(57)【要約】【課題】バイアス電圧、及び振動子と電極との対向面積を大きくすることなく、また、振動子及び電極間の離間距離を小さくすることなく、大きな出力電流を得る。【解決手段】基体１１の主面１１ａに平行な面内で振動する発振子振動部２１を含む発振子１３と、主面に平行な面内で振動する電極振動部２７を含む電極１５とを具える。これら発振子と電極とは、互いに離間して配置されており、電極振動部は、発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されている。そして、発振子振動部と電極振動部は、質量、長さ、幅、厚み、及び基体の主面からの離間距離が等しく設定されている。更に、発振子振動部と電極振動部は、互いに面対称に配置されている。【選択図】図１
2008252569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する発振子振動部、及び該発振子振動部の端部に設けられていて、該発振子振動部を前記基体に固定する発振子固定部を含む発振子と、
前記主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する電極振動部、及び該電極振動部の端部に設けられていて、該電極振動部を前記基体に固定する電極固定部を含む電極と
を具え、
前記発振子と前記電極とは、互いに離間して配置されており、
前記電極振動部は、前記発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されており、
前記発振子振動部と前記電極振動部は、質量、前記延在方向の長さ、前記振動が生じる方向の幅、前記主面に垂直な方向の厚み、及び前記基体の主面からの離間距離が等しく、及び
前記発振子振動部と前記電極振動部は、互いに面対称に配置されている
ことを特徴とするＭＥＭＳ振動子。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭＳ振動子であって、
前記発振子振動部を挟んで、前記電極が配置されている側とは反対側に、前記主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する第２電極振動部、及び該第２電極振動部の端部に設けられていて、該第２電極振動部を前記基体に固定する第２電極固定部を含む第２電極を具え、
前記発振子と前記第２電極とは、互いに離間して配置されており、
前記第２電極振動部は、前記発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されており、
前記発振子振動部と前記第２電極振動部は、質量、前記延在方向の長さ、前記振動が生じる方向の幅、前記主面に垂直な方向の厚み、及び前記基体の主面からの離間距離が等しく、及び
前記発振子振動部と前記第２電極振動部は、互いに面対称に配置されており、
前記発振子振動部及び前記電極振動部間の離間距離と、前記発振子振動部及び前記第２電極振動部間の離間距離は等しい
ことを特徴とするＭＥＭＳ振動子。
【請求項３】
基体の主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する発振子振動部、及び該発振子振動部の端部に設けられていて、該発振子振動部を前記基体に固定する発振子固定部を含む発振子と、
前記主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する電極振動部、及び該電極振動部の端部に設けられていて、該電極振動部を前記基体に固定する電極固定部を含む電極と
を具え、
前記発振子と前記電極とは、互いに離間して配置されており、
前記電極振動部は、前記発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されており、
前記発振子振動部と前記電極振動部は、前記振動が生じる方向の幅、前記主面に垂直な方向の厚み、及び前記基体の主面からの離間距離が等しく、及び
前記発振子振動部と前記電極振動部は、互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されており、
前記電極振動部の前記延在方向の長さは、前記発振子振動部の該長さの１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）であり、
前記電極振動部の質量は、前記発振子振動部の質量の１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）である
ことを特徴とするＭＥＭＳ振動子。
【請求項４】
請求項３に記載のＭＥＭＳ振動子であって、
前記発振子振動部を挟んで、前記電極が配置されている側とは反対側に、前記主面から離間し、かつ該主面と平行に延在して設けられていて、該主面に平行な面内で振動する第２電極振動部、及び該第２電極振動部の端部に設けられていて、該第２電極振動部を前記基体に固定する第２電極固定部を含む第２電極を具え、
前記発振子と前記第２電極とは、互いに離間して配置されており、
前記第２電極振動部は、前記発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されており、
前記発振子振動部と前記第２電極振動部は、前記振動が生じる方向の幅、前記主面に垂直な方向の厚み、及び前記基体の主面からの離間距離が等しく、及び
前記発振子振動部と前記第２電極振動部は、互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されており、
前記第２電極振動部の前記延在方向の長さは、前記発振子振動部の該長さの１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）であり、
前記第２電極振動部の質量は、前記発振子振動部の質量の１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）であり、
前記発振子振動部及び前記電極振動部間の離間距離と、前記発振子振動部及び前記第２電極振動部間の離間距離は等しい
ことを特徴とするＭＥＭＳ振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動子、特にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）振動子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図９に示すような、基体１０１の主面１０１ａに、互いに対向して設けられた、発振子１０３と電極１０５とを具えたＭＥＭＳ振動子が周知である（例えば、特許文献１）。なお、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。特許文献１に開示のＭＥＭＳ振動子（以下、従来のＭＥＭＳ振動子とも称する）では、基体１０１は、シリコン基板１０２と、このシリコン基板１０２の主面１０２ａに設けられたＳｉＮ膜１０４を含む。そして、発振子１０３は、基体１０１の主面１０１ａから離間して設けられた発振子振動部１０７、及びこの発振子振動部１０７の両端に設けられていて、発振子振動部１０７を基体１０１に固定する発振子固定部１０９を含んでいる。また、電極１０５は、基体１０１の主面１０１ａに、例えば複数のプラグ１０６に支持されることによって、振動を実質的に起こさせないように固定されている。従来のＭＥＭＳ振動子では、電極１０５に交流電圧を印加するとともに、発振子１０３にバイアス電圧を印加することによって、静電力を利用して発振子振動部１０７を振動させる。そして、発振子振動部１０７が振動することにより、発振子振動部１０７及び電極１０５間の静電容量が変化するため、この静電容量の変化に応じた出力電流を得ることができる。
【０００３】
また、従来のＭＥＭＳ振動子では、発振子１０３を挟んで、電極１０５の面対称となる位置に、基体１０１の主面１０１ａに固定された第２の電極を設けても良い（図示せず）。この場合には、電極１０５と発振子振動部１０７の静電容量の変化、及び第２の電極と発振子振動部１０７の静電容量の変化をともに利用して、出力電流を得ることができる。
【０００４】
ここで、出力電流ｉは、以下に示す式（１）で表される（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
i＝Vp(∂C0／∂x) (∂x／∂t)＝−Vp・ε・S(1／x2) (∂x／∂t)      （１）
ただし、Ｖｐは発振子１０３に印加するバイアス電圧、Ｃ０は電極１０５及び発振子振動部１０７間の静電容量、εは電極１０５及び発振子振動部１０７間の誘電率、Ｓは電極１０５と発振子振動部１０７との対向面積、また、ｘは電極１０５及び発振子振動部１０７間の離間距離である。そして、式（１）から明らかなように、大きな出力電流ｉを得るためには、Ｖｐを大きくする、Ｓを大きくする、または、ｘを小さくすれば良い。
【０００６】
ここで、例えば、非特許文献２では、従来のＭＥＭＳ振動子に対して、発振子１０３に大きなバイアス電圧を印加する、すなわち式（１）におけるＶｐを大きくすることによって、出力電流を増大させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−５７３１号公報
【非特許文献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２】“３２ｋＨｚ  ＭＥＭＳ−Ｂａｓｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ−  Ｐｏｗｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｒ．  Ｃｉｏｆｆｉ，  ａｎｄ  Ｗａｎ−Ｔｈａｉ  Ｈｓｕ，２００５  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，  ｐｐ．５５１−５５８，  ２００５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のＭＥＭＳ振動子では、例えば非特許文献２に開示の方法を用いて出力電流を増大させる場合、発振子１０３に大きなバイアス電圧を印加するために、昇圧回路等のバイアス電圧を上昇させる機器を設ける必要がある。そのため、従来のＭＥＭＳ振動子では、出力電流を増大させるに当たり、コストの増大、または駆動時における消費電力の増大といった問題が生じる。
【０００８】
また、従来のＭＥＭＳ振動子では、上述の式（１）におけるＳを大きくする、すなわち電極１０５と発振子振動部１０７との対向面積を大きくして出力電流を増大させる場合、対向面積の拡大に伴って素子全体が大きくなる。そのため、従来のＭＥＭＳ振動子では、出力電流を増大させるに当たり、素子の縮小化に不利となる。
【０００９】
また、従来のＭＥＭＳ振動子では、上述の式（１）におけるｘを小さくする、すなわち電極１０５及び発振子振動部１０７間の離間距離を小さくして出力電流を増大させる場合、製造工程において微細加工が必要となる。そのため、従来のＭＥＭＳ振動子では、出力電流を増大させるに当たり、製造が困難となる。
【００１０】
この発明の目的は、上述の式（１）におけるＶｐ及びＳを大きくすることなく、またｘを小さくすることなく、大きな出力電流を得ることができるＭＥＭＳ振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、上述の目的の達成を図るため、この発明の第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子は、以下の特徴を含む。
【００１２】
すなわち、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子は、発振子と振動型の電極とを具えている。この発振子は、発振子振動部及び発振子固定部を含む。そして、発振子振動部は、基体の主面から離間し、かつこの主面と平行に延在して設けられていて、この主面に平行な面内で振動する。また、発振子固定部は、発振子振動部の端部に設けられていて、発振子振動部を基体に固定している。
【００１３】
また、この振動型の電極は、電極振動部及び電極固定部を具えている。そして、電極振動部は、基体の主面から離間し、かつこの主面と平行に延在して設けられていて、この主面に平行な面内で振動する。また、電極固定部は、電極振動部の端部に設けられていて、電極振動部を基体に固定している。
【００１４】
更に、第１の要旨によれば、発振子と電極とは、互いに離間して配置されている。そして、電極振動部は、発振子振動部の延在方向に対して平行に配置されている。
【００１５】
また、第１の要旨によれば、発振子振動部と電極振動部は、質量、延在方向の長さ（以下、単に長さとも称する）、振動が生じる方向の幅（以下、単に幅とも称する）、主面に垂直な方向の厚み（以下、単に厚みとも称する）、及び基体の主面からの離間距離が等しい。そして、発振子振動部と電極振動部は、互いに面対称に配置されている。
【００１６】
また、第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子は、上述した第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子と下記の点で構成が異なるが、その他の点の構成は共通するので、共通点の説明は省略する。
【００１７】
第２の要旨によれば、発振子振動部と電極振動部は、双方の延在方向の長さは、互いに異なっており、かつ互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されている。具体的には、電極振動部の延在方向の長さは、発振子振動部の長さの１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）である。更に、電極振動部の質量は、発振子振動部の質量の１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、電極は、基体の主面から離間し、かつこの主面と平行に延在して設けられた電極振動部と、この電極振動部を基体に固定する電極固定部とを含んでいる。そのため、電極全体が基体に振動不能に固定された従来のＭＥＭＳ振動子とは異なり、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、電極を構成する電極振動部が、主面に平行な面内で振動可能となる。
【００１９】
そして、電極振動部と発振子振動部は、質量、延在方向の長さ、振動が生じる方向の幅、主面に垂直な方向の厚み、及び基体の主面からの離間距離が等しく、かつ互いに延在方向に平行に、面対称となる位置関係で配置されている。そのため、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時、すなわち電極に交流電圧を、また、発振子にバイアス電圧をそれぞれ印加し、電極振動部及び発振子振動部に交番電界を与えたとき、発振子振動部及び電極振動部は、同じ共振周波数で振動する。このとき、発振子振動部及び電極振動部間では、引力と斥力とが交互に生じるため、発振子振動部及び電極振動部は、互いに逆相で振動する。
【００２０】
このように、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部が振動すると同時に、電極振動部も、発振子振動部と逆相で振動する。そのため、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部のみが振動する従来のＭＥＭＳ振動子と比して、単位時間当たりの電極振動部及び発振子振動部間の距離の変化量、すなわち上述した式（１）における∂x／∂tが大きくなる。そして、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、式（１）における∂x／∂tが増大することに起因して、得られる出力電流が大きくなる。従って、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、従来のＭＥＭＳ振動子とは異なり、上述の式（１）におけるＶｐ及びＳを大きくすることなく、また、ｘを小さくすることなく、大きな出力電流を得ることができる。そのため、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、従来のＭＥＭＳ振動子で問題となっていたコストの増大、駆動時における消費電力の増大、素子の縮小化における不利、及び製造の困難化が生じない。
【００２１】
また、この発明の第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子と同様に、電極は、電極振動部と、この電極振動部を基体に固定する電極固定部とを含んでいる。
【００２２】
そして、この発明の第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、電極振動部と発振子振動部は、振動が生じる方向の幅、主面に垂直な方向の厚み、及び基体の主面からの離間距離が等しく、かつ互いに延在方向に平行に、延在方向の一端を揃えて配置されている。また、電極振動部の延在方向の長さは、発振子振動部の長さの１／√ｎ（ｎは、ｎ＞１の実数）である。そのため、第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子と同様に、駆動時において、発振子振動部及び電極振動部は、互いに逆相で振動する。
【００２３】
また、第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部と電極振動部との延在方向の長さが異なるため、発振子振動部と電極振動部は、それぞれ異なる共振周波数を有する。すなわち、発振子振動部はｆ０の１次共振周波数を、また、この発振子振動部の長さの１／√ｎの長さに設定された電極振動部はｎｆ０の１次共振周波数を、それぞれ有する。そのため、第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時において、発振子振動部が、電極振動部の振動で励振することによって、この発振子振動部をｎｆ０のｎ次共振周波数で振動させることができる。従って、第２の要旨によるＭＥＭＳ振動子では、第１の要旨によるＭＥＭＳ振動子の効果に加えて、ｎ次共振周波数で発振子振動部を振動させた出力電流を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、この発明に係るＭＥＭＳ振動子について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００２５】
また、以下に説明する実施の形態における、ＭＥＭＳ振動子を構成する各要素の寸法等の具体値などは、単なる一好適例である。従って、ＭＥＭＳ振動子の寸法などは、下記の具体値には限定されず、設計に応じて任意好適な値に設定することができる。
【００２６】
〈第１の実施の形態〉
図１は、この発明のＭＥＭＳ振動子の第１の実施の形態について説明する概略図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すＩ−Ｉ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【００２７】
第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、基体１１、発振子１３、及び振動型の電極１５を具えている。
【００２８】
基体１１は、シリコン基板１７、及びこのシリコン基板１７の主面１７ａの全面に設けられたＳｉＮ膜１９を含む。なお、主面とは、この第１の実施の形態、後述する各実施の形態、及び各変形例のＭＥＭＳ振動子において、発振子及び電極を具える側の面である。
【００２９】
また、発振子１３は、発振子振動部２１、発振子固定部２３ａ及び２３ｂを含む。これら発振子振動部２１及び発振子固定部２３ａ及び２３ｂは、基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａ側に、例えばポリシリコンを材料として形成されている。
【００３０】
発振子振動部２１は、主面１１ａと平行に延在する棒状体、例えば、好ましくは四角柱状体であって、この発振子振動部２１の延在方向の両端２１ａ及び２１ｂに設けられた発振子固定部２３ａ及び２３ｂと一体的に形成されている。そして、両端２１ａ及び２１ｂに設けられた発振子固定部２３ａ及び２３ｂは、基体１１の主面１１ａと対向する側にプラグ２４ａ及び２４ｂを具えている。これらのプラグ２４ａ及び２４ｂは、シリコン基板１７の主面１７ａに予め形成されている配線２２に機械的及び電気的に接続されている。そして、これらプラグ２４ａ及び２４ｂによって、発振子振動部２１を主面１１ａから離間させて支持するとともに、発振子振動部２１を含む発振子１３を基体１１に固定している。このように、発振子振動部２１を、基体１１の主面１１ａから離間し、かつこの主面１１ａと平行に延在して設けることによって、発振子振動部２１は、主面１１ａに平行な面内で振動することが可能となる。また、発振子固定部２３ａ及び２３ｂの一方には、発振子１３にバイアス電圧を印加するための直流電源２５が接続されている。また、発振子固定部２３ａ及び２３ｂのうち、直流電源２５が接続されているのとは別の他方には、発振子振動部２１の振動を出力電流として取り出すための出力部２６が接続されている。なお、図１では、一例として発振子固定部２３ａに直流電源２５を、また発振子固定部２３ｂに出力部２６を、それぞれ接続した構成例を示している。更に、出力部２６と、この出力部２６が接続された発振子固定部２３ｂとの間には、カップリングコンデンサ２８が設けられている。カップリングコンデンサ２８は、ＭＥＭＳ振動子を駆動させて出力電流を取り出す際に、直流電源２５に由来の直流電流を遮断し、交流電流を選択的に出力部２６に取り出すために設けられている。
【００３１】
また、電極１５は、発振子１３と離間して配置されている。そして、電極１５は、電極振動部２７及び電極固定部２９ａ及び２９ｂを含む。これら電極振動部２７、電極固定部２９ａ及び２９ｂは、上述した発振子１３と同様に、基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａ側に導電性材料、例えば、好ましくはポリシリコンを材料として形成されている。
【００３２】
電極振動部２７は、主面１１ａと平行に延在する棒状体、例えば、好ましくは四角柱状体であって、この電極振動部２７の延在方向の両端２７ａ及び２７ｂに設けられた電極固定部２９ａ及び２９ｂと一体的に形成されている。そして、両端２７ａ及び２７ｂに設けられた電極固定部２９ａ及び２９ｂは、基体１１の主面１１ａと対向する側にプラグ３０ａ及び３０ｂを具えている。これらのプラグ３０ａ及び３０ｂは、シリコン基板１７の主面１７ａに予め形成されている配線２２に機械的及び電気的に接続されている。そして、これらプラグ３０ａ及び３０ｂによって、電極振動部２７を主面１１ａから離間させて支持するとともに、電極振動部２７を含む電極１５を基体１１に固定している。このように、電極振動部２７を、基体１１の主面１１ａから離間し、かつこの主面１１ａと平行に延在して設けることによって、電極振動部２７は、主面１１ａに平行な面内で振動することが可能となる。また、電極固定部２９ａ及び２９ｂの一方には、電極１５に交流電圧を印加するための交流電源３１が接続されている。なお、図１では、一例として電極固定部２９ａに交流電源３１を接続した構成例を示している。
【００３３】
ここで、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、駆動時に、発振子振動部２１と電極振動部２７とを、等しい共振周波数で、かつ互いに逆相で振動させる。これによって、単位時間当たりの電極振動部２７及び発振子振動部２１間の離間距離ｘ１の変化量、すなわち式（１）における∂x／∂tが増大し、その結果、大きな出力電流を得ることができる。そこで、発振子振動部２１と電極振動部２７とを、等しい共振周波数で、かつ互いに逆相で振動させるために、発振子振動部２１と電極振動部２７は、延在方向に対して互いに平行に配置され、かつ互いに同一の形状及び質量で形成されている。
【００３４】
ここで、同一の形状とは、発振子振動部２１と電極振動部２７との、延在方向の長さＬ（以下、単に長さＬとも称する）、振動が生じる方向の幅Ｗ（以下、単に幅Ｗとも称する）、主面１１ａに垂直な方向の厚みｈ（以下、単に厚みｈとも称する）の寸法がそれぞれ等しいことを意味する。
【００３５】
なお、図１では、発振子振動部２１の長さＬをＬ１、幅ＷをＷ１、また厚みｈをｈ１で示している。また、電極振動部２７の長さＬをＬ２、幅ＷをＷ２、また厚みｈをｈ２で示している。また、従って、この実施の形態では、Ｌ１＝Ｌ２、Ｗ１＝Ｗ２、ｈ１＝ｈ２である。
【００３６】
また、発振子振動部２１及び電極振動部２７は、基体１１の主面１１ａからの離間距離が等しい。更に、発振子振動部２１の一端２１ａと電極振動部２７の一端２７ａ、及び発振子振動部２１の他端２１ｂと電極振動部２７の他端２７ｂは、それぞれ延在方向において揃えて配置されている。従って、発振子振動部２１と電極振動部２７との、互いに対向する延在方向に沿った側面は、鏡像関係で対向しており、発振子振動部２１と電極振動部２７は、互いに面対称に配置されている。
【００３７】
また、既に説明したように、発振子振動部２１を含む発振子１３及び電極振動部２７を含む電極１５は、同じ導電性材料、すなわち、ここではポリシリコンによって構成されている。そして、詳細は後述するが、これら発振子１３及び電極１５は、製造工程において、一枚のポリシリコン膜をドライエッチングすることにより、同時に形成される。このように、同一のポリシリコンを材料とし、かつ同一の形状で形成されているため、発振子振動部２１と電極振動部２７は、質量が等しい。
【００３８】
この第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子を駆動させ、出力電流を得る際には、交流電源３１によって電極１５に交流電圧を、また、直流電源２５によって発振子１３にバイアス電圧をそれぞれ印加する。これによって、発振子振動部２１及び電極振動部２７に交番電界が与えられる。このとき、印加された交流電圧によって発振子振動部２１に与えられる力Ｆｓｉｇｎａｌは、次式（２）及び式（３）で定義される（例えば、非特許文献１参照）。
【００３９】
Fsignal＝Vp・vi(∂C／∂x)      （２）
ここで、駆動前、すなわち静止状態では、∂x／∂tについて、次式（３）が成り立つ。
【００４０】
∂C／∂x＝−ε・S・1／x2      （３）
ただし、ｖｉは、電極１５に印加される交流電圧、Ｖｐは発振子１３に印加されるバイアス電圧、Ｃは電極振動部２７及び発振子振動部２１間の静電容量、εは電極振動部２７及び発振子振動部２１間の誘電率、Ｓは電極振動部２７と発振子振動部２１との対向面積、また、ｘは電極振動部２７及び発振子振動部２１間の離間距離ｘ１である。これら式（２）及び式（３）から明らかなように、発振子振動部２１及び電極振動部２７に交番電界が与えられ、発振子振動部２１及び電極振動部２７間の離間距離ｘ１が変化すると、ｘ１、すなわち式（２）及び（３）のｘの二乗に反比例して、Ｆｓｉｇｎａｌが変化する。そして、印加するｖｉの周波数を、発振子振動部２１の共振周波数と一致させることによって、発振子振動部２１及び電極振動部２７は振動する。ここで、既に説明したように、発振子振動部２１と電極振動部２７は、質量、形状、及び基体１１の主面１１ａからの離間距離が等しく、かつ互いに延在方向に平行に、面対称となる位置関係で配置されている。そのため、発振子振動部２１及び電極振動部２７は、同じ共振周波数で振動する。そして、発振子振動部２１及び電極振動部２７間では、引力と斥力とが交互に生じるため、発振子振動部２１及び電極振動部２７は、互いに逆相で振動する。
【００４１】
このように、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１が振動すると同時に、電極振動部２７も、発振子振動部２１と逆相で振動する。そのため、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１のみが振動する従来のＭＥＭＳ振動子と比して、単位時間当たりの電極振動部２７及び発振子振動部２１間の離間距離ｘ１の変化量、すなわち上述した式（１）における∂x／∂tが大きくなる。そして、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、式（１）における∂x／∂tが増大することに起因して、得られる出力電流が大きくなる。従って、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、従来のＭＥＭＳ振動子とは異なり、上述の式（１）におけるＶｐ及びＳを大きくすることなく、また、ｘを小さくすることなく、大きな出力電流を得ることができる。そのため、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、従来のＭＥＭＳ振動子で問題となっていたコストの増大、駆動時における消費電力の増大、素子の縮小化における不利、及び製造の困難化が生じない。
【００４２】
なお、この第１の実施の形態では、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂがそれぞれ発振子固定部２３ａ及び２３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の発振子１３について説明した。また、この第１の実施の形態では、電極振動部２７の両端２７ａ及び２７ｂがそれぞれ電極固定部２９ａ及び２９ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の電極１５について説明した。しかし、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、いわゆる片持ち梁型であっても良い。すなわち発振子１３は、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂのうちの一方の端部が、発振子固定部２３ａまたは２３ｂによって支持された構成としても良い。また、電極１５は、電極振動部２７の両端２７ａ及び２７ｂのうちの一方の端部が、電極固定部２９ａまたは２９ｂによって支持された構成としても良い。
【００４３】
第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と従来のＭＥＭＳ振動子との特性を比較するために、ＭＥＭＳ用シミュレータを用いたシミュレーションによる評価を行った。以下、図２を参照して、シミュレーションの結果について説明する。
【００４４】
図２は、図１に示す第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子の発振子及び電極間の離間距離、及び従来のＭＥＭＳ振動子の発振子及び電極間の離間距離の、バイアス電圧に対する依存性を比較する図である。
【００４５】
図２において、縦軸は、離間距離をμｍ単位で目盛ってある。また、横軸は、バイアス電圧をＶ単位で目盛ってある。そして、曲線Ｉは、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子について、バイアス電圧を変化させたときの、離間距離の変化を示している。また、曲線ＩＩは、従来のＭＥＭＳ振動子について、バイアス電圧を変化させたときの、離間距離の変化を示している。なお、図２における発振子及び電極間の離間距離とは、各バイアス電圧の印加時において、発振子と電極とが最も接近した時点での離間距離である。ここで、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１及び電極振動部２７がともに基体に固定されておらず、振動可能となっている。従って、あるバイアス電圧を印加したときに、発振子振動部２１及び電極振動部２７間の静電容量の変化にともなって、双方が接近する。そして、これらが互いに最も接近した時点での、発振子振動部２１及び電極振動部２７の最大変位点間の距離が、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子における離間距離と定義される。また、従来のＭＥＭＳ振動子では、電極１０５は基体１０１に、振動不能に固定されている。そして、発振子振動部１０７のみが振動可能となっている。従って、あるバイアス電圧を印加したときに、発振子振動部１０７及び電極１０５間の静電容量の変化にともなって、発振子振動部１０７が電極１０５に接近する。そして、発振子振動部１０７が電極１０５に最も接近した時点での、発振子振動部１０７の最大変位点及び電極１０５間の距離が、従来のＭＥＭＳ振動子における離間距離と定義される。
【００４６】
ここで、このシミュレーションでは、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子として、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す構成例のＭＥＭＳ振動子を用いた。そして、発振子振動部２１及び電極振動部２７の長さを１００μｍ、幅を１μｍ、厚みを２μｍに設定した。また、発振子振動部２１及び電極振動部２７の初期状態、すなわちバイアス電圧印加前における発振子１３及び電極１５間の離間距離を０．５μｍとした。なお、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、発振子１３中の振動部である発振子振動部２１、及び電極１５中の振動部である電極振動部２７間の離間距離を、離間距離（図１に示すｘ１）とした。
【００４７】
また、このシミュレーションでは、従来のＭＥＭＳ振動子として、図９に示す構成例のＭＥＭＳ振動子を用いた。そして、シミュレーションの条件を合わせるために、用いた従来のＭＥＭＳ振動子では、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子における発振子振動部２１と同様の寸法で、発振子振動部１０７の寸法を設定した。また、従来のＭＥＭＳ振動子では、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子における電極振動部２７と同様の寸法で、この電極振動部２７に対応する領域部分である、電極１０５の、発振子振動部１０７に対向する領域部分の寸法を設定した。すなわち、発振子振動部１０７、及び発振子振動部１０７に対向する電極１０５の領域部分の、長さを１００μｍ、幅を１μｍ、厚みを２μｍに設定した。また、発振子振動部１０７の初期状態、すなわちバイアス電圧印加前における発振子１０３、及び電極１０５間の離間距離を０．５μｍとした。なお、従来のＭＥＭＳ振動子では、発振子１０３中の振動部である発振子振動部１０７、及び発振子振動部１０７と対向する電極１０５の領域部分間の離間距離を、離間距離（図９に示すｘ５）とした。ここで、既に説明したように、従来のＭＥＭＳ振動子では、電極１０５は、基体１０１に固定されているため、振動不能である。
【００４８】
図２の各曲線を比較すると、曲線ＩＩで示した従来のＭＥＭＳ振動子と比して、曲線Ｉで示した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子の方が、低いバイアス電圧で離間距離が小さくなることが明らかである。従って、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、単位時間当たりの離間距離の変化量を大きくするのに当たり、印加するバイアス電圧を、従来のＭＥＭＳ振動子よりも低減することができる。ここで、上述した式（１）から明らかなように、単位時間当たりの離間距離の変化量、すなわち∂x／∂tを大きくすることは、大きな出力電流を得るために有効である。従って、このシミュレーションの結果から、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、従来のＭＥＭＳ振動子と比して、低いバイアス電圧で、大きな出力電流を得ることができるといえる。
【００４９】
〈第１の変形例〉
図３は、この発明のＭＥＭＳ振動子の第１の変形例について説明する概略図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図３（Ｄ）は、図３（Ａ）に示すＶ−Ｖ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【００５０】
第１の変形例では、上述した第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子の構成に加えて、更に、発振子振動部２１を挟んで、電極振動部２７が配置されている側とは反対側に、第２電極３３を具える構成例について説明する。
【００５１】
なお、この第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子が第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子と構成上相違するのは、第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子の構成に加えて、第２電極３３を具える点である。その他の構成要素及び作用効果は、第１の実施の形態と同様であるので、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００５２】
第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、基体１１、発振子１３、電極１５、及び第２電極３３を具えている。
【００５３】
基体１１、発振子１３、及び電極１５は、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
第２電極３３は、基体１１の主面１１ａ上の、発振子振動部２１を挟んで、電極１５が配置されている側とは反対側に設けられている。
【００５５】
また、第２電極３３は、発振子１３と離間して配置されている。そして、第２電極３３は、第２電極振動部３５及び第２電極固定部３７ａ及び３７ｂを含む。これら第２電極振動部３５、第２電極固定部３７ａ及び３７ｂは、発振子１３及び電極１５と同様に、基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａ側に、例えばポリシリコンを材料として形成されている。
【００５６】
第２電極振動部３５は、電極振動部２７と同様に、主面１１ａと平行に延在する四角柱状体であって、この第２電極振動部３５の延在方向の両端３５ａ及び３５ｂに設けられた第２電極固定部３７ａ及び３７ｂと一体的に形成されている。そして、両端３５ａ及び３５ｂに設けられた第２電極固定部３７ａ及び３７ｂは、基体１１の主面１１ａと対向する側にプラグ３８ａ及び３８ｂを具えている。これらのプラグ３８ａ及び３８ｂは、シリコン基板１７の主面１７ａに予め形成されている配線２２に機械的及び電気的に接続されている。そして、これら３８ａ及び３８ｂによって、第２電極振動部３５を主面１１ａから離間させて支持するとともに、第２電極振動部３５を含む第２電極３３を基体１１に固定している。このように、第２電極振動部３５を、基体１１の主面１１ａから離間し、かつこの主面１１ａと平行に延在して設けることによって、第２電極振動部３５は、主面１１ａに平行な面内で振動することが可能となる。
【００５７】
ここで、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、駆動時に、発振子振動部２１、電極振動部２７、及び第２電極振動部３５を、全て等しい共振周波数で振動させる。また、このとき、発振子振動部２１と電極振動部２７とを、また、発振子振動部２１と第２電極振動部３５とを、それぞれ互いに逆相で振動させる。
【００５８】
これによって、単位時間当たりの電極振動部２７及び発振子振動部２１間の距離の変化量と、第２電極振動部３５及び発振子振動部２１間の距離の変化量とをともに増大させる。その結果、第１の変形例のＭＥＭＳ振動子では、電極振動部２７及び発振子振動部２１と、第２電極振動部３５及び発振子振動部２１とのそれぞれにおいて、式（１）における∂x／∂tが増大する。そのため、第１の実施の形態と比して、より大きな出力電流を得ることができる。
【００５９】
そこで、発振子振動部２１、電極振動部２７、及び第２電極振動部３５を、このように振動させるために、発振子振動部２１と第２電極振動部３５は、第１の実施の形態における発振子振動部２１及び電極振動部２７と同様に、延在方向に対して互いに平行に配置され、かつ互いに同一の形状及び質量で形成されている。そして、既に説明したように、発振子振動部２１及び電極振動部２７も、延在方向に対して互いに平行に配置され、かつ互いに同一の形状及び質量で形成されている。従って、当然のことながら、発振子振動部２１、電極振動部２７、及び第２電極振動部３５は、それぞれが、互いに延在方向に対して互いに平行に配置され、かつ互いに同一の形状及び質量で形成されている。そして、第２電極振動部３５と電極振動部２７は、発振子振動部２１を挟んで互いに面対称に配置されている。
【００６０】
ここで、同一の形状とは、発振子振動部２１と第２電極振動部３５との、延在方向の長さＬ、振動が生じる方向の幅Ｗ、主面１１ａに垂直な方向の厚みｈの寸法がそれぞれ等しいことを意味する。
【００６１】
なお、図３では、発振子振動部２１の長さＬをＬ１、幅ＷをＷ１、また厚みｈをｈ１で示している。また、電極振動部２７の長さＬをＬ２、幅ＷをＷ２、また厚みｈをｈ２で示している。また、第２電極振動部３５の長さＬをＬ３、幅ＷをＷ２、また厚みｈをｈ３で示している。また、従って、この実施の形態では、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３、ｈ１＝ｈ２＝ｈ３である。
【００６２】
また、発振子振動部２１及び第２電極振動部３５は、基体１１の主面１１ａからの離間距離が等しい。更に、発振子振動部２１の一端２１ａと第２電極振動部３５の一端３５ａ、及び発振子振動部２１の他端２１ｂと第２電極振動部３５の他端３５ｂは、それぞれ延在方向において揃えて配置されている。従って、発振子振動部２１と第２電極振動部３５との、互いに対向する延在方向に沿った側面は、鏡像関係で対向しており、発振子振動部２１と第２電極振動部３５は、互いに面対称に配置されている。
【００６３】
また、既に説明したように、発振子振動部２１を含む発振子１３及び第２電極振動部３５を含む第２電極３３は、同じ材料、すなわちポリシリコンによって構成されている。そして、詳細は後述するが、これら発振子１３及び第２電極３３は、製造工程において、一枚のポリシリコン膜をドライエッチングすることにより、同時に形成される。このように、同一のポリシリコンを材料とし、かつ同一の形状で形成されているため、発振子振動部２１、電極振動部２７、及び第２電極振動部３５は、それぞれ互いに質量が等しい。
【００６４】
更に、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、発振子振動部２１及び電極振動部２７間の離間距離ｘ１と、発振子振動部２１及び第２電極振動部３５間の離間距離ｘ２とが等しく設定されている。従って、この実施の形態では、ｘ１＝ｘ２である。
【００６５】
以上のように、第２電極振動部３５を設けることによって、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時に、発振子振動部２１、電極振動部２７、及び第２電極振動部３５が、全て等しい共振周波数で振動する。また、このとき、発振子振動部２１及び電極振動部２７、また、発振子振動部２１及び第２電極振動部３５は、それぞれ互いに逆相で振動する。この結果、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１及び電極振動部２７間における∂x／∂tと、発振子振動部２１及び第２電極振動部３５間における∂x／∂tと、がともに増大する。従って、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、これら２つの∂x／∂tの変化量を利用して、出力電流を増大させることができる。そのため、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と比して、より大きな出力電流を得ることが可能となる。
【００６６】
また、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子とは異なり、出力部２６が発振子１３に接続されない。そして、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、電極１５及び第２電極３３のいずれか一方に交流電源３１を、また、他方に出力部２６が接続される。なお、図３（Ａ）の構成例では、一例として、電極１５の電極固定部２９ａに交流電源３１を、また、第２電極３３の第２電極固定部３７ａに出力部２６を、それぞれ接続した構成例を示している。また、直流電源２５は、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様に、発振子１３に接続されている。なお、図３（Ａ）の構成例では、一例として、発振子１３の発振子固定部２３ａに直流電源２５を接続した構成例を示している。
【００６７】
このように、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、出力部２６は、直流電源２５が接続された発振子１３ではなく、電極１５または第２電極３３のいずれかに接続される。そのため、第１の変形例による構造では、ＭＥＭＳ振動子を駆動させて出力電流を取り出す際に、この出力電流には、直流電源２５に由来の直流電流が含まれない。従って、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子とは異なり、直流電流を遮断するためのカップリングコンデンサを設ける必要がない。従って、第１の変形例のＭＥＭＳ振動子は、上述した第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子と比して、製造のスループット、コスト、及び素子の微細化等の点において更に有利である。
【００６８】
なお、この第１の変形例では、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂがそれぞれ発振子固定部２３ａ及び２３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の発振子１３について説明した。また、この第１の変形例では、電極振動部２７の両端２７ａ及び２７ｂがそれぞれ電極固定部２９ａ及び２９ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の電極１５について説明した。また、この第１の変形例では、第２電極振動部３５の両端３５ａ及び３５ｂがそれぞれ第２電極固定部３７ａ及び３７ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の第２電極３３について説明した。しかし、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、いわゆる片持ち梁型であっても良い。すなわち発振子１３は、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂのうちの一方の端部が、発振子固定部２３ａまたは２３ｂによって支持された構成としても良い。また、電極１５は、電極振動部２７の両端２７ａ及び２７ｂのうちの一方の端部が、電極固定部２９ａまたは２９ｂによって支持された構成としても良い。また、第２電極３３は、第２電極振動部３５の両端３５ａ及び３５ｂのうちの一方の端部が、第２電極固定部３７ａまたは３７ｂによって支持された構成としても良い。
【００６９】
〈第１の利用形態〉
第１の利用形態では、上述した第１の実施の形態及び第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子の、寸法等の具体値について説明する。なお、以下に述べる寸法等の具体値は、飽くまでも一好適例である。したがって、ＭＥＭＳ振動子の寸法などは、下記の具体値には限定されず、設計に応じて任意好適に設定することができる。
【００７０】
第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子の共振周波数を例えば１ＭＨｚとする場合には、発振子振動部２１の長さＬ１及び電極振動部２７の長さＬ２は、好ましくは、互いに９０μｍとする。また、発振子振動部２１の幅Ｗ１、及び電極振動部２７の幅Ｗ２は、好ましくは、互いに１μｍとする。また、発振子振動部２１の厚みｈ１、及び電極振動部２７の厚みｈ２は、好ましくは、互いに２μｍとする。
【００７１】
また、発振子振動部２１及び電極振動部２７間の離間距離ｘ１は、好ましくは、０．５μｍとする。また、印加するバイアス電圧は、好ましくは、１０Ｖとする。また、印加する交流電圧は、好ましくは、１０ｍＶとする。
【００７２】
また、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子の共振周波数を例えば１ＭＨｚとする場合には、第２電極振動部３５の寸法を、発振子振動部２１及び電極振動部２７の寸法と等しく設定する。そして、発振子振動部２１及び第２電極振動部３５間の離間距離ｘ２を、発振子振動部２１及び電極振動部２７間の離間距離ｘ１と、等しく設定する。
【００７３】
〈第２の実施の形態〉
図４は、この発明のＭＥＭＳ振動子の第２の実施の形態について説明する概略図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＶＩ−ＶＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【００７４】
第２の実施の形態では、発振子振動部の延在方向の長さと、電極振動部の延在方向の長さとを、互いに異なる寸法に設定することによって、発振子振動部がｎｆ０（ｎは、ｎ＞１の実数）のｎ次共振周波数で振動するＭＥＭＳ振動子の構成例について説明する。
【００７５】
なお、この第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子が第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子と構成上相違するのは、電極の延在方向の長さが、発振子振動部の延在方向の長さの１／√ｎに設定されている点である。なお、発振子振動部の延在方向の長さをこのような値に設定するのは、ＭＥＭＳ振動子の１次共振周波数が、発振子振動部の長さの２乗に反比例することを利用するためである（非特許文献１参照）。その他の構成要素及び作用効果は、第１の実施の形態と同様であるので、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００７６】
第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、基体１１、発振子１３、及び電極３９を具えている。
【００７７】
基体１１及び発振子１３は、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
電極３９は、発振子１３と離間して配置されている。そして、電極３９は、電極振動部４１及び電極固定部４３ａ及び４３ｂを含む。これら電極振動部４１、電極固定部４３ａ及び４３ｂは、発振子１３と同様に、基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａ側に導電性材料、例えば、好ましくはポリシリコンを材料として形成されている。
【００７９】
電極振動部４１は、発振子振動部２１と同様な棒状体、すなわち、ここでは、好ましくは主面１１ａと平行に延在する四角柱状体であって、この電極振動部４１の延在方向の両端４１ａ及び４１ｂに設けられた電極固定部４３ａ及び４３ｂと一体的に形成されている。そして、両端４１ａ及び４１ｂに設けられた電極固定部４３ａ及び４３ｂは、基体１１の主面１１ａと対向する側にプラグ４４ａ及び４４ｂを具えている。これらのプラグ４４ａ及び４４ｂは、シリコン基板１７の主面１７ａに予め形成されている配線２２に機械的及び電気的に接続されている。そして、これらプラグ４４ａ及び４４ｂによって、電極振動部４１を主面１１ａから離間させて支持するとともに、電極振動部４１を含む電極３９を基体１１に固定している。このように、電極振動部４１を、基体１１の主面１１ａから離間し、かつこの主面１１ａと平行に延在して設けることによって、電極振動部４１は、主面１１ａに平行な面内で振動することが可能となる。
【００８０】
ここで、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様に、駆動時に、発振子振動部２１と電極振動部４１とを、互いに逆相で振動させて、得られる出力電流を大きくする。
【００８１】
更に、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時に、発振子振動部２１を、この発振子振動部２１に固有の共振周波数、すなわち１次共振周波数とは異なる共振周波数、すなわちｎ次共振周波数で振動させる。そのために、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、電極振動部４１を発振子振動部２１とは異なる１次共振周波数で振動させ、この電極振動部４１の振動によって発振子振動部２１を励振させる。このとき、励振することによって、発振子振動部２１が所望のｎ次共振周波数で振動するように、電極振動部４１の１次共振周波数を設定する。なお、この実施の形態では、１次共振周波数がｆ０である発振子振動部２１を、ｎｆ０（ｎは、ｎ＞１の実数）のｎ次共振周波数で振動させる場合について説明する。
【００８２】
このような目的を達成するために、発振子振動部２１と電極振動部４１は、第１の実施の形態と同様に、延在方向に対して互いに平行に配置されている。そして、発振子振動部２１と電極振動部４１との、振動が生じる方向の幅Ｗ及び主面１１ａに垂直な方向の厚みの寸法ｈが、それぞれ等しく設定されている。
【００８３】
なお、図４では、発振子振動部２１の幅ＷをＷ１、また厚みｈをｈ１で示している。また、電極振動部４１の幅ＷをＷ４、また厚みｈをｈ４で示している。従って、この実施の形態では、Ｗ１＝Ｗ４、ｈ１＝ｈ４である。また、図４では、発振子振動部２１及び電極振動部４１間の離間距離をｘ３で示している。
【００８４】
ここで、例えば、発振子振動部２１がｆ０の１次共振周波数を有するとする。そして、第２の実施の形態では、発振子振動部２１を、ＭＥＭＳ振動子の駆動時において、ｎｆ０のｎ次共振周波数で振動させる。そのために、ｎｆ０の１次共振周波数を有する電極振動部４１によって、この発振子振動部２１を励振させる。そこで、電極振動部４１の１次共振周波数をｎｆ０とするために、電極振動部４１の長さＬ４を、発振子振動部２１の長さＬ１の１／√ｎ（ｎは、ｎ＞０の実数）に設定する。
【００８５】
なお、図４では、発振子振動部２１の長さＬをＬ１で示している。また、電極振動部４１の長さＬをＬ４で示している。従って、この実施の形態では、１／√ｎＬ１＝Ｌ４である。
【００８６】
そして、電極振動部４１の振動によって、発振子振動部２１を励振させるために、発振子振動部２１及び電極振動部４１は、基体１１の主面１１ａからの離間距離が等しく設定されている。更に、これら発振子振動部２１と電極振動部４１は、互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されている。すなわち、発振子振動部２１と電極振動部４１は、発振子振動部２１がｎｆ０（ｎは、ｎ＞０の実数）で共振した場合の最大振幅が現れる部分と、電極振動部４１が１次共振周波数で振動した場合の最大振幅が現れる部分とを揃えて配置されている。なお、図４（Ａ）では、配置の一例を示している。
【００８７】
また、電極振動部４１の質量は、発振子振動部２１の質量の１／√ｎ（ただし、ｎは、ｎ＞０の実数）である。既に説明したように、発振子振動部２１を含む発振子１３及び電極振動部４１を含む電極３９は、同じ材料、すなわちポリシリコンによって構成されている。そして、詳細は後述するが、これら発振子１３及び電極３９は、製造工程において、一枚のポリシリコン膜をドライエッチングすることにより、同時に形成される。このように、発振子振動部２１及び電極振動部４１は、互いに同一のポリシリコンを材料とし、かつ振動が生じる方向の幅Ｗ１及びＷ４と、主面１１ａに垂直な方向の厚みの寸法ｈ１及びｈ４とがそれぞれ互いに同一である。そして、電極振動部４１の長さＬ４は、発振子振動部２１の長さＬ１の１／√ｎで形成されている。そのため、電極振動部４１の質量は、発振子振動部２１の質量の１／√ｎとなる。
【００８８】
また、電極固定部４３ａ及び４３ｂの一方には、上述の第１の実施の形態と同様に、電極３９に交流電圧を印加するための交流電源３１が接続されている。なお、図４（Ａ）では、一例として電極固定部４３ａに交流電源３１を接続した構成例を示している。
【００８９】
第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１と電極振動部４１との延在方向の長Ｌさが異なるため、発振子振動部２１と電極振動部４１は、それぞれ異なる共振周波数を有する。この実施の形態の構成例では、発振子振動部２１はｆ０の１次共振周波数を、また、この発振子振動部２１の長さＬ１の１／√ｎの長さに設定された電極振動部はｎｆ０の１次共振周波数を、それぞれ有する。そのため、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時において、発振子振動部２１が、電極振動部４１の振動で励振することによって、この発振子振動部２１をｎｆ０のｎ次共振周波数で振動させることができる。従って、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子では、第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子の効果に加えて、ｎ次共振周波数で発振子振動部２１を振動させた出力電流を得ることができる。
【００９０】
なお、この第２の実施の形態では、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂがそれぞれ発振子固定部２３ａ及び２３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の発振子１３について説明した。また、この第２の実施の形態では、電極振動部４１の両端４１ａ及び４１ｂがそれぞれ電極固定部４３ａ及び４３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の電極３９について説明した。しかし、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子は、いわゆる片持ち梁型であっても良い。すなわち発振子１３は、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂのうちの一方の端部が、発振子固定部２３ａまたは２３ｂによって支持された構成としても良い。また、電極３９は、電極振動部４１の両端４１ａ及び４１ｂのうちの一方の端部が、電極固定部４３ａまたは４３ｂによって支持された構成としても良い。
【００９１】
〈第２の変形例〉
図５は、この発明のＭＥＭＳ振動子の第２の変形例について説明する概略図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示すＩＸ−ＩＸ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図５（Ｄ）は、図５（Ａ）に示すＸ−Ｘ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【００９２】
第２の変形例では、上述した第２の実施の形態のＭＥＭＳ振動子の構成に加えて、更に、発振子振動部２１を挟んで、電極振動部４１が配置されている側とは反対側に、第２電極４５を具える構成例について説明する。
【００９３】
なお、この第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子が第２の実施の形態のＭＥＭＳ振動子と構成上相違するのは、第２の実施の形態のＭＥＭＳ振動子の構成に加えて、第２電極４５を具える点である。その他の構成要素及び作用効果は、第２の実施の形態と同様であるので、共通する構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００９４】
第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、基体１１、発振子１３、電極３９、及び第２電極４５を具えている。
【００９５】
基体１１、発振子１３、及び電極３９は、上述した第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様であるため、説明を省略する。
【００９６】
第２電極４５は、基体１１の主面１１ａ上の、発振子振動部２１を挟んで、電極３９が配置されている側とは反対側に設けられている。
【００９７】
また、第２電極４５は、発振子１３と離間して配置されている。そして、第２電極４５は、第２電極振動部４７及び第２電極固定部４９ａ及び４９ｂを含む。これら第２電極振動部４７、第２電極固定部４９ａ及び４９ｂは、発振子１３及び電極３９と同様に、基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａ側に、例えばポリシリコンを材料として形成されている。
【００９８】
第２電極振動部４７は、電極振動部４１と同様に、主面１１ａと平行に延在する四角柱状体であって、この第２電極振動部４７の延在方向の両端４７ａ及び４７ｂに設けられた第２電極固定部４９ａ及び４９ｂと一体的に形成されている。そして、両端４７ａ及び４７ｂに設けられた第２電極固定部４９ａ及び４９ｂは、基体１１の主面１１ａと対向する側にプラグ５０ａ及び５０ｂを具えている。これらのプラグ５０ａ及び５０ｂは、シリコン基板１７の主面１７ａに予め形成されている配線２２に機械的及び電気的に接続されている。そして、これらプラグ５０ａ及び５０ｂによって、第２電極振動部４７を主面１１ａから離間させて支持するとともに、第２電極振動部４７を含む第２電極４５を基体１１に固定している。このように、第２電極振動部４７を、基体１１の主面１１ａから離間し、かつこの主面１１ａと平行に延在して設けることによって、第２電極振動部４７は、主面１１ａに平行な面内で振動することが可能となる。
【００９９】
ここで、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１と電極振動部４１とを、また、発振子振動部２１と第２電極振動部４７とを、それぞれ互いに逆相で振動させる。これによって、単位時間当たりの電極振動部４１及び発振子振動部２１間の距離の変化量と、第２電極振動部４７及び発振子振動部２１間の距離の変化量とをともに増大させる。その結果、第１の変形例と同様に、第２の変形例のＭＥＭＳ振動子では、電極振動部４１及び発振子振動部２１と、第２電極振動部４７及び発振子振動部２１とのそれぞれにおいて、式（１）における∂x／∂tが増大する。そのため、第２の実施の形態と比して、より大きな出力電流を得ることができる。
【０１００】
更に、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、上述の第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様に、駆動時に、発振子振動部２１を、この発振子振動部２１の１次共振周波数とは異なるｎ次共振周波数で振動させる。そのために、第２の変形例では、電極振動部４１及び第２電極振動部４７を、発振子振動部２１とは異なる１次共振周波数で振動させ、この電極振動部４１の振動によって発振子振動部２１を励振させる。このとき、励振することによって、発振子振動部２１が所望のｎ次共振周波数で振動するように、電極振動部４１及び第２電極振動部４７の１次共振周波数を設定する。なお、この変形例では、上述した第２の実施の形態と同様に、１次共振周波数がｆ０である発振子振動部２１を、ｎｆ０（ｎは、ｎ＞１の実数）のｎ次共振周波数で振動させる場合について説明する。
【０１０１】
このような目的を達成するために、発振子振動部２１と第２電極振動部４７は、延在方向に対して互いに平行に配置されている。そして、発振子振動部２１及び第２電極振動部４７の、振動が生じる方向の幅Ｗと、主面１１ａに垂直な方向の厚みｈとが、それぞれ等しい寸法に設定されている。ここで、既に説明したように、発振子振動部２１及び電極振動部４１も、延在方向に対して互いに平行に配置され、かつ振動が生じる方向の幅Ｗ１及びＷ４と、主面１１ａに垂直な方向の厚みの寸法ｈ１及びｈ４とが、互いに等しく設定されている。従って、当然のことながら、発振子振動部２１、電極振動部４１、及び第２電極振動部４７は、それぞれが、互いに延在方向に対して互いに平行に配置されている。そして、これら発振子振動部２１、電極振動部４１、及び第２電極振動部４７は、振動が生じる方向の幅及び主面１１ａに垂直な方向の厚みの寸法が、互いに等しく設定されている。
【０１０２】
なお、図５では、発振子振動部２１の幅ＷをＷ１、また厚みｈをｈ１で示している。また、電極振動部４１の幅ＷをＷ４、また厚みｈをｈ４で示している。また、第２電極振動部４７の幅ＷをＷ５、また厚みｈをｈ５で示している。従って、この実施の形態では、Ｗ１＝Ｗ４＝Ｗ５、ｈ１＝ｈ４＝ｈ５である。
【０１０３】
ここで、例えば、発振子振動部２１がｆ０の１次共振周波数を有するとする。そして、第２の変形例では、第２の実施の形態と同様に、発振子振動部２１を、ＭＥＭＳ振動子の駆動時において、ｎｆ０のｎ次共振周波数で振動させる。そのために、ｎｆ０の１次共振周波数を有する電極振動部４１及び第２電極振動部４７によって、この発振子振動部２１を励振させる。そこで、電極振動部４１のみでなく、第２電極振動部４７についても１次共振周波数をｎｆ０とする。そのために、電極振動部４１と同様に、第２電極振動部４７の長さを、発振子振動部２１の長さの１／√ｎ（ｎは、ｎ＞０の実数）に設定する。
【０１０４】
なお、図５では、発振子振動部２１の長さＬをＬ１で示している。また、電極振動部４１の長さＬをＬ４で示している。また、第２電極振動部４７の長さＬをＬ５で示している。従って、この実施の形態では、１／√ｎＬ１＝Ｌ４＝Ｌ５である。
【０１０５】
そして、電極振動部４１及び第２電極振動部４７の振動によって、発振子振動部２１を励振させるために、発振子振動部２１、電極振動部４１、及び第２電極振動部４７は、基体１１の主面１１ａからの離間距離が等しく設定されている。
【０１０６】
また、既に説明したように、発振子振動部２１と電極振動部４１は、互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されている。すなわち発振子振動部２１と電極振動部４１は、発振子振動部２１がｎｆ０（ｎは、ｎ＞０の実数）で共振した場合の最大振幅が現れる部分と、電極振動部４１が１次共振周波数で振動した場合の最大振幅が現れる部分とを揃えて配置されている。そこで、電極振動部４１とともに発振子振動部２１を励振させるために、発振子振動部２１と第２電極振動部４７は、互いに共振した場合の最大振幅の位置を揃えて配置されている。すなわち発振子振動部２１と第２電極振動部４７は、発振子振動部２１がｎｆ０（ｎは、ｎ＞０の実数）で共振した場合の最大振幅が現れる部分と、第２電極振動部４７が１次共振周波数で振動した場合の最大振幅が現れる部分とを揃えて配置されている。なお、図５（Ａ）では、一例として、発振子振動部２１の延在方向の両端２１ａ及び２１ｂのうちの一端２１ａを、電極振動部４１の延在方向の両端４１ａ及び４１ｂのうちの一端４１ａの近傍に配置し、かつ、発振子振動部２１の一端２１ａとは反対の他端２１ｂを、第２電極振動部４７の延在方向の両端４７ａ及び４７ｂのうちの一端４７ｂの近傍に配置した構成例を示している。
【０１０７】
また、第２電極振動部４７の質量は、発振子振動部２１の質量の１／√ｎ（ｎは、ｎ＞０の実数）である。既に説明したように、発振子振動部２１を含む発振子１３及び第２電極振動部４７を含む第２電極４５は、同じ材料、すなわちポリシリコンによって構成されている。そして、詳細は後述するが、これら発振子１３及び第２電極４５は、製造工程において、一枚のポリシリコン膜をドライエッチングすることにより、同時に形成される。このように、発振子振動部２１及び第２電極振動部４７は、互いに同一のポリシリコンを材料とし、かつ振動が生じる方向の幅及び主面１１ａに垂直な方向の厚みの寸法がそれぞれ互いに同一である。そして、第２電極振動部４７の長さＬ５は、発振子振動部２１の長さＬ１の１／√ｎで形成されている。そのため、第２電極振動部４７の質量は、発振子振動部２１の質量の１／√ｎとなる。ここで、既に説明したように、電極振動部４１の質量も、発振子振動部２１の質量の１／√ｎである。従って、当然のことながら、電極振動部４１及び第２電極振動部４７は、互いに等しい質量で形成されている。
【０１０８】
更に、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、発振子振動部２１及び電極振動部４１間の離間距離ｘ３と、発振子振動部２１及び第２電極振動部４７間の離間距離ｘ４とが等しく設定されている。従って、ｘ３＝ｘ４である。
【０１０９】
以上のように、第２電極振動部４７を設けることによって、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、駆動時に、発振子振動部２１と電極振動部４１とが、また、発振子振動部２１と第２電極振動部４７とが、それぞれ互いに逆相で振動する。このとき、発振子振動部２１は、電極振動部４１及び第２電極振動部４７によって励振するため、１次共振周波数とは異なるｎ次共振周波数で振動する。
【０１１０】
この結果、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、発振子振動部２１及び電極振動部４１間における∂x／∂tと、発振子振動部２１及び第２電極振動部４７間における∂x／∂tと、がともに増大する。従って、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、これら２つの∂x／∂tの変化量を利用して、出力電流を増大させることができる。そのため、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、発振子振動部２１をｎ次共振周波数で振動させつつ、第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と比して、より大きな出力電流を得ることが可能となる。
【０１１１】
また、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、上述した第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子とは異なり、出力部２６が発振子１３に接続されない。そして、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、上述した第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子と同様に、電極３９及び第２電極４５のいずれか一方に交流電源３１を、また、他方に出力部２６が接続される。なお、図５（Ａ）の構成例では、一例として、電極３９の電極固定部４３ａに交流電源３１を、また、第２電極４５の第２電極固定部４９ａに出力部２６を、それぞれ接続した構成例を示している。また、直流電源２５は、上述した第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子と同様に、発振子１３に接続されている。なお、図５（Ａ）の構成例では、一例として、発振子１３の発振子固定部２３ａに直流電源２５を接続した構成例を示している。
【０１１２】
このように、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、出力部２６は、直流電源２５が接続された発振子１３ではなく、電極３９または第２電極４５のいずれかに接続される。そのため、第２の変形例による構造では、ＭＥＭＳ振動子を駆動させて出力電流を取り出す際に、この出力電流には、直流電源２５に由来の直流電流が含まれない。従って、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子では、第１の変形例によるＭＥＭＳ振動子と同様に、直流電流を遮断するためのカップリングコンデンサを設ける必要がない。従って、第２の変形例のＭＥＭＳ振動子は、上述した第１の実施の形態のＭＥＭＳ振動子と比して、製造のスループット、コスト、及び素子の微細化等の点において更に有利である。
【０１１３】
なお、この第２の変形例では、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂがそれぞれ発振子固定部２３ａ及び２３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の発振子１３について説明した。また、この第２の変形例では、電極振動部４１の両端４１ａ及び４１ｂがそれぞれ電極固定部４３ａ及び４３ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の電極３９について説明した。また、この第２の変形例では、第２電極振動部４７の両端４７ａ及び４７ｂがそれぞれ第２電極固定部４９ａ及び４９ｂで支持された、いわゆる両持ち梁型の第２電極４５について説明した。しかし、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子は、いわゆる片持ち梁型であっても良い。すなわち発振子１３は、発振子振動部２１の両端２１ａ及び２１ｂのうちの一方の端部が、発振子固定部２３ａまたは２３ｂによって支持された構成としても良い。また、電極３９は、電極振動部４１の両端４１ａ及び４１ｂのうちの一方の端部が、電極固定部４３ａまたは４３ｂによって支持された構成としても良い。また、第２電極４５は、第２電極振動部４７の両端４７ａ及び４７ｂのうちの一方の端部が、第２電極固定部４９ａまたは４９ｂによって支持された構成としても良い。
【０１１４】
〈第２の利用形態〉
第２の利用形態では、上述した第２の実施の形態及び第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子の、寸法等の具体値について説明する。なお、以下に述べる寸法等の具体値は、飽くまでも一好適例である。したがって、ＭＥＭＳ振動子の寸法などは、下記の具体値には限定されず、設計に応じて任意好適に設定することができる。
【０１１５】
第２の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子の発振子振動部２１を、例えば４ＭＨｚの４ｆ０で振動させる場合には、発振子振動部２１の長さＬ１は、好ましくは、９０μｍとする。また、電極振動部４１の長さＬ４は、好ましくは、４５μｍとする。また、発振子振動部２１の幅Ｗ１、及び電極振動部４１の幅Ｗ４は、好ましくは、互いに１μｍとする。また、発振子振動部２１の厚みｈ１、及び電極振動部４１の厚みｈ４は、好ましくは、互いに２μｍとする。
【０１１６】
また、発振子振動部２１及び電極振動部４１間の離間距離ｘ３は、好ましくは、０．５μｍとする。また、印加するバイアス電圧は、好ましくは、１０Ｖとする。また、印加する交流電圧は、好ましくは、１０ｍＶとする。
【０１１７】
また、第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子の発振子振動部２１を、例えば４ＭＨｚの４ｆ０で振動させる場合には、第２電極振動部４７の寸法Ｌ５を、電極振動部４１の寸法Ｌ４と等しく設定する。そして、発振子振動部２１及び第２電極振動部４７間の離間距離ｘ４を、発振子振動部２１及び電極振動部４１間の離間距離ｘ３と、等しく設定する。
【０１１８】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態、第１の変形例、第２の実施の形態、及び第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子の製造方法について説明する。これらのＭＥＭＳ振動子は、全て従来のＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様のプロセスによって製造することができる。そこで、第３の実施の形態では、これらのＭＥＭＳ振動子の製造方法の一例として、上述した第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子（図１参照）の製造方法について説明する。この製造方法は、第１工程から第５工程までを含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第３の実施の形態を説明する工程図である。また、図７（Ａ）〜（Ｃ）は、図６（Ｃ）に続く工程図である。これらの各図は、それぞれ、各製造段階で得られた構造体の断面の切り口を示してある。
【０１１９】
まず、第１工程では、図６（Ａ）に示すような基体１１を用意する。
【０１２０】
基体１１は、シリコン基板１７の主面１７ａの全面に、ＳｉＮ膜１９を形成することによって得ることができる。そこで、この実施の形態では、従来周知のＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、シリコン基板１７の主面１７ａの全面に、ＳｉＮ膜１９を形成する。なお、シリコン基板１７の主面１７ａには、公知の方法により、好ましくは例えばＡｌを材料とする配線２２を予めパターニングして形成しておく。そして、ＳｉＮ膜１９は、配線２２を覆って形成される。ここで、ＳｉＮ膜１９を形成は、好ましくは、例えば１００ｎｍ程度の膜厚で形成するのが良い。
【０１２１】
次に、第２工程では、ＳｉＮ膜１９の主面１９ａにＳｉＯ２膜５１を形成して、図６（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【０１２２】
ＳｉＯ２膜５１は、後の工程でこのＳｉＯ２膜５１の主面５１ａに形成される、発振子振動部２１及び電極振動部２７を基体１１の主面１１ａ、すなわちＳｉＮ膜１９の主面１９ａから離間させて配置するために形成する。そして、ＳｉＯ２膜５１は、発振子振動部２１及び電極振動部２７の形成後において除去される。従って、このＳｉＯ２膜５１の膜厚が、この実施の形態によって製造されるＭＥＭＳ振動子の発振子振動部２１及び電極振動部２７と、基体１１の主面１１ａとの離間距離となる。そこで、発振子振動部２１及び電極振動部２７を、振動可能な程度に主面１１ａから離間させるために、好ましくは、２００ｎｍ程度の膜厚でＳｉＯ２膜５１を形成するのが好ましい。また、好ましくは、ＳｉＯ２膜５１は、従来周知のＬＰＣＶＤ法を用いて形成するのが良い。
【０１２３】
次に、第３工程では、ＳｉＯ２膜５１及びＳｉＮ膜１９に開口部５３を開口して、図６（Ｃ）に示すような構造体を得る。
【０１２４】
開口部５３は、プラグ２４ａ、２４ｂ、３０ａ、３０ｂの形成予定領域に、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びドライエッチングを用いて、ＳｉＯ２膜５１及びＳｉＮ膜１９を連続的に貫通して、開口形成するのが好ましい。ここで、第１の実施の形態において既に説明したように、プラグ２４ａ、２４ｂ、３０ａ、３０ｂは、配線２２と機械的及び電気的に接続して形成される。従って、この第３工程では、配線２２の直上領域を、プラグ２４ａ、２４ｂ、３０ａ、３０ｂの形成予定領域、すなわち開口部５３を開口形成する領域として設定する。そして、開口部５３は、シリコン基板１７の主面１７ａに形成された、配線２２に達する深さで開口される。従って、開口部５３の内側底面では、配線２２が露出している。
【０１２５】
次に、第４工程では、開口部５３を含むＳｉＯ２膜５１の主面５１ａの全面に、ポリシリコン膜５５を形成して、図７（Ａ）に示すような構造体を得る。なお、図７（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図７（Ｃ）は、図８（Ａ）に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【０１２６】
ポリシリコン膜５５は、発振子１３及び電極１５の前駆体として形成される。そして、後の工程において、このポリシリコン膜５５がパターニングされることによって発振子１３及び電極１５が形成される。そのとき、ポリシリコン膜５５の膜厚に応じた膜厚で、発振子１３及び電極１５が形成される。従って、製造するＭＥＭＳ振動子の周波数に応じた膜厚で、ポリシリコン膜５５を形成するのが好ましい。また、好ましくは、ポリシリコン膜５５は、従来周知のＬＰＣＶＤ法を用いて形成するのが良い。
【０１２７】
次に、第５工程では、ポリシリコン膜５５を部分的に除去するとともに、残存したポリシリコン膜５５の残部から発振子１３及び電極１５を形成して、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような構造体を得る。なお、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。また、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線における切り口の、矢印方向から見た端面図である。
【０１２８】
まず、周知のフォトリソグラフィ技術を用いて、ポリシリコン膜５５の主面５５ａに、マスク層を形成する（図示せず）。このとき、マスク層の平面的な形状及び配置を、第１の実施の形態で説明した発振子１３及び電極１５の形状及び配置に対応させて形成する。そして、このマスク層をマスクとして用いて、周知のドライエッチングによって、ポリシリコン膜５５を部分的に除去し、パターニングを行う。これによって、マスク層の下側に残存したポリシリコン膜５５の残部から、発振子１３及び電極１５を残存形成する。しかる後、このマスク層を除去することによって、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような構造体を得ることができる。また、このとき、開口部５３を埋め込むポリシリコン膜５５の部分は、プラグ２４ａ、２４ｂ、３０ａ、及び３０ｂとなる。
【０１２９】
そして、上述した第５工程の後に、ＨＦ（フッ酸）を含むエッチング溶液を用いて、ＳｉＯ２膜５１を除去して、図１に示す第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子を完成する。なお、この第３の実施の形態によって、上述した第１の変形例、第２の実施の形態、または第２の変形例によるＭＥＭＳ振動子を製造する場合には、第５工程において、各々のＭＥＭＳ振動子の形状及び配置に応じたマスク層を用いて、ポリシリコン膜５５をパターニングすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第１の実施の形態を説明する図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態によるＭＥＭＳ振動子、及び従来のＭＥＭＳ振動子の特性を比較する図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第１の変形例を説明する図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第２の実施の形態を説明する図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第２の変形例を説明する図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第３の実施の形態を説明する工程図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第３の実施の形態を説明する工程図である。
【図８】この発明の第３の実施の形態を説明する工程図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来のＭＥＭＳ振動子を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１１、１０１：基体
１３、１０３：発振子
１５、１０５：電極
１７、１０２：シリコン基板
１９、１０４：ＳｉＮ膜
２１、１０７：発振子振動部
２２：配線
２３ａ、２３ｂ、１０９：発振子固定部
２４ａ、２４ｂ、３０ａ、３０ｂ、３８ａ、３８ｂ、４４ａ、４４ｂ、５０ａ、５０ｂ、１０６：プラグ
２５：直流電源
２６：出力部
２７、４１：電極振動部
２８：カップリングコンデンサ
２９ａ、２９ｂ、４３ａ、４３ｂ：電極固定部
３１：交流電源
３３、４５：第２電極
３５、４７：第２電極振動部
３７ａ、３７ｂ、４９ａ、４９ｂ：第２電極固定部
３９：電極
５１：ＳｉＯ２膜
５３：開口部
５５：ポリシリコン膜
【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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