特許 6241684 圧電振動子及び圧電振動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6241684

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】圧電振動子及び圧電振動装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/17 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/17 F

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-557877(P2015-557877)

(86)(22)【出願日】2015年1月15日

(86)【国際出願番号】JP2015050991

(87)【国際公開番号】WO2015108125

(87)【国際公開日】20150723

【審査請求日】2016年6月17日

(31)【優先権主張番号】特願2014-7088(P2014-7088)

(32)【優先日】2014年1月17日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2014-184557(P2014-184557)

(32)【優先日】2014年9月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】竹山 佳介

(72)【発明者】

【氏名】中村 大佐

(72)【発明者】

【氏名】亀田 英太郎

(72)【発明者】

【氏名】開田 弘明

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０８８６９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１５１３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１２７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５５３６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／００− ９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電振動子であって、
第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極に対向する第１の面を有する圧電膜と、
前記第１の電極を介して前記圧電膜の前記第１の面と対向して形成された、第１の調整膜及び第２の調整膜と、
を備え、
前記第１の調整膜は、前記第１の面のうち、第１の領域と、当該第１の領域と異なる第２の領域において前記圧電膜を覆っており、
前記第２の調整膜は、前記第１の面のうち、前記第２の領域において前記圧電膜を覆っており、
前記第１及び第２の領域により、前記第１の面のほぼ全域が覆われ、
前記第２の領域は、当該圧電振動子の振動時に、前記第１の領域より平均変位が大きい領域であり、
前記第２の調整膜は、エッチングによる質量低減の速度が前記第１の調整膜よりも速い材料からなる、
圧電振動子。

【請求項2】

請求項１に記載の圧電振動子であって、
前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記圧電膜は、輪郭振動する矩形状の振動部を形成し、
前記第２の領域は、前記振動部の四隅に対応する領域である、
圧電振動子。

【請求項3】

請求項２に記載の圧電振動子であって、
前記第２の領域の面積は、前記第１の面の面積の略１０％以上略５０％以下である、
圧電振動子。

【請求項4】

請求項３に記載の圧電振動子であって、
前記第２の領域の面積は、前記第１の面の面積の略３０％以上略５０％以下である、
圧電振動子。

【請求項5】

請求項３に記載の圧電振動子であって、
前記第２の領域の面積は、前記第１の面の面積の略１０％以上略３０％以下である、
圧電振動子。

【請求項6】

圧電振動子であって、
第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成され、前記第１の電極に対向する第１の面を有する圧電膜と、
前記第１の電極を介して前記圧電膜の前記第１の面と対向して形成された、第１の調整膜及び第２の調整膜と、
を備え、
前記第１の調整膜は、前記第１の面のうち、少なくとも第１の領域において前記圧電膜を覆っており、
前記第２の調整膜は、前記第１の面のうち、少なくとも前記第１の領域と異なる第２の領域において前記圧電膜を覆っており、
前記第１及び第２の領域により、前記第１の面のほぼ全域が覆われ、
前記第２の領域は、当該圧電振動子の振動時に、前記第１の領域より変位が大きい領域であり、
前記第２の調整膜は、エッチングによる質量低減の速度が前記第１の調整膜よりも速い材料からなり、
前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記圧電膜は、屈曲振動する振動腕を形成し、
前記第２の領域は、前記振動腕の先端近傍の領域である、
圧電振動子。

【請求項7】

請求項１〜６の何れか一項に記載の圧電振動子と、
前記圧電振動子を覆う蓋体と、
外部電極と、
を備える圧電振動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動子及び圧電振動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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、圧電振動子が用いられている。電子機器の小型化に伴い、圧電振動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圧電振動子（以下、「ＭＥＭＳ振動子」という。）が注目されている。

【0003】

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。

【0004】

例えば、特許文献１には、圧電振動子の電極上に単一材料からなる付加膜を形成し、第１の領域における付加膜の厚さを第２の領域における付加膜の厚さと異ならせることにより、共振周波数を調整する構成が開示されている。

【0005】

また、例えば、特許文献２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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４９３０３８１号明細書

【特許文献2】特開２０１２−０６５２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のとおり、特許文献１に開示されている構成では、共振周波数を調整するための付加膜は、単一材料により形成されている。従って、領域によって付加膜の厚さを異ならせるためには、ビーム照射等による調整作業を領域ごとに行う必要があるため効率が悪い。

【0008】

また、特許文献２に開示されている構成においても、振動腕の先端側に設けられた粗調用の質量部の除去と、振動腕の基端側に設けられた微調用の質量部の除去とを別々に行う必要があるため効率が悪い。

【0009】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動子における共振周波数の調整を効率よく行うことを可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一側面に係る圧電振動子は、第１の電極及び第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に形成され、第１の電極に対向する第１の面を有する圧電膜と、第１の電極を介して圧電膜の第１の面と対向して形成された、第１の調整膜及び第２の調整膜と、を備え、第１の調整膜は、第１の面のうち、少なくとも第１の領域において圧電膜と重なっており、第２の調整膜は、第１の面のうち、少なくとも第１の領域と異なる第２の領域において圧電膜と重なっており、第１及び第２の領域により、第１の面のほぼ全域が覆われ、第２の領域は、当該圧電振動子の振動時に、第１の領域より変位が大きい領域であり、第２の調整膜は、エッチングによる質量低減の速度が第１の調整膜よりも速い材料からなる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、圧電振動子における共振周波数の調整を効率よく行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態である圧電振動装置の概略構造の一例を示す図である。

【図2】圧電振動子１２０の一例である圧電振動子１２０Ａの斜視図である。

【図3】圧電振動子１２０Ａの振動時の変位の大きさを示す図である。

【図4A】図２示すＸ−Ｙ線における、圧電振動子１２０Ａの共振周波数調整前の断面の模式図である。

【図4B】図２示すＸ−Ｙ線における、圧電振動子１２０Ａの共振周波数調整後の断面の模式図である。

【図5】調整膜２３６の形成位置と共振周波数の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。

【図6A】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図6B】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図7】調整膜２３６の面積と共振周波数の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。

【図8A】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図8B】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図8C】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図8D】調整膜２３６の形成の一例を示す図である。

【図9】調整膜２３６の面積と共振周波数の温度特性の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。

【図10】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｂの斜視図である。

【図11】圧電振動子１２０のさらに他の例である圧電振動子１２０Ｃの斜視図である。

【図12A】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｄの断面の模式図である。

【図12B】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｅの断面の模式図である。

【図12C】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｆの断面の模式図である。

【図13】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｇの構成を示す図である。

【図14A】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｈの構成を示す図である。

【図14B】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｊの構成を示す図である。

【図14C】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｋの構成を示す図である。

【図15A】圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｌの断面を示す図である。

【図15B】圧電振動子１２０Ｌの共振周波数調整後の断面の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である圧電振動装置の概略構造の一例を示す図である。図１に示すように、圧電振動装置１００は、基板１１０、圧電振動子１２０、蓋体１３０、及び外部電極１４０を含む圧電振動装置である。圧電振動子１２０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。蓋体１３０は、例えばシリコンにより形成されており、圧電振動子１２０を覆っている。外部電極１４０は、圧電振動装置１００外部の素子と圧電振動子１２０とを電気的に接続するための金属電極である。

【0014】

次に、図２、図３、図４Ａ、及び図４Ｂを参照して、圧電振動子１２０の構成例について説明する。図２は、圧電振動子１２０の一例である圧電振動子１２０Ａの斜視図である。図３は、圧電振動子１２０Ａの振動時の変位の大きさを示す図である。図４Ａは、図２示すＸ−Ｙ線における、圧電振動子１２０Ａの共振周波数調整前の断面の模式図である。図４Ｂは、図２示すＸ−Ｙ線における、圧電振動子１２０Ａの共振周波数調整後の断面の模式図である。

【0015】

図２に示すように、圧電振動子１２０Ａは、保持部２００及び振動部２１０を備えている。保持部２００及び振動部２１０は、エッチングを含むＭＥＭＳプロセスにより一体的に形成される。振動部２１０は、例えば、幅及び長さが１００〜２００μｍ程度、厚さが１０μｍ程度である。

【0016】

保持部２００は、矩形状の振動部２１０を保持する２つの保持腕２２０を備える。振動部２１０は、後述するように、上部電極２３４及び下部電極２３２の間の電界に応じて圧電膜２３３が面内方向において伸縮することにより、輪郭振動する。図３には、振動部２１０における、振動時の変位の大きさが示されている。具体的には、最大の変位量に対する変位の大きさの割合（％）が示されている。図３に示すように、振動部２１０の四隅は変位が大きく、振動部２１０の中心に近づくに従って変位が小さくなっている。

【0017】

図４Ａに示すように、振動部２１０は、シリコン酸化物層２３０、シリコン層２３１、下部電極２３２、圧電膜２３３、上部電極２３４、調整膜２３５、及び調整膜２３６が積層された構造となっている。なお、調整膜２３５，２３６は、圧電膜２３３の上部電極２３４側の面（第１の面）と対向して形成されている。

【0018】

シリコン酸化物層２３０は、例えばＳｉＯ_２等のシリコン酸化物により形成される。シリコン酸化物は、ある温度範囲における周波数温度特性の変化がシリコンとは逆である。従って、振動部２１０にシリコン酸化物層２３０を形成することにより、シリコン層２３１の周波数特性の変化が、シリコン酸化物層２３０の周波数特性の変化によって相殺される。これにより、周波数温度特性を向上させることが可能となる。

【0019】

シリコン層２３１は、シリコンにより形成される。なお、シリコン層２３１は、例えば、ｎ型ドーパント（ドナー）としてリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）を含むことができる。また、シリコン層２３１は、ｐ型ドーパント（アクセプタ）を含むものでもよい。そして、シリコン層２３１は、このようなドーパントが１×１０^１９ｃｍ^−３以上注入された縮退半導体であってもよい。

【0020】

上部電極２３４及び下部電極２３２は、金属電極である。上部電極２３４及び下部電極２３２は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）を用いて形成される。なお、シリコン層２３１が縮退半導体である場合、下部電極２３２を設けずに、シリコン層２３１を下部電極として機能させてもよい。

【0021】

圧電膜２３３は、印加される電圧を振動に変換する圧電体の薄膜である。圧電膜２３３は、例えば、窒化アルミニウムを主成分とすることができる。具体的には、例えば、圧電膜２３３は、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）により形成することができる。ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）におけるアルミニウム（Ａｌ）の一部をスカンジウム（Ａｃ）に置換したものである。例えば、圧電膜２３３に用いるＳｃＡｌＮは、Ａｌの原子数とＳｃの原子数を合計した原子濃度を１００原子％としたときに、Ｓｃが４０原子％程度となるようにＡｌをＳｃに置換したものとすることができる。

【0022】

調整膜２３５（第１の調整膜）は、圧電振動子１２０Ａの共振周波数を調整するための膜である。調整膜２３５は、エッチングによる質量低減の速度が調整膜２３６より遅い材料により形成される。例えば、調整膜２３５は、ＡｌＮ等の窒化膜やＳｉＯ_２等の酸化膜により形成される。なお、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。

【0023】

調整膜２３６（第２の調整膜）は、圧電振動子１２０Ａの共振周波数を調整するための膜である。調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が調整膜２３５より速い材料により形成される。例えば、調整膜２３６は、Ｍｏやタングステン（Ｗ）や金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属により形成される。

【0024】

なお、調整膜２３５，２３６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。

【0025】

図２及び図３に示すように、調整膜２３６は、振動部２１０における変位の比較的大きい領域（第２の領域）において露出するように形成されている。具体的には、調整膜２３６は、振動部２１０の四隅に対応する領域において露出するように形成されている。また、調整膜２３５は、その他の領域（第１の領域）において露出するように形成されている。

【0026】

なお、調整膜２３６が露出する領域内の全ての点における変位が、調整膜２３５が露出する領域内の全ての点における変位より大きい必要はない。例えば、各領域における変位の大小は、各領域の変位の平均値により判断してもよい。従って、例えば、調整膜２３６が露出する領域内のある点の変位が、調整膜２３５が露出する領域内のある点の変位より小さくてもよい。

【0027】

図４Ｂに示すように、振動部２１０の上方から、調整膜２３５及び調整膜２３６に同時にイオンビーム（例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビーム）を照射することにより、調整膜２３５，２３６がエッチングされる。イオンビームは圧電振動子１２０Ａよりも広い範囲に照射することが可能である。なお、本実施形態では、イオンビームによりエッチングを行う例を示すが、エッチング方法は、イオンビームによるものに限られない。

【0028】

圧電振動子１２０Ａの共振周波数を決定する主な要素として、質量とバネ定数がある。調整膜２３５，２３６のエッチングにより、質量の低減とバネ定数の低下が同時に発生する。質量の低減は共振周波数を上昇させ、バネ定数の低下は共振周波数を低下させる。ただし、変位の大きな領域では相対的に質量の影響が強く、変位の低い領域では相対的にバネ定数の影響が強くなる。

【0029】

圧電振動子１２０Ａにおいては、変位の比較的大きい領域において露出するように、調整膜２３６が形成されている。上述のとおり、イオンビームによる質量低減速度は、調整膜２３５よりも調整膜２３６の方が速い。そのため、変位の比較的大きい領域の質量が速く低減する。これにより、共振周波数を上昇させることができる。なお、調整膜２３６と同時に調整膜２３５の露出した部分もエッチングされるが、質量の低減速度が調整膜２３６よりも遅いため、バネ定数の変化量は小さい。従って、バネ定数の変化に伴う共振周波数の低下の影響は小さい。従って、圧電振動子１２０Ａにおいては、調整膜２３５，２３６に同時にイオンビームを照射することにより、効率的に共振周波数を調整することが可能となる。

【0030】

また、共振周波数の温度特性はバネ定数の変化による影響を受ける。しかしながら、圧電振動子１２０Ａにおいては、上述のとおり、バネ定数の変化量が小さいため、共振周波数の温度特性の変化を低減することが可能となる。

【0031】

図５は、調整膜２３６の形成位置と共振周波数の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。なお、本実施形態において示すシミュレーション結果は、調整膜２３５をＡｌＮ、調整膜２３６をＭｏとした場合のものである。図５において、横軸は調整膜２３６の形成位置、縦軸は共振周波数の変化率を表している。なお、調整膜２３６の形成位置は、保持腕２２０を結ぶ中心線からの相対位置を割合で示したものである。また、共振周波数の変化率は、調整膜２３６の形成位置が１００％（即ち、図６Ｂに示す場合）における周波数変化量に対する割合である。いずれの形成位置の場合も調整膜２３６の形状は同一である。

【0032】

図５のＡ点は、図６Ａに示すように調整膜２３６を形成した場合のシミュレーション結果である。この場合、共振周波数の変化率はマイナスになっている。これは、調整膜２３６が露出する領域の変位が他の領域より比較的小さいため、調整膜２３６の質量低減に伴うバネ定数の低下が大きくなったためである。

【0033】

図５のＤ点は、図６Ｂに示すように調整膜２３６を形成した場合のシミュレーション結果である。この場合、調整膜２３６が露出する領域の変位が他の領域より比較的大きいため、調整膜２３６の質量低減による周波数変化率が大きくなっている。

【0034】

このように、図５に示すシミュレーション結果からも、調整膜２３５が露出する領域よりも調整膜２３６が露出する領域の変位が大きくなるように調整膜２３５，２３６を形成することにより、圧電振動子１２０Ａにおける共振周波数の調整を効率的に行うことが可能となることがわかる。

【0035】

図７は、調整膜２３６の面積（露出面積）と共振周波数の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。図７において、横軸は調整膜２３６の面積比、縦軸は共振周波数の変化率を表している。なお、調整膜２３６の面積比は、振動部２１０の表面の平面積に対する調整膜２３６の面積（露出面積）を割合で示したものである。また、共振周波数の変化率は、調整膜２３６の面積比が１００％（即ち、図８Ｄに示す場合）における周波数変化量に対する割合である。

【0036】

図７に示すＡ〜Ｄ点は、それぞれ、図８Ａ〜図８Ｄに示すように調整膜２３６を形成した場合のシミュレーション結果である。図７に示すように、調整膜２３６の面積比を略３０％以上とすることにより、図８Ｄに示すように調整膜２３６を全面に形成した場合よりも周波数変化率を大きくすることができる。

【0037】

図９は、調整膜２３６の面積（露出面積）と共振周波数の温度特性の変化率との関係の一例を示すシミュレーション結果である。図９において、横軸は調整膜２３６の面積比、縦軸は共振周波数の温度特性（１次係数）の変化率を表している。なお、調整膜２３６の面積比は、図７の場合と同様である。また、共振周波数の温度特性の変化率は、調整膜２３６の面積比が１００％（即ち、図８Ｄに示す場合）における温度特性の１次係数に対する割合である。

【0038】

図９に示すＡ〜Ｄ点は、それぞれ、図８Ａ〜図８Ｄに示すように調整膜２３６を形成した場合のシミュレーション結果である。図９に示すように、調整膜２３６の面積比が略５０％以下とすることにより、共振周波数の温度特性の変化率を５０％以下に抑えることができる。望ましくは、調整膜２３６の面積比を、略１０％以上略５０%以下とすることにより、図８Ｄに示すように調整膜２３６を全面に形成した場合と比較して、大幅に周波数変化率を低下させることなく周波数を調整しつつ、共振周波数の温度特性の変化率を抑えることができる。

【0039】

図７及び図９のシミュレーション結果によれば、調整膜２３６の面積比を略３０％以上略５０％以下とすることにより、共振周波数の調整を効率よく行うことが可能になるとともに、共振周波数の温度特性の変化を抑制することが可能となる。もしくは、調整膜２３６の面積比を略１０％以上略３０％以下とすることにより、共振周波数の温度特性の変化を微小量に抑制しつつ、共振周波数の調整を行うことが可能となる。この面積比は、必要となる圧電振動子の特性に応じて、適宜選択すれば良い。

【0040】

図１０は、圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｂの斜視図である。また、図１１は、圧電振動子１２０のさらに他の例である圧電振動子１２０Ｃの斜視図である。なお、圧電振動子１２０Ａと同等の構成要素には同等の符号を付して説明を省略する。圧電振動子１２０Ｂ，１２０Ｃは、調整膜２３６の形状が異なる点を除き、圧電振動子１２０Ａと同等の構成を有している。このように、調整膜２３６の形状は、図２に示したような矩形状に限られず、任意の形状とすることができる。図３に示したように、振動部２１０の変位は曲線的に変化する。従って、振動部２１０の変位に合わせて調整膜２３６を図１０又は図１１に示す形状とすることにより、共振周波数の調整をより効率的に行うことが可能となる。なお、図１１に示す構成においては、振動部２１０の長手方向において調整膜２３６が分離していないため、調整膜２３６の密着強度を高めることが可能となる。

【0041】

図１２Ａ〜図１２Ｃは、圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｄ〜１２０Ｆの断面の模式図である。なお、圧電振動子１２０Ａと同等の構成要素には同等の符号を付して説明を省略する。

【0042】

図１２Ａに示す圧電振動子１２０Ｄにおいては、調整膜２３５は、振動部２１０の上部電極２３４の全面ではなく一部を覆うように形成されている。また、図１２Ｂに示す圧電振動子１２０Ｅにおいては、振動部２１０の圧電膜２３３の全面を覆うように調整膜２３６が形成され、調整膜２３６の表面の一部に、調整膜２３５が形成されている。なお、圧電振動子１２０Ｅは上部電極２３４を有さず、調整膜２３６が上部電極として機能する。また、図１２Ｃに示す圧電振動子１２０Ｆにおいては、調整膜２３５，調整膜２３６は、圧電膜２３３の下部電極２３２側の面（第１の面）と対向して形成されている。

【0043】

このように、調整膜２３５，２３６は、振動部２１０の上面又は下面のほぼ全域が覆われ、調整膜２３５が露出する領域の変位よりも調整膜２３６が露出する領域の変位の方が大きくなるように形成されればよい。

【0044】

なお、図１２Ｂに示すように、調整膜２３６を上部電極として用いることにより、製造プロセスを簡略化することができる。また、調整膜２３６が上部電極から剥がれることを防止することができる。

【0045】

また、図１２Ｃに示すように、調整膜２３５，２３６を圧電膜２３３の下部電極２３２側の面と対向して形成することにより、調整膜２３５，２３６をエッチングしすぎた場合に圧電膜２３３がエッチングされることを防止することができる。

【0046】

図１３は、圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｇの構成を示す図である。なお、圧電振動子１２０Ａと同等の要素については同等の符号を付して説明を省略する。圧電振動子１２０Ｇは、圧電振動子１２０Ａの振動部２１０と同等の振動部２１０Ａ〜２１０Ｅが連接して形成されたものである。圧電振動子１２０Ｇにおいては、隣接する振動部同士が互いに逆位相で振動することにより、全体として輪郭振動する。このような圧電振動子１２０Ｇにおいても、圧電振動子１２０Ａと同様に調整膜２３５，２３６を形成することにより、共振周波数を効率よく調整することが可能となる。

【0047】

なお、図１３に示した調整膜２３６の配置は一例であり、これに限られない。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃには、調整膜２３６の配置の他の例が示されている。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃにおいては、調整膜２３６は、圧電振動子１２０（１２０Ｈ、１２０Ｊ、１２０Ｋ）の短辺方向に連続して形成されている。このように調整膜２３５，２３６を形成することにより、共振周波数を効率良く調整することが可能となる。なお、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃにおいては、簡略化のため、図１３に示した保持部２００の図示は省略されている。

【0048】

また、図１４Ｃに示す圧電振動子１２０Ｋにおいては、導電性の調整膜２３６の端部が、振動部２１０の外周部より内側に形成されている。これにより、調整膜２３６が、振動部２１０の外周部において上部電極または下部電極と短絡することによる、特性劣化を抑制することが可能となる。

【0049】

図１５Ａは、圧電振動子１２０の他の例である圧電振動子１２０Ｌの断面を示す図である。なお、圧電振動子１２０Ａと同等の要素については同等の符号を付して説明を省略する。圧電振動子１２０Ｌは、複数の振動腕を有する屈曲振動型の振動子である。図１５Ａは、１つの振動腕の断面を示している。圧電振動子１２０Ｌは、基部３００及び振動腕３１０を有する。基部３００は、シリコン３２０、ＳｉＯ_２２３０、シリコン層２３１、下部電極２３２、圧電膜２３３、上部電極２３４、及び調整膜２３５から構成されている。基部３００及び振動腕３１０における積層構造は、シリコン３２０以外は圧電振動子１２０Ａと同様であるため説明を省略する。このような圧電振動子１２０Ｌにおいては、振動腕３１０の先端近傍が比較的変位の大きい領域である。そのため、圧電振動子１２０Ｌの上面側で、振動腕３１０の先端近傍において調整膜２３６が露出し、その他の領域において調整膜２３５が露出するように、調整膜２３５，２３６が形成されている。なお、調整膜２３５，２３６は、圧電振動子１２０Ｌの上面のほぼ全域を覆っている。

【0050】

圧電振動子１２０Ｌにおいては、図１５Ｂに示すように、調整膜２３５，２３６に同時にイオンビームを照射することにより、調整膜２３５，２３６がエッチングされる。これにより、圧電振動子１２０Ａの場合と同様に、共振周波数を効率よく調整することが可能となる。

【0051】

また、圧電振動子１２０Ｌにおいては、図１５Ｂに示すように、調整膜２３５，２３６の境界３３０において、調整膜２３５の段差が形成される。これにより、振動腕３１０が屈曲振動する際に境界３３０に生じる応力によって、調整膜２３６が剥がれることを抑制することが可能となる。

【0052】

なお、屈曲型の振動子における調整膜２３５，２３６の形成態様は、図１５Ａに示すものに限られない。例えば、図１２Ａ〜図１２Ｃに示した例と同様に、様々な形成態様を採用することが可能である。

【0053】

以上、本実施形態について説明した。各実施形態においては、調整膜２３５，２３６は、圧電膜２３３の第１の面と対向して形成されている。そして、調整膜２３５，２３６により、当該第１の面のほぼ全域が覆われる。また、調整膜２３６が露出する領域は、調整膜２３５が露出する領域よりも、圧電振動子１２０の振動時における変位が大きい。さらに、エッチングによる質量低減の速度は、調整膜２３５より調整膜２３６の方が速い。このような構成を有する圧電振動子１２０においては、調整膜２３５，２３６が同時にエッチングされると、調整膜２３６の質量低減が比較的大きくなるため、共振周波数を効率よく調整することが可能となる。

【0054】

また、調整膜２３５，２３６によって上記第１の面のほぼ全域が覆われているため、振動部２１０における調整膜２３５，２３６以外の領域がエッチングにより除去されることを防ぐことが可能となる。

【0055】

また、輪郭振動型の圧電振動子１２０Ａにおいて、上記調整膜２３５，２３６を形成することにより、共振周波数を効率よく調整することが可能となる。

【0056】

また、調整膜２３６が露出する面積を、上記表面の略３０％以上略５０％以下とすることにより、共振周波数の調整を効率よく行うことが可能になるとともに、共振周波数の温度特性の変化を抑制することが可能となる。

【0057】

また、調整膜２３６が露出する面積を、上記表面の略１０％以上略３０％以下とすることにより、共振周波数の温度特性の変化を微小量に抑制しつつ、共振周波数の調整を行うことが可能となる。

【0058】

また、屈曲振動型の圧電振動子１２０Ｌにおいて、上記調整膜２３５，２３６を形成することにより、共振周波数を効率よく調整することが可能となる。

【0059】

なお、以上説明した実施形態は、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、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0060】

１００ 圧電振動装置
１１０ 基板
１２０ 圧電振動子
１３０ 蓋体
１４０ 外部電極
２００ 保持部
２１０ 振動部
２２０ 保持腕
２３０ シリコン酸化物層
２３１ シリコン層
２３２ 下部電極
２３３ 圧電膜
２３４ 上部電極
２３５，２３６ 調整膜
３００ 基部
３１０ 振動腕

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15A】

【図15B】