(57)【要約】【課題】振動漏れを抑制し、振動効率の低下を抑制することができるＭＥＭＳ素子を得ることを目的とする。【解決手段】基板と、前記基板の主面上に形成され、第１固定電極を備える第１導電層と、前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有し、前記主面に沿って延在する上部電極と、前記主面に接続されている第２固定電極と前記上部電極の一方の端部とを接続し前記上部電極を支持する支持電極と、を備える第２導電層と、を備える共振子と、を備え、前記上部電極は、前記上部電極の前記一方の端部を振動元部とし、他方の端部を振動先端部として、前記振動先端部から前記振動元部の方向に形成されたスリット状の切り欠き部によって分割される複数の駆動電極を備えているＭＥＭＳ素子。【選択図】図１
2014170998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面上に形成され、第１固定電極を備える第１導電層と、
前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有し、前記主面に沿って延在する上部電極と、前記主面に接続されている第２固定電極と前記上部電極の一方の端部とを接続し前記上部電極を支持する支持電極と、を備える第２導電層と、を備える共振子と、を備え、
前記上部電極は、前記上部電極の前記一方の端部を振動元部とし、他方の端部を振動先端部として、前記振動先端部から前記振動元部の方向に形成されたスリット状の切り欠き部によって分割される複数の駆動電極を備えている、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
前記第１固定電極は、前記主面の法線方向矢視において、前記第２導電層の前記複数の駆動電極に個々に重なり合う複数の電極部を備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記支持電極の領域内に在ることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記上部電極の領域内に在ることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記切り欠き部は、２以上の偶数箇所形成され、前記切り欠き部を挟んで隣り合う前記駆動電極の振動方向が逆方向である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
前記切り欠き部を２か所有し、前記切り欠き部の間に配置される第１駆動電極と、前記第１駆動電極に前記切り欠き部を挟んで隣り合う２個の第２駆動電極と、を備え、
前記第１駆動電極の幅をＷ１、前記第２駆動電極の幅をＷ２とした場合、
０．１≦Ｗ１／Ｗ２≦２．０
である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
請求項６に記載のＭＥＭＳ素子において、
１．４≦Ｗ１／Ｗ２≦１．８
である、
ことを特徴とする。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を駆動する回路を含む制御回路と、を備える、
ことを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項８に記載の電子デバイスを備える、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項８に記載の電子デバイス、または請求項９に記載の電子機器を備える、
ことを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子、電子デバイス、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、精密加工技術の一つとして半導体製造方法を用いたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子の需要が拡大してきている。例えば特許文献１に示すように、基板上に形成された第１電極と、第１電極に対向配置される梁部を備える第２電極を備え、梁部を第１電極と第２電極との間に発生する静電力によって振動させるＭＥＭＳ振動子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８５０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示すＭＥＭＳ振動子では、梁部の振動が梁部を支持する支持部介して基板に漏れてしまう、いわゆる振動漏れを生じ、所望の振動効率が得られないという課題があった。
【０００５】
そこで、振動漏れを抑制し、振動効率の低下を抑制することができるＭＥＭＳ素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例のＭＥＭＳ素子は、基板と、前記基板の主面上に形成され、第１固定電極を備える第１導電層と、前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有し、前記主面に沿って延在する上部電極と、前記主面に接続されている第２固定電極と前記上部電極の一方の端部とを接続し前記上部電極を支持する支持電極と、を備える第２導電層と、を備える共振子と、を備え、前記上部電極は、前記上部電極の前記一方の端部を振動元部とし、他方の端部を振動先端部として、前記振動先端部から前記振動元部の方向に形成されたスリット状の切り欠き部によって分割される複数の駆動電極を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本適用例のＭＥＭＳ素子によれば、上部電極に形成されたスリット上の切り欠き部によって分割された複数の駆動電極を励振させることで、支持電極、第２固定電極を介して基板への振動漏れを抑制することができる。従って、高いＱ値を有するＭＥＭＳと共に、高い振動効率を有する振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【０００９】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記第１固定電極は、前記主面の法線方向矢視において、前記第２導電層の複数の前記駆動電極に個々に重なり合う複数の電極部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
上述の適用例によれば、複数の駆動電極を個々に制御することが可能となり、振動漏れが抑制された高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子が、更に高い振動効率を有することになる。これにより、高いQ値を有すると共に、高い振動効率を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１１】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記支持電極の領域内に在ることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、切り欠き部の振動元部の端部が前記第２固定電極から離れており、振動の影響が基板に伝わり難くなるために振動漏れが抑圧され、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１３】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記上部電極の領域内に在ることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、切り欠き部の振動元部の端部が第２固定電極から離れており、振動の影響が基板に伝わり難くなるために振動漏れが抑圧され、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１５】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記切り欠き部は、２以上の偶数箇所形成され、前記切り欠き部を挟んで隣り合う前記駆動電極の振動方向が逆方向であることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、隣り合う駆動電極の振動方向が逆方向であることにより、振動元部での振動が相殺され、振動漏れを抑制することができる。従って、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１７】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記切り欠き部を２か所有し、前記切り欠き部の間に配置される第１駆動電極と、前記第１駆動電極に前記切り欠き部を挟んで隣り合う２個の第２駆動電極と、を備え、前記第１駆動電極の幅をＷ１、前記第２駆動電極の幅をＷ２とした場合、
０．１≦Ｗ１／Ｗ２≦２．０
であることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、第１駆動電極と２個の第２駆動電極の振動のバランスがとれて、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００１９】
〔適用例７〕上述の適用例において、
１．４≦Ｗ１／Ｗ２≦１．８
であることを特徴とする。
【００２０】
上述の適用例によれば、第１駆動電極と２個の第２駆動電極の振動のバランスがとれて、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子を備えるＭＥＭＳ素子を得ることができる。
【００２１】
〔適用例８〕本適用例の電子デバイスは、上述のＭＥＭＳ素子と、前記ＭＥＭＳ素子を駆動する回路を含む制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
本適用例の電子デバイスによれば、振動漏れが抑制され、所望の共振周波数を安定して取り出すことができる高いＱ値を有するＭＥＭＳ素子を備えることにより、所望の共振周波数を安定して取り出すことができる。
【００２３】
〔適用例９〕本適用例の電子機器は、上述のＭＥＭＳ素子、または上述の電子デバイスを備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例の電子機器によれば、振動漏れが抑制され、所望の共振周波数を安定して取り出すことができる高いＱ値を有するＭＥＭＳ素子を備える所望の共振周波数を安定して取り出すことができる電子デバイスを備え、安定した電子機器の動作を得ることができる。
【００２５】
〔適用例１０〕本適用例の移動体は、上述のＭＥＭＳ素子、または上述の電子デバイス、または上述の電子機器を備えることを特徴とする。
【００２６】
本適用例の移動体によれば、振動漏れが抑制され、所望の共振周波数を安定して取り出すことができる高いＱ値を有するＭＥＭＳ素子を備える所望の共振周波数を安定して取り出すことができる電子デバイス、電子機器を備え、安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部および（ｂ）に示すＣ−Ｃ´部の断面図。
【図２】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子に備えるＭＥＭＳ振動子の動作を説明する線画。
【図３】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子に備えるＭＥＭＳ振動子の形成条件を説明する、（ａ）は平面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´部の断面図、（ｄ）はＱ値の分布を示すグラフ。
【図４】第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子に備えるＭＥＭＳ振動子の形成条件を説明する、（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ値の分布を示すグラフ、（ｃ）はＭＥＭＳ振動子のその他の形態を示す平面図。
【図５】ＭＥＭＳ振動子のその他の形態を示す平面図。
【図６】第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図。
【図７】第３実施形態に係る電子機器としてのスマートフォンを示す外観図。
【図８】第３実施形態に係る電子機器としてのデジタルスチルカメラを示す外観図。
【図９】第４実施形態に係る移動体としての自動車を示す外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を示し、（ａ）は後述する被覆層および蓋部を除いた状態での平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ´部の断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ´部断面であり、（ｂ）におけるＣ−Ｃ´部断面の断面図でもある。図１（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００は、ウエハー基板１１と、ウエハー基板１１の主面１１ａに形成された第１酸化膜１２と、第１酸化膜１２上に形成された窒化膜１３と、により構成される基板１０を備えている。ウエハー基板１１は、シリコン基板であり、半導体製造装置および半導体製造方法を用いて、ＭＥＭＳ素子１００は製造される。
【００３０】
基板１０の主面１０ａ、すなわち窒化膜１３の表面１３ａ、には第１導電層２１と第２導電層２２とが形成されている。第１導電層２１は、図１（ａ）に示すように主面１０ａの表面に第１固定電極として、３個の電極部としての下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃと図示しない外部配線とを接続する下部電極配線部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆとを備えている。
【００３１】
第２導電層２２は、下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対向配置される上部電極２２ａと、主面１０ａ上に配置される第２固定電極としての上部電極配線部２２ｂと、上部電極２２ａを下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに離間、対向させ、上部電極配線部２２ｂと接続する支持電極２２ｃと、を備えている。なお、上部電極配線部２２ｂは、図示しない外部配線に接続される。上部電極２２ａには切り欠き部２２ｄ，２２ｅが形成され、切り欠き部２２ｄ，２２ｅによって，３個の駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが形成されている。この第１導電層２１および第２導電層２２は、導電性のポリシリコンをフォトリソグラフィーによりパターニングすることで形成される。なお、第１導電層２１および第２導電層２２は、本実施形態ではポリシリコンを用いる例を示すが、これに限定されるものではない。
【００３２】
第１導電層２１に備える下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、第２導電層２２に備える上部電極２２ａの駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、図１（ａ），（ｃ）に示すように互いに対向配置され、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが可動可能な空間としての間隙部Ｇを備えるＭＥＭＳ振動子２０が構成されている。図示しない外部駆動装置からＭＥＭＳ振動子２０に交流の電荷が付加され、静電力によって駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが振動する。
【００３３】
ＭＥＭＳ振動子２０は、基板１０の主面１０ａ上に形成された空間部Ｓに収容されるように形成されている。空間部Ｓは、次のように形成される。第１導電層２１および第２導電層２２が形成された後、第２酸化膜４０を形成する。第２酸化膜４０には、第２導電層２２の形成と同時にポリシリコンによる、後述する空間壁部３０の最下層３３と接続されるように最下層３３が露出される穴が形成され、第１配線層３１がフォトリソグラフィーによるパターニングにより形成される。
【００３４】
更に、第３酸化膜５０が第２酸化膜４０上に形成される。第３酸化膜５０には、第１配線層３１が露出する穴が形成され、第２配線層３２がフォトリソグラフィーによるパターニングにより形成される。第２配線層３２は、後述する空間壁部３０の最上層を構成する壁部３２ａと、ＭＥＭＳ振動子２０を収納する空間Ｓを構成する蓋部３２ｂと、を備えている。更に、第２配線層３２の蓋部３２ｂは、空間Ｓを形成するために製造過程で形成された空間Ｓの領域にある第２酸化膜４０および第３酸化膜５０をリリースエッチングするための開口３２ｃを備えている。
【００３５】
次に、第２配線層３２の開口３２ｃを露出させるように保護膜６０が形成され、開口３２ｃより第２酸化膜４０および第３酸化膜５０をエッチングするエッチング液が導入され、リリースエッチングより空間Ｓが形成される。空間Ｓは、最下層３３と、第１配線層３１と、第２配線層３２と、によって形成される空間壁部３０に囲まれた領域である。
【００３６】
ＭＥＭＳ振動子２０に設けられている間隙部Ｇは、上述した空間Ｓの形成時におけるリリースエッチングにより形成される。すなわち、第１導電層２１が形成された後、下部電極２１ａ上に図示しない第４酸化膜が形成され、第４酸化膜上に上部電極２２ａが形成される。そして、第４酸化膜がリリースエッチングによって、第２酸化膜４０および第３酸化膜５０とともに除去され、間隙部Ｇが形成される。なお、上述したリリースエッチングによって除去される空間Ｓに相当する領域の第２酸化膜４０および第３酸化膜５０、そして第４酸化膜は、犠牲層と呼ばれている。
【００３７】
リリースエッチングが終了し、空間Ｓが形成されると被覆層７０が形成され、保護膜６０に覆われていない第２配線層３２の蓋部３２ｂを覆い、開口３２ｃが封止される。これにより空間Ｓは密閉される。駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが振動することによって発生する空気抵抗が増大しない為に空間Ｓは高真空であることが好ましいが、低真空や大気圧であってもよい。
【００３８】
図２は、ＭＥＭＳ振動子２０の駆動状態における上部電極２２ａに備える駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈの挙動を説明する概念図である。図２（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子２０の駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈでは、中央の駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｆ、２２ｈの先端部がＨ（−）の方向に駆動されて駆動電極２２ｆ´、２２ｈ´となるように変形した場合、中央の駆動電極２２ｇの先端部はＨ（＋）の方向に変形して駆動電極２２ｇ´となり、これらの変形に起因する復元力によって、図２（ｂ）に示すように、中央の駆動電極２２ｇの先端部がＨ（−）の方向に変形すると共に駆動されて駆動電極２２ｇ´´となり、中央の駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｆ，２２ｈの先端部が中央の駆動電極２２ｇとは逆の方向、すなわちＨ（＋）の方向に変形して駆動電極２２ｆ´´，２２ｈ´´となる。このような変形を交互に繰り返す振動モードにおいてＭＥＭＳ振動子２０を駆動することにより、互いに逆の方向に変形する駆動電極の振動元部側の振動が相殺されて、振動漏れを抑圧することができる。
【００３９】
また、図２（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子２０の駆動電極２２ｆ、２２ｈの先端部がＨ（−）方向に駆動されて駆動電極２２ｆ´、２２ｈ´となるように変形した場合、中央の駆動電極２２ｇの先端部はＨ（＋）の方向に変形して駆動電極ｇ´となり、これらの変形によって発生した復元力によって、図２（ｂ）に示すように、駆動電極２２ｆ，２２ｈの先端部がＨ（＋）の方向に変形して駆動電極２２ｆ´´，２２ｈ´´となり、中央の駆動電極２２ｇの先端部がＨ（−）の方向に変形して駆動電極２２ｇ´´となるように、駆動電極２２ｆと２２ｈのみを駆動してもよい。
【００４０】
更に、図２（ｂ）に示すＭＥＭＳ振動子２０の中央の駆動電極２２ｇの先端部がＨ（−）の方向に駆動されて駆動電極２２ｇ´´となるように変形した場合、中央の駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｆ，２２ｈの先端部が、中央の駆動電極２２ｇとは逆の方向、すなわちＨ（＋）の方向に変形して駆動電極２２ｆ´´，２２ｈ´´となり、これらの変形によって発生した復元力によって、図２（ａ）に示すように、駆動電極２２ｆ、２２ｈの先端部がＨ（−）方向に変形して駆動電極２２ｆ´、２２ｈ´となり、中央の駆動電極２２ｇの先端部はＨ（＋）の方向に変形して駆動電極ｇ´となるように、駆動電極２２ｇのみを駆動してもよい。
【００４１】
このように、本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００のＭＥＭＳ振動子２０では、駆動部としての３つの駆動電極のうちの中央の駆動電極２２ｇに対して、隣り合う駆動電極２２ｆ，２２ｈが異なる方向に振動する、いわゆる逆相の駆動がされる。このように駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈを互いに逆相で駆動させることにより、支持電極２２ｃに接続される上部電極２２ａの駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈの振動元部では、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈの振動が相殺され、支持電極２２ｃへの振動漏れが抑制される。その結果、基板１０の主面１０ａに形成された上部電極配線部２２ｂへの振動漏れが抑制され、基板１０への振動漏れが抑制されることとなる。
【００４２】
図３（ａ）はＭＥＭＳ振動子２０の平面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ´部の断面におけるＭＥＭＳ振動子２０の模式図的に描いた拡大断面図、（ｄ）は振動漏れのみを考慮したＱ値（ＱL）と切り欠き部形態との関係を示すグラフ、である。
【００４３】
図３（ａ）に示す上部電極２２ａに備える駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈに分割する切り欠き部２２ｄ，２２ｅは、図３（ｂ），（ｃ）に示す第２導電層２２の下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対向する面側において、上部電極２２ａと支持電極２２ｃとの交点Ｐを基準として、次のように配置される。
【００４４】
先ず図３（ｂ）に示すように、切り欠き部２２ｄ，２２ｅが、交点Ｐより上部電極２２ａ側、すなわち切り欠き部２２ｄ，２２ｅが上部電極２２ａの領域内に形成され、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが形成される場合、すなわち交点Ｐより切り欠き部２２ｄ，２２ｅまでの距離Ｌ２が、
Ｌ２≧０
の場合、すなわちＬ２が（＋）である場合には、図３（ｄ）に示すように、Ｌ２が（＋）を示す●印の値のように、振動漏れが抑制された高いＱ値（ＱL）を示し、安定した発信周波数を有するＭＥＭＳ振動子２０を得ることができる。
【００４５】
また、図３（ｃ）に示すように、切り欠き部２２ｄ，２２ｅが、交点Ｐより支持電極２２ｃ側、すなわち切り欠き部２２ｄ，２２ｅが支持電極２２ｃの領域内に形成され、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈが形成される場合、すなわち交点Ｐより切り欠き部２２ｄ，２２ｅまでの距離Ｌ２が、
Ｌ２＜０
の場合、すなわちＬ２が（−）である場合においても、図３（ｄ）に示すように、Ｌ２が（−）を示す◇印の値のように、従来技術におけるＭＥＭＳ振動子のＱ値より振動漏れが抑制された高いＱ値（ＱL）を示し、安定した発信周波数を有するＭＥＭＳ振動子２０を得ることができる。
【００４６】
図４（ａ）はＭＥＭＳ振動子２０部の平面図、（ｂ）は振動漏れのみを考慮したＱ値（ＱL）と駆動電極の幅との関係を示すグラフ、である。図４（ａ）に示すように、中央の第１駆動電極としての駆動電極２２ｇの電極幅をＷ１、中央の駆動電極２２ｇに隣り合う第２駆動電極としての駆動電極２２ｆ，２２ｈの幅をＷ２とし、中央の駆動電極２２ｇに対して、中央の駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｆ，２２ｈを逆相で駆動させるＭＥＭＳ振動子２０において、
η＝Ｗ１／Ｗ２
とすると、図４（ｂ）に示すＱ値（ＱL）グラフでも分かる通り、
０．１≦η≦２．０
の条件にて駆動電極２２ｇの幅Ｗ１、および駆動電極２２ｆ，２２ｈの幅Ｗ２を設定することにより、従来技術におけるＭＥＭＳ振動子のＱ値より高く、振動漏れが抑制されたＱ値（ＱL）を示し、安定した発信周波数を有するＭＥＭＳ振動子２０を得ることができる。
【００４７】
更に、
１．４≦η≦１．８
の条件により、なお高いＱ値（ＱL）を有するＭＥＭＳ振動子を得ることができる。なお、切り欠き部２２ｄ，２２ｅの幅Ｗｓは、振動漏れを強く抑制するために、製作可能な最小幅で形成されることが好ましい。
【００４８】
なお、図１（ａ）および図４（ａ）に示したＭＥＭＳ振動子２０における下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈと、の平面視における重なりの形態は図４（ｃ）に示す形態であっても良い。図４（ｃ）に示すように、中央の駆動電極２２ｇに対応する下部電極２１ｂは、幅方向で部分的に駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｆと対向する領域を有している。同様に、下部電極２１ｂは、幅方向で部分的に駆動電極２２ｇに隣り合う駆動電極２２ｈと対向する領域を有している。このように下部電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成された場合であっても、振動漏れが抑制された高いＱ値（ＱL）を示し、安定した発信周波数を有するＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００４９】
上述した本実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００は、３つの駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈを備えるＭＥＭＳ振動子２０を例示したがこれに限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように、上部電極２３ａに４つの切り欠き部２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが形成され、５つの駆動電極２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋを備えるＭＥＭＳ振動子２０Ａであっても良い。
【００５０】
本形態のＭＥＭＳ振動子２０Ａでは、隣り合う駆動電極は逆相で駆動される。中央の駆動電極２３ｈに対して、隣り合う駆動電極２３ｇ，２３ｊは逆相で駆動され、駆動電極２３ｇの一方に隣り合う駆動電極２３ｆは駆動電極２３ｇと逆相で駆動される、すなわち駆動電極２３ｈと駆動電極２３ｆとは同相で駆動される。同様に、駆動電極２３ｊの一方に隣り合う駆動電極２３ｋは駆動電極２３ｊと逆相で駆動される、すなわち駆動電極２３ｈと駆動電極２３ｋとは同相で駆動される。
【００５１】
このように駆動電極２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋが駆動されることにより、互いの振動方向が駆動電極２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋの振動元において相殺され、振動漏れが抑制された高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子２０Ａを得ることができる。なお、各駆動電極２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋの電極幅はＭＥＭＳ上述した図４に基づく条件を、隣り合う駆動電極で満足させるように設定すればよいが、各駆動電極２３ｆ，２３ｇ，２３ｈ，２３ｊ，２３ｋの幅を同じくすることが好ましい。
【００５２】
図５（ｂ）に示すＭＥＭＳ振動子２０Ｂは、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２０において第１導電層２１の形態が異なる。すなわち第１導電層２４は、第２導電層２２の上部電極２２ａに備える駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈのうち、中央の駆動電極２２ｇに対応する下部電極２４ａを備えている。このように構成されたＭＥＭＳ振動子２０Ｂは、中央の駆動電極２２ｇが駆動され、隣り合う駆動電極２２ｆ，２２ｈは駆動されなが、中央の駆動電極２２ｇとは逆方向に変形するモードを利用するので、駆動された駆動電極２２ｇの振動は駆動しない駆動電極２２ｆ，２２ｈによって駆動電極２２ｇの振動元において振動の一部は相殺され、基板１０への振動漏れを抑制することができる。このように、複数の駆動電極の全てを駆動させなくても、駆動された電極の振動元部において振動漏れを抑制することができる。
【００５３】
また、その他の形態の一つとして図５（ｃ）に示す形態であっても良い。図５（ｃ）に示すＭＥＭＳ振動子２０Ｃは、第１導電層２５に備える下部電極２５ａが、上部電極２２ａの駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈと対向して配置されている。このように構成されたＭＥＭＳ振動子２０Ｃは、駆動電極２２ｆ，２２ｇ，２２ｈには同じ電位の電荷が付加され、同じタイミングで同じ方向への静電力が作用する。駆動電極２２ｆと２２ｈを合わせた図視する平面の面積は、駆動電極２２ｇよりも広いから、駆動電極２２ｆと２２ｈが紙面奥方向に変形するように駆動されて、駆動電極２２ｇが紙面手前方向に変形し、これらの変形に起因する復元力によって、駆動電極２２ｆと２２ｈが紙面手前方向に変形し、駆動電極２２ｇが紙面奥方向に変形する。但しこの場合には、駆動電極２２ｆと２２ｈが紙面奥方向に変形するように駆動されている際に、駆動電極２２ｇが紙面奥方向に静電力が作用しているから振動効率は劣化するが、第１導電層２５が作成し易くなる。
【００５４】
（第２実施形態）
図６に第２実施形態に係る電子デバイスとして、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００と、半導体装置と、を１チップに構成した形態を示す。図６に示す電子デバイスとしての発振器１０００は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００と、発信回路あるいは制御回路を含む電子回路が構成された半導体装置２００（以下、ＩＣ２００という）と、が一体的に形成されている。
【００５５】
ＭＥＭＳ素子１００は、半導体製造装置を用い、半導体製造方法によって製造することができる微細装置であることから、ＩＣ２００をＭＥＭＳ素子１００と同一のウエハー基板１１に容易に形成することができる。ＩＣ２００には、ＭＥＭＳ素子１００を駆動する発信回路、およびＭＥＭＳ素子１００の周波数変動に対する駆動あるは外部への出力信号の制御を行う制御回路、などを備えている。このように、ＩＣ２００を、ＭＥＭＳ素子１００と１チップに形成することにより、小型の発振器１０００を得ることができる。また、ＩＣ２００に、ＭＥＭＳ振動子２０の振動から加速度を演算する演算回路を含ませることにより、小型のジャイロセンサー２０００を容易に得ることができる。
【００５６】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る電子機器として、第２実施形態に係る発振器１０００もしくはジャイロセンサー２０００を備えるスマートフォンおよびデジタルスチルカメラについて説明する。
【００５７】
図７はスマートフォン３０００を示す外観図である。スマートフォン３０００には基準クロックの発信源としての図示しない発振器１０００と、スマートフォン３０００の姿勢を検出するジャイロセンサー２０００と、が組み込まれている。ジャイロセンサー２０００が組み込まれることにより、いわゆるモーションセンシングが実施され、スマートフォン３０００の姿勢を検出することができる。ジャイロセンサー２０００の検出信号は、例えばマイクロコンピューターチップ３１００（以下、ＭＰＵ３１００という）に供給され、ＭＰＵ３１００はモーションセンシングに応じてさまざまな処理を実行することができる。その他、モーションセンシングは、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングシステム、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器でジャイロセンサー２０００を組み込むことにより、利用することができる。
【００５８】
図８はデジタルスチルカメラ４０００（以下、カメラ４０００という）を示す外観図である。カメラ４０００には基準クロックの発信源としての図示しない発振器１０００と、カメラ４０００の姿勢を検出するジャイロセンサー２０００と、が組み込まれている。組み込まれたジャイロセンサー２０００の検出信号は手ぶれ補正装置４１００に供給される。手ぶれ補正装置４１００はジャイロセンサー２０００の検出信号に応じて、例えばレンズセット４２００内の特定のレンズを移動させ、手ぶれによる画像不良を抑制することができる。また、デジタルビデオカメラへジャイロセンサー２０００および手ぶれ補正装置４１００を組み込むことによりカメラ４０００と同様に手ぶれの補正をすることができる。
【００５９】
（第４実施形態）
第２実施形態に係る発振器１０００、もしくはジャイロセンサー２０００を備える第４実施形態としての移動体の具体例として、自動車について説明する。図９は、第４実施形態に係る自動車５０００の外観図である。図９に示すように、自動車５０００にはジャイロセンサー２０００が組み込まれている。ジャイロセンサー２０００は車体５１００の姿勢を検出する。ジャイロセンサー２０００の検出信号は車体姿勢制御装置５２００に供給される。車体姿勢制御装置５２００は供給された信号に基づき車体５１００の姿勢状態を演算し、例えば車体５１００の姿勢の応じた緩衝装置（いわゆるサスペンション）の硬軟を制御したり、個々の車輪５３００の制動力を制御したりすることができる。このようなジャイロセンサー２０００を用いた姿勢制御は、二足歩行ロボット、航空機、あるいはラジコンヘリコプターなどの玩具に利用することができる。
【００６０】
また図９の自動車５０００は、搭載されている図示しない各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子１００を用いている。また、第２実施形態に係る発振器１０００を備える移動体としては、上記自動車５０００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人口衛星などを含む移動体のタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態で説明した効果が反映された移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０…基板、２０…ＭＥＭＳ振動子、３０…空間壁部、４０…第２酸化膜、５０…第３酸化膜、６０…保護膜、７０…被覆層、１００…ＭＥＭＳ素子。
【図１】
2014170998.tif 000003
【図２】
2014170998.tif 000004
【図３】
2014170998.tif 000005
【図４】
2014170998.tif 000006
【図５】
2014170998.tif 000007
【図６】
2014170998.tif 000008
【図７】
2014170998.tif 000009
【図８】
2014170998.tif 000010
【図９】
2014170998.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月31日(2014.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
振動子と、を備え、
前記振動子は、
前記基板の主面上に設けられている第１固定電極と、
前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有している上部電極と、
前記上部電極の一方の端部を接続している支持電極と、を有し、
前記上部電極は、前記上部電極の他方の端部から前記支持電極の方向に延びているスリット状の切り欠き部によって分割された複数の駆動電極を有する、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
基板と、
振動子と、を備え、
前記振動子は、
前記基板の主面上に設けられ、第１固定電極を有する第１導電層と、
前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有し、前記主面に沿って延在する上部電極と、前記主面に接続されている第２固定電極と前記上部電極の一方の端部とを接続し前記上部電極を支持する支持電極と、を有する第２導電層と、を有し、
前記上部電極は、前記上部電極の前記一方の端部を振動元部とし、他方の端部を振動先端部として、前記振動先端部から前記振動元部の方向に延びているスリット状の切り欠き部によって分割された複数の駆動電極を備えている、
ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記第１固定電極は、前記主面の法線方向矢視において、前記複数の駆動電極に個々に重なり合う複数の電極部を備えている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記支持電極の領域内に在ることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記切り欠き部の前記振動元部方向の端部が前記上部電極の領域内に在ることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
前記切り欠き部は、２以上の偶数箇所形成され、前記切り欠き部を挟んで隣り合う前記駆動電極の振動方向が逆方向である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
前記切り欠き部を２か所有し、前記駆動電極は、前記切り欠き部の間に配置される第１駆動電極と、前記第１駆動電極に前記切り欠き部を挟んで隣り合う２個の第２駆動電極と、を備え、
前記第１駆動電極の幅をＷ１、前記第２駆動電極の幅をＷ２とした場合、
０．１≦Ｗ１／Ｗ２≦２．０
である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。
【請求項８】
請求項７に記載のＭＥＭＳ素子において、
１．４≦Ｗ１／Ｗ２≦１．８
である、
ことを特徴とする。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子と、
前記ＭＥＭＳ素子を駆動する回路を含む制御回路と、を備える、
ことを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項９に記載の電子デバイスを備える、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子、または請求項９に記載の電子デバイス、または請求項１０に記載の電子機器を備える、
ことを特徴とする移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
〔適用例１〕本適用例のＭＥＭＳ素子は、基板と、振動子と、を備え、前記振動子は、前記基板の主面上に設けられている第１固定電極と、前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有している上部電極と、前記上部電極の一方の端部を接続している支持電極と、を有し、前記上部電極は、前記上部電極の他方の端部から前記支持電極の方向に延びているスリット状の切り欠き部によって分割された複数の駆動電極を有する、ことを特徴とする。また、本適用例のＭＥＭＳ素子は、基板と、振動子と、を備え、前記振動子は、前記基板の主面上に設けられ、第１固定電極を有する第１導電層と、前記第１固定電極と離間し、前記主面の法線方向矢視で前記第１固定電極に重なり合う領域を有し、前記主面に沿って延在する上部電極と、前記主面に接続されている第２固定電極と前記上部電極の一方の端部とを接続し前記上部電極を支持する支持電極と、を有する第２導電層と、を有し、前記上部電極は、前記上部電極の前記一方の端部を振動元部とし、他方の端部を振動先端部として、前記振動先端部から前記振動元部の方向に延びているスリット状の切り欠き部によって分割された複数の駆動電極を備えていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本適用例の電子機器によれば、振動漏れが抑制され、所望の共振周波数を安定して取り
出すことができる高いＱ値を有するＭＥＭＳ素子または電子デバイスを備え、安定した電子機器の動作を得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本適用例の移動体によれば、振動漏れが抑制され、所望の共振周波数を安定して取り出
すことができる高いＱ値を有するＭＥＭＳ素子または電子デバイス、電子機器を備え、安定した動作を得ることができる。