JPWO2017203757A1 - 共振子及び共振装置 - Google Patents
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Abstract
共振周波数の調整工程において、共振周波数の温度特性の変動を抑制する。基部と、第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、第１電極に対向する上面を有し、第１及び第２電極の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電膜とを有し、一端が基部の前端と接続する固定端であり、他端が前端から離れる方向に延びた開放端である振動腕と、を有し、第１電極を挟んで圧電膜の上面と対向して設けられ、かつ振動腕から基部に亘って設けられた保護膜と、保護膜とは異なる材料から成る温度特性調整膜と、を備え、温度特性調整膜は、複数の振動腕における当該振動腕が延びる方向の中央よりも固定端側、及び、基部の少なくとも一方において、保護膜の一部が表面に露出するように設けられた。
Description
本発明は、共振子及び共振装置に関する。
電子機器において計時機能を実現するためのデバイスとして、圧電振動子等の共振子が用いられている。電子機器の小型化に伴い、共振子も小型化が要求されており、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製造される共振子（以下、「ＭＥＭＳ振動子」ともいう。）が注目されている。
ＭＥＭＳ振動子においては、製造ばらつきによって共振周波数にばらつきが生じることがある。そこで、ＭＥＭＳ振動子の製造中や製造後に、追加エッチング等によって周波数を調整することが行われる。
例えば、特許文献１には、複数の振動腕を有する振動子において、振動腕の先端側に設けられた粗調用の質量部と、振動腕の基端側に設けられた微調用の質量部とをそれぞれ減少させることにより、共振周波数を調整する構成が開示されている。
特許文献１に記載されているような従来の共振周波数の調整方法では、質量部にイオンビーム等のエネルギー線を照射して質量部の膜厚を調整することで共振周波数を所望の値に近づける。しかし、ＭＥＭＳ振動子は非常に微細な構造を有している。従って、質量部にエネルギー線を照射する際に、ＭＥＭＳ振動子上の他の領域に形成された膜もエネルギー線の照射の影響を受け、その膜厚が変動してしまう。その結果、ＭＥＭＳ振動子の共振周波数の温度依存特性が変動する場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、共振周波数の調整工程において、共振周波数の温度特性の変動を抑制することを目的とする。
本発明の一側面に係る共振子は、基部と、第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極との間に設けられ、第１電極に対向する上面を有し、第１及び第２電極の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電膜とを有し、一端が基部の前端と接続する固定端であり、他端が前端から離れる方向に延びた開放端である振動腕と、を有し、第１電極を挟んで圧電膜の上面と対向して設けられ、かつ振動腕から基部に亘って設けられた保護膜と、保護膜とは異なる材料から成る温度特性調整膜と、を備え、温度特性調整膜は、複数の振動腕における当該振動腕が延びる方向の中央よりも固定端側、及び、基部の少なくとも一方において、保護膜の一部が表面に露出するように設けられた。
本発明によれば、共振周波数の調整工程において、共振周波数の温度特性の変動を抑制することができる。
［第１実施形態］
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
この共振装置１は、共振子１０と、共振子１０を挟んで互いに対向するように設けられた蓋体（上蓋３０及び下蓋２０）と、を備えている。すなわち、共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０と、上蓋３０とがこの順で積層されて構成されている。
また、共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とが接合され、これにより、共振子１０が封止され、共振子１０の振動空間が形成される。共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、それぞれＳｉ基板を用いて形成されている。そして、共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、Ｓｉ基板同士が互いに接合されて、互いに接合される。共振子１０及び下蓋２０は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ共振子である。なお、本実施形態においては、共振子１０はシリコン基板を用いて形成されるものを例として説明する。以下、共振装置１の各構成について詳細に説明する。
（１．上蓋３０）
上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。
上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。
（２．下蓋２０）
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０とによって、この振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。この振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０とによって、この振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。この振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。
（３．共振子１０）
図３は、本実施形態に係る、共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。図３を用いて本実施形態に係る共振子１０の、各構成について説明する。共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１１，１１２とを備えている。
図３は、本実施形態に係る、共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。図３を用いて本実施形態に係る共振子１０の、各構成について説明する。共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１１，１１２とを備えている。
（ａ）振動部１２０
振動部１２０は、図３の直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図３の例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
振動部１２０は、図３の直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図３の例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ。）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ。）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。
基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、後述する振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１１，１１２に接続されている。なお、基部１３０は、図３の例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されず、長辺１３１ａの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されていればよい。基部１３０は、例えば、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形や、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、長辺１３１ａ、１３１ｂ、短辺１３１ｃ、１３１ｄは直線に限定されず、曲線であってもよい。
基部１３０において、前端１３１Ａから後端１３１Ｂに向かう方向における、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとの最長距離である基部長（図３においては短辺１３１ｃ、１３１ｄの長さ）は３２μｍ程度である。また、基部長方向に直交する幅方向であって、基部１３０の側端同士の最長距離である基部幅（図３においては長辺１３１ａ、１３１ｂの長さ）は２８５μｍ程度である。
振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕１３５は、それぞれが基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられ、一端は、基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕１３５は、それぞれ、Ｘ軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４２０μｍ程度である。
振動腕１３５はそれぞれ、例えば開放端から１５０μｍ程度の部分が、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広くなっている。この幅が広くなった部位を錘部Ｇと呼ぶ。錘部Ｇは、例えば、振動腕１３５の他の部位よりも、Ｘ軸方向に沿って左右に幅が１０μｍずつ広く、Ｘ軸方向の幅が７０μｍ程度である。錘部Ｇは、振動腕１３５と同一プロセスによって一体形成される。錘部Ｇが形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕１３５が開放端側にそれぞれ錘部Ｇを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
本実施形態の振動部１２０では、Ｘ軸方向において、外側に２本の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが配置されており、内側に２本の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃが配置されている。Ｘ軸方向における、振動腕１３５Ｂと１３５Ｃとの間隔Ｗ１は、Ｘ軸方向における、外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）と当該外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）に隣接する内側の振動腕１３５Ｂ（１３５Ｃ）との間の間隔Ｗ２よりも大きく設定される。間隔Ｗ１は例えば３５μｍ程度、間隔Ｗ２は例えば２５μｍ程度である。間隔Ｗ２は間隔Ｗ１より小さく設定することにより、振動特性が改善される。また、共振装置１を小型化できるように、間隔Ｗ１を間隔Ｗ２よりも小さく設定してもよいし、等間隔にしても良い。
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように保護膜２３５が形成されている。また、振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄの開放端側の先端における保護膜２３５の表面には、それぞれ、周波数調整膜２３６Ａ〜２３６Ｄ（以下、周波数調整膜２３６Ａ〜２３６Ｄをまとめて「周波数調整膜２３６」とも呼ぶ。）が形成されている。保護膜２３５及び周波数調整膜２３６によって、振動部１２０の共振周波数を調整することができる。なお、保護膜２３５は、少なくとも振動腕１３５上に形成されていればよく、基部１３０上には形成されていなくてもよい。
周波数調整膜２３６は、振動部１２０における、振動による変位の比較的大きい領域において、その表面が露出するように、保護膜２３５上に形成されている。具体的には、周波数調整膜２３６は、振動腕１３５の開放端近傍に形成される。本実施形態では、周波数調整膜２３６は、振動腕１３５の錘部Ｇ上に形成される。
さらに、振動腕１３５における、振動腕１３５が延びる方向の中央Ｑよりも固定端側において、保護膜２３５上の一部の領域には温度特性調整膜２３７Ａ〜２３７Ｄ（以下、温度特性調整膜２３７Ａ〜２３７Ｄをまとめて「温度特性調整膜２３７」とも呼ぶ。）が形成されている。即ち、振動腕１３５の中央Ｑよりも固定端側では、保護膜２３５と温度特性調整膜２３７との両方が露出している。
振動腕１３５において、保護膜２３５が形成された面を表面とし、当該表面に対向する面を裏面とし、表面と裏面と開放端と固定端とをつなぐ２つの面を側面とする。このとき、本実施形態では、温度特性調整膜２３７は、振動腕１３５における表面において、２つの側面に隣接して延びる２つの領域それぞれを覆うように、振動腕１３５の固定端から、開放端に向かって、振動腕１３５の長さの４分の１程度の領域に形成される。温度特性調整膜２３７は、Ｘ軸方向に沿った幅が２μ、程度、Ｙ軸方向に沿った長さが１００μｍ程度である。
振動腕１３５上において、周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３７が露出した領域以外の領域の全面では、保護膜２３５が露出している。
（ｂ）保持部１４０
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。保持部１４０は、平面視において、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように設けられる。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。例えば、保持部１４０は、振動部１２０を保持し、また、上蓋３０及び下蓋２０と接合できる程度に、振動部１２０の周囲に設けられていればよい。
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。保持部１４０は、平面視において、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように設けられる。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。例えば、保持部１４０は、振動部１２０を保持し、また、上蓋３０及び下蓋２０と接合できる程度に、振動部１２０の周囲に設けられていればよい。
本実施形態においては、保持部１４０は一体形成される角柱形状の枠体１４０ａ〜１４０ｄからなる。枠体１４０ａは、図３に示すように、振動腕１３５の開放端に対向して、長手方向がＸ軸に平行に設けられる。枠体１４０ｂは、基部１３０の後端１３１Ｂに対向して、長手方向がＸ軸に平行に設けられる。枠体１４０ｃは、基部１３０の側端（短辺１３１ｃ）及び振動腕１３５Ａに対向して、長手方向がＹ軸に平行に設けられ、その両端で枠体１４０ａ、１４０ｂの一端にそれぞれ接続される。枠体１４０ｄは、基部１３０の側端（短辺１３１ｄ）及び振動腕１３５Ｄに対向して、長手方向がＹ軸に平行に設けられ、その両端で枠体１４０ａ、１４０ｂの他端にそれぞれ接続される。
本実施形態においては、保持部１４０は、保護膜２３５で覆われているとして説明するが、これに限定されず、保護膜２３５は、保持部１４０の表面には形成されていなくてもよい。
（ｃ）保持腕１１１、１１２
保持腕１１１及び保持腕１１２は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃ、１４０ｄとを接続する。図３に示すように、保持腕１１１と保持腕１１２とは、基部１３０のＸ軸方向の中心線に沿ってＹＺ平面に平行に規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成される。
保持腕１１１及び保持腕１１２は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃ、１４０ｄとを接続する。図３に示すように、保持腕１１１と保持腕１１２とは、基部１３０のＸ軸方向の中心線に沿ってＹＺ平面に平行に規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成される。
保持腕１１１は、腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有している。保持腕１１１は、一端が基部１５の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１１は、枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲し、再度枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲して、他端が枠体１４０ｃに接続している。
腕１１１ａは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸に平行になるように設けられている。腕１１１ａは、一端が、後端１３１Ｂにおいて基部１３０と接続しており、そこから後端１３１Ｂに対して略垂直、すなわち、Ｙ軸方向に延びている。腕１１１ａのＸ軸方向の中心を通る軸は、振動腕１３５Ａの中心線よりも内側に設けられることが望ましく、図３の例では、腕１１１ａは、振動腕１３５Ａと１３５Ｂとの間に設けられている。また腕１１１ａの他端は、その側面において、腕１１１ｂの一端に接続されている。腕１１１ａは、Ｘ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｙ軸方向に規定される長さが２５μｍ程度である。
腕１１１ｂは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｂに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｂは、一端が、腕１１１ａの他端であって枠体１４０ｃに対向する側の側面に接続し、そこから腕１１１ａに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。また、腕１１１ｂの他端は、腕１１１ｃの一端であって振動部１２０と対向する側の側面に接続している。腕１１１ｂは、例えばＹ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｘ軸方向に規定される長さが９２μｍ程度である。
腕１１１ｃは、基部１３０と枠体１４０ｃとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｃの一端は、その側面において、腕１１１ｂの他端に接続されており、他端は、腕１１１ｄの一端であって、枠体１４０ｃ側の側面に接続されている。腕１１１ｃは、例えばＸ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度、Ｙ軸方向に規定される長さが２５５μｍ程度である。
腕１１１ｄは、基部１３０と枠体１４０ｃとの間に、枠体１４０ａに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｄの一端は、腕１１１ｃの他端であって枠体１４０ｃと対向する側の側面に接続している。また、腕１１１ｄは、他端が、振動腕１３５Ａと基部１３０との接続箇所付近に対向する位置において、枠体１４０ｃと接続しており、そこから枠体１４０ｃに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。腕１１１ｄは、例えばＹ軸方向に規定される幅が５０μｍ程度、Ｘ軸方向に規定される長さが５μｍ程度である。
このように、保持腕１１１は、腕１１１ａにおいて基部１３０と接続し、腕１１１ａと腕１１１ｂとの接続箇所、腕１１１ｂと１１１ｃとの接続箇所、及び腕１１１ｃと１１１ｄとの接続箇所で屈曲した後に、保持部１４０へと接続する構成となっている。
保持腕１１２は、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを有している。保持腕１１２は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１２は、枠体１４０ｄに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲して、再度枠体１４０ｄに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）屈曲し、他端が枠体１４０ｄに接続している。
なお、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの構成は、それぞれ腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと対称な構成であるため、詳細な説明については省略する。
（４．積層構造）
図４を用いて共振子１０の積層構造について、振動腕１３５Ｄ及び基部１３０を例に説明する。図４は、図３のＡＡ´断面を模式的に示す概略図である。
図４を用いて共振子１０の積層構造について、振動腕１３５Ｄ及び基部１３０を例に説明する。図４は、図３のＡＡ´断面を模式的に示す概略図である。
共振子１０では、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、保持腕１１１，１１２は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０では、まず、Ｓｉ（シリコン）基板Ｆ２の上に、金属層Ｅ１（第２電極の一例である。）が積層されている。そして、金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように、圧電薄膜Ｆ３（圧電膜の一例である。）が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の表面には、金属層Ｅ２（第１電極の一例である。）が積層されている。金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように、保護膜２３５が積層されている。振動腕１３５の開放端近傍（錘部Ｇ）においては、さらに、保護膜２３５を介して圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して、周波数調整膜２３６が積層されている。また、振動腕１３５の中央Ｑよりも固定端側の領域の一部においては、保護膜２３５を介して圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して設けられた、保護膜２３５とは異なる材料から成る温度特性調整膜２３７が積層されている。
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ５μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。特に、振動腕１３５とｎ型Ｓｉ半導体から構成されたＳｉ基板Ｆ２の［１００］結晶軸またはこれと等価な結晶軸とのなす回転角は、０度おり大きく１５度以下（または０度以上１５度以下でもよい）、または７５度以上９０度以下の範囲内にある事が望ましい。なお、ここで回転角とは、Ｓｉ基板Ｆ２の［１００］結晶軸またはこれと等価な結晶軸に沿った線分に対して保持腕１１０が伸びる方向の角度をいう。また、Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退Ｓｉの抵抗値は、例えば１６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらにＳｉ基板Ｆ２の下面には、３８０ｎｍ程度の酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）層Ｆ２１（温度特性補正層）が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。尚、Ｓｉ基板に縮退したシリコンを用いると、Ｓｉ基板Ｆ２が金属層Ｅ１を代用する事ができ、より薄層化できる。
本実施形態において、温度特性補正層とは、当該温度特性補正層をＳｉ基板Ｆ２に形成しない場合と比べて、Ｓｉ基板Ｆ２に温度補正層を形成した時の振動部における周波数の温度係数（すなわち、温度当たりの変化率）を、少なくとも常温近傍において低減する機能を持つ層をいう。振動部１２０が温度特性補正層を有することにより、例えば、Ｓｉ基板Ｆ２と金属層Ｅ１、Ｅ２と圧電薄膜Ｆ３及び酸化ケイ素層（温度補正層）Ｆ２１による積層構造体の共振周波数の、温度に伴う変化を低減することができる。
共振子１０においては、酸化ケイ素層Ｆ２１は、均一の厚みで形成されることが望ましい。なお、均一の厚みとは、酸化ケイ素層Ｆ２１の厚みのばらつきが、厚みの平均値から±２０％以内であることをいう。
なお、酸化ケイ素層Ｆ２１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面と下面の双方に形成されてもよい。また、保持部１４０においては、Ｓｉ基板Ｆ２の下面に酸化ケイ素層Ｆ２１が形成されなくてもよい。
金属層Ｅ２、Ｅ１は、例えば厚さ０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度のＭｏ（モリブデン）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いて形成される。金属層Ｅ２、Ｅ１は、エッチング等により、所望の形状に形成される。金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、下部電極として機能するように形成される。また、金属層Ｅ１は、保持腕１１１，１１２や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた交流電源に下部電極を接続するための配線として機能するように形成される。
他方で、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、上部電極として機能するように形成される。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１１，１１２や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた回路に上部電極を接続するための配線として機能するように形成される。
なお、交流電源から下部配線または上部配線への接続にあたっては、上蓋３０の外面に電極を形成して、当該電極が回路と下部配線または上部配線とを接続する構成や、上蓋３０内にビアを形成し、当該ビアの内部に導電性材料を充填して配線を設け、当該配線が交流電源と下部配線または上部配線とを接続する構成が用いられてもよい。
圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜であり、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。具体的には、圧電薄膜Ｆ３は、ＳｃＡｌＮ（窒化スカンジウムアルミニウム）により形成することができる。ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部をスカンジウムに置換したものである。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば、０．８１μｍ程度である。
圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ２、Ｅ１によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。この圧電薄膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１３５は、下蓋２０及び上蓋３０の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。
保護膜２３５は、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜２３６より遅い材料により形成される。具体的には、保護膜２３５は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｉＮ等の窒化膜やＴａ2Ｏ5（５酸化タンタル）やＳｉＯ2（二酸化ケイ素）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）等の酸化膜により形成されてもよい。また、質量低減速度は、エッチング速度（単位時間あたりに除去される厚み）と密度との積により表される。保護膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。
周波数調整膜２３６は、振動部１２０の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。周波数調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜２３５より速い材料により形成される。具体的には、周波数調整膜２３６は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属により形成される。
なお、保護膜２３５と周波数調整膜２３６とは、質量低減速度の関係が上述のとおりであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
温度特性調整膜２３７は、保護膜２３５とは異なる材料により形成される。より好ましくは、温度特性調整膜２３７は、周波数調整膜２３６と同じ材料により形成される。具体的には、温度特性調整膜２３７は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金−銅合金（ＡｌＣｕ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）窒化チタン（ＴｉＮ）等によって形成される。
（５．共振子の機能）
図４を参照して共振子１０の機能について説明する。本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。
図４を参照して共振子１０の機能について説明する。本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。
これによって、本実施形態に係る共振子１０では、逆位相の振動時、すなわち、図３に示す振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとの間でＹ軸に平行に延びる第１中心軸回りに振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとが上下逆方向に振動する。また、振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとの間でＹ軸に平行に延びる第２中心軸回りに振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとが上下逆方向に振動する。これによって、第１中心軸と第２中心軸とで互いに逆方向の捩れモーメントが生じ、基部１３０で屈曲振動が発生する。
（６．周波数調整膜の機能）
次に周波数調整膜２３６の機能について説明する。本実施形態に係る共振装置１では、上述のような共振子１０が形成された後、周波数調整膜２３６の膜厚を調整するトリミング工程が行われる。
次に周波数調整膜２３６の機能について説明する。本実施形態に係る共振装置１では、上述のような共振子１０が形成された後、周波数調整膜２３６の膜厚を調整するトリミング工程が行われる。
トリミング工程では、まず各共振子１０の共振周波数を測定し、周波数分布を算出する。次に、算出した周波数分布に基づき、周波数調整膜２３６の膜厚を調整する。周波数調整膜２３６の膜厚の調整は、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを共振子１０の全面に対して照射して、周波数調整膜２３６をエッチングすることによって行うことができる。さらに、周波数調整膜２３６の膜厚が調整されると、共振子１０の洗浄を行い、飛び散った膜を除去することが望ましい。
このようにトリミング工程によって、周波数調整膜２３６の膜厚が調整されることによって、同一ウエハにおいて製造される複数の共振装置１の間で、周波数のばらつきを抑えることができる。
（７．温度特性調整膜の機能）
次に、温度特性調整膜２３７の機能について説明する。上述のトリミング工程において、イオンビームが共振子１０の全面に照射されると、周波数調整膜２３６と同時に保護膜２３５の膜厚も変動する。特に、振動腕１３５の固定端近傍に形成された保護膜２３５の膜厚が変動することで、共振周波数の温度依存性（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）も変動してしまう。
次に、温度特性調整膜２３７の機能について説明する。上述のトリミング工程において、イオンビームが共振子１０の全面に照射されると、周波数調整膜２３６と同時に保護膜２３５の膜厚も変動する。特に、振動腕１３５の固定端近傍に形成された保護膜２３５の膜厚が変動することで、共振周波数の温度依存性（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）も変動してしまう。
本実施形態に係る共振子１０は、振動腕１３５における、振動腕１３５が延びる方向の中央Ｑよりも固定端側の領域において、温度特性調整膜２３７と保護膜２３５との両方が露出するように形成されている。従って、振動腕１３５の固定端近傍にイオンビームが照射された場合、中央Ｑよりも固定端側の領域においては、温度特性調整膜２３７と保護膜２３５との両方の厚みが変化する。
温度特性調整膜２３７と保護膜２３５とは、異なる材質の膜であるため、そのヤング率の温度依存性（ＴＣＥ：Ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）が互いに異なる。ＴＣＥが異なる２種類の膜の膜厚が変動した場合、それぞれの膜厚の変動に起因するＴＣＦの変動を互いに打ち消しあうことができる。この結果、本実施形態に係る共振子１０では、トリミング工程におけるＴＣＦの変動を抑制することができる。
このような効果を奏する好ましい保護膜２３５と温度特性調整膜２３７との材料の組み合わせは例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とモリブデン（Ｍｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と金（Ａｕ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）とモリブデン（Ｍｏ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と金（Ａｕ）等である。他にも、保護膜２３５として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、温度特性調整膜２３７としてアルミニウム（Ａｌ）、金−銅合金（ＡｌＣｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を使った任意の組み合わせでも同様の効果が得られる。
（８．実験結果）
図５〜図８を用いて、上述の温度特性調整膜２３７の機能について検証した結果について説明する。図５〜図８に結果を示す検証では、いずれもトリミング工程前後において、ＴＣＦの特性の変化についてＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いてシミュレーションを行った。
図５〜図８を用いて、上述の温度特性調整膜２３７の機能について検証した結果について説明する。図５〜図８に結果を示す検証では、いずれもトリミング工程前後において、ＴＣＦの特性の変化についてＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いてシミュレーションを行った。
まず、図５〜図７においては、比較例の共振子として、以下の共振子Ａ〜Ｂを用いて検証を行った。なお、いずれの比較例の共振子も以下の点以外の構成は、本実施形態に係る共振子１０と同様である。
・図５ 周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３７のいずれも有さない共振子Ａ
・図６ 周波数調整膜２３６を有する一方で、温度特性調整膜２３７を有さない共振子Ｂ
・図７ 振動腕１３５の全面において、周波数調整膜２３６が露出しており、保護膜２３５、及び温度特性調整膜２３７のいずれも露出していない共振子Ｃ
・図５ 周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３７のいずれも有さない共振子Ａ
・図６ 周波数調整膜２３６を有する一方で、温度特性調整膜２３７を有さない共振子Ｂ
・図７ 振動腕１３５の全面において、周波数調整膜２３６が露出しており、保護膜２３５、及び温度特性調整膜２３７のいずれも露出していない共振子Ｃ
図５に示すように、共振子Ａでは、トリミング工程後のＴＣＦは、トリミング工程前のものと比較して、傾きが負の方向へシフトしている。また、図６に示すように、共振子Ｂでも、トリミング工程後のＴＣＦは、トリミング工程前のものと比較して、傾きが負の方向へシフトしている。他方で、図７に示すように、共振子Ｃでは、トリミング工程後のＴＣＦは、トリミング工程前のものと比較して、傾きが正の方向へシフトしている。
図６及び図５の結果から、振動腕１３５の開放端近傍に形成された周波数調整膜２３６は、ＴＣＦの変動抑制にほとんど影響を与えないことが分かる。また、図７及び図５の結果から、保護膜２３５の膜厚の変動によってＴＣＦがシフトする方向と、温度特性調整膜２３７の膜厚の変動によってＴＣＦがシフトする方向とは、逆方向であることが分かる。
図８は、本実施形態における共振子１０について、シミュレーションを行った結果を示すグラフである。図８に示すように、本実施形態に係る共振子１０では、トリミング工程前後において、ＴＣＦを示すグラフは略重なっている。
このように、本実施形態に係る共振子１０は、振動腕１３５における、振動腕１３５が延びる方向の中央Ｑよりも固定端側の領域に保護膜２３５と温度特性調整膜２３７との両方が露出する領域を有することにより、トリミング工程によるＴＣＦの変動を抑制することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
図９は、本実施形態に係る、共振子１０の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第１の実施形態との差異点を中心に説明する。
本実施形態に係る共振子１０は、それぞれの振動腕１３５の固定端近傍において、振動腕１３５の幅方向に沿った方向に温度特性調整膜２３７を有している。なお、振動腕１３５のその他の領域（錘部Ｇを除く）では、保護膜２３５が露出している。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
［第３実施形態］
図１０は、本実施形態に係る、共振子１０の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第１実施形態との差異点を中心に説明する。
図１０は、本実施形態に係る、共振子１０の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第１実施形態との差異点を中心に説明する。
本実施形態に係る共振子１０は、基部１３０の表面（上蓋３０に対向する面）において、前端１３１に沿って、温度特性調整膜２３７を有している。なお、基部１３０のその他の領域では、保護膜２３５が露出している。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
［第４実施形態］
図１１は、本実施形態に係る、共振子１０の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第１実施形態との差異点を中心に説明する。
図１１は、本実施形態に係る、共振子１０の構造の一例を概略的に示す平面図である。以下に、本実施形態に係る共振子１０の詳細構成のうち、第１実施形態との差異点を中心に説明する。
本実施形態に係る共振子１０は、振動腕１３５の中央Ｑ近傍に温度特性調整膜２３７を有している。具体的には、共振子１０は、振動腕１３５において、振動腕１３５が延びる方向の中央Ｑよりも固定端側の領域から、開放端側の領域に亘って、保護膜２３５と温度特性調整膜２３７との両方が露出する領域を有している。即ち、共振子１０は、振動腕１３５における表面において、振動腕１３５が延びる方向の中央Ｑよりも固定端側の領域から、開放端側の領域に亘って、２つの側面に隣接して延びる２つの領域それぞれを覆うように、温度特性調整膜２３７を有し、その他の領域（錘部Ｇの開放端側を除く）において保護膜２３５が露出している。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の一実施形態に係る共振子１０は、基部１３０と、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１と、金属層Ｅ２と金属層Ｅ１との間に設けられ、金属層Ｅ２に対向する上面を有し、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電薄膜Ｆ３とを有し、一端が基部１３０の前端１３１Ａと接続する固定端であり、他端が前端１３１Ａから離れる方向に延びた開放端である複数の振動腕１３５と、基部１３０及び振動腕１３５の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部１４０と、一端が基部１３０に接続され、他端が保持部１４０に接続される保持腕１１１，１１２と、を有し、金属層Ｅ２を挟んで圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して設けられ、かつ振動腕１３５から基部１３０に亘って設けられた保護膜２３５と、保護膜２３５とは異なる材料から成る、温度特性調整膜２３７と、を備え、温度特性調整膜２３７は、複数の振動腕１３５における当該振動腕１３５が延びる方向の中央よりも固定端側、及び、基部１３０の少なくとも一方において、保護膜２３５の一部が表面に露出するように設けられた。
また、本発明の一実施形態に係る共振子１０は、基部１３・BR>Oと、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１と、金属層Ｅ２と金属層Ｅ１との間に設けられ、金属層Ｅ２に対向する上面を有し、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電薄膜Ｆ３とを有し、一端が基部１３０の前端１３１Ａと接続する固定端であり、他端が前端１３１Ａから離れる方向に延びた開放端である複数の振動腕１３５と、基部１３０及び振動腕１３５の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部１４０と、一端が基部１３０に接続され、他端が保持部１４０に接続される保持腕１１１，１１２と、を有し、金属層Ｅ２を挟んで圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して設けられた保護膜２３５と、保護膜２３５とは異なる材料から成る、温度特性調整膜２３７と、を備え、温度特性調整膜２３７は、複数の振動腕１３５における当該振動腕１３５が延びる方向の中央よりも固定端側において、保護膜２３５の一部が表面に露出するように設けられた。
これによって、本実施形態に係る共振子１０では、トリミング工程におけるＴＣＦの変動を抑制することができる。
また、保護膜２３５を介して圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して設けられた周波数調整膜２３６をさらに備え、周波数調整膜２３６は、複数の振動腕１３５のうち開放端を含む位置に、温度特性調整膜２３７と分離して設けられたことも好ましい。また、周波数調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜２３５よりも速い材料から成り、温度特性調整膜２３７は、周波数調整膜２３６と同じ材料から成る。これによって、本実施形態に係る共振子１０は、トリミング工程によって、周波数調整膜２３６の膜厚が調整されることによって、同一ウエハにおいて製造される複数の共振装置１の間で、周波数のばらつきを抑えることができる。
また、保護膜２３５は、絶縁体であり、温度特性調整膜２３７は金属であることも好ましい。
本実施形態に係る共振装置１は、上述の共振子１０と、共振子１０を覆う蓋体と、外部電極とを備える。これによって、本実施形態に係る共振装置１では、トリミング工程におけるＴＣＦの変動を抑制することができる。
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１ 共振装置
１０ 共振子
３０ 上蓋
２０ 下蓋
１４０ 保持部
１４０ａ〜ｄ 枠体
１１１，１１２ 保持腕
１２０ 振動部
１３０ 基部
１３５Ａ〜Ｄ 振動腕
Ｆ２ Ｓｉ基板
Ｆ２１ 酸化ケイ素層（温度特性補正層）
２３５ 保護膜
２３６ 周波数調整膜
２３７ 温度特性調整膜
１０ 共振子
３０ 上蓋
２０ 下蓋
１４０ 保持部
１４０ａ〜ｄ 枠体
１１１，１１２ 保持腕
１２０ 振動部
１３０ 基部
１３５Ａ〜Ｄ 振動腕
Ｆ２ Ｓｉ基板
Ｆ２１ 酸化ケイ素層（温度特性補正層）
２３５ 保護膜
２３６ 周波数調整膜
２３７ 温度特性調整膜
振動腕１３５において、保護膜２３５が形成された面を表面とし、当該表面に対向する面を裏面とし、表面と裏面と開放端と固定端とをつなぐ２つの面を側面とする。このとき、本実施形態では、温度特性調整膜２３７は、振動腕１３５における表面において、２つの側面に隣接して延びる２つの領域それぞれを覆うように、振動腕１３５の固定端から、開放端に向かって、振動腕１３５の長さの４分の１程度の領域に形成される。温度特性調整膜２３７は、Ｘ軸方向に沿った幅が２μｍ程度、Ｙ軸方向に沿った長さが１００μｍ程度である。
保持腕１１１は、腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有している。保持腕１１１は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１１は、枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲し、再度枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲して、他端が枠体１４０ｃに接続している。
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ５μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。特に、振動腕１３５とｎ型Ｓｉ半導体から構成されたＳｉ基板Ｆ２の［１００］結晶軸またはこれと等価な結晶軸とのなす回転角は、０度より大きく１５度以下（または０度以上１５度以下でもよい）、または７５度以上９０度以下の範囲内にある事が望ましい。なお、ここで回転角とは、Ｓｉ基板Ｆ２の［１００］結晶軸またはこれと等価な結晶軸に沿った線分に対して保持腕１１１又は１１２が伸びる方向の角度をいう。また、Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退Ｓｉの抵抗値は、例えば１６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらにＳｉ基板Ｆ２の下面には、３８０ｎｍ程度の酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）層Ｆ２１（温度特性補正層）が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。尚、Ｓｉ基板に縮退したシリコンを用いると、Ｓｉ基板Ｆ２が金属層Ｅ１を代用する事ができ、より薄層化できる。
本実施形態において、温度特性補正層とは、当該温度特性補正層をＳｉ基板Ｆ２に形成しない場合と比べて、Ｓｉ基板Ｆ２に温度補正層を形成した時の振動部における周波数の温度係数（すなわち、温度当たりの変化率）を、少なくとも常温近傍において低減する機能を持つ層をいう。振動部１２０が温度特性補正層を有することにより、例えば、Ｓｉ基板Ｆ２と金属層Ｅ１、Ｅ２と圧電薄膜Ｆ３及び酸化ケイ素層（温度補正層）Ｆ２１による積層構造体の共振周波数の、温度変化に伴う変化を低減することができる。
温度特性調整膜２３７は、保護膜２３５とは異なる材料により形成される。より好ましくは、温度特性調整膜２３７は、周波数調整膜２３６と同じ材料により形成される。具体的には、温度特性調整膜２３７は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金−銅合金（ＡｕＣｕ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）窒化チタン（ＴｉＮ）等によって形成される。
（７．温度特性調整膜の機能）
次に、温度特性調整膜２３７の機能について説明する。上述のトリミング工程において、イオンビームが共振子１０の全面に照射されると、周波数調整膜２３６と同時に保護膜２３５の膜厚も変動する。特に、振動腕１３５の固定端近傍に形成された保護膜２３５の膜厚が変動することで、共振周波数の温度依存性（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）も変動してしまう。
次に、温度特性調整膜２３７の機能について説明する。上述のトリミング工程において、イオンビームが共振子１０の全面に照射されると、周波数調整膜２３６と同時に保護膜２３５の膜厚も変動する。特に、振動腕１３５の固定端近傍に形成された保護膜２３５の膜厚が変動することで、共振周波数の温度依存性（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）も変動してしまう。
温度特性調整膜２３７と保護膜２３５とは、異なる材質の膜であるため、そのヤング率の温度依存性（ＴＣＥ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）が互いに異なる。ＴＣＥが異なる２種類の膜の膜厚が変動した場合、それぞれの膜厚の変動に起因するＴＣＦの変動を互いに打ち消しあうことができる。この結果、本実施形態に係る共振子１０では、トリミング工程におけるＴＣＦの変動を抑制することができる。
このような効果を奏する好ましい保護膜２３５と温度特性調整膜２３７との材料の組み合わせは例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とモリブデン（Ｍｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と金（Ａｕ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）とモリブデン（Ｍｏ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と金（Ａｕ）等である。他にも、保護膜２３５として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、温度特性調整膜２３７としてアルミニウム（Ａｌ）、金−銅合金（ＡｕＣｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を使った任意の組み合わせでも同様の効果が得られる。
まず、図５〜図７においては、比較例の共振子として、以下の共振子Ａ〜Ｃを用いて検証を行った。なお、いずれの比較例の共振子も以下の点以外の構成は、本実施形態に係る共振子１０と同様である。
・図５ 周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３７のいずれも有さない共振子Ａ
・図６ 周波数調整膜２３６を有する一方で、温度特性調整膜２３７を有さない共振子Ｂ
・図７ 振動腕１３５の全面において、周波数調整膜２３６が露出しており、保護膜２３５、及び温度特性調整膜２３７のいずれも露出していない共振子Ｃ
・図５ 周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３７のいずれも有さない共振子Ａ
・図６ 周波数調整膜２３６を有する一方で、温度特性調整膜２３７を有さない共振子Ｂ
・図７ 振動腕１３５の全面において、周波数調整膜２３６が露出しており、保護膜２３５、及び温度特性調整膜２３７のいずれも露出していない共振子Ｃ
本実施形態に係る共振子１０は、基部１３０の表面（上蓋３０に対向する面）において、前端１３１Ａに沿って、温度特性調整膜２３７を有している。なお、基部１３０のその他の領域では、保護膜２３５が露出している。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
その他の共振子１０の構成は、第１実施形態と同様である。
また、本発明の一実施形態に係る共振子１０は、基部１３０と、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１と、金属層Ｅ２と金属層Ｅ１との間に設けられ、金属層Ｅ２に対向する上面を有し、金属層Ｅ２及び金属層Ｅ１の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電薄膜Ｆ３とを有し、一端が基部１３０の前端１３１Ａと接続する固定端であり、他端が前端１３１Ａから離れる方向に延びた開放端である複数の振動腕１３５と、基部１３０及び振動腕１３５の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部１４０と、一端が基部１３０に接続され、他端が保持部１４０に接続される保持腕１１１，１１２と、を有し、金属層Ｅ２を挟んで圧電薄膜Ｆ３の上面と対向して設けられた保護膜２３５と、保護膜２３５とは異なる材料から成る、温度特性調整膜２３７と、を備え、温度特性調整膜２３７は、複数の振動腕１３５における当該振動腕１３５が延びる方向の中央よりも固定端側において、保護膜２３５の一部が表面に露出するように設けられた。
Claims (7)
- 基部と、
第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に設けられ、前記第１電極に対向する上面を有し、前記第１及び第２電極の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電膜とを有し、一端が前記基部の前端と接続する固定端であり、他端が前記前端から離れる方向に延びた開放端である振動腕と、
を有し、
前記第１電極を挟んで前記圧電膜の前記上面と対向して設けられ、かつ前記振動腕から前記基部に亘って設けられた保護膜と、
前記保護膜とは異なる材料から成る温度特性調整膜と、
を備え、
前記温度特性調整膜は、前記複数の振動腕における当該振動腕が延びる方向の中央よりも前記固定端側、及び、前記基部の少なくとも一方において、前記保護膜の一部が表面に露出するように設けられた、
共振子。 - 基部と、
第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に設けられ、前記第１電極に対向する上面を有し、前記第１及び第２電極の間に電圧が印加されたときに所定の振動モードで振動する圧電膜とを有し、一端が前記基部の前端と接続する固定端であり、他端が前記前端から離れる方向に延びた開放端である振動腕と、
を有し、
前記第１電極を挟んで前記圧電膜の前記上面と対向して設けられた保護膜と、
前記保護膜とは異なる材料から成る温度特性調整膜と、
を備え、
前記温度特性調整膜は、前記複数の振動腕における当該振動腕が延びる方向の中央よりも前記固定端側において、前記保護膜の一部が表面に露出するように設けられた、
共振子。 - 前記保護膜を介して前記圧電膜の前記上面と対向して設けられた周波数調整膜をさらに
備え、
前記周波数調整膜は、前記複数の振動腕のうち前記開放端を含む位置に、前記温度特性調整膜と分離して設けられた、
請求項１又は２に記載の共振子。 - 前記周波数調整膜は、
エッチングによる質量低減の速度が前記保護膜よりも速い材料から成り、
前記温度特性調整膜は、
前記周波数調整膜と同じ材料から成る、
請求項３に記載の共振子。 - 前記保護膜は、絶縁体であり、前記温度特性調整膜は金属である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の共振子。 - 前記基部及び前記振動腕の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部と、
一端が前記基部に接続され、他端が前記保持部に接続される保持腕と、
を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の共振子。 - 請求項１乃至５の何れか一項に記載の共振子と、
前記共振子を覆う蓋体と、
外部電極と、
を備える共振装置。
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