振子以及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供振子以及電子設(shè)備。作為課題，提供如下這樣的振子：其能夠進一步小型化且振動泄漏少，能夠在制造工序中不導(dǎo)致可動電極產(chǎn)生粘連的情況下穩(wěn)定地進行制造。MEMS振子（100）具有：基板（1）；設(shè)置在基板（1）的主面上的固定部（23）；從固定部（23）延伸出的支撐部（支撐梁22和連結(jié)梁21）；以及上部電極（20）（振動體），其以與基板（1）相離的方式被支撐部支撐，上部電極（20）在由于缺口部（30）而露出的從上部電極（20）的周緣部朝向上部電極（20）的中央部的上部電極（20）的側(cè)面（31）上具有被連接部，所述缺口部（30）從上部電極（20）的周緣部朝向上部電極（20）的中央部而形成，被連接部與支撐部相連。
【專利說明】振子以及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及振子以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]具有利用微細加工技術(shù)形成的、被稱為MEMS (Micro Electro MechanicalSystem:微機電系統(tǒng))器件的可機械運動的構(gòu)造體的電子機械系構(gòu)造體(例如，振子、濾波器、傳感器、電機等)是一般公知的。其中，MEMS振子與目前為止主要使用的應(yīng)用了石英或電介質(zhì)的振子/諧振器相比，容易安裝半導(dǎo)體電路而進行制造，從而對微細化、高功能化是有利的，因此其得到了活躍的利用。
[0003]作為現(xiàn)有的MEMS振子的代表例，公知有在與基板面平行的方向上進行振動的梳型振子和在基板的厚度方向上進行振動的梁型振子。梁型振子是由基板上形成的下部電極(固定電極)和隔著間隙配置在該下部電極的上方的上部電極(可動電極)等構(gòu)成的振子，根據(jù)上部電極的支撐方式，公知有懸臂梁型(clamped-free beam)、雙端支撐梁型(clamped-clamped beam)、雙端自由梁型(free-free beam)等。
[0004]關(guān)于雙端自由梁型的MEMS振子，因為進行振動的上部電極的振動波節(jié)的部分由支撐部件進行支撐，所以向基板的振動泄漏少，振動效率高。在專利文獻I中提出了通過將該支撐部件的長度設(shè)為對于振動頻率恰當?shù)拈L度來改善振動特性的技術(shù)。
[0005]【專利文獻I】美國專利第US6930569B2號說明書
[0006]但是，在包含專利文獻I所記載的MEMS振子在內(nèi)的上述現(xiàn)有技術(shù)中，存在無法充分應(yīng)對小型化、薄型化、省電化、高頻化等需求的問題。具體地說，為了應(yīng)對小型化、薄型化、省電化、高頻化等，有效的方式是采用雙端自由梁型的MEMS振子，減小其上部電極或支撐部的剛度、或減小電極之間的間隙，但這會誘發(fā)制造工序中的上部電極的粘連(sticking),存在無法獲得充分的制造合格率的問題。所謂粘連，是指為了形成MEMS構(gòu)造體而蝕刻去除犧牲層時，微細的構(gòu)造體附著在基板或其它構(gòu)造體上的現(xiàn)象。即，在現(xiàn)有技術(shù)中，制造工序中上部電極粘連在下部電極上的問題在應(yīng)對上述需求時會顯著地顯現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明正是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下應(yīng)用例或方式來實現(xiàn)。
[0008][應(yīng)用例I]本應(yīng)用例的振子的特征在于，具有:基板；固定部，其設(shè)置在所述基板的主面上；從所述固定部延伸出的支撐部；以及振動體，其以與所述基板相離的方式被所述支撐部支撐，所述振動體具有:從所述振動體的周緣部朝向所述振動體的中央部設(shè)置的缺口部；以及被連接部，其設(shè)置在由于所述缺口部而露出的從所述振動體的周緣部朝向所述振動體的中央部的所述振動體的側(cè)面部上，所述被連接部與所述支撐部相連。
[0009]根據(jù)本應(yīng)用例，振動體在由于從振動體的周緣部朝向中央部形成的缺口部而露出的從振動體的周緣部朝向振動體的中央部的振動體的側(cè)面部上具有被連接部,并且被連接部與支撐部相連。即，支撐部與振動體的比周緣部靠內(nèi)側(cè)的被連接部相連來支撐振動體，由此能夠構(gòu)成振動體的周緣部和中央部分(比被連接部靠中央的部分)作為振動的波腹進行振動的振子。
[0010]在現(xiàn)有的例如雙端自由梁型振子的情況下，使支撐部與位于振動板側(cè)面的振動的波節(jié)部分相連，因此支撐部的數(shù)量不能比側(cè)面的振動的波節(jié)的數(shù)量多。此外，支撐部需要在從振動板的側(cè)面遠離的方向上延伸，因此包含支撐部在內(nèi)的振子的占有面積不得不比振動板大。
[0011]與此相對，根據(jù)本應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)，針對位于振動體內(nèi)部的振動的波節(jié)，從周緣部起設(shè)置缺口部，在由于缺口部而露出的側(cè)面上形成了與支撐部相連的被連接部，因此，通過形成必要數(shù)量的缺口部，能夠增加支撐部的數(shù)量而不受限制。其結(jié)果，對振動體進行支撐的剛性增強，例如在基板的主面上方形成與其相離的振動體的制造工序中，即使在蝕刻液或清洗液的表面張力等起作用的情況下，也不易引起振動體附著到基板的主面上的粘連現(xiàn)象。其結(jié)果，能夠抑制粘連引起的合格率降低。
[0012]此外，通過將支撐部和固定部設(shè)置于因缺口部而空出的區(qū)域，能夠在不使支撐部延伸到振動體外側(cè)的情況下構(gòu)成振子，或者能夠縮短延伸的長度，因此能夠使振子更小型。
[0013][應(yīng)用例2]在上述應(yīng)用例的振子中，優(yōu)選的是，所述振動體是具有所述缺口部的圓形板狀體。
[0014]通過像本應(yīng)用例這樣，由具有缺口部的圓形板狀體構(gòu)成振動體，能夠構(gòu)成振動體的周緣部和中心部作為振動的波腹進行振動的振子。由于振動體由圓形構(gòu)成，因此能夠更容易地設(shè)計振動的波節(jié)的位置和振動特性。
[0015][應(yīng)用例3]在上述應(yīng)用例的振子中，優(yōu)選的是，所述振動體設(shè)置有多個所述缺口部。
[0016]如本應(yīng)用例所示，振動體構(gòu)成為具有多個缺口部，并且被多個支撐部支撐，所述多個支撐部與由于多個缺口部而露出的多個被連接部相連，由此使得對振動體進行支撐的剛性增強。即，能夠設(shè)置必要數(shù)量的缺口部，使得用于與支撐部相連的被連接部露出，因此能夠增加支撐部的數(shù)量而不受限制。其結(jié)果，對振動體進行支撐的剛性增強。例如在基板的主面上方形成與其相離的振動體的制造工序中，即使在蝕刻液或清洗液的表面張力等起作用的情況下，也不易引起振動體附著到基板的主面上的粘連現(xiàn)象。其結(jié)果，能夠抑制粘連引起的合格率降低。
[0017][應(yīng)用例4]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述固定部設(shè)置在俯視所述基板時與所述缺口部重疊的區(qū)域中。
[0018]通過像本應(yīng)用例這樣，將固定部設(shè)置在與缺口部重疊的區(qū)域、即由于缺口部而空出的區(qū)域中，能夠在不使支撐部延伸到振動體外側(cè)的情況下構(gòu)成振子，因此能夠使振子更小型。
[0019][應(yīng)用例5]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述支撐部構(gòu)成為包含:連結(jié)梁，其連結(jié)分別設(shè)置在由于I個所述缺口部而露出的至少兩個所述側(cè)面部上的所述被連接部；以及支撐梁，其從所述固定部延伸出并與所述連結(jié)梁相連。
[0020]根據(jù)本應(yīng)用例，支撐部構(gòu)成為包含:連結(jié)梁，其連結(jié)分別設(shè)置在由于I個缺口部而露出的至少兩個側(cè)面部上的被連接部；以及支撐梁，其從固定部延伸出并與連結(jié)梁相連。通過這樣地構(gòu)成，能夠?qū)恼駝芋w的被連接部傳遞至固定部的振動泄漏的大部分能量作為連結(jié)梁的扭轉(zhuǎn)而吸收。尤其是在連結(jié)梁與振動的波節(jié)部分相連的情況下，能夠最大限度地減輕振動泄漏。
[0021][應(yīng)用例6]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，多個所述支撐梁與一個所述連結(jié)梁相連。
[0022]通過像本應(yīng)用例這樣，設(shè)為以多個支撐梁與一個連結(jié)梁相連的方式來支撐振動體的結(jié)構(gòu)，對振動體進行支撐的剛性增強。例如在基板的主面上方形成與其相離的振動體的制造工序中，即使在蝕刻液或清洗液的表面張力等起作用的情況下，也不易引起振動體附著到基板的主面上的粘連現(xiàn)象。其結(jié)果，能夠抑制粘連引起的合格率降低。
[0023][應(yīng)用例7]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，在俯視所述振動體時，所述振動體是旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
[0024]通過像本應(yīng)用例這樣，以旋轉(zhuǎn)對稱的形狀來構(gòu)成振動體，能夠使得振動體以更好的平衡進行振動。其結(jié)果，能夠得到振動泄漏更少、并且表現(xiàn)出穩(wěn)定的振動特性的振子。
[0025][應(yīng)用例8]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述被連接部設(shè)置在包含振動的波節(jié)的部分中，所述振動的波節(jié)是通過使所述振動體的周緣部和所述振動體的中央部在所述振動體的厚度方向上以相反相位進行振動而形成在所述周緣部與所述中央部之間。
[0026]通過像本應(yīng)用例這樣，使振動體的周緣部和振動體的中央部在振動體的厚度方向上以相反相位進行振動，由此使得振動體在周緣部與中央部之間形成振動的波節(jié)。由于是將被連接部形成在包含振動的波節(jié)的部分中來構(gòu)成端部自由梁型的振子，因此能夠構(gòu)成振動效率高的振子。此外，由于支撐部與振動的波節(jié)相連，因此能夠構(gòu)成振動泄漏少的振子。
[0027][應(yīng)用例9]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述振動體是上部電極，在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域之間具有第I下部電極。
[0028]根據(jù)本應(yīng)用例，振子由上部電極、和配置在與上部電極的中央部(由振動的波節(jié)和連結(jié)梁圍著的區(qū)域)重疊的位置處的第I下部電極構(gòu)成，從而能夠構(gòu)成振動體(上部電極)的周緣部和中央部(比被連接部靠中央的部分)作為振動的波腹進行振動的靜電振子。
[0029][應(yīng)用例10]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述振動體是上部電極，在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域之間具有第2下部電極。
[0030]根據(jù)本應(yīng)用例，振子由上部電極、和配置在與上部電極的周緣區(qū)域(由振動的波節(jié)和連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域)重疊的位置處的第2下部電極構(gòu)成，從而能夠構(gòu)成振動體(上部電極)的周緣部和中央部(比被連接部靠中央的部分)作為振動的波腹進行振動的靜電振子。
[0031][應(yīng)用例11]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述振動體是上部電極，在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域之間具有第I下部電極，在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域之間具有第2下部電極。
[0032]根據(jù)本應(yīng)用例，振子由上部電極、配置在與上部電極的中央部(由振動的波節(jié)和連結(jié)梁圍著的區(qū)域)重疊的位置處的第I下部電極、以及配置在與上部電極的周緣區(qū)域(由振動的波節(jié)和連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域)重疊的位置處的第2下部電極構(gòu)成，從而能夠構(gòu)成振動體(上部電極)的周緣部和中央部(比被連接部靠中央的部分)作為振動的波腹進行振動的靜電振子。
[0033][應(yīng)用例12]在上述應(yīng)用例的振子中，其特征在于，所述振動體通過以下的兩個交流電壓進行振動:施加到所述上部電極與所述第I下部電極之間的第I交流電壓；以及以與所述第I交流電壓相反的相位施加到所述上部電極與所述第2下部電極之間的第2交流電壓。
[0034]根據(jù)本應(yīng)用例，通過在配置于與上部電極的中央部重疊的位置處的第I下部電極和上部電極之間、以及配置于與上部電極的周緣區(qū)域重疊的位置處的第2下部電極和上部電極之間施加相反相位的交流電壓,能夠構(gòu)成振動能量更高的振子。
[0035][應(yīng)用例13]本應(yīng)用例的電子設(shè)備的特征在于，該電子設(shè)備具有上述應(yīng)用例的振子。
[0036]根據(jù)本應(yīng)用例，作為電子設(shè)備，通過應(yīng)用不會使更高性能的特性劣化、更加小型化而且提高了制造合格率的穩(wěn)定的振子，能夠提供更高性能且便宜的電子設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1中的(a)是示出作為實施方式I的振子的MEMS振子的俯視圖，(b)是該圖(a)的A — A首I]視圖，(c)是該圖(a)的B — B首I]視圖。
[0038]圖2中的(a)?(f)是示出具有圓板形狀的可動電極的振子的主振動模式的示意圖。
[0039]圖3是作為實施方式2的振子的MEMS振子的俯視圖。
[0040]圖4中的(a)是示出作為電子設(shè)備的一例的移動型個人計算機的結(jié)構(gòu)的立體圖，(b )是示出作為電子設(shè)備的一例的移動電話機的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0041]圖5是示出作為電子設(shè)備的一例的數(shù)字靜態(tài)照相機的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0042]圖6中的(a)?(C)是作為變形例I的MEMS振子而示出下部電極的變形例的俯視圖。
[0043]圖7是作為變形例2的MEMS振子而示出支撐部的變形的一例的俯視圖。
[0044]圖8中的(a)?(C)是作為變形例3的MEMS振子而示出上部電極(振動體)和支撐部的變形例的俯視圖。
[0045]圖9是作為變形例4的MEMS振子而示出上部電極的變形例的俯視圖。
[0046]標號說明
[0047]1:基板；2:第I氧化膜；3:氮化膜；11:第I下部電極；12:第2下部電極；12e:第2下部電極；121:固定基部；13、14:布線；20:上部電極；21:連結(jié)梁；22:支撐梁；23:固定部；24:中央部；30:缺口部；31:側(cè)面；40:振動的波節(jié);100、101:MEMS振子。
【具體實施方式】
[0048]下面，參照附圖來說明使本發(fā)明具體化的實施方式。以下是本發(fā)明的一個實施方式，不對本發(fā)明進行限定。另外，在下面的各圖中，為了容易理解說明，有時以與實際不同的尺寸進行了記載。[0049](實施方式I)
[0050]首先，對作為實施方式I的振子的MEMS振子100進行說明。
[0051]圖1 (a)是MEMS振子100的俯視圖，圖1 (b)是圖1 (a)的A — A剖視圖，圖1(C)是圖1 (a)的B — B剖視圖。
[0052]MEMS振子100是具備可動的上部電極(振動體)的MEMS振子，所述可動的上部電極是通過對層疊在基板主面上的犧牲層進行蝕刻而與基板相離地形成的。
[0053]另外，所謂犧牲層，是指由氧化膜等臨時形成的層，在其上下、周圍形成了所需的層之后通過蝕刻而被去除。通過去除犧牲層，在上下、周圍的各個層之間形成了所需的間隙或空腔，相離地形成所需的構(gòu)造體。
[0054]MEMS振子100構(gòu)成為包含基板1、第I下部電極11、第2下部電極12、作為振動體的上部電極20、由連結(jié)梁21和支撐梁22構(gòu)成的支撐部、以及固定部23等。上部電極20是具有缺口部分的圓板形狀的可動電極(振動體)，該上部電極20以與基板I相離的方式被從固定部23延伸出的支撐部支撐。
[0055]圖2 (a)?(f)示出了具有圓板形狀的可動電極的振子的主振動模式。
[0056]圖中，虛線表示振動的波節(jié)，+ -的記號是針對作為振動的波腹在上下方向(可動電極的厚度方向)上振動的部分，將其相位關(guān)系包含在內(nèi)而進行圖示。例如表示如下情況:在“ + ”為朝上方的運動的情況下，以振動的波節(jié)為邊界的相鄰區(qū)域為“一”，即朝下方運動。
[0057]MEMS振子100是圖2 (d)所示的振動模式的振子，通過第I下部電極11和第2下部電極12的配置、以及施加到這些電極與上部電極20之間的交流電壓實現(xiàn)了該振動模式。
[0058]參照圖1 (a)?(C)，具體說明MEMS振子100的結(jié)構(gòu)。
[0059]MEMS振子100是上部電極20的周緣部與上部電極20的中央部作為振動的波腹以相反相位在上下方向上進行振動的振子，關(guān)于振動的波節(jié)，在所述周緣部與中央部之間表現(xiàn)為環(huán)狀的振動的波節(jié)40。
[0060]對于基板1，作為優(yōu)選例，使用了硅片，但是不限于此，例如也可以是其他的半導(dǎo)體基板或玻璃基板等。
[0061]第I下部電極11、第2下部電極12、上部電極20、連結(jié)梁21、支撐梁22、固定部23形成在基板I的主面上形成的第I氧化膜2、氮化膜3的上部。
[0062]另外，此處，在基板I的厚度方向上，將在基板I的主面上依次層疊第I氧化膜2和氮化膜3的方向設(shè)為上方向來進行說明。
[0063]第I下部電極11和第2下部電極12是利用光刻對層疊于氮化膜3的上部的下部導(dǎo)電層進行構(gòu)圖而形成的。
[0064]第I下部電極11形成在由基板1、和上部電極20的被振動的波節(jié)40以及連結(jié)梁21圍著的區(qū)域夾著的區(qū)域中包含的基板I的主面上(氮化膜3的上部)的區(qū)域中。
[0065]第2下部電極12形成在由基板1、和上部電極20的被振動的波節(jié)40以及連結(jié)梁21圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域夾著的區(qū)域中包含的基板I的主面上(氮化膜3的上部)的區(qū)域中。
[0066]上部電極20是具有4個缺口部30的圓形板狀體，上部電極20以與基板I相離的方式被分別從4個固定部23延伸出的支撐梁22和連結(jié)梁21支撐，俯視時，所述4個固定部23配置于缺口部30的區(qū)域中。固定部23在缺口部30的區(qū)域中，配置于振動的波節(jié)40的外側(cè)(周緣部側(cè))的區(qū)域中。
[0067]如圖1 (a)所示，缺口部30 (4個中的I個用陰影線表示)是通過沿著上部電極20的徑向，從上部電極20的周緣部越過振動的波節(jié)40而朝向上部電極20的中心的切入而形成的缺口。
[0068]通過缺口部30而保留的從上部電極20的中心到缺口部30的區(qū)域構(gòu)成了以與上部電極20的周緣部相反的相位進行振動的中央部的振動的波腹部分，作為中央部24。
[0069]通過缺口部30，在上部電極20中，形成了作為從上部電極20的周緣部朝向中央部24的側(cè)面部的側(cè)面31、以及從中央部24朝向周緣部的方向的側(cè)面32。在側(cè)面31上，包含振動的波節(jié)40，在包含振動的波節(jié)40的部分中設(shè)置有與連結(jié)梁21相連的被連接部。S卩，固定部23經(jīng)由支撐梁22和連結(jié)梁21支撐振動的波節(jié)40。
[0070]連結(jié)梁21是連結(jié)由于I個缺口部30而露出的兩個側(cè)面31中分別包含的振動的波節(jié)40的部分的梁，如圖1 (a)所示，連結(jié)梁21形成為沿著呈環(huán)狀延伸的振動的波節(jié)40延伸。另外，連結(jié)梁21優(yōu)選較細地構(gòu)成，以減少從被連接部向固定部23的振動泄漏。
[0071]支撐梁22從固定部23延伸出，與連結(jié)梁21的中央?yún)^(qū)域相連來支撐連結(jié)梁21。
[0072]俯視時，上部電極20形成為旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。具體而言，4個缺口部30分別形成為(即，從上部電極20去除)相同大小和相同形狀，相鄰的缺口部30彼此以相等的間隔進行配置。
[0073]另外，缺口部30和與其相伴的連結(jié)梁21、支撐梁22、固定部23的數(shù)量不限于4個?？梢栽跒榱艘种普尺B而需要的充分范圍內(nèi)進行增加，但上部電極20的形狀優(yōu)選形成為俯視時旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
[0074]上部電極20、固定部23以及從固定部23延伸出的支撐梁22和連結(jié)梁21是利用光刻對隔著犧牲層層疊在下部導(dǎo)電層(第I下部電極11和第2下部電極12)上部的上部導(dǎo)電層進行構(gòu)圖而形成的。即，通過構(gòu)圖而形成缺口部30，以成為連結(jié)梁21與側(cè)面31的被連接部相連并與支撐梁22 —起支撐上部電極20的結(jié)構(gòu)的方式，一體地形成上部電極20、固定部23、支撐梁22和連結(jié)梁21。
[0075]將缺口部30的寬度(由于缺口部30而露出的沿著徑向的相對的側(cè)面31之間的距離)設(shè)為使得連結(jié)梁21的長度為足夠長度的寬度。具體而言，因為連結(jié)梁21與包含振動的波節(jié)40的被連接部相連，因此由于上部電極20的振動，連結(jié)梁21受到振動的波節(jié)40的繞軸運動引起的應(yīng)力。在連結(jié)梁21與從固定部23延伸出的支撐梁22之間，該應(yīng)力作為扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用到連結(jié)梁21。在連結(jié)梁21的長度較短的情況下，該扭轉(zhuǎn)應(yīng)力未被吸收，從而在妨礙振動的方向上發(fā)揮作用。因此，需要較細地構(gòu)成連結(jié)梁21，并且需要使其長度成為足以得到所需的振動的長度。
[0076]另外，固定部23的底部被固定到下部導(dǎo)電層(第2下部電極12)。即，不在固定部23的底部區(qū)域?qū)盈B犧牲層，而是將固定部23直接層疊到下部導(dǎo)電層上。因此，即使通過蝕刻去除犧牲層，固定部23也被固定在下部導(dǎo)電層上。因此，上部電極20經(jīng)由連結(jié)梁21、支撐梁22、固定部23與第2下部電極12電連接。
[0077]此外，利用蝕刻去除犧牲層，由此與基板I相離地配置上部電極20。
[0078]對于下部導(dǎo)電層和上部導(dǎo)電層，作為優(yōu)選例，分別使用了導(dǎo)電性的多晶硅，但是不限于此，可以使用半導(dǎo)體電路中使用的其他導(dǎo)電層。另外，需要的是這樣的導(dǎo)電層:該導(dǎo)電層具有靜電振子所需的導(dǎo)電率，并且對于上部導(dǎo)電層而言，具備振動體所需的剛性(剛度)。
[0079]上部電極20、第2下部電極12和第I下部電極11通過從MEMS振子100的周圍連接的布線與外部電路連接。
[0080]上部電極20和第2下部電極12通過從MEMS振子100的周圍連接到第2下部電極12的布線14與外部電路(省略圖示)連接。
[0081]第I下部電極11通過來自MEMS振子100周圍的、在4個缺口部30的任意一個區(qū)域中與第2下部電極12絕緣的布線13，來進行與外部電路的連接。
[0082]在圖1 (a)所示的例子中，第2下部電極12在布線13所經(jīng)過的兩個部位的區(qū)域中進行了分離圖案，從而構(gòu)成了兩個接合區(qū)圖案。各個接合區(qū)圖案通過布線14與外部電路連接。
[0083]在這種結(jié)構(gòu)中，MEMS振子100構(gòu)成為靜電振子，通過從外部電路施加到上部電極20與第I下部電極11之間的交流電壓，使得上部電極20的周緣部和中央部24作為振動的波腹以相反相位進行振動。
[0084]如上所述，根據(jù)作為本實施方式的振子的MEMS振子100，能夠得到以下效果。
[0085]上部電極20在由于從上部電極20的周緣部朝向中央部24形成的缺口部30而露出的側(cè)面31上具有被連接部，并且被連接部以與基板I相離的方式被支撐梁22和連結(jié)梁21支撐。即，由支撐梁22和連結(jié)梁21構(gòu)成的支撐部與比上部電極20的周緣部靠內(nèi)側(cè)的被連接部相連來支撐上部電極20，由此能夠構(gòu)成上部電極20的周緣部和中央部24作為振動的波腹進行振動的振子。
[0086]在現(xiàn)有的例如雙端自由梁型振子的情況下，使支撐部與位于振動板側(cè)面的振動的波節(jié)部分相連，因此支撐部的數(shù)量不能比側(cè)面的振動的波節(jié)的數(shù)量多。此外，支撐部需要在從振動板的側(cè)面遠離的方向上延伸，因此包含支撐部的振子的占有面積不得不比振動板大。與此相對,根據(jù)作為本實施方式的振子的MEMS振子100，針對位于上部電極20的內(nèi)部的振動的波節(jié)40，從周緣部設(shè)置缺口部30，在由于缺口部30而露出的側(cè)面31上形成了用于與支撐部相連的被連接部，因此能夠通過形成必要數(shù)量的缺口部30，來增加支撐部的數(shù)量而不會受到限制。其結(jié)果，對上部電極20進行支撐的剛性增強，例如在基板I的主面上方形成與其相離的上部電極20的制造工序中，即使在蝕刻液或清洗液的表面張力等起作用的情況下，也不易弓I起上部電極20附著到基板I的主面上(第I下部電極11、第2下部電極12或氮化膜3)的粘連現(xiàn)象。其結(jié)果，能夠抑制粘連引起的合格率降低。
[0087]此外，通過將支撐部和固定部23設(shè)置在由于缺口部30而空出的區(qū)域，能夠在不使支撐部延伸到上部電極20的外側(cè)的情況下構(gòu)成振子，或者能夠縮短延伸的長度，因此能夠使振子更小型。
[0088]此外，通過用具有缺口部30的圓形板狀體構(gòu)成上部電極20，能夠構(gòu)成上部電極20的周緣部和中心部作為振動的波腹進行振動的振子。因為上部電極20由圓形構(gòu)成，因此能夠更容易地設(shè)計振動的波節(jié)40的位置和振動特性。
[0089]此外，通過將固定部23設(shè)置在與缺口部30重疊的區(qū)域、即由于缺口部30而空出的區(qū)域中，能夠在不使支撐部延伸到上部電極20的外側(cè)的情況下構(gòu)成振子，因此能夠使振子更小型。
[0090]此外，支撐部構(gòu)成為包含:連結(jié)梁21，其連結(jié)分別設(shè)置在由于I個缺口部30而露出的兩個側(cè)面31上的被連接部；以及支撐梁22，其從固定部23延伸出并與連結(jié)梁21相連。通過這樣地構(gòu)成，能夠?qū)纳喜侩姌O20的被連接部傳遞給固定部23的振動泄漏的大部分能量作為連結(jié)梁21的扭轉(zhuǎn)而吸收。
[0091]此外，上部電極20構(gòu)成為旋轉(zhuǎn)對稱的形狀，由此能夠使得上部電極20以更好的平衡進行振動。其結(jié)果，能夠得到振動泄漏更少、并且表現(xiàn)出穩(wěn)定的振動特性的振子。
[0092]此外，關(guān)于上部電極20，通過使上部電極20的周緣部和中央部24在上部電極20的厚度方向上以相反相位進行振動，在周緣部與中央部24之間形成振動的波節(jié)40。通過在包含振動的波節(jié)40的部分中形成被連接部，構(gòu)成了端部自由梁型的振子，因此能夠構(gòu)成振動效率高的振子。此外，支撐部與振動的波節(jié)40相連，因此能夠構(gòu)成振動泄漏少的振子。
[0093](實施方式2)
[0094]接著，對作為實施方式2的振子的MEMS振子101進行說明。另外，在說明時，對于與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)部位，使用相同標號并省略重復(fù)說明。
[0095]圖3是MEMS振子101的俯視圖。
[0096]MEMS振子101構(gòu)成為包含基板1、第I下部電極11、第2下部電極12e、作為振動體的上部電極20、由連結(jié)梁21和支撐梁22構(gòu)成的支撐部、固定部23、以及固定基部12i等。
[0097]如圖1 (a)所示，在實施方式I (MEMS振子100)中，說明了上部電極20經(jīng)由連結(jié)梁21、支撐梁22和固定部23與第2下部電極12電連接的結(jié)構(gòu)，但在本實施方式中，將構(gòu)成第2下部電極12的部分分割為第2下部電極12e和固定基部12i。除了這點、以及從外部電路接向第2下部電極12e和固定基部12i的布線連接不同這一點以外，MEMS振子101與MEMS振子100相同。
[0098]MEMS振子101在MEMS振子100中，將俯視時第2下部電極12與缺口部30重疊的區(qū)域分割為固定基部12i。具體而言，在通過光刻對下部導(dǎo)電層進行構(gòu)圖時，構(gòu)圖為:使得固定基部12i獨立作為接合區(qū)，且與第2下部電極12e電絕緣。
[0099]此外，固定部23的底部被固定到下部導(dǎo)電層的固定基部12i。即，與固定部23 —體形成的上部電極20和第2下部電極12e電絕緣。此外，在4個缺口部30的區(qū)域中與固定基部12i絕緣的第2下部電極12e在電氣上被分為4個電極而構(gòu)成。
[0100]上部電極20通過從MEMS振子101的周圍連接到固定基部12i的布線14進行與外部電路的連接。
[0101]4個第2上部電極12e通過從MEMS振子101的周圍連接的布線、或者通過貫通各自正下方的氮化膜3而連接的布線進行與外部電路的連接(省略圖示)。
[0102]在這種結(jié)構(gòu)中，MEMS振子101構(gòu)成為靜電振子，通過施加到上部電極20與第I下部電極11之間的交流電壓、以及以與所述交流電壓相反的相位施加到上部電極20與第2下部電極12e之間的交流電壓，能夠使得上部電極20的周緣部和中央部24作為振動的波腹以相反相位進行振動。
[0103]根據(jù)作為本實施方式的振子的MEMS振子101，通過在配置于與上部電極20的中央部24重疊的位置處的第I下部電極11和上部電極20之間、以及配置于與上部電極20的周緣區(qū)域重疊的位置處的第2下部電極12e和上部電極20之間施加相反相位的交流電壓，能夠構(gòu)成振動能量更高的振子。
[0104][電子設(shè)備][0105]接著，根據(jù)圖4 (a)、(b)、圖5來說明應(yīng)用了作為本發(fā)明的一個實施方式的電子部件的MEMS振子100的電子設(shè)備。
[0106]圖4 (a)是示出作為具有本發(fā)明的一個實施方式的電子部件的電子設(shè)備的移動型(或筆記本型)的個人計算機的結(jié)構(gòu)概略的立體圖。在該圖中，個人計算機1100由具有鍵盤1102的主體部1104以及具有顯示部1000的顯示單元1106構(gòu)成,顯示單元1106通過鉸鏈構(gòu)造部以能夠轉(zhuǎn)動的方式支承在主體部1104上。在這種個人計算機1100中內(nèi)置有作為發(fā)揮濾波器、諧振器、基準時鐘等的作用的電子部件的MEMS振子100。
[0107]圖4 (b)是示出作為具有本發(fā)明的一個實施方式的電子部件的電子設(shè)備的移動電話機(還包含PHS)的結(jié)構(gòu)概略的立體圖。在該圖中，移動電話機1200具有多個操作按鈕1202、接聽口 1204以及通話口 1206，在操作按鈕1202與接聽口 1204之間配置有顯示部1000。在這種移動電話機1200中內(nèi)置有作為發(fā)揮濾波器、諧振器、角速度傳感器等的作用的電子部件(定時器件)的MEMS振子100。
[0108]圖5是示出作為具有本發(fā)明的一個實施方式的電子部件的電子設(shè)備的數(shù)字靜態(tài)照相機的結(jié)構(gòu)概略的立體圖。另外，在該圖中，還簡單地示出與外部設(shè)備之間的連接。數(shù)字靜態(tài)照相機1300通過CCD (Charge Coupled Device:電荷稱合器件)等攝像元件對被攝體的光像進行光電變換來生成攝像信號(圖像信號)。
[0109]在數(shù)字靜態(tài)照相機1300中的外殼(機身)1302的背面設(shè)置有顯示部1000，構(gòu)成為根據(jù)CCD的攝像信號進行顯示，顯示部1000作為將被攝體顯示為電子圖像的取景器發(fā)揮作用。并且，在外殼1302的正面?zhèn)?圖中背面?zhèn)?設(shè)置有包含光學(xué)鏡頭(攝像光學(xué)系統(tǒng))和CXD等的受光單元1304。
[0110]當攝影者確認了顯示部1000中顯示的被攝體像，并按下快門按鈕1306時，將該時刻的CCD的攝像信號傳輸?shù)酱鎯ζ?308內(nèi)進行存儲。并且，在該數(shù)字靜態(tài)照相機1300中，在外殼1302的側(cè)面設(shè)置有視頻信號輸出端子1312和數(shù)據(jù)通信用的輸入輸出端子1314。而且，如圖所示，根據(jù)需要，在視頻信號輸出端子1312上連接電視監(jiān)視器1430，在數(shù)據(jù)通信用的輸入輸出端子1314上連接個人計算機1440。而且，構(gòu)成為通過規(guī)定操作，將存儲在存儲器1308中的攝像信號輸出到電視監(jiān)視器1430或個人計算機1440。在這種數(shù)字靜態(tài)照相機1300中內(nèi)置有作為發(fā)揮濾波器、諧振器、角速度傳感器等的作用的電子部件的MEMS振子100。
[0111]如上所述，作為電子設(shè)備，通過靈活應(yīng)用更小型且提高了制造合格率的穩(wěn)定的MEMS振子100，能夠提供更小型且便宜的電子設(shè)備。
[0112]另外，作為本發(fā)明的一個實施方式的電子部件的MEMS振子100，除了圖4 (a)的個人計算機(移動型個人計算機)、圖4 (b)的移動電話機、圖5的數(shù)字靜態(tài)照相機以外，例如還可以應(yīng)用于噴墨式排出裝置(例如噴墨打印機)、膝上型個人計算機、電視、攝像機、車載導(dǎo)航裝置、尋呼機、電子筆記本(還包含帶通信功能的電子筆記本)、電子辭典、計算器、電子游戲設(shè)備、工作站、視頻電話、防范用電視監(jiān)視器、電子望遠鏡、POS終端、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖計測裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、魚群探測器、各種測定設(shè)備、計量儀器類(例如車輛、飛機、船舶的計量儀器類)、飛行模擬器等電子設(shè)備。
[0113]另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，可以對上述實施方式施加各種變更和改良等。以下敘述變形例。此處，對于與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)部位，使用相同標號，并省略重復(fù)說明。
[0114](變形例I)
[0115]圖6 (a)?(C)是作為變形例I的MEMS振子而示出下部電極的變形例的俯視圖。
[0116]在實施方式I中，如圖1(a)所示，說明了下部電極包括第I下部電極11和第2下部電極12雙方的結(jié)構(gòu)，但是不限于該結(jié)構(gòu)，下部電極也可以是僅有一個下部電極的結(jié)構(gòu)。
[0117]圖6 (a)所示的變形例是僅由第I下部電極11構(gòu)成下部電極的例子。
[0118]圖6 (b)所示的變形例是僅由第2下部電極12構(gòu)成下部電極的例子。
[0119]圖6 (c)所示的變形例是僅由第2下部電極12e構(gòu)成下部電極的例子。
[0120]在這種結(jié)構(gòu)中，雖然振動能量不同，但也能夠構(gòu)成與上述實施方式相同的振動模式的靜電振子。
[0121]根據(jù)本變形例這樣的僅有一個下部電極的結(jié)構(gòu)，不需要考慮針對與第I下部電極
11、第2下部電極12分別對應(yīng)的布線的近接或交叉等的絕緣等，能夠更簡便地進行與下部電極對應(yīng)的布線。
[0122](變形例2)
[0123]圖7是作為變形例2的MEMS振子而示出支撐部的變形的一例的俯視圖。
[0124]在實施方式I中，說明了如下情況:連結(jié)梁21是連結(jié)由于I個缺口部30而露出的兩個側(cè)面31中分別包含的振動的波節(jié)40的部分的梁，如圖1 (a)所示，連結(jié)梁21形成為沿著呈環(huán)狀延伸的振動的波節(jié)40延伸，并且支撐梁22從固定部23延伸出，與連結(jié)梁21的中央?yún)^(qū)域相連來支撐連結(jié)梁21。與此相對，如圖7所示，本變形例具備具有彎曲部的連結(jié)支撐梁21va，作為與側(cè)面31的被連接部相連的支撐部。
[0125]連結(jié)支撐梁21va具有連結(jié)梁21和支撐梁22的功能，其一端與包含振動的波節(jié)40的側(cè)面31的被連接部相連，另一端與固定部23相連。連結(jié)支撐梁21va經(jīng)過位于被連接部與固定部23之間的兩個彎曲部而延伸，由此抑制了從上部電極20向固定部23的振動泄漏。
[0126]另外，連結(jié)支撐梁21va具有的彎曲部的數(shù)量不限于兩個。優(yōu)選在所需的足夠剛性的范圍內(nèi)，恰當?shù)卦O(shè)定連結(jié)支撐梁21va的形狀和寬度(粗細)等。具體而言，優(yōu)選在能夠得到如下剛性的范圍內(nèi)恰當?shù)剡M行設(shè)定，所述剛性的程度是能夠充分抑制振動時從上部電極20向固定部23的振動泄漏，并且能夠抑制制造工序中的上部電極20的粘連。
[0127]通過具有本變形例這樣的連結(jié)支撐梁21va作為支撐部，能夠在由于缺口部30而空出的區(qū)域中設(shè)置固定部23，在不使支撐部延伸到上部電極20的外側(cè)的情況下構(gòu)成振子，因此能夠使振子更小型。
[0128](變形例3)
[0129]圖8 (a)?(C)是作為變形例3的MEMS振子而示出上部電極和支撐部的變形例的俯視圖。
[0130]在實施方式I中，如圖1 (a)所示，說明了上部電極20是具有從周緣部朝向中央部24的4個缺口部30的圓形板狀體的結(jié)構(gòu)，但不限于該結(jié)構(gòu)。可以如圖8 (a)?(c)所示的上部電極20v那樣，在兩個區(qū)域中較大地構(gòu)成缺口。
[0131]圖8 Ca)所示的變形例是如下這樣的例子:通過更大地構(gòu)成缺口部30，并將缺口部30的數(shù)量設(shè)為兩個，由此將連結(jié)梁21的長度構(gòu)成得較長。[0132]根據(jù)本變形例，通過較長地構(gòu)成連結(jié)梁21，能夠得到進一步減少了振動泄漏的振子。
[0133]圖8 (b)所示的變形例是與圖8 (a)所示的變形例相比，增加了與連結(jié)梁21相連的支撐梁22和固定部23的數(shù)量的例子。
[0134]根據(jù)本變形例，成為以多個支撐梁22與一個連結(jié)梁21相連的方式來支撐上部電極20的結(jié)構(gòu)，由此對上部電極20進行支撐的剛性增強。其結(jié)果，能夠抑制制造工序中的粘連引起的合格率降低。
[0135]圖8 (C)所示的變形例是與圖8 (a)所示的變形例相比，將固定部23配置在連結(jié)梁21內(nèi)側(cè)的例子。在實施方式I中，說明了固定部23在缺口部30的區(qū)域中，配置于振動的波節(jié)40的外側(cè)(周緣部偵D的區(qū)域中的例子，但是不限于此。通過如圖8 (c)所示的連結(jié)梁21v那樣構(gòu)成為使連結(jié)梁21v延伸至振動的波節(jié)40的外側(cè)，能夠?qū)⒐潭ú?3配置到連結(jié)梁21v的內(nèi)側(cè)或?qū)嵤┓绞絀中的振動的波節(jié)40的內(nèi)側(cè)。
[0136]根據(jù)本變形例，能夠在振子的相同的占有面積中，使連結(jié)梁更長地延伸，因此能夠構(gòu)成進一步減少了振動泄漏的振子。
[0137](變形例4)
[0138]圖9是作為變形例4的MEMS振子而示出上部電極的變形例的俯視圖。
[0139]在圖9所示的變形例中，上部電極不是具有缺口部的圓形，而是由具有缺口部的矩形的上部電極20w構(gòu)成。
[0140]通過由矩形的上部電極20w構(gòu)成，與實施方式I的情況相比，能夠更大地構(gòu)成上部電極20w的振動的波節(jié)40外側(cè)的區(qū)域面積，因此能夠提高施加到上部電極與相對的第2下部電極12之間的交流電壓的振動效率。
[0141]另外，在本變形例中，示出了上部電極為矩形(四邊形)的例子，但不限于矩形，也可以是三角形或五邊形以上的多邊形。
【權(quán)利要求】
1.一種振子，其特征在于，具有: 基板； 固定部，其設(shè)置在所述基板的主面上； 從所述固定部延伸出的支撐部；以及 振動體，其以與所述基板相離的方式被所述支撐部支撐， 所述振動體具有: 從所述振動體的周緣部朝向所述振動體的中央部設(shè)置的缺口部；以及被連接部，其設(shè)置在由于所述缺口部而露出的從所述振動體的周緣部朝向所述振動體的中央部的所述振動體的側(cè)面部上， 所述被連接部與所述支撐部相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，其特征在于， 所述振動體是具有所述缺口部的圓形板狀體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振子，其特征在于， 所述振動體設(shè)置有多個所述缺口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，其特征在于， 所述固定部設(shè)置在俯視所述基板時與所述缺口部重疊的區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，`其特征在于， 所述支撐部構(gòu)成為包含:連結(jié)梁，其連結(jié)分別設(shè)置在由于I個所述缺口部而露出的至少兩個所述側(cè)面部上的所述被連接部；以及支撐梁，其從所述固定部延伸出并與所述連結(jié)梁相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的振子，其特征在于， 多個所述支撐梁與一個所述連結(jié)梁相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，其特征在于， 在俯視所述振動體時，所述振動體是旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振子，其特征在于， 所述被連接部形成在包含振動的波節(jié)的部分中，所述振動的波節(jié)是通過使所述振動體的周緣部和所述振動體的中央部在所述振動體的厚度方向上以相反相位進行振動而形成在所述周緣部與所述中央部之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的振子，其特征在于， 所述振動體是上部電極， 在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域之間具有第I下部電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的振子，其特征在于， 所述振動體是上部電極， 在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域之間具有第2下部電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的振子，其特征在于， 所述振動體是上部電極， 在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域之間具有第I下部電極， 在所述基板、與所述振動體的被所述振動的波節(jié)和所述連結(jié)梁圍著的區(qū)域的外側(cè)區(qū)域之間具有第2下部電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的振子，其特征在于， 所述振動體通過以下的兩個交流電壓進行振動: 施加到所述上部電極與所述第I下部電極之間的第I交流電壓；以及以與所述第I交流電壓相反的相位施加到所述上部電極與所述第2下部電極之間的第2交流電壓。
13.一種電子設(shè)備，其特征在于`，該電子設(shè)備具有權(quán)利要求1所述的振子。
【文檔編號】H03H9/02GK103856179SQ201310567000
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】木原龍兒, 矢島有繼 申請人:精工愛普生株式會社