JPH01311240A - ダイヤフラム型圧力センサー - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、各種産業は器や各種検査装置の分野で自動化
あるいは省力化または高性能化のために広く用いられて
いる圧力センサーの改良でダイヤフラム型圧力センサー
に関するものである。

く従来の技術〉 従来、圧力センサーには、大別すると機械的な外圧が作
用針ることにより抵抗値が変化する所謂ピエゾ効果を利
用するものと、ダイヤフラムが圧力を受けて撓わみ、こ
れにより静電容量が変化することを利用するものの２ｉ
１１りがある。

ここで曲者のピエゾ効果によるものは方式が全く異なり
、本発明とは比較対象外であるため詳細な説明を省略し
、後者の静電容量変化によるものについて述べると、こ
の場合は、珪素板を機械加工やエツチングによって薄く
仕上げて形成したダイヤフラム（隔膜）と、他方の基板
上に設けた電極とを対向させ、上記ダイヤフラムが圧力
を受けて変形した時に生じる靜電容雇変化から上記圧力
を算出しようとするものである。

又、珪素単結晶基板を用いることにより、１個のチップ
−Ｌに、珪素半導体にて構成された信号処理回路と、圧
力センサーとを集積一体化して異なる２つの複合機能を
もたせたものもある。

その池上記珪素半導体に比べてバンドギャップが広く、
熱的、化学的、機械的に極めて安定し、しかも該珪素゛
ト導体では実現不可能な高温条件下で、高出力動作用電
子素子材料としてβ型炭化珪素゛ト導体の研究開発があ
るが、これは大面積、高品質のβ型炭化Ｊｉ素基板を工
業的に安定量産し得る方法がなかったために、各方面・
＼の天川化はもとよりなく、センサーに関する応用例も
見られなかった。

しかし、他方ではβ型炭化珪素膜を形成する手段として
珪素基板上に気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて薄膜を得
る方法（特開昭５９−２０３７９９号）があり、これに
よれば安価で入手の容易な珪素基板上に、工業的に量産
に適した大面積のβ型炭化珪素単結晶を形成でき、また
成長過程で適当なドーパントを添加ｒることにより、炭
化珪素中結晶の伝導型や、不純物濃度を制御することが
可能であり、β型炭化珪素を用いた各種半導体素子が開
発されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記圧力センサーには珪素板の薄いダイヤフラ
ムが不可欠であり、通常厚さ数１００ｒμｔＩＩｌの珪
素基板をエツチング液等を用いて部分的にエツチングす
ることによって形成しているので、このような方法は非
常に長時間を要すると共に、該二ンチング深さを制御す
るための製作プロセスが複雑となる。

又、ダイヤフラムの厚さ及びその均一性を制御すること
が困難であり、そしてこうした圧力センサーはダイヤフ
ラムの撓みを利用するものであるため材料自体の機械的
強度が要求されるが、珪素板ではこの点についても要求
を満たすことができない。

そこで、本発明は上記従来例における欠点に対処し、高
品質のダイヤフラムを備えた圧力センサーを提供するも
のである。

く課題を角イ決するための手段〉 珪素基板上にＣＶＤ法によってβ型炭化珪素単結晶膜を
形成すると共に、訊珪素基板の−・部をエツチングによ
って除去することにより露出した該炭化珪素単結晶膜面
に電極を設け、該電極との間に間隙を介して対向電極を
設けてなる。

く作用〉 珪素基板上に形成されたβ型炭化珪素単結晶膜を電極支
持部材とすることにより、該１１１．結晶膜の圧力によ
る敏感な撓みによる市電容量変化から圧力を算出する。

〈実施例〉 以下、本発明について図面に示す実施例により詳゛細に
、Ｊｌ明ｒると、！￥Ｓ１図に示すように珪素基板２の
上面に厚さ５叶μｌ１１１のβ型炭化珪素単結晶膜１を
堆積形成すると共に、前記珪素基板２の一部をエツチン
グによって除去して欠除部２ａを形成する。尚、この際
の欠除部２ａは前記結晶膜１に至る深さでも良く、又、
僅かに珪素基板２が該結晶膜１の面に残存動る状態であ
っても良い。

こうして、珪素基板２に形成した欠除部２ａ１７）部分
に、ｔｊＳ３図のようにアルミニウム電極３を真空蒸着
によって形成し、更に上記とは別に、上面にＴめアルミ
ニウム電極４を真空蒸着によって形成したガラス基板５
を、該珪素基板２の他側面に、放電極４が前記単結晶膜
１上の電極３と向き合うように対設してコンデンサを形
成し、更に萌記β望炭化珪累単結品基板によって形成さ
れたダイヤフラム部以外の該単結晶の半導体」二に半導
体技術によって信号処理回路１ａを形成する。

尚、上記実施例では信号処理回路はβぺ１１炭化Ｊｉ素
単結晶の半導体に形成したが、該炭化珪素単結晶膜を部
分的にエツチングにより除去するがあるいは珪素基板に
予め部分的に炭化珪素膜が形成されたものを用いて珪素
半導体基板に信号処理回路を形成しても良い。

つまり、珪素単結晶基板あるいはβ型炭化珪素単結晶膜
内にダイオード、トランジスタなどの回路素子を形成す
ることにより、該回路素子とｉ？ｊ’電￥ｆｍ型の圧力
センサーとを一体的に形成することができ、しかも回路
素子と圧力センサーとの組合わりにより検出した圧力を
直ちに増幅したりあるいは変調したりするなどの処理が
可能である。

〈発明の効果〉 本発明は、上述のように構成されているので製作容易、
しかも安定性、機械的強度に優れ、それに感度の高い優
れた圧力センサーを提供できるなどの効果を有する。

４、図面のｖＪＩｌｌなコと明 １図乃至第４図は本発明実施例を示し、第１図は、β勺
！炭化珪素単結晶膜が珪素基板１−に形成されている状
態を示す縦断側面図、ｍ２図は、エツチング状態を示１
縦断側面図、第３図は、対向電極板を設けた状態の縦断
側面図、 第４図は、信号処理回路を集積形成した状態を示す縦断
側面図である。

１・・・βヘシ炭化珪素中結晶膜　、 １ａ・・・信号処理回路　　　、２・・・珪素基板２ａ
・・・欠除部　　　、３．４・・・アルミニウム電極５
・・・〃ラス基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、適当な厚みの珪素基板の表面にβ型炭化珪素単結晶
   膜を形成した後、前記珪素基板の所定範囲をエッチング
   によって適当な深さまで除去して薄膜化したエッチング
   面にアルミニウム電極を蒸着によって設けると共に、該
   アルミニウム電極との間に空気間隙を介して対向電極を
   設けることを特徴とするダイヤフラム型圧力センサー。