JPH02249936A - 容量形圧力センサ - Google Patents
容量形圧力センサInfo
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- JPH02249936A JPH02249936A JP7142089A JP7142089A JPH02249936A JP H02249936 A JPH02249936 A JP H02249936A JP 7142089 A JP7142089 A JP 7142089A JP 7142089 A JP7142089 A JP 7142089A JP H02249936 A JPH02249936 A JP H02249936A
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、電極が形成された基板同士を接合して形成し
た容量形圧力センサに関する。
た容量形圧力センサに関する。
従来、第３図に示したように、容量形圧力センサ３０は
、感圧ダイヤフラム部３２とその上に凹部３３及びその
凹部３３部分に電極３４を形成した一方のシリコン基板
３１上に電極３７を形成した他方の例えばガラス基板３
６を載置し、電極３４を有するシリコン基板３工と電極
３７を有するガラス基板３６とを対向させ接合技術を用
いて接合して構成されている。接合後には、凹部３３は
密閉された基準圧室３５となる。 上記容量形圧力センサ３０の基準圧室３５となる一方の
シリコン基板３１の凹部３３は、以下のようにして形成
されていた。 ここで、一般に、容量Ｃは、 Ｃ＝ε ・−・・−・・・・−・・
−−−−一−・・・−・−ｍ−−−−・・ （１）（ε
：誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間隔）で求められる
。 先ず、第４図（ａ）に示したように、シリコン基板３１
の基板材料である単結晶シリコン４１に選択的にエツチ
ング保護１１１４８を塗布等して形成する。 次に、強アルカリから成る薬液を用いて単結晶シリコン
４１を直接にエツチングする。すると、エツチング保護
膜４８が施されていない部分の単結晶シリコン４１が強
アルカリから成る薬液によりエツチングされ、第４図６
）に示した、段差寸法ｄ、を有する単結晶シリコン４１
が形成される。この単結晶シリコン４１０段差寸法ｄ、
から成るエツチング部４３が第３図に示したシリコン基
板３１の凹部３３となり、（１）式の電極間隔ｄを決定
する。
、感圧ダイヤフラム部３２とその上に凹部３３及びその
凹部３３部分に電極３４を形成した一方のシリコン基板
３１上に電極３７を形成した他方の例えばガラス基板３
６を載置し、電極３４を有するシリコン基板３工と電極
３７を有するガラス基板３６とを対向させ接合技術を用
いて接合して構成されている。接合後には、凹部３３は
密閉された基準圧室３５となる。 上記容量形圧力センサ３０の基準圧室３５となる一方の
シリコン基板３１の凹部３３は、以下のようにして形成
されていた。 ここで、一般に、容量Ｃは、 Ｃ＝ε ・−・・−・・・・−・・
−−−−一−・・・−・−ｍ−−−−・・ （１）（ε
：誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間隔）で求められる
。 先ず、第４図（ａ）に示したように、シリコン基板３１
の基板材料である単結晶シリコン４１に選択的にエツチ
ング保護１１１４８を塗布等して形成する。 次に、強アルカリから成る薬液を用いて単結晶シリコン
４１を直接にエツチングする。すると、エツチング保護
膜４８が施されていない部分の単結晶シリコン４１が強
アルカリから成る薬液によりエツチングされ、第４図６
）に示した、段差寸法ｄ、を有する単結晶シリコン４１
が形成される。この単結晶シリコン４１０段差寸法ｄ、
から成るエツチング部４３が第３図に示したシリコン基
板３１の凹部３３となり、（１）式の電極間隔ｄを決定
する。
上述のように、単結晶シリコン４１を強アルカリから成
る薬液で直接にエツチングした場合、そのエツチングの
進行速度を表すエッチレートは１−／ｍｉｎ、程度であ
る。そして、エツチング量を制御するには時間で管理す
る以外にはなく、精度良くエツチングするにはエツチン
グ工程と段差の測定とを短時間に繰り返して実行する必
要がある。 又、強アルカリから成る薬液はその成分や薬液温度を一
定に保つ必要があり管理が難しかった。上記の理由によ
り、強アルカリから成る薬液を用いて単結晶シリコン４
１を直接にエツチングして１μｓ程の段差寸法を正確に
制御し形成することは難しく、結果として、単結晶シリ
コン４１毎の段差のバラツキが大きかった。又、強アル
カリから成る薬液にて単結晶シリコン４１を直接にエツ
チングした面は粗面であり、平面性が悪い等の問題もあ
った。 従って、この単結晶シリコン４１の段差寸法ｄ。 から成るエツチング部４３を利用して容量形圧力センサ
３０の基準圧室３５を形成すると、電極間隔のバラツキ
が大きいことにより容量Ｃを正確に定めることが難しく
、容景形圧カセンサ３０の零点や被測定圧力Ｐに対する
感度に大きく影響が生じ、製品性能を一定に保つことが
できなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、単結晶シリコンの凹部
の段差を面精度も含めて精度良く形成して一方のシリコ
ン基板とすることにより、基準圧室の電極間隔が一定で
容量Ｃが正確であり、零点や被測定圧力に対する感度の
バラツキが少ない容量形圧力センサを提供することであ
る。
る薬液で直接にエツチングした場合、そのエツチングの
進行速度を表すエッチレートは１−／ｍｉｎ、程度であ
る。そして、エツチング量を制御するには時間で管理す
る以外にはなく、精度良くエツチングするにはエツチン
グ工程と段差の測定とを短時間に繰り返して実行する必
要がある。 又、強アルカリから成る薬液はその成分や薬液温度を一
定に保つ必要があり管理が難しかった。上記の理由によ
り、強アルカリから成る薬液を用いて単結晶シリコン４
１を直接にエツチングして１μｓ程の段差寸法を正確に
制御し形成することは難しく、結果として、単結晶シリ
コン４１毎の段差のバラツキが大きかった。又、強アル
カリから成る薬液にて単結晶シリコン４１を直接にエツ
チングした面は粗面であり、平面性が悪い等の問題もあ
った。 従って、この単結晶シリコン４１の段差寸法ｄ。 から成るエツチング部４３を利用して容量形圧力センサ
３０の基準圧室３５を形成すると、電極間隔のバラツキ
が大きいことにより容量Ｃを正確に定めることが難しく
、容景形圧カセンサ３０の零点や被測定圧力Ｐに対する
感度に大きく影響が生じ、製品性能を一定に保つことが
できなかった。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、単結晶シリコンの凹部
の段差を面精度も含めて精度良く形成して一方のシリコ
ン基板とすることにより、基準圧室の電極間隔が一定で
容量Ｃが正確であり、零点や被測定圧力に対する感度の
バラツキが少ない容量形圧力センサを提供することであ
る。
上記課題を解決するための発明の構成は、２つの基板の
各々に電極を形成し、該電極を対向させて接合し、該電
極間の容量の変化により被測定圧力を測定する容量形圧
力センサであって、一方の基板材料を単結晶シリコンと
し、該単結晶シリコンを選択的に酸化した酸化シリコン
膜をフッ酸系の薬液にてエツチング除去した凹部を有す
ることを特徴とする。
各々に電極を形成し、該電極を対向させて接合し、該電
極間の容量の変化により被測定圧力を測定する容量形圧
力センサであって、一方の基板材料を単結晶シリコンと
し、該単結晶シリコンを選択的に酸化した酸化シリコン
膜をフッ酸系の薬液にてエツチング除去した凹部を有す
ることを特徴とする。
単結晶シリコンを一方の基板とし、酸化保護膜の形成に
より選択的に酸化された酸化シリコン被膜部分のみがフ
ッ酸系の薬液にてエツチングされエツチング部が形成さ
れるために、エツチング部の段差寸法が精度良くできる
。そして、この単結晶シリコンのエツチング部である凹
部に電極を形成して一方のシリコン基板を形成し、他方
の基板の電極と対向させて接合される。このように構成
された容量形圧力センサは容量を正確に定められるので
製品性能が一定となる。
より選択的に酸化された酸化シリコン被膜部分のみがフ
ッ酸系の薬液にてエツチングされエツチング部が形成さ
れるために、エツチング部の段差寸法が精度良くできる
。そして、この単結晶シリコンのエツチング部である凹
部に電極を形成して一方のシリコン基板を形成し、他方
の基板の電極と対向させて接合される。このように構成
された容量形圧力センサは容量を正確に定められるので
製品性能が一定となる。
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明に係る容量形圧力センサを示した縦断面
図である。 容量形圧力センサ１０は、一方の基板材料として単結晶
シリコンから成るシリコン基板１１とガラス基板１６と
を接合して構成されている。 シリコン基板１１には感圧ダイヤフラム部１２とその上
側に凹部１３とが形成されている。そして、凹部１３に
は電極１４が形成されている。 又、ガラス基板１６にはシリコン基板１１の電極１４に
対向して電極１７が形成されている。 上記容量形圧力センサ１０の基準圧室１５となる一方の
シリコン基板１１の凹部１３は、以下のようにして形成
される。 先ず、第２図（ａ）に示したように、シリコン基板の基
板材料である単結晶シリコン２１に選択的に窒化シリコ
ン等の酸化保護膜２２を形成する。 次に、第２図ら）に示したように、酸素雰囲気中で高温
熱処理すると、酸化保護膜２８が施されていない部分の
単結晶シリコン２１がその表層部分から徐々に酸化され
体積を増加しつつ酸化シリコンとなり酸化シリコン膜２
９を形成する。この酸化シリコン膜２９０層は酸化保護
［２８のエツジ部分を持ち上げるような状態で単結晶シ
リコン２１の内部にまで進行する。尚、この進行速度は
、１虜／１００ｍ１ｎ、程度である。 このように、再現性の良いＬＳＩ製造技術等の既存技術
を用いて酸化シリコン膜２９が形成された後は、酸化シ
リコンＩＩ！！！２９が形成された単結晶シリコン２１
から酸化保護膜２８を除去した後、第２図（Ｃ）に示し
たように、単結晶シリコン２１を侵さない薬液としてフ
ッ酸系の薬液であるＨＦにより酸化シリコン膜２９のみ
をエツチングする。 上述のような工程により、酸化シリコン膜２９の部分が
エツチングされると、第２図（６）に示したような段差
寸法ｄ１を有する単結晶シリコン２１が形成される。こ
の単結晶シリコン２１の段差寸法ｄ１から成るエツチン
グ部分２３が第１図に示したシリコン基板１１０凹部１
３となる。 上述したように、単結晶シリコン２１に対する酸化シリ
コン！！２９の進行速度は１ ｔａ／ １００ａ＋ｉｎ
。 程であるので、酸化シリコン膜２９０層の厚さの形成に
おいては時間管理が容易である。又、その酸化シリコン
Ｍ２９をエツチングする薬液には強アルカリを用いる必
要が無いので、その成分や薬液温度管理も容易となる。 従って、単結晶シリコン２１に形成されるエツチング部
２３の段差寸法ｄ１は精度良く形成される。更に、単結
晶シリコン２１が直接にエツチングされる訳では無いの
で、その形成されたエツチング部２３の面精度も良い。 このように形成された単結晶シリコン２１のエツチング
部２３に電極を形成し、更に、感圧ダイヤフラム部を形
成して第１図のシリコン基板１１が形成される。 つまり、容量形圧力センサ１０の基準圧室１５となるシ
リコン基板１１の凹部１３は単結晶シリコン２１のエツ
チング部２３に同じであり、前述の（１）式における電
極間隔ｄを決定する段差寸法ｄ。 は寸法精度良く形成され、容量Ｃを正確に定めることが
できるため零点や被測定圧力Ｐに対する感度のバラツキ
が少ない容量形圧力センサが提供できる。
図である。 容量形圧力センサ１０は、一方の基板材料として単結晶
シリコンから成るシリコン基板１１とガラス基板１６と
を接合して構成されている。 シリコン基板１１には感圧ダイヤフラム部１２とその上
側に凹部１３とが形成されている。そして、凹部１３に
は電極１４が形成されている。 又、ガラス基板１６にはシリコン基板１１の電極１４に
対向して電極１７が形成されている。 上記容量形圧力センサ１０の基準圧室１５となる一方の
シリコン基板１１の凹部１３は、以下のようにして形成
される。 先ず、第２図（ａ）に示したように、シリコン基板の基
板材料である単結晶シリコン２１に選択的に窒化シリコ
ン等の酸化保護膜２２を形成する。 次に、第２図ら）に示したように、酸素雰囲気中で高温
熱処理すると、酸化保護膜２８が施されていない部分の
単結晶シリコン２１がその表層部分から徐々に酸化され
体積を増加しつつ酸化シリコンとなり酸化シリコン膜２
９を形成する。この酸化シリコン膜２９０層は酸化保護
［２８のエツジ部分を持ち上げるような状態で単結晶シ
リコン２１の内部にまで進行する。尚、この進行速度は
、１虜／１００ｍ１ｎ、程度である。 このように、再現性の良いＬＳＩ製造技術等の既存技術
を用いて酸化シリコン膜２９が形成された後は、酸化シ
リコンＩＩ！！！２９が形成された単結晶シリコン２１
から酸化保護膜２８を除去した後、第２図（Ｃ）に示し
たように、単結晶シリコン２１を侵さない薬液としてフ
ッ酸系の薬液であるＨＦにより酸化シリコン膜２９のみ
をエツチングする。 上述のような工程により、酸化シリコン膜２９の部分が
エツチングされると、第２図（６）に示したような段差
寸法ｄ１を有する単結晶シリコン２１が形成される。こ
の単結晶シリコン２１の段差寸法ｄ１から成るエツチン
グ部分２３が第１図に示したシリコン基板１１０凹部１
３となる。 上述したように、単結晶シリコン２１に対する酸化シリ
コン！！２９の進行速度は１ ｔａ／ １００ａ＋ｉｎ
。 程であるので、酸化シリコン膜２９０層の厚さの形成に
おいては時間管理が容易である。又、その酸化シリコン
Ｍ２９をエツチングする薬液には強アルカリを用いる必
要が無いので、その成分や薬液温度管理も容易となる。 従って、単結晶シリコン２１に形成されるエツチング部
２３の段差寸法ｄ１は精度良く形成される。更に、単結
晶シリコン２１が直接にエツチングされる訳では無いの
で、その形成されたエツチング部２３の面精度も良い。 このように形成された単結晶シリコン２１のエツチング
部２３に電極を形成し、更に、感圧ダイヤフラム部を形
成して第１図のシリコン基板１１が形成される。 つまり、容量形圧力センサ１０の基準圧室１５となるシ
リコン基板１１の凹部１３は単結晶シリコン２１のエツ
チング部２３に同じであり、前述の（１）式における電
極間隔ｄを決定する段差寸法ｄ。 は寸法精度良く形成され、容量Ｃを正確に定めることが
できるため零点や被測定圧力Ｐに対する感度のバラツキ
が少ない容量形圧力センサが提供できる。
【発明の効果】
本発明は、単結晶シリコンを選択的に酸化して酸化シリ
コン膜を形成し、その酸化シリコン膜をフッ酸系の薬液
にてエツチングして得られた凹部に電極を形成して一方
の基板とし、その基板と電極を形成した他方の基板とで
電極同士を対向させて接合構成した容量形圧力センサで
ある。上記単結晶シリコンをエツチングした凹部の段差
寸法は正確となり、その凹部に電極を形成した基板を用
いて構成された容量形圧力センサにおいては容量Ｃのバ
ラツキを低減できるので、零点や被測定圧力に対する感
度のバラツキが少なくなり、容量形圧力センサの製品性
能を一定にできるという効果を有する。
コン膜を形成し、その酸化シリコン膜をフッ酸系の薬液
にてエツチングして得られた凹部に電極を形成して一方
の基板とし、その基板と電極を形成した他方の基板とで
電極同士を対向させて接合構成した容量形圧力センサで
ある。上記単結晶シリコンをエツチングした凹部の段差
寸法は正確となり、その凹部に電極を形成した基板を用
いて構成された容量形圧力センサにおいては容量Ｃのバ
ラツキを低減できるので、零点や被測定圧力に対する感
度のバラツキが少なくなり、容量形圧力センサの製品性
能を一定にできるという効果を有する。
第１図は本発明の具体的な一実施例に係る容量形圧力セ
ンサを示した縦断面図。第２図（ａ）〜（６）は本発明
に係る容量形圧力センサのシリコン基板を構成する単結
晶シリコンにおける凹部の形成を示した縦断面図。第３
図は従来の容量形圧力センサを示した縦断面図。第４図
（ａ）及び第４図ら）は従来の容量形圧力センサのシリ
コン基板を構成する単結晶シリコンにおける凹部の形成
を示した縦断面図である。
ンサを示した縦断面図。第２図（ａ）〜（６）は本発明
に係る容量形圧力センサのシリコン基板を構成する単結
晶シリコンにおける凹部の形成を示した縦断面図。第３
図は従来の容量形圧力センサを示した縦断面図。第４図
（ａ）及び第４図ら）は従来の容量形圧力センサのシリ
コン基板を構成する単結晶シリコンにおける凹部の形成
を示した縦断面図である。
Claims (1)
- ２つの基板の各々に電極を形成し、該電極を対向させ
て接合し、該電極間の容量の変化により被測定圧力を測
定する容量形圧力センサであって、一方の基板材料を単
結晶シリコンとし、該単結晶シリコンを選択的に酸化し
た酸化シリコン膜をフッ酸系の薬液にてエッチング除去
した凹部を有することを特徴とする容量形圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142089A JPH02249936A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 容量形圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142089A JPH02249936A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 容量形圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02249936A true JPH02249936A (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=13460002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7142089A Pending JPH02249936A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 容量形圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02249936A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6848316B2 (en) | 2002-05-08 | 2005-02-01 | Rosemount Inc. | Pressure sensor assembly |
| CN105157735A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-16 | 龙微科技无锡有限公司 | 传感器芯片及其制造方法、封装方法、及传感器芯体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6259828A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-16 | Fuji Electric Co Ltd | 静電容量式圧力センサ |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7142089A patent/JPH02249936A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6259828A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-16 | Fuji Electric Co Ltd | 静電容量式圧力センサ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6848316B2 (en) | 2002-05-08 | 2005-02-01 | Rosemount Inc. | Pressure sensor assembly |
| CN105157735A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-16 | 龙微科技无锡有限公司 | 传感器芯片及其制造方法、封装方法、及传感器芯体 |
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