JPS61155831A

JPS61155831A - 半導体容量形圧力センサ

Info

Publication number: JPS61155831A
Application number: JP27558684A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Saegusa; 三枝　徳治; Masaaki Yamaguchi; 正明山口; Terutaka Hirata; 平田　輝孝; Eiki Yukitake; 雪竹　栄樹; Nobuo Miyaji; 宣夫宮地
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1986-07-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、圧力、差圧等の被測定ＩｌＦ！／ｃ応じて固
定電極に対する移動電極が変位し、この変位によりミ極
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ｖＫ関するものでおる。

容量膨圧カセンサにおいては、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、センサ部分和発生する浮遊、容量の影響が問
題となり、通常においては、感圧容量よυ大きくなって
しまう。

これ等の浮遊容量は、温度誤差、直線性の劣下となって
特性に悪影響を及ばず。

〔従来技術」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図は平面囚、第２図は側断面図
でらる〇図において、１はＰ型シリコン単結晶の半導体基板でら
る。１１社基板１に設けられ測定圧力ｐａ　　　　　　
　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ｍが導入される圧力導入孔でらる。２は基板１にＮａ
　　　　　　　　　ａ長層２の一面ＫＩＣ化して形成された増幅器である。

４は透明々パイレックスガラスよりなる絶縁カバ−で、
エピタキシャル成長層２に陽極接続されて＆いる・４１１Ｌは絶縁カバー４Ｌｆ）増幅器３．に対向
する部分に設けられた空隙である。４２　　は絶縁カバ
ー４１の圧力導入孔１１１ＬＫ対向する位ｆｌＫ設けら
れた四部である。５は凹部４２　の表面にアルミ材が蒸
ａ　　　　　　　　　　　ａ着されて形成された固定電極である。固定電極５はエピ
タキシャル成長層２を移動電極として可変静電容量ｃｆ
ｎを構成する。６１はアルミ材が蒸着されて形成され増
幅器３と固定電極５とを結ぶリードａ　　　　　　　　
　　　　　　ａである。７１　、７２　　は増幅器３より引き出された
りａ　　　　ａ　　　　　　　　　　　ａ−ド層である
。８１　、８２　はそれぞれリード層７１ａＩＬ　　　
　ａ７２　　Ｋ接続され死処部端子である。

ａ以上の構成において、圧力導入孔１１　Ｋ導入された測
定圧ｐｍの変化によって、エピタキシャル成長層２と固
定電極５との可変静電容量Ｃは変化すａ　　　　　　　
　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｍる。この変化量を増幅器３によって電気信号
に変換し外部端子８工、８２　　より出力することＫよ
り、　　　　ａ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、エピタキシャル成長Ｎ２と
増幅器３との間、また、リード６とエビｉＬ　　　　　
　　　　　　ＩＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　ＩＬタキシャル成長層２１Ｌとの間
に絶縁をとらなけれはならない為、たとえば、エピタキ
シアル成長層２をＮＷシリコン層とし増幅器３とリード
６とをＰａ　　　　　　　　　　　ａ屋シリコン層とすることによＪｌｐ−ｎ接合による絶縁
を拡かつている。

しかしながら、このようＫｐ−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、との空乏層が浮
遊容量Ｃを形成する。この浮遊容量Ｃは、半導体基板工
全面にわたって形成されていＳ　　　　　　　　　　　
　　　　　。

るため固定電極５とエピタキシャル成長層２とでＩＬ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　＆構成される可変静電容ｉｃよりも大きく、かつ、
この浮遊容量Ｃ８は周囲温度の変化によりて変化してし
まう為、正確な圧力の測定ができない。

また、このようＫｐ−ｎ接合による絶縁を行っても、リ
ード層７１　　と　７２との間に浮遊容量Ｃを形ａ　　
　　　　　　　ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｓ成する。この浮遊容量Ｃは、固定電極４
とエピタ８　　　　　　　　　　　　　　　　　　ａキ
シャル成長層２とで構成される可変静電容量ＣｍＫ並列
に入り、かつ周囲温度の変化によって変化してしまう為
、正確な圧力の測定ができない＠また、更に加えるく、
このようなものにおいては、半導体基板１と絶縁カバー
４の熱膨張の差かＬｓＬら、温度変化ＫＮして、半導体基板１ｉＣは圧縮又は引
張の外周応力が作用する。また、半導体基板１１Ｌと絶
縁カバー２１の接合は、一般に高温にて接合される・こ
の場合は陽極接合されている。したがって、常温まで冷
却する過程で、半導体基板１には大きな圧縮応力が残留
してしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、浮遊容量が小さく周囲温度の変化の影
曽が少い半導体容量形圧力センナを提供するＫある。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、半導体容量形圧カセンサに
おいて、半導体基板にエピタキシャル成長又は不純物拡
散によりて設けられた接続用リードと、該リードの周囲
をシールドするように設けられたシールド手段とを具備
したことを特徴とする半導体容量形圧力センナを構成し
て、センナ内のリード間の浮遊容量を小さくするよう托
して周囲温度の変化の影響を少くしたものである。

以下、本発明の実施例について拭説明する。

〔実施例〕

第３図、第４図、第５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図は第３図のムーム断面
図、第５口拡第３図の１１断面図で６る。

図において、ｌはｐ型シリコン単結晶の半導体基板であ
る。１１は基板ＩＫ設けられ測定圧力Ｐｍが導入される
圧力導入孔である。２は基板Ｉ　Ｋ　ｎ　屋シリコン単
結晶膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャル成長
層で、移動電極層を構成する。

３は透明なパイレックスガラスよりなる絶縁カバーで、
エピタキシャル成長層２に陽極接続されている。２１は
エピタキシャル成長層の圧力導入孔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、基準
圧力Ｐの導入される凹部である◎３１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らる。

４３は、エピタキシャル層２の固定電極３１に面する面
くリング状に不純物が拡散されてＰｆｆｉ半導体として
形成された絶縁層で％ｎ型シリコン単結晶膜よりなる円
板状の移動電極４１と、移動電極４１と同心円状に設け
られた比較電極４２とを囲むように形成されている。４
１１゜４２１は、それぞれ、移動電極４１、めるいは、
比較電極４２と半導体基板ｌとの電気的抵抗を少くする
ために設けられた埋込みｎ＋層でめる。５１．５２はエ
ピタキシャル成長層２に設けられｎ型半導体で構成され
、それぞれ、移動電極４１．比較電極４２　Ｔ／Ｃ一端
が固定されたリードで６る。５１１．５２１は、第５図
に示す如く、不純物が拡散されて形成され、この場合は
、ｐ型半導体よりなるシールド体でるる。

シールド体５１１．５２１は、それぞれ、リード５１．
５２の周囲をシールドするように構成されている。５３
−はエピタキシャル成長層２に設けられ、２塁半導るリ
ードで、アルミニウム材よ〕なるパワドロを介して固定
電極３１１Ｃ一端が接続されている。５５はエピタキシ
ャル成長層２に設けられｐｍ半導体からなシ、リード５
４をエピタキシャル成長層２から絶縁する絶縁層である
。６１．６２．６３．６４　　は、それぞれ１リード５
１．５２．　５３．５４に接続された外部接続用端子で
ある。７１は固定電極３１に対向するエピタキシャル成
長層２に設けられた誘電体膜で、この場合は、約１ｏｏ
ｏ　Ｘの厚さに管理された酸化シリコン膜（Ｓｉｎ２）
が用いられている。？２．７３．７４はエピタキシアル
層２の外気接触部分を保護する保護膜で、この場合は、
７２は酸化シリコン膜（Ｓｉｎ２）、７３は窒化ケイ素
膜（８１３Ｎ４）　、７４はポリシリコンが用いられて
いる。８は半導体基板ｌの圧力導入孔１１が設けられて
いる側に取シ付けられた、この場合はパイレックスガラ
スよりなる絶縁カバーであるＯ以上の構成に、おいて、リード５１．５２は、シール）
”　体５１１．５２１　Ｋより周囲をシールドされてい
るので、リード５１とリード５２との間の浮遊容量Ｃ８
を零とすることができるので、移動電極４１と比較電極
４２間の浮遊容量を最小限にすることができる。

この結果、周囲温度の変化の影響が少い半導体容量形圧
力センナを得ることができる。

なお、前述の実施例ＶＣオいては、リード５１〜５４を
、エピタキシャル成長層２中に構成したが、半導体基板
ＩＫ不純物拡散によりシールドされたリードを構成して
もよいことは勿論である。

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。

　　　□ 第６図、第７図、第８図は、本発明の他の実施例の構成
説明図で、第６図は正面図、第７図は第６因のＡ−Ａ断
面図、第８図は第６図のＢ−Ｂ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ＩＫ設けられ測定圧力Ｐが導入される圧
力導入孔である。２は基板１１ｃＮ屋シリコン単結晶膜
をエピタキシャル成長させたエピタキシャル成長層で、
移動電極層を構成する。

３は透明なパイレックスガラスよりなる絶縁カバーで、
エピタキシャル成長層２に陽極接続されている。２１は
エピタキシャル成長層の圧力導入孔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、基単
圧力ｐの導入される凹部である。３１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。

４３は、エピタキシャル層２の固定電極３１に面する面
にリング状に不純物が拡散されてＰ盤半導体として形成
された絶縁層で、Ｎ型シリコン単結晶膜よりなる円板状
の移動電極４１と、移動電極４１と同心円状に設けられ
た比較電極４２とを囲むように形成されている。４１１
゜４２１は、それぞれ、移動電＆４１、あるいは、比較
電極４２と半導体基板ｌとの電気的抵抗を少なくするた
めに設けられた埋込みｎ層である＠５１．５２はエピタ
キシャル成長層２に設けられＮ型半導体で構成され、そ
れぞれ、移動電極４１．比較電極４２に−ｍが固定され
たリードである。５３はエピタキシャル成長層２に設け
られ、Ｐ警手導体からなり、リード５１．５２を絶縁す
る。５４はエピタキシャル成長層２に設けられ、Ｎ型半
導体からなるリードで、アルミニウム材よりなるパワド
ロを介して固定電極３１に一端が接続されている。５５
はエピタキシャル成長層２に設けられＰ型半導体からな
り、り一ド５４をエピタキシャル成長層２から絶縁する
絶縁層である◎　６１．６２．６３．６４は、それぞれ
、リード５１、５２．５３．５４　Ｋ接続された外部接
続用端子である。７１は固定電極３１＆Ｃ対向するエピ
タキシャル成長層２に設けられた誘電体膜で、この場合
は、約１ｏｏｏ　Ｘの厚さに管理された酸化珪素膜（Ｓ
１０□）が用いられている。７２．７３．７４はエピタ
キシャル層２の外気接触部分を保護する保護膜で、この
場合は、７２は酸化珪素膜（Ｓｉｎ□）　、　７３は窒
化珪素膜（Ｓｉ３Ｎ４）、７４は酸化珪素が用いられて
いる。７５はリード５１と５２を覆つてシー　ルドし、
保護膜７３と７４との間に設けられたアルミニウム材よ
りなるシールド膜である。８は半導体基板１の、圧力導
入孔１１が設けられている側に取付けられた、この場合
は、パイレックスガラスよりなる絶縁カバーである。

以上の構成Ｋｋいて、リード５１．５２は、シールド膜
７５とリード５３により周囲をシールドされているので
、リード５１とリード５２との間等の浮遊容量Ｃ８を零
とすることができるので、移動電極４１と比較電極４２
間の浮遊容量を最小限忙することができる。

この結果、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。

なお、前述の実施例においては、リード５１〜５４を、
エピタキシャル成長層２中に構成したが、半導体基板Ｉ
Ｋ不純物拡散によりシールドされたリードを構成しても
よいことは勿論である。

第９図、第１０図、第１１図、第１２図は、本発明の別
の実施例の構成説明図で、第９図は平面図、第１０図は
第９図のＡ−Ａ断面図、第１１図は第９図のＢ−Ｂ断面
図、第１２図は第９図のＣ−Ｃ断面図である。

図において、ｌはＰ型シリコン単結晶の半導体基板でお
る。１１は基板１に設けられ測定圧力Ｐが導入される圧
力導入孔である。１２は圧力導入孔１１により基板に形
成されたダイアフラムでおる。２は基板１にＮ型シリコ
ン単結晶膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャル
成長層である。３は透明なパイレックスガラスよりなる
絶縁カバーで、エピタキシャル成長層２に陽極接続され
ている。

２１はエピタキシャル成長層の圧力導入孔１１に対向す
る位ｇＬＫ設けられ、絶縁カバー３と基準室２２を構成
し、基準圧力ｐの導入される凹部でらる。３１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。４３は、エピタキシャル層２に不純物が拡散さ
れてＰ型半導体として形成された絶縁層で、Ｎ型シリコ
ン単結晶膜よりなる円板状の移動電極４１を囲むようく
形成されている。

４１１は、移動電極４１の電気的抵抗を少なくするため
に設けられた埋込みｎ層でおる。５１はエピタキシャル
成長層２に設けられＮ型半導体で構成され、移動電極４
１４Ｃ一端が一定されたリードである。５２はエピタキ
シャル成長層２に設けられ、Ｎ型半導体からなるリード
で、アルミニウム材よりなるパッド６を介して固定電極
３１に接続され九リード３１１　Ｋ一端が接続されてい
る。５３はエビタキシャ第１０図、第１１図に示す如く
、絶縁カバー３１Ｃ設けられ、固定電極３１を囲み、か
つ、リード５１の外表面より広い幅をなして覆って設け
られたガード電極である。而して、ガード電極４４に対
向する半導体基板ｌの面Ｋａ凹部２３が設けられている
。６２６３は、それぞれ、リード５１．・５２　Ｋ接続
された外部接続用端子である。６ｏは、第１２図に示す
如く、ガ−）’ｔｉｋ４４をリード５３に接続するパッ
ドである。

６５はリード膚５３に接続された外部接続用端子である
＠７１は固定電極３１”対向するエピタキシャル成長層
２１Ｃ設けられた誘電体膜で、この場合は、酸化珪素膜
（Ｓｉｏ２）が用いられている。７２．７３．７４はエ
ピタキシャル層２の外気接触部分を保亀する保護膜で、
この場合社、７２は酸化珪素膜（Ｓｉｎ２）、７３は窒
化珪素膜（Ｓｉ３Ｎ４）　、７４は酸化珪素が用いられ
ている。８は半導体基板ｌの圧力導入孔１１が設けられ
ている側に取付けられた、この場合は、パイン、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、リード５１はガード電極４４゜と
りニド５３により周囲をシールドされているので、リー
ド５１と３１１．５２との間等の浮遊容ｆｆｔｃを零廻
することができる。

この結果、周囲温度の変化の影響が少く、直線性特性の
良好な半導体容量形圧力センサを得ることができる。

第１３図は本発明の他の実施例の要部構成説明図である
。

本実施例Ｋｋいては、絶縁カバー３ａ、　Ｂａを、半導
体基板にガラス薄膜３２．８１をそれぞれスパッタした
もので構成したものである。

第１４図は本発明の別の実施例の構成説明図でめる。

本実施例においては、半導体基板からなる絶縁カバ−３
ａＫｎ拡散層を設けてガード電極４４ａ、ＩＪ−ド部４
４１を形成したものである。リード部４４１とＰ絶縁層
５３とはガラス薄膜３２に設けられた穴３２１を通して
、絶縁カバ−３ａＫ蒸着されたアルミ蒸着膜３２２と絶
縁層５３に蒸着されたアルミ蒸着膜５３１　ｉｃより接
続されている。

第１５図は本発明の他の実施例の構成説明図である。

本実施例においては、半導体基板からなる絶縁カバー３
ａ！ＩＣガード電極４４ｂ　ｔ”　ｎエピタキシャル層
で形成し九ものでらる・第１６図は本発明の別の実施例の構成説明図である。

本実施例においては、絶縁カバー３ｂと半導体基板にガ
ラス薄膜３２をスバ、りしたもので構成し、？拡散層を
設けてガード電・極４４ｃとしたものである０々か、ｐ
拡散層を設けず忙、Ｐ半導体基板からなる絶縁カバー３
ｅ（図示せず）をガードを極４４として兼用するように
してもよい。

以上説明したように、本実施例においては、移動電極か
ら外部端子に導くリード部を、Ｐ形絶縁拡散層と絶縁カ
バーに形成したガード１！極とＫよりシールドするよう
圧した。

この結果、移動電極リードと固定電極リードとの間の浮
遊容量を小さくすることができ装置の直線性、温度特性
を改善することができる。

したがりて、本発明によれば、浮遊容量か小さく、周囲
温度の変化の影響が少く、直線特性の良好な半導体容量
形圧力センナを実現することができる。

第１７図、第１８図は、本発明の別の実施例の構成説明
図で、第１７図は正面図、第１８図は第１７図のＡ−Ａ
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ＩＫ設けられ測定圧力Ｐが導入される圧
力導入孔で、基板１にダイアフラムを構成する。２は基
板ＩＫＮ型シリコン単結晶膜をエピタキシャル成長させ
たエピタキシャル成長層で、移動電極層を構成する。３
は透明なパイレ、クスガラスよりなる絶縁カバーで、エ
ピタキシャル成長層２に陽極接続されている。２１はエ
ピタキシャル成長層の圧力導入孔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、基準圧
力ｐの導入される凹部である。３１は絶縁カバ〇 −３の、基準室２２に面する面に設けられた固定電極で
らる。４３は、エピタキシャル層２の固定電極３１に面
する面にリング状に不純物が拡散されてＰ型半導体とし
て形成された絶縁層で、Ｎ型シリコン単結晶膜よりなる
円板状の移動電極４１と、移動電極４１と同心円状に設
けられた比較電極４２とを臼むように形成されている。

絶側１３は、移動電極４１が固定電極３１に対応して必
要最小限であるようにして、移動電極４１と半導体基板
１との開の浮遊容ｉｌｃが小さくなるように構成されて
いる。而して、絶縁７！１４ｍガード電極としても機能
する。

４１１、４２１は、それぞれ、移動電極４１、あるいは
、比較電極４２と半導体基板ｌとの電気的抵抗を少くす
るために設けられ九埋込みｎ層である。５１．５２はエ
ピタキシャル成長層２に設けられＮ型半導体で構成され
、それぞれ、移動電極４１．比較電極４２に一端が固定
され九リードである。５３社エピタキシャル成長層２に
設けられ、Ｐ型半導体からなり、リード５：Ｌ、　５２
を絶縁すると共和リード５１．５２のガードの竺目もす
るリードである。５４はエピタキシャル成長層２に設け
られ、Ｎ型半導体からなるリードで、アルミニウム材よ
りなるパッド６を介して固定電極３１．に一端が接続さ
れている。５５はエピタキシャル成長層２に設けられＰ
型半導体がらな〕、リード５４をエピタキシャル成長層
２がら絶縁する絶縁層である。６１．６２．６３．　６
４は、それぞれ、リード５１．　５２．　５３．５４　
ｋ接続された外部液間の電電間の防電率とはは等しく、
かつ絶縁性が高い誘電体膜で、この場合は、約１０００
　Ｈの厚さく管理された酸化珪素膜（Ｓｉｎ２）が用い
られている。

７２、７３．７４はエピタキシャル層２の外気接触部分
を保護する保護膜で、この場合は、７２は酸化珪素膜（
Ｓｉｎ２）、７３は窒化珪素膜（Ｓｉ３Ｎ４）　、７４
は酸化珪素が用いられている。８は半導体基板１の圧力
導入孔１１が設けられている側に取付けられた、この場
合はパイレッ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４１社、絶縁層４３によ
って、エビｊキシャル成長層２０部分から絶縁シールド
されているので、移動電極４１と固定電極３１０間の電
界は電極面に垂直になシ、可変静電容量Ｃｍ以外の、電
極間浮遊容量Ｃを小さくすることができる。したがって
、周囲温度の変化の影響が少い半導体容量形圧力センナ
を得ることができる。

更に、凹部２１の表面Ｋａ、移動電極４１と固定電極３
１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３１と移動電極
４１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
三端子構造の靜電容韻゛検出方式を採用したものである
。

ある。

図において、１はＰａシリコン単結晶の半導体基板であ
る。１１は基板ＩＫ設けられ測定圧力ｐが導入される圧
力導入孔である。２は基板ＩＫＮ型シリコン単結晶膜を
エピタキシャル成長させたエピタキシャル成長層で、移
動電極を構成する。１３は透明なパイレックスガラスよ
りなる絶縁カバーで、エピタキシャル成長層２に陽極接
続されている。２１はエピタキシャル成長層２の圧力導
入孔１１１Ｃ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、基準圧力ｐの導入される凹部であ
る。３１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。４２は絶縁カバー３九設けら
れ固定電極３１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３１による検出値に対する温
度補償郷のために用いられる。４４は絶縁カバー３に設
けられ、固定電極３１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３１、比較電極４２における
浮遊容量の検出を防止するものでおる。４３はエピタキ
シャル成長層２の固定電極３１と比較電極４２とガード
電極４４とに対向する必要最小限部分を囲み、残された
他のエピタキシャル層２から絶縁し移動電極４１を構成
するリング状の絶縁層である。絶縁層４３はエピタキシ
ャル層２と半導体基板ｌとの間の浮遊容量Ｃ８が小さく
なるように構成されている。絶縁層４３はエピタキシャ
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。４１１は移動電極２３と半導体基板ｌ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６る
。５ｏは絶縁層４３に設けられた突部で、移動電極４１
をアルミニウム材よりなるパッド６を介して、絶縁カバ
ー３に設けられたリード５４に接続するため忙構成され
たものである。５１゜５２、５３は、それぞれ、固定電
極３１．比較電極４２゜ガード電極４４に接続されたリ
ードであるｏ　６１．６２゜６３、６４は、それぞれ、
リード５１．５２．５３．５４　Ｋ接続された外部接続
用端子である。７１は移動電極４１、を覆りて設けられ
、移動電極４１と固定電極３１との間の電極間の誘電率
とｔｔは等しく、かつ、絶縁性が高い誘電体膜で、この
場合紘、約１０００＠Ａの厚さに管理された酸化シリコ
ン膜（Ｓｉｎ２）が用いられている。７２はエピタキシ
ャル層２の外気接触部分を保霞する保護膜で、この場合
は、窒化ケイ素膜（８１３Ｎ４）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、透明なパイレックスガラス
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４１はエピタキシャル層
２のうち固定電極３１と比較電極４２とガード電極４４
とに対向する必要最小限部分のみで構成されるよう忙、
絶縁層４３により区切られ、エピタキシャル層２の他の
部分から絶縁されているので、エピタキシャル層２と半
導体基板ｌとの間の浮遊容量Ｃを小さくすることができ
る。したがって、周囲温度の変化の影響が少ない半導体
容量形圧力センナを得ることができる。

更Ｋ、移動電極４１０表面には移動電極４１と固定電極
３１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３１と移動電
極４１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４４を使用した、いわゆる
三端子構造の静電容量検出方式、を採用したものでらる
。

第２１図、第２２図、第２３図は、本発明の別の実施例
の構成説明図で、第２１図は正面図、第２２図は第２１
図のＡ−Ａ断面図、第２３図は第２１図のＢ−Ｂ断面図
である。

入される圧力導入孔である。２は基板ＩＫＮ型シリコン
単結晶膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャル成
長層で、移動電極層を構成する。４５は半導体基板ＩＫ
影形成れたＩＣ増幅器である。３は透明なパイレックス
ガラスよりなる絶縁カバーテ、エピタキシャル成長層２
尾陽極接続されている。２１はエピタキシャル成長層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、基準圧力Ｐの導入される凹
部で６る。３１は絶縁カバー３の基準室２２　Ｋ面する
面に投けられた固定電極である。４２は絶縁カバー３に
設けられ固定電極３１と同心円状に設けられた比較電極
である０比較電極４２は固定電極３１ＧＣよる検出値に
対する温度補償等のために用いられる。４４は絶縁カバ
ー３に設けられ、固定電極３１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３１゜比較電極４２
における浮遊容量の検出を防止するものでめる。４３は
エピタキシャル成長層２の固定電極３１と比較電極４２
とガード電極４４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アル層２から絶縁し移動電極４
１を構成するリング状の絶縁層である。絶縁層４３は移
動電極４１と半導体基板ｌとの間の浮遊容量Ｃが小さく
なるように構成すしている。絶縁層４３はエピタキシア
ル層２に不純物が拡欺されてＰ型半導体として形成され
ている。４１１は移動電極４１と半導体基板１との電気
的接続抵抗を少くするために設けられた埋込みｎ層であ
る。５１はエピタキシャル成長層２に設けられ、Ｎ型半
導体で構成され移動電極４１とＩＣ増幅器４５とを接続
する接続リードである。５２．５３は、エピタキシャル
成長層２に設けられ、Ｎｕ半導体で構成され、それぞれ
、ＩＣ増幅器４５と固定電極３１、ＩＣ増幅器４５と比
較電極４２とをアルミニウム材よりなるバッド６を介し
て接続するリードである。５５゜５６、５７は−それぞ
れ−リード５１．５２．５３を、エピタキシアル成長層
２から絶縁する絶縁層で、エピタキシアル成長層茫不純
物が拡散されて形成され、この場合は、Ｉｌｌ半導体で
形成されている。

６１〜６４はＩＣ増幅器４５に接続された外部接続用端
子である。７エは移動電極４１を覆って設けられ移動電
極４１と固定電極３１との間の電極間の誘電率とはは等
しく、かつ、絶縁性が高い誘電体膜で、この場合は、約
１ｏｏｏ　Ｘの厚さく管理された酸化珪素膜（Ｓｉｎ２
）が用いられている。７２．７３．７４はエピタキシア
ル層２の外気接触部分を保護する保護膜で、膜（８１３
Ｎ４）　、７４は酸化珪素が用いられている。７５は、
第２３図に示す如く、リード５２と５３を後ってシール
ドし、保護膜７３と７４との間に設けられたアルミニウ
ム材よりなるシールド膜である。８は半導体基板１の圧
力導入孔１１が設けられている側に取付けられた、この
場合は、パイレッ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４１はエピタキシャル層
２のうち固定電極３１と比較電極４２とガード電極４４
とに対向する必要最小限部分のみで構成されるように５
絶縁層４３により区切られ、エピタキシャルｒｆ１２の
他の部分から絶縁されているので、エピタキシャル層２
と半導体基板ｌとの間の浮遊容量Ｃ８を小さくすること
ができる。また、リード、５２、５３はシールド膜７５
と絶縁体５６．５７により周囲をシールドされているの
で、リード５２とリード５３との間等の浮遊容量Ｃを零
とすることができるので、移動電極４１と比較電極４２
間の浮遊容気を最小限にすることができる。

この結果、周囲温度の変化の影響が少ない半導体容量形
圧力センナを得ることができる。

更に、移動電極４１の表面には移動電極４１と固定電極
３１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すに１固定電極３１と移動電
極４１間の直流抵抗に影響を受けないものが得られる。

なお、前述の実施例においては、リード５１〜５３を、
エピタキシャル成長層ｚ中ｉｃ＠成したが、半導体基板
ＩＫ不純物拡散によυシールドされたリードを構成して
もよいことは勿論である。

なお、本考案は、ガード電極４４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。

第２４図は、本発明の他の実施例の構成説明図である。

因において、第４図と同一記号は同一機能を示すＯ以下、第４図と相違部分のみ説明する。

２４は固定電極３１を囲み、絶縁カバー３に設けられた
リング状の溝である。

以上の構成のものにおいては、＄２４が設けられている
ので、周囲温度の変化による半導体基板１と絶縁カバー
３の熱膨張の差に基づく、圧縮又は引張の外周応力は、
溝２４の部分で吸収されて、固定電極３１に作用するこ
とがない。また、半導体基板ｌと絶縁カバー３の高温接
合による残留圧縮応力も固定電極３１に作用することが
ない。

この結果、温度特性が良好で、組立てに基づく残留歪の
影響の少いものが得られる。

なお、前述の実施例忙シいては、溝２４を設けたと説明
したが、これに限ることはなく、たとえば、溝相裏部分
が剛性の小さなもので構成されている、あるいは、固定
電極３１の周囲に固定電極３１に直交する多数の穴が設
けられてもよく、要するに１固定電極３１の周囲圧応力
を絶縁する機構が設けられたものであればよい。

〔発明の作用効果〕

以上説明したように１本発明は、半導体容量形圧カセン
サＫ＞いて、半導体基板にエピタキシャル成長又は不純
物拡散によって設けられた接続リードの周囲をシールド
するように囲んで設けられたシールド手段を設けるよう
罠した。

この結果、接続用リード間の浮遊容量を零とすることが
でき、周囲温度の変化の影響が少い半導体容量形圧力セ
ンナを得ることができる。

したがって、本発明によれば、浮遊容量が小さく、周囲
温度の変化の影響が少い半導体容量形圧力センナを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

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、第５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４５！Ｊは第３図のＡ−Ａ断
面図、第５図は第３図０Ｂ−Ｂ断面図、第６図、第７図
、第８図は本発明の他の実施例の構成説明図で、第６図
は正面図、第７図は第６図のＡ−Ａ断面図、第７図は第
６図のＢ−Ｂ断面図、第９図、第１０図、第１１図、第
１２図は本発明の別の実施例の構成説明図で、第９図は
平向図、第１０図は第９図のＡ−Ａ断面図、第１１図は
第９因のＢ−Ｂ断面図、第１２図は第３図のＣ−Ｃ断面
図、第１３ｒｌＡ杜本発明の他の実施例の構成説明図、
第１４図は本発明の別の実施例の構成説明図、第１５図
は本発明の他の実施例の構成説明図、第１６図は本発明
の別の実施例の構成説明図、第１７図、第１８図は本発
明の別の実施例の構成説明図で、第１７図は正面図、第
１８図は第１０図のＡ−Ａ断面図、第１９図、第２０図
は本発明の他の実施例の構成説明図で、第１９図は正面
図、第２０図は第１９図の側断面図、第２１図、第２２
図、第２３図は本発明の別の実施例の構成説明図で、第
２１図は正面図、第２２図は第２１図のＡ−Ａ断面図、
第２３図は第２１図０Ｂ−Ｂ断面図、第２４図は本発明
の他の実施例の構成説明図でろる。１・・・半導体基板、１１・・・圧力導入孔、１２・・
・ダイアフラム、２・・・エピタキシャル成長層、２１
・・°凹部、２２・・・基準室、２３・・・凹部、２４
・・・溝、３・・・絶縁カバー、３１・・・固定電極、
３１１・・・リード、３２・・・カラス薄膜、３２１　
　・−・穴、３２２・・・アルミ蒸着膜、４１・辱・移
動電極、４４１、４２１・・・ｎ層、４２・・・比較電
極、４３・・・絶縁層、４４・・・ガード電極、４４１
・・・リード部、４５・・・ＩＣ増幅器、５０・・・突
部、　５１．５２．　５３．５４・・・リード、５１１
．５２１°°゛シ一ルド体、５３１・・・アルミ蒸着膜
、５５．５６．５７・・・絶縁層、６，６０・・・パッ
ド、６１〜６５・・・外部接続用端子、７１・・・誘電
体膜、７２．７３．７４・・・保護膜、７５・・・シー
ルド膜、８・・・絶縁カバー、８１・・・ガラス薄膜、
ｐｍ・・・測定圧、ｐＯ・・・基準圧、Ｃｍ・・・測定
靜亀容ｉｔ　、Ｃｓ・・・浮遊容量。、１・？＼代理人　　　弁理士　　小　沢　傷　助ア〜、９．−〜
・ｌ、す第１図第２図／１（Ｌウ　　Ｎ寸トドｂ′　　笥第ｑ図第１Ｊ図第１５図第１４図第１＆図 ”）Ｎ寸トド随一　　笥聾　　　　リ　　　Ｎ　　Ｎ鵠　　　　鵠　　喝　　喝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体容量形圧力センサにおいて、半導体基板に
エピタキシャル成長又は不純物拡散によって設けられた
接続用リードと、該リードの周囲をシールドするように
囲んで設けられたシールド手段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）シールド手段として、接続用リードの周囲をシー
ルドするように不純物が拡散されて形成されたシールド
体を具備したこと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。
（３）シールド手段として、接続用リード間を絶縁する
ように不純物が拡散されて形成された絶縁体と、前記接
続用リードの外表面に絶縁膜を介して設けられた導電性
のシールド膜とを具備したこと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。
（４）シールド手段として、接続用リード間を絶縁する
ように半導体基板に不純物が拡散されて形成された絶縁
体と、前記半導体基板を覆って設けられた絶縁カバーに
前記接続用リードの外表面に対向して接続用リードより
広い幅をなして設けられたガード電極とを具備したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体容量圧
力センサ。
（５）半導体基板と、該半導体基板にエヒタキシャル成
長によって形成された移動電極層と、該移動電極層に対
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、前記移動電極層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前記移動電極層に不純物が拡
散されて形成され該移動電極層の前記固定電極に対向す
る所要部分のみをリング状に囲み残された他の移動電極
層から絶縁しかつ囲まれた移動電極層のガード電極をも
なす絶縁層とを具備したこと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。
（６）半導体基板と、前記半導体基板にエピタキシャル
成長によって形成された移動電極層と、該移動電極層に
対向して設けられ該移動電極層と可変静電容量を構成す
る固定電極と、前記固定電極を囲み同心円状に設けられ
たガード電極と、前記移動電極層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前記移動電極層に不純
物が拡散されて形成され該移動電極層の前記固定電極と
前記ガード電極とに対向する所要部分のみを囲み残され
た他の移動電極層から絶縁するリング状の絶縁層とを具
備したこと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。
（７）半導体基板と、該半導体基板に設けられたＩＣ増
幅器と、前記半導体基板にエピタキシャル成長により形
成された移動電極層と、該移動電極層に対向して設けら
れ該移動電極層と可変静電容量を構成し所要面積をなす
固定電極と、前記移動電極層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前記移動電極層に不純物が
拡散されて形成され該移動電極層の前記固定電極に対向
する所要部分のみを囲み残された他の移動電極層から絶
縁して移動電極を形成する絶縁層と、前記半導体基板に
エピタキシャル成長又は不純物拡散によって設けられ前
記移動電極または前記固定電極と前記ＩＣ増幅器とを接
続するリードと、該リード間を絶縁するように不純物が
拡散されて形成された絶縁体と、前記リードの外表面に
絶縁膜を介して設けられ該リードをシールドする導電性
のシールド膜とを具備したこと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。
（８）本体基板と、該本体基板の一面側に設けられた移
動電極と、該移動電極を覆って設けられ前記本体基板に
接合された保護カバーと、該保護カバーに前記移動電極
に対向して設けられ該移動電極と、静電容量電極を構成
する固定電極と、前記固定電極を囲み前記保護カバーに
設けられた応力絶縁機構を具備したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体容量形圧力センサ。