(57)【要約】【課題】  本発明は、振動子群の基板内からの弾性波に起因する不要出力を抑制し、またウエハーの利用効率を向上できるようにした微小振動子、この微小振動子を備えた半導体装置、及びこの微小振動子を信号フィルターとして備えた通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の微小振動子は、基板上に複数の振動子素子を格子状に規則的に配列してなる振動子群が配置され、各振動子素子が、アンカーにより前記基板に支持され、静電気力で前記基板と対向する方向に駆動される梁を有し、前記各振動子素子の隣接する４つの梁はアンカーを共用していることを特徴とする。【選択図】        図１
2006174174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の振動子素子を格子状に規則的に配列してなる振動子群が配置され、
各振動子素子が、アンカーにより前記基板に支持され、静電気力で前記基板と対向する方向に駆動される梁を有し、
前記各振動子素子の隣接する４つの梁は、アンカーを共用しているか、アンカーに繋がるDC給電線路で結ばれる
ことを特徴とする微小振動子。
【請求項２】
前記各振動子素子が下部電極と前記梁を有してなり、
前記下部電極が前記格子状の対角線方向に延びる配線に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
【請求項３】
前記振動子素子が、２次高調波振動モードで励振される
ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
【請求項４】
前記振動子素子が下部電極となる入力電極及び出力電極と前記梁を有してなり、
前記隣接する４つの振動子素子の入力電極又は出力電極のいずれか一方の電極が前記共用するアンカー又はＤＣ給電部を挟んで互いに対向するように配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の微小振動子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の微小振動子を有して成る
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
送信信号及び／又は受信信号の帯域制限を行うフィルターを備えた通信装置において、
前記フィルターとして、請求項１から請求項４のいずれかに記載の微小振動子によるフィルターが用いられて成る
ことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば信号フィルター、ミキサー、共振器の要素となる微小振動子、この微小振動子を有する半導体装置、及びこの微小振動子による帯域フィルターを用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン（MEMS：Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて作製された微小振動子が知られている。この微小振動子の高周波フィルターとしての利用がミシガン大学を始めとする研究機関から提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
図１５に、上述の高周波フィルターを構成する微小振動子、即ち静電駆動のビーム型振動子の概略を示す。この振動子１は、半導体基板２上に絶縁膜３を介して例えば多結晶シリコンによる入力側配線４と出力電極５が形成され、この出力電極５に対向して空間６を挟んで振動板となる電極、いわゆるビーム（梁）７が形成されて成る。ビーム７は、両端のアンカー部（支持部）８［８Ａ，８Ｂ］にて支持されるようにブリッジ上に跨いで入力側配線層４に接続される。ビーム７は入力電極となる。入力側配線層４より入力端子ｔ１が、出力電極５より出力端子ｔ２が夫々導出される。この振動子１は、ビーム７と接地間にＤＣバイアス電極Ｖ１が印加された状態で、入力端子ｔ１を通じてビーム７に高周波信号Ｓ１が供給される。即ち、入力端子ｔ１からＤＣバイアス電圧Ｖ１と高周波信号Ｓ１が供給されると、長さで決まる固有振動数を有するビーム７が、出力電極５とビーム７間に生じる静電気力で振動する。この振動によって、出力電極５とビームとの間の容量の時間変化とＤＣバイアス電圧に応じた高周波信号が出力電極５（したがって、出力端子ｔ２）から出力される。高周波フィルターではビーム７の固有振動数（固有周波数）に対応した信号が出力される。
【０００４】
一方、多数の振動子を半導体基板、あるいは絶縁基板等の基板上に並べて配置して、信号処理を行うように構成した場合、その信号処理が成されるときの信号品質を確保する、との立場から振動子配置の仕方の適、不適に関して考察し、その実証がなされた例は皆無である。
【０００５】
【非特許文献１】C.T.-Nguyen,Micromechanicalcomponents for miniaturized low-power communications(invited plenary),proceedings, 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposium RF MEMS Workshop, June,18,1999,pp,48-77,
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術として上述した静電駆動型の振動子の他の構成を図１４に示す。この振動子１１は、例えば半導体基板１２上に絶縁膜１３を介して入力電極１４及び出力電極１５が形成され、この入力電極１４及び出力電極１５に対向して空間１６を挟んで振動板となる電極、いわゆるビーム（梁）１７が形成されて成る。ビーム１７は、入出力電極１４、１５をブリッジ上に跨ぎ、入出力電極１４、１５の外側に配置した配線層１８に接続されるように、両端をアンカー部（支持部）１９［１９Ａ，１９Ｂ］で一体に支持される。入力電極１４から入力端子ｔ１が導出され、入力端子ｔ１を通じて高周波信号Ｓ１が入力される。出力電極１５から出力端子ｔ２が導出される。ビーム１７には所要のＤＣバイアス電圧Ｖ１が印加される。
【０００７】
この振動子１１では、入力電極１４に高周波信号Ｓ１が入力されると、ＤＣバイアス電圧Ｖ１が印加されたビーム１７と入力電極１４間に生じる静電気力でビーム１７が共振し、出力電極１５から目的周波数の高周波信号が出力される。この微小振動子１１によれば、入出力電極１４及び１５の対向面積が小さく且つ入出力電極１４及び１５間の間隔を大きくとれるので、図１５の振動子１に比べて入出力電極間の寄生容量Ｃｏが小さくなる。したがって、入出力電極１４、１５間の寄生容量Ｃｏを直接透過する信号、つまりノイズ成分が小さくなり、出力信号のＳＮ比が向上する。
【０００８】
一方、図１３に示すように、同一基板上に複数（いわゆる多数）の振動子（以下、振動子素子という）、例えば下部電極である入出力電極１４、１５とビーム１７を有する振動子素子２１［２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ］を、入出力電極１４、１５を共通とするようにして並列接続し振動子群として構成し、全体の合成インピーダンスを下げて、高周波デバイスへの適用を可能したものも提案されている。
【０００９】
ところで、ＲＦ信号が静電駆動型の振動子群に入力され、振動子群の共振が起きるとき、隣接して配置された振動子素子の共振特性が近似的に同じである場合には、振動子素子間の干渉のため振動子群の集団的な振動現象が起きる。
【００１０】
図１２に示すように、個別の振動子素子２１は、上述したように電気的に駆動されるビーム（梁）１７であり、ビーム１７から離れて設けられた下部電極である入出力電極１４、１５により駆動される。振動は基板２２に垂直な方向に励起される。このため、その反力Ｆが入出力電極１４、１５、アンカー部１９［１９Ａ，１９Ｂ］に印加され、それらの部分が基板２２の側から見れば振動源となり、基板振動が誘起される。基板面を伝播する弾性波が発生することもあり、更にまた、複数の振動源から発した弾性波は基板内で互いに伝播し合い、基板内に定在波が発生することもある。このようにして発生した基板振動は振動子素子を励振させることとなる。
このため、個別の振動子素子の特性を基に設計が成された振動子群においては、所望の信号出力に対して雑音となるか、信号干渉によるリップルの発生となる。このような複雑な系の振動特性を正確にシミュレーションし、設計として取り込むのは極めて困難である。故に、このような不要出力を抑制する振動子群の構造、配置、配線の仕方を見出すことが要請されている。
【００１１】
一方、振動子素子の集団励振に起因する基板振動により誘起される振動子素子の疑似的な（個別振動子の共振周波数とは異なる共振周波数での）共振現象の発生を抑制するためには、振動子間の間隔を広げることが一般には考えられているが、ウエハーの利用効率が悪い。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑み、振動子群の基板振動に起因する不要出力を抑制し、またウエハーの利用効率を向上できるようにした微小振動子、この微小振動子を備えた半導体装置、及びこの微小振動子を信号フィルターとして備えた通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の微小振動子は、基板上に複数の振動子素子を格子状に規則的に配列してなる振動子群が配置され、各振動子素子が、アンカーにより前記基板に支持され、静電気力で前記基板と対向する方向に駆動される梁を有し、前記各振動子素子の隣接する４つの梁はアンカーを共用しているか、アンカーに繋がるDC給電線路で結ばれることを特徴とする。
【００１４】
また、前記各振動子素子が下部電極と前記梁を有してなり、前記下部電極が前記格子状の対角線方向に延びる配線に接続されている。さらに、前記振動子素子が、２次高調波振動モードで励振される。また、前記振動子素子が下部電極となる入力電極及び出力電極と前記梁を有してなり、前記隣接する４つの振動子素子の入力電極又は出力電極のいずれか一方の電極が前記共用するアンカー又はＤＣ給電部を挟んで互いに対向するように配置されている。
【００１５】
本発明の半導体装置は、上述した微小振動子を有して成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明の通信装置は、送信信号及び／又は受信信号の帯域制限を行うフィルターを備えた通信装置において、フィルターとして、上述した微小振動子によるフィルターが用いられて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の微小振動子によれば、複数の振動子素子を格子状に規則的に配列し、各振動子素子の隣接する４つの梁はアンカーを共用するか、４つのアンカーが隣接して設置され（震源と見るときには）実効的に１つのアンカーと見なせる構成であるので、振動子群の各振動子素子の梁が基板と対向する方向に振動するとき、（実効的に）共用したアンカー（以下「共用アンカー」と記す）では４つの梁の反力の合力が印加され、基板に平行な向きの力は打ち消し合うため、この合力は基板の垂直方向の応力として基板に印加される。基板は、ずり歪み（基板面方向の歪み）より寧ろ圧縮歪みには十分な剛性を有するので、結果として振動子群の集団振動に起因する基板振動の発生を抑制することができ、振動子群の基板振動に起因する不要出力を抑制できる。すなわち、複数の静電駆動型振動子素子のアンカーから洩れる振動エネルギーに起因する基板振動の発生を抑制することにより、雑音レベルを下げることができる。また、振動子群に亘る擬似的な共振現象による例えば共振器の透過特性に現れるリップルの発生を抑制することができる。基板内の不要出力である弾性波の発生を見積もり易くなり、その発生源を制御し易くなる。結果として、例えば共振器の透過特性に現れる、信号干渉によるリップルの発生を抑制することができる。従って、共振特性の良い微小振動子を提供することができる。
また、隣り合う振動子素子間の間隔を狭くできるので、ウエハー（基板）上に振動子群を配置するときのウエハーの利用効率を向上することができる。
【００１８】
各振動子素子の下部電極を格子状の対角線方向に延びる配線に接続することにより、格子状に配列した各振動子素子の下部電極を纏めて共通に接続することができる。この構成を採ることにより高周波信号配線の占める基板上の面積（フットプリント）を少なくすることができ、振動子群（共振器）の対地容量、すなわち、高周波信号の基板への漏洩量を低減することができる
【００１９】
隣接する４つの振動子素子の下部電極となる入力電極又は出力電極のいずれか一方の電極を「共用アンカー」を挟んで対向するように配置することにより、基板には「共用アンカー」間距離の√２倍の周期で基板に垂直な方向に応力が印加される。この場合、対角線方向に波面を持つ弾性波が発生する可能性がある。弾性波の周波数は「共用アンカー」の間隔を調整することにより制御することができる。例えば、Ｓｉ基板中の音速を５８００ｍ／ｓとして、「共用アンカー」間隔が１０ｕｍとすると弾性波の周波数は４１０MHｚとなる。仮に梁の共振周波数が１００ＭＨｚであるとすると、結果として「共用アンカー」起因の弾性波は誘起されにくくなる。このようにして基板振動の発生を抑制することができる。
【００２０】
本発明の半導体装置によれば、半導体装置の構成要素となる振動子に上述の本発明の微小振動子を用いることにより、雑音の少ない優れた特性を有する半導体装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の通信装置によれば、帯域フィルターに本発明の微小振動子によるフィルターを用いることにより、雑音の少ない優れたフィルター特性が得られ、信頼性の高い通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
本実施の形態に係る微小振動子は、並列に配置した振動子群において、不要出力を見積もり、制御し易くするために発生源である、（基板の振動が問題になるので）アンカー、電極は規則的に配置される。結果として、微小振動子は、多数の振動子素子を基板上に格子状に規則的に並べた振動子群として形成されることとなる。互いの梁の長さ方向が直行するように置かれた2つの振動子素子を単位として、基板上に規則的に平行移動を行い、振動子群を構成する。
このような構成とすることにより、梁の振動と基板の振動との位相の整合が取り易くなり、基板振動の制御がし易くなる。基板振動を抑制したり、基板振動を梁の振動に取り込むこともでき易くなる。例えば、隣接する４つの梁が「共用アンカー」により設置されたときには、基板には「共用アンカー」間距離の√２倍の周期で、４つの梁の反力の合力が印加され、基板に弾性波が発生する可能性が生ずるが、その周波数は、基板中の音速と「共用アンカー」間距離により制御することができる。さらに、構成要素である振動子素子は、例えば２次高調波振動モードで励振するように、下部電極となる入力電極及び出力電極と、この下部電極に対向する梁（ビーム）とを有して構成することができる。この２次高調波振動モードの振動子素子からなる並列振動子群では、例えばＲＦ（高周波）信号の入力配線、出力配線が格子状に配置した振動子素子に対して対角線の方向に配線を延ばして形成される。各振動子素子の入力電極に接続される入力配線、出力電極に接続される出力配線は、それぞれ共通となるように対角線方向に延びるように接続される。また、格子状に配列された各振動子素子においては、隣接する４つの振動子素子の入力電極又は出力電極のいずれか一方の電極が、４つの梁に「共用アンカー」を挟んで対向するように、従って入力電極−入力電極−出力電極−出力電極と配列されるように成される。このような構成の微小振動子の場合には、基板には、「共用アンカー」間距離の√２倍の周期で圧縮応力が印加される。基板は、ずり歪より寧ろ圧縮歪には十分な剛性を有するので、結果として基板振動による振動子素子への影響はより軽微に抑えることができる。
【００２４】
図１に、本発明に係る微小振動子の概念的な実施の形態を示す。本実施の形態で対象とする振動子素子は、マイクロスケール、ナノスケールの素子である。なお、本実施の形態では、一例として基板上に下部電極である入力電極及び出力電極と、両端を支持して振動素子となるビームとを配置して構成される機械共振周波数１００ＭＨＺの静電駆動型振動子群を取り上げる。
【００２５】
本実施の形態に係る微小振動子３１は、図１に示すように、基板、本例で高抵抗シリコン基板の表面に絶縁膜が形成された基板上に、複数の静電駆動型の振動子素子３３からなる振動子群３４を配置して構成される。振動子群３４内での振動子素子３３は、格子状に規則性をもって配列されている。各振動子素子３３は、後述する（図２を用いて詳述する）が、下部電極である入力電極４３、出力電極４４及び配線層４５と、両端を配線層４５に支持して振動電極となるビーム（梁）４７とで構成される。各振動子素子３３は、その入力電極４３を基板上に形成した共通の入力配線３６に接続し、その出力電極４４を基板上に形成した共通の出力電極配線３７に接続し、そのビーム４７を基板上に形成した共通のＤＣバイアス給電線３８に接続するようにして、並列接続される。
ここでは、ＤＣバイアス給電線３８は、ビーム４７の両端を支持するように接続した配線層４５を兼ねている。格子状に配列された各隣接する４つの振動子素子３３では、その４つのビーム４７の端部が「共用アンカー」部（模式的に実線丸印、破線丸印で示す。４８〔４８ａ，４８ｂ〕と、場合によっては、ＤＣ給電配線とから構成される）によって支持される。すなわち、「共用アンカー」部は４つのビーム４７が交わる交差部に対応して設けられる。
【００２６】
各振動子素子３３の入出力電極４３、４４はビーム４７の長手方向に直交して配置されると共に、「共用アンカー」部を挟んで隣接する４つの振動子素子３３を１組として見たとき、それぞれの入力電極４３又は出力電極４４のいずれか一方の電極、本例では入力電極４３がアンカー４８を挟んで対向するように内側に配置され、出力電極４４がその外側に配置される。即ち、入力電極４３は破線印のアンカー４８ａを挟んで互いに対向して配置され、出力電極４４は実線印のアンカー４８ｂを挟んで互いに対向して配置される。また、各振動子素子３３の入力電極４３を共通に接続する入力電極配線３６、及び出力電極４４を共通に接続する出力配線３７は、格子状の対角線の方向に延びるように、対角線方向に沿う振動子素子３３の入力電極４３同志、出力電極４４同志を接続するようになされる。
【００２７】
図２及び図３は、それぞれ図１のＡ−Ａ’断面（水平方向）、Ｂ−Ｂ’断面（垂直方向）で切断した場合の断面図である。本例では、各振動子素子３３を２次高調波振動モードで駆動する。
【００２８】
各振動子素子３３は、前述と同様に図２に示すように、シリコン基板４１の表面に絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）４２が形成された基板３２上に、下部電極となる入力電極４３及び出力電極４４と、入出力電極４３、４４を挟む両側の配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］を形成し、この入出力電極４３、４４に対して空間４６を挟んで対向する振動電極となるビーム（梁）４７を配置して構成される。ビーム４７は、両端が配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］に電気的かつ機械的に接続されたアンカー部（支持部）４８［４８Ａ，４８Ｂ］に支持される。このビーム４７はいわゆる両持ち梁構造に形成される。
この振動子素子３３は、前述と同様に、ビーム４７にＤＣバイアス電圧を印加し、入力電極４３に例えばＲＦ信号を入力すると、ビーム４７が共振し、出力電極４４に目的周波数のＲＦ信号が出力される。この振動子素子３３は、図２に示すように、２次高調波振動モード４９で共振する。
【００２９】
この２次高調波振動モード４９で振動子群３４を振動させる場合、図３に示すように、各ビーム４７においては、ビーム４７の模式的に破線丸印で示すアンカー部４８ａ（アンカー部４８Ａ，４８Ｂを一体として示す）側が下部電極である入力電極４３に近接し、ビーム４７の模式的に実線丸印で示すアンカー部４８ｂ（アンカー部４８Ａ，４８Ｂを一体として示す）側が下部電極である出力電極４４に近接するように振動する。即ち、格子状に配列された複数の振動子素子３３において、水平方向に隣り合う振動子素子３３は互いに逆位相で振動し、垂直方向に隣り合う振動子素子３３も互いに逆位相で振動することになる。
【００３０】
このように入力電極と出力電極を交互に設けることで、アンカー４８ａ，４８ｂ下の基板振動を制御することができる。例えば破線のアンカー４８ａ直下の基板３２には、ビーム４７と入力電極４３が反発することによる、基板に垂直な方向の引っ張り応力が発生し、その４つのビーム４７（図１参照）の合力Ｆ１の影響が働く。また、実線のアンカー４８ｂ直下の基板３２には、ビーム４７と出力電極４４が引き合うことによる、基板に垂直な方向の圧縮応力が発生し、その４つのビーム４７の合力Ｆ２の影響が働く。従って、振動子群３４の振動時には、各ビーム４７のアンカー４８直下の基板３２には、基板に垂直な方向の引っ張り応力と圧縮応力が交合にかかるようになる。振動子素子３３の振動で基板３２には、基板面に垂直方向の圧縮歪みが与えられ、この圧縮歪みに対して基板は十分な剛性を有するので、結果として基板振動は抑制される。
【００３１】
図４は、振動子素子のアンカー部４５の例を示す構成図である。
図４Ａに示す振動子素子のアンカー部４５の形状は、アンカーを共用する部分が十字型となる。
図４Ｂに示す振動子素子のアンカー部４５の形状は、アンカーを共用する部分が四角型となる。
アンカー部４５の形状は、４つのビームに共用できるものであれば、その他、種々の構成を採り得る。
アンカー部４５の形状は、例えば図４Ｃに示すように分離され、それらがＤＣ給電配線で結ばれた、４つのビームのアンカーが実効的に共用である、構成を採り得る。
【００３２】
図５は、下部電極配線の、図１の入力配線３６、出力配線３７とは異なる構成例である。図１の入力配線３６、出力配線３７は其々が２本の配線で構成されているが、全く同じ高周波信号が流れるので其々を１本の配線にまとめることができる。図５の構成は、図１の其々２本の配線に対応する入力配線３６、出力配線３７を、其々１本の配線でまとめて配置される。その他の構成は図１と同様である。この構成を採ることにより高周波信号配線の占める基板面積を少なくすることができ、共振器の対地容量、すなわち、高周波信号の基板への漏洩量を低減することができる。
【００３３】
次に、図６及び図７を用いて本実施の形態の微小振動子の製造方法を説明する。なお、同図は図１のＡーＡ’線上の断面構造を示す。工程の仕様は通常のＣＭＯＳ作製プロセスで用いられるものと同等である。
先ず、図６Ａに示すように、高抵抗のシリコン基板５１の上面に絶縁膜として例えば酸化シリコン薄膜（ＨＤＰ膜：High Density Plasma酸化膜）と窒化シリコン薄膜との複合膜５２を成膜した基板３２を用意する。本例では膜厚２００ｎｍ程度の複合膜５２を成膜する。続けて、この複合膜５２上に導電性膜、例えば導電性のある多結晶シリコン薄膜（ＰＤＡＳ膜：Phosphorus Doped Amorphous Silicon）５３を所要の膜厚、本例では３８０ｎｍ程度に成膜する。
【００３４】
次に、図６Ｂに示すように、レジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して例えばドライエッチング法により多結晶シリコン薄膜５３を選択的にエッチング除去し、下部電極である入力電極４３及び出力電極４４と、ビーム（梁）の固定部を兼ねる配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］を形成する。
【００３５】
次に、図６Ｃに示すように、形成された入力電極４３、出力電極４４及び配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］を絶縁膜の例えば酸化シリコン膜（ＨＤＰ膜）５４で埋め戻し、化学機械研磨法（ＣＭＰ）により平坦化し、入力電極４３、出力電極４４及び配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］の表面を露出させる。
【００３６】
次に、図６Ｄに示すように、表面に入力電極４３及び出力電極４４とビームとの間の間隔に相当する所要の厚さの犠牲層５５を形成する。本例では５０ｎｍ程度の厚さの酸化シリコン薄膜（ＬＰーＴＥＯＳ（low Pressure Tetra-Ethoxy-Silane）膜）による犠牲層５５を形成する。
【００３７】
次に、図７Ｅに示すように、犠牲層５上に必要に応じて薄い膜厚、例えば２０ｎｍ程度の多結晶シリコン薄膜５６を形成した後、この多結晶シリコン薄膜５６及び犠牲層５５を例えばドライエッチング法により選択的にエッチング除去して両配線層４５［４５Ａ，４５Ｂ］に達する透孔５６［５６Ａ，５６Ｂ］を形成する。
【００３８】
次に、図７Ｆに示すように、表面に多結晶シリコン薄膜５６を有する犠牲層５５上に、多結晶シリコン膜（ＰＤＡＳ膜）５７を所要の厚さになるまで成膜する。続いて、ドライエッチング法により多結晶シリコン膜５７をパターニングして両端が配線層４５Ａ，４５Ｂに接続されたビーム（梁）４７を形成する。この場合、ビーム４７の両端から延長して配線層４５Ａ，４５Ｂに接続する部分、すなわち透孔５６Ａ，５６Ｂ内の部分がビーム４７のアンカー部（支持部）４８［４８Ａ，４８Ｂ］となる。
【００３９】
次に、図１の配線３６、３７、３８及びパッド（図示せず）となる導電膜、例えばアルミシリコン（ＡｌーＳｉ）薄膜を形成し、配線３６、３７、３８、パッド上にレジストマスクを形成した後、例えばフッ化水素溶液を用いて不要なアルミシリコン膜及び犠牲層５５を選択的に除去する。これにより、図７Ｇに示すように、入力電極４３及び出力電極４４とビーム４７との間に５０ｎｍの空間４６を有する振動子素子３３を形成する。同時に配線、すなわち入力配線３６、出力配線３７、ＤＣバイアス給電線３８を形成する。振動子素子３３の概略寸法の一具体例として、図７Ｇに示す通り、ビーム長さＬが１３．２μｍ、ビームの膜厚ｔが１μｍ、空間ｈが５０ｎｍとすることにより、２次の高調波が励起された時の共振周波数がおよそ１００ＭＨｚとなるように振動子素子３３が設計される。このようにして目的の微小振動子３１を得る。
【００４０】
本実施の形態に係る微小振動子３１によれば、振動子群３４を構成する複数の振動子素子３３の配列を格子状にすることにより、図３で説明したように、動作時に基板振動を抑制することができ、基板振動の振動子群への影響をより軽微に抑えることができる。また、格子状の水平方向および垂直方向に隣り合う振動子素子３３が互いに逆位相関係で振動するので、「共用アンカー」に加えられる基板に平行な方向の力が相殺されて、基板振動が抑制される。このように、微小振動子の動作時に、アンカー部４８から漏れる振動エネルギーに起因して振動子群３４にわたって発生する基板振動の発生が抑制でき、振動子群（いわゆる並列共振器）３４の不要信号や雑音レベルを下げることができる。すなわち、本実施の形態による微小振動子３１を構成要素として用いれば、雑音の少ない優れた特性を有する各種デバイス、例えば信号処理装置を実現することができる。
【００４１】
また、格子状に規則的に複数の振動子素子３３を配置した場合は、振動子群３４の占有ウエハー面積を必要最小限に止めることができるため、ＤＣ給電配線に係わり発生する浮遊容量を最小限にすることができる。また、格子状に規則的に複数の振動子を配置することにより、下部電極を結ぶ信号配線の長さを短縮でき、更に、図５に例示したように、２次モードで駆動される振動子素子の場合には、信号配線をまとめることにより、信号配線が占めるウエハー面積を最小限に留めることができ、信号配線に係わり発生する浮遊容量を最小限にすることができる。（後述の図８−１０に該当する振動子の場合も、同様に信号配線をまとめることができる。）また、振動子群３４の占有ウエハー面積を必要最小限に留めることができるので、ウエハーの利用効率を向上することができる。このために信号処理装置の性能の向上と低価格が実現することができる。
【００４２】
図１の微小振動子３１では、図２に示す第２高調波振動モード４９の振動子素子３３を用いたが、その他の振動モードの振動子素子を適用することもできる。例えば、図８に示すような、基板６１上に下部電極となる出力電極６２と、両端をアンカー部６６で支持され、ＤＣバイアスと入力信号が入力される振動電極であるビーム６３とを有してなる１次振動モード６４の振動子素子６７を適用することができる。この１次モードの振動子を用いる場合、ＤＣ給電線路はＲＦ信号線路を兼ねる。また、図９に示すように基板６１上に例えば入力電極７１を挟んで両側に出力電極７２を配置し、この入力電極７１及び出力電極７２に対向して両端がアンカー部７４に支持されるビーム７３を配置して成る３次高調波振動モード７５の振動子素子７６を適用することができる。さらに図１０に示すように基板６１上に例えば下部電極となる入力電極７１と出力電極７２を、両者間が広く離なれるように配置し、この入力電極７１と出力電極７２に対向してビーム７３を配置して成る３次高調波振動モード７５の振動子素子７７を適用することができる。
【００４３】
本発明に係る他の実施の形態においては、上述の微小振動子３１を用いて、信号フィルター、ミキサー、共振器、及びそれらが含まれるＳｉＰ（システム・イン・パッケージ）デバイスモジュール、ＳｏＣ（システム・オン・チップ）デバイスモジュール等の半導体装置を構成することができる。
本実施の形態の半導体装置によれば、雑音の少ない優れた特性を有する微小振動子を備えるので、信頼性に高い半導体装置を提供することができる。
【００４４】
上述した実施の形態の静電駆動型の振動子群からなる微小振動子は、高周波（ＲＦ）フィルター、中間周波（ＩＦ）フィルター等の帯域信号フィルターとして用いることができる。
【００４５】
本発明は、上述した実施の形態の微小振動子によるフィルターを用いて構成される携帯電話機、無線ＬＡＮ機器、無線トランシーバ、テレビチューナ、ラジオチューナ等の、電磁波を利用して通信する通信装置を提供することができる。
【００４６】
次に、上述した本発明の実施の形態のフィルターを適用した通信装置の構成例を、図１１を参照して説明する。
まず送信系の構成について説明すると、Ｉチャンネルの送信データとＱチャンネルの送信データを、それぞれデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２０１Ｉ及び２０１Ｑに供給してアナログ信号に変換する。変換された各チャンネルの信号は、バンド・パス・フィルター２０２Ｉ及び２０２Ｑに供給して、送信信号の帯域以外の信号成分を除去し、バンド・パス・フィルター２０２Ｉ及び２０２Ｑの出力を、変調器２１０に供給する。
【００４７】
変調器２１０では、各チャンネルごとにバッファアンプ２１１Ｉ及び２１１Ｑを介してミキサー２１２Ｉ及び２１２Ｑに供給して、送信用のＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路２０３から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調し、両混合信号を加算器２１４で加算して１系統の送信信号とする。この場合、ミキサー２１２Ｉに供給する周波数信号は、移相器２１３で信号位相を９０°シフトさせてあり、Ｉチャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが直交変調されるようにしてある。
【００４８】
加算器２１４の出力は、バッファアンプ２１５を介して電力増幅器２０４に供給し、所定の送信電力となるように増幅する。電力増幅器２０４で増幅された信号は、送受信切換器２０５と高周波フィルター２０６を介してアンテナ２０７に供給し、アンテナ２０７から無線送信させる。高周波フィルター２０６は、この通信装置で送信及び受信する周波数帯域以外の信号成分を除去するバンド・パス・フィルターである。
【００４９】
受信系の構成としては、アンテナ２０７で受信した信号を、高周波フィルター２０６及び送受信切換器２０５を介して高周波部２２０に供給する。高周波部２２０では、受信信号を低ノイズアンプ（ＬＮＡ）２２１で増幅した後、バンド・パス・フィルター２２２に供給して、受信周波数帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号をバッファアンプ２２３を介してミキサー２２４に供給する。そして、チャンネル選択用ＰＬＬ回路２５１から供給される周波数信号を混合して、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とし、その中間周波信号をバッファアンプ２２５を介して中間周波回路２３０に供給する。
【００５０】
中間周波回路２３０では、供給される中間周波信号をバッファアンプ２３１を介してバンド・パス・フィルター２３２に供給して、中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号を自動ゲイン調整回路（ＡＧＣ回路）２３３に供給して、ほぼ一定のゲインの信号とする。自動ゲイン調整回路２３３でゲイン調整された中間周波信号は、バッファアンプ２３４を介して復調器２４０に供給する。
【００５１】
復調器２４０では、供給される中間周波信号をバッファアンプ２４１を介してミキサー２４２Ｉ及び２４２Ｑに供給して、中間周波用ＰＬＬ回路２５２から供給される周波数信号を混合して、受信したＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分を復調する。この場合、Ｉ信号用のミキサー２４２Ｉには、移相器２４３で信号位相を９０°シフトさせた周波数信号を供給するようにしてあり、直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分を復調する。
【００５２】
復調されたＩチャンネルとＱチャンネルの信号は、それぞれバッファアンプ２４４Ｉ及び２４４Ｑを介してバンド・パス・フィルター２５３Ｉ及び２５３Ｑに供給して、Ｉチャンネル及びＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去し、除去された信号をアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２５４Ｉ及び２５４Ｑに供給してサンプリングしてデジタルデータ化し、Ｉチャンネルの受信データ及びＱチャンネルの受信データを得る。
【００５３】
ここまで説明した構成において、各バンド・パス・フィルター２０２Ｉ，２０２Ｑ，２０６，２２２，２３２，２５３Ｉ，２５３Ｑの一部又は全てとして、上述した実施の形態の構成のフィルターを適用して帯域制限することが可能である。
【００５４】
本発明の通信装置によれば、雑音の少ない優れた特性を有するフィルターを用いるので、信頼性の高い通信装置を提供することができる。
【００５５】
図１１の例では、各フィルターをバンド・パス・フィルターとして構成したが、所定の周波数よりも下の周波数帯域だけを通過させるロー・パス・フィルターや、所定の周波数よりも上の周波数帯域だけを通過させるハイ・パス・フィルターとして構成して、それらのフィルターに上述した各実施の形態の構成のフィルターを適用してもよい。また、図１１の例では、無線送信及び無線受信を行う通信装置としたが、有線の伝送路を介して送信及び受信を行う通信装置が備えるフィルターに適用してもよく、さらに送信処理だけを行う通信装置や受信処理だけを行う通信装置が備えるフィルターに、上述した実施の形態の構成のフィルターを適用してもよい。
【００５６】
本発明に係るＭＥＭＳ素子は、上述の実施の形態に限らず、図示せざるも、ＭＥＭＳ素子を用いたジャイロセンサ、赤外線センサ、圧力センサ、加速度センサ、高周波スイッチ等のセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る微小振動子の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線の断面図である。
【図４】Ａ  図１のアンカー部（ＤＣ配線層）の要部を示す平面図である。            Ｂ  図１のアンカー部（ＤＣ配線層）の他の形態を示す平面図である。            Ｃ  図１のアンカー部（ＤＣ配線層）の更に別の形態を示す平面図である。
【図５】図１のＲＦ信号配線（配線層）の他の形態を示す平面図である。
【図６】Ａ〜Ｄ  本実施の形態に係る微小振動子の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その１）である。
【図７】Ｅ〜Ｇ  本実施の形態に係る微小振動子の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その２）である。
【図８】本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係る振動子素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図１１】本発明に係る通信装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図１２】振動子素子の動作時に基板内において弾性波が発生することを説明する説明図である。
【図１３】複数の振動子を並列配置した微小振動子の例を示す構成図である。
【図１４】従来の静電駆動型の振動子を示す構成図である。
【図１５】先行技術に係る静電駆動型の振動子を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・振動子、２・・半導体基板、３・・絶縁膜、４・・入力側配線、５・・出力電極、６・・空間、７・・ビーム、８・・アンカー部、１１・・振動子、１２・・半導体基板、１３・・絶縁膜、１４・・入力電極、１５・・出力電極、１６・・空間、１７・・ビーム、１８・・配線層、１９・・アンカー部、２１・・振動子素子、２２・・基板、
３１・・微小振動子、３２・・基板、３３・・振動子素子、３４・・振動子群、３６・・入力配線、３８・・ＤＣバイアス給電線、４２・・絶縁膜、４３・・入力電極、４４・・出力電極、４５・・配線層、４６・・空間、４７・・ビーム、４８・・アンカー部、４９・・２次高調波振動モード、５１・・シリコン基板、５２・・複合膜、５３・・多結晶シリコン薄膜、５４・・酸化シリコン膜、５５・・犠牲層、５６・・多結晶シリコン薄膜、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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