CN104022752A - Mems振子及其制造方法、电子设备以及移动体 - Google Patents

Mems振子及其制造方法、电子设备以及移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供MEMS振子及其制造方法、电子设备以及移动体，可抑制振动频率的改变和破损。MEMS振子具有：绝缘部；设置于绝缘部的一个面的第1电极、固定部和功能部；以及第2电极，其被设置成至少一部分隔着间隙与第1电极重叠，第2电极与功能部抵接，从固定部起延伸设置。

Description

MEMS振子及其制造方法、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及MEMS振子、MEMS振子的制造方法、电子设备以及移动体。
背景技术
利用半导体细微加工技术形成的被称作MEMS（Micro Electro MechanicalSystem：微机电系统）器件的电子机械系构造体（例如，振子、滤波器、加速度传感器、电机等）是一般公知的，该电子机械系构造体具有机械上可移位的构造体。其中，MEMS振子与使用石英或介电质的振子/谐振器相比，容易组装振子的驱动电路或对振动的变化进行放大的电路而进行制造，从而对细微化、高功能化是有利的，因此其用途较广。
作为现有的MEMS振子的代表例，公知有在基板的厚度方向上进行振动的梁型振子。梁型振子是由基板上设置的下部电极（固定电极）和与该下部电极隔着间隙设置的上部电极（可动电极）等构成的振子。作为梁型振子，根据可动电极的支承方式，公知有悬臂梁型（clamped-free beam）、双端支承梁型（clamped-clamped beam）、双端自由梁型（free-free beam）等。
在专利文献1中公开有如下构造的MEMS振子：在与设置在基板上的绝缘部交叉的方向上，从该绝缘部起延伸设置有固定部，并且在与固定部交叉的方向上从该固定部起延伸设置有可动电极。
【专利文献1】日本特开2012-85085号公报
但是，在交叉设置的可动电极与固定部之间以及交叉设置的固定部与绝缘部之间，从可动电极泄漏的振动弯折并被传播，因此，由于在可动电极与固定部以及固定部与绝缘部的各个交点处泄漏的振动而产生的变形，可能会使MEMS振子的Q值降低或振动频率等的特性变动。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]
本应用例的MEMS振子的特征在于，该MEMS振子具有：绝缘部；设置于绝缘部的一个面的第1电极、固定部和功能部；以及第2电极，其被设置成在从与一个面垂直的方向俯视时，至少一部分隔着间隙与第1电极重叠，第2电极与功能部抵接，从固定部起延伸设置。
根据这样的MEMS振子，作为可动电极的第2电极与设置于绝缘部的一个面的功能部抵接，并且从固定部起延伸设置。由此，使从第2电极泄漏的振动在功能部处弯折，可抑制向固定部的振动泄漏，因此，可抑制由于从第2电极泄漏的振动而在第2电极与固定部之间以及固定部与绝缘部之间产生的变形。因此，能够抑制由于变形而产生的第2电极的振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低。
[应用例2]
优选在上述应用例的MEMS振子的绝缘部的一个面上，从固定部起延伸设置有布线。
根据这样的MEMS振子，能够通过从固定部起延伸设置布线而容易地输出基于第2电极的振动的信号。
[应用例3]
上述应用例的MEMS振子优选第2电极、固定部和布线包含相同的材料。
根据这样的MEMS振子，能够通过第2电极、固定部和布线包含相同的材料，提高这些部件之间的电导率，抑制由于经由固定部和布线输出的第2电极的振动而引起的信号损失。
[应用例4]
本应用例的MEMS振子的制造方法的特征在于，该制造方法包含以下工序：形成绝缘部；在绝缘部的一个面上形成第1电极、固定部和功能部；以及以在从与一个面垂直的方向俯视时，至少一部分隔着间隙与第1电极重叠的方式形成第2电极，在形成第2电极的工序中，第2电极与功能部抵接，以从固定部起延伸的方式形成第2电极。
根据这样的MEMS振子的制造方法，包含在绝缘部的一个面上形成功能部的工序，能够使第2电极与功能部抵接，以从固定部起延伸设置的方式形成。
由此，使从第2电极泄漏的振动在功能部处弯折，可抑制向固定部的振动泄漏，因此，可抑制由于从第2电极泄漏的振动而在第2电极与固定部之间以及固定部与绝缘部之间产生的变形。因此，能够制造可抑制由于变形而产生的第2电极的振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低的MEMS振动元件。
[应用例5]
本应用例的MEMS振子的特征在于，该MEMS振子具有：绝缘部；设置于绝缘部的一个面的第1电极、固定部和功能部；第2电极，其被设置成在从与一个面垂直的方向俯视时，至少一部分隔着间隙与第1电极重叠；以及梁部，其从第2电极起朝向固定部延伸设置，梁部与功能部抵接。
根据这样的MEMS振子，从作为可动电极的第2电极起朝向固定部延伸设置的梁部被设置成与设置于绝缘部的一个面的功能部抵接。
由此，使从第2电极泄漏到梁部的振动在功能部处弯折，可抑制向固定部的振动泄漏，因此，可抑制由于从第2电极泄漏的振动而在梁部与固定部之间以及固定部与绝缘部之间产生的变形。因此，能够抑制由于变形而产生的第2电极的振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低。
[应用例6]
本应用例的MEMS振子的制造方法的特征在于，该制造方法包含以下工序：形成绝缘部；在绝缘部的一个面上形成第1电极、固定部和功能部；以及以在从与一个面垂直的方向俯视时至少一部分隔着间隙与第1电极重叠的方式形成第2电极，并且，形成从第2电极起朝向固定部延伸设置的梁部，在形成第2电极和梁部的工序中，以与功能部抵接的方式形成梁部。
根据这样的MEMS振子的制造方法，能够以与设置于绝缘部的一个面的功能部抵接的方式，形成从作为可动电极的第2电极起朝向固定部延伸设置的梁部。
由此，使从第2电极泄漏到梁部的振动在功能部处弯折，可抑制向固定部的泄漏，因此，可抑制由于从第2电极泄漏的振动而在梁部与固定部之间以及固定部与绝缘部之间产生的变形。因此，能够制造可抑制由于变形而产生的第2电极的振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低的MEMS振动元件。
[应用例7]
本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备搭载有上述任意一个MEMS振子。
这样的电子设备通过搭载有上述任意一个MEMS振子，能够得到可抑制振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低的高可靠性的高精度的电子设备。
[应用例8]
本应用例的移动体的特征在于，该移动体搭载有上述任意一个MEMS振子。
根据这样的移动体，通过搭载有上述任意一个MEMS振子，能够得到可抑制振动频率的改变和MEMS振子的Q值的降低的高可靠性的移动体。
附图说明
图1是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的俯视图。
图2是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的剖视图。
图3是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的动作的立体图。
图4是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的制造工序的剖视图。
图5是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的制造工序的剖视图。
图6是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的俯视图和剖视图。
图7是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的动作的剖视图。
图8是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的制造工序的剖视图。
图9是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的制造工序的剖视图。
图10是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的制造工序的剖视图。
图11是示意性示出作为实施例的电子设备的个人计算机的图。
图12是示意性示出作为实施例的电子设备的移动电话的图。
图13是示意性示出作为实施例的电子设备的数字静态照相机的图。
图14是示意性示出作为实施例的移动体的汽车的图。
标号说明
1、2：MEMS振子；10：基板；10a：主面；12：绝缘部；12a：主面；20：下部电极；30：上部电极；33：间隙；36：固定部；40：功能部；50：布线部；60：间隙；110：基板；110a：主面；112：绝缘部；112a：主面；120：下部电极；130：上部电极；131：节；133：梁部；135：导电部；136：固定部；140：功能部；150：布线部；160：间隙；210：牺牲层；230：多晶硅层；250：掩模图案；1100：笔记本型个人计算机；1200：移动电话；1300：数字静态照相机；1500：汽车。
具体实施方式
以下，使用各图来说明本发明的实施方式。另外，在以下所示的各个图中，为了将各结构要素设为附图上能够识别的程度的大小，有时适当地使各结构要素的尺寸和比率与实际的结构要素不同来进行记载。
（第1实施方式）
使用图1～图5来说明第1实施方式的MEMS振子。
图1是示意性示出第1实施方式的MEMS振子的概略的俯视图。图2是示意性示出图1中的线段A－A’所示的部分的MEMS振子的截面的剖视图。图3是说明MEMS振子的动作的立体图。图4和图5示意性示出图1中的线段A－A’所示部分的MEMS振子的截面，是说明其制造工序的剖视图。
此外，在图1～图5中，作为彼此垂直的3个轴，图示出X轴、Y轴、Z轴。另外，Z轴是表示在基板上层叠各电极的厚度方向的轴。
（MEMS振子1的构造）
第1实施方式的MEMS振子1是所谓单臂梁型的MEMS振子。
如图1和图2所示，MEMS振子1设置有基板10、作为第1电极的下部电极20（固定电极）、作为第2电极的上部电极30（可动电极）、功能部40以及布线部50。
（基板10）
基板10具有主面10a，在该主面10a上设置有后述的绝缘部12、下部电极20、上部电极30、功能部40以及布线部50等。作为基板10的材料，例如可采用硅基板或玻璃基板等。本实施方式的MEMS振子1采用硅基板作为基板10。
在之后的说明中称作主面10a侧的情况下，是作为设置有绝缘部12等的一个面进行说明。
（绝缘部12）
绝缘部12层叠设置在基板10的主面10a上。
绝缘部12由从主面10a侧起依次配设的第1绝缘部121和第2绝缘部122构成。作为第1绝缘部121的材料，可采用二氧化硅（SiO2）等。此外，作为第2绝缘部122的材料，可采用氮化硅（Si3N4）等。绝缘部12的结构和材料没有特别限定，只要能够确保基板10与后述的下部电极20等之间的绝缘性能，则可以适当变更。此外，绝缘部12的结构和材料只要能够在形成后述的上部电极30等时保护基板10并确保上述绝缘性能，则可以适当变更。
在之后的说明中称作主面12a侧的情况下，是作为绝缘部12的设置有第2绝缘部122的一个面进行说明。
在MEMS振子1的基板10上，隔着绝缘部12的主面12a设置有下部电极20、上部电极30、功能部40以及布线部50。
（上部电极30、固定部36、布线部50）
固定部36在与主面12a交叉的方向上从绝缘部12起延伸设置。布线部50从固定部36的绝缘部12侧的一端起沿着主面12a延伸设置。上部电极30从与设置有布线部50的一端相反侧的另一端起在与该固定部36交叉的方向上延伸设置。
上部电极30设置有基部31、第1臂部32以及第2臂部34。
第1臂部32从基部31起延伸设置。第2臂部34从基部31起延伸设置且隔着间隙33与第1臂部32并排设置。
作为形成上部电极30的材料，可采用多晶硅（Polycrystalline Silicon）或无定形硅（amorphous silicon）。多晶硅通常具有导电性，因此上部电极30能够在不设置电极膜等的情况下得到作为电极的功能。
此外，作为固定部36和布线部50的材料，也适合采用多晶硅或无定形硅等。通过采用相同的材料作为上部电极30、固定部36和布线部50的材料，能够一体地形成这些部件，能够抑制伴随上部电极30、固定部36和布线部50相互的连接的电阻。此外，能够通过使用相同的材料作为上部电极30、固定部36和布线部50的材料，均匀产生温度变化引起的应力，从而抑制MEMS振子1的特性变动。
（下部电极20）
下部电极20设置有第1电极22和第2电极24。
在如图1所示从Z轴方向俯视下部电极20和上部电极30的情况下，下部电极20的第1电极22以与上部电极30的第1臂部32至少一部分重叠的方式设置在绝缘部12上（主面12a上）。此外，下部电极20的第2电极24以与上部电极30的第2臂部34至少一部分重叠的方式设置在绝缘部12上（主面12a上）。
另外，在俯视下部电极20和上部电极30的情况下，以第2电极24与第1臂部32、以及第1电极22与第2臂部34不相互重叠的方式，在绝缘部12上（主面12a侧）设置下部电极20。此外，第1电极22与第2电极24电绝缘。
作为下部电极20的材料，例如可采用多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）或包含这些材料的合金。
（功能部40）
功能部40与固定部36连接地设置到绝缘部12的主面12a上。
功能部40设置成与从固定部36起延伸设置的上部电极30抵接。具体而言，设置成从固定部36起延伸设置的上部电极30的基部31与功能部40抵接。
由此，在上部电极30的振动泄漏的情况下，振动在功能部40处弯折从而能够抑制向固定部36的传导。
功能部40优选使用与上部电极30和布线部50相同的材料，例如可采用多晶硅或无定形硅等。此外，功能部40优选材料的物理常数与上部电极30相等。
功能部40通过采用物理常数与上部电极30和布线部50相等的相同材料，伴随温度变化的应力产生与上部电极30和固定部36相等，从而能够提高与上部电极30的紧密贴合性。
（MEMS振子1的动作）
本实施方式的MEMS振子1能够将在电路部（未图示）中生成的驱动信号提供（传递）到下部电极20和上部电极30。另外，能够经由固定部36和从固定部36起延伸设置的布线部50向上部电极30提供（传递）驱动信号。此外，能够经由下部电极20以及与上部电极30连接的固定部36和布线部50取出通过上部电极30振动而得到的电信号。
能够通过将驱动信号提供到下部电极20和上部电极30，使第1臂部32和第2臂部34相互不同地上下振动。
具体而言，在上部电极30的第2臂部34与下部电极20的第2电极24之间施加例如相反相位的电压。或者，也可以是使上部电极30的第2臂部34与下部电极20的第2电极24之间短路而不施加电压的状态。或者，下部电极20的第2电极24还可以是浮置的状态。
因此，如图3中箭头所示，第1臂部32的振动方向与第2臂部34的振动方向变为相反方向（反向），通过由于驱动信号的施加而产生的电荷，第1臂部32与第2臂部34相互不同地进行上下运动。通过这样将上部电极30设为3臂构造，例如在采用图3所示的Z轴方向的上下运动的振动模式中也能够提高Q值。
（MEMS振子1的制造方法）
制造本实施方式的MEMS振子1的工序包含准备具有主面10a的基板10的工序，在主面10a上形成有绝缘部12、下部电极20和上部电极30等。此外，制造MEMS振子1的工序包含以下工序：在基板10的主面10a侧形成绝缘部12的工序；在绝缘部12的主面12a上形成下部电极20的工序；形成功能部40的工序；以及与下部电极20隔着间隙60形成上部电极30的工序。
以下使用图4和图5，按照工序顺序，对MEMS振子1的制造方法进行说明。另外，图4和图5所示的各图示出图1所示的线段A－A’的截面处的状态。
（基板10的准备工序）
图4的（a）示出准备形成MEMS振子1的基板10后的状态。
准备基板10的工序是准备在后述的各工序中形成绝缘部12、下部电极20、上部电极30等的基板10的工序。基板10例如可采用硅基板。另外，在MEMS振子1的制造方法的说明中，也将形成绝缘部12、下部电极20、上部电极30等一侧的基板10的一个面称作主面10a。
（绝缘部12的形成工序）
图4的（b）示出在基板10的主面10a上形成有绝缘部12的状态。
形成绝缘部12的工序是在上述工序中准备后的基板10的主面10a侧形成绝缘部12的工序。
本实施方式的MEMS振子1的绝缘部12从基板10的主面10a侧按照第1绝缘部121和第2绝缘部122顺序构成。另外，在MEMS振子1的制造方法的说明中，也将形成第2绝缘部122一侧的绝缘部12的一个面称作主面12a。
形成第1绝缘部121的工序例如可通过CVD（chemical vapor deposition：化学气相沉积）法形成二氧化硅（SiO2）膜作为第1绝缘部121。形成第1绝缘部121的工序不限于CVD法，还可以通过热氧化法在作为基板10的硅基板的主面10a上形成二氧化硅膜。
另外，第1绝缘部121与基板10的主面10a对应地形成在其大致整个面上。
形成第2绝缘部122的工序例如可通过CVD法形成作为第2绝缘部122的氮化硅（Si3N4）膜。形成第2绝缘部122的工序不限于CVD法，还可以通过在氮气和氢气的气氛中对作为基板10的硅基板进行加热来形成氮化硅膜。
另外，第2绝缘部122与第1绝缘部121对应地形成在其大致整个面上。
（下部电极20的形成工序）
图4的（c）示出在绝缘部12的主面12a上形成有下部电极20和功能部40的状态。
形成下部电极20的工序是在上述绝缘部12的主面12a侧即第2绝缘部122上形成下部电极20的工序。
形成下部电极20的工序例如可通过CVD（chemical vapor deposition：化学气相沉积）法形成包含多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）等导电性材料的第1电极22和第2电极24。
另外，在第2绝缘部122上除了下部电极20以外，还在后述的工序中形成功能部40，因此对不想形成下部电极20的第2绝缘部122上的部分（区域）施加掩模，进行下部电极20的形成。由此，能够形成包含电分离的第1电极22和第2电极24的下部电极20。此外，下部电极20还可以通过使用光刻法进行构图而形成。
形成下部电极20的方法不限于CVD法，也可以使用PVD（Physical VapourDeposition：物理气相沉积）法等形成包含各种导电性材料的下部电极20。
（功能部40的形成工序）
形成功能部40的工序是在上述绝缘部12的主面12a侧即第2绝缘部122上形成功能部40的工序。
形成功能部40的工序例如可通过CVD法形成包含氮化硅等绝缘性材料的功能部40。
另外，在第2绝缘部122上除了功能部40以外，还形成上述下部电极20，因此对不想形成功能部40的第2绝缘部122上的部分（区域）施加掩模，进行功能部40的形成。此外，功能部40还可以通过使用光刻法进行构图而形成。形成功能部40的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成功能部40。
（牺牲层210的形成工序）
图4的（d）示出将用于在下部电极20与上部电极30之间设置间隙60的牺牲层210设置成覆盖下部电极20和功能部40后的状态。
形成牺牲层210的工序是形成用于在下部电极20与上部电极30之间设置间隙60的中间层即牺牲层210的工序。
如上所述，MEMS振子1与下部电极20隔着间隙60设置有上部电极30。在后述的工序中在牺牲层210上形成上部电极30，并在形成上部电极30后去除牺牲层210，由此能够在上部电极30与下部电极20之间设置间隙60。
形成牺牲层210的工序例如可通过CVD法形成包含二氧化硅的牺牲层210。形成牺牲层210的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成包含二氧化硅的牺牲层210。
另外，在后述的工序中在保留下部电极20、上部电极30和功能部40的同时去除牺牲层210。因此，构成牺牲层210的材料适合为可选择性地去除（蚀刻）该牺牲层210的二氧化硅或包含二氧化硅的化合物。
牺牲层210不限于二氧化硅或包含二氧化硅的化合物，只要是可选择性地去除该牺牲层210的材料，则可以适当进行变更。
图5的（e）示出部分地去除上部电极30与功能部40抵接的部分、以及设置固定部36和布线部50的部分的牺牲层210后的状态。
部分地去除牺牲层210的工序是通过光刻法去除在上部电极30（基部31）与功能部40抵接的部分、以及形成固定部36和绝缘部12的部分形成的牺牲层210的工序。
去除牺牲层210的工序以露出与基部31抵接的功能部40、以及形成固定部36和布线部50的绝缘部12的方式进行牺牲层210的去除。
（上部电极30的形成工序）
图5的（f）示出在主面12a（主面10a）上隔着牺牲层210形成上部电极30后的状态。
形成上部电极30的工序是在主面12a上隔着牺牲层210形成上部电极30的工序。此外，上部电极30的形成工序也是在上述工序中去除牺牲层210后的部分形成从上部电极30的固定部36起延伸的布线部50的工序。
形成上部电极30的工序例如可使用多晶硅或无定形硅等导电性材料，通过CVD法在绝缘部12上形成上部电极30、固定部36和布线部50。
此外，形成上部电极30的工序例如形成作为在该工序中形成的包含多晶硅或无定形硅等导电性材料的上部电极30的层，并且通过光刻法对作为所形成的上部电极30的包含导电性材料的层进行构图来进行第1臂部32、第2臂部34、固定部36、布线部50等的形成。
另外，形成上部电极30的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成包含各种导电性材料的上部电极30、固定部36和布线部50。此外，形成上部电极30的工序例如也可以在牺牲层210上施加想形成上部电极30的部分开口的掩模图案，并用CVD法或PVD法等形成作为上部电极30的层。
（牺牲层210的去除工序）
图5的（g）示出去除在上述工序中形成的牺牲层210后的状态。
去除牺牲层210的工序是选择性去除在之前的工序中形成的牺牲层210的工序。
去除牺牲层210的工序要求选择性地去除牺牲层210。因此，去除牺牲层210的工序例如通过湿蚀刻法进行牺牲层210的蚀刻（去除）。利用湿蚀刻法去除牺牲层210适合采用包含氢氟酸的蚀刻剂（清洗液）。通过采用包含氢氟酸的蚀刻剂，对包含二氧化硅的牺牲层210的蚀刻速度比包含多晶硅、无定形硅、金（Au）等的下部电极20、上部电极30的蚀刻速度快，因此能够选择性地且高效地去除牺牲层210。
此外，通过在第2绝缘部122中包含具有耐氢氟酸性的氮化硅作为下部电极20、固定部36、功能部40和布线部50的基底膜，该第2绝缘部122可作为所谓蚀刻阻挡层发挥功能。由此，MEMS振子1能够抑制由于蚀刻牺牲层210而引起的基板10与下部电极20、固定部36、功能部40以及布线部50之间的绝缘降低。
另外，去除牺牲层210的工序不限于湿蚀刻法，也可以通过干蚀刻法进行。
MEMS振子1通过去除牺牲层210，在下部电极20与上部电极30之间产生间隙60，从而上部电极30能够振动。
通过去除上述牺牲层210，制造MEMS振子1的工序完成。
根据上述第1实施方式，能够得到以下效果。
根据这样的MEMS振子1，使从上部电极30泄漏的振动在功能部40处弯折，从而可抑制向固定部36的振动泄漏。因此，可抑制由于从上部电极30泄漏的振动而引起的在上部电极30与固定部36之间以及固定部36与绝缘部12之间产生的变形。因此，能够抑制由于变形而产生的上部电极30的振动频率的改变和MEMS振子1的Q值的降低。
此外，通过用相同的材料形成上部电极30、固定部36和布线部50，能够提高电导率，抑制由于经由固定部36和布线部50输出的上部电极30的振动而引起的信号损失。
此外，上部电极30（基部31）以与功能部40抵接的方式从固定部36起延伸设置，因此，能够水平地（在Y轴方向上）连接设置上部电极30和固定部36。因此，与上部电极30和固定部36弯折连接的情况相比，能够抑制不需要的振动模式。
（第2实施方式）
使用图6～图10来说明第2实施方式的MEMS振子。
图6是示意性示出第2实施方式的MEMS振子的俯视图和剖视图。图7是说明第2实施方式的MEMS振子的动作的该MEMS振子的剖视图。图8～图10示意性示出图6中的线段A1－A1’所示部分的MEMS振子的截面，是说明本实施方式的MEMS振动元件的制造工序的剖视图。
此外，在图6～图10中，作为彼此垂直的3个轴，图示出X轴、Y轴、Z轴。另外，Z轴是表示层叠基板和各电极的厚度方向的轴。
（MEMS振子2的构造）
第2实施方式的MEMS振子2是所谓双端自由梁型的MEMS振子。
如图6所示，MEMS振子6设置有基板110、作为第1电极的下部电极120（固定电极）、作为第2电极的上部电极130（可动电极）和功能部140。此外，上部电极130设置有从该上部电极130起延伸设置的梁部133和与梁部133连接的固定部136。此外，在MEMS振子2中设置有与绝缘部12和梁部133抵接的功能部140。另外，本实施方式的MEMS振子2如图6所示，多个梁部133从上部电极130起延伸设置，在其中一个上设置有布线部150。
（基板110）
基板110具有主面110a，该主面10a设置有后述的绝缘部112、下部电极120和上部电极130等。作为基板110的材料，例如可采用硅基板或玻璃基板等。本实施方式的MEMS振子2采用硅基板作为基板110。
在之后的说明中称作主面110a侧的情况下，是作为设置有后述的绝缘部112等的一个面进行说明。
（绝缘部112）
绝缘部112层叠设置在基板110的主面110a上。
绝缘部112例如由从主面110a侧起依次配设的第1绝缘部1121和第2绝缘部1122构成。作为第1绝缘部1121的材料，可采用二氧化硅（SiO2）等。此外，作为第2绝缘部1122的材料，可采用氮化硅（Si3N4）等。绝缘部112的结构和材料只要能够确保基板110与后述的下部电极120等之间的绝缘性能，则可以适当变更。此外，绝缘部112的结构和材料没有特别限定，只要能够在形成后述的上部电极130等时保护基板110并确保上述绝缘性能，则可以适当变更。
在之后的说明中称作主面112a侧的情况下，是作为绝缘部112的设置有第2绝缘部1122的一个面进行说明。
（下部电极120、导电部135、功能部140）
在基板110上，隔着绝缘部112的主面112a设置有下部电极120、导电部135和功能部140。
下部电极120例如是构图成为矩形的电极，作为其材料，可采用多晶硅（Polycrystalline Silicon）、无定形硅（amorphous silicon）、金（Au）、钛（Ti）等导电性材料。
导电部135例如是构图成为矩形的电极，作为其材料，可采用多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）等导电性材料。导电部135设置成在形成后述的上部电极130时，抑制在与下部电极120相对的上部电极130的面产生不平坦的情况，从而MEMS振子2得到期望的振动模式。此外，为了不影响在下部电极120与上部电极130之间产生的电荷，导电部135优选使用具有导电性的材料设置成具有与下部电极120大致相同的厚度。另外，导电部135只要设置成具有与下部电极120大致相同的厚度，且不影响在下部电极120与上部电极130之间产生的电荷，则可以使用具有绝缘性的材料作为其材料。
（上部电极130、梁部133、固定部136）
上部电极130隔着绝缘部112空出间隙160地设置在基板110上。此外，上部电极130通过从该上部电极130起延伸设置的梁部133与固定部136连接从而被固定到基板110上。
梁部133从上部电极130起朝向固定部136延伸设置，与固定部136连接。固定部136朝向与梁部133交叉的方向的绝缘部112延伸设置而与导电部135连接。
上部电极130例如构图成为矩形并具有导电性，作为可动电极发挥功能。作为上部电极130的材料，例如可采用多晶硅（Polycrystalline Silicon）、无定形硅（amorphoussilicon）。此外，作为梁部133和固定部136的材料，与上部电极130同样地，例如可采用多晶硅或无定形硅。
（功能部140）
功能部140隔着主面112a设置在基板110上。
功能部140如图6的（b）所示设置成与梁部133抵接。
功能部140设置成在上部电极130的振动泄漏到梁部133的情况下，抑制该振动向固定部136传导。作为功能部140的材料，可采用多晶硅、无定形硅等。在本实施方式中，采用多晶硅作为功能部140的材料。
（布线部150）
布线部150与设置于从上部电极130起延伸设置的梁部133的端部的固定部136之一连接并延伸设置。
布线部150用于取出伴随上部电极130的振动的电信号，作为其材料，例如可采用多晶硅、无定形硅、金（Au）、铝（Al）等导电性材料。另外，布线部150只要与任意一个固定部136连接即可，可以从多个固定部136起延伸设置布线部150。
（MEMS振子2的动作）
图7是图6所示的线段B1-B１′处的MEMS振子2的剖视图，示出上部电极130的振动动作。
本实施方式的MEMS振子2能够将在电路部（未图示）中生成的驱动信号提供（传递）到下部电极120和上部电极130。另外，能够经由梁部133、固定部136和从固定部136起延伸设置的布线部150向上部电极130提供（传递）驱动信号。此外，能够经由下部电极120以及从上部电极130起延伸设置的梁部133、固定部136和布线部150取出通过上部电极130振动而得到的电信号。
作为可动电极的上部电极130通过伴随在该上部电极130与下部电极120之间施加电位而产生的电荷的静电引力，被向下部电极120的方向α吸引。此外，通过解除电位的施加，上部电极130向与下部电极120不同的方向α’游离。上部电极130能够通过反复上述吸引和游离进行弯曲振动运动。此外，在各个电极之间，输出与上部电极130的弯曲振动运动相伴的信号。
上部电极130（可动电极）的振动成为如下这样的挠曲振动动作：下部电极120与上部电极130重叠的中央部分以及上部电极130的两端部成为振动的波腹，并且，在振动的波腹之间具有作为振动节131的部分。换言之，上部电极130的振动成为以节131为支点的弯曲运动动作。
为了能够进行上述弯曲振动动作，上部电极130在作为振动节131的部分连接有梁部133。换言之，从上部电极130的振动节131起延伸设置有梁部133。
图6所示的本实施方式的MEMS振子2说明了从上部电极130起延伸设置有多个梁部133的方式。支承上部电极130的梁部133适合按照图6所示的每个振动节131在以上部电极130为中心的两侧延伸设置两对（两组）梁部133并分别连接到固定部136。
另外，不限于这种方式，也可以从上部电极130的振动节131起朝向一个方向设置梁部133。此外，还可以针对每个振动节131，从上部电极130起在彼此不同的方向上设置梁部133。
此外，还可以从处于如下位置的振动节131起延伸设置梁部133，上述位置是以通过上部电极131的延伸方向（长度方向）的中心的假想线上（例如图6所示的线段B1-B1′）的点（未图示）为轴的点对称的位置。
此外，可以针对任意一个振动节131设置梁部133。即，可以用一个梁部133支承上部电极130。
（MEMS振子2的制造方法）
接着说明MEMS振子2的制造方法。
图8～图10是按照工序顺序说明第2实施方式的MEMS振子2的制造方法的剖视图。另外，图8～图10示意性示出图6中所示的MEMS振子2的线段B1－B1’的截面。
制造本实施方式的MEMS振子2的工序包含准备具有主面110a的基板110的工序，在主面10a上形成有绝缘部112、下部电极120和上部电极130等。
此外，制造MEMS振子2的工序包含以下工序：在基板110的主面110a侧形成绝缘部112的工序；以及在绝缘部112的主面112a上形成下部电极120、导电部135、功能部140和布线部150的工序。
并且，制造MEMS振子2的工序包含与下部电极120隔着间隙160形成上部电极130的工序。
以下，使用图8～图10，按照工序顺序，对MEMS振子2的制造方法进行说明。
（基板110的准备工序）
图8的（a）示出准备形成MEMS振子2的基板110后的状态。
准备基板110的工序是准备在后述的各工序中形成绝缘部112、下部电极120、上部电极130、导电层135和功能部140等的基板110的工序。基板110例如可采用硅基板。另外，在MEMS振子2的制造方法的说明中，也将形成有绝缘部112、下部电极120、上部电极130、功能部140等一侧的基板110的一个面称作主面110a。
（绝缘部112的形成工序）
图8的（b）示出在基板110的主面110a上形成有绝缘部112的状态。
形成绝缘部112的工序是在上述工序中准备后的基板110的主面110a侧层叠绝缘部112的工序。
本实施方式的MEMS振子2的绝缘部112从基板110的主面110a侧按照第1绝缘部1121和第2绝缘部1122顺序构成。另外，在MEMS振子2的制造方法的说明中，也将形成有第2绝缘部1122一侧的绝缘部112的一个面称作主面112a。
形成第1绝缘部1121的工序例如可通过CVD（chemical vapor deposition：化学气相沉积）法形成二氧化硅（SiO2）膜作为第1绝缘部1121。形成第1绝缘部1121的工序不限于CVD法，也可以通过热氧化法在作为基板110的硅基板的主面110a上形成二氧化硅膜。另外，第1绝缘部1121与基板110的主面110a对应地形成在其大致整个面上。
形成第2绝缘部1122的工序例如可通过CVD法形成作为第2绝缘部1122的氮化硅（Si3N4）膜。形成第2绝缘部1122的工序不限于CVD法，也可以通过在氮气和氢气的气氛中对作为基板110的硅基板进行加热来形成氮化硅膜。
另外，第2绝缘部1122与第1绝缘部1121对应地形成在其大致整个面上。
（下部电极120、导电部135、功能部140和布线部150的形成工序）
图8的（c）示出在绝缘部112的主面112a上形成有下部电极120（图8～图10中未图示）、导电部135、功能部140和布线部150后的状态。
形成下部电极120的工序是在上述绝缘部112的主面112a侧即第2绝缘部122上形成下部电极120的工序。
形成下部电极120的工序例如可通过CVD法形成包含多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）等导电性材料的下部电极120。
另外，在第2绝缘部1122上除了下部电极120以外，还在后述的工序中形成导电部135和功能部140，因此，对不想形成下部电极120的第2绝缘部1122上的区域施加掩模，进行下部电极120的形成。
形成下部电极120的方法不限于CVD法，也可以使用PVD（Physical VapourDeposition：物理气相沉积）法等形成包含各种导电性材料的下部电极120。
形成导电部135的工序是在上述绝缘部112的主面112a侧即第2绝缘部1122上形成导电部135的工序。
形成导电部135的工序例如可通过CVD法形成包含多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）等的导电部135。形成导电部135的工序优选形成具有与下部电极120大致相等厚度的导电部135。这是为了使形成在后述的下部电极120和导电部135等上的牺牲层210的厚度均匀化，抑制形成在牺牲层210上的上部电极130的不平坦。另外，在第2绝缘部1122上除了导电部135以外，还形成上述下部电极120，因此，优选对不想形成导电部135的第2绝缘部1122上的区域施加掩模，进行导电部135的形成。形成导电部135的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成包含各种导电性材料的导电部135。
形成功能部140的工序是在上述绝缘部112的主面112a侧即第2绝缘部1122上形成功能部140的工序。
形成功能部140的工序例如可通过CVD法形成包含多晶硅、无定形硅等的功能部140。另外，在第2绝缘部1122上除了功能部140以外，还形成上述下部电极120和导电部135，因此优选对不想形成功能部140的第2绝缘部1122上的区域施加掩模，进行功能部140的形成。形成功能部140的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成功能部140。
形成布线部150的工序是形成与固定部136连接的布线部150的工序。
形成布线部150的工序可通过CVD法在绝缘部112的主面112a上形成例如包含多晶硅、无定形硅、金（Au）、钛（Ti）等导电性材料的布线部150。另外，在第2绝缘部1122上除了布线部150以外，还形成上述下部电极120、导电部135和功能部140，因此优选对不想形成布线部150的第2绝缘部1122上的区域施加掩模，进行导电部135的形成。形成布线部150的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成布线部150。
上述下部电极120、导电部135、功能部140和布线部150的各形成工序例如通过采用相同的材料同时利用CVD法或PVD法形成下部电极120、导电部135、功能部140和布线部150。通过同时形成这些部件，能够将下部电极120和导电部135的厚度容易地形成相同的厚度。
（牺牲层210的形成工序）
图9的（d）示出将牺牲层210设置成覆盖下部电极120、导电部135和功能部140，以在上部电极130与下部电极120和导电部135之间设置间隙160的状态。
形成牺牲层210的工序是形成用于设置上述间隙160的中间层即牺牲层210的工序。
如上所述，MEMS振子2与下部电极120和导电部135隔着间隙160设置有上部电极130。上部电极130在后述的工序中形成在该牺牲层210上，能够通过利用之后的工序去除牺牲层210而在上部电极130与下部电极120和导电部135之间设置间隙160。
形成牺牲层210的工序例如可通过CVD法形成包含二氧化硅的牺牲层210。形成牺牲层210的方法不限于CVD法，也可以使用PVD法等形成包含二氧化硅的牺牲层210。
另外，构成牺牲层210的材料适合采用二氧化硅或包含二氧化硅的化合物，即能够在后述的工序中保留下部电极120、上部电极130、功能部140等的同时，选择性地去除（蚀刻）该牺牲层210以去除牺牲层210的材料。牺牲层210不限于二氧化硅或包含二氧化硅的化合物，只要是可选择性地去除该牺牲层210的材料即可，可以适当进行变更。
（上部电极130的形成工序）
图9的（e）示出部分地去除连接绝缘部112和固定部136、以及功能部140和梁部133的部分的牺牲层210后的状态。
上部电极130的形成工序首先进行形成于连接绝缘部112和固定部136的部分、以及连接功能部140和梁部133的部分的牺牲层210的部分性去除。
部分地去除牺牲层210的工序是如下工序：通过光刻法去除形成于连接绝缘部112和固定部136的部分、以及连接功能部140和梁部133的部分的牺牲层210。去除牺牲层210的工序以露出与固定部136连接的绝缘部112、以及与梁部133连接的功能部140的方式进行牺牲层210的去除。
图9的（f）示出在主面112a侧的牺牲层210上形成有作为上部电极130、梁部133和固定部136的多晶硅层230的状态。
形成上部电极130的工序接着在牺牲层210上形成作为上部电极130、梁部133和固定部136的多晶硅层230。形成多晶硅层230的工序可通过例如CVD法在牺牲层210上形成构成上部电极130、梁部133和固定部136的多晶硅层230。
图10的（g）示出形成有掩模图案250的状态，该掩模图案250用于进行在形成上部电极130的工序中形成的多晶硅层230的平坦化，并形成（构图）上部电极130、梁部133和固定部136。
接着，形成上部电极130的工序进行在之前的工序中形成的多晶硅层230的平坦化。在之前的工序中形成的多晶硅层230为了去除连接固定部136和绝缘部112的部分等的牺牲层210，在该部分产生凹陷（参照图9的（f））。当在作为上部电极130的多晶硅层230中含有凹陷时，可能会对MEMS振子2的振动特性产生影响，因此优选进行多晶硅层230的平坦化。多晶硅层230的平坦化例如可通过CMP（ChemicalMechanical Polishing：化学机械抛光）法来进行。
接着，形成上部电极130的工序形成掩模图案250，该掩模图案250用于去除作为该上部电极130、梁部133和固定部136而不需要的部分的多晶硅层230。接着，去除未形成掩模图案250的部分，即作为上部电极130、梁部133和固定部136而不需要的部分的多晶硅层230。掩模图案250的形成和多晶硅层230的去除可通过光刻法进行。
另外，图10的（h）示出去除在上述形成上部电极130的工序中形成的多晶硅层230中的作为上部电极130、梁部133和固定部136而不需要的部分后的状态。
（牺牲层210的去除工序）
图10的（i）示出去除在之前的工序中形成的牺牲层210后的状态。
去除牺牲层210的工序是去除为了在下部电极120和导电部135与上部电极130和梁部133之间设置间隙160而临时形成的牺牲层210的工序。
去除牺牲层210的工序要求选择性地去除牺牲层210。因此，去除牺牲层210的工序例如通过湿蚀刻法进行牺牲层210的蚀刻（去除）。利用湿蚀刻法去除牺牲层210适合采用包含氢氟酸的蚀刻剂（清洗液）。通过采用包含氢氟酸的蚀刻剂，对包含二氧化硅的牺牲层210的蚀刻速度比下部电极120、上部电极130的蚀刻速度快，因此能够选择性地且高效地去除牺牲层210。
此外，通过在作为下部电极120、导电部135、功能部140和布线部150的基底膜的第2绝缘部1122中包含具有耐氢氟酸性的氮化硅，该第2绝缘部1122可作为所谓蚀刻阻挡层发挥功能。由此，MEMS振子2能够抑制由于蚀刻牺牲层210而引起的基板110与下部电极120、导电部135、功能部140以及布线部150之间的绝缘降低。
另外，去除牺牲层210的工序不限于湿蚀刻法，也可以通过干蚀刻法进行。
MEMS振子2通过去除牺牲层210，在下部电极120和导电部135与上部电极130和梁部133之间产生间隙160，从而上部电极130能够振动。
通过去除上述牺牲层210，制造MEMS振子2的工序完成。
根据上述第2实施方式，能够得到以下效果。
根据这样的MEMS振子1，使从上部电极130泄漏到梁部133的振动在与梁部133抵接的功能部140处弯折，从而可抑制向固定部136的振动泄漏。因此，可抑制由于从上部电极130泄漏的振动而引起的在梁部133与固定部136之间以及固定部136与绝缘部112之间产生的变形。因此，能够抑制由于变形而产生的上部电极130的振动频率的改变和MEMS振子2的Q值的降低。
（实施例）
接着，参照图11～图14说明应用本发明的一个实施方式的MEMS振子1和MEMS振子2（以下概括地作为MEMS振子1进行说明）中的任意一个的实施例。
[电子设备]
首先，使用图11～图13说明应用本发明的一个实施方式的MEMS振子1的电子设备。
图11是示出作为具有本发明的一个实施方式的MEMS振子的电子设备的笔记本型（或移动型）的个人计算机的结构概略的立体图。在该图中，笔记本型个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104以及具有显示部1008的显示单元1106构成，显示单元1106通过铰链构造部以能够转动的方式支承在主体部1104上。在这种笔记本型个人计算机1100中内置有作为加速度传感器等发挥功能的MEMS振子1，该加速度传感器用于检测施加到该笔记本型个人计算机1100的加速度等并在显示单元1106上显示加速度等。
图12是示出作为具有本发明的一个实施方式的MEMS振子的电子设备的移动电话（包括PHS）的结构概略的立体图。在该图中，移动电话1200具有多个操作按钮1202、接听口1204以及通话口1206，在操作按钮1202与接听口1204之间配置有显示部1208。在这种移动电话1200中内置有作为加速度传感器等发挥功能的MEMS振子1，该加速度传感器用于检测施加到移动电话1200的加速度等来辅助该移动电话1200的操作。
图13是示出作为具有本发明的实施方式的MEMS振子的电子设备的数字静态照相机的结构概略的立体图。另外，在该图中，还简单地示出与外部设备之间的连接。这里，通常的照相机是通过被摄体的光像对银盐胶片进行感光，与此相对，数字静态照相机1300则通过CCD（Charge Coupled Device：电荷耦合器件）等摄像元件对被摄体的光像进行光电转换来生成摄像信号（图像信号）。
在数字静态照相机1300中的外壳（机身）1302的背面设置有显示部1308，构成为根据CCD的摄像信号进行显示，显示部1308作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥功能。并且，在外壳1302的正面侧（图中背面侧）设置有包含光学镜头（摄像光学系统）和CCD等的受光单元1304。
摄影者确认在显示部1308中显示的被摄体像，并按下快门按钮1306时，将该时刻的CCD的摄像信号传输到存储器1310内进行存储。并且，在该数字静态照相机1300中，在外壳1302的侧面设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，在视频信号输出端子1312上连接液晶显示器1430，在数据通信用的输入输出端子1314上连接个人计算机1440。而且，构成为通过规定操作，将存储在存储器1310中的摄像信号输出到液晶显示器1430或个人计算机1440。在这种数字静态照相机1300中内置有作为检测下落的加速度的加速度传感器发挥功能的MEMS振子1，以发挥将数字静态照相机1300从其下落保护起来的功能。
另外，除了图11的个人计算机（移动型个人计算机）、图12的移动电话、图13的数字静态照相机以外，本发明的一个实施方式的MEMS振子1例如还可以应用于喷墨式排出装置（例如喷墨打印机）、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本（包含通信功能）、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备（例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜）、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类（例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类）、飞行模拟器等电子设备。
[移动体]
继而，图14是概略地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。汽车1500具有本发明的MEMS振子1。例如该图所示，在作为移动体的汽车1500中，在车体1507上搭载有控制引擎输出的电子控制单元（ECU：Electronic Control Unit：电子控制装置）1508，该电子控制单元1508内置有检测该汽车1500的加速度的MEMS振子1。能够通过检测加速度并将引擎控制成与车体1507的姿势对应的适当输出，得到作为燃料等的消耗得到抑制的高效的移动体的汽车1500。
此外，MEMS振子1还可以广泛应用于除此之外的车体姿势控制单元、防抱死制动系统（ABS）、气囊、轮胎压力监控系统（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）。

Claims (8)

1.一种MEMS振子，其特征在于，该MEMS振子具有：
绝缘部；
设置于所述绝缘部的一个面的第1电极、固定部和功能部；以及
第2电极，其被设置成在从与所述一个面垂直的方向俯视时，至少一部分隔着间隙与所述第1电极重叠，
所述第2电极与所述功能部抵接，从所述固定部起延伸设置。
2.根据权利要求1所述的MEMS振子，其特征在于，
在所述绝缘部的一个面上，从所述固定部起延伸设置有布线。
3.根据权利要求2所述的MEMS振子，其特征在于，
所述第2电极、所述固定部和所述布线包含相同的材料。
4.一种MEMS振子的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下工序：
形成绝缘部；
在所述绝缘部的一个面上形成第1电极、固定部和功能部；以及
以在从与所述一个面垂直的方向俯视时至少一部分隔着间隙与所述第1电极重叠的方式形成第2电极，
在形成所述第2电极的工序中，所述第2电极与所述功能部抵接，以从所述固定部起延伸的方式形成所述第2电极。
5.一种MEMS振子，其特征在于，该MEMS振子具有：
绝缘部；
设置于所述绝缘部的一个面的第1电极、固定部和功能部；
第2电极，其被设置成在从与所述一个面垂直的方向俯视时，至少一部分隔着间隙与所述第1电极重叠；以及
梁部，其从所述第2电极起朝向所述固定部延伸设置，
所述梁部与所述功能部抵接。
6.一种MEMS振子的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下工序：
形成绝缘部；
在所述绝缘部的一个面上形成第1电极、固定部和功能部；以及
以在从与所述一个面垂直的方向俯视时至少一部分隔着间隙与所述第1电极重叠的方式形成第2电极，并且，形成从所述第2电极起朝向所述固定部延伸设置的梁部，
在形成所述第2电极和所述梁部的工序中，以与所述功能部抵接的方式形成所述梁部。
7.一种电子设备，其特征在于，该电子设备搭载有权利要求1或5所述的MEMS振子。
8.一种移动体，其特征在于，该移动体搭载有权利要求1或5所述的MEMS振子。
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