JPH0359532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、圧力に応答して電気信号を発生する
圧力スイツチの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来の圧力スイツチの一例を第３図に示す。こ
の第３図において、Ａはシリコン基板、Ｂはこの
シリコン基板Ａにエツチングにより形成されたダ
イヤフラムである。Ｃは可動接点で、これは上記
ダイヤフラムＢに蒸着或はスパツタにより形成さ
れた電極膜よりなる。また、Ｄは可動接点Ｃと所
定間〓をおいて対向する固定接点で、これはシリ
コン基板Ａに接着されたガラス基板Ｅに蒸着或は
スパツタにより形成された電極膜D₁，D₂よりな
る。そして、圧力を受けたダイヤフラムＢの変形
に応じて可動接点Ｃと固定接点Ｄとが接触・離間
するようになつている。

このような圧力スイツチの製造方法として、従
来より、以下に述べる方法が供されている。ま
ず、シリコン基板Ａ側において、その両面に凹部
を形成してダイヤフラムＢを形成した後、このダ
イヤフラムＢに可動接点Ｃを設けるシリコン基板
Ａ側を製造する工程を行なう。一方、ガラス基板
Ｅ側において、可動接点Ｃと対向する固定接点Ｄ
をガラス基板Ｅに設けるガラス基板Ｅ側を製造す
る工程を行なう。この後、シリコン基板Ａ及びガ
ラス基板Ｅを持寄つて、両者を接着により接合す
る工程を行なつている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の製造方法では、シリ
コン基板Ａ側を製造する工程、ガラス基板Ｅ側を
製造する工程を行なつた後両基板Ａ，Ｅを接合す
る工程が必要であるから、基板Ａ，Ｅの位置決め
を正確に行なわなければならず、製造性が悪いと
いう欠点があつた。特に、シリコン基板Ａとガラ
ス基板Ｅを接着する接合作業時においては、可動
接点Ｃと固定接点Ｄとの間隔の設定及び両接点
Ｃ，Ｄと対向配置の位置決め等を高精度で行なう
必要があるため、その製造性が悪かつた。また、
シリコン基板Ａの両面に凹部を形成してダイヤフ
ラムＢを形成する方法であること及び上記製造性
が悪いことのため、ダイヤフラムＢの小形化を図
つても、ダイヤフラムＢの外形を矩形状とした場
合その一辺部の長さ寸法を１〜５mm程度とするの
が、ダイヤフラムひいては圧力スイツチ全体の小
形化の限界であつた。

そこで、本発明の目的は、製造性を向上でき、
加えて、圧力スイツチ全体の小形化を図り得る圧
力スイツチの製造方法を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の圧力スイツチの製造方法は、絶縁基板
の一面に固定接点用電極膜層を形成した後、その
電極膜層上に除去可能な空間形成用膜層及びこの
空間形成用膜層の外周部に沿つてスペーサ用絶縁
膜層を形成し、更に、これらスペーサ用絶縁膜層
上及び空間形成用膜層上に可動接点用電極膜層を
形成すると共にその電極膜層上に補強膜層を形成
し、この後、上記補強膜層及び可動接点用電極膜
層を貫通する穴を形成し、次いで、上記穴を通し
て前記空間形成用膜層を除去して前記固定接点用
電極膜層と可動接点用電極膜層とを所定間隔をお
いて対向させる空間層を形成し、この後、前記穴
を閉塞する閉塞膜層を形成して前記空間層を密封
したところに特徴を有する。

（作用） 絶縁基板の一面に上記各膜層を順次形成する作
業及び空間形成用膜層を除去する作業を行なう、
即ち基板の片側の面のみを加工処理する工程を行
なうだけであるから、絶縁基板の位置決めは必要
なく、また、シリコン基板及びガラス基板を寄せ
集めてこれらを接着する作業も不要となり、総じ
て製造性が向上する。加えて、絶縁基板に対して
膜層の形成及び除去を行なうだけであるから、膜
層の厚み寸法及び面積を十分小さく設定すること
ができ、従来に比べて全体構成の小形化できるよ
うになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図及び第２
図を参照しながら説明する。

まず第１図ｇにおいて、１は絶縁基板で、これ
は、例えば略矩形状をなすシリコンウエハ２、及
びこれの一面たる例えば上面に熱酸化処理等によ
つて形成された絶縁膜層３よりなつている。４は
Pt或はAu等製の固定接点用電極膜層で、これは
上記絶縁基板１の絶縁膜層３の一面たる例えば上
面に形成されている。５はPt或はAu等製の可動
接点用電極膜層で、これは、シリコン窒化膜等よ
りなるスペーサ用絶縁膜層６を介在させて、上記
固定接点用電極膜層４と対向するように形成され
ている。７は後述するように穴８を通して形成さ
れた空間層で、これは固定接点用電極膜層４と可
動接点用電極膜層５とを所定間隔をおいて対向さ
せている。９はシリコン窒化膜等よりなる補強膜
層で、これは可動接点用電極膜５の上面に形成さ
れている。１０はシリコン窒化膜等よりなる閉塞
膜層で、これは、上記補強膜層９の上面に形成さ
れており、前記穴を閉塞して前記空間層７を密封
するようになつている。そして、補強膜層９及び
閉塞膜層１０によりダイヤフラム１１が構成され
ている。このダイヤフラム１１が第１図ｇに示す
ように変形していないとき、固定接点用電極膜層
４と可動接点用電極膜層５とが離間している。一
方、第２図に示すように、上方から所定の圧力を
受けてダイヤフラム１１が撓み変形したとき、固
定接点用電極膜層４と可動接点用電極膜層５とが
接触するようになつている。

次に、上記構成の圧力スイツチの製造方法につ
いて第１図ａ〜ｇに従つて説明する。

まず、第１図ａに示す工程において、シリコン
ウエハ２の上面に対して熱酸化処理等を行なつて
絶縁膜層３を形成し、絶縁基板１を形成した後、
この絶縁基板１の一面たる上面に固定接点用電極
膜層４を蒸着或はスパツタ等により形成する。こ
の後、第１図ｂに示すように、固定接点用電極膜
層４の上面のうち中央部分に位置して、エツチン
グ等により除去可能なポリシリコン膜等よりなる
空間形成用膜層１２を形成する。これに続いて、
第１図ｃに示すように、固定接点用電極膜層４の
上面のうち上記空間形成用膜層１２の外周部に沿
つてシリコン窒化膜よりなるスペーサ用絶縁膜層
６を例えばプラズマCVD（ケミカルベイパーデポ
ジシヨン）によつて形成する。そして、第１図ｄ
に示すように、上記スペーサ用絶縁膜層６及び空
間形成用膜層１２の上面に可動接点電極膜層５を
蒸着或はスパツタ等により形成すると共に、その
絶縁膜層５の上面のシリコン窒化膜よりなる補強
膜層９を例えあプラズマCVDによつて形成する。
この後、第１図ｅに示す工程において、上記補強
膜層９及び可動接点用電極膜層５を貫通する例え
ば４個の穴８（図中２個のみ示す）を、ドライエ
ツチングあるいはウエツトエツチングによつて形
成する。次いで、第１図ｆに示す工程において、
上記穴８を通して例えばKOH或はNaOHよりな
るエツチング液を注入し、これによつて前記空間
形成用膜層１２だけを溶かしながら除去し、以て
前記固定接点用電極膜層４と可動接点用電極膜層
５とを所定間隔をおいて対向させる空間層７を形
成する。この後、第１図ｇに示すように、補強膜
層９の上面にシリコン窒化膜よりなる閉塞膜層１
０を例えばプラズマCVDによつて形成して前記
穴８を閉塞する。この結果、閉塞膜層１０によつ
て前記空間層７が密封される。

このような構成の本実施例によれば、絶縁基板
１の一面に各膜層４，５，６，９，１０，１２を
形成する作業及び空間形成用膜層１２を除去する
作業を行なう、即ち、絶縁基板１の片側の面のみ
を加工処理する工程を行なうだけであるから、絶
縁基板１の位置決めは必要ないため、シリコン基
板Ａ及びガラス基板Ｅを夫々位置決めして加工処
理すると共にこれら基板Ａ，Ｅを寄せ集めて接着
する作業を必要とする従来（第３図参照）とは異
なり、製造性が向上する。加えて、空間形成用膜
層１２を除去するという方法によつてダイヤフラ
ム１１を形成できるから、ダイヤフラム１１の外
形を例えば矩形状に形成したときその一辺部の長
さ寸法を50〜500μｍ程度に設定することが可能
となり、従来のダイヤフラムＢ（外形が矩形状の
ときその一辺部の長さ寸法が１〜５mm程度）に比
べて、ダイヤフラム１１の外形寸法を極めて小さ
くできる。更に、固定接点用電極膜層４と可動接
点用電極膜層５との間に形成する所定間隔は、空
間層７即ち空間形成用膜層１２の膜層によつて適
宜設定できるから、上記所定間隔の設定精度を高
くできる（因みに本実施例においては、±10Å程
度の誤差で設定している）。従つて、圧力スイツ
チ全体の構成も従来（第３図参照）に比し小形化
を図り得る。

尚、圧力の検出レベルについては、ダイヤフラ
ム１１の厚さ寸法或は面積、並びに固定接点用電
極膜層４と可動接点用電極膜層５との間の間隔等
を適宜設定することにより、所望の検出レベルを
設定できる。

また、このような構成の圧力スイツチは、自動
車用バキユームスイツチ、自動車用オイルプレツ
シヤースイツチ、医療用センサ或はロボツト用面
圧センサ等に適用できる。

更に、上記実施例では、絶縁基板１の一面に圧
力スイツチのみを設ける構成としたが、これに限
られるものではなく、例えば絶縁基板１の一面及
び他面に夫々圧力スイツチ及び一般的なプレーナ
ーICを設けることにより、圧力スイツチとICと
を一体化するように構成しても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、絶縁
基板の一面に固定接点用電極膜層を形成した後、
その電極膜層上に除去可能な空間形成用膜層及び
この空間形成用膜層の外周部に沿つてスペーサ用
絶縁膜層を形成し、更に、これらスペーサ用絶縁
膜層上及び空間形成用膜層上に可動接点用電極膜
層を形成すると共にその電極膜層上に補強膜層を
形成し、この後、上記補強膜層及び可動接点用電
極膜層を貫通する穴を形成し、次いで、上記穴を
通して前記空間形成用膜層を除去して前記固定接
点用電極膜層と可動接点用電極膜層とを所定間隔
をおいて対向させる空間層を形成し、この後、前
記穴を閉塞する閉塞膜層を形成して前記空間層を
密封するようにしたので、製造性を向上でき、加
えて、圧力スイツチ全体の小形化を図り得るとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図は製造工程を順に示す図、第２図は
接点動作状態を示す全体の縦断面図である。ま
た、第３図は従来構成を示す縦断面図である。 図面中、１は絶縁基板、４は固定接点用電極膜
層、５は可動接点用電極膜層、６はスペーサ用絶
縁膜層、７は空間層、８は穴、９は補強膜層、１
０は閉塞膜層、１２は空間形成用膜層を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁基板の一面に固定接点用電極膜層を形成
   した後、その電極膜層上に除去可能な空間形成用
   膜層及びこの空間形成用膜層の外周部に沿つてス
   ペーサ用絶縁膜層を形成し、更に、これらスペー
   サ用絶縁膜層上及び空間形成用膜層上に可動接点
   用電極膜層を形成すると共にその電極膜層上に補
   強膜層を形成し、この後、上記補強膜層及び可動
   接点用電極膜層を貫通する穴を形成し、次いで、
   上記穴を通して前記空間形成用膜層を除去して前
   記固定接点用電極膜層と可動接点用電極膜層とを
   所定間隔をおいて対向させる空間層を形成し、こ
   の後、前記穴を閉塞する閉塞膜層を形成して前記
   空間層を密封してなる圧力スイツチの製造方法。