JP5831728B2 - キャビティーを備えたデバイス部材およびキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)の技術分野に属し、キャビティーを備えたデバイス部材およびキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法に関する。
このようなキャビティーを備えたデバイス部材は、例えば、静電容量型の圧力センサ、インクジェットプリンターヘッド、医療やバイオテクノロジーなどに用いられるマイクロ流路デバイスなどとして利用することができる。
このようなキャビティーを備えたデバイス部材は、例えば、静電容量型の圧力センサ、インクジェットプリンターヘッド、医療やバイオテクノロジーなどに用いられるマイクロ流路デバイスなどとして利用することができる。
このような静電容量型の圧力センサは、例えば、冷凍、冷蔵、空調機器用の冷媒圧力センサ、給水、産業用ポンプなどの水圧センサ、蒸気ボイラの蒸気圧センサ、空／油圧産業機器の空／油圧センサ、自動車などの圧力センサなど各種の用途に使用されている。
ところで、従来より、この種のキャビティーを備えたデバイス部材として、例えば、静電容量型の圧力センサについては、特許文献１（特開２００４−２６０１８７号公報）に開示された製造方法が提案されている。
図９〜図１３は、このような従来のキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法の工程を示す概略図である。
図９（Ａ）に示したように、例えば、Ｓｉからなる基板部材１０２と、この基板部材１０２の上面に形成されたＳｉＯ２からなる中間層１０４と、中間層１０４の上面に形成されたＳｉからなる上面層１０６とから構成される、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーからなるデバイス材料１０１を用意する。
次に、図９（Ｂ）に示したように、上面層１０６の上面に、例えば、ポジ型のフォトレジスト層１０８を形成する。そして、図９（Ｃ）に示したように、このフォトレジスト層１０８の上面から、所定のパターンのフォトマスク１１０を介して、フォトレジスト層１０８を、例えば、紫外線（ＵＶ）で露光する。
その後、例えば、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などの現像液により現像する。この結果、図１０（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層１０８が所定のパターンで残存することになる。
その後、例えば、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などの現像液により現像する。この結果、図１０（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層１０８が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図１０（Ｂ）に示したように、フォトレジスト層１０８をマスクとして、上面層１０６を、深堀りＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）の手法を用いて、例えば、「ボッシュプロセス」と呼ばれる「ＳＦ６によるエッチングとＣ４Ｆ８によるパッシベーションを交互に行う工程」を進めていく。これにより、上面層１０６に、所定のパターンで残存しているフォトレジスト層１０８と同じパターンの開口部１１２が形成される。次に、図１０（Ｃ）に示したように、全てのフォトレジスト層１０８を除去する。
そして、図１１（Ａ）に示したように、例えば、ＨＦガスを用いて、中間層１０４をエッチング処理することによって、中間層１０４には所定のパターンの空隙１１４が形成される。
そして、図１１（Ｂ）に示したように、上面層１０６の上面から、例えば、アルミニウムなどの金属、ポリシリコンなどの半導体、または、パリレンなどの樹脂を蒸着させることによって、封止層１１６を形成する。これにより、上面層１０６に形成された開口部１１２に、封止層１１６の一部が入り込み封止され、キャビティー１１８が形成される。
次に、図１１（Ｃ）に示したように、封止層１１６の上面に、例えば、ポジ型のフォトレジスト層１２０をスピンコートする。
その後、図１２（Ａ）に示したように、このフォトレジスト層１２０の上面から、所定のパターンのフォトマスク１２２を介して、フォトレジスト層１２０を、例えば、紫外線（ＵＶ）で露光する。その後、例えば、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などの現像液により現像する。この結果、図１２（Ｂ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層１２０が所定のパターンで残存することになる。
次に、例えば、封止層１１６がアルミニウムの場合には、アルミニウムエッチング液を用いて、また、封止層１１６が樹脂の場合には、Ｏ２プラズマを用いたＯ２アッシングによって、図１２（Ｃ）に示したように、封止層１１６から不要な部分を除去する。
その後、全てのフォトレジスト層１２０を除去することによって、図１３に示したように、所定のパターンに封止層１１６が形成されたデバイス部材１００が得られる。
その後、全てのフォトレジスト層１２０を除去することによって、図１３に示したように、所定のパターンに封止層１１６が形成されたデバイス部材１００が得られる。
なお、図示しないが、デバイス部材１００には、その用途にしたがって、上面層１０６には、所定の回路、ストレンゲージ（Strain gauge）、対向電極などが形成されることになる。
図１５は、従来の製造方法で製造したデバイス部材１００を、静電容量型の圧力センサとして用いる場合の概略を示す模式図である。
図１５に示したように、圧力センサ２００は、ダイヤフラム２０２として、上記の封止層１１６で封止された上面層１０６を用いている。また、ダイヤフラム２０２は対向電極２０４として使用されるとともに、Ｓｉからなる基板部材１０２自体も対向電極２０６として使用される。
図１５に示したように、圧力センサ２００は、ダイヤフラム２０２として、上記の封止層１１６で封止された上面層１０６を用いている。また、ダイヤフラム２０２は対向電極２０４として使用されるとともに、Ｓｉからなる基板部材１０２自体も対向電極２０６として使用される。
そして、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示したように、キャビティー１１８の圧力をＰ１、外部からダイヤフラム２０２にかかる圧力をＰ２とした時に、この圧力差を検出するのが圧力センサである。
また、キャビティー１１８内が真空の状態となるようにキャビティー１１８を封止し、これにより、キャビティー１１８内の圧力Ｐ１が真空となる圧力基準室として構成したものが、絶対圧力式の圧力センサである。
また、キャビティー１１８内が真空の状態となるようにキャビティー１１８を封止し、これにより、キャビティー１１８内の圧力Ｐ１が真空となる圧力基準室として構成したものが、絶対圧力式の圧力センサである。
ところで、誘電体（絶縁体）を介して相互に分離された２枚の電極から構成される一般的なコンデンサーの容量Ｃは、下記の式で表される。
ここで、εは電極間の誘電体（絶縁体）の誘電率、Ｓは電極の面積、ｄは、電極間の距離を表している。この式から明らかなように、容量Ｃは、電極間の誘電体（絶縁体）の誘電率ε、電極の面積Ｓにそれぞれ比例し、電極間の距離ｄに反比例する。
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示した静電容量型の圧力センサ２００も同様に、誘電体（絶縁体）である中間層１０４を介して相互に分離された２枚の電極である、対向電極２０４と対向電極２０６とから構成されている。
この場合、一方の電極を構成する対向電極２０４が、対向電極２０４にかかる圧力の変化によって変位するダイヤフラム２０２として用いられている。これにより、ダイヤフラム２０２として機能する対向電極２０４と、もう一方の電極を構成する対向電極２０６との間の電極間の距離ｄが変化するように構成されている。
従って、上記式からも明らかなように、静電容量型の圧力センサ２００は、ダイヤフラム２０２として機能する対向電極２０４にかかる圧力の変化によって、対向電極２０４と対向電極２０６との間の電極間の距離ｄが変化すると、電極間の距離ｄに反比例して容量Ｃが変化する可変容量コンデンサーとみなすことができる。
また、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示したように、対向電極２０４には、配線２０８の一端が接続され、対向電極２０６には、配線２１０の一端が接続されており、これらの配線２０８、２１０のいずれも、それぞれの他端が図示しない測定制御装置に接続されている。
これにより、これらの配線２０８、配線２０６を介して、測定制御装置によって対向電極２０４、対向電極２０６に対して電圧を印加することができるように構成されている。
これにより、これらの配線２０８、配線２０６を介して、測定制御装置によって対向電極２０４、対向電極２０６に対して電圧を印加することができるように構成されている。
これによって、上記式からも明らかなように、ダイヤフラム２０２として機能する対向電極２０４にかかる圧力の変化による対向電極２０４の変位、すなわち、対向電極２０４の変位による対向電極２０４と対向電極２０６との間の電極間の距離ｄの変化を、電極間の距離ｄに反比例した容量Ｃの変化として捉えることができる。
従って、この容量Ｃの変化と、ダイヤフラム２０２として機能する対向電極２０４にかかる圧力の変化量との関係が予め分かっていれば、容量Ｃを計測することによって、その時の対向電極２０４にかかる圧力を知ることができるので、圧力センサとして使用することができる。このような原理による圧力センサが、一般的に「静電容量型の圧力センサ」と呼ばれている。
また、図示しないが、圧力センサとして、静電容量型の圧力センサ以外にも、ダイヤフラムの表面にストレンゲージ（Strain gauge）を形成して、外部からの圧力によってダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を圧力に換算するように構成したピエゾ抵抗型の圧力センサもある。
しかしながら、従来の特許文献１に記載されているような、キャビティーを備えたデバイス部材の製造方法では、図１３に示したように、封止材が空隙１１４の内部に侵入して（符号１２４参照）、空隙１１４を埋めてしまうおそれがあり、所期の目的とする所定の形状を有するキャビティー１１８を形成できないことがある。
なお、本明細書において、「空隙１１４」とは、封止材で封止される前に中間層の一部を除去することによって形成された空間を意味し、「キャビティー１１８」とは、封止層１１６で封止された後に形成された空間を意味する。
このような場合、例えば、静電容量型の圧力センサのデバイス部材として使用する場合に、内部に所定の形状のキャビティー１１８を有するダイヤフラム構造とすることが困難となり、圧力変化に応じた所定の静電容量変化を測定することができないため、高精度の圧力センサを提供することができなくなる。
また、このような状態を避けるためには、封止材が空隙１１４の内部に極力侵入しないようにする必要がある。そのため、従来のキャビティー１１８を備えたデバイス部材の製造方法では、厳しい条件で封止層１１６を形成する必要があったり、また、複雑な工程が必要であったりするため、製造コストが高くならざるを得ない。
本発明は、このような現状に鑑み、従来のキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法のように、空隙内に不要な封止材が侵入して、空隙を埋めてしまうおそれがなく、所期の目的とする所定の形状を有するキャビティーを、簡単な工程で形成することができ、所期の機能を有するデバイス部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、静電容量型の圧力センサのデバイス部材として使用する場合に、内部に所定の形状のキャビティーを有するダイヤフラム構造とすることができ、圧力変化に応じた所定の静電容量変化を測定することができる高精度の圧力センサを提供することを目的とする。
本発明は、前述したような従来技術における課題を解決することを目的として発明されたものであって、本発明のデバイス部材は、
キャビティーを備えたデバイス部材であって、
半導体からなる基板部材と、
前記基板部材の上面に形成された絶縁性を有する中間層と、
前記中間層の上面に形成された半導体からなる上面層と、
前記上面層に形成された開口部と、
前記上面層に形成された開口部を封止するように形成されたガス透過性の封止層と、
前記封止層を介して透過するエッチングガスによって、前記中間層が除去された状態のキャビティーと、
を備えることを特徴とする。
キャビティーを備えたデバイス部材であって、
半導体からなる基板部材と、
前記基板部材の上面に形成された絶縁性を有する中間層と、
前記中間層の上面に形成された半導体からなる上面層と、
前記上面層に形成された開口部と、
前記上面層に形成された開口部を封止するように形成されたガス透過性の封止層と、
前記封止層を介して透過するエッチングガスによって、前記中間層が除去された状態のキャビティーと、
を備えることを特徴とする。
また、本発明のデバイス部材の製造方法は、キャビティーを備えたデバイス部材の製造方法であって、半導体からなる基板部材と、前記基板部材の上面に形成された絶縁性を有する中間層と、前記中間層の上面に形成された半導体からなる上面層とを備えたデバイス材料を用意する工程と、前記上面層に、開口部を形成する工程と、前記上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止する工程と、前記ガス透過性の封止層を介して、エッチングガスを透過させることにより、前記中間層を除去してキャビティーを形成する工程とを備えることを特徴とする。
このように構成することによって、上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止して、この封止層を介して、エッチングガスを透過させることにより、中間層を除去することによってキャビティーを形成している。
なお、例えば、中間層がＳｉＯ２からなる場合において、エッチングガスによる化学反応式を表すと下記の式のようになる。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ（gas）→ＳｉＦ４（gas）＋Ｈ２Ｏ（gas）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ（gas）→ＳｉＦ４（gas）＋Ｈ２Ｏ（gas）
従って、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーにより、絶対圧力式の圧力センサを製作する場合を考慮すれば、この封止層は、エッチングガスであるＨＦガスが、絶対に透過しなければならないという条件の他に、ガス状のＳｉＦ４とＨ２Ｏが、透過して抜けるのが望ましい。
すなわち、この封止層は、絶縁性を有する中間層が、エッチングガスによりエッチングされて発生するガスも透過させるガス透過性を有するのが望ましい。
すなわち、この封止層は、絶縁性を有する中間層が、エッチングガスによりエッチングされて発生するガスも透過させるガス透過性を有するのが望ましい。
従って、従来のキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法のように、空隙内に封止材が侵入して、キャビティー形成のための空隙を埋めてしまうおそれがない。
これにより、所期の目的とする所定の形状を有するキャビティーを、簡単な工程で形成することができ、しかも、所期の機能を有するデバイス部材を提供することができる。
また、上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止する際に、例えば、封止材には液体のフォトレジストを用いてスピンコートすることにより、液体の毛細管現象により開口部に入り込み封止されるので、開口部全体がガス透過性の封止材で封止される。
従って、従来のように、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材を提供することができる。
従って、従来のように、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材を提供することができる。
また、本発明のデバイス部材は、前記封止層の上面に、ガス不透過性の保護膜を備えることを特徴とする。
また、本発明のデバイス部材の製造方法は、ガス不透過性の保護膜を形成する工程を備えることを特徴とする。
このように構成することによって、封止層の上面に、ガス不透過性の保護膜を備えるので、デバイス部材のキャビティー内に外部からガスが侵入せず、キャビティー内が汚染されることがない。また、キャビティー内のガスの出入りもなくなるために、キャビティー内の内圧が変化することがなく、所期の機能を有するデバイス部材を提供することができる。
また、本発明のデバイス部材は、前記キャビティーが、真空の状態であることを特徴とする。
また、本発明のデバイス部材の製造方法は、真空条件下で、ガス不透過性の保護膜を形成する工程を実施することによって、前記キャビティーを、真空の状態とすることを特徴とする。
なお、この場合、「真空」とは、絶対真空、絶対真空に近い状態、または、圧力センサとして用いて支障のない程度に大気圧に比べて減圧した状態を包含する意味である。
このように構成することによって、従来のデバイス部材の製造方法では、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）や、キャビティー内に残留した水素を燃焼させて真空室を形成しているため、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーなどからなるデバイス材料を、高温にする必要があった。このため、高温に対する耐性がない材料を使用することができず、材料が限定され、汎用性に欠けるなどの問題がある。
これに対して、本発明によれば、キャビティー内を真空にするために、例えば、金属の真空蒸着などの非常に簡単なプロセスを用いて、封止層の上面にガス不透過性の保護膜を形成することができるとともに、キャビティー内に不純ガスなどが残留することのない真空の状態に封止された圧力基準室を備えたデバイス部材を提供することができる。
従って、例えば、静電容量型の絶対圧力式の圧力センサなどを簡単に低コストで製造することができ、しかも、従来に比べて品質が安定した圧力センサなどを製造することが可能である。
また、本発明のデバイス部材は、前記基板部材がＳｉであり、前記中間層がＳｉＯ２であり、前記上面層がＳｉであることを特徴とする。
また、本発明のデバイス部材の製造方法は、前記デバイス材料が、前記基板部材がＳｉであり、前記中間層がＳｉＯ２であり、前記上面層がＳｉである、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーであることを特徴とする。
このように、本発明では、基板部材がＳｉであり、中間層がＳｉＯ２であり、上面層がＳｉであるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーをデバイス材料として使用している。
このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、そのウェハー製造工程において、中間層ＳｉＯ２の厚さ（すなわち、基板部材と上面層間のギャップ）を容易に一定とすることができる。
このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、そのウェハー製造工程において、中間層ＳｉＯ２の厚さ（すなわち、基板部材と上面層間のギャップ）を容易に一定とすることができる。
従って、このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーをデバイス材料として用いて、中間層であるＳｉＯ２を除去することによって、キャビティー形成の際の、基板部材と上面層間のギャップばらつきが小さく、均一なギャップのキャビティーを形成することができる。
さらに、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、均一な品質のものを大量に得ることができ汎用性があり、製造方法が簡単に済むため、製造コストも低減することができる。
さらに、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、均一な品質のものを大量に得ることができ汎用性があり、製造方法が簡単に済むため、製造コストも低減することができる。
しかも、上面層がＳｉであるので、上面層に開口部を形成する工程を、例えば、フォトリソグラフィーにより露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを形成し、現像した後、深堀りＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）の手法を用いて、エッチング処理することによって、上面層に開口部を形成することができる。
従って、フォトリソグラフィーを用いているので、パターン化が容易であり、このパターンを用いて大量に、しかも、良好な再現性をもって上面層に所定のパターンを形成することができる。
従って、フォトリソグラフィーを用いているので、パターン化が容易であり、このパターンを用いて大量に、しかも、良好な再現性をもって上面層に所定のパターンを形成することができる。
また、中間層がＳｉＯ２であるので、上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止して、このガス透過性の封止層を介して、例えば、ＨＦガスからなるエッチングガスを透過させることにより、中間層を除去することによってキャビティーを簡単に形成することができる。
従って、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材を提供することができる。
また、本発明は、前述のいずれかに記載のデバイス部材を用いたことを特徴とする静電容量型の圧力センサである。
このように構成することによって、静電容量型の圧力センサのデバイス部材として使用する場合に、内部に所定の形状のキャビティーを有するダイヤフラム構造とすることができ、圧力変化に応じた所定の静電容量変化を測定することができる高精度の圧力センサを提供することができる。
本発明によれば、上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止して、この封止層を介して、エッチングガスを透過させることにより、中間層を除去することによってキャビティーを形成している。
従って、従来のキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法のように、空隙内に封止材が侵入して、キャビティー形成のための空隙を埋めてしまうおそれがない。
これにより、所期の目的とする所定の形状を有するキャビティーを、簡単な工程で形成することができ、しかも、所期の機能を有するデバイス部材を提供することができる。
また、上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止する際に、例えば、封止材には液体のフォトレジストを用いてスピンコートすることにより、液体の毛細管現象により開口部に入り込み封止されるので、開口部全体がガス透過性の封止材で封止される。
従って、従来のように、封止材で封止する際に、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材を提供することができる。
従って、従来のように、封止材で封止する際に、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のキャビティーを備えたデバイス部材の部分拡大断面図である。
図１において、符号１０は、全体で本発明のキャビティーを備えたデバイス部材を示している。
図１に示したように、本発明のデバイス部材１０は、半導体からなる基板部材１２を備えており、この基板部材１２の上面に絶縁性を有する中間層１４が形成されている。また、この中間層１４の上面には、半導体からなる上面層１６が形成されている。
さらに、上面層１６には、所定のパターン形状に形成された開口部１８を備えており、この上面層１６に形成された開口部１８を封止するように形成されたガス透過性の封止層２０を備えている。
また、図１に示したように、このガス透過性の封止層２０に対応する中間層１４の一部には、キャビティー２２が形成されている。なお、このキャビティー２２は、ガス透過性の封止層２０を透過するエッチングガスによって形成されたものである。
また、基板部材１２は、例えば、Ｓｉなどの半導体を使用することができ、デバイス部材１０の用途に応じて、適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
一方、中間層１４としては、絶縁性を有し、ガス透過性の封止層２０を透過するエッチングガスによってエッチングされるものであれば良く、使用するエッチングガスの種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、エッチングガスとしてＨＦガスを選択した場合、中間層１４としては、例えば、ＳｉＯ２などの酸化物などを使用することができる。
さらに、上面層１６は、基板部材１２と同様に、例えば、Ｓｉなどの半導体を使用することができ、デバイス部材１０の用途に応じて、適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。
また、ガス透過性の封止層２０としては、使用するエッチングガスの種類に応じて、このエッチングガスを透過するものを、適宜選択すれば良く、特に限定されるものではない。例えば、エッチングガスとしてＨＦガスを選択した場合、ガス透過性の封止層２０としては、例えば、マイクロケム（Microchem）社製のネガ型のフォトレジスト「ＳＵ−８（商品名）」などを用いることができる。
なお、例えば、中間層１４がＳｉＯ２からなる場合において、エッチングガスによるキャビティー形成を化学反応式で表すと下記の式のようになる。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ（gas） →ＳｉＦ４（gas）＋Ｈ２Ｏ（gas）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ（gas） →ＳｉＦ４（gas）＋Ｈ２Ｏ（gas）
従って、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーにより絶対圧力式の圧力センサを製作する場合を考慮すれば、封止層２０は、エッチングガスであるＨＦガスが、絶対に透過しなければならないという条件の他に、ガス状のＳｉＦ４とＨ２Ｏが、封止層２０を透過するのが望ましい。
すなわち、封止層２０は、中間層１４が、エッチングガスによりエッチングされる際に発生するガスも透過させるガス透過性を有するのが望ましい。
すなわち、封止層２０は、中間層１４が、エッチングガスによりエッチングされる際に発生するガスも透過させるガス透過性を有するのが望ましい。
このように本発明において、「ガス透過性の封止層２０」の「ガス透過性」とは、エッチングガスと、中間層１４がエッチングガスによりエッチングされる際に発生する全てのガスを透過させることを意味するものである。
例えば、デバイス材料としてＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーを、エッチングガスとしてＨＦガスを用いる場合、ガス透過性の封止層２０に求められるガス透過性としては、例えば、ＨＦガスからなるエッチングガスと、ＳｉＦ４ガス、Ｈ２Ｏガスなどのエッチングによる反応ガスが全て透過させることができるのが望ましい。
このように構成される本発明のデバイス部材１０の製造方法について、図２〜図５について、以下に説明する。
先ず、図２（Ａ）に示したように、例えば、Ｓｉからなる基板部材１２と、この基板部材１２の上面に形成されたＳｉＯ２からなる中間層１４と、中間層１４の上面に形成されたＳｉからなる上面層１６とから構成される、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーからなるデバイス材料１を用意する。
次に、図２（Ｂ）に示したように、上面層１６の上面に、例えば、ポジ型のフォトレジスト層２４を形成する。そして、図２（Ｃ）に示したように、このフォトレジスト層２４の上面から、所定のパターンのフォトマスク２６を介して、フォトレジスト層２４を、例えば、紫外線（ＵＶ）で露光する。その後、例えば、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などの現像液により現像する。
これにより、図３（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層２４が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図３（Ｂ）に示したように、フォトレジスト層２４をマスクとして、上面層１６を、深堀りＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）の手法を用いて、例えば、「ボッシュプロセス」と呼ばれる「ＳＦ６によるエッチングとＣ４Ｆ８によるパッシベーションを交互に行う工程」を進めていく。これにより、上面層１６に、所定のパターンで残存しているフォトレジスト層２４と同じパターンの開口部１８が形成される。次に、図３（Ｃ）に示したように、全てのフォトレジスト層２４を除去する。
そして、図４（Ａ）に示したように、例えば、マイクロケム（Microchem）社製のネガ型のフォトレジスト「ＳＵ−８（商品名）」からなる封止材を、上面層１６の上面にスピンコートすることによって、ガス透過性の封止層２０を形成する。
この場合、「ＳＵ−８（商品名）」がもともと液体であって、上面層１６に形成された開口部１８内に、「ＳＵ−８（商品名）」が、液体の毛細管現象により開口部１８に入り込み封止されるので、開口部１８全体が封止材で封止されることになる。
次に、図４（Ｂ）に示したように、所定のパターンのフォトマスク２８を介して、「ＳＵ−８（商品名）」を、例えば、紫外線（ＵＶ）で露光する。そして、その後、９５℃でベーキング後、例えば、ＰＧＭＥＡ（Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate）などの現像液により現像する。これにより、図４（Ｃ）に示したように、露光された部分の封止材である「ＳＵ−８（商品名）」が残り、ガス透過性の封止層２０が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図５の矢印で示したように、ガス透過性の封止層２０に、エッチングガスを透過させることにより、例えば、ＨＦガスを用いて、中間層１４をエッチング処理することによって、中間層１４の一部を除去し、所定のパターンで、キャビティー２２を形成する。
これによって、図１に示したように、キャビティー２２が形成されたデバイス部材１０を製造することができる。
この場合、Ｓｉからなる上面層１６と、Ｓｉからなる基板部材１２との間に、キャビティー２２が形成されている。従って、上面層１６を、圧力の変化によって変位するダイヤフラムとして、かつ一方の電極を構成する対向電極として用い、基板部材１２をもう一方の電極を構成する対向電極として用いることによって、可変容量コンデンサーとみなすことができる。
図１４は、本発明の製造方法で製造したデバイス部材１０を、静電容量型の圧力センサとして用いる場合の概略を示す模式図である。
図１４に示したように、圧力センサ５０は、ダイヤフラム５２として、上記の封止層２０で封止された上面層１６を用いている。また、ダイヤフラム５２は対向電極５４として使用されるとともに、Ｓｉからなる基板部材１２自体も対向電極５６として使用される。
図１４に示したように、圧力センサ５０は、ダイヤフラム５２として、上記の封止層２０で封止された上面層１６を用いている。また、ダイヤフラム５２は対向電極５４として使用されるとともに、Ｓｉからなる基板部材１２自体も対向電極５６として使用される。
そして、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、キャビティー１８の圧力をＰ１、外部からダイヤフラム５２にかかる圧力をＰ２とした時に、この圧力差を検出するのが圧力センサである。
また、キャビティー１８内が真空の状態となるようにキャビティー１８を封止し、これにより、キャビティー１８内の圧力Ｐ１が真空となる圧力基準室として構成したものが、絶対圧力式の圧力センサである。
また、キャビティー１８内が真空の状態となるようにキャビティー１８を封止し、これにより、キャビティー１８内の圧力Ｐ１が真空となる圧力基準室として構成したものが、絶対圧力式の圧力センサである。
ところで、誘電体（絶縁体）を介して相互に分離された２枚の電極から構成される一般的なコンデンサーの容量Ｃは、下記の式で表される。
ここで、εは電極間の誘電体（絶縁体）の誘電率、Ｓは電極の面積、ｄは、電極間の距離を表している。この式から明らかなように、容量Ｃは、電極間の誘電体（絶縁体）の誘電率ε、電極の面積Ｓにそれぞれ比例し、電極間の距離ｄに反比例する。
図１４（Ａ）、（Ｂ）に示した静電容量型の圧力センサ５０も同様に、誘電体（絶縁体）である中間層１４を介して相互に分離された２枚の電極である、対向電極５４と対向電極５６とから構成されている。
この場合、一方の電極を構成する対向電極５４が、対向電極５４にかかる圧力の変化によって変位するダイヤフラム５２として用いられている。これにより、ダイヤフラム５２として機能する対向電極５４と、もう一方の電極を構成する対向電極５６との間の電極間の距離ｄが変化するように構成されている。
従って、上記式からも明らかなように、静電容量型の圧力センサ５０は、ダイヤフラム５２として機能する対向電極５４にかかる圧力の変化によって、対向電極５４と対向電極５６との間の電極間の距離ｄが変化すると、電極間の距離ｄに反比例して容量Ｃが変化する可変容量コンデンサーとみなすことができる。
また、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、対向電極５４には、配線５８の一端が接続され、対向電極５６には、配線６０の一端が接続されており、これらの配線５８、６０のいずれも、それぞれの他端が図示しない測定制御装置に接続されている。
これにより、これらの配線５８、配線５６を介して、測定制御装置によって対向電極５４、対向電極５６に対して電圧を印加することができるように構成されている。
これにより、これらの配線５８、配線５６を介して、測定制御装置によって対向電極５４、対向電極５６に対して電圧を印加することができるように構成されている。
これによって、上記式からも明らかなように、ダイヤフラム５２として機能する対向電極５４にかかる圧力の変化による対向電極５４の変位、すなわち、対向電極５４の変位による対向電極５４と対向電極５６との間の電極間の距離ｄの変化を、電極間の距離ｄに反比例した容量Ｃの変化として捉えることができる。
従って、この容量Ｃの変化と、ダイヤフラム５２として機能する対向電極５４にかかる圧力の変化量との関係が予め分かっていれば、容量Ｃを計測することによって、その時の対向電極５４にかかる圧力を知ることができるので、圧力センサとして使用することができる。このような原理による圧力センサが、一般的に「静電容量型の圧力センサ」と呼ばれている。
なお、図示しないが、圧力センサとして、静電容量型の圧力センサ以外にも、ダイヤフラムの表面にストレンゲージ（Strain gauge）を形成して、外部からの圧力によってダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を圧力に換算するように構成したピエゾ抵抗型の圧力センサに適用することもできる。
このように構成することによって、上面層１６に形成された開口部１８を、ガス透過性の封止層２０で封止して、このガス透過性の封止層２０に、エッチングガスを透過させることにより、中間層１４にキャビティー２２を形成している。
従って、従来のキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法のように、空隙内に封止材が侵入して、キャビティー形成のための空隙を埋めてしまうおそれがない。
これにより、所期の目的とする所定の形状を有するキャビティー２２を、簡単な工程で形成することができ、しかも、所期の機能を有するデバイス部材１０を提供することができる。
また、上面層１６に形成された開口部１８を、封止する際に、例えば、封止材に液体のフォトレジストを用いてスピンコートすることにより、液体の毛細管現象により開口部１８に入り込み封止するので、開口部１８全体がガス透過性の封止層２０で封止される。
従って、従来のように、封止材で封止する際に、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材１０を提供することができる。
従って、従来のように、封止材で封止する際に、厳しい条件で封止層を形成する必要がなく、また、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材１０を提供することができる。
さらに、このように、基板部材１２がＳｉであり、中間層１４がＳｉＯ２であり、上面層１６がＳｉであるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーをデバイス材料として使用している。
このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、そのウェハー製造工程において、中間層１４であるＳｉＯ２の厚さ（すなわち、基板部材１２と上面層１６間のギャップ）を容易に一定とすることができる。
このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、そのウェハー製造工程において、中間層１４であるＳｉＯ２の厚さ（すなわち、基板部材１２と上面層１６間のギャップ）を容易に一定とすることができる。
従って、このようなＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーをデバイス材料として用いて、中間層１４であるＳｉＯ２を除去することによって、キャビティー２２の形成の際の、基板部材１２と上面層１６間のギャップばらつきが小さく、均一なギャップのキャビティー２２を形成することができる。
さらに、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、均一な品質のものを大量に得ることができ汎用性があり、製造方法が簡単に済むため、製造コストも低減することができる。
さらに、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーは、均一な品質のものを大量に得ることができ汎用性があり、製造方法が簡単に済むため、製造コストも低減することができる。
しかも、上面層１６がＳｉであるので、上面層１６に開口部１８を形成する工程を、例えば、フォトリソグラフィーにより露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを形成し、現像した後、深堀りＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）の手法を用いて、エッチング処理することによって、上面層１６に開口部１８を形成することができる。
従って、フォトリソグラフィーを用いているので、パターン化が容易であり、このパターンを用いて大量に、しかも、良好な再現性をもって上面層１６に所定のパターンを形成することができる。
従って、フォトリソグラフィーを用いているので、パターン化が容易であり、このパターンを用いて大量に、しかも、良好な再現性をもって上面層１６に所定のパターンを形成することができる。
また、中間層１４がＳｉＯ２であるので、上面層１６に形成された開口部１８を、ガス透過性の封止層２０で封止して、このガス透過性の封止層２０に、エッチングガスを透過させることにより、例えば、ＨＦガスを用いて、中間層１４をエッチング処理することによって、中間層１４の一部を除去し、所定のパターンでキャビティー２２を簡単に形成することができる。
従って、複雑な工程が不要で、製造コストを低減することができ、しかも、極めて安定的に優れた品質のデバイス部材１０を提供することができる。
図６は、本発明のキャビティーを備えたデバイス部材の別の実施例の部分拡大断面図である。
この実施例のデバイス部材１０は、図１に示したデバイス部材１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のデバイス部材１０では、図６に示したように、ガス透過性の封止層２０の上面に、ガス不透過性の保護膜３０を備えている。
この場合、ガス不透過性の保護膜３０としては、デバイス部材１０の用途に応じて適宜選択すれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、蒸着などによって、アルミニウムなどの金属、ポリシリコンなどの半導体、パリレンなどの樹脂などを用いて形成することができる。
この場合、「ガス不透過性の保護膜３０」の「ガス不透過性」とは、保護膜３０、ガス透過性の封止層２０を透過して、キャビティー２２内に外部からガスが侵入しないことを意味する。これによって、キャビティー２２内が汚染されることがなく、キャビティー２２内のガスの出入りもなくなり、キャビティー２２内の内圧が変化しなくなる。
また、保護膜３０の膜厚についても、デバイス部材１０の用途に応じて適宜選択すれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、１００ｎｍ〜５μｍ、好ましくは、保護膜３０がアルミニウムの場合には、１００ｎｍ〜２００ｎｍ、保護膜３０がパリレンの場合には、２μｍ〜５μｍの範囲にあるのが、キャビティー２２内にガスが侵入しないようにするためには望ましい。
このように構成されるデバイス部材１０によれば、封止層２０の上面に、ガス不透過性の保護膜３０を備えるので、デバイス部材１０のキャビティー２２内に外部からガスが侵入せず、キャビティー２２内が汚染されることがない。また、キャビティー２２内のガスの出入りもなくなるために、キャビティー２２内の内圧が変化することがなく、所期の機能を有するデバイス部材１０を提供することができる。
この場合、キャビティー２２が、真空の状態であるのが望ましい。すなわち、真空条件下で、ガス不透過性の保護膜３０を形成する工程を実施することによって、キャビティー２２を、真空の状態とするのが望ましい。
なお、この場合、「真空」とは、絶対真空、絶対真空に近い状態、または、圧力センサとして用いて支障のない程度に大気圧に比べて減圧した状態を包含する意味である。
このように構成することによって、従来のデバイス部材の製造方法では、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）や、キャビティー内に残留した水素を燃焼させて真空室を形成しているため、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーなどからなるデバイス材料を、高温にする必要があった。このため、高温に対する耐性がない材料を使用することができず、材料が限定され、汎用性に欠けるなどの問題がある。
これに対して、本発明によれば、キャビティー２２内を真空にするために、例えば、金属の真空蒸着などの非常に簡単なプロセスを用いて、封止層２０の上面にガス不透過性の保護膜３０を形成することができるとともに、キャビティー２２内に不純ガスなどが残留することのない真空の状態に封止された圧力基準室を備えたデバイス部材１０を提供することができる。
従って、例えば、静電容量型の絶対圧力式の圧力センサなどを簡単に低コストで製造することができ、しかも、従来に比べて品質が安定した圧力センサなどを製造することが可能である。
このように構成される本発明のデバイス部材１０の製造方法について、図７〜図８について、以下に説明する。
先ず、上記実施例１のデバイス部材１０の製造方法と、図２〜図５までの工程は同じである。
図５に示したように、ガス透過性の封止層２０に、エッチングガスを透過させることにより、中間層１４をエッチング処理することによって、中間層１４の一部を除去し、所定のパターンで、キャビティー２２を形成する。
その後、図７（Ａ）に示したように、このガス透過性の封止層２０の上面に、例えば、蒸着などによって、アルミニウムなどの金属、ポリシリコンなどの半導体、パリレンなどの樹脂などを用いて、保護膜３０を形成する。
その後、図７（Ａ）に示したように、このガス透過性の封止層２０の上面に、例えば、蒸着などによって、アルミニウムなどの金属、ポリシリコンなどの半導体、パリレンなどの樹脂などを用いて、保護膜３０を形成する。
次に、図７（Ｂ）に示したように、保護膜３０の上面に、例えば、ポジ型のフォトレジスト層３２をスピンコートする。そして、図７（Ｃ）に示したように、このフォトレジスト層３２の上面から、所定のパターンのフォトマスク３４を介して、フォトレジスト層３２を、例えば、紫外線（ＵＶ）で露光する。その後、例えば、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などの現像液により現像する。
これにより、図８（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層３２が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図８（Ｂ）に示したように、フォトレジスト層３２をマスクとして、上面層１６を、例えば、混酸などのアルミニウムエッチャントを用いて、エッチング処理することによって、所定のパターンに保護膜３０を除去する。その後、全てのフォトレジスト層３２を除去する。
これにより、図８（Ｃ）に示したように、封止層２０の上面に、ガス不透過性の保護膜３０を備えたデバイス部材１０を製造することができる。
上記実施例１、実施例２と同様にして、ガス不透過性の保護膜３０を備えたデバイス部材１０を製造した。
すなわち、図２（Ａ）に示したように、Ｓｉからなる基板部材１２と、この基板部材１２の上面に形成された、ＳｉＯ２からなる中間層１４と、中間層１４の上面に形成された、Ｓｉからなる上面層１６とから構成される、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーからなるデバイス材料１を用意した。
すなわち、図２（Ａ）に示したように、Ｓｉからなる基板部材１２と、この基板部材１２の上面に形成された、ＳｉＯ２からなる中間層１４と、中間層１４の上面に形成された、Ｓｉからなる上面層１６とから構成される、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーからなるデバイス材料１を用意した。
このデバイス材料１を、アンモニア過水を用いて洗浄した。また、ＨＦ水溶液（１／１００に希釈）により、１ｍｉｎ、洗浄した。
そして、デバイス材料１の上面層１６の上面に、プライマーを塗布し、その上面に、図２（Ｂ）に示したように、上面層１６の上面に、シップレイ（SHIPLEY）社製のポジ型のフォトレジスト「Ｓ１８０５Ｇ（商品名）」を用いて、４０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃでスピンコートすることによって、フォトレジスト層２４を形成した。
そして、デバイス材料１の上面層１６の上面に、プライマーを塗布し、その上面に、図２（Ｂ）に示したように、上面層１６の上面に、シップレイ（SHIPLEY）社製のポジ型のフォトレジスト「Ｓ１８０５Ｇ（商品名）」を用いて、４０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃでスピンコートすることによって、フォトレジスト層２４を形成した。
次に、図２（Ｃ）に示したように、このフォトレジスト層２４の上面から、所定のパターンのフォトマスク２６を介して、フォトレジスト層２４を、３ｓｅｃ、紫外線（ＵＶ）で露光した。
その後、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）（東京応化工業株式会社製の現像液「ＮＭＤ−３（商品名）」）により、１ｍｉｎ、現像を行った。
その後、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）（東京応化工業株式会社製の現像液「ＮＭＤ−３（商品名）」）により、１ｍｉｎ、現像を行った。
これにより、図３（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層２４が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図３（Ｂ）に示したように、フォトレジスト層２４がマスクとして、上面層１６を、深堀りＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）の手法を用いて、「ボッシュプロセス」と呼ばれる「ＳＦ６によるエッチングとＣ４Ｆ８によるパッシベーションを交互に行う工程」を進めていった。これにより、上面層１６に、所定のパターンで残存しているフォトレジスト層２４と同じパターンの開口部１８を形成した。
次に、図３（Ｃ）に示したように、Ｏ２プラズマを用いたＯ２アッシング、２ｍｉｎによって、全てのフォトレジスト層２４を除去した。そして、図４（Ａ）に示したように、マイクロケム（Microchem）社製のネガ型のフォトレジスト「ＳＵ−８（商品名）」からなる封止材を、上面層１６の上面に２０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃでスピンコートすることによって、ガス透過性の封止層２０を形成した。
この場合、「ＳＵ−８（商品名）」がもともと液体であって、上面層１６に形成された開口部１８内に、「ＳＵ−８（商品名）」が、液体の毛細管現象により開口部１８に入り込み封止されるので、開口部１８全体が封止材で封止されることになる。
次に、図４（Ｂ）に示したように、所定のパターンのフォトマスク２８を介して、「ＳＵ−８（商品名）」を、３０ｓｅｃ、紫外線（ＵＶ）で露光した。
次に、図４（Ｂ）に示したように、所定のパターンのフォトマスク２８を介して、「ＳＵ−８（商品名）」を、３０ｓｅｃ、紫外線（ＵＶ）で露光した。
そして、その後、９５℃、３ｍｉｎ、ベーキング後、現像液であるＰＧＭＥＡ（Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate）により、１ｍｉｎ、現像を行った。これにより、図４（Ｃ）に示したように、露光およびベーキングされた部分の封止材である「ＳＵ−８（商品名）」が残り、ガス透過性の封止層２０が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図５の矢印で示したように、ガス透過性の封止層２０に、エッチングガスであるＨＦガスを、２０ｍｉｎ、透過させることによって、中間層１４の一部を除去し、所定のパターンで、キャビティー２２を形成した。
次に、図７（Ａ）に示したように、このガス透過性の封止層２０の上面に、真空蒸着によって、アルミニウムを用いて、２００ｎｍの厚さの保護膜３０を形成した。
そして、保護膜３０の上面に、プライマーを塗布し、その上面に、図７（Ｂ）に示したように、保護膜３０の上面に、シップレイ（SHIPLEY）社製のポジ型のフォトレジスト「Ｓ１８１８Ｇ（商品名）」を、３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃでスピンコートすることによって、フォトレジスト層３２を形成した。
そして、保護膜３０の上面に、プライマーを塗布し、その上面に、図７（Ｂ）に示したように、保護膜３０の上面に、シップレイ（SHIPLEY）社製のポジ型のフォトレジスト「Ｓ１８１８Ｇ（商品名）」を、３０００ｒｐｍ／３０ｓｅｃでスピンコートすることによって、フォトレジスト層３２を形成した。
そして、図７（Ｃ）に示したように、このフォトレジスト層３２の上面から、所定のパターンのフォトマスク３４を介して、フォトレジスト層３２を、３ｓｅｃ、紫外線（ＵＶ）で露光した。
その後、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）（東京応化工業株式会社製の現像液「ＮＭＤ−３（商品名）」）により、１ｍｉｎ、現像を行った。
これにより、図８（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層３２が所定のパターンで残存することになる。
その後、ＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）（東京応化工業株式会社製の現像液「ＮＭＤ−３（商品名）」）により、１ｍｉｎ、現像を行った。
これにより、図８（Ａ）に示したように、露光された部分のフォトレジストが除去され、フォトレジスト層３２が所定のパターンで残存することになる。
この状態で、図８（Ｂ）に示したように、フォトレジスト層３２をマスクとして、上面層１６を、アルミニウムエッチャント（混酸アルミニウム）を用いて、３ｍｉｎ、エッチング処理することによって、所定のパターンに保護膜３０を除去した。その後、全てのフォトレジスト層３２を除去した。
これにより、図８（Ｃ）に示したように、封止層２０の上面に、ガス不透過性の保護膜３０を備えたデバイス部材１０を製造することができた。
このデバイス部材１０を用いて、絶対圧力式の圧力センサとして用いて実験を行ったところ、圧力と静電容量との関係が、リニアな相関関係があり、圧力センサとして信頼性を有することが明らかであった。
このデバイス部材１０を用いて、絶対圧力式の圧力センサとして用いて実験を行ったところ、圧力と静電容量との関係が、リニアな相関関係があり、圧力センサとして信頼性を有することが明らかであった。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。本発明のデバイス部材１０は、例えば、静電容量型の圧力センサ、インクジェットプリンターヘッド、医療やバイオテクノロジーなどに用いられるマイクロ流路デバイスなどに利用することができるものであるが、種々のデバイス部材として使用できるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)の技術分野に属し、キャビティーを備えたデバイス部材およびキャビティーを備えたデバイス部材の製造方法に関する。
このようなキャビティーを備えたデバイス部材は、例えば、静電容量型の圧力センサ、インクジェットプリンターヘッド、医療やバイオテクノロジーなどに用いられるマイクロ流路デバイスなどとして利用することができる。
このようなキャビティーを備えたデバイス部材は、例えば、静電容量型の圧力センサ、インクジェットプリンターヘッド、医療やバイオテクノロジーなどに用いられるマイクロ流路デバイスなどとして利用することができる。
１ デバイス材料
１０ デバイス部材
１２ 基板部材
１４ 中間層
１６ 上面層
１８ 開口部
２０ 封止層
２２ キャビティー
２４ フォトレジスト層
２６ フォトマスク
２８ フォトマスク
３０ 保護膜
３２ フォトレジスト層
３４ フォトマスク
５０ 圧力センサ
５２ ダイヤフラム
５４、５６ 対向電極
５８、６０ 配線
１００ デバイス材料
１０２ 基板部材
１０４ 中間層
１０６ 上面層
１０８ フォトレジスト層
１１０ フォトマスク
１１２ 開口部
１１４ 空隙
１１６ 封止層
１１８ キャビティー
１２０ フォトレジスト層
１２２ フォトマスク
２００ 圧力センサ
２０２ ダイヤフラム
２０４、２０６ 対向電極
２０８、２１０ 配線
１０ デバイス部材
１２ 基板部材
１４ 中間層
１６ 上面層
１８ 開口部
２０ 封止層
２２ キャビティー
２４ フォトレジスト層
２６ フォトマスク
２８ フォトマスク
３０ 保護膜
３２ フォトレジスト層
３４ フォトマスク
５０ 圧力センサ
５２ ダイヤフラム
５４、５６ 対向電極
５８、６０ 配線
１００ デバイス材料
１０２ 基板部材
１０４ 中間層
１０６ 上面層
１０８ フォトレジスト層
１１０ フォトマスク
１１２ 開口部
１１４ 空隙
１１６ 封止層
１１８ キャビティー
１２０ フォトレジスト層
１２２ フォトマスク
２００ 圧力センサ
２０２ ダイヤフラム
２０４、２０６ 対向電極
２０８、２１０ 配線
Claims (9)
- キャビティーを備えたデバイス部材であって、
半導体からなる基板部材と、
前記基板部材の上面に形成された絶縁性を有する中間層と、
前記中間層の上面に形成された半導体からなる上面層と、
前記上面層に形成された開口部と、
前記上面層に形成された開口部を封止するように形成されたガス透過性の封止層と、
前記封止層を介して透過するエッチングガスによって、前記中間層が除去された状態のキャビティーと、
を備えることを特徴とするデバイス部材。 - 前記封止層の上面に、ガス不透過性の保護膜を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス部材。
- 前記キャビティーが、真空の状態であることを特徴とする請求項２に記載のデバイス部材。
- 前記基板部材がＳｉであり、前記中間層がＳｉＯ２であり、前記上面層がＳｉであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のデバイス部材。
- 請求項１から４のいずれかに記載のデバイス部材を用いたことを特徴とする静電容量型の圧力センサ。
- キャビティーを備えたデバイス部材の製造方法であって、
半導体からなる基板部材と、
前記基板部材の上面に形成された絶縁性を有する中間層と、
前記中間層の上面に形成された半導体からなる上面層とを備えたデバイス材料を用意する工程と、
前記上面層に、開口部を形成する工程と、
前記上面層に形成された開口部を、ガス透過性の封止層で封止する工程と、
前記ガス透過性の封止層を介して、エッチングガスを透過させることにより、前記中間層を除去してキャビティーを形成する工程と、
を備えることを特徴とするデバイス部材の製造方法。 - 前記封止層の上面に、ガス不透過性の保護膜を形成する工程を備えることを特徴とする請求項６に記載のデバイス部材の製造方法。
- 真空条件下で、ガス不透過性の保護膜を形成する工程を実施することによって、前記キャビティーを、真空の状態とすることを特徴とする請求項７に記載のデバイス部材の製造方法。
- 前記デバイス材料が、前記基板部材がＳｉであり、前記中間層がＳｉＯ２であり、前記上面層がＳｉであるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハーであることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のデバイス部材の製造方法。
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- 2013-06-18 CN CN201380049578.XA patent/CN104662399B/zh active Active
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