(57)【要約】【課題】圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上した圧電薄膜振動片、及びこの圧電薄膜振動片の製造方法の提供。【解決手段】圧電薄膜振動片は、少なくとも２つの互いに略平行な振動腕部１０，１１と、振動腕部１０，１１を連結する連結部１２とを有し、振動腕部１０，１１のそれぞれの主面１０ａ，１１ａに、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂからなる対向電極間に圧電薄膜２０ｃ，２１ｃを設けた圧電薄膜振動部２０，２１を備え、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃと上部電極２０ａ，２１ａとの間に、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄが形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの互いに略平行な振動腕部と、前記振動腕部を連結する連結部とを有し、
前記振動腕部のそれぞれの主面に、上部電極及び下部電極からなる対向電極間に圧電薄膜を設けた圧電薄膜振動部を備え、
前記圧電薄膜と前記上部電極との間に、高誘電率絶縁薄膜が形成されていることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜振動片において、前記高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が４以上であることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電薄膜振動片において、前記高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が前記圧電薄膜の比誘電率より大きいことを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片において、前記高誘電率絶縁薄膜が、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、ハフニウムアルミネートのいずれか１つ、またはこれらの物質のいずれか１つに遷移金属元素を少なくとも１つ含んだ化合物を有していることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片において、前記上部電極上に前記振動腕部の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層が形成されていることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片と、前記圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電薄膜振動子を用いたことを特徴とする発振回路。
【請求項８】
少なくとも２つの互いに略平行な振動腕部と、前記振動腕部を連結する連結部とを有し、前記振動腕部のそれぞれの主面に、上部電極及び下部電極からなる対向電極間に圧電薄膜を設けた圧電薄膜振動部を備え、前記圧電薄膜と前記上部電極との間に、高誘電率絶縁薄膜が形成されている圧電薄膜振動片の製造方法であって、
前記高誘電率絶縁薄膜を、前記下部電極上に前記圧電薄膜を形成した後に、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、またはスパッタリング法を用いて前記圧電薄膜上に堆積させることを特徴とする圧電薄膜振動片の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電薄膜振動片の製造方法において、前記圧電薄膜振動片が前記上部電極上に前記振動腕部の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層を有し、
前記酸化シリコン層を、１５０℃以下の温度で化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて前記上部電極上に堆積させることを特徴とする圧電薄膜振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜振動部を備えた圧電薄膜振動片、この圧電薄膜振動片の製造方法、この圧電薄膜振動片を備えた圧電薄膜振動子及びこの圧電薄膜振動子を用いた発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基部（以下、連結部という）と、連結部から延在された２つのアーム（以下、振動腕部という）と、２つの振動腕部のそれぞれの主面上に形成された駆動部（以下、圧電薄膜振動部という）などが備えられた薄膜微少機械式共振子（以下、圧電薄膜振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この圧電薄膜振動片の圧電薄膜振動部は、それぞれの振動腕部の主面上の、振動腕部が延在された延在方向の中心線より内側及び外側に、それぞれ離間するように、第１、第２の電極（以下、下部電極という）と、下部電極上にそれぞれ設けられた圧電薄膜と、圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極（以下、上部電極という）とを有する。
これにより、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部のそれぞれの下部電極と上部電極との間に互いに逆相の交流電圧を印加することにより、圧電薄膜振動部が伸縮し、振動腕部がＸ方向（２つの振動腕部の配列方向）に共振する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電薄膜振動片の圧電薄膜は、反応性スパッタリング法などの方法を用いて形成されることにより、圧電薄膜の厚み方向（上部電極と下部電極とを結ぶ方向）に貫通するピンホールやリークパス、ボイドなどが発生することがある。
このピンホールやリークパス、ボイドなどに起因する圧電薄膜振動部の上部電極と下部電極（以下、両者をまとめて対向電極ともいう）との間の絶縁性能の劣化を回避する方策としては、圧電薄膜と対向電極との間に絶縁薄膜を形成する構成が考えられる。
【０００５】
しかしながら、圧電薄膜振動片は、絶縁薄膜として比誘電率が比較的に低い物質、例えば酸化シリコン（比誘電率：約３．９）を用いた場合、対向電極間に交流電圧が印加された際に、ガウスの法則から対向電極間の電界が、絶縁薄膜内で強くなり、圧電薄膜内で弱くなる。
これにより、圧電薄膜振動片は、対向電極間に交流電圧が印加される際に、交流電圧が圧電薄膜に効率よく印加されないことから、圧電薄膜内に十分な電界強度が得られず、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる圧電薄膜振動片は、少なくとも２つの互いに略平行な振動腕部と、前記振動腕部を連結する連結部とを有し、前記振動腕部のそれぞれの主面に、上部電極及び下部電極からなる対向電極間に圧電薄膜を設けた圧電薄膜振動部を備え、前記圧電薄膜と前記上部電極との間に、高誘電率絶縁薄膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、圧電薄膜振動片は、振動腕部のそれぞれの主面に、対向電極間に圧電薄膜を設けた圧電薄膜振動部を備え、圧電薄膜と上部電極との間に、高誘電率絶縁薄膜が形成されている。
このことから、圧電薄膜振動片は、絶縁薄膜（高誘電率絶縁薄膜の上位概念）として比誘電率が比較的に低い物質、例えば、上述した酸化シリコン（比誘電率：約３．９）などを用いた場合と比較して、対向電極間に交流電圧が印加された際に、対向電極間の電界が圧電薄膜内で強くなり、絶縁薄膜内で弱くなる。
したがって、圧電薄膜振動片は、対向電極間に交流電圧が印加される際に、交流電圧が圧電薄膜に効率よく印加されることから、圧電薄膜内に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上する。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が４以上であることが好ましい。
【００１０】
これによれば、圧電薄膜振動片は、高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が４以上であることから、比誘電率が４未満の場合と比較して、圧電薄膜内の電界が強くなる。
したがって、圧電薄膜振動片は、対向電極間に交流電圧が印加される際に、交流電圧が圧電薄膜に効率よく印加されることから、圧電薄膜内に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上する。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が前記圧電薄膜の比誘電率より大きいことが好ましい。
【００１２】
これによれば、圧電薄膜振動片は、高誘電率絶縁薄膜の比誘電率が圧電薄膜の比誘電率より大きいことから、対向電極間の電界が圧電薄膜内で更に強くなり、高誘電率絶縁薄膜内で更に弱くなる。
したがって、圧電薄膜振動片は、交流電圧が圧電薄膜に更に効率よく印加されることから、圧電薄膜内に更に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が更に向上する。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記高誘電率絶縁薄膜が、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、ハフニウムアルミネートのいずれか１つ、またはこれらの物質のいずれか１つに遷移金属元素を少なくとも１つ含んだ化合物を有していることが好ましい。
【００１４】
これによれば、圧電薄膜振動片は、高誘電率絶縁薄膜が、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、ハフニウムアルミネートのいずれか１つ、またはこれらの物質のいずれか１つに遷移金属元素を少なくとも１つ含んだ化合物を有している。
このことから、圧電薄膜振動片は、これらの物質の比誘電率が４以上であって、例えば、上述した酸化シリコンのような比誘電率が比較的に低い物質より高いことから、この比誘電率が比較的に低い物質を用いた場合と比較して、圧電薄膜内の電界が強くなる。
したがって、圧電薄膜振動片は、対向電極間に交流電圧が印加される際に、交流電圧が圧電薄膜に効率よく印加されることから、圧電薄膜内に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上する。
【００１５】
［適用例５］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記上部電極上に前記振動腕部の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層が形成されていることが好ましい。
【００１６】
これによれば、圧電薄膜振動片は、上部電極上に振動腕部の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層が形成されていることから、振動腕部の共振周波数の変化の要因となる温度係数を低減できる。
したがって、圧電薄膜振動片は、周囲の温度変化に起因する振動腕部の共振周波数の変動が抑制された良好な共振周波数−温度特性が得られる。
【００１７】
［適用例６］本適用例にかかる圧電薄膜振動子は、上記適用例のいずれか１つに記載の圧電薄膜振動片と、前記圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、圧電薄膜振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜振動片と、圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えていることから、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上した圧電薄膜振動片の共振を、安定した状態で維持することができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例にかかる発振回路は、上記適用例に記載の圧電薄膜振動子を用いたことを特徴とする。
【００２０】
これによれば、発振回路は、上記適用例に記載の圧電薄膜振動子を用いたことから、圧電薄膜の圧電作用を用いた振動腕部の共振の効率が向上した発振を、安定した状態で行うことができる。
【００２１】
［適用例８］本適用例にかかる圧電薄膜振動片の製造方法は、少なくとも２つの互いに略平行な振動腕部と、前記振動腕部を連結する連結部とを有し、前記振動腕部のそれぞれの主面に、上部電極及び下部電極からなる対向電極間に圧電薄膜を設けた圧電薄膜振動部を備え、前記圧電薄膜と前記上部電極との間に、高誘電率絶縁薄膜が形成されている圧電薄膜振動片の製造方法であって、前記高誘電率絶縁薄膜を、前記下部電極上に前記圧電薄膜を形成した後に、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、またはスパッタリング法を用いて前記圧電薄膜上に堆積させることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、圧電薄膜振動片の製造方法は、高誘電率絶縁薄膜を、圧電薄膜を形成した後に、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、またはスパッタリング法を用いて圧電薄膜上に堆積させることから、上記適用例に記載した効果を奏する圧電薄膜振動片を得ることかできる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片の製造方法は、前記圧電薄膜振動片が前記上部電極上に前記振動腕部の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層を有し、前記酸化シリコン層を、１５０℃以下の温度で化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて前記上部電極上に堆積させることが好ましい。
【００２４】
これによれば、圧電薄膜振動片の製造方法は、酸化シリコン層を１５０℃以下の温度で化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて上部電極上に堆積させることから、圧電薄膜振動片の加熱に起因する変形、割れなどの損傷を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、圧電薄膜振動片、圧電薄膜振動片の製造方法、圧電薄膜振動子及び発振回路の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の圧電薄膜振動片の一例としての圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、図１では、引出し電極部や配線など、一部の構成要素を省略してある。
【００２７】
図１に示すように、圧電薄膜水晶振動片１は、２つの互いに略平行な矩形薄板状の振動腕部１０，１１と、振動腕部１０，１１を連結する矩形厚板状の連結部１２とを有している。
そして、圧電薄膜水晶振動片１は、振動腕部１０，１１のそれぞれの主面１０ａ，１１ａに、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂからなる対向電極（上部電極２０ａ及び下部電極２０ｂ、上部電極２１ａ及び下部電極２１ｂ）間に圧電薄膜２０ｃ，２１ｃを設けた圧電薄膜振動部２０，２１を備えている。
そして、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部２０，２１の圧電薄膜２０ｃ，２１ｃと上部電極２０ａ，２１ａとの間に、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄが形成されている。
なお、振動腕部１０，１１の主面１０ａ，１１ａは、振動腕部１０，１１の延在方向と、この延在方向と交差する振動腕部１０，１１の配列方向とで規定される平面に沿った面である。
【００２８】
振動腕部１０，１１と、連結部１２とは、所定の厚みに研磨された水晶基板から一体で形成され、振動腕部１０，１１は、更にエッチングなどの加工を施すことで、所望の共振周波数が得られる厚みに形成されている。なお、本実施形態では、結晶Ｚ軸に垂直な主面を有する水晶基板を用いて、連結部１２の厚みを１００μｍ、振動腕部１０，１１の厚みを１０μｍとし、共振周波数が３２．７６８ｋＨｚとなるよう振動腕部１０，１１の長さを調節した。
圧電薄膜水晶振動片１は、振動腕部１０，１１の端部が連結部１２に接続されて、振動腕部１０，１１が連結部１２を介して互いに連結されることで、音叉状に構成されている。
【００２９】
圧電薄膜振動部２０，２１の上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂには、Ｔｉ／Ｐｔを用いた。このＴｉ／Ｐｔの各電極は、スパッタリング法などを用いて形成した後、リフトオフ法或いはウェットエッチング法によりパターニングされている。なお、本実施形態では、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂの厚みを、０．１μｍ程度とした。
圧電薄膜振動部２０，２１の圧電薄膜２０ｃ，２１ｃには、ＺｎＯが用いられ、反応性スパッタリング法などにより形成され、下部電極２０ｂ，２１ｂ上に個々の結晶の分極軸（ｃ軸）が上部電極２０ａ，２１ａと下部電極２０ｂ，２１ｂのそれぞれに対して垂直な方向（分極軸方向Ｂ）に揃うように配向されている。なお、本実施形態では、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの厚みを、１μｍ程度とした。
また、本実施形態の圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの比誘電率は、ＺｎＯを用いていることから９〜１２となっている。
【００３０】
圧電薄膜振動部２０，２１の高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄには、窒化シリコンが用いられ、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）などにより圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ上に形成されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ形成の際に発生するピンホール２２やリークパス２３、ボイド２４などが封止され、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂ間の絶縁性能の劣化が回避され、良好な絶縁性能が得られている。
なお、本実施形態では、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄの厚みを、０．１μｍ程度とした。また、本実施形態の高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄの比誘電率は、窒化シリコンを用いていることから、７〜８となっている。なお、高誘電率とは、比誘電率が４以上の場合をいう。
【００３１】
ここで、圧電薄膜水晶振動片１の動作について説明する。
圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部２０，２１の対向電極間に極性（＋，−）が交互に変わる交流電圧が印加されると、対向電極間に電界が発生する。
そして、図１に示すように、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部２０，２１に圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用により、分極軸方向Ｂと交差して振動腕部１０，１１の延在方向に沿った方向Ｃに伸縮する変位が発生し、これに伴い振動腕部１０，１１が厚み方向（主面１０ａ，１１ａと交差する方向）Ｄに共振する（面外振動）。
このとき、振動腕部１０，１１のそれぞれの圧電薄膜振動部２０，２１の対向電極間に印加される交流電圧の極性を互いに逆相にすると（但し、図１では配線を省略）、圧電薄膜水晶振動片１は、振動腕部１０，１１のそれぞれの変位方向が互いに逆になる共振を励振する。
【００３２】
この際、圧電薄膜水晶振動片１は、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄに比誘電率が７〜８の窒化シリコンが用いられていることから、上述した酸化シリコン（比誘電率：約３．９）を用いた場合と比較して、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内の電界が強くなり、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄ内の電界が弱くなる。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、対向電極間に交流電圧が印加される際に、交流電圧が圧電薄膜２０ｃ，２１ｃに効率よく印加される。
【００３３】
したがって、圧電薄膜水晶振動片１は、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄに、酸化シリコンなどに代表される比誘電率が比較的に低い（比誘電率が４未満）物質を用いた場合と比較して、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用を用いた振動腕部１０，１１の共振の効率が向上する。
【００３４】
ここで、圧電薄膜水晶振動片１の製造方法について図面を参照して説明する。
図２は、圧電薄膜水晶振動片の製造方法について説明する模式図である。
まず、図２（ａ）に示すように、所定の厚みに研磨した水晶基板に更にエッチングなどの加工を施すことで、所望の共振周波数が得られる厚みに形成した振動腕部１０，１１及び連結部１２を用意し、スパッタリング法などにより振動腕部１０，１１の主面１０ａ，１１ａ上に、下部電極２０ｂ，２１ｂを０．１μｍ程度の厚みで形成する。
【００３５】
ついで、図２（ｂ）に示すように、反応性スパッタリング法などにより下部電極２０ｂ，２１ｂ上に、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃを１μｍ程度の厚みで形成する。
このとき、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃは、下部電極２０ｂ，２１ｂが有する配向促進性などにより、個々の結晶の分極軸（ｃ軸）が上部電極２０ａ，２１ａと下部電極２０ｂ，２１ｂとを結ぶ方向（分極軸方向Ｂ）に揃うように配向される。
なお、この際、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内には、ピンホール２２やリークパス２３、ボイド２４などが発生することがある。
【００３６】
ついで、図２（ｃ）に示すように、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、またはスパッタリング法などを用いて堆積させることで、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ上に、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄを０．１μｍ程度の厚みで形成する。
このとき、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内のピンホール２２やリークパス２３、ボイド２４などは、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄによって封止される。
【００３７】
ついで、図２（ｄ）に示すように、スパッタリング法などにより高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄ上に、上部電極２０ａ，２１ａを０．１μｍ程度の厚みで形成する。
上記の工程を経ることにより、図１に示す圧電薄膜水晶振動片１を得る。
【００３８】
上述したように、第１の実施形態の圧電薄膜水晶振動片１は、振動腕部１０，１１のそれぞれの主面１０ａ，１１ａに、対向電極間に圧電薄膜２０ｃ，２１ｃを設けた圧電薄膜振動部２０，２１を備え、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃと上部電極２０ａ，２１ａとの間に、比誘電率が７〜８の窒化シリコンを用いた高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄが形成されている。
このことから、圧電薄膜水晶振動片１は、対向電極間の絶縁性能が向上するとともに、対向電極間に交流電圧が印加された際に、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄに酸化シリコンなどの比誘電率が比較的に低い物質を用いた場合と比較して、対向電極間の電界が圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内で強くなり、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄ内で弱くなる。
したがって、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用を用いた振動腕部１０，１１の共振の効率が向上する。
【００３９】
（第２の実施形態）
ここで、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図３は、第２の実施形態の圧電薄膜振動片の一例としての圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。
ここでは、第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点を中心に説明する。
【００４０】
図３に示すように、圧電薄膜水晶振動片１０１は、圧電薄膜振動部２０，２１の上部電極２０ａ，２１ａ上に、振動腕部１０，１１の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層２０ｅ，２１ｅが形成されている。
なお、本実施形態では、振動腕部１０，１１及び連結部１２にシリコン基板が用いられ、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂにＭｏが用いられ、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃにＡｌＮが用いられている。そして、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄには、酸化ハフニウムが用いられている。
【００４１】
圧電薄膜水晶振動片１０１は、第１の実施形態と同様の製造方法で上部電極２０ａ，２１ａまで形成した後に、上部電極２０ａ，２１ａ上に、１５０℃以下の温度で化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて酸化シリコン層２０ｅ，２１ｅを堆積させることで得られる。
なお、酸化シリコン層２０ｅ，２１ｅの厚みは、振動腕部１０，１１の共振特性に関する温度係数の値に応じて適宜設定される。
【００４２】
これによれば、圧電薄膜水晶振動片１０１は、上部電極２０ａ，２１ａ上に振動腕部１０，１１の共振特性に関する温度係数を低減する酸化シリコン層２０ｅ，２１ｅが形成されていることから、振動腕部１０，１１の共振周波数の変化の要因となる温度係数を低減できる。
したがって、圧電薄膜水晶振動片１０１は、周囲の温度変化に起因する振動腕部１０，１１の共振周波数の変動が抑制された良好な共振周波数−温度特性が得られる。
【００４３】
加えて、圧電薄膜水晶振動片１０１は、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄに用いられている酸化ハフニウムの比誘電率が２０以上で、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃに用いられているＡｌＮの比誘電率（８〜１２）より高いことから、第１の実施形態より圧電薄膜２０ｃ，２１ｃ内に更に十分な電界強度が得られ、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用を用いた振動腕部１０，１１の共振の効率が更に向上する。
【００４４】
また、圧電薄膜水晶振動片１０１は、酸化シリコン層２０ｅ，２１ｅが１５０℃以下の温度で化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて形成されていることから、振動腕部１０，１１及び連結部１２などの加熱に起因する変形、割れ、欠けなどの損傷を回避できる。
また、上記酸化シリコン層２０ｅ、２１ｅは、上部電極２０ａ、２１ａの直上に形成されているため、上下の電極間の電界分布に影響を与えない。従って圧電薄膜２０ｃ、２１ｃ内の電界強度分布と、振動腕部１０、１１の共振周波数−温度特性を両立させることができる。
【００４５】
なお、上記各実施形態では、振動腕部１０，１１を２つとしたが、これに限定するものではなく、３つ以上としてもよい。
また、上記各実施形態では、上部電極２０ａ，２１ａ及び下部電極２０ｂ，２１ｂにＴｉ／Ｐｔ、Ｍｏを用いたが、これに限定するものではなく、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの配向促進性を有するＴｉ／Ａｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｕなどを用いてもよい。
また、上記各実施形態では、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃにＺｎＯ、ＡｌＮを用いたが、これに限定するものではなく、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＧａＮ、ＫＮｂＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などを用いてもよい。
【００４６】
なお、上記各実施形態では、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄに窒化シリコン、酸化ハフニウムを用いたが、これに限定するものではなく、酸化アルミニウム、ハフニウムシリケート、ハフニウムアルミネート、または窒化シリコン、酸化ハフニウムを含むこれらのいずれか１つに遷移金属元素を少なくとも１つ含んだ化合物など、比誘電率が４以上である物質を用いてもよい。
これによれば、圧電薄膜水晶振動片１，１０１は、これらの物質の比誘電率が４以上であって、上述した酸化シリコンのような比誘電率が比較的に低い物質より高いことから、これらの物質を用いることにより上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄは、対向電極間の絶縁性能の向上の観点から考えれば、下部電極２０ｂ，２１ｂと圧電薄膜２０ｃ，２１ｃとの間に設けることも可能である。
しかしながら、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃは、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの個々の結晶の分極軸（ｃ軸）が分極軸方向Ｂに揃うように配向される必要があることから、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの配向促進性を有する下部電極２０ｂ，２１ｂ上に設けられているのが好ましい。
したがって、上述したように高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄは、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃと上部電極２０ａ，２１ａとの間に設けられているのが好ましい。
【００４８】
なお、高誘電率絶縁薄膜２０ｄ，２１ｄは、上述した単層構造に限定するものではなく、複数の層が積層された多層構造としてもよい。
また、上記各実施形態における各構成要素の厚みは、上記の値に限定するものではなく、振動腕部１０，１１の共振周波数、外形寸法などに応じて適宜設定される。
【００４９】
（圧電薄膜振動子）
ここで、上記各実施形態の圧電薄膜振動片としての圧電薄膜水晶振動片を備えた、圧電薄膜振動子としての圧電薄膜水晶振動子について図面を参照して説明する。
【００５０】
図４は、圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図である。
図４に示すように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１、圧電薄膜水晶振動片１を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０などから構成されている。
【００５１】
パッケージ４１０は、ベース部４１０ａ、枠部４１０ｂ、蓋体部４１０ｃ、接合部４１０ｄなどから構成されている。
ベース部４１０ａの２つの層４１１，４１２には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００５２】
ベース部４１０ａの第１層４１１には、金属被膜からなる電極４１１ｃが形成されており、圧電薄膜水晶振動片１が、図示しない引出し電極部を電極４１１ｃに位置合わせして搭載されている。圧電薄膜水晶振動片１は、連結部１２が導電性接着剤４３０などにより図示しない引出し電極部を介して電極４１１ｃに電気的に接続され固定されている。
また、第１層４１１には、貫通穴４１１ａが形成されている。
なお、第１層４１１には、平面視において、圧電薄膜水晶振動片１の先端部１ａと重なる部分に開口部４１１ｂが形成されている。これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、外部からの衝撃などにより発生する圧電薄膜水晶振動片１のたわみに起因する圧電薄膜水晶振動片１の先端部１ａとベース部４１０ａの第１層４１１との接触を回避できる。なお、開口部４１１ｂは、形成されていなくてもよい。
【００５３】
ベース部４１０ａの第２層４１２には、外面に金属被膜からなる実装端子４１２ｃが形成されている。この実装端子４１２ｃは、ベース部４１０ａの図示しない内部配線により電極４１１ｃと接続されている。また、第２層４１２には、第１層４１１の貫通穴４１１ａと重なり、貫通穴４１１ａより大きい貫通穴４１２ａが形成されている。
【００５４】
ベース部４１０ａには、圧電薄膜水晶振動片１を囲むように枠状に形成された枠部４１０ｂが積層されている。枠部４１０ｂには、ベース部４１０ａと同様にセラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００５５】
枠部４１０ｂ上には、圧電薄膜水晶振動片１を覆うように蓋体部４１０ｃが配設されている。蓋体部４１０ｃは、コバールなどの金属が用いられ、同じくコバールなどの金属からなる接合部４１０ｄを介して、シーム溶接、ロウ付けなどにより枠部４１０ｂに接合されている。
【００５６】
圧電薄膜水晶振動子４００は、貫通穴４１１ａ，４１２ａを塞ぐことにより、パッケージ４１０を気密封止する封止部４１３が形成されている。圧電薄膜水晶振動子４００は、封止部４１３にＡｕ−Ｇｅ合金などから成る封止材４１４が充填されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の内部が気密封止されている。なお、パッケージ４１０の内部は、真空状態または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されていてもよい。
【００５７】
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の蓋体部４１０ｃの材料として、コバールなどの金属の他にガラスを用いてもよい。この場合は、接合部４１０ｄの材料として低融点ガラスが用いられ、低融点ガラスが溶融されて蓋体部４１０ｃと枠部４１０ｂとが接合される。
【００５８】
上述したように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１と、圧電薄膜水晶振動片１を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０とを備えている。
このことから、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１が気密封止されたパッケージ４１０内に収容されていることで、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用を用いた振動腕部１０，１１の共振の効率が向上した圧電薄膜水晶振動片１の共振を、安定した状態で維持することができる。
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１に代えて、圧電薄膜水晶振動片１０１を用いてもよい。
【００５９】
（発振回路）
ここで、圧電薄膜振動子としての上記圧電薄膜水晶振動子を備えた、発振回路について図面を参照して説明する。
図５は、発振回路の概略構成の一例を示す回路図である。
図５に示すように、発振回路５００は、圧電薄膜水晶振動子４００、１つのインバータ５０１、２つの抵抗５０２，５０３、２つのコンデンサ５０４，５０５、を含んで構成されている。
これによれば、発振回路５００は、圧電薄膜水晶振動子４００を備えていることから、圧電薄膜２０ｃ，２１ｃの圧電作用を用いた振動腕部１０，１１の共振の効率が向上した発振を、安定した状態で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図２】圧電薄膜水晶振動片の製造方法について説明する模式図。
【図３】第２の実施形態の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図４】圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図。
【図５】発振回路の概略構成の一例を示す回路図。
【符号の説明】
【００６１】
１…圧電薄膜振動片としての圧電薄膜水晶振動片、１０，１１…振動腕部、１０ａ，１１ａ…主面、１２…連結部、２０，２１…圧電薄膜振動部、２０ａ，２１ａ…上部電極、２０ｂ，２１ｂ…下部電極、２０ｃ，２１ｃ…圧電薄膜、２０ｄ，２１ｄ…高誘電率絶縁薄膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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