(57)【要約】【課題】優れた微小電気機械(MEMS)圧力センサを得る。【解決手段】自動車タイヤのような過酷な環境のための圧力センサ(30)であり、該センサはフレキシブルなメンブレン(50)によって一部分が規定されるチャンバ(58)を有し、チャンバ(58)は流体を基準圧力で収容する。運用時にフレキシブルなメンブレン(50)が基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってたわみ、関連回路(34)がフレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する。センサはＭＥＭＳデバイスであり、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術によって、凹部、フレキシブルなメンブレンおよび関連回路が形成される。ＭＥＭＳ製造技術により、各センサの単価が非常に低くなるようにセンサを大量生産できる。ＭＥＭＳセンサは非常に小さいので、タイヤバルブのステムのような非常に狭い箇所に取り付けることができる。【選択図】図２
2008517254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバであって、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわむ、当該チャンバと、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路と、
を備え、
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に、および前記ウェハ基板を貫通して、形成される、圧力センサ。
【請求項２】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記メンブレンの少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られる、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記窒化金属化合物が、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムである、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスである、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項１２に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項１３に記載の圧力センサ。
【請求項１５】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１７】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項１６に記載の圧力センサ。
【請求項１８】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項１７に記載の圧力センサ。
【請求項１９】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項１８に記載の圧力センサ。
【請求項２０】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項１６に記載の圧力センサ。
【請求項２１】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項２０に記載の圧力センサ。
【請求項２２】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項２３】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項２２に記載の圧力センサ。
【請求項２４】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハをさらに備え、
前記第２のウェハが前記ウェハ基板にウェハ接合される、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項２５】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項２４に記載の圧力センサ。
【請求項２６】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項２５に記載の圧力センサ。
【請求項２７】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項２４に記載の圧力センサ。
【請求項２８】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項２４に記載の圧力センサ。
【請求項２９】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項２８に記載の圧力センサ。
【請求項３０】
前記メンブレンが非平面である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３１】
前記メンブレンに波形がついている、請求項３０に記載の圧力センサ。
【請求項３２】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項３１に記載の圧力センサ。
【請求項３３】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項３２に記載の圧力センサ。
【請求項３４】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項３３に記載の圧力センサ。
【請求項３５】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項３４に記載の圧力センサ。
【請求項３６】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項３０に記載の圧力センサ。
【請求項３７】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３８】
前記ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項３７に記載の圧力センサ。
【請求項３９】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項３８に記載の圧力センサ。
【請求項４０】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項３９に記載の圧力センサ。
【請求項４１】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記メンブレンが０．１グラム未満である圧力センサ。
【請求項４２】
リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて、シリコンウェハ上に、および前記シリコンウェハを貫通して形成される、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項４３】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項４４】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項４５】
前記メンブレンの少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られる、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項４６】
前記窒化金属化合物が、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムである、請求項４５に記載の圧力センサ。
【請求項４７】
前記金属層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項４６に記載の圧力センサ。
【請求項４８】
前記金属層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項４７に記載の圧力センサ。
【請求項４９】
少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスである、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項５０】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項５１】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項４４に記載の圧力センサ。
【請求項５２】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項５３】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項５２に記載の圧力センサ。
【請求項５４】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項５３に記載の圧力センサ。
【請求項５５】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項５６】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項５７】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項５６に記載の圧力センサ。
【請求項５８】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項５７に記載の圧力センサ。
【請求項５９】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項５８に記載の圧力センサ。
【請求項６０】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項５６に記載の圧力センサ。
【請求項６１】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項６０に記載の圧力センサ。
【請求項６２】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項６３】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項６２に記載の圧力センサ。
【請求項６４】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハをさらに備え、
前記第２のウェハが前記ウェハ基板にウェハ接合される、請求項４２に記載の圧力センサ。
【請求項６５】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項６４に記載の圧力センサ。
【請求項６６】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項６５に記載の圧力センサ。
【請求項６７】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項６４に記載の圧力センサ。
【請求項６８】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項６４に記載の圧力センサ。
【請求項６９】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項６８に記載の圧力センサ。
【請求項７０】
前記メンブレンが非平面である、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項７１】
前記メンブレンに波形がついている、請求項７０に記載の圧力センサ。
【請求項７２】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項７１に記載の圧力センサ。
【請求項７３】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項７２に記載の圧力センサ。
【請求項７４】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項７３に記載の圧力センサ。
【請求項７５】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項７４に記載の圧力センサ。
【請求項７６】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項７０に記載の圧力センサ。
【請求項７７】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項４１に記載の圧力センサ。
【請求項７８】
前記ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項７７に記載の圧力センサ。
【請求項７９】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項７８に記載の圧力センサ。
【請求項８０】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項７９に記載の圧力センサ。
【請求項８１】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
第１および第２のフレキシブルなメンブレンをそれぞれ有する第１および第２のチャンバを備え、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが、それぞれ、前記第１および第２のチャンバの中の圧力差に反応してたわむように構成され、前記第１のメンブレンが、前記流体圧力にさらされるように配置され、前記第２のメンブレンが前記流体圧力から密封され、
関連回路を備え、前記関連回路が、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力に関連付けられた出力信号に変換し、前記関連回路が、前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる圧力センサ。
【請求項８２】
リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて、シリコンウェハ上に、および前記シリコンウェハを貫通して形成される、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項８３】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項８４】
前記各メンブレンが０．１グラム未満である、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項８５】
前記各メンブレンの少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られる、請求項８４に記載の圧力センサ。
【請求項８６】
前記窒化金属化合物が、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムである、請求項８５に記載の圧力センサ。
【請求項８７】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項８６に記載の圧力センサ。
【請求項８８】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項８７に記載の圧力センサ。
【請求項８９】
少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスである、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項９０】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項９１】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項８４に記載の圧力センサ。
【請求項９２】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項９３】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項９２に記載の圧力センサ。
【請求項９４】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項９３に記載の圧力センサ。
【請求項９５】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項９６】
前記各フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項９７】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項９６に記載の圧力センサ。
【請求項９８】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項９７に記載の圧力センサ。
【請求項９９】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項９８に記載の圧力センサ。
【請求項１００】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項９６に記載の圧力センサ。
【請求項１０１】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項１００に記載の圧力センサ。
【請求項１０２】
第１および第２の凹部を有するウェハ基板をさらに備え、
前記第１のフレキシブルなメンブレンが前記第１の凹部を覆って前記第１のチャンバを規定し、前記第１のチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記第１のフレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記第２の凹部を覆って前記第２のチャンバを前記流体圧力から密封するふた部材をさらに備え、前記第２のメンブレンが前記第２のチャンバを、互いに流体的に密封された区画に分割し、前記第２のチャンバの区画間の所定の圧力差によって前記第２のフレキシブルなメンブレンがたわむ、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項１０３】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１０２に記載の圧力センサ。
【請求項１０４】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハをさらに備え、
前記第２のウェハが前記ウェハ基板にウェハ接合される、請求項８２に記載の圧力センサ。
【請求項１０５】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項１０４に記載の圧力センサ。
【請求項１０６】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項１０５に記載の圧力センサ。
【請求項１０７】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項１０４に記載の圧力センサ。
【請求項１０８】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項１０４に記載の圧力センサ。
【請求項１０９】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項１０８に記載の圧力センサ。
【請求項１１０】
前記各メンブレンが非平面である、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項１１１】
前記各メンブレンに波形がついている、請求項１１０に記載の圧力センサ。
【請求項１１２】
前記各フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項１１１に記載の圧力センサ。
【請求項１１３】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項１１２に記載の圧力センサ。
【請求項１１４】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項１１３に記載の圧力センサ。
【請求項１１５】
前記各メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項１１４に記載の圧力センサ。
【請求項１１６】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項１１０に記載の圧力センサ。
【請求項１１７】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記各メンブレンの上方に備える、請求項８１に記載の圧力センサ。
【請求項１１８】
前記各ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項１１７に記載の圧力センサ。
【請求項１１９】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項１１８に記載の圧力センサ。
【請求項１２０】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項１１９に記載の圧力センサ。
【請求項１２１】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記メンブレンの少なくとも一部分が導電性セラミック材料から形成される圧力センサ。
【請求項１２２】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１２３】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項１２２に記載の圧力センサ。
【請求項１２４】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項１２２に記載の圧力センサ。
【請求項１２５】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項１２４に記載の圧力センサ。
【請求項１２６】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１２７】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１２８】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１２９】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１３０】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項１２９に記載の圧力センサ。
【請求項１３１】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項１３０に記載の圧力センサ。
【請求項１３２】
少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスである、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１３３】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１３４】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項１２４に記載の圧力センサ。
【請求項１３５】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１３６】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項１３５に記載の圧力センサ。
【請求項１３７】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項１３６に記載の圧力センサ。
【請求項１３８】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１３９】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１４０】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項１３９に記載の圧力センサ。
【請求項１４１】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項１３７に記載の圧力センサ。
【請求項１４２】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項１４１に記載の圧力センサ。
【請求項１４３】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項１３９に記載の圧力センサ。
【請求項１４４】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項１４３に記載の圧力センサ。
【請求項１４５】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１４６】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１４５に記載の圧力センサ。
【請求項１４７】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハをさらに備え、
前記第２のウェハが前記ウェハ基板にウェハ接合される、請求項１２６に記載の圧力センサ。
【請求項１４８】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項１４７に記載の圧力センサ。
【請求項１４９】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項１４８に記載の圧力センサ。
【請求項１５０】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項１４７に記載の圧力センサ。
【請求項１５１】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項１４７に記載の圧力センサ。
【請求項１５２】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項１５１に記載の圧力センサ。
【請求項１５３】
前記メンブレンが非平面である、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１５４】
前記メンブレンに波形がついている、請求項１５３に記載の圧力センサ。
【請求項１５５】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項１５４に記載の圧力センサ。
【請求項１５６】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項１５５に記載の圧力センサ。
【請求項１５７】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項１５６に記載の圧力センサ。
【請求項１５８】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項１５７に記載の圧力センサ。
【請求項１５９】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項１５３に記載の圧力センサ。
【請求項１６０】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項１２１に記載の圧力センサ。
【請求項１６１】
前記ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項１６０に記載の圧力センサ。
【請求項１６２】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項１６１に記載の圧力センサ。
【請求項１６３】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項１６２に記載の圧力センサ。
【請求項１６４】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
表側と、対向する裏側と、前記表側に形成されたフレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバと、前記裏側から前記チャンバにかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板と、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される圧力センサ。
【請求項１６５】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１６６】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項１６５に記載の圧力センサ。
【請求項１６７】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１６８】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１６９】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項１６８に記載の圧力センサ。
【請求項１７０】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７１】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７２】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７３】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７４】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項１７３に記載の圧力センサ。
【請求項１７５】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項１７４に記載の圧力センサ。
【請求項１７６】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７７】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項１７３に記載の圧力センサ。
【請求項１７８】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１７９】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項１７８に記載の圧力センサ。
【請求項１８０】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項１７９に記載の圧力センサ。
【請求項１８１】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１８２】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１８３】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項１８２に記載の圧力センサ。
【請求項１８４】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項１８０に記載の圧力センサ。
【請求項１８５】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項１８４に記載の圧力センサ。
【請求項１８６】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項１８２に記載の圧力センサ。
【請求項１８７】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項１８６に記載の圧力センサ。
【請求項１８８】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１８９】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項１８８に記載の圧力センサ。
【請求項１９０】
前記メンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１９１】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項１９０に記載の圧力センサ。
【請求項１９２】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項１９１に記載の圧力センサ。
【請求項１９３】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項１９０に記載の圧力センサ。
【請求項１９４】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項１９３に記載の圧力センサ。
【請求項１９５】
請求項１９４に記載の圧力センサ。
【請求項１９６】
前記メンブレンが非平面である、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項１９７】
前記メンブレンに波形がついている、請求項１９６に記載の圧力センサ。
【請求項１９８】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項１９７に記載の圧力センサ。
【請求項１９９】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項１９８に記載の圧力センサ。
【請求項２００】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項１９９に記載の圧力センサ。
【請求項２０１】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項２００に記載の圧力センサ。
【請求項２０２】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項１９６に記載の圧力センサ。
【請求項２０３】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項１６４に記載の圧力センサ。
【請求項２０４】
前記ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項２０３に記載の圧力センサ。
【請求項２０５】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項２０４に記載の圧力センサ。
【請求項２０６】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項２０５に記載の圧力センサ。
【請求項２０７】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記メンブレンが非平面である圧力センサ。
【請求項２０８】
前記メンブレンに波形がついている、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２０９】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項２０８に記載の圧力センサ。
【請求項２１０】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項２０８に記載の圧力センサ。
【請求項２１１】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２１２】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項２１１に記載の圧力センサ。
【請求項２１３】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２１４】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２１５】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２１６】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２１７】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項２１６に記載の圧力センサ。
【請求項２１８】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項２１７に記載の圧力センサ。
【請求項２１９】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２２０】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項２１６に記載の圧力センサ。
【請求項２２１】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２２２】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項２２１に記載の圧力センサ。
【請求項２２３】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項２２２に記載の圧力センサ。
【請求項２２４】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２２５】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２２６】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項２２５に記載の圧力センサ。
【請求項２２７】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項２２３に記載の圧力センサ。
【請求項２２８】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２２７に記載の圧力センサ。
【請求項２２９】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項２２５に記載の圧力センサ。
【請求項２３０】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項２２９に記載の圧力センサ。
【請求項２３１】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２３２】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項２３１に記載の圧力センサ。
【請求項２３３】
前記メンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２３４】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項２３３に記載の圧力センサ。
【請求項２３５】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項２３４に記載の圧力センサ。
【請求項２３６】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項２３３に記載の圧力センサ。
【請求項２３７】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２３６に記載の圧力センサ。
【請求項２３８】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記ウェハ基板にウェハ接合される、請求項２１３に記載の圧力センサ。
【請求項２３９】
前記メンブレンが非平面である、請求項２０７に記載の圧力センサ。
【請求項２４０】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項２３９に記載の圧力センサ。
【請求項２４１】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項２４０に記載の圧力センサ。
【請求項２４２】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項２４１に記載の圧力センサ。
【請求項２４３】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項２４２に記載の圧力センサ。
【請求項２４４】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項２４３に記載の圧力センサ。
【請求項２４５】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項２３９に記載の圧力センサ。
【請求項２４６】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項２４５に記載の圧力センサ。
【請求項２４７】
前記ガードが、少なくとも２つの層を有する積層である、請求項２４６に記載の圧力センサ。
【請求項２４８】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項２４７に記載の圧力センサ。
【請求項２４９】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項２４８に記載の圧力センサ。
【請求項２５０】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記フレキシブルなメンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記チャンバ内で前記フレキシブルなメンブレンから距離をおいた所にある導電層と、前記フレキシブルなメンブレンおよび前記導電層を包含する関連回路とを備え、
前記導電層と前記フレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって、前記流体圧力を表す出力信号に変換される静電容量を変化させ、
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される圧力センサ。
【請求項２５１】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５２】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項２５１に記載の圧力センサ。
【請求項２５３】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項２５１に記載の圧力センサ。
【請求項２５４】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５５】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５６】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５７】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５８】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２５９】
前記メンブレンが非平面である、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２６０】
前記メンブレンに波形がついている、請求項２５９に記載の圧力センサ。
【請求項２６１】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項２６０に記載の圧力センサ。
【請求項２６２】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２６３】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項２５９に記載の圧力センサ。
【請求項２６４】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項２６３に記載の圧力センサ。
【請求項２６５】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項２６４に記載の圧力センサ。
【請求項２６６】
超寿命バッテリから給電される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２６７】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２６８】
前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２６９】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項２６８に記載の圧力センサ。
【請求項２７０】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項２６９に記載の圧力センサ。
【請求項２７１】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２７０に記載の圧力センサ。
【請求項２７２】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項２６８に記載の圧力センサ。
【請求項２７３】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項２７２に記載の圧力センサ。
【請求項２７４】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２７５】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項２７４に記載の圧力センサ。
【請求項２７６】
前記メンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２７７】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項２７６に記載の圧力センサ。
【請求項２７８】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項２７７に記載の圧力センサ。
【請求項２７９】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項２７６に記載の圧力センサ。
【請求項２８０】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２７９に記載の圧力センサ。
【請求項２８１】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２８２】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２８３】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項２８２に記載の圧力センサ。
【請求項２８４】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２８５】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項２８４に記載の圧力センサ。
【請求項２８６】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項２８５に記載の圧力センサ。
【請求項２８７】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項２８６に記載の圧力センサ。
【請求項２８８】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項２５０に記載の圧力センサ。
【請求項２８９】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項２８８に記載の圧力センサ。
【請求項２９０】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項２８９に記載の圧力センサ。
【請求項２９１】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項２９０に記載の圧力センサ。
【請求項２９２】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項２９１に記載の圧力センサ。
【請求項２９３】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層の少なくとも１つが少なくとも部分的に導電材料から形成され、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備える圧力センサ。
【請求項２９４】
前記積層内の層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項２９５】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項２９４に記載の圧力センサ。
【請求項２９６】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２９４に記載の圧力センサ。
【請求項２９７】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項２９６に記載の圧力センサ。
【請求項２９８】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項２９７に記載の圧力センサ。
【請求項２９９】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３００】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３０１】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３０２】
前記メンブレンが非平面である、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３０３】
前記メンブレンに波形がついている、請求項３０２に記載の圧力センサ。
【請求項３０４】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項３０３に記載の圧力センサ。
【請求項３０５】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３０６】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項３０２に記載の圧力センサ。
【請求項３０７】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項３０６に記載の圧力センサ。
【請求項３０８】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項３０７に記載の圧力センサ。
【請求項３０９】
超寿命バッテリから給電される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３１０】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３１１】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させ、
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３１２】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項３１１に記載の圧力センサ。
【請求項３１３】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項３１２に記載の圧力センサ。
【請求項３１４】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項３１３に記載の圧力センサ。
【請求項３１５】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項３１１に記載の圧力センサ。
【請求項３１６】
さらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３１７】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３１８】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項３１７に記載の圧力センサ。
【請求項３１９】
前記メンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項３１８に記載の圧力センサ。
【請求項３２０】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項３１９に記載の圧力センサ。
【請求項３２１】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項３２０に記載の圧力センサ。
【請求項３２２】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項３１９に記載の圧力センサ。
【請求項３２３】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項３２２に記載の圧力センサ。
【請求項３２４】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３２５】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３２６】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項３２５に記載の圧力センサ。
【請求項３２７】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３２８】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項３２７に記載の圧力センサ。
【請求項３２９】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項３２８に記載の圧力センサ。
【請求項３３０】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項３２９に記載の圧力センサ。
【請求項３３１】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項２９３に記載の圧力センサ。
【請求項３３２】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項３３１に記載の圧力センサ。
【請求項３３３】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項３３２に記載の圧力センサ。
【請求項３３４】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項３３３に記載の圧力センサ。
【請求項３３５】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項３３４に記載の圧力センサ。
【請求項３３６】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
凹部を有するウェハ基板を備え、
前記凹部を覆ってチャンバを規定するフレキシブルなメンブレンを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、前記メンブレンの上方に備える圧力センサ。
【請求項３３７】
前記フレキシブルなメンブレンが、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３３８】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項３３７に記載の圧力センサ。
【請求項３３９】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項３３７に記載の圧力センサ。
【請求項３４０】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項３３９に記載の圧力センサ。
【請求項３４１】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項３４０に記載の圧力センサ。
【請求項３４２】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路がすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３４３】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３４４】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３４５】
前記メンブレンが非平面である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３４６】
前記メンブレンに波形がついている、請求項３４５に記載の圧力センサ。
【請求項３４７】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項３４６に記載の圧力センサ。
【請求項３４８】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３４９】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項３４５に記載の圧力センサ。
【請求項３５０】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項３４９に記載の圧力センサ。
【請求項３５１】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項３５０に記載の圧力センサ。
【請求項３５２】
超寿命バッテリから給電される、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３５３】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３５４】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させ、
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３５５】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項３５４に記載の圧力センサ。
【請求項３５６】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項３５５に記載の圧力センサ。
【請求項３５７】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項３５６に記載の圧力センサ。
【請求項３５８】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項３５４に記載の圧力センサ。
【請求項３５９】
開口部を有する前記ガードが、異なる層の積層である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３６０】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３６１】
静電容量センサであって、前記第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、前記第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
前記第１のチャンバの中の前記導電層と前記第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、前記第１のフレキシブルなメンブレンの前記たわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させる、請求項３６０に記載の圧力センサ。
【請求項３６２】
前記メンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項３６１に記載の圧力センサ。
【請求項３６３】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項３６２に記載の圧力センサ。
【請求項３６４】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムである、請求項３６３に記載の圧力センサ。
【請求項３６５】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項３６２に記載の圧力センサ。
【請求項３６６】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項３６５に記載の圧力センサ。
【請求項３６７】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３６８】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３６９】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項３６８に記載の圧力センサ。
【請求項３７０】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３７１】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項３７０に記載の圧力センサ。
【請求項３７２】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項３７１に記載の圧力センサ。
【請求項３７３】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項３７２に記載の圧力センサ。
【請求項３７４】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項３３６に記載の圧力センサ。
【請求項３７５】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項３７４に記載の圧力センサ。
【請求項３７６】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項３７５に記載の圧力センサ。
【請求項３７７】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項３５９に記載の圧力センサ。
【請求項３７８】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項３７７に記載の圧力センサ。
【請求項３７９】
流体圧力を検出する圧力センサの製造方法であって、
少なくとも一部分がフレキシブルなメンブレンによって規定されるチャンバを形成するために、ウェハ基板上に材料を順次エッチングおよび堆積するステップを含み、それによって、
運用時に、前記チャンバが流体を基準圧力で収容し、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を堆積するステップと、
開口部を有するガードを前記メンブレンの上方に堆積するステップとを含む製造方法。
【請求項３８０】
開口部を有する前記ガードが、異なる材料の層として堆積されて積層を形成する、請求項３７９に記載の方法。
【請求項３８１】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項３８０に記載の方法。
【請求項３８２】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、前記メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
前記チャンバ内で前記フレキシブルなメンブレンから距離をおいた所にある導電層を備え、それによって、前記フレキシブルなメンブレンと前記導電層とがキャパシタの対向電極を形成し、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある圧力センサ。
【請求項３８３】
前記フレキシブルなメンブレンが、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３８４】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項３８３に記載の圧力センサ。
【請求項３８５】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項３８３に記載の圧力センサ。
【請求項３８６】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項３８５に記載の圧力センサ。
【請求項３８７】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項３８６に記載の圧力センサ。
【請求項３８８】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、前記導電層、および前記関連回路がすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３８９】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３９０】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３９１】
前記メンブレンが非平面である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３９２】
前記メンブレンに波形がついている、請求項３９１に記載の圧力センサ。
【請求項３９３】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項３９２に記載の圧力センサ。
【請求項３９４】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３９５】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項３９１に記載の圧力センサ。
【請求項３９６】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項３９５に記載の圧力センサ。
【請求項３９７】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項３９６に記載の圧力センサ。
【請求項３９８】
超寿命バッテリから給電される、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項３９９】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４００】
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４０１】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項４００に記載の圧力センサ。
【請求項４０２】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項４０１に記載の圧力センサ。
【請求項４０３】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項４０２に記載の圧力センサ。
【請求項４０４】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから３０ミクロン未満の所にある、請求項４００に記載の圧力センサ。
【請求項４０５】
開口部を有する前記ガードが、異なる層の積層である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４０６】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４０７】
前記第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
前記関連回路が、前記第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、前記出力信号を較正する、請求項４０６に記載の圧力センサ。
【請求項４０８】
前記第２のメンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項４０７に記載の圧力センサ。
【請求項４０９】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項４０８に記載の圧力センサ。
【請求項４１０】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムである、請求項４０９に記載の圧力センサ。
【請求項４１１】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項４０８に記載の圧力センサ。
【請求項４１２】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択される、請求項４１１に記載の圧力センサ。
【請求項４１３】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４１４】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項３８８に記載の圧力センサ。
【請求項４１５】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項４１４に記載の圧力センサ。
【請求項４１６】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４１７】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項４１６に記載の圧力センサ。
【請求項４１８】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項４１７に記載の圧力センサ。
【請求項４１９】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項４１８に記載の圧力センサ。
【請求項４２０】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項３８２に記載の圧力センサ。
【請求項４２１】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項４２０に記載の圧力センサ。
【請求項４２２】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項４２１に記載の圧力センサ。
【請求項４２３】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項４０５に記載の圧力センサ。
【請求項４２４】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項４２３に記載の圧力センサ。
【請求項４２５】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、前記メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記フレキシブルなメンブレンの厚さが３ミクロン未満である圧力センサ。
【請求項４２６】
前記フレキシブルなメンブレンが、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４２７】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項４２６に記載の圧力センサ。
【請求項４２８】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項４２６に記載の圧力センサ。
【請求項４２９】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項４２８に記載の圧力センサ。
【請求項４３０】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項４２９に記載の圧力センサ。
【請求項４３１】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路がすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４３２】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させ、
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４３３】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４３４】
前記メンブレンが非平面である、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４３５】
前記メンブレンに波形がついている、請求項４３４に記載の圧力センサ。
【請求項４３６】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項４３５に記載の圧力センサ。
【請求項４３７】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４３８】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項４３４に記載の圧力センサ。
【請求項４３９】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項４３８に記載の圧力センサ。
【請求項４４０】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項４３９に記載の圧力センサ。
【請求項４４１】
超寿命バッテリから給電される、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４４２】
リモートソースから送出される電波によって給電される、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４４３】
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項４３２に記載の圧力センサ。
【請求項４４４】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項４４３に記載の圧力センサ。
【請求項４４５】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項４４４に記載の圧力センサ。
【請求項４４６】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項４４５に記載の圧力センサ。
【請求項４４７】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項４４３に記載の圧力センサ。
【請求項４４８】
開口部を有する前記ガードが、異なる層の積層である、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４４９】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４５０】
前記第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
前記関連回路が、前記第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、前記出力信号を較正する、請求項４４９に記載の圧力センサ。
【請求項４５１】
前記第２のメンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項４５０に記載の圧力センサ。
【請求項４５２】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項４５１に記載の圧力センサ。
【請求項４５３】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムである、請求項４５２に記載の圧力センサ。
【請求項４５４】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項４５１に記載の圧力センサ。
【請求項４５５】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択される、請求項４５４に記載の圧力センサ。
【請求項４５６】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４５７】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項４３１に記載の圧力センサ。
【請求項４５８】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項４５７に記載の圧力センサ。
【請求項４５９】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４６０】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項４５９に記載の圧力センサ。
【請求項４６１】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項４６０に記載の圧力センサ。
【請求項４６２】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項４６１に記載の圧力センサ。
【請求項４６３】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項４２５に記載の圧力センサ。
【請求項４６４】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項４６３に記載の圧力センサ。
【請求項４６５】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項４６４に記載の圧力センサ。
【請求項４６６】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項４４８に記載の圧力センサ。
【請求項４６７】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項４６６に記載の圧力センサ。
【請求項４６８】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわみ、前記メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
前記関連回路が、遠隔場所から送出される電磁放射線によって給電されるように適合された圧力センサ。
【請求項４６９】
前記フレキシブルなメンブレンが、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４７０】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項４６９に記載の圧力センサ。
【請求項４７１】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項４６９に記載の圧力センサ。
【請求項４７２】
前記積層の１つまたは複数の層が金属である、請求項４７１に記載の圧力センサ。
【請求項４７３】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項４７２に記載の圧力センサ。
【請求項４７４】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路がすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４７５】
第１のキャパシタ電極を形成するために前記チャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
前記フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
前記フレキシブルなメンブレンのたわみが、前記関連回路によって前記出力信号に変換される静電容量を変化させ、
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４７６】
空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されている、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４７７】
前記メンブレンが非平面である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４７８】
前記メンブレンに波形がついている、請求項４７７に記載の圧力センサ。
【請求項４７９】
前記メンブレンの前記波形の周期が５ミクロンから１５ミクロンの間である、請求項４７８に記載の圧力センサ。
【請求項４８０】
前記メンブレンがほぼ円形であり、前記波形が環状である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４８１】
前記波形の断面輪郭がほぼ方形である、請求項４７７に記載の圧力センサ。
【請求項４８２】
前記フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数が８である、請求項４８１に記載の圧力センサ。
【請求項４８３】
最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項４８２に記載の圧力センサ。
【請求項４８４】
前記フレキシブルなメンブレンの厚さが３ミクロン未満である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４８５】
遠隔場所から送出される前記電波によって再充電されるように適合された超寿命バッテリをさらに備える、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４８６】
前記導電層の方に向かう前記メンブレンの前記たわみが、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体を押しのけることが可能であるように前記導電層が配置される、請求項４７５に記載の圧力センサ。
【請求項４８７】
前記導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層をさらに備える、請求項４８６に記載の圧力センサ。
【請求項４８８】
前記導電層と前記基板との間に配置されたＣＭＯＳ層をさらに備える、請求項４８７に記載の圧力センサ。
【請求項４８９】
前記メンブレンの厚さが約０．５μｍである、請求項４８８に記載の圧力センサ。
【請求項４９０】
前記導電層が、たわみのない状態の前記メンブレンから５０ミクロン未満の所にある、請求項４８６に記載の圧力センサ。
【請求項４９１】
開口部を有する前記ガードが、異なる層の積層である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４９２】
第２のメンブレンを有する第２のチャンバをさらに備え、前記第２のチャンバが、前記流体圧力から密封され、前記第２のメンブレンが、前記第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
前記関連回路が前記第２のメンブレンの前記たわみを前記出力信号の補正値に変換することによって温度補償が行われる、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項４９３】
前記第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
前記関連回路が、前記第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、前記出力信号を較正する、請求項４９２に記載の圧力センサ。
【請求項４９４】
前記第２のメンブレンの少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成される、請求項４９３に記載の圧力センサ。
【請求項４９５】
前記導電性セラミックが金属窒化物である、請求項４９４に記載の圧力センサ。
【請求項４９６】
前記メンブレンが、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムである、請求項４９５に記載の圧力センサ。
【請求項４９７】
前記メンブレンが混合金属窒化物から形成される、請求項４９４に記載の圧力センサ。
【請求項４９８】
前記混合金属窒化物が、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択される、請求項４９７に記載の圧力センサ。
【請求項４９９】
前記導電層が、前記メンブレンと前記導電層との間から前記流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有する、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項５００】
前記ウェハが、表側と、対向する裏側と、前記表側にエッチングされた凹部と、前記裏側から前記凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、
前記少なくとも１つの穴を密封するために前記第１のウェハの前記裏側に第２のウェハを備え、
前記第２のウェハが前記第１のウェハ基板にウェハ接合される、請求項４７４に記載の圧力センサ。
【請求項５０１】
前記ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、前記第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる、請求項５００に記載の圧力センサ。
【請求項５０２】
前記接触面がともに、７００℃を超える温度下に置かれる、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項５０３】
前記ウェハ接合が陽極接合であって、前記第１および第２のウェハの前記接触面の両端に大きな電圧が印加される、請求項５０２に記載の圧力センサ。
【請求項５０４】
前記ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によって前記ウェハ接合が形成されるように、前記第１および第２のウェハの前記接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される、請求項５０３に記載の圧力センサ。
【請求項５０５】
前記低融点材料が窒化シリコンまたは窒化チタンである、請求項５０４に記載の圧力センサ。
【請求項５０６】
前記メンブレンが、直径が５００ミクロン未満の円形である、請求項４６８に記載の圧力センサ。
【請求項５０７】
前記メンブレンの直径が３００ミクロン未満である、請求項５０６に記載の圧力センサ。
【請求項５０８】
前記メンブレンの直径が１００ミクロンである、請求項５０７に記載の圧力センサ。
【請求項５０９】
前記各層の材料がそれぞれ異なる、請求項４９１に記載の圧力センサ。
【請求項５１０】
前記異なる材料が窒化シリコンおよび二酸化シリコンである、請求項５０９に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に圧力センサに関し、特に微小電気機械（ＭＥＭＳ）圧力センサに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明の出願人または譲受人によって出願された、以下の特許または特許出願は、相互参照によって本明細書に組み込まれている。
【表１】
2008517254.tif 000003
いくつかの出願は整理番号で記載されている。これらは、出願番号がわかった時点で置き換えられる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、多くの分野の産業にまたがる広範な用途を有する。本発明は特に、他の多くの圧力センサでは不可能な、過酷または動的な環境における圧力測定に適する。そのような用途として以下のものがあるが、これらに限定されない。
エンジン圧力の監視（自動車、航空機、船舶、燃料電池）
高速風洞用センサ
爆発を監視するセンサ
ボイラ用センサ
食器洗浄器用センサ
アイロン用センサ（家庭用および産業用）
その他の、過圧力が破壊や人命喪失につながりかねない蒸気ベース機器のためのセンサ
しかしながら、簡潔を期すために、特にタイヤ空気圧監視装置とその製造方法に関して本発明を説明する。本明細書で説明されるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）は例に過ぎず、本発明は非常に広範な用途を有することを理解されたい。
【０００４】
米国のＴＲＥＡＤ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ  Ｒｅｃａｌｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，Ａｃｃｏｕｎｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ：自動車等のリコールに関わる法律）法は、米国のあらゆる自動車がタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）を装備することを求めている。これについては、米国運輸省「Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｍｏｔｏｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ；Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ」（ＵＳ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ、Ｖｏｌ．６６、Ｎｏ．１４４、２００１年、３８９８２〜３９００４頁）に概説されている。こうした展開の原動力になったのは、多数の死亡事故につながった、先ごろのＦｉｒｅｓｔｏｎｅ／Ｆｏｒｄ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒ事件である。タイヤ空気圧データを慎重に評価した結果、使用中のタイヤの約３５％が空気圧不足であることがわかった。一方、ＴＰＭＳの効果を評価した結果、年間で５０〜８０件の死亡事故と６０００〜１００００件の非致命的負傷を防ぐことができる可能性があることがわかった。この件は、米国運輸省「Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」（ＦＭＶＳＳ  Ｎｏ．１３８、２００１年）で説明されている。欧州の法律はまた、環境への影響を最小化するために次の２０年で使用中のタイヤの数を６０％減らす努力の一環として、タイヤ寿命を長くするためにＴＰＭＳの装備を求めようとしているようである。
【０００５】
現在、市場では、２種類のＴＰＭＳが利用可能であることが知られている。その１つの種類のＴＰＭＳは、タイヤの空気圧が低いときのホイールの回転速度差に基づくものである。回転速度の非同期性は、自動車にＡＢＳ（反ブレーキシステム）が装備されていればＡＢＳを用いて検出可能である。もう１つの種類のＴＰＭＳは、タイヤ空気圧を直接測定し、信号を中央プロセッサに送信する。図１（先行技術）は、ＴＰＭＳ  １０に基づく典型的な空気圧測定の概略を示している。送信機が設けられたセンサ１２が、タイヤ１３内の空気圧を測定し、信号１４をアンテナ１６に送る。このデータが受信機１５に中継され、処理されて、ディスプレイ１８上で自動車１７の運転者に対して表示されることが可能である。
【０００６】
表１は、現在知られているいくつかのＴＰＭＳ製造者／供給者の一覧である。ＭｏｔｏｒｏｌａとＰａｃｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓは、それぞれがＴＰＭＳを開発しており、表１に挙げた他の企業は、独自のＴＰＭＳを装着するいくつかの自動車メーカーを含め、ＴＰＭＳ製造者の代理供給者としての役割を果たす。
【表２】
2008517254.tif 000004
圧力センサには主に２つのタイプがあり、それらは抵抗タイプと静電容量タイプである。これらのいずれのタイプのセンサも、印加された圧力の差によるメンブレンのたわみを利用する。メンブレンの一方の側がタイヤの内圧にさらされ、メンブレンのもう一方の側が、基準圧力でガスを充填された密封キャビティの１つの壁を形成する。
【０００７】
抵抗タイプのセンサの場合は、一般に、シリコンベースの微細機械加工により、メンブレンの１つの面に、４個の圧電抵抗素子を有するホイートストンブリッジを形成する。このセンサは、メンブレン内に誘起される応力に反応する。静電容量タイプのセンサの場合は、メンブレンがキャパシタの１つの極板を形成する。この場合、センサは、メンブレン内に誘起されるたわみに反応する。好ましくは、この反応は、予測可能性の観点から、少なくとも屈曲点までは圧力に対して直線性を有するものでなければならない。
【０００８】
表１に挙げたＴｒａｎｓｅｎｓｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓは、表面弾性波検出に基づく、別のタイプのセンサを開発している。このセンサは、反射性メンブレンの、応力によって誘起されるたわみの干渉計測に基づく。一端を干渉計に挿入されている光ファイバケーブルが、レーザ光を送信および受信する。このシステムについては、Ｔｒａｉｔ，Ｔ．Ａ．、Ｍｉｌｌｅｒ  ＩＩＩ，Ｗ．Ｖ．、Ｍｕｒｐｈｙ，Ｋ．Ａ．、Ｖｅｎｇｓａｒｋａｒ，Ａ．Ｍ．、Ｃｌａｕｓ，Ｒ．Ｏ．らの「Ｓｔａｂｌｉｚｅｄ  Ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（Ｐｒｏｃ、Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  ａｎｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ＩＸ、ＳＰＩＥ  ｖｏｌ．１５８４、１７８〜１８６頁、１９９１年）で説明されている。
【０００９】
現在は、ＴＰＭＳのセンサ用として、さらに異なる様々な種類の配備手段が存在し、その中には、バルブキャップおよびバルブステムをベースとするシステム、ホイールリムまたはホイールハブにセンサを取り付けたシステム、さらには、複数のタイヤメーカーのアライアンスによって開発された、ホイールフレーム自体にセンサを埋め込んだ、タイヤ−ホイールシステムなどがある。これらの様々な種類の、ＴＰＭＳへの配備の一覧を表２に示す。
【表３】
2008517254.tif 000005
ほとんどのＴＰＭＳは、バッテリ寿命を長くするために、大部分の時間帯においてスタンバイモードであり、設定された間隔でのみ動作する。米国の法律によれば、システムは、顕著なタイヤ空気圧不足状態が検出されたことを、設定された時間内に運転者に警告しなければならない。さらに、タイヤ空気圧が２０％または３０％不足した場合には、警告ランプで知らせなければならない。現在市販されているほとんどのデバイスは、精度が±１ｐｓｉであり、これは、タイヤ空気圧が３０ｐｓｉであれば±３％にあたる。より一般的には、センサは、最大１３０℃の温度と１０００ｇ以上の加速度という過酷な環境で動作しなければならない。タイヤ空気圧は、温度の変化に応じて増えたり減ったりする。現在市販されているシステムのほとんどは、タイヤ空気圧センサの感度の、温度に起因する変化を表すセンサを含んでいる（Ｍｅｎｉｎｉ，Ｐｈ．、Ｂｌａｓｑｕｅｚ，Ｇ．、Ｐｏｎｓ，Ｐ．、Ｄｏｕｚｉｅｃｈ，Ｃ．Ｆａｖａｒｏ，Ｐ．、Ｄｏｎｄｏｎ，Ｐｈ．ら「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ＢｉＣＭＯＳ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｔｄ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｅｌｆ−Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ」、Ｐｒｏｃ．６ｔｈ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ  ２、１０５９〜１０６３頁、１９９９年）。
【００１０】
ＴＰＭＳがすべての自動車に標準装備されることから、低コスト、高信頼性、ロバストであって、法定要件に適合するか、法定要件を上回るセンサを製造することが絶対に必要であるのは明らかである。本明細書における任意の先行技術の参照は、そのような先行技術が共通一般知識の一部を形成することを認めるものでもなければ、何らかの形で示唆するものでもなく、そのように理解されてはならない。
【発明の開示】
【００１１】
第１の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、ウェハ基板上に、およびウェハ基板を貫通して形成される。
【００１２】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【００１３】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【００１４】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【００１５】
メンブレンは、少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られることが好ましい。
【００１６】
窒化金属化合物は、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムであることが好ましい。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【００１８】
さらなる好ましい実施形態では、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【００１９】
センサは、少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスであることが好ましい。
【００２０】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【００２１】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【００２２】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【００２３】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【００２４】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【００２５】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【００２６】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【００２７】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【００２８】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【００２９】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【００３０】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【００３１】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【００３２】
別の好ましい実施形態では、圧力センサはさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【００３３】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【００３４】
さらなる態様では、提供される圧力センサにおいて、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハがウェハ基板にウェハ接合される。
【００３５】
別の態様では、提供される圧力センサにおいて、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【００３６】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【００３７】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【００３８】
別の態様では、提供される圧力センサにおいて、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【００３９】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【００４０】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【００４１】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【００４２】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【００４３】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【００４４】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００４５】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【００４６】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【００４７】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【００４８】
ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【００４９】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【００５０】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【００５１】
第２の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
メンブレンが０．１グラム未満である。
【００５２】
センサは、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて、シリコンウェハ上に、およびシリコンウェハを貫通して形成されることが好ましい。
【００５３】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【００５４】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【００５５】
メンブレンは、少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られることが好ましい。
【００５６】
窒化金属化合物は、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムであることが好ましい。
【００５７】
好ましくは、圧力センサはさらに、金属層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【００５８】
好ましくは、圧力センサはさらに、金属層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【００５９】
センサは、少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスであることが好ましい。
【００６０】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【００６１】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【００６２】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【００６３】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【００６４】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【００６５】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【００６６】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【００６７】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【００６８】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【００６９】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【００７０】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【００７１】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【００７２】
好ましくは、圧力センサはさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【００７３】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【００７４】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハがウェハ基板にウェハ接合される。
【００７５】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【００７６】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【００７７】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【００７８】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【００７９】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【００８０】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【００８１】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【００８２】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【００８３】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【００８４】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００８５】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【００８６】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【００８７】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【００８８】
ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【００８９】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【００９０】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【００９１】
第３の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
第１および第２のフレキシブルなメンブレンをそれぞれ有する第１および第２のチャンバを備え、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが、それぞれ、第１および第２のチャンバの中の圧力差に反応してたわむように構成され、第１のメンブレンが、流体圧力にさらされるように配置され、第２のメンブレンが流体圧力から密封され、
第１のフレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力に関連付けられた出力信号に変換し、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる関連回路を備える。
【００９２】
センサは、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて、シリコンウェハ上に、およびシリコンウェハを貫通して形成されることが好ましい。
【００９３】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【００９４】
各メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【００９５】
各メンブレンは、少なくとも一部分が窒化金属化合物から作られることが好ましい。
【００９６】
窒化金属化合物は、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタル、または窒化タンタルアルミニウムであることが好ましい。
【００９７】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【００９８】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【００９９】
センサは、少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスであることが好ましい。
【０１００】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０１０１】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０１０２】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０１０３】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０１０４】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０１０５】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０１０６】
好ましくは、各フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【０１０７】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０１０８】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０１０９】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０１１０】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０１１１】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０１１２】
さらなる態様では、提供される圧力センサが、
第１および第２の凹部を有するウェハ基板をさらに備え、
第１のフレキシブルなメンブレンが、第１の凹部を覆って第１のチャンバを規定し、第１のチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によって第１のフレキシブルなメンブレンがたわみ、
第２の凹部を覆って第２のチャンバを流体圧力から密封するふた部材をさらに備え、第２のメンブレンが第２のチャンバを、互いに流体的に密封された区画に分割し、第２のチャンバの区画間の所定の圧力差によって第２のフレキシブルなメンブレンがたわむ。
【０１１３】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０１１４】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハがウェハ基板にウェハ接合される。
【０１１５】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０１１６】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０１１７】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０１１８】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０１１９】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０１２０】
各メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０１２１】
各メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０１２２】
フレキシブルな波形つきメンブレンのそれぞれの波形係数は８であることが好ましい。
【０１２３】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０１２４】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０１２５】
各メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０１２６】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０１２７】
好ましくは、圧力センサはさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、各メンブレンの上方に備える。
【０１２８】
各ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【０１２９】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０１３０】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０１３１】
第４の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
メンブレンの少なくとも一部分が導電性セラミック材料から形成される。
【０１３２】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０１３３】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０１３４】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０１３５】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０１３６】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路は、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０１３７】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０１３８】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０１３９】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０１４０】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０１４１】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０１４２】
センサは、少なくとも一部分がウェハ接合によって形成された微小電気機械デバイスであることが好ましい。
【０１４３】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０１４４】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０１４５】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０１４６】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０１４７】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０１４８】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０１４９】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【０１５０】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０１５１】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０１５２】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０１５３】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０１５４】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０１５５】
好ましくは、圧力センサはさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０１５６】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０１５７】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハがウェハ基板にウェハ接合される。
【０１５８】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０１５９】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０１６０】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０１６１】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０１６２】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０１６３】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０１６４】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０１６５】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０１６６】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０１６７】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０１６８】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０１６９】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０１７０】
好ましくは、圧力センサはさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０１７１】
ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【０１７２】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０１７３】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０１７４】
第５の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
表側と、対向する裏側と、表側に形成されたフレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバと、裏側からチャンバにかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板と、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
チャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０１７５】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０１７６】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０１７７】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０１７８】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０１７９】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０１８０】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路は、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０１８１】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０１８２】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０１８３】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０１８４】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０１８５】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０１８６】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０１８７】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０１８８】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０１８９】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０１９０】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０１９１】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０１９２】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【０１９３】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０１９４】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０１９５】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０１９６】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０１９７】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０１９８】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０１９９】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０２００】
メンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０２０１】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０２０２】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０２０３】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０２０４】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０２０５】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０２０６】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０２０７】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０２０８】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０２０９】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０２１０】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０２１１】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０２１２】
好ましくは、圧力センサはさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０２１３】
ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【０２１４】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０２１５】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０２１６】
第６の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
メンブレンが非平面である。
【０２１７】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０２１８】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０２１９】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０２２０】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０２２１】
好ましくは、圧力センサはさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０２２２】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路は、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０２２３】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０２２４】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０２２５】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０２２６】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０２２７】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０２２８】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０２２９】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０２３０】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０２３１】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０２３２】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０２３３】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０２３４】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【０２３５】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０２３６】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０２３７】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０２３８】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０２３９】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０２４０】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、センサの温度補償を行うために第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換する。
【０２４１】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０２４２】
メンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０２４３】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０２４４】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０２４５】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０２４６】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０２４７】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハがウェハ基板にウェハ接合される。
【０２４８】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０２４９】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０２５０】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０２５１】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０２５２】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０２５３】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０２５４】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０２５５】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０２５６】
ガードは、少なくとも２つの層を有する積層であることが好ましい。
【０２５７】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０２５８】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０２５９】
第７の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、フレキシブルなメンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
チャンバ内でフレキシブルなメンブレンから距離をおいた所にある導電層と、フレキシブルなメンブレンおよび導電層を包含する関連回路とを備え、
導電層とフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって、流体圧力を表す出力信号に変換される静電容量を変化させ、
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置される。
【０２６０】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０２６１】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０２６２】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０２６３】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０２６４】
好ましくは、圧力センサはさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０２６５】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路は、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０２６６】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０２６７】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０２６８】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０２６９】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０２７０】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０２７１】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０２７２】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０２７３】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０２７４】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０２７５】
センサは、超寿命バッテリから給電されることが好ましい。
【０２７６】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０２７７】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成される。
【０２７８】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０２７９】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０２８０】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０２８１】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０２８２】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０２８３】
好ましくは、圧力センサはさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０２８４】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０２８５】
メンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０２８６】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０２８７】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０２８８】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０２８９】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０２９０】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０２９１】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０２９２】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０２９３】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０２９４】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０２９５】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０２９６】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０２９７】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０２９８】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０２９９】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０３００】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０３０１】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０３０２】
第８の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、フレキシブルなメンブレンが、少なくとも２つの層を有する積層であり、それらの層の少なくとも１つが少なくとも部分的に導電材料から形成され、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備える。
【０３０３】
積層内の層は、異なる金属セラミックの堆積によって形成されることが好ましい。
【０３０４】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０３０５】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０３０６】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０３０７】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０３０８】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路は、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０３０９】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０３１０】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０３１１】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０３１２】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０３１３】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０３１４】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０３１５】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０３１６】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０３１７】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０３１８】
センサは、超寿命バッテリから給電されることが好ましい。
【０３１９】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０３２０】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させ、
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置される。
【０３２１】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０３２２】
別の態様では、提供される圧力センサがさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０３２３】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０３２４】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０３２５】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０３２６】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０３２７】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０３２８】
メンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０３２９】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０３３０】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０３３１】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０３３２】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０３３３】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０３３４】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０３３５】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０３３６】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０３３７】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０３３８】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０３３９】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０３４０】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０３４１】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０３４２】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０３４３】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０３４４】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０３４５】
第９の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
凹部を有するウェハ基板を備え、
凹部を覆ってチャンバを規定するフレキシブルなメンブレンを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術を用いて形成された、開口部を有するガードを、メンブレンの上方に備える。
【０３４６】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である。
【０３４７】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０３４８】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０３４９】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０３５０】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０３５１】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路はすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０３５２】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０３５３】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０３５４】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０３５５】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０３５６】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０３５７】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０３５８】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０３５９】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０３６０】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０３６１】
センサは、超寿命バッテリから給電されることが好ましい。
【０３６２】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０３６３】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させ、
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置される。
【０３６４】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０３６５】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０３６６】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０３６７】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０３６８】
開口部を有するガードは、異なる層の積層であることが好ましい。
【０３６９】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０３７０】
好ましくは、センサは、静電容量センサであって、第１および第２のチャンバのそれぞれの中に導電層が堆積され、第１および第２のフレキシブルなメンブレンが導電性であることによって、
第１のチャンバの中の導電層と第１のフレキシブルなメンブレンとがキャパシタ電極を形成し、第１のフレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させる。
【０３７１】
メンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０３７２】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０３７３】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、窒化バナジウムであることが好ましい。
【０３７４】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０３７５】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０３７６】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０３７７】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０３７８】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０３７９】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０３８０】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０３８１】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０３８２】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０３８３】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０３８４】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０３８５】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０３８６】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０３８７】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０３８８】
さらなる態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサの製造方法を提供し、この製造方法が、
少なくとも一部分がフレキシブルなメンブレンによって規定されるチャンバを形成するために、ウェハ基板上に材料を順次エッチングおよび堆積することを含み、それによって、
運用時に、チャンバが流体を基準圧力で収容し、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を堆積することと、
開口部を有するガードをメンブレンの上方に堆積することとを含む。
【０３８９】
開口部を有するガードは、異なる材料の層として堆積されて積層を形成することが好ましい。
【０３９０】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０３９１】
第１０の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
チャンバ内でフレキシブルなメンブレンから距離をおいた所にある導電層を備え、それによって、フレキシブルなメンブレンと導電層とがキャパシタの対向電極を形成し、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
導電層が、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にある。
【０３９２】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である。
【０３９３】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０３９４】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０３９５】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０３９６】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０３９７】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、導電層、および関連回路はすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０３９８】
メンブレンは０．１グラム未満であることが好ましい。
【０３９９】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０４００】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０４０１】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０４０２】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０４０３】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０４０４】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０４０５】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０４０６】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０４０７】
センサは、超寿命バッテリから給電されることが好ましい。
【０４０８】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０４０９】
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置されることが好ましい。
【０４１０】
さらなる態様では、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０４１１】
別の態様では、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０４１２】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０４１３】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから３０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０４１４】
開口部を有するガードは、異なる層の積層であることが好ましい。
【０４１５】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０４１６】
好ましくは、第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
関連回路が、第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、出力信号を較正する。
【０４１７】
第２のメンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０４１８】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０４１９】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムであることが好ましい。
【０４２０】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０４２１】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択されることが好ましい。
【０４２２】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０４２３】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０４２４】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０４２５】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０４２６】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０４２７】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０４２８】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０４２９】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０４３０】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０４３１】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０４３２】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０４３３】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０４３４】
第１１の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
フレキシブルなメンブレンの厚さが３ミクロン未満である。
【０４３５】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である。
【０４３６】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０４３７】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０４３８】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０４３９】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０４４０】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路はすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０４４１】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、
フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させ、
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置される。
【０４４２】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０４４３】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０４４４】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０４４５】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０４４６】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０４４７】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０４４８】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０４４９】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０４５０】
センサは、超寿命バッテリから給電されることが好ましい。
【０４５１】
センサは、リモートソースから送出される電波によって給電されることが好ましい。
【０４５２】
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置されることが好ましい。
【０４５３】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０４５４】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０４５５】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０４５６】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０４５７】
開口部を有するガードは、異なる層の積層であることが好ましい。
【０４５８】
さらなる態様では、提供される圧力センサがさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０４５９】
好ましくは、第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
関連回路が、第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、出力信号を較正する。
【０４６０】
第２のメンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０４６１】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０４６２】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムであることが好ましい。
【０４６３】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０４６４】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択されることが好ましい。
【０４６５】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０４６６】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０４６７】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０４６８】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０４６９】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０４７０】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０４７１】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０４７２】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０４７３】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０４７４】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０４７５】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０４７６】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【０４７７】
第１２の態様では、本発明は、流体圧力を検出する圧力センサを提供し、この圧力センサが、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバを備え、このチャンバが流体を基準圧力で収容することにより、基準圧力と流体圧力との間の圧力差によってフレキシブルなメンブレンがたわみ、メンブレンが少なくとも部分的に導電材料から形成され、
フレキシブルなメンブレンのたわみを、流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路を備え、
関連回路が、センサから離れた場所から送出される電磁放射線によって給電されるように適合される。
【０４７８】
好ましくは、フレキシブルなメンブレンは、異なる金属セラミックの堆積によって形成される少なくとも２つの層を有する積層である。
【０４７９】
金属セラミックは、金属窒化物または混合金属窒化物であることが好ましい。
【０４８０】
金属セラミックは、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンであることが好ましい。
【０４８１】
積層の１つまたは複数の層が金属であることが好ましい。
【０４８２】
金属は、チタン、タンタル、またはバナジウムであることが好ましい。
【０４８３】
チャンバ、フレキシブルなメンブレン、および関連回路はすべて、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成されることが好ましい。
【０４８４】
好ましくは、センサは、
第１のキャパシタ電極を形成するためにチャンバ内に堆積された導電層を有する静電容量センサであって、フレキシブルなメンブレンが、第２のキャパシタ電極を形成するために導電性であることによって、
フレキシブルなメンブレンのたわみが、関連回路によって出力信号に変換される静電容量を変化させ、
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置される。
【０４８５】
圧力センサは、空気入りタイヤ内の空気圧を検出することに適合されていることが好ましい。
【０４８６】
メンブレンは、非平面であることが好ましい。
【０４８７】
メンブレンには、波形がついていることが好ましい。
【０４８８】
メンブレンの波形の周期は、５ミクロンから１５ミクロンの間であることが好ましい。
【０４８９】
メンブレンはほぼ円形であり、波形は環状であることが好ましい。
【０４９０】
波形の断面輪郭は、ほぼ方形であることが好ましい。
【０４９１】
フレキシブルな波形つきメンブレンの波形係数は８であることが好ましい。
【０４９２】
センサは、最大約１ＭＰａの線形応答を有することが好ましい。
【０４９３】
フレキシブルなメンブレンの厚さが３ミクロン未満であることが好ましい。
【０４９４】
圧力センサはさらに、遠隔場所から送出される電波によって再充電されるように適合された超寿命バッテリを備えることが好ましい。
【０４９５】
導電層の方に向かうメンブレンのたわみが、メンブレンと導電層との間から流体を押しのけることが可能であるように導電層が配置されることが好ましい。
【０４９６】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層の上に少なくとも部分的に堆積されたパッシベーション層を備える。
【０４９７】
好ましくは、圧力センサはさらに、導電層と基板との間に配置されたＣＭＯＳ層を備える。
【０４９８】
メンブレンは、厚さが約０．５μｍであることが好ましい。
【０４９９】
導電層は、たわみのない状態のメンブレンから５０ミクロン未満の所にあることが好ましい。
【０５００】
開口部を有するガードは、異なる層の積層であることが好ましい。
【０５０１】
さらなる態様では、圧力センサはさらに、第２のメンブレンを有する第２のチャンバを備え、第２のチャンバが、流体圧力から密封され、第２のメンブレンが、第２のチャンバの中の所定の圧力差によってたわみ、
関連回路が、第２のメンブレンのたわみを出力信号の補正値に変換することによってセンサの温度補償が行われる。
【０５０２】
好ましくは、第２のチャンバが、静電容量センサを形成するために第２の導電層を有し、それによって、
関連回路が、第２のフレキシブルなメンブレンのたわみによる静電容量の変化を用いて、出力信号を較正する。
【０５０３】
第２のメンブレンは、少なくとも一部分が金属セラミック材料から形成されることが好ましい。
【０５０４】
導電性セラミックは、金属窒化物であることが好ましい。
【０５０５】
メンブレンは、窒化チタン、窒化タンタル、または窒化バナジウムであることが好ましい。
【０５０６】
メンブレンは、混合金属窒化物から形成されることが好ましい。
【０５０７】
混合金属窒化物は、窒化チタンシリコン、窒化タンタルシリコン、窒化バナジウムシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、または窒化タンタルアルミニウムシリコンから選択されることが好ましい。
【０５０８】
導電層は、メンブレンと導電層との間から流体が流れ出ることを可能にするために、開口部を有することが好ましい。
【０５０９】
好ましくは、ウェハが、表側と、対向する裏側と、表側にエッチングされた凹部と、裏側から凹部にかけてエッチングされた少なくとも１つの穴とを有する、第１のウェハ基板であり、センサがさらに、
少なくとも１つの穴を密封するために第１のウェハの裏側に第２のウェハを備え、
第２のウェハが第１のウェハ基板にウェハ接合される。
【０５１０】
好ましくは、ウェハ接合が直接ウェハ接合であって、第１および第２のウェハの接触面が、超清浄であり、接合前に親水性または疎水性にされることによって活性化され、その後、高温で接触状態にされる。
【０５１１】
接触面はともに、７００℃を超える温度下に置かれることが好ましい。
【０５１２】
好ましくは、ウェハ接合は陽極接合であって、第１および第２のウェハの接触面の両端に大きな電圧が印加される。
【０５１３】
好ましくは、ウェハ接合が中間層接合であって、熱および圧力によってウェハ接合が形成されるように、第１および第２のウェハの接触面の一方または両方に低融点材料の層が塗布される。
【０５１４】
低融点材料は、窒化シリコンまたは窒化チタンであることが好ましい。
【０５１５】
メンブレンは、直径が５００ミクロン未満の円形であることが好ましい。
【０５１６】
メンブレンの直径は、３００ミクロン未満であることが好ましい。
【０５１７】
メンブレンの直径は、１００ミクロンであることが好ましい。
【０５１８】
各層の材料は、それぞれ異なることが好ましい。
【０５１９】
それらの異なる材料は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０５２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を、例示としてのみ説明する。
【０５２１】
本発明の主題がより厳密に理解されるように、以下の実施形態を説明する。これらの実施形態は静電容量タイプのセンサに関するものであるが、本分野の当業者であれば、本発明が、以下に示すような他の形態の圧力センサにも等しく適用可能であることを容易に理解されよう。
【０５２２】
（ｉ）圧電抵抗タイプ。メンブレンが非導電材料から形成され、圧電材料がメンブレンと接触している。メンブレンがたわむと、圧電効果によって抵抗が変化し（電圧が印加されている場合は、それによって電流も変化し）、それを電子的に監視することが可能である。
【０５２３】
（ｉｉ）共振圧力センサ。メンブレンの発信周波数が圧力差に依存する。最初の共振を、２つの電極の間の、時間変動する静電力を用いて起こすことが可能である。
【０５２４】
（ｉｉｉ）力補償圧力センサ。メンブレンを初期位置に保つために静電力が印加される。この場合も、２つの電極の間の静電力を用いてメンブレンを位置決めすることが可能である。
【０５２５】
これらの各センサタイプは、それぞれ固有の利点と制約を有する。圧電抵抗センサは、かなりよく知られ、理解されているが、エキゾチックな材料を使用する必要がある。（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のセンサは、あまり知られていないが、エキゾチックな材料は不要である。静電容量センサは、一般に、ロバストであり、非常に多用途なので、好ましい実施形態は、このタイプのセンサに基づいている。
【０５２６】
機能の概要
本センサの基本動作を、図２を参照して概説する。図２は、半導体チップの製造において一般的に用いられるマスクリソグラフィエッチングおよび堆積手法によって製造された静電容量センサの概略部分断面図である。以下では、この製造工程を詳細に説明する。
【０５２７】
センサ３０は、封じられた溝または穴３３が設けられたシリコン基板３２の上に形成される。シリコン基板３２の上にはＣＭＯＳ層３４が堆積される。図に示すように、ＣＭＯＳ層３４の上に導電層３６が堆積され、その後にパッシベーション層３７が堆積される。パッシベーション層３７は、絶縁材料または半導体材料であってよい。導電層３６から間隔を空けて導電メンブレン５０が配置されて、基準チャンバ５８が形成される。ルーフまたはキャップ５４がメンブレン５０を覆う。ルーフまたはキャップ５４には穴４０（または溝、あるいは同様のもの）が設けられ、これによって、メンブレン５０がタイヤ空気圧にさらされる。
【０５２８】
メンブレン５０は、差応力によってたわむ。所与の圧力差に対するたわみの量は、メンブレンの直径および厚さ、支持の性質（例えば、強く固定されているか、弱くピン留めされているか、など）、およびメンブレンの材料特性（例えば、弾性率、ポアソン比、密度など）に依存する。
【０５２９】
メンブレン５０と導電層３６は両方とも電極であり、これらの間に静電容量Ｃが発生し、Ｃは、周囲材料の誘電率ｅ、電極の間隔ｄ、および電極の面積Ａに依存する。両方の電極が円板であれば、Ｃ＝ｅＡ／ｄである。その後、センサは、印加される圧力と測定されるキャパシタンスとの関係について較正される。
【０５３０】
製造の概要
図４、６、７、９、１１、１２、１４、１６、１７、１９、２１、２２、および２３は、本発明による圧力センサの製造に伴うリソグラフィエッチングおよび堆積の主な工程を示している。連続する各工程に対応するマスクを、図３、５、８、１０、１３、１５、１８、および２０に示す。フォトレジスト材料をエッチングする場合は、これらのマスクの、黒で塗りつぶされた領域が、後続のエッチングによって除去される領域である。一方、金属層および他の非フォトレジスト層をエッチングする場合は、マスクの空白またはマスクされていない領域が、除去される領域を表す。当業者であれば、どのマスクがフォトレジストに適用され、どのマスクが非フォトレジストに適用されるかを理解されよう。
【０５３１】
図４は、部分的に製造されたセンサのウェハ３２の断面Ａ−Ａ’である。シリコンウェハ３２は、必要な厚さまで既に研削されていて、その最表面にＣＭＯＳ回路３４が堆積されている。この最後のＣＭＯＳ層は、センサの下部電極３６を与える。ＣＭＯＳ回路３４のメタライゼーション層内にガードリング４２が形成される。ガードリング４２は、ウェハ３２から、空気または他の流体が腐食を引き起こしうる回路に至る、次にエッチングされる、封じられた流路３３（図２を参照）から空気または他の流体が拡散するのを防ぐ。この第１の金属層３６のマスク７０を図３に示す。空白の領域がエッチングによって除去される。
【０５３２】
次に、図６に示すように、パッシベーション層３７および犠牲層３８が堆積される。その後に、マスキングと、シリコン基板３２まで貫通するエッチングとが行われる。このエッチングは、誘電体エッチングとして知られる。これに対応するマスク７２を図５に示す。このマスクは、エッチングされる領域４６を表す。誘電体エッチングに続いて、別のエッチング液を用いて、犠牲層３８がエッチング除去される。ここではさらに、穴３３が、ウェハ基板３２の中までエッチングされる（図７を参照）。
【０５３３】
次に、図８および９に示すように、（後に堆積される）第２の電極のための電気配線経路を設けるために、上部接点の上の領域４４においてパッシベーション層３７がエッチングされる。
【０５３４】
次に、図１１に示すように、誘電体エッチングによって作成された開口部３３をシリコン３２の中まで満たすために犠牲材料４８が堆積される。この堆積は、犠牲層４８の上端が平坦になり、かつ、上部電極と下部電極との間に必要なギャップ高さを与える高さになるまで続けられる。次に、この第１の犠牲層４８がパターニングおよびエッチングされる。これに対応するマスク７６を図１０に示す。
【０５３５】
図１２は、第２の金属層とも呼ばれる上部電極層５０の堆積を示す。この層は、図１３に示すマスク７８を用いてエッチングされ、マスク７８の空白領域がエッチングによって除去される（図１４を参照）。上部電極層５０は、完成したセンサにおいては、フレキシブルなメンブレンになる。
【０５３６】
次に、第２の犠牲層５２が堆積され（図１６を参照）、その後にエッチングされる。これに対応するマスク８０を図１５に示す。
【０５３７】
図１７は、ルーフ層５４の堆積を示している。次に、ルーフ層５４が、図１８に示すマスク８２を用いてエッチングされ、マスク８２の空白領域が除去される（図１９を参照）。
【０５３８】
その後、ウェハは裏返しにされ、ウェハ３２の裏側からの「バックエッチング」が行われる。図２１は、図２０に示すマスク８４に従って、開口部３３に到達するまで延びた、深いバックエッチング５６を示している。開口部３３には犠牲材料４８が満たされており、これが深いバックエッチング５６によって露出している。開口部３３には犠牲材料４８が満たされており、これが深いバックエッチング５６によって露出している。
【０５３９】
図２３に示すように、ウェハは再び裏返しにされ、犠牲材料５２が、ルーフ層５４の穴から除去される。デバイスを完成させるには、素子をパッケージして、ウェハの底面を密封することが必要である。これを達成する方法が様々に存在することは、当業者であれば理解されよう。しかしながら、この好ましい実施形態においては、後で詳述するウェハ接合を用いてウェハの底面を密封する。
【０５４０】
温度補償
圧力センサ内の部品の熱膨張差が、メンブレンのたわみに影響を及ぼし、したがって、センサ出力に影響を及ぼす。温度が大幅に変動する環境でセンサを用いる場合は、センサの精度が許容範囲を超える可能性がある。これに対処するために、圧力センサと温度センサとを対にして、圧力センサを温度の関数として較正することが可能である。
【０５４１】
これに適応できるように、本発明の実施形態は、圧力センサに対する温度の影響を明らかにする温度センサを都合良く組み込むことが可能である。温度センサの概略断面を図２４に示す。基準チャンバ５８は、同じウェハ基板の中までエッチングされることが可能であるが、隣接する圧力センサ（図示せず）のようにはタイヤ空気圧にさらされない。これらの実施形態では、対になったセンサがアクティブセンサと基準センサとを形成し、後者は温度変化にのみ反応する。当業者であれば、基準センサが、静電容量を温度に対して較正する回路の追加によって温度センサとして動作することも可能であることを理解されよう。
【０５４２】
図２４に示すように、基準センサはアクティブセンサと同様の方法で作成されるが、穴４０が、ルーフ層５４ではなくメンブレン５０に作成される点が異なる。メンブレン５０とルーフ層５４との間の犠牲材料５２は、バックエッチングにより、メンブレン５０の穴４０から除去される。
【０５４３】
これに対する代替方法は、メンブレン５０をそのままの状態に保ち、この層のアクティブ部分の上から第２の犠牲層材料５２をエッチング除去してから、ルーフ層５４を堆積させることである。これにより、メンブレン５０がルーフ５４に接合され、この構成のほうがずっと堅い。したがって、温度によって誘起されるメンブレン５０の応力変化に対してアクティブセンサおよび基準センサの静電容量変化が同等であるように、基準センサの寸法を正確に調整することが必要である。
【０５４４】
温度補償センサの設計
図２７ａ〜２７ｈは、温度補償センサの、各製造段階における斜視図である。図２７（ａ）〜２７（ｄ）に最もよく示されているように、基準センサ５１は、アクティブセンサ５３と同じウェハ基板３２の中までエッチングされる。この実施形態は、アクティブメンブレンおよび基準メンブレンのルーフ層５４の上に上部カバー６０を追加することによって構造強度をさらに高めている。カバー６０は、基準ルーフおよびアクティブルーフ５４の上に、それぞれ別々のチャンバ６２および６４を規定する。この実施形態では、各センサのルーフ層５４が、微小粒子がメンブレン５０に接触するのを防ぐ。上部カバー６０は、メンブレンおよびルーフガード層５４を取り付け時の接触による損傷から保護しながら、構造剛性を大幅に高める。ただし、上部カバー６０を有する場合でも、センサの全体寸法は、タイヤバルブ内またはバルブステム内に取り付けられるよう、十分に小さい。
【０５４５】
図２７ｃに最もよく示されているように、チャンバ６２がタイヤ空気圧に対して密封されるのに対し、チャンバ６４は、通気穴６６および溝６８を介してタイヤ空気圧にさらされる。図には示していないが、通気穴６６はウェハ３２の裏面まで貫通していて、タイヤ空気圧に対して密封されずに開放されていることを理解されたい。（後述するように）センサが密封ウェハにウェハ接合されている場合、密封ウェハは、タイヤ空気圧との流体連通を確立するための穴を伴う。
【０５４６】
半導体製造技術
半導体製造のリソグラフィマスクエッチングおよび堆積手順を用いることにより、ＴＰＭＳに用いる、ロバストかつ低コストのタイヤ空気圧センサを、微小電気機械（ＭＥＭ）ベースのデバイスから製造することが可能である。メンブレンは、広い範囲の環境条件に耐えうる材料から形成することが可能である。そのようなタイヤ空気圧センサの利点は、製造コストが比較的低いことである。メンブレンは、様々な可能な形状で形成することが可能であり、例えば、円板のようにほぼ平坦な形状で形成したり、特徴のある面を持たせたりすることが可能である。
【０５４７】
センサ回路
図２６は、静電容量センシング回路の概略図である。ただし、
Ｃｓは、センサキャパシタの静電容量であり、
Ｃｒは（好ましくはセンサキャパシタと同様の方法で作成され、センシングを行わない）基準キャパシタの静電容量であり、
Ｃｐは、グラウンドに対する寄生容量である。
【０５４８】
Ｖ１およびＶ２は、スイッチ８０に与えられる一定の基準電圧である。これらは、回路電源または内部安定化電源のうちの選択された２つであってよい。これらの電圧は、これらを充電または放電する各キャパシタ電極のいずれか１つに切り替えられる。電圧Ｖｉｎは、電荷増幅器８４（高利得デバイス）に供給され、Ｖｏｕｔに増幅される。Ｖｉｎは、回路が以下のように操作されたときに、回路内の電荷の不均衡の度合いを与える。
【０５４９】
ステップ１．
ＣｒをＶ２に、ＣｓをＶ１に接続する。電荷増幅器８４をリセットしてＶｉｎを固定電圧Ｖｒにし、電荷注入装置を、電荷Ｑ１１を有する既知の状態に設定する。
【０５５０】
総蓄積電荷Ｑ１は、次式のとおりである。
【０５５１】
Ｑ１＝Ｃｒ（Ｖ２−Ｖｒ）＋Ｃｓ（Ｖ１−Ｖｒ）＋Ｑ１１
ステップ２．
ＣｒをＶ１に、ＣｓをＶ２に接続し、電荷増幅器８４からリセットを外す。電荷増幅器８４の出力がコントロール８６によって監視され、電荷Ｑ１１−Ｑ１２が注入されることによってＶｉｎ＝Ｖｒになり、総電荷の均衡がとれるように、フィードバックが電荷注入装置に印加される。
【０５５２】
総蓄積電荷Ｑ２は次式で与えられる。
【０５５３】
Ｑ２＝Ｃｒ（Ｖ１−Ｖｒ）＋Ｃｓ（Ｖ２−Ｖｒ）＋Ｑ１２
フィードバックによってＱ１＝Ｑ２となり、コントロール８６のデジタル出力は、次式のようになる。
【０５５４】
Ｑ１１−Ｑ１２＝（Ｖ１−Ｖ２）×（Ｃｒ−Ｃｓ）
コントロールロジック８６は、この電荷差を得るために必要な出力を求める手順を繰り返し、最後に、必要なデジタル出力を生成するように動作することが可能である。
【０５５５】
Ｃｐの電圧は、ステップ１の終わりとステップ２の終わりとで同じであり、したがって、理想的には、デジタル出力に寄与しない。
【０５５６】
任意選択で、これらのステップを繰り返し、デジタル出力に平均を適用してランダムノイズを減らすことが可能である。さらに、回路の精度を高めるために、前述の理想化されたケースに補助ステップを追加してもよい。
【０５５７】
センサの取り付けと電源
図２５ａ〜２５ｄは、自動車のタイヤのバルブステム内へのセンサの取り付けを概略的に示している。圧力センサは、他の場所（バルブヘッド、タイヤウォール、ホイールハブ、その他）に取り付けることも可能である。しかしながら、バルブステムは比較的堅い構造なので、センサをオートメーションで取り付けるのに最も都合のよい部品である。さらに、ステムは、タイヤの他の部分よりホイールの中心に近いので、ホイールの回転によってセンサにかかる加速力がより小さい。
【０５５８】
図２５ｂおよび２５ｃに最もよく示されているように、センサ９６は、バルブステム９２内に取り付けられる。バルブステムウォール９４内に小さな凹部が作られる。凹部のウォールの被覆として、硬めに設定された接着剤９８の薄層が塗布される。その凹部にセンサチップ９６が接着され、余分な接着剤は接着剤９８が硬化する前に除去される。
【０５５９】
センサチップ９６に電力を供給するには様々な方法があり、例えば、バルブステムウォール９４内に長寿命バッテリ（図示せず）を配置する方法、バルブヘッド９２内に長寿命バッテリを配置する方法、外部ステーションから電磁トランスデューサに無線周波数エネルギーを送る方法などがあり、これらに限定されない。図２５ａ〜２５ｄに示した実施形態は後者である。圧力および温度は、１秒に１回、または、法的義務あるいは取引上の義務によって必要な他の任意の頻度でサンプリングされ、結果は、ダッシュボードのタイヤセンサディスプレイ１０６に、レベルモニタ１０４としてマーキングされて示される。タイヤ空気圧が、適正なタイヤ動作のためにメーカーが指定したレベル、または法的義務あるいは取引上の義務から決められた他のまったく任意の制限から外れている場合は、その特定の１つまたは複数のタイヤ９０が、車体シンボル１０２にカラー（例えば、赤色）表示されるエラーを有する。
【０５６０】
長寿命バッテリによって電力がセンサ９６に供給されている場合、センサディスプレイ１０６は、低バッテリインジケータを含む。これは、問題信号１０２を別の色（例えば、紫）で表示すれば便利であろう。
【０５６１】
低質量／導電性セラミックメンブレン
特定の実施形態では、センサは、少なくとも部分的に導電性セラミック化合物（例えば、窒化チタンＴｉＮ）であるメンブレンを有する。ＭＥＭＳベースのセンサを用いると、質量が大幅に小さくなるために、加速の影響が少なくなる。限定的ではなく説明的な例として、密度５４５０ｋｇｍ−３、半径５０μｍ、厚さ０．５μｍのＴｉＮメンブレンは、１０００ｇの加速によって０．２μＮの力を受ける。これに対し、標準のタイヤ空気圧の代表値である２０７ｋＰａ（約３０ｐｓｉ）の圧力からは１．６ｍＮの力を受ける。メンブレンが低質量であることにより、加速の影響は、圧力の影響と比較して無視できる。
【０５６２】
ＴｉＮは、静電容量センサメンブレンに用いられる他の既知の材料と比較して、驚くほど高い降伏強度を有することがわかっている。これにより、ＴｉＮは、広い範囲の、応力の大きいか、有害または危険な環境での使用に適する。このことはさらに、標準的な条件の下では、ＴｉＮから作られたメンブレンの寿命が、標準的な静電容量圧力センサより長いことを意味する。
【０５６３】
センサメンブレンは、他の導電性セラミック化合物で構成されてもよい。具体的には、金属セラミック、例えば、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、窒化チタンアルミニウムシリコン（ＴｉＡｌＳｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タンタルアルミニウム（ＴａＡｌＮ）などが好適な特性を有する。これらの金属セラミックは、耐摩耗性であり、丈夫で薄い表面酸化物を形成する。この保護酸化物が、センサに良好なロバストネスと長寿命をもたらす。金属セラミックは、半導体製造技術による堆積に好適である。これにより、センサは、直径が約２０μｍから２０００μｍの範囲の、薄いメンブレン（０．５μｍ〜５μｍ）を有することが可能である。後述するように、メンブレンが薄ければ、急速冷却による内部応力がより小さく、より低質量であるために加速の影響が限定的である。
【０５６４】
スクイーズ膜ダンピング
別の可能な実施形態によれば、センサ内の電極に穴を設けて、スクイーズ膜ダンピングを防ぐことが可能である。スクイーズ膜ダンピングが起こるのは、メンブレンが静止電極の非常に近くまでたわんだ場合である。メンブレンと静止電極との間の流体の圧力が上がり、メンブレンの動きが制限される（抑制される）。これは、メンブレンの動的応答を大幅に制限する可能性がある。
【０５６５】
溝または開口を用いて、固定電極と動的電極（メンブレン）との間の流体を、それらの間の狭窄空間から流れ去らせることが可能である。この流体は、引き続きセンサ内に密封されたままでなければならないが、メンブレンおよび固定電極の対向する面の間から逃がすことにより、スクイーズ膜ダンピングの影響を避けることが可能である。
【０５６６】
内部応力
メンブレン内の残留応力が、そのたわみに影響を及ぼし、したがって、センサの精度に影響を及ぼす可能性がある。製造プロセスは、残留応力の代表的な原因である。高くした温度から材料を急速に冷却すると、材料の熱膨張係数に比例する熱応力が発生する可能性がある。これらの応力は、メンブレンを変形させ、流体圧力の下でのメンブレンのたわみ特性を変化させる可能性がある。そしてこれは、圧力読み取りの精度に影響を及ぼす可能性がある。
【０５６７】
前述のように、導電性セラミックメンブレンのマスクリソグラフィ堆積によって、メンブレンを非常に薄く（一般には０．５μｍのオーダーの厚さに）することが可能である。薄いメンブレンの厚さ方向の温度特性は、比較的厚いメンブレンの場合よりずっと平坦である。このメンブレンの冷却ははるかに均一に行われ、内部応力はほとんど除去される。
【０５６８】
積層メンブレン
マスクリソグラフィ堆積はさらに、センサが、過酷な動作条件の場合には比較的厚いメンブレンを有しながら、やはり残留熱応力の問題を回避することを可能にする。メンブレンを積層として形成することにより、別々に堆積された層が、個別には残留応力を回避するのに十分な薄さであって、最終的な積層は十分な強度を有する。
【０５６９】
同じ導電材料の層を堆積させる代わりに、個々の層を、それらの集合特性が過酷な環境に対する良好な耐性を与えるように選択することが可能である。例えば、ＴｉＮとＴｉＡｌＮとが交互になる層、または、他の様々な、金属とセラミックの組合せ（例えば、ＴｉとＴｉＮ）が交互になる層である。
【０５７０】
積層ルーフ層
同様に、ルーフ層５４も、複数の異なる材料層（例えば、窒化シリコンＳｉ３Ｎ４、二酸化シリコンＳｉＯ２）で構成されることが可能である。この場合も、残留熱応力が回避される。
【０５７１】
シミュレーションの結果と分析
ＴｉＮメンブレン静電容量センサの性能の検討を可能にするために、市販の有限要素モデリングパッケージ（ＡＮＳＹＳ  ５．７（ｈｔｔｐ：／／ｌｗｗｗ．ａｎｓｙｓ．ｃｏｍ））を用いて一連の数値シミュレーションを実施した。計算時間を少なくするために、軸対称モデルを使用した。このモデルでは、メンブレンの中心において対称境界条件が必要であり、メンブレンのエッジは固定されたままであった。１０００個の結節点が半径の端から端まで均等に分布する正方形メッシュを用い、その半分の数の格子を有するメッシュの最大応力およびたわみの差が５％未満であった。
【０５７２】
前述のように、ＭＥＭＳ製造手順によって、厚さ０．５μｍのＴｉＮ層を堆積させてメンブレンを形成することが可能である。メンブレンの５μｍのたわみは、十分な静電容量変動をもたらす。標準的な乗用車の場合、メンブレンにかかる圧力は、タイヤ空気の入れすぎ分を５０％見込んで、一般に０〜４５ｐｓｉの範囲である。線形理論によれば（Ｙｏｕｎｇ，Ｗ．Ｃ．、Ｂｕｄｙｎａｓ，Ｒ．Ｇ．ら「Ｒｏａｒｋ’ｓ  Ｆｏｒｍｕｌａｓ  ｆｏｒ  Ｓｔｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｓｔｒａｉｎ」、７ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、４８８頁、２００２年を参照）、特定のたわみをΔ、かかる圧力をＰとすると、メンブレン半径Ｒは次式で与えられる。
【数１】
2008517254.tif 000006
ただし、Ｅは係数（ＴｉＮの場合は約５００ＧＰａ）、ｔはメンブレンの厚さ、ｖはポアソン比（ＴｉＮの場合は０．２５）である。これらの値に対し、式（１）からＲ≒５０μｍであることがわかる。メンブレン半径が５０μｍの場合の、かかる圧力に対するメンブレンのたわみの変動を図２９に示す。線形有限要素モデル（ＦＥＭ）と線形理論との比較結果は極めて良好である。
【０５７３】
圧力が非常に高い場合は、たわみと圧力の特性が非線形になる。実際に役立つタイヤ空気圧センサの設計には、これらの非線形効果も含めることが大切である。
【０５７４】
非平面メンブレン
メンブレンに波形をつけることにより、デバイスの線形範囲を拡大することが可能である。図２８ａおよび２８ｂは、ＴＰＭＳセンサに使用する非平面メンブレン５０の可能な実施形態を示している。メンブレン５０は、全体として略円形であり、基部領域２４上に環状の畝２２として形成された波形が設けられている。環状の畝の数および間隔、ならびに環状の畝２２の個々の形状は様々であってよい。また、１つの基部領域２４の上に、様々な形状の、環状の畝２２を設けることが可能である。図示した特定の実施形態では、波形は、方形の断面輪郭を有するように形成される。幾何形状パラメータｓ、ｌ、Ｈ、およびｔも図示されており、これらは以下の式で参照されている。円形メンブレンの場合、これは、結果的に、図２８ｂに示すように、メンブレン断面の上に一連の隆起した環が重ね合わせられた形である。波形メンブレンの非線形特性の理論モデルは次のようになる。
【数２】
2008517254.tif 000007
ただし、
【数３】
2008517254.tif 000008
かつ
【数４】
2008517254.tif 000009
変数ｑは波形品質係数と呼ばれ、ｓは波形弧長であり、ｌは波形周期であり、ｈは波形高さである（図２８ｂを参照）。直角波形の場合は、ｓ＝ｌ＋２ｈである。平坦なメンブレンの場合は、ｑ＝１である。有限要素計算に非線形効果を含めるために、いくつかのサブステップにわたって負荷をかけ、各サブステップごとに均衡解を求める。非線形シミュレーションの結果と理論値とを図２９に示す。この特性は約３０ｋＰａで非線形になるが、これは、見込まれる最大タイヤ空気圧より十分低い。この非線形有限要素シミュレーションの結果は、臨界点の上下それぞれで、線形および非線形の理論値と一致する。
【０５７５】
センサ設計に対する波形の効果を評価するために、２つの異なる波形周期（ｌ＝１０および２０μｍ）、ならびに２つの異なる品質係数（ｑ＝４および８）について有限要素モデルを構築した。この場合、ｑ＝４および８のそれぞれに対して、波形高さは約０．６５および１．０μｍになる。図３０の結果は、ここで検討される圧力範囲に非線形効果を含める必要があること、およびモデル内に固定コーナーが多数あることによっても非線形が存在することを示している。
【０５７６】
図３０では、有限要素シミュレーションの結果を、理論モデルと比較している。これは、波形係数を８にすると、センサの線形性が、かかる圧力差が約１ＭＰａになるところまで延びることを示している。さらに、ここで検証された構成に関しては波形周期の影響が強くないことも示している。
【０５７７】
最大ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力は、メンブレンたわみに対して同様に働く。この応力は、最も外側の波形の下側の接合の近くに集中し、内側の波形では応力が徐々に小さくなる（典型的な応力分布については、図３１を参照）。
【０５７８】
ＴｉＮの熱膨張係数は９．４×１０−６Ｋ−１であり、これは、予想される動作温度の範囲では、熱によって誘起される応力によってセンサのたわみが変化する可能性があることを意味する。ｑ＝８およびｌ＝１０ｍｍのセンサの場合の、センサ応答に対する温度の影響について検討した結果を図３２に示す。検討された温度Ｔの範囲（−２０〜＋４０℃）は、自動車が寒冷環境において走行を開始する場合に起こる加熱サイクルを表すものと見なしてよい。圧力差が１００ｋＰａを下回る場合には温度の影響が大きいことがわかる。通常の動作である、より高い圧力がかかる場合には、圧力によって誘起される応力が熱応力を圧倒し、感度に対する温度の影響はほとんどない。
【０５７９】
したがって、波形をつけられたメンブレンセンサは、実際に使用する領域では線形の特性を有する。センサのサイズが小さいことは、ホイールハブ／リムのバルブステムシステムやバルブキャップシステムへの取り付けに適していることを意味する。
【０５８０】
ウェハ接合
図３〜２３に関連して前述したように、深いエッチング穴５６は、メンブレン５０の下の流体が基準圧力に保たれるように、密封される必要がある。一般に、ウェハ３２の裏側は、密封ウェハに接合される。
【０５８１】
ただし、ポリマー接着剤を用いてメインウェハを密封ウェハに接合しただけでは十分ではない。基準キャビティ（すなわち、メンブレン５０の下の流体）は、一定の圧力を維持して、較正ドリフトを最小限にしようとする。ポリマー接着剤は、空気に対して透過性があるので、タイヤ空気圧によって空気が基準キャビティ内に漏れる可能性がある。透過性材料を横切る流量は次式で与えられる。
【数５】
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ただし、Ｐ１２は材料の透過率であり、Ａは、材料の、圧力差にさらされる表面の面積であり、ΔＰは圧力差であり、Ｌは流路長である。ほとんどのポリマーの透過率は１０−２１ｍ３（ＳＴＰ）ｍｓ−１ｍ−２Ｐａ−１のオーダーなので、圧力差＝３００ｋＰａ、キャビティ半径＝５０μｍ、密封高さ＝１０μｍ、密封（流れ）長さ＝１０μｍの場合、流量は約９．４×１０−２０ｍ３ｓ−１である。
【０５８２】
キャビティ高さが１００μｍであれば、キャビティの全容積は７．９×１０−１３ｍ３であり、基準キャビティ圧力がタイヤ空気圧と釣り合うためには約１００日が必要であろう。これは、テスト目的には適しているかもしれないが、そのようなデバイスは実用には適さないであろう。
【０５８３】
ウェハの裏側を密封する別の方法は、センサをプラスチックでオーバーモールドして、漏れの経路長を増やす方法である。ポリマーの透過率は接着剤の透過率の約１０倍の低さなので、１０年間の密封に必要な密封長さは約０．５ｍｍである。これは、長さが５０μｍ未満であるＭＥＭＳデバイスにとっては長すぎる。ＭＥＭＳデバイスとしての圧力センサの高歩留まりおよび多用性を維持するためには、別の密封方法が必要である。
【０５８４】
ウェハ接合は、わずかに異なる製造手順で気密封止の可能性を提供する。ウェハ接合の最も普及している形式は、直接ウェハ接合、陽極（静電）接合、および中間層接合である（表３を参照）。
【表４】
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第１の方法では、２つの極めて清浄な面を、活性化した後、接触させる（例えば、これらの面を親水性または疎水性にする）。接合は、上昇させた温度（１０００℃近く）で形成される。第２の方法では、２つのウェハを、真空中、空気中、または不活性雰囲気中で接触させ、それらのウェハの両端に高電圧をかける。結合は、イオンが一方のウェハ面から他方のウェハ面に移動することによって形成される。この方法は、表面仕上げに関する要件が緩く、そのことによって、一連の製造ステップを経た２つのウェハを接合することに、より好適である。しかしながら、高電圧によってＣＭＯＳ層が損傷する可能性がある。第３の方法は、一方または両方のウェハの接触面上に堆積された低融点材料の層を用いる。ほどほどの温度でウェハを接触させ、接合は、いったん圧力をかけた界面で形成される。中間層の形成に使用できる材料は様々にある（例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ）。中間層による方法は、直接ウェハ（高清浄度）接合および陽極（高電圧）接合の不利点を克服する。
【０５８５】
本発明は、広義には、本明細書において、個別または集合的に、２つ以上の部品、要素、または機能の任意またはすべての組合せの形で言及されているか示されている部品、要素、および機能にあると言うことも可能であり、本明細書で言及された個々の整数には、既知の等価物が、本発明の関連する当該技術分野に存在し、そのような既知の等価物は、あたかも個別に説明されているかのように本明細書に組み込まれていると考えられる。
【０５８６】
好ましい実施形態について詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、および改変を施すことが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０５８７】
【図１】（先行技術−ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐａｃｉｆｉｃ−ｉｎｄ．ｃｏｍ／ｅｎｇ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ２／ｃａｒｓｙｓｔｅｍ．ｈｔｍｌ）四輪自動車に用いられる一般的なＴＰＭＳを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるセンサの概略部分断面図である。
【図３】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図４】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図５】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図６】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図７】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図８】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図９】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１０】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図１１】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１２】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１３】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図１４】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１５】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図１６】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１７】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図１８】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図１９】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図２０】製造プロセスの個々の段階で用いるのに好適なマスクの概略平面図である。
【図２１】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図２２】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図２３】製造の連続する段階での実施形態の断面図である。
【図２４】本発明によるセンサの温度補償を行うための基準センサの概略部分断面図である。
【図２５ａ】自動車のタイヤのバルブステムへのセンサの取り付けの概略を示す図である。
【図２５ｂ】自動車のタイヤのバルブステムへのセンサの取り付けの概略を示す図である。
【図２５ｃ】自動車のタイヤのバルブステムへのセンサの取り付けの概略を示す図である。
【図２５ｄ】自動車のタイヤのバルブステムへのセンサの取り付けの概略を示す図である。
【図２６】センサ回路の回路図である。
【図２７ａ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｂ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｃ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｄ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｅ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｆ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｇ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２７ｈ】本発明の実施形態によるセンサの（一部断面を含む）部分斜視図である。
【図２８ａ】本発明の可能な実施形態による、波形をつけたメンブレンの概略を示す斜視図である。
【図２８ｂ】本発明の可能な実施形態による、波形をつけたメンブレンの概略を示す側面図である。
【図２９】平坦な円形の窒化チタン（ＴｉＮ）メンブレン（Ｒ＝５０μｍ、ｔ＝０．５μｍ）についての線形および非線形の理論値と線形および非線形の有限要素モデリングとの比較を示す図である。
【図３０】圧力−たわみ感度に対するメンブレンの波形の効果を示す図である。
【図３１】ｐ＝１ＭＰａ、ｑ＝４、およびｌ＝１０μｍの場合の、メンブレンのエッジ付近のｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ応力の分布の拡大図である。
【図３２】ｑ＝８およびｌ＝１０μｍの場合の、メンブレンの圧力−たわみ特性に対する温度の影響を示す図である。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図２５ｄ】
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【図２６】
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【図２７（ａ）】
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【図２７（ｂ）】
2008517254.tif 000042
【図２７（ｃ）】
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【図２７（ｄ）】
2008517254.tif 000044
【図２７（ｅ）】
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【図２７（ｆ）】
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【図２７（ｇ）】
2008517254.tif 000047
【図２７（ｈ）】
2008517254.tif 000048
【図２８ａ】
2008517254.tif 000049
【図２８ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年5月7日(2007.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力を検出する圧力センサであって、
フレキシブルなメンブレンによって一部分が規定されるチャンバであって、前記フレキシブルなメンブレンが少なくとも２つの層を有する積層であり、前記層のうちの少なくとも１つの層の少なくとも一部分が導電材料から形成され、前記チャンバが流体を基準圧力で収容することにより前記基準圧力と前記流体圧力との間の圧力差によって前記フレキシブルなメンブレンがたわむ、当該チャンバと、
前記フレキシブルなメンブレンの前記たわみを、前記流体圧力を表す出力信号に変換する関連回路と、
を備えた圧力センサ。
【請求項２】
前記積層内の前記少なくとも２つの層が、異なる金属セラミックの堆積によって形成される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記金属セラミックが金属窒化物または混合金属窒化物である、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記金属セラミックが、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化タンタルシリコン、窒化チタンアルミニウムシリコン、窒化タンタルアルミニウムシリコンである、請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記積層内の１つまたは複数の層が金属である、請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記金属が、チタン、タンタル、またはバナジウムである、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記チャンバ、前記フレキシブルなメンブレン、および前記関連回路が、リソグラフィマスクエッチングおよび堆積技術により、シリコンウェハ基板上に形成される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記メンブレンが０．１グラム未満である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記圧力センサが、空気入りタイヤ内の空気圧を検出するよう構成されている、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記メンブレンが非平面である、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記メンブレンに波形が設けられている、請求項１０に記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記メンブレンの前記波形が、５ミクロンから１５ミクロンの間の周期で設けられている、請求項１１に記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記波形の断面の輪郭が方形である、請求項１１に記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記圧力センサが、最大約１ＭＰａの線形応答を有する、請求項１１に記載の圧力センサ。
【国際調査報告】
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