JP3359871B2 - 容量型圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセス技
術を利用し、基板表面にダイアフラムを形成した容量型
圧力センサ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体プロセス技術を利用し、基板表面
にダイアフラムを形成した容量型圧力センサとして、例
えば図１５に示すようなものがある。

【０００３】この図１５は、容量型圧力センサの構造を
示す要部概略断面図であり、図１５の（ａ）において
は、単結晶シリコンからなる基板４３、不純物を高濃度
ドープした固定電極４４、耐エッチング特性を有する基
板保護膜４５、犠牲膜４６、そしてポリシリコンからな
るダイアフラム膜４７を示す。

【０００４】また、ダイアフラム膜４７は、ｐ型または
ｎ型の不純物を高濃度に含有するよう処理され可動電極
４８としても作用する。なお、図示は省略したが、ダイ
アフラム４７には、保護膜が積層される。

【０００５】また、図１５の（ｂ）においては、上記犠
牲膜４６は製造工程にてエッチング除去され、真空雰囲
気でエッチング液注入口（図示せず）が封止されること
により、基板４３と上記ダイアフラム膜４７により囲ま
れた圧力基準室４９が形成される。

【０００６】上記の容量型圧力センサの受圧面側領域、
つまり、可動ダイアフラム５０の圧力基準室４９側の面
と反対側の面に圧力が印加されると、図１５の（ｃ）に
示すように、印加された絶対圧力に比例して可動ダイア
フラム５０が撓み、この撓みによって、固定電極４４と
可動電極４８間の静電容量値が変化する。

【０００７】したがって、静電容量の変化を圧力検出信
号として取り出すことにより、可動ダイアフラム５０に
印加される圧力を測定することができる（例えば、特開
平９−２５７６１８号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、容量型圧力
センサの製造時に、半導体プロセスを用いて堆積された
膜は、一般に、膜堆積時に、膜の面内方向の内部応力を
有する。容量型圧力センサにおいて、可動ダイアフラム
５０は、半導体プロセスを用いてポリシリコン等を堆積
することによって形成されため、この可動ダイアフラム
５０も、内部応力を有することになる。

【０００９】可動ダイアフラム５０の内部応力が圧縮応
力の場合、圧力基準室４９の内部圧力と外部圧力とが、
平衡している状態で、可動ダイアフラム５０は図１５の
（ｂ）に示すように、座屈して受圧面側に凸に変形した
状態となっている場合がある。このように、受圧面側に
凸に変形した可動ダイアフラム５０の受圧面に圧力が印
加された場合、可動ダイアフラム５０が圧力によって変
形し、受圧面側に凸の状態から受圧面側に凹の状態に急
激に変形する状況が発生する。

【００１０】そして、可動ダイアフラム５０が、受圧面
側に凸の状態から凹の状態に急激に変形する際に、可動
ダイアフラム５０の変形が圧力に対して不連続に変化す
るおそれがある。このような不連続に可動ダイアフラム
５０が変形することは圧力に対して電気容量が不連続に
変化することになり、圧力センサが正確に作動しない事
を意味する。

【００１１】また、圧力が減少して、可動ダイアフラム
５０が受圧面側に凹の状態から、凸の状態に戻ったとき
に、初期の凸状態とは異なる状態に戻ることが考えられ
る。この場合には、容量値にオフセット値が発生してし
まい、正確な圧力測定が困難となるおそれがある。

【００１２】そこで、可動ダイアフラム５０の受圧面側
への凸の変形を抑えるために、高温の熱処理（アニー
ル）を施すという方法も考えられる。これは、ポリシリ
コンの内部応力が高温の熱処理（アニール）により低減
するということを利用した方法である。

【００１３】しかし、この方法では、ＩＣプロセスと整
合性が取れなくなるという問題がある。すなわち、小型
化等のために、同一基板上に上記容量型圧力センサとＭ
ＯＳＦＥＴ等から成る他の制御回路を形成しようとした
場合、高温で熱処理するとＭＯＳＦＥＴとして基板に導
入した不純物が熱によって拡散してしまい、特性が変わ
ってしまうという問題がある。また、高温熱処理を行う
と、時間的にも無駄が多くなって生産性も低下してしま
うので、実用的ではない。

【００１４】そこで、本発明の目的は、高温熱処理を追
加すること無く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状
態となるのを防止し、印加圧力の変化に対して連続的に
電気容量が変化する容量型圧力センサ及びその製造方法
を実現することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、次のように構成される。 （１）基板の主表面上に圧力基準室を設け、この圧力基
準室を覆うよう上記基板表面側に被覆形成された可動ダ
イアフラムを有する容量型圧力センサにおいて、上記可
動ダイアフラムは、その中央部を含む部分と周縁部とを
有し、この周縁部は、上記基板の主表面の反対側に突出
し、内部応力が圧縮応力である厚肉部を有し、上記可動
ダイアフラムの上記基板の主表面との対向面あるいはこ
の対向面とは反対側の面の少なくとも一方が、検出圧力
が０である初期状態で、上記基板の主表面に対して凸形
状を有する。

【００１６】可動ダイアフラムは初期状態で、基板の主
表面との対向面あるいはこの対向面とは反対側の面の少
なくとも一方が、上記基板の主表面に対して凸形状、つ
まり、受圧面側に凹形状となっているので、検出圧力が
可動ダイアフラムに受圧面に加わり可動ダイアフラムが
変形しても、可動ダイアフラムの変形が受圧面側に凸の
形から凹の形へ変化することは無い。したがって、可動
ダイアフラムの変形が検出圧力に対して連続的に変化
し、その結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出
力が得られる。

【００１７】

【００１８】可動ダイアフラムの周縁部に厚肉部が形成
されていることにより、可動ダイアフラムが座屈したと
しても、厚肉部により曲げモーメントが働き、可動ダイ
アフラムは、検出圧力が０である初期状態で受圧面側に
凹に変形した状態で安定する。

【００１９】よって、可動ダイアフラムの初期形状は、
受圧面側に凹形状となっているので、検出圧力が可動ダ
イアフラムの受圧面に加わり可動ダイアフラムが変形し
ても、可動ダイアフラムの変形が受圧面側に凸の形から
凹の形へ変化することは無い。したがって、可動ダイア
フラムの変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その
結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力が得ら
れる。

【００２０】

【００２１】（２）また、基板の主表面上に圧力基準室
を設け、この記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に
被覆形成された可動ダイアフラムを有する容量型圧力セ
ンサにおいて、上記可動ダイアフラムの上記基板の主表
面との対向面とは反対側の面の中央部上に上記圧力基準
室より径が小さく内部応力が引張応力の膜が配置されて
いる。

【００２２】可動ダイアフラムの中央部上に内部応力が
引張応力の膜が配置されていることにより、可動ダイア
フラムが座屈したとしても、上記膜により曲げモーメン
トが働き、可動ダイアフラムは受圧面側に凹に変形す
る。

【００２３】よって、検出圧力が可動ダイアフラムの受
圧面に加わりダイアフラムが変形しても、可動ダイアフ
ラムの変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結
果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られ
る。

【００２４】（３）また、基板の主表面上に圧力基準室
を設け、この記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に
被覆形成された可動ダイアフラムを有する容量型圧力セ
ンサの製造方法において、上記基板の主表面の一部に犠
牲膜を形成する工程と、上記犠牲膜が形成された上記基
板の主表面に可動ダイアフラム膜を被覆形成する工程
と、上記可動ダイアフラム膜の周縁部分に、上記基板の
主表面とは反対側に突出し、内部応力が圧縮応力である
厚肉部を形成する工程と、上記基板の主表面と上記可動
ダイアフラム膜との間に上記犠牲膜を除去し、圧力基準
室を形成する工程とを備え、上記可動ダイアフラムは、
検出圧力が０である初期状態で、上記基板の主表面に対
して凸形状を有する。この製造方法により上記（１）に
記載した容量型圧力センサを製造することができる。

【００２５】（４）また、基板の主表面上に圧力基準室
を設け、この記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に
被覆形成された可動ダイアフラムを有する容量型圧力セ
ンサの製造方法において、上記基板の主表面の一部に犠
牲膜を形成する工程と、上記犠牲膜が形成された上記基
板の主表面に可動ダイアフラム膜を被覆形成する工程
と、上記可動ダイアフラムの上記基板の主表面との対向
面とは反対側の面の中央部上に上記圧力基準室より径が
小さく内部応力が引張応力の膜を形成する工程と、上記
基板の主表面と上記可動ダイアフラム膜との間に上記犠
牲膜を除去し、圧力基準室を形成する工程とを備える。
この製造方法により上記（２）に記載した容量型圧力セ
ンサを製造することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。 （第１の実施形態）本発明の第１の実施形態を図１から
図４を参照して説明する。図１及び図２は、それぞれ、
本発明の第１の実施形態である容量型圧力センサのコン
デンサ部の概略断面図及び平面図を示しており、図１
は、図２におけるＡ−Ａ’線に沿った断面図を示したも
のである。また、図３は、図２におけるＯ−Ｂ線に沿っ
た断面図を示している。

【００２７】図１から図３において、基板１は単結晶シ
リコンからなり、この基板１の主表面にはｐ型またはｎ
型の不純物を高濃度に含有するよう処理された固定電極
２が形成されている。また、基板１の表面全域には耐エ
ッチング特性を有する基板保護膜３が被覆形成されてい
る。

【００２８】そして、この基板保護膜３の表面には、受
圧領域を覆うように、等方性エッチング特性を有する犠
牲膜４が被覆形成されている。なお、この犠牲膜４は製
造工程において除去されるものであって、完成製品には
ない。

【００２９】また、犠牲膜４を覆うようにダイアフラム
膜５が被覆形成されている。さらに、ダイアフラム膜５
は、ｐ型またはｎ型の不純物を高濃度に含有するよう処
理され可動電極６としても作用する。また、上記固定電
極２と可動電極６にはセンサ外部と電気的に通電するた
めに配線、電極が形成されている。

【００３０】また、ダイアフラム膜５の固定部７上部、
つまり、ダイアフラム膜５の周縁部には、周囲よりも膜
厚の厚い、厚肉部１２が形成されており、この厚肉部１
２は、内部応力が圧縮応力であれば、その材料は、ダイ
アフラム膜５と同じ材料でも、違う材料であってもよ
い。また、この容量型圧力センサには、エッチング液注
入口８が開口形成されており、当初形成されていた犠牲
膜４は、このエッチング液注入口８を介して全てエッチ
ング除去される。

【００３１】すなわち、犠牲膜４をすべて除去すること
により、基板１とダイアフラム膜５により囲まれた圧力
基準室９が形成されると同時に、基板１から分離された
圧力基準室９の上面側に位置するダイアフラム膜５、可
動電極６膜より構成される可動ダイアフラム１０が形成
される。

【００３２】この容量型圧力センサは、真空雰囲気にお
いて、エッチング液注入口８の全てを封止キャップ１１
により封止することにより、圧力基準室９が真空状態と
なり、印加された絶対圧力に比例して可動ダイアフラム
１０が撓み、この撓みによって、固定電極２と可動電極
６との間の静電容量値が変化する。したがって、静電容
量の変化を圧力検出信号として取り出すことにより、可
動ダイアフラム１０に印加される絶対圧力を測定するこ
とができる。

【００３３】また、図２では、可動ダイアフラム１０の
固定部７上部に、周囲よりも膜厚の厚い、厚肉部１２が
形成されているが、この他に、例えば、図４に示すよう
に厚肉部１２は、可動ダイアフラム１０の固定部７上部
の一部のにみ形成されていてもよく、厚肉部１２の配置
はこの限りでは無い。ただし、例えば、図４に示すよう
に、可動ダイアフラム１０の形状に対して対称性の良い
位置に厚肉部１２を位置する方が良い。

【００３４】これにより、検出圧力が可動ダイアフラム
１０の受圧面に印加され、可動電極６と固定電極２との
距離が変化する際に、可動電極６と固定電極２の位置関
係が平行に変化し高感度の出力が得られる。

【００３５】上記構成の容量型圧力センサでは、可動ダ
イアフラム１０の内部応力が圧縮応力の場合、可動ダイ
アフラム固定部７の上部に周囲よりも膜厚の厚い圧縮応
力の厚肉部１２が形成されていることにより、可動ダイ
アフラム１０が座屈したとしても、図１に示すように曲
げモーメントが働き、可動ダイアフラム１０は、基板１
の主表面に対して凸形状の状態で安定する、つまり、受
圧面側に凹に変形した状態で安定する。

【００３６】よって、可動ダイアフラム１０の初期状態
（検出圧力が０である状態）における形状は、受圧面側
に凹形状となっているので、検出圧力が可動ダイアフラ
ム１０の受圧面に加わり可動ダイアフラム１０が変形し
ても、可動ダイアフラムの変形が受圧面側に凸の形から
凹の形へ変化することは無いので、可動ダイアフラム１
０の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結
果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られ
る。

【００３７】また、可動ダイアフラム１０の内部応力が
引張応力の場合は、可動ダイアフラム１０がダイアフラ
ム固定部７から引張られている状態となるため、可動ダ
イアフラム１０は座屈することはなく、可動ダイアフラ
ム１０の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その
結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力を得る
ことができる。

【００３８】よって、本発明の第１の実施形態である容
量型圧力センサは、可動ダイアフラム１０の内部応力が
圧縮力、引張力のどちらでも、可動ダイアフラム１０が
受圧面側に凸となることはなく、可動ダイアフラム１０
の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結果、
電気容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られる。

【００３９】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。

【００４０】なお、以下に、上述した第１の実施形態に
おいて、ダイアフラム５をポリシリコンとした場合の要
部の寸法例を記載する。可動ダイアフラム１０の薄肉部
の厚み寸法ｔ₁は、約５μｍ、可動ダイアフラム１０の
厚肉部１２の厚み寸法ｔ₂は、約１０μｍである。ま
た、可動ダイアフラム１０の直径Ｌ₁（図２の点ａから
点ｄまでの距離）は、約２００μｍ、可動ダイアフラム
１０の薄肉部の直径Ｌ₂（図２の点ｂから点ｃまでの距
離）は、約１８０μｍである。

【００４１】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態として、第１の実施形態である容量型圧力センサの製
造方法を示す。図５の（ａ）から（ｄ）は、第１の実施
形態で示した容量型圧力センサの製造工程図を示し、図
２のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿った断面を示している。

【００４２】まず、図５の（ａ）において、単結晶シリ
コンからなる基板１の表面にイオン注入あるいは熱拡散
によりｐ型またはｎ型の不純物を高濃度に含有する固定
電極２を形成する。ここで、図では省略するが、固定電
極２を外部に電気的に接続させるためのリード部および
固定電極接続端子も基板１の表面に固定電極２の形成時
に形成する。

【００４３】次に、基板１の表面全域に耐エッチング特
性を有する基板保護膜３を被覆形成し、この基板保護膜
３の表面に等方性エッチング特性を有する犠牲膜４を被
覆形成する。次に、この犠牲膜４の受圧領域の周辺部を
エッチング除去する。

【００４４】次に、図５（ｂ）において、犠牲膜４を覆
うように、例えば減圧ＣＶＤを用いてポリシリコンを堆
積させダイアフラム膜５を被覆形成する。さらに、ダイ
アフラム膜５には、ｐ型またはｎ型の不純物を熱拡散、
またはイオン注入により高濃度に含有し可動電極６とす
る。また、固定電極２と可動電極６にはセンサ外部と電
気的に通電するために配線、電極を形成する。

【００４５】次に、図５（ｃ）では、後に可動ダイアフ
ラム１０の固定部となる部分の上部の一部を残し、可動
ダイアフラム１０の表面をエッチングし、可動ダイアフ
ラム１０の周囲に厚肉部１２を形成する。また、エッチ
ングによりダイアフラム膜５を貫通して犠牲膜４に到達
するように、少なくとも１個のエッチング液注入口８を
形成する。

【００４６】なお、上記厚肉部１２は、可動ダイアフラ
ム１０をエッチングして形成する以外に、可動ダイアフ
ラム１０の固定部７の上部の一部にダイアフラム１０と
同じ材料の膜を堆積させてもよく、違う材料であって
も、例えば、以下の（Ｉ）及び（ＩＩ）に示す膜形成法
により内部応力が圧縮応力である材料であれば形成して
もよい。

【００４７】（Ｉ）ダイアフラム膜５を構成する材料よ
りも線膨張係数が小さい材料を、容量型圧力センサの使
用温度よりも高温で堆積させ、厚肉部１２を形成する。
この方法により、厚肉部１２には、圧縮の熱応力が生じ
る。

【００４８】（ＩＩ）ダイアフラム膜５を構成する材料
よりも線膨張係数が大きい材料を、容量型圧力センサ使
用温度よりも低温で堆積させ、厚肉部１２を形成する。
この方法により、厚肉部１２は、圧縮の熱応力をもつ。

【００４９】続いて、図５の（ｄ）では、エッチング液
注入口８を介して、犠牲膜４の全てをエッチング除去す
る。すなわち、犠牲膜４を全て除去することにより、基
板１とダイアフラム膜５とにより囲まれた圧力基準室９
が形成されると同時に、基板１から分離された圧力基準
室９の上面側に位置するダイアフラム膜５、可動電極膜
６より構成する可動ダイアフラム１０が形成される。

【００５０】さらに、真空雰囲気において、エッチング
液注入口８の全てを封止キャップ１１により封止し、圧
力基準室９が真空状態となり、容量型圧力センサのセン
サ部となる。

【００５１】上記構成の容量型圧力センサでは、ダイア
フラム膜５の内部応力が圧縮応力の場合、可動ダイアフ
ラム固定部７の上部に周囲よりも膜厚の厚い圧縮応力の
厚肉部１２が形成されていることにより、可動ダイアフ
ラム１０が座屈したとしても、図５の（ｄ）に示すよう
に曲げモーメントが働き、可動ダイアフラム１０は受圧
面側に凹に変形する。

【００５２】したがって、本発明の第２の実施形態によ
れば、高温熱処理を追加すること無く、可動ダイアフラ
ムが受圧面側に凸の状態となるのを防止し、印加圧力の
変化に対して連続的に電気容量が変化する第１の実施形
態である容量型圧力センサの製造方法を実現することが
できる。

【００５３】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を図６を参照して説明する。図６は本発明の第
３の実施形態である容量型圧力センサの要部断面図を示
したものである。図６において、基板１３はエッチング
等によってその一部が受圧面側に凹に加工された単結晶
シリコンからなり、この基板１３の凹部の中心の基板表
面にはｐ型またはｎ型の不純物を高濃度に含有するよう
処理された固定電極１４が形成されている。

【００５４】また、基板１３の表面全域には耐エッチン
グ特性を有する基板保護膜１５が被覆形成されている。
そして、この基板保護膜１５の表面には、基板１３の凹
部を覆うように、等方性エッチング特性を有する犠牲膜
１６が被覆形成されている。なお、この犠牲膜１６は製
造工程において除去されるものであって、完成製品には
ない。

【００５５】また、犠牲膜１６を覆うようにダイアフラ
ム膜１７が被覆形成されている。さらに、ダイアフラム
膜１７はｐ型またはｎ型の不純物を高濃度に含有するよ
う処理され可動電極１８として作用する。

【００５６】また、固定電極１４と可動電極１８とには
センサ外部と電気的に通電するために配線、電極が形成
されている。基板１３の凹部の表面に形成された犠牲膜
１６とダイアフラム膜１７とは、基板１３の凹部に沿っ
て、受圧面側に凹の全体形状を有する。

【００５７】また、この容量型圧力センサには、第１の
実施形態である容量型圧力センサと同様に、エッチング
液注入口が開口形成されており、犠牲膜１６は、全てエ
ッチング除去される。そして、圧力基準室１９と可動ダ
イアフラム２０とが形成される。

【００５８】そして、真空雰囲気において、エッチング
液注入口の全てを封止キャップにより封止することによ
り、圧力基準室１９が真空状態となり、第１の実施形態
の動作原理と同様にして、印加圧力によって変動する静
電容量の変化を圧力検出信号として取り出すことによ
り、可動ダイアフラム２０に印加される絶対圧力を測定
することができる。

【００５９】上記構成の容量型圧力センサでは、可動ダ
イアフラム２０の全体形状が受圧面側に凹であるため
に、ダイアフラム膜５の内部応力により可動ダイアフラ
ム２０が座屈したとしても、可動ダイアフラム２０は受
圧面側に凹に変形する。よって、検出圧力が可動ダイア
フラム２０の受圧面に加わり可動ダイアフラム２０が変
形しても、可動ダイアフラム２０の変形が検出圧力に対
して連続的に変化し、その結果、電気容量も連続的に変
化し、連続的な出力が得られる。

【００６０】また、可動ダイアフラム２０の内部応力が
引張応力の場合は、可動ダイアフラム２０がダイアフラ
ム固定部２１から引張られている状態となり、可動ダイ
アフラム２０は座屈することはなく、可動ダイアフラム
２０の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結
果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られ
る。

【００６１】よって、本発明の容量型圧力センサは、可
動ダイアフラム２０の内部応力が圧縮、引張のどちらで
も、可動ダイアフラム２０が受圧面側に凸とはならず、
可動ダイアフラム２０の変形が検出圧力に対して連続的
に変化し、その結果、電気容量も連続的に変化し、連続
的な出力が得られる。

【００６２】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。

【００６３】なお、以下に、上述した第２の実施形態に
おいて、ダイアフラム５をポリシリコンとした場合の要
部の寸法例を記載する。可動ダイアフラム２０の最大内
径Ｌ₁は、約２００μｍ、ダイアフラム固定部２１の幅
寸法Ｌ₃は、約１０μｍ、可動ダイアフラム２０の段差
部の幅寸法Ｌ₄は、約１０μｍ、可動ダイアフラム２０
の段差寸法ｔ₃は、約５μｍである。

【００６４】（第４の実施形態）本発明の第４の実施形
態として、第３の実施形態である容量型圧力センサの製
造方法を示す。図７の（ａ）から（ｄ）は、第３実施形
態で示した容量型圧力センサのセンサ部の製造工程図を
示している。

【００６５】まず、図７の（ａ）では、単結晶シリコン
からなる基板１３の表面をエッチング等により一部が受
圧面側に凹となるように加工し、続いて、イオン注入あ
るいは熱拡散によりｐ型またはｎ型の不純物を高濃度に
含有する固定電極１４を、基板１３の凹部の中央部に形
成する。

【００６６】ここで、図では省略するが、固定電極１４
を外部に電気的に接続させるためのリード部および固定
電極接続端子も基板１３の表面に固定電極１４の形成時
に形成する。

【００６７】次に、図７の（ｂ）では、基板１３の表面
全域に耐エッチング特性を有する基板保護膜１５を被覆
形成し、この基板保護膜１５の表面であって、基板１３
の凹部に、等方性エッチング特性を有する犠牲膜１６を
被覆形成する。

【００６８】ここで、犠牲膜１６は、例えば化学蒸着法
により受圧面側に凹の形状をもった基板保護膜１５上に
等方的に堆積させることにより、犠牲膜１６の表面も受
圧面側に凹に形成させる。次に、この犠牲膜１６の受圧
領域の周辺部をエッチング除去する。

【００６９】次に、図７の（ｃ）では、犠牲膜１６を覆
うように、例えば減圧ＣＶＤを用いてポリシリコンを堆
積させ、ダイアフラム膜１７を被覆形成する。ここで、
ダイアフラム膜１７も等方的に堆積させることにより、
基板１３の形状に倣って成長し、ダイアフラム膜１７の
全体形状を受圧面側に凹形状とすることができる。

【００７０】さらに、ダイアフラム膜１７は、ｐ型また
はｎ型の不純物を熱拡散、またはイオン注入により高濃
度に含有され、可動電極１８とされる。また、固定電極
１４と可動電極１８とにはセンサ外部と電気的に通電す
るために配線、電極が形成される。

【００７１】続いて、図７の（ｄ）では、エッチング液
注入口を介して、犠牲膜１６の全てをエッチング除去す
る。すなわち、犠牲膜１６を全て除去することにより、
基板１３とダイアフラム膜１７とにより囲まれた圧力基
準室１９が形成されると同時に、基板１３から分離され
た圧力基準室１９の上面側に位置するダイアフラム膜１
７、可動電極膜１８により構成される可動ダイアフラム
２０が形成される。

【００７２】さらに、真空雰囲気において、エッチング
液注入口の全てを封止キャップにより封止し、圧力基準
室１９を真空状態として、容量型圧力センサが製造され
ることとなる。

【００７３】以上のように、本発明の第４の実施形態に
よれば、高温熱処理を追加すること無く、可動ダイアフ
ラムが受圧面側に凸の状態となるのを防止し、印加圧力
の変化に対して連続的に電気容量が変化する第３の実施
形態である容量型圧力センサの製造方法を実現すること
ができる。

【００７４】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態を図８を参照して説明する。この第５の実施形
態において、第１の実施形態と対応する部材には同一符
号を付す。そして、図８は本発明の第５の実施形態であ
る容量型圧力センサの要部断面図を示したものである。

【００７５】図８において、基板１は単結晶シリコンか
らなり、この基板１の表面にはｐ型またはｎ型の不純物
を高濃度に含有するよう処理された固定電極２が形成さ
れている。また、基板１の表面全域には耐エッチング特
性を有する基板保護膜３が被覆形成されている。そし
て、この基板保護膜３の表面には、受圧領域を覆うよう
に、等方性エッチング特性を有する犠牲膜４が被覆形成
されている。

【００７６】なお、この犠牲膜４は製造工程において除
去されるものであって、完成製品にはない。また、犠牲
膜４を覆うようにダイアフラム膜５が被覆形成されてい
る。さらに、ダイアフラム膜５はｐ型またはｎ型の不純
物を高濃度に含有するよう処理され可動電極６として作
用する。

【００７７】また、固定電極２と可動電極６にはセンサ
外部と電気的に通電するために配線、電極が形成されて
いる。また、ダイアフラム膜５の中心部には、内部応力
が引張応力の円形状の膜２２が形成されている。ただ
し、可動ダイアフラム１０の形状に対して対称性の良い
位置に膜２２を配置する方が良い。これにより、検出圧
力が可動ダイアフラム１０の受圧面に印加され、可動電
極６と固定電極２の距離が変化する際に、可動電極６と
固定電極２との位置関係が平行に変化して高感度の出力
が得られる。

【００７８】また、この容量型圧力センサには、エッチ
ング液注入口が開口形成されており、当初形成されてい
た犠牲膜４は、このエッチング液注入口８を介して全て
エッチング除去される。

【００７９】すなわち、犠牲膜４を全て除去することに
より、基板１とダイアフラム膜５とにより囲まれた圧力
基準室９が形成されると同時に、基板１から分離された
圧力基準室９の上面側に位置するダイアフラム膜５、可
動電極６により構成される可動ダイアフラム２３が形成
される。

【００８０】この容量型圧力センサは、真空雰囲気にお
いて、エッチング液注入口８の全てを封止キャップ９に
より封止することにより、圧力基準室９が真空状態とな
り、印加された絶対圧力に比例して可動ダイアフラム２
３が撓み、この撓みによって、固定電極２と可動電極６
との間の静電容量値が変化する。

【００８１】したがって、静電容量の変化を圧力検出信
号として取り出すことにより、可動ダイアフラム２３に
印加される絶対圧力を測定することができる。

【００８２】上記構成の第５の実施形態である容量型圧
力センサでは、可動ダイアフラム２３の内部応力が圧縮
応力の場合、可動ダイアフラム２３の中心部の上部に内
部応力が引張応力の膜２２形成されていることにより、
可動ダイアフラム２３が座屈したとしても、図８に示す
ように曲げモーメントが働き、可動ダイアフラム２３は
受圧面側に凹に変形する。

【００８３】よって、検出圧力が可動ダイアフラム２３
の受圧面に加わりダイアフラム２３が変形しても、可動
ダイアフラム２３の変形が検出圧力に対して連続的に変
化し、その結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な
出力が得られる。

【００８４】また、可動ダイアフラム２３の内部応力が
引張応力の場合は、可動ダイアフラム２３が可動ダイア
フラム固定部２４から引張られている状態となり、可動
ダイアフラム２３は座屈することはなく、可動ダイアフ
ラム２３の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、そ
の結果電気容量も連続的に変化し、連続的な出力を得る
ことができる。

【００８５】よって、本発明の第５の実施形態による容
量型圧力センサは、可動ダイアフラム２３の内部応力が
圧縮、引張のどちらでも、可動ダイアフラム２３が受圧
面側に凸になることはなく、可動ダイアフラム２３の変
形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結果、電気
容量も連続的に変化し、連続的な出力を得ることができ
る。

【００８６】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。

【００８７】なお、上述した第５の実施形態において、
ダイアフラム２３をポリシリコンとした場合の寸法例と
しては、圧力基準室９の内径は２００μｍ、円形状の膜
２２の直径は２０μｍである。ただし、膜２２は、円形
状としたが、円形状に限らず、多角形とすることもでき
る。

【００８８】（第６の実施形態）本発明の第６の実施形
態として、第５の実施形態である容量型圧力センサの製
造方法を示す。図９の（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施
形態である容量型圧力センサの製造工程図を示してい
る。

【００８９】まず、図９の（ａ）では、第２の実施形態
で示した図５の（ｂ）までの工程と同様の方法により、
単結晶シリコンからなる基板１上に、固定電極２と、固
定電極２を外部に電気的に接続させるためのリード部お
よび固定電極接続端子、基板保護膜３、犠牲膜４、ダイ
アフラム膜５を形成する。なお、ダイアフラム膜５に
は、ｐ型またはｎ型の不純物を熱拡散、またはイオン注
入により高濃度に含有し可動電極６とする。

【００９０】また、上記固定電極２と可動電極６にはセ
ンサ外部と電気的に通電するために配線、電極を形成す
る。次に、後の工程で可動ダイアフラム２３となる表面
の中心付近に内部応力が引張応力となる膜２２を、例え
ば、以下（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）に示す膜形成法
により形成する。

【００９１】（Ｉ）ダイアフラム膜５を構成する材料よ
りも線膨張係数が大きい材料を、容量型圧力センサ使用
温度よりも高温で堆積させ、膜２２を形成する。この方
法により、膜２１には、引張りの熱応力が生じる。

【００９２】（ＩＩ）ダイアフラム膜５を構成する材料
よりも線膨張係数が小さい材料を、容量型圧力センサ使
用温度よりも低温で堆積させ、膜２２を形成する。この
方法により、膜２２は、引張りの熱応力をもつ。

【００９３】（ＩＩＩ）膜堆積時にアモルファス状態の
膜を堆積させ、上記アモルファス状態の膜を高温でアニ
ールし、結晶化させ、膜２２を形成する。この方法によ
り結晶化に伴う膜の体積収縮により、膜２２は引張応力
をもつ。

【００９４】続いて、図９（ｂ）では、エッチング液注
入口を介して、犠牲膜４の全てをエッチング除去する。
すなわち、犠牲膜４を全て除去することにより、基板１
とダイアフラム膜５により囲まれた圧力基準室９が形成
されると同時に、基板１から分離された圧力基準室９の
上面側に位置するダイアフラム膜５、可動電極膜６によ
り構成される可動ダイアフラム２３が形成される。

【００９５】さらに、真空雰囲気において、エッチング
液注入口の全てを封止キャップにより封止し、圧力基準
室９が真空状態となり、容量型圧力センサとなる。

【００９６】上記構成の容量型圧力センサでは、可動ダ
イアフラム２３の内部応力が圧縮応力の場合、可動ダイ
アフラムの中心部の上部に内部応力が引張応力の膜２２
形成されていることにより、可動ダイアフラムが座屈し
たとしても、図９の（ｂ）に示すように曲げモーメント
が働き、可動ダイアフラム２３は受圧面側に凹に変形す
る。

【００９７】以上のように、本発明の第６の実施形態に
よれば、高温熱処理を追加すること無く、可動ダイアフ
ラムが受圧面側に凸の状態となるのを防止し、印加圧力
の変化に対して連続的に電気容量が変化する第５の実施
形態である容量型圧力センサの製造方法を実現すること
ができる。

【００９８】（第７の実施形態）次に、本発明の第７の
実施形態を図１０を参照して説明する。この第７の実施
形態において、第１の実施形態と対応する部材には同一
符号を付す。そして、図１０は本発明の第７の実施形態
である容量型圧力センサの要部断面図を示したものであ
る。

【００９９】図１０において、基板１は単結晶シリコン
からなり、この基板１の表面にはｐ型またはｎ型の不純
物を高濃度に含有するよう処理された固定電極２が形成
されている。また、基板１の表面全域には耐エッチング
特性を有する基板保護膜３が被覆形成されている。

【０１００】そして、この基板保護膜３の表面には、受
圧領域を覆うように、等方性エッチング特性を有する犠
牲膜２５が被覆形成され、この犠牲膜２５は受圧面側に
凹となるように選択的にエッチングされている。

【０１０１】つまり、犠牲膜２５は、基板１側の面は、
平坦な面となっているが、基板１側とは反対側の面は、
中央部から外周方向に向かうにつれて、２段の階段状に
上昇する形状となっており、これによって、犠牲膜２５
は受圧面側に凹形状となっている。

【０１０２】また、この犠牲膜２５は製造工程において
除去されるものであって、完成製品にはない。また、犠
牲膜２５を覆うようにダイアフラム膜２６が被覆形成さ
れている。このダイアフラム膜２６は、下地となる犠牲
膜２５の表面形状に倣うように、受圧面側に凹に形成さ
れている。さらに、ダイアフラム膜２６はｐ型またはｎ
型の不純物を高濃度に含有するよう処理され可動電極２
７として作用する。

【０１０３】また、固定電極２と可動電極２７にはセン
サ外部と電気的に通電するために配線、電極が形成され
ている。

【０１０４】また、この容量型圧力センサには、第１の
実施形態のセンサと同様にエッチング液注入口が開口形
成されており、犠牲膜２５は、全てエッチング除去され
る。そして、圧力基準室２８と可動ダイアフラム２９と
が形成される。そして、真空雰囲気において、エッチン
グ液注入口の全てを封止キャップにより封止することに
より、圧力基準室２８が真空状態となり、第１の実施形
態の動作原理と同様にして、印加圧力によって変動する
静電容量の変化を圧力検出信号として取り出すことによ
り、可動ダイアフラム２９に印加される絶対圧力を測定
することができる。

【０１０５】上記構成の容量型圧力センサでは、可動ダ
イアフラム２９の全体形状が受圧面側に凹であるため
に、可動ダイアフラム２９の内部応力により可動ダイア
フラム２９が座屈したとしても、可動ダイアフラム２９
は受圧面側に凹に変形する。

【０１０６】よって、検出圧力がダイアフラムの受圧面
に加わりダイアフラムが変形しても、ダイアフラムの変
形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結果、電気
容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られる。

【０１０７】また、可動ダイアフラム２９の内部応力が
引張応力の場合は、可動ダイアフラム２９が可動ダイア
フラム固定部３０から引張られている状態となり、可動
ダイアフラム２９は座屈することはなく、可動ダイアフ
ラム２９の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、そ
の結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力を得
ることができる。

【０１０８】よって、本発明の第７の実施形態である容
量型圧力センサは、可動ダイアフラム２９の内部応力が
圧縮、引張のどちらでも、可動ダイアフラム２９が受圧
面側に凸となることはなく、可動ダイアフラム２９の変
形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結果、電気
容量も連続的に変化し、連続的な出力を得ることができ
る。

【０１０９】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。

【０１１０】なお、上述した第７の実施形態において、
ダイアフラム２６をポリシリコンとした場合の寸法例を
以下に示す。圧力基準室２８の内径は約２００μｍ、ダ
イアフラム２６の外周部から内周面までの寸法Ｌ₉は約
５μｍ、ダイアフラム２６の内周面から内面の第１の階
段状部分までの寸法はＬ₈は約１０μｍ、内面の第１の
階段状部分から外面の第１の階段状部分までの寸法Ｌ₇
は約５μｍ、外面の第１の階段状部分から内面の第２の
階段状部分までの寸法Ｌ₆は約１０μｍ、内面の第２の
階段状部分から外面の第２の階段状部分までの寸法Ｌ₅
は約５μｍである。

【０１１１】（第８の実施形態）本発明の第８の実施形
態として、第７の実施形態である容量型圧力センサの製
造方法を示す。図１１の（ａ）から（ｃ）は、第７の実
施形態である容量型圧力センサの製造工程図を示してい
る。

【０１１２】まず、図１１（ａ）では、第２の実施形態
で示した図５（ｂ）までの工程と同様の方法により、単
結晶シリコンからなる基板１上に、固定電極２と、固定
電極２を外部に電気的に接続させるためのリード部およ
び固定電極接続端子、基板保護膜３を形成する。

【０１１３】そして、この基板保護膜３の表面に等方性
エッチング特性を有する犠牲膜を被覆形成する。次に、
この犠牲膜の表面と周囲を選択的にエッチングし、階段
状として、犠牲膜２５表面の形状を受圧面側に凹にす
る。

【０１１４】次に、図１１の（ｂ）では、犠牲膜２５の
表面を覆うように、例えば減圧ＣＶＤを用いてポリシリ
コンを堆積させ、ダイアフラム膜２６を被覆形成する。
ここで、ダイアフラム膜２６も等方的に堆積させること
により、基板１の形状に倣って成長させ、ダイアフラム
膜２６の受圧面を受圧面側に凹にすることができる。

【０１１５】さらに、ダイアフラム膜２６には、ｐ型ま
たはｎ型の不純物を熱拡散、またはイオン注入により高
濃度に含有し可動電極２７とする。また、固定電極２と
可動電極２７とには、センサ外部と電気的に通電するた
めに配線及び電極が形成される。

【０１１６】続いて、図１１の（ｃ）では、エッチング
液注入口を介して、犠牲膜２５の全てをエッチング除去
する。すなわち、犠牲膜２５を全て除去することによ
り、基板１とダイアフラム膜２５により囲まれた圧力基
準室２８が形成されると同時に、基板１から分離された
圧力基準室２８の上面側に位置するダイアフラム膜２
６、可動電極膜２７より構成する可動ダイアフラム２９
が形成される。さらに、真空雰囲気において、エッチン
グ液注入口の全てを封止キャップにより封止し、圧力基
準室２８が真空状態となり、容量型圧力センサとなる。

【０１１７】以上のように、本発明の第８の実施形態に
よれば、高温熱処理を追加すること無く、可動ダイアフ
ラムが受圧面側に凸の状態となるのを防止し、印加圧力
の変化に対して連続的に電気容量が変化する第７の実施
形態である容量型圧力センサの製造方法を実現すること
ができる。

【０１１８】（第９の実施形態）次に、本発明の第９の
実施形態を図１２を参照して説明する。この第９の実施
形態において、第１の実施形態と対応する部材には同一
符号を付す。そして、図１２は本発明の第９の実施形態
である容量型圧力センサの要部断面図を示したものであ
る。

【０１１９】図１２において、基板１は単結晶シリコン
からなり、この基板１の表面にはｐ型またはｎ型の不純
物を高濃度に含有するよう処理された固定電極２が形成
されている。また、基板１の表面全域には耐エッチング
特性を有する基板保護膜３が被覆形成されている。

【０１２０】そして、この基板保護膜３の表面には固定
電極２の周囲を覆うようにポリシリコン等の膜３６が受
圧面側に凹となるように階段状に形成されている。ま
た、受圧領域を覆うように、等方性エッチング特性を有
する犠牲膜３７が被覆形成されている。この犠牲膜３７
は、その下地となる膜３６の形状に倣って形成され、膜
３６と同様に、階段状の形状となる。この犠牲膜３７は
製造工程において除去されるものであって、完成製品に
はない。

【０１２１】また、犠牲膜３７を覆うように、ダイアフ
ラム膜３８が被覆形成されている。このダイアフラム膜
３８は、その下地となる犠牲膜３７の表面形状に倣うよ
うに受圧面側に凹となるように階段状に形成されてい
る。さらに、ダイアフラム膜３８はｐ型またはｎ型の不
純物を高濃度に含有するよう処理され、可動電極３９と
して作用する。また、固定電極２と可動電極３９にはセ
ンサ外部と電気的に通電するために配線、電極が形成さ
れている。

【０１２２】また、この容量型圧力センサには、第１の
実施形態のセンサと同様にエッチング液注入口が開口形
成されており、犠牲膜３７は、全てエッチング除去され
る。そして、圧力基準室４０と可動ダイアフラム４１が
形成される。そして、真空雰囲気において、エッチング
液注入口の全てを封止キャップにより封止することによ
り、圧力基準室４０が真空状態となるり、第１の実施形
態の動作原理と同様にして、印加圧力によって変動する
静電容量の変化を圧力検出信号として取り出すことによ
り、可動ダイアフラム４１に印加される絶対圧力を測定
することができる。

【０１２３】上記構成の容量型圧力センサでは、可動ダ
イアフラム４１の全体形状が受圧面側に凹状であるため
に、可動ダイアフラム４１の内部応力により可動ダイア
フラムが座屈したとしても、可動ダイアフラム４１は受
圧面側に凹に変形する。

【０１２４】よって、検出圧力が可動ダイアフラム４１
の受圧面に加わり可動ダイアフラム４１が変形しても、
その変形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結
果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力を得るこ
とができる。

【０１２５】また、可動ダイアフラム４１の内部応力が
引張応力の場合は、可動ダイアフラム４１が可動ダイア
フラム固定部４２から引張られている状態となり、可動
ダイアフラム４１は座屈することはなく、可動ダイアフ
ラム４１の変形が検出圧力に対して連続的に変化し、そ
の結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出力を得
ることができる。

【０１２６】よって、本発明の容量型圧力センサは、可
動ダイアフラム４１の内部応力が圧縮、引張のどちらで
も、可動ダイアフラム４１が受圧面側に凹となり、可動
ダイアフラム４１の変形が検出圧力に対して連続的に変
化し、その結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な
出力を得ることができる。

【０１２７】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。

【０１２８】なお、上述した第９の実施形態において、
ダイアフラム４１をポリシリコンとした場合の寸法例
は、第７の実施形態と同様である。ただし、膜３６のダ
イアフラム４１側表面と、ダイアフラム４１の基板１側
の表面との距離は、約１μｍとする。

【０１２９】（第１０の実施形態）本発明の第１０の実
施形態として、第９の実施形態である容量型圧力センサ
の製造方法を示す。図１３の（ａ）から（ｄ）は、第９
の実施形態である容量型圧力センサの製造工程図を示し
ている。

【０１３０】まず、図１３（ａ）では、第２の実施形態
で示した工程と同様の方法により、単結晶シリコンから
なる基板１上に、固定電極２と、固定電極２を外部に電
気的に接続させるためのリード部および固定電極接続端
子、基板保護膜３を形成する。そして、固定電極２の周
囲を囲むようにポリシリコン等の膜３６を受圧面側に凹
となるように階段状に形成する。

【０１３１】次に、図１３の（ｂ）では、受圧領域を覆
うように、その下地となる膜３６の形状に倣うように、
犠牲膜３７を等方的に形成させる。次に、この犠牲膜３
７の受圧領域の周辺部をエッチング除去する。

【０１３２】次に、図１３の（ｃ）では、犠牲膜３７を
覆うように、例えば減圧ＣＶＤを用いてポリシリコンを
堆積させダイアフラム膜３８を被覆形成する。ここで、
ダイアフラム膜３８も等方的に堆積させることにより、
基板１の形状に倣って成長し、ダイアフラム膜３８の受
圧面分の形状を受圧面側に階段状に凹状とすることがで
きる。

【０１３３】さらに、ダイアフラム膜３８には、ｐ型ま
たはｎ型の不純物を熱拡散、またはイオン注入により高
濃度に含有し可動電極３９とする。また、固定電極２と
可動電極３９にはセンサ外部と電気的に通電するために
配線、電極が形成される。

【０１３４】続いて、図１３の（ｄ）では、エッチング
液注入口を介して、犠牲膜３７の全てをエッチング除去
する。すなわち、犠牲膜３７を全て除去することによ
り、基板１とダイアフラム膜３８とにより囲まれた圧力
基準室４０が形成されると同時に、基板１から分離され
た圧力基準室４０の上面側に位置するダイアフラム膜３
８、可動電極膜３９により構成される可動ダイアフラム
４１が形成される。

【０１３５】さらに、真空雰囲気において、エッチング
液注入口の全てを封止キャップにより封止し、圧力基準
室４０を真空状態として、容量型圧力センサとなる。

【０１３６】以上のように、本発明の第１０の実施形態
によれば、高温熱処理を追加すること無く、可動ダイア
フラムが受圧面側に凸の状態となるのを防止し、印加圧
力の変化に対して連続的に電気容量が変化する第９の実
施形態である容量型圧力センサの製造方法を実現するこ
とができる。

【０１３７】（第１１の実施形態）次に、本発明の第１
１の実施形態を図１４を参照して説明する。図１４は、
本発明の第１１の実施形態である容量型圧力センサの平
面図を示しており、単結晶シリコン基板１０１の所定の
位置に、第１から第１０の実施形態である容量型圧力セ
ンサ１０２が形成されている。

【０１３８】この単結晶シリコン基板１０１には、半導
体製造技術を用いて回路部１０３が形成されている。こ
の回路部１０３は、容量型圧力センサ１０２のコンデン
サ部の容量変化を電圧に変換するスイッチドキャパシタ
型容量検出回路から構成される。

【０１３９】また、容量型圧力センサ１０２の固定電
極、可動電極は、それぞれ固定電極リード線１０４、固
定電極出力端子１０５、可動電極リード線１０６、可動
電極出力端子１０７を介して回路部１０３に接続されて
いる。

【０１４０】このように、回路部分も同一基板上に形成
することによって、１つの半導体プロセスによって電気
出力が得られる容量型圧力センサを製造でき、小型でか
つ製造コストを小さくできる。

【０１４１】なお、上述した例においては、可動ダイア
フラム１０の上記基板１の主表面との対向面及びこの対
向面とは反対側の面の両方が、検出圧力が０である初期
状態で、上記基板１の主表面に対して凸形状を有するよ
うに構成されているが、可動ダイアフラム１０の上記基
板１の主表面との対向面あるいはこの対向面とは反対側
の面の少なくとも一方の面が、検出圧力が０である初期
状態で、上記基板１の主表面に対して凸形状を有するよ
うに構成しても、同様な効果を得ることができる。

【０１４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の容量型圧
力センサによれば、可動ダイアフラムの内部応力が圧縮
応力の場合でも、可動ダイアフラムが受圧面側に凹形状
であるために、内部応力で可動ダイアフラムが座屈した
としても、可動ダイアフラムは受圧面側に凹に変形す
る。

【０１４３】よって、検出圧力が可動ダイアフラムが受
圧面に加わり可動ダイアフラムが変形したとき、その変
形が検出圧力に対して連続的に変化し、その結果、電気
容量も連続的に変化し、連続的な出力が得られる。

【０１４４】また、可動ダイアフラムの内部応力が引張
応力の場合は、可動ダイアフラムがダイアフラム固定部
から引張られている状態となり、可動ダイアフラムは座
屈することはなく、可動ダイアフラムの変形が検出圧力
に対して連続的に変化し、その結果、電気容量も連続的
に変化し、連続的な出力が得られる。

【０１４５】よって、本発明の容量型圧力センサは、可
動ダイアフラムの内部応力が圧縮、引張のどちらでも、
可動ダイアフラムが受圧面側に凸となることはなく、可
動ダイアフラムの変形が検出圧力に対して連続的に変化
し、その結果、電気容量も連続的に変化し、連続的な出
力が得られる。

【０１４６】したがって、高温熱処理を追加すること無
く、可動ダイアフラムが受圧面側に凸の状態となるのを
防止し、印加圧力の変化に対して連続的に電気容量が変
化する容量型圧力センサを実現することができる。ま
た、この容量型圧力センサの製造方法も実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である容量型圧力セン
サの要部断面図である。

【図２】図１に示した容量型圧力センサの平面図であ
る。

【図３】図２に示した容量型圧力センサの要部断面図で
ある。

【図４】図１に示した容量型圧力センサの平面図の他の
例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態である容量型圧力セン
サの製造工程図である。

【図６】本発明の第３の実施形態である容量型圧力セン
サの要部断面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態である容量型圧力セン
サの製造工程図である。

【図８】本発明の第５の実施形態である容量型圧力セン
サの要部断面図である。

【図９】本発明の第６の実施形態である容量型圧力セン
サの製造工程図である。

【図１０】本発明の第７の実施形態である容量型圧力セ
ンサの要部断面図である。

【図１１】本発明の第８の実施形態である容量型圧力セ
ンサの製造工程図である。

【図１２】本発明の第９の実施形態である容量型圧力セ
ンサの要部断面図である。

【図１３】本発明の第１０の実施形態である容量型圧力
センサの製造工程図である。

【図１４】本発明の第１１の実施形態である容量型圧力
センサの要部平面図である。

【図１５】従来の容量型圧力センサの一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、１３、４３ 基板 ２、１４、２７、３３、４４ 固定電極 ３、１５、４５ 基板保護
膜 ４、１６、２５、３１、３７、４６ 犠牲膜 ５、１７、２６、３２、３８、４７ ダイアフ
ラム膜 ６、１８、３９、４８ 可動電極 ７、２１、２４、３０、４２ 可動ダイ
アフラム固定部 ８ エッチン
グ液注入口 ９、１９、２８、３４、４０、４９ 圧力基準
室 １０、２０、２３、２９、３５、４１、５０ 可動ダイ
アフラム １１ 封止キャ
ップ １２ 肉厚部 ２２ 内部応力
が引張り応力の膜 ３６ 膜 １０１ 単結晶シ
リコン基板 １０２ 容量型圧
力センサ １０３ 回路部 １０４ 固定電極
リード線 １０５ 固定電極
出力端子 １０６ 可動電極
リード線 １０７ 可動電極
出力端子

フロントページの続き (72)発明者 宮崎 敦史 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平３−81635（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−50986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−156879（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−119876（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323938（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 9/12 H01L 29/84

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の主表面上に圧力基準室を設け、この
   圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に被覆形成された
   可動ダイアフラムを有する容量型圧力センサにおいて、上記可動ダイアフラムは、その中央部を含む部分と周縁
   部とを有し、この周縁部は、上記基板の主表面の反対側
   に突出し、内部応力が圧縮応力である厚肉部を有し、 上
   記可動ダイアフラムの上記基板の主表面との対向面ある
   いはこの対向面とは反対側の面の少なくとも一方が、検
   出圧力が０である初期状態で、上記基板の主表面に対し
   て凸形状を有することを特徴とする容量型圧力センサ。
2. 【請求項２】基板の主表面上に圧力基準室を設け、この
   記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に被覆形成され
   た可動ダイアフラムを有する容量型圧力センサにおい
   て、 上記可動ダイアフラムの上記基板の主表面との対向面と
   は反対側の面の中央部上に上記圧力基準室より径が小さ
   く内部応力が引張応力の膜が配置されていることを特徴
   とする容量型圧力センサ。
3. 【請求項３】基板の主表面上に圧力基準室を設け、この
   記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に被覆形成され
   た可動ダイアフラムを有する容量型圧力センサの製造方
   法において、 上記基板の主表面の一部に犠牲膜を形成する工程と、 上記犠牲膜が形成された上記基板の主表面に可動ダイア
   フラム膜を被覆形成する工程と、 上記可動ダイアフラム膜の周縁部分に、上記基板の主表
   面とは反対側に突出し、内部応力が圧縮応力である厚肉
   部を形成する工程と、 上記基板の主表面と上記可動ダイアフラム膜との間に上
   記犠牲膜を除去し、圧力基準室を形成する工程と、 を備え、上記可動ダイアフラムは、検出圧力が０である
   初期状態で、上記基板の主表面に対して凸形状を有する
   ことを特徴とする容量型圧力センサの製造方法。
4. 【請求項４】基板の主表面上に圧力基準室を設け、この
   記圧力基準室を覆うよう上記基板表面側に被覆形成され
   た可動ダイアフラムを有する容量型圧力センサの製造方
   法において、 上記基板の主表面の一部に犠牲膜を形成する工程と、 上記犠牲膜が形成された上記基板の主表面に可動ダイア
   フラム膜を被覆形成する工程と、 上記可動ダイアフラムの上記基板の主表面との対向面と
   は反対側の面の中央部上に上記圧力基準室より径が小さ
   く内部応力が引張応力の膜を形成する工程と、 上記基板の主表面と上記可動ダイアフラム膜との間に上
   記犠牲膜を除去し、圧力基準室を形成する工程と、 を備えることを特徴とする容量型圧力センサの製造方
   法。