專利名稱：Mems振子以及振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MEMS振子以及振蕩器。
背景技術(shù)：
MEMS (Micro Electro Mechanical Systems :微機(jī)電系統(tǒng))是微小構(gòu)造體形成技術(shù)之一 O專利文獻(xiàn)I中公開了一種具有固定電極以及可動(dòng)電極，并利用在兩電極間產(chǎn)生的靜電力來驅(qū)動(dòng)懸臂梁型的可動(dòng)電極的MEMS振子。這樣的懸臂梁型的靜電型MEMS振子的輸出由驅(qū)動(dòng)時(shí)固定電極與可動(dòng)電極之間的電容變化而產(chǎn)生。因此，固定電極與可動(dòng)電極的交叉面積(兩電極重疊的區(qū)域的面積)越大，則輸出越大。
另一方面，驅(qū)動(dòng)頻率是振子的固有頻率，由振子的形狀以及尺寸決定。以往提出了利用數(shù)kHz 數(shù)GHz的頻帶驅(qū)動(dòng)的各種形狀的MEMS振子。在如專利文獻(xiàn)I所示的懸臂梁構(gòu)造的MEMS振子的情況下，驅(qū)動(dòng)頻率由梁部(可動(dòng)電極)的長(zhǎng)度與厚度決定。厚度為恒定的情況下，梁部的長(zhǎng)度越大則頻率越低，越小則頻率越高。這樣，MEMS振子的頻率取決于梁部的形狀，所以在MEMS振子的制造工序中要求較高的加工精度。專利文獻(xiàn)I :日本特開2010 - 162629號(hào)公報(bào)然而，在這樣的MEMS振子的制造工序中，利用其它的工序來形成固定電極與可動(dòng)電極，所以兩者的位置關(guān)系產(chǎn)生誤差。即、存在梁的長(zhǎng)度與交叉面積產(chǎn)生了誤差，所以不能得到所希望的頻率的情況，頻率精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的幾個(gè)方式的目的之一在于提供一種頻率精度高的MEMS振子。另外，本發(fā)明的幾個(gè)方式的目的之一在于提供一種包括上述的MEMS振子的振蕩器。本發(fā)明所涉及的MEMS振子包括基板；第I電極，其配置在上述基板的上方；第2電極，其在至少一部分與上述第I電極之間具有空隙的狀態(tài)下被配置，并具有梁部以及支承部，該梁部能夠通過靜電力沿上述基板的厚度方向振動(dòng)，該支承部支承上述梁部的一端，并被配置在上述基板的上方，支承上述一端的上述支承部的支承側(cè)面具有，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下彎曲的彎曲部，上述一端被包括上述彎曲部的上述支承側(cè)面支承。根據(jù)這樣的MEMS振子，能夠提高梁部的剛性。由此，與支承側(cè)面不具有彎曲部的情況相比較，能夠增長(zhǎng)為得到所希望的頻率而所需的懸臂梁部的梁長(zhǎng)度。因此，能夠減小制造時(shí)的梁形成位置的制造誤差相對(duì)于梁長(zhǎng)度的比例，并能夠減少頻率的偏移。因此，能夠提高頻率精度。此外，在本發(fā)明所涉及的記載中，將“上方”這樣的語句用于例如，在“確定的東西(以下，稱為“A”)的上方形成其他的確定的東西(以下，稱為“B”)”等的情況下，作為包括在A上直接形成B這樣的情況、和在A上經(jīng)由其他東西形成B這樣的含義而使用“上方”這樣的語句。在本發(fā)明所涉及的MEMS振子中，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述彎曲部可以具有圓弧形狀。根據(jù)這樣的MEMS振子，與由L字狀的這樣的直線構(gòu)成的彎曲部相比，能夠進(jìn)一步提高梁部的剛性。由此，與支承側(cè)面不具有彎曲部的情況相比較，能夠增長(zhǎng)為得到所希望的頻率而所需的梁部的長(zhǎng)度。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部的長(zhǎng)度的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。
在本發(fā)明所涉及的MEMS振子中，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述一端可以成具有第I半徑的圓弧形狀，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述梁部的另一端可以成具有比上述第I半徑小的第2半徑的圓弧形狀。如后述，根據(jù)這樣的MEMS振子，能夠使副振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離主振動(dòng)的頻率。因此，能夠抑制副振動(dòng)。在本發(fā)明所涉及的MEMS振子中，上述第I電極具有第I側(cè)面，其與上述支承部的上述支承側(cè)面對(duì)置；第2側(cè)面，其位于與上述第I側(cè)面相反的一側(cè)，并成沿上述第I側(cè)面的形狀，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述第I側(cè)面可以成具有比上述第I半徑小且比上述第2半徑大的第3半徑的圓弧形狀，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述第2側(cè)面可以成具有比上述第2半徑小的第4半徑的圓弧形狀。根據(jù)這樣的MEMS振子，與第I側(cè)面以及第2側(cè)面不具有圓弧形狀的情況相比較，能夠一邊維持第I電極與第2電極的交叉面積(兩電極重疊區(qū)域的面積)，一邊減小第I電極的面積。因此，能夠減小第I電極與基板之間的寄生電容。 在本發(fā)明所涉及的MEMS振子中，上述第I電極可以具有與上述支承部的上述支承側(cè)面對(duì)置的第I側(cè)面，上述第I側(cè)面可以成沿上述支承部的上述支承側(cè)面的形狀。在本發(fā)明所涉及的MEMS振子中，從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，上述支承部的上述支承側(cè)面還可以具有直線部。根據(jù)這樣的MEMS振子，能夠提高梁部的剛性。由此，與支承側(cè)面不具有彎曲部的情況相比較，能夠增長(zhǎng)為得到所希望的頻率而所需的梁部的長(zhǎng)度。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部的長(zhǎng)度的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。本發(fā)明所涉及的振蕩器包括
本發(fā)明所涉及的MEMS振子；電連接上述MEMS振子的上述第I電極以及上述第2電極的電路部。根據(jù)這樣的振蕩器，由于包括本發(fā)明所涉及的MEMS振子，所以能夠輸出頻率精度
高的信號(hào)。


圖I是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的俯視圖。圖2是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的剖視圖。圖3是示意性地表示模型Ml的俯視圖。
圖4是示意性地表示模型M2的俯視圖。圖5是示意性地表示模型Ml以及模型M2的模擬結(jié)果的表。圖6是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的制造工序的剖視圖。圖7是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的制造工序的剖視圖。圖8是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的制造工序的剖視圖。圖9是示意性地表示第I實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子的剖視圖。圖10是示意性地表示第2實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的俯視圖。圖11是示意性地表示第3實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的俯視圖。圖12是示意性地表示第3實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的剖視圖。圖13是示意性地表示第4實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的俯視圖。圖14是示意性地表示第4實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的剖視圖。圖15是示意性地表示第5實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的俯視圖。圖16是示意性地表示第5實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的剖視圖。圖17是表示第6實(shí)施方式所涉及的振蕩器的電路圖。圖18是表示第6實(shí)施方式的變形例所涉及的振蕩器的電路圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。此外，以下說明的實(shí)施方式并未不當(dāng)?shù)叵薅ㄔ诩夹g(shù)方案的范圍所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。另外，并沒有限定以下所說明全部構(gòu)成的全部是本發(fā)明的必須構(gòu)成要件。I.第I實(shí)施方式I. I. MEMS 振子首先，參照附圖對(duì)第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖I是示意性地表示第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子100的俯視圖。圖2是示意性地表示MEMS振子100的剖視圖。此外，圖2是圖I的II 一 II線剖視圖。另外，為了方便，在圖I中省略第2電極30的固定部36的圖示。如圖I以及圖2所示，MEMS振子100包括基板10、第I電極20、和第2電極30。如圖2所示，基板10能夠具有支承基板12、第I基底層14、和第2基底層16。作為支承基板12，能夠使用例如，硅基板等半導(dǎo)體基板。作為支承基板12也可以使用陶瓷基板、玻璃基板、藍(lán)寶石基板、金剛石基板、合成樹脂基板等各種基板。
第I基底層14形成在支承基板12上。作為第I基底層14能夠使用例如，槽絕緣層、LOCOS (Local Oxidation of Silicon :娃的局部氧化)絕緣層,半埋入式LOCOS絕緣層等。第I基底層14能夠電分離MEMS振子100、和在支承基板12形成的其他元件(未圖示)。第2基底層16形成在第I基底層14上。第2基底層16的材質(zhì)例如是氮化硅。第2基底層16能夠在后述的釋放蝕刻工序中作為蝕刻阻止層發(fā)揮作用。第I電極20被配置在基板10上。第I電極20具有第I側(cè)面20a、和第2側(cè)面20b。第I電極20的厚度(沿垂線P的方向的大小)例如是0. Ιμπι以上100 μ m以下。如圖2所示，第I側(cè)面20a與第2電極30的支承部32的側(cè)面32a對(duì)置，并具有沿支承部32的側(cè)面32a的形狀。具體而言，如圖I所示 ，從基板10的厚度方向俯視(從基板10的表面11的垂線P方向觀察)，支承部32的側(cè)面32a具有圓弧形狀(以下，稱為“圓弧Al”)，該圓弧具有第I半徑R1，第I側(cè)面20a以沿著該支承部32的側(cè)面32a的方式具有圓弧(以下，稱為“圓弧A3”)形狀，該圓弧具有第3半徑R3。此外，第3半徑R3比第I半徑Rl小。圓弧A3是與圓弧Al共用中心O的同心圓弧。圓弧Al的中心角β例如是180°，圓弧A3的中心角α例如是180°以上。第2側(cè)面20b位于與第I側(cè)面20a相反的一側(cè)，并具有沿第I側(cè)面20a的形狀。如圖I所示，在圖示的例子中，從基板10的厚度方向俯視，第2側(cè)面20b具有圓弧(以下，稱為“圓弧A4”)形狀，該圓弧具有第4半徑R4。此外，第4半徑R4比第3半徑R3小。圓弧A4例如是與圓弧A3共用中心O的同心圓弧。圓弧A4例如具有與圓弧A3相同的中心角α。如圖I所示，第I電極20的平面形狀(從基板10的厚度方向觀察到的形狀)具有從由圓弧A3、以及連接圓弧A3的各端點(diǎn)與中心O的2條半徑圍起的扇形狀區(qū)域除去由圓弧Α4、以及連接圓弧Α4的各端點(diǎn)與中心O的2條半徑圍起的扇形狀區(qū)域的形狀。與第I電極20空出間隔來形成第2電極30。第2電極30具有被固定在基板10上的支承部32、與第I電極20對(duì)置配置的梁部34、和將支承部32固定于基板10上的固定部36。支承部32被配置在基板10上。支承部32被固定在基板10。支承部32支承梁部34。在圖示的例子中，第2電極30形成為懸臂梁狀。支承部32具有彎曲部33。如圖I所示，從基板10的厚度方向俯視，彎曲部33彎曲。在MEMS振子100中，支承部32的全部是彎曲部33。在圖示的例子中，從基板10的厚度方向俯視，彎曲部33具有圓弧形狀。此外，彎曲部33的平面形狀并不限定為圓弧形狀，例如可以是橢圓弧狀、擺線狀、正弦曲線狀、拋物線狀等。支承部32具有側(cè)面(支承側(cè)面)32a。支承部32的側(cè)面32a支承梁部34的一端。如圖I所示，從基板10的厚度方向俯視，支承部32 (彎曲部33)的側(cè)面32a具有彎曲的彎曲部。因此，從基板10的厚度方向俯視，構(gòu)成與支承部32的側(cè)面32a接觸的梁部34的一端的第I面34a也與支承部32的側(cè)面32a相同，彎曲。梁部34以至少一部分與第I電極20之間具有空隙的狀態(tài)被配置。梁部34在第I電極20的上方以與第I電極20空出規(guī)定間隔的方式而形成。梁部34從支承部32的彎曲部33延伸出來。在圖示的例子中，梁部34從支承部32的彎曲部33朝向中心O延伸出來。梁部34的一端被支承側(cè)面32a支承。梁部34具有構(gòu)成梁部34的一端的第I面34a、和構(gòu)成梁部34的另一端的第2面34b。
第I面34a是與支承部32接觸的面。在圖示的例子中，第I面34a與支承部32的側(cè)面32a接觸。S卩、第I面34a沿支承部32的側(cè)面32a而形成。從基板10的厚度方向俯視，第I面34a具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑Rl。S卩、從基板10的厚度方向俯視，梁部32的一端具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑R1。
第2面34b位于與第I面34a相反的一側(cè)，并具有沿第I面34a的形狀。第2面34b位于梁部34的前端。在圖示的例子中，如圖I所示從基板10的厚度方向俯視，第2面34b具有圓弧(以下，稱為“圓弧A2”)形狀，該圓弧具有第2半徑R2。此外，第2半徑R2比第I半徑Rl小。即、從基板10的厚度方向俯視，梁部32的另一端具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl小的第2半徑R2。圓弧A2例如是與圓弧Al共用中心O的同心圓弧。圓弧A2具有與圓弧Al相同的中心角β。如圖I所示，梁部34的平面形狀具有從由圓弧Al、以及連接圓弧Al的各端點(diǎn)與中心O的2條半徑圍起的半圓狀的區(qū)域除去由圓弧Α2、以及連接圓弧Α2的各端點(diǎn)與中心O的2條半徑圍起的半圓狀的區(qū)域的形狀。梁部34的長(zhǎng)度L，即、梁部34的向量徑方向的第I面34a與第2面34b之間的距離是恒定。此處，所謂梁部34的向量徑方向是指從中心O朝向圓弧Al上的任意一點(diǎn)的方向。梁部34從基板10的厚度方向俯視，按照從支承部32側(cè)的第I面34a朝向梁部34的前端側(cè)的第2面34b，沿圓弧Al、A2的方向的大小(圓弧的長(zhǎng)度)變小。即、如圖I所示，從基板10的厚度方向俯視，梁部34具有按照從支承部32側(cè)朝向梁部34的前端側(cè)縮小的形狀。第2電極30的厚度(基板10的厚度方向的大小)例如是恒定。即、如圖2所示，第2電極30從支承部32側(cè)的第I面34a至前端側(cè)的第2面34b是相同的厚度。圓弧A1、A2、A3、A4例如是共用中心O的同心圓弧。圓弧Al的半徑(第I半徑)Rl例如比其他的圓弧A2、A3、A4的半徑R2、R3、R4大。圓弧A2的半徑(第2半徑)R2例如比半徑R3小且比半徑R4大。圓弧A3的半徑(第3半徑)R3例如是比半徑Rl小且比半徑R2大。圓弧A4的半徑(第4半徑)R4例如比其他的圓弧A1、A2、A3的半徑Rl、R2、R3小。第I電極20以及第2電極30的材質(zhì)例如是通過摻雜規(guī)定的雜質(zhì)而被賦予了導(dǎo)電性的多晶硅。若在第I電極20以及第2電極30之間施加電壓，則梁部34能夠因電極20、30間產(chǎn)生的靜電力而振動(dòng)。第I電極20以及第2電極30的固定部36能夠與用于向電極20,30間施加電壓的配線(未圖示)連接。固定部36將支承部32固定在基板10上。在固定部36上也可以電連接有用于向第2電極30施加電壓的配線(未圖示)。固定部36的形狀是只要能夠?qū)⒅С胁?2固定在基板10上即可，沒有特別限定。此外，雖未圖示，但MEMS振子100可以具有在減壓狀態(tài)下氣密密封第I電極20以及第2電極30的覆蓋構(gòu)造體。由此，能夠使在梁部34振動(dòng)時(shí)的空氣阻力減少。MEMS振子100例如具有以下的特征。在MEMS振子100中，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的支承部32具有彎曲的彎曲部33，第2電極30的梁部34從彎曲部33延伸出來。換句話說，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的支承部32的側(cè)面32a具有彎曲的彎曲部，梁部34的一端被支承部32的側(cè)面32a支承。由此，能夠提高梁部34的剛性。因此，與支承部不具有彎曲部的情況相比較，能夠增大為得到所希望的頻率而所需的梁部34的長(zhǎng)度L。因此，能夠減小制造時(shí)的梁形成位置的誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，能夠減少頻率的偏移。因此，能夠提高頻率精度。以下，詳細(xì)地進(jìn)行說明。在懸臂梁構(gòu)造的MEMS振子的情況下，驅(qū)動(dòng)頻率由梁部(可動(dòng)電極)的長(zhǎng)度與厚度決定。厚度為恒定的情況下，梁部的長(zhǎng)度越大則頻率越低，越小則頻率越高。此處，梁部的長(zhǎng)度以及厚度為恒定的情況下，若梁部的剛性變高則頻率變高。因此，在得到相同的頻率的情況下，梁部的剛性高的振子與梁部的剛性低的振子相比，能夠增大梁部的長(zhǎng)度。如果能夠增大梁部的長(zhǎng)度，則制造誤差相對(duì)于梁部的長(zhǎng)度的比例變小，能夠縮小由制造誤差所引起的頻率的偏移。在MEMS振子100中，如上述那樣，支承部32具有彎曲部33，從而與在支承部不具有彎曲部的情況(例如，從基板的厚度方向俯視，支承部形成為直線狀的情況)相比，能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠縮小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。在MEMS振子100中，梁部34具有第I面34a，其與支承部32接觸；第2面34b，其位于與第I面34a相反的一側(cè)，并具有沿第I面34a的形狀，從基板10的厚度方向俯視，第 I面34a具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑R1，從基板10的厚度方向俯視，第2面34b具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl小的第2半徑R2。換句話說，從基板10的厚度方向俯視，梁部34的一端具有圓弧形狀，該圓弧形狀具有第I半徑R1，從基板10的厚度方向俯視，梁部34的另一端具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl小的第2半徑R2。由此，能夠使副振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離主振動(dòng)的頻率。此處，所謂副振動(dòng)是指主振動(dòng)(所需的振動(dòng))以外的MEMS振子具有的振動(dòng)。在副振動(dòng)的頻率接近主振動(dòng)的頻率的情況下，存在由不希望的頻率引起振蕩，不能得到所希望的頻率特性的情況。在MEMS振子100中，由于能夠使副振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)尚王振動(dòng)的頻率，所以能夠抑制副振動(dòng)。理由在后述的實(shí)驗(yàn)例中進(jìn)行說明。在MEMS振子100中，第I電極20具有第I側(cè)面20a，其與支承部32的側(cè)面32a對(duì)置；第2側(cè)面20b，其位于與第I側(cè)面20a相反的一側(cè)，并具有沿第I側(cè)面20a的形狀，從基板10的厚度方向俯視，第I側(cè)面20a具有圓弧A3的形狀，該圓弧A3具有比第I半徑Rl小且比第2半徑R2大的第3半徑R3，從基板10的厚度方向俯視，第2側(cè)面20b具有圓弧A4的形狀，該圓弧A4具有比第2半徑R2小的第4半徑R4。由此，能夠一邊維持第I電極20與第2電極30的交叉面積(兩電極重疊的區(qū)域的面積)，一邊減小第I電極20的面積(從基板10的厚度方向觀察到的第I電極20的大小)。因此，能夠減小第I電極20與基板10之間的寄生電容。在MEMS振子100中，如圖I所示，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的梁部34具有按照從支承部32側(cè)的第I面34a朝向前端側(cè)的第2面34b縮小的形狀。由此，對(duì)梁部34而言，在振動(dòng)時(shí)，受到壓縮方向的力，所以對(duì)構(gòu)成第2電極30的多晶硅的結(jié)晶粒施加相互緊貼的方向的力。因此，能夠提高振動(dòng)時(shí)的梁部34的強(qiáng)度，并能夠提高可靠性。如上述那樣，在MEMS振子100中，通過在第2電極30的支承部32設(shè)置彎曲部33，能夠提高梁部34的剛性，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。因此，例如，在制造工序中，不需要用于配合梁部34的頻率的工序，能夠容易地以高精度得到所希望的頻率。I. 2. MEMS振子的實(shí)驗(yàn)例接下來，參照附圖對(duì)第I實(shí)施方式所涉及的MEMS振子的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說明。具體而言，說明將本實(shí)施方式所涉及的MEMS振子100模型化的模型Ml的模擬。(I)模型的構(gòu)成圖3是示意性地表示用于模擬的模型Ml的俯視圖。在模型Ml中，從基板10的厚度方向俯視，第I面34a具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑Rl，從基板10的厚度方向觀察，第2面34b具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl小的第2半徑R2。圓弧Al以及圓弧A2是以中心O為中心的半圓。在模型Ml中，梁部34的長(zhǎng)度LStOym,中心角β為180°，圓弧A3的半徑(中心O與第I側(cè)面20a之間的距離)為9. 95μπι，第I電極20與第2電極30的交叉面積(兩電極重疊的區(qū)域的面積)為99. 9 μ m2。
圖4示意性地表示作為比較例使用的模型M2的俯視圖。在模型M2中，支承部1032不具有彎曲部，從基板1010的厚度方向俯視，支承部1032形成為直線狀。從基板1010的厚度方向俯視，梁部1034為長(zhǎng)方形。梁部1034的長(zhǎng)度L為3. 788 μ m，梁部1034的寬度W為30 μ m，第I電極1020與第2電極1030的交叉面積(兩電極重疊的區(qū)域的面積)為113.64μπι2。此外，模型Ml、模型M2的梁部的厚度相同。另外，模型Ml以及模型M2的材質(zhì)為娃。在以上那樣的模型Ml、M2中，求出主振動(dòng)以及副振動(dòng)的頻率。(2)模擬結(jié)果圖5是表示模型Ml以及模型M2的模擬結(jié)果的表。在圖5中，所謂副振動(dòng)I是指在與主振動(dòng)的頻率最接近的頻率下具有峰值的副振動(dòng)，所謂副振動(dòng)2是指在挨著副振動(dòng)I的與主振動(dòng)的頻率接近的頻率下具有峰值的副振動(dòng)。如圖5所示，在模型Ml中，主振動(dòng)與副振動(dòng)I的差為3. 34MHz，主振動(dòng)與副振動(dòng)2的差為12. 23MHz。與此相對(duì)，在模型M2中，主振動(dòng)與副振動(dòng)I的差為I. 24MHz，主振動(dòng)與副振動(dòng)2的差為4. 98MHz。這樣，可知模型Ml與模型M2相比，副振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離主振動(dòng)的頻率。因此，可知在MEMS振子100中，能夠使副振動(dòng)的頻率遠(yuǎn)離主振動(dòng)的頻率。I. 3. MEMS振子的制造方法接下來，參照附圖對(duì)本實(shí)施方式的MEMS振子的制造方法進(jìn)行說明。圖6 圖8是示意性地表示本實(shí)施方式所涉及的MEMS振子100的制造工序的剖視圖。如圖6所示，通過在支承基板12上以第I基底層14以及第2基底層16的順序形成該第I基底層14以及該第2基底層16而得到基板10。第I基底層14例如通過STI(Shallow Trench Isolation :淺溝道隔離)法、LOCOS法形成。第2基底層16例如通過CVD(Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法、派射法形成。接下來，在基板10上形成第I電極20。更具體而言，第I電極20是通過如下的工序而形成，即、通過CVD法或?yàn)R射法等成膜之后，再通過基于光刻技術(shù)以及蝕刻技術(shù)的圖案制作來形成。接下來，為了賦予導(dǎo)電性而對(duì)由例如多晶硅構(gòu)成的第I電極20摻雜規(guī)定的雜質(zhì)(例如硼)。如圖7所示，以覆蓋第I電極20的方式形成犧牲層40。犧牲層40例如通過熱氧化第I電極20來形成。犧牲層40的材質(zhì)例如是氧化硅。犧牲層40的厚度例如為0. 01 μ m以上100 μ m以下。第I電極20與梁部34之間的距離由犧牲層40的厚度決定。如圖8所示，在犧牲層40上以及基板10上形成第2電極30。更具體而言，第2電極30是通過如下的工序而形成，即、通過CVD法或?yàn)R射法等成膜之后，再通過基于光刻技術(shù)以及蝕刻技術(shù)的圖案制作來形成。接下來，為了賦予導(dǎo)電性而對(duì)由多晶硅構(gòu)成的第2電極30摻雜規(guī)定的雜質(zhì)(例如硼)。通過以上的工序，形成具有支承部32、梁部34、以及固定部36的第2電極30。由于第2電極30形成于具有恒定的膜厚的犧牲層40上，所以支承部32的側(cè)面32a具有沿第I電極20的第I側(cè)面20a的形狀。如圖2所示，去除犧牲層40 (釋放蝕刻工序)。犧牲層40的去除，通過使用例如氫氟酸、緩沖氟酸(氫氟酸與氟化銨的混合液)等的濕式蝕刻進(jìn)行。在釋放蝕刻工序中，第2基底層16能夠作為蝕刻阻止層發(fā)揮作用。通過以上的工序，能夠制造MEMS振子100。根據(jù)MEMS振子100的制造方法，如上述那樣能夠形成頻率精度高的MEMS振子100。
I. 4. MEMS振子的變形例接下來，參照附圖對(duì)第I實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子進(jìn)行說明。圖9是示意性地表示第I實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子101的剖視圖。此外，圖9與圖2對(duì)應(yīng)。以下，在本實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子200中，對(duì)具有與MEMS振子100的構(gòu)成部件相同的功能的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其詳細(xì)的說明。如圖2所示，在MEMS振子100的例子中，第2電極30的支承部32沿著垂線P而形成。與此相對(duì)，如圖9所示，在MEMS振子101中，第2電極30的支承部32從基板10相對(duì)于垂線P傾斜而形成。在圖示的例子中，基板10的表面11與支承部32的側(cè)面32a成的角度是銳角。另外，第I電極20的第I側(cè)面20a沿支承部32的側(cè)面32a形成，與側(cè)面32a相同，相對(duì)于垂線P傾斜。根據(jù)MEMS振子101，與MEMS振子100相同，由于支承部32具有彎曲部33，所以能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。2.第2實(shí)施方式接下來，參照附圖對(duì)第2實(shí)施方式所涉及的MEMS振子進(jìn)行說明。圖10是示意性地表示第2實(shí)施方式所涉及的MEMS振子200的俯視圖。此外，圖10與圖I對(duì)應(yīng)。另外，為了方便，在圖10中，省略第2電極30的固定部36的圖示。以下，在本實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子200中，對(duì)具有與MEMS振子100的構(gòu)成部件相同的功能的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其詳細(xì)的說明。在MEMS振子200中，第2電極30的平面形狀是半圓形狀，該半圓以中心O為中心且具有半徑R1。從基板10的厚度方向俯視，梁部34的第I面34a具有半圓形狀。第I面34a與支承部32的側(cè)面32a接觸。另外，第I電極20的平面形狀具有包括半圓形狀的區(qū)域，該半圓以中心O為中心且具有比半徑Rl小的半徑R3。從基板10的厚度方向俯視，第I電極20的第I側(cè)面20a具有圓弧形狀，該圓弧具有半徑R3。第I側(cè)面20a的一部分沿第I面34a形成。根據(jù)MEMS振子200，與MEMS振子100相同，支承部32具有彎曲部33，所以能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。
此外，MEMS振子200的制造方法與上述的MEMS振子100的制造方法相同，省略其說明。3.第3實(shí)施方式接下來，參照附圖對(duì)第3實(shí)施方式所涉及的MEMS振子進(jìn)行說明。圖11是示意性地表示第3實(shí)施方式所涉及的MEMS振子300的俯視圖。圖12是示意性地表示MEMS振子300的剖視圖。此外，圖12是圖11的XII — XII線剖視圖。另外，為了方便，在圖11中，省略第2電極30的固定部36的圖示。以下，在本實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子300中，對(duì)具有與MEMS振子100的構(gòu)成部件相同的功能的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其詳細(xì)的說明。如圖I所示，在MEMS振子100的例子中，從基板10的厚度方向俯視，第I電極20的第I側(cè)面20a具有圓弧A3的形狀，該圓弧A3具有第3半徑R3，第I電極20的第2側(cè)面20b具有圓弧A4的形狀，該圓弧A4具有比第3半徑R3小的第4半徑R4。 與此相對(duì)，如圖11所示，在MEMS振子300中，從基板10的厚度方向俯視，第I電極20的第I側(cè)面20a具有圓弧A3的形狀，該圓弧A3具有第3半徑R3，第I電極20的第2側(cè)面20b具有圓弧A4的形狀，該圓弧A4具有比第3半徑R3大的第4半徑R4。另外，如圖I所示，在MEMS振子100的例子中，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的第I面34a具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑R1，第2電極30的第2面34b具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl小的第2半徑R2。與此相對(duì)，如圖11所示，在MEMS振子300中，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的第I面34a具有圓弧Al的形狀，該圓弧Al具有第I半徑R1，第2電極30的第2面34b具有圓弧A2的形狀，該圓弧A2具有比第I半徑Rl大的第2半徑R2。在MEMS振子300中，圓弧Al的半徑(第I半徑)Rl比其他的圓弧A2、A3、A4的半徑R2、R3、R4小。圓弧A2的半徑(第2半徑)R2比半徑R4小且比半徑R3大。圓弧A3的半徑(第3半徑)R3比半徑R2小且比半徑Rl大。圓弧A4的半徑(第4半徑)R4比其他的圓弧 A1、A2、A3 的半徑 R1、R2、R3 大。根據(jù)MEMS振子300，與MEMS振子100相同，支承部32具有彎曲部33，所以能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。另外，根據(jù)MEMS振子300，如圖11所示，從基板10的厚度方向俯視，第2電極30的梁部34具有按照從支承部32側(cè)的第I面34a朝向梁部34的前端側(cè)的第2面34b變寬的(沿圓弧A1、A2的方向的大小變大)形狀。由此，在用于去除上述的犧牲層40 (參照?qǐng)D8)的釋放蝕刻工序中，例如，與MEMS振子100的例子相比，蝕刻液容易進(jìn)入到第I電極20與第2電極30之間，所以犧牲層40的去除較容易。因此，例如，能夠?qū)崿F(xiàn)蝕刻時(shí)間的縮短。另夕卜，能夠消除釋放不足，并能夠使成品率提高。此外，MEMS振子300的制造方法與上述的MEMS振子100的制造方法相同，省略其說明。4.第4實(shí)施方式接下來，參照附圖對(duì)第4實(shí)施方式所涉及的MEMS振子進(jìn)行說明。圖13是示意性地表示第4實(shí)施方式所涉及的MEMS振子400的俯視圖。圖14是示意性地表示MEMS振子400的剖視圖。此外，圖14是圖13的XIV — XIV線剖視圖。另外，為了方便，在圖13中，省略第2電極30的固定部36的圖示。以下，在本實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子400中，對(duì)具有與MEMS振子100的構(gòu)成部件相同的功能的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其詳細(xì)的說明。在MEMS振子100的例子中，第2電極30的支承部32如圖I所示，支承部32整體是一個(gè)彎曲部33。與此相對(duì)，在MEMS振子400的例子中，如圖13所示，第2電極30的支承部32具有多個(gè)彎曲部33。在圖示的例子中，支承部32具有2個(gè)彎曲部33 — 1、33 — 2。如圖13所示，支承部32具有第I直線部431、第2直線部432、第3直線部433、第I彎曲部33 - I、和第2彎曲部33 - 2。此處，所謂直線部是指從基板10的厚度方向俯視形成為直線狀的部分。第I彎曲部33 — I連接第I直線部431與第2直線部432，第2彎曲部33 — 2連接第2直線部432與第3直線部433。在圖示的例子中，第I直線部431與 第2直線部432成的角度(第I彎曲部33 — I的角度)是90°。另外，第2直線部432與第3直線部433成的角度(第2彎曲部33 — 2的角度)是90°。此外，2個(gè)直線部成的角度(彎曲部的角度)并不局限于此，能夠設(shè)定為任意的角度。梁部34從彎曲部33 — 1、33 — 2以及直線部431、432、433延伸出來。換句話說，支承部32的側(cè)面32a具有與彎曲部33 — 1、33 — 2對(duì)應(yīng)的形狀的彎曲部以及與直線部431、432、433對(duì)應(yīng)的形狀的直線部。因此，梁部34與支承部32相同，彎曲。根據(jù)MEMS振子400，與MEMS振子100相同，支承部32具有彎曲部33 — 1、33 —2，所以能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。另外，根據(jù)MEMS振子400,彎曲部33 — 1、33 — 2以規(guī)定的角度(在圖不的例子中為90° )形成，例如，如MEMS振子100的例子，未形成為曲線狀(圓弧狀)，所以設(shè)計(jì)、制造較容易。此外，MEMS振子400的制造方法與上述的MEMS振子100的制造工序相同，省略其說明。5.第5實(shí)施方式接下來，參照附圖對(duì)第5實(shí)施方式所涉及的MEMS振子進(jìn)行說明。圖15是示意性地表示第5實(shí)施方式所涉及的MEMS振子500的俯視圖。圖16是示意性地表示MEMS振子500的剖視圖。此外，圖16是圖15的XVI—XVI線剖視圖。另外，為了方便，在圖15中，省略第2電極30的固定部36的圖示。以下，在本實(shí)施方式的變形例所涉及的MEMS振子500中，對(duì)具有與MEMS振子100、400的構(gòu)成部件相同的功能的部件標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其詳細(xì)的說明。在MEMS振子100的例子中，第2電極30的支承部32如圖I所示，支承部32整體是一個(gè)彎曲部33。與此相對(duì)，在MEMS振子500中，如圖15以及圖16所示，第2電極30的梁部34具有2個(gè)直線部431、432、和一個(gè)彎曲部33。彎曲部33連接2個(gè)直線部431、432。2個(gè)直線部431、432成的角度(彎曲部33的角度)例如是100°。此外，2個(gè)直線部431、432成的角度并不局限于此，能夠設(shè)定為任意的角度。在圖示的例子中，支承部32以及梁部34的平面形狀是V字型。從支承部32延伸出來的梁部34與支承部32相同，彎曲。根據(jù)MEMS振子500，與MEMS振子100相同，支承部32具有彎曲部33，所以能夠提高梁部34的剛性。因此，能夠減小制造誤差相對(duì)于梁部34的長(zhǎng)度L的比例，并能夠減少因制造誤差所引起的頻率的偏移。另外，根據(jù)MEMS振子500，彎曲部33以規(guī)定的角度(在圖示的例子中為100° )形成，例如，如MEMS振子100的例子，彎曲部33未形成為曲線狀(圓弧狀)，所以設(shè)計(jì)、制造較容易。此外，MEMS振子500的制造方法與上述的MEMS振子100的制造工序相同，省略其說明。
6.第6實(shí)施方式接下來，參照附圖，對(duì)第6實(shí)施方式所涉及的振蕩器進(jìn)行說明。圖17是表示第6實(shí)施方式所涉及的振蕩器600的電路圖。如圖17所示，振蕩器600包括本發(fā)明所涉及的MEMS振子(例如MEMS振子100)、和反相放大電路(電路部)610。MEMS振子100具有與第I電極20電連接的第I端子100a、和與第2電極30電連接的第2端子100b。MEMS振子100的第I端子IOOa至少與反相放大電路610的輸入端子610a交流連接。MEMS振子100的第2端子IOOb至少與反相放大電路610的輸出端子610b
交流連接。為了滿足所希望的振蕩條件，反相放大電路610可以構(gòu)成為組合多個(gè)反相器(反相電路)、放大電路。在圖17所示的例子中，反相放大電路610構(gòu)成為從輸入端子610a向輸出端子610b，按順序串聯(lián)連接反相器612、反相器614、反相器616。振蕩器600可以構(gòu)成為包括針對(duì)反相放大電路610的反饋電阻。在圖17所示的例子中，反相器612的輸入端子與輸出端子經(jīng)由電阻620連接，反相器614的輸入端子與輸出端子經(jīng)由電阻622連接，反相器616的輸入端子與輸出端子經(jīng)由電阻624連接。振蕩器600構(gòu)成為包括 第I電容器630，其連接在反相放大電路610的輸入端子610a與基準(zhǔn)電位(接地電位)之間；第2電容器632，其連接在反相放大電路610的輸出端子610b與基準(zhǔn)電位(接地電位)之間。由此，能夠作為由MEMS振子100、和電容器630、632構(gòu)成共振電路的振蕩電路。振蕩器600輸出由該振蕩電路得到的振蕩信號(hào)f。構(gòu)成振蕩器600的晶體管、電容器(未圖示)等元件例如可以形成在基板10上(參照?qǐng)DI)。由此，能夠單片形成MEMS振子100與反相放大電路610。在基板10上形成構(gòu)成振蕩器600的晶體管等元件的情況下，可以以與形成上述的MEMS振子100的工序相同的工序來形成構(gòu)成振蕩器600的晶體管等元件。具體而言,可以在形成犧牲層40的工序中(參照?qǐng)D7)，形成晶體管的柵極絕緣層。并且，也可以在形成第2電極30的工序中(參照?qǐng)D8)，形成晶體管的柵電極。這樣，通過共用MEMS振子100的制造工序、和構(gòu)成振蕩器600的晶體管等兀件的制造工序，能夠?qū)崿F(xiàn)制造工序的簡(jiǎn)單化。根據(jù)振蕩器600，包括頻率精度高的MEMS振子100。因此，振蕩器600能夠輸出頻率精度高的信號(hào)。如圖18所示，振蕩器600還可以具有分頻電路640。分頻電路640對(duì)振蕩電路的輸出信號(hào)Vwt進(jìn)行分頻，并輸出振蕩信號(hào)f。由此，振蕩器600能夠得到例如，比輸出信號(hào)Vout的頻率低的頻率的輸出信號(hào)。此外，上述的實(shí)施方式以及變形例是一個(gè)例子，并不限定為這些。例如能夠適當(dāng)?shù)亟M合多個(gè)各實(shí)施方式以及各變形例。本發(fā)明包括與利用實(shí)施方式所說明的構(gòu)成實(shí)際上相同的構(gòu)成(例如，功能、方法以及結(jié)果相同的構(gòu)成，或者目的以及效果相同的構(gòu)成)。另外，本發(fā)明包括將利用實(shí)施方式所說明的構(gòu)成的不是本質(zhì)的部分置換的構(gòu)成。另外，本發(fā)明包括起到與利用實(shí)施方式所說明的構(gòu)成相同的作用效果的構(gòu)成或者能夠?qū)崿F(xiàn)相同目的的構(gòu)成。另外，本發(fā)明包括對(duì)利用實(shí)施方式所說明的構(gòu)成附加了公知技術(shù)的構(gòu)成。附圖符號(hào)說明Al、A2、A3、A4…圓弧，Rl…第I半徑，R2…第2半徑，R3…第3半徑，R4…第4半徑，L···梁部的長(zhǎng)度，Ml、M2…模型，O…中心，P…垂線，α、β…中心角，10…基板，η…表 面，12···支承基板，14···第I基底層，16···第2基底層，20···第I電極，20a···第I側(cè)面(第3面)，20b…第2側(cè)面(第4面)，30…第2電極，32…支承部，32a…側(cè)面，33、33 — 1、33 — 2...彎曲部，34...梁部，34a…第I面，34b…第2面，36…固定部，40…犧牲層，100、101、200、300、400…MEMS振子，431…第I直線部，432…第2直線部，433…第3直線部，50(>··ΜΕΜ3振子，600…振蕩器,610…反相放大電路,610a···輸入端子,610b···輸出端子,612、614、616…反相器,620、622、624···電阻，630…第I電容器，632…第2電容器，1010…基板,1020…第I電極，1030…第2電極，1032…支承部，1034…梁部。
權(quán)利要求
1.一種MEMS振子，其特征在于，包括 基板； 第I電極，其配置在所述基板的上方； 第2電極，其在至少一部分與所述第I電極之間具有空隙的狀態(tài)下被配置，并具有梁部以及支承部，該梁部能夠通過靜電力沿所述基板的厚度方向振動(dòng)，該支承部支承所述梁部的一端、并被配置在所述基板的上方， 支承所述一端的所述支承部的支承側(cè)面具有，從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下彎曲的彎曲部， 所述一端被包括所述彎曲部的所述支承側(cè)面支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS振子，其特征在于， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述彎曲部具有圓弧形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS振子，其特征在于， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述一端成具有第I半徑的圓弧形狀， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述梁部的另一端成具有比所述第I半徑小的第2半徑的圓弧形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS振子，其特征在于， 所述第I電極具有 第I側(cè)面，其與所述支承部的所述支承側(cè)面對(duì)置； 第2側(cè)面，其位于與所述第I側(cè)面相反的一側(cè)，并成沿所述第I側(cè)面的形狀， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述第I側(cè)面成具有比所述第I半徑小且比所述第2半徑大的第3半徑的圓弧形狀， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述第2側(cè)面成具有比所述第2半徑小的第4半徑的圓弧形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任意一項(xiàng)所述的MEMS振子，其特征在于， 所述第I電極具有與所述支承部的所述支承側(cè)面對(duì)置的第I側(cè)面， 所述第I側(cè)面成沿所述支承部的所述支承側(cè)面的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS振子，其特征在于， 從所述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下，所述支承部的所述支承側(cè)面還具有直線部。
7.一種振蕩器，其特征在于，包括 權(quán)利要求I 6中的任意一項(xiàng)所述的MEMS振子； 電連接所述MEMS振子的所述第I電極以及所述第2電極的電路部。
全文摘要
本發(fā)明涉及MEMS振子以及振蕩器。MEMS振子包括基板；第1電極，其配置在上述基板的上方；第2電極，其以至少一部分與上述第1電極之間具有空隙的狀態(tài)被配置，并具有梁部以及支承部，該梁部能夠通過靜電力沿上述基板的厚度方向振動(dòng)，該支承部支承上述梁部的一端、并被配置在上述基板的上方，上述支承部的支承上述一端的支承側(cè)面具有從上述基板的厚度方向俯視的狀態(tài)下彎曲的彎曲部，上述一端被包括上述彎曲部的上述支承側(cè)面支承。
文檔編號(hào)H03H9/02GK102904543SQ20121025336
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者稻葉正吾 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社