CN111418151A - 谐振子和谐振装置 - Google Patents

Abstract

在并联连接的压电谐振子中，抑制由杂散电容引起的特性降低。具备：基板；绝缘膜，其形成在基板上；多个振动区域，其为形成在绝缘膜上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在绝缘膜上的下部电极、形成在下部电极上的压电膜和形成在压电膜上的上部电极，使形成在绝缘膜上的多个下部电极中的至少一个下部电极成为与其他下部电极不同的电位，以使得至少一个振动区域与其他振动区域反相振动；以及封装，其为对具有基板、绝缘膜、多个振动区域的谐振子进行密封的封装，且具有使基板接地的接地用端子。

Description

谐振子和谐振装置

技术领域

本发明涉及谐振子和谐振装置。

背景技术

以往，使用了MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术的压电谐振装置例如被作为定时设备使用。该压电谐振装置在装入智能手机等电子设备内的印刷基板上安装。

伴随着电子设备的小型化，针对上述的压电谐振装置的振动面积，也谋求小型化。若振动面积变小，则谐振电阻增加，由此导致振荡余量降低。因此，为了在较少的振动面积下，也确保电容，正在研究将振动区域的连接方式从串联连接向并联连接变更。

例如，专利文献1公开有并联连接结构的电连接的一个例子。专利文献1所述的MEMS振子1800具有硅层1810、绝缘层1811和振动臂1812、1813。振动臂1812具有上部电极1820、下部电极1821和压电层1822。同样，振动臂1813具有上部电极1830、下部电极1831和压电层1832。而且，控制各电极的电位，使施加于振动臂1812的电场与施加于振动臂1813的电场的朝向成为相反方向。在这样的并联连接结构中，MEMS振子1800的合成电容Cf成为振动臂1812的静电电容Ca1与振动臂1813的静电电容Ca2之和(Cf＝Ca1+Ca2)。因此，具有能够使合成电容Cf变大这样的优点。

专利文献1:国际公开第2015/111503号

然而，在专利文献1所述的并联连接结构中，振动臂1812的下部电极1821的电位与振动臂1813的下部电极1831的电位不同。由于硅层1810电阻率低，所以若将下部电极1821、1831直接配设在硅层1810上，则导致成为短路状态。因此，在下部电极1821、1831与硅层1810之间设置有绝缘层1811。因此，产生由下部电极1821与硅层1810之间的杂散电容Cb1和下部电极1831与硅层1810之间的杂散电容Cb2引起的杂散电容Cs(＝1/(1/Cb1+1/Cb2))，存在导致特性降低的情况。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而完成的，目的在于在并联连接的压电谐振子中抑制由杂散电容引起的特性降低。

本发明的一方面所涉及的谐振装置具备：基板；绝缘膜，其形成在基板上；多个振动区域，其为形成在绝缘膜上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在绝缘膜上的下部电极、形成在下部电极上的压电膜和形成在压电膜上的上部电极，使形成在绝缘膜上的多个下部电极中的至少一个下部电极成为与其他下部电极不同的电位，以使至少一个振动区域与其他振动区域反相振动；以及封装，其为对具有基板、绝缘膜、多个振动区域的谐振子进行密封的封装，且具有使基板接地的接地用端子。

根据本发明，提供在并联连接的压电谐振子中能够抑制由杂散电容引起的特性降低的谐振子和谐振装置。

附图说明

图1是概略地表示第1实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。

图2是概略地表示第1实施方式所涉及的谐振装置的构造的分解立体图。

图3是第1实施方式所涉及的谐振子的俯视图。

图4A是图3的CC’剖视图。

图4B是图1和图3的AA’剖视图。

图5A是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的示意图。

图5B是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的示意图。

图6A是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的示意图。

图6B是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的示意图。

图7是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的坐标图。

图8是第2实施方式所涉及的谐振子的俯视图。

图9是图8的DD’剖视图。

图10是用于对第1实施方式所涉及的谐振装置的功能进行说明的坐标图。

图11是第3实施方式所涉及的谐振子的俯视图。

图12是图1和图11的EE’剖视图。

图13是表示第4实施方式所涉及的谐振子的CC’截面的示意图。

图14是表示第4实施方式的图1的AA’截面的示意图。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。图1是概略地表示本发明的第1实施方式所涉及的谐振装置1的外观的立体图。另外，图2是概略地表示本发明的第1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由下盖20、谐振子10、上盖30(以下也将下盖20和上盖30合起来称为“封装50”)依次层叠接合而构成。

谐振子10是使用MEMS技术而制造的MEMS振子。

谐振子10和上盖30经由后述的接合部H而接合。另外，谐振子10和下盖20分别使用Si基板而形成，Si基板彼此相互接合。该上盖30和下盖20通过后述的谐振子10的保持部140和接合部H，密封谐振子10，形成气密的振动空间。此外，谐振子10和下盖20也可以使用SOI基板而形成。

以下，对谐振装置1的各结构进行说明。此外，在以下的说明中，将谐振装置1中的设置有上盖30的一侧作为上(或者表)，将设置有下盖20的一侧作为下(或者背)而进行说明。

(1.结构概要)

(1-1.封装50)

(A.上盖30)

上盖30沿着XY平面以平板状扩张，在其背面形成有例如平坦的长方体形状的凹部31。凹部31由侧壁33围起，形成谐振子10振动的空间亦即振动空间的局部。另外，在上盖30上形成有多个贯通电极(图1、图2中未图示)。此外，上盖30也可以不具有凹部31而成为平板状的结构。另外，也可以在上盖30的靠凹部31侧的面形成吸气层。

(B.下盖20)

下盖20具有：沿着XY平面设置的矩形平板状的底板22和从底板22的周缘部沿Z轴方向(即，下盖20与谐振子10层叠的方向)延伸的侧壁23。在下盖20上，且在与谐振子10对置的面，设置有由底板22的表面和侧壁23的内表面形成的凹部21。凹部21形成谐振子10的振动空间的局部。通过上述的上盖30、下盖20、保持部140、接合部H将该振动空间气密地密封，维持真空状态。也可以在该振动空间中例如填充不活泼气体等气体。此外，下盖20也可以不具有凹部21而成为平板状的结构。另外，也可以在下盖20的凹部21的靠谐振子10侧的面形成有吸气层。

(1-2.谐振子10)

图3是概略地示出本实施方式所涉及的谐振子10的构造的俯视图。谐振子10是使用MEMS技术制造的MEMS振子，在图3的正交坐标系中的XY平面内进行面外振动。此外，谐振子10不限定于使用了图3所示的面外弯曲振动模式的谐振子，也可以用于扩展振动模式、厚度纵向振动模式、兰姆波振动模式、面内弯曲振动模式、表面波振动模式。这些用于定时设备、RF滤波器、双工器、超声波换能器、陀螺仪传感器、加速度传感器。并且，也可以用于具有致动器功能的压电镜、压电陀螺仪、具有压力传感器功能的压电麦克风、超声波振动传感器等。还可以应用于静电MEMS元件、电磁驱动MEMS元件、压敏电阻MEMS元件等。

谐振子10具备振动部120、保持部140、保持臂110A、110B(以下也集中称为“保持臂110”)。

振动部120设置于保持部140的内侧，在振动部120与保持部140之间，以规定间隔形成有空间。在图3的例子中，振动部120具有基部130、两个振动臂135A、135B(也统称为“振动臂135”)、上部电极E2A、E2B。此外，振动臂的数量不限定于两个，例如设定为两个以上的任意数量。在本实施方式中，各振动臂135和基部130一体形成。

在俯视时，基部130在X轴方向上具有长边131a、131b，在Y轴方向上具有短边131c、131d。长边131a是基部130的靠前端的面131A(以下，也称为“前端131A”)的一个边，长边131b是基部130的靠后端的面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设置为相互对置。

基部130在前端131A处与后述的振动臂135连接，在后端131B处与后述的保持臂110连接。此外，在图4的例子中俯视时，基部130具有大致长方形的形状，但不局限于此，只要相对于沿着长边131a的垂直平分线限定的假想平面P大致面对称地形成即可。基部130例如也可以是长边131b比长边131a短的梯形，也可以是以长边131a为直径的半圆的形状。另外，基部130的各面不限定于平面，也可以是弯曲的面。此外，假想平面P是在振动部120中的振动臂135排列的方向的中心经过的平面。

在基部130处，前端131A与后端131B之间的在从前端131A朝向后端131B的方向上的最长距离亦即基部长度为35μm左右。另外，与基部长度方向正交的宽度方向且基部130的侧端彼此的最长距离亦即基部宽度为265μm左右。

振动臂135沿Y轴方向延伸，且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轴方向平行地设置，一端与基部130的前端131A连接而成为固定端，另一端成为开放端。另外，振动臂135分别在X轴方向上以规定间隔并列设置。此外，振动臂135例如X轴方向的宽度为50μm左右，Y轴方向的长度为465μm左右。

上部电极E2A从振动臂135A到基部130的后端131B地形成。在振动臂135A上，上部电极E2A形成于振动臂135A的几乎整个面，以与形成在振动臂135A上的宽度大致相同的宽度，形成在基部130上。

另一方面，上部电极E2B从振动臂135B到基部130的后端131B地形成。在振动臂135B上，上部电极E2B形成于振动臂135B的几乎整个面，并以与形成在振动臂135B上的宽度大致相同的宽度，形成在基部130上。

图4A是表示图3的CC’截面的示意图。振动臂135A以首先在Si(硅)基板F2上层叠有绝缘膜F4、而且在绝缘膜F4上覆盖该绝缘膜F4地层叠有下部电极E1A。而且，在下部电极E1A上覆盖下部电极E1A地层叠有压电薄膜F3，并且在压电薄膜F3上，层叠有上部电极E2A。此外，振动臂135B的截面构造与振动臂135A相同，因此省略说明。另外，对各层的详细情况，将使用图4B而后述。

针对详细情况将使用图4B后述，但压电薄膜F3是将所施加的电压转换为振动的压电体的薄膜。压电薄膜F3根据利用上部电极E2A(E2B)和下部电极E1A(E1B)施加于压电薄膜F3的电场，在XY平面的面内方向即Y轴方向上伸缩。通过该压电薄膜F3的伸缩，振动臂135使其自由端朝向下盖20和上盖30的内表面位移，并以面外的弯曲振动模式振动。

在本实施方式中，将施加于振动臂135A的电场的相位与施加于振动臂135B的电场的相位设定为互为相反的相位。即，在上部电极E2A和上部电极E2B、以及下部电极E1A和下部电极E1B分别被施加反相的电场。由此，振动臂135A与振动臂135B相互向相反方向位移。例如，若振动臂135A使自由端朝向上盖30的内表面位移，则振动臂135B使自由端朝向下盖20的内表面位移。

这样，在本实施方式中，在振动部120上，相互分离地形成有由上部电极E2A和下部电极E1A形成的振动区域以及由上部电极E2B和下部电极E1B形成的振动区域。此外，形成于振动部120的振动区域不局限于两个，也可以是两个以上的任意数量，但在本实施方式中，振动区域与振动臂对应地形成，因此振动臂135的数量也与振动区域对应地变动。例如，当在振动部120上形成有5个振动区域的情况下，振动部120具有5个振动臂135。此时，因对至少一个振动区域施加与其他振动区域反相的电压而以反相振动。

保持部140沿着XY平面以矩形的框状形成。在俯视时，保持部140设置为沿着XY平面并包围振动部120的外侧。此外，保持部140只要设置于振动部120四周的至少局部即可，不限定于框状的形状。例如，只要保持部140保持振动部120，而且以能够使上盖30和下盖20接合的程度设置于振动部120四周即可。

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)和振动臂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)和振动臂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。

框体140c在与保持臂110连接的连接位置附近的区域中，从外侧起，依次形成有电压施加部141G、141A、142A。电压施加部141A、142A与外部电源连接，能够分别对下部电极E1A、上部电极E2A施加交变电场。

保持臂110设置于保持部140的内侧，并将振动部120与保持部140的框体140c连接。另外，在保持臂110的表面形成有用于使上部电极E2A与电压施加部142A连接的布线WA。另一方面，保持臂110B设置于保持部140的内侧，并将振动部120与保持部140的框体140d连接。另外，在保持臂110B的表面形成有用于使上部电极E2B与电压施加部142B连接的布线WB。

(2.层叠构造)

使用图4B对谐振装置1的层叠构造进行说明。图4B是图1的AA’剖视图。此外，图1的AA’截面与图3的AA’截面对应。如图4B所示，在本实施方式所涉及的谐振装置1中，在下盖20的侧壁23上接合有谐振子10的保持部140，而且将谐振子10的保持部140和上盖30的侧壁33接合。这样，在下盖20与上盖30之间保持谐振子10，通过下盖20、上盖30、谐振子10的保持部140，形成供振动臂135振动的振动空间。

(2-1.上盖30)

上盖30由规定厚度的Si(硅)晶圆L3形成。如图4B所示，上盖30在其周边部(侧壁33)通过后述的接合部H而与谐振子10的保持部140接合。优选上盖30中的与谐振子10对置的表面、背面和贯通电极V3的侧面被氧化硅膜L31覆盖。氧化硅膜L31通过例如Si晶圆L3的表面的氧化、化学气相沉积(CVD:Chemical Vapor Deposition)而形成于Si晶圆L3的表面。

另外，在上盖30的凹部31的与谐振子10对置这一侧的面上，形成有吸气层34。吸气层34例如由Ti(钛)等形成，对在由上盖30和下盖20形成的振动空间产生的排气进行吸附。此外，图中虽未示出，但也可以是，上盖30在凹部31的与谐振子10对置的面的几乎整个面形成有吸气层。由此，能够吸附排气，能够使振动空间保持为真空。

另外，上盖30的贯通电极G、I1、I2、O1、O2分别是在形成于上盖30的贯通孔填充有多晶硅(Poly-Si)等金属而形成的。

贯通电极G是使后述的谐振子10的Si基板F2接地连接的接地用端子。

贯通电极I1使后述的谐振子10的金属层E1与外部的输入电源、输入信号电连接。另一方面，贯通电极I2使后述的谐振子10的金属层E2与外部的输入电源、输入信号电连接。

贯通电极O1使后述的谐振子10的金属层E1与外部的输出电源、输出信号电连接。另一方面，贯通电极O2使后述的谐振子10的金属层E2与外部的输出电源、输出信号电连接。

此外，在贯通电极G、I1、I2、O1、O2与谐振子10之间例如形成有Al膜、Mo膜等。

(2-2.下盖20)

下盖20的底板22和侧壁23通过Si(硅)晶圆L1而一体形成。另外，下盖20通过侧壁23的上表面而与谐振子10的保持部140接合。在Z轴方向上限定出来的下盖20的厚度例如为150μm，凹部21的深度例如为50μm。此外，Si晶圆L1由未退化的硅形成，其电阻率例如为16mΩ·cm以上。

(2-3.谐振子10)

在谐振子10中，保持部140、基部130、振动臂135、保持臂110在同一工艺中一体形成。在谐振子10中，首先，在Si(硅)基板F2(基板的一个例子)上层叠有绝缘膜F4，在绝缘膜F4上层叠有下部电极E1A、E1B(以下也称为“金属层E1”)。然后，在金属层E1上，覆盖金属层E1地层叠有压电薄膜F3，并且在压电薄膜F3上层叠有上部电极E2A、E2B、布线WA、WB、电压施加部142A、142B(以下，也集中称为“金属层E2”)。此外，也可以在金属层E2上，覆盖金属层E2地层叠有保护膜。

Si基板F2例如由厚度6μm左右的退化了的n型Si半导体形成，作为n型掺杂剂，能够包含P(磷)、As(砷)、Sb(锑)等。用于Si基板F2的退化Si的电阻值例如不足16mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。此外，在本实施方式中，Si基板F2的材料只要是低电阻的半导体即可，不限定于退化硅。而且，在Si基板F2的下表面形成有氧化硅(例如SiO₂)层F21(温度特性修正层的一个例子)。由此，能够提高温度特性。此外，氧化硅层F21也可以形成于Si基板F2的上表面，也可以形成于Si基板F2的上表面和下表面双方。

绝缘膜F4例如优选厚度为50μm以上且500μm以下左右，并由低介电常数且高热传导性的材料形成。具体而言，绝缘膜F4优选使用热传导率为100W/km以上的材料，优选使用例如SiN(氮化硅)、AlN、金刚石、蓝宝石等。通过在Si基板F2与金属层E1之间形成有绝缘膜F4，从而能够防止分割后的金属层E1短路。

绝缘膜F4使用低介电常数且高热传导性的材料，从而在振动部120弯曲振动时，能够抑制TED(热弹性衰减：Thermoelastic Dumping)，从而能够抑制谐振子10的Q降低。此外，TED是指在谐振子10的振动中由于拉伸区域和压缩区域产生温度差而引起的能量损失，特别是通过使振动部120的层叠方向上的中间层的热传导率变高，能够抑制低频的谐振子10中的TED。在本实施方式所涉及的谐振子10那样的层叠构造的情况下，压电薄膜F3与Si基板F2之间的绝缘膜F4对TED的影响高，因此通过绝缘膜F4使用低介电常数且高热传导性的材料，能够有效地抑制TED。

另外，金属层E2、E1例如使用厚度0.1μm以上且0.2μm以下左右的Mo(钼)、铝(Al)等而形成。

金属层E2、E1通过蚀刻等而形成为所希望的形状。金属层E1例如形成为，在振动部120上作为下部电极E1A、E1B发挥功能。另外，金属层E1形成为，在保持臂110、保持部140上，作为用于在设置于谐振子10的外部的交流电源连接下部电极的布线发挥功能。

另一方面，金属层E2形成为，在振动部120上，作为上部电极E2A、E2B发挥功能。另外，金属层E2形成为，在保持臂110、保持部140上，作为用于在设置于谐振子10的外部的电路连接上部电极的布线WA、WB发挥功能。

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、氧化物作为主成分。具体而言，压电薄膜F3能够由ScAlN(氮化铝钪)形成。ScAlN将氮化铝中的铝的一部分置换为钪。另外，压电薄膜F3例如具有1μm的厚度，但也能够使用0.2μm～2μm左右。

在保持部140中的形成有贯通电极I1、O1的区域(即，电压施加部141A、141B)中，除去压电薄膜F3，使电极层E1暴露。在除去了压电薄膜F3的位置填充有Al等金属，形成有用于将贯通电极I1、O1和电极层E1连接的布线。另外，在保持部140中的形成有贯通电极G的区域(即，电压施加部141G)中，将压电薄膜F3和绝缘膜F4除去，以使得Si基板F2暴露，在压电薄膜F3和绝缘膜F4被除去的位置填充有Al等金属，形成有用于经由贯通电极G而使Si基板F2接地的布线。

(2-5接合部)

接合部H在谐振子10与上盖30之间沿着XY平面以矩形的环状形成。接合部H将谐振子10和上盖30共晶键合，对谐振子10的振动空间进行密封。例如接合部H由Al层和Ge层形成。

(3.作用效果)

接下来，参照图5～图8，对本实施方式所涉及的谐振装置1的作用进行说明。图5A、图5B、图6A、图6B是用于对本实施方式所涉及的谐振子10的连接结构进行说明的图。图5A是示意性地示出图3的CC’截面的图，图5B示出图5A的等效电路。另一方面，图6A与图5A对应，示出比较例的谐振子10’的连接结构，图6B示出图6A的等效电路。此外，比较例的谐振子10’在谐振子10的Si基板F2不接地这点上与谐振子10不同，但其他结构与谐振子10相同。

首先，参照图6A、图6B，在比较例的谐振子10’中，在对压电薄膜F3施加了电压的情况下，由于Si基板F2和金属层E1带电，所以导致在绝缘膜F4上产生杂散电容Cb1、Cb2。在本实施方式所涉及的谐振子10那样的科尔皮兹型振荡电路中，通过谐振子的L性(诱导性)、附加电容Cc1、Cc2、逆变器(未图示)构成振荡电路。图6B中由虚线包围的部分是示出L性的部分。如图6B所示，在比较例的谐振子10’中，绝缘膜F4的电容成分作为杂散电容Cb1、Cb2而以并联的形式相对于谐振子10’插入。由此，导致谐振子10’的谐振特性中的耦合系数明显减少。若在谐振子10’中耦合系数降低，则由于附加电容Cc1、Cc2、逆变器侧的电容的变动而导致振荡的余量降低。作为其结果，导致谐振子10’的特性劣化。

另一方面，在本实施方式所涉及的谐振子10中，Si基板F2接地(图5A)。由此，如图5B所示，产生于绝缘膜F4的电容Cb1、Cb2作为附加电容发挥功能。作为其结果，作为谐振子10的电容没有增大，因此能够防止耦合系数的减少，能够使振荡的余量增大。另外，能够将电容Cb1、Cb2用作附加电容，因此例如能够减少附加电容Cc1、Cc2，因此此时能够实现进一步的小型化。

接着，参照图7，对绝缘膜F4使用低介电常数且高热传导性的材料的效果进行说明。图7是表示对在绝缘膜F4使用低介电性的材料的情况下仅使该材料的热传导性发生了变化的情况下的因TED产生的对Q的影响进行了计测的模拟结果的坐标图。图7中，横轴表示材料的热传导率，纵轴表示因TED产生的Q。此外，在图7的模拟中，使用具有一个振动臂的谐振子。

如图7所示，可知通过绝缘膜F4使用热传导率高的材料特别是热传导率为20W/mk左右以上的材料，能够抑制TED的减少。

这样，在本实施方式所涉及的谐振装置1中，在谐振子10中，Si基板F2接地。由此，能够将产生于绝缘膜F4的杂散电容利用为附加电容。作为其结果，作为谐振子10的电容没有增大，因此能够防止耦合系数的减少，能够使振荡的余量增大。

而且，绝缘膜F4使用低介电常数且高热传导性的材料，从而在振动部120弯曲振动时，能够抑制TED，并抑制谐振子10的Q降低。

[第2实施方式]

在第2实施方式及以后的实施方式中，省略针对与第1实施方式共有的事项的叙述，仅对不同点进行说明。特别是针对基于相同结构的相同作用效果，不按每个实施方式依次提及。

使用图8～图10对第2实施方式所涉及的谐振子11进行说明。此外，对谐振子11的结构中的与第1实施方式所涉及的谐振子10相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。

图8是谐振子11的俯视图，图9是表示图8的DD’截面的示意图。参照图8，本实施方式所涉及的谐振子11取代振动部120而具有振动部121。

振动部121具有取代两个振动臂135A、135B的振动臂135C～135F。在本实施方式的振动部121中，在X轴方向上，在外侧配置有两个振动臂135C、135F，在内侧配置有两个振动臂135D、135E。将振动臂135D与135E之间的在X轴方向上的第1间隔设定为大于外侧的振动臂135C(135F)和与该外侧的振动臂135C(135F)邻接的内侧的振动臂135D(135E)之间的在X轴方向上的第2间隔。第1间隔例如为35μ左右，第2间隔例如为25μm左右。通过将第2间隔设定为小于第1间隔，从而改善振动特性。另外，也可以为了能够使谐振装置1小型化而将第1间隔设定为比第2间隔小，也可以成为等间隔。

另外，在本实施方式中，在振动部121的表面(与上盖30对置的面)覆盖其整个面地形成有保护膜235。此外，在电压施加部141G、141A、142A、141B、142B上，保护膜235被除去。

参照图9，在本实施方式中，将在振动部121的外侧的振动臂135C、135F上施加的电场的相位与在内侧的振动臂135D、135E上施加的电场的相位设定为互为相反相位。由此，外侧的振动臂135C、135F与内侧的振动臂135D、135E相互向相反方向位移。例如，若外侧的振动臂135C、135F使开放端朝向上盖30的内表面位移，则内侧的振动臂135D、135E使开放端朝向下盖20的内表面位移。

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135C与振动臂135D绕在图9所示的振动臂135C与振动臂135D之间与Y轴平行地延伸的中心轴线r1向上下相反方向振动。另外，振动臂135E与振动臂135F绕在振动臂135E与振动臂135F之间与Y轴平行地延伸的中心轴线r2向上下相反方向振动。由此，在中心轴线r1和中心轴线r2处产生相互向相反方向的扭转力矩，在基部130产生弯曲振动。

即，在振动部121，由上部电极E2C和下部电极E1C形成的振动区域、由上部电极E2D和下部电极E1D形成的振动区域、由上部电极E2E和下部电极E1E形成的振动区域、由上部电极E2F和下部电极E1F形成的振动区域相互分离地形成。

并且，谐振子11取代绝缘膜F4而具有绝缘膜F5、F6。绝缘膜F5由具有低介电性的材料构成，例如由氧化硅等构成。另一方面，绝缘膜F6由具有高热传导性的材料构成，例如由AlN等构成。绝缘膜F5、F6的厚度均为150nm左右。

这样通过使第1实施方式中的绝缘膜F4由双层的绝缘膜F5、F6构成，从而材料的选择的自由度增大。图10是表示在使用了低介电常数材料的1层的膜作为绝缘膜的情况(白圆的曲线)下以及在使用由低介电常数材料的层和高热传导率材料的层双层构成的膜的情况(黑圆的曲线)下对因由温度形成的TED引起的Q的变动量进行了计测的模拟结果的坐标图。图10中，横轴表示温度，纵轴表示由TED引起的Q的变化。

如根据图10可知的那样，与使用低介电常数材料的1层的膜的情况相比，使用由低介电常数材料的层和高热传导率材料的层这两层构成的膜能够更加抑制因由温度形成的TED而引起的Q的劣化。

这样，根据本实施方式所涉及的谐振子11，绝缘膜使用由低介电常数材料的层和高热传导率材料的层这两层构成的膜，由此能够抑制TED。

其他的结构、功能与第1实施方式相同。

[第3实施方式]

使用图11、图12对第3实施方式所涉及的谐振子12中的与第1实施方式的不同点进行说明。图11示出本实施方式所涉及的谐振子12的俯视图，图12是概略地示出图1的EE’的截面的构造的一个例子的图。此外，图12的截面与图11的EE’截面对应。

在本实施方式中，谐振子12是在XY平面面内进行轮廓振动的面内振子。谐振子12取代振动部120而具有振动部122。

振动部122具有沿着图11的正交坐标系中的XY平面以平板状扩展的大致长方体的轮廓。另外，振动部122在X轴方向上具有短边，在Y轴方向上具有长边。振动部122在短边处被保持臂110A、110B保持于保持部140(框体140c、140d)。

在振动部122的表面(与上盖30对置的一侧的面)，将该表面沿着振动部122的长边一分为二而形成有上部电极E2C、E2D。另外，参照图12，上部电极E2C、E2D隔着压电薄膜F3而分别与分割形成的下部电极E1C、E1D对置。由此，在振动部122上相互分离地形成有由上部电极E2C和下部电极E1C形成的振动区域以及由上部电极E2D和下部电极E1D形成的振动区域。

振动部122的振动区域在沿着振动部122的短边的方向上具有振动的节。振动区域成为具有与振动的节平行(即与振动部122的短边平行)的长边和相当于轮廓振动的半波长的短边的矩形的形状。

其他的结构、功能与第1实施方式相同。

[第4实施方式]

使用图13、图14对第4实施方式所涉及的谐振子13中的与第1实施方式的不同点进行说明。图13是表示本实施方式所涉及的谐振子13的CC’截面的示意图，图14是表示图1的AA’截面的示意图。

本实施方式所涉及的谐振子13取代第1实施方式所涉及的Si基板F2而具有基板F7。基板F7具有由绝缘体或者半导体构成的第1层F25和由导电体构成的第2层E3。第2层E3形成于第1层F25与绝缘膜F4之间。第2层E3使用比形成金属层E2A、E2B、E1A、E1B的Al、Mo等低电阻的电极材料，从而能够减少路径电阻，因此能够更加减少谐振电阻。

而且，在本实施方式中，贯通电极G使第2层E3接地。

其他的结构、功能与第1实施方式相同。

以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。

本发明的一实施方式所涉及的谐振装置1具备：基板；绝缘膜F4，其形成在基板上；多个振动区域，其为形成在绝缘膜F4上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在绝缘膜F4上的下部电极E1、形成在下部电极E1上的压电膜F3和形成在压电膜F3上的上部电极E2，使形成在绝缘膜F4上的多个下部电极E1中的至少一个下部电极E1成为与其他下部电极E1不同的电位，以使得至少一个振动区域与其他振动区域反相振动；以及封装50，其为对具有基板、绝缘膜F4、多个振动区域的谐振子10进行密封的封装50，且具有使基板接地的接地用端子G。根据该结构，在本实施方式所涉及的谐振装置1中，谐振子10构成为使基板接地。由此，能够将产生于绝缘膜F4的杂散电容利用为附加电容。作为其结果，通过抑制作为谐振子10的电容的增大，能够防止耦合系数的减少，因此能够使振荡的余量增大。

另外，优选基板是半导体基板F2。另外，也可以构成为，基板具有：由绝缘体或者半导体构成的第1层F25和形成于该第1层F25与绝缘膜F4之间的由导电体构成的第2层E3，接地用端子G使第2层E3接地。

另外，也可以是，上述封装具备：与基板侧对置设置的下盖20和与上部电极E2对置设置的上盖30。

另外，也可以是，上述谐振子10具有：具有固定端和开放端的进行面内弯曲振动的两个以上的振动臂135；以及具有与振动臂135的固定端连接的前端131A和与该前端131A对置的后端131B的基部130，两个以上的振动臂135是多个振动区域。并且，也可以构成为，谐振子10构成为压电膜F3对应于施加于该压电膜F3的电压而进行轮廓振动，多个振动区域分别具有：与压电膜F3的轮廓振动的节平行的长边和与压电膜F3的轮廓振动的节正交并且相当于轮廓振动的半波长的短边。

另外，优选绝缘膜F4由氮化硅、AlN、金刚石中至少任一者构成。绝缘膜F4使用低介电常数且高热传导性的材料，从而在振动部120进行弯曲振动时，能够抑制TED，能够抑制谐振子10的Q降低。

此外，也可以是，绝缘膜F4通过由低介电常数的材料构成的层F5和由高热传导率的材料构成的层F6以多层构成。在这种情况下，优选高热传导率的材料为氮化铝。通过使绝缘膜F4由双层的绝缘膜F5、F6构成，从而材料的选择的自由度增加。

本发明的一实施方式所涉及的谐振子10具备：半导体基板F2；绝缘膜F4，其形成在半导体基板F2上；以及多个振动区域，其为形成在绝缘膜F4上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在绝缘膜F4上的下部电极E1、形成在下部电极E1上的压电膜F3和形成在压电膜F3上的上部电极E2，使形成在绝缘膜F4上的多个下部电极E1中的至少一个下部电极E1成为与其他下部电极E1不同的电位，以使得至少一个振动区域与其他振动区域反相振动，半导体基板F2构成为与用于接地的接地用端子G连接。根据该结构，在本实施方式所涉及的谐振装置1中，谐振子10构成为，半导体基板F2接地。由此，能够将产生于绝缘膜F4的杂散电容利用为附加电容。作为其结果，能够抑制作为谐振子10的电容的增大，能够防止耦合系数的减少，因此能够使振荡的余量增大。

以上说明的各实施方式是为了容易理解本发明的内容，不是用于对本发明进行限定而解释的内容。本发明可不脱离其主旨地进行变更/改进，并且本发明也包含其等效物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更的方式只要具备本发明的特征，则包含于本发明的范围。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限定于例示的内容而能够适当地变更。另外，各实施方式是例示的，能够进行不同实施方式所示的结构的部分的置换或者组合是不言而喻的，这些只要包含本发明的特征则也包含于本发明的范围。

附图标记说明

1...谐振装置；10、11、12...谐振子；20...下盖；21...凹部；22...底板；23...侧壁；30...上盖；31...凹部；33...侧壁；50...封装；110A、110B...保持臂；120、121、122...振动部；130...基部；131a...长边；131A...前端；131b...长边；131B...后端；131c...短边；131d...短边；135A、135B、135C、135D、135E、135F...振动臂；140...保持部；140a...框体；140b...框体；140c...框体；140d...框体；141A、141B、141G、142A、142B...电压施加部，235...保护膜。

Claims (13)

1.一种谐振装置，其特征在于，具备：

基板；

绝缘膜，其形成在所述基板上；

多个振动区域，其为形成在所述绝缘膜上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在所述绝缘膜上的下部电极、形成在所述下部电极上的压电膜和形成在所述压电膜上的上部电极，使形成在所述绝缘膜上的多个所述下部电极中的至少一个所述下部电极成为与其他所述下部电极不同的电位，以使得至少一个振动区域与其他振动区域反相振动；以及

封装，其为对具有所述基板、所述绝缘膜、所述多个振动区域的谐振子进行密封的封装，且具有使所述基板接地的接地用端子。

2.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，

所述基板是半导体基板。

3.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，

所述基板具有：

由绝缘体或者半导体构成的第1层和形成于该第1层与所述绝缘膜之间的由导电体构成的第2层，

所述接地用端子使所述第2层接地。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述封装具备：与所述基板对置设置的下盖和与所述上部电极对置设置的上盖。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述谐振子具有：

具有固定端和开放端的进行弯曲振动的两个以上的振动臂；以及具有与所述振动臂的固定端连接的前端和与该前端对置的后端的基部，

所述两个以上的振动臂是所述多个振动区域。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述谐振子构成为所述压电膜对应于施加于该压电膜的电压而进行轮廓振动，

所述多个振动区域分别具有：与所述压电膜的轮廓振动的节平行的长边和与所述压电膜的轮廓振动的节正交并且相当于轮廓振动的半波长的短边。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述绝缘膜是导电率比所述基板的导电率低的膜。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述绝缘膜由氮化硅、氮化铝、二氧化硅、金刚石和蓝宝石中任一者构成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的谐振装置，其特征在于，

所述绝缘膜通过由低介电常数的材料形成的层和由高热传导率的材料形成的层以多层构成。

10.根据权利要求9所述的谐振装置，其特征在于，

所述高热传导率的材料由氮化铝、氮化硅、金刚石和蓝宝石中任一者构成。

11.一种谐振子，其特征在于，具备：

基板；

绝缘膜，其形成在所述基板上；以及

多个振动区域，其为形成在所述绝缘膜上的多个振动区域，且各振动区域具有形成在所述绝缘膜上的下部电极、形成在所述下部电极上的压电膜和形成在所述压电膜上的上部电极，使形成在所述绝缘膜上的多个所述下部电极中的至少一个所述下部电极成为与其他所述下部电极不同的电位，以使得至少一个振动区域与其他振动区域反相振动，

所述基板构成为与用于接地的接地用端子连接。

12.根据权利要求11所述的谐振子，其特征在于，

所述基板由半导体构成。

13.根据权利要求11所述的谐振子，其特征在于，

所述基板具有：

由绝缘体或者半导体构成的第1层和形成于该第1层与所述绝缘膜之间的由导电体构成的第2层，

所述接地用端子使所述第2层接地。

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