JP2020019102A - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】 性能向上を図れるＭＥＭＳデバイスを提供すること。【解決手段】 ＭＥＭＳデバイス１は、基板１０と、基板１０上に設けられたＭＥＭＳ振動子２０とを含む。ＭＥＭＳ振動子２０は、基板１０の上方に配置された第１の振動部２１と、前記第１の振動部２に接触せずに配置され、第１の振動部２１の振動特性を制御するための制御電極２５とを含む。【選択図】 図１
Description
本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ（micro electro-mechanical systems）デバイスに関する。
ＭＥＭＳ技術を用いて形成されたデバイス（ＭＥＭＳデバイス）の１つとしてＭＥＭＳ共振器が知られている。ＭＥＭＳ共振器は、例えば、基板、円盤状の振動子、アンカーおよび固定電極を含んでいる。振動子はアンカーによって基板の上方に支持される。固定電極は、振動子の側面に沿って配置される。振動子はその側面と検出電極との間隔が変化するように振動する。ＭＥＭＳ共振器は、振動子が所定の周波数で振動することや、少ない電力で駆動できることが求められている。
本発明の目的は、性能向上を図れるＭＥＭＳデバイスを提供することにある。
実施形態のＭＥＭＳデバイスは、基板と、前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを含む。前記ＭＥＭＳ振動子は、前記基板の上方に配置された第１の振動部と、前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための制御電極とを含む。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。図面において、同一符号は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。また、簡略化のために、同一または相当部分があっても符号を付さない場合もある。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器（ＭＥＭＳデバイス）１を示す平面図であり、図２は図１の矢視２−２断面図である。
ＭＥＭＳ共振器１は、基板１０と、基板１０上に設けられたＭＥＭＳ振動子２０とを含む。
基板１０は、例えば、図２に示すように、シリコン基板１１、シリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１３が順次積層された構造を有する。
図１は第１の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器（ＭＥＭＳデバイス）１を示す平面図であり、図２は図１の矢視２−２断面図である。
ＭＥＭＳ共振器１は、基板１０と、基板１０上に設けられたＭＥＭＳ振動子２０とを含む。
基板１０は、例えば、図２に示すように、シリコン基板１１、シリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１３が順次積層された構造を有する。
ＭＥＭＳ振動子２０は、基板１０の上方に配置された機械的な振動子（第１の振動部）２１と、振動子２１を基板１０に支持するアンカー（支持部）２２と、基板１０に固定された検出電極２３と、基板１０に固定された駆動電極２４と、振動子２１に設けられた貫通孔を通る制御電極２５とを含んでいる。
振動子２１の材料は、例えば、ＳｉxＧｅ1-x（０≦ｘ≦１）、ＧａＡｓ、ＡｌＮまたはＰＺＴである。振動子２１の平面形状は図１では円形であるが、当該平面形状は楕円形、正方形、長方形または５角形以上の多角形でも構わない。
検出電極２３は、振動子２１の側面に接触せずに当該側面の一部に対向して配置された部分２３ａを含む。この部分２３ａと振動子２１の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。駆動電極２４は、振動子２１の側面に接触せずに当該側面の一部に対向して配置された部分２４ａを含む。この部分２４ａと振動子２１の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
検出電極２３は、振動子２１の側面に接触せずに当該側面の一部に対向して配置された部分２３ａを含む。この部分２３ａと振動子２１の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。駆動電極２４は、振動子２１の側面に接触せずに当該側面の一部に対向して配置された部分２４ａを含む。この部分２４ａと振動子２１の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
制御電極２５は振動子２１に接しないで配置される。より詳細には、制御電極２５は振動子２１に設けられた貫通孔を通るように配置されている。振動子２１と貫通孔の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。また、制御電極２５の上面の面積は、例えば、振動子２１の上面の面積の０．１％以上５０％以下である。０．１％未満であると、制御電極２５に印加する電圧によって振動子２１の振動数を制御することが困難になる。５０％を超える振動子２１が所定の振動モード（例えば、ワイングラスモード）で振動することが困難になる。
図２に示すように、シリコン窒化膜１３上には配線層１４が設けられている。アンカー２２は、配線層１４に接続されることにより基板１０に固定される。アンカー２２は、振動子２１が振動可能となるように振動子２１を支持している。さらに、アンカー２２は、振動子２１と電気的に接続される。シリコン窒化膜１３上にはさらに配線層１５が設けられている。制御電極２５は、配線層１５に接続されることにより基板１０上に固定される。検出電極２３は、シリコン窒化膜１３上に設けられた配線層（不図示）に接続されることにより基板１０に固定される。同様に、駆動電極２４は、シリコン窒化膜１３上に設けられた配線層（不図示）に接続されることにより基板１０に固定される。
アンカー２２と駆動電極２４との間に交流電圧が印加されると、振動子２１の側面と検出電極２３との間隔が変化して、振動子２１は振動する。一対の検出電極２３の間に容量検出器を接続すれば、当該容量検出器の出力に基づいて振動子の振動周波数を取得することができる。振動子２１の共振周波数は、例えば、１ＭＨｚから１ＧＨｚの間にある。振動子２１の振幅幅は、例えば、２〜３ｎｍである。上記交流電圧は、ＭＥＭＳ共振器１外に設けられた交流電源（不図示）でも構わないし、ＭＥＭＳ共振器１内に設けられた交流電源（不図示）でも構わない。
制御電極２５に所定の直流電圧（制御電圧）が印加されると、振動子２の振動特性は制御される。本実施形態では、配線層１５を介して制御電極２５に制御電圧が印加される。制御電圧はＭＥＭＳ共振器毎に異なる可能性がある。そのため、制御電圧の値は、ＭＥＭＳ共振器１の製造後に決定される。
制御電圧は、ＭＥＭＳ共振器１外に設けられた電源（不図示）から印加されても構わないし、ＭＥＭＳ共振器１内に設けられた電源（不図示）から印加されても構わない。当該電源として可変電源を用いれば、ＭＥＭＳ共振器毎に異なる制御電圧を容易に印加することが可能となる。
本実施形態によれば、制御電極２５を用いることにより、振動子２１が所定の周波数で振動するように制御できる。例えば、振動子２１がその共振周波数で振動したり、所定の振動モード（例えばワイングラスモード）で振動するように制御することが可能となる。
また、制御電極２５は振動子２１の配置される領域内に設けられているので、検出電極２３や駆動電極２４の面積は減少しない。その結果、モーション抵抗の増加による駆動回路の消費電力の増加を抑制できる。
ＭＥＭＳ共振器１は、周知の犠牲膜プロセスを利用することにより製造することができる。図３（ａ）〜図３（ｆ）は、ＭＥＭＳ共振器１の製造方法の一例を説明するための断面図である。
ＭＥＭＳ共振器１は、周知の犠牲膜プロセスを利用することにより製造することができる。図３（ａ）〜図３（ｆ）は、ＭＥＭＳ共振器１の製造方法の一例を説明するための断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１３を順次形成し、その後、シリコン窒化膜１３上に導電層を形成し、当該導電層をパターニングすることにより、配線層１４および配線層１５を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、配線層１４と配線層１５との間の隙間を埋めるようにシリコン窒化膜１３上に犠牲膜２を形成し、その後、配線層１５に達する貫通孔を犠牲膜２中に形成する。ここでは、犠牲膜２はシリコン酸化膜である。
次に、図３（ｂ）に示すように、配線層１４と配線層１５との間の隙間を埋めるようにシリコン窒化膜１３上に犠牲膜２を形成し、その後、配線層１５に達する貫通孔を犠牲膜２中に形成する。ここでは、犠牲膜２はシリコン酸化膜である。
次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔を埋めるように犠牲膜２上にＳｉxＧｅ1-x膜を形成し、その後、当該ＳｉxＧｅ1-x膜をパターニングすることにより、振動子２１および制御電極２５を形成する。この段階では振動子２１は図１および図２に示した形状および寸法にはなっていない。
次に、図３（ｄ）に示すように、振動子２１と制御電極２５との間の隙間を埋めるように、振動子２１および制御電極２５上に犠牲膜３を形成する。ここでは、犠牲膜３はシリコン酸化膜である。
次に、図３（ｅ）に示すように、犠牲膜３３上にレジストパターン（不図示）を形成し、当該レジストパターンをマスクにして犠牲膜３よび振動子２１をエッチングすることにより、図１および図２に示した形状および寸法を有する振動子２１を得る。
次に、図３（ｅ）に示すように、犠牲膜３３上にレジストパターン（不図示）を形成し、当該レジストパターンをマスクにして犠牲膜３よび振動子２１をエッチングすることにより、図１および図２に示した形状および寸法を有する振動子２１を得る。
次に、図３（ｆ）に示すように、配線層１４に達する貫通孔を犠牲膜２中に形成し、その後、貫通孔の側面および底面を覆うようにＳｉxＧｅ1-x膜を形成し、そして当該ＳｉxＧｅ1-x膜をパターニングしてアンカー２２を形成する。
その後、犠牲膜２，３を除去することにより、図１および図２に示したＭＥＭＳ共振器１が得られる。
その後、犠牲膜２，３を除去することにより、図１および図２に示したＭＥＭＳ共振器１が得られる。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、制御電極２５の変形例を示す平面図である。
本実施形態では、制御電極２５は、振動子２１の中央部に設けられた貫通孔を通るように配置されている。その理由は、振動子２１の中央部は共振の振幅が小さいからである。制御電極２５は、図４（ａ）に示すように、振動子２１の振動の節となる部分（共振の振幅が小さい部分）に設けられた貫通孔を通るように配置されても構わない。振動の節となる部分は振動子２１の共振モードに依存する。また、本実施形態では、１つの制御電極２５を用いたが、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、２つ以上の制御電極２５を用いても構わない。２つ以上の制御電極２５は、振動子２１の振動の節となる部分に設けられた貫通孔を通るように配置される。
本実施形態では、制御電極２５は、振動子２１の中央部に設けられた貫通孔を通るように配置されている。その理由は、振動子２１の中央部は共振の振幅が小さいからである。制御電極２５は、図４（ａ）に示すように、振動子２１の振動の節となる部分（共振の振幅が小さい部分）に設けられた貫通孔を通るように配置されても構わない。振動の節となる部分は振動子２１の共振モードに依存する。また、本実施形態では、１つの制御電極２５を用いたが、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように、２つ以上の制御電極２５を用いても構わない。２つ以上の制御電極２５は、振動子２１の振動の節となる部分に設けられた貫通孔を通るように配置される。
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、振動子（振動部）２１に並列に連結された複数の可動電極（振動部）３０１〜３０４を含んでいる。複数の可動電極の個数は４には限定されない。各可動電極３０１〜３０４は連結部３１を介して振動子２１に連結されている。本実施形態では、振動子２１には貫通孔は設けられていない。
図５は第２の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、振動子（振動部）２１に並列に連結された複数の可動電極（振動部）３０１〜３０４を含んでいる。複数の可動電極の個数は４には限定されない。各可動電極３０１〜３０４は連結部３１を介して振動子２１に連結されている。本実施形態では、振動子２１には貫通孔は設けられていない。
振動子２１および可動電極３０１〜３０４の振動数（共振周波数）のばらつきを抑制するために、振動子２１および可動電極３０１〜３０４の半径および厚さ（つまり、形状および寸法）は全て同じになるように形成される。各可動電極３０１〜３０４と振動子２１の側面との間隔は、例えば、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である。
アンカー２２と駆動電極２４との間に交流電圧を印加すると、各可動電極３０１〜３０４の側面と検出電極２３の部分２３ａとの間隔が変化して、振動子２１および可動電極３０１〜３０４は連動して振動する。
ここで、本実施形態のＭＥＭＳ共振器１のモーション抵抗は、図６に示す比較例のＭＥＭＳ共振器のモーション抵抗よりも小さい。以下、この点についてさらに説明する。
ここで、本実施形態のＭＥＭＳ共振器１のモーション抵抗は、図６に示す比較例のＭＥＭＳ共振器のモーション抵抗よりも小さい。以下、この点についてさらに説明する。
比較例のＭＥＭＳ共振器のモーション抵抗Ｒｘは下式で与えられる。
Ｒｘ＝（ωｒ／Ｑ）・（ｍｒｅ／ηｅ ２） （１）
ηｅ＝Ｖdc・（ε０・Ａ／ｄ２） （２）
ここで、ωｒは振動子２１の共振時の角振動数、ｍｒｅは振動子２１の実効質量、ηｅは電気機械結合係数、Ｖdcは駆動電圧、ε０は真空の誘電率、Ａは振動子２１と検出（駆動）電極２３との対向面積、ｄは振動子２１と検出（駆動）電極２３との間隔である。
Ｒｘ＝（ωｒ／Ｑ）・（ｍｒｅ／ηｅ ２） （１）
ηｅ＝Ｖdc・（ε０・Ａ／ｄ２） （２）
ここで、ωｒは振動子２１の共振時の角振動数、ｍｒｅは振動子２１の実効質量、ηｅは電気機械結合係数、Ｖdcは駆動電圧、ε０は真空の誘電率、Ａは振動子２１と検出（駆動）電極２３との対向面積、ｄは振動子２１と検出（駆動）電極２３との間隔である。
一方、本実施形態のＭＥＭＳ共振器１のモーション抵抗Ｒｘは下式で与えられる。
Ｒｘ'＝（ω０／ｎＱ）・（ｍｒｅ／ηｅ'２） （３）
ηｅ'＝Ｖdc・（ε０・ｎＡ／ｄ２） （４）
ここで、ｎは可動電極の個数である。
式（３）に（４）を代入すると、
Ｒｘ'＝Ｒｘ／ｎ３ （５）
が得られる。式（５）から分かるように、モーション抵抗Ｒｘ'はモーション抵抗Ｒｘよりも小さい。図６に示した可動電極の個数が４であるＭＥＭＳ共振器１の場合、Ｒｘ'はＲｘの４３（＝６４）分の１という小さな値となる。したがって、本実施形態によれば、低い駆動電圧でＭＥＭＳ共振器１を駆動することができ、その結果としてＭＥＭＳ共振器１の駆動回路の低消費電力化を図ることができる。
Ｒｘ'＝（ω０／ｎＱ）・（ｍｒｅ／ηｅ'２） （３）
ηｅ'＝Ｖdc・（ε０・ｎＡ／ｄ２） （４）
ここで、ｎは可動電極の個数である。
式（３）に（４）を代入すると、
Ｒｘ'＝Ｒｘ／ｎ３ （５）
が得られる。式（５）から分かるように、モーション抵抗Ｒｘ'はモーション抵抗Ｒｘよりも小さい。図６に示した可動電極の個数が４であるＭＥＭＳ共振器１の場合、Ｒｘ'はＲｘの４３（＝６４）分の１という小さな値となる。したがって、本実施形態によれば、低い駆動電圧でＭＥＭＳ共振器１を駆動することができ、その結果としてＭＥＭＳ共振器１の駆動回路の低消費電力化を図ることができる。
（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１が第２の実施形態のそれと異なる点は、第１の実施形態で説明した制御電極を備えていることにある。より詳細には、振動子２１に設けられた貫通孔を通る制御電極２５、および、各可動電極３０１〜３０４に設けられた貫通孔を通る制御電極２５１〜２５４を含む。
図７は第３の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１が第２の実施形態のそれと異なる点は、第１の実施形態で説明した制御電極を備えていることにある。より詳細には、振動子２１に設けられた貫通孔を通る制御電極２５、および、各可動電極３０１〜３０４に設けられた貫通孔を通る制御電極２５１〜２５４を含む。
本実施形態によれば第２の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば各制御電極２５，２５１〜２５４に印加する制御電圧を調整することにより、振動子２１および可動電極３０１〜３０４が所定の周波数で振動するように容易に制御することが可能となる。例えば、製造プロセスにより振動子２１および可動電極３０１〜３０４の寸法誤差が原因で生じても、制御電圧を調整することにより、図８に示すような共振周波数のスプリットを抑制することが可能となる。
本実施形態では、振動子２１および可動電極３０１〜３０４の全てに制御電極を設けたが、必ずしも全てに設ける必要はない。例えば、制御電極２５は設けるが、制御電極２５１〜２５４は設けてなくても構わない。逆に、制御電極２５は設けないが、複数の制御電極２５１〜２５４を設けても構わない。すなわち、制御電極２５，２５１〜２５４のうちの１つ以上を含む構造を採用する。
また、制御電極２５，２５１〜２５４は、振動子２１および可動電極３０１〜３０４の中央部ではなく、図４の場合と同様に、振動子２１および可動電極３０１〜３０４の振動の節となる部分に設けられた貫通孔を通るように配置しても構わない。
（第４の実施形態）
図９は第４の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
（第４の実施形態）
図９は第４の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、振動子２１に並列に連結された第１および第２の可動電極３０１，３０２を備えている。検出電極２３と可動電極３０１，３０２との対向面積の増加に加えて、可動電極３０１，３０２の個数（Ｎ個）に対応する分だけモーション抵抗（１／（２Ｍ））は小さくなる。これにより、駆動回路の消費電力の低減化を図れる。検出電極と可動電極との対向面積がｎ倍になると、モーション抵抗は１／（２ｎ・Ｍ）となる。
図１０は、本実施形態のＭＥＭＳ共振器１の変形例を示す平面図である。この変形例では、第１の可動電極３０１と第２の可動電極３０２との間に設けられた第３の可動電極３０３をさらに含んでいる。第２の可動電極３０２は第３の可動電極３０３を介して間接的に振動子２１に連結される。振動子２１に並列に連結される可動電極の数は４つ以上でも構わない。
（第５の実施形態）
図１１は第５の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、振動子２１に直列に連結された第１および第２の可動電極３０１，３０２を備えている。検出電極２３と可動電極３０１，３０２との対向面積の増加に加えて、可動電極３０１，３０２の個数（Ｎ個）に比例してＱ値（Ｎ・Ｑ）は高くなる。これにより、消費電力の低減化を図れる。検出電極と可動電極との対向面積がｎ倍になると、モーション抵抗は１／（２ｎ・Ｍ）となる。
図１１は第５の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、振動子２１に直列に連結された第１および第２の可動電極３０１，３０２を備えている。検出電極２３と可動電極３０１，３０２との対向面積の増加に加えて、可動電極３０１，３０２の個数（Ｎ個）に比例してＱ値（Ｎ・Ｑ）は高くなる。これにより、消費電力の低減化を図れる。検出電極と可動電極との対向面積がｎ倍になると、モーション抵抗は１／（２ｎ・Ｍ）となる。
図１２は、本実施形態のＭＥＭＳ共振器１の変形例を示す平面図である。この変形例では、第２の可動電極３０２に直列に連結された第３の可動電極３０３をさらに含んでいる。第３の可動電極３０３は第１および第２の可動電極３０１，３０２を介して振動子２１に間接的に連結される。振動子２１に直列に連結される可動電極の数は４つ以上でも構わない。
（第６の実施形態）
図１３は第６の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、直列に連結された複数のＭＥＭＳ振動子２０１，２０２と、ＭＥＭＳ振動子２０１に直列に連結された可動電極３０１とを備えている。ＭＥＭＳ振動子の個数は２つには限定されず、そして、可動電極の数は１つには限定されない。ＭＥＭＳ振動子２０１，２０２の個数（Ｎ個）に比例してＱ値（Ｎ・Ｑ）は高くなる。これにより、消費電力の低減化を図れる。検出電極と可動電極との対向面積がｎ倍になると、モーション抵抗は１／（２ｎ・Ｍ）となる。
図１３は第６の実施形態に係るＭＥＭＳ共振器１を示す平面図である。
本実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、直列に連結された複数のＭＥＭＳ振動子２０１，２０２と、ＭＥＭＳ振動子２０１に直列に連結された可動電極３０１とを備えている。ＭＥＭＳ振動子の個数は２つには限定されず、そして、可動電極の数は１つには限定されない。ＭＥＭＳ振動子２０１，２０２の個数（Ｎ個）に比例してＱ値（Ｎ・Ｑ）は高くなる。これにより、消費電力の低減化を図れる。検出電極と可動電極との対向面積がｎ倍になると、モーション抵抗は１／（２ｎ・Ｍ）となる。
（第７の実施形態）
図１４は第７の実施形態に係るＭＥＭＳガスセンサ（ＭＥＭＳデバイス）５を示す平面図であり、図１５は図１４の矢視１５−１５断面図である。
本実施形態のＭＥＭＳガスセンサ５は、第１の実施形態のＭＥＭＳ共振器１と、ＭＥＭＳ共振器１の振動子２１の上面に設けられ、所定のガス（検出ガス）を吸収または吸着する感応膜４０とを備えている。検出ガスは例えばＣＯ２ガスである。
図１４は第７の実施形態に係るＭＥＭＳガスセンサ（ＭＥＭＳデバイス）５を示す平面図であり、図１５は図１４の矢視１５−１５断面図である。
本実施形態のＭＥＭＳガスセンサ５は、第１の実施形態のＭＥＭＳ共振器１と、ＭＥＭＳ共振器１の振動子２１の上面に設けられ、所定のガス（検出ガス）を吸収または吸着する感応膜４０とを備えている。検出ガスは例えばＣＯ２ガスである。
振動子２１が振動している期間中に感応膜４０が検出ガスを吸収すると、振動子２１の振動周波数は低くなる。したがって、振動周波数の変化に基づいて検出ガスを検出することができる。また、制御電極２５に印加する電圧を調整することにより、振動子２１をその共振周波数で振動させることができ、その結果として検出感度を高めることができる。
なお、第１の実施形態のＭＥＭＳ共振器１の代わりに、第２ないし第６の実施形態のＭＥＭＳ共振器１を用いてＭＥＭＳガスセンサ５を構成しても構わない。
また、第１〜第６の実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、発振器、ジャイロセンサ、圧力センサ等の他のデバイスにも適用できる。
また、第１〜第６の実施形態のＭＥＭＳ共振器１は、発振器、ジャイロセンサ、圧力センサ等の他のデバイスにも適用できる。
上述した実施形態の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全て、および、上述していないその他の実施形態は、例えば、以下の付記１−２０、および、付記１−２０の任意の組合せ（明らかに矛盾する組合せは除く）で表現できる。
［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置された第１の振動部と、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための制御電極と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記２］
前記制御電極は、前記第１の振動部に設けられた貫通孔を通る付記１に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記３］
前記第１の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記４］
前記第１の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部は振動する付記３に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記５］
基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部と、
前記第１の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第２の振動部と、
前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記６］
前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第１の振動部に連結されている付記５に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記７］
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための第１の制御電極、
前記第２の振動部に接触せずに配置され、前記第２の振動部の振動特性を制御するための第２の制御電極、および、
前記第３の振動部に接触せずに配置され、前記第３の振動部の振動特性を制御するための第３の制御電極の少なくとも１つをさらに具備する付記５または６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記８］
前記第１の制御電極、前記第２の制御電極および前記第３の制御電極は、それぞれ、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部に設けられた貫通孔を通る付記７に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記９］
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第２の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第１の固定電極と、
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第２の固定電極とをさらに具備する付記６ないし８のいずれに記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１０］
前記第２の振動部の前記側面と前記第１の固定電極の前記部分との間隔が変化し、かつ、前記第３の振動部の前記側面と前記第２の固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記９に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１１］
前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第２の振動部に連結されている付記５に記載のＭＥＭＳデバイス
［付記１２］
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに含む付記１１に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１３］
前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１４］
前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部をさらに具備する付記１ないし１３のいずれかに記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１５］
基板と、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部を含む第１のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第２の振動部を含む第２のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記１６］
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する付記１５に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１７］
前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１８］
前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部と、
前記第２の振動部を前記基板に支持する支持部と
をさらに具備する付記１５または１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１９］
前記振動部上に設けられ、所定のガスを吸収または吸着する感応膜をさらに具備する付記１ないし１８のいずれかに記載足のＭＥＭＳデバイス
［付記２０］
前記所定のガスは二酸化炭素を含む付記１９に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置された第１の振動部と、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための制御電極と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記２］
前記制御電極は、前記第１の振動部に設けられた貫通孔を通る付記１に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記３］
前記第１の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記４］
前記第１の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部は振動する付記３に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記５］
基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部と、
前記第１の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第２の振動部と、
前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記６］
前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第１の振動部に連結されている付記５に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記７］
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための第１の制御電極、
前記第２の振動部に接触せずに配置され、前記第２の振動部の振動特性を制御するための第２の制御電極、および、
前記第３の振動部に接触せずに配置され、前記第３の振動部の振動特性を制御するための第３の制御電極の少なくとも１つをさらに具備する付記５または６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記８］
前記第１の制御電極、前記第２の制御電極および前記第３の制御電極は、それぞれ、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部に設けられた貫通孔を通る付記７に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記９］
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第２の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第１の固定電極と、
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第２の固定電極とをさらに具備する付記６ないし８のいずれに記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１０］
前記第２の振動部の前記側面と前記第１の固定電極の前記部分との間隔が変化し、かつ、前記第３の振動部の前記側面と前記第２の固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記９に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１１］
前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第２の振動部に連結されている付記５に記載のＭＥＭＳデバイス
［付記１２］
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに含む付記１１に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１３］
前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１４］
前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部をさらに具備する付記１ないし１３のいずれかに記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１５］
基板と、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部を含む第１のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第２の振動部を含む第２のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。
［付記１６］
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する付記１５に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１７］
前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する付記１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１８］
前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部と、
前記第２の振動部を前記基板に支持する支持部と
をさらに具備する付記１５または１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
［付記１９］
前記振動部上に設けられ、所定のガスを吸収または吸着する感応膜をさらに具備する付記１ないし１８のいずれかに記載足のＭＥＭＳデバイス
［付記２０］
前記所定のガスは二酸化炭素を含む付記１９に記載のＭＥＭＳデバイス。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…ＭＥＭＳ共振器、２，３…犠牲膜、４…、５…ＭＥＭＳガスセンサ、１０…基板、１１…シリコン基板、１２…シリコン酸化膜、１３…シリコン窒化膜、１４，１５…配線層、２０…ＭＥＭＳ振動子、２１…振動子（第１の振動部）、２２…アンカー、２３…検出電極、２４…駆動電力、２５，２５１，２５２…第１〜第３の制御電極、３０１，３０２…可動電極（第２〜第３の振動部）、３１…連結部、４０…感応膜。
Claims (20)
- 基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置された第１の振動部と、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための制御電極と
を具備するＭＥＭＳデバイス。 - 前記制御電極は、前記第１の振動部に設けられた貫通孔を通る請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第１の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第１の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部は振動する請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 基板と、
前記基板上に設けられたＭＥＭＳ振動子とを具備し、
前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部と、
前記第１の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第２の振動部と、
前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結され、前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。 - 前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第１の振動部に連結されている請求項５に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第１の振動部に接触せずに配置され、前記第１の振動部の振動特性を制御するための第１の制御電極、
前記第２の振動部に接触せずに配置され、前記第２の振動部の振動特性を制御するための第２の制御電極、および、
前記第３の振動部に接触せずに配置され、前記第３の振動部の振動特性を制御するための第３の制御電極の少なくとも１つをさらに具備する請求項５または６に記載のＭＥＭＳデバイス。 - 前記第１の制御電極、前記第２の制御電極および前記第３の制御電極は、それぞれ、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部に設けられた貫通孔を通る請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記ＭＥＭＳ振動子は、
前記第２の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第１の固定電極と、
前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む第２の固定電極とをさらに具備する請求項６ないし８のいずれに記載のＭＥＭＳデバイス。 - 前記第２の振動部の前記側面と前記第１の固定電極の前記部分との間隔が変化し、かつ、前記第３の振動部の前記側面と前記第２の固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する請求項９に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第２の振動部は前記第１の振動部に連結され、前記第３の振動部は前記第２の振動部に連結されている請求項５に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに含む請求項１１に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の前記部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部をさらに具備する請求項１ないし１３のいずれかに記載のＭＥＭＳデバイス。
- 基板と、
前記基板の上方に配置され、第１の共振周波数を有する第１の振動部を含む第１のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第２の振動部を含む第２のＭＥＭＳ振動子と、
前記基板の上方に配置され、前記第１の振動部または前記第２の振動部に連結された前記第１の共振周波数を有する第３の振動部と
を具備するＭＥＭＳデバイス。 - 前記第３の振動部の側面に接触せずに前記側面の一部に対向して配置された部分を含む固定電極をさらに具備する請求項１５に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第３の振動部の前記側面と前記固定電極の部分との間隔が変化するように、前記第１の振動部、前記第２の振動部および前記第３の振動部は振動する請求項１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
- 前記第１の振動部を前記基板に支持する支持部と、
前記第２の振動部を前記基板に支持する支持部と
をさらに具備する請求項１５または１６に記載のＭＥＭＳデバイス。 - 前記振動部上に設けられ、所定のガスを吸収または吸着する感応膜をさらに具備する請求項１ないし１８のいずれかに記載足のＭＥＭＳデバイス。
- 前記所定のガスは二酸化炭素を含む請求項１９に記載のＭＥＭＳデバイス。
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