JP2001304454A - Semiconductor micro-valve - Google Patents

Semiconductor micro-valve

Info

Publication number
JP2001304454A
JP2001304454A JP2000128112A JP2000128112A JP2001304454A JP 2001304454 A JP2001304454 A JP 2001304454A JP 2000128112 A JP2000128112 A JP 2000128112A JP 2000128112 A JP2000128112 A JP 2000128112A JP 2001304454 A JP2001304454 A JP 2001304454A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
flexible region
silicon
spacer layer
semiconductor microvalve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000128112A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Yoshida
仁 吉田
Shigeaki Tomonari
恵昭 友成
Hiroshi Kawada
裕志 河田
Masaari Kamakura
將有 鎌倉
Kazuji Yoshida
和司 吉田
Hironori Katayama
弘典 片山
Kimiaki Saito
公昭 齊藤
Keiko Kawahito
圭子 川人
Kenji Toyoda
憲治 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000128112A priority Critical patent/JP2001304454A/en
Publication of JP2001304454A publication Critical patent/JP2001304454A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Details Of Valves (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor micro-valve of normally open type capable of securing accurately the gap between the micro-valve base part and a valve element through a simple procedure without any complicated process which requires accuracy. SOLUTION: The semiconductor micro-valve 60 of normally open type is formed by joining together a second base board 50 having a through hole 51 in a specified position, valve element 5 to open and close the hole 51 formed from a silicon substrate and a first base substrate 1 to make displacement with changing temperature and form a flexible region 2 to displace the valve element and a frame part 3 supporting the flexible region 2, wherein the first substrate 1 and second substrate 50 are joined together through a spacer layer 53 of 10-30 μm thick.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流体制御に用いら
れるマイクロバルブに関し、詳しくは、所定の位置に貫
通孔を有する第2基板と、シリコン基板を加工して、前
記貫通孔を開閉する弁体と、この弁体を変位させる可撓
領域とを形成している第1基板とを接合してなる半導体
マイクロバルブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microvalve used for fluid control, and more particularly, to a second substrate having a through hole at a predetermined position and a valve for processing a silicon substrate to open and close the through hole. The present invention relates to a semiconductor microvalve formed by joining a body and a first substrate forming a flexible region for displacing the valve body.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体チップの製造に用いる技術
を用いた半導体マイクロバルブが開発されている(例え
ば特開平5−187574号等)。発明者等はこのよう
な半導体マイクロバルブにおける加熱手段で発生する熱
に対する熱絶縁性能の改善や、流体の制御精度の向上を
目的として、図4に示すようなマイクロバルブの開発を
行って来た。この図4に示すマイクロバルブ60は、貫
通孔51を有する第2基板50と、シリコン基板を加工
して、前記貫通孔51を開閉する弁体5と、温度変化に
よって変位して、弁体5を変位させる可撓領域2と、こ
の可撓領域2を支持する枠部3とを形成している第1基
板1を接合している構造である。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor microvalve using a technique used for manufacturing a semiconductor chip has been developed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-187574). The inventors have developed a microvalve as shown in FIG. 4 for the purpose of improving thermal insulation performance against heat generated by a heating means in such a semiconductor microvalve and improving control accuracy of fluid. . The microvalve 60 shown in FIG. 4 includes a second substrate 50 having a through hole 51, a valve body 5 which is formed by processing a silicon substrate and opens and closes the through hole 51, This is a structure in which the first substrate 1 forming the flexible region 2 for displacing the first region and the frame portion 3 supporting the flexible region 2 is joined.

【0003】第1基板1は、アクチュエータとして機能
する基板であり、シリコン基板を加工して形成される枠
部3と、可撓領域2と、可動部位8とを有している。そ
して、枠部3に支持される4つの可撓領域2は、中央の
可動部位8を挟んで十字形状を形成するように配置され
ている。
The first substrate 1 is a substrate that functions as an actuator, and has a frame portion 3 formed by processing a silicon substrate, a flexible region 2, and a movable portion 8. The four flexible regions 2 supported by the frame 3 are arranged so as to form a cross shape with the central movable portion 8 interposed therebetween.

【0004】可動部位8は、上面が四角形状に開口し、
下方に向かうにつれて幅が狭くなる中空の四角錐台形状
に形成されていて、その底面の位置に弁体5を備えてい
る。中空の四角錐台形状である可動部位8の上面の開口
部4辺のそれぞれより外方に延びる四角形片状の可撓領
域2は、その端部が枠部3で支持される構造となってい
る。そして、隣り合う可撓領域2、2と枠部3で囲まれ
る領域は、流体の流路となるよう中空となっている。可
撓領域2を構成するシリコン薄肉部2Sには不純物拡散
抵抗等よりなる加熱手段6が設けられ、さらに、この加
熱手段6の上にアルミニウム薄膜、ニッケル薄膜等の、
シリコンと熱膨張係数の異なる薄膜2Mが設けられてい
る。そして、枠部3と可撓領域2との間には熱絶縁領域
7が形成されていて、加熱手段6で発生する熱を絶縁す
る役割をしている。なお、熱絶縁領域7は、枠部3と可
撓領域2との間と共に、可撓領域2と可動部位8との間
にも形成することができる。
[0004] The movable part 8 has a square opening on the upper surface,
It is formed in the shape of a hollow truncated pyramid whose width becomes narrower as it goes downward, and is provided with a valve element 5 at the position of its bottom surface. The rectangular piece-shaped flexible region 2 extending outward from each of the four sides of the opening on the upper surface of the movable portion 8 having a hollow truncated pyramid shape has a structure in which the end is supported by the frame portion 3. I have. A region surrounded by the adjacent flexible regions 2 and 2 and the frame 3 is hollow so as to be a fluid flow path. The thin silicon portion 2S constituting the flexible region 2 is provided with a heating means 6 composed of an impurity diffusion resistance or the like.
A thin film 2M having a different coefficient of thermal expansion from silicon is provided. Further, a heat insulating region 7 is formed between the frame portion 3 and the flexible region 2 and serves to insulate heat generated by the heating means 6. Note that the heat insulating region 7 can be formed between the flexible region 2 and the movable portion 8 as well as between the frame portion 3 and the flexible region 2.

【0005】一方、ガラス基板等で構成される第2基板
50には、第1基板1の弁体5と対応する位置に流体の
流路となる貫通孔51が設けられ、この貫通孔51を取
り囲むように、その周囲部より突出し上面が平面である
台部52が形成されている。そして、第1基板1と第2
基板50とは、陽極接合等の方法を用いて接合面19に
おいて接合されている。
On the other hand, a second substrate 50 made of a glass substrate or the like is provided with a through-hole 51 serving as a fluid flow passage at a position corresponding to the valve element 5 of the first substrate 1. A base 52 projecting from the periphery and having a flat upper surface is formed so as to surround the base. Then, the first substrate 1 and the second substrate 1
The substrate 50 is joined at the joint surface 19 using a method such as anodic bonding.

【0006】上記の構造の半導体マイクロバルブ60で
は、可撓領域2に設けられた加熱手段6に電流が流れて
可撓領域2が加熱されると、薄膜2Mとシリコン薄肉部
2Sとの熱膨張係数の差により可撓領域2が撓み、可動
部位8に備わる弁体5が変位する。この弁体5の変位に
より、弁体5の下面と第2基板50の台部52との隙間
の間隔が変化し、貫通孔51を流れる流体の流量が制御
される。
In the semiconductor microvalve 60 having the above structure, when a current flows through the heating means 6 provided in the flexible region 2 and the flexible region 2 is heated, the thermal expansion of the thin film 2M and the silicon thin portion 2S occurs. The flexible region 2 bends due to the difference in the coefficient, and the valve element 5 provided in the movable portion 8 is displaced. The displacement of the valve element 5 changes the gap between the lower surface of the valve element 5 and the base 52 of the second substrate 50, and controls the flow rate of the fluid flowing through the through-hole 51.

【0007】図4(一部破断の斜視図)に示すマイクロ
バルブ60の破断部の端面を模式的に図5(端面図)に
示す。この図5で示されるノーマリオープン型のマイク
ロバルブ60では、第1基板1の弁体5の下面と第2基
板50の台部52とのギャップ16を確保するために、
第2基板50と第1基板1の接合面19の位置からギャ
ップ16の高さだけ高い位置に弁体5の下面が位置する
ように、シリコン基板を加工して第1基板1としてい
る。
FIG. 5 (end view) schematically shows an end face of a cut portion of the microvalve 60 shown in FIG. 4 (a partially cutaway perspective view). In the normally open micro valve 60 shown in FIG. 5, in order to secure the gap 16 between the lower surface of the valve body 5 of the first substrate 1 and the base 52 of the second substrate 50,
The silicon substrate is processed into the first substrate 1 such that the lower surface of the valve element 5 is located at a position higher by the height of the gap 16 than the position of the joint surface 19 between the second substrate 50 and the first substrate 1.

【0008】図4及び図5に示したノーマリオープン型
のマイクロバルブ60を製造する製造工程の例を図6、
図7の製造工程を示す概略断面図に基づいて説明する。
FIGS. 6A and 6B show an example of a manufacturing process for manufacturing the normally open type micro valve 60 shown in FIGS.
A description will be given based on a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG.

【0009】まず、単結晶シリコン基板80の両面に熱
酸化等により、シリコン酸化膜80aを形成し、所定形
状にパターニングされたフォトレジストをマスクとし
て、単結晶シリコン基板80の裏面上に形成したシリコ
ン酸化膜80aのエッチングを行うことにより、開口部
80bを形成し、次いでプラズマアッシング等によりフ
ォトレジストを除去する。次に、形成された開口部80
bを水酸化カリウム水溶液(以下KOH水溶液と呼
ぶ。)等により、シリコンをエッチングすることで、前
記ギャップ16の高さに相当する深さの掘り込みを行っ
て掘り込み面80cを形成する(図6(a))。
First, a silicon oxide film 80a is formed on both surfaces of a single crystal silicon substrate 80 by thermal oxidation or the like, and the silicon formed on the back surface of the single crystal silicon substrate 80 using a photoresist patterned in a predetermined shape as a mask. The opening 80b is formed by etching the oxide film 80a, and then the photoresist is removed by plasma ashing or the like. Next, the formed opening 80
b is etched with a potassium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as a KOH aqueous solution) or the like to dig into a depth corresponding to the height of the gap 16 to form a digging surface 80c (FIG. 6 (a)).

【0010】次に、シリコン酸化膜80aをバッファー
ドフッ酸等により全面除去する。続いて、ボロン等をデ
ポジション、続いて熱拡散を行い、加熱手段6となる拡
散抵抗6aを形成する。次に、単結晶シリコン基板80
の両面上に、熱酸化等によりシリコン酸化膜81bを形
成し、続いて、減圧CVDによりシリコン窒化膜81a
を形成する(図6(b))。
Next, the entire surface of the silicon oxide film 80a is removed with buffered hydrofluoric acid or the like. Subsequently, boron or the like is deposited, and then thermal diffusion is performed to form a diffusion resistor 6 a serving as the heating unit 6. Next, the single crystal silicon substrate 80
A silicon oxide film 81b is formed on both surfaces by thermal oxidation or the like, and then a silicon nitride film 81a is formed by low pressure CVD.
Is formed (FIG. 6B).

【0011】次に、所定形状にパターニングされたフォ
トレジストをマスクとして、シリコン窒化膜81a及び
シリコン酸化膜81bのエッチングを行って、開口部8
2を形成し、次いでプラズマアッシング等によりフォト
レジストを除去する(図6(c))。
Next, using the photoresist patterned in a predetermined shape as a mask, the silicon nitride film 81a and the silicon oxide film 81b are etched to form the opening 8
Then, the photoresist is removed by plasma ashing or the like (FIG. 6C).

【0012】次に、KOH水溶液等により単結晶シリコ
ン基板80の両面から、開口部82の位置のシリコンを
エッチングして、弁体5を備える可動部位8と、可撓領
域2を構成するシリコン薄肉部2Sを形成する。所望の
弁体厚、シリコン薄肉部厚を得る方法としては、両面か
らのエッチング開始に時間差をつけて行う方法がある。
そして、別途に、単結晶シリコン基板80をエッチング
して、熱絶縁領域7を形成するための溝83a、83b
を形成する(図6(d))。この溝83a、83bは、
後工程でポリイミド等の有機材料を埋め込むためのもの
で、その底には10μm程度の厚みのシリコン部分を残
した、貫通していない溝とする。なお、ここでの説明
は、熱絶縁領域7は、枠部3と可撓領域2との間と共
に、可撓領域2と可動部位8との間にも形成する場合の
製造工程に関して説明しているため、溝83a、83b
を2箇所に形成している。
Next, the silicon at the position of the opening 82 is etched from both sides of the single crystal silicon substrate 80 with a KOH aqueous solution or the like, so that the movable portion 8 having the valve element 5 and the silicon thin wall forming the flexible region 2 are formed. The part 2S is formed. As a method of obtaining a desired valve body thickness and a silicon thin portion thickness, there is a method in which etching is started from both sides with a time difference.
Then, separately, single crystal silicon substrate 80 is etched to form grooves 83a, 83b for forming heat insulating region 7.
Is formed (FIG. 6D). These grooves 83a and 83b are
It is for embedding an organic material such as polyimide in a later step, and has a non-penetrating groove having a silicon portion with a thickness of about 10 μm at the bottom. Here, the description will be given with respect to a manufacturing process in the case where the heat insulating region 7 is formed between the flexible region 2 and the movable portion 8 as well as between the frame portion 3 and the flexible region 2. The grooves 83a, 83b
Are formed in two places.

【0013】次に、可動部位8とシリコン薄肉部2Sを
形成するためにエッチングされた基板表面を酸化して、
基板にメッキするときの保護膜84を形成する(図6
(e))。
Next, the substrate surface etched to form the movable portion 8 and the silicon thin portion 2S is oxidized,
A protective film 84 for plating the substrate is formed (FIG. 6).
(E)).

【0014】次に、単結晶シリコン基板80の上面にア
ルミニウム膜をスパッタリング又はEB蒸着により形成
して、拡散抵抗6aに接続される配線13a(アルミ配
線)を形成する(図7(a))。なお、この配線13a
を図4に示すように熱絶縁領域7の上に形成する場合に
は、熱絶縁領域7を形成する工程の後で配線13aを形
成することになる。
Next, an aluminum film is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 80 by sputtering or EB evaporation to form a wiring 13a (aluminum wiring) connected to the diffusion resistor 6a (FIG. 7A). Note that this wiring 13a
Is formed on the heat insulating region 7 as shown in FIG. 4, the wiring 13a is formed after the step of forming the heat insulating region 7.

【0015】次に、上記溝83a、83bにポリイミド
等の有機材料85を埋め込む(図7(b))。
Next, an organic material 85 such as polyimide is buried in the grooves 83a and 83b (FIG. 7B).

【0016】次に、所定形状の金属パターンをメッキ等
の方法でシリコン薄肉部2S上部のシリコン窒化膜81
a上に形成して、シリコンと熱膨張係数の異なるアルミ
ニウム薄膜、ニッケル薄膜等の薄膜2Mを形成する。薄
膜2Mの形成はスパッタリング等による成膜でおこなっ
てもよい(図7(c))。
Next, a metal pattern of a predetermined shape is formed by plating or the like on the silicon nitride film 81 on the silicon thin portion 2S.
a, a thin film 2M such as an aluminum thin film or a nickel thin film having a different thermal expansion coefficient from silicon is formed. The thin film 2M may be formed by sputtering or the like (FIG. 7C).

【0017】次に、シリコン薄肉部2Sの裏面側(薄膜
2Mを形成した面と反対側)からRIE等でエッチング
して、溝83a、83bの底に残した10μm程度の厚
みのシリコン部分を除去し、シリコン薄肉部2Sが、熱
絶縁領域7a、7bによって、枠部3及び可動部位8と
熱絶縁された状態にして、第1基板1を得る(図7
(d))。
Next, the silicon portion having a thickness of about 10 μm remaining at the bottom of the grooves 83a and 83b is removed by RIE or the like from the back side of the silicon thin portion 2S (the side opposite to the surface on which the thin film 2M is formed). Then, the first substrate 1 is obtained in a state where the silicon thin portion 2S is thermally insulated from the frame portion 3 and the movable portion 8 by the heat insulating regions 7a and 7b (FIG. 7).
(D)).

【0018】次に、所定形状に形成されたガラスで構成
される第2基板50と、前記工程により形成された第1
基板1とを陽極接合等により接合して、図4に示す半導
体マイクロバルブ60を製造することができる。
Next, a second substrate 50 made of glass formed in a predetermined shape and a first substrate 50 formed by the above-described steps are formed.
The semiconductor microvalve 60 shown in FIG. 4 can be manufactured by bonding the substrate 1 by anodic bonding or the like.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した図4及び図5に示したノーマリオープン型のマイ
クロバルブ60では、製造工程初期において、図6
(a)に示すように単結晶シリコン基板80の裏面をエ
ッチングして、図5に示すギャップ16の高さに相当す
る深さの掘り込みを行って掘り込み面80cを形成する
という高精度を要求される煩雑な工程が必要であるとい
う問題があった。また、この掘り込みがあると、その後
の工程における単結晶シリコン基板80の搬送上の問題
(例えば図6(c)に示されるフォトリソグラフィー工
程での吸着作業や、開口部82の精度確保が困難となる
問題)があることも判明した。
However, in the normally open microvalve 60 shown in FIGS. 4 and 5 described above, at the beginning of the manufacturing process, the microvalve 60 shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, the back surface of the single-crystal silicon substrate 80 is etched, and digging is performed to a depth corresponding to the height of the gap 16 shown in FIG. There is a problem that a required complicated process is required. In addition, if there is this digging, it is difficult to transport the single-crystal silicon substrate 80 in a subsequent process (for example, it is difficult to perform suction work in the photolithography process shown in FIG. Problem).

【0020】本発明は、上記問題点を改善するために成
されたもので、その目的とする所は、ノーマリオープン
型のマイクロバルブにおける弁体と台部とのギャップを
精度良く確保することが、高精度を要求される煩雑な工
程を経ることなく、簡便な工程で達成可能なノーマリオ
ープン型の半導体マイクロバルブを提供することにあ
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to secure a gap between a valve body and a base in a normally open micro valve with high accuracy. However, it is an object of the present invention to provide a normally open type semiconductor microvalve which can be achieved with simple steps without going through complicated steps requiring high precision.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の半
導体マイクロバルブは、所定の位置に貫通孔を有する第
2基板と、シリコン基板を加工して、前記貫通孔を開閉
する弁体と、温度変化によって変位して前記弁体を変位
させる可撓領域と、この可撓領域を支持する枠部とを形
成している第1基板とを接合してなる半導体マイクロバ
ルブにおいて、前記半導体マイクロバルブがノーマリオ
ープン型であり、且つ前記第1基板と前記第2基板と
が、厚さが10μm〜30μmのスペーサ層を介して接
合されていることを特徴とする半導体マイクロバルブで
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor microvalve comprising a second substrate having a through hole at a predetermined position, a valve body for processing a silicon substrate and opening and closing the through hole. A semiconductor microvalve formed by joining a flexible region displaced by a temperature change to displace the valve body and a first substrate forming a frame supporting the flexible region; The semiconductor microvalve is characterized in that the valve is a normally open type, and the first substrate and the second substrate are joined via a spacer layer having a thickness of 10 μm to 30 μm.

【0022】この請求項1に係る発明の半導体マイクロ
バルブでは、厚さが10μm〜30μmのスペーサ層を
介して第1基板と第2基板とが接合されているので、ノ
ーマリオープン型における弁体と台部とのギャップを精
度良く確保することが、高精度を要求される煩雑な工程
を経ることなく、スペーサ層の形成という簡便な工程で
達成することが可能となる。また、ギャップ確保のため
の掘り込みが形成されていない、裏面(第2基板との接
合面となる側の面)がフラットなシリコン基板の状態
で、弁体やシリコン薄肉部等の形成のためのフォトリソ
グラフィー工程の加工をすることが可能となり、搬送時
等における、第1基板となるシリコン基板の取り扱いが
容易となり、フォトリソグラフィーの加工精度も向上す
る。本発明では、スペーサ層の厚さが10μm未満で
は、弁体と台部とのギャップが狭すぎて、所望の流量を
確保することが困難となり、また、30μmを越えると
弁体による貫通孔(オリフィスとなる孔)の閉鎖が不十
分となり、マイクロバルブとしての機能が低下するの
で、スペーサ層の厚さは10μm〜30μmの範囲内に
限定している。
In the semiconductor microvalve according to the first aspect of the present invention, since the first substrate and the second substrate are joined via the spacer layer having a thickness of 10 μm to 30 μm, the normally open valve element is used. It is possible to secure a gap between the base and the base with high accuracy by a simple process of forming a spacer layer without going through a complicated process requiring high accuracy. Further, in the state of a silicon substrate having a flat back surface (the surface on the side to be a bonding surface with the second substrate) in which no digging for securing a gap is formed, a valve body and a silicon thin portion are formed. In the photolithography process, the silicon substrate serving as the first substrate can be easily handled during transportation and the like, and the processing accuracy of the photolithography can be improved. In the present invention, if the thickness of the spacer layer is less than 10 μm, the gap between the valve body and the base is too narrow to secure a desired flow rate, and if it exceeds 30 μm, the through hole ( The thickness of the spacer layer is limited to a range of 10 μm to 30 μm because the closure of the hole serving as the orifice becomes insufficient and the function as a microvalve deteriorates.

【0023】請求項2に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、前記スペーサ層がポリイミドからなることを特徴
とする請求項1記載の半導体マイクロバルブである。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor microvalve according to the first aspect, the spacer layer is made of polyimide.

【0024】この請求項2に係る発明の半導体マイクロ
バルブではスペーサ層がポリイミドで構成されるので、
第1基板の熱膨張率と第2基板の熱膨張率に差があって
も、その差によるストレスがこのスペーサ層で緩和され
るので、半導体マイクロバルブの弁体の駆動性が第1基
板と第2基板の熱膨張率の差によるストレスで悪くなる
ことが防止される。また、第2基板の材質を第1基板と
同じシリコンとして、第1基板と第2基板の熱膨張率を
一致させることも可能となる。なお、スペーサ層でスト
レスが緩和されないと、そのストレスは可撓領域に集中
し、可撓領域の十分な変位が得られず、弁体の駆動性が
悪くなる。
In the semiconductor microvalve according to the second aspect of the present invention, since the spacer layer is made of polyimide,
Even if there is a difference between the coefficient of thermal expansion of the first substrate and the coefficient of thermal expansion of the second substrate, the stress caused by the difference is relieved by the spacer layer. The second substrate is prevented from being deteriorated by the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion. Further, it is also possible to make the thermal expansion coefficient of the first substrate equal to that of the second substrate by setting the material of the second substrate to the same silicon as that of the first substrate. If the stress is not relieved by the spacer layer, the stress concentrates on the flexible region, a sufficient displacement of the flexible region cannot be obtained, and the driving property of the valve body deteriorates.

【0025】請求項3に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、前記スペーサ層がガラス薄膜からなることを特徴
とする請求項1記載の半導体マイクロバルブである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the semiconductor microvalve according to the first aspect, wherein the spacer layer is made of a glass thin film.

【0026】この請求項3に係る発明の半導体マイクロ
バルブではスペーサ層がガラス薄膜で構成されるので、
第2基板の材質を第1基板と同じシリコンとして、第1
基板と第2基板の熱膨張率を一致させることが可能とな
る。なお、このようなスペーサ層が存在しない場合に
は、シリコン基板同士を接合することが困難であるとい
う問題がある。
In the semiconductor microvalve according to the third aspect of the present invention, since the spacer layer is formed of a glass thin film,
The material of the second substrate is the same silicon as the first substrate,
The thermal expansion coefficients of the substrate and the second substrate can be matched. In the case where such a spacer layer does not exist, there is a problem that it is difficult to bond the silicon substrates.

【0027】請求項4に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、前記可撓領域が発熱手段を備え、且つこの発熱手
段からの熱を絶縁する熱絶縁領域を、前記可撓領域とこ
の可撓領域を支持する枠部との間に形成している請求項
1から請求項3までの何れかに記載の半導体マイクロバ
ルブである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor microvalve, the flexible region includes a heat generating means, and a heat insulating region for insulating heat from the heat generating device is provided between the flexible region and the flexible region. The semiconductor microvalve according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor microvalve is formed between the supporting microframe and the supporting frame.

【0028】この請求項4に係る発明の半導体マイクロ
バルブでは、可撓領域とこの可撓領域を支持する枠部と
の間に熱絶縁領域を形成しているので、消費電力を抑え
ることが可能となる。
In the semiconductor microvalve according to the fourth aspect of the present invention, since the heat insulating region is formed between the flexible region and the frame supporting the flexible region, power consumption can be suppressed. Becomes

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】図1は請求項1〜請求項4の発明に対応す
る実施形態の構造を示す一部破断の斜視図である。
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing the structure of an embodiment corresponding to the first to fourth aspects of the present invention.

【0031】この図1に示すマイクロバルブ60は、貫
通孔51を有する第2基板50と、シリコン基板を加工
して、前記貫通孔51を開閉する弁体5と、温度変化に
よって変位して、弁体5を変位させる可撓領域2と、こ
の可撓領域2を支持する枠部3とを形成している第1基
板1とを厚さが10μm〜30μmのスペーサ層53を
介して接合している構造である。
The micro-valve 60 shown in FIG. 1 has a second substrate 50 having a through hole 51, a valve body 5 for processing a silicon substrate to open and close the through hole 51, The flexible region 2 for displacing the valve element 5 and the first substrate 1 forming the frame 3 supporting the flexible region 2 are joined via a spacer layer 53 having a thickness of 10 μm to 30 μm. Structure.

【0032】図1(一部破断の斜視図)に示す半導体マ
イクロバルブ60の破断部の端面を模式的に図2(端面
図)に示す。この図2で示されるノーマリオープン型の
半導体マイクロバルブ60では、第1基板1の弁体5の
下面と第2基板50の台部52とのギャップ16を確保
するために、ギャップ16に相当する厚みのスペーサ層
53を第1基板1と第2基板50の間に配置している。
FIG. 2 (end view) schematically shows an end face of a cut portion of the semiconductor microvalve 60 shown in FIG. 1 (a partially cutaway perspective view). In the normally open semiconductor microvalve 60 shown in FIG. 2, the gap 16 corresponds to the gap 16 between the lower surface of the valve body 5 of the first substrate 1 and the base 52 of the second substrate 50. A spacer layer 53 having a desired thickness is disposed between the first substrate 1 and the second substrate 50.

【0033】従って、この実施形態では、ノーマリオー
プン型における弁体5と台部52とのギャップ16を精
度良く確保することが、高精度を要求される煩雑な工程
を経ることなく、スペーサ層53の形成という簡便な工
程で達成することが可能となる。また、ギャップ16確
保のための掘り込みが形成されていない、裏面(第2基
板との接合面となる側の面)がフラットなシリコン基板
の状態で、弁体やシリコン薄肉部等の形成のためのフォ
トリソグラフィー工程の加工をすることが可能となり、
搬送時等におけるシリコン基板の取り扱いが容易とな
り、且つフォトリソグラフィーの加工精度を向上でき
る。そして、スペーサ層53の厚さが10μm未満で
は、弁体5と台部52とのギャップが狭すぎて、所望の
流量を確保することが困難となり、また、30μmを越
えると弁体5による貫通孔51(流路となる孔)の閉鎖
が不十分となり、マイクロバルブとしての機能が低下す
るので、スペーサ層53の厚さは10μm〜30μmの
範囲内に限定している。
Therefore, in this embodiment, the gap 16 between the valve element 5 and the base 52 in the normally open type can be ensured with high accuracy without the need for complicated steps requiring high accuracy and the spacer layer. 53 can be achieved by a simple step of formation. Further, in the state of a silicon substrate having a flat back surface (the surface on the side to be a bonding surface with the second substrate) in which no digging for securing the gap 16 is formed, formation of a valve element, a silicon thin portion, or the like is performed. For the photolithography process for
Handling of the silicon substrate during transportation and the like becomes easy, and the processing accuracy of photolithography can be improved. If the thickness of the spacer layer 53 is less than 10 μm, the gap between the valve body 5 and the base 52 is too narrow to secure a desired flow rate. The thickness of the spacer layer 53 is limited to the range of 10 μm to 30 μm, since the closing of the hole 51 (hole serving as a flow path) becomes insufficient and the function as a microvalve deteriorates.

【0034】スペーサ層53をポリイミドで構成する
と、第1基板1の熱膨張率と第2基板50の熱膨張率に
差があっても、その差によるストレスがこのスペーサ層
53で緩和されるので、半導体マイクロバルブの弁体5
の駆動性が第1基板1と第2基板50の熱膨張率の差に
よるストレスで悪くなることが防止される。また、第2
基板50の材質を第1基板1と同じシリコンとして、第
1基板1と第2基板50の熱膨張率を一致させることも
可能となる。なお、スペーサ層53で第1基板1と第2
基板50の熱膨張率の差によるストレスが緩和されない
と、そのストレスは図1に示す可撓領域2に集中し、可
撓領域2の十分な変位が得られず、そのため弁体5の駆
動性が悪くなる。
When the spacer layer 53 is made of polyimide, even if there is a difference between the coefficient of thermal expansion of the first substrate 1 and the coefficient of thermal expansion of the second substrate 50, stress caused by the difference is relieved by the spacer layer 53. , Semiconductor microvalve valve element 5
Of the first substrate 1 and the second substrate 50 is prevented from being deteriorated by stress due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the first substrate 1 and the second substrate 50. Also, the second
When the material of the substrate 50 is the same as that of the first substrate 1, the first substrate 1 and the second substrate 50 can have the same coefficient of thermal expansion. In addition, the first substrate 1 and the second
If the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the substrate 50 is not reduced, the stress concentrates on the flexible region 2 shown in FIG. 1 and sufficient displacement of the flexible region 2 cannot be obtained. Gets worse.

【0035】また、スペーサ層53をガラス薄膜で構成
すると、第2基板50の材質を第1基板1と同じシリコ
ンとして、第1基板1と第2基板50の熱膨張率を一致
させることが可能となる。なお、このようなスペーサ層
が存在しない場合には、シリコン基板同士を接合するこ
とは困難であるという問題がある。
When the spacer layer 53 is made of a glass thin film, the material of the second substrate 50 can be made of the same silicon as that of the first substrate 1 so that the first substrate 1 and the second substrate 50 have the same coefficient of thermal expansion. Becomes When such a spacer layer does not exist, there is a problem that it is difficult to bond the silicon substrates.

【0036】また、図1に示す実施形態の半導体マイク
ロバルブ60は、可撓領域2が拡散抵抗等からなる発熱
手段6を備え、且つこの発熱手段6からの熱を絶縁する
熱絶縁領域7a、7bを可撓領域2とこの可撓領域2を
支持する枠部3との間及び可撓領域2と可動部位8との
間に形成している。従って、発熱手段6からの熱の放散
が防止されるので、消費電力を抑えることが可能とな
る。
In the semiconductor microvalve 60 of the embodiment shown in FIG. 1, the flexible region 2 is provided with a heat generating means 6 made of a diffusion resistance or the like, and a heat insulating area 7a for insulating heat from the heat generating means 6; 7b are formed between the flexible region 2 and the frame 3 supporting the flexible region 2 and between the flexible region 2 and the movable portion 8. Therefore, the dissipation of heat from the heat generating means 6 is prevented, so that power consumption can be suppressed.

【0037】次に、図1及び図2に示す実施形態の製造
工程について図3を用いて説明する。
Next, the manufacturing process of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.

【0038】図3(a)に示すように、両面がフラット
な単結晶シリコン基板80に対してボロン等をデポジシ
ョン、続いて熱拡散を行い、加熱手段6となる拡散抵抗
6aを形成する。次に、単結晶シリコン基板80の両面
上に、熱酸化等によりシリコン酸化膜81bを形成し、
続いて、減圧CVDによりシリコン窒化膜81aを形成
する。このように、この実施形態では、図6(a)に示
されるようなシリコン基板の裏面(第2基板との接合面
となる側の面)をエッチングして、ギャップ16の高さ
に相当する深さの掘り込みを行って掘り込み面80cを
形成する工程は不要である。
As shown in FIG. 3A, boron or the like is deposited on a single-crystal silicon substrate 80 having flat surfaces on both sides, and then thermal diffusion is performed to form a diffusion resistor 6a serving as the heating means 6. Next, a silicon oxide film 81b is formed on both surfaces of the single crystal silicon substrate 80 by thermal oxidation or the like,
Subsequently, a silicon nitride film 81a is formed by low pressure CVD. As described above, in this embodiment, the back surface of the silicon substrate (the surface that is to be the bonding surface with the second substrate) as shown in FIG. The step of forming the digging surface 80c by digging the depth is unnecessary.

【0039】次に、所定形状にパターニングされたフォ
トレジストをマスクとして、シリコン窒化膜81a及び
シリコン酸化膜81bのエッチングを行って、開口部8
2を形成し、次いでプラズマアッシング等によりフォト
レジストを除去する(図3(b))。このフォトリソグ
ラフィー工程では、単結晶シリコン基板80の裏面(第
2基板との接合面となる側の面)はフラットな状態であ
り、搬送時等における単結晶シリコン基板80の取り扱
いが容易となり、且つフォトリソグラフィーによる開口
部82の加工精度を良好にすることができる。
Next, using the photoresist patterned in a predetermined shape as a mask, the silicon nitride film 81a and the silicon oxide film 81b are etched to form the opening 8
Then, the photoresist is removed by plasma ashing or the like (FIG. 3B). In this photolithography step, the back surface of the single crystal silicon substrate 80 (the surface on the side to be the bonding surface with the second substrate) is in a flat state, so that the single crystal silicon substrate 80 can be easily handled during transportation and the like, and Processing accuracy of the opening 82 by photolithography can be improved.

【0040】次に、KOH水溶液等により単結晶シリコ
ン基板80の両面から、開口部82の位置のシリコンを
エッチングして、弁体5を備える可動部位8と、可撓領
域2を構成するシリコン薄肉部2Sを形成する。所望の
弁体厚、シリコン薄肉部厚を得る方法としては、両面か
らのエッチング開始に時間差をつけて行う方法がある。
また、別途に、単結晶シリコン基板80をエッチングし
て、熱絶縁領域7を形成するための溝83a、83bを
形成する(図3(c))。この溝83a、83bは、後
工程でポリイミド等の有機材料を埋め込むためのもの
で、その底には10μm程度の厚みのシリコン部分を残
した、貫通していない溝とする。なお、ここでの説明
は、熱絶縁領域7は、枠部3と可撓領域2との間(7
a)と共に、可撓領域2と可動部位8との間(7b)に
も形成する場合の製造工程に関して説明しているため、
溝83a、83bを可撓領域2の両側に形成している。
Next, the silicon at the position of the opening 82 is etched from both surfaces of the single-crystal silicon substrate 80 with a KOH aqueous solution or the like, so that the movable portion 8 having the valve element 5 and the silicon thin wall forming the flexible region 2 are formed. The part 2S is formed. As a method of obtaining a desired valve body thickness and a silicon thin portion thickness, there is a method in which etching is started from both sides with a time difference.
Separately, the single crystal silicon substrate 80 is etched to form grooves 83a and 83b for forming the heat insulating region 7 (FIG. 3C). These grooves 83a and 83b are for embedding an organic material such as polyimide in a later step, and are formed as non-penetrating grooves having a silicon portion having a thickness of about 10 μm at the bottom thereof. Note that, in this description, the heat insulating region 7 is located between the frame 3 and the flexible region 2 (7
a), the manufacturing process in the case where it is also formed between the flexible region 2 and the movable portion 8 (7b) is described.
The grooves 83a and 83b are formed on both sides of the flexible region 2.

【0041】以下の工程については、前述した図6
(e)及び図7(a)〜(d)に示した工程と同様な工
程で加工するので、図面を省略して説明する。図3
(c)に示した単結晶シリコン基板80に対し、可動部
位8とシリコン薄肉部2Sを形成するためにエッチング
された基板表面を酸化して、基板にメッキするときの保
護膜84を形成する(図6(e)と同様の工程)。
The following steps are described in FIG.
Since processing is performed in the same steps as those shown in FIG. 7E and FIGS. 7A to 7D, the description will be omitted while omitting the drawings. FIG.
With respect to the single crystal silicon substrate 80 shown in (c), the substrate surface etched to form the movable portion 8 and the silicon thin portion 2S is oxidized to form a protective film 84 when plating the substrate ( 6 (e).

【0042】次に、単結晶シリコン基板80の上面にア
ルミニウム膜をスパッタリング又はEB蒸着により形成
して、拡散抵抗6aに接続される配線13a(アルミ配
線)を形成する(図7(a)と同様の工程)。なお、こ
の配線13aを図1に示すように熱絶縁領域7aの上に
形成する場合には、熱絶縁領域7aを形成する工程の後
で配線13aを形成することになる。
Next, an aluminum film is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 80 by sputtering or EB evaporation to form a wiring 13a (aluminum wiring) connected to the diffusion resistor 6a (similar to FIG. 7A). Process). When the wiring 13a is formed on the heat insulating region 7a as shown in FIG. 1, the wiring 13a is formed after the step of forming the heat insulating region 7a.

【0043】次に、上記溝83a、83bにポリイミド
等の有機材料85を埋め込む(図7(b)と同様の工
程)。
Next, an organic material 85 such as polyimide is buried in the grooves 83a and 83b (steps similar to those in FIG. 7B).

【0044】次に、所定形状の金属パターンをメッキ等
の方法でシリコン薄肉部2S上部のシリコン窒化膜81
a上に形成して、シリコンと熱膨張係数の異なるアルミ
ニウム薄膜、ニッケル薄膜等の薄膜2Mを形成する。薄
膜2Mの形成はスパッタリング等による成膜でおこなっ
てもよい(図7(c)と同様の工程)。
Next, a metal pattern of a predetermined shape is formed by plating or the like on the silicon nitride film 81 on the silicon thin portion 2S.
a, a thin film 2M such as an aluminum thin film or a nickel thin film having a different thermal expansion coefficient from silicon is formed. The thin film 2M may be formed by film formation by sputtering or the like (the same process as in FIG. 7C).

【0045】次に、シリコン薄肉部2Sの裏面側(薄膜
2Mを形成した面と反対側)からRIE等でエッチング
して、溝83a、83bの底に残した10μm程度の厚
みのシリコン部分を除去し、シリコン薄肉部2Sが、熱
絶縁領域7a、7bによって、枠部3及び可動部位8と
熱絶縁された状態にして、第1基板1を得る(図7
(d)と同様の工程)。
Next, the silicon thin portion 2S is etched by RIE or the like from the back side (the side opposite to the surface on which the thin film 2M is formed) to remove the silicon portion having a thickness of about 10 μm remaining at the bottom of the grooves 83a and 83b. Then, the first substrate 1 is obtained in a state where the silicon thin portion 2S is thermally insulated from the frame portion 3 and the movable portion 8 by the heat insulating regions 7a and 7b (FIG. 7).
(Step similar to (d)).

【0046】次に、所定形状に形成された第2基板50
と、前記工程により形成された第1基板1とを、スペー
サ層53を介して接合して、図1に示す半導体マイクロ
バルブ60を製造する。第2基板50の材質について
は、ガラスを用いることも可能であるが、スペーサ層5
3をポリイミド又はガラス薄膜で構成する場合には第1
基板1と同じ材質のシリコンとすることもできる。
Next, the second substrate 50 formed in a predetermined shape
And the first substrate 1 formed by the above-described steps are joined via a spacer layer 53 to manufacture the semiconductor microvalve 60 shown in FIG. As for the material of the second substrate 50, glass can be used, but the spacer layer 5
3 is made of polyimide or glass thin film,
Silicon of the same material as the substrate 1 may be used.

【0047】スペーサ層53をポリイミドで構成する場
合には、少なくとも第1基板1又は第2基板50の何れ
かの接合領域となる位置にポリイミド層を例えば、塗
布、蒸着等の方法で形成した後、両基板を重ね合せて4
00℃程度の温度で加圧することにより接合できる。ま
た、スペーサ層53をガラス薄膜で構成する場合には、
少なくとも第1基板1又は第2基板50の何れかの接合
領域となる位置にガラス薄膜を、例えば、スパッタ、液
化ガラスの塗布等の方法で所定厚みに制御して形成した
後、両基板を重ね合せて陽極接合法を用いて接合でき
る。ガラス薄膜を所定領域にスパッタで形成する方法と
しては、レジスト等でガラス薄膜非形成部を保護して、
所定領域のみに所望の厚みのガラス薄膜を形成し、その
後、保護のために用いたレジスト等を除去して形成する
方法や、全面にスパッタガラス薄膜を形成し、所定の形
成領域をレジスト等で保護して、非形成領域にあるガラ
ス薄膜をフッ酸(HF)等の液によるエッチング又はR
IE(反応性イオンエッチング)によるドライエッチン
グで除去して形成する方法等を例示できる。ガラス薄膜
を所定領域に液化ガラスで形成する方法としては、塗布
等で膜形成し、その後熱処理による膜のガラス化工程を
経て、所定の形成領域をレジシト等で保護し、非形成領
域にあるガラス薄膜をフッ酸(HF)等の液によるエッ
チング又はRIE(反応性イオンエッチング)によるド
ライエッチングで除去して形成する方法等を例示でき
る。
In the case where the spacer layer 53 is made of polyimide, a polyimide layer is formed at least at a position to be a joining region on either the first substrate 1 or the second substrate 50 by a method such as coating or vapor deposition. , Superimpose both substrates, 4
It can be joined by pressing at a temperature of about 00 ° C. When the spacer layer 53 is made of a glass thin film,
After forming a glass thin film at a position to be a bonding region of at least one of the first substrate 1 and the second substrate 50 to a predetermined thickness by, for example, a method such as sputtering or application of liquefied glass, the two substrates are overlapped. Together, they can be joined using an anodic joining method. As a method of forming a glass thin film in a predetermined region by sputtering, a portion where the glass thin film is not formed is protected with a resist or the like,
A method in which a glass thin film of a desired thickness is formed only in a predetermined area, and then a method of removing and forming a resist used for protection, or a method in which a sputtered glass thin film is formed on the entire surface and a predetermined forming area is formed with a resist or the like Protect the glass thin film in the non-forming region by etching with a solution such as hydrofluoric acid (HF) or R
A method of removing and forming by dry etching by IE (reactive ion etching) can be exemplified. As a method of forming a glass thin film in a predetermined region with liquefied glass, a film is formed by coating or the like, and then through a vitrification process of the film by heat treatment, the predetermined formation region is protected with a resist or the like, and the glass in the non-formation region is A method of forming a thin film by removing it by etching with a solution such as hydrofluoric acid (HF) or dry etching by RIE (reactive ion etching) can be given.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1〜請求項4に係る発明の半導体
マイクロバルブは、ノーマリオープン型における弁体と
台部とのギャップを精度良く確保することが、高精度を
要求される煩雑な工程を経ることなく、簡便な工程で達
成できる。従って、請求項1〜請求項4に係る発明の半
導体マイクロバルブは、簡便なプロセスで製造できて、
且つ、高性能であるノーマリオープン型の半導体マイク
ロバルブとなる。
According to the semiconductor microvalve according to the first to fourth aspects of the present invention, it is necessary to accurately maintain the gap between the valve body and the base in a normally open type, and it is a complicated process that requires high precision. This can be achieved by simple steps without going through any steps. Therefore, the semiconductor microvalve of the invention according to claims 1 to 4 can be manufactured by a simple process,
In addition, a normally open semiconductor microvalve with high performance is obtained.

【0049】請求項2に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、上記の効果に加えて、スペーサ層がポリイミドで
構成されるので、第1基板の熱膨張率と第2基板の熱膨
張率に差があっても、その差によるストレスがこのスペ
ーサ層で緩和され、半導体マイクロバルブの弁体の駆動
性が良好になるという効果を奏する。また、第2基板の
材質を第1基板と同じシリコンとして、第1基板と第2
基板の熱膨張率を一致させることを可能にするという効
果も奏する。
In the semiconductor microvalve according to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, since the spacer layer is made of polyimide, there is a difference between the coefficient of thermal expansion of the first substrate and the coefficient of thermal expansion of the second substrate. Even if there is, the effect of reducing the stress due to the difference by the spacer layer and improving the driveability of the valve element of the semiconductor microvalve is exhibited. Further, the material of the second substrate is made of the same silicon as the first substrate, and the first substrate and the second substrate are made of silicon.
This also has the effect of making it possible to match the thermal expansion coefficients of the substrates.

【0050】請求項3に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、簡便なプロセスで製造できて、且つ、高性能であ
るノーマリオープン型の半導体マイクロバルブとなると
いう効果に加えて、スペーサ層がガラス薄膜で構成され
るので、第2基板の材質を第1基板と同じシリコンとし
て、第1基板と第2基板の熱膨張率を一致させることを
可能にするという効果も奏する。
The semiconductor microvalve according to the third aspect of the present invention has the effect of being a normally open semiconductor microvalve which can be manufactured by a simple process and has a high performance. Since the second substrate is made of the same silicon as the first substrate, the first substrate and the second substrate can have the same coefficient of thermal expansion.

【0051】請求項4に係る発明の半導体マイクロバル
ブは、簡便なプロセスで製造できて、且つ、高性能であ
るノーマリオープン型の半導体マイクロバルブとなると
いう効果に加えて、可撓領域とこの可撓領域を支持する
枠部との間に熱絶縁領域を形成しているので、消費電力
を抑えることができるという効果も奏する。
The semiconductor microvalve according to the fourth aspect of the present invention has the effect of being a normally open semiconductor microvalve that can be manufactured by a simple process and has high performance. Since the heat insulating region is formed between the flexible region and the frame supporting the flexible region, the effect of reducing power consumption can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の半導体マイクロバルブの構
成を説明するための一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view illustrating a configuration of a semiconductor microvalve according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上の破断面の端面図である。FIG. 2 is an end view of a fracture surface of the above.

【図3】本発明の実施形態の半導体マイクロバルブの製
造工程を示す図であって、(a)から(c)は何れも断
面図である。
3A to 3C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the semiconductor microvalve according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来技術における半導体マイクロバルブの構成
を説明するための一部破断斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view for explaining a configuration of a semiconductor microvalve in a conventional technique.

【図5】同上の破断面の端面図である。FIG. 5 is an end view of the fracture surface of the above.

【図6】従来技術における半導体マイクロバルブの製造
工程を示す図であって、(a)から(e)は何れも断面
図である。
FIGS. 6A to 6E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor microvalve according to the related art, in which FIGS.

【図7】従来技術における半導体マイクロバルブの製造
工程を示す図であって、(a)から(d)は何れも断面
図である。
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor microvalve according to a conventional technique, in which FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1基板 2 可撓領域 2S シリコン薄肉部 2M 薄膜 3 枠部 5 弁体 6 加熱手段 6a 拡散抵抗 7、7a、7b 熱絶縁領域 8 可動部位 13a 配線 16 ギャップ 19 接合面 50 第2基板 51 貫通孔 52 台部 53 スペーサ層 80 単結晶シリコン基板 80a シリコン酸化膜 81a シリコン窒化膜 81b シリコン酸化膜 82 開口部 83a、83b 溝 84 保護膜 85 有機材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2 Flexible area | region 2S Silicon thin part 2M thin film 3 Frame part 5 Valve body 6 Heating means 6a Diffusion resistance 7, 7a, 7b Heat insulation area 8 Movable part 13a Wiring 16 Gap 19 Joining surface 50 Second substrate 51 Penetration Hole 52 Base 53 Spacer layer 80 Single crystal silicon substrate 80a Silicon oxide film 81a Silicon nitride film 81b Silicon oxide film 82 Openings 83a, 83b Groove 84 Protective film 85 Organic material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 裕志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鎌倉 將有 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 吉田 和司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 片山 弘典 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 齊藤 公昭 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 川人 圭子 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 豊田 憲治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 3H057 AA05 BB38 CC04 DD11 DD21 EE10 FB05 FC04 HH07 HH11 3H062 AA02 AA12 BB30 BB31 CC04 CC29 DD03 FF21 HH01 HH06 HH10 3H066 AA01 BA17 BA18 BA36 5H307 AA20 BB01 EE04 EE19 EE36 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Kawada 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Masayu Kamakura 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Kazushi Yoshida 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Hironori Katayama 1048 Odaka Kazuma Kadoma City, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Kimiaki Saito No. 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture (72) Keiko Kawato, Inventor Keiko Kawato 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture, Japan (72) Kenji Toyoda 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Address Matsushita Electric Works Co., Ltd. F term (reference) 3H057 AA05 BB38 CC04 DD11 DD21 EE10 FB05 FC04 HH07 HH11 3H062 AA02 AA12 BB30 BB31 CC04 CC29 DD03 FF21 HH01 HH06 HH10 3H066 AA01 BA17 BA18 BA36 5H307 AA20 BB01 EE04 EE19 EE36

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の位置に貫通孔を有する第2基板
と、シリコン基板を加工して、前記貫通孔を開閉する弁
体と、温度変化によって変位して前記弁体を変位させる
可撓領域と、この可撓領域を支持する枠部とを形成して
いる第1基板とを接合してなる半導体マイクロバルブに
おいて、前記半導体マイクロバルブがノーマリオープン
型であり、且つ前記第1基板と前記第2基板とが、厚さ
が10μm〜30μmのスペーサ層を介して接合されて
いることを特徴とする半導体マイクロバルブ。
1. A second substrate having a through hole at a predetermined position, a valve body for processing a silicon substrate to open and close the through hole, and a flexible region for displacing the valve body by being displaced by a temperature change. And a first substrate forming a frame portion supporting the flexible region, wherein the semiconductor microvalve is a normally open type, and the first substrate and the first substrate are connected to each other. A semiconductor microvalve, wherein the semiconductor microvalve is bonded to a second substrate via a spacer layer having a thickness of 10 μm to 30 μm.
【請求項2】 前記スペーサ層がポリイミドからなるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体マイクロバルブ。
2. The semiconductor microvalve according to claim 1, wherein said spacer layer is made of polyimide.
【請求項3】 前記スペーサ層がガラス薄膜からなるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体マイクロバルブ。
3. The semiconductor microvalve according to claim 1, wherein said spacer layer is made of a glass thin film.
【請求項4】 前記可撓領域が発熱手段を備え、且つこ
の発熱手段からの熱を絶縁する熱絶縁領域を、前記可撓
領域とこの可撓領域を支持する枠部との間に形成してい
る請求項1から請求項3までの何れかに記載の半導体マ
イクロバルブ。
4. The flexible region includes a heat generating means, and a heat insulating region for insulating heat from the heat generating means is formed between the flexible region and a frame supporting the flexible region. The semiconductor microvalve according to any one of claims 1 to 3, wherein:
JP2000128112A 2000-04-27 2000-04-27 Semiconductor micro-valve Pending JP2001304454A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000128112A JP2001304454A (en) 2000-04-27 2000-04-27 Semiconductor micro-valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000128112A JP2001304454A (en) 2000-04-27 2000-04-27 Semiconductor micro-valve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001304454A true JP2001304454A (en) 2001-10-31

Family

ID=18637604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000128112A Pending JP2001304454A (en) 2000-04-27 2000-04-27 Semiconductor micro-valve

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001304454A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4776139B2 (en) * 2000-05-25 2011-09-21 デビオテック エスエイ Micromachined fluidic device and manufacturing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4776139B2 (en) * 2000-05-25 2011-09-21 デビオテック エスエイ Micromachined fluidic device and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100704249B1 (en) Dual wafer attachment process
JP5108234B2 (en) Micro heater and sensor
JP2008509820A (en) MEMS device and inclusion, and method for integrating MEMS device and inclusion
JPH02276232A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2001304454A (en) Semiconductor micro-valve
JP2011119432A (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2003332586A (en) External force sensor and its manufacturing method
JP2008284656A (en) Manufacturing method for structure
JP3585337B2 (en) Micro device having hollow beam and method of manufacturing the same
JPH0755523A (en) Flow rate sensor
JP4590790B2 (en) Manufacturing method of semiconductor sensor
JPH0721736B2 (en) Micro Valve / Mass Flow Controller
JP3893077B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2003015183A1 (en) Method for manufacturing thin-film structure
JP2019164128A (en) Surface stress sensor and manufacturing method thereof
JPH07169736A (en) Preparation of silicon structure
KR970008260A (en) Field emission device manufacturing method
JP6963494B2 (en) Hollow structure element and its manufacturing method
JP2004130458A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100578259B1 (en) Electronic device and film formation method for electronic device
JPH03191563A (en) Semiconductor device
KR100264517B1 (en) Method for fabricating pressure sensor
JPH0766430A (en) Wiring structure of semiconductor substrate and its manufacture
JPS61196554A (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH07135211A (en) Semiconductor device and manufacture thereof