JP2020010012A - 薄膜温度センサ、圧電振動デバイス、および薄膜温度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べてＢ定数の大きな薄膜温度センサを提供し、圧電振動デバイスにおいて薄膜温度センサを用いることで低背化を図る。【解決手段】薄膜温度センサ１０は、絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１上に形成される抵抗膜１２と、抵抗膜１２の上層もしくは下層に形成される一対の櫛形電極１３，１３とを有する。抵抗膜１２は、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜にて構成される。薄膜温度センサ１０は、２５℃から５０℃の温度域で、Ｂ定数が２０００〜７０００Ｋの範囲にあるものとされる。【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜温度センサ、圧電振動デバイス、および薄膜温度センサの製造方法に関する。

従来、温度センサが一体的に設けられた温度センサ付きの圧電振動デバイス（水晶発振器等）が開発されている。このような温度センサとしては、例えば、焼結体から成るチップサーミスタ（ＮＴＣサーミスタ等）が用いられている。

一方、温度センサの種類としては、絶縁性基板上に抵抗膜を形成し、抵抗膜の上層もしくは下層に一対の櫛形電極からなる電極層を形成してなる薄膜温度センサもある。例えば、特許文献１および２には、抵抗膜の材料として複合酸化物（例えばＭｎ−Ｃｏ系複合酸化物）を用いた薄膜温度センサが開示されている。また、特許文献３には、抵抗膜の材料として金属窒化物（例えばＴｉ−Ａｌ−Ｎ）を用いた薄膜温度センサが開示されている。

特開２０００−３４８９０５号公報 特許第４８１１３１６号公報 特開２０１８−３６２４５号公報

近年、圧電振動デバイスにおいてはさらなる小型化（特に低背化）が求められている。温度センサ付きの圧電振動デバイスにおいても、チップサーミスタに代えて薄膜温度センサを用いることができれば、デバイスの低背化に寄与すると考えられる。

しかしながら、従来の薄膜温度センサはチップサーミスタに比べるとＢ定数が小さく、圧電振動デバイスにおいて求められる特性を満たさないことも多い。このため、圧電振動デバイスにおいて薄膜温度センサを使用することができず、やむなくチップサーミスタを用いているのが現状である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来に比べてＢ定数の大きな薄膜温度センサを提供し、圧電振動デバイスにおいて薄膜温度センサを用いることで低背化を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の薄膜温度センサは、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成される感温膜と、前記感温膜の上層もしくは下層に形成される一対の電極からなる電極層とを有する薄膜温度センサであって、前記感温膜は、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜にて構成され、２５℃から５０℃の温度域で、Ｂ定数が２０００〜７０００Ｋの範囲にあることを特徴としている。

上記の構成によれば、薄膜温度センサにおける感温膜を酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜とすることで、従来に比べてＢ定数の向上（２０００〜７０００Ｋ）を図ることが可能となる。これにより、従来では薄膜温度センサが使用できなかった圧電振動デバイスに対しても、薄膜温度センサの適用が可能となる。

また、本発明の圧電振動デバイスは、一対の励振電極が形成された振動部を有し、該振動部をパッケージ内に封止してなる圧電振動デバイスであって、前記パッケージを形成する絶縁性基板の内面もしくは外面に上記記載の薄膜温度センサが形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、圧電振動デバイスに高いＢ定数（２０００〜７０００Ｋ）を有する薄膜温度センサを搭載して使用することが可能となり、圧電振動デバイスの低背化に寄与する。

また、本発明の薄膜温度センサの製造方法は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成される感温膜と、前記感温膜の上層もしくは下層に形成される一対の電極からなる電極層とを有する薄膜温度センサの製造方法であって、前記感温膜を、少なくともクロムを原料とし、酸素または／および窒素を含有もしくは補充する物理気相成長法にて成膜することを特徴としている。

また、上記薄膜温度センサの製造方法では、前記感温膜を、クロムをターゲットとし、少なくとも窒素および酸素をプロセスガスとして導入するスパッタリングにて成膜する構成とすることもできる。

上記の構成によれば、感温膜を酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜として成膜することができ、Ｂ定数の向上（２０００〜７０００Ｋ）を図った薄膜温度センサを容易に製造することができる。また、スパッタリング時の製造条件（例えば、酸素分圧、スパッタ電力、予備加熱温度等）を調整することで、Ｂ定数の変調を行うことも可能となる。

本発明は、薄膜温度センサにおいて、従来よりも高いＢ定数（２０００〜７０００Ｋ）を得ることができるといった効果を奏する。また、従来では薄膜温度センサが使用できなかったデバイスに対しても、薄膜温度センサの適用が可能となるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態を示すものであり、薄膜温度センサの基本構造を示す平面図である。 図１に示す薄膜温度センサのＡ−Ａ断面図である。 図１の薄膜温度センサを適用した水晶振動子の一構造例を示す概略断面図である。 図１の薄膜温度センサを適用した水晶振動子の他の構造例を示す概略断面図である。 実施の形態に係る薄膜温度センサの寸法における好適例を示す平面図である。 図１の薄膜温度センサを適用した水晶振動子のさらに他の構造例を示す概略断面図である。

〔薄膜温度センサの構造〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、図１および図２を参照して本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０の基本構造を説明する。図１は薄膜温度センサ１０の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

薄膜温度センサ１０は、絶縁性基板１１の上面に抵抗膜（感温膜）１２を形成し、抵抗膜１２の上面に一対の櫛形電極（電極層）１３，１３を形成した構造である。尚、櫛形電極１３，１３は、抵抗膜１２の上層側ではなく、抵抗膜１２の下層側（絶縁性基板１１と抵抗膜１２との間）に形成されていてもよい。

抵抗膜１２は絶縁性基板１１の上面にスパッタリング等の物理気相成長法（ＰＶＤ）によって成膜される。より具体的には、抵抗膜１２は、反応性ＤＣマグネトロンスパッタリングや反応性ＲＦマグネトロンスパッタリングによって成膜された反応性スパッタ膜として形成されることが好ましい。また、抵抗膜１２は絶縁性基板１１上のほぼ全面に成膜されてもよく、あるいは一部の領域に成膜されてもよい。図１では、抵抗膜１２は絶縁性基板１１上の全面に成膜した場合を例示している。

一対の櫛形電極１３，１３において、それぞれの電極は基部１３ａから多数の枝部１３ｂが平行に延びた構成になっている。そして、一方の櫛形電極１３の枝部１３ｂと他方の櫛形電極１３の枝部１３ｂとが、互いに接触しないように所定の隙間で互い違いに並んでおり、この隙間から抵抗膜１２が露出している。櫛形電極１３，１３は、例えば、抵抗膜１２上に形成された下地膜（例えばＴｉ）と、当該下地膜上に積層形成された電極膜（例えばＡｕ）とから形成することができる。

抵抗膜１２は、一対の櫛形電極１３，１３に挟まれた部分が蛇行した状態となる。また、蛇行した部分の抵抗膜１２は、一定の幅Ｌを持ち（図２参照）、かつ経路長Ｗとなる一本道の状態となる。

このような薄膜温度センサ１０では、一対の櫛形電極１３，１３に挟まれた抵抗膜１２の経路長Ｗをより長く確保することができ、これにより、微小なサイズの温度センサであってもより大きなＢ定数を得ることができる。詳細には、薄膜温度センサ１０の抵抗値は、抵抗膜１２の幅Ｌに比例し、また、経路長Ｗに反比例する。このため、抵抗膜１２の経路長Ｗをより長くし、また、抵抗膜１２の幅Ｌをより狭くすることによって、より大きなＢ定数を有する薄膜温度センサ１０の抵抗値を低下させることができる。

図１，２に示す薄膜温度センサ１０の構造（抵抗膜１２と櫛形電極１３，１３との積層構造）自体は公知であり、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０はその構造に特徴を有するものではない。薄膜温度センサ１０は、抵抗膜１２の材料を工夫することで、従来の薄膜温度センサよりもＢ定数を向上させた点に特徴を有している。

具体的には、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０は、抵抗膜１２の材料として、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜を用いている。従来の薄膜温度センサ（例えば、抵抗膜に窒化クロムを用いた薄膜温度センサ）におけるＢ定数は室温域（５０℃／２５℃）で５００Ｋ程度と低いものであったが、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０では室温域（５０℃／２５℃）で２０００Ｋ以上の高いＢ定数を得ることができた。

〔薄膜温度センサの製造方法〕
続いて、薄膜温度センサ１０の製造方法について説明する。但し、櫛形電極１３，１３の形成には公知の方法（フォトリソグラフィ）が使用されるため、ここでは抵抗膜１２の成膜方法についてのみ説明する。

上述したように、抵抗膜１２は、ＤＣマグネトロンスパッタリングやＲＦマグネトロンスパッタリングによって成膜することができる。すなわち、抵抗膜１２の成膜には、スパッタリング特有の非平衡プロセスを利用することができる。具体的には、クロムターゲットを用い、さらに、少なくとも窒素および酸素をプロセスガスとして導入するスパッタリングによって抵抗膜１２が成膜される。これにより、抵抗膜１２を、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜とすることができる。

但し、抵抗膜１２の成膜方法は、本発明において特に限定されるものではなく、他の物理気相成長法（ＰＶＤ）により抵抗膜１２を成膜してもよい。例えば、酸窒化クロムや窒化クロムをターゲットとして利用すれば、反応性ではない通常のスパッタリング（場合によっては酸素および窒素を補充する）によっても、抵抗膜１２を酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜として成膜可能である。一方、抵抗膜１２の成膜に反応性スパッタリングを用いた場合、スパッタリング時の各種製造条件を変更することで抵抗膜１２の組成を制御でき、最終的に得られる薄膜温度センサ１０の特性を調整することができる。また、スパッタリング以外の物理気相成長法、例えばイオンアシスト蒸着法や真空蒸着法などでも、蒸着源としてクロムを用い、これにイオン化した酸素および窒素を導入することで、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜を成膜することは可能と考えられる。

尚、反応性スパッタリングなどで成膜される抵抗膜１２は、酸窒化クロム膜となることも想定されるが、実際には抵抗膜１２の全体が酸窒化クロムにより構成されているか否かは現時点では確認できていない。したがって、抵抗膜１２は、酸窒化クロムに酸化クロムや窒化クロムが混合された状態であったり、酸窒化クロムを含まずに酸化クロムおよび窒化クロムが混合された状態であったりする可能性もある。このため、本実施の形態では、正確を期すために、抵抗膜１２の材料を“酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜”として表現している。無論、“酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜”は、酸窒化クロム膜をも含む概念である。

酸窒化物の合成には、通常、高温（９００〜１５００℃）のアンモニア気流中での焼成等といった過酷な還元条件が必要であるが、本実施の形態における抵抗膜１２の成膜では、スパッタリングの非平衡プロセスを活用することでクロムの酸窒化合成を試みている。酸窒化物は、酸化物に比較して小さいバンドギャップを有するため、後述する（２）式のように温度感度指標であるＢ定数の根底となる物性（バンドギャップ）をコントロールできると考えられる。

すなわち、温度センサのＢ定数は、規定された周囲温度２点（例えば２５℃と５０℃）での抵抗値を用いて、以下の（１）式より算出される。

Ｂ［Ｋ］＝ｌｎ（Ｒ_５０／Ｒ_２５）／（１／Ｔ_５０−１／Ｔ_２５） …（１）
Ｒ_５０：５０℃での抵抗値［Ω］
Ｒ_２５：２５℃での抵抗値［Ω］
Ｔ_５０：５０＋２７３．１５［Ｋ］
Ｔ_２５：２５＋２７３．１５［Ｋ］
上記（１）式のＢ定数は、以下の（２）式に示すように、活性化エネルギをボルツマン定数で割った値でも表現できる。

Ｅ_Ｈ／ｋ＝Ｂ …（２）
Ｅ_Ｈ：活性化エネルギ［Ｊ］
ｋ：ボルツマン定数［Ｊ／Ｋ］
上記（２）式は、抵抗膜１２の材料のバンドギャップエネルギを操作できれば、薄膜温度センサ１０のＢ定数変調を可能にすることを示唆している。すなわち、合成方法による材料組成の制御から、Ｂ定数にバリエーションを持たせることができる。

尚、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０を、絶縁性基板１１上に所定サイズのセンサとして形成する場合、絶縁性基板１１上にスパッタリングなどで抵抗膜１２を成膜し、さらに抵抗膜１２をウェットエッチングによって所望の寸法にパターニングすることが考えられる。そして、パターニングされた後の抵抗膜１２の上に、フォトリソグラフィなどを用いて櫛形電極１３，１３を形成する。もしくは、絶縁性基板１１上に櫛形電極１３，１３を形成した後、その上に抵抗膜１２をパターニング形成してもよい。

この時、図５に示すように、櫛形電極１３の枝部１３ｂの配列方向（図中Ｘ方向）において、抵抗膜１２の幅Ｗｃと櫛形電極１３の幅Ｗｄとの関係がＷｃ≧Ｗｄを満たすことが望ましい。ここで、Ｗｃ≧Ｗｄの関係は、エッチングの際のマスクサイズではなく、エッチング後の抵抗膜１２および櫛形電極１３の実寸法において満たされるものである（実寸法においてＷｃ≧Ｗｄとなるようにマスクサイズが設計される）。すなわち、抵抗膜１２および櫛形電極１３のエッチングの際にサイドエッチングが発生したとしても、実寸法においてＷｃ≧Ｗｄの関係が満たされることにより、薄膜温度センサ１０において設計通りの抵抗値を得ることができる。

また、一対の櫛形電極１３，１３の対向方向（図中Ｙ方向）においては、抵抗膜１２の幅Ｗａと一対の櫛形電極１３，１３の幅Ｗｂとの関係がＷａ＜Ｗｂを満たすことが望ましい。一対の櫛形電極１３，１３では、対向方向における端部側にそれぞれ配線引出部分が形成される。そして、配線引出部分への抵抗膜１２の干渉を防止するために、対向方向についてはＷａ＜Ｗｂとなるように設計されることが望ましい。特に、圧電振動デバイスなどのパッケージ内に薄膜温度センサ１０を収容する場合は、配線引出部分にスルーホールが形成されるため、このスルーホース形成箇所において抵抗膜１２の干渉が生じないように、Ｗａ＜Ｗｂの関係を満たす必要がある。但し、櫛形電極１３の枝部１３ｂの形成領域に関しては、確実に抵抗膜１２が及ぶように形成される。

〔検証実験〕
本実施の形態では、スパッタリングにおける抵抗膜１２の各種製造条件が、製造される薄膜温度センサ１０のＢ定数に与える影響を実験により検証した。その検証結果を以下に説明する。

まずは、検証実験の手順およびサンプルの製造条件について説明する。今回の実験で作製したサンプルＮｏ．１〜２０は、絶縁性基板１１上にマグネトロンスパッタリングにより抵抗膜１２を成膜し、さらにその上に櫛形電極１３，１３を形成したものである。
各サンプルによって変化させたパラメータを以下の表１に示す。

サンプルＮｏ．１〜６では、プロセスガスの流量設定値を変更した。すなわち、今回のスパッタリングは、窒素（Ｎ_２）および酸素（Ｏ_２）の混合ガス比率Ｏ_２／（Ｏ_２＋Ｎ_２）を、５０、４５、４０、３３、２５、１４（％）に変化させた。尚、サンプルＮｏ．７〜２０では、混合ガス比率Ｏ_２／（Ｏ_２＋Ｎ_２）を２５（％）に固定している。

サンプルＮｏ．７〜１１では、スパッタ電力（設定電力をターゲット面積で割った値）を０．９, １．９，２．８，３．８，４．７（Ｗ/ｃｍ^２）に変化させた。尚、サンプルＮｏ．１〜６ではスパッタ電力を２．５（Ｗ／ｃｍ^２）に、サンプルＮｏ．１２〜１４では０．９（Ｗ／ｃｍ^２）に、サンプルＮｏ．１５〜１７では２．８（Ｗ／ｃｍ^２）に、サンプルＮｏ．１８〜２０では、４．７（Ｗ／ｃｍ^２）に固定した。

サンプルＮｏ．１２〜１４、１５〜１７、１８〜２０各々の電力設定においては、予備加熱温度を２５℃、１５０℃、２５０℃に変化させた。尚、サンプルＮｏ．１〜１１では、予備加熱温度を１５０℃に固定した。

続いて、上記の条件で製造した各サンプルに対する実測結果を説明する。結果を以下の表２に示す。尚、サンプルＮｏ．１〜２０のそれぞれに対しては、複数のサンプルを同時に作製し、そのうちの４つのサンプルに対してＢ定数評価を行った。すなわち、表２におけるサンプルＮｏ．１〜２０のそれぞれのＢ定数は、４つのサンプルの平均値として求められている。尚、各サンプルのＢ定数は、２５℃および５０℃での電極間の抵抗を実測し、その抵抗値を上述した（１）式に導入して算出した。

また、本検証実験では、４つのサンプルにおけるＢ定数のバラつきも評価の対象とした。表２におけるＲ値は、Ｂ定数のバラつきを示す指標であり、４つのサンプルにおけるＢ定数の範囲（Ｂ定数の最大値と最小値との差）を表している。

表２に示されるように、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０では、最小で２５５０Ｋ、最大で６０５７ＫのＢ定数が得られている。従来の薄膜温度センサではＢ定数が５００Ｋ程度であったため、薄膜温度センサ１０はＢ定数の大幅な向上を実現していることが分かる。すなわち、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０では、２５℃から５０℃の温度域で、Ｂ定数が２０００〜７０００Ｋ（もしくは２５００〜６５００Ｋ）の範囲にある薄膜温度センサを得ることができると考えられる。

また、表２の結果から読み取れる傾向として、薄膜温度センサ１０のＢ定数が高くなるほど、Ｂ定数のバラつきが大きくなっていることが分かる。すなわち、薄膜温度センサ１０の特性バラつきを低減するには、Ｂ定数の値もある程度制限される。例えば、表２の結果では、Ｂ定数の範囲が２５００〜４０００ＫであればＢ定数のバラつき（Ｒ値）を１０００Ｋ以下に抑えられ、Ｂ定数の範囲が２５００〜３５００ＫであればＢ定数のバラつき（Ｒ値）を５００Ｋ以下に抑えられる。

また、表２の結果からは、抵抗膜１２の成膜時のスパッタリングの条件を変更することでＢ定数の調整が可能であることも示唆される。この点について、以下に説明する。

まず、サンプルＮｏ．１〜６の比較により、プロセスガスの流量、特に窒素ガスに対する酸素ガスの分圧比（Ｏ_２／Ｎ_２＋Ｏ_２；以下、酸素分圧と称する）がＢ定数に与える影響を検討する。表１および表２より、酸素分圧が大きくなるほどＢ定数が大きくなる傾向が読みとれ、酸素分圧の調整からＢ定数を変調できることが示されている。

Ｂ定数は、抵抗膜１２におけるバンドギャップ構造（活性化エネルギ）に依存し、つまりは組成に依存すると考えられる。酸素分圧が大きくなるほどＢ定数が大きくなる傾向は、抵抗膜１２中に過剰のＯ_２が置換されることで、構造不安定を引き起こして組成バラつきが生じている可能性を示唆している。

次に、サンプルＮｏ．７〜１１の比較により、スパッタ電力がＢ定数に与える影響を検討する。表１および表２より、スパッタ電力が大きくなるほどＢ定数が小さくなり、かつバラつきも小さくなる傾向が読みとれ、スパッタ電力の調整からＢ定数を変調できることが示されている。

次に、サンプルＮｏ．１２〜２０の比較により、予備加熱温度がＢ定数に与える影響を検討する。表１および表２より、予備加熱温度が高くなるほどＢ定数が小さくなり、かつ予備加熱温度が１５０℃以上であればバラつきが小さくなる傾向が読み取れる。特に、スパッタ電力が４．７（Ｗ／ｃｍ^２）のときはＢ定数のバラつきが著しく小さくなり、予備加熱温度が高くなるほど、そのバラつきも小さくなっている。

〔薄膜温度センサを用いた圧電振動デバイス〕
以上に説明したように、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０は、抵抗膜１２を酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜としたことで、従来の薄膜温度センサに比べてＢ定数を大幅に向上させることに成功した。これにより、本実施の形態に係る薄膜温度センサ１０は、従来の薄膜温度センサではＢ定数が小さくて使用できなかったデバイスへの適用も可能となる。例えば、薄膜温度センサ１０は、圧電振動デバイス（水晶振動子や水晶発振器等）への適用が可能となる。以下に、薄膜温度センサ１０を適用する圧電振動デバイスの構造例を説明する。

図３は、薄膜温度センサ１０を適用した水晶振動子１００の一構造例を示す概略断面図である。水晶振動子１００は、いわゆるサンドイッチ構造の水晶振動子に薄膜温度センサ１０を適用した場合を例示している。

水晶振動子１００は、図３に示すように、水晶振動板２、第１封止部材３、および第２封止部材４を備えて構成されている。この水晶振動子１００では、水晶振動板２と第１封止部材３とが接合され、水晶振動板２と第２封止部材４とが接合されることによって、略直方体のサンドイッチ構造のパッケージが構成される。このようなサンドイッチ構造のパッケージに関しては公知であるが、以下に簡単に構造を説明する。

公知の構成であるため詳細な図示は省略するが、水晶振動板２は、略矩形に形成された振動部と、この振動部の外周を取り囲む外枠部と、振動部と外枠部とを連結することで振動部を保持する保持部とを有している。振動部および保持部は、基本的には外枠部よりも薄く形成されている。水晶振動板２の両主面（第１主面２１、第２主面２２）には、一対の励振電極が形成されている。水晶振動板２の両主面（第１主面２１、第２主面２２）のそれぞれに第１封止部材３および第２封止部材４が接合されることで、パッケージの内部空間が形成され、この内部空間に励振電極を含む振動部が気密封止される。尚、水晶振動子１００では、第１封止部材３の両主面（第１主面３１、第２主面３２）の内の第２主面３２が水晶振動板２の第１主面２１と接合され、第２封止部材４の両主面（第１主面４１、第２主面４２）の内の第１主面４１が水晶振動板２の第２主面２２と接合されるものとする。

水晶振動子１００は、温度センサ付きの水晶振動子として構成されており、水晶振動子１００のパッケージに、振動部の温度（パッケージの内部空間の温度）を検知するための温度センサ部として上述した薄膜温度センサ１０が備えられている。図３に示す水晶振動子１００では、薄膜温度センサ１０は、第１封止部材３の第１主面３１に設けられている。尚、この構成では、第１封止部材３を薄膜温度センサ１０における絶縁性基板１１（図２参照）として使用することができる。

また、水晶振動板２に形成された励振電極や、薄膜温度センサ１０は、適宜形成された貫通電極や配線パターンにより、第２封止部材４の第２主面４２に形成された外部電極端子４３と電気的に接続される。

尚、図３に示す水晶振動子１００では、薄膜温度センサ１０を第１封止部材３の第１主面３１に設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の箇所に薄膜温度センサ１０を設ける構成としてもよい。つまり、第１封止部材３の両主面３１，３２および第２封止部材４の両主面４１，４２のうち、少なくとも１つの主面に、薄膜温度センサ１０が設けられていればよい。

そして、第１封止部材３の第２主面３２または第２封止部材４の第１主面４１に薄膜温度センサ１０が設けられた構成では、水晶振動板２の振動部を気密封止する内部空間に薄膜温度センサ１０が配置されるので、水晶振動子１００のパッケージのさらなる低背化を図ることができる。また、薄膜温度センサ１０が振動部と同じ内部空間内に設けられるため、より振動部の温度に近い温度を検出でき、薄膜温度センサ１０による温度検出の精度向上を図ることができる。

さらに、図示は省略するが、薄膜温度センサ１０を振動部と同じ内部空間内に設け、第１封止部材３の第１主面３１には発振回路となるＩＣチップ等を搭載することで、薄膜温度センサ１０を用いた圧電振動デバイスを水晶発振器として提供することも可能である。

また、薄膜温度センサ１０が適用される圧電振動デバイスの基本構造は特に限定されるものではなく、図３に示したサンドイッチ構造の圧電振動デバイス以外に、例えば図４に示すような断面視がＨ型パッケージ構造を有する水晶振動子２００に適用することも可能である。このようなＨ型パッケージ構造に関しても公知である。

図４に示す水晶振動子２００では、ベース２１０、水晶振動素子２２０、蓋２３０、および薄膜温度センサ１０が主な構成部材となっている。ベース２１０は絶縁性材料（セラミック等）からなる平面視略矩形の容器である。ベース２１０は、平板状（平面視略矩形）の基板部２１１と、基板部２１１の一主面（図４では上面）に配置される第１枠部２１２と、基板部２１１の他主面（図４では下面）に配置される第２枠部２１３とによって構成されている。ベース２１０において、基板部２１１、第１枠部２１２および第２枠部２１３の各々はセラミックグリーンシート（アルミナ）となっており、これら３つのシートが積層された状態で焼成によって一体成形されている。尚、これらのシートの積層間には所定形状の内部配線が形成されている。

ベース２１０の第１枠部２１２で囲まれた空間は第１凹部Ｅ１となっている。第１凹部Ｅ１内には水晶振動素子２２０が配置され、所定の配線と接合されている。第１凹部Ｅ１の上には蓋２３０が接合され、水晶振動素子２２０の配置空間が気密封止されるようになっている。ベース２１０の第２枠部２１３で囲まれた空間は第２凹部Ｅ２となっている。第２凹部Ｅ２内には薄膜温度センサ１０が配置される。尚、この構成では、ベース２１０の基板部２１１を薄膜温度センサ１０における絶縁性基板１１（図２参照）として使用することができる。

尚、図４に示す水晶振動子２００では、薄膜温度センサ１０を第２凹部Ｅ２に設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の箇所に薄膜温度センサ１０を設ける構成としてもよい。例えば、第１凹部Ｅ１内（基板部２１１の上面）に薄膜温度センサ１０を設けてもよい。さらに、図示は省略するが、薄膜温度センサ１０を第１凹部Ｅ１内に設け、第２凹部Ｅ２には発振回路となるＩＣチップ等を搭載することで、薄膜温度センサ１０を用いた圧電振動デバイスを水晶発振器として提供することも可能である。

また、Ｈ型パッケージ構造に限らず、上方のみが開口した略直方体のベースの開口部に蓋が接合されたシングルパッケージ構造の水晶振動子に、薄膜温度センサを適用することも可能である。この場合は、図６に示すように、薄膜温度センサ１０が水晶振動素子２２０と共にベース２１０の第１凹部Ｅ１（基板部２１１の上面）内に設ければよい。このようなシングルパッケージ構造の場合、水晶振動子のさらなる低背化を図ることができる。また、水晶振動素子２２０と薄膜温度センサ１０とが同じ空間内に存在し、かつ、水晶振動素子２２０と薄膜温度センサ１０とが近接しているため、水晶振動素子２２０の温度により近い温度情報を得ることができる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ 薄膜温度センサ
１１ 絶縁性基板
１２ 抵抗膜（感温膜）
１３ 櫛形電極（電極層）
１３ａ 基部
１３ｂ 枝部
１００ 水晶振動子
２ 水晶振動板
３ 第１封止部材
４ 第２封止部材
２００ 水晶振動子
２１０ ベース
２１１ 基板部
２１２ 第１枠部
２１３ 第２枠部
２２０ 水晶振動素子
２３０ 蓋

Claims (4)

1. 絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板上に形成される感温膜と、
   前記感温膜の上層もしくは下層に形成される一対の電極からなる電極層とを有する薄膜温度センサであって、
   前記感温膜は、酸素および窒素を含有成分として含むクロム膜にて構成され、
   ２５℃から５０℃の温度域で、Ｂ定数が２０００〜７０００Ｋの範囲にあることを特徴とする薄膜温度センサ。
2. 一対の励振電極が形成された振動部を有し、該振動部をパッケージ内に封止してなる圧電振動デバイスであって、
   前記パッケージを形成する絶縁性基板の内面もしくは外面に前記請求項１に記載の薄膜温度センサが形成されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
3. 絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板上に形成される感温膜と、
   前記感温膜の上層もしくは下層に形成される一対の電極からなる電極層とを有する薄膜温度センサの製造方法であって、
   前記感温膜を、少なくともクロムを原料とし、酸素または／および窒素を含有もしくは補充する物理気相成長法にて成膜することを特徴とする薄膜温度センサの製造方法。
4. 請求項３に記載の薄膜温度センサの製造方法であって、
   前記感温膜を、クロムをターゲットとし、少なくとも窒素および酸素をプロセスガスとして導入するスパッタリングにて成膜することを特徴とする薄膜温度センサの製造方法。

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