JP2007064920A - Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor - Google Patents

Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2007064920A
JP2007064920A JP2005254740A JP2005254740A JP2007064920A JP 2007064920 A JP2007064920 A JP 2007064920A JP 2005254740 A JP2005254740 A JP 2005254740A JP 2005254740 A JP2005254740 A JP 2005254740A JP 2007064920 A JP2007064920 A JP 2007064920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
mechanical quantity
substrate
quantity sensor
fixed electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005254740A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Tamura
学 田村
Takuo Ito
卓雄 伊藤
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.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP2005254740A priority Critical patent/JP2007064920A/en
Publication of JP2007064920A publication Critical patent/JP2007064920A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic capacity type mechanical quantity sensor having a small number of electrodes and capable of simplifying wiring parts. <P>SOLUTION: A fixed electrode 14a for a pressure sensor and a fixed electrode 14b for an acceleration sensor are formed on a principal surface 11a of a first glass substrate 11. A silicon substrate 16 is joined onto the first glass substrate 11 in such a way that a pressure-sensitive diaphragm 16a may be arranged above the fixed electrode 14b and that a rocking member 16b may be arranged above the fixed electrode 14b. A second glass substrate 18 is joined onto the silicon substrate 16 in such a way as to envelop the rocking member 16b. An electrode 13 serves as both an electrode for an electrically conductive movable part of the pressure sensor and an electrode for an electrically conductive movable part of the acceleration sensor and is a common electrode of the pressure sensor and the acceleration sensor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電容量を用いて圧力や加速度などの力学量を検知する静電容量型力学量センサに関する。   The present invention relates to a capacitance-type mechanical quantity sensor that detects a mechanical quantity such as pressure or acceleration using an electrostatic capacity.

力学量センサとしては、例えば圧力センサや加速度センサがある。このような力学量センサには、可動電極と固定電極との間の静電容量を検出する静電容量型力学量センサがある。   Examples of the mechanical quantity sensor include a pressure sensor and an acceleration sensor. Such a mechanical quantity sensor includes a capacitive mechanical quantity sensor that detects an electrostatic capacity between a movable electrode and a fixed electrode.

静電容量型圧力センサは、可動電極である感圧ダイヤフラムを有する基板と、固定電極を有する基板とを、感圧ダイヤフラムと固定電極との間に所定の間隔を有するように接合することにより構成されている。この静電容量型圧力センサにおいては、感圧ダイヤフラムに圧力が加わると感圧ダイヤフラムが変形し、これにより感圧ダイヤフラムと固定電極との間隔が変わる。この間隔の変化により感圧ダイヤフラムと固定電極との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を利用して圧力の変化を検出する。   The capacitance type pressure sensor is configured by joining a substrate having a pressure-sensitive diaphragm, which is a movable electrode, and a substrate having a fixed electrode so as to have a predetermined interval between the pressure-sensitive diaphragm and the fixed electrode. Has been. In this capacitance-type pressure sensor, when pressure is applied to the pressure-sensitive diaphragm, the pressure-sensitive diaphragm is deformed, thereby changing the distance between the pressure-sensitive diaphragm and the fixed electrode. The capacitance between the pressure-sensitive diaphragm and the fixed electrode changes due to the change in the interval, and the change in pressure is detected using the change in capacitance.

一方、静電容量型加速度センサは、可動電極である揺動部材を有する基板と、固定電極を有する基板とを、揺動部材と固定電極との間に所定の間隔を有するように接合することにより構成されている。この静電容量型加速度センサにおいては、揺動部材に加速度が加わると揺動部材が揺動し、これにより揺動部材と固定電極との間隔が変わる。この間隔の変化により揺動部材と固定電極との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を利用して加速度の変化を検出する。   On the other hand, in a capacitance type acceleration sensor, a substrate having a swing member that is a movable electrode and a substrate having a fixed electrode are joined so as to have a predetermined interval between the swing member and the fixed electrode. It is comprised by. In this capacitance type acceleration sensor, when acceleration is applied to the swing member, the swing member swings, thereby changing the interval between the swing member and the fixed electrode. The capacitance between the oscillating member and the fixed electrode changes due to the change in the interval, and the change in acceleration is detected using the change in capacitance.

このような静電容量型圧力センサと静電容量型加速度センサとを一体化した静電容量型力学量センサが開発されている(特許文献1,2)。
特開平8−160072号公報 特開2004−191128号公報
A capacitance type mechanical quantity sensor in which such a capacitance type pressure sensor and a capacitance type acceleration sensor are integrated has been developed (Patent Documents 1 and 2).
JP-A-8-160072 JP 2004-191128 A

しかしながら、上記の一体型静電容量型力学量センサにおいては、圧力センサ及び加速度センサでそれぞれ固定電極とそれ用の引き出し部、及び可動電極とそれ用の引き出し部が必要であり、電極数が多くなってしまい、配線部が複雑化するという問題がある。   However, in the above-described integrated capacitance type mechanical quantity sensor, the pressure sensor and the acceleration sensor each require a fixed electrode and a lead portion for the fixed electrode, and a movable electrode and a lead portion for the same, and the number of electrodes is large. As a result, there is a problem that the wiring portion becomes complicated.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電極数が少なく、配線部が簡略化することができる一体型静電容量型力学量センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an integrated capacitance type mechanical quantity sensor that can reduce the number of electrodes and simplify a wiring portion.

本発明の静電容量型力学量センサは、一対の対向する電極をなす第1固定電極と第1可動電極との間の静電容量により第一の力学量を検知する第一の力学量センサと、他の一対の対向する電極をなす第2固定電極と第2可動電極との間の静電容量により第二の力学量を検知する第二の力学量センサとを並設して一体化してなる静電容量型力学量センサであって、相互に背向する一対の主面を有し、一方の主面上に形成された前記第1固定電極及び前記第2固定電極を有する第1基板と、前記第1固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第1可動電極となる第1導電性可動部、及び前記第2固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第2可動電極となる第2導電性可動部を有する第2基板と、を具備し、前記第1可動電極と前記第2可動電極とが電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されることを特徴とする。   The capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention is a first mechanical quantity sensor that detects a first mechanical quantity by a capacitance between a first fixed electrode and a first movable electrode forming a pair of opposed electrodes. And a second mechanical quantity sensor for detecting the second mechanical quantity by the capacitance between the second fixed electrode and the second movable electrode forming the other pair of opposing electrodes, A first capacitive electrode having a pair of principal surfaces facing each other and having the first fixed electrode and the second fixed electrode formed on one principal surface. A substrate, a first conductive movable portion serving as the first movable electrode disposed to face the first fixed electrode with a predetermined distance, and a second conductive electrode to face the first fixed electrode. And a second substrate having a second conductive movable part to be the second movable electrode disposed in a row. It said the electrode second movable electrode are electrically connected, characterized in that it is connected to an outside end portion extraction common electrode.

この構成によれば、第1可動電極と第2可動電極とが電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されるので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、このような構成にすることにより、幅方向の寸法を小さくすることができるので、センサの小型化を図ることができる。   According to this configuration, since the first movable electrode and the second movable electrode are electrically connected and connected to the outside at the common electrode extraction end portion, the number of electrodes can be reduced, whereby the wiring portion Can be simplified. Moreover, since the dimension of the width direction can be made small by setting it as such a structure, size reduction of a sensor can be achieved.

本発明の静電容量型力学量センサは、一対の対向する電極をなす第1固定電極と第1可動電極との間の静電容量により第一の力学量を検知する第一の力学量センサと、他の一対の対向する電極をなす第2固定電極と第2可動電極との間の静電容量により第二の力学量を検知する第二の力学量センサとを積層して一体化してなる静電容量型力学量センサであって、相互に背向する一対の主面の一方の主面上に形成された前記圧力センサ用の第1固定電極及び前記一対の主面の他方の主面上に形成された前記加速度センサ用の第2固定電極、並びに前記一対の主面とそれぞれ略面一となるように埋め込まれた導電部材を有する第1基板と、前記第1固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第1可動電極となる第1導電性可動部を有する第2基板と、前記第2固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第2可動電極となる第2導電性可動部を有する第3基板と、を具備し、前記第1固定電極と前記第2固定電極とが前記導電部材を介して電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されることを特徴とする。   The capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention is a first mechanical quantity sensor that detects a first mechanical quantity by a capacitance between a first fixed electrode and a first movable electrode forming a pair of opposed electrodes. And a second mechanical quantity sensor that detects the second mechanical quantity by the capacitance between the second fixed electrode and the second movable electrode forming another pair of opposing electrodes, A first fixed electrode for the pressure sensor formed on one main surface of the pair of main surfaces facing each other and the other main surface of the pair of main surfaces. A second fixed electrode for the acceleration sensor formed on a surface, a first substrate having a conductive member embedded so as to be substantially flush with the pair of main surfaces, and the first fixed electrode and a predetermined Having a first conductive movable part which becomes the first movable electrode disposed to face each other with an interval of A second substrate, and a third substrate having a second conductive movable portion that becomes the second movable electrode disposed to face the second fixed electrode at a predetermined interval, and One fixed electrode and the second fixed electrode are electrically connected through the conductive member, and are connected to the outside at a common electrode extraction end.

この構成によれば、第1固定電極と第2固定電極とが導電部材を介して電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されるので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、第1基板と第2基板との間の接合面に電極などが存在しないので、センサのキャビティの密閉度を高く保つことができる。   According to this configuration, the first fixed electrode and the second fixed electrode are electrically connected via the conductive member, and are connected to the outside at the common electrode lead-out end portion, so that the number of electrodes can be reduced. As a result, the wiring portion can be simplified. In addition, since no electrode or the like is present on the bonding surface between the first substrate and the second substrate, it is possible to maintain a high degree of sealing of the sensor cavity.

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記第1及び第2固定電極のそれぞれの電極取り出し端部、並びに前記第1及び第2可動電極共通の電極取り出し端部が、前記第1基板における前記一対の主面の前記他方の主面上に形成されていることが好ましい。また、本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記第1及び第2固定電極の共通の電極取り出し端部と、前記第1及び第2可動電極の電極取り出し端部とが、同一面内に配置されたことが好ましい。   In the capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention, the electrode extraction end portions of the first and second fixed electrodes and the electrode extraction end portion common to the first and second movable electrodes are the first substrate. Is preferably formed on the other main surface of the pair of main surfaces. In the capacitance type mechanical quantity sensor of the present invention, the common electrode extraction end of the first and second fixed electrodes and the electrode extraction end of the first and second movable electrodes are on the same plane. It is preferable to arrange in the inside.

これらの構成によれば、外部への取り出し部となる電極を一つの面上に形成できるので、表面実装に適したデバイスとすることができる。   According to these structures, since the electrode used as the taking-out part to the exterior can be formed on one surface, it can be set as the device suitable for surface mounting.

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記第1基板がガラス基板であり、前記第2基板がシリコン基板であること、又は、前記第1基板がガラス基板であり、前記第2及び第3基板がシリコン基板であることが好ましい。また、本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記導電部材は、前記ガラス基板に埋め込まれたシリコン製部材であることが好ましい。   In the capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention, the first substrate is a glass substrate and the second substrate is a silicon substrate, or the first substrate is a glass substrate, and the second and The third substrate is preferably a silicon substrate. In the capacitance type mechanical quantity sensor of the present invention, it is preferable that the conductive member is a silicon member embedded in the glass substrate.

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記ガラス基板と前記シリコン製部材との界面においてSi−Si結合又はSi−O結合を有することが好ましい。この構成によれば、ガラス基板とシリコン製部材との界面においてSi−Si結合又はSi−O結合を有するので、ガラス基板とシリコン製部材とが強固に接合されて、両者間の密着性が向上する。   In the capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention, it is preferable that the interface between the glass substrate and the silicon member has a Si—Si bond or a Si—O bond. According to this configuration, since the Si-Si bond or the Si-O bond is present at the interface between the glass substrate and the silicon member, the glass substrate and the silicon member are firmly bonded, and the adhesion between the two is improved. To do.

本発明の静電容量型力学量センサにおいては、前記第1導電性可動部が被測定圧力により変位する感圧ダイヤフラムであり、前記感圧ダイヤフラムを用いて圧力を検知し、前記第2導電性可動部が被測定加速度により揺動する揺動部材であり、前記揺動部材を用いて加速度を検知することが好ましい。   In the capacitance-type mechanical quantity sensor of the present invention, the first conductive movable part is a pressure-sensitive diaphragm that is displaced by a pressure to be measured, the pressure is detected using the pressure-sensitive diaphragm, and the second conductive Preferably, the movable part is a rocking member that rocks according to the acceleration to be measured, and the acceleration is detected using the rocking member.

本発明の静電容量型力学量センサによれば、第1可動電極と第2可動電極とが電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続される、又は、第1固定電極と第2固定電極とが導電部材を介して電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されるので、電極数が少なく、配線部が簡略化することができる。   According to the capacitance type mechanical quantity sensor of the present invention, the first movable electrode and the second movable electrode are electrically connected, and are connected to the outside at the common electrode extraction end, or the first fixed electrode. And the second fixed electrode are electrically connected via the conductive member, and are connected to the outside at the common electrode lead-out end portion, so that the number of electrodes is small and the wiring portion can be simplified.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態においては、静電容量型力学量センサが、静電容量により圧力を検知する圧力センサと、静電容量により加速度を検知する加速度センサとを並設してなる静電容量型力学センサ(横型)である場合について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの概略構成を示す断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the capacitance type mechanical quantity sensor includes a capacitance type dynamic quantity sensor in which a pressure sensor that detects pressure by capacitance and an acceleration sensor that detects acceleration by capacitance are arranged in parallel. A case of a sensor (horizontal type) will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a capacitive mechanical quantity sensor according to Embodiment 1 of the present invention.

図中11は第1のガラス基板を示す。第1のガラス基板11は、相互に対向する一対の主面11a,11bを有する。この第1のガラス基板11には、圧力センサ及び加速度センサが並設される。第1のガラス基板11には、シリコンで構成された島状体(シリコン製部材)12a〜12cが埋設されている。島状体12a〜12cは、主面11a上に形成された電極と主面11b上に形成された電極とを電気的に接続する導電部材である。島状体12a,12bは圧力センサ側の導電部材であり、島状体12b,12cは加速度センサ側の導電部材である。すなわち、島状体12bは、圧力センサ側の導電部材と加速度センサ側の導電部材とを兼ねている。島状体12a〜12cは、第1のガラス基板11の両主面でそれぞれ露出している。なお、この島状体12a〜12cの形成については後述する。   In the figure, 11 indicates a first glass substrate. The first glass substrate 11 has a pair of main surfaces 11a and 11b facing each other. A pressure sensor and an acceleration sensor are arranged in parallel on the first glass substrate 11. In the first glass substrate 11, islands (silicon members) 12a to 12c made of silicon are embedded. The islands 12a to 12c are conductive members that electrically connect the electrode formed on the main surface 11a and the electrode formed on the main surface 11b. The islands 12a and 12b are conductive members on the pressure sensor side, and the islands 12b and 12c are conductive members on the acceleration sensor side. That is, the island-shaped body 12b serves as both a pressure sensor side conductive member and an acceleration sensor side conductive member. The islands 12 a to 12 c are exposed on both main surfaces of the first glass substrate 11. The formation of the islands 12a to 12c will be described later.

第1のガラス基板11の主面11a上の圧力センサ領域Aには、島状体12aの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極14aが形成されている。この固定電極14aは、圧力センサ用の固定電極である。また、第1のガラス基板11の主面11a上の加速度センサ領域Bには、島状体12cの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極14bが形成されている。この固定電極14bは、加速度センサ用の固定電極である。固定電極14aと固定電極14bとの間には、島状体12bの一方の露出部分と電気的に接続するように電極13が形成されている。この電極13は、圧力センサの導電性可動部(可動電極)用の電極と加速度センサの導電性可動部(可動電極)用の電極とを兼ねており、圧力センサと加速度センサの共通電極である。   In the pressure sensor region A on the main surface 11a of the first glass substrate 11, a fixed electrode 14a is formed so as to be electrically connected to one exposed portion of the island-shaped body 12a. This fixed electrode 14a is a fixed electrode for a pressure sensor. A fixed electrode 14b is formed in the acceleration sensor region B on the main surface 11a of the first glass substrate 11 so as to be electrically connected to one exposed portion of the island-shaped body 12c. This fixed electrode 14b is a fixed electrode for an acceleration sensor. An electrode 13 is formed between the fixed electrode 14a and the fixed electrode 14b so as to be electrically connected to one exposed portion of the island 12b. The electrode 13 serves as both an electrode for the conductive movable part (movable electrode) of the pressure sensor and an electrode for the conductive movable part (movable electrode) of the acceleration sensor, and is a common electrode for the pressure sensor and the acceleration sensor. .

第1のガラス基板11の主面11b上の圧力センサ領域Aには、島状体12aの他方の露出部分と電気的に接続するように電極15aが形成されており、第1のガラス基板11の主面11b上の加速度センサ領域Bには、島状体12cの他方の露出部分と電気的に接続するように電極15cが形成されている。また、電極15aと電極15cとの間には、島状体12bの他方の露出部分と電気的に接続するように電極15bが形成されている。すなわち、固定電極14a,14b並びに導電性可動部用電極(共通電極13)とそれぞれ電気的に接続された電極15a〜15cが、第1のガラス基板11の主面11b上に形成されている。したがって、固定電極14a,14bのそれぞれの電極取り出し端部、並びに導電性可動部電極の電極取り出し端部が、第1のガラス基板11の主面11b上に形成されている。このように電極15a〜15cが同一の主面11b上に設けられていることにより、外部機器への接続が容易となる。   In the pressure sensor region A on the main surface 11b of the first glass substrate 11, an electrode 15a is formed so as to be electrically connected to the other exposed portion of the island-shaped body 12a. In the acceleration sensor region B on the main surface 11b, an electrode 15c is formed so as to be electrically connected to the other exposed portion of the island 12c. An electrode 15b is formed between the electrode 15a and the electrode 15c so as to be electrically connected to the other exposed portion of the island 12b. That is, the electrodes 15 a to 15 c electrically connected to the fixed electrodes 14 a and 14 b and the conductive movable part electrode (common electrode 13) are formed on the main surface 11 b of the first glass substrate 11. Accordingly, the respective electrode extraction end portions of the fixed electrodes 14 a and 14 b and the electrode extraction end portion of the conductive movable portion electrode are formed on the main surface 11 b of the first glass substrate 11. Since the electrodes 15a to 15c are thus provided on the same main surface 11b, connection to an external device is facilitated.

第1のガラス基板11の主面11a上には、圧力センサ側の導電性可動部である感圧ダイヤフラム16a(可動電極)と、加速度センサ側の導電性可動部である揺動部材16bとを有するシリコン基板16が接合されている。このシリコン基板16においては、圧力センサ領域Aに、導電性可動部として被測定圧力により可動する感圧ダイヤフラム16aが設けられており、加速度センサ領域Bに、導電性可動部として被測定加速度により揺動する揺動部材16bと、揺動部材16bを支持するカンチレバー16cとが設けられている。また、シリコン基板16の一方の主面(上側の主面)における圧力センサ領域Aと加速度センサ領域Bとの間、並びに圧力センサ領域Aの端部(紙面向って左端)及び加速度センサ領域Bの端部(紙面向って右端)には、後述する第2のガラス基板と接合する第1接合部16dが設けられている。さらに、シリコン基板16の他方の主面(下側の主面)における圧力センサ領域Aと加速度センサ領域Bとの間、並びにシリコン基板16の圧力センサ領域Aの端部(紙面向って左端)及び加速度センサ領域Bの端部(紙面向って右端)には、第1のガラス基板11の主面11aと接合する第2接合部16eが設けられている。また、シリコン基板16において、固定電極14a,14bの引き出し部分(島状体12b,12c)の上方には、凹部16fが形成されている。このように凹部16fを形成することにより、センシング領域以外の領域における寄生容量を低減させることができる。   On the main surface 11a of the first glass substrate 11, a pressure-sensitive diaphragm 16a (movable electrode) that is a conductive movable part on the pressure sensor side and a swing member 16b that is a conductive movable part on the acceleration sensor side are provided. A silicon substrate 16 is bonded. In this silicon substrate 16, a pressure sensitive diaphragm 16 a that is movable by a measured pressure as a conductive movable portion is provided in the pressure sensor region A, and a vibration is measured by a measured acceleration as a conductive movable portion in the acceleration sensor region B. A swinging member 16b that moves and a cantilever 16c that supports the swinging member 16b are provided. Further, between the pressure sensor region A and the acceleration sensor region B on one main surface (upper main surface) of the silicon substrate 16, the end of the pressure sensor region A (left end as viewed in the drawing), and the acceleration sensor region B A first joining portion 16d that joins a second glass substrate, which will be described later, is provided at the end portion (right end as viewed in the drawing). Further, between the pressure sensor region A and the acceleration sensor region B on the other main surface (lower main surface) of the silicon substrate 16, the end of the pressure sensor region A of the silicon substrate 16 (left end as viewed in the drawing), and A second joint portion 16e that joins the main surface 11a of the first glass substrate 11 is provided at the end portion of the acceleration sensor region B (the right end as viewed in the drawing). Further, in the silicon substrate 16, a recess 16f is formed above the lead-out portions (islands 12b, 12c) of the fixed electrodes 14a, 14b. By forming the recess 16f in this manner, parasitic capacitance in a region other than the sensing region can be reduced.

第1のガラス基板11とシリコン基板16とは、感圧ダイヤフラム16aが固定電極14aと所定の間隔をおいて配置され、揺動部材16bが固定電極14bと所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で第2接合部16eで接合される。また、第1のガラス基板11とシリコン基板16とは、固定電極14a,14b上にキャビティ17a,17bが形成されるように接合されている。すなわち、圧力センサ領域Aの固定電極14a上にキャビティ17aが設けられ、加速度センサ領域Bの固定電極14b上にキャビティ17bが設けられている。   The first glass substrate 11 and the silicon substrate 16 are arranged such that the pressure sensitive diaphragm 16a is disposed at a predetermined interval from the fixed electrode 14a, and the swing member 16b is disposed at a predetermined interval from the fixed electrode 14b. In the state of being aligned with each other, the second joint 16e is joined. Further, the first glass substrate 11 and the silicon substrate 16 are joined so that cavities 17a and 17b are formed on the fixed electrodes 14a and 14b. That is, the cavity 17a is provided on the fixed electrode 14a in the pressure sensor region A, and the cavity 17b is provided on the fixed electrode 14b in the acceleration sensor region B.

シリコン基板16上には、第2のガラス基板18が配置されている。この第2のガラス基板18は、シリコン基板16の第1接合部16dで接合されている。第2のガラス基板18には、外気が侵入する孔18aが設けられている。この孔18aを介して侵入した外気の圧力により感圧ダイヤフラム16aが可動する。第2のガラス基板18に孔18aを形成する方法としては、サンドブラスト処理などを用いることができる。加速度センサ領域Bにおいては、第1及び第2のガラス基板11,18と、シリコン基板16とにより構成された空間部内で揺動部材16bが揺動するように構成される。   A second glass substrate 18 is disposed on the silicon substrate 16. The second glass substrate 18 is bonded at the first bonding portion 16 d of the silicon substrate 16. The second glass substrate 18 is provided with a hole 18a through which outside air enters. The pressure-sensitive diaphragm 16a is moved by the pressure of the outside air that has entered through the hole 18a. As a method of forming the hole 18a in the second glass substrate 18, a sandblasting process or the like can be used. The acceleration sensor region B is configured such that the swing member 16b swings in a space formed by the first and second glass substrates 11 and 18 and the silicon substrate 16.

シリコン基板16における感圧ダイヤフラム16a及び揺動部材16bは、シリコン基板16の両面からエッチングなどによりそれぞれ凹部を形成することにより設けられている。また、カンチレバー16cと揺動部材16bとをシリコン基板16に形成する場合には、例えばマイクロマシニングマシン技術を応用したエッチングにより行う。シリコン基板16のガラス基板接合面側の凹部は、少なくとも固定電極14a,14bを収容できる大きさを有しており、シリコン基板16を第1のガラス基板11に接合することにより、上記キャビティ17a,17bを構成する。これにより、感圧ダイヤフラム16aと固定電極14aとの間に静電容量が発生し、揺動部材16bと固定電極14bとの間に静電容量が発生する。   The pressure-sensitive diaphragm 16a and the swing member 16b in the silicon substrate 16 are provided by forming recesses from both sides of the silicon substrate 16 by etching or the like. Further, when the cantilever 16c and the swing member 16b are formed on the silicon substrate 16, for example, etching is performed by applying a micromachining machine technique. The concave portion on the glass substrate bonding surface side of the silicon substrate 16 has a size that can accommodate at least the fixed electrodes 14a and 14b. By bonding the silicon substrate 16 to the first glass substrate 11, the cavity 17a, 17b is constituted. Thereby, an electrostatic capacity is generated between the pressure-sensitive diaphragm 16a and the fixed electrode 14a, and an electrostatic capacity is generated between the swinging member 16b and the fixed electrode 14b.

第1のガラス基板11と島状体12a〜12cとの界面は、高い密着性を有することが好ましい。後述するように、これらの界面は、加熱下において島状体12a〜12cを第1のガラス基板11に押し込むことにより形成される。このような方法により得られた界面でも高い密着性を発揮できるが、島状体12a〜12cを第1のガラス基板11に押し込んだ後に、陽極接合処理を施すことにより、密着性をより高くすることができる。陽極接合処理とは、所定の温度(例えば400℃以下)で所定の電圧(例えば300V〜1kV)を印加することにより、シリコンとガラスとの間に大きな静電引力が発生して、界面で共有結合を起こさせる処理をいう。この界面での共有結合は、シリコンのSi原子とガラスに含まれるSi原子との間のSi−Si結合又はSi−O結合である。したがって、このSi−Si結合又はSi−O結合により、シリコンとガラスとが強固に接合して、両者間の界面で非常に高い密着性を発揮する。このような陽極接合を効率良く行うために、第1のガラス基板11のガラス材料としては、ナトリウムなどのアルカリ金属を含むガラス材料(例えばパイレックス(登録商標)ガラス)であることが好ましい。   The interface between the first glass substrate 11 and the islands 12a to 12c preferably has high adhesion. As will be described later, these interfaces are formed by pushing the islands 12a to 12c into the first glass substrate 11 under heating. Although high adhesion can be exhibited even at the interface obtained by such a method, the adhesion is further enhanced by applying anodic bonding treatment after the islands 12a to 12c are pushed into the first glass substrate 11. be able to. Anodic bonding treatment is applied at a predetermined temperature (for example, 400 ° C. or lower) at a predetermined voltage (for example, 300 V to 1 kV), thereby generating a large electrostatic attraction between silicon and glass and sharing at the interface. A process that causes a bond to occur. The covalent bond at this interface is a Si—Si bond or a Si—O bond between the Si atom of silicon and the Si atom contained in the glass. Therefore, silicon and glass are firmly bonded by this Si—Si bond or Si—O bond, and very high adhesion is exhibited at the interface between the two. In order to perform such anodic bonding efficiently, the glass material of the first glass substrate 11 is preferably a glass material containing an alkali metal such as sodium (for example, Pyrex (registered trademark) glass).

これは、第1のガラス基板11の主面11aとシリコン基板16との間の界面やシリコン基板と第2のガラス基板18との間の界面においても同様である。すなわち、第1のガラス基板11の主面11a上にシリコン基板16を搭載して、陽極接合処理を施すことにより、密着性を高くすることができる。このように第1のガラス基板11と島状体12a〜12cとの界面と、第1のガラス基板11とシリコン基板16との界面と、第2のガラス基板18とシリコン基板16との界面とで高い密着性を発揮することにより、感圧ダイヤフラム16aと第1のガラス基板11の主面11aとの間で構成するキャビティ17a及び揺動部材16bと第1のガラス基板11の主面11aとの間で構成するキャビティ17b内の気密性を高く保つことができる。   The same applies to the interface between the main surface 11 a of the first glass substrate 11 and the silicon substrate 16 and the interface between the silicon substrate and the second glass substrate 18. That is, the adhesion can be enhanced by mounting the silicon substrate 16 on the main surface 11a of the first glass substrate 11 and performing an anodic bonding process. Thus, the interface between the first glass substrate 11 and the islands 12a to 12c, the interface between the first glass substrate 11 and the silicon substrate 16, and the interface between the second glass substrate 18 and the silicon substrate 16 By exhibiting high adhesion, the cavity 17a and the swinging member 16b formed between the pressure-sensitive diaphragm 16a and the main surface 11a of the first glass substrate 11 and the main surface 11a of the first glass substrate 11 It is possible to keep the air tightness in the cavity 17b formed between the two.

このような構成を有する静電容量型力学量センサの圧力センサ領域Aにおいては、感圧ダイヤフラム16aと第1のガラス基板11上の固定電極14aとの間に所定の静電容量を有する。この圧力センサに圧力がかかると、感圧ダイヤフラム16aが圧力に応じて可動する。これにより、感圧ダイヤフラム16aが変位する。このとき、感圧ダイヤフラム16aと第1のガラス基板11上の固定電極14aとの間の静電容量が変化する。したがって、この静電容量をパラメータとして、その変化を圧力変化とすることができる。   In the pressure sensor region A of the capacitive mechanical quantity sensor having such a configuration, a predetermined capacitance is provided between the pressure-sensitive diaphragm 16 a and the fixed electrode 14 a on the first glass substrate 11. When pressure is applied to the pressure sensor, the pressure-sensitive diaphragm 16a moves according to the pressure. As a result, the pressure sensitive diaphragm 16a is displaced. At this time, the electrostatic capacitance between the pressure-sensitive diaphragm 16a and the fixed electrode 14a on the first glass substrate 11 changes. Therefore, the change can be a pressure change using the capacitance as a parameter.

一方、静電容量型力学量センサの加速度センサ領域Bにおいては、第1及び第2のガラス基板11,18と、シリコン基板16とにより構成された空間部内で、揺動部材16bが被測定加速度により揺動する。揺動部材16bは導電体であるので、揺動部材16bが揺動することにより、固定電極14bとの間の静電容量が変化する。この変化を検知することにより加速度を測定することができる。   On the other hand, in the acceleration sensor region B of the capacitance type mechanical quantity sensor, the swing member 16b is measured acceleration in a space formed by the first and second glass substrates 11 and 18 and the silicon substrate 16. Oscillates. Since the oscillating member 16b is a conductor, the capacitance between the oscillating member 16b and the fixed electrode 14b changes when the oscillating member 16b oscillates. By detecting this change, acceleration can be measured.

この静電容量型力学量センサにおいては、圧力センサ側の可動電極と加速度センサ側の可動電極とが電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されるので、すなわち、圧力センサ側の可動電極(第1導電性可動部)用の電極と、加速度センサ側の可動電極(第2導電性可動部)用の電極とが共通であるので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、圧力センサ側の第1導電性可動部用の電極と、加速度センサ側の第2導電性可動部用の電極とを共通にすることにより、幅方向の寸法を小さくすることができるので、センサの小型化を図ることができる。   In this capacitance type mechanical quantity sensor, the movable electrode on the pressure sensor side and the movable electrode on the acceleration sensor side are electrically connected and connected to the outside at a common electrode take-out end, that is, the pressure sensor Since the electrode for the movable electrode (first conductive movable part) on the side and the electrode for the movable electrode (second conductive movable part) on the acceleration sensor side are common, the number of electrodes can be reduced, Thereby, a wiring part can be simplified. Moreover, since the electrode for the first conductive movable part on the pressure sensor side and the electrode for the second conductive movable part on the acceleration sensor side are made common, the dimension in the width direction can be reduced. The size of the sensor can be reduced.

次に、本実施の形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図2(a)〜(c)、図3(a)〜(c)、図4(a)〜(e)は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。   Next, a manufacturing method of the capacitive pressure sensor of the present embodiment will be described. 2 (a) to (c), FIGS. 3 (a) to (c), and FIGS. 4 (a) to 4 (e) are diagrams illustrating a method of manufacturing a capacitive mechanical quantity sensor according to Embodiment 1 of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating.

まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板16を準備する。不純物としては、n型不純物でも良く、p型不純物でも良い。濃度としては、例えば0.01Ω・cm程度とする。このシリコン基板16の一方の主面をエッチングして、図2(a)に示すように、感圧ダイヤフラム16aと固定電極14aとの間の間隔を制御するキャビティ17a及び揺動部材16bと固定電極14bとの間の間隔を制御するキャビティ17b用の凹部16gを形成する。この場合、シリコン基板16を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。そして、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部16g形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。このようにして形成した開口部を有するシリコン酸化膜をマスクとしてシリコン基板16をエッチングして凹部16gを設ける。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。ただし、ウェットエッチングの場合には、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板16の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。   First, a silicon substrate 16 having a low resistance by doping impurities is prepared. The impurity may be an n-type impurity or a p-type impurity. The concentration is, for example, about 0.01 Ω · cm. One main surface of the silicon substrate 16 is etched, and as shown in FIG. 2A, a cavity 17a, a swing member 16b, and a fixed electrode for controlling the distance between the pressure-sensitive diaphragm 16a and the fixed electrode 14a. A recess 16g is formed for the cavity 17b for controlling the distance to the space 14b. In this case, the silicon substrate 16 is thermally oxidized to form a silicon oxide film. Then, a resist film is formed on the silicon oxide film, and the resist film is patterned (photolithography) so that the resist film remains outside the region where the recess 16g is formed, and the silicon oxide film is etched using the resist film as a mask, Thereafter, the remaining resist film is removed. The silicon substrate 16 is etched using the silicon oxide film having the opening formed in this way as a mask to provide a recess 16g. Etching may be dry etching or wet etching. However, in the case of wet etching, it is preferable to perform anisotropic etching by defining the crystal plane of the surface of the silicon substrate 16 so that the etching rate is different.

次いで、図2(b)に示すように、凹部16gにおいて、固定電極14a,14bの引き出し部分(島状体12a,12c)の上方に相当する領域に凹部16fを形成する。この凹部16fは、凹部16gを形成する方法と同様の方法で形成する。次いで、このシリコン基板16の他方の主面をエッチングして、図2(c)に示すように、感圧ダイヤフラム16a及び揺動部材16bを形成する。感圧ダイヤフラム16a及び揺動部材16bの形成も凹部16gを形成する方法と同様の方法で行う。   Next, as shown in FIG. 2B, in the recess 16g, a recess 16f is formed in a region corresponding to the upper part of the lead electrodes (islands 12a, 12c) of the fixed electrodes 14a, 14b. The recess 16f is formed by the same method as that for forming the recess 16g. Next, the other main surface of the silicon substrate 16 is etched to form a pressure sensitive diaphragm 16a and a swing member 16b as shown in FIG. The pressure-sensitive diaphragm 16a and the swing member 16b are formed by the same method as the method of forming the recess 16g.

次いで、図3(a)に示すように、島状体12a〜12cを埋め込んだ第1のガラス基板11を作製する。この第1のガラス基板11は、図4(a)〜(e)に示す工程により作製することができる。なお、図4(a)〜(e)においては、明確に図示するために島状体12a,12bの部分を示す。すなわち、まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板12を準備する。このシリコン基板12をエッチングして、図4(a)に示すように、島状体12a〜12cを形成する。   Next, as shown in FIG. 3A, the first glass substrate 11 in which the islands 12a to 12c are embedded is produced. The first glass substrate 11 can be manufactured by the steps shown in FIGS. 4A to 4E, the islands 12a and 12b are shown for the sake of clarity. That is, first, a silicon substrate 12 having a low resistance by doping impurities is prepared. The silicon substrate 12 is etched to form islands 12a to 12c as shown in FIG.

次いで、図4(b)に示すように、島状体12a,12bを形成したシリコン基板12上に第1のガラス基板11を置く。さらに、真空下で、このシリコン基板12及び第1のガラス基板11を加熱し、図4(c)に示すように、シリコン基板12を第1のガラス基板11に押圧して島状体12a,12bを第1のガラス基板11の主面11bに押し込んで、シリコン基板12と第1のガラス基板11とを接合する。このときの温度は、シリコンの融点以下であって、ガラスが変形可能である温度(例えば、ガラスの軟化点温度以下)が好ましい。例えば加熱温度は約600℃である。   Next, as shown in FIG. 4B, the first glass substrate 11 is placed on the silicon substrate 12 on which the islands 12a and 12b are formed. Further, the silicon substrate 12 and the first glass substrate 11 are heated under vacuum, and the silicon substrate 12 is pressed against the first glass substrate 11 as shown in FIG. 12b is pushed into the main surface 11b of the first glass substrate 11 to bond the silicon substrate 12 and the first glass substrate 11 together. The temperature at this time is not higher than the melting point of silicon and is preferably a temperature at which the glass can be deformed (for example, not higher than the softening point temperature of the glass). For example, the heating temperature is about 600 ° C.

さらに、シリコン基板12の島状体12a,12bと第1のガラス基板11との界面11cでの密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。この場合、シリコン基板12及び第1のガラス基板11にそれぞれ電極をつけて、約400℃以下の加熱下で約300V〜1kVの電圧を印加することにより行う。これにより界面11cでの密着性がより高くなり、静電容量型力学量センサのキャビティ17a,17bの気密性を向上させることができる。   Further, in order to further improve the adhesion at the interface 11c between the islands 12a, 12b of the silicon substrate 12 and the first glass substrate 11, it is preferable to perform an anodic bonding treatment. In this case, an electrode is attached to each of the silicon substrate 12 and the first glass substrate 11 and a voltage of about 300 V to 1 kV is applied under heating at about 400 ° C. or lower. Thereby, the adhesiveness at the interface 11c becomes higher, and the airtightness of the cavities 17a and 17b of the capacitance type mechanical quantity sensor can be improved.

次いで、図4(d)に示すように、第1のガラス基板11の主面11a側を研磨処理することにより島状体12a,12bを主面11aで部分的に露出させる。これにより、第1のガラス基板11に島状体12a,12bが埋め込まれた状態となる。さらに、図4(e)に示すように、シリコン基板12を研磨処理することにより、島状体12a,12bが第1のガラス基板11の両面から部分的に露出する。このようにしてシリコン製部材を埋め込んだ第1のガラス基板11を作製する。   Next, as shown in FIG. 4D, the islands 12a and 12b are partially exposed at the main surface 11a by polishing the main surface 11a side of the first glass substrate 11. As a result, the islands 12a and 12b are embedded in the first glass substrate 11. Further, as shown in FIG. 4E, the islands 12 a and 12 b are partially exposed from both surfaces of the first glass substrate 11 by polishing the silicon substrate 12. In this way, the first glass substrate 11 in which the silicon member is embedded is manufactured.

次いで、図3(b)に示すように、第1のガラス基板11の主面11b上に、島状体12a〜12cとそれぞれ電気的に接続するように電極15a〜15cを形成する。この場合、まず、第1のガラス基板11の主面11b上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。   Next, as illustrated in FIG. 3B, electrodes 15 a to 15 c are formed on the main surface 11 b of the first glass substrate 11 so as to be electrically connected to the islands 12 a to 12 c, respectively. In this case, first, an electrode material is deposited on the main surface 11b of the first glass substrate 11, a resist film is formed thereon, and the resist film is patterned so that the resist film remains in the electrode formation region ( Photolithography), the electrode material is etched using the resist film as a mask, and then the remaining resist film is removed.

次いで、図3(c)に示すように、第1のガラス基板11の主面11a上に、島状体12bと電気的に接続するように電極13(共通電極)を形成し、島状体12a,12cとそれぞれ電気的に接続するように固定電極14a,14bを形成する。この場合、まず、第1のガラス基板11の主面11a上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極及び固定電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。   Next, as shown in FIG. 3C, an electrode 13 (common electrode) is formed on the main surface 11a of the first glass substrate 11 so as to be electrically connected to the island 12b. Fixed electrodes 14a and 14b are formed so as to be electrically connected to 12a and 12c, respectively. In this case, first, an electrode material is deposited on the main surface 11a of the first glass substrate 11, a resist film is formed thereon, and the resist film is left so that the resist film remains in the electrode and fixed electrode formation region. Is patterned (photolithography), the electrode material is etched using the resist film as a mask, and then the remaining resist film is removed.

次いで、被測定圧力により変位する感圧ダイヤフラム16a及び被測定加速度により揺動する揺動部材16bを有するシリコン基板16を、感圧ダイヤフラム16aが固定電極14aと所定の間隔をおいて位置するように、また、揺動部材16bが固定電極14bと所定の間隔をおいて位置するように、第1のガラス基板11の主面11a上に接合する。すなわち、第1のガラス基板11の主面11aとシリコン基板16の第2接合部16eとが接合される。このとき、シリコン基板16及び第1のガラス基板11に対して、約400℃以下の加熱下で約500V程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板16と第1のガラス基板11との間の界面での密着性がより高くなり、キャビティ17a,17bの気密性を向上させることができる。   Next, the silicon substrate 16 having the pressure-sensitive diaphragm 16a that is displaced by the measured pressure and the swinging member 16b that is swung by the measured acceleration is positioned so that the pressure-sensitive diaphragm 16a is positioned at a predetermined interval from the fixed electrode 14a. In addition, the swing member 16b is joined to the main surface 11a of the first glass substrate 11 so as to be positioned at a predetermined distance from the fixed electrode 14b. That is, the main surface 11a of the first glass substrate 11 and the second bonding portion 16e of the silicon substrate 16 are bonded. At this time, an anodic bonding process is performed by applying a voltage of about 500 V to the silicon substrate 16 and the first glass substrate 11 under heating at about 400 ° C. or lower. Thereby, the adhesiveness in the interface between the silicon substrate 16 and the 1st glass substrate 11 becomes higher, and the airtightness of the cavities 17a and 17b can be improved.

次いで、第2のガラス基板18にサンドブラスト処理を行って孔18aを形成する。この第2のガラス基板18をシリコン基板16に接合する。すなわち、第2のガラス基板18とシリコン基板16の第1接合部16dとが接合される。このとき、シリコン基板16及び第2のガラス基板18に対して、約400℃以下の加熱下で約500V程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板16と第2のガラス基板18との間の界面での密着性がより高くなり、加速度センサ側の気密性を向上させることができる。   Next, the second glass substrate 18 is subjected to sand blasting to form holes 18a. The second glass substrate 18 is bonded to the silicon substrate 16. That is, the second glass substrate 18 and the first bonding portion 16d of the silicon substrate 16 are bonded. At this time, an anodic bonding process is performed by applying a voltage of about 500 V to the silicon substrate 16 and the second glass substrate 18 under heating at about 400 ° C. or lower. Thereby, the adhesiveness in the interface between the silicon substrate 16 and the 2nd glass substrate 18 becomes higher, and the airtightness by the side of an acceleration sensor can be improved.

このようにして得られた静電容量型力学量センサは、圧力センサ側において、固定電極14aが島状体12aを介して電極15aと電気的に接続され、電極13が島状体12bを介して電極15bと電気的に接続されている。したがって、感圧ダイヤフラム16aと固定電極14aとの間で検知された静電容量の変化の信号は、島状体12a,12bを介して電極15a,15bから取得することができる。この信号に基づいて測定圧力を算出することができる。また、加速度センサ側においては、固定電極14bが島状体12cを介して電極15cと電気的に接続され、電極13が島状体12bを介して電極15bと電気的に接続されている。したがって、揺動部材16bと固定電極14bとの間で検知された静電容量の変化の信号は、島状体12b,12cを介して電極15b,15cから取得することができる。この信号に基づいて測定加速度を算出することができる。   In the capacitive mechanical quantity sensor thus obtained, on the pressure sensor side, the fixed electrode 14a is electrically connected to the electrode 15a via the island 12a, and the electrode 13 via the island 12b. Are electrically connected to the electrode 15b. Therefore, the capacitance change signal detected between the pressure-sensitive diaphragm 16a and the fixed electrode 14a can be acquired from the electrodes 15a and 15b via the islands 12a and 12b. The measured pressure can be calculated based on this signal. On the acceleration sensor side, the fixed electrode 14b is electrically connected to the electrode 15c via the island-shaped body 12c, and the electrode 13 is electrically connected to the electrode 15b via the island-shaped body 12b. Therefore, the capacitance change signal detected between the swing member 16b and the fixed electrode 14b can be acquired from the electrodes 15b and 15c via the islands 12b and 12c. The measured acceleration can be calculated based on this signal.

本実施の形態に係る静電容量型力学量センサによれば、圧力センサ側の感圧ダイヤフラム16a用の電極13と、加速度センサ側の揺動部材16b用の電極13とが共通であるので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、圧力センサ側の感圧ダイヤフラム16a用の電極と、加速度センサ側の揺動部材16b用の電極とを共通にすることにより、幅方向の寸法を小さくすることができるので、センサの小型化を図ることができる。   According to the capacitance-type mechanical quantity sensor according to the present embodiment, the electrode 13 for the pressure-sensitive diaphragm 16a on the pressure sensor side and the electrode 13 for the swing member 16b on the acceleration sensor side are common. The number of electrodes can be reduced, whereby the wiring portion can be simplified. Further, since the electrode for the pressure-sensitive diaphragm 16a on the pressure sensor side and the electrode for the oscillating member 16b on the acceleration sensor side are made common, the size in the width direction can be reduced. Can be achieved.

(実施の形態2)
本実施の形態においては、静電容量型力学量センサが、静電容量により圧力を検知する圧力センサと、静電容量により加速度を検知する加速度センサとを積層してなる静電容量型力学センサ(縦型)である場合について説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの概略構成を示す断面図である。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the capacitance type mechanical quantity sensor is formed by stacking a pressure sensor that detects pressure by capacitance and an acceleration sensor that detects acceleration by capacitance. The case of (vertical) will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the capacitive mechanical quantity sensor according to the second embodiment of the present invention.

図中21は第1のガラス基板を示す。第1のガラス基板21は、相互に対向する一対の主面21a,21bを有する。この第1のガラス基板21の主面21a側には、圧力センサが設けられ、主面21b側には、加速度センサが設けられる。また、第1のガラス基板21には、シリコンで構成された島状体(シリコン製部材)22が埋設されている。島状体22は、主面21a上に形成された電極と主面21b上に形成された電極とを電気的に接続する導電部材である。島状体22は、第1のガラス基板11の両主面でそれぞれ露出している。すなわち、島状体22は、第1のガラス基板11の両主面でそれぞれ略面一となるように形成されている。なお、この島状体22の形成については実施の形態1と同じである。   In the figure, reference numeral 21 denotes a first glass substrate. The first glass substrate 21 has a pair of main surfaces 21a and 21b facing each other. A pressure sensor is provided on the main surface 21a side of the first glass substrate 21, and an acceleration sensor is provided on the main surface 21b side. Further, an island-like body (silicon member) 22 made of silicon is embedded in the first glass substrate 21. The island 22 is a conductive member that electrically connects the electrode formed on the main surface 21a and the electrode formed on the main surface 21b. The islands 22 are exposed on both main surfaces of the first glass substrate 11. That is, the island-like body 22 is formed so as to be substantially flush with both main surfaces of the first glass substrate 11. The formation of the islands 22 is the same as in the first embodiment.

第1のガラス基板11の主面11a側の圧力センサ領域Aには、島状体22の一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極23が形成されている。この固定電極23は、圧力センサ用の固定電極である。また、第1のガラス基板11の主面11b側の加速度センサ領域Bには、島状体22の他方の露出部分と電気的に接続するように固定電極24が形成されている。この固定電極24は、加速度センサ用の固定電極である。この固定電極24は、第1のガラス基板11の側面まで延在した、固定電極用の引き出し端部としての電極24aを含む。圧力センサ側の固定電極23と加速度センサ側の固定電極24とは、島状体22を介して電気的に接続されている。すなわち、圧力センサ側の固定電極23と加速度センサ側の固定電極24が共通化されている。   A fixed electrode 23 is formed in the pressure sensor region A on the main surface 11 a side of the first glass substrate 11 so as to be electrically connected to one exposed portion of the island-shaped body 22. This fixed electrode 23 is a fixed electrode for a pressure sensor. Further, a fixed electrode 24 is formed in the acceleration sensor region B on the main surface 11b side of the first glass substrate 11 so as to be electrically connected to the other exposed portion of the island-like body 22. The fixed electrode 24 is a fixed electrode for the acceleration sensor. The fixed electrode 24 includes an electrode 24 a that extends to the side surface of the first glass substrate 11 and serves as a lead-out end portion for the fixed electrode. The fixed electrode 23 on the pressure sensor side and the fixed electrode 24 on the acceleration sensor side are electrically connected through an island 22. That is, the fixed electrode 23 on the pressure sensor side and the fixed electrode 24 on the acceleration sensor side are shared.

第1のガラス基板21の主面21a上には、圧力センサ側の導電性可動部である感圧ダイヤフラム25a(可動電極)を有する第1のシリコン基板25が接合されている。この感圧ダイヤフラム25aは、導電性可動部として被測定圧力により可動する。第1のガラス基板21の主面21b上には、加速度センサ側の導電性可動部である揺動部材26aと、揺動部材26aを支持するカンチレバー26bとを有する第2のシリコン基板26が接合されている。この揺動部材26aは、導電性可動部として被測定加速度により揺動する。第1のシリコン基板25は、第1のガラス基板21の主面21aと第1接合部25bで接合されている。また、第2のシリコン基板26は、第1のガラス基板21の主面21bと第2接合部26cで接合されている。   On the main surface 21a of the first glass substrate 21, a first silicon substrate 25 having a pressure-sensitive diaphragm 25a (movable electrode) which is a conductive movable portion on the pressure sensor side is bonded. This pressure-sensitive diaphragm 25a is movable as a conductive movable part by a pressure to be measured. On the main surface 21b of the first glass substrate 21, a second silicon substrate 26 having a swing member 26a that is a conductive movable part on the acceleration sensor side and a cantilever 26b that supports the swing member 26a is joined. Has been. The swing member 26a swings at a measured acceleration as a conductive movable part. The first silicon substrate 25 is bonded to the main surface 21a of the first glass substrate 21 by the first bonding portion 25b. The second silicon substrate 26 is bonded to the main surface 21b of the first glass substrate 21 by the second bonding portion 26c.

第1のガラス基板21と第1のシリコン基板25とは、感圧ダイヤフラム25aが固定電極23と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で第1接合部25bで接合される。第1のガラス基板21と第2のシリコン基板26とは、揺動部材26aが固定電極24と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で第2接合部26cで接合される。また、第1のガラス基板21と第1のシリコン基板25とは、固定電極23上にキャビティ27aが形成されるように接合されている。第1のガラス基板21と第2のシリコン基板26とは、固定電極24上にキャビティ27bが形成されるように接合されている。   The first glass substrate 21 and the first silicon substrate 25 are bonded at the first bonding portion 25b in a state where the pressure-sensitive diaphragm 25a is aligned with the fixed electrode 23 so as to be disposed at a predetermined interval. The The first glass substrate 21 and the second silicon substrate 26 are joined by the second joining portion 26c in a state where the swing member 26a is aligned with the fixed electrode 24 so as to be arranged at a predetermined interval. The Further, the first glass substrate 21 and the first silicon substrate 25 are joined so that a cavity 27 a is formed on the fixed electrode 23. The first glass substrate 21 and the second silicon substrate 26 are joined so that a cavity 27 b is formed on the fixed electrode 24.

第1のシリコン基板25における感圧ダイヤフラム25a及び第2のシリコン基板26における揺動部材26aは、第1及び第2のシリコン基板25,26の両面からエッチングなどによりそれぞれ凹部を形成することにより設けられている。また、カンチレバー26bと揺動部材26aとを第2のシリコン基板26に形成する場合には、例えばマイクロマシニングマシン技術を応用したエッチングにより行う。第1及び第2のシリコン基板25,26の第1のガラス基板接合面側の凹部は、少なくとも固定電極23,24をそれぞれ収容できる大きさを有しており、第1のシリコン基板25を第1のガラス基板21に接合することにより上記キャビティ27aを構成し、第2のシリコン基板26を第1のガラス基板21に接合することにより上記キャビティ27bを構成する。これにより、感圧ダイヤフラム25aと固定電極23との間に静電容量が発生し、揺動部材26aと固定電極24との間に静電容量が発生する。   The pressure-sensitive diaphragm 25a in the first silicon substrate 25 and the swing member 26a in the second silicon substrate 26 are provided by forming recesses from both sides of the first and second silicon substrates 25 and 26 by etching or the like. It has been. Further, when the cantilever 26b and the swing member 26a are formed on the second silicon substrate 26, for example, etching is performed by applying a micromachining machine technique. The recesses on the first glass substrate bonding surface side of the first and second silicon substrates 25 and 26 have a size that can accommodate at least the fixed electrodes 23 and 24, respectively. The cavity 27 a is configured by bonding to one glass substrate 21, and the cavity 27 b is configured by bonding the second silicon substrate 26 to the first glass substrate 21. As a result, a capacitance is generated between the pressure-sensitive diaphragm 25 a and the fixed electrode 23, and a capacitance is generated between the swing member 26 a and the fixed electrode 24.

第1のガラス基板21と島状体22との界面、第1のガラス基板21の主面21aと第1のシリコン基板25の第1接合部25bとの界面、第1のガラス基板21の主面21bと第2のシリコン基板26の第2接合部26cとの界面は、高い密着性を有することが好ましい。これらの界面は、実施の形態1と同様にして、陽極接合処理を施すことにより、密着性をより高くすることができる。これにより、感圧ダイヤフラム25aと第1のガラス基板21の主面21aとの間で構成するキャビティ27aの気密性を高く保つことができる。   The interface between the first glass substrate 21 and the island 22, the interface between the main surface 21 a of the first glass substrate 21 and the first bonding portion 25 b of the first silicon substrate 25, and the main of the first glass substrate 21 The interface between the surface 21b and the second bonding portion 26c of the second silicon substrate 26 preferably has high adhesion. The adhesiveness of these interfaces can be further increased by performing anodic bonding treatment in the same manner as in the first embodiment. Thereby, the airtightness of the cavity 27a comprised between the pressure sensitive diaphragm 25a and the main surface 21a of the 1st glass substrate 21 can be kept high.

第1のシリコン基板25の側面(紙面向って右側面)には、感圧ダイヤフラム25a用の引き出し端部である電極28aが形成されている。また、第2のシリコン基板26の側面(紙面向って右側面)には、揺動部材26a用の引き出し端部である電極28bが形成されている。したがって、固定電極24用の引き出し端部である電極24aと、感圧ダイヤフラム25a用の引き出し端部である電極28aと、揺動部材26a用の引き出し端部である電極28bとが、同一面内に配置されている。したがって、電極24a,28bにより、共通の電極取り出し端部で外部と接続されるようになっている。これにより、このセンサを外部機器に対して容易に表面実装することができる。なお、これらの電極24a,28a,28bは、同一面内でなくても良い。   An electrode 28a which is a lead-out end portion for the pressure-sensitive diaphragm 25a is formed on the side surface (right side surface as viewed in the drawing) of the first silicon substrate 25. In addition, an electrode 28b, which is a lead-out end for the swing member 26a, is formed on the side surface (right side as viewed in the drawing) of the second silicon substrate 26. Therefore, the electrode 24a that is the lead-out end for the fixed electrode 24, the electrode 28a that is the lead-out end for the pressure-sensitive diaphragm 25a, and the electrode 28b that is the lead-out end for the swing member 26a are in the same plane. Is arranged. Therefore, the electrodes 24a and 28b are connected to the outside at the common electrode extraction end. Thereby, this sensor can be easily surface-mounted on an external device. These electrodes 24a, 28a, and 28b do not have to be in the same plane.

このような構成を有する静電容量型力学量センサの圧力センサ領域Aにおいては、感圧ダイヤフラム25aと第1のガラス基板21上の固定電極23との間に所定の静電容量を有する。この圧力センサに圧力がかかると、感圧ダイヤフラム25aが圧力に応じて可動する。これにより、感圧ダイヤフラム25aが変位する。このとき、感圧ダイヤフラム25aと第1のガラス基板21上の固定電極23との間の静電容量が変化する。したがって、この静電容量をパラメータとして、その変化を圧力変化とすることができる。   In the pressure sensor region A of the capacitance type mechanical quantity sensor having such a configuration, a predetermined capacitance is provided between the pressure sensitive diaphragm 25 a and the fixed electrode 23 on the first glass substrate 21. When pressure is applied to the pressure sensor, the pressure-sensitive diaphragm 25a moves according to the pressure. Thereby, the pressure sensitive diaphragm 25a is displaced. At this time, the electrostatic capacitance between the pressure sensitive diaphragm 25a and the fixed electrode 23 on the first glass substrate 21 changes. Therefore, the change can be a pressure change using the capacitance as a parameter.

一方、静電容量型力学量センサの加速度センサ領域Bにおいては、第1のガラス基板21と、第2のシリコン基板26とにより構成された空間部内で、揺動部材26aが被測定加速度により揺動する。揺動部材26aは導電体であるので、揺動部材26aが揺動することにより、固定電極24との間の静電容量が変化する。この変化を検知することにより加速度を測定することができる。   On the other hand, in the acceleration sensor region B of the capacitance type mechanical quantity sensor, the swinging member 26a is swung by the measured acceleration in the space formed by the first glass substrate 21 and the second silicon substrate 26. Move. Since the oscillating member 26a is a conductor, the capacitance with the fixed electrode 24 changes when the oscillating member 26a oscillates. By detecting this change, acceleration can be measured.

この静電容量型力学量センサにおいては、圧力センサ側の第1固定電極と加速度センサ側の第2固定電極とが島状体(導電部材)を介して電気的に接続されているので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、圧力センサ側の第1のシリコン基板25と第1のガラス基板21との間の接合面に電極などが存在しない(可動電極用の電極28aが第1のシリコン基板25の側面に形成されている)ので、圧力センサのキャビティ27aの密閉度を高く保つことができる。   In this capacitance type mechanical quantity sensor, the first fixed electrode on the pressure sensor side and the second fixed electrode on the acceleration sensor side are electrically connected via an island (conductive member). The number can be reduced, whereby the wiring portion can be simplified. In addition, there is no electrode or the like on the bonding surface between the first silicon substrate 25 and the first glass substrate 21 on the pressure sensor side (the movable electrode 28a is formed on the side surface of the first silicon substrate 25). Therefore, the sealing degree of the pressure sensor cavity 27a can be kept high.

次に、本実施の形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。図6(a),(b)、図7(a)〜(c)、図8(a)〜(c)は、本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。   Next, a manufacturing method of the capacitive pressure sensor of the present embodiment will be described. 6 (a), 6 (b), 7 (a) to 7 (c), and 8 (a) to 8 (c) show a method of manufacturing a capacitive mechanical quantity sensor according to Embodiment 2 of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating.

まず、不純物をドーピングして低抵抗化した第1のシリコン基板25を準備する。不純物としては、n型不純物でも良く、p型不純物でも良い。濃度としては、例えば0.01Ω・cm程度とする。この第1のシリコン基板25の一方の主面をエッチングして、図6(a)に示すように、感圧ダイヤフラム25aと固定電極23との間の間隔を制御するキャビティ27a用の凹部25cを形成する。この場合、第1のシリコン基板25を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。そして、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、凹部25c形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。このようにして形成した開口部を有するシリコン酸化膜をマスクとして第1のシリコン基板25をエッチングして凹部25cを設ける。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。ただし、ウェットエッチングの場合には、エッチングレートに差が出るように第1のシリコン基板25の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。   First, a first silicon substrate 25 doped with impurities to reduce resistance is prepared. The impurity may be an n-type impurity or a p-type impurity. The concentration is, for example, about 0.01 Ω · cm. One main surface of the first silicon substrate 25 is etched to form a recess 25c for the cavity 27a for controlling the distance between the pressure sensitive diaphragm 25a and the fixed electrode 23 as shown in FIG. Form. In this case, the first silicon substrate 25 is thermally oxidized to form a silicon oxide film. Then, a resist film is formed on the silicon oxide film, and the resist film is patterned (photolithography) so that the resist film remains outside the region where the recess 25c is formed, and the silicon oxide film is etched using the resist film as a mask, Thereafter, the remaining resist film is removed. The first silicon substrate 25 is etched using the silicon oxide film having the opening formed in this way as a mask to provide a recess 25c. Etching may be dry etching or wet etching. However, in the case of wet etching, it is preferable to perform anisotropic etching by defining the crystal plane of the surface of the first silicon substrate 25 so that the etching rate differs.

次いで、この第1のシリコン基板25の他方の主面をエッチングして、図6(b)に示すように、感圧ダイヤフラム25aを形成する。感圧ダイヤフラム25aの形成も凹部25cを形成する方法と同様の方法で行う。   Next, the other main surface of the first silicon substrate 25 is etched to form a pressure-sensitive diaphragm 25a as shown in FIG. 6B. The pressure-sensitive diaphragm 25a is formed by the same method as the method of forming the recess 25c.

次いで、上記と同様に不純物をドーピングして低抵抗化した第2のシリコン基板26を準備する。この第2のシリコン基板26の一方の主面をエッチングして、図7(a)に示すように、揺動部材26aと固定電極24との間の間隔を制御するキャビティ27b用の段差部26eを形成する。この場合、第2のシリコン基板26を熱酸化してシリコン酸化膜を形成する。そして、シリコン酸化膜上にレジスト膜を形成し、段差部26e形成領域以外にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。このようにして形成した開口部を有するシリコン酸化膜をマスクとして第2のシリコン基板26をエッチングして段差部26eを設ける。エッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。ただし、ウェットエッチングの場合には、エッチングレートに差が出るように第2のシリコン基板26の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。   Next, a second silicon substrate 26 having a low resistance by doping impurities is prepared in the same manner as described above. One main surface of the second silicon substrate 26 is etched, and as shown in FIG. 7A, a step portion 26e for the cavity 27b for controlling the distance between the swing member 26a and the fixed electrode 24. Form. In this case, the second silicon substrate 26 is thermally oxidized to form a silicon oxide film. Then, a resist film is formed on the silicon oxide film, and the resist film is patterned (photolithography) so that the resist film remains outside the stepped portion 26e formation region, and the silicon oxide film is etched using the resist film as a mask. Thereafter, the remaining resist film is removed. The second silicon substrate 26 is etched using the silicon oxide film having the opening thus formed as a mask to provide a stepped portion 26e. Etching may be dry etching or wet etching. However, in the case of wet etching, it is preferable to perform anisotropic etching by defining the crystal plane of the surface of the second silicon substrate 26 so that the etching rate differs.

次いで、この第2のシリコン基板26の他方の主面をエッチングして、図7(b)に示すように、揺動部材26aの厚さ間隔を制御する凹部26fを形成する。さらに、この第2のシリコン基板26の他方の主面をエッチングして、図7(c)に示すように、凹部26fにおいて、カンチレバー26bを形成するための凹部26gを形成する。この凹部26f,26gは、凹部26eを形成する方法と同様の方法で形成する。   Next, the other main surface of the second silicon substrate 26 is etched to form a recess 26f for controlling the thickness interval of the swing member 26a, as shown in FIG. 7B. Further, the other main surface of the second silicon substrate 26 is etched to form a recess 26g for forming the cantilever 26b in the recess 26f, as shown in FIG. 7C. The recesses 26f and 26g are formed by a method similar to the method of forming the recess 26e.

次いで、島状体22を埋め込んだ第1のガラス基板21を作製する。この第1のガラス基板21に島状体22を埋め込む方法は、実施の形態1における図4に示す工程と同様である。次いで、第1のガラス基板21の主面21a上に島状体22と電気的に接続するように固定電極23を形成する。この場合、まず、第1のガラス基板21の主面21a上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、固定電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。   Subsequently, the 1st glass substrate 21 which embedded the island-shaped body 22 is produced. The method of embedding the islands 22 in the first glass substrate 21 is the same as the process shown in FIG. 4 in the first embodiment. Next, the fixed electrode 23 is formed on the main surface 21 a of the first glass substrate 21 so as to be electrically connected to the island-like body 22. In this case, first, an electrode material is deposited on the main surface 21a of the first glass substrate 21, a resist film is formed thereon, and the resist film is patterned so that the resist film remains in the fixed electrode formation region. (Photolithography), the electrode material is etched using the resist film as a mask, and then the remaining resist film is removed.

次いで、図8(b)に示すように、第1のガラス基板21の主面21b上に、島状体2と電気的に接続するように固定電極24を形成する。この場合、まず、第1のガラス基板21の主面21b上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、固定電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング(フォトリソグラフィー)し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。   Next, as shown in FIG. 8B, the fixed electrode 24 is formed on the main surface 21 b of the first glass substrate 21 so as to be electrically connected to the island-like body 2. In this case, first, an electrode material is deposited on the main surface 21b of the first glass substrate 21, a resist film is formed thereon, and the resist film is patterned so that the resist film remains in the fixed electrode formation region. (Photolithography), the electrode material is etched using the resist film as a mask, and then the remaining resist film is removed.

次いで、被測定圧力により変位する感圧ダイヤフラム25aを有する第1のシリコン基板25を感圧ダイヤフラム25aが固定電極23と所定の間隔をおいて位置するように第1のガラス基板21の主面21a上に接合する。また、被測定加速度により揺動する揺動部材26aが固定電極24と所定の間隔をおいて位置するように第1のガラス基板21の主面21b上に接合する。すなわち、第1のガラス基板21の主面21aと第1のシリコン基板25の第1接合部25bとが接合され、第1のガラス基板21の主面21bと第2のシリコン基板26の第2接合部26cとが接合される。このとき、第1及び第2シリコン基板25,26及び第1のガラス基板21に対して、約400℃以下の加熱下で約500V程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これにより第1及び第2のシリコン基板25,26と第1のガラス基板21との間の界面での密着性がより高くなり、キャビティ27a,27bの気密性を向上させることができる。   Next, the main surface 21a of the first glass substrate 21 is placed on the first silicon substrate 25 having the pressure-sensitive diaphragm 25a that is displaced by the pressure to be measured so that the pressure-sensitive diaphragm 25a is positioned at a predetermined distance from the fixed electrode 23. Join on top. Further, the swinging member 26 a that swings due to the acceleration to be measured is joined to the main surface 21 b of the first glass substrate 21 so as to be positioned at a predetermined distance from the fixed electrode 24. That is, the main surface 21 a of the first glass substrate 21 and the first bonding portion 25 b of the first silicon substrate 25 are bonded, and the main surface 21 b of the first glass substrate 21 and the second of the second silicon substrate 26 are second. The joint portion 26c is joined. At this time, an anodic bonding process is performed by applying a voltage of about 500 V to the first and second silicon substrates 25 and 26 and the first glass substrate 21 under heating at about 400 ° C. or less. Thereby, the adhesiveness in the interface between the 1st and 2nd silicon substrates 25 and 26 and the 1st glass substrate 21 becomes higher, and the airtightness of the cavities 27a and 27b can be improved.

さらに、第1のシリコン基板25の側面に電極28aを形成し、第1のガラス基板21の側面に電極24aを形成し、第2のシリコン基板26の側面に電極28bを形成する。この場合、これらの電極24a,28bは、ステンシルマスクなどを用いて、電極材料を被着することにより形成する。   Further, the electrode 28 a is formed on the side surface of the first silicon substrate 25, the electrode 24 a is formed on the side surface of the first glass substrate 21, and the electrode 28 b is formed on the side surface of the second silicon substrate 26. In this case, these electrodes 24a and 28b are formed by depositing an electrode material using a stencil mask or the like.

このようにして得られた静電容量型力学量センサは、圧力センサ側において、固定電極23が島状体22を介して電極24aと電気的に接続されている。したがって、感圧ダイヤフラム25aと固定電極23との間で検知された静電容量の変化の信号は、島状体22を介して電極24a,28aから取得することができる。この信号に基づいて測定圧力を算出することができる。また、加速度センサ側においては、固定電極24が延在して電極24aとなっている。したがって、揺動部材26aと固定電極24との間で検知された静電容量の変化の信号は、電極24a,28bから取得することができる。この信号に基づいて測定加速度を算出することができる。   In the capacitance type mechanical quantity sensor thus obtained, the fixed electrode 23 is electrically connected to the electrode 24a through the island 22 on the pressure sensor side. Therefore, the capacitance change signal detected between the pressure-sensitive diaphragm 25 a and the fixed electrode 23 can be acquired from the electrodes 24 a and 28 a via the island 22. The measured pressure can be calculated based on this signal. On the acceleration sensor side, the fixed electrode 24 extends to form an electrode 24a. Therefore, the capacitance change signal detected between the swing member 26a and the fixed electrode 24 can be acquired from the electrodes 24a and 28b. The measured acceleration can be calculated based on this signal.

本実施の形態に係る静電容量型力学量センサによれば、圧力センサ側の固定電極23と加速度センサ側の固定電極24とが島状体22を介して電気的に接続されているので、電極数を少なくすることができ、これにより配線部を簡略化することができる。また、圧力センサ側の第1のシリコン基板25と第1のガラス基板21との間の接合面に電極などが存在しない(可動電極用の電極28aが第1のシリコン基板25の側面に形成されている)ので、圧力センサのキャビティ27aの密閉度を高く保つことができる。   According to the capacitance type mechanical quantity sensor according to the present embodiment, the fixed electrode 23 on the pressure sensor side and the fixed electrode 24 on the acceleration sensor side are electrically connected via the island-shaped body 22. The number of electrodes can be reduced, whereby the wiring portion can be simplified. In addition, there is no electrode or the like on the bonding surface between the first silicon substrate 25 and the first glass substrate 21 on the pressure sensor side (the movable electrode 28a is formed on the side surface of the first silicon substrate 25). Therefore, the sealing degree of the pressure sensor cavity 27a can be kept high.

本発明は上記実施の形態1,2に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態1,2で説明した数値や材質については特に制限はない。また、上記実施の形態1,2で説明したプロセスについてはこれに限定されず、工程間の順序を適宜変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。   The present invention is not limited to Embodiments 1 and 2 above, and can be implemented with various modifications. For example, the numerical values and materials described in the first and second embodiments are not particularly limited. Further, the processes described in the first and second embodiments are not limited to this, and the order between the processes may be changed as appropriate. Other modifications may be made as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.

本発明は、例えばバッテリー付のTPMS(Tire Pressure Monitoring System)において、タイヤ回転時のみ圧力をモニタリングする静電容量型力学量センサに適用することができる。   The present invention can be applied to, for example, a capacitive mechanical quantity sensor that monitors pressure only when a tire rotates in a TPMS (Tire Pressure Monitoring System) with a battery.

本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)〜(e)は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A)-(e) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a),(b)は、本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A), (b) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. (a)〜(c)は、本発明の実施の形態2に係る静電容量型力学量センサの製造方法を説明するための断面図である。(A)-(c) is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the electrostatic capacitance type mechanical quantity sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

A 圧力センサ領域
B 加速度センサ領域
11,18,21 ガラス基板
11a,11b,21a,21b 主面
12,16,25,26 シリコン基板
12a〜12c,22 島状体
13,15a〜15c 電極
14a,14b,23,24 固定電極
16a,25a 感圧ダイヤフラム
16b,26a 揺動部材
16c,26b カンチレバー
16d,16e,25b,26c,26d 接合部
A Pressure sensor area B Acceleration sensor area 11, 18, 21 Glass substrate 11a, 11b, 21a, 21b Main surface 12, 16, 25, 26 Silicon substrate 12a-12c, 22 Island-like body 13, 15a-15c Electrode 14a, 14b , 23, 24 Fixed electrode 16a, 25a Pressure sensitive diaphragm 16b, 26a Oscillating member 16c, 26b Cantilever 16d, 16e, 25b, 26c, 26d

Claims (9)

一対の対向する電極をなす第1固定電極と第1可動電極との間の静電容量により第一の力学量を検知する第一の力学量センサと、他の一対の対向する電極をなす第2固定電極と第2可動電極との間の静電容量により第二の力学量を検知する第二の力学量センサとを並設して一体化してなる静電容量型力学量センサであって、相互に背向する一対の主面を有し、一方の主面上に形成された前記第1固定電極及び前記第2固定電極を有する第1基板と、前記第1固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第1可動電極となる第1導電性可動部、及び前記第2固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第2可動電極となる第2導電性可動部を有する第2基板と、を具備し、前記第1可動電極と前記第2可動電極とが電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されることを特徴とする静電容量型力学量センサ。   A first mechanical quantity sensor that detects a first mechanical quantity by a capacitance between a first fixed electrode that forms a pair of opposed electrodes and a first movable electrode, and a first dynamic quantity sensor that forms another pair of opposed electrodes 2. A capacitance type mechanical quantity sensor formed by juxtaposing and integrating a second mechanical quantity sensor for detecting a second mechanical quantity by a capacitance between a fixed electrode and a second movable electrode. A first substrate having a pair of main surfaces facing each other and having the first fixed electrode and the second fixed electrode formed on one main surface; and a predetermined distance from the first fixed electrode The first conductive movable part that becomes the first movable electrode arranged opposite to each other, and the second conductive electrode that becomes the second movable electrode arranged opposite to the second fixed electrode with a predetermined interval. A second substrate having two conductive movable parts, wherein the first movable electrode and the second movable electrode are electrically Connected, capacitive dynamic quantity sensor, characterized in that it is connected to an outside end portion extraction common electrode. 一対の対向する電極をなす第1固定電極と第1可動電極との間の静電容量により第一の力学量を検知する第一の力学量センサと、他の一対の対向する電極をなす第2固定電極と第2可動電極との間の静電容量により第二の力学量を検知する第二の力学量センサとを積層して一体化してなる静電容量型力学量センサであって、相互に背向する一対の主面の一方の主面上に形成された前記圧力センサ用の第1固定電極及び前記一対の主面の他方の主面上に形成された前記加速度センサ用の第2固定電極、並びに前記一対の主面とそれぞれ略面一となるように埋め込まれた導電部材を有する第1基板と、前記第1固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第1可動電極となる第1導電性可動部を有する第2基板と、前記第2固定電極と所定の間隔をおいて対向して配置された前記第2可動電極となる第2導電性可動部を有する第3基板と、を具備し、前記第1固定電極と前記第2固定電極とが前記導電部材を介して電気的に接続され、共通の電極取り出し端部で外部と接続されることを特徴とする静電容量型力学量センサ。   A first mechanical quantity sensor that detects a first mechanical quantity by a capacitance between a first fixed electrode that forms a pair of opposed electrodes and a first movable electrode, and a first dynamic quantity sensor that forms another pair of opposed electrodes A capacitive mechanical quantity sensor formed by laminating and integrating a second mechanical quantity sensor for detecting a second mechanical quantity by electrostatic capacitance between two fixed electrodes and a second movable electrode, A first fixed electrode for the pressure sensor formed on one main surface of the pair of main surfaces facing away from each other, and a first for the acceleration sensor formed on the other main surface of the pair of main surfaces. Two fixed electrodes, and a first substrate having a conductive member embedded so as to be substantially flush with the pair of main surfaces, respectively, and the first fixed electrode disposed opposite to the first fixed electrode. A second substrate having a first conductive movable part to be a first movable electrode, and the second fixed electrode; A third substrate having a second conductive movable portion that is the second movable electrode disposed to face each other at a predetermined interval, and the first fixed electrode and the second fixed electrode are A capacitance type mechanical quantity sensor which is electrically connected through a conductive member and is connected to the outside at a common electrode lead-out end. 前記第1及び第2固定電極のそれぞれの電極取り出し端部、並びに前記第1及び第2可動電極共通の電極取り出し端部が、前記第1基板における前記一対の主面の前記他方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の静電容量型力学量センサ。   An electrode extraction end portion of each of the first and second fixed electrodes and an electrode extraction end portion common to the first and second movable electrodes are on the other main surface of the pair of main surfaces of the first substrate. The capacitance type mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the capacitance type mechanical quantity sensor is formed. 前記第1及び第2固定電極の共通の電極取り出し端部と、前記第1及び第2可動電極の電極取り出し端部とが、同一面内に配置されたことを特徴とする請求項2記載の静電容量型力学量センサ。   The electrode extraction end portion common to the first and second fixed electrodes and the electrode extraction end portion of the first and second movable electrodes are disposed in the same plane. Capacitive mechanical sensor. 前記第1基板がガラス基板であり、前記第2基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項1又は請求項3記載の静電容量型力学量センサ。   4. The capacitive mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the first substrate is a glass substrate, and the second substrate is a silicon substrate. 前記第1基板がガラス基板であり、前記第2及び第3基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項2又は請求項4記載の静電容量型力学量センサ。   5. The capacitive mechanical quantity sensor according to claim 2, wherein the first substrate is a glass substrate, and the second and third substrates are silicon substrates. 前記導電部材は、前記ガラス基板に埋め込まれたシリコン製部材であることを特徴とする請求項6記載の静電容量型力学量センサ。   The capacitive mechanical quantity sensor according to claim 6, wherein the conductive member is a silicon member embedded in the glass substrate. 前記ガラス基板と前記シリコン製部材との界面においてSi−Si結合又はSi−O結合を有することを特徴とする請求項7記載の静電容量型力学量センサ。   The capacitive mechanical quantity sensor according to claim 7, wherein the sensor has an Si—Si bond or an Si—O bond at an interface between the glass substrate and the silicon member. 前記第1導電性可動部が被測定圧力により変位する感圧ダイヤフラムであり、前記感圧ダイヤフラムを用いて圧力を検知し、前記第2導電性可動部が被測定加速度により揺動する揺動部材であり、前記揺動部材を用いて加速度を検知することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の静電容量型力学量センサ。   The first conductive movable part is a pressure-sensitive diaphragm that is displaced by a measured pressure, and a swing member that detects pressure using the pressure-sensitive diaphragm and swings the second conductive movable part by a measured acceleration. The capacitance type mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein acceleration is detected using the swing member.
JP2005254740A 2005-09-02 2005-09-02 Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor Withdrawn JP2007064920A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254740A JP2007064920A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254740A JP2007064920A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007064920A true JP2007064920A (en) 2007-03-15

Family

ID=37927267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005254740A Withdrawn JP2007064920A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007064920A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118786A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 パナソニック電工株式会社 Manufacturing method for glass-embedded silicon substrate
JP2018506717A (en) * 2015-05-29 2018-03-08 ゴルテック.インク Integrated structure of MEMS pressure sensor and MEMS inertial sensor
WO2024084591A1 (en) * 2022-10-18 2024-04-25 ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 Sensor structure for casting concrete

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63149531A (en) * 1986-12-12 1988-06-22 Fuji Electric Co Ltd Electrostatic capacity type pressure sensor
JPH0465645A (en) * 1990-07-05 1992-03-02 Toshiba Corp Pressure sensor array
JPH07198516A (en) * 1993-12-29 1995-08-01 Omron Corp Capacitive pressure sensor, its production and pressure detection method
JPH08160072A (en) * 1994-12-09 1996-06-21 Tokin Corp Acceleration/pressure detecting element and its manufacture
JP2000074768A (en) * 1998-08-31 2000-03-14 Akebono Brake Ind Co Ltd Capacitance type pressure sensor and manufacture thereof
JP2000121475A (en) * 1998-10-14 2000-04-28 Fuji Electric Co Ltd Electrostatic capacity type pressure detector
JP2000275272A (en) * 1999-03-23 2000-10-06 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor acceleration sensor and its manufacture
JP2001177011A (en) * 1999-10-05 2001-06-29 Fujitsu Ltd Manufacturing method of packaging board and packaging board manufactured thereby
JP2004191128A (en) * 2002-12-10 2004-07-08 Pacific Ind Co Ltd Semiconductor sensor and transmitter of tire state monitoring device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63149531A (en) * 1986-12-12 1988-06-22 Fuji Electric Co Ltd Electrostatic capacity type pressure sensor
JPH0465645A (en) * 1990-07-05 1992-03-02 Toshiba Corp Pressure sensor array
JPH07198516A (en) * 1993-12-29 1995-08-01 Omron Corp Capacitive pressure sensor, its production and pressure detection method
JPH08160072A (en) * 1994-12-09 1996-06-21 Tokin Corp Acceleration/pressure detecting element and its manufacture
JP2000074768A (en) * 1998-08-31 2000-03-14 Akebono Brake Ind Co Ltd Capacitance type pressure sensor and manufacture thereof
JP2000121475A (en) * 1998-10-14 2000-04-28 Fuji Electric Co Ltd Electrostatic capacity type pressure detector
JP2000275272A (en) * 1999-03-23 2000-10-06 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor acceleration sensor and its manufacture
JP2001177011A (en) * 1999-10-05 2001-06-29 Fujitsu Ltd Manufacturing method of packaging board and packaging board manufactured thereby
JP2004191128A (en) * 2002-12-10 2004-07-08 Pacific Ind Co Ltd Semiconductor sensor and transmitter of tire state monitoring device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118786A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 パナソニック電工株式会社 Manufacturing method for glass-embedded silicon substrate
JPWO2011118786A1 (en) * 2010-03-26 2013-07-04 パナソニック株式会社 Method for manufacturing glass-embedded silicon substrate
JP2018506717A (en) * 2015-05-29 2018-03-08 ゴルテック.インク Integrated structure of MEMS pressure sensor and MEMS inertial sensor
JP2019105647A (en) * 2015-05-29 2019-06-27 ゴルテック.インク Mems pressure sensor and mems inertial sensor integration structure
US10407300B2 (en) 2015-05-29 2019-09-10 Goertek.Inc Integrated structure of mems pressure sensor and mems inertia sensor
WO2024084591A1 (en) * 2022-10-18 2024-04-25 ムネカタインダストリアルマシナリー株式会社 Sensor structure for casting concrete

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4585426B2 (en) Capacitive pressure sensor
CN106744649A (en) Micro electro mechanical device and its manufacture method with two buried cavities
US9908771B2 (en) Inertial and pressure sensors on single chip
JP2001196484A (en) Manufacturing method of mems structure enabling wafer level vacuum packaging
TWI634069B (en) Hybrid integrated component and process for its production
JP2007064919A (en) Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor
JP2002500961A (en) Micromechanical structural elements
JP2008101917A (en) Package for pressure sensor
TWI444605B (en) Mems pressure sensor device and manufacturing method thereof
JP2006047279A (en) Glass substrate, and capacitance-type pressure sensor using the same
JP2007064920A (en) Electrostatic capacity type mechanical quantity sensor
JP2008039593A (en) Capacitance type acceleration sensor
JP2007304019A (en) Capacitance dynamic quantity sensor
JP2008039595A (en) Capacitance acceleration sensor
JP2011196966A (en) Inertia sensor
JP2010054212A (en) Capacitive semiconductor physical quantity sensor
JP2007139559A (en) Capacitive pressure sensor
JP2007101282A (en) Capacitance type pressure sensor
KR100506073B1 (en) A vacuum packaged microgyroscope and a fabricating method thereof
JP2010177280A (en) Method of manufacturing semiconductor sensor, and semiconductor sensor
JP2006337141A (en) Capacitance type dynamic quantity sensor
JP5062146B2 (en) PHYSICAL QUANTITY SENSOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE
JP4922856B2 (en) Hermetic package, angular velocity sensor, and method of manufacturing hermetic package
JP2007093430A (en) Capacitance type acceleration sensor
JP2007205858A (en) Capacitive pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070926

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20090414

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100824

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101214

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20110114