(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース層の上面に酸化膜層を介して活性層を設けるとともにこの活性層の上面に第１の絶縁層を設けさらにこの第１の絶縁層の上面に第１の金属層を設けた支持基板と、前記支持基板に一端を接続され活性層および第１の絶縁層を設けるとともに上面に検出部を設けた梁部と、前記梁部の他端に接続されるとともに前記ベース層、酸化膜層、活性層および第１の絶縁層を設けた錘部と備え、前記梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けた物理量センサ。
【請求項２】
第１の金属層のＮ比率を表面から深さ方向に全てにわたって０.８％以上とした請求項１記載の物理量センサ。
【請求項３】
ベース層の上面に酸化膜層を介して活性層を設けるとともにこの活性層の上面に第１の絶縁層を設けさらにこの第１の絶縁層の上面に第１の金属層を設けた支持基板と、前記支持基板に一端を接続され活性層および第１の絶縁層を設けるとともに上面に検出部を設けた梁部と、前記梁部の他端に接続されるとともに前記ベース層、酸化膜層、活性層および第１の絶縁層を設けた錘部と備え、前記梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層のＣｒＯＸを成膜後、Ｎ２雰囲気中にさらすことにより、ＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けた物理量センサ。
【請求項４】
予め酸化膜層を介して活性層を設けたベース層における活性層の上面に第１の絶縁層を形成した後、第１の絶縁層の上面に第１の金属層および検出部を形成する工程と、前記第１の金属層および検出部の上面に第２の絶縁層を形成した後、この第２の絶縁層の上面に第２の金属層を形成する工程と、前記ベース層の所定の位置にレジスト膜を形成した後、ベース層および酸化膜層を除去する工程と、前記活性層の所定の位置にレジスト膜を形成した後、活性層を除去する工程とを備え、第１の金属層および検出部としてＣｒＯＸを成膜後、Ｎ２雰囲気中にさらすようにした物理量センサの製造方法。
【請求項５】
第１の金属層および検出部を形成した後、第１の金属層および検出部のラマン分析をすることにより、良品、不良品を選別するようにした請求項４記載の物理量センサの製造方法。
【請求項６】
絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられた金属層と、この金属層の両端部の上面から前記絶縁基板の上面にわたって設けた一対の電極と、前記金属層の上面に設けた絶縁層とを備え、前記金属層を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる金属層にするとともに、この金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けた物理量センサ。
【請求項７】
前記金属層のＮ比率を表面から深さ方向に全てにわたって０.８％以上とした請求項６記載の物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に用いられる物理量センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は従来のゲージ率および抵抗温度係数の測定に用いられる試験片の上面図である。
【０００３】
図１５において、１は基板である。２は検知部で、この検知部２は前記基板１の上面に設けられている。３は電極で、この電極３は前記基板１の上面に設けられるとともに、検知部２の両端に電気的に接続されている。
【０００４】
以上のように構成された従来の試験片について、その製造方法を図面を参照しながら説明する。
【０００５】
まず、図１６に示す成膜装置の成膜チャンバー５の内部にＣｒターゲット４およびこれと対向位置に、基板１を取り付けた後、基板１の背面に設けた赤外線ランプ６により基板１の背面を約８０℃〜２００℃に加熱する。
【０００６】
次に、Ａｒガスボンベ７およびＮ２ガスボンベ８からマスフロコントローラ９を介して、流量を調整しながら、ＡｒガスおよびＮ２ガスを成膜チャンバー５内に流入させる。そして、このマスフロコントローラ９により流量を調整することにより、薄膜の窒素含有率をコントロールすることが出来、薄膜抵抗の温度依存性を調整することができるものである。
【０００７】
次に、Ｃｒターゲット４を高周波スパッタリングすることにより、基板１に薄膜からなる検知部２を形成した後、この検知部２の両端に電極３を形成する。
【０００８】
以上のように構成、組立られた従来の試験片を用いて、次に、その試験片のゲージ率および抵抗温度係数を測定する方法を説明する。
【０００９】
図１７に示すように、４点曲げの方法を用いて、歪と抵抗変化量との関係からゲージ率を求めた。
【００１０】
【表１】
0006650564.tif 000002
【００１１】
そうすると、（表１）に示すように、例えば、窒素含有率１．０％付近では、ゲージ率１６．３、ＴＣＲ２２［ｐｐｍ／ｋ］と、特にＴＣＲ特性を良化させることが可能となった。
【００１２】
ここで、Ｃｒ−Ｎ２合金薄膜を物理量センサに適用する場合を考える。
【００１３】
ＡｒガスおよびＮ２ガスを成膜チャンバー５内に流入させて、物理量センサを製造し、検出部（図示せず）のＴＥＭ分析を行うと、図１８に示すように、ＣｒＯｘ結晶粒子１０ａの内部にまで、ＣｒＯＸＮｙ１０ｂが進入して設けられる。
【００１４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１および非特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平７−３０６００２号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】電気学会論文誌Ｅ  センサ・マイクロマシン部門誌  ＶＯＬ．１３４の「Ｃｒ−Ｎ  感歪薄膜とその圧力センサ応用」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の物理量センサにおいては、Ｎの効果によりＴＣＲ特性を良化させている反面、ＣｒＯｘ結晶粒子１０ａの内部にまで、ＣｒＯＸＮｙが進入して設けられているため、ＣｒＯＸＮｙがＣｒにより生じる高いゲージ率を低下させることなり、物理量センサとして出力を十分に確保することができないという課題を有していた。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、Ｎの効果によりＴＣＲ特性を良化させつつも、ゲージ率が大きく、出力を十分に確保することが可能な物理量センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の請求項１に記載の発明は、ベース層の上面に酸化膜層を介して活性層を設けるとともにこの活性層の上面に第１の絶縁層を設けさらにこの第１の絶縁層の上面に第１の金属層を設けた支持基板と、前記支持基板に一端を接続され活性層および第１の絶縁層を設けるとともに上面に検出部を設けた梁部と、前記梁部の他端に接続されるとともに前記ベース層、酸化膜層、活性層および第１の絶縁層を設けた錘部と備え、前記梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたものである。
【００２０】
この構成によれば、Ｎの効果によりＴＣＲ特性を良化させるとともに、ＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたため、Ｃｒにより生じる高いゲージ率を低下させずに確保できるという作用効果を有するものである。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１の金属層のＮ比率を表面から深さ方向に全てにわたって０.８％以上としたもので、この構成によれば、Ｎの作用がさらに増加するから、検出部のゲージ率を確保しながら、ＴＣＲ特性を良化させることができるという作用効果を有するものである。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の発明は、ベース層の上面に酸化膜層を介して活性層を設けるとともにこの活性層の上面に第１の絶縁層を設けさらにこの第１の絶縁層の上面に第１の金属層を設けた支持基板と、前記支持基板に一端を接続され活性層および第１の絶縁層を設けるとともに上面に検出部を設けた梁部と、前記梁部の他端に接続されるとともに前記ベース層、酸化膜層、活性層および第１の絶縁層を設けた錘部と備え、前記梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層のＣｒＯＸを成膜後、Ｎ２雰囲気中にさらすことにより、ＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたものである。
【００２３】
この構成によれば、ゲージ率の低下を防止できるという作用効果を有するものである。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の発明は、予め酸化膜層を介して活性層を設けたベース層における活性層の上面に第１の絶縁層を形成した後、第１の絶縁層の上面に第１の金属層および検出部を形成する工程と、前記第１の金属層および検出部の上面に第２の絶縁層を形成した後、この第２の絶縁層の上面に第２の金属層を形成する工程と、前記ベース層の所定の位置にレジスト膜を形成した後、ベース層および酸化膜層を除去する工程と、前記活性層の所定の位置にレジスト膜を形成した後、活性層を除去する工程とを備え、第１の金属層および検出部としてＣｒＯＸを成膜後、Ｎ２雰囲気中にさらすようにしたものである。
【００２５】
この方法によれば、容易にＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けることができるという作用効果を有するものである。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、第１の金属層および検出部を形成した後、第１の金属層および検出部のラマン分析をすることにより、良品、不良品を選別するようにした方法で、この方法によれば、特定［カイザ］の強度を測定することにより、良品、不良品を選別することができるという作用効果を有するものである。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられた金属層と、この金属層の両端部の上面から前記絶縁基板の上面にわたって設けた一対の電極と、前記金属層の上面に設けた絶縁層とを備え、前記金属層を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる金属層にするとともに、この金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたものである。
【００２８】
この構成によれば、Ｎの効果によりＴＣＲ特性を良化させるとともに、ＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたため、Ｃｒにより生じる高いゲージ率を低下させずに確保できるという作用効果を有するものである。
【００２９】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、前記金属層のＮ比率を表面から深さ方向に全てにわたって０.８％以上としたもので、この構成によれば、Ｎの作用がさらに増加するから、検出部のゲージ率を確保しながら、ＴＣＲ特性を良化させることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の物理量センサは、ベース層の上面に酸化膜層を介して活性層を設けるとともにこの活性層の上面に第１の絶縁層を設けさらにこの第１の絶縁層の上面に第１の金属層を設けた支持基板と、前記支持基板に一端を接続され活性層および第１の絶縁層を設けるとともに上面に検出部を設けた梁部と、前記梁部の他端に接続されるとともに前記ベース層、酸化膜層、活性層および第１の絶縁層を設けた錘部と備え、前記梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたものである。
【００３１】
この構成によれば、Ｎの効果によりＴＣＲ特性を良化させるとともに、ＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けたため、Ｃｒにより生じるゲージ率の低下を防止した物理量センサを提供することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における物理量センサの分解斜視図
【図２】同物理量センサの検出素子の上面図
【図３】同物理量センサの側断面図
【図４】同物理量センサの検出回路を示す回路図
【図５】同物理量センサにおけるベース層の上面に活性層を介して形成されるコンタクト部の側断面図
【図６】本発明の実施の形態１における物理量センサの製造工程図
【図７】同物理量センサにおける検出部の深さ方向のＮ存在比率をＸ線光電分光法による分析により検出した図
【図８】同物理量センサにおける検出部をＴＥＭ分析することにより、Ｃｒ粒子の粒界にＮが存在する状態を示す図
【図９】同物理量センサの製造工程図
【図１０】従来の物理量センサにおける検出部の粒子の状態をラマン分光法により調査した状態を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１における物理量センサの検出部の粒子の状態をラマン分光法により調査した状態を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１における物理量センサのゲージ率２０時の膜中Ｎ量とＴＣＲ特性の関係を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における物理量センサの側断面図
【図１４】同物理量センサの絶縁層を除いた状態を示す上面図
【図１５】従来のゲージ率および抵抗温度係数の測定に用いられる試験片の上面図
【図１６】従来の成膜装置を示す模式図
【図１７】従来の試験片を用いて、次に、その試験片のゲージ率および抵抗温度係数を測定する状態を示す図
【図１８】従来の物理量センサにおける検出部の深さ方向のＮ存在比率をＸ線光電分光法による分析により検出した図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における例えば加速度センサ等の物理量センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施の形態１における物理量センサの分解斜視図、図２は同物理量センサにおける検出素子の上面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ´線における断面図、（ｂ）は（ａ）の検出素子２０を拡大した図である。
【００３５】
図１、図２、図３に示すように、物理量センサ１０は、検出素子２０と、検出素子２０の上面に接続される上蓋３０と、検出素子２０の下面に設けた錘部と備え、前記梁部における下面の表面粗さをＲａ＝０．０１μｍ以下としたものである。
検出素子２０は、支持基板１２と、錘部１３と、支持基板１２に一端が接続され、錘部１３に他端が接続された第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂと、錘部１３の上面に形成された自己診断電極１６と、支持基板１２に形成された接地電極１８と、を備える。
【００３６】
ここで、支持基板１２は、検出素子２０の外周側に位置し、その形状は、例えば略四角形の枠状に形成されている。そして、前記支持基板１２から延出さている枠部１２ａにより、検出素子２０における錘部１３を取り囲むように構成されている。また、支持基板１２の内側には、第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂが設けられている。
【００３７】
第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂはそれぞれ、一端が支持基板１２に繋がり、他端が錘部１３に繋がっている。なお、図１では１対の梁を有する構造を示すが、これに限らない。例えば、１本、あるいは３本の梁部で錘部１３を支持する構造であってもよい。
【００３８】
錘部１３は、第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂの先端に繋がっており、支持基板１２の内側に位置する。また、錘部１３と支持基板１２との間には、錘部１３を取囲む溝が設けられている。これにより、錘部１３と支持基板１２との間には隙間が形成され、錘部１３は、第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂによってＺ軸方向に変位可能に支持されている。
【００３９】
検出素子２０は、シリコンからなるベース層２０ａと、ベース層２０ａ上のシリコン酸化膜の絶縁層からなる酸化膜層２０ｂと、酸化膜層２０ｂ上のシリコン層である活性層２０ｃと、活性層２０ｃ上に設けた第１の絶縁層２０ｄと、を有している。
【００４０】
上蓋３０は、自己診断電極１６と対向する位置に形成された対向電極１７を備えている。また、第１の梁部１４ａの上に検出部１４ｃが形成され、第２の梁部１４ｂの上に検出部１４ｄが形成されている。自己診断電極１６は第１の梁部１４ａおよび第２の梁部１４ｂ上の配線を経由して支持基板１２上の電極パッドに接続されている。
【００４１】
また、支持基板１２、錘部１３、第１の梁部１４ａ、第２の梁部１４ｂ、上蓋３０は、シリコン、溶融石英、アルミナ等を用いることができる。好ましくは、シリコンを用いて形成することにより、微細加工技術を用いて小型の物理量センサとすることができる。
【００４２】
また、支持基板１２と上蓋３０とを接着する方法として、接着材による接着や金属接合、常温接合、陽極接合等を用いることができる。このうち、接着材としてはエポキシ系樹脂やシリコン系樹脂等の接着剤が用いられる。接着剤として、シリコン系樹脂を用いることにより、接着剤自身の硬化による応力を小さくすることができる。
【００４３】
検出部１４ｃ、１４ｄとして、歪抵抗方式を用いることができる。歪抵抗としてピエゾ抵抗を用いることにより、物理量センサ１０の感度を向上させることができる。また、歪抵抗方式として酸化膜歪み抵抗体を用いた薄膜抵抗方式を用いることにより、物理量センサ１０の温度特性を向上させることができる。
【００４４】
図４は物理量センサ１０の検出回路を示す回路図である。
【００４５】
Ｒ１は検出部１４ｃに対応する抵抗、Ｒ４は検出部１４ｄに対応するピエゾ抵抗、Ｒ２およびＲ３は支持基板１２に設けられた基準となるピエゾ抵抗である。図４に示す如く、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をブリッジ型に接続し、対向する一対の接続点ＶｄｄとＧＮＤとの間に電圧を印加し、Ｖｏｕｔ１とＶｏｕｔ２と間の電圧の変化を検出することにより、物理量センサ１０に印加された加速度を検出することができる。
【００４６】
図３に戻り、下蓋４０は、錘部１３と対向する部分に凹部４１を形成している。下蓋４０は、シリコン材料を用いて形成されている。また、上蓋３０も、シリコン材料を用いて形成されている。
【００４７】
以下、図３および図４を用いて自己診断機能について説明する。
図３に示すように、自己診断を行う際には、診断回路から、自己診断電極１６と対向電極１７との間に電圧Ｖを印加する。これにより自己診断電極１６と対向電極１７の間に静電力が発生し、錘部１３が上蓋３０に引き寄せられる。この錘部１３の変位により、検出部１４ｃに対応する抵抗Ｒ１および検出部１４ｄに対応する抵抗Ｒ４が低下する。したがって、ブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔが検出され、正常に動作していることが確認できる。
【００４８】
図５は、本発明の実施の形態１における物理量センサのベース層の上面に活性層を介して形成される他のコンタクト部の側断面図である。
【００４９】
コンタクト部１１は、第１の絶縁層２０ｄに設けた第１の開口部２０ｆに、例えばクロム、あるいはクロムを含む合金等からなる第１の金属層２００ｂを設けている。そして、この第１の金属層２００ｂは活性層２０ｃが第２の金属層２００ａに相互拡散しないための密着層としての役割を果たしている。そして、この第１の金属層２００ｂを前記第２の金属層２００ａと絶縁するために、第２の絶縁層２０ｅを設けている。そして、さらに、第２の金属層２００ａは図２に示すように、配線１８ａを経由して、検出素子２０に設けられる接地電極１８に接続される。
【００５０】
この構成により、自己診断の際に錘部１３に帯電が発生したとしても、その電荷を錘部１３における活性層２０ｃ、第１の梁部１４ａ、第２の梁部１４ｂにおける活性層２０ｃ、枠部１２ａのコンタクト部１１における活性層２０ｃ、第１の金属層２００ｂ、第２の金属層２００ａ、配線１８ａ、接地電極１８を介してグランドに落とすことができる。そのため、例えば、活性層２０ｃと対向電極１７で形成される空間に電界が形成されることを抑制でき、その結果、錘部１３を動作させる静電力が安定し正常な自己診断を行うことができる。
【００５１】
このように、第１の金属層２００ｂを設けた場合のコンタクト部１１ｂでは、第１の絶縁層２０ｄに設けた第１の開口部２０ｆと第２の絶縁層２０ｅに設けた第２の開口部２０ｇは同じ位置に設けられる。そして、第１の絶縁層２０ｄに設ける第１の開口部２０ｆよりも第２の絶縁層２０ｅに設ける第２の開口部２０ｇの方が大きいことが好ましい。（すなわち、図５において、Ｄ２＜Ｄ１、あるいは、第１の絶縁層２０ｄに設ける第１の開口部２０ｆよりも第２の絶縁層２０ｅに設ける第２の開口部２０ｇの方が、垂直方向断面において、幅において大きい）この構成により、第２の金属層２００ａと第１の金属層２００ｂとのコンタクト抵抗を低減でき、より効率よく錘部１３の帯電を抑制することができる。
【００５２】
以下に、この実施形態例のベース層の上面に、活性層を介して形成されるコンタクト部および梁部の製造工程の一例を図６に基づいて説明する。
【００５３】
まず、図６（ａ）のように、活性層２０ｃの表面に第１の絶縁層２０ｄを形成する。この第１の絶縁層２０ｄは、活性層２０ｃの表面を保護すると共に、活性層２０ｃを絶縁させるためのものである。例えば、第１の絶縁層２０ｄとしてＳｉＯ２等の酸化膜を形成する場合には、例えば熱酸化手法により活性層２０ｃの表面部分を酸化させて第１の絶縁層２０ｄが形成される。
【００５４】
次に、図６（ｂ）に示されるように、その第１の絶縁層２０ｄの予め定められた位置に第１の開口部２０ｆを開口形成する。その第１の開口部２０ｆは、例えばフォトリソ技術を用いて形成することができる。つまり、まず、第１の絶縁層２０ｄの表面全面にレジスト膜を形成し、その後、そのレジスト膜の上方側に配置したコンタクトホール形成位置規制用のマスクを利用してコンタクトホール形成領域以外のレジスト膜部分を紫外線照射により硬化させる。そして、レジスト膜の硬化してない部分、つまり、コンタクトホール形成領域のレジスト膜部分を除去してレジスト膜に第１の絶縁層２０ｄまで達する孔部を形成する。その後、そのレジスト膜の孔部の形成位置の第１の絶縁層２０ｄの部分をそのレジスト膜の孔部を通して例えばドライエッチング手法やウエットエッチング手法により除去してコンタクトホールを形成する。その後、レジスト膜を例えばアッシング手法により除去する。このようにフォトリソ技術を利用して第１の開口部２０ｆを形成することができる。
【００５５】
次に、成膜装置（図示せず）にウェハ（図示せず）を準備する。
【００５６】
次に、成膜装置（図示せず）の内部にＣｒターゲット（図示せず）およびこれと対向位置に、支持基板１２、第１の梁部１４ａ、第２の梁部１４ｂおよび錘部１３を複数設けたウェハ（図示せず）を取り付けた後、成膜装置（図示せず）を真空にする。
【００５７】
次に、成膜装置（図示せず）にＡｒガスを導入した後、放電することにより、第１の絶縁層２０ｄの上面に、図６（ｃ）に示すように、密着層としてのＣｒからなる第１の金属層２００ｂを形成すると同時に、第１の梁部１４ａにＣｒからなる検出部１４ｃ、さらには、第２の梁部１４ｂにＣｒからなる検出部１４ｄをスパッタリングにより形成する。
【００５８】
次に、成膜装置（図示せず）にＮ２ガスを充填し、第１の金属層２００ｂ、検出部１４ｃおよび検出部１４ｄのＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみににＮ２を進入させる。
【００５９】
そして、図７に示すように、検出部の深さ方向の表面から深さ方向に約６０［ｎｍ］まで均一に０.８％以上のＮが存在するように構成されている。
【００６０】
このとき、図８に示すように、ＴＥＭ分析によると、ＣｒＯｘＮｙ２０３はＣｒＯｘ結晶粒子２０１の粒界２０２に存在している。
【００６１】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１の金属層２００ｂ、検出部１４ｃおよび検出部１４ｄの表面に第２の絶縁層２０ｅを形成する。この第２の絶縁層２０ｅは第１の金属層２００ｂの表面を保護すると共に、第２の絶縁層２０ｅの表面上に形成される図４に示す、Ｖｄｄ、ＧＮＤ、Ｖｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２からなる電極や検出部１４ｃに対応するビエゾ抵抗Ｒ１、検出部１４ｄに対応するピエゾ抵抗Ｒ４、支持基板１２に設けられたピエゾ抵抗Ｒ２、Ｒ３およびそれらを結線してブリッジ回路を構成する配線と、第１の金属層２００ｂとを絶縁させるためのものである。
【００６２】
また、第２の絶縁層２０ｅとしてＳｉＮ膜が形成される場合には、例えばＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により第２の絶縁層２０ｅが第１の金属層２００ｂ上に積層形成される。
【００６３】
次に、図６（ｅ）に示されるように、第２の絶縁層２０ｅの予め定められた位置に第２の開口部２０ｇを形成する。第２の開口部２０ｇも前述のフォトリソ技術を用いることで形成することができる。
【００６４】
次に、図６（ｆ）に示すように、第２の金属層２００ａを形成する。この第２の金属層２００ａも例えば第２の絶縁層２０ｅの表面全面にスパッタ等の成膜形成技術により形成する。
【００６５】
次に、図９（ａ）に示すように、第２の金属層２００ａの所定の位置にレジスト膜（図示せず）を形成した後、ドライエッチングをすることにより、活性層２０ｃを残すまで、前記第２の金属層２００ａ、第２の絶縁層２０ｅおよび第１の金属層２００ｂを除去する。
【００６６】
次に、図９（ｂ）に示すように、ウエハーを上下逆さまに取り付けた後、ベース層２０ａの下面の所定の位置にレジスト膜（図示せず）を形成し、さらに、ドライエッチングすることにより、ベース層２０ａを除去し、さらに、ウェットエッチングすることにより、酸化膜層２０ｂを除去する。
【００６７】
次に、図９（ｃ）に示すように、活性層２０ｃおよびベース層２０ａの下面に保護膜２２０を形成する。
【００６８】
次に、図９（ｄ）に示すように、ウエハーの上下を戻して取り付けた後、活性層２０ｃの所定の位置にレジスト膜（図示せず）を形成し、さらに、ドライエッチングすることにより、活性層２０ｃを貫通させる。
【００６９】
以上のように構成、組立られた本発明の実施の形態１における物理量センサについて、次にその検査方法を説明する。
【００７０】
従来の物理量センサとして、大気雰囲気においてスパッタリングしたＣｒＯＸからなる検出部１４ｃ、検出部１４ｄおよび第１の金属層２００ｂについて、レーザーラマン分析を行う。分析方法は測定波数範囲：２００〜１２００ｃｍ−１、対物レンズ：１００倍、光源：半導体レーザ、波長：４８８ｎｍ、レーザーパワー：３０ｍＷ、（レーザ出口付近での強度）、レーザースポット径：約０．７μｍΦ、回折格子：６００ｇｒ／ｎｍ、検出器：ＣＣＤ、測定範囲：１０μｍ×１０μｍ、測定点：９点にて測定である。
【００７１】
従来の物理量センサの如く、ＡｒガスおよびＮ２ガスの雰囲気でスパッタリングすると、図１０に示すように、Ｃｒ２Ｏ３に相当する５５０．８［カイザ］の強度が約８７０であるのに対して、６６３．６［カイザ］の強度が約７５０である。
【００７２】
一方、本発明の実施の形態１における物理量センサのように、Ａｒガスの雰囲気で、スパッタリングした後、Ｎ２の雰囲気にさらすと、図１１に示すように、Ｃｒ２Ｏ３に相当する５５０．９［カイザ］の強度が約１０００であるのに対して、６６４．２［カイザ］の強度が約２５０である。
【００７３】
すなわち、Ｃｒ２Ｏ３に相当する強度に対して、６６４．２［カイザ］の強度が小さくなるような検出部１４ｃ、１４ｄの粒子の結合状態とすることにより、抵抗温度係数を小さくすることができるものである。
【００７４】
すなわち、第１の金属層２００ｂおよび検出部１４ｃ、１４ｄを形成した後、第１の金属層２００ｂおよび検出部１４ｃ、１４ｄのラマン分析をすることにより、良品、不良品を選別することができるものである。
【００７５】
以上のように構成、組立られた本発明の実施の形態１における物理量センサについて、次に、その動作を説明する。
【００７６】
物理量センサ１０にＺ軸方向の加速度が作用すると、錘部１３に作用する慣性力（外部応力）によって錘部１３が揺動し、これに起因して梁部が歪み変形する。その結果、検出部１４ｃ、１４ｄに応力が加わる。これにより、加速度による外部応力に応じてピエゾ抵抗の抵抗値が変化するため、ピエゾ抵抗に流れる電流も抵抗値に応じて変化する。このため、ピエゾ抵抗に流れる電流を検出信号として用いることで検出素子２０に作用した加速度（慣性力）を検出することができる。
【００７７】
図３に戻り、下蓋４０は、錘部１３と対向する部分に凹部４１を形成している。下蓋４０は、シリコン材料を用いて形成されている。また、上蓋３０も、シリコン材料を用いて形成されている。
【００７８】
以下、図３および図４を用いて自己診断機能について説明する。
図３に示すように、自己診断を行う際には、診断回路から、自己診断電極１６と対向電極１７との間に電圧Ｖを印加する。これにより自己診断電極１６と対向電極１７の間に静電力が発生し、錘部１３が上蓋３０に引き寄せられる。この錘部１３の変位により、検出部１４ｃに対応する抵抗Ｒ１および検出部１４ｄに対応する抵抗Ｒ４が低下する。したがって、ブリッジ回路の出力電圧Ｖｏｕｔが検出され、正常に動作していることが確認できる。
【００７９】
ここで、４点曲げの方法を用いて、歪と抵抗変化量との関係からゲージ率を求めて、ゲージ率ＧＦ＝２０となる状態で、ＴＣＲ特性を測定する。
【００８０】
そうすると、図１２に示すように、例えば、窒素含有率０．８％付近では、ゲージ率２０、ＴＣＲ約２８０［ｐｐｍ／ｋ］となる。
【００８１】
すなわち、従来の物理量センサにおいては、ゲージ率が２０以上で、ＴＣＲ特性２８０以上の性能が得られていないのに比較して、本発明の実施の形態１における物理量センサにおいては、第１の金属層２００ｂのＣｒＮＸ比率を表面から深さ方向に全てにわたって０.８％以上としたため、Ｎの作用がさらに増加する。これにより、検出部１４ｃ、１４ｄのゲージ率を確保しながら、ＴＣＲ特性を良化させることができるという作用効果を有するものである。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における例えば歪検出装置等の物理量センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００８２】
図１３は本発明の実施の形態２における物理量センサの側断面図、図１４は同物理量センサの絶縁層を除いた状態を示す上面図である。
【００８３】
図１３、図１４において、５１は絶縁基板で、この絶縁基板５１は例えばステンレス等の金属ベース基材５２上面に絶縁ガラス層５３設けることにより構成されている。５４金属層で、この金属層５４前記絶縁基板５１の上面に設けている。５５は少なくとも銀を含有する一対の電極で、この一対の電極５５は前記金属層５４の両端部の上面から絶縁基板５１の上面にわたって設けており、かつこの一対の電極５５は前記金属層５４と電気的に接続され、さらにこの一対の電極５５は焼成温度を前記金属層５４の焼成温度よりも低く設定して構成しているものである。
【００８４】
また、記一対の電極５５は図１４に示すように、金属層５４の両側縁との接続部分に切欠部５６を設けている。５７はガラスからなる絶縁層で、この絶縁層５７は前記金属層５４の上面に設けている。
【００８５】
以上のように構成された本発明の実施の形態２における物理量センサについて、次にその製造方法について説明する。
【００８６】
まず、予め準備された金属ベース基材５２にガラスを含有するペーストを印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記金属ベース基材５２の上面に絶縁ガラス層５３を設けた絶縁基板５１を形成する。
【００８７】
次に、成膜装置（図示せず）にウェハ（図示せず）を準備する。
【００８８】
次に、成膜装置（図示せず）の内部にＣｒターゲット（図示せず）およびこれと対向位置に、絶縁基板５１を複数設けたウェハ（図示せず）を取り付けた後、成膜装置（図示せず）を真空にする。
【００８９】
次に、成膜装置（図示せず）にＡｒガスを導入した後、放電することにより、絶縁基板５１の上面に、歪抵抗体としてのＣｒＯＸからなる金属層５４をスパッタリングにより形成する。
【００９０】
次に、成膜装置（図示せず）にＮ２ガスを充填し、金属層５４のＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＮ２を進入させる。
【００９１】
そして、金属層５４の深さ方向の表面から深さ方向に全てにわたって、均一に０.８％以上のＮが存在するように構成されている。
【００９２】
次に、絶縁基板５１の上面および金属層５４における両端部の側面から上面にわたって銀のペーストを印刷した後、約６００℃で約１０分間焼成することにより、銀を含有する一対の電極５５を金属層５４の両端部の上面から絶縁基板５１の上面にわたって形成する。
【００９３】
最後に、前記金属層５４の上面にガラスを含有するペーストを印刷した後、約６００℃で３０分間焼成することにより、絶縁層５７を金属層５４の上面に形成する。
【００９４】
以上のようにして製造された本発明の実施の形態２における物理量センサについて、次にその動作を説明する。
【００９５】
絶縁基板５１にせん断力が加わると絶縁基板５１に曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントは絶縁基板５１の上面に設けられた金属層５４にも伝わり、この曲げモーメントにより金属層５４の抵抗値が変化する。そしてこの抵抗値の変化を一対の電極５５を介して外部のコンピュータ（図示せず）等に出力し、絶縁基板５１に負荷された荷重を検出するものである。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の物理量センサおよびその製造方法は、梁部における検出部を少なくともＣｒＯＸとＮとの混合物からなる第１の金属層にするとともに、この第１の金属層におけるＣｒＯＸ結晶の粒子表面の近傍のみにＣｒＯＸＮｙを設けることにより、ゲージ率が大きくなり、出力を十分に確保することが可能な物理量センサを提供することができるという効果を有するものであり、車両等に用いられる物理量センサおよびその製造方法として有用なものである。
【符号の説明】
【００９７】
１２    支持基板
１３    錘部
１４ａ    第１の梁部
１４ｂ    第２の梁部
１４ｃ，１４ｄ    検出部
２０ａ    ベース層
２０ｂ    酸化膜層
２０ｄ，２０ｅ    絶縁層
２０ｃ    活性層
５１    絶縁基板
５４    金属層
５５    電極
５７    絶縁層
２００ａ，２００ｂ    金属層
２０１    ＣｒＯＸ結晶粒子
２０２    粒界
２０３    ＣｒＯＸＮｙ
【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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