JP2000074768A - Capacitance type pressure sensor and manufacture thereof - Google Patents
Capacitance type pressure sensor and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an SOI (Sili) type.
The present invention relates to a capacitance type pressure sensor using a con on insulator (insulator separated silicon substrate) and using a Si micromachining technology, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[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）。 2. Description of the Related Art As a pressure sensor for measuring a high pressure such as an engine fuel injection pressure and a brake pressure of an automobile, for example, 200 kg / cm 2 , a piezo type pressure sensor, a capacitance type pressure sensor, and the like are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-288747. And Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-2044. A conventional piezo-type pressure sensor and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIG. Diaphragm frame 2 by molding
a 'was prepared (see Fig. 5a), a gauge 31a' was attached with an adhesive 4a '(see Fig. 5b), and a lead portion 32a' was taken out and stably covered (Fig. 5c). Further, regarding a capacitance type pressure sensor and a method of manufacturing the same,
This will be described with reference to FIG. Insulator substrate 3b formed with metal diaphragm frame 2b 'and electrode 31b'
(See FIGS. 6a and 6b), laminated with an adhesive 4b '(see FIG. 6c), and manufactured by attaching leads 32b' (see FIG. 6d).
【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。[0003] However, the conventional pressure sensor and its manufacturing method have the following problems. 1) Since each manufacturing operation is performed individually, it is difficult to improve workability. 2) Since each pressure sensor (or electrode plate) is attached, there is difficulty in uniformity of each unit. 3) The gap between the electrode plates is increased by the thickness of the adhesive, and
Its accuracy is reduced. 4) The output is small and it must be large for practical use. 5) A correction method for canceling an error due to a temperature coefficient is complicated. 6) Leakage phenomena such as creep are likely to occur due to the metal diaphragm.
【０００４】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems, and provides a small, stable and inexpensive capacitive pressure sensor for measuring a relatively high pressure.
【０００５】[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。According to the present invention, there is provided a capacitance type pressure sensor comprising a diaphragm having a substrate electrode and a diaphragm, and a seal cap having a detection electrode, wherein the diaphragm is formed of SOI. This is a capacitance type pressure sensor made of a laminate.
【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。Further, the present invention is the capacitance type pressure sensor, wherein the SOI laminate has a three-layer structure of a silicon layer as an outer layer, a silicon oxide layer as an intermediate layer, and a low-resistance silicon layer as an inner layer.
【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。The present invention is a capacitance type pressure sensor wherein the seal cap is made of an insulating material.
【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。Further, the present invention is the capacitance type pressure sensor wherein the seal cap body is a silicon plate having an insulating separation portion.
【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。Further, the present invention is the capacitance type pressure sensor wherein the seal cap body has a reference electrode.
【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。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor comprising a diaphragm having a substrate electrode and a diaphragm and a seal cap having a detection electrode, wherein the SOI laminate is used; This is a method for manufacturing a capacitance type pressure sensor processed by Si micromachining technology.
【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。Further, the present invention is a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor in which a capacitance gap is formed in the diaphragm by an anisotropic etching method.
【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。Further, the present invention is a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor for anodically bonding the above-mentioned diaphragm body and seal cap body.
【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。The present invention is a method for manufacturing a capacitance type pressure sensor, wherein the diaphragm is formed by an anisotropic etching method or a dry etching method.
【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。Further, the present invention is a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor using an SOI wafer and a seal cap wafer and separating the sensor into a plurality of sensors by dicing.
【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。Further, the present invention is a method of manufacturing a capacitance type pressure sensor in which an insulating separation part is formed in the seal cap part.
【００１６】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described. An embodiment of the capacitance type pressure sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are explanatory diagrams of a capacitance type pressure sensor according to a first embodiment, in which FIG.
(B) is a top view, and (c) is a bottom view. 2A and 2B are explanatory diagrams of a capacitance type pressure sensor according to a second embodiment, where FIG. 2A is a cross-sectional view and FIG. 2B is a top view. FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the capacitance-type pressure sensor according to the third embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the capacitance-type pressure sensor according to the fourth embodiment.
【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。Embodiment 1 will be described. As shown in FIG. 1, the capacitance type pressure sensor 1 of the present embodiment includes a diaphragm 2 having a substrate electrode 24 and a diaphragm 25, and a seal cap 3 having a detection electrode 31 and a reference electrode 32. are doing. The pressure sensor has a size of, for example, 3 mm □, and the diaphragm 25 has a size of about 2 mmφ. The diaphragm body 2 and the seal cap body 3 are anodically bonded. The diaphragm body 2 includes SOI laminates 22, 23,
24, an outer layer 22 made of silicon, an intermediate layer 23 made of silicon oxide, and an inner layer 24 made of low-resistance silicon. The inner layer 24 forms a capacitance gap 27 and serves as a substrate electrode. The diaphragm portion 25 has a two-layer structure of the intermediate layer 23 and the inner layer 24 from which the outer layer 22 of the diaphragm body 2 is removed,
It is a circular or substantially circular thin plate portion. The central portion 26 of the diaphragm has a flat shape. Thereby, even if the amount of movement of the diaphragm part 25 becomes large, the balloon effect of spherical deformation can be suppressed. The seal cap body 3 is made of an insulating glass plate, has a detection electrode 31 and a reference electrode 32 on a surface facing the diaphragm body 2, and has a detection electrode, a reference electrode, and a substrate electrode on the outer surface. 33, 34 and 35 are provided. The detection electrode 31 and the reference electrode 32 are provided concentrically (or substantially concentrically). Seal cap body 3
Is formed with a via hole 36 in which lead portions 37, 38 of a detection electrode, a reference electrode, and a substrate electrode are formed.
39 are provided. Detection electrode 31 and reference electrode 32 of seal cap 3 and substrate electrode 2 of diaphragm 2
4 is connected to the respective terminal portions 33, 34, 35 via the respective lead portions 37, 38, 39. In the capacitance type pressure sensor 1 of this embodiment, when a fluid pressure is received from the outside, the diaphragm 25 is deformed and the diaphragm 2
The distance between the substrate electrode 24 and the detection electrode 31 of the seal cap body 3 is reduced, and the capacitance between the two electrodes changes.
The amount of change in capacitance can be detected by an external circuit (not shown) to measure the fluid pressure. The reference electrode 32 is used to cancel the temperature coefficient based on a difference from the detection electrode 31. Since the capacitance type pressure sensor 1 of the present embodiment does not use an adhesive, the interval between the electrode plates can be reduced, and the accuracy can be improved. Further, since a silicon and silicon oxide layer is used for the diaphragm portion 25, a change with time such as creep hardly occurs. Further, the silicon oxide layer 23 enables electrical insulation between the pressure fluid side 22 and the detection circuit side 24. In addition, although the diaphragm part 25 was made circular, it can also be made into polygons, such as an octagon, using anisotropic etching.
【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。Embodiment 2 will be described. The capacitance type pressure sensor 1b of the present embodiment includes a diaphragm 2b having a substrate electrode 24b and a diaphragm 25b, and a detection electrode 31.
b and a seal cap body 3b having a reference electrode 32b. Compared with the pressure sensor 1 of the first embodiment, the seal cap body 3b is different in that the seal cap body 3b is made of a silicon plate which is a conductive material. The seal cap body 3b has insulating separation portions 30b formed in parallel on both surfaces and inside thereof.
b, each terminal part 33b, 34b, 35b and each lead part 3
7b, 38b, and 39b are electrically separated from each other. Since the seal cap body 3b is made of a conductive material, the lead portions 37b, 3d of the detection electrode 31b and the reference electrode 32b are formed.
8b is a part of the seal cap body 3b. The lead portion 39b of the substrate electrode 24b is formed by providing a via hole 36b as in the first embodiment.
It is also possible to use a part of the seal cap body 3b like b and 38b. The insulating separation part 30b is made of insulating glass. Capacitive pressure sensor 1 of the present embodiment
b can measure a relatively high pressure in a small, stable and inexpensive manner, similarly to the pressure sensor 1 of the first embodiment.
【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）Embodiment 3 will be described. The present embodiment is an example of a method of manufacturing the capacitance type pressure sensor 1 of the first embodiment.
Uses Si micromachining technology. (A) Manufacturing Process of Diaphragm Body 2 a1) SOI (insulator-isolated silicon) having a three-layer laminated structure of a first layer 22 made of N-Si, a second layer 23 made of SiO2, and a third layer 24 made of low-resistance Si Substrate) Wafer 21
Prepare Crystal plane (110) or (100) is preferred. The low-resistance Si layer 24 is formed by diffusing high-concentration impurities (for example, boron) into the silicon layer to form a low-resistance Si layer 24 of 0.01 to 0.0
01 Ωcm, the diaphragm 2
Of the substrate electrode 24. (See FIG. 3 (a1)) a2) A recess having a depth of 1 to several μm is formed in the third layer 24 of the laminate 21 by an anisotropic etching method. Capacity gap 2
7 is obtained. (FIG. 3 (a
(See 2)) (b) Manufacturing process of electrode 31 etc. of seal cap body 3 b1) An electrode carrier 41 made of N-Si of several Ωcm is prepared. The crystal plane (110) or (100) is preferable, and the resistance is about several Ωcm. (See FIG. 3 (b1)) b2) The electrode carrier 41 in which the electrode 31 and the like are formed by diffusing a high concentration of impurities (for example, boron) into the portion of the electrode carrier 41 which will become the electrode. (See FIG. 3 (b2)) (c) Manufacturing process of seal cap body 3 c1) Prepare glass wafer 42 such as Pyrex. (See FIG. 3 (c1)) c2) Glass wafer 42
Then, via holes 36 are formed by sandblasting or the like. (See FIG. 3 (c2)) c3) The glass wafer 42 with the via hole 36 formed thereon and the electrode carrier 41 obtained in the above b2) are stacked and anodically bonded with the electrode 31 interposed therebetween. A laminated wafer 40 is obtained. (See FIG. 3 (c3)) c4) When the electrode carrier 41 is removed from the laminated wafer 40 by wet etching with an alkali solution, the electrode 3
Only 1 and the like remain on the glass wafer 42, and the seal cap body 3 having the detection electrode 31 and the like is obtained. (FIG. 3
(Refer to (c4)) (d) Assembly step of the capacitance type pressure sensor 1 d1) The seal cap body 3 obtained in the above c4) and the detection electrode 31 are attached to the diaphragm body 2 obtained in the above a2).
And the capacitor gap 27 are sandwiched so as to face each other, and then integrated by anodic bonding. (See FIG. 3 (d1)) d2) The diaphragm 2 is formed by shaving the diaphragm 2 by anisotropic etching or dry etching with a wet liquid. Since the silicon oxide layer 23 is not removed by etching, the silicon oxide layer 23
Then, the etching is completed. (Refer to FIG. 3 (d2)) d3) A metal sputtered film is first provided in the via hole 36 of the seal cap body 3 by a sputtering method, and thereafter, a solder or other metal is filled by plating or the like, and the surface is subjected to a vacuum evaporation or a sputtering method. A metal film is provided. Thereby, the terminal portions 33, 34, 35, the lead portions 36, 37, 3
8 and the like and dicing along the dicing line 43, the capacitance type pressure sensor 1 is completed. (See FIG. 3 (d3))
【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）Embodiment 4 will be described. This embodiment is an example of a method for manufacturing the capacitance type pressure sensor 1b of the second embodiment. Uses Si micromachining technology. (A) Manufacturing Process of Diaphragm Body 2b Since this is the same as the manufacturing process (a) of the diaphragm body 2 in the third embodiment, the description is omitted. (See FIGS. 4 (a1) and (a2)) (b) Manufacturing process of the electrode 31b and the like of the seal cap body 3b and the insulating separation part 30b and the like Manufacturing process of the electrode 31 and the like of the seal cap body 3 in the third embodiment (b) And manufacturing process (c) of the seal cap body 3
This will be described below. b1) A low-resistance silicon wafer 42b is prepared by diffusing high-concentration impurities (for example, boron). (FIG. 4 (b
B) The bump 44 having a height of several tens μm is formed on the silicon wafer 42b by anisotropic etching or dry etching.
b is formed. (See FIG. 4 (b2)) b3) Separation grooves 45b of several hundred μm are formed on the silicon wafer 42b by a dicing saw or dry etching.
To form (Refer to FIG. 4 (b3)) b4) The insulating cap 46b is filled with the insulating glass 46b, melted, ground, and polished if necessary, to obtain the seal cap body 3b having the insulating separation portion 30b. (See FIG. 4 (b4)) b5) Ti, Pt, etc. are laminated to form the detection electrode 31b and the like. (See FIG. 4 (b5)) b6) When the via hole 36b for the substrate electrode lead portion is opened by electric discharge machining, sand blasting or the like, the seal cap body 3b is obtained. (Alternatively, the lead portion 39b of the substrate electrode 24b can be formed by using the electrode 31b or the like.) (See FIG. 4 (b6)) (c) Assembly process c1 of the capacitance type pressure sensor 1b The seal cap body 3b obtained in the above b6) is turned upside down, laminated so that the diaphragm body 2b, the detection electrode 31b and the like and the capacitance gap 27b face each other, and then anodically bonded. Thereafter, the terminal portions 33b, 34b, and 35b are provided by the sputtering method as in (a).
C2) Hereinafter, the capacitance type pressure sensor 1 according to the third embodiment will be described.
When the dicing is performed along the dicing line 43b in the same manner as in the assembly steps (d2) to (d4), the capacitance type pressure sensor 1b is completed. (See FIG. 4 (c2))
【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。As described above, the capacitance type pressure sensor of this embodiment and the method of manufacturing the same have the following advantages. 1) Since the silicon wafer can be manufactured as it is until the end of the sealing (anodic bonding), a batch operation in which several tens to several hundreds of sensors are formed on one wafer can be performed. Can be reduced. 2) Therefore, variation between individuals is small and uniformity can be excellent. 3) Since the adhesive is not used and the micromachining technology is used, the interval between the electrode plates can be reduced, the accuracy is high, and the variation can be reduced also in this respect. 4) Even if the size is small, the capacity is large and the output can be large. 5) A structure capable of easily canceling the temperature coefficient is obtained. 6) Since it is made of silicon, there is no fear of creep and the like. 7) Even if the diaphragm part is broken structurally, there is no problem in shutting off the fluid because the electrode plate is on the secondary side. 8) Since the airtight seal has been completed in the wafer state,
Since there is little variation in reliability and anodic bonding is used, a highly reliable hermetic seal can be obtained. 9) Since the diaphragm has a three-layer structure, one of which is an oxide film, it is electrically insulated from the pressure fluid side, and is safe in circuit configuration.
【００２２】[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。According to the present invention, a small, stable and inexpensive capacitive pressure sensor can be obtained in a sensor for measuring a relatively high pressure.
【図１】実施例１の静電容量型圧力センサの説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a capacitance type pressure sensor according to a first embodiment.
【図２】実施例２の静電容量型圧力センサの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a capacitance type pressure sensor according to a second embodiment.
【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。FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the capacitance type pressure sensor according to the third embodiment.
【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。FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the capacitance-type pressure sensor according to the fourth embodiment.
【図５】従来例のピエゾ型圧力センサの説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional piezo-type pressure sensor.
【図６】従来例の静電容量型圧力センサの説明図。FIG. 6 is an explanatory view of a conventional capacitance type pressure sensor.
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 1, 1b Pressure sensor 2, 2b Diaphragm body 21, 21b Laminated body 22, 22b Laminated outer layer 23, 23b Laminated middle layer 24, 24b Laminated inner layer, substrate electrode 25, 25b Diaphragm part 26, 26b Diaphragm part center Parts 27, 27b Capacitance gap 3, 3b Seal cap body 30b Insulation separation part 31, 31b Detection electrode 32, 32b Reference electrode 33, 33b Detection electrode terminal part 34, 34b Reference electrode terminal part 35, 35b Board electrode terminal part 36, 36b Via holes 37, 37b Detection electrode leads 38, 38b Reference electrode leads 39, 39b Substrate electrode leads 40 Laminated wafer 41 Electrode carrier 42 Glass wafer 42b Silicon wafer 43, 43b Dicing line 44b Bump 45b Separation groove
───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Rokuro Naya 19-5 Nihonbashi Koamicho, Chuo-ku, Tokyo Inside Akebono Brake Industry Co., Ltd. (72) Inventor Tadao Matsunaga 19th Nihonbashi Koamicho, Chuo-ku, Tokyo No. 5 Akebono Brake Industry Co., Ltd. F-term (reference) 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)
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。1. A capacitive pressure sensor comprising: a diaphragm having a substrate electrode and a diaphragm; and a seal cap having a detection electrode, wherein the diaphragm is made of an SOI laminate. Capacitive pressure sensor.
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。2. The capacitance type pressure sensor according to claim 1, wherein the SOI laminate has a three-layer structure of an outer silicon layer, an intermediate silicon oxide layer, and an inner low-resistance silicon layer. A capacitance type pressure sensor characterized by the above-mentioned.
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。3. The capacitance-type pressure sensor according to claim 1, wherein the seal cap body is made of an insulating material.
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。4. The capacitance-type pressure sensor according to claim 1, wherein the seal cap body is a silicon plate having an insulating separation portion.
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。5. The capacitance-type pressure sensor according to claim 1, wherein the seal cap body has a reference electrode.
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。6. A method of manufacturing a capacitance type pressure sensor including a diaphragm body having a substrate electrode and a diaphragm part and a seal cap body having a detection electrode, wherein an SOI laminate is used, and a Si micromachining technology is used. A method for manufacturing a capacitance-type pressure sensor, characterized in that processing is performed by using a pressure sensor.
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。7. The method for manufacturing a capacitance type pressure sensor according to claim 6, wherein a capacitance gap is formed in said diaphragm body by an anisotropic etching method. .
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。8. The method for manufacturing a capacitance type pressure sensor according to claim 6, wherein the diaphragm body and the seal cap body are anodically bonded. .
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。9. The method of manufacturing a capacitance type pressure sensor according to claim 6, wherein the diaphragm is formed by an anisotropic etching method or a dry etching method. A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor.
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。10. The method for manufacturing a capacitance type pressure sensor according to claim 6, wherein an SOI wafer and a seal cap wafer are used.
A method for manufacturing a capacitance-type pressure sensor, wherein the sensor is separated into a plurality of sensors by dicing.
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。11. The method of manufacturing a capacitive pressure sensor according to claim 6, wherein an insulating separation portion is formed in the seal cap. Manufacturing method of sensor.
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