振子、振荡器、电子设备以及移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振子、具有振子的振荡器、电子设备以及移动体。
【背景技术】
[0002]一般公知有具有利用半导体细微加工技术形成的被称为MEMS(Micro ElectroMechanical System)器件的机械可动的构造体的电子机械系统构造体(例如振子、滤波器、传感器、马达等)。在这些MEMS器件中，与以往使用了石英或电介质的振子/谐振器相t匕，MEMS振子容易组入半导体电路进行制造，有利于细微化、高功能化，因此其利用范围较广。
[0003]作为现有的MEMS振子的代表例，公知有在与设置有振子的基板面平行的方向上振动的例如梳型振子和在基板的厚度方向上振动的例如梁型振子等。梁型振子由设置在基板上的固定电极、与基板分离地配置的可动电极等构成，根据振动部的支承方法，梁型振子公知有单臂支承梁型(clamped-free beam)、双臂支承梁型(clamped-clamped beam)、双端自由梁型(free-free beam)等。
[0004]关于专利文献I的单臂支承梁型MEMS振子，记载了:在设置在基板主面上的第I电极的侧面部，设置在可动的第2电极的支承部侧的侧面部的角部形成为大致垂直，因此，能够降低由电极形状偏差引起的振动特性的偏差的影响，从而能够得到稳定的振动特性。
[0005]专利文献1:日本特开2012-85085号公报
[0006]但是，在专利文献I所述的MEMS振子中，支承部为一个，有利于小型化，但由于固定单臂支承梁的支承部的质量较小，因此，由于梁的弯曲振动在支承部中传播而泄漏到整个基板上这样的振动泄漏导致的Q值的下降以及在弯曲振动的应力集中的支承部中产生的热弹性损耗导致的Q值的下降，存在不能得到高Q值、不能得到稳定的振动特性和期望的振动特性的问题。
【发明内容】
[0007]本发明是为了解决上述的问题的至少一部而完成的，能够作为以下的应用例或方式来实现。
[0008][应用例I]本应用例的振子的特征在于，该振子具有:基板；基部，其配置在所述基板上；以及振动部，其从所述基部沿与所述基板的法线相交的方向延伸，设在俯视所述基板时所述振动部的从所述基部延伸的方向上的长度为L、所述振动部的与从所述基部延伸的方向相交的方向上的长度为W时，所述振动部的尺寸比(L/W)满足0.2 ( (L/ff) ^ 7.0的关系。
[0009]根据本应用例，通过将振动部的尺寸比(L/W)设为0.2 ( (L/W) ( 7.0,能够减小因宽度方向的中央朝板厚方向位移的应力集中在振动部的末端部而产生的热弹性损耗和因应力集中在相邻的振动部之间而产生的热弹性损耗，因此，能够得到具有比现有的单臂支承梁结构的振子高的Q值、且具有稳定振动特性和期望振动特性的振子。
[0010][应用例2]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述振子具有电极，该电极与所述振动部相对且分离地配置在所述基板上。
[0011]根据本应用例，将固定电极设置在与振动部相对的位置，在振动部与固定电极之间施加交流电压时，振动部容易产生与固定电极靠近或远离的振动，因此能够得到具有稳定振动特性的振子。
[0012][应用例3]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述尺寸比(L/W)满足0.5 ^ (L/W) ( 1.0 的关系。
[0013]根据本应用例，通过将振动部24的尺寸比(L/W)设为0.5 ^ (L/ff) ^ 1.0,能够得到具有120000以上的Q值且具有稳定振动特性和期望振动特性的振子。
[0014][应用例4]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述尺寸比(L/W)满足0.62 ( (L/ff) ^ 0.8 的关系。
[0015]根据本应用例，通过将振动部24的尺寸比(L/W)设为0.62 ( (L/ff) ^ 0.8,能够得到具有175000以上的Q值且具有稳定振动特性和期望振动特性的振子。
[0016][应用例5]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述振动部的所述L在5.0 μ m < L < 15.0 μ m的范围内，而且，所述振动部的与所述基板相交的方向上的长度T在1.0ym^T^2.0ym 的范围内。
[0017]根据本应用例，通过将振动部的长度尺寸L设为5.0 μ m彡L彡15.0 μ m的范围内、将振动部的板厚尺寸T设为1.0 μ m < T < 2.0 μ m的范围内，能够得到具有稳定振动特性、实现了低成本且具有比现有的单臂支承梁结构的振子高的Q值的振子。
[0018][应用例6]在上述应用例的振子中，其特征在于，从所述基部辐射状地延伸出4个所述振动部。
[0019]根据本应用例，从基部辐射状地延伸出4个振动部，因此，在相邻的振动部在不同的上下方向上位移时，基部的上下方向的位移被抵消，振动被抑制，能够使基部成为几乎没有振动位移的状态。因此，通过支承基部，能够得到振动效率更高且抑制了振动泄漏的振子。
[0020][应用例7]在上述应用例的振子中，其特征在于，在相邻的所述振动部之间具有曲面。
[0021]根据本应用例，通过在相邻的振动部之间设置曲面，能够隔开由于伴随着振动的应力集中而产生的温度升高的区域和温度降低的区域之间的间隔，因此，能够提供难以产生热传导、热弹性损耗下降且具有更高的Q值的振子。
[0022][应用例8]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述振动部的末端侧端部的所述W小于所述振动部的所述基部侧的端部的所述W。
[0023]根据本应用例，通过使振动部的末端侧的宽度变窄，能够抑制在振动部的末端侧端部产生的应力集中，能够降低伴随应力集中的热弹性损耗，因此，能够提供具有高Q值的振子。
[0024][应用例9]本应用例的振荡器的特征在于具有上述应用例的振子。
[0025]根据本应用例，通过具备具有高Q值的振子，能够提供更高性能的振荡器。
[0026][应用例10]本应用例的电子设备的特征在于具有上述应用例的振子。
[0027]根据本应用例，电子设备通过灵活运用具有高Q值的振子，能够提供更高性能的电子设备。
[0028][应用例11]本应用例的移动体的特征在于具有上述应用例的振子。
[0029]根据本应用例，移动体通过灵活运用具有高Q值的振子，能够提供更高性能的移动体。
【附图说明】
[0030]图1的(a)?图1的(C)是本发明的第I实施方式的振子的俯视图以及剖视图。
[0031]图2是在伴随于热弹性损耗的Qted值的计算中使用的振子的上部电极的俯视图。
[0032]图3是示出与振动部的尺寸比(L/W)对应的通过有限元法计算出的振子的Qted值的图，图3的(a)是示出尺寸比(L/W)为O?7.0的范围的图，图3的(b)是示出尺寸比(L/W)为O?2.0的范围的图。
[0033]图4是示出伴随振动部的长度L的变化的、与振动部的尺寸比(L/W)对应的通过有限元法计算出的振子的Qted值的图。
[0034]图5是示出伴随振动部的板厚T的变化的、与振动部的尺寸比(L/W)对应的通过有限元法计算出的振子的Qted值的图。
[0035]图6的(a)?图6的(f)是依次示出本实施方式的振子的制造工序的工序图。
[0036]图7的(g)?图7的(k)是依次示出本实施方式的振子的制造工序的工序图。
[0037]图8的(a)?图8的(d)是变形例I的振子，是示出上部电极的变化例的俯视图。
[0038]图9是本发明的第2实施方式的振子的上部电极的俯视图。
[0039]图10是本发明的第3实施方式的振子的上部电极的俯视图。
[0040]图11是本发明的第4实施方式的振子的上部电极的俯视图。
[0041]图12是示出具有本实施方式的振子的振荡器的结构例的概略图。
[0042]图13的(a)是示出作为电子设备的一例的移动型个人计算机的结构的立体图，图13的(b)是示出作为电子设备的一例的移动电话的结构的立体图。
[0043]图14是作为是示出电子设备的一例的数字照相机的结构的立体图。
[0044]图15是概略地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。
[0045]标号说明
[0046]I基板；2氧化膜；3氮化膜；4第I导电体层；5第2导电体层；6第3导电体层；7抗蚀剂；8牺牲层；10下部电极；11第I下部电极；lla布线；12第2下部电极；12a布线；20上部电极；22基部；24振动部；26支承部；32固定部；40曲面；70偏置电路；71、72放大器；100MEMS振子；200振荡器；1000显示部；1100个人计算机；1102键盘；1104主体部;1106显示单元；1200移动电话；1202操作按钮；1204受话口 ； 1206送话口 ； 1300数字照相机；1302壳体；1304受光单元；1306快门按钮；1308存储器；1312视频信号输出端子；1314输入/输出端子；1330电视监视器；1340个人计算机；1400汽车；1401轮胎；1402电子控制单元。
【具体实施方式】
[0047]以下，参照附图，对实现本发明的实施方式进行说明。以下只是本发明的一个实施方式，并非限定本发明。此外，在以下的各图中，为了容易理解说明，有时以与实际不同的比例来标注。
[0048][振子]
[0049](第I实施方式)
[0050]首先，对作为本发明的第I实施方式的振子的MEMS振子100进行说明。
[0051]图1的(a)是MEMS振子100的俯视图，图1的(b)是图1的(a)的A-A线剖视图，图1的(C)是图1的(a)的B-B线剖视图。
[0052]MEMS振子100是静电型的梁型振子，其具有形成在基板I上的固定电极(下部电极10)、与基板I以及固定电极分离地形成的可动电极(上部电极20)。可动电极是通过蚀刻层叠在基板I的主面以及固定电极上的牺牲层而与基板I以及固定电极分离地形成的。
[0053]此外，牺牲层是由氧化膜等临时形成的层，在其上下和周围形成所需的层后，通过蚀刻被去除。通过去除牺牲层，在上下和周围的各层之间形成所需的间隙和空洞，或分离地形成所需的结构体。
[0054]以下，对MEMS振子100的结构进行说明。关于MEMS振子100的制造方法，在后述的实施方式中进行说明。