JP2003172664A - 圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents
圧力センサおよびその製造方法Info
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- JP2003172664A JP2003172664A JP2001374544A JP2001374544A JP2003172664A JP 2003172664 A JP2003172664 A JP 2003172664A JP 2001374544 A JP2001374544 A JP 2001374544A JP 2001374544 A JP2001374544 A JP 2001374544A JP 2003172664 A JP2003172664 A JP 2003172664A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質の圧力センサを歩留まりよく、低コス
トで製造するための製造方法の提供。 【解決手段】 絶縁層２２を介して２つのシリコン層２
１，２３を接合してなるＳＯＩ基板２０を用意し、次い
で該ＳＯＩ基板の一方のシリコン層にエッチングを施し
て絶縁層近傍まで厚みを減じてギャップ２４を形成し、
次いで該一方のシリコン層の表面にボロンを拡散して所
定厚さのＰ+層２５を形成し、次いで該ＳＯＩ基板のＰ+
層側を、一面側に対向電極とそれを覆う誘電体膜が形成
されたセンサ基板３０上に接合し、次いで該ＳＯＩ基板
の他方のシリコン層を、絶縁層をエッチストップ層とし
てエッチングして絶縁層を露出させてダイヤフラム２６
を形成する各工程を有することを特徴とする圧力センサ
４０の製造方法。
トで製造するための製造方法の提供。 【解決手段】 絶縁層２２を介して２つのシリコン層２
１，２３を接合してなるＳＯＩ基板２０を用意し、次い
で該ＳＯＩ基板の一方のシリコン層にエッチングを施し
て絶縁層近傍まで厚みを減じてギャップ２４を形成し、
次いで該一方のシリコン層の表面にボロンを拡散して所
定厚さのＰ+層２５を形成し、次いで該ＳＯＩ基板のＰ+
層側を、一面側に対向電極とそれを覆う誘電体膜が形成
されたセンサ基板３０上に接合し、次いで該ＳＯＩ基板
の他方のシリコン層を、絶縁層をエッチストップ層とし
てエッチングして絶縁層を露出させてダイヤフラム２６
を形成する各工程を有することを特徴とする圧力センサ
４０の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機等
のタイヤ圧やエンジン、ボイラ、ポンプなどの気圧、水
圧を測定する圧力センサ、家庭用血圧計等の血圧測定用
センサ等に使用される静電容量型圧力センサに関するも
のである。
のタイヤ圧やエンジン、ボイラ、ポンプなどの気圧、水
圧を測定する圧力センサ、家庭用血圧計等の血圧測定用
センサ等に使用される静電容量型圧力センサに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、静電容量型圧力センサとしては、
図１に示すような構造を有するものが知られ、これは例
えば米国特許第5,528,452号公報中に開示されている。
この図に示す静電容量型圧力センサ１は、薄膜状の対向
電極３とこれを覆う誘電体膜４とを一面側に設けたセン
サ基板２上に、Ｐ+層からなるダイヤフラム５を有する
シリコン基板６を接合し、該ダイヤフラム５と誘電体膜
４の間にギャップ７を設けた構造になっている。対向電
極３はセンサ基板２の縁部に設けた電極８に接続されて
いる。
図１に示すような構造を有するものが知られ、これは例
えば米国特許第5,528,452号公報中に開示されている。
この図に示す静電容量型圧力センサ１は、薄膜状の対向
電極３とこれを覆う誘電体膜４とを一面側に設けたセン
サ基板２上に、Ｐ+層からなるダイヤフラム５を有する
シリコン基板６を接合し、該ダイヤフラム５と誘電体膜
４の間にギャップ７を設けた構造になっている。対向電
極３はセンサ基板２の縁部に設けた電極８に接続されて
いる。
【０００３】この静電容量型圧力センサ１に圧力が加わ
ると、ダイヤフラム５がたわんで誘電体膜４に接触す
る。ダイヤフラム５が誘電体膜に４に接触する面積はセ
ンサに加わる圧力に応じて増減し、ダイヤフラム５と対
向電極４の間の静電容量は圧力に比例して変化する。従
って、ダイヤフラム５と対向電極４の間の静電容量を測
定することによってセンサ１に加わる圧力を検出するこ
とができる。
ると、ダイヤフラム５がたわんで誘電体膜４に接触す
る。ダイヤフラム５が誘電体膜に４に接触する面積はセ
ンサに加わる圧力に応じて増減し、ダイヤフラム５と対
向電極４の間の静電容量は圧力に比例して変化する。従
って、ダイヤフラム５と対向電極４の間の静電容量を測
定することによってセンサ１に加わる圧力を検出するこ
とができる。
【０００４】図２は、この静電容量型圧力センサ１を製
造するための従来例を示すものである。この従来例によ
って静電容量型圧力センサ１を製造するには、まず図２
（ａ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面に異
方性エッチングを施して、ギャップ７を形成する。次
に、図２（ｂ）に示すように、このシリコン基板１０の
ギャップ７形成側の面にボロン（Ｂ）を拡散させ、所望
の厚さのＰ+層１１を形成する。次に、このシリコン基
板１０のＰ+層１１側を、薄膜状の対向電極３とこれを
覆う誘電体膜４とを一面側に設けてあるセンサ基板２上
に接合する。このシリコン基板１０とセンサ基板２との
接合は、シリコン−ガラス陽極接合法などの周知の技術
を用いて実行される。次に、シリコン基板１０の他面
（Ｐ+層と反対側の面）側を異方性エッチングによって
除去し、Ｐ+層１１を露出させてダイヤフラム５を形成
する。その後、電極８の形成などの所望の処理を施して
静電容量型圧力センサ１を製造する。
造するための従来例を示すものである。この従来例によ
って静電容量型圧力センサ１を製造するには、まず図２
（ａ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面に異
方性エッチングを施して、ギャップ７を形成する。次
に、図２（ｂ）に示すように、このシリコン基板１０の
ギャップ７形成側の面にボロン（Ｂ）を拡散させ、所望
の厚さのＰ+層１１を形成する。次に、このシリコン基
板１０のＰ+層１１側を、薄膜状の対向電極３とこれを
覆う誘電体膜４とを一面側に設けてあるセンサ基板２上
に接合する。このシリコン基板１０とセンサ基板２との
接合は、シリコン−ガラス陽極接合法などの周知の技術
を用いて実行される。次に、シリコン基板１０の他面
（Ｐ+層と反対側の面）側を異方性エッチングによって
除去し、Ｐ+層１１を露出させてダイヤフラム５を形成
する。その後、電極８の形成などの所望の処理を施して
静電容量型圧力センサ１を製造する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電容量型圧力センサの製造においては、次のような
問題があった。図２（ｂ）に示すように、導電性をもっ
たＰ+層からなるダイヤフラムを得るためにシリコン基
板にボロン（Ｂ）拡散処理を行っているが、このＰ+層
をダイヤフラム形成のための異方性エッチング用のエッ
チストップ層として利用するため、例えば７×１０19ａ
ｔｍ／ｃｍ3以上の高濃度Ｐ+層を形成するには、シリコ
ン基板に１１００〜１１５０℃程度で１０時間以上とい
う高温・長時間の熱拡散処理を施すことが必要であっ
た。そのため、拡散炉、拡散ボートに反りが生じ、頻繁
に炉とボートの交換が必要となり、ランニングコストが
上昇してしまう問題があった。また、拡散処理後のシリ
コン基板には、拡散源であるボロンの酸化物（Ｂ2Ｏ3）
が付着し、その除去が非常に困難である。
た静電容量型圧力センサの製造においては、次のような
問題があった。図２（ｂ）に示すように、導電性をもっ
たＰ+層からなるダイヤフラムを得るためにシリコン基
板にボロン（Ｂ）拡散処理を行っているが、このＰ+層
をダイヤフラム形成のための異方性エッチング用のエッ
チストップ層として利用するため、例えば７×１０19ａ
ｔｍ／ｃｍ3以上の高濃度Ｐ+層を形成するには、シリコ
ン基板に１１００〜１１５０℃程度で１０時間以上とい
う高温・長時間の熱拡散処理を施すことが必要であっ
た。そのため、拡散炉、拡散ボートに反りが生じ、頻繁
に炉とボートの交換が必要となり、ランニングコストが
上昇してしまう問題があった。また、拡散処理後のシリ
コン基板には、拡散源であるボロンの酸化物（Ｂ2Ｏ3）
が付着し、その除去が非常に困難である。
【０００６】また、図２（ｃ）に示すように、シリコン
基板の他面側をエッチングしてＰ+層からなるダイヤフ
ラムを形成する際に使用するＫＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶
液、エチレンジアミン・ピロカテコール溶液、ヒドラジ
ン、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液
などの濃度、温度の制御を厳密にしなければ、シリコン
とＰ+層とのエッチングの選択比が得られない。従っ
て、従来法では、ダイヤフラム形成のためのエッチング
が難しく、歩留まりが悪かった。
基板の他面側をエッチングしてＰ+層からなるダイヤフ
ラムを形成する際に使用するＫＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶
液、エチレンジアミン・ピロカテコール溶液、ヒドラジ
ン、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液
などの濃度、温度の制御を厳密にしなければ、シリコン
とＰ+層とのエッチングの選択比が得られない。従っ
て、従来法では、ダイヤフラム形成のためのエッチング
が難しく、歩留まりが悪かった。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、従来の静電容量型圧力センサの製造方法における上
述した問題を解消し、高品質の圧力センサを歩留まりよ
く、低コストで製造するための製造方法の提供を目的と
している。
で、従来の静電容量型圧力センサの製造方法における上
述した問題を解消し、高品質の圧力センサを歩留まりよ
く、低コストで製造するための製造方法の提供を目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を解消するた
め、本発明は、絶縁層を介して２つのシリコン層を接合
してなるＳＯＩ基板を用意し、次いで該ＳＯＩ基板の一
方のシリコン層にエッチングを施して絶縁層近傍まで厚
みを減じてギャップを形成し、次いで該一方のシリコン
層の表面にボロンを拡散して所定厚さのＰ+層を形成
し、次いで該ＳＯＩ基板のＰ+層側を、一面側に対向電
極とそれを覆う誘電体膜が形成されたセンサ基板上に接
合し、次いで該ＳＯＩ基板の他方のシリコン層を、絶縁
層をエッチストップ層としてエッチングして絶縁層を露
出させてダイヤフラムを形成する各工程を有することを
特徴とする圧力センサの製造方法を提供する。本発明の
圧力センサの製造方法において、前記ダイヤフラムの形
成後、ダイヤフラムの絶縁層をエッチング除去する工程
をさらに含めてよい。また本発明は、上記製造方法によ
り得られた圧力センサを提供する。
め、本発明は、絶縁層を介して２つのシリコン層を接合
してなるＳＯＩ基板を用意し、次いで該ＳＯＩ基板の一
方のシリコン層にエッチングを施して絶縁層近傍まで厚
みを減じてギャップを形成し、次いで該一方のシリコン
層の表面にボロンを拡散して所定厚さのＰ+層を形成
し、次いで該ＳＯＩ基板のＰ+層側を、一面側に対向電
極とそれを覆う誘電体膜が形成されたセンサ基板上に接
合し、次いで該ＳＯＩ基板の他方のシリコン層を、絶縁
層をエッチストップ層としてエッチングして絶縁層を露
出させてダイヤフラムを形成する各工程を有することを
特徴とする圧力センサの製造方法を提供する。本発明の
圧力センサの製造方法において、前記ダイヤフラムの形
成後、ダイヤフラムの絶縁層をエッチング除去する工程
をさらに含めてよい。また本発明は、上記製造方法によ
り得られた圧力センサを提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図３は、本発明に係る圧力センサ
の製造方法の一実施形態を説明するための図であり、
（ａ）〜（ｄ）は該製造方法を工程順に示している。本
実施形態において、圧力センサを製造するには、まず図
３（ａ）に示すように、絶縁層２２を介して２つのシリ
コン層２１，２３を接合してなるＳＯＩ基板２０を用意
する。
実施形態を説明する。図３は、本発明に係る圧力センサ
の製造方法の一実施形態を説明するための図であり、
（ａ）〜（ｄ）は該製造方法を工程順に示している。本
実施形態において、圧力センサを製造するには、まず図
３（ａ）に示すように、絶縁層２２を介して２つのシリ
コン層２１，２３を接合してなるＳＯＩ基板２０を用意
する。
【００１０】このＳＯＩ基板２０は、絶縁層２２を介し
て２つのシリコン層２１，２３を接合した構造を有して
いればよく、基板張り合わせや薄膜形成法などの種々の
技術を用いて製造可能であるが、図４（ａ）に示すよう
に一方のシリコン層２１と他方のシリコン層２３となる
２枚の表面酸化処理したシリコン基板を、図４（ｂ）の
ように張り合わせて製造することが望ましい。このＳＯ
Ｉ基板２０の製造方法は製造効率がよく、各層の厚さ制
御が容易かつ正確に行える。特に、この方法では極めて
薄い二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる絶縁層２２を製
造することができる。なお絶縁層２２は、シリコンを窒
化処理して生じる場合には窒化シリコン、シリコンにス
パッタリング法やＣＶＤ法を用いて絶縁膜２２を成膜す
る場合には各種の金属酸化物、窒化物などから構成する
こともできるが、容易かつ安価に製造できることから、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる絶縁層２２が好まし
い。絶縁層２２の厚さは特に限定されないが、０．１〜
１．０μｍ程度が好ましい。
て２つのシリコン層２１，２３を接合した構造を有して
いればよく、基板張り合わせや薄膜形成法などの種々の
技術を用いて製造可能であるが、図４（ａ）に示すよう
に一方のシリコン層２１と他方のシリコン層２３となる
２枚の表面酸化処理したシリコン基板を、図４（ｂ）の
ように張り合わせて製造することが望ましい。このＳＯ
Ｉ基板２０の製造方法は製造効率がよく、各層の厚さ制
御が容易かつ正確に行える。特に、この方法では極めて
薄い二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる絶縁層２２を製
造することができる。なお絶縁層２２は、シリコンを窒
化処理して生じる場合には窒化シリコン、シリコンにス
パッタリング法やＣＶＤ法を用いて絶縁膜２２を成膜す
る場合には各種の金属酸化物、窒化物などから構成する
こともできるが、容易かつ安価に製造できることから、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなる絶縁層２２が好まし
い。絶縁層２２の厚さは特に限定されないが、０．１〜
１．０μｍ程度が好ましい。
【００１１】次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基
板の一方のシリコン層２１にエッチングを施して絶縁層
２２近傍まで厚みを減じてギャップ２４を形成する。ギ
ャップ２４の寸法はセンサの大きさやダイヤフラムの厚
さに応じて適宜設定可能であるが、通常は１〜５μｍ、
好ましくは２〜４μｍ程度とされる。このエッチング
は、ＫＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶液、エチレンジアミン・ピ
ロカテコール溶液、ヒドラジン、水酸化テトラメチルア
ンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液などのエッチング液（エッ
チャント）を用いた周知の異方性エッチングによって行
うことができる。このギャップ形成のためのエッチング
において、ギャップ２４形成部分の一方のシリコン層２
１は、ダイヤフラム２６の厚さ分だけ残される。これを
達成するために、一方のシリコン層２１の厚さは、ダイ
ヤフラムの厚さ＋ギャップ深さの合計となるように調整
し、かつエッチングによるギャップ形成深さを正確に制
御する必要がある。一方のシリコン層２１の厚さは、周
知のシリコン基板研磨法を用いて正確に調整可能であ
る。
板の一方のシリコン層２１にエッチングを施して絶縁層
２２近傍まで厚みを減じてギャップ２４を形成する。ギ
ャップ２４の寸法はセンサの大きさやダイヤフラムの厚
さに応じて適宜設定可能であるが、通常は１〜５μｍ、
好ましくは２〜４μｍ程度とされる。このエッチング
は、ＫＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶液、エチレンジアミン・ピ
ロカテコール溶液、ヒドラジン、水酸化テトラメチルア
ンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液などのエッチング液（エッ
チャント）を用いた周知の異方性エッチングによって行
うことができる。このギャップ形成のためのエッチング
において、ギャップ２４形成部分の一方のシリコン層２
１は、ダイヤフラム２６の厚さ分だけ残される。これを
達成するために、一方のシリコン層２１の厚さは、ダイ
ヤフラムの厚さ＋ギャップ深さの合計となるように調整
し、かつエッチングによるギャップ形成深さを正確に制
御する必要がある。一方のシリコン層２１の厚さは、周
知のシリコン基板研磨法を用いて正確に調整可能であ
る。
【００１２】次に、図３（ｃ）に示すように、ギャップ
２４を形成した一方のシリコン層２１の表面にボロン
（Ｂ）を拡散して所定厚さのＰ+層２５を形成する。こ
のホウ素の拡散は、従来法でも用いている熱拡散法によ
って実行し得る。即ち、一方のシリコン層２１にギャッ
プ２４を形成したＳＯＩ基板２０を拡散ボートに収納
し、これを拡散炉内に入れ、１０００〜１１００℃程度
の温度でボロンを拡散させ、所定厚さのＰ+層２５を形
成する。このＰ+層２５は深さ１〜６μｍ、ボロン濃度
１×１０17〜２×１０20ａｔｍ／ｃｍ3とすることがで
きる。本発明において、Ｐ+層２５は、ダイヤフラム２
６側の電極として、その表面に導電性が得られれば十分
であり、従来技術におけるダイヤフラム形成の際のエッ
チストップ層としての機能を共有させる必要がないこと
から、従来技術に比べてより薄いＰ+層２５とすること
ができる。例えば、本発明においてはシリコン層２１を
残したまま１〜２μｍ程度の薄いＰ+層２５を形成すれ
ばよい。このように本発明では従来技術に比べて格段に
薄いＰ+層２５を形成すれば済むことから、より短時
間、例えば数時間以内の、好ましくは数十分間程度の熱
拡散処理でＰ+層２５を形成することができる。したが
って本発明にあっては、従来技術に比べてＰ+層形成に
おける熱拡散の所要時間を大幅に短縮することができ、
作業効率を改善することができる。
２４を形成した一方のシリコン層２１の表面にボロン
（Ｂ）を拡散して所定厚さのＰ+層２５を形成する。こ
のホウ素の拡散は、従来法でも用いている熱拡散法によ
って実行し得る。即ち、一方のシリコン層２１にギャッ
プ２４を形成したＳＯＩ基板２０を拡散ボートに収納
し、これを拡散炉内に入れ、１０００〜１１００℃程度
の温度でボロンを拡散させ、所定厚さのＰ+層２５を形
成する。このＰ+層２５は深さ１〜６μｍ、ボロン濃度
１×１０17〜２×１０20ａｔｍ／ｃｍ3とすることがで
きる。本発明において、Ｐ+層２５は、ダイヤフラム２
６側の電極として、その表面に導電性が得られれば十分
であり、従来技術におけるダイヤフラム形成の際のエッ
チストップ層としての機能を共有させる必要がないこと
から、従来技術に比べてより薄いＰ+層２５とすること
ができる。例えば、本発明においてはシリコン層２１を
残したまま１〜２μｍ程度の薄いＰ+層２５を形成すれ
ばよい。このように本発明では従来技術に比べて格段に
薄いＰ+層２５を形成すれば済むことから、より短時
間、例えば数時間以内の、好ましくは数十分間程度の熱
拡散処理でＰ+層２５を形成することができる。したが
って本発明にあっては、従来技術に比べてＰ+層形成に
おける熱拡散の所要時間を大幅に短縮することができ、
作業効率を改善することができる。
【００１３】次に、図３（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基
板２０のＰ+層２５側をセンサ基板３０上に接合する。
このセンサ基板３０には、図示していないが、その一面
側に対向電極とそれを覆う誘電体膜が形成されている
（図１中の符号３と４参照）。センサ基板３０は特に限
定されないが、平滑な表面を有するガラス基板などを用
いることができる。このセンサ基板３０に設けられる対
向電極は、スパッタリング法、真空蒸着法、化学メッキ
法などの周知の成膜方法を用い、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｔｉ合金などの導電性金属を成膜することで
実行できる。また誘電体膜は、対向電極がＡｌ，Ｔｉ等
の場合には該電極表面を酸化させることで形成でき、あ
るいは対向電極上に誘電体をスパッタリング法、ＣＶＤ
法などの薄膜形成技術を用いて成膜することもできる。
ＳＯＩ基板２０のＰ+層２５側をセンサ基板３０上に接
合する手法としては、シリコン−ガラス間の接合に従来
より用いられている陽極接合などの方法を採用すること
ができる。
板２０のＰ+層２５側をセンサ基板３０上に接合する。
このセンサ基板３０には、図示していないが、その一面
側に対向電極とそれを覆う誘電体膜が形成されている
（図１中の符号３と４参照）。センサ基板３０は特に限
定されないが、平滑な表面を有するガラス基板などを用
いることができる。このセンサ基板３０に設けられる対
向電極は、スパッタリング法、真空蒸着法、化学メッキ
法などの周知の成膜方法を用い、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｔｉ合金などの導電性金属を成膜することで
実行できる。また誘電体膜は、対向電極がＡｌ，Ｔｉ等
の場合には該電極表面を酸化させることで形成でき、あ
るいは対向電極上に誘電体をスパッタリング法、ＣＶＤ
法などの薄膜形成技術を用いて成膜することもできる。
ＳＯＩ基板２０のＰ+層２５側をセンサ基板３０上に接
合する手法としては、シリコン−ガラス間の接合に従来
より用いられている陽極接合などの方法を採用すること
ができる。
【００１４】次に、図３（ｄ）に示すように、絶縁層２
２をエッチストップ層としてＳＯＩ基板２０の他方のシ
リコン層２３をエッチングし、絶縁層２２を露出させて
ダイヤフラム２６を形成する。このエッチングは、ＫＯ
Ｈ溶液、ＮａＯＨ溶液、エチレンジアミン・ピロカテコ
ール溶液、ヒドラジン、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム（ＴＭＡＨ）溶液などの異方性のエッチング液を用い
て実行でき、ＳｉＯ2からなる絶縁層をエッチストップ
層として用いることによって、Ｐ+層２５をエッチスト
ップ層としてエッチングする従来法と比べて、エッチン
グ液の濃度、温度の厳密性を緩和することができ、エッ
チング速度を向上することができるとともに、製品歩留
まりを向上させることができる。
２をエッチストップ層としてＳＯＩ基板２０の他方のシ
リコン層２３をエッチングし、絶縁層２２を露出させて
ダイヤフラム２６を形成する。このエッチングは、ＫＯ
Ｈ溶液、ＮａＯＨ溶液、エチレンジアミン・ピロカテコ
ール溶液、ヒドラジン、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム（ＴＭＡＨ）溶液などの異方性のエッチング液を用い
て実行でき、ＳｉＯ2からなる絶縁層をエッチストップ
層として用いることによって、Ｐ+層２５をエッチスト
ップ層としてエッチングする従来法と比べて、エッチン
グ液の濃度、温度の厳密性を緩和することができ、エッ
チング速度を向上することができるとともに、製品歩留
まりを向上させることができる。
【００１５】図５は、このエッチングによって形成され
たダイヤフラム２６の構造を説明するものであり、この
ダイヤフラム２６は、薄い（１〜３μｍ程度）Ｐ+層２
５と、一方のシリコン層２１と、絶縁層２２とからなっ
ている。この絶縁層２２は、必要に応じてフッ酸などの
エッチング液を用いて除去することができる（図３
（ｄ）参照）。
たダイヤフラム２６の構造を説明するものであり、この
ダイヤフラム２６は、薄い（１〜３μｍ程度）Ｐ+層２
５と、一方のシリコン層２１と、絶縁層２２とからなっ
ている。この絶縁層２２は、必要に応じてフッ酸などの
エッチング液を用いて除去することができる（図３
（ｄ）参照）。
【００１６】図６は、上述したように形成された本発明
に係る圧力センサの一実施形態を示す概略断面図であ
り、図７はこの圧力センサ４０のダイヤフラム２６とギ
ャップ２４の関係を示す図である。本実施形態において
ダイヤフラム２６は、図７に示すように、ギャップ２４
よりも一回り小さい長方形状に形成されている。ギャッ
プ２４とダイヤフラム２６の形状は、本例に限定される
ことなく、三角形、菱形、台形、他の多角形、円形、楕
円形などの種々の形状とすることができる。
に係る圧力センサの一実施形態を示す概略断面図であ
り、図７はこの圧力センサ４０のダイヤフラム２６とギ
ャップ２４の関係を示す図である。本実施形態において
ダイヤフラム２６は、図７に示すように、ギャップ２４
よりも一回り小さい長方形状に形成されている。ギャッ
プ２４とダイヤフラム２６の形状は、本例に限定される
ことなく、三角形、菱形、台形、他の多角形、円形、楕
円形などの種々の形状とすることができる。
【００１７】図８は本発明に係る圧力センサの別の実施
形態におけるダイヤフラム２６とギャップ２４の関係を
示す図である。本例では、ダイヤフラム２６をギャップ
２４よりも一回り大きく設定してある。ダイヤフラム２
６は、センサ加圧時、まず中央部がたわみ、センサ基板
３０側に接触し、圧力上昇に伴って中央部から周囲に向
けてたわみが進み、センサ基板３０側に接触する面積が
増大する。従って、ダイヤフラム２６をギャップ２４よ
りも一回り大きく設定しても圧力センシング機能は維持
される。
形態におけるダイヤフラム２６とギャップ２４の関係を
示す図である。本例では、ダイヤフラム２６をギャップ
２４よりも一回り大きく設定してある。ダイヤフラム２
６は、センサ加圧時、まず中央部がたわみ、センサ基板
３０側に接触し、圧力上昇に伴って中央部から周囲に向
けてたわみが進み、センサ基板３０側に接触する面積が
増大する。従って、ダイヤフラム２６をギャップ２４よ
りも一回り大きく設定しても圧力センシング機能は維持
される。
【００１８】図９は本発明に係る圧力センサのさらに別
の実施形態におけるダイヤフラム２６とギャップ２４の
関係を示す図である。本例では、ギャップ２４に対して
ダイヤフラム２６を角度をずらして配置している。上述
したように、ダイヤフラム２６は、センサ加圧時、まず
中央部がたわみ、センサ基板３０側に接触し、圧力上昇
に伴って中央部から周囲に向けてたわみが進み、センサ
基板３０側に接触する面積が増大する。従ってギャップ
２４に対してダイヤフラム２６を角度をずらして配置し
ても圧力センシング機能は維持される。
の実施形態におけるダイヤフラム２６とギャップ２４の
関係を示す図である。本例では、ギャップ２４に対して
ダイヤフラム２６を角度をずらして配置している。上述
したように、ダイヤフラム２６は、センサ加圧時、まず
中央部がたわみ、センサ基板３０側に接触し、圧力上昇
に伴って中央部から周囲に向けてたわみが進み、センサ
基板３０側に接触する面積が増大する。従ってギャップ
２４に対してダイヤフラム２６を角度をずらして配置し
ても圧力センシング機能は維持される。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ダイヤフラム厚を絶縁
層厚で制御することで、１０μｍ以上の厚さのダイヤフ
ラムを形成することができる。また、Ｐ+層を薄くする
ことが可能となり、拡散処理が短時間で済み、ランニン
グコストを減少させることができる。また、ＳｉＯ2な
どからなる絶縁層をエッチストップ層としてダイヤフラ
ム形成用の異方性エッチングを行うことにより、ダイヤ
フラム形成のためのエッチング条件が大幅に緩和でき、
また歩留まりを向上させることができる。
層厚で制御することで、１０μｍ以上の厚さのダイヤフ
ラムを形成することができる。また、Ｐ+層を薄くする
ことが可能となり、拡散処理が短時間で済み、ランニン
グコストを減少させることができる。また、ＳｉＯ2な
どからなる絶縁層をエッチストップ層としてダイヤフラ
ム形成用の異方性エッチングを行うことにより、ダイヤ
フラム形成のためのエッチング条件が大幅に緩和でき、
また歩留まりを向上させることができる。
【図１】 静電容量型圧力センサの一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】 従来の圧力センサの製造方法を説明する図で
あり、（ａ）はシリコン基板にギャップを形成した状態
を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の基板のギャップ側にＰ
+層を形成した状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の基
板のＰ+層側をセンサ基板上に接合し、さらにシリコン
層の他面側からエッチングしてＰ+層からなるダイヤフ
ラムを形成した状態を示す断面図である。
あり、（ａ）はシリコン基板にギャップを形成した状態
を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の基板のギャップ側にＰ
+層を形成した状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の基
板のＰ+層側をセンサ基板上に接合し、さらにシリコン
層の他面側からエッチングしてＰ+層からなるダイヤフ
ラムを形成した状態を示す断面図である。
【図３】 本発明に係る圧力センサの製造方法の一実施
形態を説明する図であり、（ａ）はＳＯＩ基板の断面
図、（ｂ）はＳＯＩ基板の一方のシリコン層にギャップ
を形成した状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＳＯＩ
基板のギャップ側にＰ+層を形成した状態を示す断面
図、（ｄ）は（ｃ）の基板のＰ+層側をセンサ基板上に
接合し、さらに絶縁層をエッチストップ層として他方の
シリコン層をエッチングしてＰ+層とシリコン層とから
なるダイヤフラムを形成した状態を示す断面図である。
形態を説明する図であり、（ａ）はＳＯＩ基板の断面
図、（ｂ）はＳＯＩ基板の一方のシリコン層にギャップ
を形成した状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＳＯＩ
基板のギャップ側にＰ+層を形成した状態を示す断面
図、（ｄ）は（ｃ）の基板のＰ+層側をセンサ基板上に
接合し、さらに絶縁層をエッチストップ層として他方の
シリコン層をエッチングしてＰ+層とシリコン層とから
なるダイヤフラムを形成した状態を示す断面図である。
【図４】 ＳＯＩ基板の製造方法の一例を説明する図で
あり、（ａ）は２枚のシリコン基板の表面にそれぞれＳ
ｉＯ2からなる絶縁層を形成した状態を示す図、（ｂ）
は絶縁層形成後の２枚のシリコン基板を接合してＳＯＩ
基板を形成した状態を示す図である。
あり、（ａ）は２枚のシリコン基板の表面にそれぞれＳ
ｉＯ2からなる絶縁層を形成した状態を示す図、（ｂ）
は絶縁層形成後の２枚のシリコン基板を接合してＳＯＩ
基板を形成した状態を示す図である。
【図５】 ダイヤフラム形成後の除隊を示す要部拡大断
面図である。
面図である。
【図６】 本発明に係る圧力センサの一実施形態を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図７】 同じ圧力センサにおけるダイヤフラムとギャ
ップの関係を示す図である。
ップの関係を示す図である。
【図８】 本発明に係る圧力センサの別の実施形態にお
けるダイヤフラムとギャップの関係を示す図である。
けるダイヤフラムとギャップの関係を示す図である。
【図９】 本発明に係る圧力センサのさらに別の実施形
態におけるダイヤフラムとギャップの関係を示す図であ
る。
態におけるダイヤフラムとギャップの関係を示す図であ
る。
２０…ＳＯＩ基板、２１…一方のシリコン層、２２…絶
縁層、２３…他方のシリコン層、２４…ギャップ、２５
…Ｐ+層、２６…ダイヤフラム、３０…センサ基板、４
０…圧力センサ。
縁層、２３…他方のシリコン層、２４…ギャップ、２５
…Ｐ+層、２６…ダイヤフラム、３０…センサ基板、４
０…圧力センサ。
フロントページの続き
(72)発明者 中村 裕成
東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会
社フジクラ内
(72)発明者 小走 真弓
東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会
社フジクラ内
Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE25
FF43 GG01
4M112 AA01 BA07 CA01 CA03 DA01
DA04 DA05 DA06 DA09 DA11
DA12 DA18 EA01 EA03 EA06
EA10 EA11 EA13 FA20
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁層（２２）を介して２つのシリコン
層（２１，２３）を接合してなるＳＯＩ基板（２０）を
用意し、次いで該ＳＯＩ基板の一方のシリコン層にエッ
チングを施して絶縁層近傍まで厚みを減じてギャップ
（２４）を形成し、次いで該一方のシリコン層の表面に
ボロンを拡散して所定厚さのＰ+層（２５）を形成し、
次いで該ＳＯＩ基板のＰ+層側を、一面側に対向電極と
それを覆う誘電体膜が形成されたセンサ基板（３０）上
に接合し、次いで該ＳＯＩ基板の他方のシリコン層を、
絶縁層をエッチストップ層としてエッチングして絶縁層
を露出させてダイヤフラム（２６）を形成する各工程を
有することを特徴とする圧力センサの製造方法。 - 【請求項２】 前記ダイヤフラムの形成後、ダイヤフラ
ムの絶縁層をエッチング除去する工程をさらに含む請求
項１に記載の圧力センサの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の製造方法によ
り得られた圧力センサ（４０）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001374544A JP2003172664A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 圧力センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001374544A JP2003172664A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 圧力センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172664A true JP2003172664A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19183090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001374544A Withdrawn JP2003172664A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 圧力センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172664A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005274175A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Anelva Corp | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
| JP2009294152A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Alps Electric Co Ltd | 容量センサパッケージ |
| CN103091030A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-08 | 浙江大学 | 一种基于高分子薄膜的流体压力测量传感器 |
-
2001
- 2001-12-07 JP JP2001374544A patent/JP2003172664A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005274175A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Anelva Corp | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
| JP4549085B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2010-09-22 | キヤノンアネルバ株式会社 | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
| JP2009294152A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Alps Electric Co Ltd | 容量センサパッケージ |
| CN103091030A (zh) * | 2013-02-02 | 2013-05-08 | 浙江大学 | 一种基于高分子薄膜的流体压力测量传感器 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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