JPH06103237B2 - ダイヤフラム型圧力センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、各種産業機器や各種検査装置の分野で自動化
あるいは省力化または高性能化のために広く用いられて
いる圧力センサーの改良でダイヤフラム型圧力センサー
に関するものである。

＜従来の技術＞ 従来、圧力センサーには、大別すると機械的な外圧が作
用することにより抵抗値が変化する所謂ピエゾ効果を利
用するものと、ダイヤフラムが圧力を受けて撓わみ、こ
れにより静電容量が変化することを利用するものの２通
りがある。

ここで前者のピエゾ効果によるものは方式が全く異な
り、本発明とは比較対象外であるため詳細な説明を省略
し、後者の静電容量変化によるものについて述べると、
この場合は、珪素板を機械加工やエッチングによって薄
く仕上げて形成したダイヤフラム（隔膜）と、他方の基
板上に設けた電極とを対向させ、上記ダイヤフラムが圧
力を受けて変形した時に生じる静電容量変化から上記圧
力を算出しようとするものである。

又、珪素単結晶基板を用いることにより、１個のチップ
上に、珪素半導体にて構成された信号処理回路と、圧力
センサーとを集積一体化して異なる２つの複合機能をも
たせたものもある。

その他上記珪素半導体に比べてバンドギャップが広く、
熱的、化学的、機械的に極めて安定し、しかも該珪素半
導体では実現不可能な高温条件下で、高出力動作用電子
素子材料としてβ型炭化珪素半導体の研究開発がある
が、これは大面積、高品質のβ型炭化珪素基板を工業的
に安定量産し得る方法がなかったために、各方面への実
用化はもとよりなく、センサーに関する応用例もみられ
なかった。

しかし、他方ではβ型炭化珪素膜を形成する手段として
珪素基板上に気相成長法（CVD法）を用いて薄膜を得る
方法（特開昭59−203799号）があり、これによれば安価
で入手の容易な珪素基板上に、工業的に量産に適した大
面積のβ型炭化珪素単結晶を形成でき、また成長過程で
適当なドーパントを添加することにより、炭化珪素単結
晶の伝導型や、不純物濃度を制御することが可能であ
り、β型炭化珪素を用いた各種半導体素子が開発されて
いる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、上記圧力センサーには珪素板の薄いダイヤフラ
ムが不可欠であり、通常厚さ数100［μｍ］の珪素基板
をエッチング液等を用いて部分的にエッチングすること
によって形成しているので、このような方法は非常に長
時間を要すると共に、該エッチング深さを制御するため
の製作プロセスが複雑となる。

又、ダイヤフラムの厚さ及びその均一性を制御すること
が困難であり、そしてこうした圧力センサーはダイヤフ
ラムの撓みを利用するものであるため材料自体の機械的
強度が要求されるが、珪素板ではこの点についても要求
を満たすことができない。

そこで、本発明は上記従来例における欠点に対処し、高
品質のダイヤフラムを備えた圧力センサーを提供するも
のである。

＜課題を解決するための手段＞ 珪素基板上にCVD法によってβ型炭化珪素単結晶膜を形
成すると共に、該珪素基板の一部をエッチングによって
除去することにより露出した該炭化珪素単結晶膜面に電
極を設け、該電極との間に間隙を介して対向電極を設け
てなる。

＜作用＞ 珪素基板上に形成されたβ型炭化珪素単結晶膜を電極支
持部材とすることにより、該単結晶膜の圧力による敏感
な撓みによる静電容量変化から圧力を算出する。

＜実施例＞ 以下、本発明について図面に示す実施例により詳細に説
明すると、第１図に示すように珪素基板２の上面に厚さ
50［μｍ］のβ型炭化珪素単結晶膜１を堆積形成すると
共に、前記珪素基板２の一部をエッチングによって除去
して欠除部2aを形成する。尚、この際の欠除部2aは前記
結晶膜１に至る深さでも良く、又、僅かに珪素基板２が
該結晶膜１の面に残存する状態であっても良い。

こうして、珪素基板２に形成した欠除部2aの部分に、第
３図のようにアルミニウム電極３を真空蒸着によって形
成し、更に上記とは別に、上面に予めアルミニウム電極
４を真空蒸着によって形成したガラス基板５を、該珪素
基板２の他側面に、該電極４が前記単結晶膜１上の電極
３と向き合うように対設してコンデンサを形成し、更に
前記β型炭化珪素単結晶基板によって形成されたダイヤ
フラム部以外の該単結晶の半導体上に半導体技術によっ
て信号処理回路1aを形成する。

尚、上記実施例では信号処理回路はβ型炭化珪素単結晶
の半導体に形成したが、該炭化珪素単結晶膜を部分的に
エッチングにより除去するかあるいは珪素基板に予め部
分的に炭化珪素膜が形成されたものを用いて珪素半導体
基板に信号処理回路を形成しても良い。

つまり、珪素単結晶基板あるいはβ型炭化珪素単結晶膜
内にダイオード、トランジスタなどの回路素子を形成す
ることにより、該回路素子と静電容量型の圧力センサー
とを一体的に形成することができ、しかも回路素子と圧
力センサーとの組合わせにより検出した圧力を直ちに増
幅したりあるいは変調したりするなどの処理が可能であ
る。

＜発明の効果＞ 本発明は、上述のように構成されているので製作容易、
しかも安定性、機械的強度に優れ、それに感度の高い優
れた圧力センサーを提供できるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明実施例を示し、 第１図は、β型炭化珪素単結晶膜が珪素基板上に形成さ
れている状態を示す縦断側面図、 第２図は、エッチング状態を示す縦断側面図、 第３図は、対向電極板を設けた状態の縦断側面図、 第４図は、信号処理回路を集積形成した状態を示す縦断
側面図である。 １…β型炭化珪素単結晶膜、 1a…信号処理回路、２…珪素基板 2a…欠除部、3,4…アルミニウム電極 ５…ガラス基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】適当な厚みの珪素基板の表面にβ型炭化珪
   素単結晶膜を形成した後、前記珪素基板の所定範囲をエ
   ッチングによって適当な深さまで除去して薄膜化したエ
   ッチング面にアルミニウム電極を蒸着によって設けると
   共に、該アルミニウム電極との間に空気間隙を介して対
   向電極を設けることを特徴とするダイヤフラム型圧力セ
   ンサー。