WO2011114398A1 - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents

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fixed electrode
film
fixed
insulating film
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山岡徹
三由裕一
竹内祐介
木村教夫
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パナソニック株式会社
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    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS device having two pairs of a fixed electrode and a vibrating electrode, for example, a MEMS device constituting an acoustic transducer.
  • Non-Patent Document 1 As a means for reducing the size and improving the performance of conventional electronic components, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) devices using semiconductor manufacturing technology are promising.
  • An acoustic transducer which is a typical MEMS transducer, is also highly demanded for high performance and miniaturization, and an approach as shown in Non-Patent Document 1 has been made.
  • Non-Patent Document 1 discloses a structure in which a vibration electrode is disposed between two fixed electrodes.
  • the lower fixed electrode is composed of a composite film of a P-type polycrystalline silicon film and a silicon nitride film.
  • the vibrating electrode is made of P-type polycrystalline polysilicon sandwiched between upper and lower silicon nitride films.
  • the upper fixed electrode is made of P-type polycrystalline polysilicon.
  • a technique is disclosed in which a vibration electrode is disposed between an upper fixed electrode and a lower fixed electrode, thereby increasing the gap area and reducing the gap interval without increasing the chip area.
  • Other techniques such as Patent Document 1 are also disclosed.
  • the conventional technology has the following problems, for example.
  • the lower fixed electrode in Non-Patent Document 1 is composed of a composite film of a P-type polycrystalline silicon film and a silicon nitride film. For this reason, stress distribution is generated inside the composite film, and upward film deformation occurs in the center of the fixed electrode. As a result, the shape of the entire fixed electrode varies and it is difficult to control the distance between the vibrating electrode and the fixed electrode (interelectrode distance).
  • the reason why the stress distribution is generated inside the composite film is that the thermal history due to the heat treatment varies.
  • variations in the distance between the electrodes cause variations in the sensitivity of the acoustic transducer. Therefore, it is important to control the distance between the electrodes or to control the stress in the electrodes.
  • Non-Patent Document 1 by arranging a vibrating electrode between the upper fixed electrode and the lower fixed electrode, the gap area can be increased without increasing the chip area and the gap interval can be reduced. Is disclosed. In general, the larger the gap area and the smaller the gap interval, the higher the sensitivity, making it possible to make a highly sensitive device, but only placing a vibrating electrode between the upper fixed electrode and the lower fixed electrode. Then, high sensitivity is insufficient.
  • an object of the present invention is to solve the above problems.
  • at least one of the above problems may be solved. That is, an object is to realize a MEMS device capable of controlling at least one of controlling the interelectrode distance, controlling the stress in the electrode, and improving the sensitivity.
  • a first MEMS device includes an SOI substrate having a first fixed electrode, a vibrating membrane having a vibrating electrode provided on the SOI substrate, and a vibrating membrane.
  • a fixed film having a second fixed electrode provided on the substrate, a first air gap provided between the SOI substrate and the vibration film, and a second provided between the vibration film and the fixed film. Air gap.
  • the first fixed electrode can have a single-layer structure, the stress in the electrode can be controlled at a low cost. Therefore, the distance between the first fixed electrode and the vibrating electrode can be controlled. The distance can be controlled.
  • the first fixed electrode may be made of silicon doped with N-type or P-type impurities.
  • the SOI substrate may be composed of an insulating layer formed on the silicon substrate and a silicon layer (hereinafter referred to as an SOI layer) serving as a first fixed electrode formed on the insulating layer. Good.
  • the silicon layer contains most of the silicon atoms and may contain other impurities.
  • a connecting portion is interposed between the first fixed electrode and the second fixed electrode, and the first fixed electrode and the second fixed electrode may be connected by the connecting portion.
  • first fixed electrode and the second fixed electrode may be connected to the first amplifier, and the vibration electrode may be connected to the second amplifier.
  • first fixed electrode and the vibrating electrode may be connected to the first amplifier
  • second fixed electrode and the vibrating electrode may be connected to the second amplifier
  • the vibration film may have a multilayer structure including a vibration electrode, a third insulating film having a tensile stress, a fourth insulating film having a compressive stress, and a fifth insulating film having a tensile stress.
  • the third insulating film and the fifth insulating film may be silicon nitride films, the fourth insulating film may be a silicon oxide film, and the fourth insulating film may constitute an electret.
  • the vibration film includes a vibration electrode, a third insulating film having a tensile stress, a fourth insulating film having a compressive stress, a fifth insulating film having a compressive stress, and a sixth insulating film having a tensile stress.
  • the third insulating film and the fourth insulating film may be disposed below the vibration electrode, and the fifth insulating film and the sixth insulating film may be disposed above the vibration electrode.
  • the third insulating film and the fifth insulating film are silicon nitride films, the fourth insulating film and the sixth insulating film are silicon oxide films, and the fourth insulating film constitutes the first electret.
  • the sixth insulating film may constitute the second electret.
  • first electret and the second electret may have different polarities.
  • a second MEMS device includes a first fixed film having a first fixed electrode provided on a silicon substrate, and a first fixed electrode.
  • 1 air gap, and a second air gap provided between the second fixed film and the vibration film, and the first fixed electrode and the second fixed electrode are the first amplifier.
  • the vibrating electrode is connected to the second amplifier.
  • the first fixed electrode may be made of silicon doped with N-type or P-type impurities.
  • the first fixed electrode and the vibrating electrode are connected to the first amplifier, and the second fixed electrode and the vibrating electrode are connected to the second amplifier. Is preferred.
  • the first fixed electrode may be made of silicon doped with N-type or P-type impurities.
  • an insulating film is interposed between the first fixed electrode and the second fixed electrode, and the first fixed electrode and the second fixed electrode are separated by a connecting portion formed in the insulating film. They may be connected to each other.
  • the MEMS device according to the present invention can realize a highly sensitive MEMS device, and can achieve both high performance and downsizing of the MEMS device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a MEMS device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a circuit configuration of the MEMS device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a MEMS device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a circuit configuration of the MEMS device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the package structure of the MEMS device according to the present invention.
  • the drawings, various shapes, materials, numerical values, and the like shown in the following embodiments are merely preferred examples, and are not limited to the contents shown. As long as it does not deviate from the gist of the invention, it can be appropriately changed without being limited to the description. In addition, combinations with other embodiments are possible within a consistent range.
  • an acoustic transducer is used as an example of the MEMS device here, the present invention is a technique that can be applied to all MEMS devices.
  • the MEMS device refers to a conversion element that is formed using a semiconductor process and converts a mechanical signal or the like into an electric signal or the like. Examples of the MEMS device include an acoustic transducer (MEMS microphone), a pressure sensor, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and the like. The above is common to the present invention.
  • an SOI layer of an SOI (Silicon-on-Insulator) substrate functions as a first fixed electrode.
  • a vibration electrode is disposed on the SOI substrate via a first air gap.
  • a second fixed electrode is disposed on the vibration electrode via a second air gap.
  • the SOI substrate is preferably composed of an insulating layer formed on the silicon substrate and an SOI layer formed on the insulating layer.
  • the SOI layer preferably functions as the first fixed electrode.
  • the SOI layer may be mainly composed of silicon atoms and may contain other impurities. Note that, unlike the silicon substrate portion under the insulating layer of the SOI substrate, the silicon layer can independently control the film thickness and the impurity concentration.
  • the SOI layer is the first fixed electrode
  • the first fixed electrode has a single layer structure. Therefore, in the laminated structure, there is an effect that the film deformation of the fixed electrode can be suppressed easily and at a lower cost than the film deformation suppression by taking the stress balance of a plurality of films.
  • the vibrating electrode also has a single-layer structure.
  • an insulating film may be arranged above and below the vibration electrode to balance the film and suppress deformation of the vibration electrode.
  • the vibrating electrode constitutes a part of the vibrating film having a single layer structure or a laminated structure.
  • the second fixed electrode also has a single layer structure.
  • an insulating film may be arranged above and below the second fixed electrode to balance the film and to suppress film deformation of the second fixed electrode.
  • the second fixed electrode constitutes a part of the fixed film having a single layer structure or a laminated structure.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a MEMS device according to a first embodiment of the present invention.
  • a silicon oxide film 2 is provided on a silicon substrate 1, and an SOI layer 28 is provided on the silicon oxide film 2 to constitute an SOI substrate.
  • the SOI layer 28 is doped with N-type or P-type impurities at a high concentration, and constitutes the fixed electrode 24.
  • the SOI substrate is removed so as to leave the fixed electrode 24 and the peripheral portion 4 of the SOI substrate, and an opening 5 is formed.
  • the vibration film 6 is formed on the SOI layer 28 through the air gap 11.
  • the vibration film 6 may be composed of only a conductive film constituting the vibration electrode or a multilayer film including an insulating film.
  • the vibration film 6 is composed of a vibration electrode 7 made of a conductive film such as a polysilicon film that is almost stress free, and a silicon oxide film having a compressive stress of ⁇ 500 MPa to ⁇ 100 MPa formed under the vibration electrode 7.
  • the insulating film 8b is made of a silicon oxide film having a compressive stress
  • the insulating film 10 is made of a silicon nitride film having a tensile stress of 1000 MPa to 2000 MPa that covers the upper and side surfaces of the insulating film 8b. .
  • the vibrating membrane 6 is partially held by the restraining portion 12 and is mechanically connected to the SOI substrate by the restraining portion 12.
  • the restraining portion 12 corresponds to, for example, a remaining portion from which a part of the silicon oxide film 3 has been removed.
  • the first air gap 11 corresponds to a region where a part of the silicon oxide film 3 is removed, and is formed at least over the entire upper side of the opening 5.
  • the first fixed electrode 24 is formed with a plurality of holes 25 communicating with the first air gap 11.
  • the holes 25 serve as air passages for vibrating the vibrating membrane 6.
  • the fixed film 13 is disposed above the vibration film 6.
  • the fixed film 13 may be formed of only one conductive film constituting the fixed electrode, or may be formed of a multilayer film including an insulating film.
  • the fixed film 13 includes an electret film made of a silicon oxide film or the like that retains a permanent charge, an electret capacitor can be configured, and an external voltage supply can be made unnecessary.
  • the fixed film 13 includes a fixed electrode 14 made of a conductive film such as a polysilicon film, and insulating films 15 and 16 made of a silicon nitride film or the like covering the lower surface and the upper surface (including side surfaces) of the fixed electrode 14, respectively. It is composed of
  • An air gap 17 is formed between the vibration film 6 and the fixed film 13, and the fixed film 13 is held between the SOI substrate and the fixed film 13 in a region where the air gap 17 is not provided.
  • a holding part is formed.
  • the holding portion may be a region 29 remaining by removing the sacrificial layer originally formed between the vibration film and the fixed film.
  • the silicon oxide film 18 and the silicon oxide film 3 serve as sacrificial layers, and a part of the silicon oxide film 18 remaining after being removed and a part of the silicon oxide film 3 constitute a holding portion 29. is doing.
  • a plurality of holes 19 communicating with the air gap 17 are formed in the fixed film 13 on the air gap 17.
  • the hole 19 serves as an air passage for vibrating the vibrating membrane 6.
  • an opening 27, an opening 22 and an opening 23 are provided so that the pad portion 26 of the fixed electrode 24, the pad portion 20 of the vibration electrode 7 and the pad portion 21 of the fixed electrode 14 are exposed, respectively. Although omitted, it is connected to an external circuit via a bonding wire or the like.
  • a parallel plate type capacitor structure having the vibrating electrode 7 and the fixed electrode 14 as electrodes is formed.
  • a parallel plate type capacitor structure is formed using the vibrating electrode 7 and the fixed electrode 24 as electrodes.
  • the vibrating membrane 6 when the vibrating membrane 6 receives pressure through the hole 19 or the hole 25, the vibrating membrane 6 mechanically vibrates up and down according to the pressure.
  • sound pressure can be assumed as the pressure.
  • the vibrating membrane 6 vibrates, the distance between the vibrating electrode 7 and the fixed electrode 14 and the distance between the vibrating electrode 7 and the fixed electrode 24 change, and the capacitance of the capacitor changes.
  • the MEMS device functions as a conversion element by converting the mechanical change caused by the vibration of the vibration film as a capacitance change.
  • a first fixed electrode is formed on a silicon substrate.
  • a vibrating electrode is disposed on the first fixed electrode via a first air gap.
  • a second fixed electrode is disposed on the vibration electrode via a second air gap.
  • the first fixed electrode and the second fixed electrode are connected to the first amplifier, and the vibration electrode is connected to the second amplifier.
  • a first electret is formed on the lower side of the vibration electrode, and a second electret is formed on the upper side of the vibration electrode. The polarities of the charges charged in the first electret and the second electret are different. It is preferable.
  • FIG. 1 a state in which the first amplifier and the second amplifier are connected to the MEMS device described in FIG. 1 is schematically shown in FIG. That is, the pad portion 26 of the first fixed electrode and the first amplifier 101 are connected. In addition, the pad portion 21 of the second fixed electrode and the first amplifier 101 are connected. Further, the pad portion 20 of the vibration electrode and the second amplifier 102 are connected.
  • the configuration other than the first amplifier 101 and the second amplifier 102 is the same as that of the first embodiment.
  • a part of the SOI layer in the SOI substrate is used as the fixed electrode, whereas in the second embodiment, it is not necessary to limit the structure of the fixed electrode.
  • the output signal generated in the first fixed electrode due to the capacitance change between the first fixed electrode and the vibrating electrode is + S1
  • the output signal of the vibrating electrode is represented as -S1.
  • an output signal generated in the second fixed electrode due to a capacitance change between the second fixed electrode and the vibrating electrode is + S2
  • the output signal of the vibrating electrode is represented as -S2.
  • the output sensitivity Smic of the MEMS device output by taking the difference between the first amplifier and the second amplifier can be expressed as follows. Note that the difference between the first amplifier and the second amplifier can be obtained by connecting each amplifier to a third amplifier (differential amplifier).
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the circuit diagram of FIG.
  • the upper fixed electrode is described as a first fixed electrode
  • the lower fixed electrode is described as a second fixed electrode.
  • the pad portion 26 of the first fixed electrode and the first amplifier 101 are connected has been described.
  • the first fixed electrode and the second fixed electrode may be connected by a connecting portion, and a common pad may be used for the first fixed electrode and the second fixed electrode.
  • the first fixed electrode and the second fixed electrode are connected to the first amplifier, and the vibration electrode is connected to the second amplifier.
  • the first fixed electrode 24 and the second fixed electrode 14 are electrically connected via a connection part 200 made of a conductive material such as Cu, Al or polysilicon doped with impurities.
  • the connection part 200 may be formed in the insulating film which comprises the holding
  • a first fixed electrode is formed on a silicon substrate.
  • a vibrating electrode is disposed on the first fixed electrode via a first air gap.
  • a second fixed electrode is disposed on the vibration electrode via a second air gap.
  • the first fixed electrode and the vibration electrode are connected to the first amplifier, and the second fixed electrode and the vibration electrode are connected to the second amplifier.
  • a first electret is formed below the vibrating electrode, a second electret is formed above the vibrating electrode, and the polarity of the electric charges charged in the first electret and the second electret is Preferably they are different.
  • FIG. 5 schematically shows a state in which the first amplifier 101 and the second amplifier 102 are connected to the MEMS device described in FIG. That is, the pad portion 21 of the first fixed electrode and the first amplifier 101 are connected. In addition, the pad portion 26 of the second fixed electrode and the second amplifier 102 are connected. Further, the vibration electrode pad portion 20 is connected to the first amplifier 101 and the second amplifier 102.
  • the configuration other than the first amplifier and the second amplifier is the same as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the output signal generated in the first fixed electrode due to the capacitance change between the first fixed electrode and the vibrating electrode is + S1
  • the output signal of the vibrating electrode is represented as -S1.
  • an output signal generated in the second fixed electrode due to a capacitance change between the second fixed electrode and the vibrating electrode is + S2
  • the output signal of the vibrating electrode is represented as -S2.
  • the difference between the first fixed electrode and the vibration electrode is obtained by the first amplifier
  • the difference between the second fixed electrode and the vibration electrode is obtained by the second amplifier
  • the sum of both is taken and output.
  • the output sensitivity Smic of the MEMS device can be expressed as follows. Note that the sum of the first amplifier and the second amplifier can be obtained by connecting each amplifier to a third amplifier.
  • FIG. 6 shows a configuration schematically showing the circuit diagram of FIG.
  • the upper fixed electrode is described as a first fixed electrode
  • the lower fixed electrode is described as a second fixed electrode.
  • MEMS devices According to all the embodiments are packaged will be described.
  • a package having a MEMS device facilitates mounting on other electronic devices.
  • the package structure will be described by taking an acoustic transducer (MEMS microphone) as an example of the MEMS device.
  • MEMS microphone acoustic transducer
  • a package that can be mounted on a substrate of another electronic device is mounted with the MEMS device 201 fixed to a base material 203 such as a printed circuit board.
  • the shape is covered with the cover 202.
  • the amplifier which amplifies the output signal output from the stationary electrode and vibration electrode which comprise the MEMS device 201 is also mounted in the base material 203 so that it may be covered with the cover 202. Is preferred.
  • the joint portion of the cover 202 with the base material 203 is an eave portion (fringe) portion 205, and the eave portion 205 of the cover 202 and the base material 203 are connected by a conductive adhesive such as solder.
  • the cover 202 is preferably made of a conductive member, and preferably functions as an electromagnetic shield that blocks external noise by being electrically connected to a ground terminal.
  • the cover 202 is preferably formed of a single layer, but may have a laminated structure including a conductive member and an insulating member.
  • a conductive bonding member is formed on the surface of the base material 203 opposite to the mounting surface of the MEMS device 201 so that the surface can be mounted on another electronic device substrate. It is preferable that the electronic device board can be connected.
  • the sound hole 204 is formed in the base material 203 and directly below the MEMS device 201. This is because the back air chamber can be enlarged. A closed space opposite to the direction in which sound enters (sound hole side) is a space called a back air chamber. Since the acoustic characteristics are improved as the back air chamber is larger, it is preferable to dispose the sound hole 204 immediately below the MEMS device 201 as shown in FIG.
  • the sound holes 204 may be arranged so that sound enters directly from the upper side of the MEMS device 201.
  • the back air chamber is a space that is closed by the MEMS device 201 itself and the base material 203 (a space immediately below the vibrating membrane constituting the MEMS device 201). For this reason, the volume of the back air chamber becomes small and the acoustic characteristics are not as good as in FIG. 7A, but such a configuration may be used.
  • a sound hole 204 is formed in a portion of the cover 202 directly above the MEMS device 201.
  • the sound hole 204 is formed in the part which avoided the direct under of the MEMS device 201 in the base material 203.
  • FIG. 7D a sound hole 204 is formed in a portion of the cover 202 that avoids the top of the MEMS device 201.
  • the MEMS device according to the present invention can achieve both high performance and miniaturization of the MEMS device, and is useful for an acoustic transducer, for example.

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Abstract

　ＭＥＭＳデバイスは、第１の固定電極となるＳＯＩ層（２８）を有するＳＯＩ基板と、ＳＯＩ基板の上に設けられた振動電極（７）を有する振動膜（６）と、振動膜（６）の上に設けられた第２の固定電極（１４）を有する固定膜（１３）と、ＳＯＩ基板と振動膜（６）との間に設けられた第１のエアギャップ（１１）と、振動膜（６）と固定膜（１３）との間に設けられた第２のエアギャップ（１７）とを有する。

Description

ＭＥＭＳデバイス
　本発明は、一対の固定電極と振動電極とを二対有するＭＥＭＳデバイス、例えば音響トランスデューサを構成するＭＥＭＳデバイスに関する。
　従来の電子部品を小型化、高性能化する手段として、半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスが有望視されている。代表的なＭＥＭＳトランスデューサである音響トランスデューサにおいても、高性能化、小型化の要望が高く、非特許文献１に示されるような取り組みがなされている。
　非特許文献１においては、２つの固定電極の間に振動電極が配置された構造が開示されている。ここで、下側の固定電極は、Ｐ型多結晶シリコン膜とシリコン窒化膜の複合膜で構成されている。また、振動電極は、上下をシリコン窒化膜により挟まれたＰ型多結晶ポリシリコンで構成されている。また、上側の固定電極は、Ｐ型多結晶ポリシリコンから構成されている。さらに、上側の固定電極と下側の固定電極との間に振動電極を配置することにより、チップ面積を増大することなくギャップ面積を拡大すると同時にギャップ間隔を縮小する技術を開示している。なお、他にも特許文献１のような技術が開示されている
特開２００４－２２３７０８号公報
P. Rombach et al., "The First Low Voltage, Low Noise Differential Condenser Silicon Microphone", EUROSENSORS XIV pp. 213-216.
　しかしながら、従来技術には、例えば以下のような問題がある。
　非特許文献１における下側の固定電極は、Ｐ型多結晶シリコン膜とシリコン窒化膜の複合膜で構成されている。このため、複合膜の内部に応力分布が生じ、固定電極の中央部に上向きの膜変形が生じる。その結果、固定電極全体の形状にばらつきが生じ、振動電極と固定電極との間の距離（電極間距離）の制御が困難である。なお、複合膜の内部に応力分布が生じるのは、熱処理による熱履歴にばらつきが生じてしまうためである。ここで、電極間距離のばらつきは、音響トランスデューサの感度のばらつきの要因となる。従って、電極間距離を制御すること、又は、電極内応力を制御することが重要である。
　また、非特許文献１では、上側の固定電極と下側の固定電極との間に振動電極を配置することにより、チップ面積を増大することなくギャップ面積を拡大すると共に、ギャップ間隔を縮小する技術を開示している。一般に、ギャップ面積が大きく、ギャップ間隔が小さいほど感度は高くなり、高感度のデバイスを作ることが可能となるが、上側の固定電極と下側の固定電極との間に振動電極を配置するだけでは、高感度化は不十分である。
　従って、本発明においては、上記の問題を解決することを目的とする。ただし、上記の問題のうち、少なくとも一つが解決されればよい。つまり、電極間距離を制御すること、電極内応力を制御すること、及び感度を向上させることの少なくとも一つが可能なＭＥＭＳデバイスを実現できるようにすることを目的とする。
　上記の目的を達成を解決するため、本発明に係る第１のＭＥＭＳデバイスは、第１の固定電極を有するＳＯＩ基板と、ＳＯＩ基板の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する固定膜と、ＳＯＩ基板と振動膜との間に設けられた第１のエアギャップと、振動膜と固定膜との間に設けられた第２のエアギャップとを有している。
　上記の構成とすることにより、第１の固定電極を単層構造とすることができるため、低コストに電極内応力を制御することができるので、第１の固定電極と振動電極との電極間距離を制御することが可能となる。
　ここで、第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されていてもよい。
　また、ＳＯＩ基板は、シリコン基板の上に形成された絶縁層と、絶縁層の上に形成された第１の固定電極となるシリコン層（以下、ＳＯＩ層と記す）とから構成されていてもよい。なお、シリコン層には、シリコン原子が大部分含まれており、他の不純物が含まれていても構わない。
　また、第１の固定電極と第２の固定電極との間には接続部が介在しており、接続部により、第１の固定電極と第２の固定電極とは接続されていてもよい。
　また、第１の固定電極と第２の固定電極とは、第１の増幅器に接続され、振動電極は、第２の増幅器に接続されていてもよい。
　また、第１の固定電極と振動電極とは、第１の増幅器に接続され、第２の固定電極と振動電極とは、第２の増幅器に接続されていてもよい。
　また、振動膜は、振動電極、引張応力を持つ第３の絶縁膜、圧縮応力を持つ第４の絶縁膜及び引張応力を持つ第５の絶縁膜から構成される多層構造であってもよい。
　また、第３の絶縁膜及び第５の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、第４の絶縁膜はシリコン酸化膜であり、第４の絶縁膜はエレクトレットを構成してもよい。
　また、振動膜は、振動電極、引張応力を持つ第３の絶縁膜、圧縮応力を持つ第４の絶縁膜、圧縮応力を持つ第５の絶縁膜及び引張応力を持つ第６の絶縁膜から構成され、第３の絶縁膜と第４の絶縁膜とは振動電極の下側に配置され、第５の絶縁膜と第６の絶縁膜とは振動電極の上側に配置されていてもよい。
　また、第３の絶縁膜及び第５の絶縁膜がシリコン窒化膜であり、第４の絶縁膜及び第６の絶縁膜がシリコン酸化膜であり、第４の絶縁膜は第１のエレクトレットを構成し、第６の絶縁膜は第２のエレクトレットを構成してもよい。
　また、第１のエレクトレットと第２のエレクトレットとは互いに異なる極性であってもよい。
　また、上記の目的を達成するため、本発明に係る第２のＭＥＭＳデバイスは、シリコン基板の上に設けられた第１の固定電極を有する第１の固定膜と、第１の固定電極の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する第２の固定膜と、第１の固定膜と振動膜との間に設けられた第１のエアギャップと、第２の固定膜と振動膜との間に設けられた第２のエアギャップとを有しており、第１の固定電極と第２の固定電極とは第１の増幅器に接続され、振動電極は第２の増幅器に接続されている。
　また、第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されていてもよい。
　また、シリコン基板の上に設けられた第１の固定電極を有する第１の固定膜と、第１の固定電極の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する第２の固定膜と、第１の固定膜と振動膜の間に設けられた第１のエアギャップと、第２の固定膜と振動膜の間に設けられた第２のエアギャップとを有しており、第１の固定電極と振動電極は、第１の増幅器に接続され、第２の固定電極と振動電極は、第２の増幅器に接続されていることが好ましい。
　また、第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されていてもよい。
　また、第１の固定電極と第２の固定電極との間には絶縁膜が介在しており、絶縁膜中に形成された接続部により、第１の固定電極と第２の固定電極とは互いに接続されていてもよい。
　本発明に係るＭＥＭＳデバイスによると、高感度なＭＥＭＳデバイスを実現でき、ＭＥＭＳデバイスの高性能化と小型化の両立を図ることができる。
図１は本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの断面図である。 図２は本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの回路構成の説明図である。 図３は本発明の第２の実施形態に係る回路模式図である。 図４は本発明の第２の実施形態の一変形例に係るＭＥＭＳデバイスの回路構成の説明図である。 図５は本発明の第３の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの回路構成の説明図である。 図６は本発明の第３の実施形態に係る回路模式図である。 図７は本発明に係るＭＥＭＳデバイスのパッケージ構造を説明する図である。
　以下、本発明に係るＭＥＭＳデバイスについて説明する。
　なお、以下の各実施形態で示す図、種々の形状、材料及び数値等はいずれも望ましい例を挙げるに過ぎず、示した内容には限定されない。発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、記載内容に限定されることなく適宜変更可能である。さらに加えるならば、他の実施形態との組み合わせ等も矛盾の無い範囲で可能である。また、ここでは、ＭＥＭＳデバイスの例として、音響トランスデューサを用いて説明するが、本発明は、ＭＥＭＳデバイス全般に適用できる技術である。ＭＥＭＳデバイスとは、後述するが、半導体プロセスを用いて形成され、機械信号等を電気信号等に変換する変換素子を指している。ＭＥＭＳデバイスの例としては、音響トランスデューサ（ＭＥＭＳマイク）、圧力センサ、加速度センサ又は角速度センサ等が挙げられる。以上のことは、本発明に共通する。
　（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの構成について説明する。第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおいて、ＳＯＩ(Silicon-on-Insulator)基板のＳＯＩ層が第１の固定電極として機能する。また、ＳＯＩ基板の上に第１のエアギャップを介して、振動電極が配置されている。また、振動電極の上に第２のエアギャップを介して、第２の固定電極が配置されている。ここで、ＳＯＩ基板は、シリコン基板の上に形成された絶縁層と、絶縁層の上に形成されたＳＯＩ層から構成されていることが好ましい。また、ＳＯＩ層が第１の固定電極として機能することが好ましい。ここで、ＳＯＩ層は、シリコン原子を主成分とし、他の不純物が含まれていても構わない。なお、シリコン層はＳＯＩ基板の絶縁層下部のシリコン基板部とは異なり、膜厚及び不純物濃度を独立に制御することができる。
　本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおいて、ＳＯＩ層を第１の固定電極としているため、第１の固定電極は単層構造となる。そのため、積層構造において、複数の膜の応力バランスを取ることによる膜変形抑制と比較して、容易に且つ低コストに固定電極の膜変形を抑制することができるという効果がある。
　ここで、振動電極においても単層構造であることが好ましい。なお、振動電極の上下に絶縁膜を配置することによりバランスを取り、振動電極の膜変形を抑制しても構わない。このように、単層構造又は積層構造からなる振動膜の一部を振動電極が構成している。
　ここで、第２の固定電極においても単層構造であることが好ましい。なお、第２の固定電極の上下に絶縁膜を配置することでバランスを取り、第２の固定電極の膜変形を抑制しても構わない。このように、単層構造又は積層構造からなる固定膜の一部を第２の固定電極が構成している。
　次に、図１を用いて、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの詳細について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの断面図を示している。
　図１に示すように、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２が設けられ、該シリコン酸化膜２の上にＳＯＩ層２８が設けられてＳＯＩ基板が構成されている。ＳＯＩ層２８にはＮ型又はＰ型の不純物が高濃度にドープされており、固定電極２４を構成する。ここで、ＳＯＩ基板は、固定電極２４とＳＯＩ基板の周辺部４を残すように除去されており、開口部５が形成されている。
　また、ＳＯＩ層２８の上にはエアギャップ１１を介して振動膜６が形成されている。振動膜６は、振動電極を構成する導電膜のみから構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。振動膜６が、特に永久電荷を保持するエレクトレット膜を含む場合には、エレクトレットコンデンサを構成でき、外部からの電圧供給を不要とすることができる。図１においては、振動膜６は、ほぼ無応力であるポリシリコン膜等の導電膜からなる振動電極７と、その下に形成される－５００ＭＰａ～－１００ＭＰａの圧縮応力を持つシリコン酸化膜等からなる絶縁膜８ａと、絶縁膜８ａの下面及び側面をそれぞれ覆う、１０００ＭＰａ～２０００Ｍｐａの引張応力を持つシリコン窒化膜等からなる絶縁膜９と、振動電極７の上に形成される－５００ＭＰａ～－１００ＭＰａの圧縮応力を持つシリコン酸化膜等からなる絶縁膜８ｂと、絶縁膜８ｂの上面及び側面をそれぞれ覆う、１０００ＭＰａ～２０００Ｍｐａの引張応力を持つシリコン窒化膜等からなる絶縁膜１０とから構成されている。
　なお、振動膜６は、拘束部１２において部分的に保持されており、拘束部１２により、ＳＯＩ基板と機構的に連結されている。拘束部１２は、例えば、シリコン酸化膜３の一部が除去された残存部分に相当する。また、第１のエアギャップ１１は、シリコン酸化膜３の一部が除去された領域に相当し、少なくとも開口部５の上側全体に亘って形成されている。
　また、第１の固定電極２４には、第１のエアギャップ１１に通じる複数の孔２５が形成されている。ここで、孔２５は、振動膜６を振動させる空気の通り穴としての役割を果たす。
　振動膜６の上方には固定膜１３が配置されている。固定膜１３は、固定電極を構成する１つの導電膜のみから構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。固定膜１３が、特に、永久電荷を保持するシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜を含む場合には、エレクトレットコンデンサを構成でき、外部からの電圧供給を不要にすることができる。図１では、固定膜１３は、ポリシリコン膜等の導電膜からなる固定電極１４と、固定電極１４の下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆うシリコン窒化膜等からなる絶縁膜１５及び１６とから構成されている。
　振動膜６と固定膜１３との間にはエアギャップ１７が形成されており、エアギャップ１７が設けられていない領域のＳＯＩ基板と固定膜１３との間には固定膜１３を保持するための保持部が形成されている。ここで、保持部は、図示するように、もともと振動膜と固定膜の間に形成されていた犠牲層を除去することにより残存した領域２９であっても構わない。図１においては、シリコン酸化膜１８とシリコン酸化膜３が犠牲層としての役割を果たし、除去されて残存したシリコン酸化膜１８の一部とシリコン酸化膜３の一部とが保持部２９を構成している。
　また、エアギャップ１７上の固定膜１３には、エアギャップ１７に通じる複数の孔１９が形成されている。ここで、孔１９は、振動膜６を振動させる空気の通り穴としての役割を果たす。
　また、固定電極２４のパッド部２６、振動電極７のパッド部２０と固定電極１４のパッド部２１が露出するように開口部２７、開口部２２と開口部２３がそれぞれ設けられており、図示は省略しているが、ボンディングワイヤ等を介して外部回路に接続される。
　ここで、本実施形態におけるＭＥＭＳデバイスの動作について図１を参照しながら説明する。本実施形態におけるＭＥＭＳデバイスにおいて、振動電極７と固定電極１４とをそれぞれ電極とする平行平板型のコンデンサ構造が形成されている。また、振動電極７と固定電極２４とをそれぞれ電極とする平行平板型のコンデンサ構造が形成されている。
　ここで、孔１９又は孔２５を通して、振動膜６が圧力を受けると、その圧力に応じて振動膜６が機械的に上下に振動する。例えば、圧力として、音圧を想定することができる。そして、振動膜６が振動すると振動電極７と固定電極１４との電極間距離及び振動電極７と固定電極２４との電極間距離が変化して、コンデンサの容量が変化する。このように、振動膜が振動することによる機械的変化を容量変化として変換することによって、ＭＥＭＳデバイスは変換素子として機能している。
　（第２の実施形態）
　まず、本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの構成について説明する。第２の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおいて、シリコン基板の上に第１の固定電極が形成されている。また、第１の固定電極の上に第１のエアギャップを介して、振動電極が配置されている。また、振動電極の上に第２のエアギャップを介して、第２の固定電極が配置されている。ここで、第１の固定電極と第２の固定電極は第１の増幅器に接続し、振動電極は第２の増幅器に接続されている。なお、振動電極の下側には第１のエレクトレットが形成され、振動電極の上側には第２のエレクトレットが形成され、第１のエレクトレットと第２のエレクトレットに帯電している電荷の極性が異なることが好ましい。
　ここで、図１において説明したＭＥＭＳデバイスに、第１の増幅器と第２の増幅器とを接続した状態を模式的に表すと図２のようになる。つまり、第１の固定電極のパッド部２６と第１の増幅器１０１とが接続される。また、第２の固定電極のパッド部２１と第１の増幅器１０１とが接続される。また、振動電極のパッド部２０と第２の増幅器１０２とが接続される。
　なお、第１の増幅器１０１、第２の増幅器１０２以外の構成については、第１の実施形態と同様である。ただし、第１の実施形態においては、ＳＯＩ基板におけるＳＯＩ層の一部を固定電極として利用しているのに対し、第２の実施形態においては、固定電極の構造を限定する必要は無い。
　ここで、第１の固定電極と振動電極との間の容量変化によって第１の固定電極に発生する出力信号を＋Ｓ１とすると、振動電極の出力信号は－Ｓ１と表される。また、第２の固定電極と振動電極との間の容量変化によって第２の固定電極に発生する出力信号を＋Ｓ２とすると、振動電極の出力信号は－Ｓ２と表される。これは、第１のエレクトレットと第２のエレクトレットとに帯電している電荷の極性が異なることを考えると、容易に理解することができる。
　ここで、第１の増幅器と第２の増幅器の差を取って出力したＭＥＭＳデバイスの出力感度Ｓｍｉｃは、以下のように表すことができる。なお、第１の増幅器と第２の増幅器との差を取る場合には、それぞれの増幅器を第３の増幅器（差動アンプ）に接続するなどにより可能である。
　Ｓｍｉｃ＝（Ｓ１＋Ｓ２）－（－Ｓ１－Ｓ２）＝２Ｓ１＋２Ｓ２
　従って、２つの出力信号Ｓ１とＳ２との和の倍の感度を得ることができる。なお、第１の固定電極と振動電極との間の容量（Ｃｍ１）と第２の固定電極と振動電極との間の容量（Ｃｍ２）とが等しいとすると、Ｓ１とＳ２とは等しくなるので、第１の固定電極と振動電極との間の容量変化、又は第１の固定電極と振動電極との間の容量変化の４倍の感度を得ることができる。なお、Ｃｍ１とＣｍ２とが等しいのは、第１の固定電極と振動電極との間の距離と、第２の固定電極と振動電極との間の距離とがほぼ等しい場合であり、このような距離関係にあることが好ましい。
　また、図２の回路図を模式的に記載した構成が図３である。図３においては、上側の固定電極を第１の固定電極とし、下側の固定電極を第２の固定電極として記している。
　（第２の実施形態の一変形例）
　第２の実施形態においては、第１の固定電極のパッド部２６と第１の増幅器１０１とが接続されている例を説明した。一方、本変形例のように、第１の固定電極と第２の固定電極とを接続部により接続し、第１の固定電極と第２の固定電極とに共通のパッドを用いても構わない。なお、第１の固定電極と第２の固定電極とは第１の増幅器に接続され、振動電極は第２の増幅器に接続されている。
　具体的には、図４を用いて説明する。第１の固定電極２４と第２の固定電極１４とは、Ｃｕ，Ａｌ又は不純物をドープしたポリシリコン等の導電性材料からなる接続部２００を介して電気的に接続されている。ここで、接続部２００は、第１の固定電極と第２の固定電極との間に形成された保持部を構成する絶縁膜中に形成されていても構わない。このようにすることで、第１の固定電極と第２の固定電極とは、共通のパッド２１を利用することができるので、パッド形成面積が削減される。その結果、ＭＥＭＳデバイスを小型化することができるという効果がある。なお、本変形例においては第２の実施形態と同様に、固定電極の構造を限定する必要は無い。
　（第３の実施形態）
　まず、本発明の第３の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの構成について説明する。第３の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおいて、シリコン基板の上に第１の固定電極が形成されている。また、第１の固定電極の上に第１のエアギャップを介して、振動電極が配置されている。また、振動電極の上に第２のエアギャップを介して、第２の固定電極が配置されている。ここで、第１の固定電極と振動電極とは第１の増幅器に接続され、第２の固定電極と振動電極とは第２の増幅器に接続されている。また、振動電極の下側には第１のエレクトレットが形成され、振動電極の上側には第２のエレクトレットが形成され、第１のエレクトレットと第２のエレクトレットとに帯電している電荷の極性が異なることが好ましい。
　ここで、図１において説明したＭＥＭＳデバイスに、第１の増幅器１０１と第２の増幅器１０２とを接続した状態を模式的に表すと図５のようになる。つまり、第１の固定電極のパッド部２１と第１の増幅器１０１とが接続される。また、第２の固定電極のパッド部２６と第２の増幅器１０２とが接続される。また、振動電極のパッド部２０と第１の増幅器１０１及び第２の増幅器１０２とが接続される。
　なお、第１の増幅器及び第２の増幅器以外の構成については、第２の実施形態と同様であり、説明を省略する。
　ここで、第１の固定電極と振動電極との間の容量変化によって第１の固定電極に発生する出力信号を＋Ｓ１とすると、振動電極の出力信号は－Ｓ１と表される。また、第２の固定電極と振動電極との間の容量変化によって第２の固定電極に発生する出力信号を＋Ｓ２とすると、振動電極の出力信号は－Ｓ２と表される。これは、第１のエレクトレットと第２のエレクトレットとに帯電している電荷の極性が異なることを考えると、容易に理解することができる。
　ここで、第１の増幅器により、第１の固定電極と振動電極との差分を取り、第２の増幅器により、第２の固定電極と振動電極との差分を取り、両者の和を取って出力したＭＥＭＳデバイスの出力感度Ｓｍｉｃは、以下のように表すことができる。なお、第１の増幅器と第２の増幅器との和を取るには、それぞれの増幅器を第３の増幅器に接続するなどによって可能である。
　Ｓｍｉｃ＝｛Ｓ１－（－Ｓ１－Ｓ２）/２｝＋｛Ｓ２－（－Ｓ１－Ｓ２）/２｝
　　　　　＝２Ｓ１＋２Ｓ２
　従って、２つの出力信号Ｓ１とＳ２との和の倍の感度を得ることができる。なお、第１の固定電極と振動電極との間の容量（Ｃｍ１）と第２の固定電極と振動電極との間の容量（Ｃｍ２）とが等しいとすると、Ｓ１とＳ２とは等しくなるので、第１の固定電極と振動電極との間の容量変化、又は第１の固定電極と振動電極との間の容量変化の４倍の感度を得ることができる。なお、Ｃｍ１とＣｍ２とが等しいのは、第１の固定電極と振動電極との間の距離と、第２の固定電極と振動電極との間の距離とがほぼ等しい場合であり、このような距離関係にあることが好ましい。
　なお、図５の回路図を模式的に記載した構成が図６である。図６においては、上側の固定電極を第１の固定電極とし、下側の固定電極を第２の固定電極として記している。
　また、本実施形態においても第２の実施形態と同様に、固定電極の構造を限定する必要は無い。
　ここで、全ての実施形態に係るＭＥＭＳデバイスをパッケージングした構造について説明する。ＭＥＭＳデバイスを有するパッケージは、他の電子機器への搭載を容易にする。なお、ここでは、ＭＥＭＳデバイスとして音響トランスデューサ（ＭＥＭＳマイク）を例として、パッケージ構造について説明する。
　図７（ａ）に示すように、他の電子機器（携帯電話、デジタルカメラ等）基板へ搭載可能なパッケージは、ＭＥＭＳデバイス２０１がプリント基板等のような基材２０３に固着されて実装され、カバー２０２で覆われた形状である。なお、図示は省略しているが、ＭＥＭＳデバイス２０１を構成する固定電極、及び振動電極から出力される出力信号を増幅する増幅器をもカバー２０２に覆われるように基材２０３に実装されていることが好ましい。また、カバー２０２における基材２０３との接合部分はひさし（フリンジ）部２０５となっており、はんだ等の導電性接着材により、カバー２０２のひさし部２０５と基材２０３とは接続していることが好ましい。また、カバー２０２は、導電性の部材から構成されていることが好ましく、接地端子と電気的に接続されることにより、外部からのノイズを遮断する電磁シールドとして機能することが好ましい。ここで、カバー２０２は、単層からなることが好ましいが、導電性部材と絶縁性部材とからなる積層構造を有していても構わない。また、本パッケージは、他の電子機器基板への表面実装が可能なように、基材２０３におけるＭＥＭＳデバイス２０１の搭載面と反対側の面に導電性接合部材が形成され、この面において、他の電子機器基板とが接続できることが好ましい。
　ここで、図７（ａ）に示すように、音孔２０４が基材２０３に形成され、且つ、ＭＥＭＳデバイス２０１の直下に形成されていることが好ましい。このようにすると、背気室を大きくすることができるからである。音が入ってくる方向（音孔側）と逆側の閉じられた空間が背気室と呼ばれる空間である。背気室が大きいほど音響特性が向上するため、図７（ａ）に示すように、ＭＥＭＳデバイス２０１の直下に音孔２０４を配置することが好ましい。
　また、図７（ｂ）～図７（ｄ）のように、ＭＥＭＳデバイス２０１の上側から音が直接に入ってくるように、音孔２０４を配置しても構わない。このような構成とすると、背気室は、ＭＥＭＳデバイス２０１自身と基材２０３とによって閉じられる空間（ＭＥＭＳデバイス２０１を構成する振動膜の直下の空間）となる。このため、背気室の容積は小さくなってしまい、図７（ａ）ほど音響特性は良くはないが、このような構成でも構わない。なお、図７（ｂ）においては、カバー２０２におけるＭＥＭＳデバイス２０１の直上部分に音孔２０４を形成している。また、図７（ｃ）においては、基材２０３におけるＭＥＭＳデバイス２０１の直下を避けた部分に音孔２０４を形成している。また、図７（ｄ）においては、カバー２０２におけるＭＥＭＳデバイス２０１の直上を避けた部分に音孔２０４を形成している。
　本発明に係るＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳデバイスの高性能化と小型化との両立を図ることができ、例えば音響トランスデューサ等に有用である。
１　　　シリコン基板
２　　　シリコン酸化膜
３　　　シリコン酸化膜
４　　　シリコン基板の周辺部
５　　　開口部（基板除去領域）
６　　　振動膜
７　　　振動電極
８ａ　　圧縮応力を持つ絶縁膜
８ｂ　　圧縮応力を持つ絶縁膜
９　　　引張応力を持つ絶縁膜
１０　　引張応力を持つ絶縁膜
１１　　エアギャップ層
１２　　拘束部
１３　　固定膜
１４　　固定電極
１５　　絶縁膜
１６　　絶縁膜
１７　　エアギャップ層
１８　　シリコン酸化膜
１９　　孔（アコースティックホール）
２０　　振動電極のパッド部
２１　　固定電極のパッド部
２２　　開口部（振動電極パッド）
２３　　開口部（固定電極パッド）
２４　　固定電極
２５　　孔（アコースティックホール）
２６　　パッド部（固定電極開口部）
２７　　開口部（固定電極パッド）
２８　　ＳＯＩ層
２９　　固定膜の保持部
１０１　第１の増幅器
１０２　第２の増幅器
２００　接続部
２０１　ＭＥＭＳデバイス
２０２　カバー
２０３　基材
２０４　音孔
２０５　ひさし（フリンジ）部

Claims (16)

  1. 　第１の固定電極となるＳＯＩ層を有するＳＯＩ基板と、
    　前記ＳＯＩ基板の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、
    　前記振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する固定膜と、
    　前記ＳＯＩ基板と前記振動膜との間に設けられた第１のエアギャップと、
    　前記振動膜と前記固定膜との間に設けられた第２のエアギャップとを有するＭＥＭＳデバイス。
  2. 　請求項１において、
    　前記第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されるＭＥＭＳデバイス。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記ＳＯＩ基板は、シリコン基板の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された第１の固定電極となるＳＯＩ層とから構成されるＭＥＭＳデバイス。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記第１の固定電極と前記第２の固定電極との間には接続部が介在しており、
    　前記接続部により、前記第１の固定電極と前記第２の固定電極とは接続されているＭＥＭＳデバイス。
  5. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記第１の固定電極と前記第２の固定電極とは、第１の増幅器に接続され、
    　前記振動電極は、第２の増幅器に接続されているＭＥＭＳデバイス。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記第１の固定電極と前記振動電極とは、第１の増幅器に接続され、
    　前記第２の固定電極と前記振動電極とは、第２の増幅器に接続されているＭＥＭＳデバイス。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項において、
    　前記振動膜は、前記振動電極、引張応力を持つ第３の絶縁膜、圧縮応力を持つ第４の絶縁膜及び引張応力を持つ第５の絶縁膜から構成される多層構造であるＭＥＭＳデバイス。
  8. 　請求項７において、
    　前記第３の絶縁膜及び前記第５の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、
    　前記第４の絶縁膜はシリコン酸化膜であり、
    　前記第４の絶縁膜は、エレクトレットを構成するＭＥＭＳデバイス。
  9. 　請求項１～６のいずれか１項において、
    　前記振動膜は、前記振動電極、引張応力を持つ第３の絶縁膜、圧縮応力を持つ第４の絶縁膜、圧縮応力を持つ第５の絶縁膜及び引張応力を持つ第６の絶縁膜から構成され、
    　前記第３の絶縁膜と前記第４の絶縁膜とは前記振動電極の下側に配置され、
    　前記第５の絶縁膜と前記第６の絶縁膜とは前記振動電極の上側に配置されているＭＥＭＳデバイス。
  10. 　請求項９において、
    　前記第３の絶縁膜及び前記第５の絶縁膜はシリコン窒化膜であり、
    　前記第４の絶縁膜及び前記第６の絶縁膜がシリコン酸化膜であり、
    　前記第４の絶縁膜は第１のエレクトレットを構成し、前記第６の絶縁膜は第２のエレクトレットを構成するＭＥＭＳデバイス。
  11. 　請求項１０において、
    　前記第１のエレクトレットと前記第２のエレクトレットとは互いに異なる極性であるＭＥＭＳデバイス。
  12. 　シリコン基板の上に設けられた第１の固定電極を有する第１の固定膜と、
    　前記第１の固定電極の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、
    　前記振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する第２の固定膜と、
    　前記第１の固定膜と前記振動膜との間に設けられた第１のエアギャップと、
    　前記第２の固定膜と前記振動膜との間に設けられた第２のエアギャップとを有しており、
    　前記第１の固定電極と前記第２の固定電極とは、第１の増幅器に接続され、
    　前記振動電極は、第２の増幅器に接続されているＭＥＭＳデバイス。
  13. 　請求項１２において、
    　前記第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されるＭＥＭＳデバイス。
  14. 　シリコン基板の上に設けられた第１の固定電極を有する第１の固定膜と、
    　前記第１の固定電極の上に設けられた振動電極を有する振動膜と、
    　前記振動膜の上に設けられた第２の固定電極を有する第２の固定膜と、
    　前記第１の固定膜と前記振動膜との間に設けられた第１のエアギャップと、
    　前記第２の固定膜と前記振動膜との間に設けられた第２のエアギャップとを有しており、
    　前記第１の固定電極と前記振動電極とは、第１の増幅器に接続され、
    　前記第２の固定電極と前記振動電極とは、第２の増幅器に接続されているＭＥＭＳデバイス。
  15. 　請求項１４において、
    　前記第１の固定電極は、Ｎ型又はＰ型の不純物がドープされたシリコンから構成されるＭＥＭＳデバイス。
  16. 　請求項１４又は１５において、
    　前記第１の固定電極と前記第２の固定電極との間には接続部が介在しており、　
    　前記接続部により、前記第１の固定電極と前記第２の固定電極とは互いに接続されているＭＥＭＳデバイス。
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