JP2016076830A - 振動子、発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入損失を低減することができ、効率的な駆動が可能な振動子、発振器、電子機器および移動体を提供する。【解決手段】振動子１０は、基板２と、基板２上に配置され、振動可能な振動部３１３を有している可動電極３１と、振動部３１３と対向して配置され、振動部３１３に対して基板２と反対側に位置している対向電極３２と、を有している。また、振動子１０は、可動電極３１および対向電極３２を収容する収容空間５を有し、対向電極３２は、収容空間５を形成している壁部に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、振動子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。

例えば、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子は、基板と、基板上に形成された可動電極および対向電極と、を有している。また、対向電極は、基板上に形成された支持部と、支持部から延在し、可動電極と対向配置された梁部と、を有している。このような構成のＭＥＭＳ振動子は、可動電極と対向電極との間に電圧を印加することで、対向電極の梁部を振動させることができる。しかしながら、特許文献１のＭＥＭＳ振動子では、周囲の配線等によって可動電極の面積を大きくすることができないので、挿入損失（電力損失）が大きいという問題がある。

特開２０１２−８５０８５号公報

本発明の目的は、挿入損失を低減することができ、効率的な駆動が可能な振動子、発振器、電子機器および移動体を提供することにある。

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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の振動子は、基板と、
基板上に配置され、振動可能な振動部を有している可動電極と、
前記振動部と対向して配置され、前記振動部に対して前記基板と反対側に位置している対向電極と、を有していることを特徴とする。
これにより、挿入損失を低減することができ、効率的な駆動が可能な振動子を提供することができる。

［適用例２］
本適用例の振動子では、前記可動電極および前記対向電極を収容する収容空間を有し、
前記対向電極は、前記収容空間を構成している壁部に配置されていることが好ましい。
これにより、対向電極の配置が簡単なものとなる。

［適用例３］
本適用例の振動子では、前記収容空間は、気密封止されていることが好ましい。
これにより、振動部を効率的に振動させることができる。

［適用例４］
本適用例の振動子では、前記可動電極は、前記振動部を複数有していることが好ましい。
これにより、例えば、１つの振動部を他の振動部と逆相で振動させることによって、基部の振動が抑えられ、振動漏れを低減することができる。

［適用例５］
本適用例の振動子では、前記可動電極および前記対向電極の間に電圧を印加して前記振動部を振動させることで、前記対向電極から信号が取り出されることが好ましい。
これより、例えば、この信号に基づいて所定の周波数の信号を出力することができる。

［適用例６］
本適用例の振動子では、前記基板と前記対向電極との間に配置されている基板側電極をさらに有していることが好ましい。
これにより、振動部をより効率的に振動させることができる。

［適用例７］
本適用例の振動子では、前記振動部を振動させることで前記対向電極から出力される信号と前記基板側電極から出力される信号の位相がずれていることが好ましい。
これにより、例えば、２つの信号を合成することで、より強度の高い信号を得ることができる。

［適用例８］
本適用例の発振器は、上記適用例の振動子と、
回路と、を有していることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する発振器が得られる。

［適用例９］
本適用例の電子機器は、上記適用例の振動子を有していることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する電子機器が得られる。

［適用例１０］
本適用例の移動体は、上記適用例の振動子を有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態にＭＥＭＳ構造体を示す断面図である。 図１に示すＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１に示すＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の断面図である。 図１に示すＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。 従来構成の振動素子の問題点を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の断面図である。 図６に示すＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図６に示す振動素子から出力される信号を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ構造体を示す平面図である。 図９中のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ構造体を示す平面図である。 図１１中のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。 図１３中のＤ−Ｄ線断面図およびＥ−Ｅ線断面図である。 本発明の第６実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。 図１５中のＦ−Ｆ線断面図である。 本発明の第７実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。 図１５中のＧ−Ｇ線断面図およびＨ−Ｈ線断面図である。 本発明の第８実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。 図１９中のＩ−Ｉ線断面図およびＪ−Ｊ線断面図である。 本発明の振動子を備えるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の振動子を備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の振動子を備えるデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の振動子を備える移動体を示す斜視図である。

以下、本発明の振動子、発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にＭＥＭＳ構造体を示す断面図である。図２は、図１に示すＭＥＭＳ構造体の平面図である。図３は、図１に示すＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の断面図である。図４は、図１に示すＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。図５は、従来構成の振動素子の問題点を説明する断面図である。なお、図１は、図２中のＡ−Ａ線断面図であり、図２では、蓋部の図示を省略している。また、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示すＭＥＭＳ構造体１は、所定周波数の信号を発振する発振器（本発明の発振器）として用いられる。このようなＭＥＭＳ構造体１は、図１に示すように、基板２と、振動素子３と、蓋部４と、空洞部（収容空間）５と、半導体回路（回路）６と、を有している。このようなＭＥＭＳ構造体１では、基板２、振動素子３、蓋部４および空洞部５によって振動子（本発明の振動子）１０が構成されている。

基板２は、縁部を除くようにして上面に開放する凹部（トレンチ）２１１を有する半導体基板２１と、凹部２１１の内面上に積層された第１絶縁膜２２と、第１絶縁膜２２上に積層された第２絶縁膜２３と、を有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板で構成され、第１絶縁膜２２は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）で構成され、第２絶縁膜２３は、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）で構成されている。ただし、半導体基板２１としては、シリコン基板に限定されず、例えば、ＳＯＩ基板を用いることができる。また、第１絶縁膜２２および第２絶縁膜２３としては、製造時に半導体基板２１を保護し、また、各部の短絡等を防ぐことができれば特に限定されない。

また、半導体基板２１の凹部２１１よりも外側の部分には、半導体回路６が作り込まれている。半導体回路６は、例えば、振動素子３を励振させるための発振回路を有しており、その他にも、位相同期回路（ＰＬＬ回路）や、発振回路からの出力周波数を整数倍にする逓倍回路や、信号を所定の出力形式に変換して出力する出力回路、等を有していてもよい。このような半導体回路６には、必要に応じて、ＭＯＳトランジスタ、キャパシタ、インダクタ、抵抗、ダイオード、配線等の回路要素が含まれている。このように、ＭＥＭＳ構造体１内に、振動子１０と半導体回路６とを作り込むことで、例えば、振動子１０と半導体回路６とが別体である場合と比較して、ＭＥＭＳ構造体１の小型化を図ることができる。なお、図１では、説明の便宜上、半導体回路６としてＭＯＳトランジスタ６１のみを図示している。

また、図１および図２に示すように、凹部２１１内には、壁部７１と、柱状をなす複数（４本）の柱部７２と、が設けられている。

壁部７１は、枠状をなし、平面視で振動素子３の周囲を囲むように、凹部２１１の底面に立設されている。そして、壁部７１の内側が空洞部５となっている。このような壁部７１は、例えば、ポリシリコンで構成されている。また、壁部７１の外周側（すなわち壁部７１と凹部２１１の内側面との間）には壁部７１を補強する補強部７３が設けられている。これにより、ＭＥＭＳ構造体１の機械的強度を高めることができる。このような補強部７３は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で構成されている。

４つの柱部７２は、図１および図２に示すように、壁部７１の内側（すなわち空洞部５内）に設けられており、平面視で、振動素子３の周囲に沿って互いに離間して設けられている。これら４つの柱部７２によって蓋部４が支えられており、蓋部４の下方（空洞部５内）への撓み変形が低減されている。そのため、例えば、蓋部４と振動素子３（可動電極３１）との接触を防止することができる。また、柱部７２の少なくとも１つは、振動素子３が有する可動電極３１を外部へ引き出すための配線（電気経路）の一部として用いられている。このように、柱部７２を配線の一部として用いることで、別途配線を引き回す必要がなく、ＭＥＭＳ構造体１の装置構成が簡単なものとなると共に、ＭＥＭＳ構造体１の小型化を図ることができる。このような柱部７２は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。

蓋部４は、基板２の上面側に設けられており、凹部２１１の開口を塞いでいる。これにより、基板２と蓋部４の間に気密封止された空洞部５が形成される。言い換えると、蓋部４は、基板２と共に空洞部５を形成する壁部を構成している。このような蓋部４は、図１に示すように、被覆層４１と、被覆層４１に積層された封止層４２と、封止層４２に積層された構造体４３と、を有している。

被覆層４１は、絶縁層４１１と、絶縁層４１１上に積層された導電層４１２と、を有している。また、被覆層４１は、空洞部５の内外を連通する複数の連通孔４１ａを有している。この連通孔４１ａは、製造時に空洞部５内の犠牲層をエッチングにより除去するためのリリースホールである。なお、連通孔４１ａは、基板２の平面視で、可動電極３１（特に、振動部３１３）と重ならないように配置することが好ましい。これにより、封止層４２によって連通孔４１ａを封止する際に、連通孔４１ａを通過した封止材料が振動部３１３に付着することを低減することができ、振動部３１３の駆動周波数（共振周波数）の変化を低減することができる。

また、導電層４１２は、絶縁層４１１を貫通して設けられ、柱部７２と電気的に接続されているコンタクト部４１２ａを有している。このようなコンタクト部４１２ａは、柱部７２と同様に、可動電極３１を半導体回路６に接続するための配線の一部として用いられる。また、導電層４１２は、振動素子３が備える対向電極３２を含んでいる。このように、導電層４１２の一部を対向電極３２として用いることで、導電層４１２と別の層に対向電極３２を配置する必要がなく、ＭＥＭＳ構造体１の装置構成が簡単なものとなると共に、ＭＥＭＳ構造体１の小型化（低背化）を図ることができる。

このような被覆層４１では、絶縁層４１１は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で構成されており、導電層４１２は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。なお、被覆層４１の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、導電層４１２の表面に窒化チタン（ＴｉＮ）やシリサイド（Ｃｏシリサイド）等の層がさらに設けられていてもよい。

封止層４２は、被覆層４１上に積層されており、連通孔４１ａを塞いでいる。これにより、空洞部５が気密封止される。このように、空洞部５を気密封止することで、空洞部５に収容されている振動素子３の雰囲気を安定させることができる。このようにして気密封止された空洞部５は、真空状態（減圧状態）となっている。これにより、振動素子３を駆動させたときの粘性抵抗が減り、より効率的かつ安定的に振動素子３を駆動することができる。

このような封止層４２としては、絶縁性を有していることが好ましく、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、非ドープシリコン、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いることができる。このように、封止層４２に絶縁材料を用いることで、封止層４２を介した可動電極３１と対向電極３２の短絡を防止することができる。なお、別の手段によって、このような短絡を防止することができれば、封止層４２としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の導電性材料（金属材料）を用いてもよい。

構造体４３は、層間絶縁膜４３１と、層間絶縁膜４３１上に形成された配線層４３２と、配線層４３２および層間絶縁膜４３１上に形成された層間絶縁膜４３３と、層間絶縁膜４３３上に形成された配線層４３４と、配線層４３４および層間絶縁膜４３３上に形成された表面保護膜４３５と、を有している。このうち、配線層４３２、４３４は、半導体回路６の配線として機能し、半導体回路６は、配線層４３２、４３４によってＭＥＭＳ構造体１の上面に引き出され、配線層４３４の一部が外部接続端子４３４’となっている。また、表面保護膜４３５は、ＭＥＭＳ構造体１を水分、ゴミ、傷などから保護する。

このような構造体４３では、層間絶縁膜４３１、４３３は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で構成されており、配線層４３２、４３４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で構成されており、表面保護膜４３５は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ポリイミド、エポキシ樹脂等で構成されている。

振動素子３は、静電容量型（静電駆動型）の振動素子であり、図３および図４に示すように、基板２上に設けられた可動電極（第１電極）３１と、蓋部４（被覆層４１）に設けられた対向電極（第２電極）３２と、を有している。

可動電極３１は、基板２上に設けられた固定部３１１と、基板２と空隙を隔てて対向配置された振動部３１３と、振動部３１３を片持ち支持するように、振動部３１３と固定部３１１とを連結する支持部３１２と、を有している。

固定部３１１は、図４に示すように、基板２の平面視で、振動部３１３の全域を含むように、振動部３１３よりも大きく設けられている。固定部３１１をこのように配置すると、半導体プロセスを用いて可動電極３１を形成する場合に、振動部３１３を実質的にフラットに形成することができ、振動部３１３を理想的な振動モードで安定して振動させることができる。

具体的に説明すると、従来のように基板２上に対向電極３２が配置されている場合には、図５に示すように、基板２上に固定部３１１および対向電極３２を成膜し、この固定部３１１および対向電極３２上に犠牲層Ｘを成膜し、犠牲層Ｘ上に振動部３１３および支持部３１２を成膜し、最後に、犠牲層Ｘを除去することで、振動素子３が得られる。この場合、固定部３１１と対向電極３２との間の隙間に起因する凹凸形状が振動部３１３に転写され、振動部３１３（支持部３１２よりも先端側の部分）に凹凸が形成されてしまう。このような凹凸を有すると、振動部３１３に不要振動（スプリアス）が発生しやすくなる。また、凹凸の部分に応力集中（熱）が発生し、熱弾性損失が大きくなるおそれもある。これに対して、本実施形態によれば、上記のような凹凸の転写が生じず、実質的にフラットな振動部３１３が得られる。したがって、振動部３１３を理想的な振動モードで安定して振動させることができる。

一方、対向電極３２は、前述したように、蓋部４が備える導電層４１２の一部として形成されている。なお、対向電極３２は、図４に示すように、その周囲にスリット４１２ｂを形成することで、導電層４１２の他の部分とは物理的かつ電気的に分離して設けられている。これにより、導電層４１２の他の部分（例えば、コンタクト部４１２ａ）との短絡が防止されている。このような対向電極３２は、振動部３１３と対向配置され、基板２の平面視で少なくとも一部が振動部３１３と重なるように位置している。対向電極３２を蓋部４（空洞部５を形成する壁部）に配置することで、対向電極３２をより簡単に、対向電極３２を振動部３１３と対向させて配置することができる。なお、本実施形態では、対向電極３２を導電層４１２の一部として形成しているが、対向電極３２は、導電層４１２と異なる層に配置してもよい。

これら可動電極３１および対向電極３２は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。

また、可動電極３１および対向電極３２は、それぞれ、半導体回路６と電気的に接続されており、半導体回路６から可動電極３１と対向電極３２との間に所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧が印加されると、振動部３１３と対向電極３２との間に発生する静電力によって、振動部３１３が振動する。そして、この振動に基づく信号（周波数信号）が対向電極３２から出力され、出力された信号を半導体回路６で処理することで、ＭＥＭＳ構造体１は、所定周波数の信号を出力することができる。

このような振動素子３では、前述したように、対向電極３２が蓋部４に配置されている。言い換えると、対向電極３２は、振動部３１３に対して基板２と反対側に位置している。このように、対向電極３２を蓋部４に配置することで、例えば、従来のように対向電極３２を基板２上に配置した場合と比較して、対向電極３２の面積を大きくすることができる。そのため、挿入損失が低減され、効率的な駆動が可能な振動素子３となる。より具体的に説明すると、基板２上には可動電極３１の固定部３１１や固定部３１１から延びる配線等が配置されているため、基板２上に対向電極３２を配置する場合には、これらを避けて対向電極３２を配置しなければならない。そのため、対向電極３２の面積を大きくすることが困難であるし、対向電極３２の面積を大きくすると装置の大型化を招くおそれもある。これに対して、蓋部４には、上記のような対向電極３２の配置を阻害するような要素が殆どない。したがって、蓋部４に対向電極３２を設けることで、従来と比較して、対向電極３２の面積を大きくすることができる。そのため、挿入損失が低減され、効率的な駆動が可能な振動素子３となる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の断面図である。図７は、図６に示すＭＥＭＳ構造体の平面図である。図８は、図６に示す振動素子から出力される信号を示す図である。

以下、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第２実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図６に示すように、本実施形態の振動素子３は、可動電極３１および対向電極３２に加えて、さらに、基板側電極（第３電極）３３を有している。基板側電極３３は、基板２上に設けられ、振動部３１３と間隔を隔てて対向して配置されている。言い換えると、基板側電極３３は、振動部３１３に対して対向電極３２と反対側に配置されている。そのため、対向電極３２と基板側電極３３との間に振動部３１３が位置する状態となっている。また、基板側電極３３は、可動電極３１と同様にして、少なくとも１つの柱部７２を介して半導体回路６に接続されている。具体的には、図７に示すように、可動電極３１は、同図中の右側に位置する２つの柱部７２（７２’）を介して半導体回路６に電気的に接続されており、基板側電極３３は、同図中の左側に位置する２つの柱部７２（７２”）を介して半導体回路に電気的に接続されている。このような基板側電極３３は、例えば、リン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）したポリシリコンで構成されている。

このような構成の振動素子３では、対向電極３２と基板側電極３３とに位相がずれている所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧を印加することで、振動部３１３を振動させることができる。このような構成によれば、振動部３１３の電極（対向電極３２および基板側電極３３）との対向面積が大きくなるため、振動部３１３をより効果的に振動させることができる。

また、振動部３１３の振動によって、対向電極３２と基板側電極３３からは、例えば、図８に示すように、位相がほぼ１８０°ずれている（反転している）信号（周波数信号）ＳＩＧ１、ＳＩＧ２が出力される。そして、出力された信号ＳＩＧ１、ＳＩＧ２を半導体回路６で処理することで、ＭＥＭＳ構造体１は、所定周波数の信号を発振することができる。このような構成では、例えば、ＳＩＧ２の位相を１８０°ずらしてＳＩＧ１の位相と一致させ、ＳＩＧ１、ＳＩＧ２を合成することで、ＳＩＧ１のほぼ２倍の信号強度を有する信号を得ることができる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ構造体を示す平面図である。図１０は、図９中のＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第３実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図９および図１０に示すように、振動素子３が有する可動電極３１は、基板２上に設けられた固定部３１１と、固定部３１１と対向配置された基部３１４と、基部３１４を固定部３１１に固定し、支持する支持部３１２と、基部３１４に接続された４つの振動部３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄと、を有している。なお、振動部の数は、４つに限定されず、１〜３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。

支持部３１２は、基部３１４と固定部３１１との間に設けられ、基部３１４を固定部３１１に固定すると共に、基部３１４を下方から支持している。基部３１４は、略正方形の平面視形状を有し、その外縁を形成する４つの辺３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄのうち、辺３１４ａに振動部３１３ａが接続され、辺３１４ｂに振動部３１３ｂが接続され、辺３１４ｃに振動部３１３ｃが接続され、辺３１４ｄに振動部３１３ｄが接続されている。言い換えると、４つの振動部３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄは、基部３１４から四方（十字状）に突出して設けられている。また、振動部３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄは、それぞれ、先端部が自由端となっており、上下（厚さ方向）に屈曲変形可能となっている。

一方、対向電極３２は、振動部３１３ａに対向配置されている電極部３２１と、振動部３１３ｃに対向配置されている電極部３２２と、を有し、これら電極部３２１、３２２は、図示しない配線によって１つにまとめられて半導体回路６に接続されている。すなわち、電極部３２１、３２２は、同電位となっている。

このような振動素子３では、可動電極３１および対向電極３２間に所定周波数の交番電圧を印加することで振動部３１３ａ〜３１３ｄが振動する。具体的には、可動電極３１および対向電極３２間に交番電圧を印加すると、電極部３２１と振動部３１３ａの間および電極部３２２と振動部３１３ｃの間にそれぞれ静電力が周期的に発生し、この静電力の作用によって、振動部３１３ａ、３１３ｃが互いに同相で上下方向に振動する。一方、振動部３１３ｂ、３１３ｄは、振動部３１３ａ、３１３ｃの振動の反動によって、互いに同相でかつ振動部３１３ａ、３１３ｃとは逆相で上下方向に振動する。すなわち、振動部３１３ａ、３１３ｃが上方へ撓み変形すれば、振動部３１３ｂ、３１３ｄが下方へ撓み変形し、反対に、振動部３１３ａ、３１３ｃが下方へ撓み変形すれば、振動部３１３ｂ、３１３ｄが上方へ撓み変形する。このように、振動部３１３ａ、３１３ｃと振動部３１３ｂ、３１３ｄとを逆相で振動させることで、基部３１４の上下方向の変位が相殺されて振動が抑制されるため、振動素子３の振動漏れが低減される。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、対向電極３２が有する電極部３２１、３２２が振動部３１３ａ、３１３ｃと対向して配置されているが、電極部３２１、３２２の配置は、これに限定されず、例えば、振動部３１３ｂ、３１３ｄに対向して配置されていてもよい。

＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ構造体を示す平面図である。図１２は、図１１中のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第４実施形態のＭＥＭＥ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図１１に示すように、本実施形態の振動素子３が有する可動電極３１は、固定部３１１と、固定部３１１と対向配置された基部３１４と、基部３１４と固定部３１１とを接続する４本の支持部３１２と、基部３１４に接続された４つの振動部３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄと、を有している。

また、４本の支持部３１２は、一方の端部が振動の節となる隣り合う振動部の間（すなわち、振動部３１３ａ、３１３ｂの間、振動部３１３ｂ、３１３ｃの間、振動部３１３ｃ、３１３ｄの間、振動部３１３ｄ、３１３ａの間）の部分で基部３１４に接続されており、他方の端部が固定部３１１に接続されている。このような構成とすることで、図１２に示すように、支持部３１２によって、固定部３１１から基部３１４を遊離することができる。また、振動の節となる部分に支持部３１２を接続することで、振動素子３の振動漏れを低減することができる。

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第５実施形態＞
図１３は、本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。図１４は、図１３中のＤ−Ｄ線断面図およびＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第５実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図１３に示すように、本実施形態の振動素子３は、可動電極３１および対向電極３２に加えて、さらに、基板側電極３３を有している。基板側電極３３は、対向電極３２と同じように導電層４１２の一部として形成されている。また、基板側電極３３は、可動電極３１の振動部３１３ｂと間隔を隔てて対向配置されている電極部３３１と、振動部３１３ｄと間隔を隔てて対向配置されている電極部３３２と、を有している。また、これら電極部３３１、３３２は、図示しない配線（例えば、配線層４３２、４３４）によって１つにまとめられて、半導体回路６に接続されている。

このような振動素子３では、対向電極３２と基板側電極３３とに位相がずれている所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧を印加することで、振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができる。具体的には、前述した第３実施形態と同様に、振動部３１３ａ、３１３ｃと振動部３１３ｂ、３１３ｄとを逆相で上下方向に振動させることができる。そして、対向電極３２と基板側電極３３からは、例えば、前述した図８に示すように、位相がほぼ１８０°ずれている（反転している）信号（周波数信号）ＳＩＧ１、ＳＩＧ２が出力される。

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第６実施形態＞
図１５は、本発明の第６実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。図１６は、図１５中のＦ−Ｆ線断面図である。

以下、本発明の第６実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第６実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図１５および図１６に示すように、本実施形態の振動素子３は、可動電極３１および対向電極３２に加えて、さらに、基板側電極３３を有している。対向電極３２は、導電層４１２の一部として形成されており、振動部３１３ａに対向配置された電極部３２１と、振動部３１３ｃに対向配置された電極部３２２と、を有している。一方、基板側電極３３は、基板２上に設けられており、振動部３１３ａと間隔を隔てて対向配置された電極部３３１と、振動部３１３ｃと間隔を隔てて対向配置された電極部３３２と、を有している。すなわち、電極部３２１、３３１の間に振動部３１３ａが位置し、電極部３２２、３３２の間に振動部３１３ｃが位置している。

このような振動素子３では、対向電極３２と基板側電極３３とに位相がずれている所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧を印加することで、振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができる。具体的には、前述した第３実施形態と同様に、振動部３１３ａ、３１３ｃと振動部３１３ｂ、３１３ｄとを逆相で上下方向に振動させることができる。そして、対向電極３２と基板側電極３３からは、例えば、前述した図８に示すように、位相がほぼ１８０°ずれている（反転している）信号（周波数信号）ＳＩＧ１、ＳＩＧ２が出力される。

このような構成によれば、振動部３１３ａ、３１３ｃの電極（対向電極３２および基板側電極３３）との対向面積が大きくなるため、振動部３１３ａ〜３１３ｄをより効果的に振動させることができる。

このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第７実施形態＞
図１７は、本発明の第７実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。図１８は、図１５中のＧ−Ｇ線断面図およびＨ−Ｈ線断面図である。

以下、本発明の第７実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第７実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第６実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図１７および図１８に示すように、本実施形態の振動素子３では、基板側電極３３は、基板２上に設けられた電極部３３１、３３２と、導電層４１２の一部として形成された電極部３３３、３３４と、を有している。電極部３３１は、振動部３１３ａと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３３２は、振動部３１３ｃと間隔を隔てて対向配置されている。すなわち、電極部３２１、３３１の間に振動部３１３ａが位置し、電極部３２２、３３２の間に振動部３１３ｃが位置している。一方、電極部３３３は、振動部３１３ｂと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３３４は、振動部３１３ｄと間隔を隔てて対向配置されている。

このような振動素子３では、対向電極３２と基板側電極３３とに位相がずれている所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧を印加することで、振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができる。具体的には、前述した第３実施形態と同様に、振動部３１３ａ、３１３ｃと振動部３１３ｂ、３１３ｄとを逆相で上下方向に振動させることができる。そして、対向電極３２と基板側電極３３からは、例えば、前述した図８に示すように、位相がほぼ１８０°ずれている（反転している）信号（周波数信号）ＳＩＧ１、ＳＩＧ２が出力される。

このような構成によれば、静電力によって全ての振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができるので、振動素子３をより効率的に駆動することができる。

このような第７実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第８実施形態＞
図１９は、本発明の第８実施形態に係るＭＥＭＳ構造体が有する振動素子の平面図である。図２０は、図１９中のＩ−Ｉ線断面図およびＪ−Ｊ線断面図である。

以下、本発明の第８実施形態に係るＭＥＭＳ構造体について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第８実施形態のＭＥＭＳ構造体は、振動素子の構成が異なること以外は、前述した第７実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図１９および図２０に示すように、本実施形態の振動素子３では、対向電極３２は、基板２上に設けられた電極部３２３、３２４と、導電層４１２の一部として形成された電極部３２１、３２２と、を有している。また、電極部３２１は、振動部３１３ａと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３２２は、振動部３１３ｃと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３２３は、振動部３１３ｂと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３２４は、振動部３１３ｄと間隔を隔てて対向配置されている。一方、基板側電極３３は、基板２上に設けられた電極部３３１、３３２と、導電層４１２の一部として形成された電極部３３３、３３４と、を有している。電極部３３１は、振動部３１３ａと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３３２は、振動部３１３ｃと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３３３は、振動部３１３ｂと間隔を隔てて対向配置されており、電極部３３４は、振動部３１３ｄと間隔を隔てて対向配置されている。すなわち、電極部３２１、３３１の間に振動部３１３ａが位置しており、電極部３２２、３３２の間に振動部３１３ｃが位置しており、電極部３２３、３３４の間に振動部３１３ｂが位置しており、電極部３２４、３３４の間に振動部３１３ｄが位置している。

このような振動素子３では、対向電極３２と基板側電極３３とに位相がずれている所定周波数（可動電極３１の共振周波数とほぼ等しい周波数）の交番電圧を印加することで、振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができる。具体的には、前述した第３実施形態と同様に、振動部３１３ａ、３１３ｃと振動部３１３ｂ、３１３ｄとを逆相で上下方向に振動させることができる。そして、対向電極３２と基板側電極３３からは、例えば、前述した図８に示すように、位相がほぼ１８０°ずれている（反転している）信号（周波数信号）ＳＩＧ１、ＳＩＧ２が出力される。

このような構成によれば、静電力によって全ての振動部３１３ａ〜３１３ｄを振動させることができるので、振動素子３をより効率的に駆動することができる。

このような第８実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

［電子機器］
次に、本発明の電子機器について説明する。

図２１は、本発明の振動子を備えるモバイル型（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１１０８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、例えば、発振器として用いられる振動子１０が内蔵されている。そのため、パーソナルコンピューター１１００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

図２２は、本発明の振動子を備える携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成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及び送話口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、例えば、発振器として用いられる振動子１０が内蔵されている。そのため、携帯電話機１２００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

図２３は、本発明の振動子を備えるデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。

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１３１０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１３１０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１３１０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１３３０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１３４０が、それぞれ必要に応じて接続される。更に、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１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０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、例えば、発振器として用いられる振動子１０が内蔵されている。そのため、デジタルスチールカメラ１３００は、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

なお、本発明の振動子を備える電子機器は、図２１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２２の携帯電話機、図２３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、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、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に適用することができる。

［移動体］
次に、本発明の振動子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。
図２４は、本発明の振動子を備えた移動体を示す斜視図である。

自動車（移動体）１５００には、振動子１０が搭載されている。振動子１０は、例えば、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。このように、自動車１５００は、振動子１０を有しているため、より高性能で、高い信頼性を発揮することができる。

以上、本発明の振動子、発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、前述した各実施形態では、基板に凹部を形成することで、基板と蓋部との間に空洞部を形成した構成について説明しているが、基板と蓋部の構成としては、これに限定されない。例えば、基板に凹部を設けずに、蓋部の下面（基板側の面）に凹部を形成することで、基板と蓋部との間に空洞部を形成してもよいし、基板の上面および蓋部の下面にそれぞれ凹部を形成することで、基板と蓋部との間に空洞部を形成してもよい。

１……ＭＥＭＳ構造体
１０……振動子
２……基板
２１……半導体基板
２１１……凹部
２２……第１絶縁膜
２３……第２絶縁膜
３……振動素子
３１……可動電極
３１１……固定部
３１２……支持部
３１３、３１３ａ〜３１３ｄ……振動部
３１４……基部
３１４ａ〜３１４ｄ……辺
３２……対向電極
３２１、３２２、３２３、３２４……電極部
３３……基板側電極
３３１、３３２、３３３、３３４……電極部
４……蓋部
４１……被覆層
４１ａ……連通孔
４１１……絶縁層
４１２……導電層
４１２ａ……コンタクト部
４１２ｂ……スリット
４２……封止層
４３……構造体
４３１……層間絶縁膜
４３２……配線層
４３３……層間絶縁膜
４３４……配線層
４３４’……外部接続端子
４３５……表面保護膜
５……空洞部
６……半導体回路
６１……ＭＯＳトランジスタ
７１……壁部
７２、７２’、７２”……柱部
７３……補強部
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……デジタルスチールカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１０……表示部
１３１２……ビデオ信号出力端子
１３１４……入出力端子
１３３０……テレビモニター
１３４０……パーソナルコンピューター
１５００……自動車
ＳＩＧ１、ＳＩＧ２……信号
Ｘ……犠牲層

Claims (10)

1. 基板と、
   基板上に配置され、振動可能な振動部を有している可動電極と、
   前記振動部と対向して配置され、前記振動部に対して前記基板と反対側に位置している対向電極と、を有していることを特徴とする振動子。
2. 前記可動電極および前記対向電極を収容する収容空間を有し、
   前記対向電極は、前記収容空間を構成している壁部に配置されている請求項１に記載の振動子。
3. 前記収容空間は、気密封止されている請求項２に記載の振動子。
4. 前記可動電極は、前記振動部を複数有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動子。
5. 前記可動電極および前記対向電極の間に電圧を印加して前記振動部を振動させることで、前記対向電極から信号が取り出される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動子。
6. 前記基板と前記対向電極との間に配置されている基板側電極をさらに有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動子。
7. 前記振動部を振動させることで前記対向電極から出力される信号と前記基板側電極から出力される信号の位相がずれている請求項６に記載の振動子。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子と、
   回路と、を有していることを特徴とする発振器。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子を有していることを特徴とする電子機器。
10. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子を有していることを特徴とする移動体。

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