振動(dòng)裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及在支承部連接振動(dòng)臂的振動(dòng)裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有在Si半導(dǎo)體層上構(gòu)成含有壓電薄膜的激振部的MEMS(MicroElectroMechanical Systems)結(jié)構(gòu)。例如在下述的專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了多個(gè)振動(dòng)臂的各一端連接于支承部的振動(dòng)裝置。在該振動(dòng)裝置中，振動(dòng)臂具有Si半導(dǎo)體層。在Si半導(dǎo)體層上設(shè)置S12膜。此外，在S12膜上依次層疊第I電極、壓電薄膜以及第2電極。即，在Si半導(dǎo)體層上構(gòu)成含有壓電薄膜的激振部。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的振動(dòng)裝置為利用體波的振動(dòng)裝置。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的振動(dòng)裝置中，為了改進(jìn)溫度特性，設(shè)置2μπι以上的比較厚的S12膜。
[0004]另一方面，在下述的專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了使用摻雜P的η型Si基板的聲表面波半導(dǎo)體裝置。通過(guò)使用摻雜了 P的η型Si基板，能夠使彈性常量、聲表面波的速度變化，從而改進(jìn)溫度特性。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:1^?8，098，002
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)昭57-162513號(hào)公報(bào)
[0007]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的利用體波的振動(dòng)裝置中，為了改進(jìn)溫度特性，必須如上述那樣設(shè)置2μπι以上的比較厚的S12膜。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載了 S12膜通過(guò)熱氧化法形成的技術(shù)，不過(guò)依靠熱氧化法，如果想要將S12膜成膜達(dá)到某個(gè)恒定的厚度以上，則S12膜的生長(zhǎng)速度將明顯變慢。因此，難以形成厚度為2μπι以上的S12膜。
[0008]另一方面，采用濺射法、CVD法，能夠容易地形成厚的S12膜。然而，在憑借這些方法形成的S12膜中，膜的機(jī)械損失Qm變差。因此，存在振子的Q值下降的問(wèn)題。
[0009]另外，形成上述MEMS結(jié)構(gòu)時(shí)的接合一般通過(guò)熱接合進(jìn)行。因此，在如專(zhuān)利文獻(xiàn)2那樣摻雜有P的η型Si基板中，存在該熱接合時(shí)產(chǎn)生的熱致使P從η型Si基板的表面向空氣中飛散，或P轉(zhuǎn)移到其他部件的情況。即，在η型Si基板內(nèi)^濃度變得不均勻。因此，雖然將摻雜有P的η型Si基板在具有MEMS結(jié)構(gòu)的振動(dòng)裝置中使用，卻由于溫度變化而在振動(dòng)裝置的共振頻率產(chǎn)生偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供能夠抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的共振頻率的偏差的振動(dòng)裝置及其制造方法。
[0011 ]本發(fā)明的振動(dòng)裝置具備:支承部;振動(dòng)體，該振動(dòng)體與上述支承部連接，且具有作為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的η型Si層；以及電極，該電極被設(shè)置為使上述振動(dòng)體激振，以與上述η型Si層的下表面接觸的方式設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜。
[0012]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的某個(gè)特定的方面，上述振動(dòng)裝置還具備以與上述η型51層的上表面接觸的方式設(shè)置且含有雜質(zhì)的硅氧化膜。
[0013]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述振動(dòng)裝置還具備壓電薄膜，上述電極具有第I電極和第2電極，該壓電薄膜備被配置為夾持于上述第I電極與上述第2電極之間，由上述壓電薄膜、上述第I電極和上述第2電極構(gòu)成的激振部被設(shè)置于上述η型Si層上方。
[0014]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述振動(dòng)裝置還具備壓電薄膜，該壓電薄膜被配置為夾持于上述電極與上述η型Si層上方。
[0015]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述硅氧化膜為通過(guò)熱氧化法形成的膜。
[0016]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述雜質(zhì)為在上述η型Si層中摻雜的摻雜劑。
[0017]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，作為上述簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的η型Si層為具有IX 11Vcm3以上的摻雜濃度的η型Si層。
[0018]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，作為上述簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的η型Si層的摻雜劑為P。
[0019]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述激振部構(gòu)成為使上述振動(dòng)體彎曲振動(dòng)。
[0020]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述振動(dòng)裝置具備奇數(shù)根上述振動(dòng)體，上述激振部構(gòu)成為使上述振動(dòng)體進(jìn)行面外彎曲振動(dòng)。
[0021]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的其他特定的方面，上述振動(dòng)裝置具備偶數(shù)根上述振動(dòng)體，上述激振部構(gòu)成為使上述振動(dòng)體進(jìn)行面內(nèi)彎曲振動(dòng)。
[0022]在本發(fā)明的其他寬泛的方面，提供一種基于本發(fā)明構(gòu)成的振動(dòng)裝置的制造方法。本發(fā)明的制造方法具備:準(zhǔn)備與支承部連接且具有在上表面以及下表面設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜的η型Si層的振動(dòng)體的工序；以及形成被設(shè)置為使所述振動(dòng)體激振的電極的工序。
[0023]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的制造方法的某個(gè)特定的方面，上述振動(dòng)裝置的制造方法還具備形成壓電薄膜的工序，上述壓電薄膜被設(shè)置為夾持于上述第1、第2上述電極之間。
[0024]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的制造方法的其他特定的方面，上述振動(dòng)裝置的制造方法還具備形成壓電薄膜的工序，上述壓電薄膜被設(shè)置為夾持于上述電極與上述η型Si層之間。
[0025]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的制造方法的其他特定的方面，上述準(zhǔn)備與支承部連接且具有在上表面以及下表面設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜的η型Si層的振動(dòng)體的工序具備:準(zhǔn)備在一個(gè)面具有凹部并由Si構(gòu)成的支承基板的工序;準(zhǔn)備在上表面以及下表面設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜的η型Si層的工序；以及以覆蓋上述支承基板的上述凹部的方式將設(shè)置上述硅氧化膜的η型Si層層疊的工序。
[0026]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置的制造方法的其他特定的方面，上述準(zhǔn)備在上表面以及下表面設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜的η型Si層的工序?yàn)橥ㄟ^(guò)熱氧化法形成含有雜質(zhì)的硅氧化膜的工序。
[0027]在本發(fā)明的振動(dòng)裝置中，以與作為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的η型Si層的上表面以及下表面接觸的方式設(shè)置含有雜質(zhì)的硅氧化膜。因此，η型Si層中的摻雜劑不易向外部飛散，因此能夠抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的共振頻率的偏差。
[0028]另外，根據(jù)本發(fā)明的振動(dòng)裝置的制造方法，提供能夠抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的共振頻率的偏差的振動(dòng)裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的外觀的立體圖。
[0030]圖2是沿著圖1中的A-A線(xiàn)的部分的剖視圖。
[0031]圖3的(a)以及圖3的(b)是用于對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的振動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行說(shuō)明的各示意性立體圖。
[0032]圖4是示出η型Si層的P的濃度分布的、SIMS分布圖圖。
[0033]圖5的(a)?圖5的(d)是用于對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的各剖視圖。
[0034]圖6的(a)?圖6的(d)是用于對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的各剖視圖。
[0035]圖7是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的外觀的立體圖。
[0036]圖8是沿著圖7中的B-B線(xiàn)的部分的剖視圖。
[0037]圖9是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的外觀的立體圖。
[0038]圖10是沿著圖9中的C-C線(xiàn)的部分的剖視圖
[0039]圖11是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的俯視圖
[0040]圖12是沿著圖11中的D-D線(xiàn)的部分的剖視圖。
[0041]圖13是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的正面剖視圖。
[0042]圖14是第5實(shí)施方式的振動(dòng)裝置的變形例的正面剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，從而使本發(fā)明清晰。
[0044](第丨實(shí)施方式)
[0045]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的振動(dòng)裝置I的外觀的立體圖。振動(dòng)裝置I為具備支承部2、作為奇數(shù)根振動(dòng)體的振動(dòng)臂3a?3c、以及質(zhì)量附加部4的共振型振子。振動(dòng)臂3a?3c的各一端連接于支承部2。在振動(dòng)臂3a?3c的各另一端設(shè)置質(zhì)量附加部4。
[0046]振動(dòng)臂3a?3c的平面形狀為細(xì)長(zhǎng)的矩形，振動(dòng)臂3a?3c具有長(zhǎng)度方向和寬度方向。振動(dòng)臂3a?3c的各自的一端作為固定端被連接于支承部2，另一端作為自由端能夠移位。即，振動(dòng)臂3a?3c通過(guò)支承部2被懸臂支承。奇數(shù)根振動(dòng)臂3a?3c相互平行地延伸，具有相同的長(zhǎng)度。振動(dòng)臂3a?3c是在被施加交變電場(chǎng)時(shí)以面外彎曲振動(dòng)模式彎曲振動(dòng)的振動(dòng)體。
[0047]支承部2連接于振動(dòng)臂3a?3c的短邊。支承部2沿振動(dòng)臂3a?3c的寬度方向延伸。此外，在支承部2的兩端以與振動(dòng)臂3a?3c平行延伸的方式連接側(cè)框5、6。支承部2以及側(cè)框
5、6形成為一體。
[0048]質(zhì)量附加部4設(shè)置在振動(dòng)臂3a?3c的各前端。在本實(shí)施方式中，質(zhì)量附加部4形成為寬度方向的尺寸比振動(dòng)臂3a?3c大的矩形板狀。
[0049 ]圖2是沿著圖1中的A-A線(xiàn)的部分的剖視圖。如圖2所示，振動(dòng)臂3a?3c由Si O2膜(硅氧化膜)12、n型Si層IUS12膜13以及激振部14構(gòu)成。
[0050] η型Si層11由作為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的η型Si半導(dǎo)體構(gòu)成。η型Si層11被設(shè)置為用于抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的頻率偏差。η型Si層11的η型摻雜劑的摻雜濃度優(yōu)選為I X 1019/cm3以上。作為上述η型摻雜劑，可以舉出P、As或者Sb等第15族元素。如上所述，η型Si層11中的Si通過(guò)η型摻雜劑被摻雜，由此能夠抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的共振頻率的偏差。這是由于Si的彈性特性受到Si的載體濃度較大的影響的緣故。此外，在η型Si層11中，不會(huì)使Q值惡化，可改進(jìn)溫度特性。
[0051 ] 在本發(fā)明中，在η型Si層11的下表面設(shè)置S12膜12，在上表面也設(shè)置S12膜13 A12膜12、13如后所述被設(shè)置為用以抑制由于