CN111095796A

CN111095796A - 谐振子以及谐振装置

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Publication number: CN111095796A
Application number: CN201880060663.9A
Authority: CN
Inventors: 井上义久; 河合良太
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2038-04-25
Also published as: WO2019064662A1; US11405016B2; JP6994164B2; JPWO2019064662A1; CN111095796B; US20200212877A1

Abstract

本发明涉及谐振子以及谐振装置。能够抑制谐振子上的绝缘体层或者，绝缘体层上的导电层所带电的电荷给予谐振频率的影响，并且实现强度的提高。该谐振子具有：振动部，具有振动臂和基部，该振动臂具备固定端和开放端并弯曲振动，该基部具有与振动臂的固定端连接的前端以及与该前端对置的后端的；保持部，被设置为包围振动部的至少一部分；以及保持臂，将振动部和保持部连接，振动部具有：上部电极以及下部电极；压电膜，被设置在上部电极与下部电极之间，具有与上部电极对置的主面，在上部电极以及下部电极之间被施加电压时使振动臂弯曲振动；保护膜，由绝缘体构成，该保护膜隔着上部电极与压电膜的主面对置设置，并在振动臂的第一区域露出；导电膜，隔着保护膜与压电膜的主面对置设置，并在第二区域露出，该第二区域是振动臂中的与第一区域相邻的开放端附近的区域；以及导通电极，形成在保护膜上，并使导电膜与上部电极以及下部电极的任意一方电连接，在俯视压电膜的主面时，导通电极位于振动臂的第二区域内且比开放端更靠近第一区域的部分。

Description

谐振子以及谐振装置

技术领域

本发明涉及谐振子以及谐振装置。

背景技术

作为用于在电子设备中实现计时功能的器件，使用压电振子等谐振子。伴随着电子设备的小型化，谐振子也要求小型化，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)技术所制造的谐振子(以下，也称为“MEMS振子”。)受到关注。

在MEMS振子中，有时由于制造偏差而谐振频率产生偏差。因此，在MEMS振子的制造中或制造后进行通过追加蚀刻等来调整频率。

例如，在专利文献1中公开了如下的结构：在具有多个振动臂的振子中，通过分别减少设置在振动臂的前端侧的粗调用的质量部和设置在振动臂的基端侧的微调用的质量部，来调整谐振频率。

专利文献1:日本特开2012－065293号公报

专利文献1中所记载的质量部具有绝缘体层和形成在该绝缘体层上的导电层。在MEMS振子中，当形成这样的质量部并使用离子束或热电体等来调整谐振频率时，绝缘体层有时会带电。若在MEMS振子上的绝缘体层带电的状态下，MEMS振子振动，则由于绝缘体层中的电荷而产生库仑力，谐振频率发生变动。

另外，在专利文献1所记载的具有多个振动臂的振子中，由于振动臂的前端的可动范围比其基端的可动范围大，所以例如由于振子的落下冲击，振动臂的前端与盖部件等碰撞，前端有时会破损。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于抑制谐振子上的绝缘体层或者，绝缘体层上的导电层所带电的电荷给予谐振频率的影响，并且实现强度的提高。

本发明的一个方面所涉及的谐振子具有：振动部，具有振动臂和基部，振动臂具有固定端和开放端并弯曲振动，基部具有与振动臂的固定端连接的前端、以及与该前端对置的后端；保持部，被设置为包围振动部的至少一部分；以及保持臂，将振动部和保持部连接，振动部具有：上部电极以及下部电极；压电膜，被设置在上部电极与下部电极之间，具有与上部电极对置的主面，并上部电极以及下部电极之间被施加电压时使振动臂弯曲振动；保护膜，由绝缘体构成，保护膜隔着上部电极与压电膜的主面对置设置，并在振动臂的第一区域露出；导电膜，隔着保护膜与压电膜的主面对置设置，并在第二区域露出，第二区域是振动臂中的与第一区域相邻的开放端附近的区域；以及导通电极，形成在保护膜上，并使导电膜与上部电极以及下部电极的任意一方电连接，在俯视压电膜的主面时，导通电极位于振动臂的第二区域内且比开放端更靠近第一区域的部分。

根据本发明，能够抑制谐振子上的绝缘体层或者，绝缘体层上的导电层所带电的电荷给予谐振频率的影响，并且实现强度的提高。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的第一个实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。

图2是示意性地表示本发明的第一个实施方式所涉及的谐振装置的构造的分解立体图。

图3是取下上侧基板的本发明的第一个实施方式所涉及的谐振子的俯视图。

图4是沿图3的AA′线的剖视图。

图5是沿图3的BB′线的剖视图。

图6是本发明的第二实施方式所涉及的谐振子的俯视图。

图7是本发明的第三实施方式所涉及的谐振子的剖视图。

具体实施方式

[第一个实施方式]

以下，参照添加的附图，对本发明的第一个实施方式进行说明。图1是示意性地表示本发明的第一个实施方式所涉及的谐振装置1的外观的立体图。另外，图2是示意性地表示本发明的第一个实施方式所涉及的谐振装置1的构造的分解立体图。

该谐振装置1具备谐振子10、被设置为隔着谐振子10相互对置的上盖30以及下盖20。即，谐振装置1通过依次层叠下盖20、谐振子10以及上盖30而构成。

另外，使谐振子10和下盖20以及上盖30接合，由此，密封谐振子10，形成谐振子10的振动空间。谐振子10、下盖20以及上盖30分别使用Si基板来形成。而且，使Si基板彼此相互接合，从而谐振子10、下盖20以及上盖30相互接合。谐振子10以及下盖20也可以使用SOI基板来形成。

谐振子10是使用MEMS技术所制造的MEMS谐振子。此外，在本实施方式中，以谐振子10使用硅基板来形成为例进行说明。以下，详细地对谐振装置1的各结构进行说明。

(1.上盖30)

上盖30沿XY平面以平板状扩展，在其里面例如形成有平坦的立方体形状的凹部31。凹部31被侧壁33包围，形成谐振子10振动的空间即，振动空间的一部分。

(2.下盖20)

下盖20具有沿XY平面设置的矩形平板状的底板22、和从底板22的周边部沿Z轴向(即，下盖20和谐振子10的层叠方向)延伸的侧壁23。在下盖20中与谐振子10对置的面设置由底板22的表面和侧壁23的内面形成的凹部21。凹部21形成谐振子10的振动空间的一部分。通过上述的上盖30和下盖20气密地密封该振动空间，维持真空状态。也可以在该振动空间例如填充惰性气体等气体。

(3.谐振子10)

图3是示意性地表示本实施方式所涉及的、谐振子10的构造的俯视图。使用图3，对本实施方式所涉及的谐振子10的各结构进行说明。谐振子10具备振动部120、保持部140、保持臂111、112以及导通孔V1、V2、V3、V4。

(a)振动部120

振动部120具有沿图3的正交坐标系中的XY平面扩展的矩形的轮廓。振动部120设置在保持部140的内侧，在振动部120与保持部140之间以规定的间隔形成有空间。在图3的例子中，振动部120具有基部130和四个振动臂135A～135D(也集中称为“振动臂135”。)。此外，振动臂的数量并不限于四个，例如设定为一个以上的任意的数。在本实施方式中，各振动臂135和基部130一体地形成。

在俯视时，基部130在X轴向具有长边131a、131b，在Y轴向具有短边131c、131d。长边131a是基部130的前端的面131A(以下，也称为“前端131A”。)的一个边，长边131b是基部130的后端的面131B(以下，也称为“后端131B”。)的一个边。在基部130中，前端131A和后端131B被设置为相互对置。

基部130在前端131A中与后述的振动臂135连接，在后端131B中与后述的保持臂111、112连接。此外，在图3的例子中，俯视时，基部130具有大致长方形的形状，但并不限于此，相对于沿长边131a的垂直二等分线规定的虚拟平面P大致面对称地形成即可。基部130例如可以是长边131b比131a短的梯形、以长边131a为直径的半圆的形状。另外，长边131a、131b、短边131c、131d并不限于直线，也可以是曲线。

在基部130中，从前端131A至后端131B的方向上的、前端131A与后端131B的最长距离亦即基部长度(在图3中，短边131c、131d的长度)为40μm左右。另外，与基部长度方向正交的宽度方向上，基部130的侧端彼此的最长距离亦即基部宽度(在图3中，长边131a、131b的长度)为285μm左右。

振动臂135沿Y轴向延伸，分别具有相同的尺寸。振动臂135分别在基部130与保持部140之间与Y轴向平行地设置，一端与基部130的前端131A连接并成为固定端，另一端成为开放端。另外，振动臂135分别在X轴向上以规定的间隔并联设置。此外，振动臂135例如X轴向的宽度为50μm左右，Y轴向的长度为420μm左右。

振动臂135分别在开放端具有锤部G。在锤部G中，X轴向的宽度比振动臂135的其它部位宽。在锤部G中，例如，X轴向的宽度为70μm左右。锤部G通过与振动臂135相同工序而一体形成。通过形成锤部G，振动臂135的每单位长度的重量在开放端侧比固定端侧重。因此，通过振动臂135在开放端侧分别具有锤部G，能够增大各振动臂在上下方向上的振动的振幅。

在本实施方式的振动部120中，在X轴向上，在外侧配置有两个振动臂135A、135D，在内侧配置有两个振动臂135B、135C。X轴向上的、振动臂135B与135C的间隔W1被设定为大于X轴向上的、外侧的振动臂135A(135D)与和该外侧的振动臂135A(135D)相邻的内侧的振动臂135B(135C)之间的间隔W2。间隔W1例如为35μ左右，间隔W2例如为25μm左右。间隔W2被设定为小于间隔W1，由此改善振动特性。另外，为了使谐振装置1小型化，可以将间隔W1设定为小于间隔W2，也可以为相等间隔。

在振动部120的表面(与上盖30对置的面)形成有保护膜235，以覆盖其整个面。并且，在振动臂135A～135D中的保护膜235的表面的一部分分别形成有频率调整膜236A～236D(导电膜的一个例子。以下，将频率调整膜236A～236D集中也称为“频率调整膜236”。)。能够通过保护膜235以及频率调整膜236来调整振动部120的谐振频率。另外，保护膜235不一定需要覆盖振动部120的整个面，但在保护频率调整时的对基底的电极膜(例如图4的金属层E2)以及压电膜(例如图4的压电薄膜F3)的损伤的方面，优选振动部120的整个面。

频率调整膜236形成在保护膜235上，以使得其表面在振动部120中的、与其它区域相比由振动引起的平均位移较大的区域的至少一部分露出。具体而言，频率调整膜236形成在振动臂135的前端，即锤部(第二区域的一个例子。)G。另一方面，保护膜235其表面在振动臂135的其它区域(第一区域的一个例子。)中露出。在该实施例中，也可以为频率调整膜236形成到振动臂135的前端，在前端部中，保护膜235不完全露出，但为了使保护膜235的一部分露出，而将频率调整膜236形成在振动臂135的前端部的结构。此外，也可以在振动臂135的基础侧(与基部130连接的一侧)形成第二频率调整膜。该情况下，能够抑制伴随着频率调整而带来的频率的温度特性的变化。

(b)保持部140

保持部140沿XY平面形成为矩形的框状。在俯视时，保持部140被设置为沿XY平面包围振动部120的外侧。此外，保持部140设置在振动部120的周围的至少一部分即可，并不限于框状的形状。例如，保持部140只要以保持振动部120，还能够与上盖30以及下盖20接合的程度设置在振动部120的周围即可。

在本实施方式中，保持部140由一体形成的棱柱形状的框体140a～140d构成。如图3所示，框体140a与振动臂135的开放端对置，长边方向与X轴平行地设置。框体140b与基部130的后端131B对置，长边方向与X轴平行地设置。框体140c与基部130的侧端(短边131c)以及振动臂135A对置，长边方向与Y轴平行地设置，并在其两端分别与框体140a、140b的一端连接。框体140d与基部130的侧端(短边131d)以及振动臂135D对置，长边方向与Y轴平行地设置，并在其两端分别与框体140a、140b的另一端连接。

在本实施方式中，假设保持部140被保护膜235覆盖进行说明，但并不限于此，保护膜235也可以不形成在保持部140的表面。

(c)保持臂111、112

保持臂111以及保持臂112设置在保持部140的内侧，将基部130的后端131B和框体140c、140d连接。如图3所示，保持臂111和保持臂112相对于沿基部130的X轴向的中心线与YZ平面平行地规定的虚拟平面P大致面对称地形成。

保持臂111具有臂111a、111b、111c、111d。保持臂111的一端与基部130的后端131B连接，并从该端朝向框体140b延伸。而且，保持臂111向朝着框体140c的方向(即，X轴向)弯曲，进一步向朝着框体140a的方向(即，Y轴向)弯曲，再次向朝着框体140c的方向(即，X轴向)弯曲，另一端与框体140c连接。

臂111a被设置为在基部130与框体140b之间，与框体140c对置，长边方向与Y轴平行。臂111a的一端在后端131B中与基部130连接，并从该端与后端131B大致垂直地，即，沿Y轴向延伸。优选通过臂111a的X轴向的中心的轴设置于比振动臂135A的中心线更靠内侧，在图3的例子中，臂111a设置在振动臂135A与135B之间。另外，臂111a的另一端在其侧面中与臂111b的一端连接。臂111a在X轴向上规定的宽度为20μm左右，在Y轴向上规定的长度Wie40μm。

臂111b被设置为在基部130与框体140b之间，与框体140b对置，长边方向与X轴向平行。臂111b的一端与臂111a的另一端，即，与框体140c对置的一侧的侧面连接，并从该端与臂111a大致垂直地，即，沿X轴向延伸。另外，臂111b的另一端与臂111c的一端，即，与振动部120对置的一侧的侧面连接。臂111b例如在Y轴向上规定的宽度为20μm左右，在X轴向上规定的长度为75μm左右。

臂111c被设置为在基部130与框体140c之间，与框体140c对置，长边方向与Y轴向平行。臂111c的一端在其侧面中与臂111b的另一端连接，另一端与臂111d的一端，即，框体140c侧的侧面连接。臂111c例如在X轴向上规定的宽度为20μm左右，在Y轴向上规定的长度为140μm左右。

臂111d被设置为在基部130与框体140c之间，与框体140a对置，长边方向与X轴向平行。臂111d的一端与臂111c的另一端，即与框体140c对置的一侧的侧面连接。另外，臂111d的另一端在于振动臂135A与基部130的连接部位附近对置的位置同框体140c连接，并从该端与框体140c大致垂直地，即，沿X轴向延伸。臂111d例如在Y轴向上规定的宽度为20μm左右，在X轴向上规定的长度为10μm左右。

这样，保持臂111构成为，在臂111a中与基部130连接，并在臂111a与臂111b的连接处、臂111b与111c的连接处以及臂111c与111d的连接处弯曲后，与保持部140连接。

保持臂112具有臂112a、112b、112c、112d。保持臂112的一端与基部130的后端131B连接，并从该端朝向框体140b延伸。而且，保持臂112向朝着框体140d的方向(即，X轴向)弯曲，进一步向朝着框体140a的方向(即，Y轴向)弯曲，再次向朝着框体140d的方向(即，X轴向)弯曲，另一端与框体140d连接。

此外，由于臂112a、112b、112c、112d的结构分别是与臂111a、111b、111c、111d对称的结构，所以对于详细的说明，省略。

(d)导通孔V1、V2、V3、V4

导通孔V1、V2、V3、V4是形成在振动臂135中的前端部附近上的填充有金属的孔，使频率调整膜236A、236B、236C、236D和后述的金属层E2(参照图4)电连接。在图4中，虚线表示电连接，点线表示特别是通过导通孔V1、V2、V3、V4的电连接。

详细后述，但导通孔V1、V2、V3、V4分别形成于振动臂135A、135B、135C、135D的前端部中的频率调整膜236露出的区域、和保护膜235露出的区域的边界附近。在本实施方式中，形成在锤部G的固定端侧的端部。

(4.层叠构造)

使用图4，对谐振子10的层叠构造进行说明。图4是示意性地表示图3的AA′剖面以及谐振子10的电连接形态的概要图。

在谐振子10中，保持部140、基部130、振动臂135、保持臂111、112通过相同的工序一体地形成。在谐振子10中，首先，在Si(硅)基板F2上层叠金属层E1(下部电极的一个例子。)。而且，在金属层E1上以覆盖金属层E1的方式层叠压电薄膜F3(压电膜的一个例子。)，并且在压电薄膜F3的表面(主面的一个例子。)层叠金属层E2(上部电极的一个例子。)。在金属层E2上以覆盖金属层E2的方式层叠保护膜235。在振动部120上，还在保护膜235上层叠频率调整膜236。在本实施例中，金属层E2成为不延伸到振动臂的前端的结构。由此，能够抑制与金属层E1或频率调整膜236的短路所造成的特性变化。尽管优选这样进行图案化以使不延伸到金属层E2前端，但也可以延伸到前端。另外，通过使用成为低电阻的减并硅基板，由此Si基板F2本身兼具金属层E1，也能够省略金属层E1。

Si基板F2例如由厚度6μm左右的减并的n型Si半导体形成，能够含有P(磷)、As(砷)、Sb(锑)等，作为n型掺杂剂。特别是由振动臂135和n型Si半导体构成的Si基板F2的[100]结晶轴或者与此等效的结晶轴所成的旋转角优选处于大于0度且15度以下(或者可以0度以上且15度以下)，或者75度以上且90度以下的范围内。此外，此处旋转角是指相对于沿Si基板F2的[100]结晶轴或者与此等效的结晶轴的线段，保持臂110延伸的方向的角度。另外，Si基板F2所使用的减并Si的电阻值例如小于1.6mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。还在Si基板F2的下表面形成有氧化硅(例如SiO₂)层(温度特性修正层)F21。由此，可以提高温度特性。

在本实施方式中，氧化硅层(温度特性修正层)F21是指具有与未在Si基板F2形成该氧化硅层F21的情况相比，至少在常温附近减少在Si基板F2形成温度修正层时的振动部中的频率的温度系数(即，每个温度的变化率)的功能的层。通过振动部120具有氧化硅层F21，例如，能够减少由Si基板F2和金属层E1、E2和压电薄膜F3以及氧化硅层(温度修正层)F21构成的层叠构造体的谐振频率的伴随着温度而产生的变化。

在谐振子10中，优选氧化硅层F21以均匀的厚度形成。此外，均匀的厚度是指氧化硅层F21的厚度的偏差为厚度的平均值±20％以内。

此外，氧化硅层F21可以形成在Si基板F2的上表面，也可以形成在Si基板F2的上表面和下表面双方。另外，在保持部140中，也可以在Si基板F2的下表面不形成氧化硅层F21。

金属层E2、E1例如使用厚度0.1～0.2μm左右的Mo(钼)或铝(Al)等来形成。金属层E2、E1通过蚀刻等形成为所希望的形状。金属层E1形成为例如在振动部120上作为下部电极或者浮置电极或者接地电极发挥作用。在本实施例中，成为浮置电极。另外，金属层E1形成为在保持臂111、112或保持部140上作为用于使下部电极或者接地电极与设置在谐振子10的外部的交流电源连接的布线发挥作用。

另一方面，金属层E2形成为在振动部120上作为上部电极发挥作用。另外，金属层E2形成为在保持臂111、112或保持部140上作为用于使上部电极与设置在谐振子10的外部的电路连接的布线发挥作用。

此外，当进行从交流电源或者接地到下部布线或者上部布线的连接时，可以使用在上盖30的外面形成电极(外部电极的一个例子。)，该电极将电路和下部布线或者上部布线连接的结构、在上盖30内形成导通孔，在该导通孔的内部填充导电性材料来设置布线，该布线使交流电源和下部布线或者上部布线连接的结构。

压电薄膜F3是将所施加的电压转换为振动的压电体的薄膜，例如，能够以AlN(氮化铝)等氮化物或氧化物为主成分。具体而言，压电薄膜F3能够由ScAlN(钪氮化铝)形成。ScAlN是将氮化铝中的铝的一部分置换成钪而得的。另外，压电薄膜F3例如具有1μm的厚度，但也可以使用0.2μm至2μm左右。

压电薄膜F3根据通过金属层E2、E1施加至压电薄膜F3的电场而在XY平面的面内侧向即Y轴向上伸缩。通过该压电薄膜F3的伸缩，振动臂135朝向下盖20以及上盖30的内面使其开放端位移，并以面外的弯曲振动模式振动。此外，在本实施方式中，构成为，在四个臂的面外弯曲振动模式中，通过分割上部电极，并分别与交流电源连接，从而内臂两个和外臂两个在彼此相反方向上弯曲振动，但并不限于此。例如，也可以是振动臂为一个的结构、以面内弯曲振动模式进行振动的结构。

保护膜235是绝缘体的层，由通过蚀刻的质量减少的速度比频率调整膜236慢的材料形成。例如，保护膜235由AlN、SiN等氮化膜、Ta₂O₅(五氧化钽)、SiO₂等氧化膜形成。此外，质量减少速度由蚀刻速度(每单位时间被除去的厚度)与密度的积表示。保护膜235的厚度以压电薄膜F3的厚度(C轴向)的一半以下形成，在本实施方式中，例如为0.2μm左右。此外，保护膜235的更优选的厚度为压电薄膜F3的厚度的四分之一左右。并且，在保护膜235由AlN等压电体形成的情况下，优选使用具有与压电薄膜F3相同的取向的压电体。

频率调整膜236是导电体的层，由通过蚀刻的质量减少的速度比保护膜235快的材料形成。频率调整膜236例如由钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、白金(Pt)、镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)等金属形成。

此外，对于保护膜235和频率调整膜236，如果质量减少速度的关系如上述那样，则蚀刻速度的大小关系是任意的。

频率调整膜236形成在振动部120的大致整个面后，通过蚀刻等加工仅形成在规定的区域中。

例如通过对保护膜235以及频率调整膜236同时照射离子束(例如，氩(Ar)离子束)来进行对保护膜235以及频率调整膜236的蚀刻。离子束可以向比谐振子10宽的范围照射。此外，在本实施方式中，示出通过离子束进行蚀刻的例子，但蚀刻方法并不限于利用离子束的方法。

(5.谐振子的功能)

参照图4，对谐振子10的功能进行说明。在本实施方式中，设定为向外侧的振动臂135A、135D施加的电场的相位和向内侧的振动臂135B、135C施加的电场的相位相互相反相位。由此，外侧的振动臂135A、135D和内侧的振动臂135B、135C向相互相反方向位移。例如，若外侧的振动臂135A、135D朝向上盖30的内面使开放端位移，则内侧的振动臂135B、135C朝向下盖20的内面使开放端位移。

由此，在本实施方式所涉及的谐振子10中，在相反相位的振动时，即，振动臂135A和振动臂135B绕在图4所示的振动臂135A与振动臂135B之间与Y轴平行地延伸的中心轴r1在上下相反方向上振动。另外，振动臂135C和振动臂135D绕在振动臂135C与振动臂135D之间与Y轴平行延伸的中心轴r2在上下相反方向振动。由此，在中心轴r1和r2产生相互相反方向的扭转力矩，在基部130产生弯曲振动。

(6.频率调整膜的功能)

接下来，对频率调整膜236的功能进行说明。在本实施方式所涉及的谐振装置1中，在形成上述那样的谐振子10后，进行调整频率调整膜236的膜厚的微调工序。

在微调工序中，首先测定谐振子10的谐振频率，即使相对于目标的频率的偏差。接下来，基于计算出的频率偏差来调整频率调整膜236的膜厚。频率调整膜236的膜厚的调整能够例如通过对谐振装置1的整个面照射氩(Ar)离子束来对频率调整膜236进行蚀刻而进行。并且，优选当调整频率调整膜236的膜厚时，进行谐振子10的清洗，除去飞散的膜。

这样通过微调工序来调整频率调整膜236的膜厚，从而能够在同一晶片中制造的多个谐振装置1之间抑制频率的偏差。

(7.连接形态)

使用图5，对本实施方式所涉及的谐振子10中的频率调整膜236与金属层E2的连接形态进行说明。图5是示意性地表示图3的BB′剖面的概要图，示出频率调整膜236D与金属层E2连接的情况。

如图5所示，导通孔V4通过在以金属层E2的表面露出的方式除去保护膜235的一部分的孔中填充导电体而形成。向导通孔V4填充的导电体例如是Mo(钼)、铝(Al)等。

对频率调整膜236与金属层E2电连接的效果进行说明。在上述的微调工序中，在将离子束向谐振子10照射的情况下，保护膜235也被离子束照射，由于离子束具有的电荷，所以保护膜235带电。另外，在保护膜235使用热电体的情况下，由于热的升降温，而产生热电效应，所以在保护膜235的界面析出电荷。

在本实施方式所涉及的谐振子10中，使在保护膜235上的一部分形成的、由导电体构成的频率调整膜236D经由导通孔V4与金属层E2连接。由此，能够使保护膜235所带电的电荷向金属层E2移动。向金属层E2移动的电荷能够经由和金属层E2连接的与外部的连接端子释放到谐振装置1的外部。这样在本实施方式所涉及的谐振子10中，由于能够抑制形成在振动部120上的保护膜235带电荷，所以能够防止振动部120所带电的电荷造成的谐振频率的变动。

并且，频率调整膜236D与金属层E2连接，由此能够使形成在保护膜235上的导电层(频率调整膜236)与靠近保护膜235的层连接。由此，能够进一步减少保护膜235所带电的电荷给予谐振频率的影响。另外，在频率调整膜236D与金属层E2连接的情况下，保护膜235使用AlN等压电体时，优选使用与压电薄膜F3相同的取向的压电体。由此，不会阻碍振动臂135的振动，而能够使频率调整膜236D与金属层E2连接。

另外，导通孔V4不是形成在振动臂135D的开放端附近，而形成在频率调整膜236D露出的区域与保护膜235露出的区域的边界附近，由此能够减少振动臂135D的前端部的强度的劣化。例如在谐振装置1落下的情况下等，振动臂135D的前端(开放端)有可能与上盖30碰撞。此时，如果在振动臂135D的前端部形成导通孔，则冲击向该导通孔V4集中，导通孔V4破损。根据本实施方式所涉及的谐振子10，导通孔V4不是形成在振动臂135D的开放端附近，而形成在频率调整膜236D露出的区域和保护膜235露出的区域的边界附近。由此，即使在振动臂135D与上盖30碰撞的情况下，也能够缓和冲击向导通孔V4集中，并抑制导通孔V4的破损。

此外，由于导通孔V1、V2、V3的连接形态以及材质、效果等与导通孔V4相同，所以省略说明。

第二实施方式]

在第二实施方式以后，省略对与第一个实施方式共用的事项的描述，仅说明不同点。特别对同样的结构带来的同样的作用效果，不再对每个实施方式逐次提及。

图6是示意性地表示本实施方式所涉及的谐振子10A的构造的一个例子的俯视图。以下，以本实施方式所涉及的谐振子10A的详细结构中与第一个实施方式的差异点为中心进行说明。本实施方式所涉及的谐振子10A具有频率调整膜236E～236H以及导通孔V5～V8，来代替在第一个实施方式中所说明的频率调整膜236A～236D、导通孔V1、V2、V3、V4。此外，在本实施方式中，为了使说明变得容易，将振动臂135中的未形成锤部G的区域称为臂136。

(1)频率调整膜236E～236H

在本实施方式中，频率调整膜236E～236H从形成锤部G的区域到臂136的区域露出。换句话说，频率调整膜236E～236H在振动臂135的臂136中的与锤部G的连接部位附近、和锤部G中露出。

其它的频率调整膜236E～236H的结构与第一个实施方式中的频率调整膜236A～236D的结构相同。

(2)导通孔V5～V8

在本实施方式中，导通孔V5～V8分别形成在振动臂135A～135D中的频率调整膜236E～236H上。具体而言，导通孔V5～V8形成在振动臂135的臂136中的、与锤部G的连接部位附近。

其它导通孔V5～V8的结构与第一个实施方式中的导通孔V1～V4的结构相同。

其它的谐振装置1的结构、功能与第一个实施方式相同。

[第三实施方式]

使用图7，对第三实施方式所涉及的谐振子10B的结构、功能进行说明。图7与图5对应，是本实施方式中的谐振子10B的剖视图。如图7所示，在谐振子10B中，频率调整膜236D与金属层E1连接。此时，导通孔V4通过在以金属层E1的表面露出的方式除去保护膜235、金属层E2以及压电薄膜F3的一部分的孔中填充导电体而形成。频率调整膜236D经由导通孔V4与金属层E1连接。

而且，金属层E2其面积被调整而形成，以使与频率调整膜236重合的区域尽可能小。例如，优选金属层E2形成为与频率调整膜236重合的区域为频率调整膜236的面积的一半以下。另外，例如在振动臂135A延伸的方向上，金属层E2和频率调整膜236重合的区域的长度也可以是金属层E2的长度的一半以下。此外，在本实施方式中，频率调整膜236形成于锤部G，金属层E2形成于振动臂135中的锤部G以外的区域中。

在使金属层E1和频率调整膜236D连接的情况下，保护膜235和压电薄膜F3被施加相反方向的电场。因此，如果金属层E2和频率调整膜236重合的区域较大，则阻碍谐振子10的振动。根据本实施方式所涉及的谐振子10B，被设定为金属层E2和频率调整膜236重合的区域尽可能小。由此，能够由于施加至保护膜235的电场而阻碍压电薄膜F3的振动。此外，由于导通孔V1、V2、V3的连接形态以及材质、效果等与导通孔V4相同，所以省略说明。

其它的谐振子10B的结构与第一个实施方式中的谐振子10的结构相同。

以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。本发明的一个实施方式所涉及的谐振子10具有：振动部120，具有振动臂135和基部130，该振动臂135具有固定端和开放端并进行弯曲振动，该基部130具有与振动臂135的固定端连接的前端以及与该前端对置的后端；保持部140，被设置为包围振动部120的至少一部分；和保持臂111、112，将振动部120和保持部140连接，振动部120具有：上部电极E2以及下部电极E1；压电膜F3，被设置在上部电极E2与下部电极E1之间，具有与上部电极E2对置的主面，并在上部电极E2以及下部电极E1之间被施加电压时使振动臂135弯曲振动；保护膜235，由绝缘体构成，该保护膜235隔着上部电极E2与压电膜F3的主面对置设置，并在振动臂135的第一区域露出；导电膜236，隔着保护膜235与压电膜F3的主面对置设置，并在第二区域露出，该第二区域是振动臂135中的与第一区域相邻的开放端附近的区域；和导通电极V1～V4，形成在保护膜235上，使导电膜236与上部电极E2以及下部电极E1的任意一方连接，在俯视压电膜F3的主面时，导通电极V1～V4位于振动臂135的第二区域内且比开放端更靠近第一区域的部分。在本发明的一个实施方式的谐振子10中，使由导电体构成的频率调整膜236经由导通孔V1～V4与上部电极E2或者下部电极E1连接。由此，能够使保护膜235所带电的电荷向上部电极E2或者下部电极E1移动。移动到上部电极E2或者下部电极E1的电荷能够经由与上部电极E2或者下部电极E1连接的与外部的连接端子释放到谐振装置1的外部。这样，在本实施方式所涉及的谐振子10中，由于能够抑制形成在振动部120上的保护膜235带有电荷，所以能够防止振动部120所带电的电荷造成的谐振频率的变动。另外，导通孔V1～V4不是形成在振动臂135的开放端附近，而形成在频率调整膜236露出的区域与保护膜235露出的区域的边界附近，由此能够减少振动臂135的前端部的强度的劣化。

另外，优选，振动臂135具有形成在开放端附近且宽度比其它区域宽的锤部G、和与锤部G连接的臂部136。在该情况下，第二区域可以包括锤部G的至少一部分的区域。并且，第二区域还可以包括臂部136中的与锤部G的连接部位附近的区域。

另外，优选，在俯视压电膜F3的主面时，导通电极V1～V4位于第二区域中锤部G的区域内。另外，在俯视压电膜F3的主面时，导通电极V5～V8也可以位于第二区域的臂部136的区域内。

另外，优选，在俯视压电膜F3的主面时，上部电极E2从振动臂135的第一区域延伸到第二区域，导通电极V1～V4使压电膜F3与上部电极E2电连接。根据该优选的方式，能够使形成在保护膜235上的导电层(频率调整膜236)与靠近保护膜235的层连接。由此，能够进一步减少保护膜235所带电的电荷给予谐振频率的影响。

另外，优选，在俯视压电膜F3的主面时，上部电极E2在振动臂135的第一区域内延伸，以基本不与第二区域重叠，导通电极V1～V4也可以使压电膜F3与下部电极E1电连接。根据该优选的方式，能够抑制由于保护膜235中产生的电场而阻碍压电薄膜F3的振动。

另外，本实施方式所涉及的谐振装置1具备上述的谐振子10、之间夹着谐振子10而相互对置设置的上盖30以及下盖20、和外部电极。由于本实施方式所涉及的谐振装置1能够抑制形成在振动部120上的保护膜235带有电荷，所以能够防止振动部120所带电的电荷造成的谐振频率的变动。

以上说明的各实施方式是用于容易理解本发明的内容，不是限定地解释本发明。本发明在不脱离其主旨的基础上能够进行变更/改进，并且，本发明也包含其等价物。即，只要在各实施方式中添加了本领域技术人员适当的设计变更的技术方案具备本发明的特征，则包含于本发明的范围内。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示，而能够适当地变更。例如，在已叙述的实施方式中，对由金属层E2和压电薄膜F3构成的层叠体的单层的结构进行了说明，但并不限于此。谐振子10也可以是由金属层E2和压电薄膜F3构成的层叠体为多层，在最上层(上盖30侧)的表面形成保护膜235的结构。另外，各实施方式是例示的，当然能够局部置换或组合在不同的实施方式中示出的结构，这些置换或组合只要包括本发明的特征，则也包含于本发明的范围内。

附图标记的说明

1 谐振装置

10 谐振子

30 上盖

20 下盖

140 保持部

140a～d 框体

111、112 保持臂

120 振动部

130 基部

135A～D 振动臂

F2 Si基板

F21 氧化硅层(温度特性修正层)

V1～V8 导通孔

235 保护膜

236 频率调整膜

Claims

1.一种谐振子，具备：

振动部，具有振动臂和基部，上述振动臂具有固定端和开放端，并且弯曲振动，上述基部具有与上述振动臂的固定端连接的前端、以及与该前端对置的后端；

保持部，被设置为包围上述振动部的至少一部分；以及

保持臂，将上述振动部和上述保持部连接，

上述振动部具有：

上部电极以及下部电极；

压电膜，设置在上述上部电极与上述下部电极之间，具有与上述上部电极对置的主面，在上述上部电极与上述下部电极之间被施加电压时使上述振动臂弯曲振动；

保护膜，由绝缘体构成，上述保护膜夹着上述上部电极而与上述压电膜的上述主面对置设置，并在上述振动臂上的第一区域露出；

导电膜，夹着上述保护膜而与上述压电膜的上述主面对置设置，并在上述振动臂上的第二区域露出，上述第二区域是与第一区域相邻的上述开放端附近的区域；以及

导通电极，形成在上述保护膜上，并将上述上部电极以及上述下部电极中的任意一方与上述导电膜电连接，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述导通电极位于上述振动臂上的上述第二区域内且比上述开放端更靠近上述第一区域的部分。

2.根据权利要求1所述的谐振子，其中，

上述振动臂具有：

锤部，形成在上述开放端附近侧，该锤部的宽度比其它区域宽；以及

臂部，与上述锤部连接。

3.根据权利要求2所述的谐振子，其中，

上述第二区域包括上述锤部的至少一部分的区域。

4.根据权利要求3所述的谐振子，其中，

上述第二区域还包括上述臂部上的与上述锤部的连接部位附近的区域。

5.根据权利要求2或者3所述的谐振子，其中，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述导通电极在上述第二区域中位于上述锤部的区域内。

6.根据权利要求4所述的谐振子，其中，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述导通电极在上述第二区域中位于上述臂部的区域内。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的谐振子，其中，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述上部电极从上述振动臂的上述第一区域延伸到上述第二区域，

上述导通电极将上述导电膜与上述上部电极电连接。

8.根据权利要求7所述的谐振子，其中，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述上部电极延伸到上述振动臂的上述开放端。

9.根据权利要求1～6中的任意一项所述的谐振子，其中，

在俯视上述压电膜的上述主面时，上述上部电极在上述振动臂的上述第一区域内延伸，以便不与上述第二区域重叠，

上述导通电极将上述导电膜与上述下部电极电连接。

10.一种谐振装置，具备：

权利要求1～9中的任意一项所述的谐振子；

相互对置设置的上盖以及下盖，在上盖与下盖指之间夹着上述谐振子；以及

外部电极。