(57)【要約】【課題】  熱電対等の特殊な素子を用いることなくドーム内の圧力をモニタすることができ、密閉型ＭＥＭＳ装置の信頼性の向上をはかる。【解決手段】  ＭＥＭＳ装置であって、基板１０と、基板１０上に設けられた、第１のＭＥＭＳ素子１００と、基板１０上に設けられた、圧力モニタ用の第２のＭＥＭＳ素子２００と、基板１０と共に、第１のＭＥＭＳ素子１００及び第２のＭＥＭＳ素子２００を収容するための空洞を形成したドーム状の薄膜構造体１６０，２６０とを具備した。【選択図】      図１
2016170089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた第１のＭＥＭＳ素子と、
前記基板と共に前記第１のＭＥＭＳ素子を収容するための空洞を形成したドーム状の薄膜構造体と、
前記空洞内で前記基板上に設けられた、前記空洞内の圧力をモニタするための第２のＭＥＭＳ素子と、
を具備したことを特徴とするＭＥＭＳ装置。
【請求項２】
前記第２のＭＥＭＳ素子は、前記基板上に固定された第２ＭＥＭＳ用固定電極と、前記第２ＭＥＭＳ用固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された第２ＭＥＭＳ用可動電極とを具備し、前記第２ＭＥＭＳ用可動電極の機械的振動特性から前記空洞内の圧力を測定するものであることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
前記第２のＭＥＭＳ素子では、前記第２ＭＥＭＳ用可動電極を直流電圧で駆動したときの前記第２ＭＥＭＳ用可動電極の振動の時間変化が測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
前記第２のＭＥＭＳ素子では、前記第２ＭＥＭＳ用可動電極に高周波電圧を印加したときの前記第２ＭＥＭＳ用可動電極の変位量の変化が測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項５】
前記薄膜構造体は、前記基板と共に前記第１のＭＥＭＳ素子を収容するための第１の空洞を形成したドーム状の第１の薄膜構造体と、前記基板と共に前記第２のＭＥＭＳ素子を収容するための第２の空洞を形成したドーム状の第２の薄膜構造体と、前記第１及び第２の空洞を空間的に接続する接続部と、を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項６】
前記薄膜構造体は、複数の開口を有する第１の絶縁膜、第１の絶縁膜上に前記開口を塞ぐように形成された樹脂膜、及び前記樹脂膜上に形成された第２の絶縁膜を有することを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項７】
前記第１のＭＥＭＳ素子は、前記基板上に固定された第１ＭＥＭＳ用固定電極と、前記第１ＭＥＭＳ用固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された第１ＭＥＭＳ用可動電極とを具備し、前記第１ＭＥＭＳ用固定電極と前記第１ＭＥＭＳ用可動電極との間の静電容量が測定されるものであることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に設けられた、機械的可動部を有する第１のＭＥＭＳ素子と、
前記基板と共に前記第１のＭＥＭＳ素子を収容するための空洞を形成したドーム状の薄膜構造体と、
前記基板上に固定された固定電極と、前記固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された可動電極とを有し、前記空洞内に収容された、前記空洞内の圧力をモニタするための第２のＭＥＭＳ素子と、
前記第１のＭＥＭＳ素子に接続され、前記第１のＭＥＭＳ素子の前記機械的可動部の変位又は歪みを検出するＭＥＭＳ動作検出回路と、
前記第２のＭＥＭＳ素子に接続され、前記可動電極の機械的振動特性から前記空洞内の圧力を検出する空洞内圧力検出回路と、
前記空洞内圧力検出回路の出力信号に基づいて、前記ＭＥＭＳ動作検出回路の出力信号を処理する信号処理回路と、
を具備したことを特徴とするＭＥＭＳシステム。
【請求項９】
前記薄膜構造体は、前記基板と共に前記第１のＭＥＭＳ素子を収容するための第１の空洞を形成したドーム状の第１の薄膜構造体と、前記基板と共に前記第２のＭＥＭＳ素子を収容するための第２の空洞を形成したドーム状の第２の薄膜構造体と、前記第１及び第２の空洞を空間的に接続する接続部と、を有することを特徴とする、請求項８に記載のＭＥＭＳシステム。
【請求項１０】
前記第１のＭＥＭＳ素子は、前記基板上に固定された第１ＭＥＭＳ用固定電極と、前記第１ＭＥＭＳ用固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された第１ＭＥＭＳ用可動電極とを具備し、
前記ＭＥＭＳ動作検出回路では、前記第１ＭＥＭＳ用固定電極と前記第１ＭＥＭＳ用可動電極との間の静電容量が測定されることを特徴とする、請求項８又は９に記載のＭＥＭＳシステム。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に固定された第１の固定電極と、前記第１の固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された第１の可動電極と、を有する第１のＭＥＭＳ素子と、
前記基板と共に、前記第１の固定電極及び前記第１の可動電極を収容するための第１の空洞を形成したドーム状の第１の薄膜構造体と、
前記基板上に固定された第２の固定電極と、前記第２の固定電極の上方に上下方向に可動可能に配置された第２の可動電極とを有し、前記空洞内の圧力をモニタするための第２のＭＥＭＳ素子と、
前記基板と共に、前記第２の固定電極及び前記第２の可動電極を収容するための第２の空洞を形成したドーム状の第２の薄膜構造体と、
前記第１の薄膜構造体と前記第２の薄膜構造体との間に設けられ、前記第１の空洞と前記第２の空洞を空間的に接続する接続部と、
を具備し、
前記第１のＭＥＭＳ素子では、前記第１の固定電極と前記第１の可動電極との間の静電容量が測定され、前記第２のＭＥＭＳ素子では、前記第２の可動電極の機械的振動特性から前記第１及び第２の空洞内の圧力が測定されることを特徴とするＭＥＭＳ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ素子を用いたＭＥＭＳ装置及びＭＥＭＳシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ素子を用いた圧力センサは、気密封止された薄膜ドーム内に可動電極と固定電極が設置されている。そして、外圧変化に応じて、ドームと可動電極が変位し、可動電極と固定電極との間の容量が変化する。この容量の変化を検出することにより、圧力を測定している（特許文献１）。
【０００３】
しかし、この種の圧力センサにおいては、ドームの密閉性が重要であり、ドーム内の圧力に異常があると、正確な測定ができなくなる。また、ドーム内の圧力をモニタするために熱電対を利用したマイクロ真空計を用いると、製造コストの増大を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０３２８５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Sensor and Actuators A48 (1995) 239-248,“Equivalent-circuit model of the squeezed gas film in a silicon accelerometer”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明が解決しようとする課題は、熱電対等の特殊な素子を用いることなくドーム内の圧力をモニタすることができ、信頼性の向上をはかり得るＭＥＭＳ装置及びＭＥＭＳシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のＭＥＭＳ装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１のＭＥＭＳ素子と、前記基板と共に前記第１のＭＥＭＳ素子を収容するための空洞を形成したドーム状の薄膜構造体と、前記空洞内で前記基板上に設けられた、前記空洞内の圧力をモニタするための第２のＭＥＭＳ素子と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置の概略構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置の概略構成を示す平面図。
【図３】第１の実施形態のＭＥＭＳ装置の製造工程の前半を示す断面図。
【図４】第１の実施形態のＭＥＭＳ装置の製造工程の後半を示す断面図。
【図５】第１の実施形態に用いた第２のＭＥＭＳ素子に印加する直流電圧と可動電極の変位量との関係を示す模式図。
【図６】第１の実施形態に用いた第２のＭＥＭＳ素子における可動電極の振動特性を示す特性図。
【図７】第１の実施形態に用いた第２のＭＥＭＳ素子のＱ値測定回路の一例を示す図。
【図８】第１の実施形態に用いた第２のＭＥＭＳ素子に高周波電圧を印加したときの、印加周波数と可動電極の変位量との関係を示す特性図。
【図９】第２の実施形態に係わるＭＥＭＳシステムの概略構成を示す図。
【図１０】第３の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置の概略構成を示す断面図。
【図１１】第３の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置の概略構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態のＭＥＭＳ装置及びＭＥＭＳシステムを、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置の概略構成を説明するためのもので、図１は断面図、図２は平面図である。このＭＥＭＳ装置は、圧力センサとして用いられるものである。
【００１１】
Ｓｉ等の基板１０上に、外部圧力測定用の第１のＭＥＭＳ素子１００と内部圧力モニタ用の第２のＭＥＭＳ素子２００とが隣接配置されている。
【００１２】
第１のＭＥＭＳ素子１００は、メインの圧力センサとして機能するものであり、次のように構成されている。
【００１３】
Ｓｉ等の基板１０上に、例えば平板状の第１の固定電極（下部電極）１２０と第１の配線１３１，１３２が設けられている。固定電極１２０の平面パターンは、基本的には多角形（八角形）である。配線１３１，１３２は、固定電極１１０の外側に設けられている。固定電極１２０及び配線１３１，１３２の材料は、例えばＡｌ又はＡｌＣｕ合金である。固定電極１２０及び配線１３１，１３２はＳｉＮ膜４０で被覆されており、配線１３１，１３２上においてＳｉＮ膜４０に開口が設けられている。
【００１４】
固定電極１２０の上方に、平板状の第１の可動電極（上部電極）１５０が上下方向に可動可能に設けられている。可動電極１５０の平面パターンは固定電極１２０と同様に基本的には多角形（八角形）であり、可動電極１５０は固定電極１２０と対向するように配置されている。可動電極１５０の端部は、第１のバネ部１５１，１５２を介して配線１３１，１３２に接続されている。
【００１５】
可動電極１５０及びバネ部１５１，１５２の材料は、例えばＡｌやＡｌＣｕ合金等である。バネ部１５１，１５２は可動電極１５０と一体に形成され、可動電極１５０の平面部よりも膜厚が薄くなっている。さらに、バネ部を設ける位置は可動電極１５０の対向する２箇所に限らず、可動電極１５０の中心に対して９０度ずつずらした４箇所であっても良い。
【００１６】
基板１０上には、固定電極１２０、配線１３１，１３２、及び可動電極１５０を収容するための第１の空洞を形成するように、積層構造の第１の薄膜ドーム（薄膜構造体）１６０が設けられている。そして、この薄膜ドーム１６０内は真空封止されている。薄膜ドーム１６０は、例えばＳｉＯやＳｉＮ等の第１の絶縁膜１６１、ポリイミド等の有機樹脂膜１６２、及びＳｉＯやＳｉＮ等の第２の絶縁膜１６３の積層構造となっている。
【００１７】
薄膜ドーム１６０の内側の中央部には、アンカー１６５が設けられている。可動電極１５０は、アンカー１６５を介して、薄膜ドーム１６０の内側の中央部に接合されている。これにより、可動電極１５０は薄膜ドーム１６０と共に上下方向に移動可能となっている。
【００１８】
第２のＭＥＭＳ素子２００は、第１のＭＥＭＳ素子１００と同様に、第２の固定電極２２０、第２の配線２３１，２３２、第２の可動電極２５０、及び第２の薄膜ドーム（薄膜構造体）２６０で構成されており、基本的な構成は第１のＭＥＭＳ素子１００と同様である。第２のＭＥＭＳ素子２００が第１のＭＥＭＳ素子１００と異なる点は、アンカー１６５に相当する部分が無く、第２の可動電極２５０と第２の空洞を形成するための第２の薄膜ドーム２６０とが接続されていない点である。
【００１９】
また、第１の薄膜ドーム１６０と第２の薄膜ドーム２６０は、一部が接続部３００により接続されている。これにより、第１の薄膜ドーム１６０の第１の空洞と第２の薄膜ドーム２６０の第２の空洞とが連通されている。
【００２０】
次に、本実施形態のＭＥＭＳ装置の製造方法を、図３及び図４を参照して説明する。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｓｉ等の基板１０上に、固定電極（１ＭＴＬ）を形成する。例えば、Ａｌスパッタで基板１０上の全面にＡｌ膜を形成した後、リソグラフィ、ＲＩＥにより、第１のＭＥＭＳ素子領域に第１の固定電極１２０及び第１の配線１３１，１３２を形成すると共に、第２のＭＥＭＳ素子領域に第２の固定電極２２０及び第２の配線２３１，２３２を形成する。続いて、プラズマＣＶＤ法などにより、ＳｉＮ膜４０を堆積させた後、例えばリソグラフィ及びＲＩＥを用いることにより、所望の部分の開口を行う。
【００２２】
次いで、図３（ｂ）に示すように、第１及び第２のＭＥＭＳ素子領域で、固定電極１２０，２２０及び配線１３１，１３１，２３１，２３２を覆うように、第１の犠牲層４３（ＳＡＣ１）を形成する。この犠牲層４３には、Ｃを主成分とする有機樹脂の塗布膜、例えばポリイミドを用いる。犠牲層４３の膜厚は、例えば数１００ｎｍ〜数μｍである。続いて、犠牲層４３を所望の形状にパターニングする。これにより、配線１３１，１３２，２３１，２３２の一部が露出される。
【００２３】
次いで、図３（ｃ）に示すように、可動電極（２ＭＴＬ）の形成を行う。例えば、Ａｌスパッタにより全面にＡｌ膜を形成した後、リソグラフィ及びウェットエッチングにより、第１及び第２のＭＥＭＳ素子領域にＡｌ膜を残す。これにより、第１のＭＥＭＳ素子領域に第１の可動電極１５０を形成すると共に、第２のＭＥＭＳ素子領域に第２の可動電極２５０を形成する。
【００２４】
ここで、可動電極１５０の平坦部と配線１３１，１３２との間はＡｌの膜厚が薄く形成され、この部分がバネ部１５１，１５２として機能することになる。同様に、可動電極２５０の平坦部と配線２３１，２３２との間はＡｌの膜厚が薄く形成され、この部分がバネ部２５１，２５２として機能することになる。
【００２５】
次いで、図４（ｄ）に示すように、第２の犠牲層４４（ＳＡＣ２）を形成する。この犠牲層４４は、第１の犠牲層４３と同じ材料である。続いて、第１及び第２のＭＥＭＳ素子領域以外の犠牲層４４を除去する。このとき、第１のＭＥＭＳ素子領域の一部と第２のＭＥＭＳ素子領域との一部とが接続されるように犠牲層４４を残す。また、第１のＭＥＭＳ素子領域では、犠牲層４４が可動電極１５０まで開口されるパターニングを行う。即ち、アンカーを形成する部分に開口４４ａを形成する。
【００２６】
次いで、図４（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法等で厚さ１００ｎｍ〜数μｍのＳｉＯ膜６１（ＣＡＰ１）を堆積させた後、リソグラフィ及びＲＩＥを用いることにより、所望の部分の開口を行う。ここで、第１のＭＥＭＳ素子領域側のＳｉＯ膜を１６１と定義し、第２のＭＥＭＳ素子領域側のＳｉＯ膜を２６１と定義する。ＳｉＯ膜１６１の一部がアンカー１６５となり、アンカー１６５は第１のＭＥＭＳ素子領域において可動電極１５０の上面と接触することになる。
【００２７】
また、ＳｉＯ膜６１のパターニングに際して、図示しないレジストパターンとＳｉＯ膜６１との選択比を調整することにより、開口の形状が、外側から内側に向かって次第に径が大きくなることが望ましい。言い換えると、開口の形状が外側から内側に向かって次第に径が小さくなるテーパ形状であることが望ましい。これは、後工程において第１及び第２の犠牲層４３，４４を除去した後に、開口の封止特性を向上させるためである。
【００２８】
次いで、図４（ｆ）に示すように、ＳｉＯ膜１６１，２６１の開口部を通じて、第１及び第２の犠牲層４３，４４を、例えばＯ2 アッシングにより除去する。その結果、ＭＥＭＳ素子の可動部が動作するための空間としてのキャビティ（空洞）が得られる。
【００２９】
これ以降は、ＳｉＯ膜１６１，２６１上にポリイミド膜１６２，２６２（ＰＩ）を形成することにより、ＳｉＯ膜１６１，２６１の開口をポリイミド膜１６２，２６２で塞ぐ。さらに、ＣＶＤ法等で厚さ１００ｎｍ〜数μｍのＳｉＮ膜１６３，２６３を堆積させることにより、前記図１に示す構造が完成することになる。
【００３０】
次に、第１及び第２のＭＥＭＳ素子１００，２００の機能について説明する。
【００３１】
第１のＭＥＭＳ素子１００は、圧力センサとして用いられる通常のＭＥＭＳと同様であり、内部の空洞の真空と外部の圧力との差圧により可動電極１５０が下側に押圧されている。そして、外部圧力の大きさにより、可動電極１５０と固定電極１２０との距離が変わるため、可動電極１５０と固定電極１２０と間の静電容量を測定することにより、外部圧力の測定が可能となっている。
【００３２】
第２のＭＥＭＳ素子２００による圧力モニタの原理は、以下の通りである。
【００３３】
図５（ａ）に可動電極２５０の入力電圧を示し、図５（ｂ）に可動電極２５０の変位を示す。固定電極２２０と可動電極２５０との間に直流電圧を印加していない場合、可動電極２５０は固定電極２２０とは離れている（up状態）。固定電極２２０と可動電極２５０との間に直流電圧を印加（pull in）すると、可動電極２５０は固定電極２２０側に吸引され、固定電極２２０側に接触する（down状態）。この状態から電圧印加を停止（pull out）すると、可動電極２５０は固定電極２２０側から離れる。
【００３４】
このとき、可動電極２５０はバネ部２５１，２５２を介して配線２３１，２３２に接続されているため、可動電極２５０は一定時間振動することになる。この振動時間は、可動電極２５０の周りの圧力、即ちセンサ周辺の圧力によって変化する。即ち、空気圧が抵抗となり、空気圧が小さいほど振動（Ｑ値）が大きくなる。従って、上記の振動特性を測定することにより、センサ周辺の圧力を測定することが可能となる（非特許文献１）。
【００３５】
図６は、可動電極２５０の振動特性をより詳しく示す図である。振動の最初のピークをＡ１、最初のピークから１周期の定時間Ｔｐ後のピークをＡ２とすると、Ｑ値は、
Ｑ＝π／log（Ａ１／Ａ２）
として算出される。このＱ値の変化は、０．１〜１０ｋＰａの低圧領域で特に大きいため、真空又は低圧領域の測定に有効となる。
【００３６】
また、例えば図７に示すように、固定電極２２０と可動電極２５０との間に、共振周波数付近の高周波電圧を印加する。高周波電圧を印加すると、可動電極２５０は、図８に示すように、ある共振周波数で変位量がピークを持つ。そして、このピーク値が可動電極２５０の周りの圧力によって変化する。即ち、気圧増加に応じてピークの鋭さ（Ｑ値）が減少する。従って、ピーク値を測定することにより、圧力を測定することが可能となる。
【００３７】
具体的には、共振周波数をｆ0 、半値幅をΔｆとすると、
Ｑ＝ｆ0 ／Δｆ
として算出される。
【００３８】
このように第２のＭＥＭＳ素子２００で、薄膜ドーム６０（１６０，２６０）内の圧力を測定することが可能となる。即ち、薄膜ドーム６０の密閉性を測定することが可能となる。
【００３９】
従って本実施形態によれば、メインの第１のＭＥＭＳ素子１００と同じ空洞内に、内部気圧をモニタするモニタ用の第２のＭＥＭＳ素子２００を搭載し、故障判定や内部気圧変化に応じた補正を行うことができる。
【００４０】
即ち、第１のＭＥＭＳ素子１００による外部圧力の測定に際して、薄膜ドーム６０内の密閉性を第２のＭＥＭＳ素子２００でモニタすることにより、誤測定を未然に防止することができ、測定の信頼性向上をはかることができる。さらに、第２のＭＥＭＳ素子２００の検出出力を基に第１のＭＥＭＳ素子１００の検出出力を補正することにより、薄膜ドーム６０内に経時変化等による仮に僅かな漏れがあった場合も正確な測定が可能となる。
【００４１】
そしてこの場合、モニタ用の第２のＭＥＭＳ素子２００は、メインの第１のＭＥＭＳ素子１００と同じプロセスで同時に作製することができる。このため、熱電対を用いて内部圧力をモニタする場合と比較すると、製造工程を変えずに実施可能である。従って、熱電対型を採用するよりも製造コストを削減することができる。
【００４２】
また、２つの薄膜ドーム１６０，２６０を接続するための接続部３００をできるだけ細くすることにより、第１のＭＥＭＳ素子１００における可動電極１５０の動作が、ドーム１６０，２６０を接続したことに伴って影響を受けることは殆ど無い。即ち、第１のＭＥＭＳ素子１００の測定動作に殆ど影響を与えることなく、ドーム内の圧力をモニタすることができる利点もある。
【００４３】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係わるＭＥＭＳシステムの概略構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４４】
本実施形態は、先に説明した第１の実施形態に加え、第１のＭＥＭＳ素子１００の各電極間の静電容量を検出する容量検出回路（ＭＥＭＳ動作検出回路）４０１、第２のＭＥＭＳ素子２００のＱ値を測定するためのＱ値測定回路（空洞内圧力検出回路）、更にはＱ値測定回路４０２の出力信号に基づいて、容量検出回路４０１の出力を補正する補正回路（信号処理回路）４０３を設けたものである。
【００４５】
容量検出回路４０１は、第１のＭＥＭＳ素子１００の電極１２０，１５０間の静電容量を検出するものである。この静電容量は外部圧力の変化により変わることから、容量検出回路４０１は外部圧力を検出することになる。
【００４６】
Ｑ値測定回路４０２は、前記図５に示すような電圧を印加した時に得られる前記図６に示すような振動特性からＱ値を測定するものである。Ｑ値は空洞内の圧力により変わることから、Ｑ値測定回路４０２は空洞内の圧力を測定することになる。
【００４７】
補正回路４０３は、例えばＱ値測定回路４０２の出力信号から、空洞内の圧力が正常（真空）な場合、容量検出回路４０１の出力信号から外部圧力を求める。Ｑ値測定回路４０２の出力信号から、空洞内の圧力が異常な場合は、容量検出回路４０１の出力信号に基づく外部圧力の測定を停止する。
【００４８】
また、空洞内の圧力の変化が微小な場合、例えば経時変化により空洞内の真空度が僅かに停止した場合など、Ｑ値測定回路４０２の出力信号を基に容量検出回路４０１の出力信号を補正することにより、空洞内の圧力変化に伴う測定誤差を低減することもできる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態で説明した第１及び第２のＭＥＭＳ素子１００，２００に加え、容量検出回路４０１，Ｑ値測定回路，及び補正回路４０３を設けることにより、ドーム内の圧力をモニタしながら外部圧力の測定を行うことができる。従って、第１のＭＥＭＳ素子１００による圧力測定の信頼性向上をはかることができる。
【００５０】
なお、各々の回路４０１〜４０３は、外部回路として基板１０とは別の基板に設けても良いが、基板１０にＣＭＯＳ混載回路として設けても良い。基板１０に回路４０１〜４０３を設けた場合、次のような利点もある。即ち、ＭＥＭＳ素子と回路との接続のための配線が最短となり、寄生容量を極力小さくすることができる。これは、圧力の測定に関して感度の向上に繋がる。さらに、ＭＥＭＳ素子の下地基板にＣＭＯＳ混載回路を設けているため、ウェハレベルパッケージ構造で形成することができ、小型化が可能となる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１０及び図１１は、第２の実施形態に係わるＭＥＭＳ装置を説明するためのもので、図１０は断面図、図１１は平面図である。なお、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５２】
本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、第１及び第２のＭＥＭＳ素子１００，２００を別々の薄膜ドーム内に設けるのではなく、同じ薄膜ドーム内に設置したことにある。即ち、第１の絶縁膜６１、有機樹脂膜６２、及び第２の絶縁膜６３からなる１つの薄膜ドーム６０内に、第１のＭＥＭＳ素子１００及び第２のＭＥＭＳ素子２００が収容されている。
【００５３】
このような構成であっても、先の第１の実施形態と同様に、第１のＭＥＭＳ素子１００で外部圧力を測定し、第２のＭＥＭＳ素子２００で空洞内の圧力をモニタすることができる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、薄膜ドーム６０は一つであり、接続部３００等のドームとは異なる構造部分を設ける必要がなくなるため、製造プロセスを簡略化できる利点もある。
【００５４】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
第１のＭＥＭＳ素子は、必ずしも圧力センサに限るものではなく、機械的可動部を有し、ドーム状の薄膜構造体内に収容されるものであれば適用可能である。例えば、圧力センサ以外に、加速度センサ、ジャイロセンサ、更には発振器に適用することも可能である。さらに、第２のＭＥＭＳ素子の構成は、固定電極と可動電極を有するものに限らず、ドーム内の圧力をモニタできるものであれば良い。
【００５６】
また、実施形態では、可動電極とバネ部を一体に形成しているが、可動電極とバネ部をそれぞれ別の材料の導電膜で形成しても構わない。例えば、配線上にアンカーを固定し、可動電極の端部に可動電極とは別体のバネ部の一端を接続し、バネ部の他端をアンカーに接続するようにしても良い。さらに、可動電極はＡｌやＡｌＣｕ合金に限るものではなく、各種の導電材料を用いることが可能である。
【００５７】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１０…基板
１２０，２２０…固定電極
１３１，１３２，２３１，２３２…配線
４０…ＳｉＮ膜
４３…第１の犠牲層
４４…第２の犠牲層
４４ａ…開口
１５０，２５０…可動電極
１５１，１５２，２５１，２５２…バネ部
６０，１６０，２６０…薄膜ドーム
６０ａ，２６０ａ…貫通穴（接続穴）
６１，１６１，２６１…ＳｉＯ膜（第１の絶縁膜）
６２，１６２，２６２…ポリイミド膜（樹脂膜）
６３，１６３，２６３…ＳｉＮ膜（第２の絶縁膜）
１００…第１のＭＥＭＳ素子
１６５…アンカー
２００…第２のＭＥＭＳ素子
３００…接続部
４０１…容量検出回路（ＭＥＭＳ動作検出回路）
４０２…Ｑ値測定回路（空洞内圧力検出回路）
４０３…補正回路（信号処理回路）
【図１】
2016170089.tif 000003
【図２】
2016170089.tif 000004
【図３】
2016170089.tif 000005
【図４】
2016170089.tif 000006
【図５】
2016170089.tif 000007
【図６】
2016170089.tif 000008
【図７】
2016170089.tif 000009
【図８】
2016170089.tif 000010
【図９】
2016170089.tif 000011
【図１０】
2016170089.tif 000012
【図１１】
2016170089.tif 000013