JP2005159620A - Micro-resonator, manufacturing method thereof and electronic apparatus - Google Patents

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Takuya Nakajima
卓哉 中島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-resonator having a desired resonant frequency, a method of manufacturing the micro-resonator by which the micro-resonator can be manufactured with high yield, and an electronic apparatus equipped with the micro-resonator. <P>SOLUTION: The micro-resonator 10 has a configuration in which a resonator 40 is disposed between a fixed electrode 22 having a comb tooth part 21 and a fixed electrode 32 having a comb tooth part 31. The resonator 40 has a movable electrode 24 disposed so that a comb-shaped tooth 23 is engaged with the comb tooth part 21 of the fixed electrode 22, and a movable electrode 34 disposed so that a comb tooth part 33 is engaged with the comb tooth part 31 of the fixed electrode 32, and a weight 45 is formed on a coupling beam 41 for coupling these movable electrodes 24, 34. The weight 45 is provided to adjust at least any one of the resonant frequency and the resonant mode of the resonator 40. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固有の共振周波数で微小振動する共振子を備えるマイクロレゾネータ及びその製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器に関する。   The present invention relates to a microresonator including a resonator that vibrates minutely at a specific resonance frequency, a manufacturing method thereof, and an electronic device including the microresonator.

近年、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて超小型・超高性能の電子部品を製造する研究・開発が盛んに行われている。MEMS技術を用いた電子部品は多岐に亘るが、その一種としてマイクロレゾネータがある。マイクロレゾネータは、例えばシリコン基板等の基板上に酸化膜からなる絶縁膜が形成され、その絶縁膜上に櫛歯状の固定電極の櫛歯と櫛歯状の可動電極の櫛歯とが基板表面に対して平行に噛み合わされるように形成された構造である。   In recent years, research and development for manufacturing ultra-compact and ultra-high-performance electronic components using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology has been actively conducted. There are a wide variety of electronic components using MEMS technology, and one type is a microresonator. In the microresonator, for example, an insulating film made of an oxide film is formed on a substrate such as a silicon substrate, and the comb teeth of the comb-shaped fixed electrode and the comb teeth of the comb-shaped movable electrode are formed on the insulating film. It is the structure formed so that it might mesh | engage in parallel with respect to.

また、上記の櫛歯状の可動電極はシリコン基板上に支持されたバネ性を有する支持部に結合されており、このような互いに噛み合う櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との組を支持部の両側に1組ずつ配置した構成となっている。尚、上記の櫛歯状の可動電極と支持部とが共振子を構成している。更に、絶縁膜上には、櫛歯状の固定電極の各々に接続された2つの電極端子と、これら2つの電極端子に共通した接地電極としての電極端子とが設けられている。以上の櫛歯状の固定電極、櫛歯状の可動電極、支持部、及び電極端子は、例えば上記の絶縁膜上に形成したポリシリコン膜を利用して形成される。   The comb-shaped movable electrode is coupled to a support portion having a spring property supported on a silicon substrate, and the comb-shaped fixed electrode and the comb-shaped movable electrode are engaged with each other. One set is arranged on each side of the support portion. The comb-shaped movable electrode and the support portion constitute a resonator. Further, two electrode terminals connected to each of the comb-shaped fixed electrodes and an electrode terminal as a ground electrode common to these two electrode terminals are provided on the insulating film. The comb-shaped fixed electrode, the comb-shaped movable electrode, the support portion, and the electrode terminal are formed using, for example, a polysilicon film formed on the insulating film.

このようなマイクロレゾネータは、一方の櫛歯状の固定電極の電極端子と接地電極としての電極端子との間に交流電圧を印加することにより、その櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との間に静電引力を発生させ、この静電引力により櫛歯状の可動電極を櫛歯の噛み合い方向(櫛歯の長さ方向)に平面的に押し引きすることによって振動させる。この振動は櫛歯状の可動電極と一体化されたバネ性を持つ支持部に伝達され、他方の同様に噛み合い状態にある櫛歯状の可動電極を平面的に振動させる。   Such a microresonator applies an alternating voltage between the electrode terminal of one of the comb-shaped fixed electrodes and the electrode terminal as a ground electrode, thereby moving the comb-shaped fixed electrode and the comb-shaped movable electrode. An electrostatic attractive force is generated between the electrodes, and the electrostatic attraction force causes the comb-like movable electrode to vibrate by being pushed and pulled planarly in the comb-tooth engagement direction (the comb tooth length direction). This vibration is transmitted to a support portion having a spring property integrated with the comb-shaped movable electrode, and the other comb-shaped movable electrode which is in the meshed state is vibrated planarly.

入力側である一方の櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との間で発生した振動が、可動電極の質量とバネ性を持つ支持部の構造で定まるバネ定数で決定される共振周波数に一致したところで共振現象が生じ、この共振周波数が出力側である他方の櫛歯状の固定電極の電極端子から取り出される。かかる構成のマイクロレゾネータは、特定周波数の電気信号を発振する発振子又は複数の周波数を含む電気信号から特定周波数の電気信号をフィルタリングするフィルタとして用いられる。尚、マイクロレゾネータの詳細については、例えば以下の特許文献1,2を参照されたい。
米国特許第5025346号明細書(第3欄第37行−第6欄第2行、第6欄第55行−第7欄第52行、図1−図4) 米国特許第5537083号明細書(第4欄第43行−第10欄第33行、図4−図8)
Resonance determined by the spring constant determined by the structure of the movable electrode and the mass of the movable electrode and the structure of the spring support, generated between the comb-shaped fixed electrode on the input side and the comb-shaped movable electrode A resonance phenomenon occurs when the frequency matches, and the resonance frequency is taken out from the electrode terminal of the other comb-shaped fixed electrode on the output side. The microresonator having such a configuration is used as an oscillator that oscillates an electric signal having a specific frequency or a filter that filters an electric signal having a specific frequency from an electric signal including a plurality of frequencies. For details of the microresonator, see, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
US Pat. No. 5,025,346 (column 3, line 37-column 6, line 2, column 6, line 55-column 7, line 52, FIGS. 1-4) US Pat. No. 5,537,083 (column 4, line 43 to column 10, line 33, FIGS. 4 to 8)

ところで、上述したマイクロレゾネータの共振周波数は、可動電極の質量(厳密には可動電極及び支持部の質量)と支持部のバネ定数とによって定まる。上述した可動電極及び支持部等は、半導体素子等の製造において広く用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて基板上に形成されるが、複数の可動電極及び支持部等を設計値通りに形成するのは難しく、製造された可動電極及び支持部の質量及びバネ定数はばらつくことが多い。このため、製造されたマイクロレゾネータの共振周波数もばらつき、共振周波数が等しいマイクロレゾネータを複数製造するのは困難であるという問題があった。   By the way, the resonance frequency of the microresonator described above is determined by the mass of the movable electrode (strictly speaking, the mass of the movable electrode and the support portion) and the spring constant of the support portion. The above-described movable electrodes and support portions are formed on the substrate using a photolithography technique widely used in the manufacture of semiconductor elements and the like, but a plurality of movable electrodes and support portions are formed as designed values. It is difficult, and the mass and spring constant of the manufactured movable electrode and supporting part often vary. For this reason, the resonance frequency of the manufactured microresonator also varies, and there is a problem that it is difficult to manufacture a plurality of microresonators having the same resonance frequency.

また、マイクロレゾネータの製造においては、単一の共振周波数を有するマイクロレゾネータを複数製造する場合もあれば、同一の構造ではあるが同一の共振周波数帯内の異なる共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造する場合もある。後者のマイクロレゾネータを製造する場合において、マイクロレゾネータの製造上のばらつきがあると、所望の共振周波数を有するものが得られる可能性が高くなるが、その歩留まりは製造条件に応じて大きく左右されるという問題があった。   Also, in the manufacture of microresonators, there are cases where a plurality of microresonators having a single resonance frequency are manufactured, or microresonators having the same structure but different resonance frequencies within the same resonance frequency band are manufactured. In some cases. In the case of manufacturing the latter microresonator, if there are variations in the manufacturing of the microresonator, it is likely that a product having a desired resonance frequency is obtained, but the yield greatly depends on the manufacturing conditions. There was a problem.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータ、及び当該マイクロレゾネータを高い歩留まりで製造することができるマイクロレゾネータの製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, a microresonator having a desired resonance frequency, a method of manufacturing a microresonator capable of manufacturing the microresonator with a high yield, and an electronic apparatus including the microresonator. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、前記共振子の上部に錘を形成する錘形成工程と、前記錘の重さを調整する調整工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、共振子の上部に錘を形成し、この錘の重さを調整することにより共振子の重さを調整するようにしているため、共振子等の製造誤差があった場合でも共振子の重さを調整することができる。この結果、所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを高い歩留まりで、且つ安価に製造することができる。また、錘の重さを調整することにより所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造することができるため、同一の構造であっても異なる共振周波数を有するマイクロレゾネータを容易に且つ高い歩留まりで製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、前記積層部上に前記共振子を作りつける導電層を形成する工程と、前記導電層の前記共振子を形成すべき箇所の上部に前記錘を形成する工程と、前記導電層を所定形状にパターニングして前記基板上に前記共振子を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、積層部上に共振子を作りつける導電層を形成し、この導電層の上部であって共振子を形成すべき箇所の上部に錘を形成した後で導電層を所定形状にパターニングして基板上に共振子を形成するようにしているため、基板上において振動可能に構成された共振子の振動に支障をきたすことなく共振子上に錘を形成することができる。また、一度に複数の錘を形成することができるため、スループットの低下を招かずに複数の共振子上に錘を形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、前記錘を前記共振子の上部に複数形成する工程であることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の上部に複数の錘を形成しているため、錘の形状、共振子上における錘の配置、及び共振子上における錘の数を適宜設定することで、マイクロレゾネータの共振周波数及び共振モードを任意に設定することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、前記錘に対してレーザを照射して前記錘を選択的に蒸散させることで前記錘の重さを調整する工程であることを特徴としている。
この発明によれば、共振子上に形成された錘に対してレーザを照射して錘を選択的に蒸散させているため、錘の重さの調整を短時間で且つ高精度で行うことができ、その結果として所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータをスループットの低下を招かずに製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、前記共振子を振動させながら前記共振子の共振周波数を計測しつつ前記錘の重さを調整する工程であることを特徴としている。
この発明によれば、共振子を振動させながら共振子の共振周波数を計測しつつ錘の重さを調整しているため、確実にマイクロレゾネータの共振周波数を所望の共振周波数に調整することができるため、高い歩留まりで所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて前記共振子上に複数形成された前記錘のうちの所定の錘を除去する工程であることを特徴としている。
この発明によれば、目標とする共振周波数に応じた所定の重さを有する錘を複数形成しておき、目標とする共振周波数に応じて複数形成された錘のうちの所定の錘を除去しているため、短時間でマイクロレゾネータの周波数を所望の周波数に設定することができる。また、異なる共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造する場合には、その共振周波数に応じた錘を除去すれば良いため、製造ラインを変更せずに所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを短時間で製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記所定の錘の除去が、前記錘に対してレーザを照射して前記所定の錘を蒸散させることにより行うことを特徴としている。
この発明によれば、錘の重さを調整する場合と同様にレーザの照射により錘を除去しているため、製造ラインを何ら変えることなく所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを短時間で製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、前記錘の重さを調整することにより、前記共振子の共振モードを変えずに前記共振子の共振周波数を調整する工程であることを特徴としている。
或いは、前記調整工程が、前記錘の重さを調整することにより、前記共振子の共振モードを変えつつ前記共振子の共振周波数を調整する工程であることを特徴としている。
これらの発明によれば、共振モードを変更することなく共振周波数の調整を行うことができ、或いは共振周波数を変えつつ共振周波数を変えることができるため、マイクロレゾネータの共振周波数の設定範囲を広くすることができる。また、高Q値を有するマイクロレゾネータを得ることも、低Q値を有するマイクロレゾネータを得ることもできる。
上記課題を解決するために、本発明のマイクロレゾネータは、シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータであって、前記共振子の上部に前記共振子の重さを調整する錘を備えることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の上部に共振子の重さを調整する錘を備えているため、共振子自体の重さにばらつきがあっても共振子の重さを一定にすることができ、その結果として一定の共振周波数を得ることができる。また、共振子の重さのばらつき以外の共振周波数の変化を引き起こす要因があっても、錘の重さを調整して共振子の重さを変えることにより一定の共振周波数を得ることができる。
ここで、前記錘は、金(Au)、白金(Pt)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)のうちの何れかの金属で形成されることが好ましい。
これらの金属は半導体素子の配線等を形成する場合にも用いられているため、製造プロセスが確立している上に、共振子に対する密着性が十分に得られる。特に、金(Au)又は白金(Pt)を用いて錘を形成すれば、共振子等の形成プロセスを何ら変更せずに共振子等を形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記錘が、前記共振子上に、所望の形状で所望の位置に所望の数だけ形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、錘の形状、共振子上における錘の位置、及び共振子上における錘の数を適宜変えることで、マイクロレゾネータの共振周波数の設定範囲を広くすることができ、また高Q値を有するマイクロレゾネータとすることも、低Q値を有するマイクロレゾネータとすることもできる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記共振子が、前記積層部上に設けられた2組の一対の櫛歯状電極を有することを特徴としている。
この発明によれば、櫛歯の長手方向の振動、又は共振子のねじれ又は共振子の回転による振動等の共振モードを得ることができ、マイクロレゾネータの共振周波数の設定範囲を広くする上で好適である。勿論、かかる構成であれば単一の共振周波数を得ることもできる。但し、本発明は、共振子が櫛歯状電極を有する形状のものに限定されることを意図しているわけではなく、櫛歯状電極を有する形状以外に、梁(ビーム)形状又は円板形状を採用することもできる。
本発明の電子機器は、上記の何れかに記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されたマイクロレゾネータ、又は上記の何れかに記載のマイクロレゾネータを備えることを特徴としている。
この発明によれば、半導体素子を製造する技術を用いてシリコン基板上に所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを形成することができるため、マイクロレゾネータを応用したフィルタ及び発振子等を半導体チップ内に集積化することができる。この結果、例えば、発振子、フィルタ、アンプ、混合器、及び検波器等からなる受信回路を1チップ化した半導体素子等の超小型・超高機能の半導体素子が提供される。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a microresonator of the present invention includes a silicon substrate, a stacked portion including at least an insulating film formed on the silicon substrate, and a resonator provided on the stacked portion. A method of manufacturing a microresonator comprising: a weight forming step of forming a weight on the top of the resonator; and an adjusting step of adjusting the weight of the weight.
According to the present invention, since the weight is formed on the top of the resonator and the weight of the resonator is adjusted by adjusting the weight of the weight, there is a manufacturing error of the resonator or the like. However, the weight of the resonator can be adjusted. As a result, a microresonator having a desired resonance frequency can be manufactured at a high yield and at a low cost. In addition, since a microresonator having a desired resonance frequency can be manufactured by adjusting the weight of the weight, microresonators having different resonance frequencies can be easily manufactured at a high yield even with the same structure. be able to.
In the method for manufacturing a microresonator of the present invention, the weight forming step includes a step of forming a conductive layer that forms the resonator on the stacked portion, and a step of forming the resonator of the conductive layer. The method includes a step of forming the weight on an upper portion and a step of patterning the conductive layer into a predetermined shape to form the resonator on the substrate.
According to the present invention, the conductive layer for forming the resonator is formed on the laminated portion, the weight is formed on the conductive layer and the portion where the resonator is to be formed, and then the conductive layer is formed in a predetermined shape. Since the resonator is formed on the substrate by patterning, the weight can be formed on the resonator without hindering the vibration of the resonator configured to vibrate on the substrate. In addition, since a plurality of weights can be formed at a time, the weights can be formed on the plurality of resonators without causing a decrease in throughput.
In the method of manufacturing a microresonator according to the present invention, the weight forming step is a step of forming a plurality of weights on the resonator.
According to the present invention, since a plurality of weights are formed on the top of the resonator, the microresonator is appropriately set by appropriately setting the shape of the weight, the arrangement of the weights on the resonator, and the number of weights on the resonator. The resonance frequency and resonance mode can be arbitrarily set.
Further, in the method for manufacturing a microresonator of the present invention, the adjusting step is a step of adjusting the weight of the weight by selectively transpiration of the weight by irradiating the weight with a laser. It is a feature.
According to the present invention, the weight formed on the resonator is irradiated with a laser to selectively evaporate the weight, so that the weight can be adjusted in a short time with high accuracy. As a result, a microresonator having a desired resonance frequency can be manufactured without causing a decrease in throughput.
In the method for manufacturing a microresonator of the present invention, the adjusting step is a step of adjusting the weight of the weight while measuring the resonance frequency of the resonator while vibrating the resonator. .
According to the present invention, since the weight of the weight is adjusted while measuring the resonance frequency of the resonator while vibrating the resonator, the resonance frequency of the microresonator can be reliably adjusted to a desired resonance frequency. Therefore, a microresonator having a desired resonance frequency can be manufactured with a high yield.
Further, in the method for manufacturing a microresonator of the present invention, the adjustment step includes a step of removing a predetermined weight among the plurality of weights formed on the resonator according to a target resonance frequency of the resonator. It is characterized by being.
According to the present invention, a plurality of weights having a predetermined weight corresponding to the target resonance frequency are formed, and a predetermined weight among the plurality of weights formed according to the target resonance frequency is removed. Therefore, the frequency of the microresonator can be set to a desired frequency in a short time. In addition, when manufacturing a microresonator having a different resonance frequency, it is only necessary to remove the weight corresponding to the resonance frequency, so that a microresonator having a desired resonance frequency can be manufactured in a short time without changing the production line. can do.
Further, the microresonator manufacturing method of the present invention is characterized in that the predetermined weight is removed by irradiating the weight with a laser to evaporate the predetermined weight.
According to the present invention, since the weight is removed by laser irradiation as in the case of adjusting the weight of the weight, a microresonator having a desired resonance frequency is manufactured in a short time without changing the manufacturing line. be able to.
In the method for manufacturing a microresonator of the present invention, the adjustment step is a step of adjusting the resonance frequency of the resonator without changing the resonance mode of the resonator by adjusting the weight of the weight. It is characterized by that.
Alternatively, the adjusting step is a step of adjusting a resonance frequency of the resonator while changing a resonance mode of the resonator by adjusting a weight of the weight.
According to these inventions, the resonance frequency can be adjusted without changing the resonance mode, or the resonance frequency can be changed while changing the resonance frequency, so that the setting range of the resonance frequency of the microresonator is widened. be able to. Moreover, a microresonator having a high Q value can be obtained, or a microresonator having a low Q value can be obtained.
In order to solve the above problems, a microresonator of the present invention includes a silicon substrate, a stacked portion including at least an insulating film formed on the silicon substrate, and a resonator provided on the stacked portion. A microresonator is characterized in that a weight for adjusting the weight of the resonator is provided above the resonator.
According to the present invention, since the weight for adjusting the weight of the resonator is provided above the resonator, the weight of the resonator can be made constant even if the weight of the resonator itself varies. As a result, a constant resonance frequency can be obtained. Even if there is a factor causing a change in the resonance frequency other than the variation in the weight of the resonator, a constant resonance frequency can be obtained by changing the weight of the resonator by adjusting the weight of the weight.
Here, the weight is preferably formed of any one of gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), and aluminum (Al).
Since these metals are also used for forming wirings of semiconductor elements, a manufacturing process has been established and sufficient adhesion to the resonator can be obtained. In particular, if the weight is formed using gold (Au) or platinum (Pt), the resonator or the like can be formed without changing the formation process of the resonator or the like.
In the microresonator of the present invention, the weight is formed in a desired shape and in a desired position on the resonator in a desired shape.
According to the present invention, by appropriately changing the shape of the weight, the position of the weight on the resonator, and the number of weights on the resonator, the setting range of the resonance frequency of the microresonator can be widened, and the high Q It can be a microresonator having a value or a microresonator having a low Q value.
In the microresonator of the present invention, the resonator has two pairs of comb-like electrodes provided on the stacked portion.
According to the present invention, it is possible to obtain a resonance mode such as vibration in the longitudinal direction of the comb teeth, or torsion of the resonator or vibration due to the rotation of the resonator, which is suitable for widening the setting range of the resonance frequency of the micro resonator It is. Of course, with such a configuration, a single resonance frequency can be obtained. However, the present invention is not intended to limit the resonator to a shape having a comb-like electrode. In addition to the shape having a comb-like electrode, the beam (beam) shape or disk A shape can also be adopted.
An electronic apparatus according to the present invention includes a microresonator manufactured using any one of the above-described microresonator manufacturing methods, or a microresonator described above.
According to the present invention, since a microresonator having a desired resonance frequency can be formed on a silicon substrate by using a technique for manufacturing a semiconductor element, a filter, an oscillator, and the like using the microresonator are incorporated in a semiconductor chip. It can be integrated. As a result, for example, an ultra-small and ultra-high performance semiconductor element such as a semiconductor element in which a receiving circuit including an oscillator, a filter, an amplifier, a mixer, a detector, and the like is integrated into one chip is provided.

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について詳細に説明する。   Hereinafter, a microresonator, a manufacturing method thereof, and an electronic device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔マイクロレゾネータ〕
図1は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図であり、図2は、図1中のA−A線に沿った断面矢視図である。図1及び図2に示すマイクロレゾネータ10は、トランスバーサル型のSAW(Surface Acoustic Wave:弾性表面波素子)フィルタと同様な働きをするフィルタとして構成したものである。尚、以下の説明においては、必要があれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1及び図2中のXYZ直交座標系は、X軸及びY軸がシリコン基板50の表面に対して平行となるよう設定され、Z軸がシリコン基板50の表面に対して直交する方向に設定されている。
[Micro Resonator]
FIG. 1 is a plan view showing a microresonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The microresonator 10 shown in FIGS. 1 and 2 is configured as a filter that functions in the same manner as a transversal SAW (Surface Acoustic Wave) filter. In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system in FIGS. 1 and 2 is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the surface of the silicon substrate 50, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the surface of the silicon substrate 50. Has been.

図1に示すマイクロレゾネータ10は、シリコン基板50の表面に形成された酸化膜を含む絶縁膜51上において、X方向に沿って送信側IDT(Inter Digital Transducer)20と受信側IDT30とを配置し、これらの間に共振子40を配置した構成である。送信側IDT20、受信側IDT30、及び共振子40は、例えばシリコン基板50上に形成された導電層としてのポリシリコン(p−SiO)膜を利用して形成される。或いは、SOI(Silicon On Insulator)基板の絶縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して形成される。   A microresonator 10 shown in FIG. 1 includes a transmission-side IDT (Inter Digital Transducer) 20 and a reception-side IDT 30 arranged along the X direction on an insulating film 51 including an oxide film formed on the surface of a silicon substrate 50. In this configuration, the resonator 40 is disposed between them. The transmission side IDT 20, the reception side IDT 30, and the resonator 40 are formed using, for example, a polysilicon (p-SiO) film as a conductive layer formed on the silicon substrate 50. Alternatively, it is formed using a silicon layer crystallized on an insulating film of an SOI (Silicon On Insulator) substrate.

送信側IDT20は櫛歯部21を有する固定電極22と櫛歯部23を有する可動電極24とから構成されている。送信側IDT20の固定電極22は、リード線25を介して電極端子26に接続されている。同様に、受信側IDT30は、櫛歯部31を有する固定電極32と櫛歯部33を有する可動電極34とから構成されている。受信側IDT30の固定電極32は、リード線35を介して電極端子36に接続されている。尚、図1中の38は、電極端子26,36に対して共通に設定された接地電極としての電極端子である。   The transmission-side IDT 20 includes a fixed electrode 22 having a comb tooth portion 21 and a movable electrode 24 having a comb tooth portion 23. The fixed electrode 22 of the transmission side IDT 20 is connected to the electrode terminal 26 via the lead wire 25. Similarly, the receiving side IDT 30 includes a fixed electrode 32 having a comb tooth portion 31 and a movable electrode 34 having a comb tooth portion 33. The fixed electrode 32 of the receiving side IDT 30 is connected to the electrode terminal 36 via a lead wire 35. Note that reference numeral 38 in FIG. 1 denotes an electrode terminal as a ground electrode that is set in common with respect to the electrode terminals 26 and 36.

上記の可動電極24と可動電極34とは、X方向延びる連結ビーム41で連結されている。共振子40は、この連結ビーム41、可動電極24,34、及び後述する方形状のフレームからなる梁部42とから構成されている。共振子40は、連結ビーム41の−X方向における端部に連結された可動電極24の櫛歯部23が固定電極22の櫛歯部21と平面的に噛み合うように、且つ連結ビーム41の+X方向における端部に連結された可動電極34の櫛歯部33が固定電極32の櫛歯部31と平面的に噛み合うように、固定電極22と固定電極32との間に配置されている。   The movable electrode 24 and the movable electrode 34 are connected by a connecting beam 41 extending in the X direction. The resonator 40 includes the connection beam 41, the movable electrodes 24 and 34, and a beam portion 42 formed of a rectangular frame described later. The resonator 40 is configured so that the comb tooth portion 23 of the movable electrode 24 connected to the end portion in the −X direction of the connection beam 41 meshes with the comb tooth portion 21 of the fixed electrode 22 in a plane and + X of the connection beam 41. The comb teeth 33 of the movable electrode 34 connected to the end in the direction are arranged between the fixed electrode 22 and the fixed electrode 32 so as to mesh with the comb teeth 31 of the fixed electrode 32 in a plane.

また、固定電極22の櫛歯部21と可動電極24の櫛歯部23とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間(櫛歯ギャップ)をもって、シリコン基板50の表面に平行に噛み合っている。同様に、固定電極32の櫛歯部31と可動電極34の櫛歯部33とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間をもって、シリコン基板50の表面に平行に噛み合っている。櫛歯部23を有する可動電極24及び櫛歯部33を有する可動電極34が共振子40に設けられているため、櫛歯部23,33の長手方向の振動、又は共振子40のねじれ又は回転による振動等の共振モードを得ることができ、共振周波数の設定範囲を広くする上で好適である。勿論、かかる構成であれば単一の共振周波数を得ることもできる。   The comb teeth 21 of the fixed electrode 22 and the comb teeth 23 of the movable electrode 24 each have a plurality of comb teeth meshing in parallel with the surface of the silicon substrate 50 with a predetermined plane gap (comb gap). ing. Similarly, the comb tooth portion 31 of the fixed electrode 32 and the comb tooth portion 33 of the movable electrode 34 have a plurality of comb teeth meshing in parallel with the surface of the silicon substrate 50 with a gap on a predetermined plane. Since the movable electrode 24 having the comb-tooth portion 23 and the movable electrode 34 having the comb-tooth portion 33 are provided in the resonator 40, the longitudinal vibration of the comb-tooth portions 23, 33, or the twist or rotation of the resonator 40. This is suitable for widening the setting range of the resonance frequency. Of course, with such a configuration, a single resonance frequency can be obtained.

可動電極24,34に対して一体的に形成されたフレーム状の梁部42は、梁部42に結合された片持ち梁43によって支持されており、片持ち梁43の支持部44がシリコン基板50上に固定された構造になっている。支持部44は接地電極としての電極端子38と導通しているため、共振子40は電位がほぼ接地電位になる。尚、梁部42の外形形状は、特に方形形状に限定されるものではなく、円形形状、長円形状、紡錘形状等の任意の形状に設定することができる。   The frame-shaped beam portion 42 formed integrally with the movable electrodes 24 and 34 is supported by a cantilever beam 43 coupled to the beam portion 42, and the support portion 44 of the cantilever beam 43 is a silicon substrate. The structure is fixed on 50. Since the support portion 44 is electrically connected to the electrode terminal 38 as a ground electrode, the potential of the resonator 40 is almost equal to the ground potential. The outer shape of the beam portion 42 is not particularly limited to a square shape, and can be set to an arbitrary shape such as a circular shape, an oval shape, or a spindle shape.

図2に示す通り、連結ビーム41はシリコン基板50の絶縁膜51の表面よりも上方(+Z方向)に基板面に対して平行に浮き上がった状態で支持されている。従って、連結ビーム41の両端に連結された櫛歯状の可動電極24,34も同様に基板面に平行に浮き上がった状態に配置される。また、可動電極24,34に噛み合う櫛歯状の固定電極22,32も櫛歯の部分が基板面に平行に浮き上がった状態に支持されている。   As shown in FIG. 2, the coupling beam 41 is supported in a state of being lifted in parallel to the substrate surface above the surface of the insulating film 51 of the silicon substrate 50 (+ Z direction). Accordingly, the comb-like movable electrodes 24 and 34 connected to both ends of the connection beam 41 are also arranged in a state of floating in parallel to the substrate surface. Further, the comb-shaped fixed electrodes 22 and 32 meshing with the movable electrodes 24 and 34 are also supported in a state where the comb-shaped portions are lifted in parallel to the substrate surface.

可動電極24,34及び固定電極22,32の浮上高さ、即ち、シリコン基板50上に形成された絶縁膜51との間隔は2〜3μm程度である。尚、図2において、ポリシリコン等で形成された電極端子26,36及びリード部25,35と絶縁膜51との間の層52は、櫛歯状の固定電極22,32と可動電極24,34との櫛歯部を基板面に平行に浮き上がった構成に形成する際の製造工程において設けられた犠牲層である。   The flying height of the movable electrodes 24 and 34 and the fixed electrodes 22 and 32, that is, the distance from the insulating film 51 formed on the silicon substrate 50 is about 2 to 3 μm. In FIG. 2, electrode terminals 26 and 36 formed of polysilicon or the like and a layer 52 between the lead portions 25 and 35 and the insulating film 51 include comb-like fixed electrodes 22 and 32 and a movable electrode 24, 34 is a sacrificial layer provided in the manufacturing process when the comb-tooth portion with 34 is formed so as to float parallel to the substrate surface.

本実施形態のマイクロレゾネータ10は、図1及び図2に示す通り、共振子40の一部をなす連結ビーム41上に複数の錘45を備える。これらの錘45は、共振子40の共振周波数及び共振モードの少なくとも一方を調整するためのものであり、図1及び図2に示す例では、連結ビーム41上に、連結ビーム41の長手方向(X方向)に沿って4個設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the microresonator 10 of the present embodiment includes a plurality of weights 45 on a connection beam 41 that forms part of the resonator 40. These weights 45 are for adjusting at least one of the resonance frequency and the resonance mode of the resonator 40. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the longitudinal direction of the connection beam 41 ( Four are provided along the (X direction).

共振子40の共振周波数は、共振子40自体の重さのばらつき、又は共振子40の一部をなす梁部42のバネ定数のばらつきが原因で変化する。錘45は何れの原因で共振周波数の変化が生じた場合であっても、共振子40の共振周波数の変化を調整するために用いられる。また、例えば、共振子40の重心に対する錘45の配置を対称にし、又は非対称にすることで、共振モードを調整することができる。   The resonance frequency of the resonator 40 changes due to variations in the weight of the resonator 40 itself or variations in the spring constant of the beam portion 42 that forms a part of the resonator 40. The weight 45 is used to adjust the change in the resonance frequency of the resonator 40 regardless of the cause of the change in the resonance frequency. Further, for example, the resonance mode can be adjusted by making the arrangement of the weight 45 with respect to the center of gravity of the resonator 40 symmetric or asymmetric.

錘45は、金(Au)、白金(Pt)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)等の金属によって形成されている。これらの金属は半導体素子の配線等を形成する場合にも用いられており、製造プロセスが確立しているために形成が容易である上に、共振子に対する密着性が十分に得られる。尚、錘45の形状、連結ビーム41上における位置、及び数は、目標とする共振子40の共振周波数及び共振モードに応じて所望の形状及び所望の位置に設定することができ、その重さは目標とする共振子40の共振周波数及び共振モードの少なくとも一方に応じて調整することができる。かかる調整を行うことで、共振子40の共振周波数の設定範囲を広くすることもでき、また共振子40を高いQ値を有するものとすることも、低いQ値を有するものとすることもできる。   The weight 45 is made of metal such as gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), and aluminum (Al). These metals are also used for forming wirings of semiconductor elements and the like, and are easy to form because the manufacturing process has been established. In addition, sufficient adhesion to the resonator can be obtained. In addition, the shape of the weight 45, the position on the connection beam 41, and the number can be set to a desired shape and a desired position according to the resonance frequency and resonance mode of the target resonator 40, and its weight. Can be adjusted according to at least one of the resonance frequency and resonance mode of the target resonator 40. By performing such adjustment, the setting range of the resonance frequency of the resonator 40 can be widened, and the resonator 40 can have a high Q value or a low Q value. .

以上説明した構成のマイクロレゾネータ10を、例えば発振子として用いる場合には、櫛歯状の固定電極22の電極端子26と接地電極としての電極端子38との間に交流電圧を印加する。これらの電極端子間に交流電圧を印加すると、固定電極22の櫛歯部21と可動電極24の櫛歯部23との間に静電引力が発生する。これによって可動電極24が、櫛歯の噛み合い方向(櫛歯の長さ方向、即ちX方向)にバネ性を有する梁部42を介して引き押しされて振動する。この振動は可動電極24と一体化されたバネ性を持つ梁部42に伝達され、他方の同様に固定電極32の櫛歯部31と噛み合い状態にある櫛歯部33を備える可動電極34がX方向に振動する。   When the microresonator 10 having the above-described configuration is used as an oscillator, for example, an AC voltage is applied between the electrode terminal 26 of the comb-like fixed electrode 22 and the electrode terminal 38 as a ground electrode. When an alternating voltage is applied between these electrode terminals, an electrostatic attractive force is generated between the comb tooth portion 21 of the fixed electrode 22 and the comb tooth portion 23 of the movable electrode 24. As a result, the movable electrode 24 is pulled and vibrated through the beam portion 42 having spring properties in the meshing direction of the comb teeth (the length direction of the comb teeth, that is, the X direction). This vibration is transmitted to a beam portion 42 having a spring property integrated with the movable electrode 24, and the movable electrode 34 having the comb tooth portion 33 in mesh with the comb tooth portion 31 of the fixed electrode 32 is X similarly. Vibrate in the direction.

入力側である一方の櫛歯状の固定電極22と可動電極24との間で発生した振動が、共振子40の固有振動数に達すると、共振子40はその振動数で共振する。共振子40が共振することによって、他方の櫛歯部31を有する固定電極32に接続された電極端子36から、その固有振動数に応じた発振周波数を有する電気信号が出力される。発振周波数(共振周波数)は、可動電極24,34を含む共振子40の質量と梁部42のバネ定数で定まる変位に対する復元力(梁部42の弾性力)とによって定まる。   When the vibration generated between the one comb-shaped fixed electrode 22 on the input side and the movable electrode 24 reaches the natural frequency of the resonator 40, the resonator 40 resonates at that frequency. When the resonator 40 resonates, an electric signal having an oscillation frequency corresponding to the natural frequency is output from the electrode terminal 36 connected to the fixed electrode 32 having the other comb tooth portion 31. The oscillation frequency (resonance frequency) is determined by the mass of the resonator 40 including the movable electrodes 24 and 34 and the restoring force against the displacement determined by the spring constant of the beam portion 42 (elastic force of the beam portion 42).

ここで、共振子40の質量をmとし、梁部42のバネ定数をkとすると、固定電極32から出力される電気信号の発振周波数fは以下の(1)式で表される。
=(1/(2・π))・(k/m)1/2 ……(1)
図1及び図2に示すマイクロレゾネータ10を発振子として用いる場合には、その発振周波数の設計目標値として、例えば16kHz、32kHz、72kHz等が設定される。
Here, when the mass of the resonator 40 is m and the spring constant of the beam portion 42 is k, the oscillation frequency f 0 of the electric signal output from the fixed electrode 32 is expressed by the following equation (1).
f 0 = (1 / (2 · π)) · (k / m) 1/2 (1)
When the microresonator 10 shown in FIGS. 1 and 2 is used as an oscillator, for example, 16 kHz, 32 kHz, 72 kHz or the like is set as a design target value of the oscillation frequency.

また、マイクロレゾネータ10をフィルタとして用いる場合には、図3に示す通り、共振子40の固有振動数fを中心とした共振幅Wの通過帯域幅を有するフィルタとして用いられる。図3は、マイクロレゾネータ10をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。マイクロレゾネータ10をフィルタとして用いる場合には、櫛歯状の固定電極22の電極端子26と接地電極としての電極端子38との間に交流電圧が印加される。 In the case of using the micro-resonator 10 as a filter, as shown in FIG. 3, it is used as a filter having a pass band width of the resonance width W centered on the natural frequency f 0 of the resonator 40. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of pass characteristics when the microresonator 10 is used as a filter. When the microresonator 10 is used as a filter, an AC voltage is applied between the electrode terminal 26 of the comb-like fixed electrode 22 and the electrode terminal 38 as a ground electrode.

これらの電極端子間に印加された交流電圧の周波数が、図3に示す帯域幅Wに含まれる周波数であれば、共振子40が静電力によってX方向に振動して、その周波数を有する電気信号が電極端子36から出力される。一方、帯域幅Wに含まれない周波数の交流電圧が入力された場合には、共振子30が共振しない。この結果として、その周波数は除去される。このような動作によりマイクロレゾネータ10がフィルタとして用いられる。   If the frequency of the alternating voltage applied between these electrode terminals is a frequency included in the bandwidth W shown in FIG. 3, the resonator 40 vibrates in the X direction by electrostatic force, and an electric signal having the frequency Is output from the electrode terminal 36. On the other hand, when an AC voltage having a frequency not included in the bandwidth W is input, the resonator 30 does not resonate. As a result, that frequency is removed. With this operation, the microresonator 10 is used as a filter.

以上説明した本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータ10は、共振子40が櫛歯部23を有する可動電極24及び櫛歯部33を有する可動電極34を備え、可動電極24,34を挟むように櫛歯部21を有する固定電極22及び櫛歯部31を有する固定電極32が配置され、可動電極24,34を連結する連結ビーム41上に錘45が形成された形態であった。マイクロレゾネータ10の共振子の形態は、かかる形態以外に梁(ビーム)形状又は円板形状の形態のものを採用することができる。これらの形態のものを採用した場合であっても、共振子上に錘を形成し、この錘の重さを調整することで共振子の共振周波数を調整することができる。   In the microresonator 10 according to the embodiment of the present invention described above, the resonator 40 includes the movable electrode 24 having the comb-tooth portion 23 and the movable electrode 34 having the comb-tooth portion 33 so that the movable electrodes 24 and 34 are sandwiched therebetween. The fixed electrode 22 having the comb tooth portion 21 and the fixed electrode 32 having the comb tooth portion 31 are arranged, and the weight 45 is formed on the connection beam 41 that connects the movable electrodes 24 and 34. As a form of the resonator of the microresonator 10, a form of a beam (disk) shape or a disk shape can be adopted in addition to such a form. Even when these types are employed, the resonance frequency of the resonator can be adjusted by forming a weight on the resonator and adjusting the weight of the weight.

〔マイクロレゾネータの製造方法〕
図4及び図5は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。尚、図4及び図5において、図1及び図2に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。まず、図4(a)に示す通り、シリコン基板50上に二酸化珪素(SiO)からなる酸化膜51aを形成する。上記シリコン基板50は両面が研磨されており、厚さが約500μm程度である。また、酸化膜51aは減圧気相成長(減圧CVD(Chemical Vapor Deposition))法を用いて形成され、その厚さは0.1μm程度である。
[Manufacturing Method of Micro Resonator]
4 and 5 are process diagrams showing a method for manufacturing a microresonator according to an embodiment of the present invention. 4 and 5, the same members as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. First, as shown in FIG. 4A, an oxide film 51a made of silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on a silicon substrate 50. The silicon substrate 50 is polished on both sides and has a thickness of about 500 μm. The oxide film 51a is formed by using a low pressure vapor phase growth (low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition)) method, and its thickness is about 0.1 μm.

次に、酸化膜51a上に厚さ0.5μm程度の窒化膜(Si)51bを形成する。この窒化膜51bも減圧CVD法を用いて形成される。尚、これらの酸化膜51a及び窒化膜51bから図1及び図2に示した絶縁膜51が形成されている。窒化膜51bを形成すると、次に窒化膜51b上にSiOからなり、厚さが2μm程度の犠牲層52を形成する工程が行われる。これらの層により本発明の積層部が構成されている。尚、図2に示したマイクロレゾネータ10においても窒化膜51bが設けられているが、図2においては図示を省略している。 Next, a nitride film (Si 3 N 4 ) 51b having a thickness of about 0.5 μm is formed on the oxide film 51a. This nitride film 51b is also formed by using a low pressure CVD method. The insulating film 51 shown in FIGS. 1 and 2 is formed from the oxide film 51a and the nitride film 51b. When the nitride film 51b is formed, a step of forming a sacrificial layer 52 made of SiO 2 and having a thickness of about 2 μm is next performed on the nitride film 51b. The laminated part of this invention is comprised by these layers. The microresonator 10 shown in FIG. 2 is also provided with the nitride film 51b, but is not shown in FIG.

以上の工程が終了すると、犠牲層52の上面の全面に亘ってフォトレジスト(不図示)を塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして犠牲層52に対してエッチング処理を行うことにより、図4(b)に示す通り、固定電極22,32となるべき箇所及び支持部44となるべき箇所(図1参照)の犠牲層52を除去する。   When the above steps are completed, a photoresist (not shown) is applied over the entire upper surface of the sacrificial layer 52, and an exposure process and a development process are performed on the photoresist to form a resist pattern having a predetermined shape. Next, by performing an etching process on the sacrificial layer 52 using this resist pattern as a mask, as shown in FIG. 4B, the portions to be the fixed electrodes 22 and 32 and the portions to be the support portions 44 (FIG. 1). The sacrificial layer 52 is removed.

エッチング処理が完了し、犠牲層52上に形成されているレジストパターンを剥離すると、図4(c)に示す通り、犠牲層52及び露出している窒化膜51b上の全面に亘って厚さが2.0μm程度の導電層としてのポリシリコン(p−SiO)膜60を形成する工程が行われる。ポリシリコン膜60の形成が完了すると、図4(d)に示す通り、ポリシリコン膜60上の全面に亘って金属膜61を形成する工程が行われる。ここで、金属膜61は、金(Au)、白金(Pt)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)の何れかで形成され、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。尚、金属膜61の厚みは、図1及び図2に示した錘45の重さに応じて適宜設定される。   When the etching process is completed and the resist pattern formed on the sacrificial layer 52 is peeled off, the thickness over the entire surface of the sacrificial layer 52 and the exposed nitride film 51b is increased as shown in FIG. A step of forming a polysilicon (p-SiO) film 60 as a conductive layer of about 2.0 μm is performed. When the formation of the polysilicon film 60 is completed, a process of forming a metal film 61 over the entire surface of the polysilicon film 60 is performed as shown in FIG. Here, the metal film 61 is formed of any one of gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), and aluminum (Al), and is formed using, for example, a vapor deposition method or a sputtering method. The thickness of the metal film 61 is appropriately set according to the weight of the weight 45 shown in FIGS.

次に、金属膜61の上面の全面に亘ってフォトレジスト(不図示)を塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして金属膜61に対してエッチング処理を行うことにより、図5(a)に示す通り、共振子40の連結ビーム41となるべき箇所(必要であれば、可動電極24,34となるべき箇所)の上部に錘45を形成する。尚、錘45の重さは、共振子45重さのばらつきを考慮して目標とする共振周波数が得られる重さよりも僅かに重めに設計して形成しておくことが好ましい。   Next, a photoresist (not shown) is applied over the entire upper surface of the metal film 61, and an exposure process and a development process are performed on the photoresist to form a resist pattern having a predetermined shape. Next, by etching the metal film 61 using this resist pattern as a mask, as shown in FIG. 5A, the portion to be the coupling beam 41 of the resonator 40 (if necessary, the movable electrode 24). , 34), the weight 45 is formed on the upper part. It is preferable that the weight 45 is designed and formed to be slightly heavier than the weight capable of obtaining a target resonance frequency in consideration of variations in the weight of the resonator 45.

錘45の形成が完了すると、錘45の形成に用いたフォトレジストを剥離した後で、再度ポリシリコン膜60上に不図示のフォトレジストを塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。レジストパターンを形成すると、ポリシリコン膜60に対してエッチング処理を行い、最終的に固定電極22,32、共振子40(連結ビーム41、可動電極24,34、及び梁部42)、片持ち梁43、電極端子26,36,38、及びリード部25,35となるべき部分を残し、それ以外の部分を除去する。エッチング処理を終えて、ポリシリコン膜60上に形成されているレジストパターンを除去すると、図5(b)に示す状態になる。   When the formation of the weight 45 is completed, the photoresist used for the formation of the weight 45 is peeled off, and then a photoresist (not shown) is applied again on the polysilicon film 60, and the photoresist is exposed and developed. To form a resist pattern having a predetermined shape. When the resist pattern is formed, the polysilicon film 60 is etched, and finally the fixed electrodes 22 and 32, the resonator 40 (the coupling beam 41, the movable electrodes 24 and 34, and the beam portion 42), and the cantilever beam. 43, the portions to be the electrode terminals 26, 36, and 38 and the lead portions 25 and 35 are left, and the other portions are removed. When the etching process is finished and the resist pattern formed on the polysilicon film 60 is removed, the state shown in FIG.

以上の工程が終了すると、固定電極22の櫛歯部21、固定電極32の櫛歯部31、共振子40(可動電極24,34、連結ビーム41、及び梁部42)、及び片持ち梁43の下方の犠牲層52をエッチングにより除去する。このようなエッチングは、エッチング時間を制御することにより可能である。かかるエッチングを行うことで、図5(c)に示す通り、シリコン基板50上(窒化膜51b上)において、2〜3μm程度の間隔をもって浮上した状態にある共振子40を形成することができる。   When the above steps are completed, the comb tooth portion 21 of the fixed electrode 22, the comb tooth portion 31 of the fixed electrode 32, the resonator 40 (movable electrodes 24 and 34, the coupling beam 41, and the beam portion 42), and the cantilever 43 The sacrificial layer 52 below is removed by etching. Such etching is possible by controlling the etching time. By performing such etching, as shown in FIG. 5C, the resonator 40 can be formed on the silicon substrate 50 (on the nitride film 51b) in a state of being levitated with an interval of about 2 to 3 μm.

以上説明した通り、本実施形態においては、導電層としてのポリシリコン膜60を形成し、共振子40の連結ビーム41となるべき箇所(必要であれば、可動電極24,34となるべき箇所)の上部に錘45を形成した後で、ポリシリコン膜60を所定形状にパターニングするとともに犠牲層52をエッチングして共振子40を形成している。かかる方法で共振子40を形成することにより、共振子40の振動に支障をきたすことなく共振子40上に錘45を形成することができる。   As described above, in the present embodiment, the polysilicon film 60 as the conductive layer is formed, and the portion to be the coupling beam 41 of the resonator 40 (the portion to be the movable electrodes 24 and 34 if necessary). After the weight 45 is formed on the upper part of the silicon substrate 60, the polysilicon film 60 is patterned into a predetermined shape and the sacrificial layer 52 is etched to form the resonator 40. By forming the resonator 40 by such a method, the weight 45 can be formed on the resonator 40 without hindering the vibration of the resonator 40.

また、錘45を一度に複数形成することができるため、複数の共振子40上に錘45を形成する場合であってもスループットの低下を招かずに錘45を形成することができる。一方、共振子40上に複数の錘45を形成する場合であっても一度に複数の錘45を形成することができる。また、錘45の形状、共振子40上における錘45の配置、及び共振子40上における錘45の数を適宜設定することができる。このため、共振子40の共振周波数及び共振モードを任意に設定することができる。   Further, since a plurality of weights 45 can be formed at a time, even when the weights 45 are formed on the plurality of resonators 40, the weights 45 can be formed without causing a decrease in throughput. On the other hand, even when a plurality of weights 45 are formed on the resonator 40, a plurality of weights 45 can be formed at a time. Further, the shape of the weight 45, the arrangement of the weight 45 on the resonator 40, and the number of the weights 45 on the resonator 40 can be set as appropriate. For this reason, the resonance frequency and resonance mode of the resonator 40 can be arbitrarily set.

尚、以上の説明では、ポリシリコン膜60上の全面に亘って金属膜61を形成し、エッチングにより錘45を形成していたが、錘45の形成はこの形成方法に限定されるものではない。例えば、ポリシリコン膜60上に蒸着又はスパッタにより金属を蒸着する際に、マスクを用いて選択的に共振子40の連結ビーム41となるべき箇所に金属を蒸着することで錘45を形成しても良い。かかる形成方法を用いる場合には、共振子40を形成した後、つまりポリシリコン膜60をパターニングするとともに、共振子40となるべき箇所の下方の犠牲層52をエッチングした後で、共振子40上に錘45を形成することもできる。   In the above description, the metal film 61 is formed over the entire surface of the polysilicon film 60 and the weight 45 is formed by etching. However, the formation of the weight 45 is not limited to this formation method. . For example, when metal is deposited on the polysilicon film 60 by vapor deposition or sputtering, a weight 45 is formed by vapor-depositing metal on a portion to be the coupling beam 41 of the resonator 40 using a mask. Also good. When such a forming method is used, after the resonator 40 is formed, that is, after the polysilicon film 60 is patterned and the sacrificial layer 52 below the portion to be the resonator 40 is etched, A weight 45 can also be formed on the substrate.

上部に錘45を有する共振子40の形成が完了すると、次に錘45の重さを調整する工程が行われる。図6は、錘45の重さを調整する工程の様子を示す図である。図6に示す通り、レーザ70から射出されるレーザ光を錘45に照射し、錘45を選択的に蒸散させることで錘45の重さを調整する。錘45の重さの調整量は、形成された共振子40の重さのばらつき及び片持ち梁43のバネ定数に応じて変化する。このため、本実施形態では共振子40を振動させながら共振子40の共振周波数を計測しつつ錘45の重さの調整を行っている。   When the formation of the resonator 40 having the weight 45 on the upper portion is completed, the step of adjusting the weight of the weight 45 is performed next. FIG. 6 is a diagram illustrating a process of adjusting the weight of the weight 45. As shown in FIG. 6, the weight of the weight 45 is adjusted by irradiating the weight 45 with laser light emitted from the laser 70 and selectively evaporating the weight 45. The adjustment amount of the weight of the weight 45 changes according to the variation in the weight of the formed resonator 40 and the spring constant of the cantilever 43. For this reason, in this embodiment, the weight of the weight 45 is adjusted while measuring the resonance frequency of the resonator 40 while vibrating the resonator 40.

共振子40を振動させながら共振子40の共振周波数を計測するために、図6に示す通り、アンプ71、センサヘッド72、レーザドップラー振動計73、及び周波数アナライザ74からなる計測装置を用いる。アンプ71は周波数アナライザ74の信号出力端(signal)から出力される所定の周波数(共振子40の共振周波数又はその近傍の周波数)を有する交流信号を所定の増幅率で増幅して電極端子36に与えるものである。   In order to measure the resonance frequency of the resonator 40 while vibrating the resonator 40, a measuring device including an amplifier 71, a sensor head 72, a laser Doppler vibrometer 73, and a frequency analyzer 74 is used as shown in FIG. The amplifier 71 amplifies an AC signal having a predetermined frequency (resonant frequency of the resonator 40 or a frequency in the vicinity thereof) output from the signal output terminal (signal) of the frequency analyzer 74 with a predetermined amplification factor, and supplies it to the electrode terminal 36. Give.

センサヘッド72は、例えばHe−Neレーザ等の光源を備えており、この光源から射出されるレーザ光を共振子40に設けられた可動電極24の櫛歯部23に照射し、その反射光と基準光とを干渉させて得られる干渉光を受光して光電変換した受光信号を出力する。尚、センサヘッド72から射出されるレーザ光の強度は、レーザ70から射出されるレーザ光の強度より遙かに低く設定されており、レーザ光の照射によって可動電極24の重さが変化する等の影響は生じない。   The sensor head 72 includes a light source such as a He—Ne laser, and irradiates the comb tooth portion 23 of the movable electrode 24 provided on the resonator 40 with laser light emitted from the light source, and reflects the reflected light. It receives the interference light obtained by interfering with the reference light and outputs a light reception signal obtained by photoelectric conversion. The intensity of the laser light emitted from the sensor head 72 is set to be much lower than the intensity of the laser light emitted from the laser 70, and the weight of the movable electrode 24 changes due to the irradiation of the laser light. Does not have any effect.

レーザドップラー振動計73は、センサヘッド72から出力される受光信号を周波数変調することにより、共振子40の振動周波数・振動速度を検出した検出信号を出力する。周波数アナライザ74は、周波数が可変である交流信号を出力するとともに、レーザドップラー振動計73から出力されて入力端(ch1)に入力される検出信号と、信号出力端(signal)から出力されて入力端(ch2)に入力される交流信号とを用いて共振子40の共振周波数を求め、その結果を視覚的にCRT(Cathod Ray Tube)又は液晶表示装置等の表示装置75に表示する。   The laser Doppler vibrometer 73 outputs a detection signal obtained by detecting the vibration frequency / vibration speed of the resonator 40 by frequency-modulating the light reception signal output from the sensor head 72. The frequency analyzer 74 outputs an AC signal having a variable frequency, a detection signal output from the laser Doppler vibrometer 73 and input to the input terminal (ch1), and an output output from the signal output terminal (signal). The resonance frequency of the resonator 40 is obtained using the AC signal input to the end (ch2), and the result is visually displayed on a display device 75 such as a CRT (Cathod Ray Tube) or a liquid crystal display device.

以上の構成において、共振子40上の錘45の重さの調整は、例えば以下の手順で行う。まず、レーザ70からのレーザ光を錘45に照射しない状態で共振子40の共振周波数を計測する。この計測のために、周波数アナライザ74の信号出力端(signal)から所定の周波数の電気信号を出力させてアンプ71で増幅した後で電極端子36に印加する。また、センサヘッド72からレーザ光を共振子40に設けられた可動電極24の櫛歯部23に照射する。   In the above configuration, the weight of the weight 45 on the resonator 40 is adjusted, for example, according to the following procedure. First, the resonance frequency of the resonator 40 is measured without irradiating the weight 45 with the laser light from the laser 70. For this measurement, an electric signal having a predetermined frequency is output from the signal output terminal (signal) of the frequency analyzer 74 and amplified by the amplifier 71 and then applied to the electrode terminal 36. Further, laser light is irradiated from the sensor head 72 to the comb teeth portion 23 of the movable electrode 24 provided on the resonator 40.

電極端子36に印加された電気信号の周波数が共振子40の共振周波数から離れた周波数であれば、共振子40の振幅が小さいため、レーザドップラー振動計73から出力される検出信号のうちの振動速度を示す信号の値は小さくなる。一方、電極端子36に印加された電気信号の周波数が共振子40の共振周波数に近づけば、共振子40の振幅が大きくなるため、レーザドップラー振動計73から出力される検出信号のうちの振動速度を示す信号の値は大きくなる。   If the frequency of the electrical signal applied to the electrode terminal 36 is a frequency away from the resonance frequency of the resonator 40, the amplitude of the resonator 40 is small, and therefore vibration of the detection signal output from the laser Doppler vibrometer 73. The value of the signal indicating the speed is small. On the other hand, if the frequency of the electric signal applied to the electrode terminal 36 approaches the resonance frequency of the resonator 40, the amplitude of the resonator 40 increases, and therefore the vibration speed of the detection signal output from the laser Doppler vibrometer 73. The value of the signal indicating becomes larger.

このような計測を、周波数アナライザ74の信号出力端から出力される電気信号の周波数を変えつつ行う。これにより、錘45の重さを調整していない状態における共振子40の共振周波数が測定される。前述した通り、錘45は目標とする共振周波数が得られる重さよりも僅かに重めに形成されるため、以上の測定で得られる共振周波数は、目標とする共振周波数よりも低い値になる。   Such measurement is performed while changing the frequency of the electrical signal output from the signal output terminal of the frequency analyzer 74. Thereby, the resonance frequency of the resonator 40 in a state where the weight of the weight 45 is not adjusted is measured. As described above, since the weight 45 is formed slightly heavier than the weight at which the target resonance frequency is obtained, the resonance frequency obtained by the above measurement is lower than the target resonance frequency.

次に、周波数アナライザ74の信号出力端からの電気信号が電極端子36に印加されている状態で、レーザ70から射出されるレーザ光を錘45に照射し、錘45を選択的に蒸散させる。このとき、センサヘッド72からのレーザ光を共振子40に設けられた可動電極24の櫛歯部23に照射して常時共振子40の共振周波数を計測する。尚、共振子40の共振周波数を測定するためには、周波数アナライザ74からの電気信号の周波数を変化させる必要があるため時間を要する。このため、計測が終了するまではレーザ70の照射を停止することが望ましい。勿論、錘45の蒸散量が少なければ、レーザ70を照射しつつ共振周波数の計測を行うことができる。   Next, in a state where an electrical signal from the signal output terminal of the frequency analyzer 74 is applied to the electrode terminal 36, the weight 45 is irradiated with laser light emitted from the laser 70, and the weight 45 is selectively evaporated. At this time, the laser light from the sensor head 72 is irradiated to the comb teeth portion 23 of the movable electrode 24 provided on the resonator 40 to constantly measure the resonance frequency of the resonator 40. Note that it takes time to measure the resonance frequency of the resonator 40 because it is necessary to change the frequency of the electrical signal from the frequency analyzer 74. For this reason, it is desirable to stop the irradiation of the laser 70 until the measurement is completed. Of course, if the evaporation of the weight 45 is small, the resonance frequency can be measured while irradiating the laser 70.

このように、レーザ70からのレーザ光を錘45に照射して錘45を選択的に蒸散させつつ共振子40の共振周波数を計測する動作を繰り返し、計測される共振子40の共振周波数が目標とする共振周波数まで高くなったとなったときに、レーザ70からのレーザ光の照射を停止する。これにより、目標とする共振周波数を有する共振子40を備えるマイクロレゾネータ10が得られる。   In this way, the operation of measuring the resonance frequency of the resonator 40 while irradiating the weight 45 with the laser light from the laser 70 and selectively evaporating the weight 45 is repeated, and the resonance frequency of the resonator 40 to be measured is the target. When the resonance frequency becomes high, the laser light irradiation from the laser 70 is stopped. As a result, the microresonator 10 including the resonator 40 having the target resonance frequency is obtained.

錘45の重さを調整する場合には、個々の錘45にレーザ光を照射して各々の重さを調整してもよく、特定の錘45のみにレーザ光を照射してその錘45の重さのみを調整しても良い。特に、櫛歯部23,33の長手方向の振動のみの共振モードが生じている状態で共振周波数を変更する場合には、共振子40の重心に対して対称に錘45を配置し、各々の錘45の重さを対称的に調整することが望ましい。   When adjusting the weight of the weight 45, each weight 45 may be irradiated with laser light to adjust the weight of each weight 45, or only a specific weight 45 may be irradiated with laser light to Only the weight may be adjusted. In particular, when the resonance frequency is changed in a state where the resonance mode of only the vibration in the longitudinal direction of the comb teeth portions 23 and 33 is generated, the weight 45 is arranged symmetrically with respect to the center of gravity of the resonator 40, and It is desirable to adjust the weight of the weight 45 symmetrically.

他方、共振子40のねじれ又は回転による共振モードを得たい場合には、共振子40の重心に対して非対称に錘45を形成し、又は複数形成された錘45の特定の錘45のみの重さを調整する。尚、共振モードが変わると共振周波数も変わるため、共振子45の共振周波数を高くすることも、低くすることもできる。このように、本実施形態においては、共振モードを変更することなく共振周波数の調整を行うことができ、或いは共振周波数を変えつつ共振周波数を変えることができるため、マイクロレゾネータ10の共振周波数の設定範囲を広くすることができる。また、高Q値を有するマイクロレゾネータを得ることも、低Q値を有するマイクロレゾネータを得ることもできる。   On the other hand, when it is desired to obtain a resonance mode by twisting or rotation of the resonator 40, the weight 45 is formed asymmetrically with respect to the center of gravity of the resonator 40, or the weight of only a specific weight 45 of the plurality of weights 45 is formed. Adjust the height. Since the resonance frequency changes when the resonance mode changes, the resonance frequency of the resonator 45 can be increased or decreased. As described above, in this embodiment, the resonance frequency can be adjusted without changing the resonance mode, or the resonance frequency can be changed while changing the resonance frequency. Therefore, the resonance frequency of the microresonator 10 can be set. The range can be widened. Moreover, a microresonator having a high Q value can be obtained, or a microresonator having a low Q value can be obtained.

また、前述した通り、マイクロレゾネータ10を発振子として用いる場合には、その発振周波数の設計目標値として、例えば16kHz、32kHz、72kHz等のある程度決まった周波数が用いられる。このため、各々の発振周波数が得られる錘45の重さを設計段階で求めてその錘45を共振子40上に形成おき、特定の錘45を共振子45上から除去することで、特定の発振周波数に近い発振周波数が得られるようにしておくことが好ましい。   As described above, when the microresonator 10 is used as an oscillator, a predetermined frequency such as 16 kHz, 32 kHz, 72 kHz, or the like is used as a design target value of the oscillation frequency. For this reason, the weight 45 for obtaining each oscillation frequency is obtained at the design stage, the weight 45 is formed on the resonator 40, and the specific weight 45 is removed from the resonator 45 to obtain a specific weight. It is preferable to obtain an oscillation frequency close to the oscillation frequency.

このようにすることで、同一構造ではあるが異なる発振周波数を有するマイクロレゾネータ10を短時間で製造することができる。ここで、錘45の除去をレーザ光の照射によって行うようにすれば、製造ラインを全く変更することなく錘45の除去を行うことができる。また、このレーザ光を残りの錘45に照射することにより、錘45の重さを微調整することができ、共振子45の発振周波数を目標とする発振周波数に設定することができる。   By doing so, the microresonator 10 having the same structure but different oscillation frequencies can be manufactured in a short time. Here, if the weight 45 is removed by laser light irradiation, the weight 45 can be removed without changing the production line at all. Further, by irradiating the remaining weight 45 with this laser light, the weight of the weight 45 can be finely adjusted, and the oscillation frequency of the resonator 45 can be set to a target oscillation frequency.

以上説明した本実施形態のマイクロレゾネータの製造方法によれば、共振子40の上部に錘45を形成し、この錘45の重さを調整することにより共振子40の重さを調整するようにしているため、共振子40等の製造誤差による重さのばらつきがあった場合でも共振子40の重さを調整することができる。この結果、目標とする共振周波数を有するマイクロレゾネータ10を高い歩留まりで、且つ安価に製造することができる。   According to the method of manufacturing the microresonator of the present embodiment described above, the weight 45 is formed on the top of the resonator 40, and the weight of the weight 40 is adjusted to adjust the weight of the resonator 40. Therefore, the weight of the resonator 40 can be adjusted even when there is a variation in weight due to a manufacturing error of the resonator 40 or the like. As a result, the microresonator 10 having the target resonance frequency can be manufactured at a high yield and at a low cost.

また、錘45の重さの調整は、共振子40上に形成された錘45に対してレーザを照射して錘45を選択的に蒸散させているため、錘45の重さの調整を短時間で且つ高精度で行うことができ、その結果として目標とする共振周波数を有するマイクロレゾネータ10をスループットの低下を招かずに製造することができる。更に、共振子40を振動させながら共振子40の共振周波数を計測しつつ錘45の重さを調整しているため、確実にマイクロレゾネータの共振周波数を目標とする共振周波数に調整することができる。これにより、高い歩留まりで目標とする共振周波数を有するマイクロレゾネータ10を製造することができる。以上説明した製造方法は、梁(ビーム)形状又は円板形状の共振子を有するマイクロレゾネータを製造する場合にも同様に適用することができる。   The weight 45 is adjusted by irradiating the weight 45 formed on the resonator 40 with a laser to selectively evaporate the weight 45. As a result, the microresonator 10 having the target resonance frequency can be manufactured without causing a decrease in throughput. Furthermore, since the weight of the weight 45 is adjusted while measuring the resonance frequency of the resonator 40 while vibrating the resonator 40, the resonance frequency of the microresonator can be reliably adjusted to the target resonance frequency. . Thereby, the microresonator 10 having the target resonance frequency can be manufactured with a high yield. The manufacturing method described above can be similarly applied to manufacturing a microresonator having a beam-shaped or disk-shaped resonator.

尚、上記実施形態においては、シリコン基板50上に酸化膜51a及び窒化膜51bからなる絶縁膜51を形成し、この絶縁膜51上に犠牲層52を形成し、更に犠牲層52上にポリシリコン膜60を形成して、ポリシリコン膜60に共振子40及び固定電極22,32等を形成していた。しかしながら、SOI基板を用いてこれらを形成することもできる。SOI基板を用いる場合には、SOI基板に形成された絶縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して共振子40及び固定電極22,32等を形成し、絶縁膜を上記の犠牲層52と同様にエッチングすることにより、シリコン基板に対して共振子40及び固定電極22,32が浮上した状態にすることができる。   In the above embodiment, the insulating film 51 made of the oxide film 51a and the nitride film 51b is formed on the silicon substrate 50, the sacrificial layer 52 is formed on the insulating film 51, and the polysilicon is further formed on the sacrificial layer 52. The film 60 is formed, and the resonator 40 and the fixed electrodes 22 and 32 are formed on the polysilicon film 60. However, these can also be formed using an SOI substrate. When an SOI substrate is used, the resonator 40 and the fixed electrodes 22 and 32 are formed using a crystallized silicon layer on the insulating film formed on the SOI substrate, and the insulating film is used as the sacrificial layer. By etching in the same manner as in 52, the resonator 40 and the fixed electrodes 22 and 32 can be floated with respect to the silicon substrate.

以上説明した本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータ10は、共振子40が櫛歯部23を有する可動電極24及び櫛歯部33を有する可動電極34を備え、可動電極24,34を挟むように櫛歯部21を有する固定電極22及び櫛歯部31を有する固定電極32が配置され、可動電極24,34を連結する連結ビーム41上に錘45が形成された形態であった。マイクロレゾネータ10の共振子の形態は、かかる形態以外に梁(ビーム)形状又は円板形状の形態のものを採用することができる。これらの形態のものを採用した場合であっても、共振子上に錘を形成し、この錘の重さを調整することで共振子の共振周波数を調整することができる。   In the microresonator 10 according to the embodiment of the present invention described above, the resonator 40 includes the movable electrode 24 having the comb-tooth portion 23 and the movable electrode 34 having the comb-tooth portion 33 so that the movable electrodes 24 and 34 are sandwiched therebetween. The fixed electrode 22 having the comb tooth portion 21 and the fixed electrode 32 having the comb tooth portion 31 are arranged, and the weight 45 is formed on the connection beam 41 that connects the movable electrodes 24 and 34. As a form of the resonator of the microresonator 10, a form of a beam (disk) shape or a disk shape can be adopted in addition to such a form. Even when these types are employed, the resonance frequency of the resonator can be adjusted by forming a weight on the resonator and adjusting the weight of the weight.

更に、上記実施形態では、共振子40の共振周波数を計測するために、センサヘッド72、レーザドップラー振動計73、及び周波数アナライザ74を用いていた。高い精度で共振子40の共振周波数を計測するにはこれらを用いて計測することが望ましい。しかしながら、共振子40の共振周波数の計測方法はこれに限られる訳ではない。例えば、共振子40の振動に起因して生ずる固定電極22と可動電極24との間の電気容量変化又は固定電極32と可動電極34との間の電気容量変化を検出することで共振子40の共振周波数を計測することもできる。   Further, in the above embodiment, the sensor head 72, the laser Doppler vibrometer 73, and the frequency analyzer 74 are used to measure the resonance frequency of the resonator 40. In order to measure the resonance frequency of the resonator 40 with high accuracy, it is desirable to perform measurement using these. However, the method for measuring the resonance frequency of the resonator 40 is not limited to this. For example, the change in the capacitance between the fixed electrode 22 and the movable electrode 24 caused by the vibration of the resonator 40 or the change in the capacitance between the fixed electrode 32 and the movable electrode 34 is detected. The resonance frequency can also be measured.

〔電子機器〕
図7は、本発明の一実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。図7に示す携帯電話機100は、アンテナ101、受話器102、送話器103、液晶表示部104、及び操作釦部105等を備えて構成されている。図8は、図7に示した携帯電話機100の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。
〔Electronics〕
FIG. 7 is a perspective view showing an appearance of a mobile phone as an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention. A cellular phone 100 illustrated in FIG. 7 includes an antenna 101, a receiver 102, a transmitter 103, a liquid crystal display unit 104, an operation button unit 105, and the like. FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of an electronic circuit provided in the mobile phone 100 shown in FIG.

図8に示した電子回路は、携帯電話機100内に設けられる電子回路の基本構成を示し、送話器110、送信信号処理回路111、送信ミキサ112、送信フィルタ113、送信電力増幅器114、送受分波器115、アンテナ116a,116b、低雑音増幅器117、受信フィルタ118、受信ミキサ119、受信信号処理回路120、受話器121、周波数シンセサイザ122、制御回路123、及び入力/表示回路124を含んで構成される。尚、現在実用化されている携帯電話機は、周波数変換処理を複数回行っているため、その回路構成はより複雑となっている。   The electronic circuit shown in FIG. 8 shows a basic configuration of an electronic circuit provided in the mobile phone 100, and includes a transmitter 110, a transmission signal processing circuit 111, a transmission mixer 112, a transmission filter 113, a transmission power amplifier 114, and a transmission / reception amount. It includes a wave filter 115, antennas 116a and 116b, a low noise amplifier 117, a reception filter 118, a reception mixer 119, a reception signal processing circuit 120, a receiver 121, a frequency synthesizer 122, a control circuit 123, and an input / display circuit 124. The In addition, since the cellular phone currently in practical use performs frequency conversion processing a plurality of times, its circuit configuration is more complicated.

送話器110は、例えば音波を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現され、図7中の送話器103に相当するものである。送信信号処理回路111は、送話器110から出力される電気信号に対して、例えばD/A変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ112は、周波数シンセサイザ122から出力される信号を用いて送信信号処理回路111から出力される信号をミキシングする。尚、送信ミキサ112に供給される信号の周波数は、例えば380MHz程度である。送信フィルタ113は、中間周波数(IF)の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。尚、送信フィルタ113から出力される信号は不図示の変換回路によりRF信号に変換される。このRF信号の周波数は、例えば1.9GHz程度である。送信電力増幅器114は、送信フィルタ113から出力されるRF信号の電力を増幅し、送受分波器115へ出力する。   The transmitter 110 is realized by, for example, a microphone that converts sound waves into an electrical signal, and corresponds to the transmitter 103 in FIG. The transmission signal processing circuit 111 is a circuit that performs processing such as D / A conversion processing and modulation processing on the electrical signal output from the transmitter 110. The transmission mixer 112 uses the signal output from the frequency synthesizer 122 to mix the signal output from the transmission signal processing circuit 111. The frequency of the signal supplied to the transmission mixer 112 is, for example, about 380 MHz. The transmission filter 113 passes only a signal having a frequency that requires an intermediate frequency (IF) and cuts a signal having an unnecessary frequency. The signal output from the transmission filter 113 is converted into an RF signal by a conversion circuit (not shown). The frequency of this RF signal is, for example, about 1.9 GHz. Transmission power amplifier 114 amplifies the power of the RF signal output from transmission filter 113 and outputs the amplified signal to transmission / reception demultiplexer 115.

送受分波器115は、送信電力増幅器114から出力されるRF信号をアンテナ116a,116bへ出力し、アンテナ116a,116bから電波の形で送信する。また、送受分波器115はアンテナ116a,116bで受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器117へ出力する。尚、送受分波器115から出力される受信信号の周波数は、例えば2.1GHz程度である。低雑音増幅117は送受分波器115からの受信信号を増幅する。尚、低雑音増幅器117から出力される信号は、不図示の変換回路により中間信号(IF)に変換される。   The transmitter / receiver demultiplexer 115 outputs the RF signal output from the transmission power amplifier 114 to the antennas 116a and 116b, and transmits the RF signal from the antennas 116a and 116b in the form of radio waves. Further, the transmitter / receiver demultiplexer 115 demultiplexes the received signals received by the antennas 116 a and 116 b and outputs the demultiplexed signals to the low noise amplifier 117. The frequency of the reception signal output from the transmission / reception duplexer 115 is, for example, about 2.1 GHz. The low noise amplification 117 amplifies the reception signal from the transmission / reception duplexer 115. The signal output from the low noise amplifier 117 is converted into an intermediate signal (IF) by a conversion circuit (not shown).

受信フィルタ118は不図示の変換回路により変換された中間周波数(IF)の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。受信ミキサ119は、周波数シンセサイザ122から出力される信号を用いて送信信号処理回路111から出力される信号をミキシングする。尚、受信ミキサ119に供給される中間周波数は、例えば190MHz程度である。受信信号処理回路120は受信ミキサ119から出力される信号に対して、例えばA/D変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話器121は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現され、図7中の受話器102に相当するものである。   The reception filter 118 passes only a signal having a required frequency of an intermediate frequency (IF) converted by a conversion circuit (not shown), and cuts a signal having an unnecessary frequency. The reception mixer 119 mixes the signal output from the transmission signal processing circuit 111 using the signal output from the frequency synthesizer 122. The intermediate frequency supplied to the reception mixer 119 is about 190 MHz, for example. The reception signal processing circuit 120 is a circuit that performs processing such as A / D conversion processing and demodulation processing on the signal output from the reception mixer 119. The receiver 121 is realized by, for example, a small speaker that converts an electrical signal into a sound wave, and corresponds to the receiver 102 in FIG.

周波数シンセサイザ122は送信ミキサ112へ供給する信号(例えば、周波数380MHz程度)及び受信ミキサ119へ供給する信号(例えば、周波数190MHz)を生成する回路である。尚、周波数シンセサイザ122は、例えば760MHzの発振周波数で発振するPLL回路を備え、このPLL回路から出力される信号を分周して周波数が380MHzの信号を生成し、更に分周して周波数が190MHzの信号を生成する。制御回路123は、送信信号処理回路111、受信信号処理回路120、周波数シンセサイザ122、及び入力/表示回路124を制御することにより携帯電話機の全体動作を制御する。入力/表示回路124は、携帯電話機100の使用者に対して機器の状態を表示するとともに操作者の指示を入力するためのものであり、例えば図7に示した液晶表示部104及び操作釦部105に相当する。   The frequency synthesizer 122 is a circuit that generates a signal to be supplied to the transmission mixer 112 (for example, a frequency of about 380 MHz) and a signal to be supplied to the reception mixer 119 (for example, a frequency of 190 MHz). The frequency synthesizer 122 includes a PLL circuit that oscillates at an oscillation frequency of 760 MHz, for example, divides the signal output from the PLL circuit to generate a signal having a frequency of 380 MHz, and further divides the frequency to 190 MHz. Generate a signal. The control circuit 123 controls the overall operation of the mobile phone by controlling the transmission signal processing circuit 111, the reception signal processing circuit 120, the frequency synthesizer 122, and the input / display circuit 124. The input / display circuit 124 is for displaying the state of the device to the user of the mobile phone 100 and inputting an instruction from the operator. For example, the liquid crystal display unit 104 and the operation button unit shown in FIG. This corresponds to 105.

以上の構成の電子回路において、送信フィルタ113及び受信フィルタ118として前述したマイクロレゾネータが用いられている。これら送信フィルタ113及び受信フィルタ118がフィルタリングする周波数(通過させる周波数帯域)は、送信ミキサ112から出力される信号の内の必要となる周波数、及び、受信ミキサ119で必要となる周波数に応じて送信フィルタ113及び受信フィルタ118で個別に設定されている。   In the electronic circuit having the above configuration, the above-described microresonator is used as the transmission filter 113 and the reception filter 118. The frequencies filtered by the transmission filter 113 and the reception filter 118 (frequency bands to be passed) are transmitted according to the required frequency in the signal output from the transmission mixer 112 and the frequency required by the reception mixer 119. These are set individually for the filter 113 and the reception filter 118.

また、周波数シンセサイザ122内に設けられるPLL回路の一部として前述したマイクロレゾネータが用いられている。周波数シンセサイザ122内に設けられるPLL回路は、上述した通り特定の周波数で発振する回路であるため、このPLL回路の一部として設けられるマイクロレゾネータは、単一の共振モードで共振し、上記の特定の周波数でてQ値が高くなるように設定されている。尚、送信フィルタ113と送信電力増幅器114との間及び低雑音増幅器117と受信フィルタ118との間に設けられる不図示の変換回路にも上述したマイクロレゾネータが用いられている。   Further, the above-described microresonator is used as a part of the PLL circuit provided in the frequency synthesizer 122. Since the PLL circuit provided in the frequency synthesizer 122 is a circuit that oscillates at a specific frequency as described above, the microresonator provided as a part of the PLL circuit resonates in a single resonance mode, and the above specific The Q value is set to be higher at the frequency of. Note that the above-described microresonator is also used in a conversion circuit (not shown) provided between the transmission filter 113 and the transmission power amplifier 114 and between the low noise amplifier 117 and the reception filter 118.

送信フィルタ113及び受信フィルタ118並びに周波数シンセサイザ122等に相当する従来の部品は、受信ミキサ119等と集積化することはできなかったため、集積化された受信ミキサ119等とは別個の部品として基板上に搭載されていた。これに対し、図8に示す電子回路では、送信フィルタ113及び受信フィルタ118並びに周波数シンセサイザ122等にマイクロレゾネータが用いられているため、受信ミキサ119等と一緒に集積化することができ、その結果として携帯電話機100の小型化・軽量化を図ることができる。   Since conventional components corresponding to the transmission filter 113, the reception filter 118, the frequency synthesizer 122, and the like cannot be integrated with the reception mixer 119, etc., they are separated from the integrated reception mixer 119, etc. on the substrate. It was mounted on. On the other hand, in the electronic circuit shown in FIG. 8, since the microresonator is used for the transmission filter 113, the reception filter 118, the frequency synthesizer 122, etc., it can be integrated together with the reception mixer 119, etc. Thus, the mobile phone 100 can be reduced in size and weight.

図9は、本発明の他の実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。図9に示す腕時計200は、発振子として上述したマイクロレゾネータ10を備えている。このマイクロレゾネータ10の発振周波数は、例えば32kHz程度に設定されている。現在一般に設けられている腕時計は発振子としてクオーツ(水晶)発振子を備えるものが多いが、マイクロレゾネータ10を発振子として用いることにより、腕時計200の更なる小型・軽量化を図ることができる。   FIG. 9 is a perspective view showing an appearance of a wristwatch as an electronic apparatus according to another embodiment of the present invention. A wristwatch 200 shown in FIG. 9 includes the microresonator 10 described above as an oscillator. The oscillation frequency of the microresonator 10 is set to about 32 kHz, for example. Currently, wristwatches that are generally provided include a quartz (crystal) oscillator as an oscillator. However, by using the microresonator 10 as an oscillator, the wristwatch 200 can be further reduced in size and weight.

以上、本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば上記実施形態においては電子機器として携帯電話機及び腕時計を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の電子機器は携帯電話機及び腕時計に限定される訳ではなく、計時機能を有するコンピュータ、電波時計、ディジタルカメラ、各種の家電製品等の種々の電子機器が含まれる。   The microresonator, the manufacturing method thereof, and the electronic device according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a mobile phone and a wristwatch have been described as examples of electronic devices. However, the electronic device of the present invention is not limited to a mobile phone and a wristwatch, and includes various electronic devices such as a computer having a timekeeping function, a radio timepiece, a digital camera, and various home appliances.

また、携帯電話機等の携帯性を有する電子機器のみならずBS放送及びCS放送を受信するチューナ等の据置状態で使用される通信機器も含まれる。更には、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号又は光ケーブル中を伝播する光信号を用いるHUB等の電子機器も含まれる。これらの電子機器は、所定の周波数をフィルタリングするため、及び計時機能を実現するためにマイクロレゾネータが用いられる。   Further, not only electronic devices having portability such as mobile phones but also communication devices used in a stationary state such as tuners that receive BS broadcasts and CS broadcasts are included. Furthermore, not only communication devices that use radio waves propagating in the air as communication carriers, but also electronic devices such as HUBs that use high-frequency signals propagating in coaxial cables or optical signals propagating in optical cables. In these electronic devices, a microresonator is used for filtering a predetermined frequency and for realizing a clocking function.

本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図である。It is a top view which shows the microresonator by one Embodiment of this invention. 図1中のA−A線に沿った断面矢視図である。It is a cross-sectional arrow view along the AA line in FIG. マイクロレゾネータ10をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the passage characteristic in the case of using the microresonator 10 as a filter. 本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the microresonator by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the microresonator by one Embodiment of this invention. 錘45の重さを調整する工程の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the process of adjusting the weight of the weight. 本発明の一実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the mobile telephone as an electronic device by one Embodiment of this invention. 図7に示した携帯電話機100の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the electronic circuit provided in the inside of the mobile telephone 100 shown in FIG. 本発明の他の実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the wristwatch as an electronic device by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10……マイクロレゾネータ
24……可動電極(櫛歯状電極)
34……可動電極(櫛歯状電極)
40……共振子
45……錘
50……シリコン基板
51……絶縁膜(積層部)
51a……酸化膜(積層部)
51b……窒化膜(積層部)
52……犠牲層(積層部)
60……ポリシリコン膜(導電層)
10 …… Microresonator 24 …… Moving electrode (comb-like electrode)
34 …… Moveable electrode (comb-like electrode)
40 …… Resonator 45 …… Weight 50 …… Silicon substrate 51 …… Insulating film (laminated part)
51a …… Oxide film (lamination)
51b ... Nitride film (lamination)
52 …… Sacrificial layer (lamination)
60 …… Polysilicon film (conductive layer)

Claims (14)

シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、
前記共振子の上部に錘を形成する錘形成工程と、
前記錘の重さを調整する調整工程と
を含むことを特徴とするマイクロレゾネータの製造方法。
A method of manufacturing a microresonator comprising a silicon substrate, a laminated portion including at least an insulating film formed on the silicon substrate, and a resonator provided on the laminated portion,
A weight forming step of forming a weight on top of the resonator;
An adjustment step of adjusting the weight of the weight. A method for manufacturing a microresonator.
前記錘形成工程は、前記積層部上に前記共振子を作りつける導電層を形成する工程と、
前記導電層の前記共振子を形成すべき箇所の上部に前記錘を形成する工程と、
前記導電層を所定形状にパターニングして前記基板上に前記共振子を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項1記載のマイクロレゾネータの製造方法。
The weight forming step includes forming a conductive layer that forms the resonator on the stacked portion;
Forming the weight above the portion of the conductive layer where the resonator is to be formed;
The method for manufacturing a microresonator according to claim 1, further comprising: patterning the conductive layer into a predetermined shape to form the resonator on the substrate.
前記錘形成工程は、前記錘を前記共振子の上部に複数形成する工程であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のマイクロレゾネータの製造方法。   3. The method of manufacturing a microresonator according to claim 1, wherein the weight forming step is a step of forming a plurality of weights on the resonator. 前記調整工程は、前記錘に対してレーザを照射して前記錘を選択的に蒸散させることで前記錘の重さを調整する工程であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。   The adjusting step is a step of adjusting a weight of the weight by irradiating the weight with a laser and selectively evaporating the weight. A method for producing a microresonator according to claim 1. 前記調整工程は、前記共振子を振動させながら前記共振子の共振周波数を計測しつつ前記錘の重さを調整する工程であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。   The adjusting step is a step of adjusting the weight of the weight while measuring the resonance frequency of the resonator while vibrating the resonator. A method for producing a microresonator as described in 1. above. 前記調整工程は、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて前記共振子上に複数形成された前記錘のうちの所定の錘を除去する工程であることを特徴とする請求項3記載のマイクロレゾネータの製造方法。   4. The adjusting step according to claim 3, wherein the adjusting step is a step of removing a predetermined weight among the plurality of weights formed on the resonator in accordance with a target resonance frequency of the resonator. Manufacturing method of a microresonator. 前記所定の錘の除去は、前記錘に対してレーザを照射して前記所定の錘を蒸散させることにより行うことを特徴とする請求項6記載のマイクロレゾネータの製造方法。   7. The method of manufacturing a microresonator according to claim 6, wherein the removal of the predetermined weight is performed by irradiating the weight with a laser to evaporate the predetermined weight. 前記調整工程は、前記錘の重さを調整することにより、前記共振子の共振モードを変えずに前記共振子の共振周波数を調整する工程であることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。   The adjusting step is a step of adjusting a resonance frequency of the resonator without changing a resonance mode of the resonator by adjusting a weight of the weight. The manufacturing method of the microresonator as described in any one of these. 前記調整工程は、前記錘の重さを調整することにより、前記共振子の共振モードを変えつつ前記共振子の共振周波数を調整する工程であることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。   8. The adjusting step according to claim 1, wherein the adjusting step is a step of adjusting a resonance frequency of the resonator while changing a resonance mode of the resonator by adjusting a weight of the weight. The manufacturing method of the microresonator as described in any one. シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータであって、
前記共振子の上部に前記共振子の重さを調整する錘を備えることを特徴とするマイクロレゾネータ。
A microresonator comprising a silicon substrate, a stacked portion including at least an insulating film formed on the silicon substrate, and a resonator provided on the stacked portion,
A microresonator comprising a weight for adjusting a weight of the resonator at an upper portion of the resonator.
前記錘は、金(Au)、白金(Pt)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)のうちの何れかの金属で形成されることを特徴とする請求項10記載のマイクロレゾネータ。   11. The microresonator according to claim 10, wherein the weight is formed of any one of gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), and aluminum (Al). 前記錘は、前記共振子上に、所望の形状で所望の位置に所望の数だけ形成されていることを特徴とする請求項10又は請求項11記載のマイクロレゾネータ。   The microresonator according to claim 10 or 11, wherein the weight is formed in a desired shape and a desired number on the resonator in a desired shape. 前記共振子は、前記積層部上に設けられた2組の一対の櫛歯状電極を有することを特徴とする請求項10から請求項12の何れか一項に記載のマイクロレゾネータ。   The microresonator according to any one of claims 10 to 12, wherein the resonator has two pairs of comb-like electrodes provided on the stacked portion. 請求項1から請求項9の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されたマイクロレゾネータ、又は請求項10から請求項13の何れか一項に記載のマイクロレゾネータを備えることを特徴とする電子機器。
A microresonator manufactured using the method for manufacturing a microresonator according to any one of claims 1 to 9, or the microresonator according to any one of claims 10 to 13. Electronic equipment characterized by
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