JP2006270398A - 微小振動子、半導体装置及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動子素子が形成されている領域に発生する不要振動の領域周囲部分への伝達を抑制する。
【解決手段】 １又は複数の振動子素子が形成されている領域４０が、この領域と異なる音響インピーダンスを有する障壁で囲われた構成とする。
【選択図】 図１

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。

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。この微小振動子の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）。

図９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状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、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。

一方、１ないし多数の振動子が半導体、あるいは絶縁体基板上に配置され、信号処理がなされるときの信号品質を確保する、との立場からその周囲部分への振動エネルギーの漏洩に起因する不要信号に関して考察し、その実証がなされた例は皆無である。

C.T.-Nguyen, Micromechanical components 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８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をブリッジ状に跨ぎ、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。

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９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。

一方、図６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。

ところで、ＲＦ信号が静電駆動型の振動子に入力され、振動子の共振現象が起きる時、隣接して置かれた振動子の共振特性が近似的に同じである場合には、振動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。また、一つの振動子の場合であっても反射波による自己干渉が起きる。

これは、アンカー、電極が設置された台座部分への振動エネルギーの漏洩が存在し、漏洩した振動エネルギーが、台座、基板内を弾性波として伝播し、音響インピーダンスの差異が存在する境界では反射が起き、漏洩源へのエネルギー帰還があるためである。いずれの場合にも、振動子から基板あるいは台座へのエネルギー漏洩に起因する弾性波の振る舞いは、振動子の共振特性に影響を及ぼす。

図７に示すように、個別の振動子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及び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。従って、その反力Ｆが入出力電極１４及び１５、アンカー部１９〔１９Ａ，１９Ｂ〕に印加され、それらの部分は基板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い、特に音響インピーダンスの差異のある境界では反射が生じる。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。

図５に示すような基板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。図５に示すように、振動子群２４の境界線の形状が平行四辺形の場合、弾性波は振動子群２４の境界線の形状により反射される。
反射された弾性波は定在波となり、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。

水晶振動子に代えて静電駆動型の梁構造の１つの振動子素子で微小振動子を構成した場合にも、上述のような振動子からの振動エネルギーの漏洩に起因する不要信号を抑制することが望まれる。
また、振動子素子からの振動エネルギーが微小振動子の周囲部分へ漏洩することに起因する周囲部分での不要信号を抑制することが望まれる。
このような現象は、静電駆動型の振動子に限られず、他の駆動方法による場合でも、アンカーを有する有限質量の振動子において生じることから、問題となる。

本発明は、上述の点に鑑み、振動子からその周囲部分への振動エネルギーの漏洩を抑制できるようにした微小振動子と、この微小振動子を用いて信頼性の高い半導体装置及び通信装置を提供するものである。
より好ましくは、振動子が形成されている領域に振動子から伝播する振動エネルギーが、該領域内で定在波となることを抑制するようにした微小振動子と、この微小振動子を有する半導体装置及び通信装置を提供するものである。

本発明に係る微小振動子は、１又は複数の振動子素子が形成さている領域が、この領域と異なる音響インピーダンスを有する障壁で囲われていることを特徴とする。

本発明の好ましい形態は、上記微小振動子において、振動子素子が形成さている領域の平面形状を非方形かつ非真円形とした構成とする。

本発明に係る半導体装置は、上述の微小振動子を有することを特徴とする。
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、上述の微小振動子によるフィルタを用いることを特徴とする。

本発明の微小振動子では、振動子素子が形成されている領域が、この領域と異なる音響インピーダンスを有する障壁で囲われているので、振動子素子からその下の領域へ伝達された振動エネルギー（弾性波）が領域の周囲部分へ漏洩することがない。
この振動子素子が形成されている領域の平面形状を、非方形かつ非真円形とするときは、振動子素子からその下の領域へ伝達された振動エネルギー（弾性波）が、領域内で定在波となることがない。

本発明に係る微小振動子によれば、振動子素子が形成されている領域に発生する不要振動の領域周囲部分への伝達を抑制することができる。
振動子素子が形成されている領域の平面形状を非方形かつ非円形状とするときは、領域内に亘って発生する定在波の発生が抑制できるため、この微小振動子の不要信号や雑音レベルを下げることができる。

本発明に係る半導体装置によれば、上述の微小振動子を有することにより、雑音の少ない優れた特性を有し、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。

本発明に係る通信装置によれば、その帯域制限フィルタとして上述の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。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

本実施の形態に係る微小振動子は、１又は複数の振動子素子が所要の領域上に形成され、その領域が、該領域の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する障壁により囲まれて構成される。ここで、音響インピーダンスは、媒質中でのある面での音圧と体積速度との比と定義し、音響系を電気的な等価回路で表現した時のインピーダンスに対応する。弾性波が伝わるときの伝わり難さを示す指標となる。また、振動子素子が形成されている領域とは、基板、あるいは基板上の台座、あるいは基板上に配置された他の基板等に相当するものを指す。異なる音響インピーダンスを有する障壁は、気相（空間）、溝、溝内を埋め込んだ異なる部材、領域より高い壁部、等で形成することができる。

換言すれば、微小振動子は、その振動するビーム（梁）が基板、あるいは基板上に設けられた台座の、上または内部に設置したアンカー（支持部）により固定される。その基板の微小振動子が設けられた領域の周り、あるいは微小振動子が設けられた台座の周りの音響インピーダンスは、その領域部分あるいは台座部分の音響インピーダンスとは異なったものにする。あるいは異なる音響インピーダンスの障壁が上記領域部分あるいは台座部分の周囲に設けられる。

一方、振動子素子が設けられた、基板の領域部分あるいは台座部分の平面形状は、非方形且つ非真円形にすることが好ましい。
上記平面形状としては、不規則な多角形（三角形以上の多角形）、あるいは少なくとも一部が不規則な多角形にすることができる。
上記平面形状としては、頂点または辺の数が素数とされた不規則な多角形にすることができる。
上記平面形状としては、不規則な多角形が平面内において１つの角度の二等分線と他の辺の交わる角度を９０°以外の角度とする形状にすることができる。
上記平面形状としては、不等辺多角形、不等辺三角形にすることができる。上記平面形状としては、平行な二辺のない四角形にすることができる。
上記平面形状としては、少なくとも一部が不規則な曲面によって規定される形状にすることができる。

本実施の形態の微小振動子では、微小振動子が設置された、基板の領域部分あるいは台座の周囲部分の基板領域へ不要弾性波が伝達されず、この周囲部分の基板領域に不要弾性波の影響が及ぶことが回避される。また、微小振動子が設置された、基板の領域部分あるいは台座部分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ことが可能となる。この境界の形状が非方形かつ非真円であることにより、弾性波の基板あるいは台座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なり、弾性エネルギーの振動子への帰還に起因する、振動子の特性劣化を抑制できる。

振動子を個別に複数配置する場合、配置は規則的にする。不規則に並べると、プロセス管理上の種々の不具合が発生するからである。つまり、リソグラフィーのためのマスクの作製は極めて面倒であるし、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）特性の均質性が保たれない。また、ウエハーの利用効率が悪化し、素子が高価になってしまう。

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、マイクロメータスケール、ナノメータ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。

本実施の形態に係る微小振動子３１は、図１Ａ，Ｂに示すように、基板、本例では高抵抗シリコン基板３３の表面に絶縁膜３４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３５を並列接続するように配列してなる振動子群３６を配置して構成される。本例では絶縁膜３４がシリコン酸化（ＳｉＯ_２）膜３７及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜３８の積層膜で形成される。そして、この振動子群３６が形成されている領域を取り囲むように、この領域の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する障壁が形成される。本例では、この障壁が空間（気相）により形成される。すなわち、絶縁膜３４の振動子群３６が形成されている領域４０の周囲に溝を形成し、あるいは絶縁膜３４のこの領域を残して他部の絶縁膜３４を選択的に除去して、この領域４０の周囲に絶縁膜３４の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する空間が形成される。本例では絶縁膜３４の領域４０を残して他部絶縁膜３４を選択的に除去される。この場合、この振動子群３６を配した絶縁膜３４の領域４０が、台座に相当する。

絶縁膜３４の領域、すなわち台座４０は、その平面形状が非方形かつ非真円形に形成される。本例では台座４０が互いに平行な辺をもたず不規則な多角形に形成される。
なお、図１Ａ，Ｂでは理解し易くするために、振動子素子３５の数を省略しているが、実際は多数の振動子素子３５が配列されているものである。

振動子群３６内での振動子素子３５は、規則性をもって配列されている。各振動子素子３５は、後述する（図１Ｃ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３５は、その入力電極４３を台座４０上に形成した共通の入力配線６１に接続し、その出力電極４４を台座４０上に形成した共通の出力電極配線６２に接続し、そのビーム４７を台座４０上に形成した共通のＤＣバイアス給電線（図示せず）に接続するようにして、並列接続される。

各振動子素子３５は、前述と同様に図１Ｃに示すように、シリコン基板３３の表面に絶縁膜（シリコン酸化膜３７とシリコン窒化膜３８の複合膜）３４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〕で支持される。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３５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３５は、図１Ｃに示すように、２次高調波振動モード４９で共振する。

次に、図２及び図３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１Ａ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２Ａに示すように、高抵抗のシリコン基板３３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）３７と窒化シリコン薄膜３８との複合膜３４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３４を成膜する。続けて、この複合膜３４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）を所要の膜厚、本例では３８０ｎｍ程度に成膜し、レジストマスク（図示せず）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を選択的にエッチング除去し、多結晶シリコン薄膜による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。

その後、台座境界を形成するためのレジストマスクを介して選択エッチング、例えばドライエッチングにより、複合膜３４の所定部分を取り除いて溝５７を形成し、この溝５７で囲まれた複合膜３４による台座４０を形成する。この台座４０上に前述の入力電極４３、出力電極４４、配線層４５〔４５Ａ，４５Ｂ〕が形成されている。台座４０の平面形状は、例えば図１に示すように、不規則的な多角形に形成される。そして、この台座４０の周囲に形成された溝５７（すなわち空間）により、台座４０の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する障壁を形成する。

次に、図２Ｂに示すように、形成された入力電極４３、出力電極４４、配線層４５〔４５Ａ，４５Ｂ〕、及び溝５７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。

次に、図２Ｃ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。

次に、図３Ａに示すように、この多結晶シリコン薄膜及び犠牲層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。

次に、図３Ｂに示すように、表面に透孔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。

次に、図１の配線６１、６２、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、６１、６２、パッド上にレジストマスクを形成した後、例えばフッ化水素を含むエッチング液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３Ｃ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３１を形成すると共に、複合膜３４による台座４０と台座周囲に溝５７のよる音響インピーダンス障壁５８を形成する。同時に配線、すなわち入力配線６１、出力配線６２、ＤＣバイアス給電線を形成する。振動子素子３１の概略寸法の一具体例として、図３Ｃに示す通り、ビーム長さＬを１３．２μｍ、ビームの膜厚ｔを１μｍ、空間ｈを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となるような振動子素子３５が作製される。このようにして目的の微小振動子３５を得る。

上述した本実施の形態に係る微小振動子３１によれば、電極４３、４４、アンカー４５Ａ、４５Ｂから洩れる振動エネルギーに起因し、振動子群３６に亘って発生する定在波の発生が抑制できるため、この振動子群（並列共振器）３６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、本実施形態による共振器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信号処理装置を実現することができる。
また、規則的に個別振動子素子３５を配置する場合には、振動子群３６の占有ウエハー面積を必要最小限に留めることができる。このために信号処理装置の性能の向上と低価格が実現できる。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は、これに限られるものではない。
図１の微小振動子３１では、図１Ｃに示す第２高調波振動モード４９の振動子素子３５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、１次振動モードの振動子素子１を適用することができる。また、基板１２上に例えば入力電極を挟んで両側に出力電極を配置し、この入力電極及び出力電極に対向して両端がアンカー部に支持されるビームを配置して成る３次高調波振動モードの振動子素子を適用することができる。さらに、基板上に例えば下部電極となる入力電極と出力電極を、両者間が広く離れるように配置し、この入力電極と出力電極に対向してビームを配置して成る３次高調波振動モードの振動子素子を適用することができる。

上述の本発明の実施の形態では、複数の振動子素子３５を並列化した振動子群３６として構成したが、単一の振動子素子３５による微小振動子にも適用できる。
上述の図２及び図３における実施の形態では、溝５７による音響インピーダンス障壁５８を形成したが、この溝５７内に複合膜３４と異なる材質を埋め込んで音響インピーダンス障壁５８を形成することもできる。

本発明の他の実施の形態としては、図２及び図３における実施の形態において、微小振動子３１を形成した台座４０の外側に対応したシリコン基板３３の領域に他の半導体素子を形成して、後述するような半導体装置（例えば大規模半導体集積回路等）を構成することができる。この場合、他の半導体素子と微小振動子を同じ製造プロセスの中で製造することができる。この半導体装置によれば、音響インピーダンス障壁により、微小振動子下に発生した不要振動の他の半導体素子へ伝達が抑制できる。
本発明の他の実施の形態としては、シリコン基板の一部に凹部を形成し、この凹部内に微小振動子３１を形成し、この微小振動子３１を取り囲む領域のシリコン基板表面に他の半導体素子を形成し、微小振動子３１を取り囲む壁部分により音響インピーダンス障壁を構成することができる。
また、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。
また、図１〜図３の実施の形態としては、微小振動子３１、あるいは、振動子群３６を形成した台座４０の境界線は、閉じた図形として示されている。しかしながら、振動子素子に求められる特性仕様から勘案して線路部分に起因する雑音の影響を無視してよい場合には、素子作製の便宜を優先しRF信号線路、DC給電線路の部分（例えばその下層部）には、音響インピーダンス障壁を形成しないで済ますことも可能である。

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、高い性能を持つ半導体装置を提供することができる。

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。

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。

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４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、高い性能を持つ通信装置を提供することができる。

図４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４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。

Ａ〜Ｃ 本発明に係る微小振動子の実施の形態の概略構成を示す平面図、その側面図、及び振動子素子の断面図である。 Ａ〜Ｃ 本発明に係る微小振動子の製造の一例の説明に供する工程図（その１）である。 Ａ〜Ｃ 本発明に係る微小振動子の製造の一例の説明に供する工程図（その２）である。 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。 比較例に係る振動子群の構成図である。 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。 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。 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。 従来の静電駆動型の振動子を示す構成図である。

符号の説明

３１・・微小振動子、３２・・基板、３３・・シリコン基板、３４・絶縁膜、３５・・振動子素子、３６・・振動子群、５８・・音響インピーダンス障壁、４３・・入力電極、４４・・出力電極、４７・・ビーム（梁）、４０・・台座

Claims (11)

1. １又は複数の振動子素子が形成さている領域が、該領域と異なる音響インピーダンスを有する障壁で囲われている
   ことを特徴とする微小振動子。
2. 前記領域の平面形状が、非方形かつ非真円形である
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
3. 前記領域の平面形状が、不規則な多角形である
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
4. 前記領域の平面形状が、平行な２辺を有しない四角形である
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
5. 前記領域の平面形状が、不等辺三角形である
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
6. 前記領域の平面形状の周縁の一部又は全部が、曲線状である
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
7. 前記振動子素子が片側端又は両端で支持された梁を有し、
   前記梁が前記領域面に垂直な方向に静電気力で振動する
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
8. 前記複数の振動子素子が規則的に配列された振動子群として形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
9. 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７記載の微小振動子。
10. 請求項１から請求項９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。
11. 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９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。
    

Images