(57)【要約】【課題】従来よりもインピーダンスを低減することが可能な共振器およびその製造方法、ならびにそのような共振器を備えた発振器および電子機器を提供する。【解決手段】入力交流信号Ｓinの周波数に応じて縦波振動による共振振動を行う振動部１１内において、絶縁膜１１２を３つ以上設ける。振動部１１内における各絶縁膜１１２の面積（Ｙ−Ｚ端面の面積）の総和が大きくなり、従来よりもインピーダンスを低減することができる。なお、振動部の振動面内において、各絶縁膜１１２が、互いに直交する２方向のそれぞれに沿って振動するようにしたり、同心円の中心から外周方向へ向かって放射状に振動するようにしたり、円環状の振動部における周回方向に沿って振動するようにしてもよい。【選択図】図２
2011004250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体部と、この導体部を複数のブロックに電気的に分離するように設けられた３つ以上の絶縁部とを有する振動部を備え、
前記振動部は、前記絶縁部において両端間に電位差を生じさせたときに、前記導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて、縦波振動による共振振動を行うように構成されている
共振器。
【請求項２】
基板と、
前記振動部を前記基板の一面に対して間隙を介して支持する支持部と
を備えた請求項１に記載の共振器。
【請求項３】
前記交流信号が、前記支持部を介して入力される
請求項２に記載の共振器。
【請求項４】
前記支持部は、前記縦波振動における節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されている
請求項２に記載の共振器。
【請求項５】
前記絶縁部は、前記縦波振動における節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されている
請求項１に記載の共振器。
【請求項６】
前記導体部は、前記交流信号の伝送方向に沿って、前記複数のブロックに分離されている
請求項１に記載の共振器。
【請求項７】
前記導体部における複数のブロックが、交流信号が入力される入力ブロックと、交流信号が出力される出力ブロックとにより構成され、
前記入力ブロックおよび前記出力ブロックのうちのいずれか一方に、前記電位差を生じさせるための直流電圧が供給されるようになっている
請求項１に記載の共振器。
【請求項８】
前記交流信号の伝送方向に沿って、前記入力ブロックと前記出力ブロックとが交互に配置されている
請求項７に記載の共振器。
【請求項９】
前記導体部における複数のブロックが、
交流信号が入力される入力ブロックと、
交流信号が出力される出力ブロックと、
前記電位差を生じさせるための直流電圧が供給される電圧供給ブロックと
により構成されている
請求項１に記載の共振器。
【請求項１０】
前記交流信号の伝送方向に沿って、前記入力ブロックと前記出力ブロックとの間に前記電圧供給ブロックが配置されている
請求項９に記載の共振器。
【請求項１１】
前記振動部において、各絶縁部が所定の１方向に沿って振動することとなるように、前記導体部における複数のブロックと前記絶縁部とが、その１方向に沿って配置されている
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項１２】
前記振動部の振動面内において、各絶縁部が互いに直交する２方向のそれぞれに沿って振動することとなるように、前記導体部における複数のブロックと前記絶縁部とが配置されている
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項１３】
前記絶縁部が、前記振動面内の前記２方向のそれぞれに沿って複数個ずつ延在し、
前記導体部における複数のブロックが、前記振動面内においてマトリクス状に配置されている
請求項１２に記載の共振器。
【請求項１４】
前記導体部における複数のブロックにおいて、交流信号が入力される入力ブロックと、交流信号が出力される出力ブロックとが、前記振動面内の前記２方向のそれぞれに沿って交互に配置されている
請求項１２に記載の共振器。
【請求項１５】
前記振動部の振動面内において、各絶縁部が同心円状に配置され、
各絶縁部が、前記振動面内において同心円の中心から外周方向へ向かって放射状に振動する
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項１６】
前記振動部が、その振動面内において環状となるように構成され、
各絶縁部が、前記環状に沿って周回するように並んで配置されると共に、この周回方向に沿って振動する
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項１７】
基板上に、導体部と、この導体部を複数のブロックに電気的に分離する３つ以上の絶縁部とを有すると共に、前記絶縁部において両端間に電位差を生じさせたときに、前記導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて縦波振動による共振振動を行う振動部を形成する工程を含む
共振器の製造方法。
【請求項１８】
前記振動部を形成する工程は、
前記基板上に、互いに離隔配置された複数の導体パターンを有する導体パターン層を形成する工程と、
前記導体パターンの表面および側面に、絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に導体層を形成する工程と、
前記導体パターン層、前記絶縁層および前記導体層の表面を平坦化することにより、前記導体部および前記絶縁部を形成する工程と
を含む請求項１７に記載の共振器の製造方法。
【請求項１９】
共振振動を行う共振器を備え、
前記共振器は、
導体部と、この導体部を複数のブロックに電気的に分離するように設けられた３つ以上の絶縁部とを有する振動部を備え、
前記振動部は、前記絶縁部において両端間に電位差を生じさせたときに、前記導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて、縦波振動による共振振動を行うように構成されている
発振器。
【請求項２０】
共振振動を行う共振器を備え、
前記共振器は、
導体部と、この導体部を複数のブロックに電気的に分離するように設けられた３つ以上の絶縁部とを有する振動部を備え、
前記振動部は、前記絶縁部において両端間に電位差を生じさせたときに、前記導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて、縦波振動による共振振動を行うように構成されている
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の要素技術を応用した共振器およびその製造方法、ならびにそのような共振器を備えた発振器および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信技術の発展に伴い、無線通信技術を利用した通信機器において、小型化、軽量化が要求されている。そのため、これまで小型化が困難とされてきたＲＦ信号処理部分等に、半導体分野における微細加工技術を用いて微細な機械構造を作製するマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）技術が利用されてきている。このＭＥＭＳは、シリコンプロセス技術により、マイクロな機械的要素と電子回路要素とを融合したシステムであり、日本では主にマイクロマシンと称されるものである。ＭＥＭＳ技術は、その精密加工性などの優れた特徴から、高機能化に対応しつつ、小型で低価格なＳｏＣ（System on a Chip）を実現することができる。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ技術を用いた素子の１つとして、機械的な共振を利用したメカニカル共振器（ＭＥＭＳ共振器）があり、これを利用したフィルタ、発信器、ミキサ等のＲＦ素子は、小型で集積化が可能であることから、通信分野への応用が始まっている。しかしながら、携帯電話やミリ波通信等のアプリケーションの高周波化に伴い、このようなＭＥＭＳ共振器においても、動作周波数のＧＨｚ以上の高周波化が求められている。
【０００４】
そこで、このような動作周波数の高周波化を実現するため、縦波振動を利用した、誘電体埋め込み型のＭＥＭＳ共振器が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この共振器では、静電駆動力を得るための誘電体膜（絶縁膜）を振動体内部に埋め込むことにより縦波振動を発生させ、ＧＨｚ以上の高周波領域での動作を実現している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Dana Weinstein and Sunil A. Bhave, "Internal Dielectric Transduction of a 4.5 GHz Silicon Bar Resonator", IEEE International Electron Device Meeting 2007, pp.415-418.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０および図１１は、この誘電体埋め込み型のＭＥＭＳ共振器（共振器１００−１）の概略構成および動作原理を表すものであり、図１０は外観斜視構成を、図１１はＸ−Ｙ平面（上面）構成をそれぞれ表している。この共振器１００−１では、支持基板１００上に、間隙Ｇを介して直方体状（Ｘ軸方向に延在）の振動部１０１が設けられている。この振動部１０１は、導電体Ｓｉ（シリコン）等からなる導体部１０１Ａと、ＳｉＮ（窒化シリコン）等からなる２つの絶縁膜１０１Ｂとから構成されている。導体部１０１Ａはこれら２つの絶縁膜１０１Ｂにより、交流信号の伝送方向（Ｘ軸方向）に沿って３つのブロックに電気的に分離されている。各ブロックの両側面（Ｚ−Ｘ側面）は、梁部１０２（サポートビーム）および支持部１０３（アンカー）により基板面に対して支持されている。そして、３つのブロックのうちの一端側のブロックでは、これら支持部１０３および梁部１０２を介して、コンデンサＣ１が接続された入力信号線Ｌinから、入力交流信号Ｓinが入力されている。一方、他端側のブロックでは、梁部１０２および支持部１０３を介して出力信号線Ｌoutから出力交流信号が出力されている。また、真ん中のブロックには、各絶縁膜１０１Ｂにおける両端面（Ｙ−Ｚ端面）間に電位差（バイアス）を与えるための直流電圧Ｖｄｃが、コイルＬ１を介して供給されるようになっている。
【０００７】
この状態において、入力信号線Ｌinから任意の周波数の入力交流信号Ｓinが入力されると、各絶縁膜１０１Ｂにはその周波数の静電引力が発生し、これにより振動部１０１内に圧縮応力が働く。ここで、入力交流信号Ｓinの周波数が、共振器の寸法により定まる縦波振動の共振周波数と等しい場合、振動部１０１は縦波振動による共振振動を起こす（図１１中の波形Ｗ１０１参照）。すると、各絶縁膜１０１Ｂは、振動によって圧縮および膨張を繰り返すことになる。このような絶縁膜１０１Ｂの変形により（図１１中の矢印Ｐ１０１参照）、各絶縁膜１０１Ｂの両端面（Ｙ−Ｚ端面）には電位差が発生するため、この共振周波数と等しい周波数の出力交流信号Ｓoutが、出力信号線Ｌoutから出力される。このような動作原理により、この共振器１００−１は、任意の入力交流信号Ｓinのうち、ある周波数（共振周波数）の信号のみを選択的に透過する共振器として機能する。
【０００８】
ところが、このような従来の誘電体埋め込み型のＭＥＭＳ共振器はインピーダンスが高いため、実用化を図るにはインピーダンスを低減することが求められていた。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来よりもインピーダンスを低減することが可能な共振器およびその製造方法、ならびにそのような共振器を備えた発振器および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の共振器は、導体部と、この導体部を複数のブロックに電気的に分離するように設けられた３つ以上の絶縁部とを有する振動部を備えたものである。また、上記振動部は、絶縁膜において両端間に電位差を生じさせたときに、導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて、縦波振動による共振振動を行うように構成されている。
【００１１】
本発明の発振器および電子機器は、共振振動を行う上記本発明の共振器を備えたものである。
【００１２】
本発明の共振器、発振器および電子機器では、振動部内の絶縁膜において両端間に電位差を生じさせると、導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて、振動部が縦波振動による共振振動を行う。これにより、導体部におけるブロックから交流信号が出力される。このとき、振動部内において上記絶縁部が３つ以上設けられているため、従来と比べ、振動部内における絶縁部の面積（端面の面積）が大きくなる。
【００１３】
本発明の共振器の製造方法は、基板上に、導体部とこの導体部を複数のブロックに電気的に分離する３つ以上の絶縁部とを有すると共に、絶縁部において両端間に電位差を生じさせたときに、導体部におけるブロックへ入力される交流信号の周波数に応じて縦波振動による共振振動を行う振動部を形成する工程を含むようにしたものである。
【００１４】
本発明の共振器の製造方法では、上記各工程により、振動部内において絶縁部が３つ以上設けられるため、従来と比べ、振動部内における絶縁部の面積（端面の面積）が大きくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の共振器およびその製造方法、発振器ならびに電子機器によれば、入力される交流信号の周波数に応じて縦波振動による共振振動を行う振動部内において、絶縁部を３つ以上設けるようにしたので、振動部内における絶縁部の面積（端面の面積）を大きくすることができ、従来よりもインピーダンスを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る共振器の外観構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図である。
【図３】図１に示した共振器の製造方法の一例を工程順に表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】本発明の変形例１に係る共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図である。
【図６】本発明の変形例２に係る共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図および断面図である。
【図７】本発明の変形例３に係る共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図および断面図である。
【図８】本発明の変形例４に係る共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図である。
【図９】本発明の共振器の適用例に係る電子機器の機能ブロック図である。
【図１０】従来の共振器の外観構成例を表す斜視図である。
【図１１】図１０に示した共振器の構成および動作原理を模式的に表す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（振動部内に３つ以上の絶縁膜を設けた共振器の一例）
２．変形例
変形例１（入力信号線、出力信号線および電圧供給線を別個に設けた例）
変形例２（振動面内の直交する２方向に沿って振動する共振器の例）
変形例３（絶縁膜が同心円状に配置され、中心から放射状に振動する共振器の例）
変形例４（振動部が環状であり、絶縁膜が環状方向沿って配置された共振器の例）
３．適用例    （実施の形態および変形例の共振器を内蔵した電子機器の例）
【００１８】
＜１．実施の形態＞
［共振器の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る共振器１の外観構成を斜視的に表したものであり、図２は、この共振器１の上面構成（Ｘ−Ｙ平面構成）を模式的に表したものである。共振器１は、以下説明するＸ軸方向に延在する振動部１１における機械的な縦波振動による共振振動を利用して、高周波（例えば、６０ＧＨｚ程度）の交流信号を伝送するＭＥＭＳ共振器である。
【００１９】
この共振器１では、支持基板１０上に、間隙Ｇを介して直方体状の振動部１１が設けられている。この振動部１１は、導体部１１１と、３つ以上（ここでは、５つ）の絶縁膜（絶縁部）１１２とから構成されている。導体部１１１はこれら５つの絶縁膜１１２により、交流信号の伝送方向（Ｘ軸方向）に沿って６つのブロックに電気的に分離されている。各ブロックの両側面（Ｚ−Ｘ側面）は、梁部１２（サポートビーム）および支持部１３（アンカー）により基板面に対して支持されている。
【００２０】
支持基板１０は、Ｓｉ基板１０Ａと、このＳｉ基板１０Ａ上に積層された保護層１０Ｂとから構成されている。保護層１０Ｂは、製造時において後述する犠牲層２０をウェットエッチングにより除去する際に、下地（Ｓｉ基板１０Ａ）を保護するためのものであり、例えばＳｉＮなどの絶縁材料により構成されている。したがって、この保護層１０Ｂは、エッチングに耐え得る程度の厚み（例えば、２００ｎｍ程度）となっている。
【００２１】
振動部１１は、例えば、（Ｘ軸方向：４０μｍ程度、Ｙ軸方向：１０μｍ程度、Ｚ軸方向：２μｍ程度）の大きさの直方体状となっている。この振動部１１において、導体部１１１は、例えば、リン（Ｐ）を含有して導電性を示す多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）等の導電性Ｓｉにより構成されている。ただし、金属（アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ）等）や半導体（Ｓｉ，ゲルマニウム（Ｇｅ）等）、またはそれらの窒化物（窒化チタン（ＴｉＮ）等）や炭化物（炭化チタン（ＴｉＣ）等）などの他の導電性材料を用いるようにしてもよい。なお、上記した梁部１２および支持部１３も、この導体部１１１と同一の材料により構成されている。一方、絶縁膜１１２は、例えばＳｉＮ等の絶縁性材料により構成されており、その厚みは、例えば３０ｎｍ程度となっている。ここで、ＳｉＮ以外の絶縁性材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2），酸化チタン（ＴｉＯX），ポリイミド，ＢＣＢ等の酸化物や窒化物、有機物等が挙げられる。なお、後述する（１）式から分かるように、絶縁膜１２の誘電率εが大きくなるのに応じて、電気−機械変換効率が高まって共振器１のインピーダンスがより下がることから、この絶縁膜１２としては誘電率εの大きい材料を用いることが望ましい。
【００２２】
振動部１１における複数のブロックは、入力交流信号Ｓinが入力される入力ブロックと、出力交流信号Ｓoutが出力される出力ブロックとにより構成されている。入力ブロックでは、支持部１３および梁部１２を介して、コンデンサＣ１が接続された入力信号線Ｌinから、入力交流信号Ｓinが入力されている。一方、出力ブロックでは、梁部１２および支持部１３を介して、出力信号線Ｌoutから出力交流信号が出力されている。すなわち、ここでは図２に示したように、交流信号の伝送方向（Ｘ軸方向）に沿って、これら入力ブロックおよび出力ブロックが交互に配置されている。また、この入力ブロックには、各絶縁膜１１２における両端面（Ｙ−Ｚ端面）間に電位差（バイアス）を与えるための直流電圧Ｖｄｃが、コイルＬ１、入力信号線Ｌin、梁部１２および支持部１３を介して供給されるようになっている。すなわち、ここでは、入力ブロック側に直流電圧Ｖｄｃが供給されているが、例えば出力ブロック側に直流電圧Ｖｄｃが供給されるようにしてもよい。
【００２３】
この振動部１１は、詳細は後述するが、各絶縁膜１１２において両端面（Ｙ−Ｚ端面）間に電位差（上記直流電圧Ｖｄｃに対応）を生じさせたときに、入力交流信号Ｓinの周波数に応じて、縦波振動による共振振動を行うようになっている（図２中の波形Ｗ１参照）。そして、各絶縁膜１１２が所定の１方向（ここではＸ軸方向：図１，図２中の矢印Ｐ１参照）に沿って振動することとなるように、導体部１１１における複数のブロックと絶縁膜１１２とが、その１方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。ここで、各絶縁膜１１２は、図２に示したように、この縦波振動における波形Ｗ１の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。これにより、より効果的な共振振動が実現されるからである。また、同じく図２に示したように、梁部１２および支持部１３も、この縦波振動における波形Ｗ１の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。このような位置に配置することにより、振動部１１の振動を妨げてしまうのが回避されるからである。なお、本実施の形態の共振器１では、梁部１２を用いて振動部１１をその側面側から支持するようにしているが、例えば振動部１１の下方（基板面側）からなど、他の方向から支持するようにしてもよい。
【００２４】
［共振器の製造方法］
この共振器１は、例えば次のようにして製造することができる。図３および図４は、共振器１を製造する工程の一例を断面図で表すものであり、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図（Ｚ−Ｘ断面図）およびＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図（Ｙ−Ｚ断面図）でそれぞれ示している。
【００２５】
まず、図３（Ａ）に示したように、Ｓｉ基板１０Ａ上に例えば減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相成長）法を用いて、上述した材料からなる保護層１０Ｂを、例えば５００ｎｍ程度の厚みで一様に形成する。これにより、支持基板１０が形成される。次いで、この支持基板１０上に、例えば減圧ＣＶＤ法を用いて前述した材料からなるｐ−Ｓｉ層１５を、例えば１０００ｎｍ程度の厚みで一様に形成したのち、例えばフォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングを行い、このｐ−Ｓｉ層１５をパターニングする。このようにしてパターニングされたｐ−Ｓｉ層１５は、入力信号線Ｌin、出力信号線Ｌout等の配線部分となる。
【００２６】
続いて、図３（Ｂ）に示したように、支持基板１０およびｐ−Ｓｉ層１５上に、例えば減圧ＣＶＤ法を用いて、例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）膜を例えば５００ｎｍ程度の厚みで一様に形成することにより、犠牲層２０を形成する。そののち、図３（Ｃ）に示したように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨）を用いて、この犠牲層２０の表面を平坦化する。
【００２７】
次に、図３（Ｄ）に示したように、この平坦化した犠牲層２０の表面に、例えばフォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングを行うことにより、支持部１３を形成するための開口２１（コンタクト孔）を形成する。この開口２１の大きさは、例えば５μｍ×５μ
ｍ程度とし、深さは例えば４００ｎｍ程度とする。
【００２８】
続いて、図３（Ｅ）に示したように、この開口２１を含む犠牲層２０上に、例えば減圧ＣＶＤ法を用いて、振動部１１における導体部１１１を形成するための前述した材料からなるｐ−Ｓｉ層１６を、例えば２０００ｎｍ程度の厚みで一様に形成する。そののち、このｐ−Ｓｉ層１６を、例えばフォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングを行ってパターニングする。これにより、図３（Ｆ）に示したように、犠牲層２０上に、互いに離隔配置された複数（ここでは３つ）の導体パターンからなる導体パターン層が形成される。
【００２９】
次に、図３（Ｇ）に示したように、犠牲層２０上ならびにこれら各導体パターンの表面および側面に、例えば減圧ＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮ等からなる絶縁層１７を、例えば３０ｎｍ程度の厚みで一様に形成する。
【００３０】
続いて、図４（Ａ）に示したように、この絶縁層１７上に、再び、前述した材料からなるｐ−Ｓｉ層１７（導体層）を、例えば２０００ｎｍ程度の厚みで一様に形成する。そののち、図４（Ｂ）に示したように、ｐ−Ｓｉ層１６（導体パターン層）、絶縁層１７およびｐ−Ｓｉ層１８の表面を、例えばＣＭＰを用いて平坦化する。これにより、導体部１１１の各ブロックとなるｐ−Ｓｉ層１６，１８間に、絶縁膜１１２となる絶縁層１７が埋め込まれた形状となる。
【００３１】
次に、図４（Ｃ）に示したように、埋め込まれた絶縁体層１７を含むｐ−Ｓｉ層１６，１８を、例えばフォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングを行ってパターニングする。これにより、梁部１２および支持部１３と共に振動部１１の外形を形成する。
【００３２】
続いて、図４（Ｄ）に示したように、例えばＤＨＦ（希釈弗酸）溶液等のエッチング溶液を用いたウェットエッチングを行い、犠牲層２０を選択的に除去する。これにより、振動部１１が、基板面に対して間隙Ｇを介して、梁部１２および支持部１３により支持されるようになる。なお、このとき、埋め込まれている部分以外の絶縁層１７も同時に除去されることになる。以上により、図１に示した共振器１が完成する。
【００３３】
［共振器の作用・効果］
本実施の形態の共振器１では、電気信号におけるある特定の周波数の信号のみを機械的な振動に変換すると共に、この機械的な振動を再び電気信号に変換することにより、共振器として機能する。
【００３４】
具体的には、まず、任意の周波数の入力交流信号Ｓinが、入力信号線Ｌinから支持部１３および梁部１２を介して導体部１１１のうちの入力ブロックへ入力されると、各絶縁膜１１２にはその周波数の静電引力が発生し、振動部１１内に圧縮応力が働く。すなわち、電気信号から機械的な振動への変換がなされる。
【００３５】
ここで、入力交流信号Ｓinの周波数が、共振器１の寸法により定まる縦波振動の共振周波数ｆｒと等しい場合、振動部１１は縦波振動による共振振動を行う（図１中の波形Ｗ１参照）。
【００３６】
すると、各絶縁膜１１２は、振動によって圧縮および膨張を繰り返すことになる。このような絶縁膜１１２の変形により（図１，図２中の矢印Ｐ１参照）、各絶縁膜１１２の両端面（Ｙ−Ｚ端面）に、誘導起電力による電位差が発生する。すなわち、機械的な振動から電気信号への再変換がなされる。これにより、共振周波数ｆｒと等しい周波数の出力交流信号Ｓoutが、導体部１１１のうちの出力ブロックから梁部１２および支持部１３を介して、出力信号線Ｌoutから出力される。このような動作原理により、共振器１は、任意の入力交流信号Ｓinのうち、ある周波数（共振周波数ｆｒ）の信号のみを選択的に透過する共振器として機能する。
【００３７】
ここで、この共振器１では、振動部１１内に絶縁膜１１２が３つ以上（ここでは５つ）設けられているため、図１０，図１１に示した従来の共振器１００−１（絶縁膜が２つ）と比べ、振動部１１内における絶縁膜１１２の面積（Ｙ−Ｚ端面の面積）が大きくなる。
【００３８】
ところで、この絶縁膜１１２は、電極間の距離が変位する並行平板のコンデンサのように考えることができるため、その面積が大きいほど、駆動力が大きくなることが容易に想像できる。したがって、本実施の形態の共振器１のような、誘電体埋め込み型の縦波振動ＭＥＭＳ共振器について考えると、各絶縁膜１１２の面積の総和を面積Ｓとした場合、この共振器１のインピーダンスＲｘは、以下（１）式により表される。なお、この（１）式中において、γは振動部１１（導体部１１１）のヤング率、ρは振動部１１（導体部１１１）の密度、εは絶縁膜１１２の誘電率、Ｖは絶縁膜１１２の両端（Ｙ−Ｚ端面）間に発生する電位差（直流電圧Ｖｄｃに対応）である。
【００３９】
【数１】
2011004250.tif 000003
【００４０】
ここで、上記（１）式により、共振器１のインピーダンスＲｘは、各絶縁膜１１２の面積の総和である面積Ｓが大きくなるのに応じて、小さくなる（インピーダンスＲｘが、面積Ｓと反比例の関係にある）ことが分かる。したがって、共振器１では、振動部１１内において絶縁膜１１２を従来よりも多数（ここでは５つ）設けているため、共振器１のインピーダンスＲｘが従来の共振器よりも低減することになる。
【００４１】
以上のように本実施の形態では、入力交流信号Ｓinの周波数に応じて縦波振動による共振振動を行う振動部１１内において、絶縁膜１１２を３つ以上設けるようにしたので、振動部１１内における各絶縁膜１１２の面積（Ｙ−Ｚ端面の面積）の総和（面積Ｓ）を大きくすることができ、従来よりもインピーダンスＲｘを低減することが可能となる。
【００４２】
また、入力交流信号Ｓinが、入力信号線Ｌinから支持部１３および梁部１２を介して導体部１１１のうちの入力ブロックへ入力されるようにしたので、入力交流信号Ｓinを入力するための専用の電極等を別個設ける必要がなくなり、構造を簡素化することができる。
【００４３】
更に、導体部１１１のうちの入力ブロック（あるいは出力ブロック）に、直流電圧Ｖｄｃをも供給するようにしたので、後述する変形例１の場合と比べ、機能する絶縁膜１１２の数を多くすることができ、共振ピークを大きくすることが可能となる。
【００４４】
＜２．変形例＞
次に、本発明の変形例をいくつか挙げて説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、以下の各変形例に係る共振器の製造方法は、上記実施の形態で説明した製造方法と基本的に同様となっており、違いはマスクパターンが異なることだけであるため、説明を省略する。
【００４５】
（変形例１）
図５は、本発明の変形例１に係る共振器１Ａの上面構成（Ｘ−Ｙ平面構成）を模式的に表したものである。
【００４６】
本変形例の共振器１Ａでは、上記実施の形態とは異なり、導体部１１１における複数のブロックが、入力交流信号Ｓinが入力される入力ブロックと、出力交流信号Ｓoutが出力される出力ブロックと、以下説明する電圧供給ブロックとから構成されている。この電圧供給ブロックは、各絶縁膜１１２における両端面（Ｙ−Ｚ端面）間に電位差を与えるための直流電圧Ｖｄｃが、電圧供給線Ｌｄｃ、梁部１２および支持部１３を介して供給されるようになっている。また、この共振器１Ａでは、振動部１１内において、交流信号の伝送方向（Ｘ軸方向）に沿って、入力ブロックと出力ブロックとの間に、上記した電圧供給ブロックが配置されている。
【００４７】
このような構成により本変形例では、上記実施の形態の共振器１と比べて入力−出力間の寄生容量が小さくなるため、共振特性のバックグランドレベルを低下させ、交流信号のＳ／Ｎ比を大きくすることが可能となる。
【００４８】
（変形例２）
図６（Ａ）は、本発明の変形例２に係る共振器１Ｂの上面構成（Ｘ−Ｙ平面構成）を模式的に表したものである。また、図６（Ｂ）は、この共振器１Ｂにおける図５（Ａ）中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面構成を、図６（Ｃ）は、Ｖ−Ｖ線に沿った矢視断面構成を、それぞれ表している。
【００４９】
本変形例の共振器１Ｂでは、振動部１１Ｂの形状が、Ｘ−Ｙ平面を矩形状（ここでは、正方形状）とする直方体となっている。そして、この振動部１１Ｂでは、複数（ここでは、４×４＝１６個）の絶縁膜１１２が、振動面（Ｘ−Ｙ平面）内の互いに直交する２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って延在（Ｘ，Ｙ軸方向とも４個ずつ延在）するように埋設されている。これにより、振動部１１Ｂでは、導体部１１１における複数（ここでは、５×５＝２５個）のブロックが、振動面内においてマトリクス状に配置されるようになっている。すなわち、振動部１１Ｂの振動面内において、各絶縁膜１１２が互いに直交する２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って振動することとなるように（図６（Ａ）中の矢印Ｐ２ｘ，Ｐ２ｙ参照）、導体部１１１の複数のブロックと絶縁膜１１２とが配置されている。また、この導体部１１１の複数のブロックでは、入力交流信号Ｓinが入力される入力ブロックと、出力交流信号Ｓoutが出力される出力ブロックとが、振動面内の上記２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）のそれぞれに沿って交互に配置されている。そして、これら入力ブロックおよび出力ブロックのうちのいずれか一方（ここでは、入力ブロック）に、直流電圧Ｖｄｃが供給されるようになっている。
【００５０】
なお、この共振器１Ｂにおいても、上記実施の形態の共振器１と同様に、導体部１１１は、交流信号の伝送方向（Ｘ，Ｙ軸方向）に沿って複数のブロックに分離されている。また、各絶縁膜１１２は、図６（Ａ）に示したように、縦波振動における波形Ｗ２ｘ，Ｗ２ｙの節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。同様に、梁部１２および支持部１３も、この縦波振動における波形Ｗ２ｘ，Ｗ２ｙの節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。
【００５１】
このような構成により本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。すなわち、振動部１１Ｂ内における各絶縁膜１１２の面積（Ｙ−Ｚ端面またはＺ−Ｘ端面の面積）の総和（面積Ｓ）を大きくすることができ、従来よりもインピーダンスＲｘを低減することが可能となる。
【００５２】
また、本変形例では、振動面（Ｘ−Ｙ平面）内の互いに直交する２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の振動を利用しているため、振動部１１Ｂの振動面積に対しての効率が良くなり、共振ピークを大きくすることができる。
【００５３】
（変形例３）
図７（Ａ）は、本発明の変形例３に係る共振器１Ｃの上面構成（Ｘ−Ｙ平面構成）を模式的に表したものであり、図７（Ｂ）は、この共振器１Ｂにおける図７（Ａ）中のＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視断面構成を表している。
【００５４】
本変形例の共振器１Ｃでは、振動部１１Ｃの形状が、Ｘ−Ｙ平面を円形状とする円柱体となっている。そして、この振動部１１Ｃでは、複数（ここでは５つ）の絶縁膜１１２が、振動面（Ｘ−Ｙ平面）内において同心円状に配置されるように埋設されている。これにより、振動部１１Ｃでは、導体部１１１における複数（ここでは６つ）のブロックが、同様に振動面内に同心円状に配置されている。すなわち、振動部１１Ｃの振動面内において、各絶縁膜１１２が、上記した同心円の中心から外周方向へ向かって放射状に振動することとなるように（図７（Ａ）中の矢印Ｐ３参照）、導体部１１１の複数のブロックと絶縁膜１１２とが配置されている。また、この導体部１１１の複数のブロックでは、入力交流信号Ｓinが入力される入力ブロックと、出力交流信号Ｓoutが出力される出力ブロックとが、振動面内における同心円の中心から外周方向へ向かって交互に配置されている。そして、これら入力ブロックおよび出力ブロックのうちのいずれか一方（ここでは、入力ブロック）に、直流電圧Ｖｄｃが供給されるようになっている。
【００５５】
なお、この共振器１Ｃにおいても、上記実施の形態の共振器１と同様に、導体部１１１は、交流信号の伝送方向（上記した放射方向）に沿って複数のブロックに分離されている。また、各絶縁膜１１２は、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、縦波振動における波形Ｗ３の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。同様に、梁部１２および支持部１３も、この縦波振動における波形Ｗ３の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。
【００５６】
このような構成により本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。すなわち、振動部１１Ｃ内における各絶縁膜１１２の面積（端面の面積）の総和（面積Ｓ）を大きくすることができ、従来よりもインピーダンスＲｘを低減することが可能となる。
【００５７】
また、本変形例では、振動部１１Ｃが、振動に対する直交向に沿って円環状に繋がっており、振動部の端部がなくなることから、端部の影響によるエネルギーのロスや周波数の変動がなくなり、共振器のＱ値を高くすることができる。
【００５８】
（変形例４）
図８（Ａ）は、本発明の変形例４に係る共振器１Ｄの上面構成（Ｘ−Ｙ平面構成）を模式的に表したものであり、図８（Ｂ）は、この共振器１Ｃにおける図８（Ａ）中の符号Ｐ１０で示した部分を拡大して詳細に表したものである。
【００５９】
本変形例の共振器１Ｄでは、振動部１１Ｄの形状が、その振動面（Ｘ−Ｙ平面）内において円環状とする柱体となっている。そして、この振動部１１Ｄでは、複数（ここでは２４個）の絶縁膜１１２が、振動面内において、上記した円環状に沿って周回して並んで配置されるように埋設されている。これにより、振動部１１Ｄでは、導体部１１１における複数（ここでは２４個）のブロックが、同様に振動面内において、円環状に沿って周回して並んで配置されている。すなわち、振動部１１Ｄの振動面内において、各絶縁膜１１２が、円環状における周回方向に沿って振動することとなるように（図８（Ａ）中の矢印Ｐ４参照）、導体部１１１の複数のブロックと絶縁膜１１２とが配置されている。また、この導体部１１１の複数のブロックでは、入力交流信号Ｓinが入力される入力ブロックと、出力交流信号Ｓoutが出力される出力ブロックとが、振動面内において、円環状における周回方向に沿って交互に配置されている。そして、これら入力ブロックおよび出力ブロックのうちのいずれか一方（ここでは、入力ブロック）に、直流電圧Ｖｄｃが供給されるようになっている。
【００６０】
なお、この共振器１Ｄにおいても、上記実施の形態の共振器１と同様に、導体部１１１は、交流信号の伝送方向（上記した周回方向）に沿って複数のブロックに分離されている。また、各絶縁膜１１２は、図８（Ａ）に示したように、縦波振動における波形Ｗ４の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。同様に、梁部１２および支持部１３も、この縦波振動における波形Ｗ４の節部分の少なくとも１つに対応する位置もしくはその近傍に配置されているようにするのが好ましい。
【００６１】
このような構成により本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。すなわち、振動部１１Ｄ内における各絶縁膜１１２の面積（端面の面積）の総和（面積Ｓ）を大きくすることができ、従来よりもインピーダンスＲｘを低減することが可能となる。
【００６２】
また、本変形例においても、上記変形例３と同様に、振動部１１Ｄが、振動に対する直交向に沿って円環状に繋がっており、振動部の端部がなくなることから、端部の影響によるエネルギーのロスや周波数の変動がなくなり、共振器のＱ値を高くすることができる。
【００６３】
なお、本変形例では、振動部１１Ｄにおける振動面内の形状が円環状である場合について説明したが、円環状以外の環状となっていてもよい。
【００６４】
＜３．適用例＞
図９は、上記実施の形態および各変形例で説明した共振器１，１Ａ〜１Ｄ等を搭載した電子機器の一例としての通信装置の機能ブロック構成を表すものである。この通信装置は、上記実施の形態等で説明した共振器１，１Ａ〜１Ｄ等を、後述する送信用ＰＬＬ回路３１３、チャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２または中間周波数用ＰＬＬ回路３４４等の発振器や、高周波フィルタ３０２等のフィルタ素子として搭載したものである。具体的には、この通信装置は、例えば、携帯電話器、情報携帯端末（ＰＤＡ）、無線ＬＡＮ機器などである。
【００６５】
この通信装置は、例えば、送信系回路３００Ａと、受信系回路３００Ｂと、送受信経路を切り替える送受信切替器３０１と、高周波フィルタ３０２と、送受信用のアンテナ３０３とを備えている。
【００６６】
送信系回路３００Ａは、２つのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital/Analogue Converter）３１１Ｉ，３１１Ｑと、２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑとを備えている。これらのＤＡＣ３１１Ｉ，３１１Ｑおよびバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑは、Ｉチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データに対応したものである。送信系回路３００Ａはまた、変調器３２０および送信用ＰＬＬ（Phase-Locked Loop ）回路３１３と、電力増幅器３１４とを備えている。変調器３２０は、上記した２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑに対応した２つのバッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑおよび２つのミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑと、移相器３２３と、加算器３２４と、バッファアンプ３２５とを含んで構成されている。
【００６７】
受信系回路３００Ｂは、高周波部３３０、バンドパスフィルタ３４１およびチャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２と、中間周波回路３５０およびバンドパスフィルタ３４３と、復調器３６０および中間周波用ＰＬＬ回路３４４とを備えている。この受信系回路３００Ｂはまた、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データに対応した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑおよび２つのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ；Analogue/Digital Converter）３４６Ｉ，３４６Ｑを備えている。高周波部３３０は、低ノイズアンプ３３１と、バッファアンプ３３２，３３４と、ミキサ３３３とを含んで構成されている。中間周波回路３５０は、バッファアンプ３５１，３５３と、自動ゲイン調整（ＡＧＣ；Auto Gain Controller）回路３５２とを含んで構成されている。復調器３６０は、バッファアンプ３６１と、上記した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに対応した２つのミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑおよび２つのバッファアンプ３６３Ｉ，３６３Ｑと、移相器３６４とを含んで構成されている。
【００６８】
この通信装置では、送信系回路３００ＡにＩチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データが入力されると、それぞれの送信データを以下の手順で処理する。すなわち、まず、ＤＡＣ３１１Ｉ、３１１Ｑにおいてアナログ信号に変換し、引き続きバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑにおいて送信信号の帯域以外の信号成分を除去したのち、変調器３２０に供給する。続いて、変調器３２０において、バッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑを介してミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑに供給し、引き続き送信用ＰＬＬ回路３１３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する。そののち、両混合信号を加算器３２４において加算することにより、１系統の送信信号とする。この際、ミキサ３２２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３２３において信号移相を９０°シフトさせることにより、Ｉチャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが互いに直交変調されるようにする。最後に、バッファアンプ３２５を介して電力増幅器３１４に供給することにより、所定の送信電力となるように増幅する。この電力増幅器３１４において増幅された信号は、送受信切換器３０１および高周波フィルタ３０２を介してアンテナ３０３に供給されることにより、そのアンテナ３０３を介して無線送信される。この高周波フィルタ３０２は、通信装置において送信または受信する信号のうちの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として機能する。
【００６９】
一方、アンテナ３０３から高周波フィルタ３０２および送受信切換器３０１を介して受信系回路３００Ｂに信号が受信されると、その信号を以下の手順で処理する。すなわち、まず、高周波部３３０において、受信信号を低ノイズアンプ３３１で増幅し、引き続きバンドパスフィルタ３４１で受信周波数帯域以外の信号成分を除去したのち、バッファアンプ３３２を介してミキサ３３３に供給する。続いて、チャンネル選択用ＰＰＬ回路３４２から供給される周波数信号を混合し、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とすることにより、バッファアンプ３３４を介して中間周波回路３５０に供給する。続いて、中間周波回路３５０において、バッファアンプ３５１を介してバンドパスフィルタ３４３に供給することにより中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去する。そして、引き続きＡＧＣ回路３５２でほぼ一定のゲイン信号としたのち、バッファアンプ３５３を介して復調器３６０に供給する。続いて、復調器３６０において、バッファアンプ３６１を介してミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑに供給したのち、中間周波用ＰＰＬ回路３４４から供給される周波数信号を混合し、Ｉチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。この際、ミキサ３６２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３６４において信号移相を９０°シフトさせることにより、互いに直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。最後に、Ｉチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号をバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに供給することによりＩチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去したのち、ＡＤＣ３４６Ｉ，３４６Ｑに供給してデジタルデータとする。これにより、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データが得られる。
【００７０】
この通信装置は、上記各実施の形態等で説明した共振器を、送信用ＰＬＬ回路３１３、チャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２または中間周波数用ＰＬＬ回路３４４等の発振器や、高周波フィルタ３０２等のフィルタ素子として搭載している。このため、上記実施の形態等において説明した作用により、優れた高周波特性を有する。
【００７１】
（その他の変形例）
以上、いくつか実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７２】
例えば、上記実施の形態等において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態等では、本発明の共振器を、通信装置に代表される電子機器に適用する場合について説明したが、これに限られるものではなく、本発明の共振器は、通信装置以外の電子機器（例えば、計測器など）に適用することも可能である。これらのいずれの場合においても、上記実施の形態等と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，１Ａ〜１Ｄ…共振器、１０…支持基板、１０Ａ…Ｓｉ基板、１０Ｂ…保護層、１１，１１Ｂ〜１１Ｄ…振動部、１１１…導体部、１１２…絶縁膜、１２…梁部、１３…支持部、１５，１６，１８…ｐ−Ｓｉ層、１７…絶縁層、２０…犠牲層、２１…開口、３００Ａ…送信系回路、３００Ｂ…受信系回路、３０２…高周波フィルタ、３１３…送信用ＰＬＬ回路、３４２…チャンネル選択用ＰＬＬ回路、３４４…中間周波数用ＰＬＬ回路、Ｇ…間隙、Ｖｄｃ…直流電源、Ｃ１…コンデンサ、Ｌ１…コイル、Ｌin…入力信号線、Ｌout…出力信号線、Ｌｄｃ…電圧供給線、Ｓin…入力交流信号、Ｓout…出力交流信号、Ｗ１，Ｗ２ｘ，Ｗ２ｙ，Ｗ３，Ｗ４…波形、Ｐ１，Ｐ２ｘ，Ｐ２ｙ，Ｐ３，Ｐ４…振動方向。
【図１】
2011004250.tif 000004
【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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