JPH0420131B2 - - Google Patents
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- JPH0420131B2 JPH0420131B2 JP13694283A JP13694283A JPH0420131B2 JP H0420131 B2 JPH0420131 B2 JP H0420131B2 JP 13694283 A JP13694283 A JP 13694283A JP 13694283 A JP13694283 A JP 13694283A JP H0420131 B2 JPH0420131 B2 JP H0420131B2
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- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- movable electrode
- layer
- movable
- epitaxial growth
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧力、差圧等の被測定量に応じて固
定電極に対する移動電極が変位し、この変位によ
り電極間の静電容量が変化するのを検出して圧力
等を検出する半導体容量形圧力センサに関するも
のである。
定電極に対する移動電極が変位し、この変位によ
り電極間の静電容量が変化するのを検出して圧力
等を検出する半導体容量形圧力センサに関するも
のである。
容量形圧力センサにおいては、小型化をはかる
と感圧容量の絶対値が、たとえば、５〜15PFと
小さくなる。この場合、センサ部分に発生する浮
遊容量の影響が問題となり、通常においては、感
圧容量より大きくなつてしまう。
と感圧容量の絶対値が、たとえば、５〜15PFと
小さくなる。この場合、センサ部分に発生する浮
遊容量の影響が問題となり、通常においては、感
圧容量より大きくなつてしまう。
これ等の浮遊容量は、温度誤差、直線性の劣下
となつて特性に悪影響を及ぼす。
となつて特性に悪影響を及ぼす。
第１図、第２図は、従来より一般に使用されて
いる従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第
２図は側断面図である。
いる従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第
２図は側断面図である。
図において、１aはＰ型シリコン単結晶の半導
体基板である。１１aは基板１aに設けられ測定圧
力Pnが導入される圧力導入孔である。２aは基板
１aにＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成
長させたエピタキシヤル成長層である。３aは透
明なバイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、
エピタキシヤル成長層２aに陽極接続されている。
３１aは絶縁キヤツプ３aの圧力導入孔２aに対向
する位置に設けられた凹部である。４aは凹部３
１aの表面にアルミ材が蒸着されて形成された固
定電極である。固定電極４aはエピタキシヤル成
長層２aを移動電極として可変静電容量Cnを構成
する。５１a，５２aはエピタキシヤル成長層２a
より外部に引き出されたリード層である。６１a，
６２aは、それぞれリード層５１a，５２aに接続
された外部端子である。
体基板である。１１aは基板１aに設けられ測定圧
力Pnが導入される圧力導入孔である。２aは基板
１aにＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成
長させたエピタキシヤル成長層である。３aは透
明なバイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、
エピタキシヤル成長層２aに陽極接続されている。
３１aは絶縁キヤツプ３aの圧力導入孔２aに対向
する位置に設けられた凹部である。４aは凹部３
１aの表面にアルミ材が蒸着されて形成された固
定電極である。固定電極４aはエピタキシヤル成
長層２aを移動電極として可変静電容量Cnを構成
する。５１a，５２aはエピタキシヤル成長層２a
より外部に引き出されたリード層である。６１a，
６２aは、それぞれリード層５１a，５２aに接続
された外部端子である。
以上の構成において、圧力導入孔１１aに導入
された測定圧pnの変化によつて、エピタキシヤ
ル成長層２aと固定電極４aとの可変静電容量Cnは
変化する。この変化量を外部端子６１a，６２aよ
り出力することにより、圧力を検出することがで
きる。
された測定圧pnの変化によつて、エピタキシヤ
ル成長層２aと固定電極４aとの可変静電容量Cnは
変化する。この変化量を外部端子６１a，６２aよ
り出力することにより、圧力を検出することがで
きる。
このようなものにおいては、エピタキシヤル成
長層２aとリード層５１a，５２aとの間に絶縁を
とらなければならないため、たとえば、エピタキ
シヤル成長層２aをＮ型シリコン層とし、リード
層５１a，５２aをＰ型シリコン層とすることによ
りｐ−ｎ接合による絶縁をはかつている。
長層２aとリード層５１a，５２aとの間に絶縁を
とらなければならないため、たとえば、エピタキ
シヤル成長層２aをＮ型シリコン層とし、リード
層５１a，５２aをＰ型シリコン層とすることによ
りｐ−ｎ接合による絶縁をはかつている。
しかしながら、このようにｐ−ｎ接合による絶
縁を行つても、固定電極４ａとエピタキシヤル成
長層２a間の電極間浮遊容量Csが存在し、この浮
遊容量Csは、固定電極４aとエピタキシヤル成長
層２aとで構成される可変静電容量C-よりも大き
く、かつ、この浮遊容量Csは周囲温度の変化によ
つて変化してしまう為、正確な圧力の測定ができ
ない。
縁を行つても、固定電極４ａとエピタキシヤル成
長層２a間の電極間浮遊容量Csが存在し、この浮
遊容量Csは、固定電極４aとエピタキシヤル成長
層２aとで構成される可変静電容量C-よりも大き
く、かつ、この浮遊容量Csは周囲温度の変化によ
つて変化してしまう為、正確な圧力の測定ができ
ない。
本発明の目的は、浮遊容量が小さく、周囲温度
の変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを提
供するにある。
の変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを提
供するにある。
この目的を達成するために、本発明は半導体基
板と、該半導体基板の一面に形成された移動電極
と、該移動電極に対向して設けられた該移動電極
と可変静電容量を構成する固定電極とを具備する
半導体容量形圧力センサにおいて、 前記半導体基板の前記固定電極に対向する面の
表面全面にエピタキシヤル成長によつて形成され
た移動電極層と、該移動電極層に不純物が拡散さ
れて形成され前記移動電極層を前記固定電極に対
向する移動電極の部分と前記固定電極に対向しな
い部分とに絶縁分離し前記移動電極と前記半導体
基板との間の浮遊容量が小さくなるように該移動
電極を囲んで設けられかつ前記移動電極のガード
電極としても機能するリング状の絶縁層とを具備
したことを特徴とする半導体容量形圧力センサを
構成したものである。
板と、該半導体基板の一面に形成された移動電極
と、該移動電極に対向して設けられた該移動電極
と可変静電容量を構成する固定電極とを具備する
半導体容量形圧力センサにおいて、 前記半導体基板の前記固定電極に対向する面の
表面全面にエピタキシヤル成長によつて形成され
た移動電極層と、該移動電極層に不純物が拡散さ
れて形成され前記移動電極層を前記固定電極に対
向する移動電極の部分と前記固定電極に対向しな
い部分とに絶縁分離し前記移動電極と前記半導体
基板との間の浮遊容量が小さくなるように該移動
電極を囲んで設けられかつ前記移動電極のガード
電極としても機能するリング状の絶縁層とを具備
したことを特徴とする半導体容量形圧力センサを
構成したものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
第３図、第４図は、本発明の一実施例の構成説
明図で、第３図は正面図、第４図は第３図のＡ−
Ａ断面図である。
明図で、第３図は正面図、第４図は第３図のＡ−
Ａ断面図である。
図において、１はＰ型シリコン単結晶の半導体
基板である。１１は基板１に設けられ測定圧力
Pnが導入される圧力導入孔で、基板１にダイア
フラムを構成する。２は基板１にＮ型シリコン単
結晶膜をエピタキシヤル成長させたエピタキシヤ
ル成長層で、移動電極層を構成する。３は透明な
パイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、エピ
タキシヤル成長層２に陽極接続されている。２１
はエピタキシヤル成長層の圧力導入孔１１に対向
する位置に設けられ、絶縁カバー３と基準室２２
を構成し、基準圧力Ppの導入される凹部である。
３１は絶縁カバー３の、基準室２２に面する面に
設けられた固定電極である。４３は、エピタキシ
ヤル層２の固定電極３１に面する面にリング状に
不純物が拡散されてＰ型半導体として形成された
絶縁層で、Ｎ型シリコン単結晶膜よりなる円板状
の移動電極４１と、移動電極４１と同心円状に設
けられた比較電極４２とを囲むように形成されて
いる。絶縁層４３は、移動電極４１が固定電極３
１に対応して必要最小限であるようにして、移動
電極４１と半導体基板１との間の浮遊容量Csが小
さくなるように構成されている。而して、絶縁層
４３はガード電極としても機能する。
基板である。１１は基板１に設けられ測定圧力
Pnが導入される圧力導入孔で、基板１にダイア
フラムを構成する。２は基板１にＮ型シリコン単
結晶膜をエピタキシヤル成長させたエピタキシヤ
ル成長層で、移動電極層を構成する。３は透明な
パイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、エピ
タキシヤル成長層２に陽極接続されている。２１
はエピタキシヤル成長層の圧力導入孔１１に対向
する位置に設けられ、絶縁カバー３と基準室２２
を構成し、基準圧力Ppの導入される凹部である。
３１は絶縁カバー３の、基準室２２に面する面に
設けられた固定電極である。４３は、エピタキシ
ヤル層２の固定電極３１に面する面にリング状に
不純物が拡散されてＰ型半導体として形成された
絶縁層で、Ｎ型シリコン単結晶膜よりなる円板状
の移動電極４１と、移動電極４１と同心円状に設
けられた比較電極４２とを囲むように形成されて
いる。絶縁層４３は、移動電極４１が固定電極３
１に対応して必要最小限であるようにして、移動
電極４１と半導体基板１との間の浮遊容量Csが小
さくなるように構成されている。而して、絶縁層
４３はガード電極としても機能する。
４１１，４２１は、それぞれ、移動電極４１、
あるいは、比較電極４２と半導体基板１との電気
的抵抗を少くするために設けられた埋込みn+層
である。５１，５２はエピタキシヤル成長層２に
設けられＮ型半導体で構成され、それぞれ、移動
電極４１、比較電極４２に一端が固定されたリー
ドである。５３はエピタキシヤル成長層２に設け
られ、Ｐ型半導体からなり、リード５１，５２を
絶縁すると共にリード５１，５２のガードの役目
もするリードである。５４はエピタキシヤル成長
層２に設けられ、Ｎ型半導体からなるリードで、
アルミニウム材よりなるパツド６を介して固定電
極３１に一端が接続されている。５５はエピタキ
シヤル成長層２に設けられＰ型半導体からなり、
リード５４をエピタキシヤル成長層２から絶縁す
る絶縁層である。６１，６２，６３，６４は、そ
れぞれ、リード５１，５２，５３，５４に接続さ
れた外部端子である。７１は固定電極３１に対向
するエピタキシヤル成長層２に設けられ、移動電
極４と固定電極３１との間の電極間の誘電率とほ
ぼ等しく、かつ絶縁性が高い誘電体膜で、この場
合は、約1000Åの厚さに管理された酸化珪素膜
（SiO2）が用いられている。７２，７３，７４は
エピタキシヤル層２の外気接触部分を保護する保
護膜で、この場合は、７２は酸化珪素膜
（SiO2）、７３は窒化珪素膜（Si3N4）、７４は酸
化珪素が用いられている。８は半導体基板１の圧
力導入孔１１が設けられている側に取付けられ
た、この場合はパイレツクスガラスよりなる絶縁
カバーである。
あるいは、比較電極４２と半導体基板１との電気
的抵抗を少くするために設けられた埋込みn+層
である。５１，５２はエピタキシヤル成長層２に
設けられＮ型半導体で構成され、それぞれ、移動
電極４１、比較電極４２に一端が固定されたリー
ドである。５３はエピタキシヤル成長層２に設け
られ、Ｐ型半導体からなり、リード５１，５２を
絶縁すると共にリード５１，５２のガードの役目
もするリードである。５４はエピタキシヤル成長
層２に設けられ、Ｎ型半導体からなるリードで、
アルミニウム材よりなるパツド６を介して固定電
極３１に一端が接続されている。５５はエピタキ
シヤル成長層２に設けられＰ型半導体からなり、
リード５４をエピタキシヤル成長層２から絶縁す
る絶縁層である。６１，６２，６３，６４は、そ
れぞれ、リード５１，５２，５３，５４に接続さ
れた外部端子である。７１は固定電極３１に対向
するエピタキシヤル成長層２に設けられ、移動電
極４と固定電極３１との間の電極間の誘電率とほ
ぼ等しく、かつ絶縁性が高い誘電体膜で、この場
合は、約1000Åの厚さに管理された酸化珪素膜
（SiO2）が用いられている。７２，７３，７４は
エピタキシヤル層２の外気接触部分を保護する保
護膜で、この場合は、７２は酸化珪素膜
（SiO2）、７３は窒化珪素膜（Si3N4）、７４は酸
化珪素が用いられている。８は半導体基板１の圧
力導入孔１１が設けられている側に取付けられ
た、この場合はパイレツクスガラスよりなる絶縁
カバーである。
以上の構成において、移動電極４１は、絶縁層
４３によつて、エピタキシヤル成長層２の部分か
ら絶縁シールドされているので、移動電極４１と
固定電極３１の間の電界は電極面に垂直になり、
可変静電容量Cn以外の、電極間浮遊容量Csを小
さくすることができる。したがつて、周囲温度の
変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを得る
ことができる。
４３によつて、エピタキシヤル成長層２の部分か
ら絶縁シールドされているので、移動電極４１と
固定電極３１の間の電界は電極面に垂直になり、
可変静電容量Cn以外の、電極間浮遊容量Csを小
さくすることができる。したがつて、周囲温度の
変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを得る
ことができる。
更に、凹部２１の表面には、移動電極４１と固
定電極３１との間の電極間の誘電率とほぼ等し
く、かつ絶縁性が高い誘電体膜７１が形成されて
いるので、可変静電容量電極としての機能を損わ
ずに、固定電極３１と移動電極４１間の直流抵抗
に影響を受けないものが得られる。
定電極３１との間の電極間の誘電率とほぼ等し
く、かつ絶縁性が高い誘電体膜７１が形成されて
いるので、可変静電容量電極としての機能を損わ
ずに、固定電極３１と移動電極４１間の直流抵抗
に影響を受けないものが得られる。
なお、本発明は、ガード電極４３を使用した、
いわゆる三端子構造の静電容量検出方式を採用し
たものである。
いわゆる三端子構造の静電容量検出方式を採用し
たものである。
以上説明したように、本発明によれば、周囲温
度の変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを
実現することができる。
度の変化の影響が少い半導体容量形圧力センサを
実現することができる。
第１図、第２図は従来より一般に使用されてい
る従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第２
図は側断面図、第３図、第４図は本発明の一実施
例の構成説明図で、第３図は正面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ断面図である。 １……半導体基板、１１……圧力導入孔、２…
…エピタキシヤル成長層、２１……凹部、２２…
…基準室、３……絶縁カバー、３１……固定電
極、４１……移動電極、４１１，４２１……n+
層、４２……比較電極、４３……絶縁層、５１，
５２，５３，５４……リード、５５……絶縁層、
６……パツド、６１〜６４……外部端子、７１…
…誘電体膜、７２，７３，７４……保護膜、８…
…絶縁カバー、Pn……測定圧、Pp……基準圧、
Cn……測定静電容量、Cs……浮遊容量。
る従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第２
図は側断面図、第３図、第４図は本発明の一実施
例の構成説明図で、第３図は正面図、第４図は第
３図のＡ−Ａ断面図である。 １……半導体基板、１１……圧力導入孔、２…
…エピタキシヤル成長層、２１……凹部、２２…
…基準室、３……絶縁カバー、３１……固定電
極、４１……移動電極、４１１，４２１……n+
層、４２……比較電極、４３……絶縁層、５１，
５２，５３，５４……リード、５５……絶縁層、
６……パツド、６１〜６４……外部端子、７１…
…誘電体膜、７２，７３，７４……保護膜、８…
…絶縁カバー、Pn……測定圧、Pp……基準圧、
Cn……測定静電容量、Cs……浮遊容量。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 該半導体基板の一面に形成された移動電極
と、 該移動電極に対向して設けられ該移動電極と可
変静電容量を構成する固定電極と を具備する半導体容量形圧力センサにおいて、 前記半導体基板の前記固定電極に対向する面の
表面全面にエピタキシヤル成長によつて形成され
た移動電極層と、 該移動電極層に不純物が拡散されて形成され前
記移動電極層を前記固定電極に対向する移動電極
の部分と前記固定電極に対向しない部分とに絶縁
分離し前記移動電極と前記半導体基板との間の浮
遊容量が小さくなるように該移動電極を囲んで設
けられかつ前記移動電極のガード電極としても機
能するリング状の絶縁層と を具備したことを特徴とする半導体容量形圧力セ
ンサ。 ２ 移動電極表面を固定電極との間の電極間の誘
電率とほぼ等しく絶縁性の高い絶縁被膜で覆つた
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体容量形圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13694283A JPS6029629A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 半導体容量形圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13694283A JPS6029629A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 半導体容量形圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6029629A JPS6029629A (ja) | 1985-02-15 |
| JPH0420131B2 true JPH0420131B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=15187132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13694283A Granted JPS6029629A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 半導体容量形圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6029629A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2211359A2 (en) | 2009-01-22 | 2010-07-28 | NGK Insulators, Ltd. | A layered inductor |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62156879A (ja) * | 1985-12-28 | 1987-07-11 | Nec Corp | 半導体圧力検知装置の製造方法 |
| JP2514067Y2 (ja) * | 1987-06-29 | 1996-10-16 | 京セラ株式会社 | セラミック製トランスデュ−サ |
| JPS6478830A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Nippon Samikon Kk | Composite of fiber-reinforced plastic and concrete or the like |
| JP3367113B2 (ja) | 1992-04-27 | 2003-01-14 | 株式会社デンソー | 加速度センサ |
| DE29821563U1 (de) * | 1998-12-02 | 2000-07-13 | Impella Cardiotechnik AG, 52074 Aachen | Drucksensor |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP13694283A patent/JPS6029629A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2211359A2 (en) | 2009-01-22 | 2010-07-28 | NGK Insulators, Ltd. | A layered inductor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6029629A (ja) | 1985-02-15 |
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