JPH04304679A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

Info

Publication number
JPH04304679A
JPH04304679A JP6856591A JP6856591A JPH04304679A JP H04304679 A JPH04304679 A JP H04304679A JP 6856591 A JP6856591 A JP 6856591A JP 6856591 A JP6856591 A JP 6856591A JP H04304679 A JPH04304679 A JP H04304679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
silicon
pressure sensor
polycrystalline silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6856591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Patoritsuku Jieemusu Furenchi
フレンチ・パトリック・ジェームス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP6856591A priority Critical patent/JPH04304679A/en
Publication of JPH04304679A publication Critical patent/JPH04304679A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a small-sized and easy-to-mount resonation-type pressure sensor which is capable of being formed by a single silicon chip. CONSTITUTION:A silicon nitride film 8 (insulation film) or a silicon nitride film 8 (insulation film)/polycrystal film/silicon nitride film 8, which constitute a three-layer film are used as a cap layer 13 where a cavity region is formed in a vacuum state between this cap layer 13 so as to grow a vibrator in this cavity region and form an integrated silicon pressure sensor.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は圧力センサにかかり、特
に共振型の圧力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to pressure sensors, and more particularly to resonance type pressure sensors.

【0002】0002

【従来の技術】近年、半導体基板上に形成された半導体
領域のピエゾ抵抗効果による抵抗変化や変位による微小
な容量変化を検出することにより、圧力等を検出するよ
うにした超小形の半導体歪検出装置が注目されている。
[Prior Art] In recent years, ultra-small semiconductor strain detection devices have been developed to detect pressure, etc. by detecting resistance changes due to piezoresistance effects and minute capacitance changes due to displacement of semiconductor regions formed on semiconductor substrates. The device is attracting attention.

【0003】このような圧力センサは、集積回路技術を
用いて形成されるため、例えば、振動部分の長さが10
0μm 程度、厚さが1μm 程度、チップ全体の大き
さが1mm角程度と極めて小形の素子を形成することが
できる。また、集積回路によって他の素子と同一基板上
に形成することができるという優れた特徴を有している
Since such pressure sensors are formed using integrated circuit technology, the length of the vibrating portion is, for example, 10 mm.
It is possible to form an extremely small element with a thickness of about 0 μm, a thickness of about 1 μm, and a total chip size of about 1 mm square. Furthermore, it has the excellent feature that it can be formed on the same substrate as other elements by using an integrated circuit.

【0004】例えば、このような圧力センサの一例とし
て、図16および図17に示すように、振動子1をこれ
と一体的に形成されたトーションスプリング2,3,4
,5を介して支持体97に連結するとともに、裏面を薄
いダイヤフラム96に貼着されたセンサチップがガラス
製の台座93および94に載置され、さらに上面をスペ
ーサ98を介してシリコンリング99に固着されたガラ
ス板7で封止し、このガラス板7とダイヤフラム96と
の間に形成されるキャビテイ領域が真空に維持されるよ
うになっており、開口部100を介して印加される外圧
によりダイヤフラム96を変形しトーションスプリング
をキャビテイ内方に付勢し、外圧に応じた共振周波数と
して取り出すようにしたものがある。ここで6は駆動用
電極であり、ガラス板7内に埋め込まれている。
For example, as an example of such a pressure sensor, as shown in FIGS. 16 and 17, a vibrator 1 is formed integrally with torsion springs 2, 3, and 4.
, 5, and a sensor chip whose back surface is attached to a thin diaphragm 96 is mounted on glass pedestals 93 and 94, and its upper surface is connected to a silicon ring 99 via a spacer 98. The cavity area formed between the fixed glass plate 7 and the diaphragm 96 is maintained in a vacuum by external pressure applied through the opening 100. There is a device in which the diaphragm 96 is deformed to bias the torsion spring inward into the cavity, and the resonant frequency corresponding to the external pressure is extracted. Here, 6 is a drive electrode, which is embedded in the glass plate 7.

【0005】この共振周波数を出力として取り出すこと
により外圧が測定できるようになっている。
[0005] External pressure can be measured by extracting this resonant frequency as an output.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧力センサは、構造が複雑で、実装に際してガラス
基板および台座にシールしなければならないため実装コ
ストが過大となる上、ギャップを制御するのが極めて困
難であるという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, such pressure sensors have a complicated structure and must be sealed to a glass substrate and a pedestal during mounting, resulting in excessive mounting costs, and it is difficult to control the gap. The problem was that it was extremely difficult.

【0007】本発明は前記実情に鑑みてなされたもので
、1枚のシリコンチップを用いて形成でき、実装が容易
で小型の共振型圧力センサを提供することを目的とする
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a compact resonant pressure sensor that can be formed using a single silicon chip, is easy to mount, and is easy to mount.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、窒化
シリコン膜あるいは窒化シリコン膜/多結晶シリコン膜
/窒化シリコン膜の3層膜等をキャップ層として用いこ
のキャップ層との間で気密状態のキャビテイ領域を形成
し、このキャビテイ領域内に振動子を伸長せしめ一体構
造のシリコン圧力センサを構成するようにしたことを特
徴とするものである。
[Means for Solving the Problem] Therefore, in the present invention, a silicon nitride film or a three-layer film of silicon nitride film/polycrystalline silicon film/silicon nitride film, etc. is used as a cap layer, and an airtight state is maintained between the cap layer and the cap layer. The present invention is characterized in that a cavity region is formed, and a vibrator is extended within this cavity region to constitute an integrated silicon pressure sensor.

【0009】すなわち本発明の第1の圧力センサでは、
半導体基板内に形成された凹部内に伸長する半導体層と
絶縁膜との2層構造の振動子と、この凹部を気密的に封
止するように前記基板表面に形成された絶縁膜からなる
キャップ層とを具備し、前記半導体層への通電による発
熱に伴うバイメタル効果により前記半導体層の偏位を励
起し、ピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力
の変化にともない前記キャップ層を介して印加される前
記空洞内の圧力変化を検出するようにしている。
That is, in the first pressure sensor of the present invention,
A vibrator having a two-layer structure of a semiconductor layer and an insulating film extending into a recess formed in a semiconductor substrate, and a cap made of an insulating film formed on the surface of the substrate to airtightly seal the recess. layer, the deflection of the semiconductor layer is excited by a bimetallic effect caused by heat generation due to the conduction of electricity to the semiconductor layer, and an output change due to a piezoresistance effect is applied via the cap layer in response to a change in external pressure. The pressure change within the cavity caused by the change in pressure is detected.

【0010】本発明の第2の圧力センサでは、半導体基
板内に形成された凹部内に伸長する第1の半導体層から
なる振動子と、この凹部を気密的に封止するように前記
基板表面に形成され、第2の半導体層の表面および裏面
を絶縁膜で被覆したサンドイッチ構造のキャップ層とを
具備し、前記第1および第2の半導体層の間の静電相互
作用によって前記第2の半導体層の偏位を励起し、外部
圧力の変化にともない前記キャップ層を介して印加され
る前記空洞内の圧力変化を検出するようにしている。
A second pressure sensor of the present invention includes a vibrator made of a first semiconductor layer extending into a recess formed in a semiconductor substrate, and a vibrator formed on the surface of the substrate so as to airtightly seal the recess. and a cap layer having a sandwich structure in which the front and back surfaces of the second semiconductor layer are covered with an insulating film, and the second semiconductor layer is formed by electrostatic interaction between the first and second semiconductor layers. The deflection of the semiconductor layer is excited, and the change in pressure inside the cavity applied through the cap layer as the external pressure changes is detected.

【0011】[0011]

【作用】上記構造によれば、シリコン基板表面に薄膜技
術を用いて片持ち梁およびこれを囲む空間を形成するよ
うにし、圧力センサが一体的に形成されるため、実装工
程が不要で、極めて容易に高精度で信頼性の高いセンサ
を得ることが可能となる。
[Operation] According to the above structure, the cantilever and the space surrounding it are formed on the surface of the silicon substrate using thin film technology, and the pressure sensor is integrally formed, so there is no need for a mounting process and it is extremely It becomes possible to easily obtain a highly accurate and reliable sensor.

【0012】0012

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0013】実施例1 この例では、半導体基板内に形成された凹部内に伸長す
る多結晶シリコン層と酸化シリコン層との2層構造の振
動子と、この凹部を気密的に封止するように前記基板表
面に形成された絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、
前記多結晶シリコン層への通電による発熱に伴うバイメ
タル効果により前記多結晶シリコン層の偏位を励起し、
ピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力の変化
にともない前記キャップ層を介して印加される前記空洞
内の圧力変化を検出することにより、外部圧力を検出す
るようにしたことを特徴とするものである。
Example 1 In this example, a resonator having a two-layer structure of a polycrystalline silicon layer and a silicon oxide layer extending into a recess formed in a semiconductor substrate, and a resonator designed to hermetically seal the recess are used. and a cap layer made of an insulating film formed on the surface of the substrate,
Exciting the deflection of the polycrystalline silicon layer due to a bimetallic effect accompanying heat generation due to energization of the polycrystalline silicon layer,
The device is characterized in that external pressure is detected as an output change due to a piezoresistance effect by detecting a pressure change in the cavity applied through the cap layer in response to a change in external pressure. be.

【0014】すなわちこの半導体圧力センサは、図1に
断面図、図2に平面図を示すように、1枚のシリコンチ
ップから構成されており、多結晶シリコン膜10と、こ
の下層に形成された酸化シリコン膜11との2層構造の
4つの梁14,15,17,18からなる共振子9が気
密シールされたキャビティ領域の内部に形成されており
、共振子9の下部は井戸状のエッチング溝12、上部は
窒化シリコン膜8を介して形成された窒化シリコン膜か
らなるキャップ層13となっている。そして高濃度にド
ープされた多結晶シリコン層領域90を介してコンタク
トが形成されており、高濃度ドーピング構造を用いるこ
とによりこの領域の抵抗を最小にするようになっている
。また、共振子9の振動子21は、梁の偏位を増大する
ように構成されている。
That is, as shown in FIG. 1 as a cross-sectional view and as shown in FIG. A resonator 9 consisting of four beams 14, 15, 17, and 18 having a two-layer structure with a silicon oxide film 11 is formed inside a hermetically sealed cavity region, and the lower part of the resonator 9 is etched in a well shape. The upper part of the groove 12 is a cap layer 13 made of a silicon nitride film formed with the silicon nitride film 8 interposed therebetween. A contact is then made through a heavily doped polycrystalline silicon layer region 90, the use of a heavily doped structure to minimize the resistance of this region. Further, the vibrator 21 of the resonator 9 is configured to increase the deflection of the beam.

【0015】またこの多結晶シリコン層10はヒータお
よびセンサとしてはたらくようになっており、電流の通
過により温度が上昇するとバイメタル効果により梁9が
曲がる。そして、この梁の偏位が、この多結晶シリコン
のピエゾ抵抗効果による抵抗値変化を測定することによ
って検出される。また、共振周波数領域においてセンサ
出力が最大となる。そしてまた、キャップ層13は外圧
によって偏位せしめられ、これによってキャビテイ領域
内の圧力が変化し、この圧力変化により共振子の共振周
波数が変調せしめられるようになっている。
This polycrystalline silicon layer 10 also functions as a heater and a sensor, and when the temperature rises due to the passage of current, the beam 9 bends due to the bimetal effect. Then, the deflection of this beam is detected by measuring the change in resistance value due to the piezoresistive effect of this polycrystalline silicon. Further, the sensor output is maximum in the resonant frequency region. In addition, the cap layer 13 is deflected by external pressure, thereby changing the pressure within the cavity region, and this pressure change causes the resonant frequency of the resonator to be modulated.

【0016】次に、この圧力センサの形状加工工程につ
いて図3を参照しつつ説明する。
Next, the shape processing process of this pressure sensor will be explained with reference to FIG.

【0017】まず、図3(a) に示すように、表面が
(100)配向のn型シリコン基板16にn+ 埋め込
み層32を形成した後エピタキシャル成長層33を形成
し、さらに酸化シリコン膜11およびボロンドープの多
結晶シリコン膜10を順次形成したのち、通常のフォト
リソグラフィ法によりこれを梁状にパターニングし、こ
れをマスクとして不純物拡散を行い前記埋め込み層32
に到達するように深く高濃度のn+ シリコン層67を
形成する。このとき同時にコンタクト用の高濃度領域9
0(図2参照)を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an n+ buried layer 32 is formed on an n-type silicon substrate 16 whose surface is (100) oriented, an epitaxial growth layer 33 is formed, and a silicon oxide film 11 and a boron-doped layer are formed. After sequentially forming the polycrystalline silicon film 10, the polycrystalline silicon film 10 is patterned into a beam shape using a normal photolithography method, and impurities are diffused using this as a mask to form the buried layer 32.
A deep, high concentration n+ silicon layer 67 is formed so as to reach . At this time, high concentration region 9 for contact
0 (see Figure 2).

【0018】そして図3(b) に示すように、この多
結晶シリコン膜10の表面を軽く酸化して酸化シリコン
層20を形成した後、この上層に、窒化シリコン膜8を
形成してこれをパターニングし、CVD法によりPSG
膜19を堆積し表面を平坦化した後、さらにキャップ層
としての窒化シリコン膜13を堆積する。
As shown in FIG. 3(b), after lightly oxidizing the surface of this polycrystalline silicon film 10 to form a silicon oxide layer 20, a silicon nitride film 8 is formed on top of this layer. PSG by patterning and CVD method
After depositing the film 19 and planarizing the surface, a silicon nitride film 13 as a cap layer is further deposited.

【0019】そして、エッチング孔(図示せず)を介し
て行われる3重エッチング技術により梁9を形成する。 まず、第1のエッチング工程では緩衝弗酸を用いて、P
SG膜19を選択的にエッチング除去して、上半分の自
由空間を形成する。そして第2のエッチング工程では、
エッチング液としてHF:HNO3 :CH3 COO
H=1:3:8の混合液を用いて、梁9の下およびまわ
りのn+ 領域すなわちn+埋め込み層32およびn+
 シリコン層67を選択的に除去する(図3(c) )
The beams 9 are then formed by a triple etching technique performed through etching holes (not shown). First, in the first etching step, using buffered hydrofluoric acid, P
The SG film 19 is selectively etched away to form a free space in the upper half. And in the second etching process,
HF:HNO3 :CH3 COO as etching solution
Using a mixed solution of H=1:3:8, the n+ region under and around the beam 9, that is, the n+ buried layer 32 and the n+
Selectively remove the silicon layer 67 (FIG. 3(c))
.

【0020】この後、図3(d) に示すように、KO
Hを用いた第3のエッチング工程によって(111)面
をエッチングストッパとして用いてn型シリコン基板1
6をエッチングする。ここで、(100)配向のシリコ
ン基板を用いているため、このエッチング工程では(1
11)方向のエッチング速度が極めて遅くこの面でエッ
チングは停止し、(111)面で囲まれた空洞となる。 その後、高濃度領域90へのコンタクト用の穴をあける
After this, as shown in FIG. 3(d), KO
In the third etching process using H, the n-type silicon substrate 1 is etched using the (111) plane as an etching stopper.
Etch 6. Here, since a (100) oriented silicon substrate is used, this etching process is performed with a (100) orientation.
The etching rate in the 11) direction is extremely slow and etching stops at this plane, forming a cavity surrounded by the (111) plane. After that, a hole for contacting the high concentration region 90 is made.

【0021】このようにしてエッチングを行った後、キ
ャビティ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし
、図1および図2に示した圧力センサが形成される。
After performing etching in this manner, the internal pressure within the cavity is determined and the etched hole is sealed, thereby forming the pressure sensor shown in FIGS. 1 and 2.

【0022】ここで、仮にn+ 層を形成することなく
n層のみにしKOHによるエッチングのみにすると振動
子21の下方のエッチングで問題が生じる。一方、n層
を形成することなくn+ 層のみにしHF:HNO3 
:CH3 COOH=1:3:8の混合液を用いたエッ
チングを行おうとすると、梁の下部の酸化物層11がエ
ッチングされてしまう。
[0022] Here, if only the n layer is formed without forming the n+ layer and only etching with KOH is performed, a problem will occur in the etching below the vibrator 21. On the other hand, only the n+ layer is formed without forming the n layer, and HF:HNO3
If an attempt is made to perform etching using a mixed solution of :CH3COOH=1:3:8, the oxide layer 11 at the bottom of the beam will be etched.

【0023】このようにして極めて容易に圧力センサが
形成される。
[0023] In this way, a pressure sensor can be formed very easily.

【0024】この構造によれば、シリコン基板表面に薄
膜技術を用いて、圧力センサが一体的に形成されるため
、実装工程が不要で、極めて容易に高精度で信頼性の高
いセンサを得ることが可能となる。
According to this structure, since the pressure sensor is integrally formed on the surface of the silicon substrate using thin film technology, there is no need for a mounting process, and a highly accurate and reliable sensor can be obtained extremely easily. becomes possible.

【0025】なおこの例では、梁を4つで構成したが4
つに限定されることなく1つでも2つでもよい。但し、
2つまたは4つにすれば、梁自身の相互接続を省くこと
ができる。
[0025] In this example, the beam is composed of four;
The number is not limited to 1 or 2. however,
With two or four, the interconnection of the beams themselves can be omitted.

【0026】また、共振子9を構成する材料としては、
多結晶シリコン膜10と酸化シリコン膜11とに限定さ
れることなく、単結晶シリコンなど通電によって発熱す
る半導体材料と絶縁膜との組み合わせであってかつ両者
の熱膨張率が等しくないものであればよい。
[0026] Furthermore, the materials constituting the resonator 9 are as follows:
It is not limited to the polycrystalline silicon film 10 and the silicon oxide film 11, but any combination of a semiconductor material that generates heat when energized, such as single crystal silicon, and an insulating film, and whose thermal expansion coefficients are not equal, may be used. good.

【0027】実施例2 次に本発明の第2の実施例について説明する。Example 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0028】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する第1の多結晶シリコン層からなる振動子
と、この凹部を気密的に封止するように前記基板表面に
形成され、第2の多結晶シリコン膜の表面および裏面を
絶縁膜で被覆したサンドイッチ構造のキャップ層とを具
備し、前記第1および第2の多結晶シリコン層の間の静
電相互作用によって前記第2の多結晶シリコン層の偏位
を励起し、前記第1および第2の多結晶シリコン層間の
容量変化による出力変化として、圧力を検出するように
したことを特徴とするものである。
In this example, a vibrator made of a first polycrystalline silicon layer extending into a recess formed in a semiconductor substrate, a resonator formed on the surface of the substrate so as to hermetically seal the recess, and a cap layer having a sandwich structure in which the front and back surfaces of a second polycrystalline silicon film are covered with an insulating film, and the second polycrystalline silicon film is The present invention is characterized in that the displacement of the polycrystalline silicon layer is excited, and pressure is detected as an output change due to a capacitance change between the first and second polycrystalline silicon layers.

【0029】すなわちこの共振型圧力センサは、図4お
よび図5に示すように、キャップ層が窒化シリコン膜/
多結晶シリコン膜/窒化シリコン膜(23,24,25
)の3層膜から構成されるとともに、共振子69が単層
構造の多結晶シリコン膜26から構成されていることを
特徴とするものである。
That is, in this resonance type pressure sensor, as shown in FIGS. 4 and 5, the cap layer is made of a silicon nitride film/
Polycrystalline silicon film/silicon nitride film (23, 24, 25
), and the resonator 69 is composed of a polycrystalline silicon film 26 having a single layer structure.

【0030】そして、この共振子69(梁)は、キャッ
プ層の多結晶シリコン膜24と梁の多結晶シリコン層2
6との間の静電相互作用で共振し、その出力は、梁の多
結晶シリコン膜26とキャップ層の多結晶シリコン層2
4との容量変化として読み取られるようになっている。 また、振動子60は、4つの梁63,64,65,66
によって支持されている。
This resonator 69 (beam) is composed of the polycrystalline silicon film 24 of the cap layer and the polycrystalline silicon layer 2 of the beam.
6, and its output resonates between the polycrystalline silicon film 26 of the beam and the polycrystalline silicon layer 2 of the cap layer.
It is read as a capacitance change with respect to 4. The vibrator 60 also includes four beams 63, 64, 65, 66.
Supported by

【0031】この圧力センサの形状加工工程について図
6を参照しつつ説明する。
The shape processing process for this pressure sensor will be explained with reference to FIG.

【0032】まず、図6(a) に示すように、n型シ
リコン基板16にn+ 拡散層61を形成した後、表面
酸化を行い、酸化シリコン膜29およびボロンドープの
多結晶シリコン膜26を順次形成する。
First, as shown in FIG. 6(a), after forming an n+ diffusion layer 61 on an n-type silicon substrate 16, surface oxidation is performed, and a silicon oxide film 29 and a boron-doped polycrystalline silicon film 26 are sequentially formed. do.

【0033】次いで、図6(b) に示すように、通常
のフォトリソグラフィ法によりパターニングし梁20を
形成し、さらに表面を軽く酸化して酸化シリコン層56
を形成し、この上層に窒化シリコン層27を形成してこ
れをパターニングしたのち、CVD法によりPSG膜2
8を堆積し平坦化することにより凹部にPSG膜28を
埋め込む。
Next, as shown in FIG. 6(b), the beams 20 are formed by patterning using ordinary photolithography, and the surface is further lightly oxidized to form a silicon oxide layer 56.
After forming a silicon nitride layer 27 on top of this and patterning it, a PSG film 2 is formed by CVD.
8 is deposited and planarized to fill the recessed portion with a PSG film 28.

【0034】そして、図6(c) に示すように、キャ
ップ層としての窒化シリコン膜23、多結晶シリコン膜
24,窒化シリコン膜25を順次堆積する。
Then, as shown in FIG. 6C, a silicon nitride film 23, a polycrystalline silicon film 24, and a silicon nitride film 25 as a cap layer are sequentially deposited.

【0035】そして、図6(d) に示すように、エッ
チング孔(図示せず)を介して行われる2重エッチング
技術により梁69を形成する。まず、第1のエッチング
工程では緩衝弗酸を用いて、PSG膜28を選択的にエ
ッチング除去して、上半分の自由空間を形成する。そし
て第2のエッチング工程では、エッチング液としてHF
:HNO3 :CH3 COOH=1:3:8の混合液
を用いて、梁69の下のn+ 領域すなわちn+ 拡散
層61を選択的に除去する。そして、軽い酸化を行い共
振子のまわりに酸化シリコン膜68を形成し、キャビテ
ィ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし、図4
および図5に示した圧力センサが形成される。
Then, as shown in FIG. 6(d), a beam 69 is formed by a double etching technique performed through an etching hole (not shown). First, in a first etching step, the PSG film 28 is selectively etched away using buffered hydrofluoric acid to form a free space in the upper half. In the second etching step, HF is used as the etching solution.
:HNO3 :CH3 COOH=1:3:8 mixed solution is used to selectively remove the n+ region under the beam 69, that is, the n+ diffusion layer 61. Then, light oxidation is performed to form a silicon oxide film 68 around the resonator, the internal pressure in the cavity is determined, and the etching hole is sealed.
Then, the pressure sensor shown in FIG. 5 is formed.

【0036】かかる構造によっても、実施例1と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。
[0036] With this structure, as in the first embodiment,
Thin film technology can be used to form resonant pressure sensors that are easy to implement and highly reliable.

【0037】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。
Although excitation of polycrystalline silicon by electrostatic interaction is used here, the material constituting the resonator is not limited to polycrystalline silicon, and other conductive materials may be used. You may also do so.

【0038】実施例3 次に、本発明の第3の実施例について説明する。Example 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0039】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する第1の多結晶シリコン層とこれに絶縁膜
を介して積層された下部部材としての第2の多結晶シリ
コン層とからなる振動子と、この凹部を気密的に封止す
るように前記基板表面に形成され、第3の多結晶シリコ
ン膜の表面および裏面を絶縁膜で被覆したサンドイッチ
構造のキャップ層とを具備し、前記振動子が、その上部
部材である第1の多結晶シリコン層とキャップ層として
の第3の多結晶シリコン層との間の静電相互作用で励起
され、前記振動子の振動が下部部材である前記第2の多
結晶シリコン層のピエゾ抵抗効果による出力変化として
、圧力を検出するようにしている。
In this example, a first polycrystalline silicon layer extending into a recess formed in a semiconductor substrate and a second polycrystalline silicon layer serving as a lower member laminated thereon with an insulating film interposed therebetween. and a cap layer having a sandwich structure formed on the surface of the substrate so as to airtightly seal the recess, and covering the front and back surfaces of a third polycrystalline silicon film with an insulating film, The vibrator is excited by electrostatic interaction between the first polycrystalline silicon layer as its upper member and the third polycrystalline silicon layer as a cap layer, and the vibration of the vibrator is excited in the lower member. Pressure is detected as an output change due to the piezoresistance effect of a certain second polycrystalline silicon layer.

【0040】すなわちこの例では、図7および図8に示
すように、共振子31が、上部部材である多結晶シリコ
ン層35とこれに酸化シリコン膜36を介して積層され
た下部部材としての多結晶シリコン層30で構成されて
いるとともに、キャップ層70が、窒化シリコン層71
,多結晶シリコン層72,窒化シリコン層73の3層構
造で構成されていることを特徴とするものである。
That is, in this example, as shown in FIGS. 7 and 8, the resonator 31 includes a polycrystalline silicon layer 35 as an upper member and a polycrystalline silicon layer 35 as a lower member laminated thereon with a silicon oxide film 36 interposed therebetween. The cap layer 70 is composed of a crystalline silicon layer 30 and a silicon nitride layer 71.
, a polycrystalline silicon layer 72, and a silicon nitride layer 73.

【0041】そして、共振子31が、その上部部材であ
る多結晶シリコン層35とキャップ層70との間の静電
相互作用で励起され、この共振子の振動が下部部材であ
る多結晶シリコンピエゾ抵抗素子30によって検出され
るように構成されている。また、この振動子41は4つ
の梁42,43,44,45によって支持されている。
The resonator 31 is excited by the electrostatic interaction between the polycrystalline silicon layer 35, which is the upper member, and the cap layer 70, and the vibration of this resonator is caused by the vibration of the polycrystalline silicon piezoelectric material, which is the lower member. It is configured to be detected by the resistance element 30. Further, this vibrator 41 is supported by four beams 42, 43, 44, and 45.

【0042】この圧力センサの形状加工工程について図
9を参照しつつ説明する。
The shape processing process of this pressure sensor will be explained with reference to FIG.

【0043】まず、図9(a) に示すように、n型シ
リコン基板16にn+ 拡散層38を形成した後、表面
酸化を行い、酸化シリコン膜34およびボロンドープの
多結晶シリコン膜30を順次形成し、さらにこの多結晶
シリコン膜30表面を酸化し酸化シリコン層36を形成
し、さらにこの上層に多結晶シリコン層35を形成する
First, as shown in FIG. 9(a), after forming an n+ diffusion layer 38 on an n-type silicon substrate 16, surface oxidation is performed, and a silicon oxide film 34 and a boron-doped polycrystalline silicon film 30 are sequentially formed. Then, the surface of this polycrystalline silicon film 30 is further oxidized to form a silicon oxide layer 36, and a polycrystalline silicon layer 35 is further formed on top of this.

【0044】次いで、図9(b) に示すように、通常
のフォトリソグラフィ法により、多結晶シリコン層35
、酸化シリコン層36、多結晶シリコン層30、酸化シ
リコン層34をパターニングし梁31を形成し、さらに
表面を軽く酸化して酸化シリコン層91を形成し、この
上層に窒化シリコン層37を形成してこれをパターニン
グしたのち、CVD法によりPSG膜39を堆積し平坦
化することにより凹部にPSG膜39を埋め込む。
Next, as shown in FIG. 9(b), a polycrystalline silicon layer 35 is formed by a normal photolithography method.
, the silicon oxide layer 36, the polycrystalline silicon layer 30, and the silicon oxide layer 34 are patterned to form beams 31, and the surface is further lightly oxidized to form a silicon oxide layer 91, and a silicon nitride layer 37 is formed on top of this. After patterning this, a PSG film 39 is deposited by the CVD method and planarized to fill the recess with the PSG film 39.

【0045】そして、図9(c) に示すように、キャ
ップ層70としての窒化シリコン膜71、多結晶シリコ
ン膜72,窒化シリコン膜73を順次堆積する。
Then, as shown in FIG. 9C, a silicon nitride film 71, a polycrystalline silicon film 72, and a silicon nitride film 73 as a cap layer 70 are sequentially deposited.

【0046】そして、図9(d) に示すように、エッ
チング孔(図示せず)を介して行われる2重エッチング
技術により梁31を形成する。まず、第1のエッチング
工程では緩衝弗酸を用いて、PSG膜39を選択的にエ
ッチング除去して、上半分の自由空間を形成する。そし
て第2のエッチング工程では、エッチング液としてHF
:HNO3 :CH3 COOH=1:3:8の混合液
を用いて、梁31の下のn+ 領域すなわちn+ 拡散
層38を選択的に除去する。そして、軽い酸化を行いキ
ャビテイの内側に酸化シリコン膜92を形成し、キャビ
ティ内の内圧を決定して、エッチング孔をシールし、図
7および図8に示した圧力センサが形成される。
Then, as shown in FIG. 9(d), beams 31 are formed by a double etching technique performed through etching holes (not shown). First, in a first etching step, the PSG film 39 is selectively etched away using buffered hydrofluoric acid to form a free space in the upper half. In the second etching step, HF is used as the etching solution.
:HNO3 :CH3 COOH=1:3:8 mixed solution is used to selectively remove the n+ region under the beam 31, that is, the n+ diffusion layer 38. Light oxidation is then performed to form a silicon oxide film 92 inside the cavity, the internal pressure within the cavity is determined, and the etched hole is sealed, thereby forming the pressure sensor shown in FIGS. 7 and 8.

【0047】かかる構造によっても、実施例1と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。
[0047] With this structure, as in the first embodiment,
Thin film technology can be used to form resonant pressure sensors that are easy to implement and highly reliable.

【0048】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。
Although excitation of polycrystalline silicon by electrostatic interaction is used here, the material constituting the resonator is not limited to polycrystalline silicon, and other conductive materials may be used. You may also do so.

【0049】実施例4 次に、本発明の第4の実施例について説明する。Example 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0050】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する単結晶シリコン層からなる振動子と、こ
の凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成さ
れた絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、この振動子
が、熱的に励起されて振動し、振動がこの単結晶シリコ
ン層のピエゾ抵抗効果による出力変化として、外部圧力
を検出するようにしている。
In this example, a vibrator made of a single crystal silicon layer extends into a recess formed in a semiconductor substrate, and an insulating film formed on the surface of the substrate to airtightly seal the recess. The vibrator is thermally excited to vibrate, and the vibration is used to detect external pressure as an output change due to the piezoresistive effect of the single crystal silicon layer.

【0051】すなわちこの例では、図10および図11
に示すように、共振子46は、p型の単結晶シリコン層
(p型シリコン層)47と酸化シリコン層48とからな
る梁から構成されており、実施例1と同様熱励起による
バイメタル効果を利用したことを特徴とするものである
。また、キャップ層88は窒化シリコン層58で構成さ
れている。
In other words, in this example, FIGS. 10 and 11
As shown in , the resonator 46 is composed of a beam made of a p-type single crystal silicon layer (p-type silicon layer) 47 and a silicon oxide layer 48, and as in the first embodiment, the resonator 46 has a bimetallic effect due to thermal excitation. It is characterized by its use. Further, the cap layer 88 is composed of the silicon nitride layer 58.

【0052】そして共振子と、上部キャップ層88との
間の空間は、窒化シリコン膜57の膜厚で決定される。 またこのp型シリコン層47は共振子の熱的励起子およ
びセンサの両方の役割を果たす。梁の偏位はp型シリコ
ン層47の抵抗の変化によって測定される。そして、こ
の振動子51は4つの梁52,53,54,55によっ
て支持されている。
The space between the resonator and the upper cap layer 88 is determined by the thickness of the silicon nitride film 57. This p-type silicon layer 47 also serves as both a thermal exciton and a sensor for the resonator. The deflection of the beam is measured by the change in resistance of the p-type silicon layer 47. This vibrator 51 is supported by four beams 52, 53, 54, and 55.

【0053】この圧力センサの形状加工工程について図
12を参照しつつ説明する。
The shape processing process of this pressure sensor will be explained with reference to FIG. 12.

【0054】まず、図12(a) に示すように、n型
シリコン基板16にn+ 埋め込み層74を形成し、n
型エピタキシャル成長層75を形成した後、さらにSI
MOX技術によりこのn型エピタキシャル成長層75内
にイオン注入を行い酸化シリコン埋め込み層48を形成
する。 このようにすることにより、シリコンの結晶性を維持し
つつ、酸化シリコン埋め込み層48を形成することがで
きる。
First, as shown in FIG. 12(a), an n+ buried layer 74 is formed on an n-type silicon substrate 16, and an n
After forming the type epitaxial growth layer 75, further SI
Ions are implanted into this n-type epitaxial growth layer 75 using MOX technology to form a silicon oxide buried layer 48. By doing so, the silicon oxide buried layer 48 can be formed while maintaining the crystallinity of silicon.

【0055】この後イオン注入によりp型シリコン層4
7を形成する。このp型シリコン層47は振動子51と
4つの梁52,53,54,55とを規定するのに用い
られる。そして深いn+ 型拡散層76はエッチング領
域を規定するのに用いられる。
After this, p-type silicon layer 4 is formed by ion implantation.
form 7. This p-type silicon layer 47 is used to define the vibrator 51 and the four beams 52, 53, 54, and 55. The deep n+ type diffusion layer 76 is then used to define the etching region.

【0056】そして図12(b) に示すように、表面
を軽く酸化し、酸化シリコン膜56および窒化シリコン
膜57を形成したのち、この窒化シリコン膜57をパタ
ーニングして凹部を形成する。この窒化シリコン層57
は共振子とキャップ層58との間の空間を決定する。
As shown in FIG. 12(b), the surface is lightly oxidized to form a silicon oxide film 56 and a silicon nitride film 57, and then the silicon nitride film 57 is patterned to form recesses. This silicon nitride layer 57
determines the spacing between the resonator and the cap layer 58.

【0057】こののち、CVD法によりPSG膜59を
堆積し平坦化することにより前記凹部にPSG膜59を
埋め込み、キャップ層88としての窒化シリコン膜58
を堆積する。
Thereafter, a PSG film 59 is deposited and planarized by the CVD method to bury the PSG film 59 in the recess, and a silicon nitride film 58 as a cap layer 88 is formed.
Deposit.

【0058】そして、図12(c) に示すように、エ
ッチング孔(図示せず)を介して行われる3重エッチン
グ技術によりキャビテイを形成する。まず、第1のエッ
チング工程では緩衝弗酸を用いて、p型拡散層47上の
+ PSG膜59を選択的にエッチング除去して、上半
分の自由空間を形成する。そして第2のエッチング工程
では、エッチング液としてHF:HNO3 :CH3 
COOH=1:3:8の混合液を用いて、n+ 領域を
全て選択的に除去する。そしてこのときn型エピタキシ
ャル層75を残しておくことによりこのエッチングの間
酸化シリコン層48を維持することができる。
Then, as shown in FIG. 12(c), a cavity is formed by a triple etching technique performed through etching holes (not shown). First, in a first etching step, the +PSG film 59 on the p-type diffusion layer 47 is selectively etched away using buffered hydrofluoric acid to form a free space in the upper half. In the second etching step, HF:HNO3:CH3 was used as the etching solution.
All n+ regions are selectively removed using a mixture of COOH=1:3:8. By leaving the n-type epitaxial layer 75 at this time, the silicon oxide layer 48 can be maintained during this etching.

【0059】そして、第3のエッチング工程ではKOH
を用いたエッチングにより梁の下に残留しているこのn
型エピタキシャル層75をエッチングし図12(d) 
に示すようなキャビテイ領域を形成する。
[0059] In the third etching step, KOH
This n remaining under the beam by etching using
The mold epitaxial layer 75 is etched as shown in FIG. 12(d).
Form a cavity region as shown in .

【0060】そして、キャビティ内の内圧を決定して、
エッチング孔をシールし、図10および図11に示した
圧力センサが形成される。
[0060] Then, determine the internal pressure in the cavity,
The etched holes are sealed and the pressure sensor shown in FIGS. 10 and 11 is formed.

【0061】かかる構造によっても、実施例1と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。
[0061] With this structure, as in Example 1,
Thin film technology can be used to form resonant pressure sensors that are easy to implement and highly reliable.

【0062】なお、前記実施例では、共振子を構成する
材料として、単結晶シリコン膜と酸化シリコン膜とを用
いたが、これに限定されることなく、多結晶シリコンな
ど為通電によって発熱する半導体材料と絶縁膜との組み
合わせであってかつ両者の熱膨張率が等しくないもので
あればよい。
In the above embodiment, a single crystal silicon film and a silicon oxide film were used as the materials constituting the resonator. Any combination of material and insulating film may be used as long as they have unequal coefficients of thermal expansion.

【0063】実施例5 次に、本発明の第5の実施例について説明する。Example 5 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0064】この例では、半導体基板内に形成された凹
部内に伸長する単結晶シリコン層からなる振動子と、こ
の凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成さ
れ、多結晶シリコン膜の表面および裏面を絶縁膜で被覆
したサンドイッチ構造のキャップ層とを具備し、この振
動子が、多結晶シリコン層との間の静電相互作用で励起
され、振動がこの単結晶シリコン層のピエゾ抵抗効果に
よる出力変化として、外部圧力を検出するようにしてい
る。
In this example, a vibrator made of a single crystal silicon layer extends into a recess formed in a semiconductor substrate, and a polycrystalline silicon layer formed on the surface of the substrate so as to airtightly seal the recess. This resonator is excited by electrostatic interaction with the polycrystalline silicon layer, and the vibrations are caused by the vibration of the single crystal silicon layer. External pressure is detected as an output change due to piezoresistance effect.

【0065】すなわちこの例では、図13および図14
に示すように、共振子78は、上半分がp型領域83、
下半分がn型領域79の単結晶シリコン層単層で構成さ
れており、共振子78の励起は共振子78のp型領域8
3とキャップ層62との静電相互作用によって行われる
。また梁の偏位は共振子78のp型領域83内でのピエ
ゾ抵抗効果によって検出される。そして、この振動子6
0は4つの梁63,64,65,66によって支持され
ている。またキャップ層62は窒化シリコン層80、多
結晶シリコン層81、窒化シリコン層82の3層構造で
構成されている。
In other words, in this example, FIGS. 13 and 14
As shown, the resonator 78 has a p-type region 83 in the upper half,
The lower half is composed of a single layer of single crystal silicon with an n-type region 79, and the excitation of the resonator 78 is caused by the p-type region 8 of the resonator 78.
3 and the cap layer 62. Furthermore, the deflection of the beam is detected by the piezoresistance effect within the p-type region 83 of the resonator 78. And this vibrator 6
0 is supported by four beams 63, 64, 65, and 66. Further, the cap layer 62 has a three-layer structure including a silicon nitride layer 80, a polycrystalline silicon layer 81, and a silicon nitride layer 82.

【0066】この圧力センサの形状加工工程について図
15を参照しつつ説明する。
The shape processing process for this pressure sensor will be explained with reference to FIG. 15.

【0067】まず、図15(a) に示すように、(1
00)配向のn型シリコン基板16にn+ 埋め込み層
84を形成し、n型エピタキシャル成長層75を形成す
る。 ここでこの埋め込み層84は共振子の下の領域を規定す
るものである。
First, as shown in FIG. 15(a), (1
An n+ buried layer 84 is formed on the n-type silicon substrate 16 with a 00) orientation, and an n-type epitaxial growth layer 75 is formed. Here, this buried layer 84 defines the area under the resonator.

【0068】この後図15(b) に示すように、深い
p+ 型拡散層85を形成する。このp+型拡散層85
は後にエッチング除去されて振動子60のまわりのエッ
チング領域を規定するものである。そして浅いp型拡散
層83を形成し、これをピエゾ抵抗素子と励起用キャパ
シタの下部電極とする。ここで共振子の下部領域79は
n型である。
Thereafter, as shown in FIG. 15(b), a deep p+ type diffusion layer 85 is formed. This p+ type diffusion layer 85
is etched away later to define an etched area around the vibrator 60. Then, a shallow p-type diffusion layer 83 is formed, and this is used as the lower electrode of the piezoresistive element and the excitation capacitor. Here, the lower region 79 of the resonator is of n-type.

【0069】そして基板表面を軽く酸化し、酸化シリコ
ン膜86および窒化シリコン膜87を形成したのちこれ
らをパターニングする。この窒化シリコン層87によっ
て共振子とキャップ層88との間の空間が決定される。
The surface of the substrate is then lightly oxidized to form a silicon oxide film 86 and a silicon nitride film 87, which are then patterned. This silicon nitride layer 87 determines the space between the resonator and the cap layer 88 .

【0070】こののち、CVD法によりPSG膜89を
堆積し平坦化することによりエッチングによって形成さ
れた凹部にPSG膜89を埋め込み、キャップ層62と
しての窒化シリコン膜80、多結晶シリコン層81、窒
化シリコン層82を順次堆積する(図15(c) )。
Thereafter, the PSG film 89 is deposited and planarized by the CVD method, and the recesses formed by etching are filled with the PSG film 89, and the silicon nitride film 80 as the cap layer 62, the polycrystalline silicon layer 81, and the nitride A silicon layer 82 is sequentially deposited (FIG. 15(c)).

【0071】そして、図15(d) に示すように、エ
ッチング孔(図示せず)を介して行われる2重エッチン
グ技術によりキャビテイを形成する。まず、第1のエッ
チング工程では緩衝弗酸を用いて、p型拡散層83上の
PSG膜89を選択的にエッチング除去して、上半分の
自由空間を形成する。そして第2のエッチング工程では
、エッチング液としてHF:HNO3 :CH3COO
H=1:3:8の混合液を用いて、梁のまわりおよび下
のn+ 領域を全て選択的に除去する。ここでも実施例
1の場合と同様、(100)配向のシリコン基板を用い
ているため、このエッチング工程では(111)方向の
エッチング速度が極めて遅くこの面でエッチングは停止
し、(111)面で囲まれた空洞となる。そしてキャビ
テイ内に酸化シリコン層92を形成するための酸化が行
われ、キャビティ内の内圧を決定して、エッチング孔を
シールし、図13および図14に示した圧力センサが形
成される。
Then, as shown in FIG. 15(d), a cavity is formed by a double etching technique performed through an etching hole (not shown). First, in a first etching step, the PSG film 89 on the p-type diffusion layer 83 is selectively etched away using buffered hydrofluoric acid to form a free space in the upper half. In the second etching step, HF:HNO3:CH3COO is used as an etching solution.
Selectively remove all n+ regions around and below the beam using a mixture of H=1:3:8. As in Example 1, since a silicon substrate with (100) orientation is used here, the etching rate in the (111) direction is extremely slow in this etching process, and the etching stops at this plane, and the (111) It becomes an enclosed cavity. Oxidation is then performed to form a silicon oxide layer 92 within the cavity, determining the internal pressure within the cavity and sealing the etched hole to form the pressure sensor shown in FIGS. 13 and 14.

【0072】かかる構造によっても、実施例1と同様、
薄膜技術を用いて、実装が容易で信頼性の高い共振型圧
力センサを形成することができる。
[0072] With this structure, as in Example 1,
Thin film technology can be used to form resonant pressure sensors that are easy to implement and highly reliable.

【0073】なお、ここでは静電相互作用による多結晶
シリコンの励起を利用しているが、共振子を構成する材
料としては、多結晶シリコンに限定されることなく他の
導電性材料を用いるようにしてもよい。
Although excitation of polycrystalline silicon by electrostatic interaction is used here, the material constituting the resonator is not limited to polycrystalline silicon, and other conductive materials may be used. You may also do so.

【0074】[0074]

【効果】以上説明してきたように、本発明によれば、マ
イクロマシン技術を用い、片持ち梁およびこれを囲む空
間を形成するようにし、圧力センサが一体的に形成され
るため、実装工程が不要で、極めて容易に高精度で信頼
性の高いセンサを得ることが可能となる。
[Effect] As explained above, according to the present invention, a cantilever beam and a space surrounding it are formed using micromachine technology, and the pressure sensor is integrally formed, so there is no need for a mounting process. This makes it possible to obtain a highly accurate and reliable sensor extremely easily.

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

【図1】本発明の第1の実施例の圧力センサを示す図FIG. 1 is a diagram showing a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.


図2】本発明の第1の実施例の圧力センサを示す図
[
FIG. 2 is a diagram showing a pressure sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図
3】本発明の第1の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図
FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of the pressure sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の圧力センサを示す図FIG. 4 is a diagram showing a pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.


図5】本発明の第2の実施例の圧力センサを示す図
[
FIG. 5 is a diagram showing a pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図
6】本発明の第2の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図
FIG. 6 is a diagram showing the manufacturing process of a pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例の圧力センサを示す図FIG. 7 is a diagram showing a pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.


図8】本発明の第3の実施例の圧力センサを示す図
[
FIG. 8 is a diagram showing a pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図
9】本発明の第3の実施例の圧力センサの製造工程を示
す図
FIG. 9 is a diagram showing the manufacturing process of a pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例の圧力センサを示す図
FIG. 10 is a diagram showing a pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例の圧力センサを示す図
FIG. 11 is a diagram showing a pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施例の圧力センサの製造工
程を示す図
FIG. 12 is a diagram showing the manufacturing process of a pressure sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施例の圧力センサを示す図
FIG. 13 is a diagram showing a pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第5の実施例の圧力センサを示す図
FIG. 14 is a diagram showing a pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第5の実施例の圧力センサの製造工
程を示す図
FIG. 15 is a diagram showing the manufacturing process of a pressure sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】従来例の圧力センサを示す図[Fig. 16] Diagram showing a conventional pressure sensor

【図17】従来
例の圧力センサを示す図
[Fig. 17] Diagram showing a conventional pressure sensor

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  振動子 2  トーションスプリング 3  トーションスプリング 4  トーションスプリング 5  トーションスプリング 6  駆動用電極 7  ガラス板 8  窒化シリコン膜 9  共振子 10  多結晶シリコン膜 11  酸化シリコン膜 12  エッチング溝 13  ギャップ層 14  梁 15  梁 17  梁 18  梁 21  振動子 90  多結晶シリコン層 1. Oscillator 2 Torsion spring 3 Torsion spring 4 Torsion spring 5 Torsion spring 6 Driving electrode 7 Glass plate 8 Silicon nitride film 9 Resonator 10 Polycrystalline silicon film 11 Silicon oxide film 12 Etching groove 13 Gap layer 14 Beam 15 Beam 17 Beam 18 Beam 21 Oscillator 90 Polycrystalline silicon layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板内に形成された凹部内に伸
長する半導体層と絶縁膜との2層構造の振動子と、この
凹部を気密的に封止するように前記基板表面に形成され
た絶縁膜からなるキャップ層とを具備し、前記半導体層
への通電による発熱に伴うバイメタル効果により前記半
導体層の偏位を励起し、ピエゾ抵抗効果による出力変化
として、外部圧力の変化にともない前記キャップ層を介
して印加される前記空洞内の圧力変化を検出するように
したことを特徴とする圧力センサ。
1. A resonator having a two-layer structure of a semiconductor layer and an insulating film extending into a recess formed in a semiconductor substrate, and a resonator formed on the surface of the substrate so as to hermetically seal the recess. and a cap layer made of an insulating film, which excites the deflection of the semiconductor layer due to the bimetallic effect caused by heat generation due to energization of the semiconductor layer, and causes the cap layer to change as the external pressure changes as an output change due to the piezoresistive effect. A pressure sensor, characterized in that it detects a change in pressure within the cavity that is applied through a layer.
【請求項2】  半導体基板内に形成された凹部内に伸
長する第1の半導体層からなる振動子と、この凹部を気
密的に封止するように前記基板表面に形成され、第2の
半導体層の表面および裏面を絶縁膜で被覆したサンドイ
ッチ構造のキャップ層とを具備し、前記第1および第2
の半導体層の間の静電相互作用によって前記第2の半導
体層の偏位を励起し、外部圧力の変化にともない前記キ
ャップ層を介して印加される前記空洞内の圧力変化を検
出するようにしたことを特徴とする圧力センサ。
2. A vibrator made of a first semiconductor layer extending into a recess formed in a semiconductor substrate, and a second semiconductor layer formed on the surface of the substrate so as to hermetically seal the recess. a cap layer having a sandwich structure in which the front and back surfaces of the layer are covered with an insulating film;
excite a deflection of the second semiconductor layer by electrostatic interaction between the semiconductor layers of the second semiconductor layer, and detect a pressure change in the cavity applied through the cap layer with a change in external pressure; A pressure sensor characterized by:
JP6856591A 1991-04-01 1991-04-01 Pressure sensor Pending JPH04304679A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6856591A JPH04304679A (en) 1991-04-01 1991-04-01 Pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6856591A JPH04304679A (en) 1991-04-01 1991-04-01 Pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04304679A true JPH04304679A (en) 1992-10-28

Family

ID=13377414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6856591A Pending JPH04304679A (en) 1991-04-01 1991-04-01 Pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04304679A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051963A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Mitsuteru Kimura Thermal barometric pressure sensor and barometric pressure measuring apparatus using the same
WO2010021380A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Kimura Mitsuteru Heat conduction-type barometric sensor utilizing thermal excitation
JP2011069733A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Mitsuteru Kimura Heat conduction type barometric sensor utilizing thermal excitation
JP2011257426A (en) * 2011-08-22 2011-12-22 Mitsuteru Kimura Heat conduction type barometric sensor using thermal excitation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051963A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Mitsuteru Kimura Thermal barometric pressure sensor and barometric pressure measuring apparatus using the same
WO2010021380A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Kimura Mitsuteru Heat conduction-type barometric sensor utilizing thermal excitation
JP2010048726A (en) * 2008-08-22 2010-03-04 Mitsuteru Kimura Heat-conduction-type atmospheric pressure sensor using heat excitation
US8453501B2 (en) 2008-08-22 2013-06-04 Mitsuteru Kimura Heat conduction-type barometric sensor utilizing thermal excitation
JP2011069733A (en) * 2009-09-25 2011-04-07 Mitsuteru Kimura Heat conduction type barometric sensor utilizing thermal excitation
JP2011257426A (en) * 2011-08-22 2011-12-22 Mitsuteru Kimura Heat conduction type barometric sensor using thermal excitation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0400939B1 (en) Semiconductor sensor with vibrating element
US5543349A (en) Method for fabricating a beam pressure sensor employing dielectrically isolated resonant beams
EP0629286B1 (en) Soi actuators and microsensors
US5188983A (en) Polysilicon resonating beam transducers and method of producing the same
JP3481627B2 (en) Dielectrically separated resonant microsensor
US5490034A (en) SOI actuators and microsensors
US5090254A (en) Polysilicon resonating beam transducers
EP0744603A1 (en) Linear capacitive sensor by fixing the center of a membrane
US6021675A (en) Resonating structure and method for forming the resonating structure
JP2005037309A (en) Vibration-type transducer
JPH11142270A (en) Integrated piezoresistive pressure-sensor with diaphragm of polycrystalline semiconductor material and manufacture thereof
JPH10270714A (en) Manufacture of semiconductor inertia sensor
JPH04304679A (en) Pressure sensor
JPH10163505A (en) Semiconductor inertia sensor and its manufacture
JPH10270718A (en) Manufacture of semiconductor inertia sensor
JPH10178183A (en) Semiconductor inertial sensor and manufacture thereof
JPH10178181A (en) Manufacture of semiconductor inertial sensor
JPH0468576B2 (en)
JPH0468575B2 (en)
JPH10190005A (en) Semiconductor inertia sensor and manufacturing method thereof
JPH10270715A (en) Manufacture of semiconductor inertia sensor
JPH10284737A (en) Manufacture of capacitive semiconductor sensor
JPH10256569A (en) Manufacture of semiconductor inertial sensor
JPH04192370A (en) Semiconductor acceleration sensor
JPH10178184A (en) Semiconductor inertia sensor and its production