(57)【要約】【課題】  電気ノイズを低減し、温度変化に起因する測定圧力値変動量について、個々の圧力センサ間で変動量のばらつきが抑制され、かつ、容易に製造することができる圧力センサを提供する。【解決手段】  圧力センサは、単結晶シリコン支持基板１と、単結晶シリコン支持基板１上に形成された絶縁層２と、絶縁層２上に形成された均一な厚さを有する単結晶シリコン薄板３とを備えている。単結晶シリコン薄板３の一部が圧力起歪部として機能するダイヤフラム３ａである。ダイヤフラム３ａが単結晶シリコン支持基板１に対向するように、絶縁層２に絶縁層２を厚さ方向に貫通する平板状の貫通孔２ａが設けられている。絶縁層２の厚さｔ１と単結晶シリコン支持基板１、絶縁層２、および単結晶シリコン薄板３の合計の厚さｔ２との間に、ｔ２／ｔ１＞７０という関係が成立する。【選択図】        図１
2007093242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン支持基板と、
前記シリコン支持基板上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されたシリコン薄板とを備え、
前記シリコン薄板の一部が圧力起歪部として機能するダイヤフラムであり、
前記ダイヤフラムが前記シリコン支持基板に対向するように、前記ダイヤフラムに隣接して前記絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられており、
前記絶縁層の厚さｔ１と前記シリコン支持基板、前記絶縁層、および前記シリコン薄板の合計の厚さｔ２との間に、ｔ２／ｔ１＞７０という関係が成立する、圧力センサ。
【請求項２】
前記絶縁層は、シリコンの熱酸化によって形成されたシリコン酸化膜を有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記絶縁層がホウ珪酸ガラスを有する、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記シリコン支持基板に前記貫通孔に連続する凹部が設けられた、請求項１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、シリコンを用いた圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体、特に、シリコンを用いた圧力センサとしては、様々な形態のものが知られている。
【０００３】
たとえば、文献”Fundamentals of Microfabrication (ISBN 0-8493-0826-7  CRC press)”（以下、「非特許文献１」という。）においては、シリコン基板の一部が、エッチングによって薄くなるまで削られ、圧力によって変形する圧力起歪部として機能する圧力センサが開示されている。
【０００４】
また、文献”IEEE Transaction on Electron Devices Vol.-34 No4, pp850-858”（以下、「非特許文献２」という。）においては、シリコン基板上に薄膜が堆積され、その薄膜が圧力によって変形する圧力起歪部として機能する圧力センサが開示されている。
【０００５】
また、”http://www.njit.edu/v2/Directory/Centers/MRC/memsresearch.html”の”Optical pressure Sensor Head Fabrication using Ultra-Thin Silicon Wafer Anodic Bonding” （以下、「非特許文献３」という。）においては、圧力起歪部として機能する肉厚が小さい基板と凹部が設けられたガラス基板とが接合された圧力センサが開示されている。
【０００６】
また、特開２００４−２６０１８７号公報（以下、「特許文献１」という。）においては、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の活性層に埋め込まれた酸化膜が起歪部として機能する圧力センサが開示されている。
【０００７】
また、特開平１１−２９８００９号公報（以下、「特許文献２」という。）においては、凹部を有するシリコン支持基板とシリコン薄板とが熱酸化膜を介して接合され、シリコン薄板の凹部に隣接する部分が起歪部として機能する圧力センサが開示されている。また、前述の特許文献２においては、凹部を有するシリコン基板とシリコン薄板とが絶縁層を介さずに接合された圧力センサも開示されている。
【０００８】
また、特開２００１−３３２７４６号公報（以下、「特許文献３」という。）においては、起歪部として機能する部分を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板と凹部を有する基板とが接着層を介して張り合わせられた圧力センサが開示されている。
【非特許文献１】Fundamentals of Microfabrication (ISBN 0-8493-0826-7  CRC press)
【非特許文献２】IEEE Transaction on Electron Devices Vol.-34 No4, pp850-858
【非特許文献３】Optical pressure Sensor Head Fabrication using Ultra-Thin Silicon Wafer Anodic Bonding
【特許文献１】特開２００４−２６０１８７号公報
【特許文献２】特開平１１−２９８００９号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の非特許文献１において開示されている圧力センサは、ガラスの熱膨張係数とシリコンの熱膨張係数との相違のために、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまう。
【００１０】
また、前述の非特許文献２において開示されている圧力センサによれば、シリコン基板の表面上に圧力変形部としての薄膜を形成するため、写真製版技術を用いることができる。したがって、薄膜を高い精度で加工することができる。しかしながら、前述と同様に、薄膜の熱膨張係数とシリコン基板の熱膨張係数との相違のために、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまう。
【００１１】
前述の非特許文献３において開示されている圧力センサは、ガラスの熱膨張係数と薄膜シリコンの熱膨張係数との相違のために、前述と同様に、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまう。
【００１２】
特許文献１において開示されている圧力センサもまた同様に、凹部に埋め込まれた酸化膜の線膨張係数と単結晶シリコンの線膨張係数との相違のために、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまう。
【００１３】
特許文献２において開示された圧力センサは、熱酸化膜の熱膨張係数と単結晶シリコンの熱膨張係数との差が大きいため、前述と同様に、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまうおそれがある。しかしながら、当該文献には、温度変化に起因する測定圧力値の変動による悪影響を排除するための手段は何ら開示されていない。
【００１４】
特許文献３に開示されている圧力センサは、単結晶シリコン基板のみによって構成されているため、温度変化に起因する測定圧力値の変動量は小さい。しかしながら、電気ノイズがシリコン基板を介して歪ゲージに伝達されてしまう。
【００１５】
また、特許文献３に開示されている圧力センサは、製造時に圧力起歪部として機能するダイヤフラムが撓み易いため、ダイヤフラムの厚さを制御することが困難である。その結果、ダイヤフラムの寸法の製造ばらつきに起因して、測定圧力値の変動量が大きくなってしまう。また、前述の圧力センサは、接着層の熱膨張係数とシリコンの熱膨張係数とが相違するため、温度変化に起因して測定圧力値が変動してしまうおそれがある。しかしながら、前述の文献には、温度変化に起因する測定圧力値の変動による悪影響を排除するための手段は何ら開示されていない。
【００１６】
一般に、圧力センサにおいては、上述の温度変化に起因する測定圧力値の変動を抑制することが重要である。ただし、温度変化に起因する測定圧力値の変動を補正することは可能である。そこで、この温度変化に起因する測定圧力値の補正のための作業手間を考慮すると、温度変化に起因する測定圧力値の変動量が個々の圧力センサごとに異なることを防止することがさらに重要になる。
【００１７】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、電気ノイズを低減し、
温度変化に起因する測定圧力値変動量について、個々の圧力センサ間で変動量のばらつきが抑制され、かつ、容易に製造することができる圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の圧力センサは、シリコン支持基板と、シリコン支持基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成されたシリコン薄板とを備えている。また、シリコン薄板の一部が圧力起歪部として機能するダイヤフラムである。また、ダイヤフラムがシリコン支持基板に対向するように、ダイヤフラムに隣接して絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられている。さらに、絶縁層の厚さｔ１とシリコン支持基板、絶縁層、およびシリコン薄板の合計の厚さｔ２との間に、ｔ２／ｔ１＞７０という関係が成立する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シリコン支持基板、絶縁層、およびシリコン薄膜のそれぞれの寸法が圧力センサごとに異なっていても、温度変化に起因する測定圧力値の変動量が圧力センサごとに異なることが防止される。そのため、温度変化に起因する測定圧力値の変動量分だけ測定圧力値を補正するために、製造された圧力センサのすべてに共通する１種類の補正係数を使用することができる。つまり、圧力センサごとに異なる補正係数を用いる必要がない。その結果、補正係数の決定のための労力が軽減される。したがって、精度の高い圧力センサを容易に製造することができる。また、シリコン支持基板とシリコン薄板とが絶縁層によって隔てられているため、シリコン支持基板に与えられた電気ノイズがシリコン薄板に伝達されない。したがって、上記の構成を有する圧力センサによれば、外部からの電気ノイズに起因して誤った測定値を出力してしまうことが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図３を用いて、実施の形態の圧力センサを説明する。図１〜図３は、本実施の形態の圧力センサの断面図である。
【００２１】
本実施の形態の圧力センサは、図１に示すように、単結晶シリコン支持基板１と、単結晶シリコン支持基板１上に形成された絶縁層２と、絶縁層２上に形成され均一な厚さを有する単結晶シリコン薄板３とを備えている。つまり、単結晶シリコン薄板３と単結晶シリコン支持基板１とは、絶縁層２を介して、貼り合わせられている。
【００２２】
絶縁層２の中央部には、絶縁層２を厚さ方向に貫通する貫通孔２ａが形成されている。貫通孔２ａは、絶縁層２の平行な断面の形状が正方形の平板状である。貫通孔２ａの内の平板状の空間は、単結晶シリコン支持基板１、絶縁層２、および単結晶シリコン薄板３によって囲まれた密閉空間となっており、圧力基準室として機能する。また、単結晶シリコン薄板３のうちの貫通孔２ａの上側に位置する部分は、均一な厚さの正方形のダイヤフラム３ａになっている。また、貫通孔２ａは、ダイヤフラム３ａの下側に設けられており、ダイヤフラム３ａは単結晶シリコン支持基板１に対向している。また、ダイヤフラム３ａは、貫通孔２ａ内の圧力と圧力センサの外部の圧力との差に起因して歪む程度に厚さが小さいため、圧力起歪部として機能する。
【００２３】
また、本実施の形態の圧力センサは、図２に示すように、ダイヤフラム３ａ上に歪ゲージ４ａ，４ｂが形成されている。歪ゲージ４ａ，４ｂは、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）薄膜からなり、スパッタリング法によって形成される。歪ゲージ４ａ，４ｂの両端の電圧が測定されれば、ダイヤフラム３ａにかかっている圧力値が得られる。なお、歪ゲージは、イオン注入によって単結晶シリコン薄板３内に形成された所定の長さを有する不純物領域であってもよい。この場合、不純物領域に圧力がかかると、不純物領域に歪が生じ、不純物領域の抵抗値が変化する。したがって、不純物領域の長さ方向の両端の電圧を測定すれば、不純物領域での歪量が判り、その歪量に対応したダイヤフラム３ａにかかる圧力値が得られる。ただし、前述の不純物領域は、導電層として機能するために、その周囲の不純物領域の導電型とは異なる導電型を有している必要がある。
【００２４】
また、本実施の形態の圧力センサは、図３に示すように、単結晶シリコン支持基板１および単結晶シリコン薄板３に、それぞれ、電極５ａおよび５ｂが設けられていてもよい。この場合、貫通孔２ａ内で、電極５ａと電極５ｂとが対向する。
【００２５】
また、ダイヤフラム３ａに圧力がかかると、ダイヤフラム３ａが歪むため、電極５ａと電極５ｂとの間の距離が変化する。それにより、電極５ａと電極５ｂの間の静電容量が変化する。その静電容量の変化に基づいて、電極５ａおよび５ｂに印加されている電圧値が変化する。したがって、この変化を読み出すことで圧力変化を検出できる。静電容量を読み出す方式としてはスイッチド・キャパシタ回路により静電容量変化を電圧変化に変換して読み出す方式がある。
【００２６】
前述のような実施の形態の圧力センサは、異種材料が積層された構造を有しているため、一般に、温度変化に起因した測定圧力値の変動量、すなわち温度変化に起因した出力電圧値の変動量は、個々の圧力センサを構成する材料の寸法に応じて異なる。
【００２７】
前述の事項をより具体的に言うと、次のようになる。
つまり、製品ごとに、圧力センサの構成部材である単結晶シリコン支持基板１、絶縁層２、および単結晶シリコン薄板３のそれぞれの寸法に製造ばらつきが存在する。そのため、圧力センサのダイヤフラム３ａの温度変化に起因する歪量は、圧力センサごとに異なっている。したがって、ダイヤフラム３ａが同一の圧力を受けても、その時点での周囲環境の温度次第では、ダイヤフラム３ａの歪量が圧力センサごとに大きく異なってしまう。そのため、複数の圧力センサの対比において、周囲環境の温度次第では、ダイヤフラム３ａが同一の圧力を受けているにかかわらず、測定値が圧力センサごとに大きく異なってしまうという不都合な事態が発生する。
【００２８】
そこで、温度変化に起因した出力電圧値の変動量と個々の圧力センサを構成する材料の寸法との関係を把握するために、次のような測定が行なわれた。その測定においては、絶縁層２の厚さｔ１に対する単結晶シリコン支持基板１、絶縁層２、および単結晶シリコン薄板３からなる３層全体の厚さｔ２の比（ｔ２／ｔ１）が異なる複数の圧力センサが用いられた。複数の圧力センサのそれぞれのダイヤフラム３ａに一定の圧力がかけられている状態で、複数の圧力センサのそれぞれの単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量が測定された。その結果が、図４および図５に示されている。なお、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量とは、基準温度の状態で測定された出力電圧値と基準温度から１℃だけ温度が変化した状態で測定された出力電圧値との差を示す値である。
【００２９】
なお、ダイヤフラム３ａの変形量は、ダイヤフラム３ａの面積および厚さ、ならびに、貫通孔２ａ内の平板状の空間の圧力と圧力センサの外部の圧力との差によって決定される。ダイヤフラム３ａの変形量に比例して出力電圧値が変化する。したがって、出力電圧値は、ダイヤフラム３ａに加えられた圧力に比例している。
【００３０】
前述の測定においては、絶縁層２として２種類の材料が用いられた。２種類の材料は、シリコン酸化膜およびホウ珪酸ガラスである。また、前述の測定は、一辺が２ｍｍの正方形のダイヤフラム３ａ上に歪ゲージ４ａ，４ｂが設置された状態で実行された。ダイヤフラム３ａの歪に対応して歪ゲージとしての抵抗器が変形し、その抵抗器の変形量がブリッジ回路を介して出力電圧値として検出される。つまり、歪ゲージ４ａ，４ｂの両端における電圧がそれぞれ検出され、電圧差が出力電圧として得られ、その出力電圧は、ダイヤフラム３ａにかかっている圧力値に対応した値である。
【００３１】
なお、ダイヤフラム３ａに外力が加えられずに、ある基準温度から所定温度だけ周囲環境の温度が変化しただけでも、ブリッジ回路を介して検出される出力電圧値は変動する。これは、圧力センサが異種材料からなる３層構造を有しているため、３つの層の熱膨張係数の相違に起因してダイヤフラム３ａに歪みが発生し、その歪みが歪ゲージによって検出されるためである。このように、３つの層の熱膨張係数が相違するため、圧力センサが測定している圧力が変化しなくても、周囲環境の温度の変化に起因して圧力センサの出力電圧値は変動してしまう。なお、前述の出力電圧値は、各温度での出力電圧値が線形近似され、近似曲線の傾きμＶ／℃によって表記されている。また、μＶ／℃は、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量である。
【００３２】
また、前述の測定においては、ダイヤフラム３ａの寸法として、３種類の寸法が採用された。３種類の寸法は、８μｍ、１０μｍ、および１２μｍである。
【００３３】
次に、図４および図５を用いて、前述のｔ２／ｔ１と単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量との関係を説明する。なお、図４には、絶縁層２としてホウ珪酸ガラスが用いられた場合の測定結果が示され、図５には、絶縁層２としてシリコン酸化膜が用いられた場合の測定結果が示されている。また、図４および図５には、基準温度が２５℃である状況で測定された実際の出力電圧値を基準出力電圧値として、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量とｔ２／ｔ１と関係がプロットされている。
【００３４】
図４および図５から、ｔ２／ｔ１＞７０の範囲においては、ダイヤフラム３ａの厚さが上記３種類のいずれであっても、また、絶縁層２の材質が上記２種類のいずれであっても、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量は、ｔ２／ｔ１の値に依存しないこと、すなわち、厚さｔ１およびｔ２が圧力センサごとに異なっていても、測定された実際の出力電圧値の変動量は、ほぼ一定であり、かつ、極めて狭い所定の範囲内の値になることが分かる。つまり、ｔ２／ｔ１＞７０の範囲においては、測定された実際の出力電圧値の変動量は、圧力センサを構成する材料について、製造ばらつき等に起因する寸法にばらつきがあるにもかかわらず、ほぼ一定であり、かつ、極めて狭い所定の範囲内にある。そのため、温度変化に起因する出力電圧値の変動量を個々の圧力センサごとに異なる補正係数を用いて補正する必要がない。つまり、１種類の補正係数を用いてすべての圧力センサの出力電圧値を補正することができる。そのため、出力電圧値を補正することが容易になっている。したがって、圧力センサの測定精度を向上させることが容易になる。
【００３５】
一方、ｔ２／ｔ１＜７０の範囲においては、厚さｔ１およびｔ２が僅かにばらついただけでも、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量が大きく変化する。つまり、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量は、構成材料の寸法が相違する圧力センサごとに大きく異なる。そのため、圧力センサごとに前述の補正係数を変更して、温度変化に起因する出力電圧値の変動量分だけの出力電圧値の補正を行なう必要がある。一方、補正係数を高い精度で決定するためには、個々の圧力センサを用いて圧力測定実験を行なう必要があるため、多大な時間を要してしまう。したがって、本実施の形態の圧力センサによれば、補正係数を圧力センサごとに決定する必要がないため、補正係数を決定するための時間を短縮することが可能になる。なお、補正係数とは、圧力センサの温度変化に起因した出力電圧値の変動量だけ、出力電圧値を補正するために用いられる係数である。
【００３６】
また、ｔ２／ｔ１の値は、圧力センサの温度特性の観点からの制限はないが、圧力センサを構成する材料の入手の容易さおよびその材料（絶縁層２）の膜厚制御の容易さを考慮すると、３×１０4以下であることが望ましい。
【００３７】
また、絶縁層２としてホウ珪酸膜が用いられる場合には、ｔ２／ｔ１＞７０の範囲においては、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量は１５μＶ／℃〜２０μＶ／℃の範囲内にある。一方、絶縁層２として酸化シリコン膜が用いられる場合には、ｔ２／ｔ１＞７０の範囲においては、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量は３０μＶ／℃〜４０μＶ／℃の範囲内にある。したがって、絶縁層２としてホウ珪酸膜が用いられた圧力センサは、絶縁層２としてシリコン酸化膜が用いられた圧力センサと比較して、単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量のばらつきの幅が小さい。
【００３８】
さらに、本実施の形態の圧力センサにおいては、単結晶シリコン支持基板１と単結晶シリコン薄板３との間には絶縁層２が形成されている。そのため、圧力センサが何らかの装置に実装された状態で、外部から単結晶シリコン支持基板１へ電気ノイズが与えられても、電気ノイズが絶縁層２によって遮蔽される。したがって、単結晶シリコン薄板３に電気ノイズが伝達されてしまうことがない。つまり、圧力センサが外部からの電気ノイズを受けても、その測定値は電気ノイズによって変動しない。
【００３９】
次に、図６〜図１３を用いて、本実施の形態の圧力センサの製造方法を説明する。なお、図６〜図１２は、圧力センサの製造工程の途中の段階の半製品の断面図であり、図１３は、圧力センサの製造工程の最終段階の断面図である。
【００４０】
本実施の形態の圧力センサの製造方法においては、まず、図６に示すように、単結晶シリコン支持基板１が準備される。次に、図７に示すように、単結晶シリコン支持基板１上に絶縁層２が形成される。絶縁層２としては、熱酸化膜（シリコン酸化膜）、パイレックス（登録商標）ガラス薄膜、またはシリコン窒化膜などが挙げられるが、単結晶シリコン支持基板１が熱によって酸化された熱酸化膜は、緻密性が高いため、圧力センサの圧力基準室内の気密性を向上させるために最も適した材料である。なお、熱酸化膜の膜厚は、約２．０μｍである。
【００４１】
次に、図８に示すように、絶縁層２の中央部が除去され、絶縁層２を厚さ方向に貫通する平板状の貫通孔２ａが形成される。なお、絶縁層２の貫通孔２ａの内周面、単結晶シリコン支持基板１の上面、およびシリコン薄膜３の下面によって囲まれる空間は、平板形状であり、圧力基準室としての空洞になる。また、絶縁層２の除去方法としては写真製版技術およびプラズマエッチング技術が用いられるため、μｍ単位の精度で貫通孔２ａを形成することが可能である。
【００４２】
次に、図９に示すような第２の基板１０が準備される。第２の基板１０は、単結晶シリコン薄板３、埋め込み熱酸化膜１２、および支持基板１３の三層構造を有している。単結晶シリコン薄板３の厚さは、１０μｍであり、埋め込み熱酸化膜１２の厚さは、０．５μｍであり、支持基板１３厚さは、６２５μｍである。
【００４３】
その後、図１０に示すように、単結晶シリコン支持基板１と第２の基板１０とが、ヒュージョン（fusion）接合によって、絶縁層２を介して、貼り合わせられる。なお、前述のヒュージョン接合の代わりに、超高真空状態において絶縁層２または単結晶シリコン薄板３にアルゴンプラズマが照射され、その表面が活性化された後に、常温で、単結晶シリコン支持基板１と第２の基板１０とが絶縁層２を介して接合されてもよい。
【００４４】
次に、図１１に示すように、第２の基板１０の支持基板１３が除去される。このとき、まず、ある程度の厚さだけ支持基板１３が研削される。その後、残存する支持基板１３がアルカリ溶液を用いるウェットエッチングによって除去される。ウェットエッチングにおいては、支持基板１３に対する埋め込み熱酸化膜１２のエッチングレートがかなり小さい。そのため、埋め込み熱酸化膜１２が露出した段階でエッチングを終了することは容易である。その後、図１２に示すように、埋め込み熱酸化膜１２は、フッ酸（ＨＦ）溶液によって除去される。
【００４５】
次に、露出した単結晶シリコン薄板３に歪ゲージ４ａ，４ｂが取り付けられる。歪ゲージ４ａ，４ｂとしては、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）薄膜が挙げられる。また、ニッケルクロム薄膜が単結晶シリコン薄板３上に設けられる方法の代わりに、単結晶シリコン薄板３の大部分の導電型と異なる導電型の部分が単結晶シリコン薄板３にイオン注入によって形成される方法が用いられてもよい。この場合、イオン注入によって形成された不純物領域が歪ゲージになる。最後に、必要に応じて、歪ゲージ４ａ，４ｂから配線６が引出され、歪ゲージ４ａ，４ｂの一部を覆うように絶縁性の保護膜７が形成される。したがって、歪ゲージ４ａ，４ｂは露出している。その構造が、図１３に示されている。
【００４６】
上記本実施の形態の圧力センサにおいては、単結晶シリコン支持基板１の厚さが３８０μｍである場合には、単結晶シリコン支持基板１、絶縁層２、および単結晶シリコン薄板３の３層の合計の厚さｔ２は、３８０＋２．０＋１０＝３９２μｍである。したがって、ｔ２／ｔ１＝３９２／２．０＝１９６であり、ｔ２／ｔ１＞７０という条件が具備されている。
【００４７】
また、図１４には、前述の圧力センサの各温度における基準出力電圧値に対する出力電圧値の変動量の割合がプロットされている。図１４から、前述の圧力センサは、温度変化に起因した出力電圧値の変動量のばらつきの幅が極めて小さいことが分かる。
【００４８】
なお、単結晶シリコン支持基板１としてより薄い基板が用いられてもよい。ダイヤフラム３ａまたは歪ゲージ４ａ，４ｂが形成された後に、単結晶シリコン支持基板１に同一材料である単結晶シリコン基板が貼り合わせられることによって、ｔ２／ｔ１＞７０という条件が具備されても、前述の圧力センサによって得られる効果と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、ホウ珪酸ガラス膜は、熱酸化膜に比較して、熱膨張係数が単結晶シリコン支持基板１に近いため、シリコン酸化膜の代わりにホウ珪酸ガラス膜が用いられれば、さらに温度変化に起因した出力電圧値の変動量を低減することができる。
【００５０】
また、本実施の形態の圧力センサにおいては、単結晶シリコン薄板３の圧力起歪部（ダイヤフラム３ａ）に隣接する位置にある絶縁層２のみが部分的に除去されているが、図１５の断面図に示すように、絶縁層２の部分的な除去に加えて、単結晶シリコン支持基板１が貫通孔２ａに連続する凹部１ａを有するように部分的に除去されても、温度変化に起因した出力電圧値の変動量が圧力センサごとに異なってしまうという不都合の発生が防止された圧力センサを得ることができる。この場合、絶縁層２の貫通孔２ａ内の空間および単結晶シリコン支持基板１の凹部１ａ内の空間の双方が圧力基準室としての空洞になる。なお、凹部１ａは、断面が台形状であるが、その形状は、半球状等のいかなる形状であってもよい。
【００５１】
超高感度な圧力センサにおいては、単結晶シリコン薄板３の圧力起歪部（ダイヤフラム３ａ）の変形量が特に大きい。そのため、単結晶シリコン薄板３と単結晶シリコン支持基板１との接触を防止する必要がある。この場合、単結晶シリコン支持基板１に前述のような凹部１ａが形成されていれば、ダイヤフラム３ａに大きな圧力がかかり、ダイヤフラム３ａが大きく撓んでも、ダイヤフラム３ａと単結晶シリコン支持基板１とが接触することが防止される。
【００５２】
なお、前述の実施の形態の圧力センサにおいては、シリコン支持基板およびシリコン薄板の材料として、単結晶シリコンが採用されているが、単結晶シリコンの代わりに、単結晶シリコンの熱膨張係数とほぼ同様の熱膨張係数を有する多結晶シリコンまたは非晶質シリコンが支持基板およびシリコン薄板の材料として採用されてもよい。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態の圧力センサの断面図である。
【図２】実施の形態の歪ゲージによって圧力を検出する圧力センサの断面図である。
【図３】実施の形態の静電容量の変化に基づいて圧力を検出する圧力センサの断面図である。
【図４】絶縁層がホウ珪酸ガラスである場合のｔ２／ｔ１と単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量との関係を示すグラフである。
【図５】絶縁層がシリコン酸化膜である場合のｔ２／ｔ１と単位変化温度あたりの出力電圧値の変動量との関係を示すグラフである。
【図６】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図８】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１１】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１２】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１３】実施の形態の圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１４】周囲環境の温度と基準出力電圧値に対する出力電圧値の変動量の割合との関係を示すグラフである。
【図１５】実施の形態の他の例の圧力センサの断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  単結晶シリコン支持基板、１ａ  凹部、２  絶縁層、２ａ  貫通孔、３  単結晶シリコン薄板、３ａ  ダイヤフラム、４ａ，４ｂ  歪ゲージ、５ａ，５ｂ  電極、６  配線、７  保護膜、１０  第２の基板、１２  埋め込み熱酸化膜、１３  支持基板。
【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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