JPH04304679A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力センサにかかり、特
に共振型の圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体基板上に形成された半導体
領域のピエゾ抵抗効果による抵抗変化や変位による微小
な容量変化を検出することにより、圧力等を検出するよ
うにした超小形の半導体歪検出装置が注目されている。

【０００３】このような圧力センサは、集積回路技術を
用いて形成されるため、例えば、振動部分の長さが１０
０μｍ　程度、厚さが１μｍ　程度、チップ全体の大き
さが１ｍｍ角程度と極めて小形の素子を形成することが
できる。また、集積回路によって他の素子と同一基板上
に形成することができるという優れた特徴を有している
。

【０００４】例えば、このような圧力センサの一例とし
て、図１６および図１７に示すように、振動子１をこれ
と一体的に形成されたトーションスプリング２，３，４
，５を介して支持体９７に連結するとともに、裏面を薄
いダイヤフラム９６に貼着されたセンサチップがガラス
製の台座９３および９４に載置され、さらに上面をスペ
ーサ９８を介してシリコンリング９９に固着されたガラ
ス板７で封止し、このガラス板７とダイヤフラム９６と
の間に形成されるキャビテイ領域が真空に維持されるよ
うになっており、開口部１００を介して印加される外圧
によりダイヤフラム９６を変形しトーションスプリング
をキャビテイ内方に付勢し、外圧に応じた共振周波数と
して取り出すようにしたものがある。ここで６は駆動用
電極であり、ガラス板７内に埋め込まれている。

【０００５】この共振周波数を出力として取り出すこと
により外圧が測定できるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧力センサは、構造が複雑で、実装に際してガラス
基板および台座にシールしなければならないため実装コ
ストが過大となる上、ギャップを制御するのが極めて困
難であるという問題があった。

【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもので
、１枚のシリコンチップを用いて形成でき、実装が容易
で小型の共振型圧力センサを提供することを目的とする
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、窒化
シリコン膜あるいは窒化シリコン膜／多結晶シリコン膜
／窒化シリコン膜の３層膜等をキャップ層として用いこ
のキャップ層との間で気密状態のキャビテイ領域を形成
し、このキャビテイ領域内に振動子を伸長せしめ一体構
造のシリコン圧力センサを構成するようにしたことを特
徴とするものである。

【０００９】すなわち本発明の第１の圧力センサでは、
半導体基板内に形成された凹部内に伸長する半導体層と
絶縁膜との２層構造の振動子と、この凹部を気密的に封
止するように前記基板表面に形成された絶縁膜からなる
キャップ層とを具備し、前記半導体層への通電による発
熱に伴うバイメタル効果により前記半導体層の偏位を励
起し、ピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力
の変化にともない前記キャップ層を介して印加される前
記空洞内の圧力変化を検出するようにしている。

【００１０】本発明の第２の圧力センサでは、半導体基
板内に形成された凹部内に伸長する第１の半導体層から
なる振動子と、この凹部を気密的に封止するように前記
基板表面に形成され、第２の半導体層の表面および裏面
を絶縁膜で被覆したサンドイッチ構造のキャップ層とを
具備し、前記第１および第２の半導体層の間の静電相互
作用によって前記第２の半導体層の偏位を励起し、外部
圧力の変化にともない前記キャップ層を介して印加され
る前記空洞内の圧力変化を検出するようにしている。

【００１１】

【作用】上記構造によれば、シリコン基板表面に薄膜技
術を用いて片持ち梁およびこれを囲む空間を形成するよ
うにし、圧力センサが一体的に形成されるため、実装工
程が不要で、極めて容易に高精度で信頼性の高いセンサ
を得ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００１３】実施例１ この例では、半導体基板内に形成された凹部内に伸長す
る多結晶シリコン層と酸化シリコン層との２層構造の振
動子と、この凹部を気密的に封止するように前記基板表
面に形成された絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、
前記多結晶シリコン層への通電による発熱に伴うバイメ
タル効果により前記多結晶シリコン層の偏位を励起し、
ピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力の変化
にともない前記キャップ層を介して印加される前記空洞
内の圧力変化を検出することにより、外部圧力を検出す
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】すなわちこの半導体圧力センサは、図１に
断面図、図２に平面図を示すように、１枚のシリコンチ
ップから構成されており、多結晶シリコン膜１０と、こ
の下層に形成された酸化シリコン膜１１との２層構造の
４つの梁１４，１５，１７，１８からなる共振子９が気
密シールされたキャビティ領域の内部に形成されており
、共振子９の下部は井戸状のエッチング溝１２、上部は
窒化シリコン膜８を介して形成された窒化シリコン膜か
らなるキャップ層１３となっている。そして高濃度にド
ープされた多結晶シリコン層領域９０を介してコンタク
トが形成されており、高濃度ドーピング構造を用いるこ
とによりこの領域の抵抗を最小にするようになっている
。また、共振子９の振動子２１は、梁の偏位を増大する
ように構成されている。

【００１５】またこの多結晶シリコン層１０はヒータお
よびセンサとしてはたらくようになっており、電流の通
過により温度が上昇するとバイメタル効果により梁９が
曲がる。そして、この梁の偏位が、この多結晶シリコン
のピエゾ抵抗効果による抵抗値変化を測定することによ
って検出される。また、共振周波数領域においてセンサ
出力が最大となる。そしてまた、キャップ層１３は外圧
によって偏位せしめられ、これによってキャビテイ領域
内の圧力が変化し、この圧力変化により共振子の共振周
波数が変調せしめられるようになっている。

【００１６】次に、この圧力センサの形状加工工程につ
いて図３を参照しつつ説明する。

【００１７】まず、図３（ａ）　に示すように、表面が
（１００）配向のｎ型シリコン基板１６にｎ＋　埋め込
み層３２を形成した後エピタキシャル成長層３３を形成
し、さらに酸化シリコン膜１１およびボロンドープの多
結晶シリコン膜１０を順次形成したのち、通常のフォト
リソグラフィ法によりこれを梁状にパターニングし、こ
れをマスクとして不純物拡散を行い前記埋め込み層３２
に到達するように深く高濃度のｎ＋　シリコン層６７を
形成する。このとき同時にコンタクト用の高濃度領域９
０（図２参照）を形成する。

【００１８】そして図３（ｂ）　に示すように、この多
結晶シリコン膜１０の表面を軽く酸化して酸化シリコン
層２０を形成した後、この上層に、窒化シリコン膜８を
形成してこれをパターニングし、ＣＶＤ法によりＰＳＧ
膜１９を堆積し表面を平坦化した後、さらにキャップ層
としての窒化シリコン膜１３を堆積する。

【００１９】そして、エッチング孔（図示せず）を介し
て行われる３重エッチング技術により梁９を形成する。 まず、第１のエッチング工程では緩衝弗酸を用いて、Ｐ
ＳＧ膜１９を選択的にエッチング除去して、上半分の自
由空間を形成する。そして第２のエッチング工程では、
エッチング液としてＨＦ：ＨＮＯ３　：ＣＨ３　ＣＯＯ
Ｈ＝１：３：８の混合液を用いて、梁９の下およびまわ
りのｎ＋　領域すなわちｎ＋埋め込み層３２およびｎ＋
　シリコン層６７を選択的に除去する（図３（ｃ）　）
。

【００２０】この後、図３（ｄ）　に示すように、ＫＯ
Ｈを用いた第３のエッチング工程によって（１１１）面
をエッチングストッパとして用いてｎ型シリコン基板１
６をエッチングする。ここで、（１００）配向のシリコ
ン基板を用いているため、このエッチング工程では（１
１１）方向のエッチング速度が極めて遅くこの面でエッ
チングは停止し、（１１１）面で囲まれた空洞となる。 その後、高濃度領域９０へのコンタクト用の穴をあける
。

【００２１】このようにしてエッチングを行った後、キ
ャビティ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし
、図１および図２に示した圧力センサが形成される。

【００２２】ここで、仮にｎ＋　層を形成することなく
ｎ層のみにしＫＯＨによるエッチングのみにすると振動
子２１の下方のエッチングで問題が生じる。一方、ｎ層
を形成することなくｎ＋　層のみにしＨＦ：ＨＮＯ３　
：ＣＨ３　ＣＯＯＨ＝１：３：８の混合液を用いたエッ
チングを行おうとすると、梁の下部の酸化物層１１がエ
ッチングされてしまう。

【００２３】このようにして極めて容易に圧力センサが
形成される。

【００２４】この構造によれば、シリコン基板表面に薄
膜技術を用いて、圧力センサが一体的に形成されるため
、実装工程が不要で、極めて容易に高精度で信頼性の高
いセンサを得ることが可能となる。

【００２５】なおこの例では、梁を４つで構成したが４
つに限定されることなく１つでも２つでもよい。但し、
２つまたは４つにすれば、梁自身の相互接続を省くこと
ができる。

【００２６】また、共振子９を構成する材料としては、
多結晶シリコン膜１０と酸化シリコン膜１１とに限定さ
れることなく、単結晶シリコンなど通電によって発熱す
る半導体材料と絶縁膜との組み合わせであってかつ両者
の熱膨張率が等しくないものであればよい。

【００２７】実施例２ 次に本発明の第２の実施例について説明する。

【００２８】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する第１の多結晶シリコン層からなる振動子
と、この凹部を気密的に封止するように前記基板表面に
形成され、第２の多結晶シリコン膜の表面および裏面を
絶縁膜で被覆したサンドイッチ構造のキャップ層とを具
備し、前記第１および第２の多結晶シリコン層の間の静
電相互作用によって前記第２の多結晶シリコン層の偏位
を励起し、前記第１および第２の多結晶シリコン層間の
容量変化による出力変化として、圧力を検出するように
したことを特徴とするものである。

【００２９】すなわちこの共振型圧力センサは、図４お
よび図５に示すように、キャップ層が窒化シリコン膜／
多結晶シリコン膜／窒化シリコン膜（２３，２４，２５
）の３層膜から構成されるとともに、共振子６９が単層
構造の多結晶シリコン膜２６から構成されていることを
特徴とするものである。

【００３０】そして、この共振子６９（梁）は、キャッ
プ層の多結晶シリコン膜２４と梁の多結晶シリコン層２
６との間の静電相互作用で共振し、その出力は、梁の多
結晶シリコン膜２６とキャップ層の多結晶シリコン層２
４との容量変化として読み取られるようになっている。 また、振動子６０は、４つの梁６３，６４，６５，６６
によって支持されている。

【００３１】この圧力センサの形状加工工程について図
６を参照しつつ説明する。

【００３２】まず、図６（ａ）　に示すように、ｎ型シ
リコン基板１６にｎ＋　拡散層６１を形成した後、表面
酸化を行い、酸化シリコン膜２９およびボロンドープの
多結晶シリコン膜２６を順次形成する。

【００３３】次いで、図６（ｂ）　に示すように、通常
のフォトリソグラフィ法によりパターニングし梁２０を
形成し、さらに表面を軽く酸化して酸化シリコン層５６
を形成し、この上層に窒化シリコン層２７を形成してこ
れをパターニングしたのち、ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜２
８を堆積し平坦化することにより凹部にＰＳＧ膜２８を
埋め込む。

【００３４】そして、図６（ｃ）　に示すように、キャ
ップ層としての窒化シリコン膜２３、多結晶シリコン膜
２４，窒化シリコン膜２５を順次堆積する。

【００３５】そして、図６（ｄ）　に示すように、エッ
チング孔（図示せず）を介して行われる２重エッチング
技術により梁６９を形成する。まず、第１のエッチング
工程では緩衝弗酸を用いて、ＰＳＧ膜２８を選択的にエ
ッチング除去して、上半分の自由空間を形成する。そし
て第２のエッチング工程では、エッチング液としてＨＦ
：ＨＮＯ３　：ＣＨ３　ＣＯＯＨ＝１：３：８の混合液
を用いて、梁６９の下のｎ＋　領域すなわちｎ＋　拡散
層６１を選択的に除去する。そして、軽い酸化を行い共
振子のまわりに酸化シリコン膜６８を形成し、キャビテ
ィ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし、図４
および図５に示した圧力センサが形成される。

【００３６】かかる構造によっても、実施例１と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。

【００３７】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。

【００３８】実施例３ 次に、本発明の第３の実施例について説明する。

【００３９】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する第１の多結晶シリコン層とこれに絶縁膜
を介して積層された下部部材としての第２の多結晶シリ
コン層とからなる振動子と、この凹部を気密的に封止す
るように前記基板表面に形成され、第３の多結晶シリコ
ン膜の表面および裏面を絶縁膜で被覆したサンドイッチ
構造のキャップ層とを具備し、前記振動子が、その上部
部材である第１の多結晶シリコン層とキャップ層として
の第３の多結晶シリコン層との間の静電相互作用で励起
され、前記振動子の振動が下部部材である前記第２の多
結晶シリコン層のピエゾ抵抗効果による出力変化として
、圧力を検出するようにしている。

【００４０】すなわちこの例では、図７および図８に示
すように、共振子３１が、上部部材である多結晶シリコ
ン層３５とこれに酸化シリコン膜３６を介して積層され
た下部部材としての多結晶シリコン層３０で構成されて
いるとともに、キャップ層７０が、窒化シリコン層７１
，多結晶シリコン層７２，窒化シリコン層７３の３層構
造で構成されていることを特徴とするものである。

【００４１】そして、共振子３１が、その上部部材であ
る多結晶シリコン層３５とキャップ層７０との間の静電
相互作用で励起され、この共振子の振動が下部部材であ
る多結晶シリコンピエゾ抵抗素子３０によって検出され
るように構成されている。また、この振動子４１は４つ
の梁４２，４３，４４，４５によって支持されている。

【００４２】この圧力センサの形状加工工程について図
９を参照しつつ説明する。

【００４３】まず、図９（ａ）　に示すように、ｎ型シ
リコン基板１６にｎ＋　拡散層３８を形成した後、表面
酸化を行い、酸化シリコン膜３４およびボロンドープの
多結晶シリコン膜３０を順次形成し、さらにこの多結晶
シリコン膜３０表面を酸化し酸化シリコン層３６を形成
し、さらにこの上層に多結晶シリコン層３５を形成する
。

【００４４】次いで、図９（ｂ）　に示すように、通常
のフォトリソグラフィ法により、多結晶シリコン層３５
、酸化シリコン層３６、多結晶シリコン層３０、酸化シ
リコン層３４をパターニングし梁３１を形成し、さらに
表面を軽く酸化して酸化シリコン層９１を形成し、この
上層に窒化シリコン層３７を形成してこれをパターニン
グしたのち、ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜３９を堆積し平坦
化することにより凹部にＰＳＧ膜３９を埋め込む。

【００４５】そして、図９（ｃ）　に示すように、キャ
ップ層７０としての窒化シリコン膜７１、多結晶シリコ
ン膜７２，窒化シリコン膜７３を順次堆積する。

【００４６】そして、図９（ｄ）　に示すように、エッ
チング孔（図示せず）を介して行われる２重エッチング
技術により梁３１を形成する。まず、第１のエッチング
工程では緩衝弗酸を用いて、ＰＳＧ膜３９を選択的にエ
ッチング除去して、上半分の自由空間を形成する。そし
て第２のエッチング工程では、エッチング液としてＨＦ
：ＨＮＯ３　：ＣＨ３　ＣＯＯＨ＝１：３：８の混合液
を用いて、梁３１の下のｎ＋　領域すなわちｎ＋　拡散
層３８を選択的に除去する。そして、軽い酸化を行いキ
ャビテイの内側に酸化シリコン膜９２を形成し、キャビ
ティ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし、図
７および図８に示した圧力センサが形成される。

【００４７】かかる構造によっても、実施例１と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。

【００４８】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。

【００４９】実施例４ 次に、本発明の第４の実施例について説明する。

【００５０】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する単結晶シリコン層からなる振動子と、こ
の凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成さ
れた絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、この振動子
が、熱的に励起されて振動し、振動がこの単結晶シリコ
ン層のピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力
を検出するようにしている。

【００５１】すなわちこの例では、図１０および図１１
に示すように、共振子４６は、ｐ型の単結晶シリコン層
（ｐ型シリコン層）４７と酸化シリコン層４８とからな
る梁から構成されており、実施例１と同様熱励起による
バイメタル効果を利用したことを特徴とするものである
。また、キャップ層８８は窒化シリコン層５８で構成さ
れている。

【００５２】そして共振子と、上部キャップ層８８との
間の空間は、窒化シリコン膜５７の膜厚で決定される。 またこのｐ型シリコン層４７は共振子の熱的励起子およ
びセンサの両方の役割を果たす。梁の偏位はｐ型シリコ
ン層４７の抵抗の変化によって測定される。そして、こ
の振動子５１は４つの梁５２，５３，５４，５５によっ
て支持されている。

【００５３】この圧力センサの形状加工工程について図
１２を参照しつつ説明する。

【００５４】まず、図１２（ａ）　に示すように、ｎ型
シリコン基板１６にｎ＋　埋め込み層７４を形成し、ｎ
型エピタキシャル成長層７５を形成した後、さらにＳＩ
ＭＯＸ技術によりこのｎ型エピタキシャル成長層７５内
にイオン注入を行い酸化シリコン埋め込み層４８を形成
する。 このようにすることにより、シリコンの結晶性を維持し
つつ、酸化シリコン埋め込み層４８を形成することがで
きる。

【００５５】この後イオン注入によりｐ型シリコン層４
７を形成する。このｐ型シリコン層４７は振動子５１と
４つの梁５２，５３，５４，５５とを規定するのに用い
られる。そして深いｎ＋　型拡散層７６はエッチング領
域を規定するのに用いられる。

【００５６】そして図１２（ｂ）　に示すように、表面
を軽く酸化し、酸化シリコン膜５６および窒化シリコン
膜５７を形成したのち、この窒化シリコン膜５７をパタ
ーニングして凹部を形成する。この窒化シリコン層５７
は共振子とキャップ層５８との間の空間を決定する。

【００５７】こののち、ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜５９を
堆積し平坦化することにより前記凹部にＰＳＧ膜５９を
埋め込み、キャップ層８８としての窒化シリコン膜５８
を堆積する。

【００５８】そして、図１２（ｃ）　に示すように、エ
ッチング孔（図示せず）を介して行われる３重エッチン
グ技術によりキャビテイを形成する。まず、第１のエッ
チング工程では緩衝弗酸を用いて、ｐ型拡散層４７上の
＋　ＰＳＧ膜５９を選択的にエッチング除去して、上半
分の自由空間を形成する。そして第２のエッチング工程
では、エッチング液としてＨＦ：ＨＮＯ３　：ＣＨ３　
ＣＯＯＨ＝１：３：８の混合液を用いて、ｎ＋　領域を
全て選択的に除去する。そしてこのときｎ型エピタキシ
ャル層７５を残しておくことによりこのエッチングの間
酸化シリコン層４８を維持することができる。

【００５９】そして、第３のエッチング工程ではＫＯＨ
を用いたエッチングにより梁の下に残留しているこのｎ
型エピタキシャル層７５をエッチングし図１２（ｄ）　
に示すようなキャビテイ領域を形成する。

【００６０】そして、キャビティ内の内圧を決定して、
エッチング孔をシールし、図１０および図１１に示した
圧力センサが形成される。

【００６１】かかる構造によっても、実施例１と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。

【００６２】なお、前記実施例では、共振子を構成する
材料として、単結晶シリコン膜と酸化シリコン膜とを用
いたが、これに限定されることなく、多結晶シリコンな
ど為通電によって発熱する半導体材料と絶縁膜との組み
合わせであってかつ両者の熱膨張率が等しくないもので
あればよい。

【００６３】実施例５ 次に、本発明の第５の実施例について説明する。

【００６４】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する単結晶シリコン層からなる振動子と、こ
の凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成さ
れ、多結晶シリコン膜の表面および裏面を絶縁膜で被覆
したサンドイッチ構造のキャップ層とを具備し、この振
動子が、多結晶シリコン層との間の静電相互作用で励起
され、振動がこの単結晶シリコン層のピエゾ抵抗効果に
よる出力変化として、外部圧力を検出するようにしてい
る。

【００６５】すなわちこの例では、図１３および図１４
に示すように、共振子７８は、上半分がｐ型領域８３、
下半分がｎ型領域７９の単結晶シリコン層単層で構成さ
れており、共振子７８の励起は共振子７８のｐ型領域８
３とキャップ層６２との静電相互作用によって行われる
。また梁の偏位は共振子７８のｐ型領域８３内でのピエ
ゾ抵抗効果によって検出される。そして、この振動子６
０は４つの梁６３，６４，６５，６６によって支持され
ている。またキャップ層６２は窒化シリコン層８０、多
結晶シリコン層８１、窒化シリコン層８２の３層構造で
構成されている。

【００６６】この圧力センサの形状加工工程について図
１５を参照しつつ説明する。

【００６７】まず、図１５（ａ）　に示すように、（１
００）配向のｎ型シリコン基板１６にｎ＋　埋め込み層
８４を形成し、ｎ型エピタキシャル成長層７５を形成す
る。 ここでこの埋め込み層８４は共振子の下の領域を規定す
るものである。

【００６８】この後図１５（ｂ）　に示すように、深い
ｐ＋　型拡散層８５を形成する。このｐ＋型拡散層８５
は後にエッチング除去されて振動子６０のまわりのエッ
チング領域を規定するものである。そして浅いｐ型拡散
層８３を形成し、これをピエゾ抵抗素子と励起用キャパ
シタの下部電極とする。ここで共振子の下部領域７９は
ｎ型である。

【００６９】そして基板表面を軽く酸化し、酸化シリコ
ン膜８６および窒化シリコン膜８７を形成したのちこれ
らをパターニングする。この窒化シリコン層８７によっ
て共振子とキャップ層８８との間の空間が決定される。

【００７０】こののち、ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜８９を
堆積し平坦化することによりエッチングによって形成さ
れた凹部にＰＳＧ膜８９を埋め込み、キャップ層６２と
しての窒化シリコン膜８０、多結晶シリコン層８１、窒
化シリコン層８２を順次堆積する（図１５（ｃ）　）。

【００７１】そして、図１５（ｄ）　に示すように、エ
ッチング孔（図示せず）を介して行われる２重エッチン
グ技術によりキャビテイを形成する。まず、第１のエッ
チング工程では緩衝弗酸を用いて、ｐ型拡散層８３上の
ＰＳＧ膜８９を選択的にエッチング除去して、上半分の
自由空間を形成する。そして第２のエッチング工程では
、エッチング液としてＨＦ：ＨＮＯ３　：ＣＨ３ＣＯＯ
Ｈ＝１：３：８の混合液を用いて、梁のまわりおよび下
のｎ＋　領域を全て選択的に除去する。ここでも実施例
１の場合と同様、（１００）配向のシリコン基板を用い
ているため、このエッチング工程では（１１１）方向の
エッチング速度が極めて遅くこの面でエッチングは停止
し、（１１１）面で囲まれた空洞となる。そしてキャビ
テイ内に酸化シリコン層９２を形成するための酸化が行
われ、キャビティ内の内圧を決定して、エッチング孔を
シールし、図１３および図１４に示した圧力センサが形
成される。

【００７２】かかる構造によっても、実施例１と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。

【００７３】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。

【００７４】

【効果】以上説明してきたように、本発明によれば、マ
イクロマシン技術を用い、片持ち梁およびこれを囲む空
間を形成するようにし、圧力センサが一体的に形成され
るため、実装工程が不要で、極めて容易に高精度で信頼
性の高いセンサを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の圧力センサを示す図

【
図２】本発明の第１の実施例の圧力センサを示す図

【図
３】本発明の第１の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図

【図４】本発明の第２の実施例の圧力センサを示す図

【
図５】本発明の第２の実施例の圧力センサを示す図

【図
６】本発明の第２の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図

【図７】本発明の第３の実施例の圧力センサを示す図

【
図８】本発明の第３の実施例の圧力センサを示す図

【図
９】本発明の第３の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図

【図１０】本発明の第４の実施例の圧力センサを示す図

【図１１】本発明の第４の実施例の圧力センサを示す図

【図１２】本発明の第４の実施例の圧力センサの製造工
程を示す図

【図１３】本発明の第５の実施例の圧力センサを示す図

【図１４】本発明の第５の実施例の圧力センサを示す図

【図１５】本発明の第５の実施例の圧力センサの製造工
程を示す図

【図１６】従来例の圧力センサを示す図

【図１７】従来
例の圧力センサを示す図

【符号の説明】

１　　振動子 ２　　トーションスプリング ３　　トーションスプリング ４　　トーションスプリング ５　　トーションスプリング ６　　駆動用電極 ７　　ガラス板 ８　　窒化シリコン膜 ９　　共振子 １０　　多結晶シリコン膜 １１　　酸化シリコン膜 １２　　エッチング溝 １３　　ギャップ層 １４　　梁 １５　　梁 １７　　梁 １８　　梁 ２１　　振動子 ９０　　多結晶シリコン層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板内に形成された凹部内に伸
   長する半導体層と絶縁膜との２層構造の振動子と、この
   凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成され
   た絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、前記半導体層
   への通電による発熱に伴うバイメタル効果により前記半
   導体層の偏位を励起し、ピエゾ抵抗効果による出力変化
   として、外部圧力の変化にともない前記キャップ層を介
   して印加される前記空洞内の圧力変化を検出するように
   したことを特徴とする圧力センサ。
2. 【請求項２】　　半導体基板内に形成された凹部内に伸
   長する第１の半導体層からなる振動子と、この凹部を気
   密的に封止するように前記基板表面に形成され、第２の
   半導体層の表面および裏面を絶縁膜で被覆したサンドイ
   ッチ構造のキャップ層とを具備し、前記第１および第２
   の半導体層の間の静電相互作用によって前記第２の半導
   体層の偏位を励起し、外部圧力の変化にともない前記キ
   ャップ層を介して印加される前記空洞内の圧力変化を検
   出するようにしたことを特徴とする圧力センサ。