ＭＥＭＳ振動子および発振器
【課題】高い周波数精度を有するＭＥＭＳ振動子を提供する。
【解決手段】本発明に係るＭＥＭＳ振動子１００は、基板１０と、基板１０の上方に配置され、開口部２２が形成された第１絶縁層２０と、開口部２２を覆って、第１絶縁層２０の上方に配置された第２絶縁層３０と、第２絶縁層３０の上方に配置された第１電極４０と、第１電極４０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５２、梁部５２の一端を支持し第２絶縁層３０の上方に配置された第１支持部５４、および梁部５２の他端を支持し第２絶縁層３０の上方に配置された第２支持部５６を有する第２電極５０と、を含み、基板１０の厚み方向からの平面視において、開口部２２の少なくとも一部は、第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。
【解決手段】本発明に係るＭＥＭＳ振動子１００は、基板１０と、基板１０の上方に配置され、開口部２２が形成された第１絶縁層２０と、開口部２２を覆って、第１絶縁層２０の上方に配置された第２絶縁層３０と、第２絶縁層３０の上方に配置された第１電極４０と、第１電極４０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５２、梁部５２の一端を支持し第２絶縁層３０の上方に配置された第１支持部５４、および梁部５２の他端を支持し第２絶縁層３０の上方に配置された第２支持部５６を有する第２電極５０と、を含み、基板１０の厚み方向からの平面視において、開口部２２の少なくとも一部は、第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ振動子および発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、微小構造体形成技術の１つで、例えば、ミクロンオーダーの微細な電子機械システムを作る技術やその製品のことをいう。
【０００３】
特許文献１には、固定電極および可動電極を有し、両電極間に発生する静電力により可動電極を駆動させるＭＥＭＳ振動子が開示されている。特許文献１では、このようなＭＥＭＳ振動子を、フィールド絶縁膜および下地層などの絶縁層上に形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０５１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＥＭＳ振動子として、可動電極の両端を支持部によって固定された両持ち梁構造のＭＥＭＳ振動子が知られている。このようなＭＥＭＳ振動子が絶縁層上に形成された場合、例えば、熱などによって発生した絶縁層の応力が、可動電極の両端の支持部に加わり、これによってＭＥＭＳ振動子の共振周波数が所望の値から変動してしまうことがあった。その結果、ＭＥＭＳ振動子の周波数精度が低下してしまうことがあった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い周波数精度を有するＭＥＭＳ振動子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、開口部が形成された第１絶縁層と、
前記開口部を覆って、前記第１絶縁層の上方に配置された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層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、前記梁部の一端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第１支持部、および前記梁部の他端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第２支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置されている。
【０００８】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、仮に、ＭＥＭＳ振動子に熱が加わり、第２絶縁層が熱膨張したとしても、開口部によって、熱膨張により発生した第２絶縁層の面内方向の応力を、緩和することができる。さらに、開口部によって、第１絶縁層の応力を緩和することができる。これにより、第１支持部および第２支持部に加わる応力を低減することができる。したがって、梁部に加わる応力を低減することができ、共振周波数の変動を抑制することができる。その結果、このようなＭＥＭＳ振動子は、高い周波数精度を有することができる。
【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」などと用いる場合に、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絶縁層の材質は、酸化シリコンであり、
前記第２絶縁層の材質は、窒化シリコンであってもよい。
【００１１】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第１絶縁層によって、ＭＥＭＳ振動子を基板に形成された他の素子と電気的に分離させつつ、第２絶縁層によって、後述するリリース工程において、第１絶縁層がエッチングされて第１電極が剥離することを抑制できる。
【００１２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部は、前記第１支持部および前記第２支持部を避けて、前記梁部と交差していてもよい。
【００１３】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、効率よく、第１絶縁層および第２絶縁層に発生する応力を、緩和することができる。
【００１４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１電極と重なっていてもよい。
【００１５】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、開口部を配置するためのスペースを別途設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【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、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図１１】本実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図１２】本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】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
１． ＭＥＭＳ振動子
まず、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２では、便宜上、層間絶縁層６０、コンタクト部７２，７６、および配線層８０，８２，８４，８６の図示を省略している。
【００２１】
ＭＥＭＳ振動子１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、第１絶縁層２０と、第２絶縁層３０と、第１電極４０と、第２電極５０と、を含む。
【００２２】
基板１０としては、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。基板１０として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００２３】
第１絶縁層２０は、基板１０上に配置されている。第１絶縁層２０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絶縁層２０は、ＭＥＭＳ振動子１００と、基板１０に形成された他の素子（例えばトランジスター、図示せず）と、を電気的に分離することができる。
【００２４】
第１絶縁層２０には、開口部２２が形成されている。開口部２２の少なくとも一部は、基板１０の厚み方向（Ｚ軸方向）からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、第２電極５０の第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。すなわち、開口部２２の少なくとも一部は、図２に示すように平面視において、第２電極５０と重なっている。さらに、図示の例では、開口部２２の少なくとも一部は、平面視において、第１電極４０と重なっている。なお、図示はしないが、開口部２２は、平面視において、支持部５４，５６と重なっていてもよい。
【００２５】
開口部２２は、図２に示すように平面視において、例えば、第２電極５０の第１支持部５４および第２支持部５６を避けて、梁部５２と交差している。図示の例では、開口部２２は、Ｙ軸方向に沿って延在しており、開口部２２のＹ軸方向の長さは、第２電極５０のＹ軸方向の長さよりも大きい。
【００２６】
図示の例では、開口部２２は、２つ形成されているが、その数は特に限定されない。また、図２に示す例では、開口部２２の平面形状は、長方形であるが、その形状は特に限定されない。また、図１に示す例では、開口部２２は、基板１０の上面まで貫通しているが、基板１０の上面まで貫通していなくてもよい。
【００２７】
第２絶縁層３０は、開口部２２を覆って、第１絶縁層２０上に配置されている。より具体的には、第２絶縁層３０は、開口部２２の内面を構成する第１絶縁層２０の側面および基板１０の上面を覆っている。第２絶縁層３０は、図１に示すように、開口部２２を埋めて形成されていてもよい。第２絶縁層３０には、例えば、窪み部３２が形成されている。窪み部３２は、開口部２２の上方に配置されている。窪み部３２は、開口部２２の形状が転写されて形成されることができる。
【００２８】
第２絶縁層３０の材質は、例えば、窒化シリコンである。第２絶縁層３０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。
【００２９】
第１電極４０は、第２絶縁層３０上に配置されている。第１電極４０は、第２絶縁層３０上に固定されていてもよい。第１電極４０の平面形状は、特に限定されないが、図２に示す例では、長方形である。第１電極４０には、例えば、窪み部４２が形成されている。窪み部４２は、窪み部３２の上方に配置されている。窪み部４２は、窪み部３２の形状が転写されて形成されることができる。第１電極４０の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。
【００３０】
第２電極５０は、第２絶縁層３０の上方に配置されている。第２電極５０の平面形状は、特に限定されないが、図２に示す例では、長方形である。第２電極５０は、梁部５２と、第１支持部５４と、第２支持部５６と、を有する。
【００３１】
梁部５２は、第１電極４０との間に空隙を有した状態で配置されている。梁部５２は、例えば、第１電極４０の上方に配置され、第１電極４０と対向配置されている。梁部５２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。梁部５２は、基板１０の厚み方向に静電力によって振動可能となる。
【００３２】
第１支持部５４は、梁部５２の一端（例えば、梁部５２の−Ｘ側の端）を支持し、第２絶縁層３０上に配置されている。第２支持部５６は、梁部５２の他端（例えば、梁部５２の＋Ｘ側の端）を支持し、第２絶縁層３０上に配置されている。すなわち、第２電極５０は、両持ち梁構造を有している。第１支持部５４および第２支持部５６は、第２絶縁層３０上に固定されていてもよい。第１支持部５４および第２支持部５６は、図２に示すように平面視において、例えば、梁部５２を挟んで配置されている。図示の例では、第１支持部５４および第２支持部５６は、梁部５２をＸ軸方向から挟んでいる。
【００３３】
第１電極４０および第２電極５０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。第１電極４０と第２電極５０との間に電圧が印加されると、梁部５２は、電極４０，５０間に発生する静電力により振動することができる。
【００３４】
図１に示す例では、第１電極４０は、コンタクト部７０を介して、配線層８０に電気的に接続されている。さらに、配線層８０は、コンタクト部７２を介して、配線層８２に電気的に接続されている。第２電極５０は、コンタクト部７４を介して、配線層８４に電気的に接続されている。さらに、配線層８４は、コンタクト部７６を介して、配線層８６に電気的に接続されている。配線層８２，８６は、電極４０，５０間に電圧を印加するための電源部（図示せず）に電気的に接続されている。これにより、電極４０，５０間に電圧を印加し、梁部５２を振動させることができる。コンタクト部７０，７２，７４，７６、および配線層８０，８２，８４，８６の材質は、導電性であれば、特に限定されない。
【００３５】
第１電極４０および第２電極５０は、図１に示すように、層間絶縁層６０に形成された開口部６２内に、配置されていてもよい。層間絶縁層６０は、第２絶縁層３０上に配置されている。層間絶縁層６０の材質は、例えば、酸化シリコンである。
【００３６】
なお、図示はしないが、開口部６２は、減圧状態で気密封止されていてもよい。これにより、梁部５２の振動時における空気抵抗を減少させることができる。
【００３７】
本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３８】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、第１絶縁層２０には開口部２２が形成され、第２絶縁層３０は、開口部２２覆って配置されている。さらに、平面視において、開口部２２の少なくとも一部は、第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。そのため、仮に、ＭＥＭＳ振動子１００に熱が加わり、第２絶縁層３０が熱膨張したとしても、開口部２２によって、熱膨張により発生した第２絶縁層３０の面内方向の応力（例えばＸＹ面内の方向の応力）を、緩和することができる。さらに、開口部２２によって、第１絶縁層２０の応力を緩和することができる。これにより、支持部５４，５６に加わる応力を低減することができる。したがって、梁部５２に加わる応力を低減することができ、共振周波数の変動を抑制することができる。その結果、ＭＥＭＳ振動子１００は、高い周波数精度を有することができる。
【００３９】
例えば、一般的に、両持ち梁構造の振動子では、第１支持部および第２支持部は、絶縁層上に固定されているため、平面視において、第１支持部および第２支持部の間の絶縁層に応力（引っ張り応力や圧縮応力）が発生しても、該応力は開放され難い。そのため、第１支持部および第２支持部に応力が加わり、さらに梁部にも応力が加わってしまう。ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２によって、このような支持部５４，５６間の絶縁層２０，２２に発生する応力を、緩和することができる。
【００４０】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、第１絶縁層２０の材質は、酸化シリコンであり、第２絶縁層３０の材質は、窒化シリコンであることができる。これにより、第１絶縁層２０によって、ＭＥＭＳ振動子１００を基板１０に形成された他の素子と電気的に分離させつつ、第２絶縁層３０によって、後述するリリース工程において、第１絶縁層２０がエッチングされて第１電極４０が剥離することを抑制できる。なお、酸化シリコンからなる絶縁層と窒化シリコンからなる絶縁層とでは、例えば熱膨張によって発生する応力は、窒化シリコンからなる絶縁層の方が大きくなる。
【００４１】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２は、平面視において、第１支持部５４および第２支持部５６を避けて、梁部５２と交差することができる。そのため、効率よく、支持部５４，５６間の絶縁層２０，２２に発生する応力を、緩和することができる。
【００４２】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２の少なくとも一部は、平面視において、第１電極４０と重なっていることができる。例えば、開口部を第１電極と重ならないように配置する場合は、開口部を配置するためのスペースが必要となるが、ＭＥＭＳ振動子１００では、そのようなスペースを別途設けなくてもよい。そのため、ＭＥＭＳ振動子１００では、小型化を図ることができる。
【００４３】
２． ＭＥＭＳ振動子の製造方法
次に、本実施形態に係る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３〜図９は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００４４】
図３に示すように、基板１０上に第１絶縁層２０を形成する。第１絶縁層２０は、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法、ＬＯＣＯＳ法により形成される。
【００４５】
図４に示すように、第１絶縁層２０に開口部２２を形成する。開口部２２は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。
【００４６】
図５に示すように、開口部２２を覆うように、第１絶縁層２０上に第２絶縁層３０を形成する。第２絶縁層３０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法により形成される。例えば、開口部２２の形状が転写されることにより、第２絶縁層３０に、窪み部３２が形成される。
【００４７】
図６に示すように、第２絶縁層３０上に第１電極４０を形成する。より具体的には、第１電極４０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。次に、例えば多結晶シリコンからなる第１電極４０に対して、導電性を付与するために所定の不純物（例えばボロン）をドーピングする。例えば、窪み部３２の形状が転写されることにより、第１電極４０に、窪み部４２が形成される。
【００４８】
図７に示すように、第１電極４０を覆うように犠牲層４５を形成する。犠牲層４５は、例えば、第１電極４０を熱酸化することにより形成される。犠牲層４５の材質は、例えば、酸化シリコンである。犠牲層４５の厚みは、例えば、０．０１μｍ以上１００μｍ以下である。犠牲層４５の厚みによって、第１電極４０と第２電極５０との間の距離が決定される。
【００４９】
図８に示すように、犠牲層４５および第２電極５０上に、第２電極５０を形成する。より具体的には、第２電極５０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。次に、多結晶シリコンからなる第２電極５０に対して、導電性を付与するために所定の不純物（例えばボロン）をドーピングする。
【００５０】
図９に示すように、第１電極４０および第２電極５０を覆うように、第２絶縁層３０上に、層間絶縁層６０を形成する。層間絶縁層６０は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。層間絶縁層６０を形成した後に、層間絶縁層６０の表面を平坦化する処理を行ってもよい。
【００５１】
層間絶縁層６０は、例えば、複数の絶縁層を積層されて形成される。例えば、第１層目の絶縁層を形成した後、該第１層目の絶縁層にコンタクト部７０，７４を形成することができる。そして、第１層目の絶縁層上に、コンタクト部７０，７４と接続する配線層８０，８４を形成することができる。次に、第２層目の絶縁層を形成した後、該第２層目の絶縁層にコンタクト部７２，７６を形成することができる。そして、第２層目の絶縁層上に、コンタクト部７２，７６と接続する配線層８２，８６を形成することができる。コンタクト部７０，７２，７４，７６、および配線層８０，８２，８４，８６は、例えば、スパッタ法、めっき法により形成される。
【００５２】
図１に示すように、梁部５２の周囲および上方の層間絶縁層６０を除去して、開口部６２を形成し、かつ犠牲層４５を除去する（リリース工程）。リリース工程は、例えば、レジスト層（図示せず）をマスクとして、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って行われる。リリース工程において、第２絶縁層３０は、エッチングストッパーとして機能することができ、第１絶縁層２０がエッチングされて第１電極４０が剥離することを抑制できる。
【００５３】
以上の工程により、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を製造することができる。
【００５４】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、周波数精度の高いＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００５５】
３． ＭＥＭＳ振動子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す平面図であって、図２に対応するものである。以下、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子２００において、本実施形態に係る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。
【００５６】
ＭＥＭＳ振動子１００の例では、図２に示すように平面視において、開口部２２は、Ｙ軸方向に沿って延在し、梁部５２と交差していた。これに対し、ＭＥＭＳ振動子２００は、図１０に示すように平面視において、梁部５２の外周の内側に配置された開口部２２を有する。
【００５７】
ＭＥＭＳ振動子２００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様に、高い周波数精度を有することができる。
【００５８】
４． 発振器
次に、本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１１は、本実施形態に係る発振器６００を示す回路図である。
【００５９】
発振器６００は、図１１に示すように、例えば、本発明に係るＭＥＭＳ振動子（例えばＭＥＭＳ振動子１００）と、反転増幅回路（回路部）６１０と、を含む。
【００６０】
ＭＥＭＳ振動子１００は、第１電極４０と電気的に接続された第１端子１００ａと、第２電極５０と電気的に接続された第２端子１００ｂと、を有している。ＭＥＭＳ振動子１００の第１端子１００ａは、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと少なくとも交流的に接続する。ＭＥＭＳ振動子１００の第２端子１００ｂは、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【００６１】
図示の例では、反転増幅回路６１０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。
【００６２】
発振器６００は、反転増幅回路６１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図１１に示す例では、反転増幅回路６１０の入力端子と出力端子とが抵抗６２０を介して接続されている。
【００６３】
発振器６００は、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａ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６３０と、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂ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６３２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６３０，６３２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６００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【００６４】
なお、発振器６００は、図１２に示すように、さらに、分周回路６４０を有していてもよい。分周回路６４０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６００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。
【００６５】
発振器６００を構成するトランジスターやキャパシター（図示せず）等は、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１００と反転増幅回路６１０をモノリシックに形成することができる。
【００６６】
ＭＥＭＳ振動子１００と反転増幅回路６１０を、モノリシックに形成する場合、発振器６００を構成するトランジスター等の部材を、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、犠牲層４５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５０を形成する工程において（図８参照）、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１００と反転増幅回路６１０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。
【００６７】
発振器６００によれば、周波数精度の高いＭＥＭＳ振動子１００を含む。そのため、発振器６００は、周波数精度の高い信号を出力することができる。
【００６８】
なお、上述した実施形態およ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、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００６９】
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】
【００７０】
１０ 基板、２０ 第１絶縁層、２２ 開口部、３０ 第２絶縁層、３２ 窪み部、
４０ 第１電極、４２ 窪み部、４５ 犠牲層、５０ 第２電極、５２ 梁部、
５４ 第１支持部、５６ 第２支持部、６０ 層間絶縁層、
７０，７２，７４，７６ コンタクト部、８０，８２，８４，８６ 配線層、
１００ ＭＥＭＳ振動子、１００ａ 第１端子、１００ｂ 第２端子、
２００ ＭＥＭＳ振動子、６００ 発振器、６１０ 反転増幅回路、
６１０ａ 入力端子、６１０ｂ 出力端子、６２０ 抵抗、６３０ 第１キャパシター、
６３２ 第２キャパシター、６４０ 分周回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ振動子および発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、微小構造体形成技術の１つで、例えば、ミクロンオーダーの微細な電子機械システムを作る技術やその製品のことをいう。
【０００３】
特許文献１には、固定電極および可動電極を有し、両電極間に発生する静電力により可動電極を駆動させるＭＥＭＳ振動子が開示されている。特許文献１では、このようなＭＥＭＳ振動子を、フィールド絶縁膜および下地層などの絶縁層上に形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０５１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＥＭＳ振動子として、可動電極の両端を支持部によって固定された両持ち梁構造のＭＥＭＳ振動子が知られている。このようなＭＥＭＳ振動子が絶縁層上に形成された場合、例えば、熱などによって発生した絶縁層の応力が、可動電極の両端の支持部に加わり、これによってＭＥＭＳ振動子の共振周波数が所望の値から変動してしまうことがあった。その結果、ＭＥＭＳ振動子の周波数精度が低下してしまうことがあった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い周波数精度を有するＭＥＭＳ振動子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、開口部が形成された第１絶縁層と、
前記開口部を覆って、前記第１絶縁層の上方に配置された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層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、前記梁部の一端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第１支持部、および前記梁部の他端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第２支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置されている。
【０００８】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、仮に、ＭＥＭＳ振動子に熱が加わり、第２絶縁層が熱膨張したとしても、開口部によって、熱膨張により発生した第２絶縁層の面内方向の応力を、緩和することができる。さらに、開口部によって、第１絶縁層の応力を緩和することができる。これにより、第１支持部および第２支持部に加わる応力を低減することができる。したがって、梁部に加わる応力を低減することができ、共振周波数の変動を抑制することができる。その結果、このようなＭＥＭＳ振動子は、高い周波数精度を有することができる。
【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」などと用いる場合に、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絶縁層の材質は、酸化シリコンであり、
前記第２絶縁層の材質は、窒化シリコンであってもよい。
【００１１】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、第１絶縁層によって、ＭＥＭＳ振動子を基板に形成された他の素子と電気的に分離させつつ、第２絶縁層によって、後述するリリース工程において、第１絶縁層がエッチングされて第１電極が剥離することを抑制できる。
【００１２】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部は、前記第１支持部および前記第２支持部を避けて、前記梁部と交差していてもよい。
【００１３】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、効率よく、第１絶縁層および第２絶縁層に発生する応力を、緩和することができる。
【００１４】
本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１電極と重なっていてもよい。
【００１５】
このようなＭＥＭＳ振動子によれば、開口部を配置するためのスペースを別途設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【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、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子を模式的に示す平面図。
【図１１】本実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図１２】本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】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
１． ＭＥＭＳ振動子
まず、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図２では、便宜上、層間絶縁層６０、コンタクト部７２，７６、および配線層８０，８２，８４，８６の図示を省略している。
【００２１】
ＭＥＭＳ振動子１００は、図１および図２に示すように、基板１０と、第１絶縁層２０と、第２絶縁層３０と、第１電極４０と、第２電極５０と、を含む。
【００２２】
基板１０としては、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。基板１０として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００２３】
第１絶縁層２０は、基板１０上に配置されている。第１絶縁層２０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絶縁層２０は、ＭＥＭＳ振動子１００と、基板１０に形成された他の素子（例えばトランジスター、図示せず）と、を電気的に分離することができる。
【００２４】
第１絶縁層２０には、開口部２２が形成されている。開口部２２の少なくとも一部は、基板１０の厚み方向（Ｚ軸方向）からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、第２電極５０の第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。すなわち、開口部２２の少なくとも一部は、図２に示すように平面視において、第２電極５０と重なっている。さらに、図示の例では、開口部２２の少なくとも一部は、平面視において、第１電極４０と重なっている。なお、図示はしないが、開口部２２は、平面視において、支持部５４，５６と重なっていてもよい。
【００２５】
開口部２２は、図２に示すように平面視において、例えば、第２電極５０の第１支持部５４および第２支持部５６を避けて、梁部５２と交差している。図示の例では、開口部２２は、Ｙ軸方向に沿って延在しており、開口部２２のＹ軸方向の長さは、第２電極５０のＹ軸方向の長さよりも大きい。
【００２６】
図示の例では、開口部２２は、２つ形成されているが、その数は特に限定されない。また、図２に示す例では、開口部２２の平面形状は、長方形であるが、その形状は特に限定されない。また、図１に示す例では、開口部２２は、基板１０の上面まで貫通しているが、基板１０の上面まで貫通していなくてもよい。
【００２７】
第２絶縁層３０は、開口部２２を覆って、第１絶縁層２０上に配置されている。より具体的には、第２絶縁層３０は、開口部２２の内面を構成する第１絶縁層２０の側面および基板１０の上面を覆っている。第２絶縁層３０は、図１に示すように、開口部２２を埋めて形成されていてもよい。第２絶縁層３０には、例えば、窪み部３２が形成されている。窪み部３２は、開口部２２の上方に配置されている。窪み部３２は、開口部２２の形状が転写されて形成されることができる。
【００２８】
第２絶縁層３０の材質は、例えば、窒化シリコンである。第２絶縁層３０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。
【００２９】
第１電極４０は、第２絶縁層３０上に配置されている。第１電極４０は、第２絶縁層３０上に固定されていてもよい。第１電極４０の平面形状は、特に限定されないが、図２に示す例では、長方形である。第１電極４０には、例えば、窪み部４２が形成されている。窪み部４２は、窪み部３２の上方に配置されている。窪み部４２は、窪み部３２の形状が転写されて形成されることができる。第１電極４０の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。
【００３０】
第２電極５０は、第２絶縁層３０の上方に配置されている。第２電極５０の平面形状は、特に限定されないが、図２に示す例では、長方形である。第２電極５０は、梁部５２と、第１支持部５４と、第２支持部５６と、を有する。
【００３１】
梁部５２は、第１電極４０との間に空隙を有した状態で配置されている。梁部５２は、例えば、第１電極４０の上方に配置され、第１電極４０と対向配置されている。梁部５２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下である。梁部５２は、基板１０の厚み方向に静電力によって振動可能となる。
【００３２】
第１支持部５４は、梁部５２の一端（例えば、梁部５２の−Ｘ側の端）を支持し、第２絶縁層３０上に配置されている。第２支持部５６は、梁部５２の他端（例えば、梁部５２の＋Ｘ側の端）を支持し、第２絶縁層３０上に配置されている。すなわち、第２電極５０は、両持ち梁構造を有している。第１支持部５４および第２支持部５６は、第２絶縁層３０上に固定されていてもよい。第１支持部５４および第２支持部５６は、図２に示すように平面視において、例えば、梁部５２を挟んで配置されている。図示の例では、第１支持部５４および第２支持部５６は、梁部５２をＸ軸方向から挟んでいる。
【００３３】
第１電極４０および第２電極５０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。第１電極４０と第２電極５０との間に電圧が印加されると、梁部５２は、電極４０，５０間に発生する静電力により振動することができる。
【００３４】
図１に示す例では、第１電極４０は、コンタクト部７０を介して、配線層８０に電気的に接続されている。さらに、配線層８０は、コンタクト部７２を介して、配線層８２に電気的に接続されている。第２電極５０は、コンタクト部７４を介して、配線層８４に電気的に接続されている。さらに、配線層８４は、コンタクト部７６を介して、配線層８６に電気的に接続されている。配線層８２，８６は、電極４０，５０間に電圧を印加するための電源部（図示せず）に電気的に接続されている。これにより、電極４０，５０間に電圧を印加し、梁部５２を振動させることができる。コンタクト部７０，７２，７４，７６、および配線層８０，８２，８４，８６の材質は、導電性であれば、特に限定されない。
【００３５】
第１電極４０および第２電極５０は、図１に示すように、層間絶縁層６０に形成された開口部６２内に、配置されていてもよい。層間絶縁層６０は、第２絶縁層３０上に配置されている。層間絶縁層６０の材質は、例えば、酸化シリコンである。
【００３６】
なお、図示はしないが、開口部６２は、減圧状態で気密封止されていてもよい。これにより、梁部５２の振動時における空気抵抗を減少させることができる。
【００３７】
本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００３８】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、第１絶縁層２０には開口部２２が形成され、第２絶縁層３０は、開口部２２覆って配置されている。さらに、平面視において、開口部２２の少なくとも一部は、第１支持部５４と第２支持部５６との間に配置されている。そのため、仮に、ＭＥＭＳ振動子１００に熱が加わり、第２絶縁層３０が熱膨張したとしても、開口部２２によって、熱膨張により発生した第２絶縁層３０の面内方向の応力（例えばＸＹ面内の方向の応力）を、緩和することができる。さらに、開口部２２によって、第１絶縁層２０の応力を緩和することができる。これにより、支持部５４，５６に加わる応力を低減することができる。したがって、梁部５２に加わる応力を低減することができ、共振周波数の変動を抑制することができる。その結果、ＭＥＭＳ振動子１００は、高い周波数精度を有することができる。
【００３９】
例えば、一般的に、両持ち梁構造の振動子では、第１支持部および第２支持部は、絶縁層上に固定されているため、平面視において、第１支持部および第２支持部の間の絶縁層に応力（引っ張り応力や圧縮応力）が発生しても、該応力は開放され難い。そのため、第１支持部および第２支持部に応力が加わり、さらに梁部にも応力が加わってしまう。ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２によって、このような支持部５４，５６間の絶縁層２０，２２に発生する応力を、緩和することができる。
【００４０】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、第１絶縁層２０の材質は、酸化シリコンであり、第２絶縁層３０の材質は、窒化シリコンであることができる。これにより、第１絶縁層２０によって、ＭＥＭＳ振動子１００を基板１０に形成された他の素子と電気的に分離させつつ、第２絶縁層３０によって、後述するリリース工程において、第１絶縁層２０がエッチングされて第１電極４０が剥離することを抑制できる。なお、酸化シリコンからなる絶縁層と窒化シリコンからなる絶縁層とでは、例えば熱膨張によって発生する応力は、窒化シリコンからなる絶縁層の方が大きくなる。
【００４１】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２は、平面視において、第１支持部５４および第２支持部５６を避けて、梁部５２と交差することができる。そのため、効率よく、支持部５４，５６間の絶縁層２０，２２に発生する応力を、緩和することができる。
【００４２】
ＭＥＭＳ振動子１００によれば、開口部２２の少なくとも一部は、平面視において、第１電極４０と重なっていることができる。例えば、開口部を第１電極と重ならないように配置する場合は、開口部を配置するためのスペースが必要となるが、ＭＥＭＳ振動子１００では、そのようなスペースを別途設けなくてもよい。そのため、ＭＥＭＳ振動子１００では、小型化を図ることができる。
【００４３】
２． ＭＥＭＳ振動子の製造方法
次に、本実施形態に係る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３〜図９は、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００４４】
図３に示すように、基板１０上に第１絶縁層２０を形成する。第１絶縁層２０は、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法、ＬＯＣＯＳ法により形成される。
【００４５】
図４に示すように、第１絶縁層２０に開口部２２を形成する。開口部２２は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。
【００４６】
図５に示すように、開口部２２を覆うように、第１絶縁層２０上に第２絶縁層３０を形成する。第２絶縁層３０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法により形成される。例えば、開口部２２の形状が転写されることにより、第２絶縁層３０に、窪み部３２が形成される。
【００４７】
図６に示すように、第２絶縁層３０上に第１電極４０を形成する。より具体的には、第１電極４０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。次に、例えば多結晶シリコンからなる第１電極４０に対して、導電性を付与するために所定の不純物（例えばボロン）をドーピングする。例えば、窪み部３２の形状が転写されることにより、第１電極４０に、窪み部４２が形成される。
【００４８】
図７に示すように、第１電極４０を覆うように犠牲層４５を形成する。犠牲層４５は、例えば、第１電極４０を熱酸化することにより形成される。犠牲層４５の材質は、例えば、酸化シリコンである。犠牲層４５の厚みは、例えば、０．０１μｍ以上１００μｍ以下である。犠牲層４５の厚みによって、第１電極４０と第２電極５０との間の距離が決定される。
【００４９】
図８に示すように、犠牲層４５および第２電極５０上に、第２電極５０を形成する。より具体的には、第２電極５０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。次に、多結晶シリコンからなる第２電極５０に対して、導電性を付与するために所定の不純物（例えばボロン）をドーピングする。
【００５０】
図９に示すように、第１電極４０および第２電極５０を覆うように、第２絶縁層３０上に、層間絶縁層６０を形成する。層間絶縁層６０は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。層間絶縁層６０を形成した後に、層間絶縁層６０の表面を平坦化する処理を行ってもよい。
【００５１】
層間絶縁層６０は、例えば、複数の絶縁層を積層されて形成される。例えば、第１層目の絶縁層を形成した後、該第１層目の絶縁層にコンタクト部７０，７４を形成することができる。そして、第１層目の絶縁層上に、コンタクト部７０，７４と接続する配線層８０，８４を形成することができる。次に、第２層目の絶縁層を形成した後、該第２層目の絶縁層にコンタクト部７２，７６を形成することができる。そして、第２層目の絶縁層上に、コンタクト部７２，７６と接続する配線層８２，８６を形成することができる。コンタクト部７０，７２，７４，７６、および配線層８０，８２，８４，８６は、例えば、スパッタ法、めっき法により形成される。
【００５２】
図１に示すように、梁部５２の周囲および上方の層間絶縁層６０を除去して、開口部６２を形成し、かつ犠牲層４５を除去する（リリース工程）。リリース工程は、例えば、レジスト層（図示せず）をマスクとして、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って行われる。リリース工程において、第２絶縁層３０は、エッチングストッパーとして機能することができ、第１絶縁層２０がエッチングされて第１電極４０が剥離することを抑制できる。
【００５３】
以上の工程により、本実施形態に係るＭＥＭＳ振動子１００を製造することができる。
【００５４】
ＭＥＭＳ振動子１００の製造方法によれば、周波数精度の高いＭＥＭＳ振動子１００を得ることができる。
【００５５】
３． ＭＥＭＳ振動子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子２００を模式的に示す平面図であって、図２に対応するものである。以下、本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳ振動子２００において、本実施形態に係る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。
【００５６】
ＭＥＭＳ振動子１００の例では、図２に示すように平面視において、開口部２２は、Ｙ軸方向に沿って延在し、梁部５２と交差していた。これに対し、ＭＥＭＳ振動子２００は、図１０に示すように平面視において、梁部５２の外周の内側に配置された開口部２２を有する。
【００５７】
ＭＥＭＳ振動子２００によれば、ＭＥＭＳ振動子１００と同様に、高い周波数精度を有することができる。
【００５８】
４． 発振器
次に、本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１１は、本実施形態に係る発振器６００を示す回路図である。
【００５９】
発振器６００は、図１１に示すように、例えば、本発明に係るＭＥＭＳ振動子（例えばＭＥＭＳ振動子１００）と、反転増幅回路（回路部）６１０と、を含む。
【００６０】
ＭＥＭＳ振動子１００は、第１電極４０と電気的に接続された第１端子１００ａと、第２電極５０と電気的に接続された第２端子１００ｂと、を有している。ＭＥＭＳ振動子１００の第１端子１００ａは、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと少なくとも交流的に接続する。ＭＥＭＳ振動子１００の第２端子１００ｂは、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【００６１】
図示の例では、反転増幅回路６１０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。
【００６２】
発振器６００は、反転増幅回路６１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図１１に示す例では、反転増幅回路６１０の入力端子と出力端子とが抵抗６２０を介して接続されている。
【００６３】
発振器６００は、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａ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６３０と、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂ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６３２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６３０，６３２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６００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【００６４】
なお、発振器６００は、図１２に示すように、さらに、分周回路６４０を有していてもよい。分周回路６４０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６００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。
【００６５】
発振器６００を構成するトランジスターやキャパシター（図示せず）等は、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１００と反転増幅回路６１０をモノリシックに形成することができる。
【００６６】
ＭＥＭＳ振動子１００と反転増幅回路６１０を、モノリシックに形成する場合、発振器６００を構成するトランジスター等の部材を、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、犠牲層４５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５０を形成する工程において（図８参照）、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１００と反転増幅回路６１０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。
【００６７】
発振器６００によれば、周波数精度の高いＭＥＭＳ振動子１００を含む。そのため、発振器６００は、周波数精度の高い信号を出力することができる。
【００６８】
なお、上述した実施形態およ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、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００６９】
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】
【００７０】
１０ 基板、２０ 第１絶縁層、２２ 開口部、３０ 第２絶縁層、３２ 窪み部、
４０ 第１電極、４２ 窪み部、４５ 犠牲層、５０ 第２電極、５２ 梁部、
５４ 第１支持部、５６ 第２支持部、６０ 層間絶縁層、
７０，７２，７４，７６ コンタクト部、８０，８２，８４，８６ 配線層、
１００ ＭＥＭＳ振動子、１００ａ 第１端子、１００ｂ 第２端子、
２００ ＭＥＭＳ振動子、６００ 発振器、６１０ 反転増幅回路、
６１０ａ 入力端子、６１０ｂ 出力端子、６２０ 抵抗、６３０ 第１キャパシター、
６３２ 第２キャパシター、６４０ 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、開口部が形成された第１絶縁層と、
前記開口部を覆って、前記第１絶縁層の上方に配置された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層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、前記梁部の一端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第１支持部、および前記梁部の他端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第２支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置されている、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１絶縁層の材質は、酸化シリコンであり、
前記第２絶縁層の材質は、窒化シリコンである、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部は、前記第１支持部および前記第２支持部を避けて、前記梁部と交差している、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、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１電極と重なっている、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１】
基板と、
前記基板の上方に配置され、開口部が形成された第１絶縁層と、
前記開口部を覆って、前記第１絶縁層の上方に配置された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層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、前記梁部の一端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第１支持部、および前記梁部の他端を支持し前記第２絶縁層の上方に配置された第２支持部を有する第２電極と、
を含み、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１支持部と前記第２支持部との間に配置されている、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１絶縁層の材質は、酸化シリコンであり、
前記第２絶縁層の材質は、窒化シリコンである、ＭＥＭＳ振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部は、前記第１支持部および前記第２支持部を避けて、前記梁部と交差している、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、
前記基板の厚み方向からの平面視において、前記開口部の少なくとも一部は、前記第１電極と重なっている、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。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３８５３０（Ｐ２０１３−３８５３０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１６１７（Ｐ２０１１−１７１６１７）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【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２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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