JPH0749280A - Semiconductor differential pressure measuring device - Google Patents

Semiconductor differential pressure measuring device

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JPH0749280A
JPH0749280A JP19231493A JP19231493A JPH0749280A JP H0749280 A JPH0749280 A JP H0749280A JP 19231493 A JP19231493 A JP 19231493A JP 19231493 A JP19231493 A JP 19231493A JP H0749280 A JPH0749280 A JP H0749280A
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JP
Japan
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diaphragm
strain
chamber
detecting element
overpressure
Prior art date
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Application number
JP19231493A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Fukuhara
聡 福原
Kyoichi Ikeda
恭一 池田
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過大圧検知の信頼性が高く、シンプルかつ安
価な半導体差圧測定装置を提供する。 【構成】 周縁が固定された測定ダイアフラムの両側に
所定隙間空間よりなる測定室が設けられ許容測定範囲内
では差圧を検出し過大圧が印加された場合に測定ダイア
フラムが測定室の壁にバックアップされて測定ダイアフ
ラムが保護される半導体差圧測定装置であって、測定ダ
イアフラムのエッジ部分に配置された第1歪み検出素子
と、少なくとも許容測定範囲内では第1歪み検出素子の
出力信号と逆相の出力信号を出力し第1歪み検出素子の
出力信号との差動信号が印加圧力に対して一価関数とな
る様に測定ダイアフラムの中心から僅かずれて配置され
た第2歪み検出素子と、第1歪み検出素子と第2歪み検
出素子との信号を差動的に検出して過大圧が印加されて
いるか否かを判定する過大圧判定手段とを具備したこと
を特徴とする半導体差圧測定装置である。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a simple and inexpensive semiconductor differential pressure measuring device with high reliability of overpressure detection. [Structure] A measurement chamber consisting of a predetermined gap space is provided on both sides of the measurement diaphragm whose peripheral edge is fixed, and the measurement diaphragm detects the differential pressure within the allowable measurement range and the measurement diaphragm backs up the wall of the measurement chamber when an overpressure is applied. A semiconductor differential pressure measuring device in which a measuring diaphragm is protected by a first strain detecting element arranged at an edge portion of the measuring diaphragm and an output signal of the first strain detecting element having a phase opposite to that of an output signal of the first strain detecting element at least within an allowable measuring range. A second strain detecting element which is arranged slightly displaced from the center of the measuring diaphragm so that the differential signal from the output signal of the first strain detecting element becomes a monovalent function with respect to the applied pressure. A semiconductor comprising: an overpressure determination unit that differentially detects signals of the first strain detection element and the second strain detection element to determine whether or not an overpressure is applied. It is a differential pressure measuring device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、測定ダイアフラムの両
側に所定隙間の測定室が設けられ、過大圧が印加された
場合に、測定ダイアフラムが、すぐに測定室の壁にバッ
クアップされる半導体差圧測定装置であって、差圧測定
用の歪み検出素子をそのまま過大圧検知素子として使用
でき、過大圧検知の信頼性が高く、シンプルかつ安価な
半導体差圧測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor differential in which a measuring chamber having a predetermined gap is provided on both sides of a measuring diaphragm and the measuring diaphragm is immediately backed up to the wall of the measuring chamber when an excessive pressure is applied. The present invention relates to a semiconductor differential pressure measuring device which is a pressure measuring device, in which a strain detecting element for measuring a differential pressure can be used as it is as an overpressure detecting device, which has high reliability in overpressure detection, and is simple and inexpensive.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7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、例えば、特開昭59―56137
号の第1図に示されている。図において、ハウジング1
の両側にフランジ2、フランジ3が嵌合い組み立てられ
溶接等によって固定されており、両フランジ2,3には
測定せんとする圧力PHの高圧流体の導入口5、圧力PL
の低圧流体の導入口4が設けられている。ハウジング1
内に圧力測定室6が形成されており、この圧力測定室6
内にセンタダイアフラム7とシリコンダイアフラム8が
設けられている。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is an explanatory view of the configuration of a conventional example which has been generally used, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-56137.
It is shown in FIG. In the figure, the housing 1
Flanges 2 and 3 are fitted and assembled on both sides of and are fixed by welding or the like. Both flanges 2 and 3 are provided with a high-pressure fluid inlet 5 of pressure P H to be measured and pressure P L.
The low-pressure fluid inlet 4 is provided. Housing 1
A pressure measuring chamber 6 is formed inside the pressure measuring chamber 6
A center diaphragm 7 and a silicon diaphragm 8 are provided inside.

【0003】センタダイアフラム7とシリコンダイアフ
ラム8はそれぞれ別個に圧力測定室6の壁に固定されて
おり、センタダイアフラム7とシリコンダイアフラム8
の両者でもって圧力測定室6を2分している。センタダ
イアフラム7と対向する圧力測定室6の壁には、バック
プレ―ト6A,6Bが形成されている。センタダイアフ
ラム7は周縁部をハウジング1に溶接されている。シリ
コンダイアフラム8は全体が単結晶のシリコン基板から
形成されている。
The center diaphragm 7 and the silicon diaphragm 8 are individually fixed to the wall of the pressure measuring chamber 6, and the center diaphragm 7 and the silicon diaphragm 8 are separately fixed.
The pressure measuring chamber 6 is divided into two parts by both. Back plates 6A and 6B are formed on the wall of the pressure measuring chamber 6 facing the center diaphragm 7. The center diaphragm 7 has a peripheral edge portion welded to the housing 1. The silicon diaphragm 8 is entirely formed of a single crystal silicon substrate.

【0004】シリコン基板の一方の面にボロン等の不純
物を選択拡散して4っのストレンゲ―ジ80を形成し、
他方の面を機械加工、エッチングし、全体が凹形のダイ
アフラムを形成する。
Impurities such as boron are selectively diffused on one surface of the silicon substrate to form four strain gauges 80.
The other side is machined and etched to form a generally concave diaphragm.

【0005】4っのストレインゲ―ジ80は、シリコン
ダイアフラム8が差圧ΔPを受けてたわむ時、2つが引
張り、2つが圧縮を受けるようになっており、これらが
ホイ―トストン・ブリッジ回路に接続され、抵抗変化が
差圧ΔPの変化として検出される。81は、ストレイン
ゲ―ジ80に一端が取付けられたリ―ドである。82
は、リ―ド81の他端が接続されたハ―メチック端子で
ある。
The four strain gages 80 are designed so that when the silicon diaphragm 8 is flexed under a pressure difference ΔP, two strain gages are pulled and two are compressed. These strain gages form a Wheatstone bridge circuit. The change in resistance is detected as a change in the differential pressure ΔP. Reference numeral 81 is a lead whose one end is attached to the strain gauge 80. 82
Is a hermetic terminal to which the other end of the lead 81 is connected.

【0006】支持体9は、ハ―メチック端子を備えてお
り、支持体9の圧力測定室6側端面に低融点ガラス接続
等の方法でシリコンダイアフラム8が接着固定されてい
る。ハウジング1とフランジ2、およびフランジ3との
間に、圧力導入室10,11が形成されている。
The support 9 is provided with a hermetic terminal, and the silicon diaphragm 8 is adhered and fixed to the end face of the support 9 on the pressure measuring chamber 6 side by a method such as low-melting glass connection. Pressure introducing chambers 10 and 11 are formed between the housing 1 and the flange 2 and the flange 3.

【0007】この圧力導入室10,11内に隔液ダイア
フラム12,13を設け、この隔液ダイアフラム12,
13と対向するハウジング1の壁10A,11Aに隔液
ダイアフラム12,13と類似の形状のバックプレ―ト
が形成されている。
Separating diaphragms 12 and 13 are provided in the pressure introducing chambers 10 and 11, respectively.
A back plate having a shape similar to that of the diaphragms 12, 13 is formed on the walls 10A, 11A of the housing 1 facing the housing 13.

【0008】隔液ダイアフラム12,13とバックプレ
―ト10A,11Aとで形成される空間と、圧力測定室
6は、連通孔14,15を介して導通している。そし
て、隔液ダイアフラム12,13間にシリコンオイル等
の封入液101,102が満たされ、この封入液が連通
孔16,17を介してシリコンダイアフラム8の上下面
にまで至っている、封入液101,102はセンタダイ
アフラム7とシリコンダイアフラム8とによって2分さ
れているが、その量が、ほぼ均等になるように配慮され
ている。
The space formed by the diaphragms 12 and 13 and the back plates 10A and 11A and the pressure measuring chamber 6 are in communication with each other through communication holes 14 and 15. Then, filled liquid 101, 102 such as silicone oil is filled between the diaphragms 12, 13, and the filled liquid reaches the upper and lower surfaces of the silicon diaphragm 8 through the communication holes 16, 17. Although 102 is divided into two by the center diaphragm 7 and the silicon diaphragm 8, it is taken into consideration that the amounts are substantially equal.

【0009】以上の構成において、高圧側から圧力が作
用した場合、隔液ダイアフラム13に作用する圧力が封
入液102によってシリコンダイアフラム8に伝達され
る。一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイア
フラム12に作用する圧力が封入液101によってシリ
コンダイアフラム8に伝達される。
In the above structure, when pressure is applied from the high pressure side, the pressure acting on the diaphragm diaphragm 13 is transmitted to the silicon diaphragm 8 by the enclosed liquid 102. On the other hand, when pressure is applied from the low pressure side, the pressure acting on the diaphragm diaphragm 12 is transmitted to the silicon diaphragm 8 by the enclosed liquid 101.

【0010】この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応
じてシリコンダイアフラム8が歪み、この歪み量がスト
レインゲ―ジ80に因って電気的に取出され、差圧の測
定が行なわれる。しかしながら、この様な装置において
は、 (1)差圧測定圧の片側の圧力は、センサの周囲に加え
られる為、更に、センサの外側を耐圧容器でカバーしな
ければならない。
As a result, the silicon diaphragm 8 is distorted according to the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side, and the strain amount is electrically taken out by the strain gauge 80, and the differential pressure is measured. . However, in such a device, (1) the pressure on one side of the differential pressure measurement pressure is applied to the periphery of the sensor, and therefore the outside of the sensor must be covered with a pressure resistant container.

【0011】(2)電気信号を外部に取り出す為のハー
メチックシール端子が必要である。 (3)シリコンウエハーを両面から加工してセンサを形
成する為、形成プロセスが複雑となる。 (4)センサ自身は過大圧保護機構を有していないの
で、別に過大圧保護機構が必要となる。
(2) A hermetically sealed terminal for taking out an electric signal to the outside is required. (3) Since the sensor is formed by processing the silicon wafer from both sides, the forming process becomes complicated. (4) Since the sensor itself does not have an overpressure protection mechanism, an overpressure protection mechanism is additionally required.

【0012】この問題点を、解決するものとして、図8
は、例えば、本願出願人が出願した先願に係わる特願平
4−94151号、発明の名称「差圧測定装置」、平成
4年4月14日出願である。
As a solution to this problem, FIG.
Is, for example, Japanese Patent Application No. 4-94151 related to the prior application filed by the applicant of the present application, “Differential pressure measuring device” of the invention, filed on April 14, 1992.

【0013】図9は図8のA−A断面図、図10は図8
のB−B断面図である。図において、図7と同一記号の
構成は同一機能を表わす。以下、図7と相違部分のみ説
明する。
FIG. 9 is a sectional view taken along line AA of FIG. 8, and FIG. 10 is FIG.
FIG. In the figure, the same symbols as those in FIG. 7 represent the same functions. Only parts different from FIG. 7 will be described below.

【0014】21は、シリコン基板22にダイアフラム
23を形成する所定隙間からなる第1室で、間隔が極め
て狭い隙間からなる。24は、シリコン基板22に設け
られ第1室21に一端が連通する第1連通孔である。2
5は、ダイアフラム23の第1室21が設けられた面の
反対側の面に設けられ、深さが極めて浅くなっている。
Reference numeral 21 is a first chamber having a predetermined gap for forming the diaphragm 23 on the silicon substrate 22 and having a very narrow gap. Reference numeral 24 is a first communication hole provided in the silicon substrate 22 and having one end communicating with the first chamber 21. Two
5 is provided on the surface of the diaphragm 23 opposite to the surface on which the first chamber 21 is provided, and has a very shallow depth.

【0015】26は、シリコン基板22に設けられ凹部
25と連通し第1連通孔24の個所を除いてダイアフラ
ム23をリング状に囲む第2室である。27は、ダイア
フラム23の凹部25側に設けられた歪検出素子であ
る。28は、シリコン基板22の凹部25が設けられた
面に一面が接続され凹部25と第2室26と室29を構
成する支持基板である。
A second chamber 26 is provided in the silicon substrate 22 and communicates with the recess 25 and surrounds the diaphragm 23 in a ring shape except for the first communication hole 24. Reference numeral 27 is a strain detecting element provided on the concave portion 25 side of the diaphragm 23. Reference numeral 28 is a support substrate, one surface of which is connected to the surface of the silicon substrate 22 on which the recess 25 is provided, to form the recess 25, the second chamber 26, and the chamber 29.

【0016】31は、図11に示す如く、シリコン基板
22の支持基板28との接合面に不純物が混入されて形
成され歪検出素子27に一端が接続され導体からなる配
線である。32は、図11に示す如く、支持基板28の
シリコン基板22との接合面側に設けられ配線31に一
端が接続される電極である。
As shown in FIG. 11, reference numeral 31 is a wiring which is formed by mixing impurities on the bonding surface of the silicon substrate 22 with the supporting substrate 28 and has one end connected to the strain detecting element 27 and which is made of a conductor. As shown in FIG. 11, reference numeral 32 is an electrode which is provided on the surface of the support substrate 28 that is joined to the silicon substrate 22 and has one end connected to the wiring 31.

【0017】33は、図11に示す如く、シリコン基板
22の電極32の近くに設けられた溝部である。溝部3
3は、シリコン基板22の電極32との接触部に適切な
バネ性を付与し、電極32と配線31との接触を安定に
保持する。
Reference numeral 33 is a groove portion provided near the electrode 32 of the silicon substrate 22, as shown in FIG. Groove 3
3 imparts an appropriate spring property to the contact portion of the silicon substrate 22 with the electrode 32, and stably holds the contact between the electrode 32 and the wiring 31.

【0018】41は、図12に示す如く、シリコン基板
22に設けられ、圧力媒体である流体中のゴミが、第1
室21或いは室29に混入するのを防止するフィルター
部である。この場合は、2個設けられている。
As shown in FIG. 12, 41 is provided on the silicon substrate 22 so that dust in the fluid as the pressure medium is
This is a filter section that prevents the mixture from entering the chamber 21 or the chamber 29. In this case, two pieces are provided.

【0019】フィルター部41のギャップdを半導体プ
ロセスにより十分小さく形成する事により、ゴミの混入
を防止している。即ち、今、フィルター部41のギャッ
プdは、第1室21の隙間間隔をAとし、ダイアフラム
23の変位量をBとした場合にd≦A−Bを満足する様
に構成されている。
By forming the gap d of the filter section 41 sufficiently small by a semiconductor process, dust is prevented from entering. That is, now, the gap d of the filter portion 41 is configured to satisfy d ≦ A−B, where A is the gap distance between the first chambers 21 and B is the displacement amount of the diaphragm 23.

【0020】フィルター部41の一方は、第1連通孔2
4に連通されている。フィルター部41の他方は、第2
連通孔42を介して室29に連通されている。51は、
支持基板28に設けられ、フィルター部41の一方に連
通され、他端が大気に開口する第1導圧孔である。
One side of the filter portion 41 has a first communicating hole 2
It is connected to 4. The other side of the filter unit 41 is the second
It communicates with the chamber 29 through the communication hole 42. 51 is
The first pressure guide hole is provided on the support substrate 28, communicates with one of the filter parts 41, and has the other end open to the atmosphere.

【0021】52は、支持基板28に設けられ、フィル
ター部41の他方に連通され、他端が大気に開口する第
2導圧孔である。53は、第2室26に接続された張り
出し部である。張り出し部53は高圧が加わった場合
に、張り出し部53で高圧を受け、シリコン基板22と
支持基板28の接合部に大きな応力が発生しない様に構
成されたものである。
Reference numeral 52 is a second pressure guide hole which is provided on the support substrate 28, communicates with the other side of the filter portion 41, and has the other end open to the atmosphere. Reference numeral 53 is a projecting portion connected to the second chamber 26. The overhang portion 53 is configured so that, when a high pressure is applied, the overhang portion 53 receives the high pressure and a large stress is not generated in the joint portion between the silicon substrate 22 and the support substrate 28.

【0022】以上の構成において、高圧側測定圧力が第
1室21に印加され、低圧側測定圧力が室29に印加さ
れる。この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシ
リコンダイアフラム23が歪み、この歪み量が歪検出素
子27に因って電気的に検出され、配線31と電極32
とを介して外部に信号が取り出され、差圧の測定が行な
われる。
In the above structure, the high pressure side measured pressure is applied to the first chamber 21, and the low pressure side measured pressure is applied to the chamber 29. As a result, the silicon diaphragm 23 is distorted in accordance with the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side, and the strain amount is electrically detected by the strain detection element 27, and the wiring 31 and the electrode 32.
A signal is taken out via and to measure the differential pressure.

【0023】而して、第1室21に過大圧が印加された
場合には、ダイアフラム23は室29の壁によってバッ
クアップされる。一方、室29に過大圧が印加された場
合には、ダイアフラム23は第1室21の壁によってバ
ックアップされる。
When an excessive pressure is applied to the first chamber 21, the diaphragm 23 is backed up by the wall of the chamber 29. On the other hand, when an overpressure is applied to the chamber 29, the diaphragm 23 is backed up by the wall of the first chamber 21.

【0024】このような装置は、図13から図20に示
す如くして制作する。 (1)図13に示す如く、SOIウエハー101の所要
個所102をRIEエッチングによりシリコン104を
エッチング、弗酸系エッチング液により酸化シリコン1
03をエッチングして、酸化シリコン103とシリコン
104をエッチングする。この場合は、酸化シリコン1
03の厚さ約1μm、シリコン104の厚さ約0.5μ
m、基板のシリコンの厚さ約600μmである。
Such a device is manufactured as shown in FIGS. 13 to 20. (1) As shown in FIG. 13, silicon 104 is etched by RIE etching on a required portion 102 of the SOI wafer 101, and silicon oxide 1 is etched by a hydrofluoric acid-based etching solution.
03 is etched to etch the silicon oxide 103 and the silicon 104. In this case, silicon oxide 1
03 about 1 μm thick, silicon 104 about 0.5 μ thick
m, the thickness of the silicon of the substrate is about 600 μm.

【0025】図14は図13の平面図である。 (2)図15に示す如く、SOIウエハー101の表面
にエピタキシャル成長層105を成長させる。この場合
は、エピタキシャル成長層105の厚さは約70μmで
ある。
FIG. 14 is a plan view of FIG. (2) As shown in FIG. 15, an epitaxial growth layer 105 is grown on the surface of the SOI wafer 101. In this case, the thickness of the epitaxial growth layer 105 is about 70 μm.

【0026】(3)図16に示す如く、エピタキシャル
成長層105の表面を研摩により鏡面に加工する。この
場合は、約50μm除去する。この工程によりダイアフ
ラム23の厚さが決まる。 (4)図17に示す如く、エピタキシャル成長層105
の表面を、RIEエッチングによりエッチングして、凹
部106を形成する。この凹部106によりダイアフラ
ム23の片側の可動範囲を決める室29のギャップが決
まる。
(3) As shown in FIG. 16, the surface of the epitaxial growth layer 105 is polished to a mirror surface. In this case, about 50 μm is removed. This step determines the thickness of the diaphragm 23. (4) As shown in FIG. 17, the epitaxial growth layer 105
The surface of is etched by RIE etching to form the recess 106. The recess 106 determines the gap of the chamber 29 that determines the movable range of the diaphragm 23 on one side.

【0027】(5)図18に示す如く、埋め込まれた、
酸化シリコン103をエッチングする為の孔107を、
RIEエッチング或いは水酸化カリウムによるエッチン
グにより形成する。
(5) As shown in FIG.
A hole 107 for etching the silicon oxide 103,
It is formed by RIE etching or etching with potassium hydroxide.

【0028】(6)図19に示す如く、弗化水素水溶液
あるいは、弗化水素ガスにより、酸化シリコン103を
エッチングする。 (7)図20に示す如く、パイレックスガラスの支持基
板28にシリコン基板22を陽極接合する。
(6) As shown in FIG. 19, the silicon oxide 103 is etched with an aqueous solution of hydrogen fluoride or hydrogen fluoride gas. (7) As shown in FIG. 20, the silicon substrate 22 is anodically bonded to the support substrate 28 of Pyrex glass.

【0029】この結果、 (1)差圧センサの外側は大気圧で良い為、特別の耐圧
容器が不要になる。 (2)電気信号を外部に取り出す為の高耐圧のハーメチ
ックシール端子が不要となる。
As a result, (1) since the outside of the differential pressure sensor may be atmospheric pressure, no special pressure vessel is required. (2) A high withstand voltage hermetically sealed terminal for taking out an electric signal to the outside is unnecessary.

【0030】(3)シリコンウエハーを片面から加工出
来る為、形成プロセスがシンプルとなる。 (4)センサ自身に過大圧保護機構を有しているので、
別に過大圧保護機構が必要でなくなる。
(3) Since the silicon wafer can be processed from one side, the forming process becomes simple. (4) Since the sensor itself has an overpressure protection mechanism,
The overpressure protection mechanism is no longer necessary.

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図21に示す如く、歪み検出素子2
71,272は、ダイアフラム23上に、一般的には、
感度が最大となるように、ダイアフラム23の中心とダ
イアフラム23のエッジの2カ所に逆相動作をするよう
に配置される。
However, in such a device, as shown in FIG. 21, the strain detecting element 2 is used.
71, 272 are generally on the diaphragm 23,
In order to maximize the sensitivity, the diaphragm 23 and the edge of the diaphragm 23 are arranged at two positions so as to perform a reverse phase operation so as to maximize the sensitivity.

【0032】図8の差圧測定装置においては、過大圧が
印加された場合、ダイアフラム23が直接過大圧を受け
る事になり、測定ダイアフラム23が変位し,隙間を越
えて測定室として機能する第1室21或いは室29の壁
に、すぐにバックアップされる。
In the differential pressure measuring device of FIG. 8, when an overpressure is applied, the diaphragm 23 is directly subjected to the overpressure, the measurement diaphragm 23 is displaced, and it functions as a measurement chamber over the gap. The wall of the room 21 or 29 is immediately backed up.

【0033】このため、歪み検出素子271,272に
発生する歪は、非線形な変化をする。図22に、歪み検
出素子271,272の検出歪と印加圧力の関係を示
す。Aは歪み検出素子271の歪曲線、Bは歪み検出素
子272の歪曲線、Cは歪み検出素子271の歪と歪み
検出素子272の歪との差の曲線である。
Therefore, the strain generated in the strain detecting elements 271, 272 changes non-linearly. FIG. 22 shows the relationship between the detected strain of the strain detecting elements 271, 272 and the applied pressure. A is a distortion curve of the distortion detecting element 271, B is a distortion curve of the distortion detecting element 272, and C is a curve of a difference between the distortion of the distortion detecting element 271 and the distortion of the distortion detecting element 272.

【0034】以下に、歪み検出素子271,272を用
いた場合の過大圧検出に付いて検討する。 (1)ダイアフラム23の中心に配置された歪み検出素
子272の場合、図23に示す如く、矢印Dの方向から
過大圧が印加される場合、ダイアフラム23が第1室2
1の壁に当たるまでは、引張歪となる。
The excessive pressure detection using the strain detecting elements 271, 272 will be examined below. (1) In the case of the strain detecting element 272 arranged at the center of the diaphragm 23, as shown in FIG. 23, when the overpressure is applied in the direction of the arrow D, the diaphragm 23 moves to the first chamber 2
Until it hits the wall No. 1, it becomes tensile strain.

【0035】図24に示す如く、第1室21の壁に当っ
た後は圧縮歪となる。更に、図25に示す如く、第1室
21の壁によって、バックアップされるダイアフラム2
3の部分が広がる過程においては、引張歪となる。従っ
て、過大圧の印加の過程において、歪み検出素子272
の検出歪は、図26に示す如く、増加→減少→増加と変
化する。
As shown in FIG. 24, a compressive strain occurs after hitting the wall of the first chamber 21. Further, as shown in FIG. 25, the diaphragm 2 backed up by the wall of the first chamber 21.
In the process in which the part of 3 spreads, it becomes a tensile strain. Therefore, in the process of applying the excessive pressure, the strain detecting element 272
As shown in FIG. 26, the detection distortion of changes from increase to decrease to increase.

【0036】このため、歪み検出素子272では、過大
圧が印加された場合、圧力と歪の関係が1対1に対応し
ないので、図27に示す如く、測定歪εの場合、測定許
容範囲内のP1圧力か過大圧であるP2圧力か不明であ
り、過大圧が印加されているか否かの判定が不可能であ
る。
Therefore, in the strain detecting element 272, when the overpressure is applied, the relationship between the pressure and the strain does not correspond one-to-one. Therefore, as shown in FIG. It is unknown whether the P1 pressure or the P2 pressure is an excessive pressure, and it is impossible to determine whether or not the excessive pressure is applied.

【0037】(2)次に、ダイアフラム23のエッジに
配置された歪み検出素子271の場合、歪み検出素子2
71の歪は、単調に増加する。従って、圧力と歪の関係
が1対1に対応するので、過大圧の判定は可能であると
も考えられる。
(2) Next, in the case of the strain detecting element 271 arranged at the edge of the diaphragm 23, the strain detecting element 2
The distortion of 71 increases monotonically. Therefore, since the relationship between the pressure and the strain has a one-to-one correspondence, it is considered possible to judge the excessive pressure.

【0038】しかしながら、実際的な使用を考えると、
差圧以外にも静圧、温度等で、歪み検出素子271の検
出歪は変化する。例えば、差圧に加えて静圧が加わった
場合、歪み検出素子271の検出歪は、図28に示す如
く、オフセットが加わってしまい。歪特性曲線が、例え
ば、Eの曲線からFの曲線になり、最初に過大圧判定の
歪値をεと決定した場合に、実際の過大圧力値はP3か
らP4に動いてしまい過大圧の判定が不可能になってし
まう。
However, considering practical use,
The detected strain of the strain detecting element 271 changes due to static pressure, temperature, etc. in addition to the differential pressure. For example, when a static pressure is applied in addition to the differential pressure, the detected strain of the strain detecting element 271 is offset as shown in FIG. For example, when the strain characteristic curve changes from the E curve to the F curve and the strain value of the overpressure determination is first determined to be ε, the actual overpressure value moves from P3 to P4 and the overpressure determination is performed. Becomes impossible.

【0039】(3)更に、静圧、温度等の影響をキャン
セルするために、歪み検出素子271と歪み検出素子2
72の出力信号の差を演算して、この演算結果の信号を
過大圧判定に用いる事が考えられる。しかしながら、こ
の方法では、歪み検出素子271,272の差信号は、
図29に示す如く、圧力と歪の差は1対1にならない。
(3) Further, in order to cancel the influence of static pressure, temperature, etc., the strain detecting element 271 and the strain detecting element 2
It is conceivable to calculate the difference between the output signals of 72 and use the signal of the calculation result for the overpressure determination. However, with this method, the difference signal between the strain detection elements 271, 272 is
As shown in FIG. 29, the difference between pressure and strain is not 1: 1.

【0040】これは、歪み検出素子271の歪の圧縮歪
状態の歪の戻りが急激なため、2個の歪み検出素子27
1,272の差信号を検出しても、過大圧印加状態で
は、単調増加(あるいは、単調減少)の出力信号になら
ないと考えられる。図30に、歪検出素子271,27
2によって検出される歪と過大圧の圧力との関係を示
す。
This is because the distortion of the distortion detecting element 271 in the compressive distortion state is rapidly returned.
Even if the difference signal of 1 and 272 is detected, it is considered that the output signal does not monotonically increase (or monotonically decrease) when the excessive pressure is applied. In FIG. 30, the strain detecting elements 271, 27
2 shows the relationship between the strain detected by 2 and the pressure of the overpressure.

【0041】以上の3方法では充分な過大圧の判定は難
しい。更に、歪み検出素子271,272以外の過大圧
検出素子を設けるという手段が考えられるが、過大圧検
出素子用の新たな構造や電気回路が新たに必要になり、
製造工程も増加し、製造コストが増大する。
With the above three methods, it is difficult to determine a sufficient overpressure. Further, a means of providing an overpressure detection element other than the strain detection elements 271, 272 can be considered, but a new structure or electric circuit for the overpressure detection element is newly required,
The manufacturing process also increases and the manufacturing cost increases.

【0042】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、過大圧検知の信頼性が高く、シ
ンプルかつ安価な半導体差圧測定装置を提供するにあ
る。
The present invention solves this problem. An object of the present invention is to provide a simple and inexpensive semiconductor differential pressure measuring device that has high reliability in overpressure detection.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、測定ダイアフラムの両側に測定室が設け
られた半導体差圧測定装置において、シリコン基板にダ
イアフラムを形成して前記シリコン基板と前記ダイアフ
ラムとの間に設けられ所定の隙間からなる第1室と、前
記シリコン基板に設けられ該第1室に一端が連通する第
1連通孔と、前記ダイアフラムの前記第1室が設けられ
た面の反対側の面に設けられた凹部と、前記シリコン基
板に設けられ該凹部と連通し前記第1連通孔の個所を除
いて前記ダイアフラムをリング状に囲む第2室と張り出
し部と、前記シリコン基板に設けられ該張り出し部に一
端が連通する第2連通孔と、前記ダイアフラムの前記凹
部側に設けられた歪検出素子と、前記シリコン基板の前
記凹部が設けられた面に一面が接続され該凹部と前記第
2室と室を構成する支持基板と、前記前記ダイアフラム
の前記凹部側のエッジ部分に配置された第1歪み検出素
子と、少なくとも許容測定範囲内では前記第1歪み検出
素子の出力信号と逆相の出力信号を出力し前記第1歪み
検出素子の出力信号との差動信号が印加圧力に対して一
価関数となる様に前記測定ダイアフラムの中心から僅か
ずれて前記ダイアフラムの前記凹部側に配置された第2
歪み検出素子と、前記第1歪み検出素子と該第2歪み検
出素子との信号を差動的に検出して過大圧が印加されて
いるか否かを判定する過大圧判定手段とを具備したこと
を特徴とする半導体差圧測定装置を構成したものであ
る。
In order to achieve this object, the present invention is a semiconductor differential pressure measuring apparatus in which a measuring chamber is provided on both sides of a measuring diaphragm. A first chamber provided between the diaphragm and the diaphragm and having a predetermined gap, a first communication hole provided in the silicon substrate and having one end communicating with the first chamber, and the first chamber of the diaphragm. A recess provided on the surface opposite to the recessed surface, a second chamber that is provided on the silicon substrate and communicates with the recess and surrounds the diaphragm in a ring shape except for the location of the first communication hole, and an overhanging portion. A second communication hole provided in the silicon substrate and having one end communicating with the projecting portion, a strain detecting element provided on the recess side of the diaphragm, and the recess of the silicon substrate are provided. A support substrate having one surface connected to the surface to form the recess, the second chamber, and the chamber; a first strain detection element disposed at an edge portion of the diaphragm on the recess side; and at least within an allowable measurement range. From the center of the measuring diaphragm, an output signal of the opposite phase from the output signal of the first strain detecting element is output so that the differential signal with respect to the output signal of the first strain detecting element becomes a monovalent function with respect to the applied pressure. A second member disposed on the concave side of the diaphragm with a slight deviation
A strain detecting element; and an overpressure determining unit that differentially detects signals of the first strain detecting element and the second strain detecting element to determine whether or not an overpressure is applied. A semiconductor differential pressure measuring device characterized by the above.

【0044】[0044]

【作用】以上の構成において、測定ダイアフラムの両側
に設けられた測定室に、それぞれ高圧側測定圧力と低圧
側測定圧力が印加される。
In the above structure, the high pressure side measurement pressure and the low pressure side measurement pressure are applied to the measurement chambers provided on both sides of the measurement diaphragm, respectively.

【0045】この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応
じてシリコンダイアフラムが歪み、この歪み量が歪検出
素子によって電気的に検出され、配線と電極とを介して
外部に信号が取り出され、差圧の測定が行なわれる。
As a result, the silicon diaphragm is distorted in accordance with the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side, and this strain amount is electrically detected by the strain detecting element, and a signal is taken out to the outside via the wiring and the electrode. , The differential pressure is measured.

【0046】而して、ダイアフラムに過大圧が印加され
た場合には、何れか一方の測定室の壁によってバックア
ップされる。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
When an excessive pressure is applied to the diaphragm, it is backed up by the wall of either measurement chamber. Hereinafter, detailed description will be given based on examples.

【0047】[0047]

【実施例】図1は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1のC−C断面図である。図において、図8と
同一記号の構成は同一機能を表わす。以下、図8と相違
部分のみ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view of the essential structure of an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a sectional view taken along line CC of FIG. In the figure, the same symbols as those in FIG. 8 indicate the same functions. Only the parts different from FIG. 8 will be described below.

【0048】61は、測定ダイアフラム23のエッジ部
分に配置された第1歪み検出素子である。62は、図3
に示す如く、少なくとも許容測定範囲内では,第1歪み
検出素子61の出力信号と逆相の出力信号を出力し,第
1歪み検出素子61の出力信号との差動信号が印加圧力
に対して一価関数(差動信号が印加圧力に対して1対1
に対応する)となる様に、測定ダイアフラム23の中心
から僅かずれて配置された第2歪み検出素子である。
Reference numeral 61 is a first strain detecting element arranged at the edge portion of the measuring diaphragm 23. 62 is shown in FIG.
As shown in, at least within the allowable measurement range, the output signal of the first strain detecting element 61 and the output signal of the opposite phase are output, and the differential signal with respect to the output signal of the first strain detecting element 61 with respect to the applied pressure. Single-valued function (differential signal is 1: 1 against applied pressure)
The second strain detecting element is arranged so as to slightly deviate from the center of the measuring diaphragm 23.

【0049】63は、第1歪み検出素子61と第2歪み
検出素子62との信号を、差動的に検出して過大圧が印
加されているか否かを判定する過大圧判定手段である。
過大圧判定手段63は、例えば、図4に示す如く、第1
歪み検出素子61と第2歪み検出素子62との信号を、
CPU65でその歪信号を差演算し、比較器66で基準
信号67と比較して、過大圧判定信号68を出力する。
Reference numeral 63 is an overpressure determination means for differentially detecting the signals of the first strain detection element 61 and the second strain detection element 62 to determine whether or not the overpressure is applied.
The overpressure determination means 63 is, for example, as shown in FIG.
The signals of the strain detecting element 61 and the second strain detecting element 62 are
The CPU 65 calculates the difference of the distortion signal, the comparator 66 compares it with the reference signal 67, and outputs the overpressure determination signal 68.

【0050】一方、CPU65の演算結果から、測定差
圧の検出信号71を出力する構成となつている。
On the other hand, the detection signal 71 of the measured differential pressure is output from the calculation result of the CPU 65.

【0051】以上の構成において、測定ダイアフラム2
3の両側に設けられた測定室21,29に、それぞれ高
圧側測定圧力と低圧側測定圧力が印加される。
In the above configuration, the measurement diaphragm 2
A high pressure side measurement pressure and a low pressure side measurement pressure are applied to the measurement chambers 21 and 29 provided on both sides of 3, respectively.

【0052】この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応
じてシリコンダイアフラム23が歪み、この歪み量が歪
検出素子61,62によって電気的に検出され、配線3
1と電極32とを介して外部に信号が取り出され、差圧
の測定が行なわれる。
As a result, the silicon diaphragm 23 is distorted according to the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side, and the strain amount is electrically detected by the strain detecting elements 61 and 62, and the wiring 3
A signal is taken out via 1 and the electrode 32 to measure the differential pressure.

【0053】而して、ダイアフラム23に過大圧が印加
された場合には、何れか一方の測定室21,29の壁に
よってバックアップされる。ここにおいて,図5に、歪
検出素子61,62によって検出される歪と過大圧の圧
力との関係を示す。図6は,歪検出素子61と歪検出素
子62との検出歪の差と過大圧の圧力との関係を示した
ものである。
When an excessive pressure is applied to the diaphragm 23, it is backed up by the wall of one of the measurement chambers 21 and 29. Here, FIG. 5 shows the relationship between the strain detected by the strain detecting elements 61 and 62 and the pressure of the overpressure. FIG. 6 shows the relationship between the difference in detected strain between the strain detecting element 61 and the strain detecting element 62 and the pressure of the excessive pressure.

【0054】一方、従来例如く、歪検出素子272をダ
イアフラム23の中心に配置した場合、図29に示す如
く、歪の差の信号は、ダイアフラム23が測定室21,
29の壁に当たった後に、歪は急激に減少する特性を示
すが、本発明装置においては、検出歪の差は、図6に示
す如く、歪の減少個所はなく、一価関数(検出歪の差が
印加過大圧力に対して1対1に対応する)をなすので、
過大圧が印加されているか否かの判定を容易にすること
ができる。
On the other hand, when the strain detecting element 272 is arranged at the center of the diaphragm 23 as in the conventional example, as shown in FIG.
After hitting the wall of No. 29, the strain shows a characteristic that the strain sharply decreases. However, in the device of the present invention, as shown in FIG. The difference of 1 to 1 corresponds to the applied overpressure).
It is possible to easily determine whether or not the excessive pressure is applied.

【0055】これは、歪み検出素子62は、歪み検出素
子272と比較して、歪み検出素子62の一方の固定個
所で歪の戻りが起こっても、他方の固定個所では歪の戻
りが起ら無いため、歪み検出素子62の検出歪の減少
が、緩和される為と考えられる。従って、歪み検出素子
62と歪み検出素子61の検出歪の差は、歪の増加→減
少が起こり難くなり、過大圧の判定に使用できる。
In comparison with the strain detecting element 272, the strain detecting element 62 causes a strain returning at one fixed portion of the strain detecting element 62, but a strain returning at the other fixed portion. It is considered that the decrease in the detected strain of the strain detection element 62 is mitigated because it does not exist. Therefore, the difference between the detected strains of the strain detection element 62 and the strain detection element 61 is less likely to increase and decrease, and can be used for determination of excessive pressure.

【0056】この結果、測定ダイアフラム23が、すぐ
に測定室の壁21,29にバックアップされる半導体差
圧測定装置であって、一方の歪み検出素子62を、ダイ
アフラム23の中心より所定量、僅かずらして配置し
て、ダイアフラム23のエッジ部に配置した歪み検出素
子62との、検出歪の差を演算する事により、過大圧を
信頼性高く、判定することが出来る半導体差圧測定装置
が得られる。
As a result, the measuring diaphragm 23 is a semiconductor differential pressure measuring device in which the walls 21 and 29 of the measuring chamber are immediately backed up, and one strain detecting element 62 is slightly moved from the center of the diaphragm 23 by a predetermined amount. A semiconductor differential pressure measuring device capable of determining overpressure with high reliability is obtained by calculating the difference in detected strain between the strain detecting elements 62 arranged at the edge of the diaphragm 23 by displacing them. To be

【0057】又、新たに、別に、過大圧判定用の歪み検
出素子を採用しなくてよいので、信頼性が高く、シンプ
ル、かつローコストの半導体差圧測定装置が得られる。
更に、歪み検出素子の配置位置を、従来例から変更する
だけで良いので、即ち、従来の半導体製造プロセスのエ
ッチングパターン変更等のわずかの変更でよく、従来の
半導体製造プロセスのノウハウが其儘生かすことがで
き、結果的に高歩留まりが得られる。なお、歪検出素子
はピエゾ抵抗素子或いは振動子型歪み検出素子でも良
く、要するに歪が検出出来るものであれば良い。
Further, since it is not necessary to additionally use a strain detecting element for judging overpressure, a semiconductor differential pressure measuring device having high reliability, simpleness and low cost can be obtained.
Furthermore, since the arrangement position of the strain detection element only needs to be changed from the conventional example, that is, a slight change such as the etching pattern change of the conventional semiconductor manufacturing process is sufficient, and the know-how of the conventional semiconductor manufacturing process can be utilized. Therefore, a high yield can be obtained as a result. The strain detecting element may be a piezoresistive element or a vibrator type strain detecting element, and any element that can detect strain is essential.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、測定ダ
イアフラムの両側に測定室が設けられた半導体差圧測定
装置において、シリコン基板にダイアフラムを形成して
前記シリコン基板と前記ダイアフラムとの間に設けられ
所定の隙間からなる第1室と、前記シリコン基板に設け
られ該第1室に一端が連通する第1連通孔と、前記ダイ
アフラムの前記第1室が設けられた面の反対側の面に設
けられた凹部と、前記シリコン基板に設けられ該凹部と
連通し前記第1連通孔の個所を除いて前記ダイアフラム
をリング状に囲む第2室と張り出し部と、前記シリコン
基板に設けられ該張り出し部に一端が連通する第2連通
孔と、前記ダイアフラムの前記凹部側に設けられた歪検
出素子と、前記シリコン基板の前記凹部が設けられた面
に一面が接続され該凹部と前記第2室と室を構成する支
持基板と、前記前記ダイアフラムの前記凹部側のエッジ
部分に配置された第1歪み検出素子と、少なくとも許容
測定範囲内では前記第1歪み検出素子の出力信号と逆相
の出力信号を出力し前記第1歪み検出素子の出力信号と
の差動信号が印加圧力に対して一価関数となる様に前記
測定ダイアフラムの中心から僅かずれて前記ダイアフラ
ムの前記凹部側に配置された第2歪み検出素子と、前記
第1歪み検出素子と該第2歪み検出素子との信号を差動
的に検出して過大圧が印加されているか否かを判定する
過大圧判定手段とを具備したことを特徴とする半導体差
圧測定装置を構成した。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor differential pressure measuring device in which a measuring chamber is provided on both sides of a measuring diaphragm, a diaphragm is formed on a silicon substrate, and the diaphragm is formed between the silicon substrate and the diaphragm. A first chamber having a predetermined gap, a first communication hole provided in the silicon substrate and having one end communicating with the first chamber, and a first side of the diaphragm opposite to the surface on which the first chamber is provided. A recess provided in the surface, a second chamber that is provided in the silicon substrate and communicates with the recess and surrounds the diaphragm in a ring shape except for the portion of the first communication hole, and an overhanging portion, and the second substrate is provided in the silicon substrate. A second communication hole having one end communicating with the projecting portion, a strain detecting element provided on the concave side of the diaphragm, and one surface connected to the surface of the silicon substrate on which the concave section is provided. A support substrate forming a recess and the second chamber with each other, a first strain detection element arranged at an edge portion of the diaphragm on the recess side, and an output of the first strain detection element at least within an allowable measurement range. A signal that is out of phase with the output signal of the first strain detection element is output, and the differential signal with respect to the output signal of the first strain detection element is slightly displaced from the center of the measurement diaphragm so that the differential signal becomes a monovalent function with respect to the applied pressure. Excessive determination of whether or not an overpressure is applied by differentially detecting the signals of the second strain detection element arranged on the recess side and the first strain detection element and the second strain detection element. A semiconductor differential pressure measuring device comprising a pressure determining means is configured.

【0059】この結果、測定ダイアフラムが、すぐに測
定室の壁にバックアップされる半導体差圧測定装置にお
いて、一方の歪み検出素子を、ダイアフラムの中心より
僅かずらして配置して、ダイアフラムのエッジ部に配置
した歪み検出素子との、検出歪の差を演算する事によ
り、過大圧を信頼性高く、判定することが出来る半導体
差圧測定装置が得られる。
As a result, in the semiconductor differential pressure measuring device in which the measuring diaphragm is immediately backed up to the wall of the measuring chamber, one strain detecting element is arranged slightly offset from the center of the diaphragm, and is placed at the edge of the diaphragm. By calculating the difference between the detected strain and the arranged strain detecting element, a semiconductor differential pressure measuring device capable of reliably determining an overpressure can be obtained.

【0060】又、新たに、別に、過大圧判定用の歪み検
出素子を採用しなくてよいので、信頼性が高く、シンプ
ルかつローコストの半導体差圧測定装置が得られる。更
に、歪み検出素子の配置位置を、従来例から僅か変更す
るだけで良いので、即ち、従来の半導体製造プロセスの
エッチングパターン変更等のわずかの変更で良く、従来
の半導体製造プロセスのノウハウが其儘生かすことがで
き、結果的に高歩留まりが得られる。
Moreover, since it is not necessary to additionally use a strain detecting element for determining overpressure, a semiconductor differential pressure measuring device having high reliability, simple and low cost can be obtained. Furthermore, since the arrangement position of the strain detection element only needs to be slightly changed from the conventional example, that is, a slight change such as the etching pattern change of the conventional semiconductor manufacturing process is required, and the know-how of the conventional semiconductor manufacturing process can be obtained. It can be used effectively, resulting in a high yield.

【0061】なお、歪検出素子はピエゾ抵抗素子或いは
振動子型歪み検出素子でも良く、要するに歪が検出出来
るものであれば良い。従って、本発明によれば、過大圧
検知の信頼性が高く、シンプルかつ安価な半導体差圧測
定装置を実現することが出来る。
The strain detecting element may be a piezoresistive element or a vibrator type strain detecting element, as long as the strain can be detected. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a simple and inexpensive semiconductor differential pressure measuring device that has high reliability in detecting overpressure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1のCーC断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line CC of FIG.

【図3】図2の要部詳細説明図である。FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of a main part of FIG.

【図4】図1の過大圧判定手段の一実施例の要部構成説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the overpressure determination means of FIG.

【図5】図1の動作説明図である。5 is an operation explanatory diagram of FIG. 1. FIG.

【図6】図1の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of FIG. 1.

【図7】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional example that is generally used in the past.

【図8】先願に係わる発明の一実施例の要部構成説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the invention related to the prior application.

【図9】図8のA−A断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図10】図8のB−B断面図である。10 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図11】図8の要部詳細説明図である。FIG. 11 is a detailed explanatory diagram of a main part of FIG. 8;

【図12】図8の要部詳細説明図である。FIG. 12 is a detailed explanatory diagram of a main part of FIG.

【図13】図8のエッチング工程説明図である。13 is an explanatory diagram of the etching process of FIG.

【図14】図13の平面図である。FIG. 14 is a plan view of FIG.

【図15】図8のエピタキシャル成長工程説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram of the epitaxial growth process of FIG.

【図16】図8の研摩工程説明図である。16 is an explanatory diagram of a polishing process of FIG.

【図17】図8の凹部形成工程説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a recess forming step of FIG.

【図18】図8の孔形成工程説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of a hole forming process of FIG.

【図19】図8のエッチング工程説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram of the etching process of FIG. 8.

【図20】図8の接合工程説明図である。20 is an explanatory diagram of a joining process of FIG.

【図21】図8の要部詳細説明図である。21 is a detailed explanatory diagram of a main part of FIG. 8. FIG.

【図22】図21の動作説明図である。22 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21. FIG.

【図23】図21の動作説明図である。FIG. 23 is an operation explanatory diagram of FIG. 21;

【図24】図21の動作説明図である。FIG. 24 is an operation explanatory diagram of FIG. 21;

【図25】図21の動作説明図である。FIG. 25 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21.

【図26】図21の動作説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21.

【図27】図21の動作説明図である。27 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21. FIG.

【図28】図21の動作説明図である。FIG. 28 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21.

【図29】図21の動作説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 21.

【図30】図21の動作説明図である。FIG. 30 is a diagram illustrating the operation of FIG. 21.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…第1室 22…シリコン基板 23…ダイアフラム 24…第1連通孔 25…凹部 26…第2室 27…歪検出素子 28…支持基板 29…室 31…配線 32…電極 41…フィルタ部 42…第2連通孔 51…第1導圧孔 52…第2導圧孔 53…張り出し部 61…第1歪み検出素子 62…第2歪み検出素子 63…過大圧判定手段 64…カウンタ 65…CPU 66…比較器 67…基準信号 68…過大圧判定信号 71…検出信号 101…SOIウエハー 102…所要個所 103…酸化シリコン 104…シリコン 105…エピタキシャル成長層 106…凹部 107…孔 21 ... 1st chamber 22 ... Silicon substrate 23 ... Diaphragm 24 ... 1st communicating hole 25 ... Recessed part 26 ... 2nd chamber 27 ... Strain detecting element 28 ... Support substrate 29 ... Chamber 31 ... Wiring 32 ... Electrode 41 ... Filter part 42 ... 2nd communicating hole 51 ... 1st pressure guide hole 52 ... 2nd pressure guide hole 53 ... Overhang part 61 ... 1st distortion detection element 62 ... 2nd distortion detection element 63 ... Excessive pressure determination means 64 ... Counter 65 ... CPU 66 ... Comparator 67 ... Reference signal 68 ... Overpressure determination signal 71 ... Detection signal 101 ... SOI wafer 102 ... Required part 103 ... Silicon oxide 104 ... Silicon 105 ... Epitaxial growth layer 106 ... Recess 107 ... Hole

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定ダイアフラムの両側に測定室が設けら
れた半導体差圧測定装置において、 シリコン基板にダイアフラムを形成して前記シリコン基
板と前記ダイアフラムとの間に設けられ所定の隙間から
なる第1室と、 前記シリコン基板に設けられ該第1室に一端が連通する
第1連通孔と、 前記ダイアフラムの前記第1室が設けられた面の反対側
の面に設けられた凹部と、 前記シリコン基板に設けられ該凹部と連通し前記第1連
通孔の個所を除いて前記ダイアフラムをリング状に囲む
第2室と張り出し部と、 前記シリコン基板に設けられ該張り出し部に一端が連通
する第2連通孔と、 前記ダイアフラムの前記凹部側に設けられた歪検出素子
と、 前記シリコン基板の前記凹部が設けられた面に一面が接
続され該凹部と前記第2室と室を構成する支持基板と、 前記前記ダイアフラムの前記凹部側のエッジ部分に配置
された第1歪み検出素子と、 少なくとも許容測定範囲内では前記第1歪み検出素子の
出力信号と逆相の出力信号を出力し前記第1歪み検出素
子の出力信号との差動信号が印加圧力に対して一価関数
となる様に前記測定ダイアフラムの中心から僅かずれて
前記ダイアフラムの前記凹部側に配置された第2歪み検
出素子と、 前記第1歪み検出素子と該第2歪み検出素子との信号を
差動的に検出して過大圧が印加されているか否かを判定
する過大圧判定手段とを具備したことを特徴とする半導
体差圧測定装置。
1. A semiconductor differential pressure measuring device in which a measuring chamber is provided on both sides of a measuring diaphragm, wherein a diaphragm is formed on a silicon substrate, and the diaphragm is provided between the silicon substrate and the diaphragm. A chamber; a first communication hole provided in the silicon substrate and having one end communicating with the first chamber; a recess provided on a surface of the diaphragm opposite to a surface on which the first chamber is provided; A second chamber that is provided in the substrate and communicates with the recess, and surrounds the diaphragm in a ring shape except for the portion of the first communication hole, and a projecting portion; A communication hole, a strain detecting element provided on the side of the recess of the diaphragm, and one surface connected to the surface of the silicon substrate on which the recess is provided to form the recess and the second chamber. A supporting substrate, a first strain sensing element arranged at an edge portion of the diaphragm on the concave side, and outputs an output signal having a phase opposite to that of the output signal of the first strain sensing element at least within an allowable measurement range. A second strain detector disposed on the concave side of the diaphragm slightly displaced from the center of the measuring diaphragm so that the differential signal with the output signal of the first strain detecting element becomes a monovalent function with respect to the applied pressure. An overpressure determination unit for differentially detecting signals from the first strain detection element and the second strain detection element to determine whether or not an overpressure is applied. And semiconductor differential pressure measuring device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9146252B2 (en) 2009-10-23 2015-09-29 Comissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives In-plane piezoresistive detection sensor
JP2017181197A (en) * 2016-03-29 2017-10-05 ローム株式会社 Electronic component

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9146252B2 (en) 2009-10-23 2015-09-29 Comissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives In-plane piezoresistive detection sensor
US9702893B2 (en) 2009-10-23 2017-07-11 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives In-plane piezoresistive detection sensor
JP2017181197A (en) * 2016-03-29 2017-10-05 ローム株式会社 Electronic component

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