(57)【要約】【課題】従来と同程度のゼロに近い抵抗温度係数ＴＣＲを有し、かつ従来よりも大きなゲージ率ＧＦを有する歪センサを提供する。【解決手段】本発明に係る歪センサ１Ａは、基板２と該基板２の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層と４を備えたものであって、基板２と感応層４との間にバッファ層３をさらに備え、感応層４は、Ｔｉ、ＣおよびＯを含む材料からなり、バッファ層３は、感応層４と同じ結晶構造を有し、バッファ層３の格子定数をａｂ、感応層４の格子定数をａｓとしたとき、ａｂとａｓとの間にａｓ×Ｎ×０．９５≦ａｂ≦ａｓ×Ｎ×１．０５（ただし、Ｎ＝１，２）の関係がある、ことを特徴とする。【選択図】図１
2020060519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサであって、
前記基板と前記感応層との間にバッファ層をさらに備え、
前記感応層は、Ｔｉ、ＣおよびＯを含む材料からなり、
前記バッファ層は、前記感応層と同じ結晶構造を有し、
前記バッファ層の格子定数をａｂ、前記感応層の格子定数をａｓとしたとき、ａｂとａｓとの間にａｓ×Ｎ×０．９５≦ａｂ≦ａｓ×Ｎ×１．０５（ただし、Ｎ＝１，２）の関係がある
ことを特徴とする歪センサ。
【請求項２】
前記バッファ層は、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４のうちの１つからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の歪センサ。
【請求項３】
前記バッファ層の配向性が、前記感応層の配向性と同一である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歪センサ。
【請求項４】
前記感応層の表面上にＳｉＣ、またはＳｉＣにＯを添加してなる材料からなる保護層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の歪センサ。
【請求項５】
基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサの製造方法であって、
前記基板の表面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の表面上に、Ｔｉ、ＣおよびＯを含む材料からなる感応層を形成する感応層形成工程と、
を含み、
前記バッファ層は、前記感応層と同じ結晶構造を有し、
前記バッファ層の格子定数をａｂ、前記感応層の格子定数をａｓとしたとき、ａｂとａｓとの間にａｓ×Ｎ×０．９５≦ａｂ≦ａｓ×Ｎ×１．０５（ただし、Ｎ＝１，２）の関係がある
ことを特徴とする歪センサの製造方法。
【請求項６】
前記バッファ層は、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４のうちの１つからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の歪センサの製造方法。
【請求項７】
前記バッファ層形成工程において、前記感応層と同一の配向性を有するように前記バッファ層を形成する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の歪センサの製造方法。
【請求項８】
前記感応層形成工程の後に実行される、前記感応層の表面上にＳｉＣ、またはＳｉＣにＯを添加してなる材料からなる保護層を形成する保護層形成工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の歪センサの製造方法。
【請求項９】
前記バッファ層形成工程と前記感応層形成工程との間に実行される、前記バッファ層を予め定められたアニール温度でアニール処理するアニール工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載の歪センサの製造方法。
【請求項１０】
前記アニール温度が、３００℃以上である
ことを特徴とする請求項９に記載の歪センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサ、加速度センサおよび力覚センサ等として、基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層（歪抵抗薄膜）とを備えた歪センサが使用されている。歪センサによれば、ホイートストンブリッジ回路等を用いて感応層の電気抵抗変化を検知することにより、基板の歪の程度、すなわち、測定すべき圧力等を測定することができる。
【０００３】
上記のような歪センサとしては、例えば、石英等の絶縁性を有する材料からなる基板１１と、Ｔｉ、ＣおよびＯを含む材料（ＴｉＣｘＯｙ。「炭酸化チタン」ともいう）からなる感応層１２とを備えた歪センサ１０が知られている（図１１および特許文献１参照）。感応層１２は、チャンバ内に基板１１およびＴｉＣターゲットを配置した後、チャンバ内にＡｒ等のスパッタガスとともに反応性ガスとしてのＯ２ガスを導入しながらＴｉＣターゲットにイオンビームを照射するスパッタリングにより形成される。図１２に示すように、形成された感応層１２中のＣおよびＯの濃度は、導入されるＯ２ガスの流量に応じて変化する。具体的には、Ｏ２ガスの流量を増加させると、Ｏの濃度は増加し、Ｃの濃度は低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０１２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、歪センサの性能を示す指標には、ゲージ率（ＧＦ，Gauge Factor）と抵抗温度係数（ＴＣＲ，Temperature Coefficient of Resistance）とがある。ゲージ率ＧＦは、基板１１の歪に対して感応層１２の電気抵抗がどの程度変化するのかを示す指標であり、大きければ大きいほど好ましい。また、抵抗温度係数ＴＣＲは、感応層１２の電気抵抗が温度に応じてどの程度変化するのかを示す指標であり、歪センサが使用される温度範囲においてゼロに近ければ近いほど好ましい。このため、歪センサの開発においては、より大きなゲージ率ＧＦと、よりゼロに近い抵抗温度係数ＴＣＲとが同時に実現されるよう検討が進められている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の歪センサ１０では、ゲージ率ＧＦと抵抗温度係数ＴＣＲとの間に図１３に示すトレードオフの関係があるため、一方を悪化させることなく他方を改善することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ゼロに近い抵抗温度係数ＴＣＲを有し、かつ従来よりも大きなゲージ率ＧＦを有する歪センサ、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る歪センサは、基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサであって、基板と感応層との間にバッファ層をさらに備え、感応層がＴｉ、ＣおよびＯを含む材料（ＴｉＣｘＯｙ）からなり、バッファ層が感応層と同じ結晶構造を有し、バッファ層の格子定数をａｂ、感応層の格子定数をａｓとしたとき、ａｂとａｓとの間にａｓ×Ｎ×０．９５≦ａｂ≦ａｓ×Ｎ×１．０５（ただし、Ｎ＝１，２）の関係がある、との構成を有している。
【０００９】
この構成によれば、バッファ層の影響を受けて感応層の結晶化が促進され、感応層の結晶粒径が大きくなり、その結果、バッファ層が存在しない場合、すなわち、基板上に感応層を直接的に形成した場合よりもゲージ率ＧＦを改善することができる。
【００１０】
上記歪センサは、バッファ層がＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４のうちの１つからなる、との構成を有していてもよい。
【００１１】
感応層を構成するＴｉＣｘＯｙ（一例として、ＴＣＲがゼロに近い組成比であるＴｉ０．４８３Ｃ０．２２７Ｏ０．２９０）、並びにバッファ層を構成するＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４の結晶構造および格子定数は、以下の通りである。
ＴｉＣｘＯｙ：  岩塩構造（立方晶系），    ａｓ  ＝０．４３４１ｎｍ
ＭｇＯ：        岩塩構造（立方晶系），    ａｂ１＝０．４２１１ｎｍ
ＮｉＯ：        岩塩構造（立方晶系），    ａｂ２＝０．４１６８ｎｍ
Ｍｇ２ＳｎＯ４：スピネル構造（立方晶系），ａｂ３＝０．８６００ｎｍ
Ｚｎ２ＳｎＯ４：スピネル構造（立方晶系），ａｂ４＝０．８６６５ｎｍ
すなわち、バッファ層を構成するＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４は、感応層を構成するＴｉＣｘＯｙと同様、立方晶系に属する結晶構造を有している。また、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４の格子定数ａｂ１，ａｂ２，ａｂ３，ａｂ４は、ＴｉＣｘＯｙの格子定数ａｓのＮ倍（ただし、Ｎ＝１，２）との誤差が±５％以内である。具体的には、（ａｂ１−ａｓ）／ａｓ×１００＝−３．０％、（ａｂ２−ａｓ）／ａｓ×１００＝−４．０％、（ａｂ３−２×ａｓ）／（２×ａｓ）×１００＝−０．９％、（ａｂ４−２×ａｓ）／（２×ａｓ）×１００＝−０．２％である。したがって、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４は、バッファ層としての条件を満たしている。なお、ＴｉＣｘＯｙの組成比は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）により測定した。
【００１２】
上記歪センサは、バッファ層の配向性が感応層の配向性と同一であることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、感応層の結晶化がさらに促進され、ゲージ率ＧＦをさらに改善することができる。
【００１４】
上記歪センサは、感応層の表面上にＳｉＣ、またはＳｉＣにＯを添加してなる材料からなる保護層をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、大気中の高温環境下において感応層を構成するＴｉＣｘＯｙが酸化されるのを防ぐことができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る歪センサの製造方法は、基板と該基板の歪に応じて電気抵抗が変化するよう構成された感応層とを備えた歪センサの製造方法であって、基板の表面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、バッファ層の表面上にＴｉ、ＣおよびＯを含む材料からなる感応層を形成する感応層形成工程とを含み、バッファ層は感応層と同じ結晶構造を有し、バッファ層の格子定数をａｂ、感応層の格子定数をａｓとしたとき、ａｂとａｓとの間にａｓ×Ｎ×０．９５≦ａｂ≦ａｓ×Ｎ×１．０５（ただし、Ｎ＝１，２）の関係がある、との構成を有している。
【００１７】
上記歪センサの製造方法は、バッファ層がＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｍｇ２ＳｎＯ４およびＺｎ２ＳｎＯ４のうちの１つからなる、との構成を有していてもよい。
【００１８】
上記歪センサの製造方法は、バッファ層形成工程において、感応層と同一の配向性を有するようにバッファ層を形成することが好ましい。
【００１９】
上記歪センサの製造方法は、感応層形成工程の後に実行される、感応層の表面上にＳｉＣ、またはＳｉＣにＯを添加してなる材料からなる保護層を形成する保護層形成工程をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
さらに、上記歪センサの製造方法は、バッファ層形成工程と感応層形成工程との間に実行される、バッファ層を予め定められたアニール温度（例えば、３００℃以上）でアニール処理するアニール工程をさらに含むことが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、バッファ層の結晶粒径が大きくなり、それに引きずられるように感応層の結晶粒径がさらに大きくなり、その結果、アニール処理を行わない場合よりもゲージ率ＧＦを改善することができる。なお、この構成は、バッファ層形成工程における基板の温度が比較的低く、十分に結晶化されたバッファ層が得られていない場合に特に有用である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ゼロに近い抵抗温度係数ＴＣＲを有し、かつ従来よりも大きなゲージ率ＧＦを有する歪センサ、およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る歪センサの概略的な構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る歪センサの製造方法を示すフロー図である。
【図３】バッファ層を厚さ５０ｎｍのＭｇＯとした場合の、第１実施形態に係る歪センサのゲージ率ＧＦ、抵抗温度係数ＴＣＲ、バッファ層および感応層の結晶粒径の測定結果を示すグラフである。
【図４】バッファ層を厚さ１００ｎｍのＭｇＯとした場合の、第１実施形態に係る歪センサのゲージ率ＧＦ、抵抗温度係数ＴＣＲ、バッファ層および感応層の結晶粒径の測定結果を示すグラフである。
【図５】バッファ層を厚さ５０ｎｍのＭｇＯとした場合の、ＭｇＯの配向性が第１実施形態に係る歪センサのゲージ率ＧＦに与える影響を示すグラフである。
【図６】バッファ層を厚さ１００ｎｍのＭｇＯとした場合の、ＭｇＯの配向性が第１実施形態に係る歪センサのゲージ率ＧＦに与える影響を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る歪センサの概略的な構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る歪センサの製造方法を示すフロー図である。
【図９】３００Ｋ〜７７３Ｋの範囲での複数回の昇降温が第２実施形態に係る歪センサの比抵抗に与える影響を示すグラフである。
【図１０】アニール処理がバッファ層を構成するＭｇＯの結晶粒径に与える影響を示すグラフである。
【図１１】従来の歪センサの概略的な構成を示す断面図である。
【図１２】ＴｉＣｘＯｙからなる感応層を形成する際にチャンバ内に導入する酸素の流量と形成された感応層の組成との関係を示すグラフである。
【図１３】ＴｉＣｘＯｙからなる感応層を形成する際にチャンバ内に導入する酸素の流量とゲージ率ＧＦおよび抵抗温度係数ＴＣＲとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る歪センサ、およびその製造方法の実施形態について説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
［歪センサ、およびその製造方法の構成］
図１に、本発明の第１実施形態に係る歪センサ１Ａを示す。同図に示すように、歪センサ１Ａは、石英からなる基板２と、Ｔｉ、ＣおよびＯを含む材料（ＴｉＣｘＯｙ）からなる感応層４と、これらの間に位置するＭｇＯからなるバッファ層３とを備えている。本実施形態では、バッファ層３の厚みは５０ｎｍまたは１００ｎｍである。また、本実施形態では、感応層４の厚みは１００ｎｍである。
【００２６】
図２に、歪センサ１Ａの製造方法ＦＡを示す。同図に示すように、製造方法ＦＡは、基板２の表面上にＭｇＯからなるバッファ層３を形成するバッファ層形成工程Ｓ１と、バッファ層３の表面上にＴｉＣｘＯｙからなる感応層４を形成する感応層形成工程Ｓ３とを含んでいる。
【００２７】
バッファ層形成工程Ｓ１では、チャンバ内に基板２およびＭｇＯターゲットを配置した後、チャンバ内にスパッタガスとしてのＡｒガスを導入しながら高周波プラズマを発生させ、基板２の表面にＭｇＯ薄膜を堆積させる。つまり、本工程Ｓ１では、スパッタリングによってバッファ層３としてのＭｇＯ薄膜を形成する。なお、本工程Ｓ１では、チャンバ内に導入するＡｒガスの流量を変化させることにより、ＭｇＯの配向を制御することができる。
【００２８】
感応層形成工程Ｓ３では、チャンバ内にバッファ層３が形成された基板２およびＴｉＣターゲットを配置した後、チャンバ内にスパッタガスとしてのＡｒガスとともに反応性ガスとしてのＯ２ガスを導入しながらＴｉＣターゲットにイオンビームを照射することにより、ＴｉＣターゲットから飛び出したＴｉ原子およびＣ原子をバッファ層３の表面に堆積させる。つまり、本工程Ｓ３では、スパッタリングによって感応層４としてのＴｉＣｘＯｙ薄膜を形成する。なお、本工程Ｓ３では、導入するＯ２ガスの流量を変化させることにより、ＴｉＣｘＯｙ中のＣおよびＯの濃度を制御することができる（図１３参照）。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態に係る製造方法ＦＡは、バッファ層形成工程Ｓ１と感応層形成工程Ｓ３との間に実行される、大気中においてバッファ層３を予め定められたアニール温度でアニール処理するアニール工程Ｓ２をさらに含んでいてもよい。後述するように、アニール工程Ｓ２によれば、バッファ層３を構成するＭｇＯの結晶粒径を大きくし、その結果、感応層４を構成するＴｉＣｘＯｙの結晶粒径も大きくすることができる。アニール工程Ｓ２は、バッファ層形成工程Ｓ１における基板２の温度が比較的低く、バッファ層３を十分に結晶化させることができていない場合に特に有用である。
【００３０】
［性能評価試験］
続いて、第１実施形態に係る歪センサ１Ａに対して行った各種性能評価試験の結果について説明する。
【００３１】
基板２上に（１００）に配向した厚さ５０ｎｍのＭｇＯからなるバッファ層３を形成し、その上に（１００）に配向した厚さ１００ｎｍのＴｉＣｘＯｙからなる感応層４を形成してなる実施例１に係る歪センサ１Ａと、バッファ層３に対して５００℃、１０時間のアニール処理を行った以外は実施例１と同様にして作成した実施例２に係る歪センサ１Ａと、基板１１上に厚さ１００ｎｍのＴｉＣｘＯｙからなる感応層１２を直接的に形成してなる比較例１に係る歪センサ１０（図１１参照）とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦ、抵抗温度係数ＴＣＲ、バッファ層３および感応層４，１２の結晶粒径を測定した。その結果を、表１および図３に示す。
【表１】
2020060519.tif 000003
【００３２】
このように、基板２と感応層４の間にバッファ層３を設けると、抵抗温度係数ＴＣＲはほとんど変化せずに、ゲージ率ＧＦが大幅に改善した。また、バッファ層３に対してアニール処理を行うと、バッファ層３を構成するＭｇＯおよび感応層４を構成するＴｉＣｘＯｙの結晶粒径が大きくなり、その結果、ゲージ率ＧＦがさらに改善した。
【００３３】
次に、バッファ層３の厚みを１００ｎｍとした以外は実施例１と同様にして作成した実施例３に係る歪センサ１Ａと、バッファ層３の厚みを１００ｎｍとした以外は実施例２と同様にして作成した実施例４に係る歪センサ１Ａと、比較例１と同様にして作成した比較例２に係る歪センサ１０とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦ、抵抗温度係数ＴＣＲ、バッファ層３および感応層４，１２の結晶粒径を測定した。その結果を、表２および図４に示す。
【表２】
2020060519.tif 000004
【００３４】
このように、基板２と感応層４の間に厚さ１００ｎｍのバッファ層３を設けても、抵抗温度係数ＴＣＲはほとんど変化せずに、ゲージ率ＧＦが大幅に改善した。また、厚さ１００ｎｍのバッファ層３に対してアニール処理を行っても、バッファ層３を構成するＭｇＯおよび感応層４を構成するＴｉＣｘＯｙの結晶粒径が大きくなり、その結果、ゲージ率ＧＦがさらに改善した。
【００３５】
次に、バッファ層３であるＭｇＯを無配向とした以外は実施例１と同様にして作成した実施例５に係る歪センサ１Ａと、ＭｇＯを無配向とした以外は実施例２と同様にして作成した実施例６に係る歪センサ１Ａと、比較例１と同様にして作成した比較例３に係る歪センサ１０とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦを測定した。その結果を表３および図５（Ａ）に示す。なお、ΔＧＦ／ＧＦは、比較例３を基準とした改善率である。
【表３】
2020060519.tif 000005
【００３６】
このように、基板２と感応層４の間に無配向のＭｇＯからなるバッファ層３を設けても、ゲージ率ＧＦは改善した。また、無配向のＭｇＯからなるバッファ層３に対してアニール処理を行っても、ゲージ率ＧＦはさらに改善した。
【００３７】
次に、実施例１に係る歪センサ１Ａと、実施例２に係る歪センサ１Ａと、比較例１に係る歪センサ１０とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦを測定した。その結果を表４および図５（Ｂ）に示す。なお、ΔＧＦ／ＧＦは、比較例１を基準とした改善率である。
【表４】
2020060519.tif 000006
【００３８】
このように、（１００）に配向したＭｇＯからなるバッファ層３を用いると、無配向のＭｇＯからなるバッファ層３を用いた場合に比べ、ゲージ率ＧＦの改善率が大幅に上昇した。
【００３９】
次に、バッファ層３の厚みを１００ｎｍとした以外は実施例５と同様にして作成した実施例７に係る歪センサ１Ａと、バッファ層３の厚みを１００ｎｍとした以外は実施例６と同様にして作成した実施例８に係る歪センサ１Ａと、比較例２と同様にして作成した比較例４に係る歪センサ１０とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦを測定した。その結果を表５および図６（Ａ）に示す。なお、ΔＧＦ／ＧＦは、比較例４を基準とした改善率である。
【表５】
2020060519.tif 000007
【００４０】
このように、基板２と感応層４の間に厚さ１００ｎｍの無配向のＭｇＯからなるバッファ層３を設けても、ゲージ率ＧＦは改善した。また、厚さ１００ｎｍの無配向のＭｇＯからなるバッファ層３に対してアニール処理を行っても、ゲージ率ＧＦはさらに改善した。
【００４１】
次に、実施例３に係る歪センサ１Ａと、実施例４に係る歪センサ１Ａと、比較例２に係る歪センサ１０とを用意し、それぞれのゲージ率ＧＦを測定した。その結果を表６および図６（Ｂ）に示す。なお、ΔＧＦ／ＧＦは、比較例２を基準とした改善率である。
【表６】
2020060519.tif 000008
【００４２】
このように、（１００）に配向したＭｇＯからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層３を用いると、無配向のＭｇＯからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層３を用いた場合に比べ、ゲージ率ＧＦの改善率が大幅に上昇した。
【００４３】
［第２実施形態］
［歪センサ、およびその製造方法の構成］
図７に、本発明の第２実施形態に係る歪センサ１Ｂを示す。同図に示すように、歪センサ１Ｂは、石英からなる基板２と、（１００）に配向したＭｇＯからなるバッファ層３と、（１００）に配向したＴｉＣｘＯｙからなる感応層４とに加え、感応層４の表面上に位置するＳｉＣからなる保護層５をさらに備えている。本実施形態では、バッファ層３の厚みは５０ｎｍであり、感応層４の厚みは１００ｎｍである。また、本実施形態では、保護層５の厚みは３０ｎｍである。
【００４４】
図８に、歪センサ１Ｂの製造方法ＦＢを示す。同図に示すように、製造方法ＦＢは、バッファ層形成工程Ｓ１と、感応層形成工程Ｓ３とに加え、感応層４の表面上にＳｉＣからなる保護層５を形成する保護層形成工程Ｓ４をさらに含んでいる。製造方法ＦＡと同様、製造方法ＦＢは、バッファ層形成工程Ｓ１と感応層形成工程Ｓ３との間に実行されるアニール工程Ｓ２をさらに含んでいてもよい。
【００４５】
保護層形成工程Ｓ４では、チャンバ内にバッファ層３および感応層４が形成された基板２およびＳｉＣターゲットを配置した後、チャンバ内にＯ２ガスを導入することなくＳｉＣターゲットにイオンビームを照射することにより、ＳｉＣターゲットから飛び出したＳｉ原子およびＣ原子を感応層４の表面に堆積させる。つまり、本工程Ｓ４では、スパッタリングによって保護層５としてのＳｉＣ薄膜を形成する。
【００４６】
［性能評価試験］
続いて、第２実施形態に係る歪センサ１Ｂに対して行った高温安定性試験の結果について説明する。本試験では、大気が導入された測定室内に歪センサ１Ｂを配置した後、３００Ｋ（室温）〜７７３Ｋ（５００℃）の範囲での３往復の昇降温を行いながら感応層４の比抵抗を測定した。
【００４７】
図９に比抵抗の測定結果を示す。この結果は、上記の温度範囲で昇降温を繰り返しても、感応層４の組成にほとんど変化がなかったことを示している。なお、保護層５を備えていない第１実施形態に係る歪センサ１Ａに対して同様の試験を行うと、大気中のＯ２によって感応層４が酸化され、感応層４中のＯの濃度が増加し、その結果、比抵抗だけでなく、ゲージ率ＧＦおよび抵抗温度係数ＴＣＲが変化すると考えられる（図１３参照）。
【００４８】
［その他の実施形態］
以上、本発明に係る歪センサおよびその製造方法の第１および第２実施形態について説明してきたが、本発明の構成はこれらに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、基板２は、絶縁性を有する石英以外の材料からなっていてもよい。
【００５０】
また、バッファ層３は、以下の（１）〜（３）の条件を満たすＭｇＯ以外の材料からなっていてもよい。
（１）立方晶系に属する結晶構造を有していること。
（２）ＴｉＣｘＯｙの格子定数のＮ倍（ただし、Ｎ＝１，２）に対する誤差が±５％以内である格子定数を有していること。
（３）ＴｉＣｘＯｙに対して十分に高抵抗であること。
このような材料としては、例えば、岩塩構造を有するＮｉＯ（格子定数：０．４１６８ｎｍ）、スピネル構造を有するＭｇ２ＳｎＯ４（格子定数：０．８６００ｎｍ）、およびスピネル構造を有するＺｎ２ＳｎＯ４（格子定数：０．８６６５ｎｍ）がある。
【００５１】
また、バッファ層３は、任意の配向性を有していてもよい。ただし、感応層４としてのＴｉＣｘＯｙが（１００）に配向している場合は、（１００）に配向した材料をバッファ層３とすることが好ましい。図５および図６に示した結果から明らかなように、バッファ層３の配向性を感応層４の配向性と同一にすると、ゲージ率ＧＦの改善率が高まるからである。
【００５２】
また、保護層５は、ＳｉＣｘＯｙ薄膜であってもよい。この場合、チャンバ内にバッファ層３および感応層４が形成された基板２およびＳｉＣターゲットを配置した後、チャンバ内にＡｒ等のスパッタガスとともに反応性ガスとしてのＯ２ガスを導入しながらＳｉＣターゲットにイオンビームを照射することにより、ＳｉＣターゲットから飛び出したＳｉ原子およびＣ原子とともにＯ原子を感応層４の表面に堆積させる。ＳｉＣにＯを添加することにより、保護層５と感応層４との間の密着性が向上し、高温時の保護層５の剥離を抑制することができる。
【００５３】
また、アニール工程Ｓ２におけるアニール温度を、３００℃以上の任意の温度としてもよい。図１０に示すように、３００℃以上であれば、アニール処理によってバッファ層３を構成するＭｇＯの結晶粒径を大きくすることができるからである。なお、図１０は、（１００）に配向した厚さ１００ｎｍのＭｇＯからなるバッファ層３の、アニール前後のＸ線回折強度を示している。
【００５４】
なお、前述した通り、バッファ層形成工程Ｓ１において基板２の温度を十分に高温にすることができる場合は、バッファ層形成工程Ｓ１においてバッファ層３が十分に結晶化されるので、アニール工程Ｓ２を不要とすることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１Ｂ    歪センサ
２    基板
３    バッファ層
４    感応層
５    保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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