共振器及其制造方法、包括该共振器的振荡器和电子设备

摘要

本发明提供了一种共振器及其制造方法、包括该共振器的振荡器和电子设备。这里公开的共振器包括振动部分，振动部分具有导体部分以及三个以上的绝缘部分，其设置为使其将所述导体部分电分离为多个块；其中，当在所述三个以上的绝缘部分中的每一者的两端之间产生电势差时，所述振动部分按照输入到所述导体部分中的所述多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。

说明书

技术领域

本发明涉及应用微机电系统(MEMS)的要素技术的共振器及其制造方法以及包括这种共振器的振荡器和电子设备。

背景技术

随着无线通信技术最近的发展，对于采用无线通信技术的通信设备来说，需要小型化并减小重量。由于这个原因，已经将用于通过使用半导体领域的精细图案化技术来制造精细的机械结构的微机电系统(MEMS)技术用在迄今为止难以更加小型化的RF信号处理部分等中。MEMS是通过使用硅处理技术将微小的机械元件和电路彼此融合的系统，并且在日本主要被称作微机械。由于诸如精密加工特性的优良特性，MEMS技术可以在应付高功能性的同时，实现小型和廉价的片上系统(SoC)。

发明内容

采用机械共振的机械共振器(MEMS共振器)公知为使用这种MEMS技术的元件之一。因为诸如滤波器、振荡器和混频器的RF元件是小型的并且因此可以彼此集成，所以它们开始被应用到通信领域。然而，随着诸如手机和微波通信应用中的高频率化，对于这种MEMS共振器也需要工作频率GHz以上的高频率化。

之后，为了实现工作频率的高频率化，提出了采用纵波振动的电介质埋入型MEMS共振器。例如在以下非专利文献中描述了这种电介质埋入型MEMS共振器：Dana Weinstein和Sunil A.Bhave等人的非专利文献“Internal Dielectric Transduction of a 4.5GHz Silicon Bar Resonator”，IEEEInternational Electron Device Meeting 2007，pp.415到418。在该电介质埋入型MEMS共振器重，用于获得静电驱动力的电介质膜(绝缘膜)被埋入振动器中，以产生纵波振动，由此实现GHz以上的高频工作。

图9和图10分别示出了电介质埋入型MEMS共振器(共振器100-1)的示意性结构和工作原理。图9示出了电介质埋入型MEMS共振器的外观的立体图，并且图10示出了当从X-Y平面(上表面)观察的电介质埋入型MEMS共振器的结构。在共振器100-1中，矩形平行六面体(沿着X轴方向延伸)状的振动部分101经由空隙G设置在支撑衬底100上。矩形平行六面体状振动部分101包括由导体材料Si等制成的导体部分101A以及由氮化硅(SiN)制成的两个绝缘膜101B。导体部分101A被沿着A.C.(交流电流)信号的传播方向(X轴方向)电分离为三个块。三个块中的每个的侧面(Z-X侧面)都由梁部分102(支撑梁)和支撑部分103(锚部)支撑到衬底表面上。此外，输入A.C.信号Sin从连接有电容C1的输入信号线Lin经过在三个块的一端侧的块中的相应的一个支撑部分103和相应的一个梁部分102输入到这一端侧的块上。另一方面，输出A.C.信号经由另一端侧上的块中的相应的一个梁部分102和相应的一个支撑部分103从输出信号线Lout输出。此外，将用于在每个绝缘膜101B中的两个端面(Y-Z端面)间提供电势差(偏压)的D.C.电压Vdc经由线圈L1提供到中央块。

当在此状态下将具有任意频率的输入A.C.信号Sin从输入信号线Lin输入到三个块的一端侧上的块的支撑部分103和梁部分102时，在每个绝缘膜101B中产生具有任意频率的静电吸引力。因此，压缩应力作用在振动部分101的内侧。这里，当任意频率的输入A.C.信号Sin等于由共振器的尺寸决定的纵波振动的共振频率时，振动部分101引起基于纵波振动的共振振动。该共振振动在图10中由波形W101表示。之后，在每个绝缘膜101B中通过振动而重复地执行压缩和膨胀。通过绝缘膜101B的这种变形(在图10中由双头箭头P101表示)，在每个绝缘膜101B的两个端面(Y-Z端面)之间产生电势差。因此，将频率等于共振频率的输出A.C.信号Sout经由在另一端侧上的块中的梁部分102和支撑部分103从输出信号线Lout输出。根据这种工作原理，共振器100-1具有共振器的功能，其仅选择性地传送具有任意输入A.C.信号Sin的特定频率(共振频率)的信号。

然而，因为这种现有的电介质埋入型MEMS共振器具有高阻抗，所以需要减小阻抗以实现实际应用。

已经考虑到上述问题而作出本发明并且因此期望提供一种相比于现有共振器的情况进一步减小阻抗的共振器、制造这种共振器的方法以及包括这种共振器的振荡器和电子设备。

为了实现上述期望，根据本发明的实施例，提供了一种共振器，包括振动部分，振动部分具有导体部分以及三个以上的绝缘部分，该三个以上的绝缘部分设置为使其将导体部分电分离为多个块；其中，当在三个以上的绝缘部分中的每一者的两端之间产生电势差时，振动部分按照输入到导体部分中的多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种振荡器，包括用于进行共振振动的共振器；该共振器包括振动部分，振动部分具有导体部分以及三个以上的绝缘部分，三个以上的绝缘部分设置为使其将导体部分电分离为多个块；其中，当在三个以上的绝缘部分中的每一者的两端之间产生电势差时，振动部分按照输入到导体部分中的多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种电子设备，其包括：用于进行共振振动的共振器；共振器包括振动部分，振动部分具有导体部分以及三个以上的绝缘部分，三个以上的绝缘部分设置为使其将导体部分电分离为多个块；其中，当在三个以上的绝缘部分中的每一者的两端之间产生电势差时，振动部分按照输入到导体部分中的多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。

在共振器、振荡器和电子设备中的每一者中，当在导体部分中的三个以上的绝缘膜中的每一者的两端之间产生电势差时，振动部分按照输入到导体部分中的多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。因此，从导体部分中的多个块中的相应一个块输出A.C.信号。此时，因为在振动部分中设置了三个以上的绝缘部分，所以振动部分中的三个以上的绝缘部分的面积(端面的面积)变得比现有的共振器更大。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种制造共振器的方法，包括以下步骤：在衬底上形成振动部分，振动部分具有导体部分以及用于将导体部分电分离为多个块的三个以上的绝缘部分，并且当在三个以上绝缘部分中的每一者的两端之间产生电势差时，振动部分按照输入到导体部分中的多个块中的相应一者的A.C.信号的频率，进行基于纵波振动的共振振动。

在制造共振器的方法中，因为在上述步骤中在振动部分中设置了三个以上的绝缘部分，所以振动部分中的三个以上的绝缘部分的面积(端面的面积)变得比现有的共振器更大。

如上所述，根据共振器及其制造方法以及包括这种共振器的振荡器和电子设备，三个以上的绝缘部分设置在振动部分中，其中振动部分用于根据输入的A.C.信号的频率进行基于纵波振动的共振振动。因此，可以使得振动部分中的三个以上的绝缘部分的面积(端面的面积)更大，并且因此可以相比于现有的共振器的情况减小阻抗。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的共振器的外观结构的立体图；

图2是示意性地示出了图1中示出的共振器的结构和工作原理的俯视图；

图3A到图3K分别是示出了用于制造图1中示出的共振器的各个过程的截面图；

图4是示意性地示出了根据图1和图2中示出的共振器的实施例的改变例1的共振器的结构和工作原理的俯视图；

图5A、图5B和图5C分别是示意性地示出了根据图1和图2中示出的共振器的实施例的改变例2的共振器的结构和工作原理的俯视图、沿着图5A的线IV-IV所取的截面图以及沿着图5A的线V-V所取的截面图；

图6A和图6B分别是示意性地示出了根据图1和图2中示出的共振器的实施例的改变例3的共振器的结构和工作原理的俯视图、沿着图6A的线VI-VI所取的截面图；

图7A和图7B分别是示意性地示出了根据图1和图2中示出的共振器的实施例的改变例4的共振器的结构和工作原理的俯视图、图7A中示出的共振器的部分P10的局部放大图；

图8是示出了作为装备有图1和图2中示出的共振器的电子设备的通信设备的实施例的结构的功能框图；

图9是示出了现有的共振器的外观的示例的立体图；

图10是示意性地示出了图9中示出的现有共振器的结构的工作原理的俯视图。

具体实施方式

将要参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，将要按照以下顺序给出说明。

1.共振器(具有设置在振动部分内的三个以上绝缘膜的共振器)

2.制造共振器的方法

3.改变例

改变例1(其中输入信号线、输出信号线和电压供给线彼此分离地设置的共振器)

改变例2(沿着在振动面内彼此形成直角的两个方向振动的共振器)

改变例3(其中绝缘膜同心地设置并且从中心放射状地振动的共振器)

改变例4(其中振动部分具有环形形状并且绝缘膜沿着环形方向设置的共振器)

4.振荡器(具有内置的共振器的振荡器)

5.电子设备(具有内置的共振器的电子设备)

1.共振器

[共振器的结构]

图1以立体方式示出了根据本发明的实施例的共振器1的外观结构。图2示意性地示出了当从图1中示出的共振器1的上表面观察的结构(当从X-Y平面观察的结构)。共振器1是通过采用在沿着X轴方向延伸的下文中将要进一步说明的振动部分11中基于机械纵波振动的共振振动，来传送具有高频率(例如，约60GHz)的A.C.信号的MEMS共振器。

在MEMS共振器1中，矩形平行六面体振动部分11经由空隙G设置在支撑衬底10上。振动部分11由导体部分111和三个以上的绝缘膜(在这种情况下是五个绝缘膜)(绝缘部分)112构成。由五个绝缘膜112将导体部分111沿着A.C.信号的传送方向(沿着X轴方向)分离为六个块。六个块中的每个的两侧面(Z-X侧面)都由梁部分12(支撑梁)和支撑部分13(锚部)支撑到衬底表面。

支撑衬底10由Si衬底10A和层压在Si衬底10A上的保护层10B构成。在制造阶段通过采用湿法蚀刻法来移除牺牲层20(将在下文中对其进行说明)时为了保护基部(Si衬底10A)而形成保护层10B。保护层10B例如由诸如SiN的绝缘材料制成。因此，保护层10B具有使其能够经受住湿法蚀刻的厚度(例如，约200nm)。

振动部分11具有矩形平行六边形的形状，其例如具有以下尺寸：沿着X轴方向的长度约为40μm，沿着Y轴方向的长度约为10μm并且沿着Z轴方向的长度约为2μm。在振动部分11中，导体部分111由导电性Si制成，其中导电性Si诸如含有例如磷(P)以显示出导电性的多晶硅(p-Si)。然而，也可以使用其他合适的导电性材料，诸如：金属(诸如铝(Al)或钛(Ti))或半导体(诸如Si或锗(Ge))，或者其氮化物(诸如氮化钛(TiN))或碳化物(诸如碳化钛(TiC))。注意，上述梁部分12和支撑部分13中的每一者也由与导体部分111相同的材料制成。另一方面，绝缘膜112例如由绝缘材料(诸如，SiN)制成，并且其厚度例如设置为30nm。这里，可以给出氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)和聚酰亚胺、BCB等的氧化物或氮化物、有机材料等，来作为SiN之外的绝缘材料。注意，如从下文中表示的公式(1)所示，因为通过增加绝缘膜12的介电常数ε而增加机电转换效率以进一步减小共振器1的阻抗，所以优选地将具有大的介电常数ε材料用作绝缘膜12。

振动部分11中的六个块包括三个输入块和三个输出块，其中输入A.C.信号Sin输入到每个输入块并且输出A.C.信号从每个输出块输出。在三个输入块的每个中，输入A.C.信号Sin从连接有电容C1的输入信号线Lin经由相应的一个支撑部分13和相应的一个梁部分12输入。另一方面，在三个输出块的每个中，输出A.C.信号从输出信号线Lout经由相应的一个梁部分12和相应的一个支撑部分13输出。也就是说，如图2所示，三个输入块和三个输出块沿着A.C.信号的传送方向(沿着X轴方向)交替地设置。此外，将用于在每个绝缘膜112中的两个端面(Y-Z端面)之间提供电势差(偏压)的D.C.电压Vdc经由线圈L1、输入信号线Lin、相应的一个梁部分12和相应的一个支撑部分13提供给三个输入块中的每个。也就是说，虽然在这种情况下，将D.C.电压Vdc提供给输入块那一侧，但是例如可以将D.C.电压Vdc提供给输出块那一侧。

虽然将要在下文中详细描述，但是，当在每个绝缘膜112中的两个端面(Y-Z端面)之间产生电势差(对应于上述D.C.电压Vdc)时，振动部分11根据输入A.C.信号Sin的频率进行基于纵波振动的共振振动。基于纵波振动的共振振动表现为图2中的波形W1的形式。此外，导体部分111中的六个块和五个绝缘膜112沿着预定的一个方向(在这种情况下沿着由图1和图2中的双头箭头P1示出的X轴方向)设置，使得五个绝缘膜112中的每个沿着预定的一个方向振动(沿着X轴方向)振动。这里，如图2所示，五个绝缘膜112中的每个优选地设置在对应于纵波振动的波形W1的至少一个波节部分的位置处或者在纵波振动的波形W1的至少一个波节部分的附近。其原因是因为每个绝缘膜112设置在这种位置，由此实现了更有效地共振振动。此外，类似地，如图2所示，每个梁部分12和支撑部分13也优选地设置在对应于纵波振动的波形W1的至少一个波节部分的位置或者在纵波振动的波形W1的至少一个波节部分的附近。其原因是因为每个梁部分12以及每个支撑部分13设置在这种位置，由此避免了振动部分11的振动受到妨碍。注意，虽然在本实施例的MEMS共振器1中，通过使用梁部分12来从振动部分11的侧面那一侧支撑振动部分11，但是也可以从任何其他合适的方向(诸如振动部分11的下侧(衬底表面侧))支撑振动部分11。

2.制造共振器的方法

下文中将要参照图3A到图3K详细描述根据本发明的实施例的制造共振器1的方法的实施例。图3A到图3K分别是示出了用于制造共振器1的各个过程的截面图。在图3A到图3K中，左手侧部分分别是沿着图1的线II-II所取的截面图(Z-X截面图)，并且右手侧部分分别是沿着图1的线III-III所取的截面图(Y-Z截面图)。

首先，如图3A所示，通过采用例如低压化学汽相沉积(CVD)法而将由诸如SiN的绝缘材料制成的保护层10B均匀地形成在Si衬底10A上，以使其具有例如约500nm的厚度。因此，支撑衬底10形成为使其由Si衬底10A和保护层10B构成。之后，通过采用例如低压CVD法而将由多晶Si制成的p-Si层15均匀地形成在支撑衬底10上，以使其具有例如约1000nm的厚度。之后，通过例如使用光刻工艺的干法蚀刻法对p-Si层15进行图案化。以这种方式图案化的p-Si层15变为诸如输入信号线Lin和输出信号线Lout的布线部分。

随后，如图3B所示，通过采用例如低压CVD法而将氧化硅(SiO₂)层均匀地形成在支撑衬底10和p-Si层15上，以使其具有例如约500nm的厚度，由此形成牺牲层20。其后，如图3C所示，通过例如采用化学机械研磨(CMP)法来使得牺牲层20的表面平坦化。

之后，如图3D所示，对于以这种方式平坦化的牺牲层20的表面进行例如使用光刻工艺的干法蚀刻，由此在牺牲层20中形成用于形成支撑部分13的开口(接触孔)。开口21的尺寸例如设置为约5μm×约5μm并且开口21的深度例如设置为约400nm。

随后，如图3E所示，例如通过采用低压CVD法将由多晶Si制成的、用于形成振动部分11中的导体部分111的p-Si层16均匀地形成在其中形成有开口的牺牲层20上，以使其例如具有约2000nm的厚度。其后，例如采用使用光刻工艺的干法蚀刻法来对p-Si层16进行图案化。因此，如图3F所示，具有彼此分离地设置的多个导体图案(在这个情况下是三个导体图案)的导体图案层形成在牺牲层20上。

之后，如图3G所示，例如通过采用低压CVD法将由SiN等制成的绝缘层17均匀地形成在牺牲层20上以及三个导体图案的表面和侧面上，以使其例如具有约30nm的厚度。

随后，如图3H所示，将由多晶Si制成的p-Si层(导体层)18再次均匀地形成在绝缘层17上，以使其例如具有约2000nm的厚度。其后，如图3I所示，通过例如采用CMD法使p-Si层(导体图案层)16、绝缘层17和p-Si层18的表面平坦化。因此，获得了其中变为绝缘膜112的绝缘层17埋入每对相邻的两个p-Si层16和18之间的形状，其中两个p-Si层16和18都变为导体部分111的块。

之后，如图3J所示，通过例如采用使用光刻工艺的干法蚀刻来使其间埋有绝缘层的每对相邻的两个p-Si层16和18图案化。因此，与梁部分12和支撑部分13一同形成振动部分11的外形。

随后，如图3K所示，采用了使用蚀刻剂(诸如稀释的氢氟酸(DHF))的湿法蚀刻，由此选择性地移除牺牲层20。因此，通过梁部分12和支撑部分13来将振动部分11经由空隙G支撑到衬底表面上。注意，此时，除了埋入每对相邻的p-Si层16和18之间的绝缘层17之外的剩余绝缘层17也被移除了。通过执行上述过程，完成了图1中示出的MEMS共振器1。

在上述实施例的MEMS共振器1中，在电信号中只有具有某一特定频率的信号被转换为机械振动，并且机械振动被再次转换为电信号，由此MEMS共振器1具有共振器的功能。

特别地，首先，在经由相应的一个支撑部分13和相应的一个梁部分12将具有任意频率的A.C.信号Sin从输入信号线Lin输入到导体部分111的三个输入块中的每个时，在五个绝缘膜112的每个中产生具有任意频率的静电吸引力，并且因此将压缩应力作用到振动部分11的内部。也就是说，电信号转换为机械振动。

这里，当输入A.C.信号Sin的任意频率等于由MEMS共振器1的尺寸决定的纵波振动的共振频率fr时，振动部分11执行基于纵波振动的共振振动。基于纵波振动的共振振动表现为图1中示出的波形W1的形式。

之后，五个绝缘膜112中的每个通过振动而反复地进行压缩和膨胀。在五个绝缘膜112中的每个的两个端面(Y-Z端面)之间，通过五个绝缘膜112中的每个的这种变形(在图1和图2中由双头箭头P1示出)而产生由感应电动势而引起的电势差。也就是说，机械振动被再转换为电信号。因此，将频率等于共振频率fr的输出A.C.信号Sout从导体部分111的三个输出块中的每个经由相应的一个梁部分12、相应的一个支撑部分13以及输出信号线Lout输出。根据这种工作原理，MEMS共振器1具有用于仅选择性地传送具有任意输入A.C.信号Sin的某一频率(共振频率fr)的信号的共振器的功能。

这里，因为在MEMS共振器1中，三个以上的绝缘膜(在这种情况下是五个)112设置在振动部分11中，所以振动部分11内的绝缘膜112的面积(Y-Z端面中的面积)变得比在图10中示出的现有的MEMS共振器100-1(具有两个绝缘膜101B)的情况下更大。

现在，绝缘膜112可以被认为是其中相对电极之间的间距移位的平行板型电容。因此，可以容易想象到驱动力随着绝缘膜112的面积变大而变大。因此，考虑到类似于本实施例的MEMS共振器1的电介质埋入型纵波振动MEMS共振器，MEMS共振器1的阻抗Rx由公式(1)表示：

$R_x\propto \frac{\sqrt{Y}\rho }{{\mathrm{Sϵ}}^2{V}^2}····\left(1\right)$

其中，S是五个绝缘膜112的面积的总和，Y是振动部分11(导体部分111)的杨氏模量，ρ是振动部分11(导体部分111)的密度，ε是绝缘膜112的介电常数并且V是在绝缘膜112的两个端部(Y-Z端面)之间产生的电势差(对应于D.C.电压Vdc)。

这里，从公式(1)可以理解MEMS共振器1的阻抗Rx随着五个绝缘膜112的面积的总和S变大而变得更小(阻抗Rx与五个绝缘膜112的面积的总和S成反比)。因此，因为在MEMS共振器1中，相比于现有的MEMS共振器100-1的情况将多个绝缘膜112(在这种情况下是五个绝缘膜112)设置在振动部分11中，所以相比于现有的MEMS共振器100-1的情况减小了MEMS共振器1的阻抗Rx。

如上所述，在实施例中，三个以上的绝缘膜112设置在振动部分11中，其中振动部分11用于对应于输入A.C.信号Sin的频率进行基于纵波振动的共振振动。因此，可以增加振动部分11内的五个绝缘膜112的面积(Y-Z端面的面积)的总和(面积S)，并且因此可以相比于现有的MEMS共振器100-1的情况来减小MEMS共振器1的阻抗Rx。

此外，将输入A.C.信号Sin从输入信号线Lin经由相应的一个支撑部分13和相应的一个梁部分12输入到导体部分111的三个输入块的每个。因此，没有必要特别提供用于对输入A.C.信号Sin进行输入的专用电极等，并且因此可以简化MEMS共振器1的结构。

此外，也将D.C.电压Vdc提供到导体部分111的三个输入块中的每个(或者三个输出块中的每个)。因此，可以使得绝缘膜112的数目比改变例1(下文中将要对其进行说明)中的数目更大，并且因此可以使得共振峰更大。

3.改变例

之后，将要说明MEMS共振器1的实施例的改变例。注意，与MEMS共振器1的实施例相同的构造元素分别由相同的附图标记指出并且在这里为了简单而适当地省略其描述。此外，因为除了掩模图案与MEMS共振器1的制造方法中的掩模图案不同之外，每个改变例的MEMS制造方法基本与MEMS共振器1的制造方法的实施例相同，所以为了简单而在这里省略其说明。

(改变例1)

图4示意性地示出了当从根据本发明的实施例的改变例1的MEMS共振器1的上表面观察的结构(从X-Y平面观察的结构)。

在改变例1的MEMS共振器1中，与上述实施例的共振器1不同，导体部分111中的多个块包括两个输入块、两个输出块和三个电压供给块，其中输入A.C.信号Sin输入到两个输入块中的每个，输出A.C.信号Sout从两个输出块中的每个输出，并且在下文中对于电压供给块进行说明。将用于在每个绝缘膜112中的两个端面(Y-Z端面)之间给出电势差的D.C.电压Vdc经由电压供给线Ldc、相应的一个梁部分12和相应的一个支撑部分13提供给三个电压供给块中的每个。此外，在共振器1A中，三个电压供给块设置为使其与两个输入块和两个输出块沿着A.C.信号的传送方向(沿着X轴方向)交织。

在改变例1中，通过采用上述结构，输入与输出之间的寄生电容变得比本实施例中的MEMS共振器1中的寄生电容更小。因此，可以减小共振特性的背景水平，由此增加A.C.信号的S/N比。

(改变例2)

图5A示意性地示出了当从根据本发明的实施例的改变例2的MEMS共振器1B的上表面观察的结构(当从X-Y平面观察的结构)。此外，图5B是沿着图5A的线IV-IV所取的截面图，并且图5C是沿着图5A的线V-V所取的截面图。

在改变例2的MEMS共振器1B中，振动部分11B具有其中X-Y平面具有矩形形状(在这种情况下是方形)的矩形平行六面体形状。此外，多个绝缘膜112(在这种情况下16个绝缘膜112(＝4×4))被埋入振动部分11B中以使其沿着在振动表面(X-Y平面)内形成直角的两个方向(沿着X轴方向和Y轴方向)延伸。在这种情况下，四个绝缘膜112沿着X轴方向延伸，并且四个绝缘膜112沿着Y轴方向延伸。因此，导体部分111中的多个块(在这种情况下25个块(＝5×5))设置为振动表面内的矩阵。也就是说，导体部分111中的多个块以及多个绝缘膜112设置为使得每个振动膜112沿着振动部分11B的振动表面内的两个方向(沿着X轴方向和Y轴方向)振动(在图5A中由双头箭头P2x和P2y示出)。此外，在导体部分111的多个块中，输入块和输出块沿着振动表面内的两个方向(沿着X轴方向和Y轴方向)交替地设置，其中输入A.C.信号Sin输入到每个输入块，输出A.C.信号Sout从每个输出块输出。此外，D.C.电压Vdc提供到输入块和输出块中一者的每一个(在这种情况下是输入块)。

注意，同样在MEMS共振器1B中，与上述实施例的MEMS共振器1的情况类似，将导体部分111沿着A.C.信号的传送方向(沿着X轴方向和Y轴方向)分离为多个块。此外，如图5A所示，五个绝缘膜112中的每个优选地设置在对应于纵波振动中的波形W2x和W2y的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W2x和W2y的至少一个波节部分的附近。此外，类似地，每个梁部分12和支撑部分13也优选地设置在对应于纵波振动中的波形W2x和W2y的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W2x和W2y的至少一个波节部分的附近。

同样在改变例2中，通过采用这种结构，可以基于与上述实施例中相同的作用来获得上述实施例中相同的效果。也就是说，可以增加振动部分11B内的16个绝缘膜112的面积(Y-Z端面或Z-X端面的面积)的总和(面积S)，并且因此可以相比于现有的MEMS共振器100-1的情况减小MEMS共振器1的阻抗Rx。

此外，在改变例2中，因为采用了在振动表面(X-Y平面)内彼此形成直角的两个方向(沿着X轴方向和Y轴方向)的振动，所以改善了对于振动部分11B的振动面积的效率，并且因此可以增加共振峰。

(改变例3)

图6A示意性地示出了当从根据本发明的实施例的改变例3的MEMS共振器1C的上表面观察的结构(当从X-Y平面观察的结构)。此外，图6B是沿着图6A的线VI-VI所取的截面图。

在改变例3的共振器1C中，振动部分11C具有其中X-Y平面具有圆形形状的圆柱体形。此外，多个绝缘膜112(在这种情况下是五个绝缘膜112)被埋入振动部分11C中，以使其在振动表面(X-Y平面)内同心地设置。因此，在振动部分11C中，导体部分111的多个块(在这种情况下是六个块)类似地同心地设置在振动表面内。也就是说，在导体部分111中的多个块和多个绝缘膜112设置为使得每个绝缘膜112在振动部分11C的振动表面内从上述同心圆的中心朝向外周放射状地振动(在图6A中由双头箭头P3示出)。此外，在导体部分111中的多个块中，三个输入块和三个输出块从振动表面内的同心圆的中心朝向外周交替地设置，其中输入A.C.信号Sin输入到每个输入块，输出A.C.信号Sout从每个输出块输出。此外，D.C.电压Vdc提供到三个输入块和三个输出块中一者的每一个(在这种情况下是三个输出块)。

注意，同样在MEMS共振器1C中，与上述实施例的MEMS共振器1的情况类似，将导体部分111沿着A.C.信号的传送方向(沿着上述放射方向)分离为多个块。此外，如图6A和图6B所示，五个绝缘膜112中的每个优选地设置在对应于纵波振动中的波形W3的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W3的至少一个波节部分的附近。此外，类似地，如图6A和图6B所示，每个梁部分12和支撑部分13也优选地设置在对应于纵波振动中的波形W3的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W3的至少一个波节部分的附近。

同样在改变例3中，通过采用这种结构，可以基于与上述实施例中相同的作用来获得上述实施例中相同的效果。也就是说，可以增加振动部分11C内的五个绝缘膜112的面积(Y-Z端面或Z-X端面的面积)的总和(面积S)，并且因此可以相比于现有的MEMS共振器100-1的情况减小MEMS共振器1C的阻抗Rx。

此外，在改变例3中，在振动部分11C中，五个绝缘膜112中的每个以及导体部分111中的六个块中的每个以沿着与振动方向形成直角的方向以环形方式连续地形成，并且因此不存在振动部分11C的端部。因此，因为不存在能量损失以及由端部的影响而引起的频率改变，所以可以增加MEMS共振器1C的Q值。

(改变例4)

图7A示意性地示出了当从根据本发明的实施例的改变例4的MEMS共振器1D的上表面观察的结构(当从X-Y平面观察的结构)。此外，图7B详细示出了图7A中示出的MEMS共振器1C中的放大的部分P10。

在改变例4的共振器1D中，振动部分11D具有在振动表面(X-Y平面)内是圆环状的圆柱体形。此外，多个绝缘膜112(在这种情况下是24个绝缘膜112)被埋入振动部分11D中，以使其沿着振动表面内的上述圆环状结构并排环绕布置。因此，在振动部分11D中，导体部分111中的多个块(在这种情况下是24个块)类似地沿着振动表面内的上述圆环状结构并排环绕设置。也就是说，导体部分111中的多个块以及绝缘膜112的多个绝缘膜112交替地设置，以使得每个绝缘膜112沿着振动部分11D的振动表面内的圆环状结构的环绕方向振动(在图7A中由双头箭头P4示出)。此外，在导体部分111中的多个块中，输入块和输出块沿着振动表面内的圆环状结构中的圆周方向交替地设置，其中输入A.C.信号Sin输入到每个输入块，输出A.C.信号Sout从每个输出块输出。此外，D.C.电压Vdc提供到输入块和输出块中一者的每一个(在这种情况下是每个输入块)。

注意，同样在MEMS共振器1D中，与上述实施例的MEMS共振器1的情况类似，将导体部分111沿着A.C.信号的传送方向(沿着上述环绕方向)分离为多个块。此外，如图7A所示，五个绝缘膜112中的每个优选地设置在对应于纵波振动中的波形W4的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W4的至少一个波节部分的附近。此外，类似地，如图7A和图7B所示，每个梁部分12和支撑部分13也优选地设置在对应于纵波振动中的波形W4的至少一个波节部分的位置处，或者在纵波振动中的波形W4的至少一个波节部分的附近。

同样在改变例4中，通过采用这种结构，可以基于与上述实施例中相同的作用来获得上述实施例中相同的效果。也就是说，可以增加振动部分11D内的24个绝缘膜112的面积(Y-Z端面或Z-X端面的面积)的总和(面积S)，并且因此可以相比于现有的MEMS共振器100-1的情况减小MEMS共振器1D的阻抗Rx。

此外，在改变例4中，与上述改变例3的情况类似，在振动部分11D中，在振动部分11D中绝缘膜112以及导体部分111中的块以沿着与振动方向形成直角的方向以圆环状方式连续地彼此耦合，并且因此不存在振动部分11D的端部。因此，因为不存在能量损失以及由端部的影响而引起的频率改变，所以可以增加MEMS共振器1D的Q值。

注意，虽然在改变例4中已经关于振动部分11D中的振动表面内的形状是圆环状的情况给出说明，但是振动部分11D中的振动表面内的形状也可以是圆环状之外的环状。

4.振荡器

本发明可以应用到装备有图1和图2中示出的MEMS共振器1的振荡器。

根据本发明的实施例的振荡器包括图1和图2中示出的实施例的MEMS共振器1，该MEMS共振器1进行共振振动。在这种情况下，MEMS共振器1包括具有导体部分111的振动部分11以及五个绝缘膜112，这五个绝缘膜112设置为将导体部分111电分离为六个块。此外，在这种情况下，当在五个绝缘膜112中的每个的两端之间产生电势差时，振动部分11根据输入到导体部分111中的六个块的相应一个的输入A.C.信号Sin的频率来执行基于纵波振动的共振振动。

5.电子设备

图8是示出了根据本发明的实施例的、作为装备有实施例中描述的共振器1的通信设备的结构的功能框图。通信设备在用于发送的PLL(锁相环)电路313、用于通道选择的PLL电路342、用于中间频率的PLL电路344等中的振荡器中，或者在高频滤波器302等中的过滤元件中装备有在实施例中描述的共振器1。这里，将要在下文中描述用于发送的PLL电路313、用于通道选择的PLL电路342、用于中间频率的PLL电路344以及高频滤波器302。特别地，通信设备例如为移动终端、个人数字助手(PDA)、无线LAN设备等。

通信设备例如包括发送系统电路300A、接收系统电路300B、用于在发送路径和接收路径之间彼此转换的发送/接收转换单元301、高频滤波器302和用于发送/接收的天线303。

发送系统电路300A包括两个数字/模拟转换器(DAC)311I和311Q以及两个带通滤波器312I和312Q。DAC 311I和带通滤波器312I以及DAC 311Q和带通滤波器312Q设置为使其分别对应于I通道的发送数据以及Q通道的发送数据。发送系统电路300A也包括调制器320、用于发送的PLL电路313以及功率放大器314。调制器320包括缓冲放大器321I和混频器322I以及缓冲放大器321Q和混频器322Q(它们分别对应于上述两个带通滤波器312I和312Q设置)，以及移相器323、加法器324和缓冲放大器325。

接收系统电路300B包括高频部分330、带通滤波器341、用于通道选择的PLL电路342、中间频率电路350、带通滤波器343、解调器360以及用于中间频率的PLL电路344。接收系统电路300B也包括带通滤波器345I和模拟/数字转换器(ADC)346I以及带通滤波器345Q和ADC346Q，它们设置为分别对应于I通道的发送数据以及Q通道的发送数据。高频部分330包括低噪音放大器331、缓冲放大器332和334以及混频器333。中间频率电路350包括缓冲放大器351和352以及自动增益控制器(AGC)电路352。解调器360包括缓冲器混频器361、混频器362I和缓冲放大器363I、混频器362Q和缓冲放大器363Q以及移相器364，其中，混频器362I和缓冲放大器363I以及混频器362Q和缓冲放大器363Q分别设置为使其对应于两个带通滤波器345I和345Q。

当I通道的发送数据和Q通道的发送数据都输入到发送系统电路300A中时，通信设备在以下过程处理I通道的发送数据和Q通道的发送数据。也就是说，首先，在DAC 311I和311Q中将I通道的发送数据和Q通道的发送数据分别转换为模拟信号。随后，分别在带通滤波器312I和312Q中将具有模拟信号的带宽之外带宽的信号成分移除。其后，将所得到的模拟信号提供给调制器320。随后，将所得到的模拟信号分别经过缓冲放大器321I和321Q提供给混频器322I和322Q，并且随后与各对应于发送频率的、从用于发送的PLL电路313提供的频率信号混合，以进行调制。其后，在加法器324中将所得到的混合信号彼此相加，由此获得I系统发送信号。在这种情况下，在移相器323中将将要提供给混频器322I的频率信号移相90°，使得I通道的模拟信号和Q通道的模拟信号受到彼此正交的调制。最后，将I系统发送信号经由缓冲放大器325提供给功率放大器314以进行放大，以获得具有预定发送功率的模拟信号。将通过在功率放大器314中的放大而获得的模拟信号经过发送/接收转换单元301和高频滤波器302提供给天线303，以通过天线303以无线的方式发送。高频滤波器302具有带通滤波器功能，其用于移除带宽在通信设备中发送或接收的信号的带宽之外的信号成分。

另一方面，当在接收系统电路300B从天线303、高频滤波器302和发送/接收转换单元301接收模拟信号时，按照以下过程处理由此接收到的模拟信号。也就是说，首先，在高频部分330中，通过低噪音放大器331对所接收到的模拟信号进行放大，并且随后通过带通滤波器341将具有以此方式放大的所接收到的模拟信号的接收频带之外的频带的信号成分移除。之后，将所得到的模拟信号经过缓冲放大器332提供给混频器333。随后，通过混频器333将所得到的模拟信号与从用于通道选择的PLL电路342提供的频率信号混合，使得将预定发送通道的信号转换为中间频率信号，中间频率信号转而经由缓冲放大器334提供给中间频率电路350。随后，在中间频率电路350中，将中间频率信号经过缓冲放大器351提供给带通滤波器343，由此移除具有中间频率信号的频带之外的频带的信号成分。此外，随后，在将所得到的模拟信号在AGC电路352中转换为近似地具有恒定增益的模拟信号之后，将近似地具有恒定增益的模拟信号经由缓冲放大器353提供给解调器360。随后，在解调器360中，将近似地具有恒定增益的模拟信号经由缓冲放大器提供给混频器362I和362Q中的每个，并且之后都近似地具有恒定增益的两个模拟信号分别与从用于中间频率的PLL电路344提供的频率信号混合，由此对I通道的模拟信号成分和Q通道的模拟信号成分进行调制。在这种情况下，在移相器364中将将要提供给混频器362I的频率信号移相90°，使得I通道的模拟信号和Q通道的模拟信号彼此受到正交调制。最后，分别将I通道的模拟信号和Q通道的模拟信号提供给带通滤波器345I和345Q，由此移除I通道的模拟信号和Q通道的模拟信号之外的信号成分，并且将I通道的模拟信号和Q通道的模拟信号提供给ADC 346I和ADC 346Q，以使其分别转换为I通道的数字信号和Q通道的数字信号。因此，获得了I通道的接收数据和Q通道的接收数据。

通信设备在用于发送的PLL电路313、用于通道选择的PLL电路342、用于中间频率的PLL电路344等中的振荡器中或者在高频滤波器302等中的滤波元件中装备有在实施例中描述的MEMS共振器1。因此，基于在MEMS共振器1等的实施例中描述的作用，通信设备具有优秀的高频特性。

虽然迄今为止通过给出实施例和改变例1到4来描述的本发明，但是本发明不限于此并且因此可以作出各种类型的改变。

例如，在实施例等中描述的各个层的材料和厚度或者沉积方法和沉积条件不受到限制。因此，在本发明中也可以采用其他材料和厚度或者可以采用其他沉积方法和沉积条件。

此外，虽然在上述实施例中，已经关于将本发明的共振器提供给振荡器以及由通信设备为代表的电子设备的情况给出了说明，但是本发明的共振器不限于此。也就是说，例如，本发明的共振器也可以应用到本发明的通信设备之外的电子设备(例如测量仪器)。在这些情况下都可以获得与上述实施例等相同的效果。

本申请含有2009年6月19日递交给日本专利局的日本优先权专利申请JP 2009-146650中含有的主题相关的主题，并且通过引用将其全部结合在这里。

本领域的技术人员应该理解可以根据设计需要和其他因素进行各种修改、结合、子结合和替换，只要它们在权利要求及其等同的范围内。