JPH07174652A - Semiconductor pressure sensor and its manufacture as well as pressure detection method - Google Patents

Semiconductor pressure sensor and its manufacture as well as pressure detection method

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JPH07174652A
JPH07174652A JP34379393A JP34379393A JPH07174652A JP H07174652 A JPH07174652 A JP H07174652A JP 34379393 A JP34379393 A JP 34379393A JP 34379393 A JP34379393 A JP 34379393A JP H07174652 A JPH07174652 A JP H07174652A
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JP
Japan
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pressure
diaphragm
pressure sensor
substrate
closed space
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Application number
JP34379393A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Kamota
裕樹 加守田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to JP34379393A priority Critical patent/JPH07174652A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor pressure sensor which can detect a change in the pressure of a high-pressure fluid. CONSTITUTION:A large-area diaphragm 1a and a small-area diaphragm are supported by a square frame-shaped frame 2, and a movable electrode 13 is formed on the surface of the small-area diaphragm. A glass cover 3 is superposed on, and bonded to, the frame 2, a hollow 4 is formed at the inside of the cover 3 so as to face the diaphragm 1a and the small-area diaphragm, and a fixed electrode 14 is formed in the hollow 4 so as to face the moving electrode 13. At this time, a deep hollow 4a is formed on the diaphragm 1a, a shallow hollow 4b is formed $ the small-area diaphragm, and a liquid (preferably, a noncompressive liquid) 11 is filled into the hollow 4. Another galss cover 9 is superposed up on, and bonded to, the rear surface of the frame 2, an airtight space 10 is formed on the rear surface of the small-area diaphragm, a gas 12 is filled so as to keep the airtight space 10 at a definite pressure, and a pressure sensor E is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体圧力センサ及びそ
の製造方法並びに圧力検出方法に関する。具体的には、
空気やガス等の流体の圧力を検出するための半導体圧力
センサ及びその製造方法並びに圧力検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor, a manufacturing method thereof and a pressure detecting method. In particular,
The present invention relates to a semiconductor pressure sensor for detecting the pressure of a fluid such as air or gas, a manufacturing method thereof, and a pressure detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体圧力センサとして静電容量
型圧力センサとピエゾ抵抗型圧力センサと呼ばれる2種
類の圧力センサが開発され、実用化されつつある。これ
らの半導体圧力センサは、空気や液体などの流体の微小
圧下での圧力変動を検出したり、印加されている流体の
圧力(絶対圧又は基準圧力に対する相対圧)を測定する
ものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of pressure sensors called a capacitance type pressure sensor and a piezoresistive type pressure sensor have been developed and put into practical use as semiconductor pressure sensors. These semiconductor pressure sensors detect pressure fluctuations of a fluid such as air or liquid under a minute pressure, and measure the pressure of the applied fluid (absolute pressure or relative pressure with respect to a reference pressure).

【0003】これらの圧力センサにおいて、流体の圧力
が薄肉状のダイアフラムに印加されると、ダイアフラム
は印加された圧力の大きさに応じて撓みを生じる。した
がって、このダイアフラムの撓み量をダイアフラムに形
成された可動電極と固定基板の内面に形成された固定電
極との間に構成された静電容量の値の変化として検出す
ることにより、印加された圧力の大きさを知ることがで
きる。また、ダイアフラム上に形成されたピエゾ抵抗素
子のような歪み検出素子の抵抗値の変化を検出して、圧
力の大きさを知ることができる。
In these pressure sensors, when a fluid pressure is applied to a thin diaphragm, the diaphragm bends according to the magnitude of the applied pressure. Therefore, the amount of applied pressure is detected by detecting the amount of deflection of this diaphragm as the change in the value of the electrostatic capacitance formed between the movable electrode formed on the diaphragm and the fixed electrode formed on the inner surface of the fixed substrate. You can know the size of. Further, the magnitude of the pressure can be known by detecting the change in the resistance value of the strain detecting element such as the piezoresistive element formed on the diaphragm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイア
フラムに印加される圧力が高くなるにつれて、ダイアフ
ラムに印加された圧力とダイアフラムの撓み量が正比例
せず、圧力センサの直線性がよくなかった。また、圧力
センサの直線性を向上させるために、2つの検出感度の
異なる圧力センサを用い、2つの圧力センサの出力差を
測定して差動出力を得ることが考えられるが、2つの圧
力センサに同時に同じ圧力を印加することは非常に困難
で、しかも圧力センサの出力差を測定するための配線も
複雑なものとなっていた。
However, as the pressure applied to the diaphragm increases, the pressure applied to the diaphragm and the amount of flexure of the diaphragm are not directly proportional, and the linearity of the pressure sensor is poor. Further, in order to improve the linearity of the pressure sensor, it is conceivable that two pressure sensors having different detection sensitivities are used and the output difference between the two pressure sensors is measured to obtain a differential output. It was very difficult to apply the same pressure to the two simultaneously, and the wiring for measuring the output difference of the pressure sensor was complicated.

【0005】また、印加された圧力によってダイアフラ
ムが固定基板の内面方向に撓むため、印加される圧力が
高くなるにつれてダイアフラムと固定基板の内面とが接
触し、それ以上ダイアフラムが撓むことができず、検出
範囲が狭いものとなっていた。
Further, since the diaphragm bends toward the inner surface of the fixed substrate due to the applied pressure, the diaphragm and the inner surface of the fixed substrate come into contact with each other as the applied pressure increases, and the diaphragm can bend further. However, the detection range was narrow.

【0006】一方、図10に示すように支持基板21に
支持されたダイアフラム22の上面から圧力導入口23
を通って印加された圧力に伴ってダイアフラム22が固
定基板24内面から離れるように構成した圧力センサG
もあるが、このような圧力センサGにあってはガラス基
板などから作成された固定基板24に圧力導入口23を
開口させる必要があり、圧力センサGの作成が非常に困
難なものとなっていた。さらに、このような構造をした
圧力センサGにあっては、圧力室25内部に湿気等が侵
入してダイアフラム22に破損を生じたり、ほこりなど
のために感度が低下するという問題点があった。また、
圧力室25内の湿気などにより電極26、26間の誘電
率に変化を生じ、測定圧力に測定誤差やばらつきが生じ
るという問題点もあった。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the pressure introducing port 23 is formed from the upper surface of the diaphragm 22 supported by the supporting substrate 21.
The pressure sensor G configured so that the diaphragm 22 separates from the inner surface of the fixed substrate 24 in accordance with the pressure applied through the diaphragm.
However, in such a pressure sensor G, it is necessary to open the pressure introduction port 23 in the fixed substrate 24 made of a glass substrate or the like, which makes the production of the pressure sensor G very difficult. It was Further, in the pressure sensor G having such a structure, there is a problem that moisture or the like enters the pressure chamber 25 to damage the diaphragm 22, or the sensitivity is lowered due to dust or the like. . Also,
There is also a problem in that the dielectric constant between the electrodes 26, 26 changes due to moisture in the pressure chamber 25 and the like, which causes measurement errors and variations in the measurement pressure.

【0007】さらに、ダイアフラム22は薄膜状に作成
されているため、高圧下での圧力測定ができず、高圧下
で圧力測定をしようとするならばダイアフラム22を厚
く作成しなければならず、高圧下で微小な圧力変動を測
定することが困難であった。また、最近では高圧下にお
ける圧力変動を測定できる圧力センサへのニーズも高ま
りつつある。
Further, since the diaphragm 22 is formed in a thin film shape, it is impossible to measure the pressure under high pressure, and if the pressure is to be measured under high pressure, the diaphragm 22 must be formed thick, and It was difficult to measure minute pressure fluctuations below. Further, recently, there is an increasing need for a pressure sensor that can measure pressure fluctuations under high pressure.

【0008】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、圧力センサ
の検出範囲を広げ、また直線性を向上させることにあ
る。また、高圧流体の微小な圧力変動を検出できる圧力
センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional examples, and an object thereof is to widen the detection range of the pressure sensor and improve the linearity. Another object of the present invention is to provide a pressure sensor that can detect minute pressure fluctuations in high-pressure fluid.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体圧力セン
サは、ダイアフラムを支持させた支持基板の少なくとも
一方の面に固定基板を接合した半導体圧力センサにおい
て、2つのダイアフラムを前記固定基板と前記支持基板
との間に設けた同一閉空間に臨ませて前記支持基板に支
持させ、前記各ダイアフラムに検出感度の異なる圧力検
出手段を構成したことを特徴としている。
The semiconductor pressure sensor of the present invention is a semiconductor pressure sensor in which a fixed substrate is bonded to at least one surface of a supporting substrate supporting the diaphragm, and two diaphragms are supported by the fixed substrate and the supporting substrate. It is characterized in that the pressure detection means having different detection sensitivities is configured on each of the diaphragms so as to be supported by the supporting substrate so as to face the same closed space provided between the substrate and the substrate.

【0010】また、それぞれのダイアフラムの面積が異
なることとしてもよく、ダイアフラムの厚さが異なるこ
ととしてもよい。さらに、それぞれの前記ダイアフラム
と前記固定基板との距離が異なることとしてもよい。こ
れらの支持基板及びダイアフラムをシリコンより作成
し、前記固定基板をガラスより作成することができる。
Further, the areas of the diaphragms may be different, and the thicknesses of the diaphragms may be different. Furthermore, the distance between each diaphragm and the fixed substrate may be different. These supporting substrate and diaphragm can be made of silicon, and the fixed substrate can be made of glass.

【0011】本発明の圧力検出方法は、上記圧力センサ
によって圧力を検出するための方法であって、2つのダ
イアフラムに設けた検出感度の異なる前記圧力検出手段
の出力の差を検出することを特徴としている。
A pressure detecting method according to the present invention is a method for detecting pressure by the pressure sensor, which is characterized by detecting a difference between outputs of the pressure detecting means provided on the two diaphragms and having different detection sensitivities. I am trying.

【0012】本発明の第2の圧力センサは、ダイアフラ
ムを支持させた支持基板のいずれか一方の面に固定基板
を接合した半導体圧力センサにおいて、2つのダイアフ
ラムを前記固定基板と前記支持基板との間に設けた同一
閉空間に臨ませて前記支持基板に支持させ、前記閉空間
内に一定圧力の流体を充填するとともに、前記支持基板
の残る面に密閉空間形成用基板を接合して少なくともい
ずれか1つの前記ダイアフラムと前記密閉空間形成用基
板との間に密閉空間を形成し、前記密閉空間内の圧力を
前記閉空間内の圧力とほぼ同一の圧力に保持し、前記密
閉空間を形成する前記ダイアフラムに圧力検出手段を設
けたことを特徴としている。
A second pressure sensor of the present invention is a semiconductor pressure sensor in which a fixed substrate is bonded to one surface of a support substrate supporting a diaphragm, and two diaphragms are provided between the fixed substrate and the support substrate. The same closed space provided between them is supported by the supporting substrate, the closed space is filled with a fluid having a constant pressure, and the closed space forming substrate is bonded to the remaining surface of the supporting substrate. A closed space is formed between one of the diaphragms and the closed space forming substrate, and the pressure in the closed space is maintained at substantially the same pressure as the pressure in the closed space to form the closed space. The diaphragm is characterized in that a pressure detecting means is provided.

【0013】また、当該圧力センサに圧力を導くための
圧力導入装置を備えた密閉空間形成用基板を接合するこ
ととしてもよい。
Further, a closed space forming substrate having a pressure introducing device for guiding pressure to the pressure sensor may be bonded.

【0014】さらに、第2の圧力センサにあっては、前
記支持基板及び前記ダイアフラムをシリコンより作成
し、前記固定基板及び前記密閉空間形成用基板をガラス
より作成して、ガラス/シリコン/ガラスの3層構造と
してもよい。
Further, in the second pressure sensor, the support substrate and the diaphragm are made of silicon, and the fixed substrate and the closed space forming substrate are made of glass, and a glass / silicon / glass substrate is formed. It may have a three-layer structure.

【0015】また、本発明の圧力センサの製造方法は、
本発明による第2の半導体圧力センサを製造するための
方法であって、一定圧力下で前記密閉空間形成用基板を
接合して前記密閉空間を形成することを特徴としてい
る。
The method of manufacturing the pressure sensor of the present invention is
A second method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the present invention is characterized in that the closed space forming substrate is joined under a constant pressure to form the closed space.

【0016】さらに、本発明の第1及び第2の圧力セン
サにおいて、前記ダイアフラムに設けた可動電極と前記
固定基板に設けた固定電極との間の静電容量の変化を測
定することにより前記圧力検出手段を構成することとし
てもよく、前記ダイアフラムに設けた歪み検出素子の抵
抗値の変化を測定することにより前記圧力検出手段を構
成することとしてもよい。
Further, in the first and second pressure sensors of the present invention, the pressure is measured by measuring a change in electrostatic capacitance between a movable electrode provided on the diaphragm and a fixed electrode provided on the fixed substrate. The pressure detecting means may be configured as the detecting means, or the pressure detecting means may be configured by measuring the change in the resistance value of the strain detecting element provided on the diaphragm.

【0017】[0017]

【作用】本発明の第1の半導体圧力センサにあっては、
同一閉空間内に臨ませて検出感度の異なる圧力検出手段
を2つのダイアフラムを支持基板に支持させているの
で、2つの圧力検出手段の出力差を検出することによ
り、1つの圧力センサで差動出力を有する圧力センサを
作成することができる。このため、差動出力を得るため
の圧力導入装置が従来の圧力センサのように複雑になら
ず、2つの圧力センサを接続するための配線を引き回す
必要がなくなる。また、同一閉空間内に圧力検出手段を
設けたダイアフラムを臨ませているので、基準圧力を同
一にすることができ、測定誤差を少なくすることができ
る。したがって、本発明の第1の圧力センサにあって
は、直線性が向上し、広い圧力範囲で精度よく圧力測定
が行なえる。また、圧力センサを小型化することもでき
る。
In the first semiconductor pressure sensor of the present invention,
Since the two diaphragms support the pressure detection means having different detection sensitivities facing the same closed space on the support substrate, the differential pressure can be detected by one pressure sensor by detecting the output difference between the two pressure detection means. A pressure sensor having an output can be created. Therefore, the pressure introducing device for obtaining the differential output is not complicated unlike the conventional pressure sensor, and it is not necessary to lay out the wiring for connecting the two pressure sensors. Further, since the diaphragm provided with the pressure detection means faces the same closed space, the reference pressures can be the same and the measurement error can be reduced. Therefore, in the first pressure sensor of the present invention, the linearity is improved, and the pressure can be measured accurately in a wide pressure range. Further, the pressure sensor can be downsized.

【0018】このためには、例えば面積の異なるダイア
フラムを支持させることにより、検出感度の異なる圧力
検出手段を構成することができる。また、厚さの異なる
ダイアフラムを支持させたり、ダイアフラムと固定基板
との距離を異なるようにして、検出感度の異なる圧力検
出手段を構成することができる。
For this purpose, for example, by supporting diaphragms having different areas, it is possible to construct pressure detecting means having different detection sensitivities. Further, the pressure detection means having different detection sensitivities can be configured by supporting the diaphragms having different thicknesses or by making the distance between the diaphragms and the fixed substrate different.

【0019】このためには、例えば支持基板及びダイア
フラムをシリコンより作成し、固定基板をガラスより作
成することができる。また、支持基板及びダイアフラム
をシリコンより作成すれば、半導体製造技術等により支
持基板及びダイアフラムを一体として簡単に作成するこ
とができ、検知回路等を簡単に作り込むことができる。
For this purpose, for example, the support substrate and the diaphragm can be made of silicon, and the fixed substrate can be made of glass. Further, if the support substrate and the diaphragm are made of silicon, the support substrate and the diaphragm can be easily made integrally by a semiconductor manufacturing technique or the like, and the detection circuit and the like can be easily made.

【0020】本発明の第2の半導体圧力センサにあって
は、2つのダイアフラムを同一閉空間に臨ませて支持基
板に支持させ、閉空間内を流体で充填しているので、圧
力検出手段が設けられたダイアフラムを固定基板から離
れる方向に変位させることができる。したがって、圧力
の増加によってもダイアフラムが固定基板に接触するこ
とがなく、このため圧力センサの測定範囲を広くするこ
とができる。また、ダイアフラムと固定基板との間には
閉空間内が形成されているので、外部から湿気やほこり
などが侵入せず、ダイアフラムの破損や感度の低下を生
じることもない。また、閉空間内の誘電率は常に一定で
あるので、安定した圧力測定を行なうことができる。さ
らに、固定基板に圧力導入口を形成する必要もないの
で、製造工程を簡単にできる。
In the second semiconductor pressure sensor of the present invention, since the two diaphragms face the same closed space and are supported by the supporting substrate, and the closed space is filled with the fluid, the pressure detecting means is The provided diaphragm can be displaced in the direction away from the fixed substrate. Therefore, even if the pressure is increased, the diaphragm does not come into contact with the fixed substrate, so that the measurement range of the pressure sensor can be widened. Further, since a closed space is formed between the diaphragm and the fixed substrate, moisture and dust do not enter from the outside, and the diaphragm is not damaged and the sensitivity is not lowered. Moreover, since the dielectric constant in the closed space is always constant, stable pressure measurement can be performed. Further, since it is not necessary to form the pressure introducing port on the fixed substrate, the manufacturing process can be simplified.

【0021】また、圧力検出手段を設けられたダイアフ
ラムと密閉空間形成用基板とによって形成された密閉空
間は、閉空間内に充填された流体とほぼ等しい圧力に保
持されているので、当該ダイアフラムは閉空間内に充填
された圧力との差圧に応じて変位し、高圧下における圧
力変動を測定することができる。
Further, since the closed space formed by the diaphragm provided with the pressure detecting means and the closed space forming substrate is maintained at a pressure almost equal to that of the fluid filled in the closed space, the diaphragm is It is possible to measure the pressure fluctuation under high pressure by displacing according to the pressure difference with the pressure filled in the closed space.

【0022】また、この圧力センサにおいて、圧力導入
装置を備えた密閉空間形成用基板を支持基板に接合して
密閉空間を形成すると、簡単に圧力を圧力センサに導入
することができ、実装基板などへの装着を容易にするこ
とができる。また、圧力センサとは別に圧力導入装置が
不要になるので、コストダウンを図ることができる。
Further, in this pressure sensor, if a closed space forming substrate provided with a pressure introducing device is joined to a support substrate to form a closed space, pressure can be easily introduced into the pressure sensor, and a mounting substrate, etc. Can be easily attached to. Further, since a pressure introducing device is not required separately from the pressure sensor, it is possible to reduce the cost.

【0023】さらに、固定基板、支持基板、密閉空間形
成用基板をそれぞれガラス、シリコン、ガラスより作成
して、圧力センサをガラス/シリコン/ガラスの3層構
造とすることにより、熱膨張率の違いによる歪みを緩和
して、温度特性の向上を図ることができる。
Further, the fixed substrate, the support substrate, and the closed space forming substrate are made of glass, silicon, and glass, respectively, and the pressure sensor has a three-layer structure of glass / silicon / glass, so that the thermal expansion coefficient is different. It is possible to alleviate the distortion caused by the above and improve the temperature characteristics.

【0024】本発明の製造方法によれば、簡単に密閉空
間内を一定圧力に保持することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily maintain a constant pressure in the closed space.

【0025】[0025]

【実施例】図1(a)(b)に示すものは、本発明の一
実施例である圧力センサAであって、図1(a)はその
断面図、図1(b)はその平面図である。圧力センサA
は、弾性を有する面積の大きな薄膜状のダイアフラム1
aと面積の小さな薄膜状のダイアフラム1bがその周辺
部を角枠状をしたフレーム2にそれぞれ支持されてい
る。ダイアフラム1aやダイアフラム1b及びフレーム
2はシリコン基板(シリコンウエハ)より半導体製造技
術により一体として形成されている。ダイアフラム1a
の上面のほぼ全面にはイオン注入によって導電層が形成
され、可動電極5aが形成されている。また、ダイアフ
ラム1bの上面のほぼ全面にもイオン注入によって導電
層が形成され、可動電極5bが形成されている。これら
2つの可動電極5a、5bはそれぞれ導電層の周囲に形
成されたpn接合等により互いに絶縁分離されている。
また、可動電極5a、5bはそれぞれのダイアフラム1
a、1bの上面にAlなどの金属薄膜によって形成する
ことにしてもよい。
1 (a) and 1 (b) shows a pressure sensor A according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a sectional view thereof and FIG. 1 (b) is a plan view thereof. It is a figure. Pressure sensor A
Is a thin film diaphragm 1 having a large elastic area
a and a thin film diaphragm 1b having a small area are supported at their peripheral portions by a frame 2 having a rectangular frame shape. The diaphragm 1a, the diaphragm 1b, and the frame 2 are integrally formed from a silicon substrate (silicon wafer) by a semiconductor manufacturing technique. Diaphragm 1a
A conductive layer is formed on almost the entire upper surface of the substrate by ion implantation to form a movable electrode 5a. In addition, a conductive layer is formed on almost the entire upper surface of the diaphragm 1b by ion implantation, and a movable electrode 5b is formed. These two movable electrodes 5a and 5b are insulated and separated from each other by a pn junction or the like formed around the conductive layer.
The movable electrodes 5a and 5b are connected to the respective diaphragms 1
Alternatively, a metal thin film such as Al may be formed on the upper surfaces of a and 1b.

【0026】フレーム2の上面にはガラス製のカバー3
が重ねられて、カバー3の周辺部は陽極接合法などによ
ってフレーム2に接合されている。また、カバー3の内
面にはダイアフラム1a及びダイアフラム1bがその厚
さ方向に自由に弾性変形できるように大きな窪み4がそ
れぞれのダイアフラム1a及びダイアフラム1bを臨ま
せて形成されていて、窪み4内には一定圧力の空気等の
気体8が充填され、基準圧力となっている。またカバー
3の内面には可動電極5aと対向して微小なギャップを
隔てて固定電極6aが形成され、可動電極5aと固定電
極6aとの間にコンデンサCAが構成されている。さら
に、可動電極5bと対向して微小なギャップを隔てて固
定電極6bが形成され、可動電極5bと固定電極6bと
の間にコンデンサCBが構成されている。また、ダイア
フラム1aの下面及びダイアフラム1bの下面へ同時に
同じ圧力を導入できるようになっている。
A glass cover 3 is provided on the upper surface of the frame 2.
And the peripheral portion of the cover 3 is joined to the frame 2 by an anodic joining method or the like. Further, a large recess 4 is formed on the inner surface of the cover 3 so that the diaphragm 1a and the diaphragm 1b can be elastically deformed freely in the thickness direction thereof so as to face the respective diaphragms 1a and 1b. Is filled with a gas 8 such as air having a constant pressure and serves as a reference pressure. A fixed electrode 6a is formed on the inner surface of the cover 3 so as to face the movable electrode 5a with a small gap therebetween, and a capacitor C A is formed between the movable electrode 5a and the fixed electrode 6a. Further, a fixed electrode 6b is formed facing the movable electrode 5b with a small gap therebetween, and a capacitor C B is formed between the movable electrode 5b and the fixed electrode 6b. Further, the same pressure can be simultaneously introduced to the lower surface of the diaphragm 1a and the lower surface of the diaphragm 1b.

【0027】しかして、圧力センサAのダイアフラム1
a及びダイアフラム1bに圧力が印加されると、ダイア
フラム1a及びダイアフラム1bは印加された圧力によ
り弾性変形を生じ、圧力の大きさに応じてダイアフラム
1a及びダイアフラム1bはそれぞれカバー3の内面に
向って変位する。ダイアフラム1a及びダイアフラム1
bが変位すると可動電極5aと固定電極6aとのギャッ
プ及び可動電極5bと固定電極6bとのギャップはそれ
ぞれ狭まり、圧力センサAに構成された2つのコンデン
サCA、CBの静電容量の値はそれぞれ印加された圧力の
大きさに応じて変化する。
Thus, the diaphragm 1 of the pressure sensor A
When pressure is applied to a and the diaphragm 1b, the diaphragm 1a and the diaphragm 1b are elastically deformed by the applied pressure, and the diaphragm 1a and the diaphragm 1b are displaced toward the inner surface of the cover 3 depending on the magnitude of the pressure. To do. Diaphragm 1a and diaphragm 1
b narrows each gap between the fixed electrode 6b gap and the movable electrode 5b of the displaced movable electrode 5a and the fixed electrode 6a, 2 two capacitors C A configured in the pressure sensor A, the value of the capacitance of C B Respectively change according to the magnitude of the applied pressure.

【0028】図2に、ダイアフラム1a及びダイアフラ
ム1bとカバー3との間にそれぞれ構成されたコンデン
サCA、CBの静電容量の値と印加圧力Pとの関係を示し
ている。曲線イは面積の大きなダイアフラム1aに形成
された可動電極5aと固定電極6aの間に構成されたコ
ンデンサCAの静電容量の変化を、曲線ロは面積の小さ
なダイアフラム1bに形成された可動電極5bと固定電
極6bの間に構成されたコンデンサCBの静電容量の変
化を示す。曲線イに示すように面積の大きなダイアフラ
ム1aに構成されたコンデンサCAの静電容量は印加さ
れた圧力に応じて大きくなり、その後急激に増大する。
一方、面積の小さなダイアフラム1bに構成されたコン
デンサCBの静電容量は、コンデンサCAの静電容量変化
に較べて緩やかではあるが、同じように徐々に増加率が
大きくなっている。しかし、例えばこの2つのコンデン
サCA、CBの静電容量を、それぞれ静電容量−周波数変
換回路(C−f回路)により周波数f1、f2に変換した
のち、両者の差(Δf=f 1−f2)として検出すること
により印加された圧力の大きさを知ることができ、この
ようにして検出特性の異なる2つのコンデンサCA、CB
の出力の差を求めることにより、圧力センサAの直線性
を向上させることができる。しかも、この圧力センサA
にあっては、ダイアフラム1a及びダイアフラム1bを
1枚のシリコンウエハから半導体製造技術によって作成
することができ、簡単な構造で差動型の圧力センサを作
成することができる。また、感度の異なる2つの従来型
圧力センサの出力差を測定することにより差動出力を得
ることができるが、本発明の圧力センサAによれば2つ
の検出感度の異なる圧力検出手段を1個の圧力センサに
構成しているので、従来のように圧力を印加するための
圧力導入装置をそれぞれの圧力センサに設けたり、2つ
の圧力センサからの出力を検知回路等に接続するための
複雑な配線作業等をする必要がない。しかも、基準圧力
(窪み4内の圧力)を共通にしているので、個々の圧力
センサに基準圧力を構成する場合に比べて測定誤差を小
さくすることができる。また、2個の圧力センサを並べ
る場合に比べ省スペース化することができ、圧力センサ
を小型化することができる。
FIG. 2 shows the diaphragm 1a and the diaphragm.
Condensed between the frame 1b and the cover 3
SA CA, CBShows the relationship between the capacitance value of the
ing. Curve a is formed on the diaphragm 1a with a large area
Between the movable electrode 5a and the fixed electrode 6a
Indexer CAThe change in the capacitance of
The movable electrode 5b formed on the diaphragm 1b and the fixed electrode
Capacitor C constructed between poles 6bBChange the capacitance of
Is shown. A diaphra with a large area as shown in curve a.
Capacitor C configured in the frame 1aAThe capacitance of
It increases in response to the applied pressure and then increases rapidly.
On the other hand, a controller configured on the diaphragm 1b having a small area
Densa CBCapacitance of capacitor CACapacitance change
Although it is more gradual than
It is getting bigger. However, for example, these two condens
SA CA, CBThe capacitance of the
Frequency f by conversion circuit (Cf circuit)1, F2Converted to
After that, the difference between them (Δf = f 1-f2) As
It is possible to know the magnitude of the applied pressure by
Two capacitors C with different detection characteristicsA, CB
The linearity of the pressure sensor A
Can be improved. Moreover, this pressure sensor A
In that case, the diaphragm 1a and the diaphragm 1b are
Created from one silicon wafer by semiconductor manufacturing technology
The differential pressure sensor can be manufactured with a simple structure.
Can be made. Also, two conventional types with different sensitivities
Obtain a differential output by measuring the output difference of the pressure sensor
However, according to the pressure sensor A of the present invention, two
Pressure detection means with different detection sensitivities in one pressure sensor
Because it is configured,
Two pressure introducing devices are provided for each pressure sensor.
For connecting the output from the pressure sensor of
There is no need for complicated wiring work. Moreover, the reference pressure
Since the (pressure inside the depression 4) is common, the individual pressure
Smaller measurement error compared to configuring a reference pressure in the sensor
You can do it. Also, line up two pressure sensors
Space saving compared with the case of pressure sensor
Can be miniaturized.

【0029】また、図3に示した圧力センサBのように
2つのダイアフラム1a及びダイアフラム1bの上面
に、生じた歪みにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗素子
や歪みゲージなどの歪み検出素子7a、7bを設け、2
つのダイアフラム1a、1bの変位により生じた抵抗値
の変化の差を検出することとしてもよい。
Further, like the pressure sensor B shown in FIG. 3, strain detecting elements 7a and 7b such as piezoresistive elements and strain gauges whose resistance values change due to the strain generated on the upper surfaces of the two diaphragms 1a and 1b. Set up 2
It is also possible to detect the difference in change in resistance value caused by the displacement of the two diaphragms 1a and 1b.

【0030】図4(a)は本発明のさらに別な実施例で
ある圧力センサCを示す断面図、図4(b)はその平面
図であって、圧力センサCは、面積の等しい2つのダイ
アフラム1a及びダイアフラム1bがそれぞれの周辺部
をフレーム2に支持されている。また、フレーム2には
ガラス製のカバー3が重ねられて、カバー3の周辺部は
フレーム2に陽極接合されている。カバー3の内面には
2つのダイアフラム1a及びダイアフラム1bがそれぞ
れその厚さ方向に自由に弾性変形できるように、大きな
窪み4が1つ形成されている。この窪み4は、いずれか
一方のダイアフラム1aとは大きなギャップを隔てた深
い窪み4aと残る一方のダイアフラム1bとは小さなギ
ャップを隔てた浅い窪み4bとに形成されている。
FIG. 4 (a) is a sectional view showing a pressure sensor C which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 4 (b) is a plan view thereof. The pressure sensor C has two equal areas. The diaphragm 1a and the diaphragm 1b are supported by the frame 2 at their peripheral portions. A cover 3 made of glass is stacked on the frame 2, and the peripheral portion of the cover 3 is anodically bonded to the frame 2. One large recess 4 is formed on the inner surface of the cover 3 so that the two diaphragms 1a and 1b can be elastically deformed freely in the thickness direction thereof. The recess 4 is formed into a deep recess 4a with a large gap from one of the diaphragms 1a and a shallow recess 4b with a small gap from the remaining diaphragm 1b.

【0031】しかして圧力センサCに圧力が印加される
と、それぞれのダイアフラム1a及びダイアフラム1b
は印加された圧力に応じて変位する。ダイアフラム1a
及びダイアフラム1bが変位すると可動電極5a、5b
と固定電極6a、6bとのギャップがそれぞれ変化す
る。ここで、可動電極5aと固定電極6aとのギャップ
は大きいため、可動電極5aと固定電極6aとに構成さ
れたコンデンサCAの静電容量は、図5の曲線イに示す
ように緩やかに増大する。一方、可動電極5aと固定電
極6bとに構成されたコンデンサCBの静電容量は図5
の曲線ロに示すように急激に増大する。しかし、第1の
実施例と同様にこの2つのコンデンサCA、CBの静電容
量を例えば周波数f1、f2として出力し、出力された周
波数f1、f 2の差(Δf=f1−f2)を検出すれば、直
線性の良好な差動出力を得ることができる。
Then, pressure is applied to the pressure sensor C.
And the respective diaphragm 1a and diaphragm 1b
Is displaced according to the applied pressure. Diaphragm 1a
And when the diaphragm 1b is displaced, the movable electrodes 5a, 5b
And the gap between the fixed electrodes 6a and 6b change.
It Here, the gap between the movable electrode 5a and the fixed electrode 6a
Is large, the movable electrode 5a and the fixed electrode 6a are not configured.
Capacitor CAThe capacitance of is shown by the curve a in FIG.
So that it gradually increases. On the other hand, the movable electrode 5a and the fixed
Capacitor C configured with pole 6bBFigure 5 shows the capacitance of
It rapidly increases as shown by the curve b. But the first
As in the embodiment, these two capacitors CA, CBCapacitance of
For example, the frequency f1, F2Output as
Wave number f1, F Difference of 2 (Δf = f1-F2) Is detected, the
A differential output with good linearity can be obtained.

【0032】図6は本発明のさらに別な実施例である圧
力センサDを示す断面図であって、圧力センサDのダイ
アフラム1a及びダイアフラム1bの面積はそれぞれ等
しいが、ダイアフラム1aは厚く、ダイアフラム1bは
薄く作成されている。したがって、ダイアフラム1aに
構成されたコンデンサCAの静電容量は図7の曲線イに
示すように圧力Pの増加によっては徐々にしか増大せ
ず、ダイアフラム1bに構成されたコンデンサCBの静
電容量は図7の曲線ロに示すように圧力Pの増加によっ
て急激に増大する。このようにして、厚さの異なるダイ
アフラム1a、1bを支持させて、差動型の圧力センサ
Dを作成することもできる。また、ダイアフラム上にピ
エゾ抵抗素子のような歪み検出素子を形成することでも
よい。
FIG. 6 is a sectional view showing a pressure sensor D according to still another embodiment of the present invention. Although the areas of the diaphragm 1a and the diaphragm 1b of the pressure sensor D are equal, the diaphragm 1a is thick and the diaphragm 1b is large. Is made thin. Therefore, the capacitance of the capacitor C A formed in the diaphragm 1a gradually increases as the pressure P increases as shown by the curve A in FIG. 7, and the capacitance of the capacitor C B formed in the diaphragm 1b increases. The capacity rapidly increases as the pressure P increases, as shown by the curve B in FIG. In this way, the differential pressure sensor D can be produced by supporting the diaphragms 1a and 1b having different thicknesses. Further, a strain detecting element such as a piezoresistive element may be formed on the diaphragm.

【0033】以上に述べたように、出力特性の異なる2
つのダイアフラム1a及びダイアフラム1bを一つの窪
み4に臨ませて圧力センサを構成し、2つのダイアフラ
ム1a及びダイアフラム1bに生じたセンサ信号の差を
検出することにより差動出力型として、圧力センサの直
線性を向上させることができる。
As described above, two output characteristics are different.
A pressure sensor is formed by exposing two diaphragms 1a and 1b to one depression 4 and detecting a difference between sensor signals generated in the two diaphragms 1a and 1b as a differential output type linear sensor. It is possible to improve the sex.

【0034】図8には本発明のさらに別な実施例である
圧力センサEの断面図を示す。圧力センサEには、カバ
ー3に設けられた窪み4に臨むようにして面積の大きな
ダイアフラム1aと面積の小さなダイアフラム1bとが
それぞれの周辺部をフレーム2に支持されて設けられて
いる。この窪み4はダイアフラム1aとは大きなギャッ
プを隔てた深い窪み4aと残る一方のダイアフラム1b
とは小さなギャップを隔てた浅い窪み4bとに形成され
ている。フレーム2の下面には別なガラス製のカバー9
が接合され、ダイアフラム1bの下面にはカバー9によ
って密閉空間10が形成されている。面積の小さなダイ
アフラム1bにはイオン注入等により導電層が形成され
ていて、その上面は可動電極13となっている。また、
カバー9の内面には可動電極13と微小なギャップを隔
てて固定電極14が形成され、可動電極13と固定電極
14との間にはコンデンサCが構成されている。
FIG. 8 shows a sectional view of a pressure sensor E which is still another embodiment of the present invention. The pressure sensor E is provided with a diaphragm 1a having a large area and a diaphragm 1b having a small area so as to face the recess 4 provided in the cover 3 and the peripheral portions of the diaphragm 1a are supported by the frame 2. The recess 4 has a deep recess 4a separated from the diaphragm 1a by a large gap and the remaining diaphragm 1b.
And a shallow recess 4b with a small gap therebetween. Another glass cover 9 is attached to the lower surface of the frame 2.
Are joined together, and a closed space 10 is formed by the cover 9 on the lower surface of the diaphragm 1b. A conductive layer is formed on the diaphragm 1b having a small area by ion implantation or the like, and the upper surface thereof serves as the movable electrode 13. Also,
A fixed electrode 14 is formed on the inner surface of the cover 9 with a small gap from the movable electrode 13, and a capacitor C is formed between the movable electrode 13 and the fixed electrode 14.

【0035】カバー3の窪み4内には液体11(好まし
くは非圧縮性の流体)が充填され、また、密閉空間10
には測定圧力(P+ΔP)付近の基準圧力Pとなるよう
に気体12が充填されている。例えば、2kg/cm2
付近の微小な圧力変動を測定したい場合には、密閉空間
10内の圧力を2kg/cm2となるように気体12を
充填すればよい。このとき、密閉空間10内には高い圧
力精度で気体12を充填する必要があるが、所望する定
圧容器中でフレーム2とカバー9とを接合して密閉空間
10を形成すれば、精度よく気体12を充填することが
できる。
A liquid 11 (preferably an incompressible fluid) is filled in the recess 4 of the cover 3, and the closed space 10 is filled.
Is filled with the gas 12 so as to have a reference pressure P near the measured pressure (P + ΔP). For example, 2 kg / cm 2
When it is desired to measure a minute pressure fluctuation in the vicinity, the gas 12 may be filled so that the pressure in the closed space 10 becomes 2 kg / cm 2 . At this time, it is necessary to fill the closed space 10 with the gas 12 with high pressure accuracy, but if the frame 2 and the cover 9 are joined to form the closed space 10 in a desired constant pressure container, the gas 12 can be accurately fed. 12 can be filled.

【0036】しかして、圧力センサEのダイアフラム1
aに測定圧力(P+ΔP)が導入されると、窪み4内に
は圧力Pの液体11が充填されているため、ダイアフラ
ム1bにもP+ΔPの圧力が伝えられる。ダイアフラム
1bにP+ΔPの圧力が伝えられるとダイアフラム1b
はカバー3の内面から離れる方向に変位し、コンデンサ
Cの静電容量は印加された圧力の変動(P+ΔP−P=
ΔP)に応じて変化する。したがって、コンデンサCの
静電容量の変化を検知することにより、圧力センサEに
印加された高圧下における圧力変動を知ることができ
る。このとき、測定圧力が印加されるダイアフラム1a
と固定基板3との間には大きなギャップが形成されてい
るので、大きな圧力が印加されてもダイアフラム1aが
固定基板3に接触することがない。また、ダイアフラム
1bの変位によってもダイアフラム1bがカバー9と接
触しない程に密閉空間10は大きいので、測定感度が低
下することなく高い圧力を測定することができる。
Thus, the diaphragm 1 of the pressure sensor E
When the measured pressure (P + ΔP) is introduced into a, since the liquid 11 having the pressure P is filled in the depression 4, the pressure of P + ΔP is also transmitted to the diaphragm 1b. When the pressure of P + ΔP is transmitted to the diaphragm 1b, the diaphragm 1b
Is displaced in a direction away from the inner surface of the cover 3, and the capacitance of the capacitor C is a fluctuation of the applied pressure (P + ΔP−P =
ΔP). Therefore, by detecting a change in the capacitance of the capacitor C, it is possible to know the pressure fluctuation applied to the pressure sensor E under high pressure. At this time, the diaphragm 1a to which the measurement pressure is applied
Since a large gap is formed between the fixed substrate 3 and the fixed substrate 3, the diaphragm 1a does not contact the fixed substrate 3 even when a large pressure is applied. Further, since the closed space 10 is so large that the diaphragm 1b does not come into contact with the cover 9 even when the diaphragm 1b is displaced, it is possible to measure a high pressure without lowering the measurement sensitivity.

【0037】さらにこの圧力センサEにあっては、窪み
4内は液体11が充填されているので、可動電極13と
固定電極14との間の誘電率が常に一定に保たれ、測定
対象の空気などの湿度などに影響されず、測定誤差やば
らつきの少ない圧力測定を行なうことができる。
Further, in the pressure sensor E, since the liquid 4 is filled in the depression 4, the dielectric constant between the movable electrode 13 and the fixed electrode 14 is always kept constant, and the air to be measured is kept. It is possible to perform pressure measurement with little measurement error or variation without being affected by humidity and the like.

【0038】また、この圧力センサEにあってはシリコ
ン製のフレーム2の上下面にガラス製のカバー3及びカ
バー9が接合されているため、接合時の加熱や温度変化
による歪みが小さく、圧力センサEの温度特性を優れた
ものにすることもできる。
Further, in this pressure sensor E, since the glass cover 3 and the cover 9 are bonded to the upper and lower surfaces of the silicon frame 2, the distortion due to heating and temperature change at the time of bonding is small, and the pressure is reduced. The temperature characteristics of the sensor E can also be made excellent.

【0039】図9に示すものはさらに別な圧力センサF
の断面図であって、フレーム2の下面全面にガラス製の
別なカバー15が重ねられ、面積の大きなダイアフラム
1aの下面に圧力室16が形成されている。面積の小さ
なダイアフラム1bの下面には密閉空間10が形成さ
れ、密閉空間10は気体12が充填されている。また、
窪み4内は液体11が充填されている。この圧力センサ
Fにあっては、カバー15には導入パイプ17が一体と
して設けられ、導入パイプ17を介して圧力室16に圧
力を導入することができる。このように、導入パイプ1
7が一体成型されたカバー15をフレーム2に接合すれ
ば、圧力センサFに圧力を導入する導入装置とダイアフ
ラム1a下面に密閉空間10を形成させるためのカバー
15とを同時に形成させることができ、しかも圧力セン
サFの構造が簡単になって製造工程も簡略化することが
できる。また、あらかじめ導入パイプ17を圧力センサ
Fに設けてあるので、圧力室16と実装基板とを厳密に
位置合わせすることなく実装基板などに実装することが
できる。
The pressure sensor F shown in FIG.
Another glass cover 15 is placed on the entire lower surface of the frame 2, and a pressure chamber 16 is formed on the lower surface of the diaphragm 1a having a large area. A closed space 10 is formed on the lower surface of the diaphragm 1b having a small area, and the closed space 10 is filled with a gas 12. Also,
The inside of the depression 4 is filled with the liquid 11. In the pressure sensor F, the cover 15 is integrally provided with the introduction pipe 17, and the pressure can be introduced into the pressure chamber 16 through the introduction pipe 17. In this way, the introduction pipe 1
If the cover 15 integrally molded with 7 is joined to the frame 2, an introducing device for introducing pressure to the pressure sensor F and a cover 15 for forming the closed space 10 on the lower surface of the diaphragm 1a can be simultaneously formed. Moreover, the structure of the pressure sensor F is simplified, and the manufacturing process can be simplified. Further, since the introduction pipe 17 is provided in advance in the pressure sensor F, the pressure chamber 16 and the mounting board can be mounted on the mounting board or the like without strictly aligning them.

【0040】なお、図3に示した圧力センサBのように
ダイアフラム1bの上面若しくは下面に歪み検出素子を
設けて圧力の変動を検出することにしてもよい。
Incidentally, like the pressure sensor B shown in FIG. 3, a strain detecting element may be provided on the upper surface or the lower surface of the diaphragm 1b to detect the pressure fluctuation.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の第1の圧力センサにあっては、
1つの圧力センサに検出感度の異なる2つの圧力検出手
段を備えているので、差動出力型とするための導入装置
や検知回路等への接続配線が簡単になり、差動型の圧力
センサを容易に構成することができる。したがって、広
い測定範囲で精度よく圧力測定することができ、小型で
直線性の優れた圧力センサを提供することができる。
According to the first pressure sensor of the present invention,
Since one pressure sensor is equipped with two pressure detection means having different detection sensitivities, the connection wiring to the introduction device and the detection circuit for the differential output type can be simplified, and the differential pressure sensor can be used. It can be easily configured. Therefore, it is possible to accurately measure pressure in a wide measurement range, and it is possible to provide a small-sized pressure sensor having excellent linearity.

【0042】また、本発明の第2の圧力センサにあって
は、同一閉空間に臨ませてダイアフラムを支持基板に支
持させているので、印加された圧力により固定基板から
離れる方向にダイアフラムを変位させることができる。
このため、圧力が大きくなっても固定基板にダイアフラ
ムが接触することがなく、圧力センサの測定範囲を広げ
ることができる。また、閉空間内の誘電率が変化せず、
測定誤差やばらつきの少ない圧力センサを提供すること
ができる。しかも、閉空間内には湿気やほこりなどが侵
入しないので、ダイアフラムの破損や感度低下を起こす
ことがない。また、固定基板に圧力導入口を開口させる
必要がないので、製造工程を簡単にすることができる。
Further, in the second pressure sensor of the present invention, since the diaphragm is supported by the supporting substrate so as to face the same closed space, the diaphragm is displaced in the direction away from the fixed substrate by the applied pressure. Can be made.
Therefore, even if the pressure increases, the diaphragm does not come into contact with the fixed substrate, and the measurement range of the pressure sensor can be expanded. Also, the dielectric constant in the closed space does not change,
It is possible to provide a pressure sensor with less measurement error and variation. Moreover, since moisture and dust do not enter the closed space, the diaphragm is not damaged and the sensitivity is not lowered. Moreover, since it is not necessary to open the pressure introducing port in the fixed substrate, the manufacturing process can be simplified.

【0043】さらに、ダイアフラムの上下面にはほぼ同
じ圧力が印加されているので、高い圧力下において圧力
変動を測定することができる。
Further, since substantially the same pressure is applied to the upper and lower surfaces of the diaphragm, the pressure fluctuation can be measured under a high pressure.

【0044】また、この圧力センサをガラス/シリコン
/ガラスの3層構造とすれば、熱膨張率のの違いによる
歪みを緩和して圧力センサの温度特性を向上することが
できる。
If this pressure sensor has a three-layer structure of glass / silicon / glass, the strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion can be relaxed and the temperature characteristics of the pressure sensor can be improved.

【0045】この圧力センサにおいて、圧力導入装置を
備えた基板を支持基板に接合して密閉空間を形成すれ
ば、簡単に圧力を圧力センサに導入することができ、実
装基板とへの装着も容易になる。さらに、部品点数の削
減などにより製造コストの低減を図ることができる。
In this pressure sensor, if the substrate provided with the pressure introducing device is joined to the supporting substrate to form the sealed space, the pressure can be easily introduced to the pressure sensor and the mounting on the mounting substrate is easy. become. Further, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of parts.

【0046】また、本発明の製造方法によれば、簡単に
密閉空間内を一定圧力に保持することができる。
Also, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily maintain a constant pressure in the closed space.

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

【図1】(a)は本発明の一実施例である圧力センサの
断面図、(b)はその平面図である。
1A is a sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view thereof.

【図2】同上の圧力センサにおける2つのダイアフラム
の感度曲線図である。
FIG. 2 is a sensitivity curve diagram of two diaphragms in the pressure sensor of the above.

【図3】本発明の別な実施例である圧力センサの断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a pressure sensor that is another embodiment of the present invention.

【図4】(a)は本発明のさらに別な実施例である圧力
センサの断面図、(b)はその平面図である。
FIG. 4A is a sectional view of a pressure sensor which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a plan view thereof.

【図5】図4の圧力センサにおける2つのダイアフラム
の感度曲線図である。
5 is a sensitivity curve diagram of two diaphragms in the pressure sensor of FIG.

【図6】本発明のさらに別な実施例である圧力センサの
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a pressure sensor which is still another embodiment of the present invention.

【図7】図6の圧力センサにおける2つのダイアフラム
の感度曲線図である。
FIG. 7 is a sensitivity curve diagram of two diaphragms in the pressure sensor of FIG.

【図8】本発明のさらに別な実施例である圧力センサの
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a pressure sensor that is still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに別な実施例である圧力センサの
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a pressure sensor that is still another embodiment of the present invention.

【図10】従来例である圧力センサの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b ダイアフラム 4 窪み 5a、5b 可動電極 6a、6b 固定電極 7a、7b 歪み検出素子 10 密閉空間 11 液体 17 導入パイプ 1a, 1b Diaphragm 4 Dimples 5a, 5b Movable electrodes 6a, 6b Fixed electrodes 7a, 7b Strain detection element 10 Sealed space 11 Liquid 17 Introduction pipe

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ダイアフラムを支持させた支持基板の少
なくとも一方の面に固定基板を接合した半導体圧力セン
サにおいて、 2つのダイアフラムを前記固定基板と前記支持基板との
間に設けた同一閉空間に臨ませて前記支持基板に支持さ
せ、前記各ダイアフラムに検出感度の異なる圧力検出手
段を構成したことを特徴とする半導体圧力センサ。
1. A semiconductor pressure sensor in which a fixed substrate is bonded to at least one surface of a support substrate supporting a diaphragm, and two diaphragms are provided in the same closed space provided between the fixed substrate and the support substrate. The semiconductor pressure sensor is characterized in that the diaphragm is supported by the support substrate, and pressure detection means having different detection sensitivities are formed on the respective diaphragms.
【請求項2】 前記各ダイアフラムの面積が異なること
を特徴とする請求項1に記載の半導体圧力センサ。
2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the areas of the diaphragms are different from each other.
【請求項3】 前記各ダイアフラムの厚さが異なること
を特徴とする請求項1に記載の半導体圧力センサ。
3. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the diaphragms have different thicknesses.
【請求項4】 前記各ダイアフラムと前記固定基板との
距離が異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体
圧力センサ。
4. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the distance between each diaphragm and the fixed substrate is different.
【請求項5】 前記支持基板及び前記ダイアフラムをシ
リコンより作成し、前記固定基板をガラスより作成した
ことを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載の半導
体圧力センサ。
5. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the support substrate and the diaphragm are made of silicon, and the fixed substrate is made of glass.
【請求項6】 請求項1、2、3、4又は5に記載の半
導体圧力センサによって圧力を検出するための方法であ
って、 2つのダイアフラムに設けた検出感度の異なる前記圧力
検出手段の出力の差を検出することを特徴とする圧力検
出方法。
6. A method for detecting pressure by the semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the output of the pressure detection means provided on two diaphragms and having different detection sensitivities. A pressure detection method characterized by detecting the difference between
【請求項7】 ダイアフラムを支持させた支持基板のい
ずれか一方の面に固定基板を接合した半導体圧力センサ
において、 2つのダイアフラムを前記固定基板と前記支持基板との
間に設けた同一閉空間に臨ませて前記支持基板に支持さ
せ、前記閉空間内に一定圧力の流体を充填するととも
に、前記支持基板の残る面に密閉空間形成用基板を接合
して少なくともいずれか1つの前記ダイアフラムと前記
密閉空間形成用基板との間に密閉空間を形成し、前記密
閉空間内の圧力を前記閉空間内の圧力とほぼ同一の圧力
に保持し、前記密閉空間を形成する前記ダイアフラムに
圧力検出手段を設けたことを特徴とする半導体圧力セン
サ。
7. A semiconductor pressure sensor in which a fixed substrate is bonded to one surface of a support substrate supporting a diaphragm, wherein two diaphragms are provided in the same closed space provided between the fixed substrate and the support substrate. The closed space is filled with a fluid having a constant pressure, and the closed space forming substrate is joined to the remaining surface of the support substrate to face at least one of the diaphragm and the closed space. A closed space is formed between the space forming substrate, the pressure in the closed space is maintained at a pressure substantially the same as the pressure in the closed space, and the diaphragm forming the closed space is provided with pressure detection means. A semiconductor pressure sensor characterized in that
【請求項8】 当該圧力センサに圧力を導くための圧力
導入装置を備えた密閉空間形成用基板を接合したことを
特徴とする請求項7に記載の半導体圧力センサ。
8. The semiconductor pressure sensor according to claim 7, wherein a sealed space forming substrate having a pressure introducing device for introducing pressure to the pressure sensor is bonded to the pressure sensor.
【請求項9】 前記支持基板及び前記ダイアフラムをシ
リコンより作成し、前記固定基板及び前記密閉空間形成
用基板をガラスより作成して、ガラス/シリコン/ガラ
スの3層構造としたことを特徴とする請求項7又は8に
記載の半導体圧力センサ。
9. The supporting substrate and the diaphragm are made of silicon, and the fixed substrate and the closed space forming substrate are made of glass to have a three-layer structure of glass / silicon / glass. The semiconductor pressure sensor according to claim 7 or 8.
【請求項10】 請求項7、8又は9に記載の半導体圧
力センサを製造するための方法であって、 一定圧力下で前記密閉空間形成用基板を接合して前記密
閉空間を形成することを特徴とする半導体圧力センサの
製造方法。
10. A method for manufacturing the semiconductor pressure sensor according to claim 7, 8 or 9, wherein the sealed space forming substrate is bonded under a constant pressure to form the sealed space. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor having a feature.
【請求項11】 前記圧力検出手段は、前記ダイアフラ
ムに設けた可動電極と前記固定基板に設けた固定電極と
の間の静電容量の変化を測定することにより圧力を検出
することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、7、
8又は9に記載の半導体圧力センサ。
11. The pressure detecting means detects pressure by measuring a change in electrostatic capacitance between a movable electrode provided on the diaphragm and a fixed electrode provided on the fixed substrate. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 7,
8. The semiconductor pressure sensor according to 8 or 9.
【請求項12】 前記圧力検出手段は、前記ダイアフラ
ムに設けた歪み検出素子の抵抗値の変化を測定すること
により圧力を検出することを特徴とする請求項1、2、
3、4、5、7、8又は9に記載の半導体圧力センサ。
12. The pressure detecting means detects pressure by measuring a change in resistance value of a strain detecting element provided on the diaphragm.
The semiconductor pressure sensor according to 3, 4, 5, 7, 8 or 9.
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