壓電諧振器及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及壓電諧振器W及該壓電諧振器的制造方法。
【背景技術】
[0002] W往，已知在單晶Si上構成有包括壓電膜的激勵部的壓電MEMS(Micro Elec化0 Mechanical Systems:微機電系統）振子。
[0003] 例如，在下述的專利文獻1中，公開了在Si單晶上設置有由含筑的氮化侶構成的壓 電膜的壓電MEMS振子。上述壓電MEMS振子具有在Si單晶上設置有空腔部的所謂化vity巧 腔）S0I(Silicon on insulator:絕緣襯底上的娃)構造。
[0004] 另外，在下述的專利文獻2、非專利文獻1、2中，也公開了在SOI基板上設置有由氮 化侶構成的壓電膜層的壓電MEMS振子。
[0005] 專利文獻1:日本特開2009-10926號公報
[0006] 專利文獻 2:US2010/0013360A1
[0007] 非專利文獻l:Procedia Chemistryl(2009)1395-1398
[000引 非專利文獻2:Frequen巧 Control Symposium,2007，IE邸 International 1210- 1213
[0009] 然而，在專利文獻1、2、非專利文獻1、2所記載的壓電MEMS振子中，Si層的厚度偏差 較大。另一方面，諧振頻率取決于Si層的厚度。因此，在專利文獻1、2、非專利文獻1、2所記載 的壓電諧振器中，頻率容易產生偏差。因此，必須設置校正工序對頻率進行調整。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于提供一種能夠抑制基于Si的厚度偏差的諧振頻率的偏差的壓 電諧振器W及該壓電諧振器的制造方法。
[0011] 本發明設及的壓電諧振器具備單晶Si、設置在上述單晶Si上的由氮化侶構成的壓 電膜、W及被設置成夾著上述壓電膜的第一電極和第二電極。在由上述氮化侶構成的壓電 膜滲雜有除了氮W及侶的元素。除了上述單晶Si的部分的音速的合成音速實質上與上述單 晶Si的音速一致。
[0012] 在本發明設及的壓電諧振器的某個特定的方面，完成上述滲雜，W便除了上述單 晶Si的部分的音速的合成音速實質上與上述單晶Si的音速一致。
[0013] 在本發明設及的壓電諧振器的其它特定的方面，上述滲雜通過從筑、錠、錯W及鋪 構成的組中選擇的至少一種元素而完成。
[0014] 在本發明設及的壓電諧振器的其它特定的方面，上述單晶Si被滲雜η型滲雜劑，該 η型滲雜劑的濃度為1 X l〇iVcm3W上。
[0015] 本發明設及的壓電諧振器優選娃氧化膜層被配置成與上述第一電極和第二電極 相接。
[0016] 在本發明設及的壓電諧振器中，優選與由滲雜有除了上述氮W及侶的元素的氮化 侶構成的壓電膜相比高音速的介電膜被配置成與上述第一電極和第二電極相接。上述高音 速的介電膜優選由滲雜有棚與碳中的至少一個元素的氮化侶構成。
[0017] 本發明設及的壓電諧振器優選振動模式為寬度擴展振動或者面內彎曲振動。
[0018] 在本發明設及的壓電諧振器的制造方法中，包括:準備單晶Si的工序;在上述單晶 Si上形成第一電極的工序;在上述第一電極上形成由氮化侶構成的壓電膜的工序；W及在 上述壓電膜上形成第二電極的工序。形成上述壓電膜的工序包括將除了氮W及侶的元素預 先滲雜于氮化侶，W便使除了上述單晶Si的部分的音速的合成音速實質上與上述單晶Si的 音速一致的工序。
[0019] 在本發明設及的壓電諧振器中，除了單晶Si的部分的音速的合成音速實質上與單 晶Si的音速一致。結果諧振頻率不取決于厚度。因此，能夠抑制基于厚度偏差的諧振頻率偏 差D
[0020] 在本發明設及的壓電諧振器的制造方法中，能夠提供一種能夠抑制基于Si的厚度 偏差的諧振頻率的偏差的壓電諧振器。
【附圖說明】
[0021] 圖1是表示本發明的第一實施方式設及的壓電諧振器的外觀的立體圖。
[0022] 圖2是沿著圖1中的A-A線的部分的剖視圖。
[0023] 圖3是表示相對于氮化侶(A1N)的Sc濃度與音速的關系的圖。
[0024] 圖4是表示相對于氮化侶(A1N)的Sc、Y、DyW及Lu的滲雜劑濃度與音速的關系的 圖。
[0025] 圖5是用于對第一實施方式的第一變形例進行說明的剖視圖。
[00%] 圖6是表示使用Sc濃度為15at%的ScAlN時的ScAlN膜厚比（ScAlN/ScAlN+Si〇2)與 合成音速(ScAlN的音速與Si化的音速的合成音速)的關系的圖。
[0027] 圖7是表示筑(Sc)濃度與壓電常數(d33)的關系的圖。
[0028] 圖8是用于對第一實施方式的第二變形例進行說明的剖視圖。
[0029] 圖9是用于對第一實施方式的第Ξ變形例進行說明的剖視圖。
[0030] 圖10是表示相對于氮化侶的BW及C的滲雜劑濃度與音速的關系的圖。
[0031] 圖11是表示本發明的第二實施方式設及的壓電諧振器的外觀的立體圖。
[0032] 圖12是沿著圖11中的B-B線的部分的剖視圖。
[0033] 圖13是表示實施例1設及的寬幅振蕩器的Si的厚度與頻率偏差的關系的圖。
[0034] 圖14是表示實施例2設及的面內彎曲振蕩器的Si的厚度與頻率偏差的關系的圖。
[0035] 圖15是表示實施例3設及的寬幅振蕩器的Si的厚度與頻率偏差的關系的圖。
[0036] 圖16是表示實施例4設及的寬幅振蕩器的Si的厚度與頻率偏差的關系的圖。
[0037] 圖17是用于對第二實施方式的變形例進行說明的剖視圖。
【具體實施方式】
[0038] W下，參照附圖并對本發明的實施方式進行說明。
[0039] 圖1是表示本發明的第一實施方式設及的壓電諧振器1的外觀的立體圖。壓電諧振 器1是具備支承部2a、2b、振動板3、w及連結部4a、4b的利用寬度擴展振動的諧振器。
[0040] 振動板3為矩形板狀，具有長度方向與寬度方向。振動板3經由連結部4a、4b與支承 部2曰、2b連接。即，振動板3被支承部2a、2b支承。振動板3是若施加有交變電場，則W寬度擴 展振動模式沿寬度方向振動的振動體。
[0041] 連結部4a、4b的一端連接在振動板3的短邊側的側面中央。上述振動板3的短邊側 的側面中央成為寬度擴展振動的節點。
[0042] 支承部2a、2b與連結部4a、4b的另一端連接。支承部2a、2b沿著連結部4a、4b的兩側 延伸。支承部2a、2b的長度并未被特別限定，在本實施方式中，該長度是與振動板3的短邊相 同的長度。
[0043] 支承部2aJbW及連結部4a、4b可W分別由與振動板3相同的材料構成，也可W由 其它材料構成。
[0044] 圖2是沿著圖1中的A-A線的部分的剖視圖。如圖2所示，振動板3由單晶Si5、第一、 第二電極6、7、W及壓電膜8構成。
[0045] 更具體而言，在單晶S巧上設置有壓電膜8。第一、第二電極6、7被設置為夾著壓電 膜8。此外，在本實施方式中，雖然省略圖示，但可W在單晶S巧的上面5a上設置種晶層，也可 W在第二電極7的上面設置保護層。但是，也可W不設置上述種晶層W及上述保護層。作為 上述種晶層W及上述保護層，能夠使用與壓電膜8相同的材料。
[0046] 上述單晶Si并未被特別限定，但優選是簡并半導體即η型半導體，優選η型滲雜劑 的滲雜劑濃度為IX l〇"/cm3W上。運是因為在使用了高濃度地滲雜的η型半導體的情況下， 能夠進一步地改善由溫度引起的諧振頻率變動。此外，作為上述η型滲雜劑，可舉出P、As或 者訊等第V A族元素。
[0047] 作為第一、第二電極6、7的材料，并未被特別限定，能夠使用Mo、Ru、Pt、Ti、Cr、Al、 化、Ag、W或者運些金屬的合金等適宜的金屬。為了提高諧振器的Q值，電極材料也使用Q值較 高的材料較為有效，所W優選使用Mo、W。
[0048] 壓電膜8由滲雜有除了氮W及侶W外的元素的氮化侶構成。作為上述滲雜的元素， 優選從由筑(Sc)、錠(Y)、錯化u)W及鋪(Dy)構成的組中選擇的至少一種元素。更優選使用 音速的變化率相對于添加濃度較小、且針對濃度的偏差比較強的Sc。
[0049] 在本實施方式的壓電諧振器1中，除了單晶Si5W外的部分的音速的合成音速實質 上與上述單晶S巧的音速一致。此外，本說明書中