(57)【要約】【課題】Ｑ値が高く、かつ振動特性が高い振動子を提供すること、また、かかる振動子を備える電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明の振動子は、基板と、基板上に配置されている振動素子と、を有している。このうち、振動素子は、振動基部５３１および振動基部５３１から延出している４つの可動部５３２からなる振動部と、４つの固定基部５３４と、振動基部５３１と固定基部５３４とを接続している４つの支持部５３３と、を有している。ここで、支持部５３３の第１梁部５３３１の幅は、固定基部５３４から振動基部５３１に向かうにつれて連続的に小さくなっている。また、第１梁部５３３１の幅は、固定基部５３４の幅よりも小さくなっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置されている振動部と、
前記基板上に配置されている固定基部と、
前記固定基部から延出していて前記振動部を支持し、前記固定基部から前記振動部に向かうにつれて幅が小さくなる部分を有する支持部と、
を備え、
前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さいことを特徴とする振動子。
【請求項２】
前記支持部のうちの前記幅が小さくなる部分が、前記接続部において前記固定基部と接続されている請求項１に記載の振動子。
【請求項３】
前記基板上に配置されている基板側電極と、
前記基板側電極と対向し、前記基板の厚さ方向から見た平面視で少なくとも一部が前記基板側電極と重なっている可動電極と、
を備え、
前記基板側電極と前記可動電極とが離間している請求項２に記載の振動子。
【請求項４】
前記可動電極が複数ある請求項３に記載の振動子。
【請求項５】
前記固定基部の一部が、前記基板に固定されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項６】
前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅の８６％以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項７】
前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅の５４％以上である請求項６に記載の振動子。
【請求項８】
前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さくなっている部分において、前記平面視で外形が曲線部を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項９】
前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さくなっている部分において、前記平面視で外形が直線部を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項１０】
前記固定基部および前記支持部がそれぞれ複数ある請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の振動子を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の振動子を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造したＭＥＭＳ構造体は、可動部を有する様々な構造体（例えば、振動子、フィルター、センサー、モーター等）に適用されている。ＭＥＭＳ振動子は、水晶や誘電体を用いた振動子や共振子と比較して、半導体回路を組み込んで製造することが容易であり、微細化、高機能化の観点から有利であるという利点がある。
【０００３】
このようなＭＥＭＳ振動子の一例である特許文献１に記載のＭＥＭＳ共振器は、基材と、基材の主表面に固定されたアンカ部と、接続部を介してアンカ部に接続された浮き構造体と、を備えている。このＭＥＭＳ共振器では、アンカロス（アンカ部を通じて振動エネルギーが失われること。）を小さくするとともにＱ値を大きくするという目的で、アンカ部の幅が接続部に向かうにつれて徐々に細くなっている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳ共振器には、Ｑ値を十分に高めることができないという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１に記載のＭＥＭＳ共振器の浮き構造体は、共振器として動作する際の振動（主振動）の他に、別のモード（不要振動モード）で振動する可能性がある。
【０００６】
上述したような不要振動モードの振動の周波数が、主振動の周波数に近い場合、主振動と不要振動とが結合して主振動の振動特性が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７８７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、Ｑ値が高く、かつ振動特性が高い振動子を提供すること、また、かかる振動子を備える電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］
本適用例の振動子は、基板と、
前記基板上に配置されている振動部と、
前記基板上に配置されている固定基部と、
前記固定基部から延出していて前記振動部を支持し、前記固定基部から前記振動部に向かうにつれて幅が小さくなる部分を有する支持部と、
を備え、
前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さいことを特徴とする。
【００１１】
これにより、支持部と固定基部との接続部近傍において、応力の集中を防ぐことができ、振動漏れの軽減を図ることができる。また、主振動モードの共振周波数と不要振動モードの共振周波数との間に一定の周波数差を確保することができる。その結果、振動漏れによるＱ値の低下を抑制しつつ、振動特性の低下を防止することができる。すなわち、Ｑ値が高く、かつ振動特性が高い振動子を得ることができる。
【００１２】
［適用例２］
本適用例の振動子では、前記支持部のうちの前記幅が小さくなる部分が、前記接続部において前記固定基部と接続されていることが好ましい。
これにより、より振動漏れを低減することができる。
【００１３】
［適用例３］
本適用例の振動子では、前記基板上に配置されている基板側電極と、
前記基板側電極と対向し、前記基板の厚さ方向から見た平面視で少なくとも一部が前記基板側電極と重なっている可動電極と、
を備え、
前記基板側電極と前記可動電極とが離間していることが好ましい。
これにより、静電駆動方式の振動子を実現することができる。
【００１４】
［適用例４］
本適用例の振動子では、前記可動電極が複数あることが好ましい。
これにより、可動電極から外部への振動漏れを低減し、その結果、振動子のＱ値を向上させることができる。
【００１５】
［適用例５］
本適用例の振動子では、前記固定基部の一部が、前記基板に固定されていることが好ましい。
【００１６】
これにより、振動に伴って固定基部と支持部との接続部近傍に発生した応力の集中部と固定基部が固定されている部分との距離を大きく確保することができ、振動子の振動特性が悪化するのを抑制することができる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例の振動子では、前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅の８６％以下であることが好ましい。
【００１８】
これにより、主振動モードの振動と不要振動モードの振動との結合を抑制し、振動特性の低下を抑制することができる。
【００１９】
［適用例７］
本適用例の振動子では、前記固定基部と前記支持部との接続部において、前記支持部の幅が前記固定基部の幅の５４％以上であることが好ましい。
【００２０】
これにより、支持部のうち、固定基部から振動部に向かうにつれて幅が小さくなる部分が有する機能が十分に発揮され、Ｑ値の向上と振動特性の向上とをより確実に両立させることができる。
【００２１】
［適用例８］
本適用例の振動子では、前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さくなっている部分において、前記平面視で外形が曲線部を有することが好ましい。
これにより、よりＱ値が高く、かつ振動特性に優れた振動子を実現することができる。
【００２２】
［適用例９］
本適用例の振動子では、前記支持部の幅が前記固定基部の幅より小さくなっている部分において、前記平面視で外形が直線部を有することが好ましい。
【００２３】
これにより、比較的製造が容易で、形状の個体差が抑えられた振動子を得ることができる。
【００２４】
［適用例１０］
本適用例の振動子では、前記固定基部および前記支持部がそれぞれ複数あることが好ましい。
【００２５】
これにより、振動部を複数の固定基部および支持部により安定的に支持することができ、その結果、振動子の振動特性を優れたものとすることができる。
【００２６】
［適用例１１］
本適用例の電子機器は、上記適用例の振動子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２７】
［適用例１２］
本適用例の移動体は、上記適用例の振動子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図２】図１に示す振動子が備える振動素子を示す図であって、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】図２に示す振動素子の固定基部および支持部を示す部分拡大平面図である。
【図４】図１に示す振動子が備える振動素子の動作を説明するための斜視図である。
【図５】図１に示す振動子が備える振動部の変形例を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は、振動漏れによるＱ値および各振動モードにおける共振周波数を有限要素法で解析する際に用いた固定基部、可動電極（振動部）および支持部の各寸法を示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す各部の側面図である。
【図７】図６（ａ）に示す第１梁部近傍の部分拡大図である。
【図８】各振動モードの振動における振動部の変位の状態を示す解析結果であり、図８（ａ）は、主振動モードの振動における振動部の変位の状態を示す解析結果であり、図８（ｂ）は、第１の不要振動モード（不要振動モード１）の振動における振動部の変位の状態を示す解析結果であり、図８（ｃ）は、第２の不要振動モード（不要振動モード２）の振動における振動部の変位の状態を示す解析結果である。
【図９】図９（ａ）は、テーパー部の底辺の長さとアンカーロスが反映されたＱ値との関係を示す図であり、図９（ｂ）は、テーパー部の底辺の長さと各振動モードの共振周波数との関係を示す図である。
【図１０】図７に示す第１梁部の他の構成例を示す図である。
【図１１】図１に示す振動子の製造工程を示す図である。
【図１２】図１に示す振動子の製造工程を示す図である。
【図１３】図１に示す振動子の製造工程を示す図である。
【図１４】本発明の電子機器の第１例であるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の電子機器の第２例である携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の電子機器の第３例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の振動子、電子機器および移動体を添付図面に示す各実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
１．振動子
図１は、本発明の実施形態に係る振動子を示す断面図である。図２は、図１に示す振動子が備える振動素子を示す図であって、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は平面図である。図３は、図２に示す振動素子の固定基部および支持部を示す部分拡大平面図である。図４は、図１に示す振動子が備える振動素子の動作を説明するための斜視図である。
【００３１】
図１に示す振動子１は、基板２（基体）と、基板２上に配置されている振動素子５と、振動素子５を収納している空洞部Ｓ（キャビティー）を基板２との間に形成している積層構造体６と、を有している。本実施形態では、基板２と積層構造体６との間には、導体層３が配置されている。以下これらの各部について順次説明する。
【００３２】
−基板２−
基板２は、半導体基板２１と、半導体基板２１の一方の面上に設けられた絶縁膜２２と、絶縁膜２２の半導体基板２１とは反対側の面上に設けられた絶縁膜２３と、を有している。
【００３３】
半導体基板２１は、シリコン等の半導体で構成されている。なお、半導体基板２１は、シリコン基板のような単一材料で構成された基板に限定されず、例えば、ＳＯＩ基板のような積層構造を有する基板であってもよい。
【００３４】
絶縁膜２２は、例えば、シリコン酸化膜であり、絶縁性を有する。また、絶縁膜２３は、例えば、シリコン窒化膜であり、絶縁性を有するとともに、フッ酸を含むエッチング液に対する耐性をも有する。ここで、半導体基板２１（シリコン基板）と絶縁膜２３（シリコン窒化膜）との間に絶縁膜２２（シリコン酸化膜）が介在していることにより、絶縁膜２３の成膜時に生じた応力が半導体基板２１に伝わるのを絶縁膜２２により緩和することができる。また、絶縁膜２２は、半導体基板２１およびその上方に半導体回路を形成する場合、素子間分離膜として用いることもできる。なお、絶縁膜２２、２３は、前述した構成材料に限定されず、また、必要に応じて、絶縁膜２２、２３のうちのいずれか一方を省略してもよい。
【００３５】
このような基板２の絶縁膜２３上には、パターニングされた導体層３が配置されている。この導体層３は、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）して構成されており、導電性を有する。また、導体層３は、図示しないが、振動素子５に電気的に接続される配線を構成する第１部分と、その第１部分と離間して電気的に絶縁された第２部分とを有するようにパターニングされている。
【００３６】
−振動素子５−
図２に示すように、振動素子５は、基板２の絶縁膜２３上に配置されている４つの下部電極５１および４つの下部電極５２と、上部電極５３と、各下部電極５２と上部電極５３との間に設けられたスペーサー５４と、を有している。
【００３７】
４つの下部電極５１（固定電極）は、基板２の厚さ方向から見た平面視（以下、単に「平面視」という）で、図２（ｂ）中の左右方向に沿って並んでいる２つの下部電極５１ａ、５１ｂと、２つの下部電極５１ａ、５１ｂ間の領域を跨いで図２（ｂ）中の上下方向に沿って並んでいる２つの下部電極５１ｃ、５１ｄと、で構成されている。
【００３８】
４つの下部電極５２は、平面視で、下部電極５１ａ、５１ｃ間に対応して配置された下部電極５２ａと、下部電極５１ｂ、５１ｄ間に対応して配置された下部電極５２ｂと、下部電極５１ｂ、５１ｃ間に対応して配置された下部電極５２ｃと、下部電極５１ａ、５１ｄ間に対応して配置された下部電極５２ｄと、で構成されている。
【００３９】
下部電極５１、５２は、それぞれ、基板２に沿った板状またはシート状なし、互いに離間して配置されている。また、図示しないが、４つの下部電極５１は、それぞれ、前述した導体層３が有する配線に電気的に接続されている。同様に、４つの下部電極５２のうちの少なくとも２つは、前述した導体層３が有する配線に電気的に接続されている。ここで、下部電極５１は、「基板側電極」を構成しており、２つの下部電極５１ａ、５１ｂは、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されていて、互いに同電位となるように構成されている。同様に、２つの下部電極５１ｃ、５１ｄは、図示しない配線を介して互いに電気的に接続されていて、互いに同電位となるように構成されている。なお、下部電極５１、５２の平面視形状は、図示のものに限定されない。また、下部電極５２は、下部電極５１と一体で形成されていてもよいし、スペーサー５４の高さによっては省略してもよい。
【００４０】
上部電極５３は、振動基部５３１と、振動基部５３１から延出している４つの可動部５３２と、４つの固定基部５３４と、振動基部５３１と４つの固定基部５３４とを接続している４つの支持部５３３（梁部）と、を有している。ここで、振動基部５３１および４つの可動部５３２からなる構造体は、基板２に対向している「振動部」を構成している。
【００４１】
４つの可動部５３２は、振動基部５３１および４つの可動部５３２からなる構造体（振動部）が略十字形状をなすように振動基部５３１から互いに異なる方向に延出している。
【００４２】
４つの可動部５３２は、前述した４つの下部電極５１に対応して設けられており、それぞれ、対応する下部電極５１に対して間隔を隔てて対向している（離間している）。すなわち、４つの可動部５３２は、平面視で、振動基部５３１を挟んで図２（ｂ）中の左右方向に沿って並んでいる２つの可動部５３２ａ、５３２ｂと、振動基部５３１を挟んで図２（ｂ）中の上下方向に沿って並んでいる２つの可動部５３２ｃ、５３２ｄと、で構成されている。
【００４３】
このように、各可動部５３２の少なくとも一部が、平面視で、基板２上に配置されている下部電極５１に重なっていることにより、静電駆動方式の振動子１を実現することができる。
【００４４】
本実施形態では、各可動部５３２は、平面視で振動基部５３１から離れるにしたがって幅が小さくなる形状をなしている。これにより、可動部５３２の側面の根元（振動基部５３１側の端部）付近に振動に伴う応力が集中しやすくなるため、振動漏れを低減することができる。
【００４５】
４つの固定基部５３４は、それぞれ、基板２上に配置されている。具体的には、４つの固定基部５３４は、前述した４つの下部電極５２に対応して設けられており、それぞれ、対応する下部電極５２に対してスペーサー５４を介して固定されている。すなわち、４つの固定基部５３４は、下部電極５２ａに対してスペーサー５４ａを介して固定されている固定基部５３４ａと、下部電極５２ｂに対してスペーサー５４ｂを介して固定されている固定基部５３４ｂと、下部電極５２ｃに対してスペーサー５４ｃを介して固定されている固定基部５３４ｃと、下部電極５２ｄに対してスペーサー５４ｄを介して固定されている固定基部５３４ｄと、で構成されている。これにより、振動部は、スペーサー５４、固定基部５３４および支持部５３３を介して基板２に固定される。
【００４６】
各固定基部５３４は、平面視で四角形をなしている。また、各スペーサー５４は、平面視で四角形、すなわち固定基部５３４と相似形状をなしている。本実施形態では、各固定基部５３４および各スペーサー５４の平面視形状（四角形）が有する４つの辺は、対応する支持部５３３の中心線に平行な１対の辺とこの中心線に直交する１対の辺とで構成されている。
【００４７】
４つの支持部５３３は、４つの固定基部５３４に対応して設けられており、それぞれ、対応する固定基部５３４と振動基部５３１とを接続している。すなわち、４つの支持部５３３は、固定基部５３４ａと振動基部５３１とを接続している支持部５３３ａと、固定基部５３４ｂと振動基部５３１とを接続している支持部５３３ｂと、固定基部５３４ｃと振動基部５３１とを接続している支持部５３３ｃと、固定基部５３４ｄと振動基部５３１とを接続している支持部５３３ｄと、で構成されている。
【００４８】
このように、固定基部５３４および支持部５３３がそれぞれ複数あることにより、振動基部５３１および可動部５３２からなる構造体（振動部）を安定的に支持することができ、その結果、振動子１の振動特性を優れたものとすることができる。
【００４９】
ここで、各支持部５３３は、図３に示すように、固定基部５３４との接続部に位置している第１梁部５３３１と、振動基部５３１との接続部に位置している第２梁部５３３２と、これらの間に位置している第３梁部５３３３と、を有している。これらの第１梁部５３３１、第２梁部５３３２および第３梁部５３３３は、振動基部５３１と固定基部５３４とを結ぶ図３に示す中心線ａ１に沿って並んでいる。
【００５０】
第１梁部５３３１は、平面視で、中心線ａ１に沿って延びている。第１梁部５３３１の幅、すなわち中心線ａ１に直交する方向における第１梁部５３３１の長さは、固定基部５３４から振動基部５３１に向かうにつれて（固定基部から振動部に向かうにつれて）連続的に小さくなっている。
【００５１】
また、第１梁部５３３１の幅は、固定基部５３４の幅、すなわち中心線ａ１に直交する方向における固定基部５３４の長さよりも小さくなっている。換言すれば、第１梁部５３３１の最大幅（第１梁部５３３１のうち最も固定基部５３４側の部位の幅）は、固定基部５３４の幅よりも小さくなっている。
【００５２】
第１梁部５３３１が上記のように構成されることで、固定基部５３４と支持部５３３との接続部において振動漏れの低減が図られ、振動子１のＱ値を向上させることができ、かつ、振動子１が共振器として動作する際のモード（主振動モード）の振動とそれとは別のモード（不要振動モード）の振動とが結合して振動特性が低下するのを抑制することができる。また、固定基部５３４と支持部５３３との接続部に応力が集中するのを低減して、振動子１の耐衝撃性を高めることができる。なお、これらの点については、後に詳述する。
【００５３】
第２梁部５３３２も、平面視で、中心線ａ１に沿って延びている。第２梁部５３３２の幅、すなわち中心線ａ１に直交する方向における第２梁部５３３２の長さは、固定基部５３４から振動基部５３１に向かうにつれて（固定基部から振動部に向かうにつれて）連続的に小さくなっている。これにより、振動基部５３１と支持部５３３との接続部において振動漏れの低減が図られる。その結果、Ｑ値の低下を抑えることができる。また、これに加え、第２梁部５３３２を設けることにより、振動基部５３１と支持部５３３との接続部に応力が集中するのを低減して、振動子１の耐衝撃性を高めることができる。
なお、第２梁部５３３２は、必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。
【００５４】
第３梁部５３３３も、平面視で、中心線ａ１に沿って延びている。第３梁部５３３３の幅、すなわち中心線ａ１に直交する方向における第３梁部５３３３の長さは、ほぼ一定になっている。
【００５５】
なお、本実施形態に係る第３梁部５３３３は、図３に示すように中心線ａ１に沿って直線状に延びているが、途中で湾曲していたり、屈曲していたりしてもよい。
【００５６】
また、固定基部５３４およびスペーサー５４は、それぞれ前述したように平面視で四角形をなしているが、その四角形の中心が中心線ａ１と重なるように構成されている。
【００５７】
なお、固定基部５３４およびスペーサー５４は、その中心が中心線ａ１からずれていてもよい。また、固定基部５３４およびスペーサー５４の平面視形状が有する前述した４つの辺は、中心線ａ１と平行または直交せず、傾いていてもよい。
【００５８】
以上のような下部電極５１、５２、上部電極５３およびスペーサー５４は、それぞれ、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンにリン、ボロン等の不純物をドープ（拡散または注入）して構成されており、導電性を有する。なお、スペーサー５４は、下部電極５２または上部電極５３と一体で形成されていてもよい。
【００５９】
また、下部電極５１、５２の膜厚は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。また、上部電極５３の膜厚は、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。また、スペーサー５４の厚さは、可動部５３２の振動を許容し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、０．０３μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。
【００６０】
−積層構造体６−
積層構造体６は、振動素子５を収納している空洞部Ｓを画成するように形成されている。この積層構造体６は、基板２上に平面視で振動素子５を取り囲むように形成された層間絶縁膜６１と、層間絶縁膜６１上に形成された配線層６２と、配線層６２および層間絶縁膜６１上に形成された層間絶縁膜６３と、層間絶縁膜６３上に形成され、複数の細孔６４２（開孔）が形成された被覆層６４１を有する配線層６４と、配線層６４および層間絶縁膜６３上に形成された表面保護膜６５と、被覆層６４１上に設けられた封止層６６と、を有している。
【００６１】
層間絶縁膜６１、６３は、それぞれ、例えば、シリコン酸化膜である。また、配線層６２、６４および封止層６６は、それぞれ、アルミニウム等の金属で構成されている。また、表面保護膜６５は、例えば、シリコン窒化膜である。
【００６２】
なお、半導体基板２１上およびその上方には、上述した構成以外に、半導体回路が作り込まれていてもよい。この半導体回路は、ＭＯＳトランジスター等の能動素子、その他必要に応じて形成されたコンデンサー、インダクター、抵抗、ダイオード、配線（下部電極５１に接続されている配線や上部電極５３に接続されている配線、配線層６２、６４を含む）等の回路要素を有している。また、図示しないが、配線層６２と絶縁膜２３との間には、前述した振動素子５に電気的に接続された配線が空洞部Ｓの内外を跨って配置されており、配線層６２は、かかる配線に対して離間するように形成されている。
【００６３】
基板２と積層構造体６とによって画成された空洞部Ｓは、振動素子５を収容する収容部として機能している。また、空洞部Ｓは、密閉された空間である。本実施形態では、空洞部Ｓが真空状態（３００Ｐａ以下）となっている。これにより、振動素子５の振動特性を優れたものとすることができる。ただし、空洞部Ｓは、真空状態でなくてもよく、大気圧であってもよいし、大気圧よりも気圧が低い減圧状態であってもよいし、大気圧よりも気圧が高い加圧状態であってもよい。また、空洞部Ｓには、窒素ガス、希ガス等の不活性ガスが封入されていてもよい。
以上、振動子１の構成について簡単に説明した。
【００６４】
このように構成された振動子１では、下部電極５１ａ、５１ｂと上部電極５３との間に周期的に変化する第１電圧（交番電圧）が印加されるとともに、下部電極５１ｃ、５１ｄと上部電極５３との間に位相が１８０°ずれている以外は第１電圧と同様の第２電圧が印加される。
【００６５】
すると、可動部５３２ａ、５３２ｂが下部電極５１ａ、５１ｂに対して接近する方向と離間する方向とに交互に変位して屈曲振動するとともに、可動部５３２ａ、５３２ｂとは逆相で、可動部５３２ｃ、５３２ｄが下部電極５１ｃ、５１ｄに対して接近する方向と離間する方向とに交互に変位して屈曲振動する。すなわち、図４に示すように、可動部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄが図４中の実線矢印で示す方向に変位する状態と、可動部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄが図４中の破線矢印で示す方向に変位する状態と、を交互に繰り返す。
【００６６】
このように複数の可動部を逆相で、具体的には、可動部５３２ａ、５３２ｂと可動部５３２ｃ、５３２ｄとを逆相で振動させることにより、可動部５３２ａ、５３２ｂから振動基部５３１に伝わる振動と、可動部５３２ｃ、５３２ｄから振動基部５３１に伝わる振動とを互いに相殺させることができる。その結果、これらの振動が振動基部５３１、支持部５３３および固定基部５３４を介して外部（基板２）に漏れること、いわゆる振動漏れを低減し、振動子１の振動効率を高めることができる。このように、振動子１は、可動部５３２の数が複数であることにより、可動部５３２から外部への振動漏れを低減し、その結果、Ｑ値を向上させることができる。
【００６７】
このような振動子１は、例えば、発振回路（駆動回路）と組み合わせることにより、所定の周波数の信号を取り出す発振器として用いることができる。なお、かかる発振回路は、基板２上に半導体回路として設けることができる。また、振動子１は、ジャイロセンサー、圧力センサー、加速度センサー、傾斜センサー等の各種のセンサーにも適用できる。
【００６８】
なお、可動部の数は、図２に示す４つに限定されず、２つや３つであってもよく、５つ以上であってもよい。また、振動部の形状も、図２に示す形状に限定されない。
【００６９】
図５は、図１に示す振動子が備える振動部の変形例を示す平面図である。なお、図５では、固定基部や支持部の図示を省略している。また、図５に示す（＋／−）のような記号は、振動の腹における変位方向を表すものであり、＋と−とで変位方向が互いに反対であることを示している。例えば、図５（ａ）の可動部５３２ａには（−／＋）の記号が付されており、可動部５３２ｃには（＋／−）の記号が付されているので、この場合、可動部５３２ａが紙面手前方向に変位するタイミングで可動部５３２ｃが紙面奥方向に変位し、反対に、可動部５３２ａが紙面奥方向に変位するタイミングで可動部５３２ｃが紙面手前方向に変位することを示している。
【００７０】
図５（ａ）に示す振動部は、振動基部５３１と、振動基部５３１から延出している４つの可動部５３２ａ、５３２ｂ、５３２ｃ、５３２ｄと、を有する構造体である。そして、４つの可動部５３２は、それぞれ、平面視で、振動基部５３１から離れるにつれて幅が大きくなる形状をなしている。また、各可動部５３２の外形の一部は、弧を描くように湾曲している。
【００７１】
このような振動部では、隣り合う可動部５３２の振動の位相が互いに逆になるように振動する場合において、高いＱ値を示す。
【００７２】
図５（ｂ）に示す振動部は、振動基部５３１と、振動基部５３１から延出している６つの可動部５３２と、を有する構造体である。そして、６つの可動部５３２は、それぞれ、平面視で、振動基部５３１から離れるにつれて幅がほとんど変化しない（ほぼ一定の）形状をなしている。
【００７３】
このような振動部では、隣り合う可動部５３２の振動の位相が互いに逆になるように振動する場合において、高いＱ値を示す。
【００７４】
図５（ｃ）に示す振動部は、振動基部５３１と、振動基部５３１から延出している８つの可動部５３２と、を有する構造体である。そして、８つの可動部５３２は、それぞれ、平面視で、振動基部５３１から離れるにつれて幅がほとんど変化しない（ほぼ一定の）形状をなしている。
【００７５】
このような振動部では、隣り合う可動部５３２の振動の位相が互いに逆になるように振動する場合や、図５（ｃ）に示すように、隣り合う２つの可動部５３２の振動の位相が１つの組として同相で振動し、かつ、隣り合う組の振動の位相が互いに逆になるように振動する場合において、高いＱ値を示す。
【００７６】
図５（ｄ）に示す振動部は、振動基部５３１と、振動基部５３１から延出している５つの可動部５３２ｅ、５３２ｆ、５３２ｇ、５３２ｈ、５３２ｉと、を有する構造体である。そして、５つの可動部５３２は、それぞれ、平面視で、振動基部５３１から離れるにつれて幅がほとんど変化しない（ほぼ一定の）形状をなしている。
【００７７】
このような振動部では、可動部５３２ｇの幅（可動部５３２ｇの延在方向に直交する方向の長さ）が、可動部５３２ｈの幅および可動部５３２ｉの幅よりもそれぞれ大きくなっている。これは、振動の節において、振動部全体の振動が釣り合うようにするためである。このような構成とすることで、高いＱ値を有する振動部が得られる。
【００７８】
（支持部）
以下、支持部５３３について詳述する。
【００７９】
支持部５３３では、前述したように、第１梁部５３３１、第３梁部５３３３および第２梁部５３３２が、図３に示す中心線ａ１に沿って固定基部５３４から振動基部５３１に向かってこの順で並んでいる。
【００８０】
そして、前述したように、第１梁部５３３１の幅は、固定基部５３４から振動基部５３１に向かうにつれて連続的に小さくなっている。
【００８１】
このような前提のもと、本発明者は、鋭意検討した結果、第１梁部５３３１の幅を固定基部５３４の幅よりも小さくする、すなわち、第１梁部５３３１のうち幅が最も広くなっている部分の幅を固定基部５３４の幅よりも狭くすることにより、振動漏れの低減を図って振動子１のＱ値を向上させることができ、かつ、振動子１が共振器として動作する際のモード（主振動モード）の振動とそれとは別のモード（不要振動モード）の振動とが結合して振動特性が低下するのを抑制することが可能なことを見出した。以下、この点について詳述する。
【００８２】
図６（ａ）は、振動漏れによるＱ値および各振動モードにおける共振周波数を有限要素法で解析する際に用いた固定基部、可動電極（振動部）および支持部の各寸法を示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す各部の側面図である。また、図７は、図６（ａ）に示す第１梁部近傍の部分拡大図である。
【００８３】
図６（ａ）に示すような各寸法で形成された振動素子について、スペーサー５４が設けられる位置を固定点（Fixed Point）とし、第１梁部５３３１の形状ごとに、有限要素法による解析を行った。
【００８４】
すなわち、図６（ａ）に示す寸法は、図２に示す振動子１において、平面視で、各可動部５３２の振動基部５３１側の端の幅が９．８μｍ、各可動部５３２の先端の幅が１μｍ、支持部５３３の幅が１μｍ、各固定基部５３４の各辺の長さが３μｍ、各スペーサー５４の各辺の長さが２μｍである。また、各支持部５３３の長さＬ１（図３参照）が４．２μｍ、各部の厚さが１．３μｍである。
【００８５】
一方、前述した第１梁部５３３１のうち、第３梁部５３３３の延長上に位置し、第３梁部５３３３と同じ幅を有する部分を、特に「等幅部５３３４」とする。等幅部５３３４は、図７に示すように、平面視で四角形をなしている。
【００８６】
また、第１梁部５３３１のうち、等幅部５３３４を挟んで両側に位置する２つの部分を、それぞれ、特に「テーパー部５３３５」とする。各テーパー部５３３５は、図７に示すように、平面視で直角三角形をなしている。さらに、この直角三角形の直角を挟む２つの辺を、それぞれテーパー部５３３５の「底辺５３３５ａ、５３３５ｂ」という。この解析では、各テーパー部５３３５が有する２つの底辺５３３５ａ、５３３５ｂが、テーパー部５３３５それぞれで互いに等しいものとして解析を行った。すなわち、本解析では、テーパー部５３３５の平面視形状を直角二等辺三角形とした。なお、図７では、テーパー部５３３５が有する２つの底辺５３３５ａ、５３３５ｂのうち、図７の左右方向に延在する底辺５３３５ａの長さをＬＷ１とし、図７の上下方向に延在する底辺５３３５ｂの長さをＬＷ２とする。
【００８７】
そして、この解析では、テーパー部５３３５が有する２つの底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さＬＷ１、ＬＷ２をそれぞれ０μｍから１μｍまで徐々に変化させた形態を作成し、それらの形態ごとに、振動漏れによるＱ値と、各振動モード（主振動モードおよび不要振動モード）の振動における共振周波数とを計算した。
【００８８】
図８は、各振動モードの振動における振動部の変位の状態を示す解析結果である。図８（ａ）は、主振動モードの振動における振動部の変位の状態を示す解析結果であり、図８（ｂ）は、第１の不要振動モード（不要振動モード１）の振動における振動部の変位の状態を示す解析結果であり、図８（ｃ）は、第２の不要振動モード（不要振動モード２）の振動における振動部の変位の状態を示す解析結果である。なお、図８の各図では、振動部の輪郭に沿って引かれた実線が変位前の振動部の形状を示しており、濃淡で表された部分はある時刻における変位後の振動部の形状を示している。
【００８９】
図８（ａ）に示す主振動モードでは、４つの可動部５３２のうち、振動基部５３１を挟むように位置する２つの可動部５３２ａ、５３２ｂが図８の上下方向に変位することで屈曲振動するとともに、振動基部５３１を挟むように位置する可動部５３２ｃ、５３２ｄが可動部５３２ａ、５３２ｂとは逆相で図８の上下方向に変位することで屈曲振動する。
【００９０】
図８（ｂ）に示す不要振動モード１では、４つの可動部５３２のうち、互いに隣り合う２つの可動部５３２ａ、５３２ｃが図８の上下方向に変位することで屈曲振動するとともに、互いに隣り合う２つの可動部５３２ｂ、５３２ｄが可動部５３２ａ、５３２ｃとは逆相で図８の上下方向に変位することで屈曲振動する。
【００９１】
図８（ｃ）に示す不要振動モード２では、振動部が広がっている面内において、回転方向を逐次変えながら振動部が回転揺動（往復回動運動）する。
【００９２】
そして、図９（ａ）は、テーパー部５３３５の底辺の長さとアンカーロスが反映されたＱ値との関係を示す図であり、図９（ｂ）は、テーパー部５３３５の底辺の長さと各振動モードの共振周波数との関係を示す図である。
【００９３】
このうち、図９（ａ）は、テーパー部５３３５の底辺の長さ［μｍ］とアンカーロスが反映されたＱ値（Ｑａｎｃｈ）との関係を示す図である。アンカーロスとは、主に支持部５３３と固定基部５３４との接続部における振動エネルギーの損失のことをいう。すなわち、主振動モードで振動部が振動するとき、固定基部５３４はほとんど振動しないのに対し、支持部５３３にはねじり振動が生じるため、支持部５３３と固定基部５３４との接続部において振動エネルギーの損失が生じる。この振動エネルギーの損失は、共振のＱ値の低下を招く。
【００９４】
例えば、図９（ａ）に示す解析結果によると、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さＬＷ１、ＬＷ２が０μｍ超０．３μｍ以下であれば、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さＬＷ１、ＬＷ２が０μｍである場合に比べて、Ｑ値の向上を図ることができる。なお、図９（ａ）に示す解析結果では、好ましくはテーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さＬＷ１、ＬＷ２が０．０５μｍ以上０．２５μｍ以下とされ、より好ましくは０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下とされる。
【００９５】
なお、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａの長さＬＷ１および底辺５３３５ｂの長さＬＷ２は、互いに等しい場合に限定されず、互いに異なっていてもよい。すなわち、テーパー部５３３５の平面視形状は、直角二等辺三角形に限定されず、２つの底辺の長さが互いに異なっている直角三角形であってもよい。この場合、Ｑ値の低下を抑制するという観点から、ＬＷ１／ＬＷ２は、０．５以上２以下程度であるのが好ましく、０．８以上１．２以下程度であるのがより好ましい。
【００９６】
一方、図９（ｂ）は、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さと、主振動モード、不要振動モード１および不要振動モード２の各共振周波数との関係を示す図である。図９（ｂ）に示すように、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さが長くなるほど、主振動モードと不要振動モード１または不要振動モード２との共振周波数差（以下、単に「周波数差」という。）は小さくなる傾向があるが、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さが０．５μｍ以下であれば、周波数差が２×１０６Ｈｚ以上の幅で確保される。換言すれば、テーパー部５３３５を設けることによる周波数差の減少を最小限に抑えつつ、前述したＱ値の向上を図ることができる。この結果、主振動モードの振動と不要振動モードの振動とが結合する確率が低下し、主振動モードの振動の安定を図ることができる。これにより、振動子１の振動特性を高めることができる。なお、上述した周波数差とは、主振動モードの共振周波数と不要振動モード１の共振周波数との差、および、主振動モードの共振周波数と不要振動モード２の共振周波数との差のうち、小さい方のことをいう。
【００９７】
なお、図９に示す解析結果は、図６に示す形態についての一例であるが、Ｑ値の向上が図られ、かつ、振動特性を高めるという効果は、前述したように、第１梁部５３３１の幅が、振動基部５３１から固定基部５３４に向かうにつれて小さくなっているという構成、および、第１梁部５３３１の幅が、固定基部５３４の幅よりも小さくなっているという構成により得られることが、複数のパターンの解析結果から推察される。
【００９８】
また、図３に示すように、固定基部５３４と支持部５３３との接続部の平面視において、固定基部５３４の幅をＬ２とし、支持部５３３の幅、すなわち第１梁部５３３１の幅をＬ３としたとき、前述したようにＬ２＞Ｌ３であればよいが、好ましくはＬ３／Ｌ２が８６％以下とされ、より好ましくは８０％以下とされ、さらに好ましくは７５％以下とされる。これにより、Ｑ値の向上と振動特性の向上とをより確実に両立させることができる。
【００９９】
なお、Ｌ３／Ｌ２が前記上限値を上回ると、支持部５３３（第１梁部５３３１）の幅が広くなり過ぎて、支持部５３３の剛性が高まり易くなるので、不要振動モード２の共振周波数が高くなるおそれがある。その結果、支持部５３３の幅によっては、主振動モードの共振周波数と不要振動モード２の共振周波数とが接近することとなり、主振動モードの振動と不要振動モード２の振動とが結合し易くなって、振動特性が低下するおそれがある。
【０１００】
また、図３に示すように、固定基部５３４と支持部５３３との接続部の平面視において、好ましくはＬ３／Ｌ２が５４％以上とされ、より好ましくは６０％以上とされ、さらに好ましくは６５％以上とされる。これにより、テーパー部５３３５の機能が十分に発揮され、Ｑ値の向上と振動特性の向上とをより確実に両立させることができる。
【０１０１】
なお、Ｌ３／Ｌ２が前記下限値を下回ると、等幅部５３３４の幅によっては、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａ、５３３５ｂの長さが短くなり、テーパー部５３３５によってもたらされる前述したような効果が小さくなるおそれがある。
【０１０２】
さらには、図３に示すように、第３梁部５３３３の幅をＬ４としたとき、前述したようにＬ３＞Ｌ４であればよいが、好ましくはＬ４／Ｌ３が３０％以上９５％以下程度とされ、より好ましくは４０％以上８５％以下程度とされ、さらに好ましくは５０％以上８０％以下程度であるとされる。これにより、Ｑ値の向上と振動特性の向上とをより確実に両立させることができる。
【０１０３】
なお、Ｌ４／Ｌ３が前記下限値を下回ると、第１梁部５３３１の幅Ｌ３によっては、第３梁部５３３３の幅が小さくなり、支持部５３３の耐衝撃性が低下するおそれがある。一方、Ｌ４／Ｌ３が前記上限値を上回ると、第１梁部５３３１の幅Ｌ３によっては、第３梁部５３３３の幅Ｌ４が大きくなり過ぎるため、支持部５３３の剛性が高まり、不要振動モード２の共振周波数が高くなるおそれがある。その結果、振動子１の振動特性が低下するおそれがある。
【０１０４】
加えて、このような構成によれば、テーパー部５３３５が設けられることにより、固定基部５３４と支持部５３３との接続部近傍における剛性差が軽減されることとなる。このため、振動子１に衝撃が加わったときでも、剛性差に基づいて前記接続部に損傷が発生するのを防止することができる。これにより、振動子１の耐衝撃性を高めることができる。
【０１０５】
なお、各支持部５３３の長さＬ１は、振動子１の大きさに応じて適宜設定されるが、一例として、１μｍ以上５０μｍ以下程度に設定されるのが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下程度に設定されるのがより好ましい。
【０１０６】
また、固定基部５３４の幅Ｌ２は、振動子１の大きさに応じて適宜設定されるが、一例として、好ましくは１．５μｍ以上３０μｍ以下程度とされ、より好ましくは２μｍ以上２０μｍ以下程度とされる。
【０１０７】
また、スペーサー５４の幅Ｌ５（平面視で中心線ａ１に垂直な方向に沿った長さ、図３参照）は、固定基部５３４の幅Ｌ２よりも小さい。これにより、振動に伴って固定基部５３４と支持部５３３との接続部近傍に発生した熱によって温度が高くなる部位と固定基部５３４が固定されている部位（スペーサー５４が設けられている部位）との間の距離を大きくすることができ、振動子１の振動特性が悪化するのを抑制することができる。
【０１０８】
このような観点から、スペーサー５４の幅Ｌ５は、固定基部５３４の幅Ｌ２に対して、０．３倍以上０．９倍以下であることが好ましく、０．５倍以上０．８倍以下であることがより好ましい。これに対し、スペーサー５４の幅Ｌ５が大き過ぎると、前述したような振動漏れを低減する効果が減少するおそれがある。一方、スペーサー５４の幅が小さすぎると、スペーサー５４の高さ等によっては、スペーサー５４による固定基部５３４の固定が不安定になったり、固定基部５３４のスペーサー５４よりも突出した部分が振動し易くなったりして、振動子１の振動特性に悪影響を与えるおそれがある。
【０１０９】
また、平面視形状が直角二等辺三角形をなすテーパー部５３３５の斜辺を５３３５ｃとすると、斜辺５３３５ｃの平面視形状は、図７に示すように直線であってもよいが、直線以外の形状であってもよい。
【０１１０】
図１０は、図７に示す第１梁部の他の構成例を示す図である。
図１０（ａ）に示す第１梁部５３３１は、テーパー部５３３５の斜辺５３３５ｃの平面視形状が曲線部を有すること以外、図７に示す第１梁部５３３１と同様である。このような第１梁部５３３１によれば、図７に示す第１梁部５３３１に比べて、振動漏れを低減する効果がより増強される。また、テーパー部５３３５を設けても不要振動モード２の共振周波数が高くなり難い。このため、図１０（ａ）に示す第１梁部５３３１によれば、Ｑ値が高く、かつ振動特性に優れた振動子１を実現することができる。
【０１１１】
このとき、斜辺５３３５ｃの曲線は、テーパー部５３３５の外側に向かって凸の曲線であってもよいが、図１０（ａ）に示すようにテーパー部５３３５の内側に向かって凸の曲線であるのが好ましい。これにより、固定基部５３４と支持部５３３との接続部において応力が集中し難いので、Ｑ値を高め易くなるとともに、振動子１の耐衝撃性をより高めることができる。
【０１１２】
なお、テーパー部５３３５の斜辺５３３５ｃの平面視形状が、図７に示すような直線部を有するものである場合、比較的製造が容易で、形状の個体差が生じ難いという利点がある。このため、振動子１を量産する場合、製品ごとの特性のばらつきが最小限に抑えられることとなり、品質の均一化が容易に図られる。
【０１１３】
一方、図１０（ｂ）に示す第１梁部５３３１は、２つのテーパー部５３３５に代えて、テーパー部５３３５の底辺５３３５ａおよび底辺５３３５ｂと等しい２辺を有する正方形をなす２つの付属部５３３６を備えている以外、図７に示す第１梁部５３３１と同様である。このような第１梁部５３３１によれば、効果の程度は及ばないものの、図７に示す第１梁部５３３１と同様の効果がもたらされる。
【０１１４】
なお、この付属部５３３６の形状は、特に限定されず、正方形以外の形状、例えば長方形を含む四角形、五角形、六角形のような多角形であってもよく、異形状であってもよい。
【０１１５】
（振動子の製造方法）
次に、振動子１の製造方法を簡単に説明する。
【０１１６】
図１１〜図１３は、図１に示す振動子の製造工程を示す図である。以下、これらの図に基づいて説明する。
【０１１７】
［振動素子形成工程］
まず、図１１（ａ）に示すように、半導体基板２１（シリコン基板）を用意する。
【０１１８】
なお、半導体基板２１上およびその上方に半導体回路を形成する場合には、半導体基板２１の上面のうち絶縁膜２２および絶縁膜２３を形成しない部分に、半導体回路のＭＯＳトランジスターのソースおよびドレインをイオンドープして形成する。
【０１１９】
次に、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板２１の上面に絶縁膜２２（シリコン酸化膜）を形成する。
【０１２０】
絶縁膜２２（シリコン酸化膜）の形成方法としては、特に限定されず、例えば、熱酸化法（ＬＯＣＯＳ法、ＳＴＩ法を含む）、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いることができる。なお、絶縁膜２２は、必要に応じてパターニングされてもよく、例えば、半導体基板２１の上面またはその上方に半導体回路を形成する場合には、半導体基板２１の上面の一部が露出するように絶縁膜２２をパターニングする。
【０１２１】
その後、図１１（ｃ）に示すように、絶縁膜２２上に絶縁膜２３（シリコン窒化膜）を形成する。
【０１２２】
絶縁膜２３（シリコン窒化膜）の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いることができる。なお、絶縁膜２３は、必要に応じてパターニングされてもよく、例えば、半導体基板２１の上面またはその上方に半導体回路を形成する場合には、半導体基板２１の上面の一部が露出するように絶縁膜２３をパターニングする。
【０１２３】
次に、図１１（ｄ）に示すように、絶縁膜２３上に、導体層３および下部電極５１、５２を形成するための導体膜７１を形成する。
【０１２４】
具体的には、例えば、絶縁膜２３上に、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンで構成されたシリコン膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成した後に、そのシリコン膜にリン等の不純物をドープすることにより導体膜７１を形成する。なお、絶縁膜２３の構成によっては、エピタキシャル成長させたシリコン膜にリン等の不純物をドープすることによって導体膜７１を形成してもよい。
【０１２５】
次に、導体膜７１をパターニングして、図１１（ｅ）に示すように、導体層３および下部電極５１、５２を形成する。
【０１２６】
具体的には、例えば、導体膜７１上にフォトレジストを塗布し、導体層３および下部電極５１、５２の形状（平面視形状）にパターニングして、フォトレジスト膜を形成する。そして、そのフォトレジスト膜をマスクとして用いて、導体膜７１をエッチングした後、フォトレジスト膜を除去する。これにより、導体層３および下部電極５１、５２が形成される。
【０１２７】
なお、半導体基板２１の上面またはその上方に半導体回路を形成する場合には、例えば、下部電極５１、５２等のパターニングと同時に導体膜７１をパターニングして、半導体回路のＭＯＳトランジスターのゲート電極を形成する。
【０１２８】
次に、図１２（ｆ）に示すように、各下部電極５２上にスペーサー５４を形成する。
スペーサー５４の形成は、前述した下部電極５１、５２および導体層３の形成と同様にして行うことができる。
【０１２９】
次に、図１２（ｇ）に示すように、下部電極５１、５２および導体層３を覆うとともに、スペーサー５４を露出させるようにして、犠牲層７２を形成する。
【０１３０】
本実施形態では、犠牲層７２は、シリコン酸化膜であり、後述する工程において、一部が除去され、残部が層間絶縁膜６１の一部となる。
【０１３１】
また、犠牲層７２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法等を用いることができる。また、犠牲層７２を形成する際には、必要に応じて、エッチバックまたはＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等による平坦化を行う。なお、犠牲層７２は、下部電極５１、５２上およびその近傍の基板２上のみに形成し、導体層３上には形成しなくてもよい。この場合、後述する工程において犠牲層７２のほとんどすべてが除去されることとなる。
【０１３２】
次に、図１２（ｈ）に示すように、上部電極５３を形成する。
具体的には、例えば、スペーサー５４に接触するようにして犠牲層７２上に、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを堆積させてシリコン膜を形成した後に、そのシリコン膜にリン等の不純物をドープすることにより導体膜を形成し、その後、導体膜のパターニングを行う。なお、犠牲層７２の構成によっては、エピタキシャル成長させたシリコン膜にリン等の不純物をドープすることによって導体膜を形成してもよい。また、シリコン膜は、エッチバックまたはＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等により平坦化してもよい。
【０１３３】
導体膜のパターニングでは、例えば、導体膜上にフォトレジストを塗布し、上部電極５３の形状（平面視形状）にパターニングして、フォトレジスト膜を形成する。そして、そのフォトレジスト膜をマスクとして用いて、導体膜をエッチングした後、フォトレジスト膜を除去する。これにより、上部電極５３が形成される。
【０１３４】
以上のようにして、下部電極５１、５２、上部電極５３およびスペーサー５４を有する振動素子５が形成される。
【０１３５】
［キャビティ形成工程］
図１２（ｉ）に示すように、犠牲層７２上に、犠牲層７３を形成する。
【０１３６】
本実施形態では、犠牲層７３は、シリコン酸化膜であり、後述する工程において、一部が除去され、残部が層間絶縁膜６１の一部となる。
【０１３７】
また、犠牲層７３の形成は、前述した犠牲層７２の形成と同様にして行うことができる。
【０１３８】
次に、図１２（ｊ）に示すように、配線層６２を形成する。
具体的には、例えば、犠牲層７２、７３からなる積層体をエッチングによりパターニングすることにより、配線層６２に対応した形状をなす貫通孔を形成した後、その貫通孔を埋めるように、積層体上に、アルミニウムからなる膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、その膜をエッチングによりパターニング（不要部分を除去）することにより、配線層６２を形成する。
【０１３９】
次に、図１３（ｋ）に示すように、犠牲層７３上および配線層６２上に、犠牲層７４、配線層６４および表面保護膜６５をこの順で形成する。
【０１４０】
具体的には、犠牲層７３上および配線層６２上に、前述した犠牲層７２、７３の形成と同様にして、犠牲層７４を形成した後、配線層６２の形成と同様にして、配線層６４を形成する。配線層６４の形成後、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂等である表面保護膜６５を形成する。
【０１４１】
なお、このような層間絶縁膜と配線層との積層構造は、通常のＣＭＯＳプロセスにより形成され、その積層数は、必要に応じて適宜に設定される。すなわち、必要に応じてさらに多くの配線層が層間絶縁膜を介して積層される場合もある。また、半導体基板２１の上面またはその上方に半導体回路を形成する場合には、例えば、配線層６２、６４の形成と同時に、半導体回路のＭＯＳトランジスターのゲート電極等に電気的に接続される配線層を形成する。
【０１４２】
次に、図１３（ｌ）に示すように、犠牲層７２、７３、７４の一部を除去することにより、空洞部Ｓおよび層間絶縁膜６１、６３を形成する。
【０１４３】
具体的には、被覆層６４１に形成された複数の細孔６４２を通じたエッチングにより、振動素子５の周囲、下部電極５１と可動部５３２との間、および、基板２と振動基部５３１との間にある犠牲層７２、７３、７４を除去する。これにより、振動素子５が収納される空洞部Ｓが形成されるとともに、下部電極５１と可動部５３２との間、および、基板２と振動基部５３１との間に空隙が形成され、振動素子５が駆動し得る状態となる。
【０１４４】
ここで、犠牲層７２、７３、７４の除去（リリース工程）は、例えば、複数の細孔６４２からエッチング液としてのフッ酸、緩衝フッ酸等を供給するウェットエッチングや、複数の細孔６４２からエッチングガスとしてフッ化水素酸ガス等を供給するドライエッチングにより行うことができる。このとき、絶縁膜２３および配線層６２、６４は、リリース工程において実施されるエッチングに対する耐性を有しており、いわゆるエッチングストップ層として機能する。また、振動素子５を構成する各部も、シリコンで構成されているため、リリース工程に用いるエッチングに対する耐性を有する。なお、エッチングの前に、必要に応じて、エッチングの対象となる部分を含む構造体の外表面にフォトレジスト等で保護膜を形成してもよい。
【０１４５】
次に、図１３（ｍ）に示すように、被覆層６４１上に、封止層６６を形成する。
具体的には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の金属膜等で構成された封止層６６をスパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成し、各細孔６４２を封止する。
以上のような工程により、振動子１を製造することができる。
【０１４６】
２．電子機器
次いで、本発明の振動子を備える電子機器（本発明の電子機器）について、図１４〜図１６に基づき、詳細に説明する。
【０１４７】
図１４は、本発明の電子機器の第１例であるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部２０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、振動子１（発振器）が内蔵されている。
【０１４８】
図１５は、本発明の電子機器の第２例である携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部２０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、振動子１（発振器）が内蔵されている。
【０１４９】
図１６は、本発明の電子機器の第３例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【０１５０】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部２０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部２０００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【０１５１】
撮影者が表示部２０００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、振動子１（発振器）が内蔵されている。
【０１５２】
なお、本発明の振動子を備える電子機器は、図１４のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１５の携帯電話機、図１６のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１５３】
３．移動体
図１７は、本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
【０１５４】
この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、振動子１（発振器）が内蔵されている。
【０１５５】
なお、本発明の移動体は、自動車に限定されず、例えば、航空機、船舶、オートバイ等の各種移動体に適用可能である。
【０１５６】
以上、本発明の振動子、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１５７】
また、前述した実施形態では、支持部の第３梁部の幅が長さ方向でのほぼ全域にわたって一定である場合を説明したが、第３梁部は、幅の異なる部分を有していてもよい。
【０１５８】
また、前述した実施形態では、固定電極の平面視における面積が、可動電極の可動部の面積よりも大きい場合について説明したが、固定電極の平面視における面積は、可動電極の可動部の面積と同じであってもよいし、可動電極の可動部の面積よりも小さくてもよい。
【０１５９】
また、前述した実施形態では、下部電極および上部電極をそれぞれ成膜により形成した場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、基板をエッチングすることにより下部電極または上部電極を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１            振動子
２            基板
３            導体層
５            振動素子
６            積層構造体
２１          半導体基板
２２          絶縁膜
２３          絶縁膜
５１          下部電極
５１ａ        下部電極
５１ｂ        下部電極
５１ｃ        下部電極
５１ｄ        下部電極
５２          下部電極
５２ａ        下部電極
５２ｂ        下部電極
５２ｃ        下部電極
５２ｄ        下部電極
５３          上部電極
５４          スペーサー
５４ａ        スペーサー
５４ｂ        スペーサー
５４ｃ        スペーサー
５４ｄ        スペーサー
６１          層間絶縁膜
６２          配線層
６３          層間絶縁膜
６４          配線層
６５          表面保護膜
６６          封止層
７１          導体膜
７２          犠牲層
７３          犠牲層
７４          犠牲層
５３１        振動基部
５３２        可動部
５３２ａ      可動部
５３２ｂ      可動部
５３２ｃ      可動部
５３２ｄ      可動部
５３２ｅ      可動部
５３２ｆ      可動部
５３２ｇ      可動部
５３２ｈ      可動部
５３２ｉ      可動部
５３３        支持部
５３３ａ      支持部
５３３ｂ      支持部
５３３ｃ      支持部
５３３ｄ      支持部
５３４        固定基部
５３４ａ      固定基部
５３４ｂ      固定基部
５３４ｃ      固定基部
５３４ｄ      固定基部
６４１        被覆層
６４２        細孔
１１００      パーソナルコンピューター
１１０２      キーボード
１１０４      本体部
１１０６      表示ユニット
１２００      携帯電話機
１２０２      操作ボタン
１２０４      受話口
１２０６      送話口
１３００      ディジタルスチルカメラ
１３０２      ケース
１３０４      受光ユニット
１３０６      シャッターボタン
１３０８      メモリー
１３１２      ビデオ信号出力端子
１３１４      入出力端子
１４３０      テレビモニター
１４４０      パーソナルコンピューター
１５００      移動体
１５０１      車体
１５０２      車輪
２０００      表示部
５３３１      第１梁部
５３３２      第２梁部
５３３３      第３梁部
５３３４      等幅部
５３３５      テーパー部
５３３５ａ    底辺
５３３５ｂ    底辺
５３３５ｃ    斜辺
５３３６      付属部
Ｓ            空洞部
ａ１          中心線
【図１】
2016063521.tif 000003
【図２】
2016063521.tif 000004
【図３】
2016063521.tif 000005
【図４】
2016063521.tif 000006
【図５】
2016063521.tif 000007
【図６】
2016063521.tif 000008
【図７】
2016063521.tif 000009
【図８】
2016063521.tif 000010
【図９】
2016063521.tif 000011
【図１０】
2016063521.tif 000012
【図１１】
2016063521.tif 000013
【図１２】
2016063521.tif 000014
【図１３】
2016063521.tif 000015
【図１４】
2016063521.tif 000016
【図１５】
2016063521.tif 000017
【図１６】
2016063521.tif 000018
【図１７】
2016063521.tif 000019