JPH05187947A - Capacitance type pressure sensor - Google Patents
Capacitance type pressure sensorInfo
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- JPH05187947A JPH05187947A JP20432592A JP20432592A JPH05187947A JP H05187947 A JPH05187947 A JP H05187947A JP 20432592 A JP20432592 A JP 20432592A JP 20432592 A JP20432592 A JP 20432592A JP H05187947 A JPH05187947 A JP H05187947A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被測定圧力の変化を静
電容量的に検出するダイアフラム構造の静電容量式圧力
センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitance type pressure sensor having a diaphragm structure for detecting a change in measured pressure electrostatically.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に静電容量式圧力センサにおいて
は、被測定圧力を検知するセンシング容量部と、被測定
圧力以外の環境依存性を補正するためのレファレンス容
量部とを必要としている。2. Description of the Related Art Generally, an electrostatic capacitance type pressure sensor requires a sensing capacitance portion for detecting a pressure to be measured and a reference capacitance portion for correcting environmental dependence other than the pressure to be measured.
【０００３】従来、この種の圧力センサとして例えば特
開昭６３−３０５２２９号公報に開示されている容量性
センサは、シリコンウエハとガラスウエハとを接合して
形成した圧力センサであり、シリコンウエハにダイアフ
ラムを設けてコンデンサ構造とした構成を有している。
そしてこのコンデンサ構造内の中央部分にセンシング容
量部を形成し、周辺部分にレファレンス容量部を形成し
ていた。Conventionally, a capacitive sensor disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-305229 as a pressure sensor of this type is a pressure sensor formed by bonding a silicon wafer and a glass wafer, and It has a structure in which a diaphragm is provided to form a capacitor structure.
Then, the sensing capacitance portion is formed in the central portion of this capacitor structure, and the reference capacitance portion is formed in the peripheral portion.
【０００４】また、この種の他の圧力センサとして例え
ばＵＳＰ ＮＯ．３６５０７１号公報に開示されている
容量式センサは、シリコンウエハ上にセンシング容量部
とレファレンス容量部とを並設して形成されていた。As another pressure sensor of this type, USP NO. The capacitive sensor disclosed in Japanese Patent No. 365071 is formed by arranging a sensing capacitance section and a reference capacitance section in parallel on a silicon wafer.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の静電容量式圧力センサは、シリコンウエハとガ
ラスウエハとを接合し、これを複数積層する張り合わせ
構造で構成されているので、構成部品点数が多く、ダイ
アフラム厚およびギャップを小さくしようとしても数μ
ｍ程度にするのが実際上限度であり、したがって小型化
を図ると、静電容量値が小さくなるとともに圧力に対す
る感度が低下してしまうという問題があった。また、シ
リコンウエハ上にセンシング容量部とレファレンス容量
部とを並設して構成された容量式センサは、チップ面積
が大きくなり、コスト高となるという問題があった。However, the above-mentioned conventional capacitance type pressure sensor has a structure in which a silicon wafer and a glass wafer are bonded and a plurality of these are laminated, so that the number of constituent parts is increased. However, even if trying to reduce the diaphragm thickness and the gap,
The actual upper limit is set to about m. Therefore, when the size is reduced, there is a problem that the capacitance value decreases and the sensitivity to pressure decreases. Further, the capacitive sensor formed by arranging the sensing capacitance section and the reference capacitance section in parallel on the silicon wafer has a problem that the chip area becomes large and the cost becomes high.
【０００６】したがって本発明は、前述した従来の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力を電気
信号に変換する機能と、被測定圧力以外の環境依存性を
補正する機能とをそれぞれ電極を有した第１の薄膜ダイ
アフラム，第２の薄膜ダイアフラム部および第３の薄膜
ダイアフラム部を空洞部を介して第１の薄膜ダイアフラ
ム部上に第２の薄膜ダイアフラム部を、第２の薄膜ダイ
アフラム部上に第３の薄膜ダイアフラム部を有すること
で縦型に集積化し、小型かつ低コストでしかも高感度，
高精度が得られる静電容量式圧力センサを提供すること
にある。Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to have a function of converting pressure into an electric signal and a function of correcting environmental dependence other than the measured pressure. A first thin film diaphragm, a second thin film diaphragm part, and a third thin film diaphragm part each having an electrode, a second thin film diaphragm part, and a second thin film diaphragm on the first thin film diaphragm part through the cavity part. By having a third thin film diaphragm part on the diaphragm part, it can be integrated vertically, and it is small in size, low in cost, and highly sensitive.
An object of the present invention is to provide a capacitance type pressure sensor that can obtain high accuracy.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による静電容量式圧力センサは、基板部
と、この基板部の一方の面に形成された第１の電極を有
する第１の薄膜ダイアフラム部と、この第１の薄膜ダイ
アフラム部上に第１の空洞部を介して形成された第２の
電極を有する第２の薄膜ダイアフラム部と、この第２の
薄膜ダイアフラム部上に第２の空洞部を介して形成され
た第３の電極を有する第３の薄膜ダイアフラム部とを有
し、第１の電極と第２の電極との間に形成される第１の
コンデンサと、第２の電極と第３の電極との間に形成さ
れる第２のコンデンサとから構成するものである。In order to achieve such an object, a capacitance type pressure sensor according to the present invention has a substrate portion and a first electrode formed on one surface of the substrate portion. A first thin film diaphragm portion, a second thin film diaphragm portion having a second electrode formed on the first thin film diaphragm portion via a first cavity portion, and on the second thin film diaphragm portion A third thin film diaphragm portion having a third electrode formed through the second cavity portion, and a first capacitor formed between the first electrode and the second electrode. , And a second capacitor formed between the second electrode and the third electrode.
【０００８】[0008]
【作用】本発明においては、第１のコンデンサおよび第
２のコンデンサを構成する少なくとも１つの薄膜ダイア
フラム部が圧力に応じて変位することで、この２つのコ
ンデンサ構造の静電容量値は圧力に応じて差を生じる。According to the present invention, at least one thin film diaphragm portion constituting the first capacitor and the second capacitor is displaced in response to pressure, so that the capacitance value of these two capacitor structures varies in response to pressure. Make a difference.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明による静電容量式圧力センサの
一実施例による構成を説明する図で図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図であ
る。同図において、基板部１の一方の面としての表面側
中央部分には、全体形状がほぼ矩形状で断面が凹状とな
る深さの浅い第３空洞部としてのギャップ２が形成され
ており、このギャップ２が形成された基板部１の表面側
上部には、周辺部分が固定部となり、中央部が可動部と
なる薄膜状の第１の電極３が絶縁膜によりサンドイッチ
状に挟持された積層構造を有する薄膜状の第１のダイア
フラム部４が形成されている。また、この第１のダイア
フラム部４の上部には深さの浅い第１の空洞部としての
ギャップ５を介して薄膜状の第２の電極６が絶縁膜によ
りサンドイッチ状に挟持された積層構造および全体形状
がほぼ矩形状を有する第２のダイアフラム部７が形成さ
れるとともにこの第２のダイアフラム部７には絶縁膜お
よび第２の電極６を貫通してギャップ５に連通する複数
の第２の圧力導入穴８が開設されている。また、この第
２のダイアフラム部７の上部には、深さの浅い第２の空
洞部としてのギャップ９を介して薄膜状の第３の電極１
０が絶縁膜によりサンドイッチ状に挟持された積層構造
および全体形状がほぼ矩形状を有する第３のダイアフラ
ム部１１が形成されるとともにこの第３のダイアフラム
部１１には絶縁膜および第３の電極１０を貫通してギャ
ップ９に連通する複数の第３の圧力導入穴１２が開設さ
れている。なお、この場合、第２の圧力導入穴８と第３
の圧力導入穴１２とはその各穴位置を一致させて形成さ
れている。また、第３のダイアフラム部１１の基板部１
上には、前述した第１の電極３，第２の電極６および第
３の電極１０に絶縁膜を貫通して連通する開口１３がそ
れぞれ開設され、この開口１３内に導電体１４が埋め込
まれ、さらにこの導電体１４上に各電極３，電極６およ
び電極１０と電気的に接続されるそれぞれ電極端子１
５，電極端子１６および電極端子１７が形成されてい
る。さらにこの基板部１の他方の面となる背面側にはギ
ャップ２と連通する第１の圧力導入穴１８が開設されて
いる。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1A and 1B are views for explaining the configuration of an embodiment of a capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a view taken along the line BB 'in FIG. FIG. In the figure, a gap 2 is formed in a central portion on the front surface side as one surface of the substrate portion 1 as a third cavity portion having a shallow shape and a substantially rectangular overall shape, and a concave cross section. On the upper surface of the substrate portion 1 where the gap 2 is formed, a thin film-shaped first electrode 3 whose peripheral portion is a fixed portion and whose central portion is a movable portion is sandwiched by insulating films in a laminated manner. A thin film-shaped first diaphragm portion 4 having a structure is formed. A laminated structure in which a thin film-shaped second electrode 6 is sandwiched between insulating films on the upper part of the first diaphragm portion 4 via a gap 5 as a shallow first cavity portion, and A second diaphragm portion 7 having a substantially rectangular overall shape is formed, and a plurality of second diaphragm portions 7 penetrating the insulating film and the second electrode 6 and communicating with the gap 5 are formed in the second diaphragm portion 7. The pressure introducing hole 8 is opened. In addition, the thin film-shaped third electrode 1 is provided above the second diaphragm portion 7 via a gap 9 as a second cavity portion having a shallow depth.
A third diaphragm portion 11 having a laminated structure in which 0 is sandwiched between insulating films and a substantially rectangular overall shape is formed, and an insulating film and a third electrode 10 are formed on the third diaphragm portion 11. A plurality of third pressure introducing holes 12 that penetrates through and communicates with the gap 9 is provided. In this case, the second pressure introduction hole 8 and the third pressure introduction hole 8
The pressure introducing hole 12 is formed by matching the position of each hole. In addition, the substrate portion 1 of the third diaphragm portion 11
Openings 13 are formed in the upper part of the first electrode 3, the second electrode 6, and the third electrode 10 to communicate with each other through the insulating film, and the conductors 14 are embedded in the openings 13. , And electrode terminals 1 electrically connected to the electrodes 3, 6 and 10 on the conductor 14 respectively.
5, electrode terminal 16 and electrode terminal 17 are formed. Further, a first pressure introducing hole 18 communicating with the gap 2 is formed on the rear surface side which is the other surface of the substrate portion 1.
【００１０】このような構成において、薄膜状の絶縁膜
間に挟持された第１の電極３と同様に薄膜上の絶縁膜間
に挟持された第２の電極６とがギャップ５を介して対向
配置される第１のコンデンサによりセンシング部が形成
され、薄膜状の絶縁膜間に挟持された第２の電極６と同
様に薄膜上の絶縁膜間に挟持された第３の電極１０とが
ギャップ９を介して対向配置される第２のコンデンサに
よりレファレンス部が形成される。そしてこの基板部１
の面ａを封止することで環境Ｘと環境Ｙとが第１のダイ
アフラム部４で分離した構造となるので、環境Ｘと環境
Ｙとの差圧により第２のダイアフラム部７および第３の
ダイアフラム部１１は不変であるが、第１のダイアフラ
ム部４が撓み、この変位による第１のコンデンサの静電
容量値の変化を検出して圧力を検出することができる。
例えば環境Ｘから環境Ｙに向かって圧力が加わると、第
１のダイアフラム部４が下側方向に向かって変形するの
で、第１のコンデンサの容量値は、減少し、圧力を検出
することができる。この場合、第２のコンデンサの容量
値は変化しない。測定する媒体に湿度やその他のガスが
含まれていると、第１のコンデンサの容量値と、第２の
コンデンサの容量値とが同じように変化するため、その
出力を減算することにより、ベース容量の湿度依存性を
補正することができる。また、センシング部とレファレ
ンス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが
異種環境であってもレファレンスの機能を果たすことが
できる。In such a structure, the first electrode 3 sandwiched between the thin insulating films and the second electrode 6 sandwiched between the thin insulating films face each other with the gap 5 interposed therebetween. A sensing portion is formed by the first capacitor arranged, and the second electrode 6 sandwiched between the thin insulating films and the third electrode 10 sandwiched between the thin insulating films have a gap. A reference portion is formed by the second capacitors that are arranged so as to face each other through 9. And this substrate part 1
Since the environment X and the environment Y are separated by the first diaphragm portion 4 by sealing the surface a of the second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 3 due to the pressure difference between the environment X and the environment Y. Although the diaphragm portion 11 is unchanged, the first diaphragm portion 4 bends and the pressure can be detected by detecting the change in the capacitance value of the first capacitor due to this displacement.
For example, when pressure is applied from the environment X to the environment Y, the first diaphragm portion 4 deforms downward, so that the capacitance value of the first capacitor decreases and the pressure can be detected. .. In this case, the capacitance value of the second capacitor does not change. If the medium to be measured contains humidity or other gas, the capacitance value of the first capacitor and the capacitance value of the second capacitor change in the same way. The humidity dependence of capacity can be corrected. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００１１】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、基板部１のギャップ２を形
成する段差部１ａが強力なストッパ構造を構成する。ま
た、環境Ｘ側の圧力＜環境Ｙ側の圧力の際には、第２の
ダイアフラム部７および第３のダイアフラム部１１がス
トッパ構造を構成する。したがって過大圧力に対する両
側耐圧が確保される。また、図１（ａ）に示すように第
３のダイアフラム部１１の圧力導入穴１２を第２の薄膜
ダイアフラム部７の圧力導入穴８に一致させてしかもギ
ャップ５，ギャップ９上に均等に配列することで必要な
アンダーカットエッチング長さが短くなり、ギャップ
５、ギャップ９の形成を確実にし、しかも第２の圧力導
入穴８および第３の圧力導入穴１２の総面積が小さいた
め、圧力導入穴８および圧力導入穴１２がない場合に比
べて容量値減少量を最小限に抑えることができる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the step portion 1a forming the gap 2 of the substrate portion 1 constitutes a strong stopper structure. When the pressure on the environment X side <the pressure on the environment Y side, the second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 11 form a stopper structure. Therefore, the pressure resistance on both sides against excessive pressure is secured. Further, as shown in FIG. 1A, the pressure introducing holes 12 of the third diaphragm portion 11 are aligned with the pressure introducing holes 8 of the second thin film diaphragm portion 7 and are evenly arranged on the gaps 5 and 9. By doing so, the required undercut etching length is shortened, the formation of the gap 5 and the gap 9 is ensured, and the total area of the second pressure introduction hole 8 and the third pressure introduction hole 12 is small, so As compared with the case where the hole 8 and the pressure introducing hole 12 are not provided, the amount of decrease in the capacity value can be minimized.
【００１２】図２は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図２（ａ）は平
面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図１と異なる点は、第３のダイアフラム
部１１には、図１（ｂ）に示すような第３の圧力導入穴
１２が形成されていない構成となっている。また、基板
部１の面ａを封止することで、環境Ｘと環境Ｙとが第１
のダイアフラム部４および第３のダイアフラム部１１で
分離されている。また、同一環境（封止部）下に第１の
電極３と第２の電極６とで形成される第１のコンデンサ
と、第２の電極６と第３の電極１０とで形成される第２
のコンデンサとから構成される２つのセンシング部が形
成されている。2A and 2B are views for explaining the construction of another embodiment of the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a B- line in FIG. 2A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
1 is different from FIG. 1 in that the third diaphragm portion 11 is not provided with the third pressure introducing hole 12 as shown in FIG. 1B. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are set to the first
The diaphragm portion 4 and the third diaphragm portion 11 are separated from each other. In addition, a first capacitor formed of the first electrode 3 and the second electrode 6 and a second capacitor formed of the second electrode 6 and the third electrode 10 under the same environment (sealing portion). Two
And two capacitors are formed.
【００１３】このような構成において、第２のダイアフ
ラム部７は不変であり、環境Ｘと封止部との差圧により
第３のダイアフラム部１１は撓み、環境Ｙと封止部との
差圧により第１のダイアフラム部４が撓むことになる。In such a structure, the second diaphragm portion 7 is invariable, the third diaphragm portion 11 bends due to the differential pressure between the environment X and the sealing portion, and the differential pressure between the environment Y and the sealing portion. As a result, the first diaphragm portion 4 is bent.
【００１４】このような構成によると、センシング部が
封止環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとのガス種によ
って出力特性は影響を受けない。また、２つのセンシン
グ部電極を同一形状とでき、容易に両容量値を一致させ
ることができる。According to this structure, since the sensing portion is in a sealed environment, the output characteristics are not affected by the gas species of environment X and environment Y. Further, the two sensing unit electrodes can have the same shape, and the capacitance values of both can be easily matched.
【００１５】図３は本発明による静電容量式圧力センサ
のさらに他の実施例による構成を説明する図で図３
（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ′線
の断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付
してある。同図において、図１と異なる点は、基板部１
の一方の面としての表面側中央部分にギャップ２を設け
る代わりに開口寸法の大きい第１の圧力導入穴１８Ａが
形成され、適正なダイアフラム可動部を構成している。
また、基板部１の面ａを封止することで、環境Ｘと環境
Ｙとが第１のダイアフラム部４で分離されている。ま
た、同一環境（環境Ｘ）下に第１の電極３と第２の電極
６とで形成される第１のコンデンサからなるセンシング
部と、第２の電極６と第３の電極１０とで形成される第
２のコンデンサからなるレファレンス部とから構成され
ている。FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of a capacitance type pressure sensor according to another embodiment of the present invention.
3A is a plan view, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. In this figure, the difference from FIG.
Instead of providing the gap 2 in the central portion on the front surface side as one surface, the first pressure introducing hole 18A having a large opening size is formed, and constitutes a proper diaphragm movable portion.
By sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated by the first diaphragm unit 4. Further, in the same environment (environment X), it is formed by the sensing portion including the first capacitor formed by the first electrode 3 and the second electrode 6, and the second electrode 6 and the third electrode 10. And a reference section including a second capacitor that is formed.
【００１６】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第２のダイアフラム部７および第３のダ
イアフラム部１１は不変であり、第１のダイアフラム部
４は撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 11 do not change due to the pressure difference between and, and the first diaphragm portion 4 bends. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００１７】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＜環境Ｙ側の圧力の際には、第２のダイアフラム部７お
よび第３のダイアフラム部１１がストッパ構造を構成す
る。また、第３のダイアフラム部１１の圧力導入穴１２
を第２のダイアフラム部７の圧力導入穴８に一致させて
しかもギャップ５，ギャップ９上に均等に配列すること
で必要なアンダーカットエッチング長さが短くなり、ギ
ャップ５，ギャップ９の形成を確実にし、しかも第２の
圧力導入穴８および第３の圧力導入穴１２の総面積が小
さいため、圧力導入穴８，圧力導入穴１２がない場合に
比べて容量値減少量を最小限に抑えることができる。さ
らに過大圧力保護機構は、環境Ｙ側の一方の圧力に対し
てのみ作用するので、それだけ用途が限定されるが、図
１の構造に比べて製作が容易となるとともに第１のダイ
アフラム部４が段差なく容易に平坦に作製できる。According to this structure, when the pressure on the environment X side <the pressure on the environment Y side, the second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 11 form a stopper structure. In addition, the pressure introducing hole 12 of the third diaphragm portion 11
Are aligned with the pressure introducing holes 8 of the second diaphragm portion 7 and are evenly arranged on the gaps 5 and 9 to reduce the required undercut etching length, and to ensure the formation of the gaps 5 and 9. In addition, since the total area of the second pressure introducing hole 8 and the third pressure introducing hole 12 is small, the amount of decrease in the capacitance value can be minimized as compared with the case where the pressure introducing hole 8 and the pressure introducing hole 12 are not provided. You can Further, since the overpressure protection mechanism acts only on one pressure on the environment Y side, its application is limited accordingly, but it is easier to manufacture than the structure of FIG. 1 and the first diaphragm portion 4 is It can be easily made flat without any step.
【００１８】図４は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図４（ａ）は平
面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図１と異なる点は、基板部１の他方の面
となる背面側にはギャップ２と連通する第１の圧力導入
穴１８を開設しないでギャップ２を真空封止することで
絶対圧センサが構成されている。また、同一環境（環境
Ｘ）下に第１の電極３と第２の電極６とで形成される第
１のコンデンサからなるセンシング部と、第２の電極６
と第３の電極１０とで形成される第２のコンデンサから
なるレファレンス部とが構成されている。4A and 4B are views for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is B- of FIG. 4A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
1 is different from FIG. 1 in that the gap 2 is vacuum-sealed without forming a first pressure introduction hole 18 communicating with the gap 2 on the back surface which is the other surface of the substrate portion 1. A pressure sensor is configured. In addition, the sensing portion including the first capacitor formed by the first electrode 3 and the second electrode 6 under the same environment (environment X), and the second electrode 6
And a third electrode 10 to form a reference portion including a second capacitor.
【００１９】このような構成によると、前述と同様な効
果が得られるとともに過大圧力に対して基板部１の段差
部１ａに強力なストッパ構造が得られる。With this structure, the same effect as described above can be obtained, and a strong stopper structure can be obtained in the step portion 1a of the substrate portion 1 against an excessive pressure.
【００２０】図５は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図５（ａ）は平
面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図１と異なる点は、第２のダイアフラム
部７の第２の圧力導入穴８がギャップ５に連通して横方
向に形成され、さらに第３のダイアフラム部１１の第３
の圧力導入穴１２がギャップ９に連通して横方向に形成
されている。また、基板部１の面ａを封止することで、
環境Ｘと環境Ｙとが第１のダイアフラム部４で分離され
ている。また、同一環境（環境Ｘ）下に第１の電極３と
第２の電極６とで形成される第１のコンデンサからなる
センシング部と、第２の電極６と第３の電極１０とで形
成される第２のコンデンサからなるレファレンス部とか
ら構成されている。5A and 5B are views for explaining the configuration of another embodiment of the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is B- of FIG. 5A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
1 is different from FIG. 1 in that the second pressure introducing hole 8 of the second diaphragm portion 7 is formed in the lateral direction so as to communicate with the gap 5, and the third pressure portion of the third diaphragm portion 11 is formed in the third direction.
The pressure introducing hole 12 is communicated with the gap 9 and is formed in the lateral direction. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1,
The environment X and the environment Y are separated by the first diaphragm portion 4. Further, in the same environment (environment X), it is formed by the sensing portion including the first capacitor formed by the first electrode 3 and the second electrode 6, and the second electrode 6 and the third electrode 10. And a reference section including a second capacitor that is formed.
【００２１】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第２のダイアフラム部７および第３のダ
イアフラム部１１は不変であり、第１のダイアフラム部
４は撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 11 do not change due to the pressure difference between and, and the first diaphragm portion 4 bends. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００２２】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、基板部１の段差部１ａ強力
なストッパ構造を構成する。また、環境Ｘ側の圧力＜環
境Ｙ側の圧力の際には、第２のダイアフラム部７および
第３のダイアフラム部１１がストッパ構造を構成する。
第２のダイアフラム部７の第２の圧力導入穴８がギャッ
プ５に連通して横方向に配列して形成し、さらに第３の
ダイアフラム部１１の第３の圧力導入穴１２がギャップ
９に連通して横方向に配列して形成することでそれぞれ
ギャップ５，ギャップ９の形成工程と第２の圧力導入穴
８，第３の圧力導入穴１２の形成工程が同一工程で形成
できる。しかもセンシング部電極とレファレンス部電極
とを同一形状に形成でき、容易に両容量値を一致させる
ことができる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the stepped portion 1a of the substrate portion 1 forms a strong stopper structure. When the pressure on the environment X side <the pressure on the environment Y side, the second diaphragm portion 7 and the third diaphragm portion 11 form a stopper structure.
The second pressure introducing holes 8 of the second diaphragm portion 7 communicate with the gap 5 and are formed in a lateral arrangement, and the third pressure introducing holes 12 of the third diaphragm portion 11 communicate with the gap 9. Then, the step of forming the gap 5 and the step of forming the gap 9 and the step of forming the second pressure introducing hole 8 and the third pressure introducing hole 12 can be performed in the same step. Moreover, the sensing part electrode and the reference part electrode can be formed in the same shape, and both capacitance values can be easily matched.
【００２３】図６は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図６（ａ）は平
面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図１と異なる点は、第３のダイアフラム
部１１には、図１（ｂ）に示すような第３の圧力導入穴
１２が形成されていない構成となっており、また、基板
部１の他方の面には、一方の面に段差部１ａを形成する
ことなく、比較的大きな開口寸法を有する第１の圧力導
入穴１８Ａが形成されるとともに第１のダイアフラム部
４には、この第１の圧力導入穴１８Ａに連通する第４の
圧力導入穴１９が形成されている。また、基板部１の面
ａを封止することで、環境Ｘと環境Ｙとが第３のダイア
フラム部１１で分離されている。また、同一環境（環境
Ｙ）下に第２の電極６と第３の電極１０とで形成される
第２のコンデンサからなるセンシング部と、第１の電極
３と第２の電極６とで形成される第１のコンデンサから
なるレファレンス部とから構成されている。6A and 6B are views for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is B- of FIG. 6A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
1 is different from FIG. 1 in that the third diaphragm portion 11 is not provided with the third pressure introducing hole 12 as shown in FIG. A first pressure introducing hole 18A having a relatively large opening size is formed on the other surface of the portion 1 without forming a step portion 1a on the one surface, and the first diaphragm portion 4 has A fourth pressure introducing hole 19 communicating with the first pressure introducing hole 18A is formed. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated by the third diaphragm unit 11. In addition, in the same environment (environment Y), a sensing unit including a second capacitor formed by the second electrode 6 and the third electrode 10, and a first electrode 3 and the second electrode 6 are formed. And a reference section including a first capacitor.
【００２４】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第１のダイアフラム部４および第２のダ
イアフラム部７は不変であり、第３のダイアフラム部１
１は撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 remain unchanged due to the pressure difference between the third diaphragm portion 1 and the third diaphragm portion 1.
1 will bend. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００２５】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、第１のダイアフラム部４お
よび第２のダイアフラム部７がストッパ構造を構成す
る。また、第１の圧力導入穴１８Ａにより製造工程にお
けるエッチング液導入口が広くなり、図１の構造に比べ
て製作が容易になるとともに第１のダイアフラム部４が
段差なく容易に平坦に製作できる。さらに第１のダイア
フラム部４の圧力導入穴１９を第２のダイアフラム部７
の圧力導入穴８に一致させてしかもギャップ５，ギャッ
プ９下に均等に配列することで必要なアンダーカットエ
ッチング長さが短くなり、ギャップ５，ギャップ９の形
成を確実にし、しかも第４の圧力導入穴１９および第２
の圧力導入穴８の総面積が小さいため、圧力導入穴１
９，圧力導入穴８がない場合に比べて容量値減少量を最
小限に抑えることができる。さらに環境Ｘ側の塵の進入
を防ぐことができる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 form a stopper structure. Further, the first pressure introducing hole 18A widens the etching solution introducing port in the manufacturing process, which facilitates the manufacturing as compared with the structure of FIG. 1 and allows the first diaphragm portion 4 to be easily manufactured flat without a step. Further, the pressure introducing hole 19 of the first diaphragm portion 4 is connected to the second diaphragm portion 7
The undercut etching length required by shortening the required undercut etching length by aligning with the pressure introducing holes 8 and evenly arranging under the gaps 5 and 9 is ensured and the fourth pressure is applied. Introduction hole 19 and second
Since the total area of the pressure introducing hole 8 is small, the pressure introducing hole 1
9. Compared with the case where the pressure introducing hole 8 is not provided, the amount of decrease in the capacitance value can be minimized. Furthermore, it is possible to prevent dust from entering the environment X side.
【００２６】図７は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図７（ａ）は平
面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図６と異なる点は、基板部１の一方の面
にギャップ２を有する第１の圧力導入穴１８が形成され
ている。また、基板部１の面ａを封止することで、環境
Ｘと環境Ｙとが第３のダイアフラム部１１で分離されて
いる。また、同一環境（環境Ｙ）下に第２の電極６と第
３の電極１０とで形成される第２のコンデンサからなる
センシング部と、第１の電極３と第２の電極６とで形成
される第１のコンデンサからなるレファレンス部とが構
成されている。7A and 7B are views for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is B- of FIG. 7A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
6 is different from FIG. 6 in that a first pressure introducing hole 18 having a gap 2 is formed on one surface of the substrate portion 1. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated by the third diaphragm unit 11. In addition, in the same environment (environment Y), a sensing unit including a second capacitor formed by the second electrode 6 and the third electrode 10, and a first electrode 3 and the second electrode 6 are formed. And a reference section including a first capacitor.
【００２７】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第１のダイアフラム部４および第２のダ
イアフラム部７は不変であり、第３のダイアフラム部１
１が撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 remain unchanged due to the pressure difference between the third diaphragm portion 1 and the third diaphragm portion 1.
1 will bend. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００２８】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、第１のダイアフラム部４，
第２のダイアフラム部７および基板段差部１ａが強力な
ストッパ構造を構成する。また、基板部１の面ａで第１
の圧力導入穴１８の開口を小さくすることで基板部１を
構成するチップサイズを小型化できる。また、第１のダ
イアフラム部４の圧力導入穴１９を第２のダイアフラム
部７の圧力導入穴８に一致させてしかもギャップ５，ギ
ャップ９下に均等に配列することで必要なアンダーカッ
トエッチング長さが短くなり、ギャップ５，ギャップ９
の形成を確実にし、また、ギャップ２により製造工程時
のエッチング液導入口を広くできる。しかも第４の圧力
導入穴１９および第２の圧力導入穴８の総面積が小さい
ため、圧力導入穴１９，圧力導入穴８がない場合に比べ
て容量値減少量を最小限に抑えることができる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the first diaphragm portion 4,
The second diaphragm portion 7 and the substrate step portion 1a form a strong stopper structure. In addition, on the surface a of the substrate unit 1, the first
By reducing the opening of the pressure introducing hole 18, the chip size of the substrate portion 1 can be downsized. In addition, the pressure introduction holes 19 of the first diaphragm portion 4 are aligned with the pressure introduction holes 8 of the second diaphragm portion 7 and are evenly arranged under the gaps 5 and 9 so that the required undercut etching length is obtained. Becomes shorter, gap 5, gap 9
Is ensured, and the gap 2 makes it possible to widen the etching solution inlet in the manufacturing process. Moreover, since the total area of the fourth pressure introducing hole 19 and the second pressure introducing hole 8 is small, the amount of decrease in the capacitance value can be minimized as compared with the case where the pressure introducing hole 19 and the pressure introducing hole 8 are not provided. ..
【００２９】図８は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図８（ａ）は平
面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図２と異なる点は、基板部１の一方の面
には第１の圧力導入穴１８に連通する第４の圧力導入穴
１９を有する第１のダイアフラム部４が形成されてお
り、ギャップ２はない。また、基板部１の面ａを封止す
ることで、環境Ｘと環境Ｙとが第３のダイアフラム部１
１で分離されている。また、同一環境（環境Ｙ）下に第
２の電極６と第３の電極１０とで形成される第２のコン
デンサからなるセンシング部と、第１の電極３と第２の
電極６とで形成される第１のコンデンサからなるレファ
レンス部とが構成されている。8A and 8B are views for explaining the construction of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is B- of FIG. 8A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
2 is different from FIG. 2 in that a first diaphragm portion 4 having a fourth pressure introducing hole 19 communicating with the first pressure introducing hole 18 is formed on one surface of the substrate portion 1. , There is no gap 2. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated from each other by the third diaphragm unit 1.
Separated by 1. In addition, in the same environment (environment Y), a sensing unit including a second capacitor formed by the second electrode 6 and the third electrode 10, and a first electrode 3 and the second electrode 6 are formed. And a reference section including a first capacitor.
【００３０】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第１のダイアフラム部４および第２のダ
イアフラム部７は不変であり、第３のダイアフラム部１
１が撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 remain unchanged due to the pressure difference between the third diaphragm portion 1 and the third diaphragm portion 1.
1 will bend. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００３１】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、第１のダイアフラム部４，
第２のダイアフラム部７および基板部１が強力なストッ
パ構造を構成する。また、第２の圧力導入穴８の総面積
が小さいため、圧力導入穴８がない場合に比べて容量値
減少量を最小限に抑えることができる。また、図３で説
明したように第１のダイアフラム部４に段差部１ａがな
く容易に平坦に作製できる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the first diaphragm portion 4,
The second diaphragm portion 7 and the substrate portion 1 form a strong stopper structure. Further, since the total area of the second pressure introducing hole 8 is small, the amount of decrease in the capacitance value can be minimized as compared with the case where the pressure introducing hole 8 is not provided. Further, as described with reference to FIG. 3, the first diaphragm portion 4 does not have the step portion 1a and can be easily made flat.
【００３２】図９は本発明による静電容量式圧力センサ
の他の実施例による構成を説明する図で図９（ａ）は平
面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ′線の断面図で
あり、前述の図と同一部分には同一符号を付してある。
同図において、図５と異なる点は、基板部１の一方の面
に形成される第１のダイアフラム４の第４の圧力導入穴
１９および第２のダイアフラム部７の第２の圧力導入穴
８が第１の圧力導入穴１８に連結して形成されており、
ギャップ２はない。また、基板部１の面ａを封止するこ
とで、環境Ｘと環境Ｙとが第３のダイアフラム部１１で
分離されている。また、同一環境（環境Ｙ）下に第２の
電極６と第３の電極１０とで形成される第２のコンデン
サからなるセンシング部と、第１の電極３と第２の電極
６とで形成される第１のコンデンサからなるレファレン
ス部とが構成されている。9A and 9B are views for explaining the structure of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is B- of FIG. 9A. It is a cross-sectional view taken along the line B ′, and the same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals.
5 is different from FIG. 5 in that the fourth pressure introducing hole 19 of the first diaphragm 4 and the second pressure introducing hole 8 of the second diaphragm portion 7 formed on one surface of the substrate portion 1 are different. Is formed by being connected to the first pressure introducing hole 18,
There is no gap 2. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated by the third diaphragm unit 11. In addition, in the same environment (environment Y), a sensing unit including a second capacitor formed by the second electrode 6 and the third electrode 10, and a first electrode 3 and the second electrode 6 are formed. And a reference section including a first capacitor.
【００３３】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第１のダイアフラム部４および第２のダ
イアフラム部７は不変であり、第３のダイアフラム部１
１が撓むことになる。また、センシング部とレファレン
ス部とが同一環境下にあるので、環境Ｘと環境Ｙとが異
種環境であってもレファレンスの機能を果たすことがで
きる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 remain unchanged due to the pressure difference between the third diaphragm portion 1 and the third diaphragm portion 1.
1 will bend. Further, since the sensing unit and the reference unit are in the same environment, the reference function can be achieved even if the environment X and the environment Y are different environments.
【００３４】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、第１のダイアフラム部４，
第２のダイアフラム部７および基板部１が強力なストッ
パ構造を構成する。また、図３で説明したように第１の
ダイアフラム部４に段差部１ａがなく容易に平坦に作製
できる。さらにセンシング部電極とレファレンス部電極
とを同一形状に形成でき、容易に両容量値を一致させる
ことができる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the first diaphragm portion 4,
The second diaphragm portion 7 and the substrate portion 1 form a strong stopper structure. Further, as described with reference to FIG. 3, the first diaphragm portion 4 does not have the step portion 1a and can be easily made flat. Furthermore, the sensing part electrode and the reference part electrode can be formed in the same shape, and both capacitance values can be easily matched.
【００３５】図１０は本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を説明する図で図１０（ａ）
は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ′線の
断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し
てある。同図において、図１と異なる点は、基板部１の
一方の面にはギャップ２を設ける代わりに開口寸法の大
きい第１の圧力導入穴１８Ａが形成されるとともにこの
第１の圧力導入穴１８Ａに連通する第４の圧力導入穴１
９が形成された第１のダイアフラム部４，圧力導入穴が
形成されていない第２のダイアフラム部７および第３の
圧力導入穴１２が形成された第３のダイアフラム部１１
が積層して構成され、適正なダイアフラム可動部を構成
している。また、基板部１の面ａを封止することで、環
境Ｘと環境Ｙとが第２のダイアフラム部７で分離されて
いる。さらに異種環境（環境Ｘ，環境Ｙ）下に第１の電
極３と第２の電極６とで形成される第１のコンデンサと
第２の電極６と第３の電極１０とで形成される第２のコ
ンデンサとからなる２つのセンシング部が構成されてい
る。FIG. 10 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG. 10 (a).
Is a plan view and FIG. 10 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. 10 (a). 1 is different from FIG. 1 in that, instead of providing the gap 2 on one surface of the substrate portion 1, a first pressure introducing hole 18A having a large opening size is formed and the first pressure introducing hole 18A is formed. Fourth pressure introduction hole 1 communicating with
9, a first diaphragm portion 4, a second diaphragm portion 7 in which a pressure introducing hole is not formed, and a third diaphragm portion 11 in which a third pressure introducing hole 12 is formed.
Are laminated to form an appropriate diaphragm movable portion. Further, by sealing the surface a of the substrate unit 1, the environment X and the environment Y are separated by the second diaphragm unit 7. Further, under a different environment (environment X, environment Y), the first capacitor formed by the first electrode 3 and the second electrode 6, the second capacitor formed by the second electrode 6 and the third electrode 10. Two sensing parts are configured by two capacitors.
【００３６】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により第１のダイアフラム部４および第３のダ
イアフラム部１１は不変であり、第２のダイアフラム部
７が撓むことになる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the third diaphragm portion 11 are unchanged due to the pressure difference between and, and the second diaphragm portion 7 is bent.
【００３７】このような構成によると、環境Ｘ側の圧力
＞環境Ｙ側の圧力の際には、第１のダイアフラム部４が
ストッパ構造を構成し、環境Ｘ側の圧力＜環境Ｙ側の圧
力の際には、第３のダイアフラム部１１がストッパ構造
を構成する。また、２つのセンシング部の容量値は、圧
力に対しては一方が増加し、他方が減少となる。同一環
境条件下ではその他誤差要因に対しては同一方向（増加
あるいは減少）となり、誤差補正が容易となる。さらに
第１のダイアフラム部４の圧力導入穴１９と第３のダイ
アフラム部１１の圧力導入穴１２とをギャップ５，ギャ
ップ９に対して均等に配列することで必要なアンダーカ
ットエッチング長さが短くなり、ギャップ５，ギャップ
９の形成を確実にする。しかも第４の圧力導入穴１９お
よび第３の圧力導入穴１２の総面積が小さいため、圧力
導入穴１９，圧力導入穴１２がない場合に比べて容量値
減少量を最小限に抑えることができる。また、圧力によ
り生じる第２のダイアフラム部７の変位を静電容量値変
化として電気信号に変換する方法の他にいわゆるゼロバ
ランス圧力計測法を適用することもできる。すなわち第
１の電極３と第２の電極６との間の電位差Ｖ1に応じて
生ずる静電引力Ｆ1と、第２の電極６と第３の電極１０
との間の電位差Ｖ2に応じて生ずる静電引力Ｆ2とを制御
し、第１のコンデンサの静電容量値およびまたは第２の
コンデンサの静電容量値を一定に保ち、そのときの電位
差Ｖ1およびまたは電位差Ｖ2により、圧力を求める方法
である。この方法は、ギャップ５，ギャップ９が極めて
小さな値であれば、静電引力が十分大きいので、本実施
例の構造に適用できる。この方法は、ダイアフラムが変
形しないので、ダイアフラム剛性に起因する種々の誤差
要因が無視できる。一般にゼロバランス圧力計測法は、
高精度，高感度化が計れることが知られている。なお、
基板部１の形状は図７、図８，図９と同一の形状で構成
することができ、それぞれ同等な効果が得られる。ま
た、本実施例は第１の空洞部が環境Ｙと連結し、第２の
空洞部が環境Ｘと連結している場合を説明したが、第１
の空洞部が環境Ｘと連結し、第２の空洞部が環境Ｙと連
結しても本実施例と同様な効果が得られる。According to this structure, when the pressure on the environment X side> the pressure on the environment Y side, the first diaphragm portion 4 constitutes a stopper structure, and the pressure on the environment X side <the pressure on the environment Y side. In this case, the third diaphragm portion 11 constitutes a stopper structure. Regarding the capacitance values of the two sensing units, one increases and the other decreases with respect to the pressure. Under the same environmental conditions, other error factors have the same direction (increase or decrease), and error correction becomes easy. Further, by arranging the pressure introducing hole 19 of the first diaphragm portion 4 and the pressure introducing hole 12 of the third diaphragm portion 11 evenly with respect to the gap 5 and the gap 9, the required undercut etching length is shortened. , The formation of the gap 5 and the gap 9 is ensured. Moreover, since the total area of the fourth pressure introducing hole 19 and the third pressure introducing hole 12 is small, the amount of decrease in the capacitance value can be minimized as compared with the case where the pressure introducing hole 19 and the pressure introducing hole 12 are not provided. .. Further, a so-called zero-balance pressure measuring method can be applied in addition to the method of converting the displacement of the second diaphragm portion 7 caused by the pressure into an electric signal as a change in capacitance value. That is, the electrostatic attractive force F1 generated according to the potential difference V1 between the first electrode 3 and the second electrode 6, and the second electrode 6 and the third electrode 10
The electrostatic attractive force F2 generated according to the potential difference V2 between the first capacitor and the second capacitor is controlled to keep the capacitance value of the first capacitor and / or the second capacitor constant, and the potential difference V1 at that time and Alternatively, it is a method of obtaining the pressure by the potential difference V2. This method can be applied to the structure of this embodiment because the electrostatic attraction is sufficiently large if the gap 5 and the gap 9 have extremely small values. In this method, since the diaphragm is not deformed, various error factors due to the diaphragm rigidity can be ignored. Generally, zero balance pressure measurement method
It is known that high precision and high sensitivity can be achieved. In addition,
The substrate portion 1 can be formed in the same shape as in FIGS. 7, 8 and 9, and the same effect can be obtained. In addition, in the present embodiment, the case where the first hollow portion is connected to the environment Y and the second hollow portion is connected to the environment X has been described.
Even if the hollow portion of is connected to the environment X and the second hollow portion is connected to the environment Y, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
【００３８】図１１は本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を説明する図で図１１（ａ）
は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ′線の
断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し
てある。同図において、図１と異なる点は、第３のダイ
アフラム部１１上の表面には、導電性薄膜２０が形成さ
れている。但し、この導電性薄膜２０は第１の電極端子
１５，第２の電極端子１６，第３の電極端子１７の周辺
および第３の圧力導入穴１２を塞がないように形成す
る。FIG. 11 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG. 11 (a).
11A is a plan view and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 11A. In the figure, the difference from FIG. 1 is that a conductive thin film 20 is formed on the surface of the third diaphragm portion 11. However, the conductive thin film 20 is formed so as not to block the periphery of the first electrode terminal 15, the second electrode terminal 16, the third electrode terminal 17 and the third pressure introduction hole 12.
【００３９】このような構成によると、前述と同様な効
果が得られるとともにこの導電性薄膜２０により、静電
シールド効果が得られ、さらに第３のダイアフラム部１
１の補強材として作用し、剛性を高めることができる。With this structure, the same effect as described above can be obtained, and the conductive thin film 20 can provide an electrostatic shield effect, and further the third diaphragm portion 1 can be obtained.
It acts as a reinforcing member of No. 1 and can increase rigidity.
【００４０】図１１は図１の構成に対して導電性薄膜２
０を設けたが、図２〜図１０の構成に対しても同様の導
電性薄膜２０を設けても良い。FIG. 11 shows a conductive thin film 2 for the structure of FIG.
Although 0 is provided, a similar conductive thin film 20 may be provided for the configurations of FIGS.
【００４１】図１２は本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を説明する図で図１２（ａ）
は平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ′線の
断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し
てある。同図において、図１と異なる点は、第３のダイ
アフラム部１１の表面上には、ストッパー２１が形成さ
れている。この場合、第３の圧力導入穴１２は環境Ｘに
連結されている。FIG. 12 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG. 12 (a).
Is a plan view and FIG. 12 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. 12 (a). In the figure, the difference from FIG. 1 is that a stopper 21 is formed on the surface of the third diaphragm portion 11. In this case, the third pressure introduction hole 12 is connected to the environment X.
【００４２】このような構成によると、第３のダイアフ
ラム部１１の剛性が高められ、環境Ｙ側の圧力が環境Ｘ
側に対して過大となった場合に強力なストッパー構造と
なる。According to this structure, the rigidity of the third diaphragm portion 11 is increased, and the pressure on the environment Y side becomes the environment X.
A strong stopper structure is provided when it becomes excessive with respect to the side.
【００４３】図１２は図１の構成に対してストッパー２
１を設けたが、図２〜図５，図１０および図２〜図５，
図１０に対応した図１１の構成に対しても同様のストッ
パー２１を設けても良い。FIG. 12 shows a stopper 2 for the configuration of FIG.
1 is provided, but FIG. 2 to FIG. 5, FIG. 10 and FIG.
A similar stopper 21 may be provided for the configuration of FIG. 11 corresponding to FIG. 10.
【００４４】図１３は本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を説明する図で図１３（ａ）
は平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ′線の
断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し
てある。同図において、図１と異なる点は、第３のダイ
アフラム部１１上には、第４の空洞部としてのギャップ
２２を介してストッパー２１が形成されている。この場
合、第３の圧力導入穴１２は環境Ｘに連結されている。FIG. 13 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG. 13 (a).
Is a plan view and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 13A. In the figure, the difference from FIG. 1 is that a stopper 21 is formed on the third diaphragm portion 11 via a gap 22 as a fourth cavity portion. In this case, the third pressure introduction hole 12 is connected to the environment X.
【００４５】このような構成によると、ギャップ９上の
第３のダイアフラム部１１の剛性をほとんど変えること
なく、環境Ｙの圧力が環境Ｘに対して過大となった場合
に強力なストッパー構造となる。According to this structure, the rigidity of the third diaphragm portion 11 on the gap 9 is hardly changed, and a strong stopper structure is formed when the pressure of the environment Y becomes excessive with respect to the environment X. ..
【００４６】図１３は図１の構成に対してストッパー２
１を設けたが、図２〜図１１の構成に対しても同様のス
トッパー２１を設けても良い。FIG. 13 shows a stopper 2 for the configuration of FIG.
1 is provided, the same stopper 21 may be provided in the configurations of FIGS.
【００４７】図１４〜図２３は図１に示す静電容量式圧
力センサの製造方法の一実施例を説明する工程の断面図
であり、図１と同一部分には同一符号を付してある。同
図において、まず、図１４に示すように基板部１として
例えばＳｉウエハ３１の両面に例えばＳｉＮｘ等の膜３
２を形成し、公知の写刻技術により図１５に示すように
それぞれ所用のマスク３２ａ，３２ｂを形成する。次に
これらのマスク３２ａ，３２ｂを用いてＳｉウエハ３１
の両面のエッチングを行って図１６に示すように所用の
深さのエッチング溝３３ａ，３３ｂをそれぞれ形成した
後、図１７に示すようにＳｉウエハ３１の表面側のエッ
チング溝３３ａ内に犠牲層材を埋め込み、第１の犠牲層
３４1 を形成する。次に図１８に示すように第１の犠牲
層３４1が埋め込まれたＳｉウエハ３１の表面に通常の
薄膜プロセスにより、第１の絶縁膜３５ａ，第２の絶縁
膜３５ｂ間に導電膜がサンドイッチ状に挟持させた第１
の電極３を形成する。次に図１９に示すように第２の絶
縁膜３５ｂ上に犠牲層材を積層形成した後、公知の写刻
技術を用いてエッチングを行って所定の形状の第２の犠
牲層３４2 を形成する。次に図２０に示すように第２の
犠牲層３４2 が形成された第２の絶縁膜３５ｂ上に通常
の薄膜プロセスにより、第３の絶縁膜３５ｃ，第２の電
極６および第４の絶縁膜３５ｄを順次積層形成する。さ
らに上記同様の工程を繰り返し行って第４の絶縁膜３５
ｄ上に第３の犠牲層３４3 ，第５の絶縁膜３５ｅ，第３
の電極１０および第６の絶縁膜３５ｆを順次積層形成す
る。次に図２１に示すように最上部からそれぞれ第１の
電極３，第２の電極６，第３の電極１０，第２の犠牲層
３４2 に達する深さの開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄを穿設した後、図２２に示すようにこれらの開口１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ内に導電体１４を埋め込み、さら
にこの導電体１４上にそれぞれ第１の電極３，第２の電
極６，第３の電極１０と電気的に接続される電極端子１
５，１６，１７を形成する。次に開口１３ｄを用いてウ
エットエッチングにより、第２の犠牲層３４2 ，第３の
犠牲層３４3 を除去して図２３に示すようにギャップ
５，ギャップ９形成する。次にこのＳｉウエハ３１の背
面側のエッチング溝３３ｂをウエットエッチングによ
り、犠牲層３４1 に達する第１の圧力導入穴１８を形成
するとともにこの第１の圧力導入穴１８を用いて第１の
犠牲層３４1 の除去を行ってギャップ２を形成すること
により、レファレンス容量を縦型に集積した図１に示す
小型の静電容量式圧力センサが形成されることになる。14 to 23 are sectional views of steps for explaining an embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 1. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. .. In FIG. 14, first, as shown in FIG. 14, as the substrate portion 1, for example, a SiNx film 3 is formed on both surfaces of a Si wafer 31, for example.
2 are formed, and the required masks 32a and 32b are formed by a known printing technique as shown in FIG. Next, using these masks 32a and 32b, the Si wafer 31
16 are formed to form etching grooves 33a and 33b having a required depth, respectively, and then the sacrificial layer material is formed in the etching groove 33a on the front surface side of the Si wafer 31 as shown in FIG. To form a first sacrificial layer 34 1 . Next, as shown in FIG. 18, a conductive film is sandwiched between the first insulating film 35a and the second insulating film 35b by a normal thin film process on the surface of the Si wafer 31 in which the first sacrificial layer 34 1 is embedded. First pinched in a shape
The electrode 3 is formed. Next, as shown in FIG. 19, after forming a sacrificial layer material on the second insulating film 35b, etching is performed using a known engraving technique to form a second sacrificial layer 34 2 having a predetermined shape. To do. Next, as shown in FIG. 20, the third insulating film 35c, the second electrode 6 and the fourth insulating film 35c are formed on the second insulating film 35b on which the second sacrificial layer 34 2 is formed by an ordinary thin film process. The film 35d is sequentially laminated. Further, the same steps as those described above are repeated to form the fourth insulating film 35.
The third sacrificial layer 34 3 , the fifth insulating film 35e, the third
The electrode 10 and the sixth insulating film 35f are sequentially laminated. Next, as shown in FIG. 21, openings 13a, 13b, 13c, 1 having a depth reaching the first electrode 3, the second electrode 6, the third electrode 10, and the second sacrificial layer 34 2 from the uppermost portion, respectively.
After drilling 3d, these openings 1 as shown in FIG.
A conductor 14 is embedded in the electrodes 3a, 13b, 13c, and an electrode terminal 1 electrically connected to the first electrode 3, the second electrode 6, and the third electrode 10 on the conductor 14 respectively.
5, 16, 17 are formed. Next, the second sacrificial layer 34 2 and the third sacrificial layer 34 3 are removed by wet etching using the opening 13d to form the gap 5 and the gap 9 as shown in FIG. Next, the etching groove 33b on the back surface side of the Si wafer 31 is wet-etched to form the first pressure introducing hole 18 reaching the sacrifice layer 34 1 , and the first sacrificing hole 18 is used to make the first sacrificial By removing the layer 34 1 to form the gap 2, the small capacitive pressure sensor shown in FIG. 1 in which the reference capacitance is vertically integrated is formed.
【００４８】図２４〜図３１は図４に示す静電容量式圧
力センサの製造方法の一実施例を説明する工程の断面図
であり、図４と同一部分には同一符号を付してある。同
図において、まず、図２４に示すように基板部１として
例えばＳｉウエハ３１の一方の面に例えばＣＶＤ法等に
よりＳｉＮｘ膜３２を成膜し、公知の写刻技術により図
２５に示すようにそれぞれ所用のＳｉＮｘマスク３２ａ
を形成する。次にこのマスク３２ａを用いてＳｉウエハ
３１の一方の面にエッチングを行って図２６に示すよう
に所用の深さのエッチング溝３３を形成する。次に図２
７に示すようにマスク３２ａを除去した後、このＳｉウ
エハ３１上に犠牲層材を成膜し、エッチング溝３３内以
外の犠牲層材を除去し、第１の犠牲層３４1 を形成す
る。次に図２８に示すように第１の犠牲層３４1 が埋め
込まれたＳｉウエハ３１の表面に通常の真空薄膜プロセ
スにより、第１の絶縁膜３５1 を成膜する。次に図２９
に示すように第１の絶縁膜３５1 に第１の犠牲層３４1
に連通する開口３６をエッチングにより形成する。次に
図３０に示すようにこの開口３６を用いて第１の犠牲層
３４1 のエッチングを行った後、図３１に示すようにこ
の第１の絶縁膜３５1上に通常の真空薄膜プロセスによ
り第２の絶縁膜３５2 を成膜してギャップ２を形成す
る。次は前述した図１８以降の工程を経ることによって
レファレンス容量を縦型に集積した小型の静電容量式圧
力センサが形成されることになる。この場合、図２３の
Ｓｉウエハ３１のエッチングは行われないことになる。24 to 31 are sectional views of steps for explaining an embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 4, and the same portions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. .. In FIG. 25, first, as shown in FIG. 24, a SiNx film 32 is formed on one surface of a Si wafer 31, for example, by the CVD method as shown in FIG. SiNx mask 32a for each purpose
To form. Then, using this mask 32a, one surface of the Si wafer 31 is etched to form an etching groove 33 having a required depth as shown in FIG. Next in FIG.
As shown in FIG. 7, after removing the mask 32a, a sacrificial layer material is formed on the Si wafer 31 and the sacrificial layer material other than in the etching groove 33 is removed to form a first sacrificial layer 34 1 . Next, as shown in FIG. 28, a first insulating film 35 1 is formed on the surface of the Si wafer 31 in which the first sacrificial layer 34 1 is embedded by a normal vacuum thin film process. Next, in FIG.
The first insulating film 35 1, as shown in the first sacrificial layer 34 1
An opening 36 communicating with the is formed by etching. Next, as shown in FIG. 30, the first sacrificial layer 34 1 is etched using the opening 36, and then the first insulating film 35 1 is formed on the first insulating film 35 1 by a normal vacuum thin film process as shown in FIG. the second insulating film 35 2 by forming a gap 2. Next, the small-capacitance type pressure sensor in which the reference capacitance is vertically integrated is formed by going through the steps shown in FIG. In this case, the Si wafer 31 of FIG. 23 is not etched.
【００４９】図３２は本発明による静電容量式圧力セン
サの他の実施例による構成を説明する図で図３２（ａ）
は平面図、図３２（ｂ）は図３２（ａ）のＢ−Ｂ′線の
断面図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し
てある。同図において、図１と異なる点は、第３のダイ
アフラム部１１および第２のダイアフラム部７には図１
（ｂ）に示すようなそれぞれ第３の圧力導入穴１２およ
び第２の圧力導入穴８が形成されておらず、第２のダイ
アフラム部７がギャップ５およびギャップ９からなる空
洞部内に固定されて形成されており、この空洞部内は例
えば真空または不活性ガスなどの同じ雰囲気に保持され
て封止され、第１のダイアフラム部４および第３のダイ
アフラム部１１で環境Ｘと環境Ｙとが分離され、同一環
境下では第１の電極３と第２の電極６とで形成される第
１のコンデンサと、第２の電極６と第３の電極１０とで
形成される第２のコンデンサとからなる２つのセンシン
グ部が形成される構成となっている。FIG. 32 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention, and FIG. 32 (a).
32A is a plan view, and FIG. 32B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 32A. 1 is different from FIG. 1 in that the third diaphragm portion 11 and the second diaphragm portion 7 are different from those in FIG.
The third pressure introducing hole 12 and the second pressure introducing hole 8 as shown in (b) are not formed, and the second diaphragm portion 7 is fixed in the cavity portion including the gap 5 and the gap 9. The inside of this cavity is sealed and held in the same atmosphere such as vacuum or inert gas, and the environment X and the environment Y are separated by the first diaphragm part 4 and the third diaphragm part 11. Under the same environment, it is composed of a first capacitor formed of the first electrode 3 and the second electrode 6 and a second capacitor formed of the second electrode 6 and the third electrode 10. Two sensing parts are formed.
【００５０】このような構成において、環境Ｘと環境Ｙ
との差圧により上下部の第１のダイアフラム部４および
第３のダイアフラム部１１が変位し、中央部の第２のダ
イアフラム部７が固定されることで、第３のダイアフラ
ム部１１と第２のダイアフラム部７との間の容量値およ
び第１のダイアフラム部４と第２のダイアフラム部７と
の間の容量値の両方が変化する。これによってこれらの
容量値を検出することで、環境Ｘと環境Ｙとの圧力差を
知ることができる。In such a configuration, environment X and environment Y
The first diaphragm portion 4 and the third diaphragm portion 11 in the upper and lower portions are displaced by the pressure difference between the second diaphragm portion 7 and the second diaphragm portion 7 in the central portion, and the third diaphragm portion 11 and the second diaphragm portion 11 are fixed. Both the capacitance value with the diaphragm portion 7 and the capacitance value with the first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 change. As a result, by detecting these capacitance values, the pressure difference between the environment X and the environment Y can be known.
【００５１】このような構成によれば、第３のダイアフ
ラム部１１と第２のダイアフラム部７との間および第１
のダイアフラム部４と第２のダイアフラム部７との間
は、例えば真空または不活性ガスなどの同じ雰囲気で封
止させることによって環境Ｘと環境Ｙとが隔離されるの
で、環境Ｘおよび環境Ｙの雰囲気、例えば相対湿度が変
化しても第３のダイアフラム部１１と第２のダイアフラ
ム部７との間の容量値および第１のダイアフラム部４と
第２のダイアフラム部７との間の容量値は、全く影響を
受けない。つまり湿度などの環境の変化による誤差の発
生がなくなる。According to such a structure, between the third diaphragm portion 11 and the second diaphragm portion 7 and the first diaphragm portion 7
Since the environment X and the environment Y are isolated from each other by sealing between the diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 in the same atmosphere such as vacuum or an inert gas, the environment X and the environment Y are separated. Even if the atmosphere, for example, the relative humidity changes, the capacitance value between the third diaphragm portion 11 and the second diaphragm portion 7 and the capacitance value between the first diaphragm portion 4 and the second diaphragm portion 7 are , Not affected at all. That is, the error due to the change of environment such as humidity is eliminated.
【００５２】図３３〜図３９は図３２に示す静電容量式
圧力センサの製造方法の一実施例を説明する工程の断面
図であり、図３２と同一部分には同一符号を付してあ
る。これらの図において、まず、初めの工程は前述した
実施例における図１４〜図１７までの工程と同様であ
り、図３３の構造を得た後、次に図３４に示すように第
２の絶縁膜３５ｂ上に犠牲層材を積層形成した後、公知
の写刻技術を用いてエッチングを行ってエッチング溝３
３ａ内の第１の犠牲層３４1 よりも若干形状の大きい第
２の犠牲層３４2 を形成する。次に図３５に示すように
第２の犠牲層３４2が形成された第２の絶縁膜３５ｂ上
に通常の薄膜プロセスにより、第３の絶縁膜３５ｃ，第
２の電極６および第４の絶縁膜３５ｄを順次積層形成す
る。次にこの第４の絶縁膜３５ｄ上に上記第２の犠牲層
３４2 とほぼ同等の大きさの第３の犠牲層３４3 を形成
した後、さらに上記同様の工程を繰り返し行って第４の
絶縁膜３５ｄ上に第５の絶縁膜３５ｅ，第３の電極１０
および第６の絶縁膜３５ｆを順次積層形成する。次に図
３６に示すように最上部からそれぞれ第１の電極３，第
２の電極６，第３の電極１０および第２の犠牲層３４2
に達する深さの開口１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを
それぞれ穿設した後、これらの開口１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ内に図３７に示すように導電体１４を埋め込み、さ
らにこれらの導電体１４上にそれぞれ第１の電極３，第
２の電極６，第３の電極１０および電気的に接続される
電極端子１５，１６，１７を形成する。次に開口１３ｄ
を用いてウエットエッチングにより、第２の犠牲層３４
2 ，第３の犠牲層３４3 を除去して図３８に示すように
ギャップ５，ギャップ９形成する。引き続きこのＳｉウ
エハ３１の背面側のエッチング溝３３ｂをウエットエッ
チングにより、犠牲層３４1に達する第１の圧力導入穴
１８を形成するとともにこの第１の圧力導入穴１８を用
いて第１の犠牲層３４1 の除去を行ってギャップ２を形
成する。次に図３９に示すようにドライプロセスによ
り、ギャップ５およびギャップ９からなる空洞部内を真
空または不活性ガスに保ったまま、開口１３ｄを絶縁体
３６により封止させてレファレンス容量を縦型に集積し
た図３２に示す小型の静電容量式圧力センサを形成す
る。33 to 39 are sectional views of steps for explaining an embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor shown in FIG. 32, and the same parts as those in FIG. 32 are designated by the same reference numerals. .. In these figures, first, the first step is the same as the steps of FIGS. 14 to 17 in the above-described embodiment, and after obtaining the structure of FIG. 33, the second insulating step is then performed as shown in FIG. After forming a sacrificial layer material on the film 35b, etching is performed using a known engraving technique to form the etching groove 3
A second sacrificial layer 34 2 having a shape slightly larger than that of the first sacrificial layer 34 1 in 3a is formed. Next, as shown in FIG. 35, the third insulating film 35c, the second electrode 6 and the fourth insulating film 35c are formed on the second insulating film 35b on which the second sacrificial layer 34 2 is formed by a normal thin film process. The film 35d is sequentially laminated. Next, after forming a third sacrificial layer 34 3 having substantially the same size as the second sacrificial layer 34 2 on the fourth insulating film 35 d, the same steps as described above are repeated to obtain the fourth sacrificial layer 34 3 . The fifth insulating film 35e and the third electrode 10 are formed on the insulating film 35d.
Then, the sixth insulating film 35f is sequentially laminated. Next, as shown in FIG. 36, the first electrode 3, the second electrode 6, the third electrode 10 and the second sacrificial layer 34 2 are respectively arranged from the top.
After opening the openings 13a, 13b, 13c, 13d each having a depth reaching
As shown in FIG. 37, the conductors 14 are embedded in 3c, and the first electrode 3, the second electrode 6, the third electrode 10 and the electrode terminals electrically connected to these conductors 14 respectively. 15, 16, 17 are formed. Next opening 13d
The second sacrificial layer 34 by wet etching using
2 , the third sacrificial layer 34 3 is removed to form the gap 5 and the gap 9 as shown in FIG. Subsequently, the etching groove 33b on the back surface side of the Si wafer 31 is wet-etched to form the first pressure introduction hole 18 reaching the sacrifice layer 34 1, and the first sacrifice layer 18 is formed using the first pressure introduction hole 18. The gap 2 is formed by removing 34 1 . Next, as shown in FIG. 39, the reference capacitor is vertically integrated by sealing the opening 13d with an insulator 36 while keeping the inside of the cavity formed by the gap 5 and the gap 9 in a vacuum or an inert gas by a dry process. The small electrostatic capacitance type pressure sensor shown in FIG. 32 is formed.
【００５３】なお、前述した実施例においては、Ｓｉ基
板３１の表面を平坦にする基板面を得る方法としてＳｉ
ウエハ３１に断面が凹となるエッチング溝３３ａを形成
し、このエッチング溝３３ａ内を犠牲層３４1 で埋め込
む工程を用いた場合について説明したが、Ｓｉウエハ３
１として例えばｎ型Ｓｉウエハを用い、ｐ型不純物を高
濃度で選択的に拡散させて拡散層を形成し、この拡散層
を埋め込み層として用いても良い。この場合、この埋め
込み層の除去にはｎ型Ｓｉウエハ３１の背面側から前述
したように埋め込み層に到達する開口を形成した後に例
えば沸酸：硝酸：酢酸＝１：３：８からなるエッチング
溶液を用いて埋め込み層を選択的にエッチング除去して
ギャップ２を形成しても前述した同一構造のダイアフラ
ム部４が形成できる。In the above-described embodiment, Si is used as a method for obtaining a substrate surface that flattens the surface of the Si substrate 31.
The case where the etching groove 33a having a concave cross section is formed in the wafer 31 and the sacrifice layer 34 1 is filled in the etching groove 33a has been described.
For example, an n-type Si wafer may be used as 1, and a diffusion layer may be formed by selectively diffusing p-type impurities at a high concentration, and this diffusion layer may be used as a buried layer. In this case, the buried layer is removed by forming an opening reaching the buried layer from the back side of the n-type Si wafer 31 as described above, and then etching solution including, for example, hydrofluoric acid: nitric acid: acetic acid = 1: 3: 8. Even if the buried layer is selectively etched and removed to form the gap 2, the diaphragm portion 4 having the same structure as described above can be formed.
【００５４】また、前述した実施例においては、可動ダ
イアフラム部の形状を四角形とした場合について説明し
たが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、多
角形状もしくは丸形状でも良いことは言うまでもない。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the shape of the movable diaphragm portion is a quadrangle has been described, but the present invention is not limited to this shape, and it is needless to say that it may be a polygonal shape or a round shape. Yes.
【００５５】また、前述した実施例においては、基板部
に貫通穴または窪みを設けた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、基板部に貫通
穴および窪みを同時に設けた構造であっても前述と同様
の効果が得られることは言うまでもない。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the substrate portion is provided with the through hole or the depression is described.
The present invention is not limited to this, and it goes without saying that the same effect as described above can be obtained even with a structure in which a through hole and a depression are simultaneously provided in the substrate portion.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
基板部上に第１のダイアフラム部，第２のダイアフラム
部および第３のダイアフラム部を積層形成し、レファレ
ンス容量を縦型に集積して構成したことにより、湿度等
の環境誤差要因に対するベース容量の依存性の小さい高
精度で小型，低価格の静電容量式圧力センサが実現可能
となる等の極めて優れた効果が得られる。As described above, according to the present invention,
Since the first diaphragm portion, the second diaphragm portion and the third diaphragm portion are laminated on the substrate portion and the reference capacitance is vertically integrated, the base capacitance for the environmental error factors such as humidity can be reduced. It is possible to obtain extremely excellent effects such as the realization of a highly accurate, small size, low cost electrostatic capacitance type pressure sensor with little dependence.
【図１】本発明による静電容量式圧力センサの一実施例
による構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration according to an embodiment of a capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３】本発明による静電容量式圧力センサのさらに他
の実施例による構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a capacitance type pressure sensor according to still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図５】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図６】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図７】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図８】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図９】本発明による静電容量式圧力センサの他の実施
例による構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１０】本発明による静電容量式圧力センサの他の実
施例による構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１１】本発明による静電容量式圧力センサの他の実
施例による構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１２】本発明による静電容量式圧力センサの他の実
施例による構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１３】本発明による静電容量式圧力センサの他の実
施例による構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１４】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a step illustrating an embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１５】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１６】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view during the process of explaining the example of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１７】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１８】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図１９】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２０】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view in the process of explaining an example of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２１】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view in the process of explaining the example of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２２】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method of manufacturing the electrostatic capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２３】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の一実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view in the process of explaining an embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２４】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程の断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of a process illustrating another embodiment of the method of manufacturing a capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２５】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２６】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２７】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２８】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view during a process for explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図２９】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３０】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view during a process for explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３１】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３２】本発明による静電容量式圧力センサの他の実
施例による構成を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing the configuration of another example of the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３３】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程の断面図である。FIG. 33 is a sectional view of a step illustrating another embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３４】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 34 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３５】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 35 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３６】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 36 is a cross-sectional view in the process of explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３７】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 37 is a cross-sectional view during a process for explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３８】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 38 is a cross-sectional view during a process for explaining another embodiment of the method of manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
【図３９】本発明による静電容量式圧力センサの製造方
法の他の実施例を説明する工程中の一断面図である。FIG. 39 is a cross-sectional view during a process for explaining another embodiment of the method for manufacturing the capacitance type pressure sensor according to the present invention.
１ 基板部 １ａ 段差部 ２ ギャップ（第３の空洞部） ３ 第１の電極 ４ 第１のダイアフラム部 ５ ギャップ（第１の空洞部） ６ 第２の電極 ７ 第２のダイアフラム部 ８ 第２の圧力導入穴 ９ ギャップ（第２の空洞部） １０ 第３の電極 １１ 第３のダイアフラム部 １２ 第３の圧力導入穴 １３ 開口 １４ 導電体 １５ 第１の電極端子 １６ 第２の電極端子 １７ 第３の電極端子 １８ 第１の圧力導入穴 １８Ａ 第１の圧力導入穴 １９ 第４の圧力導入穴 ２０ 導電性薄膜 ２１ ストッパー ２２ ギャップ（第４の空洞部） 1 substrate part 1a step part 2 gap (third cavity part) 3 first electrode 4 first diaphragm part 5 gap (first cavity part) 6 second electrode 7 second diaphragm part 8 second Pressure introducing hole 9 Gap (second cavity portion) 10 Third electrode 11 Third diaphragm portion 12 Third pressure introducing hole 13 Opening 14 Conductor 15 First electrode terminal 16 Second electrode terminal 17 Third Electrode terminal 18 First pressure introducing hole 18A First pressure introducing hole 19 Fourth pressure introducing hole 20 Conductive thin film 21 Stopper 22 Gap (fourth cavity)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末高 聡 神奈川県藤沢市川名一丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 (72)発明者 吹浦 健 神奈川県藤沢市川名一丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Suetaka 1-12-2 Kawana, Fujisawa-shi, Kanagawa Yamatake Honeywell Co., Ltd. Fujisawa Plant (72) Inventor Ken Fukiura 1-12-2 Kawana, Fujisawa-shi, Kanagawa No. Yamatake Honeywell Co., Ltd. Fujisawa Factory
Claims (4)
とも一方を設けた基板部と、 前記基板部の一方の面に形成された第１の電極を有する
第１の薄膜ダイアフラム部と、 前記第１の薄膜ダイアフラム部上に第１の空洞部を介し
て形成され第１の圧力導入部と第２の電極とを有する第
２の薄膜ダイアフラム部と、 前記第２の薄膜ダイアフラム部上に第２の空洞部を介し
て形成され前記第１の圧力導入部と連通する第２の圧力
導入部と第３の電極とを有する第３の薄膜ダイアフラム
部と、からなり、 前記第１の電極と第２の電極との間に第１のコンデンサ
と、前記第２の電極と第３の電極との間に第２のコンデ
ンサとを形成したことを特徴とする静電容量式圧力セン
サ。1. A substrate portion having at least one of a through hole and a recess in one surface thereof; a first thin film diaphragm portion having a first electrode formed on one surface of the substrate portion; A second thin film diaphragm portion having a first pressure introducing portion and a second electrode formed on the first thin film diaphragm portion via the first cavity portion; and a second thin film diaphragm portion on the second thin film diaphragm portion. A second thin film diaphragm portion having a second electrode and a second pressure introducing portion which is formed through the second hollow portion and communicates with the first pressure introducing portion, and the first electrode A capacitance type pressure sensor, wherein a first capacitor is formed between the second electrode and the second electrode, and a second capacitor is formed between the second electrode and the third electrode.
基板部と、 前記基板部の一方の面上に形成され前記貫通穴と連通す
る第１の圧力導入部と第１の電極とを有する第１の薄膜
ダイアフラム部と、 前記第１の薄膜ダイアフラム部上に第１の空洞部を介し
て形成され前記第１の圧力導入部と連通する第２の圧力
導入部と第２の電極とを有する第２の薄膜ダイアフラム
部と、 前記第２の薄膜ダイアフラム部上に第２の空洞部を介し
て形成され第３の電極を有する第３の薄膜ダイアフラム
部と、からなり、 前記第１の電極と第２の電極との間に第１のコンデンサ
と、前記第２の電極と第３の電極との間に第２のコンデ
ンサとを形成したことを特徴とする静電容量式圧力セン
サ。2. A substrate portion having a through hole or a recess in one surface thereof, a first pressure introducing portion formed on one surface of the substrate portion and communicating with the through hole, and a first electrode. A first thin film diaphragm portion, a second pressure introducing portion formed on the first thin film diaphragm portion via a first cavity and communicating with the first pressure introducing portion, and a second electrode. And a third thin film diaphragm portion having a third electrode formed on the second thin film diaphragm portion via a second cavity portion, the first thin film diaphragm portion having Capacitance sensor, wherein a first capacitor is formed between the second electrode and the second electrode, and a second capacitor is formed between the second electrode and the third electrode. ..
を設けた基板部と、 前記基板部の一方の面上に形成され前記貫通穴と連通す
る第１の圧力導入部と第１の電極とを有する第１の薄膜
ダイアフラム部と、 前記第１の薄膜ダイアフラム部上に第１の空洞部を介し
て形成され第２の電極を有する第２の薄膜ダイアフラム
部と、 前記第２の薄膜ダイアフラム部上に第２の空洞部を介し
て形成され第２の外部と連通する第２の圧力導入穴と第
３の電極とを有する第３の薄膜ダイアフラム部と、とか
らなり、 前記第１の電極と第２の電極との間に第１のコンデンサ
と、前記第２の電極と第３の電極との間に第２のコンデ
ンサとを形成したことを特徴とする静電容量式圧力セン
サ。3. A substrate part having a through hole or a recess communicating with a first outside, a first pressure introducing part formed on one surface of the substrate part and communicating with the through hole, and a first pressure introducing part. A first thin film diaphragm portion having an electrode, a second thin film diaphragm portion having a second electrode formed on the first thin film diaphragm portion via a first cavity, and the second thin film A third thin film diaphragm portion having a third electrode and a second pressure introducing hole which is formed on the diaphragm portion through the second cavity and communicates with the second outside; Capacitance sensor, wherein a first capacitor is formed between the second electrode and the second electrode, and a second capacitor is formed between the second electrode and the third electrode. .
とも一方を設けた基板部と、 前記基板部の一方の面上に形成された第１の電極を有す
る第１の薄膜ダイアフラム部と、 前記第１の薄膜ダイアフラム部上に第１の空洞部を介し
て形成され圧力導入部と第２の電極とを有する第２の薄
膜ダイアフラム部と、 前記第２の薄膜ダイアフラム部上に第２の空洞部を介し
て形成され第３の電極を有する第３の薄膜ダイアフラム
部と、からなり、 前記第１の電極と第２の電極との間に第１のコンデンサ
と、前記第２の電極と第３の電極との間に第２のコンデ
ンサとを形成したことを特徴とする静電容量式圧力セン
サ。4. A substrate portion having a through hole and at least one of recesses in one surface, and a first thin film diaphragm portion having a first electrode formed on one surface of the substrate portion, A second thin film diaphragm portion formed on the first thin film diaphragm portion via a first cavity and having a pressure introducing portion and a second electrode; and a second thin film diaphragm portion on the second thin film diaphragm portion. A third thin film diaphragm portion having a third electrode formed through a cavity, a first capacitor between the first electrode and a second electrode, and a second electrode A capacitance type pressure sensor, characterized in that a second capacitor is formed between the third electrode and the third electrode.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-07-09 JP JP20432592A patent/JP3172953B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3172953B2 (en) | 2001-06-04 |
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