WO2023162301A1 - 共振子、共振装置、及び共振子製造方法 - Google Patents

共振子、共振装置、及び共振子製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023162301A1
WO2023162301A1 PCT/JP2022/033156 JP2022033156W WO2023162301A1 WO 2023162301 A1 WO2023162301 A1 WO 2023162301A1 JP 2022033156 W JP2022033156 W JP 2022033156W WO 2023162301 A1 WO2023162301 A1 WO 2023162301A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resonator
silicon
phosphorus
silicon substrate
vibrating
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/033156
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
政和 福光
Original Assignee
株式会社村田製作所
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 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2023162301A1 publication Critical patent/WO2023162301A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
    • 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
    • H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors

Definitions

  • the present invention relates to resonators, resonator devices, and resonator manufacturing methods.
  • resonator devices using MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • This resonator device is mounted on a printed circuit board incorporated in an electronic device such as a smart phone.
  • the resonator device includes a lower substrate, an upper substrate forming a cavity therebetween, and a resonator disposed within the cavity between the lower substrate and the upper substrate.
  • a resonator is generally manufactured from a semiconductor wafer such as a silicon (Si) wafer.
  • a semiconductor wafer manufacturing method is disclosed in which the phosphorus oxychloride vapor is continuously supplied together with Ar gas containing 0.5% or more of O 2 gas, the temperature is maintained between 1100° C. and 1300° C., and diffusion is performed for the required time. ing.
  • resistivity silicon substrate having a low electrical resistivity
  • a method of doping a silicon wafer with impurities (dopants) such as phosphorus (P) is known in order to form a silicon substrate with a low resistivity.
  • a resonator is a vibrating part configured to vibrate in a predetermined vibration mode as a main vibration, the vibrating part being formed on a silicon substrate containing phosphorus, the silicon substrate comprising:
  • the concentration of phosphorus is 1.1 ⁇ 10 20 [1/cm 3 ] or more, and the concentration of carbon is 1.1 ⁇ 10 18 [1/cm 3 ] or less.
  • a resonator according to another aspect of the present invention is a vibrating part configured to vibrate with a predetermined vibration mode as a main vibration, the vibrating part being formed on a silicon substrate containing phosphorus, , the concentration of phosphorus is 110 times or more that of carbon.
  • a resonator is a vibrating part configured to vibrate with a predetermined vibration mode as a main vibration, the vibrating part being formed on a silicon substrate containing phosphorus, The substrate has a resistivity of 0.60 [m ⁇ cm] or less.
  • a resonance device includes a lid and the resonator described above.
  • a resonator manufacturing method comprises steps of preparing a silicon wafer to which phosphorus is added; heating the silicon wafer in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film; forming a silicon substrate by performing a step of removing a film, a step of forming a silicon oxide film, and a step of removing the silicon oxide film one or more times; and forming a vibrating portion configured to.
  • the resistivity of the vibrating portion can be reduced more than before.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of the resonator according to the first embodiment.
  • 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the resonator shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of the resonator shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional structure of the resonator device shown in FIGS. 1 to 3 along line IV-IV.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the resonator manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an example of the steps shown in FIG.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining another example of the steps shown in FIG.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a case where the steps shown in FIG. 5 are not performed.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 13 is a graph showing concentrations of phosphorus (P) and carbon (C) in the silicon substrate in the first embodiment.
  • 14 is a graph showing the resistivity of the silicon substrate in the first embodiment and the silicon wafer shown in FIG. 6.
  • FIG. FIG. 15 is a table comparing the silicon substrate in the first embodiment and the silicon wafer shown in FIG.
  • FIG. 16 is a flow chart showing a method of manufacturing a resonator according to the second embodiment.
  • FIG. 17A and 17B are cross-sectional views for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the steps shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining an example of the process shown in FIG. 16.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining another example of the process shown in FIG. 16.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the appearance of a resonance device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the structure of the resonance device 1 shown in FIG.
  • the resonator device 1 includes a lower lid 20 , a resonator 10 (hereinafter the lower lid 20 and the resonator 10 are collectively referred to as the “MEMS substrate 50 ”), and an upper lid 30 . That is, the resonator device 1 is configured by stacking the MEMS substrate 50, the joint portion 60, and the top lid 30 in this order.
  • the upper lid 30 corresponds to an example of the "lid body" of the present invention.
  • the side of the resonator 1 on which the upper lid 30 is provided is referred to as the upper side (or front side), and the side of the resonator 1 provided with the lower lid 20 is referred to as the lower side (or rear side).
  • the resonator 10 is a MEMS vibrator manufactured using MEMS technology.
  • the resonator 10 and the lower lid 20 and the upper lid 30 are joined together so that the resonator 10 is sealed and a vibration space for the resonator 10 is formed.
  • the resonator 10, the lower cover 20, and the upper cover 30 are each formed using a silicon (Si) substrate (hereinafter referred to as "Si substrate"), and the Si substrates are bonded to each other.
  • Si substrate silicon
  • the resonator 10, the lower lid 20, and the upper lid 30 may each be formed using an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a silicon layer and a silicon oxide film are laminated.
  • the resonator 10 and the lower lid 20 may be integrally formed using a CSOI (Cavity SOI) substrate.
  • the upper lid 30 includes a rectangular flat bottom plate 32 provided along the XY plane, and side walls 33 extending from the peripheral edge of the bottom plate 22 in the Z-axis direction.
  • a concave portion 31 defined by the surface of the bottom plate 32 and the inner surface of the side wall 23 is formed on the surface of the top cover 30 facing the resonator 10 .
  • the concave portion 31 forms at least part of a vibration space in which the resonator 10 vibrates.
  • a getter layer 34 which will be described later, is formed on the face of the concave portion 31 of the upper lid 30 on the resonator 10 side.
  • the upper lid 30 may not have the concave portion 31 and may have a flat plate-like configuration.
  • the lower lid 20 includes a rectangular flat bottom plate 22 provided along the XY plane, side walls 23 extending from the peripheral edge of the bottom plate 22 in the Z-axis direction, that is, in the stacking direction of the lower lid 20 and the resonator 10, have A recess 21 formed by the surface of the bottom plate 22 and the inner surface of the side wall 23 is formed on the surface of the lower lid 20 facing the resonator 10 .
  • the recess 21 forms at least part of the vibration space of the resonator 10 .
  • the lower lid 20 may not have the concave portion 21 and may have a flat plate-like configuration.
  • a getter layer may be formed on the surface of the concave portion 21 of the lower lid 20 on the resonator 10 side.
  • the vibration space of the resonator 10 is hermetically sealed, and a vacuum state is maintained.
  • This vibration space may be filled with a gas such as an inert gas.
  • 3 is a plan view schematically showing the structure of the resonator 10 shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of the resonator 10 shown in FIG. 2.
  • the resonator 10 is a MEMS vibrator manufactured using MEMS technology, and vibrates out-of-plane within the XY plane in the orthogonal coordinate system of FIG.
  • the resonator 10 is not limited to a resonator using an out-of-plane bending vibration mode, and is configured to vibrate in a predetermined vibration mode as a main vibration (hereinafter also referred to as a "main mode"). It is good if there is
  • the resonator of the resonator 1 may employ, for example, a spreading vibration mode, a thickness longitudinal vibration mode, a Lamb wave vibration mode, an in-plane bending vibration mode, or a surface wave vibration mode.
  • oscillators are applied to, for example, timing devices, RF filters, duplexers, ultrasonic transducers, angular velocity sensors (gyro sensors), acceleration sensors, and the like. It may also be used in piezoelectric mirrors with actuator functions, piezoelectric gyros, piezoelectric microphones with pressure sensor functions, ultrasonic vibration sensors, and the like. Furthermore, it may be applied to electrostatic MEMS elements, electromagnetic drive MEMS elements, and piezoresistive MEMS elements.
  • the resonator 10 includes a vibrating portion 120, a holding portion 140, and a support arm 110.
  • the holding part 140 is formed in a rectangular frame shape so as to surround the vibrating part 120 along the XY plane.
  • the holding portion 140 is integrally formed from a prismatic frame. Note that the holding portion 140 is not limited to a frame shape as long as it is provided at least partially around the vibrating portion 120 .
  • the support arm 110 is provided inside the holding portion 140 and connects the vibrating portion 120 and the holding portion 140 .
  • the vibrating section 120 is provided inside the holding section 140, and a space is formed between the vibrating section 120 and the holding section 140 at a predetermined interval.
  • the vibrating section 120 has a base 130 and four vibrating arms 135A to 135D (hereinafter collectively referred to as "vibrating arms 135").
  • the number of vibrating arms is not limited to four, and may be set to any number of, for example, one or more.
  • each of the vibrating arms 135A-135D and the base 130 are integrally formed.
  • the base 130 has long sides 131a and 131b in the X-axis direction and short sides 131c and 131d in the Y-axis direction in plan view.
  • the long side 131a is one side of the front end surface of the base portion 130 (hereinafter also referred to as "front end 131A")
  • the long side 131b is the rear end surface of the base portion 130 (hereinafter also referred to as "rear end 131B").
  • front end 131A and the rear end 131B is one side of In the base 130, the front end 131A and the rear end 131B are provided so as to face each other.
  • the base 130 is connected to the vibrating arm 135 at the front end 131A, and is connected to the support arm 110 described later at the rear end 131B.
  • the base portion 130 has a substantially rectangular shape in plan view in the example shown in FIG. 3, but the shape is not limited to this.
  • the base portion 130 may be formed substantially plane-symmetrically with respect to the virtual plane P defined along the perpendicular bisector of the long side 131a.
  • the base 130 may be trapezoidal with the long side 131b shorter than 131a, or may be semicircular with the long side 131a as the diameter.
  • each surface of the base 130 is not limited to a flat surface, and may be a curved surface.
  • the virtual plane P is a plane passing through the center of the vibrating section 120 in the direction in which the vibrating arms 135 are arranged.
  • the base length which is the longest distance between the front end 131A and the rear end 131B in the direction from the front end 131A to the rear end 131B, is about 35 ⁇ m.
  • the base width which is the longest distance between the side ends of the base 130 in the width direction orthogonal to the base length direction, is about 265 ⁇ m.
  • the vibrating arms 135 extend in the Y-axis direction and have the same size. Each of the vibrating arms 135 is provided parallel to the Y-axis direction between the base 130 and the holding part 140, one end is connected to the front end 131A of the base 130 and serves as a fixed end, and the other end is an open end. It has become. Also, the vibrating arms 135 are arranged in parallel at predetermined intervals in the X-axis direction. The vibrating arm 135 has, for example, a width of about 50 ⁇ m in the X-axis direction and a length of about 465 ⁇ m in the Y-axis direction.
  • Each of the vibrating arms 135 has a width of about 150 ⁇ m from the open end, for example, which is wider in the X-axis direction than other parts of the vibrating arms 135 .
  • This widened portion is called a weight portion G.
  • the weight portion G is wider than the other parts of the vibrating arm 135 by 10 ⁇ m in the left and right directions along the X-axis direction, and has a width in the X-axis direction of about 70 ⁇ m.
  • the weight G is integrally formed by the same process as the vibrating arms 135 .
  • the weight per unit length of the vibrating arm 135 is higher on the open end side than on the fixed end side. Accordingly, since each of the vibrating arms 135 has the weight portion G on the open end side, the amplitude of vertical vibration in each vibrating arm can be increased.
  • a protective film 235 which will be described later, is formed on the surface of the vibrating portion 120 (the surface facing the upper lid 30) so as to cover the entire surface. Further, a frequency adjustment film 236 is formed on the surface of the protective film 235 at the tip of the vibrating arms 135A to 135D on the open end side. The resonance frequency of the vibrating section 120 can be adjusted by the protective film 235 and the frequency adjustment film 236 .
  • the surface of the resonator 10 (the surface facing the upper lid 30) is substantially entirely covered with the protective film 235. As shown in FIG. Furthermore, substantially the entire surface of the protective film 235 is covered with the parasitic capacitance reducing film 240 . However, the protective film 235 only needs to cover at least the vibrating arms 135 , and is not limited to covering substantially the entire surface of the resonator 10 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the resonator device 1 shown in FIGS. 1 to 3 along line IV-IV.
  • the holding portion 140 of the resonator 10 is bonded onto the sidewall 23 of the lower lid 20, and the holding portion 140 of the resonator 10 and the sidewall 33 of the upper lid 30 are bonded together. .
  • the resonator 10 is held between the lower lid 20 and the upper lid 30, and the lower lid 20, the upper lid 30, and the holding portion 140 of the resonator 10 form a vibration space in which the vibrating portion 120 vibrates.
  • a terminal T4 is formed on the upper surface of the upper lid 30 (the surface opposite to the surface facing the resonator 10).
  • the terminal T4 and the resonator 10 are electrically connected by the through electrode V3, the connection wiring 70, and the contact electrodes 76A and 76B.
  • the upper lid 30 is made of a Si substrate L3 having a predetermined thickness.
  • the upper lid 30 is joined to the holding portion 140 of the resonator 10 at its peripheral portion (side wall 33) by a joining portion 60, which will be described later.
  • a surface of the upper lid 30 facing the resonator 10 is covered with a silicon oxide film L31.
  • the silicon oxide film L31 is, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), and is formed on the surface of the Si substrate L3 by oxidation of the surface of the Si substrate L3 or chemical vapor deposition (CVD).
  • the back surface of the upper lid 30 and the side surfaces of the through electrodes V3 are also preferably covered with the silicon oxide film L31.
  • a getter layer 34 is formed on the surface of the concave portion 31 of the upper lid 30 facing the resonator 10 .
  • the getter layer 34 is made of titanium (Ti), for example, and absorbs outgassing generated in the vibration space.
  • the getter layer 34 is formed on substantially the entire surface of the concave portion 31 facing the resonator 10, so that the reduction in the degree of vacuum in the vibration space can be suppressed.
  • the through electrode V3 of the upper lid 30 is formed by filling a through hole formed in the upper lid 30 with a conductive material.
  • the conductive material to be filled is, for example, impurity-doped polycrystalline silicon (Poly-Si), copper (Cu), gold (Au), impurity-doped single crystal silicon, or the like.
  • the through electrode V3 serves as a wiring that electrically connects the terminal T4 and the connection wiring 70. As shown in FIG.
  • the bottom plate 22 and side walls 23 of the lower lid 20 are integrally formed from the Si wafer L1. Also, the lower lid 20 is joined to the holding portion 140 of the resonator 10 by the upper surface of the side wall 23 .
  • the thickness of the lower lid 20 defined in the Z-axis direction is, for example, 150 ⁇ m, and the depth of the recess 21 is, for example, 50 ⁇ m.
  • the Si wafer L1 is made of non-degenerate silicon and has a resistivity of, for example, 16 m ⁇ cm or more.
  • the vibration part 120, the holding part 140, and the support arm 110 in the resonator 10 are integrally formed by the same process.
  • a piezoelectric thin film F3 is formed on a Si substrate F2 so as to cover the Si substrate F2, and a metal layer E2 is laminated on the piezoelectric thin film F3.
  • a piezoelectric thin film F3 is laminated on the metal layer E2 so as to cover the metal layer E2, and a metal layer E1 is further laminated on the piezoelectric thin film F3.
  • a protective film 235 is laminated on the metal layer E1 so as to cover the metal layer E1, and a parasitic capacitance reducing film 240 is laminated on the protective film 235. As shown in FIG.
  • Each of the holding portion 140, the base portion 130, the vibrating arm 135, and the supporting arm 110 has an outer shape of a laminate composed of the Si substrate F2, the piezoelectric thin film F3, the metal layer E2, the metal layer E1, the protective film 235, and the like. , for example, are removed by dry etching using an argon (Ar) ion beam, and patterned.
  • Ar argon
  • the Si substrate F2 may be formed of, for example, a degenerate n-type silicon (Si) semiconductor with a thickness of about 6 ⁇ m.
  • Degenerate silicon (Si) contains phosphorus (P) as an n-type dopant.
  • the Si substrate F2 is an example of a silicon substrate, which will be described later, and the details thereof will be described later.
  • the Si substrate F2 is degenerate silicon (Si)
  • the Si substrate F2 itself can also serve as the lower electrode of the resonator 10 by using a degenerate silicon substrate having a low resistance value, for example.
  • the aforementioned metal layer E2 is omitted.
  • a silicon oxide layer F21 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed as an example of a temperature characteristic correction layer on the lower surface of the Si substrate F2. This makes it possible to improve temperature characteristics.
  • the silicon oxide layer F21 may be formed on the upper surface of the Si substrate F2, or may be formed on both the upper surface and the lower surface of the Si substrate F2.
  • the metal layers E1 and E2 have a thickness of, for example, approximately 0.1 ⁇ m to 0.2 ⁇ m, and are patterned into a desired shape by etching or the like after film formation.
  • a metal having a body-centered cubic crystal structure is used for the metal layers E1 and E2.
  • the metal layers E1 and E2 are formed using Mo (molybdenum), tungsten (W), or the like.
  • the metal layer E1 is formed to serve as an upper electrode on the vibrating section 120, for example. Moreover, the metal layer E1 is formed on the support arm 110 and the holding portion 140 so as to serve as a wiring for connecting the upper electrode to an AC power supply provided outside the resonator 10 .
  • the metal layer E2 is formed on the vibrating portion 120 so as to serve as a lower electrode. Moreover, the metal layer E2 is formed on the support arm 110 and the holding portion 140 so as to serve as wiring for connecting the lower electrode to a circuit provided outside the resonator 10. FIG.
  • the piezoelectric thin film F3 is a piezoelectric thin film that converts the applied voltage into vibration.
  • the piezoelectric thin film F3 is formed of a material having a wurtzite hexagonal crystal structure, such as aluminum nitride (AlN), scandium aluminum nitride (ScAlN), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), Nitrides and oxides such as indium nitride (InN) can be used as main components.
  • scandium aluminum nitride is obtained by substituting a part of aluminum in aluminum nitride with scandium, and instead of scandium, magnesium (Mg) and niobium (Nb), magnesium (Mg) and zirconium (Zr), etc. It may be substituted with an element.
  • the piezoelectric thin film F3 has a thickness of, for example, 1 ⁇ m, but it is also possible to use a thickness of about 0.2 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the piezoelectric thin film F3 expands and contracts in the in-plane direction of the XY plane, that is, in the Y-axis direction, according to the electric field applied to the piezoelectric thin film F3 by the metal layers E1 and E2. This expansion and contraction of the piezoelectric thin film F3 displaces the free ends of the vibrating arms 135 toward the inner surfaces of the lower lid 20 and the upper lid 30, vibrating in an out-of-plane bending vibration mode.
  • the phases of the electric fields applied to the outer vibrating arms 135A and 135D and the phases of the electric fields applied to the inner vibrating arms 135B and 135C are set to be opposite to each other.
  • the outer vibrating arms 135A and 135D and the inner vibrating arms 135B and 135C are displaced in opposite directions.
  • the inner vibrating arms 135B and 135C displace the free ends toward the inner surface of the lower lid 20.
  • the protective film 235 prevents oxidation of the metal layer E2, which is the upper electrode for piezoelectric vibration.
  • the protective film 235 is preferably made of a material whose mass reduction rate due to etching is slower than that of the frequency adjustment film 236 .
  • the mass reduction rate is expressed by the etch rate, the product of thickness and density removed per unit time.
  • the protective film 235 is, for example, a piezoelectric film such as aluminum nitride (AlN), scandium aluminum nitride (ScAlN), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), silicon nitride (SiN), It is formed of an insulating film such as silicon dioxide (SiO 2 ) or alumina oxide (Al 2 O 3 ). The thickness of the protective film 235 is, for example, about 0.2 ⁇ m.
  • the frequency adjustment film 236 is formed on substantially the entire surface of the vibrating portion 120, it is formed only in a predetermined region by processing such as etching.
  • the frequency adjustment film 236 is made of a material whose mass reduction rate due to etching is faster than that of the protective film 235 .
  • the frequency adjustment film 236 is made of metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), and titanium (Ti).
  • the magnitude relationship of the etching rate is arbitrary.
  • the parasitic capacitance reducing film 240 is made of tetraethyl orthosilicate (TEOS).
  • the thickness of the parasitic capacitance reducing film 240 is approximately 1 ⁇ m.
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • it has a function as an insulating layer when wires with different potentials cross and a function as a standoff for widening the vibration space.
  • connection wiring 70 is electrically connected to the terminal T4 via the through electrode V3, and is also electrically connected to the contact electrodes 76A and 76B.
  • the contact electrode 76A is formed in contact with the metal layer E1 of the resonator 10 and electrically connects the connection wiring 70 and the resonator 10.
  • the contact electrode 76B is formed in contact with the metal layer E2 of the resonator 10 and electrically connects the connection wiring 70 and the resonator 10. As shown in FIG. Specifically, when connecting the contact electrode 76A and the metal layer E1, one of the piezoelectric thin film F3, the protective film 235, and the parasitic capacitance reduction film 240 which are laminated on the metal layer E1 so that the metal layer E1 is exposed. A portion is removed to form a via V1.
  • the inside of the formed via V1 is filled with the same material as the contact electrode 76A, and the metal layer E1 and the contact electrode 76A are connected.
  • the piezoelectric thin film F3 and the parasitic capacitance reduction film 240 laminated on the metal layer E2 are partially removed so that the metal layer E2 is exposed, and the via V2 is formed. is formed.
  • the inside of the formed via V2 is filled with the contact electrode 76B, and the metal layer E2 and the contact electrode 76B are connected.
  • the contact electrodes 76A, 76B are made of metal such as aluminum (Al), gold (Au), tin (Sn), or the like.
  • the connection point between the metal layer E1 and the contact electrode 76A and the connection point between the metal layer E2 and the contact electrode 76B are preferably located outside the vibrating section 120, and are connected by the holding section 140 in this embodiment. It is
  • the bonding portion 60 is a rectangular annular shape along the XY plane between the MEMS substrate 50 (the resonator 10 and the lower lid 20) and the upper lid 30 around the vibrating portion 120 of the resonator 10, for example, on the holding portion 140. formed in The joint portion 60 joins the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 so as to seal the vibration space of the resonator 10 . As a result, the vibration space is hermetically sealed and maintained in a vacuum state.
  • the junction 60 includes an aluminum (Al) layer 61 formed on the MEMS substrate 50 and a germanium (Ge) layer 62 formed on the top cover 30.
  • the aluminum (Al) layer 61 and germanium ( Ge) layer 62 is eutectic bonded to the MEMS substrate 50 and the upper lid 30 .
  • the bonding portion 60 may be formed of a gold (Au) film, a tin (Sn) film, or the like, or may be gold (Au) and silicon (Si), gold (Au) and gold (Au), copper (Cu ) and tin (Sn). Further, in order to improve adhesion, the bonding portion 60 may have titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum nitride (TaN) or the like thinly sandwiched between the laminated layers.
  • the joint portion 60 is provided around the entire vibrating portion 120 of the resonator 10 to seal the vibration space of the resonator 10 , but the present invention is not limited to this. .
  • the joint portion 60 may be formed around part of the vibrating portion 120 in the resonator 10 , for example.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the manufacturing method of the resonator 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an example of step S301 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining another example of step S301 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining step S302 shown in FIG.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a case where step S303 shown in FIG. 5 is not performed.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining step S303 shown in FIG.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining step S304 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining step S305 shown in FIG.
  • a silicon wafer 250 is prepared (S301). Specifically, as shown in FIG. 6, a silicon wafer 250 to which phosphorus (P) is added is prepared. This silicon wafer 250 is produced by crystal growth based on single crystal silicon (Si) and doping with phosphorus (P) as an impurity to produce an ingot, which is then sliced into a predetermined thickness. .
  • the thickness of the silicon wafer 250 is, for example, approximately 500 ⁇ m.
  • step S301 an SOI wafer 260 manufactured by processing the silicon wafer 250 shown in FIG. 6 may be prepared.
  • SOI wafer 260 includes support layer 261 , insulating layer 262 and silicon active layer 263 .
  • the support layer 261 supports the silicon active layer 263 and the insulating layer 262 to facilitate handling of the silicon active layer 263 .
  • the support layer 261 is made of single crystal silicon (Si) and has a thickness of, for example, about 500 ⁇ m.
  • the insulating layer 262 electrically insulates the silicon active layer 263 .
  • the insulating layer 262 is made of silicon dioxide (SiO 2 ) and has a thickness of about 1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the silicon active layer 263 is the above-described silicon wafer 250 and is doped with phosphorus (P).
  • the thickness of the silicon active layer 263 is, for example, about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m. Since the silicon active layer 263 is supported by the support layer 261 , it is easy to handle even if it is formed thinner than the silicon wafer 250 .
  • the SOI wafer 260 is heated in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film (SiO 2 film) 264 (S302).
  • the surface of the silicon active layer 263 of the SOI wafer 260 is oxidized by thermal oxidation by heating in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film (SiO 2 film) 264 of silicon dioxide. Change.
  • the heating temperature is about 1100° C. and the heating time is about 3 hours.
  • the thickness of the formed silicon oxide film (SiO 2 film) 264 is about 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • silicon (Si) in the silicon active layer 263 is consumed as silicon dioxide (SiO 2 ).
  • silicon (Si) is consumed as silicon dioxide (SiO 2 ).
  • 45 vol % of the formed silicon oxide film (SiO 2 film) 264 is silicon (Si).
  • phosphorus (P) has a property of being difficult to dissolve in silicon dioxide (SiO 2 )
  • phosphorus (P) added to the silicon active layer 263 is accumulated inside the silicon active layer 263 .
  • the phosphorus (P) concentration in the silicon active layer 263 can be increased compared to before the formation of the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 .
  • the SOI wafer 260 can easily increase the phosphorus (P) concentration compared to the silicon wafer 250.
  • the thermally oxidized SOI wafer 260 is further heated to diffuse phosphorus (P) (S303). More specifically, the SOI wafer 260 on which the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 is formed is subjected to a heat treatment in a nitrogen gas (N 2 gas) atmosphere at a high temperature for a long period of time to convert phosphorus (P) into silicon. It is diffused inside the active layer 263 . This method is sometimes called heat diffusion or drive-in. In this heat treatment, the heating temperature is about 1100° C., and the heating time is about 7 to 10 hours.
  • N 2 gas nitrogen gas
  • step S303 if the heat treatment in step S303 is not performed, the distribution of phosphorus (P) in the silicon active layer 263 is uneven, as shown in FIG .
  • Phosphorus (P) may segregate at or near the interface, which is the boundary between the
  • phosphorus (P) can be uniformly or substantially uniformly distributed in the silicon active layer 263 as shown in FIG. .
  • step S303 is not limited to being performed separately from step S302.
  • phosphorus (P) diffusion may be performed as part of step S302 or may be performed as part of thermal oxidation in step S302.
  • step S302 the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 formed in step S302 is removed (S304).
  • the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 is removed from the SOI wafer 260 by wet etching. As a result, the thickness of the silicon active layer 263 can be reduced by the thickness of the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 .
  • steps S302 to S304 are repeated for the SOI wafer 260 to form a silicon substrate 270 (S305).
  • the formed silicon substrate 270 includes a support layer 261, an insulating layer 262, and a silicon active layer 263, similar to the SOI wafer 260.
  • the silicon substrate 270 differs from the SOI wafer 260 in that the thickness of the silicon active layer 263 is small and thin. As a result, the concentration of phosphorus (P) in the silicon active layer 263 is high. Details of the silicon active layer 263 in the silicon substrate 270 will be described later.
  • the silicon active layer 263 corresponds to the Si substrate F2 shown in FIG. 4
  • the insulating layer 262 corresponds to the silicon oxide layer F21 shown in FIG. This corresponds to the Si wafer L1 of the lower lid 20 shown.
  • steps S302 to S305 are repeated until the silicon substrate 270 reaches the desired phosphorus (P) concentration and resistivity.
  • the number of repetitions should be at least one or more, preferably two or more.
  • the vibrating portion 120, the holding portion 140, and the support arms 110 are formed on the silicon substrate 270 formed in step S305 (S306). As described above, the vibrating portion 120, the holding portion 140, and the support arms 110 are integrally formed in the same process. Moreover, in step S305, the contact electrodes 76A and 76B and the aluminum (Al) layer 61 shown in FIG. 4 may be formed together. Thus, the resonator 10 is manufactured.
  • FIG. 13 is a graph showing concentrations of phosphorus (P) and carbon (C) in the silicon substrate 270 in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a graph showing the resistivity of the silicon substrate 270 in the first embodiment and the silicon wafer 250 shown in FIG.
  • FIG. 15 is a table comparing the silicon substrate 270 in the first embodiment and the silicon wafer 250 shown in FIG.
  • the horizontal axis is the depth from the surface of the silicon substrate 270 and the vertical axis is the concentration in the silicon substrate 270 .
  • the horizontal axis is the thickness of the silicon active layer 263 in the silicon substrate 270 and the thickness of the silicon wafer 250
  • the vertical axis is the resistivity of the silicon substrate 270 and the silicon wafer 250 .
  • the thickness of silicon active layer 263 in silicon substrate 270 is 3.09 ⁇ m.
  • the thickness of the silicon wafer 250 is 6.07 ⁇ m.
  • the silicon substrate 270 has a phosphorus (P) concentration of 1.1 ⁇ 10 20 [atoms/cm 3 ] or more throughout the thickness of the silicon active layer 263 .
  • the concentration of phosphorus (P) can be increased compared to the conventional silicon substrate in which the concentration of phosphorus (P) is up to about 1.0 ⁇ 10 20 [atoms/cm 3 ].
  • the resistivity of 120 can be lowered.
  • the silicon substrate 270 has a phosphorus (P) concentration of 2.0 ⁇ 10 20 [atoms/cm 3 ] or more to 4.0 ⁇ 10 20 [atoms/cm 3 ] over the thickness of the silicon active layer 263 . It is below.
  • the upper limit of the phosphorus (P) concentration in the silicon substrate 270 is the solubility limit of phosphorus (P) in silicon (Si).
  • the silicon substrate 270 has a carbon (C) concentration of 1.1 ⁇ 10 18 [atoms/cm 3 ] or less throughout the thickness of the silicon active layer 263 .
  • phosphorus (P) has the property of being easily combined with contaminants such as carbon (C) present on the surface of the wafer. Since carbon (C) inactivates phosphorus (P) when bonded to phosphorus (P), it can be a factor preventing a decrease in resistivity.
  • the silicon substrate 270 has a carbon (C) concentration of 1.1 ⁇ 10 18 [1/cm 3 ] or less, it is possible to suppress deactivation of phosphorus (P). . Therefore, the resistivity of the vibrating portion 120 can be lowered compared to the conventional one, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the concentration of phosphorus (P) is 110 times or more the concentration of carbon (C).
  • the concentration of phosphorus (P) can be increased compared to a conventional silicon substrate, the resistivity of the vibrating portion 120 can be reduced, and deactivation of phosphorus (P) can be suppressed. It becomes possible to Therefore, the resistivity of the vibrating portion 120 can be lowered compared to the conventional one, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the silicon substrate 270 has a uniform or substantially uniform concentration of phosphorus (P) throughout the thickness of the silicon active layer 263 by diffusing phosphorus (P) through heat treatment. .
  • P phosphorus
  • the SOI wafer 260 to diffuse phosphorus (P) in this manner, the segregation of phosphorus (P) at or near the surface of the silicon active layer 263 in the silicon substrate 270 can be suppressed.
  • the silicon wafer 250 in the initial state before performing steps S302 to S305 has an average resistivity of 0.812 [m ⁇ cm].
  • the silicon substrate 270 formed by repeating steps S302 to S305 has an average resistivity of 0.541 [m ⁇ cm].
  • the silicon substrate 270 has a resistivity of [0.60 m ⁇ cm] or less, so that the resistivity of the vibrating section 120 can be reduced compared to the conventional one, and the frequency temperature characteristics of the resonance frequency can be improved. be able to.
  • the silicon substrate 270 has a resistivity of 0.40 [m ⁇ cm] or more and 0.55 [m ⁇ cm] or less.
  • the silicon wafer 250 has a standard deviation of resistivity of 0.008, which indicates variations in resistivity.
  • the silicon substrate 270 has a resistivity standard deviation of 0.005, which is substantially the same. As described above, it can be said that the variation in resistivity does not change, or hardly changes, before and after steps S302 to S305.
  • the silicon substrate 270 has a surface roughness of 0.3 nm or less, specifically about 0.25 nm, and the surface roughness due to the steps S302 to S305 does not occur or does not occur. It can be said that it is difficult.
  • FIGS. 16 to 20 a resonator and a resonator manufacturing method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 20.
  • FIG. 16 the same or similar reference numerals are given to the same or similar configurations as in the first embodiment. Differences from the first embodiment will be described below. Moreover, the same actions and effects due to the same configuration are not mentioned one by one. Furthermore, since the resonator in the second embodiment is substantially the same as the resonator 10 in the first embodiment, illustration and description thereof will be omitted.
  • FIG. 16 is a flow chart showing a method of manufacturing a resonator according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining step S352 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining step S353 shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining an example of step S356 shown in FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining another example of step S356 shown in FIG.
  • a step 351 shown in FIG. 16 is the same as the step 301 of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • An example of preparing an SOI wafer 260 as in the first embodiment will be described below.
  • the SOI wafer 260 is processed to form recesses 265 (S352). Specifically, as shown in FIG. 17, part of the surface of the silicon active layer 263 is removed by etching to form one or more recesses 265 . As a result, on the surface of the silicon active layer 263 , the portion that has not been removed, that is, the portion between the recesses 265 and 265 becomes a protrusion 266 .
  • step S352 is not limited to being performed between steps S351 and 352.
  • the recess 265 may be formed as part of step S351 or as a pretreatment for thermal oxidation in step S353.
  • the SOI wafer 260 is heated in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film (SiO 2 film) 264 (S352).
  • the surface of the silicon active layer 263 of the SOI wafer 260 is oxidized by thermal oxidation by heating in an oxygen atmosphere and changed to a silicon oxide film (SiO 2 film) 264 .
  • part of the concave portion 265 and the convex portion 266 formed in step 352 are also changed into a silicon oxide film (SiO 2 film) 264 by thermal oxidation. Since the surface area of the silicon active layer 263 is increased by including the recesses 265 in the surface of the silicon active layer 263, the volume of the silicon oxide film (SiO 2 film) 264 formed by thermal oxidation can be increased.
  • Steps 354 and 355 shown in FIG. 16 are the same as Steps 303 and 304 of the first embodiment, respectively, so description thereof will be omitted.
  • the formed silicon substrate 280 includes a support layer 261, an insulating layer 262, and a silicon active layer 263, similar to the silicon substrate 270 of the first embodiment.
  • the silicon substrate 280 is different from the silicon substrate 270 in that the silicon active layer 263 is formed with concave portions 265 and convex portions 266 .
  • the silicon substrate 280 includes the recesses 265 formed in the silicon active layer 263, the surface area of the silicon active layer 263 is increased. It becomes possible to increase the volume of Therefore, the silicon (Si) of the silicon active layer 263 can be more efficiently consumed as silicon dioxide (SiO 2 ), and the resistivity of the silicon substrate 280 can be more easily reduced.
  • step S356 by repeating steps S353 to S355, the silicon substrate 280 having the narrowed convex portion 266 may be formed.
  • the protrusions 266 in the silicon active layer 263 are narrower than the protrusions 266 shown in FIG.
  • the narrowed convex portion 266 can be formed by adjusting the heating time of the heat treatment when diffusing phosphorus (P) in step S354.
  • the constricted convex portion 266 has a different resistivity than other portions of the silicon active layer 263 .
  • the resistivity of the convex portion 266 is lower than the resistivity of other portions.
  • the silicon substrate 280 can have a plurality of regions with different resistivities, and a resonator having a plurality of frequency-temperature characteristics can be realized.
  • a step 357 shown in FIG. 16 is the same as the step 306 of the first embodiment, so the explanation is omitted.
  • the vibrating portion configured to vibrate with a predetermined vibration mode as the main vibration is formed on a silicon substrate containing phosphorus (P).
  • the silicon substrate has a phosphorus (P) concentration of 1.1 ⁇ 10 20 [1/cm 3 ] or more.
  • the concentration of phosphorus (P) can be increased compared to the conventional silicon substrate in which the concentration of phosphorus (P) is up to about 1.0 ⁇ 10 20 [1/cm 3 ], and the vibrating portion
  • the silicon substrate has a carbon (C) concentration of 1.1 ⁇ 10 18 [1/cm 3 ] or less. This makes it possible to suppress inactivation of phosphorus (P). Therefore, the resistivity of the vibrating portion can be made lower than before, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the vibrating portion configured to vibrate with a predetermined vibration mode as the main vibration is formed on a silicon substrate containing phosphorus (P). and the silicon substrate has a concentration of phosphorus (P) that is 110 times or more as high as that of carbon (C).
  • concentration of phosphorus (P) can be increased compared to a conventional silicon substrate, the resistivity of the vibrating portion 120 can be reduced, and deactivation of phosphorus (P) can be suppressed. It becomes possible to Therefore, the resistivity of the vibrating portion can be made lower than before, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the vibrating portion configured to vibrate with a predetermined vibration mode as the main vibration is formed on a silicon substrate containing phosphorus (P). and the silicon substrate has a resistivity of 0.60 [m ⁇ cm] or less.
  • P phosphorus
  • the resistivity of the vibrating portion can be made lower than in the prior art, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the silicon substrate is formed using an SOI wafer including a support layer, an insulating layer, and a silicon active layer to which phosphorus (P) is added.
  • the silicon active layer can be formed thin, the SOI wafer can easily increase the phosphorus (P) concentration.
  • the silicon substrate includes recesses formed in the silicon active layer. Since this increases the surface area of the silicon active layer, it becomes possible to increase the volume of the silicon oxide film (SiO 2 film) formed by thermal oxidation. Therefore, silicon (Si) of the silicon active layer can be more efficiently consumed as silicon dioxide (SiO 2 ), and the resistivity of the silicon substrate can be more easily reduced.
  • a resonator device includes a lid and the resonator described above. This makes it possible to easily realize a resonance device that further reduces the resistivity of the vibrating portion.
  • the resonator manufacturing method there are steps of preparing a silicon wafer to which phosphorus (P) is added, and heating the silicon wafer in an oxygen atmosphere to form a silicon oxide film (SiO 2 film). forming, removing a silicon oxide film ( SiO2 film) from the silicon wafer, and forming a silicon substrate by performing the steps of forming the silicon oxide film and removing the silicon oxide film one or more times. and forming, on the silicon substrate, a vibrating portion configured to vibrate in a predetermined vibration mode as a main vibration.
  • the concentration of phosphorus (P) can be increased and the resistivity of the vibrating portion can be reduced compared to the conventional manufacturing method.
  • C) and other contaminants are less likely to bind, and the inactivation of phosphorus (P) can be suppressed. Therefore, the resistivity of the vibrating portion can be made lower than before, and the frequency temperature characteristic of the resonance frequency can be improved.
  • the silicon wafer is heated to remove phosphorous (P) between the step of forming the silicon oxide film (SiO 2 film) and the step of removing the silicon oxide film (SiO 2 film). further comprising the step of diffusing the Thereby, the segregation of phosphorus (P) on or near the surface of the silicon substrate can be suppressed.
  • Insulating layer 263 Silicon active layer 264 Silicon oxide film 265 Concave portion 266 Convex portion 270 Silicon substrate 280 Silicon substrate E1 Metal layer E2 Metal layer F2 Si substrate F3 Piezoelectric thin film F21 Silicon oxide layer G Weight part L1 Si wafer L3 Si substrate L31 Silicon oxide film P Virtual plane T4 Terminal V1 Via V2 Via Through electrode.

Abstract

共振子（１０）は、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部（１２０）であって、リン（Ｐ）を含むシリコン基板（２７０）に形成された振動部（１２０）を備え、シリコン基板（２７０）は、リン（Ｐ）の濃度が１．１×１０２０［１／ｃｍ３］以上であり、炭素（Ｃ）の濃度が１．１×１０１８［１／ｃｍ３］以下である。

Description

共振子、共振装置、及び共振子製造方法
　本発明は、共振子、共振装置、及び共振子製造方法に関する。
　従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた共振装置は、例えばタイミングデバイスとして用いられている。この共振装置は、スマートフォンなどの電子機器内に組み込まれるプリント基板上に実装される。共振装置は、下側基板と、下側基板との間でキャビティを形成する上側基板と、下側基板及び上側基板の間でキャビティ内に配置された共振子と、を備えている。
　共振子は、一般に、シリコン（Ｓｉ）ウエハ等の半導体ウエハから製造されており、例えば、特許文献１には、第１拡散工程のウエハのＮ型不純物の拡散源をオキシ塩化リンのリンとし、そのオキシ塩化リンの蒸気をＯ２ガス０．５％以上含むＡｒガスと共に連続的に供給し、温度を１１００℃から１３００℃の間に維持し、所要時間拡散する半導体ウエハの製造方法が開示されている。
特開平１１－８２０１号公報
　ところで、共振子の振動部に電気抵抗率（以下、単に「抵抗率」という）の低いシリコン基板を用いることで、共振子の共振周波数に関して、温度変化に対する共振周波数の変化率が低減する、いわゆる周波数温度特性の向上が知られている。
　低抵抗率のシリコン基板を形成するために、シリコンウエハにリン（Ｐ）等の不純物（ドーパント）をドーピングする方法が知られている。
　しかしながら、従来の方法では、これまで以上に不純物の濃度を高めることが困難であったり、シリコンウエハの表面に残存する炭素（Ｃ）等の汚染物質によって、不純物が不活性化して抵抗率の低下を妨げたりするおそれがあった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることのできる共振子、共振装置、及び共振子製造方法を提供することを目的の１つとする。
　本発明の一側面に係る共振子は、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、リンの濃度が１．１×１０２０［１／ｃｍ３］以上であり、炭素の濃度が１．１×１０１８［１／ｃｍ３］以下である。
　本発明の他の一側面に係る共振子は、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、リンの濃度が炭素の濃度に対して１１０倍以上である。
　本発明のさらに他の一側面に係る共振子は、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、抵抗率が０．６０［ｍΩ・ｃｍ］以下である。
　本発明の一側面に係る共振装置は、蓋体と、前述した共振子と、を備える。
　本発明の一側面に係る共振子製造方法は、リンが添加されたシリコンウエハを用意する工程と、酸素雰囲気中においてシリコンウエハを加熱してシリコン酸化膜を形成する工程と、シリコンウエハからシリコン酸化膜を除去する工程と、シリコン酸化膜を形成する工程及び前記シリコン酸化膜を除去する工程を１回以上行ってシリコン基板を形成する工程と、シリコン基板に、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部を形成する工程と、含む。
　本発明によれば、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることができる。
図１は、第１実施形態における共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 図３は、図２に示す共振子の構造を概略的に示す平面図である。 図４は、図１から図３に示す共振装置のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図５は、第１実施形態における共振子製造方法を示すフローチャートである。 図６は、図５に示す工程の一例を説明するための概念図である。 図７は、図５に示す工程の他の例を説明するための概念図である。 図８は、図５に示す工程を説明するための概念図である。 図９は、図５に示す工程を行わない場合を説明するための概念図である。 図１０は、図５に示す工程を説明するための概念図である。 図１１は、図５に示す工程を説明するための概念図である。 図１２は、図５に示す工程を説明するための概念図である。 図１３は、第１実施形態におけるシリコン基板におけるリン（Ｐ）及び炭素（Ｃ）の濃度を示すグラフである。 図１４は、第１実施形態におけるシリコン基板及び図６に示すシリコンウエハの抵抗率を示すグラフである。 図１５は、第１実施形態におけるシリコン基板と図６に示すシリコンウエハとを比較する表である。 図１６は、第２実施形態における共振子の製造方法を示すフローチャートである。 図１７は、図１６に示す工程を説明するための断面図である。 図１８は、図１６に示す工程を説明するための断面図である。 図１９は、図１６に示す工程の一例を説明するための断面図である。 図２０は、図１６に示す工程の他の例を説明するための断面図である。
　以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
　＜第１実施形態＞
　まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に従う共振装置の概略構成について説明する。図１は、第１実施形態における共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示す共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
　共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０（以下、下蓋２０と共振子１０とを合わせて「ＭＥＭＳ基板５０」ともいう。）と、上蓋３０と、を備えている。すなわち、共振装置１は、ＭＥＭＳ基板５０と、接合部６０と、上蓋３０とが、この順で積層されて構成されている。なお、上蓋３０は、本発明の「蓋体」の一例に相当する。
　以下において、共振装置１の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置１のうち上蓋３０が設けられている側を上（又は表）、下蓋２０が設けられている側を下（又は裏）、として説明する。
　共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とは、共振子１０が封止され、共振子１０の振動空間が形成されるように、接合されている。また、共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とは、それぞれ、シリコン（Ｓｉ）基板（以下、「Ｓｉ基板」という）を用いて形成されており、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。なお、共振子１０、下蓋２０、及び上蓋３０は、それぞれ、シリコン層及びシリコン酸化膜が積層されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて形成されてもよい。特に、共振子１０及び下蓋２０は、ＣＳＯＩ（Ｃａｖｉｔｙ　ＳＯＩ）基板を用いて一体的に形成されてもよい。
　上蓋３０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板３２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向に延びる側壁３３と、を備える。上蓋３０には、共振子１０と対向する面において、底板３２の表面と側壁２３の内面とによって画定される凹部３１が形成されている。凹部３１は、共振子１０が振動する空間である振動空間の少なくとも一部を形成する。また、上蓋３０の凹部３１の共振子１０側の面には、後述するゲッター層３４が形成されている。なお、上蓋３０は凹部３１を有さず、平板状の構成でもよい。
　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、つまり、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が形成されている。凹部２１は、共振子１０の振動空間の少なくとも一部を形成する。なお、下蓋２０は凹部２１を有さず、平板状の構成でもよい。また、下蓋２０の凹部２１の共振子１０側の面には、ゲッター層が形成されてもよい。
　上蓋３０と共振子１０と下蓋２０とを接合することによって、共振子１０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。
　次に、図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に従う共振装置に含まれる共振子の概略構成について説明する。図３は、図２に示す共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。
　図３に示すように、共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子であり、図３の直交座標系におけるＸＹ平面内で面外振動する。なお、共振子１０は、面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されるものではなく、所定の振動モードを主振動（以下、「メインモード」ともいう）として振動するするように構成されていればよい。共振装置１の共振子は、例えば、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードを用いるものであってもよい。これらの振動子は、例えば、タイミングデバイス、ＲＦフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサー、角速度センサ（ジャイロセンサ）、加速度センサ等に応用される。また、アクチュエーター機能を持った圧電ミラー、圧電ジャイロ、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォン、超音波振動センサ等に用いられてもよい。さらに、静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子に適用してもよい。
　共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、支持腕１１０と、を備える。
　保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように、矩形の枠状に形成される。例えば、保持部１４０は、角柱形状の枠体から一体に形成されている。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るものではない。
　支持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、振動部１２０と保持部１４０とを接続する。
　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に示す例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ～１３５Ｄ（以下、まとめて「振動腕１３５」ともいう）と、を有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されるものではなく、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１３５Ａ～１３５Ｄ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（以下、「前端１３１Ａ」ともいう）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面（以下、「後端１３１Ｂ」ともいう）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、振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する支持腕１１０に接続されている。なお、基部１３０は、図３に示す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るものではない。基部１３０は、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。例えば、基部１３０は、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形であってもよいし、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部１３０の各面は平面に限定されるものではなく、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Ｐは、振動部１２０における、振動腕１３５が並ぶ方向の中心を通る平面である。
　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は３５μｍ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は２６５μｍ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４６５μｍ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は、錘部Ｇと呼ばれる。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のそれぞれが開放端側に錘部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。
　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後述の保護膜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２３６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、本実施形態では、共振子１０の表面（上蓋３０と対向する側の面）は、その略全面が保護膜２３５によって覆われている。さらに保護膜２３５の表面は、その略全面が寄生容量低減膜２４０で覆われている。ただし、保護膜２３５は少なくとも振動腕１３５を覆っていればよく、共振子１０の略全面を覆う構成に限定されるものではない。
　次に、図４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に従う共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１から図３に示す共振装置１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
　図４に示すように、共振装置１は、下蓋２０の側壁２３上に共振子１０の保持部１４０が接合され、さらに共振子１０の保持部１４０と上蓋３０の側壁３３とが接合される。このように下蓋２０と上蓋３０との間に共振子１０が保持され、下蓋２０と上蓋３０と共振子１０の保持部１４０とによって、振動部１２０が振動する振動空間が形成される。また、上蓋３０の上面（共振子１０と対向する面と反対側の面）には端子Ｔ４が形成されている。端子Ｔ４と共振子１０とは、貫通電極Ｖ３、接続配線７０、及びコンタクト電極７６Ａ，７６Ｂによって電気的に接続されている。
　上蓋３０は、所定の厚みを有するＳｉ基板Ｌ３により形成されている。上蓋３０はその周辺部（側壁３３）で後述する接合部６０によって共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における、共振子１０に対向する表面は、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われている。酸化ケイ素膜Ｌ３１は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、Ｓｉ基板Ｌ３の表面の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ:Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、Ｓｉ基板Ｌ３の表面に形成される。なお、上蓋３０の裏面及び貫通電極Ｖ３の側面についても、酸化ケイ素膜Ｌ３１に覆われていることが好ましい。
　また、上蓋３０の凹部３１における、共振子１０と対向する側の面にはゲッター層３４が形成されている。ゲッター層３４は、例えばチタン（Ｔｉ）等から形成され、振動空間に発生するアウトガスを吸着する。本実施形態に係る上蓋３０には、凹部３１において共振子１０に対向する面のほぼ全面にゲッター層３４が形成されるため、振動空間の真空度の低下を抑制することができる。
　また、上蓋３０の貫通電極Ｖ３は、上蓋３０に形成された貫通孔に導電性材料が充填されて形成される。充填される導電性材料は、例えば、不純物ドープされた多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、不純物ドープされた単結晶シリコン等である。貫通電極Ｖ３は、端子Ｔ４と接続配線７０とを電気的に接続させる配線としての役割を果たす。
　下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、ＳｉウエハＬ１により、一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは例えば、１５０μｍ、凹部２１の深さは例えば５０μｍである。なお、ＳｉウエハＬ１は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば１６ｍΩ・ｃｍ以上である。
　共振子１０における、振動部１２０、保持部１４０、及び支持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０は、Ｓｉ基板Ｆ２の上に、Ｓｉ基板Ｆ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が形成され、さらに圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ２が積層されている。そして、金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層Ｅ１が積層されている。金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように保護膜２３５が積層され、保護膜２３５の上には寄生容量低減膜２４０が積層されている。保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、及び支持腕１１０のそれぞれの外形は、前述したＳｉ基板Ｆ２、圧電薄膜Ｆ３、金属層Ｅ２、金属層Ｅ１、保護膜２３５等から構成される積層体を、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを照射するドライエッチングによって除去加工し、パターニングすることによって形成される。
　Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型シリコン（Ｓｉ）半導体から形成されていてもよい。縮退シリコン（Ｓｉ）は、ｎ型ドーパントとしてリン（Ｐ）を含んでいる。本実施形態において、Ｓｉ基板Ｆ２は、後述のシリコン基板の一例であり、詳細は後述する。
　Ｓｉ基板Ｆ２が、縮退シリコン（Ｓｉ）であることにより、例えば低抵抗値である縮退シリコン基板を用いることで、Ｓｉ基板Ｆ２自体が共振子１０の下部電極の役割を兼ねることができる。この場合、前述した金属層Ｅ２は省略される。
　Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、温度特性補正層の一例として、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）である酸化ケイ素層Ｆ２１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。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の上面及び下面の両方に形成されてもよい。
　また、金属層Ｅ１、Ｅ２は、例えば厚さ０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度であり、成膜後に、エッチング等により所望の形状にパターニングされる。金属層Ｅ１、Ｅ２は、結晶構造が体心立法構造である金属が用いられている。具体的には、金属層Ｅ１、Ｅ２は、Ｍｏ（モリブデン）、タングステン（Ｗ）等を用いて形成される。
　金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、上部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ１は、支持腕１１０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上部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
　一方、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、下部電極としての役割を果たすように形成される。また、金属層Ｅ２は、支持腕１１０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下部電極を接続するための配線としての役割を果たすように形成される。
　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る。圧電薄膜Ｆ３は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質から形成されており、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。なお、窒化スカンジウムアルミニウムは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部がスカンジウムに置換されたものであり、スカンジウムの代わりにマグネシウム（Ｍｇ）及びニオブ（Ｎｂ）やマグネシウム（Ｍｇ）及びジルコニウム（Ｚｒ）等の２元素で置換されていてもよい。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば１μｍの厚さを有するが、０．２μｍから２μｍ程度の厚さを用いることも可能である。
　圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ１、Ｅ２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。
　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。
　保護膜２３５は、圧電振動用の上部電極である金属層Ｅ２の酸化を防ぐ。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ことが好ましい。質量低減速度は、エッチング速度、つまり、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は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等の圧電膜の他、窒化シリコン（ＳｉＮ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁膜で形成される。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）、チタン（Ｔｉ）等の金属で構成される。
　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前述の通りであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
　寄生容量低減膜２４０は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）から形成されている。寄生容量低減膜２４０の厚さは１μｍ程度である。引回し配線部における寄生容量を低減するとともに、異なる電位の配線がクロスする際の絶縁層としての機能と、振動空間を広げるためのスタンドオフとしての機能と、を有する。
　接続配線７０は、貫通電極Ｖ３を介して端子Ｔ４に電気的に接続されるとともに、コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂに電気的に接続される。
　コンタクト電極７６Ａは、共振子１０の金属層Ｅ１に接触するように形成され、接続配線７０と共振子１０とを電気的に接続する。コンタクト電極７６Ｂは、共振子１０の金属層Ｅ２に接触するように形成され、接続配線７０と共振子１０とを電気的に接続する。具体的には、コンタクト電極７６Ａと金属層Ｅ１との接続にあたり、金属層Ｅ１が露出するように、金属層Ｅ１上に積層された圧電薄膜Ｆ３、保護膜２３５、及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ１が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極７６Ａと同様の材料が充填され、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとが接続される。同様に、コンタクト電極７６Ｂと金属層Ｅ２との接続にあたり、金属層Ｅ２が露出するように、金属層Ｅ２上に積層された圧電薄膜Ｆ３及び寄生容量低減膜２４０の一部が除去され、ビアＶ２が形成される。形成されたビアＶ２の内部にコンタクト電極７６Ｂが充填され、金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとが接続される。コンタクト電極７６Ａ、７６Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）等の金属で構成される。なお、金属層Ｅ１とコンタクト電極７６Ａとの接続箇所、及び金属層Ｅ２とコンタクト電極７６Ｂとの接続箇所は、振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている。
　接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲、例えば保持部１４０上において、ＭＥＭＳ基板５０（共振子１０及び下蓋２０）と上蓋３０との間に、ＸＹ平面に沿って矩形の環状に形成される。接合部６０は、共振子１０の振動空間を封止するように、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する。これにより、振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。
　本実施形態では、接合部６０は、ＭＥＭＳ基板５０に形成されるアルミニウム（Ａｌ）層６１と、上蓋３０に形成されるゲルマニウム（Ｇｅ）層６２とを含み、アルミニウム（Ａｌ）層６１とゲルマニウム（Ｇｅ）層６２とを共晶接合させることで、ＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とが接合している。
　図４に示す例では、アルミニウム（Ａｌ）層６１及びゲルマニウム（Ｇｅ）層６２は、それぞれ独立した層として記載しているが、実際には、これらの界面はそれぞれ共晶接合している。なお、接合部６０は、金（Ａｕ）膜及び錫（Ｓｎ）膜等によって形成されてもよいし、金（Ａｕ）とシリコン（Ｓｉ）、金（Ａｕ）と金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）と錫（Ｓｎ）等の組合せで形成されてもよい。また、密着性を向上させるために、接合部６０は、積層された層間に、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等が薄く挟まれていてもよい。
　なお、本実施形態では、接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲全体に設けられ、共振子１０の振動空間を封止する例を説明したが、これに限定されるものではない。接合部６０がＭＥＭＳ基板５０と上蓋３０とを接合する限り、例えば、接合部６０は、共振子１０における振動部１２０の周囲の一部に形成されていてもよい。
　次に、図５から図１２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に従う共振子製造方法について説明する。図５は、第１実施形態における共振子１０の製造方法を示すフローチャートである。図６は、図５に示す工程Ｓ３０１の一例を説明するための概念図である。図７は、図５に示す工程Ｓ３０１の他の例を説明するための概念図である。図８は、図５に示す工程Ｓ３０２を説明するための概念図である。図９は、図５に示す工程Ｓ３０３を行わない場合を説明するための概念図である。図１０は、図５に示す工程Ｓ３０３を説明するための概念図である。図１１は、図５に示す工程Ｓ３０４を説明するための概念図である。図１２は、図５に示す工程Ｓ３０５を説明するための概念図である。
　図５に示すように、最初に、シリコンウエハ２５０を用意する（Ｓ３０１）。具体的には、図６に示すように、リン（Ｐ）が添加されたシリコンウエハ２５０を用意する。このシリコンウエハ２５０は、単結晶のシリコン（Ｓｉ）をもとに結晶成長させるとともに、不純物としてリン（Ｐ）をドーピングしてインゴットを製造し、このインゴットを所定の厚さにスライスしたものである。シリコンウエハ２５０の厚さは、例えば５００μｍ程度である。
　なお、工程Ｓ３０１において、図６に示すシリコンウエハ２５０を加工して製造されたＳＯＩウエハ２６０を用意してもよい。図７に示すように、ＳＯＩウエハ２６０は、支持層２６１と、絶縁層２６２と、シリコン活性層２６３と、を含む。
　支持層２６１は、シリコン活性層２６３の取り扱いを容易にするために、シリコン活性層２６３及び絶縁層２６２を支持するものである。支持層２６１は、単結晶のシリコン（Ｓｉ）から構成されており、その厚さは例えば５００μｍ程度である。絶縁層２６２は、シリコン活性層２６３を電気的に絶縁するものである。絶縁層２６２は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成されており、その厚さは１μｍ～２０μｍ程度である。シリコン活性層２６３は、前述したシリコンウエハ２５０であり、リン（Ｐ）が添加されている。シリコン活性層２６３の厚さは、例えば、１０μｍ～５０μｍ程度である。シリコン活性層２６３は、支持層２６１によって支持されているため、シリコンウエハ２５０より薄く形成しても取り扱いが容易である。
　以下において、特に明示する場合を除き、シリコンウエハ２５０であるシリコン活性層２６３を含むＳＯＩウエハ２６０を用意する例を説明する。
　図５に戻り、次に、酸素雰囲気中においてＳＯＩウエハ２６０を加熱してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４を形成する（Ｓ３０２）。
　具体的には、図８に示すように、ＳＯＩウエハ２６０は、酸素雰囲気中で加熱する熱酸化によってシリコン活性層２６３の表面が酸化し、二酸化シリコンであるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４に変化する。この熱酸化において、加熱温度は１１００℃程度であり、加熱時間は３時間程度である。形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４の厚さは、１μｍ～２μｍ程度である。
　ここで、シリコン活性層２６３の一部が熱酸化によってシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４に変化するとき、シリコン活性層２６３におけるシリコン（Ｓｉ）は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）として消費される。実際に、形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４において、４５ｖｏｌ％はシリコン（Ｓｉ）である。一方、リン（Ｐ）は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）に固溶されにくい性質を有するので、シリコン活性層２６３に添加されているリン（Ｐ）は、シリコン活性層２６３の内部に蓄積される。その結果、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４の形成前と比較して、シリコン活性層２６３におけるリン（Ｐ）の濃度を高めることができる。
　また、シリコン活性層２６３は、シリコンウエハ２５０より薄く形成することができるので、ＳＯＩウエハ２６０は、シリコンウエハ２５０と比較して、リン（Ｐ）の濃度を容易に高めることができる。
　図５に戻り、次に、熱酸化後のＳＯＩウエハ２６０を、さらに加熱してリン（Ｐ）を拡散させる（Ｓ３０３）。より詳細には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４が形成されたＳＯＩウエハ２６０を、窒素ガス（Ｎ２ガス）雰囲気中で長時間にわたって高温で加熱する熱処理を行い、リン（Ｐ）をシリコン活性層２６３の内部に拡散させる。この方法は、熱拡散、あるいは、ドライブインと呼ばれることがある。この熱処理において、加熱温度は１１００℃程度であり、加熱時間は７時間から１０時間程度である。
　ここで、工程Ｓ３０３の熱処理を行わない場合、図９に示すように、シリコン活性層２６３におけるリン（Ｐ）の分布に偏りが生じ、シリコン活性層２６３とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４との境界である界面又は界面付近に、リン（Ｐ）が偏析することがあった。
　よって、工程Ｓ３０３においてＳＯＩウエハ２６０を加熱してリン（Ｐ）を拡散させることにより、図１０に示すように、シリコン活性層２６３におけるリン（Ｐ）を均一又は略均一に分布させることこができる。
　なお、工程Ｓ３０３は、工程Ｓ３０２と分けて行う場合に限定されるものではない。例えば、リン（Ｐ）を拡散は、工程Ｓ３０２の一部として行ってもよいし、工程Ｓ３０２における熱酸化の一部として行ってもよい。
　図５に戻り、次に、工程Ｓ３０２において形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４を除去する（Ｓ３０４）。
　具体的には、図１１に示すように、ウエットエッチングにより、ＳＯＩウエハ２６０からシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４を除去する。この結果、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４の厚さだけ、シリコン活性層２６３の厚さを小さくすることができる。
　図５に戻り、次に、ＳＯＩウエハ２６０に対して工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０４までを繰り返し、シリコン基板２７０を形成する（Ｓ３０５）。図１２に示すように、形成されるシリコン基板２７０は、ＳＯＩウエハ２６０と同様に、支持層２６１と、絶縁層２６２と、シリコン活性層２６３と、を含む。シリコン基板２７０は、シリコン活性層２６３の厚さが小さく、薄くなっている点で、ＳＯＩウエハ２６０と相違する。その結果、シリコン活性層２６３のリン（Ｐ）の濃度が高くなっている。シリコン基板２７０におけるシリコン活性層２６３の詳細については、後述する。
　工程Ｓ３０５で形成されたシリコン基板２７０において、シリコン活性層２６３は図４に示すＳｉ基板Ｆ２に相当し、絶縁層２６２は図４に示す酸化ケイ素層Ｆ２１に相当し、支持層２６１は図４に示す下蓋２０のＳｉウエハＬ１に相当する。
　なお、工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０５までの繰り返しは、シリコン基板２７０が所望のリン（Ｐ）濃度及び抵抗率に達するまで行われる。具体的には、繰り返し回数は、少なくとも１回以上であればよく、２回以上であることが好ましい。
　次に、工程Ｓ３０５において形成されたシリコン基板２７０に、振動部１２０、保持部１４０、及び支持腕１１０を形成する（Ｓ３０６）。前述したように、振動部１２０、保持部１４０、及び支持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。また、工程Ｓ３０５において、図４に示すコンタクト電極７６Ａ、７６Ｂ及びアルミニウム（Ａｌ）層６１も一緒に形成してもよい。このようにして、共振子１０が製造される。
　次に、図１３から図１５を参照しつつ、本発明の第１実施形態に従う共振子のシリコン基板の物理的性質について説明する。図１３は、第１実施形態におけるシリコン基板２７０におけるリン（Ｐ）及び炭素（Ｃ）の濃度を示すグラフである。図１４は、第１実施形態におけるシリコン基板２７０及び図６に示すシリコンウエハ２５０の抵抗率を示すグラフである。図１５は、第１実施形態におけるシリコン基板２７０と図６に示すシリコンウエハ２５０とを比較する表である。図１３において、横軸はシリコン基板２７０の表面からの深さであり、縦軸はシリコン基板２７０における濃度である。図１４において、横軸はシリコン基板２７０におけるシリコン活性層２６３の厚さ及びシリコンウエハ２５０の厚さであり、縦軸はシリコン基板２７０及びシリコンウエハ２５０の抵抗率である。なお、図１３から図１５において、シリコン基板２７０におけるシリコン活性層２６３の厚さは３．０９μｍである。また、図１４及び図１５において、シリコンウエハ２５０の厚さは６．０７μｍである。
　図１３に示すように、シリコン基板２７０は、シリコン活性層２６３の厚みにわたり、リン（Ｐ）の濃度が１．１×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上である。これにより、リン（Ｐ）の濃度が１．０×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］程度までであった従来のシリコン基板と比較して、リン（Ｐ）の濃度を高めることができ、振動部１２０の抵抗率を低下させることが可能となる。
　より好ましくは、シリコン基板２７０は、シリコン活性層２６３の厚みにわたり、リン（Ｐ）の濃度が２．０×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以上、４．０×１０２０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以下である。なお、シリコン基板２７０におけるリン（Ｐ）の濃度の上限値は、シリコン（Ｓｉ）に対するリン（Ｐ）の固溶限界である。
　また、シリコン基板２７０は、シリコン活性層２６３の厚みにわたり、炭素（Ｃ）の濃度が１．１×１０１８［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］以下である。
　ここで、一般に、リン（Ｐ）は、ウエハの表面に存在する炭素（Ｃ）等の汚染物質と結合しやすい性質を有する。炭素（Ｃ）は、リン（Ｐ）と結合するとリン（Ｐ）を不活性化するため、抵抗率の低下を妨げる要因となり得る。
　これに対し、シリコン基板２７０は、炭素（Ｃ）の濃度が１．１×１０１８［１／ｃｍ３］以下であることにより、リン（Ｐ）の不活性化を抑制することが可能となる。従って、振動部１２０の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　言い換えれば、シリコン基板２７０は、リン（Ｐ）の濃度が炭素（Ｃ）の濃度に対して１１０倍以上である。これにより、従来のシリコン基板と比較して、リン（Ｐ）の濃度を高めることができ、振動部１２０の抵抗率を低下させることが可能となるとともに、リン（Ｐ）の不活性化を抑制することが可能となる。従って、振動部１２０の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　また、図１３から明らかなように、シリコン基板２７０は、熱処理よってリン（Ｐ）を拡散させることで、シリコン活性層２６３の厚みにわたり、リン（Ｐ）の濃度が均一又は略均一になっている。このように、ＳＯＩウエハ２６０を加熱してリン（Ｐ）を拡散させることにより、シリコン基板２７０におけるシリコン活性層２６３の表面又は表面付近におけるリン（Ｐ）の偏析を抑制することができる。
　図１４に示すように、工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０５を行う前の初期状態であるシリコンウエハ２５０は、抵抗率が平均して０．８１２［ｍΩ・ｃｍ］である。これに対し、工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０５を繰り返して形成されたシリコン基板２７０は、抵抗率が平均して０．５４１［ｍΩ・ｃｍ］である。このように、シリコン基板２７０は、抵抗率が［０．６０ｍΩ・ｃｍ］以下であることにより、振動部１２０の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　より好ましくは、シリコン基板２７０は、抵抗率が０．４０［ｍΩ・ｃｍ］以上、０．５５［ｍΩ・ｃｍ］以下である。
　また、図１５に示すように、シリコンウエハ２５０は、抵抗率のばらつきを示す抵抗率の標準偏差が０．００８である。これに対し、シリコン基板２７０は、抵抗率の標準偏差が０．００５であり、略同一である。このように、工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０５の前後において、抵抗率のばらつきは変化しない、あるいは、ほとんど変化しないといえる。
　さらに、シリコン基板２７０は、表面粗さが０．３ｎｍ以下、具体的には０．２５ｎｍ程度であり、工程Ｓ３０２から工程Ｓ３０５を経ることによる表面荒れは、発生していていない、あるいは、発生しにくいといえる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図１６から図２０を参照しつつ、本発明の第２実施形態に従う共振子及び共振子製造方法について説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の構成について同一又は類似の符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。さらに、第２実施形態における共振子は、第１実施形態の共振子１０と略同一であるため、図示及びその説明を省略する。
　まず、図１６を参照しつつ、本発明の第２実施形態に従う共振子製造方法について説明する。図１６は、第２実施形態における共振子の製造方法を示すフローチャートである。図１７は、図１６に示す工程Ｓ３５２を説明するための断面図である。図１８は、図１６に示す工程Ｓ３５３を説明するための断面図である。図１９は、図１６に示す工程Ｓ３５６の一例を説明するための断面図である。図２０は、図１６に示す工程Ｓ３５６の他の例を説明するための断面図である。
　図１６に示す工程３５１は、第１実施形態の工程３０１と同一であるため、説明を省略する。なお、以下において、第１実施形態と同様に、ＳＯＩウエハ２６０を用意する例を説明する。
　次に、ＳＯＩウエハ２６０を加工して凹部２６５を形成する（Ｓ３５２）。具体的には、図１７に示すように、シリコン活性層２６３の表面の一部をエッチングによって除去加工し、１つ又は複数の凹部２６５を形成する。その結果、シリコン活性層２６３の表面において、除去されなかった部分、つまり、凹部２６５と凹部２６５との間の部分が凸部２６６となる。
　なお、工程Ｓ３５２は、工程Ｓ３５１と工程３５２との間に行う場合に限定されるものではない。例えば、凹部２６５は、工程Ｓ３５１の一部として行ってもよいし、工程Ｓ３５３における熱酸化の前処理として行ってもよい。
　図１６に戻り、次に、酸素雰囲気中においてＳＯＩウエハ２６０を加熱してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４を形成する（Ｓ３５２）。
　より詳細には、第１実施形態と同様に、ＳＯＩウエハ２６０は、酸素雰囲気中で加熱する熱酸化によってシリコン活性層２６３の表面が酸化し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４に変化する。
　ここで、図１８に示すように、工程３５２において形成された凹部２６５及び凸部２６６の一部も、熱酸化によってシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４に変化する。シリコン活性層２６３の表面に凹部２６５を含むことにより、シリコン活性層２６３の表面積が大きくなるので、熱酸化で形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４の体積を増やすことが可能になる。
　図１６に示す工程３５４及び工程３５５は、それぞれ、第１実施形態の工程３０３及び工程３０４と同様であるため、説明を省略する。
　図１６に戻り、次に、ＳＯＩウエハ２６０に対して工程Ｓ３５３から工程Ｓ３５５までを繰り返し、シリコン基板２８０を形成する（Ｓ３０５）。図１９に示すように、形成されるシリコン基板２８０は、第１実施形態のシリコン基板２７０と同様に、支持層２６１と、絶縁層２６２と、シリコン活性層２６３と、を含む。シリコン基板２８０は、シリコン活性層２６３に凹部２６５及び凸部２６６が形成されている点で、シリコン基板２７０と相違する。このように、シリコン基板２８０は、シリコン活性層２６３に形成された凹部２６５を含むことにより、シリコン活性層２６３の表面積が大きくなるので、熱酸化で形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）２６４の体積を増やすことが可能になる。従って、シリコン活性層２６３のシリコン（Ｓｉ）を二酸化シリコン（ＳｉＯ２）としてさらに効率的に消費することができ、シリコン基板２８０の抵抗率をさらに容易に低下させることができる。
　なお、工程Ｓ３５６において、工程Ｓ３５３から工程Ｓ３５５までを繰り返すことで、狭窄化した凸部２６６を有するシリコン基板２８０を形成してもよい。図２０に示すように、シリコン活性層２６３における凸部２６６は、図１９に示す凸部２６６と比較して、幅が狭くなっている。この狭窄化した凸部２６６は、工程Ｓ３５４においてリン（Ｐ）を拡散させる際の熱処理の加熱時間を調整することで形成することができる。また、加熱時間を調整することにより、リン（Ｐ）の拡散具体が変化するので、狭窄化した凸部２６６は、シリコン活性層２６３の他の部分と比較して、抵抗率が異なる。具体的には、凸部２６６の抵抗率は、他の部分の抵抗率より小さくなっている。これにより、シリコン基板２８０は、抵抗率の異なる複数の領域を有することができ、複数の周波数温度特性を有する共振子を実現することができる。
　図１６に示す工程３５７は、第１実施形態の工程３０６と同様であるため、説明を省略する。
　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従う共振子によれば、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リン（Ｐ）を含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、リン（Ｐ）の濃度が１．１×１０２０［１／ｃｍ３］以上である。これにより、リン（Ｐ）の濃度が１．０×１０２０［１／ｃｍ３］程度までであった従来のシリコン基板と比較して、リン（Ｐ）の濃度を高めることができ、振動部の抵抗率を低下させることが可能となる。また、シリコン基板は、炭素（Ｃ）の濃度が１．１×１０１８［１／ｃｍ３］下である。これにより、リン（Ｐ）の不活性化を抑制することが可能となる。従って、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　また、本発明の一実施形態に従う共振子によれば、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リン（Ｐ）を含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、リン（Ｐ）の濃度が炭素（Ｃ）の濃度に対して１１０倍以上である。これにより、従来のシリコン基板と比較して、リン（Ｐ）の濃度を高めることができ、振動部１２０の抵抗率を低下させることが可能となるとともに、リン（Ｐ）の不活性化を抑制することが可能となる。従って、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　また、本発明の一実施形態に従う共振子によれば、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リン（Ｐ）を含むシリコン基板に形成された振動部を備え、シリコン基板は、抵抗率が０．６０［ｍΩ・ｃｍ］以下である。これにより、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　また、前述した共振子において、シリコン基板は、支持層と、絶縁層と、リン（Ｐ）が添加されたシリコン活性層とを含むＳＯＩウエハを用いて形成される。ここで、シリコン活性層は薄く形成することができるので、ＳＯＩウエハはリン（Ｐ）の濃度を容易に高めることができる。
　また、前述した共振子において、シリコン基板は、シリコン活性層に形成された凹部を含む。これにより、シリコン活性層の表面積が大きくなるので、熱酸化で形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の体積を増やすことが可能になる。従って、シリコン活性層のシリコン（Ｓｉ）を二酸化シリコン（ＳｉＯ２）としてさらに効率的に消費することができ、シリコン基板の抵抗率をさらに容易に低下させることができる。
　本発明の一実施形態に従う共振装置によれば、蓋体と、前述した共振子と、を備える。
これにより、振動部の抵抗率をさらに低下させる共振装置を容易に実現することができる。
　本発明の一実施形態に従う共振子製造方法によれば、リン（Ｐ）が添加されたシリコンウエハを用意する工程と、酸素雰囲気中においてシリコンウエハを加熱してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する工程と、シリコンウエハからシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を除去する工程と、シリコン酸化膜を形成する工程及びシリコン酸化膜を除去する工程を１回以上行ってシリコン基板を形成する工程と、シリコン基板に、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部を形成する工程と、含む。これにより、従来の製造方法と比較して、リン（Ｐ）の濃度を高めることができ、振動部の抵抗率を低下させることが可能となるとともに、リン（Ｐ）があらかじめ添加され、炭素（Ｃ）等の汚染物質と結合しにくく、リン（Ｐ）の不活性化を抑制することが可能となる。従って、振動部の抵抗率を従来よりも低下させることができ、共振周波数の周波数温度特性を向上させることができる。
　また、前述した共振子製造方法において、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成する工程とシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を除去する工程との間に、シリコンウエハを加熱してリン（Ｐ）を拡散させる工程をさらに含む。これにより、シリコン基板の表面又は表面付近におけるリン（Ｐ）の偏析を抑制することができる。
　なお、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／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。すなわち、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、実施形態が備える各要素及びその配置、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、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又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、２０…下蓋、２１…凹部、２２…底板、２３…側壁、３０…上蓋、３１…凹部、３２…底板、３３…側壁、３４…ゲッター層、５０…ＭＥＭＳ基板、６０…接合部、６１…アルミニウム層、６２…ゲルマニウム層、７０…接続配線、７６Ａ…コンタクト電極、７６Ｂ…コンタクト電極、１１０…支持腕、１２０…振動部、１３０…基部、１３５，１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ…振動腕、１４０…保持部、２３５…保護膜、２３６…周波数調整膜、２４０…寄生容量低減膜、２５０…シリコンウエハ、２６０…ＳＯＩウエハ、２６１…支持層、２６２…絶縁層、２６３…シリコン活性層、２６４　シリコン酸化膜、２６５…凹部、２６６…凸部、２７０…シリコン基板、２８０…シリコン基板、Ｅ１…金属層、Ｅ２…金属層、Ｆ２…Ｓｉ基板、Ｆ３…圧電薄膜、Ｆ２１…酸化ケイ素層、Ｇ…錘部、Ｌ１…Ｓｉウエハ、Ｌ３…Ｓｉ基板、Ｌ３１…酸化ケイ素膜、Ｐ…仮想平面、Ｔ４…端子、Ｖ１…ビア、Ｖ２…ビア、Ｖ３…貫通電極。

Claims (8)

  1. 　所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、
    　前記シリコン基板は、前記リンの濃度が１．１×１０２０［１／ｃｍ３］以上であり、炭素の濃度が１．１×１０１８［１／ｃｍ３］以下である、
    　共振子。
  2. 　所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、
    　前記シリコン基板は、前記リンの濃度が炭素の濃度に対して１１０倍以上である、
    　共振子。
  3. 　所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部であって、リンを含むシリコン基板に形成された振動部を備え、
    　前記シリコン基板は、抵抗率が０．６０［ｍΩ・ｃｍ］以下である、
    　共振子。
  4. 　前記シリコン基板は、支持層と、絶縁層と、前記リンが添加されたシリコン活性層とを含むＳＯＩウエハを用いて形成される、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の共振子。
  5. 　前記シリコン基板は、前記シリコン活性層に形成された凹部を含む、
    　請求項４に記載の共振子。
  6. 　蓋体と、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の共振子と、を備える、
    　共振装置。
  7. 　リンが添加されたシリコンウエハを用意する工程と、
    　酸素雰囲気中において前記シリコンウエハを加熱してシリコン酸化膜を形成する工程と、
    　前記シリコンウエハから前記シリコン酸化膜を除去する工程と、
    　前記シリコン酸化膜を形成する工程及び前記シリコン酸化膜を除去する工程を１回以上行ってシリコン基板を形成する工程と、
    　前記シリコン基板に、所定の振動モードを主振動として振動するように構成された振動部を形成する工程と、含む、
    　共振子製造方法。
  8. 　前記シリコン酸化膜を形成する工程と前記シリコン酸化膜を除去する工程との間に、前記シリコンウエハを加熱して前記リンを拡散させる工程をさらに含む、
    　請求項７に記載の共振子製造方法。
PCT/JP2022/033156 2022-02-28 2022-09-02 共振子、共振装置、及び共振子製造方法 WO2023162301A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-029891 2022-02-28
JP2022029891 2022-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023162301A1 true WO2023162301A1 (ja) 2023-08-31

Family

ID=87765350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/033156 WO2023162301A1 (ja) 2022-02-28 2022-09-02 共振子、共振装置、及び共振子製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023162301A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019525526A (ja) * 2016-07-12 2019-09-05 株式会社村田製作所 高ｑ値を有する圧電ｍｅｍｓ共振子
JP2019525548A (ja) * 2016-07-01 2019-09-05 テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー オサケ ユキチュア マイクロメカニカル共振器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019525548A (ja) * 2016-07-01 2019-09-05 テクノロジアン テュトキムスケスクス ヴェーテーテー オサケ ユキチュア マイクロメカニカル共振器
JP2019525526A (ja) * 2016-07-12 2019-09-05 株式会社村田製作所 高ｑ値を有する圧電ｍｅｍｓ共振子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111683896B (zh) Mems设备
US11753296B2 (en) MEMS device and method for manufacturing mems device
US10879873B2 (en) Resonator and resonance device
CN109478876A (zh) 谐振器和谐振装置
US20210184651A1 (en) Resonator and resonance device
US11909379B2 (en) MEMS device having a connection portion formed of a eutectic alloy
US11757425B2 (en) Resonance device and method for producing resonance device
US11894831B2 (en) Resonance device
US20210203304A1 (en) Resonator and resonance device including same
JP7133134B2 (ja) 共振装置
WO2023162301A1 (ja) 共振子、共振装置、及び共振子製造方法
US20220182036A1 (en) Resonance device, collective board, and method of manufacturing resonance device
US20220153573A1 (en) Package structure and method for manufacturing the same
US20210371273A1 (en) Resonance device and resonance device manufacturing method
US11283423B2 (en) Resonator and resonance device
WO2021220536A1 (ja) 共振子及び共振装置
WO2023007787A1 (ja) 共振装置及びその製造方法
US20230208392A1 (en) Resonance device and resonance device manufacturing method
WO2023105845A1 (ja) 共振子及び共振装置
US20220278671A1 (en) Resonator and resonance device including the same
WO2022163020A1 (ja) 共振装置及びその製造方法
JP7482402B2 (ja) 共振子及び共振装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22928822

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1