i层的厚度为10 μπι。
[0053]氧化硅层3由S12构成，其厚度为0.8 μπι。激发部4中的压电薄膜5由AlN构成，其厚度为0.8 μπι。第一、第二电极6、7由Mo构成，其厚度分别为0.1 μπι。
[0054]如上述那样，制作出谐振频率是26MHz的振动装置I。
[0055]以上述振动装置I中的20°C的谐振频率Fr2。为基准，求出谐振频率变化率dFr/dF(ppm)与温度的关系。dFr/dF 为(Fr_Fr2。)/Fr20。
[0056]根据图3可知，根据本实施方式，在O?100°(:之间，谐振频率变化率为8(^口111以内非常小。
[0057]此外，在上述实施方式中，如图4(a)中示意所示，在Si层2的单面层叠有氧化硅层3。但是，在本发明中，如图4 (b)所示，也可以在Si层2的单面层叠一个氧化硅层3a，在另一面层叠另一个氧化硅层3b。此时，上述厚度比T2/(T1+T2)的T2为多个氧化硅层3a、3b的厚度T2a、T2b的总和即可。同样，对于Si层也可以层叠多层。在该情况下，厚度Tl为多个Si层的厚度的总和即可。
[0058]此外，在Si层2的两面设置了氧化硅层3a、3b的构造中，能够抑制Si层的弯曲。
[0059]图11 (a)是本发明的第一实施方式的变形例所涉及的振动装置的正面剖视图。图11(b)是该变形例的振动装置所使用的激发部的局部剖切正面剖视图。
[0060]如图11 (a)所示，在第一实施方式的变形例所涉及的振动装置中，在Si层2的一方主面层叠有氧化硅层3。在Si层2的另一方主面层叠有激发部8。上述激发部8具备压电薄膜5以及第一电极6。在本变形例中，不另外设置第二电极7，Si层2兼作第二电极。
[0061]上述压电薄膜5以及第一电极6依次层叠在Si层2上。由于上述Si层2由简并半导体构成，所以在依次层叠Si层2、压电薄膜5以及第一电极6的情况下，Si层2作为第二电极发挥作用。即，在本变形例中，通过上述第一电极6以及Si层2，对压电薄膜5施加电压。在该情况下，由于也可以不另外设置第二电极7，所以能够使构造简化。因此，能够提供可靠性、量产性优异的振动装置。
[0062]另外，如图11(c)所示，在第一实施方式的变形例中，在将Si层2的厚度设为Tl、将氧化硅层3的厚度设为T2、将未设置有氧化硅层的情况下的上述振动装置的TCF设为X (ppm/K)时，厚度比 T2/(T1+T2)为下述的式(I) (-0.0003χ2_0.0256χ+0.0008) ±0.05…式
(I)的范围内。因此，频率温度系数的绝对值显著变小为0±5ppm/°C以内。因此，能够提供温度特性良好的振动装置。
[0063]图5是第二实施方式的振动装置的立体图。第二实施方式的振动装置11整体具有正方形板状的形状。在第二实施方式，在Si层2上，也层叠有氧化硅层3以及激发部4。
[0064]除了 Si层2、氧化硅层3以及激发部4的俯视形状以外，与第一实施方式相同。因此，通过标注同一参照编号，引用第一实施方式的说明从而省略详细的说明。
[0065]在本实施方式中，是正方形板状的振动装置11，若在激发部4中对第一电极6和第二电极7之间施加交变电场，则正方形板在与两主面平行的面伸缩振动。即能够利用伸缩振动模式的振动特性。
[0066]在本实施方式中，也由于氧化硅层3的厚度T2的厚度比T2/(T1+T2)为特定的范围内，所以能够显著减少频率温度系数TCF的绝对值。更具体而言，将厚度比T2/(T1+T2)设为(-0.0003x2-0.0228x+0.0024) ±0.05的范围内，由此能够使频率温度系数TCF的绝对值成为O土5ppm/°C的范围内。参照图6对其进行说明。
[0067]图6的横轴是未设置有氧化硅层的情况下的TCF，纵轴是上述厚度比T2/ (T1+T2)。图6中的多个点是在设置了氧化硅层的情况下频率温度系数TCF为O的位置。曲线B是对上述点的坐标进行近似而得到的曲线，在将厚度比设为y，将上述横轴的TCF设为X的情况下，y = -0.0003x2-0.0228x+0.0024。因此，以满足该式的方式，通过根据未设置有氧化硅层3的情况下的TCF的值X，选择厚度比T2/ (T1+T2)，能够将频率温度系数TCF设为O。而且，根据本申请发明者们的实验，若厚度比为上述(-0.0003x2-0.0228x+0.0024) ±0.05的范围内，则能够将频率温度系数TCF设为O 土 5ppm/°C的范围内。
[0068]因此，在第二实施方式中，也根据由Si层的掺杂量确定的TCF的值X，来选择厚度比T2/ (T1+T2)，从而能够显著减小频率温度系数TCF。
[0069]图7是本发明的第三实施方式所涉及的振动装置的立体图。第三实施方式的振动装置21与第一、第二实施方式相同，具有层叠有Si层2、氧化硅层3以及激发部4的构造。第三实施方式不同之处在于具有整体细长的矩形板状，即带状的形状，利用沿其长度方向伸缩的振动模式。由于除了 Si层2、氧化硅层3以及激发部4的上述俯视形状以外与第一实施方式相同，所以通过引用第一实施方式的说明，省略各部分的详细的说明。
[0070]在本实施方式中，若对第一电极6和第二电极7之间施加交变电场，则振动装置21沿长度方向伸缩。本实施方式的特征在于与第一、第二实施方式相同，基于未设置有氧化硅层3的情况下的TCF的大小X将氧化硅层3的厚度比T2/(T1+T2)设为(-0.0003χ2_0.025Οχ+Ο.0215) ±0.05的范围内。因此，能够减小频率温度系数TCF的绝对值。参照图8对其进行说明。
[0071]图8的横轴是未设置有氧化硅层3的情况下的TCF，纵轴是厚度比Tl丨(T1+T2)。在图8中绘制的多个点是在设置了氧化硅层的本实施方式中，频率温度系数TCF是O点。曲线C通过根据上述点的坐标近似而得到，曲线C用y = -0.0003x2-0.0250x+0.0215来表示。
[0072]因此，若以满足上述式的方式设定厚度比T2/ (T1+T2)，则能够将频率温度系数TCF设为O。另外，根据本申请发明者们的实验已经明确，若厚度比T2/(T1+T2)为(-0.0003x2-0.0250x+0.0215) ±0.05的范围内，则可使频率温度系数TCF成为0±5ppm/°C以内的范围内。
[0073]因此，根据由Si层的掺杂量确定的X，将厚度比T2/(T1+T2)设为(-0.0003x2-0.0250x+0.0215) ±0.005即可，因此，能够显著减小频率温度系数TCF的绝对值。
[0074]图9是本发明的第四实施方式所涉及的振动装置的立体图。第四实施方式的振动装置31具有以与第一实施方式相同的方式构成的振动部1A。由于振动部IA的各部分与第一实施方式的振动装置I相同，所以通过标注同一参照编号，来省略其说明。在本实施方式的振动装置31中，在上述振动部IA的短边侧中央，连结有连结部32、33的一端。连结部32,33的另一端与矩形框状的支承体34连结。此外，上述连结部32、33以及支承体34均与振动部IA相同，具有层叠了 Si层2、氧化硅层3的构造。连结部32、33与上述振动部IA的短边侧的侧面中央连结。该短边侧的侧面中央是振动部IA的伸缩振动的振动的节点。因此，能够以不妨碍上述振动部IA的振动的方式，通过支承体34以及连结部32、33来支承振动部1A。
[0075]在本实施方式中，由于振动部IA以与振动装置I相同的方式构成，所以与第一实施方式相同，能够显著减小频率温度系数TCF的绝对值。
[0076]根据第四实施方式明确可知，本发明的振动装置只要将氧化硅层的厚度比T2/(T1+T2)设定在上述的式的范围内即可。即，对于支承构造并没有特别限定，在第二以及第三实施方式中，也可以在各振动装置的振动的节点连结连结部，并支承。
[0077]符号说明
[0078]I…振动装置；1A...振动部；2…Si层；3、3a、3b…氧化硅层；4、8…激发部；5..?压电薄膜；6、7…第一、第二电极；11、21、31…振动装置；32、33…连结部；34…支承体。
【主权项】
1.一种振动装置，该振动装置在俯视的情况下，具有具备长边和短边的矩形板状的形状，并在所述短边方向伸缩振动， 包含由简并半导体构成的Si层、氧化硅层、压电体层、以及对所述压电体层施加电压的第一、第二电极，在将所述Si层的厚度的总和设为Tl、将所述氧化硅层的厚度的总和设为T2、将未设置有所述氧化硅层的情况下的所述振动装置的TCF设为x(ppm/K)时，T2/(T1+T2)处于(-0.0003x2-0.0256x+0.0008) ±0.05 的范围内。2.一种振动装置，该振动装置具有正方形板状的形状，在与正方形板平行的面内各边伸缩振动， 包含由简并半导体构成的Si层、氧化硅层、压电体层、对所述压电体层施加电压的第一、第二电极，在将所述Si层的厚度的总和设为Tl、将所述氧化硅层的厚度的总和设为T2、将未设置有所述氧化硅层的情况下的所述振动装置的TCF设为x(ppm/K)时，T2/(T1+T2)处于(-0.0003x2-0.0228x+0.0024) ±0.05 的范围内。3.一种振动装置，该振动装置在俯视的情况下，具有具备长边和短边的矩形板状的形状，并在所述长边方向伸缩振动， 包含由简并半导体构成的Si层、氧化硅层、压电体层、以及对所述压电体层施加电压的第一、第二电极，在将所述Si层的厚度的总和设为Tl、将所述氧化硅层的厚度的总和设为T2、将未设置有所述氧化硅层的情况下的所述振动装置的TCF设为x(ppm/K)时，T2/(T1+T2)处于(-0.0003x2-0.0250x+0.0215) ±0.05 的范围内。4.根据权利要求1?3中任意一项所述的振动装置，其中， 所述Si层掺杂有η型掺杂剂。5.根据权利要求4所述的振动装置，其中， 所述掺杂剂是磷(P)。6.根据权利要求1?5中任意一项所述的振动装置，其中， 所述氧化硅层层叠于所述Si层的一个主面。7.根据权利要求1?6中任意一项所述的振动装置，其中， 在所述压电体层的一个主面设置有所述第一电极，在所述压电体层的另一个主面设置有所述第二电极。8.根据权利要求1?7中任意一项所述的振动装置，其中， 所述Si层兼作所述第二电极。9.根据权利要求1?7中任意一项所述的振动装置，其中， 所述氧化硅层形成于所述Si层的两面。
【专利摘要】本发明提供可充分减小频率温度系数TCF的绝对值的振动装置。振动装置(1)是在俯视时，具有具备长边和短边的矩形板状的形状，并利用在上述短边方向伸缩振动模式的振动装置，包含由简并半导体构成的Si层(2)、氧化硅层(3)、压电体层(5)、以及对压电体层(5)施加电压的第一、第二电极(6、7)，在将Si层的厚度的总和设为T1、将氧化硅层(3)的厚度的总和设为T2、将未设置有氧化硅层(3)的情况下的振动装置的TCF设为x(ppm/K)时，T2/(T1+T2)处于(-0.0003x2-0.0256x+0.0008)±0.05的范围内。
【IPC分类】H03H9/24, H03H9/17
【公开号】CN105210294
【申请号】CN201480026840
【发明人】西村俊雄, 梅田圭一, 长谷贵志, 竹山佳介, 岸武彦, 山田宏
【申请人】株式会社村田制作所
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年5月1日
【公告号】US20160064642, WO2014185280A1