JP2000074768A - 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
静電容量型圧力センサ及びその製造方法Info
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Landscapes
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- Micromachines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的高い圧力を測定するセンサにおいて、
小型で安定かつ安価な静電容量型圧力センサ及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 基板電極２４及びダイヤフラム部２６を
有するダイヤフラム体２と、検出電極３１を有するシー
ルキャップ体３と、を具備する静電容量型圧力センサ１
において、ダイヤフラム体２は、ＳＯＩ積層体２１から
なる。ＳＯＩ積層体２１は、外側層のシリコン層２２、
中間層の酸化シリコン層２３及び内側層の低抵抗シリコ
ン層２４の３層構造とする。
小型で安定かつ安価な静電容量型圧力センサ及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 基板電極２４及びダイヤフラム部２６を
有するダイヤフラム体２と、検出電極３１を有するシー
ルキャップ体３と、を具備する静電容量型圧力センサ１
において、ダイヤフラム体２は、ＳＯＩ積層体２１から
なる。ＳＯＩ積層体２１は、外側層のシリコン層２２、
中間層の酸化シリコン層２３及び内側層の低抵抗シリコ
ン層２４の３層構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型圧力セ
ンサ及びその製造方法であり、特に、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：絶縁物分離シリコ
ン基板）を用い、そして、Ｓｉマイクロマシニング技術
を使用した静電容量型圧力センサ及びその製造方法に関
する。
ンサ及びその製造方法であり、特に、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：絶縁物分離シリコ
ン基板）を用い、そして、Ｓｉマイクロマシニング技術
を使用した静電容量型圧力センサ及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のエンジン燃料噴射圧、ブレーキ
圧力等の高い圧力、例えば２００ｋｇ／ｃｍ2、を測定
する圧力センサとして、ピエゾ型圧力センサや静電容量
型圧力センサ等が特開平１−２８８７４７号公報、実開
平５−２０４４号公報等で提案されている。従来のピエ
ゾ型圧力センサ及びその製造方法について、図５を用い
て説明する。金型成型等によりダイヤフラムフレーム２
ａ´を作成し（図５ａ参照）、ゲージ３１ａ´を接着剤
４ａ´で貼付し（図５ｂ参照）、リード部３２ａ´を出
し、安定化被覆して製造していた（図５ｃ参照）。ま
た、静電容量型圧力センサ及びその製造方法について、
図６を用いて説明する。金属からなるダイヤフラムフレ
ーム２ｂ´及び電極３１ｂ´を形成した絶縁物基板３ｂ
´を用意し（図６ａ及びｂ参照）、接着剤４ｂ´により
積層し（図６ｃ参照）、リード３２ｂ´を付けて製造し
ていた（図６ｄ参照）。
圧力等の高い圧力、例えば２００ｋｇ／ｃｍ2、を測定
する圧力センサとして、ピエゾ型圧力センサや静電容量
型圧力センサ等が特開平１−２８８７４７号公報、実開
平５−２０４４号公報等で提案されている。従来のピエ
ゾ型圧力センサ及びその製造方法について、図５を用い
て説明する。金型成型等によりダイヤフラムフレーム２
ａ´を作成し（図５ａ参照）、ゲージ３１ａ´を接着剤
４ａ´で貼付し（図５ｂ参照）、リード部３２ａ´を出
し、安定化被覆して製造していた（図５ｃ参照）。ま
た、静電容量型圧力センサ及びその製造方法について、
図６を用いて説明する。金属からなるダイヤフラムフレ
ーム２ｂ´及び電極３１ｂ´を形成した絶縁物基板３ｂ
´を用意し（図６ａ及びｂ参照）、接着剤４ｂ´により
積層し（図６ｃ参照）、リード３２ｂ´を付けて製造し
ていた（図６ｄ参照）。
【０００３】しかしながら、従来の圧力センサ及びその
製造方法は、以下の問題点が生じていた。 １）各個づつの製造作業であるため、作業性を上げるこ
とが難しい。 ２）圧力センサ（又は電極板）を各々貼付けるため、各
個の均一性に難がある。 ３）接着剤の厚み分だけ極板間隔が大となり、そして、
その精度が低くなる。 ４）出力が小さくなり、実用的にするには大型にせざる
をえない。 ５）温度係数による誤差をキャンセルする補正方法が複
雑である。 ６）金属のダイヤフラムにより、クリープ等の漏洩現象
が生じやすい。
製造方法は、以下の問題点が生じていた。 １）各個づつの製造作業であるため、作業性を上げるこ
とが難しい。 ２）圧力センサ（又は電極板）を各々貼付けるため、各
個の均一性に難がある。 ３）接着剤の厚み分だけ極板間隔が大となり、そして、
その精度が低くなる。 ４）出力が小さくなり、実用的にするには大型にせざる
をえない。 ５）温度係数による誤差をキャンセルする補正方法が複
雑である。 ６）金属のダイヤフラムにより、クリープ等の漏洩現象
が生じやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するものであり、比較的高い圧力を測定するセ
ンサにおいて、小型で安定かつ安価な静電容量型圧力セ
ンサを提供する。
点を解決するものであり、比較的高い圧力を測定するセ
ンサにおいて、小型で安定かつ安価な静電容量型圧力セ
ンサを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板電極及び
ダイヤフラム部を有するダイヤフラム体と、検出電極を
有するシールキャップ体と、を具備する静電容量型圧力
センサにおいて、前記ダイヤフラム体は、ＳＯＩ積層体
からなる静電容量型圧力センサである。
ダイヤフラム部を有するダイヤフラム体と、検出電極を
有するシールキャップ体と、を具備する静電容量型圧力
センサにおいて、前記ダイヤフラム体は、ＳＯＩ積層体
からなる静電容量型圧力センサである。
【０００６】また、本発明は、上記ＳＯＩ積層体は、外
側層のシリコン層、中間層の酸化シリコン層及び内側層
の低抵抗シリコン層の３層構造である静電容量型圧力セ
ンサである。
側層のシリコン層、中間層の酸化シリコン層及び内側層
の低抵抗シリコン層の３層構造である静電容量型圧力セ
ンサである。
【０００７】そして、本発明は、上記シールキャップ体
は、絶縁材料からなる静電容量型圧力センサである。
は、絶縁材料からなる静電容量型圧力センサである。
【０００８】更に、本発明は、上記シールキャップ体
は、絶縁分離部を有するシリコン板である静電容量型圧
力センサである。
は、絶縁分離部を有するシリコン板である静電容量型圧
力センサである。
【０００９】また、本発明は、上記シールキャップ体
は、参照電極を有する静電容量型圧力センサである。
は、参照電極を有する静電容量型圧力センサである。
【００１０】そして、本発明は、基板電極及びダイヤフ
ラム部を有するダイヤフラム体と検出電極を有するシー
ルキャップ体とを具備する静電容量型圧力センサの製造
方法において、ＳＯＩ積層体を使用し、そして、Ｓｉマ
イクロマシニング技術により加工する静電容量型圧力セ
ンサの製造方法である。
ラム部を有するダイヤフラム体と検出電極を有するシー
ルキャップ体とを具備する静電容量型圧力センサの製造
方法において、ＳＯＩ積層体を使用し、そして、Ｓｉマ
イクロマシニング技術により加工する静電容量型圧力セ
ンサの製造方法である。
【００１１】更に、本発明は、上記ダイヤフラム体に異
方性エッチング法により容量間隙を形成する静電容量型
圧力センサの製造方法である。
方性エッチング法により容量間隙を形成する静電容量型
圧力センサの製造方法である。
【００１２】また、本発明は、上記ダイヤフラム体とシ
ールキャップ体とを陽極接合する静電容量型圧力センサ
の製造方法である。
ールキャップ体とを陽極接合する静電容量型圧力センサ
の製造方法である。
【００１３】そして、本発明は、上記ダイヤフラム部を
異方性エッチング法又はドライエッチング法により形成
する静電容量型圧力センサの製造方法である。
異方性エッチング法又はドライエッチング法により形成
する静電容量型圧力センサの製造方法である。
【００１４】更に、本発明は、ＳＯＩウエファ及びシー
ルキャップウエファを使用し、ダイシングにより複数個
のセンサに分離する静電容量型圧力センサの製造方法で
ある。
ルキャップウエファを使用し、ダイシングにより複数個
のセンサに分離する静電容量型圧力センサの製造方法で
ある。
【００１５】また、本発明は、上記シールキャップ部に
絶縁分離部を形成する静電容量型圧力センサの製造方法
である。
絶縁分離部を形成する静電容量型圧力センサの製造方法
である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の静電容量型圧力センサの実施例につい
て、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施例１の
静電容量型圧力センサの説明図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図である。図２は、実施
例２の静電容量型圧力センサの説明図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は上面図である。図３は、実施例３の静電容
量型圧力センサの製造工程の説明図である。図４は、実
施例４の静電容量型圧力センサの製造工程の説明図であ
る。
する。本発明の静電容量型圧力センサの実施例につい
て、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施例１の
静電容量型圧力センサの説明図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図である。図２は、実施
例２の静電容量型圧力センサの説明図で、（ａ）は断面
図、（ｂ）は上面図である。図３は、実施例３の静電容
量型圧力センサの製造工程の説明図である。図４は、実
施例４の静電容量型圧力センサの製造工程の説明図であ
る。
【００１７】実施例１を説明する。本実施例の静電容量
型圧力センサ１は、図１に示すように、基板電極２４及
びダイヤフラム部２５を有するダイヤフラム体２と、検
出電極３１及び参照電極３２を有するシールキャップ体
３とを具備している。圧力センサは例えば３ｍｍ□、ダ
イヤフラム部２５は２ｍｍφ程度の大きさである。ダイ
ヤフラム体２とシールキャップ体３とは陽極接合されて
いる。ダイヤフラム体２は、ＳＯＩ積層体２２、２３、
２４からなり、シリコンからなる外側層２２と、酸化シ
リコンからなる中間層２３と、低抵抗シリコンからなる
内側層２４の３層構造である。内側層２４は、容量間隙
２７を形成しており、基板電極となる。ダイヤフラム部
２５は、ダイヤフラム体２における外側層２２が除去さ
れ、中間層２３と内側層２４の２層構造となっており、
円形状の或いは略円形状の薄板部である。そして、ダイ
ヤフラム部中央部分２６は平坦形状となっている。これ
により、ダイヤフラム部２５の移動量が大きくなって
も、球状に変形するバルーン効果を抑制することができ
る。シールキャップ体３は、絶縁ガラス板からなり、そ
して、ダイヤフラム体２との対向面に検出電極３１及び
参照電極３２を有し、また、外側面に検出電極、参照電
極及び基板電極の各端子部３３、３４、３５を有してい
る。検出電極３１及び参照電極３２は、同心円状（或い
は略同心円状）に設けられている。シールキャップ体３
には、ビアホール３６が形成されており、その中に検出
電極、参照電極及び基板電極の各リード部３７、３８、
３９が設けられている。シールキャップ体３の検出電極
３１と参照電極３２及びダイヤフラム体２の基板電極２
４は、各リード部３７、３８、３９を介して、それぞれ
の端子部３３、３４、３５に接続されている。本実施例
の静電容量型圧力センサ１は、外部から流体圧力を受け
ると、ダイヤフラム部２５が変形してダイヤフラム体２
の基板電極２４とシールキャップ体３の検出電極３１と
の間隔が狭まり、両電極間の静電容量が変化するため、
外部回路（図示していない。）により静電容量の変化量
を検出して、流体圧力量を測定することができる。参照
電極３２は、検出電極３１との差分により温度係数をキ
ャンセルするときに使用する。本実施例の静電容量型圧
力センサ１は、接着剤を使用していないため、極板間隔
を小とすることができ、精度を高めることができる。ま
た、ダイヤフラム部２５にシリコン及び酸化シリコン層
を使用しているため、クリープ等の経時変化現象が生じ
にくくなる。更に、この酸化シリコン層２３により、圧
力流体側２２と検出回路側２４との電気的絶縁が可能と
なる。なお、ダイヤフラム部２５を円形としたが、異方
性エッチングを利用して八角形等の多角形とすることも
できる。
型圧力センサ１は、図１に示すように、基板電極２４及
びダイヤフラム部２５を有するダイヤフラム体２と、検
出電極３１及び参照電極３２を有するシールキャップ体
３とを具備している。圧力センサは例えば３ｍｍ□、ダ
イヤフラム部２５は２ｍｍφ程度の大きさである。ダイ
ヤフラム体２とシールキャップ体３とは陽極接合されて
いる。ダイヤフラム体２は、ＳＯＩ積層体２２、２３、
２４からなり、シリコンからなる外側層２２と、酸化シ
リコンからなる中間層２３と、低抵抗シリコンからなる
内側層２４の３層構造である。内側層２４は、容量間隙
２７を形成しており、基板電極となる。ダイヤフラム部
２５は、ダイヤフラム体２における外側層２２が除去さ
れ、中間層２３と内側層２４の２層構造となっており、
円形状の或いは略円形状の薄板部である。そして、ダイ
ヤフラム部中央部分２６は平坦形状となっている。これ
により、ダイヤフラム部２５の移動量が大きくなって
も、球状に変形するバルーン効果を抑制することができ
る。シールキャップ体３は、絶縁ガラス板からなり、そ
して、ダイヤフラム体２との対向面に検出電極３１及び
参照電極３２を有し、また、外側面に検出電極、参照電
極及び基板電極の各端子部３３、３４、３５を有してい
る。検出電極３１及び参照電極３２は、同心円状（或い
は略同心円状）に設けられている。シールキャップ体３
には、ビアホール３６が形成されており、その中に検出
電極、参照電極及び基板電極の各リード部３７、３８、
３９が設けられている。シールキャップ体３の検出電極
３１と参照電極３２及びダイヤフラム体２の基板電極２
４は、各リード部３７、３８、３９を介して、それぞれ
の端子部３３、３４、３５に接続されている。本実施例
の静電容量型圧力センサ１は、外部から流体圧力を受け
ると、ダイヤフラム部２５が変形してダイヤフラム体２
の基板電極２４とシールキャップ体３の検出電極３１と
の間隔が狭まり、両電極間の静電容量が変化するため、
外部回路（図示していない。）により静電容量の変化量
を検出して、流体圧力量を測定することができる。参照
電極３２は、検出電極３１との差分により温度係数をキ
ャンセルするときに使用する。本実施例の静電容量型圧
力センサ１は、接着剤を使用していないため、極板間隔
を小とすることができ、精度を高めることができる。ま
た、ダイヤフラム部２５にシリコン及び酸化シリコン層
を使用しているため、クリープ等の経時変化現象が生じ
にくくなる。更に、この酸化シリコン層２３により、圧
力流体側２２と検出回路側２４との電気的絶縁が可能と
なる。なお、ダイヤフラム部２５を円形としたが、異方
性エッチングを利用して八角形等の多角形とすることも
できる。
【００１８】実施例２を説明する。本実施例の静電容量
型圧力センサ１ｂは、基板電極２４ｂ及びダイヤフラム
部２５ｂを有するダイヤフラム体２ｂと、検出電極３１
ｂ及び参照電極３２ｂを有するシールキャップ体３ｂと
を具備している。実施例１の圧力センサ１と比較する
と、シールキャップ体３ｂは、特に導電材料であるシリ
コン板からなる点で相違している。そして、シールキャ
ップ体３ｂは、両表面及び内部に平行に形成された絶縁
分離部３０ｂを有しており、検出電極３１ｂ、参照３２
ｂ、各端子部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ及び各リード部３
７ｂ、３８ｂ、３９ｂは、それぞれ電気的に分離してい
る。シールキャップ体３ｂは導電材料からなるため、検
出電極３１ｂ及び参照電極３２ｂのリード部３７ｂ、３
８ｂは、シールキャップ体３ｂの一部である。基板電極
２４ｂのリード部３９ｂは、実施例１と同様に、ビアホ
ール３６ｂを設けて形成しているが、他のリード部３７
ｂ、３８ｂのようにシールキャップ体３ｂの一部を利用
することも可能である。絶縁分離部３０ｂは、絶縁ガラ
スからなっている。本実施例の静電容量型圧力センサ１
ｂは、実施例１の圧力センサ１と同様に、小型で安定か
つ安価に、比較的高い圧力を測定することができる。
型圧力センサ１ｂは、基板電極２４ｂ及びダイヤフラム
部２５ｂを有するダイヤフラム体２ｂと、検出電極３１
ｂ及び参照電極３２ｂを有するシールキャップ体３ｂと
を具備している。実施例１の圧力センサ１と比較する
と、シールキャップ体３ｂは、特に導電材料であるシリ
コン板からなる点で相違している。そして、シールキャ
ップ体３ｂは、両表面及び内部に平行に形成された絶縁
分離部３０ｂを有しており、検出電極３１ｂ、参照３２
ｂ、各端子部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ及び各リード部３
７ｂ、３８ｂ、３９ｂは、それぞれ電気的に分離してい
る。シールキャップ体３ｂは導電材料からなるため、検
出電極３１ｂ及び参照電極３２ｂのリード部３７ｂ、３
８ｂは、シールキャップ体３ｂの一部である。基板電極
２４ｂのリード部３９ｂは、実施例１と同様に、ビアホ
ール３６ｂを設けて形成しているが、他のリード部３７
ｂ、３８ｂのようにシールキャップ体３ｂの一部を利用
することも可能である。絶縁分離部３０ｂは、絶縁ガラ
スからなっている。本実施例の静電容量型圧力センサ１
ｂは、実施例１の圧力センサ１と同様に、小型で安定か
つ安価に、比較的高い圧力を測定することができる。
【００１９】実施例３を説明する。本実施例は、実施例
１の静電容量型圧力センサ１の製造方法の一例である。
Ｓｉマイクロマシニング技術を使用する。 （ａ）ダイヤフラム体２の製造工程 ａ１）Ｎ−Ｓｉからなる第１層２２、ＳｉＯ２からなる
第２層２３、低抵抗Ｓｉからなる第３層２４の３層積層
構造のＳＯＩ（絶縁物分離シリコン基板）ウエファ２１
を用意する。結晶面（１１０）又は（１００）のものが
好ましい。低抵抗Ｓｉ層２４は、シリコン層に高濃度の
不純物（例えばボロン）を拡散して、０．０１〜０．０
０１Ωｃｍとすることにより得られ、ダイヤフラム体２
の基板電極２４となる。（図３（ａ１）参照） ａ２）積層体２１の第３層２４に、異方性エッチング法
により、深さ１〜数μｍの凹部を形成する。容量間隙２
７を有するダイヤフラム体２が得られる。（図３（ａ
２）参照） （ｂ）シールキャップ体３の電極３１等の製造工程 ｂ１）数ΩｃｍのＮ−Ｓｉからなる電極担体４１を用意
する。結晶面（１１０）又は（１００）のものが好まし
く、抵抗は数Ωｃｍ程度である。（図３（ｂ１）参照） ｂ２）電極担体４１の電極となる部分に高濃度の不純物
（例えばボロン）を拡散して、電極３１等を形成した電
極担体４１とする。（図３（ｂ２）参照） （ｃ）シールキャップ体３の製造工程 ｃ１）パイレックス等のガラスウエファ４２を用意す
る。（図３（ｃ１）参照） ｃ２）ガラスウエファ４２
に、サンドブラスト等により、ビアホール３６を形成す
る。（図３（ｃ２）参照） ｃ３）ビアホール３６を形成したガラスウエファ４２と
上記ｂ２）で得られた電極担体４１とを、電極３１を挾
んで積層して陽極接合する。積層ウエファ４０が得られ
る。（図３（ｃ３）参照） ｃ４）積層ウエファ４０に、アルカリ液によるウェット
エッチングにより、電極担体４１を削除すると、電極３
１等のみがガラスウエファ４２の上に残留し、検出電極
３１等を有するシールキャップ体３が得られる。（図３
（ｃ４）参照） （ｄ）静電容量型圧力センサ１の組立工程 ｄ１）上記ａ２）で得られたダイヤフラム体２に、上記
ｃ４）で得られたシールキャップ体３を、検出電極３１
と容量間隙２７とが向い合うように挾んで積層し、そし
て、陽極接合して一体化する。（図３（ｄ１）参照） ｄ２）ダイヤフラム体２をウェット液による異方性エッ
チング又はドライエッチングにより削って、ダイヤフラ
ム部２５を形成する。酸化シリコン層２３は、エッチン
グにより削られることはないため、酸化シリコン層２３
でエッチングは終了する。（図３（ｄ２）参照） ｄ３）シールキャップ体３のビアホール３６にまずスパ
ッタ法によりメタルスパッタ膜を設け、その後メッキ等
でハンダ、その他のメタルを充填し、そして表面に真空
蒸着やスパッタ法によりメタル膜を設ける。これによ
り、端子部３３、３４、３５、リード部３６、３７、３
８等を形成し、ダイシングライン４３に沿ってダイシン
グすることにより、静電容量型圧力センサ１が完成す
る。（図３（ｄ３）参照）
１の静電容量型圧力センサ１の製造方法の一例である。
Ｓｉマイクロマシニング技術を使用する。 （ａ）ダイヤフラム体２の製造工程 ａ１）Ｎ−Ｓｉからなる第１層２２、ＳｉＯ２からなる
第２層２３、低抵抗Ｓｉからなる第３層２４の３層積層
構造のＳＯＩ（絶縁物分離シリコン基板）ウエファ２１
を用意する。結晶面（１１０）又は（１００）のものが
好ましい。低抵抗Ｓｉ層２４は、シリコン層に高濃度の
不純物（例えばボロン）を拡散して、０．０１〜０．０
０１Ωｃｍとすることにより得られ、ダイヤフラム体２
の基板電極２４となる。（図３（ａ１）参照） ａ２）積層体２１の第３層２４に、異方性エッチング法
により、深さ１〜数μｍの凹部を形成する。容量間隙２
７を有するダイヤフラム体２が得られる。（図３（ａ
２）参照） （ｂ）シールキャップ体３の電極３１等の製造工程 ｂ１）数ΩｃｍのＮ−Ｓｉからなる電極担体４１を用意
する。結晶面（１１０）又は（１００）のものが好まし
く、抵抗は数Ωｃｍ程度である。（図３（ｂ１）参照） ｂ２）電極担体４１の電極となる部分に高濃度の不純物
（例えばボロン）を拡散して、電極３１等を形成した電
極担体４１とする。（図３（ｂ２）参照） （ｃ）シールキャップ体３の製造工程 ｃ１）パイレックス等のガラスウエファ４２を用意す
る。（図３（ｃ１）参照） ｃ２）ガラスウエファ４２
に、サンドブラスト等により、ビアホール３６を形成す
る。（図３（ｃ２）参照） ｃ３）ビアホール３６を形成したガラスウエファ４２と
上記ｂ２）で得られた電極担体４１とを、電極３１を挾
んで積層して陽極接合する。積層ウエファ４０が得られ
る。（図３（ｃ３）参照） ｃ４）積層ウエファ４０に、アルカリ液によるウェット
エッチングにより、電極担体４１を削除すると、電極３
１等のみがガラスウエファ４２の上に残留し、検出電極
３１等を有するシールキャップ体３が得られる。（図３
（ｃ４）参照） （ｄ）静電容量型圧力センサ１の組立工程 ｄ１）上記ａ２）で得られたダイヤフラム体２に、上記
ｃ４）で得られたシールキャップ体３を、検出電極３１
と容量間隙２７とが向い合うように挾んで積層し、そし
て、陽極接合して一体化する。（図３（ｄ１）参照） ｄ２）ダイヤフラム体２をウェット液による異方性エッ
チング又はドライエッチングにより削って、ダイヤフラ
ム部２５を形成する。酸化シリコン層２３は、エッチン
グにより削られることはないため、酸化シリコン層２３
でエッチングは終了する。（図３（ｄ２）参照） ｄ３）シールキャップ体３のビアホール３６にまずスパ
ッタ法によりメタルスパッタ膜を設け、その後メッキ等
でハンダ、その他のメタルを充填し、そして表面に真空
蒸着やスパッタ法によりメタル膜を設ける。これによ
り、端子部３３、３４、３５、リード部３６、３７、３
８等を形成し、ダイシングライン４３に沿ってダイシン
グすることにより、静電容量型圧力センサ１が完成す
る。（図３（ｄ３）参照）
【００２０】実施例４を説明する。本実施例は、実施例
２の静電容量型圧力センサ１ｂの製造方法の一例であ
る。Ｓｉマイクロマシニング技術を使用する。 （ａ）ダイヤフラム体２ｂの製造工程 実施例３におけるダイヤフラム体２の製造工程（ａ）と
同一であるので、説明は割愛する。（図４（ａ１）及び
（ａ２）参照） （ｂ）シールキャップ体３ｂの電極３１ｂ等及び絶縁分
離部３０ｂ等の製造工程 実施例３におけるシールキャップ体３の電極３１等の製
造工程（ｂ）及びシールキャップ体３の製造工程（ｃ）
とは相違しており、以下、説明する。 ｂ１）高濃度の不純物（例えばボロン）を拡散して低抵
抗のシリコンウエファ４２ｂを用意する。（図４（ｂ
１）参照） ｂ２）シリコンウエファ４２ｂに、異方性エッチング又
はドライエッチングにより、高さ数十μｍのバンプ４４
ｂを形成する。（図４（ｂ２）参照） ｂ３）シリコンウエファ４２ｂに、ダイシングソー又は
ドライエッチング等により、数百μｍの分離用溝４５ｂ
を形成する。（図４（ｂ３）参照） ｂ４）絶縁ガラス４６ｂを充填し、溶融し、研削し、必
要ならば研磨すると、絶縁分離部３０ｂを有するシール
キャップ体３ｂが得られる。（図４（ｂ４）参照） ｂ５）Ｔｉ及びＰｔ他を積層して検出電極３１ｂ等を形
成する。（図４（ｂ５）参照） ｂ６）放電加工、サンドブラスト等により、基板電極リ
ード部用ビアホール３６ｂをあけると、シールキャップ
体３ｂが得られる。（もしくは、電極３１ｂ等を利用し
て、基板電極２４ｂのリード部３９ｂとすることも可能
である。）（図４（ｂ６）参照） （ｃ）静電容量型圧力センサ１ｂの組立工程 ｃ１）上記ｂ６）で得られたシールキャップ体３ｂの上
下を逆にし、ダイヤフラム体２ｂと、検出電極３１ｂ等
と容量間隙２７ｂとが向い合うように挾んで積層し、そ
して、陽極接合する。その後、前記（ａ）と同じくスパ
ッタ法により端子部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂを設ける。
（図４（ｃ１）参照） ｃ２）以下、実施例３における静電容量型圧力センサ１
の組立工程（ｄ２）〜（ｄ４）と同様にダイシングライ
ン４３ｂに沿ってダイシングすると、静電容量型圧力セ
ンサ１ｂが完成する。（図４（ｃ２）参照）
２の静電容量型圧力センサ１ｂの製造方法の一例であ
る。Ｓｉマイクロマシニング技術を使用する。 （ａ）ダイヤフラム体２ｂの製造工程 実施例３におけるダイヤフラム体２の製造工程（ａ）と
同一であるので、説明は割愛する。（図４（ａ１）及び
（ａ２）参照） （ｂ）シールキャップ体３ｂの電極３１ｂ等及び絶縁分
離部３０ｂ等の製造工程 実施例３におけるシールキャップ体３の電極３１等の製
造工程（ｂ）及びシールキャップ体３の製造工程（ｃ）
とは相違しており、以下、説明する。 ｂ１）高濃度の不純物（例えばボロン）を拡散して低抵
抗のシリコンウエファ４２ｂを用意する。（図４（ｂ
１）参照） ｂ２）シリコンウエファ４２ｂに、異方性エッチング又
はドライエッチングにより、高さ数十μｍのバンプ４４
ｂを形成する。（図４（ｂ２）参照） ｂ３）シリコンウエファ４２ｂに、ダイシングソー又は
ドライエッチング等により、数百μｍの分離用溝４５ｂ
を形成する。（図４（ｂ３）参照） ｂ４）絶縁ガラス４６ｂを充填し、溶融し、研削し、必
要ならば研磨すると、絶縁分離部３０ｂを有するシール
キャップ体３ｂが得られる。（図４（ｂ４）参照） ｂ５）Ｔｉ及びＰｔ他を積層して検出電極３１ｂ等を形
成する。（図４（ｂ５）参照） ｂ６）放電加工、サンドブラスト等により、基板電極リ
ード部用ビアホール３６ｂをあけると、シールキャップ
体３ｂが得られる。（もしくは、電極３１ｂ等を利用し
て、基板電極２４ｂのリード部３９ｂとすることも可能
である。）（図４（ｂ６）参照） （ｃ）静電容量型圧力センサ１ｂの組立工程 ｃ１）上記ｂ６）で得られたシールキャップ体３ｂの上
下を逆にし、ダイヤフラム体２ｂと、検出電極３１ｂ等
と容量間隙２７ｂとが向い合うように挾んで積層し、そ
して、陽極接合する。その後、前記（ａ）と同じくスパ
ッタ法により端子部３３ｂ、３４ｂ、３５ｂを設ける。
（図４（ｃ１）参照） ｃ２）以下、実施例３における静電容量型圧力センサ１
の組立工程（ｄ２）〜（ｄ４）と同様にダイシングライ
ン４３ｂに沿ってダイシングすると、静電容量型圧力セ
ンサ１ｂが完成する。（図４（ｃ２）参照）
【００２１】以上説明したように、本実施例の静電容量
型圧力センサ及びその製造方法は、次のようなメリット
がある。 １）シール（陽極接合）終了までシリコンウエファのま
ま製造できるので、一枚のウエファ上に数十〜数百個の
センサが同じに形成されるバッチ作業とすることがで
き、一個当たりの手間を少なくすることができる。 ２）そのため、個体間のばらつきが少なく、均一性に優
れたものとすることができる。 ３）接着剤を使用せず、かつ、マイクロマシニング技術
を利用するので、極板間隔を小さくすることができる上
に、その精度も高く、この点でもばらつきを少なくする
ことができる。 ４）小型にしても容量が大きく、出力が大きいものとす
ることができる。 ５）容易に温度係数をキャンセルできる構造が得られ
る。 ６）シリコンにより構成されており、クリープ等の心配
がない。 ７）構造上ダイヤフラム部が破損したとしても、電極板
が二次側にあるので、流体の遮断に問題はない。 ８）ウエファ状態で気密シールまで完了しているので、
信頼性のばらつきも少なく、また、陽極接合を用いてい
るので、信頼性の高い気密シールとすることができる。 ９）ダイヤフラム部が３層構造になっており、そのうち
の１層が酸化膜であるため、圧力流体側から電気的に絶
縁されており、回路構成上安全である。
型圧力センサ及びその製造方法は、次のようなメリット
がある。 １）シール（陽極接合）終了までシリコンウエファのま
ま製造できるので、一枚のウエファ上に数十〜数百個の
センサが同じに形成されるバッチ作業とすることがで
き、一個当たりの手間を少なくすることができる。 ２）そのため、個体間のばらつきが少なく、均一性に優
れたものとすることができる。 ３）接着剤を使用せず、かつ、マイクロマシニング技術
を利用するので、極板間隔を小さくすることができる上
に、その精度も高く、この点でもばらつきを少なくする
ことができる。 ４）小型にしても容量が大きく、出力が大きいものとす
ることができる。 ５）容易に温度係数をキャンセルできる構造が得られ
る。 ６）シリコンにより構成されており、クリープ等の心配
がない。 ７）構造上ダイヤフラム部が破損したとしても、電極板
が二次側にあるので、流体の遮断に問題はない。 ８）ウエファ状態で気密シールまで完了しているので、
信頼性のばらつきも少なく、また、陽極接合を用いてい
るので、信頼性の高い気密シールとすることができる。 ９）ダイヤフラム部が３層構造になっており、そのうち
の１層が酸化膜であるため、圧力流体側から電気的に絶
縁されており、回路構成上安全である。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、比較的高い圧力を測定
するセンサにおいて、小型で安定かつ安価な静電容量型
圧力センサを得ることができる。
するセンサにおいて、小型で安定かつ安価な静電容量型
圧力センサを得ることができる。
【図１】実施例１の静電容量型圧力センサの説明図。
【図２】実施例２の静電容量型圧力センサの説明図。
【図３】実施例３の静電容量型圧力センサの製造工程の
説明図。
説明図。
【図４】実施例４の静電容量型圧力センサの製造工程の
説明図。
説明図。
【図５】従来例のピエゾ型圧力センサの説明図。
【図６】従来例の静電容量型圧力センサの説明図。
１、１ｂ 圧力センサ ２、２ｂ ダイヤフラム体 ２１、２１ｂ 積層体 ２２、２２ｂ 積層体外側層 ２３、２３ｂ 積層体中間層 ２４、２４ｂ 積層体内側層、基板電極 ２５、２５ｂ ダイヤフラム部 ２６、２６ｂ ダイヤフラム部中央部分 ２７、２７ｂ 容量間隙 ３、３ｂ シールキャップ体 ３０ｂ 絶縁分離部 ３１、３１ｂ 検出電極 ３２、３２ｂ 参照電極 ３３、３３ｂ 検出電極端子部 ３４、３４ｂ 参照電極端子部 ３５、３５ｂ 基板電極端子部 ３６、３６ｂ ビアホール ３７、３７ｂ 検出電極リード部 ３８、３８ｂ 参照電極リード部 ３９、３９ｂ 基板電極リード部 ４０ 積層ウエファ ４１ 電極担体 ４２ ガラスウエファ ４２ｂ シリコンウエファ ４３、４３ｂ ダイシングライン ４４ｂ バンプ ４５ｂ 分離用溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 納谷 六郎 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 松永 忠雄 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA11 AA21 CC02 DD05 EE25 FF43 FF49 GG01 GG12 GG25 4M112 AA01 BA07 CA22 CA25 CA31 CA36 DA02 DA09 DA12 DA16 DA18 EA02 EA06 EA13 EA20
Claims (11)
- 【請求項１】 基板電極及びダイヤフラム部を有するダ
イヤフラム体と、検出電極を有するシールキャップ体
と、を具備する静電容量型圧力センサにおいて、 前記ダイヤフラム体は、ＳＯＩ積層体からなることを特
徴とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の静電容量型圧力センサに
おいて、 上記ＳＯＩ積層体は、外側層のシリコン層、中間層の酸
化シリコン層及び内側層の低抵抗シリコン層の３層構造
であることを特徴とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の静電容量型圧力
センサにおいて、 上記シールキャップ体は、絶縁材料からなることを特徴
とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の静電容量型圧力
センサにおいて、 上記シールキャップ体は、絶縁分離部を有するシリコン
板であることを特徴とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の静
電容量型圧力センサにおいて、 上記シールキャップ体は、参照電極を有することを特徴
とする静電容量型圧力センサ。 - 【請求項６】 基板電極及びダイヤフラム部を有するダ
イヤフラム体と検出電極を有するシールキャップ体とを
具備する静電容量型圧力センサの製造方法において、 ＳＯＩ積層体を使用し、そして、Ｓｉマイクロマシニン
グ技術により加工することを特徴とする静電容量型圧力
センサの製造方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の静電容量型圧力センサの
製造方法において、 上記ダイヤフラム体に異方性エッチング法により容量間
隙を形成することを特徴とする静電容量型圧力センサの
製造方法。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の静電容量型圧力
センサの製造方法において、 上記ダイヤフラム体とシールキャップ体とを陽極接合す
ることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。 - 【請求項９】 請求項６〜８のいずれか１項に記載の静
電容量型圧力センサの製造方法において、 上記ダイヤフラム部を異方性エッチング法又はドライエ
ッチング法により形成することを特徴とする静電容量型
圧力センサの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれか１項に記載の
静電容量型圧力センサの製造方法において、 ＳＯＩウエファ及びシールキャップウエファを使用し、
ダイシングにより複数個のセンサに分離することを特徴
とする静電容量型圧力センサの製造方法。 - 【請求項１１】 請求項６〜１０のいずれか１項に記載
の静電容量型圧力センサの製造方法において、 上記シールキャップ部に絶縁分離部を形成することを特
徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245008A JP2000074768A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245008A JP2000074768A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074768A true JP2000074768A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17127213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10245008A Pending JP2000074768A (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000074768A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004151627A (ja) * | 2002-11-01 | 2004-05-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光スイッチ装置 |
| WO2004068591A1 (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 半導体装置の製造方法及び加速度センサ |
| JP2005538570A (ja) * | 2002-09-06 | 2005-12-15 | フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー．ファオ． | ガラス状材料からなる平面基板の構造化方法 |
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| US7345867B2 (en) | 2005-11-18 | 2008-03-18 | Alps Electric Co., Ltd | Capacitive pressure sensor and method of manufacturing the same |
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| KR20190087563A (ko) * | 2017-01-17 | 2019-07-24 | 아즈빌주식회사 | 압력 센서 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10245008A patent/JP2000074768A/ja active Pending
Cited By (16)
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| KR102245526B1 (ko) | 2017-01-17 | 2021-04-29 | 아즈빌주식회사 | 압력 센서 |
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