CN117751522A - 谐振装置及其制造方法 - Google Patents

谐振装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117751522A
CN117751522A CN202280050511.7A CN202280050511A CN117751522A CN 117751522 A CN117751522 A CN 117751522A CN 202280050511 A CN202280050511 A CN 202280050511A CN 117751522 A CN117751522 A CN 117751522A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
silicon
oxide film
silicon oxide
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280050511.7A
Other languages
English (en)
Inventor
福光政和
樋口敬之
岸武彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN117751522A publication Critical patent/CN117751522A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/0595—Holders; Supports the holder support and resonator being formed in one body
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1057—Mounting in enclosures for microelectro-mechanical devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
    • H03H9/2468—Tuning fork resonators
    • H03H9/2478—Single-Ended Tuning Fork resonators
    • H03H9/2489—Single-Ended Tuning Fork resonators with more than two fork tines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

谐振装置(1)具备：第1基板(50)，其包括第1硅基板(P10)和谐振器(10)；第2基板(30)，其与第1基板(50)相向；以及框状的接合部(H)，其将第1基板(50)与第2基板(30)接合而使谐振器(10)的振动空间密封，谐振器(10)具有：单晶硅膜(F2)；以及由单晶硅膜(F2)和第1硅基板(P10)夹着的第1氧化硅膜(F21)，第1氧化硅膜(F21)被在俯视第1基板(50)时以包围谐振器(10)的振动部(110)的框状形成的第1阻隔构件(B11)分断，在第1基板(50)和第2基板(30)中第1基板(50)的谐振器(10)设置有贯通单晶硅膜(F2)和第1氧化硅膜(F21)的贯通孔，在贯通孔的内部设置有第1阻隔构件(B11)，第1阻隔构件(B11)的氦透过性比第1氧化硅膜(F21)低。

Description

谐振装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及谐振装置及其制造方法。
背景技术
在移动通信终端、通信基站、家电等各种电子设备中，在计时装置、传感器、振荡器等各种用途中使用谐振装置。作为这样的谐振装置的一种类型，公知有所谓的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微机电系统)谐振装置，其具备：下盖、在与下盖之间形成振动空间的上盖、以及具有在该振动空间中被保持为能够振动的振动臂的谐振器。
专利文献1公开一种谐振装置，其具备：包含谐振器的第1基板、第2基板、以及将第1基板与第2基板接合的接合部，第1基板和第2基板各自在相互相向的面上具有氧化硅膜，在各个氧化硅膜形成有包围谐振器的振动部的框状的贯通孔，各个贯通孔的内部被构成接合部的金属填埋。
专利文献2公开一种MEMS，其具备：硅操作晶圆(silicon handle wafer)、设置在硅操作晶圆之上的底部氧化物、设置在底部氧化物之上的硅器件层、设置在硅器件层之上的中间氧化物、设置在中间氧化物之上的盖层硅、将以底部氧化物为侵入路径的氢和氦阻隔的第1阻挡层、以及将以中间氧化物为侵入路径的氢和氦阻隔的第2阻挡层，第1阻挡层贯通底部氧化物，第2阻挡层贯通中间氧化物，第1和第2阻挡层形成为包围在硅器件层形成的MEMS腔室。
专利文献1：国际公开第2020/194810号
专利文献2：美国专利第10800650号说明书
根据专利文献1记载的发明，在第1基板和第2基板的相互相向的面设置的氧化硅膜被构成接合部的金属分断，因此，抑制氦气穿过该氧化硅膜的侵入。因此，抑制因谐振器的振动空间中的真空度的降低引起的Q值等振动特性的劣化。
然而，当不仅在第1基板和第2基板的相互相向的面上存在氧化硅膜,在它们的内部等也存在氧化硅膜这种情况下，存在在专利文献1记载的谐振装置中无法充分抑制氦气的侵入这种情况。
在专利文献2记载的发明中，例如，硅器件层通过接合或生长而设置在底部氧化物和第1阻挡层之上。
在通过接合设置硅器件层的情况下，在底部氧化物上形成了第1阻挡层的阶段中，底部氧化物和第1阻挡层的表面通过研磨等而平坦化。然而，由于底部氧化物与第1阻挡层间硬度不同，所以存在第1阻挡层的表面相对于底部氧化物的表面成为凹状或凸状这种情况。在这种情况下，恐怕会在底部氧化物与硅器件层之间或在第1阻挡层与硅器件层之间产生间隙，产生该间隙成为氦的侵入路径这样问题。
此外，在通过生长设置硅器件层的情况下，硅器件层由多晶硅或非晶硅形成，因此，恐怕产生频率温度特性比由单晶硅形成的硅器件层劣化这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的状况而完成的，本发明的目的在于提供能够抑制真空度的降低且频率温度特性良好的谐振装置及其制造方法。
本发明的一方式所涉及的谐振装置具备：第1基板，其包括第1硅基板和谐振器；第2基板，其与第1基板相向；以及框状的接合部，将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，谐振器具有：单晶硅膜；以及由单晶硅膜和第1硅基板夹着的第1氧化硅膜，第1氧化硅膜被在俯视第1基板时以包围谐振器的振动部的框状形成的第1阻隔构件分断，在第1基板和第2基板中第1基板的谐振器上设置有贯通单晶硅膜和第1氧化硅膜的贯通孔，在贯通孔的内部设置有第1阻隔构件，第1阻隔构件的氦透过性比第1氧化硅膜低。
本发明的另一方式所涉及的谐振装置具备：第1基板，其包括谐振器；第2基板，其与第1基板相向；以及框状的接合部，其将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，第2基板具有：硅基板；贯通电极，其贯通硅基板；内部端子，其设置于贯通电极的第1基板侧；外部端子，其设置于贯通电极的与第1基板相反侧；以及氧化硅膜，其跨硅基板与贯通电极之间的区域、硅基板与内部端子之间的内侧区域、以及硅基板与外部端子之间的外侧区域连续地设置，在内侧区域中，氧化硅膜被在俯视第2基板时以包围贯通电极的框状形成的阻隔构件分断，阻隔构件的氦透过性比氧化硅膜低。
本发明的另一方式所涉及的谐振装置的制造方法包括如下步骤：准备包括硅基板和谐振器的第1基板；准备第2基板；以及将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，谐振器具有：单晶硅膜；以及由单晶硅膜和硅基板夹着的氧化硅膜，氧化硅膜被在俯视第1基板时以包围谐振器的振动部的框状形成为的阻隔构件分断，在第1基板和第2基板中第1基板的谐振器上设置有贯通单晶硅膜和氧化硅膜的贯通孔，在贯通孔的内部设置有阻隔构件，阻隔构件的氦透过性比第1氧化硅膜低。
根据本发明，能够提供能够抑制真空度的降低且频率温度特性良好的谐振装置及其制造方法。
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是概略地表示第1实施方式所涉及的谐振器的构造的俯视图。
图4是概念性地表示第1实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
图5是概略地表示第1实施方式所涉及的MEMS基板的制造方法的流程图。
图6是示意性地表示设置第1阻隔构件的工序的图。
图7是概念性地表示第2实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
图8是概念性地表示第3实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
图9是概念性地表示第4实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
图10是概念性地表示第5实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本实施方式的附图是例示的，各部分的尺寸、形状是示意性的，不应该将本申请发明的技术范围限定于该实施方式来解释。
＜第1实施方式＞
首先，参照图1和图2，对本发明的第1实施方式所涉及的谐振装置1的结构进行说明。图1是概略地表示本实施方式所涉及的谐振装置的外观的立体图。图2是概略地表示本实施方式所涉及的谐振装置的构造的分解立体图。
以下，对谐振装置1的各结构进行说明。在各个附图中，有时为了方便而附有由X轴、Y轴和Z轴构成的正交坐标系，以明确各个附图相互间的关系，并有助于理解各构件间的位置关系。将与X轴、Y轴和Z轴平行的方向分别称为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。将由X轴和Y轴限定的平面称为XY面，对于YZ面和ZX面也是相同的方式定义。
该谐振装置1具备：谐振器10；以及设置为隔着谐振器10相互相向的下盖20和上盖30。下盖20、谐振器10和上盖30依次沿Z轴方向层叠。谐振器10与下盖20接合，构成MEMS基板50。上盖30同MEMS基板50的谐振器10侧接合。换言之，上盖30经由谐振器10而与下盖20接合。下盖20和上盖30构成在内部具有振动空间的封装构造。MEMS基板50相当于本发明所涉及的“第1基板”的一个例子，上盖30相当于本发明所涉及的“第2基板”的一个例子。
谐振器10是使用MEMS技术制造的MEMS振动元件。谐振器10的频带例如为1kHz以上且1MHz以下。谐振器10具备振动部110、保持部140、保持臂150。
振动部110在设置于下盖20与上盖30之间的振动空间中被保持为能够振动。振动部110在非振动时(没有被施加电压的状态)沿着XY面延伸，在振动时(被施加电压的状态)沿Z轴方向屈曲振动。即，振动部110通过面外屈曲振动模式振动。另外，非振动时的振动部110也可以由于自重沿Z方向挠曲。
例如在俯视XY平面(以下，仅称作“俯视”)时，保持部140以框状设置并包围振动部110。保持部140与下盖20和上盖30一起形成封装构造的振动空间。
在俯视时，保持臂150设置于振动部110与保持部140之间。保持臂150将振动部110与保持部140连接。
下盖20具有：具有沿着XY面延伸的主面的矩形平板状的底板22；以及从底板22的周缘部起朝向上盖30延伸的侧壁23。侧壁23与谐振器10的保持部140接合。在下盖20上，在与谐振器10的振动部110相向这侧，形成有由底板22和侧壁23包围的腔室21。腔室21是向上开口的长方体状的开口部。
上盖30具有：具有沿着XY平面延伸的主面的矩形平板状的底板32；以及从底板32的周缘部起朝向下盖20延伸的侧壁33。侧壁33与谐振器10的保持部140接合。在上盖30上，在与谐振器10的振动部110相向这侧形成有由底板32和侧壁33包围的腔室31。腔室31是向下开口的长方体状的开口部。腔室21与腔室31隔着谐振器10的振动部110相向，形成封装构造的振动空间。
接下来，参照图3，对从上盖30侧俯视时的谐振器10的结构(振动部110、保持部140和保持臂150)更详细地进行说明。图3是概略地表示本实施方式所涉及的谐振器的构造的俯视图。此处，将沿着Y轴方向的尺寸作为“长度”，将沿着X轴方向的尺寸作为“宽度”。
谐振器10例如相对于与YZ面平行的假想平面P而平面对称地形成。即，振动部110、保持部140和保持臂150各自相对于假想平面P大致平面对称地形成。
从上盖30侧俯视时，振动部110设置于保持部140的内侧。在振动部110与保持部140之间，以预定的间隔形成有空间。振动部110具有由4个振动臂121A、121B、121C、121D构成的激励部120和与激励部120连接的基部130。另外，振动臂的数量不限定于4个，能够设定为1个以上的任意数量。在本实施方式中，激励部120与基部130一体地形成。
振动臂121A～121D分别沿Y轴方向延伸，并按顺序在X轴方向上以预定的间隔排列。振动臂121A～121D具有与基部130连接的固定端和最远离基部130的开放端。振动臂121A～121D各自具有：末端部122A～122D，其设置于在振动部110中位移相对大的开放端这侧；以及臂部123A～123D，其将基部130与末端部122A～122D连接。假想平面P位于振动臂121B与振动臂121C之间。
4个振动臂121A～121D中的振动臂121A、121D是在X轴方向的外侧配置的外侧振动臂，振动臂121B、121C是在X轴方向的内侧配置的内侧振动臂。内侧振动臂121B与内侧振动臂121C是相对于假想平面P相互对称的构造，外侧振动臂121A与外侧振动臂121D是相对于假想平面P相互对称的构造。
末端部122A～122D各自在上盖30侧的表面具备金属膜125A～125D。金属膜125A～125D作为使末端部122A～122D各自的每单位长度的质量(以下，仅称作“质量”)比臂部123A～123D各自的质量增大的质量增加膜发挥功能。通过使末端部的质量比臂部的质量增大，能够实现振动部110的小型化并且使振幅变大。此外，金属膜125A～125D也可以用作通过削减其一部分来调整谐振频率的所谓的频率调整膜。
末端部122A从臂部123A向X轴方向的正方向侧和负方向侧双方均等地突出。因此，末端部122A的宽度大于臂部123A的宽度。对于末端部122B～122D和臂部123B～123D，也是相同的。由此，能够使末端部122A～122D各自的重量进一步变大。其中，若末端部122A～122D各自的重量比臂部123A～123D各自的重量大，则末端部122A～122D各自的宽度也可以为臂部123A～123D各自的宽度以下的大小。
末端部122A～122D各自的形状是具有四个角带有圆度的曲面形状(例如，所谓的R形状)的大致长方形。臂部123A～123D各自的形状是在与基部130连接的根部附近和在它们与末端部122A～122D各自连接的连接部附近具有R形状的大致长方形。但是，末端部122A～122D和臂部123A～123D各自的形状不限定于上述。例如，末端部122A～122D各自的形状也可以是梯形状、L字形状。此外，臂部123A～123D各自的形状也可以是梯形状，也可以形成有狭缝等。
振动臂121A～121D各自的形状和尺寸大致相同。振动臂121A～121D各自的长度例如为450μm左右。例如，臂部123A～123D各自的长度为300μm左右，各自的宽度为50μm左右。例如，末端部122A～122D各自的长度为150μm左右，各自的宽度为70μm左右。
基部130具有前端部131A、后端部131B、左端部131C、右端部131D。前端部131A、后端部131B、左端部131C和右端部131D分别是基部130的外缘部的局部。前端部131A是在振动臂121A～121D侧沿X轴方向延伸的端部。后端部131B是在与振动臂121A～121D相反那侧沿X轴方向延伸的端部。从振动臂121D观察时，左端部131C是在振动臂121A侧沿Y轴方向延伸的端部。从振动臂121A观察时，右端部131D是在振动臂121D侧沿Y轴方向延伸的端部。在前端部131A处连接有振动臂121A～121D。
基部130的形状是以前端部131A和后端部131B作为长边且以左端部131C和右端部131D作为短边的大致长方形。沿着前端部131A和后端部131B各自的垂直平分线限定出来假想平面P。基部130若是相对于假想平面P大致平面对称的构造，则不限定于上述方式，例如，也可以是前端部131A和后端部131B中一者比另一者长的梯形状。此外，也可以是，前端部131A、后端部131B、左端部131C和右端部131D中至少一者折曲或弯曲。
作为一个例子，前端部131A与后端部131B之间的在Y轴方向上的最大距离亦即基部长度为35μm左右。此外，作为一个例子，左端部131C与右端部131D之间的在X轴方向上的最大距离亦即基部宽度为265μm左右。另外，在图3所示的结构例中，基部长度相当于左端部131C或右端部131D的长度，基部宽度相当于前端部131A或后端部131B的宽度。
保持部140是用于在由下盖20和上盖30形成的振动空间中保持振动部110的部分，例如以框状包围振动部110。如图3所示，从上盖30侧俯视时，保持部140具有前框141A、后框141B、左框141C、右框141D。前框141A、后框141B、左框141C和右框141D分别是包围振动部110的大致矩形状的框体的一部分。具体而言，从基部130观察时，前框141A是在激励部120侧沿X轴方向延伸的部分。从激励部120观察时，后框141B是在基部130侧沿X轴方向延伸的部分。从振动臂121D观察时，左框141C是在振动臂121A侧沿Y轴方向延伸的部分。从振动臂121A观察时，右框141D是在振动臂121D侧沿Y轴方向延伸的部分。前框141A和后框141B各自被假想平面P平分。
左框141C的两端各自连接于前框141A的一端和后框141B的一端。右框141D的两端各自连接于前框141A的另一端和后框141B的另一端。前框141A与后框141B隔着振动部110在Y轴方向上相互相向。左框141C与右框141D隔着振动部110在X轴方向上相互相向。
保持臂150设置于保持部140的内侧，将基部130与保持部140连接。在图3所示的结构例中，从上盖30侧俯视时，保持臂150具有左保持臂151A和右保持臂151B。假想平面P位于右保持臂151B与左保持臂151A之间，右保持臂151B与左保持臂151A相互平面对称。
左保持臂151A将基部130的后端部131B与保持部140的左框141C连接。右保持臂151B将基部130的后端部131B与保持部140的右框141D连接。左保持臂151A具有保持后臂152A和保持侧臂153A，右保持臂151B具有保持后臂152B和保持侧臂153B。
保持后臂152A、152B在基部130的后端部131B与保持部140之间从基部130的后端部131B起开始延伸。具体而言，保持后臂152A从基部130的后端部131B起朝向后框141B延出，在屈曲后朝向左框141C延伸。保持后臂152B从基部130的后端部131B起朝向后框141B延出，在屈曲后朝向右框141D延伸。保持后臂152A、152B各自的宽度比振动臂121A～121D各自的宽度小。
保持侧臂153A在外侧振动臂121A与保持部140之间沿着外侧振动臂121A延伸。保持侧臂153B在外侧振动臂121D与保持部140之间沿着外侧振动臂121D延伸。具体而言，保持侧臂153A从保持后臂152A的靠左框141C侧的端部朝向前框141A延伸，在屈曲后与左框141C连接。保持侧臂153B从保持后臂152B的靠右框141D侧的端部朝向前框141A延伸，在屈曲后与右框141D连接。保持侧臂153A、153B各自的宽度与保持后臂152A、152B各自的宽度大致相同。
另外，保持臂150不限定于上述的结构。例如，保持臂150也可以连接于基部130的左端部131C和右端部131D。此外，保持臂150也可以连接于保持部140的前框141A或后框141B。此外，保持臂150的数量也可以为一个，也可以为3个以上。
如图3所示，在谐振器10中设置有阻隔构件B11。
在俯视时，阻隔构件B11形成为包围振动部110的框状。此外，阻隔构件B11设置于保持部140，且包围腔室21。阻隔构件B11在周向上连续。具体而言，阻隔构件B11中设置于前框141A的部分将阻隔构件B11中在左框141C和右框141D各自当中设置的部分的一端连接，阻隔构件B11中设置于后框141B的部分将阻隔构件B11中在左框141C和右框141D各自当中设置的部分的另一端连接。在俯视时，阻隔构件B11设置于由后述的接合部H包围的区域即接合部H的内侧。其中，阻隔构件B11也可以设置为与接合部H重叠。此外，阻隔构件B11也可以设置于比接合部H靠谐振器10的外缘部侧的区域即接合部H的外侧。
接下来，参照图4，对第1实施方式所涉及的谐振装置1的层叠构造进行说明。图4是概念性地表示第1实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。另外，图4是用于对谐振装置1的层叠构造概念性地进行说明的图，图4所示的各结构构件不一定位于同一平面的截面上。此处，将从下盖20趋向上盖30的方向作为“上(上方)”，将从上盖30趋向下盖20的方向作为“下(下方)”。
谐振器10被保持于下盖20与上盖30之间。具体而言，谐振器10的保持部140同下盖20的侧壁23和上盖30的侧壁33各自接合。这样，通过下盖20、上盖30、保持部140，形成振动部110能够振动的振动空间。作为一个例子，谐振器10、下盖20和上盖30各自使用硅(Si)基板而形成。另外，谐振器10、下盖20和上盖30也可以分别使用层叠硅层和氧化硅膜得到的SOI(Silicon On Insulator)基板来形成。此外，谐振器10、下盖20和上盖30各自只要是能够进行基于微加工技术的加工的基板，则也可以使用除硅基板以外的基板例如化合物半导体基板、玻璃基板、陶瓷基板、树脂基板等来形成。
振动部110、保持部140和保持臂150通过同一工艺一体地形成。谐振器10具有氧化硅膜F21、硅基板F2、金属膜E1、压电膜F3、金属膜E2、保护膜F5。谐振器10在末端部122A～122D处还具有前述的金属膜125A～125D。谐振器10通过对由硅基板F2、金属膜E1、压电膜F3、金属膜E2、保护膜F5等构成的层叠体进行基于除去加工的刻画图案而形成。该除去加工是例如照射氩(Ar)离子束的干式蚀刻。
氧化硅膜F21设置于硅基板F2的下表面，并由硅基板P10和硅基板F2夹着。氧化硅膜F21由例如包含SiO2等的氧化硅形成。氧化硅膜F21的局部相对于下盖20的腔室21即相对于谐振器10的振动空间暴露。氧化硅膜F21作为使谐振器10的谐振频率的温度系数即每单位温度的谐振频率的变化率至少在常温附近处降低的温度特性修正层发挥功能。因此，氧化硅膜F21提高谐振器10的温度特性。另外，氧化硅膜也可以形成于硅基板F2的上表面，也可以形成于硅基板F2的上表面和下表面双方。氧化硅膜F21相当于本发明所涉及的“第1氧化硅膜”的一个例子。
硅基板F2是硅的单结晶，例如，由厚度6μm左右的简并n型硅(Si)半导体形成。硅基板F2能够包含磷(P)、砷(As)或锑(Sb)等来作为n型掺杂剂。用于硅基板F2的简并硅(Si)的电阻值例如不足16mΩ·cm，更优选为1.2mΩ·cm以下。硅基板F2相当于本发明所涉及的“单晶硅膜”的一个例子。
金属膜E1层叠在硅基板F2之上，压电膜F3层叠在金属膜E1之上，金属膜E2层叠在压电膜F3之上。金属膜E1、E2各自具有：作为激励振动臂121A～121D的激励电极发挥功能的部分；以及作为使激励电极向外部电源电连接的引出电极发挥功能的部分。金属膜E1、E2各自中作为激励电极发挥功能的部分在振动臂121A～121D的臂部123A～123D中隔着压电膜F3相互相向。作为金属膜E1、E2的引出电极发挥功能的部分例如经由保持臂150从基部130被导出至保持部140。金属膜E1跨谐振器10整体而电气连续。金属膜E2在形成于外侧振动臂121A、121D的部分和形成于内侧振动臂121B、121C的部分处电气分离。金属膜E1相当于本发明所涉及的“下部电极”的一个例子，金属膜E2相当于本发明所涉及的“上部电极”的一个例子。
金属膜E1、E2各自的厚度例如为0.1μm以上且0.2μm以下左右。金属膜E1、E2在成膜后通过蚀刻等除去加工刻画图案成激励电极和引出电极等。金属膜E1、E2例如由结晶构造为体心立方构造的金属材料形成。具体而言，金属膜E1、E2由Mo(钼)或钨(W)等形成。在硅基板F2为具有较高的导电性的简并半导体基板的情况下，也可以省略金属膜E1而将硅基板F2作为下部电极发挥功能。另外，从抑制寄生电容的产生、抑制谐振装置1端部处的短路的产生等观点出发，也可以在金属膜E1与硅基板F2之间设置绝缘膜。这样的绝缘膜也可以由与氧化硅膜F21相同的材料形成，也可以由与压电膜F3相同的材料形成。
压电膜F3是由使电能与机械能之间相互转换的压电体形成的薄膜。压电膜F3根据由金属膜E1、E2施加的电场而在XY平面的面内方向中Y轴方向上伸缩。通过该压电膜F3的伸缩，使振动臂121A～121D屈曲，使其开放端朝向下盖20的底板22和上盖30的底板32位移。在外侧振动臂121A、121D的上部电极和内侧振动臂121B、121C的上部电极施加相互反相位的交流电压。因此，外侧振动臂121A、121D与内侧振动臂121B、121C以相反相位振动。例如，在外侧振动臂121A、121D的开放端朝向下盖20位移时，内侧振动臂121B、121C的开放端朝向上盖30位移。通过这样的相反相位的振动，振动部110产生以沿Y轴方向延伸的旋转轴线为中心的扭转力矩。基部130因该扭转力矩而屈曲，左端部131C和右端部131D朝向下盖20或上盖30位移。即，谐振器10的振动部110以面外的屈曲振动模式振动。
压电膜F3由具有纤锌矿型六方晶构造的结晶构造的材质形成，例如，能够以氮化铝(AlN)、氮化钪铝(ScAlN)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)或氮化铟(InN)等氮化物或氧化物为主成分。另外，氮化钪铝是氮化铝中铝的一部分被置换为钪的结构，也可以取代钪而由镁(Mg)和铌(Nb)或镁(Mg)和锆(Zr)等两种元素置换。压电膜F3的厚度例如为1μm左右，但也可以为0.2μm～2μm左右。
保护膜F5层叠在金属膜E2之上。保护膜F5例如保护金属膜E2免受氧化影响。保护膜F5的材质是例如包含铝(Al)、硅(Si)或钽(Ta)的氧化物、氮化物或氮氧化物。也可以在保护膜F5之上层叠有使在谐振器10的内部布线间形成的寄生电容减少的寄生电容减少膜。
金属膜125A～125D在末端部122A～122D处层叠在保护膜F5之上。金属膜125A～125D作为质量增加膜发挥功能，并且也作为频率调整膜发挥功能。从作为频率调整膜的观点出发，优选金属膜125A～125D由基于蚀刻得到的质量减少速度比保护膜F5快的材料形成。质量减少速度由蚀刻速度与密度之积表示。蚀刻速度是每单位时间除去的厚度。就保护膜F5和金属膜125A～125D而言，若质量减少速度的关系如前述那样，则蚀刻速度的大小关系是任意的。此外，从作为质量增加膜的观点出发，优选金属膜125A～125D由比重大的材料形成。从上述两个观点出发，金属膜125A～125D的材质例如为钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)或钛(Ti)等金属材料。另外，也可以是，在将金属膜125A～125D用作频率调整膜的情况下，在金属膜125A～125D的修整处理中，保护膜F5的局部也被一同除去。在这样的情况下，保护膜F5也相当于频率调整膜。
金属膜125A～125D各自的局部通过调整频率的工序中的修整处理除去。金属膜125A～125D的修整处理是例如照射氩(Ar)离子束的干式蚀刻。离子束能够以大范围照射，因此，加工效率优异，但存在使金属膜125A～125D带电的担忧。为了防止由于因金属膜125A～125D的带电产生的库仑相互作用使振动臂121A～121D的振动轨道变化而使谐振器10的振动特性劣化这种情况，优选金属膜125A～125D接地。因此，金属膜125A通过将压电膜F3和保护膜F5贯通的贯通电极而与金属膜E1电连接。针对省略了图示的金属膜125B～125D，也相同地通过贯通电极而与金属膜E1电连接。另外，金属膜125A～125D也可以通过例如在末端部122A～122D的侧面设置的侧面电极而与金属膜E1电连接。金属膜125A～125D也可以与金属膜E2电连接。
在保持部140的保护膜F5之上形成有引出布线C1、C2。引出布线C1穿过在压电膜F3和保护膜F5形成的贯通孔而与金属膜E1电连接。引出布线C2穿过在保护膜F5形成的贯通孔而与金属膜E2中形成于外侧振动臂121A、121D这部分电连接。虽省略图示，但在保护膜F5之上也形成有与金属膜E2中形成于内侧振动臂121B、121C这部分电连接的引出布线。引出布线C1、C2由铝(Al)、锗(Ge)、金(Au)或锡(Sn)等金属材料形成。
下盖20的底板22和侧壁23通过硅基板P10一体地形成。硅基板P10由非简并硅半导体形成，该电阻率例如为10Ω·cm以上。下盖20的厚度比硅基板F2的厚度大，例如为150μm左右。硅基板P10相当于本发明所涉及的“第1硅基板”的一个例子。
在将谐振器10和下盖20视为MEMS基板50的情况下，例如，下盖20的硅基板P10相当于SOI基板的支承基板(处理层)，谐振器10的氧化硅膜F21相当于SOI基板的BOX层，谐振器10的硅基板F2相当于SOI基板的活性层(器件层)。
在MEMS基板50上设置有阻隔构件B11。阻隔构件B11在谐振器10中且在由金属膜E1、E2和压电膜F3构成的层叠构造中与上盖30相反那侧设置。阻隔构件B11贯通硅基板F2和氧化硅膜F21，其底面设置在位于硅基板P10处的贯通孔的内部。阻隔构件B11覆盖贯通孔的内表面中底面和内侧面。换句话说，阻隔构件B11跨硅基板F2、氧化硅膜F21和硅基板P10设置。阻隔构件B11的厚度比氧化硅膜F21的厚度大。换句话说，阻隔构件B11中在贯通孔的底面成膜的部分覆盖通过贯通孔暴露出来的氧化硅膜F21的端部。贯通孔的内部空间也可以由阻隔构件B11填充，也可以通过其他构件来填充由沿着贯通孔的内表面成膜的阻隔构件B11包围的空间。阻隔构件B11的下端部被硅基板P10包围，阻隔构件B11的上端部由压电膜F3覆盖。如前述那样，阻隔构件B11包围振动部110而以框状形成于保持部140。因此，阻隔构件B11将氧化硅膜F21分断。具体而言，氧化硅膜F21被分断为处于阻隔构件B11的内侧且局部在振动空间暴露的部分和处于阻隔构件B11的外侧且局部在外部空间暴露的部分。
阻隔构件B11只要覆盖贯通孔的内表面中至少内侧面即可。即，覆盖通过贯通孔暴露出来的氧化硅膜F21的端部即可，据此，能够阻止氦气等经由氧化硅膜F21的侵入。在图4所示的例子中，在内部设置有阻隔构件B11的贯通孔由压电膜F3覆盖，但也可以通过金属膜E1、除此以外的构件覆盖在内部设置有阻隔构件B11的贯通孔。
另外，阻隔构件B11也可以将在除氧化硅膜F21以外的层间设置的氧化硅膜分断。例如，也可以是，当MEMS基板50在硅基板F2与金属膜E1之间或硅基板F2与压电膜F3之间具备氧化硅膜的情况下，阻隔构件B11将该氧化硅膜分断。此外，也可以是，当MEMS基板50在金属膜E2与保护膜F5之间或压电膜F3与保护膜F5之间具备氧化硅膜的情况下，阻隔构件B11将该氧化硅膜分断。
另外，阻隔构件B11只要是将氧化硅膜F21分断的结构，则不限定于上述结构。例如，阻隔构件B11也可以在仅在氧化硅膜F21处形成的贯通孔的内部设置，也可以在从MEMS基板50的上表面(上盖30侧的表面)起延续到氧化硅膜F21处形成的贯通孔的内部设置。此外，也可以在从MEMS基板50的下表面(与上盖30相反侧的表面)即硅基板P10的下表面起延续到氧化硅膜F21处形成的贯通孔的内部设置。
阻隔构件B11氦气的透过性(以下，称为“氦透过性”)比氧化硅膜F21低。此外，在构成MEMS基板50的构件中，与硅基板P10、F2、压电膜F3或金属膜E1、E2等相比，氧化硅膜F21氦透过性高。因此，通过利用阻隔构件B11分断氧化硅膜F21，阻止氦经由氧化硅膜F21向谐振器10的振动空间的侵入，抑制谐振器10的振动空间的真空度的降低。另外，针对除氦以外的原子半径小的气体，也同样地由阻隔构件B11抑制向谐振器10的振动空间的侵入。
阻隔构件B11的材料若氦透过性比硅氧化物低则没有特别限定。阻隔构件B11由例如以铝(Al)、锗(Ge)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)或锡(Sn)等为主成分的金属材料形成。其中，阻隔构件B11不限定于上述方式，也可以由硅等半导体材料或氮化硅等陶瓷材料形成，也可以由它们的组合形成。在阻隔构件B11由金属材料形成的情况下，能够有效地阻止氦向振动空间的侵入。在阻隔构件B11由硅或氮化硅形成的情况下，能够在不产生从阻隔构件B11朝向硅基板P10、F2的金属扩散的情况下阻止向氦的振动空间的侵入。
上盖30的底板32和侧壁33由硅基板Q10一体地形成。在硅基板Q10的表面设置有氧化硅膜Q11。具体而言，设置于硅基板Q10与后述的贯通电极V1、V2之间的区域、硅基板Q10与后述的内部端子Y1、Y2之间的区域、以及硅基板Q10与后述的外部端子T1、T2之间的区域。氧化硅膜Q11阻止经由硅基板Q10形成的电极等的短路。另外，也可以是，由于在硅基板Q10的表面中的腔室31的内壁上没有设置引起短路的电极等，因此，硅基板Q10在腔室31的内壁处暴露。氧化硅膜Q11例如通过硅基板Q10的热氧化、化学气相沉积(CVD：Chemical VaporDeposition)形成。上盖30的厚度例如为150μm左右。硅基板Q10相当于本发明所涉及的“第2硅基板”的一个例子。
上盖30的底板32的下表面具备金属膜70。金属膜70是吸着由腔室21、31构成的振动空间的气体来提高真空度的消气剂，例如吸着氢气。金属膜70例如包含钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)或包含这些金属中至少一者的合金。金属膜70也可以包含碱金属的氧化物或碱土金属的氧化物。也可以是，在硅基板Q10与金属膜70之间，设置有例如防止氢从硅基板Q10向金属膜70扩散的层、提高硅基板Q10与金属膜70之间的紧贴性的层等未图示的层。
在上盖30上设置有贯通电极V1、V2。贯通电极V1、V2在沿Z轴方向贯通侧壁33的贯通孔的内部设置。贯通电极V1、V2被氧化硅膜Q11包围，相互绝缘。贯通电极V1、V2是例如在贯通孔中填充多晶硅(Poly-Si)、铜(Cu)或金(Au)等而形成的。
在上盖30的下表面设置有内部端子Y1、Y2，在上盖30的上表面设置有外部端子T1、T2。内部端子Y1与贯通电极V1的下端部连接，外部端子T1与贯通电极V1的上端部连接。内部端子Y2与贯通电极V2的下端部连接，外部端子T2与贯通电极V2的上端部连接。内部端子Y1是将贯通电极V1与引出布线C1电连接的连接端子，外部端子T1是使金属膜E1接地的安装端子。内部端子Y2是将贯通电极V2与引出布线C2电连接的连接端子，外部端子T2是使外侧振动臂121A、121D的金属膜E2与外部电源电连接的安装端子。另外，虽省略图示，但在上盖30上还设置有与内侧振动臂121B、121C的金属膜E2电连接的贯通孔、内部端子和外部端子。
包括内部端子Y1、Y2在内的多个内部端子由氧化硅膜Q11彼此电绝缘。包括外部端子T1、T2在内的多个外部端子也由氧化硅膜Q11相互电绝缘。多个内部端子和多个外部端子是例如在铬(Cr)、钨(W)或镍(Ni)等金属化层(基底层)上实施镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)或铜(Cu)等的镀覆而形成的。另外，也可以是，为了调整寄生电容、机械强度的平衡，多个外部端子包含与谐振器10电绝缘的虚设端子。
在上盖30的侧壁33与谐振器10的保持部140之间形成有接合部H。在俯视时，接合部H包围振动部110地设置为沿周向连续的框状，将由腔室21、31构成的振动空间以真空状态气密密封。接合部H例如是通过从谐振器10侧起将铝(Al)膜、锗(Ge)膜和铝(Al)膜依次层叠并使它们共晶接合所得到的金属膜形成的。接合部H也可以包含金(Au)、锡(Sn)、铜(Cu)、钛(Ti)、铝(Al)、锗(Ge)、硅(Si)和包含它们当中至少1种材料的合金。此外，为了提高谐振器10与上盖30之间的紧贴性，接合部H也可以包含由氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)等金属化合物构成的绝缘体。另外，接合部H的各金属膜分别作为独立的层而图示，但实际上它们形成共晶合金，因此，不一定存在清晰的边界。
接下来，参照图5和图6，对第1实施方式所涉及的谐振装置1的制造方法进行说明。图5是概略地表示第1实施方式所涉及的MEMS基板的制造方法的流程图。图6是示意性地表示设置阻隔构件的工序的图。另外，谐振装置的制造工序中的上盖30的制造工序、MEMS基板50与上盖30接合的接合工序等能够利用现有的制造方法，因此，此处省略说明。
首先，准备SOI基板(S10)。首先，分别准备进行了单面镜面研磨的硅基板P10、F2。在硅基板P10的镜面侧形成腔室21，在硅基板F2的镜面侧形成氧化硅膜F21。接下来，使硅基板P10的镜面侧与硅基板F2的镜面侧贴合并进行热处理，将硅基板P10与氧化硅膜F21直接接合。
接下来，形成框状的贯通孔HL(S20)。贯通孔HL是从硅基板F2的上表面上通过基于蚀刻进行的除去加工而形成的。贯通孔HL贯通硅基板F2和氧化硅膜F21，在硅基板P10上形成凹部。在俯视SOI基板时，贯通孔HL形成为包围腔室21并沿周向连续的框状。另外，用于形成贯通孔HL的除去加工不限定于蚀刻，例如也可以通过切削加工、磨削加工、放电加工或激光加工等形成。
接下来，使阻隔构件B11成膜(S30)。阻隔构件B11例如通过PVD(Physical VaporDeposition：物理气相沉积)、CVD(Chemical Vapor Deposition：)等蒸镀法成膜。阻隔构件B11设置于贯通孔HL的内部，覆盖硅基板F2的上表面。为了利用阻隔构件B11填充贯通孔HL的内部，优选通过能够形成厚壁成膜的等离子体CVD使阻隔构件B11成膜。
接下来，除去多余的阻隔构件B11(S40)。具体而言，一边留下设置于贯通孔HL的内部的阻隔构件B11，一边除去设置于硅基板F2的上表面的阻隔构件B11，使硅基板F2的上表面暴露。多余的阻隔构件B11例如通过研磨加工除去。
其后，在硅基板F2之上，使金属膜E1、压电膜F3、金属膜E2和保护膜F5等依次成膜，通过蚀刻对谐振器10的振动部110、保持部140和保持臂150进行刻画图案。而且，一边监视谐振器10的频率一边修整质量增加膜，调整谐振器10的频率。在真空环境下通过接合部H将这样制造出的MEMS基板50和所准备的上盖30接合。由此，制造谐振器10的振动空间被真空密封了的谐振装置1。
如以上说明的那样，谐振装置1具备：硅基板P10、硅基板F2、以及由硅基板P10和硅基板F2夹着的阻隔构件B11，阻隔构件B11将氧化硅膜F21分断。据此，阻止氦气等经由氧化硅膜F21侵入，能够抑制振动空间的真空度的降低。
此外，由阻隔构件B11分断的氧化硅膜F21被硅基板P10与硅基板F2夹着，氧化硅膜F21相当于SOI基板的BOX层，硅基板F2相当于SOI基板的活性层。构成谐振器10的硅基板F2由单晶Si构成，因此，与硅基板F2由多晶Si、非晶体Si形成的情况相比，得到良好的频率温度特性。然而，在仅贯通氧化硅膜的贯通孔的内部设置阻隔构件之后，经由氧化硅膜和阻隔构件将硅基板彼此接合这种情况下，需要在硅基板彼此接合前对氧化硅膜和阻隔构件的表面进行研磨，但由于硬度上的不同，使得阻隔构件的表面相对于氧化硅膜的表面成为凹状或凸状。因此，有时在硅基板与氧化硅膜之间或硅基板与阻隔构件之间产生成为氦气等的侵入路径的间隙。相对于此，在本实施方式所涉及的谐振装置1中，经由氧化硅膜F21将硅基板P10与硅基板F2接合之后形成贯通孔，在该贯通孔的内部设置有阻隔构件B11，因此，不易产生成为氦气等的侵入路径的间隙，能够抑制振动空间的真空度的降低。
在经由氧化硅膜F21将硅基板P10与硅基板F2接合上之后且在设置由下部电极、压电膜F3和上部电极构成的层叠构造之前，形成有在内部设置有阻隔构件B11的贯通孔，因此，与设置该层叠构造之后形成贯通孔这种方式相比，能够使贯通孔变浅。因此，即便在为了容易通过阻隔构件B11覆盖贯通孔的内侧面，使内侧面相对于贯通孔的底面的倾斜变大这种情况下，也能够抑制谐振装置1的大型化。此外，通过使贯通孔变浅，能够抑制MEMS基板50的机械强度的降低。
阻隔构件B11的厚度比氧化硅膜F21的厚度大，因此，覆盖贯通孔的底面的阻隔构件B11充分覆盖在贯通孔的内侧面暴露出来的氧化硅膜F21的端部，能够阻止氦气等经由氧化硅膜F21侵入。特别是，即便在贯通孔较深的情况下、贯通孔的内侧面相对于底面大致垂直的情况下等不易在贯通孔的内侧面之上使阻隔构件B11成膜的情况下，也能够通过在贯通孔的底面之上成膜的阻隔构件B11，充分覆盖在贯通孔的内侧面暴露出来的氧化硅膜F21的端部。
阻隔构件B11覆盖贯通孔的内表面中的至少内侧面，因此，通过阻隔构件B11覆盖在贯通孔的内侧面处暴露出来的氧化硅膜F21的端部，能够阻止氦气等经由氧化硅膜F21侵入。
在阻隔构件B11由硅或氮化硅构成的情况下，能够在不产生向硅基板P10、硅基板F2的金属扩散的情况下阻止氦气等的侵入。
在阻隔构件B11由金属构成的情况下，能够有效地阻止氦气等的侵入。
以下，对其他实施方式进行说明。另外，对图1至图6所示的结构相同或类似的结构标注同一或类似的附图标记，适当地省略其说明。此外，针对基于相同的结构的相同的作用效果，没有依次提及。
＜第2实施方式＞
接下来，参照图7，对第2实施方式所涉及的谐振装置2的构造进行说明。图7是概念性地表示第2实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
在第2实施方式中，在俯视时，阻隔构件B12与接合部H重叠。阻隔构件B12设置于从MEMS基板50的最上层起贯通至氧化硅膜F21处的贯通孔的内部。据此，在MEMS基板50的最上层通过硅氧化物进行设置的情况下，能够阻止氦气等经由该最上层向振动空间的侵入。此外，阻隔构件B12由构成接合部H的材料构成。据此，能够在设置接合部H的工序中设置阻隔构件B12，因此，能够简化制造工序。此外，即便在MEMS基板50具备除了由硅基板P10和硅基板F2夹着的氧化硅膜F21以外的氧化硅膜的情况下，根据本实施方式，也能够通过阻隔构件B12，与氧化硅膜F21相同地进行阻隔。
＜第3实施方式＞
接下来，参照图8，对第3实施方式所涉及的谐振装置3的构造进行说明。图8是概念性地表示第3实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
在第3实施方式中，谐振装置3还具备阻隔构件B21、B22。阻隔构件B21设置于上盖30的硅基板Q10与内部端子Y1之间的区域，阻隔构件B22设置于上盖30的硅基板Q10与内部端子Y2之间的区域。阻隔构件B21、B22在贯通氧化硅膜Q11上且在硅基板Q10上形成凹部的贯通孔的内部设置。在俯视时，阻隔构件B21设置为包围贯通电极V1的框状，且在周向上连续。此外，阻隔构件B22设置为包围贯通电极V2的框状，且在周向上连续。阻隔构件B21、B22在由阻隔构件B21、B22包围的区域和除此以外的区域中将氧化硅膜Q11分断。阻隔构件B21、B22的氦透过性比氧化硅膜Q11低。通过设置阻隔构件B21、B22，能够阻止氦气等经由包围贯通电极V1、V2的氧化硅膜Q11向振动空间侵入。阻隔构件B21、B22由氮化硅等非金属材料形成。这是为了防止经由硅基板Q10的内部端子Y1与内部端子Y2间的短路。
＜第4实施方式＞
接下来，参照图9，对第4实施方式所涉及的谐振装置4的构造进行说明。图9是概念性地表示第4实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
在第4实施方式中，谐振装置4还具备阻隔构件B23、B24。阻隔构件B23设置于上盖30的硅基板Q10与外部端子T1之间的区域，阻隔构件B24设置于上盖30的硅基板Q10与外部端子T2之间的区域。阻隔构件B23、B24在贯通氧化硅膜Q11上且在硅基板Q10上形成凹部的贯通孔的内部设置。在俯视时，阻隔构件B23设置为包围贯通电极V1的框状，且在周向上连续。此外，阻隔构件B24设置为包围贯通电极V2的框状，且在周向上连续。阻隔构件B23、B24在由阻隔构件B23、B24包围的区域和除此以外的区域中将氧化硅膜Q11分断。第4实施方式所涉及的阻隔构件B23、B24由与第3实施方式所涉及的阻隔构件B21、B22相同的非金属材料形成。阻隔构件也可以设置于上盖30的硅基板Q10与内部端子Y1、Y2之间的区域和上盖30的硅基板Q10与外部端子T1、T2之间的区域双方。
＜第5实施方式＞
接下来，参照图10对第5实施方式所涉及的谐振装置5的构造进行说明。图10是概念性地表示第5实施方式所涉及的谐振装置的层叠构造的剖视图。
在第5实施方式中，MEMS基板50在与上盖30相向的面具有氧化硅膜，该氧化硅膜的端部由构成接合部H的材料覆盖。此外，上盖30在与MEMS基板50相向的面上具有氧化硅膜，该氧化硅膜的端部由构成接合部H的材料覆盖。据此，能够阻止氦气等经由设置于MEMS基板50和上盖30的相互相向的面的氧化硅膜向振动空间侵入。
以下，附记本发明的实施方式的一部分或全部。另外，本发明不限定于以下的附记。
根据本发明的一方式，提供一种谐振装置，具备：第1基板，其包括第1硅基板和谐振器；第2基板，其与第1基板相向；以及框状的接合部，其将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，谐振器具有：单晶硅膜；以及由单晶硅膜和第1硅基板夹着的第1氧化硅膜，其中，第1氧化硅膜被在俯视第1基板时以包围谐振器的振动部的框状形成的第1阻隔构件分断，在第1基板和第2基板中第1基板的谐振器上设置有贯通单晶硅膜和第1氧化硅膜的贯通孔，在贯通孔的内部设置有第1阻隔构件，第1阻隔构件氦透过性比第1氧化硅膜低。
作为一方式，也可以是，第1阻隔构件的厚度比第1氧化硅膜的厚度大。
作为一方式，也可以是，第1阻隔构件覆盖贯通孔的内表面中至少内侧面。
作为一方式，也可以是，谐振器具有：下部电极，其设置于第1氧化硅膜的第2基板侧；压电膜，其设置于下部电极的第2基板侧；以及上部电极，其设置于压电膜的第2基板侧。
作为一方式，也可以是，第1阻隔构件由硅或氮化硅构成。
作为一方式，也可以是，第1阻隔构件由金属构成。
作为一方式，也可以是，在俯视第1基板时，第1阻隔构件设置于由接合部包围的区域。
作为一方式，也可以是，在俯视第1基板时，第1阻隔构件与接合部重叠，第1阻隔构件由构成接合部的材料构成。
作为一方式，也可以是，第2基板具有：第2硅基板；贯通电极，其贯通第2硅基板；内部端子，其设置于贯通电极的第1基板侧；外部端子，其设置于贯通电极的与第1基板相反一侧；以及第2氧化硅膜，其跨第2硅基板与贯通电极之间的区域、第2硅基板与内部端子之间的内侧区域、以及第2硅基板与外部端子之间的外侧区域连续地设置，在内侧区域和外侧区域中至少一者，第2氧化硅膜被在俯视第2基板时以包围贯通电极的框状形成的第2阻隔构件分断，第2阻隔构件的氦透过性比第2氧化硅膜低。
作为一方式，也可以是，第2阻隔构件由氮化硅构成。
作为一方式，也可以是，第1基板在与第2基板相向的面具有第3氧化硅膜，第3氧化硅膜的端部由构成接合部的材料覆盖。
作为一方式，也可以是，第2基板在与第1基板相向的面具有第4氧化硅膜，第4氧化硅膜的端部由构成接合部的材料覆盖。
根据本发明的另一方式，提供一种谐振装置，具备：第1基板，其包括谐振器；第2基板，其与第1基板相向；以及框状的接合部，其将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，第2基板具有：硅基板；贯通电极，其贯通硅基板；内部端子，其设置于贯通电极的第1基板侧；外部端子，其设置于贯通电极的与第1基板相反一侧；以及氧化硅膜，其跨硅基板与贯通电极之间的区域、硅基板与内部端子之间的内侧区域、以及硅基板与外部端子之间的外侧区域连续地设置，在内侧区域中，氧化硅膜被在俯视第2基板时以包围贯通电极的框状形成的阻隔构件分断，阻隔构件的氦透过性比氧化硅膜低。
根据本发明的另一方式，提供一种谐振装置的制造方法，包括如下步骤：准备包括硅基板和谐振器的第1基板；准备第2基板；以及将第1基板与第2基板接合而使谐振器的振动空间密封，谐振器具有：单晶硅膜；以及由单晶硅膜和硅基板夹着的氧化硅膜，其中，氧化硅膜被在俯视第1基板时以包围谐振器的振动部的框状形成的阻隔构件分断，在第1基板和第2基板中第1基板的谐振器上设置有贯通单晶硅膜和氧化硅膜的贯通孔，在贯通孔的内部设置有阻隔构件，阻隔构件的氦透过性比氧化硅膜低。
作为一方式，也可以是，准备第1基板的步骤包括如下步骤：设置硅基板；设置单晶硅膜；经由氧化硅膜将硅基板与单晶硅膜接合；形成从单晶硅膜这侧贯通氧化硅膜的贯通孔；通过阻隔构件覆盖贯通孔的内表面；以及在单晶硅膜和阻隔构件之上设置具有下部电极、压电膜和上部电极的层叠构造。
作为一方式，也可以是，准备第1基板的步骤包括如下步骤：设置硅基板；设置单晶硅膜；经由氧化硅膜将硅基板与单晶硅膜接合；在单晶硅膜之上设置具有下部电极、压电膜和上部电极的层叠构造；形成从层叠构造这侧贯通氧化硅膜的贯通孔；以及通过阻隔构件覆盖贯通孔的内表面。
本发明所涉及的实施方式只要是针对例如计时装置、声音发生器、振荡器、负载传感器等利用振子的频率特性的装置，便能够适当地应用，没有特别限定。
如以上说明的那样，根据本发明的一方式，能够提供能够抑制真空度的降低并且频率温度特性良好的谐振装置及其制造方法。
另外，以上说明的实施方式是用于容易理解本发明的方式，不是对本发明进行限定解释。本发明能够不脱离其主旨地进行变更/改进，并且本发明包括其等同物。即，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对各实施方式适当地加入设计变更后的方式也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方式、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。此外，各实施方式具备的各要素只要在技术上可行则能够组合，将它们组合后的方式只要包含本发明的特征则包含于本发明的范围。
附图标记说明
1…谐振装置；10…谐振器；20…下盖；30…上盖；50…MEMS基板；110…振动部；140…保持部；150…保持臂；H…接合部；B11、B12、B21、B22、B23、B24…阻隔构件；P10、Q10F2…硅基板；F21、Q11…氧化硅膜；F3…压电膜；F5…保护膜；V1、V2…贯通电极；Y1、Y2…内部端子；T1、T2…外部端子。

Claims (16)

1.一种谐振装置，其特征在于，具备：
第1基板，其包括第1硅基板和谐振器；
第2基板，其与所述第1基板相向；以及
框状的接合部，其将所述第1基板与所述第2基板接合而使所述谐振器的振动空间密封，
所述谐振器具有：单晶硅膜；以及由所述单晶硅膜和所述第1硅基板夹着的第1氧化硅膜，
所述第1氧化硅膜被在俯视所述第1基板时以包围所述谐振器的振动部的框状形成的第1阻隔构件分断，
在所述第1基板和所述第2基板中所述第1基板的所述谐振器设置有贯通所述单晶硅膜和所述第1氧化硅膜的贯通孔，
在所述贯通孔的内部设置有所述第1阻隔构件，
所述第1阻隔构件的氦透过性比所述第1氧化硅膜低。
2.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，
所述第1阻隔构件的厚度比所述第1氧化硅膜的厚度大。
3.根据权利要求1或2所述的谐振装置，其特征在于，
所述第1阻隔构件覆盖所述贯通孔的内表面中至少内侧面。
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，
所述谐振器具有：下部电极，其设置于所述第1氧化硅膜的所述第2基板侧；压电膜，其设置于所述下部电极的所述第2基板侧；以及上部电极，其设置于所述压电膜的所述第2基板侧。
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，
所述第1阻隔构件由硅或氮化硅构成。
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，
所述第1阻隔构件由金属构成。
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，
在俯视所述第1基板时，所述第1阻隔构件设置于由所述接合部包围的区域。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的谐振装置，其特征在于，
在俯视所述第1基板时，所述第1阻隔构件与所述接合部重叠，
所述第1阻隔构件由构成所述接合部的材料构成。
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，
所述第2基板具有：
第2硅基板；
贯通电极，其贯通所述第2硅基板；
内部端子，其设置于所述贯通电极的所述第1基板侧；
外部端子，其设置于所述贯通电极的与所述第1基板相反一侧；以及
第2氧化硅膜，其跨所述第2硅基板与所述贯通电极之间的区域、所述第2硅基板与所述内部端子之间的内侧区域、以及所述第2硅基板与所述外部端子之间的外侧区域连续地设置，
在所述内侧区域和所述外侧区域中至少一者，所述第2氧化硅膜被在俯视所述第2基板时以包围所述贯通电极的框状形成的第2阻隔构件分断，
所述第2阻隔构件的氦透过性比所述第2氧化硅膜低。
10.根据权利要求9所述的谐振装置，其特征在于，
所述第2阻隔构件由氮化硅构成。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的谐振装置，其特征在于，
所述第1基板在与所述第2基板相向的面具有第3氧化硅膜，
所述第3氧化硅膜的端部由构成所述接合部的材料覆盖。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的谐振装置，其特征在于，
所述第2基板在与所述第1基板相向的面具有第4氧化硅膜，
所述第4氧化硅膜的端部由构成所述接合部的材料覆盖。
13.一种谐振装置，其特征在于，具备：
第1基板，其包括谐振器；
第2基板，其与所述第1基板相向；以及
框状的接合部，其将所述第1基板与所述第2基板接合而使所述谐振器的振动空间密封，
所述第2基板具有：
硅基板；
贯通电极，其贯通所述硅基板；
内部端子，其设置于所述贯通电极的所述第1基板侧；
外部端子，其设置于所述贯通电极的与所述第1基板相反一侧；以及
氧化硅膜，其跨所述硅基板与所述贯通电极之间的区域、所述硅基板与所述内部端子之间的内侧区域、以及所述硅基板与所述外部端子之间的外侧区域连续地设置，
在所述内侧区域中，所述氧化硅膜被在俯视所述第2基板时以包围所述贯通电极的框状形成的阻隔构件分断，
所述阻隔构件的氦透过性比所述氧化硅膜低。
14.一种谐振装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
准备包括硅基板和谐振器的第1基板；
准备第2基板；以及
将所述第1基板与所述第2基板接合而使所述谐振器的振动空间密封，
所述谐振器具有：单晶硅膜；以及由所述单晶硅膜和所述硅基板夹着的氧化硅膜，
所述氧化硅膜被在俯视所述第1基板时以包围所述谐振器的振动部的框状形成的阻隔构件分断，
在所述第1基板和所述第2基板中所述第1基板的所述谐振器设置有贯通所述单晶硅膜和所述氧化硅膜的贯通孔，
在所述贯通孔的内部设置有所述阻隔构件，
所述阻隔构件的氦透过性比所述氧化硅膜低。
15.根据权利要求14所述的谐振装置的制造方法，其特征在于，
准备所述第1基板的步骤包括如下步骤：
设置所述硅基板；
设置所述单晶硅膜；
经由所述氧化硅膜将所述硅基板与所述单晶硅膜接合；
形成从所述单晶硅膜这侧贯通所述氧化硅膜的所述贯通孔；
通过所述阻隔构件覆盖所述贯通孔的内表面；以及
在所述单晶硅膜和所述阻隔构件之上设置具有下部电极、压电膜和上部电极的层叠构造。
16.根据权利要求14所述的谐振装置的制造方法，其特征在于，
准备所述第1基板的步骤包括如下步骤：
设置所述硅基板；
设置所述单晶硅膜；
经由所述氧化硅膜将所述硅基板与所述单晶硅膜接合；
在所述单晶硅膜之上设置具有下部电极、压电膜和上部电极的层叠构造；
形成从所述层叠构造这侧贯通所述氧化硅膜的所述贯通孔；以及
通过所述阻隔构件覆盖所述贯通孔的内表面。
CN202280050511.7A 2021-07-29 2022-02-22 谐振装置及其制造方法 Pending CN117751522A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021124547 2021-07-29
JP2021-124547 2021-07-29
PCT/JP2022/007130 WO2023007787A1 (ja) 2021-07-29 2022-02-22 共振装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117751522A true CN117751522A (zh) 2024-03-22

Family

ID=85086450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280050511.7A Pending CN117751522A (zh) 2021-07-29 2022-02-22 谐振装置及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240128948A1 (zh)
CN (1) CN117751522A (zh)
WO (1) WO2023007787A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5435040B2 (ja) * 2010-04-01 2014-03-05 株式会社村田製作所 電子部品及びその製造方法
JP6034619B2 (ja) * 2011-08-22 2016-11-30 パナソニック株式会社 Ｍｅｍｓ素子およびそれを用いた電気機器
JPWO2017047663A1 (ja) * 2015-09-17 2018-03-29 株式会社村田製作所 Ｍｅｍｓデバイス、及びその製造方法
WO2020194810A1 (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 株式会社村田製作所 共振装置及び共振装置製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023007787A1 (ja) 2023-02-02
US20240128948A1 (en) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111683896B (zh) Mems设备
US10879873B2 (en) Resonator and resonance device
JP7154487B2 (ja) パッケージ構造及びその製造方法
CN112703673B (zh) 谐振子和谐振装置
CN112534719B (zh) 谐振装置
US20220029598A1 (en) Resonance device
US11990890B2 (en) Resonator and resonance device including same
CN112740550B (zh) 谐振装置
CN112703672B (zh) 谐振子以及谐振装置
CN111989863B (zh) 谐振器以及谐振装置
US11804820B2 (en) Resonator and resonance device
CN117751522A (zh) 谐振装置及其制造方法
CN116601870A (zh) 谐振子以及谐振装置
CN114731148A (zh) 谐振装置及其制造方法
WO2020049789A1 (ja) 共振子及びそれを備えた共振装置
WO2023171025A1 (ja) 共振装置及び共振装置の製造方法
WO2024009553A1 (ja) 共振装置
CN118402181A (zh) 谐振子以及谐振装置
CN116848782A (zh) 谐振装置及其制造方法
CN118451653A (zh) 谐振器以及谐振装置
CN115398802A (zh) 谐振子以及谐振装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination