JPWO2004032320A1 - マイクロ共振装置、マイクロフィルタ装置、マイクロ発振器および無線通信機器 - Google Patents

マイクロ共振装置、マイクロフィルタ装置、マイクロ発振器および無線通信機器 Download PDF

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Abstract

このマイクロ共振装置は、基板（１０）と、この基板（１０）設けられたマイクロ共振体（１３）と、二つのマイクロ可動部（１６，１６）と、この二つのマイクロ可動部（１６，１６）を駆動するマイクロ可動部駆動機構（１７）とを備える。そして、このマイクロ可動部駆動機構（１７）により、前記二つのマイクロ可動部（１６，１６）を前記マイクロ共振体（１３）に機械的に作用させて、前記マイクロ共振体（１３）の共振周波数を変えることができる。

Description

本発明は、基板上に集積回路の一部として組み込み可能なマイクロ共振装置に関し、特に、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムを利用したマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器、並びに無線通信機器に関する。
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）を用いたマイクロ共振子は、例えば、文献１（Ｆ．Ｄ．Ｂａｎｎｏｎ，ＩＩＩ，Ｊ．Ｒ．Ｃｌａｒｋ，ａｎｄ Ｃ．Ｔ．−Ｃ．Ｎｇｕｙｅｎ，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４，ｐｐ．５１２−５２６，Ａｐｒｉｌ ２０００）に示されているように、その固有振動数（共振周波数）を利用してその周波数の信号のみを正確に通過させ、その他の周波数信号および雑音を減衰させることができる。他の受動素子（コンデンサやインダクター）を用いる場合や能動素子を用いる場合に比べて、集積回路に組み込める超小型サイズで極めて狭帯域なフィルタ（高Ｑフィルタ）が実現できることから、その検討が進められている。
図３０は、従来技術によるシリコン基板上にポリシリコン膜で形成されたマイクロ共振子３００を備えるマイクロフィルタの例である。入力電極３０１に与えられた交流信号によって、交流信号の周波数がマイクロ共振子３００の共振周波数に類似の場合、マイクロ共振子３００は振動し、選択されたＡＣ信号が出力端３０２から伝送される。
図３０に示すような共振子の共振周波数は、上記文献１に示されるように、ほぼ次式で表される。
Figure 2004032320
Figure 2004032320
ここで、ｋは定数、ρは共振子材料の密度、Ｅは共振子材料のヤング率、Ｌｒは共振子の実効長さ、ｈは共振子の厚さである。共振子材料にポリシリコン（Ｅ＝１５０ＧＰａ）を用い、共振子の膜厚を２μｍとすると、この式からも明らかなように、共振子の長さが数１０μｍから数μｍ程度の共振子を用いれば、数１００ＭＨｚからＧＨｚ帯の周波数のものが得られることがわかる。
しかし、実際に基板上にＬＳＩ（集積回路）プロセスで作製して所望の共振周波数の共振子が得られるかとなると、ＬＳＩプロセスにおいても設計上許容しなければならない加工精度のマージンがあり、そのマージンに応じて共振子の長さにばらつきが存在することになる。したがって、出来上がった共振子には、加工技術では制御できない共振周波数の不正確さは避けられないことになる。これは、ＭＥＭＳを作製する上で重大な欠点となる。
さらに、従来、ＭＥＭＳ材料として使用されているポリシリコンでは、共振子サイズを結晶粒サイズよりも小さくすることは困難であり、共振子表面に凹凸が形成され共振子の膜厚がばらついてしまう。また、共振子内に多数の粒界が存在し、結晶方位が不揃いなため、正確な機械的特性（ヤング率）も得られない。内部応力もまた不均一になりそりや縮みなどの原因となる、これら膜厚の不均一性、機械特性のばらつき、応力によるそりや縮みは全て共振周波数の不正確さの要因となる。共振子の長さのように平面的に非破壊で測定可能なものであれば、ＬＳＩ製造工程で使用される高性能の測長技術により、出来上がり寸法をある程度の精度で確認することができるが、内部応力や不均一なそりや縮みは、平面的に非破壊な測定方法で正確に確かめることも不可能なため、製造工程のなかで検査し、修正を加えることも困難である。
また、図３０に示すように、基板表面に積層して形成する表面ＭＥＭＳでは、共振子の支持部や下部電極の影響で共振子に角部３０３の曲がり（曲率）やくぼみ３０４、凸部３０５が形成される。これらは、製造工程におけるマスクのアライメントのズレや、加工形状および堆積膜厚のバラツキなどに依存して形状が異なることから、共振周波数のばらつき要因となる。
特開２００１−９４０６２号公報には、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板を使用し、単結晶シリコンの共振子を形成し、ポリシリコンのもつ多結晶性に起因する膜厚バラツキや機械的特性のばらつきの問題を解決する技術が開示されているが、加工精度ばらつきによる共振周波数の不正確さを本質的に解決するものではない。
特開２００１−９４０６２号公報には、その製造工程において、イオン注入により共振子の密度を変え、共振子の共振周波数を制御する方法が開示されているが、この手法では、共振子のサイズや機械的特性を正確に測定し、注入前の共振周波数を正確に見積もることができなければ、所望の共振周波数にするためのドーズ量を決定できない。つまり、共振子の寸法測定に使用する検査装置の測定誤差と、そして、２μｍ程度の厚さと数μｍ以上の長さを有する共振子内でイオン注入後の濃度分布を完全に把握することが困難であることを考慮すると、注入後の共振子における機械的特性のばらつきを正確に予測することは困難であり、この手法で製造工程に起因する共振周波数の不正確さを本質的に解決するのは困難である。
さらに、共振子の共振周波数ならびに共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）は、文献２（Ｙ．Ｔ．Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ Ｃｏｎｆ．ｐ１８，２００１）に開示されているように、共振子を封止したキャビティ内の圧力に強く依存するため、製造途中で共振子の共振特性を調整したとしても、最終の共振特性は、封止圧力のばらつきにより変動してしまうことになる。封止工程で封止を行なう真空装置内の圧力を精度よく調整するとしても、排気系の位置や装置内の構造により圧力分布が存在する。しかも、基板が搬送され、封止作業がおこなわれる基板上の共振子近傍の圧力を直接計測することは困難であり、実際に、圧力計が測定できるのは、封止工程を行なっている真空装置内で、封止作業に支障をきたさない周辺部にならざるを得ない。さらに、圧力計の絶対値精度においても原理的に数％の以下の精度を再現性よく実現することは困難である。また、排気系の排気能力の安定性を考慮しなくてはならない。基板を搬入し、真空装置内で封止工程を行なう際の、基板、封止材料および封止作業を行なうマニピュレータなどの可動部からの脱ガス量など変動要素もある。以上のような複雑な要因に対し、基板上の共振子近傍の微細な封止領域の圧力を正確に狙い通りの圧力に制御することは極めて困難であり、封止前に共振子の共振特性を調整しても、封止後には、殆どの場合において、ずれてしまうことになる。
さらに、完成した共振子においても、使用環境、つまり、外部温度変化や封止圧力の変動あるいは劣化によって共振周波数は変動する。温度変化は、封止内部からの脱ガスや圧力変動、共振子そのものの熱膨張により共振周波数の変動をもたらす。つまり、使用環境下や経時劣化による変動があっても、共振周波数が最適に調整できる機能がなければ使えないことになる。
上記文献１に共振子（共振周波数１０ＭＨｚ程度）に印加するバイアス電位によっての共振周波数を変更する方法が開示されているが、この手法では、入力電極と共振子の間の電位差によって生じる静電力で、共振子を入力電極側に引き寄せ、共振子の共振周波数を変えている。したがって、共振子の持つバネの力に対して静電力の強さを相対的に大きくすることによって、より共振子が入力電極に近づき、共振周波数の変化も大きくできることになる。ところが、共振周波数がさらに大きくなものに適用するとなると、共振子の長さは短くなり、それにともない入力電極のサイズも小さくなるため、必然的に静電力は小さくなる。さらに、共振子の長さが短くなると共振子のバネの力は強くなることから、相対的な静電力の大きさは急激に弱まり、バイアス電位による共振周波数の変動範囲はほとんど確認できないレベルにまで低下する。つまり、バイアス電位を利用する方法は、高周波領域の共振周波数をもつ共振子に対して、上述の加工精度のばらつきや封止圧力のばらつきによる共振周波数の不正確さを補償するだけの制御を可能にするものとはいい難い。
さらに、上記文献１に示してあるように、バイアス電位による制御は、バイアス電圧を上げるほど、共振周波数を低下させ、共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）も低下させる。実際の使用環境では、封止圧力の劣化（圧力の上昇）、温度上昇など、いずれにおいても、共振周波数が低下するため、共振周波数は高める側への制御が必要となる。しかしながら、バイアス電圧はＭＥＭＳの出力と比例関係があるため、バイアス電位を必要以上に低下させられず、基本的に周波数を高める側への制御できる手法ではないという問題がある。
また、集積回路への組み込みを考えると、通常ＣＭＯＳ回路は、３〜５Ｖ程度の電圧を使用しているため、ＭＥＭＳ用制御電圧を上げるとしても、４０Ｖ程度が限界と考えられる。というのは、この程度場合でも、ＭＥＭＳ制御回路用にゲート絶縁膜やウェル構造などを、電圧に応じたスケーリングのために、低電圧用、中電圧用、高電圧用と３種類程度の使い分けが必要となり、製造工程が複雑になり、コストの増が避けられないからである。バイアス電圧を用いる方法では、実際には、制御可能な電圧の上限も低く、制御範囲が狭いことも問題となる。
そこで、本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであって、基板上に集積回路の一部として組み込み可能なマイクロ共振装置であって、共振子を封入した後においても共振子の加工精度のばらつきや封入圧力のばらつきによる変動を補償し、共振周波数を調整できるマイクロ共振装置、特に、周波数可変マイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器、並びに無線通信機器を提供することにある。
この発明のマイクロ共振装置は、基板と、
この基板に設けられたマイクロ共振体と、
このマイクロ共振体に機械的に作用する少なくとも一つのマイクロ可動部と、
このマイクロ可動部を駆動して、前記マイクロ共振体に対する前記マイクロ可動部の機械的な作用状態を変化させるマイクロ可動部駆動機構と
を備えていることを特徴とする。
より詳しくは、前記マイクロ共振体は、選択されたパラメーターの変動に応答して振動し、また、マイクロ可動部は、外部からの操作によって所定の力で前記マイクロ共振体に機械的あるいは力学的に作用し、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
このマイクロ共振装置によれば、共振子を封入した後においても共振子の加工精度のばらつきや封入圧力のばらつきによる共振周波数の不確かさを補償し、共振周波数の調整が可能なマイクロ共振装置の提供が可能となった。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体の振動領域あるいは振幅の分布形状を変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体の支持端付近における振動の吸収を制御する。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、前記マイクロ可動部を、前記マイクロ共振体に接触させ、または、前記マイクロ共振体から離す。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、前記マイクロ可動部を前記マイクロ共振体に所定の大きさの力で接触させ、または、前記マイクロ可動部を前記マイクロ共振体に接触させている力の大きさを変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置あるいは接触する方向を変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、外部からの操作によって、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置は、前記マイクロ共振体の支持端付近あるいは振動の節位置付近である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振体の共振周波数が不安定になることを抑制できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置は、前記マイクロ共振体の振動の振幅ピーク位置よりも振幅の小さい領域である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振周波数が不安定になることを抑制できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側に形成される交線が、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対して、ほぼ垂直に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側か、あるいは最も離れたところに形成された交線にほぼ平行に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成された交線位置から、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分の端位置までの距離を２倍に延長した位置より、前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動の起こる側とは反対側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成された交線位置より、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側とは反対側に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、大きさ、あるいは形状、あるいは材質の異なる複数存在し、この異なるマイクロ可動部を前記マイクロ共振体に機械的に作用させる。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をあまり下げずに共振周波数を変更する場合と、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をある程度下げて共振周波数を変更する場合とに、使い分けた制御が可能となる。
さらには、マイクロ共振体の両端に対し、それぞれマイクロ可動部を用意し、一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置近傍に、もう一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置から少し離した位置に接触するように配置することによって、粗調整用に共振周波数を大きく変更させたい場合と、さらに小さく共振周波数の微調整したい場合と、マイクロ可動部を使い分けて接触させることができ、マイクロ可動部を一箇所のみ接触させて制御する場合に比べて、振動ピーク強度の低下が少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた広範囲のマイクロ共振子の共振周波数精密調整が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、少なくとも前記マイクロ共振体に接触する前記マイクロ可動部先端部の共振周波数は、前記マイクロ共振体の共振周波数よりも大きい。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部をマイクロ共振子に接触させても、接触させない場合に比べて、振動ピーク強度の低下も少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の調整が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とは、それぞれ、相互に接触する接触部を有し、この接触部において、前記マイクロ可動部側あるいは前記マイクロ共振体側の表面の少なくともいずれか一方に固着防止層が形成されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、接触時に固着することを防止しながら、接触による共振周波数の調整を繰り返し行なうことができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体との接触部における前記マイクロ共振体の実効寸法を示す方向の長さは、前記マイクロ共振体の厚みより長くなっている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、効果的に共振周波数を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対してほぼ垂直である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の実効的な長さを効果的に変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体の主たる振動の振幅方向に対してほぼ平行か、あるいはほぼ垂直である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、押し付けられる力がマイクロ共振体の接触面に対して垂直に加えられ、効果的に実効長さを変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、可撓性を有する板状の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、占有面積を小さくした駆動機構が基板上に作製可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、厚み変形型の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部の押し付け位置を変えることができる駆動機構を小さな占有面積で基板上に作製可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、すべり変形型の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、より再現性の高い高精度の押し付け位置の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、静電駆動型のアクチュエータを備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、圧電材料を用いずに、通常のＭＥＭＳプロセスあるいはＣＭＯＳプロセスで用いられている材料で基板上に製作でき、基板垂直方向および水平方向の駆動力の発生が容易にかつ薄膜で実現可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記基板に固定された第１の電極と、前記第１の電極から一定の距離に形成され、前記マイクロ可動部と連結し、外部から与えられる電圧により生じる前記第１の電極との電位差によって、前記第１の電極に接近または離れるように移動して前記マイクロ可動部を動かす第２の電極と、前記第２の電極に電気的に接続し、前記第２の電極および前記第２の電極に連結した構造を支持する弾性体とを備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、共振周波数の制御範囲を広くでき、また、数１０Ｖ以下の低電圧での制御も十分可能となる。さらに、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。そして、本発明は、基板に対して垂直な方向ならびに平行な方向に振動するマイクロ共振子、そして、基板に対して平行な方向に縦の振動モードで振動するマイクロ共振子に本発明が容易に適用できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記弾性体は、前記第２の電極が前記第１の電極から所定の距離のところまで前記第１の電極に接近すると、支点位置が変わって、前記弾性体の弾性係数が大きくなる。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるまでの移動時には、小さな弾性定数のため低電圧で長い距離が移動でき、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触してからは、高い弾性定数となるため、第２の電極の移動距離を抑えられ、プル・インを防止しながらマイクロ可動部の押し込む力を強めることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極が前記第１の電極から所定の距離のところまで前記第１の電極に接近するときに、前記第２の電極および前記第２の電極に連結した構造を支持する第２の弾性体を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触し、押し込む段階から、第２の電極を支持する構造の弾性係数を大きくすることができ、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるまでの移動時には、小さな弾性定数のため、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触してからは、高い弾性定数となるため、第２の電極の移動距離を抑え、プル・インを防止しながら、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記所定の距離は、前記第１の電極および前記第２の電極に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離の３分の２よりも大きく設定されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、第２の電極が第１の電極に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記所定の距離は、前記第１の電極および前記第２の電極に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離から前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との間の距離を引いた距離近傍に設定されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、第２の電極が第１の電極に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記弾性体および前記第２の電極に連結した構造は、前記第２の電極が前記第１の電極に接近するときに、前記第１の電極と前記第２の電極との位置がほぼ平行に保たれるような折れ曲がり部を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部の押し付け時に、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制し、また、第２の電極が水平より傾くのを防止することができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極から一定の距離に、前記第１の電極とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧により生じる前記第２の電極との電位差によって、前記第２の電極および前記マイクロ可動部に駆動力を与える第３の電極を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部とマイクロ共振体が固着して元の釣り合いの位置にもどらなかった場合においても、外部からの入力によって、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記マイクロ可動部と連動する構造部から前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する方向と直交する方向に一定の距離に形成されると共に、外部から与えられる電圧により生じる前記構造部との電位差によって、前記マイクロ可動部に対し、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する方向とは直交する方向の駆動力を与える第４の電極を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、上述の第３の電極を用いる方法よりもプロセスの簡略化とコスト削減し、固着を取り外す操作が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この元素のうち１つの元素は、高融点金属元素である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、室温程度の低温で堆積しても膜組成や膜質が容易に制御できるようになり、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記高融点金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデンのいずれかである。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、窒素等を含有させても高いヤング率のマイクロ構造部材がえられる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、高融点金属元素と、少なくとも窒素、酸素、炭素のいずれかの元素を含む。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、室温程度の低温で堆積しても膜組成や膜質が容易に制御できるようになり、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、組成あるいは内部残留応力の異なる少なくとも２つの層で構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、この発明のマイクロフィルタ装置は、前記マイクロ共振装置と、前記マイクロ共振体に容量結合した入力電極と、前記マイクロ共振装置により選択された周波数信号を取り出すための出力電極と、前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力電極とを有していることを特徴としている。
この発明のマイクロフィルタ装置によれば、製造後にマイクロ可動部の制御でマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整することが可能になる。さらに、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロフィルタ装置の中心周波数のズレを補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対してもフィルタ出力を補正・最適調整することができ、フィルタとしての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ共振装置の出力と前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力とに接続されたマイクロ可動部制御回路を備え、このマイクロ可動部制御回路は、選択すべき所望の周波数と前記マイクロ共振装置により選択出力される信号の周波数にズレが存在するとき、前記マイクロ共振装置から所望の周波数信号が出力されるように、前記マイクロ可動部を調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、実際の使用環境の変化および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整が可能となり、共振体部が固着した場合にも、マイクロフィルタ装置を解体することなく、外部からの入力でマイクロ共振装置の機能復帰ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ可動部制御回路に接続された記憶素子を備え、この記憶素子は、前記選択すべき所望の周波数との差を補正するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構の制御値を記憶し、前記マイクロ可動部制御回路は、起動動作時に、前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御値をもとに、前記マイクロ可動部を制御して、出力される周波数信号を調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記記憶素子に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいる。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ可動部制御回路は、前記選択出力される信号の周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置に対しても、調整幅を予測して簡便に周波数のズレを調整することができる。また、制御ステップを段階的に行なうことにより、正確に定常状態の周波数出力を確認して制御することができ、周波数を精度よく調整し短時間で最終結果を得ることができる。
また、この発明のマイクロ発振器は、前記マイクロ共振装置と、前記マイクロ共振体に容量結合した入力電極と、前記マイクロ共振装置により出力された周波数信号を取り出すための出力電極と、前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力電極とを有していることを特徴としている。
この発明のマイクロ発振器によれば、製造後にマイクロ可動部の制御でマイクロ共振装置により出力される周波数を大幅に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数あるいはマイクロ発振器の出力周波数の不確かさに対しても、所望値（設計値）にズレを調整可能となる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない同じ加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロ発振器の出力周波数のズレや変動をその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対しても出力の周波数特性を補正・最適調整することができ、発振器としての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。さらには、マイクロ可動部は、マイクロ共振体とともに、基板上に形成できるため、いろいろな周波数特性をもつマイクロ共振装置を並べて作製することが可能となり、いろいろ周波数特性のマイクロ共振装置とマイクロ可動部をならべることで、マイクロ発振器全体としての周波数特性の制御可能範囲が拡大し、使用目的や使用環境に応じて使い分けることができる。また、複数のマイクロ共振装置を組み合わせることで、ミキシングした出力を得ることも可能となる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ共振装置の出力と前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力とに接続されたマイクロ可動部制御回路を備え、このマイクロ可動部制御回路は、前記マイクロ共振装置により出力された周波数の変動を補正あるいは最適化するように、出力を検知しながら前記マイクロ可動部を調整する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、実際の使用環境および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロ発振器の周波数出力の調整が可能となる。また、マイクロ可動部が固着した場合にも、マイクロ発振器を解体することなく、外部からの入力でマイクロ共振装置の機能復帰ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ可動部制御回路に接続された記憶素子を備え、この記憶素子は、出力されるべき所望の周波数と実際の周波数との差を補正あるいは最適化するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構の制御値を記憶し、前記マイクロ可動部制御回路は、起動動作時に、前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御値をもとに、前記マイクロ可動部を制御する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、出荷時またはユーザーの通常の使用環境で行なった調整時のマイクロ可動部の制御値、あるいは、前回使用時に調整したマイクロ可動部の制御値を記憶素子に記録し、その値を基に、起動時にその選択されたマイクロ可動部を調整することで、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記記憶素子に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいる。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ可動部制御回路は、前記出力された周波数における変動を補正あるいは最適化する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロ発振器に対しても、予測された制御幅で簡便に周波数のズレを調整することができる。また、制御ステップを段階的に行なうことにより、正確に定常状態の出力周波数を確認して制御できるため、周波数を精度よく短時間に調整することができる。
また、この発明の無線通信機器は、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号と前記受信部への受信信号とを分離するデュプレクサと、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナと、少なくとも前記送信部および前記受信部に接続された前記マイクロフィルタ装置とを備えることを特徴としている。
この発明の無線通信機器によれば、前記マイクロフィルタ装置を備えるので、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動によって、前記マイクロフィルタ装置の周波数特性に変動が生じても、通信状態と対比しながら前記マイクロ可動部の制御を行ない、前記周波数特性を調整し、通信状態を最適に保つことができる。
また、この発明の無線通信機器は、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号と前記受信部への受信信号とを分離するデュプレクサと、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナと、少なくとも前記送信部および前記受信部に接続された前記マイクロ発振器とを備えることを特徴としている。
この発明の無線通信機器によれば、前記マイクロ発振器を備えるので、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動により、前記マイクロ発振器の周波数特性に変動が生じても、前記マイクロ可動部を調整して前記周波数特性変動を補正あるいは最適化することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。
図２は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。
図３は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。
図４は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の模式断面図である。
図５は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の模式断面図である。
図６は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振子の周波数と振幅の関係図である。
図７は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の接触面の構成図である。
図８は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の接触面の平面図である。
図９は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の模式断面図である。
図１０は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部の模式断面図である。
図１１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図１２は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構（釣り合いの位置）を示す図１１のＡ１−Ａ２模式断面図である。
図１３は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構（押し付けの位置）を示す図１１のＡ１−Ａ２模式断面図である。
図１４は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図１５は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構（釣り合いの位置）を示す図１４のＢ１−Ｂ２模式断面図である。
図１６は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における電極への印加電圧と移動距離の関係図である。
図１７は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における電極への印加電圧と固定力（作用する力の大きさ）の関係図である。
図１８は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における固着防止機構の模式断面図である。
図１９は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他の固着防止機構の模式断面図である。
図２０は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。
図２１は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の平面図である。
図２２は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の平面図である。
図２３は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図２４は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部構造を示す構成図である。
図２５は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部構造を示す構成図である。
図２６は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。
図２７は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。
図２８は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。
図２９は、共振子形状が円形の場合のマイクロ可動部接触面の平面図である。
図３０は、従来のマイクロ共振装置を示す構成図である。
図３１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における別のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図３２Ａ乃至図３２Ｂは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における別のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図３３は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の平面図である。
図３４は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。
図３５Ａ乃至図３５Ｆは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。
図３６Ａ乃至図３６Ｃは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他の製造方法を示す工程図である。
図３７Ａ乃至図３７Ｃは、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。
図３８Ａ乃至図３８Ｆは、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。
図３９は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器を示す構成図である。
図４０は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器における制御値を説明するための制御電圧と周波数の関係図である。
図４１は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器における制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
図４２は、本発明の第６の実施形態の無線通信機器を示す簡略構成図である。
図４３は、本発明の第７の実施形態の無線通信機器を示す簡略構成図である。
以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明によるマイクロ共振装置の第１の実施形態を示す構成図である。
基板１０に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子１１とその支持部１２からなるマイクロ共振体１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体１３に機械的あるいは力学的に作用することによって、前記マイクロ共振子の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部１６を備えている。
本実施例においては、基板１０にＳＯＩ基板を用い、マイクロ共振子１１に不純物のドープされた単結晶シリコンを用いているが、本発明は、基板材料や、マイクロ共振子材料および形態を限定するものではなく、ＳＯＩ基板の代わりにシリコン単結晶基板、ＧａＡｓ基板、ガラス基板などを使用してもかまわない。また、不純物のドープされた単結晶シリコンの変わりに、不純物のドープされた多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン、ＳｉＧｅ膜、ＳｉＣ膜、Ｎｉ、タングステン、さらには、窒化タングステン、窒化タンタルなどの高融点金属の窒化物を用い、図３０に示す従来例のごとき形態のマイクロ共振子を用いることもできる。
また、本実施例においては、入力電極１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子１１が振動するが、入力方式や入力信号はこれに限るものではなく、低周波の圧力変動や音響信号、機械振動を与えてもかまわない、マイクロ共振子１１の共振周波数を所望の周波数になるよう設計することで、同様に選択的に応答させることができる。
本実施例において、マイクロ可動部１６は、外部からの操作の際にマイクロ共振体１３に機械的あるいは力学的に接触する、またはマイクロ共振体１３から離れるように動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部１６を前記マイクロ共振体１３に接触させたり、あるいは接触させている力の大きさを変えたり、接触させる位置を変えたりすることができる駆動機構１７を備えている。１８は、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触面を示す。
図２から図５を用いてマイクロ可動部１６をマイクロ共振体１３に接触させる、つまり機械的あるいは力学的に作用させることの効果を説明する。図２は、図１に示した第１の実施形態のマイクロ共振子１１について、長さ方向の断面を示したものである。この断面図からわかるようにマイクロ共振子１１はマイクロ共振子支持部１２と接触する下部にくらべ、上部は共振子の自由度が高く、マイクロ共振子の共振周波数に関わる実効長さ２１は、実際に計測できるマイクロ共振子の長さ２０よりも少し長くなっている。ここで用いた共振周波数に関わる実効長さについて説明する。いかなる形態の共振子においても、共振子を振動させるためには共振子を少なくとも支持する必要があるが、共振子を理想的に点や面で支持あるいは固定することは事実上困難である。どうしても３次元的（立体的に）にマイクロ共振子に接触する支持部の振動への関与を完全に無くすことはできない。とくにマイクロ共振体のように、微細になればなるほど製造プロセスの限界もあり支持構造の接触する領域の割合の相対的な大きくなり、構造上この支持部の振動への関与を無視できなくなる。このため、実際のマイクロ共振子の共振周波数は、マイクロ共振子の外形寸法で決まる値からずれることになる。そこで、この共振周波数のずれを考慮したマイクロ共振子の共振周波数に関わる寸法を実効寸法としている。図２に示したマイクロ共振子の場合、共振周波数のずれ分をマイクロ共振子の長さの外形寸法との差ととらえ、得られた共振周波数から求めたものをマイクロ共振子の実効長さとして用いている。
そこで、図３に示すように、マイクロ可動部１６をマイクロ共振子１１の支持端付近で比較的自由度の高いところに接触させると、マイクロ共振子１１の支持端付近の自由度が変わり、マイクロ共振子１１の振動領域と振幅の分布形状が変わる。これによってマイクロ共振子１１の共振周波数を変えることができるのである。多くの場合、共振周波数変更後のマイクロ共振子の実効長さ２２は、マイクロ共振子の下部の長さ２０とマイクロ可動部１６間の長さ２３の間に位置している。
図３０に示す従来例のごときマイクロ共振体では、図４に示すように、支持端付近にも振動に対するある程度の自由度が存在するために、マイクロ共振子２４の実効長さ２５は、共振子下側寸法２６よりも長くなる。このような場合においても、図５に示すように、マイクロ可動部３０をマイクロ共振子２４の支持端付近に接触させることによりマイクロ共振子２４の振動領域と振幅の分布形状が変わる。これによって共振周波数を変えることができる。ここで、マイクロ可動部３０をマイクロ共振子２４に接触させる位置は、マイクロ共振子２４の上面３６に限るものではない。たとえば、マイクロ共振子２４並びに支持部３４の側面３５でもよい。図４に示すように、支持端の自由度が比較的高いマイクロ共振体の場合には、マイクロ共振子の振動が支持部側に広がりやすいために支持端付近のいずれかの場所にマイクロ可動部を接触させて、支持部側への振動エネルギーのロスを抑制する、つまり支持側への振動エネルギーの吸収を制御することによってマイクロ共振体の共振周波数など共振特性を制御できる。
次に、具体例に基づき、第１の実施形態に従いマイクロ共振体の共振周波数が調整できることを示す。図６に、図４に示すような形態のマイクロ共振体でマイクロ共振子の中央に様々な周波数の振動を与えたときに共振子の応答を求めた結果を示す。共振体にはポリシリコン膜を用いている。共振体の寸法は、下部の長さ５．０μｍ、上部の長さ７．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍとした。また、マイクロ可動部の接触面の大きさは１．０μｍ×１．０μｍである。周波数を横軸に縦軸に共振子の応答（振幅）を示している。グラフの曲線Ａは、マイクロ共振体にマイクロ可動部を接触させていないときの結果で、曲線Ｂ、Ｃは、図５に示すように、マイクロ共振体上面に（片側のみ）マイクロ可動部の位置を変えて接触させたときの結果である。Ｂ、Ｃは、それぞれマイクロ共振子下側の端位置（交差位置）から共振子の中央よりに０．１μｍ、支持側よりに０．５μｍずらした位置に接触させた場合に対応する。ＡとＢの結果において共振周波数（中心周波数）は２０７．０９ＭＨｚから２２０．２３ＭＨｚに変化しており、その変化量は６．３４％であった。しかも、本例は、周波数を高める側に調整が可能なことを示している。また、共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）は、２１．５％変化している。このように、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させ、マイクロ共振子に作用させることでマイクロ共振子の共振周波数および共振ピークの振幅増幅率が容易に調整可能となった。
ここでは、マイクロ共振体が非常に硬く、マイクロ可動部の接触によって起こるマイクロ共振体の変形が無視できる程度である場合を示したが、実際には、力学的に押し付けることによって、マイクロ共振体に僅かな変形が起こっており、厚さ、曲率などの寸法の変化とともに、局所的な応力の発生・ひずみ・密度変化などをひきおこすことによってマイクロ共振子の共振周波数を変化させることができる。図５に示した例においても、マイクロ可動部の押し付ける力を弱めたり、押し付ける位置をより自由度の小さいところに変えたりすると、マイクロ可動部のマイクロ共振体との接触部の振動を拘束力が弱まり、共振周波数の変化量を少なくすることができる。マイクロ共振体にシリコンではなく、金属材料やプラスチックなど硬度の低い材料を用い、マイクロ可動部にシリコンや酸化シリコン、タングステン、ダイヤモンドなどマイクロ共振体より硬度の高い材料を用いた場合により変形の効果は大きくなる。
ここで、上述の結果が従来技術では如何に実現困難な結果であるかについて以下に説明する。通常ＭＥＭＳ共振子に使用される厚さ２μｍのシリコンあるいはポリシリコンを、現在の最先端のＬＳＩプロセスに使用される微細加工技術を用い、さらに最善のケースとして、マスク１枚で共振子の寸法を決める加工ができると仮定する。
まず、２μｍ厚のシリコンあるいはポリシリコンを加工するためのマスクには、通常のゲートポリシリコンの加工に使用するレジストにくらべ厚さが２〜３倍の厚膜レジストを用いるか、酸化シリコン膜などのハードマスクを用いる必要があるため、共振子の寸法に応じて加工マージンとして誤差が含まれる。誤差の量は、最善のケースを想定しても、共振子の寸法が数μｍ程度のとき±０．０３μｍ、数１０μｍ程度のとき±０．０５μｍ、数１００μｍ程度であれば±０．１μｍ程度見込まれる。
次に、厚さ２μｍのシリコンあるいはポリシリコンの加工において、条件の最適化と処理時制御に細心の注意を払い、側壁の凹凸を０．０１μｍ以内に押さえることができ、側壁の角度が８９±１度の範囲で加工できたとして、側壁角度のばらつきは、寸法にして０．０３５μｍに相当する。共振子の長さとしては両側の加工が影響するので少なくとも計０．０９μｍの誤差が発生することになる。
これらの加工精度のばらつきを考慮すると、例えば、共振子の設計寸法が１００μｍの場合、加工ばらつき０．２μｍをふくむと、共振周波数は１．６５７ＭＨｚから１．６７０ＭＨｚまで０．８％ばらつくことになるが、これを従来のバイアス電位で制御するとなると、制御電圧は、０．２Ｖ以下になる。ばらつき範囲としては狭いが、共振子のサイズが１００μｍのため電圧降下を考えると、制御電圧が低く過ぎて制御困難となる。共振子の設計寸法１０μｍの場合、加工ばらつき０．１２μｍを含むと、共振周波数は１６２．４３８ＭＨｚから１６６．７６０ＭＨｚまで２．６０％ばらつくことになるが、これを従来のバイアス電位で制御するとなると、制御電圧は、１７０Ｖ以上必要になる。これは、前述の通り集積回路に組み込むことを考えると大きすぎて適用困難である。設計寸法６μｍの場合、加工ばらつき０．０９μｍを含むと、共振周波数は４４８．５５４ＭＨｚから４７６．２９３ＭＨｚまで６．００％のばらつきとになる。共振周波数への影響がさらに大きくなり、これを従来のバイアス電位で制御するとすると、制御電圧は、７００Ｖ以上必要となる。
以上に示したように、従来のバイアス電位による制御方法では、現実的に制御できる範囲は、共振子寸法が数１０μｍ付近、共振周波数が数１０ＭＨｚ帯の限られた領域となり、第１の実施形態で示したような制御を実現することはできないことがわかる。このことから容易に推測できるように、共振子の電位の制御や、外部からの電界、あるいは電気的に制御する磁界で共振周波数を制御しようとする方法では、その適用できる周波数帯が極めて狭い範囲に限られてしまうことがわかる。
また、従来のイオン注入により共振子の密度を制御し共振周波数を変える方法では、上述したような、加工精度のばらつきによる少なくとも数％以上の不確かさを密度で補償するために、要求される周波数精度に応じて所望の共振周波数のものが得られるよう注入量を振り分け、その数に応じてマイクロ共振子を基板上に準備しなければならない。しかし、注入前の段階で厳密な共振周波数がわからないために、少なくとも数１０、数１００通りの振り分けが必要となる。さらに、注入前の共振子のばらついた寸法がどの共振子がどれだけばらついているのか１対１にわかっているわけではないので、実際には注入量を数１００通り振り分けても、等しく数百通りに密度を振り分けたものができるわけではなく、所望の共振周波数ものが得られるかどうか予測できない。後工程の封入圧力のばらつきを考慮すると、さらに所望のものを得られる確率は低くなり、最終的には、集積回路の一部に組み込むには、あまりにもコストと時間を浪費する、歩留まりの低い手法となる。このことから、イオン注入同様に、原子・分子の蒸着や付着により共振子の密度あるいは膜厚で制御しようとする手法では、第１の実施形態のように集積回路の一部として組み込み共振周波数制御を実施することは困難である。
図７にマイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の好適な接触形態を示す。マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触する接触面１８は、マイクロ共振子１１の支持端付近、あるいは振動端付近が望ましい。マイクロ共振子１１の主たる振動部分ではなく、支持端付近の振動の小さい部分に接触させることで、マイクロ共振体１３とマイクロ可動部１６の密着性を高めることができ、接触部の不安定さのためにマイクロ共振子１１の共振周波数が変動することを防止できる。
さらには、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の交線のうち最もマイクロ共振子１１の振動が起こる側の交線４０が、マイクロ共振子１１の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向４１（マイクロ共振子の実効長さ方向）に対してほぼ垂直に位置するように構成される。このように配置することで、平面方向のマイクロ共振子１１の実効長さばらつきを抑え、また、平面方向に高次の共振モードが強められたり、新たに発生したりすることを抑制できるため、マイクロ共振子１１の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。ここで、図１、図３および図５に示したように、マイクロ可動部を作用させるのは、必ずしもマイクロ共振体の両端で行なう必要はない。いずれか一方にマイクロ可動部を作用させることにより共振周波数など共振特性を変更する効果が得られる。
さらには、図８に示すように、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触によって形成される交線のうち、最もマイクロ共振子１１の主たる振動がおこる側に形成される交線４３が、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子の支持部１２が形成する交線のうち最もマイクロ共振体１１の主たる振動が起こる側に形成された交線４２にほぼ平行に位置するよう構成するのが望ましい。マイクロ可動部１６が接触前のマイクロ共振子１１の平面方向における実効長さの分布に関わっていた交線４２に対して、交線４３がほぼ平行になるようにすることで、マイクロ可動部１６を接触させたときに、接触前とは著しく異なる平面方向の振動モードをもつようになることを抑制し、マイクロ共振子１１の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。ここでは、図３に示すごときマイクロ共振子１１を例に示したが、図５に示すごときマイクロ共振子２４のような場合は、図５に示すように、マイクロ可動部３０とマイクロ共振体２４の接触によって形成される交線のうち、最もマイクロ共振子２４の主たる振動がおこる側に形成される交線３３が、マイクロ共振子２４とマイクロ共振子の支持部が形成する交線のうち最もマイクロ共振体２４の主たる振動が起こる側から離れた交線３２にほぼ平行になるようにすることで同じ効果が得られる。これは、マイクロ共振子２４の場合は、マイクロ共振子の下側よりもむしろ上面とマイクロ共振子の支持部との交線３２の方が、マイクロ共振子２４の実効長さに強く影響しているからである。
また、図８に示すように、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触によって形成される交線４３は、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子支持部１２が形成する交線４２の位置から、前記マイクロ共振子の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分４４の端位置４５までの距離の２倍の位置４６より、マイクロ共振体１１の主たる振動がおこる側に位置することが望ましい。図３に示すごときマイクロ共振体１１では、これ以上マイクロ共振子１１の主たる振動の起こる側から遠い位置では、マイクロ可動部１６を接触させてもマイクロ共振子１１の共振周波数への寄与は小さいからである。
また、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１１の接触によって形成される交線４７は、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子支持部１２が形成する交線４２の位置より、マイクロ共振体１１の主たる振動が起こる側とは反対側に位置することが望ましい。これ以上マイクロ共振子１１の主たる振動が起こる側に接触させると、マイクロ共振子支持部１２との重なり部分がなくなり、マイクロ共振子１１の可動部のみに接触すると、マイクロ共振子１１からマイクロ可動部１６へ振動エネルギーが伝わりすぎ、振動エネルギーのロスが大きくなり、共振ピークにおける振幅増幅率が著しく低下してしまう。また、マイクロ共振子１１の振動によりマイクロ可動部１６の固定力が変動し、接触面の僅かな浮き上がりなどが起こる危険性があり、共振周波数が不安定になる。図５に示すごときマイクロ共振体２４においても結果は同じである。
また、図８に示すごときマイクロ共振体１３では、マイクロ共振子１１の幅よりマイクロ共振子支持部１２の幅が広くなっており、マイクロ共振子１１とはことなる振動の固有値をもつよう構成してある。これにより、マイクロ可動部１６が接触したときの接触面１８の幅も同様にマイクロ共振子支持部１２側の方が広くなり、マイクロ共振子支持部１２側の接触面内では振動を効率よく吸収し抑えることができる。幅が同じ、すなわち、同じ振動モードで振動しやすいと、マイクロ共振子の振動が支持部側に伝わりすぎて、図５に示すごときマイクロ共振体のように、マイクロ共振子の実効長さがマイクロ共振子支持部の端の方まできてしまうことになる。したがって、図５に示すごときマイクロ共振体においても、マイクロ共振子支持部のところは、マイクロ共振子と少なくとも幅が異なるようにするのが望ましい。ポリシリコンを用いた図５に示すごときマイクロ共振体で、共振体の寸法が、下部の長さ５．０μｍ、上部の長さ７．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍの場合において、支持部の幅がマイクロ共振子と同じ１．０μｍの場合と、支持部のみ幅を４．０μｍに広げた場合では、支持部を４．０μｍに広げた方が、共振周波数が約１０％高くなった。支持部の幅を広げることにより支持側への振動の広がりを抑制して実効長さを短くすることができた。
さらに、好適な実施形態では、少なくともマイクロ共振体に直に接触するマイクロ可動部の共振周波数は、マイクロ共振子の共振周波数よりも大きくする。ここでは、図９に示すようにマイクロ可動部５０の先端部５１の幅５２を狭くし、マイクロ共振体に直に接する先端部５１の局所的な共振周波数をマイクロ共振子の共振周波数よりも大きくなるようにした。先端５１は弾性定数も大きくなり非常に振動しにくくなり、これによって、図６に示すように、マイクロ可動部をマイクロ共振子に接触させても、接触させない場合に比べて、振動ピーク強度の低下も少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の調整が可能となる。ポリシリコン膜をマイクロ共振体およびマイクロ可動部に用いた図５に示すごとき例で、共振体の寸法が、下部の長さ２．０μｍ、上部の長さ４．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍに対して、長さ１．０μｍ、幅４．０μｍ、高さ２．０μｍのマイクロ可動部を接触させた場合には、マイクロ可動部も振動し、共振ピークの振幅の低下やサブ共振ピークの増大がみられたが、図９に示すように、マイクロ可動部の先端部を高さ１．０μｍにわたって、長さ１．０μｍ、幅１．０μｍにして、先端部の局所的な共振周波数（固有値）をマイクロ共振体よりも小さくすることによって、図６に示した結果のように、サブ共振ピークの増大の見られないようにすることができた。
さらに好ましくは、マイクロ可動部の先端部の大きさおよび形状を変え、共振周波数（固有値）が異なる複数のマイクロ可動部を備え、例えば、マイクロ共振体に対し、２種類の共振周波数をもつマイクロ可動部を、それぞれ、一方の端と他方の端に接触させることができるよう配置し、共振周波数の大きい方とあまり大きくない方のマイクロ可動部を使い分けて接触させることで、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をあまり下げずに共振周波数を変更する場合と、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をある程度下げて共振周波数を変更する場合とに、使い分けた制御が可能となる。先端部の共振周波数を変える好適な実施形態としては、図９に示すように、先端部の幅５２を小さくし、この先端部の幅５２のみを変えることで容易に達成できる。先端部の共振周波数を変える方法はこれに限るものではないが、このように共振周波数の異なるマイクロ可動部を選択して接触させることによって接触面内からのマイクロ共振子部の振動吸収や干渉の程度が変わるため、共振周波数のみでなく、振幅の大きさをかえること、つまり、マイクロ共振子に入力可能な信号強度範囲を変えることが可能となる。
また、マイクロ共振体の両端に対し、それぞれマイクロ可動部を用意し、一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置近傍に、もう一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置から少し離した位置に接触するように配置する。つまり、これにより、粗調整用に共振周波数を大きく変更させたい場合と、さらに小さく共振周波数の微調整したい場合と、マイクロ可動部を使い分けて接触させることができ、マイクロ可動部を一箇所のみ接触させて制御する場合に比べて、振動ピーク強度の低下が少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた、広範囲のマイクロ共振子の共振周波数精密調整が可能となる。
また、好適な実施形態では、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部において、可動する側であるマイクロ可動部側の表面に固着防止層が形成されている。図１０にその一例を示す、マイクロ可動部６０の先端を覆うように固着防止層６１が形成されている。固着防止層は少なくともマイクロ共振体６３の上部表面６２とは異なる材料で構成され、接触時に圧力が加えられても圧着しにくい材料が選ばれる必要がある。また、さらに望ましくは、固着防止層材料の硬度は、マイクロ共振体およびマイクロ可動部の芯部分６４と硬度の異なる材料が選ばれる。本実施例では、マイクロ共振体に単結晶シリコン、マイクロ可動部の固着防止層にはシリコン窒化膜が用いられている。
さらに好ましくは、マイクロ共振体表面と固着防止層表面はその平滑さにおいて異なるものであることが望ましく、ここではマイクロ共振体のシリコン表面が単調で平坦であるのに対し、固着防止層の窒化シリコン膜表面は、緩やかな曲線部分が含まれており、接触時に押し付けても完全に接触面すべてが密着せず、微小面積の空間あるいは隙間が残るよう構成されており、固着を防止する構造になっている。また、マイクロ共振体に単結晶シリコンではなく、ポリシリコンを用いた場合には、マイクロ共振子表面が緩やかで大きな凹凸を有するため、例えば、フッ素系ガスプラズマで処理可能な通常のドライエッチング装置を用い、例えば等方エッチング条件を用いてシリコン表面の平滑化処理を行って、マイクロ共振子側表面に固着防止層を形成するとよい。また、この際、６６のように、平滑化の処理範囲は、少なくともマイクロ可動部の押し付け可能範囲を含むようにするのが望ましい。平滑化の方法はこれに限るものではなく、表面に例えば窒化シリコン膜をコーティングして平滑化することもできる。また、マイクロ可動部側の固着防止層の窒化シリコン膜側をマイクロ共振子側のポリシリコン膜表面よりも単調で平坦な表面をもつように構成させてもよい。これにより、接触時に接触面積をできるだけ確保しながら、押し付けても完全に接触面すべてが密着せず、微小面積の空間あるいは隙間が点在して残るよう構成することができ、接触時に固着することを防止しながら、接触による共振周波数の調整を繰り返し行なうことができる。
また、好適は実施形態においては、固着防止層は表面に近いほど小さな粒径の結晶で構成されており、表面層の粒径に依存する凹凸が小さく、平坦あるいは単調な曲線表面が形成されるようになっている。また、固着防止層の膜厚は、マイクロ共振体との接触時においても、マイクロ可動部とマイクロ共振体が直流的に絶縁されるのに十分な膜厚になっており、これにより、マイクロ可動部側の電位およびマイクロ共振体の電位をそれぞれ独立に制御することができ、マイクロ共振体の電位は、マイクロ共振体からの出力が最適化されるように調整でき、一方で、マイクロ可動部側では、電位をたとえば０Ｖに固定することができる。これによって、マイクロ共振体側からマイクロ可動部へのＲＦ電位の漏れに対しても、後述のマイクロ可動部の駆動機構を安定動作できる。
また、好適な実施形態においては、図１０に示すように、マイクロ可動部６０のマイクロ共振子６３の実効寸法を示す方向の長さ６５は、マイクロ共振子６３の厚み、あるいは、マイクロ共振子の主たる振動方向の長さより長くなっている。マイクロ共振子６３の実効寸法を示す方向の長さ６５がマイクロ共振子６３の厚みより短くなっている場合には、マイクロ共振子の主たる振動が起こる側から伝わる振動エネルギーが、マイクロ可動部との接触部の下部を通過して反対側まで伝わりやすくなり、マイクロ可動部を接触させても共振周波数の変化量は小さく、効果的に共振周波数を変えることができなくなるためである。
マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、マイクロ共振子の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対してほぼ垂直であることが望ましい。図３を例に説明すると、マイクロ共振子１１の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分２２の方向に対して、マイクロ可動部１６がほぼ垂直に押さえつけられることで、マイクロ共振子１１上部の自由度を効果的に拘束し、マイクロ共振子１１の実効的な長さを効果的に変えることができるからである。このことは、図３に示すマイクロ共振体に限るものではなく、図５、図２２および図２８に示すごときマイクロ共振体についても同じ効果が得られる。
さらに好適な実施形態においては、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、マイクロ共振体の主たる振動の方向に対してほぼ平行に与えられる。これは、図３に示すマイクロ共振体を例に説明すると、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触面は、マイクロ共振子１１の振動方向３７に対してほぼ垂直な面と連結していることが望ましく、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触部の押し付けられる力は、この接触面に対して垂直に加えられる場合が、マイクロ共振子１１の自由度を拘束し、実効長さを変えるのに効果的だからである。このことは、図３に示すマイクロ共振体に限るものではなく、図５及び図２２に示すようなマイクロ共振体についても同様に効果が得られる。
次に、マイクロ可動部に取り付けられた駆動機構１７の好適な実施形態について説明する。マイクロ可動部の駆動機構は、少なくともマイクロ可動部の押し付け方向の駆動力を備えており、図３１に示すように、可撓性を有する圧電部材１２０を備えたバイモルフ型圧電素子１２９を用いることができる。圧電素子１２９の一方の端はバイモルフ素子固定部１３０で基板上に固定されており、もう一方の端にマイクロ共振体（図示せず）に接触するマイクロ可動部１２８が備えられている。バイモルフ型圧電素子は、例えば、特開平６−１５５３５５に開示されているように、第１の電極となる内部電極層１２５と第２の電極となる外部電極層１２６に電位差を与えることによってバイモルフ型圧電素子１２９が湾曲し、矢印１２４のようにマイクロ可動部１２８を備えた先端が移動する。これによってマイクロ可動部１２８に押し付け方向の駆動力を発生させることができる。本実施形態のように基板に平行な板状バイモルフ型圧電素子を用いれば、基板上への作製も容易であり、また、圧電素子の電極に配線するだけでよいため、占有面積を小さくしたマイクロ駆動機構が基板上に作製可能となる。図３および図５に記載のようにマイクロ共振体の両端にマイクロ可動部を押し付けることができるようにするには、図３１に示すごときマイクロ可動部駆動機構を、さらに１つ備えればよい。
さらに好適なマイクロ可動部駆動機構の実施形態では、厚み変形型の圧電部材が備えられている。図３１に示すように、バイモルフ型圧電素子固定部１３０に厚み変形型圧電部材１３１を用いれば、厚み変形型圧電素子の制御電極１３２および１３３に電位差を与えることにより、矢印１３６のように厚み方向に変形し、マイクロ可動部１２８が備えられたバイモルフ型圧電素子１２９を移動させることができる。この操作のみによってもマイクロ可動部１２８を押し付け方向に移動させることができるが、バイモルフ型圧電素子固定部１３０の高さを変えることができるので、バイモルフ型圧電素子１２９と組み合わせて操作することによって、マイクロ可動部１２８の押し付け位置を変えることが可能となる。本実施形態によれば、厚み変形型圧電素子は、電極層と圧電体層を積層するだけで形成できるため、基板上への形成が容易であり、占有面積の増加も抑えられる。
さらに好適なマイクロ可動部駆動機構の実施形態では、すべり変形型圧電部材が備えられている。図３２Ａに示すように、すべり変形型圧電部材１４１をバイモルフ型圧電素子固定部１３０に備えれば、両側の電極層１４６，１４７に電位差を与えることで、すべり変形型圧電部材１４１は、図３２Ｂに示すように、矢印１４９のように変形し、バイモルフ型圧電素子１２９を移動させることができる。この操作のみによってもマイクロ可動部１２８の押し付け位置を変更することができるが、厚み変形型圧電素子１４０やバイモルフ型圧電素子１２９と組み合わせることによって、より再現性の高い、高精度の押し付け位置の変更が可能となる。
次に、静電駆動型アクチュエータを用いたマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について図１１から図１５を参照しながら説明する。図１１に示すように、マイクロ可動部の駆動機構は、基板上に固定された第１の電極７０と、電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部７１と連結し、外部から与えられる電圧７２により生じる第１の電極７０との電位差によって、第１の電極７０に接近または離れるように移動し、これによりマイクロ可動部７１を動かすことができる第２の電極７３と、第２の電極７３の側面に電気的に連結し、第２の電極７３および電極に連結した構造を支持する弾性体７４とを備えている。前述の従来例で示したバイアス電位で共振周波数を制御する方法では、入力電極に印加された電圧と共振子に印加された電圧の電位差によって生じる静電力を利用するため、電極サイズが共振子の周波数で決まる共振子のサイズで自動的に限定され、しかも共振周波数を高くするためには電極面積は小さくせざるをえないため、大きな静電引力が得られず、周波数制御に限界があった。また、共振子のサイズが小さくなると共振子の弾性定数が大きくなることから、静電力の影響が相対的に小さくなり共振周波数の制御はさらに困難になったが、本実施形態によれば、共振周波数を制御するためのマイクロ可動部を押し付ける力を得るための、第１の電極７０と第２の電極７３のサイズを、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部７１および第２の電極７３に連結して支持する弾性体のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、共振周波数の制御範囲を広くすることが可能となる。第２の電極７３及びそれに連結した構造をささえる弾性体７４にポリシリコンを用いて作製した場合で見積ると、厚さ１．０μｍで幅３．０μｍ、長さ７７．０μｍのバネを繋いで折り返した構造で支持するとバネ定数は０．９Ｎ／ｍ程度に小さくすることができる。また、第２の電極７３の面積を１００００μｍ２とし、第１の電極７０と第２の電極に電圧を印加していない状態での距離を１．０μｍとすると、マイクロ可動部７１をマイクロ共振体に押し付けるのに必要な電圧は、第２の電極を０Ｖの場合、第１の電極に約１．５Ｖ印加するだけでよいことになる。
さらに、好適な実施形態では、図１１および図１２は、２組のマイクロ可動部駆動機構が連結しており、図３に示すマイクロ共振子のようにマイクロ共振子の両端に同時に等しくマイクロ可動部を接触させることができる。このような両端を支持部７９が支える構造にすることによって、第２の電極７３を上下方向に動かす際に、水平方向のズレを抑制することができる。また、連結部７５により連結した構成にすることによって、第２の電極７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体７４（第１段階のバネの形態１）は、第１の電極７０と第２の電極７３が所定の距離まで接近すると、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０（図１２にのみ図示）に接触し、この距離からは、支点位置が元の支点７９とマイクロ可動部７１とそれぞれ２箇所ずつの計４箇所で支える形態に変わる（第２段階のバネの形態１）。そして、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０に接触し、押し込む段階から、第２の電極７３および該電極に連結した構造を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部７１をマイクロ共振体８０に接触させるまでの移動時には、長さ８１およびそこに連結する構造で決まる小さな弾性定数のため、上述の例のように低電圧で移動でき、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０に接触してからは、長さ８２およびそこに連結する構造で決まるため少なくとも前記長さ８１およびそこに連結する構造で決まる弾性体よりも高い弾性定数となるため、第２の電極７３の移動距離を抑えることができる。これによって、第２の電極７３を支持する弾性体の力が第２の電極７３と第１の電極７０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極７３が第１の電極７０にくっついてしまう現象（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができるようになる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極７０からの距離が、第１の電極７０および第２の電極７３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離８７の３分の２のところまで、第２の電極７３が第１の電極７０に近づくよりも先に、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体に接するようになっている。これにより、第２の電極７３が第１の電極７０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部７１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、図１１に示すように、第２の電極７３を支持する弾性体および第２の電極７３に連結した構造は、折れ曲がり部を備えている。マイクロ可動部７１の上部には凹部７６が形成されており、図１３に示すように、（ただし、わかりやすく説明するため図では変形量を強調して示してある）マイクロ可動部７１の押し付け時に、マイクロ可動部に連結した部分に僅かな折れ曲がりが発生することによって、マイクロ可動部７１の下面が水平より傾くのを防止し、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制することができるようになっている。また、第２の電極７３の両側にも折れ曲がり部７７、７８が形成されている。これらは、図１２に示す第２の電極７３の両側にある弾性体の長さ８３，８４によって決まるそれぞれの弾性定数の大きさによって折れ曲がり部の幅を変えてある。これにより、図１３に模式的に強調して示したように、マイクロ可動部７１の押し付け時に、第２の電極７３が水平より傾くのを防止し、移動方向が垂直方向からずれるのを抑制することができる。
さらに、マイクロ共振子の両側ではなく片側のみにマイクロ可動部を接触させる場合のマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について、図１４および図１５を参照して説明する。本実施形態によれば、前述のように、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。
図１４に示すように、マイクロ可動部駆動機構は、基板上に固定された第１の電極９０と、該電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部９１と連結し、外部から与えられる電圧９２により生じる第１の電極９０との電位差によって、第１の電極９０に接近または離れるように移動することによってマイクロ可動部９１を動かすことができる第２の電極９３と、第２の電極９３の側面に電気的に連結し、第２の電極９３および該電極に連結した構造を支持する弾性体９４（第１段階のバネの形態２）とを備えており、さらに、第２の電極９３および該電極に連結した構造を支持する弾性体９４には、第２支持部９５が形成されている。このような構成で、第１の電極９０と第２の電極９３が所定の距離まで接近すると、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１がそれぞれ基板上の第２支持部接触面９６およびマイクロ共振体１００（図１５にのみ図示）に接触し、この距離からは、支点位置が元の支点９７、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１の３箇所で支える形態に変わる（第２段階のバネの形態２）。そして、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触し、押し込む段階から、第２の電極９３を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部９１をマイクロ共振体１００に接触させるまでの移動時には、長さ１０１内の構造で決まる小さな弾性定数のため、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触してからは、長さ１０２内の構造で決まる高い弾性定数となるため、第２の電極９３の移動距離を抑えられる。これにより、第２の電極９３を支持する弾性体の力が第２の電極９３と第１の電極９０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極９３が第１の電極９０にくっついてしまうこと（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができるようになる。本実施形態によれば、第２支持部９５の位置を弾性体９４のどこかに任意に形成できるため、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触してからの、長さ１０２で決まる高い弾性定数を任意に設定することができる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極９０からの距離が、第１の電極９０および第２の電極９３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離１０５の３分の２のところまで、第２の電極９３が第１の電極９０に近づくよりも先に、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するか、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するようになっている。これにより、第２の電極９３が第１の電極９０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部９１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極９０からの距離が、第１の電極９０および第２の電極９３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離１０５から、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するまでの移動距離１０４、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するまでの距離を引いた距離になるところまで、第２の電極９３が第１の電極９０に近づくと、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するか、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するようになっている。これにより、第２の電極９３が第１の電極９０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部９１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、図１４に示すように、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１は、それぞれ上部に凹部９９，９８を備えている。これにより、マイクロ可動部９１の押し付け時に、マイクロ可動部に連結した部分に微小量の折れ曲がりが発生することによって、マイクロ可動部９１および第２支持部９５の下面が水平より傾くのを防止し、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制し、また、第２の電極９３が水平より傾くのを防止して移動方向が垂直方向からずれるのを抑制することができる。
次に、具体例に基づき、マイクロ可動部をマイクロ共振体に押し付ける固定動作の途中で弾性定数を切り替えることの効果を説明する。図１６は、図１４に示すごときマイクロ可動部を用いたときの、第１の電極に印加する制御電圧とマイクロ可動部の移動距離（ｚ）の関係（図１６）および第１の電極に印加する制御電圧とマイクロ可動部の固定力の関係（図１７）を示している。ここではマイクロ可動部は制御電圧２０Ｖでマイクロ共振体に接触するよう設計してある。マイクロ可動部の移動は、第１の電極と第２の電極の電位差によって起こるが、ここでは、第２の電極に固定電位として０Ｖが印加してあり、第１の電極に印加する制御電圧のみでマイクロ可動部を操作している。図１６に示す破線は、第２支持部なし（第１段階のバネの形態２のみ）の結果で、この場合、マイクロ共振体との接触後、急速に移動距離が伸び、プル・インの危険性が高まっていることがわかる。しかし、実線で示す本発明の実施形態によれば、マイクロ共振体との接触後、殆ど距離は伸びておらず、完全にプル・インが抑制されていることがわかる。
図１７に示すように、第２支持部なし（第１段階のバネの形態２のみ）の場合は、点線の曲線ｂが示すように、マイクロ共振体に接触後（＞２０Ｖ）、固定力が急速に大きくなっている。これは、プル・インの危険性が高まっていることを示すと同時に、固定力が制御しにくい手法であることを示している。マイクロ共振体に接触するまでの移動距離を低電圧で行なうためには、第１段階のバネ形態２の弾性定数を大きくすることができず、また、弾性定数が低いと、接触後も電極間の距離がどんどん減少する。したがってプル・インの危険性を避けるためには、制御電圧を上げられず、結局、高い固定力も得られない。ところが、本発明の実施形態によると、実線の曲線ａが示すように、マイクロ共振体との接触後においても、プル・インの危険性がないため、制御電圧を上げることができ、固定力は、ほぼ線形と見なせる増加傾向を示している。マイクロ共振体との接触後の押し込み段階における固定力の制御性が著しく改善されていることがわかる。曲線ｃおよびｄは、効果の説明のために、途中から第２支持部に切り替わる本実施例の場合において、それぞれ第１段階のバネの形態２、第２段階のバネの形態２が寄与する固定力を分離して示したものである。これから明らかなように、マイクロ共振体と接触後は、第１段階の形態２のバネは殆ど変化しておらず、接触後の押し込み段階では、殆ど弾性定数の大きな第２段階の形態のバネで固定力が決まっている事がわかる。移動距離の必要な接触前の段階では、弱い力で移動ができるよう、低い弾性定数の第１段階のバネ形態２で、そして、接触後の押し込み段階では、移動を抑えて高い固定力が得られるよう、高い弾性定数の第２段階のバネ形態２に切り替えるのである。この切り替えを最適化することで、上述のような接触後の押し込み段階の実用域で線形性を改善し、極めて高い制御性を得ることができる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部は、図１８に示すように、第１の電極１１０と第２の電極１１１に電位差が与えられていない釣り合いの位置にあるときの第２の電極１１１から一定の距離に、第１の電極１１０とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧１１３により生じる第２の電極１１１との電位差によって、第２の電極１１１および該電極に連結したマイクロ可動部に駆動力を与えることが出来る第３の電極１１２を備えている。これによって、マイクロ可動部とマイクロ共振子が固着して元の釣り合いの位置にもどらなかった場合においても、外部からの入力によって、第２の電極１１１を上下方向にゆすり動かすことができるため、これによって第２の電極に連結しているマイクロ可動部を上下方向に力を加えながらゆすり動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離すことができるため、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。この際、第３の電極へ外部から与えられる電圧１１３は、電圧を徐々に上げていくことでも効果があるが、好ましくは、パルス信号やＲＦ信号のように周期的な電圧の昇降を含む入力、あるいは、周期的なオン・オフ制御を含む入力により、変動を与えることが望ましい。さらには、第１の電極と連動させて、交互に周期的な電圧の変化を与えると、より効果が得られる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部の駆動機構は、図１９（図１４のＣ１−Ｃ２方向の断面）に示すように、第１の電極１１５と第２の電極１１６が対向する方向に対して直交する方向に、マイクロ可動部と連結した第２の電極１１６から一定の距離に形成され、外部から与えられる電圧１１８により生じる、第２の電極１１６との電位差によって、第２の電極と連結した前記マイクロ可動部に対し、第１の電極１１５と第２の電極１１６が対向する方向に対して直交する方向にゆすり動かすための駆動力を与えることができる第４の電極１１７を備えている。ここで、第４の電極１１７と一定の距離に対向するのは必ずしも第２の電極である必要はなく、マイクロ可動部に連結した構造であり第２の電極に電気的に連結した場所であればよく、電極の設置に自由度が高く、さらに、第４の電極が第２の電極と同じ層あるいは別の層に作製可能なため、上述の第３の電極を用いる方法よりもプロセスの簡略化によってコスト削減が図れる。また、第４の電極１１７は、図１９に示すように、第２の電極１１６、あるいは、マイクロ可動部に連結した構造の両側に対向する向きに設置するとができるため、第１の電極１１５を用いなくても、上述と第３の電極１１２と第１の電極１１０を用いる方法と同様の固着を取り外す操作が可能となる。
静電駆動型アクチュエータを用いる場合には、圧電素子を用いる場合と比較して、駆動力を発生するための電極を作製するためのスペースを基板上に確保しなければならないが、ポリシリコンなど通常のＭＥＭＳプロセスやＣＭＯＳプロセスで用いられている材料が使え、基板垂直方向および基板水平方向の駆動力の発生が容易にかつ薄膜で実現可能となる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子に本発明が容易に適用できることを、図２０を参照しながら説明する。
基板２１０上に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子２１１とその支持部２１２からなるマイクロ共振体２１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体２１３に作用することによって、前記マイクロ共振子の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部２１６を備えている。
本実施例においては、基板２１０にシリコン基板を用い、マイクロ共振子２１１に不純物のドープされたポリシリコンを用いている。そして、入力電極２１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子２１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子２１１が振動する。ここで、入力電極２１５は、マイクロ共振子２１１に対して、マイクロ可動部２１６と同じ側に配置されるのが望ましい。マイクロ共振子２１１と入力電極２１５の電位差によって、マイクロ共振子２１１の振動の中心が、僅かに入力電極２１５側に移動しても、マイクロ可動部２１６接触面のマイクロ共振子の主たる振動が起こる側エッジがしっかり接触するようにするためである。
本実施例において、マイクロ可動部２１６には、外部からの操作の際にマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させ、または離すように、マイクロ可動部２１６を動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させ、あるいは接触させている所定の力の大きさを変えることができるマイクロ可動部の駆動機構２１７を備えている。２１８は、マイクロ可動部２１６とマイクロ共振体２１３の接触面を示す。
図２１を用いてマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させることの効果を説明する。図２１は、図２０に示した第２の実施形態のマイクロ共振子２１１について、主たる共振周波数に関わる寸法、つまり共振子の長さの実効値を表す方向の平面図である。図２１に示すように、マイクロ共振子２１１の支持端は自由度が高いために、マイクロ共振子２１１の実効長さ２２５は、共振子下側寸法２２６よりも長く、共振子上側の寸法２２７に近くなる。このような場合においても、図２２に示すように、マイクロ可動部２１６をマイクロ共振子２２１の支持端付近における自由度の高いところに接触させることにより、マイクロ共振子２１１の実効長さが変わり、共振周波数を変えることができるのである。このように、本実施形態によって、第１の実施形態同様に、容易にマイクロ共振子の共振周波数を変えることができる。多くの場合マイクロ共振子２１１の実効長さ２２５は、マイクロ共振子の下部の長さ２２６とマイクロ可動部２１６間の長さ２２９の間に位置している。
また、図３３に示すマイクロ共振体２４３のように、マイクロ共振子２４１の支持部２４２が長い場合、あるいは、マイクロ共振子が曲がった形状の場合には、マイクロ共振子の振動領域が２４９のように広がるため、マイクロ可動部２４６は、振動端付近の例えば側面２５０に接触させると効果的である。
次に、図２０に示したマイクロ可動部の駆動機構２１７の好適な実施形態について、図２３を参照しながら説明する。図に示すように、駆動機構は、基板上に固定された第１の電極２７０と、該電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部（図示されていない）と連結部２８６で連結し、外部から与えられる電圧により生じる第１の電極２７０との電位差によって、第１の電極２７０に接近または離れるように移動することによってマイクロ可動部を動かすことができる第２の電極２７３と、第２の電極２７３の側面に電気的に連結し、第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体２７４とを備えている。図２３に示すように、本実施形態では、第１の電極２７０と第２の電極２７３は櫛型をしており、それぞれの櫛部が一定の距離２８７で形成されている。そして、第２の電極２７３の櫛部が第１の電極２７０の櫛部に接近または離れるように移動する。これにより、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子に対しても、容易に、マイクロ可動部を接触させ、押し付けたり、離す方向に移動させたりすることができる。ここでは、櫛部が櫛の長さ方向に対して垂直方向に電極が動く場合を示したが、櫛の長さ方向に対して平行な方向に電極が動く音叉型の櫛型電極を用いても同様にマイクロ可動部に駆動力を与えられることは明らかである。
本実施形態によれば、第１の電極２７０、第２の電極２７３および該電極に連結した構造、ならびにそれを支持する弾性体２７４の全てが、マイクロ共振体と同じ層で形成可能なため、基板に対して垂直方向に振動するマイクロ共振子の上に形成した図１１および図１４に示したマイクロ可動部の駆動機構に比べ、さらにプロセスの簡略化ならびにコスト削減が図れる。さらに、共振周波数を制御するためのマイクロ可動部を押し付ける力を得るために、第１の電極２７０と第２の電極２７３の櫛サイズおよび本数を、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部および第２の電極２７３に連結して支持する弾性体２７４のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、共振周波数の制御範囲が広くすることが可能となる。図２３に示すごとき駆動機構をポリシリコンで作製し、櫛の厚さを１．０μｍ、長さを５０．０μｍ、櫛の本数を１００本、電圧を印加しない状態での第１の電極２７０と第２の電極２７３の距離２８７を２．０μｍとし、弾性体２７４を厚さ１．０μｍ、長さを１００．０μｍ、幅３．０μｍとすると約２０Ｖの電圧でマイクロ可動部を押し付けることができる。移動距離を増やす、あるいは駆動力を得るのに必要な電圧を低くするには、弾性体の弾性定数を小さくするか、櫛型電極を長くするかあるいは本数を増やすことで容易に達成できる。例えば、弾性体の長さを２倍するとマイクロ可動部を押し付けるための電圧を７Ｖに低減することができる。
さらに好適な実施形態では、図２３に示すように、マイクロ可動部の駆動機構は、第２の電極２７３から一定の距離に、第１の電極２７０とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧により生じる第２の電極２７３との電位差によって、第２の電極２７３および該電極と連結部２８６で連結するマイクロ可動部（図示されていない）に駆動力を与えることが出来る第３の電極２９０を備えている。
図２３に示すように、本実施形態では、第３の電極２９０は櫛型をしており、その櫛部が第２電極２７３の櫛部と一定の距離２８８で形成されている。そして、第２の電極２７３の櫛部が第３の電極２９０の櫛部に接近または離れるように移動する。これにより、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子についても、マイクロ可動部が固着してもとの釣り合いの位置に戻らなかった際に、外部からの入力によって、第２の電極２７３を水平方向のマイクロ可動部を引き離す方向にゆすり動かすことができ、これによって第２の電極２７３に連結しているマイクロ可動部を水平方向に力を加えながら動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離すことができるため、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。この際、第３の電極２９０へ外部から与えられる電圧は、電圧を徐々に上げていくことでも効果があるが、好ましくは、パルス信号やＲＦ信号のように周期的な電圧の昇降を含む入力、あるいは、周期的なオン・オフ制御を含む入力により、変動を与えることが望ましい。さらには、第１の電極２７０と連動させて、交互に周期的な電圧の変化を与えると、より効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、第１の電極２７０、第２の電極２７３および該電極に連結した構造、ならびにそれを支持する弾性体２７４とともに第３の電極２９０についても、マイクロ共振体と同じ層で形成可能なため、プロセスの簡略化ならびにコスト削減が図れる。さらに、本実施形態によれば、第３の電極２９０と第２の電極２７３のサイズを、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部および第２の電極２７３に連結して支持する弾性体２７４のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、様々な共振周波数のマイクロ共振装置に対して適用可能となる。ここでは、櫛部が櫛の長さ方向に対して垂直方向に電極が動く場合を示したが、櫛の長さ方向に対して平行な方向に電極が動く音叉型の櫛型電極を用いても同様にマイクロ可動部に駆動力を与えられることは明らかである。
また、図１４に示すマイクロ可動部駆動機構の例えば弾性体９４の部分に図２３に示す駆動機構を接続することで、マイクロ可動部９１の押し付け位置を変えることができる。櫛の厚さを１．０μｍ、長さを４０．０μｍ、櫛の本数を３０本、電圧を印加しない状態での第１の電極２７０と第２の電極２７３の距離２８７を１．０μｍとし、弾性体２７４を厚さ１．０μｍ、長さを１００．０μｍ、幅３．０μｍとすると約２Ｖの電圧でマイクロ可動部の押し付け位置を１ｎｍ程度変えることができる。
さらに、図３４に示すように、好適な実施形態では、マイクロ可動部駆動機構は、第１の電極２６０と第２の電極２６３が対向する方向とは直交する方向に駆動力を与えることができる第４の電極２６２を備えている。また、第２の電極２６３およびこれに連結した構造を支える弾性体２６４は、第１の電極２６０と第２の電極２６３が対向する方向および直交する方向に移動しやすいように配置してある。これにより、連結部２６６に接続された共振体マイクロ可動部（図に示されていない）の押し付け操作とともに押し付け位置を変える操作ができる。また、マイクロ可動部が固着してもとの釣り合いの位置に戻らなかった際に、外部からの入力によって、第２の電極２６３に連結しているマイクロ可動部を横方向に力を加えながらゆすり動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離れやすくすることができる。さらに、第４の電極２６２は、第１の電極２６０、第２の電極２６３並びにマイクロ共振子と同じ層に作製可能なため、プロセスの簡略化とコスト削減が図れる。ここでは、マイクロ可動部駆動機構に移動方向の異なる櫛型電極の組み合わせた電極を用いたが、櫛型電極の配置や組合せはこれに限るものではない。しかし、図３４のように配置することで、櫛形電極をバランスよく小スペースで形成することができる。
さらに、好適な実施形態では、図２３および図３４に示すマイクロ可動部駆動機構先端の連結部２８６あるいは２６６に、図２４に示すような、連結部２７５で２組のマイクロ可動部２７１が連結しており、図２に示すごときマイクロ共振子のようにマイクロ共振子２８０の両端に同時に等しくマイクロ可動部を接触させることができる。このような構造を図２３に示すマイクロ可動部駆動機構と一体に形成し、弾性体２７４あるいは２６４が支える構造にすることによって、第２の電極を水平方向に動かす際に、横方向のズレを抑制することができる。連結部２７５により連結した構成にすることの効果を図２３の駆動機構と組み合わせた場合で説明する。第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体２７４（第１段階のバネの形態３）は、第１の電極２７０と第２の電極２７３が所定の距離まで接近すると、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触し、この距離からは、支点位置が元の弾性体２７４と２つのマイクロ可動部２７１とで支える形態に変わる（第２段階のバネの形態３）。そして、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触し、押し込む段階から、第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部２７１をマイクロ共振体２８０に接触させるまでの移動時には、第１段階のバネ形態３の小さな弾性定数により、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触してからは、第２段階のバネ形態３の高い弾性定数となるため、第２の電極２７３の移動距離を抑えられ、第２の電極２７３を支持する弾性体の力が第２の電極２７３と第１の電極２７０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極２７３が第１の電極２７０にくっついてしまうこと（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部２７１の押し込む力を強めることができるようになる。
さらに、マイクロ共振子の片側のみにマイクロ可動部を接触させる場合のマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について、図２５を参照して説明する。図２４のごとき２組のマイクロ可動部が連結している連結体２９５を用い、片側のマイクロ可動部２９１を、マイクロ共振体２９３に接触させ、もう一方のマイクロ可動部２９２を、マイクロ共振体とは別に形成したダミー２９４に接触させる。このような構成によって、マイクロ共振体の片側のみでも共振周波数制御を行なうことができ、前述のように、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、前記所定の距離が第１の電極２７０からの距離が、第１の電極２７０および第２の電極２７３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離２８７の３分の２のところまで、第２の電極２７３が第１の電極２７０に近づくよりも先に、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接することにより、第２の電極２７３が第１の電極２７０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、基板に対して平行な方向に縦あるいはバルクの振動モードで振動する、図２７に示すマイクロ共振子に本発明が容易に適用できることを、図２６を参照しながら説明する。
基板３１０上に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子３１１とその支持部３１２からなるマイクロ共振体３１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体３１３に作用することによって、マイクロ共振子３１１の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部３１６を備えている。
本実施例においては、基板３１０にシリコン基板を用い、マイクロ共振子３１１に窒化タングステン膜を用いている。そして、入力電極３１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子３１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子３１１が振動する。
本実施例において、マイクロ可動部３１６は、外部からの操作によってマイクロ共振体３１３に接触させ、または離すように、動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部３１６をマイクロ共振体３１３に接触させ、あるいは接触させている所定の力の大きさ、接触させている位置を変えることができるマイクロ可動部駆動機構３１７を備えている。
図２７および図２８を用いてマイクロ可動部３１６をマイクロ共振体３１３に接触させることの効果を説明する。図２７は、図２６に示した第３の実施形態のマイクロ共振子３１１について、主たる共振周波数に関わる寸法、つまり共振子の長さの実効値を表す方向の断面図である。図２７に示すように、マイクロ共振子３１１の支持端上面は自由度が高いために、マイクロ共振子３１１の振動領域は共振子下側寸法よりも広がり、マイクロ共振子の実効長さ３２５は、共振子上側の寸法３２７に近くなる。このような場合においても、図２８に示すように、マイクロ可動部３１６をマイクロ共振子３１１の支持端付近における自由度の高いところに接触させることにより、接触後のマイクロ共振子３１１の実効長さ３２８は、殆どの場合、共振体上面の長さ３２９とマイクロ共振子下部の長さ３２６の間に位置するように変わり、共振周波数を変えることができるのである。このように、本実施形態によって、第１、第２の実施形態同様に、容易に共振周波数を変えることができる。
本実施形態では、第１の実施形態同様、図１１に示したごときマイクロ可動部駆動機構が利用できる。ただし、共振子の平面形状が方形ではなく円形の場合は、図２９に示すように、好ましくは、マイクロ可動部はマイクロ共振体と同心円状に環状に接するよう構成する。３３８は接触面を示す。円形のマイクロ共振子の場合は、主たる共振周波数に関わる寸法、すなわち半径方向の共振子の実効長さを示す線分方向３３０が半径方向となるので、図のように、支持端付近に環状に接触させることで、全ての半径方向に対して、効果的に実効長さを変え、共振周波数を変えることができる。また、図に示すように４つに分けたマイクロ可動部に、図１４に示すごときマイクロ可動部駆動機構をそれぞれ接続すれば、マイクロ可動部の押し付け位置を半径方向に変えることができる。
さらに、好適な実施形態では、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、基板平面に対して、かつ、マイクロ共振体の主たる振動の方向（半径方向）に対してほぼ垂直な方向である。バルクの振動モードで振動する共振体では、主たる振動方向と主たる共振周波数に関わる寸法を示す線分方向３３０が一致しているので、基板平面に対して垂直方向に押し付けることで効果的に共振周波数を変えることができる。
次に、図３５に従い、ＳＯＩ基板を使用した場合を例に、マイクロ共振装置の製造方法について説明する。好適な実施形態では、図３５Ａに示すように、ＳＯＩ基板４００表面のシリコン層にフォトレジストを使用した通常のドライエッチング技術でマイクロ共振体４０２を形成し、ついで、厚さ２００ｎｍの不純物をドープしたポリシリコンからなる第１の電極を含む１層目の導電層４０３を形成する。このときマイクロ共振体４０２の下部にあるＳＯＩ基板の酸化シリコン層を第１の犠牲層４０１として利用できる。また、１層目の導電層４０３を形成する工程において、マイクロ共振体４０２は１層目の犠牲層４０１上に形成されており、その上にリソグラフィー法でレジストをパターニングし、その上に１層目の導電層を堆積し、レジストを除去する工程で、リフトオフ法により第１の電極を含む１層目の導電層４０３を形成している。この際、マイクロ共振体部分は、１層目の導電層に電気的に接続される部分以外はレジストマスクに覆われているので、マイクロ共振体４０２の振動領域の上には１層目の導電層は形成されず、既に形成されているマイクロ共振体に影響はない。ついで、図３５Ｂに示すように、マイクロ共振体４０２および前記１層目の導電層４０３上に、２層目の犠牲層として酸化シリコン膜４０４を２．０μｍ堆積し、ドライエッチング法を用いて前記酸化シリコン膜の一部を加工し、マイクロ共振体の一部を露出させる。ついで、図３５Ｃに示すように、マイクロ可動部と前記マイクロ共振体のギャップとなる３層目の犠牲層４０６として酸化シリコン膜１００ｎｍを堆積し、不要な部分を取り除いた後、図３５Ｄに示すように、固着防止層４０９として窒化シリコン膜１００ｎｍを堆積し、不要な部分を取り除く。ついで、図３５Ｅに示すように、マイクロ可動部４１２、第２の電極および該電極に連結した構造４１３を含む２層目の導電層４１０を厚さ２．０μｍの不純物をドープしたポリシリコン膜で形成する。ついで、図３５Ｆに示すように、前記１、２、３層目の犠牲層を除去してマイクロ共振体４０２、マイクロ可動部４１２、第２の電極および該電極に連結した構造４１３を露出させ、マイクロ共振装置を形成する。
本実施形態では、図１および図２に示すごとき基板を掘り込んで形成するマイクロ共振子に対して、マイクロ共振体形成後に、その上に積層してマイクロ可動部およびマイクロ可動部駆動機構を容易に形成することができるので、マイクロ共振子を形成する工程を変えずに、後から全く別の工程としてマイクロ可動部を形成できる効果がある。
さらに、本実施形態では、第１の電極と第２の電極のギャップと、マイクロ可動部と前記マイクロ共振体のギャップと、異なる幅のギャップを精度よく形成しなければならない。そのため、図３５に示すように、２層目の犠牲層４０４を加工する際、マイクロ共振体が露出するまで加工するが、同時に１層目の導電層４０３あるいはそれに電気的に結合した層が露出するまで加工している。そして露出した導電層上に３層目の犠牲層４０６を堆積している。これにより、第１の電極と第２の電極のギャップ４１６については、２層目の犠牲層４０４と３層目の犠牲層４０６の合計膜厚で、マイクロ可動部とマイクロ共振体のギャップ４１５については３層目の犠牲層４０６の堆積膜厚のみでギャップ幅が制御できるため、ばらつきの少ない高精度のギャップが２種類形成できる。
また、後の工程で堆積する２層目の導電層４１０と例えば２層目の犠牲層４０４から露出した１層目の導電層４０８を電気的に接続するためには、露出部４０８の上に堆積した３層目の犠牲層を除去しなければならないが、好適な実施形態においては、３層目の犠牲層４０６を形成する工程において、１層目の導電層４０８上に形成された３層目の犠牲層４０６を除去して１層目の導電層４０８を露出させる工程と、２層目の導電層４１０の折れ曲がり部となる位置にくぼみ４０７を形成するため、３層目の犠牲層４０６を加工する工程を同時に行なう。これにより、２層目の導電層４１０に折れ曲がり部を形成するためのパターニングと、１層目の導電層を露出させるためのパターニングが同じマスクで行なえるため工程の簡略化ができる。
さらに、本実施形態では、マイクロ共振体４０２下部に空間を形成するために行なう１層目の犠牲膜の除去工程と、マイクロ可動部周りに空間を形成するための２層目、３層目の犠牲膜の除去工程が同時に行なえるため工程数の増加を抑えることができる。
さらに、本実施形態において、マイクロ可動部の構成はこれに限るものではない。マイクロ可動部が、図１４に示すごとき、マイクロ共振体の片側のみに接触可能な構成であっても、層の構成は同じなので、本実施形態に従って、容易に製造可能となる。
次に、基板上にマイクロ共振子を形成する場合の好適な実施形態について、図３６を例に説明する。図３６Ａに示すように、シリコン基板４２０上に第１の電極を含む１層目の導電層４２４として不純物をドープしたポリシリコン層を２００ｎｍ堆積し、パターニングした後、その上に１層目の犠牲層４２２として酸化シリコン膜２００ｎｍを形成する。そして、１層目の犠牲層４２２を加工し前記１層目の導電層４２４を露出させた後、前記１層目の犠牲層の上に不純物をドープしたポリシリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性ドライエッチングによりパターニングを行ない、図３６Ｂに示すように、マイクロ共振体４２３を形成する。ついで、図３６Ｃに示すように、前記マイクロ共振体４２３上に２層目の犠牲層４２７として酸化シリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性ドライエッチングにより前記２層目の犠牲層４２７を加工し、前記マイクロ共振体４２３の一部を露出させる。以下については図示されていないが、図３５Ｃ〜図３５Ｆに示すごとき工程によりマイクロ共振装置を製造できる。
ここでは、基板上にマイクロ共振体４２３を形成する必要があるが、本実施形態では、図３６に示すように、マイクロ共振体４２３に対して容量的に結合する入力４２１およびマイクロ共振体に電気的に結合した電極４２６を形成する際に、第１の電極を含む１層目の導電層４２４を同じ層で（同じ工程で）形成し、また、１層目の導電層４２４の上に前記マイクロ共振体下部に空間を形成するための１層目の犠牲層４２２を形成している。これにより、マイクロ共振体とマイクロ可動部の製造工程の簡略化とともに、１層目の犠牲層４２２が除去されても基板上に第１の電極が固定されており、しかも第１の電極の平坦性が確保できるために第２の電極を含む２層目の導電層を形成したとき第１の電極と第２の電極を等しい距離に、平行に形成することができる。さらに２層目の導電層を形成したときの段差を緩和することができるため、以後の工程を図３５に示す工程と同様に進めることができる。２層目の犠牲層を形成後ＣＭＰ装置（化学的機械研磨装置）を用いてより平坦にすることもできるが、工程数が増加し、コストが増大してしまう問題がある。
さらに、本実施形態において、マイクロ可動部の構成はこれに限るものではない。マイクロ可動部が、図１４に示すごとき、マイクロ共振体の片側のみに接触可能な構成であっても、層の構成は同じなので、本実施形態に従って、容易に製造可能となる。
また、マイクロ共振体についてもこれに限るものではない。図３７に示すように、図２６から２８に記載のマイクロ共振体であっても同様に形成可能である。図３７Ａに示すように、基板４３０上に第１の電極を含む１層目の導電層４３６を、不純物をドープしたポリシリコン膜２００ｎｍで形成し、その上に１層目の犠牲層４３２として酸化シリコン膜２００ｎｍを堆積する。そして、１層目の犠牲層４３２を加工し前記１層目の導電層４３６を露出させ、前記１層目の犠牲層の上に不純物をドープしたポリシリコン層２．０μｍを堆積し、ドライエッチング法によりパターニングを施し、図３７Ｂに示すように、マイクロ共振体４３３を形成する。そして、図３７Ｃに示すように、前記マイクロ共振体４３３上に２層目の犠牲層４３８として酸化シリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性エッチングにより、前記２層目の犠牲層４３８を加工し、前記マイクロ共振体４３３の一部を露出させる。以下については図示されていないが、図３５Ｃ〜図３５Ｆに示すごとき工程によりマイクロ共振装置を製造できる。
ここでは、図３７に示すように、基板上にマイクロ共振体４３３並びにマイクロ共振体４３３に対して容量的に結合する入力電極４３４を形成する必要があるが、本実施形態では、１層目の犠牲層４３２を加工してマイクロ共振体４３３とともに入力電極４３４を形成することができる。さらに、本実施形態では、マイクロ共振体４３３に電気的に結合する電極４３１を形成する際に、第１の電極ならびに入力電極４３４に電気的に結合する電極を含む１層目の導電層４３６を同じ層で（同じ工程で）形成し、また、１層目の導電層４３６の上に前記マイクロ共振体下部に空間を形成するための１層目の犠牲層４３２を形成している。これにより、１層目の犠牲層４３２が除去されても基板上に第１の電極が固定されており、しかも第１の電極の平坦性が確保できるために第２の電極を含む２層目の導電層を形成したとき第１の電極と第２の電極を等しい距離に、平行に形成することができる。さらに２層目の導電層を形成したときの段差を緩和することができるため、以後の工程を図３５に示す工程と同様に進めることができる。２層目の犠牲層を形成後ＣＭＰ装置（化学的機械研磨装置）を用いてより平坦にすることもできるが、工程数が増加し、コストが増大してしまう問題がある。
次に、基板上に基板に平行な方向に振動するマイクロ共振子に対する好適な実施形態について、図３８を例に説明する。これまでと同様に導電層に不純物をドープしたポリシリコン膜を用いることができるが、本発明の導電性材料はこれに限定するものではなく、他にアモルファスシリコン、ＳｉＧｅ膜、ＳｉＣ膜、さらにはＮｉ、タングステンなど金属材料を導電層に適用することができる。ここでは、さらに好適な実施形態として、タングステンなどの高融点金属に窒素を含有させた材料を適用した場合を例に説明する。図３８Ａに示すように、基板４４０上に窒素を含有するタングステンを反応性スパッタ法で２００ｎｍ堆積し、マイクロ共振体と電気的に接続する電極４４１、固定電極の第１の電極に接続する電極４４２、第２の電極およびそれに連結した構造に接続する電極４４３などを含む１層目の導電層を形成する。堆積条件はスパッタ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー３００Ｗ，Ａｒ流量３３．６ｓｃｃｍ、Ｎ２流量８．４ｓｃｃｍ、基板温度室温である。ついで、図３８Ｂに示すように、前記１層目の導電層上に酸化シリコン膜２．０μｍを堆積して１層目の犠牲層４４７を形成し、前記１層目の犠牲膜４４７を加工し、前記１層目の導電層を露出させる。そして、図３８Ｃに示すように、２層目の導電層として、窒素を含有するタングステン層をまず、スパッタ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー３００Ｗ，Ａｒ流量３３．６ｓｃｃｍ、Ｎ２流量８．４ｓｃｃｍ、基板温度室温で０．５μｍ堆積し、ついでスパッタ圧力を２．４Ｐａに変えて、窒素を含有するタングステンをさらに１．２μｍ堆積し、またスパッタ圧力を２Ｐａにもどし、窒素を含有するタングステンを０．３μｍ堆積する。この複数層で形成した窒素を含有するタングステン膜を異方性ドライエッチングによりパターニングし、マイクロ共振体４４８およびマイクロ可動部４４９を含む２層目の導電層を形成する。ここで、窒素を含むタングステン膜のドライエッチングには通常のタングステン膜の異方性エッチングに用いるプラズマエッチング装置および加工条件が用いられる。そして、図３８Ｄに示すように、前記２層目の導電層上に、厚さ５μｍ程度のレジスト層４５５を塗布した後、フォトリソグラフィ法を実施してレジスト層を開口し、スパッタ法により固着防止層４５７を堆積する。ついで、図３８Ｅに示すように、リフトオフ法を実施して前記レジスト層４５５とともに不要な部分に堆積した前記固着防止層４５６を除去する。これにより、マイクロ共振体４４８やマイクロ可動部４４９の先端のみに固着防止層４５７を形成し、他の領域に固着防止層が付着して、マイクロ可動部が応力によりひずんだり、弾性体の弾性定数や電極間のギャップに誤差が生じたりすることを防止できる。
さらに好適な実施形態では、リフトオフ後に前記２層目の導電層側壁に残る前記固着防止層４５７を異方性ドライエッチングによるエッチバックをおこなうことにより、前記２層目の導電層側壁の固着防止層表面を平坦で滑らかにすることができ、マイクロ共振体との接触面の密着度を高めることができる。
つぎに、１層目の犠牲膜４６１を除去して、図３８Ｆに示すように、前記マイクロ共振体４４８および前記マイクロ可動部４４９を露出させる。犠牲層除去には、フッ化水素ガスをもちいたドライエッチング法が適用できる。これにより、マイクロ可動部が、マイクロ共振体と同時に２層の導電層のみで形成でき、導電層の層数を増加させることなしにマイクロ可動部を形成できる。図３８では、電極やマイクロ可動部の構造の詳細は省略して示しているが、本実施形態は、マイクロ可動部駆動機構の第１、第２、第３の電極の形状を櫛型に限定するものではなく、平面的な構造は、平行平板型あるいは音叉型などによっても可能である。また、第２の電極を支持する弾性体の形態についても戻りバネ形態に限定を加えるものではなく、他の板バネなどの形態によっても可能である。
米国特許第６２１０９８８号公報にはＬＰＣＶＤ法により製膜したＳｉＧｅ膜を用いることで、ポリシリコン膜に比べて低温の５５０℃程度で残留応力を制御したマイクロ構造の形成が可能であることが開示されているが、ここで用いた窒素を含有するタングステンの場合、スパッタ法を用いているので室温程度まで低温化することが可能となり、Ｓｉ基板上にＣＭＯＳプロセスで作製したＬＳＩ上のみならず、ガラス基板や樹脂基板など、Ｃｕ配線や低誘電率の有機絶縁膜など耐熱性の低いプロセスを経た基板上にも適応が可能となる。また、他の金属材料と比較しても、たとえばタングステン材料のみ場合、成長方向に膜質あるいは内部応力を制御することが困難であるため、制御堆積時に内部応力が蓄積し、堆積中あるいは堆積後に膜はがれ等の破壊が起きたり、また、応力等負荷がかかった際にクラッキングなど欠陥が発生し、変形や破壊が起きたり、マイクロ構造の信頼性確保が困難であったが、窒素を含有させた場合、Ｎ２分圧やスパッタ圧力などによって室温程度の低温で容易に堆積する膜組成や膜質を変えることができる。例えば、スパッタ圧力１．５Ｐａから３Ｐａ程度まで変えることにより膜中の残留応力を引張応力から圧縮応力まで変化させることができた。このため、膜の堆積過程で、内部応力や組成の異なる層を、連続的、あるいは断続的に成長させることが可能になり、堆積中の内部応力ならびに堆積後の残留応力を殆どなくすことができた。また、成長方向に異なる組成や粒状態の膜を積層可能なため、堆積時の応力による破壊をなくし、製造後に外部から応力等が加えられ欠陥発生しても、欠陥が容易に膜を貫きにくくなり、クラッキングなどによる変形や破壊に対する耐性を高めることができた。ここでは窒素を含有させたが、この効果はこれに限るものではなく、炭素や酸素を含有させることは含有させるによっても達成可能である。また、タングステンのみでなくタンタルやモリブデン、チタン、ニッケル、アルミニウムなど他の金属を適用しても同様の効果が期待できるが、高ヤング率が得られるタングステン、タンタル、モリブデン、チタンなどの高融点金属が好ましい。窒素含有タングステンの場合、押し込み式の薄膜試験装置で計測したところ、窒素の含有率を０％から６０％程度まで増やすことによりヤング率は３６０ＧＰａから２５０ＧＰａ程度まで変化するが、ポリシリコンやＳｉＧｅ膜よりも高いヤング率が得られる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態としてマイクロフィルタ装置について説明する。好適な実施形態では、図３９に示すように、第１、第２、第３の実施形態にて示した本発明のマイクロ共振装置５５０を含み、マイクロ共振子に容量結合した入力電極５５１と、マイクロ共振子で選択された周波数信号を取り出すため出力電極５５２と、第１のマイクロ可動部を動かすための第１の駆動機構への入力電極５５３と、第２のマイクロ可動部を動かすための第２の駆動機構への入力電極５５４を有している。ここでは、マイクロ可動部を２つ備えているが、これに限るものではなく、１つのマイクロ可動部でもよい。本実施形態の構成により、製造後にマイクロ可動部駆動機構の入力電極に制御電圧を与えることでマイクロ共振装置５５０の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整して使用することが可能になる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロフィルタ装置の中心周波数のズレをその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対してもフィルタ出力を補正・最適調整することができ、フィルタとしての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
さらに好適なマイクロフィルタ装置の実施形態では、マイクロ可動部の動作を制御するマイクロ可動部制御回路５５５を備えている。マイクロ可動部制御回路５５５は、出力がマイクロ可動部駆動機構への入力電極５５３および５５４に接続され、また、マイクロ共振装置５５０からの出力が入力されるようマイクロ共振装置の出力電極５５２に接続される。これにより、マイクロフィルタ装置で選択すべき所望の中心周波数と、マイクロ共振装置５５０からの出力５５２に出力される信号の周波数にズレが存在するときに、マイクロ可動部制御回路５５５に、例えば、調整用つまみあるいはスイッチを設けて、マイクロ可動部駆動機構への出力電圧を制御し、マイクロ共振装置５５０から所望の周波数信号が出力されるよう、周波数のズレを調整することが可能になる。例えば静電アクチュエータで駆動する駆動機構の場合、マイクロ可動部駆動機構は、第１の電極と第２の電極の電位差で駆動されるので、調整の際入力には、第１の電極と第２の電極の２つか、あるいはいずれか一方のみが選ばれる。好ましくは、第２の電極は固定電位にして、第１の電極の電圧を調整する。これによって、実際の使用環境の変化および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整が可能となる。また、マイクロ可動部が固着した場合には、第３の電極への入力電圧で調整される。これにより、マイクロフィルタ装置を解体することなく、外部からの入力で、マイクロ共振装置の機能復帰ができる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部およびマイクロ可動部の駆動機構は、マイクロ共振体とともに、基板上に形成できるため、いろいろな周波数特性をもつマイクロ共振装置を並べて作製することが可能となり、いろいろ周波数特性のマイクロ共振装置とマイクロ可動部を複数備えることで、マイクロフィルタ装置全体としての周波数特性の制御可能範囲が拡大し、使用目的や使用環境に応じて使い分けることができる。また、複数のマイクロ共振装置を組み合わせることで、ミキシングした出力を得ることも可能となる。
さらに好適な実施形態では、マイクロフィルタ装置は、記憶素子５５７を備えており、出荷時あるいは前回の調整時に、選択すべき所望の（設計した）周波数とのズレを補正するよう調整した前記マイクロ可動部制御回路の制御値（出力電圧、あるいは電圧出力のための設定値）を前記記憶素子５５７に記憶し、マイクロフィルタ装置の起動動作時に前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部制御回路の制御値をもとに前記マイクロ可動部が制御され、前記選択すべき所望の中心周波数に調整される。
すでに述べたように、製造時の加工ばらつきや封止圧力のばらつきから共振周波数の不確かさを避けられず、所望のあるいは設計した周波数に一致したマイクロ共振装置を製造することは難しい。したがって、使用時には、マイクロ可動部の制御により周波数出力を調整しなければならないが、マイクロ可動部の制御電圧と出力周波数の関係、並びに制御電圧と共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）の関係は、以下に示すように、単純な線形関係ではなく、調整幅を予測した調整が難しい。例えば、図１７に曲線ｂで示したように、マイクロ可動部の制御電圧と、マイクロ可動部がマイクロ共振体を押し付ける力、すなわち固定力との関係は、通常、線形関係は得られない。本発明の実施形態では、図１７の曲線ａで示すように押し付け段階の実用領域で固定力の非線形性を改善しているが、完全に線形関係が得られるわけではない。さらに、固定力の大きさとマイクロ共振体の共振周波数の関係、あるいは固定力の大きさと共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）との関係も線形関係ではなく、しかも、それぞれのマイクロ共振体の構造、マイクロ可動部の構造、ならびにマイクロ可動部の接触位置などに依存するため、それぞれの固有の相関関係に対応した固有の制御パターンがそれぞれに対して必要となるからである。したがって、図３９に示すように、記憶素子５５７に接続し、出荷時またはユーザーの通常の使用環境で行なった調整時のマイクロ可動部制御回路の制御値、あるいは、前回使用時に調整したマイクロ可動部制御回路の制御値を記憶素子に記録し、その値を基に、起動時にその選択されたマイクロ可動部を調整することで、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
さらに好適な実施形態によれば、記憶素子と接続され、前記選択出力される周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶されたマイクロ可動部に対する制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。これによって、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置に対しても、簡便に周波数のズレを調整することができる。さらに好適な実施形態の詳細を図４０に従って説明する。既に述べたように、マイクロ可動部に対する制御電圧と、マイクロ可動部がマイクロ共振体を押し付ける力、すなわち固定力との大きさとの関係、さらに、固定力の大きさとマイクロ共振体の共振周波数の関係、あるいは固定力の大きさと共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）との関係は全て単純な線形関係にはなく、また、それぞれの関係は、マイクロ共振体の構造、マイクロ可動部の構造、さらにはマイクロ可動部の接触位置にも依存するため、共振周波数および共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）の変動を補正あるいは最適化するための制御パターンは、それぞれに異なる特性をもつ固有のパターンとなる。そこで、選択されたあるマイクロ共振体およびマイクロ可動部に対して、あらかじめマイクロ可動部の制御値とマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置の出力の周波数特性との関係を測定し、例えば、図４０に示すような実線５６０が得られたとすると、好ましくは、所望の選択すべき周波数ｆ０が得られるポイントＡでの制御電圧Ｖ０を記憶し、次に、周波数を所定の刻み幅で変化させるのに必要な、マイクロ可動部の制御値の制御ステップを決め、そのステップを前記記憶素子に記録する。つまり、図４０のように、ｆ０を中心に所定の間隔ｘで周波数が・・・ｆ０−２ｘ、ｆ０−ｘ、ｆ０、ｆ０＋ｘ、ｆ０＋２ｘ・・・と変わるポイントに対応する制御電圧の値、・・・Ｖ０−ｄ−２、Ｖ０−ｄ−１、Ｖ０、Ｖ０＋ｄ１、Ｖ０＋ｄ２・・・を記憶させておく。周波数の刻み幅ｘは、マイクロフィルタ装置に望まれる周波数精度に依存するが、望まれる周波数精度あるいは周波数マージンに対して少なくとも２分の１以下であることが望ましい。ここでは、１０分の１程度に設定している。これにより、記憶素子に記録された制御ステップ・・・Ｖ０−ｄ−２、Ｖ０−ｄ−１、Ｖ０、Ｖ０＋ｄ１、Ｖ０＋ｄ２・・・にしたがってマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整すると、周波数を所定の刻み幅ｘで段階的に、あたかも線形関係が得られているかのごとく変化させることができ、調整幅を予測した最適な調整アルゴリズムを組むことが可能になり、効率よく短時間での調整が可能となる。このように、記憶素子に全てのマイクロ共振装置、マイクロ可動部に対して、制御パターンを記憶させておくことで、どのマイクロ可動部を選択しても同様に効果的に短時間で調整が可能となる。また、あらかじめ選択されたマイクロ可動部の制御値と共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）との関係を測定し、その結果を記憶しておくことで、周波数のみならず、共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）についても効果的な調整が可能となる。
また、本実施形態において、図４１の制御動作のタイミングチャートに示すように、制御ステップを段階的に行なう。これは、マイクロ可動部の制御電圧の設定から、マイクロ可動部が移動し、マイクロ共振体の振動が定常状態に達して、マイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置から安定した周波数出力が得られるまでに僅かな時間の遅れが生じるためである。図４１に示すように、前記遅れ時間に対してマージンをもたせ、最適なシーケンスを組み、段階的に電圧を制御することで、制御時間を短縮できる。制御電圧を少しずつ連続的に変化をさせることによっても制御可能であるが、マイクロ共振体の振動が定常状態に入るまえにマイクロ可動部を移動させると、出力が不安定なまま調整を進め、正確に定常状態の周波数出力を確認しないままに制御することになるため、周波数を精度よく調整し最終結果を得るのにかえって時間がかかってしまうことになる。
さらに、本実施形態により、マイクロフィルタ装置を使用する温度など外部環境の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（マイクロ共振子の機械的特性の劣化や封止圧力の変動）によってマイクロ共振装置の共振周波数、あるいは、マイクロフィルタ装置の中心周波数にズレが生じた場合においても、効果的に調整が可能となる。図４０に示すように、例えば、当初、実線５６０で示すような関係であった、マイクロ可動部の制御電圧と周波数の相関が、外部環境の変化あるいはマイクロ共振装置そのもの経時劣化によって点線５６１で示すように変化したことで、マイクロフィルタ装置から選択出力される周波数にズレが生じたとする。ズレの原因は、当初（前回）と同じ制御電圧をＶ０に設定しても出力される周波数図のＡ点ではなくＢ点の周波数となることによる。しかし、元の実線５６０によって決定した制御電圧の制御ステップあるいは調整アルゴリズムにしたがってＶ０−ｄ−１、Ｖ０−ｄ−２、Ｖ０−ｄ−３と調整すれば、周波数の調整幅５６２はｘとは完全には一致しないが、マイクロ共振装置のマイクロ共振子やマイクロ可動部に大きな構造変化がおきない限り、実線５６０と点線５６１の変化の割合に大差はないので、変化後の相関５６１に従っても、ほぼ等しい間隔でマイクロフィルタ装置から出力される周波数を変えることができる。そして、これにより、調整幅を予測した最適調整アルゴリズムを組むことができる。また、ズレ発生後の周波数の調整幅５６２がもともとも調整幅ｘからわずかに変化している場合、最適調整後の周波数と所望の周波数は完全に一致せず、ズレ５６３が生じることがある。しかし、調整幅ｘは、所望の周波数精度の２分の１以下で、十分小さく設定しておけば、周波数のマージン内に必ず調整することができる。このように、本実施形態によって、マイクロフィルタ装置を使用する外部環境の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化によってマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）にズレが生じた場合においても、記憶素子にあらかじめ記憶されたマイクロ可動部の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整することで、簡便に効果的にズレを調整することができる。
好適な制御動作について、図４１のタイミングチャートに従って説明する。Ｖ１は第１の電極の制御電圧、Ｖ２は第２の電極の制御電圧、ｆはマイクロフィルタ装置からの出力される信号の周波数を示す。時間ｔ１で記憶素子に記憶された初期値に基づいてＶ０が与えられマイクロ可動部を所定の力で押し込み最初の出力を得る。出力された周波数が所望の中心周波数ｆ０とズレている場合には、記憶素子に記憶されている制御ステップに従い、出力周波数を検知してｆ０と比較ながら所定の時間間隔をおいてＶ０−ｄ−１、Ｖ０−ｄ−２、Ｖ０−ｄ−３、・・とＶ１を制御して調整される。
さらに、好適な実施形態では、記憶素子と接続され、前記選択出力される周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御電圧Ｖ１に初期値（あるいは前回の制御値）Ｖ０を印加する前に、すなわち所定の力でマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させる前に、ちょうどマイクロ可動部が釣り合いの位置からマイクロ共振体のところまで移動させる、すなわちマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるだけで、殆どマイクロ共振体を押し付けない程度の、マイクロ可動部の移動ステップが行なわれる。これによって、マイクロ可動部を接触させるべき位置に滑らかにマイクロ共振体に接触させることができ、再現性の高いマイクロ可動部の調整ができる。いきなりＶ０を印加すると、マイクロ可動部がある程度の速度をもってマイクロ共振体に接触するため、跳ねや接触位置のズレなどが起こり、再現性の高いマイクロ可動部の制御ができないことがあるからである。
さらに、好適な実施形態では、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御シーケンスを組み、マイクロ可動部の制御電圧をマイクロ共振体への押し込み段階で変化させる際には、マイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置への入力信号強度が小さく下げされる。詳しく説明すると、例えば、図１に示すごときマイクロ共振体を備えたマイクロフィルタ装置に次のような高周波信号が入力されるとすると、
Figure 2004032320
ここで、Ｖｉは振幅、ωは周波数、ｔは時間である。マイクロフィルタ装置のマイクロ共振体がωの周波数で受ける力Ｆは、ほぼＶｉに依存し、Ｖｉが大きいほどＦは大きくなる。また、マイクロ共振体の振幅Ａｒは、マイクロ共振体が受ける力Ｆに依存し、これもＦが大きいほど大きくなる。したがって、マイクロフィルタへの入力信号の変数のうち、例えば、Ｖｉを小さくすれば、マイクロ共振体の共振の振幅を小さくすることができる。つまり、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御電圧を変えて、マイクロ可動部を押し付ける際に、制御電圧を変えてから、押し付ける力が変化して安定するまでの時間ｄｔの間において、例えば、マイクロフィルタへの入力信号のＶｉを小さくし、信号強度を小さくすれば、マイクロ共振体の振幅Ａｒは小さくなるので、マイクロ可動部を押し込む際の位置のズレや跳ねを防ぎ、滑らかに押し込む力を変えることができる。Ｖｉをゼロにして振動をなくすこともできるが、振幅のみを小さくし振動を継続させた方が、調整中に周波数が急変する跳びを防止し、周波数の微調整が行なうことができる。
さらに好適な実施形態では、図４１に示すように、マイクロ可動部が釣り合いの位置からマイクロ共振体のところまで移動させる、すなわちマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるだけで、殆どマイクロ共振体を押し付けない程度の、移動ステップが行なわれる際には、マイクロフィルタ装置への入力は、オフあるいは信号強度をゼロにされる。これにより、マイクロ可動部を接触させるべき位置に滑らかにマイクロ共振体に接触させることができ、再現性の高いマイクロ可動部の調整ができる。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態としてマイクロ発振器について説明する。好適な実施形態では、図３９に示すように、第１、第２、第３の実施形態にて示した本発明のマイクロ共振装置５５０を含み、マイクロ共振子に容量結合した入力電極５５１と、マイクロ共振子で選択された周波数信号を取り出すため出力電極５５２と、マイクロ可動部を動かすための駆動機構への入力電極５５３および５５４を有している。ここでは、マイクロ可動部を２つ備えているが、これに限るものではなく、１つのマイクロ可動部でもよい。本実施形態の構成により、製造後にマイクロ可動部駆動機構の入力電極に制御電圧を与えることでマイクロ共振装置５５０の共振周波数を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整して使用することが可能になる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロ発振器の出力周波数のズレをその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対しても出力を補正・最適調整することができ、発振器としての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
本実施形態に示すマイクロ発振器は、基本部分のマイクロ共振装置の構成が第４の実施形態に示したマイクロフィルタ装置と同じであり、本実施形態においても、第４の実施形態のごとく、マイクロ可動部制御回路および記憶素子と接続することで、同様の効果が得られることは明らかである。
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態として、第４の実施形態に示したごとき本発明のマイクロフィルタ装置と、第５の実施形態に示したごとき本発明のマイクロ発振器とを、用いた無線通信機器について説明する。
図４２に示すように、この無線通信機器は、送信部６５０と、受信部６５１と、前記送信部６５０からの送信信号と前記受信部６５１への受信信号とを分離するデュプレクサ６５２と、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナ６５３と、前記送信部６５０および前記受信部６５１に接続された前記マイクロフィルタ装置６００および前記マイクロ発振器６０１とを備える。
前記送信部６５０は、送信信号が流れる上流側から下流側へ、順次、ミキサ６０２、アンプ６０３およびＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；電力増幅回路）６０４を備え、このアンプ６０３とこのＰＡ６０４との間に、前記マイクロフィルタ装置６００が接続される。
前記受信部６５１は、受信信号が流れる上流側から下流側へ、順次、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；低雑音増幅回路）６０５、ミキサ６０６およびアンプ６０７を備え、このＬＮＡ６０５とこのミキサ６０６との間に、前記マイクロフィルタ装置６００が接続される。
また、前記マイクロ発振器６０１は、前記送信部６５０の前記ミキサ６０２と前記受信部６５１の前記ミキサ６０６との両方に接続される。なお、前記マイクロ発振器６０１には、例えば、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；発振回路）が接続される。
このように、高いＱ値を持つ前記マイクロフィルタ装置６００を無線通信機器の送受信部６５０，６５１の帯域通過フィルタとして使用することにより、ノイズとなる非線形成分を除去や、所望の周波数信号のみを通過させ他の周波数信号を全て除去するチャンネル選択などが可能となる。また、高いＱ値を持つ前記マイクロ発振器６０１を無線通信機器の送受信部６５０，６５１の局所（局部）発振器などに使用することにより、位相ノイズ低減などの効果が得られる。
したがって、本発明において、製造後に調整可能な超小型のマイクロフィルタ装置６００およびマイクロ発振器６０１を無線通信機器に搭載することが可能になり、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動により、マイクロフィルタ装置６００およびマイクロ発振器６０１の周波数特性に変動が生じても、通信状態と対比しながらマイクロ可動部の制御によりマイクロフィルタの周波数特性を調整し、通信状態を最適に保つことができるようになる。
要するに、従来の技術では、加工精度や封入圧力精度のばらつきのため、中心周波数を設計値に高精度に合わせたマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器を製造することができず、歩留まりが取れないばかりか、無線機器に搭載しても製造後の調整範囲が狭いために、外部環境変化やマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器そのものの経時劣化に対応できない問題がある。
（第７の実施形態）
さらに第７の実施形態として、本発明の他の無線通信機器について説明する。
図４３に示すように、この無線通信機器は、前記デュプレクサ６５２と前記アンテナ６５３との間に接続されるチャンネル選択部６６０を備える。このチャンネル選択部６６０は、並列された複数のマイクロフィルタ装置６００を備え、所望の周波数信号のみを通過させる。なお、その他の構造は、第６の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
なお、図示しないが、この発明の無線通信機器としては、前記マイクロフィルタ装置６００と前記マイクロ発振器６０１との何れか一方を用いてもよい。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更および追加が可能であることは、言うまでもない。
本発明は、基板上に集積回路の一部として組み込み可能なマイクロ共振装置に関し、特に、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムを利用したマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器、並びに無線通信機器に関する。
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）を用いたマイクロ共振子は、例えば、文献１（Ｆ．Ｄ．Ｂａｎｎｏｎ，ＩＩＩ，Ｊ．Ｒ．Ｃｌａｒｋ，ａｎｄ Ｃ． Ｔ．−Ｃ．Ｎｇｕｙｅｎ，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ， ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４，ｐｐ．５１２−５２６，Ａｐｒｉｌ ２０００）（非特許文献１）に示されているように、その固有振動数（共振周波数）を利用してその周波数の信号のみを正確に通過させ、その他の周波数信号および雑音を減衰させることができる。他の受動素子（コンデンサやインダクター）を用いる場合や能動素子を用いる場合に比べて、集積回路に組み込める超小型サイズで極めて狭帯域なフィルタ（高Ｑフィルタ）が実現できることから、その検討が進められている。
図３０は、従来技術によるシリコン基板上にポリシリコン膜で形成されたマイクロ共振子３００を備えるマイクロフィルタの例である。入力電極３０１に与えられた交流信号によって、交流信号の周波数がマイクロ共振子３００の共振周波数に類似の場合、マイクロ共振子３００は振動し、選択されたＡＣ信号が出力端３０２から伝送される。
図３０に示すような共振子の共振周波数は、上記文献１に示されるように、ほぼ次式で表される。
［式１］
Figure 2004032320
ここで、ｋは定数、ρは共振子材料の密度、Ｅは共振子材料のヤング率、Ｌｒは共振子の実効長さ、ｈは共振子の厚さである。共振子材料にポリシリコン（Ｅ＝１５０ＧＰａ）を用い、共振子の膜厚を２μｍとすると、この式からも明らかなように、共振子の長さが数１０μｍから数μｍ程度の共振子を用いれば、数１００ＭＨｚからＧＨｚ帯の周波数のものが得られることがわかる。
しかし、実際に基板上にＬＳＩ（集積回路）プロセスで作製して所望の共振周波数の共振子が得られるかとなると、ＬＳＩプロセスにおいても設計上許容しなければならない加工精度のマージンがあり、そのマージンに応じて共振子の長さにばらつきが存在することになる。したがって、出来上がった共振子には、加工技術では制御できない共振周波数の不正確さは避けられないことになる。これは、ＭＥＭＳを作製する上で重大な欠点となる。
さらに、従来、ＭＥＭＳ材料として使用されているポリシリコンでは、共振子サイズを結晶粒サイズよりも小さくすることは困難であり、共振子表面に凹凸が形成され共振子の膜厚がばらついてしまう。また、共振子内に多数の粒界が存在し、結晶方位が不揃いなため、正確な機械的特性（ヤング率）も得られない。内部応力もまた不均一になりそりや縮みなどの原因となる、これら膜厚の不均一性、機械特性のばらつき、応力によるそりや縮みは全て共振周波数の不正確さの要因となる。共振子の長さのように平面的に非破壊で測定可能なものであれば、ＬＳＩ製造工程で使用される高性能の測長技術により、出来上がり寸法をある程度の精度で確認することができるが、内部応力や不均一なそりや縮みは、平面的に非破壊な測定方法で正確に確かめることも不可能なため、製造工程のなかで検査し、修正を加えることも困難である。
また、図３０に示すように、基板表面に積層して形成する表面ＭＥＭＳでは、共振子の支持部や下部電極の影響で共振子に角部３０３の曲がり（曲率）やくぼみ３０４、凸部３０５が形成される。これらは、製造工程におけるマスクのアライメントのズレや、加工形状および堆積膜厚のバラツキなどに依存して形状が異なることから、共振周波数のばらつき要因となる。
特開２００１−９４０６２号公報（特許文献１）には、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板を使用し、単結晶シリコンの共振子を形成し、ポリシリコンのもつ多結晶性に起因する膜厚バラツキや機械的特性のばらつきの問題を解決する技術が開示されているが、加工精度ばらつきによる共振周波数の不正確さを本質的に解決するものではない。
特開２００１−９４０６２号公報には、その製造工程において、イオン注入により共振子の密度を変え、共振子の共振周波数を制御する方法が開示されているが、この手法では、共振子のサイズや機械的特性を正確に測定し、注入前の共振周波数を正確に見積もることができなければ、所望の共振周波数にするためのドーズ量を決定できない。つまり、共振子の寸法測定に使用する検査装置の測定誤差と、そして、２μｍ程度の厚さと数μｍ以上の長さを有する共振子内でイオン注入後の濃度分布を完全に把握することが困難であることを考慮すると、注入後の共振子における機械的特性のばらつきを正確に予測することは困難であり、この手法で製造工程に起因する共振周波数の不正確さを本質的に解決するのは困難である。
さらに、共振子の共振周波数ならびに共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）は、文献２（Ｙ．Ｔ．Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ Ｃｏｎｆ．ｐ１８，２００１）（非特許文献２）に開示されているように、共振子を封止したキャビティ内の圧力に強く依存するため、製造途中で共振子の共振特性を調整したとしても、最終の共振特性は、封止圧力のばらつきにより変動してしまうことになる。封止工程で封止を行なう真空装置内の圧力を精度よく調整するとしても、排気系の位置や装置内の構造により圧力分布が存在する。しかも、基板が搬送され、封止作業がおこなわれる基板上の共振子近傍の圧力を直接計測することは困難であり、実際に、圧力計が測定できるのは、封止工程を行なっている真空装置内で、封止作業に支障をきたさない周辺部にならざるを得ない。さらに、圧力計の絶対値精度においても原理的に数％の以下の精度を再現性よく実現することは困難である。また、排気系の排気能力の安定性を考慮しなくてはならない。基板を搬入し、真空装置内で封止工程を行なう際の、基板、封止材料および封止作業を行なうマニピュレータなどの可動部からの脱ガス量など変動要素もある。以上のような複雑な要因に対し、基板上の共振子近傍の微細な封止領域の圧力を正確に狙い通りの圧力に制御することは極めて困難であり、封止前に共振子の共振特性を調整しても、封止後には、殆どの場合において、ずれてしまうことになる。
さらに、完成した共振子においても、使用環境、つまり、外部温度変化や封止圧力の変動あるいは劣化によって共振周波数は変動する。温度変化は、封止内部からの脱ガスや圧力変動、共振子そのものの熱膨張により共振周波数の変動をもたらす。つまり、使用環境下や経時劣化による変動があっても、共振周波数が最適に調整できる機能がなければ使えないことになる。
上記文献１に共振子（共振周波数１０ＭＨｚ程度）に印加するバイアス電位によっての共振周波数を変更する方法が開示されているが、この手法では、入力電極と共振子の間の電位差によって生じる静電力で、共振子を入力電極側に引き寄せ、共振子の共振周波数を変えている。したがって、共振子の持つバネの力に対して静電力の強さを相対的に大きくすることによって、より共振子が入力電極に近づき、共振周波数の変化も大きくできることになる。ところが、共振周波数がさらに大きくなものに適用するとなると、共振子の長さは短くなり、それにともない入力電極のサイズも小さくなるため、必然的に静電力は小さくなる。さらに、共振子の長さが短くなると共振子のバネの力は強くなることから、相対的な静電力の大きさは急激に弱まり、バイアス電位による共振周波数の変動範囲はほとんど確認できないレベルにまで低下する。つまり、バイアス電位を利用する方法は、高周波領域の共振周波数をもつ共振子に対して、上述の加工精度のばらつきや封止圧力のばらつきによる共振周波数の不正確さを補償するだけの制御を可能にするものとはいい難い。
さらに、上記文献１に示してあるように、バイアス電位による制御は、バイアス電圧を上げるほど、共振周波数を低下させ、共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）も低下させる。実際の使用環境では、封止圧力の劣化（圧力の上昇）、温度上昇など、いずれにおいても、共振周波数が低下するため、共振周波数は高める側への制御が必要となる。しかしながら、バイアス電圧はＭＥＭＳの出力と比例関係があるため、バイアス電位を必要以上に低下させられず、基本的に周波数を高める側への制御できる手法ではないという問題がある。
また、集積回路への組み込みを考えると、通常ＣＭＯＳ回路は、３〜５Ｖ程度の電圧を使用しているため、ＭＥＭＳ用制御電圧を上げるとしても、４０Ｖ程度が限界と考えられる。というのは、この程度場合でも、ＭＥＭＳ制御回路用にゲート絶縁膜やウェル構造などを、電圧に応じたスケーリングのために、低電圧用、中電圧用、高電圧用と３種類程度の使い分けが必要となり、製造工程が複雑になり、コストの増が避けられないからである。バイアス電圧を用いる方法では、実際には、制御可能な電圧の上限も低く、制御範囲が狭いことも問題となる。
特開２００１−９４０６２号公報 Ｆ．Ｄ．Ｂａｎｎｏｎ，ＩＩＩ，Ｊ．Ｒ．Ｃｌａｒｋ，ａｎｄ Ｃ． Ｔ．−Ｃ．Ｎｇｕｙｅｎ，ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ， ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．４，ｐｐ．５１２−５２６，Ａｐｒｉｌ ２０００ Ｙ．Ｔ．Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ Ｃｏｎｆ．ｐ１８，２００１
そこで、本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであって、基板上に集積回路の一部として組み込み可能なマイクロ共振装置であって、共振子を封入した後においても共振子の加工精度のばらつきや封入圧力のばらつきによる変動を補償し、共振周波数を調整できるマイクロ共振装置、特に、周波数可変マイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器、並びに無線通信機器を提供することにある。
この発明のマイクロ共振装置は、基板と、
この基板に設けられたマイクロ共振体と、
このマイクロ共振体に機械的に作用する少なくとも一つのマイクロ可動部と、
このマイクロ可動部を駆動して、前記マイクロ共振体に接触させ、または、前記マイクロ共振体から離すと共に、前記マイクロ共振体に対する前記マイクロ可動部の機械的な作用状態を変化させるマイクロ可動部駆動機構と
を備えていることを特徴とする。
より詳しくは、前記マイクロ共振体は、選択されたパラメーターの変動に応答して振動し、また、マイクロ可動部は、外部からの操作によって所定の力で前記マイクロ共振体に機械的あるいは力学的に作用し、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
このマイクロ共振装置によれば、共振子を封入した後においても共振子の加工精度のばらつきや封入圧力のばらつきによる共振周波数の不確かさを補償し、共振周波数の調整が可能なマイクロ共振装置の提供が可能となった。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体の振動領域あるいは振幅の分布形状を変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体の支持端付近における振動の吸収を制御する。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、前記マイクロ可動部を前記マイクロ共振体に所定の大きさの力で接触させ、または、前記マイクロ可動部を前記マイクロ共振体に接触させている力の大きさを変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置あるいは接触する方向を変える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、外部からの操作によって、前記マイクロ共振体の共振周波数、あるいは共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）、あるいは入力可能信号強度を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置は、前記マイクロ共振体の支持端付近あるいは振動の節位置付近である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振体の共振周波数が不安定になることを抑制できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部が前記マイクロ共振体に接触する位置は、前記マイクロ共振体の振動の振幅ピーク位置よりも振幅の小さい領域である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振周波数が不安定になることを抑制できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側に形成される交線が、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対して、ほぼ垂直に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側か、あるいは最も離れたところに形成された交線にほぼ平行に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成された交線位置から、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分の端位置までの距離を２倍に延長した位置より、前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ共振体が、マイクロ共振子とマイクロ共振子支持部を備え、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体の主たる振動の起こる側とは反対側に形成される交線が、前記マイクロ共振子と前記マイクロ共振子支持部が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体の主たる振動がおこる側に形成された交線位置より、前記マイクロ共振体の主たる振動が起こる側とは反対側に位置するように構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部は、大きさ、あるいは形状、あるいは材質の異なる複数存在し、この異なるマイクロ可動部を前記マイクロ共振体に機械的に作用させる。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をあまり下げずに共振周波数を変更する場合と、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をある程度下げて共振周波数を変更する場合とに、使い分けた制御が可能となる。
さらには、マイクロ共振体の両端に対し、それぞれマイクロ可動部を用意し、一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置近傍に、もう一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置から少し離した位置に接触するように配置することによって、粗調整用に共振周波数を大きく変更させたい場合と、さらに小さく共振周波数の微調整したい場合と、マイクロ可動部を使い分けて接触させることができ、マイクロ可動部を一箇所のみ接触させて制御する場合に比べて、振動ピーク強度の低下が少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた広範囲のマイクロ共振子の共振周波数精密調整が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、少なくとも前記マイクロ共振体に接触する前記マイクロ可動部先端部の共振周波数は、前記マイクロ共振体の共振周波数よりも大きい。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部をマイクロ共振子に接触させても、接触させない場合に比べて、振動ピーク強度の低下も少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の調整が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とは、それぞれ、相互に接触する接触部を有し、この接触部において、前記マイクロ可動部側あるいは前記マイクロ共振体側の表面の少なくともいずれか一方に固着防止層が形成されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、接触時に固着することを防止しながら、接触による共振周波数の調整を繰り返し行なうことができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体との接触部における前記マイクロ共振体の実効寸法を示す方向の長さは、前記マイクロ共振体の厚みより長くなっている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、効果的に共振周波数を変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対してほぼ垂直である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ共振子の実効的な長さを効果的に変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部の前記マイクロ共振体への機械的作用により、前記マイクロ可動部は、前記マイクロ共振体に接触し、前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体の主たる振動の振幅方向に対してほぼ平行か、あるいはほぼ垂直である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、押し付けられる力がマイクロ共振体の接触面に対して垂直に加えられ、効果的に実効長さを変えることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、可撓性を有する板状の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、占有面積を小さくした駆動機構が基板上に作製可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、厚み変形型の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部の押し付け位置を変えることができる駆動機構を小さな占有面積で基板上に作製可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、すべり変形型の圧電部材を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、より再現性の高い高精度の押し付け位置の変更が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ可動部駆動機構は、静電駆動型のアクチュエータを備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、圧電材料を用いずに、通常のＭＥＭＳプロセスあるいはＣＭＯＳプロセスで用いられている材料で基板上に製作でき、基板垂直方向および水平方向の駆動力の発生が容易にかつ薄膜で実現可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記基板に固定された第１の電極と、前記第１の電極から一定の距離に形成され、前記マイクロ可動部と連結し、外部から与えられる電圧により生じる前記第１の電極との電位差によって、前記第１の電極に接近または離れるように移動して前記マイクロ可動部を動かす第２の電極と、前記第２の電極に電気的に接続し、前記第２の電極および前記第２の電極に連結した構造を支持する弾性体とを備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、共振周波数の制御範囲を広くでき、また、数１０Ｖ以下の低電圧での制御も十分可能となる。さらに、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。そして、本発明は、基板に対して垂直な方向ならびに平行な方向に振動するマイクロ共振子、そして、基板に対して平行な方向に縦の振動モードで振動するマイクロ共振子に本発明が容易に適用できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記弾性体は、前記第２の電極が前記第１の電極から所定の距離のところまで前記第１の電極に接近すると、支点位置が変わって、前記弾性体の弾性係数が大きくなる。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるまでの移動時には、小さな弾性定数のため低電圧で長い距離が移動でき、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触してからは、高い弾性定数となるため、第２の電極の移動距離を抑えられ、プル・インを防止しながらマイクロ可動部の押し込む力を強めることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極が前記第１の電極から所定の距離のところまで前記第１の電極に接近するときに、前記第２の電極および前記第２の電極に連結した構造を支持する第２の弾性体を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触し、押し込む段階から、第２の電極を支持する構造の弾性係数を大きくすることができ、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるまでの移動時には、小さな弾性定数のため、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接触してからは、高い弾性定数となるため、第２の電極の移動距離を抑え、プル・インを防止しながら、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記所定の距離は、前記第１の電極および前記第２の電極に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離の３分の２よりも大きく設定されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、第２の電極が第１の電極に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記所定の距離は、前記第１の電極および前記第２の電極に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離から前記マイクロ可動部と前記マイクロ共振体との間の距離を引いた距離近傍に設定されている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、第２の電極が第１の電極に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記弾性体および前記第２の電極に連結した構造は、前記第２の電極が前記第１の電極に接近するときに、前記第１の電極と前記第２の電極との位置がほぼ平行に保たれるような折れ曲がり部を備えている。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部の押し付け時に、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制し、また、第２の電極が水平より傾くのを防止することができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極から一定の距離に、前記第１の電極とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧により生じる前記第２の電極との電位差によって、前記第２の電極および前記マイクロ可動部に駆動力を与える第３の電極を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、マイクロ可動部とマイクロ共振体が固着して元の釣り合いの位置にもどらなかった場合においても、外部からの入力によって、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記静電駆動型のアクチュエータは、前記マイクロ可動部と連動する構造部から前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する方向と直交する方向に一定の距離に形成されると共に、外部から与えられる電圧により生じる前記構造部との電位差によって、前記マイクロ可動部に対し、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向する方向とは直交する方向の駆動力を与える第４の電極を備える。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、上述の第３の電極を用いる方法よりもプロセスの簡略化とコスト削減し、固着を取り外す操作が可能となる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この元素のうち１つの元素は、高融点金属元素である。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、室温程度の低温で堆積しても膜組成や膜質が容易に制御できるようになり、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記高融点金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデンのいずれかである。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、窒素等を含有させても高いヤング率のマイクロ構造部材がえられる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、高融点金属元素と、少なくとも窒素、酸素、炭素のいずれかの元素を含む。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、室温程度の低温で堆積しても膜組成や膜質が容易に制御できるようになり、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、一実施形態のマイクロ共振装置では、前記マイクロ共振体および前記マイクロ可動部は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、組成あるいは内部残留応力の異なる少なくとも２つの層で構成される。
この一実施形態のマイクロ共振装置によれば、膜堆積時に膜はがれ等の破壊が起こるのを防ぎ、また、応力等負荷によるマイクロ構造の変形や破壊に対する耐性を向上できる。
また、この発明のマイクロフィルタ装置は、前記マイクロ共振装置と、前記マイクロ共振体に容量結合した入力電極と、前記マイクロ共振装置により選択された周波数信号を取り出すための出力電極と、前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力電極とを有していることを特徴としている。
この発明のマイクロフィルタ装置によれば、製造後にマイクロ可動部の制御でマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整することが可能になる。さらに、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロフィルタ装置の中心周波数のズレを補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対してもフィルタ出力を補正・最適調整することができ、フィルタとしての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ共振装置の出力と前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力とに接続されたマイクロ可動部制御回路を備え、このマイクロ可動部制御回路は、選択すべき所望の周波数と前記マイクロ共振装置により選択出力される信号の周波数にズレが存在するとき、前記マイクロ共振装置から所望の周波数信号が出力されるように、前記マイクロ可動部を調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、実際の使用環境の変化および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整が可能となり、共振体部が固着した場合にも、マイクロフィルタ装置を解体することなく、外部からの入力でマイクロ共振装置の機能復帰ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ可動部制御回路に接続された記憶素子を備え、この記憶素子は、前記選択すべき所望の周波数との差を補正するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構の制御値を記憶し、前記マイクロ可動部制御回路は、起動動作時に、前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御値をもとに、前記マイクロ可動部を制御して、出力される周波数信号を調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記記憶素子に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいる。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロフィルタ装置では、前記マイクロ可動部制御回路は、前記選択出力される信号の周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。
この一実施形態のマイクロフィルタ装置によれば、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置に対しても、調整幅を予測して簡便に周波数のズレを調整することができる。また、制御ステップを段階的に行なうことにより、正確に定常状態の周波数出力を確認して制御することができ、周波数を精度よく調整し短時間で最終結果を得ることができる。
また、この発明のマイクロ発振器は、前記マイクロ共振装置と、前記マイクロ共振体に容量結合した入力電極と、前記マイクロ共振装置により出力された周波数信号を取り出すための出力電極と、前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力電極とを有していることを特徴としている。
この発明のマイクロ発振器によれば、製造後にマイクロ可動部の制御でマイクロ共振装置により出力される周波数を大幅に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数あるいはマイクロ発振器の出力周波数の不確かさに対しても、所望値（設計値）にズレを調整可能となる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない同じ加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロ発振器の出力周波数のズレや変動をその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対しても出力の周波数特性を補正・最適調整することができ、発振器としての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。さらには、マイクロ可動部は、マイクロ共振体とともに、基板上に形成できるため、いろいろな周波数特性をもつマイクロ共振装置を並べて作製することが可能となり、いろいろ周波数特性のマイクロ共振装置とマイクロ可動部をならべることで、マイクロ発振器全体としての周波数特性の制御可能範囲が拡大し、使用目的や使用環境に応じて使い分けることができる。また、複数のマイクロ共振装置を組み合わせることで、ミキシングした出力を得ることも可能となる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ共振装置の出力と前記マイクロ可動部駆動機構を駆動する入力とに接続されたマイクロ可動部制御回路を備え、このマイクロ可動部制御回路は、前記マイクロ共振装置により出力された周波数の変動を補正あるいは最適化するように、出力を検知しながら前記マイクロ可動部を調整する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、実際の使用環境および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロ発振器の周波数出力の調整が可能となる。また、マイクロ可動部が固着した場合にも、マイクロ発振器を解体することなく、外部からの入力でマイクロ共振装置の機能復帰ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ可動部制御回路に接続された記憶素子を備え、この記憶素子は、出力されるべき所望の周波数と実際の周波数との差を補正あるいは最適化するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構の制御値を記憶し、前記マイクロ可動部制御回路は、起動動作時に、前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御値をもとに、前記マイクロ可動部を制御する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、出荷時またはユーザーの通常の使用環境で行なった調整時のマイクロ可動部の制御値、あるいは、前回使用時に調整したマイクロ可動部の制御値を記憶素子に記録し、その値を基に、起動時にその選択されたマイクロ可動部を調整することで、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記記憶素子に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいる。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
また、一実施形態のマイクロ発振器では、前記マイクロ可動部制御回路は、前記出力された周波数における変動を補正あるいは最適化する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。
この一実施形態のマイクロ発振器によれば、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロ発振器に対しても、予測された制御幅で簡便に周波数のズレを調整することができる。また、制御ステップを段階的に行なうことにより、正確に定常状態の出力周波数を確認して制御できるため、周波数を精度よく短時間に調整することができる。
また、この発明の無線通信機器は、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号と前記受信部への受信信号とを分離するデュプレクサと、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナと、少なくとも前記送信部および前記受信部に接続された前記マイクロフィルタ装置とを備えることを特徴としている。
この発明の無線通信機器によれば、前記マイクロフィルタ装置を備えるので、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動によって、前記マイクロフィルタ装置の周波数特性に変動が生じても、通信状態と対比しながら前記マイクロ可動部の制御を行ない、前記周波数特性を調整し、通信状態を最適に保つことができる。
また、この発明の無線通信機器は、送信部と、受信部と、前記送信部からの送信信号と前記受信部への受信信号とを分離するデュプレクサと、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナと、少なくとも前記送信部および前記受信部に接続された前記マイクロ発振器とを備えることを特徴としている。
この発明の無線通信機器によれば、前記マイクロ発振器を備えるので、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動により、前記マイクロ発振器の周波数特性に変動が生じても、前記マイクロ可動部を調整して前記周波数特性変動を補正あるいは最適化することができる。
以下に、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明によるマイクロ共振装置の第１の実施形態を示す構成図である。
基板１０に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子１１とその支持部１２からなるマイクロ共振体１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体１３に機械的あるいは力学的に作用することによって、前記マイクロ共振子の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部１６を備えている。
本実施例においては、基板１０にＳＯＩ基板を用い、マイクロ共振子１１に不純物のドープされた単結晶シリコンを用いているが、本発明は、基板材料や、マイクロ共振子材料および形態を限定するものではなく、ＳＯＩ基板の代わりにシリコン単結晶基板、ＧａＡｓ基板、ガラス基板などを使用してもかまわない。また、不純物のドープされた単結晶シリコンの変わりに、不純物のドープされた多結晶シリコン膜あるいはアモルファスシリコン、ＳｉＧｅ膜、ＳｉＣ膜、Ｎｉ、タングステン、さらには、窒化タングステン、窒化タンタルなどの高融点金属の窒化物を用い、図３０に示す従来例のごとき形態のマイクロ共振子を用いることもできる。
また、本実施例においては、入力電極１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子１１が振動するが、入力方式や入力信号はこれに限るものではなく、低周波の圧力変動や音響信号、機械振動を与えてもかまわない、マイクロ共振子１１の共振周波数を所望の周波数になるよう設計することで、同様に選択的に応答させることができる。
本実施例において、マイクロ可動部１６は、外部からの操作の際にマイクロ共振体１３に機械的あるいは力学的に接触する、またはマイクロ共振体１３から離れるように動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部１６を前記マイクロ共振体１３に接触させたり、あるいは接触させている力の大きさを変えたり、接触させる位置を変えたりすることができる駆動機構１７を備えている。１８は、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触面を示す。
図２から図５を用いてマイクロ可動部１６をマイクロ共振体１３に接触させる、つまり機械的あるいは力学的に作用させることの効果を説明する。図２は、図１に示した第１の実施形態のマイクロ共振子１１について、長さ方向の断面を示したものである。この断面図からわかるようにマイクロ共振子１１はマイクロ共振子支持部１２と接触する下部にくらべ、上部は共振子の自由度が高く、マイクロ共振子の共振周波数に関わる実効長さ２１は、実際に計測できるマイクロ共振子の長さ２０よりも少し長くなっている。ここで用いた共振周波数に関わる実効長さについて説明する。いかなる形態の共振子においても、共振子を振動させるためには共振子を少なくとも支持する必要があるが、共振子を理想的に点や面で支持あるいは固定することは事実上困難である。どうしても３次元的（立体的に）にマイクロ共振子に接触する支持部の振動への関与を完全に無くすことはできない。とくにマイクロ共振体のように、微細になればなるほど製造プロセスの限界もあり支持構造の接触する領域の割合の相対的な大きくなり、構造上この支持部の振動への関与を無視できなくなる。このため、実際のマイクロ共振子の共振周波数は、マイクロ共振子の外形寸法で決まる値からずれることになる。そこで、この共振周波数のずれを考慮したマイクロ共振子の共振周波数に関わる寸法を実効寸法としている。図２に示したマイクロ共振子の場合、共振周波数のずれ分をマイクロ共振子の長さの外形寸法との差ととらえ、得られた共振周波数から求めたものをマイクロ共振子の実効長さとして用いている。
そこで、図３に示すように、マイクロ可動部１６をマイクロ共振子１１の支持端付近で比較的自由度の高いところに接触させると、マイクロ共振子１１の支持端付近の自由度が変わり、マイクロ共振子１１の振動領域と振幅の分布形状が変わる。これによってマイクロ共振子１１の共振周波数を変えることができるのである。多くの場合、共振周波数変更後のマイクロ共振子の実効長さ２２は、マイクロ共振子の下部の長さ２０とマイクロ可動部１６間の長さ２３の間に位置している。
図３０に示す従来例のごときマイクロ共振体では、図４に示すように、支持端付近にも振動に対するある程度の自由度が存在するために、マイクロ共振子２４の実効長さ２５は、共振子下側寸法２６よりも長くなる。このような場合においても、図５に示すように、マイクロ可動部３０をマイクロ共振子２４の支持端付近に接触させることによりマイクロ共振子２４の振動領域と振幅の分布形状が変わる。これによって共振周波数を変えることができる。ここで、マイクロ可動部３０をマイクロ共振子２４に接触させる位置は、マイクロ共振子２４の上面３６に限るものではない。たとえば、マイクロ共振子２４並びに支持部３４の側面３５でもよい。図４に示すように、支持端の自由度が比較的高いマイクロ共振体の場合には、マイクロ共振子の振動が支持部側に広がりやすいために支持端付近のいずれかの場所にマイクロ可動部を接触させて、支持部側への振動エネルギーのロスを抑制する、つまり支持側への振動エネルギーの吸収を制御することによってマイクロ共振体の共振周波数など共振特性を制御できる。
次に、具体例に基づき、第１の実施形態に従いマイクロ共振体の共振周波数が調整できることを示す。図６に、図４に示すような形態のマイクロ共振体でマイクロ共振子の中央に様々な周波数の振動を与えたときに共振子の応答を求めた結果を示す。共振体にはポリシリコン膜を用いている。共振体の寸法は、下部の長さ５．０μｍ、上部の長さ７．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍとした。また、マイクロ可動部の接触面の大きさは１．０μｍ×１．０μｍである。周波数を横軸に縦軸に共振子の応答（振幅）を示している。グラフの曲線Ａは、マイクロ共振体にマイクロ可動部を接触させていないときの結果で、曲線Ｂ、Ｃは、図５に示すように、マイクロ共振体上面に（片側のみ）マイクロ可動部の位置を変えて接触させたときの結果である。Ｂ、Ｃは、それぞれマイクロ共振子下側の端位置（交差位置）から共振子の中央よりに０．１μｍ、支持側よりに０．５μｍずらした位置に接触させた場合に対応する。ＡとＢの結果において共振周波数（中心周波数）は２０７．０９ＭＨｚから２２０．２３ＭＨｚに変化しており、その変化量は６．３４％であった。しかも、本例は、周波数を高める側に調整が可能なことを示している。また、共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）は、２１．５％変化している。このように、マイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させ、マイクロ共振子に作用させることでマイクロ共振子の共振周波数および共振ピークの振幅増幅率が容易に調整可能となった。
ここでは、マイクロ共振体が非常に硬く、マイクロ可動部の接触によって起こるマイクロ共振体の変形が無視できる程度である場合を示したが、実際には、力学的に押し付けることによって、マイクロ共振体に僅かな変形が起こっており、厚さ、曲率などの寸法の変化とともに、局所的な応力の発生・ひずみ・密度変化などをひきおこすことによってマイクロ共振子の共振周波数を変化させることができる。図５に示した例においても、マイクロ可動部の押し付ける力を弱めたり、押し付ける位置をより自由度の小さいところに変えたりすると、マイクロ可動部のマイクロ共振体との接触部の振動を拘束力が弱まり、共振周波数の変化量を少なくすることができる。マイクロ共振体にシリコンではなく、金属材料やプラスチックなど硬度の低い材料を用い、マイクロ可動部にシリコンや酸化シリコン、タングステン、ダイヤモンドなどマイクロ共振体より硬度の高い材料を用いた場合により変形の効果は大きくなる。
ここで、上述の結果が従来技術では如何に実現困難な結果であるかについて以下に説明する。通常ＭＥＭＳ共振子に使用される厚さ２μｍのシリコンあるいはポリシリコンを、現在の最先端のＬＳＩプロセスに使用される微細加工技術を用い、さらに最善のケースとして、マスク１枚で共振子の寸法を決める加工ができると仮定する。
まず、２μｍ厚のシリコンあるいはポリシリコンを加工するためのマスクには、通常のゲートポリシリコンの加工に使用するレジストにくらべ厚さが２〜３倍の厚膜レジストを用いるか、酸化シリコン膜などのハードマスクを用いる必要があるため、共振子の寸法に応じて加工マージンとして誤差が含まれる。誤差の量は、最善のケースを想定しても、共振子の寸法が数μｍ程度のとき±０．０３μｍ、数１０μｍ程度のとき±０．０５μｍ、数１００μｍ程度であれば±０．１μｍ程度見込まれる。
次に、厚さ２μｍのシリコンあるいはポリシリコンの加工において、条件の最適化と処理時制御に細心の注意を払い、側壁の凹凸を０．０１μｍ以内に押さえることができ、側壁の角度が８９±１度の範囲で加工できたとして、側壁角度のばらつきは、寸法にして０．０３５μｍに相当する。共振子の長さとしては両側の加工が影響するので少なくとも計０．０９μｍの誤差が発生することになる。
これらの加工精度のばらつきを考慮すると、例えば、共振子の設計寸法が１００μｍの場合、加工ばらつき０．２μｍをふくむと、共振周波数は１．６５７ＭＨｚから１．６７０ＭＨｚまで０．８％ばらつくことになるが、これを従来のバイアス電位で制御するとなると、制御電圧は、０．２Ｖ以下になる。ばらつき範囲としては狭いが、共振子のサイズが１００μｍのため電圧降下を考えると、制御電圧が低く過ぎて制御困難となる。共振子の設計寸法１０μｍの場合、加工ばらつき０．１２μｍを含むと、共振周波数は１６２．４３８ＭＨｚから１６６．７６０ＭＨｚまで２．６０％ばらつくことになるが、これを従来のバイアス電位で制御するとなると、制御電圧は、１７０Ｖ以上必要になる。これは、前述の通り集積回路に組み込むことを考えると大きすぎて適用困難である。設計寸法６μｍの場合、加工ばらつき０．０９μｍを含むと、共振周波数は４４８．５５４ＭＨｚから４７６．２９３ＭＨｚまで６．００％のばらつきとになる。共振周波数への影響がさらに大きくなり、これを従来のバイアス電位で制御するとすると、制御電圧は、７００Ｖ以上必要となる。
以上に示したように、従来のバイアス電位による制御方法では、現実的に制御できる範囲は、共振子寸法が数１０μｍ付近、共振周波数が数１０ＭＨｚ帯の限られた領域となり、第１の実施形態で示したような制御を実現することはできないことがわかる。このことから容易に推測できるように、共振子の電位の制御や、外部からの電界、あるいは電気的に制御する磁界で共振周波数を制御しようとする方法では、その適用できる周波数帯が極めて狭い範囲に限られてしまうことがわかる。
また、従来のイオン注入により共振子の密度を制御し共振周波数を変える方法では、上述したような、加工精度のばらつきによる少なくとも数％以上の不確かさを密度で補償するために、要求される周波数精度に応じて所望の共振周波数のものが得られるよう注入量を振り分け、その数に応じてマイクロ共振子を基板上に準備しなければならない。しかし、注入前の段階で厳密な共振周波数がわからないために、少なくとも数１０、数１００通りの振り分けが必要となる。さらに、注入前の共振子のばらついた寸法がどの共振子がどれだけばらついているのか１対１にわかっているわけではないので、実際には注入量を数１００通り振り分けても、等しく数百通りに密度を振り分けたものができるわけではなく、所望の共振周波数ものが得られるかどうか予測できない。後工程の封入圧力のばらつきを考慮すると、さらに所望のものを得られる確率は低くなり、最終的には、集積回路の一部に組み込むには、あまりにもコストと時間を浪費する、歩留まりの低い手法となる。このことから、イオン注入同様に、原子・分子の蒸着や付着により共振子の密度あるいは膜厚で制御しようとする手法では、第１の実施形態のように集積回路の一部として組み込み共振周波数制御を実施することは困難である。
図７にマイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の好適な接触形態を示す。マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触する接触面１８は、マイクロ共振子１１の支持端付近、あるいは振動端付近が望ましい。マイクロ共振子１１の主たる振動部分ではなく、支持端付近の振動の小さい部分に接触させることで、マイクロ共振体１３とマイクロ可動部１６の密着性を高めることができ、接触部の不安定さのためにマイクロ共振子１１の共振周波数が変動することを防止できる。
さらには、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の交線のうち最もマイクロ共振子１１の振動が起こる側の交線４０が、マイクロ共振子１１の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向４１（マイクロ共振子の実効長さ方向）に対してほぼ垂直に位置するように構成される。このように配置することで、平面方向のマイクロ共振子１１の実効長さばらつきを抑え、また、平面方向に高次の共振モードが強められたり、新たに発生したりすることを抑制できるため、マイクロ共振子１１の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。ここで、図１、図３および図５に示したように、マイクロ可動部を作用させるのは、必ずしもマイクロ共振体の両端で行なう必要はない。いずれか一方にマイクロ可動部を作用させることにより共振周波数など共振特性を変更する効果が得られる。
さらには、図８に示すように、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触によって形成される交線のうち、最もマイクロ共振子１１の主たる振動がおこる側に形成される交線４３が、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子の支持部１２が形成する交線のうち最もマイクロ共振体１１の主たる振動が起こる側に形成された交線４２にほぼ平行に位置するよう構成するのが望ましい。マイクロ可動部１６が接触前のマイクロ共振子１１の平面方向における実効長さの分布に関わっていた交線４２に対して、交線４３がほぼ平行になるようにすることで、マイクロ可動部１６を接触させたときに、接触前とは著しく異なる平面方向の振動モードをもつようになることを抑制し、マイクロ共振子１１の共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の変更が可能となる。ここでは、図３に示すごときマイクロ共振子１１を例に示したが、図５に示すごときマイクロ共振子２４のような場合は、図５に示すように、マイクロ可動部３０とマイクロ共振体２４の接触によって形成される交線のうち、最もマイクロ共振子２４の主たる振動がおこる側に形成される交線３３が、マイクロ共振子２４とマイクロ共振子の支持部が形成する交線のうち最もマイクロ共振体２４の主たる振動が起こる側から離れた交線３２にほぼ平行になるようにすることで同じ効果が得られる。これは、マイクロ共振子２４の場合は、マイクロ共振子の下側よりもむしろ上面とマイクロ共振子の支持部との交線３２の方が、マイクロ共振子２４の実効長さに強く影響しているからである。
また、図８に示すように、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触によって形成される交線４３は、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子支持部１２が形成する交線４２の位置から、前記マイクロ共振子の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分４４の端位置４５までの距離の２倍の位置４６より、マイクロ共振体１１の主たる振動がおこる側に位置することが望ましい。図３に示すごときマイクロ共振体１１では、これ以上マイクロ共振子１１の主たる振動の起こる側から遠い位置では、マイクロ可動部１６を接触させてもマイクロ共振子１１の共振周波数への寄与は小さいからである。
また、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１１の接触によって形成される交線４７は、マイクロ共振子１１とマイクロ共振子支持部１２が形成する交線４２の位置より、マイクロ共振体１１の主たる振動が起こる側とは反対側に位置することが望ましい。これ以上マイクロ共振子１１の主たる振動が起こる側に接触させると、マイクロ共振子支持部１２との重なり部分がなくなり、マイクロ共振子１１の可動部のみに接触すると、マイクロ共振子１１からマイクロ可動部１６へ振動エネルギーが伝わりすぎ、振動エネルギーのロスが大きくなり、共振ピークにおける振幅増幅率が著しく低下してしまう。また、マイクロ共振子１１の振動によりマイクロ可動部１６の固定力が変動し、接触面の僅かな浮き上がりなどが起こる危険性があり、共振周波数が不安定になる。図５に示すごときマイクロ共振体２４においても結果は同じである。
また、図８に示すごときマイクロ共振体１３では、マイクロ共振子１１の幅よりマイクロ共振子支持部１２の幅が広くなっており、マイクロ共振子１１とはことなる振動の固有値をもつよう構成してある。これにより、マイクロ可動部１６が接触したときの接触面１８の幅も同様にマイクロ共振子支持部１２側の方が広くなり、マイクロ共振子支持部１２側の接触面内では振動を効率よく吸収し抑えることができる。幅が同じ、すなわち、同じ振動モードで振動しやすいと、マイクロ共振子の振動が支持部側に伝わりすぎて、図５に示すごときマイクロ共振体のように、マイクロ共振子の実効長さがマイクロ共振子支持部の端の方まできてしまうことになる。したがって、図５に示すごときマイクロ共振体においても、マイクロ共振子支持部のところは、マイクロ共振子と少なくとも幅が異なるようにするのが望ましい。ポリシリコンを用いた図５に示すごときマイクロ共振体で、共振体の寸法が、下部の長さ５．０μｍ、上部の長さ７．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍの場合において、支持部の幅がマイクロ共振子と同じ１．０μｍの場合と、支持部のみ幅を４．０μｍに広げた場合では、支持部を４．０μｍに広げた方が、共振周波数が約１０％高くなった。支持部の幅を広げることにより支持側への振動の広がりを抑制して実効長さを短くすることができた。
さらに、好適な実施形態では、少なくともマイクロ共振体に直に接触するマイクロ可動部の共振周波数は、マイクロ共振子の共振周波数よりも大きくする。ここでは、図９に示すようにマイクロ可動部５０の先端部５１の幅５２を狭くし、マイクロ共振体に直に接する先端部５１の局所的な共振周波数をマイクロ共振子の共振周波数よりも大きくなるようにした。先端５１は弾性定数も大きくなり非常に振動しにくくなり、これによって、図６に示すように、マイクロ可動部をマイクロ共振子に接触させても、接触させない場合に比べて、振動ピーク強度の低下も少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた共振周波数の調整が可能となる。ポリシリコン膜をマイクロ共振体およびマイクロ可動部に用いた図５に示すごとき例で、共振体の寸法が、下部の長さ２．０μｍ、上部の長さ４．４μｍ、高さ１．０μｍ、幅１．０μｍに対して、長さ１．０μｍ、幅４．０μｍ、高さ２．０μｍのマイクロ可動部を接触させた場合には、マイクロ可動部も振動し、共振ピークの振幅の低下やサブ共振ピークの増大がみられたが、図９に示すように、マイクロ可動部の先端部を高さ１．０μｍにわたって、長さ１．０μｍ、幅１．０μｍにして、先端部の局所的な共振周波数（固有値）をマイクロ共振体よりも小さくすることによって、図６に示した結果のように、サブ共振ピークの増大の見られないようにすることができた。
さらに好ましくは、マイクロ可動部の先端部の大きさおよび形状を変え、共振周波数（固有値）が異なる複数のマイクロ可動部を備え、例えば、マイクロ共振体に対し、２種類の共振周波数をもつマイクロ可動部を、それぞれ、一方の端と他方の端に接触させることができるよう配置し、共振周波数の大きい方とあまり大きくない方のマイクロ可動部を使い分けて接触させることで、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をあまり下げずに共振周波数を変更する場合と、共振ピーク強度および共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値）をある程度下げて共振周波数を変更する場合とに、使い分けた制御が可能となる。先端部の共振周波数を変える好適な実施形態としては、図９に示すように、先端部の幅５２を小さくし、この先端部の幅５２のみを変えることで容易に達成できる。先端部の共振周波数を変える方法はこれに限るものではないが、このように共振周波数の異なるマイクロ可動部を選択して接触させることによって接触面内からのマイクロ共振子部の振動吸収や干渉の程度が変わるため、共振周波数のみでなく、振幅の大きさをかえること、つまり、マイクロ共振子に入力可能な信号強度範囲を変えることが可能となる。
また、マイクロ共振体の両端に対し、それぞれマイクロ可動部を用意し、一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置近傍に、もう一つはマイクロ共振子の実効長さを示す線分の端位置から少し離した位置に接触するように配置する。つまり、これにより、粗調整用に共振周波数を大きく変更させたい場合と、さらに小さく共振周波数の微調整したい場合と、マイクロ可動部を使い分けて接触させることができ、マイクロ可動部を一箇所のみ接触させて制御する場合に比べて、振動ピーク強度の低下が少なく、振動ピークの振幅増幅率（Ｑ値）の劣化を抑えた、広範囲のマイクロ共振子の共振周波数精密調整が可能となる。
また、好適な実施形態では、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部において、可動する側であるマイクロ可動部側の表面に固着防止層が形成されている。図１０にその一例を示す、マイクロ可動部６０の先端を覆うように固着防止層６１が形成されている。固着防止層は少なくともマイクロ共振体６３の上部表面６２とは異なる材料で構成され、接触時に圧力が加えられても圧着しにくい材料が選ばれる必要がある。また、さらに望ましくは、固着防止層材料の硬度は、マイクロ共振体およびマイクロ可動部の芯部分６４と硬度の異なる材料が選ばれる。本実施例では、マイクロ共振体に単結晶シリコン、マイクロ可動部の固着防止層にはシリコン窒化膜が用いられている。
さらに好ましくは、マイクロ共振体表面と固着防止層表面はその平滑さにおいて異なるものであることが望ましく、ここではマイクロ共振体のシリコン表面が単調で平坦であるのに対し、固着防止層の窒化シリコン膜表面は、緩やかな曲線部分が含まれており、接触時に押し付けても完全に接触面すべてが密着せず、微小面積の空間あるいは隙間が残るよう構成されており、固着を防止する構造になっている。また、マイクロ共振体に単結晶シリコンではなく、ポリシリコンを用いた場合には、マイクロ共振子表面が緩やかで大きな凹凸を有するため、例えば、フッ素系ガスプラズマで処理可能な通常のドライエッチング装置を用い、例えば等方エッチング条件を用いてシリコン表面の平滑化処理を行って、マイクロ共振子側表面に固着防止層を形成するとよい。また、この際、６６のように、平滑化の処理範囲は、少なくともマイクロ可動部の押し付け可能範囲を含むようにするのが望ましい。平滑化の方法はこれに限るものではなく、表面に例えば窒化シリコン膜をコーティングして平滑化することもできる。また、マイクロ可動部側の固着防止層の窒化シリコン膜側をマイクロ共振子側のポリシリコン膜表面よりも単調で平坦な表面をもつように構成させてもよい。これにより、接触時に接触面積をできるだけ確保しながら、押し付けても完全に接触面すべてが密着せず、微小面積の空間あるいは隙間が点在して残るよう構成することができ、接触時に固着することを防止しながら、接触による共振周波数の調整を繰り返し行なうことができる。
また、好適は実施形態においては、固着防止層は表面に近いほど小さな粒径の結晶で構成されており、表面層の粒径に依存する凹凸が小さく、平坦あるいは単調な曲線表面が形成されるようになっている。また、固着防止層の膜厚は、マイクロ共振体との接触時においても、マイクロ可動部とマイクロ共振体が直流的に絶縁されるのに十分な膜厚になっており、これにより、マイクロ可動部側の電位およびマイクロ共振体の電位をそれぞれ独立に制御することができ、マイクロ共振体の電位は、マイクロ共振体からの出力が最適化されるように調整でき、一方で、マイクロ可動部側では、電位をたとえば０Ｖに固定することができる。これによって、マイクロ共振体側からマイクロ可動部へのＲＦ電位の漏れに対しても、後述のマイクロ可動部の駆動機構を安定動作できる。
また、好適な実施形態においては、図１０に示すように、マイクロ可動部６０のマイクロ共振子６３の実効寸法を示す方向の長さ６５は、マイクロ共振子６３の厚み、あるいは、マイクロ共振子の主たる振動方向の長さより長くなっている。マイクロ共振子６３の実効寸法を示す方向の長さ６５がマイクロ共振子６３の厚みより短くなっている場合には、マイクロ共振子の主たる振動が起こる側から伝わる振動エネルギーが、マイクロ可動部との接触部の下部を通過して反対側まで伝わりやすくなり、マイクロ可動部を接触させても共振周波数の変化量は小さく、効果的に共振周波数を変えることができなくなるためである。
マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、マイクロ共振子の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向に対してほぼ垂直であることが望ましい。図３を例に説明すると、マイクロ共振子１１の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分２２の方向に対して、マイクロ可動部１６がほぼ垂直に押さえつけられることで、マイクロ共振子１１上部の自由度を効果的に拘束し、マイクロ共振子１１の実効的な長さを効果的に変えることができるからである。このことは、図３に示すマイクロ共振体に限るものではなく、図５、図２２および図２８に示すごときマイクロ共振体についても同じ効果が得られる。
さらに好適な実施形態においては、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、マイクロ共振体の主たる振動の方向に対してほぼ平行に与えられる。これは、図３に示すマイクロ共振体を例に説明すると、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触面は、マイクロ共振子１１の振動方向３７に対してほぼ垂直な面と連結していることが望ましく、マイクロ可動部１６とマイクロ共振体１３の接触部の押し付けられる力は、この接触面に対して垂直に加えられる場合が、マイクロ共振子１１の自由度を拘束し、実効長さを変えるのに効果的だからである。このことは、図３に示すマイクロ共振体に限るものではなく、図５及び図２２に示すようなマイクロ共振体についても同様に効果が得られる。
次に、マイクロ可動部に取り付けられた駆動機構１７の好適な実施形態について説明する。マイクロ可動部の駆動機構は、少なくともマイクロ可動部の押し付け方向の駆動力を備えており、図３１に示すように、可撓性を有する圧電部材１２０を備えたバイモルフ型圧電素子１２９を用いることができる。圧電素子１２９の一方の端はバイモルフ素子固定部１３０で基板上に固定されており、もう一方の端にマイクロ共振体（図示せず）に接触するマイクロ可動部１２８が備えられている。バイモルフ型圧電素子は、例えば、特開平６−１５５３５５に開示されているように、第１の電極となる内部電極層１２５と第２の電極となる外部電極層１２６に電位差を与えることによってバイモルフ型圧電素子１２９が湾曲し、矢印１２４のようにマイクロ可動部１２８を備えた先端が移動する。これによってマイクロ可動部１２８に押し付け方向の駆動力を発生させることができる。本実施形態のように基板に平行な板状バイモルフ型圧電素子を用いれば、基板上への作製も容易であり、また、圧電素子の電極に配線するだけでよいため、占有面積を小さくしたマイクロ駆動機構が基板上に作製可能となる。図３および図５に記載のようにマイクロ共振体の両端にマイクロ可動部を押し付けることができるようにするには、図３１に示すごときマイクロ可動部駆動機構を、さらに１つ備えればよい。
さらに好適なマイクロ可動部駆動機構の実施形態では、厚み変形型の圧電部材が備えられている。図３１に示すように、バイモルフ型圧電素子固定部１３０に厚み変形型圧電部材１３１を用いれば、厚み変形型圧電素子の制御電極１３２および１３３に電位差を与えることにより、矢印１３６のように厚み方向に変形し、マイクロ可動部１２８が備えられたバイモルフ型圧電素子１２９を移動させることができる。この操作のみによってもマイクロ可動部１２８を押し付け方向に移動させることができるが、バイモルフ型圧電素子固定部１３０の高さを変えることができるので、バイモルフ型圧電素子１２９と組み合わせて操作することによって、マイクロ可動部１２８の押し付け位置を変えることが可能となる。本実施形態によれば、厚み変形型圧電素子は、電極層と圧電体層を積層するだけで形成できるため、基板上への形成が容易であり、占有面積の増加も抑えられる。
さらに好適なマイクロ可動部駆動機構の実施形態では、すべり変形型圧電部材が備えられている。図３２Ａに示すように、すべり変形型圧電部材１４１をバイモルフ型圧電素子固定部１３０に備えれば、両側の電極層１４６，１４７に電位差を与えることで、すべり変形型圧電部材１４１は、図３２Ｂに示すように、矢印１４９のように変形し、バイモルフ型圧電素子１２９を移動させることができる。この操作のみによってもマイクロ可動部１２８の押し付け位置を変更することができるが、厚み変形型圧電素子１４０やバイモルフ型圧電素子１２９と組み合わせることによって、より再現性の高い、高精度の押し付け位置の変更が可能となる。
次に、静電駆動型アクチュエータを用いたマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について図１１から図１５を参照しながら説明する。図１１に示すように、マイクロ可動部の駆動機構は、基板上に固定された第１の電極７０と、電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部７１と連結し、外部から与えられる電圧７２により生じる第１の電極７０との電位差によって、第１の電極７０に接近または離れるように移動し、これによりマイクロ可動部７１を動かすことができる第２の電極７３と、第２の電極７３の側面に電気的に連結し、第２の電極７３および電極に連結した構造を支持する弾性体７４とを備えている。前述の従来例で示したバイアス電位で共振周波数を制御する方法では、入力電極に印加された電圧と共振子に印加された電圧の電位差によって生じる静電力を利用するため、電極サイズが共振子の周波数で決まる共振子のサイズで自動的に限定され、しかも共振周波数を高くするためには電極面積は小さくせざるをえないため、大きな静電引力が得られず、周波数制御に限界があった。また、共振子のサイズが小さくなると共振子の弾性定数が大きくなることから、静電力の影響が相対的に小さくなり共振周波数の制御はさらに困難になったが、本実施形態によれば、共振周波数を制御するためのマイクロ可動部を押し付ける力を得るための、第１の電極７０と第２の電極７３のサイズを、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部７１および第２の電極７３に連結して支持する弾性体のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、共振周波数の制御範囲を広くすることが可能となる。第２の電極７３及びそれに連結した構造をささえる弾性体７４にポリシリコンを用いて作製した場合で見積ると、厚さ１．０μｍで幅３．０μｍ、長さ７７．０μｍのバネを繋いで折り返した構造で支持するとバネ定数は０．９Ｎ／ｍ程度に小さくすることができる。また、第２の電極７３の面積を１００００μｍ２とし、第１の電極７０と第２の電極に電圧を印加していない状態での距離を１．０μｍとすると、マイクロ可動部７１をマイクロ共振体に押し付けるのに必要な電圧は、第２の電極を０Ｖの場合、第１の電極に約１．５Ｖ印加するだけでよいことになる。
さらに、好適な実施形態では、図１１および図１２は、２組のマイクロ可動部駆動機構が連結しており、図３に示すマイクロ共振子のようにマイクロ共振子の両端に同時に等しくマイクロ可動部を接触させることができる。このような両端を支持部７９が支える構造にすることによって、第２の電極７３を上下方向に動かす際に、水平方向のズレを抑制することができる。また、連結部７５により連結した構成にすることによって、第２の電極７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体７４（第１段階のバネの形態１）は、第１の電極７０と第２の電極７３が所定の距離まで接近すると、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０（図１２にのみ図示）に接触し、この距離からは、支点位置が元の支点７９とマイクロ可動部７１とそれぞれ２箇所ずつの計４箇所で支える形態に変わる（第２段階のバネの形態１）。そして、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０に接触し、押し込む段階から、第２の電極７３および該電極に連結した構造を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部７１をマイクロ共振体８０に接触させるまでの移動時には、長さ８１およびそこに連結する構造で決まる小さな弾性定数のため、上述の例のように低電圧で移動でき、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体８０に接触してからは、長さ８２およびそこに連結する構造で決まるため少なくとも前記長さ８１およびそこに連結する構造で決まる弾性体よりも高い弾性定数となるため、第２の電極７３の移動距離を抑えることができる。これによって、第２の電極７３を支持する弾性体の力が第２の電極７３と第１の電極７０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極７３が第１の電極７０にくっついてしまう現象（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができるようになる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極７０からの距離が、第１の電極７０および第２の電極７３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離８７の３分の２のところまで、第２の電極７３が第１の電極７０に近づくよりも先に、マイクロ可動部７１がマイクロ共振体に接するようになっている。これにより、第２の電極７３が第１の電極７０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部７１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、図１１に示すように、第２の電極７３を支持する弾性体および第２の電極７３に連結した構造は、折れ曲がり部を備えている。マイクロ可動部７１の上部には凹部７６が形成されており、図１３に示すように、（ただし、わかりやすく説明するため図では変形量を強調して示してある）マイクロ可動部７１の押し付け時に、マイクロ可動部に連結した部分に僅かな折れ曲がりが発生することによって、マイクロ可動部７１の下面が水平より傾くのを防止し、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制することができるようになっている。また、第２の電極７３の両側にも折れ曲がり部７７、７８が形成されている。これらは、図１２に示す第２の電極７３の両側にある弾性体の長さ８３，８４によって決まるそれぞれの弾性定数の大きさによって折れ曲がり部の幅を変えてある。これにより、図１３に模式的に強調して示したように、マイクロ可動部７１の押し付け時に、第２の電極７３が水平より傾くのを防止し、移動方向が垂直方向からずれるのを抑制することができる。
さらに、マイクロ共振子の両側ではなく片側のみにマイクロ可動部を接触させる場合のマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について、図１４および図１５を参照して説明する。本実施形態によれば、前述のように、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。
図１４に示すように、マイクロ可動部駆動機構は、基板上に固定された第１の電極９０と、該電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部９１と連結し、外部から与えられる電圧９２により生じる第１の電極９０との電位差によって、第１の電極９０に接近または離れるように移動することによってマイクロ可動部９１を動かすことができる第２の電極９３と、第２の電極９３の側面に電気的に連結し、第２の電極９３および該電極に連結した構造を支持する弾性体９４（第１段階のバネの形態２）とを備えており、さらに、第２の電極９３および該電極に連結した構造を支持する弾性体９４には、第２支持部９５が形成されている。このような構成で、第１の電極９０と第２の電極９３が所定の距離まで接近すると、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１がそれぞれ基板上の第２支持部接触面９６およびマイクロ共振体１００（図１５にのみ図示）に接触し、この距離からは、支点位置が元の支点９７、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１の３箇所で支える形態に変わる（第２段階のバネの形態２）。そして、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触し、押し込む段階から、第２の電極９３を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部９１をマイクロ共振体１００に接触させるまでの移動時には、長さ１０１内の構造で決まる小さな弾性定数のため、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触してからは、長さ１０２内の構造で決まる高い弾性定数となるため、第２の電極９３の移動距離を抑えられる。これにより、第２の電極９３を支持する弾性体の力が第２の電極９３と第１の電極９０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極９３が第１の電極９０にくっついてしまうこと（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部の押し込む力を強めることができるようになる。本実施形態によれば、第２支持部９５の位置を弾性体９４のどこかに任意に形成できるため、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体１００に接触してからの、長さ１０２で決まる高い弾性定数を任意に設定することができる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極９０からの距離が、第１の電極９０および第２の電極９３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離１０５の３分の２のところまで、第２の電極９３が第１の電極９０に近づくよりも先に、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するか、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するようになっている。これにより、第２の電極９３が第１の電極９０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部９１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、第１の電極９０からの距離が、第１の電極９０および第２の電極９３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離１０５から、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するまでの移動距離１０４、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するまでの距離を引いた距離になるところまで、第２の電極９３が第１の電極９０に近づくと、マイクロ可動部９１がマイクロ共振体に接するか、あるいは第２支持部９５が基板上の第２支持部接触面９６に接するようになっている。これにより、第２の電極９３が第１の電極９０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部９１をマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、図１４に示すように、第２支持部９５およびマイクロ可動部９１は、それぞれ上部に凹部９９，９８を備えている。これにより、マイクロ可動部９１の押し付け時に、マイクロ可動部に連結した部分に微小量の折れ曲がりが発生することによって、マイクロ可動部９１および第２支持部９５の下面が水平より傾くのを防止し、押し付ける力の方向が垂直方向からずれるのを抑制し、また、第２の電極９３が水平より傾くのを防止して移動方向が垂直方向からずれるのを抑制することができる。
次に、具体例に基づき、マイクロ可動部をマイクロ共振体に押し付ける固定動作の途中で弾性定数を切り替えることの効果を説明する。図１６は、図１４に示すごときマイクロ可動部を用いたときの、第１の電極に印加する制御電圧とマイクロ可動部の移動距離（ｚ）の関係（図１６）および第１の電極に印加する制御電圧とマイクロ可動部の固定力の関係（図１７）を示している。ここではマイクロ可動部は制御電圧２０Ｖでマイクロ共振体に接触するよう設計してある。マイクロ可動部の移動は、第１の電極と第２の電極の電位差によって起こるが、ここでは、第２の電極に固定電位として０Ｖが印加してあり、第１の電極に印加する制御電圧のみでマイクロ可動部を操作している。図１６に示す破線は、第２支持部なし（第１段階のバネの形態２のみ）の結果で、この場合、マイクロ共振体との接触後、急速に移動距離が伸び、プル・インの危険性が高まっていることがわかる。しかし、実線で示す本発明の実施形態によれば、マイクロ共振体との接触後、殆ど距離は伸びておらず、完全にプル・インが抑制されていることがわかる。
図１７に示すように、第２支持部なし（第１段階のバネの形態２のみ）の場合は、点線の曲線ｂが示すように、マイクロ共振体に接触後（＞２０Ｖ）、固定力が急速に大きくなっている。これは、プル・インの危険性が高まっていることを示すと同時に、固定力が制御しにくい手法であることを示している。マイクロ共振体に接触するまでの移動距離を低電圧で行なうためには、第１段階のバネ形態２の弾性定数を大きくすることができず、また、弾性定数が低いと、接触後も電極間の距離がどんどん減少する。したがってプル・インの危険性を避けるためには、制御電圧を上げられず、結局、高い固定力も得られない。ところが、本発明の実施形態によると、実線の曲線ａが示すように、マイクロ共振体との接触後においても、プル・インの危険性がないため、制御電圧を上げることができ、固定力は、ほぼ線形と見なせる増加傾向を示している。マイクロ共振体との接触後の押し込み段階における固定力の制御性が著しく改善されていることがわかる。曲線ｃおよびｄは、効果の説明のために、途中から第２支持部に切り替わる本実施例の場合において、それぞれ第１段階のバネの形態２、第２段階のバネの形態２が寄与する固定力を分離して示したものである。これから明らかなように、マイクロ共振体と接触後は、第１段階の形態２のバネは殆ど変化しておらず、接触後の押し込み段階では、殆ど弾性定数の大きな第２段階の形態のバネで固定力が決まっている事がわかる。移動距離の必要な接触前の段階では、弱い力で移動ができるよう、低い弾性定数の第１段階のバネ形態２で、そして、接触後の押し込み段階では、移動を抑えて高い固定力が得られるよう、高い弾性定数の第２段階のバネ形態２に切り替えるのである。この切り替えを最適化することで、上述のような接触後の押し込み段階の実用域で線形性を改善し、極めて高い制御性を得ることができる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部は、図１８に示すように、第１の電極１１０と第２の電極１１１に電位差が与えられていない釣り合いの位置にあるときの第２の電極１１１から一定の距離に、第１の電極１１０とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧１１３により生じる第２の電極１１１との電位差によって、第２の電極１１１および該電極に連結したマイクロ可動部に駆動力を与えることが出来る第３の電極１１２を備えている。これによって、マイクロ可動部とマイクロ共振子が固着して元の釣り合いの位置にもどらなかった場合においても、外部からの入力によって、第２の電極１１１を上下方向にゆすり動かすことができるため、これによって第２の電極に連結しているマイクロ可動部を上下方向に力を加えながらゆすり動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離すことができるため、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。この際、第３の電極へ外部から与えられる電圧１１３は、電圧を徐々に上げていくことでも効果があるが、好ましくは、パルス信号やＲＦ信号のように周期的な電圧の昇降を含む入力、あるいは、周期的なオン・オフ制御を含む入力により、変動を与えることが望ましい。さらには、第１の電極と連動させて、交互に周期的な電圧の変化を与えると、より効果が得られる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部の駆動機構は、図１９（図１４のＣ１−Ｃ２方向の断面）に示すように、第１の電極１１５と第２の電極１１６が対向する方向に対して直交する方向に、マイクロ可動部と連結した第２の電極１１６から一定の距離に形成され、外部から与えられる電圧１１８により生じる、第２の電極１１６との電位差によって、第２の電極と連結した前記マイクロ可動部に対し、第１の電極１１５と第２の電極１１６が対向する方向に対して直交する方向にゆすり動かすための駆動力を与えることができる第４の電極１１７を備えている。ここで、第４の電極１１７と一定の距離に対向するのは必ずしも第２の電極である必要はなく、マイクロ可動部に連結した構造であり第２の電極に電気的に連結した場所であればよく、電極の設置に自由度が高く、さらに、第４の電極が第２の電極と同じ層あるいは別の層に作製可能なため、上述の第３の電極を用いる方法よりもプロセスの簡略化によってコスト削減が図れる。また、第４の電極１１７は、図１９に示すように、第２の電極１１６、あるいは、マイクロ可動部に連結した構造の両側に対向する向きに設置するとができるため、第１の電極１１５を用いなくても、上述と第３の電極１１２と第１の電極１１０を用いる方法と同様の固着を取り外す操作が可能となる。
静電駆動型アクチュエータを用いる場合には、圧電素子を用いる場合と比較して、駆動力を発生するための電極を作製するためのスペースを基板上に確保しなければならないが、ポリシリコンなど通常のＭＥＭＳプロセスやＣＭＯＳプロセスで用いられている材料が使え、基板垂直方向および基板水平方向の駆動力の発生が容易にかつ薄膜で実現可能となる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子に本発明が容易に適用できることを、図２０を参照しながら説明する。
基板２１０上に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子２１１とその支持部２１２からなるマイクロ共振体２１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体２１３に作用することによって、前記マイクロ共振子の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部２１６を備えている。
本実施例においては、基板２１０にシリコン基板を用い、マイクロ共振子２１１に不純物のドープされたポリシリコンを用いている。そして、入力電極２１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子２１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子２１１が振動する。ここで、入力電極２１５は、マイクロ共振子２１１に対して、マイクロ可動部２１６と同じ側に配置されるのが望ましい。マイクロ共振子２１１と入力電極２１５の電位差によって、マイクロ共振子２１１の振動の中心が、僅かに入力電極２１５側に移動しても、マイクロ可動部２１６接触面のマイクロ共振子の主たる振動が起こる側エッジがしっかり接触するようにするためである。
本実施例において、マイクロ可動部２１６には、外部からの操作の際にマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させ、または離すように、マイクロ可動部２１６を動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させ、あるいは接触させている所定の力の大きさを変えることができるマイクロ可動部の駆動機構２１７を備えている。２１８は、マイクロ可動部２１６とマイクロ共振体２１３の接触面を示す。
図２１を用いてマイクロ可動部２１６をマイクロ共振体２１３に接触させることの効果を説明する。図２１は、図２０に示した第２の実施形態のマイクロ共振子２１１について、主たる共振周波数に関わる寸法、つまり共振子の長さの実効値を表す方向の平面図である。図２１に示すように、マイクロ共振子２１１の支持端は自由度が高いために、マイクロ共振子２１１の実効長さ２２５は、共振子下側寸法２２６よりも長く、共振子上側の寸法２２７に近くなる。このような場合においても、図２２に示すように、マイクロ可動部２１６をマイクロ共振子２２１の支持端付近における自由度の高いところに接触させることにより、マイクロ共振子２１１の実効長さが変わり、共振周波数を変えることができるのである。このように、本実施形態によって、第１の実施形態同様に、容易にマイクロ共振子の共振周波数を変えることができる。多くの場合マイクロ共振子２１１の実効長さ２２５は、マイクロ共振子の下部の長さ２２６とマイクロ可動部２１６間の長さ２２９の間に位置している。
また、図３３に示すマイクロ共振体２４３のように、マイクロ共振子２４１の支持部２４２が長い場合、あるいは、マイクロ共振子が曲がった形状の場合には、マイクロ共振子の振動領域が２４９のように広がるため、マイクロ可動部２４６は、振動端付近の例えば側面２５０に接触させると効果的である。
次に、図２０に示したマイクロ可動部の駆動機構２１７の好適な実施形態について、図２３を参照しながら説明する。図に示すように、駆動機構は、基板上に固定された第１の電極２７０と、該電極から一定の距離に形成され、マイクロ可動部（図示されていない）と連結部２８６で連結し、外部から与えられる電圧により生じる第１の電極２７０との電位差によって、第１の電極２７０に接近または離れるように移動することによってマイクロ可動部を動かすことができる第２の電極２７３と、第２の電極２７３の側面に電気的に連結し、第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体２７４とを備えている。図２３に示すように、本実施形態では、第１の電極２７０と第２の電極２７３は櫛型をしており、それぞれの櫛部が一定の距離２８７で形成されている。そして、第２の電極２７３の櫛部が第１の電極２７０の櫛部に接近または離れるように移動する。これにより、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子に対しても、容易に、マイクロ可動部を接触させ、押し付けたり、離す方向に移動させたりすることができる。ここでは、櫛部が櫛の長さ方向に対して垂直方向に電極が動く場合を示したが、櫛の長さ方向に対して平行な方向に電極が動く音叉型の櫛型電極を用いても同様にマイクロ可動部に駆動力を与えられることは明らかである。
本実施形態によれば、第１の電極２７０、第２の電極２７３および該電極に連結した構造、ならびにそれを支持する弾性体２７４の全てが、マイクロ共振体と同じ層で形成可能なため、基板に対して垂直方向に振動するマイクロ共振子の上に形成した図１１および図１４に示したマイクロ可動部の駆動機構に比べ、さらにプロセスの簡略化ならびにコスト削減が図れる。さらに、共振周波数を制御するためのマイクロ可動部を押し付ける力を得るために、第１の電極２７０と第２の電極２７３の櫛サイズおよび本数を、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部および第２の電極２７３に連結して支持する弾性体２７４のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、共振周波数の制御範囲が広くすることが可能となる。図２３に示すごとき駆動機構をポリシリコンで作製し、櫛の厚さを１．０μｍ、長さを５０．０μｍ、櫛の本数を１００本、電圧を印加しない状態での第１の電極２７０と第２の電極２７３の距離２８７を２．０μｍとし、弾性体２７４を厚さ１．０μｍ、長さを１００．０μｍ、幅３．０μｍとすると約２０Ｖの電圧でマイクロ可動部を押し付けることができる。移動距離を増やす、あるいは駆動力を得るのに必要な電圧を低くするには、弾性体の弾性定数を小さくするか、櫛型電極を長くするかあるいは本数を増やすことで容易に達成できる。例えば、弾性体の長さを２倍するとマイクロ可動部を押し付けるための電圧を７Ｖに低減することができる。
さらに好適な実施形態では、図２３に示すように、マイクロ可動部の駆動機構は、第２の電極２７３から一定の距離に、第１の電極２７０とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧により生じる第２の電極２７３との電位差によって、第２の電極２７３および該電極と連結部２８６で連結するマイクロ可動部（図示されていない）に駆動力を与えることが出来る第３の電極２９０を備えている。
図２３に示すように、本実施形態では、第３の電極２９０は櫛型をしており、その櫛部が第２電極２７３の櫛部と一定の距離２８８で形成されている。そして、第２の電極２７３の櫛部が第３の電極２９０の櫛部に接近または離れるように移動する。これにより、基板に対して平行な方向に振動するマイクロ共振子についても、マイクロ可動部が固着してもとの釣り合いの位置に戻らなかった際に、外部からの入力によって、第２の電極２７３を水平方向のマイクロ可動部を引き離す方向にゆすり動かすことができ、これによって第２の電極２７３に連結しているマイクロ可動部を水平方向に力を加えながら動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離すことができるため、マイクロ共振装置を解体することなく、マイクロ共振装置としての機能を復旧させる事ができる。この際、第３の電極２９０へ外部から与えられる電圧は、電圧を徐々に上げていくことでも効果があるが、好ましくは、パルス信号やＲＦ信号のように周期的な電圧の昇降を含む入力、あるいは、周期的なオン・オフ制御を含む入力により、変動を与えることが望ましい。さらには、第１の電極２７０と連動させて、交互に周期的な電圧の変化を与えると、より効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、第１の電極２７０、第２の電極２７３および該電極に連結した構造、ならびにそれを支持する弾性体２７４とともに第３の電極２９０についても、マイクロ共振体と同じ層で形成可能なため、プロセスの簡略化ならびにコスト削減が図れる。さらに、本実施形態によれば、第３の電極２９０と第２の電極２７３のサイズを、マイクロ共振子のサイズ（周波数）に関係なく自由に設定でき、かつ、マイクロ可動部および第２の電極２７３に連結して支持する弾性体２７４のサイズ（弾性定数）も自由に設定できることから、様々な共振周波数のマイクロ共振装置に対して適用可能となる。ここでは、櫛部が櫛の長さ方向に対して垂直方向に電極が動く場合を示したが、櫛の長さ方向に対して平行な方向に電極が動く音叉型の櫛型電極を用いても同様にマイクロ可動部に駆動力を与えられることは明らかである。
また、図１４に示すマイクロ可動部駆動機構の例えば弾性体９４の部分に図２３に示す駆動機構を接続することで、マイクロ可動部９１の押し付け位置を変えることができる。櫛の厚さを１．０μｍ、長さを４０．０μｍ、櫛の本数を３０本、電圧を印加しない状態での第１の電極２７０と第２の電極２７３の距離２８７を１．０μｍとし、弾性体２７４を厚さ１．０μｍ、長さを１００．０μｍ、幅３．０μｍとすると約２Ｖの電圧でマイクロ可動部の押し付け位置を１ｎｍ程度変えることができる。
さらに、図３４に示すように、好適な実施形態では、マイクロ可動部駆動機構は、第１の電極２６０と第２の電極２６３が対向する方向とは直交する方向に駆動力を与えることができる第４の電極２６２を備えている。また、第２の電極２６３およびこれに連結した構造を支える弾性体２６４は、第１の電極２６０と第２の電極２６３が対向する方向および直交する方向に移動しやすいように配置してある。これにより、連結部２６６に接続された共振体マイクロ可動部（図に示されていない）の押し付け操作とともに押し付け位置を変える操作ができる。また、マイクロ可動部が固着してもとの釣り合いの位置に戻らなかった際に、外部からの入力によって、第２の電極２６３に連結しているマイクロ可動部を横方向に力を加えながらゆすり動かし、固着したマイクロ可動部をマイクロ共振体から離れやすくすることができる。さらに、第４の電極２６２は、第１の電極２６０、第２の電極２６３並びにマイクロ共振子と同じ層に作製可能なため、プロセスの簡略化とコスト削減が図れる。ここでは、マイクロ可動部駆動機構に移動方向の異なる櫛型電極の組み合わせた電極を用いたが、櫛型電極の配置や組合せはこれに限るものではない。しかし、図３４のように配置することで、櫛形電極をバランスよく小スペースで形成することができる。
さらに、好適な実施形態では、図２３および図３４に示すマイクロ可動部駆動機構先端の連結部２８６あるいは２６６に、図２４に示すような、連結部２７５で２組のマイクロ可動部２７１が連結しており、図２に示すごときマイクロ共振子のようにマイクロ共振子２８０の両端に同時に等しくマイクロ可動部を接触させることができる。このような構造を図２３に示すマイクロ可動部駆動機構と一体に形成し、弾性体２７４あるいは２６４が支える構造にすることによって、第２の電極を水平方向に動かす際に、横方向のズレを抑制することができる。連結部２７５により連結した構成にすることの効果を図２３の駆動機構と組み合わせた場合で説明する。第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する弾性体２７４（第１段階のバネの形態３）は、第１の電極２７０と第２の電極２７３が所定の距離まで接近すると、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触し、この距離からは、支点位置が元の弾性体２７４と２つのマイクロ可動部２７１とで支える形態に変わる（第２段階のバネの形態３）。そして、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触し、押し込む段階から、第２の電極２７３および該電極に連結した構造を支持する構造の弾性係数を大きくすることができる。これにより、マイクロ可動部２７１をマイクロ共振体２８０に接触させるまでの移動時には、第１段階のバネ形態３の小さな弾性定数により、低電圧で多くの距離が移動でき、マイクロ可動部２７１がマイクロ共振体２８０に接触してからは、第２段階のバネ形態３の高い弾性定数となるため、第２の電極２７３の移動距離を抑えられ、第２の電極２７３を支持する弾性体の力が第２の電極２７３と第１の電極２７０の間に働く静電力に対して持ちこたえられなくなり、第２の電極２７３が第１の電極２７０にくっついてしまうこと（プル・イン）が防止でき、マイクロ可動部２７１の押し込む力を強めることができるようになる。
さらに、マイクロ共振子の片側のみにマイクロ可動部を接触させる場合のマイクロ可動部駆動機構の好適な実施形態について、図２５を参照して説明する。図２４のごとき２組のマイクロ可動部が連結している連結体２９５を用い、片側のマイクロ可動部２９１を、マイクロ共振体２９３に接触させ、もう一方のマイクロ可動部２９２を、マイクロ共振体とは別に形成したダミー２９４に接触させる。このような構成によって、マイクロ共振体の片側のみでも共振周波数制御を行なうことができ、前述のように、マイクロ共振子の両端に異なるマイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させること、あるいは、粗調整用マイクロ可動部と微調整用マイクロ可動部を使い分けてマイクロ共振体に接触させることができる。
さらに、好適な実施形態では、前記所定の距離が第１の電極２７０からの距離が、第１の電極２７０および第２の電極２７３に電位差が与えられていない釣り合いの位置における該電極間の距離２８７の３分の２のところまで、第２の電極２７３が第１の電極２７０に近づくよりも先に、マイクロ可動部がマイクロ共振体に接することにより、第２の電極２７３が第１の電極２７０に近づきすぎてプル・インを引き起こす前にマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させることができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、基板に対して平行な方向に縦あるいはバルクの振動モードで振動する、図２７に示すマイクロ共振子に本発明が容易に適用できることを、図２６を参照しながら説明する。
基板３１０上に形成され、選択されたパラメーターの変動に応答して振動するマイクロ共振子３１１とその支持部３１２からなるマイクロ共振体３１３と、外部からの操作によってマイクロ共振体３１３に作用することによって、マイクロ共振子３１１の共振周波数、あるいは共振ピークにおける振幅増幅率、あるいは入力可能信号強度を変えることのできるマイクロ可動部３１６を備えている。
本実施例においては、基板３１０にシリコン基板を用い、マイクロ共振子３１１に窒化タングステン膜を用いている。そして、入力電極３１５から与えられる高周波電気信号のうち、マイクロ共振子３１１の共振周波数近傍の周波数信号における変動に選択的に応じてマイクロ共振子３１１が振動する。
本実施例において、マイクロ可動部３１６は、外部からの操作によってマイクロ共振体３１３に接触させ、または離すように、動かすことができ、所定の力でマイクロ可動部３１６をマイクロ共振体３１３に接触させ、あるいは接触させている所定の力の大きさ、接触させている位置を変えることができるマイクロ可動部駆動機構３１７を備えている。
図２７および図２８を用いてマイクロ可動部３１６をマイクロ共振体３１３に接触させることの効果を説明する。図２７は、図２６に示した第３の実施形態のマイクロ共振子３１１について、主たる共振周波数に関わる寸法、つまり共振子の長さの実効値を表す方向の断面図である。図２７に示すように、マイクロ共振子３１１の支持端上面は自由度が高いために、マイクロ共振子３１１の振動領域は共振子下側寸法よりも広がり、マイクロ共振子の実効長さ３２５は、共振子上側の寸法３２７に近くなる。このような場合においても、図２８に示すように、マイクロ可動部３１６をマイクロ共振子３１１の支持端付近における自由度の高いところに接触させることにより、接触後のマイクロ共振子３１１の実効長さ３２８は、殆どの場合、共振体上面の長さ３２９とマイクロ共振子下部の長さ３２６の間に位置するように変わり、共振周波数を変えることができるのである。このように、本実施形態によって、第１、第２の実施形態同様に、容易に共振周波数を変えることができる。
本実施形態では、第１の実施形態同様、図１１に示したごときマイクロ可動部駆動機構が利用できる。ただし、共振子の平面形状が方形ではなく円形の場合は、図２９に示すように、好ましくは、マイクロ可動部はマイクロ共振体と同心円状に環状に接するよう構成する。３３８は接触面を示す。円形のマイクロ共振子の場合は、主たる共振周波数に関わる寸法、すなわち半径方向の共振子の実効長さを示す線分方向３３０が半径方向となるので、図のように、支持端付近に環状に接触させることで、全ての半径方向に対して、効果的に実効長さを変え、共振周波数を変えることができる。また、図に示すように４つに分けたマイクロ可動部に、図１４に示すごときマイクロ可動部駆動機構をそれぞれ接続すれば、マイクロ可動部の押し付け位置を半径方向に変えることができる。
さらに、好適な実施形態では、マイクロ可動部とマイクロ共振体の接触部の押し付けられる力の方向は、基板平面に対して、かつ、マイクロ共振体の主たる振動の方向（半径方向）に対してほぼ垂直な方向である。バルクの振動モードで振動する共振体では、主たる振動方向と主たる共振周波数に関わる寸法を示す線分方向３３０が一致しているので、基板平面に対して垂直方向に押し付けることで効果的に共振周波数を変えることができる。
次に、図３５に従い、ＳＯＩ基板を使用した場合を例に、マイクロ共振装置の製造方法について説明する。好適な実施形態では、図３５Ａに示すように、ＳＯＩ基板４００表面のシリコン層にフォトレジストを使用した通常のドライエッチング技術でマイクロ共振体４０２を形成し、ついで、厚さ２００ｎｍの不純物をドープしたポリシリコンからなる第１の電極を含む１層目の導電層４０３を形成する。このときマイクロ共振体４０２の下部にあるＳＯＩ基板の酸化シリコン層を第１の犠牲層４０１として利用できる。また、１層目の導電層４０３を形成する工程において、マイクロ共振体４０２は１層目の犠牲層４０１上に形成されており、その上にリソグラフィー法でレジストをパターニングし、その上に１層目の導電層を堆積し、レジストを除去する工程で、リフトオフ法により第１の電極を含む１層目の導電層４０３を形成している。この際、マイクロ共振体部分は、１層目の導電層に電気的に接続される部分以外はレジストマスクに覆われているので、マイクロ共振体４０２の振動領域の上には１層目の導電層は形成されず、既に形成されているマイクロ共振体に影響はない。ついで、図３５Ｂに示すように、マイクロ共振体４０２および前記１層目の導電層４０３上に、２層目の犠牲層として酸化シリコン膜４０４を２．０μｍ堆積し、ドライエッチング法を用いて前記酸化シリコン膜の一部を加工し、マイクロ共振体の一部を露出させる。ついで、図３５Ｃに示すように、マイクロ可動部と前記マイクロ共振体のギャップとなる３層目の犠牲層４０６として酸化シリコン膜１００ｎｍを堆積し、不要な部分を取り除いた後、図３５Ｄに示すように、固着防止層４０９として窒化シリコン膜１００ｎｍを堆積し、不要な部分を取り除く。ついで、図３５Ｅに示すように、マイクロ可動部４１２、第２の電極および該電極に連結した構造４１３を含む２層目の導電層４１０を厚さ２．０μｍの不純物をドープしたポリシリコン膜で形成する。ついで、図３５Ｆに示すように、前記１、２、３層目の犠牲層を除去してマイクロ共振体４０２、マイクロ可動部４１２、第２の電極および該電極に連結した構造４１３を露出させ、マイクロ共振装置を形成する。
本実施形態では、図１および図２に示すごとき基板を掘り込んで形成するマイクロ共振子に対して、マイクロ共振体形成後に、その上に積層してマイクロ可動部およびマイクロ可動部駆動機構を容易に形成することができるので、マイクロ共振子を形成する工程を変えずに、後から全く別の工程としてマイクロ可動部を形成できる効果がある。
さらに、本実施形態では、第１の電極と第２の電極のギャップと、マイクロ可動部と前記マイクロ共振体のギャップと、異なる幅のギャップを精度よく形成しなければならない。そのため、図３５に示すように、２層目の犠牲層４０４を加工する際、マイクロ共振体が露出するまで加工するが、同時に１層目の導電層４０３あるいはそれに電気的に結合した層が露出するまで加工している。そして露出した導電層上に３層目の犠牲層４０６を堆積している。これにより、第１の電極と第２の電極のギャップ４１６については、２層目の犠牲層４０４と３層目の犠牲層４０６の合計膜厚で、マイクロ可動部とマイクロ共振体のギャップ４１５については３層目の犠牲層４０６の堆積膜厚のみでギャップ幅が制御できるため、ばらつきの少ない高精度のギャップが２種類形成できる。
また、後の工程で堆積する２層目の導電層４１０と例えば２層目の犠牲層４０４から露出した１層目の導電層４０８を電気的に接続するためには、露出部４０８の上に堆積した３層目の犠牲層を除去しなければならないが、好適な実施形態においては、３層目の犠牲層４０６を形成する工程において、１層目の導電層４０８上に形成された３層目の犠牲層４０６を除去して１層目の導電層４０８を露出させる工程と、２層目の導電層４１０の折れ曲がり部となる位置にくぼみ４０７を形成するため、３層目の犠牲層４０６を加工する工程を同時に行なう。これにより、２層目の導電層４１０に折れ曲がり部を形成するためのパターニングと、１層目の導電層を露出させるためのパターニングが同じマスクで行なえるため工程の簡略化ができる。
さらに、本実施形態では、マイクロ共振体４０２下部に空間を形成するために行なう１層目の犠牲膜の除去工程と、マイクロ可動部周りに空間を形成するための２層目、３層目の犠牲膜の除去工程が同時に行なえるため工程数の増加を抑えることができる。
さらに、本実施形態において、マイクロ可動部の構成はこれに限るものではない。マイクロ可動部が、図１４に示すごとき、マイクロ共振体の片側のみに接触可能な構成であっても、層の構成は同じなので、本実施形態に従って、容易に製造可能となる。
次に、基板上にマイクロ共振子を形成する場合の好適な実施形態について、図３６を例に説明する。図３６Ａに示すように、シリコン基板４２０上に第１の電極を含む１層目の導電層４２４として不純物をドープしたポリシリコン層を２００ｎｍ堆積し、パターニングした後、その上に１層目の犠牲層４２２として酸化シリコン膜２００ｎｍを形成する。そして、１層目の犠牲層４２２を加工し前記１層目の導電層４２４を露出させた後、前記１層目の犠牲層の上に不純物をドープしたポリシリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性ドライエッチングによりパターニングを行ない、図３６Ｂに示すように、マイクロ共振体４２３を形成する。ついで、図３６Ｃに示すように、前記マイクロ共振体４２３上に２層目の犠牲層４２７として酸化シリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性ドライエッチングにより前記２層目の犠牲層４２７を加工し、前記マイクロ共振体４２３の一部を露出させる。以下については図示されていないが、図３５Ｃ〜図３５Ｆに示すごとき工程によりマイクロ共振装置を製造できる。
ここでは、基板上にマイクロ共振体４２３を形成する必要があるが、本実施形態では、図３６に示すように、マイクロ共振体４２３に対して容量的に結合する入力４２１およびマイクロ共振体に電気的に結合した電極４２６を形成する際に、第１の電極を含む１層目の導電層４２４を同じ層で（同じ工程で）形成し、また、１層目の導電層４２４の上に前記マイクロ共振体下部に空間を形成するための１層目の犠牲層４２２を形成している。これにより、マイクロ共振体とマイクロ可動部の製造工程の簡略化とともに、１層目の犠牲層４２２が除去されても基板上に第１の電極が固定されており、しかも第１の電極の平坦性が確保できるために第２の電極を含む２層目の導電層を形成したとき第１の電極と第２の電極を等しい距離に、平行に形成することができる。さらに２層目の導電層を形成したときの段差を緩和することができるため、以後の工程を図３５に示す工程と同様に進めることができる。２層目の犠牲層を形成後ＣＭＰ装置（化学的機械研磨装置）を用いてより平坦にすることもできるが、工程数が増加し、コストが増大してしまう問題がある。
さらに、本実施形態において、マイクロ可動部の構成はこれに限るものではない。マイクロ可動部が、図１４に示すごとき、マイクロ共振体の片側のみに接触可能な構成であっても、層の構成は同じなので、本実施形態に従って、容易に製造可能となる。
また、マイクロ共振体についてもこれに限るものではない。図３７に示すように、図２６から２８に記載のマイクロ共振体であっても同様に形成可能である。図３７Ａに示すように、基板４３０上に第１の電極を含む１層目の導電層４３６を、不純物をドープしたポリシリコン膜２００ｎｍで形成し、その上に１層目の犠牲層４３２として酸化シリコン膜２００ｎｍを堆積する。そして、１層目の犠牲層４３２を加工し前記１層目の導電層４３６を露出させ、前記１層目の犠牲層の上に不純物をドープしたポリシリコン層２．０μｍを堆積し、ドライエッチング法によりパターニングを施し、図３７Ｂに示すように、マイクロ共振体４３３を形成する。そして、図３７Ｃに示すように、前記マイクロ共振体４３３上に２層目の犠牲層４３８として酸化シリコン膜２．０μｍを堆積し、異方性エッチングにより、前記２層目の犠牲層４３８を加工し、前記マイクロ共振体４３３の一部を露出させる。以下については図示されていないが、図３５Ｃ〜図３５Ｆに示すごとき工程によりマイクロ共振装置を製造できる。
ここでは、図３７に示すように、基板上にマイクロ共振体４３３並びにマイクロ共振体４３３に対して容量的に結合する入力電極４３４を形成する必要があるが、本実施形態では、１層目の犠牲層４３２を加工してマイクロ共振体４３３とともに入力電極４３４を形成することができる。さらに、本実施形態では、マイクロ共振体４３３に電気的に結合する電極４３１を形成する際に、第１の電極ならびに入力電極４３４に電気的に結合する電極を含む１層目の導電層４３６を同じ層で（同じ工程で）形成し、また、１層目の導電層４３６の上に前記マイクロ共振体下部に空間を形成するための１層目の犠牲層４３２を形成している。これにより、１層目の犠牲層４３２が除去されても基板上に第１の電極が固定されており、しかも第１の電極の平坦性が確保できるために第２の電極を含む２層目の導電層を形成したとき第１の電極と第２の電極を等しい距離に、平行に形成することができる。さらに２層目の導電層を形成したときの段差を緩和することができるため、以後の工程を図３５に示す工程と同様に進めることができる。２層目の犠牲層を形成後ＣＭＰ装置（化学的機械研磨装置）を用いてより平坦にすることもできるが、工程数が増加し、コストが増大してしまう問題がある。
次に、基板上に基板に平行な方向に振動するマイクロ共振子に対する好適な実施形態について、図３８を例に説明する。これまでと同様に導電層に不純物をドープしたポリシリコン膜を用いることができるが、本発明の導電性材料はこれに限定するものではなく、他にアモルファスシリコン、ＳｉＧｅ膜、ＳｉＣ膜、さらにはＮｉ、タングステンなど金属材料を導電層に適用することができる。ここでは、さらに好適な実施形態として、タングステンなどの高融点金属に窒素を含有させた材料を適用した場合を例に説明する。図３８Ａに示すように、基板４４０上に窒素を含有するタングステンを反応性スパッタ法で２００ｎｍ堆積し、マイクロ共振体と電気的に接続する電極４４１、固定電極の第１の電極に接続する電極４４２、第２の電極およびそれに連結した構造に接続する電極４４３などを含む１層目の導電層を形成する。堆積条件はスパッタ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー３００Ｗ，Ａｒ流量３３．６ｓｃｃｍ、Ｎ２流量８．４ｓｃｃｍ、基板温度室温である。ついで、図３８Ｂに示すように、前記１層目の導電層上に酸化シリコン膜２．０μｍを堆積して１層目の犠牲層４４７を形成し、前記１層目の犠牲膜４４７を加工し、前記１層目の導電層を露出させる。そして、図３８Ｃに示すように、２層目の導電層として、窒素を含有するタングステン層をまず、スパッタ圧力２Ｐａ、ＲＦパワー３００Ｗ，Ａｒ流量３３．６ｓｃｃｍ、Ｎ２流量８．４ｓｃｃｍ、基板温度室温で０．５μｍ堆積し、ついでスパッタ圧力を２．４Ｐａに変えて、窒素を含有するタングステンをさらに１．２μｍ堆積し、またスパッタ圧力を２Ｐａにもどし、窒素を含有するタングステンを０．３μｍ堆積する。この複数層で形成した窒素を含有するタングステン膜を異方性ドライエッチングによりパターニングし、マイクロ共振体４４８およびマイクロ可動部４４９を含む２層目の導電層を形成する。ここで、窒素を含むタングステン膜のドライエッチングには通常のタングステン膜の異方性エッチングに用いるプラズマエッチング装置および加工条件が用いられる。そして、図３８Ｄに示すように、前記２層目の導電層上に、厚さ５μｍ程度のレジスト層４５５を塗布した後、フォトリソグラフィ法を実施してレジスト層を開口し、スパッタ法により固着防止層４５７を堆積する。ついで、図３８Ｅに示すように、リフトオフ法を実施して前記レジスト層４５５とともに不要な部分に堆積した前記固着防止層４５６を除去する。これにより、マイクロ共振体４４８やマイクロ可動部４４９の先端のみに固着防止層４５７を形成し、他の領域に固着防止層が付着して、マイクロ可動部が応力によりひずんだり、弾性体の弾性定数や電極間のギャップに誤差が生じたりすることを防止できる。
さらに好適な実施形態では、リフトオフ後に前記２層目の導電層側壁に残る前記固着防止層４５７を異方性ドライエッチングによるエッチバックをおこなうことにより、前記２層目の導電層側壁の固着防止層表面を平坦で滑らかにすることができ、マイクロ共振体との接触面の密着度を高めることができる。
つぎに、１層目の犠牲膜４６１を除去して、図３８Ｆに示すように、前記マイクロ共振体４４８および前記マイクロ可動部４４９を露出させる。犠牲層除去には、フッ化水素ガスをもちいたドライエッチング法が適用できる。これにより、マイクロ可動部が、マイクロ共振体と同時に２層の導電層のみで形成でき、導電層の層数を増加させることなしにマイクロ可動部を形成できる。図３８では、電極やマイクロ可動部の構造の詳細は省略して示しているが、本実施形態は、マイクロ可動部駆動機構の第１、第２、第３の電極の形状を櫛型に限定するものではなく、平面的な構造は、平行平板型あるいは音叉型などによっても可能である。また、第２の電極を支持する弾性体の形態についても戻りバネ形態に限定を加えるものではなく、他の板バネなどの形態によっても可能である。
米国特許第６２１０９８８号公報にはＬＰＣＶＤ法により製膜したＳｉＧｅ膜を用いることで、ポリシリコン膜に比べて低温の５５０℃程度で残留応力を制御したマイクロ構造の形成が可能であることが開示されているが、ここで用いた窒素を含有するタングステンの場合、スパッタ法を用いているので室温程度まで低温化することが可能となり、Ｓｉ基板上にＣＭＯＳプロセスで作製したＬＳＩ上のみならず、ガラス基板や樹脂基板など、Ｃｕ配線や低誘電率の有機絶縁膜など耐熱性の低いプロセスを経た基板上にも適応が可能となる。また、他の金属材料と比較しても、たとえばタングステン材料のみ場合、成長方向に膜質あるいは内部応力を制御することが困難であるため、制御堆積時に内部応力が蓄積し、堆積中あるいは堆積後に膜はがれ等の破壊が起きたり、また、応力等負荷がかかった際にクラッキングなど欠陥が発生し、変形や破壊が起きたり、マイクロ構造の信頼性確保が困難であったが、窒素を含有させた場合、Ｎ２分圧やスパッタ圧力などによって室温程度の低温で容易に堆積する膜組成や膜質を変えることができる。例えば、スパッタ圧力１．５Ｐａから３Ｐａ程度まで変えることにより膜中の残留応力を引張応力から圧縮応力まで変化させることができた。このため、膜の堆積過程で、内部応力や組成の異なる層を、連続的、あるいは断続的に成長させることが可能になり、堆積中の内部応力ならびに堆積後の残留応力を殆どなくすことができた。また、成長方向に異なる組成や粒状態の膜を積層可能なため、堆積時の応力による破壊をなくし、製造後に外部から応力等が加えられ欠陥発生しても、欠陥が容易に膜を貫きにくくなり、クラッキングなどによる変形や破壊に対する耐性を高めることができた。ここでは窒素を含有させたが、この効果はこれに限るものではなく、炭素や酸素を含有させることは含有させるによっても達成可能である。また、タングステンのみでなくタンタルやモリブデン、チタン、ニッケル、アルミニウムなど他の金属を適用しても同様の効果が期待できるが、高ヤング率が得られるタングステン、タンタル、モリブデン、チタンなどの高融点金属が好ましい。窒素含有タングステンの場合、押し込み式の薄膜試験装置で計測したところ、窒素の含有率を０％から６０％程度まで増やすことによりヤング率は３６０ＧＰａから２５０ＧＰａ程度まで変化するが、ポリシリコンやＳｉＧｅ膜よりも高いヤング率が得られる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態としてマイクロフィルタ装置について説明する。好適な実施形態では、図３９に示すように、第１、第２、第３の実施形態にて示した本発明のマイクロ共振装置５５０を含み、マイクロ共振子に容量結合した入力電極５５１と、マイクロ共振子で選択された周波数信号を取り出すため出力電極５５２と、第１のマイクロ可動部を動かすための第１の駆動機構への入力電極５５３と、第２のマイクロ可動部を動かすための第２の駆動機構への入力電極５５４を有している。ここでは、マイクロ可動部を２つ備えているが、これに限るものではなく、１つのマイクロ可動部でもよい。本実施形態の構成により、製造後にマイクロ可動部駆動機構の入力電極に制御電圧を与えることでマイクロ共振装置５５０の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整して使用することが可能になる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロフィルタ装置の中心周波数のズレをその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対してもフィルタ出力を補正・最適調整することができ、フィルタとしての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
さらに好適なマイクロフィルタ装置の実施形態では、マイクロ可動部の動作を制御するマイクロ可動部制御回路５５５を備えている。マイクロ可動部制御回路５５５は、出力がマイクロ可動部駆動機構への入力電極５５３および５５４に接続され、また、マイクロ共振装置５５０からの出力が入力されるようマイクロ共振装置の出力電極５５２に接続される。これにより、マイクロフィルタ装置で選択すべき所望の中心周波数と、マイクロ共振装置５５０からの出力５５２に出力される信号の周波数にズレが存在するときに、マイクロ可動部制御回路５５５に、例えば、調整用つまみあるいはスイッチを設けて、マイクロ可動部駆動機構への出力電圧を制御し、マイクロ共振装置５５０から所望の周波数信号が出力されるよう、周波数のズレを調整することが可能になる。例えば静電アクチュエータで駆動する駆動機構の場合、マイクロ可動部駆動機構は、第１の電極と第２の電極の電位差で駆動されるので、調整の際入力には、第１の電極と第２の電極の２つか、あるいはいずれか一方のみが選ばれる。好ましくは、第２の電極は固定電位にして、第１の電極の電圧を調整する。これによって、実際の使用環境の変化および使用時のマイクロ共振装置の状態に応じて、その場でマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整が可能となる。また、マイクロ可動部が固着した場合には、第３の電極への入力電圧で調整される。これにより、マイクロフィルタ装置を解体することなく、外部からの入力で、マイクロ共振装置の機能復帰ができる。
さらに好適な実施形態では、マイクロ可動部およびマイクロ可動部の駆動機構は、マイクロ共振体とともに、基板上に形成できるため、いろいろな周波数特性をもつマイクロ共振装置を並べて作製することが可能となり、いろいろ周波数特性のマイクロ共振装置とマイクロ可動部を複数備えることで、マイクロフィルタ装置全体としての周波数特性の制御可能範囲が拡大し、使用目的や使用環境に応じて使い分けることができる。また、複数のマイクロ共振装置を組み合わせることで、ミキシングした出力を得ることも可能となる。
さらに好適な実施形態では、マイクロフィルタ装置は、記憶素子５５７を備えており、出荷時あるいは前回の調整時に、選択すべき所望の（設計した）周波数とのズレを補正するよう調整した前記マイクロ可動部制御回路の制御値（出力電圧、あるいは電圧出力のための設定値）を前記記憶素子５５７に記憶し、マイクロフィルタ装置の起動動作時に前記記憶素子に記憶された前記マイクロ可動部制御回路の制御値をもとに前記マイクロ可動部が制御され、前記選択すべき所望の中心周波数に調整される。
すでに述べたように、製造時の加工ばらつきや封止圧力のばらつきから共振周波数の不確かさを避けられず、所望のあるいは設計した周波数に一致したマイクロ共振装置を製造することは難しい。したがって、使用時には、マイクロ可動部の制御により周波数出力を調整しなければならないが、マイクロ可動部の制御電圧と出力周波数の関係、並びに制御電圧と共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）の関係は、以下に示すように、単純な線形関係ではなく、調整幅を予測した調整が難しい。例えば、図１７に曲線ｂで示したように、マイクロ可動部の制御電圧と、マイクロ可動部がマイクロ共振体を押し付ける力、すなわち固定力との関係は、通常、線形関係は得られない。本発明の実施形態では、図１７の曲線ａで示すように押し付け段階の実用領域で固定力の非線形性を改善しているが、完全に線形関係が得られるわけではない。さらに、固定力の大きさとマイクロ共振体の共振周波数の関係、あるいは固定力の大きさと共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）との関係も線形関係ではなく、しかも、それぞれのマイクロ共振体の構造、マイクロ可動部の構造、ならびにマイクロ可動部の接触位置などに依存するため、それぞれの固有の相関関係に対応した固有の制御パターンがそれぞれに対して必要となるからである。したがって、図３９に示すように、記憶素子５５７に接続し、出荷時またはユーザーの通常の使用環境で行なった調整時のマイクロ可動部制御回路の制御値、あるいは、前回使用時に調整したマイクロ可動部制御回路の制御値を記憶素子に記録し、その値を基に、起動時にその選択されたマイクロ可動部を調整することで、まったくの初期値から調整するよりも大幅に時間短縮ができる。
さらに好適な実施形態によれば、記憶素子と接続され、前記選択出力される周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、前記記憶素子にあらかじめ記憶されたマイクロ可動部に対する制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整する。これによって、いろいろなマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置に対しても、簡便に周波数のズレを調整することができる。さらに好適な実施形態の詳細を図４０に従って説明する。既に述べたように、マイクロ可動部に対する制御電圧と、マイクロ可動部がマイクロ共振体を押し付ける力、すなわち固定力との大きさとの関係、さらに、固定力の大きさとマイクロ共振体の共振周波数の関係、あるいは固定力の大きさと共振ピークにおける振幅増幅率（あるいはＱ値）との関係は全て単純な線形関係にはなく、また、それぞれの関係は、マイクロ共振体の構造、マイクロ可動部の構造、さらにはマイクロ可動部の接触位置にも依存するため、共振周波数および共振ピークにおける振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）の変動を補正あるいは最適化するための制御パターンは、それぞれに異なる特性をもつ固有のパターンとなる。そこで、選択されたあるマイクロ共振体およびマイクロ可動部に対して、あらかじめマイクロ可動部の制御値とマイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置の出力の周波数特性との関係を測定し、例えば、図４０に示すような実線５６０が得られたとすると、好ましくは、所望の選択すべき周波数ｆ0が得られるポイントＡでの制御電圧Ｖ0を記憶し、次に、周波数を所定の刻み幅で変化させるのに必要な、マイクロ可動部の制御値の制御ステップを決め、そのステップを前記記憶素子に記録する。つまり、図４０のように、ｆ0を中心に所定の間隔ｘで周波数が・・・ｆ0−２ｘ、ｆ0−ｘ、ｆ0、ｆ0＋ｘ、ｆ0＋２ｘ・・・と変わるポイントに対応する制御電圧の値、・・・Ｖ0−ｄ-2、Ｖ0−ｄ-1、Ｖ0、Ｖ0＋ｄ1、Ｖ0＋ｄ2・・・を記憶させておく。周波数の刻み幅ｘは、マイクロフィルタ装置に望まれる周波数精度に依存するが、望まれる周波数精度あるいは周波数マージンに対して少なくとも２分の１以下であることが望ましい。ここでは、１０分の１程度に設定している。これにより、記憶素子に記録された制御ステップ・・・Ｖ0−ｄ-2、Ｖ0−ｄ-1、Ｖ0、Ｖ0＋ｄ1、Ｖ0＋ｄ2・・・にしたがってマイクロフィルタ装置の周波数出力の調整すると、周波数を所定の刻み幅ｘで段階的に、あたかも線形関係が得られているかのごとく変化させることができ、調整幅を予測した最適な調整アルゴリズムを組むことが可能になり、効率よく短時間での調整が可能となる。このように、記憶素子に全てのマイクロ共振装置、マイクロ可動部に対して、制御パターンを記憶させておくことで、どのマイクロ可動部を選択しても同様に効果的に短時間で調整が可能となる。また、あらかじめ選択されたマイクロ可動部の制御値と共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）との関係を測定し、その結果を記憶しておくことで、周波数のみならず、共振ピークの振幅増幅率（Ｑ値あるいはフィルタの通過帯域）についても効果的な調整が可能となる。
また、本実施形態において、図４１の制御動作のタイミングチャートに示すように、制御ステップを段階的に行なう。これは、マイクロ可動部の制御電圧の設定から、マイクロ可動部が移動し、マイクロ共振体の振動が定常状態に達して、マイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置から安定した周波数出力が得られるまでに僅かな時間の遅れが生じるためである。図４１に示すように、前記遅れ時間に対してマージンをもたせ、最適なシーケンスを組み、段階的に電圧を制御することで、制御時間を短縮できる。制御電圧を少しずつ連続的に変化をさせることによっても制御可能であるが、マイクロ共振体の振動が定常状態に入るまえにマイクロ可動部を移動させると、出力が不安定なまま調整を進め、正確に定常状態の周波数出力を確認しないままに制御することになるため、周波数を精度よく調整し最終結果を得るのにかえって時間がかかってしまうことになる。
さらに、本実施形態により、マイクロフィルタ装置を使用する温度など外部環境の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（マイクロ共振子の機械的特性の劣化や封止圧力の変動）によってマイクロ共振装置の共振周波数、あるいは、マイクロフィルタ装置の中心周波数にズレが生じた場合においても、効果的に調整が可能となる。図４０に示すように、例えば、当初、実線５６０で示すような関係であった、マイクロ可動部の制御電圧と周波数の相関が、外部環境の変化あるいはマイクロ共振装置そのもの経時劣化によって点線５６１で示すように変化したことで、マイクロフィルタ装置から選択出力される周波数にズレが生じたとする。ズレの原因は、当初（前回）と同じ制御電圧をＶ0に設定しても出力される周波数図のＡ点ではなくＢ点の周波数となることによる。しかし、元の実線５６０によって決定した制御電圧の制御ステップあるいは調整アルゴリズムにしたがってＶ0−ｄ-1、Ｖ0−ｄ-2、Ｖ0−ｄ-3と調整すれば、周波数の調整幅５６２はｘとは完全には一致しないが、マイクロ共振装置のマイクロ共振子やマイクロ可動部に大きな構造変化がおきない限り、実線５６０と点線５６１の変化の割合に大差はないので、変化後の相関５６１に従っても、ほぼ等しい間隔でマイクロフィルタ装置から出力される周波数を変えることができる。そして、これにより、調整幅を予測した最適調整アルゴリズムを組むことができる。また、ズレ発生後の周波数の調整幅５６２がもともとも調整幅ｘからわずかに変化している場合、最適調整後の周波数と所望の周波数は完全に一致せず、ズレ５６３が生じることがある。しかし、調整幅ｘは、所望の周波数精度の２分の１以下で、十分小さく設定しておけば、周波数のマージン内に必ず調整することができる。このように、本実施形態によって、マイクロフィルタ装置を使用する外部環境の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化によってマイクロ共振装置の共振周波数（マイクロフィルタ装置の中心周波数）にズレが生じた場合においても、記憶素子にあらかじめ記憶されたマイクロ可動部の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整することで、簡便に効果的にズレを調整することができる。
好適な制御動作について、図４１のタイミングチャートに従って説明する。Ｖ1は第１の電極の制御電圧、Ｖ2は第２の電極の制御電圧、ｆはマイクロフィルタ装置からの出力される信号の周波数を示す。時間ｔ1で記憶素子に記憶された初期値に基づいてＶ0が与えられマイクロ可動部を所定の力で押し込み最初の出力を得る。出力された周波数が所望の中心周波数ｆ0とズレている場合には、記憶素子に記憶されている制御ステップに従い、出力周波数を検知してｆ0と比較ながら所定の時間間隔をおいてＶ0−ｄ-1、Ｖ0−ｄ-2、Ｖ0−ｄ-3、・・とＶ1を制御して調整される。
さらに、好適な実施形態では、記憶素子と接続され、前記選択出力される周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御電圧Ｖ1に初期値（あるいは前回の制御値）Ｖ0を印加する前に、すなわち所定の力でマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させる前に、ちょうどマイクロ可動部が釣り合いの位置からマイクロ共振体のところまで移動させる、すなわちマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるだけで、殆どマイクロ共振体を押し付けない程度の、マイクロ可動部の移動ステップが行なわれる。これによって、マイクロ可動部を接触させるべき位置に滑らかにマイクロ共振体に接触させることができ、再現性の高いマイクロ可動部の調整ができる。いきなりＶ0を印加すると、マイクロ可動部がある程度の速度をもってマイクロ共振体に接触するため、跳ねや接触位置のズレなどが起こり、再現性の高いマイクロ可動部の制御ができないことがあるからである。
さらに、好適な実施形態では、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御シーケンスを組み、マイクロ可動部の制御電圧をマイクロ共振体への押し込み段階で変化させる際には、マイクロ共振装置あるいはマイクロフィルタ装置への入力信号強度が小さく下げされる。詳しく説明すると、例えば、図１に示すごときマイクロ共振体を備えたマイクロフィルタ装置に次のような高周波信号が入力されるとすると、
［式２］
Figure 2004032320
ここで、Ｖiは振幅、ωは周波数、ｔは時間である。マイクロフィルタ装置のマイクロ共振体がωの周波数で受ける力Ｆは、ほぼＶiに依存し、Ｖiが大きいほどＦは大きくなる。また、マイクロ共振体の振幅Ａrは、マイクロ共振体が受ける力Ｆに依存し、これもＦが大きいほど大きくなる。したがって、マイクロフィルタへの入力信号の変数のうち、例えば、Ｖiを小さくすれば、マイクロ共振体の共振の振幅を小さくすることができる。つまり、図４１に示すように、マイクロ可動部の制御電圧を変えて、マイクロ可動部を押し付ける際に、制御電圧を変えてから、押し付ける力が変化して安定するまでの時間ｄtの間において、例えば、マイクロフィルタへの入力信号のＶiを小さくし、信号強度を小さくすれば、マイクロ共振体の振幅Ａrは小さくなるので、マイクロ可動部を押し込む際の位置のズレや跳ねを防ぎ、滑らかに押し込む力を変えることができる。Ｖiをゼロにして振動をなくすこともできるが、振幅のみを小さくし振動を継続させた方が、調整中に周波数が急変する跳びを防止し、周波数の微調整が行なうことができる。
さらに好適な実施形態では、図４１に示すように、マイクロ可動部が釣り合いの位置からマイクロ共振体のところまで移動させる、すなわちマイクロ可動部をマイクロ共振体に接触させるだけで、殆どマイクロ共振体を押し付けない程度の、移動ステップが行なわれる際には、マイクロフィルタ装置への入力は、オフあるいは信号強度をゼロにされる。これにより、マイクロ可動部を接触させるべき位置に滑らかにマイクロ共振体に接触させることができ、再現性の高いマイクロ可動部の調整ができる。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態としてマイクロ発振器について説明する。好適な実施形態では、図３９に示すように、第１、第２、第３の実施形態にて示した本発明のマイクロ共振装置５５０を含み、マイクロ共振子に容量結合した入力電極５５１と、マイクロ共振子で選択された周波数信号を取り出すため出力電極５５２と、マイクロ可動部を動かすための駆動機構への入力電極５５３および５５４を有している。ここでは、マイクロ可動部を２つ備えているが、これに限るものではなく、１つのマイクロ可動部でもよい。本実施形態の構成により、製造後にマイクロ可動部駆動機構の入力電極に制御電圧を与えることでマイクロ共振装置５５０の共振周波数を広範囲に調整可能となるため、従来法ではできなかった、製造時の加工ばらつきや封入圧力のばらつきによるマイクロ共振装置の共振周波数の不確かさに対して、所望の（設計）値に補正・調整して使用することが可能になる。従来法にくらべ製造後の調整範囲が大幅に改善されるため、従来法では歩留まりがとれない範囲の加工精度の製造装置および製造工程を用いても、歩留まりが取れるようになる。また、封入後にマイクロ可動部の制御によってマイクロ発振器の出力周波数のズレをその場で補正することができるため、使用時の外部環境（温度）の変化やマイクロ共振装置そのものの経時劣化（封止圧力の劣化ならびにマイクロ共振子材料の機械特性の劣化など）に対しても出力を補正・最適調整することができ、発振器としての使用可能な環境条件範囲を拡大し、製品寿命を延ばすことができる。
本実施形態に示すマイクロ発振器は、基本部分のマイクロ共振装置の構成が第４の実施形態に示したマイクロフィルタ装置と同じであり、本実施形態においても、第４の実施形態のごとく、マイクロ可動部制御回路および記憶素子と接続することで、同様の効果が得られることは明らかである。
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態として、第４の実施形態に示したごとき本発明のマイクロフィルタ装置と、第５の実施形態に示したごとき本発明のマイクロ発振器とを、用いた無線通信機器について説明する。
図４２に示すように、この無線通信機器は、送信部６５０と、受信部６５１と、前記送信部６５０からの送信信号と前記受信部６５１への受信信号とを分離するデュプレクサ６５２と、前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナ６５３と、前記送信部６５０および前記受信部６５１に接続された前記マイクロフィルタ装置６００および前記マイクロ発振器６０１とを備える。
前記送信部６５０は、送信信号が流れる上流側から下流側へ、順次、ミキサ６０２、アンプ６０３およびＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；電力増幅回路）６０４を備え、このアンプ６０３とこのＰＡ６０４との間に、前記マイクロフィルタ装置６００が接続される。
前記受信部６５１は、受信信号が流れる上流側から下流側へ、順次、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；低雑音増幅回路）６０５、ミキサ６０６およびアンプ６０７を備え、このＬＮＡ６０５とこのミキサ６０６との間に、前記マイクロフィルタ装置６００が接続される。
また、前記マイクロ発振器６０１は、前記送信部６５０の前記ミキサ６０２と前記受信部６５１の前記ミキサ６０６との両方に接続される。なお、前記マイクロ発振器６０１には、例えば、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；発振回路）が接続される。
このように、高いＱ値を持つ前記マイクロフィルタ装置６００を無線通信機器の送受信部６５０，６５１の帯域通過フィルタとして使用することにより、ノイズとなる非線形成分を除去や、所望の周波数信号のみを通過させ他の周波数信号を全て除去するチャンネル選択などが可能となる。また、高いＱ値を持つ前記マイクロ発振器６０１を無線通信機器の送受信部６５０，６５１の局所（局部）発振器などに使用することにより、位相ノイズ低減などの効果が得られる。
したがって、本発明において、製造後に調整可能な超小型のマイクロフィルタ装置６００およびマイクロ発振器６０１を無線通信機器に搭載することが可能になり、外部環境の変動やマイクロ共振装置そのものの内部変動により、マイクロフィルタ装置６００およびマイクロ発振器６０１の周波数特性に変動が生じても、通信状態と対比しながらマイクロ可動部の制御によりマイクロフィルタの周波数特性を調整し、通信状態を最適に保つことができるようになる。
要するに、従来の技術では、加工精度や封入圧力精度のばらつきのため、中心周波数を設計値に高精度に合わせたマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器を製造することができず、歩留まりが取れないばかりか、無線機器に搭載しても製造後の調整範囲が狭いために、外部環境変化やマイクロフィルタ装置およびマイクロ発振器そのものの経時劣化に対応できない問題がある。
（第７の実施形態）
さらに第７の実施形態として、本発明の他の無線通信機器について説明する。
図４３に示すように、この無線通信機器は、前記デュプレクサ６５２と前記アンテナ６５３との間に接続されるチャンネル選択部６６０を備える。このチャンネル選択部６６０は、並列された複数のマイクロフィルタ装置６００を備え、所望の周波数信号のみを通過させる。なお、その他の構造は、第６の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
なお、図示しないが、この発明の無線通信機器としては、前記マイクロフィルタ装置６００と前記マイクロ発振器６０１との何れか一方を用いてもよい。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更および追加が可能であることは、言うまでもない。
図１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。 図２は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の模式断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の模式断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振子の周波数と振幅の関係図である。 図７は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の接触面の構成図である。 図８は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の接触面の平面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部の模式断面図である。 図１０は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部の模式断面図である。 図１１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図１２は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構（釣り合いの位置）を示す図１１のＡ１−Ａ２模式断面図である。 図１３は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構（押し付けの位置）を示す図１１のＡ１−Ａ２模式断面図である。 図１４は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構（釣り合いの位置）を示す図１４のＢ１−Ｂ２模式断面図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における電極への印加電圧と移動距離の関係図である。 図１７は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における電極への印加電圧と固定力（作用する力の大きさ）の関係図である。 図１８は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における固着防止機構の模式断面図である。 図１９は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他の固着防止機構の模式断面図である。 図２０は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。 図２１は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の平面図である。 図２２は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の平面図である。 図２３は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図２４は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ可動部構造を示す構成図である。 図２５は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部構造を示す構成図である。 図２６は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置を示す構成図である。 図２７は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。 図２８は、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置におけるマイクロ共振体の模式断面図である。 図２９は、共振子形状が円形の場合のマイクロ可動部接触面の平面図である。 図３０は、従来のマイクロ共振装置を示す構成図である。 図３１は、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における別のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図３２Ａ乃至図３２Ｂは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における別のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図３３は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ共振体の平面図である。 図３４は、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における他のマイクロ可動部駆動機構を示す構成図である。 図３５Ａ乃至図３５Ｆは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。 図３６Ａ乃至図３６Ｃは、本発明の第１の実施形態のマイクロ共振装置における他の製造方法を示す工程図である。 図３７Ａ乃至図３７Ｃは、本発明の第３の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。 図３８Ａ乃至図３８Ｆは、本発明の第２の実施形態のマイクロ共振装置における製造方法を示す工程図である。 図３９は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器を示す構成図である。 図４０は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器における制御値を説明するための制御電圧と周波数の関係図である。 図４１は、本発明の第４の実施形態のマイクロフィルタ装置または第５の実施形態のマイクロ発振器における制御動作を説明するためのタイミングチャートである。 図４２は、本発明の第６の実施形態の無線通信機器を示す簡略構成図である。 図４３は、本発明の第７の実施形態の無線通信機器を示す簡略構成図である。

Claims (47)

  1. 基板（１０，２１０，３１０）と、
    この基板（１０，２１０，３１０）に設けられたマイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）と、
    このマイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に機械的に作用する少なくとも一つのマイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と、
    このマイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を駆動して、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に対する前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の機械的な作用状態を変化させるマイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）と
    を備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  2. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の共振周波数を変えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  3. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の振動領域あるいは振幅の分布形状を変えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  4. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の支持端付近における振動の吸収を制御することを特徴とするマイクロ共振装置。
  5. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触させ、または、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）から離すことを特徴とするマイクロ共振装置。
  6. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に所定の大きさの力で接触させ、または、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触させている力の大きさを変えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  7. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）が前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触する位置あるいは接触する方向を変えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  8. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）が前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触する位置は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の支持端付近あるいは振動の節位置付近であることを特徴とするマイクロ共振装置。
  9. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）が前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触する位置は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の振動の振幅ピーク位置よりも振幅の小さい領域であることを特徴とするマイクロ共振装置
  10. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動が起こる側に形成される交線（４０，４３）が、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向（４１）に対して、ほぼ垂直に位置するように構成されることを特徴とするマイクロ共振装置。
  11. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）が、マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）とマイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）を備え、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動がおこる側に形成される交線（４０，４３）が、前記マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）と前記マイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）が形成する交線のうち前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動が起こる側か、あるいは最も離れたところに形成された交線（３２，４２）にほぼ平行に位置するように構成されることを特徴とするマイクロ共振装置。
  12. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）が、マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）とマイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）を備え、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動が起こる側に形成される交線（４０，４３）が、前記マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）と前記マイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動がおこる側に形成された交線位置（４２）から、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分（４４）の端位置（４５）までの距離を２倍に延長した位置（４６）より、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動がおこる側に位置するように構成されることを特徴とするマイクロ共振装置。
  13. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）が、マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）とマイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）を備え、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との接触によって形成される交線のうち、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動の起こる側とは反対側に形成される交線（４７）が、前記マイクロ共振子（１１，２４，２１１，２４１，２８０，３１１）と前記マイクロ共振子支持部（１２，３４，２１２，２４２，３１２）が形成する交線のうち最も前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動がおこる側に形成された交線位置（４２）より、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動が起こる側とは反対側に位置するように構成されることを特徴とするマイクロ共振装置。
  14. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、大きさ、あるいは形状、あるいは材質の異なる複数存在し、この異なるマイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に機械的に作用させることを特徴とするマイクロ共振装置。
  15. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    少なくとも前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触する前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）先端部（５１）の共振周波数は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の共振周波数よりも大きいことを特徴とするマイクロ共振装置。
  16. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）とは、それぞれ、相互に接触する接触部を有し、この接触部において、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）側あるいは前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）側の表面の少なくともいずれか一方に固着防止層（６１，４０９，４５７）が形成されていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  17. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との接触部における前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の実効寸法を示す方向の長さ（６５）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の厚みより長くなっていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  18. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる共振周波数に関わる寸法の実効値を示す線分方向（４１）に対してほぼ垂直であることを特徴とするマイクロ共振装置。
  19. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）の前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）への機械的作用により、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に接触し、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）とが相対的に押し付けられる力の方向は、前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）の主たる振動の振幅方向に対してほぼ平行か、あるいはほぼ垂直であることを特徴とするマイクロ共振装置。
  20. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、可撓性を有する板状の圧電部材（１２０）を備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  21. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、厚み変形型の圧電部材（１３１）を備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  22. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、すべり変形型の圧電部材（１４１）を備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  23. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）は、静電駆動型のアクチュエータを備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  24. 請求項２３に記載のマイクロ共振装置において、
    前記静電駆動型のアクチュエータは、
    前記基板（１０，２１０，３１０）に固定された第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と、
    前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）から一定の距離に形成され、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と連結し、外部から与えられる電圧により生じる前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）との電位差によって、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）に接近または離れるように移動して前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を動かす第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）と、
    前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に電気的に接続し、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）および前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に連結した構造（４１３）を支持する弾性体（７４，９４，２６４，２７４）と
    を備えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  25. 請求項２４に記載のマイクロ共振装置において、
    前記弾性体（７４，９４，２６４，２７４）は、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）が前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）から所定の距離のところまで前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）に接近すると、支点位置が変わって、前記弾性体（７４，９４，２６４，２７４）の弾性係数が大きくなることを特徴とするマイクロ共振装置。
  26. 請求項２４に記載のマイクロ共振装置において、
    前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）が前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）から所定の距離のところまで前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）に接近するときに、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）および前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に連結した構造（４１３）を支持する第２の弾性体を備えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  27. 請求項２５または２６に記載のマイクロ共振装置において、
    前記所定の距離は、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）および前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）との間の距離の３分の２よりも大きく設定されていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  28. 請求項２５または２６に記載のマイクロ共振装置において、
    前記所定の距離は、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）および前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に電位差が与えられていない釣り合い状態における、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）との間の距離から前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）との間の距離を引いた距離近傍に設定されていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  29. 請求項２４に記載のマイクロ共振装置において、
    前記弾性体（７４，９４，２６４，２７４）および前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）に連結した構造（４１３）は、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）が前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）に接近するときに、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）との位置がほぼ平行に保たれるような折れ曲がり部（７７，７８）を備えていることを特徴とするマイクロ共振装置。
  30. 請求項２４に記載のマイクロ共振装置において、
    前記静電駆動型のアクチュエータは、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）から一定の距離に、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）とは反対側に形成され、外部から与えられる電圧により生じる前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）との電位差によって、前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）および前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）に駆動力を与える第３の電極（１１２，２９０）を備えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  31. 請求項２４に記載のマイクロ共振装置において、
    前記静電駆動型のアクチュエータは、
    前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）と連動する構造部から前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）とが対向する方向と直交する方向に一定の距離に形成されると共に、外部から与えられる電圧により生じる前記構造部との電位差によって、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）に対し、前記第１の電極（７０，９０，１１０，１１５，２６０，２７０）と前記第２の電極（７３，９３，１１１，１１６，２６３，２７３）とが対向する方向とは直交する方向の駆動力を与える第４の電極（１１７）を備えることを特徴とするマイクロ共振装置。
  32. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）および前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この元素のうち１つの元素は、高融点金属元素であることを特徴とするマイクロ共振装置。
  33. 請求項３２に記載のマイクロ共振装置において、
    前記高融点金属元素は、タングステン、タンタル、モリブデンのいずれかであることを特徴とするマイクロ共振装置。
  34. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）および前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、高融点金属元素と、少なくとも窒素、酸素、炭素のいずれかの元素を含むことを特徴とするマイクロ共振装置。
  35. 請求項１に記載のマイクロ共振装置において、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）および前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）は、その組成に少なくとも２つの元素が含まれる材料からなり、この材料は、組成あるいは内部残留応力の異なる少なくとも２つの層で構成されることを特徴とするマイクロ共振装置。
  36. 請求項１に記載のマイクロ共振装置（５５０）と、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に容量結合した入力電極（５５１）と、
    前記マイクロ共振装置（５５０）により選択された周波数信号を取り出すための出力電極（５５２）と、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）を駆動する入力電極（５５３，５５４）と
    を有していることを特徴とするマイクロフィルタ装置。
  37. 請求項３６に記載のマイクロフィルタ装置において、
    前記マイクロ共振装置（５５０）の出力（５５２）と前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）を駆動する入力（５５３，５５４）とに接続されたマイクロ可動部制御回路（５５５）を備え、
    このマイクロ可動部制御回路（５５５）は、選択すべき所望の周波数と前記マイクロ共振装置（５５０）により選択出力される信号の周波数にズレが存在するとき、前記マイクロ共振装置（５５０）から所望の周波数信号が出力されるように、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を調整することを特徴とするマイクロフィルタ装置。
  38. 請求項３７に記載のマイクロフィルタ装置において、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）に接続された記憶素子（５５７）を備え、
    この記憶素子（５５７）は、前記選択すべき所望の周波数との差を補正するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値を記憶し、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）は、起動動作時に、前記記憶素子（５５７）に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値をもとに、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を制御して、出力される周波数信号を調整することを特徴とするマイクロフィルタ装置。
  39. 請求項３８に記載のマイクロフィルタ装置において、
    前記記憶素子（５５７）に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいることを特徴とするマイクロフィルタ装置。
  40. 請求項３９に記載のマイクロフィルタ装置において、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）は、前記選択出力される信号の周波数に存在するズレを所望の周波数に調整する際、前記記憶素子（５５７）にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整することを特徴とするマイクロフィルタ装置。
  41. 請求項１に記載のマイクロ共振装置（５５０）と、
    前記マイクロ共振体（１３，８０，１００，２１３，２４３，２９３，３１３，４０２，４２３，４３３，４４８）に容量結合した入力電極（５５１）と、
    前記マイクロ共振装置（５５０）により出力された周波数信号を取り出すための出力電極（５５２）と、
    前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）を駆動する入力電極（５５３，５５４）と
    を有していることを特徴とするマイクロ発振器。
  42. 請求項４１に記載のマイクロ発振器において、
    前記マイクロ共振装置（５５０）の出力（５５２）と前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）を駆動する入力（５５３，５５４）とに接続されたマイクロ可動部制御回路（５５５）を備え、
    このマイクロ可動部制御回路（５５５）は、前記マイクロ共振装置（５５０）により出力された周波数の変動を補正あるいは最適化するように、出力を検知しながら前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を調整することを特徴とするマイクロ発振器。
  43. 請求項４２に記載のマイクロ発振器において、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）に接続された記憶素子（５５７）を備え、
    この記憶素子（５５７）は、出力されるべき所望の周波数と実際の周波数との差を補正あるいは最適化するよう調整した前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値を記憶し、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）は、起動動作時に、前記記憶素子（５５７）に記憶された前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値をもとに、前記マイクロ可動部（１６，３０，５０，６０，７１，９１，１２８，２１６，２４６，２７１，２９１，２９２，３１６，４１２，４４９）を制御することを特徴とするマイクロ発振器。
  44. 請求項４３に記載のマイクロ発振器において、
    前記記憶素子（５５７）に記憶される前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御値は、前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の電極に印加する電圧、あるいは電極間に印加される電圧差のいずれかを与える設定値を含んでいることを特徴とするマイクロ発振器。
  45. 請求項４４に記載のマイクロ発振器において、
    前記マイクロ可動部制御回路（５５５）は、前記出力された周波数における変動を補正あるいは最適化する際、前記記憶素子（５５７）にあらかじめ記憶された前記マイクロ可動部駆動機構（１７，２１７，３１７）の制御電圧の最適制御ステップを用いて段階的に調整することを特徴とするマイクロ発振器。
  46. 送信部（６５０）と、
    受信部（６５１）と、
    前記送信部（６５０）からの送信信号と前記受信部（６５１）への受信信号とを分離するデュプレクサ（６５２）と、
    前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナ（６５３）と、
    少なくとも前記送信部（６５０）および前記受信部（６５１）に接続された請求項３６に記載のマイクロフィルタ装置（６００）と
    を備えることを特徴とする無線通信機器。
  47. 送信部（６５０）と、
    受信部（６５１）と、
    前記送信部（６５０）からの送信信号と前記受信部（６５１）への受信信号とを分離するデュプレクサ（６５２）と、
    前記送信信号を電波として送信すると共に前記受信信号を電波として受信するアンテナ（６５３）と、
    少なくとも前記送信部（６５０）および前記受信部（６５１）に接続された請求項４１に記載のマイクロ発振器（６０１）と
    を備えることを特徴とする無線通信機器。
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