CN112585870B - 谐振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种谐振装置，能够抑制电容的不平衡。谐振装置(1)具备：谐振器(10)，其包含上部电极(125A～125D)、下部电极(129)、以及形成在上部电极(125A～125D)与下部电极(129)之间的压电薄膜(F3)；上盖(30)，其设置为第一面与谐振器(10)的上部电极(125A～125D)对置；电源端子(ST1)，其设置于上述基板的第二面，与上部电极(125B、125C)电连接；电源端子(ST2)，其设置于上盖(30)的第二面，与上部电极(125A、125D)电连接；以及接地端子(GT)，其设置于上盖(30)的第二面，与下部电极(129)电连接，电源端子(ST1)的面积与电源端子(ST2)的面积不同，以便在电源端子(ST1)与接地端子(GT)之间产生的电容与在电源端子(ST2)与接地端子(GT)之间产生的电容近似。

Description

谐振装置
技术领域
本发明涉及谐振装置。
背景技术
以往，使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)技术制造而成的谐振装置不断普及。该谐振装置例如具备谐振器、下盖(下侧基板)和上盖(上侧基板)。
作为这种谐振装置，公知有如下结构，具备：谐振器，其具有下部电极、多个上部电极和形成在下部电极与多个上部电极之间的压电膜；上盖，其具有第一面和第二面，设置为该第一面与谐振器的上部电极对置而密封谐振器的第一面；下盖，其具有第一面和第二面，设置为该第一面与谐振器的下部电极对置而密封谐振器的第二面；电源端子，其与上部电极电连接；以及接地端子，其设置于上盖的第二面，下部电极经由上盖与接地端子电连接(参照专利文献1)。
专利文献1：国际公开第2016/159018号。
在如专利文献1的谐振装置那样，具备两个电源端子和一个接地端子的情况下，在一个电源端子与接地端子之间以及在另一个电源端子与接地端子之间分别产生寄生电容(以下，简称为“电容”)。
该电容由在内部引绕的布线的面积、形成于基板的绝缘膜的厚度等决定。这里，在谐振装置的谐振器具有3个以上的上部电极的情况下，为了电极连接设计的方便，在一个电源端子与接地端子之间产生的电容与在另一个电源端子与接地端子之间产生的电容之间产生不平衡。在产生了电容的不平衡的谐振器中，例如若对一个电源端子施加的电压信号与对另一个电源端子施加的电压信号相反，则有时振荡频率产生差。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于，提供一种谐振装置，能够抑制电容的不平衡。
本发明的一个方式的谐振装置具备：谐振器，其包含3个以上的上部电极、下部电极、以及形成在上述3个以上的上部电极与下部电极之间的压电膜；基板，其设置为第一面与谐振器的上部电极对置；第一电源端子，其设置于基板的第二面，与3个以上的上部电极中的至少一个上部电极电连接；第二电源端子，其设置于基板的第二面，与3个以上的上部电极中的其余的至少一个上部电极电连接；以及接地端子，其设置于基板的第二面，与下部电极电连接，第一电源端子的面积与第二电源端子的面积不同，以便在第一电源端子与接地端子之间产生的电容与在第二电源端子与接地端子之间产生的电容近似。
根据本发明，能够抑制电容的不平衡。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的谐振装置的外观的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的谐振装置的构造的分解立体图。
图3是示意性地表示图2所示的谐振器的构造的俯视图。
图4是示意性地表示沿着图1至图3所示的谐振装置1的IV-IV线的剖面的结构的剖视图。
图5是示意性地表示设置于图1和图2所示的上盖的电源端子和接地端子的构造的俯视图。
图6是示意性地表示图1至图4所示的谐振器及其周边的布线的俯视图。
图7是示意性地表示设置于图5所示的上盖的电源端子和接地端子的变形例的构造的俯视图。
图8是示意性地表示第二实施方式的谐振装置的构造的剖视图。
图9是示意性地表示第三实施方式的谐振装置的构造的剖视图。
图10是示意性地表示第四实施方式的谐振装置的构造的剖视图。
图11是示意性地表示第五实施方式的谐振装置的构造的俯视图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，相同或者类似的结构要素由相同或者类似的附图标记表示。附图是例示，各部分的尺寸、形状是示意性的，不应将本发明的技术范围限定于该实施方式来理解。
[第一实施方式]
首先，一边参照图1和图2，一边对本发明的第一实施方式的谐振装置1的概略结构进行说明。图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的谐振装置1的外观的立体图。图2是示意性地表示图1所示的谐振装置1的构造的分解立体图。
谐振装置1具备：谐振器10、以及形成供谐振器10振动的振动空间的下盖20和上盖30。即，谐振装置1是依次层叠下盖20、谐振器10、后述的接合部60和上盖30而构成的。此外，上盖30相当于本发明的“基板”的一例。
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(或者表面)、将设置有下盖20的一侧作为下(或者里面)而进行说明。
谐振器10是使用MEMS技术制造而成的MEMS振子。谐振器10与上盖30经由接合部60接合。另外，谐振器10和下盖20分别使用硅(Si)基板(以下，称为“Si基板”)而形成，Si基板彼此相互接合。此外，谐振器10和下盖20也可以使用SOI基板而形成。
上盖30沿着XY平面呈平板状扩展，在其里面形成有例如扁平的长方体形状的凹部31。凹部31被侧壁33包围，形成供谐振器10振动的空间亦即振动空间的一部分。此外，上盖30也可以不具有凹部31而为平板状的形状。另外，也可以在上盖30的凹部31的谐振器10侧的面形成有用于吸附排气的吸气层。
在上盖30的表面设置有两个电源端子ST1、ST2和接地端子GT。各电源端子ST1、ST2与后述的谐振器10的上部电极125A、125B、125C、125D电连接。接地端子GT与后述的谐振器10的下部电极129电连接。
下盖20具有：沿着XY平面设置的矩形平板状的底板22；以及从底板22的周缘部沿Z轴向、即下盖20与谐振器10的层叠方向延伸的侧壁23。在下盖20中，在与谐振器10对置的面形成有由底板22的表面和侧壁23的内表面形成的凹部21。凹部21形成谐振器10的振动空间的一部分。此外，下盖20也可以不具有凹部21而为平板状的形状。另外，也可以在下盖20的凹部21的谐振器10侧的面形成有用于吸附排气的吸气层。
接下来，一边参照图3，一边对本发明的第一实施方式的谐振器10的概略结构进行说明。该图是示意性地表示图2所示的谐振器10的构造的俯视图。
如图3所示，谐振器10是使用MEMS技术而制造的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，谐振器10不限于使用面外屈曲振动模式的谐振器。谐振装置1的谐振器例如也可以使用扩展振动模式、厚度纵振动模式、兰姆波振动模式、面内屈曲振动模式、表面波振动模式。这些振子例如应用于定时器件、RF滤波器、双工器、超声波换能器、陀螺传感器、加速度传感器等。另外，也可以用于具有致动器功能的压电反射镜、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。并且，也可以应用于静电MEMS元件、电磁驱动MEMS元件、压电电阻MEMS元件。
谐振器10具备振动部120、保持部140和保持臂110。
保持部140沿着XY平面包围振动部120的外侧而形成为矩形的框状。例如，保持部140由棱柱形状的框体一体形成。此外，保持部140只要设置于振动部120的周围的至少一部分即可，不限于框状的形状。
保持臂110设置在保持部140的内侧，将振动部120和保持部140连接。
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空间。在图3所示的例子中，振动部120具有基部130和4个振动臂135A～135D(以下，统称为“振动臂135”)。振动臂135包含4个上部电极125A～125D(以下，统称为“上部电极125”)。此外，振动臂和上部电极的数量不限于4个，例如设定为3个以上的任意的数量。在本实施方式中，各振动臂135A～135D与基部130一体地形成。
基部130在俯视时，在X轴方向上具有长边131a、131b，在Y轴方向具有短边131c、131d。长边131a是基部130的前端的面(以下，也称为“前端131A”)的一个边，长边131b是基部130的后端的面(以下，也称为“后端131B”)的一个边。在基部130，前端131A与后端131B被设置为相互对置。
基部130在前端131A与振动臂135连接，在后端131B与后述的保持臂110连接。此外，在图3所示的例子中，基部130在俯视时具有大致长方形的形状，但不限于此。基部130只要相对于沿着长边131a的垂直二等分线规定的假想平面P形成为大致面对称即可。例如，基部130也可以是长边131b比131a短的梯形，也可以是将长边131a作为直径的半圆的形状。另外，基部130的各面不限于平面，也可以是弯曲的面。此外，假想平面P是经过振动部120中的振动臂135排列的方向的中心的平面。
在基部130，从前端131A朝向后端131B的方向上的前端131A与后端131B的最长距离亦即基部长度为35μm左右。另外，在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为265μm左右。
振动臂135沿Y轴方向延伸，分别具有相同的尺寸。振动臂135分别在基部130与保持部140之间沿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分别沿X轴方向以规定的间隔并列设置。此外，振动臂135的例如X轴方向的宽度为50μm左右，Y轴方向的长度为450μm左右。
振动臂135各自的例如与开放端相距150μm左右的部分的X轴方向的宽度比振动臂135的其他部位宽。该宽度变宽的部位被称为锤部G。锤部G例如沿着X轴方向的左右宽度比振动臂135的其他部位宽10μm，X轴方向的宽度为70μm左右。锤部G通过与振动臂135相同的工序一体形成。通过形成锤部G，从而振动臂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各自在开放端侧具有锤部G，能够增大各振动臂的上下方向的振动的振幅。
在振动部120的表面(与上盖30对置的面)上覆盖该整面地形成有后述的保护膜235。另外，在振动臂135A～135D的开放端侧的前端的保护膜235的表面分别形成有频率调整膜236。能够通过保护膜235和频率调整膜236来调整振动部120的共振频率。
此外，在本实施方式中，谐振器10的表面(与上盖30对置的一侧的面)的大致整面被保护膜235覆盖。此外，保护膜235只要至少覆盖振动臂135即可，不限于覆盖谐振器10的大致整面的结构。
接下来，一边参照图4，一边对本发明的第一实施方式的谐振装置1的层叠构造进行说明。该图是示意性地表示沿着图1至图3所示的谐振装置1的IV-IV线的剖面的结构的剖视图。
如图4所示，谐振装置1在下盖20上接合谐振器10，而且将谐振器10和上盖30接合。这样，在下盖20与上盖30之间保持谐振器10，通过下盖20、上盖30与谐振器10的保持部140，形成供振动臂135振动的振动空间。
下盖20通过硅(Si)晶片(以下，称为“Si晶片”)L1而一体地形成。沿Z轴向规定的下盖20的厚度例如为150μm左右。此外，Si晶片L1使用未简并的硅而形成，其阻力率例如为10Ω·cm以上。
谐振器10中的保持部140、基部130、振动臂135和保持臂110通过同一工序一体地形成。谐振器10在作为基板的一例的硅(Si)基板(以下，称为“Si基板”)F2上形成有下部电极129，以覆盖Si基板F2。在下部电极129上形成有压电薄膜F3，以覆盖下部电极129，在压电薄膜F3上层叠有上部电极125A、125B、125C、125D。并且，在上部电极125A、125B、125C、125D上层叠有保护膜235，以覆盖上部电极125A、125B、125C、125D。
Si基板F2例如使用厚度6μm左右的简并的n型硅(Si)半导体而形成，作为n型掺杂剂，能够包含磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等。Si基板F2所使用的简并硅(Si)的阻力值例如小于16mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。此外，作为温度特性修正层的一例，也可以在Si基板F2的上表面和下表面的至少一方形成氧化硅(例如SiO2)层。
另外，下部电极129和上部电极125A、125B、125C、125D的厚度例如为0.1μm以上且0.2μm以下左右，通过蚀刻等而刻画成所希望的形状。下部电极129和上部电极125A、125B、125C、125D使用结晶构造为体心立法构造的金属。具体而言，下部电极129和上部电极125A、125B、125C、125D使用Mo(钼)、钨(W)等而形成。
压电薄膜F3是将所施加的电压变换为振动的压电体的薄膜。压电薄膜F3使用结晶构造具有纤锌矿型六方晶构造的材料而形成，例如能够将氮化铝(AlN)、氮化钪铝(ScAlN)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等氮化物、氧化物作为主成分。此外，关于氮化钪铝，氮化铝中的铝的一部分被置换为钪，也可以取代钪，用镁(Mg)和铌(Nb)、镁(Mg)和锆(Zr)等2种元素置换。另外，压电薄膜F3例如具有1μm的厚度，但也可以使用0.2μm以上且2μm以下左右的厚度。
压电薄膜F3根据由下部电极129和上部电极125A、125B、125C、125D施加给压电薄膜F3的电场，向XY平面的面内方向、即Y轴方向伸缩。通过该压电薄膜F3的伸缩，使振动臂135的自由端朝向下盖20和上盖30的内表面位移，以面外的屈曲振动模式振动。
在本实施方式中，对外侧的振动臂135A、135D的上部电极125A、125D施加的电场的相位与对内侧的振动臂135B、135C的上部电极125B、125C施加的电场的相位被设定为相互为相反相位。由此，外侧的振动臂135A、135D与内侧的振动臂135B、135C相互向相反方向位移。例如，若外侧的振动臂135A、135D的自由端朝向上盖30的内表面位移，则内侧的振动臂135B、135C的自由端朝向下盖20的内表面位移。
保护膜235防止上部电极125A、125B、125C、125D的氧化。保护膜235优选由蚀刻引起的质量降低的速度比频率调整膜236慢的材料形成。质量降低速度由蚀刻速度、即每单位时间被除去的厚度与密度之积表示。保护膜235例如除了由氮化铝(AlN)、氮化钪铝(ScAlN)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)等压电膜形成之外，还由氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等绝缘膜形成。保护膜235的厚度例如为0.2μm左右。
频率调整膜236在形成于振动部120的大致整面之后，通过蚀刻等加工而仅形成于规定的区域。频率调整膜236由蚀刻引起的质量降低的速度比保护膜235快的材料形成。具体而言，频率调整膜236使用钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、白金(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)等金属而形成。
此外，只要保护膜235和频率调整膜236的质量降低速度的关系如上述那样，则蚀刻速度的大小关系为任意。
导电层CL形成为与下部电极129接触。具体而言，在导电层CL与下部电极129的连接时，使下部电极129露出地将层叠在下部电极129上的压电薄膜F3的一部分除去，形成通孔。在该通孔的内部填充与UI下部电极129相同的材料，将下部电极129和导电层CL连接。
上部布线UW1、UW2与上部电极125A、125B、125C、125D电连接。具体而言，上部布线UW1经由未图示的下部布线与内侧的振动臂135B、135C的上部电极125B、125C电连接。上部布线UW2经由未图示的下部线路与外侧的振动臂135A、135D的上部电极125A、125D电连接。上部布线UW1、UW2例如使用铝(Al)、金(Au)、锡(Sn)等金属而形成。
接合部60在谐振器10与上盖30之间沿着XY平面形成为矩形的环状。接合部60将谐振器10和上盖30接合，以将谐振器10的振动空间密封。由此，振动空间被气密地密封，维持真空状态。
接合部60例如使用铝(Al)、锗(Ge)、将铝(Al)和锗(Ge)共晶接合而成的合金等金属而形成。
上盖30由规定的厚度的Si晶片L3形成。上盖30在其周边部(侧壁33)通过后述的接合部60而与谐振器10接合。在上盖30，优选设置有电源端子ST1、ST2和接地端子GT的上表面、与谐振器10对置的下表面以及贯通电极V1、V2的侧面被氧化硅膜L31覆盖。氧化硅膜L31例如通过Si晶片L3的表面的氧化、化学气相蒸镀(CVD：Chemical Vapor Deposition)而形成于Si晶片L3的表面。
贯通电极V1、V2通过在形成于上盖30的贯通孔中填充导电性材料而形成。所填充的导电性材料例如是掺杂了杂质的多晶硅(Poly-Si)、铜(Cu)、金(Au)、掺杂了杂质的单结晶硅等。贯通电极V1实现作为使电源端子ST1与端子T1’电连接的布线的作用，贯通电极V2实现作为使电源端子ST2与端子T2’电连接的布线的作用。
在上盖30的上表面(与谐振器10对置的面的相反侧的面)形成有电源端子ST1、ST2和接地端子GT。另外，在上盖30的下表面(与谐振器10对置的面)形成有端子T1’、T2’和接地布线GW。电源端子ST1、贯通电极V1和端子T1’通过氧化硅膜L31而从Si晶片L3电绝缘。另一方面，在上盖30与谐振器10接合时，端子T1’与上部布线UW1连接，由此电源端子ST1与上部布线UW1电连接。如上所述，上部布线UW1与上部电极125B、125C电连接，因此电源端子ST1与谐振器10的上部电极125B、125C电连接。
电源端子ST2经由贯通电极V2和端子T2’与上部布线UW2电连接。电源端子ST2、贯通电极V2和端子T2’通过氧化硅膜L31而从Si晶片L3电绝缘。另一方面，在上盖30与谐振器10接合时，端子T2’与上部布线UW2连接，由此电源端子ST2与上部布线UW2电连接。如上所述，上部布线UW2与上部电极125A、125D电连接，因此电源端子ST2与谐振器10的上部电极125A、125D电连接。
设置于X轴正方向侧的接地端子GT形成为与Si晶片L3接触。具体而言，通过蚀刻等加工将氧化硅膜L31的一部分除去，在露出的Si晶片L3上形成接地端子GT。同样，接地布线GW形成为与Si晶片L3接触。具体而言，通过蚀刻等加工将氧化硅膜L31的一部分除去，在露出的Si晶片L3上形成接地布线GW。
接地端子GT和接地布线GW例如使用金(Au)、铝(Al)等金属而形成。通过对所形成的金属进行退火处理(热处理)，从而接地端子GT和接地布线GW与Si晶片L3进行欧姆接触。由此，接地端子GT与接地布线GW经由Si晶片L3电连接。
在上盖30与谐振器10接合时，接地布线GW与导电层CL连接，由此接地端子GT与导电层CL电连接。如上所述，导电层CL与下部电极129电连接，因此接地端子GT与谐振器10的下部电极129电连接。
这里，在电源端子ST1与接地端子GT之间产生寄生电容，在电源端子ST2与接地端子GT之间也产生寄生电容。例如，从电源端子ST1引绕的布线的面积与从电源端子ST2引绕的布线的面积不同，因此电源端子ST1与接地端子GT之间的寄生电容和电源端子ST2与接地端子GT之间的寄生电容有可能产生不平衡。
接下来，一边参照图5，一边对本发明的第一实施方式的电源端子ST1、ST2和接地端子GT的概略结构进行说明。该图是示意性地表示设置于图1和图2所示的上盖30的电源端子ST1、ST2和接地端子GT的构造的俯视图。
如图5所示，电源端子ST1包含电源焊盘PD1和电源布线LN1。电源焊盘PD1在上盖30的表面配置于X轴正方向侧且Y轴正方向侧的角部。另外，在俯视上盖30的表面(以下，简称为“俯视”)时，电源焊盘PD1具有大致矩形的形状。电源布线LN1的一端部(在图5中为右端部)与电源焊盘PD1连接，延伸到后述的接地焊盘PD4的附近。另外，在电源布线LN1的另一端部(在图5中为左端部)形成有图4所示的贯通电极V1。
电源端子ST2包含电源焊盘PD2。电源焊盘PD2在上盖30的表面配置于X轴负方向侧且Y轴负方向侧的角部。另外，在俯视时，电源焊盘PD2具有大致矩形的形状。并且，电源焊盘PD2具有向X轴正方向突出的部分。在该部分形成有图4所示的贯通电极V2。
接地端子GT包含接地焊盘PD3、PD4和接地布线LN3。在上盖30的表面，接地焊盘PD3配置于X轴负方向侧且Y轴正方向侧的角部，接地焊盘PD4配置于X轴正方向侧且Y轴负方向侧的角部。另外，在俯视时，接地焊盘PD3、PD4具有大致矩形的形状。接地布线LN3的一端部(在图5中为右端部)与电源焊盘PD3连接，另一端部(在图5中为左端部)与接地焊盘PD4连接。另外，在电源布线LN1的线上形成有与图4所示的贯通电极V1、V2相同的贯通电极V3。
从图5可知，电源端子ST1包含电源焊盘PD1和电源布线LN1，另一方面，电源端子ST2仅包含电源焊盘PD2，因此电源端子ST1的面积与电源端子ST2的面积不同。更详细地说，电源端子ST1的面积与电源端子ST2的面积不同，以使在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容与在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容近似。由此，在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容与在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容之差的绝对值降低。因此，能够抑制在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容与在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容的不平衡。
具体而言，优选在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容处于在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容的±50％以内。由此，例如即使对电源端子ST1施加的电压信号与对电源端子ST2施加的电压信号相反，也能够得到良好的振荡。
另外，更优选在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容处于在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容的±20％以内。在本实施方式中，例如，在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容为6.5pF，在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容为7.3pF。由此，例如即使对电源端子ST1施加的电压信号与对电源端子ST2施加的电压信号相反，也能够得到更良好的振荡。
接下来，对上述的第一实施方式的变形例进行说明。此外，对与图1至图5所示的谐振装置1相同或者类似的结构标注相同或者类似的附图标记，适当地省略该说明。另外，关于基于相同的结构的相同的作用效果，没有依次提及。
(第一变形例)
图6是示意性地表示图1至图4所示的谐振器10及其周边的布线的俯视图。
如图6所示，端子T1’将形成于上盖30的电源端子ST1的贯通电极V1和形成于谐振器10的保护膜235上的上部布线UW1电连接。上部布线UW1与被保护膜235覆盖的下部布线LW1电连接。下部布线LW1被引绕，而与振动臂135B的上部电极125B和振动臂135C的上部电极125C电连接。
端子T2’将形成于上盖30的电源端子ST2的贯通电极V2和形成于谐振器10的保护膜235上的上部布线UW2电连接。上部布线UW2与被保护膜235覆盖的下部布线LW21、LW22电连接。下部布线LW21被引绕，而与振动臂135D的上部电极125D电连接。下部布线LW22被引绕，而与振动臂135A的上部电极125A电连接。
形成于上盖30的接地端子GT的贯通电极V3与在谐振器10上形成为环状的接合部60连接。
从图6可知，将电源端子ST1和上部电极125B、125C电连接的上部布线UW1和下部布线LW1与将电源端子ST2和上部电极125A、125D电连接的上部布线UW2和下部布线LW21、LW22在引绕的长度(距离)方面不同，因此面积不同。
在第一变形例中，下部布线LW1包含虚设布线DW。虚设布线DW不是电连接的布线，而是实现下部布线LW1的对称性并且增加其面积的布线。由此，能够保持振动臂135的振动的对称性，并且能够利用虚设布线DW的面积来调整由上部布线UW1、下部布线LW1、上部布线UW2和下部布线LW21、LW22的面积产生的电容的不平衡。
(第二变形例)
图7是示意性地表示设置于图5所示的上盖30的电源端子ST1、ST2和接地端子GT的变形例的构造的俯视图。
如图7所示，电源端子ST1与图5所示的电源端子ST1在电源焊盘PD1的形状和电源布线LN1的线宽的方面不同。
具体而言，在俯视时，电源端子ST2的电源焊盘PD2具有大致矩形的形状，与此相对，电源端子ST1的电源焊盘PD1具有包含切口CO的形状。这样，电源端子ST1的形状与电源端子ST2的形状不同，由此能够容易地实现面积相互不同的电源端子ST1和电源端子ST2。
另外，电源端子ST2仅包含电源焊盘PD2，与此相对，电源端子ST1除了包含电源焊盘PD1之外还包含电源布线LN1，电源布线LN1的线宽与图5所示的线宽相比，宽度较宽。这样，即使电源端子ST1的宽度与电源端子ST2的宽度不同，也能够容易地实现面积相互不同的电源端子ST1和电源端子ST2。
此外，也可以取代形状和宽度，或者与形状和宽度一同地，电源端子ST1的长度(距离)和电源端子ST2的长度(距离)不同。由此，也能够容易地实现面积相互不同的电源端子ST1和电源端子ST2。
[第二实施方式]
接下来，一边参照图8，一边对本发明的第二实施方式的谐振装置进行说明。此外，在以下的实施方式中，对与第一实施方式相同或者类似的结构标注相同或者类似的附图标记，对与第一实施方式的不同点进行说明。另外，关于基于相同的结构的相同的作用效果，没有依次提及。
图8是示意性地表示第二实施方式的谐振装置200的构造的剖视图。此外，图8是沿着谐振装置200的Y轴的剖视图。
第二实施方式的谐振装置200与第一实施方式的谐振装置1在接合部60的第一金属层61与下部电极129电连接的方面不同。
如图8所示，电源端子ST2与上部电极125通过贯通电极V2、连接布线70A和接触电极76A而电连接。此外，虽然在图8中未记载，但关于图4所示的电源端子ST1和贯通电极V1，也同样地形成。另一方面，接地端子GT与下部电极129通过贯通电极V4、连接布线70C和接触电极76B而电连接。贯通电极V4与贯通电极V1、V2同样地形成于上盖30。
在保护膜235上层叠有寄生电容降低膜240。寄生电容降低膜240由原硅酸四乙酯(TEOS)形成。寄生电容降低膜240的厚度为1μm左右。降低引绕布线部的寄生电容，并且具有作为不同电位的布线交叉时的绝缘层的功能和作为用于扩大振动空间的隔离件的功能。
作为温度特性修正层的一例，在Si基板F2的下表面例如形成有二氧化硅(SiO2)即氧化硅层F21。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。
接合部60包含形成于谐振器10的第一金属层61和形成于上盖30的第二金属层62，使第一金属层61与第二金属层62共晶接合，由此将谐振器10和上盖30接合。第一金属层61例如是将铝(Al)作为主成分的层，第二金属层62例如是将锗(Ge)作为主成分的层。
此外，在图8所示的例子中，第一金属层61与第二金属层62分别记载为独立的层，但实际上，它们的界面共晶接合。即，接合部60将以铝(Al)为主成分的第一金属与以锗(Ge)为主成为的第二金属的共晶合金作为主成分而构成。
连接布线70A经由贯通电极V2与电源端子ST2电连接，并且与接触电极76A电连接。另外，连接布线70C经由贯通电极V4与接地端子GT电连接，并且与接触电极76B电连接。
接触电极76A形成为与谐振器10的上部电极125接触，将连接布线70A和谐振器10电连接。具体而言，在接触电极76A与上部电极125的连接时，使上部电极125露出地将层叠在上部电极125上的保护膜235和寄生电容降低膜240的一部分除去，形成通孔V5。在所形成的通孔V5的内部填充与接触电极76A相同的材料，将上部电极125和接触电极76A连接。接触电极76B形成为与谐振器10的下部电极129接触，将连接布线70C和谐振器10电连接。具体而言，在接触电极76B与下部电极129的连接时，使下部电极129露出地将层叠在下部电极129上的压电薄膜F3和寄生电容降低膜240的一部分除去，形成通孔V6。在所形成的通孔V6的内部填充与接触电极76B相同的材料，将下部电极129和接触电极76B连接。接触电极76A、76B例如由铝(Al)、金(Au)、锡(Sn)等金属构成。此外，上部电极125与接触电极76A的连接部位、以及下部电极129与接触电极76B的连接部位优选在振动部120的外侧的区域，在本实施方式中由保持部140连接。
另外，接触电极76B在寄生电容降低膜240上延伸，与形成在谐振器10的外周部的第一金属层61连接。或者，接触电极76B和第一金属层61也可以在寄生电容降低膜240上一体地形成。这样，接合部60的第一金属层61经由接触电极76B与下部电极129电连接。由此，将接合部60和下部电极129短路，因此能够取消位于接合部60与下部电极129之间的压电薄膜F3或者寄生电容降低膜240所产生的寄生电容。其结果为，容易受到电容的不平衡所带来的影响，但像上述那样，通过使电源端子ST1的面积与电源端子ST2的面积不同等，以便在电源端子ST1与接地端子GT之间产生的电容与在电源端子ST2与接地端子GT之间产生的电容近似，由此能够抑制电容的不平衡所带来的影响。
[第三实施方式]
接下来，一边参照图9，一边对本发明的第三实施方式的谐振装置进行说明。此外，在以下的各实施方式中，对与第一实施方式或者第二实施方式相同或者类似的结构标注相同或者类似的附图标记，对与第一实施方式和第二实施方式的不同点进行说明。另外，关于基于相同的结构的相同的作用效果，没有依次提及。
图9是示意性地表示第三实施方式的谐振装置300的构造的剖视图。此外，图9是沿着谐振装置300的Y轴的剖视图。
第三实施方式的谐振装置300与第一实施方式的谐振装置1和第二实施方式的谐振装置200在将接合部60的第二金属层62和下部电极129电连接的方面不同。
如图9所示，与图8所示的第二实施方式的谐振装置200不同，谐振装置300的接触电极76B与第一金属层61不连接。
另一方面，连接布线70C的一部分在形成于上盖30的下表面的氧化硅膜L31上延伸，与形成于上盖30的外周部的第二金属层62连接。或者，连接布线70C的一部分和第二金属层62也可以在寄生电容降低膜240上一体地形成。这样，接合部60的第二金属层62经由连接布线70C和接触电极76B与下部电极129电连接。由此，与第二实施方式同样，能够取消位于接合部60与下部电极129之间的压电薄膜F3或者寄生电容降低膜240所产生的寄生电容。
[第四实施方式]
接下来，一边参照图10，一边对本发明的第四实施方式的谐振装置进行说明。
图10是示意性地表示第四实施方式的谐振装置400的构造的剖视图。此外，图10是沿着谐振装置400的Y轴的剖视图。
第四实施方式的谐振装置400与第一实施方式的谐振装置1和第二实施方式的谐振装置200在设置有接地部50的方面不同。
如图10所示，接触电极76B在寄生电容降低膜240上延伸，与接合部60的一部分连接、或者与接合部60的一部分一体地形成。
接地部50与形成在谐振器10上的接触电极76B接触，经由接触电极76B与下部电极129电连接。在上盖30与谐振器10通过接合部60共晶接合时，接地部50与接触电极76B连接。
在上盖30中的形成接地部50的部位，氧化硅膜L31通过蚀刻等加工而被除去，在露出的Si晶片L3上形成接地部50。接地部50例如通过在Si晶片L3上形成金(Au)、铝(Al)等金属并进行热退火，而与Si晶片L3欧姆接合。由此，接地端子GT与接地部50经由上盖30的Si晶片L3电连接。并且，通过接地部50与接触电极76B接合，从而下部电极129与接地端子GT电连接。因此，关于位于接合部60与上盖30的Si晶片L3之间的氧化硅膜L31所产生的寄生电容，也能够取消。
[第五实施方式]
接下来，一边参照图11，一边对本发明的第五实施方式的谐振装置进行说明。
图11是示意性地表示第五实施方式的谐振装置500的构造的剖视图。此外，图11是与第一实施方式的图6对应的剖视图。
第五实施方式的谐振装置500与第一实施方式的谐振装置1和第二实施方式的谐振装置200在通过导电部237和布线238将接合部60和下部电极129电连接的方面不同。
如图10所示，导电部237在保持部140上沿着保持部140的内缘形成。具体而言，导电部237在俯视时，设置在其内缘与保持部140的内缘大致一致的位置，其外缘位于保持部140的内缘与外缘之间。导电部237的从内缘朝向外缘的宽度例如为10μm左右。此外，导电部237只要至少形成于振动部120中基于振动的位移最大的位移最大区域、即与振动臂135的开放端对置的区域即可。
虽然省略图示，但导电部237的一部分与图8所示的接触电极76B同样，层叠在下部电极129上的压电薄膜F3和寄生电容降低膜240的一部分被除去，在所形成的通孔的内部填充导电部237，与下部电极129连接。
布线238是将接合部60引出到导电部237的布线，使接合部60与导电部237连接。由此，经由布线238和导电部237将接合部60和下部电极129电连接，并被短路，因此能够取消位于接合部60与下部电极129之间的压电薄膜F3或者寄生电容降低膜240所产生的寄生电容。
以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。在本发明的实施方式的谐振装置中，第一电源端子的面积与第二电源端子的面积不同，以便在第一电源端子与接地端子之间产生的电容与在第二电源端子与接地端子之间产生的电容近似。由此，在第一电源端子与接地端子之间产生的电容与在第二电源端子与接地端子之间产生的电容之差的绝对值降低。因此，能够抑制在第一电源端子与接地端子之间产生的电容与在第二电源端子与接地端子之间产生的电容的不平衡。
另外，在上述的谐振装置中，第一电源端子的长度与第二电源端子的长度不同。由此，能够容易地实现面积相互不同的第一电源端子和第二电源端子。
另外，在上述的谐振装置中，第一电源端子的宽度与第二电源端子的宽度不同。由此，能够容易地实现面积相互不同的第一电源端子和第二电源端子。
另外，在上述的谐振装置中，第一电源端子的形状与第二电源端子的形状不同。由此，能够容易地实现面积相互不同的第一电源端子和第二电源端子。
另外，在上述的谐振装置中，在第一电源端子与接地端子之间产生的电容处于在第二电源端子与接地端子之间产生的电容的±50％以内。由此，例如即使对第一电源端子施加的电压信号与对第二电源端子施加的电压信号相反，也能够得到良好的振荡。
另外，在上述的谐振装置中，在第一电源端子与接地端子之间产生的电容处于在第二电源端子与接地端子之间产生的电容的±20％以内。由此，例如即使对第一电源端子施加的电压信号与对第二电源端子施加的电压信号相反，也能够得到更良好的振荡。
另外，在上述的谐振装置中，将第一电源端子和上部电极电连接的上部布线和下部布线、将第二电源端子和上部电极电连接的上部布线和下部布线中的一者包含虚设布线。由此，能够保持振动臂的振动的对称性，并且能够利用虚设布线的面积来调整由于将第一电源端子和上部电极电连接的上部布线和下部布线与将第二电源端子和上部电极电连接的上部布线和下部布线的面积所产生的电容的不平衡。
另外，在上述的谐振装置中，对第一电源端子施加的电压信号与对第二电源端子施加的电压信号为相反相位。由此，能够抑制电容的不平衡，并且容易地实现以屈曲振动模式进行振动的谐振装置。
另外，在上述的谐振装置中，接合部与下部电极电连接。由此，将接合部和下部电极短路，因此能够取消位于接合部与下部电极之间的压电薄膜或者寄生电容降低膜所产生的寄生电容。其结果为，容易受到电容的不平衡所带来的影响，但像上述那样，通过使第一电源端子的面积与第二电源端子的面积不同等，以使在第一电源端子与接地端子之间产生的电容与在第二电源端子与接地端子之间产生的电容近似，由此能够抑制电容的不平衡所带来的影响。
此外，以上说明的各实施方式是为了容易理解本发明，并不是用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其主旨的情况下能够变更/改进，并且在本发明中还包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地进行了设计变更，只要具备本发明的特征，就包含于本发明的范围。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、振动模式、条件、形状、尺寸等不限于例示的内容，能够适当地变更。另外，各实施方式是例示，当然可以进行不同的实施方式所示的结构的局部的置换或者组合，只要它们包含本发明的特征，就包含于本发明的范围。
附图标记的说明
1…谐振装置；10…谐振器；20…下盖；21…凹部；22…底板；23…侧壁；30…上盖；31…凹部；33…侧壁；60…接合部；70A、70C…连接布线；76A、76B…接触电极；110…保持臂；120…振动部；125、125A、125B、125C、125D…上部电极；129…下部电极；130…基部；131a…长边；131A…前端；131b…长边；131B…后端；131c…短边；131d…短边；135、135A、135B、135C、135D…振动臂；140…保持部；235…保护膜；236…频率调整膜；CL…导电层；DW…虚设布线；F2…Si基板；F3…压电薄膜；G…锤部；GT…接地端子；GW…接地布线；L1、L3…Si晶片；L31…氧化硅膜；LN1…电源布线；LN3…接地布线；LW1…下部布线；LW21、LW22…下部布线；P…假想平面；PD1…电源焊盘；PD2…电源焊盘；PD3、PD4…接地焊盘；ST1…电源端子；ST2…电源端子；T1’、T2’…端子；UW1…上部布线；UW2…上部布线；V1、V2、V3…贯通电极。

Claims (19)

1.一种谐振装置，具备：
谐振器，其包含下部电极、3个以上的上部电极、以及形成在所述下部电极与所述3个以上的上部电极之间的压电膜；
基板，其设置为第一面与所述谐振器的所述上部电极对置；
第一电源端子，其设置于所述基板的第二面，与所述3个以上的上部电极中的至少一个上部电极电连接；
第二电源端子，其设置于所述基板的第二面，与所述3个以上的上部电极中的其余的至少一个上部电极电连接；以及
接地端子，其设置于所述基板的第二面，与所述下部电极电连接，
所述第一电源端子的面积与所述第二电源端子的面积不同，以便在所述第一电源端子与所述接地端子之间产生的电容与在所述第二电源端子与所述接地端子之间产生的电容近似。
2.根据权利要求1所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的长度与所述第二电源端子的长度不同。
3.根据权利要求1所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的宽度与所述第二电源端子的宽度不同。
4.根据权利要求2所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的宽度与所述第二电源端子的宽度不同。
5.根据权利要求1所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的形状与所述第二电源端子的形状不同。
6.根据权利要求2所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的形状与所述第二电源端子的形状不同。
7.根据权利要求3所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的形状与所述第二电源端子的形状不同。
8.根据权利要求4所述的谐振装置，其中，
所述第一电源端子的形状与所述第二电源端子的形状不同。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的谐振装置，其中，
在所述第一电源端子与所述接地端子之间产生的电容处于在所述第二电源端子与所述接地端子之间产生的电容的±50％以内。
10.根据权利要求9所述的谐振装置，其中，
在所述第一电源端子与所述接地端子之间产生的电容处于在所述第二电源端子与所述接地端子之间产生的电容的±20％以内。
11.根据权利要求1至8、10中任一项所述的谐振装置，其中，还具备：
第一布线，其将所述第一电源端子和所述上部电极电连接；以及
第二布线，其将所述第二电源端子和所述上部电极电连接，
所述第一布线和所述第二布线中的一者包含虚设布线。
12.根据权利要求9所述的谐振装置，其中，还具备：
第一布线，其将所述第一电源端子和所述上部电极电连接；以及
第二布线，其将所述第二电源端子和所述上部电极电连接，
所述第一布线和所述第二布线中的一者包含虚设布线。
13.根据权利要求1至8、10、12中任一项所述的谐振装置，其中，
对所述第一电源端子施加的电压信号与对所述第二电源端子施加的电压信号为相反相位。
14.根据权利要求9所述的谐振装置，其中，
对所述第一电源端子施加的电压信号与对所述第二电源端子施加的电压信号为相反相位。
15.根据权利要求11所述的谐振装置，其中，
对所述第一电源端子施加的电压信号与对所述第二电源端子施加的电压信号为相反相位。
16.根据权利要求1至8、10、12、14、15中任一项所述的谐振装置，其中，
还具备将所述谐振器和所述基板接合的接合部，且该接合部与所述下部电极电连接。
17.根据权利要求9所述的谐振装置，其中，
还具备将所述谐振器和所述基板接合的接合部，且该接合部与所述下部电极电连接。
18.根据权利要求11所述的谐振装置，其中，
还具备将所述谐振器和所述基板接合的接合部，且该接合部与所述下部电极电连接。
19.根据权利要求13所述的谐振装置，其中，
还具备将所述谐振器和所述基板接合的接合部，且该接合部与所述下部电极电连接。
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