振动片、电子设备以及移动体的制作方法

本发明涉及振动片、电子设备以及移动体。

背景技术：

以往，作为振动片，在专利文献1中公开了一种振动片，该振动片具有基部、从基部延伸出的振动臂、设置在振动臂上的第1电极、设置在第1电极的上方的第2电极、配置在第1电极与第2电极之间的压电体、以及配置在第1电极与压电体之间的绝缘膜，在第1电极的材料中包含氮化钛，在绝缘膜的材料中包含二氧化硅，在压电体的材料中包含氮化铝。该振动片通过在含有二氧化硅的绝缘膜上形成压电体来提高压电体的取向性。

专利文献1：日本特开2015-23434号公报

但是，专利文献1所记载的振动片由于在第1电极与压电体之间配置有绝缘膜，因此存在难以对压电体施加电场的问题。

技术实现要素：

振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

电子设备包含振动片、驱动所述振动片的振荡电路、以及基于从所述振荡电路输出的频率信号进行动作的控制电路，所述振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

移动体包含振动片、驱动所述振动片的振荡电路、以及基于从所述振荡电路输出的频率信号进行动作的控制电路，所示振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

附图说明

图1是示出第1实施方式的振动片的概略结构的俯视图。

图2是沿图1的a-a线的剖视图。

图3是图2的c部的放大图。

图4是沿图1的b-b线的剖视图以及各激励电极的布线图。

图5是示出第2实施方式的振动片的概略结构的俯视图。

图6是沿图5的a-a线的剖视图。

图7是图6的c部的放大图。

图8是示出第3实施方式的笔记本型的个人计算机的结构的立体图。

图9是示出第4实施方式的汽车的结构的立体图。

标号说明

1：振动片；10：基部；10a：主面；11：臂；12：激励电极；13：第1电极；13a：第1层；13b：第2层；14：氮化铝层；15：第2电极；16：二氧化硅层；20：固定部。

具体实施方式

1.第1实施方式

在此，作为振动片的一例，对基材使用硅(si)的振动片进行说明。

图1是示出第1实施方式的振动片1的概略结构的俯视图。图2是沿图1的a-a线的剖视图。图3是图2的c部的放大图。图4是沿图1的b-b线的剖视图以及各激励电极12的布线图。另外，省略了各布线，各结构要素的尺寸比率与实际不同。另外，各图中的x轴、y轴、z轴是相互垂直的坐标轴。

如图1所示，振动片1具有基部10和与基部10连接并沿y轴延伸的三个臂11作为基材。在本实施方式中，三个臂11以及基部10使用硅基板，例如多晶硅基板。

臂11形成为大致棱柱状，俯视时沿着x轴排列，并且在沿着由x轴和y轴确定的xy平面的主面10a上，在臂11分别设置有激励电极12。

臂11通过激励电极12沿着与主面10a垂直的z轴进行弯曲振动，进行所谓的在不沿着主面10a的方向上振动的面外振动。

基部10、臂11以及激励电极12例如使用溅射技术、光刻技术、蚀刻技术等高精度地形成。

激励电极12为具有设置在主面10a侧的第1电极13、与第1电极13接触的作为压电体的氮化铝(aln)层14、配置于氮化铝层14的第2电极15的层叠结构。

另外，如图3所示，第1电极13为具有作为氮化钛(tin)的第1层13a和含有氮(n)、钛(ti)以及氧(o)的第2层13b的2层结构，第1层13a与臂11的主面10a接触，第2层13b与氮化铝层14接触。

另外，由作为氮化钛的第1层13a和含有氮、钛以及氧的第2层13b构成的第1电极13具有与仅由氮化钛构成的电极同等的效果，具有高导电性。另外，激励电极12的第2电极15使用氮化钛、氮化锆(zrn)、氮化铌(nbn)、氮化钽(tan)、氮化钒(vn)、氮化铪(hfn)、氮化铬(crn)、氮化钼(mon)中的任意一种。这些材料由于具有高导电性，因此作为电极是优选的。

在振动片1中，从获得良好的振动特性的观点出发，优选将激励电极12的第1电极13和第2电极15的厚度设为10nm以上且30nm以下，优选将氮化铝层14的厚度设为100nm以上且1000nm以下，优选将含有氮、钛和氧的第2层13b的厚度设为0.1nm以上且10nm以下，更优选为1nm以上且5nm以下。

另外，如果第2层13b的厚度不足0.1nm，则容易与第2层13b所包含的铝结合的氧的量少，因此无法在第2层13b上形成c轴取向性高的氮化铝层14。另外，如果第2层13b的厚度比10nm厚，则第2层13b所包含的氧的量变多，绝缘性提高，因此施加于氮化铝层14的电场变弱，有可能使振动特性劣化。如果第2层13b的厚度为1nm以上且5nm以下，则可以得到更良好的c轴取向性和振动特性。

第2层13b可以通过对氮化钛的第1层13a实施利用氧气的灰化处理而形成，为非晶质。另外，由于第2层13b是含有氧的非晶质，因此能够得到c轴取向性高的氮化铝层14的压电体。具体而言，在第2层13b上生长出氮化铝层14时，如果在氮气中在第2层13b上溅射铝，则首先第2层13b中的氧和铝结合，然后铝和氮结合，因此能够使氮化铝层14的结晶方向一致。因此，能够在第2层13b上形成c轴取向性高的氮化铝层14的压电体。

另外，第2层13b只要在第1层13a的构成元素的基础上包含氧即可，第2层13b也可以是使第1层13a采用与上述第2电极15相同的材料并对第1层13a实施利用氧气的灰化处理而得的层。

为了获得高效的振动特性，优选激励电极12从作为臂11的根部的与基部10的边界部分向前端部延伸，并设置为从臂11的沿着y轴的根部到前端的长度即臂11的全长的一半左右的长度。

另外，如图2所示，基部10的z方向的厚度形成得比臂11的z方向的厚度厚。

另外，如图1中的双点划线所示，在基部10的沿着x轴的两端部的主面10a的背面侧设置有作为向封装等外部部件固定的固定区域的固定部20。另外，优选固定部20沿着y轴设置在基部10的与臂11侧相反侧的端部。

在此，对振动片1的动作进行说明。

在振动片1的激励电极12中，如图4所示，第1电极13和第2电极15通过交叉布线与交流电源连接，被施加作为驱动电压的交变电压。

具体而言，布线以中央的臂11的第1电极13和夹着中央的臂11的两侧的臂11的第2电极15成为相同电位的方式连接，以中央的臂11的第2电极15和夹着中央的臂11的两侧的臂11的第1电极13成为相同电位的方式连接。

在该状态下，当在第1电极13和第2电极15之间施加交变电压时，在第1电极13和第2电极15之间产生电场，氮化铝层14极化，通过逆压电效应，氮化铝层14产生应变，氮化铝层14沿着y轴伸缩。

振动片1构成为，通过上述交叉布线，使在中央的臂11的激励电极12中产生的电场的方向和在夹着中央的臂11的两侧的臂11的激励电极12中产生的电场的方向彼此相反，氮化铝层14的伸缩在中央的臂11和两侧的臂11之间相反。

具体而言，当中央的臂11的氮化铝层14伸长时，夹着中央的臂11的两侧的臂11的氮化铝层14收缩，当中央的臂11的氮化铝层14收缩时，夹着中央的臂11的两侧的臂11的氮化铝层14伸长。

通过这样的氮化铝层14的伸缩，在振动片1中，在交变电压为一方的电位时，臂11向实心箭头的方向弯曲，在交变电压为另一方的电位时，臂11向空心箭头的方向弯曲。

通过反复进行该动作，在振动片1中，臂11沿着z轴进行弯曲振动，进行所谓的面外振动。此时，相邻的臂11相互按照相反的方向或相反的相位进行弯曲振动。

另外，c轴取向性越好，氮化铝层14的伸缩程度越大。

如上所述，与氮化铝层14接触的第2层13b由于含有氧而作为结晶取向调整膜发挥功能，能够形成c轴取向性高的氮化铝层14。因此，即使不将含有二氧化硅的绝缘膜配置在第1电极13与氮化铝层14之间，也能够得到具有良好的振动特性的振动片1。因此，由于本实施方式的振动片1在具有高导电性的第1电极13和第2电极15之间配置有与第2层13b接触的作为压电体的氮化铝层14，因此与在第1电极13和氮化铝层14之间具有绝缘膜的情况相比，能够对氮化铝层14充分地施加电场。因此，能够使臂11高效地振动。

另外，作为振动片1的基材，除了硅以外，也可以使用soi(silicononinsulator：绝缘硅)或石英。在soi的情况下，由表面硅层形成臂11，通过对臂11的下方的box(buriedoxide：氧化物埋)层和硅层进行蚀刻，能够形成在臂11的下方设置有空隙部的结构的振动片1。

另外，振动片1的臂11的数量并不限定于3个，也可以是1个、2个、4个、5个、n个，在此n为6以上的自然数。

另外，振动片1的基部10的厚度也可以为与臂11相同的厚度。由此，振动片1成为平板状，因此制造变得容易。

2.第2实施方式

图5是示出第2实施方式的振动片1a的概略结构的俯视图。图6是沿图5的a-a线的剖视图。图7是图6的c部的放大图。另外，对与第1实施方式相同的部分标注相同的标号并省略详细的说明，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。

如图5、图6以及图7所示，第2实施方式的振动片1a与第1实施方式相比，激励电极12周围的结构不同。

振动片1a在臂11的主面10a与激励电极12的第1电极13之间配置有二氧化硅(sio2)层16。

二氧化硅层16例如使用溅射技术、光刻技术、蚀刻技术等高精度地形成。另外，二氧化硅层16的厚度优选100nm以上且300nm以下。

根据这样的结构，振动片1a在臂11的主面10a与第1电极13之间设置有二氧化硅层16，因此二氧化硅层16作为臂11的温度特性校正膜发挥功能。即，振动片1a通过二氧化硅层16的频率-温度特性的斜率，来校正或抵消基材为si的臂11的频率-温度特性的斜率，成为平坦的频率-温度特性。

由此，振动片1a能够抑制由温度变化引起的频率的变动，能够提高频率-温度特性。

另外，在振动片1a中，也可以将二氧化硅层16设置在臂11的与主面10a侧相反侧的面上。即使是这样的结构，振动片1a也能够得到与上述同样的效果。

3.第3实施方式

接着，参照图8对第3实施方式的电子设备进行说明。在电子设备中搭载有上述实施方式的振动片1、1a中的任意一种。另外，以下，例示出应用了振动片1的结构来进行说明。

图8是示出作为具有本实施方式的振动片1的电子设备的笔记本型的个人计算机1100的结构的概略的立体图。

如图8所示，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104和具有显示器1000的显示单元1106构成，显示单元1106经由铰链结构部可转动地支承于主体部1104。在这样的个人计算机1100中，内置有作为基准时钟等发挥功能的振动片1、驱动振动片1的振荡电路30、以及根据从振荡电路30输出的频率信号进行动作的控制电路40。

如上所述，通过在电子设备中活用振动特性优异的振动片1，能够提供更高性能的电子设备。

另外，搭载有上述实施方式的振动片1、1a中的任意一种的电子设备并不限定于个人计算机1100。例如，电子设备可以应用于便携电话机、智能手机、平板终端等便携终端、钟表、头戴式显示器等可穿戴终端、喷墨式喷出装置、数字静态照相机、电视、摄像机、录像机、寻呼机、电子辞典、计算器、电子游戏设备、工作站、防犯用电视监视器、电子双筒望远镜、pos(pointofsales：销售点)终端、电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置等医疗设备、超声波诊断装置、电子内窥镜、鱼群探测器、各种测量设备、移动终端基站用设备、飞行模拟器、网络服务器等。

4.第4实施方式

接着，参照图9对第4实施方式的移动体进行说明。在移动体上搭载有上述实施方式的振动片1、1a中的任意一种。另外，以下，例示出应用了振动片1的结构来进行说明。

图9是概略地示出作为具有本实施方式的振动片1的移动体的汽车1400的立体图。

如图9所示，在汽车1400上搭载有振动片1、驱动振动片1的振荡电路30、以及基于从振荡电路30输出的频率信号进行动作的控制电路40。控制电路40控制无钥匙进入、防盗控制系统、导航系统、空调、防抱死制动系统(abs：antilockbrakesystem)、安全气囊、轮胎压力监控系统(tpms：tirepressuremonitoringsystem)、发动机控制、混合动力汽车或电动汽车的电池监视器、车体姿态控制系统等的电子控制单元(ecu：electroniccontrolunit)1410。

如上所述，通过在移动体中活用振动特性优异的振动片1，能够提供更高性能的移动体。

作为移动体，不限于汽车1400，例如，也可以是飞机、船舶、无人搬运车(agv：automatedguidedvehicle)、双足步行机器人、无人机等无人飞机等。

以下，记载从实施方式导出的内容。

振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

根据该结构，在具有高导电性的第1电极和第2电极之间配置有与第2层接触的作为压电体的氮化铝层，因此，与在第1电极和氮化铝层之间具有绝缘膜的情况相比，能够对氮化铝层充分地施加电场。因此，能够使臂高效地振动。

另外，与氮化铝层接触的第2层由于含有氧，因此作为结晶取向调整膜发挥功能，能够形成c轴取向性高的氮化铝层。因此，即使不将含有二氧化硅的绝缘膜配置在第1电极与氮化铝层之间，也能够得到具有良好的振动特性的振动片。

在上述振动片中，优选的是，所述第2层为非晶质。

根据该结构，由于与氮化铝层接触的第2层为含氧的非晶质，因此在第2层上生长出氮化铝层时，能够使氮化铝层的结晶方向一致，能够形成c轴取向性高的氮化铝层。

在上述振动片中，优选的是，所述第2层的厚度为0.1nm以上且10nm以下。

根据该结构，由于第2层的厚度为0.1nm以上且10nm以下，因此能够在第2层上形成c轴取向性高的氮化铝层。

在上述振动片中，优选的是，所述第2电极是氮化钛、氮化锆、氮化铌、氮化钽、氮化钒、氮化铪、氮化铬、氮化钼中的任意一种。

根据该结构，由于氮化钛、氮化锆、氮化铌和氮化钽具有高导电性，因此通过作为第2电极，能够对氮化铝层充分地施加电场。

在上述振动片中，优选的是，该振动片包含配置在所述臂与所述第1电极之间的二氧化硅层。

根据该结构，由于振动片在臂与第1电极之间配置有二氧化硅层，因此，通过二氧化硅层的频率-温度特性来校正振动片的频率-温度特性，能够抑制由温度变化引起的频率的变动，能够提高频率-温度特性。

电子设备包含振动片、驱动所述振动片的振荡电路、以及基于从所述振荡电路输出的频率信号进行动作的控制电路，所述振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

根据该结构，通过在电子设备中活用振动特性优异的振动片，能够提供更高性能的电子设备。

移动体包含振动片、驱动所述振动片的振荡电路、以及基于从所述振荡电路输出的频率信号进行动作的控制电路，所述振动片包含：基部；臂，其与所述基部连续；第1电极，其包含作为氮化钛的第1层和含有氮、钛以及氧的第2层，该第1电极配置于所述臂；氮化铝层，其与所述第2层接触；以及第2电极，其配置于所述氮化铝层。

根据该结构，通过在移动体中活用振动特性优异的振动片，能够提供更高性能的移动体。