JPS62127637A - 半導体圧力変換器 - Google Patents
半導体圧力変換器Info
- Publication number
- JPS62127637A JPS62127637A JP26799585A JP26799585A JPS62127637A JP S62127637 A JPS62127637 A JP S62127637A JP 26799585 A JP26799585 A JP 26799585A JP 26799585 A JP26799585 A JP 26799585A JP S62127637 A JPS62127637 A JP S62127637A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- base
- electrode
- oxide film
- silicon semiconductor
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、「発明の目的」
（産業上の利用分野〕
本発明は、圧力を電気量に変換する半導体圧力変換器に
関するものである。
関するものである。
圧力変換器は、一層の小形化が望まれている。
容量式圧力変換器は、対向する２つの電極面の距離が圧
力により変化するように構成し、その変化量を容量の変
化としてとらえるものである。このような容量式圧力変
換器を小形化するには、２つの電極面の距離をできるだ
け接近すれば達成することができる。
力により変化するように構成し、その変化量を容量の変
化としてとらえるものである。このような容量式圧力変
換器を小形化するには、２つの電極面の距離をできるだ
け接近すれば達成することができる。
その理由は、２つの電極面の距離を狭めれば、電極面の
容量を大きくとることができ、従って、必要とされる容
量を満足するために、電極の対向面積の方を少なくする
ことができるかｌうである。
容量を大きくとることができ、従って、必要とされる容
量を満足するために、電極の対向面積の方を少なくする
ことができるかｌうである。
第４図と第５図は、従来の手段を用いて、２つの対向す
る電極面の距離を狭めようとした図である。従来の容量
式半導体圧力変換器においては、シリコンで構成される
ダイアフラム２０と、パイレックスガラスで構成される
ベース２２とを図のように構成している。そして、それ
ぞれに設（プられた電極２０ｂと２２ｂとの間の距離が
、印加した圧力Ｐ、ｉにより変化すると、この変化は容
量の変化どしてとらえることができるので等価的に圧力
Ｐｄを検出することができるのである。
る電極面の距離を狭めようとした図である。従来の容量
式半導体圧力変換器においては、シリコンで構成される
ダイアフラム２０と、パイレックスガラスで構成される
ベース２２とを図のように構成している。そして、それ
ぞれに設（プられた電極２０ｂと２２ｂとの間の距離が
、印加した圧力Ｐ、ｉにより変化すると、この変化は容
量の変化どしてとらえることができるので等価的に圧力
Ｐｄを検出することができるのである。
今、達成しようとしている２つの電極面の距離Ａの具体
的大きさを述べると、約４μｍ稈の極小な距離である。
的大きさを述べると、約４μｍ稈の極小な距離である。
従来は、予めダイアフラム２０の加工段階で、△−４μ
ｍとなるように構成しておく。そして、このようなシリ
：１ンのダイアフラム２０とパイレックスガラスのベー
ス２２とを加熱処理することで接合する。シリコンとパ
イレックスガラスとは、よく接合するので、加熱処理し
、接合した直後の状態は第４図の如く２つの電極面の距
−１は、４μｍとすることができる。
ｍとなるように構成しておく。そして、このようなシリ
：１ンのダイアフラム２０とパイレックスガラスのベー
ス２２とを加熱処理することで接合する。シリコンとパ
イレックスガラスとは、よく接合するので、加熱処理し
、接合した直後の状態は第４図の如く２つの電極面の距
−１は、４μｍとすることができる。
しかし、以」このような手段は次の問題点を有している
。
。
シリコンとパイレックスガラスとは、膨張・収縮率が異
なるので常温になると、第５図の如くなる。即ち、２つ
の電極面の距離がΔ１に変動してしまう。実測によれば
、当初第４図において、４μｍであったものが、常温の
所では６μｍ位に変動する。これでは、圧力変換器を小
形化することはできず、また、満足するような特性を得
ることもできない。
なるので常温になると、第５図の如くなる。即ち、２つ
の電極面の距離がΔ１に変動してしまう。実測によれば
、当初第４図において、４μｍであったものが、常温の
所では６μｍ位に変動する。これでは、圧力変換器を小
形化することはできず、また、満足するような特性を得
ることもできない。
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされ
たもので、正確に電極面の距離を微小な距離とすること
ができる半導体圧力変換器を提供することを目的とする
ものである。
たもので、正確に電極面の距離を微小な距離とすること
ができる半導体圧力変換器を提供することを目的とする
ものである。
口、「発明の構成」
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解決するために、ダイアフラム
本体部に設けた第１の電極面が、ダイアフラム取付は部
に設参りた熱酸化膜面の位置と比較して凹部となるよう
に形成したシリコン半導体よりなるダイアフラムと、 導入口を有し、前記ダイアフラム取付は部が配置される
部分に熱酸化膜を設け、前記ダイアフラム本体部の第１
の電極面と対向する位置に第２の電極面を設けたシリコ
ン半導体よりなるベースと、を備え、陽極接合すること
で、ダイアフラムとベースとを一体化するようにしたも
のである。
本体部に設けた第１の電極面が、ダイアフラム取付は部
に設参りた熱酸化膜面の位置と比較して凹部となるよう
に形成したシリコン半導体よりなるダイアフラムと、 導入口を有し、前記ダイアフラム取付は部が配置される
部分に熱酸化膜を設け、前記ダイアフラム本体部の第１
の電極面と対向する位置に第２の電極面を設けたシリコ
ン半導体よりなるベースと、を備え、陽極接合すること
で、ダイアフラムとベースとを一体化するようにしたも
のである。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明に係る半導体圧力変換器の要部断面図
である。第１図の圧力変換器は、印加した圧力Ｐａを電
気信号に変換するものである。
である。第１図の圧力変換器は、印加した圧力Ｐａを電
気信号に変換するものである。
同図において、１はシリコン半導体で構成されたダイア
フラムである。このダイアフラム１は、ダイアフラム本
体部１ａに設【プた電極１ｂの面が、ダイアフラム取付
は部１Ｃに設けた熱酸化膜（Ｓｉ ０２ ） １３の面
の位置と比較して凹部となるように形成したものである
。この電極１ｂの面と熱酸化ｗ４１３の面との高さの違
いＡは公知の技術を用いることにより、例えば、４μｍ
となるように形成することができる。
フラムである。このダイアフラム１は、ダイアフラム本
体部１ａに設【プた電極１ｂの面が、ダイアフラム取付
は部１Ｃに設けた熱酸化膜（Ｓｉ ０２ ） １３の面
の位置と比較して凹部となるように形成したものである
。この電極１ｂの面と熱酸化ｗ４１３の面との高さの違
いＡは公知の技術を用いることにより、例えば、４μｍ
となるように形成することができる。
３は、圧力Ｐａが印加される導入口５を有し、ダイアフ
ラム取付は部１Ｃが配置される部分に熱酸化膜１３を設
（プ、ダイアフラム本体部１ａの電極１ｂの而と対向す
る位置に電極３ｂの面を設けたシリコン半導体よりなる
ベースである。
ラム取付は部１Ｃが配置される部分に熱酸化膜１３を設
（プ、ダイアフラム本体部１ａの電極１ｂの而と対向す
る位置に電極３ｂの面を設けたシリコン半導体よりなる
ベースである。
このようなダイアフラム１とベース３とを第１図のよう
に配置し、このダイアフラム１とベース３の間に第３図
の如く電圧Ｅ（例えば２００ｖ ）を印加しつつ、熱く
例えば９００℃）を加える。第３図は、ダイアフラム１
のダイアフラム取付（プ部１Ｃとベース３の熱酸化膜１
３との部分のみを分り易く描いた図である。第３図にお
いて、２つの熱酸化膜１３が密着するように配置し、上
記の電圧と温度を加えるとダイアフラム１とベース３と
は、接合する。このような接合方法を陽極接合と一般に
呼んでいる。熱酸化ＩＰ１１３の厚さＢは、通常、８０
００Ａ＜＝０．８μｍ）程であり、ダイアフラム１側と
ベース３側の熱酸化Ｈ（Ｓ ｉ ０２ ）の双方の厚さ
を合計しても、高々１．６μｍである。そして、一般に
、この熱酸化膜１３同士を陽極接合により一体化しても
、この１．６μｍの厚さは、はとんど変動し−〇− ないので、第１図に示す距離△は、ダイアフラム１を加
工した時の寸法の４μｍをそのまま維持することができ
る。
に配置し、このダイアフラム１とベース３の間に第３図
の如く電圧Ｅ（例えば２００ｖ ）を印加しつつ、熱く
例えば９００℃）を加える。第３図は、ダイアフラム１
のダイアフラム取付（プ部１Ｃとベース３の熱酸化膜１
３との部分のみを分り易く描いた図である。第３図にお
いて、２つの熱酸化膜１３が密着するように配置し、上
記の電圧と温度を加えるとダイアフラム１とベース３と
は、接合する。このような接合方法を陽極接合と一般に
呼んでいる。熱酸化ＩＰ１１３の厚さＢは、通常、８０
００Ａ＜＝０．８μｍ）程であり、ダイアフラム１側と
ベース３側の熱酸化Ｈ（Ｓ ｉ ０２ ）の双方の厚さ
を合計しても、高々１．６μｍである。そして、一般に
、この熱酸化膜１３同士を陽極接合により一体化しても
、この１．６μｍの厚さは、はとんど変動し−〇− ないので、第１図に示す距離△は、ダイアフラム１を加
工した時の寸法の４μｍをそのまま維持することができ
る。
そして、本発明においてはダイアフラム１とベース３は
、同じ月料のシリコン半導体で構成されているので、第
１図変換器の全体の温度がどのように変動しても、ダイ
アフラム１とベース３の膨張・収縮率は同じである。従
って、従来手段が有していた問題点（第５図）は、生じ
ない。即ち、本発明によれば、常湿となっても、２つの
電極面距離Ａを一定〈例えば４μｍ）に維持することが
できる。
、同じ月料のシリコン半導体で構成されているので、第
１図変換器の全体の温度がどのように変動しても、ダイ
アフラム１とベース３の膨張・収縮率は同じである。従
って、従来手段が有していた問題点（第５図）は、生じ
ない。即ち、本発明によれば、常湿となっても、２つの
電極面距離Ａを一定〈例えば４μｍ）に維持することが
できる。
以上のような第１図の半導体圧力変換器において、圧力
Ｐａが印加されると、圧力室７は、印加圧力に応じた圧
力となるので、２つの電極面距離Ａは変動し、その結果
、電極面の容量が変るので、この容量を検出することに
より、印加圧力Ｐａを読取ることができる。
Ｐａが印加されると、圧力室７は、印加圧力に応じた圧
力となるので、２つの電極面距離Ａは変動し、その結果
、電極面の容量が変るので、この容量を検出することに
より、印加圧力Ｐａを読取ることができる。
第２図は、本発明の別の実施例を示した図である。第１
図の装量は、単一の圧力Ｐａを電気信号へ変換する装置
であるが、第２図の装置は、２つの圧力Ｐｂ、Ｐｃの差
圧に応じた信号を出力できる装置である。
図の装量は、単一の圧力Ｐａを電気信号へ変換する装置
であるが、第２図の装置は、２つの圧力Ｐｂ、Ｐｃの差
圧に応じた信号を出力できる装置である。
第２図装置の構成は、第１図装置のダイアフラム１を中
心として上下に対称に構成したものであるため、その構
成説明は省略する。第２図の変換器によれば、ベース１
０とダイアフラム９どの間の容量と、ベース１１とダイ
アフラム９との間の容量の少なくとも一方を測定するこ
とにより、圧力Ｐｂ、Ｐｃの差圧を読取ることができる
。
心として上下に対称に構成したものであるため、その構
成説明は省略する。第２図の変換器によれば、ベース１
０とダイアフラム９どの間の容量と、ベース１１とダイ
アフラム９との間の容量の少なくとも一方を測定するこ
とにより、圧力Ｐｂ、Ｐｃの差圧を読取ることができる
。
なお、以上の説明では、ダイアフラム１どベース３の双
方に熱酸化膜１３を設けるとして説明したが、この双方
に熱酸化膜１３を設ける必要はなく、ダイアフラム１か
ベース３のどちらが一方のみに熱酸化膜１３を設（プれ
ば、陽極接合により、ダイアフラム１とベース３とを一
体的に接合することができる。
方に熱酸化膜１３を設けるとして説明したが、この双方
に熱酸化膜１３を設ける必要はなく、ダイアフラム１か
ベース３のどちらが一方のみに熱酸化膜１３を設（プれ
ば、陽極接合により、ダイアフラム１とベース３とを一
体的に接合することができる。
また、以上のダイアフラム１の構成説明において、ダイ
アフラム本体部１ａには、電極１ｂを設り、ダイアフラ
ム取付４３部１ｃには、熱酸化膜１３を設けるとした。
アフラム本体部１ａには、電極１ｂを設り、ダイアフラ
ム取付４３部１ｃには、熱酸化膜１３を設けるとした。
しかし、この構成に限定するものではなく、例えば、次
のようにしても本発明は設立する。ダイアフラム１が、
例えばＰ型のシリコン半導体であったとすると、まず、
第１図に示す電極１ｂの部分へ拡散によりｎ型の半導体
を設け、これを電極１ｂとする。その後、このダイアフ
ラム１の全体表面にに熱酸化膜を設ける。このようにす
ると、第１図の電極１ｂの表面にも熱酸化膜が被覆され
た構成となるが、このように構成しても本発明は成立す
る。その理由は、今、圧力検出を行なおうとしている２
つの電極１ｂと３１）間に形成された容量に対して、熱
酸化膜の容量は直列に構成されており熱酸化膜部の容量
は大きいから、２つの電極面容量に影響しないからであ
る。
のようにしても本発明は設立する。ダイアフラム１が、
例えばＰ型のシリコン半導体であったとすると、まず、
第１図に示す電極１ｂの部分へ拡散によりｎ型の半導体
を設け、これを電極１ｂとする。その後、このダイアフ
ラム１の全体表面にに熱酸化膜を設ける。このようにす
ると、第１図の電極１ｂの表面にも熱酸化膜が被覆され
た構成となるが、このように構成しても本発明は成立す
る。その理由は、今、圧力検出を行なおうとしている２
つの電極１ｂと３１）間に形成された容量に対して、熱
酸化膜の容量は直列に構成されており熱酸化膜部の容量
は大きいから、２つの電極面容量に影響しないからであ
る。
同様に、ベース３における電極３ｂも、その上に熱酸化
膜１３で被覆するように構成しても良い。
膜１３で被覆するように構成しても良い。
ハ、「本発明の効果」
以上述べたように、本発明によれば２つの電極面の距離
を極く近接して、しかも正確に形成することができるの
で、圧力変換器を小形化すること一〇− ができる。
を極く近接して、しかも正確に形成することができるの
で、圧力変換器を小形化すること一〇− ができる。
第１図は本発明に係る半導体圧力変換器の要部断面図、
第２図は本発明の別の構成例を示した図、第３図はダイ
アフラムとベース部の接続動作を説明するための図、第
４図と第５図は従来例を説明するための図である。 １．９・・・ダイアフラム、３．１０．１１・・・ベー
ス、１ ａ−・・ダイフッラム本体部、１１）、 ３ｂ
、 ９ｂ、 １０ｂ 、 １１ｂ・・・電極、１Ｃ・・
・ダイアフラム取付は部、５・・・導入口、１３・・・
熱酸化膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 ｄ 第５図
第２図は本発明の別の構成例を示した図、第３図はダイ
アフラムとベース部の接続動作を説明するための図、第
４図と第５図は従来例を説明するための図である。 １．９・・・ダイアフラム、３．１０．１１・・・ベー
ス、１ ａ−・・ダイフッラム本体部、１１）、 ３ｂ
、 ９ｂ、 １０ｂ 、 １１ｂ・・・電極、１Ｃ・・
・ダイアフラム取付は部、５・・・導入口、１３・・・
熱酸化膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 ｄ 第５図
Claims (2)
- （１）ダイアフラム本体部に設けた第１の電極面が、ダ
イアフラム取付け部に設けた熱酸化膜面の位置と比較し
て凹部となるように形成したシリコン半導体よりなるダ
イアフラムと、 導入口を有し、前記ダイアフラム取付け部が配置される
部分に熱酸化膜を設け、前記ダイアフラム本体部の第１
の電極面と対向する位置に第２の電極面を設けたシリコ
ン半導体よりなるベースと、を備え、陽極接合すること
で、ダイアフラムとベースとを一体化するようにしたこ
とを特徴とする半導体圧力変換器。 - （２）前記ダイアフラムとベースにそれぞれ設けた熱酸
化膜のうち、どちらか一方の形成を省略した構成の特許
請求の範囲第１項記載の半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26799585A JPS62127637A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 半導体圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26799585A JPS62127637A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 半導体圧力変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127637A true JPS62127637A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17452446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26799585A Pending JPS62127637A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127637A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4998179A (en) * | 1989-02-28 | 1991-03-05 | United Technologies Corporation | Capacitive semiconductive sensor with hinged diaphragm for planar movement |
| JPH03150435A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-26 | Masaki Esashi | 相対圧圧力センサの製造方法 |
| US5157973A (en) * | 1989-03-16 | 1992-10-27 | Process Automation Business, Inc. | Pressure sensor with integral overpressure protection |
| JPH0838008A (ja) * | 1994-03-15 | 1996-02-13 | Kyu-Chol Lee | リール一体型釣竿 |
| JP2012524900A (ja) * | 2009-04-23 | 2012-10-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 真空誘電体を有する静電容量式圧力センサ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56165361A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure converter |
| JPS5710980A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure detecting device |
| JPS5854676A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-03-31 | Hitachi Ltd | 半導体圧力変換器 |
-
1985
- 1985-11-28 JP JP26799585A patent/JPS62127637A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS56165361A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure converter |
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| JP2012524900A (ja) * | 2009-04-23 | 2012-10-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 真空誘電体を有する静電容量式圧力センサ |
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