JPH0468576B2 - - Google Patents
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- JPH0468576B2 JPH0468576B2 JP16617887A JP16617887A JPH0468576B2 JP H0468576 B2 JPH0468576 B2 JP H0468576B2 JP 16617887 A JP16617887 A JP 16617887A JP 16617887 A JP16617887 A JP 16617887A JP H0468576 B2 JPH0468576 B2 JP H0468576B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capsule
- pressure
- vibrating beam
- epitaxial layer
- silicon substrate
- Prior art date
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- Expired
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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
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、シリコン単結晶を用いて測定圧力に
対応した歪みを周波数信号として検出する圧力セ
ンサに係り、特に測定圧力の検出構造を改良した
圧力センサに関する。
対応した歪みを周波数信号として検出する圧力セ
ンサに係り、特に測定圧力の検出構造を改良した
圧力センサに関する。
〈従来の技術〉
弾性を有する半導体で構成した受圧ダイアフラ
ムの上に形成されて両端が固定された振動梁と、
この振動梁を励振する励振手段と、この励振手段
で励振されて生じる振動を検出する振動検出手段
とで構成された圧力センサは、例えば特願昭59−
42632号「圧力センサ」に見られるように公知で
ある。
ムの上に形成されて両端が固定された振動梁と、
この振動梁を励振する励振手段と、この励振手段
で励振されて生じる振動を検出する振動検出手段
とで構成された圧力センサは、例えば特願昭59−
42632号「圧力センサ」に見られるように公知で
ある。
この圧力センサの検出部について、第３図から
第５図を用いてその概要を説明する。第３図はこ
の従来の圧力センサの検出部のカバーをとつた構
成を示す斜視図、第４図は第３図における−
断面におけるカバーをつけた断面図、第５図は一
部を省略した平面図である。
第５図を用いてその概要を説明する。第３図はこ
の従来の圧力センサの検出部のカバーをとつた構
成を示す斜視図、第４図は第３図における−
断面におけるカバーをつけた断面図、第５図は一
部を省略した平面図である。
これ等の図において、１は弾性を有する半導体
で構成された円筒状のシリコン基板である。２は
このシリコン基板１の中央を掘つて薄肉部を形成
して測定圧力Pmを受ける受圧部とした受圧ダイ
アフラムであり、例えばシリコン基板１をエツチ
ングして作られる。
で構成された円筒状のシリコン基板である。２は
このシリコン基板１の中央を掘つて薄肉部を形成
して測定圧力Pmを受ける受圧部とした受圧ダイ
アフラムであり、例えばシリコン基板１をエツチ
ングして作られる。
３，４は受圧ダイアフラム２の上に形成され、
両端がシリコン基板１に固定された振動梁であ
り、振動梁３は受圧ダイアフラム２のほぼ中央部
に、振動梁４は受圧ダイアフラム２の周辺部にそ
れぞれ位置している。
両端がシリコン基板１に固定された振動梁であ
り、振動梁３は受圧ダイアフラム２のほぼ中央部
に、振動梁４は受圧ダイアフラム２の周辺部にそ
れぞれ位置している。
これ等の振動梁３，４は、具体的に例えばｎ形
シリコン基板１の上に第１のP+形エピタキシヤ
ル層を形成し、その中央部を切込んで電気的に左
右を分離し、この上にｎ形エピタキシヤル層を形
成した後、さらにP+形エピタキシヤル層を形成
してこの上を酸化膜SiO2で保護する。そして振
動梁３の下部の空洞部はこのｎ形エピタキシヤル
層をアンダーエツチングで形成する。
シリコン基板１の上に第１のP+形エピタキシヤ
ル層を形成し、その中央部を切込んで電気的に左
右を分離し、この上にｎ形エピタキシヤル層を形
成した後、さらにP+形エピタキシヤル層を形成
してこの上を酸化膜SiO2で保護する。そして振
動梁３の下部の空洞部はこのｎ形エピタキシヤル
層をアンダーエツチングで形成する。
このようにして形成された振動梁３は、例えば
長さをｌ、厚さをｈ、幅をｄとすれば、ｌ＝
100μｍ、ｈ＝1μｍ、ｄ＝5μｍの程度の大きさで
ある。
長さをｌ、厚さをｈ、幅をｄとすれば、ｌ＝
100μｍ、ｈ＝1μｍ、ｄ＝5μｍの程度の大きさで
ある。
受圧ダイアフラム２の上に形成された振動梁３
の周囲は、例えばシリコンのカバー５を受圧ダイ
アフラム２に陽極接合などで接合して覆い、この
内部を真空状態に保持する。なお、図示していな
いが振動梁４側も同じ様に形成する。
の周囲は、例えばシリコンのカバー５を受圧ダイ
アフラム２に陽極接合などで接合して覆い、この
内部を真空状態に保持する。なお、図示していな
いが振動梁４側も同じ様に形成する。
以上の構成において、第２のP+形エピタキシ
ヤル層である振動梁３，４に対して第１の左右の
P+形エピタキシヤル層の間に発振回路を接続し
て発振を起こさせると、振動梁３，４はその固有
振動数で自励発振を起こす。この場合、カバー５
の内部が真空状態にされ振動梁が真空の中に保持
されるので、共振の鋭さを示すＱ値が大きくな
り、共振周波数の検出が容易となる。
ヤル層である振動梁３，４に対して第１の左右の
P+形エピタキシヤル層の間に発振回路を接続し
て発振を起こさせると、振動梁３，４はその固有
振動数で自励発振を起こす。この場合、カバー５
の内部が真空状態にされ振動梁が真空の中に保持
されるので、共振の鋭さを示すＱ値が大きくな
り、共振周波数の検出が容易となる。
この自励発振の周波数は振動梁に印加される引
張或いは圧縮応力に対応して互いに逆方向に変化
する。第４図に示すように測定圧力Pmが受圧ダ
イアフラム２に印加されると振動梁３は引張応
力、振動梁４は圧縮応力を受ける。
張或いは圧縮応力に対応して互いに逆方向に変化
する。第４図に示すように測定圧力Pmが受圧ダ
イアフラム２に印加されると振動梁３は引張応
力、振動梁４は圧縮応力を受ける。
したがつて、振動梁３と４の固有振動数は測定
圧力に対して差動的に変化し、これ等の差を演算
することによつて、２倍の感度で測定圧力Pmを
知ることができる。
圧力に対して差動的に変化し、これ等の差を演算
することによつて、２倍の感度で測定圧力Pmを
知ることができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この様な従来の圧力センサは、
シリコン基板１に薄肉の受圧ダイアフラム２を形
成しなければならないのでその構造が複雑とな
り、しかも振動梁３，４のＱ値を大きく保つ必要
からカバー５を受圧ダイアフラム２に例えば陽極
接合などで接合しその内部を真空に引かなければ
ならないので、複雑な構造になると共に信頼性と
精度の低下を招く欠点がある。さらに、薄肉の受
圧ダイアフラムの存在により過大圧力に対する保
護も必要になるなどの面倒がある。
シリコン基板１に薄肉の受圧ダイアフラム２を形
成しなければならないのでその構造が複雑とな
り、しかも振動梁３，４のＱ値を大きく保つ必要
からカバー５を受圧ダイアフラム２に例えば陽極
接合などで接合しその内部を真空に引かなければ
ならないので、複雑な構造になると共に信頼性と
精度の低下を招く欠点がある。さらに、薄肉の受
圧ダイアフラムの存在により過大圧力に対する保
護も必要になるなどの面倒がある。
〈問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の問題点を解決するために、
半導体プロセスにより形成され測定圧力が周囲に
一様に印加されるカプセルと、このカプセルの中
に形成された中空室と、この中空室の中に所定の
張力で両端が先のカプセルと半導体プロセスのみ
で一体として形成されたシリコン単結晶の振動梁
とを具備し、先の測定圧力により先の振動梁にか
かる張力の変化に基づく共振周波数の変化から先
の測定圧力を測定するようにしたものである。
半導体プロセスにより形成され測定圧力が周囲に
一様に印加されるカプセルと、このカプセルの中
に形成された中空室と、この中空室の中に所定の
張力で両端が先のカプセルと半導体プロセスのみ
で一体として形成されたシリコン単結晶の振動梁
とを具備し、先の測定圧力により先の振動梁にか
かる張力の変化に基づく共振周波数の変化から先
の測定圧力を測定するようにしたものである。
〈作用〉
シリコン単結晶のカプセルの周囲に測定圧力が
印加され、これによつてカプセル自体に生じる圧
縮歪みにより振動梁に印加される張力が変化して
これにより共振周波数が変化するので、この変化
から測定圧力を検知する。
印加され、これによつてカプセル自体に生じる圧
縮歪みにより振動梁に印加される張力が変化して
これにより共振周波数が変化するので、この変化
から測定圧力を検知する。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づいて
説明する。第１図は本発明の１実施例を示す構成
図である。第１図イは圧力センサの全体の構成を
示す構成図、第１図ロは検出部の−方向の断
面図、第１図ハは検出部のＹ−Ｙ方向の断面図で
ある。
説明する。第１図は本発明の１実施例を示す構成
図である。第１図イは圧力センサの全体の構成を
示す構成図、第１図ロは検出部の−方向の断
面図、第１図ハは検出部のＹ−Ｙ方向の断面図で
ある。
６は測定圧力を検出する矩形状の外形を持つ検
出部であり、７は検出部６を励振してその共振周
波数の変化を取り出す励振部である。
出部であり、７は検出部６を励振してその共振周
波数の変化を取り出す励振部である。
検出部６は、シリコンの単結晶で出来たカプセ
ル８、その内部に形成された真空状態の中空室
９、この中空室９の中にカプセル８と一体に両端
が固定され初期張力が与えられたた振動梁１０、
およびカプセル８の底部に固定されたシート状の
永久磁石１１で構成されている。そして、振動梁
１０の両端はカプセル８と一体に形成されて、こ
れ等の端部からリード線l1，l2が引き出されてい
る。
ル８、その内部に形成された真空状態の中空室
９、この中空室９の中にカプセル８と一体に両端
が固定され初期張力が与えられたた振動梁１０、
およびカプセル８の底部に固定されたシート状の
永久磁石１１で構成されている。そして、振動梁
１０の両端はカプセル８と一体に形成されて、こ
れ等の端部からリード線l1，l2が引き出されてい
る。
また、永久磁石１１はカプセル８の底部に固定
されており、第１図ハに示すようにその直流磁界
φは振動梁１０と鎖交している。
されており、第１図ハに示すようにその直流磁界
φは振動梁１０と鎖交している。
励振部７は、中点タツプ付きのトランス１２、
増幅器１３、および比較抵抗１４などで構成され
ている。振動梁１０の両端はリード線l1，l2を介
してそれぞれ端子T1，T2に接続されて、振動梁
１０と比較抵抗１４の直列回路にトランス１２の
２次巻線n2の電圧が印加されている。
増幅器１３、および比較抵抗１４などで構成され
ている。振動梁１０の両端はリード線l1，l2を介
してそれぞれ端子T1，T2に接続されて、振動梁
１０と比較抵抗１４の直列回路にトランス１２の
２次巻線n2の電圧が印加されている。
さらに、振動梁１０及び比較抵抗１４の接続点
とトランス１２の１次巻線n1との間には増幅器１
３が接続されて正帰還がかけられ、その出力端か
ら端子T3を介して発振周波数を検出する。
とトランス１２の１次巻線n1との間には増幅器１
３が接続されて正帰還がかけられ、その出力端か
ら端子T3を介して発振周波数を検出する。
振動梁１０には永久磁石１１か直流磁界φが印
加されているので、振動梁１０の交流電流ｉが流
れると振動梁１０に電磁力が働き振動する。この
振動は、中空室９が真空状態に保持されているの
で振動梁１０のＱが数百〜数万の値と高く、共振
すると大きな振幅となる。従つて、増幅器１３を
介してトランス１２に正帰還をかけると系は振動
梁１０の固有振動数で自励発振をする。
加されているので、振動梁１０の交流電流ｉが流
れると振動梁１０に電磁力が働き振動する。この
振動は、中空室９が真空状態に保持されているの
で振動梁１０のＱが数百〜数万の値と高く、共振
すると大きな振幅となる。従つて、増幅器１３を
介してトランス１２に正帰還をかけると系は振動
梁１０の固有振動数で自励発振をする。
カプセル８の周囲から印加される測定圧力Pm
によりカプセル８を構成するｎ形シリコンSiに固
有の体積圧縮率で決定される圧縮歪（約３×
10-7／Kg／cm2）により振動梁１０の軸方向の張力
が変化して共振周波数が変化するので、この発
振周波数の変化から測定圧力Pmを知ることが
できる。
によりカプセル８を構成するｎ形シリコンSiに固
有の体積圧縮率で決定される圧縮歪（約３×
10-7／Kg／cm2）により振動梁１０の軸方向の張力
が変化して共振周波数が変化するので、この発
振周波数の変化から測定圧力Pmを知ることが
できる。
振動梁１０の厚みは長さｌに比べて無視できる
ほど小さく構成されているので、その振動は弦振
動と見なすことができる。共振周波数0は、Ｅを
ヤング率、ρを振動梁１０の密度、εを歪みとす
れば、 0 2＝Eε／（4l2ρ） (1) で与えられる。
ほど小さく構成されているので、その振動は弦振
動と見なすことができる。共振周波数0は、Ｅを
ヤング率、ρを振動梁１０の密度、εを歪みとす
れば、 0 2＝Eε／（4l2ρ） (1) で与えられる。
一方、シリコン単結晶の測定圧力Pmによる歪
みεpは、νをポアソン比とすれば、 εp＝Pm（１−2ν）／Ｅ (2) であるので、初期歪みをε0として、(1)，(2)式よ
り、 f0 2＝Ｅ（ε0＋εp）／（4l2ρ） ＝Ｅ｛ε0＋Pm（１−2ν）／Ｅ｝ ／（4l2ρ） (3) ∴Pm＝Ｅ｛4ρl2 0 2／Ｅ−ε0｝ ／（１−2ν） (4) となる。
みεpは、νをポアソン比とすれば、 εp＝Pm（１−2ν）／Ｅ (2) であるので、初期歪みをε0として、(1)，(2)式よ
り、 f0 2＝Ｅ（ε0＋εp）／（4l2ρ） ＝Ｅ｛ε0＋Pm（１−2ν）／Ｅ｝ ／（4l2ρ） (3) ∴Pm＝Ｅ｛4ρl2 0 2／Ｅ−ε0｝ ／（１−2ν） (4) となる。
従つて、この(4)式から0を測定することにより
Pmを測定することができる。
Pmを測定することができる。
ところで、この様な圧力センサの検出部６は次
のような工程で作ることができる。
のような工程で作ることができる。
第２図は検出部を製造する工程を示す工程図で
あり、第１図におけるＹ−Ｙ方向をベースとして
示してある。
あり、第１図におけるＹ−Ｙ方向をベースとして
示してある。
第２図イは検出部を作るためのベースとなる矩
形状のｎ形のシリコン基板１５を示す。
形状のｎ形のシリコン基板１５を示す。
次に、このシリコン基板１５を熱酸化してその
表面に酸化膜（SiO2）１６を形成する（第２図
ロ）。
表面に酸化膜（SiO2）１６を形成する（第２図
ロ）。
さらに、第２図ハの工程でこの酸化膜１６の中
央部を紙面に垂直方向にフオトエツチングして、
溝１７を形成する。
央部を紙面に垂直方向にフオトエツチングして、
溝１７を形成する。
第２図ニの工程では、1050℃の温度で水素ガス
H2に塩酸HClを混合した雰囲気でエツチングす
ることによりシリコン基板１５に溝１７を介して
溝１８を形成する。
H2に塩酸HClを混合した雰囲気でエツチングす
ることによりシリコン基板１５に溝１７を介して
溝１８を形成する。
次に、第２図ホに示すように、溝１８の中に
1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で1018cm-3
の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキシヤルし
て第１エピ層１９を形成する。
1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で1018cm-3
の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキシヤルし
て第１エピ層１９を形成する。
この後、第２図ヘに示すように、第１エピ層１
９の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中
で1020cm-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタ
キシヤルして振動梁１０となる第２エピ層２０を
形成する。
９の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中
で1020cm-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタ
キシヤルして振動梁１０となる第２エピ層２０を
形成する。
振動梁１０は測定圧力PMがゼロの状態でも初
期張力を与えておかないと測定圧力PMの印加に
より座屈を起こして測定できない状態となる。ま
た、シリコンの共有結合半径は1.17Åであり、ホ
ウ素のそれは0.88Åであるので、ホウ素が部分的
にシリコンの中に注入されるとその部分は引張歪
みを受ける。
期張力を与えておかないと測定圧力PMの印加に
より座屈を起こして測定できない状態となる。ま
た、シリコンの共有結合半径は1.17Åであり、ホ
ウ素のそれは0.88Åであるので、ホウ素が部分的
にシリコンの中に注入されるとその部分は引張歪
みを受ける。
そこで、この現象を利用して例えば第２エピ層
２０のホウ素の濃度を調整することによりここに
初期張力を与えるか、或いはｎ形のシリコン基板
１５の中のリン（共有結合半径は1.10Å）濃度を
調整してシリコン基板１５と第２エピ層２０との
相対歪みを考慮して初期張力を与えるようにす
る。
２０のホウ素の濃度を調整することによりここに
初期張力を与えるか、或いはｎ形のシリコン基板
１５の中のリン（共有結合半径は1.10Å）濃度を
調整してシリコン基板１５と第２エピ層２０との
相対歪みを考慮して初期張力を与えるようにす
る。
次に、第２図トに示すように、第２エピ層２０
の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で
1018cm-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキ
シヤルして第３エピ層２１を形成する。
の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で
1018cm-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキ
シヤルして第３エピ層２１を形成する。
更に、第２図チに示すように、第３エピ層２１
の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で、
1017cm-3の濃度のリン（ｎ形）を選択エピタキシ
ヤルして第４エピ層２２を形成する。
の上に1050℃の温度で水素ガスH2の雰囲気中で、
1017cm-3の濃度のリン（ｎ形）を選択エピタキシ
ヤルして第４エピ層２２を形成する。
第２図リは、第２図チに示す選択エピタキシヤ
ルの工程の後にSiO2の酸化膜１６を弗化水素HF
でエツチングして除去（工程は図示せず）した状
態において、第１エピ層１９と第３エピ層２１を
除去するエツチング工程を示している。
ルの工程の後にSiO2の酸化膜１６を弗化水素HF
でエツチングして除去（工程は図示せず）した状
態において、第１エピ層１９と第３エピ層２１を
除去するエツチング工程を示している。
このエツチング工程では、図示していないが、
アルカリの液中に全体が浸積されており、ｎ形の
シリコン基板１５を第４エピ層２２がｐ形の第２
エピ層２０に対してプラスの電位となるように直
流パルス電源２３からピーク値が5Vで繰返し周
期が0.04Hz程度の正のパルス電圧が印加されてい
る。この電圧印加によりｎ形のシリコン基板１５
と第４エピ層２２はその表面に不溶性膜が形成さ
れて不働態化される結果そのエツチング速度が第
１エピ層１９と第３エピ層２１に対して大幅に遅
くなるので、これを利用して第１エピ層１９と第
３エピ層２１を除去する、と共に第２エピ層２０
はドープされたホウ素の濃度が４×1019より大き
いときにはエツチング速度がドープされないシリ
コンの場合の通常の速度から大幅に遅れる現象を
利用して、全体として第２図ヌに示すように形成
する。
アルカリの液中に全体が浸積されており、ｎ形の
シリコン基板１５を第４エピ層２２がｐ形の第２
エピ層２０に対してプラスの電位となるように直
流パルス電源２３からピーク値が5Vで繰返し周
期が0.04Hz程度の正のパルス電圧が印加されてい
る。この電圧印加によりｎ形のシリコン基板１５
と第４エピ層２２はその表面に不溶性膜が形成さ
れて不働態化される結果そのエツチング速度が第
１エピ層１９と第３エピ層２１に対して大幅に遅
くなるので、これを利用して第１エピ層１９と第
３エピ層２１を除去する、と共に第２エピ層２０
はドープされたホウ素の濃度が４×1019より大き
いときにはエツチング速度がドープされないシリ
コンの場合の通常の速度から大幅に遅れる現象を
利用して、全体として第２図ヌに示すように形成
する。
第２図ルは、熱酸化の工程を示す。この工程で
は、シリコン基板１５、第２エピ層２０、および
第４エピ層２２の内外の全表面にそれぞれ酸化膜
（SiO2）１５ａ，２０ａ，および２２ａを形成さ
せる。
は、シリコン基板１５、第２エピ層２０、および
第４エピ層２２の内外の全表面にそれぞれ酸化膜
（SiO2）１５ａ，２０ａ，および２２ａを形成さ
せる。
第２図オはプラズマエツチングの工程を示す。
この工程では、第２図ルの工程でシリコン基板１
５、第２エピ層２０、および第４エピ層２２の内
外の全表面にそれぞれ形成された酸化膜１５ａ，
２０ａ、および２２ａのうち、シリコン基板１５
と第４エピ層２２の外面の部分に形成された酸化
膜をプラズマエツチングにより除去し、次の工程
での選択エピタキシヤル成長の準備をする。
この工程では、第２図ルの工程でシリコン基板１
５、第２エピ層２０、および第４エピ層２２の内
外の全表面にそれぞれ形成された酸化膜１５ａ，
２０ａ、および２２ａのうち、シリコン基板１５
と第４エピ層２２の外面の部分に形成された酸化
膜をプラズマエツチングにより除去し、次の工程
での選択エピタキシヤル成長の準備をする。
第２図ワの工程では、全体を1050℃の温度で水
素H2の雰囲気中でシリコン基板１５と第４エピ
層２２の外面の部分にｎ形の選択エピタキシヤル
成長をさせる。この選択エピタキシヤル成長によ
り、シリコン基板１５と第４エピ層２２との間が
埋められて内部に棒状の第４エピ層で形成された
振動梁１０をもつカプセル２３が形成される。
素H2の雰囲気中でシリコン基板１５と第４エピ
層２２の外面の部分にｎ形の選択エピタキシヤル
成長をさせる。この選択エピタキシヤル成長によ
り、シリコン基板１５と第４エピ層２２との間が
埋められて内部に棒状の第４エピ層で形成された
振動梁１０をもつカプセル２３が形成される。
この第２図ワの工程では水素H2の雰囲気中で
選択エピタキシヤル成長させたので、シリコンの
単結晶で出来たカプセル２３の内部の中空室９の
中には水素H2が封入されている。そこで、900℃
で真空とした雰囲気の中にこのカプセル２３を入
れて、その結晶格子の間を通してこの水素H2を
脱気して真空とする。このようにして得られた真
空度は１×10-3Torr以下となる。
選択エピタキシヤル成長させたので、シリコンの
単結晶で出来たカプセル２３の内部の中空室９の
中には水素H2が封入されている。そこで、900℃
で真空とした雰囲気の中にこのカプセル２３を入
れて、その結晶格子の間を通してこの水素H2を
脱気して真空とする。このようにして得られた真
空度は１×10-3Torr以下となる。
このカプセル２３の底部をエツチングしてシー
ト状に永久磁石１１を埋めこむことにより第１図
に示すカプセル８が形成される。
ト状に永久磁石１１を埋めこむことにより第１図
に示すカプセル８が形成される。
なお、第１図においては検出部６の形状を矩形
状としたが、形状はこれに限られることはなく任
意の形状で作ることができる。
状としたが、形状はこれに限られることはなく任
意の形状で作ることができる。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように本
発明によれば、シリコン基板に薄肉の受圧ダイア
フラムを形成する必要も、また陽極接合などでカ
バーを受圧ダイアフラムに接合しその内部を真空
に引く必要もないので、構造が簡単で信頼性の高
い圧力センサが実現できる。さらに、初期歪みε0
と共振周波数0の他は全てシリコンの物性値であ
り、かつ共振周波数以外はすべて極めて安定な定
数であるので、(4)式の関係が厳密に成立し、高精
度の圧力センサが実現できる。
発明によれば、シリコン基板に薄肉の受圧ダイア
フラムを形成する必要も、また陽極接合などでカ
バーを受圧ダイアフラムに接合しその内部を真空
に引く必要もないので、構造が簡単で信頼性の高
い圧力センサが実現できる。さらに、初期歪みε0
と共振周波数0の他は全てシリコンの物性値であ
り、かつ共振周波数以外はすべて極めて安定な定
数であるので、(4)式の関係が厳密に成立し、高精
度の圧力センサが実現できる。
第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２
図は第１図に示す検出部を製造する工程を示す工
程図、第３図は従来の圧力センサの検出部のカバ
ーをとつた構成を示す斜視図、第４図は第３図に
おける−断面におけるカバーをつけた断面
図、第５図は第３図において一部を省略して示し
た平面図である。 １…シリコン基板、２…受圧ダイアフラム、
３，４…振動梁、５…カバー、６…検出部、７…
励振部、８…カプセル、９…中空室、１０…振動
梁、１１…永久磁石、１２…トランス、１３…増
幅器、１４…比較抵抗、１５…シリコン基板、１
６…酸化膜、１９…第１エピ層、２０…第２エピ
層、２１…第３エピ層、２２…第４エピ層、２３
…カプセル。
図は第１図に示す検出部を製造する工程を示す工
程図、第３図は従来の圧力センサの検出部のカバ
ーをとつた構成を示す斜視図、第４図は第３図に
おける−断面におけるカバーをつけた断面
図、第５図は第３図において一部を省略して示し
た平面図である。 １…シリコン基板、２…受圧ダイアフラム、
３，４…振動梁、５…カバー、６…検出部、７…
励振部、８…カプセル、９…中空室、１０…振動
梁、１１…永久磁石、１２…トランス、１３…増
幅器、１４…比較抵抗、１５…シリコン基板、１
６…酸化膜、１９…第１エピ層、２０…第２エピ
層、２１…第３エピ層、２２…第４エピ層、２３
…カプセル。
Claims (1)
- １ 半導体プロセスにより形成され測定圧力が周
囲に一様に印加されるカプセルと、このカプセル
の中に形成された中空室と、この中空室の中に所
定の張力で両端が前記カプセルと半導体プロセス
のみで一体として形成されたシリコン単結晶の振
動梁とを具備し、前記測定圧力により前記振動梁
にかかる張力の変化に基づく共振周波数の変化か
ら前記測定圧力を測定することを特徴とする圧力
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16617887A JPS6410141A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16617887A JPS6410141A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6410141A JPS6410141A (en) | 1989-01-13 |
| JPH0468576B2 true JPH0468576B2 (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=15826524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16617887A Granted JPS6410141A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6410141A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9524624D0 (en) * | 1995-12-01 | 1996-01-31 | Weston Aerospace Ltd | Pressure sensor |
| JP4804798B2 (ja) * | 2005-05-27 | 2011-11-02 | 横河電機株式会社 | 圧力検出器及び圧力検出器の詰まり診断方法 |
| JP5656070B2 (ja) * | 2010-12-22 | 2015-01-21 | 横河電機株式会社 | 振動式絶対圧トランスデューサ |
| JP2012150029A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Yokogawa Electric Corp | 振動式トランスデューサおよび振動式トランスデューサの製造方法 |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP16617887A patent/JPS6410141A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6410141A (en) | 1989-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |