p;、2313之間產生約200￥的電位差。
[0045](環形振子的驅動）
[0046] 在本實施方式的壓力傳感器2中，對驅動電極22a、22b施加交流電壓，產生圖4所示 的振動。圖4所示的振動示出了環形振子21的兩次振動模式，環形振子21與驅動電極22a、 22b的間隙變窄的圖4(a)所示的狀態(稱為第一橢圓形狀）以及環形振子21與驅動電極22a、 22b的間隙變寬的圖4(b)所示的狀態(稱為第二橢圓形狀)周期性地重復。上述的橫梁210分 別連接于兩次振動模式的振動的節點（固定點)N的部分。
[0047] 如圖4所示，為了對環形振子21進行靜電驅動而使其激振，需要對驅動電極22a、 22b施加交流電壓與稱為偏置電壓的直流電壓。直流的偏置電壓進行使機械系統與電氣系 統耦合的動作，表示該耦合的力系數(force factor)在偏置電壓越高時越大。力系數示出 了環形振子21的振動時的電能與機械能之間的能量轉換的程度。作為壓力傳感器，為了使 環形振子21激振，還取決于環形振子21的直徑尺寸、寬度尺寸、間隙尺寸等，但需要施加200 ~300V左右的偏置電壓。
[0048] 在上述的以往的壓力檢測裝置中，是使用直流電源與交流電源從外部施加偏置電 壓以及交流電壓的結構，但在本實施方式中，是在電極側形成駐極體薄膜200e，由此施加偏 置電壓的結構。此外，也可以在環形振子側形成駐極體薄膜。如上形成駐極體薄膜，從而不 需要從外部施加直流電壓，在與以往的利用粘性阻力的壓力傳感器相比的情況下，能夠實 現低功耗化。
[0049](壓力檢測原理）
[0050]此處，對本實施方式的壓力傳感器2的壓力檢測進行說明。如圖4所示，被激振的環 形振子21以被橫梁210支承的四處為固定點在第一橢圓形狀與第二橢圓形狀之間反復變 形。此時，通過環形振子21與驅動電極22a、22b以及檢測電極23a、23b之間的流體(在該情況 下為氣體），對環形振子21的振動作用壓膜阻尼。
[0051]所謂壓膜阻尼是在面與面之間的流體被擠壓時以及面與面分離時導入流體時作 用的阻尼作用。該阻尼作用由兩個成分構成，一個是與速度成比例的成分亦即機械阻力 (Viscous damping)，另一個是與位移成比例的成分亦即彈簧阻力(Elastic damping)。在 圖4所示的例子中，在驅動電極22a、22b以及檢測電極23a、23b的全部的位置(四處)C產生壓 膜阻尼效果。
[0052]上述的機械阻力成分以及彈簧阻力成分通過解析地解開雷諾方程而獲得。例如， 如圖5所示，在假定面積A( = LXw)的平板相對于固定面向y方向位移的模型的情況下，等溫 條件下的（線性化)雷諾方程如下式（1)來表示。邊界條件成為式(2)。Ap為壓力的微小變化 量，p a為周圍壓力的時間平均，u為平板的振動方向的位移，ho為間隙尺寸(非振動時）。
[0053][數學式1]
[0056] 若通過使用了格林函數的解法解析地解開式（1)，則機械阻力η成為下式(3)，彈 簧阻力kf成為下式(4)。此外，在式(3)、（4)中，r = w/L，〇為擠壓數，ω為環形振子的角振動 數。擠壓數σ使用流體的粘度μ并由下式(5)表示。
[0057] [數學式2]
[0061] 此處，在將環形振子21與驅動電極22a、22b以及檢測電極23a、23b的間隙尺寸設為 h時，克努森數1成為下式(6)。能夠使用該克努森數Kn，并通過在下式(7)表示的壓膜阻尼的 有效粘度K ff置換式(5)的流體的粘度(屬性值)μ，從而該情況下的擠壓數〇@成為下式(8)。
[0062] [數學式3]
[0066]式(6)所包含的平均自由行程λ與流體的壓力p成反比例，因此由式(8)表示的擠壓 數取決于壓力ρ。即，明確若壓力ρ變化，則由式(3)表示的機械阻力也與由式(4)表示的 彈簧阻力一同變化。其結果，壓力P的變化對環形振子21的振動狀態產生影響。在式(3)、（4) 的任一個均包括面積A，面積A越大，阻尼效果越大。在圖4所示的例子中，環形振子21的外側 面的除了固定點之外的大部分隔著間隙G與驅動電極22a、22b以及檢測電極23a、23b對置， 因此能夠將壓力變化有效地捕捉為阻尼的變化。
[0067]圖6是表示具備上述的壓力傳感器2的壓力檢測裝置1的簡要結構的框圖。壓力檢 測裝置1具備壓力傳感器2、驅動部3以及檢測部4。設置于驅動部3的交流電源31對壓力傳感 器2的驅動電極22a、22b施加交流電壓。該交流電壓也輸入檢測部4。壓力傳感器2的檢測電 極23a、23b連接于檢測部4。壓力傳感器2的振動環形21形成接地電位。
[0068] 若從交流電源31對驅動電極22a、22b施加交流電壓，則環形振子21被靜電驅動而 振動。若環形振子21振動，則在檢測電極23a、23b產生與該振動對應的交流電壓信號。被檢 測電極23a、23b檢測出的交流電壓信號輸入至檢測部4。在檢測部4中，計算被檢測電極23a、 23b檢測出的交流電壓信號與從交流電源31輸入的交流電壓信號的比亦即增益。
[0069] 圖7是表示增益特性的圖，縱軸是增益(dB)，橫軸是施加的交流電壓的頻率(kHz)。 此外，此處通過交流電源31施加了4Vp-p的交流電壓。在圖7中，示出了使氣體(空氣）的壓力 (絕對壓）變化為IOkPa(線LI)、40kPa(線L2)、IOOkPa(線L3)、190kPa(線L4)、400kPa(線L5)、 700kPa(線L6)、IMPa(線L7)時的增益特性的變化。
[0070] 若將各共振峰值（由圓圈表示)相比，則明確壓力最低的IOkPa時的共振峰值最大， 共振峰值伴隨著壓力增高而縮小。即，壓力越高，壓膜阻尼的振動能量的散逸越大。圖7所示 的共振峰值在駐極體薄膜200e的帶電量越大時越大，另外在間隙G越來越窄時越尖銳，從而 能夠以更高靈敏度捕捉壓力變化。
[0071] 圖8表示增益差與壓力的關系。所謂增益差是圖7的共振時的增益與510kHz時的增 益的差。如圖8所示，明確壓力與增益差存在恒定的關系，示出了能夠通過一個壓力傳感器2 對大氣壓以下的壓力區域(真空區域）、大氣壓附近的壓力區域、比大氣壓高的壓力區域的 各區域進行壓力計測。
[0072](壓力傳感器2的制造方法）
[0073]接下來，參照圖9~圖14的工序圖對壓力傳感器2的制造方法的一個例子進行說 明。在本實施方式中，對SOKSilicon on Insulator:絕緣體上娃)晶片進行加工，從而形成 壓力傳感器2。首先，準備圖9(a)所示的SOI晶片500 JOI晶片500是由成為基體基板的Si層 (以下稱為處理層)501、構成中間層的Si〇2層（以下稱為BOX層(Buried Oxide:埋氧層））502 以及構成上層的Si層（以下稱為設備層）503構成的三層構造的基板。此處，使用了處理層 501的厚度為400μπι、Β0Χ層502的厚度為2μπι、設備層503的厚度為30μπι的SOI晶片500。
[0074] 在圖9(b)所示的第一工序中，通過LPCVD，在SOI晶片500的設備層503的上表面使 Si3N4膜504成膜。該Si3N4膜504用于在后述的SiO 2膜形成時防止焊盤形成區域的氧化。
[0075]在圖10(a)所示的第二工序中，通過光刻形成用于將Si3N4膜504圖案成形為焊盤形 狀的光致抗蝕圖案505a、505b。光致抗蝕圖案505a是與環形振子21的焊盤211對應的圖案， 光致抗蝕圖案505b是與電極22a、22b以及23a、23b的焊盤221、222、231、232對應的圖案。 [0076] 在圖10(b)所示的第三工序中，通過在掩模使用了光致抗蝕圖案505a、505b的RIE (Reactive Ion Et