ＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳ発振器及びその製造方法
【課題】製品として求められる目標精度に比べて梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ構造体を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、基板上に複数のＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを配置したＭＥＭＳ構造体であって、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体である。
【解決手段】本発明の一態様は、基板上に複数のＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを配置したＭＥＭＳ構造体であって、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳ振動子を備えたＭＥＭＳ発振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０は、従来のＭＥＭＳ振動子の回路構成を示す図である。ＭＥＭＳ振動子２０１の一方の電極は結合容量２０３ａに接続され、この結合容量２０３ａは入力端子２１０に接続されている。ＭＥＭＳ振動子２０１の他方の電極は結合容量２０３ｂに接続され、この結合容量２０３ｂは出力端子２２０に接続される。ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間にはバイアス抵抗２０４ａ，２０４ｂを介してバイアス電圧印加回路２０２が接続されている。
【０００３】
ＭＥＭＳ振動子２０１を動作させる際に、外部電圧の影響を受けないように基準電圧発生回路を含むバイアス電圧印加回路２０２によってＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間に直流バイアス電圧が印加される。外部回路に繋げられる入力端子２１０及び出力端子２２０それぞれとＭＥＭＳ振動子２０１の両電極とは結合容量２０３ａ，２０３ｂを介して接続される。また、直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加回路２０２との交流的な絶縁を取るために、ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極とバイアス電圧印加回路２０２との間にバイアス抵抗２０４ａ，２０４ｂが挿入される。
【０００４】
図２１は、従来のＭＥＭＳ振動子と発振回路を備えたＭＥＭＳ発振器の一例を示す図である。ＭＥＭＳ振動子２０１の一方の電極は結合容量２０３ａに接続され、ＭＥＭＳ振動子２０１の他方の電極は結合容量２０３ｂに接続されている。ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間にはバイアス回路２０２が接続され、このバイアス回路２０２にはバイアス電圧入力端子が接続されている。結合容量２０３ａは増幅回路２３０の入力側に接続され、結合容量２０３ｂは増幅回路２３０の出力側に接続されている。増幅回路２３０の出力側及び結合容量２０３ｂは緩衝回路（バッファアンプ）２４０の入力側に接続され、緩衝回路２４０の出力側は出力端子に接続されている。
【０００５】
ＭＥＭＳ振動子２０１は、機械的な変異による静電容量の変位を利用したものが一般に多く使用されている。最も簡単な構造のものとしては、いわゆるカンチレバーと呼ばれる、片持ちの構造体が代表例として挙げられる。この構造体を使用したＭＥＭＳ振動子２０１の外観の一例を図２２に示し、より詳細なＭＥＭＳ振動子２０１の構造を図２３に示す。
【０００６】
図２２及び図２３（Ａ）に示すように、ＭＥＭＳ振動子２０１は、基板１００上に形成された固定電極１０１と、その固定電極１０１と一定間隔をあけて形成された可動電極１０２とから構成されている。可動電極１０２は、基板１００上に形成された固定部１０４と、固定電極１０１に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１０３と、その可動部１０３と固定部１０４を連結して支持する支持部１０５によって構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
ＭＥＭＳ振動子２０１の製造方法は次のとおりである。
図２３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１１０上にシリコン酸化膜１１１を形成し、このシリコン酸化膜１１１上にシリコン窒化膜１１２を形成する。次に、シリコン窒化膜１１２上に第１のポリシリコン膜からなる固定電極１０１を形成し、この固定電極１０１を覆う絶縁膜（図示せず）を形成する。次いで、この絶縁膜上に第２のポリシリコン膜からなる可動電極１０２を形成する。次に、可動電極１０２周辺の絶縁膜を除去する。このようにしてＭＥＭＳ振動子２０１が製造される。
【０００８】
上記のＭＥＭＳ振動子２０１は基板１００の厚み方向に可動部１０３が振動する。このＭＥＭＳ振動子２０１は可動部１０３と固定電極１０１との間隔を狭く取る事ができるため、可動部１０３の変動に対する容量変異率が高く、感度の高い共振特性を得る事が可能となる。
【０００９】
また、ＭＥＭＳ振動子２０１は、固定電極１０１及び可動電極１０２がポリシリコン等をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によって堆積して形成され、いわゆる表面ＭＥＭＳプロセスで作製される。このような比較的簡素なプロセスで形成可能なため、低コストでＭＥＭＳ振動子の製造が可能であるなどのメリットを持つ。
【００１０】
一方で、以下のような欠点もある。
上述したように固定電極１０１及び可動電極１０２はポリシリコン等をＣＶＤ法によって堆積して形成するため、堆積による成膜ではその膜厚ばらつきが大きくなり、通常その公差は±１０％にも達する場合がある。振動モードにおいて、固定電極１０１及び可動電極１０２の膜厚は振動子の共振周波数を決定する一要素となるため、膜厚のばらつきが共振周波数のばらつきに直結する。そのため、ポリシリコン等を堆積して形成した固定電極１０１及び可動電極１０２では、基板水平方向に振動する振動子と比較して、相対的に高い周波数精度を得難いという問題がある。
【００１１】
また、膜厚の管理・選別、梁長の最適化等で共振周波数の精度を確保する手段も考えられるが、量産を考慮した場合、その工程管理には限界があり、また、これらの工程追加による製造コストの増大も懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１５３８１７公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２４は、ＭＥＭＳ振動子の固定電極及び可動電極がばらつくことに起因する共振周波数のばらつきと、製品としてのＭＥＭＳ振動子が求められる共振周波数の目標精度（公差）との関係を示す図である。ただし、膜厚がどの程度ばらつくかについては成膜装置の性能や成膜条件等によって異なるため、図２４に示す共振周波数のばらつきは単なる一例である。また、目標精度についても製品によって異なるため、図２４に示す目標精度は単なる一例である。
【００１４】
例えば、ＭＥＭＳ振動子の共振周波数及び周波数精度の仕様値が２０ＭＨｚ±１００ｋＨｚ（±０．５％）である場合、振動子の共振周波数を１９．９ＭＨｚ〜２０．１ＭＨｚに収める必要がある。これを実現するためには、ＭＥＭＳ振動子の膜厚ばらつきを所望値以下（例えば±０．０５μｍ以内）に収める必要がある。
【００１５】
しかし前記の通り、成膜装置の性能や成膜条件によりＭＥＭＳ振動子の膜厚ばらつきが例えば所望値の４倍となってしまった場合（例えば，±０．２μｍ）、この条件で量産したＭＥＭＳ振動子の共振周波数は１９．６ＭＨｚ〜２０．４ＭＨｚ（±４００ｋＨｚ＝±２％）にばらつく事が予測される。
このように製品として求められる目標精度に比べて膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きい場合、前述した従来の製造方法では、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を高い歩留りで得ることはできない。
【００１６】
本発明の一態様は、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳ発振器及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、基板上に複数のＭＥＭＳ振動子を配置したＭＥＭＳ構造体であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体である。
【００１８】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ構造体を提供することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁及びその梁に設けられた錘を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記錘のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状と前記錘のパターン形状の両方が異なることのいずれかであることが好ましい。
【００２０】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記錘のパターン形状が異なることは、前記錘の大きさが段階的に大きくなることであり、
前記梁のパターン形状が異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであることが好ましい。
【００２２】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有し、且つ段階的な共振周波数を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであることが好ましい。
【００２４】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、梁のパターン形状が異なることによって、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、前記基板上に形成された固定部と前記固定電極に対向して配置された振動可能な梁とその梁と前記固定部を連結して支持する支持部を備えた可動電極を有しており、
前記支持部は、該支持部を貫通するスリットを有しており、
前記梁構造が異なることは、前記スリットの大きさ又は数が異なることによってバネ定数が異なること、前記梁の長さが異なること、前記スリットの大きさ又は数と前記梁の長さの両方が異なることであることが好ましい。
【００２６】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記スリットの大きさ又は数が異なることは、前記スリットの大きさが同じで且つ前記スリットの数が段階的に多くなること、前記スリットの数が同じで且つ前記スリットの大きさが段階的に大きくなること、前記スリットの大きさ及び数の両方が段階的に大きくなることのいずれかであり、
前記梁の長さが異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであることが好ましい。
【００２８】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有し、且つ段階的な共振周波数を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２９】
本発明の一態様は、上述したＭＥＭＳ構造体と、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに電気的に接続された発振動作を行うための発振器構成回路と、
を具備し、
前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子は、前記発振回路に電気的に接続されてないＭＥＭＳ発振器である。
【００３０】
上記ＭＥＭＳ発振器によれば、製品として求められる目標精度に比べて梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ発振器において、
前記発振器構成回路は、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに接続された選択部と、
前記選択部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
前記バイアス電圧が印加された前記一つのＭＥＭＳ振動子を用いて発振動作を行うための発振回路部と、
前記発振回路部に接続された発振出力を出力するバッファ部と、
を具備し、
前記選択部は、前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子にバイアス電圧を印加しないことが好ましい。
【００３２】
上記ＭＥＭＳ発振器によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器を提供することができる。
【００３３】
本発明の一態様は、基板上に、設計値において所定の共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれが接続された選択部、前記選択部に接続されたバイアス電圧印加部、発振回路部、及び前記発振回路部に接続されたバッファ部を形成し、
前記選択部及び前記バイアス電圧印加部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加し、前記一つのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部によって発振させ、前記バッファ部によって前記一つのＭＥＭＳ振動子から発振出力された共振周波数を計測し、所定の範囲内の共振周波数を有する一つのＭＥＭＳ振動子を前記複数のＭＥＭＳ振動子から特定し、
前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択することにより、前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部に電気的に接続せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって前記発振回路部に電気的に接続するＭＥＭＳ発振器の製造方法であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記梁構造は、前記基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって前記所定の共振周波数差を有し、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ発振器の製造方法である。
【００３４】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係るＭＥＭＳ発振器を模式的に示す構成図。
【図２】図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを示す平面図。
【図３】ＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係及び図２に示す４個のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値を示す図。
【図４】ＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係及び９個のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値を示す図。
【図５】図１に示す選択部３ａ，３ｂを詳細に説明するための回路図。
【図６】設計値において２００ｋＨｚの共振周波数差を確保できない場合を説明する図。
【図７】レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図。
【図８】梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、錘の追加によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１２】、図１に示す選択部によってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法を説明するフローチャート。
【図１３】（Ａ）は図７に示すＭＥＭＳ振動子の変形例１を示す図、（Ｂ）はＭＥＭＳ振動子の変形例２を示す図。
【図１４】（ａ）は両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子３０の基本構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線の側面図。
【図１５】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図。
【図１６】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ'線に沿った断面図。
【図１７】レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する複数のＭＥＭＳ振動子を示す平面図。
【図１８】梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、スリットの数によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図。
【図１９】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図。
【図２０】従来のＭＥＭＳ振動子の回路構成を示す図。
【図２１】従来のＭＥＭＳ発振器の一例を示す図。
【図２２】カンチレバーと呼ばれる片持ち構造体を使用したＭＥＭＳ振動子の一例を示す斜視図。
【図２３】（Ａ）は図２２に示すＭＥＭＳ振動子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図。
【図２４】ＭＥＭＳ振動子の固定電極及び可動電極の膜厚ばらつきによる共振周波数のばらつきと、ＭＥＭＳ振動子が求められる目標精度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るＭＥＭＳ発振器を模式的に示す構成図である。このＭＥＭＳ発振器は、発振器構成回路３００及び複数のＭＥＭＳ振動子、例えば４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有している。発振器構成回路３００は、増幅器（バッファ部）１、発振回路部２、選択部３ａ，３ｂ、及びバイアス電圧印加部４を有している。発振回路部２は、回路素子、トランジスタ等の能動回路部、出力端子等を有している。
【００３８】
４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの一方電極は選択部３ａを介して発振回路部２に電気的に接続されており、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの他方電極は選択部３ｂを介して発振回路部２に電気的に接続されている。発振回路部２は増幅器１に電気的に接続されている。
【００３９】
また、選択部３ａ，３ｂにはバイアス電圧印加部４が接続されており、バイアス電圧印加部４は、選択部３ａ，３ｂを介して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれ、もしくは選択された一つのＭＥＭＳ振動子のみに直流バイアス電圧を印加するものである。
【００４０】
４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれは梁構造を有しており、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄは、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数を異ならせて所定の共振周波数差を有している。
【００４１】
図２は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを示す平面図である。これらのＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれは、その構造が図２３に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、梁の長さ１６ａ〜１６ｄを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【００４２】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄは、図示せぬ基板上に形成された固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８とから構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部によって構成されている。ＭＥＭＳ振動子それぞれの梁の長さ１６ａ〜１６ｄは、ＭＥＭＳ振動子１０ａから順に短く形成されている。ＭＥＭＳ振動子１０ａの梁の長さ１６ａが一番長く形成されており、ＭＥＭＳ振動子１０ｂの梁の長さ１６ｂ、ＭＥＭＳ振動子１０ｃの梁の長さ１６ｃ、ＭＥＭＳ振動子１０ｄの梁の長さ１６ｄの順に段階的に短く形成されている。
【００４３】
図３は、図２４に示すＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係を示す図に、図２に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数の設計値を表した図である。
【００４４】
図１に示すＭＥＭＳ発振器は、２０ＭＨｚ±０．５％（±１００ｋＨｚ）の共振周波数で発振する発振器を例にとり説明する。なお、本実施形態で説明する共振周波数の具体的数値及び目標精度の具体的数値は、製品によって異なるため、単なる一例である。
【００４５】
図３に示すように、ＭＥＭＳ振動子１０ａの設計値は１９．７ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｂの設計値は１９．９ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｃの設計値は２０．１ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｄの設計値は２０．３ＭＨｚである。言い換えると、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれが上記の設計値となるように図２に示す梁の長さ１６ａ〜１６ｄを必要周波数分だけ延長又は短縮している。共振周波数ｆｒの導出式は、下記式（１）のとおりであるため、梁の長さを延長又は短縮することで共振周波数ｆｒを変えることができる。
【００４６】
ｆｒ＝（３５Ｅ／３３ρ）１／２Ｈ／（２πＬ２） ・・・（１）
ただし、Ｈ，ＬはそれぞれＭＥＭＳ振動子の膜厚，梁の長さであり、Ｅ，ρはそれぞれＭＥＭＳ振動子を構成する材料のヤング率と密度である。
【００４７】
製品として求められる目標精度が±０．５％（±１００ｋＨｚ）であり、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが±２％（±４００ｋＨｚ）である場合において、梁構造（例えば梁の長さ）を異ならせることによって、図２に示すように２００ｋＨｚ間隔で４つの設計値のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを基板上に作製する。これにより、量産したＭＥＭＳ振動子において基板面内又は基板相互間における梁の膜厚ばらつき（即ち図２に示す固定電極１２及び可動電極８の膜厚ばらつき）が発生しても、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのうち少なくとも一つのＭＥＭＳ振動子は、確実に２０ＭＨｚ±０．５％（±１００ｋＨｚ）の目標精度内の共振周波数を有することになる。その理由は次のとおりである。
【００４８】
基板面内又は基板相互間において梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して＋４００ｋＨｚずれたとしても、製造後の４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの実際の共振周波数は、２０．１ＭＨｚ、２０．３ＭＨｚ、２０．５ＭＨｚ、２０．７ＭＨｚとなる。従って、４個のＭＥＭＳ振動子のうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ａは目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００４９】
また、基板面内又は基板相互間において梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して−４００ｋＨｚずれたとしても、製造後の４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの実際の共振周波数は、１９．３ＭＨｚ、１９．５ＭＨｚ、１９．７ＭＨｚ、１９．９ＭＨｚとなる。従って、４個のＭＥＭＳ振動子のうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ｄは目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００５０】
上述したように、本実施形態ではＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数の差分が２００ｋＨｚとなることを意図しているため、製造プロセスのばらつきによってその差分がばらつくのを少なくすることが好ましい。そのためには、図２に示すように、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを近接して形成することが好ましく、また梁１６の長さ方向を同じ方向に形成することが好ましい。
【００５１】
本実施形態では、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつき（±４００ｋＨｚ）が製品として求められる目標精度（±１００ｋＨｚ）の４倍であるため、少なくとも４個のＭＥＭＳ振動子を基板上に作製する必要がある。これら４個のＭＥＭＳ振動子それぞれの設計値と最も近い他の設計値との差分は目標精度の範囲以下（２００ｋＨｚ以下）とする必要がある。
【００５２】
上記の内容を一般式で表すと、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきを±Ｘ（ｋＨｚ）とし、製品として求められる目標精度を±Ｙ（ｋＨｚ）とした場合、少なくともＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子を基板上に作製する必要があることになる。これらＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子それぞれの設計値と最も近い他の設計値との差分は２Ｙ以下とする必要がある。
【００５３】
このように図１に示すＭＥＭＳ発振器では、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを作製しているが、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきと目標精度が変わることによってＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子を作製することになる。
【００５４】
なお、本実施形態では、図３に示すように共振周波数の差分を２００ｋＨｚに設定し、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有するＭＥＭＳ発振器を形成しているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように共振周波数の差分を１００ｋＨｚに設定し、９個のＭＥＭＳ振動子１０ｅ〜１０ｍを有するＭＥＭＳ発振器を形成しても良い。これにより、９個のＭＥＭＳ振動子１０ｅ〜１０ｍのうち２個のＭＥＭＳ振動子は目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００５５】
ここでは、図１〜図３に示すように共振周波数の差分を２００ｋＨｚに設定し、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有するＭＥＭＳ発振器を例に取り、その場合において、梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して＋２００ｋＨｚ〜＋４００ｋＨｚずれた場合について説明する。この場合は、ＭＥＭＳ振動子が作製された後に、目標精度範囲内の一つのＭＥＭＳ振動子１０ａが選択部３ａ，３ｂによって選択されたことにより発振回路２に接続され、一つのＭＥＭＳ振動子１０ａ以外の全ての目標精度範囲外のＭＥＭＳ振動子１０ｂ〜１０ｄそれぞれが選択部３ａ，３ｂによって選択されなかったことにより発振回路２に接続されない。その結果、発振回路２には、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのいずれか一つの目標精度範囲内のＭＥＭＳ振動子１０ａが電気的に接続され、且つ４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ａ以外の全ての目標精度範囲外のＭＥＭＳ振動子１０ｂ〜１０ｄが電気的に接続されないことになる。
【００５６】
このような選択部３ａ，３ｂによるＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択は図１のＭＥＭＳ発振器が製造される時に行われ、その選択及び非選択が行われた後には選択部３ａ，３ｂによるＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行うことができない。
【００５７】
図５は、図１に示す選択部３ａ，３ｂを詳細に説明するための回路図である。図５に示す基準電圧発生回路４ａ及び出力電圧調整回路４ｂは図１に示すバイアス電圧印加部４に相当する。バイアス電圧印加部４は複数のＭＥＭＳ振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・１０ｎそれぞれに選択部３ａ，３ｂを介して電気的に接続されている。図５では、図１と異なり、４個以上のＭＥＭＳ振動子が形成されているが、ＭＥＭＳ振動子の最低個数は梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきと目標精度によって変更されるものであり、ＭＥＭＳ振動子の個数は限定されるものではない。また、出力電圧調整回路４ｂは、共振周波数を微調整する回路であるが、周波数の微調整が不要の場合は省略しても良い。
【００５８】
図１に示す選択部３ａ，３ｂは、図５に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｎそれぞれの一方電極と端子Ｘ２との間に接続されたアナログスイッチ６ａ〜６ｎと、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｎそれぞれの他方電極と端子Ｘ１との間に接続されたアナログスイッチ７ａ〜７ｎと、それらのアナログスイッチそれぞれを、オン状態にするためのハイ信号又はオフ状態にするためのロー信号を入力する入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎとを有している。入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎへは外部から制御信号が入力される。また、端子Ｘ１，Ｘ２は図１に示す発振回路２に電気的に接続されている。
【００５９】
アナログスイッチは、入力部からハイ信号がそのアナログスイッチに入力されると、そのアナログスイッチがオン状態となってＭＥＭＳ振動子と発振回路が導通状態になり、入力部からロー信号がそのアナログスイッチに入力されると、そのアナログスイッチがオフ状態となってＭＥＭＳ振動子と発振回路が非導通状態になる。
【００６０】
ここまでの説明では、ＭＥＭＳ振動子の共振周波数の設計値を梁の長さによって調整することを前提として説明した。しかし、精度良く梁の長さが調整された可動電極を作製できるか否かは、可動電極を形成する際のエッチング加工時に用いられるレジストマスクの性能によることが大きい。そして、一般的に、加工精度が高いレジストマスクは高価格であるのに対し、加工精度が低いレジストマスクは低価格である。従って、例えば低価格のレジストマスクを用いると、複数のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値において所定の共振周波数差を確保することができないことがある。これについて図６を用いて詳細に説明する。
【００６１】
図６は、設計値において２００ｋＨｚの共振周波数差を確保できない場合を説明する図である。製品としてのＭＥＭＳ振動子が求められる共振周波数ｆｒの目標精度（公差）を、例えばｆｒ＝２００ＭＨｚ±１００ｋＨｚとした場合、Ｈ＝ａ（μｍ）、Ｌ＝ｂ（μｍ）、Ｅ＝ｃ（ＧＰａ）、ρ＝ｄ（ｋｇ／ｍ３）とすると、共振周波数ｆｒの導出式である上記式（１）により共振周波数ｆ１は仮にｇ（ＭＨｚ）となるとする。
【００６２】
レジストマスクによって梁の長さＬを制御できる精度は最小のマスクグリッドによって制約される。その最小グリッドがｅ（μｍ）のレジストマスクを用いた場合、上記のＬ＝ｂ（μｍ）の前後の梁の長さＬは、それぞれｂ−ｅ（μｍ）とｂ＋ｅ（μｍ）となる。
【００６３】
梁の長さＬをｂ−ｅ（μｍ）とし、Ｈ、Ｅ、ρの値を上記と同様のａ、ｃ、ｄとすると、共振周波数ｆ２は仮にｇ＋ｘ（ＭＨｚ）となるとする。また、梁の長さＬをｂ＋ｅ（μｍ）とし、Ｈ、Ｅ、ρの値を上記と同様のａ、ｃ、ｄとすると、共振周波数ｆ３は仮にｇ−ｘ（ＭＨｚ）となるとする。従って、最小グリッドがｅ（μｍ）のレジストマスクを用いると、ｅの値によっては図６に示すようにｇと（ｇ＋ｘ）の差が２００ＫＨｚより大きくなり、２００ｋＨｚの共振周波数差を確保することができない場合がある。このように梁の長さによって共振周波数差を確保する場合はレジストマスクの最小グリッドによる限界がある。
【００６４】
図７は、レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する４個のＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを示す平面図である。 これらのＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれは、その構造が図２に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、可動部（梁）１６に錘３１ａ〜３１ｃを設けている点で異なり、錘３１ａ〜３１ｃの大きさを変えることによって共振周波数を異ならせている。なお、錘３１ａ〜３１ｃは、梁１６のパターン形状を変更することによって形成したものであり、梁のパターン形状が異なることによって共振周波数を異ならせている。また、錘は個々の振動子の振動に直接寄与しない部位に形成され、ＭＥＭＳ振動子の実効的な振動部の質量を変動させて共振周波数を調整している。
【００６５】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄは、図示せぬ基板上に形成された固定電極と、その固定電極と一定間隔をあけて形成された可動電極８と、から構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その梁に設けられた錘３１ａ〜３１ｃと、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部によって構成されている。錘３１ａ〜３１ｃの幅３２ａ〜３２ｃは、ＭＥＭＳ振動子３０ａから順に短く形成されている。
【００６６】
図８は、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのように梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄのように錘の追加によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図である。図８により、錘の追加によって調整した共振周波数の間隔のほうが、梁の長さのみの調整に比べて短くできることが確認された。
【００６７】
次に、図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を製造する方法について図９〜図１２を参照しつつ説明する。
図９〜図１１は、図７に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図である。
図１２は、図１に示す選択部によってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法を説明するフローチャートである。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、ｐ型Ｓｉ基板１５を用意する。次いで、図９（ｂ）に示すように、このｐ型Ｓｉ基板１５の上にシリコン酸化膜１４を形成する。次いで、図９（ｃ）に示すように、このシリコン酸化膜１４の上にシリコン窒化膜１３を形成する。
【００６９】
次に、図１０（ａ）に示すように、シリコン窒化膜１３の上にＣＶＤ法により１層目のポリシリコン膜を堆積する。次いで、このポリシリコン膜上にレジスト膜（図示せず）を塗布し、そのレジスト膜を露光及び現像することにより、ポリシリコン膜上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして１層目のポリシリコン膜をエッチングすることにより、シリコン窒化膜１３上には１層目のポリシリコン膜からなる固定電極１２が形成される。
【００７０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、固定電極１２の表面を覆うようにシリコン酸化膜（犠牲層）２０を形成する。次いで、図１０（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜１３及びシリコン酸化膜２０の上にＣＶＤ法により２層目のポリシリコン膜を堆積する。次いで、このポリシリコン膜上にレジスト膜（図示せず）を塗布し、そのレジスト膜を露光及び現像することにより、ポリシリコン膜上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして２層目のポリシリコン膜をエッチングすることにより、シリコン窒化膜１３上には２層目のポリシリコン膜からなる可動電極８が形成される。
【００７１】
次に、図１１（ａ）に示すように、可動電極８及び固定電極１２の上に、内部に多層配線を有する層間絶縁膜２５を形成する。多層配線は、固定電極１２に電気的に接続された第１の配線プラグ２１ａと、第１の配線プラグ２１ａ上に電気的に接続された第１の配線２２ａと、第１の配線２２ａ上に電気的に接続された第２の配線プラグ２３ａと、第２の配線プラグ２３ａ上に電気的に接続された第２の配線２４ａを有するとともに、可動電極８に電気的に接続された第１の配線プラグ２１ｂと、第１の配線プラグ２１ｂ上に電気的に接続された第１の配線２２ｂと、第１の配線２２ｂ上に電気的に接続された第２の配線プラグ２３ｂと、第２の配線プラグ２３ｂ上に電気的に接続された第２の配線２４ｂを有する。第２の配線２４ａ，２４ｂそれぞれは図１に示す選択部３ａ，３ｂに接続される配線である。
【００７２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２４の上にパッシベーション膜２６を形成する。次いで、図１１（ｃ）に示すように、パッシベーション膜２６をエッチングすることにより、パッシベーション膜２６に開口部２６ａを形成する。
【００７３】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、パッシベーション膜２６をマスクとしてウェットエッチングすることにより、開口部２６ａの下方に位置する層間絶縁膜２５及びシリコン酸化膜２０を除去する。これにより、層間絶縁膜２５にはキャビティ２８が形成され、このキャビティ２８にはＭＥＭＳ振動子が形成される。このＭＥＭＳ振動子は、固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８とから構成され、可動電極８は、固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その梁に設けられた錘３１ａと、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部１７ａによって構成される。
【００７４】
なお、図１１（ｄ）には１個のＭＥＭＳ振動子（図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａに相当）だけが示されているが、キャビティ２８内には４個のＭＥＭＳ振動子が図７に示すように並べて設けられていても良いし、キャビティ２８が４個並べて設けられ、４個のキャビティそれぞれに１個のＭＥＭＳ振動子が設けられていても良い。
【００７５】
また、図９〜図１１に示すＭＥＭＳ発振器の製造方法を、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を製造する方法に適用することも可能である。ただし、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを使用した場合は、梁のパターン形状が図７に示すＭＥＭＳ振動子を使用した場合に比べて異なる。
【００７６】
この後、キャビティ２８の上方に蓋（図示せず）を形成することにより、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄはキャビティ２８内に減圧封止されてパッケージに封止される。
【００７７】
上記のようにｐ型Ｓｉ基板１５にＭＥＭＳ振動子を形成する半導体プロセスを用いてｐ型Ｓｉ基板１５の他の領域に、図５に示すアナログスイッチ６ａ〜６ｎ，７ａ〜７ｎ、入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎ、図１に示す発振回路２、バイアス電圧印加部４及び増幅器１のいずれか又は全てを同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。また、アナログスイッチは半導体スイッチを用いても良いし、機械的スイッチを用いても良い。
【００７８】
以上のようにして製造された図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれの共振周波数の設計値及び目標精度（公差）が、図３に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれと同様である場合を例にとり、以下の説明をする。
【００７９】
図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を以上のようにして製造した初期状態では、図５に示すアナログスイッチのＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎの複数端子うちの特定の一つがハイ状態であり、残りの端子がロー状態である事をいう。
【００８０】
ＭＥＭＳ振動子３０ｄの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からハイ信号が入力されると、そのアナログスイッチがオン状態となってＭＥＭＳ振動子３０ｄと発振回路２が導通状態になるようになっている。また、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からロー信号が入力されると、そのアナログスイッチがオフ状態となってＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれと発振回路２が非導通状態になるようになっている。
【００８１】
次に、図１に示す選択部３ａ，３ｂによってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法について図１２を参照しつつ説明する。
【００８２】
まず、図１２に示すように、ＭＥＭＳ振動子３０ｄの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からハイ信号が入力され、ＭＥＭＳ振動子３０ｄを発振回路２に電気的に接続し、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からロー信号が入力され、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃを発振回路２に電気的に接続しない状態とする。この状態で、発振回路２によってＭＥＭＳ振動子３０ｄを発振させ、ＭＥＭＳ振動子３０ｄから出力された共振周波数を計測する（Ｓ１）。この計測された共振周波数が図３に示す目標精度の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２）。
【００８３】
この判定結果が図３に示す目標精度範囲内である場合は、選択部のスイッチを切り替えることなく、終了する。
また、共振周波数の計測結果が例えば２０．５５ＭＨｚであったとすると、計測された共振周波数が目標精度の範囲内でないと判定される（Ｓ２）。この場合は、計測された共振周波数（２０．５５ＭＨｚ）と計測されたＭＥＭＳ振動子３０ｄの共振周波数の設計値（２０．３ＭＨｚ）との差分（２５０ｋＨｚ）を算出する（Ｓ３）。そして、この算出された差分（２５０ｋＨｚ）、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄの設計値における共振周波数差（２００ｋＨｚ）及びＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれの共振周波数の設計値（図３に示す１９．７ＭＨｚ、１９．９ＭＨｚ、２０．１ＭＨｚ、２０．３ＭＨｚ）を用いて、目標精度の範囲内の共振周波数を持つＭＥＭＳ振動子がＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃのいずれのＭＥＭＳ振動子であるかを特定する（Ｓ４）。詳細には、差分が２５０ｋＨｚであることから、ＭＥＭＳ振動子３０ａの実際の共振周波数は１９．９５ＭＨｚであると推測され、ＭＥＭＳ振動子３０ｂの実際の共振周波数は２０．１５ＭＨｚであると推測され、ＭＥＭＳ振動子３０ｃの実際の共振周波数は２０．３５ＭＨｚであると推測される。これらの推測結果から目標精度の範囲内の共振周波数を持つＭＥＭＳ振動子はＭＥＭＳ振動子３０ａであると特定する（Ｓ４）。
なお、上記の共振周波数の具体的数値は、製品によって異なるため、単なる一例である。
【００８４】
次いで、特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子３０ｂ〜３０ｄを選択部３ａ，３ｂによって選択せず、特定された一つのＭＥＭＳ振動子３０ａを選択部３ａ，３ｂによって選択することにより、特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子３０ｂ〜３０ｄを発振回路２に電気的に接続せず、特定された一つのＭＥＭＳ振動子３０ａを選択部３ａ，３ｂによって発振回路２に電気的に接続する（Ｓ５）。
【００８５】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０ｄに接続されたアナログスイッチにロー信号を入力し、ＭＥＭＳ振動子３０ａに接続されたアナログスイッチにハイ信号を入力する。
【００８６】
この後、発振回路２によってＭＥＭＳ振動子３０ａを発振させ、ＭＥＭＳ振動子３０ａの発振特性を確認する（Ｓ６）。この発振特性の良否を判定し（Ｓ７）、その判定結果が良の場合は終了し、判定結果が否の場合はロットアウトする。
【００８７】
次に、チップ状に切り出すダイシング工程などの後工程が施される。
【００８８】
以上説明したように、製品として求められる目標精度に比べて梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を確実に選択することができる。従って、高い歩留りでＭＥＭＳ発振器を得ることが可能となる。
【００８９】
また、図７に示す錘を有する梁構造とすることにより、図２に示す梁構造と比べて共振周波数の間隔を狭くすることができる。
【００９０】
（変形例１）
図１３（Ａ）は、図７に示すＭＥＭＳ振動子の錘の形状を変更した例を示す図であり、図７と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１３（Ａ）に示す４個以上のＭＥＭＳ振動子３０ｅ〜３０ｈそれぞれの梁１６の長さは同一である。また、錘３１ｅ〜３１ｈそれぞれの形状及び大きさは図７に示す錘３１ａ〜３１ｃと異なる。
【００９１】
上記変形例１においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（変形例２）
図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すＭＥＭＳ振動子と図７に示すＭＥＭＳ振動子を組み合わせた例を示す図であり、図１３（Ａ）と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１３（Ｂ）に示す５個のＭＥＭＳ振動子３０ｉ〜３０ｍそれぞれの梁１６の長さは段階的に小さくなっている。また、ＭＥＭＳ振動子３０ｊ，３０ｌそれぞれには錘３１ｊ，３１ｌが設けられているが、ＭＥＭＳ振動子３０ｉ，３０ｋ，３１ｍそれぞれには錘が設けられていない。また、錘３１ｊ，３１ｌそれぞれは、錘の形状及び大きさが同一である。
【００９３】
上記変形例２においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
（変形例３）
上記実施形態１、変形例１，２では、図２に示すような片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄ等を用いているが、この片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子を、次のような両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子に変更して実施することも可能である。
【００９５】
図１４（ａ）は、両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子３０の基本構造を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＡ−Ａ'線の側面図である。図１５（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒ，３０を示す平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。図１５に示すＭＥＭＳ振動子は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄに適用することができる。
【００９６】
図１４（ａ），（ｂ）に示すように、両持ちの構造体は、片持ちの構造体のように梁の一方端を支持部によって支持するのではなく、梁の両端を支持部によって支持する構造である。詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０は、基板上に形成された固定電極３３と、その固定電極３３と一定間隔をあけて形成された可動電極３４とから構成されている。可動電極３４は、基板上に形成され、固定電極３３の一方側に形成された第１の固定部３５ａと、固定電極３３の他方側に形成された第２の固定部３５ｂと、固定電極３３に対向して配置された振動可能な可動部（梁）３６と、その可動部３６の一方端と第１の固定部３５ａを連結して支持する第１の支持部３７ａと、その可動部３６の他方端と第２の固定部３５ｂを連結して支持する第２の支持部３７ｂによって構成されている。
【００９７】
図１５（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒ，３０それぞれは、その構造が互いに同様であるが、ＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒそれぞれの梁３６の両端には錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられている。これらの錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、図１３（Ａ）に示す錘と同様に、錘の幅が段階的に小さく形成されている。錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【００９８】
上記変形例３においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
（変形例４）
図１６（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子３０ｓ〜３０ｖを示す平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すＥ−Ｅ'線に沿った断面図であり、図１５と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１００】
ＭＥＭＳ振動子３０ｓ〜３０ｕそれぞれの梁３６の両端には錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃが設けられている。これらの錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、幅が同一であるが長さが段階的に小さく形成されている。錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【０１０１】
上記変形例４においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（実施形態２）
図１７は、レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する複数のＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅを示す平面図であり、図７と同一部分には同一符合を付し、異なる部分について説明する。なお、実施形態２によるＭＥＭＳ発振器が実施形態１によるＭＥＭＳ発振器と異なる部分は、図１７に示すＭＥＭＳ振動子である。
【０１０３】
図１７に示すＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅそれぞれは、その構造が図２に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、スリット１７を設けている点で異なり、スリット１７の数を変えてバネ定数が異なることによって共振周波数を異ならせている。なお、スリット１７は、エッチング加工によって形成したものである。
【０１０４】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅは、図示せぬ基板上に形成された固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８と、から構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部と、によって構成されている。この支持部は、該支持部を貫通するスリット１７を有している。スリット１７の数は、ＭＥＭＳ振動子４０ｂから順に多く形成されている。
【０１０５】
なお、図１７では、スリット１７の数と梁１６の長さの両方が異なることによって共振周波数を異ならせているが、スリットの数の代わりにスリットの大きさを異ならせても良いし、スリットの数と大きさの両方を異ならせても良いし、梁の長さを同一にしても良い。
【０１０６】
図１８は、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのように梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、図１７に示すＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅのようにスリットの数によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図である。図１８により、スリットの数（穴追加）によって調整した共振周波数の間隔のほうが、梁の長さのみの調整に比べて短くできることが確認された。
【０１０７】
（変形例）
上記実施形態２では、図１７に示すような片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅを用いているが、この片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子を、次のような両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子に変更して実施することも可能である。
【０１０８】
図１９（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子４１，４１ａ〜４１ｃを示す平面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すＡ−Ａ'線に沿った断面図であり、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。図１９に示すＭＥＭＳ振動子は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄに適用することができる。
【０１０９】
図１９（ａ）〜（ｃ）に示すＭＥＭＳ振動子４１，４１ａ〜４１ｃそれぞれは、その基本構造が図１４に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、スリット１７を設けている点で異なり、スリット１７の数を変えてバネ定数が異なることによって共振周波数を異ならせている。なお、スリット１７は、エッチング加工によって形成したものである。
【０１１０】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子４１ａ〜４１ｃそれぞれは、基板上に形成された固定電極３３と、その固定電極３３と一定間隔をあけて形成された可動電極３４とから構成されている。可動電極３４は、基板上に形成され、固定電極３３の一方側に形成された第１の固定部３５ａと、固定電極３３の他方側に形成された第２の固定部３５ｂと、固定電極３３に対向して配置された振動可能な可動部（梁）３６と、その可動部３６の一方端と第１の固定部３５ａを連結して支持する第１の支持部３７ａと、その可動部３６の他方端と第２の固定部３５ｂを連結して支持する第２の支持部３７ｂによって構成されている。第１及び第２の支持部３７ａ，３７ｂそれぞれは、支持部を貫通するスリット１７を有している。スリット１７の数は、ＭＥＭＳ振動子４１ａから順に多く形成されている。
【０１１１】
なお、図１９では、スリット１７の数が異なることによって共振周波数を異ならせているが、スリットの数の代わりにスリットの大きさを異ならせても良いし、スリットの数と大きさの両方を異ならせても良いし、さらに梁の長さを異ならせても良い。
【０１１２】
上記変形例においても上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
なお、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、上記実施形態及び変形例を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１…増幅器、２…発振回路部、３ａ，３ｂ…選択部、４…バイアス電圧印加部、４ａ…基準電圧発生回路、４ｂ…出力電圧調整回路（抵抗分割）、６ａ〜６ｃ，６ｎ，７ａ〜７ｃ，７ｎ…アナログスイッチ、８，３４，１０２…可動電極、１０ａ〜１０ｄ，１０ｎ，３０，３０ａ〜３０ｍ，３０ｐ〜３０ｖ，４０ａ〜４０ｅ，４１，４１ａ〜４１ｃ，２０１…ＭＥＭＳ振動子、１１，１０４…固定部、１２，３３，１０１…固定電極、１３，１１２…シリコン窒化膜、１４，１１１…シリコン酸化膜、１５…ｐ型Ｓｉ基板、１６，３６，１０３…可動部（梁）、１６ａ〜１６ｄ…梁の長さ、１７…スリット、１７ａ，１０５…支持部、２０…シリコン酸化膜（犠牲層）、２５…層間絶縁膜、２６…パッシベーション膜、２６ａ…開口部、２８…キャビティ、３１ａ〜３１ｃ，３１ｅ〜３１ｈ，３１ｊ，３１ｌ…錘、３２ａ〜３２ｃ…錘の幅、３５ａ，３５ｂ…第１及び第２の固定部、３７ａ，３７ｂ…第１及び第２の支持部、１００…基板、１１０…Ｓｉ基板、２０３ａ，２０３ｂ…結合容量、２０４ａ，２０４ｂ…バイアス抵抗、２１０…入力端子、２２０…出力端子、２３０…増幅回路、２４０…緩衝回路（バッファアンプ）、３００…発振器構成回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳ振動子を備えたＭＥＭＳ発振器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０は、従来のＭＥＭＳ振動子の回路構成を示す図である。ＭＥＭＳ振動子２０１の一方の電極は結合容量２０３ａに接続され、この結合容量２０３ａは入力端子２１０に接続されている。ＭＥＭＳ振動子２０１の他方の電極は結合容量２０３ｂに接続され、この結合容量２０３ｂは出力端子２２０に接続される。ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間にはバイアス抵抗２０４ａ，２０４ｂを介してバイアス電圧印加回路２０２が接続されている。
【０００３】
ＭＥＭＳ振動子２０１を動作させる際に、外部電圧の影響を受けないように基準電圧発生回路を含むバイアス電圧印加回路２０２によってＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間に直流バイアス電圧が印加される。外部回路に繋げられる入力端子２１０及び出力端子２２０それぞれとＭＥＭＳ振動子２０１の両電極とは結合容量２０３ａ，２０３ｂを介して接続される。また、直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加回路２０２との交流的な絶縁を取るために、ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極とバイアス電圧印加回路２０２との間にバイアス抵抗２０４ａ，２０４ｂが挿入される。
【０００４】
図２１は、従来のＭＥＭＳ振動子と発振回路を備えたＭＥＭＳ発振器の一例を示す図である。ＭＥＭＳ振動子２０１の一方の電極は結合容量２０３ａに接続され、ＭＥＭＳ振動子２０１の他方の電極は結合容量２０３ｂに接続されている。ＭＥＭＳ振動子２０１の両電極間にはバイアス回路２０２が接続され、このバイアス回路２０２にはバイアス電圧入力端子が接続されている。結合容量２０３ａは増幅回路２３０の入力側に接続され、結合容量２０３ｂは増幅回路２３０の出力側に接続されている。増幅回路２３０の出力側及び結合容量２０３ｂは緩衝回路（バッファアンプ）２４０の入力側に接続され、緩衝回路２４０の出力側は出力端子に接続されている。
【０００５】
ＭＥＭＳ振動子２０１は、機械的な変異による静電容量の変位を利用したものが一般に多く使用されている。最も簡単な構造のものとしては、いわゆるカンチレバーと呼ばれる、片持ちの構造体が代表例として挙げられる。この構造体を使用したＭＥＭＳ振動子２０１の外観の一例を図２２に示し、より詳細なＭＥＭＳ振動子２０１の構造を図２３に示す。
【０００６】
図２２及び図２３（Ａ）に示すように、ＭＥＭＳ振動子２０１は、基板１００上に形成された固定電極１０１と、その固定電極１０１と一定間隔をあけて形成された可動電極１０２とから構成されている。可動電極１０２は、基板１００上に形成された固定部１０４と、固定電極１０１に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１０３と、その可動部１０３と固定部１０４を連結して支持する支持部１０５によって構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
ＭＥＭＳ振動子２０１の製造方法は次のとおりである。
図２３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１１０上にシリコン酸化膜１１１を形成し、このシリコン酸化膜１１１上にシリコン窒化膜１１２を形成する。次に、シリコン窒化膜１１２上に第１のポリシリコン膜からなる固定電極１０１を形成し、この固定電極１０１を覆う絶縁膜（図示せず）を形成する。次いで、この絶縁膜上に第２のポリシリコン膜からなる可動電極１０２を形成する。次に、可動電極１０２周辺の絶縁膜を除去する。このようにしてＭＥＭＳ振動子２０１が製造される。
【０００８】
上記のＭＥＭＳ振動子２０１は基板１００の厚み方向に可動部１０３が振動する。このＭＥＭＳ振動子２０１は可動部１０３と固定電極１０１との間隔を狭く取る事ができるため、可動部１０３の変動に対する容量変異率が高く、感度の高い共振特性を得る事が可能となる。
【０００９】
また、ＭＥＭＳ振動子２０１は、固定電極１０１及び可動電極１０２がポリシリコン等をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によって堆積して形成され、いわゆる表面ＭＥＭＳプロセスで作製される。このような比較的簡素なプロセスで形成可能なため、低コストでＭＥＭＳ振動子の製造が可能であるなどのメリットを持つ。
【００１０】
一方で、以下のような欠点もある。
上述したように固定電極１０１及び可動電極１０２はポリシリコン等をＣＶＤ法によって堆積して形成するため、堆積による成膜ではその膜厚ばらつきが大きくなり、通常その公差は±１０％にも達する場合がある。振動モードにおいて、固定電極１０１及び可動電極１０２の膜厚は振動子の共振周波数を決定する一要素となるため、膜厚のばらつきが共振周波数のばらつきに直結する。そのため、ポリシリコン等を堆積して形成した固定電極１０１及び可動電極１０２では、基板水平方向に振動する振動子と比較して、相対的に高い周波数精度を得難いという問題がある。
【００１１】
また、膜厚の管理・選別、梁長の最適化等で共振周波数の精度を確保する手段も考えられるが、量産を考慮した場合、その工程管理には限界があり、また、これらの工程追加による製造コストの増大も懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１５３８１７公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図２４は、ＭＥＭＳ振動子の固定電極及び可動電極がばらつくことに起因する共振周波数のばらつきと、製品としてのＭＥＭＳ振動子が求められる共振周波数の目標精度（公差）との関係を示す図である。ただし、膜厚がどの程度ばらつくかについては成膜装置の性能や成膜条件等によって異なるため、図２４に示す共振周波数のばらつきは単なる一例である。また、目標精度についても製品によって異なるため、図２４に示す目標精度は単なる一例である。
【００１４】
例えば、ＭＥＭＳ振動子の共振周波数及び周波数精度の仕様値が２０ＭＨｚ±１００ｋＨｚ（±０．５％）である場合、振動子の共振周波数を１９．９ＭＨｚ〜２０．１ＭＨｚに収める必要がある。これを実現するためには、ＭＥＭＳ振動子の膜厚ばらつきを所望値以下（例えば±０．０５μｍ以内）に収める必要がある。
【００１５】
しかし前記の通り、成膜装置の性能や成膜条件によりＭＥＭＳ振動子の膜厚ばらつきが例えば所望値の４倍となってしまった場合（例えば，±０．２μｍ）、この条件で量産したＭＥＭＳ振動子の共振周波数は１９．６ＭＨｚ〜２０．４ＭＨｚ（±４００ｋＨｚ＝±２％）にばらつく事が予測される。
このように製品として求められる目標精度に比べて膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きい場合、前述した従来の製造方法では、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を高い歩留りで得ることはできない。
【００１６】
本発明の一態様は、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳ発振器及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、基板上に複数のＭＥＭＳ振動子を配置したＭＥＭＳ構造体であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体である。
【００１８】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ構造体を提供することができる。
【００１９】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁及びその梁に設けられた錘を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記錘のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状と前記錘のパターン形状の両方が異なることのいずれかであることが好ましい。
【００２０】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記錘のパターン形状が異なることは、前記錘の大きさが段階的に大きくなることであり、
前記梁のパターン形状が異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであることが好ましい。
【００２２】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有し、且つ段階的な共振周波数を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであることが好ましい。
【００２４】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、梁のパターン形状が異なることによって、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、前記基板上に形成された固定部と前記固定電極に対向して配置された振動可能な梁とその梁と前記固定部を連結して支持する支持部を備えた可動電極を有しており、
前記支持部は、該支持部を貫通するスリットを有しており、
前記梁構造が異なることは、前記スリットの大きさ又は数が異なることによってバネ定数が異なること、前記梁の長さが異なること、前記スリットの大きさ又は数と前記梁の長さの両方が異なることであることが好ましい。
【００２６】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ構造体において、
前記スリットの大きさ又は数が異なることは、前記スリットの大きさが同じで且つ前記スリットの数が段階的に多くなること、前記スリットの数が同じで且つ前記スリットの大きさが段階的に大きくなること、前記スリットの大きさ及び数の両方が段階的に大きくなることのいずれかであり、
前記梁の長さが異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであることが好ましい。
【００２８】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、より細かい共振周波数差を有し、且つ段階的な共振周波数を有する複数のＭＥＭＳ振動子を得ることができる。
【００２９】
本発明の一態様は、上述したＭＥＭＳ構造体と、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに電気的に接続された発振動作を行うための発振器構成回路と、
を具備し、
前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子は、前記発振回路に電気的に接続されてないＭＥＭＳ発振器である。
【００３０】
上記ＭＥＭＳ発振器によれば、製品として求められる目標精度に比べて梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器を提供することができる。
【００３１】
また、本発明の一態様に係るＭＥＭＳ発振器において、
前記発振器構成回路は、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに接続された選択部と、
前記選択部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
前記バイアス電圧が印加された前記一つのＭＥＭＳ振動子を用いて発振動作を行うための発振回路部と、
前記発振回路部に接続された発振出力を出力するバッファ部と、
を具備し、
前記選択部は、前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子にバイアス電圧を印加しないことが好ましい。
【００３２】
上記ＭＥＭＳ発振器によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器を提供することができる。
【００３３】
本発明の一態様は、基板上に、設計値において所定の共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれが接続された選択部、前記選択部に接続されたバイアス電圧印加部、発振回路部、及び前記発振回路部に接続されたバッファ部を形成し、
前記選択部及び前記バイアス電圧印加部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加し、前記一つのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部によって発振させ、前記バッファ部によって前記一つのＭＥＭＳ振動子から発振出力された共振周波数を計測し、所定の範囲内の共振周波数を有する一つのＭＥＭＳ振動子を前記複数のＭＥＭＳ振動子から特定し、
前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択することにより、前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部に電気的に接続せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって前記発振回路部に電気的に接続するＭＥＭＳ発振器の製造方法であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記梁構造は、前記基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって前記所定の共振周波数差を有し、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ発振器の製造方法である。
【００３４】
上記ＭＥＭＳ構造体によれば、製品として求められる目標精度に比べてＭＥＭＳ構造体の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子が高い歩留りで得られるＭＥＭＳ発振器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係るＭＥＭＳ発振器を模式的に示す構成図。
【図２】図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを示す平面図。
【図３】ＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係及び図２に示す４個のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値を示す図。
【図４】ＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係及び９個のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値を示す図。
【図５】図１に示す選択部３ａ，３ｂを詳細に説明するための回路図。
【図６】設計値において２００ｋＨｚの共振周波数差を確保できない場合を説明する図。
【図７】レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図。
【図８】梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、錘の追加によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は図２に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図。
【図１２】、図１に示す選択部によってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法を説明するフローチャート。
【図１３】（Ａ）は図７に示すＭＥＭＳ振動子の変形例１を示す図、（Ｂ）はＭＥＭＳ振動子の変形例２を示す図。
【図１４】（ａ）は両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子３０の基本構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線の側面図。
【図１５】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図。
【図１６】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ'線に沿った断面図。
【図１７】レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する複数のＭＥＭＳ振動子を示す平面図。
【図１８】梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、スリットの数によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図。
【図１９】（ａ）は両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子を示す平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ'線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図。
【図２０】従来のＭＥＭＳ振動子の回路構成を示す図。
【図２１】従来のＭＥＭＳ発振器の一例を示す図。
【図２２】カンチレバーと呼ばれる片持ち構造体を使用したＭＥＭＳ振動子の一例を示す斜視図。
【図２３】（Ａ）は図２２に示すＭＥＭＳ振動子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図。
【図２４】ＭＥＭＳ振動子の固定電極及び可動電極の膜厚ばらつきによる共振周波数のばらつきと、ＭＥＭＳ振動子が求められる目標精度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るＭＥＭＳ発振器を模式的に示す構成図である。このＭＥＭＳ発振器は、発振器構成回路３００及び複数のＭＥＭＳ振動子、例えば４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有している。発振器構成回路３００は、増幅器（バッファ部）１、発振回路部２、選択部３ａ，３ｂ、及びバイアス電圧印加部４を有している。発振回路部２は、回路素子、トランジスタ等の能動回路部、出力端子等を有している。
【００３８】
４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの一方電極は選択部３ａを介して発振回路部２に電気的に接続されており、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの他方電極は選択部３ｂを介して発振回路部２に電気的に接続されている。発振回路部２は増幅器１に電気的に接続されている。
【００３９】
また、選択部３ａ，３ｂにはバイアス電圧印加部４が接続されており、バイアス電圧印加部４は、選択部３ａ，３ｂを介して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれ、もしくは選択された一つのＭＥＭＳ振動子のみに直流バイアス電圧を印加するものである。
【００４０】
４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれは梁構造を有しており、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄは、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数を異ならせて所定の共振周波数差を有している。
【００４１】
図２は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを示す平面図である。これらのＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれは、その構造が図２３に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、梁の長さ１６ａ〜１６ｄを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【００４２】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄは、図示せぬ基板上に形成された固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８とから構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部によって構成されている。ＭＥＭＳ振動子それぞれの梁の長さ１６ａ〜１６ｄは、ＭＥＭＳ振動子１０ａから順に短く形成されている。ＭＥＭＳ振動子１０ａの梁の長さ１６ａが一番長く形成されており、ＭＥＭＳ振動子１０ｂの梁の長さ１６ｂ、ＭＥＭＳ振動子１０ｃの梁の長さ１６ｃ、ＭＥＭＳ振動子１０ｄの梁の長さ１６ｄの順に段階的に短く形成されている。
【００４３】
図３は、図２４に示すＭＥＭＳ振動子の共振周波数のばらつきと目標精度（公差）との関係を示す図に、図２に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数の設計値を表した図である。
【００４４】
図１に示すＭＥＭＳ発振器は、２０ＭＨｚ±０．５％（±１００ｋＨｚ）の共振周波数で発振する発振器を例にとり説明する。なお、本実施形態で説明する共振周波数の具体的数値及び目標精度の具体的数値は、製品によって異なるため、単なる一例である。
【００４５】
図３に示すように、ＭＥＭＳ振動子１０ａの設計値は１９．７ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｂの設計値は１９．９ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｃの設計値は２０．１ＭＨｚであり、ＭＥＭＳ振動子１０ｄの設計値は２０．３ＭＨｚである。言い換えると、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれが上記の設計値となるように図２に示す梁の長さ１６ａ〜１６ｄを必要周波数分だけ延長又は短縮している。共振周波数ｆｒの導出式は、下記式（１）のとおりであるため、梁の長さを延長又は短縮することで共振周波数ｆｒを変えることができる。
【００４６】
ｆｒ＝（３５Ｅ／３３ρ）１／２Ｈ／（２πＬ２） ・・・（１）
ただし、Ｈ，ＬはそれぞれＭＥＭＳ振動子の膜厚，梁の長さであり、Ｅ，ρはそれぞれＭＥＭＳ振動子を構成する材料のヤング率と密度である。
【００４７】
製品として求められる目標精度が±０．５％（±１００ｋＨｚ）であり、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが±２％（±４００ｋＨｚ）である場合において、梁構造（例えば梁の長さ）を異ならせることによって、図２に示すように２００ｋＨｚ間隔で４つの設計値のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを基板上に作製する。これにより、量産したＭＥＭＳ振動子において基板面内又は基板相互間における梁の膜厚ばらつき（即ち図２に示す固定電極１２及び可動電極８の膜厚ばらつき）が発生しても、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのうち少なくとも一つのＭＥＭＳ振動子は、確実に２０ＭＨｚ±０．５％（±１００ｋＨｚ）の目標精度内の共振周波数を有することになる。その理由は次のとおりである。
【００４８】
基板面内又は基板相互間において梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して＋４００ｋＨｚずれたとしても、製造後の４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの実際の共振周波数は、２０．１ＭＨｚ、２０．３ＭＨｚ、２０．５ＭＨｚ、２０．７ＭＨｚとなる。従って、４個のＭＥＭＳ振動子のうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ａは目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００４９】
また、基板面内又は基板相互間において梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して−４００ｋＨｚずれたとしても、製造後の４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの実際の共振周波数は、１９．３ＭＨｚ、１９．５ＭＨｚ、１９．７ＭＨｚ、１９．９ＭＨｚとなる。従って、４個のＭＥＭＳ振動子のうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ｄは目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００５０】
上述したように、本実施形態ではＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数の差分が２００ｋＨｚとなることを意図しているため、製造プロセスのばらつきによってその差分がばらつくのを少なくすることが好ましい。そのためには、図２に示すように、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを近接して形成することが好ましく、また梁１６の長さ方向を同じ方向に形成することが好ましい。
【００５１】
本実施形態では、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつき（±４００ｋＨｚ）が製品として求められる目標精度（±１００ｋＨｚ）の４倍であるため、少なくとも４個のＭＥＭＳ振動子を基板上に作製する必要がある。これら４個のＭＥＭＳ振動子それぞれの設計値と最も近い他の設計値との差分は目標精度の範囲以下（２００ｋＨｚ以下）とする必要がある。
【００５２】
上記の内容を一般式で表すと、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきを±Ｘ（ｋＨｚ）とし、製品として求められる目標精度を±Ｙ（ｋＨｚ）とした場合、少なくともＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子を基板上に作製する必要があることになる。これらＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子それぞれの設計値と最も近い他の設計値との差分は２Ｙ以下とする必要がある。
【００５３】
このように図１に示すＭＥＭＳ発振器では、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを作製しているが、梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきと目標精度が変わることによってＸ／Ｙ個のＭＥＭＳ振動子を作製することになる。
【００５４】
なお、本実施形態では、図３に示すように共振周波数の差分を２００ｋＨｚに設定し、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有するＭＥＭＳ発振器を形成しているが、これに限定されるものではなく、図４に示すように共振周波数の差分を１００ｋＨｚに設定し、９個のＭＥＭＳ振動子１０ｅ〜１０ｍを有するＭＥＭＳ発振器を形成しても良い。これにより、９個のＭＥＭＳ振動子１０ｅ〜１０ｍのうち２個のＭＥＭＳ振動子は目標精度内の共振周波数を有することになる。
【００５５】
ここでは、図１〜図３に示すように共振周波数の差分を２００ｋＨｚに設定し、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを有するＭＥＭＳ発振器を例に取り、その場合において、梁の膜厚ばらつきが発生して４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれの共振周波数が全て設計値に対して＋２００ｋＨｚ〜＋４００ｋＨｚずれた場合について説明する。この場合は、ＭＥＭＳ振動子が作製された後に、目標精度範囲内の一つのＭＥＭＳ振動子１０ａが選択部３ａ，３ｂによって選択されたことにより発振回路２に接続され、一つのＭＥＭＳ振動子１０ａ以外の全ての目標精度範囲外のＭＥＭＳ振動子１０ｂ〜１０ｄそれぞれが選択部３ａ，３ｂによって選択されなかったことにより発振回路２に接続されない。その結果、発振回路２には、４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのいずれか一つの目標精度範囲内のＭＥＭＳ振動子１０ａが電気的に接続され、且つ４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのうち一つのＭＥＭＳ振動子１０ａ以外の全ての目標精度範囲外のＭＥＭＳ振動子１０ｂ〜１０ｄが電気的に接続されないことになる。
【００５６】
このような選択部３ａ，３ｂによるＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択は図１のＭＥＭＳ発振器が製造される時に行われ、その選択及び非選択が行われた後には選択部３ａ，３ｂによるＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行うことができない。
【００５７】
図５は、図１に示す選択部３ａ，３ｂを詳細に説明するための回路図である。図５に示す基準電圧発生回路４ａ及び出力電圧調整回路４ｂは図１に示すバイアス電圧印加部４に相当する。バイアス電圧印加部４は複数のＭＥＭＳ振動子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・１０ｎそれぞれに選択部３ａ，３ｂを介して電気的に接続されている。図５では、図１と異なり、４個以上のＭＥＭＳ振動子が形成されているが、ＭＥＭＳ振動子の最低個数は梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきと目標精度によって変更されるものであり、ＭＥＭＳ振動子の個数は限定されるものではない。また、出力電圧調整回路４ｂは、共振周波数を微調整する回路であるが、周波数の微調整が不要の場合は省略しても良い。
【００５８】
図１に示す選択部３ａ，３ｂは、図５に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｎそれぞれの一方電極と端子Ｘ２との間に接続されたアナログスイッチ６ａ〜６ｎと、ＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｎそれぞれの他方電極と端子Ｘ１との間に接続されたアナログスイッチ７ａ〜７ｎと、それらのアナログスイッチそれぞれを、オン状態にするためのハイ信号又はオフ状態にするためのロー信号を入力する入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎとを有している。入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎへは外部から制御信号が入力される。また、端子Ｘ１，Ｘ２は図１に示す発振回路２に電気的に接続されている。
【００５９】
アナログスイッチは、入力部からハイ信号がそのアナログスイッチに入力されると、そのアナログスイッチがオン状態となってＭＥＭＳ振動子と発振回路が導通状態になり、入力部からロー信号がそのアナログスイッチに入力されると、そのアナログスイッチがオフ状態となってＭＥＭＳ振動子と発振回路が非導通状態になる。
【００６０】
ここまでの説明では、ＭＥＭＳ振動子の共振周波数の設計値を梁の長さによって調整することを前提として説明した。しかし、精度良く梁の長さが調整された可動電極を作製できるか否かは、可動電極を形成する際のエッチング加工時に用いられるレジストマスクの性能によることが大きい。そして、一般的に、加工精度が高いレジストマスクは高価格であるのに対し、加工精度が低いレジストマスクは低価格である。従って、例えば低価格のレジストマスクを用いると、複数のＭＥＭＳ振動子それぞれの共振周波数の設計値において所定の共振周波数差を確保することができないことがある。これについて図６を用いて詳細に説明する。
【００６１】
図６は、設計値において２００ｋＨｚの共振周波数差を確保できない場合を説明する図である。製品としてのＭＥＭＳ振動子が求められる共振周波数ｆｒの目標精度（公差）を、例えばｆｒ＝２００ＭＨｚ±１００ｋＨｚとした場合、Ｈ＝ａ（μｍ）、Ｌ＝ｂ（μｍ）、Ｅ＝ｃ（ＧＰａ）、ρ＝ｄ（ｋｇ／ｍ３）とすると、共振周波数ｆｒの導出式である上記式（１）により共振周波数ｆ１は仮にｇ（ＭＨｚ）となるとする。
【００６２】
レジストマスクによって梁の長さＬを制御できる精度は最小のマスクグリッドによって制約される。その最小グリッドがｅ（μｍ）のレジストマスクを用いた場合、上記のＬ＝ｂ（μｍ）の前後の梁の長さＬは、それぞれｂ−ｅ（μｍ）とｂ＋ｅ（μｍ）となる。
【００６３】
梁の長さＬをｂ−ｅ（μｍ）とし、Ｈ、Ｅ、ρの値を上記と同様のａ、ｃ、ｄとすると、共振周波数ｆ２は仮にｇ＋ｘ（ＭＨｚ）となるとする。また、梁の長さＬをｂ＋ｅ（μｍ）とし、Ｈ、Ｅ、ρの値を上記と同様のａ、ｃ、ｄとすると、共振周波数ｆ３は仮にｇ−ｘ（ＭＨｚ）となるとする。従って、最小グリッドがｅ（μｍ）のレジストマスクを用いると、ｅの値によっては図６に示すようにｇと（ｇ＋ｘ）の差が２００ＫＨｚより大きくなり、２００ｋＨｚの共振周波数差を確保することができない場合がある。このように梁の長さによって共振周波数差を確保する場合はレジストマスクの最小グリッドによる限界がある。
【００６４】
図７は、レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する４個のＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを示す平面図である。 これらのＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれは、その構造が図２に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、可動部（梁）１６に錘３１ａ〜３１ｃを設けている点で異なり、錘３１ａ〜３１ｃの大きさを変えることによって共振周波数を異ならせている。なお、錘３１ａ〜３１ｃは、梁１６のパターン形状を変更することによって形成したものであり、梁のパターン形状が異なることによって共振周波数を異ならせている。また、錘は個々の振動子の振動に直接寄与しない部位に形成され、ＭＥＭＳ振動子の実効的な振動部の質量を変動させて共振周波数を調整している。
【００６５】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄは、図示せぬ基板上に形成された固定電極と、その固定電極と一定間隔をあけて形成された可動電極８と、から構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その梁に設けられた錘３１ａ〜３１ｃと、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部によって構成されている。錘３１ａ〜３１ｃの幅３２ａ〜３２ｃは、ＭＥＭＳ振動子３０ａから順に短く形成されている。
【００６６】
図８は、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのように梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄのように錘の追加によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図である。図８により、錘の追加によって調整した共振周波数の間隔のほうが、梁の長さのみの調整に比べて短くできることが確認された。
【００６７】
次に、図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を製造する方法について図９〜図１２を参照しつつ説明する。
図９〜図１１は、図７に示すＭＥＭＳ振動子を製造する方法を説明する断面図である。
図１２は、図１に示す選択部によってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法を説明するフローチャートである。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、ｐ型Ｓｉ基板１５を用意する。次いで、図９（ｂ）に示すように、このｐ型Ｓｉ基板１５の上にシリコン酸化膜１４を形成する。次いで、図９（ｃ）に示すように、このシリコン酸化膜１４の上にシリコン窒化膜１３を形成する。
【００６９】
次に、図１０（ａ）に示すように、シリコン窒化膜１３の上にＣＶＤ法により１層目のポリシリコン膜を堆積する。次いで、このポリシリコン膜上にレジスト膜（図示せず）を塗布し、そのレジスト膜を露光及び現像することにより、ポリシリコン膜上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして１層目のポリシリコン膜をエッチングすることにより、シリコン窒化膜１３上には１層目のポリシリコン膜からなる固定電極１２が形成される。
【００７０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、固定電極１２の表面を覆うようにシリコン酸化膜（犠牲層）２０を形成する。次いで、図１０（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜１３及びシリコン酸化膜２０の上にＣＶＤ法により２層目のポリシリコン膜を堆積する。次いで、このポリシリコン膜上にレジスト膜（図示せず）を塗布し、そのレジスト膜を露光及び現像することにより、ポリシリコン膜上にレジストパターンが形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとして２層目のポリシリコン膜をエッチングすることにより、シリコン窒化膜１３上には２層目のポリシリコン膜からなる可動電極８が形成される。
【００７１】
次に、図１１（ａ）に示すように、可動電極８及び固定電極１２の上に、内部に多層配線を有する層間絶縁膜２５を形成する。多層配線は、固定電極１２に電気的に接続された第１の配線プラグ２１ａと、第１の配線プラグ２１ａ上に電気的に接続された第１の配線２２ａと、第１の配線２２ａ上に電気的に接続された第２の配線プラグ２３ａと、第２の配線プラグ２３ａ上に電気的に接続された第２の配線２４ａを有するとともに、可動電極８に電気的に接続された第１の配線プラグ２１ｂと、第１の配線プラグ２１ｂ上に電気的に接続された第１の配線２２ｂと、第１の配線２２ｂ上に電気的に接続された第２の配線プラグ２３ｂと、第２の配線プラグ２３ｂ上に電気的に接続された第２の配線２４ｂを有する。第２の配線２４ａ，２４ｂそれぞれは図１に示す選択部３ａ，３ｂに接続される配線である。
【００７２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２４の上にパッシベーション膜２６を形成する。次いで、図１１（ｃ）に示すように、パッシベーション膜２６をエッチングすることにより、パッシベーション膜２６に開口部２６ａを形成する。
【００７３】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、パッシベーション膜２６をマスクとしてウェットエッチングすることにより、開口部２６ａの下方に位置する層間絶縁膜２５及びシリコン酸化膜２０を除去する。これにより、層間絶縁膜２５にはキャビティ２８が形成され、このキャビティ２８にはＭＥＭＳ振動子が形成される。このＭＥＭＳ振動子は、固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８とから構成され、可動電極８は、固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、その梁に設けられた錘３１ａと、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部１７ａによって構成される。
【００７４】
なお、図１１（ｄ）には１個のＭＥＭＳ振動子（図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａに相当）だけが示されているが、キャビティ２８内には４個のＭＥＭＳ振動子が図７に示すように並べて設けられていても良いし、キャビティ２８が４個並べて設けられ、４個のキャビティそれぞれに１個のＭＥＭＳ振動子が設けられていても良い。
【００７５】
また、図９〜図１１に示すＭＥＭＳ発振器の製造方法を、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を製造する方法に適用することも可能である。ただし、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄを使用した場合は、梁のパターン形状が図７に示すＭＥＭＳ振動子を使用した場合に比べて異なる。
【００７６】
この後、キャビティ２８の上方に蓋（図示せず）を形成することにより、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄはキャビティ２８内に減圧封止されてパッケージに封止される。
【００７７】
上記のようにｐ型Ｓｉ基板１５にＭＥＭＳ振動子を形成する半導体プロセスを用いてｐ型Ｓｉ基板１５の他の領域に、図５に示すアナログスイッチ６ａ〜６ｎ，７ａ〜７ｎ、入力部ＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎ、図１に示す発振回路２、バイアス電圧印加部４及び増幅器１のいずれか又は全てを同時に形成しても良いし、別々に形成しても良い。また、アナログスイッチは半導体スイッチを用いても良いし、機械的スイッチを用いても良い。
【００７８】
以上のようにして製造された図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれの共振周波数の設計値及び目標精度（公差）が、図３に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄそれぞれと同様である場合を例にとり、以下の説明をする。
【００７９】
図７に示すＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄを使用した図１に示すＭＥＭＳ発振器を以上のようにして製造した初期状態では、図５に示すアナログスイッチのＳＷ＿Ｘ０１〜ＳＷ＿Ｘ０ｎの複数端子うちの特定の一つがハイ状態であり、残りの端子がロー状態である事をいう。
【００８０】
ＭＥＭＳ振動子３０ｄの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からハイ信号が入力されると、そのアナログスイッチがオン状態となってＭＥＭＳ振動子３０ｄと発振回路２が導通状態になるようになっている。また、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からロー信号が入力されると、そのアナログスイッチがオフ状態となってＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれと発振回路２が非導通状態になるようになっている。
【００８１】
次に、図１に示す選択部３ａ，３ｂによってＭＥＭＳ振動子の選択及び非選択を行う方法について図１２を参照しつつ説明する。
【００８２】
まず、図１２に示すように、ＭＥＭＳ振動子３０ｄの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からハイ信号が入力され、ＭＥＭＳ振動子３０ｄを発振回路２に電気的に接続し、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃそれぞれの一方電極及び他方電極それぞれと発振回路２との間に接続されたアナログスイッチに入力部からロー信号が入力され、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃを発振回路２に電気的に接続しない状態とする。この状態で、発振回路２によってＭＥＭＳ振動子３０ｄを発振させ、ＭＥＭＳ振動子３０ｄから出力された共振周波数を計測する（Ｓ１）。この計測された共振周波数が図３に示す目標精度の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ２）。
【００８３】
この判定結果が図３に示す目標精度範囲内である場合は、選択部のスイッチを切り替えることなく、終了する。
また、共振周波数の計測結果が例えば２０．５５ＭＨｚであったとすると、計測された共振周波数が目標精度の範囲内でないと判定される（Ｓ２）。この場合は、計測された共振周波数（２０．５５ＭＨｚ）と計測されたＭＥＭＳ振動子３０ｄの共振周波数の設計値（２０．３ＭＨｚ）との差分（２５０ｋＨｚ）を算出する（Ｓ３）。そして、この算出された差分（２５０ｋＨｚ）、ＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄの設計値における共振周波数差（２００ｋＨｚ）及びＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｄそれぞれの共振周波数の設計値（図３に示す１９．７ＭＨｚ、１９．９ＭＨｚ、２０．１ＭＨｚ、２０．３ＭＨｚ）を用いて、目標精度の範囲内の共振周波数を持つＭＥＭＳ振動子がＭＥＭＳ振動子３０ａ〜３０ｃのいずれのＭＥＭＳ振動子であるかを特定する（Ｓ４）。詳細には、差分が２５０ｋＨｚであることから、ＭＥＭＳ振動子３０ａの実際の共振周波数は１９．９５ＭＨｚであると推測され、ＭＥＭＳ振動子３０ｂの実際の共振周波数は２０．１５ＭＨｚであると推測され、ＭＥＭＳ振動子３０ｃの実際の共振周波数は２０．３５ＭＨｚであると推測される。これらの推測結果から目標精度の範囲内の共振周波数を持つＭＥＭＳ振動子はＭＥＭＳ振動子３０ａであると特定する（Ｓ４）。
なお、上記の共振周波数の具体的数値は、製品によって異なるため、単なる一例である。
【００８４】
次いで、特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子３０ｂ〜３０ｄを選択部３ａ，３ｂによって選択せず、特定された一つのＭＥＭＳ振動子３０ａを選択部３ａ，３ｂによって選択することにより、特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子３０ｂ〜３０ｄを発振回路２に電気的に接続せず、特定された一つのＭＥＭＳ振動子３０ａを選択部３ａ，３ｂによって発振回路２に電気的に接続する（Ｓ５）。
【００８５】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０ｄに接続されたアナログスイッチにロー信号を入力し、ＭＥＭＳ振動子３０ａに接続されたアナログスイッチにハイ信号を入力する。
【００８６】
この後、発振回路２によってＭＥＭＳ振動子３０ａを発振させ、ＭＥＭＳ振動子３０ａの発振特性を確認する（Ｓ６）。この発振特性の良否を判定し（Ｓ７）、その判定結果が良の場合は終了し、判定結果が否の場合はロットアウトする。
【００８７】
次に、チップ状に切り出すダイシング工程などの後工程が施される。
【００８８】
以上説明したように、製品として求められる目標精度に比べて梁の膜厚ばらつきに起因する共振周波数のばらつきが大きくても、目標精度内の共振周波数を有するＭＥＭＳ振動子を確実に選択することができる。従って、高い歩留りでＭＥＭＳ発振器を得ることが可能となる。
【００８９】
また、図７に示す錘を有する梁構造とすることにより、図２に示す梁構造と比べて共振周波数の間隔を狭くすることができる。
【００９０】
（変形例１）
図１３（Ａ）は、図７に示すＭＥＭＳ振動子の錘の形状を変更した例を示す図であり、図７と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１３（Ａ）に示す４個以上のＭＥＭＳ振動子３０ｅ〜３０ｈそれぞれの梁１６の長さは同一である。また、錘３１ｅ〜３１ｈそれぞれの形状及び大きさは図７に示す錘３１ａ〜３１ｃと異なる。
【００９１】
上記変形例１においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
（変形例２）
図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すＭＥＭＳ振動子と図７に示すＭＥＭＳ振動子を組み合わせた例を示す図であり、図１３（Ａ）と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１３（Ｂ）に示す５個のＭＥＭＳ振動子３０ｉ〜３０ｍそれぞれの梁１６の長さは段階的に小さくなっている。また、ＭＥＭＳ振動子３０ｊ，３０ｌそれぞれには錘３１ｊ，３１ｌが設けられているが、ＭＥＭＳ振動子３０ｉ，３０ｋ，３１ｍそれぞれには錘が設けられていない。また、錘３１ｊ，３１ｌそれぞれは、錘の形状及び大きさが同一である。
【００９３】
上記変形例２においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
（変形例３）
上記実施形態１、変形例１，２では、図２に示すような片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄ等を用いているが、この片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子を、次のような両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子に変更して実施することも可能である。
【００９５】
図１４（ａ）は、両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子３０の基本構造を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＡ−Ａ'線の側面図である。図１５（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒ，３０を示す平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示すＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。図１５に示すＭＥＭＳ振動子は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄに適用することができる。
【００９６】
図１４（ａ），（ｂ）に示すように、両持ちの構造体は、片持ちの構造体のように梁の一方端を支持部によって支持するのではなく、梁の両端を支持部によって支持する構造である。詳細には、ＭＥＭＳ振動子３０は、基板上に形成された固定電極３３と、その固定電極３３と一定間隔をあけて形成された可動電極３４とから構成されている。可動電極３４は、基板上に形成され、固定電極３３の一方側に形成された第１の固定部３５ａと、固定電極３３の他方側に形成された第２の固定部３５ｂと、固定電極３３に対向して配置された振動可能な可動部（梁）３６と、その可動部３６の一方端と第１の固定部３５ａを連結して支持する第１の支持部３７ａと、その可動部３６の他方端と第２の固定部３５ｂを連結して支持する第２の支持部３７ｂによって構成されている。
【００９７】
図１５（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒ，３０それぞれは、その構造が互いに同様であるが、ＭＥＭＳ振動子３０ｐ〜３０ｒそれぞれの梁３６の両端には錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられている。これらの錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、図１３（Ａ）に示す錘と同様に、錘の幅が段階的に小さく形成されている。錘３８ａ，３８ｂ，３８ｃを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【００９８】
上記変形例３においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
（変形例４）
図１６（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子３０ｓ〜３０ｖを示す平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すＥ−Ｅ'線に沿った断面図であり、図１５と同一部分には同一符合を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【０１００】
ＭＥＭＳ振動子３０ｓ〜３０ｕそれぞれの梁３６の両端には錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃが設けられている。これらの錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、幅が同一であるが長さが段階的に小さく形成されている。錘３９ａ，３９ｂ，３９ｃを変えることによって共振周波数を異ならせている。
【０１０１】
上記変形例４においても上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（実施形態２）
図１７は、レジストマスクの加工精度が低くても、より狭い共振周波数差を確保できる梁構造を有する複数のＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅを示す平面図であり、図７と同一部分には同一符合を付し、異なる部分について説明する。なお、実施形態２によるＭＥＭＳ発振器が実施形態１によるＭＥＭＳ発振器と異なる部分は、図１７に示すＭＥＭＳ振動子である。
【０１０３】
図１７に示すＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅそれぞれは、その構造が図２に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、スリット１７を設けている点で異なり、スリット１７の数を変えてバネ定数が異なることによって共振周波数を異ならせている。なお、スリット１７は、エッチング加工によって形成したものである。
【０１０４】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅは、図示せぬ基板上に形成された固定電極１２と、その固定電極１２と一定間隔をあけて形成された可動電極８と、から構成されている。可動電極８は、基板上に形成された固定部１１と、固定電極１２に対向して配置された振動可能な可動部（梁）１６と、可動部１６と固定部１１を連結して支持する支持部と、によって構成されている。この支持部は、該支持部を貫通するスリット１７を有している。スリット１７の数は、ＭＥＭＳ振動子４０ｂから順に多く形成されている。
【０１０５】
なお、図１７では、スリット１７の数と梁１６の長さの両方が異なることによって共振周波数を異ならせているが、スリットの数の代わりにスリットの大きさを異ならせても良いし、スリットの数と大きさの両方を異ならせても良いし、梁の長さを同一にしても良い。
【０１０６】
図１８は、図２に示すＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄのように梁の長さのみによって調整した共振周波数の間隔と、図１７に示すＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅのようにスリットの数によって調整した共振周波数の間隔をシミュレート値によって示す図である。図１８により、スリットの数（穴追加）によって調整した共振周波数の間隔のほうが、梁の長さのみの調整に比べて短くできることが確認された。
【０１０７】
（変形例）
上記実施形態２では、図１７に示すような片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子４０ａ〜４０ｅを用いているが、この片持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子を、次のような両持ちの構造体を使用したＭＥＭＳ振動子に変更して実施することも可能である。
【０１０８】
図１９（ａ）は、両持ちの構造体を使用した４個のＭＥＭＳ振動子４１，４１ａ〜４１ｃを示す平面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すＡ−Ａ'線に沿った断面図であり、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）に示すＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。図１９に示すＭＥＭＳ振動子は、図１に示す４個のＭＥＭＳ振動子１０ａ〜１０ｄに適用することができる。
【０１０９】
図１９（ａ）〜（ｃ）に示すＭＥＭＳ振動子４１，４１ａ〜４１ｃそれぞれは、その基本構造が図１４に示すＭＥＭＳ振動子と同様であるが、スリット１７を設けている点で異なり、スリット１７の数を変えてバネ定数が異なることによって共振周波数を異ならせている。なお、スリット１７は、エッチング加工によって形成したものである。
【０１１０】
詳細には、ＭＥＭＳ振動子４１ａ〜４１ｃそれぞれは、基板上に形成された固定電極３３と、その固定電極３３と一定間隔をあけて形成された可動電極３４とから構成されている。可動電極３４は、基板上に形成され、固定電極３３の一方側に形成された第１の固定部３５ａと、固定電極３３の他方側に形成された第２の固定部３５ｂと、固定電極３３に対向して配置された振動可能な可動部（梁）３６と、その可動部３６の一方端と第１の固定部３５ａを連結して支持する第１の支持部３７ａと、その可動部３６の他方端と第２の固定部３５ｂを連結して支持する第２の支持部３７ｂによって構成されている。第１及び第２の支持部３７ａ，３７ｂそれぞれは、支持部を貫通するスリット１７を有している。スリット１７の数は、ＭＥＭＳ振動子４１ａから順に多く形成されている。
【０１１１】
なお、図１９では、スリット１７の数が異なることによって共振周波数を異ならせているが、スリットの数の代わりにスリットの大きさを異ならせても良いし、スリットの数と大きさの両方を異ならせても良いし、さらに梁の長さを異ならせても良い。
【０１１２】
上記変形例においても上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
なお、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、上記実施形態及び変形例を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１…増幅器、２…発振回路部、３ａ，３ｂ…選択部、４…バイアス電圧印加部、４ａ…基準電圧発生回路、４ｂ…出力電圧調整回路（抵抗分割）、６ａ〜６ｃ，６ｎ，７ａ〜７ｃ，７ｎ…アナログスイッチ、８，３４，１０２…可動電極、１０ａ〜１０ｄ，１０ｎ，３０，３０ａ〜３０ｍ，３０ｐ〜３０ｖ，４０ａ〜４０ｅ，４１，４１ａ〜４１ｃ，２０１…ＭＥＭＳ振動子、１１，１０４…固定部、１２，３３，１０１…固定電極、１３，１１２…シリコン窒化膜、１４，１１１…シリコン酸化膜、１５…ｐ型Ｓｉ基板、１６，３６，１０３…可動部（梁）、１６ａ〜１６ｄ…梁の長さ、１７…スリット、１７ａ，１０５…支持部、２０…シリコン酸化膜（犠牲層）、２５…層間絶縁膜、２６…パッシベーション膜、２６ａ…開口部、２８…キャビティ、３１ａ〜３１ｃ，３１ｅ〜３１ｈ，３１ｊ，３１ｌ…錘、３２ａ〜３２ｃ…錘の幅、３５ａ，３５ｂ…第１及び第２の固定部、３７ａ，３７ｂ…第１及び第２の支持部、１００…基板、１１０…Ｓｉ基板、２０３ａ，２０３ｂ…結合容量、２０４ａ，２０４ｂ…バイアス抵抗、２１０…入力端子、２２０…出力端子、２３０…増幅回路、２４０…緩衝回路（バッファアンプ）、３００…発振器構成回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数のＭＥＭＳ振動子を配置したＭＥＭＳ構造体であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体。
【請求項２】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁及びその梁に設けられた錘を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記錘のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状と前記錘のパターン形状の両方が異なることのいずれかであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項３】
請求項２において、
前記錘のパターン形状が異なることは、前記錘の大きさが段階的に大きくなることであり、
前記梁のパターン形状が異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項４】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項５】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、前記基板上に形成された固定部と前記固定電極に対向して配置された振動可能な梁とその梁と前記固定部を連結して支持する支持部を備えた可動電極を有しており、
前記支持部は、該支持部を貫通するスリットを有しており、
前記梁構造が異なることは、前記スリットの大きさ又は数が異なることによってバネ定数が異なること、前記梁の長さが異なること、前記スリットの大きさ又は数と前記梁の長さの両方が異なることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項６】
請求項５において、
前記スリットの大きさ又は数が異なることは、前記スリットの大きさが同じで且つ前記スリットの数が段階的に多くなること、前記スリットの数が同じで且つ前記スリットの大きさが段階的に大きくなること、前記スリットの大きさ及び数の両方が段階的に大きくなることのいずれかであり、
前記梁の長さが異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載されたＭＥＭＳ構造体と、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに電気的に接続された発振動作を行うための発振器構成回路と、
を具備し、
前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子は、前記発振回路に電気的に接続されてないＭＥＭＳ発振器。
【請求項８】
請求項７において、
前記発振器構成回路は、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに接続された選択部と、
前記選択部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
前記バイアス電圧が印加された前記一つのＭＥＭＳ振動子を用いて発振動作を行うための発振回路部と、
前記発振回路部に接続された発振出力を出力するバッファ部と、
を具備し、
前記選択部は、前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子にバイアス電圧を印加しないこと、
を特徴とするＭＥＭＳ発振器。
【請求項９】
基板上に、設計値において所定の共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれが接続された選択部、前記選択部に接続されたバイアス電圧印加部、発振回路部、及び前記発振回路部に接続されたバッファ部を形成し、
前記選択部及び前記バイアス電圧印加部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加し、前記一つのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部によって発振させ、前記バッファ部によって前記一つのＭＥＭＳ振動子から発振出力された共振周波数を計測し、所定の範囲内の共振周波数を有する一つのＭＥＭＳ振動子を前記複数のＭＥＭＳ振動子から特定し、
前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択することにより、前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部に電気的に接続せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって前記発振回路部に電気的に接続するＭＥＭＳ発振器の製造方法であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記梁構造は、前記基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって前記所定の共振周波数差を有し、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ発振器の製造方法。
【請求項１】
基板上に複数のＭＥＭＳ振動子を配置したＭＥＭＳ構造体であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって共振周波数が異なるＭＥＭＳ構造体。
【請求項２】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁及びその梁に設けられた錘を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記錘のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状が異なること、前記梁のパターン形状と前記錘のパターン形状の両方が異なることのいずれかであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項３】
請求項２において、
前記錘のパターン形状が異なることは、前記錘の大きさが段階的に大きくなることであり、
前記梁のパターン形状が異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項４】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項５】
請求項１において、
前記梁構造は、基板上に形成された固定電極と、前記基板上に形成された固定部と前記固定電極に対向して配置された振動可能な梁とその梁と前記固定部を連結して支持する支持部を備えた可動電極を有しており、
前記支持部は、該支持部を貫通するスリットを有しており、
前記梁構造が異なることは、前記スリットの大きさ又は数が異なることによってバネ定数が異なること、前記梁の長さが異なること、前記スリットの大きさ又は数と前記梁の長さの両方が異なることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項６】
請求項５において、
前記スリットの大きさ又は数が異なることは、前記スリットの大きさが同じで且つ前記スリットの数が段階的に多くなること、前記スリットの数が同じで且つ前記スリットの大きさが段階的に大きくなること、前記スリットの大きさ及び数の両方が段階的に大きくなることのいずれかであり、
前記梁の長さが異なることは、前記梁の長さが段階的に大きくなることであるＭＥＭＳ構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載されたＭＥＭＳ構造体と、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに電気的に接続された発振動作を行うための発振器構成回路と、
を具備し、
前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子は、前記発振回路に電気的に接続されてないＭＥＭＳ発振器。
【請求項８】
請求項７において、
前記発振器構成回路は、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれに接続された選択部と、
前記選択部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加するためのバイアス電圧印加部と、
前記バイアス電圧が印加された前記一つのＭＥＭＳ振動子を用いて発振動作を行うための発振回路部と、
前記発振回路部に接続された発振出力を出力するバッファ部と、
を具備し、
前記選択部は、前記複数のＭＥＭＳ振動子のうち前記一つのＭＥＭＳ振動子以外の全てのＭＥＭＳ振動子にバイアス電圧を印加しないこと、
を特徴とするＭＥＭＳ発振器。
【請求項９】
基板上に、設計値において所定の共振周波数差を有する複数のＭＥＭＳ振動子、前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれが接続された選択部、前記選択部に接続されたバイアス電圧印加部、発振回路部、及び前記発振回路部に接続されたバッファ部を形成し、
前記選択部及び前記バイアス電圧印加部によって前記複数のＭＥＭＳ振動子のいずれか一つのＭＥＭＳ振動子に選択的にバイアス電圧を印加し、前記一つのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部によって発振させ、前記バッファ部によって前記一つのＭＥＭＳ振動子から発振出力された共振周波数を計測し、所定の範囲内の共振周波数を有する一つのＭＥＭＳ振動子を前記複数のＭＥＭＳ振動子から特定し、
前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって選択することにより、前記特定されなかった全てのＭＥＭＳ振動子を前記発振回路部に電気的に接続せず、前記特定された一つのＭＥＭＳ振動子を前記選択部によって前記発振回路部に電気的に接続するＭＥＭＳ発振器の製造方法であって、
前記複数のＭＥＭＳ振動子それぞれは、梁構造を有しており、
前記梁構造は、前記基板上に形成された固定電極と、その固定電極に対向して配置された振動可能な梁を備えた可動電極を有しており、
前記複数のＭＥＭＳ振動子は、それぞれの梁構造が異なることによって前記所定の共振周波数差を有し、
前記梁構造が異なることは、前記梁のパターン形状が異なることであるＭＥＭＳ発振器の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１３５１４０（Ｐ２０１１−１３５１４０Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０１７２（Ｐ２００９−２９０１７２）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【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２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【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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