(57)【要約】【課題】容易に小型化することができる圧電振動子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る圧電振動子１００の製造方法は，基板２の上方に被パターニング層を形成する工程と、被パターニング層の上方に振動部１０の屈曲振動を生成する駆動部２０を形成する工程と、基板の一部を除去して、振動部形成部分の下方に第１開口部８０を形成する工程と、レーザ光５０の照射により被パターニング層をパターニングして、自由端および固定端を備える振動部、振動部の固定端を固定する支持部４０、並びに、第１開口部に通じる第２開口部４２を形成する工程と、を含み、駆動部を形成する工程は、第１電極を形成する工程と、第１電極の上方に圧電体層を形成する工程と、圧電体層の上方に第２電極を形成する工程と，を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に被パターニング層を形成する工程と、
前記被パターニング層の上方に振動部の屈曲振動を生成する駆動部を形成する工程と、
前記基板の一部を除去して、振動部形成部分の下方に第１開口部を形成する工程と、
レーザ光の照射により前記被パターニング層をパターニングして、自由端および固定端を備える振動部、該振動部の該固定端を固定する支持部、並びに、前記第１開口部に通じる第２開口部を形成する工程と、を含み、
前記駆動部を形成する工程は、
第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上方に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の上方に第２電極を形成する工程と、を有する、圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記レーザ光は、フェムト秒パルスレーザ光である、圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記レーザ光の照射前に、前記振動部形成部分の下方に、該レーザ光を吸収する光吸収層を形成する工程を有する、圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記光吸収層の形成後に、前記駆動部の共振周波数を測定する工程と、
前記駆動部の共振周波数の測定後に、前記光吸収層の下面側から他のレーザ光を照射して、該光吸収層のうちの少なくとも一部を除去する工程と、を備える、圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、
前記振動部の下方に形成された光吸収層と、を含み、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有する、圧電振動子。
【請求項６】
請求項５において、
前記光吸収層は、レーザ光を吸収する、圧電振動子。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記光吸収層は、白金およびアルミニウムのうちの少なくとも一方からなる、圧電振動子。
【請求項８】
開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、を含み、
前記振動部は、
エッチングストッパ層と、
前記エッチングストッパ層の上方に形成された弾性層と、を有し、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有する、圧電振動子。
【請求項９】
（１１１）面を側面として備える開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、を含み、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有し、
前記基板は、（１１０）単結晶シリコン基板である、圧電振動子。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれかに記載の圧電振動子を有する、発振器。
【請求項１１】
請求項５乃至９のいずれかに記載の圧電振動子を有する、リアルタイムクロック。
【請求項１２】
請求項５乃至９のいずれかに記載の圧電振動子を有する、電波時計受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子およびその製造方法、発振器、リアルタイムクロック、並びに、電波時計受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
時計やマイコンなどの情報機器では、クロックモジュールの発振器部分に、従来の設計資産や省電力性を生かすために、音叉型の３２ｋＨｚ水晶振動子が用いられている。しかしながら、最近では、水晶ではなく、シリコン基板上に、圧電体薄膜を上下の電極で挟んだ駆動部を設けた圧電振動子が開発されるようになってきた。このような圧電振動子としては、例えばビーム状構造のもの（特許文献１参照）が知られている。特許文献１には、圧電振動子を製造する際に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により振動子の周囲空間を形成することが開示されている。しかしながら、この場合に圧電振動子を小型化しようとすると、駆動部などの段差によりフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程が困難になる場合がある。
【特許文献１】特開２００５−２９１８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、容易に小型化することができる圧電振動子およびその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記圧電振動子を有する、発振器、リアルタイムクロック、および電波時計受信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、
基板の上方に被パターニング層を形成する工程と、
前記被パターニング層の上方に振動部の屈曲振動を生成する駆動部を形成する工程と、
前記基板の一部を除去して、振動部形成部分の下方に第１開口部を形成する工程と、
レーザ光の照射により前記被パターニング層をパターニングして、自由端および固定端を備える振動部、該振動部の該固定端を固定する支持部、並びに、前記第１開口部に通じる第２開口部を形成する工程と、を含み、
前記駆動部を形成する工程は、
第１電極を形成する工程と、
前記第１電極の上方に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の上方に第２電極を形成する工程と、を有する。
【０００５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法では、前記レーザ光の照射により前記被パターニング層をパターニングすることができる。これにより、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行うことが不要となり、容易に前記被パターニング層を加工することができる。従って、本発明に係る圧電振動子を容易に小型化することができる。
【０００６】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【０００７】
本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
前記レーザ光は、フェムト秒パルスレーザ光であることができる。
【０００８】
本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
前記レーザ光の照射前に、前記振動部形成部分の下方に、該レーザ光を吸収する光吸収層を形成する工程を有することができる。
【０００９】
本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
前記光吸収層の形成後に、前記駆動部の共振周波数を測定する工程と、
前記駆動部の共振周波数の測定後に、前記光吸収層の下面側から他のレーザ光を照射して、該光吸収層のうちの少なくとも一部を除去する工程と、を備えることができる。
【００１０】
本発明に係る第１の圧電振動子は、
開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、
前記振動部の下方に形成された光吸収層と、を含み、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有する。
【００１１】
本発明に係る第１の圧電振動子において、
前記光吸収層は、レーザ光を吸収することができる。
【００１２】
本発明に係る第１の圧電振動子において、
前記光吸収層は、白金およびアルミニウムのうちの少なくとも一方からなることができる。
【００１３】
本発明に係る第２の圧電振動子は、
開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、を含み、
前記振動部は、
エッチングストッパ層と、
前記エッチングストッパ層の上方に形成された弾性層と、を有し、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有する。
【００１４】
本発明に係る第３の圧電振動子は、
（１１１）面を側面として備える開口部を有する基板と、
前記開口部の上方に形成され、自由端および固定端を有する振動部と、
前記振動部の前記固定端を固定する支持部と、
前記振動部の上方に形成され、該振動部の屈曲振動を生成する駆動部と、を含み、
前記駆動部は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第２電極と、を有し、
前記基板は、（１１０）単結晶シリコン基板である。
【００１５】
本発明に係る発振器は、上述の圧電振動子を有する。
【００１６】
本発明に係る発振器は、
発振回路を含み、
前記発振回路は、
電気信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の入出力間に接続された帰還回路と、を有し、
前記帰還回路は、上述した圧電振動子を備えることができる。
【００１７】
本発明に係るリアルタイムクロックは、上述の圧電振動子を有する。
【００１８】
本発明に係るリアルタイムクロックは、
上述した発振器と、
前記発振器から出力されるクロックパルスを分周する分周回路と、
前記分周回路から出力される計時パルスが入力される計時カウンタと、
前記計時カウンタの計時ビットの書き換えおよび読み出しを行う制御部と、を含むことができる。
【００１９】
本発明に係る電波時計受信モジュールは、上述の圧電振動子を有する。
【００２０】
本発明に係る電波時計受信モジュールは、
電波を受信する受信部と、
上述した圧電振動子を有し、受信された電気信号を濾波する周波数フィルタと、
濾波された前記電気信号からタイムコードを読み出す周辺回路と、
上述したリアルタイムクロックと、を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
１．  まず、本実施形態に係る圧電振動子１００について説明する。図１は、本実施形態に係る圧電振動子１００を概略的に示す平面図であり、図２および図３は、圧電振動子１００を概略的に示す断面図である。なお、図２は、図１のII−II線断面図であり、図３は、図１のIII−III線断面図である。
【００２３】
圧電振動子１００は、図１〜図３に示すように、基板２と、支持部４０と、振動部１０と、駆動部２０と、を含む。圧電振動子１００は、さらに、光吸収層６０を有することができる。
【００２４】
基板２は、第１開口部８０を有する。基板２としては、（１１０）単結晶シリコン基板（面方位＜１１０＞）を用いることが好ましい。基板２内には各種の半導体回路を作り込むことができる。基板２としてシリコン基板を用いることが、一般的な半導体製造技術を利用できる点で有利である。第１開口部８０の平面形状は、例えば矩形であり、図示の例では長方形であり、その長手方向は、振動部１０の長さ方向と同じ方向（Ｙ方向）である。第１開口部８０の断面形状は、例えば台形である。なお、基板２の下には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などからなる酸化物層５が形成されていても良い。酸化物層５の厚さは、例えば１μｍである。
【００２５】
振動部１０は、基板２の開口部（第１開口部）８０の上に形成されている。振動部１０は、自由端１０ａおよび固定端１０ｂを有する。振動部１０の固定端１０ｂは、支持部４０の内側に固定されている。振動部１０の自由端１０ａは、支持部４０の内側に接しておらず、自由にされている。振動部１０は、例えば、図１〜図３に示すように、両持ち状態で支持されている。振動部１０は、例えば矩形（長方形および正方形）の平面形状を有し、２つの対向する自由端１０ａおよび２つの対向する固定端１０ｂを有することができる。振動部１０の平面形状は、図示の例では長方形である。振動部１０は、例えば１本のビームから構成されている。振動部１０の厚さは、圧電振動子１００の小型化のために、例えば４μｍ以下であることが望ましい。振動部１０の長さは、圧電振動子１００の小型化のために、例えば１ｍｍ以下であることが望ましい。なお、振動部１０の長さとは、平面視における振動部１０の一方の固定端１０ｂから他方の固定端１０ｂまでの距離をいう。また、振動部１０の幅は、例えば５０μｍ程度である。なお、振動部１０の幅とは、振動部１０の長さ方向に直交する方向の振動部１０の両端の距離、即ち、平面視における振動部１０の一方の自由端１０ａから他方の自由端１０ａまでの距離をいう。
【００２６】
振動部１０は、エッチングストッパ層７と、エッチングストッパ層７上に形成された弾性層４と、を有することができる。エッチングストッパ層７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）などからなる。エッチングストッパ層７の厚さは、例えば１μｍである。弾性層４は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などからなる。弾性層４の厚さは、例えば１μｍである。なお、図示しないが、振動部１０は、エッチングストッパ層７を有しないこともできる。
【００２７】
支持部４０は、振動部１０を支持している。支持部４０は、振動部１０の固定端１０ｂを固定している。支持部４０は、振動部１０と同様に、エッチングストッパ層７と、エッチングストッパ層７上に形成された弾性層４と、を有することができる。支持部４０は、例えば図示のような矩形の枠状に形成される。
【００２８】
振動部１０と支持部４０との間には、振動部１０の振動を許容する第２開口部４２が形成されている。
【００２９】
駆動部２０は、振動部１０上に形成されている。駆動部２０は、振動部１０の屈曲振動を生成する。駆動部２０は、１本の振動部（ビーム）１０に対して例えば１つ設けられている。駆動部２０の平面形状は、例えば矩形であり、図示の例では長方形であり、その長手方向は、振動部１０の長さ方向と同じ方向（Ｙ方向）である。駆動部２０は、図２および図３に示すように、振動部１０（より具体的には弾性層４）上に形成された第１電極２２と、第１電極２２上に形成された圧電体層２４と、圧電体層２４上に形成された第２電極２６と、を有する。駆動部２０の主要部は、例えば図１〜図３に示すように、振動部１０の上に形成されており、駆動部２０の一部（より具体的には第１電極２２）は、例えば支持部４０の上にも形成されている。
【００３０】
第１電極２２としては、例えば、チタン（Ｔｉ）層（厚さ５０ｎｍ）の上に白金（Ｐｔ）層（厚さ２００ｎｍ）を積層したものなどを用いることができる。
【００３１】
圧電体層２４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３：ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛固溶体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料からなることができる。チタン酸ジルコン酸鉛固溶体としては、例えばニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮ）などが挙げられる。圧電体層２４の厚さは、例えば１μｍとすることができる。圧電体層２４の厚さは、共振条件に応じて適宜変更されることができる。
【００３２】
第２電極２６としては、例えば、白金（Ｐｔ）層（厚さ１００ｎｍ）などを用いることができる。
【００３３】
なお、図示の例では、駆動部２０において、第１電極２２と第２電極２６の間には圧電体層２４のみが存在するが、両電極２２，２６間に圧電体層２４以外の層を有していても良い。
【００３４】
光吸収層（第１光吸収層）６０は、振動部１０の下に形成されている。光吸収層６０は、例えば、白金（Ｐｔ）およびアルミニウム（Ａｌ）のうちの少なくとも一方からなることができる。光吸収層６０としては、例えば、白金層、アルミニウム層、これらの積層膜などを用いることができる。なお、酸化物層５の下には、例えば第１光吸収層６０と同じ材料からなる他の光吸収層（第２光吸収層）６２が形成されていても良い。
【００３５】
本実施形態に係る圧電振動子１００では、駆動部２０に交互に逆向きの電界を印加することにより、振動部１０を上下方向（Ｚ方向）に屈曲振動させることができる。
【００３６】
本実施形態に係る圧電振動子１００の共振周波数は、２の１４乗Ｈｚ（１６．３８４ｋＨｚ）以上、２の１６乗Ｈｚ（６５．５３６ｋＨｚ）以下であることができる。例えば２の１５乗Ｈｚ（３２．７６８ｋＨｚ）（単に「３２ｋＨｚ」ともいう）の共振周波数は、クロックモジュールに適している。共振周波数を２１５＝３２．７６８ｋＨｚとすることにより、１５段のフリップフロップ回路で分周して１Ｈｚの信号を発生させることができる。また、消費電力の観点から、フリップフロップ回路を１４段または１６段とすることも可能である。従って、本実施形態に係る圧電振動子１００の共振周波数は、２１４＝１６．３８４ｋＨｚから２１６＝６５．５３６ｋＨｚまでの範囲であることができる。
【００３７】
２．  次に、本実施形態に係る圧電振動子１００の製造方法の一例について図面を参照しながら説明する。図４〜図１０は、本実施形態の圧電振動子１００の一製造工程を概略的に示す断面図であり、それぞれ図２に示す断面図に対応している。
【００３８】
（１）まず、図４に示すように、基板２上に被パターニング層１２を形成する。具体的には、例えば、基板２上の全面に、エッチングストッパ層７、弾性層４をこの順に成膜する。これにより、エッチングストッパ層７および弾性層４を有する被パターニング層１２が形成される。なお、エッチングストッパ層７を成膜する際に、同時に基板２の裏面側に酸化物層５を形成することもできる。エッチングストッパ層７および酸化物層５は、熱酸化法などにより成膜される。弾性層４は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより成膜される。
【００３９】
（２）次に、図４に示すように、被パターニング層１２上に駆動部２０を形成する。具体的には、まず、被パターニング層１２上の全面に、第１電極２２、圧電体層２４、および第２電極２６をこの順に成膜する。第１電極２２は、蒸着法、スパッタ法などにより成膜される。圧電体層２４は、溶液法（ゾルゲル法）、レーザアブレーション法、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより成膜される。第２電極２６は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより成膜される。
【００４０】
次に、例えば第２電極２６および圧電体層２４をパターニングして、所望の形状にすることができる。パターニングには、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いることができる。
【００４１】
次に、例えば第１電極２２をパターニングして、所望の形状にすることができる。パターニングには、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いることができる。
【００４２】
以上の工程により、第１電極２２、圧電体層２４、および第２電極２６を有する駆動部２０が形成される。
【００４３】
（３）次に、酸化物層５の下の全面にレジストを塗布した後、リソグラフィ法により該レジストをパターニングすることにより、図５に示すように、基板２の開口部８０（図６参照）の形成部分の下方の領域以外の領域を覆うレジスト層９０を形成する。次に、レジスト層９０をマスクとして、ドライエッチング法やウェットエッチング法などにより酸化物層５の一部を除去する。このように酸化物層５をパターニングして、基板２の開口部８０の形成部分の下に、酸化物層５の開口部１５を形成することができる。開口部１５の長さ方向および幅方向のうちの少なくとも一方は、基板２が（１１０）単結晶シリコン基板である場合に、＜１−１２＞方向または＜−１１２＞方向となるように形成されることが好ましい。なお、開口部１５の長さ方向とは、振動部１０の長さ方向と同じ方向（Ｙ方向）をいい、開口部１５の幅方向とは、振動部１０の幅方向と同じ方向（Ｘ方向）をいう。
【００４４】
（４）次に、図６に示すように、基板２の一部を除去して、少なくとも振動部１０の形成される部分（振動部形成部分）の下に第１開口部８０を形成する。第１開口部８０は、振動部１０の自由端１０ａに対する機械的拘束力が無くなった状態（後述する）で振動部１０が屈曲振動できるような位置に形成される。第１開口部８０は、エッチングストッパ層７を露出させるように基板２を刳り貫いて形成される。具体的には、上述したレジスト層９０および酸化物層５をマスクとして、ウェットエッチング法により基板２の一部を除去する。エッチング液としては、基板２がシリコンからなる場合には、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いることができる。このエッチング工程においては、エッチングストッパ層７をウェットエッチングのストッパとして機能させることができる。即ち、基板２をエッチングする際には、エッチングストッパ層７のエッチング速度は、基板２のエッチング速度よりも遅い。
【００４５】
上述したように、酸化物層５の開口部１５（図５参照）の長さ方向および幅方向のうちの少なくとも一方は、基板２が（１１０）単結晶シリコン基板である場合に、＜１−１２＞方向または＜−１１２＞方向となるように形成されることが好ましい。これにより、基板２の異方性エッチングを行って、所望の形状の第１開口部８０を形成することができる。即ち、酸化物層５の開口部１５の長さ方向および幅方向のうちの少なくとも一方が、＜１−１２＞方向または＜−１１２＞方向であり、基板２の面方位が＜１１０＞であると、（１１１）面を側面として備える第１開口部８０を形成することができる。例えば、エッチング液として水酸化カリウム水溶液を用いた場合には、単結晶シリコンの（１１０）面と（１１１）面のエッチング速度の比を、３００：１程度とすることができる。従って、（１１１）面のサイドエッチングを抑えることができ、基板２の厚さ方向（第１開口部８０の深さ方向）である＜１１０＞方向を選択的にエッチングして、基板２の異方性エッチングを行うことができる。
【００４６】
次に、図示しないが、必要に応じて、第１開口部８０により露出したエッチングストッパ層７を部分的に除去することも可能である。これにより、最終的に、エッチングストッパ層７を有しない振動部１０を得ることができる。
【００４７】
次に、レジスト層９０をアッシングなどにより除去する。なお、レジスト層９０の除去工程は、上述した第１開口部８０の形成工程前に行われることもできる。この場合には、第１開口部８０の形成工程では、例えば酸化物層５のみをマスクとして用いることができる。
【００４８】
（５）次に、図７に示すように、少なくとも、被パターニング層１２のうちの振動部１０の形成される部分（振動部形成部分）の下に光吸収層６０を形成する。光吸収層６０は、例えば、被パターニング層１２の下面側から全面に形成され、露出していた被パターニング層１２の下面の全面を被覆することができる。なお、光吸収層（第１光吸収層）６０を成膜する際に、同時に酸化物層５の下面側に他の光吸収層（第２光吸収層）６２を形成することもできる。第１光吸収層６０および第２光吸収層６２は、スパッタ法などにより成膜される。
【００４９】
（６）次に、図８に示すように、上方の光源（図示せず）から第２開口部４２の形成される領域（第２開口部形成領域）にレーザ光５０を照射することにより、少なくとも被パターニング層１２をパターニングして、振動部１０、支持部４０、および、第１開口部８０に通じる第２開口部４２を形成する。例えば、被パターニング層１２とともに、光吸収層６０をパターニングすることができる。即ち、レーザ光５０の照射により、被パターニング層１２および光吸収層６０を貫通する第２開口部４２を形成することができる。
【００５０】
レーザ光５０としては、フェムト秒（ｆｓ：１０−１５秒）パルスレーザ光を用いることが好ましい。フェムト秒パルスレーザ光は、１ピコ秒（ｐｓ：１０−１２秒）未満のパルス幅を有する。レーザ光５０としてフェムト秒パルスレーザ光を用いることにより、被パターニング層１２が例えば透明または半透明である場合に、被パターニング層１２を容易に加工することができる。例えば、エッチングストッパ層７が酸化シリコンからなり、弾性層４が窒化シリコン、酸化ジルコニウム、または酸化アルミニウムからなる場合には、被パターニング層１２は透明である。
【００５１】
また、光吸収層６０は、レーザ光５０を吸収して、光吸収層６０自体の温度上昇によって、光吸収層６０の上に設けられた被パターニング層１２を加熱することができる。これにより、レーザ光５０による被パターニング層１２の加工を補助することができる。
【００５２】
なお、光吸収層６０を設けない場合には、例えば下方の光源（図示せず）から第２開口部形成領域にレーザ光５０を照射することにより、被パターニング層１２をパターニングすることもできる。
【００５３】
第２開口部４２を形成することにより、振動部１０の自由端１０ａに対する機械的拘束力が無くなり、振動部１０が十分に振動できるようになる。
【００５４】
（７）次に、例えば、図９に示すように、駆動部２０の共振周波数を測定することができる。駆動部２０の共振周波数は、例えば、電源７０およびインピーダンスアナライザ７２を第１電極２２および第２電極２６に電気的に接続して測定されることができる。なお、図中の矢印Ｖは、測定中の駆動部２０の振動方向を概略的に示している。
【００５５】
（８）次に、例えば、図１０に示すように、光吸収層６０の下面側からレーザ光６４を照射して、光吸収層６０から原子を叩き出し、プルームを発生させることができる（レーザアブレーション）。そして、例えば、該プルームを公知の方法で吸引することにより、第１光吸収層６０のうちの少なくとも一部を除去することができる。レーザ光６４は、例えば第１光吸収層６０の下面の全面に照射され、第１光吸収層６０の厚さを均一に減らすことができる。これにより、第１光吸収層６０の厚さを第２光吸収層６２の厚さよりも薄くすることができる。なお、例えば、レーザ光６４を第２光吸収層６２の下面にも照射して、第２光吸収層６２のうちの少なくとも一部を除去することもできる。レーザ光６４としては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光などを用いることができる。
【００５６】
（９）以上の工程により、図１〜図３に示すように、本実施形態の圧電振動子１００が形成される。
【００５７】
３．  本実施形態の圧電振動子１００の製造方法では、図８に示すように、レーザ光５０の照射により被パターニング層１２をパターニングすることができる。これにより、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行うことが不要となり、容易に被パターニング層１２を加工することができる。従って、本実施形態に係る圧電振動子１００を容易に小型化することができる。
【００５８】
また、本実施形態の圧電振動子１００の製造方法では、光吸収層６０の形成後、駆動部２０の共振周波数を測定し、その後、光吸収層６０の下面側からレーザ光６４を照射して、光吸収層６０のうちの少なくとも一部を除去することができる。これにより、駆動部２０の共振周波数の測定結果に応じて、例えば光吸収層６０の膜厚を減らすことができる。つまり、光吸収層６０の膜厚に応じて駆動部２０の共振周波数は変化するため、レーザ光６４の照射後の駆動部２０の共振周波数が所望の値となるように（あるいは所望の値に近づくように）光吸収層６０の膜厚を減らすことができる。駆動部２０の共振周波数を光吸収層６０の厚さで調整することにより、最終的に得られる圧電振動子１００の共振周波数のばらつきを低減させることができ、延いては製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００５９】
また、本実施形態の圧電振動子１００は、エッチングストッパ層７を有することができる。このエッチングストッパ層７は、圧電振動子１００を製造する際の第１開口部８０の形成工程（図６参照）において、基板２のエッチングのストッパとして機能することができる。これにより、振動部１０の厚さを容易に制御することができる。従って、振動部１０の厚さを容易に薄くすることができるため（例えば４μｍ以下）、振動部１０の長さを短くすることができる（例えば１ｍｍ以下）。即ち、所望の共振周波数（例えば３２ｋＨｚ）を有する小型の圧電振動子１００を提供することができる。
【００６０】
また、本実施形態の圧電振動子１００は、（１１１）面を側面として備える第１開口部８０を有する基板２を含み、該基板２は、（１１０）単結晶シリコン基板であることができる。これにより、第１開口部８０の形成工程（図６参照）において、基板２の異方性エッチングを行うことができる。従って、第１開口部８０の寸法の高精度化が可能となり、所望の形状の第１開口部８０を有する圧電振動子１００を提供することができる。
【００６１】
４．  次に、本実施形態の圧電振動子の変形例について、図面を参照しながら説明する。なお、上述した圧電振動子１００（以下「圧電振動子１００の例」という）と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。図１１は、本変形例の圧電振動子１１０を概略的に示す平面図である。
【００６２】
圧電振動子１００の例では、振動部１０が両持ち状態で支持されている場合について説明したが、本変形例では、図１１に示すように、振動部１０が片持ち状態で支持されていることができる。本変形例の圧電振動子１００は、圧電振動子１００の例における振動部１０の２つの対向する固定端１０ｂのうち、一方の固定端１０ｂを自由端１０ｃとすることで形成される。
【００６３】
なお、上述した変形例は一例であって、これに限定されるわけではない。
【００６４】
５．  次に、上述した圧電振動子を有する発振器を説明する。
【００６５】
図１２は、上述した圧電振動子１００を有する発振器５００の基本的構成を示す回路図である。発振器５００は、この回路（発振回路）を含むことができる。発振回路は、電気信号を増幅する増幅器４０１と、増幅器４０１の入出力間に接続された帰還回路４１０と、を有する。増幅器４０１は、例えばＣＭＯＳインバータからなる。帰還回路４１０は、例えば、圧電振動子１００と、抵抗４０３と、２つのコンデンサ４０４，４０５と、を備える。増幅器４０１には、直流電源から電圧Ｅが印加されている。電源電圧Ｅを増大させていき発振開始電圧になると、電流Ｉが急激に増加して発振が開始される。さらに電源電圧Ｅを増大させると、発振状態を保ちながら電流Ｉがほぼ比例して増加する。
【００６６】
図１３は、本実施形態に係る発振器５００を概略的に示す平面図であり、図１４は、発振器５００を概略的に示す断面図である。なお、図１４は、図１３のXIV−XIV線断面図である。また、図１３および図１４では、便宜上、圧電振動子１００を簡略化して示している。
【００６７】
発振器５００は、封止材５０２により封止されている。ＩＣ（集積回路）５０３は、金線などのボンディングワイヤ５０４により外部端子５７０に接続されている。外部端子５７０は、リードフレーム５０５および接合材５０６を介して、実装端子５４１と電気的に接続されている。実装端子５４１は、配線（図示せず）などにより、圧電振動子１００の各電極と電気的に接続されている。圧電振動子１００は、蓋部材５３９やシール部材５４０などにより封止されている。
【００６８】
図１５は、本実施形態に係る発振器５００の製造工程例を概略的に示す図である。
【００６９】
まず、ＩＣウェハに対してテープ貼りおよびダイシングを行う。次に、ＩＣ５０３のチップをリードフレーム５０５に搭載する。次に、ボンディングワイヤ５０４を用いてＩＣ５０３に対してワイヤボンディングを行う。
【００７０】
次に、圧電振動子１００の実装端子５４１を、半田などの接合材５０６を用いてリードフレーム５０５に接合して、圧電振動子１００をマウントする。次に、封止材（モールド材）５０２を用いて、圧電振動子１００、ＩＣ５０３などを樹脂封止する。その後、特性検査、マーキングを行い、テーピング、梱包し、出荷される。
【００７１】
また、図示はしないが、圧電振動子１００が形成される基板２（図２および図３参照）に対して半導体プロセスを用いて圧電振動子１００に平面的に隣接するＩＣを形成し、本実施形態に係る発振器を形成することもできる。これにより、パッケージを省略することができ、ワンチップ型の発振器を形成することができる。
【００７２】
６．  次に、上述した圧電振動子を有するリアルタイムクロックを説明する。
【００７３】
図１６は、上述した発振器（ＯＳＣ）５００を有するリアルタイムクロック６００を概略的に示す回路ブロック図である。リアルタイムクロック６００の集積回路部は、単一の基板６０１に集積され、マイクロプロセッサ（図示せず）と接続されている。
【００７４】
計時用接続端子６０２，６０３に接続されている発振器５００からは高周波（例えば３２ｋＨｚ）のクロックパルスが出力される。クロックパルスは分周回路６０５で分周され、１Ｈｚの計時パルスが計時カウンタ６０６に入力される。計時カウンタ６０６は、例えば、秒計時ビットｓと、分計時ビットｍと、時計時ビットｈと、曜日計時ビットｄと、日計時ビットＤと、月計時ビットＭと、年計時ビットＹとから構成されている。所定数の計時パルスが計時カウンタ６０６に入力されると、それぞれの計時ビットは繰り上がることができる。計時カウンタ６０６には、計時ビットの書き換えおよび読み出しを行う制御部６２０が接続されている。制御部６２０は、例えば、コマンドデコーダ６１２と、シフトレジスタ６０９，６１０と、を有することができる。
【００７５】
計時カウンタ６０６の計時ビットを書き換える場合には、まず、マイクロプロセッサからセレクト入力端子６０７にセレクト信号を供給する。次に、マイクロプロセッサからデータ入力端子６０８に、書き換えるべき情報を表すデータビットと、計時ビットのアドレスを表すアドレスビットと、計時カウンタ６０６への書き込み動作を表す操作ビットとから構成される外部情報を供給する。その結果、外部情報は、直列に接続されたシフトレジスタ６０９，６１０に記憶される。そして、コマンドデコーダ６１２は、シフトレジスタ６１０に記憶された操作ビットとアドレスビットに基づき、ライトイネーブル信号を計時カウンタ６０６に送出するとともに、計時ビットを指定するアドレス信号を出力する。その結果、シフトレジスタ６０９に記憶されたデータビットが計時カウンタ６０６の計時ビットに書き込まれ、リアルタイムデータの書き換えが行われる。
【００７６】
また、計時カウンタ６０６からリアルタイムデータを読み出す場合には、マイクロプロセッサから、読み出し動作を表す操作ビットを有する外部情報を送出させる。そして、コマンドデコーダ６１２は、計時カウンタ６０６へのライトイネーブル信号をインアクティブ状態にする。その結果、インバータ６１３がアクティブ状態のライトイネーブル信号をシフトレジスタ６０９に供給し、シフトレジスタ６０９が読み込み可能状態になり、計時カウンタ６０６の内容はシフトレジスタ６０９に読み出される。シフトレジスタ６０９に読み出されたリアルタイムデータは、クロック入力端子６１４に印加されるクロック信号に同期して、データ出力端子６１５に転送され、例えばマイクロプロセッサのレジスタなどに送出される。
【００７７】
なお、例えば計算結果などのデータは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６１６に記憶させることができる。
【００７８】
図１７は、本実施形態に係るリアルタイムクロック６００を概略的に示す上面透視図であり、図１８は、リアルタイムクロック６００を概略的に示す側面透視図である。なお、図１８は、図１７の矢印XVIIIの方向に見た図である。
【００７９】
発振回路などを有するＩＣチップ６５１は、リードフレーム６５２のアイランド部６５３に導電性接着剤などで接着固定されている。ＩＣチップ６５１の上面に設けられた各電極パッド６５４は、ボンディングワイヤ６５５により、パッケージの外周部に配置された入出力用リード端子６５６と電気的に接続されている。平面視において、ＩＣチップ６５１の隣には、圧電振動子１００を内部に収めている振動子用筐体６５７が配置されている。振動子用筐体６５７内には、例えば、図１〜図３に示す圧電振動子１００が気密状態で封止されている。圧電振動子１００の各電極に電気的に接続されたリード６５８は、振動子用筐体６５７内から外に突出している。リード６５８は、リードフレーム６５２の接続パッド６５９に導電性接着剤などで接着固定されている。ＩＣチップ６５１、リードフレーム６５２および振動子用筐体６５７は、樹脂６６０により一体成形されてパッケージ化されている。
【００８０】
また、図示はしないが、圧電振動子１００が形成される基板２（図２および図３参照）に対して半導体プロセスを用いて圧電振動子１００に平面的に隣接するＩＣを形成し、本実施形態に係るリアルタイムクロックを形成することもできる。これにより、パッケージを省略することができ、ワンチップ型のリアルタイムクロックを形成することができる。
【００８１】
７．  次に、上述した圧電振動子を有する電波時計受信モジュールを説明する。
【００８２】
図１９は、本実施形態に係る電波時計受信モジュール８００を概略的に示す回路ブロック図である。
【００８３】
電波時計受信モジュール８００は、受信部８０１と、周波数フィルタ８０５と、周辺回路８１０と、上述したリアルタイムクロック（ＲＴＣ）６００と、を含む。周波数フィルタ８０５は、上述した圧電振動子１００（１００Ａ，１００Ｂ）を有する。周辺回路８１０は、例えば、検波・整流回路８０６と、波形整形回路８０７と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）８０８と、を有することができる。
【００８４】
電波時計は、時刻情報を含む標準電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）に標準電波を送信する送信所がある。
【００８５】
受信部（例えばアンテナ）８０１は、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。標準電波は、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの搬送波に振幅変調（ＡＭ）をかけて時刻情報（タイムコード）を乗せたものである。
【００８６】
受信された電気信号は、アンプ８０２によって増幅され、搬送周波数と同一の共振周波数を有する圧電振動子１００Ａ，１００Ｂを有する周波数フィルタ８０５によって、濾波、同調される。濾波された電気信号からは、周辺回路８１０により、タイムコードを読み出すことができる。具体的には、まず、濾波された所定周波数の信号は、検波・整流回路８０６により検波復調される。そして、波形整形回路８０７を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ８０８でカウントされる。ＣＰＵ８０８では、例えば、現在の年、積算日、曜日、時刻などの情報が読み取られる。読み取られた情報は、ＲＴＣ６００に反映されて、正確な時刻情報が表示される。
【００８７】
搬送波は４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚであるから、周波数フィルタ８０５の圧電振動子１００Ａ，１００Ｂには、本発明に係る圧電振動子が好適である。
【００８８】
また、図示はしないが、圧電振動子１００が形成される基板２（図２および図３参照）に対して半導体プロセスを用いて圧電振動子１００に平面的に隣接するＩＣを形成し、本実施形態に係る電波時計受信モジュールを形成することもできる。これにより、パッケージを省略することができ、ワンチップ型の電波時計受信モジュールを形成することができる。
【００８９】
８．  上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態に係る圧電振動子を概略的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る圧電振動子を概略的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る圧電振動子を概略的に示す断面図。
【図４】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図５】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図６】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図７】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図８】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図９】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の圧電振動子の一製造工程を概略的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の圧電振動子の変形例を概略的に示す平面図。
【図１２】本実施形態の発振器の基本的構成を示す回路図。
【図１３】本実施形態の発振器を概略的に示す平面図。
【図１４】本実施形態の発振器を概略的に示す断面図。
【図１５】本実施形態の発振器の製造工程例を概略的に示す図。
【図１６】本実施形態のリアルタイムクロックを概略的に示す回路ブロック図。
【図１７】本実施形態のリアルタイムクロックを概略的に示す上面透視図。
【図１８】本実施形態のリアルタイムクロックを概略的に示す側面透視図。
【図１９】本実施形態の電波時計受信モジュールを概略的に示す回路ブロック図。
【符号の説明】
【００９１】
２  基板、４  弾性層、５  酸化物層、７  エッチングストッパ層、１０  振動部、１２  被パターニング層、１５  開口部、２０  駆動部、２２  第１電極、２４  圧電体層、２６  第２電極、４０  支持部、４２  第２開口部、５０  レーザ光、６０  第１光吸収層、６２  第２光吸収層、６４  レーザ光、７０  電源、７２  インピーダンスアナライザ、８０  第１開口部、９０  レジスト層、１００，１１０  圧電振動子、４０１  増幅器、４０３  抵抗、４０４，４０５  コンデンサ、４１０  帰還回路、５００  発振器、５０２  封止材、５０３  ＩＣ、５０４  ボンディングワイヤ、５０５  リードフレーム、５０６  接合材、５３９  蓋部材、５４０  シール部材、５４１  実装端子、５７０  外部端子、６００  リアルタイムクロック、６０１  基板、６０２，６０３  計時用接続端子、６０５  分周回路、６０６  計時カウンタ、６０７  セレクト入力端子、６０８  データ入力端子、６０９，６１０  シフトレジスタ、６１２  コマンドデコーダ、６１３  インバータ、６１４  クロック入力端子、６１５  データ出力端子、６１６  ＲＡＭ、６２０  制御部、６５１  ＩＣチップ、６５２  リードフレーム、６５３  アイランド部、６５４  電極パッド、６５５  ボンディングワイヤ、６５６  入出力用リード端子、６５７  振動子用筐体、６５８  リード、６５９  接続パッド、６６０  樹脂、８００  電波時計受信モジュール、８０１  受信部、８０２  アンプ、８０５  周波数フィルタ、８０６  検波・整流回路、８０７  波形整形回路、８０８  ＣＰＵ，８１０  周辺回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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