專利名稱：共振器及共振器陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共振器及共振器陣列。
背景技術(shù)：
近年，開發(fā)出一種利用半導(dǎo)體領(lǐng)域中的微細加工技術(shù)，將細微的機械構(gòu)造與電子 電路形成一體的MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技術(shù)，并正在研究對濾波器、 共振器的應(yīng)用。其中，通過這種MEMS技術(shù)制造的微機械共振器適合用于遠程無鍵登記系統(tǒng) (remote keyless entry system)、波譜擴散通信等的RF無線。利用了通過這種MEMS技術(shù) 制造的微機械共振器的MEMS濾波器的一個例子已經(jīng)被日本特開2006-41911號公報(專利 文獻1)公開。在該文獻記載的MEMS濾波器裝置具備共振器。該共振器包含的振動部件 是正方形板狀部件，且與基板表面平行，并且離開基板配置，并由與基板表面連結(jié)的圓柱支 承。通過給相對于共振器的各邊隔開規(guī)定間隔相對而形成的固定電極施加交流電壓，該振 動部件與固定電極之間產(chǎn)生靜電力，共振器振動。此時，振動部件的各邊的中心和角水平振 動。在共振器彼此由連結(jié)體連結(jié)的情況下，連結(jié)體傳遞縱向振動。另外，使用與半導(dǎo)體工藝親和性高的硅工藝的RF-MEMS濾波器已經(jīng)在橋村昭范等 的《使用扭轉(zhuǎn)振動的RF-MEMS濾波器的開發(fā)》，信學(xué)技報，社團法人電子信息通信學(xué)會發(fā)行， IEICE Technical Report NW2005-185 (2006-3)(非專利文獻1)中提出。在該文獻中，介紹 了利用扭轉(zhuǎn)振動模式的共振器對于兼顧小型化和高Q值化是有效的。專利文獻1 日本特開2006-41911號公報非專利文獻1 橋村昭范等，《使用扭轉(zhuǎn)振動的RF-MEMS濾波器的開發(fā)》，信學(xué)技報， 社團法人電子信息通信學(xué)會發(fā)行，IEICE Technical ReportNW2005-185 (2006-3)—般地說，在利用彎曲模式(mode)或伸長模式的共振器的情況下，為了提高共振 頻率，要求減小振動部件的全長或直徑。在上述專利文獻1公開的MEMS濾波器中，目標(biāo)共 振頻率變得越高，需要制作一邊越短的振動部件。因此，越想要盡量提高共振頻率，越需要 制作盡量細微的構(gòu)造，由于細微加工技術(shù)存在限界，會出現(xiàn)制作變困難的問題。另外，在專 利文獻1所示的共振器中，無法得到足夠高的Q值。另外，在上述非專利文獻1中，在由激光加熱引起的膨脹的作用下，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振 動，但由于需要激光元件，所以裝置變得大型化。另外，由于通過加熱引起的膨脹產(chǎn)生振動， 所以動作不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使不極端縮小尺寸也能夠容易提高共振頻 率，可以提高Q值的共振器。為了達成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的共振器包括基材、第一梁以及第二梁，所述第一 梁的一端固定在所述基材上，所述第一梁在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向上施
4加直線往復(fù)運動的振動輸入部位，所述第二梁從所述第一梁中不同于所述振動輸入部位的 第一分支部位向一方側(cè)分支，或者從所述第一梁中不同于所述振動輸入部位的多個分支部 位分別向一方側(cè)分支，所述第二梁用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在一個部位或者多個振動輸入部位，通過給第一梁施加垂直于第一 梁長度方向的方向上的直線往復(fù)運動，從而在第二梁上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。通過利用如此產(chǎn)生 的扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動，即便不極端縮小共振器的尺寸也能夠容易提高共振頻率。 另外，利用這種扭轉(zhuǎn)振動的方式的共振器，可以做成Q值高的共振器。


圖1是基于本發(fā)明的實施方式1的共振器的第一例的概念圖；圖2是基于本發(fā)明的實施方式1的共振器的第二例的概念圖；圖3是基于本發(fā)明的實施方式2的共振器的第一例的概念圖；圖4是基于本發(fā)明的實施方式2的共振器的第二例的概念圖；圖5是基于本發(fā)明的實施方式3的共振器的第一例的概念圖；圖6是基于本發(fā)明的實施方式3的共振器的第二例的概念圖；圖7是基于本發(fā)明的實施方式4的共振器的概念圖；圖8是基于本發(fā)明的實施方式5的共振器的第一例的概念圖；圖9是基于本發(fā)明的實施方式5的共振器的第二例的概念圖；圖10是基于本發(fā)明的實施方式6的共振器的第一例的概念圖；圖11是圖10所示的共振器的側(cè)視圖；圖12是基于本發(fā)明的實施方式6的共振器的第一例的概念圖；圖13是圖12所示的共振器的側(cè)視圖；圖14是基于本發(fā)明的實施方式7的共振器的立體圖；圖15是基于本發(fā)明的實施方式7的共振器振動的樣子的第一說明圖；圖16是基于本發(fā)明的實施方式7的共振器振動的樣子的第二說明圖；圖17是基于本發(fā)明的實施方式7的共振器振動的樣子的第三說明圖；圖18是本實施方式的共振器的制造方法的第一工序的說明圖；圖19是本實施方式的共振器的制造方法的第二工序的說明圖；圖20是對應(yīng)于圖19的俯視圖；圖21是本實施方式的共振器的制造方法的第三工序的說明圖；圖22是本實施方式的共振器的制造方法的第四工序的說明圖；圖23是對應(yīng)于圖22的俯視圖；圖24是本實施方式的共振器的制造方法的第五工序的說明圖；圖25是對應(yīng)于圖24的俯視圖；圖26是本實施方式的共振器的制造方法的第六工序的說明圖；圖27是本實施方式的共振器的制造方法的第七工序的說明圖；圖28是對應(yīng)于圖27的俯視圖；圖29是本實施方式的共振器的制造方法的第八工序的說明圖30是對應(yīng)于圖29的俯視圖；圖31是本實施方式的共振器的制造方法的第九工序的說明圖；圖32是本實施方式的共振器的制造方法的第十工序的說明圖；圖33是基于本發(fā)明的實施方式8的共振器陣列的立體圖；圖34是基于本發(fā)明的實施方式8的共振器陣列振動的樣子的第一說明圖；圖35是基于本發(fā)明的實施方式8的共振器陣列振動的樣子的第二說明圖；圖36是用于說明基于本發(fā)明的MEMS共振器的動作的圖；圖37是表示濾波器電路采用MEMS共振器的例子的電路圖；圖38是表示振蕩電路采用MEMS共振器的例子的電路圖；圖39是基于本發(fā)明的實施方式9的共振器的第一例的概念圖；圖40是基于本發(fā)明的實施方式9的共振器的第二例的概念圖；圖41是基于本發(fā)明的實施方式10的共振器的概念圖；圖42是基于本發(fā)明的實施方式11的共振器的第一例的概念圖；圖43是基于本發(fā)明的實施方式11的共振器的第二例的概念圖；圖44是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的概念圖；圖45是對基于本發(fā)明的實施方式12的共振器進行的模擬中的第一施加樣式 (pattern)的說明圖；圖46是對應(yīng)于圖45的電路圖；圖47是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器振動的樣子的第一說明圖；圖48是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器振動的樣子的第二說明圖；圖49是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器振動的樣子的第三說明圖；圖50是對基于本發(fā)明的實施方式12的共振器進行的模擬中的第二施加樣式的說 明圖；圖51是對應(yīng)于圖50的電路圖；圖52是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器振動的樣子的第四說明圖；圖53是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器振動的樣子的第五說明圖；圖54是在基于本發(fā)明的實施方式12的共振器上設(shè)置開關(guān)的例子的說明圖；圖55是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第一工序的說明圖；圖56是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第二工序的說明圖；圖57是對應(yīng)于圖56的俯視圖；圖58是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第三工序的說明圖；圖59是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第四工序的說明圖；圖60是對應(yīng)于圖59的俯視圖；圖61是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第五工序的說明 0074]圖62是對應(yīng)于圖61的俯視圖；圖63是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第六工序的說明圖；圖64是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第七工序的說明圖；圖65是對應(yīng)于圖64的俯視圖；圖66是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第八工序的說明圖67是對應(yīng)于圖66的俯視圖；圖68是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第九工序的說明圖；圖69是基于本發(fā)明的實施方式12的共振器的制造方法的第十工序的說明圖；圖70是基于本發(fā)明的實施方式13的共振器陣列的立體圖；圖71是對應(yīng)于圖70的電路圖；圖72(a) (c)分別是與圖70中XXXIVA-XXXIVA線相關(guān)的向視剖面圖、與圖70 中XXXIVB-XXXIVB線相關(guān)的向視剖面圖以及與圖70中XXXIVC-XXXIVC線相關(guān)的向視剖面 圖；符號說明1-基材2-第一梁3、3a、3b、3c_振動輸入部位4-第一分支部位4a、4b-分支部位5、5a、5b-第二梁6、6a、6b-第三梁7-第二分支部位8-第四梁9-第五梁10a、10b、lla、llb-突出部12-基板13、13a、13b、13c_ 電極14a、14b-固定連接部15、15a、15b、15c-焊盤(pad)16-配線81、81a、81b、81c-(表示被施加的直線往復(fù)振動的)箭頭82、82a、82b、83a、83b_(表示產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動的)箭頭101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、 118-共振器152-對置電極154-扭轉(zhuǎn)振動體162、164、166-電容器168、170、172_MEMS 共振器201-Si 層202^02層203-Si 層204-S0I晶片(々工八)205-Cr 膜206-Cr 膜圖案
7
207-A1 膜208-A1 膜圖案209-Si 層圖案210-玻璃基板2Il-Cr 層212-Au 層
具體實施例方式(實施方式1)(結(jié)構(gòu))參考圖1、圖2，對基于本發(fā)明的實施方式1的共振器進行說明。如圖1所示，作為 本實施方式的共振器第一例的共振器101具備基材1、第一梁2以及第二梁5，第一梁2的 一端固定在基材1上，第一梁2在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向上施加直線往 復(fù)運動的振動輸入部位3，第二梁5從第一梁2中不同于振動輸入部位3的第一分支部位4 向一方側(cè)分支，第二梁5用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。如圖2所示，對于作為本實施方式的共振器第二例的共振器102，第一梁2的一端 固定在基材Ia上，另一端固定在基材Ib上。其他部分的結(jié)構(gòu)與作為第一例的共振器101 相同。而且，在圖1、圖2中，表示的是簡化的模型，基材l、la、lb都表示成壁那樣的簡化 形式，但并不是限定于這種形態(tài)?；膌a、lb只要是相對于作為共振器的梁的振動作為固 定端起作用的構(gòu)件即可，形狀沒有限定?；腎a和基材Ib可以是同一部件的連續(xù)，也可以 是另外部件。此外，在圖1、圖2中雖然看上去是將第一梁2的長度以三等分的方式按等間 隔配置第一分支部位4和振動輸入部位3，但是長度的比率不限定于此。第一分支部位4以 及振動輸入部位3的位置可以適當(dāng)設(shè)定。以下，在同樣按照模型表示的各圖中也同樣。(作用、效果)在本實施方式的共振器101、102中，在振動輸入部位3，如箭頭81所示，通過將垂 直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2，從而第一梁2橫向振動。 在此所謂“橫向振動”是指梁在垂直于梁的長度方向的方向上反復(fù)位移而振動。也就是說， 梁反復(fù)進行彎曲變形而振動。在以下稱為“橫向振動”的情況也表示相同意思。在第一梁2接受來自振動輸入部位3的直線往復(fù)運動的輸入而橫向振動時，在第 二梁5上，一端被第一分支部位4限制于第一梁2，因此，第二梁5也隨著第一梁2的橫向振 動而位移，結(jié)果是，在第二梁5上產(chǎn)生箭頭82所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。通過利用這樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動，即使不極端縮小共振器的尺寸 也能夠容易提高共振頻率。另外，利用這種扭轉(zhuǎn)振動的方式的共振器可以做成Q值高的共 振器。在后詳細說明將該共振器用于濾波器電路或發(fā)信器的情況。(實施方式2)(結(jié)構(gòu))參考圖3、圖4，對基于本發(fā)明的實施方式2的共振器進行說明。如圖3所示，作為
8本實施方式的共振器的第一例的共振器103具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的第三梁6，第三梁6從 第一分支部位4向與第二梁5相反方向一側(cè)延伸。如圖4所示，作為本實施方式的共振器的第二例的共振器104具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn) 振動的第三梁6，第三梁6從第一梁2中既不同于振動輸入部位3又不同于第一分支部位4 的第二分支部位7向與第二梁5相反的方向一側(cè)延伸。而且，在圖中，第二梁5和第三梁6雖然看上去長度相同，但不限于相同長度。(作用、效果)在本實施方式的共振器103、104中，在振動輸入部位3，如箭頭81所示，通過將垂 直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2，從而第一梁2橫向振動。 此時，第二梁5以及第三梁6都是一端被第一分支部位4或者第二分支部位7分別限制于 第一梁2，因此，第二梁5以及第三梁6也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在第二 梁5以及第三梁6上分別產(chǎn)生箭頭82、83所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式1中說明的相同。(實施方式3)(結(jié)構(gòu))參考圖5、圖6，對基于本發(fā)明的實施方式3的共振器進行說明。如圖5所示，作為 本實施方式的共振器的第一例的共振器105具備基材1、第一梁2以及多個第二梁5a、5b， 第一梁2的一端固定在基材1上，第一梁2在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向上 施加直線往復(fù)運動的振動輸入部位3，多個第二梁5a、5b從第一梁2中不同于振動輸入部 位3的多個分支部位4a、4b分別向一方側(cè)分支，多個第二梁5a、5b用于基于所述直線往復(fù) 運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。如圖6所示，對于作為本實施方式的共振器第二例的共振器106，第一梁2的一端 固定在基材Ia上，另一端固定在基材Ib上。其他部分的結(jié)構(gòu)與本實施方式中作為第一例 例舉的共振器105相同。(作用、效果)在本實施方式的共振器105、106中，在振動輸入部位3，如箭頭81所示，通過將垂 直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2，從而第一梁2橫向振動。 此時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分別限制于第一梁2，因此，多個第 二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭 頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式1中說明的相同。(實施方式4)(結(jié)構(gòu))參考圖7，對基于本發(fā)明的實施方式4的共振器進行說明。如圖7所示，本實施方 式的共振器107具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁6a、6b，多個第三梁6a、6b從多個分支 部位4a、4b向與多個第二梁5a、5b相反方向一側(cè)延伸。其他部分的結(jié)構(gòu)與實施方式3所示 的共振器106相同。(作用、效果)在本實施方式的共振器107中，在振動輸入部位3，如箭頭81所示，通過將垂直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2，從而第一梁2橫向振動。此 時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分別限制于第一梁2，因此，多個第 二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭 頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。進而，多個第三梁6a、6b也被多個分支部位4a、4b分別 限制于第一梁2，因此，多個第三梁6a、6b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多 個第三梁6a、6b上也分別產(chǎn)生箭頭83a、83b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式1中說明的相同。(實施方式5)
(結(jié)構(gòu))參考圖8、圖9，對基于本發(fā)明的實施方式5的共振器進行說明。如圖8所示，在作 為本實施方式的共振器的第一例的共振器108中，多個第二梁5a、5b的前端彼此由第四梁8 結(jié)合，多個第三梁6a、6b的前端彼此由第五梁9結(jié)合。其他部分的結(jié)構(gòu)與實施方式4所示 的共振器107相同。如圖9所示，在作為本實施方式的共振器的第二例的共振器109中，第四梁8以 及第五梁9各自的兩端作為自由端突出。第四梁8的兩端分別為突出部10a、10b。突出部 10a、10b的端為自由端。S卩，突出部10a、10b成為懸臂狀態(tài)。第五梁9的兩端分別為突出部 IlaUlb0突出部IlaUlb的端為自由端。即，突出部11a、lib成為懸臂狀態(tài)。其他部分的 結(jié)構(gòu)與實施方式4所示的共振器107相同。而且，雖然圖9中突出部10a、10b、11a、lib的長度看上去相等，但這些突出部的長 度也可以不等。另外，并不限于所有的角(拐角)有突出部的結(jié)構(gòu)。也可以考慮突出部有 角與突出部無角混雜的結(jié)構(gòu)。(作用、效果)在本實施方式的共振器108、109中，在振動輸入部位3，如箭頭81所示，通過將垂 直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2，從而第一梁2橫向振動。 此時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分別限制于第一梁2，因此，多個第 二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭 頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。進而，多個第三梁6a、6b也被多個分支部位4a、4b分別 限制于第一梁2，因此，多個第三梁6a、6b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多 個第三梁6a、6b上也分別產(chǎn)生箭頭83a、83b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。第二梁5a、5b由于前端 彼此相互由第四梁8結(jié)合，因此，在第二梁5a、5b上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動在第四梁8的作用下相 互影響。對于第三梁6a、6b，由于前端彼此相互由第五梁9結(jié)合，因此也同樣。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式1中說明的相同。尤其，在如本實施方式所示的共振器108、109那樣是包括閉環(huán)構(gòu)造的共振器的情 況下，可以發(fā)揮關(guān)入振動能量的效果。即，在這種共振器中可以提高Q值。(實施方式6)(結(jié)構(gòu))參考圖10 圖13，對基于本發(fā)明的實施方式6的共振器進行說明。如圖10所示， 在作為本實施方式的共振器的第一例的共振器110中，基材是基板12，第一梁2離開基板 12并與基板12的表面平行地延伸。振動輸入部位3例如是10 μ mX 10 μ m的正方形區(qū)域。圖11表示共振器110的側(cè)視圖。共振器110是與實施方式1所示的共振器101對應(yīng)的構(gòu)
造。 如圖12所示，在作為本實施方式的共振器的第二例的共振器111中，基材是基板 12，第一梁2離開基板12并與基板12的表面平行地延伸。圖13表示共振器111的側(cè)視圖。 共振器111是與實施方式1所示的共振器102對應(yīng)的構(gòu)造。(作用、效果)對于本實施方式的共振器110、111的直線往復(fù)運動的施加以及扭轉(zhuǎn)振動的產(chǎn)生， 與實施方式1說明了的相同。只要是本實施方式的共振器110、111，由于各梁形成在基板的 表面，因此如后所述，通過在基板上的成膜和蝕刻的組合可以容易制作。利用扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動而帶來的效果以及對于作為共振器的利用，與在 實施方式1中說明的相同。而且，在本實施方式的共振器中，在基板12的表面中在與振動輸入部位3相對的 位置配置有電極13，電極13優(yōu)選是通過在電極13和振動輸入部位3之間產(chǎn)生靜電力而用 于對第一梁2施加直線往復(fù)運動的結(jié)構(gòu)。這是因為，這樣做的話能夠容易且可靠地在振動 輸入部位3施加直線往復(fù)運動。(實施方式7)(結(jié)構(gòu))參考圖14，對基于本發(fā)明的實施方式7的共振器進行說明。如圖14所示，本實施 方式的共振器112是與實施方式5所示的共振器109對應(yīng)的構(gòu)造。即，共振器112具備作 為基材的基板12、第一梁2以及多個第二梁5a、5b，第一梁2的兩端固定在基板12上，第一 梁2在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的振動輸入部位3， 多個第二梁5a、5b從第一梁2中不同于振動輸入部位3的多個分支部位4a、4b分別向一方 側(cè)分支，多個第二梁5a、5b用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。在將第一梁2的 兩端固定在基板12上時，不是直接連接在基板12主體上，而是通過設(shè)置在基板12的上表 面的固定連接部14a、14b連接。固定連接部14a、14b可以由與第一梁2相同的材質(zhì)形成。 固定連接部14a、14b與基板12成為一體，作為相對于第一梁2的兩端的固定端起作用。該共振器112具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁6a、6b，多個第三梁6a、6b從 多個分支部位4a、4b向與多個第二梁5a、5b相反的方向一側(cè)延伸。在共振器112中，多個 第二梁5a、5b的前端彼此由第四梁8結(jié)合，多個第三梁6a、6b的前端彼此由第五梁9結(jié)合。 第四梁8以及第五梁9各自的兩端作為自由端突出。第四梁8的兩端分別為突出部10a、 10b。如圖14中虛線所示，在將第一梁2的振動輸入部位3投影到基板12的上表面的 位置處在基板12的表面設(shè)有電極13。從電極13引出有配線16。當(dāng)從上方觀察時在沒有 被任一個梁遮住的位置處在基板12的表面設(shè)有焊盤15。配線16以沿著基板12的表面的 方式將電極13和焊盤15相互電連接。電極13是通過在電極13和振動輸入部位3之間產(chǎn) 生靜電力而用于對第一梁2施加直線往復(fù)運動的結(jié)構(gòu)。振動輸入部位3例如可以是10 μ m 四方的區(qū)域。基板12例如可以是玻璃基板，也可以是砷化鎵(GaAs)基板。第一梁2等可 以從基板12的表面例如浮起2 μ m。電極13例如由金形成。(作用、效果)
在本實施方式的共振器112中，通過給焊盤15和第一梁2之間輸入一定的電壓， 可以在電極13和第一梁2的振動輸入部位3之間產(chǎn)生電位差。在焊盤15和第一梁2之間 輸入的電壓例如可以是1 2V。通過在電極13和振動輸入部位3之間產(chǎn)生這樣的電位差， 在電極13和振動輸入部位3之間產(chǎn)生靜電力。利用該靜電力給第一梁2的振動輸入部位 3施加直線往復(fù)運動。由此，第一梁2橫向振動。此時，在多個第二梁5a、5b以及多個第三 梁6a、6b中，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。圖15 圖17表示該共振器112振動的樣子。圖15 圖17基于由電腦得到的 模擬結(jié)果表示變形。為了便于說明，在圖16、圖17中夸張表示梁的變形程度。共振器112 整體按照…一圖15 —圖16 —圖15 —圖17 —圖15 —圖16 —圖15 —圖17 —圖15 —圖 16 —圖15 —圖17 —圖15 —圖16 —圖15 —…順次取各狀態(tài)，同時反復(fù)進行包含扭轉(zhuǎn)振動 和橫向振動兩者在內(nèi)的整體的振動。在多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b中，如圖 15、圖16所示那樣產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。而且，在圖15 圖17中，雖然在各梁的表面表示很多的小箭頭，但這些箭頭是為 了模擬方便而表示的。此處表示的模擬結(jié)果僅僅是一個例子，可以通過改變輸入給焊盤15的信號的大 小、頻率、各梁的長度、分支部位的配置、分支的梁的根數(shù)、分支的角度、梁的截面形狀等參 數(shù)，來適當(dāng)變更振動的模式在扭轉(zhuǎn)振動中，將重復(fù)大的扭轉(zhuǎn)方向的位移的部分稱為“腹”，將不進行扭轉(zhuǎn)方向 的位移的部分稱為“節(jié)”，在一根梁中會出現(xiàn)幾個腹以及節(jié)可以通過振動的模式來改變。在 此所示的例子中，多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b各有兩根，但也可以是2以外的 根數(shù)。利用這樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動而帶來的效果以及對于作為共振器 的利用，與在實施方式1中說明的相同。通過多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b扭 轉(zhuǎn)振動而積蓄在振動部分的振動能量可以通過電極13以及焊盤15電性地取出。而且，在此，雖然表示了第一梁2的兩端固定在基板12上的結(jié)構(gòu)，但是作為變形例 也可以考慮僅第一梁2的一端固定在基板12上的結(jié)構(gòu)。(制造方法)參考圖18 圖32，對本實施方式的共振器的制造方法進行說明。在以下說明中提 到上下時，只不過是為了便于說明而指相對的上下，并不是指絕對的上下方向。首先，如圖18所示，通過在SOI晶片204的上表面蒸鍍鉻而形成Cr膜205。SOI 晶片204在Si層201上面配置SiO2層202，進而在其上面配置Si層203。Si層203的厚 度例如是10 μ m。Cr膜205形成在Si層203上面。Cr層205的厚度例如是500人。如圖19所示，通過對Cr膜205進行第一光刻，形成Cr膜圖案206。圖20表示該 狀態(tài)的俯視圖。Cr膜圖案206例如在兩處形成為島狀。這些Cr膜圖案206之后是與形成 固定連接部14a、14b的區(qū)域相對應(yīng)的部分。如圖21所示，通過在上表面蒸鍍鋁而以將Cr膜圖案206完全覆蓋遮住的方式形 成Al膜207。Al膜207的厚度例如是1000 Ao如圖22所示，通過對Al膜207進行第二光刻，形成按照一定的圖案殘留的Al膜 圖案208。圖23表示該狀態(tài)的俯視圖。Al膜圖案208具有具備與共振器的各梁相當(dāng)?shù)牟糠值钠矫嫘螤?。將Al膜圖案208作為掩膜，對Si層203(參考圖22)進行干性蝕刻。如圖24所 示，在Si層203中未被Al膜圖案208覆蓋的區(qū)域，Si層203被除去，露出SiO2層202，在 該例子中，由于Si層203的厚度是10 μ m，所以干性蝕刻到約10 μ m的深度。通過該干性蝕 刻形成Si層圖案209。圖25表示該狀態(tài)的俯視圖。Si層圖案209具有具備與共振器的各 梁相當(dāng)?shù)牟糠值钠矫嫘螤?。在該時刻，Cr膜圖案206被包入在Al膜圖案208的內(nèi)部而被 遮住。
除去Al膜圖案208 (參考圖24)，進而如圖26所示那樣將Cr膜圖案206作為掩 膜，對Si層圖案209進行干性蝕刻。在此進行的干性蝕刻是ICP(Inductively Coupled Plasma 誘導(dǎo)結(jié)合等離子體)蝕刻。通過該干性蝕刻，在Si層圖案209中在未被Cr膜圖案 206覆蓋的區(qū)域從上表面例如除去4 μ m。進而，通過除去Cr膜圖案206，形成圖27所示的 構(gòu)造。圖28表示該狀態(tài)的俯視圖。在該時刻，雖然形成在SiO2層202的上面載置Si層圖 案209的構(gòu)造，但Si層圖案209包括低的部分209a和高的部分209b。高的部分209b是過 去被Cr膜圖案206覆蓋的部分。在另外準備的作為玻璃基板的基板12的上表面作為種子層形成鉻的膜。進而以 將該鉻膜的上面全面覆蓋的方式形成金的層。通過對這些金屬彼此的積層進行圖案化，如 圖29所示，形成在Cr層211的上側(cè)載有Au層212的層疊圖案。圖30表示該狀態(tài)的俯視 圖。用于對梁通過靜電力施加直線往復(fù)運動的電極13配置在基板12的中央，在基板12的 端部配置焊盤15。電極13和焊盤15通過配線16相互電連接。電極13、焊盤15以及配線 16形成為一體，都是Au/Cr的雙層構(gòu)造。將圖27所示的構(gòu)造體上下翻轉(zhuǎn)，粘貼在圖29所示的構(gòu)造體上。接合通過陽極接合 來進行。結(jié)果是，得到圖31所示的構(gòu)造體。Si層圖案209中高的部分209b接合在基板12 的表面，低的部分209a從基板12的表面離開。接著，通過蝕刻除去Si層201。進而通過蝕 刻除去3102層202。結(jié)果是，得到圖32所示的構(gòu)造體。即，得到圖14所示的共振器112。(實施方式8)(共振器陣列)參考圖33對基于本發(fā)明的實施方式8的共振器陣列進行說明。本實施方式的共 振器陣列是以如下形式連接多個共振器的共振器陣列，即將上述任一個實施方式說明的共 振器中應(yīng)固定于基材上的部位以及作為自由端的部位都置換成連接到相鄰共振器上的連 接部位。即，例如，有圖33所示那樣的陣列。在此，前后各有5處的突出部中、分別將中央 的各一處作為固定端，但固定端的數(shù)量或位置可以不同。也可以如圖33所示那樣具有某種 基板，形成利用基板支承該共振器陣列的構(gòu)造。此時，在支承用的連接部以外，共振器陣列 從基板表面離開并相對于基板表面平行配置。另外，也可以不使用基板，而通過某種手段支 承該共振器陣列。(作用、效果)在該共振器陣列中，通過對梁的一處或多處施加直線往復(fù)運動而產(chǎn)生振動。此時 在一部分梁上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。產(chǎn)生例如圖34、圖35所示那樣的變形。在該共振器陣列中， 按照…一圖33 —圖34 —圖33 —圖35 —圖33 —圖34 —圖33 —圖35 —圖33 —圖34 — 圖33 —圖35 —圖33 —圖34 —…那樣順次取各狀態(tài)，同時反復(fù)進行包含扭轉(zhuǎn)振動和橫向振動兩者在內(nèi)的整體的振動。根據(jù)本實施方式的共振器陣列，可以在多處并行產(chǎn)生振動并作為共振器加以利 用。另外，不使陣列的格子形成等間隔，根據(jù)部位而改變長度或改變截面面積，從而在一個 共振器陣列中，可以根據(jù)部位具有不同的共振頻率。另外，與將散亂的共振器簡單地匯集排 列不同，而是作為多個共振器部分相連的一體的共振器陣列構(gòu)成，從而可以使各共振器部 分的振動的相位一致。對于其形態(tài)進行說明。(實施方式9)
(結(jié)構(gòu))參考圖39、圖40，對基于本發(fā)明的實施方式9的共振器進行說明。如圖39所示， 作為本實施方式的共振器的第一例的共振器113具備基材1、第一梁2以及多個第二梁5a、 5b，第一梁2的一端固定在基材1上，第一梁2在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向 上施加直線往復(fù)運動的多個振動輸入部位3a、3b、3c，多個第二梁5a、5b從第一梁2中不同 于所述振動輸入部位的多個分支部位4a、4b分別向一方側(cè)分支，多個第二梁5a、5b用于基 于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。如圖40所示，對于作為本實施方式的共振器第二例的共振器114，第一梁2的一端 固定在基材Ia上，另一端固定在基材Ib上。其他部分的結(jié)構(gòu)與本實施方式中作為第一例 例舉的共振器113相同。(作用、效果)在本實施方式的共振器113、114中，在多個振動輸入部位3a、3b、3c，如箭頭81a、 81b、81c分別所示，通過將垂直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一 梁2，從而第一梁2橫向振動。在第一梁2橫向振動時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分別 限制于第一梁2，因此，多個第二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多 個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。通過利用這樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動，即使不極端縮小共振器的尺寸 也能夠容易提高共振頻率。另外，利用這種扭轉(zhuǎn)振動的方式的共振器可以做成Q值高的共 振器。該共振器可以用于濾波器電路或發(fā)信器。(實施方式10)(結(jié)構(gòu))參考圖41，對基于本發(fā)明的實施方式10的共振器進行說明。如圖41所示，本實施 方式的共振器115具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁6a、6b，多個第三梁6a、6b從多個分 支部位4a、4b向與多個第二梁5a、5b相反方向一側(cè)延伸。其他部分的結(jié)構(gòu)與實施方式9所 示的共振器114相同。(作用、效果)在本實施方式的共振器115中，在多個振動輸入部位3a、3b、3c，如箭頭81a、81b、 81c分別所示，通過將垂直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一梁2， 從而第一梁2橫向振動。此時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分別限 制于第一梁2，因此，多個第二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。進而，多個第三梁6a、6b也 被多個分支部位4a、4b分別限制于第一梁2，因此，多個第三梁6a、6b也隨著第一梁2的橫 向振動而位移，結(jié)果是，在多個第三梁6a、6b上也分別產(chǎn)生箭頭83a、83b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式9中說明的相同。(實施方式11)(結(jié)構(gòu))
參考圖42，對基于本發(fā)明的實施方式11的共振器進行說明。如圖42所示，在作 為本實施方式的共振器的第一例的共振器116中，多個第二梁5a、5b的前端彼此由第四梁 8結(jié)合，多個第三梁6a、6b的前端彼此由第五梁9結(jié)合。其他部分的結(jié)構(gòu)與實施方式10所 示的共振器115相同。如圖43所示，在作為本實施方式的共振器的第二例的共振器117中，第四梁8以 及第五梁9各自的兩端作為自由端突出。第四梁8的兩端分別為突出部10a、10b。突出部 10a、10b的端為自由端。S卩，突出部10a、10b成為懸臂狀態(tài)。第五梁9的兩端分別為突出部 IlaUlb0突出部IlaUlb的端為自由端。即，突出部11a、lib成為懸臂狀態(tài)。其他部分的 結(jié)構(gòu)與實施方式10所示的共振器115相同。而且，雖然圖43中突出部10a、10b、lla、llb的長度看上去相等，但這些突出部的 長度也可以不等。另外，并不限于所有的角(拐角)有突出部的結(jié)構(gòu)。也可以考慮突出部 有角與突出部無角混雜的結(jié)構(gòu)。(作用、效果)在本實施方式的共振器116、117中，在多個振動輸入部位3a、3b、3c，如箭頭81a、 81b、81c分別所示，通過將垂直于第一梁2的長度方向的方向的直線往復(fù)運動施加給第一 梁2，從而第一梁2橫向振動。此時，多個第二梁5a、5b都是一端被多個分支部位4a、4b分 別限制于第一梁2，因此，多個第二梁5a、5b也隨著第一梁2的橫向振動而位移，結(jié)果是，在 多個第二梁5a、5b上分別產(chǎn)生箭頭82a、82b所示那樣的扭轉(zhuǎn)振動。進而，多個第三梁6a、 6b也被多個分支部位4a、4b分別限制于第一梁2，因此，多個第三梁6a、6b也隨著第一梁2 的橫向振動而位移，結(jié)果是，在多個第三梁6a、6b上也分別產(chǎn)生箭頭83a、83b所示那樣的扭 轉(zhuǎn)振動。第二梁5a、5b由于前端彼此相互由第四梁8結(jié)合，因此，在第二梁5a、5b上產(chǎn)生的 扭轉(zhuǎn)振動在第四梁8的作用下相互影響。對于第三梁6a、6b，由于前端彼此相互由第五梁9 結(jié)合，因此也同樣。對于該扭轉(zhuǎn)振動的利用，與在實施方式9中說明的相同。尤其，在如本實施方式所示的共振器116、117那樣是包括閉環(huán)構(gòu)造的共振器的情 況下，可以發(fā)揮關(guān)入振動能量的效果。即，在這種共振器中可以提高Q值。(實施方式12)(結(jié)構(gòu))參考圖44，對基于本發(fā)明的實施方式12的共振器進行說明。如圖44所示，本實施 方式的共振器118是與實施方式11所示的共振器117對應(yīng)的構(gòu)造。即，共振器118具備作 為基材的基板12、第一梁2以及多個第二梁5a、5b，第一梁2的兩端固定在基板12上，第一 梁2在中途部具有用于在垂直于長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的多個振動輸入部位3a、3b、3c，多個第二梁5a、5b從第一梁2中不同于多個振動輸入部位3a、3b、3c的多個分支部位4a、4b分別向一方側(cè)分支，多個第二梁5a、5b用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭 轉(zhuǎn)振動。在將第一梁2的兩端固定在基板12上時，不是直接連接在基板12主體上，而是通 過設(shè)置在基板12的上表面的固定連接部14a、14b連接。固定連接部14a、14b可以由與第 一梁2相同的材質(zhì)形成。固定連接部14a、14b與基板12成為一體，作為相對于第一梁2的 兩端的固定端起作用。該共振器118具備用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁6a、6b，多個第三梁6a、6b從 多個分支部位4a、4b向與多個第二梁5a、5b相反的方向一側(cè)延伸。在共振器118中，多個 第二梁5a、5b的前端彼此由第四梁8結(jié)合，多個第三梁6a、6b的前端彼此由第五梁9結(jié)合。 第四梁8以及第五梁9各自的兩端作為自由端突出。第四梁8的兩端分別為突出部10a、 10b。如圖44中虛線所示，在將第一梁2的多個振動輸入部位3a、3b、3c投影到基板12 的上表面的位置，在基板12的表面分別設(shè)有多個電極13a、13b、13c。從多個電極13a、13b、 13c分別引出有配線16。當(dāng)從上方觀察時在沒有被任一個梁遮住的位置處在基板12的表 面設(shè)有多個焊盤15a、15b、15c。配線16以沿著基板12的表面的方式將多個電極13a、13b、 13c和多個焊盤15a、15b、15c分別相互電連接。多個電極13a、13b、13c是通過在多個電極 13a、13b、13c和多個振動輸入部位3a、3b、3c之間產(chǎn)生靜電力而用于對第一梁2施加直線往 復(fù)運動的結(jié)構(gòu)。多個振動輸入部位3a、3b、3c分別例如可以是ΙΟμπι見方的區(qū)域?；?2 例如可以是玻璃基板，也可以是砷化鎵(GaAs)基板。第一梁2等可以從基板12的表面例 如浮起2 μ m。多個電極13a、13b、13c例如由金形成?？傊?，在本實施方式的共振器118中，基材是基板12，第一梁2從基板12離開并與 基板12的表面平行地延伸。在本實施方式的共振器118中，在基板12的表面中與多個振 動輸入部位3a、3b、3c分別相對的位置上分別單獨配置有電極13a、13b、13c，這些電極13a、 13b、13c用于通過在電極13a、13b、13c和振動輸入部位3a、3b、3c之間產(chǎn)生靜電力而對第一 梁2施加直線往復(fù)運動。本實施方式的共振器118具備用于控制所述電極和所述振動輸入部位之間的電 位差的輸入控制部(未圖示)，使得所述電極分別對多個振動輸入部位3a、3b、3c同時施加 直線往復(fù)運動。所述輸入控制部可以是用于對相互相鄰的所述振動輸入部位同時施加相互 同相位的直線往復(fù)運動的部分。所述輸入控制部也可以是用于對相互相鄰的所述振動輸入 部位同時施加相互錯開η的相位的直線往復(fù)運動的部分。使相位相同還是使相位不同，或 者在相位不同時相位錯開何種程度，只要根據(jù)用途來適當(dāng)決定即可。(作用、效果)在本實施方式的共振器118中，通過給多個焊盤15a、15b、15c和第一梁2之間輸 入一定的電壓，可以在多個電極13a、13b、13c和第一梁2的多個振動輸入部位3a、3b、3c之 間產(chǎn)生電位差。在多個焊盤15和第一梁2之間輸入的電壓例如可以是1 2V。通過在多 個電極13a、13b、13c和多個振動輸入部位3a、3b、3c之間產(chǎn)生這樣的電位差，在多個電極 13a、13b、13c和多個振動輸入部位3a、3b、3c之間產(chǎn)生靜電力。利用該靜電力給第一梁2的 多個振動輸入部位3a、3b、3c施加直線往復(fù)運動。由此，第一梁2橫向振動。此時，在多個 第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b中，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。
(模擬)
發(fā)明人對于在給共振器112施加直線往復(fù)運動時各梁顯示何種舉動進行了模擬。 對于該模擬的概要進行說明。首先最初作為第一施加樣式(pattern)，如圖45所示，對于僅給共振器118的中央 的電極13b施加電壓的情況進行了模擬。對于電極13a、13c沒有施加電壓。此時，只是在 振動輸入部位3b施加直線往復(fù)運動。對應(yīng)的電路圖如圖46所示。圖47 圖49表示此時共振器118振動的樣子。圖47 圖49基于由電腦得到的 模擬結(jié)果表示變形。為了便于說明，在這些圖中夸張表示梁的變形程度。共振器118整體 按照…一圖47 —圖48 —圖47 —圖49 —圖47 —圖48 —圖47 —圖49 —圖47 —圖48 — 圖47 —圖49 —圖47 —圖48 —圖47 —…順次取各狀態(tài)，同時反復(fù)進行包含扭轉(zhuǎn)振動和橫 向振動兩者在內(nèi)的整體的振動。在多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b中，如圖48、圖 49所示那樣產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。而且，在圖47 —圖49中，雖然在各梁的表面表示很多的小箭頭，但這些箭頭是為 了模擬方便而表示的。從圖48、圖49可知，當(dāng)在第二梁5a和第二梁5b之間，以及在第三梁6a和第三梁 6b之間比較扭轉(zhuǎn)狀況時，是大致對稱的。例如當(dāng)著眼于第二梁5a、5b的上表面的動作時， 在圖48的時間點，第二梁5a、5b中接近于第四梁8的部分的上表面朝向相互背向的方向傾 斜，第二梁5a、5b中接近于第一梁2的部分的上表面朝向相互相對的方向傾斜。即使著眼 于其他部分，也是這樣的對稱的扭轉(zhuǎn)狀況。在圖49的時間點時也同樣。接著，作為第二施加樣式，如圖50所示，對于不給共振器118的中央的電極13b施 加電壓、取而代之的是對兩端的電極13a、13c施加電壓的情況進行了模擬。但是，對于電極 13a、13c施加的不是同相位的電壓，施加的是相互錯開π的電壓。即，INPUTl和INPUT2具 有相互錯開η的相位。此時，只是在振動輸入部位3a、3c施加直線往復(fù)運動。對應(yīng)的電路 圖如圖51所示。圖47、圖52、圖53表示此時共振器112振動的樣子。共振器118整體按照…一圖 47 —圖52 —圖47 —圖53 —圖47 —圖52 —圖47 —圖53 —圖47 —圖52 —圖47 —圖 53 —圖47 —圖52 —圖47 —…順次取各狀態(tài)，同時反復(fù)進行包含扭轉(zhuǎn)振動和橫向振動兩者 在內(nèi)的整體的振動。在多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b中，如圖52、圖53所示那 樣產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。從圖52、圖53可知，當(dāng)在第二梁5a和第二梁5b之間，以及在第三梁6a和第三梁 6b之間比較扭轉(zhuǎn)狀況時，是向相同方向一致扭轉(zhuǎn)。例如當(dāng)著眼于第二梁5a、5b的上表面的 動作時，在圖52的時間點，第二梁5a、5b中接近于第四梁8的部分的上表面雙方一致朝向 圖中右側(cè)下降的方向傾斜，第二梁5a、5b中接近于第一梁2的部分的上表面雙方一致朝向 圖中右側(cè)上升的方向傾斜。即使著眼于其他部分，也是這樣的一致的扭轉(zhuǎn)狀況。在圖53的 時間點時也同樣。為了第一施加樣式和第二施加樣式的切換，如圖54所示，只要是在與各電極連接 的配線的中途部設(shè)置開關(guān)的結(jié)構(gòu)即可。這些開關(guān)可由上述的輸入控制部控制。此處表示的模擬結(jié)果僅僅是一個例子，可以通過改變輸入給焊盤15a、15b、15c的 信號的大小、頻率、各梁的長度、分支部位的配置、分支的梁的根數(shù)、分支的角度、梁的截面形狀等參數(shù)，來適當(dāng)變更振動的模式。在扭轉(zhuǎn)振動中，將重復(fù)大的扭轉(zhuǎn)方向的位移的部分稱為“腹”，將不進行扭轉(zhuǎn)方向 的位移的部分稱為“節(jié)”，在一根梁中會出現(xiàn)幾個腹以及節(jié)可以通過振動的模式來改變。在 此所示的例子中，多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b各有兩根，但也可以是2以外的 根數(shù)。利用這樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動作為共振器的振動而帶來的效果以及對于作為共振器 的利用，與在實施方式1中說明的相同。通過多個第二梁5a、5b以及多個第三梁6a、6b扭 轉(zhuǎn)振動而積蓄在振動部分的振動能量可以通過電極13a、16b、16c以及焊盤15a、15b、15c電 性地取出。而且，在此，雖然表示了第一梁2的兩端固定在基板12上的結(jié)構(gòu)，但是作為變形例 也可以考慮僅第一梁2的一端固定在基板12上的結(jié)構(gòu)。(制造方法) 參考圖55 圖69，對本實施方式的共振器的制造方法進行說明。首先，如圖55所示，通過在SOI晶片204的上表面蒸鍍鉻而形成Cr膜205。SOI 晶片204在Si層201上面配置SiO2層202，進而在其上面配置Si層203。Si層203的厚 度例如是10 μ m。Cr膜205形成在Si層203上面。Cr層205的厚度例如是500A。如圖56所示，通過對Cr膜205進行第一光刻，形成Cr膜圖案206。圖19表示該 狀態(tài)的俯視圖。Cr膜圖案206例如在兩處形成為島狀。這些Cr膜圖案206之后是與形成 固定連接部14a、14b的區(qū)域相對應(yīng)的部分。如圖58所示，通過在上表面蒸鍍鋁而以將Cr膜圖案206完全覆蓋遮住的方式形 成Al膜207。Al膜207的厚度例如是1000 A。如圖59所示，通過對Al膜207進行第二光刻，形成按照一定的圖案殘留的Al膜 圖案208。圖60表示該狀態(tài)的俯視圖。Al膜圖案208具有具備與共振器的各梁相當(dāng)?shù)牟?分的平面形狀。將Al膜圖案208作為掩膜，對Si層203(參考圖60)進行干性蝕刻。如圖61所 示，在Si層203中未被Al膜圖案208覆蓋的區(qū)域，Si層203被除去，露出SiO2層202，在 該例子中，由于Si層203的厚度是10 μ m，所以干性蝕刻到約10 μ m的深度。通過該干性蝕 刻形成Si層圖案209。圖62表示該狀態(tài)的俯視圖。Si層圖案209具有具備與共振器的各 梁相當(dāng)?shù)牟糠值钠矫嫘螤?。在該時刻，Cr膜圖案206被包入在Al膜圖案208的內(nèi)部而被 遮住。除去Al膜圖案208 (參考圖61)，進而如圖63所示那樣將Cr膜圖案206作為掩 膜，對Si層圖案209進行干性蝕刻。在此進行的干性蝕刻是ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導(dǎo)結(jié)合等離子體)蝕刻。通過該干性蝕刻，在Si層圖案209中在未被Cr膜圖案 206覆蓋的區(qū)域從上表面例如除去4 μ m。進而，通過除去Cr膜圖案206，形成圖26所示的 構(gòu)造。圖65表示該狀態(tài)的俯視圖。在該時刻，雖然形成在SiO2層202的上面載置Si層圖 案209的構(gòu)造，但Si層圖案209包括低的部分209a和高的部分209b。高的部分209b是過 去被Cr膜圖案206覆蓋的部分。在另外準備的作為玻璃基板的基板12的上表面作為種子層形成鉻的膜。進而以 將該鉻膜的上面全面覆蓋的方式形成金的層。通過對這些金屬彼此的積層進行圖案化，如圖66所示，形成在Cr層211的上側(cè)載有Au層212的層疊圖案。圖67表示該狀態(tài)的俯視 圖。用于對梁通過靜電力施加直線往復(fù)運動的多個電極13a、13b、13c在基板12的中央并排 配置成一列，在基板12的端部配置焊盤15a、15b、15c。對于電極13a、13b、13c和焊盤15a、 15b、15c，將分別對應(yīng)的電極與焊盤彼此由配線16相互電連接。在此所示的電極、焊盤以及 配線分別形成為一體，都是Au/Cr的雙層構(gòu)造。將圖64所示的構(gòu)造體上下翻轉(zhuǎn)，粘貼在圖66所示的構(gòu)造體上。接合通過陽極接合 來進行。結(jié)果是，得到圖68所示的構(gòu)造體。Si層圖案209中高的部分209b接合在基板12 的表面，低的部分209a從基板12的表面離開。接著，通過蝕刻除去Si層201。進而通過蝕 刻除去SiO2層202。結(jié)果是，得到圖69所示的構(gòu)造體。即，得到圖44所示的共振器118。而且，在上述各實施方式中，雖然例示的是振動輸入部位的數(shù)量是三個的例子，但 振動輸入部位的數(shù)量也可以是3以外的數(shù)目。(實施方式13)
(共振器陣列)參考圖70對基于本發(fā)明的實施方式13的共振器陣列進行說明。本實施方式的 共振器陣列是以如下形式連接多個共振器的共振器陣列，即將上述任一個實施方式說明的 共振器中應(yīng)固定于基材上的部位以及作為自由端的部位都置換成連接到相鄰共振器上的 連接部位。即，例如，有圖70所示那樣的陣列。在此，前后各有5處的突出部中、分別將中 央的各一處作為固定端，但固定端的數(shù)量或位置可以不同。也可以如圖70中雙點劃線所 示那樣具有某種基板，形成利用基板支承該共振器陣列的構(gòu)造。此時，在支承用的連接部 以外，共振器陣列從基板表面離開并相對于基板表面平行配置。另外，也可以不使用基板， 而通過某種手段支承該共振器陣列。圖71表示對應(yīng)的電路圖。概念性地表示與圖70中 XXXIVA-XXXIVA線相關(guān)的向視剖面圖的是圖72 (a)，概念性地表示與圖70中XXXIVB-XXXIVB 線相關(guān)的向視剖面圖的是圖72(b)，概念性地表示與圖70中XXXIVC-XXXIVC線相關(guān)的向 視剖面圖的是圖72(c)。在此，在俯視觀察時，在呈矩陣狀排列在基板表面的電極中，施加 INPUTl的電極以及施加相位相對于INPUTl錯開π的INPUT2的電極被設(shè)定成不管是縱 向看還是橫向看都交替排列。在此，示出了振動輸入部位有3X3合計9處的共振器陣列的例子，但是振動輸入 部位的數(shù)目也可以是這以外的數(shù)目。共振器陣列含有的共振器的縱向或者橫向排列數(shù)目雖 然在圖70中是3個，但也可以是3以外的數(shù)目。另外，共振器陣列的尺寸可以比圖70所示 的尺寸大，也可以比圖70所示的尺寸小。例如也可以是幾十、幾百這樣的數(shù)目的共振器連 接起來的結(jié)構(gòu)的共振器陣列。(與電路相關(guān)的說明)下面，從電氣回路的觀點來說明到目前為止說明的共振器或共振器陣列的動作。(共振器的動作)圖36是用于說明基于本發(fā)明的MEMS共振器的動作的圖。從高頻電源給對置電極 152施加交流電壓VI。從主電壓電源通過線圈L對扭轉(zhuǎn)振動體154施加主電壓VP。于是， 在扭轉(zhuǎn)振動體154和對置電極152之間產(chǎn)生交替靜電力，通過該靜電力，扭轉(zhuǎn)振動體154繞 梁的中心軸做扭轉(zhuǎn)振動。通過該扭轉(zhuǎn)振動體154的扭轉(zhuǎn)振動，扭轉(zhuǎn)振動體154和對置電極 152之間的電容量發(fā)生變化，經(jīng)由電容器C，該電容量的變化作為高頻信號VO從一端接地的電阻R的另一端輸出。而且，在此所謂“扭轉(zhuǎn)振動體”相當(dāng)于實施方式1 13中說明了的共振器中梁的 部分。在梁分支或者多根梁的組合的情況下，這樣的梁的組合的整體相當(dāng)于“扭轉(zhuǎn)振動體”。 基板不包含在扭轉(zhuǎn)振動體中。(濾波器電路)
圖37表示濾波器電路采用MEMS共振器的例子。該電路圖表示的濾波器電路包括 串聯(lián)連接在輸入端子TI和輸出端子TO之間的電容器162、164、166 ；連接在電容器162、164 的連接節(jié)點和接地節(jié)點之間的MEMS共振器168 ；以及連接在電容器164、166的連接節(jié)點和 接地節(jié)點之間的MEMS共振器170。作為這樣的濾波器電路中的MEMS共振器168、170，可以 使用基于本發(fā)明的共振器。(振蕩電路)圖38表示振蕩電路采用MEMS共振器的例子。該電路圖表示的振蕩電路包括從 電源節(jié)點VOD接收電源電位的供應(yīng)的變換器INVl以及將變換器INVl的輸出接收到輸入的 變換器INV2。從變換器INV2的輸出端輸出該振蕩電路的輸出信號。該振蕩電路還包括 一端接地且另一端連接到變換器INVl的輸入的電容器Cl ；與電容器Cl并聯(lián)連接的可變?nèi)?量電容器CLl ；負極接地的直流電壓源Vp ；—端與直流電壓源Vp的正極連接的電阻Rp ；連 接在電阻Rp的另一端和變換器INVl的輸入之間的電容器Cp ；串聯(lián)連接在變換器INVl的 輸出和接地之間的電阻Rd以及電容器CL2 ；以及連接在電阻Rd以及電容器CL2的連接節(jié) 點與電阻Rp的另一端之間的MEMS共振器172。該振蕩電路還包括連接變換器INVl的輸入 和輸出的反饋電路Rf。在該振蕩電路中，變換器INVl的輸出被包括MEMS共振器172而構(gòu) 成的濾波器反饋給輸入，將特定的共振頻率的分量放大。結(jié)果是，電路振蕩。作為這樣的振蕩電路的MEMS共振器172，可以使用基于本發(fā)明的共振器。而且，在上述各實施方式中，梁的截面形狀雖然是正方形，但截面形狀也可以是正 方形以外的形狀。另外，第一梁和其他梁截面形狀的大小可以不同。只要預(yù)先使第一梁比 其他梁粗，就能夠抑制第一梁的彎曲模式的振動的產(chǎn)生。而且，本次公開的上述實施方式所有方面都是例示，并不限定于此。本發(fā)明的范圍 不是上述說明內(nèi)容，而由權(quán)利要求書表示，包括與權(quán)利要求相同的意思以及范圍內(nèi)的所有變更。
權(quán)利要求
一種共振器，其具有基材；第一梁，所述第一梁的一端固定于所述基材，所述第一梁在中途部具有用于在垂直于所述第一梁長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的振動輸入部位，以及第二梁，所述第二梁從所述第一梁中不同于所述振動輸入部位的第一分支部位向一方側(cè)分支，所述第二梁用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。
2.如權(quán)利要求1所述的共振器，其中，所述第一梁的另一端固定于所述基材。
3.如權(quán)利要求1或2所述的共振器，其中，所述共振器具有用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的第三梁，所述第三梁從所述第一分支部位向與所 述第二梁相反的方向一側(cè)延伸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的共振器，其中，所述共振器具有用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的第三梁，所述第三梁從所述第一梁中既不同于所 述振動輸入部位也不同于所述第一分支部位的第二分支部位向與所述第二梁相反的方向 一側(cè)延伸。
5.—種共振器，其具有基材；第一梁，所述第一梁的一端固定于所述基材，所述第一梁在中途部具有用于在垂直于 所述第一梁長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的振動輸入部位，以及多個第二梁，所述多個第二梁從所述第一梁中不同于所述振動輸入部位的多個分支部 位分別向一方側(cè)分支，所述多個第二梁用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。
6.如權(quán)利要求5所述的共振器，其中，所述第一梁的另一端固定于所述基材。
7.如權(quán)利要求5或6所述的共振器，其中，所述共振器具有用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁，所述多個第三梁從所述多個分支部 位向與所述多個第二梁相反的方向一側(cè)延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的共振器，其中，所述多個第二梁的前端彼此由第四梁結(jié)合，所述多個第三梁的前端彼此由第五梁結(jié)I=I ο
9.如權(quán)利要求8所述的共振器，其中，所述第四梁以及所述第五梁各自的兩端作為自由端突出。
10.如權(quán)利要求1所述的共振器，其中，所述基材是基板，所述第一梁從所述基板離開并平行于所述基板的表面延伸。
11.如權(quán)利要求10所述的共振器，其中，在所述基板的表面中與所述振動輸入部位相對的位置配置有電極，所述電極是通過在 所述電極和所述振動輸入部位之間產(chǎn)生靜電力而用來給所述第一梁施加直線往復(fù)運動的 電極。
12.—種共振器陣列，其是按照如下形式連接多個共振器的共振器陣列，即將權(quán)利要求 1所述的共振器中應(yīng)固定于基材上的部位以及作為自由端的部位都置換成連接到相鄰共振器上的連接部位。
13.—種共振器，其具有 基材；第一梁，所述第一梁的一端固定于所述基材，所述第一梁在中途部具有用于在垂直于 所述第一梁長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的多個振動輸入部位，以及多個第二梁，所述多個第二梁從所述第一梁中不同于所述振動輸入部位的多個分支部 位分別向一方側(cè)分支，所述多個第二梁用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。
14.如權(quán)利要求13所述的共振器，其中， 所述第一梁的另一端固定于所述基材。
15.如權(quán)利要求13或14所述的共振器，其中，所述共振器具有用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁，所述多個第三梁從所述多個分支部 位向與所述多個第二梁相反的方向一側(cè)延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的共振器，其中，所述多個第二梁的前端彼此由第四梁結(jié)合，所述多個第三梁的前端彼此由第五梁結(jié)I=I O
17.如權(quán)利要求16所述的共振器，其中，所述第四梁以及所述第五梁各自的兩端作為自由端突出。
18.如權(quán)利要求13所述的共振器，其中，所述基材是基板，所述第一梁從所述基板離開并平行于所述基板的表面延伸。
19.如權(quán)利要求18所述的共振器，其中，在所述基板的表面中與所述多個振動輸入部位分別相對的位置上分別單獨配置有電 極，所述電極是通過在所述電極和所述振動輸入部位之間產(chǎn)生靜電力而用來給所述第一梁 施加直線往復(fù)運動的電極。
20.如權(quán)利要求19所述的共振器，其中，所述共振器具有輸入控制部，所述輸入控制部用于控制所述電極和所述振動輸入部位 之間的電位差，使得所述電極分別對所述多個振動輸入部位同時施加直線往復(fù)運動。
21.如權(quán)利要求20所述的共振器，其中，所述輸入控制部用于對相互相鄰的所述振動輸入部位同時施加相互同相位的直線往復(fù)運動。
22.如權(quán)利要求20所述的共振器，其中，所述輸入控制部用于對相互相鄰的所述振動輸入部位同時施加相互錯開η的相位的直線往復(fù)運動。
23.—種共振器陣列，其是按照如下形式連接多個共振器的共振器陣列，即將權(quán)利要求 13所述的共振器中應(yīng)固定于基材上的部位以及作為自由端的部位都置換成連接到相鄰共 振器上的連接部位。
全文摘要
提供一種即使不極端縮小尺寸也能夠容易提高共振頻率，且可以提高Q值的共振器。共振器(112)包括作為基材的基板(12)；第一梁(2)，其兩端通過固定連接部(14a、14b)固定于基板(12)，并且在中途部具有用于在垂直于第一梁(2)長度方向的方向上施加直線往復(fù)運動的振動輸入部位(3)，以及第二梁(5a、5b)，其從第一梁(2)中不同于振動輸入部位(3)的分支部位(4a、4b)向一方側(cè)分支，并用于基于所述直線往復(fù)運動來產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。而且，共振器(112)還具有用于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動的多個第三梁(6a、6b)，第三梁(6a、6b)從多個分支部位(4a、4b)向與多個第二梁(5a、5b)相反的方向一側(cè)延伸。
文檔編號H03H9/24GK101971494SQ200980103779
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者岡田光廣, 玉野晃正, 鈴木健一郎 申請人:三洋電機株式會社;學(xué)校法人立命館