JP2007051963A - 熱型気圧センサとこれを用いた気圧計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
低真空領域、高真空領域のセンシング感度を向上させ、大気圧以上の気圧、更に低真空領域から高真空領域にわたる広帯域な真空を含む気圧センシング感度を有する熱型気圧センサを提供する。
【解決手段】
熱的に分離された薄膜（例えば、カンチレバ）上に設けられた薄膜温度センサと、薄膜温度センサを加熱する薄膜ヒータとを備え、薄膜温度センサ、もしくは薄膜温度センサと薄膜ヒータの両方を励振手段により振動させる。これにより少なくとも薄膜温度センサの周囲気体（被計測気体）への熱接触の度合いを増大させ、放熱を促進させることにより、大気圧以上から高真空領域までの気圧センシング感度を改善する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板から熱分離した薄膜に形成した薄膜ヒータとｐｎ接合ダイオードを用いた薄膜温度センサを備え、空間、特にチャンバ内の真空度を含む気体圧力を高感度でセンシング出来る熱型の気圧センサと、この気圧センサを備えた気圧計測装置に関する。

これまで、本発明者らは極めて消費電力が小さく、応答性が速い熱伝導を利用したコンパクトな気体センシングデバイスを開発してきた(例えば、特許文献１参照)。この気体センシングデバイスは湿度や真空度などの物理量を、熱を媒介にして検出するものであり、半導体プロセスで使用する微細加工が使えるため小型化が可能である。これにより、今までは挿入が困難であった配管中などの狭い部分にも設置が可能となった。

さらに、高速応答が特長であるために、真空センサとして利用した場合、排気中配管なども含めた真空容器内のさまざまな箇所での真空を含む気圧の変化（圧力分布）など、今まで得られ難かった情報を得ることが可能になった。製作にはＳｉのプロセス技術を利用して半導体ダイオードなどを形成するので、ＩＣ化にも適するものである。また、４００〜５００℃という高温でも測定できる特長を持っており、真空容器内の１００℃程度の温度でベーキング中の真空度の測定や、基板の成膜や熱処理のために加熱している真空中高温環境下での真空度の測定なども可能になった。

真空センサとしての気圧センサは、例えば半導体素子製造分野で多く使われており、その中でも、蒸着やスパッタなどの成膜装置や、ドライエッチング装置、熱処理装置など真空容器内で処理する装置に多く、一つの装置に２〜３種類の真空センサが付いている。これは一つの真空センサですべての範囲の真空度を測定できないためであり、真空度の違いによって分けて使用している。つまり低真空、中真空、高真空という３種類くらいの真空度領域ごとに真空センサを使い分けていた。
特許公開２００４−２８６４９２

しかしながら、従来の真空センサを用いた真空度測定では、真空領域ごとに真空センサを使い分けており、単独センサによる全領域にわたる連続的なモニタは実現できていなかった。特許文献１に示す小型の熱型真空センサにおいても、中真空領域のセンシング感度に比較して、高真空領域および大気圧以上の気圧において感度が低下しており、この領域の感度を向上させ、充分な測定帯域を確保したいという要望があった。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１の発明に係る熱型気圧センサは、基板１から空洞２を介して熱分離した第一の薄膜１８に少なくとも１個の薄膜温度センサ１１ａを設け、さらに前記薄膜を加熱するための加熱手段を設けた後、薄膜温度センサ１１ａを搭載した第一の薄膜１８又は加熱手段を振動させるための励振手段を具備する、あるいは、また、前記薄膜と加熱手段の両方を振動させるための励振手段を具備していることを特徴としている。

上記の薄膜温度センサ１１ａは、例えばｐｎ接合ダイオードの逆方向電流や低バイアス時の順方向電流の温度依存特性を利用した薄膜温度センサである。センサ近傍の被計測周囲気体の圧力（真空度など）が変化すれば、これに対応してセンサ付近の気体伝熱が変化するので、これが温度変化となって検出される。これにより、熱型気圧センサとして真空度を計測している。

このとき、この種の熱型気圧センサにおいては、低真空領域と高真空領域のセンシング感度が中真空領域に比べて劣っている。請求項１の発明では、例えば薄膜温度センサ（真空センサ）が搭載されている第一の薄膜１８を振動させてセンサ部分の周囲の気体接触の度合いを高めると共に、気圧の高い領域では、風を発生させて気体への熱伝達を高めようとするものである。これにより、センサ部分の受熱と放熱が促進され、センシング感度が向上する。特に、低真空領域と高真空領域の感度が相対的に高くなり、低真空領域から高真空領域まで更には、大気圧以上の気圧においても広帯域な測定帯域を確保できる。なお、加熱手段のみを振動させることや、薄膜と加熱手段の両方を振動させることによっても同様の効果が得られる。

請求項２の発明に係る熱型気圧センサは、第一の薄膜１８を振動させているときの振動を検出するための振動検出手段を設けたことを特徴としている。

また、請求項３の発明に係る熱型気圧センサは、前記薄膜の加熱手段として薄膜ヒータ（２２）を用いることを特徴としている。

さらに、請求項４の発明に係る熱型気圧センサは、前記の薄膜ヒータ２２を設置するにあたり、これを薄膜温度センサが形成されている熱分離されている第一の薄膜１８上に設置することを特徴としている。

請求項５の発明に係る熱型気圧センサは、前記の熱分離された薄膜である第一の薄膜以外に熱分離された薄膜である第二の薄膜１９を第一の薄膜１８と空隙２５を介して近接して形成する。そして、第二の薄膜１９上に薄膜ヒータ２２を設置し、主として被計測周囲気体の熱伝導により第一の薄膜１８を昇温させることを特徴としている。

請求項６の発明に係る熱型気圧センサは、薄膜ヒータ２２の温度を計測するための新たな別の薄膜温度センサ１１ｂを設けることを特徴としている。この薄膜温度センサは、薄膜ヒータ２２が形成されている第一の薄膜１８に設置するか、又は、前記の第二の薄膜１９に設け、請求項４、又は５に記載した発明を構成する。

請求項７の発明に係る熱型気圧センサは、励振手段として静電引力を利用して請求項１〜６の発明を構成することを特徴としている。

請求項８の発明に係る熱型気圧センサは、励振手段を駆動するときに、これを共振振動させることを特徴とし、これにより請求項１〜７の発明を構成する。

請求項９の発明に係る熱型気圧センサは、上述した「温度変化による気圧の計測手段」の他に、被計測周囲気体の気圧変化に基づく「共振周波数の変化もしくは位相変化から真空度もしくは気圧変化を検出する手段」を併用できることを特徴とし、これにより請求項１〜８の発明を構成する。

請求項１０の発明に係る熱型気圧センサは、請求項２で述べた振動検出手段として静電容量の変化、又はピエゾ抵抗変化を利用したことを特徴とし、これにより、請求項１〜９の発明を構成する。

また、請求項１１の発明に係る熱型気圧センサは、請求項１０の発明に係る振動検出手段としての静電容量の変化、又はピエゾ抵抗変化を利用して基板に係る加速度を検出することを特徴としており、これにより、請求項１〜１０の発明を構成する。

請求項１２の発明に係る気圧計測装置は、請求項１〜１１に示した発明による熱型気圧センサを用いた気圧計測装置に関する発明である。

これは、加熱手段の温度を制御するための温度制御手段、励振手段を駆動するための励振駆動回路、振動検出手段からの振動検出信号を増幅するための振動信号増幅回路、振動出力増幅回路からの出力を励振駆動回路に帰還する振動帰還回路、薄膜温度センサからの信号を利用して気圧を計測し、その値を算出する演算回路を具備し、気圧の表示、又は気圧に関する情報信号を取出すことができるようにした気圧計測装置である。

請求項１３の発明に係る気圧計測装置は、振動検出信号から加速度を算出する演算回路を追加して、気圧の表示もしくは気圧に関する情報信号を取出すことができるようにした気圧計測装置である。

基本的には、本発明の熱型気圧センサにおけるセンサチップは、半導体チップに類似する構成とサイズであり小型である。このため、熱容量も小さく、低消費電力で動作可能である。また、狭い空間にもセンサの設置が容易となった。さらに、乾電池駆動による携帯可搬型の気圧計測装置とすることも可能である。

さらに、従来の熱型気圧センサとしてのピラニー真空計では、測定可能範囲が１気圧から１０^-3Ｐａであったが、本熱型気圧センサにおいては、ピラニー真空計の測定可能範囲はもとより、高真空領域では、１０^-5Ｐａ、低真空領域でも、更に大気圧以上でも測定が出来る。

さらには、熱型気圧センサにおけるセンサチップの主要構成材料がＳｉやＳｉＯ2などであり、比較的高温でも経時変化の少ない安定した動作を確保できる。また、センサの構成要素をＳｉ半導体基板上に形成できるので、各種の信号処理回路、メモリ回路、電源回路、表示回路など、気体の真空計測を始めとする各種センシングシステムに必要な回路をセンサチップ上に集積化することも可能であり、極めて小型で低消費電力の高信頼性気体センシングシステムを提供できる。

以下に、本発明である熱型気圧センサの種々の実施例と、上記熱型気圧センサを用いた気圧計測装置の実施例を述べる。

図１に本発明による熱型気圧センサの主要部である気圧センサチップ１００部分の一実施例を示す。同図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は主要部の拡大平面図、図１（Ｃ）は同図（Ａ）におけるX―X部分の模式断面図である。この気圧センサチップ１００は、基板１としてP型ＳＯＩを有する基板を用いて製作されている。基板１上にはＢＯＸ層（ＳｉＯ_２）５があり、この上にＳＯＩ薄膜６、さらにその上には表面ＳｉＯ_２層２１がある。図１（Ａ）に示すように、カンチレバ１０となる周囲の三辺に溝９を設け、さらに、図１（Ａ）、同図（Ｃ）に示すように、Ｓｉの基板１に空洞２が形成している。これにより、Ｓｉの基板１から熱的に分離された第一の薄膜１８であるカンチレバが形成される。本実施例では、二つの薄膜温度センサ１１ａ、１１ｂとを設けた場合で、どちらもｐｎ接合ダイオードを利用した場合である。カンチレバ１０上には、薄膜温度センサ１１ａ、薄膜温度センサ１１ｂ、薄膜ヒータ２２、カンチレバ１０の振動を検出するためのピエゾ抵抗体２４、薄膜状のカンチレバ１０を貫通する２本のスリット２３が設けられている。そして、スリット以外のこれらの構成要素は、表面ＳｉＯ_２層２１上に敷設された配線１７により電極パッド３１〜３６に接続されている。図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように薄膜温度センサ１１ａとしてのｐｎ接合ダイオードは、Ｓｉの熱分離された薄膜（ｐ型）２０に選択的に燐（Ｐ）を拡散したｎ型拡散層１３ａでｐｎ接合を形成しており、その近傍にｐ型のＳＯＩ薄膜６からのオーム性電極１４ａを設けている。ｎ型拡散層１３ａと電極１４ａは、Al製配線１７により電極パッドに接続されている。

同様に、薄膜ヒータ２２の温度測定ための薄膜温度センサ１１ｂとしてのｐｎ接合ダイオードにも、上述と全く同じ手法でｎ型拡散層１３ｂ、ｐ型Ｓｉ用電極１４ｂを設け、配線に接続している。さらに、ｎ型拡散層１３ｂを取囲むように一部を切欠いた円環状の選択ｎ型拡散層を形成し、これの切欠部分から配線１７を引出して薄膜ヒータ２２を構成する。一対の薄膜ヒータ電極パッド３２から円環状のｎ型選択拡散層（薄膜ヒータ２２）に電流を流すと、選択ｎ型拡散層とｐ型Ｓｉ層であるＳＯＩ薄膜６との間にはｐｎ接合が形成されているので、ほぼ選択ｎ型拡散層のみに限定された電流が流れる。この結果、薄膜ヒータ２２だけに限定的にジュール熱が発生し、ヒータとして動作する。また、薄膜温度センサ１１ｂとしてのｐｎ接合ダイオードによって、薄膜ヒータ２２の加熱時の温度をモニタし、かつ温度制御器（図示せず）を用いて加熱温度を一定温度に制御している。

さらに、後述するように、断続的に静電引力をカンチレバに与えることにより、カンチレバを上下に振動させている。このときの振動の振幅をモニタして制御するために、カンチレバの根元に選択的にｎ型拡散層を形成し、これをピエゾ抵抗体２４とした。カンチレバ１０が上下にしなって振動すると、ピエゾ効果によりピエゾ抵抗体２４の長さ方向の抵抗値が変化するので、これにより振幅の大きさをモニタ・制御することができる。なお、振動の振幅の検出には上記のほかにＳＯＩ薄膜のＳｉ層と静電圧印加電極との間の静電容量の変化を利用することも可能である。

次に、カンチレバ１０を振動させるための励振手段について、図１（C）により説明する。まず、静電引力を与えるために空洞２の内部のカンチレバ直下の位置に金属製の対向電極４があり、これが静電圧印加電極３としてＳｉの基板１の下面に接着層８を介して固着されている。このとき、Ｓｉの基板１の裏面側には絶縁層７を設けているので、静電圧印加電極３とＳｉの基板１とは電気的絶縁が保たれている。上記の静電圧印加電極３と、カンチレバ１０を構成するＳｉの熱分離された薄膜２０に連結しているＳＯＩ薄膜６に形成したオーム性電極パッド３０（図１（Ａ））との間に適当な電圧を印加すれば、静電引力により、カンチレバ１０は対向電極４側に変形する。今、周期Tをもつ矩形波電圧を印加すれば、カンチレバは周期Tで上下に振動する。

次に熱型気圧センサとして真空度の計測について述べる。薄膜ヒータ２２により、この付近は一定温度に加熱されている。しかし、薄膜温度センサ１１ａが設置されている付近では、周囲空間への熱幅射放熱および接触している雰囲気ガス（被計測周囲気体）による伝熱放熱により、薄膜ヒータ２２付近に比較して低温度になっている。本例では、薄膜ヒータ２２と薄膜温度センサ１１ａとの間にスリット２３を設けて薄膜ヒータ２２からの熱伝導を制限しているので、両者の間には大きな温度差がついている。

上記の薄膜温度センサ１１ａは、ｐｎ接合ダイオードの逆方向電流や低バイアス時の順方向電流の温度依存特性を利用した薄膜温度センサである。センサ近傍の被計測周囲気体の圧力（真空度）が変化すれば、これに対応してセンサ付近の気体伝熱が変化するので、これが温度変化となって検出される。これにより、真空度を計測している。このとき、薄膜ヒータ２２と薄膜温度センサ１１ａが搭載されているカンチレバ１０が上下に振動すれば、薄膜温度センサ１１ａ付近の周囲気体との接触度合いが増加することになるので、低真空領域と高真空領域のセンシング感度が増加する。

図２は、カンチレバの励振手段が別の構造による本発明熱型気圧センサの気圧センサチップ２００の模式断面図である。同図に示す構造は、図１（Ｃ）に示した静電圧印加電極の代わりに、センサチップ上部にキャップ体２１０を設け、その内部に対向電極板２３０を配設している。カンチレバ１０の構造は実施例１と同様なので、説明を省略する。

キャップ体２１０に配設されている対向電極板２３０には、外部に引出した静電圧印加電極３から低周波矩形波電圧を印加する。このとき、励振用の他方の電極には、実施例１と同様にＳｉの熱分離された薄膜２０の主要部であるＳＯＩ薄膜６にｐ型Ｓｉ層へのオーム性電極パッド（図示せず）が設けられている。

なお、被計測用の雰囲気ガスがカンチレバの上面にも入りこみ易いように、キャップ体２１０と対向電極板２３０には上下に貫通する複数個の貫通孔２２０を設けている。

さらに、例えば、基板に係る加速度を、既に設置してある薄膜ヒータ２２と対向電極４とを使用して検出できるようにした。即ち薄膜ヒータと対向電極間の静電容量変化を検出することによって、加速度の検出も同一センサで測定できるようにした。気圧センサの感度を上げるために薄膜は励振しているが、加速度測定は励振している場合でも、励振していない場合でも良く、振動検出信号から演算回路を通して加速度の値を算出できるようにした。また静電容量変化から加速度を算出する以外に、ピエゾ抵抗変化を利用して算出する方法も可能である。この場合も振動検出信号から加速度を算出する演算回路をとおして加速度の値を算出することによって可能となる。

図３は、本発明に係わる第３の実施例を示す平面図である。本例でも、実施例１と同様にＳｉの基板１上に形成されたＳＯＩ構造のＳｉ薄膜を用いて、Ｓｉの基板１から熱的に分離された薄膜ダイヤフラムを構成している。以下、図３により詳細構造を説明する。

本例では実施例１に示したカンチレバの代わりに、空洞２の上部に宙吊りされた形でＳＯＩ薄膜からなるダイヤフラム３１０を構成している。このダイヤフラム３１０は、溝９を渡る６本の梁３２０で空洞上部に支持されている。ダイヤフラム３１０上には、選択的に燐（Ｐ）を拡散したｎ型拡散層で形成されるｐｎ接合ダイオードで熱型気圧センサを構成している。このｐｎ接合ダイオードのｐ型Ｓｉ用電極とｎ型電極は配線１７により電極パッド３１、３６に接続されている。薄膜ヒータ２２や、薄膜温度センサ１１ｂも上述と全く同様の手法で構成されるので、詳細な説明を省略する。

また、ダイヤフラム上の薄膜ヒータ２２と薄膜温度センサ１１ａとの間の位置に、ダイヤフラム３１０の上下を貫通する２本のスリット２３を設け、薄膜ヒータと薄膜温度センサ１１ａとの間で温度差を大きくなれるようにしている。これにより、真空度のセンシング感度が向上する。

さらには、ダイヤフラムを支持する６本の梁３２０のうちの１本の表面に選択的にｎ型拡散層を形成してピエゾ抵抗体２４とし、その両端をＡｌ配線１７により電極パッド３４に接続している。ダイヤフラムが上下に振動するとピエゾ効果によりピエゾ抵抗体２４の長さ方向の電気抵抗値が変化するので、これによりダイヤフラムの振動振幅の大きさをモニタ・制御することができる。

薄膜ダイヤフラム３１０は、空洞２と溝９とによりＳｉの基板からは物理的・熱的に分離されており、ダイヤフラム直下には実施例１に示したと同様の静電圧印加電極３を設けているので、この電極３とｐ型Ｓｉ用電極パッド３０との間に励振駆動電圧を印加すれば、薄膜ダイヤフラム３１０は上下に振動する。また、気圧センサチップ３００の上面に実施例２と同様のキャップ体を取り付け、薄膜ダイヤフラム３１０の上方から励振駆動電圧を印加してダイヤフラムを振動させることも可能である。

本例の気圧センサチップのその他の機能・動作は、前述の実施例１、２と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、本例ではダイヤフラムの形状が長方形の場合を述べたが、これに限定されるものではなく、正方形、円形、楕円形など任意の形状とすることが出来る。

図４は、本発明に係わる第４の実施例を示す平面図（Ａ）、模式断面図（Ｂ）である。
本例の気圧センサチップ４００は、空洞２、溝９と空隙２５により薄膜Ｓｉ層６を加工・形成した第一の薄膜１８としての第１カンチレバ４１０と第二の薄膜１９としての第2カンチレバ４２０の二つのカンチレバを持つ。カンチレバ上に形成されている薄膜ヒータ２２、ピエゾ抵抗体２４、薄膜温度センサ１１ａ、薄膜温度センサ１１ｂ、配線１７などの製作手法については、実施例１〜３に記述したのと同様であるので、詳細を省略する。

以下、本例の要点を説明する。まず、第１カンチレバ４１０上には、薄膜温度センサ１１ａと、第１カンチレバ４１０の振動振幅をモニタするためのピエゾ抵抗体２４が設けられている。これらは、配線１７により各電極パッド３１，３４，３６に接続されている。次に、第２カンチレバ４２０上には、薄膜ヒータ２２とこの薄膜ヒータ温度をモニタするための薄膜温度センサ１１ｂが設けられており、これらは、配線１７により各電極パッド３２、３３，３５に接続されている。

また、図４（Ｂ）の模式断面図に示すように、空洞２の内部に実施例１と同様に静電圧印加電極３を設け、第１カンチレバの裏面直下の位置に適当な隙間を確保して対向電極４を配置している。静電圧印加電極３と薄膜Ｓｉ層用電極パッド３０との間に励振駆動電圧を印加すれば、第１カンチレバが上下に振動する。

本例では、薄膜温度センサ１１ａとしてのｐｎ接合ダイオードは、薄膜ヒータ２２からの輻射熱と薄膜ヒータに接する雰囲気ガス（被計測ガス）を通じての熱伝導によって加熱される。空隙２５は溝９よりも狭くするようにした。実施例１〜３に述べたカンチレバの薄膜Ｓｉ層を通じての伝導伝熱は存在しないので、上記場合に比較して薄膜ヒータ２２の部分と薄膜温度センサ１１ａとしてのｐｎ接合ダイオード部分との温度差を大きくすることが出来る。その結果、本例では、実施例１〜３に比較して、より高感度のセンシングが可能となる。

また、本例では第１カンチレバのみを振動させたが、第２カンチレバを振動させてもよく、さらには、第１・第２両方のカンチレバを同時に振動させても、計測真空度帯域の拡大に対して同様の効果が得られる。

さらには、気圧センサチップ４００の上面に実施例２と同様のキャップ体を取り付け、カンチレバの上方から励振駆動電圧を印加してカンチレバを振動させることも可能である。

図５に本発明の熱型気圧センサを用いた気圧計測装置のブロックダイヤグラムの一例を示す。熱型気圧センサは本発明によるものであり、例えば実施例１〜４に示す気圧センサチップである。気圧センサとしてのｐｎ接合ダイオード、薄膜ヒータ、温度モニタ用センサ（ｐｎ接合ダイオード）、振動検出用ピエゾ抵抗体、励振手段としての静電圧印加電極などが内蔵されている。

薄膜ヒータには外部の加熱・制御手段から電力が供給され、温度モニタ用センサからのフィードバック信号５２５により、薄膜ヒータ付近は所定の温度に制御されている。また、励振手段には、励振駆動回路からの静電圧が印加され、気圧センサチップ内の薄膜体（例えばカンチレバやダイヤフラム）が振動する。このとき、薄膜体に付加されている振動検出子（ピエゾ抵抗体など）からの振動検出信号５３５を振動信号増幅回路で増幅した後、振動帰還回路を介して励振駆動回路にフィードバックすることにより、気圧センサチップ内の薄膜体の振動を所定の振幅に制御している。

以上のように、所定温度と所定の振動振幅に制御された気圧センサ用ｐｎ接合からの温度に対応する信号（周囲雰囲気の真空度に相関する出力信号）は、演算・計測回路により真空度としての数値に変換される。真空度としての出力数値は、真空度表示手段（例えば、ＣＲＴディスプレイ、デジタル表示計、液晶ディスプレイなど）により表示される。

また、演算・計測回路からの出力信号を外部出力端子５８０から採り出すことができる。この信号は、本気圧計測装置により真空度を計測している真空装置（例えば、真空蒸着装置など）の運転時の制御信号として用いることができる。

以上述べた実施例においては、薄膜温度センサ（真空センサ用、温度モニタ用）としてｐｎ接合ダイオードを用いた例を示したが、これに限定されることはなく、トランジスタのエミッタ〜ベース間のｐｎ接合を利用することや、薄膜状の微細サーミスタなどを用いることも可能である。

また、励振手段においても、振動させるべき薄膜に、例えばピエゾ振動膜を装着した方式などを利用することも可能であり、静電引力を用いる方式に限定されるものではない。

さらに、以上の説明では薄膜を振動させるときの振動周波数は、応答可能な範囲で任意の励振駆動電圧の周波数になるとした。この場合に、薄膜の振動周波数を薄膜の固有振動周波数に選べば、大気圧付近では、周囲気体の圧力変動による共振周波数の変化、又は振動の位相変化を利用した気体圧力（真空度）の計測が可能であり、温度変化を利用した真空度の計測方式と併用することが出来る。

本発明は、大気圧近傍から高真空領域までの広範囲にわたる真空度などの気圧の計測に利用可能である。

本発明の熱型気圧センサの主要部である気圧センサチップの第一の実施例を示す斜視図、拡大平面図、模式断面図である。（実施例１） 本発明に係わる第二の実施例を示す模式断面図である。（実施例２） 本発明に係わる第三の実施例を示す平面図である。（実施例３） 本発明に係わる第四の実施例を示す平面図、模式断面図である。（実施例４） 本発明の気圧センサを用いた気圧計測装置のブロックダイヤグラムの一例である。（実施例５）

符号の説明

１ 基板
２ 空洞
３ 静電圧印加電極
４ 対向電極
５ ＢＯＸ層
６ ＳＯＩ薄膜
７ 絶縁層
８ 接着層
９ 溝
１０ カンチレバ
１１ａ，１１ｂ 薄膜温度センサ
１３ａ，１３ｂ ｎ型拡散層
１４ａ，１４ｂ 電極
１７ 配線
１８ 第一の薄膜
１９ 第二の薄膜
２０ 熱分離された薄膜
２１ 表面ＳｉＯ₂層
２２ 薄膜ヒータ
２３ スリット
２４ ピエゾ抵抗体（ｎ型拡散層）
２５ 空隙
３０、３１、３２，３３、３４，３５，３６ 電極パッド
１００、２００，３００，４００ 気圧センサチップ
２１０ キャップ体
３１０ ダイヤフラム
３２０ 梁
４１０ 第１カンチレバ
４２０ 第２カンチレバ
５２５ 薄膜温度センサからのフィードバック信号
５３５ 振幅検知フィードバック信号
５８０ 外部出力端子

Claims (13)

1. 熱型気圧センサにおいて、基板(１)から空洞(２)を介して熱分離した第一の薄膜（１８）に少なくとも１個の薄膜温度センサ（１１ａ）を備え、該薄膜を昇温させる加熱手段を有し、前記の加熱手段、または第一の薄膜（１８）と加熱手段の両方を振動させる励振手段を具備したことを特徴とする熱型気圧センサ。
2. 励振の振動を検出する振動検出手段を具備した請求項１記載の熱型気圧センサ。
3. 加熱手段に薄膜ヒータ（２２）を用いた請求項１記載の熱型気圧センサ。
4. 薄膜ヒータ（２２）を第一の薄膜（１８）に形成した請求項３記載の熱型気圧センサ。
5. 、基板（１）から熱分離した第二の薄膜（１９）に薄膜ヒータ（２２）を形成し、これに近接して薄膜温度センサ（１１ａ）を具備する第一の薄膜（１８）を配置し、主に被計測周囲気体の熱伝導により第一の薄膜（１８）を昇温させるようにした請求項３記載の熱型気圧センサ。
6. 薄膜ヒータ（２２）の温度を計測する薄膜温度センサ（１１ｂ）を、薄膜ヒータが形成されている第一の薄膜（１８）もしくは第二の薄膜（１９）に形成した請求項４もしくは５記載の熱型気圧センサ。
7. 励振手段として、静電引力を利用した請求項１から６のいずれかに記載の熱型気圧センサ。
8. 共振振動させるように励振手段を駆動した請求項１から７のいずれかに記載の熱型気圧センサ。
9. 被計測周囲気体の気圧変化に基づく共振周波数の変化もしくは位相変化から気圧変化を検出する手段を併用できるようにした請求項１から８のいずれかに記載の熱型気圧センサ。
10. 振動検出手段として、静電容量変化またはピエゾ抵抗変化を利用した請求項１から９のいずれかに記載の熱型気圧センサ。
11. 振動検出手段を利用して加速度の検出も同一センサで測定できるようにした請求項１０に記載した熱型気圧センサ。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の熱型気圧センサを有し、その加熱手段の温度を制御する温度制御手段、励振手段を駆動する励振駆動回路、振動検出手段からの信号を増幅する振動信号増幅回路およびこの振動信号増幅回路の出力を励振駆動回路に帰還する振動帰還回路および薄膜温度センサからの信号を利用して気圧を計測して、その値を算出する演算回路を具備し、気圧の表示もしくは気圧に関する情報信号を取り出すことができるようにした気圧計測装置。
13. 振動検出信号から加速度を算出する演算回路を追加した請求項１２記載の気圧計測装置。