JPH0519091B2 - - Google Patents
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- JPH0519091B2 JPH0519091B2 JP28627587A JP28627587A JPH0519091B2 JP H0519091 B2 JPH0519091 B2 JP H0519091B2 JP 28627587 A JP28627587 A JP 28627587A JP 28627587 A JP28627587 A JP 28627587A JP H0519091 B2 JPH0519091 B2 JP H0519091B2
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- Japan
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- pressure
- diaphragm
- vibrating
- differential pressure
- epitaxial layer
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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)
- 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、半導体の振動梁の差圧に対応した歪
みを周波数信号として検出する振動形差圧センサ
に係り、特に静圧特性を改善した振動形差圧セン
サに関する。
みを周波数信号として検出する振動形差圧センサ
に係り、特に静圧特性を改善した振動形差圧セン
サに関する。
〈従来の技術〉
シリコンの受圧ダイアフラムの上に形成されて
両端が固定され励振手段で励振された振動梁の共
振周波数の変化から圧力或いは差圧を検出する形
式のこの発明の改良のベースとなる公知の振動形
圧力センサは、例えば特願昭59−42632号「圧力
センサ」に開示されている。この提案では圧力セ
ンサとして説明してあるが差圧センサとしても用
いることができるので、以下の説明では差圧セン
サとして説明する。
両端が固定され励振手段で励振された振動梁の共
振周波数の変化から圧力或いは差圧を検出する形
式のこの発明の改良のベースとなる公知の振動形
圧力センサは、例えば特願昭59−42632号「圧力
センサ」に開示されている。この提案では圧力セ
ンサとして説明してあるが差圧センサとしても用
いることができるので、以下の説明では差圧セン
サとして説明する。
この振動形差圧センサについて、第４図と第５
図を用いてその概要を説明する。
図を用いてその概要を説明する。
第４図はこの従来の振動形差圧センサのカバー
をとつた構成を示す斜視図、第５図は第４図にお
けるＸ−Ｘ断面におけるカバーをつけた断面図で
ある。
をとつた構成を示す斜視図、第５図は第４図にお
けるＸ−Ｘ断面におけるカバーをつけた断面図で
ある。
これ等の図において、１は円筒状のシリコン基
板であり、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上面から圧力Spを下面から圧
力（Sp＋ΔP）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。ここで、ΔPは測定しようとす
る差圧である。
板であり、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上面から圧力Spを下面から圧
力（Sp＋ΔP）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。ここで、ΔPは測定しようとす
る差圧である。
３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のほぼ中央部に設け
られている。
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のほぼ中央部に設け
られている。
この振動梁３は、具体的には例えば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５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。
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５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６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
内部空間７を真空状態に保持する。
の周囲は、例えばシリコンのカバー６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
内部空間７を真空状態に保持する。
この振動梁３、カバー６、空洞部５、内部空間
７などで振動形差圧センサの検出部Ｄを形成して
いる。
７などで振動形差圧センサの検出部Ｄを形成して
いる。
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はその固有振動数で
自励発振を起こす。
ヤル層である振動梁３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はその固有振動数で
自励発振を起こす。
この場合、カバー６の内部空間７が真空状態に
され振動梁３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。
され振動梁３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。
第５図に示すように圧力Spと圧力（Sp＋ΔP）
の差圧ΔPが受圧ダイアフラム２に印加されると
振動梁３は引張応力を受ける。
の差圧ΔPが受圧ダイアフラム２に印加されると
振動梁３は引張応力を受ける。
この引張応力により振動梁３の固有振動数が変
化して差圧ΔPを知ることができる。
化して差圧ΔPを知ることができる。
しかしながら、この様な従来の振動形差圧セン
サでは、薄肉の受圧ダイアフラム２の上に形成さ
れた振動梁３の上部に別に作られたシリコンのカ
バー６を陽極接合などで接合し、カバー６と受圧
ダイアフラム２とで形成された内部の空間を真空
に引かなければなければならないので、振動形差
圧センサの圧力特性或いは温度特性が悪くなり精
度低下の原因をなすという問題がある。
サでは、薄肉の受圧ダイアフラム２の上に形成さ
れた振動梁３の上部に別に作られたシリコンのカ
バー６を陽極接合などで接合し、カバー６と受圧
ダイアフラム２とで形成された内部の空間を真空
に引かなければなければならないので、振動形差
圧センサの圧力特性或いは温度特性が悪くなり精
度低下の原因をなすという問題がある。
そこで、本出願人はこの問題を解決するため
に、昭和62年７月２日に特願昭62−166175号「発
明の名称：振動形トランスデユーサの製造方法」
を提出している。以下、この提案の概要について
説明する。
に、昭和62年７月２日に特願昭62−166175号「発
明の名称：振動形トランスデユーサの製造方法」
を提出している。以下、この提案の概要について
説明する。
第６図はこの提案による振動形差圧センサの要
部である検出部の製造工程を示す工程図である。
部である検出部の製造工程を示す工程図である。
これは第５図における検出部Ｄに対応する振動
梁の軸方向の断面で示した検出部D′の工程を示
している。
梁の軸方向の断面で示した検出部D′の工程を示
している。
第６図イは検出部D′を作るためのベースとな
るｎ形のシリコン基板８を示す。
るｎ形のシリコン基板８を示す。
次に、このシリコン基板８を熱酸化してその表
面に酸化膜（SiO2）９を形成する（第６図ロ）。
面に酸化膜（SiO2）９を形成する（第６図ロ）。
さらに、第６図ハの工程でこの酸化膜９の中央
部を紙面に垂直方向にフオトエツチングして、溝
１０を形成する。
部を紙面に垂直方向にフオトエツチングして、溝
１０を形成する。
第６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を
することによりシリコン基板８に溝１０を介して
溝１１を形成する。
H2に塩酸HClを混合した雰囲気でエツチングを
することによりシリコン基板８に溝１０を介して
溝１１を形成する。
次の、第６図ホに示すように、溝１１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１２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１２を形成する。
この後、第６図ヘに示すように、第１エピ層１
２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１３となる第２エピ層１４を
形成する。
２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１３となる第２エピ層１４を
形成する。
振動梁１３は差圧ΔPがゼロの状態でも初期張
力を与えておかないと差圧ΔP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。
力を与えておかないと差圧ΔP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
１４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
８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８と第２エピ層１４との相対
歪みを考慮して初期張力を与えるようにする。
１４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
８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８と第２エピ層１４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６図トに示すように、第２エピ層１４
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１５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１５を形成する。
更に、第６図チに示すように、第３エピ層１５
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１６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１６を形成する。
第６図リは、第６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９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１２と第３エピ層１５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９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１２と第３エピ層１５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８と第４エピ層１６がｐ形の第２エ
ピ層１４に対してプラスの電位となるように直流
パルス電源１７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８と
第４エピ層１６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１２と第３エピ層１５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１２と第３
エピ層１５を除去する。さらに、第２エピ層１４
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、第２エピ層１４を残して全体として第
６図ヌに示すように一部に開口部１８をもち、さ
らにシリコン基板８と第２エピ層１４との間に間
隙を持つように形成される。
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８と第４エピ層１６がｐ形の第２エ
ピ層１４に対してプラスの電位となるように直流
パルス電源１７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８と
第４エピ層１６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１２と第３エピ層１５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１２と第３
エピ層１５を除去する。さらに、第２エピ層１４
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、第２エピ層１４を残して全体として第
６図ヌに示すように一部に開口部１８をもち、さ
らにシリコン基板８と第２エピ層１４との間に間
隙を持つように形成される。
第６図ルは、熱酸化の工程を示す。この工程で
は、シリコン基板８、第２エピ層１４、および第
４エピ層１６の内外の全表面にそれぞれ酸化膜
（SiO2）８ａ，１４ａ、および１６ａを形成させ
る。
は、シリコン基板８、第２エピ層１４、および第
４エピ層１６の内外の全表面にそれぞれ酸化膜
（SiO2）８ａ，１４ａ、および１６ａを形成させ
る。
第６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６図ルの工程でシリコン基板
８、第２エピ層１４、および第４エピ層１６の内
外の全表面にそれぞれ形成された酸化膜８ａ，１
４ａ、および１６ａのうち、シリコン基板８と第
４エピ層１６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６図ルの工程でシリコン基板
８、第２エピ層１４、および第４エピ層１６の内
外の全表面にそれぞれ形成された酸化膜８ａ，１
４ａ、および１６ａのうち、シリコン基板８と第
４エピ層１６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６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８と第４エピ層
１６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８と第４エピ層１６との間に形
成された開口部１８が埋められてシエル２０が形
成され内部に棒状の第４エピ層で形成された振動
梁１３をもつ振動形差圧センサの検出部が形成さ
れる。
素H2の雰囲気中でシリコン基板８と第４エピ層
１６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８と第４エピ層１６との間に形
成された開口部１８が埋められてシエル２０が形
成され内部に棒状の第４エピ層で形成された振動
梁１３をもつ振動形差圧センサの検出部が形成さ
れる。
この第６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をさせたので、シリコン
の単結晶で出来たシリコン基板８とシエル２０と
の間に形成された中空室２１の中には水素H2が
封入されている。
選択エピタキシヤル成長をさせたので、シリコン
の単結晶で出来たシリコン基板８とシエル２０と
の間に形成された中空室２１の中には水素H2が
封入されている。
そこで、第６図カに示すように900℃で真空と
した雰囲気の中にこの検出部を持つ振動形差圧セ
ンサを入れて、シリコン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。
した雰囲気の中にこの検出部を持つ振動形差圧セ
ンサを入れて、シリコン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。
〈発明が解決しようとする問題点〉
以上のようにして、先願に係る振動形差圧セン
サは振動梁と共にカバーもシリコン基板と一体に
製造することができ、従来の公知の振動形差圧セ
ンサの欠点を除去することができるが、なお次に
説明する欠点を持つ。
サは振動梁と共にカバーもシリコン基板と一体に
製造することができ、従来の公知の振動形差圧セ
ンサの欠点を除去することができるが、なお次に
説明する欠点を持つ。
このような振動形差圧センサを用いて、例えば
500Kgｆ／cm2にも及ぶ高い静圧Spの基で例えば
（10mmH2O〜10Kgｆ／cm2）のような微小な差圧ΔP
を測定する場合には、振動形差圧センサの受圧ダ
イアフラムの一方の面には静圧Spが他方の面には
静圧（Sp＋ΔP）が印加されるので、この静圧Sp
により基板、受圧ダイアフラム、振動梁がεs＝Sp
ｌ／Esだけ収縮する。但し、Esは体積圧縮率、ｌ
は振動梁の長さである。
500Kgｆ／cm2にも及ぶ高い静圧Spの基で例えば
（10mmH2O〜10Kgｆ／cm2）のような微小な差圧ΔP
を測定する場合には、振動形差圧センサの受圧ダ
イアフラムの一方の面には静圧Spが他方の面には
静圧（Sp＋ΔP）が印加されるので、この静圧Sp
により基板、受圧ダイアフラム、振動梁がεs＝Sp
ｌ／Esだけ収縮する。但し、Esは体積圧縮率、ｌ
は振動梁の長さである。
従つて、振動梁にはεsだけの圧縮歪が加わり、
このため振動梁の共振周波数が変化して静圧誤差
を生じるという問題が生じる。
このため振動梁の共振周波数が変化して静圧誤差
を生じるという問題が生じる。
〈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、
周囲に固定部を持ちその内側に差圧によつて変形
する受圧ダイアフラムを持つ半導体の基板と、固
定部の一部が掘られて凹部とされここに形成され
た薄肉の補償ダイアフラムと、この補償ダイアフ
ラムの上に一端が設けられ他端が受圧ダイアフラ
ムの上に形成された振動梁と、基板に一体に形成
され振動梁の周囲を覆うシエルと、固定部と接合
され差圧を成す一方の圧力を導入する導圧孔を持
つ半導体の基台とを有するようにしたものであ
る。
周囲に固定部を持ちその内側に差圧によつて変形
する受圧ダイアフラムを持つ半導体の基板と、固
定部の一部が掘られて凹部とされここに形成され
た薄肉の補償ダイアフラムと、この補償ダイアフ
ラムの上に一端が設けられ他端が受圧ダイアフラ
ムの上に形成された振動梁と、基板に一体に形成
され振動梁の周囲を覆うシエルと、固定部と接合
され差圧を成す一方の圧力を導入する導圧孔を持
つ半導体の基台とを有するようにしたものであ
る。
〈作用〉
振動梁の各一端が受圧ダイアフラムと補償ダイ
アフラムの上に固定されているので、静圧が補償
ダイアフラムに印加されると補償ダイアフラムに
より引張歪が発生する。一方、振動梁には静圧に
よる圧縮歪が発生する。従つて、これ等は互いに
キヤンセルされ静圧が補償される。
アフラムの上に固定されているので、静圧が補償
ダイアフラムに印加されると補償ダイアフラムに
より引張歪が発生する。一方、振動梁には静圧に
よる圧縮歪が発生する。従つて、これ等は互いに
キヤンセルされ静圧が補償される。
〈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図は本発明のシエルを除いた１実
施例を示す射視図、第２図はシエルを付したその
Ｘ−Ｘ断面の構成を示す断面図である。
説明する。第１図は本発明のシエルを除いた１実
施例を示す射視図、第２図はシエルを付したその
Ｘ−Ｘ断面の構成を示す断面図である。
それ等の図において、２２は円筒状のシリコン
の基板であり、２３はこの基板２２の中央を掘つ
て薄肉部を形成して静圧Sp、（Sp＋ΔP）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
リコンをエツチングして作られ、その周囲は円環
状に厚肉の固定部２４とされている。
の基板であり、２３はこの基板２２の中央を掘つ
て薄肉部を形成して静圧Sp、（Sp＋ΔP）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
リコンをエツチングして作られ、その周囲は円環
状に厚肉の固定部２４とされている。
２５は固定部２４の一部の円環状の底面を掘つ
て形成された薄肉の補償ダイアフラムである。
て形成された薄肉の補償ダイアフラムである。
２６は差圧による歪みを検出する振動梁であ
り、その一端は受圧ダイアフラム２３の上に、他
の一端は補償ダイアフラム２５の上にそれぞれ形
成され、この上は内部を例えば真空に保持するシ
エル２７で覆つてある。これ等の振動梁２６とシ
エル２７は第６図で説明した製造方法と同じ製造
方法で作られる。
り、その一端は受圧ダイアフラム２３の上に、他
の一端は補償ダイアフラム２５の上にそれぞれ形
成され、この上は内部を例えば真空に保持するシ
エル２７で覆つてある。これ等の振動梁２６とシ
エル２７は第６図で説明した製造方法と同じ製造
方法で作られる。
固定部２４の底面は中央に圧力（Sp＋ΔP）を
導入する導圧孔２８を持つ円板状のシリコンの基
台２９が例えば陽極接合などにより接合されてい
る。この接合に当たつて、真空状態で接合すれば
補償ダイアフラム２５の内部は真空となり、大気
圧下で接合させれば補償ダイアフラム２５の内部
は大気圧となる。
導入する導圧孔２８を持つ円板状のシリコンの基
台２９が例えば陽極接合などにより接合されてい
る。この接合に当たつて、真空状態で接合すれば
補償ダイアフラム２５の内部は真空となり、大気
圧下で接合させれば補償ダイアフラム２５の内部
は大気圧となる。
次に、以上のように構成された第１図、第２図
に示す実施例の動作について第３図に示す動作説
明図を用いて説明する。
に示す実施例の動作について第３図に示す動作説
明図を用いて説明する。
まづ、差圧ΔPが印加された状態の動作につい
て説明する。
て説明する。
差圧ΔPが受圧ダイアフラム２３に印加される
と、受圧ダイアフラム２３が変位し、これに伴な
い振動梁２６の受圧ダイアフラム２３側の一端が
変位して振動梁２６に張力が加わる。この結果、
振動梁２６の共振周波数が変化するので、これに
より差圧ΔPが検出される。
と、受圧ダイアフラム２３が変位し、これに伴な
い振動梁２６の受圧ダイアフラム２３側の一端が
変位して振動梁２６に張力が加わる。この結果、
振動梁２６の共振周波数が変化するので、これに
より差圧ΔPが検出される。
次に静圧Spが印加されたときの動作について説
明する。
明する。
静圧Spが受圧ダイアフラム２３に印加されても
受圧ダイアフラム２３は変位しないが振動梁２６
には前述のようにεs＝Spｌ／Esなる圧縮歪が加わ
る。一方、補償ダイアフラム２５は静圧Spを受
け、第３図に示す様に補償ダイアフラム２５を下
方に押し下げて振動梁２６の補償ダイアフラム２
５上の端部を変位させ、振動梁２６にεxなる引張
歪を加える。
受圧ダイアフラム２３は変位しないが振動梁２６
には前述のようにεs＝Spｌ／Esなる圧縮歪が加わ
る。一方、補償ダイアフラム２５は静圧Spを受
け、第３図に示す様に補償ダイアフラム２５を下
方に押し下げて振動梁２６の補償ダイアフラム２
５上の端部を変位させ、振動梁２６にεxなる引張
歪を加える。
従つて、εs＝εxになるように補償ダイアフラム
２５を設計しておくことによつて静圧Spを印加し
ても振動梁２６には歪みが加わらないようにする
ことができる。
２５を設計しておくことによつて静圧Spを印加し
ても振動梁２６には歪みが加わらないようにする
ことができる。
なお、バラツキのために補償ダイアフラム２５
による静圧補償では補償の程度が不十分な場合に
は、第１図および第２図における固定部２４の上
面或いは内部に例えば拡散などにより歪みゲージ
を形成したり、或いは振動梁２６と同じような振
動梁を別に設けてこれを静圧センサとして用い、
その出力で補償ダイアフラムでの静圧補償のバラ
ツキ分を電気回路で補償するようにすると、より
完全な静圧補償を達成できる。また、この静圧セ
ンサは基台２９側に設けても良い。
による静圧補償では補償の程度が不十分な場合に
は、第１図および第２図における固定部２４の上
面或いは内部に例えば拡散などにより歪みゲージ
を形成したり、或いは振動梁２６と同じような振
動梁を別に設けてこれを静圧センサとして用い、
その出力で補償ダイアフラムでの静圧補償のバラ
ツキ分を電気回路で補償するようにすると、より
完全な静圧補償を達成できる。また、この静圧セ
ンサは基台２９側に設けても良い。
〈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
発明によれば基板に受圧ダイアフラムと補償ダイ
アフラムを設け、これ等にまたがるように振動梁
を設けることによつて静圧による引張歪と圧縮歪
みを補償するようにしたので静圧誤差を小さくす
ることができ精度の向上に寄与する。
発明によれば基板に受圧ダイアフラムと補償ダイ
アフラムを設け、これ等にまたがるように振動梁
を設けることによつて静圧による引張歪と圧縮歪
みを補償するようにしたので静圧誤差を小さくす
ることができ精度の向上に寄与する。
第１図はシエルを除いた本発明の１実施例の構
成を示す射視図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面を
示す断面図、第３図は第１図と第２図に示す実施
例の動作を説明する動作説明図、第４図はシエル
を除いた公知の従来の振動形差圧センサの構成を
示す射視図、第５図は第４図のＸ−Ｘ断面を示す
断面図、第６図は先願の従来の振動形差圧センサ
を製造する工程を説明する工程図である。 １…シリコン基板、２…受圧ダイアフラム、３
…振動梁、５…空洞部、６…カバー、７…内部空
間、８…シリコン基板、１２…第１エピ層、１３
…振動梁、１４…第２エピ層、１５…第３エピ
層、１６…第４エピ層、１８…開口部、２０…シ
エル、２１…中空室、２２…基板、２３…受圧ダ
イアフラム、２４…固定部、２５…補償ダイアフ
ラム、２６…振動梁、２７…シエル、２９…基
台。
成を示す射視図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面を
示す断面図、第３図は第１図と第２図に示す実施
例の動作を説明する動作説明図、第４図はシエル
を除いた公知の従来の振動形差圧センサの構成を
示す射視図、第５図は第４図のＸ−Ｘ断面を示す
断面図、第６図は先願の従来の振動形差圧センサ
を製造する工程を説明する工程図である。 １…シリコン基板、２…受圧ダイアフラム、３
…振動梁、５…空洞部、６…カバー、７…内部空
間、８…シリコン基板、１２…第１エピ層、１３
…振動梁、１４…第２エピ層、１５…第３エピ
層、１６…第４エピ層、１８…開口部、２０…シ
エル、２１…中空室、２２…基板、２３…受圧ダ
イアフラム、２４…固定部、２５…補償ダイアフ
ラム、２６…振動梁、２７…シエル、２９…基
台。
Claims (1)
- １ 周囲に固定部を持ちその内側に差圧によつて
変形する受圧ダイアフラムを持つ半導体の基板
と、前記固定部の一部が掘られて凹部とされここ
に形成された薄肉の補償ダイアフラムと、この補
償ダイアフラムの上に一端が設けられ他端が前記
受圧ダイアフラムの上に形成された振動梁と、前
記基板に一体に形成され前記振動梁の周囲を覆う
シエルと、前記固定部と接合され前記差圧を成す
一方の圧力を導入する導圧孔を持つ半導体の基台
を有することを特徴とする振動形差圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28627587A JPH01127930A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 振動形差圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28627587A JPH01127930A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 振動形差圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127930A JPH01127930A (ja) | 1989-05-19 |
| JPH0519091B2 true JPH0519091B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=17702258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28627587A Granted JPH01127930A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 振動形差圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01127930A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0431728A (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-03 | Yokogawa Electric Corp | 半導体圧力計 |
| JP5880499B2 (ja) * | 2013-08-19 | 2016-03-09 | 横河電機株式会社 | 振動式圧力センサ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28627587A patent/JPH01127930A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01127930A (ja) | 1989-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |