15相互连接。连结部16、16的位置被设定于振动部15的Y轴方向的中间位置、即振动部15的振动方向的中心位置的端部(节点)。下侧基板11沿着XY平面展开为平板状，在其上表面形成有凹部17。凹部17例如形成为扁平的立方体形状，形成振动部15的振动空间的一部。在另一方面，上侧基板12沿着XY平面展开为平板状，在其下表面形成有凹部18。凹部18与凹部17同样，例如形成为扁平的立方体形状，形成振动部15的振动空间的一部分。图3是沿着图1的3-3线的剖面的示意图。若一并参照图3，则压电振子13的支承架14被阻挡在下侧基板11的上表面的周边上，上侧基板12的下表面的周边被阻挡在支承架14的上表面。这样，压电振子13被保持在下侧基板11与上侧基板12之间，利用下侧基板11、上侧基板12以及压电振子13的支承架14，形成振动部15的振动空间。在该振动空间中维持真空状态。下侧基板11以及上侧基板12由Si(硅)形成。在压电振子13中，支承架14、振动部15、连结部16由氧化硅层即SiO2(二氧化硅)层21、层叠于SiO2层21上的Si层22以及层叠于Si层22上的AlN(氮化铝)层23形成。此外，在氧化硅层，也可以代替SiO2层21，而使用含有SiaOb层(a以及b为整数)的适当的组成的氧化硅材料。Si层22由作为简并半导体的n型的Si半导体形成，作为n型掺杂剂而含有P(磷)、As(砷)、Sb(锑)等的第15族元素等。在本实施方式中，作为n型掺杂剂而使用P(磷)。另外，在Si层22中，通过对n型掺杂剂的掺杂量进行控制，从而将其电阻率设定为0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的范围。Si层22的电阻率的详细情况在后文叙述。在压电振子13中，振动部15还具备形成于AlN层23的上表面以及下表面而夹住AlN层23的第一以及第二Mo(钼)层24、25。第一以及第二Mo层24、25分别形成下部电极以及上部电极，与设置于压电振动装置10的外部的交流电源(未图示)连接。在连接中，例如使用形成于上侧基板12的上表面的电极(未图示)、形成于上侧基板12内的硅通孔(TSV)(未图示)等。AlN层23是将被施加的电压转换为振动的压电薄膜。在压电薄膜，也可以代替AlN层23，例如使用ZnO(氧化锌)、ScAlN(氮化钪铝)、PZT(锆钛酸铅)、KNN((K、Na)NbO3：铌酸钾钠)等。此外，在ScAlN中，在将Sc以及Al的原子浓度形成为100at％的情况下，优选将Sc浓度设定为0.5at％以上50at％以下的程度。在下部电极以及上部电极，也可以代替第一以及第二Mo层24、25，而使用Ru(钌)、Pt(铂金)、Ti(钛)、Cr(铬)、Al(铝)、Cu(铜)、Ag(银)、或者这些的合金等的金属材料。在本实施方式的压电振动装置10中，AlN层23大致与Si层22垂直地进行C轴取向。通过在第一Mo层24与第二Mo层25之间大致沿C轴方向施加交变电场，从而振动部15被激励。其结果，振动部15沿短边方向即沿Y轴方向伸缩振动。换言之，在Y轴方向产生重复振动部15伸展的状态与振动部15收缩的状态的伸缩振动。接下来，在以下，对Si层22的电阻率处于0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的范围的效果进行说明。本专利技术者们首先针对相对于伴随着掺杂量的变动的Si层22的电阻率的变化的、压电振动装置10的一次频率温度系数(TCF)的变化进行了验证。在验证中，基于上述的压电振动装置10，实施了根据有限元法(FEM)的模拟。在模拟中，假定一种压电振动装置10，其沿着XY平面在Y轴方向具有100μm的长度以及在X轴方向具有145μm的长度。在振动部15中，分别将SiO2层21的厚度设定为0.52μm，将AlN层23的厚度设定为0.8μm，将第一M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电振子，该压电振子具备振动部，其中，所述振动部具有Si层，该Si层是作为简并半导体的n型的Si层，且具有0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的电阻率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 JP 2014-2550421.一种压电振子，该压电振子具备振动部，其中，所述振动部具有Si层，该Si层是作为简并半导体的n型的Si层，且具有0.5mΩcm以上0.9mΩcm以下的电阻率。2.根据权利要求1所述的压电振子，其中，所述振动部具有被形成在所述Si层上的压电薄膜。3.根据权利要求2所述的压电振子...

【专利技术属性】
技术研发人员：河合良太，中村大佐，西村俊雄，
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