(57)【要約】  周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を十分に小さくし得る振動装置を提供する。  平面視した際に、長辺と短辺とを有する矩形板状の形状を有し、前記短辺方向に伸縮振動モードを利用している振動装置であって、縮退半導体からなるＳｉ層２と、酸化ケイ素層３と、圧電体層５と、圧電体層５に電圧を印加する第１，第２の電極６，７とを含み、Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、酸化ケイ素層３の厚みの総和をＴ２、酸化ケイ素層３が設けられていない場合の振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５の範囲内にある、振動装置１。
2014185280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視した場合、長辺と短辺とを有する矩形板状の形状を有し、前記短辺方向に伸縮振動する振動装置であって、
縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含み、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、前記酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、前記酸化ケイ素層が設けられていない場合の前記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５の範囲内にある、振動装置。
【請求項２】
正方形板状の形状を有し、正方形板に平行な面内で各辺が伸縮振動する振動装置であって、
縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含み、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、前記酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、前記酸化ケイ素層が設けられていない場合の前記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２２８ｘ＋０．００２４）±０．０５の範囲内にある、振動装置。
【請求項３】
平面視した場合、長辺と短辺とを有する矩形板状の形状を有し、前記長辺方向に伸縮振動する振動装置であって、
縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含み、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、前記酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、前記酸化ケイ素層が設けられていない場合の前記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．０５の範囲内にある、振動装置。
【請求項４】
前記Ｓｉ層が、ｎ型ドーピング剤によりドーピングされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項５】
前記ドーピング剤がリン（Ｐ）である、請求項４に記載の振動装置。
【請求項６】
前記酸化ケイ素層が、前記Ｓｉ層の一方主面に積層されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項７】
前記圧電体層の一方主面に前記第１の電極が設けられており、前記圧電体層の他方主面に前記第２の電極が設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項８】
前記第２の電極が、前記Ｓｉ層で兼ねられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動装置。
【請求項９】
前記酸化ケイ素層が、前記Ｓｉ層の両面に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の音叉腕を有する振動装置に関し、特に、ＭＥＭＳ型の振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｉ半導体層上に圧電薄膜を含む励振部が構成されているＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）構造が知られている。ＭＥＭＳ構造を有する振動子において、周波数温度係数ＴＣＦを改善するために様々な試みがなされている。下記の特許文献１には、Ｓｉと、ＳｉＯ２とを積層することによりＴＣＦの絶対値を小さくする方法が開示されている。また下記の特許文献２及び３には、Ｓｉにｐ型またはｎ型のドーピングを施すことにより、Ｓｉ自体の一次の周波数温度係数を小さくする方法が開示されている。【０００３】
下記の特許文献４には、Ｓｉ／ＳｉＯ２複合材料を用い、かつＳｉに高濃度ドーピングする方法が開示されている。特許文献４では、二次の周波数温度係数を小さくすることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０４３７２７
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０６２８４７
【特許文献３】ＷＯ２０１２／１１０７０８
【特許文献４】ＷＯ２０１２／１５６５８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜４に記載のように、従来、ＭＥＭＳ構造を有する振動子においてＴＣＦの絶対値を小さくする方法が種々提案されていた。しかしながら、これらに記載の方法では、なおＴＣＦの絶対値を十分に小さくすることは困難であった。【０００６】
本発明の目的は、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を十分に小さくすることができる振動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の第１の発明に係る振動装置は、平面視した場合、長辺と短辺とを有する矩形板状の形状を有し、前記短辺方向に伸縮振動する振動装置である。【０００８】
第１の発明に係る振動装置は、縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含む。そして、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、酸化ケイ素層が設けられていない場合の上記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５の範囲内にある。【０００９】
第２の発明に係る振動装置は、正方形板状の形状を有し、正方形板に平行な面内で各辺が伸縮振動する振動装置である。【００１０】
第２の発明に係る振動装置は、縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含む。第２の発明では、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、酸化ケイ素層が設けられていない場合の上記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２２８ｘ＋０．００２４）±０．０５の範囲内にある。【００１１】
第３の発明に係る振動装置は、平面視した場合、長辺と短辺とを有する矩形板状の形状を有し、前記長辺方向に伸縮振動する振動装置である。【００１２】
第３の発明に係る振動装置は、縮退半導体からなるＳｉ層と、酸化ケイ素層と、圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する第１，第２の電極とを含む。第３の発明では、前記Ｓｉ層の厚みの総和をＴ１、酸化ケイ素層の厚みの総和をＴ２、酸化ケイ素層が設けられていない場合の上記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．０５の範囲内にある。【００１３】
本発明（以下、第１〜第３の発明を総称して本発明とする）の振動装置のある特定の局面では、前記Ｓｉ層が、ｎ型ドーピング剤によりドーピングされている。好ましくは、ドーピング剤としてリン（Ｐ）が用いられる。【００１４】
本発明に係る振動装置の他の特定の局面では、前記酸化ケイ素層が、前記Ｓｉ層の一方主面に積層されている。【００１５】
本発明に係る振動装置の別の特定の局面では、前記圧電体層の一方主面に前記第１の電極が設けられており、前記圧電体層の他方主面に前記第２の電極が設けられている。【００１６】
本発明に係る振動装置のさらに別の特定の局面では、前記第２の電極が、前記Ｓｉ層で兼ねられている。【００１７】
本発明に係る振動装置のさらに他の特定の局面では、前記酸化ケイ素層が、前記Ｓｉ層の両面に形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る振動装置では、上記酸化ケイ素層の厚みの割合である厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、上記特定の範囲内とされているため、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくすることができる。従って、温度特性が良好な振動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の振動装置の斜視図であり、図１（ｂ）はその正面断面図であり、図１（ｃ）は第１の実施形態に用いられている励振部の部分切欠正面断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態において、酸化ケイ素層が設けられていない場合のＴＣＦの値をｘとしたときに、ＴＣＦの絶対値が０となる厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の振動装置における温度と共振周波数変化率との関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明において、Ｓｉ層上に酸化ケイ素層が積層されている構造及びＳｉ層の両面に酸化ケイ素層が設けられている構造の各正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る振動装置の斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施形態において、酸化ケイ素層が設けられていない場合のＴＣＦの値をｘとしたときに、ＴＣＦの絶対値が０となる厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態に係る振動装置の斜視図である。
【図８】図８は、第３の実施形態において、酸化ケイ素層が設けられていない場合のＴＣＦの値をｘとしたときに、ＴＣＦの絶対値が０となる厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態に係る振動装置の斜視図である。
【図１０】図１０は、Ｓｉ層におけるＰのドープ密度と、Ｓｉ層の比抵抗との関係を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る振動装置の正面断面図であり、図１１（ｂ）は、その変形例の振動装置で用いられている励振部の部分切欠正面断面図であり、図１１（ｃ）は、第１の実施形態の変形例において、Ｓｉ層に酸化ケイ素層が積層されている構造の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動装置の斜視図である。図１（ｂ）はその正面断面図であり、図１（ｃ）は第１の実施形態に用いられている励振部の部分切欠正面断面図である。
【００２２】
振動装置１は、平面視した際に、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形板状の形状を有する。この矩形板状の形状を有するＳｉ層２上に、酸化ケイ素層３及び励振部４が積層されている。
【００２３】
Ｓｉ層２は、縮退半導体からなる。縮退半導体であるため、ｎ型ドーパントのドーピング濃度は、１×１０１９個／ｃｍ３以上であればよい。ｎ型ドーパントとしては、Ｐ、ＡｓまたはＳｂなどの第１５族元素を挙げることができる。好ましくは、ドーパントとしてＰが用いられる。その場合には、容易にｎ型の縮退半導体を製造することができる。
【００２４】
本実施形態では、Ｓｉ層はリンが５×１０１９／ｃｍ３の濃度でドーピングされたｎ型Ｓｉ半導体からなる。また、図１０に示すように、リン（Ｐ）のドープ密度が５×１０１９個／ｃｍ３であるため、比抵抗は１．５ｍΩ・ｃｍ以下となり、縮退半導体である。
【００２５】
酸化ケイ素層３は、本実施形態では、ＳｉＯ２からなる。本実施形態では、上記Ｓｉ層２の上面にＳｉＯ２からなる酸化ケイ素層３が積層されている。
【００２６】
酸化ケイ素層３は、ＳｉＯ２に限らず、ＳｉａＯｂ（ａ、ｂは整数）の適宜の組成を有する酸化ケイ素系材料により構成することができる。
【００２７】
本実施形態では、励振部４は、圧電体層である圧電薄膜５と、第１の電極６と、第２の電極７とを有する。第１の電極６と第２の電極７とは、圧電薄膜５を挟むように設けられている。
【００２８】
上記圧電薄膜５を構成する圧電材料は特に限定されないが、バルク波を利用した振動装置では、Ｑ値が高いことが好ましい。従って、電気機械結合係数ｋ２は小さいが、Ｑ値が高いＡｌＮが好適に用いられる。
【００２９】
もっとも、ＺｎＯ、Ｓｃ置換ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＫＮＮなどを用いてもよい。Ｓｃ置換ＡｌＮ膜（ＳｃＡｌＮ）は、ＳｃとＡｌの原子濃度を１００ａｔ％とした場合、Ｓｃ濃度が０．５ａｔ％から５０ａｔ％程度であることが望ましい。
【００３０】
ＳｃＡｌＮは、ＡｌＮよりも電気機械結合係数ｋ２が大きく、ＰＺＴやＫＮＮよりも機械的なＱｍが大きい。従って、ＳｃＡｌＮは、本発明のような共振型振動子に適用すると、以下の利点がある。共振型振動子の用途として発振器がある。例えばＴＣＸＯ（温度補償型発振器）では内蔵する温度センサの信号を、振動子と直列接続された可変容量素子にフィードバックし、可変容量素子の容量値を変化させる。それによって、発振周波数を調整することができる。この時、圧電薄膜としてＡｌＮの代わりにＳｃＡｌＮを用いると、共振型振動子の比帯域が広がる。従って、発振周波数の調整範囲を広げることができる。
【００３１】
同様にＳｃＡｌＮをＶＣＸＯ（電圧制御発振器）に用いる場合は、発振周波数の調整範囲が広がる。従って、共振型振動子の初期の周波数ばらつきを可変容量素子で調整することができる。よって、周波数調整工程のコストが大幅に削減できる。
【００３２】
第１，第２の電極６，７は、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、またはこれらの合金などの適宜の金属により形成することができる。
【００３３】
本実施形態の振動装置１では、上記第１の電極６と第２の電極７との間に交番電界を印加することにより、励振部４が励振される。その結果、振動装置１全体が短辺方向に伸縮振動する。すなわち短辺方向において、振動装置１が伸びている状態と、縮んでいる状態とを繰り返す伸縮振動が生じる。
【００３４】
本実施形態の特徴は、上記酸化ケイ素層３の厚み比が酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦを基準として特定の厚みの範囲内とされていることにある。より具体的には、酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）とする。酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦは、リン（Ｐ）がドーピングされたＳｉ層２におけるドーピング量に応じて定まる値である。Ｓｉ層２の厚みをＴ１、酸化ケイ素層３の厚みをＴ２とする。本実施形態では、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が下記の式（１）
（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５…式（１）
の範囲内とされている。それによって、周波数温度係数の絶対値が０±５ｐｐｍ／℃以内と著しく小さくなる。これを、図２を参照して説明する。
【００３５】
図２の横軸は、上記のように、酸化ケイ素層が設けられていない場合のＴＣＦであり、縦軸は厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）である。図２にプロットされている点は、上記酸化ケイ素層３が設けられている本実施形態において、ＴＣＦの絶対値が０である場合の点である。そして、曲線Ａはこれらの点から近似することにより得られた曲線であり、ｙ＝−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８で表される。
【００３６】
従って、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８であればＴＣＦが０となる。また、本願発明者らによれば、上記厚み比が、（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５の範囲内であれば、ＴＣＦは０±５ｐｐｍ／℃の範囲内であることが確かめられている。
【００３７】
よって、第１の実施形態では、Ｓｉ層２のドーピング量に応じたＴＣＦ値ｘに応じて、上記厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を上記式（１）の範囲内とすることにより、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくし、温度特性の良好な振動装置１を構成し得ることがわかる。
【００３８】
本願発明者らの実験によれば、リン（Ｐ）を５×１０１９／ｃｍ３以上の濃度で添加したＳｉ層２を用い、上記矩形の長辺方向をＳｉの（１００）方向に一致させた場合の上記振動特性のＴＣＦは約−３ｐｐｍ／Ｋであった。この場合、図２より、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）＝０．０８である。従って、酸化ケイ素層３の厚みの最適値は０．８μｍとなる。
【００３９】
図３は、本実施形態の振動装置１の共振周波数変化率ｄＦｒ／ｄＦ（ｐｐｍ）の温度変化を示す図である。ここでは、振動装置１の寸法は、長辺＝２１０μｍ、短辺の長さ＝１４０μｍとした。また、Ｓｉ層２におけるリン（Ｐ）のドーピング量は５×１０１９個／ｃｍ３とし、Ｓｉ層の厚みは１０μｍとした。
【００４０】
酸化ケイ素層３は、ＳｉＯ２からなり、その厚みは０．８μｍとした。励振部４における圧電薄膜５はＡｌＮからなり、その厚みは０．８μｍとした。第１，第２の電極６，７は、Ｍｏからなり、その厚みは、それぞれ、０．１μｍとした。
【００４１】
上記のようにして、共振周波数が２６ＭＨｚである振動装置１を作製した。
【００４２】
上記振動装置１における２０℃の共振周波数Ｆｒ２０を基準とし、共振周波数変化率ｄＦｒ／ｄＦ（ｐｐｍ）と温度との関係を求めた。ｄＦｒ／ｄＦは、（Ｆｒ−Ｆｒ２０）／Ｆｒ２０である。
【００４３】
図３から明らかなように、本実施形態によれば、０〜１００℃の間で、共振周波数変化率が８０ｐｐｍ以内と非常に小さい。
【００４４】
なお、上記実施形態では、図４（ａ）に略図的に示すように、Ｓｉ層２の片面に酸化ケイ素層３が積層されていた。もっとも、本発明においては、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉ層２の片面に一方の酸化ケイ素層３ａを、他方面に他方の酸化ケイ素層３ｂを積層してもよい。この場合には、上記厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）におけるＴ２は、複数の酸化ケイ素層３ａ，３ｂの厚みＴ２ａ，Ｔ２ｂの総和とすればよい。同様に、Ｓｉ層についても複数層積層されていてもよい。その場合には、厚みＴ１は、複数のＳｉ層の厚みの総和とすればよい。
【００４５】
なお、Ｓｉ層２の両面に酸化ケイ素層３ａ，３ｂを設けた構造では、Ｓｉ層の反りを抑制することができる。
【００４６】
図１１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る振動装置の正面断面図である。図１１（ｂ）は、その変形例の振動装置で用いられている励振部の部分切欠正面断面図である。
【００４７】
図１１（ａ）に示すように、第１の実施形態の変形例に係る振動装置では、Ｓｉ層２の一方主面に酸化ケイ素層３が積層されている。Ｓｉ層２の他方主面には、励振部８が積層されている。上記励振部８は、圧電薄膜５及び第１の電極６を備える。本変形例においては、第２の電極７が別途設けられておらず、Ｓｉ層２が第２の電極を兼ねている。
【００４８】
上記圧電薄膜５及び第１の電極６は、Ｓｉ層２上にこの順に積層されている。上記Ｓｉ層２は縮退半導体からなるため、Ｓｉ層２、圧電薄膜５及び第１の電極６がこの順に積層される場合、Ｓｉ層２が第２の電極として作用する。すなわち、本変形例においては、上記第１の電極６及びＳｉ層２により、圧電薄膜５に電圧が印加される。この場合、第２の電極７を別途設けなくともよいため、構造を簡略化することができる。従って、信頼性や、量産性に優れた振動装置を提供することができる。
【００４９】
また、図１１（ｃ）に示すように、第１の実施形態の変形例においても、Ｓｉ層２の厚みをＴ１、酸化ケイ素層３の厚みをＴ２、酸化ケイ素層が設けられていない場合の上記振動装置におけるＴＣＦをｘ（ｐｐｍ／Ｋ）としたときに、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が下記の式（１）
（−０．０００３ｘ２−０．０２５６ｘ＋０．０００８）±０．０５…式（１）
の範囲内とされている。それによって、周波数温度係数の絶対値が０±５ｐｐｍ／℃以内と著しく小さくなる。従って、温度特性が良好な振動装置を提供することができる。
【００５０】
図５は、第２の実施形態に係る振動装置の斜視図である。第２の実施形態の振動装置１１は、全体が正方形板状の形状を有する。第２の実施形態においても、Ｓｉ層２上に、酸化ケイ素層３及び励振部４が積層されている。
【００５１】
Ｓｉ層２、酸化ケイ素層３及び励振部４の平面形状を除いては、第１の実施形態と同様である。従って、同一参照番号を付することにより、第１の実施形態の説明を援用することにより詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態では、正方形板状の振動装置１１であり、励振部４において第１の電極６と第２の電極７との間に交番電界を印加すると、正方形板が両主面と平行な面において伸縮振動する。すなわち伸縮振動モードによる振動特性を利用することができる。
【００５３】
本実施形態においても、酸化ケイ素層３の厚みＴ２の厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）が、特定の範囲内とされているため、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくすることができる。より具体的には、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を、（−０．０００３ｘ２−０．０２２８ｘ＋０．００２４）±０．０５の範囲内とされており、それによって周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を０±５ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。これを、図６を参照して説明する。
【００５４】
図６の横軸は、酸化ケイ素層が設けられていない場合のＴＣＦであり、縦軸は上記厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）である。図６中の多数の点は、酸化ケイ素層を設けた場合に周波数温度係数ＴＣＦが０となる位置である。曲線Ｂは、これらの点の座標を近似して得られたものであり、厚み比をｙ、上記横軸のＴＣＦをｘとした場合、ｙ＝−０．０００３ｘ２−０．０２２８ｘ＋０．００２４である。従って、この式を満たすように、酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦの値ｘに応じ、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を選択することにより、周波数温度係数ＴＣＦを０とすることができる。そして、本願発明者らの実験によれば、厚み比は、上記（−０．０００３ｘ２−０．０２２８ｘ＋０．００２４）±０．０５の範囲内とすれば、周波数温度係数ＴＣＦを０±５ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。
【００５５】
よって、第２の実施形態においても、Ｓｉ層のドーピング量により定まるＴＣＦの値Ｘに応じ、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を選択することにより、周波数温度係数ＴＣＦを著しく小さくすることができる。
【００５６】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る振動装置の斜視図である。第３の実施形態の振動装置２１は、第１，第２の実施形態と同様に、Ｓｉ層２、酸化ケイ素層３及び励振部４を積層した構造を有する。第３の実施形態が異なるところは、全体が細長い矩形板状、すなわちストリップ状の形状を有し、その長さ方向に伸縮する振動モードを利用していることにある。Ｓｉ層２、酸化ケイ素層３及び励振部４の上記平面形状以外は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態の説明を援用することにより、各部分の詳細な説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、第１の電極６と第２の電極７との間に交番電界を印加すると、振動装置２１が長さ方向に伸縮する。本実施形態の特徴は、第１，第２の実施形態と同様に、酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦの大きさｘを基に酸化ケイ素層３の厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．０５の範囲内とすることにある。それによって、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を小さくすることができる。これを、図８を参照して説明する。
【００５８】
図８の横軸は、酸化ケイ素層３が設けられていない場合のＴＣＦであり、縦軸は厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）である。図８でプロットされている多数の点は、酸化ケイ素層を設けた本実施形態において、周波数温度係数ＴＣＦが０である点である。曲線Ｃは、これらの点の座標から近似により得られ、曲線Ｃは、ｙ＝−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５で表される。
【００５９】
従って、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を、上記式を満たすように設定すれば、周波数温度係数ＴＣＦを０とすることができる。また、本願発明者らの実験によれば、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）は、（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．０５の範囲内とすれば、周波数温度係数ＴＣＦを０±５ｐｐｍ／℃以内の範囲内とし得ることが確かめられている。
【００６０】
よって、Ｓｉ層のドーピング量により定まるｘに応じて、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を、（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．００５とすればよく、それによって、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくすることができる。
【００６１】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る振動装置の斜視図である。第４の実施形態の振動装置３１は、第１の実施形態と同様に構成された振動部１Ａを有する。振動部１Ａの各部分は、第１の実施形態の振動装置１と同様であるため、同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。本実施形態の振動装置３１では、上記振動部１Ａの短辺側中央に、連結部３２，３３の一端が連結されている。連結部３２，３３の他端は、矩形枠状の支持体３４に連結されている。なお、上記連結部３２，３３及び支持体３４は、いずれも、振動部１Ａと同様に、Ｓｉ層２、酸化ケイ素層３を積層した構造を有する。連結部３２，３３は、上記振動部１Ａの短辺側の側面中央に連結されている。この短辺側の側面中央は、振動部１Ａの伸縮振動の振動のノードである。従って、上記振動部１Ａの振動を妨げないように、支持体３４及び連結部３２，３３により振動部１Ａを支持することができる。
【００６２】
本実施形態においても、振動部１Ａは、振動装置１と同様に構成されているため、第１の実施形態と同様に、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくすることができる。
【００６３】
第４の実施形態から明らかなように、本発明に係る振動装置は上述した式の範囲内に酸化ケイ素層の厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を設定されてさえすればよい。すなわち、支持構造については特に限定されず、第２及び第３の実施形態においても、各振動装置の振動のノードに連結部を連結し、支持してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…振動装置
１Ａ…振動部
２…Ｓｉ層
３，３ａ，３ｂ…酸化ケイ素層
４，８…励振部
５…圧電薄膜
６，７…第１，第２の電極
１１，２１，３１…振動装置
３２，３３…連結部
３４…支持体
【図１】
2014185280.tif 000003
【図２】
2014185280.tif 000004
【図３】
2014185280.tif 000005
【図４】
2014185280.tif 000006
【図５】
2014185280.tif 000007
【図６】
2014185280.tif 000008
【図７】
2014185280.tif 000009
【図８】
2014185280.tif 000010
【図９】
2014185280.tif 000011
【図１０】
2014185280.tif 000012
【図１１】
2014185280.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月5日(2015.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
よって、Ｓｉ層のドーピング量により定まるｘに応じて、厚み比Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を、（−０．０００３ｘ２−０．０２５０ｘ＋０．０２１５）±０．０５とすればよく、それによって、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を著しく小さくすることができる。
【国際調査報告】
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2014185280.tif 000016
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