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JP5942582B2 - Method for manufacturing vibrator - Google Patents
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、振動子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a vibrator.

時計を始めとして、携帯電話、パソコンなどの情報機器には、圧電素子を用いたタイミングデバイスが広く使われている。その中で、情報機器の高性能化、小型化、省電力化に伴い、タイミングデバイスを用いたクロックモジュールに対しては、優れた周波数特性やより一層の小型化が要求されている。例えば、特許文献1に記載されているように、クロックモジュールの小型化、高性能化を目的として、半導体回路を作り込むことのできる圧電振動子およびその製造方法が知られている。また、例えば、特許文献2に記載されているように、従来の数十kHz帯の音叉型水晶振動子に代わる、極めて小型で、また半導体回路を作り込むことのできる音叉振動子およびその製造方法が知られている。   Timing devices using piezoelectric elements are widely used in information devices such as watches and cellular phones and personal computers. Among them, with improvement in performance, miniaturization, and power saving of information equipment, a clock module using a timing device is required to have excellent frequency characteristics and further miniaturization. For example, as described in Patent Document 1, a piezoelectric vibrator capable of forming a semiconductor circuit and a manufacturing method thereof are known for the purpose of reducing the size and performance of a clock module. In addition, for example, as described in Patent Document 2, a tuning fork vibrator that can replace a conventional tuning fork type crystal vibrator of several tens of kHz band and is capable of forming a semiconductor circuit and a manufacturing method thereof It has been known.

特開2008−153944号公報JP 2008-153944 A 特開2007−267109号公報JP 2007-267109 A

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の振動子の製造方法によると、より精度の高い振動子を得ようとした場合には、製造工程のばらつきを更に抑えることが難しく、安定して簡便に製造することが困難であるという課題があった。具体的には、特許文献1に記載の圧電振動子の場合、振動部の長さがウェットエッチングによりばらつきやすいという課題であり、特許文献2に記載の音叉振動子の場合、ビーム部を支える支持部の下方の空隙部の長さがウェットエッチングによりばらつきやすいという課題である。つまり、振動特性に影響を与える部分の長さを決定するエッチング処理において、精度ばらつきを抑えるためには、エッチングされる層の厚みばらつきや、エッチング液の濃度、温度、エッチング時間などの管理を厳格に行なう必要があった。   However, according to the vibrator manufacturing methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, when obtaining a highly accurate vibrator, it is difficult to further suppress variation in the manufacturing process, and it is stable and simple. However, it was difficult to manufacture. Specifically, in the case of the piezoelectric vibrator described in Patent Document 1, the problem is that the length of the vibration part is likely to vary due to wet etching. In the case of the tuning fork vibrator described in Patent Document 2, support for supporting the beam part is present. This is a problem that the length of the space below the portion is likely to vary due to wet etching. In other words, in the etching process that determines the length of the part that affects the vibration characteristics, in order to suppress variation in accuracy, strict management of the thickness variation of the etched layer, the concentration of the etching solution, temperature, etching time, etc. is required. Had to be done.

本発明は、上述の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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms.

[適用例1]本適用例に係る振動子の製造方法は、基板の一方の主面に第1層を形成する工程と、前記第1層をパターニングして空隙形成部を形成する工程と、前記基板の一方の主面に、少なくとも前記空隙形成部の一部を覆うように第2層を積層する工程と、前記基板の一方の主面側から前記基板を平面視したときに、少なくとも前記空隙形成部の一部に重なる領域において、前記第2層に積層するように、電極と圧電体層とを備える駆動部を形成する工程と、前記第2層をパターニングして、支持部と、前記支持部から延出し前記駆動部が積層された振動部と、を形成し、前記空隙形成部の一部を露出させる工程と、前記空隙形成部を除去し、前記振動部と前記基板との間に空隙部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。   Application Example 1 A method of manufacturing a vibrator according to this application example includes a step of forming a first layer on one main surface of a substrate, a step of patterning the first layer to form a void forming portion, A step of laminating a second layer on one main surface of the substrate so as to cover at least a part of the gap forming portion, and when the substrate is viewed in plan from one main surface side of the substrate, at least the Forming a driving unit including an electrode and a piezoelectric layer so as to be stacked on the second layer in a region overlapping a part of the gap forming unit, patterning the second layer, Forming a vibration part extending from the support part and laminating the drive part, exposing a part of the gap formation part, removing the gap formation part, and forming the vibration part and the substrate. And a step of forming a gap between them.

本適用例の製造方法によれば、基板の一方の主面に形成された第1層をパターニングすることで空隙形成部が形成され、空隙形成部を覆う部分を含む第2層をパターニングすることで振動子の平面形状が作られる。振動子は、支持部と、支持部から延出し駆動部が積層された振動部とを含み構成され、空隙形成部を除去することによって、基板との間に空隙部を有する振動部が形成される。つまり、空隙形成部は、空隙部を形成する抜き型として機能するため、加工精度の高い空隙形成部をパターニングしておくことで、空隙部を精度良く形成することができ、製造工程における空隙部の寸法ばらつきを低減することができる。具体的には、空隙部を形成するためのエッチング工程は、空隙形成部を除去するエッチング処理であれば良く、第2層をストッパーとしたウェットエッチングで行なうことができる。従って、上述した従来の製造方法によるウェットエッチングのようにエッチング液の濃度、温度、エッチング時間などの管理を厳格に行なう必要がなく、より高精度の振動子を安定して簡便に製造することができる。
なお、パターニングとは、半導体製造工程で一般に使われるフォトリソグラフィ技術などを用いてパターンを形成することをいう。
According to the manufacturing method of this application example, the gap forming portion is formed by patterning the first layer formed on one main surface of the substrate, and the second layer including the portion covering the gap forming portion is patterned. The plane shape of the vibrator is created. The vibrator is configured to include a support part and a vibration part in which a driving part is extended from the support part and a vibration part having a gap part is formed between the substrate and the substrate by removing the gap formation part. The In other words, since the void forming portion functions as a die for forming the void portion, the void portion can be formed with high accuracy by patterning the void forming portion with high processing accuracy. Dimensional variation can be reduced. Specifically, the etching process for forming the void portion may be an etching process for removing the void forming portion, and can be performed by wet etching using the second layer as a stopper. Therefore, it is not necessary to strictly manage the concentration, temperature, etching time, etc. of the etching solution as in the case of the wet etching according to the conventional manufacturing method described above, and it is possible to manufacture a highly accurate vibrator stably and simply. it can.
Note that patterning means forming a pattern using a photolithography technique or the like generally used in a semiconductor manufacturing process.

[適用例2]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記第1層が酸化物層であり、前記第2層が半導体層であることを特徴とする。   Application Example 2 In the method for manufacturing a vibrator according to the application example, the first layer is an oxide layer, and the second layer is a semiconductor layer.

本適用例のように、第1層が酸化物層であり、第2層が半導体層であることが好ましい。このように構成することで、空隙形成部を形成する第1層のエッチングを、第2層をストッパーとして行なうことができる。また、第2層の半導体層には、半導体回路を作り込むことができるため、振動子を含むクロックモジュールなどを小型に構成することができる。   As in this application example, it is preferable that the first layer is an oxide layer and the second layer is a semiconductor layer. By comprising in this way, the etching of the 1st layer which forms a space | gap formation part can be performed by using a 2nd layer as a stopper. Further, since a semiconductor circuit can be formed in the second semiconductor layer, a clock module including a vibrator can be downsized.

[適用例3]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記基板の一方の主面に第3層を形成する工程と、前記第3層上に第4層を積層する工程と、前記第4層をパターニングして、前記第3層の一部を露出させる工程と、を更に含み、前記第1層を、前記第4層および露出された前記第3層上に積層し、前記基板の一方の主面側から前記基板を平面視したときに、前記空隙形成部を、少なくとも露出された前記第3層の一部に重なる領域に形成し、前記空隙形成部および前記第3層の一部を除去し、前記振動部と前記基板との間に空隙部を形成することを特徴とする。   Application Example 3 In the method for manufacturing a vibrator according to the application example, a step of forming a third layer on one main surface of the substrate, a step of stacking a fourth layer on the third layer, Patterning a fourth layer to expose a portion of the third layer, wherein the first layer is stacked on the fourth layer and the exposed third layer, and the substrate When the substrate is viewed in plan from one main surface side, the gap forming portion is formed in a region overlapping at least a part of the exposed third layer, and the gap forming portion and the third layer are formed. A part is removed, and a gap is formed between the vibration part and the substrate.

本適用例の製造方法によれば、空隙形成部および第3層の一部を除去し、振動部と基板との間に空隙部を形成するため、振動部と基板との空隙の間隔をより大きく構成することができる。その結果、例えば、第1層の層厚を充分な厚みに形成することが難しい場合であっても、第3層の層厚と合わせて空隙部を構成することができるため、振動部に必要な基板との空隙の形成をよりフレキシブルに行なうことができる。   According to the manufacturing method of this application example, the gap forming portion and a part of the third layer are removed, and the gap portion is formed between the vibrating portion and the substrate. Can be configured large. As a result, for example, even when it is difficult to form the first layer with a sufficient thickness, the gap portion can be configured in combination with the third layer thickness, so that it is necessary for the vibrating portion. It is possible to more flexibly form a gap with a simple substrate.

[適用例4]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記第3層が酸化物層であり、前記第4層が窒化物層であることを特徴とする。   Application Example 4 In the method for manufacturing a vibrator according to the application example, the third layer is an oxide layer, and the fourth layer is a nitride layer.

本適用例のように、第3層が酸化物層であり、第4層が窒化物層であることが好ましい。このように構成することで、空隙形成部を形成する第3層のエッチングを、第4層をマスクとして行なうことができる。その結果、第4層によるパターンを活用することで、第1層による空隙形成部の領域に合わせて選択的に第3層のエッチングを行なうことができる。   As in this application example, it is preferable that the third layer is an oxide layer and the fourth layer is a nitride layer. By comprising in this way, the 3rd layer which forms a space | gap formation part can be etched using a 4th layer as a mask. As a result, by utilizing the pattern by the fourth layer, the third layer can be selectively etched in accordance with the region of the gap forming portion by the first layer.

[適用例5]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記電極は、少なくとも第1電極と第2電極とを含み、前記圧電体層が、前記第1電極と前記第2電極との間に挟まれていることを特徴とする。   Application Example 5 In the vibrator manufacturing method according to the application example described above, the electrode includes at least a first electrode and a second electrode, and the piezoelectric layer is formed of the first electrode and the second electrode. It is characterized by being sandwiched between them.

本適用例によれば、電極は、少なくとも第1電極と第2電極とからなり、圧電体層が、第1電極と第2電極との間に挟まれている。このように構成することで、第1電極と第2電極から圧電体層に駆動電界を印加することにより振動部を振動させる駆動部を構成することができる。   According to this application example, the electrode includes at least the first electrode and the second electrode, and the piezoelectric layer is sandwiched between the first electrode and the second electrode. With this configuration, it is possible to configure a drive unit that vibrates the vibration unit by applying a drive electric field from the first electrode and the second electrode to the piezoelectric layer.

[適用例6]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記第2層と前記電極との間に絶縁膜を備えていることを特徴とする。   Application Example 6 In the method for manufacturing a vibrator according to the application example, an insulating film is provided between the second layer and the electrode.

本適用例によれば、第2層と電極との間に絶縁膜を備えている。このように構成することで、第2層に複数の電極を形成した場合や、第2層に集積回路を構成した場合などにおいても、第2層を通じて電極の電荷がリークせず、圧電体層に所定の駆動電界をかけることができる。   According to this application example, the insulating film is provided between the second layer and the electrode. With this configuration, even when a plurality of electrodes are formed on the second layer or an integrated circuit is formed on the second layer, the charge of the electrodes does not leak through the second layer, and the piezoelectric layer A predetermined drive electric field can be applied to.

[適用例7]上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記圧電体層が、前記第2層と前記電極との間に挟まれていることを特徴とする。   Application Example 7 In the method for manufacturing a vibrator according to the application example, the piezoelectric layer is sandwiched between the second layer and the electrode.

本適用例によれば、圧電体層が、第2層と電極との間に挟まれている。このようにすることで、第2層を対向電極とした駆動部を構成することができる。   According to this application example, the piezoelectric layer is sandwiched between the second layer and the electrode. By doing in this way, the drive part which used the 2nd layer as the counter electrode can be comprised.

(a)実施形態1に係る振動子を模式的に示す平面図、(b)A−A断面概略図、(c)B−B断面概略図。(A) The top view which shows typically the vibrator | oscillator concerning Embodiment 1, (b) AA cross-sectional schematic, (c) BB cross-sectional schematic. (a)〜(f)実施形態1に係る振動子の製造工程を説明する断面概略図。(A)-(f) The cross-sectional schematic explaining the manufacturing process of the vibrator | oscillator concerning Embodiment 1. FIG. (a)実施形態2に係る振動子を模式的に示す平面図、(b)A−A断面概略図、(c)B−B断面概略図。(A) The top view which shows typically the vibrator | oscillator concerning Embodiment 2, (b) AA cross-sectional schematic, (c) BB cross-sectional schematic. (a)〜(f)実施形態2に係る振動子の製造工程を説明する断面概略図。(A)-(f) The cross-sectional schematic explaining the manufacturing process of the vibrator | oscillator concerning Embodiment 2. FIG. (a)実施形態1に係る振動子の駆動部および振動部を示す断面概略図、(b)変形例1に係る振動子の駆動部および振動部を示す断面概略図。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a drive unit and a vibration unit of the vibrator according to the first embodiment. FIG. 5B is a schematic cross-sectional view illustrating a drive unit and the vibration part of the vibrator according to the first modification. (a),(b)変形例2に係る振動子の駆動部および振動部を示す断面概略図。(A), (b) The cross-sectional schematic which shows the drive part and vibration part of the vibrator | oscillator concerning the modification 2. FIG.

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。特に断面図においては、積層構造を分かりやすくするために積層方向に10倍程度拡大して表示している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In the following drawings, the scale may be different from the actual scale for easy understanding. In particular, in the cross-sectional view, in order to make the laminated structure easy to understand, it is enlarged and displayed about 10 times in the lamination direction.

(実施形態1)
まず、実施形態1に係る振動子1について説明する。
図1(a)は、振動子1を模式的に示す平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面概略図、図1(c)は、図1(a)のB−B断面概略図である。
振動子1は、シリコン基板10と、シリコン基板10の一方の主面に積層された第2層としてのポリシリコン層12を基体とした支持部100と支持部100から延出し駆動部200が積層された振動部300とを含み構成されている。ポリシリコン層12の厚みは、振動子の小型化のために10μm以下であることが好ましく、振動子1の場合には、例えば1〜2μmである。また、シリコン基板10やポリシリコン層12には、図示するCの領域などにおいて各種の半導体回路を作り込むことができるため、振動子1と半導体集積回路とを一体化して構成することができる。
なお、以下の説明においては、シリコン基板10の一方の主面側の方向、つまりシリコン基板10に対しポリシリコン層12が積層される方向を上方向、その反対方向を下方向として説明する。
(Embodiment 1)
First, the vibrator 1 according to the first embodiment will be described.
1A is a plan view schematically showing the vibrator 1, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, and FIG. 1C is FIG. FIG.
The vibrator 1 includes a support portion 100 using a silicon substrate 10 and a polysilicon layer 12 as a second layer stacked on one main surface of the silicon substrate 10 as a base, and a driving portion 200 extending from the support portion 100. And a vibrating part 300 formed. The thickness of the polysilicon layer 12 is preferably 10 μm or less in order to reduce the size of the vibrator. In the case of the vibrator 1, the thickness is, for example, 1 to 2 μm. In addition, since various semiconductor circuits can be formed in the silicon substrate 10 and the polysilicon layer 12 in the region C shown in the drawing, the vibrator 1 and the semiconductor integrated circuit can be integrated.
In the following description, the direction on one main surface side of the silicon substrate 10, that is, the direction in which the polysilicon layer 12 is laminated on the silicon substrate 10 will be described as the upward direction, and the opposite direction will be described as the downward direction.

支持部100は、ポリシリコン層12により構成された例えば矩形の枠状体であり、振動部300を支持している。
振動部300は、ポリシリコン層12により構成された片持ち梁であり、一方の端が枠状の支持部100の内側に支持されている。つまり、振動部300を構成しているポリシリコン層12は、シリコン基板10との間に空隙部90を有するように形成されている。振動部300の平面形状は、例えば長方形であり、長手方向の長さLは例えば300μmであり、短手方向の幅Wは例えば3μmである。
振動部300の上面には、駆動部200が積層されている。
なお、図1(a)に示す例では、2つの振動部300が枠状の支持部100の内側に支持部100から平行して延出しているが、振動部300の数は2つに限定するものではない。
The support part 100 is, for example, a rectangular frame formed of the polysilicon layer 12 and supports the vibration part 300.
The vibration unit 300 is a cantilever formed of the polysilicon layer 12, and one end thereof is supported inside the frame-shaped support unit 100. That is, the polysilicon layer 12 constituting the vibration part 300 is formed so as to have the gap 90 between the silicon layer 10 and the polysilicon layer 12. The planar shape of the vibration unit 300 is, for example, a rectangle, the length L in the longitudinal direction is, for example, 300 μm, and the width W in the lateral direction is, for example, 3 μm.
The driving unit 200 is stacked on the upper surface of the vibration unit 300.
In the example shown in FIG. 1A, the two vibrating portions 300 extend in parallel from the supporting portion 100 inside the frame-shaped supporting portion 100, but the number of vibrating portions 300 is limited to two. Not what you want.

駆動部200は、第1駆動部200aと第2駆動部200bとの1対の駆動部から構成されている。第1駆動部200aと第2駆動部200bは、振動部300が支持部100に支持される端部(根元の部分)から振動部300が延出する方向の略中央部分まで長手方向に沿って平行して形成されている。
第1駆動部200aおよび第2駆動部200bは、それぞれ第1電極としての電極201a、第2電極としての電極201b、圧電体層202などから構成されており、振動部300との間に絶縁層203を備えている。圧電体層202は、電極201aと電極201bとの間に挟まれており、電極201aと電極201bから圧電体層202に駆動電界(交流電界)が印加されることによって変形し、振動部300を振動させる。なお、駆動電界を印加する駆動回路および配線(図示省略)は、振動部300を振動させる様々なモードに対応して適宜構成することができる。
The drive unit 200 is composed of a pair of drive units of a first drive unit 200a and a second drive unit 200b. The first drive unit 200a and the second drive unit 200b extend along the longitudinal direction from the end (the base portion) where the vibration unit 300 is supported by the support unit 100 to the substantially central portion in the direction in which the vibration unit 300 extends. They are formed in parallel.
The first drive unit 200a and the second drive unit 200b are each configured by an electrode 201a as a first electrode, an electrode 201b as a second electrode, a piezoelectric layer 202, and the like, and an insulating layer between the vibration unit 300 and the first drive unit 200a and the second drive unit 200b. 203. The piezoelectric layer 202 is sandwiched between the electrode 201a and the electrode 201b, and is deformed by applying a driving electric field (alternating electric field) to the piezoelectric layer 202 from the electrode 201a and the electrode 201b. Vibrate. Note that a drive circuit and wiring (not shown) for applying a drive electric field can be appropriately configured corresponding to various modes in which the vibration unit 300 is vibrated.

絶縁層203は、好適例として、酸化シリコン(SiO2)層、窒化シリコン(Si34)層などの絶縁層であり、2層以上の複合層で構成されていても良い。絶縁層203の厚さは、例えば0.1μmである。
電極201a,201bには、好適例として窒化チタン(TiN)を用いているがこれに限定するものではない。電極201a,201bの厚さは、充分に低い電気抵抗値が得られる厚さであれば良く、例えば10nm〜1μmとすることができる。
圧電体層202は、好適例として窒化アルミニウム(AlN)を用いているがこれに限定するものではなく、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:PZT)、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti,Nb)O3:PZTN)、酸化亜鉛(ZnO)などの圧電材料であっても良い。圧電体層202の厚さは、例えば0.1μm〜1μmとすることができる。
なお、図示の例では、駆動部200において、電極201a,201bの間には圧電体層202のみが存在するが、電極201a,201bの間に圧電体層202以外の層を有していても良い。圧電体層202の膜厚は、共振条件に応じて適宜変更することができる。
As a suitable example, the insulating layer 203 is an insulating layer such as a silicon oxide (SiO 2 ) layer or a silicon nitride (Si 3 N 4 ) layer, and may be composed of two or more composite layers. The thickness of the insulating layer 203 is, for example, 0.1 μm.
For the electrodes 201a and 201b, titanium nitride (TiN) is used as a preferred example, but the present invention is not limited to this. The thickness of the electrodes 201a and 201b may be any thickness as long as a sufficiently low electric resistance value can be obtained, and can be set to, for example, 10 nm to 1 μm.
The piezoelectric layer 202 uses aluminum nitride (AlN) as a preferred example, but is not limited thereto. For example, lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 : PZT), titanate niobate A piezoelectric material such as lead zirconate (Pb (Zr, Ti, Nb) O 3 : PZTN) or zinc oxide (ZnO) may be used. The thickness of the piezoelectric layer 202 can be set to 0.1 μm to 1 μm, for example.
In the illustrated example, in the driving unit 200, only the piezoelectric layer 202 exists between the electrodes 201a and 201b, but a layer other than the piezoelectric layer 202 may be provided between the electrodes 201a and 201b. good. The film thickness of the piezoelectric layer 202 can be appropriately changed according to the resonance condition.

以上のような構成の振動子1において、その振動特性は、振動部300の固有振動特性や駆動部200の構成、駆動電界のモードなどによって設定することができる。換言すると、例えば、製造段階において、振動部300の固有振動特性がばらつくことによって振動子1の振動特性がばらつくことになる。振動部300の固有振動は、振動部300を形成する材料や、振動部300の形状、大きさ、振動部300と支持部100との結合の形状、構造などによって決まるため、安定した精度の振動子1を得るためには、これらのばらつきを抑える必要がある。半導体製造工程で使われるフォトリソグラフィ技術などを用いてパターンを形成する場合、一般に、エッチングストッパーとして機能する境界層が無い場合のエッチングは、ウェットエッチングに比較して、ドライエッチングによる加工の方が、その加工精度を高めやすい。そのため、振動特性に係わる部分の加工は、エッチングストッパーを形成したウェットエッチング、あるいはドライエッチングによることが好ましい。
なお、振動特性とは、振動子を一般的な等価回路で表した場合のLCRの各特性、およびそれらで決定する振動周波数などをいう。
以下に、実施形態1に係る振動子1の製造方法の一例について説明する。
In the vibrator 1 having the above-described configuration, the vibration characteristics can be set according to the natural vibration characteristics of the vibration unit 300, the configuration of the drive unit 200, the mode of the drive electric field, and the like. In other words, for example, the vibration characteristics of the vibrator 1 vary due to variations in the natural vibration characteristics of the vibration unit 300 in the manufacturing stage. The natural vibration of the vibration part 300 is determined by the material forming the vibration part 300, the shape and size of the vibration part 300, the shape and structure of the coupling between the vibration part 300 and the support part 100, and so on. In order to obtain the child 1, it is necessary to suppress these variations. When forming a pattern using a photolithographic technique or the like used in a semiconductor manufacturing process, generally, when there is no boundary layer functioning as an etching stopper, processing by dry etching is better than wet etching, It is easy to increase the processing accuracy. For this reason, the processing of the portion related to the vibration characteristics is preferably performed by wet etching or dry etching in which an etching stopper is formed.
The vibration characteristics refer to LCR characteristics when the vibrator is represented by a general equivalent circuit, vibration frequencies determined by the characteristics, and the like.
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the vibrator 1 according to the first embodiment will be described.

図2(a)〜(f)は、主だった製造工程における振動子1のA−A断面概略図(図1(a))、およびB−B断面概略図である。
図2(a):まず、シリコン基板10を準備し、シリコン基板10の主面(図において上方)に第1層としての酸化シリコン層11をCVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより積層して形成する。
図2(b):次に、酸化シリコン層11をパターニングして空隙形成部11pを形成する。パターニングは、半導体製造工程で一般に使われるフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって行なうことができる。また、ここで形成される空隙形成部11pは、後述する工程において空隙部90を形成する抜き型として機能する。空隙形成部11pの形成は、振動特性に係わる部分の加工であるため、加工寸法のばらつきを抑える必要がある。そのため、ドライエッチングなど、ばらつきを低減できる方法によって行なう。
図2(c):次に、シリコン基板10および空隙形成部11pを覆うように第2層(半導体層)としてのポリシリコン層12をCVD法などにより積層する。ポリシリコン層12は、後述する工程においてパターニングし、支持部100、振動部300などが形成される。
2A to 2F are an AA cross-sectional schematic diagram (FIG. 1A) and a BB cross-sectional schematic diagram of the vibrator 1 in the main manufacturing process.
FIG. 2A: First, a silicon substrate 10 is prepared, and a silicon oxide layer 11 as a first layer is formed on the main surface (upper side in the drawing) by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. To do.
FIG. 2B: Next, the silicon oxide layer 11 is patterned to form a gap forming portion 11p. The patterning can be performed by a photolithography technique and an etching technique generally used in a semiconductor manufacturing process. Further, the gap forming portion 11p formed here functions as a die for forming the gap portion 90 in a process described later. Since the formation of the air gap forming portion 11p is processing of a portion related to vibration characteristics, it is necessary to suppress variations in processing dimensions. Therefore, it is performed by a method that can reduce variations, such as dry etching.
FIG. 2C: Next, a polysilicon layer 12 as a second layer (semiconductor layer) is laminated by a CVD method or the like so as to cover the silicon substrate 10 and the gap forming portion 11p. The polysilicon layer 12 is patterned in a process described later to form the support part 100, the vibration part 300, and the like.

図2(d):次に、ポリシリコン層12に積層するように、駆動部200を形成する。具体的には、ポリシリコン層12の上に絶縁層203、電極201a、圧電体層202、電極201bを順次形成する。また、駆動部200の位置は、シリコン基板10の上からシリコン基板10を平面視したときに、空隙形成部11pに重なる領域に形成する。
絶縁層203は、熱酸化法、CVD法、スパッタリング法などにより積層して形成する。絶縁層203は、パターニングして、上述した駆動部200の最下層を構成する形状となるように形成する。
電極201aは、絶縁層203の上に、蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。電極201aは、パターニングして、上述した駆動部200を構成する形状を有するように形成する。
圧電体層202は、蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、CVD法などの種々の方法で形成することができる。圧電体層202は、パターニングして、上述した駆動部200を構成する形状を有するように形成する。
電極201bは、圧電体層202の上に、蒸着法、スパッタリング法などを用いて形成することができる。電極201bは、パターニングして、上述した駆動部200を構成する形状を有するように形成する。
FIG. 2D: Next, the drive unit 200 is formed so as to be stacked on the polysilicon layer 12. Specifically, the insulating layer 203, the electrode 201a, the piezoelectric layer 202, and the electrode 201b are sequentially formed on the polysilicon layer 12. Further, the position of the driving unit 200 is formed in a region that overlaps the gap forming portion 11p when the silicon substrate 10 is viewed from above the silicon substrate 10.
The insulating layer 203 is formed by being stacked by a thermal oxidation method, a CVD method, a sputtering method, or the like. The insulating layer 203 is patterned so as to have a shape constituting the lowermost layer of the driving unit 200 described above.
The electrode 201a can be formed over the insulating layer 203 by vapor deposition, sputtering, or the like. The electrode 201a is formed by patterning so as to have a shape that constitutes the drive unit 200 described above.
The piezoelectric layer 202 can be formed by various methods such as vapor deposition, sputtering, laser ablation, and CVD. The piezoelectric layer 202 is formed by patterning so as to have the shape constituting the driving unit 200 described above.
The electrode 201b can be formed on the piezoelectric layer 202 by vapor deposition, sputtering, or the like. The electrode 201b is formed by patterning so as to have a shape that constitutes the drive unit 200 described above.

なお、駆動部200を形成するための各層のパターニングは、上記のように各層の形成に引き続いて個別に行なっても良いが、各層を積層させた後に合わせてパターニングを行なっても良い。また、ポリシリコン層12の上に電極201aと電気的に絶縁するための絶縁層203を設けているが、ポリシリコン層12が充分高抵抗に形成されている場合や、第2層がポリシリコン層12ではなく、何らかの絶縁材料で構成されている場合などにおいては、絶縁層203を省くことができる。   Note that the patterning of each layer for forming the driving unit 200 may be performed individually following the formation of each layer as described above, or may be performed after the layers are stacked. In addition, the insulating layer 203 for electrically insulating the electrode 201a is provided on the polysilicon layer 12. However, when the polysilicon layer 12 is formed with a sufficiently high resistance, the second layer is formed of polysilicon. In the case where the insulating layer 203 is not the layer 12 but made of some insulating material, the insulating layer 203 can be omitted.

図2(e):次に、ポリシリコン層12をパターニングして、支持部100と、支持部100から延出し駆動部200が積層された振動部300と、を形成し、空隙形成部11pの一部を露出させる。ここでのパターニングは、支持部100や振動部300などの形状を決定する振動特性に係わる部分の加工であるため、これらのばらつきを抑える必要がある。そのため、ドライエッチングなど、ばらつきを低減できる方法によって行なう。   FIG. 2E: Next, the polysilicon layer 12 is patterned to form the support part 100 and the vibration part 300 in which the driving part 200 extending from the support part 100 is laminated, and the gap forming part 11p. Expose part. Since the patterning here is processing of a portion related to vibration characteristics that determines the shape of the support portion 100, the vibration portion 300, and the like, it is necessary to suppress these variations. Therefore, it is performed by a method that can reduce variations, such as dry etching.

図2(f):次に、空隙形成部11pを除去し、振動部300とシリコン基板10との間に空隙部90を形成する。具体的には、シリコン基板10およびポリシリコン層12をエッチングストッパーとして、ウェットエッチングにより空隙形成部11pを除去する。ウェットエッチングには、エッチング液として、例えば、フッ化水素酸などを用いることができる。   FIG. 2 (f): Next, the gap forming part 11 p is removed, and a gap part 90 is formed between the vibrating part 300 and the silicon substrate 10. Specifically, the gap forming portion 11p is removed by wet etching using the silicon substrate 10 and the polysilicon layer 12 as an etching stopper. For wet etching, for example, hydrofluoric acid or the like can be used as an etchant.

以上説明した製造工程により、振動子1を形成することができる。なお、上記の製造工程の説明では、電極201a,201bへの配線、駆動回路および半導体回路などを形成する工程についての説明を省いている。   The vibrator 1 can be formed by the manufacturing process described above. In the description of the above manufacturing process, the description of the process of forming the wiring to the electrodes 201a and 201b, the drive circuit, the semiconductor circuit, and the like is omitted.

以上述べたように、本実施形態による振動子の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
シリコン基板10の一方の主面に形成された酸化シリコン層11(第1層)をパターニングすることで空隙形成部11pが形成され、空隙形成部11pを覆う部分を含むポリシリコン層12(第2層)をパターニングすることで振動子1の平面形状が作られる。振動子1は、支持部100と、支持部100から延出し駆動部200が積層された振動部300とを含み構成され、空隙形成部11pを除去することによって、シリコン基板10との間に空隙部90を有する振動部300が形成される。つまり、空隙形成部11pは、空隙部90を形成する抜き型として機能するため、加工精度の高い空隙形成部11pをパターニングしておくことで、空隙部90を精度良く形成することができ、製造工程における空隙部90の寸法ばらつきを低減することができる。具体的には、空隙部90を形成するためのエッチング工程は、空隙形成部11pを除去するエッチング処理であれば良く、ポリシリコン層12をストッパーとしたウェットエッチングで簡便に行なうことができる。従って、本実施形態による振動子の製造方法によれば、エッチング液の濃度、温度、エッチング時間などの管理を厳格に行なう必要がなく、より高精度の振動子を安定して簡便に製造することができる。
As described above, according to the method for manufacturing a vibrator according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
By patterning the silicon oxide layer 11 (first layer) formed on one main surface of the silicon substrate 10, a void forming portion 11p is formed, and a polysilicon layer 12 (second layer) including a portion covering the void forming portion 11p is formed. The planar shape of the vibrator 1 is created by patterning the layer. The vibrator 1 includes a support part 100 and a vibration part 300 in which a driving part 200 extending from the support part 100 is laminated. A gap is formed between the vibrator 1 and the silicon substrate 10 by removing the gap forming part 11p. A vibrating part 300 having a part 90 is formed. That is, since the gap forming portion 11p functions as a punching die for forming the gap portion 90, the gap portion 90 can be formed with high accuracy by patterning the gap forming portion 11p with high processing accuracy. It is possible to reduce the dimensional variation of the gap 90 in the process. Specifically, the etching process for forming the gap portion 90 may be an etching process for removing the gap formation portion 11p, and can be easily performed by wet etching using the polysilicon layer 12 as a stopper. Therefore, according to the method for manufacturing a vibrator according to the present embodiment, it is not necessary to strictly manage the concentration, temperature, etching time, etc. of the etching solution, and a more accurate vibrator can be manufactured stably and easily. Can do.

(実施形態2)
次に、実施形態2に係る振動子2の製造方法の一例について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, an example of a method for manufacturing the vibrator 2 according to the second embodiment will be described. In the description, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図3(a)は、振動子2を模式的に示す平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A断面概略図、図3(c)は、図3(a)のB−B断面概略図である。
振動子2は、空隙形成部11pとシリコン基板10との間に、更に第3層を形成しておき、空隙形成部11pおよび第3層の一部を除去することで、更に深い空隙部を形成することを特徴としている。
振動子2は、図3(b),(c)に示すように、枠状の支持部100とシリコン基板10との間に第3層としての酸化シリコン層13および第4層としての窒化シリコン層14とを有し、空隙部90が酸化シリコン層13および窒化シリコン層14の領域まで及んでいる点を除き、振動子1と同じである。
以下に、実施形態2に係る振動子2の製造方法の一例について説明する。
3A is a plan view schematically showing the vibrator 2, FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A, and FIG. 3C is FIG. FIG.
In the vibrator 2, a third layer is further formed between the gap forming portion 11p and the silicon substrate 10, and a part of the gap forming portion 11p and the third layer is removed to form a deeper gap portion. It is characterized by forming.
As shown in FIGS. 3B and 3C, the vibrator 2 includes a silicon oxide layer 13 as a third layer and a silicon nitride as a fourth layer between the frame-shaped support portion 100 and the silicon substrate 10. The resonator 1 is the same as the vibrator 1 except that the gap 90 extends to the regions of the silicon oxide layer 13 and the silicon nitride layer 14.
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the vibrator 2 according to the second embodiment will be described.

図4(a)〜(g)は、主だった製造工程における振動子2のA−A断面概略図(図3(a))である。
図4(a):まず、シリコン基板10を準備し、シリコン基板10の主面に第3層としての酸化シリコン層13をCVD法などにより積層して形成する。次に、酸化シリコン層13の上に第4層としての窒化シリコン層14をCVD法などにより積層して形成する。
図4(b):次に、窒化シリコン層14をパターニングして中央領域の窒化シリコン層14を除去して酸化シリコン層13が露出する空隙形成窓14hを形成する。空隙形成窓14hを形成する領域は、以降の工程で形成する空隙形成部11pよりやや狭い領域である。パターニングは、半導体製造工程で一般に使われるフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって行なうことができる。次に、酸化シリコン層11(実施形態1における第1層)をCVD法などにより積層して形成する。
図4(c):次に、酸化シリコン層11をパターニングして空隙形成部11pを形成する。空隙形成部11pは、空隙形成窓14hを覆うよう形成する。つまり空隙形成窓14hにおいては、露出した酸化シリコン層13に空隙形成部11pが積層するように形成される。
4A to 4G are schematic cross-sectional views taken along line AA of the vibrator 2 in the main manufacturing process (FIG. 3A).
FIG. 4A: First, a silicon substrate 10 is prepared, and a silicon oxide layer 13 as a third layer is laminated and formed on the main surface of the silicon substrate 10 by a CVD method or the like. Next, a silicon nitride layer 14 as a fourth layer is formed on the silicon oxide layer 13 by a CVD method or the like.
4B: Next, the silicon nitride layer 14 is patterned to remove the silicon nitride layer 14 in the central region, thereby forming a void forming window 14h through which the silicon oxide layer 13 is exposed. The region where the air gap forming window 14h is formed is a region slightly narrower than the air gap forming portion 11p formed in the subsequent steps. The patterning can be performed by a photolithography technique and an etching technique generally used in a semiconductor manufacturing process. Next, the silicon oxide layer 11 (the first layer in the first embodiment) is formed by being stacked by a CVD method or the like.
FIG. 4C: Next, the silicon oxide layer 11 is patterned to form the gap forming portion 11p. The gap forming portion 11p is formed to cover the gap forming window 14h. That is, in the gap forming window 14h, the gap forming portion 11p is formed so as to be laminated on the exposed silicon oxide layer 13.

図4(d)〜(f):次に、実施形態1において図2(c)〜(e)を参照して説明した工程と同様の工程を進める。具体的には、支持部100と、シリコン基板10との間に空隙形成部11pおよび酸化シリコン層13を挟んだ状態で、支持部100から延出し駆動部200が積層された振動部300とを形成する。
図4(g):次に、空隙形成部11pおよび酸化シリコン層13の一部を除去し、振動部300とシリコン基板10との間に空隙部90を形成する。具体的には、シリコン基板10、ポリシリコン層12、および窒化シリコン層14をエッチングストッパーとして、ウェットエッチングにより空隙形成部11pおよび酸化シリコン層13の一部を除去する。ウェットエッチングには、エッチング液として、例えば、フッ化水素酸などを用いることができる。
4D to 4F: Next, the same process as that described with reference to FIGS. 2C to 2E in the first embodiment is performed. Specifically, with the gap forming portion 11p and the silicon oxide layer 13 sandwiched between the support portion 100 and the silicon substrate 10, the vibrating portion 300 extending from the support portion 100 and having the driving portion 200 stacked thereon is provided. Form.
FIG. 4G: Next, a part of the gap forming part 11 p and the silicon oxide layer 13 is removed, and a gap part 90 is formed between the vibrating part 300 and the silicon substrate 10. Specifically, the gap forming portion 11p and the silicon oxide layer 13 are partially removed by wet etching using the silicon substrate 10, the polysilicon layer 12, and the silicon nitride layer 14 as etching stoppers. For wet etching, for example, hydrofluoric acid or the like can be used as an etchant.

なお、酸化シリコン層13のエッチングは、下層のシリコン基板10と上層の窒化シリコン層14とがエッチングストッパーとして働くが、横方向(面方向)にはエッチングストッパーが無い。従って、枠状の支持部100とシリコン基板10との間に酸化シリコン層13が充分に残るようにエッチング時間を設定する必要がある。但し、支持部100下方の酸化シリコン層13の寸法精度は、支持部100や振動部300など振動特性に直接影響を与える部分ではない。そのため、厳格なエッチング管理を必要とはしていない。   In the etching of the silicon oxide layer 13, the lower silicon substrate 10 and the upper silicon nitride layer 14 function as etching stoppers, but there is no etching stopper in the lateral direction (plane direction). Therefore, it is necessary to set the etching time so that the silicon oxide layer 13 remains sufficiently between the frame-shaped support portion 100 and the silicon substrate 10. However, the dimensional accuracy of the silicon oxide layer 13 below the support part 100 is not a part that directly affects the vibration characteristics such as the support part 100 and the vibration part 300. Therefore, strict etching management is not required.

以上説明した製造工程により、振動子2を形成することができる。なお、上記の製造工程の説明では、電極201a,201bへの配線、駆動回路および半導体回路などを形成する工程についての説明を省いている。   The vibrator 2 can be formed by the manufacturing process described above. In the description of the above manufacturing process, the description of the process of forming the wiring to the electrodes 201a and 201b, the drive circuit, the semiconductor circuit, and the like is omitted.

以上述べたように、本実施形態による振動子の製造方法によれば、実施形態1の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
空隙形成部11pおよび酸化シリコン層13の一部を除去することで、振動部300とシリコン基板10との間に空隙部90を形成するため、振動部300とシリコン基板10との空隙の間隔をより大きく構成することができる。その結果、例えば、酸化シリコン層11(第1層)の層厚を充分な厚みに形成することが難しい場合であっても、酸化シリコン層13(第3層)の層厚と合わせて空隙部90を構成することができるため、振動部300に必要なシリコン基板10との空隙の形成をよりフレキシブルに行なうことができる。
As described above, according to the method for manufacturing a vibrator according to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
By removing a part of the air gap forming part 11p and the silicon oxide layer 13, the air gap part 90 is formed between the vibration part 300 and the silicon substrate 10. Therefore, the space of the air gap between the vibration part 300 and the silicon substrate 10 is reduced. It can be configured larger. As a result, for example, even when it is difficult to form the silicon oxide layer 11 (first layer) with a sufficient thickness, the void portion is combined with the layer thickness of the silicon oxide layer 13 (third layer). 90 can be configured, so that the gap between the vibration part 300 and the silicon substrate 10 can be formed more flexibly.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below. Here, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(変形例1)
図5(a)は、振動子1の駆動部200および振動部300を示す断面概略図、図5(b)は、変形例1に係る振動子の駆動部および振動部を示す断面概略図である。いずれも、図1(a)に示すA−A方向の断面概略図である。
実施形態1,2の製造方法では、図1(b)、図3(b)または図5(a)に示すように、駆動部200は、振動部300の上に絶縁層203、電極201a、圧電体層202、電極201bを順次積層して形成するとして説明したが、この構成に限定するものではなく、振動部300に所望の振動を発生させる電界が圧電体層202に加えられる構成であれば良い。
例えば、シリコン基板10の主面と平行な方向、つまり図5(a)に図示する矢印の方向に振動部300を振動させる場合には、振動子1において、第1駆動部200aおよび第2駆動部200bには、図示するような極性(+,−)の関係で交流電界を印加する。
(Modification 1)
5A is a schematic cross-sectional view showing the drive unit 200 and the vibration unit 300 of the vibrator 1, and FIG. 5B is a schematic cross-sectional view showing the drive unit and the vibration part of the vibrator according to the first modification. is there. Both are schematic cross-sectional views in the AA direction shown in FIG.
In the manufacturing methods of the first and second embodiments, as shown in FIG. 1B, FIG. 3B, or FIG. 5A, the driving unit 200 includes the insulating layer 203, the electrode 201a, Although it has been described that the piezoelectric layer 202 and the electrode 201b are sequentially stacked, the present invention is not limited to this configuration, and any configuration in which an electric field that generates a desired vibration in the vibration unit 300 is applied to the piezoelectric layer 202 is possible. It ’s fine.
For example, in the case where the vibration unit 300 is vibrated in a direction parallel to the main surface of the silicon substrate 10, that is, in the direction of the arrow illustrated in FIG. 5A, the first drive unit 200 a and the second drive are performed in the vibrator 1. An alternating electric field is applied to the part 200b in the relationship of polarity (+, −) as shown.

変形例1に係る振動子(図5(b))は、駆動部200vおよび振動部300を含み構成されている。
駆動部200vは、一対の駆動部200av,200bvからなり、振動部300の上に圧電体層202、電極201(201av,201bv)を順次積層して形成されている。振動部300を構成するポリシリコン層12が導電性を有する場合、振動部300と駆動部200av,200bvのそれぞれの圧電体層202との界面は、電極201avと電極201bvの電位の中間の電位となる。従って、図示するような極性の関係で交流電界を印加することで、振動子1と同様に図5(b)に図示する矢印の方向に振動部300を振動させることができる。なお、図5(b)では、振動部300を接地電位に接続しているが、必ずしも接地電位に接続される必要は無い。
The vibrator according to the first modification (FIG. 5B) includes the drive unit 200v and the vibration unit 300.
The drive unit 200v includes a pair of drive units 200av and 200bv, and is formed by sequentially laminating a piezoelectric layer 202 and electrodes 201 (201av and 201bv) on the vibration unit 300. When the polysilicon layer 12 constituting the vibration unit 300 has conductivity, the interface between the vibration unit 300 and the piezoelectric layers 202 of the drive units 200av and 200bv is an intermediate potential between the electrode 201av and the electrode 201bv. Become. Therefore, by applying an alternating electric field with the polarity relationship shown in the figure, the vibrating unit 300 can be vibrated in the direction of the arrow shown in FIG. In FIG. 5B, the vibration unit 300 is connected to the ground potential, but it is not necessarily connected to the ground potential.

本変形例のように、圧電体層202が、第2層としてのポリシリコン層12と電極201との間に挟まれる構成で製造しても良い。このようにすることで、ポリシリコン層12を対向電極とした駆動部を構成することができ、上述した実施形態での効果に加えて、より簡便に振動子を構成することができる。   As in this modification, the piezoelectric layer 202 may be manufactured so as to be sandwiched between the polysilicon layer 12 as the second layer and the electrode 201. By doing in this way, the drive part which used the polysilicon layer 12 as a counter electrode can be comprised, and in addition to the effect in embodiment mentioned above, a vibrator | oscillator can be comprised more simply.

(変形例2)
図6(a),(b)は、変形例2に係る振動子の駆動部および振動部を示す断面概略図である。いずれも、図1(a)に示すA−A方向の断面概略図である。
実施形態1の製造方法では、図1(a),(b)に示すように駆動部200は、第1駆動部200aと第2駆動部200bとの1対の駆動部から構成されると説明したが、この構成に限定するものではなく、例えば、図6(a),(b)に示すように1つ(1組の電極および圧電体層)の駆動部からなる構成で製造しても良い。
(Modification 2)
6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating a drive unit and a vibration unit of a vibrator according to the second modification. Both are schematic cross-sectional views in the AA direction shown in FIG.
In the manufacturing method according to the first embodiment, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the driving unit 200 is configured by a pair of driving units including a first driving unit 200 a and a second driving unit 200 b. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), it may be manufactured with a configuration including one drive unit (one set of electrodes and a piezoelectric layer). good.

図6(a)に示す例では、駆動部200saは、第1電極としての電極201a、第2電極としての電極201b、圧電体層202などからなり、振動部300の上に電極201a、圧電体層202、電極201bを順次積層して形成している。図6(a)では、振動部300との間に絶縁層203を形成していないが、必要に応じ絶縁層203を形成しても良い。圧電体層202は、電極201aと電極201bから圧電体層202に駆動電界(交流電界)がかけられることによって変形し、振動部300を図に示す矢印の方向に振動させる。
図6(b)に示す例では、駆動部200sbは、第2電極としての電極201b、圧電体層202などからなり、振動部300の上に圧電体層202、電極201bを順次積層して形成している。振動部300を構成するポリシリコン層12は導電性を有し、圧電体層202は、電極201bと振動部300から圧電体層202に駆動電界(交流電界)がかけられることによって変形し、振動部300を図に示す矢印の方向に振動させる。
本変形例のような振動子であっても、上述した実施形態での効果が得られる振動子の製造方法を提供することができる。
In the example shown in FIG. 6A, the drive unit 200sa includes an electrode 201a as a first electrode, an electrode 201b as a second electrode, a piezoelectric layer 202, and the like. The layer 202 and the electrode 201b are sequentially stacked. In FIG. 6A, the insulating layer 203 is not formed between the vibrating portion 300, but the insulating layer 203 may be formed as necessary. The piezoelectric layer 202 is deformed by applying a drive electric field (AC electric field) to the piezoelectric layer 202 from the electrodes 201a and 201b, and vibrates the vibration unit 300 in the direction of the arrow shown in the drawing.
In the example shown in FIG. 6B, the drive unit 200sb includes the electrode 201b as the second electrode, the piezoelectric layer 202, and the like, and is formed by sequentially stacking the piezoelectric layer 202 and the electrode 201b on the vibration unit 300. doing. The polysilicon layer 12 constituting the vibration part 300 has conductivity, and the piezoelectric layer 202 is deformed by applying a driving electric field (alternating current electric field) to the piezoelectric layer 202 from the electrode 201b and the vibration part 300 and vibrates. The part 300 is vibrated in the direction of the arrow shown in the figure.
Even with the vibrator as in this modification, it is possible to provide a vibrator manufacturing method that can achieve the effects of the above-described embodiments.

1,2…振動子、10…シリコン基板、11…酸化シリコン層、11p…空隙形成部、12…ポリシリコン層、13…酸化シリコン層、14…窒化シリコン層、14h…空隙形成窓、90…空隙部、100…支持部、200…駆動部、200a…第1駆動部、200b…第2駆動部、201,201a,201b…電極、202…圧電体層、203…絶縁層、300…振動部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Vibrator, 10 ... Silicon substrate, 11 ... Silicon oxide layer, 11p ... Air gap formation part, 12 ... Polysilicon layer, 13 ... Silicon oxide layer, 14 ... Silicon nitride layer, 14h ... Air gap formation window, 90 ... Gap part, 100 ... support part, 200 ... drive part, 200a ... first drive part, 200b ... second drive part, 201, 201a, 201b ... electrode, 202 ... piezoelectric layer, 203 ... insulating layer, 300 ... vibration part .

Claims (9)

基板の一方の主面上に第1層を形成する工程と、
前記第1層をパターニングして空隙形成部を形成する工程と、
前記基板の前記一方の主面上に、少なくとも前記空隙形成部の一部を覆うように第2層を形成する工程と、
記基板の平面視で、前記空隙形成部と前記第2層とが重なる領域少なくとも一部と重っており、かつ前記第2層上に少なくとも第1電極、第2電極、および前記第1電極と前記第2電極との間に配置されている圧電体層を備えた駆動部を形成する工程と、
前記第2層をパターニングして、前記基板の前記一方の主面に接続している支持部と、前記支持部から延出していて前記駆動部が積層されている振動部と、を形成する工程と、
前記空隙形成部を除去し、前記振動部と前記基板との間に空隙部を形成する工程と、を含むことを特徴とする振動子の製造方法。
Forming a first layer on one main surface of the substrate;
Patterning the first layer to form a void forming portion;
Wherein on one major surface of the substrate, forming a second layer so as to cover at least a portion of said gap forming portion,
In a plan view of a prior SL substrate, at least a portion is heavy Do Tsu and before Symbol least a first electrode on the second layer regions and the gap forming portion and said second layer overlaps the second electrode, and Forming a drive unit including a piezoelectric layer disposed between the first electrode and the second electrode ;
Patterning the second layer, forming a supporting portion connected to the one main surface of the substrate, and a vibration unit for the drive unit is laminated not extend from the support portion When,
Removing the gap forming portion, and forming a gap portion between the vibrating portion and the substrate.
前記第1層が酸化物層であり、前記第2層が半導体層であることを特徴とする請求項1に記載の振動子の製造方法。   The method for manufacturing a vibrator according to claim 1, wherein the first layer is an oxide layer, and the second layer is a semiconductor layer. 前記第1層を形成する工程の前に前記基板の前記一方の主面上に第3層を形成する工程と、
前記第3層上に第4層を積層する工程と、
前記第4層をパターニングして、前記第3層の一部を露出させる工程と、を更に含み、
その後、前記第1層を形成する工程にて前記第1層を、前記第4層および前記露出された前記第3層上に積層し、
前記空隙形成部を形成する工程にて前記基板を平面視で、前記空隙形成部を、少なくとも前記露出された前記第3層の一部に重なる領域に形成し、
前記空隙形成部および前記第3層の一部を除去し、前記振動部と前記基板との間に前記空隙部を形成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動子の製造方法。
Forming a third layer wherein on one major surface of the substrate before the step of forming the first layer,
Laminating a fourth layer on the third layer;
Patterning the fourth layer to expose a portion of the third layer;
Thereafter, the first layer in the step of forming the first layer, laminated on the fourth layer and the exposed third layer on,
Wherein said substrate in a plan view at the step of forming the gap forming portion, the gap forming portion, is formed in a region overlapping at least a portion of the exposed third layer,
The gap forming portions and removing a portion of the third layer, the oscillator according to claim 1 or claim 2, characterized in that to form the air gap between the vibrating portion and the substrate Production method.
前記第3層が酸化物層であり、前記第4層が窒化物層であることを特徴とする請求項3に記載の振動子の製造方法。   The method for manufacturing a vibrator according to claim 3, wherein the third layer is an oxide layer, and the fourth layer is a nitride layer. 前記第2層を形成する工程の後であり、かつ前記駆動部を形成する工程の前に前記第2層上に絶縁膜を形成し、
前記駆動部を形成する工程にて前記絶縁膜上に前記駆動部を形成することを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の振動子の製造方法。
An insulating film is formed on the second layer after the step of forming the second layer and before the step of forming the driving unit ;
Method for manufacturing a vibrator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to form the driving portion on the insulating film at the step of forming the driving unit.
基板の一方の主面上に第1層を形成する工程と、  Forming a first layer on one main surface of the substrate;
前記第1層をパターニングして空隙形成部を形成する工程と、  Patterning the first layer to form a void forming portion;
前記基板の前記一方の主面上に、少なくとも前記空隙形成部の一部を覆うように第2層を形成する工程と、  Forming a second layer on the one main surface of the substrate so as to cover at least a part of the gap forming portion;
前記基板の平面視で、前記空隙形成部と前記第2層とが重なる領域の少なくとも一部と重なっており、かつ前記第2層上に圧電体層を形成すると共に、少なくとも第1電極、および第2電極が前記圧電体層上に配置されている駆動部を形成する工程と、  In plan view of the substrate, overlaps at least a part of a region where the gap forming portion and the second layer overlap, and forms a piezoelectric layer on the second layer, and at least the first electrode, and Forming a driving unit in which a second electrode is disposed on the piezoelectric layer;
前記第2層をパターニングして、前記基板の一方の主面に接続している支持部と、前記支持部から延出していて前記駆動部が積層されている振動部と、を形成する工程と、  Patterning the second layer to form a support part connected to one main surface of the substrate and a vibration part extending from the support part and laminating the drive part; ,
前記空隙形成部を除去し、前記振動部と前記基板との間に空隙部を形成する工程と、を含むことを特徴とする振動子の製造方法。  Removing the gap forming portion, and forming a gap portion between the vibrating portion and the substrate.
前記第1層が酸化物層であり、前記第2層が半導体層であることを特徴とする請求項6に記載の振動子の製造方法。  The method for manufacturing a vibrator according to claim 6, wherein the first layer is an oxide layer and the second layer is a semiconductor layer. 前記基板の前記一方の主面上に第3層を形成する工程と、  Forming a third layer on the one main surface of the substrate;
前記第3層上に第4層を積層する工程と、  Laminating a fourth layer on the third layer;
前記第4層をパターニングして、前記第3層の一部を露出させる工程と、を更に含み、  Patterning the fourth layer to expose a portion of the third layer;
前記第1層を、前記第4層および露出された前記第3層上に積層し、  Laminating the first layer on the fourth layer and the exposed third layer;
前記基板を平面視で、前記空隙形成部を、少なくとも露出された前記第3層の一部に重なる領域に形成し、  Forming the gap forming portion in a region overlapping at least a part of the exposed third layer in plan view of the substrate;
前記空隙形成部および前記第3層の一部を除去し、前記振動部と前記基板との間に前記空隙部を形成することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の振動子の製造方法。  8. The vibrator according to claim 6, wherein a part of the gap forming part and the third layer is removed, and the gap part is formed between the vibrating part and the substrate. Production method.
前記第3層が酸化物層であり、前記第4層が窒化物層であることを特徴とする請求項8に記載の振動子の製造方法。  The method for manufacturing a vibrator according to claim 8, wherein the third layer is an oxide layer, and the fourth layer is a nitride layer.
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