振子、振荡器、电子设备、移动体和振子的制造方法
【专利摘要】本发明提供振子、振荡器、电子设备、移动体和振子的制造方法。振动效率更高且抑制了振动泄漏。MEMS振子（100）具有：基板（1）；固定部（23），其设置在基板（1）的主面上；支承部（25），其从固定部（23）延伸；振动体（上部电极（20）），支承部（25）使该振动体与基板（1）分离，并支承该振动体的振动的波节部，振动体是具有从振动的波节部辐射状地延伸出的2n个梁的2n重对称的旋转对称体，其中，n为自然数。
【专利说明】振子、振荡器、电子设备、移动体和振子的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振子、振荡器、电子设备、移动体和振子的制造方法。
【背景技术】
[0002]一般公知有利用半导体细微加工技术形成的被称为MEMS (Micro ElectroMechanical System:微机电系统)器件的电子机械系统构造体(例如，振子、滤波器、传感器、电机等)，该电子机械系统构造体具有机械可动的构造体。其中，MEMS振子与此前的使用了石英或电介质的振子/谐振器相比，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，公知有在与设有振子的基板面平行的方向上振动的梳型振子和在基板的厚度方向上振动的梁型振子。梁型振子是由形成在基板上的固定电极和与基板分离配置的可动电极等构成的振子，根据可动电极的支承方法，公知有单端支承梁型(clamped-free beam)、双端支承梁型(clamped-clamped beam)、双端自由梁型(free-free beam)等。
[0004]在双端自由梁型的MEMS振子中，由于进行振动的可动电极的振动的波节的部分由支承部件支承，所以，向基板的振动泄漏较少，振动效率较高。在专利文献I中提出了通过将该支承部件的长度设为适于振动频率的长度来改善振动特性的技术。
[0005]并且，在专利文献2中记载了能够利用多个MEMS振子(振动微机械元件)以低功耗进行信号处理的信号处理方法。
[0006]专利文献1:美国专利第US6930569B2号说明书
[0007]专利文献2:日本特表2004-515089号公报
[0008]但是，专利文献I或专利文献2所记载的MEMS振子存在如下课题:在进一步实现小型化的情况下，很难得到稳定的振动特性或期望的振动特性。具体进行说明，一般在使用MEMS技术的梁型振子的制造方法中采取如下方法:在形成于基板上的固定电极的上层层叠氧化膜等牺牲层，在该牺牲层的上层形成可动电极后去除牺牲层，从而使可动电极与基板和固定电极分离。因此，层叠在上层部的可动电极具有成为反映了下层部的凹凸形状的形状的倾向。例如，在专利文献I的图2或专利文献2的图5a (本说明书的附图2(a)、(b)中摘录一部分)所示的MEMS振子中，配置在下层的固定电极的图案形状表现为上层的可动电极的凹凸。这种可动电极的凹凸对作为振动梁的可动电极的刚度造成影响。因此，在进一步实现振子的小型化的情况下，该影响增大，产生无法得到稳定的振动特性或期望的振动特性的问题。更具体而言，例如，即使在俯视振子时平衡良好地配置可动电极(振动梁)，由于反映了配置在下层的图案的凹凸，因而在进行侧面观察的情况下，有时振动梁的凹凸形状的平衡被破坏。该情况下，由于振动梁中的刚度的分布不均等，所以，振动梁的振动的平衡被破坏，其结果，存在振动效率低下、或从支承部到外部的振动泄漏增大等的问题。并且，这样，由于振动梁呈现复杂的形状，所以，还存在制造振子时的振动设计复杂等的问题。
【发明内容】
[0009]本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，能够作为以下应用例或方式来实现。
[0010][应用例I]
[0011]本应用例的振子的特征在于，该振子具有:基板；固定部，其设置在所述基板的主面上；从所述固定部延伸出的支承部；以及振动体，所述支承部使该振动体与所述基板分离，并支承该振动体的振动的波节部，所述振动体是具有从所述振动的波节部延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。
[0012]根据本应用例，在振动体中，振动的波节部与支承部连接，其形状呈现具有从振动的波节部辐射状地延伸出的2η个梁的2η重对称的旋转对称体的形状。2η重对称是指当使中心部的周边旋转(360/2η)°时与自身重合的情况。即，从振动的波节部辐射状地延伸的2η个梁分别为相同的形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。因此，例如，在将振子构成为在基板的厚度方向上进行振动的梁型振子的情况下，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部支承的振动的波节部的振动泄漏。在与基板面平行的方向上进行振动的梳型振子也同样，能够抑制来自支承部支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0013]因此，根据本应用例，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的振子。
[0014][应用例2]
[0015]本应用例的振子的特征在于，该振子具有:基板；下部电极，其设置在所述基板的主面上；固定部，其设置在所述基板的主面上；从所述固定部延伸出的支承部；以及上部电极，所述支承部使该上部电极与所述基板分离地支承该上部电极，所述上部电极是具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的振动体，所述支承部与作为所述振动体的所述上部电极具有的振动的波节部连接，所述上部电极是具有从所述振动的波节部延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。
[0016]根据本应用例，在作为振动体的上部电极中，振动的波节部由支承部支承，其形状呈现具有从振动的波节部辐射状地延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体的形状。即，从振动的波节部辐射状地延伸的2η个梁分别为相同的形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极具有在俯视基板时与设置在基板的主面上的下部电极重合的区域。因此，本振子能够构成为利用对下部电极和上部电极施加的交流电压而在基板的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。并且，在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0017]因此，根据本应用例，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的振子。
[0018][应用例3]
[0019]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域为2η重对称的旋转对称体的形状。
[0020]根据本应用例，下部电极的在俯视基板时与上部电极重合的区域为2η重对称的旋转对称体的形状。通过采用这种结构，能够提供更加简便地制造、振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。具体进行说明，例如，在振子的制造中，在下部电极上层叠牺牲层并在该牺牲层上层叠地形成上部电极的情况下，下部电极的在俯视时与上部电极重合的区域为2η重对称的旋转对称体的形状，所以，反映了下部电极的区域的凹凸的上部电极的凹凸的形状也更容易成为2η重对称的旋转对称体的形状。其结果，如上所述，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，由此，能够更加简便地提供振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。
[0021][应用例4]
[0022]在上述应用例的振子中，其特征在于，所述下部电极具有虚设的缝，使得所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的形状。
[0023]根据本应用例，下部电极具有虚设的缝，使得下部电极的在俯视基板时与上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的形状。通过采用这种结构，能够提供更加简便地制造、振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。具体进行说明，下部电极的与上部电极重合的区域中，有时由电绝缘的图案形成。在该绝缘部中，由于下部电极被分离，所以形成凹凸形状。另一方面，在不需要进行电分离的部分中，如本应用例那样，通过形成虚设的缝，能够使下部电极的与上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的形状。通过缝而电绝缘的下部电极和在俯视时不与上部电极重合的区域连接，由此能够进行电连接。通过采用这种结构，例如，在振子的制造中，在下部电极上层叠牺牲层并在该牺牲层上层叠地形成上部电极的情况下，下部电极的在俯视时与上部电极重合的区域为2η重对称的旋转对称体的形状，所以，反映了下部电极的区域的凹凸的上部电极的凹凸的形状也能够容易地成为2η重对称的旋转对称体的形状。其结果，如上所述，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，由此，能够更加简便地提供振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。
[0024][应用例5]
[0025]本应用例的振子的制造方法的特征在于，该制造方法包括以下工序:在基板的主面上层叠第I导电体层的工序；对所述第I导电体层进行成形而形成下部电极的第I层形成工序；以与所述下部电极重合的方式层叠牺牲层的工序；对所述牺牲层进行成形而形成使所述下部电极的至少一部分露出的开口部的工序；以与所述牺牲层以及所述开口部重合的方式层叠第2导电体层的工序；对所述第2导电体层进行成形而形成具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的作为振动体的上部电极、具有与所述开口部重合的区域的固定部、从所述固定部延伸出并与所述上部电极的中央部连接的支承部的第2层形成工序；以及蚀刻去除所述牺牲层的工序，在所述第2层形成工序中，以使所述上部电极的形状成为从所述上部电极的中央部延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体的方式形成所述上部电极，其中，η为自然数，在所述第I层形成工序中，以使在所述第2层形成工序后，所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的方式预先形成所述下部电极。
[0026]根据本应用例的振子的制造方法，在作为振动体的上部电极中，中央部由支承部支承，其形状形成为具有从中央部辐射状地延伸出的2η个梁的2η重对称的旋转对称体的形状。即，从中央部辐射状地延伸出的2η个梁分别为相同的形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极具有在俯视基板时与设置在基板的主面上的下部电极重合的区域。因此，通过本制造方法得到的振子能够构成为利用对下部电极和上部电极施加的交流电压而在基板的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。并且，在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，由支承部支承的上部电极的中央部构成为振动的波节部，在该振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0027]因此，根据本应用例，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的振子。
[0028][应用例6]
[0029]本应用例的振子的制造方法的特征在于，该制造方法包括以下工序:在基板的主面上层叠第I导电体层的工序；对所述第I导电体层进行成形而形成下部电极的第I层形成工序；以与所述下部电极重合的方式层叠第I牺牲层的工序；对所述第I牺牲层进行磨削而以露出所述下部电极的方式进行平坦化的工序；以与由平坦化后的所述下部电极以及所述第I牺牲层构成的面重合的方式层叠第2牺牲层的工序；对所述第2牺牲层进行成形而形成使所述下部电极的至少一部分露出的开口部的工序；以与所述第2牺牲层以及所述开口部重合的方式层叠第2导电体层的工序；对所述第2导电体层进行成形而形成具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的作为振动体的上部电极、具有与所述开口部重合的区域的固定部、从所述固定部延伸出并与所述上部电极的中央部连接的支承部的第2层形成工序；以及蚀刻去除所述第I牺牲层和所述第2牺牲层的工序，在所述第2层形成工序中，以使所述上部电极的形状成为从所述上部电极的中央部延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体的方式形成所述上部电极，其中，η为自然数。
[0030]根据本应用例的振子的制造方法，以覆盖下部电极的方式层叠的第I牺牲层被磨削而使下部电极露出，形成由下部电极和第I牺牲层构成的平坦化的面。上部电极形成为层叠在第2牺牲层上，该第2牺牲层层叠在该平坦化的面上，所以，不受下部电极的影响，以抑制了凹凸的形状形成。并且，在作为振动体的上部电极中，中央部由支承部支承，其形状形成为具有从中央部辐射状地延伸出的2η个梁的2η重对称的旋转对称体的形状。即，从中央部辐射状地延伸的2η个梁分别形成为抑制了凹凸的相同形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极具有在俯视基板时与设置在基板的主面上的下部电极重合的区域。因此，通过本制造方法得到的振子能够构成为利用对下部电极和上部电极施加的交流电压而在基板的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。并且，在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，由支承部支承的上部电极的中央部构成为振动的波节部，在该振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0031]因此，根据本应用例，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的振子。
[0032][应用例7]
[0033]本应用例的振荡器的特征在于，该振荡器具有上述应用例的振子。
[0034]根据本应用例，作为振荡器，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的小型的振荡器。
[0035][应用例8]
[0036]本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例的振子。
[0037]根据本应用例，作为电子设备，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的小型的电子设备。
[0038][应用例9]
[0039]本应用例的移动体的特征在于，该移动体具有上述应用例的振子。
[0040]根据本应用例，作为移动体，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的空间实用性优良的移动体。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1 (a)~(d)是实施方式I的振子的俯视图和剖面图。
[0042]图2 (a)、(b)是示出现有技术的振子的例子的一部分的立体图和剖面图。
[0043]图3 (a)~(C)是示出通过现有技术制造出的振子的例子的俯视图和剖面图。
[0044]图4 (a)~(g)是 依次示出实施方式I的振子的制造方法的工序图。
[0045]图5 (a)~(f)是依次示出实施方式2的振子的制造方法的工序图。
[0046]图6是示出具有实施方式I的振子的振荡器的结构例的概略图。
[0047]图7 (a)是示出作为电子设备的一例的移动型的个人计算机的结构的立体图，(b)是示出作为电子设备的一例的便携电话机的结构的立体图。
[0048]图8是示出作为电子设备的一例的数字静态照相机的结构的立体图。
[0049]图9是概略地示出作为移动体的一例的汽车的立体图。
[0050]图10 Ca)~(C)是作为变形例I的振子、示出上部电极的变形的例子的俯视图。
[0051]图11是示出具有变形例I的振子的振动器件的、除去盖部和包覆层后的状态的俯视图。
[0052]图12是示出具有变形例I的振子的振动器件的图，Ca)是图11所示的0_D部的剖面图，(b)是图11所示的O-E部的剖面图，(c)是图11所示的O-F部的剖面图。
[0053]图13是说明具有变形例I的振子的振动器件中的振子的动作的图，(a)是局部俯视图，(b)是剖面图。
[0054]图14是示出具有变形例I的振子的振动器件的图，(a)是图11所示的GW部的放大剖面图，(b)是图11所示的H-H'部的放大剖面图。
[0055]图15是示出具有变形例I的振子的振动器件的制造方法的剖面图。
[0056]图16 Ca)~(d)是依次示出变形例2的振子的制造方法的工序图。
[0057]标号说明
[0058]1: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:抗蚀剂；7:牺牲层；8 --第I牺牲层；9 --第2牺牲层；10:下部电极；11 --第I下部电极；lla、12a:布线；
12:第2下部电极；20:上部电极；23:固定部；25:支承部；30:开口部；100:MEMS振子。
【具体实施方式】
[0059]下面，参照附图对实现本发明的实施方式进行说明。以下是本发明的一个实施方式，并不限定本发明。另外，在以下的各图中，为了容易理解说明，有时利用与实际不同的尺度进行记载。
[0060](实施方式I)
[0061]首先，对作为实施方式I的振子的MEMS振子100进行说明。
[0062]图1 (a)是MEMS振子100的俯视图，图1 (b)是图1 (a)的A-A剖面图，图1 (C)是图1 (a)的B-B剖面图，图1 (d)是图1 (a)的C-C剖面图。
[0063]MEMS振子100是静电型的梁型振子，其具有形成在基板上的固定电极(下部电极)、以及与基板和固定电极分离地形成的可动电极(上部电极)。通过对层叠在基板的主面和固定电极上的牺牲层进行蚀刻，与基板和固定电极分离地形成可动电极。
[0064]另外，牺牲层是由氧化膜等临时形成的层，在其上下或周围形成必要的层后，通过蚀刻而去除。通过去除牺牲层，在上下或周围的各层间形成必要的间隙或空洞，或分离地形成必要的构造体。
[0065]下面，对MEMS振子100的结构进行说明。利用后述实施方式对MEMS振子100的制造方法进行说明。
[0066]MEMS振子100构成为包括基板1、设置在基板I的主面上的下部电极10 (第I下部电极11、第2下部电极12)和固定部23、从固定部23延伸的支承部25、以及作为可动电极的上部电极20等，支承部25使上部电极20与基板I分离地支承上部电极20。
[0067]作为优选例，基板I使用硅基板。在基板I上依次层叠有氧化膜2、氮化膜3，在基板I的主面(氮化膜3的表面)的上部形成有下部电极10 (第I下部电极11、第2下部电极12)、上部电极20、固定部23、支承部25等。
[0068]另外，这里，假设在基板I的厚度方向上、在基板I的主面上依次层叠氧化膜2和氮化膜3的方向为上方向而进行说明。
[0069]下部电极10中的第2下部电极12是将固定部23固定在基板I上、并且经由固定部23和支承部25对上部电极20施加电位的固定电极，通过光刻(包括蚀刻加工。以下同样。)对层叠在氮化膜3上的第I导电体层4进行构图，由此，如图1 (a)所示，形成为H形状。并且，第2下部电极12通过布线12a与外部电路(省略图示)连接。
[0070]固定部23分别设置在H形状的第2下部电极12的4个端部。通过光刻对经由层叠在第I导电体层4的上层的牺牲层而层叠的第2导电体层5进行构图，由此形成固定部23。另外，固定部23的一部分通过设置在牺牲层上的开口部而直接层叠在第2下部电极12上。
[0071]作为优选例，第I导电体层4和第2导电体层5分别使用导电性的多晶硅，但是不限于此。
[0072]上部电极20是具有从中央部辐射状地延伸的2n个梁的2n重对称的旋转对称体，其中，自然数n=2。具体而言，如图1 (a)所示，是通过从上部电极20的中央部延伸的4个梁而呈十字形状的可动电极(振动体)，中央部由从设置在周围的4个固定部23延伸的4个支承部25支承。通过光刻对经由层叠在第I导电体层4的上层的牺牲层而层叠的第2导电体层5进行构图，由此形成上部电极20。即，4个固定部23、4个支承部25和上部电极20一体成形。
[0073]并且，H形状的第2下部电极12和十字形状的上部电极20以在俯视基板I时各自的中心部大致一致的方式重合，以从上部电极20的中央部沿横方向(B-B方向)延伸的两个梁与H形状的第2下部电极12 (除后述的缝S2的部分以外)重合的方式配置。
[0074]下部电极10中的第I下部电极11是对在俯视基板I时重合的上部电极20之间施加交流电压的固定电极，通过光刻对层叠在氮化膜3上的第I导电体层4进行构图，由此形成第I下部电极11。关于第I下部电极11，以在对图1 (a)进行正面观察时与从上部电极20的中央部沿纵方向(A-A方向)延伸的2个梁重合的方式设置在2个部位，通过布线Ila与外部电路连接。
[0075]第I下部电极11由与第2下部电极12相同的层即第I导电体层4形成。因此，第I下部电极11与对上部电极20施加电位的作为固定电极的第2下部电极12之间需要在电绝缘，各自的图案(第I下部电极11和第2下部电极12)分离。用于进行该分离的间隙的阶梯差(凹凸)作为凹凸形状转印到上部电极20上，该上部电极20由经由层叠在第I导电体层4的上层的牺牲层而层叠的第2导电体层5形成。具体而言，如图1 (a)、(b)所示，在图案的分离部(缝SI)的部分处，在上部电极20上形成凹凸形状。
[0076]由于形成在该上部电极20上的凹凸形状对作为振动体的梁的刚度造成影响，所以，根据该凹凸的形状或位置的不同，有时对振动的特性造成不良影响。
[0077]图2 (a)、(b)是示出现有技术的振子98 (专利文献2的图5a)的一部分的图。振子98是双端支承梁型的振子，振动体97的两端通过固定部(固定器18)固定在基板上。并且，在振动体97下方配置有2个电极(带24、26)。根据图2 (a)、(b)可知，由于2个电极的宽度不同，与两端的固定部之间的距离也不同，所以，转印到振动体97上的凹凸形状引起的振动体97的刚度呈现不均匀的分布。由于该不均匀的刚度，例如，有时振动体97的谐振峰值降低，或者振动的Q值恶化。
[0078]图3 (a)、(b)示出不考虑这种转印到振动体上的凹凸形状、而以现有技术制造出的MEMS振子99的例子。除了在第I下部电极11上不具有后述的缝S2、以及在上部电极20上未形成缝S2的凹凸的转印以外，MEMS振子99与MEMS振子100同样地构成。
[0079]如图3 (a)、(b)所不，MEMS振子99与MEMS振子100同样,在图案的分尚部(缝SI)的部分，在上部电极20的沿纵方向(A-A方向)延伸的2个梁上形成有凹凸形状。与此相对，如图3 (c)所示，在上部电极20的沿横方向(B-B方向)延伸的2个梁上未形成凹凸形状。这是因为，在层叠上部电极20的区域中的沿B-B方向延伸的第2下部电极12不具有分离部等，因而平坦地形成。其结果，在从上部电极20的中央部沿纵方向(A-A方向)延伸的梁和沿横方向(B-B方向)延伸的梁的刚度产生差异。
[0080]返回图1 Ca)?(C)，对MEMS振子100进行说明。
[0081]在MEMS振子100中，在第2下部电极12上设置有虚设的缝图案，以使得从上部电极20的中央部沿纵方向(A-A方向)延伸的梁和沿横方向(B-B方向)延伸的梁的刚度不产生差异。具体而言，将虚设的缝S2设置在与上部电极20重合的区域中的沿B-B方向延伸的第2下部电极12上，该虚设的缝S2与缝SI反映到上部电极20的沿纵方向(A-A方向)延伸的2个梁中的凹凸形状同样地，在上部电极20的沿横方向(B-B方向)延伸的2个梁中产生凹凸形状。即，以如下方式形成缝S2，缝S2的宽度与缝SI的宽度大致相同，在俯视时，从与上部电极20的中心点重合的位置到缝S2的距离和同样从与上部电极20的中心点重合的位置到缝SI的距离大致相同。[0082]通过这样设置虚设的缝S2，包含凹凸部在内，上部电极20构成为具有从中央部辐射状地延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体，其中，自然数η=2。
[0083]另外，由于缝S2不是以使第2下部电极12电绝缘为目的而形成的，所以，在俯视时，在与上部电极20不重合的缝S2的两端部的区域中，第2下部电极12是连续的。
[0084]在这种结构中，MEMS振子100构成为静电振子，利用从外部电路经由布线lla、12a对第I下部电极11与上部电极20之间施加的交流电压，上部电极20的4个梁的前端区域作为振动的波腹进行振动。在图1 (a)中，(+/-)的记号以包含其相位关系的方式表示作为振动的波腹而在上下方向(基板I的厚度方向)上振动的部分。例如，在+的梁向上方向(远离基板I的方向)运动的情况下，表示相邻的梁向-的下方向(接近基板I的方向)运动。
[0085]如上所述，根据本实施方式的MEMS振子100，能够得到以下的效果。
[0086]在作为振动体的上部电极20中，其中央部作为振动的波节部而由支承部25支承，其形状呈现具有从中央部辐射状地延伸的2n个梁的2n重对称的旋转对称体的形状，其中，自然数n=2。即，从中央部(振动的波节部)辐射状地延伸的2n=4个梁分别为相同的形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极20具有在俯视基板I时与设置在基板I的主面上的第I下部电极11重合的区域。因此，MEMS振子100能够构成为利用对第I下部电极11和上部电极20施加的交流电压而在基板I的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。并且，在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自由支承部25支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0087]因此，根据本实施方式，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的更高性能的静电型的梁型振子。
[0088]并且，通过设置虚设的缝S2，在俯视基板I时与上部电极20重合的第I下部电极11的区域构成为2n重对称的旋转对称体的形状。通过采用这种结构，能够提供更加简便地制造、振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。具体进行说明，第I下部电极11在与上部电极20重合的区域中由电绝缘的图案形成。在该绝缘部中，由于第I下部电极11被分离，所以形成凹凸形状。另一方面，在不需要进行电分离的部分中，如本实施方式那样，通过形成虚设的缝S2，能够使与上部电极20重合的第I下部电极11的区域形成为2n重对称的旋转对称体的形状。通过缝SI而电绝缘的第I下部电极11和在俯视时不与上部电极20重合的区域连接，由此能够进行电连接。通过采用这种结构，例如，在振子的制造中，在第I下部电极11上层叠牺牲层并在该牺牲层上层叠地形成上部电极20的情况下，在俯视时与上部电极20重合的第I下部电极11的区域为2n重对称的旋转对称体的形状，所以，反映了第I下部电极11的区域的凹凸的上部电极20的凹凸的形状也能够容易地成为2n重对称的旋转对称体的形状。其结果，如上所述，在振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，由此，能够更加简便地提供振动效率更高、更能够抑制振动泄漏的静电型的梁型振子。
[0089](实施方式2)
[0090]接着，对作为实施方式2的、实施方式I的振子(MEMS振子100)的制造方法进行说明。另外，在说明时，针对与上述实施方式相同的结构部位，使用相同标号并省略重复的说明。[0091]图4 (a)?(g)是依次示出MEMS振子100的制造方法的工序图。利用图1 (a)的A-A剖面图和C-C剖面图示出各个工序中的MEMS振子100的状态。
[0092]本实施方式的振子的制造方法包括以下工序:在基板I的主面上层叠第I导电体层4的工序；对第I导电体层4进行成形而形成下部电极10(第I下部电极11和第2下部电极12)的第I层形成工序；以覆盖第I下部电极11和第2下部电极12的方式层叠牺牲层的工序；对牺牲层进行成形而形成使第2下部电极12的至少一部分露出的开口部30的工序；以覆盖牺牲层和开口部30的方式层叠第2导电体层5的工序；对第2导电体层5进行成形而形成具有在俯视基板I时与第I下部电极11重合的区域的作为振动体的上部电极20、具有与开口部30重合的区域的固定部23、从固定部23延伸并与上部电极20的中央部连接的支承部25的第2层形成工序；以及蚀刻去除牺牲层的工序，在第2层形成工序中，以使上部电极20的形状成为从上部电极20的中央部辐射状地延伸出2n个梁且呈2n重对称的旋转对称体的方式形成上部电极20，其中，η为自然数，在第I层形成工序中，以使得在第2层形成工序后，下部电极10的在俯视基板I时与上部电极20重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的方式预先形成下部电极10。
[0093]下面，具体进行说明。
[0094]图4 (a):准备基板1，在主面上层叠氧化膜2。作为优选例，氧化膜2作为半导体工艺的元件分离层，由一般的LOCOS (Local Oxidation of Silicon)氧化膜形成,但是,根据半导体工艺的发展阶段，例如，也可以是基于STI (Shallow Trench Isolation)法的氧化膜。
[0095]接着，层叠作为绝缘层的氮化膜3。作为氮化膜3,通过LPCVD (Low PressureChemical Vapor Deposition)对Si3N4进行成膜。关于氮化膜3,对于对牺牲层进行释放蚀刻时使用的作为蚀刻液的缓冲氢氟酸(buffered hydrogen fluoride)具有耐性,作为蚀刻阻挡层发挥功能。
[0096]图4 (b)、(c):接着，作为第I层形成工序，首先，在氮化膜3上层叠第I导电体层
4。第I导电体层4是构成下部电极10(第I下部电极11、第2下部电极12)、布线lla、12a(参照图1 (a))等的多晶硅层，在层叠后进行离子注入而使其具有规定的导电性。接着，在第I导电体层4上涂敷抗蚀剂6，通过光刻进行构图，形成第I下部电极11、第2下部电极
12、布线lla、12a。在第I层形成工序中，以使得在第2层形成工序后，下部电极10的在俯视基板I时与上部电极20重合的区域成为2n重对称的旋转对称体的方式预先形成下部电极10、即第I下部电极11和第2下部电极12。
[0097]图4 (d):接着，以覆盖下部电极10、布线lla、12a的方式层叠牺牲层7。牺牲层7是用于形成第I下部电极11以及第2下部电极12与上部电极20之间的间隙并使上部电极20分离的牺牲层，由CVD (Chemical Vapor Deposition)氧化膜形成。在层叠后的牺牲层7中出现基于构图后的第I下部电极11和第2下部电极12等的阶梯差的凹凸。
[0098]图4 (e):接着，通过光刻对牺牲层7进行构图，形成使第2下部电极12的一部分露出的开口部30。开口部30形成使固定部23与第2下部电极12接合而固定的接合区域。由于接合区域是经由支承部25而在基板I上支承上部电极20的区域，所以，开口出可得到所需刚度的面积。
[0099]图4 (f):接着，作为第2层形成工序，首先，以覆盖牺牲层7和开口部30的方式层叠第2导电体层5。第2导电体层5是与第I导电体层4相同的多晶硅层，在层叠后通过光刻进行构图，形成上部电极20、固定部23、支承部25。如图1 (a)所示，上部电极20作为具有在俯视基板I时与第I下部电极11和第2下部电极12重合的区域的电极，上部电极20的形状是从上部电极20的中央部辐射状地延伸出2n个梁且呈2n重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。并且，在层叠后进行离子注入而使其具有规定的导电性。
[0100]图4 (g):接着，使基板I暴露在蚀刻液(缓冲氢氟酸)中，对牺牲层7进行蚀刻去除(释放蚀刻)，由此形成第I下部电极11和第2下部电极12与上部电极20之间的间隙，使上部电极20分离。
[0101]通过以上工序,形成MEMS振子100。
[0102]另外，MEMS振子100优选设置在密封为减压状态的空洞部中。因此，在制造MEMS振子100时，一并形成用于形成空洞部的牺牲层、包围该牺牲层的侧壁部、形成空洞部的盖的密封层等，但是这里省略说明。
[0103]如上所述，根据本实施方式的振子的制造方法，能够得到以下的效果。
[0104]在作为振动体的上部电极20中，中央部由支承部25支承，其形状形成为具有从中央部辐射状地延伸的2n个梁的2n重对称的旋转对称体的形状。即，从中央部辐射状地延伸的2n个梁分别形成为相同的形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极20形成为具有在俯视基板I时与设置在基板I的主面上的第I下部电极11重合的区域。因此，通过本制造方法得到的振子构成为利用对第I下部电极11和上部电极20施加的交流电压而在基板I的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。
[0105]在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，由支承部25支承的上部电极20的中央部构成为振动的波节部，在该振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部25支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0106]因此，根据本实施方式的振子的制造方法，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的更高性能的静电型的梁型振子。
[0107](实施方式3)
[0108]接着，对作为实施方式3的、实施方式I的振子(MEMS振子100)的制造方法进行说明。另外，在说明时，针对与上述实施方式相同的结构部位，使用相同标号并省略重复的说明。
[0109]图5 (a)?(f)是依次示出MEMS振子100的制造方法的工序图。利用图1 (a)的A-A剖面图和B-B剖面图示出各个工序中的MEMS振子100的状态。
[0110]本实施方式的振子的制造方法的特征在于，相对于实施方式2的振子的制造方法，通过使牺牲层7平坦化，减轻或消除形成在上部电极20上的凹凸。
[0111]本实施方式的振子的制造方法的特征在于，该制造方法包括以下工序:在基板I的主面上层叠第I导电体层4的工序；对第I导电体层4进行成形而形成下部电极10的第I层形成工序；以覆盖下部电极10的方式层叠第I牺牲层8的工序；对第I牺牲层8进行磨削而以露出下部电极10的方式进行平坦化的工序；以覆盖平坦化的下部电极10和第I牺牲层8构成的面的方式层叠第2牺牲层9的工序；对第2牺牲层9进行成形而形成使下部电极10的至少一部分露出的开口部30的工序；以覆盖第2牺牲层9和开口部30的方式层叠第2导电体层5的工序；对第2导电体层5进行成形而形成具有在俯视基板I时与下部电极10重合的区域的作为振动体的上部电极20、具有与开口部30重合的区域的固定部23、从固定部23延伸并与上部电极20的中央部连接的支承部25的第2层形成工序；以及蚀刻去除牺牲层(第I牺牲层8和第2牺牲层9)的工序，在第2层形成工序中，以使上部电极20的形状成为从上部电极20的中央部辐射状地延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体的方式形成上部电极20，其中，η为自然数。
[0112]下面，具体进行说明。
[0113]图5 (a):首先，与实施方式2同样地进行图4 (C)所示的第I层形成工序以前的工序。接着，以覆盖下部电极10 (第I下部电极11、第2下部电极12)、布线lla、12a (参照图1 (a))的方式层叠第I牺牲层8。第I牺牲层8是用于填埋通过针对第I导电体层4的构图而产生的阶梯差(凹凸)的牺牲层，例如由CVD (Chemical Vapor Deposition)氧化膜形成。
[0114]图5 (b):接着，对第I牺牲层8进行磨削而以露出第I导电体层4 (下部电极10(第I下部电极11、第2下部电极12)、布线lla、12a)的方式进行平坦化。例如通过CMP(Chemical Mechanical Polishing)等进行磨削。
[0115]另外，第I层形成工序以后的平坦工序不限于通过CMP使CVD氧化膜平坦化的方法，例如，也可以是使用作为在半导体工艺中使用的层间膜(MD (Inter MetalDielectric))的 TEOS (Tetraethoxysilane)使其平坦化的方法。
[0116]图5 (c):接着，以覆盖平坦化的面的方式层叠第2牺牲层9。第2牺牲层9是用于形成第I下部电极11以及第2下部电极12与上部电极20之间的间隙并使上部电极20分离的牺牲层，由CVD (Chemical Vapor Deposition)氧化膜形成。在层叠后的第2牺牲层9中，利用第I牺牲层8使层叠面平坦化的结果是，不存在实施方式2中的牺牲层7那样的凹凸(基于已构图的第I下部电极11和第2下部电极12等的阶梯差的凹凸)。
[0117]图5 (d):接着，通过光刻对第2牺牲层9进行构图，形成使第2下部电极12的一部分露出的开口部30 (省略图示)，接着，作为第2层形成工序，首先，以覆盖第2牺牲层9和开口部30的方式层叠第2导电体层5。
[0118]图5 (e):作为第2层形成工序，接着，通过光刻对第2导电体层5进行构图，形成上部电极20和固定部23、支承部25 (省略图示)。如图1 (a)所示，上部电极20作为具有在俯视基板I时与第I下部电极11以及第2下部电极12重合的区域的电极，上部电极20的形状形成为从上部电极20的中央部辐射状地延伸出2n个梁且呈2n重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。并且，在层叠后进行离子注入而使其具有规定的导电性。
[0119]图5 (f):接着，使基板I暴露在蚀刻液中，对牺牲层(第I牺牲层8和第2牺牲层9)进行蚀刻去除。
[0120]通过以上工序,形成MEMS振子100。
[0121]如上所述，根据本实施方式的振子的制造方法，能够得到以下的效果。
[0122]以覆盖下部电极10(第I下部电极11、第2下部电极12)、布线lla、12a的方式层叠的第I牺牲层8被磨削而形成平坦化的面。上部电极20形成为层叠在第2牺牲层9上，该第2牺牲层9层叠在该平坦化的面上，所以，不受下部电极10的影响，以抑制了凹凸的形状形成。并且，在作为振动体的上部电极20中，中央部由支承部25支承,其形状形成为具有从中央部辐射状地延伸的2n个梁的2n重对称的旋转对称体的形状。即，从中央部辐射状地延伸的2η个梁分别形成为抑制了凹凸的相同形状，并且，作为旋转对称体而等间隔地配置。并且，作为振动体的上部电极20形成为具有在俯视基板I时与设置在基板I的主面上的第I下部电极11重合的区域。因此，通过本制造方法得到的振子能够构成为利用对第I下部电极11与上部电极20之间施加的交流电压而在基板I的厚度方向上进行振动的静电型的梁型振子。
[0123]并且，在该结构中，例如，通过使彼此相邻的梁的振动的相位相反，由支承部25支承的上部电极20的中央部构成为振动的波节部，在该振动的波节部中，振动体整体的振动平衡，所以，能够抑制来自支承部25支承的振动的波节部的振动泄漏。
[0124]因此，根据本实施方式的振子的制造方法，能够提供在进一步小型化的情况下也能够抑制振动效率的低下并抑制振动泄漏的更高性能的静电型的梁型振子。
[0125][振荡器]
[0126]接着，根据图6对作为本发明的一个实施方式的振荡器的应用了 MEMS振子100的振荡器200进行说明。
[0127]图6是不出具有本发明一个实施方式的MEMS振子100的振荡器的结构的例子的概略图。振荡器200由MEMS振子100、偏置电路70、放大器71、72等构成。
[0128]偏置电路是如下电路:与MEMS振子100的布线11a、12a连接，对MEMS振子100施加偏置了规定的电位的交流电压。
[0129]放大器71是与偏置电路并联地与MEMS振子100的布线11a、12a连接的反馈放大器。通过进行反馈放大，将MEMS振子100构成为振荡器。
[0130]放大器72是输出振荡波形的缓冲放大器。
[0131]根据本实施方式，作为振荡器，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的小型振荡器。
[0132][电子设备]
[0133]接着，根据图7 (a)、(b)、图8对应用了作为本发明一个实施方式的电子部件的MEMS振子100的电子设备进行说明。
[0134]图7 Ca)是示出作为具有本发明一个实施方式的电子部件的电子设备的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构概略的立体图。在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104以及具有显示部1000的显示单元1106构成,显示单元1106通过铰链构造部以能够转动的方式支承在主体部1104上。在这种个人计算机1100中内置有作为滤波器、谐振器、基准时钟等发挥作用的作为电子部件的MEMS振子100。
[0135]图7 (b)是示出作为具有本发明一个实施方式的电子部件的电子设备的便携电话机(也包括PHS)的结构概略的立体图。在该图中，便携电话机1200具有多个操作按钮1202、接听口 1204以及通话口 1206，在操作按钮1202与接听口 1204之间配置有显示部1000。在这种便携电话机1200中内置有作为滤波器、谐振器、角速度传感器等发挥作用的作为电子部件(定时器件)的MEMS振子100。
[0136]图8是示出作为具有本发明一个实施方式的电子部件的电子设备的数字静态照相机的结构概略的立体图。另外，在该图中，还简单地示出与外部设备之间的连接。数字静态照相机1300通过CCD (Charge Coupled Device)等摄像元件对被摄体的光像进行光电转换，生成摄像信号(图像信号)。[0137]在数字静态照相机1300中的外壳(机身)1302的背面设有显示部1000，构成为根据CCD的摄像信号进行显示，显示部1000作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥作用。并且，在外壳1302的正面侧(图中背面侧)设有包含光学镜头(摄像光学系统)、CXD等的受光单元1304。
[0138]当摄影者确认显示部1000中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时，该时刻的CXD的摄像信号被转送到存储器1308并进行存储。并且，在该数字静态照相机1300中，在外壳1302的侧面设有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，视频信号输出端子1312与电视监视器1430连接，数据通信用的输入输出端子1314与个人计算机1440连接。进而，构成为通过规定的操作将存储器1308中存储的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。在这种数字静态照相机1300中内置有作为滤波器、谐振器、角速度传感器等发挥功能的作为电子部件的MEMS振子100。
[0139]如上所述，作为电子设备，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的小型的电子设备。
[0140]另外，除了图7 Ca)的个人计算机(移动型个人计算机)、图7 (b)的便携电话机、图8的数字静态照相机以外，作为本发明一个实施方式的电子部件的MEMS振子100例如还可以应用于喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、膝上型个人计算机、电视机、摄像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(也包含通信功能)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等电子设备。
[0141][移动体]
[0142]接着，根据图9对应用了作为本发明一个实施方式的振子的MEMS振子100的移动体进行说明。
[0143]图9是概略地示出作为具有MEMS振子100的移动体的汽车1400的立体图。在汽车1400中安装有构成为包括本发明的MEMS振子100的陀螺仪传感器。例如，如该图所示，在作为移动体的汽车1400中安装有电子控制单元1402，该电子控制单元1402内置有对轮胎1401进行控制的该陀螺仪传感器。并且，作为其他例子，MEMS振子100能够广泛应用于无钥匙进入系统、防盗器、车载导航系统、车载空气调节器、防抱死制动系统(ABS)、气囊、轮胎压力监视系统(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、引擎控制器、混合汽车或电动汽车的电池监视器、车体姿势控制系统等电子控制单元(EQJ electronic control unit)。
[0144]如上所述，作为移动体，通过有效利用振动效率更高、并且更加小型化的振子，能够提供更高性能的空间实用性优良的移动体。
[0145]另外，本发明不限于上述实施方式，能够对上述实施方式施加各种变更和改良等。下面叙述变形例。这里，针对与上述实施方式相同的结构部位，使用相同标号并省略重复的说明。
[0146](变形例I)
[0147]图10 Ca)?(C)是作为变形例I的振子示出上部电极的变化的例子的俯视图。
[0148]在实施方式I中，如图1 (a)所示，设上部电极20是通过从上部电极的中央部延伸的4个梁而呈现十字形状的振动体进行了说明，但是不限于该结构。只要上部电极形成为从振动的波节部辐射状地延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体即可，其中，η为自然数。
[0149]图10 Ca)是示出将上部电极构成为圆板状的上部电极20a的例子。即使是这种形状的上部电极，通过下部电极的图案形状而形成在上部电极上的凹凸形成为4重对称的旋转对称体即可。在以彼此相邻的梁的振动的相位相反的方式进行振动的情况下，能够提供抑制了振动效率的低下并且抑制了振动泄漏的梁型振子。
[0150]图10 (b)是示出自然数n=3的情况下的上部电极20b的例子。即使是这种形状的上部电极，例如，通过下部电极的图案形状而形成在上部电极上的凹凸形成为6重对称的旋转对称体即可。在以彼此相邻的梁的振动的相位相反的方式进行振动的情况下，能够提供抑制了振动效率的低下并且抑制了振动泄漏的梁型振子。
[0151]图10 (C)是示出自然数n=4的情况下的上部电极20c的例子。即使是这种形状的上部电极，例如，通过下部电极的图案形状而形成在上部电极上的凹凸形成为8重对称的旋转对称体即可。在以彼此相邻的梁的振动的相位相反的方式进行振动的情况、或如图10 (c)所示彼此相邻的2个梁作为I组而同相地振动、并且以相邻的组的振动的相位相反的方式进行振动的情况下，能够提供抑制了振动效率的低下并且抑制了振动泄漏的梁型振子。
[0152]作为上述图10所示的变形例I的振子中的上部电极的变形的【具体实施方式】，对具有图10 Ca)所示的上部电极20a的变形例I的振子进行说明。
[0153]图11和图12不出使用振子400的振动器件300的实施方式，该振子400具有基本结构与作为变形例I的图10 (a)所示的将上部电极构成为圆板状而得的上部电极20a相同的上部电极。图11是作为本实施方式的振子的振动器件300的、除去后述包覆层和盖部后的状态的俯视图，图12 (a)示出图11所示的O-D部剖面图，(b)示出图11所示的O-E部剖面图，(c)示出图11所示的O-F部剖面图。如图12 (a)?(c)所示，本实施方式的振动器件300具有基板310，该基板310由晶圆基板311、形成在晶圆基板311的一个面311a上的第I氧化膜312、形成在第I氧化膜312上的氮化膜313构成。晶圆基板311是硅基板。使用半导体制造装置和半导体制造方法制造振动器件300。
[0154]在基板310的主面310a、即氮化膜313的表面313a形成有作为固定电极的下部电极320。下部电极320由第I下部电极321和第2下部电极322构成。如图11所示，第I下部电极321是具有圆形的平面形状的固定电极，第2下部电极在第I下部电极321的外侧具有分离部320a且形成为圆环状。从第I下部电极321延伸设置有I条与未图示的外部布线连接的作为外部连接布线的第I外部连接布线320b。如图11所示，第2下部电极322形成有用于配设第I外部连接布线320b的分离部320c。
[0155]并且，第I下部电极321和第2下部电极322分离。形成有具有第I振动部331和第2振动部332的上部电极330。第I振动部331以与第I下部电极321重合的方式形成为圆形状。而且，第I振动部331的圆形外径的中心和第I下部电极321的圆形状的中心配置成在主面310a的俯视图、即图12 (a)所示的箭头Q方向观察时大致一致、即所谓的同心状。第2振动部332在第I振动部331的外周的外侧具有在本实施方式中向3个方向延伸设置的具有圆形外形的所谓扇形。换言之，通过形成从圆形的外形到多个第I振动部331的切口部330a，构成第2振动部332。[0156]上部电极330由支承电极330c支承，该支承电极330c在第2振动部332的切口部330a中的第I振动部331的外缘的连接部330d处连接，并延伸设置。支承电极330c的另一端与经由第2下部电极322形成在主面310a上的固定电极330b连接。这样，通过在与固定电极330b连接的支承电极330c上支承固定上部电极330，在第I下部电极321与第I振动部331之间以及第2下部电极322与第2振动部332之间构成间隙部K，通过第I下部电极321和第I振动部331、以及第2下部电极322和第2振动部332形成振动器件300的振子400。
[0157]另外，本实施方式的上部电极330与图10 (a)所示的上部电极20a的不同之处在于，具有支承电极330c和固定电极330b，第2振动部332的形式(形状)相同。
[0158]如图11所示，下部电极320由以与第I振动部331相对的方式形成在主面310a上的第I下部电极321、以及形成在第I下部电极321的外周的第2下部电极322构成。第I下部电极321具有圆形外形，第2下部电极322具有与第I下部电极321同心的圆环状、即所谓的多纳圈形状。从第I下部电极321延伸设置有与未图示的外部布线连接的第I外部连接布线320b，形成有用于不使其与第2下部电极322电短路的分离部320c。该分离部320c成为第2下部电极322的切口部。从第I下部电极321延伸设置的第I外部连接布线320b在振动器件300中形成为一条(一个部位)，其配置场所没有限定。
[0159]第2下部电极322也形成有从第2下部电极322的外周延伸设置且与未图示的外部布线连接的第2外部连接布线320d。第2外部连接布线322d在本实施方式中形成为一条(一个部位)，但是不限于此，也可以形成多条，并且，配置场所也没有限定。
[0160]如图12所示，振子400形成为收纳于形成在基板310的主面310a、即氮化膜313的表面313a上的空间部S中。空间部S如下形成。在形成下部电极320后，形成第2氧化膜350。在第2氧化膜350上，在形成下部电极320的同时，以与基于多晶硅的后述空间壁部340的最下层343连接的方式形成使最下层343露出的孔，通过基于光刻的构图来形成第I布线层341。
[0161]进而,第3氧化膜360形成在第2氧化膜350上。在第3氧化膜360上形成使第I布线层341露出的孔，通过基于光刻的构图来形成第2布线层342。第2布线层342具有构成后述空间壁部340的最上层的壁部342a、以及构成收纳振子400的空间S的盖部342b。进而，第2布线层342的盖部342b具有开口 342c，该开口 342c用于对为了形成空间S而在制造过程中形成的位于空间S的区域中的第2氧化膜350和第3氧化膜360进行释放蚀刻。
[0162]接着，以使第2布线层342的开口 342c露出的方式形成保护膜370，从开口 342c导入对第2氧化膜350和第3氧化膜360进行蚀刻的蚀刻液，通过释放蚀刻来形成空间S。空间S是由最下层343、第I布线层341、第2布线层342形成的空间壁部340所包围的区域。
[0163]通过形成上述空间S时的释放蚀刻来形成设于振子400中的间隙部K。即，在形成下部电极320后，在下部电极320上形成未图示的第4氧化膜，在第4氧化膜上形成第I振动部331和第2振动部332。然后，通过释放蚀刻，与第2氧化膜350、第3氧化膜360 —起去除第4氧化膜，形成间隙部K。另外，通过上述释放蚀刻而去除的与空间S相当的区域的第2氧化膜350和第3氧化膜360以及第4氧化膜被称为牺牲层。[0164]当释放蚀刻结束且形成空间S后，形成包覆层380，覆盖未被保护膜370覆盖的第2布线层342的盖部342b，对开口 342c进行密封。由此，空间S被密闭。
[0165]使用图13对这样形成的振子400的上部电极330的第I振动部331和第2振动部332的动作概要进行说明。图13 (a)示出振子400的主面310a的俯视时的局部平面，图13 (b)不出图11中的O-D部的振子400的剖面。如图13所不,振子400对第I下部电极321和第I振动部331施加交流电荷，通过静电力将第I振动部331拉向第I下部电极321，激励出图示的Tl方向的振动。
[0166]从第2下部电极322经由固定电极330b对第2振动部332进行馈电，所以，第2振动部332和第2下部电极322被施加同相的电荷，第2振动部332在与第2下部电极分离的方向上作用有静电力，激励出图示的T2方向的振动。因此，振动Tl和振动T2激励出反相的振动。此时,上部电极330的没有由于振动而变位的部位、即振动的波节成为第I振动部331的外周位置、即支承电极330c与第I振动部331的连接部330d的位置、也就是图
13所示的位置PU以下称为振动的波节P1)。由此，在振子400中，在第I振动部331的中心O位置或第2振动部332的外周位置P2，振动的变位最大，振动的波节Pl位置的振动的变位最小。
[0167]如上所述，振子400如图13 (b)所示，第I振动部331进行在中心O进行成为最大变位位置的球状的变形，激励振动。即，在第I振动部331中，如图11或图13 (a)所示，通过将外形形成为圆形，成为将第I振动部331的中心O作为最大变位部的球状变形。
[0168]但是，在制造过程中，在第I振动部331中产生图14所示的变形部。图14 (a)是图11所示的G-Gi部的放大剖面图，图14 (b)是图11所示的H-Hi部的放大剖面图，图14(c)是图11所示的第I外部连接布线320b附近的概略外观立体图。
[0169]如图14 (a)、(b)所示，在第I振动部331的与下部电极320中的分离部320a、320c相对的部位形成有微小的凹部331a、331b。在图15所示的制造过程中形成凹部331a、331b。之前已经叙述，在振子400的制造工序中，图11和图14 (a)、(b)所示的上部电极330与下部电极320之间的间隙部K如下形成。
[0170]图15是以图11所示的GW部的剖面即图14 (a)为代表例而对上部电极330的制造工序的一部分进行说明的概略剖面图。首先，如图15 (a)所示，在通过构图而形成下部电极320的基板310的主面310a上形成第4氧化膜390。此时的第4氧化膜390以与间隙部K相当的厚度形成在下部电极320的上表面。因此，在第I外部连接布线320b与第2下部电极322之间形成的分离部320c的区域中，在第4氧化膜390的表面产生凹部390a。
[0171]接着，如图15 (b)所示，在产生凹部390a的第4氧化膜390的表面，通过对多晶硅进行基于光刻的构图而形成上部电极330。由于上部电极330形成为均匀膜厚的电极膜，所以，模仿第4氧化膜390中产生的凹部390a，在第I振动部331的表面形成电极的凹部331a0
[0172]然后，如图15 (c)所示，在上部电极330上形成第3氧化膜360，进而形成具有未图示的盖部342b的第2布线层342 (参照图12)。在第2布线层342的盖部342b形成有开口 342c，从开口 342c导入用于去除氧化膜的蚀刻液，进行去除空间S内的氧化膜的释放蚀刻，如图15 (d)所示，在上部电极330与下部电极320之间形成间隙部K。然后，在上部电极330的第I振动部331上形成凹部331a，在与第4氧化膜390的凹部390a相当的部位形成凸部331c。
[0173]如上所述，在振子400的制造工序中，形成图14 (a)所示的凹部331a，在上部电极330中的凹部331a的相反面侧形成凸部331c。并且，形成图14 (b)所示的凹部331b，在上部电极330中的凹部331b的相反面侧形成凸部331d。
[0174]如上所述，第I振动部331具有圆形形状，但是，存在如下影响:相对于图13 (b)所示的Tl方向的振动，由于图14所示的凹部331a、331b和凸部331c、331d存在于第I振动部331中，很难得到能够通过圆板形状得到的期望的振动特性即谐振频率。另外，如图所示，由于凹部331b呈现圆形形状，所以，能够判断为对振动特性的影响较小，另一方面，凹部331a朝向第I振动部331的中心方向延伸，妨碍振动时的球状变形，对振动特性造成较大影响。
[0175]因此，在本实施方式的振子400中，通过使出现凹部331a的第2下部电极322与第I外部连接布线320b的分离部320c为一条(一个部位)第I外部连接布线320b，抑制第I振动部331的振动特性的影响。进而，优选如下形成凹部331a在第I振动部331的中心方向的延伸长度。
[0176]在图13 (a)所示的振子400中，在设圆形状的第I振动部331的半径为Rt、圆形状的第I下部电极321的半径为Rb的情况下，优选
[0177]0.67 ( Rb/Rt ≤ 0.7 (式 I)。
[0178]通过这样构成第I振动部331和第I下部电极321，能够得到具有如下振子的振动器件:抑制了所述第I下部电极321与第I振动部331的圆形外径的接触即粘附现象，并且得到最大的信号振幅。另外，通过设为Rt>Rb，虽然未形成凹部331a，但是，在第2振动部332上激励与第I振动部331同相的振动，很难得到期望的振动特性即谐振频率。
[0179]在图15所示的本实施方式的振动器件300的振子400的制造工序中，在图15(d)所示的释放蚀刻的工序中，包含第I振动部331和第2振动部332的上部电极330由多个支承电极330c支承，该多个支承电极330c经由在主面310a上形成的第2下部电极322而与固定电极330b连接。因此，上部电极330的支承刚性较高，在设定为极窄的间隙部K中，也能够抑制产生上部电极330局部附着于下部电极320的所谓的粘附现象。
[0180]并且，本来激励包含第I振动部331的上部电极330的球面状的振动模式即3次模式的振动，但是，通过使在第I振动部331上形成的凹部331a或凸部331c作为肋构造部即所谓的加强构造部发挥作用，出现作为4次以上的振动模式的寄生现象。由于该寄生现象的出现，很难得到准确的振子400的谐振频率。但是，由于用于从第I下部电极321连接到外部电极的第I外部连接布线320b是必须形成的布线，所以，很难去除寄生现象的出现，但是，通过设第I外部连接布线320b为I条并使其满足上述式I的条件，能够抑制寄生现象的影响，得到期望的谐振频率。
[0181](变形例2)
[0182]图16 Ca)~(d)是依次示出变形例2的振子的制造方法的工序图。
[0183]在实施方式3中，以通过使第I牺牲层8平坦来减轻或消除在上部电极20上形成的凹凸为特征进行了说明，但是，也可以在上部电极20上形成与下部电极10的凹凸无关的新的凹凸。下面具体进行说明。
[0184]图16 (a):首先，与实施方式3同样进行到图5 (e)所示的第2层形成工序为止，形成上部电极20。
[0185]图16 (b)、(c):接着，在上部电极20和第2牺牲层9上涂敷抗蚀剂50，通过光刻对形成作为上部电极20的新的凹凸的凹部的区域进行半蚀刻。
[0186]图16 Cd):接着，将基板I暴露在蚀刻液中，对牺牲层(第I牺牲层8和第2牺牲层9)进行蚀刻去除。
[0187]在本变形例的制造方法中，通过半蚀刻，在上部电极20的上部形成新的凹部51。该新的凹部51对上部电极20的刚度的分布进行控制，通过在期望位置形成期望形状或期望深度的凹部51，能够对作为在纵方向上进行振动的振动体的上部电极的振动特性赋予期望的变化。例如，能够应用于通过实施方式3的制造方法来改善抑制了凹凸的上部电极的振动特性的情况等。
【权利要求】
1.一种振子,其特征在于,该振子具有: 基板； 固定部，其设置在所述基板的主面上； 从所述固定部延伸出的支承部；以及 振动体,所述支承部使该振动体与所述基板分离,并支承该振动体的振动的波节部，所述振动体是具有从所述振动的波节部延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。
2.—种振子,其特征在于,该振子具有: 基板； 下部电极，其设置在所述基板的主面上； 固定部，其设置在所述基板的主面上； 从所述固定部延伸出的支承部；以及 上部电极，所述支承部使该上部电极与所述基板分离地支承该上部电极， 所述上部电极是具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的振动体， 所述支承部与作为所述振动体的所述上部电极具有的振动的波节部连接， 所述上部电极是具有从所述振动的波节部延伸的2η个梁的2η重对称的旋转对称体，其中，η为自然数。
3.根据权利要求2所述的振子，其特征在于， 所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域为2η重对称的旋转对称体的形状。
4.根据权利要求3所述的振子，其特征在于， 所述下部电极具有虚设的缝，使得所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的形状。
5.一种振子的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下工序: 在基板的主面上层叠第I导电体层的工序； 对所述第I导电体层进行成形而形成下部电极的第I层形成工序； 以与所述下部电极重合的方式层叠牺牲层的工序； 对所述牺牲层进行成形而形成使所述下部电极的至少一部分露出的开口部的工序； 以与所述牺牲层以及所述开口部重合的方式层叠第2导电体层的工序； 对所述第2导电体层进行成形而形成具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的作为振动体的上部电极、具有与所述开口部重合的区域的固定部、从所述固定部延伸出并与所述上部电极的中央部连接的支承部的第2层形成工序；以及蚀刻去除所述牺牲层的工序， 在所述第2层形成工序中，以使所述上部电极的形状成为从所述上部电极的中央部延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体的方式形成所述上部电极，其中，η为自然数， 在所述第I层形成工序中，以使在所述第2层形成工序后，所述下部电极的在俯视所述基板时与所述上部电极重合的区域成为2η重对称的旋转对称体的方式预先形成所述下部电极。
6.一种振子的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下工序:在基板的主面上层叠第I导电体层的工序； 对所述第I导电体层进行成形而形成下部电极的第I层形成工序； 以与所述下部电极重合的方式层叠第I牺牲层的工序； 对所述第I牺牲层进行磨削而以露出所述下部电极的方式进行平坦化的工序； 以与由平坦化后的所述下部电极以及所述第I牺牲层构成的面重合的方式层叠第2牺牲层的工序； 对所述第2牺牲层进行成形而形成使所述下部电极的至少一部分露出的开口部的工序; 以与所述第2牺牲层以及所述开口部重合的方式层叠第2导电体层的工序； 对所述第2导电体层进行成形而形成具有在俯视所述基板时与所述下部电极重合的区域的作为振动体的上部电极、具有与所述开口部重合的区域的固定部、从所述固定部延伸出并与所述上部电极的中央部连接的支承部的第2层形成工序；以及蚀刻去除所述第I牺牲层和所述第2牺牲层的工序， 在所述第2层形成工序中，以使所述上部电极的形状成为从所述上部电极的中央部延伸出2η个梁且呈2η重对称的旋转对称体的方式形成所述上部电极，其中，η为自然数。
7.一种振荡器， 其特征在于，该振荡器具有权利要求1或2所述的振子。
8.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1或2所述的振子。
9.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1或2所述的振子。
【文档编号】H03H9/24GK103905009SQ201310684125
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】稻叶正吾, 山田明法, 矢岛有继 申请人:精工爱普生株式会社