JP2014170996A - Ｍｅｍｓ振動子、ｍｅｍｓ振動子の製造方法、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動周波数の変動を抑制したＭＥＭＳ振動子を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１は、絶縁部１２と、絶縁部の主面に設けられた第１の電極２２、及び機能部４０と、第１の電極に対し間隙を介して主面１２ａ側に設けられた第２の電極２４と、を備え、第２の電極は、基部３１と、基部から主面と直交する第１の方向に延設された固定部３６と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延設された第１の腕部３２と、第１の腕部と並んで基部から第２の方向に延設された第２の腕部３４とを有し、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に設けられるとともに、第２の電極は、固定部が機能部と接続されている。
【選択図】図１
【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１は、絶縁部１２と、絶縁部の主面に設けられた第１の電極２２、及び機能部４０と、第１の電極に対し間隙を介して主面１２ａ側に設けられた第２の電極２４と、を備え、第２の電極は、基部３１と、基部から主面と直交する第１の方向に延設された固定部３６と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延設された第１の腕部３２と、第１の腕部と並んで基部から第２の方向に延設された第２の腕部３４とを有し、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に設けられるとともに、第２の電極は、固定部が機能部と接続されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＭＥＭＳ振動子、ＭＥＭＳ振動子の製造方法、電子機器、及び移動体に関する。
一般に、半導体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、加速度センサー、モーター等）が知られている。この中で、ＭＥＭＳ振動子は、水晶や誘電体を使用した振動子・共振子と比較して、振動子の駆動回路や振動の変化を増幅する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ことから、その用途が広がっている。
従来のＭＥＭＳ振動子の代表例としては、基板の厚さ方向に振動する梁型振動子が知られている。梁型振動子は、基板上に設けられた下部電極（固定電極）と、この下部電極に対して間隙を介して設けられた上部電極（可動電極）等からなる振動子である。梁型振動子としては、可動電極の支持の方法によって、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）等が知られている。
片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子は、振動する可動電極の片側が開放されており、このことによって基板からの熱応力などの影響を受けにくい構造となっている。また、こうした片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子の中でも、可動電極の先端部分が互い違いに振動するような構造のＭＥＭＳ振動子では可動電極の振動が基板部分へも影響するいわゆる振動漏れを少なくした構造になっており、振動の効率を高めることができる。特許文献１には、下部電極の端部を台形状とすることにより振動特性を改善する構造の片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子が開示されている。
しかしながら、基板と可動電極との線膨張係数が異なり、温度変化によって可動電極と、可動電極が固定される基板と、の接続部分に生じる応力によって、可動電極の振動周波数変動が生じる虞があった。
本発明は、上述した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、以下の形態、又は適用例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ＭＥＭＳ振動子は、絶縁部と、絶縁部の主面に設けられた第１の電極、及び機能部と、第１の電極に対し間隙を介して主面側に設けられた第２の電極と、を備え、第２の電極は、基部と、基部から主面と直交する第１の方向に延設された固定部と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延設された第１の腕部と、第１の腕部と並んで基部から第２の方向に延設された第２の腕部とを有し、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に設けられるとともに、第２の電極は、固定部が機能部と接続されていること、を特徴とする。
本適用例に係るＭＥＭＳ振動子は、絶縁部と、絶縁部の主面に設けられた第１の電極、及び機能部と、第１の電極に対し間隙を介して主面側に設けられた第２の電極と、を備え、第２の電極は、基部と、基部から主面と直交する第１の方向に延設された固定部と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延設された第１の腕部と、第１の腕部と並んで基部から第２の方向に延設された第２の腕部とを有し、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に設けられるとともに、第２の電極は、固定部が機能部と接続されていること、を特徴とする。
この様なＭＥＭＳ振動子によれば、第２の電極は、その基部から延設される固定部が機能部と接続され、当該機能部を介して絶縁部に接続されているため、絶縁部と、第２の電極と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部で緩和することができる。これによって、応力による第２の電極の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制することができる。
従って、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
従って、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
［適用例２］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の固定部は、第２の方向と交差する第３の方向における基部の幅の中心を通り、第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に基部から第１の方向に複数延設されていること、が好ましい。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の固定部は、第２の方向と交差する第３の方向における基部の幅の中心を通り、第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に基部から第１の方向に複数延設されていること、が好ましい。
この様なＭＥＭＳ振動子によれば、基部の幅の中心を通り第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に基部から第１の方向に複数の固定部が延設され、その固定部が機能部と接続されている。これによって、絶縁部と、第２の電極と、の線膨張係数の相違から生じる応力は、単一の固定部によって第２の電極と、機能部と、が接続される場合と比べて、複数の固定部で接続されることで、さらに緩和することができる。
［適用例３］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の第２の電極と機能部とは、同じ部材で形成されていることを特徴とする。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の第２の電極と機能部とは、同じ部材で形成されていることを特徴とする。
この様なＭＥＭＳ振動子によれば、第２の電極と、機能部と、が同じ材料で形成されていることで、第２の電極及び機能部の線膨張係数が略等しくなることから、応力による第２の電極の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制することができる。
［適用例４］
本適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、絶縁部を形成する工程と、絶縁部の主面に第１の電極を形成する工程、及び機能部を形成する工程と、主面側に第１の電極に対し間隙を介して、基部と、基部から主面と直交する第１の方向に延伸する固定部と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延伸する第１の腕部及び第２の腕部と、を含む第２の電極を形成する工程と、を含み、第１の電極、及び第２の電極を形成する工程は、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に、第１の電極及び第２の電極を形成するとともに、機能部と固定部とを接続する工程と、を含むことを特徴とする。
本適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、絶縁部を形成する工程と、絶縁部の主面に第１の電極を形成する工程、及び機能部を形成する工程と、主面側に第１の電極に対し間隙を介して、基部と、基部から主面と直交する第１の方向に延伸する固定部と、基部から第１の方向と直交する第２の方向に延伸する第１の腕部及び第２の腕部と、を含む第２の電極を形成する工程と、を含み、第１の電極、及び第２の電極を形成する工程は、第１の電極及び第２の電極を平面視した場合に、第１の電極は、第１の腕部及び第２の腕部の一部と重なる様に、第１の電極及び第２の電極を形成するとともに、機能部と固定部とを接続する工程と、を含むことを特徴とする。
この様なＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、絶縁部上に機能部を形成する工程を含み、第２の電極の基部から第１の方向に延伸する固定部を当該機能部に接続することができる。
これによって、第２の電極は、機能部と接続され、絶縁部上に設けることができるため、絶縁部と、第２の電極と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部で緩和することができる。これによって、応力による第２の電極の振動周波数の変動やヒステリシス等を抑制することができる。従って、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
これによって、第２の電極は、機能部と接続され、絶縁部上に設けることができるため、絶縁部と、第２の電極と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部で緩和することができる。これによって、応力による第２の電極の振動周波数の変動やヒステリシス等を抑制することができる。従って、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
［適用例５］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の固定部を形成する工程は、第２の方向と交差する第３の方向における基部の幅の中心を通り、第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に基部から第１の方向に複数の固定部を形成することが好ましい。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の固定部を形成する工程は、第２の方向と交差する第３の方向における基部の幅の中心を通り、第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に基部から第１の方向に複数の固定部を形成することが好ましい。
この様なＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、第２の電極部を機能部に接続する複数の固定部を形成することができる。これによって、絶縁部と、第２の電極と、の線膨張係数の相違から生じる応力は、単一の固定部によって第２の電極と、機能部と、が接続される場合と比べて、複数の固定部で接続されることで、さらに緩和することができるＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
［適用例６］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の第２の電極を形成する工程は、形成する第２の電極に不純物を含ませる工程を含むことが好ましい。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の第２の電極を形成する工程は、形成する第２の電極に不純物を含ませる工程を含むことが好ましい。
この様なＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、形成する第２の電極に不純物を含ませることができる。これにより、第２の電極の導電率を高め、第２の電極と、機能部と、の接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
［適用例７］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、第２の電極と、機能部と、に跨がって不純物を分布させる工程を含むことが好ましい。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、第２の電極と、機能部と、に跨がって不純物を分布させる工程を含むことが好ましい。
この様なＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、互いに接続される第２の電極と、機能部と、に跨がる様に不純物を分布させることができる。これによって、第２の電極と、機能部と、が接続される部分の導電率を高め、第２の電極と機能部との接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
［適用例８］
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、少なくとも第２の電極と、機能部と、が接続される部分をシリサイド化する工程を含むことが好ましい。
上記適用例に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、少なくとも第２の電極と、機能部と、が接続される部分をシリサイド化する工程を含むことが好ましい。
この様なＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、第２の電極と、機能部と、が接続される部分をシリサイド化することができる。これによって、シリサイド化された第２の電極と機能部との導電率を高め、第２の電極と機能部との接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
［適用例９］
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載していることを特徴とする。
本適用例に係る電子機器は、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載していることを特徴とする。
この様な電子機器は、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載することで、周波数変動が抑制された信頼度の高い精度の電子機器を得ることができる。
［適用例１０］
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載していることを特徴とする。
本適用例に係る移動体は、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載していることを特徴とする。
この様な移動体によれば、上述したいずれかのＭＥＭＳ振動子を搭載することで、周波数変動が抑制された信頼度の高い移動体を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
（第１実施形態）
第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図１から図５を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の概略を模式的に示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’のそれぞれで示す部分のＭＥＭＳ振動子の断面を模式的に示す断面図である。図３は、ＭＥＭＳ振動子の動作を説明する斜視図である。図４及び図５は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分のＭＥＭＳ振動子の断面を模式的に示し、その製造工程を説明する模式図である。
また、図１から図５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は基板と各電極が積層される厚み方向を示す軸である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図１から図５を用いて説明する。
図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の概略を模式的に示す平面図である。図２は、図１中の線分Ａ−Ａ’、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’のそれぞれで示す部分のＭＥＭＳ振動子の断面を模式的に示す断面図である。図３は、ＭＥＭＳ振動子の動作を説明する斜視図である。図４及び図５は、図１中の線分Ａ−Ａ’で示す部分のＭＥＭＳ振動子の断面を模式的に示し、その製造工程を説明する模式図である。
また、図１から図５では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は基板と各電極が積層される厚み方向を示す軸である。
（ＭＥＭＳ振動子１の構造）
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１は、図１及び図２に示す様に、基板１０と、第１の可動電極としての下部電極２０と、第２の電極としての上部電極３０と、機能部４０と、を備える。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１は、図１及び図２に示す様に、基板１０と、第１の可動電極としての下部電極２０と、第２の電極としての上部電極３０と、機能部４０と、を備える。
基板１０は、後述する下部電極２０や上部電極３０等が設けられる主面１０ａを有する。基板１０は、その材料として、例えば、シリコン基板やガラス基板等を用いることができる。本実施形態のＭＥＭＳ振動子１は、基板１０としてシリコン基板を用いている。
以降の説明において主面１０ａ側と称する場合は、絶縁部１２が設けられる方向として説明する。
以降の説明において主面１０ａ側と称する場合は、絶縁部１２が設けられる方向として説明する。
基板１０の主面１０ａと直交する第１の方向（Ｚ軸方向）には、絶縁部１２が積層して設けられている。
本実施形態の絶縁部１２は、例えば、主面１０ａ側から順に第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、で構成されている。第１絶縁部１２１は、その材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等を用いることができる。また、第２絶縁部１２２は、その材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いることができる。絶縁部１２の構成及び材料は、特に限定されることなく、後述する上部電極３０等を形成する際のエッチングから基板１０を保護することと、基板１０と、後述する下部電極２０等と、の間の絶縁性能を備えれば適宜変更しても良い。また、以降の説明において主面１２ａ側と称する場合は、絶縁部１２の第２絶縁部１２２が設けられている方向として説明する。
本実施形態の絶縁部１２は、例えば、主面１０ａ側から順に第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、で構成されている。第１絶縁部１２１は、その材料として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）等を用いることができる。また、第２絶縁部１２２は、その材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）等を用いることができる。絶縁部１２の構成及び材料は、特に限定されることなく、後述する上部電極３０等を形成する際のエッチングから基板１０を保護することと、基板１０と、後述する下部電極２０等と、の間の絶縁性能を備えれば適宜変更しても良い。また、以降の説明において主面１２ａ側と称する場合は、絶縁部１２の第２絶縁部１２２が設けられている方向として説明する。
主面１２ａ側の絶縁部１２上には、下部電極２０と、機能部４０と、が設けられている。また、下部電極２０に対して間隙５０を介して上部電極３０が設けられている。また、機能部４０に上部電極３０が接続して設けられている。
上部電極３０は、基部３１と、第１の方向と交差する第２の方向（−Ｙ軸方向）に基部３１から延設する第１腕部３２と、当該第１腕部３２の延伸する第２の方向と交差する第３の方向（Ｘ軸方向）、かつ第１腕部３２の両側に隙間３３を介して並んで第２の方向に基部３１から延設する第２腕部３４と、を備えている。
また、上部電極３０を後述する機能部４０に接続するための固定部３６が基部３１から第１の方向に延設されている。固定部３６は、上部電極３０及び機能部４０をＺ軸方向から平面視した場合に、機能部４０と重なる様に設けられている。
また、上部電極３０を後述する機能部４０に接続するための固定部３６が基部３１から第１の方向に延設されている。固定部３６は、上部電極３０及び機能部４０をＺ軸方向から平面視した場合に、機能部４０と重なる様に設けられている。
上部電極３０を形成する材料として、ポリシリコン等を用いることができる。ポリシリコンは一般的に導電性を有するため、上部電極３０は、電極膜等を設けることなく電極としての機能を得ることができる。また、上部電極３０は、基部３１から延設される第１腕部３２、及び第２腕部３４を、例えば、フォトリソグラフィー法によって容易に形成することができる。なお、ＭＥＭＳ振動子１の製造方法については、詳細に後述する。
下部電極２０は、第１電極２２と、第２電極２４と、を備える。
図１に示す様に下部電極２０、及び上部電極３０を平面視した場合に、下部電極２０は、第１電極２２と、上部電極３０の第１腕部３２と、の少なくとも一部が重なる様に絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。また、下部電極２０は、第２電極２４と、上部電極３０の第２腕部３４と、の少なくとも一部が重なる様に絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。
なお、下部電極２０及び上部電極３０を平面視した場合に、第２電極２４と第１腕部３２、及び第１電極２２と第２腕部３４が相互に重ならない様に、下部電極２０が絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。また、第１電極２２と、第２電極２４と、は電気的に絶縁されている。
図１に示す様に下部電極２０、及び上部電極３０を平面視した場合に、下部電極２０は、第１電極２２と、上部電極３０の第１腕部３２と、の少なくとも一部が重なる様に絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。また、下部電極２０は、第２電極２４と、上部電極３０の第２腕部３４と、の少なくとも一部が重なる様に絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。
なお、下部電極２０及び上部電極３０を平面視した場合に、第２電極２４と第１腕部３２、及び第１電極２２と第２腕部３４が相互に重ならない様に、下部電極２０が絶縁部１２上（主面１２ａ側）に設けられている。また、第１電極２２と、第２電極２４と、は電気的に絶縁されている。
下部電極２０は、その材料として、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、または、これらを含む合金を用いることができる。例えば、本実施形態の下部電極２０は、金（Ａｕ）を材料とし、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって設けられている。
機能部４０は、機能部４０及び上部電極３０をＺ軸方向から平面視した場合に、上部電極３０の基部３１と重なる様に主面１２ａ側の絶縁部１２上に設けられている。また、機能部４０には、前述した上部電極３０を支持するための固定部３６が接続されている。
なお、機能部４０には、上部電極３０を駆動させる電気信号と、駆動によって得られる電気信号と、を伝達する配線（図示省略）が接続されている。
なお、機能部４０には、上部電極３０を駆動させる電気信号と、駆動によって得られる電気信号と、を伝達する配線（図示省略）が接続されている。
機能部４０は、その材料として、例えば、上部電極３０と同様にポリシリコン等を用いることができる。機能部４０を形成する材料は、特に限定されないが線膨張係数が小さい材料が好ましい。線膨張係数の小さい材料を用いることで、絶縁部１２と、上部電極３０とを接続する固定部３６に集中する応力を抑制することができる。
また、上部電極３０と、機能部４０と、は同じ材料であるポリシリコンを用いることで、絶縁部１２、機能部４０、及び上部電極３０の間で異種材料の接続箇所を抑制することができる。よって、上部電極３０と、機能部４０と、は同じ材料を用いることで線膨張係数の異なる材料が接続されることで生じる応力を抑制することができる。
また、上部電極３０と、機能部４０と、は同じ材料であるポリシリコンを用いることで、絶縁部１２、機能部４０、及び上部電極３０の間で異種材料の接続箇所を抑制することができる。よって、上部電極３０と、機能部４０と、は同じ材料を用いることで線膨張係数の異なる材料が接続されることで生じる応力を抑制することができる。
（ＭＥＭＳ振動子１の動作）
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１は、図示を省略する回路部で生成された駆動信号を、下部電極２０と、機能部４０に接続されている固定部３６を介して上部電極３０と、に供給（伝達）することができる。また、上部電極３０が振動することによって得られた電気信号を、下部電極２０と、機能部４０に接続されている固定部３６を介して上部電極３０と、から取り出すことができる。
また、下部電極２０及び上部電極３０に駆動信号を供給することによって、第１腕部３２と、第２腕部３４と、を互い違いに上下振動させることができる。具体的には、上部電極３０の第１腕部３２と、下部電極２０の第１電極２２と、の間に電圧が印加される。また、上部電極３０の第２腕部３４と、下部電極２０の第２電極２４と、の間に電圧を印加される。それぞれの電極間に逆位相の電圧を印加することで、第１腕部３２に生じる電界の方向と、第２腕部３４に生じる電界の方向と、が逆向きとなる。
従って、図３に矢印で示す様に，第１腕部３２の振動方向と、第２腕部３４の振動方向とは逆向きに（逆方向と）なり、駆動信号の印加によって生じた電界により、第１腕部３２と、第２腕部３４と、が互い違いに上下運動を行う。この様に、３腕構造とすることにより、例えば、図３に示すＺ軸方向である上下運動を用いる振動モードにおいてもＱ値を高めることが可能となる。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１は、図示を省略する回路部で生成された駆動信号を、下部電極２０と、機能部４０に接続されている固定部３６を介して上部電極３０と、に供給（伝達）することができる。また、上部電極３０が振動することによって得られた電気信号を、下部電極２０と、機能部４０に接続されている固定部３６を介して上部電極３０と、から取り出すことができる。
また、下部電極２０及び上部電極３０に駆動信号を供給することによって、第１腕部３２と、第２腕部３４と、を互い違いに上下振動させることができる。具体的には、上部電極３０の第１腕部３２と、下部電極２０の第１電極２２と、の間に電圧が印加される。また、上部電極３０の第２腕部３４と、下部電極２０の第２電極２４と、の間に電圧を印加される。それぞれの電極間に逆位相の電圧を印加することで、第１腕部３２に生じる電界の方向と、第２腕部３４に生じる電界の方向と、が逆向きとなる。
従って、図３に矢印で示す様に，第１腕部３２の振動方向と、第２腕部３４の振動方向とは逆向きに（逆方向と）なり、駆動信号の印加によって生じた電界により、第１腕部３２と、第２腕部３４と、が互い違いに上下運動を行う。この様に、３腕構造とすることにより、例えば、図３に示すＺ軸方向である上下運動を用いる振動モードにおいてもＱ値を高めることが可能となる。
（ＭＥＭＳ振動子１の製造方法）
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１を製造する工程は、絶縁部１２や下部電極２０や上部電極３０が形成される主面１０ａを有する基板１０を準備する工程を含む。また、ＭＥＭＳ振動子１を製造する工程は、基板１０の主面１０ａ上に絶縁部１２を形成する工程と、絶縁部１２の主面１２ａ上に下部電極２０を形成する工程と、下部電極２０に対して間隙５０を介した上部電極３０を形成する工程と、を含む。さらに、ＭＥＭＳ振動子１を形成する工程は、機能部４０を形成する工程と、機能部４０と、上部電極３０の基部３１と、を接続する工程と、を含む。
以下、図４及び図５を用いて、工程順にＭＥＭＳ振動子１の製造方法について説明をする。なお、図４及び図５に示す各図は、図１に示す線分Ａ−Ａ’の断面における状態を示している。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１を製造する工程は、絶縁部１２や下部電極２０や上部電極３０が形成される主面１０ａを有する基板１０を準備する工程を含む。また、ＭＥＭＳ振動子１を製造する工程は、基板１０の主面１０ａ上に絶縁部１２を形成する工程と、絶縁部１２の主面１２ａ上に下部電極２０を形成する工程と、下部電極２０に対して間隙５０を介した上部電極３０を形成する工程と、を含む。さらに、ＭＥＭＳ振動子１を形成する工程は、機能部４０を形成する工程と、機能部４０と、上部電極３０の基部３１と、を接続する工程と、を含む。
以下、図４及び図５を用いて、工程順にＭＥＭＳ振動子１の製造方法について説明をする。なお、図４及び図５に示す各図は、図１に示す線分Ａ−Ａ’の断面における状態を示している。
図４（ａ）は、ＭＥＭＳ振動子１を形成する基板１０が準備された状態を示している。
基板１０を準備する工程は、後述する各工程で絶縁部１２、下部電極２０、上部電極３０等が形成される基板１０を準備する工程である。基板１０は、例えば、シリコン基板等を用いることができる。なお、ＭＥＭＳ振動子１の製造方法の説明においても絶縁部１２、下部電極２０、上部電極３０等が形成される側の基板１０の面を主面１０ａと称している。
基板１０を準備する工程は、後述する各工程で絶縁部１２、下部電極２０、上部電極３０等が形成される基板１０を準備する工程である。基板１０は、例えば、シリコン基板等を用いることができる。なお、ＭＥＭＳ振動子１の製造方法の説明においても絶縁部１２、下部電極２０、上部電極３０等が形成される側の基板１０の面を主面１０ａと称している。
図４（ｂ）は、基板１０の主面１０ａに絶縁部１２が形成された状態を示している。
絶縁部１２を形成する工程は、上述の工程で準備をした基板１０の主面１０ａに絶縁部１２を積層する工程である。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１の絶縁部１２は、基板１０の主面１０ａと直交する第１の方向に当該主面１０ａ側から第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、の順で構成されている。なお、ＭＥＭＳ振動子１の製造方法の説明においても第２絶縁部１２２が形成された側の絶縁部１２の面を主面１２ａと称している。
絶縁部１２を形成する工程は、上述の工程で準備をした基板１０の主面１０ａに絶縁部１２を積層する工程である。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子１の絶縁部１２は、基板１０の主面１０ａと直交する第１の方向に当該主面１０ａ側から第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、の順で構成されている。なお、ＭＥＭＳ振動子１の製造方法の説明においても第２絶縁部１２２が形成された側の絶縁部１２の面を主面１２ａと称している。
第１絶縁部１２１を形成する工程は、例えば、第１絶縁部１２１として酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をＣＶＤ法によって形成することができる。第１絶縁部１２１を形成する工程は、ＣＶＤ法に限定されること無く、熱酸化法によって基板１０としてのシリコン基板の主面１０ａに酸化シリコン膜を形成しても良い。
なお、第１絶縁部１２１は、基板１０の主面１０ａに対応して、その略全面に形成されるものである。
なお、第１絶縁部１２１は、基板１０の主面１０ａに対応して、その略全面に形成されるものである。
第２絶縁部１２２を形成する工程は、例えば、第２絶縁部１２２としての窒化シリコン（ＳｉＮ）膜をＣＶＤ法によって形成することができる。第２絶縁部１２２を形成する工程は、ＣＶＤ法に限定されること無く、窒素ガスと水素ガスとの雰囲気中で、基板１０としてのシリコン基板を加熱することで窒化シリコン膜を形成しても良い。
なお、第２絶縁部１２２は、第１絶縁部１２１に対応して、その略全面に形成されるものである。
なお、第２絶縁部１２２は、第１絶縁部１２１に対応して、その略全面に形成されるものである。
図４（ｃ）は、絶縁部１２の主面１２ａ上に下部電極２０と、機能部４０と、が形成された状態を示している。
下部電極２０を形成する工程は、上述した絶縁部１２の主面１２ａ側、即ち、第２絶縁部１２２上に下部電極２０を形成する工程である。
下部電極２０の形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む第１電極２２と、第２電極２４と、をＣＶＤ法によって形成することができる。
なお、第２絶縁部１２２上には下部電極２０の他に、後述する工程で機能部４０を形成されるため、下部電極２０の形成を欲しない第２絶縁部１２２上の部分（領域）にマスクを施し、下部電極２０の形成を行う。これにより、電気的に分離した第１電極２２と、第２電極２４と、を含む下部電極２０を形成することができる。
下部電極２０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）法等を用いて、各種導電性材料を含む下部電極２０を形成しても良い。
下部電極２０の形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む第１電極２２と、第２電極２４と、をＣＶＤ法によって形成することができる。
なお、第２絶縁部１２２上には下部電極２０の他に、後述する工程で機能部４０を形成されるため、下部電極２０の形成を欲しない第２絶縁部１２２上の部分（領域）にマスクを施し、下部電極２０の形成を行う。これにより、電気的に分離した第１電極２２と、第２電極２４と、を含む下部電極２０を形成することができる。
下部電極２０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）法等を用いて、各種導電性材料を含む下部電極２０を形成しても良い。
機能部４０を形成する工程は、上述した絶縁部１２の主面１２ａ側、即ち、第２絶縁部１２２上に機能部４０を形成する工程である。
機能部４０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む機能部４０をＣＶＤ法によって形成することができる。
なお、第２絶縁部１２２上には機能部４０の他に、前述した下部電極２０を形成されるため、機能部４０の形成を欲しない第２絶縁部１２２上の部分（領域）にマスクを施し、機能部４０の形成を行う。機能部４０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、各種導電性材料を含む下部電極２０を形成しても良い。
機能部４０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む機能部４０をＣＶＤ法によって形成することができる。
なお、第２絶縁部１２２上には機能部４０の他に、前述した下部電極２０を形成されるため、機能部４０の形成を欲しない第２絶縁部１２２上の部分（領域）にマスクを施し、機能部４０の形成を行う。機能部４０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、各種導電性材料を含む下部電極２０を形成しても良い。
下部電極２０及び機能部４０を形成する工程は、同時に下部電極２０と、機能部４０と、を形成しても良い。例えば、下部電極２０及び機能部４０は、ポリシリコンを用いて形成する場合、同時にＣＶＤ法によって形成することができる。
下部電極２０及び機能部４０を形成する工程は、下部電極２０及び機能部４０として形成したポリシリコン層をフォトリソグラフィー法によってパターニングを行い、機能部４０と、第１電極２２、第２電極２４を含む下部電極２０と、を形成することができる。
下部電極２０と、機能部４０と、を同時に形成することで、ＭＥＭＳ振動子１の形成工程を削減し、生産効率を高めることができる。
下部電極２０及び機能部４０を形成する工程は、下部電極２０及び機能部４０として形成したポリシリコン層をフォトリソグラフィー法によってパターニングを行い、機能部４０と、第１電極２２、第２電極２４を含む下部電極２０と、を形成することができる。
下部電極２０と、機能部４０と、を同時に形成することで、ＭＥＭＳ振動子１の形成工程を削減し、生産効率を高めることができる。
図４（ｄ）は、下部電極２０と、上部電極３０と、の間に間隙５０を設けるため、下部電極２０と、機能部４０と、を覆う様に犠牲層２１０が設けられた状態を示している。
犠牲層２１０を形成する工程は、下部電極２０と、上部電極３０と、の間に間隙５０を設けるための中間層である犠牲層２１０を形成する工程である。
ＭＥＭＳ振動子１は上述の通り、下部電極２０に対して、間隙５０を介して上部電極３０が設けられている。上部電極３０は、後述する工程で当該犠牲層２１０上に形成され、後の工程によって犠牲層２１０が除去されることで、下部電極２０との間に間隙５０を設けることができる。
犠牲層２１０を形成する工程は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む犠牲層２１０をＣＶＤ法によって形成することができる。犠牲層２１０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、酸化シリコンを含む犠牲層２１０を形成しても良い。
なお、犠牲層２１０を構成する材料は、後述する工程で下部電極２０、上部電極３０、機能部４０、を残置しつつ、犠牲層２１０を除去するため、選択的に当該犠牲層２１０を除去（エッチング）可能な材料である酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物が好適である。犠牲層２１０は、酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物に限定されることは無く、選択的に当該犠牲層２１０を除去することができる材料であれば適宜変更して良い。
犠牲層２１０を形成する工程は、下部電極２０と、上部電極３０と、の間に間隙５０を設けるための中間層である犠牲層２１０を形成する工程である。
ＭＥＭＳ振動子１は上述の通り、下部電極２０に対して、間隙５０を介して上部電極３０が設けられている。上部電極３０は、後述する工程で当該犠牲層２１０上に形成され、後の工程によって犠牲層２１０が除去されることで、下部電極２０との間に間隙５０を設けることができる。
犠牲層２１０を形成する工程は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含む犠牲層２１０をＣＶＤ法によって形成することができる。犠牲層２１０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、酸化シリコンを含む犠牲層２１０を形成しても良い。
なお、犠牲層２１０を構成する材料は、後述する工程で下部電極２０、上部電極３０、機能部４０、を残置しつつ、犠牲層２１０を除去するため、選択的に当該犠牲層２１０を除去（エッチング）可能な材料である酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物が好適である。犠牲層２１０は、酸化シリコン、もしくは酸化シリコンを含む化合物に限定されることは無く、選択的に当該犠牲層２１０を除去することができる材料であれば適宜変更して良い。
図５（ｅ）は、機能部４０と、上部電極３０から延設される固定部３６と、が接続される部分の犠牲層２１０が部分的に除去された状態を示している。
犠牲層２１０を部分的に除去する工程は、固定部３６が接続される部分の犠牲層２１０をフォトリソグラフィー法によって除去をする工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、固定部３６と接続される部分の機能部４０が露出される様に犠牲層２１０の除去を行う。
犠牲層２１０を部分的に除去する工程は、固定部３６が接続される部分の犠牲層２１０をフォトリソグラフィー法によって除去をする工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、固定部３６と接続される部分の機能部４０が露出される様に犠牲層２１０の除去を行う。
図５（ｆ）は、主面１２ａ（主面１０ａ）側の犠牲層２１０上に固定部３６を含む上部電極３０が形成された状態を示している。
上部電極３０を形成する工程は、主面１２ａ側の犠牲層２１０上に上部電極３０を形成する工程である。また、前述の工程で犠牲層２１０が除去された部分に上部電極３０から延設される固定部３６を設ける工程である。また、上部電極３０を形成する工程は、固定部３６と、機能部４０と、を接続する工程でもある。
上部電極３０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０をＣＶＤ法によって形成することができる。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、当該工程で形成したポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０となる層を、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い第１腕部３２、第２腕部３４等の形成を行う。
上部電極３０を形成する工程は、主面１２ａ側の犠牲層２１０上に上部電極３０を形成する工程である。また、前述の工程で犠牲層２１０が除去された部分に上部電極３０から延設される固定部３６を設ける工程である。また、上部電極３０を形成する工程は、固定部３６と、機能部４０と、を接続する工程でもある。
上部電極３０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０をＣＶＤ法によって形成することができる。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、当該工程で形成したポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０となる層を、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い第１腕部３２、第２腕部３４等の形成を行う。
なお、上部電極３０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、各種導電性材料を含む上部電極３０を形成しても良い。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、犠牲層２１０上に上部電極３０の形成を欲する部分が開口したマスクパターンを施し、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等で上部電極３０となる層を犠牲層２１０上に形成しても良い。
図５（ｇ）は、上述の工程で形成した犠牲層２１０が除去された状態を示している。
犠牲層２１０を除去する工程は、先の工程で形成した犠牲層２１０を選択的に除去する工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、犠牲層２１０を選択的に除去することが求められる。そこで、犠牲層２１０を除去する工程は、例えば、ウエットエッチング法によって、犠牲層２１０のエッチング（除去）を行う。ウエットエッチング法による犠牲層２１０の除去は、フッ酸を含むエッチャント（洗浄液）を用いると好適である。フッ酸を含むエッチャントを用いることで、酸化シリコンを含む犠牲層２１０に対するエッチング速度が、ポリシリコンを含む下部電極２０や上部電極３０のエッチング速度に比べて早いことから犠牲層２１０を選択的、かつ効率的に除去することができる。
犠牲層２１０を除去する工程は、先の工程で形成した犠牲層２１０を選択的に除去する工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、犠牲層２１０を選択的に除去することが求められる。そこで、犠牲層２１０を除去する工程は、例えば、ウエットエッチング法によって、犠牲層２１０のエッチング（除去）を行う。ウエットエッチング法による犠牲層２１０の除去は、フッ酸を含むエッチャント（洗浄液）を用いると好適である。フッ酸を含むエッチャントを用いることで、酸化シリコンを含む犠牲層２１０に対するエッチング速度が、ポリシリコンを含む下部電極２０や上部電極３０のエッチング速度に比べて早いことから犠牲層２１０を選択的、かつ効率的に除去することができる。
また、下部電極２０及び機能部４０の下地膜である第２絶縁部１２２が設けられていることで、耐フッ酸性を有する窒化シリコンを含む第２絶縁部１２２が、いわゆるエッチングストッパーとして機能することができる。これにより、ＭＥＭＳ振動子１は、犠牲層２１０を除去する工程によって犠牲層２１０がエッチングされることで、基板１０と、下部電極２０及び機能部４０と、の絶縁低下を抑制することがきる。
なお、犠牲層２１０を除去する工程は、ウエットエッチング法に限定されること無く、ドライエッチング法によって犠牲層２１０の除去を行っても良い。
ＭＥＭＳ振動子１は、犠牲層２１０を除去されることで、下部電極２０と、上部電極３０と、の間に間隙５０が生じ、上部電極３０が振動可能となる。
なお、犠牲層２１０を除去する工程は、ウエットエッチング法に限定されること無く、ドライエッチング法によって犠牲層２１０の除去を行っても良い。
ＭＥＭＳ振動子１は、犠牲層２１０を除去されることで、下部電極２０と、上部電極３０と、の間に間隙５０が生じ、上部電極３０が振動可能となる。
上述した犠牲層２１０を除去することで、ＭＥＭＳ振動子１を製造する工程が完了する。
上述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様なＭＥＭＳ振動子１によれば、上部電極３０、その基部３１から延設される固定部３６が機能部４０と接続され、当該機能部４０を介して絶縁部１２に接続されているため、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部４０で緩和することができる。
また、この様なＭＥＭＳ振動子１の製造方法によれば、絶縁部１２上に機能部４０を形成する工程を含み、上部電極３０の基部３１から延伸する固定部３６を当該機能部４０に接続することができる。
これによって、上部電極３０と機能部４０と接続され、上部電極３０を絶縁部１２上に設けることができるため、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部４０で緩和することができる。
従って、応力による上部電極３０の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制した、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子１を得ることができる。
この様なＭＥＭＳ振動子１によれば、上部電極３０、その基部３１から延設される固定部３６が機能部４０と接続され、当該機能部４０を介して絶縁部１２に接続されているため、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部４０で緩和することができる。
また、この様なＭＥＭＳ振動子１の製造方法によれば、絶縁部１２上に機能部４０を形成する工程を含み、上部電極３０の基部３１から延伸する固定部３６を当該機能部４０に接続することができる。
これによって、上部電極３０と機能部４０と接続され、上部電極３０を絶縁部１２上に設けることができるため、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力を機能部４０で緩和することができる。
従って、応力による上部電極３０の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制した、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子１を得ることができる。
（第２実施形態）
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図６を用いて説明する。
図６は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図及び断面図である。
図６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は基板と各電極が積層される厚み方向を示す軸である。
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図６を用いて説明する。
図６は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図及び断面図である。
図６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。なお、Ｚ軸は基板と各電極が積層される厚み方向を示す軸である。
（ＭＥＭＳ振動子２の構造）
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２は、上部電極３０の基部３１から延伸する複数の固定部３６０が設けられている点が第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１と異なる。その他の構成は略同一であるため、同一の部分には同じ符号を付して説明は簡略もしくは一部省略するものとする。
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２は、上部電極３０の基部３１から延伸する複数の固定部３６０が設けられている点が第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１と異なる。その他の構成は略同一であるため、同一の部分には同じ符号を付して説明は簡略もしくは一部省略するものとする。
ＭＥＭＳ振動子２は、図６に示す様に、基板１０と、下部電極２０と、機能部４０と、を備える。
基板１０には、その主面１０ａ側に絶縁部１２が設けられ、主面１０ａ側から順に、第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、が積層して設けられている。
絶縁部１２の主面１２ａ側には、下部電極２０と、機能部４０とが設けられ、さらに、下部電極２０に対向する上部電極３０が間隙５０を介して設けられている。
上部電極３０には、当該上部電極３０の基部３１から第１の方向（−Ｚ軸方向）に延伸する複数の固定部３６０が設けられている。複数の固定部３６０は、それぞれが機能部４０に接続されている。
ＭＥＭＳ振動子２は、固定部３６０の部分が第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１とは異なるため、以下に当該固定部３６０について説明する。
基板１０には、その主面１０ａ側に絶縁部１２が設けられ、主面１０ａ側から順に、第１絶縁部１２１と、第２絶縁部１２２と、が積層して設けられている。
絶縁部１２の主面１２ａ側には、下部電極２０と、機能部４０とが設けられ、さらに、下部電極２０に対向する上部電極３０が間隙５０を介して設けられている。
上部電極３０には、当該上部電極３０の基部３１から第１の方向（−Ｚ軸方向）に延伸する複数の固定部３６０が設けられている。複数の固定部３６０は、それぞれが機能部４０に接続されている。
ＭＥＭＳ振動子２は、固定部３６０の部分が第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１とは異なるため、以下に当該固定部３６０について説明する。
ＭＥＭＳ振動子２の上部電極３０は、図６に示す様に複数の固定部３６０によって機能部４０に接続されている。
固定部３６０は、第１腕部３２が延伸する第２の方向と交差する第３の方向において上部電極３０の基部３１の幅の中心点を通り、かつ、第１腕部３２が延設された第２の方向に延伸する仮想線Ａ１に対して線対称に設けられている。
また、上部電極３０の基部３１には、仮想領域３６２が設定されている。
仮想領域３６２は、第１腕部３２と第２腕部３４との隙間３３から、第１腕部３２及び第２腕部３４が延設されている方向（＋Ｘ軸方向）と反対方向（−Ｘ軸方向）の基部３１上に設定されている。
例えば、Ｚ軸方向から上部電極３０を平面視した場合に固定部３６０は、図６（ａ）に示す隙間３３から基部３１の方向（−Ｘ軸方向）に向かって延伸する仮想領域３６２に重ならない様に設けられている。
固定部３６０は、第１腕部３２が延伸する第２の方向と交差する第３の方向において上部電極３０の基部３１の幅の中心点を通り、かつ、第１腕部３２が延設された第２の方向に延伸する仮想線Ａ１に対して線対称に設けられている。
また、上部電極３０の基部３１には、仮想領域３６２が設定されている。
仮想領域３６２は、第１腕部３２と第２腕部３４との隙間３３から、第１腕部３２及び第２腕部３４が延設されている方向（＋Ｘ軸方向）と反対方向（−Ｘ軸方向）の基部３１上に設定されている。
例えば、Ｚ軸方向から上部電極３０を平面視した場合に固定部３６０は、図６（ａ）に示す隙間３３から基部３１の方向（−Ｘ軸方向）に向かって延伸する仮想領域３６２に重ならない様に設けられている。
この様なＭＥＭＳ振動子２は、第１腕部３２と、第２腕部３４と、が互い違いの方向に振動する。互い違いの方向に振動するため、第１腕部３２の振動と、第２腕部３４の振動と、が基部３１に伝達された場合に、当該基部３１に設定された仮想領域３６２の部分で打ち消し合う特性を有する。
そこで、ＭＥＭＳ振動子２は、固定部３６０を仮想領域３６２以外の基部３１から延設させている。固定部３６０を分割して複数設けることで、第１腕部３２と、第２腕部３４との振動を阻害することなく、上部電極３０を機能部４０に接続（固定）することができる。
そこで、ＭＥＭＳ振動子２は、固定部３６０を仮想領域３６２以外の基部３１から延設させている。固定部３６０を分割して複数設けることで、第１腕部３２と、第２腕部３４との振動を阻害することなく、上部電極３０を機能部４０に接続（固定）することができる。
その他のＭＥＭＳ振動子２の構成は、第１実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子１と略同様のため、説明を省略する。
（ＭＥＭＳ振動子２の製造方法）
本実施形態のＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、第１実施形態で上述したＭＥＭＳ振動子１の製造工程と略同様である。
ＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、絶縁部１２や下部電極２０や上部電極３０が形成される主面１０ａを有する基板１０を準備する工程を含む。また、ＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、基板１０の主面１０ａ側に絶縁部１２を形成する工程と、絶縁部１２の主面１２ａ側に第１の電極としての下部電極２０を形成する工程と、下部電極２０に対して間隙５０を介した固定部３６０を含む上部電極３０を形成する工程と、を含む。さらに、ＭＥＭＳ振動子２を形成する工程は、機能部４０を形成する工程と、上部電極３０の基部３１と機能部４０とを接続する工程と、を含む。
以下に、第１実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子１と異なる固定部３６０を含む上部電極３０を形成する工程について説明する。
本実施形態のＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、第１実施形態で上述したＭＥＭＳ振動子１の製造工程と略同様である。
ＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、絶縁部１２や下部電極２０や上部電極３０が形成される主面１０ａを有する基板１０を準備する工程を含む。また、ＭＥＭＳ振動子２を製造する工程は、基板１０の主面１０ａ側に絶縁部１２を形成する工程と、絶縁部１２の主面１２ａ側に第１の電極としての下部電極２０を形成する工程と、下部電極２０に対して間隙５０を介した固定部３６０を含む上部電極３０を形成する工程と、を含む。さらに、ＭＥＭＳ振動子２を形成する工程は、機能部４０を形成する工程と、上部電極３０の基部３１と機能部４０とを接続する工程と、を含む。
以下に、第１実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子１と異なる固定部３６０を含む上部電極３０を形成する工程について説明する。
ＭＥＭＳ振動子２の製造方法において犠牲層２１０を部分的に除去する工程は、固定部３６０が接続される部分の犠牲層２１０をフォトグラフィー法によって除去をする工程である。
犠牲層２１０を除去する工程は、固定部３６０と接続される機能部４０が露出される様に犠牲層２１０の除去を行う。なお、犠牲層２１０の除去する工程は、基部３１の幅の中心を通る仮想線Ａ１に対して線対称に固定部３６０が形成できる様に犠牲層２１０の除去を行う。
犠牲層２１０を除去する工程は、固定部３６０と接続される機能部４０が露出される様に犠牲層２１０の除去を行う。なお、犠牲層２１０の除去する工程は、基部３１の幅の中心を通る仮想線Ａ１に対して線対称に固定部３６０が形成できる様に犠牲層２１０の除去を行う。
ＭＥＭＳ振動子２の製造方法において上部電極３０を形成する工程は、主面１２ａ（主面１０ａ側）の犠牲層２１０上に上部電極３０を形成する工程である。また、前述の工程で犠牲層２１０が除去された部分に、上部電極３０から延設される複数の固定部３６０を設ける工程である。
上部電極３０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０をＣＶＤ法によって形成することができる。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、当該工程で形成したポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０となる層を、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い第１腕部３２、第２腕部３４等の形成を行う。
上部電極３０を形成する工程は、例えば、ポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０をＣＶＤ法によって形成することができる。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、当該工程で形成したポリシリコン等の導電性材料を含む上部電極３０となる層を、フォトリソグラフィー法によってパターニングを行い第１腕部３２、第２腕部３４等の形成を行う。
なお、上部電極３０を形成する方法は、ＣＶＤ法に限定されること無く、ＰＶＤ法等を用いて、各種導電性材料を含む上部電極３０を形成しても良い。また、上部電極３０を形成する工程は、例えば、犠牲層２１０上に上部電極３０の形成を欲する部分が開口したマスクパターンを施し、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等で上部電極３０となる層を犠牲層２１０上に形成しても良い。
その他のＭＥＭＳ振動子２の製造方法は、第１実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子１の製造方法と同様のため、説明を省略する。
上述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
この様なＭＥＭＳ振動子２によれば、基部３１の中心を通り第１腕部３２、第２腕部３４が延伸する方向に設定された仮想線Ａ１を中心とする線対称に、基部３１から複数の固定部３６０が延設されている。ＭＥＭＳ振動子２は、当該複数の固定部３６０が機能部４０と接続されている。これによって、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力は、単一の固定部３６によって機能部４０と接続される場合と比べて、複数の固定部３６０で接続されることで、さらに緩和することができる。
従って、応力による上部電極３０の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制した、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子１を得ることができる。
この様なＭＥＭＳ振動子２によれば、基部３１の中心を通り第１腕部３２、第２腕部３４が延伸する方向に設定された仮想線Ａ１を中心とする線対称に、基部３１から複数の固定部３６０が延設されている。ＭＥＭＳ振動子２は、当該複数の固定部３６０が機能部４０と接続されている。これによって、上部電極３０と、基板１０及び絶縁部１２と、の線膨張係数の相違から生じる応力は、単一の固定部３６によって機能部４０と接続される場合と比べて、複数の固定部３６０で接続されることで、さらに緩和することができる。
従って、応力による上部電極３０の振動周波数の変動やヒステリシスを抑制した、振動周波数が安定したＭＥＭＳ振動子１を得ることができる。
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、同一の符号を付して重複する説明は省略している。
（変形例１）
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、固定部３６（３６０）と機能部４０とが接続される部分の電気的抵抗を低減するため、固定部３６と、機能部４０と、が接続される部分に不純物を分布させる工程を備えることができる。
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、固定部３６（３６０）と機能部４０とが接続される部分の電気的抵抗を低減するため、固定部３６と、機能部４０と、が接続される部分に不純物を分布させる工程を備えることができる。
変形例１に係る不純物を分布させる工程は、固定部３６と、機能部４０と、に跨がって、例えばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物イオンを分布（注入）させる工程である。不純物を注入する方法は特に限定されないが、例えば、注入する不純物をプラズマ化・イオン化させ、これに高電圧を印加して数ＫｅＶから数１００ＫｅＶまで加速し、その運動エネルギーで注入する方法を用いると好適である。
固定部３６、及び機能部４０が共にポリシリコンを含み構成されている場合、固定部３６、及び機能部４０に跨がる様にリン等の不純物が分布されることで、固定部３６と、機能部４０と、の接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
これにより、固定部３６と、機能部４０と、を介して出力される上部電極３０の振動に伴う電気信号の損失を抑制することができる。
これにより、固定部３６と、機能部４０と、を介して出力される上部電極３０の振動に伴う電気信号の損失を抑制することができる。
（変形例２）
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、上部電極３０を形成する工程は、上部電極３０を例えばリン（Ｐ）等の不純物を付加させたドープドポリシリコンとして形成することができる。
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、上部電極３０を形成する工程は、上部電極３０を例えばリン（Ｐ）等の不純物を付加させたドープドポリシリコンとして形成することができる。
変形例２に係る上部電極３０に不純物を付加する工程は、例えば、ＣＶＤ法によって上部電極３０となるポリシリコン層を形成後に、不純物としてリン（Ｐ）等の物質をポリシリコン層に含ませる工程である。
上部電極３０に不純物を付加する工程は、例えば、上部電極３０としてのポリシリコン層を形成した後に、上部電極３０（基板１０）と、不純物ソース（例えば、リン）と、を石英管に封入し、拡散炉で加熱することで不純物を上部電極３０上に付着させることができる。
上部電極３０に不純物を付加する工程は、例えば、上部電極３０としてのポリシリコン層を形成した後に、上部電極３０（基板１０）と、不純物ソース（例えば、リン）と、を石英管に封入し、拡散炉で加熱することで不純物を上部電極３０上に付着させることができる。
上部電極３０の形成にドープドポリシリコンを用いることで、含まれる不純物により上部電極３０の導電率を高めることができる。これにより、機能部４０と、上部電極３０から延伸する固定部３６と、の接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
（変形例３）
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、固定部３６（３６０）と機能部４０とが接続される部分の導電率を高めるため、固定部３６と機能部４０とが接続される部分をシリサイド化する工程を備えることができる。
第１実施形態で説明をしたＭＥＭＳ振動子１、及び第２実施形態で説明したＭＥＭＳ振動子２の製造方法において、固定部３６（３６０）と機能部４０とが接続される部分の導電率を高めるため、固定部３６と機能部４０とが接続される部分をシリサイド化する工程を備えることができる。
変形例３に係るシリサイド化工程は、金属層と、下部電極２０及び機能部４０として形成されたポリシリコン層と、を加熱することで、これらの化合層（物）を形成する工程である。また、金属層と、上部電極３０と、を加熱することで、これらの化合層（物）を形成する工程である。
下部電極２０及び機能部４０のシリサイド化工程は、下部電極２０及び機能部４０として形成されたポリシリコン層上に、例えば、チタン（Ｔｉ）等の金属層（膜）をスパッタリング法等によって形成する。また、金属層とポリシリコン層とを加熱して反応させることで、金属と、下部電極２０及び機能部４０としてのポリシリコンと、の化合物を形成してシリサイド化することができる。
また、上部電極３０のシリサイド化工程は、固定部３６が接続される機能部４０上に、例えば、チタン等の金属層（膜）をスパッタリング法等によって形成する。また、形成した金属層上に、上部電極３０を形成する工程で上部電極３０を形成した後に、金属層と、上部電極３０としてのポリシリコン層と、を加熱して反応させることで、金属と、上部電極３０としてのポリシリコンと、の化合物を形成してシリサイド化することができる。
なお、金属層上には自然酸化膜が生成される場合があり、上部電極３０を形成する前に当該自然酸化膜を除去する工程を加えると好適である。
なお、金属層上には自然酸化膜が生成される場合があり、上部電極３０を形成する前に当該自然酸化膜を除去する工程を加えると好適である。
シリサイド化されることで、上部電極３０と、下部電極２０及び機能部４０と、の導電率を高めることができる。これにより、機能部４０と、上部電極３０から延伸する固定部３６との接続に伴う電気抵抗の増加を抑制することができる。
（実施例）
次いで、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１及びＭＥＭＳ振動子２（以下、総括してＭＥＭＳ振動子１として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図７から図１０を参照しながら説明する。
次いで、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１及びＭＥＭＳ振動子２（以下、総括してＭＥＭＳ振動子１として説明する。）のいずれかを適用した実施例について、図７から図１０を参照しながら説明する。
［電子機器］
先ず、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１を適用した電子機器について、図７から図９を参照しながら説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１を適用した電子機器について、図７から図９を参照しながら説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を備える電子機器としてのノート型（又はモバイル型）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、ノート型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１００８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。このようなノート型パーソナルコンピューター１１００には、そのノート型パーソナルコンピューター１１００に加えられる加速度等を検知して表示ユニット１１０６に加速度等を表示するための加速度センサー等として機能するＭＥＭＳ振動子１が内蔵されている。
図８は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、携帯電話機１２００に加えられる加速度等を検知して、当該携帯電話機１２００の操作を補助するための加速度センサー等として機能するＭＥＭＳ振動子１が内蔵されている。
図９は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子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。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、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１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３０８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１３０８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１３１０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、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ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１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ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、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能するＭＥＭＳ振動子１が内蔵されている。
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１３０８が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３０８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１３０８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１３１０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、図示される様に、ビデオ信号出力端子１３１２には液晶ディスプレイ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１３１０に格納された撮像信号が、液晶ディスプレイ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、その落下からデジタルスチールカメラ１３００を保護する機能を動作させるため、落下による加速度を検知する加速度センサーとして機能するＭＥＭＳ振動子１が内蔵されている。
なお、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１は、図７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８の携帯電話機、図９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）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、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、ワードプロセッサー、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。
［移動体］
次に、図１０は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は本発明に係るＭＥＭＳ振動子１を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するＭＥＭＳ振動子１を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic Control Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。また、ＭＥＭＳ振動子１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用できる。
次に、図１０は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００は本発明に係るＭＥＭＳ振動子１を備える。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１５００には、当該自動車１５００の加速度を検知するＭＥＭＳ振動子１を内蔵してエンジンの出力を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic Control Unit）１５０８が車体１５０７に搭載されている。また、ＭＥＭＳ振動子１は、他にも、車体姿勢制御ユニット、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）、に広く適用できる。
１，２…ＭＥＭＳ振動子、１０…基板、１０ａ…主面、１２…絶縁部、１２ａ…主面、２０…下部電極、２２…第１電極、２４…第２電極、３０…上部電極、３１…基部、３２…第１腕部、３３…隙間、３４…第２腕部、３６…固定部、４０…機能部、５０…間隙、１２１…第１絶縁部、１２２…第２絶縁部、２１０…犠牲層、３６０…固定部、３６２…仮想領域、１１００…ノート型パーソナルコンピューター、１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１５００…自動車。
Claims (10)
- 絶縁部と、
前記絶縁部の主面に設けられた第１の電極、及び機能部と、
前記第１の電極に対し間隙を介して前記主面側に設けられた第２の電極と、を備え、
前記第２の電極は、基部と、前記基部から前記主面と直交する第１の方向に延設された固定部と、前記基部から前記第１の方向と直交する第２の方向に延設された第１の腕部と、前記第１の腕部と並んで前記基部から前記第２の方向に延設された第２の腕部と、を有し、
前記第１の電極及び前記第２の電極を平面視した場合に、前記第１の電極は、前記第１の腕部及び前記第２の腕部の一部と重なる様に設けられるとともに、
前記第２の電極は、前記固定部が機能部と接続されていること、を特徴とするＭＥＭＳ振動子。 - 請求項１に記載のＭＥＭＳ振動子であって、
前記固定部は、前記第２の方向と交差する第３の方向における前記基部の幅の中心を通り、前記第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に前記基部から前記第１の方向に複数延設されていること、を特徴とするＭＥＭＳ振動子。 - 請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳ振動子であって、
前記第２の電極と前記機能部とは、同じ部材で形成されていることを特徴とするＭＥＭＳ振動子。 - 絶縁部を形成する工程と、
前記絶縁部の主面に第１の電極を形成する工程、及び機能部を形成する工程と、
前記主面側に前記第１の電極に対し間隙を介して、基部と、前記基部から前記主面と直交する第１の方向に延伸する固定部と、前記基部から前記第１の方向と直交する第２の方向に延伸する第１の腕部及び第２の腕部と、を含む第２の電極を形成する工程と、を含み、
前記第１の電極、及び前記第２の電極を形成する工程は、前記第１の電極及び前記第２の電極を平面視した場合に、前記第１の電極は、前記第１の腕部及び前記第２の腕部の一部と重なる様に、前記第１の電極及び前記第２の電極を形成するとともに、
前記機能部と前記固定部とを接続する工程と、を含むことを特徴とするＭＥＭＳ振動子の製造方法。 - 請求項４に記載のＭＥＭＳ振動子の製造方法であって、
前記固定部を形成する工程は、前記第２の方向と交差する第３の方向における前記基部の幅の中心を通り、前記第２の方向に延伸する仮想線に対して線対称に前記基部から前記第１の方向に複数の前記固定部を形成すること、を特徴とするＭＥＭＳ振動子の製造方法。 - 請求項４または請求項５に記載のＭＥＭＳ振動子の製造方法であって、
前記第２の電極を形成する工程は、形成する前記第２の電極に不純物を含ませる工程を含むことを特徴とするＭＥＭＳ振動子の製造方法。 - 請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ振動子の製造方法であって、
前記第２の電極と、前記機能部と、に跨がって不純物を分布させる工程を含むことを特徴とするＭＥＭＳ振動子の製造方法。 - 請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ振動子の製造方法であって、
少なくとも前記第２の電極と、前記機能部と、が接続される部分をシリサイド化する工程を含むことを特徴とするＭＥＭＳ振動子の製造方法。 - 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載したＭＥＭＳ振動子を搭載したことを特徴とする電子機器。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載したＭＥＭＳ振動子を搭載したことを特徴とする移動体。
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