JPH08292113A

JPH08292113A - 圧力センサー及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08292113A
Application number: JP9653395A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shibatani; 博志柴谷; Katsunobu Hosoya; 勝宣細谷; Tadashi Sugihara; 忠杉原
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ダイヤフラムが均等に撓み、感度、精度が良好
な圧力センサー及びその製造方法を提供する。【構成】後に空洞の一部又は全部となる犠牲膜１１とし
て、ダイヤフラム形状のダイヤフラム部１１ａと、これ
と一体でこれからはみ出した突出部１１ｂとで構成し、
この犠牲膜１１を覆って、犠牲膜のダイヤフラム部１１
ａ上に形成されたダイヤフラム動作部６ａと、犠牲膜の
突出部１１ｂ上に形成された張り出し部６ｂとを含むダ
イヤフラム膜６を形成した後、該ダイヤフラム膜６に、
該張り出し部６ｂを含み、かつ端縁の一部が該張り出し
部６ｂと該ダイヤフラム動作部６ａとの境界線にほぼ沿
って形成されたエッチング孔７を穿設し、該エッチング
孔７を介して犠牲膜のダイヤフラム部１１ａをその測方
から犠牲膜又は犠牲膜と基板の一部をエッチングにより
除去し、このエッチング孔７を封止層８で埋めることに
より得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、犠牲層を利用してダイ
ヤフラムを形成する圧力センサー及びその製造方法の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、以前、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
型の圧力センサーを提案した（特願平７―１２３５０
号）。この圧力センサーは、図４に示すように、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、この圧力基準室５の周壁の
一部を構成し、光ファイバＦの先端と該圧力基準室５を
介して対向し、光反射面８を有するダイヤフラム６とを
具備し、光ファイバＦから出射する光を受ける該ダイヤ
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ものである。

【０００３】この圧力センサーの製造方法を簡単に説明
すると、まず、図５（１）に示すように、環状枠体用シ
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。この場合、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。

【０００４】次いで、図５（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５（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。

【０００５】次に、図５（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。ポリシリコン膜１１を成膜した後、図５
（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。

【０００６】ポリシリコン膜１１をパターニングした
後、図５（６）に示すように、積層体１０の両面に例え
ば窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜６’を成膜する。次いで、
ホトリソグラフィにより、窒化珪素膜６’に図４（Ａ）
に示すように、ポリシリコン膜１１と酸化膜４ａとが重
なっている部分の窒化珪素膜６’に円形のエッチング孔
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５（７）に示すように、空洞５（圧力基準室）を形成
する。

【０００７】図５（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を形成した状態も示す。最後に、図５（８）に示すよ
うに、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。

【０００８】この圧力センサーによれば、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。

【０００９】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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す圧力センサーでは、窒化ケイ素膜６’のダイヤフラ
ムとして機能する円形ダイヤフラム動作部にエッチング
孔７が穿設され、このエッチング孔７を埋めた反射膜８
の該埋め込み部８ａは、ダイヤフラム動作部と環状枠体
４とを連結し、従って円柱状の柱がダイヤフラムとして
機能する部位に立つことになる。

【００１１】このため、ダイヤフラムの撓みがこの反射
膜の埋め込み部によって阻害され、ダイヤフラムが計算
上よりも精度よくかつ均等に撓まず、円形ダイヤフラム
の利点を十分に生かすものとはいいがたく、改良の余地
があることを見い出した。本発明は、上記事情に鑑みな
されたもので、ダイヤフラムが均等に撓み、感度、精度
が良好な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。

【００１２】

【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、次の圧力センサー及びその製造方法を提供
する。（１）周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠牲層を
除去して得られた空洞である圧力基準室と、この該犠牲
層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成し、圧
力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイヤフラ
ム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、除去前の犠牲層
に連通するエッチング孔と、ダイヤフラム膜上に積層さ
れ、該エッチング孔を埋める封止層とを具備し、該ダイ
ヤフラムの撓みを光学的、電気的などの手段により検出
する圧力センサーであって、上記ダイヤフラム膜のダイ
ヤフラム動作部が、上記犠牲層の一部又は全部を構成す
る犠牲膜上に成膜され、上記エッチング孔が、ダイヤフ
ラム動作部以外のダイヤフラム膜に穿設され、かつ該犠
牲膜の周縁に連通してなることを特徴とする圧力センサ
ー。（２）周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠牲層を
除去して得られた空洞である圧力基準室と、この該犠牲
層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成し、圧
力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイヤフラ
ム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、除去前の犠牲層
に連通するエッチング孔と、ダイヤフラム膜上に積層さ
れ、該エッチング孔を埋める封止層とを具備し、該ダイ
ヤフラムの撓みを光学的、電気的などの手段により検出
する圧力センサーであって、上記犠牲層の一部又は全部
を構成する犠牲膜が、ダイヤフラム膜のダイヤフラム動
作部が成膜されるダイヤフラム部と、このダイヤフラム
部と一体に形成された突出部とから構成され、上記エッ
チング孔が、該犠牲膜の突出部を含み、かつ端縁が該突
出部と該ダイヤフラム部との境界線に沿って穿設されて
なることを特徴とする圧力センサー。（３）エッチング孔が、犠牲膜の突出部をほぼ覆うと共
に、その端縁が犠牲膜の突出部とダイヤフラム部との境
界線とほぼ一致するものである上記（２）記載の圧力セ
ンサー。（４）ダイヤフラム膜のダイヤフラム動作部の形状が円
形である上記（１）乃至（３）いずれかに記載の圧力セ
ンサー。（５）ダイヤフラム膜の撓みを光学的手段によって検出
する上記（１）乃至（４）いずれかに記載の圧力センサ
ー。（６）周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠牲層を
除去して得られた空洞である圧力基準室と、この該犠牲
層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成し、圧
力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイヤフラ
ム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、消失前の犠牲層
に連通するエッチング孔と、該エッチング孔を埋めた封
止層とを具備し、該ダイヤフラムの撓みを光学的、電気
的などの手段により検出する圧力センサーの製造方法で
あって、基板上にダイヤフラム形状の犠牲膜を形成し、
この犠牲膜を覆ってダイヤフラム膜を形成した後、該ダ
イヤフラム膜の犠牲膜を覆っていない部分に犠牲膜の周
縁に連通するエッチング孔を穿設し、該エッチング孔を
介して犠牲膜又は犠牲膜と基板の一部をエッチングによ
り除去し、更にこのエッチング孔を閉塞する封止層をダ
イヤフラム膜上に形成することを特徴とする圧力センサ
ーの製造方法。（７）周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠牲層を
除去して得られた空洞である圧力基準室と、この該犠牲
層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成し、圧
力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイヤフラ
ム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、消失前の犠牲層
に連通するエッチング孔と、該エッチング孔を埋めた封
止層とを具備し、該ダイヤフラムの撓みを光学的、電気
的などの手段により検出する圧力センサーの製造方法で
あって、基板上に所定の形状のダイヤフラム部とこれと
一体に形成された突出部とから構成される犠牲膜を形成
し、この犠牲膜を覆って、犠牲膜のダイヤフラム部上に
形成されたダイヤフラム動作部と、犠牲膜の突出部上に
形成された張り出し部とを含むダイヤフラム膜を形成し
た後、該ダイヤフラム膜に、該張り出し部を含み、かつ
端縁の一部が該張り出し部と該ダイヤフラム動作部との
境界線にほぼ沿って形成されたエッチング孔を穿設し、
該エッチング孔を介して犠牲膜又は犠牲膜と基板の一部
をエッチングにより除去し、更にこのエッチング孔を閉
塞する封止層をダイヤフラム膜上に形成することを特徴
とする圧力センサーの製造方法。

【００１３】

【作用】本発明の圧力センサー及びその製造方法は、ダ
イヤフラム膜に穿設するエッチング孔の場所として、圧
力によって撓むダイヤフラム動作部として機能する部位
を避けたものである。

【００１４】即ち、エッチング孔を、ダイヤフラム動作
部以外のダイヤフラム膜に穿設し、かつ該犠牲膜の周縁
に連通させ、犠牲膜をその側方からエッチングにより除
去することにより、封止層のエッチング孔を埋めた柱
は、ほぼダイヤフラム動作部の端縁に立つことになる。
好ましくは、後に空洞の一部又は全部となる犠牲膜とし
て、ダイヤフラム形状のダイヤフラム部と、これと一体
でこれからはみ出した突出部とで構成し、この犠牲膜を
覆って、犠牲膜のダイヤフラム部上に形成されたダイヤ
フラム動作部と、犠牲膜の突出部上に形成された張り出
し部とを含むダイヤフラム膜を形成した後、該ダイヤフ
ラム膜に、該張り出し部を含み、かつ端縁の一部が該張
り出し部と該ダイヤフラム動作部との境界線にほぼ沿っ
て形成されたエッチング孔を穿設し、該エッチング孔を
介して犠牲膜のダイヤフラム部をその側方から犠牲膜又
は犠牲膜と基板の一部をエッチングにより除去し、この
エッチング孔を封止層で埋めることにより、封止層のエ
ッチング孔を埋めた柱は、ほぼダイヤフラム動作部の端
縁に立つことになる。

【００１５】従って、ダイヤフラムの円形や方形の形状
を確実に維持できるため、ダイヤフラムの撓みに影響を
及ぼさず、所定の動作を確保することができ、感度、精
度よく圧力を測定することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら具体的に説明する。図１は、本発明の圧力センサ
ーの一例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿った断面図である。

【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膜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
ている。このダイヤフラム膜６は、センサー基板２及び
環状枠体４から離間して圧力基準室５の上壁を構成し、
圧力によって撓む円形のダイヤフラム部６ａと、このダ
イヤフラム部を支え、環状枠体４の酸化シリコン膜４ａ
上に密着している基部６ｂとで構成されている。ダイヤ
フラム膜６は、窒化珪素Ｓｉ₃Ｎ₄等のＣＶＤ等による
後述する犠牲膜上に形成された堆積層で構成されてい
る。

【００２０】また、ダイヤフラム膜６には、エッチング
孔７が穿設されている。このエッチング孔７は、円形の
ダイヤフラム部とこれと一体の突出部とで構成された犠
牲膜の該突出部上に形成されたダイヤフラム膜６の張り
出し部をほぼ除去した形状となっている。

【００２１】このエッチング孔７は、ダイヤフラム膜６
全面を被覆した封止層（反射層）８で埋められており、
ここには埋め込み部８ａが形成され、これにより圧力基
準室５が外部と隔離され、密封されている。従って、封
止層８の埋め込み部８ａの圧力基準室側の端縁は、円形
のダイヤフラム動作部６ａの縁とほぼ一致するので、埋
め込み部８ａは、ダイヤフラム膜６の基部６ｂの一部を
構成する。

【００２２】上記圧力基準室５は、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犠牲膜の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。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、ダイヤフラム膜６、封止層８、及び空洞
（圧力基準室）５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２５０μｍ、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２５０
μｍ程度、ダイヤフラム動作部６ａの直径が１５０μｍ
程度の大きさとすることができる。

【００２４】また、本発明においては、図４に示した圧
力センサーと異なり、ダイヤフラム膜６のダイヤフラム
動作部６ａに封止層８の埋め込み部８ａの柱が立たず、
封止層８の埋め込み部８ａは円形のダイヤフラム動作部
６ａの外周縁に沿って形成されているので、ダイヤフラ
ム動作部６ａの撓みを妨げるおそれがなく、理論通りの
撓みが約束されている。

【００２５】次に、図２、図３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。（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図であ
る。まず、図２（１）に示すように、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、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。次いで、積層体１０の両面に酸化膜を常法に
従って形成した後、環状枠体用シリコンウエハ４’の表
面に成膜した酸化膜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。

【００２６】次に、図２（２）に示すように、ＣＶＤに
よりポリシリコン膜１１を成膜した後、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、円形のダイヤフラム部１１ａとこれと一体の
突出部１１ｂをパターニングする。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。また、突
出部１１ｂの形状、大きさ、数は図示のものに限られ
ず、適宜選定することができるが、後述するエッチング
孔の大きさは５μｍ程度以上あれば十分であるので、１
個の突出部１１ｂの大きさはこれ以上であることが好ま
しいが、特に限定されるものではない。

【００２７】ポリシリコン膜１１をパターニングした
後、図２（３）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。この窒化珪素膜
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、Ｃ
ＶＤ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。

【００２８】このダイヤフラム膜（窒化ケイ素膜）６’
は、上述した犠牲膜１１の上に形成されるので、犠牲膜
１１のダイヤフラム部１１ａ上に形成されたダイヤフラ
ム動作部６ａと、犠牲膜１１の突出部１１ｂ上に形成さ
れた張り出し部６ｂと、環状枠体の酸化膜４ａ上に形成
された基部６ｃとから構成されている。

【００２９】次いで、ホトリソグラフィにより、窒化珪
素膜６’に、図３（４）に示すように、窒化珪素膜６’
の張り出し部６ｂの部分にこれに相当する形状のエッチ
ング孔７を穿設してダイヤフラム膜の６’の張り出し部
６ｂを除去し、これによってポリシリコン膜１１の突出
部１１ｂと外部とを連通する通路を形成する。

【００３０】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
３（５）に示すように、空洞５（圧力基準室）を形成す
る。このエッチングは、まずポリシリコン膜の突出部１
１ｂが浸食され、次いでポリシリコン膜１１のダイヤフ
ラム部１１ａの部分が側面から浸食される。また、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ので、表面と５
４．７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（１１
１）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４
ａ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。

【００３１】最後に、図３（６）に示すように、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、封止膜
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。この封止膜によ
り、エッチング孔７が埋められ、この部分に埋め込み部
８ａが形成される。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８の閉塞は、反射
膜でなく、別の手段によることもできる。

【００３２】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。

【００３３】また、本発明の特徴である犠牲膜に突出部
を設け、この突出部にほぼ対応するエッチング孔を穿設
することにより、ダイヤフラム膜のダイヤフラム動作部
の端縁は、正確に円形となっている。このためダイヤフ
ラムの圧力による撓みは、理論通りに作動する。従っ
て、感度が良好で圧力に対する直線性が良好である。

【００３４】本発明の圧力センサーは、上記実施例に限
定されるものではない。例えば、上記例では、犠牲膜に
突出部を設けた例を示したが、突出部を設けることな
く、犠牲膜の周壁にエッチング孔の端縁を合わせて穿設
して、犠牲膜の側壁からエッチングを行うこともでき、
また、上記例では光ファイバを用いた光ファイバ型の圧
力センサーを示したが、ピエゾ抵抗効果を利用してピエ
ゾ抵抗をダイヤフラム膜上に形成してもよく、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明の圧力センサーは、ダイヤフラム
膜に形成したエッチング孔の埋め込み部がダイヤフラム
の動作に影響を及ぼさないので、ダイヤフラムが均等に
撓み、感度、精度よく圧力を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力センサーの一例を示すもので、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に
沿った断面図である。

【図２】図１の圧力センサーの製造工程の一例を示すフ
ローチャートである。

【図３】図２の製造工程の続きを示すフローチャートで
ある。

【図４】本発明者らが先に提案した圧力センサーを示す
もので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線
に沿った断面図である。

【図５】図４の圧力センサーの製造工程の一例を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１本発明の圧力センサー５圧力基準室６ダイヤフラム膜６ａダイヤフラム動作部６ｂ張り出し部６ｃ基部７エッチング孔８封止層８ａ埋め込み部１１犠牲膜１１ａダイヤフラム部１１ｂ突出部

フロントページの続き (72)発明者杉原忠埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠
牲層を除去して得られた空洞である圧力基準室と、この
該犠牲層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成
し、圧力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイ
ヤフラム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、除去前の
犠牲層に連通するエッチング孔と、ダイヤフラム膜上に
積層され、該エッチング孔を埋める封止層とを具備し、
該ダイヤフラムの撓みを光学的、電気的などの手段によ
り検出する圧力センサーであって、上記ダイヤフラム膜
のダイヤフラム動作部が、上記犠牲層の一部又は全部を
構成する犠牲膜上に成膜され、上記エッチング孔が、ダ
イヤフラム動作部以外のダイヤフラム膜に穿設され、か
つ該犠牲膜の周縁に連通してなることを特徴とする圧力
センサー。
【請求項２】周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠
牲層を除去して得られた空洞である圧力基準室と、この
該犠牲層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成
し、圧力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイ
ヤフラム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、除去前の
犠牲層に連通するエッチング孔と、ダイヤフラム膜上に
積層され、該エッチング孔を埋める封止層とを具備し、
該ダイヤフラムの撓みを光学的、電気的などの手段によ
り検出する圧力センサーであって、上記犠牲層の一部又
は全部を構成する犠牲膜が、ダイヤフラム膜のダイヤフ
ラム動作部が成膜されるダイヤフラム部と、このダイヤ
フラム部と一体に形成された突出部とから構成され、上
記エッチング孔が、該犠牲膜の突出部を含み、かつ端縁
が該突出部と該ダイヤフラム部との境界線に沿って穿設
されてなることを特徴とする圧力センサー。
【請求項３】エッチング孔が、犠牲膜の突出部をほぼ覆
うと共に、その端縁が犠牲膜の突出部とダイヤフラム部
との境界線とほぼ一致するものである請求項２記載の圧
力センサー。
【請求項４】ダイヤフラム膜のダイヤフラム動作部の形
状が円形である請求項１乃至３いずれかに記載の圧力セ
ンサー。
【請求項５】ダイヤフラム膜の撓みを光学的手段によっ
て検出する請求項１乃至４いずれかに記載の圧力センサ
ー。
【請求項６】周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠
牲層を除去して得られた空洞である圧力基準室と、この
該犠牲層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成
し、圧力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイ
ヤフラム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、消失前の
犠牲層に連通するエッチング孔と、該エッチング孔を埋
めた封止層とを具備し、該ダイヤフラムの撓みを光学
的、電気的などの手段により検出する圧力センサーの製
造方法であって、基板上にダイヤフラム形状の犠牲膜を
形成し、この犠牲膜を覆ってダイヤフラム膜を形成した
後、該ダイヤフラム膜の犠牲膜を覆っていない部分に犠
牲膜の周縁に連通するエッチング孔を穿設し、該エッチ
ング孔を介して犠牲膜又は犠牲膜と基板の一部をエッチ
ングにより除去し、更にこのエッチング孔を閉塞する封
止層をダイヤフラム膜上に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】周壁によって周囲と気密的に隔離され、犠
牲層を除去して得られた空洞である圧力基準室と、この
該犠牲層上に成膜されて圧力基準室の周壁の一部を構成
し、圧力によって撓むダイヤフラム動作部を有するダイ
ヤフラム膜と、該ダイヤフラム膜に穿設され、消失前の
犠牲層に連通するエッチング孔と、該エッチング孔を埋
めた封止層とを具備し、該ダイヤフラムの撓みを光学
的、電気的などの手段により検出する圧力センサーの製
造方法であって、基板上に所定の形状のダイヤフラム部
とこれと一体に形成された突出部とから構成される犠牲
膜を形成し、この犠牲膜を覆って、犠牲膜のダイヤフラ
ム部上に形成されたダイヤフラム動作部と、犠牲膜の突
出部上に形成された張り出し部とを含むダイヤフラム膜
を形成した後、該ダイヤフラム膜に、該張り出し部を含
み、かつ端縁の一部が該張り出し部と該ダイヤフラム動
作部との境界線にほぼ沿って形成されたエッチング孔を
穿設し、該エッチング孔を介して犠牲膜又は犠牲膜と基
板の一部をエッチングにより除去し、更にこのエッチン
グ孔を閉塞する封止層をダイヤフラム膜上に形成するこ
とを特徴とする圧力センサーの製造方法。