JP2000009573A - 静電容量式圧力センサ - Google Patents
静電容量式圧力センサInfo
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- JP2000009573A JP2000009573A JP10177342A JP17734298A JP2000009573A JP 2000009573 A JP2000009573 A JP 2000009573A JP 10177342 A JP10177342 A JP 10177342A JP 17734298 A JP17734298 A JP 17734298A JP 2000009573 A JP2000009573 A JP 2000009573A
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- silicon chip
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が変化してもシリコンチップに歪みが生
じない感度温度特性が良好な静電容量式圧力センサを提
供する。 【解決手段】 ダイアフラム構造を有するシリコンチッ
プ１と、シリコンチップ１に接合される上部台座８及び
下部台座９とで構成され、ダイアフラム１１には可動電
極５を設け、上部台座８には固定電極４を設け、可動電
極５と固定電極４とを対向配置し、両者間の静電容量の
変化により圧力を測定する静電容量式圧力センサにおい
て、上部台座８及び下部台座９をシリコンで形成した。
じない感度温度特性が良好な静電容量式圧力センサを提
供する。 【解決手段】 ダイアフラム構造を有するシリコンチッ
プ１と、シリコンチップ１に接合される上部台座８及び
下部台座９とで構成され、ダイアフラム１１には可動電
極５を設け、上部台座８には固定電極４を設け、可動電
極５と固定電極４とを対向配置し、両者間の静電容量の
変化により圧力を測定する静電容量式圧力センサにおい
て、上部台座８及び下部台座９をシリコンで形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイアフラム構造
を有するシリコンチップのダイアフラムに設けられた可
動電極と上部台座に設けられた固定電極を対向配置し、
両者間の静電容量の変化により圧力を測定する静電容量
式圧力センサに関するものである。
を有するシリコンチップのダイアフラムに設けられた可
動電極と上部台座に設けられた固定電極を対向配置し、
両者間の静電容量の変化により圧力を測定する静電容量
式圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の静電容量式圧力センサに
は、特開平３−１５８７３１号や特開平７−３０６１０
７号に記載されたものがあり、図５に示すように、ダイ
アフラム構造を有するシリコンチップ１の上部にガラス
製の上部台座２が陽極接合され、シリコンチップ１の下
部にはガラス製の下部台座３が陽極接合されてなる。
は、特開平３−１５８７３１号や特開平７−３０６１０
７号に記載されたものがあり、図５に示すように、ダイ
アフラム構造を有するシリコンチップ１の上部にガラス
製の上部台座２が陽極接合され、シリコンチップ１の下
部にはガラス製の下部台座３が陽極接合されてなる。
【０００３】上部台座２には凹部２１が形成され、この
凹部２１の底部に固定電極４が設けられている。シリコ
ンチップ１のダイアフラム１１の上面には可動電極５が
設けられ、可動電極５と固定電極４とが対向配置される
ようになっている。また、下部台座３には、圧力をダイ
アフラム１１に導入するための圧力導入孔３１が形成さ
れている。さらに、下部台座３はパッケージ６に固定さ
れる。また、シリコンチップ１上には集積回路７が形成
されており、回路一体化チップとなっている。
凹部２１の底部に固定電極４が設けられている。シリコ
ンチップ１のダイアフラム１１の上面には可動電極５が
設けられ、可動電極５と固定電極４とが対向配置される
ようになっている。また、下部台座３には、圧力をダイ
アフラム１１に導入するための圧力導入孔３１が形成さ
れている。さらに、下部台座３はパッケージ６に固定さ
れる。また、シリコンチップ１上には集積回路７が形成
されており、回路一体化チップとなっている。
【０００４】このような静電容量式圧力センサにおい
て、圧力によるダイアフラム１１の歪みを可動電極５と
固定電極４との間の静電容量の変化として検出すること
により、圧力が検出されるのである。
て、圧力によるダイアフラム１１の歪みを可動電極５と
固定電極４との間の静電容量の変化として検出すること
により、圧力が検出されるのである。
【０００５】下部台座３は、温度変化によりパッケージ
６が伸縮した時に、シリコンチップ１に歪みが発生する
のを抑えるために設けられている。この下部台座３の材
料としては、ガラスの中では比較的シリコンの線膨張係
数に近い線膨張係数を有するパイレックスガラス（コー
ニング社製、品番♯７７４０）等が用いられる。
６が伸縮した時に、シリコンチップ１に歪みが発生する
のを抑えるために設けられている。この下部台座３の材
料としては、ガラスの中では比較的シリコンの線膨張係
数に近い線膨張係数を有するパイレックスガラス（コー
ニング社製、品番♯７７４０）等が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような静電容量式圧力センサにあっては、下部台座３と
して用いられるパイレックスガラスは線膨張係数がシリ
コンと比較的近いといっても差があり、この差により、
なお、シリコンチップ１に歪みが発生するという問題が
あった。
ような静電容量式圧力センサにあっては、下部台座３と
して用いられるパイレックスガラスは線膨張係数がシリ
コンと比較的近いといっても差があり、この差により、
なお、シリコンチップ１に歪みが発生するという問題が
あった。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、温度が変化してもシリ
コンチップに歪みが生じない感度温度特性が良好な静電
容量式圧力センサを提供することにある。
あり、その目的とするところは、温度が変化してもシリ
コンチップに歪みが生じない感度温度特性が良好な静電
容量式圧力センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ダイアフラム構造を有するシリコンチップと、該シリコ
ンチップに接合される上部台座及び下部台座とで構成さ
れ、ダイアフラムには可動電極を設け、前記上部台座に
は固定電極を設け、可動電極と固定電極とを対向配置
し、両者間の静電容量の変化により圧力を測定する静電
容量式圧力センサにおいて、前記上部台座及び下部台座
をシリコンで形成したことを特徴とするものである。
ダイアフラム構造を有するシリコンチップと、該シリコ
ンチップに接合される上部台座及び下部台座とで構成さ
れ、ダイアフラムには可動電極を設け、前記上部台座に
は固定電極を設け、可動電極と固定電極とを対向配置
し、両者間の静電容量の変化により圧力を測定する静電
容量式圧力センサにおいて、前記上部台座及び下部台座
をシリコンで形成したことを特徴とするものである。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ダイアフラムの表面に可動電極を設
け、上部台座に凹部を形成し、該凹部の底部に固定電極
を設け、該固定電極と前記可動電極とを対向配置させる
ようにしたことを特徴とするものである。
明において、前記ダイアフラムの表面に可動電極を設
け、上部台座に凹部を形成し、該凹部の底部に固定電極
を設け、該固定電極と前記可動電極とを対向配置させる
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、シリコン基板を両面からエッチングするこ
とによりダイアフラムを形成し、該ダイアフラムの表面
に可動電極を設け、上部台座の下面に固定電極を設ける
ようにしたことを特徴とするものである。
明において、シリコン基板を両面からエッチングするこ
とによりダイアフラムを形成し、該ダイアフラムの表面
に可動電極を設け、上部台座の下面に固定電極を設ける
ようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、ダイアフラムの裏面に可動電極を設け、シ
リコンチップを上下逆向きにし、上部台座に凸部を形成
し、該凸部に固定電極を設け、該固定電極と前記可動電
極とを対向配置させるようにしたことを特徴とするもの
である。
明において、ダイアフラムの裏面に可動電極を設け、シ
リコンチップを上下逆向きにし、上部台座に凸部を形成
し、該凸部に固定電極を設け、該固定電極と前記可動電
極とを対向配置させるようにしたことを特徴とするもの
である。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載の発明において、上部台座に集積回路を形成し
たことを特徴とするものである。
項４記載の発明において、上部台座に集積回路を形成し
たことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態に係る静電容量式圧力センサの概略構成を示す断面
の模式図である。本実施形態の静電容量式圧力センサ
は、図５で示した従来のものに対して、上部台座及び下
部台座をシリコンチップ１と同じシリコンにより形成し
たものである。他の基本的構成は図５の静電容量式圧力
センサと同等であるので、同一個所には同一符号を付し
て説明を省略する。
を図面に基づき説明する。図１は、本発明の第１の実施
形態に係る静電容量式圧力センサの概略構成を示す断面
の模式図である。本実施形態の静電容量式圧力センサ
は、図５で示した従来のものに対して、上部台座及び下
部台座をシリコンチップ１と同じシリコンにより形成し
たものである。他の基本的構成は図５の静電容量式圧力
センサと同等であるので、同一個所には同一符号を付し
て説明を省略する。
【００１４】本実施形態において、８は上部台座であ
り、シリコン基板をエッチングすることにより凹部８１
が形成され、この凹部８１の底部に固定電極４が設けら
れている。また、９は下部台座であり、シリコン基板を
エッチング等により圧力導入孔９１を形成してなる。シ
リコンチップ１とシリコン製の上部台座８、下部台座９
との接合は、各接合面を原子サイズレベルまで平坦にな
るように研磨し、１０-7Ｔｏｒｒ以上の真空度のチャン
バー内で、圧力を印加しながら接合面を直接貼り合わせ
ることにより行うことができる。
り、シリコン基板をエッチングすることにより凹部８１
が形成され、この凹部８１の底部に固定電極４が設けら
れている。また、９は下部台座であり、シリコン基板を
エッチング等により圧力導入孔９１を形成してなる。シ
リコンチップ１とシリコン製の上部台座８、下部台座９
との接合は、各接合面を原子サイズレベルまで平坦にな
るように研磨し、１０-7Ｔｏｒｒ以上の真空度のチャン
バー内で、圧力を印加しながら接合面を直接貼り合わせ
ることにより行うことができる。
【００１５】本実施形態によれば、下部台座９がシリコ
ンチップ１と同じシリコンにより形成されており、温度
変化により、パッケージ６が熱収縮しても、シリコンチ
ップ１と下部台座９の線膨張係数が同じ値であるので、
シリコンチップ１に影響が及ぼされることがなくなり、
良好な感度温度特性が得られる。
ンチップ１と同じシリコンにより形成されており、温度
変化により、パッケージ６が熱収縮しても、シリコンチ
ップ１と下部台座９の線膨張係数が同じ値であるので、
シリコンチップ１に影響が及ぼされることがなくなり、
良好な感度温度特性が得られる。
【００１６】図２は本発明の第２の実施形態に係る静電
容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
る。本実施形態は、第１の実施形態の静電容量式圧力セ
ンサにおいて、上部台座８の上面に集積回路７が形成さ
れたものである。上部台座８がシリコン製であるので、
従来の静電容量式圧力センサのように、シリコンチップ
１上に形成する替りに、上部台座８上に形成することが
できるのである。
容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
る。本実施形態は、第１の実施形態の静電容量式圧力セ
ンサにおいて、上部台座８の上面に集積回路７が形成さ
れたものである。上部台座８がシリコン製であるので、
従来の静電容量式圧力センサのように、シリコンチップ
１上に形成する替りに、上部台座８上に形成することが
できるのである。
【００１７】本実施形態によれば、集積回路７が上部台
座８上に形成されるので、より小型化が実現できるので
ある。
座８上に形成されるので、より小型化が実現できるので
ある。
【００１８】図３は、本発明の第３の実施形態に係る静
電容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
り、上述の実施形態では、上部台座８に凹部８１を形成
し、凹部８１の底部に固定電極４を設けることにより、
固定電極４と可動電極５間の距離を確保しているが、本
実施形態では、上部台座８は平板形状とし、シリコンチ
ップ１の方を上下両方からエッチングしてダイアフラム
１２を形成し、上部台座８の下面に固定電極４を設け、
ダイアフラム１２の上面に可動電極５を設けることによ
り、固定電極４と可動電極５間の距離を確保するように
している。
電容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
り、上述の実施形態では、上部台座８に凹部８１を形成
し、凹部８１の底部に固定電極４を設けることにより、
固定電極４と可動電極５間の距離を確保しているが、本
実施形態では、上部台座８は平板形状とし、シリコンチ
ップ１の方を上下両方からエッチングしてダイアフラム
１２を形成し、上部台座８の下面に固定電極４を設け、
ダイアフラム１２の上面に可動電極５を設けることによ
り、固定電極４と可動電極５間の距離を確保するように
している。
【００１９】図４は、本発明の第４の実施形態に係る静
電容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
り、本実施形態では、シリコンチップ１の上下を逆にし
ダイアフラム１１の裏面側に可動電極５を設けるととも
に、上部台座８に凸部８２を形成し、この凸部８２の前
面に固定電極４を設けることにより、固定電極４と可動
電極５間の距離を確保するようにしたものである。
電容量式圧力センサの概略構成を示す断面の模式図であ
り、本実施形態では、シリコンチップ１の上下を逆にし
ダイアフラム１１の裏面側に可動電極５を設けるととも
に、上部台座８に凸部８２を形成し、この凸部８２の前
面に固定電極４を設けることにより、固定電極４と可動
電極５間の距離を確保するようにしたものである。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項４記
載の発明によれば、ダイアフラム構造を有するシリコン
チップと、該シリコンチップに接合される上部台座及び
下部台座とで構成され、ダイアフラムには可動電極を設
け、前記上部台座には固定電極を設け、可動電極と固定
電極とを対向配置し、両者間の静電容量の変化により圧
力を測定する静電容量式圧力センサにおいて、前記上部
台座及び下部台座をシリコンで形成したので、下部台座
がシリコンチップと同じシリコンにより形成されてお
り、温度変化により、下部台座が接合されるパッケージ
が熱収縮しても、シリコンチップと下部台座の線膨張係
数が同じ値であり、シリコンチップに影響が及ぼされる
ことがなくなり、良好な感度温度特性の静電容量式圧力
センサが得られた。
載の発明によれば、ダイアフラム構造を有するシリコン
チップと、該シリコンチップに接合される上部台座及び
下部台座とで構成され、ダイアフラムには可動電極を設
け、前記上部台座には固定電極を設け、可動電極と固定
電極とを対向配置し、両者間の静電容量の変化により圧
力を測定する静電容量式圧力センサにおいて、前記上部
台座及び下部台座をシリコンで形成したので、下部台座
がシリコンチップと同じシリコンにより形成されてお
り、温度変化により、下部台座が接合されるパッケージ
が熱収縮しても、シリコンチップと下部台座の線膨張係
数が同じ値であり、シリコンチップに影響が及ぼされる
ことがなくなり、良好な感度温度特性の静電容量式圧力
センサが得られた。
【００２１】請求項５記載の発明によれば、上部台座に
集積回路を形成するようにすれば、より小型化が実現で
きるのである。
集積回路を形成するようにすれば、より小型化が実現で
きるのである。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電容量式圧力
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る静電容量式圧力
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る静電容量式圧力
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る静電容量式圧力
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
センサの概略構成を示す断面の模式図である。
【図５】従来例に係る静電容量式圧力センサの概略構成
を示す断面の模式図である。
を示す断面の模式図である。
１ シリコンチップ ４ 固定電極 ５ 可動電極 ６ パッケージ ７ 集積回路 ８ 上部台座 ９ 下部台座 １１ ダイアフラム １２ ダイアフラム ８１ 凹部 ８２ 凸部 ９１ 圧力導入孔９１
Claims (5)
- 【請求項１】 ダイアフラム構造を有するシリコンチッ
プと、該シリコンチップに接合される上部台座及び下部
台座とで構成され、ダイアフラムには可動電極を設け、
前記上部台座には固定電極を設け、可動電極と固定電極
とを対向配置し、両者間の静電容量の変化により圧力を
測定する静電容量式圧力センサにおいて、前記上部台座
及び下部台座をシリコンで形成したことを特徴とする静
電容量式圧力センサ。 - 【請求項２】 前記ダイアフラムの表面に可動電極を設
け、上部台座に凹部を形成し、該凹部の底部に固定電極
を設け、該固定電極と前記可動電極とを対向配置させる
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の静電容量式
圧力センサ。 - 【請求項３】 シリコン基板を両面からエッチングする
ことによりダイアフラムを形成し、該ダイアフラムの表
面に可動電極を設け、上部台座の下面に固定電極を設け
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の静電容量
式圧力センサ。 - 【請求項４】 ダイアフラムの裏面に可動電極を設け、
シリコンチップを上下逆向きにし、上部台座に凸部を形
成し、該凸部に固定電極を設け、該固定電極と前記可動
電極とを対向配置させるようにしたことを特徴とする請
求項１記載の静電容量式圧力センサ。 - 【請求項５】 上部台座に集積回路を形成したことを特
徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電
容量式圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177342A JP2000009573A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 静電容量式圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177342A JP2000009573A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 静電容量式圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009573A true JP2000009573A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=16029299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177342A Pending JP2000009573A (ja) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | 静電容量式圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009573A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032220A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 半導体装置の電極取り出し構造 |
| US20150090029A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor, pressure sensor, altimeter, electronic apparatus, and moving object |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10177342A patent/JP2000009573A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010032220A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 半導体装置の電極取り出し構造 |
| US20150090029A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor, pressure sensor, altimeter, electronic apparatus, and moving object |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050613 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080407 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081007 |