(57)【要約】【課題】電極端子間の寄生容量を低減して、振動子としての特性を十分に生かすことのできる振動子、マイクロレゾネータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基板５０と、シリコン基板５０上に形成された少なくとも絶縁膜５１を含む積層部と、積層部上に設けられた可動部６０と、積層部上に設けられた少なくとも２つの電極端子２６、３６とを備えた振動子であって、シリコン基板５０の各電極端子２６、６それぞれの下面側を周状に除去して穴５４を形成したものである。また、その振動子からなるマイクロレゾネータ１である。また、製造方法は、シリコン基板５０の各電極端子２６、６それぞれの下面側を周状に除去する工程を含むものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、前記積層部上に設けられた可動部と、前記積層部上に設けられた少なくとも２つの電極端子とを備えた振動子であって、
前記シリコン基板の前記各電極端子それぞれの下面側を周状に除去したことを特徴とする振動子。
【請求項２】
前記可動部が、前記積層部上に設けられた２組の一対の櫛歯状電極を有することを特徴とする請求項１記載の振動子。
【請求項３】
前記可動部がシリコン膜で構成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の振動子。
【請求項４】
シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、前記積層部上において上下方向に設けられた一対の電極と、前記一対の電極の間に設けられた圧電膜と、前記積層部上に設けられ、前記一対の電極に接続された一対の電極端子とを備えた振動子であって、
前記シリコン基板の前記一対の電極端子のそれぞれの下面側を周状に除去したことを特徴とする振動子。
【請求項５】
前記圧電膜が、ＺｎＯ、ＡＩＮ、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３の何れかの膜であることを特徴とする請求項４記載の振動子。
【請求項６】
前記シリコン基板上の前記各構成部を覆うように前記シリコン基板上に補強カバーを固着したことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の振動子。
【請求項７】
前記補強カバーは誘電体で構成されてなることを特徴とする請求項６記載の振動子。
【請求項８】
前記誘電体が、石英、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮの何れかであることを特徴とする請求項７記載の振動子。
【請求項９】
前記シリコン基板を薄型化又は除去したことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れかに記載の振動子。
【請求項１０】
前記シリコン基板上において、前記シリコン基板の除去部と対向する部分に補強層を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れかに記載の振動子。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の振動子からなることを特徴とするマイクロレゾネータ。
【請求項１２】
シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、前記積層部上に設けられた可動部と、前記積層部上に設けられた少なくとも２つの電極端子とを備えた振動子の製造方法であって、
前記シリコン基板の前記各電極端子それぞれの下面側を周状に除去する穴形成工程を含むことを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項１３】
シリコン基板と、前記シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、前記積層部上において上下方向に設けられた一対の電極と、前記一対の電極の間に設けられた圧電膜と、前記積層部上に設けられ、前記一対の電極に接続された一対の電極端子とを備えた振動子の製造方法であって、
前記シリコン基板の前記一対の電極端子のそれぞれの下面側を周状に除去する穴形成工程を含むことを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項１４】
前記穴形成工程の前に、前記シリコン基板上の各構成部を覆うように前記シリコン基板上に補強カバーを固着する工程を有することを特徴とする請求項１３記載の振動子の製造方法。
【請求項１５】
前記穴形成工程の前に、前記シリコン基板上において、前記シリコン基板の除去部と対向する部分に補強層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３記載の振動子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれかに記載の振動子の製造方法によって製造されることを特徴とするマイクロレゾネータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家電機器、通信機器、電子応用機器等において、基準発振子、フィルタ、遅延回路などに使用される例えばマイクロレゾネータの如き振動子と、そのマイクロレゾネータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、この種の振動子は、高性能、小型及び量産性などの優れた特徴を有することから、上述したような機器に多用されている。具体的には、これらの機器においてマイクロレゾネータ（共振子）やマイクロフィルタなどとして使用されている。振動子からなるマイクロレゾネータの構造は、特許文献１、２に開示されているように、シリコン基板上に酸化膜からなる絶縁膜が形成され、その絶縁膜の上に固定電極と可動電極の櫛歯同士が該基板面に平行に噛み合わされるように形成され、また、櫛歯部を有する可動電極がシリコン基板上に支持されたバネ性を有する梁部に結合されており、このような、互いに噛み合う櫛歯状固定電極と櫛歯状可動電極との組を中間の梁部の両側に１組ずつ配置する構成となっている。また、絶縁膜（酸化膜）上には、各固定電極にそれぞれ接続された２つの電極端子と、２つの電極端子に共通の接地電極としての電極端子とが設けられている。櫛歯状の固定電極、可動電極、および梁部並びに電極端子は、前記絶縁膜（酸化膜）上に形成したポリシリコン膜を利用して形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５０２５３４６号明細書（第３欄第３７行−第６欄第２行、第６欄第５５行−第７欄第５２行、図１−図４）
【特許文献２】
米国特許第５５３７０８３号明細書（第４欄第４３行−第１０欄第３３行、図４−図８）
【０００４】
このようなマイクロレゾネータは、一方の櫛歯状の固定電極の電極端子Ａと接地電極端子との間に交流電圧を印加することにより、その櫛歯状の固定電極と可動電極との間に静電引力を発生させ、この静電引力により櫛歯状の可動電極を櫛歯の噛み合い方向（櫛歯の長さ方向）に平面的に引き押しすることによって振動させる。この振動は可動電極と一体化されたバネ性を持つ梁部すなわち共振部に伝達され、他方の同様に噛み合い状態にある櫛歯状の可動電極を平面的に振動させる。
入力側である一方の櫛歯状の固定電極と可動電極間で発生した振動が、両側の可動電極を含む共振部（梁部）に伝わることにより、共振部は共振現象を生じ、この共振周波数が出力側である他方の櫛歯状固定電極の電極端子Ｂから取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の振動子は、シリコン基板上に、絶縁膜を介して電極端子Ａと電極端子Ｂとが設けられているため、絶縁膜が誘電体となって各電極端子それぞれとシリコン基板との間に絶縁膜固有の誘電率を持つ２つのコンデンサが形成された状態となる。すなわち、図１３に示すような状態となる。なお、図１３には、マイクロレゾネータを模式的に示した概略図が示されており、図中の２０１がシリコン基板、２０２が絶縁膜、２０３が櫛歯状固定電極と櫛歯状可動電極との組が２組形成された部分、２０４、２０５が各電極端子Ａ、Ｂそれぞれとシリコン基板２０１との間に形成されたコンデンサを示している。
【０００６】
図１３の状態のマイクロレゾネータは、図１４の等価回路で表される。マイクロレゾネータは、本来、抵抗Ｒ、コンデンサＣ、コイルＬからなる振動子の特性を示す直列共振回路と、絶縁膜２０２上に設けられた電極端子Ａと電極端子Ｂ間の容量Ｃ０  とを有するものであるが、コンデンサ２０４、２０５による寄生容量Ｃｐも含まれるマイクロレゾネータとなってしまう。
【０００７】
ここで、絶縁膜２０２の厚みが例えば１００〜２００μｍのように十分な厚さを有する場合には、寄生容量Ｃｐは小さく、マイクロレゾネータの動作に与える影響はさほど問題とならないが、例えば１〜２μｍのように薄い場合には、寄生容量Ｃｐが大きくなるため以下のような問題が発生する。すなわち、この寄生容量Ｃｐが含まれると、マイクロレゾネータを共振子として用いた場合、振動させたい周波数（マイクロレゾネータ固有の周波数）でするどく共振するはずが、コンデンサ２０４、２０５側（寄生容量Ｃｐ側）に電気がくわれてしまうため、共振がにぶくなったり共振されなくなってしまって、共振子（例えば基準振動子）としての役目を果たすことができないという問題があった。また、マイクロレゾネータをフィルタとして用いた場合、通常結合係数Ｃ／（Ｃ０＋Ｃ）で定義される周波数の共振幅（帯域幅）が通常の帯域幅よりも狭くなって帯域幅に制限を受けてしまい、フィルタとしての役目を果たすことができないという問題があった。このような電極端子間の寄生容量による問題は、電極端子Ａと電極端子Ｂ間に限られず、電極端子Ａと接地電極端子間や、電極端子Ｂと接地電極端子間などの寄生容量によっても同様に発生する問題である。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたもので、電極端子間の寄生容量を低減して、振動子としての特性を十分に生かすことのできる振動子、マイクロレゾネータおよびそれらの製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る振動子は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、積層部上に設けられた可動部と、積層部上に設けられた少なくとも２つの電極端子とを備えた振動子であって、シリコン基板の各電極端子それぞれの下面側を周状に除去したものである。このように構成することにより、シリコン基板と各電極端子のそれぞれとの間に形成されるコンデンサが互いに接続された状態となることを回避することができ、電極端子間の寄生容量を低減することができる。これにより、振動子としての特性を十分に生かすことができる。
【００１０】
また、本発明に係る振動子は、上記可動部が、積層部上に設けられた２組の一対の櫛歯状電極を有するものである。このような構成の振動子において、電極端子間の寄生容量を回避でき、振動子としての特性を十分に生かすことのできる振動子を得ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る振動子は、上記可動部がシリコン膜で構成されてなるものである。このように、可動部にはシリコン膜を用いることができる。
【００１２】
また、本発明に係る振動子は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、積層部上において上下方向に設けられた一対の電極と、一対の電極の間に設けられた圧電膜と、積層部上に設けられ、一対の電極に接続された一対の電極端子とを備えた振動子であって、シリコン基板の一対の電極端子のそれぞれの下面側を周状に除去したものである。このように構成することにより、電極間の寄生容量を低減することができ、振動子としての特性を十分に生かすことができる。
【００１３】
また、本発明に係る振動子は、上記圧電膜が、ＺｎＯ、ＡＩＮ、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３の何れかの膜であるものである。このように、圧電膜には、ＺｎＯ、ＡＩＮ、ＫＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３の何れかを用いることができる。
【００１４】
また、本発明に係る振動子は、上記シリコン基板上の各構成部を覆うようにシリコン基板上に補強カバーを固着したものである。このように構成することにより、穴が形成されたことによるシリコン基板の強度低下を補うことができ、振動子作成中のシリコン基板の破損を防止することが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る振動子は、上記補強カバーが誘電体で構成されてなるものである。このように構成することにより、大気部分を挟んで補強カバーと電極端子間に寄生容量が発生するのを防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る振動子は、上記誘電体が、石英、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮの何れかであるものである。このように、誘電体には、石英、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮの何れかを用いることができる。
【００１７】
また、本発明に係る振動子は、上記シリコン基板を薄型化又は除去したものである。このように構成することによりシリコン基板が導電性を有することによる本例における寄生容量の問題を根本から回避することができる。
【００１８】
また、本発明に係る振動子は、上記シリコン基板上において、シリコン基板の除去部と対向する部分に補強層を形成したものである。このように構成することにより、穴が形成されたことによるシリコン基板の強度低下を補うことができ、振動子作成中のシリコン基板の破損を防止することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係るマイクロレゾネータは、上記の何れかに記載の振動子からなるものである。これにより、振動特性が阻害されず、マイクロレゾネータとしての特性を十分に生かすことのできるマイクロレゾネータを得ることができる。
【００２０】
また、本発明に係る振動子の製造方法は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、積層部上に設けられた可動部と、積層部上に設けられた少なくとも２つの電極端子とを備えた振動子の製造方法であって、シリコン基板の各電極端子それぞれの下面側を周状に除去する工程を含むものである。これにより、電極端子間の寄生容量を低減できて、振動子としての特性を十分に生かすことができる振動子を得ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る振動子の製造方法は、シリコン基板と、シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、積層部上において上下方向に設けられた一対の電極と、一対の電極の間に設けられた圧電膜と、積層部上に設けられ、一対の電極に接続された一対の電極端子とを備えた振動子の製造方法であって、シリコン基板の一対の電極端子のそれぞれの下面側を周状に除去する穴形成工程を含むものである。これにより、電極端子間の寄生容量を低減できて、振動子としての特性を十分に生かすことができる振動子を得ることができる。
【００２２】
また、本発明に係る振動子の製造方法は、シリコン基板の一対の電極端子のそれぞれの下面側を周状に除去する穴形成工程を含むものである。これにより、電極端子間の寄生容量を低減できて、振動子としての特性を十分に生かすことができる振動子を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る振動子の製造方法は、穴形成工程の前に、シリコン基板上の各構成部を覆うようにシリコン基板上に補強カバーを固着する工程を有するものである。これにより、振動子作成中のシリコン基板の破損を防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係る振動子の製造方法は、穴形成工程の前に、シリコン基板上において、シリコン基板の除去部と対向する部分に補強層を形成する工程を有するものである。これにより、振動子作成中のシリコン基板の破損を防止することができる。
【００２５】
また、本発明に係るマイクロレゾネータは、上記のいずれかの振動子の製造方法によって製造されたものである。これにより、振動特性が阻害されず、その特性を十分に生かすことのできるマイクロレゾネータを得ることができる。また、マイクロレゾネータ作成中のシリコン基板の破損を防止することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるマイクロレゾネータの平面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、このマイクロレゾネータの基板裏面図である。
このマイクロレゾネータ１０は、トランスバーサル型のＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：弾性表面波素子）フィルタと同様な働きをするフィルタとして構成されている。
シリコン基板５０の表面に形成された酸化膜からなる絶縁膜５１上において、送信側ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）２０と受信側ＩＤＴ３０を両側に配置し、両者の中間部に共振部４０を配置している。送信側ＩＤＴ２０、受信側ＩＤＴ３０および共振部４０は、シリコン基板５０上に形成されたポリシリコン（ｐ−ＳｉＯ）膜を利用して形成される。
【００２７】
送信側ＩＤＴ２０および受信側ＩＤＴ３０はいずれも、それぞれ櫛歯部を有する固定電極２２、３２と可動電極２４、３４とからなっている。送信側ＩＤＴ２０の固定電極２２および受信側ＩＤＴ３０の固定電極３２は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯部２１、３１を有し、リード部２５、３５を介して入力電極端子２６、出力電極端子３６に接続されている。なお、５２は電極端子２６、３６に対して共通の接地電極に設定された電極端子である。
共振部４０は、方形状のフレームからなる梁部４２と、この梁部４２の両側に櫛歯が外向きになるように一体的に形成され、固定電極２２、３２の櫛歯部２１、３１とそれぞれ噛み合うように設けられた櫛歯部２３、３３を有する可動電極２４、３４とから構成されている。
【００２８】
固定電極の櫛歯部２１、３１と可動電極の櫛歯部２３、３３とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間（櫛歯ギャップ）でもってシリコン基板５０の表面に平行に噛み合っている。
可動電極２４、３４が一体的に形成されたフレーム状の梁部４２は、このフレームに結合された片持ち梁４４を介して、支持部４６がシリコン基板５０上に固定される構造となっている。梁部４２の外形形状は、特に方形状に限定されるものではなく、円形や長円形、紡錘形など適宜の形状に構成することができる。また、可動電極２４、３４同士は連結ビーム４３で連結されている。
【００２９】
そして、図２に示すように、梁部４２はシリコン基板５０の絶縁膜（酸化膜）５１上より基板面に平行に浮き上がった状態で支持されており、したがって、櫛歯状の固定電極２２、３２と可動電極２４、３４も同様に基板面に平行に浮き上がった状態で噛み合っている。櫛歯状電極の浮上高さすなわち、基板の絶縁膜５１との電極ギャップは２〜３μｍ程度である。なお、図２において、ポリシリコンで形成された電極端子２６、３６、リード部２５、３５と絶縁膜５１との間の層５３は、櫛歯状の固定電極２２、３２と可動電極２４、３４との櫛歯部を基板面に平行に浮き上がった構成に形成する際の製造工程において設けられた犠牲層である。
【００３０】
本例においては、図２、図３に示すように、シリコン基板５０の電極端子２６、３６、５２の下面側に、シリコン基板５０の上面から下面に貫通した周状の穴５４を設けている。なお、本例では、周形状を矩形状としているが、この形状に限られず、例えば円形状などとしてもよい。
【００３１】
ここで、２組の一対の櫛歯状電極（すなわち送信側ＩＤＴ２０、受信側ＩＤＴ３０）及び共振部４０により可動部６０が構成されており、以下に詳述するが、櫛歯状固定電極２２の電極端子２６と接地電極の電極端子５２間に交流電圧を印加することにより、可動部６０の共振部４０が振動するようになっている。
【００３２】
以下、シリコン基板５０における穴５４の形成工程を、図４の工程図を用いて説明する。なお、櫛歯状電極などの構造体部分の製造方法については、前記の特許文献に記載されているとおりであるため、ここでは説明を省略するが、以下の実施の形態３において簡単に説明してあるので、参照されたい。
（ａ）シリコン基板５０上に絶縁膜５１を介して図示しない可動部６０とともに電極端子２６（３６、５２）、リード部２５（３５）を形成する。
（ｂ）シリコン基板５０の電極端子２６等が形成された上面および下面にフォトレジスト膜５５ａ，５５ｂを形成する。
（ｃ）シリコン基板５０の下面側のフォトレジスト膜５５ｂを露光し、シリコン基板５０の周状の穴５４を形成する部分（穴形成予定部分）５６に対応するフォトレジスト膜５５ｂを除去する。
【００３３】
（ｄ）例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのエッチング液を用いてシリコン基板５０の穴形成予定部分５６を選択的にエッチングするウェットエッチング、または、例えばＣＦ４  などのエッチングガスを用いたドライエッチングによってシリコン基板５０の穴形成予定部分５６を垂直方向にエッチングするドライエッチングにより、シリコン基板５０の下面側からエッチングして穴５４を形成する。
（ｅ）シリコン基板５０の上面および下面のフォトレジスト膜５５ａ，５５ｂを除去し、穴５４が設けられたシリコン基板５０を有するマイクロレゾネータ１０を形成する。
【００３４】
このように構成されたマイクロレゾネータ１０を例えば共振子として使用する場合、櫛歯状固定電極２２の電極端子２６と、接地電極の電極端子５２間に交流電圧を印加すると、櫛歯状固定電極２２と可動電極２４との櫛歯相互間に静電引力が発生し、これによって可動電極２４が、櫛歯の噛み合い方向（櫛歯の長さ方向、すなわち図１の左右方向）にバネ性を持つ梁部４２を介して引き押しされて振動する。この振動は可動電極２４と一体化されたバネ性を持つ梁部４２すなわち共振部４０に伝達され、他方の同様に櫛歯状固定電極３２と噛み合い状態にある可動部６０の櫛歯状可動電極３４を平面的に振動させる。
【００３５】
入力側である一方の櫛歯状の固定電極２２と可動電極２４間で発生した振動が、共振部（梁部）４０の固有振動数に達すると、共振部４０は共振現象を生じ、他方の櫛歯状固定電極３２の電極端子３６から共振周波数を発振する。
共振周波数あるいは発振周波数は、可動電極２４、３４を含む共振部４０の質量と梁部４２のバネ定数で定まる変位に対する復元力（梁部４２の弾性力）によって定まる。発振周波数は、例えば、１６ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、７２ｋＨｚなどが設計目標値としてあげられる。
【００３６】
ここで、本例においては、シリコン基板５０の電極端子２６、３６、５２の下面側に周状の穴５４を設けたので、動作中のマイクロレゾネータ１０において、電極端子２６、３６、５２の下面とシリコン基板５０との間に形成されるコンデンサは互いに接続された状態とならない。このため、各電極端子２６、３６、５２間の寄生容量は低減され、コンデンサ側に電気がくわれることなく本来の回路側に電気が送られて、確実に共振される。
【００３７】
図５は、マイクロレゾネータの電気特性を示す図である。図５において、７０は本発明を適用したマイクロレゾネータ１０の電気特性、８０は従来のマイクロレゾネータの電気特性である。
両方の電気特性を比較すると、本発明のマイクロレゾネータ１０の電気特性においては、従来のものと比較して、共振周波数ｆ０  において十分なインピーダンス変化が得られている。このため、良好な発振が可能となる。
【００３８】
また、マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合には、図６に示すように共振部（梁部）４０の固有振動数を中心とした共振幅Ｗを通過帯域幅としたフィルタとして用いられる。その動作は、まず、櫛歯状固定電極２２の電極端子２６と、接地電極の電極端子５２間に交流電圧が印加され、この印加された交流電圧の周波数が、帯域幅Ｗに該当する周波数であれば、可動部６０の共振部４０が上述したように静電力によって振動し、その周波数が電極端子３６から出力される。一方、帯域幅Ｗに含まれない周波数の交流電圧が入力された場合には、共振が生じず、結果としてその周波数は除去される。このような動作によりマイクロレゾネータ１０がフィルタとして用いられる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、シリコン基板５０と電極端子２６、３６、５２のそれぞれとの間に形成されたコンデンサが互いに接続された状態となることを回避することができ、電極端子２６、３６、５２間の寄生容量を低減することができる。これにより、マイクロレゾネータ１０の振動特性が阻害されず、マイクロレゾネータ１０としての特性を十分生かすことができる。すなわち、共振子として使用する場合には、共振周波数での十分なインピーダンス変化により良好な発振が可能となる。また、寄生容量がなくなることにより振動の結合係数が大きくなるため、フィルタとして使用する場合には、十分な帯域幅をとることが可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態１では、振動子として、櫛歯型のマイクロレゾネータを例示して説明したが、次の図に示す平行平板型のマイクロレゾネータにおいても同様に本発明を適用することができる。
【００４１】
図７は、平行平板型のマイクロレゾネータの一例としてのバルク振動子で、（ａ）はバルク振動子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は基板裏面図である。
この平行平板型のマイクロレゾネータとしてのバルク振動子９０は、シリコン基板９１と、シリコン基板９１上に形成された絶縁膜９０ａ（積層部）と、絶縁膜９０ａ上に空間を介して配置され、且つ上下方向に設けられた一対の電極９２、９３と、一対の電極９２、９３間に設けられた圧電膜９４と、絶縁膜９０ａ上に設けられ、各電極９２、９３にそれぞれ接続された一対の電極端子９５、９６とを備えたものである。そして、本発明が適用されており、すなわち、シリコン基板９０の電極端子９５、９６の下面側に、シリコン基板９０の上面から下面に貫通した周状の穴９７を設けている。この構成により、上記とほぼ同じ作用及び効果が得られ、バルク振動子としての特性を十分生かすことができるようになっている。なお、圧電膜９４には、例えばＺｎＯ、ＡＩＮ、ＫＮｂＯ３  、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３  の何れかが用いられる。また、圧電膜９４には、スパッタリングやＣＶＤ法などにより形成された薄膜によるものであっても、スクリーン印刷などの技術により形成された厚膜によるものであってもよい。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１においてシリコン基板５０に穴５４を形成したことによるシリコン基板５０の強度低下を補うようにしたもので、具体的には、シリコン基板５０上のマイクロレゾネータ１０の上面全体を、補強カバーで覆うようにしたものである。
【００４３】
図８は、実施の形態２のマイクロレゾネータの平面図、図９は、図８のＣ−Ｃ断面図である。なお、図８及び図９において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。なお、図８においては、補強カバーが取り付けられていない状態を示している。
実施の形態２のマイクロレゾネータ１１０において、シリコン基板５０上には補強カバー１１１が貼着される取付座１１２が、マイクロレゾネータ１１０の各構成部を囲むように矩形周状に設けられている。この取付座１１２は、犠牲層５３と、送信側ＩＤＴなどを構成するポリシリコン膜を利用して形成されるもので、マイクロレゾネータ１１０の各構成部を形成する際に形成されたものである。
【００４４】
補強カバー１１１は、シリコン基板５０の強度を向上させるためにシリコン基板５０に取り付けられるもので、下面にマイクロレゾネータ１１０の各構成部を収容する凹部１１１ａを有する誘電体基板で構成されている。誘電体としては、例えば石英、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＩＮの何れかが用いられる。この補強カバー１１１は、マイクロレゾネータ１１０の各構成部を上部から覆うようにして取付座１１２上に接着剤などにて固着されている。
【００４５】
補強カバー１１１において、電極端子２６、３６、５２に対向する部分には貫通孔１１１ｂがそれぞれ形成されている。この各貫通孔１１１ｂは、各電極端子２６、３６、５２を図示しない外部基板にワイヤボンディングにより接続する際のワイヤ通し孔として設けられたものである。かかる構成の補強カバー１１１は、本例では、誘電体基板に対してフォトリソグラフィ法及びエッチング法とを併用することにより、マイクロレゾネータ１１０の各構成部を収容する凹部１１１ａを形成するとともに各貫通孔１１１ｂを形成することにより構成され、厚さ約１ｍｍ程度に設計される。
【００４６】
本実施の形態２の補強カバー１１１は、シリコン基板５０に穴５４を形成する工程の前に取付座１１２上に固着され、その状態で先の図４に示した工程を行って穴５４が形成される。
【００４７】
このように、補強カバー１１１をシリコン基板５０の取付座１１２に固着してマイクロレゾネータ１１０を覆うようにしたことにより、シリコン基板５０の強度低下を補うことができ、マイクロレゾネータ作成中のシリコン基板５０の破損を防止することができる。なお、マイクロレゾネータ作成中とは、最終的にパッケージ化されるまでの工程を含むものとする。補強カバー１１１は、穴５４形成後に取り外してもよいが、強度上、固着したままパッケージ化することが望ましい。
【００４８】
また、補強カバー１１１を誘電体で構成したため、大気部分（補強カバー１１１の凹部１１１ａによって形成される空間部分）を挟んで補強カバー１１１と電極端子２６、３６、５２間に寄生容量が発生するのを防止できるようになっている。
【００４９】
また、本例のように補強カバー１１１を設けた場合、シリコン基板５０を薄型化又は除去するようにしてもよい。シリコン基板５０は、このシリコン基板５０上にマイクロレゾネータ１１０を作成するという製造プロセス上、製造段階では必要であるが、最終的に完成した状態においては、本例のように補強カバー１１１によってマイクロレゾネータ１１０が支持されてマイクロレゾネータ１１０が破損しない状態にあれば、除去可能である。このようにすれば、シリコン基板５０が導電性を有することによる本例における寄生容量の問題を根本から回避することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態２においては、シリコン基板５０上に取付座１１２を形成したが、取付座１１２を形成せず、補強カバー１１１の凹部１１１ａの高さ寸法を高くして補強カバー１１１をシリコン基板５０上に直接取り付けるようにしてもよい。
【００５１】
また、図７に示したバルク振動子９０においても同様に、補強カバー１１１を設けるようにしてもよく、また、補強カバー１１１を設けた状態において、シリコン基板９１を除去するようにしてもよい。このようにすることにより、上記とほぼ同じ作用及び効果を得ることが可能となる。
【００５２】
実施の形態３．
図１０は、実施の形態３のマイクロレゾネータの平面図、図１１は、図１０のＤ−Ｄ断面図である。
実施の形態３のマイクロレゾネータ１２０は、シリコン基板５０上において、シリコン基板５０に設けた穴５４と対向する部分に補強層１２１を形成するようにしたものである。それ以外の構成については実施の形態１と同様である。
【００５３】
図１２は、実施の形態３のマイクロレゾネータの形成工程を示す図である。なお、櫛歯状電極などの構造体部分の製造方法については前記の特許文献に記載されているとおりであるため、ここでは簡単に説明することにする。また、以下に説明する補強層１２１以外の形成工程は、上記実施の形態１及び２のマイクロレゾネータ１０、１１０に共通である。
（ａ）厚さ約５００μｍ程度の両面研磨されたシリコン基板５０の表面に、減圧気相成長（減圧ＣＶＤ）法により、厚さ０．１μｍの酸化膜（ＳｉＯ２）５１、およびその上に厚さ０．５μｍの窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）５７をこの順に形成し、さらに窒化膜５７上に２μｍの犠牲層（ＳｉＯ２）５３を形成する。これらの層により本発明の積層部が構成されている。なお、上記各図に示したマイクロレゾネータにおいても窒化膜５７が設けられているが、上記各図では省略されている。
（ｂ）フォトレジスト法及びエッチング法を用いて支持部４６（図２参照）を形成する部分に対応する犠牲層５３を除去する。
（ｃ）犠牲層５３全体上に厚さ２．０μｍ程度のポリシリコン（ｐ−ＳｉＯ）膜５９を形成する。
（ｄ）フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、ポリシリコン膜５９において、最終的に固定電極２２、３２、可動電極２４、３４、リード部２５、３５、共振部４０となる部分５９ａを残し、それ以外の部分を除去する。なお、本例においては、ポリシリコン膜５９において、シリコン基板５０の穴形成予定部分５６と対向する部分のポリシリコン膜５９ｂも残すようにフォトリソグラフィ法及びエッチング法が実施され、これにより補強層１２１が構成される。
（ｅ）前述の図４の工程を行ってシリコン基板５０に穴５４を形成する。
（ｆ）固定電極２２、３２の櫛歯部２３、３３と、可動電極２４、３４を備えた共振部４０の下の犠牲層５３をエッチングにより除去する。このようなエッチングは、エッチング時間を制御することにより可能である。
【００５４】
以上のような方法により、シリコン基板５０上において、前記シリコン基板５０の穴５４と対向する部分に補強層１２１が形成される。このように補強層１２１を形成しておくことで、シリコン基板５０の強度低下を補うことができ、マイクロレゾネータ作成中のシリコン基板５０の破損を防止することができる。
【００５５】
また、図７に示したバルク振動子９０においても同様に、補強層１２１を設けてもよく、この場合、上記とほぼ同じ作用及び効果を得ることが可能となる。
【００５６】
なお、上記実施の形態２及び実施の形態３では、シリコン基板５０の補強を行う方法について説明したが、他に例えば穴５４部分を絶縁物で充填させることでシリコン基板５０の強度向上を図るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるマイクロレゾネータの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のマイクロレゾネータの基板裏面図。
【図４】図２に示すシリコン基板における穴の形成工程図。
【図５】マイクロレゾネータの電気特性を示す図。
【図６】マイクロレゾネータの作用説明図。
【図７】平行平板型のマイクロレゾネータを示す図。
【図８】実施の形態２のマイクロレゾネータの平面図。
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図。
【図１０】実施の形態３のマイクロレゾネータの平面図。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】実施の形態３のマイクロレゾネータの形成工程を示す図。
【図１３】従来のマイクロレゾネータの作用説明図。
【図１４】従来のマイクロレゾネータの作用を説明する等価回路図。
【符号の説明】
１０，１１０，１２０  マイクロレゾネータ、２２，３２  櫛歯状固定電極、２４，３４  櫛歯状可動電極、２６，３６，５２  電極端子、５０，９１  基板、５１  絶縁膜、６０  可動部、９０  バルク振動子、９２，９３  電極、９４圧電膜
【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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