JP5162206B2 - Oscillator, oscillator manufacturing method, and oscillator - Google Patents

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Description

本発明は、複数の共振周波数を発振することのできる構造を備えた発振子および該発振子の製造方法並びに該発振子を備えた発振器に関する。   The present invention relates to an oscillator having a structure capable of oscillating a plurality of resonance frequencies, a method for manufacturing the oscillator, and an oscillator including the oscillator.

デジタル機器のクロックパルス発生や、無線機器などにおいては、従来水晶発振子を用いた水晶発振器が利用されてきたが、より量産性が高く周波数の設計も容易なシリコンを採用したシリコン発振子を用いて発振器を製造しようという試みがなされている。   Conventionally, crystal oscillators using crystal oscillators have been used for clock pulse generation in digital devices and wireless devices. However, silicon oscillators that use silicon, which is more mass-productive and easier to design frequencies, are used. Attempts have been made to manufacture oscillators.

シリコン発振子は、揺動自在に保持された片持ち梁または両持ち梁の共振モードを利用するものである。共振周波数は梁の断面サイズや長さによって規定されるため設計が容易である。また、大口径のシリコン基板上に一括して素子を形成できるため、量産性が高く、従来のCMOS ICの製造ラインを流用して製造することも可能である。   The silicon oscillator utilizes a resonance mode of a cantilever beam or a doubly supported beam held so as to be swingable. Since the resonance frequency is defined by the cross-sectional size and length of the beam, the design is easy. In addition, since elements can be collectively formed on a large-diameter silicon substrate, mass productivity is high, and it is also possible to manufacture using a conventional CMOS IC manufacturing line.

シリコン発振子は、特許文献1に示すように、シリコンからなる振動子を圧電素子や対向電極と振動子との間の静電引力によって所定の1方向に振動させ、その振動を対向電極との間の静電容量の変化や、ピエゾ抵抗の抵抗の変化などによって検出するものが提案されている。   As shown in Patent Document 1, a silicon oscillator vibrates a vibrator made of silicon in a predetermined direction by an electrostatic attractive force between a piezoelectric element or a counter electrode and the vibrator, and the vibration with the counter electrode. What is detected by a change in capacitance between the two or a piezoresistor has been proposed.

しかし、この方法では振動子を1方向にしか振動させることができず、1種類の周波数の信号しか出力することができない。複数の周波数の信号を必要とするようなデバイスでは各周波数に応じた振動子や駆動回路を備えた発振器を搭載する必要があり、大型化やコストの増加につながるという欠点があった。   However, in this method, the vibrator can be vibrated only in one direction, and only one frequency signal can be output. A device that requires signals of a plurality of frequencies needs to be equipped with an oscillator having a vibrator and a drive circuit corresponding to each frequency, leading to an increase in size and cost.

そこで、上記のような欠点を解決するために、特許文献2に示すように、ダイヤフラム状の振動子に気体による圧力を印加して周波数を変調する発振子30が提案されている。   In order to solve the above-described drawbacks, as shown in Patent Document 2, there has been proposed an oscillator 30 that modulates a frequency by applying a gas pressure to a diaphragm-like vibrator.

この発振子30は、図17に示すように、ダイヤフラム状の振動子31を備えている。振動子31は上部気密室32及び下部気密室33を隔てるように配置されている。上部気密室32には、外部と連通するガス管34が接続され、バルブ35を介して上部気密室32内の圧力を変動させることができる。上部気密室32にガスを導入すると、上部気密室32と下部気密室33の圧力差により、振動子31の内部応力が変化するので、共振周波数を変化させることができる。   As shown in FIG. 17, the oscillator 30 includes a diaphragm-shaped vibrator 31. The vibrator 31 is disposed so as to separate the upper airtight chamber 32 and the lower airtight chamber 33. A gas pipe 34 communicating with the outside is connected to the upper hermetic chamber 32, and the pressure in the upper hermetic chamber 32 can be changed via a valve 35. When gas is introduced into the upper hermetic chamber 32, the internal stress of the vibrator 31 changes due to the pressure difference between the upper hermetic chamber 32 and the lower hermetic chamber 33, so that the resonance frequency can be changed.

また一般的には、気体による圧力に限らず、振動子に静電引力などの外力を印加することにより、共振周波数を変化させる方法も知られている。
特開2007−175577 特開2007−235754
In general, a method of changing a resonance frequency by applying an external force such as an electrostatic attractive force to a vibrator is also known, not limited to a pressure by gas.
JP2007-175577 JP2007-235754

しかしながら、上記構成の発振器30では、次のような欠点があった。すなわち、これら外力を振動子に印加して共振周波数を変化させる方法では、異なる周波数を持つ複数の周波数信号を同時に出力することができなかった。また、外力を振動子に印加するための構造が必要であり、構造が複雑になった。さらに、共振周波数を大きく変化させるためには外力を大きくしなければならず、共振周波数の変化量に限界があった。   However, the oscillator 30 configured as described above has the following drawbacks. That is, in the method of changing the resonance frequency by applying these external forces to the vibrator, it is impossible to simultaneously output a plurality of frequency signals having different frequencies. In addition, a structure for applying an external force to the vibrator is necessary, and the structure becomes complicated. Further, in order to greatly change the resonance frequency, the external force must be increased, and there is a limit to the amount of change in the resonance frequency.

本発明は上記のような事情に考慮してなされたもので、その目的は、振動子に外力などを加えて振動子自体の共振周波数を変化させることなく、ひとつの振動子から異なる周波数を持つ複数の周波数信号を同時に出力することができ、各共振周波数を容易に設計できる発振子及び発振子の製造方法ならびに該発振子を備えた発振器を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to have different frequencies from one vibrator without applying external force to the vibrator and changing the resonance frequency of the vibrator itself. To provide an oscillator capable of outputting a plurality of frequency signals at the same time and easily designing each resonance frequency, a method of manufacturing the oscillator, and an oscillator including the oscillator.

本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.

本発明の発振子は、複数の側面を持つ振動子と、該振動子の一端または両端に接続されて該振動子を揺動自在に保持するアンカーと、前記振動子の側面に所定の間隔をあけて対向する複数の駆動電極と、前記振動子の側面に所定の間隔をあけて対向し、該振動子を挟んで前記駆動電極と反対側に配置された複数の検出電極と、を備えたことを特徴とするものである。   The resonator according to the present invention includes a vibrator having a plurality of side surfaces, an anchor connected to one or both ends of the vibrator to hold the vibrator in a swingable manner, and a predetermined interval between the side surfaces of the vibrator. A plurality of drive electrodes opposed to each other with a gap therebetween, and a plurality of detection electrodes arranged opposite to the drive electrodes across the vibrator with a predetermined interval therebetween. It is characterized by this.

本発明に係る発振子においては、前記駆動電極のそれぞれに所定の波形の駆動電圧を印加すると、前記振動子は静電引力によって該駆動電極に引き寄せられて振動する。前記振動子の各駆動電極に引き寄せられる方向への共振周波数が異なるように振動子を形成すると、前記各検出電極からそれぞれの方向の共振周波数と略一致する周波数信号を同時に出力させることができる。   In the resonator according to the aspect of the invention, when a drive voltage having a predetermined waveform is applied to each of the drive electrodes, the vibrator is attracted to the drive electrode by an electrostatic attractive force and vibrates. If the vibrator is formed so that the resonance frequency in the direction attracted to each drive electrode of the vibrator is different, it is possible to simultaneously output a frequency signal substantially matching the resonance frequency in each direction from each detection electrode.

また、本発明の発振子は、上記本発明の発振子であって、前記振動子の短手方向の断面は長方形であり、前記駆動電極を2つ備え、前記検出電極を2つ備えていることを特徴とするものである。   The resonator according to the present invention is the resonator according to the present invention described above, wherein a cross section of the vibrator in a short direction is a rectangle, and includes two drive electrodes and two detection electrodes. It is characterized by this.

本発明に係る発振子においては、前記振動子の短手方向の断面が長方形であるため、該振動子の断面の長辺と短辺の長さを適宜設定することにより、それぞれ長辺に平行な方向への共振周波数と短辺に平行な方向への共振周波数とを所定の周波数に容易に設計することができる。   In the resonator according to the present invention, since the cross section in the short direction of the vibrator is rectangular, each of the cross sections of the vibrator is parallel to the long side by appropriately setting the length of the long side and the short side. The resonance frequency in a certain direction and the resonance frequency in a direction parallel to the short side can be easily designed to a predetermined frequency.

また、本発明の発振子は、上記本発明の発振子であって、前記振動子の短手方向の断面は正方形であり、前記駆動電極を2つ備え、前記検出電極を2つ備えていることを特徴とするものである。   The resonator according to the present invention is the resonator according to the present invention described above, wherein the vibrator has a square cross-section in the short direction, and includes two drive electrodes and two detection electrodes. It is characterized by this.

本発明に係る発振子においては、前記振動子の断面が正方形であるため、発振子から出力される二つの周波数信号を略一致させることができる。また、周波数信号の位相は一致させることも異なる位相にすることもできる。   In the resonator according to the present invention, since the cross section of the vibrator is square, the two frequency signals output from the resonator can be substantially matched. Also, the phase of the frequency signal can be matched or different.

また、本発明の発振子は、上記本発明の発振子であって、前記振動子、前記アンカー、前記駆動電極のうち第一の駆動電極、及び、前記検出電極のうち振動子を挟んで前記第一の駆動電極と反対側に配置された第一の検出電極はSOI(Silicon On Insulator)基板の活性層からなり、前記駆動電極のうち第二の駆動電極または前記検出電極のうち第二の検出電極のうちいずれか一方はSOI基板の支持層からなり、該第二の駆動電極または該第二の検出電極の他方は前記活性層に接合された絶縁物からなるリッド基板上に形成された導電性薄膜からなり、前記リッド基板に前記駆動電極及び前記検出電極に連通する貫通孔が設けられ、該貫通孔の少なくとも内周面を導電性の材料で覆った貫通電極を備えていることを特徴とするものである。   The resonator according to the present invention is the resonator according to the present invention described above, wherein the vibrator, the anchor, the first drive electrode among the drive electrodes, and the vibrator among the detection electrodes are sandwiched. The first detection electrode disposed on the opposite side of the first drive electrode is composed of an active layer of an SOI (Silicon On Insulator) substrate, and the second drive electrode or the second of the detection electrodes among the drive electrodes. One of the detection electrodes is made of a support layer of an SOI substrate, and the other of the second drive electrode or the second detection electrode is formed on a lid substrate made of an insulator bonded to the active layer. A through-hole made of a conductive thin film, provided with a through-hole communicating with the drive electrode and the detection electrode in the lid substrate, and having at least an inner peripheral surface of the through-hole covered with a conductive material. Special It is a sign.

本発明に係る発振子においては、前記振動子と前記駆動電極及び前記検出電極との間隔を容易に精度良く形成することができ、効率よく駆動させ、精度の良い周波数信号を出力することができるとともに、工数を削減して信頼性の高い発振子とすることができる。   In the resonator according to the present invention, the interval between the vibrator, the drive electrode, and the detection electrode can be easily formed with high accuracy, and can be driven efficiently, and an accurate frequency signal can be output. At the same time, the number of man-hours can be reduced to provide a highly reliable oscillator.

また、本発明の発振子は、上記本発明の発振子であって、前記振動子及び前記駆動電極ならびに前記検出電極はSOI基板の活性層からなり、前記アンカーは前記SOI基板の支持層からなり、前記振動子の長手方向が前記活性層の厚さの方向に一致するように配置されていることを特徴とするものである。   The resonator according to the present invention is the resonator according to the present invention described above, wherein the vibrator, the drive electrode, and the detection electrode are formed of an active layer of an SOI substrate, and the anchor is formed of a support layer of the SOI substrate. The vibrator is arranged so that the longitudinal direction of the vibrator coincides with the thickness direction of the active layer.

本発明に係る発振子においては、前記SOI基板のみで発振子を形成することができるので、容易に精度良く発振子を形成することができる。また、リッド基板が不要であるため、デバイスを小型化し、工数を削減することができる。   In the resonator according to the present invention, since the resonator can be formed only by the SOI substrate, the resonator can be easily formed with high accuracy. In addition, since a lid substrate is unnecessary, the device can be downsized and the number of steps can be reduced.

また、本発明の発振子の製造方法は、上記本発明の発振子の製造方法であって、SOI基板の活性層の所定の領域を選択的に除去して振動子、アンカー、第一の駆動電極及び第一の検出電極を形成し、該SOI基板の埋込酸化膜層の所定の領域を選択的に除去して前記振動子を揺動自在な状態にする振動子工程と、絶縁物からなるリッド基板の所定の領域を選択的に除去して貫通孔を形成し、該リッド基板の前記振動子に対向する位置にギャップを形成し、該リッド基板の前記振動子に対向する位置に導電性の薄膜からなる第二の駆動電極または第二の検出電極のいずれかを形成するリッド基板工程と、前記貫通孔が前記駆動電極及び前記検出電極に連通するように前記振動子工程及び前記リッド基板工程を行った前記SOI基板及び前記リッド基板を接合し、前記貫通孔の少なくとも内周面を導電性の材料で覆って貫通電極を形成する接合工程と、を備えたことを特徴とするものである。   The method for manufacturing an oscillator according to the present invention is the method for manufacturing the oscillator according to the present invention, wherein a predetermined region of the active layer of the SOI substrate is selectively removed so that the resonator, the anchor, and the first drive A vibrator step of forming an electrode and a first detection electrode, selectively removing a predetermined region of the buried oxide film layer of the SOI substrate to make the vibrator swingable, and an insulator A predetermined region of the lid substrate is selectively removed to form a through hole, a gap is formed at a position facing the vibrator on the lid substrate, and a conductive position is formed at a position facing the vibrator on the lid substrate. A lid substrate step for forming either the second drive electrode or the second detection electrode made of a conductive thin film, and the vibrator step and the lid so that the through hole communicates with the drive electrode and the detection electrode The SOI substrate subjected to the substrate process and the Joining de substrate, it is characterized in that and a joining step of forming the through electrode over at least the inner circumferential surface of a conductive material of the through hole.

本発明に係る発振子の製造方法においては、SOI基板の活性層を用いて振動子を形成するため、精度の良い共振周波数を持つ振動子を形成することができる。また、リッド基板に駆動電極または検出電極を形成し、振動子を形成したSOI基板に接合するため、振動子の周囲に容易に駆動電極または検出電極を配置することができ、工数を削減することができる。   In the method for manufacturing an oscillator according to the present invention, since the vibrator is formed using the active layer of the SOI substrate, the vibrator having an accurate resonance frequency can be formed. In addition, since the drive electrode or the detection electrode is formed on the lid substrate and bonded to the SOI substrate on which the vibrator is formed, the drive electrode or the detection electrode can be easily arranged around the vibrator, thereby reducing the number of steps. Can do.

また、本発明の発振器は、上記本発明の発振子と、前記発振子に備えられた振動子の共振周波数に略一致する駆動電圧を前記駆動電極に印加する前記駆動電極と同数の駆動回路と、を備えたことを特徴とするものである。   The oscillator according to the present invention includes the oscillator according to the present invention described above, and the same number of drive circuits as the drive electrodes that apply to the drive electrodes a drive voltage that substantially matches the resonance frequency of the vibrator provided in the oscillator. , Provided.

本発明に係る発振器においては、複数の駆動電極にそれぞれ異なる周波数の駆動電圧を印加することができるため、複数の異なる周波数信号を同時に出力することができる。   In the oscillator according to the present invention, since driving voltages having different frequencies can be applied to the plurality of driving electrodes, a plurality of different frequency signals can be output simultaneously.

また、本発明の発振器は、上記本発明の発振器であって、前記発振子から出力された周波数信号のうち1つが入力され、該周波数信号の所定の周波数からのずれを検出して周波数補正信号を出力する周波数シフト検出回路と、前記周波数信号の他方及び前記周波数補正信号が入力され、該周波数補正信号に従って入力された該周波数信号を所定の周波数に補正して外部に出力する周波数補正回路と、を備えたことを特徴とするものである。   The oscillator according to the present invention is the oscillator according to the present invention, wherein one of the frequency signals output from the oscillator is input, and a frequency correction signal is detected by detecting a deviation of the frequency signal from a predetermined frequency. A frequency shift detection circuit that outputs the other of the frequency signal and the frequency correction signal, a frequency correction circuit that corrects the frequency signal input according to the frequency correction signal to a predetermined frequency and outputs the frequency signal to the outside , Provided.

本発明に係る発振器においては、前記発振子の温度の変化や外力の印加などによって振動子の共振周波数が変化しても、その変化を補正して周波数信号を出力することができる。発振子の外部に温度センサなどを配置するのと異なり、振動子の共振特性の変化そのものを検出して補正するため、より精度が高く、共振特性の変化の原因に寄らずに補正を行うことができる。   In the oscillator according to the present invention, even if the resonance frequency of the vibrator changes due to a change in temperature of the oscillator or application of an external force, the change can be corrected and a frequency signal can be output. Unlike installing a temperature sensor or the like outside the oscillator, it detects and corrects the change in the resonance characteristics of the vibrator itself, making it more accurate and making corrections regardless of the cause of the change in resonance characteristics. Can do.

また、本発明の発振器は、上記本発明の発振器であって、前記発振子は請求項4に記載の発振子であり、前記駆動回路及び前記周波数シフト検出回路ならびに前記周波数補正回路が前記発振子のリッド基板に形成されていることを特徴とするものである。   An oscillator according to the present invention is the oscillator according to the present invention, wherein the oscillator is the oscillator according to claim 4, and the drive circuit, the frequency shift detection circuit, and the frequency correction circuit are the oscillator. It is formed on the lid substrate.

本発明の発振器においては、前記駆動回路や前記周波数シフト検出回路、前記周波数補正回路が前記発振子のリッド基板に形成されているため、発振子は1チップの発振器となり、デバイスを小型化することができる。また、発振子と駆動回路の間の距離が短いため、不要な寄生容量や抵抗が小さく、効率よく信号を駆動回路から発振子に伝送することができる。   In the oscillator of the present invention, since the drive circuit, the frequency shift detection circuit, and the frequency correction circuit are formed on the lid substrate of the oscillator, the oscillator becomes a one-chip oscillator, and the device is downsized. Can do. In addition, since the distance between the oscillator and the drive circuit is short, unnecessary parasitic capacitance and resistance are small, and a signal can be efficiently transmitted from the drive circuit to the oscillator.

本発明にかかる発振子及び発振子の製造方法並びに発振器によれば、振動子に外力などを加えて振動子自体の共振周波数を変化させることなく、ひとつの振動子から異なる周波数を持つ複数の周波数信号を同時に出力することができ、また各共振周波数を容易に設計できる。さらに、各周波数信号のひとつをもちいて温度や外力の印加などによる振動子の共振周波数の変化を検出し、効率よく補正して周波数信号を出力することができる。   According to the oscillator, the manufacturing method of the oscillator, and the oscillator according to the present invention, a plurality of frequencies having different frequencies from one oscillator without changing the resonance frequency of the oscillator itself by applying an external force to the oscillator. Signals can be output simultaneously, and each resonance frequency can be easily designed. Furthermore, it is possible to detect a change in the resonance frequency of the vibrator due to application of temperature or external force using one of the frequency signals, and output the frequency signal with efficient correction.

(第1実施形態)
以下、本発明に係る第1実施形態を、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態の発振子1を示す斜視図であり、図2は図1をz方向より見た断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing an oscillator 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 viewed from the z direction.

発振子1は、長方形の断面をもつ柱状の振動子2と、振動子2の一端または両端に接続されて振動子2を揺動自在に保持するアンカー3と、振動子2の所定の隣接する2つの側面2A及び2Bのそれぞれに対して所定の間隔を空けてそれぞれ対向して配置される2つの駆動電極4A及び4Bと、振動子2の所定の隣接する2つの側面2C及び2Dのそれぞれに対して所定の間隔を空けてそれぞれ対向して配置される2つの検出電極5A及び5Bと、を備えており、駆動電極4Aと検出電極5A、駆動電極4Bと検出電極5Bはそれぞれ振動子2をはさむように配置されている。ここで、振動子2の断面が長方形であるため、駆動電極4Aが対向する側面2Aと検出電極5Aが対向する側面2Cとは、振動子2の中心軸を挟んで互いに反対側に位置して略平行となり、また、駆動電極4Bが対向する側面2Bと検出電極5Bが対向する側面2Dとは、振動子2の中心軸を挟んで互いに反対側に位置して略平行となっている。さらに、側面2A及び2Cと側面2B及び2Dとは、互いに略直交する位置関係を有している。   The oscillator 1 includes a columnar vibrator 2 having a rectangular cross section, an anchor 3 that is connected to one or both ends of the vibrator 2 and holds the vibrator 2 in a swingable manner, and a predetermined adjacent portion of the vibrator 2. Two drive electrodes 4A and 4B arranged to face each of the two side surfaces 2A and 2B with a predetermined gap, and two adjacent side surfaces 2C and 2D of the vibrator 2 respectively. In contrast, two detection electrodes 5A and 5B that are arranged to face each other with a predetermined interval are provided, and the drive electrode 4A and the detection electrode 5A, and the drive electrode 4B and the detection electrode 5B each include the vibrator 2. It is arranged so as to sandwich. Here, since the cross section of the vibrator 2 is rectangular, the side face 2A facing the drive electrode 4A and the side face 2C facing the detection electrode 5A are located on opposite sides of the center axis of the vibrator 2. The side surface 2B opposite to the drive electrode 4B and the side surface 2D opposite to the detection electrode 5B are positioned substantially opposite to each other with the central axis of the vibrator 2 interposed therebetween. Furthermore, the side surfaces 2A and 2C and the side surfaces 2B and 2D have a positional relationship that is substantially orthogonal to each other.

本実施例においては、図1及び図2中に示すように、振動子2の長手方向をz方向とし、駆動電極4A及び検出電極5Aが対向する側面2A及び2Cに略直交する方向をx方向とし、駆動電極4B及び検出電極5Bが対向する側面2B及び2Dに略直交する方向をy方向とする。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the longitudinal direction of the vibrator 2 is the z direction, and the direction substantially orthogonal to the side surfaces 2A and 2C facing the drive electrode 4A and the detection electrode 5A is the x direction. And the direction substantially orthogonal to the side surfaces 2B and 2D facing the drive electrode 4B and the detection electrode 5B is defined as the y direction.

このように構成された発振子1において、駆動電極4Aに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Aとの間に静電引力が作用し、駆動電圧の波形に従って振動子2が駆動電極4Aに引き寄せられる。駆動電圧の周波数が振動子2のx方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   In the oscillator 1 configured as described above, when a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4A, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4A, and the vibrator is driven according to the waveform of the drive voltage. 2 is drawn to the drive electrode 4A. When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the x direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

振動子2のx方向の共振周波数f1は、式1で与えられる。   The resonance frequency f1 in the x direction of the vibrator 2 is given by Equation 1.

Figure 0005162206
Figure 0005162206

ここで、mは振動子2の支持方法などによって決定される係数、Eは振動子2のヤング率、ρは振動子2の密度、Lは振動子2の長さ、W1は駆動電極4Aに対して直角をなす振動子2の幅である。   Here, m is a coefficient determined by the support method of the vibrator 2, etc., E is the Young's modulus of the vibrator 2, ρ is the density of the vibrator 2, L is the length of the vibrator 2, and W1 is the drive electrode 4A. This is the width of the vibrator 2 that forms a right angle.

振動子2がx方向に振動すると、振動子2と検出電極5Aの間隔が変動するため、振動子2と検出電極5Aの間の静電容量が変化する。これを電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates in the x direction, the distance between the vibrator 2 and the detection electrode 5A varies, and the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5A changes. This is output to the outside as an electrical signal.

また、駆動電極4Bに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Bとの間に静電引力が作用し、振動子2はy方向に振動する。駆動電圧の周波数が振動子2のy方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   When a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4B, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4B, and the vibrator 2 vibrates in the y direction. When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the y direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

振動子2のy方向の共振周波数f2は式2で与えられる。   The resonance frequency f2 in the y direction of the vibrator 2 is given by Equation 2.

Figure 0005162206
Figure 0005162206

m、E、ρ、Lは式1と共通である。W2は駆動電極4Bに対して直角をなす振動子2の幅である。   m, E, ρ, and L are common to Equation 1. W2 is the width of the vibrator 2 perpendicular to the drive electrode 4B.

振動子2がy方向に振動すると、振動子2と検出電極5Bの間隔が変動するため、振動子2と検出電極5Bの間の静電容量が変化する。これを電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates in the y direction, the distance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B varies, so that the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B changes. This is output to the outside as an electrical signal.

駆動電極4A及び4Bに、それぞれf1及びf2に対応する駆動電圧を入力すると、振動子2の振動はx方向成分及びy方向成分を持ち、その軌道はリサージュ図形を描く。例として、図3にf1:f2=1:1.2の場合の振動子2の軌道を示す。   When drive voltages corresponding to f1 and f2 are input to the drive electrodes 4A and 4B, the vibration of the vibrator 2 has an x-direction component and a y-direction component, and the trajectory draws a Lissajous figure. As an example, FIG. 3 shows the trajectory of the vibrator 2 when f1: f2 = 1: 1.2.

式1及び式2から分かるように、W1及びW2の値を適宜設定することにより、振動子2のx方向の共振周波数とy方向の共振周波数を独立に決定することができる。そのため、1つの発振子1から同時に2種類の異なる周波数信号を出力することができ、デバイスを小型化することができる。   As can be seen from Equations 1 and 2, by appropriately setting the values of W1 and W2, the resonance frequency in the x direction and the resonance frequency in the y direction of the vibrator 2 can be determined independently. Therefore, two types of different frequency signals can be output simultaneously from one oscillator 1, and the device can be miniaturized.

また、振動子2の断面を正方形としても良い。この場合にはx方向の共振周波数とy方向の共振周波数が等しくなるため、例えば同一の周波数で位相が異なる二つの周波数信号を必要とするようなデバイスに適合する。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態を、図4及び図5を参照して説明する。図4は第2実施形態の発振子1を示す斜視図であり、図5は図4をz方向より見た断面図である。
Further, the cross section of the vibrator 2 may be a square. In this case, since the resonance frequency in the x direction is equal to the resonance frequency in the y direction, it is suitable for a device that requires two frequency signals having the same frequency but different phases.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a perspective view showing the resonator 1 according to the second embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4 viewed from the z direction.

本実施形態の発振子1は、六角形の断面を持つ柱状の振動子2と、振動子2の一端または両端に接続されて振動子2を揺動自在に保持するアンカー3と、振動子2の所定の3つの側面2A及び2E並びに2Cのそれぞれに対して所定の間隔を空けてそれぞれ対向して配置される駆動電極4A及び4B並びに4Cと、振動子2の所定の3つの側面2D及び2B並びに2Fのそれぞれに対して所定の間隔を空けてそれぞれ対向して配置される検出電極5A及び5B並びに5Cと、を備えており、駆動電極4Aと検出電極5A、駆動電極4Bと検出電極5B、駆動電極4Cと検出電極5Cはそれぞれ振動子2をはさむように配置されている。ここで、振動子2の断面が六角形であるため、駆動電極4Aが対向する側面2Aと検出電極5Aが対向する側面2Dとは、振動子2の中心軸を挟んで互いに反対側に位置して略平行となり、駆動電極4Bが対向する側面2Eと検出電極5Bが対向する側面2Bとは、振動子2の中心軸を挟んで互いに反対側に位置して略平行となり、また、駆動電極4Cが対向する側面2Cと検出電極5Cが対向する側面2Fとは、振動子2の中心軸を挟んで互いに反対側に位置して略平行となっている。   An oscillator 1 according to this embodiment includes a columnar vibrator 2 having a hexagonal cross section, an anchor 3 that is connected to one or both ends of the vibrator 2 and holds the vibrator 2 in a swingable manner, and the vibrator 2. Drive electrodes 4A, 4B, and 4C that are arranged to face each of the predetermined three side surfaces 2A, 2E, and 2C at a predetermined interval, and the predetermined three side surfaces 2D and 2B of the vibrator 2. And detection electrodes 5A, 5B, and 5C that are arranged to face each other at a predetermined interval with respect to each of 2F, and drive electrode 4A and detection electrode 5A, drive electrode 4B and detection electrode 5B, The drive electrode 4C and the detection electrode 5C are arranged so as to sandwich the vibrator 2, respectively. Here, since the vibrator 2 has a hexagonal cross section, the side face 2A facing the drive electrode 4A and the side face 2D facing the detection electrode 5A are located on opposite sides of the center axis of the vibrator 2. The side surface 2E facing the drive electrode 4B and the side surface 2B facing the detection electrode 5B are positioned on opposite sides of the center axis of the vibrator 2 and are substantially parallel to each other, and the drive electrode 4C The side surface 2C opposed to and the side surface 2F opposed to the detection electrode 5C are located on the opposite sides of the center axis of the vibrator 2 and are substantially parallel to each other.

本実施例においては、図4及び図5中に示すように、振動子2の長手方向をz方向とし、駆動電極4A及び検出電極5Aが対向する側面2A及び2Dに略直交する方向をx1方向とし、駆動電極4B及び検出電極5Bが対向する側面2E及び2Bに略直交する方向をx2方向とし、駆動電極4C及び検出電極5Cが対向する側面2C及び2Fに略直交する方向をx3方向とする。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the longitudinal direction of the vibrator 2 is the z direction, and the direction substantially orthogonal to the side surfaces 2A and 2D where the drive electrode 4A and the detection electrode 5A are opposed is the x1 direction. The direction substantially orthogonal to the side surfaces 2E and 2B facing the drive electrode 4B and the detection electrode 5B is the x2 direction, and the direction substantially orthogonal to the side surfaces 2C and 2F facing the drive electrode 4C and the detection electrode 5C is the x3 direction. .

このように構成された発振子1において、駆動電極4Aに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Aとの間に静電引力が作用し、駆動電圧の波形に従って振動子2が駆動電極4Aに引き寄せられる。駆動電圧の周波数が振動子2のx1方向の共振周波数f1と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   In the oscillator 1 configured as described above, when a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4A, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4A, and the vibrator is driven according to the waveform of the drive voltage. 2 is drawn to the drive electrode 4A. When the frequency of the drive voltage substantially coincides with the resonance frequency f1 of the vibrator 2 in the x1 direction, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

同様に、駆動電極4Bに振動子2のx2方向の共振周波数f2と略一致する周波数の駆動電圧を印加すると、振動子2はx2方向に共振する。また、駆動電極4Cに振動子2のx3方向の共振周波数f3と略一致する周波数の駆動電圧を印加すると、振動子2はx3方向に共振する。   Similarly, when a drive voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency f2 of the vibrator 2 in the x2 direction is applied to the drive electrode 4B, the vibrator 2 resonates in the x2 direction. Further, when a drive voltage having a frequency substantially equal to the resonance frequency f3 of the vibrator 2 in the x3 direction is applied to the drive electrode 4C, the vibrator 2 resonates in the x3 direction.

振動子2の各方向の共振周波数f1、f2、f3は、振動子の側面の長さW1、W2、W3に複雑に依存するため、第1実施形態のように各方向の共振周波数を独立に決定することはできないが、W1、W2、W3の大きさを適宜設定することにより、f1、f2、f3を決定することができる。   Since the resonance frequencies f1, f2, and f3 of each direction of the vibrator 2 are complicatedly dependent on the lengths W1, W2, and W3 of the side surfaces of the vibrator, the resonance frequencies in each direction are independently set as in the first embodiment. Although it cannot be determined, f1, f2, and f3 can be determined by appropriately setting the sizes of W1, W2, and W3.

振動子2が振動すると、振動子2と検出電極5A及び5B並びに5Cとの間の静電容量が変化するので、これを電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates, the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrodes 5A and 5B and 5C changes, and this is output to the outside as an electric signal.

なお、第1実施形態及び第2実施形態においては、長方形及び六角形の断面を持つ振動子を備えた発振子を例に挙げて説明したが、本発明を発振子に適用する場合には、2N角形(Nは2以上の適当な自然数)の断面を持つ振動子及び該振動子の各面に対向するように設けられたN個の駆動電極並びにN個の検出電極を持つような発振子としても良い。この場合、N種類の周波数信号を出力することができ、デバイスを小型化することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3実施形態を、図6から図8を参照して説明する。図6は第3実施形態の発振子1の平面図、図7は図6のAA’線における発振子1の断面図、図8は図
6のBB’線における発振子1の断面図である。それぞれ図6から図8に示すようにx方
向、y方向、z方向を定める。また、図6では簡単のためにリッド基板14を省略して示している。
In the first embodiment and the second embodiment, the resonator including the vibrator having the rectangular and hexagonal cross sections has been described as an example. However, when the present invention is applied to the resonator, An oscillator having a cross section of 2N square (N is an appropriate natural number of 2 or more), N drive electrodes and N detection electrodes provided to face each surface of the vibrator It is also good. In this case, N types of frequency signals can be output, and the device can be downsized.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 is a plan view of the oscillator 1 according to the third embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view of the oscillator 1 along the line AA ′ in FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the oscillator 1 along the line BB ′ in FIG. . As shown in FIGS. 6 to 8, the x direction, the y direction, and the z direction are determined. In FIG. 6, the lid substrate 14 is omitted for the sake of simplicity.

本実施形態の発振子1は、長方形の断面を持つ柱状の振動子2と、振動子2の一端または両端に接続されて振動子2を揺動自在に保持するアンカー3と、振動子2の所定の側面2A及び2Bに対して所定の間隔を空けて対向して配置される駆動電極4A及び4Bと、振動子2の所定の側面2C及び2Dに対して所定の間隔を空けて対向して配置される検出電極5A及び5Bと、を備えており、駆動電極4Aと検出電極5A、駆動電極4Bと検出電極5Bはそれぞれ振動子2をはさむように配置されている。振動子2、アンカー3、駆動電極4A及び検出電極5AはSOI(Silicon On Insulator)基板10のシリコンからなる活性層11から形成される。駆動電極4BはSOI基板のシリコンからなる支持層12からなる。また、活性層11及び支持層12は二酸化シリコンからなる埋込酸化膜層13をはさんで配置されている。また、検出電極5Bは絶縁物からなるリッド基板14上に形成されており、リッド基板14はアンカー3に接続されている。リッド基板14には駆動電極4A、検出電極5A、駆動電極4B、検出電極5B、アンカー3にそれぞれ連通して導通する貫通電極6A、6B、6C、6D、6Eが設けられている。   An oscillator 1 according to this embodiment includes a columnar vibrator 2 having a rectangular cross section, an anchor 3 that is connected to one or both ends of the vibrator 2 and holds the vibrator 2 in a swingable manner, The drive electrodes 4A and 4B arranged to face the predetermined side surfaces 2A and 2B with a predetermined space therebetween, and the predetermined side surfaces 2C and 2D of the vibrator 2 with a predetermined space therebetween. The detection electrodes 5A and 5B are provided, and the drive electrode 4A and the detection electrode 5A, and the drive electrode 4B and the detection electrode 5B are arranged so as to sandwich the vibrator 2, respectively. The vibrator 2, the anchor 3, the drive electrode 4 </ b> A, and the detection electrode 5 </ b> A are formed from an active layer 11 made of silicon of an SOI (Silicon On Insulator) substrate 10. The drive electrode 4B is composed of a support layer 12 made of silicon of an SOI substrate. The active layer 11 and the support layer 12 are arranged with a buried oxide film layer 13 made of silicon dioxide interposed therebetween. The detection electrode 5B is formed on a lid substrate 14 made of an insulating material, and the lid substrate 14 is connected to the anchor 3. The lid substrate 14 is provided with through-electrodes 6A, 6B, 6C, 6D, and 6E that are in communication with the drive electrode 4A, the detection electrode 5A, the drive electrode 4B, the detection electrode 5B, and the anchor 3, respectively.

このように構成された発振子1において、貫通電極6Aを介して駆動電極4Aに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Aとの間に静電引力が作用し、振動子2が駆動電極4Aに引き寄せられる。駆動電圧の周波数が振動子2のx方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   In the oscillator 1 configured as described above, when a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4A via the through electrode 6A, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4A, causing vibration. The child 2 is attracted to the drive electrode 4A. When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the x direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

また、貫通電極6Cを介して駆動電極4Bに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Bとの間に静電引力が作用し、振動子2が駆動電極4Bに引き寄せられる。駆動電圧の周波数が振動子2のy方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   When a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4B via the through electrode 6C, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4B, and the vibrator 2 is attracted to the drive electrode 4B. . When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the y direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

振動子2が振動すると、振動子2と検出電極5A及び5Bの間の静電容量が変化するので、これを貫通電極6B及び6Dを介して電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates, the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrodes 5A and 5B changes, and this is output to the outside through the through electrodes 6B and 6D.

振動子2の断面を長方形とすると、第1実施形態の場合と同様にx方向の共振周波数とy方向の共振周波数を独立に決定することができる。   When the cross section of the vibrator 2 is rectangular, the resonance frequency in the x direction and the resonance frequency in the y direction can be determined independently as in the case of the first embodiment.

また、振動子2の断面を正方形としても良い。この場合にはx方向の共振周波数とy方向の共振周波数が等しくなる。   Further, the cross section of the vibrator 2 may be a square. In this case, the resonance frequency in the x direction is equal to the resonance frequency in the y direction.

また、リッド基板14として、発振子1を駆動するための回路や発振子1から出力される周波数信号を変調したりする回路を形成した集積回路基板の能動面上に酸化シリコンなどの絶縁膜を成膜したものを用いても良い。この場合、発振子1は1チップの発振器となり、デバイスを小型化することができる。また、発振子と駆動回路の間の距離が短いため、不要な寄生容量や抵抗が小さく、効率よく信号を駆動回路から発振子に伝送することができる。   Further, an insulating film such as silicon oxide is formed on the active surface of the integrated circuit substrate on which a circuit for driving the oscillator 1 and a circuit for modulating a frequency signal output from the oscillator 1 are formed as the lid substrate 14. A film formed may be used. In this case, the oscillator 1 becomes a one-chip oscillator, and the device can be miniaturized. In addition, since the distance between the oscillator and the drive circuit is short, unnecessary parasitic capacitance and resistance are small, and a signal can be efficiently transmitted from the drive circuit to the oscillator.

次に、このように構成された発振子1の製造方法について、図9から図11を参照しながら説明する。なお、図9から図11は、図6のAA’線の断面図に対応している。また
、通常は発振子1を多数並べて配置し、一括して製造するが、説明を簡略化するために、一つの発振子1を製造するものとして説明する。
Next, a method for manufacturing the resonator 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 to 11 correspond to cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. In general, a large number of oscillators 1 are arranged side by side and manufactured together. However, in order to simplify the description, it is assumed that one oscillator 1 is manufactured.

まず、振動子工程を行う。   First, a vibrator process is performed.

図9(a)に示すように、シリコンからなる活性層11及び支持層12及び二酸化シリコンからなり活性層11及び支持層12にはさまれて配置された埋込酸化膜層13とからなるSOI基板10を準備する。発振子1を形成する材料としてはSOI基板に限らず例えばシリコン基板のような半導体基板や金属基板でも良いが、SOI基板を用いると、後述するように振動子2を形成する際に埋込酸化膜層13をエッチングストップとして利用することができるため、振動子2の厚さを容易に制御することができる。   As shown in FIG. 9A, an SOI comprising an active layer 11 made of silicon and a support layer 12 and an active layer 11 made of silicon dioxide and a buried oxide film layer 13 disposed so as to be sandwiched between the support layer 12. A substrate 10 is prepared. The material for forming the oscillator 1 is not limited to the SOI substrate, but may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate or a metal substrate. However, when an SOI substrate is used, embedded oxide is formed when the vibrator 2 is formed as described later. Since the film layer 13 can be used as an etching stop, the thickness of the vibrator 2 can be easily controlled.

次に、図9(b)に示すように、活性層11の所定の位置を除去して振動子2、アンカー3、駆動電極4A、検出電極5A、アイランド7を形成する。活性層11の所定の位置を選択的に除去する方法としては種々の方法を選択することができるが、例えばリソグラフィ技術を用いて活性層11の表面にマスクを形成し、TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)水溶液や水酸化カリウム水溶液などの強アルカリ性のエッチャントによるウェットエッチングや、SF6のプラズマによるRIE(Reactive Ion Etching)を用いたドライエッチングなどの方法を選択して所定の領域を選択的に除去する。   Next, as shown in FIG. 9B, a predetermined position of the active layer 11 is removed, and the vibrator 2, the anchor 3, the drive electrode 4A, the detection electrode 5A, and the island 7 are formed. Various methods can be selected as a method for selectively removing a predetermined position of the active layer 11. For example, a mask is formed on the surface of the active layer 11 using a lithography technique, and TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxide) is used. A predetermined region is selectively removed by selecting a method such as wet etching using a strong alkaline etchant such as an aqueous solution or an aqueous potassium hydroxide solution, or dry etching using RIE (Reactive Ion Etching) using SF6 plasma.

次に、図9(c)に示すように、埋込酸化膜層13の所定の位置を除去して振動子2を揺動自在な状態とする。埋込酸化膜層13の所定の位置を選択的に除去する方法としては、種々の方法を選択することができるが、例えばフッ化水素水溶液やフッ化水素ガスなどを用いてエッチングすることができる。このとき、振動子2の幅がアンカー3や駆動電極4A、検出電極5Aなどと比べて十分小さいと、アンカー3や駆動電極4A、検出電極5Aの下部の埋込酸化膜層13が完全に除去される前に振動子2の下部の埋込酸化膜層13が除去されるので、振動子2のみを揺動自在な状態とすることができる。   Next, as shown in FIG. 9C, a predetermined position of the buried oxide film layer 13 is removed to make the vibrator 2 swingable. Various methods can be selected as a method for selectively removing a predetermined position of the buried oxide film layer 13. For example, etching can be performed using a hydrogen fluoride aqueous solution or hydrogen fluoride gas. . At this time, if the width of the vibrator 2 is sufficiently smaller than the anchor 3, the drive electrode 4A, the detection electrode 5A, etc., the buried oxide film layer 13 below the anchor 3, the drive electrode 4A, and the detection electrode 5A is completely removed. Since the buried oxide film layer 13 below the vibrator 2 is removed before being performed, only the vibrator 2 can be in a swingable state.

次に、リッド基板工程を行う。   Next, a lid substrate process is performed.

リッド基板工程においては、まず図10(a)に示すように絶縁性のリッド基板14を準備する。リッド基板14の材料としては、例えばガラスや石英などのような絶縁性の材料を用いることができる。また、表面に二酸化シリコンなどの絶縁性の薄膜を成膜したシリコン基板を用いることもできる。   In the lid substrate process, first, an insulating lid substrate 14 is prepared as shown in FIG. As the material of the lid substrate 14, for example, an insulating material such as glass or quartz can be used. A silicon substrate having an insulating thin film such as silicon dioxide formed on the surface can also be used.

次に、図10(b)に示すように、リッド基板14の表面の所定の位置を選択的に除去し、後述する接合工程において振動子2と対向するようなキャビティギャップ8を形成する。リッド基板14の表面の所定の位置を選択的に除去する方法としては、リソグラフィ技術を用いてマスクを形成し、フッ化水素水溶液によるウェットエッチングやCF4、C2F6などのプラズマを用いたRIEによるドライエッチングなどの方法を選択することができる。   Next, as shown in FIG. 10B, a predetermined position on the surface of the lid substrate 14 is selectively removed, and a cavity gap 8 is formed so as to face the vibrator 2 in a bonding process described later. As a method for selectively removing a predetermined position on the surface of the lid substrate 14, a mask is formed using a lithography technique, and wet etching using a hydrogen fluoride aqueous solution or dry etching using RIE using plasma such as CF4 or C2F6. And so on.

キャビティギャップ8の深さは、振動子2が接触せず揺動自在な状態を保つ程度であれば良く、例えば0.5マイクロメートル程度あればよい。また、キャビティギャップ8が深すぎると、振動子2と検出電極5Bの間の静電容量が小さくなって感度が悪くなるため、キャビティギャップ8の深さは例えば5マイクロメートル程度以下にするのが望ましい。   The depth of the cavity gap 8 may be such that the vibrator 2 does not contact and keeps a swingable state, for example, about 0.5 μm. Further, if the cavity gap 8 is too deep, the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B becomes small and the sensitivity is deteriorated. Therefore, the depth of the cavity gap 8 should be about 5 micrometers or less, for example. desirable.

次に、図10(c)に示すようにキャビティギャップ8の表面に導電性の薄膜を成膜し、振動子2に対向するように所定の位置を選択的に除去して検出電極5Bを形成する。検出電極5Bの材料としては、例えばアルミニウムや金、銅などを選択すると容易に形成することができる。   Next, as shown in FIG. 10C, a conductive thin film is formed on the surface of the cavity gap 8, and a predetermined position is selectively removed so as to face the vibrator 2, thereby forming the detection electrode 5B. To do. As the material of the detection electrode 5B, for example, aluminum, gold, copper, or the like can be selected and can be easily formed.

次に、図10(d)に示すように後述する貫通電極6A、6B、6C、6D、6Eを形成するためのスルーホール9を形成する。スルーホール9を形成する技術としては、サンドブラストやレーザー照射による加工などを選択することができる。また、リッド基板14の材料としてシリコン基板を選択すると、ボッシュプロセスを用いたDeep RIE技術を用いて高アスペクト比で側壁の角度を垂直に近い状態に保ってエッチングを行うことができるため、発振子2を小型化することができる。   Next, as shown in FIG. 10D, a through hole 9 for forming through electrodes 6A, 6B, 6C, 6D, and 6E described later is formed. As a technique for forming the through hole 9, processing by sandblasting or laser irradiation can be selected. In addition, when a silicon substrate is selected as the material of the lid substrate 14, etching can be performed while keeping the angle of the side wall close to vertical with a high aspect ratio by using Deep RIE technology using a Bosch process. 2 can be reduced in size.

次に、接合工程を行う。   Next, a joining process is performed.

まず、図11(a)に示すように、振動子工程を終えたSOI基板10とリッド基板工程を終えたリッド基板14とを、振動子2と検出電極5Bとが所定の間隔を隔てて対向し、スルーホール9はそれぞれアンカー3、駆動電極4A、検出電極5A、アイランド7に連通するように接合する。SOI基板10とリッド基板14とを接合する方法としては、種々の方法を選択することができるが、例えばリッド基板14の材料としてホウ珪酸ガラスのようなアルカリ金属イオンを含有するガラスを用い、200℃以上に加熱してSOI基板10とリッド基板14とを接触させ、SOI基板10を陽極として電圧を印加することにより接合を行う陽極接合法や、SOI基板10またはリッド基板14の少なくともいずれか一方にポリイミドなどの樹脂膜を塗布して接合する樹脂接合法、SOI基板10またはリッド基板14の少なくともいずれか一方にはんだやAuSn合金などを成膜し、その共晶点以上の温度に加熱して接合する共晶接合法などを選択することができる。また、SOI基板10またはリッド基板14の少なくともいずれか一方にイオンビームやプラズマを照射して表面を活性化させ、室温または加熱して接合する表面活性化接合法を選択することもできる。   First, as shown in FIG. 11A, the vibrator 2 and the detection electrode 5B face each other with a predetermined interval between the SOI substrate 10 that has finished the vibrator step and the lid substrate 14 that has finished the lid substrate step. The through holes 9 are joined so as to communicate with the anchor 3, the drive electrode 4A, the detection electrode 5A, and the island 7, respectively. Various methods can be selected as a method for bonding the SOI substrate 10 and the lid substrate 14. For example, a glass containing alkali metal ions such as borosilicate glass is used as the material of the lid substrate 14. At least one of the anodic bonding method in which the SOI substrate 10 and the lid substrate 14 are brought into contact with each other by heating to a temperature of ° C or higher and bonding is performed by applying a voltage using the SOI substrate 10 as an anode. A resin bonding method in which a resin film such as polyimide is applied and bonded to each other, a solder or AuSn alloy film is formed on at least one of the SOI substrate 10 and the lid substrate 14 and heated to a temperature equal to or higher than the eutectic point. A eutectic bonding method to be bonded can be selected. Alternatively, a surface activated bonding method can be selected in which at least one of the SOI substrate 10 and the lid substrate 14 is irradiated with an ion beam or plasma to activate the surface, and bonded at room temperature or by heating.

次に、図11(b)に示すように、スルーホール9の少なくとも内周面に導電性の材料を成膜して、駆動電極4A、4B、検出電極5A、5Bと電気的に接続された貫通電極6A、6B、6C、6D、6Eを形成する。   Next, as shown in FIG. 11B, a conductive material is deposited on at least the inner peripheral surface of the through hole 9 and electrically connected to the drive electrodes 4A and 4B and the detection electrodes 5A and 5B. Through electrodes 6A, 6B, 6C, 6D, and 6E are formed.

以上に述べたように、本発明に係る第3実施形態においては、駆動電極4A及び4Bにそれぞれ振動子2のx方向及びy方向への共振周波数に近い波形の駆動電圧を印加することにより、検出電極5A及び5Bから振動子2のx方向及びy方向に対応する周波数信号を同時に出力することができる。
(第4実施形態)
次に、本発明に係る第4実施形態を、図12及び図13を参照して説明する。図12は第4実施形態の発振子1の平面図、図13は図12のCC’線における発振子1の断面図
である。また、図12に示すようにx方向及びy方向を定める。
As described above, in the third embodiment according to the present invention, by applying a drive voltage having a waveform close to the resonance frequency in the x direction and y direction of the vibrator 2 to the drive electrodes 4A and 4B, respectively. Frequency signals corresponding to the x direction and y direction of the vibrator 2 can be simultaneously output from the detection electrodes 5A and 5B.
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12 is a plan view of the oscillator 1 according to the fourth embodiment, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the oscillator 1 taken along the line CC ′ of FIG. Further, the x direction and the y direction are determined as shown in FIG.

発振子1は、長方形の断面をもつ柱状の振動子2と、振動子2の一端または両端に接続されて振動子2を揺動自在に保持するアンカー3と、振動子2の所定の側面2A及び2Bに対して所定の間隔を空けて対向して配置される駆動電極4A及び4Bと、振動子2の所定の側面2C及び2Dに対して所定の間隔を空けて対向して配置される検出電極5A及び5Bと、を備えており、駆動電極4Aと検出電極5A、駆動電極4Bと検出電極5Bはそれぞれ振動子2をはさむように配置されている。   The oscillator 1 includes a columnar vibrator 2 having a rectangular cross section, an anchor 3 that is connected to one or both ends of the vibrator 2 and holds the vibrator 2 in a swingable manner, and a predetermined side surface 2A of the vibrator 2. , 2B and the drive electrodes 4A and 4B arranged opposite to each other with a predetermined interval, and the detection that is arranged opposite to the predetermined side surfaces 2C and 2D of the vibrator 2 with a predetermined interval. Electrodes 5A and 5B are provided, and the drive electrode 4A and the detection electrode 5A, and the drive electrode 4B and the detection electrode 5B are arranged so as to sandwich the vibrator 2, respectively.

振動子2及び各駆動電極4ならびに各検出電極5はそれぞれSOI基板10の活性層11から形成される。   The vibrator 2, each drive electrode 4, and each detection electrode 5 are each formed from an active layer 11 of the SOI substrate 10.

このように構成された発振子1において、駆動電極4Aに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Aとの間に静電引力が作用し、駆動電圧の波形に従って振動子2が駆動電極4Aに引き寄せられる。駆動電圧の周波数が振動子2のx方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   In the oscillator 1 configured as described above, when a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4A, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4A, and the vibrator is driven according to the waveform of the drive voltage. 2 is drawn to the drive electrode 4A. When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the x direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

振動子2がx方向に振動すると、振動子2と検出電極5Aの間隔が変動するため、振動子2と検出電極5Aの間の静電容量が変化する。これを電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates in the x direction, the distance between the vibrator 2 and the detection electrode 5A varies, and the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5A changes. This is output to the outside as an electrical signal.

また、駆動電極4Bに所定の波形の駆動電圧を印加すると、振動子2と駆動電極4Bとの間に静電引力が作用し、振動子2はy方向に振動する。駆動電圧の周波数が振動子2のy方向の共振周波数と略一致すると、振動子2は共振し、振幅が大きくなる。   When a drive voltage having a predetermined waveform is applied to the drive electrode 4B, an electrostatic attractive force acts between the vibrator 2 and the drive electrode 4B, and the vibrator 2 vibrates in the y direction. When the frequency of the drive voltage substantially matches the resonance frequency in the y direction of the vibrator 2, the vibrator 2 resonates and the amplitude increases.

振動子2がy方向に振動すると、振動子2と検出電極5Bの間隔が変動するため、振動子2と検出電極5Bの間の静電容量が変化する。これを電気信号として外部に出力する。   When the vibrator 2 vibrates in the y direction, the distance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B varies, so that the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B changes. This is output to the outside as an electrical signal.

振動子2の断面を長方形とすると、第1実施形態の場合と同様にx方向の共振周波数とy方向の共振周波数を独立に決定することができる。   When the cross section of the vibrator 2 is rectangular, the resonance frequency in the x direction and the resonance frequency in the y direction can be determined independently as in the case of the first embodiment.

また、第2実施形態の場合と同様に、2N角形(Nは2以上の適当な自然数)の断面を持つ振動子及び該振動子の各面に対向するように設けられたN個の駆動電極並びにN個の検出電極を持つような発振子としても良い。この場合、N種類の周波数信号を出力することができる。例えばN=3として六角形の断面を持つ振動子2と3個の駆動電極4A、4B、4C並びに3個の検出電極5A、5B、5Cを持つような発振子1の例を図14に示す。   Similarly to the case of the second embodiment, a vibrator having a cross section of 2N square (N is an appropriate natural number of 2 or more) and N drive electrodes provided to face each face of the vibrator. In addition, an oscillator having N detection electrodes may be used. In this case, N types of frequency signals can be output. For example, FIG. 14 shows an example of an oscillator 1 having a vibrator 2 having a hexagonal cross section with N = 3, three drive electrodes 4A, 4B, and 4C and three detection electrodes 5A, 5B, and 5C. .

第3実施形態ではSOI基板10とリッド基板14の2枚の基板を必要とするのに対し、第4実施形態に従えば発振子1はSOI基板10のみからなるため、厚さを薄くすることができ、デバイスを小型化することができる。また、振動子2と各駆動電極4及び各検出電極5は全てSOI基板10の活性層11から形成することができるため、活性層11の不要な部分を選択的に除去するだけで発振子1を製造することができる。
(第5実施形態)
次に、本発明に係る第5実施形態を、図15を参照して説明する。
In the third embodiment, two substrates of the SOI substrate 10 and the lid substrate 14 are required. On the other hand, according to the fourth embodiment, the oscillator 1 is composed only of the SOI substrate 10, and thus the thickness is reduced. The device can be miniaturized. Further, since the vibrator 2, the drive electrodes 4, and the detection electrodes 5 can all be formed from the active layer 11 of the SOI substrate 10, the resonator 1 can be simply removed by selectively removing unnecessary portions of the active layer 11. Can be manufactured.
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図15は、本発明に係る発振子1を備えた発振器20のブロック図である。   FIG. 15 is a block diagram of an oscillator 20 including the resonator 1 according to the present invention.

本実施形態の発振器20は、第1実施形態から第4実施形態に示した発振子1と、発振子1が出力する周波数信号の種類と同じ数の駆動回路21及び検出回路(図示略)とを備えている。本実施形態では、一例として発振子1が2種類の周波数信号を出力するものとする。   The oscillator 20 of this embodiment includes the oscillator 1 shown in the first to fourth embodiments, the same number of drive circuits 21 and detection circuits (not shown) as the types of frequency signals output from the oscillator 1, and It has. In the present embodiment, as an example, the oscillator 1 outputs two types of frequency signals.

駆動回路21Aは、発振子1の駆動電極4Aに、発振子1の第1の共振周波数f1と略一致する周波数の駆動電圧を印加する。駆動電圧によって振動子2は第1の共振周波数f1で共振し、その変位により振動子2と検出電極5Aとの間の静電容量が変動する。これを周波数信号として出力する。なお、図15に示すように、出力された周波数信号の一部を駆動回路21Aに帰還させ、その位相と一致した駆動電圧のみを増幅して駆動電極4Aに印加すると、自己励振を行い、発振子1を安定して発振させることができる。   The drive circuit 21 </ b> A applies a drive voltage having a frequency substantially equal to the first resonance frequency f <b> 1 of the oscillator 1 to the drive electrode 4 </ b> A of the oscillator 1. The vibrator 2 resonates at the first resonance frequency f1 due to the drive voltage, and the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5A varies due to the displacement. This is output as a frequency signal. As shown in FIG. 15, when a part of the output frequency signal is fed back to the drive circuit 21A and only the drive voltage that matches the phase is amplified and applied to the drive electrode 4A, self-excitation occurs and oscillation occurs. The child 1 can be oscillated stably.

また、駆動回路21Bは、発振子1の駆動電極4Bに、発振子1の第2の共振周波数f2と略一致する周波数の駆動電圧を印加する。駆動電圧によって振動子2は第2の共振周波数f2で共振し、その変位により振動子2と検出電極5Bとの間の静電容量が変動する。これを周波数信号として出力する。周波数信号の一部を駆動回路21Bに帰還させると、上述したように発振子1を安定して発振させることができる。   In addition, the drive circuit 21 </ b> B applies a drive voltage having a frequency substantially equal to the second resonance frequency f <b> 2 of the oscillator 1 to the drive electrode 4 </ b> B of the oscillator 1. The vibrator 2 resonates at the second resonance frequency f2 due to the drive voltage, and the capacitance between the vibrator 2 and the detection electrode 5B varies due to the displacement. This is output as a frequency signal. When a part of the frequency signal is fed back to the drive circuit 21B, the oscillator 1 can be stably oscillated as described above.

このように構成された発振器20では、1つの発振子1から2種類の異なる周波数信号を外部に出力することができるため、デバイスを小型化、省電力化することができる。
(第6実施形態)
次に、本発明に係る第6実施形態を、図16を参照して説明する。
In the oscillator 20 configured as described above, two different frequency signals can be output from one oscillator 1 to the outside, so that the device can be reduced in size and power consumption.
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図16は、本発明に係る発振子1を備えた発振器20のブロック図である。   FIG. 16 is a block diagram of an oscillator 20 including the oscillator 1 according to the present invention.

本実施形態の発振器20は、第1実施形態から第4実施形態に示した発振子1と、発振子1が出力する周波数信号の種類と同じ数の駆動回路21と、周波数シフト検出回路22と、周波数補正回路23と、を備えている。本実施形態では、一例として発振子1が2種類の周波数信号を出力するものとする。   The oscillator 20 of the present embodiment includes the oscillator 1 described in the first to fourth embodiments, the same number of drive circuits 21 as the types of frequency signals output from the oscillator 1, a frequency shift detection circuit 22, The frequency correction circuit 23 is provided. In the present embodiment, as an example, the oscillator 1 outputs two types of frequency signals.

本実施形態においては、第5実施形態の場合と同様に、駆動回路21A及び21Bによって、発振子1から周波数f1の第1の周波数信号と周波数f2の第2の周波数信号を出力する。第2の周波数信号は周波数シフト検出回路22に入力される。   In the present embodiment, as in the case of the fifth embodiment, the first frequency signal having the frequency f1 and the second frequency signal having the frequency f2 are output from the oscillator 1 by the drive circuits 21A and 21B. The second frequency signal is input to the frequency shift detection circuit 22.

ここで、振動子2の温度が変化すると、ヤング率などの物性値が変化するため、発振子1から出力される周波数信号の周波数が温度によって変化する。第2の周波数信号の周波数の変化を周波数シフト検出回路22で検出し、補正量を周波数補正回路23に出力する。第1の周波数信号は周波数補正回路23に入力され、適正に補正されて発振器20から出力される。   Here, when the temperature of the vibrator 2 changes, physical property values such as Young's modulus change, so the frequency of the frequency signal output from the oscillator 1 changes with temperature. A change in the frequency of the second frequency signal is detected by the frequency shift detection circuit 22, and the correction amount is output to the frequency correction circuit 23. The first frequency signal is input to the frequency correction circuit 23, corrected appropriately, and output from the oscillator 20.

周波数信号が温度によって変化すると、周波数信号を利用する他のデバイスに悪影響を及ぼす恐れがあるため、周波数の変化を補正する手段が必要となる。また、外力が振動子2に印加されることによっても周波数が変動する。温度特性を補正する手段としては、発振器20に隣接させてMOSトランジスタや熱電対などからなる温度センサを配置し、発振器20の温度を測定して周波数信号の周波数を補正するのが一般的である。しかし、この方法では振動子2の温度を直接測定することができないため誤差が生じてしまう。また、外力など温度以外の原因による周波数の変動を補正することができない。しかし、本実施形態の発振器20を採用すれば、振動子2そのものの温度を第2の周波数信号の周波数の変動を用いて測定することができるので、精度良く周波数信号の変化を補正することができる。また、外力など温度以外の原因で共振周波数が変化しても補正を行うことができる。さらに、別途温度センサを設ける必要がなく、デバイスを小型化することができる。   If the frequency signal changes with temperature, other devices that use the frequency signal may be adversely affected. Therefore, a means for correcting the frequency change is required. Further, the frequency fluctuates when an external force is applied to the vibrator 2. As a means for correcting the temperature characteristics, it is common to arrange a temperature sensor such as a MOS transistor or a thermocouple adjacent to the oscillator 20 and measure the temperature of the oscillator 20 to correct the frequency of the frequency signal. . However, in this method, an error occurs because the temperature of the vibrator 2 cannot be directly measured. In addition, it is impossible to correct frequency fluctuations caused by causes other than temperature, such as external force. However, if the oscillator 20 of the present embodiment is employed, the temperature of the vibrator 2 itself can be measured using the variation in the frequency of the second frequency signal, so that the change in the frequency signal can be accurately corrected. it can. Further, correction can be performed even if the resonance frequency changes due to factors other than temperature, such as external force. Furthermore, there is no need to provide a separate temperature sensor, and the device can be miniaturized.

振動子2の断面を正方形としても良い。この場合にはx方向の共振周波数とy方向の共振周波数が等しくなるため、より効率的に温度補正を行うことができる。   The cross section of the vibrator 2 may be a square. In this case, since the resonance frequency in the x direction is equal to the resonance frequency in the y direction, temperature correction can be performed more efficiently.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

第1実施形態の発振子1を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an oscillator 1 according to a first embodiment. 図1をz方向より見た断面図である。It is sectional drawing which looked at FIG. 1 from the z direction. 第1実施形態の発振子1における振動子2の軌道の一例である。2 is an example of a trajectory of a vibrator 2 in the resonator 1 according to the first embodiment. 第2実施形態の発振子1を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the resonator 1 of 2nd Embodiment. 図4をz方向より見た断面図である。It is sectional drawing which looked at FIG. 4 from the z direction. 第3実施形態の発振子1の平面図である。It is a top view of oscillator 1 of a 3rd embodiment. 図6のAA’線における発振子1の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the oscillator 1 taken along the line AA ′ of FIG. 6. 図6のBB’線における発振子1の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the oscillator 1 taken along the line BB ′ in FIG. 6. 第3実施形態の製造方法において振動子工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a vibrator | oscillator process in the manufacturing method of 3rd Embodiment. 第3実施形態の製造方法においてリッド基板工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a lid substrate process in the manufacturing method of 3rd Embodiment. 第3実施形態の製造方法において接合工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a joining process in the manufacturing method of 3rd Embodiment. 第4実施形態の発振子1の平面図である。It is a top view of oscillator 1 of a 4th embodiment. 図12のCC’線における発振子1の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the oscillator 1 taken along line CC ′ of FIG. 12. 第4実施形態において、3種類の周波数信号を出力することができる発振子1の平面図である。In 4th Embodiment, it is a top view of the oscillator 1 which can output three types of frequency signals. 第5実施形態の発振器20のブロック図である。It is a block diagram of oscillator 20 of a 5th embodiment. 第6実施形態の発振器20のブロック図である。It is a block diagram of the oscillator 20 of 6th Embodiment. 従来の発振子30の断面図である。2 is a cross-sectional view of a conventional oscillator 30. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 発振子
2 振動子
3 アンカー
4A、4B、4C 駆動電極
5A、5B、5C 検出電極
6A、6B、6C、6D、6E 貫通電極
7 アイランド
8 キャビティギャップ
9 スルーホール
10 SOI基板
11 活性層
12 支持層
13 埋込酸化膜層
14 リッド基板
20 発振器
21A、21B 駆動回路
22 周波数シフト検出回路
23 周波数補正回路
30 従来の発振子
31 振動子
32 上部気密室
33 下部気密室
34 ガス管
35 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillator 2 Vibrator 3 Anchor 4A, 4B, 4C Drive electrode 5A, 5B, 5C Detection electrode 6A, 6B, 6C, 6D, 6E Through electrode 7 Island 8 Cavity gap 9 Through hole 10 SOI substrate 11 Active layer 12 Support layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Embedded oxide film layer 14 Lid board | substrate 20 Oscillator 21A, 21B Drive circuit 22 Frequency shift detection circuit 23 Frequency correction circuit 30 Conventional oscillator 31 Vibrator 32 Upper airtight chamber 33 Lower airtight chamber 34 Gas pipe 35 Valve

Claims (9)

複数の側面を持つ振動子と、
該振動子の一端または両端に接続されて該振動子を揺動自在に保持するアンカーと、
前記振動子の側面に所定の間隔をあけて対向する複数の駆動電極と、
前記振動子の側面に所定の間隔をあけて対向し、該振動子を挟んで前記駆動電極と反対側に配置された複数の検出電極と、を備え
前記振動子の短手方向の断面は、2N角形(Nは2以上の自然数)であり、
前記駆動電極と前記検出電極は、前記振動子の断面の各面に対向するようにそれぞれN個ずつ設けられていることを特徴とする発振子。
A vibrator with multiple sides;
An anchor connected to one or both ends of the vibrator and holding the vibrator in a swingable manner;
A plurality of drive electrodes opposed to the side surface of the vibrator with a predetermined interval;
A plurality of detection electrodes arranged opposite to the drive electrode across the vibrator, facing the side surface of the vibrator with a predetermined interval ,
The cross section of the vibrator in the short direction is a 2N square (N is a natural number of 2 or more),
The drive electrode and the detection electrode are provided in N pieces so as to face each surface of the cross section of the vibrator, respectively .
請求項1に記載の発振子であって、
前記振動子の短手方向の断面は前記Nを2とする長方形であることを特徴とする発振子。
The oscillator according to claim 1,
Resonator lateral direction of the cross section of the vibrator which is a rectangle and 2 the N.
請求項1に記載の発振子であって、
前記振動子の短手方向の断面は前記Nを2とする正方形であることを特徴とする発振子。
The oscillator according to claim 1,
Resonator lateral direction of the cross section of the oscillator is characterized in that a square to 2 said N.
請求項2または3に記載の発振子であって、
前記振動子、前記アンカー、前記駆動電極のうち第一の駆動電極、及び、前記検出電極のうち振動子を挟んで前記第一の駆動電極と反対側に配置された第一の検出電極はSOI基板の活性層からなり、
前記駆動電極のうち第二の駆動電極または前記検出電極のうち第二の検出電極のうちいずれか一方はSOI基板の支持層からなり、
該第二の駆動電極または該第二の検出電極の他方は前記活性層に接合された絶縁物からなるリッド基板上に形成された導電性薄膜からなり、
前記リッド基板に前記駆動電極及び前記検出電極に連通する貫通孔が設けられ、該貫通孔の少なくとも内周面を導電性の材料で覆った貫通電極を備えていることを特徴とする発振子。
The oscillator according to claim 2 or 3,
Of the vibrator, the anchor, and the drive electrode, the first drive electrode, and the first detection electrode disposed on the opposite side of the first drive electrode across the vibrator is the SOI. Consisting of the active layer of the substrate,
Either one of the second drive electrode among the drive electrodes or the second detection electrode among the detection electrodes comprises a support layer of an SOI substrate,
The other of the second drive electrode or the second detection electrode is made of a conductive thin film formed on a lid substrate made of an insulator bonded to the active layer,
An oscillator having a through hole provided in the lid substrate and communicating with the drive electrode and the detection electrode, and having at least an inner peripheral surface of the through hole covered with a conductive material.
請求項1から3のいずれか1項に記載の発振子であって、
前記振動子及び前記駆動電極ならびに前記検出電極はSOI基板の活性層からなり、
前記アンカーは前記SOI基板の支持層からなり、
前記振動子の長手方向が前記活性層の厚さの方向に一致するように配置されていることを特徴とする発振子。
The oscillator according to any one of claims 1 to 3,
The vibrator, the drive electrode, and the detection electrode are made of an active layer of an SOI substrate,
The anchor comprises a support layer of the SOI substrate,
An oscillator, wherein the vibrator is arranged so that a longitudinal direction thereof coincides with a thickness direction of the active layer.
請求項4に記載の発振子の製造方法であって、
SOI基板の活性層の所定の領域を選択的に除去して振動子、アンカー、第一の駆動電極及び第一の検出電極を形成し、該SOI基板の埋込酸化膜層の所定の領域を選択的に除去して前記振動子を揺動自在な状態にする振動子工程と、
絶縁物からなるリッド基板の所定の領域を選択的に除去して貫通孔を形成し、該リッド基板の前記振動子に対向する位置にギャップを形成し、該リッド基板の前記振動子に対向する位置に導電性の薄膜からなる第二の駆動電極または第二の検出電極のいずれかを形成するリッド基板工程と、
前記貫通孔が前記駆動電極及び前記検出電極に連通するように前記振動子工程及び前記リッド基板工程を行った前記SOI基板及び前記リッド基板を接合し、前記貫通孔の少なくとも内周面を導電性の材料で覆って貫通電極を形成する接合工程と、を備えたことを特徴とする発振子の製造方法。
A method of manufacturing an oscillator according to claim 4,
A predetermined region of the active layer of the SOI substrate is selectively removed to form a vibrator, an anchor, a first drive electrode, and a first detection electrode, and the predetermined region of the buried oxide film layer of the SOI substrate is formed A vibrator step for selectively removing the vibrator to be in a swingable state;
A predetermined region of the lid substrate made of an insulating material is selectively removed to form a through hole, a gap is formed at a position of the lid substrate facing the vibrator, and the lid substrate faces the vibrator. A lid substrate step of forming either a second drive electrode or a second detection electrode made of a conductive thin film at a position;
The SOI substrate and the lid substrate that have been subjected to the vibrator step and the lid substrate step are joined so that the through hole communicates with the drive electrode and the detection electrode, and at least the inner peripheral surface of the through hole is made conductive. And a bonding step of forming a penetrating electrode by covering with the material described above.
請求項1から5のいずれか1項に記載の発振子と、
前記発振子に備えられた振動子の共振周波数に略一致する駆動電圧を前記駆動電極に印加する前記駆動電極と同数の駆動回路と、を備えたことを特徴とする発振器。
The oscillator according to any one of claims 1 to 5,
An oscillator comprising: the same number of drive circuits as the drive electrodes that apply to the drive electrodes a drive voltage that substantially matches a resonance frequency of a vibrator provided in the oscillator.
請求項7に記載の発振器であって、
前記発振子から出力された周波数信号のうち1つが入力され、該周波数信号の所定の周波数からのずれを検出して周波数補正信号を出力する周波数シフト検出回路と、
前記周波数信号の他方及び前記周波数補正信号が入力され、該周波数補正信号に従って入力された該周波数信号を所定の周波数に補正して外部に出力する周波数補正回路と、を備えたことを特徴とする発振器。
The oscillator according to claim 7, wherein
One of frequency signals output from the oscillator is input, a frequency shift detection circuit that detects a deviation of the frequency signal from a predetermined frequency and outputs a frequency correction signal;
And a frequency correction circuit that receives the other of the frequency signals and the frequency correction signal, corrects the frequency signal input according to the frequency correction signal to a predetermined frequency, and outputs the frequency signal to the outside. Oscillator.
請求項7または8に記載の発振器であって、
前記発振子は請求項4に記載の発振子であり、
前記駆動回路及び前記周波数シフト検出回路ならびに前記周波数補正回路が前記発振子のリッド基板に形成されていることを特徴とする発振器。
The oscillator according to claim 7 or 8, comprising:
The oscillator is the oscillator according to claim 4,
An oscillator, wherein the drive circuit, the frequency shift detection circuit, and the frequency correction circuit are formed on a lid substrate of the oscillator.
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