JP2015052532A - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 検出精度の改良を図ったＭＥＭＳデバイスを提供すること。
【解決手段】 基板１００上に設けられた第１および第２のＭＥＭＳ素子とを備えている。前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、固定電極１１０と、上下方向に可動である可動電極１４０と、前記基板とともに前記固定電極および前記可動電極を収容する空洞を形成する第１の絶縁性の膜１２０と、前記空洞側の前記第１の絶縁性の膜の表面に設けられ、前記第１の絶縁性の膜に前記可動電極を接続するための第１のアンカー１３０とを備えている。前記第２のＭＥＭＳ素子の前記第１の絶縁性の膜には貫通１６０孔が設けられている。前記第１のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は閉じられている。前記第２のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は貫通孔によって閉じられていない。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子を含むデバイス（ＭＥＭＳデバイス）に関する。

ＭＥＭＳ素子を利用したデバイスの一つとしＭＥＭＳ圧力センサが知られている。ＭＥＭＳ圧力センサは、基板、固定電極（下部電極）、可動電極（上部電極）およびダイヤフラム（ドーム状薄膜）を備えている。固定電極は基板上に形成されている。可動電極はダイヤフラムの内側の上面に形成されている。

圧力によってダイヤフラムが撓むと、固定電極と可動電極との間の距離が変化し、それに対応して固定電極と可動電極との間の静電容量は変化する。ＭＥＭＳ圧力センサは、圧力と静電容量との間に対応関係があることを利用して、圧力を検出するという原理を採用している。検出精度は高いことが望まれる。

特開２００１−２３５３８１号公報

本発明の目的は、検出精度の改良を図ったＭＥＭＳデバイスを提供することにある。

実施形態のＭＥＭＳ素子は、基板と、前記基板上に設けられた第１のＭＥＭＳ素子と、前記基板上に設けられた第２のＭＥＭＳ素子とを具備する。前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、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配置され、上下方向に可動である可動電極と、前記基板とともに前記固定電極および前記可動電極を収容する空洞を形成する第１の絶縁性の膜と、前記空洞側の前記第１の膜の表面に設けられ、前記第１の膜に前記可動電極を接続するための第１のアンカーとを具備する。前記第１のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は閉じられている。前記第２のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は貫通孔によって閉じられていない。

図１は、第１の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図２は、第１の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図３は、第１の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの他の参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図４は、圧力検出用のＭＥＭＳ素子の静電容量の圧力依存性を示す図である。 図５は、実施形態のＭＥＭＳ素子のダイヤフラムに圧力がかかった場合の可動電極の動きを説明するための図である。 図６は、比較例のＭＥＭＳ素子のダイヤフラムに圧力がかかった場合の可動電極の動きを説明するための図である。 図７は、第２の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図８は、第２の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図９は、第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の可動電極、アンカーおよびばねの平面パターンを示す図である。 図１０は、第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の可動電極、アンカーおよびばねの他の平面パターンを示す図である。 図１１は、第２の実施形態の参照容量用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラムの平面パターンの一例を示す図である。 図１２は、貫通孔の個数が四つの場合のダイヤフラムの平面パターンの一例を示す図である。 図１３は、第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１４は、図１３に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１５は、図１４に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１６は、図１５に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１７は、図１６に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１８は、図１７に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１９は、図１８に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２０は、図１９に続く第２の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２１は、第３の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図２２は、第３の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図２３は、第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２４は、図２３に続く第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２５は、図２４に続く第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２６は、図２５に続く第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２７は、図２６に続く第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２８は、図２７に続く第３の実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。 図２９は、第４の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 図３０は、第４の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。 第５の実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
以下の実施形態では、ＭＥＭＳデバイスの一つであるＭＥＭＳ圧力センサを例にあげて説明するが、実施形態はＭＥＭＳ圧力センサに限定されるものではない。実施形態のＭＥＭＳ圧力センサは、例えば、スマートフォン向け圧力センサ（高度計、活動量計などの用途）、ヘルスケア向け圧力センサ、車載向け圧力センサ（側面衝突センサ、ＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System））に利用される。

図１は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図であり、図２は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

図１および図２において、図中、１００は、基板を示しており、この基板１００上には固定電極（下部電極）１１０が設けられている。固定電極１１０は例えば平板形状を有する。固定電極１１０の材料は、例えば、ＡｌＣｕ合金である。基板１００上には、固定電極１１０を収容するように、ダイヤフラム（ドーム状薄膜）１２０が設けられている。

ダイヤフラム１２０の内側の上面にはアンカー１３０が設けられている。可動電極（上部電極）１４０は、アンカー１３０を介して、ダイヤフラム１２０の内側の上面に接続されている。可動電極は例えば固定電極に対して、平行な平板形状を有する。可動電極１４０の材料は、例えば、ＡｌＣｕ合金である。可動電極１４０は、固定電極１１０と対向するように配置されている。

ここまでの構成は、圧力検出用および参照容量用のＭＥＭＳ素子の両方で共通である。

参照容量用のＭＥＭＳ素子が圧力検出用のＭＥＭＳ素子と異なる点は、ダイヤフラム１２０が貫通孔１６０を有することにある。したがって、参照容量用のＭＥＭＳ素子において、ダイヤフラム１２０と基板１００によって形成される、固定電極１１０および可動電極１４０を収容する空洞は、貫通孔１６０によって、閉じられていない。そのため、この閉じられていない空洞は、貫通孔１６０を介して、ＭＥＭＳ素子の外部の空間に繋がっている。言い換えれば、前記閉じられていない空洞は、ＭＥＭＳ素子の外部の雰囲気または外気に繋がっている。

図２には、基板１００に対して垂直な貫通孔１６０が示されているが、図３に示すように、基板１００に対して平行な貫通孔１６０でも構わない。

圧力検出用のＭＥＭＳ素子と参照容量用のＭＥＭＳ素子とは、貫通孔１６０の形成工程の有無を除いて同一の製造プロセスによって、同一の基板１００上に形成されるので、圧力検出用および参照容量用のＭＥＭＳの素子製造プロセスのばらつきによる特性のばらつきはほぼ同様の傾向を示す。その結果、圧力検出用のＭＥＭＳ素子の静電容量と参照容量用のＭＥＭＳ素子の静電容量との間の差分に対する製造ばらつきの影響は低減される。

また、圧力検出用のＭＥＭＳ素子と参照容量用のＭＥＭＳ素子とは、貫通孔１６０の有無を除いてほぼ同一の構造を有するので、圧力検出用のＭＥＭＳ素子の静電容量の温度依存性と、参照容量用のＭＥＭＳ素子の静電容量の温度依存性とはほぼ同じとなる。

また、参照容量用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム１２０は貫通孔１６０を有するので、外部の温度が変化すると、参照容量用のＭＥＭＳ素子の可動電極１４０が動作するための空間（キャビティ）内の温度も変化する。圧力検出用および参照容量用のＭＥＭＳ素子の静電容量の温度依存性はほぼ同じであるので、参照容量用のＭＥＭＳ素子の静電容量に基づいて、圧力検出用のＭＥＭＳ素子の静電容量の温度依存性による影響を補正することができる。

図４に、三つの温度（０℃、２５℃、６０℃）における、圧力検出用のＭＥＭＳ素子の静電容量の圧力依存性を示す。図４から同じ気圧（絶対圧力）Pabsでも温度が異なると、静電容量Ｃｓは異なることが分かる。静電容量の温度依存性を考慮することにより、ＭＥＭＳデバイスの検出精度の向上を図れるようになる。

本実施形態のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム１２０に圧力１５０がかかると、図５に示すように、ダイヤフラム１２０は撓むが、可動電極１３０は撓まずに下方に平行移動する。したがって、本実施形態の場合、可動電極１３０と固定電極１１０との間の距離は、ダイヤフラム１２０の中心から離れても変わらない。

一方、図６に示すように、可動電極１３０の全体がダイヤフラム１２０の内側の上面に接続されている場合（比較例）、圧力１５０によってダイヤフラム１２０が撓むと、可動電極１３０も撓む。したがって、比較例の場合、可動電極１３０と固定電極１１０との間の距離は、ダイヤフラム１２０の中心から離れるに従って大きくなる。

このように同じ大きさの圧力１５０によってダイヤフラム１２０が撓む場合で実施形態と比較例とを比較すると、実施形態の方が比較例よりも、可動電極１３０と固定電極１１０との間の平均的な距離は短くなる。したがって、本実施形態によれば、同じ圧力でもより大きな静電容量の変化が得られるＭＥＭＳ素子を提供できるようになる。これによってもＭＥＭＳデバイスの検出精度の向を図れるようになる。

以下、比較例および実施形態の静電容量の変化率についてより詳細に説明する。

[比較例]
圧力Ｐを受けているダイヤフラムの変形分布は、
ｗ（ｒ）＝Ｐ（１−ｒ²／ａ²）ａ⁴／（６４Ｄ） （１）
Ｄ＝Ｅｈ³／｛１２（１−ν²）｝ （２）
で与えられる。

式（１），（２）において、
ｒはダイヤフラムの中心からの距離、
ｗ（ｒ）はダイヤフラム中心からの距離ｒにおけるダイヤフラムの撓み量、
ａはダイヤフラムの半径、
Ｐはダイヤフラムへの印加圧力、
Ｄはダイヤフラムの曲げ剛性、
Ｅはダイヤフラムのヤング率、
νはダイヤフラムのポアソン比
である。

ダイヤフラムの最大撓み量ｗ_max、つまり、ダイヤフラムの中心における撓み量ｗ（０）は、
ｗ_max＝ｗ（０）＝Ｐａ⁴／（６４Ｄ）
＝３（１−ν²）Ｐａ⁴／（１６Ｅｈ³） （３）
である。

したがって、圧力Ｐを受けた場合の静電容量は、

で与えられる。

式（４）において、
Ｃ_oldは比較例のセンサ容量、
Ｃ₀＝επａ²／ｇ₀は圧力が印加される前のセンサ容量（初期センサ容量）
εは空気の誘電率、
ｇ₀は圧力印加前である初期の可動電極と固定電極との電極間ギャップ
である。

静電容量の変化率としては、

で与えられる。

式（５）において、
ΔＣ_old／Ｃ₀＝（Ｃ_old−Ｃ₀）／Ｃ₀は比較例のセンサの容量変化率
である。

[実施形態]
以下の説明であらわれるパラメータ、定数のうち、比較例の説明であらわれたパラメータ、定数と同じものは同じ意味で用いている。

圧力Ｐを受けた場合の静電容量は、
Ｃ_new＝επａ²／（ｇ₀−ｗ_max） （６）
で与えられる。

式（６）において、Ｃnewは実施形態のセンサ容量である。

静電容量の変化率としては、
ΔＣ_new／Ｃ₀＝（Ｃ_new−Ｃ₀）／Ｃ_0＝ｗ_max／（ｇ₀−ｗ_max） （７）
で与えられる。

式（７）において、ΔＣ_new／Ｃ₀は実施形態のセンサの容量変化率である。

（第２の実施形態）
図７は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図であり、図８は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

図７および図８において、図中、２００は、基板を示しており、この基板２００中にはプラグ２０１が設けられている。プラグ２０１は、基板２００の下に形成されている図示されない配線に接続されている。

基板２００上には、固定電極（下部電極）２０２、配線２０３，２０４が設けられている。配線２０３，２０４は固定電極２０２の外側に設けられている。配線２０３はプラグ２０１とコンタクトする。配線２０３，２０４上にはアンカー２０７が設けられている。

基板１００上には、固定電極２０２、配線２０３，２０４、アンカー２０７等を収容するように、積層構造のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３が設けられている。

ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３の内側の上面にはアンカー２１１ａが設けられている。可動電極（上部電極）２０６は、アンカー２１１ａを介して、ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３の内側の上面に接続されている。可動電極２０６は固定電極２０２と対向するように配置されている。

可動電極２０６とアンカー２０７とを接続するばね２０８は、可動電極２０６の上面上からアンカー２０７の上面上まで連接して形成されている。

図９に、可動電極２０６、アンカー２０７およびばね２０８の平面パターンの一例を示す。図７の断面図は、図９の平面図の矢視方向の断面である。図１０に、可動電極２０６、アンカー２０７およびばね２０８の平面パターンの他の例を示す。

ここまでの構成は、圧力検出用および参照容量用のＭＥＭＳ素子の両方で共通である。参照容量用のＭＥＭＳ素子が圧力検出用のＭＥＭＳ素子と異なる点は、ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３が貫通孔２４０を有することにある。

図１１に、参照容量用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３の平面パターンの一例を示す。この平面パターンは、基本的には、多角形（八角形）である。しかし、参照容量用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３は、圧力検出用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３に比べて、貫通孔２４０を設けるための部分を余分に有する。貫通孔２４０の個数は一つには限定されず、二つ以上でも構わない。図１２に、貫通孔２４０の個数が四つの場合のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３の平面パターンの一例を示す。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様の理由で、ＭＥＭＳデバイスの検出精度の改良を図れるようになる。

本実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法の一例を以下に説明する。

［図１３]
基板２００中にプラグ２０１を形成し、その後、固定電極２０２、配線２０３，２０４を形成する。

［図１４]
基板２００上に第１の犠牲膜２０５を形成し、その後、配線２０３，２０４の上面の一部が露出するように、第１の犠牲膜２０５を所定の形状に加工する。第１の犠牲膜２０５は、例えば、ポリイミド等の有機物を材料とする絶縁膜である。

［図１５]
可動電極２０６およびアンカー２０７となる導電膜を全面に形成し、図示しないレジストパターンを形成し、そして、レジストパターンをマスクにして前記導電膜をエッチングし、可動電極２０６およびアンカー２０７を形成する。可動電極２０６およびアンカー２０７をそれぞれ別の材料の導電膜で形成しても構わない。

［図１６]
可動電極２０６とアンカー２０７とを接続するばね２０８となる導電膜を形成し、図示しないレジストパターンを形成し、そして、レジストパターンをマスクにして前記導電膜をエッチングし、ばね２０８を形成する。

本実施形態では、可動電極２０６およびアンカー２０７を同一層で形成し、また、ばね２０８は可動電極２０６およびアンカー２０７とは別の層で形成したが、可動電極２０６、アンカー２０７およびばね２０８を同一層で形成しても構わない。

［図１７]
図１６までの工程で得られた製造途中のＭＥＭＳ素子を半球状の形状を有する第２の犠牲膜２０９で覆い、その後、可動電極２０６の上面の一部が露出するように、第２の犠牲膜２０９に開口部２１０を形成する。第２の犠牲膜２０９は、例えば、塗布法により、ポリイミド等の有機物を材料とする塗布膜を形成した後、この塗布膜の全面をＲＩＥプロセスにより加工することによる得られる。

［図１８]
開口部２１０を塞ぐように、第２の犠牲膜２０９上に、アンカー（第１のアンカー）および第１のダイヤフラムとなる絶縁性の膜２１１を形成する。膜２１１の材料は、例えば、シリコン酸化物である。

［図１９]
図示しないレジストパターンをマスクにして、膜２１１をエッチングすることにより、可動電極２０６に接続されたアンカー（第１のアンカー）２１１ａ、および、複数の貫通孔を有する第１のダイヤフラム２１１ｂを形成する。上記図示しないレジストパターンは、通常のフォトリソグラフィプロセスにより形成する。

［図２０]
酸素ガスを用いたアッシングにより、上記の図示しないレジストパターンを除去する。このとき、上記酸素ガスは、第１のダイヤフラム２１１ｂの貫通孔を介して、第２の犠牲膜２０９に供給される。第２の犠牲膜２０９は上記酸素ガスにより除去される。第２の犠牲膜２０９が除去されて第１の犠牲膜２０５が露出すると、第１の犠牲膜２０５も上記酸素ガスにより除去される。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）２３０が得られる。

その後、第１のダイヤフラム２１１ｂ上に第２のダイヤフラム２１２を形成し、第２のダイヤフラム２１２上に第３のダイヤフラム２１３を形成する。

第１のダイヤフラム２１１ｂの貫通孔は第２のダイヤフラム２１２で塞がれる。第２のダイヤフラム２１２の材料は、例えば、ポリイミドである。第３のダイヤフラム２１３の材料は、例えば、シリコン窒化物である。

このようにして図７に示した圧力検出用のＭＥＭＳ素子が得られる。

リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて、ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３に貫通孔２４０を形成すると、図８に示した参照容量用のＭＥＭＳ素子が得られる。

（第３の実施形態）
図２１は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図であり、図２２は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、固定電極２０２、配線２０３，２０４、可動電極２０６、アンカー２０７、および、ばね２０８の表面が絶縁層３００で覆われていることにある。絶縁層３００の材料は、例えば、シリコン窒化物である。

図２３−図２８は、本実施形態のＭＥＭＳ素子の製造方法を説明するための断面図である。ここでは、絶縁層３００が、第１の絶縁層３００ａ、第２の絶縁層３００ｂおよび第３の絶縁層３００ｃを有する場合について説明する。

［図２３]
基板２００上に固定電極２０２、配線２０３および配線２０４を形成し、その後、基板２００、固定電極２０２、配線２０３および配線２０の上に第１の絶縁層３００ａを形成する。

［図２４]
リソグラフィプロセスおよびエッチングを用いて、基板２００、固定電極２０２、配線２０３および配線２０のそれぞれの上面および側面の上の第１の絶縁層３００ａを残して、その他の第１の絶縁層３００ａを除去する。

［図２５]
全面上に第１の犠牲膜２０５を形成し、その後、リソグラフィプロセスおよびエッチングを用いて、配線２０３，２０４の上面の一部が露出するように、第１の犠牲膜２０５中に開口部を形成する。

［図２６]
第１の犠牲膜２０５の開口部の側面および底面を覆うように、第１の犠牲膜２０５上に第２の絶縁層３００ｂを形成する。第２の絶縁層３００ｂの材料は、第１の絶縁層３００ａの材料と同じである。

［図２７]
リソグラフィプロセスおよびエッチングを用いて、第１の犠牲膜２０５の開口部の底面上の第２の絶縁層３００ｂを除去し、その後、図１５、図１６と同様に、可動電極２０６、アンカー２０７、ばね２０８を形成する。

［図２８]
全面に第３の絶縁層３００ｃを形成し、その後、リソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて、第１の犠牲膜２０５の上面上の露出した第３の絶縁層３００ｃおよびその下の第２の絶縁層３００ｂを選択的に除去する。第３の絶縁層３００ｃの材料は、第２の絶縁層３００ｂの材料と同じである。この後は、第２に実施形態の図１７以降の工程が行われる。

本実施形態では、固定電極２０２、配線２０３，２０４、可動電極２０６、アンカー２０７、および、ばね２０８の全てを絶縁層３００で覆ったが、それらの一部の部材だけを絶縁層３００で覆っても構わない。例えば、固定電極２０２および可動電極２０６の表面だけを絶縁層３００で覆っても構わない。絶縁層３００で覆われた部材は腐食から保護される。

（第４の実施形態）
図２９は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの圧力検出用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図であり、図３０は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、第１のダイヤフラム２１１ｂの材料と第３のダイヤフラム２１３ｂの材料が同じことにある。第１および第３のダイヤフラム２１１ｂ，２１３ｂの材料は、例えば、シリコン酸化物である。

本実施形態によれば、ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３ｂは厚さ方向に関して構造（材料）の対称性が改善されるので、熱膨張差によって生じるダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３ｂの反りは相殺され、これにより、静電容量の温度依存性を小さくすることが可能となる。

本実施形態でも第３の実施形態と同様に、固定電極２０２、配線２０３，２０４、可動電極２０６、アンカー２０７、および、ばね２０８の表面を絶縁層３００で覆っても構わない。

（第５の実施形態）
図３１は、本実施形態のＭＥＭＳ圧力センサの参照容量用のＭＥＭＳ素子を模式的に示す断面図である。

本実施形態が第２の実施形態と異なる点は、ダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３ｂではなくて基板２００に貫通孔２４０が設けられていることにある。

第１−第３の実施例等の場合、圧力検出用のＭＥＭＳ素子と参照容量用のＭＥＭＳ素子との間にはダイヤフラムの貫通孔の有無の違いがある。一方、本実施形態の場合、圧力検出用および参照容量用のＭＥＭＳ素子のダイヤフラム２１１ｂ，２１２，２１３ｂの構造（形状、寸法）は同じになるので、圧力検出用および参照容量用のＭＥＭ素子の静電容量間の間で生じる、温度依存性のわずかな差異をさらに小さくすることが可能となる。

本実施形態でも第２の実施形態と同様に、第１のダイヤフラム２１１ｂの材料と第３のダイヤフラム２１３ｂの材料とを同じにしても構わない。

また、本実施形態でも第３の実施形態と同様に、固定電極２０２、配線２０３，２０４、可動電極２０６、アンカー２０７、および、ばね２０８のうちの一つまたは複数の部材の表面を絶縁層３００で覆っても構わない。

［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられた第１のＭＥＭＳ素子と、
前記基板上に設けられた第２のＭＥＭＳ素子と
を具備してなり、
前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、
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配置され、上下方向に可動である可動電極と、
前記基板とともに前記固定電極および前記可動電極を収容する空洞を形成する第１の絶縁性の膜と、
前記空洞側の前記第１の膜の表面に設けられ、前記第１の膜に前記可動電極を接続するための第１のアンカーとを具備してなり、
前記第１のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は閉じられており、
前記第２のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は貫通孔によって閉じられていないことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。

［付記２］
前記第２のＭＥＭＳ素子の前記貫通孔は、前記第１の絶縁性の膜または前記基板に設けられていることを特徴とする付記１に記載のＭＥＭＳデバイス
［付記３］
前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、さらに、
前記基板上に設けられ、前記固定電極の外側に配置された第２のアンカーと、
前記可動電極の上面上から前記第２のアンカーの上面上まで連接して形成され、前記可動電極と前記第１のアンカーとを接続するためのばね部とを具備してなることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス
［付記４］
前記固定電極および前記可動電極の表面を覆う絶縁層をさらに具備してなることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記５］
前記固定電極および前記可動電極の表面を覆う絶縁層の材料は、シリコン窒化物であることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記６］
前記固定電極および前記可動電極の材料は、ＡｌＣｕ合金であることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記７］
前記第１のＭＥＭＳ素子は圧力検出用のＭＥＭＳ素子であり、前記第２のＭＥＭＳ素子は参照容量用のＭＥＭＳ素子であることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記８］
前記固定電極は平板形状を有し、前記可動電極は平板形状を有し、前記固定電極と前記可動電極とは対向していることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記９］
前記第１の膜に圧力が加わると、前記平板形状を有する前記可動電極は、下方に平行移動することを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１０］
前記第１の絶縁性の膜上に設けられた第２の絶縁性の膜をさらに具備してなることを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１１］
前記第２の絶縁性の膜上に設けられた第３の絶縁性の膜をさらに具備してなることを特徴とする付記１０に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１２］
前記第１の絶縁性の膜の材料、前記第２の絶縁性の膜の材料および前記第３の絶縁性の膜の材料は互いに異なることを特徴とする付記１１に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１３］
前記第１の絶縁性の膜の材料はシリコン酸化物であり、前記第２の絶縁性の膜の材料は有機物であり、前記第３の絶縁性の膜の材料はシリコン窒化物であることを特徴とする付記１２に記載のＭＥＭＳデバイス
［付記１４］
前記第１の絶縁性の膜の材料は前記第３の絶縁性の膜の材料とは同じであり、前記第２の絶縁性の膜の材料は前記第１および第２の絶縁性の膜の材料と異なることを特徴とする付記１１に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１５］
前記第１および第３の絶縁性の膜の材料はシリコン酸化物であり、前記第２の絶縁性の膜の材料は有機物であることを特徴とする付記１１に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１６］
前記第１の膜は複数の開口部を有し、前記第２の膜は前記第１の膜の前記複数の開口部を埋めることを特徴する付記１０ないし１５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１７］
前記第２の膜は塗布膜であることを特徴とする付記１６に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１８］
前記固定電極、前記可動電極、前記第２のアンカーおよび前記ばね部の表面を覆う絶縁層をさらに具備してなることを特徴とする付記３に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記１９］
前記第１のＭＥＭＳ素子の前記第１の絶縁性の膜には貫通孔が設けられていないことを特徴とする付記１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

［付記２０］
前記第１のＭＥＭＳ素子の前記固定電極および前記可動電極を収容する前記空洞下の前記基板には貫通孔が設けられていないことを特徴とする付記２に記載のＭＥＭＳデバイス。

本発明のいく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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１００…基板、１１０…固定電極、１２０…ダイヤフラム（第１の絶縁性の膜）、１３０…アンカー（第１のアンカー）、１４０…可動電極、１５０…圧力、１６０…貫通孔、２００…基板、２０１…プラグ、２０２…固定電極、２０３…配線、２０４配線…、２０５…第１の犠牲膜、２０６…可動電極、２０７…アンカー（第１のアンカー）、２０８…ばね、２０９…第２の犠牲膜、２１０…開口部、２１１…絶縁性の膜、２１１ａ…アンカー（第１のアンカー）、２１１ｂ…ダイヤフラム（第１の絶縁性の膜）、２１２…ダイヤフラム（第２の絶縁性の膜）、２１３，２１３ｂ…ダイヤフラム（第３の絶縁性の膜）、２３０…キャビティ、２４０…貫通孔、３００…絶縁層、３００ａ…第１の絶縁層、３００ｂ…第２の絶縁層、３０３ｃ…第３の絶縁層。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた第１のＭＥＭＳ素子と、
   前記基板上に設けられた第２のＭＥＭＳ素子と
   を具備してなり、
   前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、
   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配置され、上下方向に可動である可動電極と、
   前記基板とともに前記固定電極および前記可動電極を収容する空洞を形成する第１の絶縁性の膜と、
   前記空洞側の前記第１の膜の表面に設けられ、前記第１の膜に前記可動電極を接続するための第１のアンカーとを具備してなり、
   前記第１のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は閉じられており、
   前記第２のＭＥＭＳ素子において、前記第１の絶縁性の膜および前記基板によって形成された前記空洞は貫通孔によって閉じられていないことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
2. 前記第２のＭＥＭＳ素子の前記貫通孔は、前記第１の絶縁性の膜または前記基板に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス
3. 前記第１および第２のＭＥＭＳ素子の各々は、さらに、
   前記基板上に設けられ、前記固定電極の外側に配置された第２のアンカーと、
   前記可動電極の上面上から前記第２のアンカーの上面上まで連接して形成され、前記可動電極と前記第１のアンカーとを接続するためのばね部とを具備してなることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス
4. 前記固定電極および前記可動電極の表面を覆う絶縁層をさらに具備してなることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
5. 前記第１のＭＥＭＳ素子は圧力検出用のＭＥＭＳ素子であり、前記第２のＭＥＭＳ素子は参照容量用のＭＥＭＳ素子であることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。

Images