sapphire

モノリシックサファイア圧力センサ

 半導体微細加工技術の進展に伴い、マイクロ圧力センサの適用範囲は高温・腐食性雰囲気の過酷環境へと拡大しており、耐熱性・耐腐食性に優れたサファイアを用いた圧力センサが注目されている。本研究では、腐食性ガスを用いて加工を行う半導体エッチング装置内での使用を想定し、中真空(0.1~1 Pa)で圧力検知可能なサファイア圧力センサの実現を目指している。

 圧力センサの概略図をFig. 1に、製作プロセスをFig. 2に示す。センサはモノリック構造であり、微小空孔を有する空孔基板と、感圧膜であるダイアフラム基板から構成される。空孔基板製作には反応性イオンエッチング(以下、RIE)、ダイアフラム基板製作にはイオン注入・直接接合・熱処理から構成される薄膜作製技術スマートカット法を用いる。スマートカット法の利用によって数μm厚のサファイア感圧膜が実現でき、中真空の圧力検出が可能となる。

 サファイアは優れた材料特性を有するがゆえに、加工が非常に難しい材料である。そこでセンサ実現のため、本研究ではまずサファイア基板の微細加工プロセスを確立することを目的としている。

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