JP6923010B2 - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents

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Description

本発明は、ＭＥＭＳデバイスに関する。
近年、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いて製造されたデバイスが普及している。
例えば、特許文献１には、このようなＭＥＭＳ技術を用いた共振装置が開示されている。特許文献１には、圧電体を上下の電極で挟み、当該電極に電圧を印加させることで所望の周波数の振動を得ることができるＭＥＭＳデバイス（共振装置）が開示されている。
国際公開第２０１７／０４７６６３号
ところで、ＭＥＭＳデバイスでは、例えば上部電極は、外部電圧を供給するための再配置配線とコンタクトされている。特許文献１に記載されるような従来のＭＥＭＳデバイスでは、上部電極は保護膜で覆われる構成であるため、上部電極と再配置配線とは、保護膜を一部除去して上部電極を露出させるビアにおいて接続される。このような構成のＭＥＭＳデバイスでは、上部電極と再配置配線とのコンタクト部分において、上部電極から圧電体に電圧が印加される。本願の発明者らは、この場合、上部電極と圧電体とに用いる材料の組み合わせによっては、コンタクト部分の絶縁耐圧が低下することを発見した。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ＭＥＭＳデバイスにおいて、再配置配線との接続による絶縁耐圧の低下を防ぐ技術を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係るＭＥＭＳデバイスは、圧電膜と、当該圧電膜を挟む第１電極及び第２電極と、第２電極の少なくとも一部を覆うように設けられ、第２電極の一部を開口する開口部を有する保護膜と、少なくとも開口部において第２電極と接触し、保護膜の少なくとも一部を覆うように設けられた第３電極と、第３電極と接触する第１コンタクト部を有する第１配線層と、を備える。
本発明によればＭＥＭＳデバイスにおいて、再配置配線との接続による絶縁耐圧の低下を防ぐ技術を提供することが可能となる。
[図１] 第１実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。
[図２] 第１実施形態に係る共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
[図３] 第１実施形態に係る共振子の平面図である。
[図４] 図１のＡＡ'断面図である。
[図５] 第１実施形態に係る共振装置の接続態様を説明する模式図である。
[図６] 比較例の共振装置の接続態様を説明する模式図である。
[図７] 比較例の共振装置に対して熱処理を行ったあとの断面構造を示すＳＥＭ像で
ある。
[図８] 第２実施形態に係る共振装置の接続態様を説明する模式図である。
[図９] 第３実施形態に係る共振装置の接続態様を説明する模式図である。
[図１０]第４実施形態に係る共振子の平面図である。
[図１１]図１０のＢＢ'断面図である。
[図１２Ａ]本発明に係るＭＥＭＳデバイスの変形例を説明するための図である。
[図１２Ｂ]図１２ＡのＣＣ'断面図である。
[図１３Ａ]本発明に係るＭＥＭＳデバイスの変形例を説明するための図である。
[図１３Ｂ]図１３ＡのＤＤ'断面図である。
[図１４Ａ]本発明に係るＭＥＭＳデバイスの変形例を説明するための図である。
[図１４Ｂ]図１４ＡのＥＥ'断面図である。
[図１５Ａ]本発明に係るＭＥＭＳデバイスの変形例を説明するための図である。
[図１５Ｂ]図１５ＡのＦＦ'断面図である。
［第１の実施形態］
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスである共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。
この共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０（以下、下蓋２０と共振子１０とを合わせて「ＭＥＭＳ基板」ともいう。）と、上蓋３０と、がこの順で積層され、接合されて構成されている。
共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子である。
共振子１０と上蓋３０とは、後述する接合部Ｈ１を介して接合されている。また、共振子１０と下蓋２０は、それぞれＳｉ基板を用いて形成されており、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。この上蓋３０と下蓋２０と、後述する共振子１０の保持部１４０と、接合部Ｈ１とにより、共振子１０が封止され、気密な振動空間が形成される。なお、ＭＥＭＳ基板（共振子１０及び下蓋２０）は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよいし、ガラス基板を用いても良い。
以下、共振装置１の各構成について説明する。なお、以下の説明では、共振装置１のうち上蓋３０が設けられている側を上（または表）、下蓋２０が設けられている側を下（または裏）、として説明する。
（１．構成概要）
（１−１．上蓋３０）
上蓋３０はＸＹ平面に沿って平板状に広がっており、その裏面に例えば平たい直方体形状の凹部３１が形成されている。凹部３１は、側壁３３に囲まれており、共振子１０が振動する空間である振動空間の一部を形成する。また、上蓋３０には２つの貫通電極Ｖ３が形成されている。なお、上蓋３０は凹部３１を有さず、平板状の構成でもよい。また、上蓋３０の凹部３１の共振子１０側の面にはゲッター層３４が形成されている。
（１−２．ＭＥＭＳ基板）
（Ａ．下蓋２０）
下蓋２０は、ＸＹ平面に沿って設けられる矩形平板状の底板２２と、底板２２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びる側壁２３とを有する。下蓋２０には、共振子１０と対向する面において、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が設けられる。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成する。上述した上蓋３０と下蓋２０と保持部１４０と接合部Ｈ１によって、この振動空間は気密に封止され、真空状態が維持される。この振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。なお、下蓋２０は凹部２１を有さず、平板状の構成でもよい。また、下蓋２０の凹部２１の共振子１０側の面にはゲッター層が形成されてもよい。
（Ｂ．共振子１０）
図３は、本実施形態に係る、共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ振動子であり、図３の直交座標系におけるＸＹ平面内で面外振動する。なお、共振子１０は図３に示される面外屈曲振動モードを用いた共振子に限定されず、広がり振動モード、厚み縦振動モード、ラム波振動モード、面内屈曲振動モード、表面波振動モードに用いられても良い。これらはタイミングデバイス、ＲＦフィルタ、デュプレクサ、超音波トランスデューサ、ジャイロセンサ、加速度センサに応用される。さらに、アクチュエータ機能を持った圧電ミラーや圧電ジャイロ、圧力センサ機能を持った圧電マイクロフォンや超音波振動センサ等に用いられても良い。さらに静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子に適用してもよい。
共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１１０とを備えている。
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように、矩形の枠状に形成される。例えば、保持部１４０は、角柱形状の枠体から一体に形成されている。なお、保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。
保持腕１１０は、保持部１４０の内側に設けられ、振動部１２０と保持部１４０とを接続する。
振動部（圧電振動部の一例である。）１２０は、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０と保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。図３の例では、振動部１２０は、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ。）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば１本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。
基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ、１３１ｂ、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ、１３１ｄを有している。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ。）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ。）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは、互いに対向するように設けられている。
基部１３０は、前端１３１Ａにおいて、後述する振動腕１３５に接続され、後端１３１Ｂにおいて、後述する保持腕１１０に接続されている。なお、基部１３０は、図３の例では平面視において、略長方形の形状を有しているがこれに限定されず、長辺１３１ａの垂直二等分線に沿って規定される仮想平面Ｐに対して略面対称に形成されていればよい。基部１３０は、例えば、長辺１３１ｂが１３１ａより短い台形や、長辺１３１ａを直径とする半円の形状であってもよい。また、基部１３０の各面は平面に限定されず、湾曲した面であってもよい。なお、仮想平面Ｐは、振動部１２０における、振動腕１３５が並ぶ方向の中心を通る平面である。
基部１３０において、前端１３１Ａから後端１３１Ｂに向かう方向における、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとの最長距離である基部長は３５μｍ程度である。また、基部長方向に直交する幅方向であって、基部１３０の側端同士の最長距離である基部幅は２６５μｍ程度である。
振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延び、それぞれ同一のサイズを有している。振動腕１３５は、それぞれが基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられ、一端は、基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端は開放端となっている。また、振動腕１３５は、それぞれ、Ｘ軸方向に所定の間隔で、並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度、Ｙ軸方向の長さが４６５μｍ程度である。
振動腕１３５はそれぞれ、例えば開放端から１５０μｍ程度の部分が、振動腕１３５の他の部位よりもＸ軸方向の幅が広くなっている。この幅が広くなった部位を錘部Ｇと呼ぶ。錘部Ｇは、例えば、振動腕１３５の他の部位よりも、Ｘ軸方向に沿って左右に幅が１０μｍずつ広く、Ｘ軸方向の幅が７０μｍ程度である。錘部Ｇは、振動腕１３５と同一プロセスによって一体形成される。錘部Ｇが形成されることで、振動腕１３５は、単位長さ当たりの重さが、固定端側よりも開放端側の方が重くなっている。従って、振動腕１３５が開放端側にそれぞれ錘部Ｇを有することで、各振動腕における上下方向の振動の振幅を大きくすることができる。
振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には、その全面を覆うように保護膜２３５（図４参照）が形成されている。また、振動腕１３５Ａ〜１３５Ｄの開放端側の先端における保護膜２３５の表面には、それぞれ、周波数調整膜２３６が形成されている。保護膜２３５及び周波数調整膜２３６によって、振動部１２０の共振周波数を調整することができる。
なお、本実施形態では共振子１０の表面（上蓋３０と対向する側の面）は、その略全面が保護膜２３５によって覆われている。さらに保護膜２３５の表面は、その略全面が寄生容量低減膜２４０で覆われている。ただし、保護膜２３５は少なくとも振動腕１３５を覆っていればよく、共振子１０の略全面を覆う構成に限定されない。
（２．積層構造）
図４を用いて共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１乃至図３のＡＡ’断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る共振装置１では、下蓋２０の側壁２３上に共振子１０の保持部１４０が接合されＭＥＭＳ基板が形成される。さらに共振子１０の保持部１４０と上蓋３０の側壁３３とが接合部Ｈ１によって接合されることで、ＭＥＭＳ基板と上蓋３０とが接合される。ＭＥＭＳ基板と上蓋３０とによって、振動腕１３５が振動する振動空間が形成される。また、上蓋３０の上面（共振子１０と対向する面と反対側の面）には端子Ｔ４が形成されている。端子Ｔ４と共振子１０とは、再配置配線Ｗ１、Ｗ２によって電気的に接続されている。
（２−１．上蓋３０）
上蓋３０は、所定の厚みのＳｉ（シリコン）ウエハＳ３により形成されている。図４に示すように、上蓋３０はその周辺部（側壁３３）で後述する接合部Ｈ１により共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における、共振子１０に対向する表面、裏面及び貫通電極Ｖ３の側面は、酸化ケイ素膜Ｓ３１に覆われていることが好ましい。酸化ケイ素膜Ｓ３１は、例えばＳｉウエハＳ３の表面の酸化や、化学気相蒸着（ＣＶＤ: Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、ＳｉウエハＳ３の表面に形成される。
また、上蓋３０の凹部３１の共振子１０と対向する側の面にはゲッター層３４が形成されている。ゲッター層３４は、例えばＴｉ（チタン）やＺｒ（ジルコン）等の酸化しやすい材料から形成され、上蓋３０と下蓋２０とで形成される振動空間に発生されるアウトガスを吸着する。本実施形態に係る上蓋３０は凹部３１の共振子１０に対向する面のほぼ全面にゲッター層３４が形成されるため、十分にアウトガスを吸着することができ、振動空間を真空に保つことができる。
また、端子Ｔ４は、上蓋３０に形成された貫通孔Ｖ３に不純物ドープされた多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）やＣｕ（銅）やＡｕ（金）や不純物ドープされた単結晶シリコン等の導電性材料が充填されて形成される。端子Ｔ４は外部電源と共振子１０とを電気的に接続させる配線として機能する。
（２−２．ＭＥＭＳ基板：下蓋２０）
下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、Ｓｉ（シリコン）ウエハＳ１により、一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。Ｚ軸方向に規定される下蓋２０の厚みは例えば、１５０μｍ、凹部２１の深さは例えば５０μｍである。なお、ＳｉウエハＳ１は、縮退されていないシリコンから形成されており、その抵抗率は例えば１６ｍΩ・ｃｍ以上である。
（２−３．ＭＥＭＳ基板：共振子１０）
共振子１０では、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、保持腕１１０は、同一プロセスで一体的に形成される。共振子１０では、まず、Ｓｉ（シリコン）基板Ｆ２（基板の一例である。）の上に、金属層（第１電極の一例である。以下「下部電極」ともいう。）Ｅ１が積層されている。そして、金属層Ｅ１の上には、金属層Ｅ１を覆うように、圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに、圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層（第２電極の一例である。以下「上部電極」ともいう。）Ｅ２が積層されている。金属層Ｅ２の上には、金属層Ｅ２を覆うように、保護膜２３５が積層され、保護膜２３５の上には寄生容量低減膜２４０が積層されている。
Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されており、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含むことができる。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退Ｓｉの抵抗率は、例えば１６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。さらにＳｉ基板Ｆ２の下面には酸化ケイ素（例えばＳｉＯ2）層Ｆ２１（温度特性補正層の一例である。）が形成されている。これにより、温度特性を向上させることが可能になる。なお、酸化ケイ素層Ｆ２１は、Ｓｉ基板Ｆ２の上面に形成されてもよいし、Ｓｉ基板Ｆ２の上面と下面の双方に形成されてもよい。
また、金属層Ｅ２、Ｅ１は、例えば厚さ０．１μｍ以上０．２μｍ以下程度であり、成膜後に、エッチング等により所望の形状にパターニングされる。金属層Ｅ２、Ｅ１は、結晶構造が体心立法構造である金属が用いられている。具体的には、金属層Ｅ２、Ｅ１にはＭｏ（モリブデン）やタングステン（Ｗ）等を用いて形成される。
金属層Ｅ１は、例えば振動部１２０上においては、下部電極として機能するように形成される。また、金属層Ｅ１は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた交流電源に下部電極を接続するための配線として機能するように形成される。金属層Ｅ１は、再配置配線（第２配線層の一例である。）Ｗ１を介して端子Ｔ４に接続される。
他方で、金属層Ｅ２は、振動部１２０上においては、上部電極として機能するように形成される。また、金属層Ｅ２は、保持腕１１０や保持部１４０上においては、共振子１０の外部に設けられた回路に上部電極を接続するための配線として機能するように形成される。本実施形態では金属層Ｅ２は、後述するビアＶ２，金属層Ｅ３によって引き出され再配置配線（第１配線層の一例である。）Ｗ２を介して端子Ｔ４に接続される。
圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電体の薄膜であり、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質から形成されている。一例として圧電薄膜Ｆ３は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）やＳｃＡｌＮ（窒化スカンジウムアルミニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）等の窒化物や酸化物を主成分とすることができる。なお、ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部をスカンジウムに置換したものであり、スカンジウムの代わりにＭｇとＮｂやＭｇとＺｒなどの２元素で置換れていても良い。圧電薄膜Ｆ３の厚さは、例えば、８００ｎｍ程度である。
圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ２、Ｅ１によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向すなわちＹ軸方向に伸縮する。この圧電薄膜Ｆ３の伸縮によって、振動腕１３５は、下蓋２０及び上蓋３０の内面に向かってその自由端を変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。
本実施形態では、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄに印加される電界の位相と、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃに印加される電界の位相とが互いに逆位相になるように設定される。これにより、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄと内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃとが互いに逆方向に変位する。例えば、外側の振動腕１３５Ａ、１３５Ｄが上蓋３０の内面に向かって自由端を変位すると、内側の振動腕１３５Ｂ、１３５Ｃは下蓋２０の内面に向かって自由端を変位する。
保護膜２３５は、圧電振動用の上部電極Ｅ２が酸化されることを防ぐとともに、エッチングによる質量低減の速度が周波数調整膜２３６より遅い材料により形成されるとよい。具体的には、保護膜２３５は、ＡｌＮやＳｃＡｌＮ、ＺｎＯ、ＧａＮ、InＮ等の圧電膜の他、ＳｉＮやＳｉＯ2（酸化シリコン）やＡｌ2Ｏ3（酸化アルミナ）等の絶縁膜で形成されてもよい。また、質量低減速度は、エッチング速度（単位時間あたりに除去される厚み）と密度との積により表される。保護膜２３５の厚さは、例えば０．２μｍ程度である。
周波数調整膜２３６は、振動部１２０の略全面に形成された後、エッチング等の加工により所定の領域のみに形成される。周波数調整膜２３６は、エッチングによる質量低減の速度が保護膜２３５より速い材料により形成される。具体的には、周波数調整膜２３６は、モリブデン（Ｍｏ）や、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の金属により形成される。本実施形態では、周波数調整膜２３６は、モリブデンにより形成される。
なお、保護膜２３５と周波数調整膜２３６とは、質量低減速度の関係が上述のとおりであれば、エッチング速度の大小関係は任意である。
寄生容量低減膜２４０はＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）から形成されている。寄生容量低減膜２４０の厚さは１μｍ程度である。引回し配線部における寄生容量を低減するとともに、異なる電位の配線がクロスする際の絶縁層としての機能、振動空間を広げるためのスタンドオフとしての機能にもなる。
（２−４．接合部）
接合部Ｈ１は、共振子１０と上蓋３０との間において、ＸＹ平面に沿って矩形の環状に形成される。接合部Ｈ１は、共振子１０と上蓋３０とを共晶結合し、共振子１０の振動空間を封止する。本実施形態では、接合部Ｈ１は、Ａｌ層Ｈ１１とＧｅ層Ｈ１２とＡｌ層Ｈ１３とがこの順で積層されて形成されている。接合部Ｈ１に後述する配線金属Ｗ１Ｗ２の接合層と同じ種類の金属を用いることにより、プロセスを簡素化することができる。なお、図４においては、Ａｌ層Ｈ１１とＧｅ層Ｈ１２とＡｌ層Ｈ１３とは、それぞれ独立した層として記載しているが、実際にはこれらの界面は、共晶結合している。なお、接合部Ｈ１は、Ａｕ（金）膜及びＳｎ（錫）膜等によって形成されてもよい。ＡｕとＳｉ、ＡｕとＡｕ、ＣｕとＳｎなどの組合せでもよい。また密着性を向上させるために、ＴｉやＴｉＮやＴａＮなどが層間に薄く挟まれていても良い。
（３．接続態様）
次に、再配置配線Ｗ１と金属層（下部電極）Ｅ１との接続態様、及び再配置配線Ｗ２と金属層（上部電極）Ｅ２との接続態様について説明する。
（３−１．再配置配線Ｗ１）
再配置配線Ｗ１は金属層Ｅ１と接続し、端子Ｔ４から供給される電圧を金属層Ｅ１に印加する。再配置配線Ｗ１はコンタクト電極（第２コンタクト部の一例である。）１４１Ａと、接続層１４１Ｂとから構成される。コンタクト電極１４１Ａは、例えばＡｌ（アルミニウム）や、Ａｕ（金）、Ｓｎ（錫）等の金属から形成され、金属層Ｅ１に接触するように形成される。接続層１４１Ｂは、例えばＡｌ層とＧｅ層との共晶結合によって構成され、コンタクト電極１４１Ａを端子Ｔ４に電気的に接続させる。
再配置配線Ｗ１のコンタクト電極１４１Ａと金属層Ｅ１との接続にあたり、金属層Ｅ１上に積層された圧電薄膜Ｆ３、金属層Ｅ２、保護膜２３５、及び寄生容量低減膜２４０の一部が金属層Ｅ１が露出するまで除去され、ビアＶ１が形成される。形成されたビアＶ１の内部にコンタクト電極１４１Ａが充填されるように形成され、金属層Ｅ１とコンタクト電極１４１Ａが接続される。なお、金属層Ｅ１とコンタクト電極１４１Ａの接続箇所は振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている（図４参照）。
（３−２．再配置配線Ｗ２）
再配置配線Ｗ２は金属層Ｅ３と接続し、端子Ｔ４から供給される電圧を金属層Ｅ２に印加する。再配置配線Ｗ２は、コンタクト電極（第１コンタクト部の一例である。）１４２Ａと、接続層１４２Ｂとから構成される。コンタクト電極１４２Ａは、例えばＡｌ（アルミニウム）や、Ａｕ（金）、Ｓｎ（錫）等の金属から形成され、金属層Ｅ３において接触するように形成されている。接続層１４２Ｂは、例えばＡｌ層とＧｅ層との共晶結合によって構成され、コンタクト電極１４２Ａを端子Ｔ４に電気的に接続させている。
図５を参照して、再配置配線Ｗ２と金属層Ｅ２との接続態様について説明する。図５は、図４の再配置配線Ｗ２と共振子１０との接続箇所を拡大した模式図である。
再配置配線Ｗ２のコンタクト電極１４２Ａと金属層Ｅ２との接続にあたり、金属層Ｅ２上に積層された保護膜２３５及び寄生容量低減膜２４０の一部が、金属層Ｅ２が露出するまで除去され、ビアＶ２が形成される。ビアＶ２には、金属層Ｅ２と同様の材料の金属Ｅ４が充填されている。なお、金属Ｅ４は金属層Ｅ３の一部である。
ビアＶ２は、金属層Ｅ３によって覆われている。さらに金属層Ｅ３は、ビアＶ３から振動腕１３５が伸びる方向とは逆側（すなわち共振子１０の外側）の領域に亘って延在している。つまり、金属層Ｅ３は、ビアＶ２を覆う領域以外の領域（言い換えると振動部１２０として機能する領域以外の領域）においては、金属層Ｅ２とは平面視（積層方向）においてオフセットされるように形成されている。金属層Ｅ３は、例えばＭｏやＷによって形成される。なお、金属層Ｅ３が周波数調整膜２３６と同一の材料にすることで、周波数調整膜２３６と同一プロセスで形成することができる。金属層Ｅ３の厚さは例えば３３０ｎｍ程度である。
再配置配線Ｗ２は、コンタクト電極１４２Ａと接続層１４２Ｂとから形成される。コンタクト電極１４２Ａは、例えばＡｌやＡｕ、Ｓｎ等の金属層である。コンタクト電極１４２Ａは、金属層Ｅ３におけるビアＶ２を覆う領域とは異なる領域において、金属層Ｅ３と接続する。本実施形態では、金属層Ｅ３におけるビアＶ２から延出された領域において、金属層Ｅ３とコンタクト電極１４２Ａとが接続する。なお、金属層Ｅ３とコンタクト電極１４２Ａとの接続箇所は振動部１２０の外側の領域であることが好ましく、本実施形態では保持部１４０で接続されている（図４参照）。
なお、図５の例では、コンタクト電極１４２Ａは１つしか記載されていないがこれに限定されず、複数のコンタクト電極１４２Ａを有する構成でもよい。この場合、金属層Ｅ３は複数のコンタクト電極１４２Ａと接触されるため、再配置配線Ｗ２と複数個所において接続する。
ここで、共振子１０において、圧電薄膜Ｆ３が形成される平面をレイヤＬ１、金属層Ｅ２が形成される平面をレイヤＬ２、ビアＶ２が形成される平面をレイヤＬ３、金属層Ｅ３が形成される平面をレイヤＬ４とする。そうすると、本実施形態に係る接続態様によれば、圧電薄膜Ｆ３に電圧を印加するレイヤは金属層Ｅ２が形成されているレイヤＬ２である。一方で、再配置配線Ｗ２のコンタクト電極１４２ＡはレイヤＬ４において金属層Ｅ３に電圧を印加する。
このように本実施形態における接続態様によると、再配置配線Ｗ２が電圧を印加するレイヤと、圧電薄膜Ｆ３が電圧を印加されるレイヤが異なる。特に本実施形態では、再配置配線Ｗ２が電圧を印加する領域（すなわちコンタクト電極１４２Ａと金属層Ｅ３との接触箇所）と、圧電薄膜Ｆ３が電圧を印加される領域（すなわちビアＶ２）とが、平面視においてオフセットされた構造（オフセット構造）となっている。このため本実施形態では、コンタクト電極１４２Ａ及び金属層Ｅ３の接続箇所と、圧電薄膜Ｆ３との間には、保護膜２３５のみが形成されている。
また、本実施形態では、金属層Ｅ２、金属Ｅ４、金属層Ｅ３は同一の材質（Ｍｏ又はＷ）を主成分として形成され、再配置配線Ｗ２のコンタクト電極１４１Ａは、当該同一の材料とは異なる材質（Ａｌ）を主成分として形成されている。
図６及び図７を参照し、このような接続態様の効果について説明する。図６は、図５に対応し、比較例として従来の共振装置１’における金属層Ｅ２と、コンタクト電極１４２Ａ’との接続態様を模式的に示している。共振装置１’においてコンタクト電極１４２Ａ’は、金属層Ｅ２上に形成されたビアＶ２内部において金属層Ｅ２’と接触するように形成されている。つまり、比較例の共振装置１’においては、圧電薄膜Ｆ３に電圧を印加するレイヤと、再配置配線Ｗ２によって電圧が印加されるレイヤはいずれもレイヤＬ３である。なお、図６の例では、コンタクト電極１４２Ａ’としてＡｌを、金属層Ｅ１、金属層Ｅ２としてＭｏを、圧電薄膜Ｆ３としてＡｌＮを用いている。
図７は、図６の接続態様を有する共振装置１’について、アニール処理を０〜２回行った場合の断面のＳＥＭ像を示している。図７の上部は、２ｋＶの電圧を印加した際に検出される二次電子を観察したＳＥＭ像を、図７の下部は２ｋＶの電圧を印加した際に検出される反射電子を観察したＳＥＭ像を示している。
図７の２種類のＳＥＭ像のいずれにおいても、アニール処理を行っていない場合には、各層の境界が明確であるのに対し、アニール処理を重ねると、コンタクト電極１４２Ａ'のＡｌがアニール処理による熱負荷によって圧電薄膜Ｆ３へと拡散していくのが分かる。具体的には、圧電薄膜Ｆ３のＡｌＮの柱状成長構造におけるグレインバウンダリーに沿ってコンタクト電極１４２Ａ'のＡｌが拡散する。これは圧電薄膜Ｆ３にＡｌＮ等のＣ軸に配向している結晶膜特有の現象である。とりわけ、金属層Ｅ２のＭｏが薄い（１００ｎｍ以下程度）場合に発生し、金属層Ｅ２を形成しない場合や、ある程度の厚さ（例えば３００ｎｍ程度）の場合には発生しないことが分かっている。これは、熱負荷による拡散がＭｏ等の金属の拡散バリア性能や、Ｍｏ窒化物の安定性の性質に起因していると考えられる。つまり、薄いＭｏはバリア性能が低く、そもそもＡｌがＡｌＮへ拡散することのバリアとして機能できていない。また、Ｍo窒化物が非常に不安定なため、ＡｌＮから奪った窒素を保持できず、Ａｌへ引き渡してしまい、それがもとにＡｌＮの窒素が界面付近で奪われ、元々原子同士の結合力が弱いＡｌＮのグレイン境界において窒素が特に奪われることで、バリア性能が不足する薄いＭｏ層を通過したＡｌがグレイン境界に拡散していることが推定される。なお、このような現象はＭｏに限らず、不安定な窒化物を形成する材料、例えばタングステンなどにも言えると考えられる。
共振装置１を製造するにあたり、接合部Ｈ１において共晶接合を行うための熱処理（例えばＡｌ−Ｇｅ結合の場合は４２０℃から４４０℃程度である）や、接合前のアウトガスアニール処理（４５０℃から５００℃程度である）によって、共振装置１には熱負荷が加えられる。したがって、従来の共振装置１’の接続態様では、図７に示したようにコンタクト電極１４２Ａ’が圧電薄膜Ｆ３に拡散してしまう。この結果、共振子１０の電極間の絶縁耐圧が下がり、サージ耐性が劣化する。
これに対し、本実施形態に係る共振装置１の接続態様によると、再配置配線Ｗ２が電圧を印加するレイヤと、圧電薄膜Ｆ３が電圧を印加されるレイヤが異なる。特に本実施形態では、再配置配線Ｗ２が電圧を印加する領域（すなわちコンタクト電極１４２Ａと金属層Ｅ３との接触箇所）と、圧電薄膜Ｆ３が電圧を印加される領域（ビアＶ２）とが、平面視（積層方向）において重複していない構造（すなわちオフセット構造）となっている。これによって、共晶接合のための熱処理やアウトガスアニール処理によって熱負荷がかかった場合でも、コンタクト電極１４２Ａが圧電薄膜Ｆ３に拡散されることを防ぐことができるため、絶縁耐圧やＥＳＤ（静電気放電）耐性が良好となる。
なお、Ｍｏはバリアメタルとして一般的な材料であり、厚くすることでそのバリア性能は向上する。したがって金属層Ｅ２にＭｏを用いた場合、金属層Ｅ２の厚さを厚くすることでバリア性能は向上させることが可能である。もっとも、金属層Ｅ２を厚くすると、共振子１０のＱ値の劣化や温度特性の劣化を招いてしまう。本実施形態に係る共振装置１によると、コンタクト電極１４２Ａによって電圧を印加されるのは金属層Ｅ２（すなわち圧電薄膜Ｆ３に電圧を印加する金属層として機能する電極層）ではなく金属層Ｅ３である。したがって、金属層Ｅ２ではなく金属層Ｅ３の厚さを厚くすることによって、Ｑ値や温度特性に影響を与えることなくバリア性能を向上させることができる。
［第２の実施形態］
第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成には同様の符号を付し、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
以下に、本実施形態に係る共振装置２の各構成のうち、第１実施形態との差異点について説明する。図８は、図５に対応し、本実施形態に係る共振装置２における、再配置配線Ｗ２のコンタクト電極１４２Ａと、本実施形態に係る金属層Ｅ２Ａ（すなわち上部電極である）との接続態様を示す図である。
金属層Ｅ２Ａは、例えばＭｏやＷから形成され、金属層Ｅ３が伸びる方向にも形成されている。つまり、金属層Ｅ２Ａと金属層Ｅ３とが、金属層Ｅ３とコンタクト電極１４２Ａとが接触する部分において、重複している。そのため本実施形態では、コンタクト電極１４２Ａ及び金属層Ｅ３の接触箇所と、圧電薄膜Ｆ３との間には、金属層Ｅ２Ａ及び保護膜２３５が存在している。
本実施形態に係る共振装置２の接続態様によると、コンタクト電極１４２Ａが保護膜２３５に拡散した場合、金属層Ｅ２Ａのバリア性能によって拡散が圧電薄膜Ｆ３に広がることを防ぐことができる。これによって、絶縁耐圧やＥＳＤ（静電気放電）耐性が良好となる。その他の構成、機能は第１実施形態と同様である。
［第３の実施形態］
以下に、本実施形態に係る共振装置３の各構成のうち、第１実施形態との差異点について説明する。図９は、図５に対応し、本実施形態に係る共振装置３における、再配置配線Ｗ２のコンタクト電極１４３Ａと、本実施形態に係る金属層Ｅ２との接続態様を示す図である。
本実施形態に係る共振装置３では、金属層Ｅ３Ａは、ビアＶ２の略全面を覆うように形成されている。また、コンタクト電極１４３Ａは、ビアＶ２の上方において金属層Ｅ３Ａと接続している。
共振装置３の接続態様によると、コンタクト電極１４３Ａと金属層Ｅ３Ａとの接触箇所において、金属層Ｅ２と金属Ｅ４と金属層Ｅ３Ａとが積層されており、トータルでＭｏ等の金属層の厚化が実現されている。これによって、上部電極として機能する金属層Ｅ２の厚さを厚くすることなく、接触箇所におけるバリア性能を向上させることができる。この結果、共振子１０のＱ値や温度特性に影響を与えることなく、絶縁耐圧やＥＳＤ耐性が良好となる。さらに共振装置３の接続態様によると、共振装置１、２のようなビアＶ２の位置オフセットが不要であるため、素子の小型化を実現することができる。
その他の構成、機能は第１実施形態と同様である。
［第４の実施形態］
以下に、本実施形態に係る共振装置４の各構成のうち、第１実施形態との差異点について説明する。図１０は、図３に対応し、本実施形態に係る共振装置４における、共振子１０Ｂの平面構造を示す平面図である。
共振子１０Ｂは、図１０の直交座標系におけるＸＹ平面内で面内振動する輪郭振動子である。図１０に示すように、共振子１０Ｂは、第１実施形態における振動部１２０に代えて振動部１２０Ｂを備えている。
振動部１２０Ｂは、ＸＹ平面に沿って平面状に広がる板状の輪郭を有している。振動部１２０Ｂは、保持部１４０の内側に設けられており、振動部１２０Ｂと保持部１４０との間には、所定の間隔で空間が形成されている。
図１１は、図１０のＢＢ’断面図であり、振動部１２０Ｂの断面構造を示している。振動部１２０Ｂは、基板Ｆ２上に、金属層（下部電極）Ｅ１が積層されて形成される。そして、下部電極Ｅ１の上には下部電極Ｅ１を覆うように圧電薄膜Ｆ３が積層されており、さらに圧電薄膜Ｆ３の上には、金属層（上部電極）Ｅ２が積層されている。なお、上部電極Ｅ２と外部電源との接続には、第１乃至第３実施形態で述べたいずれかの態様が用いられている。
その他の構成・機能は第１実施形態と同様である。
［その他の実施形態］
既述の実施形態では、本発明に係るＭＥＭＳデバイスは共振子１０を有する共振装置として用いられる例について説明したが、本発明のＭＥＭＳデバイスの適用例はこれに限定されない。例えば、光スキャナ型ＭＥＭＳミラーや圧電マイクロフォン、ＦＢＡＲ・ＲＡＷフィルタ、バルク波共振子、圧電トランスデューサ、静電ＭＥＭＳ素子、電磁駆動ＭＥＭＳ素子、ピエゾ抵抗ＭＥＭＳ素子、ジャイロセンサ、加速度センサ等に適用してもよい。また、ＭＨｚ振動子に適用して、ＭＨｚ発振器に用いることも可能である。以下に本発明の接続態様によって上部電極が外部電源と接続されたその他のＭＥＭＳデバイスについて一例を説明する。なお、以下の説明では、既述の実施形態と同様の構成には同様の符号を付し、同様の構成による同様の作用効果については説明を省略する。
・圧電マイクロフォン
図１２Ａ，図１２Ｂを用いてＭＥＭＳデバイス５の概要について説明する。ＭＥＭＳデバイス５は、音圧を電気信号に変換するＭＥＭＳマイクを構成するためのデバイスである。図１２ＡはＭＥＭＳデバイス５の斜視図であり、図１２Ｂは図１２ＡのＣＣ’断面図である。
図１２Ａを参照して、ＭＥＭＳデバイス５は、振動板２１０、支持部２１１、及び圧電部２１２を含んでいる。また、ＭＥＭＳデバイス５は、例えば１μｍ以下程度の微小なスリット２１３によって２分割されている。
振動板２１０は、音圧により振動する薄膜であり、シリコン（Ｓｉ）により形成される。振動板２１０は、略方形の形状を有しており、対向する１組の辺２１４，２１５の下部が、支持部２１１によって支持される。即ち、振動板２１０は、両持ち梁構造となっている。振動板２１０を形成するＳｉは、抵抗率１．５ｍΩ・ｃｍ以下の縮退したｎ型Ｓｉ半導体であり、後述するように、圧電部２１２の下部電極としての機能を有する。
圧電部２１２は、振動板２１０上における、支持部２１１によって支持された部分に沿って配設される。なお、図１２Ａに示す構成では、振動板２１０上に４つの圧電部２１２が配設されているが、圧電部２１２の数はこれに限られない。また、図１２Ａに示す構成では、圧電部２１２は、端部が辺２１４または辺２１５の上に配設されているが、端部が辺２１４または辺２１５から離れて配設されてもよい。
図１２Ｂは、図１２Ａに示すＣＣ´線における、ＭＥＭＳデバイス５の断面図である。支持部２１１は、基体２２０及び絶縁層２２１を含んでいる。
基体２２０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）により形成される。また、絶縁層２２１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）により形成される。このように形成される支持部２１１の上に、振動板２１０が形成される。
振動板２１０上における、支持部２１１によって支持された部分に沿って配設された圧電部２１２は、圧電薄膜Ｆ３、金属層（上部電極）Ｅ２、配線Ｗ１，Ｗ２を含んでいる。
本実施形態において圧電薄膜Ｆ３は、振動板２１０の振動に伴って振動するように振動板２１０上に配設される。振動板２１０の中央から支持部２１１までの幅（Ｃ）に対する、圧電薄膜Ｆ３の振動部分の幅（Ｄ）の割合は、例えば４０％程度とすることができる。例えば、幅Ｃを３００μｍ程度、幅Ｄを１２０μｍ程度とすることができる。
圧電薄膜Ｆ３の上側には、上部電極Ｅ２が配設される。上部電極Ｅ２は、本実施形態では、５０ｎｍ程度の厚さとすることができる。また、上部電極Ｅ２は、引張応力を有する構造とすることができる。上部電極Ｅ２に引張応力を持たせることにより、圧電部２１２における応力が補正され、振動板２１０の変形を抑制することができる。
以上に説明した構成のＭＥＭＳデバイス５においては、音圧による振動板２１０の振動に伴って、圧電薄膜Ｆ３が振動する。そして、圧電薄膜Ｆ３の振動に応じた電圧が圧電部２１２の配線Ｗ１，Ｗ２を介して出力される。
なお、上部電極Ｅ２と配線Ｗ２との接続には、第１乃至第３実施形態で述べたいずれかの態様が用いられている。
・バルク波共振子
図１３Ａ、図１３Ｂを用いてＭＥＭＳデバイス６の概要について説明する。ＭＥＭＳデバイス６は、圧電体を伝搬するバルク波を利用したバルク波共振子を構成するデバイスである。図１３ＡはＭＥＭＳデバイス６の平面図であり、図１３Ｂは図１３ＡのＤＤ’断面図である。
ＭＥＭＳデバイス６は、Ｓｉ基板Ｆ２を有する。Ｓｉ基板Ｆ２上に、圧電薄膜Ｆ３が積層されている。圧電薄膜Ｆ３は、Ｓｉ基板Ｆ２の第１の主面としての上面に固定されている。もっとも、圧電薄膜Ｆ３は、空間６００を隔ててＳｉ基板Ｆ２の上面から浮かされている部分を有する。この浮かされている部分が、Ｓｉ基板Ｆ２に対して、音響的に分離されている。なお、図１３Ｂの例では、圧電薄膜Ｆ３は物理的に浮かされているが、これに限定されるものではない。音響的に分離されていればよいので、例えば、圧電薄膜Ｆ３は音響反射層上に形成されていてもよい。
圧電薄膜Ｆ３の下面には、金属層（下部電極）Ｅ１が形成されている。圧電薄膜Ｆ３の上面には、金属層（上部電極）Ｅ２が形成されている。下部電極Ｅ１は、圧電薄膜Ｆ３を介して上部電極Ｅ２に重なり合っている。
下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２とが圧電薄膜Ｆ３を介して重なり合っている部分が圧電振動部を構成している。すなわち、下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に交流電界を印加することにより、上記圧電振動部が励振される。ＭＥＭＳデバイス６は、この励振により生じたバルク波を利用するものである。
なお、上部電極Ｅ２と外部電源との接続には、第１乃至第３実施形態で述べたいずれかの態様が用いられている。
・超音波トランスデューサ
図１４Ａ，図１４Ｂを参照してＭＥＭＳデバイス７の概要について説明する。ＭＥＭＳデバイス７は超音波トランスデューサを構成するデバイスである。図１４ＡはＭＥＭＳデバイス７の平面図、図１４Ｂは図１４ＡのＥＥ’断面図である。
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイス７は、Ｓｉ基板Ｆ２と、少なくとも一部がＳｉ基板Ｆ２に重ならないメンブレン部７０１となるように、Ｓｉ基板Ｆ２によって直接または間接的に支持され、Ｓｉ基板Ｆ２より上側に配置された圧電薄膜Ｆ３と、少なくともメンブレン部７０１において圧電薄膜Ｆ３の下側に配置された金属層（下部電極）Ｅ１と、メンブレン部７０１において圧電薄膜Ｆ３を挟んで下部電極Ｅ１の少なくとも一部に対向するように圧電薄膜Ｆ３の上側に配置された金属層（上部電極）Ｅ２とを備える。上部電極Ｅ２とは別に圧電薄膜Ｆ３の上側にヒータ７００が配置されているか、または、上部電極Ｅ２の少なくとも一部がヒータ７００を兼ねている。図１４Ａに示すＭＥＭＳデバイス７では、上部電極Ｅ２とは別に圧電薄膜Ｆ３の上側にヒータ７００が配置されている。
図１４Ａに示すように、圧電薄膜Ｆ３の上面には電極１１〜１４が設けられており、電極１１は上部電極Ｅ２に接続されており、電極１２は下部電極Ｅ１に接続されている。下部電極Ｅ１は圧電薄膜Ｆ３の上面ではなく下面の高さにあるので、電極１２から引き出された配線１５は途中で圧電薄膜Ｆ３を厚み方向に貫通している。
Ｓｉ基板Ｆ２の中央部に貫通孔７０２が設けられている。このような貫通孔７０２はＳｉ基板Ｆ２の下面側からＳｉ基板Ｆ２をエッチングすることにより形成することができる。
支持層７０３、下部電極Ｅ１、圧電薄膜Ｆ３および上部電極Ｅ２のうち貫通孔７０２の上に配置された部分がメンブレン部７０１を構成している。メンブレン部７０１は一定の広さを有し、振動可能となっている。メンブレン部７０１はＳｉ基板Ｆ２には重なっていない。図１４Ｂの例では、メンブレン部７０１の範囲は貫通孔７０２の範囲とほぼ一致している。
図１４Ａに示すように、上部電極Ｅ２は、貫通孔７０２に重なる領域の中央部に円形の導体膜として設けられている。上部電極Ｅ２のうち、メンブレン部７０１に位置し、かつ、下部電極Ｅ１と対向している部分は、駆動／検出用の電極として機能しうる。
ＭＥＭＳデバイス７は、上部電極Ｅ２および下部電極Ｅ１が互いに対向する部分において、上部電極Ｅ２および下部電極Ｅ１の少なくとも一方は、駆動電極および／または検出電極として機能する。
ＭＥＭＳデバイス７が、「送信」を行なう場合には、上部電極Ｅ２と下部電極Ｅ１との間に交流信号が印加されることにより、メンブレン部７０１が振動し、音波が発生する。また、「受信」を行なう場合には、外部からの音波によりメンブレン部７０１が変位すると圧電薄膜Ｆ３に電荷が発生し、発生した電荷は上部電極Ｅ２と下部電極Ｅ１との組合せから出力される。
なお、上部電極Ｅ２と外部電源との接続には、第１乃至第３実施形態で述べたいずれかの態様が用いられている。
・ミラー
図１５Ａ，図１５Ｂを用いてＭＥＭＳデバイス８の概要について説明する。ＭＥＭＳデバイス８は、ＭＥＭＳミラーを構成するためのデバイスである。図１５ＡはＭＥＭＳデバイス８の斜視図であり、図１５Ｂは図１５ＡのＦＦ’断面図である。
図１５Ａに示すようにＭＥＭＳデバイス８は、固定枠８２２と、一対の第１振動部８２４と、可動枠８２５と、一対の第２振動部８２７と、可動部８２８と、第１モニタ信号検出部（以下、検出部）８３０とを有する。
第１振動部８２４はそれぞれ、固定枠８２２の内側に対向し、一端が固定枠８２２の内側に接続され、他端が可動枠８２５の外側に接続されている。第１振動部８２４はミアンダ形状に形成されている。第２振動部８２７はそれぞれ、可動枠８２５の内側に対向し、一端が可動枠８２５の内側に接続され、他端が可動部８２８に接続されている。
図１５Ａでは、第１振動部８２４はＸ軸８２３に沿って延び、第２振動部８２７はＹ軸８２６に沿って延びている。検出部８３０はそれぞれ、可動枠８２５と第１振動部８２４との接続部分に設けられ、可動枠８２５の変位を検出する。
なお、可動部８２８の主面はミラー面とすることで光学反射素子として活用でき、受光面とすることで赤外線検出素子などとして活用できる。また、第２振動部８２７にはそれぞれ、第２振動部８２７の駆動状態（変位）を検出する第２モニタ信号検出部（以下、検出部）８２９が設けられている。
また、第１振動部８２４のそれぞれには、第１振動部８２４の変位を制御する第１駆動部８３３が設けられ、第２振動部８２７のそれぞれには、第２振動部８２７の変位を制御する第２駆動部８３７が設けられている。
図１５Ｂは、図１５Ａに示すＦＦ´線におけるＭＥＭＳデバイス８の断面図である。第１振動部８２４は、基板８３１と、基板８３１上に形成された絶縁体８３２とを有する。第１駆動部８３３は絶縁体８３２上に形成されている。
第１駆動部８３３は金属層（下部電極）Ｅ１と、下部電極Ｅ１上に形成された圧電薄膜Ｆ３と、圧電薄膜Ｆ３上に形成された金属層（上部電極）Ｅ２とで構成されている。
下部電極Ｅ１と上部電極Ｅ２との間に所定の電位差を与えると、逆圧電効果によって圧電薄膜Ｆ３が圧電薄膜Ｆ３の平面方向に伸縮動作する。そのため、圧電薄膜Ｆ３を含む第１駆動部８３３は、厚み方向に曲げ変位を起こす。このとき、第１振動部８２４において、隣接する振動梁毎に逆方向へ電界を印加することで、Ｙ軸８２６の方向に沿って生じる撓みが重畳され、可動部８２８を内包する可動枠８２５がＸ軸８２３を中心に回動する。
なお、上部電極Ｅ２と外部電源との接続には、第１乃至第３実施形態で述べたいずれかの態様が用いられている。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。
本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１は、圧電膜Ｆ３と、当該圧電膜Ｆ３を挟む第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と、前記第２電極の少なくとも一部を覆うように設けられ、前記第２電極の一部を開口する開口部Ｖ２を有する保護膜２３５と、少なくとも開口部Ｖ２において第２電極Ｅ２と接触し、保護膜の少なくとも一部を覆うように設けられた第３電極Ｅ３（Ｅ４）と、第３電極Ｅ３と接触する第１コンタクト部１４２Ａを有する第１配線層Ｗ２と、を備える。このような接続態様によると、第１配線層Ｗ２が電圧を印加するレイヤと、圧電膜Ｆ３が電圧を印加されるレイヤが異なる。これによって、共晶接合のための熱処理やアウトガスアニール処理によって熱負荷がかかった場合でも、第１コンタクト部１４２Ａが圧電薄膜Ｆ３に拡散されることを防ぐことができるため、絶縁耐圧やＥＳＤ（静電気放電）耐性が良好となる。
また、ＭＥＭＳデバイス１は、第１電極Ｅ１と接触する第２コンタクト部１４１Ａを有する第２配線層Ｗ１を、さらに備えることが好ましい。
また、ＭＥＭＳデバイス１は、圧電膜Ｆ３と、当該圧電膜Ｆ３を挟む第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と、を有する圧電振動部１２０をさらに有し、第３電極Ｅ３は、圧電振動部１２０の平面視における領域よりも外側の領域に延在し、第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａは、外側の領域に設けられた構成でもよい。
また、ＭＥＭＳデバイス１は、圧電振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部１４０と、圧電振動部１２０と保持部１４０との間に設けられ、一端が圧電振動部１２０に接続され、他端が保持部１４０に接続された保持腕１１０と、をさらに備え、第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａは、保持部１４０に設けられた構成でもよい。
また、第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａは、第３電極Ｅ３と第２電極Ｅ２とが接触する開口部Ｖ２に対して、平面視においてオフセットされるように配置された構成でもよい。
さらに第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａと圧電膜Ｆ３との間に少なくとも保護膜２３５が設けられた構成でもよい。
このような接続態様では、第１配線層Ｗ２が電圧を印加する領域と、圧電薄膜Ｆ３が電圧を印加される領域とが、平面視においてオフセットされる構造となっている。これによって、共晶接合のための熱処理やアウトガスアニール処理によって熱負荷がかかった場合でも、第１コンタクト部１４２Ａが圧電薄膜Ｆ３に拡散されることを防ぐことができるため、絶縁耐圧やＥＳＤ（静電気放電）耐性が良好となる。
また、第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａと圧電膜Ｆ３との間に少なくとも保護膜２３５と第２電極Ｅ２が設けられた構成でもよい。この態様によると、第１コンタクト部１４２Ａが保護膜２３５に拡散した場合、第２電極Ｅ２Ａのバリア性能によって拡散が圧電膜Ｆ３に広がることを防ぐことができる。これによって、絶縁耐圧やＥＳＤ（静電気放電）耐性が良好となる。
第１配線層Ｗ２の第１コンタクト部１４２Ａは、第３電極Ｅ３と第２電極Ｅ２とが接触する開口部Ｖ２と、平面視において重なるように配置された構成でもよい。この態様によると、第１コンタクト部１４２Ａと開口部Ｖ２とのオフセットが不要のため、素子の小型化を実現することができる。
また第１、第２電極及び第３電極の少なくとも１つは、モリブデン又はタングステンを主成分とする構成でもよい。
また圧電膜Ｆ３は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質を主成分とする構成でもよい。
さらに第３電極Ｅ３は、第２電極Ｅ２よりも厚く形成された構成でもよい。
また第１配線層Ｗ２はアルミニウムを主成分とする構成でもよい。さらに第１配線層Ｗ２と第３電極Ｅ３とは異なる材質を主成分とすることが好ましい。
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１乃至４ 共振装置（ＭＥＭＳデバイス）
Ｔ４ 端子
５乃至８ ＭＥＭＳデバイス
１０、１０Ｂ 共振子
２０ 下蓋
２１ 凹部
２２ 底板
２３ 側壁
３０ 上蓋
３１ 凹部
３３ 側壁
３４ ゲッター層
１１０ 保持腕
１２０、１２０Ｂ 振動部
１３０ 基部
１３５（１３５Ａ乃至１３５Ｄ） 振動腕
１４０ 保持部
１４１Ａ、１４２Ａ、１４３Ａ コンタクト電極
１４１Ｂ、１４２Ｂ 接続層

Claims (13)

  1. 圧電膜と、
    当該圧電膜を挟む第１電極及び第２電極と、
    前記第２電極の少なくとも一部を覆うように設けられ、前記第２電極の一部を開口する開口部を有する保護膜と、
    少なくとも前記開口部において前記第２電極と接触し、前記保護膜の少なくとも一部を覆うように設けられた第３電極と、
    前記第３電極と接触する第１コンタクト部を有する第１配線層と、
    を備えるＭＥＭＳデバイス。
  2. 前記第１電極と接触する第２コンタクト部を有する第２配線層を、
    さらに備える請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
  3. 前記圧電膜と、当該圧電膜を挟む第１電極及び第２電極と、を有する圧電振動部を
    さらに有し、
    前記第３電極は、前記圧電振動部の平面視における領域よりも外側の領域に延在し、
    前記第１配線層の前記第１コンタクト部は、前記外側の領域に設けられた、
    請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
  4. 前記圧電振動部の周囲の少なくとも一部に設けられた保持部と、
    前記圧電振動部と前記保持部との間に設けられ、一端が前記圧電振動部に接続され、他端が前記保持部に接続された保持腕と、
    をさらに備え、
    前記第１配線層の前記第１コンタクト部は、前記保持部に設けられた、
    請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。
  5. 前記第１配線層の前記第１コンタクト部は、前記第３電極と前記第２電極とが接触する前記開口部に対して、平面視においてオフセットされるように配置された、
    請求項１乃至４の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  6. 前記第１配線層の前記第１コンタクト部と前記圧電膜との間に少なくとも前記保護膜が設けられた、
    請求項１乃至５の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  7. 前記第１配線層の前記第１コンタクト部と前記圧電膜との間に少なくとも前記保護膜と前記第２電極が設けられた、
    請求項１乃至５の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  8. 前記第１配線層の前記第１コンタクト部は、前記第３電極と前記第２電極とが接触する前記開口部と、平面視において重なるように配置された、
    請求項１乃至４の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  9. 前記第１、第２電極及び第３電極の少なくとも１つは、モリブデン又はタングステンを主成分とする、
    請求項１乃至８の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  10. 前記圧電膜は、結晶構造がウルツ鉱型六方晶構造を持つ材質を主成分とする、
    請求項１乃至９の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  11. 前記第３電極は、前記第２電極よりも厚く形成された、
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  12. 前記第１配線層はアルミニウムを主成分とする、
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
  13. 前記第１配線層と前記第３電極とは異なる材質を主成分とする、
    請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
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