ＭＥＭＳ振動子、発振器、およびＭＥＭＳ振動子の製造方法
【課題】信頼性が高く、周波数特性の管理が容易なＭＥＭＳ振動子を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１０と、基板１０の上方に配置された第１電極２０と、第１電極２０との間に空隙を有した状態で配置され、基板１０の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部３２、および梁部３２を支持する支持部３４を有する第２電極３０と、を含み、第１電極２０の側面２２は、第１電極２０の上面２１に接続された第１面２２ａと、第１面２２ａおよび基板１０の上面１１に接続された第２面２２ｂと、を有し、第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜し、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度は、第１角度αであり、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度は、第１角度αよりも大きい第２角度βである。
【解決手段】ＭＥＭＳ振動子１００は、基板１０と、基板１０の上方に配置された第１電極２０と、第１電極２０との間に空隙を有した状態で配置され、基板１０の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部３２、および梁部３２を支持する支持部３４を有する第２電極３０と、を含み、第１電極２０の側面２２は、第１電極２０の上面２１に接続された第１面２２ａと、第１面２２ａおよび基板１０の上面１１に接続された第２面２２ｂと、を有し、第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜し、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度は、第１角度αであり、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度は、第１角度αよりも大きい第２角度βである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ振動子、発振器、およびＭＥＭＳ振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製作されたＭＥＭＳ振動子が注目されている。ＭＥＭＳ振動子は、例えば、発振器に用いられ、高い信頼性が要求される。特許文献１には、ＭＥＭＳ振動子の信頼性を高める技術として、製造工程において、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防止する技術が開示されている。具体的には、特許文献１では、固定電極、および静電力によって振動する梁を有する可動電極を備えたＭＥＭＳ振動子において、固定電極の側面部を基板に対して傾斜した傾斜面にすることにより、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６０４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性は、可動電極の梁の長さ（静電力によって実質的に可動する梁の長さ）に依存する。したがって、可動電極の梁の長さを測定することは、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性を管理するうえで重要である。可動電極の梁の長さを測定する方法として、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等を用いて、可動電極の梁を平面観察する（基板の上面側から観察する）方法がある。この可動電極の梁を平面観察する方法によれば、ＭＥＭＳ振動子を破壊することなく、容易に梁の長さを測定することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子のように、固定電極の側面部が傾斜している場合、側面部に沿って可動電極の梁も傾斜しているため、ＳＥＭを用いた平面観察では、梁の境界（梁と、梁を支持する支持部との境界）が明瞭に観察できない場合があった。したがって、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子では、可動電極の梁を平面観察する方法を用いることができない場合があり、周波数特性の管理が難しいという課題があった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、信頼性が高く、周波数特性の管理が容易なＭＥＭＳ振動子およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記ＭＥＭＳ振動子を有する発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子は、
基板と、
前記基板の上方に配置された第１電極と、
前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記第１電極の側面は、
前記第１電極の上面に接続された第１面と、
前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、
を有し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である。
【０００８】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第１電極の側面を構成する第１面が基板の上面に対して傾斜していることにより、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。さらに、第１電極の側面が第１面と第２面とを有することにより、第１電極の側面に、第１角部を形成することができる。第１電極の側面に第１角部が形成されることにより、第２電極の上面に第２角部を、容易に形成することができる。第２角部は、梁部の境界に対応するため、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第１電極の側面には、前記第１面と前記第２面とがなす第１角部が形成され、
前記第２電極の上面には、前記第１角部の形状が転写された第２角部が形成されていてもよい。
【００１１】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第２電極の上面に第２角部が形成されることにより、梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【００１２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第１角度は、５°以上４５°以下であってもよい。
【００１３】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００１４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第２角度は、８０°以上９０°以下であってもよい。
【００１５】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第２電極の上面に転写された第２角部を、例えばＳＥＭを用いた平面観察により、明瞭に観察できる。したがって、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを容易に測定することができ、周波数特性を容易に管理することができる。
【００１６】
本発明に係る発振器は、
本発明に係るＭＥＭＳ振動子と、
前記ＭＥＭＳ振動子の前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続された回路部と、
を含む。
【００１７】
このような発振器によれば、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性の管理を容易化することができる。
【００１８】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、
基板の上方に第１半導体層を成膜する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして、第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の上方に第２半導体層を成膜する工程と、
前記第２半導体層をパターニングして、前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極を形成する工程と、
前記被覆層を除去する工程と、
を含み、
前記第１電極を形成する工程において、
前記第１電極の側面を、前記第１電極の上面に接続された第１面と、前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、を有するように形成し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である。
【００１９】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、第１電極の第１面が基板の上面に対して傾斜するように形成される。これにより、第２半導体層をパターニングする工程において、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。さらに、第１電極を形成する工程において、第１電極の側面が第１面と第２面を有するように形成される。これにより、第１電極の側面に第１角部を形成することができる。第１角部が形成されることにより、第２半導体層を成膜する工程では、第２電極の上面に第２角部を、容易に形成することができる。そのため、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【００２０】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を含み、
前記第１半導体層をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われてもよい。
【００２１】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、例えばマスク層を複数回形成したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面および第２面を有する第１電極の側面を、容易に形成することができる。
【００２２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層を、第１ガスを用いてドライエッチングして、前記第１面を形成する第１ドライエッチング工程と、
前記第１半導体層を、前記第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、前記第２面を形成する第２ドライエッチング工程と、
を有してもよい。
【００２３】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、１つのマスク層で、第１面および第２面を有する第１電極の側面を、形成することができる。
【００２４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上面側の不純物濃度を、前記第１半導体層の下面側の不純物濃度より高くなるように、前記第１半導体層に不純物を注入する工程と、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を有してもよい。
【００２５】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の第１電極の一部を拡大して示す断面図。
【図４】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程において、第２半導体層を成膜した後の様子を模式的に示す断面図。
【図１１】第１電極の側面が基板の上面に対して垂直な面である場合において、第２半導体層を成膜した後の様子を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態の第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第１実施形態の第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１４】第１実施形態の第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１５】第１実施形態の第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１９】第１実施形態の第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２０】第１実施形態の第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２１】第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図２２】第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２３】第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２４】第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の第１電極の一部を拡大して示す断面図。
【図２５】第４実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図２６】第４実施形態の変形例に係る発振器を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１． 第１実施形態
１．１． ＭＥＭＳ振動子
まず、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す平面図である。図２は、ＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、ＭＥＭＳ振動子１００の第１電極２０の一部を拡大して示す断面図である。なお、図３では、便宜上、第２電極３０の図示を省略している。
【００２９】
ＭＥＭＳ振動子１００は、図１〜図３に示すように、基板１０と、第１電極２０と、第２電極３０と、を含む。
【００３０】
基板１０は、支持基板１２と、第１下地層１４と、第２下地層１６と、を有することができる。
【００３１】
支持基板１２としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。支持基板１２として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００３２】
第１下地層１４は、支持基板１２上に形成されている。第１下地層１４としては、例えば、トレンチ絶縁層、ＬＯＣＯＳ（ｌｏｃａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ）絶縁層、セミリセスＬＯＣＯＳ絶縁層を用いることができる。第１絶縁層２０の材質は、例えば、酸化シリコンである。第１下地層１４は、ＭＥＭＳ振動子１００と支持基板１２に形成された他の素子（図示しない）とを電気的に分離することができる。
【００３３】
第２下地層１６は、第１下地層１４上に形成されている。第２下地層１６の材質としては、例えば、窒化シリコンが挙げられる。第２下地層１６は、後述するリリース工程においてエッチングストッパー層として機能することができる。
【００３４】
第１電極２０は、基板１０上に配置されている。第１電極２０の平面形状は、例えば、図１に示すように、長方形である。第１電極２０は、長方形の４つの辺に対応する４つの側面を有している。なお、第１電極２０の平面形状は、特に限定されず、例えば、長方形以外の多角形であってもよい。
【００３５】
第１電極２０の側面２２は、図２および図３に示すように、第１面２２ａと、第２面２２ｂと、を有する。
【００３６】
第１面２２ａは、第１電極２０の上面２１と第２面２２ｂとに接続されている。第１面２２ａは、第１電極２０の側面２２のうち、上側（上面２１側）に位置する面である。第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜している。基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、例えば、５°以上４５°以下である。第１面２２ａの角度αは、２５°であることが望ましい。第１面２２ａの角度αは、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの傾斜角ともいえる。
【００３７】
第２面２２ｂは、第１面２２ａと基板１０の上面１１とに接続されている。第２面２２ｂは、第１電極２０の側面２２のうち、下側（基板１０側）に位置する面である。基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βは、例えば、８０°以上９０°以下である。すなわち、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βよりも大きい。第２面２２ｂの角度βは、９０°であることが望ましい。すなわち、第２面２２ｂは、基板１０の上面１１に対して垂直な面であることが望ましい。第２面２２ｂの角度βは、第２面２２ｂと基板１０の上面１１とがなす角度である。
【００３８】
第１面２２ａの角度αと第２面２２ｂの角度βとは、大きさが異なるため、第１電極２０の側面２２には、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａが形成される。第２電極３０は、基板１０の上面１１、第１電極２０の側面２２および上面２１に沿って形成されるため、第２電極３０の上面には、第１電極２０の第１角部２５ａの形状が転写されて、第２角部３５ａが形成される。そのため、第２電極３０の第２角部３５ａは、第１電極２０の第１角部２５ａの形状を反映している。
【００３９】
また、基板１０の上面１１に対する第１電極２０の上面２１の角度（図示の例では、０°）と、第１面２２ａの角度αとは、大きさが異なる。そのため、第１電極２０には、上面２１と第１面２２ａとがなす第３角部２５ｂが形成される。したがって、第２電極３０には、第１電極２０の第３角部２５ｂの形状が転写されて、第４角部３５ｂが形成される。そのため、第２電極３０の第４角部３５ｂは、第１電極２０の第３角部２５ｂの形状を反映している。
【００４０】
図３に示すように、第１角部２５ａの高さ（基板１０の上面１１と第１角部２５ａとの間の距離）Ｌ１は、例えば、第１電極２０の膜厚（基板１０の上面１１と第１電極２０の上面２１との間の距離）Ｌ２の１／２以下である。第１角部２５ａの高さＬ１は、第１電極２０の膜厚Ｌ２の１／３程度が望ましい。第１電極２０の膜厚が３００ｎｍの場合、第１角部２５ａの高さＬ１は、例えば、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
【００４１】
第２電極３０は、第１電極２０との間に空隙を有した状態で配置された梁部３２と、梁部３２を支持する支持部（固定部）３４と、を有する。第２電極３０は、図示の例では、片持ち梁状に形成されている。電極２０，３０間に電圧が印加されると、梁部３２は、電極２０，３０間に発生する静電力により、基板１０の厚み方向に振動することができる。
【００４２】
図示の例では、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して２つ設けられている。この２つの第２電極３０は、異なる固有振動数を有していてもよいし、同じ固有振動数を有していてもよい。なお、１つの第１電極２０に対する第２電極３０の数は、特に限定されない。
【００４３】
梁部３２は、支持部３４から延出している。梁部３２は、第１電極２０と対向配置されている。梁部３２の厚み（基板１０の厚み方向の大きさ）は、例えば、一定である。梁部３２は、第１電極２０の上面２１に沿って設けられた第１部分３２ａと、第１電極２０の第１面２２ａに沿って設けられた第２部分３２ｂと、を有する。
【００４４】
第１部分３２ａは、第２部分３２ｂから第１電極２０の上面２１に沿って延出している。第１部分３２ａと第１電極２０との間には、空隙がある。第１部分３２ａは、第１電極２０の上面２１と対向する内面３３ａを有している。
【００４５】
第２部分３２ｂは、支持部３４から第１電極２０の第１面２２ａに沿って延出している。第２部分３２ｂと第１電極２０との間には、空隙がある。第２部分３２ｂは、支持部３４と第１部分３２ａとを接続している。第２部分３２ｂは、第１電極２０の第１面２２ａと対向する内面３３ｂを有している。
【００４６】
支持部３４は、基板１０上に配置されている。支持部３４は、梁部３２を支持している。支持部３４は、例えば、基板１０上に固定されている。支持部３４は、第１電極２０の第２面２２ｂと対向する内面３３ｃを有している。
【００４７】
なお、ＭＥＭＳ振動子１００は、第１電極２０および第２電極３０を減圧状態で気密封止する被覆構造体を有していてもよい。これにより、梁部３２の振動時における空気抵抗を減少させることができる。
【００４８】
第１電極２０および第２電極３０の材質は、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンである。
【００４９】
ＭＥＭＳ振動子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５０】
ＭＥＭＳ振動子１００では、第１電極２０の側面２２を構成する第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜している。これにより、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。この理由については、後述する。
【００５１】
さらに、ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度が、第１角度であり、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度は、第１角度よりも大きい第２角度である。これにより、第１電極２０の側面２２には、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａが形成される。第１電極２０に第１角部２５ａが形成されることにより、第２電極３０の上面に角部（第２角部３５ａ）を、容易に形成することができる。
【００５２】
第２電極３０の上面に形成された第２角部３５ａは、ＳＥＭ等で平面観察した場合（基板１０の上面１１側から観察した場合）、エッジ効果（ＳＥＭ観察において、試料表面に突起やステップ状の構造があると、突起の先端やエッジ部分が、ある幅を持って明るくなる現象）により、明瞭に確認することができる。そのため、第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２を、ＳＥＭ等を用いた平面観察により、測定することができる。ここで、第２角部３５ａは、梁部３２と支持部３４との境界に対応し、距離Ｌ３２は、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与するＭＥＭＳ振動子の梁部の長さに対応している。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００によれば、周波数特性を容易に管理することができる。
【００５３】
ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、５°以上４５°以下であることができる。これにより、後述するように、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００５４】
ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βは、例えば、８０°以上９０°以下であることができる。これにより、梁部３２の長さ（第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２）を、容易に測定することができる。例えば、第２面２２ｂの角度βが８０°よりも小さい場合、第１面の角度αと第２面の角度βとの差（角度の大きさの差）が小さくなり、第１電極の側面が滑らかになる。そのため、第２角部が形成されにくくなる。また、第２角部が形成されたとしても、エッジ効果が得られにくくなる。ＭＥＭＳ振動子１００では、第２面２２ｂの角度βが、８０°以上９０°以下であるため、このような課題が生じず、ＳＥＭ等を用いた平面観察によって、第２角部３５ａを明瞭に確認することができる。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００によれば、梁部３２の長さ（第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２）を、容易に測定することができる。
【００５５】
１．２． 第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法
次に、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図９は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５６】
図４に示すように、支持基板１２上に、第１下地層１４および第２下地層１６をこの順で形成して、基板１０を得る。第１下地層１４は、例えば、ＬＯＣＯＳ法により形成される。第２下地層１６は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法により形成される。
【００５７】
次に、基板１０上に第１半導体層２を成膜する。第１半導体層２の成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。第１半導体層２の材質は、例えば、多結晶シリコン（ポリシリコン）である。
【００５８】
次に、第１半導体層２に不純物を注入する。これにより、第１半導体層２に対して導電性を付与することができる。注入される不純物としては、例えば、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）が挙げられる。また、不純物を活性化するための熱処理を行ってもよい。
【００５９】
図５および図６に示すように、第１半導体層２をパターニングして、第１電極２０を形成する。
【００６０】
まず、図５に示すように、第１半導体層２上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍとしては、公知のレジスト等を用いることができる。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【００６１】
次に、図６に示すように、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、ノンドープ（不純物が注入されていない）ポリシリコンをエッチングするために用いるガスと、ドープ（不純物が注入された）ポリシリコンをエッチングするために用いるガスと、を混合したガスを用いて行われる。
【００６２】
ここで、ノンドープポリシリコンをエッチングするために用いるガス（以下「ノンドープポリシリコン用ガス」ともいう）とは、ドライエッチングにおいて、ノンドープポリシリコンを垂直にエッチングするためのガスである。すなわち、ノンドープポリシリコン用ガスは、ノンドープシリコンに対してサイドエッチングが小さくなるように設定されたガスである。そのため、ノンドープポリシリコン用ガスを用いた場合、ドープポリシリコンに対しては、サイドエッチングが大きくなる。
【００６３】
ドープポリシリコンをエッチングするために用いるガス（以下「ドープポリシリコン用ガス」ともいう）とは、ドライエッチングにおいて、ドープポリシリコンを垂直にエッチングするためのガスである。すなわち、ドープポリシリコン用ガスは、ドープシリコンに対してサイドエッチングが小さくなるように設定されたガスである。そのため、ドープポリシリコン用ガスを用いた場合、ノンドープポリシリコンに対しては、サイドエッチングが大きくなる。
【００６４】
ノンドープポリシリコン用ガスは、例えば、塩素（Ｃｌ２）と六フッ化硫黄（ＳＦ６）の混合ガスである。ドープポリシリコン用ガスは、例えば、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、および酸素（Ｏ２）の混合ガスである。したがって、第１半導体層２をエッチングするガスは、例えば、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスである。
【００６５】
このガスを用いて第１半導体層２をエッチングすることにより、図６に示すように、マスク層Ｍと第１半導体層２との境界付近では、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した面があらわれる。また、基板１０と第１半導体層２との境界付近では、基板１０の上面１１に対して垂直または垂直に近い角度（８０°以上９０°以下）の面があらわれる。これにより、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する側面２２が形成される。
【００６６】
なお、第１半導体層２をドライエッチングするときの条件としては、例えば、チャンバー内の圧力が１０〜２０ｍＴｏｒｒ、高周波電力（ＲＦ−ＰＯＷＥＲ）が、２００〜３００Ｗ程度である。また、第１面２２ａの角度αおよび第２面２２ｂの角度βは、例えば、エッチングガスの割合やエッチング時間を調整することより制御できる。
【００６７】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００６８】
図７に示すように、第１電極２０を覆う被覆層（犠牲層）４を形成する。被覆層４は、例えば、酸化シリコン層である。被覆層４は、例えば、第１電極２０を熱酸化することにより形成される。被覆層４の厚みによって、第１電極２０と第２電極３０との間の距離が決定される。
【００６９】
図８に示すように、被覆層４上に第２半導体層６を成膜する。図示の例では、第２半導体層６は、被覆層４上および基板１０上（上面１１上）に形成される。具体的には、第２半導体層６は、被覆層４を介して、基板１０の上面１１、第１電極２０の第１面２２ａ、第２面２２ｂ、および上面１１に沿って形成される。第２半導体層６の成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。第２半導体層６の材質は、例えば、多結晶シリコンである。
【００７０】
第２半導体層６が、被覆層４上に形成されることにより、第２半導体層６の上面には、第１角部２５ａの形状が転写されて第２角部３５ａが形成され、かつ第３角部２５ｂの形状が転写されて第４角部３５ｂが形成される。
【００７１】
次に、第２半導体層６に不純物を注入する。これにより、第２半導体層６に対して導電性を付与することができる。注入される不純物としては、例えば、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）が挙げられる。また、不純物の活性化を活性化するための熱処理を行ってもよい。
【００７２】
図９に示すように、第２半導体層６をパターニングして、梁部３２および支持部３４を有する第２電極３０を形成する。第２半導体層６のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により行われる。第１電極２０の第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜しているため、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。詳細は後述する。
【００７３】
図２に示すように、被覆層４を除去する（リリース工程）。被覆層４の除去は、例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などを用いたウェットエッチングにより行われる。このとき、第２下地層１６は、エッチングストッパー層として機能することができる。
【００７４】
以上の工程により、ＭＥＭＳ振動子１００を製造することができる。
【００７５】
第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７６】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１電極２０の第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜するように形成される。これにより、第２半導体層６をパターニングする工程において、第１電極２０の周囲（第２電極３０と重なる領域を除く）に、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。以下、その理由について説明する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る製造方法において、第２半導体層６を成膜した後の様子を模式的に示す断面図である。図１１は、比較例であり、第１電極２０の側面２２が基板１０の上面１１に対して垂直な面である場合の、第２半導体層６を成膜した後の様子を模式的に示す断面図である。なお、図１０および図１１は、第２半導体層６をパターニングした後に、第１電極２０と第２電極３０とが重ならない領域の断面図である。例えば、図１に示すＸ−Ｘ線の断面に対応する。
【００７８】
図１１に示すように、第１電極２０の側面２２が基板１０の上面１１に対して垂直な面である場合、側面２２近傍に形成された第２半導体層６の膜厚Ｔ１は、基板１０上の他の領域や被覆層４上に形成された第２半導体層６の膜厚Ｔ２に比べて、大きい。したがって、第２半導体層６をドライエッチングでパターニングすることにより、第１電極２０の側面２２近傍にサイドウォール状のエッチング残り７が発生する。このエッチング残り７が基板１０上から離れて電極２０，３０等に付着することにより、電極２０，３０間の短絡や、梁部３２の振動特性の変化等を起こし、ＭＥＭＳ振動子の信頼性が低下する場合がある。
【００７９】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子１００では、図１０に示すように、第１電極２０の側面２２を構成する第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜しているため、図１１の例と比べて、第２半導体層６の膜厚Ｔを均一化することができる。したがって、第２半導体層６をパターニングする工程においてエッチング残りが発生することを防ぐことができる。
【００８０】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法では、第１電極２０を形成する工程において、第１電極２０の側面２２が第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有するように形成される。これにより、第１電極２０の側面２２に第１角部２５ａを形成することができる。第１角部２５ａが形成されることで、第２半導体層６を成膜する工程において、第２電極３０の上面に第２角部３５ａを、容易に形成することができる。そのため、第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２（図１、図２参照）を、例えばＳＥＭを用いた平面観察により測定することができ、周波数特性を容易に管理することができる。
【００８１】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１半導体層２をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われる。このようなガスを用いてドライエッチングを行うことにより、例えば、マスク層を２回成膜したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、容易に形成することができる。
【００８２】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、図６に示すように、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極２０の側面２２に第２面２２ｂを形成することにより、マスクＭの幅ＷＭと、第１電極２０の幅Ｗ２０を、同じ大きさにすることができる。これにより、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極２０の幅Ｗ２０の精度を高めることができる。なお、第１電極２０の幅Ｗ２０とは、互いに反対方向を向く第２面２２ｂ間の距離である。第１電極２０の幅Ｗ２０は、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に影響を与えるため、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、周波数特性のばらつきが少ないＭＥＭＳ振動子を製造することができる。
【００８３】
ここで、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極の側面が傾斜面であった場合、エッチング量が変動すると第１電極の幅も変動してしまう。ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、エッチング量が変動した場合、第１角部２５ａの高さＬ１（図３参照）は変動するが、第１電極２０の幅Ｗ２０は変動させないことができる。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１電極２０の幅Ｗ２０の精度を高めることができる。
【００８４】
１．３． 第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の変形例
次に、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の変形例について、図面を参照しながら説明する。以下、上述した図４〜９に示した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程と異なる点について説明し、同様の点についてはその説明を省略する。
【００８５】
（１）まず、第１変形例について説明する。図１２および図１３は、第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００８６】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、図１２に示すように、第１半導体層２を第１ガスを用いてドライエッチングして、第１面２２ａを形成する第１ドライエッチング工程と、図１３に示すように、第１半導体層２を第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、第２面２２ｂを形成する第２ドライエッチング工程と、を有する工程であってもよい。
【００８７】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１２に示すように、第１半導体層２を、第１ガスを用いてドライエッチングして、第１面２２ａを形成する（第１ドライエッチング工程）。第１ガスは、例えば、上述したノンドープポリシリコン用ガスである。具体的には、第１ガスは、例えば、塩素と六フッ化硫黄の混合ガスである。第１半導体層２は、ドープポリシリコンであるため、第１ガスを用いることにより、サイドエッチングが進む。これにより、第１半導体層２には、図１２に示すように、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。
【００８８】
次に、図１３に示すように、第１半導体層２を、第２ガスを用いてドライエッチングして、第２面２２ｂを形成する（第２ドライエッチング工程）。第２ガスは、例えば、上述したドープポリシリコン用ガスである。具体的には、第２ガスは、例えば、塩素、臭化水素、および酸素の混合ガスである。第１半導体層２は、ドープポリシリコンであるため、第２ガスを用いることにより、図１３に示すように、第１半導体層２には、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【００８９】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００９０】
本変形例によれば、ドライエッチングに用いるガスを切り替えることにより、１つのマスク層Ｍで、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、形成することができる。
【００９１】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【００９２】
（２）次に、第２変形例について説明する。図１４および図１５は、第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００９３】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入する工程と、第１半導体層２の上方にマスク層Ｍを形成する工程と、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする工程と、を有する工程であってもよい。なお、本変形例では、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法で示した第１半導体層２に不純物を注入する工程は行わない。
【００９４】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１４に示すように、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入する。これにより、第１半導体層２の上面側に不純物濃度の高い領域２ａが形成され、第２半導体層２の下面側に、領域２ａと比べて、不純物濃度の低い領域２ｂが形成される。
【００９５】
次に、図１５に示すように、第１半導体層２上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーターや吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【００９６】
次に、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする。第１半導体層２は、例えば、ノンドープポリシリコン用ガスを用いて行う。これにより、第１半導体層２の上面側の領域２ａでは、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。また、第１半導体層２の下面側の領域２ｂでは、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【００９７】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００９８】
本変形例によれば、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入することにより、例えば、マスク層を２回成膜したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、容易に形成することができる。
【００９９】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１００】
（３）次に、第３変形例について説明する。図１６〜図１８は、第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【０１０１】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上方に酸化シリコン層８を成膜する工程と、酸化シリコン層８の上方にマスク層Ｍを形成する工程と、マスク層Ｍをマスクとして、酸化シリコン層８の幅Ｗ８がマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくなるように、酸化シリコン層８をエッチングする工程と、マスク層Ｍおよび酸化シリコン層８をマスクとして、第１半導体層２をエッチングする工程と、を有していてもよい。
【０１０２】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１６に示すように、第１半導体層２上に酸化シリコン層８を成膜する。成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。
【０１０３】
次に、酸化シリコン層８上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーターや吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【０１０４】
次に、図１７に示すように、マスク層Ｍをマスクとして、酸化シリコン層８の幅Ｗ８がマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくなるようにエッチングする。酸化シリコン層８を、サイドエッチングが進むようにエッチングすることにより、酸化シリコン層８の幅Ｗ８をマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくすることができる。これにより、平面視において、酸化シリコン層８がマスク層Ｍの内側に位置し、マスク層Ｍと第１半導体層２との間に間隙を設けることができる。
【０１０５】
次に、図１８に示すように、マスク層Ｍおよび酸化シリコン層８をマスクとして、第１半導体層２をエッチングする。第１半導体層２のエッチングは、例えば、ドライエッチングにより行われる。これにより、マスク層Ｍと第１半導体層２との間の間隙に積極的にガスが供給され、第１半導体層２は間隙に隣接する領域からエッチングされる（マイクロローディング効果）。したがって、図１８に示すように、第１面２２ａおよび第２面２２ｂが形成される。なお、第２面２２ｂは、例えば、第１面２２ａを形成した後、異方性を高めたドライエッチングを行うことにより形成してもよい。
【０１０６】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【０１０７】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１０８】
なお、ここでは、酸化シリコン層８をマスクとして用いた例について説明したが、酸化シリコン層に限定されず、その他の材質の層を用いてもよい。
【０１０９】
（４）次に、第４変形例について説明する。図１９および図２０は、第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上方に第１マスク層Ｍ１を形成する工程と、第１マスク層Ｍ１をマスクとして、第１半導体層２をパターニングして第１面２２ａを形成する工程と、第１面２２ａが形成された第１半導体層２上に第２マスク層Ｍ２を形成する工程と、第２マスク層Ｍ２をマスクとして、第１面２２ａが形成された第１半導体層２をパターニングして、第２面２２ｂを形成する工程と、を有していてもよい。
【０１１１】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１９に示すように、第１半導体層２上に第１マスク層Ｍ１を形成する。第１マスク層Ｍ１は、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。第１マスク層Ｍ１の材質は、例えば、上述したマスク層Ｍと同じである。
【０１１２】
次に、第１マスク層Ｍ１をマスクとして、第１半導体層２をパターニングする。第１半導体層２のパターニングは、例えば、ノンドープポリシリコン用ガスを用いたドライエッチングにより行われる。これにより、第１半導体層２では、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。その後、第１マスク層Ｍ１を除去する。
【０１１３】
次に、図２０に示すように、第１面２２ａが形成された第１半導体層２上に第２マスク層Ｍ２を形成する。第２マスク層Ｍ２は、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。第２マスク層Ｍ２の材質は、例えば、上述したマスク層Ｍと同じである。
【０１１４】
次に、第２マスク層Ｍ２をマスクとして、第１半導体層２をパターニングする。第１半導体層２のパターニングは、例えば、ドープポリシリコン用ガスを用いたドライエッチングにより行われる。これにより、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【０１１５】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【０１１６】
本変形例では、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１１７】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図２１は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す平面図である。図２２は、ＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す断面図である。なお、図２２は、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。以下、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００において、ＭＥＭＳ振動子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１８】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００では、図１および図２に示すように、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して２つ設けられていた。
【０１１９】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子２００では、図２１および図２２に示すように、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して１つ設けられている。
【０１２０】
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
なお、ＭＥＭＳ振動子２００の製造方法は、上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法と、１つの第１電極２０に対して１つの第２電極３０を設ける点を除いて同様であり、その説明を省略する。
【０１２２】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図２３は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００を模式的に示す断面図である。図２４は、ＭＥＭＳ振動子３００の第１電極２０の一部を拡大して示す断面図である。なお、図２４では、便宜上、第２電極３０の図示を省略している。以下、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００において、ＭＥＭＳ振動子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２３】
上述したＭＥＭＳ振動子１００の例では、図２および図３に示すように、第１電極２０の第１面２２ａは、平面であった。
【０１２４】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子３００では、第１電極２０の第１面２２ａは、曲面である。図示の例では、第１面２２ａは、凹面であるが、凸面であってもよい。例えば、第１面２２ａは、第１半導体層２をエッチングする工程において、ドライエッチングに用いるガスの種類やその他の条件を制御することにより、任意の形状の面とすることができる。
【０１２５】
第１電極２０の上面２１と第１面２２ａとがなす第３角部２５ｂと、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａと、を結んだ線を直線Ｌαとすると、第１面２２ａが曲面である場合、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、例えば、基板１０の上面１１と直線Ｌαとがなす角度である。
【０１２６】
第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２７】
なお、ＭＥＭＳ振動子３００の製造方法は、上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法と、同様であり、その説明を省略する。
【０１２８】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図２５は、第４実施形態に係る発振器４００を示す回路図である。
【０１２９】
発振器４００は、図２５に示すように、本発明に係るＭＥＭＳ振動子（例えばＭＥＭＳ振動子３００）と、反転増幅回路４１０と、を含んで構成されている。
【０１３０】
ＭＥＭＳ振動子３００は、第１電極２０に電気的に接続された第１端子３００ａと第２電極３０に電気的に接続された第２端子３００ｂとを有している。ＭＥＭＳ振動子３００の第１端子３００ａは、反転増幅回路４１０の入力端子４１０ａと少なくとも交流的に接続する。ＭＥＭＳ振動子３００の第２端子３００ｂは、反転増幅回路４１０の出力端子４１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【０１３１】
図示の例では、反転増幅回路４１０は、１つのインバーターから構成されているが、所望の発振条件が満たされるように、複数のインバーター（反転回路）や増幅回路を組み合わせて構成されていてもよい。
【０１３２】
発振器４００は、反転増幅回路４１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図２５に示す例では、反転増幅回路４１０の入力端子と出力端子とが抵抗４２０を介して接続されている。
【０１３３】
発振器４００は、反転増幅回路４１０の入力端子４１０ａと基準電位（接地電位）との間に接続された第１キャパシター４３０と、反転増幅回路４１０の出力端子４１０ｂと基準電位（接地電位）との間に接続された第２キャパシター４３２と、を含んで構成されている。これにより、ＭＥＭＳ振動子１００とキャパシター４３０，４３２とで共振回路を構成する発振回路とすることができる。発振器４００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【０１３４】
発振器４００を構成するトランジスターやキャパシター等の素子（図示せず）は、例えば、基板１０上に（図１参照）形成されていてもよい。これにより、ＭＥＭＳ振動子３００と反増幅回路４１０をモノリシックに形成することができる。
【０１３５】
発振器４００を構成するトランジスター等の素子を基板１０上に形成する場合、発振器４００を構成するトランジスター等の素子を、上述したＭＥＭＳ振動子１００を形成する工程と同一の工程で形成してもよい。具体的には、被覆層４を形成する工程において（図７参照）、トランジスターのゲート絶縁層を形成してもよい。さらに、第２電極３０を形成する工程において（図８および図９参照）、トランジスターのゲート電極を形成してもよい。このように、ＭＥＭＳ振動子３００の製造工程と発振器４００を構成するトランジスター等の素子の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１３６】
発振器４００によれば、信頼性が高く、周波数特性の管理が容易なＭＥＭＳ振動子１００を含む。そのため、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性の管理を容易化することができる。
【０１３７】
発振器４００は、図２６に示すように、さらに、分周回路４４０を有していてもよい。分周回路４４０は、発振回路の出力信号Ｖｏｕｔを分周し、発振信号ｆを出力する。これにより、発振器４００は、例えば、出力信号Ｖｏｕｔの周波数よりも低い周波数の出力信号を得ることができる。
【０１３８】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１３９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１４０】
Ｍ マスク層、Ｍ１ 第１マスク層、Ｍ２ 第２マスク層、２ 第１半導体層、
２ａ，２ｂ 領域、４ 被覆層、６ 第２半導体層、７ エッチング残り、
８ 酸化シリコン層、１０ 基板、１１ 上面、１２ 支持基板、１４ 第１下地層、
１６ 第２下地層、２０ 第１電極、２１ 上面、２２ 側面、２２ａ 第１面、
２２ｂ 第２面、２５ａ 第１角部、２５ｂ 第３角部、３０ 第２電極、３２ 梁部、
３２ａ 第１部分、３２ｂ 第２部分、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 内面、
３５ａ 第２角部、３５ｂ 第４角部、１００，２００，３００ ＭＥＭＳ振動子、
３００ａ 第１端子、３００ｂ 第２端子、４００ 発振器、４１０ 反転増幅回路、
４１０ａ 入力端子、４１０ｂ 出力端子、４１２，４１４，４１６ インバーター、
４２０，４２２，４２４ 抵抗、４３０ 第１キャパシター、
４３２ 第２キャパシター、４４０ 分周回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ振動子、発振器、およびＭＥＭＳ振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製作されたＭＥＭＳ振動子が注目されている。ＭＥＭＳ振動子は、例えば、発振器に用いられ、高い信頼性が要求される。特許文献１には、ＭＥＭＳ振動子の信頼性を高める技術として、製造工程において、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防止する技術が開示されている。具体的には、特許文献１では、固定電極、および静電力によって振動する梁を有する可動電極を備えたＭＥＭＳ振動子において、固定電極の側面部を基板に対して傾斜した傾斜面にすることにより、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６０４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性は、可動電極の梁の長さ（静電力によって実質的に可動する梁の長さ）に依存する。したがって、可動電極の梁の長さを測定することは、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性を管理するうえで重要である。可動電極の梁の長さを測定する方法として、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等を用いて、可動電極の梁を平面観察する（基板の上面側から観察する）方法がある。この可動電極の梁を平面観察する方法によれば、ＭＥＭＳ振動子を破壊することなく、容易に梁の長さを測定することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子のように、固定電極の側面部が傾斜している場合、側面部に沿って可動電極の梁も傾斜しているため、ＳＥＭを用いた平面観察では、梁の境界（梁と、梁を支持する支持部との境界）が明瞭に観察できない場合があった。したがって、特許文献１に記載のＭＥＭＳ振動子では、可動電極の梁を平面観察する方法を用いることができない場合があり、周波数特性の管理が難しいという課題があった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、信頼性が高く、周波数特性の管理が容易なＭＥＭＳ振動子およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記ＭＥＭＳ振動子を有する発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子は、
基板と、
前記基板の上方に配置された第１電極と、
前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記第１電極の側面は、
前記第１電極の上面に接続された第１面と、
前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、
を有し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である。
【０００８】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第１電極の側面を構成する第１面が基板の上面に対して傾斜していることにより、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。さらに、第１電極の側面が第１面と第２面とを有することにより、第１電極の側面に、第１角部を形成することができる。第１電極の側面に第１角部が形成されることにより、第２電極の上面に第２角部を、容易に形成することができる。第２角部は、梁部の境界に対応するため、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の上方に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第１電極の側面には、前記第１面と前記第２面とがなす第１角部が形成され、
前記第２電極の上面には、前記第１角部の形状が転写された第２角部が形成されていてもよい。
【００１１】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第２電極の上面に第２角部が形成されることにより、梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【００１２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第１角度は、５°以上４５°以下であってもよい。
【００１３】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００１４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記第２角度は、８０°以上９０°以下であってもよい。
【００１５】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第２電極の上面に転写された第２角部を、例えばＳＥＭを用いた平面観察により、明瞭に観察できる。したがって、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを容易に測定することができ、周波数特性を容易に管理することができる。
【００１６】
本発明に係る発振器は、
本発明に係るＭＥＭＳ振動子と、
前記ＭＥＭＳ振動子の前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続された回路部と、
を含む。
【００１７】
このような発振器によれば、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性の管理を容易化することができる。
【００１８】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、
基板の上方に第１半導体層を成膜する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして、第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の上方に第２半導体層を成膜する工程と、
前記第２半導体層をパターニングして、前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極を形成する工程と、
前記被覆層を除去する工程と、
を含み、
前記第１電極を形成する工程において、
前記第１電極の側面を、前記第１電極の上面に接続された第１面と、前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、を有するように形成し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である。
【００１９】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、第１電極の第１面が基板の上面に対して傾斜するように形成される。これにより、第２半導体層をパターニングする工程において、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。さらに、第１電極を形成する工程において、第１電極の側面が第１面と第２面を有するように形成される。これにより、第１電極の側面に第１角部を形成することができる。第１角部が形成されることにより、第２半導体層を成膜する工程では、第２電極の上面に第２角部を、容易に形成することができる。そのため、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与する梁部の長さを、例えばＳＥＭを用いた平面観察によって測定することができる。したがって、周波数特性を容易に管理することができる。
【００２０】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を含み、
前記第１半導体層をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われてもよい。
【００２１】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、例えばマスク層を複数回形成したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面および第２面を有する第１電極の側面を、容易に形成することができる。
【００２２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層を、第１ガスを用いてドライエッチングして、前記第１面を形成する第１ドライエッチング工程と、
前記第１半導体層を、前記第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、前記第２面を形成する第２ドライエッチング工程と、
を有してもよい。
【００２３】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、１つのマスク層で、第１面および第２面を有する第１電極の側面を、形成することができる。
【００２４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上面側の不純物濃度を、前記第１半導体層の下面側の不純物濃度より高くなるように、前記第１半導体層に不純物を注入する工程と、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を有してもよい。
【００２５】
このようなＭＥＭＳ振動子の製造方法によれば、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の第１電極の一部を拡大して示す断面図。
【図４】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程において、第２半導体層を成膜した後の様子を模式的に示す断面図。
【図１１】第１電極の側面が基板の上面に対して垂直な面である場合において、第２半導体層を成膜した後の様子を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態の第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第１実施形態の第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１４】第１実施形態の第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１５】第１実施形態の第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第１実施形態の第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１９】第１実施形態の第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２０】第１実施形態の第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図２１】第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図２２】第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２３】第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２４】第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の第１電極の一部を拡大して示す断面図。
【図２５】第４実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図２６】第４実施形態の変形例に係る発振器を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１． 第１実施形態
１．１． ＭＥＭＳ振動子
まず、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す平面図である。図２は、ＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、ＭＥＭＳ振動子１００の第１電極２０の一部を拡大して示す断面図である。なお、図３では、便宜上、第２電極３０の図示を省略している。
【００２９】
ＭＥＭＳ振動子１００は、図１〜図３に示すように、基板１０と、第１電極２０と、第２電極３０と、を含む。
【００３０】
基板１０は、支持基板１２と、第１下地層１４と、第２下地層１６と、を有することができる。
【００３１】
支持基板１２としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。支持基板１２として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００３２】
第１下地層１４は、支持基板１２上に形成されている。第１下地層１４としては、例えば、トレンチ絶縁層、ＬＯＣＯＳ（ｌｏｃａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ）絶縁層、セミリセスＬＯＣＯＳ絶縁層を用いることができる。第１絶縁層２０の材質は、例えば、酸化シリコンである。第１下地層１４は、ＭＥＭＳ振動子１００と支持基板１２に形成された他の素子（図示しない）とを電気的に分離することができる。
【００３３】
第２下地層１６は、第１下地層１４上に形成されている。第２下地層１６の材質としては、例えば、窒化シリコンが挙げられる。第２下地層１６は、後述するリリース工程においてエッチングストッパー層として機能することができる。
【００３４】
第１電極２０は、基板１０上に配置されている。第１電極２０の平面形状は、例えば、図１に示すように、長方形である。第１電極２０は、長方形の４つの辺に対応する４つの側面を有している。なお、第１電極２０の平面形状は、特に限定されず、例えば、長方形以外の多角形であってもよい。
【００３５】
第１電極２０の側面２２は、図２および図３に示すように、第１面２２ａと、第２面２２ｂと、を有する。
【００３６】
第１面２２ａは、第１電極２０の上面２１と第２面２２ｂとに接続されている。第１面２２ａは、第１電極２０の側面２２のうち、上側（上面２１側）に位置する面である。第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜している。基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、例えば、５°以上４５°以下である。第１面２２ａの角度αは、２５°であることが望ましい。第１面２２ａの角度αは、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの傾斜角ともいえる。
【００３７】
第２面２２ｂは、第１面２２ａと基板１０の上面１１とに接続されている。第２面２２ｂは、第１電極２０の側面２２のうち、下側（基板１０側）に位置する面である。基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βは、例えば、８０°以上９０°以下である。すなわち、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βよりも大きい。第２面２２ｂの角度βは、９０°であることが望ましい。すなわち、第２面２２ｂは、基板１０の上面１１に対して垂直な面であることが望ましい。第２面２２ｂの角度βは、第２面２２ｂと基板１０の上面１１とがなす角度である。
【００３８】
第１面２２ａの角度αと第２面２２ｂの角度βとは、大きさが異なるため、第１電極２０の側面２２には、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａが形成される。第２電極３０は、基板１０の上面１１、第１電極２０の側面２２および上面２１に沿って形成されるため、第２電極３０の上面には、第１電極２０の第１角部２５ａの形状が転写されて、第２角部３５ａが形成される。そのため、第２電極３０の第２角部３５ａは、第１電極２０の第１角部２５ａの形状を反映している。
【００３９】
また、基板１０の上面１１に対する第１電極２０の上面２１の角度（図示の例では、０°）と、第１面２２ａの角度αとは、大きさが異なる。そのため、第１電極２０には、上面２１と第１面２２ａとがなす第３角部２５ｂが形成される。したがって、第２電極３０には、第１電極２０の第３角部２５ｂの形状が転写されて、第４角部３５ｂが形成される。そのため、第２電極３０の第４角部３５ｂは、第１電極２０の第３角部２５ｂの形状を反映している。
【００４０】
図３に示すように、第１角部２５ａの高さ（基板１０の上面１１と第１角部２５ａとの間の距離）Ｌ１は、例えば、第１電極２０の膜厚（基板１０の上面１１と第１電極２０の上面２１との間の距離）Ｌ２の１／２以下である。第１角部２５ａの高さＬ１は、第１電極２０の膜厚Ｌ２の１／３程度が望ましい。第１電極２０の膜厚が３００ｎｍの場合、第１角部２５ａの高さＬ１は、例えば、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
【００４１】
第２電極３０は、第１電極２０との間に空隙を有した状態で配置された梁部３２と、梁部３２を支持する支持部（固定部）３４と、を有する。第２電極３０は、図示の例では、片持ち梁状に形成されている。電極２０，３０間に電圧が印加されると、梁部３２は、電極２０，３０間に発生する静電力により、基板１０の厚み方向に振動することができる。
【００４２】
図示の例では、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して２つ設けられている。この２つの第２電極３０は、異なる固有振動数を有していてもよいし、同じ固有振動数を有していてもよい。なお、１つの第１電極２０に対する第２電極３０の数は、特に限定されない。
【００４３】
梁部３２は、支持部３４から延出している。梁部３２は、第１電極２０と対向配置されている。梁部３２の厚み（基板１０の厚み方向の大きさ）は、例えば、一定である。梁部３２は、第１電極２０の上面２１に沿って設けられた第１部分３２ａと、第１電極２０の第１面２２ａに沿って設けられた第２部分３２ｂと、を有する。
【００４４】
第１部分３２ａは、第２部分３２ｂから第１電極２０の上面２１に沿って延出している。第１部分３２ａと第１電極２０との間には、空隙がある。第１部分３２ａは、第１電極２０の上面２１と対向する内面３３ａを有している。
【００４５】
第２部分３２ｂは、支持部３４から第１電極２０の第１面２２ａに沿って延出している。第２部分３２ｂと第１電極２０との間には、空隙がある。第２部分３２ｂは、支持部３４と第１部分３２ａとを接続している。第２部分３２ｂは、第１電極２０の第１面２２ａと対向する内面３３ｂを有している。
【００４６】
支持部３４は、基板１０上に配置されている。支持部３４は、梁部３２を支持している。支持部３４は、例えば、基板１０上に固定されている。支持部３４は、第１電極２０の第２面２２ｂと対向する内面３３ｃを有している。
【００４７】
なお、ＭＥＭＳ振動子１００は、第１電極２０および第２電極３０を減圧状態で気密封止する被覆構造体を有していてもよい。これにより、梁部３２の振動時における空気抵抗を減少させることができる。
【００４８】
第１電極２０および第２電極３０の材質は、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンである。
【００４９】
ＭＥＭＳ振動子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５０】
ＭＥＭＳ振動子１００では、第１電極２０の側面２２を構成する第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜している。これにより、サイドウォール状のエッチング残りの発生を防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。この理由については、後述する。
【００５１】
さらに、ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度が、第１角度であり、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度は、第１角度よりも大きい第２角度である。これにより、第１電極２０の側面２２には、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａが形成される。第１電極２０に第１角部２５ａが形成されることにより、第２電極３０の上面に角部（第２角部３５ａ）を、容易に形成することができる。
【００５２】
第２電極３０の上面に形成された第２角部３５ａは、ＳＥＭ等で平面観察した場合（基板１０の上面１１側から観察した場合）、エッジ効果（ＳＥＭ観察において、試料表面に突起やステップ状の構造があると、突起の先端やエッジ部分が、ある幅を持って明るくなる現象）により、明瞭に確認することができる。そのため、第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２を、ＳＥＭ等を用いた平面観察により、測定することができる。ここで、第２角部３５ａは、梁部３２と支持部３４との境界に対応し、距離Ｌ３２は、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に寄与するＭＥＭＳ振動子の梁部の長さに対応している。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００によれば、周波数特性を容易に管理することができる。
【００５３】
ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、５°以上４５°以下であることができる。これにより、後述するように、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
【００５４】
ＭＥＭＳ振動子１００では、基板１０の上面１１に対する第２面２２ｂの角度βは、例えば、８０°以上９０°以下であることができる。これにより、梁部３２の長さ（第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２）を、容易に測定することができる。例えば、第２面２２ｂの角度βが８０°よりも小さい場合、第１面の角度αと第２面の角度βとの差（角度の大きさの差）が小さくなり、第１電極の側面が滑らかになる。そのため、第２角部が形成されにくくなる。また、第２角部が形成されたとしても、エッジ効果が得られにくくなる。ＭＥＭＳ振動子１００では、第２面２２ｂの角度βが、８０°以上９０°以下であるため、このような課題が生じず、ＳＥＭ等を用いた平面観察によって、第２角部３５ａを明瞭に確認することができる。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００によれば、梁部３２の長さ（第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２）を、容易に測定することができる。
【００５５】
１．２． 第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法
次に、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図９は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５６】
図４に示すように、支持基板１２上に、第１下地層１４および第２下地層１６をこの順で形成して、基板１０を得る。第１下地層１４は、例えば、ＬＯＣＯＳ法により形成される。第２下地層１６は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法により形成される。
【００５７】
次に、基板１０上に第１半導体層２を成膜する。第１半導体層２の成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。第１半導体層２の材質は、例えば、多結晶シリコン（ポリシリコン）である。
【００５８】
次に、第１半導体層２に不純物を注入する。これにより、第１半導体層２に対して導電性を付与することができる。注入される不純物としては、例えば、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）が挙げられる。また、不純物を活性化するための熱処理を行ってもよい。
【００５９】
図５および図６に示すように、第１半導体層２をパターニングして、第１電極２０を形成する。
【００６０】
まず、図５に示すように、第１半導体層２上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍとしては、公知のレジスト等を用いることができる。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【００６１】
次に、図６に示すように、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、ノンドープ（不純物が注入されていない）ポリシリコンをエッチングするために用いるガスと、ドープ（不純物が注入された）ポリシリコンをエッチングするために用いるガスと、を混合したガスを用いて行われる。
【００６２】
ここで、ノンドープポリシリコンをエッチングするために用いるガス（以下「ノンドープポリシリコン用ガス」ともいう）とは、ドライエッチングにおいて、ノンドープポリシリコンを垂直にエッチングするためのガスである。すなわち、ノンドープポリシリコン用ガスは、ノンドープシリコンに対してサイドエッチングが小さくなるように設定されたガスである。そのため、ノンドープポリシリコン用ガスを用いた場合、ドープポリシリコンに対しては、サイドエッチングが大きくなる。
【００６３】
ドープポリシリコンをエッチングするために用いるガス（以下「ドープポリシリコン用ガス」ともいう）とは、ドライエッチングにおいて、ドープポリシリコンを垂直にエッチングするためのガスである。すなわち、ドープポリシリコン用ガスは、ドープシリコンに対してサイドエッチングが小さくなるように設定されたガスである。そのため、ドープポリシリコン用ガスを用いた場合、ノンドープポリシリコンに対しては、サイドエッチングが大きくなる。
【００６４】
ノンドープポリシリコン用ガスは、例えば、塩素（Ｃｌ２）と六フッ化硫黄（ＳＦ６）の混合ガスである。ドープポリシリコン用ガスは、例えば、塩素（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、および酸素（Ｏ２）の混合ガスである。したがって、第１半導体層２をエッチングするガスは、例えば、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスである。
【００６５】
このガスを用いて第１半導体層２をエッチングすることにより、図６に示すように、マスク層Ｍと第１半導体層２との境界付近では、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した面があらわれる。また、基板１０と第１半導体層２との境界付近では、基板１０の上面１１に対して垂直または垂直に近い角度（８０°以上９０°以下）の面があらわれる。これにより、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する側面２２が形成される。
【００６６】
なお、第１半導体層２をドライエッチングするときの条件としては、例えば、チャンバー内の圧力が１０〜２０ｍＴｏｒｒ、高周波電力（ＲＦ−ＰＯＷＥＲ）が、２００〜３００Ｗ程度である。また、第１面２２ａの角度αおよび第２面２２ｂの角度βは、例えば、エッチングガスの割合やエッチング時間を調整することより制御できる。
【００６７】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００６８】
図７に示すように、第１電極２０を覆う被覆層（犠牲層）４を形成する。被覆層４は、例えば、酸化シリコン層である。被覆層４は、例えば、第１電極２０を熱酸化することにより形成される。被覆層４の厚みによって、第１電極２０と第２電極３０との間の距離が決定される。
【００６９】
図８に示すように、被覆層４上に第２半導体層６を成膜する。図示の例では、第２半導体層６は、被覆層４上および基板１０上（上面１１上）に形成される。具体的には、第２半導体層６は、被覆層４を介して、基板１０の上面１１、第１電極２０の第１面２２ａ、第２面２２ｂ、および上面１１に沿って形成される。第２半導体層６の成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。第２半導体層６の材質は、例えば、多結晶シリコンである。
【００７０】
第２半導体層６が、被覆層４上に形成されることにより、第２半導体層６の上面には、第１角部２５ａの形状が転写されて第２角部３５ａが形成され、かつ第３角部２５ｂの形状が転写されて第４角部３５ｂが形成される。
【００７１】
次に、第２半導体層６に不純物を注入する。これにより、第２半導体層６に対して導電性を付与することができる。注入される不純物としては、例えば、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）が挙げられる。また、不純物の活性化を活性化するための熱処理を行ってもよい。
【００７２】
図９に示すように、第２半導体層６をパターニングして、梁部３２および支持部３４を有する第２電極３０を形成する。第２半導体層６のパターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により行われる。第１電極２０の第１面２２ａは、基板１０の上面１１に対して傾斜しているため、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。詳細は後述する。
【００７３】
図２に示すように、被覆層４を除去する（リリース工程）。被覆層４の除去は、例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などを用いたウェットエッチングにより行われる。このとき、第２下地層１６は、エッチングストッパー層として機能することができる。
【００７４】
以上の工程により、ＭＥＭＳ振動子１００を製造することができる。
【００７５】
第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７６】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１電極２０の第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜するように形成される。これにより、第２半導体層６をパターニングする工程において、第１電極２０の周囲（第２電極３０と重なる領域を除く）に、サイドウォール状のエッチング残りが発生することを防ぐことができる。したがって、信頼性を高めることができる。以下、その理由について説明する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る製造方法において、第２半導体層６を成膜した後の様子を模式的に示す断面図である。図１１は、比較例であり、第１電極２０の側面２２が基板１０の上面１１に対して垂直な面である場合の、第２半導体層６を成膜した後の様子を模式的に示す断面図である。なお、図１０および図１１は、第２半導体層６をパターニングした後に、第１電極２０と第２電極３０とが重ならない領域の断面図である。例えば、図１に示すＸ−Ｘ線の断面に対応する。
【００７８】
図１１に示すように、第１電極２０の側面２２が基板１０の上面１１に対して垂直な面である場合、側面２２近傍に形成された第２半導体層６の膜厚Ｔ１は、基板１０上の他の領域や被覆層４上に形成された第２半導体層６の膜厚Ｔ２に比べて、大きい。したがって、第２半導体層６をドライエッチングでパターニングすることにより、第１電極２０の側面２２近傍にサイドウォール状のエッチング残り７が発生する。このエッチング残り７が基板１０上から離れて電極２０，３０等に付着することにより、電極２０，３０間の短絡や、梁部３２の振動特性の変化等を起こし、ＭＥＭＳ振動子の信頼性が低下する場合がある。
【００７９】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子１００では、図１０に示すように、第１電極２０の側面２２を構成する第１面２２ａが、基板１０の上面１１に対して傾斜しているため、図１１の例と比べて、第２半導体層６の膜厚Ｔを均一化することができる。したがって、第２半導体層６をパターニングする工程においてエッチング残りが発生することを防ぐことができる。
【００８０】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法では、第１電極２０を形成する工程において、第１電極２０の側面２２が第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有するように形成される。これにより、第１電極２０の側面２２に第１角部２５ａを形成することができる。第１角部２５ａが形成されることで、第２半導体層６を成膜する工程において、第２電極３０の上面に第２角部３５ａを、容易に形成することができる。そのため、第２角部３５ａと梁部３２の先端部との間の距離Ｌ３２（図１、図２参照）を、例えばＳＥＭを用いた平面観察により測定することができ、周波数特性を容易に管理することができる。
【００８１】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１半導体層２をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われる。このようなガスを用いてドライエッチングを行うことにより、例えば、マスク層を２回成膜したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、容易に形成することができる。
【００８２】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、図６に示すように、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極２０の側面２２に第２面２２ｂを形成することにより、マスクＭの幅ＷＭと、第１電極２０の幅Ｗ２０を、同じ大きさにすることができる。これにより、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極２０の幅Ｗ２０の精度を高めることができる。なお、第１電極２０の幅Ｗ２０とは、互いに反対方向を向く第２面２２ｂ間の距離である。第１電極２０の幅Ｗ２０は、ＭＥＭＳ振動子の周波数特性に影響を与えるため、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、周波数特性のばらつきが少ないＭＥＭＳ振動子を製造することができる。
【００８３】
ここで、第１半導体層２をパターニングする工程において、第１電極の側面が傾斜面であった場合、エッチング量が変動すると第１電極の幅も変動してしまう。ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、エッチング量が変動した場合、第１角部２５ａの高さＬ１（図３参照）は変動するが、第１電極２０の幅Ｗ２０は変動させないことができる。したがって、ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、第１電極２０の幅Ｗ２０の精度を高めることができる。
【００８４】
１．３． 第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の変形例
次に、第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法の変形例について、図面を参照しながら説明する。以下、上述した図４〜９に示した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程と異なる点について説明し、同様の点についてはその説明を省略する。
【００８５】
（１）まず、第１変形例について説明する。図１２および図１３は、第１変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００８６】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、図１２に示すように、第１半導体層２を第１ガスを用いてドライエッチングして、第１面２２ａを形成する第１ドライエッチング工程と、図１３に示すように、第１半導体層２を第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、第２面２２ｂを形成する第２ドライエッチング工程と、を有する工程であってもよい。
【００８７】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１２に示すように、第１半導体層２を、第１ガスを用いてドライエッチングして、第１面２２ａを形成する（第１ドライエッチング工程）。第１ガスは、例えば、上述したノンドープポリシリコン用ガスである。具体的には、第１ガスは、例えば、塩素と六フッ化硫黄の混合ガスである。第１半導体層２は、ドープポリシリコンであるため、第１ガスを用いることにより、サイドエッチングが進む。これにより、第１半導体層２には、図１２に示すように、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。
【００８８】
次に、図１３に示すように、第１半導体層２を、第２ガスを用いてドライエッチングして、第２面２２ｂを形成する（第２ドライエッチング工程）。第２ガスは、例えば、上述したドープポリシリコン用ガスである。具体的には、第２ガスは、例えば、塩素、臭化水素、および酸素の混合ガスである。第１半導体層２は、ドープポリシリコンであるため、第２ガスを用いることにより、図１３に示すように、第１半導体層２には、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【００８９】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００９０】
本変形例によれば、ドライエッチングに用いるガスを切り替えることにより、１つのマスク層Ｍで、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、形成することができる。
【００９１】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【００９２】
（２）次に、第２変形例について説明する。図１４および図１５は、第２変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００９３】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入する工程と、第１半導体層２の上方にマスク層Ｍを形成する工程と、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする工程と、を有する工程であってもよい。なお、本変形例では、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法で示した第１半導体層２に不純物を注入する工程は行わない。
【００９４】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１４に示すように、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入する。これにより、第１半導体層２の上面側に不純物濃度の高い領域２ａが形成され、第２半導体層２の下面側に、領域２ａと比べて、不純物濃度の低い領域２ｂが形成される。
【００９５】
次に、図１５に示すように、第１半導体層２上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーターや吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【００９６】
次に、マスク層Ｍをマスクとして、第１半導体層２をドライエッチングする。第１半導体層２は、例えば、ノンドープポリシリコン用ガスを用いて行う。これにより、第１半導体層２の上面側の領域２ａでは、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。また、第１半導体層２の下面側の領域２ｂでは、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【００９７】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【００９８】
本変形例によれば、第１半導体層２の上面側の不純物濃度を、第１半導体層２の下面側の不純物濃度より高くなるように、第１半導体層２に不純物を注入することにより、例えば、マスク層を２回成膜したり、エッチングに用いるガスを切り換えたりすることなく、第１面２２ａおよび第２面２２ｂを有する第１電極２０の側面２２を、容易に形成することができる。
【００９９】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１００】
（３）次に、第３変形例について説明する。図１６〜図１８は、第３変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【０１０１】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上方に酸化シリコン層８を成膜する工程と、酸化シリコン層８の上方にマスク層Ｍを形成する工程と、マスク層Ｍをマスクとして、酸化シリコン層８の幅Ｗ８がマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくなるように、酸化シリコン層８をエッチングする工程と、マスク層Ｍおよび酸化シリコン層８をマスクとして、第１半導体層２をエッチングする工程と、を有していてもよい。
【０１０２】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１６に示すように、第１半導体層２上に酸化シリコン層８を成膜する。成膜は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法により行われる。
【０１０３】
次に、酸化シリコン層８上にマスク層Ｍを形成する。マスク層Ｍは、例えば、レジストをスピンコーターや吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。
【０１０４】
次に、図１７に示すように、マスク層Ｍをマスクとして、酸化シリコン層８の幅Ｗ８がマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくなるようにエッチングする。酸化シリコン層８を、サイドエッチングが進むようにエッチングすることにより、酸化シリコン層８の幅Ｗ８をマスク層Ｍの幅ＷＭよりも小さくすることができる。これにより、平面視において、酸化シリコン層８がマスク層Ｍの内側に位置し、マスク層Ｍと第１半導体層２との間に間隙を設けることができる。
【０１０５】
次に、図１８に示すように、マスク層Ｍおよび酸化シリコン層８をマスクとして、第１半導体層２をエッチングする。第１半導体層２のエッチングは、例えば、ドライエッチングにより行われる。これにより、マスク層Ｍと第１半導体層２との間の間隙に積極的にガスが供給され、第１半導体層２は間隙に隣接する領域からエッチングされる（マイクロローディング効果）。したがって、図１８に示すように、第１面２２ａおよび第２面２２ｂが形成される。なお、第２面２２ｂは、例えば、第１面２２ａを形成した後、異方性を高めたドライエッチングを行うことにより形成してもよい。
【０１０６】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【０１０７】
本変形例によれば、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１０８】
なお、ここでは、酸化シリコン層８をマスクとして用いた例について説明したが、酸化シリコン層に限定されず、その他の材質の層を用いてもよい。
【０１０９】
（４）次に、第４変形例について説明する。図１９および図２０は、第４変形例に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法において、第１電極２０を形成する工程は、第１半導体層２の上方に第１マスク層Ｍ１を形成する工程と、第１マスク層Ｍ１をマスクとして、第１半導体層２をパターニングして第１面２２ａを形成する工程と、第１面２２ａが形成された第１半導体層２上に第２マスク層Ｍ２を形成する工程と、第２マスク層Ｍ２をマスクとして、第１面２２ａが形成された第１半導体層２をパターニングして、第２面２２ｂを形成する工程と、を有していてもよい。
【０１１１】
本変形例に係る第１電極２０を形成する工程は、まず、図１９に示すように、第１半導体層２上に第１マスク層Ｍ１を形成する。第１マスク層Ｍ１は、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。第１マスク層Ｍ１の材質は、例えば、上述したマスク層Ｍと同じである。
【０１１２】
次に、第１マスク層Ｍ１をマスクとして、第１半導体層２をパターニングする。第１半導体層２のパターニングは、例えば、ノンドープポリシリコン用ガスを用いたドライエッチングにより行われる。これにより、第１半導体層２では、サイドエッチングが進み、基板１０の上面１１に対して傾斜した第１面２２ａが形成される。その後、第１マスク層Ｍ１を除去する。
【０１１３】
次に、図２０に示すように、第１面２２ａが形成された第１半導体層２上に第２マスク層Ｍ２を形成する。第２マスク層Ｍ２は、例えば、レジストをスピンコーター、吹き付け等によって塗布した後、露光、現像することによって形成される。第２マスク層Ｍ２の材質は、例えば、上述したマスク層Ｍと同じである。
【０１１４】
次に、第２マスク層Ｍ２をマスクとして、第１半導体層２をパターニングする。第１半導体層２のパターニングは、例えば、ドープポリシリコン用ガスを用いたドライエッチングにより行われる。これにより、基板１０の上面１１に対して垂直な第２面２２ｂが形成される。
【０１１５】
以上の工程により、第１電極２０を形成することができる。
【０１１６】
本変形例では、上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法と同様に、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性を容易に管理することができる。
【０１１７】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図２１は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す平面図である。図２２は、ＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す断面図である。なお、図２２は、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線断面図である。以下、第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００において、ＭＥＭＳ振動子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１８】
上述した第１実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００では、図１および図２に示すように、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して２つ設けられていた。
【０１１９】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子２００では、図２１および図２２に示すように、第２電極３０は、１つの第１電極２０に対して１つ設けられている。
【０１２０】
第２実施形態に係るＭＥＭＳ振動子２００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２１】
なお、ＭＥＭＳ振動子２００の製造方法は、上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法と、１つの第１電極２０に対して１つの第２電極３０を設ける点を除いて同様であり、その説明を省略する。
【０１２２】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図２３は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００を模式的に示す断面図である。図２４は、ＭＥＭＳ振動子３００の第１電極２０の一部を拡大して示す断面図である。なお、図２４では、便宜上、第２電極３０の図示を省略している。以下、第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００において、ＭＥＭＳ振動子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２３】
上述したＭＥＭＳ振動子１００の例では、図２および図３に示すように、第１電極２０の第１面２２ａは、平面であった。
【０１２４】
これに対して、ＭＥＭＳ振動子３００では、第１電極２０の第１面２２ａは、曲面である。図示の例では、第１面２２ａは、凹面であるが、凸面であってもよい。例えば、第１面２２ａは、第１半導体層２をエッチングする工程において、ドライエッチングに用いるガスの種類やその他の条件を制御することにより、任意の形状の面とすることができる。
【０１２５】
第１電極２０の上面２１と第１面２２ａとがなす第３角部２５ｂと、第１面２２ａと第２面２２ｂとがなす第１角部２５ａと、を結んだ線を直線Ｌαとすると、第１面２２ａが曲面である場合、基板１０の上面１１に対する第１面２２ａの角度αは、例えば、基板１０の上面１１と直線Ｌαとがなす角度である。
【０１２６】
第３実施形態に係るＭＥＭＳ振動子３００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２７】
なお、ＭＥＭＳ振動子３００の製造方法は、上述したＭＥＭＳ振動子１００の製造方法と、同様であり、その説明を省略する。
【０１２８】
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図２５は、第４実施形態に係る発振器４００を示す回路図である。
【０１２９】
発振器４００は、図２５に示すように、本発明に係るＭＥＭＳ振動子（例えばＭＥＭＳ振動子３００）と、反転増幅回路４１０と、を含んで構成されている。
【０１３０】
ＭＥＭＳ振動子３００は、第１電極２０に電気的に接続された第１端子３００ａと第２電極３０に電気的に接続された第２端子３００ｂとを有している。ＭＥＭＳ振動子３００の第１端子３００ａは、反転増幅回路４１０の入力端子４１０ａと少なくとも交流的に接続する。ＭＥＭＳ振動子３００の第２端子３００ｂは、反転増幅回路４１０の出力端子４１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【０１３１】
図示の例では、反転増幅回路４１０は、１つのインバーターから構成されているが、所望の発振条件が満たされるように、複数のインバーター（反転回路）や増幅回路を組み合わせて構成されていてもよい。
【０１３２】
発振器４００は、反転増幅回路４１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図２５に示す例では、反転増幅回路４１０の入力端子と出力端子とが抵抗４２０を介して接続されている。
【０１３３】
発振器４００は、反転増幅回路４１０の入力端子４１０ａと基準電位（接地電位）との間に接続された第１キャパシター４３０と、反転増幅回路４１０の出力端子４１０ｂと基準電位（接地電位）との間に接続された第２キャパシター４３２と、を含んで構成されている。これにより、ＭＥＭＳ振動子１００とキャパシター４３０，４３２とで共振回路を構成する発振回路とすることができる。発振器４００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【０１３４】
発振器４００を構成するトランジスターやキャパシター等の素子（図示せず）は、例えば、基板１０上に（図１参照）形成されていてもよい。これにより、ＭＥＭＳ振動子３００と反増幅回路４１０をモノリシックに形成することができる。
【０１３５】
発振器４００を構成するトランジスター等の素子を基板１０上に形成する場合、発振器４００を構成するトランジスター等の素子を、上述したＭＥＭＳ振動子１００を形成する工程と同一の工程で形成してもよい。具体的には、被覆層４を形成する工程において（図７参照）、トランジスターのゲート絶縁層を形成してもよい。さらに、第２電極３０を形成する工程において（図８および図９参照）、トランジスターのゲート電極を形成してもよい。このように、ＭＥＭＳ振動子３００の製造工程と発振器４００を構成するトランジスター等の素子の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１３６】
発振器４００によれば、信頼性が高く、周波数特性の管理が容易なＭＥＭＳ振動子１００を含む。そのため、信頼性を高めることができ、かつ周波数特性の管理を容易化することができる。
【０１３７】
発振器４００は、図２６に示すように、さらに、分周回路４４０を有していてもよい。分周回路４４０は、発振回路の出力信号Ｖｏｕｔを分周し、発振信号ｆを出力する。これにより、発振器４００は、例えば、出力信号Ｖｏｕｔの周波数よりも低い周波数の出力信号を得ることができる。
【０１３８】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
【０１３９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１４０】
Ｍ マスク層、Ｍ１ 第１マスク層、Ｍ２ 第２マスク層、２ 第１半導体層、
２ａ，２ｂ 領域、４ 被覆層、６ 第２半導体層、７ エッチング残り、
８ 酸化シリコン層、１０ 基板、１１ 上面、１２ 支持基板、１４ 第１下地層、
１６ 第２下地層、２０ 第１電極、２１ 上面、２２ 側面、２２ａ 第１面、
２２ｂ 第２面、２５ａ 第１角部、２５ｂ 第３角部、３０ 第２電極、３２ 梁部、
３２ａ 第１部分、３２ｂ 第２部分、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 内面、
３５ａ 第２角部、３５ｂ 第４角部、１００，２００，３００ ＭＥＭＳ振動子、
３００ａ 第１端子、３００ｂ 第２端子、４００ 発振器、４１０ 反転増幅回路、
４１０ａ 入力端子、４１０ｂ 出力端子、４１２，４１４，４１６ インバーター、
４２０，４２２，４２４ 抵抗、４３０ 第１キャパシター、
４３２ 第２キャパシター、４４０ 分周回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に配置された第１電極と、
前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記第１電極の側面は、
前記第１電極の上面に接続された第１面と、
前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、
を有し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１電極の側面には、前記第１面と前記第２面とがなす第１角部が形成され、
前記第２電極の上面には、前記第１角部の形状が転写された第２角部が形成されている、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１角度は、５°以上４５°以下である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２角度は、８０°以上９０°以下である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ振動子と、
前記ＭＥＭＳ振動子の前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続された回路部と、
を含む発振器。
【請求項６】
基板の上方に第１半導体層を成膜する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして、第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の上方に第２半導体層を成膜する工程と、
前記第２半導体層をパターニングして、前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極を形成する工程と、
前記被覆層を除去する工程と、
を含み、
前記第１電極を形成する工程において、
前記第１電極の側面を、前記第１電極の上面に接続された第１面と、前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、を有するように形成し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を含み、
前記第１半導体層をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われる、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層を、第１ガスを用いてドライエッチングして、前記第１面を形成する第１ドライエッチング工程と、
前記第１半導体層を、前記第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、前記第２面を形成する第２ドライエッチング工程と、
を有する、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項９】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上面側の不純物濃度を、前記第１半導体層の下面側の不純物濃度より高くなるように、前記第１半導体層に不純物を注入する工程と、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を有する、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に配置された第１電極と、
前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記第１電極の側面は、
前記第１電極の上面に接続された第１面と、
前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、
を有し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１電極の側面には、前記第１面と前記第２面とがなす第１角部が形成され、
前記第２電極の上面には、前記第１角部の形状が転写された第２角部が形成されている、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１角度は、５°以上４５°以下である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２角度は、８０°以上９０°以下である、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳ振動子と、
前記ＭＥＭＳ振動子の前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続された回路部と、
を含む発振器。
【請求項６】
基板の上方に第１半導体層を成膜する工程と、
前記第１半導体層をパターニングして、第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層の上方に第２半導体層を成膜する工程と、
前記第２半導体層をパターニングして、前記第１電極との間に空隙を有した状態で配置され、前記基板の厚み方向に静電力によって振動可能となる梁部、および前記梁部を支持する支持部を有する第２電極を形成する工程と、
前記被覆層を除去する工程と、
を含み、
前記第１電極を形成する工程において、
前記第１電極の側面を、前記第１電極の上面に接続された第１面と、前記第１面および前記基板の上面に接続された第２面と、を有するように形成し、
前記第１面は、前記基板の上面に対して傾斜し、
前記基板の上面に対する前記第１面の角度は、第１角度であり、
前記基板の上面に対する前記第２面の角度は、前記第１角度よりも大きい第２角度である、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を含み、
前記第１半導体層をドライエッチングする工程は、塩素、六フッ化硫黄、臭化水素、および酸素、を含むガスを用いて行われる、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層を、第１ガスを用いてドライエッチングして、前記第１面を形成する第１ドライエッチング工程と、
前記第１半導体層を、前記第１ガスとは異なる第２ガスを用いてドライエッチングして、前記第２面を形成する第２ドライエッチング工程と、
を有する、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【請求項９】
請求項６において、
前記第１電極を形成する工程は、
前記第１半導体層の上面側の不純物濃度を、前記第１半導体層の下面側の不純物濃度より高くなるように、前記第１半導体層に不純物を注入する工程と、
前記第１半導体層の上方にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第１半導体層をドライエッチングする工程と、
を有する、ＭＥＭＳ振動子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−３４１５６（Ｐ２０１３−３４１５６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７００９４（Ｐ２０１１−１７００９４）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]