JPH0420130B2 - - Google Patents
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- JPH0420130B2 JPH0420130B2 JP11943783A JP11943783A JPH0420130B2 JP H0420130 B2 JPH0420130 B2 JP H0420130B2 JP 11943783 A JP11943783 A JP 11943783A JP 11943783 A JP11943783 A JP 11943783A JP H0420130 B2 JPH0420130 B2 JP H0420130B2
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧力、差圧等の被測定量に応じて固
定電極に対する移動電極が変位し、この変位によ
り電極間の静電容量が変化するのを検出して圧力
等を検出する半導体容量形圧力センサに関するも
のである。
定電極に対する移動電極が変位し、この変位によ
り電極間の静電容量が変化するのを検出して圧力
等を検出する半導体容量形圧力センサに関するも
のである。
容量形圧力センサにおいては、小型化をはかる
と感圧容量の絶対値が、たとえば、５〜15PFと
小さくなる。この場合、センサ部分に発生する浮
遊容量の影響が問題となり、通常においては、感
圧容量より大きくなつてしまう。
と感圧容量の絶対値が、たとえば、５〜15PFと
小さくなる。この場合、センサ部分に発生する浮
遊容量の影響が問題となり、通常においては、感
圧容量より大きくなつてしまう。
これ等の浮遊容量は、温度誤差、直線性の劣下
となつて特性に悪影響を及ぼす。
となつて特性に悪影響を及ぼす。
第１図、第２図は、従来より一般に使用されて
いる従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第
２図は側断面図である。
いる従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第
２図は側断面図である。
図において、１aはＰ型シリコン単結晶の半導
体基板である。１１aは基板１aに設けられ測定圧
力Pnが導入される圧力導入孔である。２aは基板
１aにＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成
長させたエピタキシヤル成長層である。３aは透
明なパイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、
エビタキシヤル成長層２aに陽極接続されている。
３１aは絶縁カバー３aの圧力導入孔１１aに対向
する位置に設けられた凹部である。４aは凹部３
１aの表面にアルミ材が蒸着されて形成された固
定電極である。固定電極４aはエピタキシヤル成
長層２aを移動電極として可変静電容量Cnを構成
する。５１a，５２aはエピタキシヤル成長層２a
より外部に引き出されたリード層である。６１a，
６２aは、それぞれリード層５１a，５２aに接続
された外部端子である。
体基板である。１１aは基板１aに設けられ測定圧
力Pnが導入される圧力導入孔である。２aは基板
１aにＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成
長させたエピタキシヤル成長層である。３aは透
明なパイレツクスガラスよりなる絶縁カバーで、
エビタキシヤル成長層２aに陽極接続されている。
３１aは絶縁カバー３aの圧力導入孔１１aに対向
する位置に設けられた凹部である。４aは凹部３
１aの表面にアルミ材が蒸着されて形成された固
定電極である。固定電極４aはエピタキシヤル成
長層２aを移動電極として可変静電容量Cnを構成
する。５１a，５２aはエピタキシヤル成長層２a
より外部に引き出されたリード層である。６１a，
６２aは、それぞれリード層５１a，５２aに接続
された外部端子である。
以上の構成において、圧力導入孔１１aに導入
された測定圧Pnの変化によつて、エピタキシヤ
ル成長層２aと固定電極４aとの可変静電容量Cnは
変化する。この変化量を外部端子６１a，６２aよ
り出力することにより、圧力を検出することがで
きる。
された測定圧Pnの変化によつて、エピタキシヤ
ル成長層２aと固定電極４aとの可変静電容量Cnは
変化する。この変化量を外部端子６１a，６２aよ
り出力することにより、圧力を検出することがで
きる。
このようなものにおいては、エピタキシヤル成
長層２aとリード層５１a，５２aとの間に絶縁を
とらなければならないため、たとえば、エピタキ
シヤル成長層２aをＮ型シリコン層とし、リード
層５１a，５２aをＰ型シリコン層とすることによ
りＰ−ｎ接合による絶縁をはかつている。
長層２aとリード層５１a，５２aとの間に絶縁を
とらなければならないため、たとえば、エピタキ
シヤル成長層２aをＮ型シリコン層とし、リード
層５１a，５２aをＰ型シリコン層とすることによ
りＰ−ｎ接合による絶縁をはかつている。
しかしながら、このようにＰ−ｎ接合による絶
縁をすると、Ｐ型とＮ型との間に空乏層を生じ、
この空乏層が浮遊容量Csを形成する。この浮遊容
量Csは、半導体基板１a全面にわたつて形成され
ているため、固定電極４aとエピタキシヤル成長
層２aとで構成される可変静電容量Cnよりも大き
く、かつ、この浮遊容量Csは周囲温度の変化によ
つて変化してしまう為、正確な圧力の測定ができ
ない。
縁をすると、Ｐ型とＮ型との間に空乏層を生じ、
この空乏層が浮遊容量Csを形成する。この浮遊容
量Csは、半導体基板１a全面にわたつて形成され
ているため、固定電極４aとエピタキシヤル成長
層２aとで構成される可変静電容量Cnよりも大き
く、かつ、この浮遊容量Csは周囲温度の変化によ
つて変化してしまう為、正確な圧力の測定ができ
ない。
本発明の目的は、浮遊容量が小さく周囲温度の
変化の影響が少ない半導体容量形圧力センサを提
供するにある。
変化の影響が少ない半導体容量形圧力センサを提
供するにある。
この目的を達成するために、本発明は、半導体
基板と、該半導体基板の一面に形成された移動電
極と、該移動電極に対向して設けられ該移動電極
と可変静電容量を構成する固定電極とを具備する
半導体容量形圧力センサにおいて、 前記固定電極と同一平面状であつて同心円状に
設けられたリング状のガード電極と、前記半導体
基板の前記固定電極に対向する面の表面全面にエ
ピタキシヤル成長によつて形成された移動電極層
と、該移動電極層に不純物が拡散されて形成され
前記移動電極層を前記固定電極と前記ガード電極
とに対向する移動電極の部分と前記固定電極と前
記ガード電極とに対向しない部分とに絶縁分離し
前記移動電極と前記半導体基板との間の浮遊容量
が小さくなるように該移動電極を囲んで設けられ
たリング状の絶縁層とを具備したことを特徴とす
る半導体容量形圧力センサを構成したものであ
る。
基板と、該半導体基板の一面に形成された移動電
極と、該移動電極に対向して設けられ該移動電極
と可変静電容量を構成する固定電極とを具備する
半導体容量形圧力センサにおいて、 前記固定電極と同一平面状であつて同心円状に
設けられたリング状のガード電極と、前記半導体
基板の前記固定電極に対向する面の表面全面にエ
ピタキシヤル成長によつて形成された移動電極層
と、該移動電極層に不純物が拡散されて形成され
前記移動電極層を前記固定電極と前記ガード電極
とに対向する移動電極の部分と前記固定電極と前
記ガード電極とに対向しない部分とに絶縁分離し
前記移動電極と前記半導体基板との間の浮遊容量
が小さくなるように該移動電極を囲んで設けられ
たリング状の絶縁層とを具備したことを特徴とす
る半導体容量形圧力センサを構成したものであ
る。
以下、本発明の実施例について説明する。
第３図、第４図は、本発明の一実施例の構成説
明図で、第３図は正面図、第４図は側断面図であ
る。
明図で、第３図は正面図、第４図は側断面図であ
る。
図において、１はＰ型シリコン単結晶の半導体
基板である。１１は基板１に設けられ測定圧力
Pnが導入される圧力導入孔である。２は基板１
にＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成長さ
せたエピシヤル成長層で、移動電極層を構成す
る。３は透明なパイレツクスガラスよりなる絶縁
カバーで、エピタキシヤル成長層２に陽極接続さ
れている。２１はエビタキシヤル成長層２の圧力
導入孔１１に対向する位置に設けられ、絶縁カバ
ー３と基準室２２を構成し、基圧力P0の導入さ
れる凹部である。４１は絶縁カバー３の、基準室
２２に面する面に設けられた固定電極である。４
２は絶縁カバー３に設けられ固定電極４１と同心
円状に設けられた比較電極である。比較電極４２
は固定電極４１による検出値に対する温度補償等
のために用いられる。４３は絶縁カバー３に設け
られ、固定電極４１と比較電極４２を囲んで設け
られたガード電極で、固定電極４１、比較電極４
２における浮遊容量の検出を防止するものであ
る。５はエピタキシヤル成長層２の固定電極４１
と比較電極４２とガード電極４３とに対向する必
要最小限部分を囲み、残された他のエピタキシヤ
ル層２から絶縁し移動電極２３を構成するリング
状の絶縁層である。絶縁層５はエピタキシヤル層
２と半導体基板１との間の浮遊容量Csが小さくな
るように構成されている。絶縁層５はエピタキシ
ヤル層２に不純物が拡散されてＰ型半導体として
形成されている。２４は移動電極２３と半導体基
板１との電気的接続抵抗を少なくするために設け
られたn+層である。５０は絶縁層５に設けられ
た突部で、移動電極２３をアルミニウム材よりな
るパツド６を介して、絶縁カバー３に設けられた
リード５４に接続するために構成されたものであ
る。５１，５２，５３は、それぞれ、固定電極４
１、比較電極４２、ガード電極４３に接続された
リードである。６１，６２，６３，６４は、それ
ぞれ、リード５１，５２，５３，５４に接続され
た外部端子である。７１は移動電極２３を覆つて
設けられ、移動電極２３と固定電極４１との間の
電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ、絶縁性が高
い誘電体膜で、この場合は、約100°Aの厚さに管
理された酸化シリコン膜（SiO2）が用いられて
いる。７２はエピタキシヤル層２の外気接触部分
を保護する保護膜で、この場合は、窒化ケイ素膜
（Si3N4）が用いられている。８は半導体基板１
の圧力導入孔１１の設けられている側に取付けら
れた、この場合は、透明なパイレツクスガラスよ
りなる絶縁カバーである。
基板である。１１は基板１に設けられ測定圧力
Pnが導入される圧力導入孔である。２は基板１
にＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシヤル成長さ
せたエピシヤル成長層で、移動電極層を構成す
る。３は透明なパイレツクスガラスよりなる絶縁
カバーで、エピタキシヤル成長層２に陽極接続さ
れている。２１はエビタキシヤル成長層２の圧力
導入孔１１に対向する位置に設けられ、絶縁カバ
ー３と基準室２２を構成し、基圧力P0の導入さ
れる凹部である。４１は絶縁カバー３の、基準室
２２に面する面に設けられた固定電極である。４
２は絶縁カバー３に設けられ固定電極４１と同心
円状に設けられた比較電極である。比較電極４２
は固定電極４１による検出値に対する温度補償等
のために用いられる。４３は絶縁カバー３に設け
られ、固定電極４１と比較電極４２を囲んで設け
られたガード電極で、固定電極４１、比較電極４
２における浮遊容量の検出を防止するものであ
る。５はエピタキシヤル成長層２の固定電極４１
と比較電極４２とガード電極４３とに対向する必
要最小限部分を囲み、残された他のエピタキシヤ
ル層２から絶縁し移動電極２３を構成するリング
状の絶縁層である。絶縁層５はエピタキシヤル層
２と半導体基板１との間の浮遊容量Csが小さくな
るように構成されている。絶縁層５はエピタキシ
ヤル層２に不純物が拡散されてＰ型半導体として
形成されている。２４は移動電極２３と半導体基
板１との電気的接続抵抗を少なくするために設け
られたn+層である。５０は絶縁層５に設けられ
た突部で、移動電極２３をアルミニウム材よりな
るパツド６を介して、絶縁カバー３に設けられた
リード５４に接続するために構成されたものであ
る。５１，５２，５３は、それぞれ、固定電極４
１、比較電極４２、ガード電極４３に接続された
リードである。６１，６２，６３，６４は、それ
ぞれ、リード５１，５２，５３，５４に接続され
た外部端子である。７１は移動電極２３を覆つて
設けられ、移動電極２３と固定電極４１との間の
電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ、絶縁性が高
い誘電体膜で、この場合は、約100°Aの厚さに管
理された酸化シリコン膜（SiO2）が用いられて
いる。７２はエピタキシヤル層２の外気接触部分
を保護する保護膜で、この場合は、窒化ケイ素膜
（Si3N4）が用いられている。８は半導体基板１
の圧力導入孔１１の設けられている側に取付けら
れた、この場合は、透明なパイレツクスガラスよ
りなる絶縁カバーである。
以上の構成において、移動電極２３はエピタキ
シヤル層２のうち固定電極４１と比較電極４２と
ガート電極４３とに対向する必要最小限部分のみ
で構成されるように、絶縁層５により区切られ、
エピタキシヤル層２の他の部分から絶縁されてい
るので、エピタキシヤル層２と半導体基板１との
間の浮遊容量Csを小さくすることができる。した
がつて、周囲温度の変化の影響が少ない半導体容
量形圧力センサを得ることができる。
シヤル層２のうち固定電極４１と比較電極４２と
ガート電極４３とに対向する必要最小限部分のみ
で構成されるように、絶縁層５により区切られ、
エピタキシヤル層２の他の部分から絶縁されてい
るので、エピタキシヤル層２と半導体基板１との
間の浮遊容量Csを小さくすることができる。した
がつて、周囲温度の変化の影響が少ない半導体容
量形圧力センサを得ることができる。
更に、移動電極２３の表面には移動電極２３と
固定電極４１との間の電極間の誘導率とほぼ等し
く、かつ絶縁性が高い誘電体膜７１が形成されて
いるので、可変静電容量電極としての機能を損わ
ずに、固定電極４１と移動電極２３間の直流抵抗
に影響を受けないものが得られる。
固定電極４１との間の電極間の誘導率とほぼ等し
く、かつ絶縁性が高い誘電体膜７１が形成されて
いるので、可変静電容量電極としての機能を損わ
ずに、固定電極４１と移動電極２３間の直流抵抗
に影響を受けないものが得られる。
なお、本発明は、ガード電極４３を使用した、
いわゆる三端子構造の静電容量検出方式、を採用
したものである。
いわゆる三端子構造の静電容量検出方式、を採用
したものである。
以上説明したように、本発明によれば、周囲温
度の変化の影響が少ない半導体容量形圧力センサ
を実現することができる。
度の変化の影響が少ない半導体容量形圧力センサ
を実現することができる。
第１図、第２図は従来より一般に使用されてい
る従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第２
図は側断面図、第３図、第４図は本発明の一実施
例の構成説明図で、第３図は正面図、第４図は側
断面図である。 １……半導体基板、１１……圧力導入孔、２…
…エピタキシヤル成長層、２１……凹部、２２…
…基準室、２３……移動電極、２４……n+層、
３……絶縁カバー、４１……固定電極、４２……
比較電極、４３……ガード電極、５……絶縁層、
５０……突部、５１，５２，５３，５４……リー
ド、６……パツド、６１，６２，６３，６４……
外部端子、７１……強誘電体膜、７２……保護
膜、８……絶縁カバー。
る従来例の構成説明図で、第１図は平面図、第２
図は側断面図、第３図、第４図は本発明の一実施
例の構成説明図で、第３図は正面図、第４図は側
断面図である。 １……半導体基板、１１……圧力導入孔、２…
…エピタキシヤル成長層、２１……凹部、２２…
…基準室、２３……移動電極、２４……n+層、
３……絶縁カバー、４１……固定電極、４２……
比較電極、４３……ガード電極、５……絶縁層、
５０……突部、５１，５２，５３，５４……リー
ド、６……パツド、６１，６２，６３，６４……
外部端子、７１……強誘電体膜、７２……保護
膜、８……絶縁カバー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 該半導体基板の一面に形成された移動電極
と、 該移動電極に対向して設けられ該移動伝極と可
変静電容量を構成する固定電極と を具備する半導体容量形圧力センサにおいて、 前記固定電極と同一平面状であつて同心円状に
設けられたリング状のガード電極と、 前記半導体基板の前記固定電極に対向する面の
表面全面にエピタキシヤル成長によつて形成され
た移動電極層と、 該移動電極層に不純物が拡散されて形成され前
記移動電極層を前記固定電極と前記ガード電極と
に対向する移動電極の部分と前記固定電極と前記
ガード電極とに対向しない部分とに絶縁分離し前
記移動電極と前記半導体基板との間の浮遊容量が
小さくなるように該移動電極を囲んで設けられた
リング状の絶縁層と を具備したことを特徴とする半導体容量形圧力セ
ンサ。 ２ 移動電極表面を電極間の誘導率とほぼ等しく
絶縁性の高い絶縁被膜で覆つた事を特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体容量形圧力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11943783A JPS6011128A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体容量形圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11943783A JPS6011128A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体容量形圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6011128A JPS6011128A (ja) | 1985-01-21 |
| JPH0420130B2 true JPH0420130B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=14761394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11943783A Granted JPS6011128A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 半導体容量形圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6011128A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI872049A (fi) * | 1987-05-08 | 1988-11-09 | Vaisala Oy | Kondensatorkonstruktion foer anvaendning vid tryckgivare. |
| JPH0426458Y2 (ja) * | 1987-06-19 | 1992-06-25 | ||
| DE4134217C1 (ja) * | 1991-10-16 | 1992-09-24 | Zinser Textilmaschinen Gmbh, 7333 Ebersbach, De | |
| DE59401714D1 (de) * | 1993-12-15 | 1997-03-13 | Zinser Textilmaschinen Gmbh | Vorrichtung zum Entfernen von Fadenwindungen im Unterwindebereich von Spindeln einer Ringspinn- oder -zwirnmaschine |
| IT233958Y1 (it) * | 1994-07-25 | 2000-02-16 | Ser Ma Tes S R L | Dispositivo perfezionato per l'elimitazione della riseva di filo avvolta sui fusi di macchine per la filtratura o ritorcitura |
| DE19627014A1 (de) * | 1996-07-04 | 1998-01-08 | Zinser Textilmaschinen Gmbh | Ringspinnmaschine |
| CN105067159B (zh) * | 2015-07-22 | 2018-01-12 | 上海交通大学 | 一种电容式压力传感器及其制备方法 |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11943783A patent/JPS6011128A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6011128A (ja) | 1985-01-21 |
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