JP2008151686A - 隔膜気体圧力計及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で信頼性の高い隔膜式の気体圧力計を提供する。
【解決手段】ＳＯＩウエハ２０の活性層２１と埋め込み酸化膜層２２を残して、ＳＯＩウエハ２０の埋め込み酸化膜層２２下の支持層２３に形成されて密閉された基準室１１と、基準室１１の上に残されたＳＯＩウエハ２０の活性層２１と埋め込み酸化膜層２３で構成される隔膜１２と、を備える。特に、基準室１１の内壁に、ＳＯＩウエハ２０の支持層２３をエッチングする際のエッチングストッパとなるエッチングストッパ２５を備える。また、隔膜１２の一部に、ＳＯＩウエハ２０の支持層２３をエッチングして基準室１１を形成するためのエッチングガスを導入する導入口２６と、導入口２６を塞ぐ封止２７と、を備える。導入口２６は、ＳＯＩウエハ２０の支持層２３側の表面に形成してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、隔膜式の気体圧力計及びその製造方法に関する。

従来、気体の圧力、特に大気圧より小さい真空の圧力を計測するために、隔膜真空計（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）が用いられている。また、隔膜真空計の他に高真空を測定する真空計として、イオンゲージ（例えば、特許文献４参照）、ピラニ真空計（例えば、特許文献５）などが用いられる。

隔膜真空計は、密閉された基準室（又は大気）と被測定気体の差圧の力で薄い金属板等（隔膜）を弾性変形させ、その変位から圧力を測定する。隔膜の変位を、隔膜に対向して配置した電極との間の静電容量の変化で計測する隔膜真空計を、キャパシタンスマノメータという。隔膜真空計は圧力測定範囲が広く、電気信号を容易に取り出すことができるので、真空の計測に広く用いられている。

隔膜真空計は、精度を高めるためには隔膜を薄くして差圧に対する変位を大きくする。隔膜を薄くすると大きな差圧に対して変形又は破損するので、隔膜の変位を制限するために、基準室を被測定気体の圧力に応じた真空度に保つ必要がある。
特開平７−１２６６８号公報 特開平１０−１５３５１０号公報 特開２０００−２９２２９６号公報 特開平５−３４０８３５号公報 特開平５−２８１０７２号公報

隔膜真空計は、基準室を一定の真空度に保ち、薄くした隔膜を保護するなどの対策が必要で、従来の隔膜真空計は、人のこぶし程度の大きさがあるのが普通である。そのため、真空計を利用する製造装置又は測定装置などに、真空計のスペースを確保する必要があり、装置の設計や運用に制約があった。

半導体製造をはじめとして、真空を用いる装置は多い。小型で信頼性の高い隔膜真空計が必要とされている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、小型で信頼性の高い隔膜式の気体圧力計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る隔膜気体圧力計は、
ＳＯＩウエハの活性層と埋め込み酸化膜層を残して、前記ＳＯＩウエハの埋め込み酸化膜層下の支持層に形成されて密閉された空洞部と、
前記空洞部の上に残された前記ＳＯＩウエハの活性層と埋め込み酸化膜層で構成される隔膜と、
を備えることを特徴とする。

特に、前記空洞部の内壁に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングする際のエッチングストッパとなる制止層を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記隔膜の一部に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングして前記空洞部を形成するためのエッチングガスを導入する導入口と、
前記導入口を塞ぐ封止部材と、を備える。

又は、前記隔膜に対向する前記ＳＯＩウエハの支持層側表面の一部に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングして前記空洞部を形成するためのエッチングガスを導入する導入口と、
前記導入口を塞ぐ封止部材と、を備えてもよい。

好ましくは、前記空洞部が所定の真空度に保持されていることを特徴とする。

さらに、前記隔膜と所定の距離に保持されて前記隔膜に対向する電極を備えてもよい。

なお、前記ＳＯＩウエハに、前記空洞部と、前記隔膜とを複数組備えるものであってもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る隔膜気体圧力計の製造方法は、
ＳＯＩウエハの活性層側表面の閉領域の周に沿って、前記ＳＯＩウエハの活性層から支持層の中間に達する溝を形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程で形成された前記溝に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングする際のエッチングストッパとなる制止層を形成する制止層形成工程と、
前記閉領域に対応する前記ＳＯＩウエハの一部に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングするためのエッチングガスを導入する導入口を形成する導入口形成工程と、
前記導入口形成工程で形成された前記導入口から、前記ＳＯＩウエハの前記閉領域に対応する支持層をエッチングして、前記閉領域の活性層と埋め込み酸化膜層を残して、前記ＳＯＩウエハの埋め込み酸化膜層下の支持層に空洞部を形成する空洞形成工程と、
前記導入口を封止して、前記空洞部を密閉する封止工程と、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記導入口形成工程は、前記閉領域の中の一部に、前記ＳＯＩウエハの活性層から支持層に達する導入口を形成する。

又は、前記導入口形成工程は、前記閉領域に対応する前記ＳＯＩウエハの支持層側表面の一部に、導入口を形成する。

好ましくは、前記封止工程で、前記空洞形成工程で形成された前記空洞部を所定の雰囲気及び圧力に保持することを特徴とする。

さらに、前記封止工程の後に、前記隔膜と所定の距離に保持されて前記隔膜に対向する電極を形成する電極形成工程を備えてもよい。

本発明によれば、小型の隔膜気体圧力計を得ることができる。また、ＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）を製造するプロセスを採用できるので、容易に製造することが可能である。

本発明の実施の形態に係る隔膜真空計について図面を参照して説明する。本実施の形態では、特に隔膜に対向する電極との静電容量の変化で隔膜の変位を計測する場合を例に挙げて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の隔膜真空計の構成例を示す図である。図１の（ｂ）は隔膜真空計の平面図、（ａ）は（ｂ）のＳ−Ｓ線断面図である。

本発明の実施の形態にかかる隔膜真空計１０は、図１に示すように、ＳＯＩウエハ（Silicon On Insulator Wafer）２０に形成される。ＳＯＩウエハ２０は、絶縁体の上にＳｉ単結晶層を形成した構造を有する。ＳＯＩウエハ２０は、Ｓｉ基板の支持層２３の上に絶縁体としてＳｉＯ_２の埋め込み酸化膜層（以下、ＢＯＸ（Buried OXide）層という）２２が形成されている。さらに、ＢＯＸ層２２の上に、Ｓｉ単結晶の活性層２１が形成されている。

隔膜真空計１０は、ＳＯＩウエハ２０の支持層２３の一部に、密閉された空洞部である基準室１１を備える。基準室１１の上側に残された活性層２１とＢＯＸ層２２は、隔膜１２として機能する。本実施の形態では、隔膜真空計１０は、隔膜１２に対向する電極１３を備える。電極１３は、支持部１６によって活性層２１と所定の距離に保持される。隔膜１２と電極１３との間の被測定室１４は、通気口１５によって外部に開放されている。

被測定室１４は隔膜真空計１０が置かれた空間と同じ雰囲気、圧力になる。隔膜１２は、基準室１１と被測定室１４の圧力差によって変位する。すなわち、被測定室１４の圧力が基準室１１の圧力より小さい場合は電極１３側に凸になり、被測定室１４の圧力が基準室１１の圧力より大きい場合は基準室１１側に凸になる。

隔膜１２が変位すると、隔膜１２と電極１３の間の静電容量が変化する。電極１３に接続した回路（図示せず）でその静電容量を計測することによって、隔膜１２の変位が分かる。隔膜１２の変位と基準室１１の圧力から、被測定室１４の圧力を知ることができる。実際には、例えば、静電容量と圧力の関係を予め測っておいて、静電容量から圧力に換算する。

隔膜１２の表面に別の電極を形成し、電極１３と隔膜１２（の電極）との間に直流電圧を印加し、静電気力によって変位を常に０となるように制御してもよい（零位法）。この場合は、被測定室１４の圧力は印加した電圧から求めることができる。

レーザ距離計などによって、隔膜１２の変位を計測してもよい。レーザ距離計などによって、基準室１１でない部分の活性層２１に対する隔膜１２の変位を測定する。その場合は、電極１３は不要である。さらに、隔膜１２の表面にも電極を形成し、電極１３と隔膜１２の電極との間に直流電圧を印加して、レーザ距離計などで計測した隔膜１２の変位が０になる印加電圧から、被測定室１４の圧力を求めてもよい。隔膜１２の変位を計測するには、種々の方法を採用することができる。ＳＯＩウエハ２０に形成された基準室１１と隔膜１２とが、隔膜真空計１０の主要部である。

図１に示すように、基準室１１の内壁にエッチングストッパ（制止層）２５が形成されている。エッチングストッパ２５は、図１の（ｂ）に示されるように、活性層２１の表面の閉領域の周に沿って形成されている。図１の例では、閉領域は正方形の各辺の中央が外側に突き出た凸形状になっている。基準室１１の平面図での外周は、このエッチングストッパ２５である。隔膜１２の外周はこのエッチングストッパ２５に接続している。

基準室１１をエッチングで形成するときに、エッチングストッパ２５でエッチングが制止されるので、隔膜１２の形状をエッチングストッパ２５で規定できる。エッチングストッパ２５を形成する閉領域の形状は、図１の例に限定されない。閉領域の形状は、隔膜１２が所望の変位特性になるように、任意に設計することができる。

隔膜１２の形状は、測定する対象の圧力に合わせて設計する。通常、圧力が小さい（真空度が高い）ほど、圧力差に対する感度を高くするので、隔膜１２を大きくする。例えば、１３３hPa（１００Torr）程度の圧力用では、隔膜１２を１mm角程度とする。また、１３．３hPa（０．１Torr）程度の圧力用では、隔膜１２を８mm角程度とする。

隔膜１２には、活性層２１とＢＯＸ層２２を貫通する導入口２６が形成されている。そして、導入口２６は封止２７で塞がれている。図１の例では、導入口２６と封止２７は、上記閉領域各辺の中央凸部の内側４カ所に設けられている。導入口２６は、基準室１１をエッチングで形成する際のエッチングガスを導入する開口である。導入口２６の数と位置及び大きさは、エッチングによって基準室１１が所望の形状に形成され、かつ、隔膜１２の変位に悪影響がない（例えば塑性変形しないなど）ように決定する。

エッチングで基準室１１を形成した後、導入口２６を封止２７で塞ぐので、基準室１１は密閉される。基準室１１は、導入口２６を封止するときの雰囲気と圧力に保持される。通常、基準室１１は、測定する対象の圧力より低い圧力に設定する。

測定する圧力に対する感度を高くするには、隔膜１２を薄くする。隔膜１２を薄くした場合、基準室１１と被測定室１４の圧力差が大きいと隔膜１２の変位が大きく、場合によっては塑性変形し、さらには破損する。そこで、基準室１１の圧力（真空度）は測定する対象の圧力に合わせて設定する。基準室１１の圧力を適当に設定することによって、隔膜真空計１０は、大気圧を超える圧力（例えば、１３３３hPa（１０００Torr）程度）から １０mPa（０．１mTorr） 程度の気体の圧力測定に広く用いることができる。大気圧以上の圧力の場合は真空とは言わないので、隔膜真空計１０は一般的には隔膜気体圧力計と言える。

次に、隔膜真空計１０の製造方法を説明する。図２Ａ乃至図２Ｆは、図１の隔膜真空計１０を製造する工程を説明する図である。まず、隔膜真空計１０を形成するＳＯＩウエハ２０を用意する。ＳＯＩウエハ２０には、ＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）基板と、張り合せ基板があるが、活性層２１とＢＯＸ層２２の厚さが、隔膜１２の厚さになるようなＳＯＩウエハ２０を選択する。

図２Ａは、エッチングストッパ２５を形成するための溝２４を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である（図２Ｂ以下も同様）。活性層２１の上にエッチングマスク膜をフォトリソグラフィーによってパターニングして、エッチングストッパ２５を形成する閉領域の周に沿って開口を有するエッチングマスクを形成する（図示せず）。

エッチングマスクの開口から異方性ドライエッチなどで、活性層２１、ＢＯＸ層２２、支持層２３をエッチングして、支持層２３の中間に達する溝２４を形成する。単結晶Ｓｉの活性層２１と、ＳｉＯ_２のＢＯＸ層２２、Ｓｉ基板の支持層２３は、異なる導入ガスでエッチングすることができる。この場合、溝２４の側壁垂直性を確保するように、例えば、イオンをレジスト開口の底面に照射して溝２４のアスペクト比（深さ／開口）を大きくする。

図２Ｂは、エッチングストッパ２５を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。熱酸化又はＣＶＤ（化学気相成長）等を用いて、溝２４にエッチングストッパとなる物質、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（ＳｉＮ）又は錫酸化物（ＩＴＯ）等を堆積させる。

図２Ｃは、導入口２６を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。エッチングストッパ２５を形成したのち、活性層２１のエッチングストッパ２５で囲まれた閉領域の中に、導入口２６を所定の位置、大きさで形成する。再び活性層２１の表面に、導入口２６を形成する部分に開口を有するエッチングマスクを形成し、開口から活性層２１とＢＯＸ層２２をエッチングして、導入口２６を形成する。

支持層２３に達する導入口２６を形成したのち、導入口２６の内側にドライエッチングの保護膜を形成する。例えば、Ｃ_４Ｆ_８等によって、導入口２６の内側にＣＦｘを生成する。

図２Ｄは、支持層２３に基準室１１を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。導入口２６からドライエッチングのガスを導入し、支持層２３のＳｉをエッチングする。この場合は、ＳｉＯ_２はエッチングせず、Ｓｉのみをエッチングする等方エッチングを用いる。導入口２６は保護膜で保護されているので、活性層２１はエッチングされない。ＳＯＩウエハ２０の面方向はエッチングストッパ２５でエッチングが制止される。ＢＯＸ層２２はエッチングされないので、ＢＯＸ層２２とエッチングストッパ２５で囲まれた範囲がエッチングされる。ＳＯＩウエハ２０の厚さ方向に適当な深さだけ進行したところで、エッチングを停止する。

図２Ｅは、導入口２６を封止した様子を示す図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図である。ドライエッチングのガスを除去した後、所定の（少なくとも、ＢＯＸ層２２、支持層２３及びエッチングストッパ２５を腐食させない）雰囲気と圧力に保持して、導入口２６に封止２７を堆積させる。例えば、プラズマＣＶＤによってノンドープ・ケイ酸ガラス（ＮＳＧ）等を堆積させる。導入口２６のアスペクト比が適当な条件で、つまり導入口２６の径に対する深さがある値以上で、堆積物（例えば、ＮＳＧ）はピンチオフして導入口２６が塞がれる。封止２７の堆積にＣＶＤやスパッタ等の真空プロセスを用いるので、導入口２６を封止したあとの基準室内をＣＶＤやスパッタ等の真空プロセスと同じ真空度に保つことができる。

図２Ｆは、電極１３を形成した隔膜真空計１０を示す。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。ＳＯＩウエハ２０とは別に、例えばパイレックス（登録商標）等のガラス基板を加工して、被測定室１４、通気口１５及び電極１３を形成した支持部１６を用意する。そして、支持部１６を接合面１７で活性層２１に接合する。例えば、Ｓｉ−ガラスの陽極接合を用いることができる。あるいは、活性層２１及び支持部１６の接合面１７に金属層とバンプを形成して接合してもよい。また、接着剤が被測定雰囲気に影響がなければ、支持部１６と活性層２１を接着してもよい。活性層２１と支持部１６に予め配線パターンを形成して、接合したときに、電極１３と活性層２１の配線パターンが接続するように構成することができる。

なお、前述のとおり、隔膜１２の上に直流電圧印加用の電極を形成してもよい。また、レーザ距離計などで隔膜１２の変位を計測する場合は、支持部１６と電極１３はなくてもよい。

本発明の隔膜真空計１０（隔膜気体圧力計）は、ＳＯＩウエハ２０に基準室１１と隔膜１２を形成するので、従来の隔膜真空計に比べて極めて小型にできる。また、ＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical System）を製造するプロセスを用いるので、容易に製造できる。

図３は、実施の形態１に係る隔膜真空計１０の異なる例を示す図である。図３の（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＴ−Ｔ線断面図である。図３の例では、エッチングストッパ２５を形成する外周を有する閉領域は正方形である。基準室１１は平面図ではエッチングストッパ２５に囲まれた正方形となる。

導入口２６は閉領域の中央に１カ所形成されている。隔膜１２はエッチングストッパ２５で囲まれた正方形である。導入口２６は中央の１カ所だけなので、隔膜１２はほぼ欠陥のない正方形の膜として挙動すると考えてよい。

図３では、電極１３、被測定室１４及び支持部１６が省略されている。隔膜１２に対向する電極１３を形成して、静電容量の変化で隔膜１２の変位を計測することができる。また、電極１３を形成せずに、レーザ距離計などで隔膜１２の変位を計測してもよい。

基準室１１及び隔膜１２の外周となるエッチングストッパ２５は、エッチングマスクの形状を変えることによって、自由に形成できる。図１又は図３の形状に限らず、例えば、円、長方形、楕円等々、任意に閉領域を設定することができる。導入口の数、位置、大きさは閉領域の形状に対応して設定する。

（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係る隔膜真空計１０の例を示す図である。図４の（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＵ−Ｕ線断面図である。実施の形態２では、ＳＯＩウエハ２０、基準室１１、隔膜１２、電極１３、被測定室１４、通気口１５及び支持部１６等の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態２では、導入口２６は、ＳＯＩウエハ２０の隔膜１２（閉領域）に対応する支持層２３側表面の一部に形成される。

隔膜１２に導入口２６を形成しないので、隔膜１２は不規則な歪みがなく、実施の形態１に比べて、同じ大きさと厚さでは強度が高い。また、基準室１１をエッチングする条件で導入口２６の径が制約され、封止２７で導入口２６を塞ぐための条件で導入口２６のアスペクト比が制約される。そのため、実施の形態１では、隔膜１２（活性層２１＋ＢＯＸ層２２）の厚さが制約される。しかし、実施の形態２では、その制約を受けない。

次に、実施の形態２の隔膜真空計１０の製造方法を説明する。図５Ａ乃至図５Ｆは、図４の隔膜真空計１０を製造する工程を説明する図である。まず、隔膜真空計１０を形成するＳＯＩウエハ２０を用意する。活性層２１とＢＯＸ層２２の厚さが、隔膜１２の厚さになるようなＳＯＩウエハ２０を選択する。

図５Ａは、エッチングストッパ２５を形成するための溝２４を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｇ線断面図である（図５Ｂ以下も同様）。活性層２１の上にエッチングマスク膜をフォトリソグラフィーによってパターニングして、エッチングストッパ２５を形成する閉領域の周に沿って開口を有するエッチングマスクを形成する（図示せず）。

エッチングマスクの開口から異方性ドライエッチングなどで、活性層２１、ＢＯＸ層２２、支持層２３をエッチングして、支持層２３の中間に達する溝２４を形成する。単結晶Ｓｉの活性層２１と、ＳｉＯ_２のＢＯＸ層２２、Ｓｉ基板の支持層２３は、異なる導入ガスでエッチングすることができる。この場合、溝２４の側壁垂直性を確保するように、例えば、イオンをレジスト開口の底面に照射して溝２４のアスペクト比（深さ／開口）を大きくする。

図５Ｂは、エッチングストッパ２５を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＨ−Ｈ線断面図である。熱酸化又はＣＶＤ（化学気相成長）等を用いて、溝２４にエッチングストッパとなる物質、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（ＳｉＮ）又は錫酸化物（ＩＴＯ）等を堆積させる。

図５Ｃは、導入口２６を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ線断面図である。エッチングストッパ２５を形成したのち、活性層２１のエッチングストッパ２５で囲まれた閉領域に対応する支持層２３側の面の中に、導入口２６を所定の位置、大きさで形成する。支持層２３の表面に、導入口２６を形成する部分に開口を有するエッチングマスクを形成し、開口から支持層２３をエッチングして、導入口２６を形成する。ここでも、導入口２６の側壁垂直性を確保するように、例えば、イオンをレジスト開口の底面に照射して導入口２６のアスペクト比（深さ／開口）を大きくする。

支持層２３に適当な深さで導入口２６を形成したのち、導入口２６の内側にドライエッチングの保護膜を形成する。例えば、Ｃ_４Ｆ_８等によって、導入口２６の内側にＣＦｘを生成する。

図５Ｄは、支持層２３に基準室１１を形成したＳＯＩウエハ２０の図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＪ−Ｊ線断面図である。導入口２６からドライエッチングのガスを導入し、支持層２３のＳｉをエッチングする。この場合は、ＳｉＯ_２はエッチングせず、Ｓｉのみをエッチングする等方エッチングを用いる。導入口２６は保護膜で保護されているので、支持層２３の浅い部分（支持層２３の表面に近い部分）はエッチングされない。ＳＯＩウエハ２０の面方向はエッチングストッパ２５でエッチングが制止される。ＢＯＸ層２２はエッチングされないので、ＢＯＸ層２２とエッチングストッパ２５で囲まれた範囲がエッチングされる。ＳＯＩウエハ２０の厚さ方向に適当な深さだけ進行したところで、エッチングを停止する。

図５Ｅは、導入口２６を封止した様子を示す図である。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＫ−Ｋ線断面図である。ドライエッチングのガスを除去した後、所定の（少なくとも、ＢＯＸ層２２、支持層２３及びエッチングストッパ２５を腐食させない）雰囲気と圧力に保持して、導入口２６に封止２７を堆積させる。例えば、プラズマＣＶＤによってノンドープ・ケイ酸ガラス（ＮＳＧ）等を堆積させる。導入口２６のアスペクト比が適当な条件で、つまり導入口２６の径に対する深さがある値以上で、堆積物（例えば、ＮＳＧ）はピンチオフして導入口２６が塞がれる。

図５Ｆは、電極１３を形成した隔膜真空計１０を示す。（ｂ）は平面図、（ａ）は（ｂ）のＬ−Ｌ線断面図である。ＳＯＩウエハ２０とは別に、例えばＳｉ基板を加工して、被測定室１４、通気口１５及び電極１３を形成した支持部１６を用意する。そして、支持部１６を接合面１７で活性層２１に接合する。例えば、Ｓｉ−Ｓｉの陽極接合を用いることができる。あるいは、活性層２１及び支持部１６の接合面１７に金属層とバンプを形成して接合してもよい。また、接着剤が被測定雰囲気に影響がなければ、支持部１６と活性層２１を接着してもよい。活性層２１と支持部１６に予め配線パターンを形成して、接合したときに、電極１３と活性層２１の配線パターンが接続するように構成することができる。

以上、説明したとおり、実施の形態２の隔膜真空計１０は、支持層２３側から導入口２６と基準室１１をエッチングして形成する。その他は、実施の形態１と同様である。本発明の隔膜真空計１０（隔膜気体圧力計）は、ＳＯＩウエハ２０に基準室１１と隔膜１２を形成するので、従来の隔膜真空計に比べて極めて小型にできる。また、ＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical System）を製造するプロセスを用いるので、容易に製造できる。実施の形態２では、実施の形態１に比べて、隔膜１２の自由度が高い。

図６及び図７は、ＳＯＩウエハ２０に基準室１１と隔膜１２を複数形成した隔膜真空計１０の例を示す。図６は平面図、図７は、図６のＶ−Ｖ線断面図である。１つのＳＯＩウエハ２０に、複数の基準室、例えば、基準室１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、それぞれに対応する隔膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃを形成する。そして、それぞれの隔膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対向して、電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（１３ｃは図示せず）を形成する。

異なる形状と大きさを有する複数の隔膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び基準室１１ａ、１１ｂ、１１ｃをＳＯＩウエハ２０に形成することによって、それぞれが異なる圧力範囲に対応し、広い圧力範囲を１つの隔膜真空計１０で計測することができる。例えば、隔膜１２ａは、１３３hPa（１００Torr）〜１．３３hPa（１Torr）、隔膜１２ｂは、２６６Pa（２Torr）〜２．６６Pa（２０mTorr）、隔膜１２ｃは、６．６６Pa（５０mTorr）〜６７mPa（０．５mTorr）、というように、測定可能範囲を少しずつ重複させて、広い測定範囲（例えば１３３hPa（１００Torr）〜６７mPa（０．５mTorr））を有する隔膜真空計１０を形成できる。

高真空を計測する隔膜真空計１０は、基準室１１の圧力を小さくするので、大気圧では隔膜１２が基準室１１側に大きく変位する。隔膜１２が塑性変形又は破損しないように、基準室１１の底面をガードとすることができる。また、逆に低い真空度を計測する隔膜真空計１０が、高真空にさらされる場合は、隔膜１２が電極１３側に大きく変位することになる。その場合は、隔膜１２が破損しないように、支持部１６をガードとすることができる。

複数の基準室１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、異なる真空度に設定する場合はあるが、同じプロセスで同時に形成することができる。本発明によれば、小型で測定範囲の広い隔膜真空計を容易に製造できる。

なお、隔膜１２ａ、１２ｂ、１２ｃの変位をレーザ距離計などで計測してもよい。その場合は、同時には１つの隔膜の変位を計測すればよいので、隔膜変位計測手段は１つでよい。

本発明は、上述した実施の形態に限られず様々な修正及び応用が可能である。
例えば、基準室１１と隔膜１２の形状、ＳＯＩウエハ２０の各層の厚さ、エッチングプロセスの条件、隔膜変位計測手段などは任意に選択できる。なお、上述した実施の形態で挙げた数値は、一例であってこれに限定されるものではない。

本発明の実施の形態１の隔膜真空計の構成例を示す図である。 エッチングストッパ形成用の溝を形成したＳＯＩウエハの図である。 エッチングストッパを形成したＳＯＩウエハの図である。 導入口を形成したＳＯＩウエハの図である。 支持層に基準室を形成したＳＯＩウエハの図である。 導入口を封止した様子を示す図である。 電極を形成した隔膜真空計を示す図である。 実施の形態１に係る隔膜真空計の異なる例を示す図である。 実施の形態２に係る隔膜真空計の構成例を示す図である。 エッチングストッパ形成用の溝を形成したＳＯＩウエハの図である。 エッチングストッパを形成したＳＯＩウエハの図である。 導入口を形成したＳＯＩウエハの図である。 支持層に基準室を形成したＳＯＩウエハの図である。 導入口を封止した様子を示す図である。 電極を形成した隔膜真空計を示す図である。 ＳＯＩウエハに基準室と隔膜を複数形成した隔膜真空計の例を示す図である。 図６のＶ−Ｖ線断面図である。

符号の説明

１０ 隔膜真空計（隔膜気体圧力計）
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 基準室（空洞部）
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 隔膜
１３、１３ａ、１３ｂ 電極
１４ 被測定室
１５ 通気口
１６ 支持部
１７ 接合面
２０ ＳＯＩウエハ
２１ 活性層
２２ ＢＯＸ層（埋め込み酸化膜層）
２３ 支持層
２４ 溝
２５ エッチングストッパ（制止層）
２６ 導入口
２７ 封止（封止部材）

Claims (12)

1. ＳＯＩウエハの活性層と埋め込み酸化膜層を残して、前記ＳＯＩウエハの埋め込み酸化膜層下の支持層に形成されて密閉された空洞部と、
   前記空洞部の上に残された前記ＳＯＩウエハの活性層と埋め込み酸化膜層で構成される隔膜と、
   を備えることを特徴とする隔膜気体圧力計。
2. 前記空洞部の内壁に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングする際のエッチングストッパとなる制止層を備えることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
3. 前記隔膜の一部に、
   前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングして前記空洞部を形成するためのエッチングガスを導入する導入口と、
   前記導入口を塞ぐ封止部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
4. 前記隔膜に対向する前記ＳＯＩウエハの支持層側表面の一部に、
   前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングして前記空洞部を形成するためのエッチングガスを導入する導入口と、
   前記導入口を塞ぐ封止部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
5. 前記空洞部が所定の真空度に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
6. 前記隔膜と所定の距離に保持されて前記隔膜に対向する電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
7. 前記ＳＯＩウエハに、前記空洞部と、前記隔膜とを複数組備えることを特徴とする請求項１に記載の隔膜気体圧力計。
8. ＳＯＩウエハの活性層側表面の閉領域の周に沿って、前記ＳＯＩウエハの活性層から支持層の中間に達する溝を形成する溝形成工程と、
   前記溝形成工程で形成された前記溝に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングする際のエッチングストッパとなる制止層を形成する制止層形成工程と、
   前記閉領域に対応する前記ＳＯＩウエハの一部に、前記ＳＯＩウエハの支持層をエッチングするためのエッチングガスを導入する導入口を形成する導入口形成工程と、
   前記導入口形成工程で形成された前記導入口から、前記ＳＯＩウエハの前記閉領域に対応する支持層をエッチングして、前記閉領域の活性層と埋め込み酸化膜層を残して、前記ＳＯＩウエハの埋め込み酸化膜層下の支持層に空洞部を形成する空洞形成工程と、
   前記導入口を封止して、前記空洞部を密閉する封止工程と、
   を備えることを特徴とする隔膜気体圧力計の製造方法。
9. 前記導入口形成工程は、前記閉領域の中の一部に、前記ＳＯＩウエハの活性層から支持層に達する導入口を形成することを特徴とする請求項８に記載の隔膜気体圧力計の製造方法。
10. 前記導入口形成工程は、前記閉領域に対応する前記ＳＯＩウエハの支持層側表面の一部に、導入口を形成することを特徴とする請求項８に記載の隔膜気体圧力計の製造方法。
11. 前記封止工程で、前記空洞形成工程で形成された前記空洞部を所定の雰囲気及び圧力に保持することを特徴とする請求項８に記載の隔膜気体圧力計の製造方法。
12. 前記封止工程の後に、前記隔膜と所定の距離に保持されて前記隔膜に対向する電極を形成する電極形成工程を備えることを特徴とする請求項８に記載の隔膜気体圧力計の製造方法。

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