(57)【要約】【課題】信頼性品質が高く、振動特性が安定で、高いＱ値を有する振動子を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１と、基板１上に接続されている支持部２６と、支持部２６上に接続されている基部２２と、基板１から遊離して基部２２から互いに異なる方向に延出し、隣り合う振動部２４が互いに逆方向の位相で振動する複数の振動部２４と、を備え、基部２２は振動の節を有し、平面視で支持部２６の少なくとも一部が振動の節に重なっている。【選択図】図１
2015080011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に接続されている支持部と、
前記支持部上に接続されている基部と、
前記基板から遊離して前記基部から互いに異なる方向に延出し、隣り合う前記振動部が互いに逆方向の位相で振動する複数の振動部と、を備え、
前記基部は振動の節を有し、
平面視で前記支持部の少なくとも一部が前記振動の節に重なっていることを特徴とする振動子。
【請求項２】
前記基板上に固定電極が前記振動部と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の振動子。
【請求項３】
前記振動部に可動電極が配置されていることを特徴とする請求項１又２に記載の振動子。
【請求項４】
前記可動電極は前記固定電極を含む平面と交わる方向に振動することを特徴とする請求項３に記載の振動子。
【請求項５】
前記支持部の少なくとも一部は、平面視で前記基部に重なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項６】
前記支持部は、平面視で多角形であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項７】
前記支持部は、平面視で矩形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項８】
前記支持部は、平面視で曲線部を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項９】
前記支持部は、平面視で、隣り合う振動部が接続する部分に向かって延出していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項１０】
前記支持部は、平面視で、前記接続する部分に向かって縮幅していることを特徴とする請求項９に記載の振動子。
【請求項１１】
前記支持部は、平面視で前記振動の節に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項１２】
前記支持部は、複数あることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の振動子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の振動子を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の振動子を備えてい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、振動子、振動子を備えた発振器、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体微細加工技術を利用して形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスと呼ばれる機械的に可動な構造体を備えた電気機械系構造体（例えば、振動子、フィルター、センサー、モーターなど）が知られている。この中で、ＭＥＭＳ振動子は、これまでの水晶や誘電体を使用した振動子・共振子と比較して、半導体回路を組み込んで製造することが容易であり、微細化、高機能化に対し有利であることから、その利用範囲が広まっている。
【０００３】
従来のＭＥＭＳ振動子の代表例としては、振動子が設けられた基板面と平行な方向に振動する櫛型振動子と、基板の厚さ方向に振動する梁型振動子とが知られている。梁型振動子は、基板上に形成された固定電極や基板に遊離して配置された可動電極などからなる振動子であり、可動電極の支持の方法により、片持ち梁型（clamped‐free beam）、両持ち梁型（clamped‐clamped beam）、両端自由梁型（free‐free beam）などが知られている。
【０００４】
特許文献１の片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子では、基板の主面上に設けられた第１電極の側面部において、可動する第２電極の支持部側に設けられた側面部の角部が略垂直に形成されているため、電極形状のばらつきに起因する振動特性のばらつきの影響を低減でき、安定な振動特性を得ることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子は、支持部が一つのため小型化には有利であるが、基板の厚さ方向に振動する片持ち梁を固定する支持部の質量が小さいため、可動する第２電極の梁の屈曲振動を減衰することができなく、梁の振動が支持部を伝わり基板全体に漏れてしまい、高いＱ値が得られず、安定した振動特性や所望の振動特性が得られなくなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、以下の適用例又は形態として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る振動子は、基板と、前記基板上に接続されている支持部と、前記支持部上に接続されている基部と、前記基板から遊離して前記基部から互いに異なる方向に延出し、隣り合う前記振動部が互いに逆方向の位相で振動する複数の振動部と、を備え、前記基部は振動の節を有し、平面視で前記支持部の少なくとも一部が前記振動の節に重なっていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、振動変位量が非常に小さいかほとんど無い振動の節となる部分に支持部が設けられ、基部と振動部とで構成された上部電極を支えているので、振動部が振動することで生じる振動が基板へ漏れることがなく、振動漏れが抑制され、且つ振動効率の低下が抑制された高いＱ値を有する振動子を得ることができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に係る振動子において、前記基板上に固定電極が前記振動部と対向して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、振動部と対向した位置に固定電極を設けることで、振動部と固定電極との間に交流電圧を印加すると、振動部が固定電極に引き寄せられたり、引き離されたりする振動を発生し易くなるため、安定な振動特性を有する振動子を得ることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に係る振動子において、前記振動部に可動電極が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、可動電極と基板に設けられた固定電極との間に交流電圧を印加することで、安定な振動特性を有する振動子を得ることができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に係る振動子において、前記可動電極は前記固定電極を含む平面と交わる方向に振動することを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、可動電極と固定電極との間に交流電圧を印加すると、可動電極の振動部が固定電極に引き寄せられたり、引き離されたりする振動、つまり、固定電極を含む平面と交わる方向に変位を有する屈曲振動を振動させることができ、安定な振動特性を有する振動子を得ることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例に係る振動子において、前記支持部の少なくとも一部は、平面視で前記基部に重なって設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、基部は振動部に比べ振動変位量が小さいため、振動漏れの小さい振動子を得ることができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で多角形であることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、多角形とし振動することで生じる応力が集中する角部を多くすることで、応力を抑制することができるため、安定な振動特性を有する振動子を得ることができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で矩形であることを特徴とする。
【００２１】
本適用例によれば、略矩形の基部を効率的に支持することができるため、耐衝撃特性に優れた振動子を得ることができる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で曲線部を有していることを特徴とする。
【００２３】
本適用例によれば、曲線部とし、振動により生じる応力が集中する角部をなくすことで、応力をより抑制することができるため、より安定な振動特性を有する振動子を得ることができる。
【００２４】
［適用例９］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で、隣り合う振動部同士が接続する部分に向かって延出していることを特徴とする。
【００２５】
本適用例によれば、基部の中央部から振動部同士が接続する部分に向かう方向が振動の節と略一致するので、振動変位量の小さい部分を支持することができ、振動効率がより高く、振動漏れの抑制された振動子を得ることができる。
【００２６】
［適用例１０］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で、前記接続する部分に向かって縮幅していることを特徴とする。
【００２７】
本適用例によれば、隣り合う振動部が接続する部分に向かって縮幅していることで、振動変位量の小さい領域をより的確に支持することができ、振動効率がより高く、振動漏れをより抑制した振動子を得ることができる。
【００２８】
［適用例１１］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、平面視で前記振動の節に沿って配置されていることを特徴とする。
【００２９】
本適用例によれば、振動の節に沿って設けられているため、振動変位量が非常に小さい部分を支持することができ、振動効率がより高く、振動漏れの抑制された振動子を得ることができる。
【００３０】
［適用例１２］上記適用例に係る振動子において、前記支持部は、複数あることを特徴とする。
【００３１】
本適用例によれば、基部の中央部に１つの支持部を設けた場合に比べ、耐衝撃性が向上し、耐衝撃特性に優れ、振動漏れの抑制された高いＱ値を有する振動子を得ることができる。
【００３２】
［適用例１３］本適用例に係る発振器は、上記適用例に係る振動子を備えていることを特徴とする。
【００３３】
本適用例によれば、高いＱ値を有する振動子を備えていることにより、より高性能の発振器を提供することができる。
【００３４】
［適用例１４］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る振動子を備えていることを特徴とする。
【００３５】
本適用例によれば、電子機器として、高いＱ値を有する振動子が活用されることにより、より高性能の電子機器を提供することができる。
【００３６】
［適用例１５］本適用例に係る移動体は、上記適用例に係る振動子を備えていることを特徴とする。
【００３７】
本適用例によれば、移動体として、高いＱ値を有する振動子が活用されることにより、より高性能の移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）〜（ｃ）本実施形態に係る振動子の平面図及び断面図。
【図２】本実施形態に係る振動子の振動変位の解析結果であり、（ａ）は振動変位を示す平面図、（ｂ）は振動変位を示す斜視図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）変形例１に係る振動子であり、上部電極に設けられた支持部のバリエーションの例を示す平面図。
【図４】（ｅ）〜（ｈ）変形例１に係る振動子であり、上部電極に設けられた支持部のバリエーションの例を示す平面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）変形例２に係る振動子であり、上部電極のバリエーションの例を示す平面図。
【図６】（ａ）〜（ｆ）本実施形態に係る振動子の製造工程を順に示す工程図。
【図７】（ｇ）〜（ｋ）本実施形態に係る振動子の製造工程を順に示す工程図。
【図８】本実施形態に係る振動子を備える発振器の構成例を示す概略図。
【図９】（ａ）電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図、（ｂ）電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。
【図１０】電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。
【図１１】移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。
【００４０】
（実施形態）
［振動子］
先ず、本実施形態に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００について説明する。
図１（ａ）は、ＭＥＭＳ振動子１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１上に形成された固定電極（下部電極１０）と、基板１及び固定電極から遊離して形成される可動電極（上部電極２０）が備えられた静電型の梁型振動子である。可動電極は、基板１の主面及び固定電極に積層された犠牲層がエッチングされることにより基板１及び固定電極から遊離して形成される。
なお、犠牲層とは、酸化膜などで一旦形成される層であり、その上下や周囲に必要な層を形成した後にエッチングにより除去される。犠牲層が除去されることによって、上下や周囲の各層間に必要な間隙や空洞が形成されたり、必要な構造体が遊離して形成されたりする。
【００４１】
ＭＥＭＳ振動子１００の構成について以下に説明する。ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法については、後述する実施形態で説明する。
ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１と、基板１の主面上に設けられた下部電極１０（第１下部電極１１、第２下部電極１２）と、基板１上に下部電極１０（第２下部電極１２）を介して接続されている支持部２６と、支持部２６上に接続されている基部２２を有する上部電極２０（基部２２と振動部２４とが一体化したもの）などを含み構成されている。
【００４２】
基板１には、好適例としてシリコン基板を用いている。基板１には、酸化膜２、窒化膜３が順に積層されており、基板１の主面側（窒化膜３の表面）の上部に、下部電極１０（第１下部電極１１、第２下部電極１２）、支持部２６、上部電極２０などが形成されている。
なお、ここでは、基板１の厚み方向において、基板１の主面に順に酸化膜２及び窒化膜３が積層される方向を上方向として説明している。
【００４３】
下部電極１０の内、第２下部電極１２は、支持部２６を基板１の上に固定し、また、支持部２６を介して上部電極２０に電位を与える固定電極であり、窒化膜３上に積層された第１導電体層４をフォトリソグラフィー（エッチング加工を含む。以下同様。）によりパターニングすることで図１（ａ）に示すように、形成されている。また、第２下部電極１２は、配線１２ａによって外部回路（図示省略）と接続されている。
【００４４】
支持部２６は、平面視で矩形であり、上部電極２０の基部２２に重なり、且つ基部２２にある振動の節に重なる部分を有して配置されている。更に、支持部２６は、第２下部電極１２の中央部に配置されている。支持部２６は、第１導電体層４上に積層された第２導電体層５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ている。なお、第１導電体層４及び第２導電体層５は、それぞれ好適例として導電性のポリシリコンを用いているが、これに限定するものではない。
【００４５】
上部電極２０は、基部２２と、基部２２から互いに異なる方向に延出している複数の振動部２４と、を含み構成されている。具体的には、上部電極２０は、図１（ａ）に示すように、上部電極２０の基部２２から延出する４つの振動部２４によって十字形状を呈する可動電極であり、基部２２の下に設けられた支持部２６によって支えられ、基板１から遊離されている。
【００４６】
上部電極２０は、支持部２６を構成する第２導電体層５の上層と、第１導電体層４上に積層された犠牲層の上層と、に積層された第３導電体層６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ている。つまり、上部電極２０は、基部２２と４つの振動部２４とが一体に形成されている。また、第２下部電極１２と十字形状の上部電極２０とは、基板１を平面視したときにそれぞれの中心部が略一致するように重なり、上部電極２０の基部２２から横方向（Ｂ−Ｂ方向）に延在する２つの振動部２４が、第２下部電極１２（後述するスリットＳ２の部分を除く）と重なるように配置されている。なお、第３導電体層６は、第１導電体層４及び第２導電体層５と同様に、好適例として導電性のポリシリコンを用いているが、これに限定するものではない。
【００４７】
下部電極１０の内、第１下部電極１１は、基板１を平面視したときに重なる上部電極２０との間に交流電圧が印加される固定電極であり、窒化膜３に積層された第１導電体層４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ている。第１下部電極１１は、図１（ａ）を正面視したとき、上部電極２０の基部２２から縦方向（Ａ−Ａ方向）に延在する２つの振動部２４に重なるように２箇所に設けられ、配線１１ａによって外部回路（図示省略）と接続されている。
【００４８】
第１下部電極１１は、第２下部電極１２と同じ層の第１導電体層４により形成されている。従って、第１下部電極１１は、上部電極２０に電位を与える固定電極としての第２下部電極１２との間で電気的に絶縁される必要があり、それぞれのパターン（第１下部電極１１と第２下部電極１２）が分離されている。この分離するための隙間の段差（凹凸）は、第１導電体層４の上層に積層された犠牲層を介して積層された第３導電体層６によって形成される上部電極２０に凹凸形状として転写される。具体的には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、パターンの分離部（スリットＳ１）の部分において、上部電極２０に凹凸形状が形成される。
【００４９】
ＭＥＭＳ振動子１００では、上部電極２０の基部２２から縦方向（Ａ−Ａ方向）に延出する振動部２４と、横方向（Ｂ−Ｂ方向）に延出する振動部２４とで、スティフネスに違いが発生しないように、第２下部電極１２にダミーのスリットパターンを設けている。具体的には、スリットＳ１が上部電極２０の縦方向（Ａ−Ａ方向）に延在する２つの振動部２４に反映させている凹凸形状と同じように、上部電極２０の横方向（Ｂ−Ｂ方向）に延在する２つの振動部２４に凹凸形状を生じさせるようなダミーのスリットＳ２を、上部電極２０が重なる領域における横方向（Ｂ−Ｂ方向）に延在する第２下部電極１２に設けている。すなわち、スリットＳ２の幅は、スリットＳ１の幅と略同じであり、平面視したときに、上部電極２０の中心点が重なる位置からスリットＳ２までの距離が、上部電極２０の中心点が重なる位置からスリットＳ１までの距離と略同じとなるように、スリットＳ２を形成している。
【００５０】
このようにダミーのスリットＳ２を設けることにより、凹凸部も含めて、上部電極２０が構成される。なお、スリットＳ２は、電気的に第２下部電極１２を絶縁する目的で形成するものではないため、平面視したときに、上部電極２０と重ならないスリットＳ２の両端部の領域においては、第２下部電極１２が連続している。
【００５１】
このような構成において、ＭＥＭＳ振動子１００は静電振動子として構成され、外部回路から配線１１ａ，１２ａを介して第１下部電極１１と上部電極２０との間に印加される交流電圧によって、上部電極２０の４つの振動部２４の先端領域が振動の腹として振動する。図１（ａ）において、（＋／−）の記号は振動の腹として上下方向（基板１の厚み方向）に振動する部分を、その位相の関係を含めて示している。また、隣り合う振動部２４の位相は異なっている。例えば、＋の振動部２４が上方向（基板１から離れる方向）への動きの場合に、隣の振動部２４が−の下方向（基板１に近づく方向）への動きになっていることを示している。つまり、可動電極である上部電極２０は、固定電極である下部電極１０（第１下部電極１１、第２下部電極１２）を含む平面と交わる方向に振動している。
【００５２】
ここで、基部２２を挟み基部２２から異なる方向に延出する２つの振動部２４は、基部２２を含む略矩形状の梁と見做される。そのため、２つの振動部２４の先端が上方向に振動すると基部２２は下方向に振動する振動部２４の厚み方向に変位を有する屈曲振動が生じる。また、隣の振動部２４、基部２２及び基部２２を挟み基部２２から異なる方向に延出する２つ振動部２４で構成される梁については、２つの振動部２４の先端が下方向に振動すると基部２２は上方向に振動する屈曲振動を生じることとなる。そのため、２つの梁が同時に振動すると、基部２２は上下方向の変位が相殺され振動が抑制され、基部２２と振動部２４とが接続する領域が振動の節となる。よって、振動の節において上部電極２０全体の振動が釣り合うこととなり、この部分を支持することで、振動効率がより高く、振動漏れの抑制された静電型の梁型振動子をより簡便に提供することができる。
【００５３】
次に、本実施形態に係る振動子の振動の節について詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係る振動子の振動変位の解析結果であり、図２（ａ）は振動変位を示す平面図、図２（ｂ）は振動変位を示す斜視図である。
図２では本実施形態に係る振動子と同様に、基部２２から十字形状に延出している４つの振動部２４が設けられた上部電極２０において、基部２２の基板１側の主面に支持部が設けられ、支持部の基部２２と反対側が固定されている状態での振動変位を有限要素法で計算した結果を示しており、黒色が濃い部分は振動変位量が小さく、白色の部分は振動変位量が大きいことを示している。
【００５４】
図２より、振動変位は各振動部２４の先端部（基部２２と接続する側と反対側）で大きく、基部２２で小さい。また、隣り合う振動部２４が接続する部分から、基部２２の中央部を挟み対向する隣り合う振動部２４が接続する部分までを結んだ２点鎖線で示す部分の振動変位量は非常に小さく、ほとんど振動変位していない状態である。そのため、この部分が振動の節と見做すことができる。なお、振動の節は基部２２の中心部と、隣り合う振動部２４が接続する部分（４箇所）と、の間にあり、十字形状となっている。
従って、振動の節の部分、特に、十字形状の部分を支持することで、振動効率がより高く、振動漏れの抑制された静電型の梁型振動子をより簡便に提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
【００５６】
（変形例１）
図３（ａ）〜（ｄ）と図４（ｅ）〜（ｈ）は、変形例１に係る振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）であり、上部電極に設けられた支持部のバリエーションの例を示す平面図である。
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、支持部２６の形状が矩形で構成されているが、この構成に限定するものではない。また、１つの支持部２６が設けられているが、これに限定されることはなく、複数の支持部２６を設けていても良い。
【００５７】
図３（ａ）は、多角形の支持部２６ａの形状を示す例である。支持部２６ａが多角形であることにより、振動することで生じる応力が角部へ集中するのを、矩形に比べ支持部２６ａの角部が多いため、抑制することができるため、安定な振動特性を有するＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００５８】
図３（ｂ）は、曲線部を有する支持部２６ｂの形状を示す例である。支持部２６ｂが曲線部を有していることにより、振動によって生じる応力が角部へ集中するのを、抑制することができるため、より安定な振動特性を有するＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００５９】
図３（ｃ）は、基部２２の中央部から隣り合う振動部２４が接続する部分に延出する４つの矩形を有する支持部２６ｃの形状を示す例である。支持部２６ｃが図２で示した振動の節に沿って設けられているため、振動変位量が非常に小さい部分を支持することができ、振動効率がより高く、振動漏れの抑制されたＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６０】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示す支持部２６ｃと同様に振動の節に沿った矩形を有する支持部２６ｄの形状を示す例である。支持部２６ｄは、隣り合う矩形の接続する部分が曲線状であるため、平面視で支持部２６ｄの面積が大きくなり、耐衝撃特性の向上を図ることができ、耐衝撃特性に優れ、振動効率がより高く、振動漏れの抑制されたＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６１】
図４（ｅ）は、図３（ｃ）に示す支持部２６ｃと同様に振動の節に沿った矩形を有する支持部２６ｅの形状を示す例である。支持部２６ｅは、振動の節に沿った矩形が隣り合う矩形の接続する部分に向かって平面視で縮幅している、即ち幅が小さくなっているため、振動変位量の小さい領域をより的確に支持することができ、振動効率がより高く、振動漏れをより抑制したＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６２】
図４（ｆ）は、基部２２の中央部に矩形の支持部と振動の節に沿った矩形の支持部を複数有している支持部２６ｆの形状を示す例である。支持部２６ｆは、基部２２の中央部に１つの支持部を設けた場合に比べ、耐衝撃性が向上し、耐衝撃特性に優れ、振動漏れの抑制された高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６３】
図４（ｇ）は、振動の節に沿った矩形の支持部を複数有している支持部２６ｇの形状を示す例である。支持部２６ｇは、振動の節に沿って設けられた複数の支持部を有しているため、振動変位量の小さい領域のみをより的確に支持することができ、振動漏れをより抑制した高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６４】
図４（ｈ）は、振動の節に沿った複数の矩形の支持部が基部２２の外縁部に向けて縮幅している支持部２６ｈの形状を示す例である。支持部２６ｈは矩形の先端部が縮幅しているため、振動変位量のより小さい領域のみをより的確に支持することができ、振動漏れをより抑制したより高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００６５】
（変形例２）
図５（ａ）〜（ｄ）は、変形例２に係る振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）であり、上部電極のバリエーションの例を示す平面図である。
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、上部電極２０は、基部２２から延出する４つの振動部２４によって十字形状を呈する上部電極２０であるとして説明したが、この構成に限定するものではない。振動部２４の数は、偶数や奇数であっても構わず、４つ以上となるように上部電極２０が形成されていれば良い。
【００６６】
図５（ａ）は、円板状に構成した上部電極２０ａを示す例である。互いに隣り合う振動部２４ａの振動の位相が逆になるように振動する場合において、振動効率の低下が抑制され、また振動漏れが抑制された、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を提供することができる。
【００６７】
図５（ｂ）は、６つの振動部２４ｂを有する上部電極２０ｂを示す例である。互いに隣り合う振動部２４ｂの振動の位相が逆になるように振動する場合において、振動効率の低下が抑制され、また振動漏れが抑制された、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を提供することができる。
【００６８】
図５（ｃ）は、８つの振動部２４ｃを有する上部電極２０ｃを示す例である。互いに隣り合う振動部２４ｃの振動の位相が逆になるように振動する場合や、図５（ｃ）に示すように互いに隣り合う２つの振動部２４ｃが１つの組として同相で振動し、また隣り合う組の振動の位相が逆になるように振動する場合において、振動効率の低下が抑制され、また振動漏れが抑制された、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を提供することができる。
【００６９】
図５（ｄ）は、５つの振動部２４ｄ１〜２４ｄ３を有する上部電極２０ｄを示す例である。振動部２４ｄ２と基部２２を挟み対向する２つの振動部２４ｄ３は、基部２２から延出する方向と交わる方向の長さ（幅方向の長さ）が異なっており、振動部２４ｄ２の幅方向の長さは、２つの振動部２４ｄ３の幅方向の長さに比べ大きい。これは、振動の節において基部２２と振動部２４ｄ１，２４ｄ２，２４ｄ３とが一体化した上部電極２０ｄの全体の振動が釣り合うようにするためである。このような構成とすることで、振動部２４ｄ１，２４ｄ２，２４ｄ３の数が奇数であっても、振動効率の低下が抑制され、また振動漏れが抑制された、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を提供することができる。
【００７０】
＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）の製造方法について説明する。なお、説明にあたり、前述した同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図６（ａ）〜（ｆ）と図７（ｇ）〜（ｋ）は、ＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を順に示す工程図である。それぞれの工程におけるＭＥＭＳ振動子１００の態様を、図１（ａ）のＡ―Ａ線断面図で示している。
【００７１】
図６（ａ）：基板１を準備し、主面に酸化膜２を積層する。酸化膜２は、好適例として、半導体プロセスの素子分離層として一般的なＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）で形成しているが、半導体プロセスの世代によって、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法による酸化膜であっても良い。
次に絶縁層としての窒化膜３を積層する。窒化膜３としては、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）により成膜している。窒化膜３は、後述する犠牲層８（図７（ｇ）参照）をリリースエッチングする際に使用するエッチング液としてのバッファードフッ酸に対して耐性があり、エッチングストッパーとして機能する。
【００７２】
図６（ｂ），（ｃ）：次に、第１層形成工程として、まず、窒化膜３に第１導電体層４を積層する。第１導電体層４は、下部電極１０（第１下部電極１１、第２下部電極１２）、配線１１ａ，１２ａ（図１（ａ）参照）などを構成するポリシリコン層であり、積層後にボロン（Ｂ）やリン（Ｐ）等のイオンを注入して所定の導電性を持たせる。次に、第１導電体層４にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングして、第１下部電極１１、第２下部電極１２、配線１１ａ，１２ａを形成する。第１層形成工程では、第３層形成工程の後に基板１を平面視したときに、上部電極２０と重なるように予め下部電極１０、つまり第１下部電極１１及び第２下部電極１２を形成しておく。
【００７３】
図６（ｄ）：次に、第２層形成工程として、下部電極１０、配線１１ａ，１２ａを覆うように第２導電体層５を積層する。第２導電体層５は、支持部２６を構成するポリシリコン層であり、積層後にボロン（Ｂ）やリン（Ｐ）等のイオンを注入して所定の導電性を持たせる。
【００７４】
図６（ｅ），（ｆ）：次に、第２導電体層５にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングして、支持部２６を形成する。支持部２６は、第１下部電極１１及び第２下部電極１２と、上部電極２０と、の間隙を形成し、上部電極２０を遊離させるためのものであり、第２下部電極１２の中央部に重なるように形成しておく。
【００７５】
図７（ｇ），（ｈ）：次に、下部電極１０、配線１１ａ，１２ａ及び支持部２６を覆うように犠牲層８を積層する。犠牲層８は、第１下部電極１１及び第２下部電極１２と上部電極２０との間隙を形成し、上部電極２０を遊離させるための犠牲層であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜している。積層された犠牲層８には、パターニングされた第１下部電極１１と第２下部電極１２などの段差による凹凸が現れている。次に、犠牲層８にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニング後、支持部２６上の犠牲層８を除去する。
【００７６】
図７（ｉ），（ｊ）：次に、第３層形成工程として、まず、犠牲層８及び支持部２６を覆うように第３導電体層６を積層する。第３導電体層６は、第１導電体層４や第２導電体層５と同じポリシリコン層であり、積層後にボロン（Ｂ）やリン（Ｐ）等のイオンを注入して所定の導電性を持たせる。その後、フォトリソグラフィーによりパターニングして、上部電極２０（基部２２、振動部２４）を形成する。上部電極２０は、図１（ａ）に示すように、基板１を平面視したときに第１下部電極１１及び第２下部電極１２と重なる領域を有する電極として、上部電極２０の形状を上部電極２０の中央の基部２２から振動部２４が放射状に延出するように形成する。
【００７７】
図７（ｋ）：次に、基板１をエッチング液（バッファードフッ酸）に晒し、犠牲層８をエッチング除去（リリースエッチング）することで、第１下部電極１１及び第２下部電極１２と上部電極２０との間隙を形成し、上部電極２０を遊離させる。
以上によりＭＥＭＳ振動子１００が形成される。
【００７８】
なお、ＭＥＭＳ振動子１００は、減圧状態に封止された空洞部に設置されることが好ましい。そのため、ＭＥＭＳ振動子１００の製造に当たっては、空洞部を形成するための犠牲層や、この犠牲層を囲む側壁部、空洞部の蓋を形成する封止層などを合わせて形成しているが、ここでは説明を省略している。
【００７９】
以上述べたように、本実施形態によるＭＥＭＳ振動子１００によれば、以下の効果を得ることができる。
上部電極２０は、基部２２の振動の節を支持部２６によって支えられているため、上部電極２０全体の振動が振動の節で釣り合い、振動効率がより高く、振動漏れの抑制された高いＱ値を有する静電型の梁型振動子を提供することができる。
【００８０】
［発振器］
次いで、本発明の一実施形態に係る発振器としてのＭＥＭＳ振動子１００を適用した発振器２００について、図８に基づき説明する。
【００８１】
図８は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を備える発振器の構成の例を示す概略図である。発振器２００は、ＭＥＭＳ振動子１００、バイアス回路７０、アンプ７１，７２などから構成される。
バイアス回路７０は、ＭＥＭＳ振動子１００の配線１１ａ，１２ａに接続され、ＭＥＭＳ振動子１００に所定の電位がバイアスされた交流電圧を印加する回路である。
アンプ７１は、バイアス回路７０と並列に、ＭＥＭＳ振動子１００の配線１１ａ，１２ａに接続される帰還増幅器である。帰還増幅することで、ＭＥＭＳ振動子１００を発振器２００として構成している。
アンプ７２は、発振波形を出力するバッファー増幅器である。
【００８２】
本実施形態によれば、発振器２００として、高いＱ値を有するＭＥＭＳ振動子１００を備えていることにより、より高性能の発振器２００を提供することができる。
【００８３】
［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００を適用した電子機器について、図９（ａ），（ｂ）、図１０に基づき説明する。
【００８４】
図９（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成の概略を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。
【００８５】
図９（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品（タイミングデバイス）としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。
【００８６】
図１０は、本発明の一実施形態に係る電子部品を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、表示部１０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１３３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１３４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００が内蔵されている。
【００８７】
上述したように、電子機器として、高いＱ値を有する振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）が活用されることにより、より高性能の電子機器を提供することができる。
【００８８】
なお、本発明の一実施形態に係る電子部品としてのＭＥＭＳ振動子１００は、図９（ａ）のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９（ｂ）の携帯電話機、図１０のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
【００８９】
［移動体］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動子としてのＭＥＭＳ振動子１００を適用した移動体について、図１１に基づき説明する。
図１１は、ＭＥＭＳ振動子１００を備える移動体としての自動車１４００を概略的に示す斜視図である。自動車１４００には本発明に係るＭＥＭＳ振動子１００を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１４００には、タイヤ１４０１を制御する該ジャイロセンサーを内蔵した電子制御ユニット１４０２が搭載されている。また、他の例としては、ＭＥＭＳ振動子１００は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【００９０】
上述したように、移動体として、高いＱ値を有する振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）が活用されることにより、より高性能の移動体を提供することができる。
【００９１】
以上、本発明の振動子（ＭＥＭＳ振動子１００）、発振器２００、電子機器及び移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていても良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１…基板、２…酸化膜、３…窒化膜、４…第１導電体層、５…第２導電体層、６…第３導電体層、７…レジスト、８…犠牲層、１０…下部電極、１１…第１下部電極、１１ａ…配線、１２…第２下部電極、１２ａ…配線、２０…上部電極、２２…基部、２４…振動部、２６…支持部、７０…バイアス回路、７１，７２…アンプ、１００…ＭＥＭＳ振動子、１０００…表示部、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１３３０…テレビモニター、１３４０…パーソナルコンピューター、１４００…自動車、１４０１…タイヤ、１４０２…電子制御ユニット。
【図１】
2015080011.tif 000003
【図３】
2015080011.tif 000004
【図４】
2015080011.tif 000005
【図５】
2015080011.tif 000006
【図６】
2015080011.tif 000007
【図７】
2015080011.tif 000008
【図８】
2015080011.tif 000009
【図９】
2015080011.tif 000010
【図１０】
2015080011.tif 000011
【図１１】
2015080011.tif 000012
【図２】
2015080011.tif 000013