(57)【要約】【課題】  圧力計測範囲が大きく、高性能な圧力センサ及び該圧力センサの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る圧力センサは、ダイヤフラム５とダイヤフラム５の周囲を取り囲むフレーム６とダイヤフラム５に加わる圧力を検出する拡散型歪みゲージ抵抗８とを有したセンサチップ２と、センサチップ２との間に圧力検出時の圧力基準室４を形成するように接合する台座３とを備えた圧力センサであって、第１圧力値を圧力基準室４の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧としたとき、ダイヤフラム５は、第２圧力値が第１圧力値と等しい場合、圧力基準室４から見て凸形状であり、第２圧力値が圧力センサの初期状態における圧力である場合、圧力基準室４から見て略フラット形状の構成である。【選択図】図１
2005156164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムと該ダイヤフラムの周囲を取り囲むフレームと前記ダイヤフラムに加わる圧力を検出する圧力検出部とを有した第１基板と、該第１基板との間に圧力検出時の圧力基準室となる閉空間を形成するように接合する第２基板とを備えた圧力センサであって、
第１圧力値を前記閉空間の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧としたとき、
前記ダイヤフラムは、
前記第２圧力値が前記第１圧力値と等しい場合、前記閉空間から見て凸形状であり、
前記第２圧力値が圧力センサの初期状態における圧力である場合、前記閉空間から見て略フラット形状であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
少なくとも前記ダイヤフラムは、前記第１基板に対して圧縮応力又は引張応力を有する第１層を備えた請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記第１層は、前記第１基板に対して圧縮応力を有する場合、前記閉空間と直接接することなく外方側に設けた請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記第１基板に対して引張応力を有するとともに、該引張応力の絶対値が前記第１層の有する圧縮応力の絶対値よりも小さい第２層を前記第１層に設けた請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第１層は、前記第１基板に対して引張応力を有する場合、前記閉空間と直接接するように内方側に設けた請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第１基板に対して圧縮応力を有するとともに、該圧縮応力の絶対値が前記第１層の有する引張応力の絶対値よりも小さい第２層を前記第１層と前記第１基板の間に設けた請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記第１層は、薄膜層又は不純物ドープ層である請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項８】
ダイヤフラムと該ダイヤフラムの周囲を取り囲むフレームと前記ダイヤフラムに加わる圧力を検出する圧力検出部とを有した第１基板と、該第１基板との間に圧力検出時の圧力基準室となる閉空間を形成するように接合する第２基板とを備えた圧力センサの製造方法であって、
第１圧力値を前記閉空間の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧としたとき、
前記第２圧力値を前記第１圧力値と等しい圧力とし、前記ダイヤフラムを前記閉空間から見て凸形状とするように前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、
前記第２圧力値を圧力センサの初期状態における圧力とし、前記ダイヤフラムを前記閉空間から見て略フラット形状とする工程とを備えたことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイヤフラムと圧力基準室とを備え、気圧や生体圧等の絶対圧を検出する圧力センサ及び該圧力センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧力センサは、例えば、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、半導体基板の一部を薄肉状に加工したダイヤフラム５とこのダイヤフラム５の周囲を取り囲む肉厚のフレーム６とを有して表面に、ダイヤフラム５に加わる圧力を検出する圧力検出部としての拡散型歪みゲージ抵抗８、拡散型リード抵抗９、電極パッド１０が形成されたセンサチップ２と、このフレーム６と略真空中にて気密接着させたガラスやシリコン等を材料とした台座３とを備えて構成されるものを挙げることができる。
【０００３】
ここで、センサチップ２と台座３とで閉じられた閉空間は、略真空となっており、絶対圧として圧力を検出するための圧力基準室４として機能する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
また、他の従来の圧力センサとしては、図９（ｃ）に示すように、歪みゲージ抵抗を用いずに台座３とダイヤフラム５の対向する面にそれぞれ固定電極５０と可動電極６０とを形成し、両電極５０、６０間の静電容量として圧力を検出する静電駆動型のものも挙げることができる。なお、略真空とは、絶対真空ではなく半導体プロセスで一般的にいわれる真空を意味する。
【特許文献１】特開平５−１４９８１５号公報
【特許文献２】特開平６−２１３７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述のような圧力センサにおいては、使用雰囲気が例えば略１気圧である場合、閉空間である圧力基準室が略真空となっているため、ダイヤフラムの上下で差圧が生じ、ダイヤフラムが初期状態にて大きく変形する可能性があった。ここで、ダイヤフラム変形が大きくなりすぎると、圧力検出部で検出する圧力とダイヤフラムの変形量との間の直線性が損なわれるとともに、単位圧力あたりの変形量も小さくなり、圧力センサとしての性能が劣化する。従って、初期状態においてダイヤフラムが大きく変形していると、ダイヤフラムが変形していない場合に比して、圧力計測範囲が狭められたり、圧力センサとしての性能が劣化してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を改善するためになされたものであり、圧力計測範囲が大きく、高性能な圧力センサ及び該圧力センサの製造方法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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る圧力センサは、ダイヤフラムと該ダイヤフラムの周囲を取り囲むフレームと前記ダイヤフラムに加わる圧力を検出する圧力検出部とを有した第１基板と、該第１基板との間に圧力検出時の圧力基準室となる閉空間を形成するように接合する第２基板とを備えた圧力センサであって、第１圧力値を前記閉空間の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧としたとき、前記ダイヤフラムは、前記第２圧力値が前記第１圧力値と等しい場合、前記閉空間から見て凸形状であり、前記第２圧力値が圧力センサの初期状態における圧力である場合、前記閉空間から見て略フラット形状である。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る圧力センサは、請求項１に記載の圧力センサにおいて、少なくとも前記ダイヤフラムは、前記第１基板に対して圧縮応力又は引張応力を有する第１層を備える。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る圧力センサは、請求項２に記載の圧力センサにおいて、前記第１層は、前記第１基板に対して圧縮応力を有する場合、前記閉空間と直接接することなく外方側に設ける。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る圧力センサは、請求項３に記載の圧力センサにおいて、前記第１基板に対して引張応力を有するとともに、該引張応力の絶対値が前記第１層の有する圧縮応力の絶対値よりも小さい第２層を前記第１層に設ける。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る圧力センサは、請求項２に記載の圧力センサにおいて、前記第１層は、前記第１基板に対して引張応力を有する場合、前記閉空間と直接接するように内方側に設ける。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る圧力センサは、請求項５に記載の圧力センサにおいて、前記第１基板に対して圧縮応力を有するとともに、該圧縮応力の絶対値が前記第１層の有する引張応力の絶対値よりも小さい第２層を前記第１層と前記第１基板の間に設ける。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係る圧力センサは、請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の圧力センサにおいて、前記第１層は、薄膜層又は不純物ドープ層である。
【００１４】
また、本発明の請求項８に係る圧力センサの製造方法は、ダイヤフラムと該ダイヤフラムの周囲を取り囲むフレームと前記ダイヤフラムに加わる圧力を検出する圧力検出部とを有した第１基板と、該第１基板との間に圧力検出時の圧力基準室となる閉空間を形成するように接合する第２基板とを備えた圧力センサの製造方法であって、第１圧力値を前記閉空間の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧としたとき、前記第２圧力値を前記第１圧力値と等しい圧力とし、前記ダイヤフラムを前記閉空間から見て凸形状とするように前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、前記第２圧力値を圧力センサの初期状態における圧力とし、前記ダイヤフラムを前記閉空間から見て略フラット形状とする工程とを備えている。
【発明の効果】
【００１５】
このような構成の圧力センサは、第１圧力値を圧力基準室である閉空間の圧力とし、第２圧力値を圧力センサ周囲の雰囲気圧とした場合、第２圧力値が第１圧力値と等しいとき閉空間から見てダイヤフラムが凸形状であり、第２圧力値が圧力センサの初期状態における圧力であるとき、閉空間から見てダイヤフラムが略フラット形状であるようにすることで、圧力検出部で検出する圧力とダイヤフラムの変形量との間で直線性が得られる領域を広く確保するとともに、単位圧力当たりのダイヤフラムの変形量も大きくすることができる。すなわち、圧力計測範囲が大きく、高性能な圧力センサを提供することができる。また、このような構成の圧力センサの製造方法により、上述の圧力センサを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１７】
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１（ａ）は、台座３を接合する前のセンサチップ２を示す断面図であり、図１（ｂ）は、後述する略真空時の圧力センサ１を示す断面図であり、図１（ｃ）は、後述する初期状態時の圧力センサ１を示す断面図である。なお、図２は、本実施形態の変形形態を示す断面図である。
【００１８】
本実施形態においては、圧力センサ１は、半導体基板の一部を薄肉状に加工したダイヤフラム５とダイヤフラム５の周囲を取り囲む肉厚のフレーム６とを有した第１基板であるセンサチップ２と、第２基板である台座３と、センサチップ２と台座３との間で形成した閉空間である圧力基準室４と、センサチップ２に対して圧縮応力を有するとともに圧力基準室４と直接接することなく外方側に設けられた第１層であるシリコン酸化膜７とを備えた構成である。
【００１９】
なお、センサチップ２は、ダイヤフラム５表面にダイヤフラム５の圧力を検出する圧力検出部である拡散型歪みゲージ抵抗８を備え、更に拡散型リード抵抗９と、電極パッド１０とを備えた構成である。拡散型歪みゲージ抵抗８、拡散型リード抵抗９、電極パッド１０は、各々電気的に接続されている。第１基板は、例えば、シリコン基板であり、第２基板は、例えば、ガラス基板やシリコン基板である。ここで、第１層は、本実施形態においては、圧力基準室４と直接接せず外方側に対してダイヤフラム５及びフレーム６を覆うように設けているが、少なくともダイヤフラム５を覆うように設けた構成であればよい。なお、略真空とは、絶対真空ではなく半導体プロセスで一般的にいわれる真空を意味する。
【００２０】
なお、図１は、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９と電極パッド１０とを設けたセンサチップ２の表面側とは反対側の面を台座３に接合させた実施例であり、図２は、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９と電極パッド１０とを設けたセンサチップ２の表面側に台座３に接合させた実施例である。
【００２１】
以下に、図１に基づいて圧力センサ１の製造工程の一例を説明する。なお、第１圧力値は、圧力基準室４の圧力であり、第２圧力値は、圧力センサ１周囲の雰囲気圧であるものとする。また、圧力センサ１の初期状態とは、圧力検出部である拡散型歪みゲージ抵抗８に無負荷状態であることを意味する。
【００２２】
まず、図１（ａ）に示すように、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９とをセンサチップ２に形成した後、圧力基準室４に接する側でないセンサチップ２の表面に対して、センサチップ２に対して圧縮応力を有するシリコン酸化膜７を形成し、圧力基準室４側から見て予め凸状になるようにダイヤフラム５を変形させておく。そして、略真空雰囲気中で、センサチップ２のフレーム６と台座３とを圧力基準室４を形成するように気密接着させ接合する。この場合、第１圧力値は、略真空である。なお、台座３が、例えば、ガラス基板である場合は、センサチップ２と台座３との接合は、陽極接合にて行う。
【００２３】
そして、拡散型リード抵抗９に電極パッド１０を接続する。センサチップ２と台座３とを真空雰囲気中で接合した状態では、ダイヤフラム５は、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示す状態と同じく凸状である。ここで、圧力センサ１のダイヤフラム５は、使用雰囲気として例えば大気圧（略１気圧）を初期状態とする場合は、第１圧力値と第２圧力値との差圧により、圧力基準室４の方向に向い変形（以降、変形Ａと称する。）する。なお、変形Ａ方向とシリコン酸化膜７によるダイヤフラム５の変形（以降、変形Ｂと称する。）方向とは互いに逆方向であるため、変形Ａの変形量と変形Ｂの変形量が略同じ絶対値になるようにシリコン酸化膜７の厚みを予め調整することで、圧力センサ１の初期状態におけるダイヤフラム５の形状が図１（ｃ）に示すように略フラットになる。
【００２４】
ここで、ダイヤフラム５の形状が略フラットとは、完全にフラット又は圧力検出部で検出する圧力とダイヤフラム５の変形量との間で直線性が損なわれない範囲でフラットであることを意味している。
【００２５】
なお、例えば、ダイヤフラム５は、平面形状が約１ｍｍ角の正方形で厚みが約３０μｍである場合、シリコン酸化膜７を約０．８μｍ形成することにより、１気圧の雰囲気中におけるダイヤフラム５の変形量を、シリコン酸化膜７を形成しない場合の変形量の半分以下にすることができる。
【００２６】
本実施形態に係る圧力センサ１は、ダイヤフラム５がセンサチップ２に対して圧縮応力を有するシリコン酸化膜７を備え、第１圧力値が第２圧力値の圧力と等しいときには圧力基準室４から見てダイヤフラム５が凸形状であり、第２圧力値が初期状態における圧力であるときには圧力基準室４から見てダイヤフラム５が略フラット形状であるようにすることで、圧力検出部で検出する圧力とダイヤフラム５の変形量との間で直線性が得られる領域を広く確保するとともに、単位圧力当たりのダイヤフラム５の変形量も大きくすることができる。すなわち、圧力計測範囲が大きく、高性能な圧力センサを提供することができる。
【００２７】
また、ダイヤフラム５の変形量のばらつきも小さくすることができるので、センサ特性のばらつきが低減され、歩留りも向上できる。つまり、同性能であれば小型で低コストの圧力センサを提供することができる。また、第１層に薄膜であるシリコン酸化膜７を使用し、シリコン酸化膜７をダイヤフラム５の変形量の調整に利用することは、製造工程を特に増やすことなく、ダイヤフラム５の形状を略フラット化することができる。なお、第１層であるシリコン酸化膜７は、表面保護膜としても機能する。また、本実施形態のように、第１層として例えば、シリコン酸化膜７のような電気的絶縁性を備えた薄膜を用いることで、圧力検出部と第１層との間の電気的絶縁を考慮する必要がない。
【００２８】
なお、本実施形態では、第１圧力値が略真空であり、第２圧力値が第１圧力値から略１気圧まで変化する場合を例示したが、第１圧力値及び第２圧力値（又は範囲）は、特にこれらの値に限ったものではい。例えば、センサチップ２と台座３との接合を大気圧（略１気圧）下で行い、圧力センサの初期状態を２気圧とする場合、第１圧力値は、略１気圧であり、第２圧力値は、略１気圧から２気圧まで変化する値となる。
【００２９】
ここで、第１実施形態においては、第１層は、例えばセンサチップ２に対して圧縮応力を有する薄膜のシリコン酸化膜７を用いたが、第１基板に対して圧縮応力を有するものであればシリコン酸化膜に限ったものではなく、第１基板であるシリコン基板に対して圧縮応力を有するボロンドープ層等の不純物ドープ層（不図示）を用いてもよい。ダイヤフラム５は、例えば、平面形状が約１ｍｍ角の正方形で厚みが約３０μｍの場合、不純物濃度が約１．０×１０20ｃｍ-3で拡散深さが約３μｍのボロンドープ層を形成することにより、１気圧の雰囲気中におけるダイヤフラム５の変形量をボロンドープ層がない場合の変形量の半分以下にすることができる。不純物ドープ層は、基板内に不純物を拡散させて形成するため、拡散型歪みゲージ抵抗８との電気的絶縁性を考慮した設計により、ダイヤフラム５の厚みを増すことなく応力の調整が可能である。
【００３０】
次に、第１実施形態においてシリコン酸化膜７に更に後述する第２層を設けた実施形態を、本発明の第２実施形態として図３及び図４に基づいて説明する。図３（ａ）は、台座３を接合する前のセンサチップ２を示す断面図であり、図３（ｂ）は、初期状態時の圧力センサ１を示す断面図である。なお、図４は、本実施形態の変形形態を示す断面図である。ここで、図３は、第１実施形態における図１の変形形態に対応し、図４は、第１実施形態における図２の変形形態に対応する。
【００３１】
本実施形態において第１実施形態との相違点は、図３、図４に示すように、第１層であるシリコン酸化膜７の圧力基準室４から見て外側に、後述する第２層を設けた点である。
【００３２】
ここで、第２層は、センサチップ２に対して引張応力を有するとともに、この引張応力の絶対値がシリコン酸化膜７の有する圧縮応力の絶対値よりも小さいものであれば材料は特に限定はしないが、本実施形態においては、例えば、薄膜であるシリコン窒化膜１１を用いる。また、第１層が第１基板であるセンサチップ２に対して引張応力を有するとともに、この引張応力の絶対値が第１層であるシリコン酸化膜７の有する圧縮応力の絶対値よりも小さいものになるように、シリコン酸化膜７、シリコン窒化膜１１の各膜厚を調整することで、ダイヤフラム５は、第１実施形態と同様に、センサチップ２と台座３とを接合する前に、圧力基準室４側から見て予め凸状になるように変形させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、シリコン酸化膜７、シリコン窒化膜１１を例えば、熱酸化、減圧ＣＶＤによって形成するが、この場合、シリコン酸化膜７の膜厚は、シリコン窒化膜１１の膜厚の４倍とする。なお、第１層であるシリコン酸化膜７、第２層であるシリコン窒化膜１１は、表面保護膜として機能する。
【００３４】
ここで、圧力センサ１の製造工程に関して、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９とをセンサチップ２に形成した後、圧力基準室４に接する側でないセンサチップ２の表面に対して、シリコン酸化膜７、シリコン窒化膜１１を形成し、圧力基準室４側から見て予め凸状になるようにダイヤフラム５を変形させる以降の工程は、第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００３５】
本実施形態に係る圧力センサは、第１層であるシリコン酸化膜７に更に第２層であるシリコン窒化膜１１を設けることで、シリコン酸化膜７とシリコン窒化膜１１とを合わせた膜厚を厚くして表面保護膜としての機能を向上させながらも、ダイヤフラム５に対する応力を適当な値に保つことができる。また、シリコン酸化膜７の膜厚に応じてシリコン窒化膜１１の膜厚を変えることにより、ダイヤフラム５に対する応力値の調整が容易となる。
【００３６】
次に、第１実施形態において、第１層を圧力基準室４と直接接するように設けた実施形態を、本発明の第３実施形態として図５及び図６に基づいて説明する。図５（ａ）は、台座３を接合する前のセンサチップ２を示す断面図であり、図５（ｂ）は、初期状態時の圧力センサ１を示す断面図である。なお、図６は、本実施形態の変形形態を示す断面図である。
【００３７】
本実施形態においては、圧力センサ１は、図５に示すように、第１実施形態における第１層の代わりに、第１基板に対して引張応力を有し、圧力基準室４と直接接するように圧力基準室４の内方側に対して第１層を設けた構成である。
【００３８】
ここで、本実施形態では、第１層は、例えばシリコン窒化膜１２を用いるが、第１基板に対して圧縮応力を有するものであればシリコン窒化膜１２に限ったものではない。
【００３９】
以下に、図５に基づいて圧力センサ１の製造工程の一例を説明するが、第１実施形態における共通箇所は簡略化のため説明を省略する。図５（ａ）に示すように、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９とをセンサチップ２に形成した後、圧力基準室４に直接接する側のダイヤフラム５、フレーム６の表面に対して、センサチップ２に対して引張応力を有するシリコン窒化膜１２を形成し（但し、台座３との接合面にはシリコン窒化膜１２は設けない）、ダイヤフラム５が圧力基準室４側から見て予め凸状になるように変形させておく。そして、使用雰囲気においては、図５（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜１２の膜厚を予め調整することで、ダイヤフラム５の形状を略フラットな形状にする。
【００４０】
なお、ダイヤフラム５は、例えば、平面形状が約１ｍｍ角の正方形で厚みが約３０μｍである場合、シリコン窒化膜１２を約０．２μｍ形成することにより、１気圧の雰囲気中におけるダイヤフラム５の変形量を、シリコン窒化膜１２を形成しない場合の変形量の半分以下にすることができる。
【００４１】
なお、図５は、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９と電極パッド１０とを設けたセンサチップ２の表面側とは反対側の面（第１層を設けた面）を台座３に接合させた実施例であり、図６は、拡散型歪みゲージ抵抗８と拡散型リード抵抗９と電極パッド１０とを設けたセンサチップ２の表面側に台座３に接合させた実施例である。なお、センサチップ２と台座３との接合面となる箇所には、図５に示すように、シリコン窒化膜１２は設けない。
【００４２】
ここで、第３実施形態においては、第１層は、第１基板に対して引張応力を有するシリコン窒化膜１２を用いたが、第１基板であるシリコン基板に対して引張応力を有するボロンドープ層等の不純物ドープ層（不図示）を用いてもよい。ダイヤフラム５は、例えば、平面形状が約１ｍｍ角の正方形で厚みが約３０μｍの場合、不純物濃度が約１．０×１０20ｃｍ-3で拡散深さが約３μｍのボロンドープ層を形成することにより、１気圧の雰囲気中におけるダイヤフラム５の変形量をボロンドープ層がない場合の変形量の半分以下にすることができる。
【００４３】
本実施形態に係る圧力センサ１は、ダイヤフラム５がセンサチップ２に対して圧縮応力を有するシリコン窒化膜１２を備え、第１圧力値が第２圧力値の圧力と等しいときには圧力基準室４から見てダイヤフラム５が凸形状であり、第２圧力値が初期状態における圧力であるときには圧力基準室４から見てダイヤフラム５が略フラット形状であるようにすることで、圧力検出部で検出する圧力とダイヤフラム５の変形量との間で直線性が得られる領域を広く確保するとともに、単位圧力当たりのダイヤフラム５の変形量も大きくすることができる。すなわち、圧力計測範囲が大きく、高性能な圧力センサを提供することができる。
【００４４】
また、ダイヤフラム５の変形量のばらつきも小さくすることができるので、センサ特性のばらつきが低減され、歩留りも向上できる。つまり、同性能であれば小型で低コストの圧力センサを提供することができる。また、第１層に薄膜であるシリコン窒化膜１２を使用し、シリコン窒化膜１２をダイヤフラム５の変形量の調整に利用することは、製造工程を特に増やすことなく、ダイヤフラム５の形状を略フラット化することができる。なお、第１層であるシリコン窒化膜１２は、表面保護膜としても機能する。また、本実施形態のように、第１層として例えば、シリコン窒化膜１２のような電気的絶縁性を備えた薄膜を用いることで、圧力検出部と第１層との間の電気的絶縁を考慮する必要がない。
【００４５】
次に、第３実施形態において第１層であるシリコン窒化膜１２とセンサチップ２との間に後述する第２層を設けた実施形態を、本発明の第４実施形態として図７及び図８に基づいて説明する。図７（ａ）は、台座３を接合する前のセンサチップ２を示す断面図であり、図７（ｂ）は、初期状態時の圧力センサ１を示す断面図である。なお、図７は、本実施形態の変形形態を示す断面図である。ここで、図７は、第３実施形態における図５の変形形態に対応し、図８は、第１実施形態における図６の変形形態に対応する。
【００４６】
本実施形態において第３実施形態との相違点は、図７、図８に示すように、センサチップ２とシリコン窒化膜１２との間に第２層を設けた点である。なお、図７は、第３実施形態における図５の変形形態に対応し、図８は、第３実施形態における図６の変形形態に対応する。
【００４７】
ここで、第２層は、センサチップ２に対して圧縮応力を有するとともに、この圧縮応力の絶対値がシリコン窒化膜１２の有する引張応力の絶対値よりも小さいものであれば材料は特に限定はしないが、本実施形態においては、例えば、薄膜であるシリコン酸化膜１３を用いる。
【００４８】
なお、シリコン窒化膜１２、シリコン酸化膜１３の各膜厚は、シリコン酸化膜１３がセンサチップ２に対して圧縮応力を有するとともに、この圧縮応力の絶対値がシリコン窒化膜１２の有する引張応力の絶対値よりも小さいように調整することで、ダイヤフラム５は、第３実施形態と同様に、センサチップ２と台座３とを接合する前に、圧力基準室４側から見て予め凸状になるようにを変形させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態においては、シリコン窒化膜１２、シリコン酸化膜１３を例えば、熱酸化、減圧ＣＶＤによって形成するが、この場合、シリコン酸化膜１３の膜厚は、シリコン窒化膜１２の膜厚の４倍以上とする。
【００５０】
圧力センサ１の製造工程についての説明は、第１実施形態乃至第３実施形態のいずれかに記載の工程に共通するため省略する。なお、図７、図８に示すように、センサチップ２と台座３との接合面にはシリコン窒化膜１２、シリコン酸化膜１３は設けない。
【００５１】
本実施形態に係る圧力センサは、第１層であるシリコン窒化膜１２に更に第２層であるシリコン酸化膜１３を設けることで、シリコン窒化膜１２とシリコン酸化膜１３とを合わせた膜厚を厚くして表面保護膜としての機能を向上させながらも、ダイヤフラム５に対する応力を適当な値に保つことができる。また、シリコン酸化膜１３の膜厚に応じてシリコン窒化膜１２の膜厚を変えることにより、ダイヤフラム５に対する応力値の調整が容易となる。また、本実施形態のように、第２層として例えば、シリコン酸化膜１３のような電気的絶縁性を備えた薄膜を用いることで、圧力検出部と第２層との間の電気的絶縁を考慮する必要がない。
【００５２】
ここで、第１実施形態乃至第４実施形態においては、圧力センサ１は、歪みゲージ抵抗８を用いた構成であるが、静電駆動型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサ、センサチップを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る圧力センサ、センサチップの変形形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る圧力センサ、センサチップを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る圧力センサ、センサチップの変形形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る圧力センサ、センサチップを示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る圧力センサ、センサチップの変形形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る圧力センサ、センサチップを示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る圧力センサ、センサチップの変形形態を示す断面図である。
【図９】従来例に係る圧力センサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  圧力センサ
２  センサチップ
３  台座
４  圧力基準室
５  ダイヤフラム
６  フレーム
７、１３  シリコン酸化膜
８  ゲージ抵抗
９  拡散型リード抵抗
１０  電極パッド
１１、１２  シリコン窒化膜
【図１】
2005156164.tif 000003
【図２】
2005156164.tif 000004
【図３】
2005156164.tif 000005
【図４】
2005156164.tif 000006
【図５】
2005156164.tif 000007
【図６】
2005156164.tif 000008
【図７】
2005156164.tif 000009
【図８】
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【図９】
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