JP2014123801A

JP2014123801A - Vibrator, process of manufacturing the same, electronic apparatus, and mobile body

Info

Publication number: JP2014123801A
Application number: JP2012277754A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takeuchi; 正浩竹内; Masaharu Yanai; 正治谷内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibrator in which a variation in vibration characteristics caused by heat stress is suppressed.SOLUTION: An MEMS vibrator 100 includes: a stress relaxation layer 11 laminated on a principal plane of a wafer substrate 1; an insulator layer (nitride film 12) laminated on the stress relaxation layer 11; and an MEMS structure 3 provided on a surface of the nitride film 12.

Description

本発明は、振動子、振動子の製造方法、電子機器および移動体に関する。 The present invention relates to a vibrator, a vibrator manufacturing method, an electronic apparatus, and a moving body.

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）は加速度センサー、映像デバイスなどで順調にその成長を見せている。ＭＥＭＳは、マイクロマシン、ＭＳＴ（Micro System Technology）と呼ばれる場合もあるが、通常、「半導体製造技術を用いて作製された微小な機能素子」を意味するものとされる。それらは、従来の半導体で培われた微細加工技術をベースとして製造されている。
ところで、ＭＥＭＳは、表面ＭＥＭＳとバルクＭＥＭＳに大別される。前者はシリコン基板上に複数の薄膜を形成し、犠牲層エッチング（リリースエッチング）技術を使ってＭＥＭＳ構造体を作る。特長として、半導体製造技術との親和性が高くＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）回路との集積化に適している。一方後者は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板など基板自体を深く掘り込むなどの加工を施しＭＥＭＳ構造体を作る。特長として自由度の高い３次元構造体が実現できる。現在はどちらにおいても開発、製品化が進められているが、特に、表面ＭＥＭＳ技術を用いてＩＣ（Integrated Circuit）と同じチップ内にＭＥＭＳ振動子を作成したワンチップＭＥＭＳ振動子が知られている。 In recent years, MEMS (Micro Electro Mechanical System) has been steadily growing in acceleration sensors and video devices. MEMS is sometimes referred to as a micromachine, MST (Micro System Technology), but is usually meant to mean “a micro functional element manufactured using semiconductor manufacturing technology”. They are manufactured on the basis of microfabrication technology cultivated with conventional semiconductors.
By the way, MEMS are roughly classified into surface MEMS and bulk MEMS. The former forms a plurality of thin films on a silicon substrate, and makes a MEMS structure using a sacrificial layer etching (release etching) technique. As a feature, it has high affinity with semiconductor manufacturing technology and is suitable for integration with CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) circuits. On the other hand, the latter forms a MEMS structure by processing such as deeply digging the substrate itself such as an SOI (Silicon on Insulator) substrate. As a feature, a three-dimensional structure with a high degree of freedom can be realized. Currently, both are being developed and commercialized. In particular, a one-chip MEMS resonator is known in which a MEMS resonator is created in the same chip as an IC (Integrated Circuit) using surface MEMS technology. .

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。 As a typical example of a conventional MEMS vibrator, a comb vibrator that vibrates in a direction parallel to the substrate surface and a beam vibrator that vibrates in the thickness direction of the substrate are known. A beam type vibrator is a vibrator composed of a lower electrode (fixed electrode) formed on a substrate and an upper electrode (movable electrode) disposed above the lower electrode with a gap therebetween. Depending on the method, a cantilever beam type (clamped-free beam), a clamped-clamped beam type, a free-free beam type on both ends, and the like are known.

例えば、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。
また、特許文献２には、表面ＭＥＭＳ構造とは異なるが、プリント基板を用いた耐久性の高い片持ち梁型の振動子の例が開示されている。 For example, in a free-beam MEMS vibrator at both ends, the vibration node portion of the upper electrode that vibrates is supported by the support member, so that vibration to the substrate is small and vibration efficiency is high. Patent Document 1 proposes a technique for improving the vibration characteristics by setting the length of the support member to an appropriate length with respect to the vibration frequency.
Further, Patent Document 2 discloses an example of a highly durable cantilever type vibrator using a printed circuit board, which is different from the surface MEMS structure.

米国特許第ＵＳ６９３０５６９Ｂ２号明細書US Patent No. US6930569B2 Specification 特開２００４−３３５２１４号公報JP 2004-335214 A

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の梁型振動子では、ワンチップＭＥＭＳ振動子として構成し、更に小型化、微細化を進めた場合に、安定した振動特性が得られなくなるという課題があった。
具体的には、梁型振動子は、基板上に形成された固定電極と、この固定電極に対して僅かな間隙を介して配置された可動電極からなる振動子であるため、小型化、微細化を進めた場合に、これら電極が配置される下地層との間に生ずる残留応力（熱応力などを含む内部応力）の影響を受けて、振動特性が変動してしまうという課題であった。振動特性の変動は、応力を受けることによって生ずる電極間の間隙の変動や、可動電極のスティフネスの変動などによるものであり、熱履歴によって、振動特性に温度ヒステリシスを示してしまうなどの課題もあった。 However, the beam type vibrators described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are configured as one-chip MEMS vibrators, and there is a problem that stable vibration characteristics cannot be obtained when further miniaturization and miniaturization are advanced. there were.
Specifically, a beam-type vibrator is a vibrator composed of a fixed electrode formed on a substrate and a movable electrode arranged with a slight gap with respect to the fixed electrode. When the process is advanced, the problem is that vibration characteristics fluctuate due to the influence of residual stress (internal stress including thermal stress) generated between the base layer on which these electrodes are arranged. Variations in the vibration characteristics are due to variations in the gap between the electrodes caused by receiving stress, fluctuations in the stiffness of the movable electrode, etc., and there are also problems such as thermal hysteresis showing temperature hysteresis in the vibration characteristics. It was.

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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms.

［適用例１］本適用例に係る振動子は、基板の主面上に積層された応力緩和層と、前記応力緩和層に積層された絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられたＭＥＭＳ構造体と、を備えることを特徴とする。 Application Example 1 A vibrator according to this application example includes a stress relaxation layer stacked on a main surface of a substrate, an insulating layer stacked on the stress relaxation layer, and a MEMS provided on a surface of the insulating layer. And a structure.

本適用例によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備えている。そのため、応力緩和層より下層から絶縁層を介しＭＥＭＳ構造体に伝えられる内部応力を遮断したり緩和したりすることや、絶縁層がＭＥＭＳ構造体に対して与える内部応力の影響を、絶縁層の下層から緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the vibrator includes the stress relaxation layer below the insulating layer provided with the MEMS structure constituting the vibrator. Therefore, the internal stress transmitted to the MEMS structure through the insulating layer from the lower layer than the stress relaxing layer is blocked or relaxed, and the influence of the internal stress exerted on the MEMS structure by the insulating layer is influenced by the insulating layer. It can be relaxed from the lower layer. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例２］上記適用例に係る振動子において、前記応力緩和層を構成する材料の熱膨張係数をα１とし、前記ＭＥＭＳ構造体を構成する材料の熱膨張係数をα２としたときに、０．５≦α１／α２≦２．０であることを特徴とする。 Application Example 2 In the vibrator according to the application example described above, when the thermal expansion coefficient of the material forming the stress relaxation layer is α1, and the thermal expansion coefficient of the material forming the MEMS structure is α2, 0 is obtained. .5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0.

本適用例によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備え、応力緩和層を構成する材料の熱膨張係数をα１とし、ＭＥＭＳ構造体を構成する材料の熱膨張係数をα２としたときに、０．５≦α１／α２≦２．０である。絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体の熱膨張係数と０．５≦α１／α２≦２．０の範囲で近似した熱膨張係数の応力緩和層を備えるため、応力緩和層より下層から絶縁層を介しＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力を緩和することができる。また、ＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層を、熱膨張係数の近似した応力緩和層と挟むサンドイッチ構造とすることで、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the vibrator includes the stress relaxation layer below the insulating layer provided with the MEMS structure constituting the vibrator, the thermal expansion coefficient of the material constituting the stress relaxation layer is α1, and the MEMS structure When the thermal expansion coefficient of the material constituting the body is α2, 0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0. Since the stress relaxation layer having a thermal expansion coefficient approximate to the thermal expansion coefficient of the MEMS structure within the range of 0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0 is provided in the lower layer of the insulating layer, the insulating layer is provided from the lower layer than the stress relaxation layer. The thermal stress transmitted to the MEMS structure through can be relaxed. In addition, by providing a sandwich structure in which the insulating layer provided with the MEMS structure is sandwiched between stress relaxation layers having approximate thermal expansion coefficients, thermal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure can be reduced. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例３］上記適用例に係る振動子において、前記応力緩和層は、前記ＭＥＭＳ構造体を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成されていることを特徴とする。 Application Example 3 In the vibrator according to the application example described above, the stress relaxation layer is formed of a material having the same composition as the material forming the MEMS structure.

本適用例によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備え、応力緩和層は、ＭＥＭＳ構造体を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成されている。絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成される応力緩和層を備えるため、つまり、絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体の熱膨張係数と同じ熱膨張係数の応力緩和層を備えるため、応力緩和層より下層から絶縁層を介しＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力を緩和することができる。また、ＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層を、熱膨張係数が等しい応力緩和層とで挟むサンドイッチ構造とすることで、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the vibrator includes the stress relaxation layer below the insulating layer provided with the MEMS structure constituting the vibrator, and the stress relaxation layer has the same composition as the material constituting the MEMS structure. It is comprised with the material which has. In order to provide a stress relaxation layer made of a material having the same composition as the material constituting the MEMS structure in the lower layer of the insulating layer, that is, in the lower layer of the insulating layer, the same thermal expansion coefficient as the thermal expansion coefficient of the MEMS structure. Since the coefficient stress relaxation layer is provided, the thermal stress transmitted from the lower layer to the MEMS structure through the insulating layer can be relaxed. Further, the insulating layer provided with the MEMS structure has a sandwich structure sandwiched between stress relaxation layers having the same thermal expansion coefficient, whereby thermal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure can be relaxed. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例４］上記適用例に係る振動子において、前記絶縁層は、前記ＭＥＭＳ構造体に対して圧縮する方向の応力を有し、前記応力緩和層は、前記絶縁層に対し引っ張る方向の応力を有していることを特徴とする。 Application Example 4 In the vibrator according to the application example, the insulating layer has a stress in a compressing direction with respect to the MEMS structure, and the stress relaxation layer has a stress in a pulling direction with respect to the insulating layer. It is characterized by having.

本適用例によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備え、絶縁層は、ＭＥＭＳ構造体に対して圧縮する方向の応力を有し、応力緩和層は、絶縁層に対し引っ張る方向の応力を有している。つまり、応力緩和層は、絶縁層の下層から、絶縁層がＭＥＭＳ構造体に対し作用させている引っ張り応力を相殺し緩和する方向の応力を与えている。その結果、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる内部応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the vibrator includes the stress relaxation layer below the insulating layer provided with the MEMS structure constituting the vibrator, and the insulating layer has a compressive stress with respect to the MEMS structure. In addition, the stress relaxation layer has a stress in a pulling direction with respect to the insulating layer. In other words, the stress relaxation layer gives a stress in a direction that cancels and relaxes the tensile stress that the insulating layer acts on the MEMS structure from the lower layer of the insulating layer. As a result, internal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure can be relaxed. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例５］上記適用例に係る振動子において、前記絶縁層は、前記ＭＥＭＳ構造体に対して引っ張る方向の応力を有し、前記応力緩和層は、前記絶縁層に対し圧縮する方向の応力を有していることを特徴とする。 Application Example 5 In the vibrator according to the application example, the insulating layer has a stress in a pulling direction with respect to the MEMS structure, and the stress relaxation layer has a stress in a compressing direction with respect to the insulating layer. It is characterized by having.

本適用例によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備え、絶縁層は、ＭＥＭＳ構造体に対して引っ張る方向の応力を有し、応力緩和層は、絶縁層に対し圧縮する方向の応力を有している。つまり、応力緩和層は、絶縁層の下層から、絶縁層がＭＥＭＳ構造体に対し作用させている圧縮応力を相殺し緩和する方向の応力を与えている。その結果、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる内部応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the vibrator includes a stress relaxation layer below the insulating layer provided with the MEMS structure that constitutes the vibrator, and the insulating layer has a stress in a pulling direction with respect to the MEMS structure. The stress relaxation layer has a stress in a compressing direction with respect to the insulating layer. That is, the stress relaxation layer applies stress in a direction that cancels and relaxes the compressive stress that the insulating layer acts on the MEMS structure from the lower layer of the insulating layer. As a result, internal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure can be relaxed. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例６］上記適用例に係る振動子において、前記ＭＥＭＳ構造体は、前記基板の主面上に積層された下部電極と、前記基板を平面視したときに、前記下部電極と重なる領域を有する上部電極と、を含み構成される静電振動子であることを特徴とする。 Application Example 6 In the vibrator according to the application example described above, the MEMS structure includes a lower electrode stacked on a main surface of the substrate and a region overlapping the lower electrode when the substrate is viewed in plan. And an upper electrode having an electrostatic vibrator.

本適用例によれば、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体は、基板の主面上に積層された下部電極と、下部電極と重なる領域を有する上部電極とを含み構成される静電振動子である。このような構造の静電振動子の場合に、各電極が設けられる絶縁層からの熱応力などを含む内部応力の影響で、振動特性に変動をきたす場合があるが、本適用例のように、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に応力緩和層を備えているため、応力緩和層より下層から絶縁層を介し各電極に伝えられる内部応力を遮断したり緩和したりすることや、絶縁層が各電極に対して与える内部応力の影響を、絶縁層の下層から緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this application example, the MEMS structure constituting the vibrator is an electrostatic vibrator including a lower electrode stacked on the main surface of the substrate and an upper electrode having a region overlapping with the lower electrode. is there. In the case of an electrostatic vibrator having such a structure, the vibration characteristics may vary due to the influence of internal stress including thermal stress from the insulating layer on which each electrode is provided. The vibrator has a stress relaxation layer below the insulating layer on which the MEMS structure constituting the vibrator is provided. Therefore, the internal stress transmitted from the lower layer to the electrodes via the insulating layer is blocked from the stress relaxation layer. The influence of the internal stress that the insulating layer gives to each electrode can be relaxed from the lower layer of the insulating layer. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

［適用例７］本適用例に係る振動子の製造方法は、基板の主面上に応力緩和層を積層する工程と、前記応力緩和層に絶縁層を積層する工程と、前記絶縁層にＭＥＭＳ構成層を積層する工程と、前記ＭＥＭＳ構成層を加工成形してＭＥＭＳ構造体を形成する工程と、を含み、前記応力緩和層を構成する材料および前記ＭＥＭＳ構造体を構成する材料が、前記応力緩和層を構成する材料の熱膨張係数をα１とし、前記ＭＥＭＳ構造体を構成する材料の熱膨張係数をα２としたときに、０．５≦α１／α２≦２．０の関係を満たすことを特徴とする。 Application Example 7 A method for manufacturing a vibrator according to this application example includes a step of laminating a stress relaxation layer on a main surface of a substrate, a step of laminating an insulating layer on the stress relaxation layer, and a MEMS on the insulating layer. Including a step of laminating a constituent layer and a step of forming the MEMS constituent layer by forming the MEMS constituent layer, wherein the material constituting the stress relaxation layer and the material constituting the MEMS structure are the stress When the thermal expansion coefficient of the material constituting the relaxation layer is α1, and the thermal expansion coefficient of the material constituting the MEMS structure is α2, the relationship 0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0 is satisfied. Features.

本適用例による振動子の製造方法によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体の熱膨張係数と近似した熱膨張係数の応力緩和層が備えられるため、応力緩和層より下層から絶縁層を介しＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力が緩和された振動子を得ることができる。また、ＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層を、熱膨張係数の近似した応力緩和層とで挟むサンドイッチ構造となるため、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力が緩和される。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動が抑制された良好な振動子を得ることができる。 According to the method for manufacturing a vibrator according to this application example, the vibrator is stress-relieved with a thermal expansion coefficient approximate to the thermal expansion coefficient of the MEMS structure below the insulating layer in which the MEMS structure constituting the vibrator is provided. Since the layer is provided, a vibrator in which the thermal stress transmitted from the lower layer to the MEMS structure via the insulating layer is relaxed can be obtained. In addition, since the insulating layer provided with the MEMS structure is sandwiched between stress relaxation layers having approximate thermal expansion coefficients, thermal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure is reduced. As a result, it is possible to obtain a satisfactory vibrator in which fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress are suppressed.

［適用例８］上記適用例に係る振動子の製造方法において、前記応力緩和層を構成する材料は、前記ＭＥＭＳ構造体を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成されていることを特徴とする。 Application Example 8 In the vibrator manufacturing method according to the application example described above, the material constituting the stress relaxation layer is made of a material having the same composition as the material constituting the MEMS structure. And

本適用例による振動子の製造方法によれば、振動子は、振動子を構成するＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成される応力緩和層が備えられるため、つまり、絶縁層の下層に、ＭＥＭＳ構造体の熱膨張係数と同じ熱膨張係数の応力緩和層を備えるため、応力緩和層より下層から絶縁層を介しＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力が緩和された振動子を得ることができる。また、ＭＥＭＳ構造体が設けられる絶縁層を、熱膨張係数が等しい応力緩和層とで挟むサンドイッチ構造となるため、絶縁層からＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力が緩和される。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動が抑制された良好な振動子を得ることができる。 According to the method for manufacturing a vibrator according to this application example, the vibrator is formed of a material having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure under the insulating layer provided with the MEMS structure constituting the vibrator. Since the stress relaxation layer is provided, that is, the stress relaxation layer having the same thermal expansion coefficient as that of the MEMS structure is provided in the lower layer of the insulating layer, the MEMS structure is interposed from the lower layer than the stress relaxation layer through the insulating layer. A vibrator in which thermal stress transmitted to the body is relaxed can be obtained. In addition, since the insulating layer provided with the MEMS structure is sandwiched between stress relaxation layers having the same thermal expansion coefficient, thermal stress transmitted from the insulating layer to the MEMS structure is relaxed. As a result, it is possible to obtain a satisfactory vibrator in which fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress are suppressed.

［適用例９］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。 Application Example 9 An electronic apparatus according to this application example includes the vibrator according to the application example.

本適用例によれば、電子機器として、特性の変動がより抑制された振動子が活用されることにより、より高性能な電子機器を提供することができる。 According to this application example, it is possible to provide a higher-performance electronic device by using a vibrator in which fluctuations in characteristics are further suppressed as the electronic device.

［適用例１０］本適用例に係る移動体は、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。 Application Example 10 A moving object according to this application example includes the vibrator according to the application example.

本適用例によれば、移動体として、特性の変動がより抑制された振動子が活用されることにより、より高性能な移動体を提供することができる。 According to this application example, a moving body with higher performance can be provided by utilizing a vibrator in which fluctuations in characteristics are further suppressed as the moving body.

実施形態１に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a MEMS vibrator as the vibrator according to the first embodiment. ＭＥＭＳ振動子の製造方法を順に示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of a MEMS vibrator in order. （ａ），（ｂ）ＭＥＭＳ構造体に働く内部応力を説明する断面図。(A), (b) Sectional drawing explaining the internal stress which acts on a MEMS structure. （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。FIG. 4A is a perspective view illustrating a configuration of a mobile personal computer as an example of an electronic apparatus, and FIG. 5B is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone as an example of an electronic apparatus. 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。The perspective view which shows the structure of the digital still camera as an example of an electronic device. ＭＥＭＳ振動子を備える移動体としての自動車を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows roughly the motor vehicle as a moving body provided with a MEMS vibrator. 変形例２を説明するＭＥＭＳ振動子の断面図。Sectional drawing of the MEMS vibrator explaining the modification 2. FIG.

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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In the following drawings, the scale may be different from the actual scale for easy understanding.

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００の断面図である。
ＭＥＭＳ振動子１００は、ウェハー基板の主面上に積層された犠牲層がエッチングされることにより形成される空洞部に配置されたＭＥＭＳ構造体を備える振動子である。
ＭＥＭＳ振動子１００は、ウェハー基板１、空洞部２、ＭＥＭＳ構造体３、第１酸化膜１０、応力緩和層１１、絶縁層としての窒化膜１２、ＭＥＭＳ構成層（第１導電体層１３、第２導電体層１４）、第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、保護膜１７、側壁部２０、配線材層２１（第１配線材層２１ａ、第２配線材層２１ｂ）、第１被覆層３０、エッチングホール３１、第２被覆層３２などから構成されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a MEMS vibrator 100 as a vibrator according to the first embodiment.
The MEMS vibrator 100 is a vibrator including a MEMS structure disposed in a cavity formed by etching a sacrificial layer stacked on a main surface of a wafer substrate.
The MEMS vibrator 100 includes a wafer substrate 1, a cavity portion 2, a MEMS structure 3, a first oxide film 10, a stress relaxation layer 11, a nitride film 12 as an insulating layer, a MEMS constituent layer (first conductor layer 13, first 2 conductor layer 14), second oxide film 15, third oxide film 16, protective film 17, sidewall portion 20, wiring material layer 21 (first wiring material layer 21a, second wiring material layer 21b), first covering The layer 30 includes an etching hole 31, a second covering layer 32, and the like.

ウェハー基板１は、シリコン基板であり、ＭＥＭＳ構造体３は、ウェハー基板１に順に積層された第１酸化膜１０、応力緩和層１１、窒化膜１２の上部に形成されている。
なお、ここでは、ウェハー基板１の主面に各層が順に積層される方向を上方向として説明している。 The wafer substrate 1 is a silicon substrate, and the MEMS structure 3 is formed on the first oxide film 10, the stress relaxation layer 11, and the nitride film 12 that are sequentially stacked on the wafer substrate 1.
Here, the direction in which the layers are sequentially laminated on the main surface of the wafer substrate 1 is described as an upward direction.

ＭＥＭＳ構造体３は、下部電極１３ｅと可動部を有する上部電極１４ｅとを備えており、空洞部２に配置されている。上部電極１４ｅは、ウェハー基板１を平面視したときに、下部電極１３ｅと重なる領域を有している。下部電極１３ｅは、窒化膜１２に積層された第１導電体層１３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。上部電極１４ｅは、さらに上層に積層された第２導電体層１４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導電体層１３および第２導電体層１４は、それぞれ好適例として導電性のポリシリコンで構成されているが、これに限定するものではない。ただし、ＩＣ回路を含めたワンチップＭＥＭＳ振動子として構成する場合には、ＩＣ回路を構成する導電体層を活用することが好ましい。 The MEMS structure 3 includes a lower electrode 13 e and an upper electrode 14 e having a movable part, and is disposed in the cavity 2. The upper electrode 14e has a region overlapping with the lower electrode 13e when the wafer substrate 1 is viewed in plan. The lower electrode 13e is formed by patterning the first conductor layer 13 stacked on the nitride film 12 by photolithography. The upper electrode 14e is formed by patterning the second conductor layer 14 laminated on the upper layer by photolithography.
Although the 1st conductor layer 13 and the 2nd conductor layer 14 are each comprised with the electroconductive polysilicon as a suitable example, it is not limited to this. However, in the case of configuring as a one-chip MEMS vibrator including an IC circuit, it is preferable to utilize a conductor layer that configures the IC circuit.

下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間には、間隙（空隙部１３ｇ）が形成されている。空洞部２および空隙部１３ｇは、ＭＥＭＳ構造体３に積層した第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、および下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間に形成した第４酸化膜１３ｆ（後述する図２（ｃ）に図示）をエッチングにより除去（リリースエッチング）することによって形成されている。
第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、および第４酸化膜１３ｆは、ＭＥＭＳ構造体３の周囲においては、いわゆる犠牲層であり、この犠牲層がリリースエッチングされることで、空洞部２が構成され、上部電極１４ｅが下部電極１３ｅから遊離した片持ち構造の可動電極構造（ＭＥＭＳ構造体３）が形成されている。
下部電極１３ｅおよび上部電極１４ｅは、それぞれ配線により、空洞部２の外に設けられた外部回路と接続されている。（配線および外部回路は図示を省略している。）
なお、ＭＥＭＳ構造体３は、上述した片持ち構造の可動電極構造に限定するものではなく、例えば、両持ち梁型や両端自由梁型の構造であっても良い。 A gap (gap portion 13g) is formed between the lower electrode 13e and the upper electrode 14e. The cavity 2 and the cavity 13g are formed of a second oxide film 15 and a third oxide film 16 stacked on the MEMS structure 3, and a fourth oxide film 13f formed between the lower electrode 13e and the upper electrode 14e (described later). It is formed by removing (release etching) by etching (shown in FIG. 2C).
The second oxide film 15, the third oxide film 16, and the fourth oxide film 13 f are so-called sacrificial layers around the MEMS structure 3, and the sacrificial layer is release-etched so that the cavity 2 is formed. A movable electrode structure (MEMS structure 3) having a cantilever structure in which the upper electrode 14e is separated from the lower electrode 13e is formed.
The lower electrode 13e and the upper electrode 14e are each connected to an external circuit provided outside the cavity 2 by wiring. (Wiring and external circuit are not shown.)
Note that the MEMS structure 3 is not limited to the above-described movable electrode structure having a cantilever structure, and may be, for example, a doubly-supported beam type or a both-ends free beam type structure.

空洞部２は、下面を窒化膜１２、上面を第１被覆層３０、周囲の側面を側壁部２０によって囲まれた犠牲層（第２酸化膜１５、第３酸化膜１６）を、エッチングホール３１を通して流入されるエッチング液によって除去（リリースエッチング）することによって形成される空洞部である。
側壁部２０は、第１導電体層１３あるいは第２導電体層１４、配線材層２１（第１配線材層２１ａ、第２配線材層２１ｂ）の多層構造で空洞部２を形成するために枠状に形成されており、リリースエッチングにおけるエッチングストッパーとして機能する。 The cavity 2 is formed by etching a sacrificial layer (second oxide film 15 and third oxide film 16) surrounded by the nitride film 12 on the lower surface, the first covering layer 30 on the upper surface, and the sidewall 20 on the surrounding side surface, and etching holes 31. It is a cavity part formed by removing (release etching) with the etching liquid which flows in through.
The side wall portion 20 has a multilayer structure of the first conductor layer 13 or the second conductor layer 14 and the wiring material layer 21 (the first wiring material layer 21a and the second wiring material layer 21b) to form the cavity 2 It is formed in a frame shape and functions as an etching stopper in release etching.

次に、振動子の製造方法として、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｇ）は、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法を順に示す工程図である。
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法は、ウェハー基板１の主面上に応力緩和層１１を積層する工程と、応力緩和層１１に窒化膜１２を積層する工程と、窒化膜１２にＭＥＭＳ構成層（第１導電体層１３、第２導電体層１４）を積層する工程と、ＭＥＭＳ構成層を加工成形してＭＥＭＳ構造体３を形成する工程とを含んでいる。また、応力緩和層１１は、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と同一の組成を有する材料で構成している。
以下、図を参照して具体的に説明する。 Next, a manufacturing method of the MEMS vibrator 100 will be described as a manufacturing method of the vibrator.
2A to 2G are process diagrams sequentially showing a method for manufacturing the MEMS vibrator 100.
The method of manufacturing the MEMS vibrator 100 includes a step of laminating the stress relaxation layer 11 on the main surface of the wafer substrate 1, a step of laminating the nitride film 12 on the stress relaxation layer 11, and a MEMS constituent layer (first layer on the nitride film 12. A step of laminating the first conductor layer 13 and the second conductor layer 14) and a step of forming the MEMS structure 3 by processing and forming the MEMS constituent layer. Further, the stress relaxation layer 11 is made of a material having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure 3.
Hereinafter, specific description will be given with reference to the drawings.

図２（ａ）：ウェハー基板１を準備し、主面に第１酸化膜１０を積層する。第１酸化膜１０は、好適例として、半導体プロセスの素子分離層として一般的なＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）酸化膜で形成しているが、半導体プロセスの世代によって、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法による酸化膜であっても良い。
次に応力緩和層１１を積層する。応力緩和層１１としては、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と同一の組成を有する材料（ポリシリコン層）で構成している。応力緩和層１１の積層厚みは、好適例として０．３μｍとしているが、これに限定するものではなく、例えば、０．００１μｍ〜１．０μｍ程度であっても良い。
次に絶縁層としての窒化膜１２を積層する。窒化膜１２としては、Ｓｉ₃Ｎ₄をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）により成膜している。窒化膜１２は、犠牲層をリリースエッチングする際に使用するエッチング液としてのバッファードフッ酸に対して耐性があり、エッチングストッパーとして機能する。窒化膜１２の積層厚みは、好適例として０．２μｍとしているが、これに限定するものではない。 FIG. 2A: A wafer substrate 1 is prepared, and a first oxide film 10 is laminated on the main surface. As a preferred example, the first oxide film 10 is formed of a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) oxide film, which is a general element isolation layer of a semiconductor process. ) Oxide film may be used.
Next, the stress relaxation layer 11 is laminated. The stress relaxation layer 11 is made of a material (polysilicon layer) having the same composition as the material constituting the MEMS structure 3. The thickness of the stress relaxation layer 11 is 0.3 μm as a preferred example, but is not limited to this, and may be, for example, about 0.001 μm to 1.0 μm.
Next, a nitride film 12 as an insulating layer is stacked. As the nitride film 12, Si ₃ N _{4 is formed} by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). The nitride film 12 is resistant to buffered hydrofluoric acid as an etchant used for release etching the sacrificial layer, and functions as an etching stopper. The thickness of the nitride film 12 is 0.2 μm as a preferred example, but is not limited to this.

図２（ｂ）：次に、窒化膜１２に第１導電体層１３を積層する。第１導電体層１３は、下部電極１３ｅ、下部電極１３ｅを外部回路と接続する配線、空洞部２を構成する側壁部２０の最下層などを構成するポリシリコン層であり、積層後にイオン注入をして所定の導電性を持たせる。
なお、ＭＥＭＳ振動子１００を、ＩＣ回路を含めたワンチップＭＥＭＳ振動子として構成する場合には、応力緩和層１１をＩＣ回路部（図示省略）における配線層などとして活用することもできるため、応力緩和層１１の積層後にイオン注入をして所定の導電性を持たせても良い。
次に、第１導電体層１３をフォトリソグラフィーによりパターニングして、下部電極１３ｅ、配線、空洞部２を構成する側壁部２０の最下層（図１参照）などを形成する。 FIG. 2B: Next, the first conductor layer 13 is stacked on the nitride film 12. The first conductor layer 13 is a polysilicon layer constituting the lower electrode 13e, wiring for connecting the lower electrode 13e to an external circuit, the lowermost layer of the side wall part 20 constituting the cavity part 2, and the like, and ion implantation is performed after lamination. Thus, it has predetermined conductivity.
In the case where the MEMS vibrator 100 is configured as a one-chip MEMS vibrator including an IC circuit, the stress relaxation layer 11 can be used as a wiring layer or the like in an IC circuit portion (not shown). Ion implantation may be performed after the relaxation layer 11 is stacked to give predetermined conductivity.
Next, the first conductor layer 13 is patterned by photolithography to form the lower electrode 13e, the wiring, the lowermost layer (see FIG. 1) of the side wall 20 constituting the cavity 2, and the like.

図２（ｃ）：下部電極１３ｅの領域を選択的に熱酸化して下部電極１３ｅの表面に第４酸化膜１３ｆを形成する。この第４酸化膜１３ｆは、犠牲層として下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとのギャップを形成する。なお、第４酸化膜１３ｆはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）酸化膜によって形成しても良い。
次に、第２導電体層１４を積層する。第２導電体層１４は、ポリシリコン層であり、積層後にフォトリソグラフィーによりパターニングして、上部電極１４ｅ、上部電極１４ｅを外部回路と接続する配線、空洞部２を構成する側壁部２０の最下層などを形成する。また、積層後にイオン注入をして所定の導電性を持たせる。なお、側壁部２０の最下層は、第１導電体層１３のみで構成しても良いし、第２導電体層１４のみで構成しても良い。 2C: The region of the lower electrode 13e is selectively thermally oxidized to form a fourth oxide film 13f on the surface of the lower electrode 13e. The fourth oxide film 13f forms a gap between the lower electrode 13e and the upper electrode 14e as a sacrificial layer. The fourth oxide film 13f may be formed of a CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide film.
Next, the second conductor layer 14 is laminated. The second conductor layer 14 is a polysilicon layer, and is patterned by photolithography after being stacked, and the upper electrode 14e, wiring for connecting the upper electrode 14e to an external circuit, and the lowermost layer of the side wall portion 20 constituting the cavity portion 2 Form etc. Further, ion implantation is performed after stacking to give a predetermined conductivity. Note that the lowermost layer of the side wall portion 20 may be composed of only the first conductor layer 13 or may be composed of only the second conductor layer 14.

図２（ｄ）：犠牲層を構成する第２酸化膜１５を積層する。第２酸化膜１５は、半導体プロセスでは、層間膜（ＩＭＤ（Inter Metal Dielectric））として形成され、好適例としてＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）を用いて平坦化している。半導体プロセスの世代によっては、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などによる平坦化を行なっても良い。
次に、第１配線材層２１ａの積層に先立ち、第１配線材層２１ａと、第１導電体層１３あるいは第２導電体層１４とを接続させるための露出部をフォトリソグラフィーにより第２酸化膜１５に形成する。この工程は、ＩＣ回路を含めたワンチップＭＥＭＳ振動子として構成する場合には、ＩＣ回路部において、第１配線材層２１ａと第１導電体層１３あるいは第２導電体層１４とで構成される電気配線部を電気的に接続させるためのビアホールを形成する工程であり、図２（ｄ）においては、側壁部２０を構成する第２層部分（第１配線材層２１ａ）を、第１導電体層１３あるいは第２導電体層１４で構成される第１層部分と接続するための露出部を形成する工程である。
次に第１配線材層２１ａを積層し、フォトリソグラフィーによりパターニングする。第１配線材層２１ａには、好適例としてアルミニウムをスパッタリングにより積層している。 FIG. 2D: a second oxide film 15 constituting a sacrificial layer is stacked. In the semiconductor process, the second oxide film 15 is formed as an interlayer film (IMD (Inter Metal Dielectric)), and is planarized using TEOS (Tetraethoxysilane) as a preferred example. Depending on the generation of the semiconductor process, planarization by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like may be performed.
Next, prior to the lamination of the first wiring material layer 21a, the exposed portion for connecting the first wiring material layer 21a and the first conductor layer 13 or the second conductor layer 14 is second oxidized by photolithography. Formed on the film 15. When this process is configured as a one-chip MEMS vibrator including an IC circuit, the IC circuit unit includes the first wiring material layer 21 a and the first conductor layer 13 or the second conductor layer 14. In FIG. 2D, the second layer portion (first wiring material layer 21a) constituting the side wall portion 20 is replaced with the first via hole for electrically connecting the electric wiring portion. This is a step of forming an exposed portion for connecting to the first layer portion constituted by the conductor layer 13 or the second conductor layer 14.
Next, the first wiring material layer 21a is stacked and patterned by photolithography. As a suitable example, aluminum is laminated on the first wiring material layer 21a by sputtering.

図２（ｅ）：犠牲層を構成する二番目の層として、第３酸化膜１６を積層する。第３酸化膜１６は、半導体プロセスでは、層間膜（ＩＬＤ（Inter Layer Dielectrics））として形成される。半導体プロセスの世代によっては、ＣＭＰなどによる平坦化を行なっても良い。
次に、第２配線材層２１ｂの積層に先立ち、第１配線材層２１ａと第２配線材層２１ｂとを接続させるための露出部をフォトリソグラフィーにより第３酸化膜１６に形成する。この工程は、ＩＣ回路を含めたワンチップＭＥＭＳ振動子として構成する場合には、ＩＣ回路部（図示省略）において、第１配線材層２１ａと第２配線材層２１ｂとで構成される電気配線部を電気的に接続させるためのビアホールを形成する工程であり、図２（ｄ）においては、側壁部２０を構成する第３層部分（最上層）を、第１配線材層２１ａで構成される第２層部分と接続するための露出部を形成する工程である。
次に第２配線材層２１ｂを積層し、フォトリソグラフィーによりパターニングする。第２配線材層２１ｂは、側壁部２０の最上層を構成すると共に、犠牲層（第３酸化膜１６）を覆う第１被覆層３０を構成する。第１被覆層３０は、ＭＥＭＳ振動子１００の犠牲層をリリースエッチングするためのエッチングホール３１を備えている。
なお、第２配線材層２１ｂには、好適例としてアルミニウムをスパッタリングにより積層している。 FIG. 2E: a third oxide film 16 is stacked as the second layer constituting the sacrificial layer. In the semiconductor process, the third oxide film 16 is formed as an interlayer film (ILD (Inter Layer Dielectrics)). Depending on the generation of the semiconductor process, planarization by CMP or the like may be performed.
Next, prior to the lamination of the second wiring material layer 21b, an exposed portion for connecting the first wiring material layer 21a and the second wiring material layer 21b is formed in the third oxide film 16 by photolithography. In the case where this process is configured as a one-chip MEMS vibrator including an IC circuit, in the IC circuit portion (not shown), the electrical wiring composed of the first wiring material layer 21a and the second wiring material layer 21b. In FIG. 2D, the third layer portion (uppermost layer) constituting the side wall portion 20 is constituted by the first wiring material layer 21a. Forming an exposed portion for connection to the second layer portion.
Next, the second wiring material layer 21b is stacked and patterned by photolithography. The second wiring material layer 21b constitutes the uppermost layer of the side wall part 20 and constitutes the first covering layer 30 that covers the sacrificial layer (third oxide film 16). The first coating layer 30 includes an etching hole 31 for release etching the sacrificial layer of the MEMS vibrator 100.
In addition, as a suitable example, aluminum is laminated on the second wiring material layer 21b by sputtering.

図２（ｆ）：保護膜１７を積層し、エッチングホール３１が露出するように開口領域を設けてフォトリソグラフィーによりパターニングする。保護膜１７は、半導体プロセスで一般的な保護膜（例えばＳｉＯ₂膜やＳｉＮの２層膜）であれば良く、ポリイミド膜などであっても良い。
次に、ウェハー基板１をエッチング液に晒し、エッチングホール３１から導入されるエッチング液により犠牲層としての第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、および第４酸化膜１３ｆをリリースエッチングすることで、ＭＥＭＳ構造体３を形成する。 FIG. 2F: a protective film 17 is laminated, an opening region is provided so that the etching hole 31 is exposed, and patterning is performed by photolithography. The protective film 17 may be a general protective film (for example, a SiO ₂ film or a SiN two-layer film) in a semiconductor process, and may be a polyimide film.
Next, the wafer substrate 1 is exposed to an etching solution, and the second oxide film 15, the third oxide film 16, and the fourth oxide film 13f as sacrificial layers are release etched by the etching solution introduced from the etching hole 31. The MEMS structure 3 is formed.

図２（ｇ）：リリースエッチング終了後、洗浄した後に第２被覆層３２を積層し、保護膜１７に覆われていない部分が封止されるようにフォトリソグラフィーによりパターニングする。第２被覆層３２により、エッチングホール３１が封止され、犠牲層がリリースエッチング除去された空間は密閉状態に維持される。第２被覆層３２には、好適例としてアルミニウムを用いているがこれに限定するものではなく、その他の金属層などであっても良い。以上の工程により、ＭＥＭＳ振動子１００が製造される。 FIG. 2G: After the end of the release etching, the second coating layer 32 is stacked after cleaning and patterned by photolithography so that the portion not covered with the protective film 17 is sealed. The etching hole 31 is sealed by the second covering layer 32, and the space where the sacrificial layer is removed by release etching is maintained in a sealed state. As the second covering layer 32, aluminum is used as a preferred example, but the present invention is not limited to this, and other metal layers may be used. The MEMS vibrator 100 is manufactured through the above steps.

以上述べたように、本実施形態による振動子、振動子の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。図を参照してその効果について具体的に説明する。 As described above, according to the vibrator and the method of manufacturing the vibrator according to the present embodiment, the following effects can be obtained. The effect will be specifically described with reference to the drawings.

図３（ａ），（ｂ）は、ＭＥＭＳ構造体３に働く内部応力を説明する断面図であり、図３（ａ）は、従来技術におけるＭＥＭＳ振動子９９の場合を、図３（ｂ）は、実施形態１におけるＭＥＭＳ振動子１００の場合を示している。
ＭＥＭＳ振動子９９は、応力緩和層１１を備えていない。この点を除き、ＭＥＭＳ振動子９９は、ＭＥＭＳ振動子１００と同じである。 3A and 3B are cross-sectional views for explaining internal stress acting on the MEMS structure 3, and FIG. 3A shows the case of the MEMS vibrator 99 in the prior art, as shown in FIG. These show the case of the MEMS vibrator 100 in the first embodiment.
The MEMS vibrator 99 does not include the stress relaxation layer 11. Except for this point, the MEMS vibrator 99 is the same as the MEMS vibrator 100.

一般的に、基板に複数の薄膜を積層した場合、薄膜には内部応力が発生する。この内部応力は、圧縮応力か引っ張り応力のいずれかの応力であり、主として、熱膨張係数の差によって発生する熱応力と、成膜時にその物質が持っている特性によって発生する真応力との和として発生する。なお、圧縮応力とは、物体を圧縮したときに、広がろうとする応力であり、引っ張り応力とは、物体を引っ張ったときに縮もうとする応力である。 Generally, when a plurality of thin films are stacked on a substrate, internal stress is generated in the thin films. This internal stress is either a compressive stress or a tensile stress, and is mainly the sum of the thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient and the true stress generated by the properties of the material during film formation. Occurs as. The compression stress is a stress that tends to spread when the object is compressed, and the tensile stress is a stress that tries to shrink when the object is pulled.

本実施形態の場合、ＬＰＣＶＤで成膜した窒化膜１２（Ｓｉ₃Ｎ₄）の熱膨張係数は、１．６ｐｐｍ、真応力は０．９０ＧＰａ（引っ張り応力）であった。また、ＭＥＭＳ構造体３および応力緩和層１１を構成するポリシリコンの熱膨張係数は、２．８ｐｐｍ、真応力は−０．１６ＧＰａ（圧縮応力）であった。従って、窒化膜１２と、ＭＥＭＳ構造体３との間には、図３（ａ），（ｂ）に示す矢印のような真応力が作用している。また、高低温の温度ストレスをかけた場合には、熱膨張係数の違いによる熱応力が働く。
なお、矢印の大きさや数はイメージであり、応力の大きさを示すものではない。 In this embodiment, the thermal expansion coefficient of the nitride film 12 (Si ₃ N ₄ ) formed by LPCVD was 1.6 ppm, and the true stress was 0.90 GPa (tensile stress). Moreover, the thermal expansion coefficient of the polysilicon which comprises the MEMS structure 3 and the stress relaxation layer 11 was 2.8 ppm, and the true stress was -0.16 GPa (compressive stress). Therefore, a true stress such as an arrow shown in FIGS. 3A and 3B acts between the nitride film 12 and the MEMS structure 3. In addition, when high and low temperature stress is applied, thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient works.
In addition, the magnitude | size and number of an arrow are an image, and do not show the magnitude | size of a stress.

また、内部応力の大きさや各層の界面の状態によっては、温度ストレスにより残留応力が発生し、内部応力が熱履歴による温度ヒステリシスを示す場合がある。具体的に説明すると、例えば、室温において図３（ａ）に示す状態で内部応力が平衡するＭＥＭＳ振動子９９を高温環境下（例えば＋８５℃の環境）に放置し、再び室温に戻したときに、残留応力により、当初の内部応力と異なる内部応力で平衡する状態に移行している。また、この状態のＭＥＭＳ振動子９９を低温環境下（例えば−４５℃の環境）に放置し、再び室温に戻したときに、残留応力が解消され、当初の内部応力の平衡状態に戻っている。このように、いわゆる温度ヒステリシス特性を示す場合がある。 Further, depending on the magnitude of the internal stress and the state of the interface between the layers, residual stress may be generated due to temperature stress, and the internal stress may exhibit temperature hysteresis due to thermal history. More specifically, for example, when the MEMS vibrator 99 in which the internal stress is balanced in the state shown in FIG. 3A at room temperature is left in a high temperature environment (for example, an environment of + 85 ° C.) and returned to room temperature again. Due to the residual stress, the state shifts to an equilibrium state with an internal stress different from the initial internal stress. In addition, when the MEMS vibrator 99 in this state is left in a low temperature environment (for example, an environment of −45 ° C.) and returned to room temperature, the residual stress is eliminated and the original internal stress equilibrium state is restored. . As described above, so-called temperature hysteresis characteristics may be exhibited.

これらの内部応力の変動によって生ずる電極間の間隙（下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間隙）の変動や、可動電極（上部電極１４ｅ）のスティフネスの変動などにより、ＭＥＭＳ振動子９９の振動特性（振動周波数など）は変動し、熱履歴によって振動特性に温度ヒステリシスを示す場合があった。 The vibration characteristics of the MEMS vibrator 99 (due to fluctuations in the gap between the electrodes (gap between the lower electrode 13e and the upper electrode 14e) caused by fluctuations in these internal stresses, fluctuations in the stiffness of the movable electrode (upper electrode 14e), etc. (Vibration frequency, etc.) fluctuated, and thermal hysteresis sometimes showed temperature hysteresis in vibration characteristics.

これに対し、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ振動子１００は、ＭＥＭＳ振動子１００を構成するＭＥＭＳ構造体３が設けられる絶縁層（窒化膜１２）の下層に応力緩和層１１を備えている。また、応力緩和層１１は、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と同一の組成を有する材料（ポリシリコン層）で構成されている。そのため、図３（ｂ）に示すように、窒化膜１２は、内部応力として引っ張り応力を有するため、ＭＥＭＳ構造体３に対しては、圧縮する方向（平面視したときに面積を狭くする方向）の応力を有しているのに対し、応力緩和層１１は、内部応力として圧縮応力を有するため、窒化膜１２に対して引っ張る方向（面積を広げる方向）の応力を有している。つまり、応力緩和層１１の真応力は、窒化膜１２とＭＥＭＳ構造体３との真応力の差異を緩和する方向で働く。 On the other hand, according to this embodiment, the MEMS vibrator 100 includes the stress relaxation layer 11 below the insulating layer (nitride film 12) on which the MEMS structure 3 constituting the MEMS vibrator 100 is provided. The stress relaxation layer 11 is made of a material (polysilicon layer) having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure 3. Therefore, as shown in FIG. 3B, since the nitride film 12 has a tensile stress as an internal stress, it compresses the MEMS structure 3 (a direction in which the area is narrowed when viewed in plan). On the other hand, since the stress relaxation layer 11 has a compressive stress as an internal stress, the stress relaxation layer 11 has a stress in the pulling direction (in the direction of expanding the area) with respect to the nitride film 12. That is, the true stress of the stress relaxation layer 11 works in the direction of relaxing the difference in true stress between the nitride film 12 and the MEMS structure 3.

また、窒化膜１２の下層に、ＭＥＭＳ構造体３の熱膨張係数と同じ熱膨張係数の応力緩和層１１を備える構成となるため、つまり、ＭＥＭＳ構造体３と同方向の熱応力を持つ応力緩和層１１とで窒化膜１２を挟むサンドイッチ構造となるため、窒化膜１２からＭＥＭＳ構造体に伝えられる熱応力を緩和することができる。それらの結果、窒化膜１２とＭＥＭＳ構造体３との界面に働く内部応力が軽減される。つまり、窒化膜１２がＭＥＭＳ構造体３に対して与える内部応力の影響を、窒化膜１２の下層に位置する応力緩和層１１によって緩和することができる。また、さらに、応力緩和層１１を備えることにより、応力緩和層１１より下層から窒化膜１２を介しＭＥＭＳ構造体３に伝えられる内部応力を遮断したり緩和したりすることができる。 Further, since the stress relaxation layer 11 having the same thermal expansion coefficient as that of the MEMS structure 3 is provided in the lower layer of the nitride film 12, that is, stress relaxation having thermal stress in the same direction as the MEMS structure 3. The sandwich structure in which the nitride film 12 is sandwiched between the layer 11 and the thermal stress transmitted from the nitride film 12 to the MEMS structure can be relaxed. As a result, internal stress acting on the interface between the nitride film 12 and the MEMS structure 3 is reduced. That is, the influence of the internal stress that the nitride film 12 exerts on the MEMS structure 3 can be relaxed by the stress relaxation layer 11 that is positioned below the nitride film 12. Further, by providing the stress relaxation layer 11, internal stress transmitted from the lower layer than the stress relaxation layer 11 to the MEMS structure 3 via the nitride film 12 can be blocked or relaxed.

以上により、本実施形態によれば、窒化膜１２がＭＥＭＳ構造体３に対して与える内部応力の影響を緩和することにより、温度ストレスによる内部応力の変動（温度ヒステリシス）を低減することが可能となり、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができる。その結果、良好な特性を備える振動子を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the internal stress variation (temperature hysteresis) due to the temperature stress by relaxing the influence of the internal stress that the nitride film 12 gives to the MEMS structure 3. Further, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress. As a result, a vibrator having good characteristics can be obtained.

［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動子としての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。 [Electronics]
Next, an electronic apparatus to which the MEMS vibrator 100 as a vibrator according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 4 (a), 4 (b), and 5. FIG.

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。 FIG. 4A is a perspective view showing an outline of the configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including an electronic component according to an embodiment of the present invention. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 1000. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a MEMS vibrator 100 as an electronic component that functions as a filter, a resonator, a reference clock, and the like.

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。 FIG. 4B is a perspective view schematically showing a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the electronic component according to the embodiment of the present invention. In this figure, a cellular phone 1200 is provided with a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204 and a mouthpiece 1206, and a display unit 1000 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates a MEMS vibrator 100 as an electronic component (timing device) that functions as a filter, a resonator, an angular velocity sensor, or the like.

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。 FIG. 5 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the electronic component according to the embodiment of the present invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown. The digital still camera 1300 generates an imaging signal (image signal) by photoelectrically converting an optical image of a subject using an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device).
A display unit 1000 is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to display based on an image pickup signal from the CCD. The display unit 1000 displays an object as an electronic image. Functions as a viewfinder. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 1000 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital still camera 1300 includes a MEMS vibrator 100 as an electronic component that functions as a filter, a resonator, an angular velocity sensor, or the like.

上述したように、電子機器として、温度特性など、より特性の変動が抑制されたＭＥＭＳ振動子１００が活用されることにより、より高性能な電子機器を提供することができる。 As described above, a high-performance electronic device can be provided by utilizing the MEMS vibrator 100 in which fluctuations in characteristics such as temperature characteristics are further suppressed as the electronic device.

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。 Note that the MEMS vibrator 100 as an electronic component according to an embodiment of the present invention includes a personal computer (mobile personal computer) shown in FIG. 4A, a mobile phone shown in FIG. 4B, and a digital still camera shown in FIG. In addition, for example, an ink jet discharge device (for example, an ink jet printer), a laptop personal computer, a television, a video camera, a car navigation device, a pager, an electronic notebook (including a communication function), an electronic dictionary, a calculator, an electronic Game equipment, workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment (eg electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detection Machines, various measuring instruments, instruments (eg, vehicles, aircraft, ships Vessels such) can be applied to electronic devices such as flight simulators.

［移動体］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００を適用した移動体について、図６に基づき説明する。
図６は、ＭＥＭＳ振動子１００を備える移動体としての自動車１４００を概略的に示す斜視図である。自動車１４００には本発明に係るＭＥＭＳ振動子１００を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１４００には、タイヤ１４０１を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット１４０２が搭載されている。また、他の例としては、ＭＥＭＳ振動子１００は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
移動体として、特性の変動がより抑制された良好なＭＥＭＳ振動子１００が活用されることにより、より高性能な移動体を提供することができる。 [Moving object]
Next, a moving body to which the MEMS vibrator 100 as a vibrator according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing an automobile 1400 as a moving body including the MEMS vibrator 100. The automobile 1400 is equipped with a gyro sensor including the MEMS vibrator 100 according to the present invention. For example, as shown in the figure, an automobile 1400 as a moving body is equipped with an electronic control unit 1402 incorporating the gyro sensor for controlling the tire 1401. As another example, the MEMS vibrator 100 includes a keyless entry, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an anti-lock brake system (ABS), an air bag, a tire pressure monitoring system (TPMS: Tire Pressure Monitoring). System), engine control, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, vehicle body attitude control systems, and other electronic control units (ECUs).
By utilizing a good MEMS vibrator 100 in which fluctuations in characteristics are further suppressed as the moving body, it is possible to provide a higher performance moving body.

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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below. Here, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（変形例１）
実施形態１では、応力緩和層１１は、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と同一の組成を有する材料（ポリシリコン層）で構成しているとして説明したが、この構成に限定するものではない。つまり、必ずしも応力緩和層１１は、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と同一の組成を有する材料である必要は無く、材料が異なっても、熱膨張係数が近似する材料であれば同様の効果を得ることができる。具体的には、応力緩和層１１を構成する材料の熱膨張係数をα１とし、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料の熱膨張係数をα２としたときに、０．５≦α１／α２≦２．０の範囲で近似した材料であっても良い。ＭＥＭＳ構造体３がポリシリコンの場合には、応力緩和層１１を構成する材料として、例えば、アモルファスシリコン、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ膜）などであっても良い。なお、応力緩和層１１を構成する材料は、ＭＥＭＳ構造体３を構成する材料と真応力の方向（圧縮応力か引っ張り応力かの方向）が同じ方向であることが好ましい。 (Modification 1)
In the first embodiment, the stress relaxation layer 11 is described as being made of a material (polysilicon layer) having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure 3, but is not limited to this configuration. That is, the stress relaxation layer 11 does not necessarily need to be a material having the same composition as the material constituting the MEMS structure 3, and the same effect can be obtained as long as the material has a similar thermal expansion coefficient even if the materials are different. Can be obtained. Specifically, when the thermal expansion coefficient of the material constituting the stress relaxation layer 11 is α1, and the thermal expansion coefficient of the material constituting the MEMS structure 3 is α2, 0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2. A material approximated in the range of 0 may be used. When the MEMS structure 3 is polysilicon, the material constituting the stress relaxation layer 11 may be, for example, amorphous silicon, a silicon oxynitride film (SiOxNy film), or the like. In addition, it is preferable that the material which comprises the stress relaxation layer 11 is the same direction as the material which comprises the MEMS structure 3, and the direction of a true stress (direction of a compressive stress or a tensile stress).

本変形例によれば、窒化膜１２の下層に、ＭＥＭＳ構造体３の熱膨張係数と０．５≦α１／α２≦２．０の範囲で近似した熱膨張係数の応力緩和層１１を備えるため、応力緩和層１１より下層から窒化膜１２を介しＭＥＭＳ構造体３に伝えられる熱応力を緩和することができる。また、ＭＥＭＳ構造体３が設けられる窒化膜１２を、熱膨張係数の近似した応力緩和層１１と挟むサンドイッチ構造とすることで、窒化膜１２からＭＥＭＳ構造体３に伝えられる熱応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this modification, the stress relaxation layer 11 having a thermal expansion coefficient approximate to the thermal expansion coefficient of the MEMS structure 3 in the range of 0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0 is provided below the nitride film 12. The thermal stress transmitted from the lower layer than the stress relaxation layer 11 to the MEMS structure 3 via the nitride film 12 can be relaxed. Moreover, the thermal stress transmitted from the nitride film 12 to the MEMS structure 3 can be reduced by adopting a sandwich structure in which the nitride film 12 provided with the MEMS structure 3 is sandwiched between the stress relaxation layer 11 having an approximate thermal expansion coefficient. Can do. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

（変形例２）
実施形態１では、図３（ｂ）に示すように、窒化膜１２は、ＭＥＭＳ構造体３に対しては、圧縮する方向の応力を有しているのに対し、応力緩和層１１は、窒化膜１２に対して引っ張る方向の応力を有しているとして説明したが、このような応力方向となる構成に限定するものではない。 (Modification 2)
In the first embodiment, as shown in FIG. 3B, the nitride film 12 has a compressive stress with respect to the MEMS structure 3, whereas the stress relaxation layer 11 is nitrided. Although it has been described that the film 12 has a stress in a pulling direction, the structure is not limited to such a stress direction.

図７は、本変形例に係るＭＥＭＳ振動子１０１における内部応力を説明する断面図である。
ＭＥＭＳ振動子１０１は、応力緩和層１１ａ、絶縁層１２ａ、下部電極１３ｅａと上部電極１４ｅａなどから構成されるＭＥＭＳ構造体３ａなどを含み構成されている。これら以外は、ＭＥＭＳ振動子１００と同様である。
ＭＥＭＳ振動子１０１において、絶縁層１２ａは、ＭＥＭＳ構造体３ａに対して引っ張る方向の応力を有し、応力緩和層１１ａは、絶縁層１２ａに対し圧縮する方向の応力を有いている。つまり、図７に示す構成において、絶縁層１２ａは、真応力として圧縮応力を有する材料、応力緩和層１１ａは、真応力として引っ張り応力を有する材料で構成している。 FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the internal stress in the MEMS vibrator 101 according to this modification.
The MEMS vibrator 101 includes a MEMS structure 3a including a stress relaxation layer 11a, an insulating layer 12a, a lower electrode 13ea, an upper electrode 14ea, and the like. The rest is the same as the MEMS vibrator 100.
In the MEMS vibrator 101, the insulating layer 12a has a stress in a pulling direction with respect to the MEMS structure 3a, and the stress relaxation layer 11a has a stress in a compressing direction with respect to the insulating layer 12a. That is, in the configuration shown in FIG. 7, the insulating layer 12a is made of a material having a compressive stress as a true stress, and the stress relaxation layer 11a is made of a material having a tensile stress as a true stress.

本変形例によれば、応力緩和層１１ａは、絶縁層１２ａの下層から、絶縁層１２ａがＭＥＭＳ構造体３ａに対し作用させている圧縮応力を相殺し緩和する方向の応力を与えている。その結果、絶縁層１２ａからＭＥＭＳ構造体３ａに伝えられる内部応力を緩和することができる。その結果、内部応力の変動に起因する振動特性の変動を抑制することができ、良好な振動子を得ることができる。 According to this modification, the stress relaxation layer 11a applies stress from the lower layer of the insulating layer 12a in a direction that cancels and relaxes the compressive stress that the insulating layer 12a acts on the MEMS structure 3a. As a result, internal stress transmitted from the insulating layer 12a to the MEMS structure 3a can be relaxed. As a result, it is possible to suppress fluctuations in vibration characteristics due to fluctuations in internal stress and obtain a good vibrator.

１…ウェハー基板、２…空洞部、３…ＭＥＭＳ構造体、１０…第１酸化膜、１１…応力緩和層、１２…窒化膜、１３…第１導電体層、１３ｅ…下部電極、１３ｆ…第４酸化膜、１３ｇ…空隙部、１４…第２導電体層、１４ｅ…上部電極、１５…第２酸化膜、１６…第３酸化膜、１７…保護膜、２０…側壁部、２１…配線材層、２１ａ…第１配線材層、２１ｂ…第２配線材層、３０…第１被覆層、３１…エッチングホール、３２…第２被覆層、１００…ＭＥＭＳ振動子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer substrate, 2 ... Cavity, 3 ... MEMS structure, 10 ... 1st oxide film, 11 ... Stress relaxation layer, 12 ... Nitride film, 13 ... 1st conductor layer, 13e ... Lower electrode, 13f ... 1st 4 oxide film, 13 g: gap portion, 14: second conductor layer, 14 e: upper electrode, 15: second oxide film, 16: third oxide film, 17: protective film, 20: side wall portion, 21: wiring material Layer, 21a ... first wiring material layer, 21b ... second wiring material layer, 30 ... first coating layer, 31 ... etching hole, 32 ... second coating layer, 100 ... MEMS vibrator.

Claims

A stress relaxation layer laminated on the main surface of the substrate;
An insulating layer laminated on the stress relaxation layer;
And a MEMS structure provided on a surface of the insulating layer.

The thermal expansion coefficient of the material constituting the stress relaxation layer is α1,
When the coefficient of thermal expansion of the material constituting the MEMS structure is α2,
0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0
The vibrator according to claim 1, wherein:

The vibrator according to claim 1, wherein the stress relaxation layer is made of a material having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure.

The insulating layer has a compressive stress on the MEMS structure;
The vibrator according to claim 1, wherein the stress relaxation layer has a stress in a pulling direction with respect to the insulating layer.

The insulating layer has a stress in a pulling direction with respect to the MEMS structure;
The vibrator according to claim 1, wherein the stress relaxation layer has a stress in a compressing direction with respect to the insulating layer.

The MEMS structure includes a lower electrode stacked on a main surface of the substrate,
6. The electrostatic vibrator comprising: an upper electrode having a region overlapping with the lower electrode when the substrate is viewed in plan. The vibrator described.

Laminating a stress relaxation layer on the main surface of the substrate;
Laminating an insulating layer on the stress relaxation layer;
Laminating a MEMS constituent layer on the insulating layer;
Processing the MEMS constituent layer to form a MEMS structure,
The material constituting the stress relaxation layer and the material constituting the MEMS structure are:
The thermal expansion coefficient of the material constituting the stress relaxation layer is α1,
When the coefficient of thermal expansion of the material constituting the MEMS structure is α2,
0.5 ≦ α1 / α2 ≦ 2.0
A method for manufacturing a vibrator characterized by satisfying the relationship:

The method for manufacturing the vibrator according to claim 7, wherein the material constituting the stress relaxation layer is made of a material having the same composition as that of the material constituting the MEMS structure.

An electronic apparatus comprising the vibrator according to any one of claims 1 to 6.

A moving body comprising the vibrator according to any one of claims 1 to 6.