JPS6259828A - 静電容量式圧力センサ - Google Patents
静電容量式圧力センサInfo
- Publication number
- JPS6259828A JPS6259828A JP19960485A JP19960485A JPS6259828A JP S6259828 A JPS6259828 A JP S6259828A JP 19960485 A JP19960485 A JP 19960485A JP 19960485 A JP19960485 A JP 19960485A JP S6259828 A JPS6259828 A JP S6259828A
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- JP
- Japan
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- silicon
- diaphragm
- recess
- pressure sensor
- corrosion
- Prior art date
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- Pending
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、シリコンダイアフラムの圧力による変位を
静電容量変化として検出する静電容量式圧力センサに関
する。
静電容量変化として検出する静電容量式圧力センサに関
する。
第３図は静電容量式圧力センサの従来例を示す概要図、
第４図はその作用を説明するための参照図である。
第４図はその作用を説明するための参照図である。
これは、シリコンの単結晶にエツチング処理を施してエ
ツチング除去部５ｄ、３ｅが形成されたシリコンダイア
フラム３の上部に絶縁層１０を形成し、こ〜に電極２を
取り付けることにより第４図（イ）の如きコンデンサＣ
ｘを構成したものである。したがって、このダイアフラ
ム６に外部からの圧力Ｐが作用すると空隙の間隔ｄＸ、
すなわち容量Ｃｘが変化するので、この容量を測定する
ととによって圧力Ｐを求めることができる。なお、容量
Ｃｘと圧力Ｐとの関係は、例えば第４図（ロ）の如く表
わされる。また、ダイアフラム３は、圧力によってその
周辺部が変形しないように、第３図の如く接着剤４を介
して基台１１に接合されている。
ツチング除去部５ｄ、３ｅが形成されたシリコンダイア
フラム３の上部に絶縁層１０を形成し、こ〜に電極２を
取り付けることにより第４図（イ）の如きコンデンサＣ
ｘを構成したものである。したがって、このダイアフラ
ム６に外部からの圧力Ｐが作用すると空隙の間隔ｄＸ、
すなわち容量Ｃｘが変化するので、この容量を測定する
ととによって圧力Ｐを求めることができる。なお、容量
Ｃｘと圧力Ｐとの関係は、例えば第４図（ロ）の如く表
わされる。また、ダイアフラム３は、圧力によってその
周辺部が変形しないように、第３図の如く接着剤４を介
して基台１１に接合されている。
しかしながら、このような圧力センナは上記空隙の間隔
を一定に形成するのが困難であると云う問題がある。
を一定に形成するのが困難であると云う問題がある。
したがって、この発明はか〜る問題点を除去し、高精度
かつ安定な静電容量式圧力センサを提供することを目的
とする。
かつ安定な静電容量式圧力センサを提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕ダイアフラ
ム部の寸法精度が高いシリコンダイアフラム上に比較的
浅い凹部を形成し、この凹部に対し容量検出用の電極を
備えた絶縁ガラスを静電接合法にて接合する一方、ダイ
アフラムの下面を接着ガラスによってシリコン基台に接
合することにより、特に空隙の間隔を高精度に形成し得
るようにする。
ム部の寸法精度が高いシリコンダイアフラム上に比較的
浅い凹部を形成し、この凹部に対し容量検出用の電極を
備えた絶縁ガラスを静電接合法にて接合する一方、ダイ
アフラムの下面を接着ガラスによってシリコン基台に接
合することにより、特に空隙の間隔を高精度に形成し得
るようにする。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はシリ
コンダイアフラムの製造工程を説明するための参照図で
ある。
コンダイアフラムの製造工程を説明するための参照図で
ある。
まず、第２図を参照してシリコンダイアフラムの形成方
法について説明する。
法について説明する。
公知のＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学反応を利用した薄膜の形成方法
）法や雰囲気炉内で、シリコン単結晶３Ｃの上に、Ｓｉ
３Ｎ４またはＳｉＯ２の耐食薄膜３ｂを形成する（第２
図（イ）参照）。この耐食薄膜３ｂの上に同じ（ＣＶＤ
法で、−例ではたとえば約１００μｍの厚さを有するポ
リシリコンの薄Ｊ［３ａを予め定められた板厚に形成す
る（第２図（ロ）参照）。この板厚が最終的にシリコン
ダイアフラムの板厚を決定することになる。次に、シリ
コン基板３Ｃの下面にエツチングマスク６を例えばＳ
１０２ ＋ Ｓ ｒ５ ＮａまたはＡｕ等ゴテ形成た後
、エツチング処理を行なう（第２図（・・）参照）。こ
のとき、耐食薄膜３ｂがエツチングストップ層となり、
これによってエツチングが止まるので、バラツキの少な
い、高い寸法精度をもつシリコンダイアフラムが第２図
（ニ）の如く形成される。なお、３ｄ、３ｅはエツチン
グ除去部であり、通常３ｄは０．１〜０．５ｍｍ、！＋
ｅはたとえば５〜１０μｍ程度にそれぞれ形成される。
ｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学反応を利用した薄膜の形成方法
）法や雰囲気炉内で、シリコン単結晶３Ｃの上に、Ｓｉ
３Ｎ４またはＳｉＯ２の耐食薄膜３ｂを形成する（第２
図（イ）参照）。この耐食薄膜３ｂの上に同じ（ＣＶＤ
法で、−例ではたとえば約１００μｍの厚さを有するポ
リシリコンの薄Ｊ［３ａを予め定められた板厚に形成す
る（第２図（ロ）参照）。この板厚が最終的にシリコン
ダイアフラムの板厚を決定することになる。次に、シリ
コン基板３Ｃの下面にエツチングマスク６を例えばＳ
１０２ ＋ Ｓ ｒ５ ＮａまたはＡｕ等ゴテ形成た後
、エツチング処理を行なう（第２図（・・）参照）。こ
のとき、耐食薄膜３ｂがエツチングストップ層となり、
これによってエツチングが止まるので、バラツキの少な
い、高い寸法精度をもつシリコンダイアフラムが第２図
（ニ）の如く形成される。なお、３ｄ、３ｅはエツチン
グ除去部であり、通常３ｄは０．１〜０．５ｍｍ、！＋
ｅはたとえば５〜１０μｍ程度にそれぞれ形成される。
こうして得られたシリコンダイアフラム３を、同質のシ
リコンで板厚がシリコンダイアフラムと同等以上の厚さ
をもつシリコン基台５上にガラス４を介して接合する。
リコンで板厚がシリコンダイアフラムと同等以上の厚さ
をもつシリコン基台５上にガラス４を介して接合する。
シリコンダイアフラムとシリコン台の厚さは、通常０．
２ｍと０．５ ｍｍ程度である。ガラス４はこへでは酸
化亜鉛入りの硼珪酸ガラスで、熱膨張係数αはα＝五６
Ｘ １０−’（／℃）で、単結晶シリコンのそれ（α
−２，４Ｘ １０−’ （／℃〕）に最も近いものが選
ばれるが、これは熱膨張差による温度特性の劣化を防止
するためである。
２ｍと０．５ ｍｍ程度である。ガラス４はこへでは酸
化亜鉛入りの硼珪酸ガラスで、熱膨張係数αはα＝五６
Ｘ １０−’（／℃）で、単結晶シリコンのそれ（α
−２，４Ｘ １０−’ （／℃〕）に最も近いものが選
ばれるが、これは熱膨張差による温度特性の劣化を防止
するためである。
さらに、このシリコン基台５は低融点ガラスを接着剤８
として基板７に接合される。低融点ガラスは約４５０℃
で接合されるが、シリコンダイアフラム３とシリコン基
台５間の結晶性ガラスの融点は約１０００℃であるため
、この接合部４が損われるおそれはない。
として基板７に接合される。低融点ガラスは約４５０℃
で接合されるが、シリコンダイアフラム３とシリコン基
台５間の結晶性ガラスの融点は約１０００℃であるため
、この接合部４が損われるおそれはない。
また、シリコンダイアフラム３の上部には、絶縁ガラス
１（コー二／グ＃７７４０；商品名）が公知の静電接合
法によって接合される。この接合法は、温度を３００〜
５００℃に保持し、ガラス１には約５００ｖの直流ｅ電
位を、またシリコン層３ａには■電位をそれぞれ印加し
て両者を結合するもので、ガラスとシリコンとの間に介
在物（接着剤）を必要としないため、夕°イアフラムと
電極間の間隔が極めて正確に保たれることになる。
１（コー二／グ＃７７４０；商品名）が公知の静電接合
法によって接合される。この接合法は、温度を３００〜
５００℃に保持し、ガラス１には約５００ｖの直流ｅ電
位を、またシリコン層３ａには■電位をそれぞれ印加し
て両者を結合するもので、ガラスとシリコンとの間に介
在物（接着剤）を必要としないため、夕°イアフラムと
電極間の間隔が極めて正確に保たれることになる。
この発明によれば、シリコン基板上に耐食薄膜を形成す
るようにしたので、寸法精度の良好なダイアフラムを形
成することができるばかりでな（、このダイアフラムと
絶縁ガラスとを静電接合法により接合し、このガラスに
電極を形成するようにしたので、ダイアフラムと電極間
の間隔が極めて正確に形成される利点がもたらされるも
のである。
るようにしたので、寸法精度の良好なダイアフラムを形
成することができるばかりでな（、このダイアフラムと
絶縁ガラスとを静電接合法により接合し、このガラスに
電極を形成するようにしたので、ダイアフラムと電極間
の間隔が極めて正確に形成される利点がもたらされるも
のである。
また、ダイアフラムとシリコン基台との接合をシリコン
と同等の熱膨張係数をもつガラスにて接合するようにし
たので、熱膨張差にもとづく温度特性の劣化を防止する
ことができる。
と同等の熱膨張係数をもつガラスにて接合するようにし
たので、熱膨張差にもとづく温度特性の劣化を防止する
ことができる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はシリ
コンダイアフラムの形成工程を説明するための断面図、
第３図は静電容量式圧力センサの従来例を示す概要図、
第４図は圧力センサの作用を説明するための参照図であ
る。 符号説明 １・・・・・・絶縁ガラス、２・・・・・・電極、３（
３ａ−’−３ｃ）・・・・・・シリコンダイアフラム、
３ｄ、３ｅ・・・・・・エツチング除去部、４，８・・
・・・・接着剤、５・・・・・・シリコン基台、６・・
・・・・エツチングマスク、７・・・・・・基板、１０
・・・・・・絶縁層、１１・・・・・・基台。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 ｇ１図 １Ｉ ２ 図 第 ３ 図 ρ ｆｓ ４ 図 Ｐつρ
コンダイアフラムの形成工程を説明するための断面図、
第３図は静電容量式圧力センサの従来例を示す概要図、
第４図は圧力センサの作用を説明するための参照図であ
る。 符号説明 １・・・・・・絶縁ガラス、２・・・・・・電極、３（
３ａ−’−３ｃ）・・・・・・シリコンダイアフラム、
３ｄ、３ｅ・・・・・・エツチング除去部、４，８・・
・・・・接着剤、５・・・・・・シリコン基台、６・・
・・・・エツチングマスク、７・・・・・・基板、１０
・・・・・・絶縁層、１１・・・・・・基台。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 ｇ１図 １Ｉ ２ 図 第 ３ 図 ρ ｆｓ ４ 図 Ｐつρ
Claims (1)
- シリコン基板上にエッチング溶液に腐食され難い耐食薄
膜を形成し、さらにその上にダイアフラムの板厚部に相
当するシリコン層を形成し、前記シリコン基板を耐食薄
膜までエッチング加工により除去して第１の凹部を形成
する一方、該第１凹部と反対側のシリコン層上に該第１
凹部よりも比較的浅い第２の凹部を形成し、該第２凹部
に対し容量検出用の電極を備えた絶縁ガラスを静電接合
法にて接合するとともに、前記シリコン基板の下面を接
着ガラスによつてシリコン基台上に接合してなることを
特徴とする静電容量式圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19960485A JPS6259828A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 静電容量式圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19960485A JPS6259828A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 静電容量式圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6259828A true JPS6259828A (ja) | 1987-03-16 |
Family
ID=16410620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19960485A Pending JPS6259828A (ja) | 1985-09-11 | 1985-09-11 | 静電容量式圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6259828A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02249936A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Toyoda Mach Works Ltd | 容量形圧力センサ |
| EP0478093A3 (en) * | 1987-08-06 | 1992-04-15 | Hamilton Standard Controls, Inc. | Method of producing capacitive pressure sensors |
| JP2832894B2 (ja) * | 1988-07-26 | 1998-12-09 | 日立建機株式会社 | 圧力センサ及びその製造方法、並びに圧力センサを備える油圧機器 |
| CN101449347A (zh) * | 2006-04-13 | 2009-06-03 | Lv传感器股份有限公司 | 具有单晶硅电极的电容性微机电传感器 |
| US20100314701A1 (en) * | 2007-10-30 | 2010-12-16 | Yamatake Corporation | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
| JP2012083162A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Yokogawa Electric Corp | 振動式圧力センサ |
-
1985
- 1985-09-11 JP JP19960485A patent/JPS6259828A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0478093A3 (en) * | 1987-08-06 | 1992-04-15 | Hamilton Standard Controls, Inc. | Method of producing capacitive pressure sensors |
| JP2832894B2 (ja) * | 1988-07-26 | 1998-12-09 | 日立建機株式会社 | 圧力センサ及びその製造方法、並びに圧力センサを備える油圧機器 |
| JPH02249936A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Toyoda Mach Works Ltd | 容量形圧力センサ |
| CN101449347A (zh) * | 2006-04-13 | 2009-06-03 | Lv传感器股份有限公司 | 具有单晶硅电极的电容性微机电传感器 |
| JP2009533866A (ja) * | 2006-04-13 | 2009-09-17 | エルブイセンサーズ・インコーポレイテッド | 単結晶シリコン電極を備えた容量性微小電気機械式センサー |
| US20100314701A1 (en) * | 2007-10-30 | 2010-12-16 | Yamatake Corporation | Pressure sensor and manufacturing method thereof |
| JP2012083162A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Yokogawa Electric Corp | 振動式圧力センサ |
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