JPH08201195A

JPH08201195A - 圧力センサー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08201195A
Application number: JP1235095A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shibatani; 博志柴谷; Katsunobu Hosoya; 勝宣細谷
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】小型化が可能であると共に、精度が良く、しか
も製造が容易な光ファイバ型の圧力センサー及びその製
造方法を提供する。【構成】光ファイバＦの先端に設けられ、周壁によって
周囲と気密的に隔離された圧力基準室５と、圧力基準室
５の周壁の一部を構成し、光ファイバＦの先端と圧力基
準室５を介して対向し、光反射面８を有するダイヤフラ
ム８とを具備し、光ファイバＦから出射する光を受ける
ダイヤフラム６が圧力によって変形することによって光
ファイバに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力セ
ンサーであって、光ファイバＦの先端面に存するべき光
透過性のセンサー基板２を有すると共に、圧力基準室５
をセンサー基板２を底壁とし、ダイヤフラム６を上壁の
一部又は全部として構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバーを利用し
た光学式の圧力センサー及びその製造方法に関し、更に
詳述すると、特に小型化が要求される医療用に適した圧
力センサー及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを利用した圧力センサーは、
小型でノイズ環境に強いという特徴があり、特に生体内
の血圧を測定する場合には、人体に漏れるおそれがある
電流を送る必要がないため、好ましいものである。この
ような光ファイバを利用した光学式の圧力センサーとし
ては、例えば特開昭５７―２０７８３８号公報、あるい
は特開昭６２―２１７１３２号公報等に開示されてい
る。

【０００３】特開昭５７―２０７８３８号公報に開示さ
れた圧力センサーの構造の一例を図６に示す。この圧力
センサーＡは、ガラスファイバ５４がカテーテル５１に
よって被覆されており、ガラス製のリング状固定環５２
がカテーテル５１の末端に静電接合されており、固定環
５２の上端面はガラスファイバ５４の端面と面一に形成
され、この固定環５２に凹型穴５６を有するダイヤフラ
ム５７の厚肉部が静電接合され、ダイヤフラム５７とガ
ラスファイバ５４の先端面が所定の距離を介して対向す
る構造を有する。この場合、記載されていないが、凹型
穴５６は気密状態になっており、内部の圧力は測定する
圧力の基準となり、凹型穴５６は圧力基準室の機能を有
する。また、上記ガラスファイバ５４の後部は、入射フ
ァイバと受光ファイバとから構成されている。

【０００４】このような圧力センサーＡは、ダイヤフラ
ム５７が圧力によって撓み、ガラスファイバ５４にダイ
ヤフラム５７が接近してダイヤフラム５７とガラスファ
イバ５４の先端面との間隙が減少する結果、入射ガラス
ファイバから出た光を受光ファイバが受光する光量の増
加を検出することにより、圧力を測定する構造となって
いる。

【０００５】また、特開昭６２―２１７１３２号公報に
開示されている圧力センサーの構造の一例を図７に示
す。この圧力センサーＢは、光ファイバ導波路１６が貫
設されている支持部材２４を含み、この支持部材２４は
側壁３２によって囲まれた平面３０を備えたガラス製の
基板２６を支持する。基板２６の側壁３２の縁部にシリ
コンウエハから構成される弾性膈膜３４が接着され、基
板２６の底壁２８と側壁３２及び膈膜３４で囲まれた空
洞３６が形成されている。この空洞３６は気密状態とな
っており、平面３０と膈膜３４の空洞内面側には反射性
コーティングが施されている。

【０００６】このような構成の圧力センサーＢは、光フ
ァイバ導波路から出た光が空洞３６の中での反射によっ
て共振する構造となっており、膈膜３４が圧力によって
撓むと、空洞の共振周波数が変化するので、その共振周
波数を光ファイバを通して検知することによって圧力を
測定するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、体内の
血管に挿入して血圧を測定する場合には、極めて小型な
センサーであることが要求されるが、かかる用途に対し
ては、上述した圧力センサーは、小型化が困難である
上、精度が悪く、生産性が悪いなどの問題点を有する。

【０００８】この点につき詳述すると、図６に示した圧
力センサーＡの製造方法は、光ファイバ５４の先端に朋
ケイ酸ガラスでできた固定環５２をパイプ５１の先端に
静電接合し、更に光ファイバ５４の先端と固定環５２の
端面とを面一にする。一方、ダイヤフラム５７は、シリ
コンウエハをホトエッチングの手法で中央部を必要な深
さだけ取り除いて圧力基準室となる凹型穴５６を予め形
成し、周辺部を残して加工しておき、この加工済みのシ
リコンウエハの周辺凸部を後から固定環５２に静電接合
するものである。

【０００９】このため、加工が煩雑であると共に、反射
膜を蒸着した圧力感知部になるダイヤフラムを後から接
合することから、小型化には限度がある上、アライメン
トの精度を出すことが困難であり、手間もかかる。しか
も、ダイヤフラムはシリコンウエハをエッチングにより
除去するため、ダイヤフラムの厚さの制御が困難であ
る。

【００１０】また、図７に示した圧力センサーＢにおい
ては、ガラス製の基板２６の作製は、ガラスウエハにホ
トレジスト法を用いてエッチングで空洞となる凹部３６
を形成するものであるが、このように形成された凹部の
底面３０は、等方性エッチングで形成されるため、平坦
性が出にくいという問題があると共に、共振に直接影響
する凹部の深さの精度も出すのが困難である。

【００１１】更に、ダイヤフラム３４は、シリコンウエ
ハによって構成されるものであり、薄く形成するため、
端面から所定の深さにホウ素を注入してエッチ・ストッ
プ層としたシリコンウエハをエッチングでこのエッチ・
ストップ層を残して除去する方法を採っている。このた
め、ダイヤフラムの厚さの精度を出すことが困難であ
る。

【００１２】また、圧力センサーＢにおいては、光ファ
イバ導波路１６の支持部材２４を基板２６に別個に接合
するものであるため、アライメントの精度が重要にな
り、手間もかかる。本発明は、上記問題点に鑑みなされ
たもので、小型化が可能であると共に、精度が良く、し
かも製造が容易な光ファイバ型の圧力センサー及びその
製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、下記の圧力センサー及びその製造方法を提
供する。（１）光ファイバの先端に設けられ、周壁によって周囲
と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基準室の
周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力基準室
を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラムとを具
備し、上記光ファイバから出射する光を受ける該ダイヤ
フラムが圧力によって変形することによって該光ファイ
バに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力センサー
であって、光ファイバの先端面に存するべき光透過性の
センサー基板を有すると共に、上記圧力基準室が、該セ
ンサー基板を底壁とし、上記ダイヤフラムを上壁の一部
又は全部として構成されていると共に、該センサー基板
上に設けられた犠牲層の一部又は全部を消失させること
によって形成された空洞であり、上記ダイヤフラムが、
消失前の該犠牲層上に形成された堆積膜によって構成さ
れてなることを特徴とする圧力センサー。（２）センサー基板の下端面に、光ファイバの先端をセ
ンサー基板の下端面に保持する支持部を形成してなるフ
ァイバ支持体を一体的に接合した上記（１）記載の圧力
センサー。（３）センサー基板とファイバー支持体とがシリコンウ
エハである上記（１）又は（２）記載の圧力センサー。（４）犠牲層がセンサー基板上にこれと一体的に接合さ
れたシリコンウエハであり、圧力基準室が該シリコンウ
エハの中央部を消失させた空洞である上記（１）乃至
（３）記載の圧力センサー。（５）犠牲層としてのシリコンウエハの表面が（１０
０）方位の面である上記（４）記載の圧力センサー。（６）光ファイバの先端に設けられ、周壁によって周囲
と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基準室の
周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力基準室
を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラムとを具
備し、光ファイバから出射する光を受ける該ダイヤフラ
ムが圧力によって変形することによって光ファイバに戻
す光りの変化を圧力として検出する圧力センサーの製造
方法であって、犠牲層用ウエハと光透過性のセンサー基
板用ウエハとファイバ支持体用ウエハとの３層積層体を
予め作製し、この３層積層体の犠牲層用ウエハを堆積膜
で被覆した後、該堆積膜にエッチング孔を穿設し、該エ
ッチング孔を介して犠牲層の中央部をエッチングにより
除去し、更に該エッチング孔を閉塞することにより、除
去された犠牲層の部分を圧力基準室として構成すると共
に、上記堆積膜をダイヤフラムとして構成し、かつファ
イバ支持体用ウエハに光ファイバの先端をセンサー基板
の下端面に保持する支持部をエッチングにより形成する
ことを特徴とする圧力センサーの製造方法。（７）光ファイバの先端に設けられ、周壁によって周囲
と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基準室の
周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力基準室
を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラムとを具
備し、上記光ファイバから出射する光を受ける該ダイヤ
フラムが圧力によって変形することによって該光ファイ
バに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力センサー
の製造方法であって、光透過性のセンサー基板用ウエハ
とファイバ支持体用ウエハとの２層積層体を予め作製
し、この２層積層体のセンサー基板面に犠牲層を形成
し、この犠牲層を堆積膜で被覆した後、該堆積膜にエッ
チング孔を穿設し、該エッチング孔を介して犠牲層の一
部又は全部をエッチングにより除去し、更に該エッチン
グ孔を閉塞することにより、除去された犠牲層の部分を
圧力基準室として構成すると共に、上記堆積膜をダイヤ
フラムとして構成し、かつファイバ支持体用ウエハに光
ファイバの先端をセンサー基板の下端面に保持する支持
部をエッチングにより形成することを特徴とする圧力セ
ンサーの製造方法。

【００１４】

【作用】本発明の圧力センサーは、光ファイバの先端に
設けられ、周壁によって周囲と気密的に隔離された圧力
基準室と、この圧力基準室の周壁の一部を構成し、光フ
ァイバの先端と該圧力基準室を介して対向し、光反射面
を有するダイヤフラムとを具備し、光ファイバから出射
する光を受ける該ダイヤフラムが圧力によって変形する
ことによって光ファイバに戻す光りの変化を圧力として
検出するものである。この場合、圧力基準室はセンサー
基板に設けられた犠牲層をエッチングなどにより消失さ
せて形成される空洞であるため、この犠牲層を予め精度
よく設ければ、圧力基準室の高さは犠牲層の厚さである
から、圧力基準室の高さを極めて精度よく制御すること
ができる。

【００１５】また、上記圧力基準室の上壁の一部又は全
部を構成するダイヤフラムは、該犠牲層の上に形成され
た堆積膜によって構成されているため、堆積膜の厚さの
制御は確実にできる上、極めて薄く形成することができ
る。更に、本発明の製造方法によれば、シリコンウエハ
等のウエハをセンサー基板に予め接合した積層体からス
タートして堆積、エッチング等の手法で製造するもの
で、部品の後付けをしないので、容易に小型化ができる
と共に、位置合わせの困難性がなく、精度よく、しかも
容易に製造することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明について図１乃至図５を参照し
ながら具体的に説明する。図１は、本発明の圧力センサ
ーの第１実施例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は（Ａ）図のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。図２
は、この圧力センサーの一連の製造工程を示す断面図で
ある。

【００１７】この圧力センサー１は、シリコンウエハか
ら構成される四角板状のセンサー基板２を具備する。こ
のセンサー基板２の下面には、平面形がセンサー基板と
同一で略立方体のファイバ支持部材３が一体に接合され
ており、このファイバ支持部材３には中心部を貫通した
空隙部３ａが形成され、かかる空隙部３ａは光ファイバ
ーＦを支持する役割を担うファイバ支持部として機能す
る。図面では、光ファイバＦの先端が空隙部３ａに差し
込まれ、ファイバＦの先端面がセンサー基板２の下端面
と接触している。また、センサー基板２の上下両面に
は、酸化シリコン膜２ａ、２ｂが形成されており、ファ
イバ支持部材３の下面にも酸化シリコン膜３ｂが形成さ
れている。なお、センサー基板２は、シリコンウエハに
限らず、ガラスなどの光透過性の材料で構成することが
できる。

【００１８】センサー基板２上面には、センサー基板２
と同一の平面形を有し、中心部に略四角形型の貫通孔を
有する環状枠体４が一体に接合され、環状枠体４が圧力
基準室５の側壁を構成する。環状枠体４は表面が（１０
０）方位の面であるシリコンウエハで構成することが好
ましい。この環状枠体４の上面に酸化シリコン膜４ａが
形成されている。

【００１９】また、環状枠体４の上にダイヤフラム６が
環状枠体４の貫通孔の開口部を閉塞する如く設けられて
おり、ダイヤフラム６は圧力基準室５の上壁を構成して
いる。このダイヤフラム６は、窒化珪素Ｓｉ₃Ｎ₄等の
環状枠体４と異なった素材で、ＣＶＤ等による堆積膜で
構成されている。ダイヤフラム６は、その周縁部が環状
枠体４と密着しており、その環状枠体４と密着した周縁
部より内面側が、環状枠体４から離間して遊離してい
る。その遊離部分のダイヤフラム６には、複数箇所（図
面では２カ所）にエッチング孔７が穿設されている。

【００２０】更に、ダイヤフラム６の上面には、反射膜
８が形成されており、この反射膜８によってエッチング
孔７が閉塞され、これによって圧力基準室５は気密状態
となっている。なお、反射膜８はダイヤフラム６自身が
光を反射するものであれば特に必要なものではない。

【００２１】上記圧力基準室５は、後述するように、環
状枠体４の基となる環状枠体用シリコンウエハの中心部
と該シリコンウエハに成膜された多結晶シリコン層の２
層を犠牲層として、エッチング孔７を介したエッチング
によりこれらの２層を除去した空洞から構成されてい
る。

【００２２】本圧力センサー１に接続する光ファイバＦ
は、例えば接着剤によりファイバ支持部材３に固定する
ことができる。光ファイバＦとしては、例えば入射用フ
ァイバと受光ファイバとを同心円状に配置したもので
も、あるいは散点状に配置されているものでもよい。

【００２３】このような構成の圧力センサー１によれ
ば、製造のスタートは、予めファイバ支持体用シリコン
ウエハ、センサー基板用シリコンウエハ（ガラスウエハ
でもよい）、環状枠体用シリコンウエハの３枚を接合し
た３層構造の積層体を使用できる。また、ファイバ支持
空隙部３ａ、ダイヤフラム６、反射膜８、及び空洞（圧
力基準室）の形成は、集積回路の製造と同様の手法を利
用して行え、部品の後付けを必要としないので、非常に
小型化できると共に、各寸法の精度が良好である。具体
的な寸法を示すと、例えばファイバ支持体３の厚さが２
５０μｍ、センサー基板２の厚さが５０μｍ、環状枠体
４の厚さが２０μｍ程度、センサー幅が２５０μｍ程度
の大きさとすることができる。

【００２４】本圧力センサー１の圧力基準室５の周壁
は、底壁としてのセンサー基板２と、側壁としての環状
枠体４と、上壁としてのダイヤフラム６とから構成され
ている。この場合、センサー基板２の上面（圧力基準室
の下面）は基になったシリコンウエハの上面であるか
ら、平滑性、平面性は非常によい。また、圧力基準室の
上面と下面との離間距離（高さ）は、犠牲層の厚さその
ものであるので、高精度で設定することができる。

【００２５】更に、ダイヤフラム６は、犠牲層の上に形
成された堆積膜であるので、従来のエッチングで薄くさ
れたシリコンと異なり、極めて薄くできる上、高精度で
厚さを制御することができ、しかも、平滑度も確保する
ことができる。また更に、圧力基準室５の高さは、犠牲
層の厚さであるから、高さを自由に設定できると共に、
大きくとることができ、オーバープレッシャーの際にダ
イヤフラム６がセンサー基板２と接触し、測定不能にな
ることを防止することができる。

【００２６】次に、図２で、このような圧力センサー１
の製造工程の一例を具体的に示す。まず、環状枠体４用
で、好ましくは表面が（１００）方位の面であるシリコ
ンウエハ４’と、センサー基板用シリコンウエハ２と、
ファイバ支持部材３用シリコンウエハ３’からなる３層
構造の積層体１０を、図１（１）に示すように、例えば
ＳＯＩ貼合せ技術等の一般的な貼合せ技術によって作製
する。積層体１０の作製に際し、２０μｍや５０μｍと
いった厚さのウエハは直接作ることは困難であるので、
一般に厚いウエハを貼り合わせた後、研磨により所定の
厚さにすることができる。また、貼合面の一方又は両方
に酸化シリコン膜２ａ、２ｂを形成しておき、この層を
後にエッチストップ層として利用する。

【００２７】次いで、図２（２）に示すように、積層体
１０の両面に酸化膜４’ａ、３’ｂを常法に従って形成
した後、図２（３）に示すように、環状枠体用シリコン
ウエハ４’の表面に成膜した酸化膜４’ａをホトリソグ
ラフィによりパターニングして周縁部分４ａを残して圧
力基準室となる中心部分の酸化膜を除去する。

【００２８】次に、図２（４）に示すように、ＣＶＤに
よりポリシリコン膜１１を成膜する。この場合、このポ
リシリコン膜１１と環状枠体用シリコンウエハ４’とが
犠牲層となり、これらの合計の厚さが圧力基準室５の高
さとなるので、ポリシリコン膜１１と環状枠体用シリコ
ンウエハ４’の厚さはこれを考慮して決定する。

【００２９】ポリシリコン膜１１を成膜した後、図２
（５）に示すように、ホトリソグラフィにより、ポリシ
リコン膜１１が酸化膜４ａの開口部周縁部及び開口部
（環状枠体用シリコンウエハ４’の露出部分）を覆うよ
うに、ポリシリコン膜１１の周縁をエッチングして円形
にパターニングする。

【００３０】ポリシリコン膜１１をパターニングした
後、図２（６）に示すように、積層体１０の両面に窒化
珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜６’を成膜する。積層体１０の窒
化珪素膜６’は、ダイヤフラムを構成するもので、その
厚さは圧力感知部としてのダイヤフラムの特性を考慮し
て決定するが、一般に０．１〜０．３μｍ程度の厚さと
することが望ましい。なお、ダイヤフラムは窒化珪素に
限るものではなく、例えば酸化珪素（ＳｉＯ₂）等のよ
うに、ＣＶＤ等で堆積でき、可撓性乃至弾性を有する膜
を形成することができれば何れのものも使用可能であ
る。

【００３１】次いで、ホトリソグラフィにより、窒化珪
素膜６’に図１（Ａ）に示すように、ポリシリコン膜１
１と酸化膜４ａとが重なっている部分の窒化珪素膜６’
にエッチング孔７を穿設し、ポリシリコン膜１１と外部
とを連通する通路を形成する。そして、例えば苛性カリ
水溶液などのエッチング剤でポリシリコン膜１１と環状
枠体用シリコンウエハ４’とをエッチング孔７を介して
エッチングし、図２（７）に示すように、空洞５（圧力
基準室）を形成する。この場合、環状枠体用シリコンウ
エハ４’として表面が（１００）方位の面であるシリコ
ンウエハを用いているため、表面と５４．７度の角度を
なす（１１１）面が、（１００）表面の＜１１０＞方向
に沿って存在するため、この（１１１）面により、急激
にエッチングの進行が衰える。従って、＜１１０＞方向
に沿ってパターニングした酸化膜４ａの開口部からエッ
チングを行うと、横方向にはわずかに浸食するだけで酸
化膜４ａの開口部の下の部分のウエハを除去することが
できる。なお、上記の理由により、図１（Ａ）に示すよ
うに、表面が（１００）方位の面であるシリコンウエハ
のエッチングは、横方向には正方形状に浸食する。ま
た、深さ方向には酸化膜２ａがエッチストップ層として
機能するので、圧力基準室５の高さ（空洞の高さ、即ち
窒化珪素膜６’の下面と酸化膜２ａとの離間距離）は非
常に高精度で設定することができる。なお、エッチスト
ップ層としては、酸化膜の代わりにボロンを注入した層
を予めシリコンウエハに形成しておいてもよい。

【００３２】図２（７）では、更に支持体用シリコンウ
エハ３’に例えばＳＦ₆ガスを用いた低温異方性エッチ
ングにより垂直に穴開けをして、支持体用シリコンウエ
ハ３’を貫通した柱状の空洞であるファイバー支持部３
ａを形成した状態を示す。この場合も、センサー基板２
下面の酸化膜２ｂがエッチストップ層として機能するの
で、光ファイバＦの先端面とダイヤフラム６との離間距
離を非常に高精度で制御できる。

【００３３】最後に、赤外線に対して反射率が高いＡｕ
―Ｃｒ，Ａｇ、Ｐｔ等の金属を窒化珪素膜６’上に蒸着
などの手段で成膜し、反射膜８をダイヤフラム６上に形
成すると共に、エッチング孔７を閉塞して圧力基準室５
を密閉する。この反射膜の厚さは約２μｍ程度とするこ
とが好ましい。なお、エッチング孔７の閉塞は、反射膜
でなく、別の手段によることもできる。

【００３４】このようにして得られた圧力センサー１
は、ファイバー支持体３に光ファイバＦを嵌着して使用
するものであるが、本実施例ではセンサー基板２として
シリコンウエハを用いたので、光源としては赤外線を使
用することになる。センサー基板２としてガラスウエハ
を用いれば、通常の光源が使用可能であり、この場合、
ガラスウエハとシリコンウエハは陽極接合可能であり、
しかもガラスウエハはエッチストップ層としても機能す
るので、上記例で説明したセンサー基板用シリコンウエ
ハの代わりにガラスウエハを用いることは差し支えな
い。

【００３５】更に、図３に、本発明の圧力センサーの第
２実施例を示した。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は、（Ａ）
図のＢ―Ｂ’線に沿った断面図である。この圧力センサ
ー１は、図１に示した圧力センサーの犠牲層がシリコン
ウエハとポリシリコン層との２層であるのに対し、ポリ
シリコン層１層としたものである。

【００３６】図３の圧力センサー１は、センサー基板２
の下面とファイバー支持体３とが酸化膜２ｂを介して接
合されており、ファイバ支持体３の空隙部３ａに光ファ
イバＦが接続されている。ここまでの構成は図１に示し
た圧力センサーと同様である。センサー基板２上面に
は、酸化膜２ａが形成されており、上記と同様にエッチ
ストップ層として機能する。この酸化膜２ａ上に、中央
部に円形の犠牲層を除去した空洞（圧力基準室）５を有
するダイヤフラム（堆積膜）６が形成されており、この
空洞の上壁を構成するダイヤフラム６が、圧力感知部と
して機能する。このダイヤフラム６を貫通して空洞５と
外部とを連通させるエッチング孔７が設けられ（図面で
は２カ所）、反射膜８が堆積膜６を覆うと共に、エッチ
ング孔７を閉塞して空洞５を密封する構造となってい
る。

【００３７】この圧力センサー１によれば、圧力基準室
５は、犠牲層を全て除去した空洞で、その上壁と側壁が
堆積膜６で構成されているので、圧力基準室の高さを低
くする場合に有効な構造である。その特徴は上記図１に
示した圧力センサーと同様である。

【００３８】図３に示した圧力センサー１の製造工程の
一例を、図４、図５で具体的に説明する。まず、図４
（１）に示すように、上述したＳＯＩ貼合せ技術などに
より、センサー基板用シリコンウエハ２と支持部材用シ
リコンウエハ３’とを酸化膜２ｂを介して接合した２層
構造の積層体１２を作製し、この積層体１２の両面に酸
化膜２ａ、３ｂを形成する。

【００３９】次に、図４（２）に示すように、酸化膜２
ａ、３ｂの上にポリシリコン層１３をＬＰＣＶＤ等によ
り形成する。この場合、積層体１２の上面に形成したポ
リシリコン層１３の中央部分が犠牲層となるので、ポリ
シリコン層１３の厚さはそのまま圧力基準室５の高さと
なり、圧力基準室５の高さはダイヤフラム６が撓んだと
きに圧力基準室５の底面（センサー基板２上面）と接触
しない必要があるため、この点を考慮して決定する。一
般的には５００〜３０００ｎｍ程度の厚さとすることが
好ましい。

【００４０】次いで、図４（３）に示すように、ポリシ
リコン層１３上に、窒化珪素膜１４を成膜する。そし
て、図４（４）に示すように、圧力基準室の平面形とな
るべきパターンのレジスト膜Ｒ１を窒化珪素膜１４のほ
ぼ中央部に形成し、次いで例えばＣＦ₄等を用いるドラ
イエッチングでレジスト膜で覆われていない窒化珪素膜
を除去し、次いでレジスト膜Ｒ１を剥離した後、水酸化
カリウムエッチングで窒化珪素膜で覆われていないポリ
シリコン層を除去することにより、図４（５）に示すよ
うに、窒化珪素膜１４とポリシリコン層１３とをレジス
ト膜Ｒ１の形状にパターニングする。

【００４１】その後、熱リン酸エッチング又はＣＦ₄等
を用いるドライエッチングにより窒化珪素膜１４を除去
し、図４（６）に示すように、圧力基準室の形状にパタ
ーニングしたポリシリコン層１３を残存させる。次に、
図５（７）に示すように、パターニングしたポリシリコ
ン層１３を被覆するようにダイヤフラムとなる窒化珪素
膜６’を成膜した後、レジスト膜Ｒ２を、エッチング孔
７に対応する部分を残して窒化珪素膜６’を被覆するよ
うに形成する。

【００４２】そして、図５（８）に示すように、ＣＦ₄
等を用いたドライエッチング等により、窒化珪素膜６’
にエッチング孔７を開孔した後、レジストＲ２を剥離
し、その後エッチング孔７を介して水酸化カリウム等に
よるエッチングによりポリシリコン層１３を除去する。
これによって、ポリシリコン層１３が消失した空洞を形
成し、この空洞を圧力基準室５とすると共に、窒化珪素
膜６’をダイヤフラム６として構成する。

【００４３】次に、図５（９）に示すように、Ａｕ―Ｃ
ｒ等の金属をダイヤフラム６面に蒸着してダイヤフラム
６上面に反射膜８を形成すると同時に、ダイヤフラム６
に形成されているエッチング孔７を閉塞し、圧力基準室
５を密閉する。その後、ファイバ支持部のエッチングに
移り、ファイバ支持部用シリコンウエハ３’の下面に、
例えばニッケル膜１５を成膜した後、ホトリソグラフィ
によりパターニングして、図５（１０）に示すように、
ファイバ支持部を開口する。

【００４４】次いで、低温反応性イオンエッチングなど
でファイバ支持部材用シリコンウエハ３’を貫通させて
空隙部３ａを形成する。この場合も、酸化膜２ｂはエッ
チストップとして機能し、光ファイバ先端面と反射層８
との離間距離は精度よく制御できる。

【００４５】本発明の圧力センサー及びその製造方法
は、上記実施例に限定されるものではない。例えばファ
イバ支持部は貫通型の空隙部でなくともよく、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の圧力センサーは、小型化が可能
である上、精度が良好である。また、本発明の圧力セン
サーの製造方法によれば、かかる圧力センサーを生産性
良く、確実に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力センサーの第１実施例を示すもの
で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

【図２】上記第１実施例の製造工程の一例を示す断面図
である。

【図３】本発明の圧力センサーの第２実施例を示すもの
で、（Ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図４】上記第２実施例の製造工程の一例を示す断面図
である。

【図５】上記第２実施例の製造工程の続きを示す断面図
である。

【図６】従来の圧力センサーの一例を示す断面図であ
る。

【図７】従来の圧力センサーの他の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１圧力センサー２センサー基板２ａ、２ｂ酸化膜３ファイバ支持部材３ａ空洞部４環状枠体５圧力基準室６ダイヤフラム７エッチング孔８反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバの先端に設けられ、周壁によっ
て周囲と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基
準室の周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力
基準室を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラム
とを具備し、上記光ファイバから出射する光を受ける該
ダイヤフラムが圧力によって変形することによって該光
ファイバに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力セ
ンサーであって、光ファイバの先端面に存するべき光透
過性のセンサー基板を有すると共に、上記圧力基準室
が、該センサー基板を底壁とし、上記ダイヤフラムを上
壁の一部又は全部として構成されていると共に、該セン
サー基板上に設けられた犠牲層の一部又は全部を消失さ
せることによって形成された空洞であり、上記ダイヤフ
ラムが、消失前の該犠牲層上に形成された堆積膜によっ
て構成されてなることを特徴とする圧力センサー。
【請求項２】センサー基板の下端面に、光ファイバの先
端をセンサー基板の下端面に保持する支持部を形成して
なるファイバ支持体を一体的に接合した請求項１記載の
圧力センサー。
【請求項３】センサー基板とファイバー支持体とがシリ
コンウエハである請求項１又は２記載の圧力センサー。
【請求項４】犠牲層がセンサー基板上にこれと一体的に
接合されたシリコンウエハであり、圧力基準室が該シリ
コンウエハの中央部を消失させた空洞である請求項１乃
至３記載の圧力センサー。
【請求項５】犠牲層としてのシリコンウエハの表面が
（１００）方位の面である請求項４記載の圧力センサ
ー。
【請求項６】光ファイバの先端に設けられ、周壁によっ
て周囲と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基
準室の周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力
基準室を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラム
とを具備し、光ファイバから出射する光を受ける該ダイ
ヤフラムが圧力によって変形することによって光ファイ
バに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力センサー
の製造方法であって、犠牲層用ウエハと光透過性のセン
サー基板用ウエハとファイバ支持体用ウエハとの３層積
層体を予め作製し、この３層積層体の犠牲層用ウエハを
堆積膜で被覆した後、該堆積膜にエッチング孔を穿設
し、該エッチング孔を介して犠牲層の中央部をエッチン
グにより除去し、更に該エッチング孔を閉塞することに
より、除去された犠牲層の部分を圧力基準室として構成
すると共に、上記堆積膜をダイヤフラムとして構成し、
かつファイバ支持体用ウエハに光ファイバの先端をセン
サー基板の下端面に保持する支持部をエッチングにより
形成することを特徴とする圧力センサーの製造方法。
【請求項７】光ファイバの先端に設けられ、周壁によっ
て周囲と気密的に隔離された圧力基準室と、この圧力基
準室の周壁の一部を構成し、光ファイバの先端と該圧力
基準室を介して対向し、光反射面を有するダイヤフラム
とを具備し、上記光ファイバから出射する光を受ける該
ダイヤフラムが圧力によって変形することによって該光
ファイバに戻す光りの変化を圧力として検出する圧力セ
ンサーの製造方法であって、光透過性のセンサー基板用
ウエハとファイバ支持体用ウエハとの２層積層体を予め
作製し、この２層積層体のセンサー基板面に犠牲層を形
成し、この犠牲層を堆積膜で被覆した後、該堆積膜にエ
ッチング孔を穿設し、該エッチング孔を介して犠牲層の
一部又は全部をエッチングにより除去し、更に該エッチ
ング孔を閉塞することにより、除去された犠牲層の部分
を圧力基準室として構成すると共に、上記堆積膜をダイ
ヤフラムとして構成し、かつファイバ支持体用ウエハに
光ファイバの先端をセンサー基板の下端面に保持する支
持部をエッチングにより形成することを特徴とする圧力
センサーの製造方法。