JP2006186634A - Micro-vibrator, semiconductor device, and communication device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress undesired output due to reflection of an elastic wave from a border of electrostatically driven type vibrator groups of a micro-vibrator consisting of the vibrator groups. <P>SOLUTION: The vibrator groups 341 and 342 constituted by arraying a plurality of vibrator elements 33 are arranged on a substrate 32; and each vibrator element 33 has a beam 47 which has both ends supported on the substrate 32 and vibrates with static electricity in a direction opposed to the substrate 32 and border lines 351 and 352 of the vibrator groups 341 and 342 form a non-square shape. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば信号フィルタ、ミキサー、共振器などの要素となる微小振動子、この微小振動子を有する半導体装置、及びこの微小振動子による帯域フィルタを用いた通信装置に関する。   The present invention relates to a micro vibrator serving as an element such as a signal filter, a mixer, and a resonator, a semiconductor device having the micro vibrator, and a communication device using a bandpass filter using the micro vibrator.

マイクロマシン(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて作製された微小振動子が知られている。この微小振動子を高周波フィルタとしての利用がミシガン大学を始めとする研究機関から提案されている(非特許文献1参照)。   A micro vibrator manufactured using a micro electro mechanical systems (MEMS) technique is known. Research institutes such as the University of Michigan have proposed the use of this micro vibrator as a high frequency filter (see Non-Patent Document 1).

図18に、上述の高周波フィルタを構成する微小振動子、即ち静電駆動のビーム型振動子の概略を示す。この振動子1は、半導体基板2上に絶縁膜3を介して例えば多結晶シリコンによる入力側配線4と出力電極5が形成され、この出力電極5に対向して空間6を挟んで振動板となる電極、いわゆるビーム(梁)7が形成されて成る。ビーム7は、両端のアンカー部(支持部)8〔8A,8B〕にて支持されるようにブリッジ上に跨いで入力側配線層4に接続される。ビーム7は入力電極となる。入力側配線層4より入力端子t1 が、出力電極5より出力端子t2 が夫々導出される。この振動子1は、ビーム7と接地間にDCバイアス電極V1 が印加された状態で、入力端子t1 を通じてビーム7に高周波信号S1 が供給される。即ち、入力端子t1 からDCバイアス電圧V1 と高周波信号S1 が供給されると、長さで決まる固有振動数を有するビーム7が、出力電極5とビーム7間に生じる静電力で振動する。この振動によって、出力電極5とビームとの間の容量の時間変化とDCバイアス電圧に応じた高周波信号が出力電極5(従って、出力端子t2 )から出力される。高周波フィルタではビーム7の固有振動数(固有周波数)に対応した信号が出力される。   FIG. 18 shows an outline of a micro vibrator constituting the above-described high-frequency filter, that is, an electrostatic drive beam type vibrator. The vibrator 1 has an input-side wiring 4 and an output electrode 5 made of, for example, polycrystalline silicon formed on a semiconductor substrate 2 with an insulating film 3 interposed therebetween. The so-called beam (beam) 7 is formed. The beam 7 is connected to the input side wiring layer 4 across the bridge so as to be supported by anchor portions (support portions) 8 [8A, 8B] at both ends. The beam 7 becomes an input electrode. An input terminal t1 is derived from the input side wiring layer 4, and an output terminal t2 is derived from the output electrode 5. In this vibrator 1, a high frequency signal S1 is supplied to the beam 7 through the input terminal t1 in a state where the DC bias electrode V1 is applied between the beam 7 and the ground. That is, when the DC bias voltage V1 and the high frequency signal S1 are supplied from the input terminal t1, the beam 7 having the natural frequency determined by the length vibrates with the electrostatic force generated between the output electrode 5 and the beam 7. By this vibration, a high-frequency signal corresponding to the time variation of the capacitance between the output electrode 5 and the beam and the DC bias voltage is output from the output electrode 5 (accordingly, the output terminal t2). The high frequency filter outputs a signal corresponding to the natural frequency (natural frequency) of the beam 7.

一方、多数の振動子を半導体基板、あるいは絶縁基板等の基板上に並べて配置して、信号処理を行うように構成した場合、その信号処理が成されるときの信号品質を確保する、との立場から振動子配置の仕方の適、不適に関して考察し、その実証がなされた例は皆無である。   On the other hand, when a large number of vibrators are arranged on a substrate such as a semiconductor substrate or an insulating substrate and configured to perform signal processing, the signal quality when the signal processing is performed is ensured. From the standpoint, there are no examples that have been examined and verified regarding the appropriateness and inappropriateness of how to arrange the transducers.

C.T.-Nguyen,Micromechanicalcomponents for miniaturized low-power communications(invited plenary),proceedings, 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposium RF MEMS Workshop, June,18,1999,pp,48-77,C.T.-Nguyen, Micromechanicalcomponents for miniaturized low-power communications (invited plenary), proceedings, 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposium RF MEMS Workshop, June, 18,1999, pp, 48-77,

先行技術として静電駆動型の振動子の他の構成を図17に示す。この振動子11は、例えば半導体基板12上に絶縁膜13を介して入力電極14及び出力電極15が形成され、この入力電極14及び出力電極15に対向して空間16を挟んで振動板となる電極、いわゆるビーム(梁)17が形成されて成る。ビーム17は、入出力電極14、15をブリッジ上に跨ぎ、入出力電極14、15の外側に配置した配線層18に接続されるように、両端をアンカー部(支持部)19〔19A,19B〕で一体に支持される。入力電極14から入力端子t1 が導出され、入力端子t1 を通じて高周波信号S1 が入力される。出力電極15から出力端子t2 が導出される。ビーム17には所要のDCバイアス電圧V1 が印加される。   FIG. 17 shows another configuration of the electrostatic drive type vibrator as the prior art. For example, the vibrator 11 is formed with an input electrode 14 and an output electrode 15 on a semiconductor substrate 12 with an insulating film 13 interposed therebetween. The vibrator 11 is opposed to the input electrode 14 and the output electrode 15 and sandwiches a space 16 to become a vibration plate. Electrodes, so-called beams (beams) 17 are formed. The beam 17 straddles the input / output electrodes 14, 15 on the bridge and is connected to a wiring layer 18 disposed outside the input / output electrodes 14, 15 at both ends with anchor portions (support portions) 19 [19 A, 19 B. ] Are integrally supported. An input terminal t1 is derived from the input electrode 14, and a high frequency signal S1 is input through the input terminal t1. An output terminal t2 is derived from the output electrode 15. A required DC bias voltage V1 is applied to the beam 17.

この振動子11では、入力電極14に高周波信号S1 が入力されると、DCバイアス電圧V1 が印加されたビーム17と入力電極14間に生じる静電力でビーム17が共振し、出力電極15から目的周波数の高周波信号が出力される。この微小振動子11によれば、入出力電極14及び15の対向面積が小さく且つ入出力電極14及び15間の間隔を大きくとれるので、図18の振動子1に比べて入出力電極間の寄生容量Coが小さくなる。したがって、入出力電極14、15間の寄生容量Coを直接透過する信号、つまりノイズ成分が小さくなり、出力信号のSN比が向上する。   In this vibrator 11, when a high-frequency signal S 1 is input to the input electrode 14, the beam 17 resonates due to an electrostatic force generated between the beam 17 to which the DC bias voltage V 1 is applied and the input electrode 14, and the target is output from the output electrode 15. A high frequency signal having a frequency is output. According to the micro-vibrator 11, since the opposing area of the input / output electrodes 14 and 15 is small and the interval between the input / output electrodes 14 and 15 can be increased, the parasitic between the input / output electrodes is smaller than that of the vibrator 1 of FIG. The capacity Co is reduced. Therefore, the signal that directly passes through the parasitic capacitance Co between the input / output electrodes 14 and 15, that is, the noise component is reduced, and the SN ratio of the output signal is improved.

一方、図16に示すように、同一基板上に複数(いわゆる多数)の振動子(以下、振動子素子という)、例えば下部電極である入出力電極14、15とビーム17を有する振動子素子21〔21A,21B、21C〕を、入出力電極14、15を共通とするようにして並列接続し振動子群として構成し、全体の合成インピーダンスを下げて、高周波デバイスへの適用を可能したものも提案されている。   On the other hand, as shown in FIG. 16, a transducer element 21 having a plurality of (so-called many) transducers (hereinafter referred to as transducer elements), for example, input / output electrodes 14 and 15 as lower electrodes and a beam 17 on the same substrate. [21A, 21B, 21C] are configured as a group of vibrators connected in parallel with the input / output electrodes 14 and 15 in common, and can be applied to a high-frequency device by reducing the total synthetic impedance. Proposed.

ところで、RF信号が静電駆動型の振動子群に入力され、振動子群の共振が起きるとき、隣接して配置された振動子素子の共振特性が近似的に同じである場合には、振動子素子間の干渉のため振動子群の集団的な振動現象が起きる。   By the way, when the RF signal is input to the electrostatic drive type vibrator group and the resonance of the vibrator group occurs, if the resonance characteristics of the vibrator elements arranged adjacent to each other are approximately the same, vibration is generated. Collective vibration of the vibrator group occurs due to interference between the child elements.

図15に示すように、個別の振動子素子21は、上述したように電気的に駆動されるビーム(梁)17であり、ビーム17から離れて設けられた下部電極である入出力電極14、15により駆動される。振動は基板22に垂直な方向に励起される。このため、その反力Fが入出力電極14、15、アンカー部19〔19A,19B〕に印加され、それらの部分が基板22の側から見れば振動源となり、複数の振動源から発した弾性波は基板内で互いに伝播し合う。このようにして発生した基板振動は振動子素子を励振させることとなる。   As shown in FIG. 15, the individual transducer elements 21 are the beams (beams) 17 that are electrically driven as described above, and the input / output electrodes 14 that are the lower electrodes provided away from the beams 17. 15 is driven. The vibration is excited in a direction perpendicular to the substrate 22. For this reason, the reaction force F is applied to the input / output electrodes 14 and 15 and the anchor portions 19 [19A and 19B], and these portions become vibration sources when viewed from the substrate 22 side, and elasticity generated from a plurality of vibration sources. Waves propagate together in the substrate. The substrate vibration generated in this manner excites the transducer element.

図13に示すように、基板22を含めたある平面形状に配置された複数(多数を含む)の振動子素子21が並列接続して配置されて成る振動子群24は、弾性体と見なすことができる。入力電極14、出力電極15、DCバイアス供給線23は、各振動子素子21に共通に形成される。従って、図13及び図14に示すように、振動子群24の境界線25の形状が平行四辺形の場合、弾性波は振動子群24の境界線25の形状により反射される。反射された弾性波は定在波26となり、個別の振動子素子の特性とは異なる共振状態が起きるのが一般的である。このため、個別の振動子素子の特性を基に設計が成された振動子群においては、所望の信号出力に対して雑音となるか、信号干渉によるリップルの発生となる。このような複雑な系の振動特性を正確にシミュレーションし、設計として取り込むのは極めて困難である。故に、このような不要出力を抑制する振動子群の構造、配置、配線の仕方を見出すことが要請されている。   As shown in FIG. 13, a vibrator group 24 in which a plurality (including many) of vibrator elements 21 arranged in a certain plane including the substrate 22 are connected in parallel is regarded as an elastic body. Can do. The input electrode 14, the output electrode 15, and the DC bias supply line 23 are formed in common for each transducer element 21. Therefore, as shown in FIGS. 13 and 14, when the shape of the boundary line 25 of the transducer group 24 is a parallelogram, the elastic wave is reflected by the shape of the boundary line 25 of the transducer group 24. The reflected elastic wave becomes a standing wave 26, and a resonance state different from the characteristics of the individual transducer elements generally occurs. For this reason, in the vibrator group designed based on the characteristics of the individual vibrator elements, noise is generated for a desired signal output, or ripple is generated due to signal interference. It is extremely difficult to accurately simulate the vibration characteristics of such a complex system and incorporate it as a design. Therefore, it is required to find out the structure, arrangement, and wiring method of the vibrator group that suppresses such unnecessary output.

本発明は、上述の点に鑑み、振動子群の境界からの弾性波の反射に起因する不要出力を抑制するようにした微小振動子、この微小振動子を備えた半導体装置、及びこの微小振動子を信号フィルタとして備えた通信装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described points, the present invention provides a micro vibrator that suppresses unnecessary output caused by reflection of elastic waves from the boundary of the vibrator group, a semiconductor device including the micro vibrator, and the micro vibration. An object of the present invention is to provide a communication device including a child as a signal filter.

本発明に係る微小振動子は、基板上に複数の振動子素子を配列してなる振動子群が配置され、各振動子素子は、片側端部または両端が基板に支持され静電力で基板と対向する方向に振動する梁を有してなり、振動子群の境界線が非方形な形状を成すことを特徴とする。   The micro vibrator according to the present invention includes a vibrator group in which a plurality of vibrator elements are arranged on a substrate, and each vibrator element is supported on the substrate at one end or both ends by electrostatic force. It is characterized by having beams that vibrate in opposite directions, and the boundary line of the transducer group forms a non-rectangular shape.

境界線は、振動子群の最外周の振動子素子の重心を結んだ線であって、かつ、隣接する梁の重心間距離の、梁の長辺長方向、短辺長方向での平均値の大きな方の値の1/2以下の凹凸を直線と見做した線で規定される。境界線が成す多角形は、辺の数が最小であり、その面積が振動子群最外周の全ての振動子の重心を結んで成される多角形の面積に最も近いよう、選択される。境界線は、このようにして決められた多角形の外周と規定する。   The boundary line is a line connecting the centroids of the transducer elements on the outermost periphery of the transducer group, and the average value of the distance between the centroids of adjacent beams in the long side length direction and the short side length direction of the beam Is defined by a line in which unevenness of 1/2 or less of the larger value is regarded as a straight line. The polygon formed by the boundary line is selected so that the number of sides is the smallest and the area is closest to the area of the polygon formed by connecting the centroids of all the transducers on the outermost circumference of the transducer group. The boundary line is defined as the outer periphery of the polygon thus determined.

振動子群の境界線の非方形な形状としては、境界線の何れかに平行な2本の平行線の境界線で切り取られる長さが互いに等しくならないような形状とするのが好ましい。   The non-square shape of the boundary line of the transducer group is preferably a shape in which the lengths cut by the boundary line of two parallel lines parallel to any of the boundary lines are not equal to each other.

境界線の形状として三角形を選択することができる。   A triangle can be selected as the shape of the boundary line.

振動子群を構成する複数の振動子素子は、基板上に規則性をもって配列することができる。   The plurality of transducer elements constituting the transducer group can be regularly arranged on the substrate.

振動子素子としては、2次高調波振動モードで励振されるように構成することができる。   The vibrator element can be configured to be excited in the second harmonic vibration mode.

本発明に係る半導体装置は、上述した微小振動子を有して成ることを特徴とする。   A semiconductor device according to the present invention includes the above-described micro vibrator.

本発明に係る通信装置は、送信信号及び/又は受信信号の帯域制限を行うフィルタを備えた通信装置において、フィルタとして、上述した微小振動子によるフィルタが用いられて成ることを特徴とする。   A communication apparatus according to the present invention is characterized in that, in a communication apparatus provided with a filter that limits a band of a transmission signal and / or a reception signal, the filter using the above-described micro vibrator is used as a filter.

本発明に係る微小振動子によれば、振動子群の境界線を非方形な形状にすることにより、振動子群の動作時に、基板内に発生する弾性波が振動子群の境界線により反射されることにより誘起される定在波が収斂し、大きな振幅を有する、振動子群にわたる少数の振動モードとなることを抑制することができる。すなわち、複数の振動子素子を配置した振動子群では、例えばビーム(梁)を支持するアンカー部から漏れる振動エネルギーに起因して振動子群にわたって発生する振幅の大きな定在波の発生が抑制される。このため、この振動子群の不要信号や雑音レベルを下げることができる。従って、本発明による微小振動子を構成要素として用いれば、雑音の少ない優れた特性を有する各種のデバイス、例えば信号処理装置を実現することができる。   According to the micro vibrator according to the present invention, by making the boundary line of the vibrator group into a non-rectangular shape, the elastic wave generated in the substrate is reflected by the boundary line of the vibrator group during the operation of the vibrator group. Thus, it is possible to suppress the standing waves induced by the convergence, and a small number of vibration modes over a group of vibrators having a large amplitude. That is, in a transducer group in which a plurality of transducer elements are arranged, for example, generation of a standing wave having a large amplitude generated across the transducer group due to vibration energy leaking from an anchor portion that supports a beam (beam) is suppressed. The For this reason, the unnecessary signal and noise level of this vibrator group can be lowered. Therefore, if the micro vibrator according to the present invention is used as a constituent element, various devices having excellent characteristics with little noise, such as a signal processing apparatus, can be realized.

振動子群の境界線の非方形な形状としては、境界線の何れかに平行な2本の平行線の境界線で切り取られる長さが互いに等しくならない形状とすることができる。これにより上記定在波の発生を確実に抑制することができる。   As the non-rectangular shape of the boundary line of the transducer group, the lengths cut by the boundary line of two parallel lines parallel to one of the boundary lines may be different from each other. Thereby, generation | occurrence | production of the said standing wave can be suppressed reliably.

振動子群の境界線の形状が三角形であるときは、上記定在波の発生を確実に抑制することができると共に、振動子群の占有ウェハー面積を必要最小限にすることができる。これによって、配線による浮遊容量を最小限にすることができる。   When the shape of the boundary line of the transducer group is a triangle, the generation of the standing wave can be reliably suppressed, and the occupied wafer area of the transducer group can be minimized. Thus, stray capacitance due to wiring can be minimized.

また、振動子群の振動子素子を規則的に配置するときは、振動子群の占有ウェハー面積を必要最小限に留めることができ、配線に係わり発生する浮遊容量を最小限にすることができる。このため、信号処理装置の性能と低価格を実現することができる。   Further, when the transducer elements of the transducer group are regularly arranged, the occupied wafer area of the transducer group can be kept to the minimum necessary, and the stray capacitance generated in connection with the wiring can be minimized. . For this reason, the performance and low price of the signal processing device can be realized.

本発明に係る半導体装置によれば、半導体装置の構成要素となる振動子に上述の本発明の微小振動子を用いることにより、雑音の少ない優れた特性を有する半導体装置を提供することができる。   According to the semiconductor device of the present invention, a semiconductor device having excellent characteristics with less noise can be provided by using the above-described micro-vibrator of the present invention as a vibrator that is a component of the semiconductor device.

本発明に係る通信装置によれば、帯域フィルタに本発明の微小振動子によるフィルタを用いることにより、雑音の少ない優れたフィルタ特性が得られ、信頼性の高い通信装置を提供することができる。   According to the communication apparatus according to the present invention, by using the filter by the micro vibrator according to the present invention as the bandpass filter, excellent filter characteristics with less noise can be obtained, and a highly reliable communication apparatus can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態は、同一基板上に並列に配置した振動子群において、振動子群の境界からの弾性波の反射に起因する不要出力を抑制するために、振動子群の境界の形状を非方形にする。このようにして、本実施の形態では、弾性波の振動子群内での伝播距離を実効的に長くして弾性定在波が立ちにくくする。   In this embodiment, in the group of transducers arranged in parallel on the same substrate, the shape of the boundary of the transducer group is not reduced in order to suppress unnecessary output due to reflection of elastic waves from the boundary of the transducer group. Make it square. In this way, in the present embodiment, the propagation distance of the elastic wave within the transducer group is effectively increased to make it difficult for the elastic standing wave to stand.

振動子群は、複数(多数を含む)の前述した静電駆動するビーム型振動子素子を有して成る。個別振動子素子の配置の仕方は問わない。例えば全く不規則に並べてもよい。しかしながら、この場合、複数の振動子素子を基板上に並べて作製しようとすると、プロセス管理上の種々不具合は発生する。リソグラフィのためのマスクの作製は極めて面倒であるし、化学機械研磨法(CMP)によりウェハーの平坦化を行う場合、研磨量の不均一が発生する。また、ウェハーの利用効率が悪化し、素子が高価になる。こうした事情を踏まえると現実的には、振動子素子の配置は規則的にならざるを得ない。このような前提の下での、非方形の振動子群境界線で最も簡単な形状の例は、三角形である。   The vibrator group includes a plurality of (including many) beam-type vibrator elements that are electrostatically driven as described above. There is no limitation on the arrangement of the individual vibrator elements. For example, they may be arranged irregularly. However, in this case, various troubles in process management occur when an attempt is made to arrange a plurality of transducer elements on a substrate. Fabrication of a mask for lithography is extremely troublesome, and when the wafer is planarized by chemical mechanical polishing (CMP), non-uniform polishing amount occurs. Moreover, the utilization efficiency of a wafer deteriorates and the element becomes expensive. In light of these circumstances, in reality, the arrangement of the transducer elements must be regular. An example of the simplest shape of the non-square transducer group boundary line under such a premise is a triangle.

非方形としては、平行四辺形、正多角形を除く三角形、四角形、多角形とすることができる。典型的には四角形、長四角形でなく歪んだ形状にする。非方形の好ましい形態は、図4A,Bに示すように、複数の振動子素子33が配列された振動子群34を囲む境界線35の何れかに平行な少なくとも振動子素子33のビーム(梁)の長さaを超える距離だけ離れた2本の平行線101、102の境界線35により切り取られる長さX1,X2が等しくないものを指す。代表的には三角形がある。台形は、ここで規定される非方形ではないが、上底と下底の長さに十分な差異があれば、非方形である場合と近似的に等しい効果を得ることができる。   As the non-square, a parallelogram, a triangle other than a regular polygon, a quadrangle, or a polygon can be used. Typically, the shape is not a square or a long rectangle, but a distorted shape. As shown in FIGS. 4A and 4B, the preferred non-square shape is a beam (beam) of at least the transducer element 33 parallel to any of the boundary lines 35 surrounding the transducer group 34 in which the plurality of transducer elements 33 are arranged. ), The lengths X1 and X2 cut by the boundary line 35 of the two parallel lines 101 and 102 separated by a distance exceeding the length a) are not equal. A typical example is a triangle. The trapezoid is not the non-rectangular shape defined here, but if there is a sufficient difference in the length of the upper base and the lower base, an effect approximately equal to that of the non-rectangular shape can be obtained.

境界線35は、図5に示すように、1つの振動子群34の最外周部にある振動子素子33の重心、すなわちビームの中心Oを結んだ曲線である。境界線35は、図6に示すように、ビーム間距離b(b1、b2)のいずれか大きい距離の平均値の1/2以下の凹凸は無視して直線と見做す。すなわち、境界線35は次のようにして決められる。最外周に位置する全ての振動子素子33の重心(つまりビーム47の重心に相当する)を結んでなる多角形81を求める。そして、境界線35のなす多角形の辺の数が最小となるように、振動子素子33の重心と境界線35との距離c(c1、c2)が、隣接する振動子素子33の、振動子素子長辺長方向の平均重心間隔の1/2か、隣接する振動子素子33の、振動子素子短辺長方向の平均重心間隔の1/2のいずれか大きい値以下の条件を満たして、設定する。得られた多角形から、その面積が振動子群の最外周の全ての振動子素子33の重心を結んでなる多角形81の面積に最も近い値を持つ、振動子素子33の重心を結んでなる多角形を選び、境界線35とする。   As shown in FIG. 5, the boundary line 35 is a curve that connects the center of gravity of the transducer element 33 in the outermost peripheral portion of one transducer group 34, that is, the center O of the beam. As shown in FIG. 6, the boundary line 35 is regarded as a straight line ignoring irregularities that are equal to or less than ½ of the average value of the larger distance between the beams b (b1, b2). That is, the boundary line 35 is determined as follows. A polygon 81 formed by connecting the centroids of all transducer elements 33 located on the outermost periphery (that is, corresponding to the centroid of the beam 47) is obtained. Then, the distance c (c1, c2) between the center of gravity of the transducer element 33 and the boundary line 35 is such that the number of sides of the polygon formed by the boundary line 35 is minimized. Satisfy the condition of ½ of the average center-of-gravity distance in the long side length direction of the child element or 1/2 of the average center-of-gravity distance of the adjacent transducer element 33 in the length direction of the short side of the element, whichever is greater Set. From the obtained polygon, the area of the transducer element 33 having the area closest to the area of the polygon 81 formed by connecting the centers of gravity of all the transducer elements 33 on the outermost periphery of the transducer group is connected. Is selected as a boundary line 35.

図1に、本発明に係る微小振動子の概念的な実施の形態を示す。本実施の形態で対象とする振動子素子は、マイクロスケール、ナノスケールの素子である。なお、本実施の形態では、一例として基板上に下部電極である入力電極及び出力電極と、両端を支持して振動素子となるビームとを配置して構成される機械共振周波数100MHZの静電駆動型振動子群を取り上げる。   FIG. 1 shows a conceptual embodiment of a micro vibrator according to the present invention. The transducer elements targeted in this embodiment are microscale and nanoscale elements. In the present embodiment, as an example, electrostatic drive with a mechanical resonance frequency of 100 MHZ configured by arranging an input electrode and an output electrode that are lower electrodes on a substrate and a beam that supports both ends to be a vibration element is arranged. Let's take up a group of type oscillators.

本実施の形態に係る微小振動子31は、図1に示すように、基板、本例では高抵抗シリコン基板の表面に絶縁膜が形成された基板32上に、多数の静電駆動型の振動子素子33を配列してなる複数、本例では2つの振動子群34〔341、342〕を配置して構成される。   As shown in FIG. 1, the micro-vibrator 31 according to the present embodiment has a large number of electrostatically driven vibrations on a substrate, in this example, a substrate 32 having an insulating film formed on the surface of a high-resistance silicon substrate. In this example, two transducer groups 34 [341, 342] arranged by arranging the child elements 33 are arranged.

各振動子群34〔341、342〕内では多数の振動子素子33が並列接続され、さらに両振動子群341及び342が並列接続される。各振動子群341及び342は、非方形、本例では3辺の長さが異なる不等辺三角形、図示では直角三角形の境界線35〔351、532〕を持つように形成される。両境界線351及び352は、夫々の振動子群341、342の基板32内で夫々発生する弾性波が相互に伝播しない距離W1だけ離れている。また、直角三角形の境界線351、352は、振動子群34〔341、342〕をコンパクトに配置できるように、互いの三角形の斜辺が対向するように形成される。
なお、図1では理解し易くするために、境界線351,352に含まれている振動子素子33の数を省略しているが、実際は多数の振動子素子33が配列されているものである。
Within each transducer group 34 [341, 342], a large number of transducer elements 33 are connected in parallel, and both transducer groups 341 and 342 are connected in parallel. Each transducer group 341 and 342 is formed to have a non-square shape, in this example, an unequal triangular shape having different lengths of three sides, and a right-angled triangular boundary line 35 [351, 532] in the drawing. Both boundary lines 351 and 352 are separated by a distance W1 at which elastic waves generated in the substrates 32 of the respective transducer groups 341 and 342 do not propagate to each other. Further, the right-angled triangle boundary lines 351 and 352 are formed so that the oblique sides of the triangles face each other so that the transducer group 34 [341, 342] can be arranged in a compact manner.
In FIG. 1, for ease of understanding, the number of transducer elements 33 included in the boundary lines 351 and 352 is omitted, but in reality, a large number of transducer elements 33 are arranged. .

振動子群34〔341、342〕内での振動子素子33は、規則性をもって配列されている。各振動子素子33は、後述する(図2を用いて詳述する)が、下部電極である入力電極43、出力電極44及び配線層45と、両端を配線層45に支持して振動電極となるビーム(梁)47とで構成される。各振動子素子33は、その入力電極43を基板上に形成した共通の入力配線36に接続し、その出力電極44を基板上に形成した共通の出力電極配線37に接続し、そのビーム47を基板上に形成した共通のDCバイアス給電線38に接続するようにして、並列接続される。   The transducer elements 33 in the transducer group 34 [341, 342] are arranged with regularity. Each transducer element 33, which will be described later with reference to FIG. 2, includes an input electrode 43, an output electrode 44, and a wiring layer 45, which are lower electrodes, and a vibrating electrode with both ends supported by the wiring layer 45. And a beam 47. Each transducer element 33 has its input electrode 43 connected to a common input wiring 36 formed on the substrate, its output electrode 44 connected to a common output electrode wiring 37 formed on the substrate, and its beam 47 They are connected in parallel so as to be connected to a common DC bias feed line 38 formed on the substrate.

各振動子素子33は、前述と同様に図2に示すように、シリコン基板41の表面に絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)42が形成された基板32上に、下部電極となる入力電極43及び出力電極44と、入出力電極43、44を挟む両側の配線層45〔45A,45B〕を形成し、この入出力電極43、44に対して空間46を挟んで対向する振動電極となるビーム(梁)47を配置して構成される。ビーム47は、両端が配線層45〔45A,45B〕に電気的かつ機械的に接続されたアンカー部(支持部)48〔48A,48B〕に支持される。このビーム47はいわゆる両持ち梁構造に形成される。
この振動子素子33は、前述と同様に、ビーム47にDCバイアス電圧を印加し、入力電極43に例えばRF波周波数信号を入力すると、ビーム47が共振し、出力電極44に目的周波数のRF信号が出力される。この振動子素子33は、図2に示すように、2次高調波振動モード49で共振する。
As shown in FIG. 2, each transducer element 33 includes an input electrode 43 and a lower electrode on a substrate 32 on which an insulating film (for example, a silicon oxide film) 42 is formed on the surface of a silicon substrate 41. An output electrode 44 and a wiring layer 45 [45A, 45B] on both sides sandwiching the input / output electrodes 43, 44 are formed, and a beam (as a vibration electrode facing the input / output electrodes 43, 44 across the space 46) (Beam) 47 is arranged. The beam 47 is supported by an anchor portion (support portion) 48 [48A, 48B] whose both ends are electrically and mechanically connected to the wiring layer 45 [45A, 45B]. This beam 47 is formed in a so-called doubly supported beam structure.
In the transducer element 33, as described above, when a DC bias voltage is applied to the beam 47 and, for example, an RF wave frequency signal is input to the input electrode 43, the beam 47 resonates and an RF signal having a target frequency is output to the output electrode 44. Is output. The vibrator element 33 resonates in a second harmonic vibration mode 49 as shown in FIG.

次に、図7及び図8を用いて本実施の形態の微小振動子の製造方法を説明する。なお、同図は図1のAーA′線上の断面構造を示す。工程の仕様は通常のCMOS作製プロセスで用いられるものと同等である。
先ず、図7Aに示すように、高抵抗のシリコン基板51の上面に絶縁膜として例えば酸化シリコン薄膜(HDP膜:High Density Plasma酸化膜)と窒化シリコン薄膜との複合膜52を成膜した基板32を用意する。本例では膜厚200nm程度の複合膜52を成膜する。続けて、この複合膜52上に導電性膜、例えば導電性のある多結晶シリコン薄膜(PDAS膜:Phosphorus doped amorphous silicon)53を所要の膜厚、本例では380nm程度に成膜する。
Next, a manufacturing method of the micro vibrator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This figure shows a cross-sectional structure taken along the line AA 'of FIG. The process specifications are the same as those used in the normal CMOS fabrication process.
First, as shown in FIG. 7A, a substrate 32 in which a composite film 52 of, for example, a silicon oxide thin film (HDP film: High Density Plasma oxide film) and a silicon nitride thin film is formed on the upper surface of a high resistance silicon substrate 51 as an insulating film. Prepare. In this example, a composite film 52 having a thickness of about 200 nm is formed. Subsequently, a conductive film, for example, a conductive polycrystalline silicon thin film (PDAS film: Phosphorus doped amorphous silicon) 53 is formed on the composite film 52 to a required film thickness, in this example, about 380 nm.

次に、図7Bに示すように、レジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して例えばドライエッチング法により多結晶シリコン薄膜53を選択的にエッチング除去し、下部電極である入力電極43及び出力電極44と、ビーム(梁)の固定部を兼ねる配線層45〔45A,45B〕を形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, a resist mask is formed, and the polycrystalline silicon thin film 53 is selectively removed by, for example, a dry etching method through this resist mask, so that an input electrode 43 and an output electrode which are lower electrodes are removed. 44 and a wiring layer 45 [45A, 45B] also serving as a beam fixing portion.

次に、図7Cに示すように、形成された入力電極43、出力電極44及び配線層45〔45A,45B〕を絶縁膜の例えば酸化シリコン膜(HDP膜)54で埋め戻し、化学機械研磨法(CMP)により平坦化し、入力電極43、出力電極44及び配線層45〔45A,45B〕の表面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 7C, the formed input electrode 43, output electrode 44, and wiring layer 45 [45A, 45B] are backfilled with an insulating film such as a silicon oxide film (HDP film) 54, and a chemical mechanical polishing method is performed. The surface is planarized by (CMP) to expose the surfaces of the input electrode 43, the output electrode 44, and the wiring layer 45 [45A, 45B].

次に、図7Dに示すように、表面に入力電極43及び出力電極44とビームとの間の間隔に相当する所要の厚さの犠牲層55を形成する。本例では50nm程度の厚さの酸化シリコン薄膜(LPーTEOS膜)による犠牲層55を形成する。   Next, as shown in FIG. 7D, a sacrificial layer 55 having a required thickness corresponding to the distance between the input electrode 43 and the output electrode 44 and the beam is formed on the surface. In this example, a sacrificial layer 55 is formed of a silicon oxide thin film (LP-TEOS film) having a thickness of about 50 nm.

次に、図8Eに示すように、犠牲層5上に必要に応じて薄い膜厚、例えば20nm程度の多結晶シリコン薄膜56を形成した後、この多結晶シリコン薄膜56及び犠牲層55を例えばドライエッチング法により選択的にエッチング除去して両配線層45〔45A,45B〕に達する透孔56〔56A,56B〕を形成する。   Next, as shown in FIG. 8E, a polycrystalline silicon thin film 56 having a thin film thickness of, for example, about 20 nm is formed on the sacrificial layer 5 as needed, and then the polycrystalline silicon thin film 56 and the sacrificial layer 55 are dried, for example. Through holes 56 [56A, 56B] reaching both wiring layers 45 [45A, 45B] are selectively removed by etching using an etching method.

次に、図8Fに示すように、表面に多結晶シリコン薄膜56を有する犠牲層55上に、多結晶シリコン膜(PDAS膜)57を所要の厚さになるまで成膜する。続いて、ドライエッチング法により多結晶シリコン膜57をパターニングして両端が配線層45A,45Bに接続されたビーム(梁)47を形成する。この場合、ビーム47の両端から延長して配線層45A,45Bに接続する部分、すなわち透孔56A,56B内の部分がビーム47のアンカー部(支持部)48〔48A,48B〕となる。   Next, as shown in FIG. 8F, a polycrystalline silicon film (PDAS film) 57 is formed on the sacrificial layer 55 having the polycrystalline silicon thin film 56 on the surface until the required thickness is reached. Subsequently, the polycrystalline silicon film 57 is patterned by a dry etching method to form a beam 47 having both ends connected to the wiring layers 45A and 45B. In this case, the portions extending from both ends of the beam 47 and connected to the wiring layers 45A and 45B, that is, the portions in the through holes 56A and 56B become the anchor portions (support portions) 48 [48A and 48B] of the beam 47.

次に、図1の配線36、37、38及びパッド(図示せず)となる導電膜、例えばアルミシリコン(AlーSi)薄膜を形成し、配線36、37、38、パッド上にレジストマスクを形成した後、例えばフッ化水素溶液(DHF)を用いて不要なアルミシリコン膜及び犠牲層55を選択的に除去する。これにより、図8Gに示すように、入力電極43及び出力電極44とビーム47との間に50nmの空間46を有する振動子素子33を形成する。同時に配線、すなわち入力配線36、出力配線37、DCバイアス給電線38を形成する。振動子素子33の概略寸法の一具体例として、図8Gに示す通り、ビーム長さLが13.2μm、ビームの膜厚tが1μm、空間hが50nmとすることにより、2次の高調波が励起された時の共振周波数がおよそ100MHzとなるように振動子素子33が設計される。このようにして目的の微小振動子31を得る。   Next, a conductive film, for example, an aluminum silicon (Al-Si) thin film, which becomes wirings 36, 37, and 38 and pads (not shown) in FIG. After the formation, unnecessary aluminum silicon film and sacrificial layer 55 are selectively removed using, for example, a hydrogen fluoride solution (DHF). Thereby, as shown in FIG. 8G, the transducer element 33 having a space 46 of 50 nm between the input electrode 43 and the output electrode 44 and the beam 47 is formed. At the same time, wiring, that is, input wiring 36, output wiring 37, and DC bias power supply line 38 are formed. As a specific example of the approximate dimensions of the transducer element 33, as shown in FIG. 8G, the second harmonic is obtained by setting the beam length L to 13.2 μm, the beam thickness t to 1 μm, and the space h to 50 nm. The transducer element 33 is designed such that the resonance frequency when is excited is approximately 100 MHz. In this way, the target micro vibrator 31 is obtained.

本実施の形態に係る微小振動子31によれば、振動子群34〔341、342〕の境界線35〔351、352〕の形状を非方形、例えば不等辺三角形にすることにより、図3に示すように、動作時に基板32内で発生する弾性波50、50’は振動子群34〔341、342〕の境界35で反射するも一つの定在波に収斂しない。すなわち、弾性波50は、境界線35で反射した反射波の相互干渉により抑制される。このように、微小振動子の動作時に、アンカー部32から漏れる振動エネルギーに起因して振動子群34〔31、342〕にわたって発生する定在波の発生が抑制できる。このため、振動子群(いわゆる並列共振器)34〔341、342〕の不要信号や雑音レベルを下げることができる。すなわち、本実施の形態による微小振動子31を構成要素として用いれば、雑音の少ない優れた特性を有する各種デバイス、例えば信号処理装置を実現することができる。   According to the micro vibrator 31 according to the present embodiment, the shape of the boundary line 35 [351, 352] of the vibrator group 34 [341, 342] is changed to a non-rectangular shape, for example, an unequal triangular shape. As shown, the elastic waves 50 and 50 ′ generated in the substrate 32 during operation are reflected at the boundary 35 of the transducer group 34 [341 and 342] but do not converge to one standing wave. That is, the elastic wave 50 is suppressed by the mutual interference of the reflected waves reflected by the boundary line 35. In this way, it is possible to suppress the occurrence of standing waves generated across the transducer group 34 [31, 342] due to the vibration energy leaking from the anchor portion 32 during the operation of the micro vibrator. Therefore, unnecessary signals and noise levels of the transducer group (so-called parallel resonators) 34 [341, 342] can be lowered. That is, when the micro vibrator 31 according to the present embodiment is used as a constituent element, various devices having excellent characteristics with little noise, such as a signal processing apparatus, can be realized.

また、規則的に個別の振動子素子33を配置した場合は、振動子群34〔341、342〕の占有ウェハー面積を必要最小限に止めることができるため、配線に係わり発生する浮遊容量を最小限にすることができる。また、振動子群34の形状を図示のような直角三角形にすることにより、占有ウェハー面積を必要最小限に止めることができ、この点でも配線に係わり発生する浮遊容量を最小限にすることができる。このために信号処理装置の性能の向上と低価格とを実現することができる。   In addition, when the individual transducer elements 33 are regularly arranged, the occupied wafer area of the transducer group 34 [341, 342] can be minimized, so that the stray capacitance generated in connection with the wiring is minimized. Can be limited. Further, by making the shape of the vibrator group 34 a right triangle as shown in the figure, the occupied wafer area can be minimized, and also in this respect, the stray capacitance generated in connection with the wiring can be minimized. it can. Therefore, it is possible to improve the performance of the signal processing device and reduce the price.

図1の微小振動子31では、図2に示す第2高調波振動モード49の振動子素子33を用いたが、その他の振動モードの振動子素子を適用することもできる。例えば、図9に示すような、基板61上に下部電極となる出力電極62と、両端をアンカー部66で支持され、DCバイアスと入力信号が入力される振動電極であるビーム63とを有してなる1次振動モード64の振動子素子67を適用することができる。また、図10に示すように基板51上に例えば入力電極71を挟んで両側に出力電極72を配置し、この入力電極71及び出力電極72に対向して両端がアンカー部74に支持されるビーム73を配置して成る3次高調波振動モード75の振動子素子76を適用することができる。さらに図11示すように基板61上に例えば下部電極となる入力電極71と出力電極72を、両者間が広く離なれるように配置し、この入力電極71と出力電極72に対向してビーム73を配置して成る3次高調波振動モード75の振動子素子77を適用することができる。   In the micro vibrator 31 of FIG. 1, the vibrator element 33 of the second harmonic vibration mode 49 shown in FIG. 2 is used, but vibrator elements of other vibration modes can also be applied. For example, as shown in FIG. 9, an output electrode 62 serving as a lower electrode is provided on a substrate 61, and a beam 63 that is a vibrating electrode that is supported at both ends by anchor portions 66 and receives a DC bias and an input signal. The vibrator element 67 having the primary vibration mode 64 can be applied. Further, as shown in FIG. 10, for example, output electrodes 72 are arranged on both sides of the substrate 51 with the input electrode 71 interposed therebetween, and both ends of the output electrode 72 are supported by the anchor portion 74 so as to face the input electrode 71 and the output electrode 72. A transducer element 76 of the third harmonic vibration mode 75 formed by arranging 73 can be applied. Further, as shown in FIG. 11, for example, an input electrode 71 and an output electrode 72 which are lower electrodes are arranged on the substrate 61 so as to be widely separated from each other, and a beam 73 is opposed to the input electrode 71 and the output electrode 72. It is possible to apply a transducer element 77 of the third harmonic vibration mode 75 that is arranged.

上例では、ビームを両持ち梁構造とした振動子素子を用いたが、片持ち梁構造のビームを有する振動子素子を用いることもできる。   In the above example, a transducer element having a beam with a cantilever beam structure is used, but a transducer element having a beam with a cantilever beam structure may be used.

本発明に係る他の実施の形態においては、上述の微小振動子31を用いて、信号フィルタ、ミキサー、共振器、及びそれらが含まれるSiP(システム・イン・パッケージ)デバイスモジュール、SoC(システム・オン・チップ)デバイスモジュール等の半導体装置を構成することができる。
本実施の形態の半導体装置によれば、雑音の少ない優れた特性を有する微小振動子を備えるので、信頼性に高い半導体装置を提供することができる。
In another embodiment according to the present invention, a signal filter, a mixer, a resonator, a SiP (system in package) device module including the same, a SoC (system A semiconductor device such as an on-chip device module can be configured.
According to the semiconductor device of this embodiment, since the micro vibrator having excellent characteristics with less noise is provided, a highly reliable semiconductor device can be provided.

上述した実施の形態の静電駆動型の振動子群からなる微小振動子は、高周波(RF)フィルタ、中間周波(IF)フィルタ等の帯域信号フィルタとして用いることができる。   The micro vibrator composed of the electrostatic drive type vibrator group of the above-described embodiment can be used as a band signal filter such as a high frequency (RF) filter and an intermediate frequency (IF) filter.

本発明は、上述した実施の形態の微小振動子によるフィルタを用いて構成される携帯電話機、無線LAN機器、無線トランシーバ、テレビチューナ、ラジオチューナ等の、電磁波を利用して通信する通信装置を提供することができる。   The present invention provides a communication device that communicates using electromagnetic waves, such as a mobile phone, a wireless LAN device, a wireless transceiver, a TV tuner, a radio tuner, etc., configured using the filter by the micro vibrator of the above-described embodiment. can do.

次に、上述した本発明の実施の形態のフィルタを適用した通信装置の構成例を、図12を参照して説明する。
まず送信系の構成について説明すると、Iチャンネルの送信データとQチャンネルの送信データを、それぞれデジタル/アナログ変換器(DAC)201I及び201Qに供給してアナログ信号に変換する。変換された各チャンネルの信号は、バンド・パス・フィルタ202I及び202Qに供給して、送信信号の帯域以外の信号成分を除去し、バンド・パス・フィルタ202I及び202Qの出力を、変調器210に供給する。
Next, a configuration example of a communication apparatus to which the above-described filter according to the embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
First, the configuration of the transmission system will be described. I-channel transmission data and Q-channel transmission data are supplied to digital / analog converters (DACs) 201I and 201Q, respectively, and converted into analog signals. The converted signal of each channel is supplied to band pass filters 202I and 202Q to remove signal components other than the band of the transmission signal, and the outputs of the band pass filters 202I and 202Q are supplied to the modulator 210. Supply.

変調器210では、各チャンネルごとにバッファアンプ211I及び211Qを介してミキサー212I及び212Qに供給して、送信用のPLL(phase-locked loop)回路203から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調し、両混合信号を加算器214で加算して1系統の送信信号とする。この場合、ミキサー212Iに供給する周波数信号は、移相器213で信号位相を90°シフトさせてあり、Iチャンネルの信号とQチャンネルの信号とが直交変調されるようにしてある。   The modulator 210 supplies the frequency signals corresponding to the transmission frequency supplied from the PLL (phase-locked loop) circuit 203 for transmission to the mixers 212I and 212Q via the buffer amplifiers 211I and 211Q for each channel. The signals are mixed and modulated, and both mixed signals are added by an adder 214 to form a single transmission signal. In this case, the signal phase of the frequency signal supplied to the mixer 212I is shifted by 90 ° by the phase shifter 213 so that the I channel signal and the Q channel signal are orthogonally modulated.

加算器214の出力は、バッファアンプ215を介して電力増幅器204に供給し、所定の送信電力となるように増幅する。電力増幅器204で増幅された信号は、送受信切換器205と高周波フィルタ206を介してアンテナ207に供給し、アンテナ207から無線送信させる。高周波フィルタ206は、この通信装置で送信及び受信する周波数帯域以外の信号成分を除去するバンド・パス・フィルタである。   The output of the adder 214 is supplied to the power amplifier 204 via the buffer amplifier 215 and amplified so as to have a predetermined transmission power. The signal amplified by the power amplifier 204 is supplied to the antenna 207 via the transmission / reception switch 205 and the high frequency filter 206, and is wirelessly transmitted from the antenna 207. The high frequency filter 206 is a band pass filter that removes signal components other than the frequency band transmitted and received by the communication apparatus.

受信系の構成としては、アンテナ207で受信した信号を、高周波フィルタ206及び送受信切換器205を介して高周波部220に供給する。高周波部220では、受信信号を低ノイズアンプ(LNA)221で増幅した後、バンド・パス・フィルタ222に供給して、受信周波数帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号をバッファアンプ223を介してミキサー224に供給する。そして、チャンネル選択用PLL回路251から供給される周波数信号を混合して、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とし、その中間周波信号をバッファアンプ225を介して中間周波回路230に供給する。   As a configuration of the reception system, a signal received by the antenna 207 is supplied to the high frequency unit 220 via the high frequency filter 206 and the transmission / reception switch 205. In the high frequency unit 220, the received signal is amplified by a low noise amplifier (LNA) 221 and then supplied to the band pass filter 222 to remove signal components other than the received frequency band, and the removed signal is buffer amplifier 223. To the mixer 224. Then, the frequency signals supplied from the channel selection PLL circuit 251 are mixed, a signal of a predetermined transmission channel is used as an intermediate frequency signal, and the intermediate frequency signal is supplied to the intermediate frequency circuit 230 via the buffer amplifier 225.

中間周波回路230では、供給される中間周波信号をバッファアンプ231を介してバンド・パス・フィルタ232に供給して、中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号を自動ゲイン調整回路(AGC回路)233に供給して、ほぼ一定のゲインの信号とする。自動ゲイン調整回路233でゲイン調整された中間周波信号は、バッファアンプ234を介して復調器240に供給する。   The intermediate frequency circuit 230 supplies the supplied intermediate frequency signal to the band pass filter 232 via the buffer amplifier 231, removes signal components other than the band of the intermediate frequency signal, and automatically removes the removed signal. The signal is supplied to an adjustment circuit (AGC circuit) 233 to obtain a signal with a substantially constant gain. The intermediate frequency signal whose gain has been adjusted by the automatic gain adjustment circuit 233 is supplied to the demodulator 240 via the buffer amplifier 234.

復調器240では、供給される中間周波信号をバッファアンプ241を介してミキサー242I及び242Qに供給して、中間周波用PLL回路252から供給される周波数信号を混合して、受信したIチャンネルの信号成分とQチャンネルの信号成分を復調する。この場合、I信号用のミキサー242Iには、移相器243で信号位相を90°シフトさせた周波数信号を供給するようにしてあり、直交変調されたIチャンネルの信号成分とQチャンネルの信号成分を復調する。   The demodulator 240 supplies the supplied intermediate frequency signal to the mixers 242I and 242Q via the buffer amplifier 241, mixes the frequency signal supplied from the intermediate frequency PLL circuit 252, and receives the received I channel signal. The component and the Q channel signal component are demodulated. In this case, the I-signal mixer 242I is supplied with a frequency signal whose signal phase is shifted by 90 ° by the phase shifter 243, and the quadrature-modulated I-channel signal component and Q-channel signal component. Is demodulated.

復調されたIチャンネルとQチャンネルの信号は、それぞれバッファアンプ244I及び244Qを介してバンド・パス・フィルタ253I及び253Qに供給して、Iチャンネル及びQチャンネルの信号以外の信号成分を除去し、除去された信号をアナログ/デジタル変換器(ADC)254I及び254Qに供給してサンプリングしてデジタルデータ化し、Iチャンネルの受信データ及びQチャンネルの受信データを得る。   The demodulated I channel and Q channel signals are supplied to band pass filters 253I and 253Q via buffer amplifiers 244I and 244Q, respectively, to remove and remove signal components other than I channel and Q channel signals. The obtained signals are supplied to analog / digital converters (ADC) 254I and 254Q, sampled and converted into digital data, and I-channel received data and Q-channel received data are obtained.

ここまで説明した構成において、各バンド・パス・フィルタ202I,202Q,206,222,232,253I,253Qの一部又は全てとして、上述した実施の形態の構成のフィルタを適用して帯域制限することが可能である。   In the configuration described so far, band limiting is performed by applying the filter of the configuration of the above-described embodiment as a part or all of each band pass filter 202I, 202Q, 206, 222, 232, 253I, 253Q. Is possible.

本発明の通信装置によれば、雑音の少ない優れた特性を有するフィルタを用いるので、信頼性の高い通信装置を提供することができる。   According to the communication apparatus of the present invention, since a filter having excellent characteristics with little noise is used, a highly reliable communication apparatus can be provided.

図12の例では、各フィルタをバンド・パス・フィルタとして構成したが、所定の周波数よりも下の周波数帯域だけを通過させるロー・パス・フィルタや、所定の周波数よりも上の周波数帯域だけを通過させるハイ・パス・フィルタとして構成して、それらのフィルタに上述した各実施の形態の構成のフィルタを適用してもよい。また、図12の例では、無線送信及び無線受信を行う通信装置としたが、有線の伝送路を介して送信及び受信を行う通信装置が備えるフィルタに適用してもよく、さらに送信処理だけを行う通信装置や受信処理だけを行う通信装置が備えるフィルタに、上述した実施の形態の構成のフィルタを適用してもよい。   In the example of FIG. 12, each filter is configured as a band pass filter. However, a low pass filter that passes only a frequency band lower than a predetermined frequency, or a frequency band that is higher than a predetermined frequency is used. The high-pass filters may be configured to pass, and the filters of the configurations of the above-described embodiments may be applied to these filters. In the example of FIG. 12, the communication device performs wireless transmission and reception, but may be applied to a filter included in a communication device that performs transmission and reception via a wired transmission path, and only transmission processing is performed. The filter having the configuration of the above-described embodiment may be applied to a filter included in a communication device that performs or a communication device that performs only reception processing.

本発明に係る微小振動子の一実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the micro vibrator based on this invention. 図1のAーA′線上の振動子素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the transducer element taken along the line AA ′ in FIG. 1. 本発明の説明に供する振動子群で発生した基板内の弾性波の反射状態の説明図である。It is explanatory drawing of the reflection state of the elastic wave in the board | substrate which generate | occur | produced in the vibrator | oscillator group used for description of this invention. A,B 本発明による振動子群の境界線の形状を説明するための説明図である。A and B are explanatory views for explaining the shape of the boundary line of the vibrator group according to the present invention. 本発明の実施の形態に係る振動子群及びその境界線の形状を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the shape of the vibrator | oscillator group which concerns on embodiment of this invention, and its boundary line. 本発明の振動子群の境界線の説明図である。It is explanatory drawing of the boundary line of the vibrator group of this invention. A〜D 本実施の形態に係る微小振動子の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図(その1)である。A to D are manufacturing process diagrams (part 1) illustrating an embodiment of a method of manufacturing a micro vibrator according to the present embodiment. E〜G 本実施の形態に係る微小振動子の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図(その2)である。E to G are manufacturing process diagrams (part 2) illustrating an embodiment of a method of manufacturing a micro vibrator according to the present embodiment. 本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows other embodiment of the vibrator | oscillator element which concerns on this invention. 本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows other embodiment of the vibrator | oscillator element which concerns on this invention. 本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows other embodiment of the vibrator | oscillator element which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the communication apparatus which concerns on this invention. 比較例に係る振動子群の構成図である。It is a block diagram of a vibrator group according to a comparative example. 図12の振動子群において定在波が発生することを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining that a standing wave generate | occur | produces in the vibrator | oscillator group of FIG. 振動子素子の動作時に基板内において弾性波が発生することを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining that an elastic wave generate | occur | produces in a board | substrate at the time of operation | movement of a vibrator element. 複数の振動子を並列配置した微小振動子の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of the micro vibrator | oscillator which arranged the some vibrator | oscillator in parallel. 従来の静電駆動型の振動子を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional electrostatic drive type | mold vibrator. 先行技術に係る静電駆動型の振動子を示す構成図である。It is a block diagram which shows the electrostatic drive type vibrator | oscillator based on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

31・・微小振動子、32・・基板、33・・振動子素子、34〔341、342〕・・振動子群、35〔351、352〕・・境界線、36・・入力配線、37・・出力配線、38・・DCバイアス給電線、41・・シリコン基板、42・・絶縁膜、43・・入力電極、44・・出力電極、45〔45A,45B〕・・配線層、46・・空間、47・・ビーム(梁)、48〔48A,48B〕・・アンカー部、49・・2次高調波もード、50・・弾性波
31 .. Micro vibrator, 32 .. Substrate, 33 .. Vibrator element, 34 [341, 342] .. Vibrator group, 35 [351, 352] ... Border line, 36 Input wiring, 37 · Output wiring, 38 ·· DC bias feed line, 41 · · Silicon substrate, 42 · · Insulating film, 43 · · Input electrode, 44 · · Output electrode, 45 [45A, 45B] · · Wiring layer, 46 · · Space, 47 ··· Beam (beam), 48 [48A, 48B] · · Anchor, 49 · · Second harmonic wave, 50 · · Elastic wave

Claims (9)

基板上に複数の振動子素子を配列してなる振動子群が配置され、
前記各振動子素子は、片側端部または両端が前記基板に支持され静電気力で前記基板と対向する方向に振動する梁を有してなり、
前記振動子群の境界線が非方形な形状を成す
ことを特徴とする微小振動子。
A vibrator group in which a plurality of vibrator elements are arranged on a substrate is arranged,
Each transducer element has a beam that is supported on the substrate at one end or both ends and vibrates in a direction facing the substrate with electrostatic force,
A micro vibrator having a non-square shape in a boundary line of the vibrator group.
前記境界線は、振動子群の最外周の振動子素子の重心を結んだ線であって、かつ、隣接する梁の重心間距離の、梁の長辺長方向、短辺長方向での平均値の大きい方の値の1/2以下の凹凸を直線と見做した線で規定される
ことを特徴とする請求項1記載の微小振動子。
The boundary line is a line connecting the centroids of the transducer elements at the outermost periphery of the transducer group, and the average distance between the centroids of adjacent beams in the long side length direction and the short side length direction of the beams. The micro-vibrator according to claim 1, wherein the micro-vibrator is defined by a line in which irregularities of 1/2 or less of the larger value are regarded as straight lines.
前記振動子群の境界線の非方形な形状は、前記境界線の何れかに平行な2本の平行線の前記境界線で切り取られる長さが互いに等しくならないような形状である
ことを特徴とする請求項1記載の微小振動子。
The non-square shape of the boundary line of the transducer group is a shape in which the lengths cut by the boundary line of two parallel lines parallel to any of the boundary lines are not equal to each other. The micro vibrator according to claim 1.
前記振動子群の境界線の形状は、三角形である
ことを特徴とする請求項1記載の微小振動子。
The micro vibrator according to claim 1, wherein a shape of a boundary line of the vibrator group is a triangle.
前記振動子群を構成する複数の振動子素子が前記基板上に規則性をもって配列されて成る
ことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の微小振動子。
The micro vibrator according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein a plurality of vibrator elements constituting the vibrator group are arranged with regularity on the substrate.
前記振動子素子が2次高調波振動モードで励振される
ことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の微小振動子。
The micro vibrator according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the vibrator element is excited in a second harmonic vibration mode.
前記振動子素子が2次高調波振動モードで励振される
ことを特徴とする請求項5記載の微小振動子。
The micro vibrator according to claim 5, wherein the vibrator element is excited in a second harmonic vibration mode.
請求項1から請求項7のいずれかに記載の微小振動子を有して成る
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device comprising the micro vibrator according to claim 1.
送信信号及び/又は受信信号の帯域制限を行うフィルタを備えた通信装置において、
前記フィルタとして、請求項1から請求項7のいずれかに記載の微小振動子によるフィルタが用いられて成る
ことを特徴とする通信装置。
In a communication apparatus provided with a filter for limiting the bandwidth of a transmission signal and / or a reception signal,
A communication apparatus comprising the filter using the micro vibrator according to any one of claims 1 to 7 as the filter.
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