振动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有多个音叉臂的振动装置，特别是，涉及MEMS型的振动装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知有在Si半导体层上构成有包含压电薄膜的激发部的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems:微机电系统)构造。在具有MEMS构造的振子中，为了改善频率温度系数TCF进行各种尝试。在下述的专利文献I中公开有通过层叠Si和S12而减小TCF的绝对值的方法。而且在下述的专利文献2以及3中公开有通过对Si实施P型或者η型的掺杂，来减小Si本身的一次的频率温度系数的方法。
[0003]在下述的专利文献4中公开有使用Si/Si02复合材料，并且对Si进行高浓度掺杂的方法。在专利文献4中，记载有能够减小二次的频率温度系数的内容。
[0004]专利文献1:W02008/043727号公报
[0005]专利文献2:W02010/062847号公报
[0006]专利文献3:W02012/110708号公报
[0007]专利文献4:W02012/156585号公报
[0008]如专利文献I?4所记载的那样，提出了各种在具有MEMS构造的振子中减小TCF的绝对值的方法。然而，在它们所记载的方法中，另外充分减小TCF的绝对值很困难。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供能够进一步减小频率温度系数TCF的绝对值的振动装置。
[0010]根据本申请的第一发明，提供一种振动装置，该振动装置具备:基部；以及多个音叉臂，其一端与上述基部连接，并向Y方向延伸。多个音叉臂在与Y方向正交的X方向并排。
[0011]在第一发明中，若将与X方向以及Y方向正交的方向设为Z方向，则音叉臂在Z方向弯曲振动。
[0012]音叉臂包含由简并半导体构成的Si层、氧化硅层、压电体层、以及对上述压电体层施加电压的第一、第二电极。在将上述Si层的厚度的总和设为Tl、将氧化硅层的厚度的总和设为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，T2/(T1+T2)处于(-0.0002x2-0.0136x+0.0014) ±0.05 的范围内。
[0013]在第一发明的某个特定的方面，上述多个音叉臂的振动的方向在通过上述X方向中心并向Y方向延伸的中心线的一侧和另一侧对称。
[0014]第二发明的振动装置具备:基部；以及多个音叉臂，其一端与上述基部连接，并向Y方向延伸。多个音叉臂在与Y方向正交的X方向上并排。在第二发明中，音叉臂在X方向弯曲振动。
[0015]在第二发明中，音叉臂包含由简并半导体构成的Si层、氧化硅层、压电体层、以及对上述压电体层施加电压的第一、第二电极。在第二发明中，在将上述Si层的厚度的总和设为Tl、将氧化硅层的厚度的总和设为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，T2/(T1+T2)处于(-0.0003χ2_0.0236χ+0.0219) ±0.05 的范围内。
[0016]在第二发明的某个特定的方面，上述多个音叉臂的振动的方向在通过X方向中心并向Y方向延伸的中心线的一侧和另一侧对称。
[0017]在本发明(对第一、第二发明进行统称，以下称为本发明。)的其它特定的方面，通过η型掺杂剂对Si层进行掺杂。优选，作为掺杂剂使用磷(P)。
[0018]在本发明所涉及的振动装置的其它特定的方面，上述氧化硅层层叠于上述Si层的一方主面。
[0019]在本发明所涉及的振动装置的其它的特定的方面，在上述压电体层的一方主面设置有上述第一电极，在上述压电体层的另一方主面设置有上述第二电极。
[0020]在本发明所涉及的振动装置的另一其它的特定的方面，上述Si层兼作上述第二电极。
[0021]在本发明所涉及的振动装置的另一其它的特定的方面，上述氧化硅层形成于上述Si层的两面。
[0022]根据本发明的振动装置，由于将氧化硅层的厚度的总和Τ2设在上述特定的范围内，所以能够进一步减小频率温度系数TCF的绝对值。因此，能够提供温度特性良好的振动
目.ο
【附图说明】
[0023]图1 (a)是本发明的第一实施方式所涉及的振动装置的立体图，图1 (b)是其正面剖视图，图1(c)是表示在第一实施方式中所使用的激发部的剖面构造的局部剖切正面剖视图。
[0024]图2是在第一实施方式中使用的激发部的立体图。
[0025]图3是表示在未设置氧化硅层，将掺杂的Si的TCF设为X，将厚度比T2/(T1+T2)设为I时，由于氧化硅层的层叠而TCF成为O的关系的图。
[0026]图4是表示在第一实施方式中，温度与谐振频率变化率(ppm)的关系的图。
[0027]图5是表示第一实施方式中的Si层与氧化硅层的层叠构造中的厚度关系的简要的横剖视图。
[0028]图6是表示第一实施方式的变形例中的Si层与氧化硅层的层叠构造的横剖视图。
[0029]图7是本发明的第二实施方式所涉及的振动装置的立体图。
[0030]图8是本发明的第三实施方式所涉及的振动装置的立体图。
[0031]图9是表示在第三实施方式中，在未层叠氧化硅膜，将掺杂的Si层的TCF设为X、将厚度比T2/(T1+T2)设为y时，由于氧化硅膜的层叠而TCF成为O的关系的图。
[0032]图10(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10 (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。
[0033]图11是在第一实施方式的变形例中，在Si层上层叠有氧化硅层的构造的正面剖视图。
【具体实施方式】
[0034]以下，通过参照附图来对本发明的具体的实施方式进行说明，使本发明变得清楚。
[0035]图1(a)是本发明的第一实施方式的振动装置的立体图，(b)是其正面剖视图。图1 (C)是表示在第一实施方式中所使用的激发部的剖面构造的局部剖切正面剖视图。
[0036]振动装置I具有基部2。与基部2 —体地设置有多个音叉臂3?5。S卩，基部2具有矩形板状的形状。在该基部2的一个侧面，连接有具有长度方向的多根音叉臂3?5的一端。
[0037]在基部2的下表面固定有支承部6。支承部6是用于在外部固定振动装置I的部分。
[0038]如图1(a)所示，将音叉臂3?5的延伸的方向设为Y方向。另外，在与基部2的两个主面并行的面内与Y方向正交的方向设为X方向。连结有基部2的音叉臂3?5的一端的侧面沿X方向延伸。因此，多个音叉臂3?5在X方向并排。
[0039]Z方向是与由X方向以及Y方向规定的面正交的方向。
[0040]在本实施方式中，3根音叉臂3?5如后所述，在Z方向弯曲振动。
[0041]如图1 (b)所示，支承部6与基部2的Si层11 一体地形成。支承部6能够由S1、Al2O3等半导体材料、绝缘性材料构成。此外，也可以使用接合剂将基部2接合于支承部6。
[0042]基部2具有在Si层11上层叠有氧化硅层12的构造。音叉臂4也具有在Si层11上层叠有氧化硅层12的构造。S卩，音叉臂4的Si层11以及氧化硅层12与基部2形成于一体。
[0043]Si层11由简并半导体构成。在本实施方式中，Si层由η型Si半导体构成。由于是简并半导体，所以η型掺杂剂的掺杂浓度是I X 11Vcm3以上。作为η型掺杂剂能够举出P、As或者Sb等第15族元素。优选作为掺杂剂使用P。在该情况下，能够容易地制造η型的简并半导体。
[0044]在本实施方式中，氧化硅层12由S12构成。在本实施方式中，在上述Si层11的上表面层叠有由3102构成的氧化硅层12。
[0045]此外，在基部2，也可以不设置氧化硅层12，但优选像本实施方式这样设置氧化硅层12。由此，能够实现制造工序的简化。
[0046]氧化硅层12并不局限于S12,能够由具有SiaOb (a、b是整数)的适当的组成的氧化硅系材料构成。
[0047]在本实施方式中，激发部13具有压电薄膜14、第一电极15、以及第二电极16。第一电极15和第二电极16以夹持压电薄膜14的一部分的压电薄膜层14a的方式设置。但是，第一、第二电极15、16也未必一定需要埋设于压电薄膜14中。例如，也可以在压电薄膜14的上表面以及下表面形成第一、第二电极15、16。
[0048]如本实施方式那样，通过在压电薄膜14内配置第一、第二电极15、16，能够提高耐湿性等。
[0049]并没有对构成上述压电薄膜14的压电材料进行特别限定，