具体实施方式

以下，根据附图所示的实施方式，对本应用例的振动器件、电子设备以及移动体进行详细说明。

＜第1实施方式＞

图1是示出第1实施方式的振动器件的剖视图。图2是示出图1的振动器件具有的振动片以及电路元件的俯视图。图3是示出图1的振动器件的电路结构的框图。另外，图1是图2中的A-A线剖视图。另外，为了便于说明，在图1以及图2中，将相互正交的3个轴示为X轴、Y轴以及Z轴。另外，也将Z轴的箭头前端侧称为“上”，将基端侧称为“下”。另外，也将各轴的箭头前端侧称为“正侧”，将基端侧称为“负侧”。另外，将沿着半导体基板5的厚度方向即Z轴的俯视简称为“俯视”。

图1所示的振动器件1例如被用作振荡器。但是，振动器件1也可以用作振荡器以外的设备，例如加速度传感器、角速度传感器等各种传感器。本实施方式的振动器件1是温度补偿型石英振荡器(TCXO)，如图1所示，该振动器件1具有：封装2，其在内部具有收纳空间S；以及振动片9和电路元件8，它们被收纳在收纳空间S中。另外，封装2具有半导体电路基板4、以及与半导体电路基板4的上表面接合的盖3。

[半导体电路基板4]

如图1所示，半导体电路基板4具有半导体基板5和设置在半导体基板5上的电路6。另外，半导体基板5是硅基板。特别地，在本实施方式中，半导体基板5是具有P型导电性的P型硅基板，基板电位为地。但是，半导体基板5也可以是硅基板以外的半导体基板，例如由锗、砷化镓、砷化镓磷、氮化镓、碳化硅等构成的各种半导体基板。另外，半导体基板5也可以是具有N型导电性的N型硅基板。

半导体基板5是具有作为第1面的上表面51和位于上表面51的相反侧的作为第2面的下表面52的板状。另外，半导体基板5在其表面形成有绝缘膜50。绝缘膜50由氧化硅(SiO₂)构成，例如通过对半导体基板5的表面进行热氧化而形成。另外，在半导体基板5的下表面52设置有与振动片9电连接的电路6。通过在半导体基板5上设置电路6，能够有效利用半导体基板5的空间。

另外，在以下的说明中，“配置在上表面51”是指，配置在上表面51侧，是除了直接配置于上表面51的情况之外还包括配置在与上表面51分离的位置的情况的概念。下表面52也同样如此。

在半导体基板5的下表面52设置有将绝缘层61、布线层62、绝缘层63、钝化膜64以及端子层65层叠而得到的层叠体60。并且，经由布线层62所包含的布线，形成于下表面52的作为半导体元件的未图示的多个有源元件进行电连接而构成电路6。即，电路6与半导体基板5一体形成。另外，在端子层65形成有多个端子651，多个端子651例如包括与电源连接的端子、与地连接的端子、从电路6输出信号的端子等。绝缘层61、63由氧化硅(SiO₂)构成，布线层62及端子层65由铝(Al)、铜(Cu)、导电性的多晶硅、钨(W)等导电性材料构成，钝化膜64由聚酰胺等树脂材料构成。但是，这些各部的构成材料没有特别限定。

另外，在图示的结构中，在层叠体60中包含1个布线层62，但不限于此，也可以隔着绝缘层63层叠多个布线层62。即，在绝缘层61和钝化膜64之间，布线层62和绝缘层63可以交替地层叠多次。

另外，如图1所示，在半导体基板5上形成有在厚度方向上贯通半导体基板5的多个贯通孔53。在这些贯通孔53内填充导电性材料，形成贯通电极530。并且，如图1和图2所示，在半导体基板5的上表面51设有：将振动片9和电路元件8电连接的一对布线71、72；以及将电路元件8和贯通电极530电连接的多个布线73。由此，通过布线71、72、73以及贯通电极530，将振动片9、电路元件8以及电路6相互电连接。

此外，如图1及图2所示，在半导体基板5的上表面51设有用于与盖3接合的接合层75。另外，接合层75沿着半导体基板5的外缘设置。另外，在与接合层75重叠的部分，从上表面51除去绝缘膜50。但不限于此，也可以不从上表面51除去绝缘膜50。即，也可以在绝缘膜50上设置接合层75。

[振动片9]

如图2所示，振动片9具有振动基板91和配置于振动基板91的表面的电极。振动基板91具有厚度剪切振动模式，在本实施方式中，由AT切石英基板形成。AT切石英基板具有三次频率温度特性，因此，成为具有优异温度特性的振动片9。另外，电极包括：配置在振动基板91的上表面的激励电极921；与激励电极921相对地配置在下表面的激励电极92；配置在振动基板91的下表面的一对端子923、924；将端子923与激励电极921电连接的布线925；以及将端子924与激励电极922电连接的布线926。

另外，振动片9的结构不限于上述结构。例如，振动片9可以是被激励电极921、922夹着的振动区域从其周围突出的台面型，相反，也可以是振动区域从其周围凹陷的倒台面型。另外，也可以实施对振动基板91的周围进行磨削的斜面加工、将上表面及下表面形成为凸曲面的凸面加工。

并且，振动片9不限于以厚度剪切振动模式进行振动，例如，也可以是多个振动臂在面内方向上进行弯曲振动的振动片。即，振动基板91不限于由AT切石英基板形成，也可以由AT切石英基板以外的石英基板，例如X切石英基板、Y切石英基板、Z切石英基板、BT切石英基板、SC切石英基板、ST切石英基板等形成。并且，在本实施方式中，振动基板91由石英构成，但是不限于此，例如也可以由铌酸锂、钽酸锂、四硼酸锂、硅酸镓镧、铌酸钾、磷酸镓等压电单晶体构成，也可以由这些以外的压电单晶体构成。此外，振动片9不限于压电驱动型的振动片，也可以是使用静电力的静电驱动型的振动片。

这样的振动片9通过导电性的接合部件B1、B2固定于一对布线71、72。另外，接合部件B1将布线71和端子923电连接，接合部件B2将布线72和端子924电连接。由此，振动片9与电路元件8电连接。

另外，接合部件B1、B2只要兼具导电性和接合性，则没有特别限定，例如可以使用金凸块、银凸块、铜凸块、焊料凸块等各种金属凸块、在聚酰亚胺类、环氧类、硅酮类、丙烯酸类的各种粘接剂中分散银填料等导电性填料而得到的导电性粘接剂等。如果使用前者的金属凸块作为接合部件B1、B2，则能够抑制从接合部件B1、B2产生气体，能够有效地抑制收纳空间S的环境变化，特别是压力的上升。另一方面，当使用后者的导电性粘接剂作为接合部件B1、B2时，接合部件B1、B2比金属凸块软，不易从封装2向振动片9传递应力。

[电路元件8]

如图1及图2所示，电路元件8与半导体电路基板4分体构成，配置在半导体基板5的上表面51。另外，电路元件8具有半导体基板801和形成在半导体基板801的下表面侧的电路部802。电路部802的结构与上述电路6相同，在半导体基板801的下表面形成有未图示的多个有源元件，这些有源元件经由层叠在下表面的未图示的布线电连接。另外，在电路部802的下表面设有用于将电路部802与外部电连接的多个端子803。

而且，电路元件8经由多个导电性接合部件B3固定在半导体基板5的上表面51。并且，通过接合部件B3，某个端子803与布线71电连接，某个端子803与布线72电连接，某个端子803与布线73电连接。由此，振动片9、电路元件8和电路6彼此电连接。另外，接合部件B3只要兼具导电性和接合性，则没有特别限定，例如可以使用与上述接合部件B1、B2相同的部件。

另外，在电路元件8的电路部802中设有作为温度检测元件的温度传感器81和振荡电路82。振荡电路82具有这样的功能：使振动片9振荡，根据温度传感器81的检测温度生成温度补偿后的振荡信号。即，振荡电路82具有：振荡电路部821，其与振动片9电连接，对振动片9的输出信号进行放大，将放大后的信号反馈给振动片9，使振动片9振荡；温度补偿电路部822，其根据从温度传感器81输出的温度信息进行温度补偿，以使输出信号的频率变动小于振动片9自身的频率温度特性。这样，通过具备温度补偿电路部822，振荡电路82的温度特性提高。

但是，也可以省略温度传感器81和温度补偿电路部822。即，振动器件1也可以不是温度补偿型石英振荡器。另外，除了温度补偿电路部822之外，例如也可以在电路元件8中加入带隙基准电路、电源调节器电路等。由此，在电路6侧需要的有源元件减少，所以，能够实现制造成本的削减。

振荡电路82例如可以使用皮尔斯振荡电路、Inverter型振荡电路、考毕兹振荡电路、哈特雷振荡电路等振荡电路。振荡电路82具有的温度补偿电路部822例如可以通过调整与振荡电路部821连接的可变电容电路的电容来调整振荡电路部821的振荡频率，振荡电路部821的输出信号的频率也可以通过PLL电路、直接数字合成电路进行调整。

如上所述，包含振荡电路82的电路元件8与振动片9一起配置在上表面51，并且，经由配置在半导体基板5的上表面51的布线71、72与振动片9电连接。因此，与以往那样经由贯通电极将电路元件8和振动片9电连接的情况相比，能够充分抑制布线71、72的厚度和长度，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得足够小。因此，能够将振荡电路82的CI(晶体阻抗)值抑制得足够小，能够具有较高的振荡裕度。因此，能够有效地抑制振动器件1的振荡特性的劣化。

特别是，电路元件8与振动片9并排配置在半导体基板5的上表面51。在本实施方式中，电路元件8和振动片9沿着X轴排列配置。在俯视时，电路元件8被配置成不与振动片9重叠。通过这样配置电路元件8，能够实现振动器件1的薄型化。但不限于此，例如，电路元件8的一部分也可以与振动片9重叠。

并且，振动片9在电路元件8侧的端部即X轴正侧的端部，经由接合部件B1、B2固定在半导体基板5上，并且与布线71、72电连接。即，电路元件8相对于振动片9配置在振动片9的固定端侧、即经由接合部件B1、B2固定在半导体基板5上的端侧。由此，与其他配置、例如在振动片9的自由端侧配置电路元件8的情况相比，能够缩短将电路元件8和振动片9电连接的布线71、72的布线长度。因此，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得更小。因此，能够将振荡电路82的CI值抑制得更小，能够具有更高的振荡裕度。因此，能够更有效地抑制振动器件1的振荡特性的劣化。但不限于此，例如也可以是，振动片9在与电路元件8相反的一侧的端部即X轴方向负侧的端部，经由接合部件B1、B2固定在半导体基板5上，并且与布线71、72电连接。

[电路6]

返回半导体电路基板4的说明，如图3所示，电路6包括对振荡电路82的输出信号进行处理的处理电路66。而且，处理电路66包含作为相位同步电路的分数N-PLL(PhaseLocked Loop)电路67和输出电路68。

作为分数分频PLL电路的分数N-PLL电路67是能够通过切换整数分频比并且平均地设置分数(小数)分频比来设置分数分频比的PLL电路。由此，能够基于振荡电路82的输出信号生成并输出任意频率的信号。然后，从分数N-PLL电路67输出的信号经过输出电路68从规定的端子651输出。

特别是，根据分数N-PLL电路67，还能够发挥如下效果。在一般的振荡器中，在将振动片收纳在封装内后，通过激光照射去除振动片的电极的一部分来进行振动片的频率调整。但是，在振动器件1中，盖3由硅构成，在将振动片9收纳到封装2后，难以对振动片9照射激光，存在难以调整振动片9的频率的情况。即使在这种情况下，只要具有分数N-PLL电路67，就可以从该电路输出任意频率的信号。

另外，分频N-PLL电路67具有输入从振荡电路82输出的基准频率信号的相位比较器671、电荷泵电路675、低通滤波器672、输入来自低通滤波器672的直流信号的压控振荡器673、输入从压控振荡器673输出的频率信号的分频器674，由分频器674分频后的频率信号输入到相位比较器671。相位比较器671检测基准频率信号和分频后的频率信号之间的相位差，将检测结果作为脉冲电压输出到电荷泵电路675。电荷泵电路675将相位比较器671输出的脉冲电压转换为电流，输出到低通滤波器672。在低通滤波器672中，从来自电荷泵电路675的输出信号中去除高频成分，转换为电压，作为控制压控振荡器673的直流信号输出。分频器674通过切换整数的分频比而以时间平均方式设置分数的分频比，由此，能够实现分数分频。另外，压控振荡器673例如可以使用具有电感器和电容器的LC振荡电路。

[盖3]

盖3与半导体基板5同样是硅基板。由此，半导体基板5与盖3的线膨胀系数相等，从而成为抑制了由热膨胀引起的热应力的产生、具有优异振动特性的振动器件1。另外，由于能够通过半导体工艺而形成振动器件1，因此，能够高精度地制造振动器件1，并且能够实现其小型化。但是，盖3没有特别限定，也可以是硅以外的半导体基板，例如由锗、砷化镓、砷化镓磷、氮化镓、碳化硅等构成的基板。

如图1所示，盖3具有有底的凹部31，凹部31在盖3的下表面30开口，在内部收纳振动片9。并且，盖3在其下表面30经由接合层75与半导体基板5的上表面51接合。由此，在盖3与半导体基板5之间形成收纳振动片9的收纳空间S。收纳空间S为气密，处于减压状态，优选处于更接近真空的状态。由此，振动片9的振荡特性提高。但是，收纳空间S的气氛没有特别限定，例如可以是封入氮或Ar等惰性气体的气氛，也可以不是减压状态而是大气压状态或加压状态。

以上，对振动器件1进行了说明。如上所述，这种振动器件1具有：半导体基板5，其具有作为第1面的上表面51以及位于与上表面51相反的一侧的作为第2面的下表面52；振动片9，其配置在上表面51；电路元件8，其配置在上表面51，包含振荡电路82；布线71、72，其配置在上表面51，将振动片9和振荡电路82电连接；处理电路66，其配置在下表面52，对振荡电路82的输出信号进行处理；贯通电极530，其贯通半导体基板5，将振荡电路82和处理电路66电连接。这样，将振动片9和电路元件8配置在上表面51，经由配置在上表面51的布线71、72将它们电连接。由此，与以往那样经由贯通电极将电路元件8和振动片9电连接的情况相比，能够充分抑制布线71、72的厚度和长度，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得足够小。因此，能够将振荡电路82的CI(晶体阻抗)值抑制得足够小，能够具有较高的振荡裕度。因此，能够有效地抑制振动器件1的振荡特性的劣化。

另外，如上所述，处理电路66包括PLL(Phase Locked Loop)电路。由此，能够基于振荡电路82的输出信号生成并输出任意频率的信号。

并且，如上所述，电路元件8包含作为检测振动片9的温度的温度检测元件的温度传感器81。通过反馈从温度传感器81输出的温度信息，能够抑制输出信号的频率变动。

并且，如上所述，振动片9和电路元件8排列配置在上表面51。由此，能够实现振动器件1的薄型化。

并且，如上所述，振动片9在位于电路元件8侧的端部、在本实施方式中为X轴方向正侧，与布线71、72电连接。由此，能够进一步缩短布线71、72。因此，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得更小。

＜第2实施方式＞

图4是示出第2实施方式的振动器件的剖视图。图5是示出图4的振动器件具有的振动片以及电路元件的俯视图。

本实施方式除了振动片9以及电路元件8的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，关于同样的事项，省略其说明。并且，在图4及图5中，关于与前述的实施方式同样的结构标注同一符号。

如图4以及图5所示，在本实施方式的振动器件1中，在作为第1半导体基板的半导体基板5的第1面即上表面51配置有电路元件8。另外，电路元件8具有作为第2半导体基板的半导体基板801和配置在半导体基板801的上表面即与半导体基板5相反的一侧的面的电路部802。与上述第1实施方式相同，在电路部802中设置有温度传感器81和振荡电路82。并且，在这种电路元件8的作为第3面的上表面8a配置有振动片9。并且，在电路元件8的上表面8a设有将振荡电路82和振动片9电连接的一对布线71、72。这样，在电路元件8的上表面8a侧配置电路部802，在电路元件8的上表面8a配置振动片9，进而，在上表面8a配置将振动片9和振荡电路82电连接的布线71、72，由此，能够抑制布线71、72的长度。因此，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得足够小。因此，能够将振荡电路82的CI(晶体阻抗)值抑制得足够小，能够具有较高的振荡裕度。因此，能够有效地抑制振动器件1的振荡特性的劣化。

另外，在电路元件8的下表面8b即半导体基板5侧的面设有多个端子803。另外，电路元件8具有贯通半导体基板801的作为第2贯通电极的多个贯通电极805，借助这些贯通电极805将电路部802和各端子803电连接。并且，电路元件8在其下表面8b借助接合部件B3固定在半导体基板5的上表面51，并且端子803和作为第1贯通电极的贯通电极530通过接合部件B3进行电连接。由此，振荡电路82与处理电路66的电连接变得容易。

如上所述，本实施方式的振动器件1具有：作为第1半导体基板的半导体基板5，其具有作为第1面的上表面51以及位于与上表面51相反的一侧的作为第2面的下表面52；电路元件8，其具有作为第2半导体基板的半导体基板801以及振荡电路82，半导体基板801配置在上表面51，具有位于上表面51的相反侧的第3面即上表面8a，振荡电路82配置在上表面8a；振动片9，其配置在电路元件8的上表面8a；布线71、72，其配置在上表面8a，将振动片9和振荡电路82电连接；以及处理电路66，其配置在下表面52，对振荡电路82的输出信号进行处理，贯通半导体基板5并将振荡电路82和处理电路66电连接的第1贯通电极即贯通电极530。

这样，在电路元件8的上表面8a侧配置振荡电路82，在电路元件8的上表面8a配置振动片9，进而，在上表面8a配置将振动片9和振荡电路82电连接的布线71、72，由此，与以往那样经由贯通电极将电路元件8和振动片9电连接的情况相比，能够充分抑制布线71、72的厚度和长度，能够将来自布线71、72的寄生电容抑制得足够小。因此，能够将振荡电路82的CI(晶体阻抗)值抑制得足够小，能够具有较高的振荡裕度。因此，能够有效地抑制振动器件1的振荡特性的劣化。

另外，如上所述，电路元件8具有贯通半导体基板801并将振荡电路82和贯通电极530电连接的作为第2贯通电极的贯通电极805。由此，振荡电路82与处理电路66的电连接变得容易。

根据以上那样的第2实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式同样的效果。

以上，基于图示的实施方式对本发明的振动器件进行了说明，但本发明并不限于此，各部的结构能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，还可以在本发明中附加其他的任意结构物。并且，还可以适当组合各实施方式。

并且，在上述实施方式中，将振动器件1应用于振荡器，但不限于此。例如，通过将振动片9设为能够检测角速度或加速度的物理量传感器元件，能够将振动器件1应用于角速度传感器或加速度传感器等各种物理量传感器。

另外，在上述实施方式中，盖3具有凹部31，但不限于此。例如，也可以是这样的结构：半导体电路基板4的半导体基板5具有在其上表面51开口的有底的凹部，盖3是平板状。此时，在半导体基板5的凹部的底面固定振动片9即可。