(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状平板に形成された振動部と、
前記振動部の節の位置において、前記振動部の内周面及び外周面から突出し、前記振動
部と一体に形成され、断面が正方形である支持部と、
前記支持部を基板に固定する固定部と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され、前記振動部の内側、または外側に形成した同心円状の配線に接続された入力電極と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され前記振動部の外側、または内側に形成した同心円状の配線に接続された出力電極と、を含む
共振器。
【請求項２】
前記支持部が、前記振動部の中心に対して点対称に配置される請求項１記載の共振器。
【請求項３】
前記振動部は、円形または多角形をなす環状に形成される請求項２記載の共振器。
【請求項４】
前記振動部の２次振動モードの１波長ごとの節の位置において、前記支持部が設けられ
る請求項１に記載の共振器。
【請求項５】
前記振動部の振動の全節に対して、前記支持部が設けられる請求項１に記載の共振器。
【請求項６】
前記振動部の支持部が、前記振動部の内周、外周の両側面に対して、交互に振動の節に
設けられて成る請求項１に記載の共振器。
【請求項７】
前記支持部が、前記振動部と同一平面上に形成されて成る請求項１記載の共振器。
【請求項８】
前記共振器の電極が、振動部の腹に対応して設置されている請求項１記載の共振器。
【請求項９】
環状平板に形成された振動部と、
前記振動部の節の位置において、前記振動部の内周面及び外周面から突出し、前記振動部と一体に形成され、断面が正方形である支持部と、
前記支持部を基板に固定する固定部と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され、前記振動部の内側、または外側に形成した同心円状の配線に接続された入力電極と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され、前記振動部の外側、または内側に形成した同心円状の配線に接続された出力電極と、を含む共振器を用いて構成される
発振器。
【請求項１０】
環状平板に形成された振動部と、前記振動部の節の位置において、前記振動部の内周面
及び外周面から突出し、前記振動部と一体に形成され、断面が正方形である支持部と、前記支持部を基板に固
定する固定部と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され、前記振動部の内側、または外側に形成した同心円状の配線に接続された入力電極と、
前記基板上において前記振動部の下方に設けられ、前記支持部ごとにそれぞれ配設され、前記振動部の外側、または内側に形成した同心円状の配線に接続された出力電極と、を含む共振器を用いて構成される
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的な共振を利用した共振器、この共振器を用いた発振器、及びこの発振器を備えた通信装置に関する。
【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は、小型化、軽量化が要求されている。これまで小型化が困難とされてきたＲＦ信号処理部分に、半導体に用いる微細加工技術を使っ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。
【０００３】
その１つに機械的な共振を利用したメカニカル共振器がある。このメカニカル共振器を利用したフィルタ、発振器、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期待されている。特許文献１、２には、メカニカル共振器の技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３７４０号公報
【特許文献２】米国特許第６２４９０７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、共振器を利用して例えば発振器を作成する場合、挿入損失が少ないこと、共振器のＱ値が高いことが必要である。メカニカル共振器はインピーダンスが高いため、同じ共振素子を並列接続、すなわち並列化してインピーダンスを下げる必要があるが、並列化することで共振器のＱ値が低下してしまう。
【０００６】
機械振動を利用して並列共振器のＱ値を低下させる原因として、次の２つが挙げられる。（１）は、並列共振器内の個々の単位共振器素子の特性のばらつきである。（２）は、振動部の運動エネルギーが支持部を通して基板に漏れてしまうことである。この（２）は単体の共振器でも同様である。更に、上記２つの原因について説明する。
【０００７】
（１）の原因について詳述する。メカニカル共振器の挿入損失を少なくするためには、同じ共振器素子を並列化してインピーダンスを低くする必要がある。単位共振器を並列化する場合、一般的に図３５に示すように、複数の共振器素子を縦横アレイ状に配列して並列化することが考えられる。図３５Ａ，Ｂに示す並列共振器１は、図３６に示す単位となる共振器素子２をアレイ状に配列して構成される。
【０００８】
共振器素子２は、図３６に示すように、基板３上に入力電極（いわゆる入力信号線）４及び出力電極（いわゆる出力信号線）５を形成し、入出力電極４、５に対して空間６を介して中空支持された振動部（いわゆるビーム）７を配置して構成される。振動部７は、両端が配線層９上の支持部８〔８Ａ，８Ｂ〕に支持され、入出力電極４、５と交差するように形成される。並列共振器１は、図２５Ａ，Ｂに示すように、共通基板３上に複数の共振器素子２（図３６参照）をアレイ状に配列し、１行毎に振動部７の支持部８Ａ，８Ｂを、導電性を有する台座９で接続し、最終端の台座９を各行毎に接続して各振動部７を共通に接続している。振動部７にはＤＣバイアス電圧Ｖが供給される。一方、振動部７と交差して配置した入力電極４同志、出力電極５同志は共通接続される。
【０００９】
図３５の構成において、個々の共振器素子２は、その共振特性を見ると、アレイの外周部と中心部で共振周波数にばらつきが生じている。共振周波数のばらつきが生じる原因としては、振動部（いわゆる振動部７）にかかる応力が中心部と外周部で異なること、共振器素子２の製造プロセスにおいて、アレイの中心部と外周部で膜厚（特に振動部の膜厚）等の構造的なばらつきが発生し易いこと、の２点がある。
【００１０】
これにより、並列共振器１内で波数に分布があると、単体の共振器に比べＱ値が低下してしまう。並列化したときのＱ値の低下を防ぐためには、並列共振器内の共振周波数のばらつきを少なくする必要がある。しかし、アレイ状に共振器素子２を配置した場合、振動部に係る応力の違い、共振器素子の構造的なばらつき等、を無くすことは困難であった。
【００１１】
（２）の原因について詳述する。共振器のＱ値を向上させるには、振動部分の運動エネルギーを基板に漏らさないことが重要である。アレイ状に配列された共振器素子２において、各振動部７は、隣合う共振器素子２の振動部７と分離された形で支持部８〔８Ａ，８Ｂ〕に支持されている（図３５Ｂ参照）。このため、各共振器素子２の振動の運動エネルギーの一部が支持部８〔８Ａ，８Ｂ〕を通して基板３側に漏れ、Ｑ値を低下させる。
【００１２】
本発明は、上述に点に鑑み、各共振器素子の構造及び各共振器素子にかかる応力を等しくしてＱ値の向上を図った、並列化した共振器を提供するものである。
また、本発明は、上記共振器を用いた発振器、この発振器を備えた通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る共振器は、環状平板に形成された振動部と、振動部の節の位置において、
振動部の内周面及び外周面から突出し、振動部と一体に形成され、断面が正方形である支持部と、支持部を基板に固定する固定部と、を備える。
そして、上述の支持部の断面を正方形とするものである。
さらに、基板上において振動部の下方に設けられ、支持部ごとにそれぞれ配設され、振動部の内側、または外側に形成した同心円状の配線に接続された入力電極と、基板上において振動部の下方に設けられ、支持部ごとにそれぞれ配設され振動部の外側、または内側に形成した同心円状の配線に接続された出力電極と、を含む。
【００１４】
本発明の共振器では、環状平板に形成された振動部と、振動部の節の位置において、振動部の内周面及び外周面から突出し、振動部と一体に形成された支持部と、支持部を基板に固定する固定部と、によって構成することにより、各共振器素子の構造が等しくなり、また各共振器素子の振動部にかかる応力が等しくなる。
【００１５】
また、本発明に係る発振器は、上述の共振器を用いて構成するものである。
【００１６】
本発明の発振器では、上述の共振器を用いて構成されるので、並列共振器における各共振器素子の構造が等しくなり、また各共振器素子の振動部にかかる応力が等しくなり、優れた発振器特性が得られる。
【００１７】
また、本発明に係る通信装置は、上述の発振器を用いて構成するものである。
【００１８】
本発明の通信装置では、発振器として上述した並列共振器による発振器を用いるので、優れた特性が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る共振器によれば、Ｑ値の高い並列共振器を提供することができる。本発明に係る発振器によれば、周波数安定性の高い発振器を提供することができる。
本発明に係る通信装置によれば、優れた発振器特性が得られ、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】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
先ず、図１Ａ，Ｂを用いて本実施の形態に係る共振器を構成する単体の共振器素子の構成及び動作原理を説明する。本実施の形態で対象とする共振器素子は、マイクロスケール、ナノスケールの微小共振器素子である。本実施の形態で一例として示す共振器素子２１は、基板２２上に両端の支持部２３で中空に保持された振動子となる振動部（いわゆるビーム）２４と、前述と同様に、振動部２４と空間２５を介して交差するように基板２２上に固定された下部電極となる入力電極（いわゆる入力信号線）２６及び出力電極（いわゆる出力信号線）２７とから構成されるメカニカル共振器素子である。支持部２３は、基板２２上の導電性の台座２８に接続されるように形成される。
【００２２】
この共振器素子２１は、入力電極２６から入力された信号により、直流（ＤＣ）バイアス電圧Ｖを印加した振動部２４が静電気力により外力を受け、振動部２４に固有の共振周波数で振動を起こす。この振動が微小な空間２５を介して出力電極２７に信号として伝わる。この共振器素子２１は、２次モードのたわみ振動を利用した共振器素子である。
【００２３】
図２〜図４に、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第１実施の形態を示す。同図は概略構成を示し、図２は本共振器全体の平面図、図３は共振器中の単位共振器素子の平面図、図４は単位共振器素子数個分の断面図（図３のＢ−Ｂ線上の断面）である。
本実施の形態に係る共振器３１は、基板２２上に、複数の上記共振器素子２１が閉じた形状に配置され、かつ複数の共振器素子２１の振動部２４が連続して一体に形成されて成る。基板２２は、少なくとも下部電極が形成される表面が絶縁性を有した基板で形成される。例えば半導体基板上に絶縁膜が形成された基板、絶縁性のガラス基板などが用いられる。並列内の全ての共振器素子２１は、閉じた系の中心に対して点対称になるように環状に、本例では円形をなす環状に配置される。この場合、閉じた形状の連続一体化された振動部２４は、円形をなす環状に形成される。
【００２４】
換言すれば、複数の共振器素子２１は、振動部２４における振動の腹、節が交互に並ぶように一列にかつ円形に配列される。
各共振器素子２１の入力電極２６は、円形の振動部２４の内側、または外側、本例では内側に形成した同心円状の配線（いわゆる入力電極２６と共に入力信号線となる）４１に接続される。各共振器素子２１の出力電極２７は、円形の振動部２４の外側、または内側、本例では外側に形成した同心円状の配線（いわゆる出力電極２７と共に出力信号線となる）４２に接続される。入力側の同心円状の配線４１から内側に延長するように、電極パッド、いわゆる入力端子ｔ１が導出され、出力側の同心円状の配線４２から外側に延長するように、電極パッド、いわゆる出力端子ｔ２が導出される。
【００２５】
さらに、円形に閉じた振動部２４は、振動の腹と腹、節と節の間隔が一定となるように形成される。この円形に閉じた振動部２４の長さは、振動の波長の整数倍となる。すなわち、振動部２４は、振動の腹と節が共に偶数で、かつ腹と節が同数になるように円形に接続された形に形成される。
【００２６】
連続一体化された振動部２４の支持部２３は、振動の節に形成される。本実施の形態では、図４に示すように、単位共振器素子の入力電極２６及び出力電極２７を挟む両側に、つまり振動の節１つ置きに支持部２３が設けられる。図４では、概略図のため、図１に示す支持部２３に接続される台座２８は省略されている。支持部２３は、振動部２４の強度が得られるならば、すなわち振動部２４が下部電極２６、２７に接触されなければ、節１つ置きに限らず、各節ごとに、あるいは節２つ以上置きに設けることも可能である。
【００２７】
なお、本実施の形態の共振器３１は、図１の単位共振器素子２１を例えば２４個、円形となる環状に接続した構成としている。
【００２８】
第１実施の形態に係る共振器３１によれば、共振器素子２１を円形となる環状に配置して構成されるので、並列化された共振器３１全体と単位共振器素子２１との位置関係は、全ての共振器素子２１において等しくなり、共振器素子２１の構造的なばらつきが発生し難い。また、各単位共振器素子２１の振動部２４にかかる応力も全て等しくなる。従って、個々の共振器素子の特性のばらつきが抑えられ、並列化に伴うＱ値の低下を抑えることができ、単位共振器と同等のＱ値を得ることができる。
【００２９】
また、図２に示すように、環状に配置した複数の共振器素子２１の振動部２４が連続して一体に形成されるので、振動の腹の数に対する支持部２３の数が少なくなり、支持部２３を通して基板２２側に漏れる振動の運動エネルギーは少なくなる。すなわち、基板側に漏れる運動エネルギーの一部は、隣接する共振器素子２１の振動に寄与することになる。
【００３０】
また、複数の共振器素子を円の中心に対して点対称となるように円形の環状に配置されるので、振動部２４の連続一体の構成と相俟って、共振器３１全体が高次モードで振動し、運動エネルギーが隣接する共振器素子２１に伝わり、全体的に基板２２側にもれる運動エネルギーを少なくすることができる。これにより、並列共振器のＱ値を向上することができる。
【００３１】
振動部２４に長さが、振動の波長の整数倍であるので、共振器３１を高次のモードで振動させることができる。振動部２４の支持部２３が振動の節に設けられるので、高次モードの振動を可能にする。
【００３２】
図５に、第１実施の形態の円環状の並列共振器３１と、図２６の比較例に係るアレイ状の並列共振器１との共振特性を比較して示す。図５Ａは第１実施の形態の並列共振器３１の共振特性ａ、図５Ｂは比較例に係る並列共振器１の共振特性ｂである。図５Ａは共振器素子の並列数を３２個とした試料を用いたときの特性である。図５Ｂは共振素子の並列数を３０個とした試料を用いたときの特性である。共振ピークの挿入損失を低減するために並列化した場合、アレイ状の並列化ではピーク割れが発生し、Ｑ値の低下、Ｑ値の大幅なばらつきが発生している（図５Ｂ参照）。本実施の形態の円環状の並列化ではピーク割れがほぼ無くなり、Ｑ値の低下、Ｑ値のばらつきが大幅に低減されている（図５Ａ参照）。
【００３３】
図６に、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第２実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器５５は、振動の節ごとに支持部２３を配置して構成される。支持部２３を除くその他の単位共振器素子２１の入力電極２６、出力電極２７、振動部２４など構成は、図２、図４の第１実施の形態と同様であるので、図４と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
第２実施の形態に係る共振器５５によれば、振動の全節に支持部２３が配置されるので、共振モードが限定され、Ｑ値の精度が高くなる。その他、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
図７Ａ，Ｂに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第３実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器５６は、下部電極として出力電極２７のみを形成し、各出力電極２７を挟むように、すなわち振動部２４の振動の節ごとに（振動の腹１つ置きに相当）支持部２３を配置して構成される。本実施の形態では、支持部２３を通して振動部２４にＤＣバイアス電圧Ｖが印加される共に、入力信号が入力される。この場合、支持部２３（あるいは振動部２４）が入力電極を兼ねることになる。第３実施の形態では、１つの出力電極２７と両支持部２３で保持された振動部２４とにより、単位共振器素子５７が形成され、複数の単位共振器素子５７が円形をなす環状に配置される。その他の振動部２４等の構成は、図２、図４の第１実施の形態と同様であるので、図４と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
第３実施の形態に係る共振器５６においても、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
【００３５】
図８Ａ，Ｂに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第４実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器５９は、単位共振器素子２１を環状に接続する際に、多角形となるように接続して構成される。多角形としては、例えば正六角形、正八角形など偶数の正多角形とすることができる。多角形にした構成を除くその他の構成は、図２〜図４の第１実施の形態と同様であるので、図２〜図４と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
第４実施の形態に係る共振器５９においても、前述の第１実施の形態と同様の効果を奏する。
【００３６】
上述の実施の形態における共振器は、共振器素子における振動部２４の支持部２３を振動部２４の下に配置した構成である。図９Ａ，Ｂに、共振器素子における振動部の支持の仕方を異にした共振器の他の構成を示す。
【００３７】
本実施の形態に係る共振器６１は、図９Ａ，Ｂ及びＣに示すように、その共振器素子６２が、振動部２４と、振動部２４を基板２２に固定部６３，６４を介して固定する支持部６６と、振動部２４と微小な空間２５を介して対向し基板２２上に形成された電気信号の入力電極２６及び出力電極２７とから成り、支持部６６を振動部２４の外側に配置して構成される。符号４１は入力側の配線、符号４２は出力側の配線を示す。支持部６６は、振動部２４の外側にこれと一体に連続して形成される。支持部６６の外側にこれと一体に連続して張出すように固定部６４が形成され、この固定部６４の下に固定部６３が配置される。固定部６３は、基板２２上に下部電極である入力電極２６及び出力電極２７と同時に形成した導電性の台座８１に固定される。
【００３８】
ここで、支持部６６と固定部６４は連続一体に形成されて、振動部２４の外側に張出す張出し部となる。支持部６６の固定部としては、台座８１、固定部６３及び６４の３つで形成されることになる。
【００３９】
支持部６６の位置は、振動部２４が共振する際に生じる振動の節、すなわち振動が殆ど生じない部位に形成される。支持部６６及び固定部６４の位置、大きさ、剛性は、振動部２４の両端がおよそ振動の自由端として振動するように設定される。
【００４０】
本実施の形態の共振器６１では、振動部２４の下に支持部２３を配置した共振器に比べて、振動部２４から基板２２への振動エネルギーの漏洩が非常に少ない。また、前述の実施の形態と同様に、支持部６６が振動の節に配置されるので、支持部６６に対して振動エネルギーが伝わりにくい利点がある。
【００４１】
次に、図９Ａ，Ｂの共振器素子６２を用いた本発明に係る共振器の他の実施の形態を説明する。
【００４２】
図１０〜図１１に、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第５実施の形態を示す。同図は概略構成を示し、図１０Ａは本共振器全体の平面図、図１０Ｂは共振器中の単位共振器素子の平面図、図１１は共振器の断面図（図１０ＡのＤ−Ｄ線上に沿う断面図）である。
【００４３】
第５実施の形態に係る共振器７１は、基板２２上に、複数の上記共振器素子６２が閉じた形状に配置され、かつ複数の共振器素子６２の振動部２４が連続して一体に形成されて成る。基板２２は、前述と同様に、少なくとも下部電極が形成される表面が絶縁性を有した基板で形成される。例えば半導体基板上に絶縁膜が形成された基板、絶縁性基板などの基板が用いられる。並列内の全ての共振器素子７１は、閉じた系の中心に対して点対称になるように環状に、本例では円形をなす環状に配置される。閉じた形状の連続一体化された振動部２４は、円形をなす環状に形成される。
【００４４】
そして、本実施の形態においては、振動部２４の支持部６６が、振動の節１つ置きの部分、つまり２次振動モードにおける１波長ごとの節に対応する部分で、振動部２４の内周側、外周側の両外側に形成される。すなわち、支持部６６は、前述したように、振動部２４の両側からこれと一体に連続して形成される。本例における支持部６６は、単位共振器素子に対して４つ設けられる。支持部６６は、振動部２４を支持し、かつ基板２２上の下部電極である入力電極及び出力電極と同時に形成した導電性を有する台部６５に固定部６４、６３を介して固定される。
【００４５】
振動部２４を支持する支持部６６は、図１２に示すように、振動部２４に接する部分である。この支持部６６に固定部６４が連続して形成される。振動部２４から外側に張出す張出し部としては、幅狭の支持部６６に幅広の固定部６４が連続した形状を有する。この支持部６６は、振動部２４と連続一体に形成され、幅ｄ２が、振動部２４の膜厚（すなわち支持部６６及び固定部６４からなる張り出し部の膜厚）ｄ１と同じ（ｄ２＝ｄ１）にすることが望ましい。すなわち、幅狭部６４Ａの断面形状が正方形とするのが好ましい。このとき、支持部６６及び固定部６４からなる張り出し部は、振動部２４と同一平面上に形成される。支持部６６及び固定部６４が振動部２４と同一平面上に形成するときは、支持部６６と振動部２４の接続点における機械損失を最小限にできる。よって、振動体のＱ値を高く保てる。ｄ１＝ｄ２とすることで、振動部２４の振動に際し、支持部６６のねじれ運動がスムーズになり、安定してＱ値が上がることが確かめられた。幅狭部６４Ａの幅ｄ２が広すぎると、ねじれが発生し難くなり、狭すぎると幅狭部６４Ａが不安定な動きになり、結果として安定したＱ値が得られない。幅狭部６４Ａの断面が正方形としたときには、Ｑ値の最大点が得られることが確かめられている。
【００４６】
その他の構成は、前述の図２〜図４で説明したと同様であるので、詳細説明を省略する。また、図２〜図４と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
第５実施の形態に係る共振器７１によれば、共振器素子６２の共振の波数の単位とする高次の振動モードが立つ共に、振動部２４が環状の閉じた系として形成されるので、均質な振動モードを立てることができる。この閉じた系では、どの共振器素子６２における振動の節と節の距離、腹と腹の距離が互いに等しい。従って、閉じた系内のいずれの共振器素子６２同士を比較しても、共振器特性が互いに等しくなり、共振器素子６２の構造的なばらつきが発生しない。これにより、個々の共振器素子６２の特性のばらつきが抑えられ、共振器として高いＱ値と、小さな挿入損失を有する共振器が得られる。さらに、振動部２４の支持部６３を振動部２４の外側に配置されるので、振動部２４ー張出し部６４ー支持部６３ー基板２２の経路を経て伝わる振動エネルギーの基板２２側への漏れが低減され、さらに高いＱ値が得られる。
【００４８】
図１３Ａ，Ｂに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第６実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７２は、単位共振器素子６２を環状に接続する際に、多角形となるように接続して構成される。この例では、振動部２４が多角形の閉じた系に形成される。多角形としては、前述と同様に、正六角形、正八角形等の偶数の正多角形とすることができる。多角形にした構成を除くその他の構成は、図１０Ａ，Ｂの第５実施の形態と同様であるので、図１０Ａ、Ｂと対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００４９】
第６実施の形態に係る共振器７２によれば、多角形の閉じた系となるように共振器素子６２を接続して構成されるので、第５実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。例えば、共振器素子６２の形状が互いに等しくなるので、個々の共振器素子６２の特性のばらつきが抑えられ、高いＱ値、小さな挿入損失を有する。振動部２４の両外側に支持部６３が配置されるので、振動エネルギーの基板２２への漏れが低減され、更に高いＱ値が得えられる。
【００５０】
第５、第６実施の形態では、共振器素子６２が互いに等価である条件で構成されているが、閉じた系の作り方によっては、等価でない共振器素子を組み合わせて閉じた系の共振器を構成することもできる。
【００５１】
図１４に、等価でない共振器素子を組み合わせた、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第７実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７３は、図１４Ｂ及び図１４にそれぞれ示す２種類の共振器素子６２Ａ，６２Ｂを、閉じた系となるように組み合わせて、直線と曲線（例えば円弧）からなるトラック状の環状に配置して構成される。図１４Ｂの共振器素子６２Ａは、曲線部分に配置され、振動部２４、及び出力電極に接続された配線４２と入力電極に接続された配線４１共に曲線状に、前述の図１０Ｂと同様の形状に形成される。図１４Ｃの共振器素子６２Ｂは、直線部分に配置され、振動部２４、及び出力電極に接続された配線４２と入力電極に接続された配線４１が共に直線状に形成される。
【００５２】
振動部の両側から連続した支持部６６を配置する等、その他の構成は、第５実施の形態と同様であるので、図１０Ａ，Ｂに対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５３】
第７実施の形態に係る共振器７３によれば、２つの共振器素子６２Ａ，６２Ｂは、振動モードが異なるが、共振周波数が等しくなるように設計される。このため、共振器として構成した場合、第５、第６実施の形態と同様に、共振器素子の共振の波数の単位とする高次の振動モードが立つ。また、同様に振動部２４が閉じた系に形成されているので、均質な振動モードを立て易く、閉じた系内のどの共振器素子も互いに等しい共振周波数で振動する。
【００５４】
２つの共振器素子６２Ａ，６２Ｂの特性を制御する設計因子が増えるが、共振器素子としては、振動部２４は直線である共振器素子６２Ｂを使うことができる利点が大きい。直線の振動部２４は、閉じた系の内外の構造が等しくなるので、曲線（円弧）の振動部２４よりも応力−歪み計算が容易となり、製造し易くなる。このため、望んだ周波数特性が得られ易くなる。
【００５５】
従って、第７実施の形態の共振器７３では、少なくとも直線部が曲線部より多く、かつ直線部が出来るだけ長くなるように構成することが望ましい。
【００５６】
そして、本実施の形態においても、前述と同様に、高いＱ値、小さな挿入損失を有する。また、振動エネルギーの基板２２への漏れが低減され、更に高いＱ値が得えられる。
【００５７】
図１５〜図１７に、上述の第５〜第７実施の形態に係る共振器に適用される、振動部に対する支持方法、すなわち、支持部の配置位置の例を示す。なお、第５〜第７実施の形態に対応する部分には同一符号を付して示す。
【００５８】
図１５の支持方法は、支持部６３が振動部２４の振動の全節に対応する両外側に配置される。すなわち、共振器としては、振動部２４の振動の全節に対応する位置の両側にこれと一体に連続する張出し部６４を形成し、この張出し部６４の下に支持部６３を配置して、振動部２４の全ての節を両側から支えるように構成される。この振動部２４では、１波長ごとに支持する１次の駆動モードで振動する。換言すれば、半波長ごとに支持する２次の駆動モードで振動する。つまり、本共振器は、単位共振器素子において、振動部２４を６つの支持部で支えた構造になる。
【００５９】
図１５の例のように、振動部２４における全ての節の両側から支持部６６を接続した構成とするときは、共振器のＱ値が高くなると共に、共振モードが限定され、Ｑ値の精度が高くなる。
【００６０】
図１６の支持方法は、支持部６６が振動部２４の振動の１波長ごとの節に対応する両外側に配置される。すなわち、共振器としては、振動部２４の振動の１波長ごとの節に対応する位置の両側にこれと一体に連続する支持部６６を形成し、この支持部６６に連なる固定部６４の下に固定部６３を配置して構成される。つまり、本共振器は、単位共振器素子において、振動部２４を４つの支持部６６で支えた構造となる。本構成は、振動部２４が２次の駆動モードで振動するので、２次モードの共振周波数を利用する共振器の場合に適用できる。
【００６１】
図１６の例のように、振動の節の１つ置きに、振動部２４の両側から支持部６６を接続した構成とするときは、高いＱ値の共振器が得られる。
【００６２】
なお、図示しないが、３次モードの共振周波数を利用する共振器では、単位共振素子において、両端の支持部６６の間に２つの振動の節が発生する。
【００６３】
図１７の支持方法は、２次モードの共振周波数を利用する共振器の支持方法である。この支持方法は、振動部２４の内周側、外周側を交互に、つまり振動の節に対して１つの支持部６６が配置される。すなわち、共振器としては、振動の節の位置に対応して振動部２４の内周側、外周側に交互に１つずつ支持部６６を形成し、この支持部６６に連なる固定部６４の下に固定部６３を配置して構成される。本共振器は、単位共振器素子において、振動部２４を３つの固定部６３で支えた構造となる。
【００６４】
図１７の例のように、振動の節に対して振動部２４の内周側、外周側に交互に支持部６６を接続した構成とするときは、高いＱ値が得られると共に、支持部のない節がある共振器に比較して、共振状態の安定度が増すため、安定したＱ値が得られ易い。
【００６５】
ここで、上述した閉じた系の振動部２４を外側から支持する共振器では、単位共振器に対して、図１６に示す振動部２４を１つ置きの節で支持部６６により支持する、いわゆる４本サポートに比べて、図１５に示すに動部２４を全節で支持部６３により支持する、いわゆる６本サポートの方が、Ｑ値のばらつきが小さくなる。図２２は、４本サポートでのＱ値のばらつきを示すグラフである。図２３は、６本サポートでのＱ値のばらつきを示すグラフである。グラフの横軸はＱ値、縦軸は度数を表す。
【００６６】
図２２及び図２３のグラフから、４本サポートでは、Ｑ値のばらつきの指標となる、正規分布曲線Ｉの標準偏差値σが、σ＝±１０．６％であった。これに対して、６本サポートでは、正規分布曲線ＩＩの標準偏差値σが、σ＝±３．５％であった。これにより、６本サポートは、４本サポートに比べてＱ値のばらつきが小さくなることが認められる。Ｑ値は、製品の品質を決める重要なパラメータであり、Ｑ値のばらつきが小さいことは、製品ばらつきが少ないことに繋がる。
【００６７】
図１８〜図２０に、振動部２４に対する支持機構の例を示す。
図１８の支持機構は、振動部２４の下に支持部２３を配置する例である。本例の支持機構７６は、基板２２上に下部電極である入力電極２６及び出力電極２７と同時に形成した導電性の台座８１と、振動部２４の振動の節に対応する支持領域２４ａと、台座８１に固定され、振動部２４側の支持領域２４ａを支える支持部２３とから構成される。２５は下部電極と振動部２４との間に空間である。台座８１は、下部電極と同じ材料、同じ膜厚で形成される。製造時には、台座８１と下部電極の入力電極２６、出力電極２７、これらに接続される配線４１、４２（図１０、図１３、図１４参照）と同一工程で形成し、振動部２４と支持部２３とを同一工程で形成することにより、精度よく加工できる。
【００６８】
図１９の支持機構は、振動部２４の外側に支持部６６を配置する例である。本例の支持機構７７は、基板２２上に下部電極である入力電極２６及び出力電極２７と同時に形成した導電性の台座８１と、振動部２４の外側に一体に連続する支持部６６と、支持部６６に連続する固定部６４と、台座８１に固定されて固定部６４を支える固定部６３とから構成される。２５は空間である。台座８１は、下部電極と同じ材料、同じ膜厚で形成される。支持部６６は、振動部２４の延長部として一体に形成され、かつ振動部２４の振動の節に対応する位置に形成される。支持部６６は、前述と同様に振動部２４に接する側の幅狭部と、幅広部を有して形成される。製造時には、台座８１を下部電極の入力電極２６、出力電極２７、これら電極に接続される配線（例えば、図２の配線層４１、４２に相当する）とを同一工程で形成し、支持部６６と固定部６４と固定部６３とを同一工程で形成することにより、精度よく加工できる。
【００６９】
この支持機構７７の支持機構７６との違いの１つは、支持部の配置にある。支持機構７７では、支持部６３が振動部２４の閉じた系（円形、多角形、トラック形）の外に形成されることである。違いの２つは、支持部の動きである。支持機構７６の支持部２３は、ベンディング動作をする。支持機構７７の支持部６３は、ねじれの動作をする。
【００７０】
図２０の支持機構は、振動部２４と支持部８６との剛性の比率を変えた例である。本例の支持機構７８は、振動部２４と異なる材料による支持部８６及びこれより一体に連続する固定部８７と、固定部８７の下の固定部６３と、台座８１とにより構成される。この場合、支持部８６は、振動部２４に一部重なるようにして振動部２４と一体化される。特に、張出し部支持部８６の材料を振動部２４と異なるように変えることで、支持の強さを大きく制御することができる。
【００７１】
図２１に示すように、前述した円形環状型の共振器などでは、共振器素子２２の内外形状に違いが生じる。内周、外周の曲率が異なることによって、振動の節と見做せる領域の幅に差が生じる。或いは、節となる領域の幅は、閉じた系の外周側より内周側の方が狭くなる。このような構成に対して、図２１Ｂ、表１に示すように、支持部６６の構造に内外差を設けるのが好ましい。
【００７２】
【表１】
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表１に示す、閉じた系の振動部２４の内外側における、それぞれの幅狭部６４Ａの長さＬ，幅ｗ，厚みｄ、硬さのうちの、一部、もしくは全部を、表１に示すように、異ならすことができる。このように張出し部６４Ａの物理量を振動部２４の内外側で異ならすことにより、内外周の支持部の振動体に対するばね効果が等価になり、振動体の共振が円環の内外周で均一にできる利点が得られる。その効果で、Ｑ値を高く保つことができる。
【００７３】
上述の第１実施の形態〜第７実施の形態の共振器３１、５５、５６、５９、７１〜７３において、図２４Ａ，Ｂに示すように、基板２２上の入力電極２６および出力電極２７は、振動部２４の振動１０１の腹となる部分に空間２５を介して設置することが望ましい。振動１０１の腹に部分に入力電極２６、出力電極２７を置くことで、電極から信号の変換効率が高くなり、振動振幅が大きくなって高いＱ値を得ることができる。
【００７４】
一方、上述の第１〜第７実施の形態では、入力電極２６、出力電極２７を振動部２４の下部に設置した構成としたが、その他、入力電極２６および出力電極２７を振動部２４の上部、あるいは振動部２４の側部（いわゆる横）に設置した構成とすることもできる。次に、その例を説明する。
【００７５】
図２５Ａ〜Ｃに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第８実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７４は、入力電極２６及び出力電極２７を振動部２４の上部に設置して構成される。入力電極２６及び２７は、図２５Ｃに示すように、基板２２上に形成した内周及び外周の環状の配線４１及び４２に導電性の支柱７５が形成され、この支柱７５に支持されるように形成される。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、図３、図４と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。この共振器７４においても、振動部２４の上部に設置された入力電極２６から入力された信号により、振動部２４が固有の共振周波数で振動を起こし、空間２５を介して出力電極２７に信号が伝わる。
【００７６】
第８実施の形態に係る共振器７４によれば、前述と同様に、Ｑ値向上の効果が得られる。第１実施の形態〜第７実施の形態で示した共振器構造についても、振動部２４の上部に電極２６及び２７を設置しても同様の効果が得られる。
なお、図２５Ａでは、振動部２４の上部の電極２６及び２７を、振動部２４を挟んで内周及び外周から延長するように設置したが、その他、電極２６及び２７を内周又は外周のいずれか一方から設置した構成とすることも可能である。
【００７７】
図２６Ａ〜Ｃに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第９実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７５は、入力電極２６及び出力電極２７を振動部２４の側面に設置して構成される。本例では、入力電極２６を振動部２４を挟んで対向するように、振動部２４の内周、外周の両側面に対向して形成される。同様に、出力電極２７は、入力電極２６に隣接して、振動部２４を挟んで対向するように、振動部２４の内周、外周の両側面に対向して形成される。入力電極２６及び出力電極２７は、振動部２４の真横に設置したのでは振動部２４を振動させることが出来ないので、図示するように、振動部２４より上側にずらして設置される。あるいは鎖線で示すように、入力電極２６及び出力電極２７は振動部２４より下側にずらして設置される。
入力電極２６及び出力電極２７は、図示しないが、それぞれ基板２２上に振動部２４に対して同心状に形成した環状の配線４１及び４２に、図２５Ｃと同様に導電性の支柱７５を介して支持される。その他の構成は、第１実施の形態同様であるので、図３、図４と対応する部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００７８】
この共振器７５においても、振動部２４の上部に設置された入力電極２６から入力された信号により、振動部２４が固有の共振周波数で振動を起こし、空間２５を介して出力電極２７に信号が伝わる。すなわち、図２６に示すように、入力電極２６に信号が入力され、入力電極２６と振動部２４との間に電位差が生じると、例えば振動部がプラス、入力電極２６がマイナスとすると、振動部２４から固定の入力電極２６へ向かう力Ｆ１が働き、振動部が垂直上方に移動する。逆に入力電極２６がプラス、振動部２４がマイナスのときには、逆の力が働き、振動部２４は垂直下方に移動する。従って、入力信号により、振動部２４は垂直方向に振動する。
【００７９】
第９実施の形態に係る共振器７５によれば、前述と同様に、Ｑ値向上の効果が得られる。第１実施の形態〜第７実施の形態で示した共振器構造についても、振動部２４を挟んで振動部２４の側面に対向して電極２６及び２７を設置しても同様の効果が得られる。
【００８０】
図２７Ａ〜Ｃに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第１０実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７５は、入力電極２６及び出力電極２７を振動部２４の片側の側面に対向するように設置して構成される。図示の例では、入力電極２６及び出力電極２７を、振動部２４の外周の側面に対向して設置したが、鎖線で示すように、振動部の内周の側面に設置することも可能である。入力電極２６及び出力電極２７は、図２６と同様に、振動部２４の真横ではなく、振動部２４より上側にずらして設置される。あるいは図示しないが、入力電極２６及び出力電極２７は振動部２４より下側にずらして設置される。入力電極２６及び出力電極２７は、図示しないが、それぞれ基板２２上に振動部２４に対して同心状に形成した環状の配線４１及び４２に、図２５Ｃと同様に導電性の支柱７５を介して支持される。その他の構成は、第９実施の形態で説明したと同様であり、図２６と対応する部分同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００８１】
第１０実施の形態に係る共振器７６によれば、前述と同様に、Ｑ値向上の効果が得られる。第１実施の形態〜第７実施の形態で示した共振器構造についても、振動部２４の片側の側面に対向して電極２６及び２７を設置しても同様の効果が得られる。
【００８２】
図２９Ａ〜Ｃに、本発明に係る共振器、いわゆる並列共振器の第１１実施の形態を示す。本実施の形態に係る共振器７７は、入力電極２６及び出力電極２７を振動部２４を挟んでそれぞれ振動部２４の側面に斜め方向にずれるように設置して構成される。この場合、入力電極２６と出力電極２７は、振動部２４を挟んで斜めにずらして設置される。すなわち、本例では出力電極２７が振動部の外周に位置して振動部２４より上部側にずれて設置され、入力電極２６が振動部の内周に位置して振動部２４より下部側にずれて設置される。その他の構成は、第８、第９実施の形態で説明したと同様であり、図２５、図２６と対応する部分同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００８３】
第１１実施の形態の共振器７７における振動部２４は、図２６で説明したと同様に振動する。
第１１実施の形態に係る共振器７７によれば、前述と同様に、Ｑ値向上の効果が得られる。第１実施の形態〜第７実施の形態で示した共振器構造についても、振動部２４を挟んで振動部の内周及び外周の両側面に上下に（つまり斜め方向に）ずれるように電極２６及び２７を設置しても同様の効果が得られる。
【００８４】
前述の図１５〜図１７に示した振動部２４に対する支持方法は、第８実施の形態〜第１１実施の形態にも適用できる。
【００８５】
次に、図３０を用いて、第１実施の形態〜第４実施の形態に係る共振器の製造方法の一例を説明する。
【００８６】
先ず、図３０Ａに示すように、例えばシリコンの半導体基板８１の表面に、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜８２及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜８３を減圧ＣＶＤ法により成膜して、絶縁膜８４を形成する。半導体基板８１及び絶縁膜８４で前述の基板２２が構成される。絶縁膜８４を２層膜構造とすることにより、誘電体膜の膜厚が大きくなり、シリコン基板８１と基板側電極間で形成される寄生容量を小さくできる。また、シリコン窒化膜８３は、後述の犠牲層の選択除去の際のエッチングストッパとなる。
【００８７】
次に、図３０Ｂに示すように、絶縁膜８４上に例えばリン（Ｐ）を含有した多結晶シリコン膜を形成した後に、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、多結晶シリコンをパターニングし、微小共振器の入力電極２６、出力電極２７及び支柱を支持する導電性の台座２８を形成する。
【００８８】
次に、図３０Ｃに示すように、入力電極２６、出力電極２７及び台座２８を含む表面に犠牲層８５、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜を減圧ＣＶＤ法により形成し、その後ＣＭＰ（化学機械研磨）等の平坦化プロセスによって犠牲層８５を平坦化する。これにより、犠牲層８５が入出力電極２６、２７及び台座２８の表面上に所望の厚さに形成される。その後、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて犠牲層８５に、支柱（いわゆるアンカー部）を形成するための台座２８に達するコンタクト孔８６を形成する。
【００８９】
次に、図３０Ｄに示すように、例えば減圧ＣＶＤ法を用いて、コンタクト孔８６を含む犠牲層８５上に不純物を導入して導電性を持たせた多結晶シリコン膜を形成する。次いで、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、多結晶シリコン膜をパターニングし、振動部２４及び支柱２３を形成する。
【００９０】
次に、図３０Ｅに示すように、ＤＨＦ溶液などのエッチング溶液により、犠牲層８５であるシリコン酸化膜のみを選択的に除去し、振動部２４と入出力電極２６、２７との間に空間２５を形成する。このような製造工程により、第１実施の形態〜第４実施の形態に係る共振器が作成される。
【００９１】
第５実施の形態〜第７実施の形態に係る共振器については、図３０におけるリソグラフィのパターン変更により、台座２８及び支柱２３の位置、振動部２４の形状を変更することで、第１実施の形態〜第４実施の形態の共振器の製造と同様の半導体プロセスで作成することができる。
【００９２】
次に、第８実施の形態に係る共振器７４の製造方法の一例を図３１を用いて説明する。先ず、図３１Ａまでの作成プロセスまでは、前述の第１実施の形態〜第７実施の形態の製造方法に適用される図３０Ａ〜図３０Ｄまでの作成プロセスと類似する。
【００９３】
すなわち、半導体基板８１の表面に、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜８２及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜８３を成膜して絶縁膜８４を形成する。絶縁膜８４上に例えばリン（Ｐ）を含有した多結晶シリコン膜を形成し、パターニングし、振動部の支柱を支持する台座２８、各入力電極及び各出力電極をそれぞれ接続するための環状の配線４１及び４２を形成する（この多結晶シリコン膜のパターニングによるパターン形状は、図３０Ｂと異なる）。次いで、犠牲層８５を形成し、犠牲層８５に支柱を形成するための台座２８に達するコンタクト孔８６を形成する。その後、犠牲層８５上に導電性を持たせた多結晶シリコン膜を形成し、この多結晶シリコン膜をパターニングして、振動部２４及び振動部２４を台座２８に固定するための支柱２３を形成する。
【００９４】
次に、図３１Ｂに示すように、振動部２４及び犠牲層８５を含む全面上に犠牲層８８、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜を減圧ＣＶＤ法により形成する。犠牲層８８が振動部２４上に所望の厚さに形成される。その後、犠牲層８５、８８に、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、入力電極及び出力電極の支柱（いわゆるアンカー部）を形成するための配線４１及び４２に達するコンタクト孔（図示せず）をそれぞれ形成する。そして、コンタクト孔を含めて犠牲層８８上に、例えば減圧ＣＶＤ法により、導電性を持たせた多結晶シリコン膜を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用いてパターニングし、配線４１、４２に接続する支柱（図示せず）及びこの支柱の上端に連続する入力電極２６及び出力電極２７を形成する。
【００９５】
次に、図３１Ｃに示すように、例えばＤＨＦ溶液などのエッチング溶液により、犠牲層８５、８８のみを選択的に除去し、振動部２４と入出力電極２６及び２７との間に空間２５を形成する。このとき、基板２２と振動部２４との間にも空間８９が形成される。このようにして、第８実施の形態の共振器７４ガ作成される。
【００９６】
次に、第１１実施の形態に係る共振器の製造方法の一例を図３２〜図３３を用いて説明する。なお、図３２及び図３３は、図２９Ｃの断面図に対応する。
【００９７】
先ず、図３２Ａまでの作成プロセスは、前述の第１実施の形態〜第７実施の形態の製造に適用される図３０Ａ〜図３０Ｃの犠牲層８５の形成までの作成プロセスと類似する。すなわち、半導体基板８１の表面に、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜８２及びシリコン窒化（ＳｉＮ）膜８３を成膜して絶縁膜８４を形成する。絶縁膜８４上に例えばリン（Ｐ）を含有した多結晶シリコン膜を形成し、パターニングし、振動部の支柱を支持する台座２８、各入力電極及び各出力電極をそれぞれ接続するための環状の配線４１及び４２を形成する（この多結晶シリコン膜のパターニングによるパターン形状は、図３０Ｂと異なる）。次いで、犠牲層８５を形成し、犠牲層８５に支柱を形成するための入力電極の配線４１に達するコンタクト孔（図示せず）を形成する。
【００９８】
次に、図３２Ｂに示すように、犠牲層８５上に例えば減圧ＣＶＤ法により、不純物を含有し導電性を持たせた多結晶シリコン膜を形成する。この多結晶シリコンをリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、パターニングし、入力電極２６の下部２６ａ及びこの入力電極下部２６ａと配線４１と接続する支柱を形成する。
【００９９】
次に、図３２Ｃに示すように、入力電極下部２６ａを含む表面全面に犠牲層９１、例えばシリコン酸化（ＳｉＯ２）を減圧ＣＶＤ法により形成し、その後、ＣＭＰ等の平坦化プロセスによって入力電極下部２６ａの上面が露出する位置まで平坦化する。すなわち、犠牲層９１が入力電極下部２６ａを埋め込むように形成される。その後、犠牲層９１及び８５を選択的にエッチング除去して、振動部の支柱を形成するための台座２８（図示せず）に達するコンタクト孔を形成する。
【０１００】
次に、図３２Ｄに示すように、例えば減圧ＣＶＤ法により、犠牲層９１、入力電極下部２６ａを含む平面上に不純物を含有し導電性を持たせた多結晶シリコン膜を形成する。この多結晶シリコンをリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、パターニングし、入力電極下部２６ａ上の入力電極上部２６ｂと、振動部の下部２４ａ及び振動部の支柱２３（図示せず）とを形成する。入力電極下部２６ａと入力電極上部２６ｂで入力電極２６が形成される。
【０１０１】
次に、図３２Ｅに示すように、入力電極２６、振動部位下部２４ａを含む表面全面に犠牲層９２、多結晶シリコン酸化（ＳｉＯ２）を減圧ＣＶＤ法により形成し、その後ＣＭＰなどの平坦化プロセスによって入力電極２４、振動部下部２４ａの上面が露出するように平坦化する。その後、犠牲層９２、９１及び８５を選択的にエッチング除去して、出力電極の支柱を形成するための配線４２（図示せず）に達するコンタクト孔を形成する。
【０１０２】
次に、図３３Ｆに示すように、図３２Ｄの工程と同様にして、不純物を含有して導電性を持たせた多結晶シリコン膜により、振動部２４の上部２４ｂと、出力電極２７の下部２７ａ及び出力電極の支柱（図示せず）とを形成する。振動部下部２４ａと振動部上部２４ｂで振動部２４が形成される。
【０１０３】
次に、図３３Ｇに示すように、図３２Ｅの工程と同様にして、振動部２４及び出力電極下部２７ａをその上面が露出するように埋め込む犠牲層９３を形成する。
【０１０４】
次に、図３３Ｈに示すように、図３３Ｆの工程と同様にして不純物を含有して導電性を持たせた多結晶シリコン膜により、出力電極の上部２７ｂを形成する。出力電極下部２７ａと出力電極上部２７ｂで出力電極２７が形成される。
【０１０５】
次に、図３３Ｉに示すように、例えばＤＨＦ溶液などのエッチング溶液により、犠牲層９３、９２、９１及び８５のシリコン酸化膜のみを選択的に除去し、振動部２４と入出力電極２６及び２７との間に空間２５を形成する。このようにして、第１１実施の形態に係る共振器７７が作成される。
【０１０６】
なお、第９実施の形態に係る共振器７５、第１０実施の形態に係る共振器７６の作成も、上述の第１１実施の形態の共振器７７の作成方法に準じて作成することができる。
【０１０７】
上述の各実施の形態に係る共振器によれば、複数の共振器素子を１列に環状に配置して閉じた系とし、さらに振動部を連続一体化して並べ、全体として高次のモードで振動させることにより、各共振器素子の構造が等しくなり、各共振器素子の振動部にかかる応力が等しくなる。この構成によって、並列共振器内の個々の単位共振器素子の特性のばらつきが減少し、並列化に伴うＱ値の低下が抑えられ、単位共振器と同等のＱ値を得ることができる。また、振動部の運動エネルギーが支持部を通して基板への漏れるのが減少することにより、単位共振器より高いＱ値を得ることができる。
【０１０８】
本発明の実施の形態によれば、Ｑ値の高い並列共振器を作製することができるので、この並列共振器を用いて高性能の発振器、フィルタ、ミキサ等のＲＦ素子を構成することができる。また、このＲＦ素子を利用したデバイス、通信装置を構成することができる。
特に、本実施の形態の並列共振器は、発振器に適用して好適である。本実施の形態の発振器によれば、周波数安定性の高い発振器を構成することができる。
【０１０９】
本発明は、上述した実施の形態の共振器による発振器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。
【０１１０】
次に、上述した本発明の実施の形態の発振器を適用した通信装置の構成例を、図３４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チャンネルの送信信号とＱチャンネルの送信信号とを、それぞれベースバンドブロック２３０から乗算器２０１Ｉ及び２０１Ｑに供給する。各乗算器２０１Ｉ及び２０１Ｑでは、発振器２２１の発振出力を、移相器２０２で所定位相シフトさせた２つの信号を乗算させ、その乗算信号を１系統に混合する。混合された信号は、可変増幅器２０３及びバンドパスフィルタ２０４を介して、乗算器２０５に供給し、発振器２２２の出力を乗算し、送信周波数に周波数変換する。乗算器２０５の出力は、バンドパスフィルタ２０６と可変増幅器２０７とパワーアンプ２０８を介して、デュプレクサ２０９に接続されたアンテナ２１０に供給し、アンテナ２１０から無線送信させる。バンドパスフィルタ２０４及び２０６では、送信信号以外の周波数成分を除去する。デュプレクサ２０９は、送信周波数の信号を送信系からアンテナ側に供給し、受信周波数の信号をアンテナ側から受信系に供給する分波手段である。
【０１１１】
受信系としては、アンテナ２１０で受信した信号を、デュプレクサ２０９を介してローノイズアンプ２１１に供給し、ローノイズアンプ２１１の増幅出力を、乗算器２１３に供給する。乗算器２１３では、発振器２２２の出力を乗算し、受信周波数の信号を中間周波信号に変換する。変換された中間周波数信号は、ハンドパスフィルタ２１４を介して、２つの乗算器２１５Ｉ及び２１５Ｑに供給する。各乗算器２１５Ｉ及び２１５Ｑでは、発振器２２１の発振出力を、移相器２１６で所定位相シフトさせた２つの信号を乗算させ、Ｉチャンネルの受信信号とＱチャンネルの受信信号とを得る。得られたＩチャンネルの受信信号とＱチャンネルの受信信号は、ベースバンドブロック２３０に供給する。バンドパスフィルタ２１２及び２１４では、信号以外の周波数成分を除去する。
【０１１２】
発振器２２１及び２２２は、制御部２２３により発振周波数が制御される構成としてあり、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を構成してある。制御部２２３内には、ＰＬＬ回路として必要なフィルタや比較器などが配置してある。
【０１１３】
このような図３４に示す通信装置において、発振器２２１及び２２２として、本例の構成の発振器を適用することが可能である。
【０１１４】
本発明に係る通信装置によれば、Ｑ値の高い並列共振器による発振器を備えることにより、優れた周波数安定性を持つ発振器特性が得られ、信頼性の高い通信装置を提供することができる。
【０１１５】
なお、図３４の例では、無線送信及び無線受信を行う通信装置内の発振器に適用した例としたが、有線の伝送路を介して送信及び受信を行う通信装置内の発振器に適用してもよく、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発振器に、本例の発振器を適用してもよい。さらに、その他の高周波信号を扱う機器が必要な発振器に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】Ａ，Ｂ  本発明の実施の形態の共振器に適用される単位共振器素子の一例を示す平面図及びそのＡ−Ａ線上の断面図である。
【図２】本発明の共振器の第１実施の形態を示す概略平面図である。
【図３】図２の共振器の要部の拡大図である。
【図４】第１実施の形態の共振器の図２のＢ−Ｂ線上に沿う断面図である。
【図５】Ａ，Ｂ  本実施の形態に係る円環状並列共振器と、アレイ状並列共振器とを比較した共振特性図である。
【図６】本発明の共振器の第２実施の形態を示す概略平面図である。
【図７】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の第３実施の形態を示す概略平面図及びその単位共振器素子の断面図である。
【図８】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の第４実施の形態を示す要部の概略平面図及びその単位共振器素子の多角形の環状を示す模式図である。
【図９】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の実施の形態の共振器に適用される単位共振器素子の他の例を示す平面図及びそのＣ−Ｃ線上の断面図である。
【図１０】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の第５実施の形態を示す概略平面図及び要部の拡大図である。
【図１１】第５実施の形態の共振器の断面図（図１０ＢのＤ−Ｄ線上に沿う断面図）である。
【図１２】本発明に係る振動部から一体に連続する支持用の張出し部の斜視図である。
【図１３】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の第６実施の形態を示す概略平面図及び要部の拡大図である。
【図１４】Ａ，Ｂ  本発明の共振器の第７実施の形態を示す概略平面図及び要部の拡大図である。
【図１５】本発明に係る共振器に適用される、振動部の支持方法の一例を示す構成図である。
【図１６】本発明に係る共振器に適用される、振動部の支持方法の他の例を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る共振器に適用される、振動部の支持方法の更に他の例を示す構成図である。
【図１８】本発明に係る振動部の支持機構の一例を示す構成図である。
【図１９】本発明に係る振動部の支持機構の他の例を示す構成図である。
【図２０】本発明に係る振動部の支持機構の更に他の例を示す構成図である。
【図２１】Ａ，Ｂ  曲率をもって形成される振動部の説明に供する平面図及び要部の斜視図である。
【図２２】本発明の説明に供する４本サポートのＱ値のグラフである。
【図２３】本発明の説明に供する６本サポートのＱ値のグラフである。
【図２４】Ａ，Ｂ  本発明の実施の形態を示す要部の概略平面図及びそのＡ−Ａ線上の断面図である。
【図２５】Ａ，Ｂ及びＣ  本発明に係る共振器の第８実施の形態を示す要部の概略平面図、そのＡ−Ａ線上の断面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図２６】Ａ，Ｂ及びＣ  本発明に係る共振器の第９実施の形態を示す要部の概略平面図、そのＡ−Ａ線上の断面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図２７】第９実施の形態の動作説明に供する説明図である。
【図２８】Ａ，Ｂ及びＣ  本発明に係る共振器の第１０実施の形態を示す要部の概略平面図、そのＡ−Ａ線上の断面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図２９】Ａ，Ｂ  及びＣ本発明に係る共振器の第１１実施の形態を示す要部の概略平面図、そのＡ−Ａ線上の断面図及びそのＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図３０】Ａ〜Ｅ  第１実施の形態〜第４実施の形態に係る共振器の製造に適用される一例の製造工程図である。
【図３１】Ａ〜Ｃ  第８実施の形態に係る共振器の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図３２】Ａ〜Ｅ  第１１実施の形態に係る共振器の製造方法の一例を示す製造工程図（その１）である。
【図３３】Ｆ〜Ｉ  第１１実施の形態に係る共振器の製造方法の一例を示す製造工程図（その２）である。
【図３４】本発明に係る通信装置の実施の形態を示す回路図である。
【図３５】Ａ，Ｂ  アレイ状並列共振器の例を示す概略平面図及びその断面図である。
【図３６】図３５の並列共振器の単位共振器素子の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
２１・・単位共振器素子、２２・・基板、２３・・支持部、２４・・環状の振動部（ビーム）、２５・・空間、２６・・入力電極、２７・・出力電極、２８・・配線層、３１、５５、５６、５９、６１・・共振器、６３・・支持部、６４・・支持用の張出し部、５７・・単位共振器素子、７１、７２、７３、７４，７５，７６、７７・・共振器
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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