JP2009117903A - フィルタ素子、半導体デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】単体でバンドエリミネーション機能を有するフィルタ素子を提供する。
【解決手段】一対の支持部１５によって梁部１６を介して中空に保持された振動部１６と、所定の間隙を介して振動部１６と対向配置された入力電極１１および出力電極１２とを備える。振動部１６は、単一構造からなり、入力電極１１に交流信号が印加されると、ねじれ振動により生じる共振モードと、たわみ振動により生じる共振モードとにより振動する。ねじれ振動により生じる共振モードは、共振周波数ｆ_１と、共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有し、たわみ振動により生じる共振モードは、共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；マイクロマシン）の要素技術を応用したフィルタ素子、ならびにそれを備えた半導体デバイスおよび電子機器に関する。

近年の集積化技術の向上に伴い、電子機器の小型・軽量化、低電圧動作・低消費電力化、高周波動作化が急速に進んでいる。特に、携帯電話などの移動通信端末装置の技術分野では、上記の要求が厳しい上に、高機能化も求められており、これらの対立する課題を解決する技術の一つとして、ＭＥＭＳが注目されている。このＭＥＭＳは、シリコンプロセス技術により、マイクロな機械的要素と電子回路要素とを融合したシステムであり、日本では主にマイクロマシンと称されるものである。ＭＥＭＳ技術は、その精密加工性などの優れた特徴から、高機能化に対応しつつ、小型で低価格なＳｏＣ（System on a Chip) を実現することができる。

そのため、移動通信端末装置の技術分野では、このＭＥＭＳ技術を利用した様々な半導体素子、例えば非特許文献１に記載されたフィルタ素子などが開発されている。

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

ところで、上記したフィルタ素子は機械的な振動によって生じる共振を利用したものであり、インピーダンスが極小となる共振ピークと、インピーダンスが極大となる反共振ピークとを持つ非対称な共振特性を有している。このような非対称な共振特性を有するフィルタ素子を利用してバンドエリミネーションフィルタを作製する場合には、例えば、反共振周波数が互いに異なる複数のフィルタ素子を用いるか、または、信号の位相を変化させる回路部品をフィルタ素子と共に用いることが考えられる。

しかし、このように、複数のフィルタ素子を用いたり、フィルタ素子と共に回路部品を用いた場合には、フィルタの占有面積が大きくなり、フィルタが大型化してしまうという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、単体でバンドエリミネーション機能を有するフィルタ素子、ならびにそれを備えた半導体デバイスおよび電子機器を提供することにある。

本発明のフィルタ素子は、１または複数の支持部によって中空に保持された振動部と、所定の間隙を介して振動部と対向配置された入力電極および出力電極とを備えたものである。振動部は、単一構造からなり、入力電極に交流信号が印加されると、第１共振モードおよび第２共振モードの２つのモードにより振動するようになっている。ここで、第１共振モードは、共振周波数ｆ_１と、共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有しており、第２共振モードは、共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有している。

本発明の半導体デバイスは、一の素子と他の素子とに接続された上記フィルタ素子を内蔵したものである。また、本発明の電子機器は、上記半導体デバイスを内蔵したものである。

本発明のフィルタ素子、半導体デバイスおよび電子機器では、入力電極に交流信号が印加されると、単一構造の振動部が第１共振モードおよび第２共振モードの２つのモードにより振動する。このとき、第１共振モードの共振周波数ｆ_１と第２共振モードの共振周波数ｆ_３との間の周波数帯域内に、第１共振モードの反共振周波数ｆ_２と第２共振モードの反共振周波数ｆ_４とが存在しているので、第１共振モードの反共振ピークと第２共振モードの反共振ピークとの間に挟まれた周波数帯域の信号を減衰させるバンドエリミネーションフィルタが形成される。

本発明のフィルタ素子、半導体デバイスおよび電子機器によれば、入力電極に交流信号が印加されたときに、単一構造の振動部を第１共振モードおよび第２共振モードの２つのモードにより振動させるようにしたので、単体でバンドエリミネーションフィルタ機能を発現させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るフィルタ素子１を斜視的に表すものである。図２は、図１のフィルタ素子１の上面構成を表すものである。図３は図２のフィルタ素子１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図４は図２のフィルタ素子１のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。なお、図１ないし図４は、フィルタ素子１に入力信号が印加されていないときの様子をそれぞれ表している。

このフィルタ素子１は、一の素子（図示せず）から他の素子（図示せず）へ信号を伝送する伝送路中に実装される微小構造物（いわゆるマイクロマシン）であり、好適には一の素子および他の素子と共に同一のパッケージ内に形成されるものであり、より好適にはＳｉＰ(System in Package) で同梱実装されたり、ＳｏＣの一部として混載されるものである。

このフィルタ素子１は、支持基板１０の表面（上面）上に、入力電極１１と、出力電極１２と、一対のバイアス電極１３とを備えている。入力電極１１および出力電極１２は、支持基板１０の表面の一の方向において所定の間隙を介して互いに対向配置されており、一対のバイアス電極１３は、入力電極１１および出力電極１２の対向方向と交差（図２では直交）する方向から入力電極１１および出力電極１２を所定の間隙を介して挟み込むように配置されている。

ここで、支持基板１０は、入力電極１１等の形成されている表面が絶縁性の材料により構成されたものであり、例えば、図３、図４に示したように、シリコン基板１０Ａ上に酸化シリコン層１０Ｂおよび窒化シリコン層１０Ｃをシリコン基板１０Ａ側から順に積層して形成されたものである。また、入力電極１１、出力電極１２およびバイアス電極１３は、導電性材料、例えば高濃度に不純物ドープされた多結晶シリコンからなる。

また、図１ないし図４に示したように、各バイアス電極１３の表面上に柱部１４が形成されており、各柱部１４の上面に支持部１５が形成されている。つまり、支持部１５は柱部１４によって支持部１５の支持基板１０側の表面（下面）から保持されている。

各支持部１５には、支持基板１０の表面（上面）とほぼ平行な方向に延在する梁部１６が連結されており、各支持部１５は、その梁部１６を介して、単一構造の振動部１７を側面から保持している。なお、単一構造とは、複数の構造体の組み合わせではなく、単一の構造体であることを意味する。この振動部１７は、入力電極１１の表面（上面）のうち出力電極１２側の全部または一部および出力電極１２の表面（上面）のうち入力電極１１側の全部または一部と、所定の間隙を介して中空に対向配置されている。これにより、振動部１７の入力電極１１および出力電極１２側の表面（下面）と、入力電極１１および出力電極１２の表面（上面）とにより囲まれた領域には、間隙Ｇ（図３、図４参照）が形成されている。

なお、２つの梁部１６は、図１ないし図４に示したように、一対のバイアス電極１３の対向方向とほぼ平行な方向に延在して形成されていることが好ましく、各梁部１６の中心軸（回転軸）が同一線上となるように配置されていることがさらに好ましい。また、２つの梁部１６は、各梁部１６の中心軸（回転軸）が振動部１７の重心を通過するように配置されていることが好ましい。また、各梁部１６の中心軸（回転軸）が同一線上となるように２つの梁部１６を配置した場合に、振動部１７は、図１ないし図４に示したように、梁部１６の中心軸（回転軸）に関して、線対称な形状となっていることが好ましい。

ここで、柱部１４、支持部１５、梁部１６および振動部１７は、導電性材料、例えば高濃度に不純物ドープされた多結晶シリコンからなり、これら柱部１４、支持部１５、梁部１６および振動部１７は、一体に形成されることが好ましい。

このような構成を有するフィルタ素子１は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、シリコン基板１０Ａ上に、例えば減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositon）法により、酸化シリコン層１０Ｂを形成したのち、例えばプラズマＣＶＤ法により、酸化シリコン層１０Ｂ上に、窒化シリコン層１０Ｃを形成する（図５（Ａ））。

次に、例えば減圧ＣＶＤ法により、窒化シリコン層１０Ｃ上に、高濃度に不純物ドープされた多結晶シリコン層を形成したのち、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理により、所定の位置に、入力電極１１、出力電極１２、バイアス電極１３を形成する（図５（Ｂ））。なお、以下では、上記したフォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理によるパターニング処理を、単に「パターニング」と称する。

次に、例えば減圧ＣＶＤ法により、入力電極１１等を含む表面上に、高濃度に不純物ドープされた多結晶シリコン層を形成したのち、パターニングにより、柱部１４を形成することとなる部位に開口を有する犠牲層２０を形成する（図５（Ｃ））。

次に、例えば減圧ＣＶＤ法により、犠牲層２０の開口を含む表面上に、高濃度に不純物ドープされた多結晶シリコン層を形成したのち、パターニングにより、所定の位置に、柱部１４、支持部１５、梁部１６および振動部１７を形成する（図５（Ｄ））。

最後に、例えばフッ酸によるウェットエッチングにより、犠牲層２０を除去して、間隙Ｇを形成する。このようにして、本実施の形態のフィルタ素子１が製造される。

本実施の形態のフィルタ素子１では、図６に示したように、バイアス電極１３にＤＣバイアスＶ_ＤＣを印加すると共に、出力電極１２に抵抗Ｒを直列接続した状態で、入力電極１１に交流信号Ｖ_ＡＣを入力すると、入力電極１１と振動部１７との間に静電力が生じ、その静電力によって振動部１７が共振する。このとき、振動部１７には、例えば、図７（Ａ）に矢印および破線で示したように、柱部１４を節として「たわみ振動」が発生すると共に、図７（Ｂ）に矢印および破線で示したように、梁部１６の中心軸を回転軸として「ねじれ振動」が発生する。

ここで、ねじれ振動では、振動部１７の入力電極１１側の端部および振動部１７の出力電極１２側の端部が梁部１６の回転軸を中心に回動するように振動する。そのため、振動部１７の入力電極１１側の端部が入力電極１１から離れると、振動部１７の出力電極１２側の端部は逆に出力電極１２に近づき、振動部１７の入力電極１１側の端部が入力電極１１に近づくと、振動部１７の出力電極１２側の端部は出力電極１２から離れることになり、入力信号に対して出力信号の位相が逆位相になる。他方、たわみ振動では、振動部１７が入力電極１１に近づけば、出力電極１２にも近づき、振動部１７が入力電極１１から離れれば、出力電極１２からも離れることになり、入力信号に対して出力信号の位相は同相になる。つまり、本実施の形態のフィルタ素子１においては、ねじれ振動によって伝わる信号とたわみ振動により伝わる信号の位相が、互いに１８０°異なる。

これにより、本実施の形態では、ねじれ振動において、共振周波数ｆ_１と、その共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有する非対称な共振特性を有する共振モード（第１共振モード）が発生し、たわみ振動において、共振周波数ｆ_３と、その共振周波数ｆ_３よりも小さな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する非対称な共振特性を有する共振モード（第２共振モード）が発生する。そして、これらの共振モードは、交流信号Ｖ_ＡＣの印加によって同時に発生するので、フィルタ素子１の共振特性は、これら２つの共振特性を合成したものとなる。つまり、フィルタ素子１は、ねじれ振動とたわみ振動による２つの共振周波数ｆ_１，ｆ_３を持つ共振器として機能する。

ところで、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１および反共振周波数ｆ_２、ならびにたわみ振動の共振周波数ｆ_３および反共振周波数ｆ_４はそれぞれ、梁部１６および振動部１７の材料、厚さ、幅（梁部１６の回転軸と直交する方向の寸法）および長さ（梁部１６の回転軸と平行な方向の寸法）の組み合わせを変えることにより独立に調整することの可能なものである。そして、本実施の形態では、梁部１６および振動部１７の材料、厚さ、幅および長さを所定の規定に基づいて組み合わせることにより、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１がたわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも小さくなるようにしている。

例えば、梁部１６および振動部１７の材料、厚さおよび幅と、梁部１６の長さを所定の材料や値に固定した上で、振動部１７の長さＬ（図２参照）を変化させると、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１と、たわみ振動の共振周波数ｆ_３との関係が、図８に示したようになる。なお、図８は、振動部１７の長さＬを変化させたときの共振周波数特性をシミュレーションによって求めたものである。すなわち、振動部１７の長さＬをＬ_０よりも小さくした場合には、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１が、たわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも小さくなり、振動部１７の長さＬをＬ０よりも大きくした場合には、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１が、たわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも大きくなる。このことから、振動部１７の長さＬをＬ_０よりも小さくすることにより、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１をたわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも小さくすることができる。

同様に、梁部１６および振動部１７の材料、厚さおよび長さと、振動部１７の幅を所定の材料や値に固定した上で、梁部１６の幅Ｗ（図２参照）を変化させると、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１と、たわみ振動の共振周波数ｆ_３との関係が、図９に示したようになる。なお、図９は、梁部１６の幅Ｗを変化させたときの共振周波数特性をシミュレーションによって求めたものである。すなわち、梁部１６の幅ＷをＷ_０よりも小さくした場合には、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１が、たわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも小さくなり、梁部１６の幅ＷをＷ_０よりも大きくした場合には、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１が、たわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも大きくなる。このことから、梁部１６の幅ＷをＷ_０よりも大きくすることにより、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１をたわみ振動の共振周波数ｆ_３よりも大きくすることができる。

さらに、本実施の形態では、梁部１６および振動部１７の材料、厚さ、幅および長さを所定の規定に基づいて組み合わせることにより、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１と、たわみ振動の共振周波数ｆ_３との差分の大きさが所定の範囲内となるようにしている。

例えば、梁部１６および振動部１７の材料、厚さおよび幅と、梁部１６の長さを所定の材料や値に固定した上で、振動部１７の長さＬを小さくした（Ｌ_１とした（図８参照））ときには、ねじれ振動およびたわみ振動のそれぞれの共振特性は、図１０（Ａ）に示したようになり、ねじれ振動およびたわみ振動のそれぞれの共振特性を合成したものが、図１０（Ｂ）に示したようになる。図１０（Ｂ）から、このときには、帯域幅が広く、減衰量が小さなバンドエリミネーションフィルタが形成されていることがわかる。

また、例えば、梁部１６および振動部１７の材料、厚さおよび幅と、梁部１６の長さを所定の材料や値に固定した上で、振動部１７の長さＬを大きくした（Ｌ_２とした（図８参照））ときには、ねじれ振動およびたわみ振動のそれぞれの共振特性は、図１１（Ａ）に示したようになり、ねじれ振動およびたわみ振動のそれぞれの共振特性を合成したものが、図１１（Ｂ）に示したようになる。図１１（Ｂ）から、このときには、帯域幅が狭く、減衰量が大きなバンドエリミネーションフィルタが形成されていることがわかる。

以上のことから、本実施の形態では、共振周波数ｆ_１と、その共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有する非対称な共振特性を有する共振モード（第１共振モード）を振動部１７のねじれ振動によって発生させ、共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、その共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する非対称な共振特性を有する共振モード（第２共振モード）を振動部１７のたわみ振動によって発生させるようにしたので、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１とたわみ振動の共振周波数ｆ_３との間の周波数帯域内に、ねじれ振動の反共振周波数ｆ_２とたわみ振動の反共振周波数ｆ_４とが存在している。これにより、ねじれ振動の反共振ピークとたわみ振動の反共振ピークとの間に挟まれた周波数帯域の信号を減衰させるバンドエリミネーションフィルタ機能を発現させることができる。

また、本実施の形態では、振動部１７単体で、バンドエリミネーションフィルタ機能を発現させるようにしたので、複数のフィルタ素子を用いたり、フィルタ素子と共に回路部品を用いる必要がない。従って、小型のバンドエリミネーションフィルタを提供することができる。

また、本実施の形態では、ねじれ振動の共振周波数ｆ_１および反共振周波数ｆ_２、ならびにたわみ振動の共振周波数ｆ_３および反共振周波数ｆ_４をそれぞれ独立に調整することができるので、バンドエリミネーションフィルタの周波数帯域や、帯域幅を自由に設定することができる。

［適用例］
次に、図１２を参照して、上記実施の形態に係るフィルタ素子１を搭載した通信装置の構成について説明する。図１２は、電子機器としての通信装置のブロック構成を表している。なお、本フィルタ素子１を搭載した半導体デバイスは、上記通信装置により具現化されるので、以下、合わせて説明する。

図１２に示した通信装置は、上記実施の形態のフィルタ素子１をＢＥＦ（バンドエリミネーションフィルタ）３４１，３４３，３４５Ｉ，３４５Ｑ，３１２Ｉ，３１２Ｑ（半導体デバイス）として搭載したものであり、例えば、携帯電話器、情報携帯端末（ＰＤＡ）、無線ＬＡＮ機器などである。なお、上記ＢＥＦ３４１，３４３，３４５Ｉ，３４５Ｑ，３１２Ｉ，３１２Ｑはそれぞれ、ＳｏＣからなる半導体デバイス内に形成されている。この通信装置は、例えば、図１２に示したように、送信系回路３００Ａと、受信系回路３００Ｂと、送受信経路を切り替える送受信切換器３０１と、高周波フィルタ３０２と、送受信用のアンテナ３０３とを備えている。

送信系回路３００Ａは、Ｉチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データに対応した２つのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital/Analogue Converter）３１１Ｉ，３１１Ｑおよび２つのＢＥＦ３１２Ｉ，３１２Ｑと、変調器３２０および送信用ＰＬＬ（Phase-Locked Loop ）回路３１３と、電力増幅器３１４とを備えている。この変調器３２０は、上記した２つのＢＥＦ３１２Ｉ，３１２Ｑに対応した２つのバッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑおよび２つのミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑと、移相器３２３と、加算器３２４と、バッファアンプ３２５とを含んで構成されている。

受信系回路３００Ｂは、高周波部３３０、ＢＥＦ３４１およびチャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２と、中間周波回路３５０およびＢＥＦ３４３と、復調器３６０および中間周波用ＰＬＬ回路３４４と、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データに対応した２つのＢＥＦ３４５Ｉ，３４５Ｑおよび２つのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ；Analogue/Digital Converter）３４６Ｉ，３４６Ｑとを備えている。高周波部３３０は、低ノイズアンプ３３１と、バッファアンプ３３２，３３４と、ミキサ３３３とを含んで構成されており、中間周波回路３５０は、バッファアンプ３５１，３５３と、自動ゲイン調整（ＡＧＣ；Auto Gain Controller）回路３５２とを含んで構成されている。復調器３６０は、バッファアンプ３６１と、上記した２つのＢＥＦ３４５Ｉ，３４５Ｑに対応した２つのミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑおよび２つのバッファアンプ３６３Ｉ，３６３Ｑと、移相器３６４とを含んで構成されている。

この通信装置では、送信系回路３００ＡにＩチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データが入力されると、それぞれの送信データを以下の手順で処理する。すなわち、まず、ＤＡＣ３１１Ｉ、３１１Ｑにおいてアナログ信号に変換し、引き続きＢＥＦ３１２Ｉ，３１２Ｑにおいて送信信号の帯域以外の信号成分を除去したのち、変調器３２０に供給する。続いて、変調器３２０において、バッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑを介してミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑに供給し、引き続き送信用ＰＬＬ回路３１３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たのち、両混合信号を加算器３２４において加算することにより１系統の送信信号とする。この際、ミキサ３２２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３２３において信号移相を９０°シフトさせることにより、Ｉチャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが互いに直交変調されるようにする。最後に、バッファアンプ３２５を介して電力増幅器３１４に供給することにより、所定の送信電力となるように増幅する。この電力増幅器３１４において増幅された信号は、送受信切換器３０１および高周波フィルタ３０２を介してアンテナ３０３に供給されることにより、そのアンテナ３０３を介して無線送信される。この高周波フィルタ３０２は、通信装置において送信または受信する信号のうちの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として機能する。

一方、アンテナ３０３から高周波フィルタ３０２および送受信切換器３０１を介して受信系回路３００Ｂに信号が受信されると、その信号を以下の手順で処理する。すなわち、まず、高周波部３３０において、受信信号を低ノイズアンプ３３１で増幅し、引き続きＢＥＦ３４１で受信周波数帯域以外の信号成分を除去したのち、バッファアンプ３３２を介してミキサ３３３に供給する。続いて、チャンネル選択用ＰＰＬ回路３４２から供給される周波数信号を混合し、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とすることにより、バッファアンプ３３４を介して中間周波回路３５０に供給する。続いて、中間周波回路３５０において、バッファアンプ３５１を介してＢＥＦ３４３に供給することにより中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、引き続きＡＧＣ回路３５２でほぼ一定のゲイン信号としたのち、バッファアンプ３５３を介して復調器３６０に供給する。続いて、復調器３６０において、バッファアンプ３６１を介してミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑに供給したのち、中間周波用ＰＰＬ回路３４４から供給される周波数信号を混合し、Ｉチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。この際、ミキサ３６２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３６４において信号移相を９０°シフトさせることにより、互いに直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。最後に、Ｉチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号をそれぞれＢＥＦ３４５Ｉ，３４５Ｑに供給することによりＩチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去したのち、ＡＤＣ３４６Ｉ，３４６Ｑに供給してデジタルデータとする。これにより、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データが得られる。

この通信装置では、上記実施の形態のフィルタ素子１がＢＥＦ３４１，３４３，３４５Ｉ，３４５Ｑ，３１２Ｉ，３１２Ｑとして搭載されているので、ＢＥＦ３４１，３４３，３４５Ｉ，３４５Ｑ，３１２Ｉ，３１２Ｑの占有面積を低減することができ、通信装置を小型化することができる。

また、低電圧・低消費電力系の素子と一体的に形成することが可能な程度の低電圧・低消費電力でフィルタ素子１を駆動させることが可能であるので、低電圧動作・低消費電力化が常識となっている移動通信端末装置の技術分野においても実用に耐えることができる。

以上、実施の形態および適用例を挙げて本発明のフィルタ素子、半導体デバイスおよび電子機器について説明したが、本発明は上記実施の形態および適用例に限定されるものではなく、本発明のフィルタ素子、半導体デバイスおよび電子機器の構成やその製造方法に関する手順などは、上記実施の形態および適用例と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。

また、上記適用例では、本発明のフィルタ素子を携帯電話機などの通信装置に代表される電子機器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、通信装置以外の電子機器に適用することも可能である。

本発明の一実施の形態に係るフィルタ素子の斜視図である。 図１のフィルタ素子の上面構成図である。 図２のフィルタ素子のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。 図２のフィルタ素子のＢ−Ｂ矢視方向の断面構成図である。 図１のフィルタ素子の製造工程を説明するための断面構成図である。 図１のフィルタ素子の動作について説明するための回路構成図である。 図１のフィルタ素子の動作について説明するための断面構成図である。 図１のフィルタ素子の、振動部の長さに対する共振周波数の特性図である。 図１のフィルタ素子の、梁の幅に対する共振周波数の特性図である。 図１のフィルタ素子の一の共振特性図である。 図１のフィルタ素子の他の共振特性図である。 図１のフィルタ素子の一適用例に係る電子機器の機能ブロック図である。

符号の説明

１…フィルタ素子、１０…支持基板、１０Ａ…シリコン基板、１０Ｂ…酸化シリコン層、１０Ｃ…窒化シリコン層、１１…入力電極、１２…出力電極、１３…バイアス電極、１４…柱部、１５…支持部、１６…梁部、１７…振動部、２０…犠牲層、Ｇ…間隙。

Claims (5)

1. １または複数の支持部によって中空に保持された、単一構造の振動部と、
   所定の間隙を介して前記振動部と対向配置された入力電極および出力電極と
   を備え、
   前記振動部は、前記入力電極に交流信号が印加されると、共振周波数ｆ_１と、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有する第１共振モードと、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、前記共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する第２共振モードとにより振動する
   ことを特徴とするフィルタ素子。
2. 前記第１共振モードは、前記振動部のねじれ振動により生じ、
   前記第２共振モードは、前記振動部のたわみ振動により生じる
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ素子。
3. 一の素子と他の素子とに接続されたフィルタ素子を内蔵する半導体デバイスであって、
   前記フィルタ素子は、
   １または複数の支持部によって中空に保持された、単一構造の振動部と、
   所定の間隙を介して前記振動部と対向配置された入力電極および出力電極と
   を備え、
   前記振動部は、前記入力電極に交流信号が印加されると、共振周波数ｆ_１と、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有する第１共振モードと、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、前記共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する第２共振モードとにより振動する
   ことを特徴とする半導体デバイス。
4. 前記一の素子、他の素子、およびフィルタ素子は、一連の機能を構成する複数の素子が一体的に形成されたＳｏＣ（System on a Chip) 内に形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の半導体デバイス。
5. 半導体デバイスを内蔵する電子機器であって、
   前記半導体デバイスは、一の素子と他の素子とに接続されたフィルタ素子を備え、
   前記フィルタ素子は、
   １または複数の支持部によって中空に保持された、単一構造の振動部と、
   所定の間隙を介して前記振動部と対向配置された入力電極および出力電極と
   を有し、
   前記振動部は、前記入力電極に交流信号が印加されると、共振周波数ｆ_１と、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_２とを有する第１共振モードと、前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の共振周波数ｆ_３と、前記共振周波数ｆ_３よりも小さく、かつ前記共振周波数ｆ_１よりも大きな周波数の反共振周波数ｆ_４とを有する第２共振モードとにより振動する
   ことを特徴とする電子機器。

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