JP4206904B2 - Mems共振器 - Google Patents
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Description
J.R.Clark, W.−T.Hsu,andC.T.−C.Nguyen,"High−QVHF micromechanical contour−mode disk resonators,"Technical Digest,IEEE Int.Electron Devices Meeting,San Francisco,California,]Dec.11−13,2000,pp.399−402.
0MHzを超えず、従来の表面弾性波(SAW)あるいは薄膜弾性波(FBAR)によるGHz領域のフィルタに対して、微小振動子の特性である高いQ値をGHz帯周波数領域で提供することができていない。
基板22は、例えばシリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)などの半導体基板上に絶縁膜を形成した基板、石英基板やガラス基板のような絶縁性基板等が用いられる。本例ではシリコン基板上にシリコン窒化膜を形成した基板が用いられる。入力電極24、出力電極25、配線層28は、同じ導電材料で形成することができ、例えば多結晶シリコン膜、アルミニウム(Al)などの金属膜、さらには半導体基板に不純物を導入して形成した不純物半導体層、等にて形成することができる。振動電極27は、例えば多結晶シリコン膜、アルミニウム(Al)などの金属膜にて形成することができる。
1/Za=(1/Z1)+(1/Z2)+(1/Z3)
Z1=Z2=Z3とすれば、
Za=(1/3)Z1となる。
即ち、各MEMS共振器素子231、232、233を同じパターンで形成し、それぞれのインピーダンスZ1、Z2、Z3の値を同じにすれば、合成インピーダンスZaはインピーダンスZ1の3分の1になる。従って、MEMS共振器素子を3つ以上配置して並列接続すれば、適用すべき電子機器に適合する合成インピーダンスを有したMEMS共振器21が得られる。
その他の構成は、図1及び図2で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
1/Zb=(1/Z1)+(1/Z2)+(1/Z3)
Z1=Z2=Z3とすれば、
Zb=(1/3)Z1となる。
このように、各MEMS共振器素子231、232、233を同じパターンで形成し、それぞれのインピーダンスZ1、Z2、Z3の値を同じにすれば、合成インピーダンスZbはインピーダンスZ1の3分の1になる。従って、振動電極27を3つ以上配置すれば、適用すべき電子機器に適合する合成インピーダンスを有したMEMS共振器21が得られる。このMEMS共振器31では、図1のものに比べて更にコンパクト化される。
本実施の形態に係るMEMS共振器41は、共通の基板22上に複数、本例では3つの複数ビーム型のMEMS共振器素子31[311、312、313]を並列的に配置し、これら複数の複数ビーム型MEMS共振器素子31[311、312、313]を電気的に並列接続して構成される。
複数ビーム型MEMS共振器素子312では、振動電極274、入力電極242及び出力電極252によりMEMS共振器素子234が構成され、振動電極275、入力電極242及び出力電極252によりMEMS共振器素子235が構成され、振動電極276、入力電極242及び出力電極252によりMEMS共振器素子236が構成される。
複数ビーム型MEMS共振器素子313では、振動電極277、入力電極243及び出力電極253によりMEMS共振器素子237が構成され、振動電極278、入力電極243及び出力電極253によりMEMS共振器素子238が構成され、振動電極279、入力電極243及び出力電極253によりMEMS共振器素子239が構成され。
その他の構成は、図1、図3で説明したと同様であるので、重複説明を省略する。
1/Zc= (1/Z1)+(1/Z2)+(1/Z3)
+(1/Z4)+(1/Z5)+(1/Z6)
+(1/Z7)+(1/Z8)+(1/Z9)
Z1=Z2=Z3=Z4=Z5=Z6=Z7=Z8=Z9とすれば、
Zc=(1/9)Z1となる。
本実施の形態においては、先ず、図5Aに示すように、シリコン基板51の上面に所要の膜厚の絶縁膜52を形成した基板22を用意する。本例ではシリコン基板51上に膜厚1μmのシリコン窒化(SiN)膜52を形成して基板22を形成する。
次いで、図5Cに示すように、多結晶シリコン膜53を選択エッチングによりパターニングして下部電極となる入力電極24及び出力電極25と、配線層28とを形成する。この入出力電極24,25及び配線層28のパターンは、前述の図1、図3、図4に対応したパターンに形成される。
次に、図5Eに示すように、犠牲層54を平坦化処理して、入出力電極24,25上の犠牲層54の膜厚を所要の膜厚に設定する。この犠牲層54の膜厚は前述の振動電極27と入出力電極24,25との間の空間26の高さ相当する。本例ではCMP(化学機械研磨)法を用いて犠牲層のシリコン酸化膜54を平坦化し、入出力電極24,25の上に膜厚0.1μmのシリコン酸化膜54が残るようにする。
次に、図6Gに示すように、犠牲層54上に振動電極、即ちビームとなる所要の膜厚の導電性膜56を形成する。このとき、導電性膜56の一部はコンタクト孔55を通じて配層28に接続される。本例ではビームとなる膜厚0.5μmの多結晶シリコン膜56を蒸着により形成する。
なお、前述の多結晶シリコン膜53,56、シリコン酸化膜54は、化学蒸着法であるCVD(化学気相成長)法で形成することができるが、物理蒸着法で形成することも可能である。
Claims (3)
- 同一基板上に形成されたビーム構造を有する複数のMEMS共振器素子が電気的に並列接続され、
前記複数のMEMS共振器素子は、
同一平面上に入力電極及び出力電極が複数に分岐して形成され、各分岐された各対の前記入力電極及び出力電極に対して空間を挟んで並列状に複数の振動板となるビームが配置された複数の複数ビーム型MEMS共振器素子として構成され、
該複数の複数ビーム型MEMS共振器素子が同一基板上に配置されて成る
ことを特徴とするMEMS共振器。 - 前記複数ビーム型MEMS共振器は、同一形状である
ことを特徴とする請求項1記載のMEMS共振器。 - 前記複数ビーム型MEMS共振器は、3つ以上配置されている
ことを特徴とする請求項1記載のMEMS共振器。
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