JP2005059128A - Resonator of micro-electromechanical system and operation method therefor - Google Patents

Resonator of micro-electromechanical system and operation method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent difference of resonance frequency due to a temperature change by measuring the ambient temperature of a MEMS resonator and feedbacking the temperature change to applied voltage to a vibrator. <P>SOLUTION: MEMS resonator 1 includes: an input electrode 11 for inputting a signal; an output electrode 12 for outputting a signal; the vibrator 13 opposite to the input electrode 11 and the output electrode 12 through a space; and a power supply 41 for applying DC voltage to the vibrator 13. The MEMS resonator includes: a temperature sensor 51 for measuring the temperature of the MEMS resonator 1 or its periphery; and a control part 61 for giving an instruction to regulate the DC voltage applied to the vibrator 13 on the basis of temperature measured by the temperature sensor 51. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、温度変化による共振周波数の補正が容易なマイクロ電気機械システムの共振器およびその動作方法に関するものである。   The present invention relates to a resonator of a microelectromechanical system that can easily correct a resonance frequency due to a temperature change, and an operation method thereof.

半導体プロセス技術を用いて形成された微小振動子は、デバイスの占有面積が小さいこと、高いＱ値を実現できること、他の半導体デバイスとの集積が可能であること等の特徴により、無線通信デバイスの中でもＩＦ（中間周波）フィルタ、ＲＦ（ラジオ周波）フィルタとしての利用がミシガン大学を始めとする研究機関から提案されている。その構造の代表例を図４によって説明する。 A micro vibrator formed by using a semiconductor process technology has features such as a small area occupied by the device, a high Q value, and the ability to integrate with other semiconductor devices. Among them, use as IF (intermediate frequency) filter and RF (radio frequency) filter has been proposed by research institutions such as the University of Michigan. A representative example of the structure will be described with reference to FIG.

図４に示すように、微小振動子１０1は以下のような構成となっている。基板１１１上に設けられた出力電極１１２の上方に、空間１２１を介して振動子電極１１３が配置されているものである。上記振動子電極１１３には、電源１１４を介して入力電極１１５が接続されている。   As shown in FIG. 4, the micro vibrator 101 has the following configuration. The vibrator electrode 113 is disposed above the output electrode 112 provided on the substrate 111 via the space 121. An input electrode 115 is connected to the vibrator electrode 113 via a power source 114.

次に、上記微小振動子の動作を以下に説明する。上記入力電極１１５に特定の周波数電圧が印加された場合、出力電極１１２上に空間１２１を介して設けられた振動子電極１１３のビーム（振動部）が固有振動周波数で振動し、出力電極１１２とビーム（振動部）との間の空間１２１で構成されるキャパシタの容量が変化し、これが出力電極１１２から電圧として出力される（例えば、非特許文献１参照）。   Next, the operation of the micro vibrator will be described below. When a specific frequency voltage is applied to the input electrode 115, the beam (vibrating part) of the vibrator electrode 113 provided on the output electrode 112 via the space 121 vibrates at the natural vibration frequency, The capacitance of the capacitor formed by the space 121 between the beam (vibrating unit) changes, and this is output as a voltage from the output electrode 112 (see, for example, Non-Patent Document 1).

しかし、これまでに提案され、検証された微小振動子の共振周波数は最高でも２００ＭＨｚを超えず、従来の表面弾性波（ＳＡＷ）あるいは薄膜弾性波（ＦＢＡＲ）によるＧＨｚ（ギガヘルツ）領域のフィルタに対して、微小振動子の特性である高いＱ値をＧＨz帯周波数領域で提供することは困難となっている。   However, the resonance frequency of the micro-vibrator that has been proposed and verified so far does not exceed 200 MHz at the maximum, compared to a conventional GHz (gigahertz) filter using surface acoustic waves (SAW) or thin-film elastic waves (FBAR). Thus, it is difficult to provide a high Q value, which is a characteristic of the micro vibrator, in the GHz band frequency region.

現在のところ、一般に高い周波数領域では出力信号としての共振ピークが小さくなる傾向があり、良好なフィルタ特性を得るためには、共振ピークのＳＮ比を向上する必要がある。ミシガン大学の文献（Ｄｉｓｋ型の例）（例えば、非特許文献１参照）によれば、出力信号のノイズ成分は、入出力電極間に構成される寄生容量を直接透過する信号によっており、この信号を小さくするために、直流（ＤＣ）を印加した振動電極を入出力電極間に配置することで、ノイズ成分の低減が図れるとされている。   At present, in general, the resonance peak as an output signal tends to be small in a high frequency region, and it is necessary to improve the SN ratio of the resonance peak in order to obtain good filter characteristics. According to the University of Michigan literature (Example of Disk type) (see, for example, Non-Patent Document 1), the noise component of the output signal depends on a signal that directly passes through the parasitic capacitance formed between the input and output electrodes. In order to reduce the noise, a vibration component to which direct current (DC) is applied is arranged between the input and output electrodes, thereby reducing noise components.

一方でＤｉｓｋ型の振動子で、十分な出力信号を得るには、３０Ｖを超えるＤＣ電圧が必要であるために、実用的な構造としては両持ち梁を用いたビーム型の構造が望ましい。上記のノイズ成分の低減方法をビーム型の構造に対して適用した場合、一例として図５に示すような電極配置となる。   On the other hand, in order to obtain a sufficient output signal with a disk-type vibrator, a DC voltage exceeding 30 V is required. Therefore, a beam-type structure using a doubly supported beam is desirable as a practical structure. When the noise component reduction method described above is applied to a beam-type structure, an electrode arrangement as shown in FIG. 5 is taken as an example.

図５に示すように、シリコン基板上に酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の積層膜を形成した基板２１１上に、離間した状態で入力電極２１２と出力電極２１３とが平行して配設され、その上空に微小な空間を介して上記入力電極２１２および上記出力電極２１３を横切るようにビーム型振動子２１４が配設されているものである。   As shown in FIG. 5, an input electrode 212 and an output electrode 213 are arranged in parallel with each other on a substrate 211 in which a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on a silicon substrate. A beam type vibrator 214 is disposed so as to cross the input electrode 212 and the output electrode 213 through a minute space in the sky.

フランクＤボノン３世（Frank D.Bonnon III）他著 「High-Q HF Microelectromechanical Filters」ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers） JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,VOL.35,NO.4,APRIL ２０００年 ｐ．５１２−５２６Frank D. Bonnon III et al. “High-Q HF Microelectromechanical Filters” IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL.35, NO.4, APRIL 2000 p. 512-526

解決しようとする問題点は、共振器周辺の温度変化により共振周波数が変動する点である。すなわち、共振器の周辺温度が変化すると、熱膨張により振動子の長さが変化し、また振動子のヤング率も変動する。これらの変化は振動子の共振周波数に影響を与えるため、共振器の共振特性にも変化が生じる点である。共振器はフィルタや発振器への応用を目的としており、３０ｐｐｍ／℃以上の温度特性では実用上不都合が生じることになる。本発明では、振動子と電極との間に印加する直流（ＤＣ）電圧を調整することにより、共振器の温度特性を補正して一定の共振周波数を得ることを課題としている。   The problem to be solved is that the resonance frequency fluctuates due to a temperature change around the resonator. That is, when the ambient temperature of the resonator changes, the length of the vibrator changes due to thermal expansion, and the Young's modulus of the vibrator also changes. Since these changes affect the resonance frequency of the vibrator, the resonance characteristics of the resonator also change. The resonator is intended for application to a filter or an oscillator, and a temperature characteristic of 30 ppm / ° C. or higher causes a practical problem. An object of the present invention is to obtain a constant resonance frequency by adjusting the temperature characteristics of the resonator by adjusting the direct current (DC) voltage applied between the vibrator and the electrode.

本発明のマイクロ電気機械システムの共振器は、信号を入力する入力電極と、信号を出力する出力電極と、前記入力電極および前記出力電極に対して空間を介して対向する振動子と、前記振動子に直流電圧を印加する電源とを備えたマイクロ電気機械システムの共振器において、前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記振動子に印加する直流電圧を指示する制御部とを備えたことを最も主要な特徴とする。   The resonator of the micro electro mechanical system of the present invention includes an input electrode for inputting a signal, an output electrode for outputting a signal, a vibrator facing the input electrode and the output electrode through a space, and the vibration A resonator of a microelectromechanical system including a power source for applying a DC voltage to the child, a temperature sensor for measuring a temperature of the resonator of the microelectromechanical system or its surroundings, and a temperature measured by the temperature sensor And a control unit for instructing a DC voltage to be applied to the vibrator.

本発明のマイクロ電気機械システムの共振器の動作方法は、信号を入力する入力電極と、信号を出力する出力電極と、前記入力電極および前記出力電極に対して空間を介して対向する振動子と、前記振動子に直流電圧を印加する電源とを備えたマイクロ電気機械システムの共振器の動作方法であって、前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記振動子に印加する直流電圧を指示する制御部とを備え、前記温度センサで前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定し、前記マイクロ電気機械システムの共振器の共振周波数が所望の周波数になるように前記測定した温度に対応した直流電圧を前記制御部より前記電源に指示して、前記指示された直流電圧を前記電源より前記振動子に印加することを最も主要な特徴とする。   An operation method of a resonator of a micro electro mechanical system of the present invention includes an input electrode for inputting a signal, an output electrode for outputting a signal, and a vibrator facing the input electrode and the output electrode through a space. A method of operating a resonator of a microelectromechanical system including a power source for applying a DC voltage to the vibrator, the temperature sensor measuring the temperature of the resonator of the microelectromechanical system or its surroundings, and And a controller for instructing a DC voltage to be applied to the vibrator based on the temperature measured by the temperature sensor, and measuring the temperature of the resonator of the micro electro mechanical system or its surroundings with the temperature sensor, A direct current voltage corresponding to the measured temperature is applied from the control unit to the power supply so that the resonance frequency of the resonator of the electromechanical system becomes a desired frequency. Instruct, and most important feature applying the indicated DC voltage to the vibrator from the power supply.

本発明のマイクロ電気機械システムの共振器（以下、ＭＥＭＳ共振器という）およびその動作方法は、ＭＥＭＳ共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された温度に基づいて振動子に印加する直流電圧を調整指示する制御部とを備えたため、ＭＥＭＳ共振器の温度もしくはＭＥＭＳ共振器の周囲温度を測定してその温度変化に対応した直流電圧を振動子に印加できるので、周辺温度により共振周波数が変化しないＭＥＭＳ共振器が可能となるという利点がある。すなわち、本発明のＭＥＭＳ共振器およびその動作方法は、温度変化による共振周波数のズレを防止することを可能とする。従来のＳＡＷフィルタ、ＦＢＡＲフィルタは３０ｐｐｍ／℃程度の温度特性を持っており、低温や高温な環境での周波数シフトが問題となっていたが、本発明は、このような問題のないＭＥＭＳ共振器を使った周波数フィルタや発振器の提供を可能とする。   A resonator of a microelectromechanical system of the present invention (hereinafter referred to as a MEMS resonator) and a method of operating the resonator include a temperature sensor that measures the temperature of the MEMS resonator or its surroundings, and vibration based on the temperature measured by the temperature sensor. Since the control unit for instructing the adjustment of the DC voltage applied to the child is provided, the temperature of the MEMS resonator or the ambient temperature of the MEMS resonator can be measured, and the DC voltage corresponding to the temperature change can be applied to the vibrator. There is an advantage that a MEMS resonator whose resonance frequency does not change with temperature is possible. That is, the MEMS resonator of the present invention and the operation method thereof can prevent the resonance frequency from being shifted due to a temperature change. Conventional SAW filters and FBAR filters have a temperature characteristic of about 30 ppm / ° C., and frequency shift in a low temperature or high temperature environment has been a problem. The present invention is a MEMS resonator that does not have such a problem. It is possible to provide frequency filters and oscillators using

共振周波数が温度変化に依存しないようにするという目的を、温度変化に対応させて振動子に印加する直流電圧を設定するように、ＭＥＭＳ共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された温度に基づいて振動子に印加する直流電圧を調整指示する制御部とを設けることで実現した。   The temperature sensor for measuring the temperature of the MEMS resonator or its surroundings so as to set the DC voltage applied to the vibrator in response to the temperature change, and the temperature sensor for the purpose of making the resonance frequency independent of the temperature change, This is realized by providing a control unit for instructing adjustment of the DC voltage applied to the vibrator based on the temperature measured by the sensor.

本発明のＭＥＭＳ共振器に係る実施例１を、図１の概略構成図によって説明する。   A first embodiment of the MEMS resonator of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.

図１に示すように、表面に絶縁膜（図示せず）が形成された基板１０上には、信号を入力する入力電極１１と、信号を出力する出力電極１２とが並行に形成されている。また、上記入力電極１１および上記出力電極１２を挟むように振動子の電極３４が形成されている。上記入力電極１１および上記出力電極１２上には、空間２１を介して対向するように、かつ電極３４に接続するように振動子１３が形成されている。上記入力電極１１と出力電極１２と振動子１３との間の空間２１は、例えば０．１μｍ程度の距離に形成されている。また、上記振動子１３には直流電圧が印加される電源４１が接続されている。この電流１は、電圧を所望の値に可変して供給できる電源からなる。   As shown in FIG. 1, an input electrode 11 for inputting a signal and an output electrode 12 for outputting a signal are formed in parallel on a substrate 10 having an insulating film (not shown) formed on the surface. . A vibrator electrode 34 is formed so as to sandwich the input electrode 11 and the output electrode 12. A vibrator 13 is formed on the input electrode 11 and the output electrode 12 so as to face each other with the space 21 therebetween and to be connected to the electrode 34. A space 21 between the input electrode 11, the output electrode 12, and the vibrator 13 is formed at a distance of about 0.1 μm, for example. The vibrator 13 is connected to a power source 41 to which a DC voltage is applied. The current 1 is composed of a power source that can supply a voltage with a variable value.

上記ＭＥＭＳ共振器１近傍には、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度を測定する温度センサ５１が設置されている。この温度センサ５１はＭＥＭＳ共振器１に直接設置されていてもよい。この場合には、振動子１３以外の構成部品に設置される。上記温度センサ５１は、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度もしくはＭＥＭＳ共振器１自体の温度を測定することができるものであればよく、例えば熱電対式温度センサを用いることができる。   A temperature sensor 51 that measures the ambient temperature of the MEMS resonator 1 is installed in the vicinity of the MEMS resonator 1. The temperature sensor 51 may be installed directly on the MEMS resonator 1. In this case, it is installed on a component other than the vibrator 13. The temperature sensor 51 only needs to be able to measure the ambient temperature of the MEMS resonator 1 or the temperature of the MEMS resonator 1 itself. For example, a thermocouple temperature sensor can be used.

また、上記温度センサ５１により測定された温度に基づいて上記振動子１３に印加する直流電圧を調整指示する制御部６１が備えられている。この制御部６１は、上記温度センサ５１により測定された温度に基づいて、ＭＥＭＳ共振器１が所定に周波数で振動するように、振動子１３に印加する電圧を決定し、電源４１にその電圧を指示するものである。   In addition, a control unit 61 that instructs to adjust the DC voltage applied to the vibrator 13 based on the temperature measured by the temperature sensor 51 is provided. Based on the temperature measured by the temperature sensor 51, the controller 61 determines a voltage to be applied to the vibrator 13 so that the MEMS resonator 1 vibrates at a predetermined frequency, and supplies the voltage to the power supply 41. It is an instruction.

上記電源４１は、上記制御部６１によって指示された電圧に印加電圧を調整して、振動子１３に指示された電圧を印加するものである。   The power supply 41 adjusts the applied voltage to the voltage instructed by the control unit 61 and applies the instructed voltage to the vibrator 13.

次に、上記ＭＥＭＳ共振器１の動作を説明する。まず、温度センサ５１によりＭＥＭＳ共振器１の周囲温度を測定する。上記説明したように、温度センサ５１を直接ＭＥＭＳ共振器１に設置している場合には、ＭＥＭＳ共振器１の温度を測定することになる。以下、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度を測定することで説明する。そして、上記制御部６１によって、温度センサ５１で測定した温度に基づいて振動子１３に印加する電圧を決定する。この電圧は以下のように決定する。   Next, the operation of the MEMS resonator 1 will be described. First, the ambient temperature of the MEMS resonator 1 is measured by the temperature sensor 51. As described above, when the temperature sensor 51 is directly installed in the MEMS resonator 1, the temperature of the MEMS resonator 1 is measured. Hereinafter, description will be made by measuring the ambient temperature of the MEMS resonator 1. The controller 61 determines a voltage to be applied to the vibrator 13 based on the temperature measured by the temperature sensor 51. This voltage is determined as follows.

例えば、予め、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度とＭＥＭＳ共振器１の共振周波数との関係および振動子１３に印加する電圧とＭＥＭＳ共振器１の共振周波数との関係を調べておく。そして、例えば、共振周波数をパラメータとして、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度に対する印加電圧の関係を求めておく。これを以下、温度−電圧の関係という。この温度−電圧の関係に基づいて、所望の共振周波数を得る電圧を決定する。そして、制御部６１により、決定された電圧が電源４１に指示され、電源４１より支持された電圧が振動子１３に印加される。これにより、ＭＥＭＳ共振器１は、所望の共振周波数を得る。   For example, the relationship between the ambient temperature of the MEMS resonator 1 and the resonance frequency of the MEMS resonator 1 and the relationship between the voltage applied to the vibrator 13 and the resonance frequency of the MEMS resonator 1 are examined in advance. For example, the relationship between the applied voltage and the ambient temperature of the MEMS resonator 1 is obtained using the resonance frequency as a parameter. This is hereinafter referred to as a temperature-voltage relationship. Based on this temperature-voltage relationship, a voltage for obtaining a desired resonance frequency is determined. Then, the control unit 61 instructs the determined voltage to the power source 41, and the voltage supported by the power source 41 is applied to the vibrator 13. Thereby, the MEMS resonator 1 obtains a desired resonance frequency.

次に、本発明のＭＥＭＳ共振器１に係る製造方法の一例を、図２および図３の製造工程断面図によって説明する。   Next, an example of the manufacturing method according to the MEMS resonator 1 of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS.

図２（１）に示すように、半導体基板３１に絶縁膜３２を形成する。半導体基板３１には、例えばシリコン基板を用い、絶縁膜３２には、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を用いる。この窒化シリコン膜は、例えば１μｍの厚さに形成する。なお、窒化シリコン膜の代わりに酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を用いてもよい。このように基板１０は、一例としてシリコン基板３１上に絶縁膜３２が形成されたものからなる。さらに、絶縁膜３２上に電極形成膜３３を形成する。この電極形成膜３３は、例えばポリシリコン膜で形成され、例えば０．５μｍの厚さに形成される。   As shown in FIG. 2A, an insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31. For example, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 31, and a silicon nitride (SiN) film is used as the insulating film 32, for example. This silicon nitride film is formed to a thickness of 1 μm, for example. Note that a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film may be used instead of the silicon nitride film. As described above, the substrate 10 is formed, for example, by forming the insulating film 32 on the silicon substrate 31. Further, an electrode forming film 33 is formed on the insulating film 32. The electrode forming film 33 is formed of, for example, a polysilicon film and has a thickness of, for example, 0.5 μm.

次いで、図２（２）に示すように、レジスト塗布、リソグラフィー技術により入力電極と出力電極形状に上記電極形成膜３３を加工してレジストマスクを形成した後、このレジストマスクを用いてエッチング加工により、上記電極形成膜３３で入力電極１１と出力電極１２とを形成する。同時に、上記電極形成膜３３で後に形成される振動子の電極３４も形成しておく。   Next, as shown in FIG. 2B, after forming the resist mask by processing the electrode forming film 33 into the shape of the input electrode and the output electrode by resist coating and lithography techniques, etching is performed using the resist mask. The input electrode 11 and the output electrode 12 are formed by the electrode forming film 33. At the same time, an electrode 34 of a vibrator to be formed later is formed on the electrode forming film 33.

次いで、図２（３）に示すように、上記入力電極１１、出力電極１２および振動子の電極３４を被覆する様にかつ上記入力電極１１および出力電極１２よりも厚く犠牲層３５を形成する。この犠牲層３５は、例えば酸化シリコン膜で形成され、その厚さは例えば０．５μｍとする。この犠牲層３５は、上記絶縁膜３２、各電極に対して選択的にエッチングされる材料であればよい。   Next, as shown in FIG. 2 (3), a sacrificial layer 35 is formed so as to cover the input electrode 11, the output electrode 12, and the vibrator electrode 34 and to be thicker than the input electrode 11 and the output electrode 12. The sacrificial layer 35 is formed of, for example, a silicon oxide film and has a thickness of, for example, 0.5 μm. The sacrificial layer 35 may be any material that is selectively etched with respect to the insulating film 32 and each electrode.

次いで、図２（４）に示すように、化学的機械研磨を用いて、上記犠牲層３５の表面を平坦化する。このとき、入力電極１１上および出力電極１２上に、犠牲層３５が薄く残るようにする。この残す厚さは、その後に形成される振動子と入力電極１１および出力電極１２との間隔を決定することになるので、その間隔分だけ残す。例えば、入力電極１１上および出力電極１２上に犠牲層３５が０．１μｍの厚さだけ残るようにする。   Next, as shown in FIG. 2 (4), the surface of the sacrificial layer 35 is planarized using chemical mechanical polishing. At this time, the sacrificial layer 35 is left thin on the input electrode 11 and the output electrode 12. This remaining thickness determines the distance between the vibrator to be formed thereafter and the input electrode 11 and the output electrode 12, so that only the distance is left. For example, the sacrificial layer 35 is left on the input electrode 11 and the output electrode 12 by a thickness of 0.1 μm.

次いで、図３（５）に示すように、通常のレジスト塗布、リソグラフィー技術によるエッチングマスクの形成およびそのエッチングマスクを用いたエッチングにより、犠牲層３５の一部をエッチング加工して上記電極３４の一部を露出させる開口部３６を形成する。   Next, as shown in FIG. 3 (5), a part of the sacrificial layer 35 is etched by normal resist coating, formation of an etching mask by a lithography technique, and etching using the etching mask. An opening 36 for exposing the portion is formed.

次いで、図３（６）に示すように、犠牲膜３５が形成されている側の全面に振動子形成膜３７を形成する。この振動子形成膜３７は、例えばポリシリコン膜で形成し、例えば０．５μｍの厚さに形成する。   Next, as shown in FIG. 3 (6), a transducer forming film 37 is formed on the entire surface on the side where the sacrificial film 35 is formed. The vibrator forming film 37 is formed of, for example, a polysilicon film and has a thickness of, for example, 0.5 μm.

次いで、図３（７）に示すように、通常のレジスト塗布、リソグラフィー技術によるエッチングマスクの形成およびそのエッチングマスクを用いたエッチング加工により、振動子形成膜３７をエッチング加工してビーム状の振動子１３を形成する。この振動子１３は、上記開口部３６を通して電極３４に接続されている。   Next, as shown in FIG. 3 (7), the vibrator-forming film 37 is etched by normal resist coating, formation of an etching mask by a lithography technique, and etching using the etching mask to form a beam-like vibrator. 13 is formed. The vibrator 13 is connected to the electrode 34 through the opening 36.

次いで、図３（８）に示すように、ウエットエッチングによって、犠牲層３５〔前記図４（７）参照〕をエッチング除去する。ここでは、犠牲層３５を酸化シリコンで形成しているので、フッ酸を用いた。この結果、入力電極１１、出力電極１２の各両側、および入力電極１１、出力電極１２と振動子１３との各間に空間２１が形成される。この空間２１は、入力電極１１、出力電極１２と振動子１３との各間の距離が０．１μｍ程度となっている。   Next, as shown in FIG. 3 (8), the sacrificial layer 35 [see FIG. 4 (7)] is removed by wet etching. Here, since the sacrificial layer 35 is formed of silicon oxide, hydrofluoric acid is used. As a result, spaces 21 are formed on both sides of the input electrode 11 and the output electrode 12 and between the input electrode 11 and the output electrode 12 and the vibrator 13. In this space 21, the distances between the input electrode 11, the output electrode 12, and the vibrator 13 are about 0.1 μm.

上記製造方法において成膜される各膜の成膜方法は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法等を採用することができる。また、上記した各膜厚は適宜設計されるものである。また、上記絶縁膜３２の最表面を酸化シリコンで形成し、各電極をポリシリコンで形成した場合には、上記犠牲膜３５は窒化シリコンで形成することができる。この場合の犠牲膜３５のウエットエッチングは熱リン酸を用いればよい。   A CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like can be adopted as a method for forming each film formed in the manufacturing method. Moreover, each above-mentioned film thickness is designed suitably. Further, when the outermost surface of the insulating film 32 is formed of silicon oxide and each electrode is formed of polysilicon, the sacrificial film 35 can be formed of silicon nitride. In this case, hot phosphoric acid may be used for wet etching of the sacrificial film 35.

その後、図示はしないが、ＭＥＭＳ共振器１の周囲温度を測定する温度センサ５１をＭＥＭＳ共振器１の周囲もしくはＭＥＭＳ共振器１に取り付ければよい。ＭＥＭＳ共振器１自体にとり付ける場合には、例えば共振周波数に影響を及ぼし難い基板１０に設置することが好ましい。   Thereafter, although not illustrated, a temperature sensor 51 that measures the ambient temperature of the MEMS resonator 1 may be attached to the periphery of the MEMS resonator 1 or to the MEMS resonator 1. When attaching to the MEMS resonator 1 itself, it is preferable to install the MEMS resonator 1 on the substrate 10 that hardly affects the resonance frequency, for example.

上記各実施例では、入力電極１１、出力電極１２、電極３４等の各電極はポリシリコン以外に金属を用いることができる。この金属としては、例えばアルミニウム、金、銅、タングステン等の半導体装置に金属配線として用いる材料を用いることができる。   In each of the above embodiments, each of the electrodes such as the input electrode 11, the output electrode 12, and the electrode 34 can be made of metal other than polysilicon. As the metal, for example, a material used as a metal wiring in a semiconductor device such as aluminum, gold, copper, or tungsten can be used.

本発明のマイクロ電気機械システムの共振器およびその動作方法は、周波数フィルタ（ＲＦフィルタ、ＩＦフィルタ等）、発振器等の用途に適用できる。   The resonator of the micro electro mechanical system of the present invention and the operation method thereof can be applied to applications such as frequency filters (RF filters, IF filters, etc.), oscillators, and the like.

本発明のＭＥＭＳ共振器に係る実施例１を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows Example 1 which concerns on the MEMS resonator of this invention. 本発明のＭＥＭＳ共振器の製造方法に係る一例を示す製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which shows an example which concerns on the manufacturing method of the MEMS resonator of this invention. 本発明のＭＥＭＳ共振器の製造方法に係る一例を示す製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing which shows an example which concerns on the manufacturing method of the MEMS resonator of this invention. 従来のＭＥＭＳ共振器の概略構成断面図である。It is a schematic structure sectional view of the conventional MEMS resonator. 従来のＭＥＭＳ共振器の概略構成断面図である。It is a schematic structure sectional view of the conventional MEMS resonator.

符号の説明Explanation of symbols

１…ＭＥＭＳ共振器、１１…入力電極、１２…出力電極、１３…振動子、２１…空間、５１…温度センサ、６１…制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MEMS resonator, 11 ... Input electrode, 12 ... Output electrode, 13 ... Vibrator, 21 ... Space, 51 ... Temperature sensor, 61 ... Control part

Claims (2)

信号を入力する入力電極と、
信号を出力する出力電極と、
前記入力電極および前記出力電極に対して空間を介して対向する振動子と、
前記振動子に直流電圧を印加する電源と
を備えたマイクロ電気機械システムの共振器において、
前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記振動子に印加する直流電圧を指示する制御部と
を備えたことを特徴とするマイクロ電気機械システムの共振器。 An input electrode for inputting a signal;
An output electrode for outputting a signal;
A vibrator facing the input electrode and the output electrode through a space;
In a resonator of a micro electro mechanical system comprising a power source for applying a DC voltage to the vibrator,
A temperature sensor for measuring the temperature of the resonator of the microelectromechanical system or its surroundings;
And a control unit for instructing a DC voltage to be applied to the vibrator based on the temperature measured by the temperature sensor. 信号を入力する入力電極と、
信号を出力する出力電極と、
前記入力電極および前記出力電極に対して空間を介して対向する振動子と、
前記振動子に直流電圧を印加する電源と
を備えたマイクロ電気機械システムの共振器の動作方法であって、
前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された温度に基づいて前記振動子に印加する直流電圧を指示する制御部とを備え、
前記温度センサで前記マイクロ電気機械システムの共振器もしくはその周囲の温度を測定し、前記マイクロ電気機械システムの共振器の共振周波数が所望の周波数になるように前記測定した温度に対応した直流電圧を前記制御部より前記電源に指示して、前記指示された直流電圧を前記電源より前記振動子に印加する
ことを特徴とするマイクロ電気機械システムの共振器の動作方法。

An input electrode for inputting a signal;
An output electrode for outputting a signal;
A vibrator facing the input electrode and the output electrode through a space;
A method of operating a resonator of a microelectromechanical system comprising a power source for applying a DC voltage to the vibrator,
A temperature sensor for measuring the temperature of the resonator of the microelectromechanical system or its surroundings;
A controller for instructing a DC voltage to be applied to the vibrator based on the temperature measured by the temperature sensor;
The temperature sensor measures the temperature of the resonator of the micro electro mechanical system or its surroundings, and a DC voltage corresponding to the measured temperature is set so that the resonance frequency of the resonator of the micro electro mechanical system becomes a desired frequency. A method of operating a resonator of a micro electro mechanical system, wherein the control unit instructs the power source to apply the instructed DC voltage to the vibrator from the power source.

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