(57)【要約】【課題】  基板上における固定部の強度低下を招くことのないマイクロレゾネータの製造方法、及び当該方法により製造されるマイクロレゾネータ、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器を提供する。【解決手段】  マイクロレゾネータはシリコン基板５０上において移動可能に構成された可動電極３４を含む共振子と、シリコン基板５０上に形成された絶縁膜５１上に固定される固定電極３２、リード線３５、及び接続端子３６等とを備える。可動電極３４を含む共振子をシリコン基板５０上において移動可能に形成する際に、予め絶縁膜５１上に固定される固定電極３２、リード線３５、及び接続端子３６等の周囲に保護樹脂６７を形成してから可動電極３４を含む共振子の下方の絶縁膜５１をエッチングにより除去する。【選択図】  図６
2005323039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された犠牲層と、当該犠牲層上に設けられた固定部と、前記シリコン基板上に設けられた可動部とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、
前記犠牲層上に前記固定部及び前記可動部を形成する第１工程と、
前記固定部周囲の前記犠牲層上の少なくとも一部に保護樹脂を形成する第２工程と、
前記固定部下方の前記犠牲層を前記保護樹脂で保護しつつ前記可動部下方の前記犠牲層を除去する第３工程と
を含むことを特徴とするマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項２】
前記第１工程は、前記シリコン基板上に形成された犠牲層上に導電層を形成する導電層形成工程と、
前記導電層を所定形状にエッチングして前記固定部及び前記可動部を形成する構造体形成工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項３】
前記構造体形成工程は、前記可動部を、円形形状、梁形状、又は一部に櫛歯形状を有する形状に形成する工程であることを特徴とする請求項２記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項４】
前記固定部は、固定電極及び当該固定電極に接続された接続端子を含み、
前記可動部は、前記固定電極に対して相対的に移動可能に構成された可動電極を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項５】
前記第２工程は、前記固定部及び前記可動部を含む前記犠牲層上の全面に保護樹脂を塗布する工程と、
塗布された前記保護樹脂を所定形状に形成する工程と、
所定形状に形成された前記保護樹脂をエッチバックして前記固定部周囲の前記犠牲層上の少なくとも一部に前記保護樹脂を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項６】
前記犠牲層は、酸化シリコンであり、
前記第３工程は、フッ化水素酸又は緩衝フッ化水素酸を用いて前記可動部下方の前記犠牲層を除去する工程であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項７】
前記可動部下方の前記犠牲層を除去した後で、熱処理により前記保護樹脂を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されてなることを特徴とするマイクロレゾネータ。
【請求項９】
請求項８記載のマイクロレゾネータを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固有の共振周波数で微小振動する共振子を備えるマイクロレゾネータ及びその製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて超小型・超高性能の電子部品を製造する研究・開発が盛んに行われている。ＭＥＭＳ技術を用いた電子部品は多岐に亘るが、その一種としてマイクロレゾネータがある。マイクロレゾネータは、例えばシリコン基板等の基板上に酸化膜からなる絶縁膜が形成され、その絶縁膜上に櫛歯状の固定電極の櫛歯と櫛歯状の可動電極の櫛歯とが基板表面に対して平行に噛み合わされるように形成された構造である。
【０００３】
また、上記の櫛歯状の可動電極はシリコン基板上に支持されたバネ性を有する支持部に結合されており、このような互いに噛み合う櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との組を支持部の両側に１組ずつ配置した構成となっている。尚、上記の櫛歯状の可動電極と支持部とが共振子を構成している。更に、絶縁膜上には、櫛歯状の固定電極の各々に接続された２つの電極端子と、これら２つの電極端子に共通した接地電極としての電極端子とが設けられている。以上の櫛歯状の固定電極、櫛歯状の可動電極、支持部、及び電極端子は、例えば上記の絶縁膜上に形成したポリシリコン膜、又はＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の絶縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して形成される。
【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と接地電極としての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櫛歯状の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）に平面的に押し引きすることによって振動させる。この振動は櫛歯状の可動電極と一体化されたバネ性を持つ支持部に伝達され、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。
【０００５】
入力側である一方の櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との間で発生した振動が、可動電極の質量とバネ性を持つ支持部の構造で定まるバネ定数で決定される共振周波数に一致したところで共振現象が生じ、この共振周波数が出力側である他方の櫛歯状の固定電極の電極端子から取り出される。かかる構成のマイクロレゾネータは、特定周波数の電気信号を発振する発振子又は複数の周波数を含む電気信号から特定周波数の電気信号をフィルタリングするフィルタとして用いられる。尚、マイクロレゾネータの詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したマイクロレゾネータの製造においては、可動電極を含んで構成される共振子等の可動部を基板上において共振可能に形成するとともに、固定電極及び電極端子等の固定部を基板上に固定した状態で形成する必要がある。このため、まず絶縁膜上に形成されたポリシリコン膜又はＳＯＩ基板の絶縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して可動電極、固定電極、及び電極端子等を形成した後で、固定電極及び電極端子等の固定部の下方の絶縁膜は除去せずに、共振子等の可動部の下方の絶縁膜のみを除去して可動部のみを基板上において共振可能に形成する工程（リリースエッチング）を行う必要がある。
【０００７】
上記のリリースエッチングでは、フッ化水素酸等のエッチング液を用いて絶縁膜の基板上に露出している部分からの除去を開始して徐々に可動部の下方の部分を除去する必要がある。エッチング液は可動部の下方のみに供給される訳ではなく固定部の下方にも供給されて絶縁膜を等方的に除去するため、可動部の下方の絶縁膜のみを除去するのは困難であり、固定部の下方の絶縁膜も除去されてしまう。絶縁膜上に形成された可動部の面積よりも固定部の面積が十分大きければ、可動部の下方の絶縁膜の全てが先に除去されるため、可動部を基板上に共振可能に形成するとともに固定部を基板上に固定した状態に形成することができる。
【０００８】
しかしながら、マイクロレゾネータの大きさは１００μｍ角程度の大きさであり、可動電極及び固定電極の抵抗値が高いため、マイクロレゾネータからの出力電流はｎＡ（ナノオンペア）オーダーであり極めて小さい。また、マイクロレゾネータは極力小型であることが要求されるため、出力電流が益々小さくなる傾向がある。更に、基板上に形成された可動電極を含んでなる共振子及び固定電極等の構造体と半導体からなる基板との間の寄生容量もマイクロレゾネータの出力電流を低下させる一因となるため、寄生容量を低減すべく基板上の構造体は極力小さく形成される傾向にある。このため、リリースエッチングを行うと、固定部の下方の絶縁膜のエッチング量が大きくなって固定部の強度が低下し、僅かな衝撃で固定部が基板から外れてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板上における固定部の強度低下を招くことのないマイクロレゾネータの製造方法、及び当該方法により製造されるマイクロレゾネータ、並びに並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された犠牲層と、当該犠牲層上に設けられた固定部と、前記シリコン基板上に設けられた可動部とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、前記犠牲層上に前記固定部及び前記可動部を形成する第１工程と、前記固定部周囲の前記犠牲層上の少なくとも一部に保護樹脂を形成する第２工程と、前記固定部下方の前記犠牲層を前記保護樹脂で保護しつつ前記可動部下方の前記犠牲層を除去する第３工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、犠牲層上に固定部及び可動部を形成した後で固定部周囲の犠牲層上の少なくとも一部に保護樹脂を形成し、固定部下方の犠牲層を保護樹脂で保護しつつ可動部下方の犠牲層を除去しており、可動部下方の犠牲層を除去する際に固定部下方の犠牲層が除去されず又は犠牲層のアンダーカットが少ないため、固定部の強度低下を招くことはない。また、固定部下方のアンダーカットが少ないため、固定部を小型化することができるたとともに、寄生容量によるマイクロレゾネータの性能低下を防止することもできる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記第１工程が、前記シリコン基板上に形成された犠牲層上に導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層を所定形状にエッチングして前記固定部及び前記可動部を形成する構造体形成工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、シリコン基板の犠牲層上に導電層を形成し、導電層を所定形状にエッチングして固定部及び可動部を形成しているため、製造工程を複雑化することなく効率よく犠牲層上に固定部及び可動部を形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記構造体形成工程は、前記可動部を、円形形状、梁形状、又は一部に櫛歯形状を有する形状に形成する工程であることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の形状が予め定められた一定の形状ではなく、円形形状、梁形状、又は一部に櫛歯形状を有する形状に形成することができるため、通過させる周波数帯域に応じて共振子の形状を設定することができる。例えば、共振子の形状を一部に櫛歯形状を有する形状に設定すると周波数が数十ＫＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られ、梁形状に設定すると周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られ、円形形状に設定すると周波数が数百ＭＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られる。
また、本発明の本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記固定部が、固定電極及び当該固定電極に接続された接続端子を含み、前記可動部は、前記固定電極に対して相対的に移動可能に構成された可動電極を含むことが望ましい。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記第２工程が、前記固定部及び前記可動部を含む前記犠牲層上の全面に保護樹脂を塗布する工程と、塗布された前記保護樹脂を所定形状に形成する工程と、所定形状に形成された前記保護樹脂をエッチバックして前記固定部周囲の前記犠牲層上の少なくとも一部に前記保護樹脂を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、固定部及び可動部を含む犠牲層上の全面に保護樹脂を塗布し、塗布した保護樹脂を所定形状に形成した後で保護樹脂をエッチバックして固定部周囲の犠牲層上の少なくとも一部に保護樹脂を形成しているため、固定部周囲の任意の位置に保護樹脂を効率よく形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記犠牲層が、酸化シリコンであり、前記第３工程は、フッ化水素酸又は緩衝フッ化水素酸を用いて前記可動部下方の前記犠牲層を除去する工程であることが望ましい。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記可動部下方の前記犠牲層を除去した後で、熱処理により前記保護樹脂を除去する工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、可動部下方の犠牲層を除去した後で熱処理を行って固定部周囲に形成された保護樹脂を除去しているため、例えば保護樹脂が可動部と基板との間に入り込んで可動部の動作を妨げる等の不良を防止することができる。
本発明のマイクロレゾネータは、上記の何れかに記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されてなることを特徴としている。
この発明によれば、上記の製造方法を用いてマイクロレゾネータが製造されるため、基板に対する固定部の強度が高く、高い歩留まりで高信頼性を有する安価なマイクロレゾネータが得られる。
本発明の電子機器は、上記のマイクロレゾネータを備えることを特徴としている。
この発明によれば、半導体素子を製造する技術を用いてシリコン基板上に所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを形成することができるため、マイクロレゾネータを応用したフィルタ及び発振子等を半導体チップ内に集積化することができる。この結果、例えば、発振子、フィルタ、アンプ、混合器、及び検波器等からなる受信回路を１チップ化した半導体素子等の超小型・超高機能の半導体素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。図１及び図２に示す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したものである。尚、以下の説明においては、必要があれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１及び図２中のＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がシリコン基板５０の表面に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がシリコン基板５０の表面に対して直交する方向に設定されている。
【００１３】
図１に示すマイクロレゾネータ１０は、シリコン基板５０上において、Ｘ方向に沿って送信側ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）２０と受信側ＩＤＴ３０とを配置し、これらの間に共振子４０を配置した構成である。送信側ＩＤＴ２０、受信側ＩＤＴ３０、及び共振子４０は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の絶縁膜上に結晶化されているシリコン層（活性層）を利用して形成される。
【００１４】
送信側ＩＤＴ２０は櫛歯部２１を有する固定電極２２と櫛歯部２３を有する可動電極２４とから構成されている。送信側ＩＤＴ２０の固定電極２２は、リード線２５を介して電極端子２６に接続されている。同様に、受信側ＩＤＴ３０は、櫛歯部３１を有する固定電極３２と櫛歯部３３を有する可動電極３４とから構成されている。受信側ＩＤＴ３０の固定電極３２は、リード線３５を介して電極端子３６に接続されている。尚、図１中の３８は、電極端子２６，３６に対して共通に設定された接地電極としての電極端子である。
【００１５】
上記の可動電極２４と可動電極３４とは、Ｘ方向延びる連結ビーム４１で連結されている。共振子４０は、この連結ビーム４１、可動電極２４，３４、及び後述する方形状のフレームからなる梁部４２とから構成されている。共振子４０は、連結ビーム４１の−Ｘ方向における端部に連結された可動電極２４の櫛歯部２３が固定電極２２の櫛歯部２１と平面的に噛み合うように、且つ連結ビーム４１の＋Ｘ方向における端部に連結された可動電極３４の櫛歯部３３が固定電極３２の櫛歯部３１と平面的に噛み合うように、固定電極２２と固定電極３２との間に配置されている。
【００１６】
また、固定電極２２の櫛歯部２１と可動電極２４の櫛歯部２３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）をもって、シリコン基板５０の表面に平行に噛み合っている。同様に、固定電極３２の櫛歯部３１と可動電極３４の櫛歯部３３とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間をもって、シリコン基板５０の表面に平行に噛み合っている。櫛歯部２３を有する可動電極２４及び櫛歯部３３を有する可動電極３４が共振子４０に設けられているため、櫛歯部２３，３３の長手方向の振動、又は共振子４０のねじれ又は回転による振動等の共振モードを得ることができ、共振周波数の設定範囲を広くする上で好適である。勿論、かかる構成であれば単一の共振周波数を得ることもできる。
【００１７】
可動電極２４，３４に対して一体的に形成されたフレーム状の梁部４２は、梁部４２に結合された片持ち梁４３によって支持されており、片持ち梁４３の支持部４４がシリコン基板５０上に固定された構造になっている。支持部４４は接地電極としての電極端子３８と導通しているため、共振子４０は電位がほぼ接地電位になる。尚、梁部４２の外形形状は、特に方形形状に限定されるものではなく、円形形状、長円形状、紡錘形状等の任意の形状に設定することができる。
【００１８】
図２に示す通り、連結ビーム４１はシリコン基板５０の表面よりも上方（＋Ｚ方向）に基板面に対して平行に浮き上がった状態で支持されている。従って、連結ビーム４１の両端に連結された櫛歯状の可動電極２４，３４も同様に基板面に平行に浮き上がった状態に配置される。また、可動電極２４，３４に噛み合う櫛歯状の固定電極２２，３２も櫛歯の部分が基板面に平行に浮き上がった状態に支持されている。
【００１９】
可動電極２４，３４及び固定電極２２，３２の浮上高さ、即ち、シリコン基板５０の表面との間隔は２〜３μｍ程度である。尚、可動電極２４，３４を含む共振子４０、固定電極２２，３２、リード線２５，３５、及び電極端子２６，３６は、ＳＯＩ基板６０（図４参照）に形成された犠牲層としての絶縁膜５１及びシリコン層（活性層）５２を用いて形成されている。
【００２０】
以上説明した、固定電極２２，３２、リード線２５，３５、電極端子２６，３６、及び支持部４４がシリコン基板５０上に固定される固定部である。他方、連結ビーム４１、可動電極２４，３４、及び梁部４２とからなる共振子４０、並びに片持ち梁４３がシリコン基板５０上で移動可能に構成された可動部である。
【００２１】
以上説明した構成のマイクロレゾネータ１０を、例えば発振子として用いる場合には、櫛歯状の固定電極２２の電極端子２６と接地電極としての電極端子３８との間に交流電圧を印加する。これらの電極端子間に交流電圧を印加すると、固定電極２２の櫛歯部２１と可動電極２４の櫛歯部２３との間に静電引力が発生する。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、即ちＸ方向）にバネ性を有する梁部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に伝達され、他方の同様に固定電極３２の櫛歯部３１と噛み合い状態にある櫛歯部３３を備える可動電極３４がＸ方向に振動する。
【００２２】
入力側である一方の櫛歯状の固定電極２２と可動電極２４との間で発生した振動が、共振子４０の固有振動数に達すると、共振子４０はその振動数で共振する。共振子４０が共振することによって、他方の櫛歯部３１を有する固定電極３２に接続された電極端子３６から、その固有振動数に応じた発振周波数を有する電気信号が出力される。発振周波数（共振周波数）は、可動電極２４，３４を含む共振子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）とによって定まる。
【００２３】
ここで、共振子４０の質量をｍとし、梁部４２のバネ定数をｋとすると、固定電極３２から出力される電気信号の発振周波数ｆ０は以下の（１）式で表される。
ｆ０＝（１／（２・π））・（ｋ／ｍ）１／２    ……（１）
図１及び図２に示すマイクロレゾネータ１０を発振子として用いる場合には、その発振周波数の設計目標値として、例えば１６ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、７２ｋＨｚ等が設定される。
【００２４】
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３に示す通り、共振子４０の固有振動数ｆ０を中心とした共振幅Ｗの通過帯域幅を有するフィルタとして用いられる。図３は、マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。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、櫛歯状の固定電極２２の電極端子２６と接地電極としての電極端子３８との間に交流電圧が印加される。
【００２５】
これらの電極端子間に印加された交流電圧の周波数が、図３に示す帯域幅Ｗに含まれる周波数であれば、共振子４０が静電力によってＸ方向に振動して、その周波数を有する電気信号が電極端子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、共振子３０が共振しない。この結果として、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。
【００２６】
以上説明した本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータ１０は、共振子４０が櫛歯部２３を有する可動電極２４及び櫛歯部３３を有する可動電極３４を備え、可動電極２４，３４を挟むように櫛歯部２１を有する固定電極２２及び櫛歯部３１を有する固定電極３２が配置され、可動電極２４，３４を連結する連結ビーム４１上に錘４５が形成された形態であった。マイクロレゾネータ１０の共振子の形態は、かかる形態以外に梁（ビーム）y形状又は円板形状の形態のものを採用することができる。
【００２７】
〔マイクロレゾネータの製造方法〕
図４〜図６は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。尚、図４〜図６において、図１及び図２に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。また、以下の説明においてはＳＯＩ基板６０を用いてマイクロレゾネータ１０を製造する場合を例に挙げて説明するが、シリコン基板５０上に絶縁膜及びポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜を形成することで、ＳＯＩ基板６０を用いる場合とほぼ同様の工程でマイクロレゾネータ１０を製造することができる。
【００２８】
本実施形態では、図４（ａ）に示す通り、シリコン基板５０上に犠牲層としての二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜５１及び減圧気相成長（減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition））法を用いて形成された導電層としてのシリコン層５２が順に形成されたＳＯＩ基板６０を用いる。上記シリコン基板５０は両面が研磨されており、厚さが約５００μｍ程度である。また、絶縁膜５１は厚さが０．１μｍ程度に形成され、シリコン層５２は１０〜２０μｍ程度に形成される。尚、マイクロレゾネータ１０を製造する場合には、製造工程の一つにＳＯＩ基板を製造する工程を設けても良く、ＳＯＩ基板を製造する工程を省いて市販のＳＯＩ基板を用いても良い。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すＳＯＩ基板６０に形成されたシリコン層５２の上面全体に亘ってフォトレジスト（不図示）を塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って、所定形状のレジストパターンを形成する。この処理で形成されるレジストパターンは、可動電極２４，３４及び梁部４２を含む共振子４０、片持ち梁４３、支持部４４、固定電極２２，３２、リード線２５，３５，３８、及び接続端子２６，３６等の構造体が形成されるべき位置以外の位置に開口が形成されたものである。
【００３０】
次いで、このレジストパターンをマスクとしてＳＯＩ基板６０のシリコン層５２に対してエッチング処理を行い、絶縁膜５１上に固定電極２２，３２、共振子４０（連結ビーム４１、可動電極２４，３４、及び梁部４２）、片持ち梁４３、支持部４４、電極端子２６，３６，３８、及びリード線２５，３５を形成する。これらの構造体を形成する場合に用いるエッチング法としては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング：Reactive Ion Etching）、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ：Inductively Coupled Plasma）によるエッチング、又はＤ−ＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法がある。尚、この工程を終えると、図４（ｂ）に示す通り、上記の構造体の全てが絶縁膜５１上に固定された状態にある。
【００３１】
以上の工程が終了すると、次に固定電極２２の櫛歯部２１、固定電極３２の櫛歯部３１、共振子４０（可動電極２４，３４、連結ビーム４１、及び梁部４２）、及び片持ち梁４３の下方の絶縁膜５１をエッチングにより除去する工程（リリースエッチング工程）が行われる。但し、本実施形態では、これらの構造体の下方の絶縁膜５１を除去する際に、櫛歯部２１を除いた固定電極２２の下方、櫛歯部３１の除いた固定電極３２の下方、リード線２５，３５の下方、電極端子２６，３６の下方、及び支持部４４の下方の絶縁膜５１が除去されないように、予め保護樹脂を形成している。このため、絶縁膜５１のエッチングを行う前に保護樹脂を形成する工程が行われる。
【００３２】
図５（ａ）は、図４（ｂ）に示した絶縁膜５１上に形成された可動電極３４、固定電極３２、リード線３５、及び電極端子３６の拡大図である。保護樹脂を形成するにあたっては、まず、図５（ｂ）に示す通り、絶縁膜５１上の各構造体を含めて絶縁膜５１の全面に亘ってフォトレジスト６５が塗布される。次いで、このフォトレジスト６５に対して露光処理及び現像処理を行って、フォトレジスト６５を所定形状のレジストパターン６６にする。図５（ｃ）に示す例では、固定電極３２の可動電極３４に向かう側（−Ｘ方向）、及び電極端子３６の右側（＋Ｘ方向）の絶縁膜５１上にレジストパターン６６が形成されている。
【００３３】
尚、レジストパターン６６は、ＸＹ平面内における固定部の周囲全体に沿って形成するのが望ましい。つまり、櫛歯部２３，３３を除いた固定電極２２，３２の周囲、リード線２５，３５の周囲、電極端子２６，３６の周囲、及び支持部４４の周囲にレジストパターン６６を形成するのが望ましい。本実施形態では固定部の周囲全体に沿ってレジストパターン６６を形成する場合を例に挙げて説明するが、固定部の全体に沿ってレジストパターンを形成することは必ずしも必須ではなく、必要な箇所（絶縁膜５１のエッチングを防止すべき箇所）のみにレジストパターン６６を形成しても良い。
【００３４】
レジストパターン６６の形成が完了すると、例えばＲＩＥ等を用いたドライプロセス若しくはウェットプロセス又は酸素プラズマによるアッシングによりにより、絶縁膜５１上に形成したレジストパターン６６のエッチバックが行われる。この処理が行われると、絶縁膜５１と固定部とが接合している箇所の端部のレジストパターン６６のみが残って保護樹脂６７が形成される。図６（ａ）に示す例では、固定電極３２（櫛歯部３１を除く）の左側（−Ｘ方向）及び接続電極３６の右側（＋Ｘ方向）に保護樹脂６７が形成される。櫛歯部２３，３３を除いた固定電極２２，３２の周囲、リード線２５，３５の周囲、電極端子２６，３６の周囲、及び支持部４４の周囲にレジストパターン６６を形成した場合には、これらの周囲に保護樹脂６７が形成される。
【００３５】
保護樹脂６７の形成が終了すると、フッ化水素酸又はＢＨＦ（緩衝性フッ化水素酸）溶液（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝１：６）を用いて固定電極２２の櫛歯部２１、固定電極３２の櫛歯部３１、共振子４０（可動電極２４，３４、連結ビーム４１、及び梁部４２）、及び片持ち梁４３の下方の絶縁膜５１をエッチングにより除去する工程が行われる。このとき、櫛歯部２１，３１を除いた固定電極２２，３２等の固定部の周囲の絶縁膜５１上には保護樹脂６７が形成されているため固定部周囲の絶縁膜５１はエッチングされにくくなり、その結果として固定部の下方の絶縁膜５１もエッチングされにくくなる。他方、可動電極３４等の可動部の周囲には保護樹脂６７が形成されていないため、可動部の周囲の絶縁膜５１は容易にエッチングされ、その結果として可動部の下方の絶縁膜も容易にエッチングされる。
【００３６】
従って、図６（ｂ）に示す通り、このエッチング処理では可動電極３４の下方の絶縁膜５１はエッチングされるが、固定電極３２の下方（櫛歯部３１の下方を除く）、リード線３５の下方、及び電極端子３６の下方の絶縁膜５１はエッチングが殆どされずアンダーカットが極めて小さくなる。以上の工程を終えると、例えば酸素プラズマによるアッシンングが行われ、固定部の周囲に形成された保護樹脂６７が除去される。尚、可動部の下方の絶縁膜５１に対するエッチング処理の最終段階で保護樹脂６７が膨潤して剥がれる場合には、酸素プラズマによるアッシング処理を省略することも可能である。しかしながら、剥がれた保護樹脂６７が共振子４０とシリコン基板５０との間に入り込んで共振子４０の動作を妨げる等の不良が生ずる可能性も考えられるため、アッシング処理を行って保護樹脂６７を除去することが望ましい。
【００３７】
以上の工程を終了すると、図６（ｃ）及び図４に示す通り、シリコン基板５０上において２〜３μｍ程度の間隔をもって浮上した状態にある共振子４０を形成することができる。また、櫛歯部２１，３１を除いた固定電極２２，３２、リード線２５，３５、電極端子２６，３６、及び支持部４４の下面のほぼ全体を絶縁膜５１に接合させた状態にすることができる。
【００３８】
以上説明した本実施形態のマイクロレゾネータの製造方法によれば、犠牲層としての絶縁膜５１上に固定電極２２，３２、リード線２５，３５、電極端子２６，３６、及び支持部４４等の固定部並びに共振子４０等の可動部を形成した後で固定部周囲の絶縁膜５１上の少なくとも一部に保護樹脂を形成し、固定部下方の犠牲層を保護樹脂で保護しつつ可動部下方の犠牲層を除去しており、可動部下方の犠牲層を除去する際に固定部下方の犠牲層が除去されず又は犠牲層のアンダーカットが少ないため、固定部の強度低下を招くことはない。また、固定部下方のアンダーカットが少ないため、固定部を小型化することができるたとともに、寄生容量によるマイクロレゾネータの性能低下を防止することもできる。
【００３９】
また、シリコン基板５０上に固定部及び可動部の形成は絶縁膜５１上に形成された導電層としてのシリコン膜５２を所定形状にエッチングして形成しているため、製造工程を複雑化することなく効率よく犠牲層上に固定部及び可動部を形成することができる。また、共振子の形状が予め定められた一定の形状ではなく、円形形状、梁形状、又は一部に櫛歯形状を有する形状に形成することができるため、通過させる周波数帯域に応じて共振子の形状を設定することができる。例えば、共振子の形状を一部に櫛歯形状を有する形状に設定すると周波数が数十ＫＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られ、梁形状に設定すると周波数が数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られ、円形形状に設定すると周波数が数百ＭＨｚの電気信号を通過させる通過特性が得られる。尚、以上説明した製造方法は、梁（ビーム）形状又は円板形状の共振子を有するマイクロレゾネータを製造する場合にも同様に適用することができる。
【００４０】
尚、上記実施形態においては、シリコン基板５０上に絶縁膜５１及びシリコン層５２が形成されたＳＯＩ基板６０を用いて共振子４０及び固定電極２２，３２等を形成していた。しかしながら、シリコン基板上に酸化膜及び窒化膜からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に犠牲層を形成し、更に犠牲層上にポリシリコン膜を形成した基板を用いることもできる。また、上記実施形態ではマイクロレゾネータ１０を製造する場合を例に挙げたが、本発明は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるべき構造体において、基板上に移動可能に構成された可動子と基板上に固定される固定子とを形成する場合一般について応用することができる。
【００４１】
〔電子機器〕
図７は、本発明の一実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。図７に示す携帯電話機１００は、アンテナ１０１、受話器１０２、送話器１０３、液晶表示部１０４、及び操作釦部１０５等を備えて構成されている。図８は、図７に示した携帯電話機１００の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。
【００４２】
図８に示した電子回路は、携帯電話機１００内に設けられる電子回路の基本構成を示し、送話器１１０、送信信号処理回路１１１、送信ミキサ１１２、送信フィルタ１１３、送信電力増幅器１１４、送受分波器１１５、アンテナ１１６ａ，１１６ｂ、低雑音増幅器１１７、受信フィルタ１１８、受信ミキサ１１９、受信信号処理回路１２０、受話器１２１、周波数シンセサイザ１２２、制御回路１２３、及び入力／表示回路１２４を含んで構成される。尚、現在実用化されている携帯電話機は、周波数変換処理を複数回行っているため、その回路構成はより複雑となっている。
【００４３】
送話器１１０は、例えば音波を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現され、図７中の送話器１０３に相当するものである。送信信号処理回路１１１は、送話器１１０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ１１２は、周波数シンセサイザ１２２から出力される信号を用いて送信信号処理回路１１１から出力される信号をミキシングする。尚、送信ミキサ１１２に供給される信号の周波数は、例えば３８０ＭＨｚ程度である。送信フィルタ１１３は、中間周波数（ＩＦ）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。尚、送信フィルタ１１３から出力される信号は不図示の変換回路によりＲＦ信号に変換される。このＲＦ信号の周波数は、例えば１．９ＧＨｚ程度である。送信電力増幅器１１４は、送信フィルタ１１３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器１１５へ出力する。
【００４４】
送受分波器１１５は、送信電力増幅器１１４から出力されるＲＦ信号をアンテナ１１６ａ，１１６ｂへ出力し、アンテナ１１６ａ，１１６ｂから電波の形で送信する。また、送受分波器１１５はアンテナ１１６ａ，１１６ｂで受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器１１７へ出力する。尚、送受分波器１１５から出力される受信信号の周波数は、例えば２．１ＧＨｚ程度である。低雑音増幅１１７は送受分波器１１５からの受信信号を増幅する。尚、低雑音増幅器１１７から出力される信号は、不図示の変換回路により中間信号（ＩＦ）に変換される。
【００４５】
受信フィルタ１１８は不図示の変換回路により変換された中間周波数（ＩＦ）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。受信ミキサ１１９は、周波数シンセサイザ１２２から出力される信号を用いて送信信号処理回路１１１から出力される信号をミキシングする。尚、受信ミキサ１１９に供給される中間周波数は、例えば１９０ＭＨｚ程度である。受信信号処理回路１２０は受信ミキサ１１９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話器１２１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現され、図７中の受話器１０２に相当するものである。
【００４６】
周波数シンセサイザ１２２は送信ミキサ１１２へ供給する信号（例えば、周波数３８０ＭＨｚ程度）及び受信ミキサ１１９へ供給する信号（例えば、周波数１９０ＭＨｚ）を生成する回路である。尚、周波数シンセサイザ１２２は、例えば７６０ＭＨｚの発振周波数で発振するＰＬＬ回路を備え、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して周波数が３８０ＭＨｚの信号を生成し、更に分周して周波数が１９０ＭＨｚの信号を生成する。制御回路１２３は、送信信号処理回路１１１、受信信号処理回路１２０、周波数シンセサイザ１２２、及び入力／表示回路１２４を制御することにより携帯電話機の全体動作を制御する。入力／表示回路１２４は、携帯電話機１００の使用者に対して機器の状態を表示するとともに操作者の指示を入力するためのものであり、例えば図７に示した液晶表示部１０４及び操作釦部１０５に相当する。
【００４７】
以上の構成の電子回路において、送信フィルタ１１３及び受信フィルタ１１８として前述したマイクロレゾネータが用いられている。これら送信フィルタ１１３及び受信フィルタ１１８がフィルタリングする周波数（通過させる周波数帯域）は、送信ミキサ１１２から出力される信号の内の必要となる周波数、及び、受信ミキサ１１９で必要となる周波数に応じて送信フィルタ１１３及び受信フィルタ１１８で個別に設定されている。
【００４８】
また、周波数シンセサイザ１２２内に設けられるＰＬＬ回路の一部として前述したマイクロレゾネータが用いられている。周波数シンセサイザ１２２内に設けられるＰＬＬ回路は、上述した通り特定の周波数で発振する回路であるため、このＰＬＬ回路の一部として設けられるマイクロレゾネータは、単一の共振モードで共振し、上記の特定の周波数でてＱ値が高くなるように設定されている。尚、送信フィルタ１１３と送信電力増幅器１１４との間及び低雑音増幅器１１７と受信フィルタ１１８との間に設けられる不図示の変換回路にも上述したマイクロレゾネータが用いられている。
【００４９】
送信フィルタ１１３及び受信フィルタ１１８並びに周波数シンセサイザ１２２等に相当する従来の部品は、受信ミキサ１１９等と集積化することはできなかったため、集積化された受信ミキサ１１９等とは別個の部品として基板上に搭載されていた。これに対し、図８に示す電子回路では、送信フィルタ１１３及び受信フィルタ１１８並びに周波数シンセサイザ１２２等にマイクロレゾネータが用いられているため、受信ミキサ１１９等と一緒に集積化することができ、その結果として携帯電話機１００の小型化・軽量化を図ることができる。
【００５０】
図９は、本発明の他の実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。図９に示す腕時計２００は、発振子として上述したマイクロレゾネータ１０を備えている。このマイクロレゾネータ１０の発振周波数は、例えば３２ｋＨｚ程度に設定されている。現在一般に設けられている腕時計は発振子としてクオーツ（水晶）発振子を備えるものが多いが、マイクロレゾネータ１０を発振子として用いることにより、腕時計２００の更なる小型・軽量化を図ることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば上記実施形態においては電子機器として携帯電話機及び腕時計を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の電子機器は携帯電話機及び腕時計に限定される訳ではなく、計時機能を有するコンピュータ、電波時計、ディジタルカメラ、各種の家電製品等の種々の電子機器が含まれる。
【００５２】
また、携帯電話機等の携帯性を有する電子機器のみならずＢＳ放送及びＣＳ放送を受信するチューナ等の据置状態で使用される通信機器も含まれる。更には、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号又は光ケーブル中を伝播する光信号を用いるＨＵＢ等の電子機器も含まれる。これらの電子機器は、所定の周波数をフィルタリングするため、及び計時機能を実現するためにマイクロレゾネータが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図３】マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の一実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。
【図８】図７に示した携帯電話機１００の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０……マイクロレゾネータ
２２……固定電極（固定部）
２４……可動電極（可動部）
２５……リード線（固定部）
２６……接続端子（固定部）
３２……固定電極（固定部）
３４……可動電極（可動部）
３５……リード線（固定部）
３６……接続端子（固定部）
４０……共振子（可動部）
４１……連結ビーム（可動部）
４２……梁部（可動部）
４３……片持ち梁（可動部）
４４……支持部（固定部）
５０……シリコン基板
５１……絶縁膜（犠牲層）
５２……シリコン層（導電層）
６５……フォトレジスト（保護樹脂）
６７……保護樹脂
【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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