JP2005354583A

JP2005354583A - Ｍｅｍｓデバイスの製造方法、及び電子機器

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Publication number: JP2005354583A
Application number: JP2004175472A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nakajima; 卓哉中島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】マイクロレゾネータ等のＭＥＭＳ素子の製造方法において、簡単な方法によりＭＥＭＳ素子の形成状態を検知することができる方法等を提供する。
【解決手段】基材５３上に、犠牲層５１と、犠牲層５１上に機能層５２とを形成する工程と、機能層５２に対してエッチング処理を行ってＭＥＭＳ素子１０を形成するＭＥＭＳ素子形成工程と、犠牲層５１を取り除いてＭＥＭＳ素子１０の一部を基材５３から離間させる工程と、を含むＭＥＭＳデバイス８０の製造方法において、ＭＥＭＳ素子形成工程は、ＭＥＭＳ素子１０と同時に検知素子７２を形成しつつ、検知素子７２の形成状態を監視する工程を含むようにした。
【選択図】図１

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等のＭＥＭＳ素子の製造方法、ＭＥＭＳデバイス、並びに電子機器に関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて超小型・超高性能の電子部品（ＭＥＭＳ素子）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。

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。なお、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。

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。

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。なお、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に開示されている。
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６）

マイクロレゾネータのようなＭＥＭＳ素子を形成する際には、基板の表層の機能層に対して選択的に高異方性ディープエッチング処理を行って共振子等の可動部を形成し、更に可動部の下層の犠牲層をエッチングにより取り除くことにより、基板上から可動部を離間させている。
ところが、機能層のエッチング処理が不足すると、本来取り除かれるべき機能層が取り残されて下層の犠牲層のエッチング処理に悪影響を及ぼす、或いは取り残された機能層が可動部に存在する隙間に入り込んで可動部の動作の阻害原因となってしまう等の問題がある。
一方、機能層のエッチング処理が過剰であると、可動部自体もエッチングされて、必要な形状が確保できなくなり、このため、十分な性能が得られない或いは強度不足により寿命が短くなる等の問題がある。
なお、通常のドライエッチングでは、発生させるプラズマの色の変化によってエッチングの進行状態を把握することができるが、高異方性ディープエッチング技術には適用できないという問題がある。また、レーザ光を用いてエッチングの進行状態を把握する方法も提案されているが、高価な装置が必要であるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、マイクロレゾネータ等のＭＥＭＳ素子を有するデバイス製造方法において、簡単な方法によりＭＥＭＳ素子の形成状態を検知することができる方法等を提供することを目的とする。

本発明に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法、及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、基材上に、犠牲層と、犠牲層上に機能層とを形成する工程と、機能層に対してエッチング処理を行ってＭＥＭＳ素子を形成するＭＥＭＳ素子形成工程と、犠牲層を取り除いてＭＥＭＳ素子の一部を基材から離間させる工程と、を含むＭＥＭＳデバイスの製造方法において、ＭＥＭＳ素子形成工程は、ＭＥＭＳ素子と同時に検知素子を形成しつつ、検知素子の形成状態を監視する工程を含むようにした。
この発明によれば、エッチング処理によりＭＥＭＳ素子と同時に形成される検知素子の形成状態を監視するので、間接的にＭＥＭＳ素子の形成状態を監視することが可能となる。したがって、エッチングの不足或いは過剰によるＭＥＭＳ素子の形成不良を防止することができる。

また、ＭＥＭＳ素子形成工程が、検知素子の形成状態に応じて、エッチング処理を終了させる工程を含むものでは、検知素子の形成状態からエッチング処理の進行状態が把握されるので、エッチング処理を過不足なく終了させることができる。これにより、ＭＥＭＳ素子の形成を良好に行うことができる。
また、検知素子の形成状態が、検知素子を構成する所定の距離で離間した複数の素子間の導通状態により検知されるものでは、複数の素子の間に存在する機能層がエッチング処理の進行にしたがって徐々に除去されると共に、この素子間の通電状態も徐々に変化するので、複数の素子間の抵抗値を検出することにより、エッチング処理の進行状態を的確に把握することが可能となる。
また、所定の距離が、ＭＥＭＳ素子の形状に基づいて規定されるものでは、より確実にＭＥＭＳ素子の形成状態を確認することができる。
また、検知素子が、基板上に複数設けられるものでは、ＭＥＭＳ素子の基板上の配置場所に関わらず、ＭＥＭＳ素子の形成状態を確認することが可能となる。

第２の発明は、電子機器が、第１の発明の製造方向により得られたＭＥＭＳデバイスを備えるようにした。
この発明によれば、所望の性能を備えたＭＥＭＳデバイスが用いられるので、高性能な電子機器を得ることができる。

以下、本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法、及び電子機器の実施形態について図を参照して説明する。
〔ＭＥＭＳデバイス〕
図１は、本発明の一実施形態によるＭＥＭＳデバイス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。
ＭＥＭＳデバイス８０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板５０の絶縁層５１上に結晶化されたシリコン層５２を利用して形成されたマイクロレゾネータ１０と検知素子７０とを備える。
なお、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ＳＯＩ基板５０の表面に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がＳＯＩ基板５０の表面に対して直交する方向に設定される。

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。
マイクロレゾネータ１０は、ＳＯＩ基板５０の表面に形成された絶縁層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、絶縁層５１上のシリコン層５２を利用して形成される。

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に接続される。なお、電極端子３８は、電極端子２６，３６に対して共通に設定された接地用電極端子である。

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で連結される。そして、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とから共振子４０が構成される。
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との間に配置される。

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、ＳＯＩ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、ＳＯＩ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。

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が絶縁層５１を介してシリコン基材５３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。なお、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。

連結ビーム４１は、図２に示すように、ＳＯＩ基板５０のシリコン基材５３の上方（＋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る。なお、可動電極２４，３４及び固定電極２２，３２の浮上高さは２〜３μｍ程度である。

検知素子７０は、図１に示すように、２つの端子７２，７３を有する。２つの端子７２，７３の形状は、任意であるが、２つの端子７２、７３の間の距離は、例えば、櫛歯部２１と櫛歯部２３との間、櫛歯部３１と櫛歯部３３との間の距離と略一致させる。また、検知素子７０は、複数個形成されることが望ましい。例えば、マイクロレゾネータ１０を取り囲むように、基板５０の四方に配置される。

以上説明したＭＥＭＳデバイス８０を、例えば発振子として用いる場合には、マイクロレゾネータ１０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。

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の質量と片持ち梁４３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。

ここで、共振子４０の質量をｍとし、片持ち梁４３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_０は以下の（１）式で表される。
ｆ_０＝（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。

図３は、ＭＥＭＳデバイス８０をフィルタとして用いた場合の通過特性の一例を示す図である。
図３に示すように、ＭＥＭＳデバイス８０（マイクロレゾネータ１０）は、共振子４０の固有振動数ｆ_０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ることができる。具体的には、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。

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４０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ＭＥＭＳデバイス８０（マイクロレゾネータ１０）がフィルタとして用いられる。

〔ＭＥＭＳデバイスの製造方法〕
図４は、本発明の一実施形態によるＭＥＭＳデバイス８０の製造方法を示す工程図である。なお、図４において、図１、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、ＭＥＭＳデバイス８０が半導体素子９０を有する場合には、マイクロレゾネータ１０及び検知素子７０の形成に先立って、半導体素子９０を形成する。
図４（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板５０上の所定位置に半導体素子９０を形成する。半導体素子９０は、必要とされる機能に応じて幾つかの工程を経て形成される。例えば、半導体素子９０が増幅回路等を形成する。

次に、マイクロレゾネータ１０及び検知素子７０の形成を行う。マイクロレゾネータ１０と検知素子７０は、同一の工程で同時に形成される。
まず、シリコン層５２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。そして、レジストパターンを形成すると、シリコン層５２に対して高異方性ディープ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、及びリード線２５，３５となるべき部分を残し、それ以外の部分を除去する。
同様に、検知素子７０の２つの端子７２、７３を残し、それ以外の部分を除去する。

マイクロレゾネータ１０及び検知素子７０の形成工程において、高異方性ディープエッチング処理を行う際には、検知素子７０を用いて、高異方性ディープエッチング処理の進行状態を検知する。
具体的には、高異方性ディープエッチング処理中に、検知素子７０の２つの端子７２、７３の間の抵抗値を測定する。２つの端子７２、７３の間には、高異方性ディープエッチング処理により取り除かれるシリコン層５２が存在しているので、処理の初期段階では、２つの端子７２、７３の間には導通があるので、抵抗値は小さい。高異方性ディープエッチング処理が進行して、２つの端子７２、７３の間のシリコン層５２が徐々に取り除かれると、それにしたがって抵抗値は徐々に大きくなる。そして、２つの端子７２、７３の間のシリコン層５２が完全に取り除かれると、２つの端子７２、７３の間の導通がなくなり、抵抗値が略無限大になる。
このように、検知素子７０の２つの端子７２、７３の間の抵抗値を検出し、その変化を観察することにより、高異方性ディープエッチング処理の進行状態を把握することができる。しかも、２つの端子７２、７３の間の距離がマイクロレゾネータ１０の所定の部位間の距離と略一致するように形成することにより、検知素子７０の形成状態により、間接的にマイクロレゾネータ１０の形成状態を正確に把握することができる。例えば、２つの端子７２、７３の間の距離を櫛歯部２１と櫛歯部２３との間、櫛歯部３１と櫛歯部３３との間の距離と略一致させることにより、櫛歯部２１と櫛歯部２３との間、櫛歯部３１と櫛歯部３３との間の形成状態を正確に把握することができる。
そして、２つの端子７２、７３の間の抵抗値が略無限大になったときに、高異方性ディープエッチング処理を終了させる。これにより、取り除くべきシリコン層５２を取り残すことなく略完全に除去することができるとともに、過剰な高異方性ディープエッチング処理によって共振子４０等の形状が過剰に削り取られてしまうことを防止できる。
したがって、検知素子７０の２つの端子７２、７３の間の抵抗値を検出し、観察することにより、高異方性ディープエッチング処理の過不足を防止することもできるので、マイクロレゾネータ１０を所望の通りに高精度に形成することが可能となる。特に、検知素子７０を複数個形成した場合には、基板５０の全面に渡って高異方性ディープエッチング処理の進行状態を把握できるので、より適切にマイクロレゾネータ１０を形成することができる。
このようにして、高異方性ディープエッチング処理を終え、シリコン層５２上に形成されたレジストパターンを除去すると、図４（ｂ）に示す状態になる。

次に、図４（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板５０上に不図示の感光性ポリイミド樹脂を塗布し、この感光性ポリイミド樹脂に対して露光処理及び現像処理を行うことにより、半導体素子９０、電極端子２６，３６、及び支持部４４（図４（ｃ）においては不図示）上にのみ耐酸性保護膜９２を形成する。そして、更に耐酸性保護膜９２をベーキング（乾燥・固化処理）することにより、耐酸性保護膜９２の耐性（機械的強度）を向上させる。

続いて、固定電極２２の櫛歯部２１、固定電極３２の櫛歯部３１及び共振子４０（可動電極２４，３４、連結ビーム４１、及び梁部４２）の下方の絶縁層５１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４（ｄ）に示す通り、ＳＯＩ基板５０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。

そして、最後に、マイクロレゾネータ１０の電極端子２６，３６を形成するとともに、電極端子３６と半導体素子９０（増幅回路）との導通が確保される。

以上説明したマイクロレゾネータ１０の製造方法によれば、
マイクロレゾネータ１０と同時に検知素子７０を形成しつつ、検知素子７０の形成状態を監視するので、間接的にマイクロレゾネータ１０の形成状態を監視することが可能となる。これにより、高異方性ディープエッチング処理の過不足によるマイクロレゾネータ１０の形成不良を防止することができる。
例えば、２つの端子７２、７３の間の距離を櫛歯部２１と櫛歯部２３との間、櫛歯部３１と櫛歯部３３との間の距離と略一致させることにより、櫛歯部２１と櫛歯部２３との間、櫛歯部３１と櫛歯部３３との間の形成状態を把握することができる。
そして、検知素子７０の２つの端子７２，７３の間の抵抗値を測定することにより、高異方性ディープエッチング処理を過不足なく終了させることができる。特に、２つの端子７２，７３の間の距離をマイクロレゾネータ１０の所定の部位間の距離と略一致させることにより、検知素子７０の形成状態により、間接的にマイクロレゾネータ１０の形成状態を的確に把握することができるので、マイクロレゾネータ１０を精度よく形成することができる。

なお、上記実施形態では、ＳＯＩ基板５０上にマイクロレゾネータ１０等のＭＥＭＳ素子や検知素子７０を形成したが、これに限らない。
例えば、シリコン基板上に酸化膜及び窒化膜からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に犠牲層を形成し、更に犠牲層上にポリシリコン膜を形成して、ポリシリコン膜にマイクロレゾネータ１０等のＭＥＭＳ素子や検知素子７０を形成してもよい。

〔電子機器〕
図５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５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る。図６は、図５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。

図６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。なお、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である。

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５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。なお、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。なお、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。

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。なお、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。低雑音増幅器１１７は送受分波器１１５からの受信信号を増幅する。なお、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。

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。なお、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５中の受話器１０２に相当するものである。

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。なお、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５に示した液晶表示部１０４及び操作釦部１０５に相当する。

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で個別に設定される。

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Ｑ値が高くなるように設定される。なお、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。

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６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。

図７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７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。

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。

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。

ＭＥＭＳデバイス８０を示す平面図ＭＥＭＳデバイス８０（マイクロレゾネータ１０）の断面図マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いた場合の通過特性図ＭＥＭＳデバイス８０の製造方法を示す工程図携帯電話機１００の外観を示す斜視図携帯電話機１００の電子回路の電気的構成を示すブロック図腕時計２００の外観を示す斜視図

符号の説明

１０…マイクロレゾネータ（ＭＥＭＳ素子）、５０…基板、５１…絶縁層（犠牲層）、５２…シリコン層（機能層）、５３…シリコン基材（基材）、７０…検知素子、７２，７３…端子、８０…ＭＥＭＳデバイス、１００…携帯電話機（電子機器）、２００…腕時計（電子機器）

Claims

基材上に、犠牲層と、前記犠牲層上に機能層とを形成する工程と、
前記機能層に対してエッチング処理を行ってＭＥＭＳ素子を形成するＭＥＭＳ素子形成工程と、
前記犠牲層を取り除いて前記ＭＥＭＳ素子の一部を前記基材から離間させる工程と、
を含むＭＥＭＳデバイスの製造方法において、
前記ＭＥＭＳ素子形成工程は、前記ＭＥＭＳ素子と同時に検知素子を形成しつつ、前記検知素子の形成状態を監視する工程を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記ＭＥＭＳ素子形成工程は、前記検知素子の形成状態に応じて、前記エッチング処理を終了させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記検知素子の形成状態は、前記検知素子を構成する所定の距離で離間した複数の素子間の導通状態により検知されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記所定の距離は、前記ＭＥＭＳ素子の形状に基づいて規定されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記検知素子は、前記基材上に複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の製造方向により製造されたＭＥＭＳデバイスを備えることを特徴とする電子機器。