(57)【要約】  共振子において、周波数温度特性を高精度で調整するができる。  振動部であって、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、少なくとも２つの温度特性調整膜と、を有する振動部と、振動部の少なくとも一部を囲むように設けられた保持部と、振動部と保持部とを接続する保持腕とを備え、振動部は、圧電膜の第１の面と対向する表面を有し、当該表面は、第１の領域と、振動部が振動したとき第１の領域より平均変位が大きい第２の領域とからなり、少なくとも２つの温度特性調整膜は、第１の領域のうち、それぞれ異なる領域において露出する、周波数温度係数が正である第１温度特性調整膜と、周波数温度係数が負である第２温度特性調整膜とを含む。
2019058632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部であって、
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、少なくとも２つの温度特性調整膜と、
を有する振動部と、
前記振動部の少なくとも一部を囲むように設けられた保持部と、
前記振動部と前記保持部とを接続する保持腕と
を備え、
前記振動部は、前記圧電膜の前記第１の面と対向する表面を有し、当該表面は、第１の領域と、前記振動部が振動したとき前記第１の領域より平均変位が大きい第２の領域とからなり、
前記少なくとも２つの温度特性調整膜は、前記第１の領域のうち、それぞれ異なる領域において露出する、周波数温度係数が正である第１温度特性調整膜と、周波数温度係数が負である第２温度特性調整膜とを含む、
共振子。
【請求項２】
前記振動部は、
前記第２の領域において露出する少なくとも１つの周波数調整膜をさらに有する、
請求項１に記載の共振子。
【請求項３】
前記周波数調整膜は、前記第１温度特性調整膜及び前記第２温度特性調整膜より比重が大きい、請求項２に記載の共振子。
【請求項４】
前記第１温度特性調整膜は、正の弾性率温度係数を有する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の共振子。
【請求項５】
前記振動部は、
前記圧電膜が当該圧電膜に印加された電圧に応じて輪郭振動を行い、
前記圧電膜の輪郭振動の節に平行な長辺と、前記圧電膜の輪郭振動の節に直交し、かつ輪郭振動の半波長に相当する短辺とを有する、少なくとも１つの矩形状の振動領域を有し、
前記第２の領域は、
少なくとも前記振動領域の角部の領域の一部を含む、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の共振子。
【請求項６】
前記第１の領域は、
前記振動領域において、少なくとも前記輪郭振動の節が形成される領域の一部を含む、請求項５に記載の共振子。
【請求項７】
前記振動部は、
固定端と開放端とを有し、屈曲振動する振動腕、並びに、前記振動腕の固定端に接続される前端、及び当該前端に対向する後端を有する基部
を有し、
前記第２の領域は、
少なくとも前記振動腕における開放端側の先端の領域の一部を含む、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の共振子。
【請求項８】
前記第１の領域は、
前記振動腕における、少なくとも前記振動腕と前記基部とが接続される領域の一部を含む、
請求項７に記載の共振子。
【請求項９】
前記振動部の振動モードは、面外屈曲振動である、請求項７又は８に記載の共振子。
【請求項１０】
前記振動部の振動モードは、面内屈曲振動である、請求項７又は８に記載の共振子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の共振子と、
前記共振子を覆う蓋体と、
外部電極と、
を備える共振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振子及び共振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた共振子が例えばタイミングデバイスとして用いられている。この共振子は、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。ＭＥＭＳ共振子において、周波数温度係数（ＴＣＦ：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を改善するためのさまざまな試みがなされている。【０００３】
例えば特許文献１には、主面が２種類の調整膜によって覆われた圧電ＭＥＭＳの共振子が開示されている。特許文献１の共振子において、エッチングによる質量低減速度の小さい調整膜が共振子におけるバネの役割を果たす領域（バネ部）に形成されている。他方で、質量低減速度の大きい調整膜が、共振子における変位の大きい領域に形成されている。さらに、特許文献１には、バネ部に質量低減速度の小さい膜を形成することによって、エッチングによる温度特性の変化を抑制可能であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１０８１２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば特許文献１のような従来の共振子では、周波数調整の影響により、温度特性が変化してしまう。したがって、高精度で周波数温度特性を調整するためには、さらなる改善が求められている。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、共振子において、周波数温度特性を高精度で調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る共振子は、振動部であって、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、少なくとも２つの温度特性調整膜と、を有する振動部と、振動部の少なくとも一部を囲むように設けられた保持部と、振動部と保持部とを接続する保持腕とを備え、振動部は、圧電膜の第１の面と対向する表面を有し、当該表面は、第１の領域と、振動部が振動したとき第１の領域より平均変位が大きい第２の領域とからなり、少なくとも２つの温度特性調整膜は、第１の領域のうち、それぞれ異なる領域において露出する、周波数温度係数が正である第１温度特性調整膜と、周波数温度係数が負である第２温度特性調整膜とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振子において、周波数温度特性を高精度で調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３Ａ】上側基板を取り外した本発明の第１実施形態に係る共振子の平面図である。
【図３Ｂ】上側基板を取り外した本発明の第１実施形態に係る共振子の平面図の別の例である。
【図４】図３ＡのＡＡ’線及びＢＢ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る共振子の平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る共振子の平面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る共振子の平面図である。
【図８】図７のＣＣ’線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【００１１】
この共振装置１は、共振子１０と、共振子１０を挟んで設けられた上蓋３０及び下蓋２０と、を備えている。すなわち、共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０と、上蓋３０とがこの順で積層されて構成されている。
【００１２】
また、共振子１０と下蓋２０及び上蓋３０とが接合され、これにより、共振子１０が封止され、また、共振子１０の振動空間が形成される。共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、それぞれＳｉ基板を用いて形成されている。そして、共振子１０、下蓋２０及び上蓋３０は、Ｓｉ基板同士が互いに接合されて、互いに接合される。共振子１０及び下蓋２０は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。
【００１３】
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ共振子である。なお、本実施形態においては、共振子１０はシリコン基板（Ｓｉ基板）を用いて形成されるものを例として説明するが、ここで、シリコン基板とは、シリコン材料のみからなるものに限定されるものではなく、後述するようにＰ（燐）などのＮ型半導体材料がドーピングされたもの（例えば縮退半導体からなるもの）も含む。
以下、共振装置１の各構成について詳細に説明する。
【００１４】
（１．上蓋３０）
上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。
【００１５】
（２．下蓋２０）
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０とによって、この振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。この振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。
【００１６】
（３．共振子１０）
図３Ａは、本実施形態に係る、共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。図３Ａを用いて本実施形態に係る共振子１０の、各構成について説明する。共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０ａ、１１０ｂ（以下、まとめて「保持腕１１０」とも呼ぶ。）とを備えている。
【００１７】
（ａ）振動部１２０
振動部１２０は、図３Ａの直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図４を用いて後述するが、振動部１２０は、Ｓｉ基板Ｆ２と、下部電極Ｅ１（第２の電極の一例である。）と、圧電薄膜Ｆ３（圧電膜の一例である。）と、上部電極Ｅ２（第１の電極の一例である。）とを有している。
【００１８】
振動部１２０は、その表面に長さ方向と幅方向とを有する矩形板状の１つの上部電極Ｅ２を有している。図３Ａにおいて、振動部１２０は、Ｘ軸方向に長辺、Ｙ軸方向に短辺を有し、上部電極Ｅ２は、Ｘ軸方向に長辺、Ｙ軸方向に短辺を有している。
【００１９】
詳細については図４を用いて説明するが、振動部１２０は、上部電極Ｅ２（図４参照）に対応する振動領域１２１を有する。本実施形態では、振動部１２０は、Ｓｉ基板Ｆ２（図４参照）の表面に対向する面を有する１つの上部電極Ｅ２（図４参照）を有し、当該１つの上部電極Ｅ２（図４参照）に対応して１つの振動領域１２１を有する。振動領域１２１は、振動部１２０において、後述する保持腕１１０との接続箇所をつなぐ領域を節とし、Ｙ軸方向に輪郭振動するように構成されている。また、振動領域１２１は、振動部１２０の輪郭振動の節に平行な長辺と、輪郭振動の節に直交し、かつ輪郭振動の半波長に相当する短辺を有する。本実施形態では、振動領域１２１は振動部１２０の輪郭と略一致する。すなわち、本実施形態では、振動領域１２１の長さＬは、振動の節に沿った方向における振動部１２０の距離に相当し、振動領域１２１の幅Ｗは、振動の節に直交する方向における振動部１２０の距離に相当する。本実施形態において、振動領域１２１の長さＬは、５８μｍ以上２３４μｍ以下程度であり、幅Ｗは、４０μｍ以上１６０μｍ以下程度である。なお、本実施形態において、振動領域１２１は振動部１２０と一致する領域であるので、振動部１２０の長辺は長さＬと同様に５８μｍ以上２３４μｍ以下程度であり、短辺は幅Ｗと同様に４０μｍ以上１６０μｍ程度である。
【００２０】
なお、振動部１２０は、複数の上部電極Ｅ２を有していてもよく、この場合、振動部１２０は、複数の上部電極Ｅ２の個数に応じて分割された複数の振動領域１２１を有する。このときの振動領域１２１の幅Ｗは、振動の節に直交する方向において、振動部１２０の距離を上部電極の数に分割した大きさに相当する（図３Ｂ参照）。
【００２１】
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面。第１の面に対向する表面の一例である。）は、第１の領域と第２の領域とから成る。第１の領域は、振動部１２０の振動の節（バネ部）を含む領域であり、第２の領域は、振動部１２０が振動した際の振動の平均変位が第１の領域より大きい領域である。本実施形態においては、第２の領域は振動部１２０の角部の領域であり、第１の領域は第２の領域以外の領域である。
【００２２】
振動部１２０の表面は、その略全面を覆うように温度特性調整膜２３５Ａ（第２温度特性調整膜の一例である。）が形成されている。温度特性調整膜２３５Ａは、負の周波数温度係数を有する絶縁体の層である。なお、負の周波数温度係数を有する膜は、温度上昇に対して周波数が低下する特性を有する膜である。
【００２３】
さらに、温度特性調整膜２３５Ａの表面には、その一部を覆うように、温度特性調整膜２３５Ｂ（第１温度特性調整膜の一例である。）と周波数調整膜２３６とが形成されている。
【００２４】
周波数調整膜２３６は、振動部１２０における、他の領域よりも振動による平均変位の大きい領域（第２の領域）の少なくとも一部において、その表面が露出するように、温度特性調整膜２３５Ａ上に形成されている。具体的には、周波数調整膜２３６は、振動部１２０の角部の領域に形成される。本実施形態では、周波数調整膜２３６は、振動部１２０の長辺に沿った両端の角部の領域に亘って、帯状に形成されている。
【００２５】
温度特性調整膜２３５Ｂは、振動部１２０において、振動の節（第１の領域）の一部において、その表面が露出するように形成されている。本実施形態では、温度特性調整膜２３５Ｂは、振動部１２０の長さ方向における端部それぞれにおいて、周波数調整膜２３６が露出する領域の間の領域で露出するように形成されている。なお、温度特性調整膜２３５Ｂは、正の周波数温度係数を有する絶縁体の層である。正の周波数温度係数を有する膜は、温度上昇に対して周波数が上昇する特性を有する膜である。
【００２６】
温度特性調整膜２３５Ｂは、所望の周波数において、共振子の温度特性が０となるように温度特性調整膜２３５Ａと面積比を調整して成膜される。なお、温度特性調整膜２３５Ａと温度特性調整膜２３５Ｂとが形成される位置は入れ替わってもよい。また、温度特性調整膜２３５Ａと温度特性調整膜２３５Ｂとは第１の領域において、それぞれ露出していればよく、重なる領域を必ずしも有していなくてもよい。さらに、振動部１２０の表面において露出している温度特性調整膜の種類は２種類に限定されず、３種類以上の任意の数でもよい。また、振動部１２０の表面において露出している周波数調整膜の種類は１種類に限定されず、２種類以上の任意の数でもよい。
【００２７】
詳細については後述するが、本実施形態に係る共振子１０は、電圧が印加されることにより幅方向に沿った振動を主振動とする輪郭振動を行う。このとき、幅方向の中央部を結ぶ領域に振動の節が発生する。
【００２８】
共振子１０における周波数温度特性は、振動の節（バネ部）に形成された膜の膜厚の影響を受けやすい。一方で、共振周波数は、振動の変位が大きい領域（質量部。本実施形態では振動部１２０の四隅）に形成された膜の膜厚の影響を受けやすい。本実施形態に係る共振子１０は、バネ部に周波数温度係数の異なる２種類の膜を有するため、周波数温度特性を高精度に調整することが可能である。また質量部に周波数調整用の膜を有することで、周波数についても高精度に調整することができる。
【００２９】
（ｂ）保持部１４０
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成される。保持部１４０は、平面視において、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように設けられる。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。例えば、保持部１４０は、振動部１２０を保持し、また、上蓋３０及び下蓋２０と接合できる程度に、振動部１２０の周囲に設けられていればよい。
【００３０】
本実施形態においては、保持部１４０は枠体１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄからなる。なお、図２に示すように、枠体１４０ａ〜１４０ｃは、一体形成される角柱形状を有している。枠体１４０ａ、１４０ｂは、図３Ａに示すようにＸ軸方向に平行に、振動部１２０の長辺に対向して延びている。また、枠体１４０ｃ、１４０ｄは、振動部１２０の短辺に対向してＹ軸方向に平行に延び、その両端で枠体１４０ａ、１４０ｂの両端にそれぞれ接続される。
【００３１】
枠体１４０ｃ、１４０ｄは、その中央付近において、保持腕１１０によって接続されている。さらに枠体１４０ｃ、１４０ｄは、保持腕１１０との接続箇所近傍において、それぞれ端子Ｖ１、Ｖ２を備えている。端子Ｖ１は上部電極Ｅ２（図４参照）を外部に接続させるための端子である。また、端子Ｖ２は、後述する下部電極Ｅ１（図４参照）を外部に接続させるための端子である。なお、高次モード等で上部電極Ｅ２を分割する場合は、端子Ｖ１は一方の上部電極と接続され、端子Ｖ２は、他方の上部電極と接続される。
【００３２】
（ｃ）保持腕１１０
保持腕１１０ａ、１１０ｂ（以下、まとめて「保持腕１１０」とも呼ぶ。）は、角柱形状の腕であり、保持部１４０の内側であって、振動部１２０の短辺と枠体１４０ｃ、１４０ｄとの間の空間に設けられる。保持腕１１０ａ、１１０ｂは、振動部１２０の短辺をそれぞれ枠体１４０ｃ、１４０ｄに接続する。
【００３３】
保持腕１１０ａの表面には、上部電極Ｅ２が、振動部１２０から枠体１４０ｃに亘って形成されている。
【００３４】
（４．積層構造）
図４を用いて共振子１０の積層構造について説明する。図４（Ａ）は、図３ＡのＡＡ´断面図であり、図４（Ｂ）は、図１のＢＢ´断面図である。
【００３５】
本実施形態に係る共振子１０では、保持部１４０、振動部１２０、保持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、共振子１０では、まず、Ｓｉ（シリコン）基板Ｆ２（基板の一例である。）の上に、下部電極Ｅ１（第２の電極の一例である。）が積層されている。そして、下部電極Ｅ１の上には、下部電極Ｅ１を覆うように圧電薄膜Ｆ３（圧電膜の一例である。）が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、上部電極Ｅ２（第１の電極の一例である。）が積層されている。圧電薄膜Ｆ３と上部電極Ｅ２とは互いに対向する面（第１の面の一例である。）を有している。
【００３６】
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ１０μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退Ｓｉの抵抗値は例えば、０．５３ｍΩ・ｃｍ以上０．５６ｍΩ・ｃｍ以下程度である。これにより、縮退Si層が下部電極E2を兼ねる事が可能となる。また、Ｓｉ基板Ｆ２の厚さＴは例えば、２０μｍ以上３０μｍ以下程度である。
【００３７】
さらにＳｉ基板Ｆ２の下面には酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）から成る温度特性補正層Ｆ１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。
【００３８】
本実施形態において、温度特性補正層Ｆ１とは、当該温度特性補正層Ｆ１をＳｉ基板Ｆ２に形成しない場合と比べて、Ｓｉ基板Ｆ２に温度補正層Ｆ１を形成した時の振動部１２０における周波数の温度係数（すなわち、温度当たりの変化率）を、少なくとも常温近傍において低減する機能を持つ層をいう。振動部１２０が温度特性補正層Ｆ１を有することにより、例えば、Ｓｉ基板Ｆ２と下部電極Ｅ１、上部電極Ｅ２と圧電薄膜Ｆ３及び温度補正層Ｆ１による積層構造体の共振周波数の、温度に伴う変化を低減することができる。本実施形態において、温度特性補正層Ｆ１の厚さは０．２μｍ以上１．０μｍ以下程度である。
【００３９】
共振子１０においては、温度特性補正層Ｆ１は、均一の厚みで形成されることが望ましい。なお、均一の厚みとは、温度特性補正層Ｆ１の厚みのばらつきが、厚みの平均値から±２０％以内であることをいう。
【００４０】
なお、温度特性補正層Ｆ１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面と下面の双方に形成されてもよい。また、本実施形態において、少なくとも振動部１２０、保持腕１１０は、同一のＳｉ基板Ｆ２及び同一の温度特性補正層Ｆ１によって一体に形成される。なお、保持部１４０においては、Ｓｉ基板Ｆ２の下面に温度特性補正層Ｆ１が形成されなくてもよい。
【００４１】
また、上部電極Ｅ２及び下部電極Ｅ１は、Ｍｏ（モリブデン）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いて形成される。なお、Ｓｉ基板Ｆ２として、縮退したＳｉを用いることで、Ｓｉ基板Ｆ２が下部電極Ｅ１を兼ねることができる。すなわち、Ｓｉ基板Ｆ２が下部電極としての機能を備える場合、下部電極Ｅ１の構成を省略することができる。本実施形態において、下部電極Ｅ１の厚さは、例えば０．１μｍ程度であり、上部電極Ｅ２の厚さは例えば０．２μｍ程度である。
【００４２】
上部電極Ｅ２、及び下部電極Ｅ１は、エッチング等により、所望の形状に形成される。下部電極Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、下部の電極として機能するように形成される。また、下部電極Ｅ１は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、端子Ｖ２を介して、共振子１０の外部に設けられた交流電源に下部電極を接続するための配線として機能するように形成される。
【００４３】
他方で、上部電極Ｅ２は、振動部１２０上においては、上部の電極として機能するように形成される。また、上部電極Ｅ２は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、端子Ｖ１を介して、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機能するように形成される。
【００４４】
端子Ｖ２は、後述する圧電薄膜Ｆ３に形成されたビアを介して下部電極Ｅ１と接続するように形成される。また、端子Ｖ１は上部電極Ｅ２上に形成される。端子Ｖ１、Ｖ２は例えばＭｏ（モリブデン）やＡｌ（アルミニウム）等を用いて形成される。
【００４５】
なお、交流電源から端子Ｖ１、Ｖ２への接続にあたっては、上蓋３０の外面に電極（外部電極の一例である。）を形成して、当該電極が外部電源である交流電源と下部配線または上部配線とを接続する構成や、上蓋３０内にビアを形成し、当該ビアの内部に導電性材料を充填して配線を設け、当該配線が交流電源と下部配線または上部配線とを接続する構成が用いられてもよい。
【００４６】
圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜であり、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。具体的には、圧電薄膜Ｆ３は、ＳｃＡｌＮ（窒化スカンジウムアルミニウム）により形成することができる。ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部をスカンジウムに置換したものである。また、圧電薄膜Ｆ３は、例えば、０．８μｍ程度の厚さを有する。
【００４７】
温度特性調整膜２３５Ａは、負の周波数温度係数を有する絶縁体の層であり、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜２３６より遅い材料により形成される。具体的には、温度特性調整膜２３５Ａは、ＡｌＮから形成される。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。
【００４８】
温度特性調整膜２３５Ｂは、正の周波数温度係数を有する絶縁体の層であり、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。例えば温度特性調整膜２３５Ｂは、温度の上昇に伴い硬度が大きくなる性質（弾性率温度係数）を有する材質から形成されることが好ましい。具体的には、温度特性調整膜２３５Ｂは、ＳｉＯ2等のケイ素酸化膜から形成される。
【００４９】
周波数調整膜２３６は、導電体の層であり、エッチングによる質量低減の速度が温度特性調整膜２３５Ａ，２３５Ｂより速い材料により形成される。周波数調整膜２３６は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）や金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の金属により形成される。
【００５０】
なお、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂと周波数調整膜２３６とは、質量低減速度の関係が上述のとおりであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
【００５１】
周波数調整膜２３６、及び温度特性調整膜２３５Ｂ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。
【００５２】
（５．共振子の機能）
次に、振動部１２０の機能について説明する。振動部１２０は、図４（Ａ）に示すように振動領域１２１を有している。振動領域１２１において、圧電薄膜Ｆ３は、上部電極Ｅ２、下部電極Ｅ１によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。具体的には、圧電薄膜Ｆ３はｃ軸方向に配向しており、そのため、上部電極Ｅ２及び下部電極Ｅ１に所定の電界を印加して、上部電極Ｅと下部電極Ｅ１との間に所定の電位差を形成すると、この電位差に応じて圧電薄膜Ｆ３がＸＹ面内方向において伸縮することにより、振動領域１２１が輪郭振動する。
【００５３】
（６．特性調整工程）
次に、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂ、及び周波数調整膜２３６の機能について説明する。本実施形態に係る共振装置１では、上述のような共振子１０が形成されたあと、温特調整工程、及び周波数調整工程が行われる。なお、温特調整工程と周波数調整工程とが行われる順序はどちらが先でも構わない。
【００５４】
温特調整工程は、共振子１０における周波数温度特性を調整する工程である。温特調整工程においては、ガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）によって、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂの膜厚をエッチングによって調整する。このとき、正の弾性率温度係数を有する膜（本実施形態においては温度特性調整膜２３５Ｂ）の膜厚変化を、負の弾性率温度係数を有する膜（本実施形態においては温度特性調整膜２３５Ａ）の膜厚変化よりも大きくなるように調整が行われる。
【００５５】
周波数調整工程では、まず共振子１０の共振周波数を測定し、狙い周波数に対する偏差を算出する。次に、算出した周波数偏差に基づき、周波数調整膜２３６の膜厚を調整する。周波数調整膜２３６の膜厚の調整は、例えばアルゴン（Ａｒ）イオンビームを共振装置１の全面に対して照射して、周波数調整膜２３６をエッチングすることによって行うことができる。さらに、周波数調整膜２３６の膜厚が調整されると、共振子１０の洗浄を行い、飛び散った膜を除去することが望ましい。
【００５６】
なお、周波数調整工程においては、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂの膜厚も変化することになる。したがって、周波数調整工程の前に温特調整工程を行う場合には、周波数調整工程での周波数温度特性変化がほぼゼロとなるように、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂの面積比を設計する。
【００５７】
このように本実施形態に係る共振子１０は、バネ部に周波数温度係数の異なる２種類の膜を有するため、周波数温度特性を高精度に調整することが可能である。また質量部に周波数調整用の膜を有することで、周波数についても高精度に調整することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００５９】
図５を用いて第２実施形態に係る共振子１０Ａの構成、機能について説明する。図５は本実施形態に係る共振子１０Ａの平面図の一例を示す図である。共振子１０Ａは、第１実施形態における温度特性調整膜２３５Ｂに代えて温度特性調整膜２３５Ｃを有している。
【００６０】
温度特性調整膜２３５Ｃは、振動部１２０において、振動の節の一部を覆うように形成されている。本実施形態では、温度特性調整膜２３５Ｃは、振動部１２０の長さ方向における中央部において、周波数調整膜２３６が露出する領域の間の領域に形成されている。なお、温度特性調整膜２３５Ｃは、形成される位置以外は、温度特性調整膜２３５Ｂと同様の構成を有している。
その他の構成、機能は第１実施形態と同様である。
【００６１】
［第３実施形態］
図６を用いて、第３実施形態に係る共振子１０Ｂの構成、機能について説明する。図６は、本実施形態に係る共振子１０Ｂの平面図の一例を示す図である。共振子１０Ｂは、第１実施形態における温度特性調整膜２３５Ｂに代えて温度特性調整膜２３５Ｄを有している。
【００６２】
温度特性調整膜２３５Ａは、振動部１２０において、振動の節の一部を覆うように形成されている。本実施形態では、温度特性調整膜２３５Ｄは、周波数調整膜２３６が露出する領域の間の領域において、スポット状に形成されている。なお、温度特性調整膜２３５Ｄは、形成される位置以外は、温度特性調整膜２３５Ｂと同様の構成を有している。
その他の構成、機能は第１実施形態と同様である。
【００６３】
［第４実施形態］
図７及び図８を用いて、第４実施形態に係る共振子１０Ｃの構成、機能について説明する。図７は、本実施形態に係る共振子１０Ｃの平面図の一例を示す図である。図８は図７のＣＣ’断面図である。図７に示すように共振子１０Ｃは、第１実施形態における振動部１２０に代えて、振動部１２０Ａを有し、保持腕１１０に代えて保持腕１１１,１１２を有している。
【００６４】
振動部１２０Ａは、図７の直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１２０Ａは、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０Ａ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７の例では、振動部１２０Ａは、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）と、周波数調整膜２３６Ａと、温度特性調整膜２３５Ｅ、２３５Ｆを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
【００６５】
・基部１３０
基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ。）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ。）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。
【００６６】
基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、後述する振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１１、１１２に接続されている。なお、基部１３０は、図７の例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されず、長辺１３１ａの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されていればよい。基部１３０は、例えば、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形や、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部１３０の各面は平面に限定されず、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Ｐは、振動部１２０Ａにおける、振動腕１３５が並ぶ方向の中心を通る中心軸を含む平面である。
【００６７】
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Ｌ（図７においては短辺１３１ｃ、１３１ｄの長さ）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Ｗ（図７においては長辺１３１ａ、１３１ｂの長さ）は２６５μｍ程度である。
【００６８】
・振動腕１３５
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。
【００６９】
振動腕１３５はそれぞれ開放端に、錘部Ｇを有している。錘部Ｇは、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広い。錘部Ｇは、例えば、Ｘ軸方向の幅が７０μｍ程度である。錘部Ｇは、振動腕１３５と同一プロセスによって一体形成される。錘部Ｇが形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕１３５が開放端側にそれぞれ錘部Ｇを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
【００７０】
本実施形態の振動部１２０Ａでは、Ｘ軸方向において、外側に２本の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが配置されており、内側に２本の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃが配置されている。Ｘ軸方向における、振動腕１３５Ｂと１３５Ｃとの間隔Ｗ１は、Ｘ軸方向における、外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）と当該外側の振動腕１３５Ａ（１３５Ｄ）に隣接する内側の振動腕１３５Ｂ（１３５Ｃ）との間の間隔Ｗ２よりも大きく設定される。間隔Ｗ１は例えば３０μ程度、間隔Ｗ２は例えば２５μｍ程度である。間隔Ｗ２は間隔Ｗ１より小さく設定することにより、振動特性が改善される。ただし、共振装置１について、小型化を図る場合には、間隔Ｗ１を間隔Ｗ２よりも小さく設定してもよいし、等間隔にしても良い。
【００７１】
・温度特性調整膜２３５Ｅ
振動部１２０Ａの表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように温度特性調整膜２３５Ｅが形成されている。なお、必ずしも温度特性調整膜２３５Ｅは振動部１２０の全面を覆う必要はないが、周波数調整における下地の電極膜（例えば図４の上部電極Ｅ２）及び圧電膜（例えば図４の圧電薄膜Ｆ３）へのダメージを保護する上で、振動部１２０Ａの全面の方が望ましい。温度特性調整膜２３５Ｅのその他の構成は、温度特性調整膜２３５Ａと同様である。
【００７２】
・周波数調整膜２３６Ａ
振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄにおける温度特性調整膜２３５Ｅの表面の一部には、それぞれ、周波数調整膜２３６Ａが形成されている。温度特性調整膜２３５Ｅ及び周波数調整膜２３６Ａによって、振動部１２０Ａの共振周波数を調整することができる。
【００７３】
周波数調整膜２３６Ａは、振動部１２０Ａにおける、他の領域よりも振動による変位の比較的大きい領域の少なくとも一部において、その表面が露出するように、温度特性調整膜２３５Ｅ上に形成されている。具体的には、周波数調整膜２３６Ａは、振動腕１３５の先端、即ち錘部Ｇに形成される。この実施例では、振動腕１３５の先端まで周波数調整膜２３６Ａが形成され、先端部では温度特性調整膜２３５Ｅは全く露出していないが、温度特性調整膜２３５Ｅの一部が露出する様に、周波数調整膜２３６Ａを振動腕１３５の先端部には形成されない構成も可能である。周波数調整膜２３６Ａのその他の構成は、第１実施形態における周波数調整膜２３６と同様である。
【００７４】
・温度特性調整膜２３５Ｆ
温度特性調整膜２３５Ｆは、振動腕１３５において、振動の節（本実施形態においては、振動腕１３５と基部１３０との接続箇所近傍である）の一部を覆うように形成されている。具体的には、温度特性調整膜２３５Ｆは、振動腕１３５と基部１３０との接続箇所近傍から、錘部Ｇが形成される領域近傍に亘って、振動腕１３５における幅方向の中央付近に形成されている。なお、温度特性調整膜２３５Ｆは、振動腕１３５の幅方向における全面には形成されず、振動腕１３５における幅方向の端部においては温度特性調整膜２３５Ｅが露出している。温度特性調整膜２３５Ｆのその他の構成は、第１実施形態における温度特性調整膜２３５Ｂと同様である。
【００７５】
・保持腕１１１、１１２
保持腕１１１及び保持腕１１２は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃ、１４０ｄとを接続する。図３Ａに示すように、保持腕１１１と保持腕１１２とは、基部１３０のＸ軸方向の中心線に沿ってＹＺ平面に平行に規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成される。
【００７６】
保持腕１１１は、腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有している。保持腕１１１Ａは、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１１は、枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲し、再度枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲して、他端が枠体１４０ｃに接続している。
【００７７】
腕１１１ａは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸に平行になるように設けられている。腕１１１ａは、一端が、後端１３１Ｂにおいて基部１３０と接続しており、そこから後端１３１Ｂに対して略垂直、すなわち、Ｙ軸方向に延びている。腕１１１ａのＸ軸方向の中心を通る軸は、振動腕１３５Ａの中心線よりも内側に設けられることが望ましく、図３Ａの例では、腕１１１ａは、振動腕１３５Ａと１３５Ｂとの間に設けられている。また腕１１１ａの他端は、その側面において、腕１１１ｂの一端に接続されている。腕１１１ａは、Ｘ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｙ軸方向に規定される長さが２５μｍ程度である。
【００７８】
腕１１１ｂは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｂに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｂは、一端が、腕１１１ａの他端であって枠体１４０ｃに対向する側の側面に接続し、そこから腕１１１ａに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。また、腕１１１ｂの他端は、腕１１１ｃの一端であって振動部１２０と対向する側の側面に接続している。腕１１１ｂは、例えばＹ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｘ軸方向に規定される長さが９２μｍ程度である。
【００７９】
腕１１１ｃは、基部１３０と枠体１４０ｃとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｃの一端は、その側面において、腕１１１ｂの他端に接続されており、他端は、腕１１１ｄの一端であって、枠体１４０ｃ側の側面に接続されている。腕１１１ｃは、例えばＸ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度、Ｙ軸方向に規定される長さが２５５μｍ程度である。
【００８０】
腕１１１ｄは、基部１３０と枠体１４０ｃとの間に、枠体１４０ａに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｄの一端は、腕１１１ｃの他端であって枠体１４０ｃと対向する側の側面に接続している。また、腕１１１ｄは、他端が、振動腕１３５Ａと基部１３０との接続箇所付近に対向する位置において、枠体１４０ｃと接続しており、そこから枠体１４０ｃに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。腕１１１ｄは、例えばＹ軸方向に規定される幅が５０μｍ程度、Ｘ軸方向に規定される長さが５μｍ程度である。
【００８１】
このように、保持腕１１１は、腕１１１ａにおいて基部１３０と接続し、腕１１１ａと腕１１１ｂとの接続箇所、腕１１１ｂと１１１ｃとの接続箇所、及び腕１１１ｃと１１１ｄとの接続箇所で屈曲した後に、保持部１４０へと接続する構成となっている。
【００８２】
保持腕１１２は、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを有している。保持腕１１２は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１２は、枠体１４０ｄに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲して、再度枠体１４０ｄに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）屈曲し、他端が枠体１４０ｄに接続している。
【００８３】
なお、腕１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの構成は、それぞれ腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと対称な構成であるため、詳細な説明については省略する。
【００８４】
図８を参照して共振子１０Ｃの機能について説明する。本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。なお、共振子１０Ｃにおいて下部電極Ｅ１はフロートである。ただし、周波数の安定化のため、下部電極を別の端子に引出し、外部のグランド電極に接続させてもよい。
【００８５】
これによって、本実施形態に係る共振子１０では、逆位相の振動時、すなわち、図３Ａに示す振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとの間でＹ軸に平行に延びる第１中心軸回りに振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとが上下逆方向に振動する。また、振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとの間でＹ軸に平行に延びる第２中心軸回りに振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとが上下逆方向に振動する。これによって、第１中心軸と第２中心軸とで互いに逆方向の捩れモーメントが生じ、基部１３０で屈曲振動が発生する。
その他の共振子１０の構成、機能は第１実施形態と同様である。
【００８６】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本実施形態に係る共振子１０は、振動部１２０であって、上部電極Ｅ２及び下部電極Ｅ１と、上部電極Ｅ２と下部電極Ｅ１との間に形成され、上部電極Ｅ２に対向する第１の面を有する圧電薄膜Ｆ３と、上部電極Ｅ２を介して圧電薄膜Ｆ３の第１の面と対向して形成された、少なくとも２つの温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂと、を有する振動部１２０と、振動部１２０の少なくとも一部を囲むように設けられた保持部１４０と、振動部１２０と保持部１４０とを接続する保持腕１１０と、を備え、振動部１２０は、圧電薄膜Ｆ３の第１の面と対向する表面を有し、当該表面は、第１の領域と、振動部１２０が振動したとき第１の領域より平均変位が大きい第２の領域とからなり、少なくとも２つの温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂは、第１の領域のうち、それぞれ異なる領域において露出する、周波数温度係数が正である温度特性調整膜２３５Ｂと、周波数温度係数が負である温度特性調整膜２３５Ａとを含む。これにより、共振子１０は、バネ部に周波数温度係数の異なる２種類の膜を有するため、周波数温度特性を高精度に調整することが可能である。
【００８７】
また、振動部１２０は、第２の領域において露出する少なくとも１つの周波数調整膜２３６をさらに有することが好ましい。この好ましい態様によれば、質量部に周波数調整用の膜を有することで、周波数についても高精度に調整することができる。
【００８８】
振動部１２０は、圧電薄膜Ｆ３が当該圧電薄膜Ｆ３に印加された電圧に応じて輪郭振動を行い、圧電薄膜Ｆ３の輪郭振動の節に平行な長辺と、圧電薄膜Ｆ３の輪郭振動の節に直交し、かつ輪郭振動の半波長に相当する短辺とを有する、少なくとも１つの矩形状の振動領域１２１を有し、第２の領域は、振動領域１２１の角部の領域であることが好ましい。また、第１の領域は、振動領域１２１において、輪郭振動の節が形成される領域であることも好ましい。
【００８９】
また、振動部１２０は、固定端と開放端とを有し、屈曲振動する振動腕１３５、並びに、振動腕１３５の固定端に接続される前端及び当該前端に対向する後端を有する基部１３０を有し、第２の領域は、振動腕１３５における開放端側の先端の領域であることが好ましい。また、第１の領域は、振動腕１３５における、振動腕１３５と基部１３０とが接続される領域であることが好ましい。さらに、振動部１２０の振動モードは、面外屈曲振動、又は面内屈曲振動であることが好ましい。
【００９０】
また、温度特性調整膜２３５Ｂは、正の弾性率温度係数を有することも好ましい。この場合、温度特性調整膜２３５Ｂは温度に比例して硬度が高くなる。これによって、良好な共振周波数を得ることができる。
【００９１】
また、周波数調整膜は、温度特性調整膜２３５Ａ、２３５Ｂよりも比重が大きいことが好ましい。これにより、良好な共振周波数を得ることができる。
【００９２】
本実施形態に係る共振装置１は、上述の共振子１０を有する。これにより、周波数温度特性を構成度に調整することができる。
【００９３】
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９４】
１                                  共振装置
１０、１０Ａ〜１０Ｃ                共振子
３０                                上蓋
２０                                下蓋
１４０                              保持部
１４０ａ〜ｄ                        枠体
１１０、１１１、１１２              保持腕
１２０、１２０Ａ                    振動部
Ｆ２                              Ｓｉ基板
２３５Ａ〜２３５Ｅ                温度特性調整膜
２３６、２３６Ａ                  周波数調整膜
【図１】
2019058632.tif 000003
【図２】
2019058632.tif 000004
【図３Ａ】
2019058632.tif 000005
【図３Ｂ】
2019058632.tif 000006
【図４】
2019058632.tif 000007
【図５】
2019058632.tif 000008
【図６】
2019058632.tif 000009
【図７】
2019058632.tif 000010
【図８】
2019058632.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月4日(2020.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本実施形態においては、保持部１４０は枠体１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄからなる。なお、図３Ａに示すように、枠体１４０ａ〜１４０ｃは、一体形成される角柱形状を有している。枠体１４０ａ、１４０ｂは、図３Ａに示すようにＸ軸方向に平行に、振動部１２０の長辺に対向して延びている。また、枠体１４０ｃ、１４０ｄは、振動部１２０の短辺に対向してＹ軸方向に平行に延び、その両端で枠体１４０ａ、１４０ｂの両端にそれぞれ接続される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
（４．積層構造）
図４を用いて共振子１０の積層構造について説明する。図４（Ａ）は、図３ＡのＡＡ´断面図であり、図４（Ｂ）は、図３ＡのＢＢ´断面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ１０μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退Ｓｉの抵抗値は例えば、０．５３ｍΩ・ｃｍ以上０．５６ｍΩ・ｃｍ以下程度である。これにより、縮退Ｓｉ層が下部電極Ｅ１を兼ねる事が可能となる。また、Ｓｉ基板Ｆ２の厚さＴは例えば、２０μｍ以上３０μｍ以下程度である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
（５．共振子の機能）
次に、振動部１２０の機能について説明する。振動部１２０は、図４（Ａ）に示すように振動領域１２１を有している。振動領域１２１において、圧電薄膜Ｆ３は、上部電極Ｅ２、下部電極Ｅ１によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電圧に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。具体的には、圧電薄膜Ｆ３はｃ軸方向に配向しており、そのため、上部電極Ｅ２及び下部電極Ｅ１に所定の電圧を印加して、上部電極Ｅ２と下部電極Ｅ１との間に所定の電位差を形成すると、この電位差に応じて圧電薄膜Ｆ３がＸＹ面内方向において伸縮することにより、振動領域１２１が輪郭振動する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
温度特性調整膜２３５Ｄは、振動部１２０において、振動の節の一部を覆うように形成されている。本実施形態では、温度特性調整膜２３５Ｄは、周波数調整膜２３６が露出する領域の間の領域において、スポット状に形成されている。なお、温度特性調整膜２３５Ｄは、形成される位置以外は、温度特性調整膜２３５Ｂと同様の構成を有している。
その他の構成、機能は第１実施形態と同様である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
・温度特性調整膜２３５Ｅ
振動部１２０Ａの表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように温度特性調整膜２３５Ｅが形成されている。なお、必ずしも温度特性調整膜２３５Ｅは振動部１２０Ａの全面を覆う必要はないが、周波数調整における下地の電極膜（例えば図４の上部電極Ｅ２）及び圧電膜（例えば図４の圧電薄膜Ｆ３）へのダメージを保護する上で、振動部１２０Ａの全面の方が望ましい。温度特性調整膜２３５Ｅのその他の構成は、温度特性調整膜２３５Ａと同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
・保持腕１１１、１１２
保持腕１１１及び保持腕１１２は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃ、１４０ｄとを接続する。図７に示すように、保持腕１１１と保持腕１１２とは、基部１３０のＸ軸方向の中心線に沿ってＹＺ平面に平行に規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
保持腕１１１は、腕１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを有している。保持腕１１１は、一端が基部１３０の後端１３１Ｂに接続しており、そこから枠体１４０ｂに向かって延びている。そして、保持腕１１１は、枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲し、さらに枠体１４０ａに向かう方向（すなわち、Ｙ軸方向）に屈曲し、再度枠体１４０ｃに向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）に屈曲して、他端が枠体１４０ｃに接続している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
腕１１１ａは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸に平行になるように設けられている。腕１１１ａは、一端が、後端１３１Ｂにおいて基部１３０と接続しており、そこから後端１３１Ｂに対して略垂直、すなわち、Ｙ軸方向に延びている。腕１１１ａのＸ軸方向の中心を通る軸は、振動腕１３５Ａの中心線よりも内側に設けられることが望ましく、図７の例では、腕１１１ａは、振動腕１３５Ａと１３５Ｂとの間に設けられている。また腕１１１ａの他端は、その側面において、腕１１１ｂの一端に接続されている。腕１１１ａは、Ｘ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｙ軸方向に規定される長さが２５μｍ程度である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
腕１１１ｂは、基部１３０と枠体１４０ｂとの間に、枠体１４０ｂに対向して、長手方向がＸ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｂは、一端が、腕１１１ａの他端であって枠体１４０ｃに対向する側の側面に接続し、そこから腕１１１ａに対して略垂直、すなわち、Ｘ軸方向に延びている。また、腕１１１ｂの他端は、腕１１１ｃの一端であって振動部１２０Ａと対向する側の側面に接続している。腕１１１ｂは、例えばＹ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度であり、Ｘ軸方向に規定される長さが９２μｍ程度である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
腕１１１ｃは、基部１３０と枠体１４０ｃとの間に、枠体１４０ｃに対向して、長手方向がＹ軸方向に平行になるように設けられている。腕１１１ｃの一端は、その側面において、腕１１１ｂの他端に接続されており、他端は、腕１１１ｄの一端であって、枠体１４０ｃと反対側の側面に接続されている。腕１１１ｃは、例えばＸ軸方向に規定される幅が２０μｍ程度、Ｙ軸方向に規定される長さが２５５μｍ程度である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図８を参照して共振子１０Ｃの機能について説明する。本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電圧の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電圧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。なお、共振子１０Ｃにおいて下部電極Ｅ１はフロートである。ただし、周波数の安定化のため、下部電極を別の端子に引出し、外部のグランド電極に接続させてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
これによって、本実施形態に係る共振子１０Ｃでは、逆位相の振動時、すなわち、図７に示す振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとの間でＹ軸に平行に延びる第１中心軸回りに振動腕１３５Ａと振動腕１３５Ｂとが上下逆方向に振動する。また、振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとの間でＹ軸に平行に延びる第２中心軸回りに振動腕１３５Ｃと振動腕１３５Ｄとが上下逆方向に振動する。これによって、第１中心軸と第２中心軸とで互いに逆方向の捩れモーメントが生じ、基部１３０で屈曲振動が発生する。
その他の共振子１０Ｃの構成、機能は第１実施形態と同様である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
本実施形態に係る共振装置１は、上述の共振子１０を有する。これにより、周波数温度特性を高精度に調整することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【国際調査報告】
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