JP2014107711A - 振動子および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より小型化が可能で振動もれが少なく、製造工程において、可動電極がスティッキングをおこすことがなく、安定して製造される振動子を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１００は基板１と、基板１の主面上に設けられた固定部２３と、固定部２３から延出する支持部（支持梁２２および連結梁２１）と、支持部によって基板１に遊離して支えられた上部電極２０（振動体）と、を備え、上部電極２０は、上部電極２０の周縁部から上部電極２０の中央部２４に向かい形成された切り欠き部３０によって露出する上部電極２０の周縁部から上部電極２０の中央部に向かう上部電極２０の側面３１に被接続部を有し、被接続部が、支持部に連接されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動子および電子機器に関する。

一般に、微細加工技術を利用して形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスと呼ばれる機械的に可動な構造体を備えた電気機械系構造体（例えば、振動子、フィルター、センサー、モーターなど）が知られている。この中で、ＭＥＭＳ振動子は、これまで主に使用されてきた水晶や誘電体を使用した振動子・共振子と比較して、半導体回路を組み込んで製造することが容易であり、微細化、高機能化に対し有利であるために、その利用が活発になってきている。

従来のＭＥＭＳ振動子の代表例としては、基板面と平行な方向に振動する櫛型振動子と、基板の厚さ方向に振動する梁型振動子とが知られている。梁型振動子は、基板上に形成された下部電極（固定電極）と、この下部電極の上方に間隙を介して配置された上部電極（可動電極）などからなる振動子で、上部電極の支持の仕方により、片持ち梁型（clamped‐free beam）、両持ち梁型（clamped‐clamped beam）、両端自由梁型（free‐free beam）などが知られている。

両端自由梁型のＭＥＭＳ振動子は、振動する上部電極の振動の節の部分が支持部材によって支持されるため、基板への振動もれが少なく振動の効率が高い。特許文献１には、この支持部材の長さを振動の周波数に対して適切な長さとすることにより振動特性を改善する技術が提案されている。

米国特許第ＵＳ６９３０５６９Ｂ２号明細書

しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子を含め、上述した従来の技術では、小型化、薄型化、省電力化、高周波数化などのニーズに充分に応えられないという課題があった。具体的には、小型化、薄型化、省電力化、高周波数化などに対応するためには、両端自由梁型のＭＥＭＳ振動子を用いて、その上部電極や支持部のスティフネスを小さくしたり、電極間の間隙を小さくしたりすることが有効であったが、その結果、製造工程における上部電極のスティッキングを誘発し、充分な製造歩留まりが得られなくなってしまうという課題があった。スティッキングとは、ＭＥＭＳ構造体を形成するために、犠牲層をエッチング除去したときに、微細な構造体が基板や他の構造体に付着してしまう現象である。つまり、従来技術では、製造工程において、上部電極が下部電極にスティッキングしてしまうという課題が、上述のニーズへの対応と共に顕在化してきた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］ 本適用例に係る振動子は、基板と、前記基板の主面上に設けられた固定部と、前記固定部から延出する支持部と、前記支持部によって前記基板から遊離して支えられた振動体と、を備え、前記振動体は、前記振動体の周縁部から前記振動体の中央部に向かい設けられた切り欠き部と、前記切り欠き部によって露出されてなる前記振動体の周縁部から前記振動体の中央部に向かう前記振動体の側面部に被接続部と、を有し、前記被接続部が、前記支持部に連接されていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動体は、振動体の周縁部から中央部に向かい形成された切り欠き部によって露出する振動体の周縁部から振動体の中央部に向かう振動体の側面部に被接続部を有し、被接続部が、支持部に連接されている。つまり、支持部が、振動体の周縁部より内側に位置する被接続部に連接し振動体を支持することで、振動体の周縁部と中央部（被接続部より中央よりの部分）とが振動の腹として振動する振動子を構成することができる。
従来の、例えば、両端自由梁型振動子の場合には、振動板の側面に位置する振動の節部分に支持部を連接させるため、支持部の数は、側面における振動の節の数より多くすることができなかった。また、支持部は、振動板の側面から離れる方向に延在させる必要があったため、支持部を含めた振動子としての占有面積は、振動板より大きくならざるを得なかった。
これに対し、本適用例の構成によれば、振動体の内部に位置する振動の節に対して周縁部から切り欠き部を設け、切り欠き部によって露出する側面に支持部が連接する被接続部を形成しているため、必要な数の切り欠き部を設けることで、限定されることなく、支持部の数を増やすことができる。その結果、振動体を支える剛性が増し、例えば、基板の主面上に遊離した振動体を形成する製造工程において、エッチング液や洗浄液の表面張力などが働いた場合であっても、振動体が基板の主面上に付着してしまうスティッキング現象が起こりにくくなる。その結果、スティッキングによる歩留まり低下を抑制することができる。
また、支持部や固定部を切り欠き部によって空いた領域に設けることで、支持部を振動体の外側に延在させることなく振動子を構成することができるため、あるいは、延在させる長さを短くすることができるため、振動子をより小型にすることができる。

［適用例２］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体は、前記切り欠き部を有する円形の板状体であることが好ましい。

本適用例のように、振動体が切り欠き部を有する円形の板状体で構成されることにより、振動体の周縁部と中心部とが振動の腹として振動する振動子を構成することができる。振動体を円形で構成するため、振動の節の位置や振動特性をより容易に設計することができる。

［適用例３］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体は、複数の前記切り欠き部が設けられていることが好ましい。

本適用例のように、振動体が、複数の切り欠き部を備え、複数の切り欠き部によって露出する複数の被接続部に連接された複数の支持部によって支えられる構成とすることで、振動体を支える剛性が増す。つまり、必要な数の切り欠き部を設け、支持部が連接する被接続部を露出させることができるため、限定されることなく、支持部の数を増やすことができる。その結果、振動体を支える剛性が増す。例えば、基板の主面上に遊離した振動体を形成する製造工程において、エッチング液や洗浄液の表面張力などが働いた場合であっても、振動体が基板の主面上に付着してしまうスティッキング現象が起こりにくくなる。その結果、スティッキングによる歩留まり低下を抑制することができる。

［適用例４］ 上記適用例に係る振動子において、前記固定部は、前記基板を平面視したときに、前記切り欠き部と重なる領域に設けられていることを特徴とする。

本適用例のように、固定部が切り欠き部と重なる領域、つまり、切り欠き部によって空いた領域に設けられることで、支持部を振動体の外側に延在させることなく構成することができるため、振動子をより小型にすることができる。

［適用例５］ 上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、１つの前記切り欠き部によって露出する少なくとも２つの前記側面部のそれぞれに設けられた前記被接続部を連結する連結梁と、前記固定部から延出し前記連結梁に連接する支持梁とを含み構成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、支持部は、１つの切り欠き部によって露出する少なくとも２つの側面部のそれぞれに設けられた被接続部を連結する連結梁と、固定部から延出し連結梁に連接する支持梁とを含み構成されている。このように構成することで、振動体の被接続部から固定部に伝わる振動もれのエネルギーの多くを連結梁のねじれとして吸収することができる。特に、連結梁が、振動の節部分に連接される場合には、振動もれを最も軽減することができる。

［適用例６］ 上記適用例に係る振動子において、一つの前記連結梁に対して複数の前記支持梁が連接されていることを特徴とする。

本適用例のように、一つの連結梁に対して複数の支持梁が連接するように振動体を支える構成とすることで、振動体を支える剛性が増す。例えば、基板の主面上に遊離した振動体を形成する製造工程において、エッチング液や洗浄液の表面張力などが働いた場合であっても、振動体が基板の主面上に付着してしまうスティッキング現象が起こりにくくなる。その結果、スティッキングによる歩留まり低下を抑制することができる。

［適用例７］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体を平面視したとき、前記振動体は回転対称の形状であることを特徴とする。

本適用例のように、振動体が回転対称の形状で構成されることにより、振動体をよりバランス良く振動させることができる。その結果、振動もれがより少なく、また安定した振動特性を示す振動子を得ることができる。

［適用例８］ 上記適用例に係る振動子において、前記被接続部は、前記振動体の周縁部と前記振動体の中央部とが、前記振動体の厚み方向において逆位相で振動することで、前記周縁部と前記中央部との間に形成されてなる振動の節が含まれる部分に形成されていることを特徴とする。

本適用例のように、振動体は、振動体の周縁部と振動体の中央部とが、振動体の厚み方向において逆位相で振動することで、周縁部と中央部との間に振動の節が形成される。被接続部は、振動の節が含まれる部分に形成されることで、端部自由梁型の振動子が構成されるため、振動効率の高い振動子を構成することができる。また、支持部が、振動の節に連接されるため、振動もれの少ない振動子を構成することができる。

［適用例９］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体が、上部電極であり、前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域との間に第１の下部電極を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、振動子は、上部電極と、上部電極の中央部（振動の節と連結梁とによって囲まれた領域）と重なる位置に配置された第１の下部電極とで構成され、振動体（上部電極）の周縁部と中央部（被接続部より中央よりの部分）とが振動の腹として振動する静電振動子として構成することができる。

［適用例１０］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体が、上部電極であり、前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域との間に第２の下部電極を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、振動子は、上部電極と、上部電極の周縁領域（振動の節と連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域）と重なる位置に配置された第２の下部電極とで構成され、振動体（上部電極）の周縁部と中央部（被接続部より中央よりの部分）とが振動の腹として振動する静電振動子として構成することができる。

［適用例１１］ 上記適用例に係る振動子において、前記振動体が、上部電極であり、前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域との間に第１の下部電極を備え、前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域との間に第２の下部電極を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、振動子は、上部電極と、上部電極の中央部（振動の節と連結梁とによって囲まれた領域）と重なる位置に配置された第１の下部電極と、上部電極の周縁領域（振動の節と連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域）と重なる位置に配置された第２の下部電極とで構成され、振動体（上部電極）の周縁部と中央部（被接続部より中央よりの部分）とが振動の腹として振動する静電振動子として構成することができる。

［適用例１２］ 上記適用例にかかる振動子において、前記振動体が、前記上部電極と前記第１の下部電極との間に印加される第１の交流電圧と、前記上部電極と前記第２の下部電極との間に前記第１の交流電圧と逆位相で印加される第２の交流電圧と、によって振動することを特徴とする。

本適用例によれば、上部電極の中央部と重なる位置に配置された第１の下部電極と、上部電極の周縁領域と重なる位置に配置された第２の下部電極とにおいて、上部電極との間で逆位相の交流電圧を印加することで、より振動エネルギーの高い振動子を構成することができる。

［適用例１３］ 本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る振動子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、電子機器として、より高性能な特性を劣化させることなく、また、より小型化され、製造歩留まりを高く安定させた振動子が活用されることにより、より高性能で安価な電子機器を提供することができる。

（ａ）実施形態１に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子の平面図、（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 （ａ）〜（ｆ）円板形状の可動電極を有する振動子の主な振動モードを示す概念図。 実施形態２に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子の平面図。 （ａ）電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図、（ｂ）電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）変形例１に係るＭＥＭＳ振動子として、下部電極のバリエーションの例を示す平面図。 変形例２に係るＭＥＭＳ振動子として、支持部のバリエーションの１例を示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）変形例３に係るＭＥＭＳ振動子として、上部電極（振動体）および支持部のバリエーションの例を示す平面図。 変形例４に係るＭＥＭＳ振動子として、上部電極のバリエーションの例を示す平面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００について説明する。
図１（ａ）は、ＭＥＭＳ振動子１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
ＭＥＭＳ振動子１００は、基板の主面に積層された犠牲層がエッチングされることにより基板から遊離して形成される可動の上部電極（振動体）が備えられたＭＥＭＳ振動子である。
なお、犠牲層とは、酸化膜などで一旦形成される層であり、その上下や周囲に必要な層を形成した後にエッチングにより除去される。犠牲層が除去されることによって、上下や周囲の各層間に必要な間隙や空洞が形成されたり、必要な構造体が遊離して形成されたりする。

ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１、第１の下部電極１１、第２の下部電極１２、振動体としての上部電極２０、連結梁２１および支持梁２２から成る支持部、固定部２３などを含み構成されている。上部電極２０は、切り欠き部分を有する円板形状の可動電極（振動体）であり、固定部２３から延出する支持部によって基板１に遊離して支えられている。
図２（ａ）〜（ｆ）に円板形状の可動電極を有する振動子の主な振動モードを示す。
図において、破線は振動の節を表し、＋−の記号は振動の腹として上下方向（可動電極の厚み方向）に振動する部分を、その位相の関係を含めて示している。例えば、＋が上方向への動きの場合に、振動の節を境にした隣の領域が−の下方向への動きになっていることを示している。
ＭＥＭＳ振動子１００は、図２（ｄ）に示す振動モードの振動子であり、第１の下部電極１１および第２の下部電極１２の配置、およびこれらの電極と上部電極２０との間に印加する交流電圧によりこの振動モードを実現している。

図１（ａ）〜（ｃ）を参照し、具体的にＭＥＭＳ振動子１００の構成を説明する。
ＭＥＭＳ振動子１００は、上部電極２０の周縁部と上部電極２０の中央部とが振動の腹として逆の位相で上下方向に振動する振動子であり、振動の節は、前記周縁部と中央部との間に環状の振動の節４０として現れる。

基板１には、好適例としてシリコンウェハーを用いているがこれに限定するものではなく、例えば、他の半導体基板やガラス基板などであっても良い。
第１の下部電極１１、第２の下部電極１２、上部電極２０、連結梁２１、支持梁２２、固定部２３は、基板１の主面に形成された第１酸化膜２、窒化膜３の上部に形成されている。
なお、ここでは、基板１の厚み方向において、基板１の主面に順に第１酸化膜２および窒化膜３が積層される方向を上方向として説明している。

第１の下部電極１１および第２の下部電極１２は、窒化膜３の上部に積層された下部導電層をフォトリソグラフィーによりパターニングすることで形成される。
第１の下部電極１１は、基板１と、上部電極２０の振動の節４０と連結梁２１とによって囲まれた領域とに挟まれた領域に含まれる基板１の主面上（窒化膜３の上部）の領域に形成されている。
第２の下部電極１２は、基板１と、上部電極２０の振動の節４０と連結梁２１とによって囲まれた領域の外側の領域とに挟まれた領域を含む基板１の主面上（窒化膜３の上部）の領域に形成されている。

上部電極２０は、４つの切り欠き部３０を有する円形の板状体であり、平面視したときに切り欠き部３０の領域に配置された４つの固定部２３からそれぞれ延出する支持梁２２および連結梁２１によって基板１に遊離して支えられている。固定部２３は、切り欠き部３０の領域において、振動の節４０の外側（周縁部側）の領域に設置されている。
切り欠き部３０は、図１（ａ）に示すように（４つのうち１つについて網掛けで示している）上部電極２０の径方向に沿い、上部電極２０の周縁部から振動の節４０を越えて上部電極２０の中心に向かう切り込みによって形成された切り欠きである。
切り欠き部３０により残された上部電極２０の中心から切り欠き部３０までの領域は、中央部２４として上部電極２０の周縁部と逆位相で振動する中央部の振動の腹の部分を構成している。

切り欠き部３０によって、上部電極２０には、上部電極２０の周縁部から中央部２４に向かう側面部としての側面３１と、中央部２４から周縁部の方向を向く側面３２とが形成される。側面３１には、振動の節４０が含まれ、振動の節４０を含む部分に連結梁２１が連接する被接続部が設けられる。つまり、固定部２３は、支持梁２２および連結梁２１を介して振動の節４０を支える。
連結梁２１は、１つの切り欠き部３０によって露出する２つの側面３１のそれぞれに含まれる振動の節４０の部分を連結する梁であり、図１（ａ）に示すように、環状に延在する振動の節４０に沿って延在するように形成されている。なお、連結梁２１は、被接続部から固定部２３への振動もれを少なくするために、より細く構成することが好ましい。
支持梁２２は、固定部２３から延出し、連結梁２１の中央領域に連接して連結梁２１を支えている。

上部電極２０は、平面視したときに、回転対称の形状に形成されている。具体的には、４つの切り欠き部３０は、それぞれ同じ大きさ同じ形状となるように形成され（つまり、上部電極２０から取り除かれ）、隣り合う切り欠き部３０とは、それぞれ等間隔で配置されている。
なお、切り欠き部３０や、それに伴う連結梁２１、支持梁２２、固定部２３の数は、４つに限定するものではない。スティッキングを抑制するに必要充分な範囲で増やすことができるが、上部電極２０の形状は、平面視したときに、回転対称の形状に形成されるのが好ましい。

上部電極２０、固定部２３および固定部２３から延出する支持梁２２および連結梁２１は、下部導電層（第１の下部電極１１および第２の下部電極１２）の上部に犠牲層を介して積層された上部導電層をフォトリソグラフィーによりパターニングして形成される。つまり、パターニングにより、切り欠き部３０が形成され、連結梁２１が側面３１の被接続部に連接して支持梁２２と共に上部電極２０を支える構成となるように、上部電極２０、固定部２３、支持梁２２および連結梁２１が一体で形成される。

切り欠き部３０の幅（切り欠き部３０によって露出する径方向に沿う対向する側面３１間の距離）は、連結梁２１の長さが充分な長さとなる幅としている。具体的には、連結梁２１は、振動の節４０が含まれる被接続部に連接しているため、上部電極２０の振動によって、振動の節４０の軸周りの動きによる応力を受ける。この応力は、連結梁２１に対して固定部２３から延出する支持梁２２との間で、ねじれ応力として作用する。連結梁２１の長さが短い場合には、このねじれ応力が吸収されずに、振動を妨げる方向に作用する。従って、連結梁２１は、より細く構成すると共に、その長さは必要な振動が得られるに充分な長さとする必要がある。

なお、固定部２３の底部は下部導電層（第２の下部電極１２）に固定されている。つまり、固定部２３の底部の領域には犠牲層を積層させず、固定部２３を直接下部導電層に積層させている。従って、エッチングにより犠牲層が除去されても、固定部２３は下部導電層に固定されている。従って、上部電極２０は、連結梁２１、支持梁２２、固定部２３を介して第２の下部電極１２と電気的に接続されている。
また、エッチングにより犠牲層が除去されることで、上部電極２０が基板１から遊離して配置される。

下部導電層および上部導電層には、それぞれ好適例として導電性のポリシリコンを用いているが、これに限定するものではなく、半導体回路で用いられるその他の導電層を用いることができる。なお、静電振動子として必要な導電率や、上部導電層の場合には、振動体としての必要な剛性（スティフネス）が備えられた導電層である必要がある。

上部電極２０、第２の下部電極１２および第１の下部電極１１は、ＭＥＭＳ振動子１００の周囲から接続される配線により外部回路と接続される。
上部電極２０、第２の下部電極１２は、ＭＥＭＳ振動子１００の周囲から第２の下部電極１２に接続される配線１４により外部回路（図示省略）と接続される。
第１の下部電極１１には、ＭＥＭＳ振動子１００の周囲から４つの切り欠き部３０のいずれかの領域において、第２の下部電極１２と絶縁された配線１３により外部回路と接続される。
図１（ａ）に示す例では、第２の下部電極１２は、配線１３が通る２箇所の領域においてパターンが分離され、２つのランドパターンを構成している。それぞれのランドパターンは、配線１４によって外部回路と接続されている。

このような構成において、ＭＥＭＳ振動子１００は静電振動子として構成され、上部電極２０と第１の下部電極１１との間に外部回路から印加される交流電圧によって、上部電極２０の周縁部と中央部２４とが振動の腹として逆の位相で振動する。

以上述べたように、本実施形態による振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００によれば、以下の効果を得ることができる。

上部電極２０は、上部電極２０の周縁部から中央部２４に向かい形成された切り欠き部３０によって露出する側面３１に被接続部を有し、被接続部が、支持梁２２および連結梁２１によって基板１に遊離して支えられている。つまり、支持梁２２および連結梁２１から成る支持部が、上部電極２０の周縁部より内側に位置する被接続部に連接し上部電極２０を支持することで、上部電極２０の周縁部と中央部２４とが振動の腹として振動する振動子を構成することができる。

従来の、例えば、両端自由梁型振動子の場合には、振動板の側面に位置する振動の節部分に支持部を連接させるため、支持部の数は、側面における振動の節の数より多くすることができなかった。また、支持部は、振動板の側面から離れる方向に延在させる必要があったため、支持部を含めた振動子としての占有面積は、振動板より大きくならざるを得なかった。これに対し、本実施形態による振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００によれば、上部電極２０の内部に位置する振動の節４０に対して周縁部から切り欠き部３０を設け、切り欠き部３０によって露出する側面３１に支持部が連接する被接続部を形成しているため、必要な数の切り欠き部３０を設けることで、限定されることなく、支持部の数を増やすことができる。その結果、上部電極２０を支える剛性が増し、例えば、基板１の主面上に遊離した上部電極２０を形成する製造工程において、エッチング液や洗浄液の表面張力などが働いた場合であっても、上部電極２０が基板１の主面上（第１の下部電極１１、第２の下部電極１２、あるいは窒化膜３）に付着してしまうスティッキング現象が起こりにくくなる。その結果、スティッキングによる歩留まり低下を抑制することができる。

また、支持部や固定部２３を切り欠き部３０によって空いた領域に設けることで、支持部を上部電極２０の外側に延在させることなく振動子を構成することができるため、あるいは、延在させる長さを短くすることができるため、振動子をより小型にすることができる。

また、上部電極２０が切り欠き部３０を有する円形の板状体で構成されることにより、上部電極２０の周縁部と中心部とが振動の腹として振動する振動子を構成することができる。上部電極２０を円形で構成するため、振動の節４０の位置や振動特性をより容易に設計することができる。

また、固定部２３が切り欠き部３０と重なる領域、つまり、切り欠き部３０によって空いた領域に設けられることで、支持部を上部電極２０の外側に延在させることなく構成することができるため、振動子をより小型にすることができる。

また、支持部は、１つの切り欠き部３０によって露出する２つの側面３１のそれぞれに設けられた被接続部を連結する連結梁２１と、固定部２３から延出し連結梁２１に連接する支持梁２２とを含み構成されている。このように構成することで、上部電極２０の被接続部から固定部２３に伝わる振動もれのエネルギーの多くを連結梁２１のねじれとして吸収することができる。

また、上部電極２０が回転対称の形状で構成されることにより、上部電極２０をよりバランス良く振動させることができる。その結果、振動もれがより少なく、また安定した振動特性を示す振動子を得ることができる。

また、上部電極２０は、上部電極２０の周縁部と中央部２４とが、上部電極２０の厚み方向において逆位相で振動することで、周縁部と中央部２４との間に振動の節４０が形成される。被接続部は、振動の節４０が含まれる部分に形成されることで、端部自由梁型の振動子が構成されるため、振動効率の高い振動子を構成することができる。また、支持部が、振動の節４０に連接されるため、振動もれの少ない振動子を構成することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１０１について説明する。なお、説明にあたり、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図３は、ＭＥＭＳ振動子１０１の平面図である。
ＭＥＭＳ振動子１０１は、基板１、第１の下部電極１１、第２の下部電極１２ｅ、振動体としての上部電極２０、連結梁２１および支持梁２２から成る支持部、固定部２３、固定基部１２ｉなどを含み構成されている。
実施形態１（ＭＥＭＳ振動子１００）では、図１（ａ）に示すように、上部電極２０は、連結梁２１、支持梁２２、固定部２３を介して第２の下部電極１２と電気的に接続されているとして説明したが、本実施形態では、第２の下部電極１２を構成する部分が、第２の下部電極１２ｅと固定基部１２ｉとに分割させている。この点および、第２の下部電極１２ｅ、固定基部１２ｉへの外部回路からの配線接続が異なる点を除き、ＭＥＭＳ振動子１０１は、ＭＥＭＳ振動子１００と同様である。

ＭＥＭＳ振動子１０１では、ＭＥＭＳ振動子１００において、平面視したときに、第２の下部電極１２と切り欠き部３０とが重なる領域を、固定基部１２ｉとして分割させている。具体的には、下部導電層をフォトリソグラフィーによりパターニングする際に、固定基部１２ｉがランドとして独立し、第２の下部電極１２ｅと電気的に絶縁するようにパターニングされる。
また、固定部２３の底部は下部導電層の固定基部１２ｉに固定される。つまり、固定部２３と一体に形成される上部電極２０は、第２の下部電極１２ｅとは電気的に絶縁されている。また、４つの切り欠き部３０の領域において固定基部１２ｉと絶縁された第２の下部電極１２ｅは、電気的に４つの電極に分かれて構成される。

上部電極２０には、ＭＥＭＳ振動子１０１の周囲から固定基部１２ｉに接続される配線１４により外部回路との接続を行なう。
４つの第２の下部電極１２ｅには、ＭＥＭＳ振動子１０１の周囲から接続される配線、あるいは、それぞれの直下の窒化膜３を貫通し接続される配線により外部回路との接続を行なう（図示省略）。

このような構成において、ＭＥＭＳ振動子１０１は静電振動子として構成され、上部電極２０と第１の下部電極１１との間に印加される交流電圧と、上部電極２０と第２の下部電極１２ｅとの間に前記交流電圧と逆位相で印加される交流電圧とによって、上部電極２０の周縁部と中央部２４とが振動の腹として逆の位相で振動させることができる。

本実施形態による振動子としてのＭＥＭＳ振動子１０１によれば、上部電極２０の中央部２４と重なる位置に配置された第１の下部電極１１と、上部電極２０の周縁領域と重なる位置に配置された第２の下部電極１２ｅとにおいて、上部電極２０との間で逆位相の交流電圧を印加することで、より振動エネルギーの高い振動子を構成することができる。

［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００を適用した電子機器について、図４（ａ），（ｂ）、図５に基づき説明する。

図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としてのモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。

図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品（タイミングデバイス）としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。

図５は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、表示部１０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。

上述したように、電子機器として、より小型で、また、製造歩留まりを高く安定させたＭＥＭＳ振動子１００が活用されることにより、より小型で安価な電子機器を提供することができる。

なお、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００は、図４（ａ）のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図４（ｂ）の携帯電話機、図５のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。

（変形例１）
図６（ａ）〜（ｃ）は、変形例１に係るＭＥＭＳ振動子として、下部電極のバリエーションの例を示す平面図である。
実施形態１では、図１（ａ）に示すように、下部電極には、第１の下部電極１１と第２の下部電極１２との両方があるとして説明したが、この構成に限定するものではなく、下部電極は、一方の下部電極だけによる構成であっても良い。

図６（ａ）に示す変形例は、下部電極を第１の下部電極１１だけで構成している例である。
図６（ｂ）に示す変形例は、下部電極を第２の下部電極１２だけで構成している例である。
図６（ｃ）に示す変形例は、下部電極を第２の下部電極１２ｅだけで構成している例である。

このような構成においても、振動エネルギーは異なるものの、上述した実施形態と同様の振動モードの静電振動子を構成することができる。
本変形例のように、一方の下部電極だけによる構成によれば、第１の下部電極１１、第２の下部電極１２のそれぞれに対する配線の近接や交差などに対する絶縁などを考慮することなく、下部電極に対する配線をより簡便に行なうことができる。

（変形例２）
図７は、変形例２に係るＭＥＭＳ振動子として、支持部のバリエーションの１例を示す平面図である。
実施形態１では、連結梁２１は、１つの切り欠き部３０によって露出する２つの側面３１のそれぞれに含まれる振動の節４０の部分を連結する梁であり、図１（ａ）に示すように、連結梁２１は、環状に延在する振動の節４０に沿って延在するように形成されている、また、支持梁２２は、固定部２３から延出し、連結梁２１の中央領域に連接して連結梁２１を支えている、として説明した。これに対し、本変形例は、図７に示すように、側面３１の被接続部に連接する支持部として、屈曲部を有する連結支持梁２１ｖａを備えている。

連結支持梁２１ｖａは、連結梁２１および支持梁２２の機能を備え、一方の端が振動の節４０が含まれる側面３１の被接続部に、他方の端が固定部２３に連接されている。連結支持梁２１ｖａは、被接続部と固定部２３との間に有する２つの屈曲部を経て延在することにより、上部電極２０から固定部２３への振動もれを抑制している。
なお、連結支持梁２１ｖａが有する屈曲部の数は２つに限定するものではない。連結支持梁２１ｖａの形状や幅（太さ）などは、必要充分な剛性の範囲で適宜設定されるのが望ましい。具体的には、振動時における上部電極２０から固定部２３への振動もれが充分抑制され、また製造工程における上部電極２０のスティッキングが抑制される剛性が得られる範囲で適宜設定されるのが望ましい。

支持部として、本変形例のような連結支持梁２１ｖａを備えることで、切り欠き部３０によって空いた領域に固定部２３が設けられ、支持部を上部電極２０の外側に延在させることなく振動子を構成することができるため、振動子をより小型にすることができる。

（変形例３）
図８（ａ）〜（ｃ）は、変形例３に係るＭＥＭＳ振動子として、上部電極および支持部のバリエーションの例を示す平面図である。
実施形態１では、図１（ａ）に示すように、上部電極２０は、周縁部から中央部２４に向かう４つの切り欠き部３０を有する円形の板状体であるとして説明したが、この構成に限定するものではない。図８（ａ）〜（ｃ）に示す上部電極２０ｖのように、切り欠きを大きく２つの領域に構成してもよい。

図８（ａ）に示す変形例は、切り欠き部３０をより大きく構成し、切り欠き部３０の数を２つとすることにより、連結梁２１の長さをより長く構成した例である。
本変形例によれば、連結梁２１が長く構成されることにより、振動のもれがより低減された振動子を得ることができる。

図８（ｂ）に示す変形例は、図８（ａ）に示す変形例に対して、連結梁２１に連接する支持梁２２および固定部２３の数を増やした例である。
本変形例によれば、一つの連結梁２１に対して複数の支持梁２２が連接するように上部電極２０を支える構成とすることで、上部電極２０を支える剛性が増す。その結果、製造工程におけるスティッキングによる歩留まり低下を抑制することができる。

図８（ｃ）に示す変形例は、図８（ａ）に示す変形例に対して、固定部２３を連結梁２１の内側に配置した例である。実施形態１では、固定部２３は、切り欠き部３０の領域において、振動の節４０の外側（周縁部側）の領域に設置されているとして説明したが、これに限定するものではない。図８（ｃ）に示す連結梁２１ｖのように振動の節４０の外側まで延在するように構成することで、固定部２３を連結梁２１ｖの内側や実施形態１における振動の節４０の内側に配置することができる。
本変形例によれば、振動子としての同じ占有面積において、より長く連結梁を延在させることができるため、より振動のもれが低減された振動子を構成することができる。

（変形例４）
図９は、変形例４に係るＭＥＭＳ振動子として、上部電極のバリエーションの例を示す平面図である。
図９に示す変形例は、上部電極が切り欠け部を備えた円形ではなく、切り欠け部を備えた矩形状の上部電極２０ｗによって構成されている。
矩形状の上部電極２０ｗによって構成することにより、上部電極２０ｗの振動の節４０の外側の領域の面積を実施形態１の場合と比較して大きく構成することが可能となるため、対向する第２の下部電極１２との間に印加される交流電圧による振動効率を向上させることができる。
なお、本変形例では、上部電極が矩形（四角形）の例を示しているが、矩形に限定されることはなく、三角形や、五角形以上の多角形であっても良い。

１…基板、２…第１酸化膜、３…窒化膜、１１…第１の下部電極、１２…第２の下部電極、１２ｅ…第２の下部電極、１２ｉ…固定基部、１３，１４…配線、２０…上部電極、２１…連結梁、２２…支持梁、２３…固定部、２４…中央部、３０…切り欠き部、３１…側面、４０…振動の節、１００，１０１…ＭＥＭＳ振動子。

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板の主面上に設けられた固定部と、
   前記固定部から延出する支持部と、
   前記支持部によって前記基板から遊離して支えられた振動体と、を備え、
   前記振動体は、
   前記振動体の周縁部から前記振動体の中央部に向かい設けられた切り欠き部と、
   前記切り欠き部によって露出されてなる前記振動体の周縁部から前記振動体の中央部に向かう前記振動体の側面部に被接続部と、を有し、
   前記被接続部が、前記支持部に連接されていることを特徴とする振動子。
2. 前記振動体は、前記切り欠き部を有する円形の板状体であることを特徴とする請求項１に記載の振動子。
3. 前記振動体は、複数の前記切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動子。
4. 前記固定部は、前記基板を平面視したときに、前記切り欠き部と重なる領域に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動子。
5. 前記支持部は、１つの前記切り欠き部によって露出する少なくとも２つの前記側面部のそれぞれに設けられた前記被接続部を連結する連結梁と、前記固定部から延出し前記連結梁に連接する支持梁とを含み構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動子。
6. 一つの前記連結梁に対して複数の前記支持梁が連接されていることを特徴とする請求項５に記載の振動子。
7. 前記振動体を平面視したとき、前記振動体は回転対称の形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動子。
8. 前記被接続部は、前記振動体の周縁部と前記振動体の中央部とが、前記振動体の厚み方向において逆位相で振動することで、前記周縁部と前記中央部との間に形成されてなる振動の節が含まれる部分に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の振動子。
9. 前記振動体が、上部電極であり、
   前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域との間に第１の下部電極を備えることを特徴とする請求項８に記載の振動子。
10. 前記振動体が、上部電極であり、
    前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域との間に第２の下部電極を備えることを特徴とする請求項８に記載の振動子。
11. 前記振動体が、上部電極であり、
    前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域との間に第１の下部電極を備え、
    前記基板と、前記振動体の前記振動の節と前記連結梁とによって囲まれた領域の外側の領域との間に第２の下部電極を備えることを特徴とする請求項８に記載の振動子。
12. 前記振動体が、
    前記上部電極と前記第１の下部電極との間に印加される第１の交流電圧と、
    前記上部電極と前記第２の下部電極との間に前記第１の交流電圧と逆位相で印加される第２の交流電圧と、によって振動することを特徴とする請求項１１に記載の振動子。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器。

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