JPH09257618A - Electro-static capacity type pressure sensor and production thereof - Google Patents

Electro-static capacity type pressure sensor and production thereof

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JPH09257618A
JPH09257618A JP7077096A JP7077096A JPH09257618A JP H09257618 A JPH09257618 A JP H09257618A JP 7077096 A JP7077096 A JP 7077096A JP 7077096 A JP7077096 A JP 7077096A JP H09257618 A JPH09257618 A JP H09257618A
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JP
Japan
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film
substrate
pressure
insulating
insulating diaphragm
Prior art date
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Pending
Application number
JP7077096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Shimaoka
敬一 島岡
Osamu Tabata
修 田畑
Hideya Yamadera
秀哉 山寺
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication of JPH09257618A publication Critical patent/JPH09257618A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/005Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor which is less dependent on temperature and unnecessary for anode joining by constituting an insulating diaphragm film of insulating material containing silicon, aluminum and nitrogen. SOLUTION: A fixed electrode 40 containing p type or n type impurity of high concentration, a lead 41 and a connection terminal 42 are formed on the surface of a sensor substrate 30 of mono-crystal silicon to form a substrate protection film 50 on the region. A sacrifice film 60 for covering a pressure receiving region is formed thereon to form an insulating film 70 for covering it on the main surface of the substrate 30, a movable electrode 81 is formed in the pressure receiving region and a lead 82 and a connection terminal 83 are shaped with a semiconductor film 80 except for the pressure receiving region. The semiconductor film 80 is covered to form an insulating diaphragm film 90, a connection hole 110 reaching the terminal 83 by penetrating it is formed, and the electrode 81 is connected to an output terminal 120 via it. Here, the film 80 is constituted of at least material containing silicon, aluminum and nitrogen, and substantially equals to the thermal expansion coefficient of the substrate 30. Thus, a sensor of a small temperature coefficient of a zero point and sensitivity can be obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体のプロセス
技術と特殊なエッチング技術を組み合わせたシリコンマ
イクロマシニング技術を利用し、基板表面にダイヤフラ
ムを形成した静電容量型圧力センサおよびその製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor in which a diaphragm is formed on the surface of a substrate by utilizing a silicon micromachining technique which is a combination of a semiconductor process technique and a special etching technique, and a method for manufacturing the same. Is.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、各種の圧力センサが知られてお
り、その中に半導体基板の表面にダイヤフラムを形成し
た静電容量型圧力センサがある。図9に、このような従
来の静電容量型圧力センサの断面構造を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, various pressure sensors have been known, and among them, there is a capacitance type pressure sensor in which a diaphragm is formed on the surface of a semiconductor substrate. FIG. 9 shows a cross-sectional structure of such a conventional capacitance type pressure sensor.

【0003】この静電容量型圧力センサは、可動電極と
して機能するダイヤフラム11を備えたシリコン構造体
10と、ダイヤフラム11と対向するように形成した固
定電極21を備えたガラス基板20とを陽極接合法によ
り貼合わせた構造を有している。そして、図中矢印で示
す方向から圧力Pが印加されると、これに応じてダイヤ
フラム11が変形し、ダイヤフラム11と固定電極21
の間隙が変化し、ダイヤフラム11と固定電極21とで
形成されるキャパシタの静電容量が変化する。そこで、
この静電容量を検出することによって、圧力Pが検出さ
れる。
In this capacitance type pressure sensor, a silicon structure 10 having a diaphragm 11 functioning as a movable electrode and a glass substrate 20 having a fixed electrode 21 formed so as to face the diaphragm 11 are anode-contacted. It has a structure that is legally bonded. When the pressure P is applied from the direction indicated by the arrow in the figure, the diaphragm 11 is deformed accordingly, and the diaphragm 11 and the fixed electrode 21 are deformed.
Changes, and the capacitance of the capacitor formed by the diaphragm 11 and the fixed electrode 21 changes. Therefore,
The pressure P is detected by detecting this capacitance.

【0004】ここで、シリコン構造体10には(10
0)面の単結晶シリコン基板が用いられ、ダイヤフラム
11はシリコン構造体10の一部を異方性エッチングす
ることにより形成されている。一般に、このエッチング
液として水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルア
ンモニウム水溶液などが用いられる。また、ダイヤフラ
ム11はキャパシタの一方の可動電極として機能させる
ためにp型またはn型の不純物を高濃度に含有するよう
処理され、高伝導度特性を得るようにしている。
Here, the silicon structure 10 has (10
A (0) plane single crystal silicon substrate is used, and the diaphragm 11 is formed by anisotropically etching a part of the silicon structure 10. Generally, an aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or the like is used as the etching solution. Further, the diaphragm 11 is treated so as to contain a p-type or n-type impurity in a high concentration in order to function as one movable electrode of the capacitor, so that a high conductivity characteristic is obtained.

【0005】また、ガラス基板20は一般にパイレック
スガラスが用いられ、シリコン構造体10との接合面側
にはダイヤフラム11を覆うように所望の深さのエッチ
ング加工が施されている。一般に、このエッチング液に
はフッ化水素酸系の溶液が用いられる。また、エッチン
グ加工面22にはダイヤフラム11と対向するように金
属膜を蒸着し、これをフォトエッチングすることにより
キャパシタの一方の固定電極21が形成されている。こ
の固定電極21の金属膜には、例えばチタンを成膜した
上にアルミニウムを成膜した積層膜などが用いられてい
る。
Further, the glass substrate 20 is generally made of Pyrex glass, and the bonding surface side with the silicon structure 10 is etched to a desired depth so as to cover the diaphragm 11. Generally, a hydrofluoric acid-based solution is used as this etching solution. Further, a metal film is vapor-deposited on the etched surface 22 so as to face the diaphragm 11, and one fixed electrode 21 of the capacitor is formed by photoetching the metal film. As the metal film of the fixed electrode 21, for example, a laminated film in which titanium is formed and then aluminum is formed is used.

【0006】そして、以上のように形成されたシリコン
構造体10とガラス基板20の接合面を重ね合わせ、位
置合わせを行い、シリコン構造体10を陽極、ガラス基
板20を陰極として、例えば300℃に加熱し、600
Vの直流電圧を印加することにより、シリコン構造体1
0とガラス基板20とを接着剤などを使用することなく
気密性よく接合(陽極接合)している。
Then, the bonding surfaces of the silicon structure 10 and the glass substrate 20 formed as described above are overlapped and aligned with each other, and the silicon structure 10 is used as an anode and the glass substrate 20 as a cathode, for example, at 300.degree. Heat to 600
By applying a DC voltage of V, the silicon structure 1
0 and the glass substrate 20 are bonded to each other with good airtightness (anodic bonding) without using an adhesive or the like.

【0007】この圧力センサを絶対圧力測定タイプとし
て用いる場合にはシリコン基板10とガラス基板20の
陽極接合時において周囲雰囲気を真空状態に保ったま
ま、接合を行う。これにより、シリコン基板10の表面
側をエッチング加工した空間部が真空の圧力基準室とな
り、印加された絶対圧力に比例してダイヤフラムがたわ
み、このたわみによって静電容量値が変化する。従っ
て、静電容量の変化を真空に対する圧力検出信号として
取り出すことができ、ダイヤフラム11に印加される絶
対圧力を測定することができる。
When this pressure sensor is used as an absolute pressure measuring type, when the silicon substrate 10 and the glass substrate 20 are anodically bonded, they are bonded while the ambient atmosphere is kept in a vacuum state. As a result, the space formed by etching the surface side of the silicon substrate 10 serves as a vacuum pressure reference chamber, the diaphragm bends in proportion to the applied absolute pressure, and this deflection changes the capacitance value. Therefore, the change in capacitance can be taken out as a pressure detection signal for the vacuum, and the absolute pressure applied to the diaphragm 11 can be measured.

【0008】このような静電容量型センサでは、キャパ
シタを形成する一対の電極(対向電極)の間隙を狭くす
ることにより感度を高くできる。また、原理的には感度
の温度依存性はない、などの特徴を有している。
In such a capacitance type sensor, the sensitivity can be increased by narrowing the gap between the pair of electrodes (counter electrodes) forming the capacitor. In addition, in principle, the sensitivity has no temperature dependence.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の静電容量型圧力センサにおいて、パイレック
スガラスからなるガラス基板20の熱膨張係数は単結晶
シリコンからなるシリコン構造体10よりわずかに小さ
い。このため、周囲温度が変化する場合には、この熱膨
張係数の差に起因して熱応力が変化し、センサの零点お
よび感度の温度特性を劣化させるという問題があった。
また、陽極接合時の加熱によりガラス基板20が変形
し、対向電極の間隙によってはガラス基板20に形成し
た固定電極21がダイヤフラム11に接触する場合があ
り、このような場合にはセンサとして機能しないという
問題があった。
However, in such a conventional capacitance type pressure sensor, the thermal expansion coefficient of the glass substrate 20 made of Pyrex glass is slightly smaller than that of the silicon structure 10 made of single crystal silicon. Therefore, when the ambient temperature changes, there is a problem that the thermal stress changes due to the difference in the coefficient of thermal expansion, and the temperature characteristics of the zero point and the sensitivity of the sensor deteriorate.
Further, the glass substrate 20 may be deformed by heating during anodic bonding, and the fixed electrode 21 formed on the glass substrate 20 may come into contact with the diaphragm 11 depending on the gap between the counter electrodes. In such a case, it does not function as a sensor. There was a problem.

【0010】本発明はこのような従来の課題に鑑みなさ
れたものであり、その目的は零点、感度の温度依存性が
小さく、センサを組み立てるための陽極接合が不要な静
電容量型圧力センサおよびその製造方法を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object thereof is a capacitance type pressure sensor in which zero point and sensitivity have little temperature dependency and anodic bonding for assembling the sensor is unnecessary. It is to provide the manufacturing method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の主表面
に形成された固定電極上に圧力基準室を設け、前記圧力
基準室を覆うよう前記基板の主表面側に被覆形成された
絶縁性ダイヤフラム膜の受圧領域に導電性膜から成る可
動電極を形成した静電容量型圧力センサにおいて、前記
絶縁性ダイヤフラム膜は少なくともシリコン、アルミニ
ウム、窒素を含む絶縁性材料で構成されていることを特
徴とする。
According to the present invention, a pressure reference chamber is provided on a fixed electrode formed on the main surface of a substrate, and an insulating film is formed on the main surface of the substrate so as to cover the pressure reference chamber. In a capacitance type pressure sensor in which a movable electrode made of a conductive film is formed in a pressure receiving region of a conductive diaphragm film, the insulating diaphragm film is made of an insulating material containing at least silicon, aluminum and nitrogen. And

【0012】また、前記絶縁性ダイヤフラム膜は、シリ
コン10〜40atm%、アルミニウム10〜40at
m%、窒素30〜50atm%を含むと共に、酸素の含
有量は25atm%以下であることを特徴とする。
The insulating diaphragm film is made of 10 to 40 atm% of silicon and 10 to 40 atm of aluminum.
In addition to containing m% and 30 to 50 atm% of nitrogen, the oxygen content is 25 atm% or less.

【0013】このように、本発明では、絶縁性ダイヤフ
ラム膜をシリコン、アルミニウム、窒素を含む絶縁性材
料で構成している。そして、この絶縁性ダイヤフラム膜
の組成を調整する(例えば上述のような組成比に調整す
る)ことによって、絶縁性ダイヤフラム膜の熱膨張係数
を調整することができる。このため、基板の熱膨張係数
に応じて絶縁性ダイヤフラムの組成を設定することで、
両者の熱膨張係数を等しいものにできる。そこで、熱膨
張係数の差に起因して熱応力が変化し、センサの零点お
よび感度の温度特性が劣化するという問題点を解消でき
る。
As described above, in the present invention, the insulating diaphragm film is made of an insulating material containing silicon, aluminum and nitrogen. Then, the thermal expansion coefficient of the insulating diaphragm film can be adjusted by adjusting the composition of the insulating diaphragm film (for example, adjusting the composition ratio as described above). Therefore, by setting the composition of the insulating diaphragm according to the thermal expansion coefficient of the substrate,
The thermal expansion coefficient of both can be made equal. Therefore, it is possible to solve the problem that the thermal stress changes due to the difference in the coefficient of thermal expansion, and the zero point of the sensor and the temperature characteristics of the sensitivity deteriorate.

【0014】また、本発明は、主表面に固定電極が形成
された基板と、前記基板の主表面上に形成され、受圧領
域において前記主表面から所定距離離隔し、圧力基準室
を区画形成する第1の絶縁性ダイヤフラム膜と、前記第
1の絶縁性ダイヤフラム膜の受圧領域に形成された導電
性膜から成る可動電極と、前記可動電極を覆うよう前記
基板の主表面上に被覆形成された第2の絶縁性ダイヤフ
ラム膜と、前記第2の絶縁性ダイヤフラム膜と前記第1
の絶縁性ダイヤフラム膜を貫通して前記圧力基準室に到
達するよう形成された少なくとも1個の開口と、前記少
なくとも1個の開口を封止して、前記圧力基準室を密封
する封止部材と、を含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, a substrate having a fixed electrode formed on the main surface thereof and a substrate formed on the main surface of the substrate are separated from the main surface by a predetermined distance in a pressure receiving region to define a pressure reference chamber. A movable electrode composed of a first insulating diaphragm film, a conductive film formed in a pressure receiving region of the first insulating diaphragm film, and a main surface of the substrate coated so as to cover the movable electrode. A second insulating diaphragm film, the second insulating diaphragm film and the first insulating diaphragm film,
At least one opening formed through the insulating diaphragm film to reach the pressure reference chamber, and a sealing member for sealing the at least one opening to seal the pressure reference chamber. And are included.

【0015】さらに、本発明は、基板の主表面に固定電
極を形成する工程と、基板の主表面の受圧領域を覆う犠
牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜を覆うように、前記
基板の主表面上に第1の絶縁性ダイヤフラム膜を形成す
る工程と、前記第1の受圧領域に導電性膜からなる可動
電極を構成する工程と、この可動電極を覆うように第2
の絶縁性ダイヤフラム膜を形成する工程と、この第2の
絶縁性ダイヤフラム膜と前記第1の絶縁性ダイヤフラム
膜を貫通して前記犠牲膜に到達するように、少なくとも
1個のエッチング液注入口を形成する工程と、前記エッ
チング液注入口を介して前記犠牲膜をエッチング除去す
ることにより圧力基準室を形成する工程と、前記圧力基
準室を所望の圧力状態の保持するように、前記エッチン
グ注入口を密封する工程と、を含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the step of forming a fixed electrode on the main surface of the substrate, the step of forming a sacrificial film covering the pressure receiving region of the main surface of the substrate, and the step of forming the sacrificial film on the substrate are performed. A step of forming a first insulating diaphragm film on the main surface, a step of forming a movable electrode made of a conductive film in the first pressure receiving region, and a second step of covering the movable electrode.
The step of forming an insulating diaphragm film, and at least one etchant injection port is formed so as to penetrate the second insulating diaphragm film and the first insulating diaphragm film to reach the sacrificial film. Forming step, forming a pressure reference chamber by etching away the sacrificial film through the etching solution inlet, and the etching inlet so as to maintain the pressure reference chamber in a desired pressure state. And a step of sealing.

【0016】このようにして得られた静電容量型圧力セ
ンサによれば、センサに圧力がかかると、その圧力によ
って、絶縁性のダイヤフラム膜が変形し、可動電極と、
固定電極の距離が変化する。そして、この距離変化に応
じて、可動電極および固定電極を含むキャパシタの静電
容量が変化する。そこで、この静電容量の変化を検出す
ることで圧力を検出することができる。そして、圧力基
準室の圧力は、エッチング注入口の密封時の雰囲気の圧
力となる。従って、真空雰囲気において、エッチング注
入口を密封すれば、基準圧力は、真空状態になり、この
センサによって絶対圧力を検出することができる。
According to the capacitance type pressure sensor thus obtained, when pressure is applied to the sensor, the insulating diaphragm film is deformed by the pressure, and the movable electrode and
The fixed electrode distance changes. Then, the capacitance of the capacitor including the movable electrode and the fixed electrode changes according to the change in the distance. Therefore, the pressure can be detected by detecting the change in the capacitance. The pressure in the pressure reference chamber becomes the pressure of the atmosphere when the etching inlet is sealed. Therefore, if the etching inlet is sealed in a vacuum atmosphere, the reference pressure becomes a vacuum state, and the absolute pressure can be detected by this sensor.

【0017】ここで、本発明の静電容量型圧力センサに
よれば、犠牲膜上に、第1の絶縁性ダイヤフラム膜を形
成し、その後にこの犠牲膜をエッチングによって除去す
る。従って、圧力基準室を形成するために、陽極接合な
どが必要ない。そこで、従来のように、陽極接合に起因
して、ガラス基板が変形したりすることがない。
According to the capacitance type pressure sensor of the present invention, the first insulating diaphragm film is formed on the sacrificial film, and then the sacrificial film is removed by etching. Therefore, anodic bonding or the like is not necessary to form the pressure reference chamber. Therefore, unlike the conventional case, the glass substrate is not deformed due to the anodic bonding.

【0018】このように、本発明では、基板の熱膨張係
数とほぼ等しい薄膜材料をダイヤフラムに使用すること
により、従来品のような熱膨張係数の異なる材料から構
成されているものに比べて零点、感度の温度依存性が小
さくなる。
As described above, according to the present invention, by using a thin film material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the substrate for the diaphragm, a zero point can be obtained as compared with a conventional product made of a material having a different coefficient of thermal expansion. , The temperature dependence of sensitivity is reduced.

【0019】また、圧力基準室形成のための接合が不要
であり、従来品のような陽極接合時のガラス基板の変形
などの問題はなく、センサ特性が安定する。
Further, since the bonding for forming the pressure reference chamber is not necessary, there is no problem such as the deformation of the glass substrate at the time of anodic bonding as in the conventional product, and the sensor characteristics are stable.

【0020】また、前記可動電極を包囲するよう前記第
1の絶縁性ダイヤフラム膜の受圧領域に形成された基準
電極と、前記第1の絶縁性ダイヤフラム膜と前記基板の
間の一部に形成され、前記基準電極の移動を規制するダ
イヤフラム固定部と、を含むことを特徴とする。
The reference electrode is formed in the pressure receiving region of the first insulating diaphragm film so as to surround the movable electrode, and is formed in a part between the first insulating diaphragm film and the substrate. And a diaphragm fixing portion that restricts movement of the reference electrode.

【0021】このように、基準電極を設けることによっ
て、可動電極によって構成される容量の他に、基準電極
によって構成される容量を構成できる。そこで、2つの
容量の差に応じて圧力を検出することができる。2つの
電極は、ほぼ同一の場所にあり、これら容量の差をとる
ことによって、温度の影響などをほぼ完全に排除するこ
とができる。
As described above, by providing the reference electrode, the capacitance formed by the reference electrode can be formed in addition to the capacitance formed by the movable electrode. Therefore, the pressure can be detected according to the difference between the two capacities. The two electrodes are located at almost the same place, and by taking the difference between these capacities, the influence of temperature can be almost completely eliminated.

【0022】また、この容量差は、スイッチドキャパシ
タ回路等により、容易に検出できる。さらにスイッチド
キャパシタ回路は、通常の半導体加工プロセスより、容
易に形成できるため、同一の基板上に形成することも容
易である。従って、回路部分も同一基板上に集積形成す
ることができる。
Further, this capacitance difference can be easily detected by a switched capacitor circuit or the like. Further, since the switched capacitor circuit can be easily formed by a normal semiconductor processing process, it can be easily formed on the same substrate. Therefore, the circuit portion can also be integrally formed on the same substrate.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
(以下、実施形態という)について、図面に基づいて説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0024】(基本的構成)図1には、本発明に係わる
静電容量型圧力センサの基本的構成例の構造を表す平面
図が示されており、図2には、図1のA−B−C線に沿
った断面説明図が示されている。また、図3、4には、
可動電極接続孔および固定電極接続孔の部分の拡大図が
示されている。
(Basic Structure) FIG. 1 is a plan view showing the structure of a basic structure of an electrostatic capacity type pressure sensor according to the present invention, and FIG. A cross-sectional explanatory view along the line B-C is shown. Also, in FIGS.
An enlarged view of the movable electrode connection hole and the fixed electrode connection hole is shown.

【0025】本発明の静電容量型圧力センサの基板30
は、例えば、単結晶シリコンからなり、この表面にはp
型またはn型の不純物を高濃度に含有するよう処理され
た固定電極40、固定電極リード41および固定電極接
続端子42が形成されている。また、基板30の表面全
域に必要に応じて耐エッチング特性を有する基板保護膜
50が被覆形成される。
Substrate 30 of the capacitance type pressure sensor of the present invention
Is made of, for example, single crystal silicon, and p
A fixed electrode 40, a fixed electrode lead 41, and a fixed electrode connection terminal 42, which are processed so as to contain a high-concentration type or n-type impurity, are formed. Further, a substrate protective film 50 having etching resistance is formed on the entire surface of the substrate 30 as needed.

【0026】そして、この基板保護膜50の表面には、
受圧領域を覆うように、等方性エッチング特性を有する
犠牲膜60が被覆形成されている。なお、この犠牲膜6
0は製造工程において除去されるものであって、製品に
はない。また、基板30の主表面には、その全域に渡っ
て前記犠牲膜60を覆うように第1の絶縁性ダイヤフラ
ム膜70が被覆形成されている。
Then, on the surface of the substrate protective film 50,
A sacrificial film 60 having an isotropic etching property is formed so as to cover the pressure receiving region. The sacrificial film 6
0 is removed in the manufacturing process and is not present in the product. Further, a first insulating diaphragm film 70 is formed on the main surface of the substrate 30 so as to cover the sacrificial film 60 over the entire area thereof.

【0027】さらに、第1の絶縁性ダイヤフラム膜70
の受圧領域に配置された可動電極81と、受圧領域外に
配置された可動電極リード82および可動電極接続端子
83とが、半導体膜80から形成されている。例えば、
この半導体膜80に多結晶シリコン膜を用いる場合、多
結晶シリコン膜からなる半導体膜80はp型またはn型
の不純物を高濃度に含有するよう処理し、高伝導度特性
を得るようにする。
Further, the first insulating diaphragm film 70
The movable electrode 81 arranged in the pressure receiving area, the movable electrode lead 82 and the movable electrode connecting terminal 83 arranged outside the pressure receiving area are formed from the semiconductor film 80. For example,
When a polycrystalline silicon film is used for the semiconductor film 80, the semiconductor film 80 made of a polycrystalline silicon film is processed so as to contain a p-type or n-type impurity at a high concentration to obtain high conductivity characteristics.

【0028】ここで、本発明の特徴は、絶縁性ダイヤフ
ラム膜70が、少なくともシリコン、アルミニウム、窒
素を含んだ材料で構成され、基板30の熱膨張係数
(3.68×10-6/℃)とほぼ等しいことにある。例
えば、基板30に(100)方位の単結晶シリコンを使
用した場合、絶縁性ダイヤフラム膜70の組成を、シリ
コン33atm%、アルミニウム17atm%、窒素5
0atm%にする。これにより、絶縁性ダイヤフラム膜
70の熱膨張係数は(100)方位の単結晶シリコンか
らなる基板30とほぼ等しくなり、従来のようにセンサ
の周囲温度の変化による熱応力の発生はない。従って、
零点、感度の温度依存性が小さい静電容量型圧力センサ
を提供できる。なお、前記絶縁性ダイヤフラム膜70は
膜中の組成を制御(成分比を変更する)することによ
り、3.5×10-6/℃〜4.1×10-6/℃の熱膨張
係数を有するものが得られる。
Here, a feature of the present invention is that the insulating diaphragm film 70 is made of a material containing at least silicon, aluminum and nitrogen, and the coefficient of thermal expansion of the substrate 30 (3.68 × 10 −6 / ° C.). Is almost equal to. For example, when single crystal silicon of (100) orientation is used for the substrate 30, the composition of the insulating diaphragm film 70 is 33 atm% of silicon, 17 atm% of aluminum, and 5 atm of nitrogen.
Set to 0 atm%. As a result, the coefficient of thermal expansion of the insulating diaphragm film 70 becomes substantially equal to that of the substrate 30 made of single crystal silicon with the (100) orientation, and thermal stress does not occur due to changes in the ambient temperature of the sensor as in the conventional case. Therefore,
It is possible to provide an electrostatic capacitance type pressure sensor having a zero point and a small temperature dependency of sensitivity. Note that by the said insulating diaphragm layer 70 to control the composition of the film (Change component ratio), the thermal expansion coefficient of 3.5 × 10 -6 /℃~4.1×10 -6 / ℃ You have what you have.

【0029】また、半導体膜80は絶縁性膜によって保
護することが好ましい。このため、前記半導体膜80を
覆うようにして第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を被覆
形成する。この第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を貫通
して前記可動電極接続端子83に達する可動電極接続孔
110が形成され、この可動電極接続孔110を介して
可動電極81は可動電極出力端子120に接続されてい
る。なお、この部分の拡大図を図3に示す。
The semiconductor film 80 is preferably protected by an insulating film. Therefore, the second insulating diaphragm film 90 is formed so as to cover the semiconductor film 80. A movable electrode connection hole 110 that penetrates through the second insulating diaphragm film 90 and reaches the movable electrode connection terminal 83 is formed, and the movable electrode 81 is connected to the movable electrode output terminal 120 through the movable electrode connection hole 110. Has been done. An enlarged view of this portion is shown in FIG.

【0030】さらに、図1に示すように、可動電極接続
口110の反対側の位置には、第1の絶縁性ダイヤフラ
ム膜70および第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を貫通
して固定電極接続端子42に達する固定電極接続孔13
0が形成されている。そして、この固定電極接続孔13
0を介して固定電極40は固定電極出力端子140に接
続されている。なお、固定電極40は、固定電極リード
41を介し、固定電極接続端子42間で伸びている。こ
の部分の拡大図を図4に示す。
Further, as shown in FIG. 1, at the position opposite to the movable electrode connection port 110, the fixed electrode connection terminal is penetrated through the first insulating diaphragm film 70 and the second insulating diaphragm film 90. Fixed electrode connection hole 13 reaching 42
0 is formed. Then, the fixed electrode connection hole 13
The fixed electrode 40 is connected to the fixed electrode output terminal 140 via 0. The fixed electrode 40 extends between the fixed electrode connection terminals 42 via the fixed electrode lead 41. An enlarged view of this portion is shown in FIG.

【0031】そして、この静電容量型圧力センサの受圧
領域所定位置には、第1の絶縁性ダイヤフラム膜70お
よび第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を貫通して犠牲膜
60に到達する少なくとも1個のエッチング液注入口1
00が開口形成されており、当初形成されていた犠牲膜
60は、このエッチング液注入口100を介して全てエ
ッチング除去される。
At least one pressure receiving region of the capacitance type pressure sensor penetrates the first insulating diaphragm film 70 and the second insulating diaphragm film 90 and reaches the sacrificial film 60 at a predetermined position. Etching solution inlet 1
00 is formed in the opening, and the sacrificial film 60 originally formed is entirely removed by etching through the etching solution injection port 100.

【0032】すなわち、犠牲膜60をすべて除去するこ
とにより、基板30と前記第1の絶縁性ダイヤフラム膜
70により囲まれた圧力基準室200が形成されると同
時に、基板30から分離された圧力基準室200の上面
側に位置する第1の絶縁性ダイヤフラム膜70、半導体
膜80および第2の絶縁性ダイヤフラム膜90より構成
する可動ダイヤフラム400が形成される。
That is, by removing all the sacrificial film 60, the pressure reference chamber 200 surrounded by the substrate 30 and the first insulating diaphragm film 70 is formed, and at the same time, the pressure reference chamber separated from the substrate 30 is formed. A movable diaphragm 400 composed of a first insulating diaphragm film 70, a semiconductor film 80, and a second insulating diaphragm film 90 located on the upper surface side of the chamber 200 is formed.

【0033】この静電容量型圧力センサを絶対圧測定タ
イプとして用いる場合には真空雰囲気において、前記エ
ッチング液注入口100の全てを封止キャップ300に
より封止する。これにより、前記圧力基準室200が真
空状態となり、印加された絶対圧力に比例して可動ダイ
ヤフラム400がたわみ、このたわみによって、固定電
極40と可動電極81間の静電容量値が変化する。従っ
て、静電容量の変化を圧力検出信号として取り出すこと
により、可動ダイヤフラム400に印加される絶対圧力
を測定することができる。
When this capacitance type pressure sensor is used as an absolute pressure measuring type, all of the etching solution injection port 100 is sealed with a sealing cap 300 in a vacuum atmosphere. As a result, the pressure reference chamber 200 is in a vacuum state, the movable diaphragm 400 bends in proportion to the applied absolute pressure, and this deflection changes the capacitance value between the fixed electrode 40 and the movable electrode 81. Therefore, the absolute pressure applied to the movable diaphragm 400 can be measured by extracting the change in capacitance as a pressure detection signal.

【0034】(製造方法)次に、本発明にかかる静電容
量型圧力センサの製造方法の一例を具体的に説明する。
(Manufacturing Method) Next, an example of a method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention will be specifically described.

【0035】まず、単結晶シリコンからなる基板30表
面にイオン注入あるいは熱拡散によりp型またはn型の
不純物を高濃度に含有する固定電極40、固定電極リー
ド41および固定電極接続端子42を形成する。次に、
基板30の表面全域に耐エッチング特性を有する基板保
護膜50を被覆形成し、この基板保護膜50の表面に等
方性エッチング特性を有する犠牲膜60を被覆形成す
る。次に、この犠牲膜60の受圧領域の周辺部をエッチ
ング除去する。
First, a fixed electrode 40, a fixed electrode lead 41 and a fixed electrode connection terminal 42 containing a high concentration of p-type or n-type impurities are formed on the surface of the substrate 30 made of single crystal silicon by ion implantation or thermal diffusion. . next,
A substrate protection film 50 having etching resistance is formed on the entire surface of the substrate 30 and a sacrificial film 60 having isotropic etching property is formed on the surface of the substrate protection film 50. Next, the peripheral portion of the pressure receiving region of the sacrificial film 60 is removed by etching.

【0036】次に、基板30の主表面の全域に渡って前
記犠牲膜60を覆うよう第1の絶縁性ダイヤフラム膜7
0を被覆形成する。例えば、前記基板30に(100)
方位の単結晶シリコンを使用した場合、前記絶縁性ダイ
ヤフラム膜70の組成は、シリコン33atm%、アル
ミニウム17atm%、窒素50atm%にする。これ
により、前記絶縁性ダイヤフラム膜70の熱膨張係数は
(100)方位の単結晶シリコンからなる基板30とほ
ぼ等しくなる。
Next, the first insulating diaphragm film 7 is formed so as to cover the sacrificial film 60 over the entire main surface of the substrate 30.
0 to form a coating. For example, (100) on the substrate 30
When single crystal silicon having an orientation is used, the composition of the insulating diaphragm film 70 is 33 atm% silicon, 17 atm% aluminum, and 50 atm% nitrogen. As a result, the coefficient of thermal expansion of the insulating diaphragm film 70 becomes substantially equal to that of the substrate 30 made of single crystal silicon of (100) orientation.

【0037】次に、前記第1の絶縁性ダイヤフラム膜7
0の表面に半導体膜80を被覆形成する。例えば、この
半導体膜80に多結晶シリコン膜を用いる場合、イオン
注入あるいは熱拡散によりp型またはn型の不純物を高
濃度に含有し、高伝導度特性得るように処理する。
Next, the first insulating diaphragm film 7 is formed.
A semiconductor film 80 is formed by coating on the surface of 0. For example, when a polycrystalline silicon film is used for the semiconductor film 80, p-type or n-type impurities are contained at a high concentration by ion implantation or thermal diffusion and processed to obtain high conductivity characteristics.

【0038】次に、受圧領域に形成する可動電極81
と、受圧領域外に形成する可動電極リード82、可動電
極接続端子83の周辺部の半導体膜80をエッチング除
去する。次に、基板30の主表面の全域に渡って前記半
導体膜80を覆うよう第2の絶縁性ダイヤフラム膜90
を被覆形成する。
Next, the movable electrode 81 formed in the pressure receiving area.
Then, the semiconductor film 80 around the movable electrode lead 82 and the movable electrode connection terminal 83 formed outside the pressure receiving region is removed by etching. Next, the second insulating diaphragm film 90 is formed so as to cover the semiconductor film 80 over the entire main surface of the substrate 30.
To form a coating.

【0039】次に、受圧領域所定位置にて、前記第1の
絶縁性ダイヤフラム膜70、第2の絶縁性ダイヤフラム
膜90を貫通して前記犠牲膜60に到達するよう少なく
とも1個のエッチング液注入口100を形成する。
Next, at a predetermined position of the pressure receiving region, at least one etching solution is poured so as to penetrate the first insulating diaphragm film 70 and the second insulating diaphragm film 90 to reach the sacrificial film 60. Form the inlet 100.

【0040】そして、このエッチング液注入口100を
介してエッチング液を注入することにより、犠牲膜60
を全てエッチング除去し、前記基板30と前記第1の絶
縁性ダイヤフラム膜70との間に、犠牲膜60の形状寸
法に従った大きさの圧力基準室200を形成する。例え
ば、犠牲膜60に多結晶シリコンを用いた場合、犠牲膜
60のエッチング除去のために用いるエッチング液はエ
チレンジアミンピロカテコール(EPW)溶液を使用す
る。圧力基準室200の上面側に位置する第1、第2の
絶縁性ダイヤフラム膜70、90は、EPW溶液に対し
て耐エッチング性を有することからエッチング除去され
ることがない。この結果、圧力基準室200の上面側に
位置する第1の絶縁性ダイヤフラム膜70、半導体膜8
0および第2の絶縁性ダイヤフラム膜90との積層膜
は、可動ダイヤフラム400として機能することにな
る。
Then, the sacrificial film 60 is obtained by injecting the etching solution through the etching solution injection port 100.
Are completely removed by etching to form a pressure reference chamber 200 between the substrate 30 and the first insulating diaphragm film 70, the pressure reference chamber 200 having a size according to the shape and size of the sacrificial film 60. For example, when polycrystalline silicon is used for the sacrificial film 60, an ethylenediaminepyrocatechol (EPW) solution is used as an etching solution for removing the sacrificial film 60 by etching. Since the first and second insulating diaphragm films 70 and 90 located on the upper surface side of the pressure reference chamber 200 have etching resistance to the EPW solution, they are not removed by etching. As a result, the first insulating diaphragm film 70 and the semiconductor film 8 located on the upper surface side of the pressure reference chamber 200.
The laminated film including 0 and the second insulating diaphragm film 90 functions as the movable diaphragm 400.

【0041】次に、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を
貫通して可動電極接続端子82に達する可動電極接続孔
110と、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90、第1の絶
縁性ダイヤフラム膜70および基板保護膜50を貫通し
て固定電極接続端子42に達する固定電極接続孔130
を形成する。
Next, the movable electrode connecting hole 110 which penetrates the second insulating diaphragm film 90 to reach the movable electrode connecting terminal 82, the second insulating diaphragm film 90, the first insulating diaphragm film 70, and Fixed electrode connection hole 130 penetrating the substrate protective film 50 and reaching the fixed electrode connection terminal 42.
To form

【0042】次に、基板30の表面全域にアルミニウム
を被覆形成し、第1の配線150および第2の配線16
0領域の周辺部のアルミニウムをエッチング除去する。
これにより、可動電極81は可動電極接続孔110、第
1の配線150を介して可動電極出力端子120に接続
され、固定電極40は固定電極接続孔130、第2の配
線160を介して固定電極出力端子140に接続され
る。
Next, the entire surface of the substrate 30 is coated with aluminum to form the first wiring 150 and the second wiring 16.
Aluminum around the 0 region is removed by etching.
As a result, the movable electrode 81 is connected to the movable electrode output terminal 120 via the movable electrode connection hole 110 and the first wiring 150, and the fixed electrode 40 is fixed electrode via the fixed electrode connection hole 130 and the second wiring 160. It is connected to the output terminal 140.

【0043】次に、この静電容量型圧力センサを絶対圧
測定タイプとして用いる場合には真空雰囲気において、
基板30の表面全域にエッチング液注入口100が密封
封止できる程度の厚さの絶縁物からなる封止材料を被覆
形成する。最後に、フォトエッチングで不要部分を除去
して封止キャップ300を形成すると同時に、可動電極
出力端子120、固定電極出力端子140を開口するこ
とにより絶対圧力測定タイプの静電容量型圧力センサが
得られる。
Next, when using this capacitance type pressure sensor as an absolute pressure measurement type, in a vacuum atmosphere,
A sealing material made of an insulating material is formed to cover the entire surface of the substrate 30 so that the etching solution injection port 100 can be hermetically sealed. Finally, an unnecessary portion is removed by photoetching to form the sealing cap 300, and at the same time, the movable electrode output terminal 120 and the fixed electrode output terminal 140 are opened to obtain an absolute pressure measurement type electrostatic capacitance type pressure sensor. To be

【0044】(第1実施形態)次に、第1実施形態の静
電容量型圧力センサについて、上述した基本的構成例の
説明において使用した図1〜4に基づいて説明する。
(First Embodiment) Next, the capacitance type pressure sensor of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 used in the explanation of the basic configuration example.

【0045】本実施形態の静電容量型圧力センサにおい
て、基板30としては、n型の(100)方位の単結晶
シリコン基板を用いる。
In the capacitance type pressure sensor of this embodiment, an n-type (100) orientation single crystal silicon substrate is used as the substrate 30.

【0046】まず、単結晶シリコン基板30の主表面に
不純物としてボロンをイオン注入法を用いて高濃度に含
有するよう添加、拡散し、p型半導体に処理された深さ
3μmの固定電極40、固定電極リード41および固定
電極接続端子42を形成する。次に、単結晶シリコン基
板30の表面全域に、耐エッチング特性を有する基板保
護膜50として、熱酸化膜を100nmに被覆形成す
る。
First, boron is added as an impurity to the main surface of the single crystal silicon substrate 30 by an ion implantation method so as to be contained in a high concentration, diffused, and processed into a p-type semiconductor, and a fixed electrode 40 having a depth of 3 μm is formed. The fixed electrode lead 41 and the fixed electrode connection terminal 42 are formed. Next, a thermal oxide film having a thickness of 100 nm is formed on the entire surface of the single crystal silicon substrate 30 as a substrate protective film 50 having etching resistance.

【0047】そして、この基板保護膜50の表面には、
受圧領域を覆うように犠牲膜60を形成する。なお、こ
の犠牲膜60は、後工程で除去される。本実施形態にお
いて、この犠牲膜60は減圧CVD法により成膜された
厚さ200nmの多結晶シリコンを用いている。次に、
単結晶シリコン基板30の主表面には、その全域に渡っ
て犠牲膜60を覆うよう第1の絶縁性ダイヤフラム膜7
0としてシリコン、アルミニウム、窒素から構成された
薄膜材料を膜厚650nmに被覆形成する。
Then, on the surface of the substrate protective film 50,
The sacrificial film 60 is formed so as to cover the pressure receiving region. The sacrificial film 60 is removed in a later process. In this embodiment, the sacrificial film 60 is made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm formed by the low pressure CVD method. next,
On the main surface of the single crystal silicon substrate 30, the first insulating diaphragm film 7 is formed so as to cover the sacrificial film 60 over the entire area.
A thin film material composed of silicon, aluminum and nitrogen is formed to have a film thickness of 650 nm.

【0048】この第1の絶縁性ダイヤフラム膜70の表
面上に、半導体膜80として、多結晶シリコンを膜厚2
00nmに成膜する。さらに、この半導体膜80には、
フォトエッチングにより可動電極81、可動電極リード
82および可動電極接続端子83を形成する。本実施形
態において、この半導体膜80として用いられる多結晶
シリコン膜は、ボロンをイオン注入法を用いて高濃度に
含有するよう添加、拡散したp型半導体に処理されてい
る。
On the surface of the first insulating diaphragm film 70, a polycrystalline silicon film having a thickness of 2 is formed as a semiconductor film 80.
The film is formed to a thickness of 00 nm. Further, in the semiconductor film 80,
The movable electrode 81, the movable electrode lead 82, and the movable electrode connection terminal 83 are formed by photoetching. In the present embodiment, the polycrystalline silicon film used as the semiconductor film 80 is processed into a p-type semiconductor in which boron is added and diffused so as to be contained at a high concentration by an ion implantation method.

【0049】さらに、単結晶シリコン基板30の主表面
の全域に渡ってこの半導体膜80を覆うよう第2の絶縁
性ダイヤフラム膜90としてシリコン、アルミニウム、
窒素から構成された薄膜材料を膜厚650nmに被覆形
成する。本実施形態において、第1の絶縁性ダイヤフラ
ム膜70、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90は、シリコ
ン33atm%、アルミニウム17atm%、窒素50
atm%組成の薄膜材料が用いられている。
Further, silicon, aluminum, or the like is used as the second insulating diaphragm film 90 so as to cover the semiconductor film 80 over the entire main surface of the single crystal silicon substrate 30.
A thin film material composed of nitrogen is formed to a film thickness of 650 nm. In the present embodiment, the first insulating diaphragm film 70 and the second insulating diaphragm film 90 are made of silicon 33 atm%, aluminum 17 atm%, and nitrogen 50.
A thin film material having an atm% composition is used.

【0050】そして、受圧領域所定位置にて、第1の絶
縁性ダイヤフラム膜70、第2の絶縁性ダイヤフラム膜
90を貫通して犠牲膜60に到達する直径5μmのエッ
チング液注入口100をフォトエッチングにより開口形
成する。形成されたエッチング液注入口100を介して
エッチング液を注入することにより、当初形成されてい
た犠牲膜60は全てエッチング除去され、圧力基準室2
00となる空洞が形成される。
Then, the etching solution injection port 100 having a diameter of 5 μm, which penetrates the first insulating diaphragm film 70 and the second insulating diaphragm film 90 and reaches the sacrificial film 60, is photoetched at a predetermined position in the pressure receiving region. To form an opening. By injecting the etching solution through the formed etching solution injection port 100, the initially formed sacrificial film 60 is completely removed by etching, and the pressure reference chamber 2
A cavity that becomes 00 is formed.

【0051】本実施形態においては、前記エッチング液
はエチレンジアミンピロカテコール(EPW)溶液が用
いられている。このとき、圧力基準室200の下面側に
位置する基板保護膜50、上面側に位置する第1、第2
の絶縁性ダイヤフラム膜70、90は、EPW溶液に対
して耐エッチング性を有することからエッチング除去さ
れることがない。従って、圧力基準室200の上面側に
位置する第1の絶縁性ダイヤフラム膜70、半導体膜8
0および第2の絶縁性ダイヤフラム膜90との積層膜
は、可動ダイヤフラム400として機能することにな
る。
In this embodiment, an ethylenediaminepyrocatechol (EPW) solution is used as the etching solution. At this time, the substrate protective film 50 located on the lower surface side of the pressure reference chamber 200, and the first and second protective film located on the upper surface side.
Since the insulating diaphragm films 70 and 90 have etching resistance against the EPW solution, they are not removed by etching. Therefore, the first insulating diaphragm film 70 and the semiconductor film 8 located on the upper surface side of the pressure reference chamber 200.
The laminated film including 0 and the second insulating diaphragm film 90 functions as the movable diaphragm 400.

【0052】次に、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を
貫通して可動電極接続端子83に達する可動電極接続孔
110と、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90、第1の絶
縁性ダイヤフラム膜70および基板保護膜50を貫通し
て固定電極接続端子42に達する固定電極接続孔130
をフォトエッチングにより開口形成する。
Next, the movable electrode connecting hole 110 which penetrates the second insulating diaphragm film 90 and reaches the movable electrode connecting terminal 83, the second insulating diaphragm film 90, the first insulating diaphragm film 70 and Fixed electrode connection hole 130 penetrating the substrate protective film 50 and reaching the fixed electrode connection terminal 42.
To form an opening by photoetching.

【0053】さらに、単結晶シリコン基板30の第2の
絶縁性ダイヤフラム膜90上の所定部分には、第1の配
線150および第2の配線160を形成する。これら配
線は、単結晶シリコン基板30の表面全域に真空蒸着あ
るいはスパッタリングにより、アルミニウムが1μmの
膜厚で被覆形成し、不要部分のアルミニウムをフォトエ
ッチングにより除去して形成する。このとき、可動電極
81は可動電極接続孔110、第1の配線150を介し
て可動電極出力端子120に接続され、固定電極40は
固定電極接続孔130、第2の配線160を介して固定
電極出力端子140に接続される(図3、4参照)。
Further, a first wiring 150 and a second wiring 160 are formed on a predetermined portion of the single crystal silicon substrate 30 on the second insulating diaphragm film 90. These wirings are formed by vacuum evaporation or sputtering covering the entire surface of the single crystal silicon substrate 30 with aluminum to a film thickness of 1 μm, and removing unnecessary portions of aluminum by photoetching. At this time, the movable electrode 81 is connected to the movable electrode output terminal 120 via the movable electrode connection hole 110 and the first wiring 150, and the fixed electrode 40 is fixed electrode via the fixed electrode connection hole 130 and the second wiring 160. It is connected to the output terminal 140 (see FIGS. 3 and 4).

【0054】さらに、単結晶シリコン基板30の所定に
部分には、エッチング液注入口100を封止キャップを
含む封止部材を形成する。この封止部材を形成する場合
には、まずほぼ真空状態でのプラズマCVD法により、
窒化シリコン膜からなる封止材料を単結晶シリコン基板
30の表面全域にエッチング液注入口100が密封封止
できる程度の厚さに堆積する。そして、フォトエッチン
グで不要部分を除去して封止キャップ300を形成する
と同時に、可動電極出力端子120、固定電極出力端子
140の一部を開口形成する。このようにすることによ
り、圧力基準室200はその内部が真空状態に保たれた
まま密封封止されることになり、可動ダイヤフラム40
0に印加される絶対圧力を測定することができる。
Further, a sealing member including a sealing cap for the etching solution injection port 100 is formed on a predetermined portion of the single crystal silicon substrate 30. When forming this sealing member, first, by the plasma CVD method in a substantially vacuum state,
A sealing material made of a silicon nitride film is deposited on the entire surface of the single crystal silicon substrate 30 to a thickness such that the etching solution injection port 100 can be hermetically sealed. Then, unnecessary portions are removed by photoetching to form the sealing cap 300, and at the same time, a part of the movable electrode output terminal 120 and the fixed electrode output terminal 140 is opened. By doing so, the pressure reference chamber 200 is hermetically sealed while the inside of the pressure reference chamber 200 is kept in a vacuum state, and thus the movable diaphragm 40.
The absolute pressure applied to 0 can be measured.

【0055】本実施形態においては、可動ダイヤフラム
400の直径および膜厚は、それぞれ100μm、1.
5μmと小さく、精度よく形成されている。このセンサ
は、100kPaの絶対圧力に対して、静電容量変化は
1×10-14 F(ファラド)以上、非直線性は±2%
F.S.以下であり、しかも、−30〜100℃の温度
範囲において、零点、感度の温度係数は±0.02%/
℃以下と優れた温度特性を有することが実験により確認
された。
In this embodiment, the movable diaphragm 400 has a diameter and a film thickness of 100 μm and 1.
It is as small as 5 μm and is formed accurately. This sensor has a capacitance change of 1 × 10 -14 F (farads) or more and an nonlinearity of ± 2% for an absolute pressure of 100 kPa.
F. S. In addition, in the temperature range of −30 to 100 ° C., the zero point and the temperature coefficient of sensitivity are ± 0.02% /
It was confirmed by experiments that it has excellent temperature characteristics of ℃ or less.

【0056】以上説明したように、本実施形態の静電容
量型圧力センサによれば、小型であり、かつ零点、感度
の温度依存性が小さい静電容量型圧力センサを実現可能
であることが理解される。なお、この実施形態において
は、基板30としてn型の(100)方位の単結晶シリ
コン基板を用い、第1、第2の絶縁性ダイヤフラム膜7
0、90としてシリコン33atm%、アルミニウム1
7atm%、窒素50atm%組成の薄膜材料を用いた
組み合わせを使用した。しかし、シリコン、アルミニウ
ム、窒素および酸素で構成される薄膜材料は膜中のそれ
らの組成を変化させることにより、熱膨張係数の制御が
可能である。
As described above, according to the capacitance type pressure sensor of this embodiment, it is possible to realize a capacitance type pressure sensor which is small in size and has a small zero point and a small temperature dependency of sensitivity. To be understood. In this embodiment, an n-type (100) -oriented single crystal silicon substrate is used as the substrate 30, and the first and second insulating diaphragm films 7 are used.
Silicon as 0, 90 atm% 33%, aluminum 1
A combination of thin film materials having a composition of 7 atm% and 50 atm% of nitrogen was used. However, the thin film material composed of silicon, aluminum, nitrogen and oxygen can control the coefficient of thermal expansion by changing the composition thereof in the film.

【0057】表1には、シリコン、アルミニウム、窒素
および酸素の組成を変えた薄膜材料の熱膨張係数の測定
結果を示す。
Table 1 shows the measurement results of the coefficient of thermal expansion of thin film materials having different compositions of silicon, aluminum, nitrogen and oxygen.

【0058】[0058]

【表1】 ここで、試料No.1〜8の薄膜材料の組成は、X線光
電子分光法により定量した。また、熱膨張係数は単結晶
シリコン基板上に試料No.1〜8の薄膜材料を形成
し、温度変化による単結晶シリコン基板の反り量に基づ
いて求めた。
[Table 1] Here, the sample No. The compositions of the thin film materials 1 to 8 were quantified by X-ray photoelectron spectroscopy. In addition, the coefficient of thermal expansion is the same as sample No. 1 on the single crystal silicon substrate. The thin film materials 1 to 8 were formed, and it was determined based on the amount of warpage of the single crystal silicon substrate due to temperature change.

【0059】表1に示されるように、シリコン、アルミ
ニウム、窒素および酸素で構成される薄膜材料の熱膨張
係数は3.5×10-6/℃〜4.1×10-6/℃の範囲
で制御できることがわかる。このことから、3.5×1
-6/℃〜4.1×10-6/℃の範囲の熱膨張係数を有
する基板であれば、第1、第2の絶縁性ダイヤフラム膜
70、90の組成を変化させることにより、零点、感度
の温度依存性が小さい静電容量型圧力センサを実現可能
であることがわかる。
[0059] Table As shown in 1, silicon, aluminum, nitrogen and scope of the oxygen thermal expansion coefficient of the formed thin film material in 3.5 × 10 -6 /℃~4.1×10 -6 / ℃ You can see that it can be controlled with. From this, 3.5 × 1
If the substrate has a coefficient of thermal expansion in the range of 0 −6 / ° C. to 4.1 × 10 −6 / ° C., the zero point can be obtained by changing the composition of the first and second insulating diaphragm films 70, 90. It can be seen that it is possible to realize an electrostatic capacitance type pressure sensor whose sensitivity is less dependent on temperature.

【0060】(第2実施形態)次に、本発明の好適な第
2実施形態を説明する。なお、前記第1実施形態と対応
する部材には同一符号を付し、その説明は省略する。
(Second Embodiment) Next, a preferred second embodiment of the present invention will be described. The members corresponding to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0061】図5は本発明に係わる静電容量型圧力セン
サの好適な第2実施形態を示した平面図であり、図6
は、図5のD−E線に沿った断面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a second preferred embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line D-E of FIG. 5.

【0062】まず、単結晶シリコン基板30の主表面
に、固定電極40、固定電極リード41および固定電極
接続端子42を形成する。また、この単結晶シリコン基
板30の表面全域に厚さ100nmの熱酸化膜からなる
基板保護膜50を被覆形成する。そして、この基板保護
膜50上の受圧領域を覆うように厚さ200nmの多結
晶シリコンからなる犠牲膜60を形成し、次にこの犠牲
膜60のダイヤフラム固定部170に相当する領域に、
不純物としてボロンを熱拡散あるいはイオン注入法を用
いて添加、拡散し、不純物濃度が1×1020/cm3
上のp型半導体領域を形成する。これにより、ダイヤフ
ラム固定部170に相当する領域は耐エッチング特性を
有し、不純物を添加、拡散しない領域の犠牲膜60は、
等方性エッチング特性を有する。なお、犠牲膜60は後
で除去する。
First, the fixed electrode 40, the fixed electrode lead 41 and the fixed electrode connection terminal 42 are formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 30. In addition, a substrate protective film 50 made of a thermal oxide film having a thickness of 100 nm is formed so as to cover the entire surface of the single crystal silicon substrate 30. Then, a sacrificial film 60 made of polycrystalline silicon having a thickness of 200 nm is formed so as to cover the pressure receiving region on the substrate protective film 50, and then a region corresponding to the diaphragm fixing portion 170 of the sacrificial film 60 is formed.
Boron as an impurity is added and diffused by thermal diffusion or an ion implantation method to form a p-type semiconductor region having an impurity concentration of 1 × 10 20 / cm 3 or more. As a result, the region corresponding to the diaphragm fixing portion 170 has etching resistance, and the sacrificial film 60 in the region where impurities are not added or diffused is
Has isotropic etching characteristics. The sacrificial film 60 will be removed later.

【0063】次に、第1実施形態と同様に第1の絶縁性
ダイヤフラム膜70と半導体膜80を成膜する。本実施
形態において、この半導体膜80をフォトエッチングす
ることにより、可動電極81、可動電極リード82、可
動電極接続端子83、基準電極180、基準電極リード
181および基準電極接続端子182が形成される。可
動電極81は、受圧領域の前記ダイヤフラム固定部17
0の内側に形成されており、前記基準電極180は受圧
領域の前記ダイヤフラム固定部170の外側に形成され
ている。なお、この可動電極81と基準電極180は同
一面積になるよう形成されている。
Next, as in the first embodiment, the first insulating diaphragm film 70 and the semiconductor film 80 are formed. In the present embodiment, the semiconductor film 80 is photoetched to form the movable electrode 81, the movable electrode lead 82, the movable electrode connection terminal 83, the reference electrode 180, the reference electrode lead 181, and the reference electrode connection terminal 182. The movable electrode 81 has the diaphragm fixing portion 17 in the pressure receiving region.
0, and the reference electrode 180 is formed outside the diaphragm fixing portion 170 in the pressure receiving area. The movable electrode 81 and the reference electrode 180 are formed to have the same area.

【0064】次に、単結晶シリコン基板30の主表面の
全域に渡ってこの半導体膜80を覆うよう第2の絶縁性
ダイヤフラム膜90が被覆形成し、エッチング液注入口
100を開口する。このエッチング液注入口100を介
してエチレンジアミンピロカテコール(EPW)エッチ
ング液を注入することにより、耐エッチング特性を有す
るよう処理しなかった領域の犠牲膜60がエッチング除
去され、ダイヤフラム固定部170と圧力基準室200
となる空洞が形成される。これにより、受圧領域内にお
けるダイヤフラム固定部170の外側領域は剛性が高く
なり、被測定圧力に対してたわみにくい領域となる。こ
の領域に基準電極180が形成されている。
Next, a second insulating diaphragm film 90 is formed so as to cover the semiconductor film 80 over the entire main surface of the single crystal silicon substrate 30, and an etching solution injection port 100 is opened. By injecting the ethylenediaminepyrocatechol (EPW) etching solution through the etching solution injection port 100, the sacrificial film 60 in the region which is not processed so as to have the etching resistance property is removed by etching, and the diaphragm fixing portion 170 and the pressure reference. Room 200
A cavity is formed. As a result, the outer region of the diaphragm fixing portion 170 in the pressure receiving region has high rigidity and becomes a region that is less likely to bend with respect to the measured pressure. The reference electrode 180 is formed in this region.

【0065】次に、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90を
貫通して可動電極接続端子83に達する可動電極接続孔
110と、基準電極接続端子182に達する基準電極接
続孔185と、第2の絶縁性ダイヤフラム膜90、第1
の絶縁性ダイヤフラム膜70および基板保護膜50を貫
通して固定電極接続端子42に達する固定電極接続孔1
30をフォトエッチングにより開口形成する。次に、単
結晶シリコン基板30の表面全域に厚さ1μmのアルミ
ニウムを被覆形成し、フォトエッチングにより、第1の
配線150、第2の配線160および第3の配線190
を形成する。その後、前記第1実施形態と同様に、封止
キャップ300を形成し、可動電極出力端子120、固
定電極出力端子140および基準電極出力端子183の
一部を開口形成する。
Next, the movable electrode connection hole 110 which penetrates the second insulating diaphragm film 90 to reach the movable electrode connection terminal 83, the reference electrode connection hole 185 which reaches the reference electrode connection terminal 182, and the second insulation. Permeable diaphragm film 90, first
Of the fixed electrode connection hole 1 reaching the fixed electrode connection terminal 42 through the insulating diaphragm film 70 and the substrate protection film 50 of
An opening 30 is formed by photoetching. Next, aluminum having a thickness of 1 μm is formed to cover the entire surface of the single crystal silicon substrate 30, and the first wiring 150, the second wiring 160, and the third wiring 190 are photoetched.
To form After that, as in the first embodiment, the sealing cap 300 is formed, and the movable electrode output terminal 120, the fixed electrode output terminal 140, and the reference electrode output terminal 183 are partially formed with openings.

【0066】ここで、本実施形態においては、直径15
0μmの受圧領域内にダイヤフラム固定部170の支持
による直径100μm、膜厚1.5μmの可動ダイヤフ
ラム400が形成されている。そして、可動電極81と
固定電極40とで圧力検出キャパシタCxを形成し、基
準電極180と固定電極40とで基準キャパシタCrを
形成している。従って、圧力検出キャパシタCxと基準
キャパシタCrは同一材料で構成され、しかも近接して
形成されているため、温度特性はほぼ等しくなる。
Here, in this embodiment, the diameter is 15
A movable diaphragm 400 having a diameter of 100 μm and a film thickness of 1.5 μm is formed by supporting the diaphragm fixing portion 170 within a pressure receiving region of 0 μm. The movable electrode 81 and the fixed electrode 40 form a pressure detection capacitor Cx, and the reference electrode 180 and the fixed electrode 40 form a reference capacitor Cr. Therefore, since the pressure detection capacitor Cx and the reference capacitor Cr are made of the same material and are formed close to each other, the temperature characteristics are substantially equal.

【0067】容量変化を検出する方法の1つに容量を電
圧に変換する充放電タイプのスイッチドキャパシタ回路
がある。図7にスイッチドキャパシタ型容量検出回路を
示す。
There is a charge / discharge type switched capacitor circuit for converting the capacitance into a voltage as one of the methods for detecting the capacitance change. FIG. 7 shows a switched capacitor type capacitance detection circuit.

【0068】この回路では、4つのスイッチSW1〜S
W4を有しており、この4つのスイッチSW1〜SW4
が、所定以上の周波数のクロック信号によって、切り換
えられる。SW1とSW2は、圧力検出キャパシタCx
と基準キャパシタCrの一端をアースまたは電源Vpに
交互に接続する。すなわち、いずれか一方のキャパシタ
CxまたはCrをアースに接続し、他方を電源Vpに接
続する。
In this circuit, four switches SW1 to S
W4, and these four switches SW1 to SW4
Are switched by a clock signal having a frequency higher than a predetermined value. SW1 and SW2 are pressure detection capacitors Cx
And one end of the reference capacitor Cr are alternately connected to the ground or the power supply Vp. That is, one of the capacitors Cx or Cr is connected to the ground, and the other is connected to the power supply Vp.

【0069】圧力検出キャパシタCxおよび基準キャパ
シタCrの他端は、オペアンプの負入力端に接続されて
いる。なお、正入力端は、アースに接続されている。ま
た、このオペアンプの出力端と負入力端の間には、フィ
ードバックキャパシタCfとスイッチSW3とが並列し
て接続されている。そして、オペアンプの出力がスイッ
チSW4を介し出力端に接続されている。なお、出力端
には、他端がアースに接続された平滑用のコンデンサC
0が接続されている。なお、図示の例では、スイッチS
W1が電源Vpに接続されているときには、SW2がア
ースに接続され、SW3がオン、SW4がオフとなり、
スイッチSW2が電源Vpに接続されているときには、
SW1がアースに接続され、SW3がオフ、SW4がオ
ンになる。
The other ends of the pressure detection capacitor Cx and the reference capacitor Cr are connected to the negative input end of the operational amplifier. The positive input terminal is connected to the ground. A feedback capacitor Cf and a switch SW3 are connected in parallel between the output terminal and the negative input terminal of this operational amplifier. The output of the operational amplifier is connected to the output terminal via the switch SW4. The output end has a smoothing capacitor C whose other end is connected to the ground.
0 is connected. In the illustrated example, the switch S
When W1 is connected to the power supply Vp, SW2 is connected to ground, SW3 is on, SW4 is off,
When the switch SW2 is connected to the power source Vp,
SW1 is connected to ground, SW3 is off and SW4 is on.

【0070】スイッチドキャパシタ回路では、スイッチ
ングにより、Cx,Cr,Cfは、実質的に抵抗とし、
オペアンプの増幅率は、入力側の容量(2つの容量C
x,Crが交互に接続されるため、この差)と、帰還側
の容量の比で決定される。そこで、このスイッチドキャ
パシタ回路の出力電圧をE0とすると、このE0は、E
0=Vp(Cx−Cr)/Cfで表わされ、出力電圧E
0は2つのキャパシタCx,Crの容量差に比例する。
従って、出力電圧E0を検出することで、2つのキャパ
シタCx、Crの容量差を検出することができ、これに
よって印加された圧力を検出できる。
In the switched capacitor circuit, Cx, Cr and Cf are substantially resistors due to switching,
The amplification factor of the operational amplifier is the capacitance on the input side (two capacitances C
Since x and Cr are alternately connected, it is determined by the ratio of this difference) and the capacitance on the feedback side. Therefore, if the output voltage of this switched capacitor circuit is E0, this E0 is
0 = Vp (Cx-Cr) / Cf, output voltage E
0 is proportional to the capacitance difference between the two capacitors Cx and Cr.
Therefore, by detecting the output voltage E0, the capacitance difference between the two capacitors Cx and Cr can be detected, and thus the applied pressure can be detected.

【0071】従って、本実施形態のセンサをこのスイッ
チドキャパシタ型容量検出回路に接続してセンサ特性を
評価した結果、出力特性は100kPaの絶対圧力に対
して、出力電圧は20mV以上、非直線性は−2%F.
S.以下であり、温度特性は−30〜100℃の温度範
囲において、零点、感度の温度係数は±0.01%/℃
以下と、優れた温度特性を有することが実験により確認
された。
Therefore, as a result of connecting the sensor of the present embodiment to this switched capacitor type capacitance detection circuit and evaluating the sensor characteristics, the output characteristics are 100 kPa absolute pressure, the output voltage is 20 mV or more, and the non-linearity. Is -2% F.
S. The temperature characteristics are as follows, and the temperature coefficient of the zero point and sensitivity is ± 0.01% / ° C in the temperature range of -30 to 100 ° C.
It was confirmed by experiments that the following have excellent temperature characteristics.

【0072】このように、本実施形態では、受圧領域
に、可動電極81を取り囲む形で基準電極180を形成
し、両者の境目にダイヤフラム固定部170を設ける。
これによって、可動電極81により圧力検出キャパシタ
Cxが形成され、基準電極180によって、基準キャパ
シタCrが形成される。そして、2つのキャパシタC
x、Crの容量差を検出することで、圧力変化を検出で
きる。特に、隣接する2つのキャパシタは、ほぼ同一の
温度になるため、圧力検出値に対する温度の影響をほぼ
完全に排除することができる。また、ダイヤフラム固定
部170を設けることによって、基準電極180の圧力
による変形を防止することができ、2つのキャパシタに
おける容量差を十分なものに維持できる。
As described above, in this embodiment, the reference electrode 180 is formed in the pressure receiving region so as to surround the movable electrode 81, and the diaphragm fixing portion 170 is provided at the boundary between the two.
As a result, the movable electrode 81 forms the pressure detection capacitor Cx, and the reference electrode 180 forms the reference capacitor Cr. And two capacitors C
A pressure change can be detected by detecting the capacitance difference between x and Cr. In particular, since two adjacent capacitors have almost the same temperature, the influence of temperature on the pressure detection value can be almost completely eliminated. Further, by providing the diaphragm fixing portion 170, the deformation of the reference electrode 180 due to the pressure can be prevented, and the capacitance difference between the two capacitors can be maintained sufficiently.

【0073】(第3実施形態)図8には、本発明の第3
実施形態に係わる静電容量型圧力センサの平面図が示さ
れている。
(Third Embodiment) FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
The top view of the electrostatic capacity type pressure sensor concerning an embodiment is shown.

【0074】本実施形態の特徴的事項は、静電容量型圧
力センサと、集積化した容量検出回路とを一体化したこ
とにある。
A feature of this embodiment is that the electrostatic capacitance type pressure sensor and the integrated capacitance detection circuit are integrated.

【0075】実施形態においては、単結晶シリコン基板
30の所定位置に、第2実施形態で説明した静電容量型
圧力センサ500が形成されている。更に、この単結晶
シリコン基板30上には半導体製造技術を用いて回路部
600が形成されている。この回路部600は、上述の
容量変化を電圧に変換するスイッチドキャパシタ型容量
検出回路から構成されている。
In the embodiment, the capacitance type pressure sensor 500 described in the second embodiment is formed at a predetermined position of the single crystal silicon substrate 30. Further, a circuit portion 600 is formed on the single crystal silicon substrate 30 by using a semiconductor manufacturing technique. The circuit unit 600 is composed of a switched capacitor type capacitance detection circuit that converts the above-mentioned capacitance change into a voltage.

【0076】静電容量型圧力センサ500の固定電極4
0、可動電極81および基準電極180は、それぞれ固
定電極出力端子140、可動電極出力端子120および
基準電極出力端子183を介して回路部600に接続さ
れている。
Fixed electrode 4 of capacitance type pressure sensor 500
0, the movable electrode 81, and the reference electrode 180 are connected to the circuit section 600 via the fixed electrode output terminal 140, the movable electrode output terminal 120, and the reference electrode output terminal 183, respectively.

【0077】このように、回路部分も同一基板上に集積
することで、1つの半導体加工プロセスによって、電気
的出力が得られる静電容量型圧力センサを製造すること
ができ、集積回路と一体化した、いわゆる集積化センサ
を得ることができる。
By integrating the circuit parts on the same substrate as described above, it is possible to manufacture a capacitance type pressure sensor which can obtain an electric output by one semiconductor processing process, and is integrated with the integrated circuit. The so-called integrated sensor can be obtained.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の静電容量型圧力センサは基板の熱膨張係数とほぼ等し
い薄膜材料をダイヤフラムに使用しているため、零点、
感度の温度依存性が小さい。また、半導体プロセスの薄
膜形成技術や犠牲膜のエッチング技術を用いて、可動ダ
イヤフラムが高い精度で形成でき、キャパシタを構成す
る対向電極の狭い間隙の形成が容易になり、静電容量型
圧力センサの小型化が可能となる。しかも、全て基板の
片面の加工処理により製作できるため、集積回路とを一
体化した、いわゆる集積化センサの製造に極めて好適な
ものである。
As is apparent from the above description, the capacitance type pressure sensor of the present invention uses a thin film material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of the substrate for the diaphragm.
The temperature dependence of sensitivity is small. In addition, the movable diaphragm can be formed with high accuracy by using the thin film forming technology of the semiconductor process and the sacrifice film etching technology, and it becomes easy to form a narrow gap between the opposing electrodes that form the capacitor. Miniaturization is possible. In addition, since all can be manufactured by processing one side of the substrate, it is extremely suitable for manufacturing a so-called integrated sensor integrated with an integrated circuit.

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

【図1】 本発明に係わる静電容量型圧力センサの第1
実施形態を示す平面図である。
FIG. 1 is a first electrostatic capacity type pressure sensor according to the present invention.
It is a top view showing an embodiment.

【図2】 図1に示す静電容量型圧力センサの断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitance type pressure sensor shown in FIG.

【図3】 図2に示す静電容量型圧力センサの可動電極
部分の断面図である。
3 is a cross-sectional view of a movable electrode portion of the capacitance type pressure sensor shown in FIG.

【図4】 図2に示す静電容量型圧力センサの固定電極
電極部分の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fixed electrode electrode portion of the capacitance type pressure sensor shown in FIG.

【図5】 本発明に係わる静電容量型圧力センサの第2
実施形態を示す平面図である。
FIG. 5 is a second electrostatic capacity type pressure sensor according to the present invention.
It is a top view showing an embodiment.

【図6】 図5に示す静電容量型圧力センサの断面図で
ある。
6 is a sectional view of the capacitance type pressure sensor shown in FIG.

【図7】 容量検出回路の構成を示した回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a capacitance detection circuit.

【図8】 本発明に係わる静電容量型圧力センサの第3
実施形態を示す平面図である。
FIG. 8 is a third electrostatic capacity type pressure sensor according to the present invention.
It is a top view showing an embodiment.

【図9】 従来の静電容量型圧力センサの断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional capacitance type pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 基板、40 固定電極、60 犠牲膜、70 絶
縁性ダイヤフラム膜、81 可動電極、200 圧力基
準室、300 封止キャップ、400 可動ダイヤフラ
ム。
30 substrate, 40 fixed electrode, 60 sacrificial film, 70 insulating diaphragm film, 81 movable electrode, 200 pressure reference chamber, 300 sealing cap, 400 movable diaphragm.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の主表面に形成された固定電極上に
圧力基準室を設け、前記圧力基準室を覆うよう前記基板
の主表面側に被覆形成された絶縁性ダイヤフラム膜の受
圧領域に導電性膜から成る可動電極を形成した静電容量
型圧力センサにおいて、 前記絶縁性ダイヤフラム膜は少なくともシリコン、アル
ミニウム、窒素を含む絶縁性材料で構成されていること
を特徴とする静電容量型圧力センサ。
1. A pressure reference chamber is provided on a fixed electrode formed on a main surface of a substrate, and a pressure is applied to a pressure receiving region of an insulating diaphragm film formed on the main surface side of the substrate so as to cover the pressure reference chamber. In a capacitance type pressure sensor having a movable electrode made of a flexible film, the insulating diaphragm film is made of an insulating material containing at least silicon, aluminum and nitrogen. .
【請求項2】 前記絶縁性ダイヤフラム膜は、シリコン
10〜40atm%、アルミニウム10〜40atm
%、窒素30〜50atm%を含むと共に、酸素の含有
量は25atm%以下であることを特徴とする請求項1
に記載の静電容量型圧力センサ。
2. The insulating diaphragm film comprises 10 to 40 atm of silicon and 10 to 40 atm of aluminum.
%, Nitrogen 30 to 50 atm%, and the oxygen content is 25 atm% or less.
Capacitive pressure sensor according to.
【請求項3】 主表面に固定電極が形成された基板と、 前記基板の主表面上に形成され、受圧領域において前記
主表面から所定距離離隔し、圧力基準室を区画形成する
第1の絶縁性ダイヤフラム膜と、 前記第1の絶縁性ダイヤフラム膜の受圧領域に形成され
た導電性膜から成る可動電極と、 前記可動電極を覆うよう前記基板の主表面上に被覆形成
された第2の絶縁性ダイヤフラム膜と、 前記第2の絶縁性ダイヤフラム膜と前記第1の絶縁性ダ
イヤフラム膜を貫通して前記圧力基準室に到達するよう
形成された少なくとも1個の開口と、 前記少なくとも1個の開口を封止して、前記圧力基準室
を密封する封止部材と、 を含むことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
3. A substrate having a main surface on which a fixed electrode is formed, and a first insulation formed on the main surface of the substrate and separated from the main surface by a predetermined distance in a pressure receiving region to define a pressure reference chamber. Conductive diaphragm film, a movable electrode formed of a conductive film formed in the pressure receiving region of the first insulating diaphragm film, and a second insulating film formed on the main surface of the substrate so as to cover the movable electrode. -Resistant diaphragm film, at least one opening formed to penetrate the second insulating diaphragm film and the first insulating diaphragm film to reach the pressure reference chamber, and the at least one opening And a sealing member which seals the pressure reference chamber, and a capacitance type pressure sensor.
【請求項4】 前記第1および第2の絶縁性ダイヤフラ
ム膜は、少なくともシリコン、アルミニウム、窒素を含
む材料で構成されていることを特徴とする請求項3に記
載の静電容量型圧力センサ。
4. The capacitance type pressure sensor according to claim 3, wherein the first and second insulating diaphragm films are made of a material containing at least silicon, aluminum and nitrogen.
【請求項5】 前記第1と第2の絶縁性ダイヤフラム膜
は、シリコン10〜40atm%、アルミニウム10〜
40atm%、窒素30〜50atm%を含むと共に、
酸素の含有量は25atm%以下であることを特徴とす
る請求項4に記載の静電容量型圧力センサ。
5. The first and second insulating diaphragm films are made of 10 to 40 atm% silicon and 10 to 10 aluminum.
40 atm% and nitrogen 30 to 50 atm% are included,
The capacitance type pressure sensor according to claim 4, wherein the oxygen content is 25 atm% or less.
【請求項6】 前記可動電極を包囲するよう前記第1の
絶縁性ダイヤフラム膜の受圧領域に形成された基準電極
と、前記第1の絶縁性ダイヤフラム膜と前記基板の間の
一部に形成されたダイヤフラム固定部と、を含むことを
特徴とする請求項3〜5のいずれか1つに記載の静電容
量型圧力センサ。
6. A reference electrode formed in a pressure receiving region of the first insulating diaphragm film so as to surround the movable electrode, and a part of the reference electrode formed between the first insulating diaphragm film and the substrate. The diaphragm pressure fixing part is included, The electrostatic capacity type pressure sensor as described in any one of Claims 3-5 characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 基板の主表面に固定電極を形成する工程
と、 基板の主表面の受圧領域を覆う犠牲膜を形成する工程
と、 前記犠牲膜を覆うように、前記基板の主表面上に第1の
絶縁性ダイヤフラム膜を形成する工程と、 前記第1の受圧領域に導電性膜からなる可動電極を構成
する工程と、 この可動電極を覆うように第2の絶縁性ダイヤフラム膜
を形成する工程と、 この第2の絶縁性ダイヤフラム膜と前記第1の絶縁性ダ
イヤフラム膜を貫通して前記犠牲膜に到達するように、
少なくとも1個のエッチング液注入口を形成する工程
と、 前記エッチング液注入口を介して前記犠牲膜をエッチン
グ除去することにより圧力基準室を形成する工程と、 前記圧力基準室を所望の圧力状態を保持するように、前
記エッチング注入口を密封する工程と、 を含むことを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方
法。
7. A step of forming a fixed electrode on a main surface of a substrate, a step of forming a sacrificial film covering a pressure receiving region of the main surface of the substrate, and a step of forming a sacrificial film on the main surface of the substrate so as to cover the sacrificial film. Forming a first insulating diaphragm film, forming a movable electrode made of a conductive film in the first pressure receiving region, and forming a second insulating diaphragm film so as to cover the movable electrode. And a step of penetrating the second insulating diaphragm film and the first insulating diaphragm film to reach the sacrificial film,
Forming at least one etching solution inlet, forming a pressure reference chamber by etching away the sacrificial film through the etching solution inlet, and forming the pressure reference chamber in a desired pressure state. And a step of sealing the etching inlet so as to hold the electrostatic pressure sensor.
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