JP2009089231A - 圧電薄膜共振子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージを低背化しながら振動部と蓋体との接触を無くし、信頼性を高めた圧電薄膜共振子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】圧電薄膜振動子１０１は基板１１と蓋体３０と構造体１００とを備える。構造体１００は振動部２０と支持部２１Ａ，２１Ｂとを備える。振動部２０は一対の電極間に配置された圧電薄膜を備える。蓋体３０は基板１１との内部空間に構造体１００を内包する。支持部２１Ａ，２１Ｂは振動部２０を支持し、梁部２４Ａ，２４Ｂとポスト２５Ａ，２５Ｂとを備える。梁部２４Ａ，２４Ｂは基板２１との間に下部クリアランスを設けて振動部２０を弾性支持する。ポスト２５Ａ，２５Ｂは蓋体３０と梁部２４Ａ，２４Ｂとの間の上部クリアランスの変化を制限する。
【選択図】図２

Description

この発明は、基板、圧電薄膜を有する振動部、および基板上で振動部を支持する支持部を備える圧電薄膜共振子およびその製造方法に関するものである。

従来、マイクロデバイスとして使用できる程度に小型化した拡がり振動型の圧電振動子が利用されることがあった。拡がり振動型の圧電振動子として、機械的品質係数Ｑｍが高く、共振周波数が１〜１０ＭＨｚ程度の比較的低い周波数であるものが知られている（特許文献１参照。）。

図１は従来の拡がり振動型圧電振動子の構成を示す図である。

拡がり振動型圧電振動子１９１は、基板１９２と一対の支持部１９３，１９３と一対の支持梁１９４，１９４と振動部１９５とを備える。基板１９２はＳｉ材料からなる。支持部１９３と支持梁１９４はＳｉ材料からなるベース上に絶縁膜や圧電薄膜を配した構成である。支持部１９３，１９３は、基板１９２上に対向して設けられる。支持梁１９４，１９４は、支持部１９３，１９３間に設けられる。振動部１９５は、支持梁１９４，１９４間に設けられ、基板１９２に対して上側に浮上した状態で支持される。

振動部１９５は、振動板１９６と絶縁膜１９７と圧電薄膜１９８と上側電極１９９Ａと下側電極２００Ａとから構成されている。振動板１９６は、Ｓｉ材料から形成される。絶縁膜１９７は、振動板１９６上に設けられる。圧電薄膜１９８はＺｎＯ材料からなり、絶縁膜１９７上に設けられる。上側電極１９９Ａと下側電極２００Ａとは、圧電薄膜１９８の上側表面と下側表面とにそれぞれ接触して配設される。支持部１９３，１９３には、端子部１９９Ｂ，２００Ｂが形成される。端子部１９９Ｂ，２００Ｂは、上側電極１９９Ａ，下側電極２００Ａにそれぞれ導通し、外部からのリード線等が接続される。下側電極２００の端子部２００Ｂ上にはコンタクトホール２００Ｃが形成される。
特開平８−１８６４６７号公報

図１に示した拡がり振動型圧電振動子は、梁部分が剛性の高いＳｉ等の材料で厚く形成されるため、圧電薄膜に生じる応力が梁部分に集中しても、梁部分はほとんど撓まない。しかしながら、梁部分や振動部が厚いため、素子全体の低背化には限界があった。

一方、梁部分を剛性が低い材料や薄膜で構成する場合には、圧電薄膜に生じる応力が梁部分に集中した場合に梁部分が弾性変形して、振動部が基板に接触するおそれがある。また、梁部分の弾性係数がばらつき、梁部分の高さを製品毎に均一化することが困難である。したがって、振動部と基板との間の下部クリアランスを一定に制御することが難しく、下部クリアランスは予め広めに設定しておく必要がある。また、このような振動子をＣＳＰなどの小型低背パッケージに封入する場合には、基板だけでなくパッケージの蓋体にも振動部が接触するおそれがあり、振動部とパッケージの蓋体との間の上部クリアランスを一定に制御することも困難である。したがって、上部クリアランスも予め広めに設定しておく必要があり、素子全体の低背化にはやはり限界があった。

そこでこの発明の目的は、パッケージを低背化しながら振動部と蓋体との接触を無くし、信頼性を高めた圧電薄膜共振子およびその製造方法を提供することにある。

本発明の圧電薄膜振動子は、基板と振動部と蓋体と支持部とを備える。振動部は一対の電極間に配置された圧電薄膜を備える。蓋体は基板との内部空間に振動部を内包する。支持部は振動部を支持し、梁部と制限部とを備える。梁部は基板との間に空隙を設けて振動部を弾性支持する。制限部は蓋体と梁部との間隔の変化を制限する。

蓋体と基板との内部空間に振動部を封入しても、制限部によって蓋体と梁部との間隔（上部クリアランス）が制限されるので、圧電薄膜に生じる応力が梁部に集中した場合に梁部が弾性変形しても、上部クリアランスが狭まることが抑制される。したがって、振動部が撓んでも振動部の角や腹が蓋体と接触することを防げる。また、蓋体と梁部との間の上部クリアランスを製品毎に均一化でき、上部クリアランスを最小限に設定してパッケージサイズの低背化が図れる。例えば、振動部の撓み量が高々数μｍ程度であれば、上部クリアランスも同程度で若干大きくすればよく、パッケージサイズが低背化できる。

制限部は、柱形状であり梁部と蓋体との間に立設すると好適である。簡易な形状で蓋体と梁部との間の上部クリアランスの変化を制限できるためである。

制限部は、梁部上に成膜形成されたものであると好適である。製造時に、圧電薄膜や電極の薄膜形成工程に連続して制限部を形成でき、振動部の撓み量が高々数μｍ程度であれば、制限部の厚みも同程度でよく、薄膜形成工程で制限部が形成可能になる。

制限部は、蓋体に接着されたものであってもよい。これにより制限部を固定でき、支持部の構造強度を上げることができる。

制限部は導電部を備え、蓋体は外部接続端子を備えても良い。導電部は、制限部の蓋体側の一端から梁部側の一端まで設けられ、振動部の電極に導通する。外部接続端子は、ビアを介して導電部に導通する。したがって、蓋体に設けた外部接続端子と振動部の電極とを導電部を介して接続でき、配線経路長を短縮化できる。このようにして電気抵抗の増大や電気的特性の劣化を抑えられる。

制限部は、樹脂、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎのうち、いずれかの材料で構成されても良い。これらの、素材は他の素材に比べて柔らかく、梁部に付与する振動を吸収して、振動漏れによる特性の劣化をより効果的に抑制することができる。

振動部は略矩形状であり、支持部は、振動部の対向する２つの辺の両方に設けられてもよい。振動部が両持ち梁構造で支えられると、同一の加重に対する支持部の変形量が、片持ち梁構造に比べて小さくなる。したがって、振動部と基板との間の下部クリアランスを狭められる。また、形状の対称性が保たれ、振動部の線対称または点対称の振動モードに悪影響を与えることなく、良好な電気的特性が得られる。

振動部は略矩形状であり、支持部は、振動部の対向する２つの辺の一方に設けられてもよい。振動部が片持ち梁構造で支えられると、振動部の伸びを抑制するものがなくなり、振動部に撓みが殆ど生じないため、両持ち梁構造に比べて振動部の撓みが少なくなる。したがって、振動部と蓋体との間の上部クリアランスを狭められる。また、振動部の応力による破壊を防ぐことができる。

梁部はアーチ形状でその一端で基板に接続されても良い。梁部の根元が基板に固定されず弾性状態で保持されるので、振動漏れによる特性の劣化をより効果的に抑制することができる。梁部はアーチ形状でその両端で基板に接続されても良い。梁部の変形が小さくなるため、振動部と基板との間の間隙を狭められる。

振動部の膜の圧縮方向の残留応力の大きさが、梁部の膜の圧縮方向の残留応力の大きさに比べて小さいと好適である。梁部の反りの方が振動部の反りよりも大きくなって、振動部の角または腹が基板に接触するのをより効果的に防ぐことができるためである。

本発明の圧電薄膜振動子の製造方法は、基板上に、所定形状の犠牲層と、一対の電極間に圧電薄膜が配置された振動部層と、制限部と、をこの積層順に形成し、基板上の膜構造を構成する工程と、前記基板上から、前記犠牲層を除去する工程と、下層の犠牲層が除去されて前記基板から浮く所定形状の構造体を内包するように、前記基板上に蓋体を裁置する工程と、を含む。

膜構造は、薄膜層に圧縮方向の残留応力をかけて形成すると好適である。

この発明によれば、制限部によって、蓋体と梁部との間の上部クリアランスの変化が制限されるので、支持部や支持梁が弾性変形しても、上部クリアランスが狭まることが抑制される。したがって、振動部が撓んでも振動部の角や腹が蓋体と接触することを防げる。制限部により、上部クリアランスを製品毎に均一化でき、上部クリアランスを最小限にしてパッケージサイズを低背化でき、信頼性を高めた圧電薄膜共振子およびその製造方法を提供できる。

《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る圧電薄膜共振子について図２〜図５を参照して説明する。各図は圧電薄膜共振子の底面を水平面に設置した状態を示している。

図２（Ａ）は圧電薄膜共振子１０１の斜視図である。図２（Ｂ）は圧電薄膜共振子１０１の蓋体３０を除く主要部の斜視図である。

圧電薄膜共振子１０１は、基板（素子ウエハ）１１と蓋体３０と構造体１００とを備える。蓋体３０は、枠体３１と天板３２とから構成される。枠体３１は蓋体３０の側壁面を構成し、天板３２は蓋体３０の天井面を構成する。蓋体３０は、基板１１の上に配置される。

基板１１と蓋体３０との内部空間には、構造体１００が収容される。構造体１００は、振動部２０と支持部２１Ａと支持部２１Ｂとを備える。支持部２１Ａと支持部２１Ｂとは、振動部２０の両端を支持し、振動部２０と基板１１との間および振動部２０と天板３２との間に数μｍ程度のクリアランスを設ける。これらのクリアランスは後述する製造工程において、基板上に設けられた擬制層を除去することで形成される。

振動部２０は、矩形状の平板であり、圧電薄膜の層を含む。振動部２０は圧電薄膜の拡がり振動モード、または長さ振動モードで共振する。この実施形態では、振動部２０への電気的な接続は、支持部２１Ａ，２１Ｂと基板１１とを介して行われる。

振動部２０が支持部２１Ａ，２１Ｂによって両持ち梁構造で支えられるため、構造体１００の形状の対称性が保たれ、振動部２０の線対称または点対称の振動モードに悪影響を与えることなく、良好な電気的特性が得られる。また、振動部２０を片持ち梁構造で支える場合に比べて各支持部に付与される重量が小さくなるため、各支持部の変形量が小さくなり、振動部２０と基板１１との間の下部クリアランスを狭く設定していても、振動部２０と基板１１とが接触する危険性を低減できる。

支持部２１Ａ，２１Ｂは、梁部２４Ａ，２４Ｂとポスト２５Ａ，２５Ｂとを備えている。

梁部２４Ａ，２４Ｂは、ブリッジ２２Ａ，２２Ｂとアーチ２３Ａ，２３Ｂとから構成される。梁部２４Ａ，２４Ｂは、詳細を後述するが、振動部２０から連続する圧電薄膜層を含み、この圧電薄膜層は、基板１１上にまで連続する。

アーチ２３Ａ，２３Ｂは、上に凸な弓形状（アーチ形状）に撓んだ部材であり、その両端Ｐ，Ｐで基板１１に保持されている。アーチ２３Ａ，２３Ｂが、振動部２０と基板１１との間の下部クリアランスを約５μｍ程度に維持する。アーチ２３Ａ，２３Ｂは、製造工程において基板と平行な方向に圧縮の残留応力をかけて形成され、下層に設けられる擬制層を除去することで圧縮の残留応力が開放されて弓形状になる。

ブリッジ２２Ａ，２２Ｂは、アーチ２３Ａ，２３Ｂの頂点または頂点近傍から基板１１と平行に、且つ、アーチ２３Ａ，２３Ｂの延設方向に略垂直に延びている。ブリッジ２２Ａ，２２Ｂは、アーチ２３Ａ，２３Ｂと振動部２０との間に架設されている。

ポスト２５Ａ，２５Ｂは、円柱形状であり、アーチ２３Ａ，２３Ｂの頂点または頂点近傍から天井面側に延びている。ポスト２５Ａ，２５Ｂの高さは、振動部２０が最大限撓む場合であっても、振動部２０と天板３２とが接触することがないように設定されている。ポスト２５Ａ，２５Ｂによって、天板３２と梁部２４Ａ，２４Ｂとの間の上部クリアランスの変化が制限され、この上部クリアランスがポスト２５Ａ，２５Ｂの高さよりも狭まることが抑制される。したがって、振動部２０が撓んでもその角や腹が天板３２と接触することを防げる。

図３（Ａ）は圧電薄膜共振子１０１の図３（Ｂ），（Ｃ）中のＡ−Ａ部分の断面図（上断面図）であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）中のＢ−Ｂ部分の断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）中のＣ−Ｃ部分の断面図である。

振動部２０は、基板１１側から順に、絶縁層１２、下部電極１３、圧電薄膜１４、上部電極１５、応力調整膜１６、温度特性補償膜１７が積層された膜構造を備える。ブリッジ２２Ａは、振動部２０の膜構造から下部電極１３を除いた膜構造である。ブリッジ２２Ｂは、振動部２０の膜構造から上部電極１５を除いた膜構造である。アーチ２３Ａは、振動部２０の膜構造から下部電極１３と応力調整膜１６とを除いた膜構造である。アーチ２３Ａのさらに上層には、ポスト２５Ａとなる層が積層される。アーチ２３Ｂは、振動部２０の膜構造から上部電極１５と応力調整膜１６とを除いた膜構造である。アーチ２３Ｂのさらに上層には、ポスト２５Ｂとなる層が積層される。なお、基板１１は、抵抗率の高い材料の基材、例えば、ガラス基板、高抵抗Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板などであり、図示を省いているが、その上に、アーチ２３Ａ，２３Ｂと同様の膜構造が形成されている。また、上部電極１５はアーチ２３Ａの一端から、引出電極として基板１１上に引き出される。また、下部電極１３はアーチ２３Ｂの一端から引出電極として基板１１上に引き出される。

図中ではポスト２５Ａ，２５Ｂは、天井面側の端部が天板３２と間隔を隔てているが、この間隔はアーチ２３Ａ，２３Ｂの撓み量に応じて変化する。アーチ２３Ａ，２３Ｂの撓み量が極めて大きい場合には、ポスト２５Ａ，２５Ｂは天板３２に接触する。したがって、アーチ２３Ａ，２３Ｂの撓み量がどの程度であっても、振動部２０と天板３２との間の上部クリアランス４２は、少なくともポスト２５Ａ，２５Ｂの高さ分だけ確保できる。このため、仮に製品毎にアーチ２３Ａ，２３Ｂの高さがばらついていても、振動部２０と天板３２との間の上部クリアランス４２を最小限に設定でき、パッケージサイズが低背化できる。例えば、振動部２０の撓み量が高々１μｍであるならば、ポスト２５Ａ，２５Ｂの高さを１μｍか、それより若干大きい程度にすることで、振動部と蓋体との間の上部クリアランス４２を十分に確保できる。

なお、ポスト２５Ａ，２５Ｂは、天板３２に対して接着するようにしてもよい。その場合には、ポスト２５Ａ，２５Ｂ、および梁部２４Ａ，２４Ｂを天板３２に対して固定でき、支持部２１Ａ，２１Ｂ全体の構造強度を上げることができる。その場合、ポスト２５Ａ，２５Ｂは、柔らかい材料で構成されると好適である。柔らかい材料としては、例えば、樹脂や金Ａｕ、銅Ｃｕ、アルミニウムＡｌ、スズＳｎなどがある。ポスト２５Ａ，２５Ｂに、このような材料を採用することによって、梁部２４Ａ，２４Ｂに生じる振動をダンピングして、振動漏れによる特性の劣化を効果的に抑制することができる。

図４は、製造工程での基板１１上の薄膜層の構成例を説明する図である。
図４（Ａ）は犠牲層４０の除去前の基板１１を上面視した図であり、図４（Ｂ）は犠牲層４０除去前のアーチ２３Ａの断面図であり、図４（Ｃ）は犠牲層４０除去後のアーチ２３Ａの断面図である。

圧電薄膜共振子１０１の製造工程では、まず、基板１１上に所定パターンの犠牲層４０が成膜される。犠牲層４０はレジスト材にて構成される。

そして、犠牲層４０上と基板１１上に図３で示した膜構造の薄膜層４３が成膜される。犠牲層４０上には、薄膜層４３のうち、振動部２０、ブリッジ２２Ａ，２２Ｂ、ポスト２５Ａ，２５Ｂ、およびアーチ２３Ａ，２３Ｂの中央領域が形成される。基板１１上には、薄膜層４３のうち、アーチ２３Ａ，２３Ｂの両端領域が形成される。

そして、犠牲層４０がレジスト除去工程などにより除去される。

これにより、振動部２０とブリッジ２２Ａ，２２Ｂとアーチ２３Ａ，２３Ｂとの下部に下部クリアランス４１が形成される。またアーチ２３Ａ，２３Ｂは、圧縮の残留応力が開放されて膜が伸び、弓形状に変形する。

その後、蓋体３０が基板１１上に裁置される。アーチ２３Ａ，２３Ｂの撓み量が大きい場合には、アーチ２３Ａ，２３Ｂの最上部に設けられたポスト２５Ａ，２５Ｂが蓋体３０の天板３２に接触し、アーチ２３Ａ，２３Ｂの最上部が押し下げられる。したがって、振動部２０と蓋体３０との間の上部クリアランスが確保され、圧電薄膜共振子１０１が製造される。

次に、膜構造の詳細について説明する。
図５（Ａ）は振動部２０とブリッジ２２Ａ，２２Ｂとの膜構造、図５（Ｂ）はアーチ２３Ａ，２３Ｂの膜構造についてそれぞれ示している。

絶縁層１２はＳｉＯ₂からなり、厚さ１．７μｍで、基板と平行な方向に１８０ＭＰａの圧縮の残留応力が作用している。この絶縁層１２の上部の圧電薄膜１４はＡｌＮからなり、厚さ１．６μｍで、基板と平行な方向に８０ＭＰａの圧縮の残留応力が作用している。振動部２０の圧電薄膜１４の上下には上部電極１５および下部電極１３が存在するが、共に膜厚が薄く、残留応力の影響が小さいため、この図５では図示を省略している。応力調整膜１６はＡｌＮからなり、厚さ０．８μｍで、基板と平行な方向に１００ＭＰａの引っ張りの残留応力が作用している。最上層の温度特性補償膜１７はＳｉＯ₂からなり、厚さ３．３μｍで、基板と平行な方向に１８０ＭＰａの圧縮の残留応力が作用している。

図５（Ａ）に示すように振動部とブリッジとでは、圧縮の残留応力が作用する圧電薄膜１４と引っ張りの残留応力が作用する応力調整膜１６とが積層され、それらの間で残留応力が相殺される。したがって、振動部の膜の圧縮の残留応力の大きさがアーチの膜の圧縮の残留応力の大きさに比べて小さい。そのため振動部・ブリッジは大きく撓むことがなく、比較的平坦な状態を維持する。

一方、図５（Ｂ）に示すようにアーチには図５（Ａ）の応力調整膜１６が存在せず、アーチ２３Ａ，２３Ｂはいずれも圧縮の残留応力が作用する絶縁層１２、圧電薄膜１４、および温度特性補償膜１７で構成している。そのため、犠牲層の除去後、アーチは基板１１の面方向に延び、それに伴い、基板１１に対し垂直方向に持ち上がってアーチ状となる。このとき、アーチを確実に上方向に反らすために、アーチの膜の圧縮の残留応力を上方部と下方部とで比べた場合、上方部の方が大きくなるようにするとなお良い。その結果、図２に示したように振動部２０はブリッジ２２Ａ，２２Ｂで支持された状態で基板１１上に下部クリアランス４１を介して支持されることになる。アーチの撓み量（高さ）はアーチの長さおよび圧縮の残留応力の強度によって設定することができる。

なお、ここで示した膜構造は、あくまで例示であり、他の膜構造を採用しても良い。例えば、膜厚や残留応力の大きさ、膜の順番が異なる構成であってもよい。また、振動部に圧縮の残留応力のみが作用するように構成してもよい。また、アーチでも引っ張りの残留応力が作用する層を設けて構成してもよい。

また、図２・図３に示した構造によれば、振動部２０への電気的な配線はアーチ２３Ａ，２３Ｂ、ブリッジ２２Ａ，２２Ｂ、および基板１１を介して行うが、アーチ２３Ａ，２３Ｂは基板１１に対してそれぞれ両端Ｐ，Ｐで接しているため、それら２箇所から並行して配線することによって配線抵抗を減らすことができる。またそのことにより、アーチ２３Ａ，２３Ｂに電極の段差が生じないので、その上に形成した膜において、電極の段差による膜の構造上の不連続性が生じることがなく、アーチ２３Ａ，２３Ｂの機械的強度が増す。

但し、基板上への配線パターンの引回しの都合上アーチの片方から配線するようにしてもよい。また、２本の支持部２１Ａ，２１Ｂのうち片方の支持部から上部電極１５および下部電極１３への配線を行ってもよい。そのことにより外部電極の取り出しを基板の片側に寄せることができ、全体のチップサイズを縮小化が容易となる。

《第２の実施形態》
図６は第２の実施形態に係る圧電薄膜共振子１０２の断面図である。図３（Ｂ）に示した圧電薄膜共振子１０１と異なるのは、ポスト１１５Ａ，１１５Ｂの構造、および天板１１２の構造である。

ポスト１１５Ａ，１１５Ｂは、導電性材料で構成され、アーチに設けられた上部電極１５または下部電極１３から天板１１２に接触する位置まで形成されている。ポスト１１５Ａ，１１５Ｂの材料は、金Ａｕ、銅Ｃｕ、アルミニウムＡｌ、スズＳｎなどであると好ましい。ポスト１１５Ａ，１１５Ｂは本発明の導電部を兼ねている。

天板１１２は、その天面に外部接続用の電極１１３Ａ，１１３Ｂが形成され、その底面にポスト１１５Ａ，１１５Ｂとの接続用の電極１１４Ａ，１１４Ｂが形成され、電極１１３Ａ，１１３Ｂと電極１１４Ａ，１１４Ｂとがビア１１６Ａ，１１６Ｂを介して導通する。

したがって、上部電極１５はポスト１１５Ａから、下部電極１３はポスト１１５Ｂから、引出電極として天板の天面の電極１１３Ａ，１１３Ｂに引き出している。これにより、天板１１２に設けた電極１１３Ａ，１１３Ｂを外部接続端子として、上部電極１５や下部電極１３から外部接続端子までの配線経路長を短くできる。そのため、電気抵抗の増大や電気的特性の劣化を抑えられる。

また、振動部２０の上部電極１５や下部電極１３から外部接続端子までの電気的接続を、基板１１を介さずに行えるので、基板１１の絶縁性が低くてもよくなり、基板１１の材料選択の自由度が高まり、膜形成プロセスの自由度も高まる。

《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係る圧電薄膜共振子１０３の主要部の斜視図である。図２に示した圧電薄膜共振子１０１と異なるのはアーチ１２３Ａ，１２３Ｂの形状である。
振動部２０は支持部１２１Ａ，１２１Ｂによって両端が支持され、梁部１２４Ａ，１２４Ｂによって、基板との間に所定の下部クリアランスが設けられている。支持部１２１Ａは振動部２０の一方の短辺中央から引き出したブリッジ２２Ａと一端が基板に接するアーチ１２３Ａとで構成している。同様に支持部１２１Ｂは振動部２０の他方の短辺中央から引き出したブリッジ２２Ｂと一端が基板に接するアーチ１２３Ｂとで構成している。

アーチ１２３Ａ，１２３Ｂはそれぞれ一端Ｐのみで基板に接続するので犠牲層の除去後の圧縮の残留応力の解放による撓みを利用することができない。そのためアーチ１２３Ａ，１２３Ｂの下部の犠牲層は予め半弓形状（アーチ形状）に形成しておく。

２つのアーチ１２３Ａ，１２３Ｂは、基板から立ち上がって延びる方向が同一方向であるが、互いに逆向きに延びるようにアーチの基板への接続位置を定めてもよい。

《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る圧電薄膜共振子１０４の主要部の斜視図である。図２に示した圧電薄膜共振子１０１において振動部２０の一方の短辺の中央からのみ支持部２１Ａで支持するようにしたものに相当する。
このような片持ち梁構造とすれば支持部の基板上での占有面積を縮小化でき全体に小型化が図れる。また、振動部の片側が支持されていないので、振動部での膜構造の上方部と下方部との残留応力を等しくしておけば、振動部は平坦な状態を実現できる。

《第５の実施形態》
図９は第５の実施形態に係る圧電薄膜共振子１０５の主要部の斜視図である。図２に示した圧電薄膜共振子１０１と異なるのは支持部１３１Ａ，１３１Ｂの構造である。
振動部２０は支持部１３１Ａ，１３１Ｂによって両端が支持され、梁部１３４Ａ，１３４Ｂによって、基板との間に所定の下部クリアランスが設けられている。梁部１３４Ａ，１３４Ｂは振動部２０の短辺中央から引き出し、一端が基板に接する半弓形状のものである。

なお、第１〜第５のいずれの実施形態においても、振動部２０は平坦であり且つ基板にほぼ平行であることが望ましいが、少なくとも振動部２０が基板に接触しなければよい。この発明によれば、振動部２０と基板１１との間に十分な空隙部を形成することができるので、振動部２０は上方向に凸、下方向に凸またはその複合された形状に多少撓んでいてもよい。また、基板に対して多少非平行であってもよい。

また、アーチの形状は、上面視して長方形であれば好適であるが、それ以外にも、例えばミアンダ形状としてもよい。

従来の圧電薄膜共振子の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る圧電薄膜共振子の斜視図である。 同圧電薄膜共振子の断面図である。 同圧電薄膜共振子の製造工程を説明する図である。 同圧電薄膜共振子の膜構造の例を示す図である。 第２の実施形態に係る圧電薄膜共振子の断面図である。 第３の実施形態に係る圧電薄膜共振子の主要部の斜視図である。 第４の実施形態に係る圧電薄膜共振子の主要部の斜視図である。 第５の実施形態に係る圧電薄膜共振子の主要部の斜視図である。

符号の説明

１１…基板
１３…下部電極
１４…圧電薄膜
１５…上部電極
２０…振動部
２１Ａ，２１Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂ，１３１Ａ，１３１Ｂ…支持部
２２Ａ，２２Ｂ…ブリッジ
２３Ａ，２３Ｂ…アーチ
２４Ａ，２４Ｂ…梁部
２５Ａ，２５Ｂ，１１５Ａ，１１５Ｂ…ポスト
３０…蓋体
３２…天板
４０…犠牲層
４１…下部クリアランス
４２…上部クリアランス
１００…構造体
１０１〜１０５…圧電薄膜共振子
１１６Ａ，１１６Ｂ…ビア

Claims (11)

1. 基板と、一対の電極間に圧電薄膜が配置された振動部と、前記基板との内部空間に前記振動部を内包する蓋体と、前記振動部を支持する支持部と、を備える圧電薄膜共振子であって、
   前記支持部は、前記基板との間に空隙を設けて前記振動部を弾性支持する梁部と、前記蓋体と前記梁部との間隔の変化を制限する制限部とを備える圧電薄膜共振子。
2. 前記制限部は、柱形状であり前記梁部と前記蓋体との間に立設する、請求項１に記載の圧電薄膜共振子。
3. 前記制限部は、前記梁部上に成膜形成された、請求項２に記載の圧電薄膜共振子。
4. 前記制限部は、前記蓋体に接着された、請求項２または３に記載の圧電薄膜共振子。
5. 前記制限部は、前記振動部の前記一対の電極の一方に導通する、前記蓋体側の一端から前記梁部側の一端まで設けられた導電部を備え、
   前記蓋体は、スルーホールを介して前記導電部に導通する外部接続端子を備える、請求項２〜４のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
6. 前記制限部は、樹脂、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎのうち、いずれかの材料で構成された、請求項２〜５のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
7. 前記振動部は略矩形状であり、
   前記支持部は、前記振動部の対向する２つの辺の一方、または両辺に設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
8. 前記梁部は、第一端で前記基板に接続され第二端で前記振動部に接続されるアーチ形状、または、両端で前記基板に接続され略中央で前記振動部に接続されるアーチ形状である、請求項１〜７のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
9. 前記振動部の膜の圧縮方向の残留応力の大きさが、前記梁部の膜の圧縮方向の残留応力の大きさに比べて小さい、請求項１〜８のいずれかに記載の圧電薄膜共振子。
10. 基板上に、所定形状の犠牲層と、一対の電極間に圧電薄膜が配置された薄膜層と、制限部と、をこの積層順に形成し、基板上の膜構造を構成する工程と、
    前記基板上から前記犠牲層を除去する工程と、
    下層の犠牲層が除去されて前記基板から浮く所定形状の構造体を内包するように、前記基板上に蓋体を載置する工程と、を含む圧電薄膜共振子の製造方法。
11. 前記膜構造は、前記薄膜層に圧縮方向の残留応力をかけて形成する請求項１０に記載の圧電薄膜共振子の製造方法。

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