WO2012164975A1 - 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents

静電容量型圧力センサ及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2012164975A1
WO2012164975A1 PCT/JP2012/053474 JP2012053474W WO2012164975A1 WO 2012164975 A1 WO2012164975 A1 WO 2012164975A1 JP 2012053474 W JP2012053474 W JP 2012053474W WO 2012164975 A1 WO2012164975 A1 WO 2012164975A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fixed electrode
insulating layer
electrode
silicon substrate
pressure sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/053474
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英紀 牛膓
矢澤　久幸
菊入　勝也
Original Assignee
アルプス電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプス電気株式会社 filed Critical アルプス電気株式会社
Priority to JP2013517893A priority Critical patent/JP5695741B2/ja
Publication of WO2012164975A1 publication Critical patent/WO2012164975A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0047—Diaphragm with non uniform thickness, e.g. with grooves, bosses or continuously varying thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/0048—Details about the mounting of the diaphragm to its support or about the diaphragm edges, e.g. notches, round shapes for stress relief
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
    • G01L9/005—Non square semiconductive diaphragm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive pressure sensor including a pressure-sensitive diaphragm displaceable in the height direction and a method of manufacturing the same.
  • Patent Document 1 discloses a capacitance type pressure sensor in which a substrate in which silicon is embedded in glass and a silicon diaphragm are anodically bonded. On the surface of the substrate in which silicon is embedded in glass, a fixed electrode is partially formed at a position facing the silicon diaphragm. The configuration shown in Patent Document 1 requires a high degree of alignment accuracy between the fixed electrode and the silicon diaphragm.
  • Patent Document 2 discloses a capacitance type sensor in which a silicon substrate with a diaphragm (movable electrode) and a silicon substrate (fixed electrode) are joined via an insulating layer.
  • the structure can be simplified as compared with the configuration of Patent Document 1, and the tolerance of alignment can be easily expanded compared to Patent Document 1.
  • the present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and in particular, it is possible to obtain good sealability and sensitivity, and to reduce the parasitic capacitance to a low capacitance type pressure sensor and the same
  • the purpose is to provide a manufacturing method.
  • the capacitive pressure sensor in the present invention is configured to include a movable electrode and a fixed electrode made of silicon, and an insulating layer for joining the both electrodes,
  • the movable electrode has a distance in the height direction between the fixed electrode and the pressure-sensitive diaphragm which can be displaced, and the movable electrode is located around the pressure-sensitive diaphragm via the fixed electrode and the insulating layer.
  • the movable electrode is formed inside the outer peripheral side surface of the fixed electrode, and the insulating layer is a surface of the fixed electrode from between the peripheral portion and the fixed electrode, and at least a periphery of the movable electrode It is characterized in that it is formed to extend over the entire circumference.
  • the insulating layer is formed on the surface of the fixed electrode from between the peripheral portion of the movable electrode and the fixed electrode and at least over the entire circumference of the movable electrode. Therefore, in the present invention, the thickness of the insulating layer is reduced to reduce the distance between the pressure sensitive diaphragm and the fixed electrode in the height direction, and the width of the insulating layer interposed between the peripheral portion of the movable electrode and the fixed electrode is narrowed.
  • an insulating layer having high mechanical strength can be interposed between the fixed electrode and the peripheral portion of the movable electrode. Therefore, the sealability between the movable electrode and the fixed electrode can be improved.
  • the distance between the pressure-sensitive diaphragm and the fixed electrode in the height direction can be narrowed, and good sensitivity can be obtained. Then, the facing area between the peripheral portion of the movable electrode and the fixed electrode via the insulating layer can be narrowed, and parasitic capacitance can be reduced. As described above, according to the present invention, good sealing performance and sensitivity can be obtained, and parasitic capacitance can be suppressed to a low level.
  • Patent Document 2 discloses a cross-sectional view in which the insulating layer is extended to the surface of the fixed electrode which extends outward from the movable electrode to form the electrode pad (see, for example, FIG. 2 of Patent Document 2).
  • the movable electrode is formed inside the outer peripheral side surface of the fixed electrode and the insulating layer is extended to the entire periphery of the movable electrode.
  • nothing is described in the patent document 2 about the conventional subject in this invention.
  • the insulating layer is formed over the entire area of the extension surface of the fixed electrode located between the peripheral edge and the fixed electrode, between the outer peripheral side surface of the fixed electrode and the periphery of the movable electrode. Preferably. Thereby, it is possible to more effectively improve the sealability between the movable electrode and the fixed electrode.
  • the pressure-sensitive diaphragm has a thin portion in which the surface facing the fixed electrode is recessed more than the peripheral portion in the direction away from the fixed electrode, and between the thin portion and the peripheral portion It is preferable that the insulating layer be formed between the peripheral edge portion and the fixed electrode from the side wall surface of
  • the bonding strength between the fixed electrode and the peripheral portion of the movable electrode via the insulating layer can be effectively enhanced, and the sealing property can be more effectively enhanced.
  • a convex portion located inside in the planar direction of the thin-walled portion and protruded in a direction approaching the fixed electrode is formed on the surface of the pressure sensitive diaphragm facing the fixed electrode. .
  • the distance in the height direction between the pressure sensitive diaphragm and the fixed electrode can be narrowed, and the sensitivity can be more effectively improved.
  • the first terminal portion and the second terminal portion are provided on the surface of the fixed electrode together with the movable electrode, and the first terminal portion is integrated with the silicon substrate from the peripheral portion of the movable electrode And a portion drawn out and formed through the fixed electrode and the insulating layer, and the second terminal portion is formed through the fixed electrode and the insulating layer while being separated from the movable electrode.
  • a separation layer made of the silicon substrate, and an electrode pad provided in a contact hole passing through the separation layer and the insulating layer and communicating with the surface of the fixed electrode and electrically connected to the fixed electrode Preferably.
  • the first terminal portion and the second terminal portion can be formed with a simple structure.
  • the insulating layer protruding to the surface of the fixed electrode is the unnecessary portion in a state where an unnecessary portion of the silicon substrate is joined to the fixed electrode via the insulating layer around the movable electrode. It is preferable that it is removed and exposed. In this way, the insulating layer can be left simply and stably throughout the extended surface of the fixed electrode.
  • the insulating layer is formed by thermally oxidizing the surface of the silicon substrate on the side constituting the movable electrode.
  • the capacitive pressure sensor in the present invention is A first silicon substrate including a pressure sensitive diaphragm and a junction region extending around the pressure sensitive diaphragm, and a second silicon substrate to be a fixed electrode are prepared, and a high voltage is applied between the pressure sensitive diaphragm and the fixed electrode.
  • the insulating layer can be moved by the step of removing the unnecessary portion of the first silicon substrate. It has been left over the entire circumference of the electrode. Therefore, the mechanical strength is high even if the distance between the pressure-sensitive diaphragm and the fixed electrode in the height direction is reduced and the width of the insulating layer interposed between the peripheral portion of the movable electrode and the fixed electrode is narrowed.
  • a layer can be interposed between the fixed electrode and the periphery of the movable electrode. Therefore, it is possible to manufacture a capacitive pressure sensor which can obtain good sealing performance and sensitivity, and can suppress parasitic capacitance low.
  • the allowable range of alignment can be expanded as compared with, for example, the configuration shown in Patent Document 1, and the manufacturing process can be facilitated. Further, according to the present invention, special equipment investment and the like are not required, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • the insulating layer is left over the entire extension surface of the fixed electrode located between the outer peripheral side surface of the fixed electrode and the periphery of the movable electrode.
  • the surface of the first silicon substrate is thermally oxidized to form the insulating layer, and the first silicon substrate and the second silicon substrate are bonded by silicon fusion bonding.
  • thermally oxidizing the first silicon substrate side provided with the movable electrode and bonding the two silicon substrates by silicon fusion bonding the width of the peripheral portion of the movable electrode is narrowed when the unnecessary portion of the first silicon substrate is removed. Even if the bonding force (bonding force) between the peripheral portion and the insulating layer can be made sufficiently high, on the other hand, since the fixed electrode and the insulating layer have a wide bonding area, excellent sealing performance can be obtained. it can.
  • a step of forming a thin portion which is recessed by removing the surface of the first silicon substrate is formed on the pressure-sensitive diaphragm.
  • the insulating layer on the concave surface of the pressure-sensitive diaphragm is formed such that the insulating layer by thermal oxidation remains on the side wall surface between the thin portion and the peripheral portion. Removing process, It is preferable to have
  • the bonding strength between the fixed electrode and the peripheral portion of the movable electrode via the insulating layer can be further enhanced, and the sealing performance can be more effectively enhanced.
  • a convex portion protruding from the concave surface is left inside in the planar direction than the thin portion.
  • a lead-out wiring layer integrally drawn from the peripheral portion of the movable electrode on the surface of the fixed electrode together with the movable electrode; Leaving a separation layer separated from the movable electrode, Before and after the step of removing the unnecessary portion of the first silicon substrate, after the step of bonding the first silicon substrate and the second silicon substrate via the insulating layer, at the position of the separation layer, Forming a contact hole extending through the separation layer and the insulating layer to the surface of the fixed electrode made of the second silicon substrate; Forming an electrode pad on the surface of the lead-out wiring layer and in the contact hole; It is preferable to have
  • the first terminal portion provided with the lead-out wiring layer and the electrode pad and the second terminal portion provided with the electrode pad provided in the separation layer and the contact hole on the same formation side as the movable electrode And can be formed.
  • the capacitance type pressure sensor of the present invention excellent sealing performance and sensitivity can be obtained, and parasitic capacitance can be suppressed low.
  • FIG. 1 is a perspective view of a capacitive pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the capacitive pressure sensor of the present embodiment cut in the height direction along the line AA of FIG. 1 (however, the dimensional ratio is different from FIG. 1).
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a capacitive pressure sensor showing another embodiment different from FIG.
  • FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of another capacitive pressure sensor according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of the capacitive pressure sensor shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 11 is a longitudinal cross-sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the capacitive pressure sensor showing the next process of FIG.
  • FIG. 13 is a perspective view of a capacitive pressure sensor in an embodiment different from that of FIG. FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view of a capacitive pressure sensor according to another embodiment different from FIGS.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a capacitive pressure sensor showing a structure used in an experiment.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a conventional capacitive pressure sensor.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a conventional capacitive pressure sensor in which the width and thickness of the insulating layer shown in FIG. 16 are increased.
  • FIG. 1 is a perspective view of a capacitive pressure sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a capacitive pressure sensor according to the present embodiment cut in the height direction along line AA of FIG. FIG. Note that FIG. 2 is illustrated by changing the dimensional ratio with respect to FIG.
  • the electrostatic capacitance type pressure sensor 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes the movable electrode 11 and the fixed electrode 12 made of a silicon substrate, and the insulating layer 13 joining the movable electrode 11 and the fixed electrode 12. Ru.
  • the movable electrode 11 has a gap 15 in the height direction (Z) with the fixed electrode 12 and is capable of displacement in the height direction, and a pressure sensitive diaphragm 14;
  • a peripheral portion 16 located around the diaphragm 14 and joined via the fixed electrode 12 and the insulating layer 13 (a dotted line between the pressure-sensitive diaphragm 14 and the peripheral portion 16 shown in FIG. 1) Indicates the boundary between the two, and is shown for convenience.
  • the pressure-sensitive diaphragm 14 has a thin-walled portion 17 in which the opposite surface 14 a to the fixed electrode 12 is recessed more in the direction (Z1) away from the fixed electrode 12 than the peripheral portion 16. Further, at the center of the pressure-sensitive diaphragm 14, a convex portion 18 is formed in which the opposing surface 14a protrudes in the direction (Z2) closer to the fixed electrode 12 than the thin-walled portion 17. That is, the pressure-sensitive diaphragm 14 shown in FIG. 2 has a convex portion 18 substantially at the center, and a thin-walled portion 17 in which the facing surface 14 a is recessed is formed around the convex portion 18. The configuration of FIG.
  • the pressure sensitive diaphragm 14 can be easily displaced in the height direction (Z). Further, by providing the convex portion 18 projecting in the direction closer to the fixed electrode 12 than the thin portion 17, the distance 15 between the pressure sensitive diaphragm 14 and the fixed electrode 12 becomes narrow at the position of the convex portion 18. Since the capacitance is in inverse proportion to the distance between the electrodes, the gap 15 may be narrowed to increase the change in output based on the change in capacitance when the pressure-sensitive diaphragm 14 is displaced in the height direction, thus increasing the sensitivity. It will be possible.
  • the pressure-sensitive diaphragm 14 has a substantially circular planar shape and is located substantially at the center of the fixed electrode 12, but the movable electrode 11 having the pressure-sensitive diaphragm 14 and the peripheral portion 16
  • the shape, the position, and the size are not limited as long as they are formed inside the outer peripheral side surface 12 a of the fixed electrode 12.
  • the size of the movable electrode 11 it was found that the parasitic capacitance increases as the size becomes larger according to the experimental results described later. Therefore, the movable electrode 11 is formed as small as possible in consideration of output characteristics, manufacturing efficiency, etc. Parasitic capacitance can be reduced.
  • the movable electrode 11 is formed inside the outer peripheral side surface 12 a of the fixed electrode 12, the extended surface 20 of the fixed electrode 12 is spread around the movable electrode 11.
  • the insulating layer 13 shown in FIGS. 1 and 2 is formed to have a substantially constant film thickness.
  • the insulating layer 13 is formed by thermal oxidation as described later, it is easy to form the insulating layer 13 with a constant thickness.
  • the film thickness of the insulating layer 13 is about 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the insulating layer 13 is not formed between the pressure sensitive diaphragm 14 and the fixed electrode 12. As shown in FIG. 2, the insulating layer 13 is interposed between the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 and the fixed electrode 12, and bonds the movable electrode 11 to the fixed electrode 12.
  • the insulating layer 13 of the present embodiment is formed on the entire area of the extending surface 20 of the fixed electrode 12.
  • the thickness of the insulating layer 13 is reduced to reduce the distance 15 in the height direction (z) between the pressure-sensitive diaphragm 14 and the fixed electrode 12, and the peripheral portion 16 of the movable electrode 11
  • the insulating layer 13 is formed over the entire extending surface 20 of the fixed electrode 12, so that the insulation with high mechanical strength It is possible to interpose the layer 13 between the fixed electrode 12 and the peripheral edge 16 of the movable electrode 11. Therefore, the sealability between the movable electrode 11 and the fixed electrode 12 can be improved.
  • the space 15 in the height direction (Z) between the pressure sensitive diaphragm 14 and the fixed electrode 12 can be narrowed, and good sensitivity can be obtained. Then, the facing area between the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 and the fixed electrode 12 via the insulating layer 13 can be narrowed, and parasitic capacitance can be reduced. As described above, according to the present embodiment, good sealability and sensitivity can be obtained, and parasitic capacitance can be suppressed to a low level.
  • the width dimension T1 of the insulating layer 13 is preferably smaller than the width dimension T6 of the thin portion 17.
  • the width T6 of the thin portion 17 also contributes to the parasitic capacitance, and the parasitic capacitance can be reduced as the width T6 is smaller.
  • the width T6 of the thin portion 17 is determined in consideration of parasitic capacitance, output characteristics, and the like.
  • the parasitic capacitance can be reduced as the width dimension T1 of the insulating layer 13 is also smaller.
  • the width T1 of the insulating layer 13 is fixed, and the width T6 of the thin portion 17 is changed, and the width T6 (defined as the minimum width) of the thin portion 17 is fixed.
  • the width dimension T1 of the insulating layer 13 In the case where the width dimension T1 of the insulating layer 13 is changed, the latter has a larger variation in parasitic capacitance than the former. That is, as the width dimension T1 of the insulating layer 13 is made smaller, the parasitic capacitance can be effectively reduced.
  • the insulating layer 13 is preferably formed from the side wall surface 17 a located between the thin portion 17 and the peripheral portion 16 to between the peripheral portion 16 and the fixed electrode 12. As described above, the insulating layer 13 slightly penetrates to the inside of the pressure-sensitive diaphragm 14, whereby the bonding force between the fixed electrode 12 and the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 via the insulating layer 13 can be effectively enhanced. Sealability can be effectively enhanced.
  • the side wall surface 17a may be inclined as shown in FIG. 2 or a vertical surface.
  • the first terminal portion 22 and the second terminal portion 23 are formed on the extending surface 20 on the same forming surface side as the movable electrode 11.
  • the first terminal portion 22 is a first electrode pad formed on the surface 24 b of the lead-out wiring layer 24 drawn integrally with the silicon substrate from the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 and the tip 24 a of the lead-out wiring layer 24.
  • And 25 are configured.
  • the second terminal portion 23 is in the contact hole 27 which is separated from the movable electrode 11 and formed on the surface of the insulating layer 13, the separation layer 26 and the insulating layer 13, and which communicates with the surface of the fixed electrode 12.
  • a second electrode pad 28 electrically connected to the fixed electrode 12.
  • the electrode pads 25 and 28 are formed by vapor deposition, sputtering, plating or the like of a metal layer such as Al or Au.
  • each of the terminal portions 22 and 23 can be brought out from the back surface side of the fixed electrode 12, but in this case an insulating layer is newly required on the back surface of the fixed electrode 12.
  • the respective terminal portions 22 and 23 can be formed with a simple structure by forming the respective terminal portions 22 and 23 by utilizing the insulating layer 13 which is formed so as to spread over the entire area.
  • the insulating layer 13 formed on the entire area of the extending surface 20 of the fixed electrode 12 is a silicon substrate around the movable electrode 11 as described in the method of manufacturing the capacitive pressure sensor 10 described later.
  • the unnecessary portion is exposed by removing the unnecessary portion from the state where it is joined to the fixed electrode 12 via the insulating layer 13.
  • the insulating layer 13 be a thermally oxidized surface of the silicon substrate on the side constituting the movable electrode 11 that faces the fixed electrode 12.
  • the two silicon substrates are bonded by silicon fusion bonding in a state where the surface of one silicon substrate is thermally oxidized.
  • the formation of the insulating layer 13 is facilitated, and the insulating layer 13 formed on the surface of the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 facing the fixed electrode 12 thermally oxidizes the surface.
  • the width dimension T1 (see FIG. 2) of the insulating layer 13 is narrowed, the bonding force (bonding force) between the insulating layer 13 and the peripheral portion 16 is strong, while fixing with the insulating layer 13 bonded by silicon fusion bonding.
  • a sufficient bonding force can be obtained between the electrode 12 and the electrode 12 because the bonding area is wide. Therefore, the bonding strength between the fixed electrode 12 and the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 can be sufficiently increased, and the sealing property can be more effectively improved.
  • the entire pressure sensitive diaphragm 14 is the thin portion 17 in FIG. 2, and the convex portion 18 shown in FIG. 2 is not formed.
  • the insulating layer 13 is not formed on the side wall surface 17 a between the thin portion 17 and the peripheral portion 16.
  • the capacitive pressure sensor shown in FIG. 3 is also an embodiment of the present invention, but in FIG. 2, the gap 15 can be narrowed more effectively by the presence of the convex portion 18 in the pressure-sensitive diaphragm 14, and the sensitivity is improved.
  • the pressure sensitive diaphragm 14 is displaced in the height direction and the distance 15 between the pressure sensitive diaphragm 14 and the fixed electrode 12 is equal to or more than the maximum displacement of the pressure sensitive diaphragm 14, as shown in FIG. It is also possible to form the and the peripheral portion 16 with a constant thickness.
  • the insulating layer 13 which joins between the fixed electrode 12 and the peripheral part 16 of the movable electrode 11 extends to the whole area of the extended surface 20 of the fixed electrode 12 similarly to FIG. It is formed.
  • the movable electrode 11 and the fixed electrode It is preferable that the surface 20a of the fixed electrode 12 be a flat surface, because the tolerance of alignment between 12 becomes smaller.
  • the insulating layer 13 is formed on the entire area of the extending surface 20 of the fixed electrode 12, and “the entire area” means the entire area of the extending surface 20, that is, a plane. It is desirable that the fixed electrode 12 can not be seen visually, but the insulating layer 13 protrudes outward from the entire outer periphery of the movable electrode 11, and at this time, the insulating layer 13 slightly insulates, for example, the corners of the extending surface 20 There is a portion without the layer 13, or as shown in FIG. 13, the insulating layer 13 is not formed along the outer periphery of the fixed electrode 12, and the outer periphery of the insulating layer 13 is one turn around the outer periphery of the fixed electrode 12.
  • the whole area Even if it is a small form, it defines as "the whole area". In addition, if a region of 90% or more of the extending surface 20 is covered with the insulating layer 13, it is determined that the entire region. If the insulating layer 13 is removed along the outer periphery of the fixed electrode 12, the process is increased, but chipping or the like of the insulating layer 13 can be prevented when dicing later. If such a problem does not exist, it is preferable to provide the insulating layer 13 on the entire surface of the extending surface 20 of the fixed electrode 12 because the process is also reduced accordingly.
  • the region is not included in the “extension surface 20”.
  • the insulating layer 13 may extend along the entire circumference of the movable electrode 12 and may not cover the entire area of the extension surface 20 of the fixed electrode 12. In FIG. 14, the insulating layer 13 also extends over the entire circumference of each of the terminal portions 22 and 23.
  • the sealability between the fixed electrode 12 and the movable electrode 11 can be improved as compared with the prior art.
  • the insulating layer 13 is provided on the entire area of the extension surface 20 of the fixed electrode 12, the sealing property can be more effectively improved, and the manufacturing process is also easier.
  • FIGS. 1 and 2 A method of manufacturing the capacitive pressure sensor according to the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 5 to 12.
  • a resist layer 31 is patterned on the surface 30a of the first silicon substrate 30, and the surface 30a not covered with the resist layer 31 is etched by a predetermined thickness by ion etching means such as RIE. Thereby, the recess 32 can be formed on the surface 30a.
  • the first silicon substrate 30 is a substrate on which the movable electrode 11 is to be formed later, and the surface 20 a is the surface facing the fixed electrode 12.
  • the part which formed the recessed part 32 is a part which will become the thin part 17 of the pressure-sensitive diaphragm 14 in the future.
  • the concave portion 32 is formed in a ring shape, and the central portion 30 b of the concave portion 32 is left without being scraped, but the central portion 30 b becomes the convex portion 18 of the pressure-sensitive diaphragm 14.
  • the surface of the first silicon substrate 30 is thermally oxidized.
  • insulating layers (SiO 2 ) 33 and 34 are formed by thermal oxidation also on the surface 30 a and the back surface 30 c of the first silicon substrate 30.
  • the insulating layer 33 formed on the surface 30a of the first silicon substrate 30 can be formed to have a substantially constant thickness following the unevenness of the surface 30a.
  • the side surface of the first silicon substrate 30 is also thermally oxidized in practice, and the side surface is finally removed.
  • a resist layer 35 is formed on the insulating layer 33 formed on the surface 30a of the first silicon substrate 30, and the insulating layer 33 not covered with the resist layer 35 is Remove in the way.
  • the insulating layer 33 in the dotted line portion shown in FIG. 7 is removed.
  • the resist layer 35 is not formed on the surface to be the pressure sensitive diaphragm 14 later.
  • the side wall surface 32 a located on the outer periphery of the recess 32 a part of the insulating film that will later become the side wall surface 17 a between the thin portion 17 and the peripheral portion 16 of the pressure sensitive diaphragm 14.
  • the shape of the resist layer 35 and the etching conditions are regulated so that 33 remains.
  • the resist layer 35 is adjusted by adjusting the inner side surface 35a of the resist layer 35 so as to slightly overlap the side wall surface 32a of the recess 32 in the height direction or to coincide with the upper end 32a1 of the side wall surface 32a in the height direction.
  • the inner side surface 35a of the present invention becomes a wall, the insulating layer 33 in the vicinity thereof is not easily scraped, and the insulating layer 33 can be left on the side wall surface 32a.
  • the portion where the insulating layer 33 is left is a bonding region to be bonded to the second silicon substrate 40 (fixed electrode) in the next step.
  • the remaining insulating layer 33 will be described as the insulating layer 13 used in FIG. 2 from FIG.
  • the first silicon substrate 30 of FIG. 7 is turned over, and the side where the recess 32 of the first silicon substrate 30 and the insulating layer 13 are formed is a fixed electrode 12. Abut on the second silicon substrate 40 as Then, both silicon substrates 30 and 40 are bonded by silicon fusion bonding.
  • Silicon fusion bonding is a kind of direct silicon bonding, and for example, a first silicon substrate 30 provided with an insulating layer 13 by thermal oxidation and a silicon substrate 40 are bonded by hydrogen bonding and then heat-treated to form Si-O-Si. Bonding technology.
  • the heat treatment temperature is about 700 to 1100 ° C., and the heat treatment time is 1 hour or more.
  • both the first silicon substrate 30 and the second silicon substrate 40 are cut to a predetermined thickness by cutting or the like.
  • the dotted line portion shows the silicon substrate which has been cut.
  • the fixed electrode 12 of a predetermined thickness is completed.
  • the second silicon substrate 40 will be described as the fixed electrode 12.
  • a resist layer 41 is formed on the surface of the first silicon substrate 30, and the first silicon substrate 30 and the insulating layer 13 not covered with the resist layer 41 are subjected to ion etching technology such as deep RIE.
  • the contact holes 27 are formed to lead to the surface of the fixed electrode 12.
  • the formation position of the contact hole 27 is a portion to be the separation layer 26 shown in FIGS. 1 and 2 later.
  • the resist layer 41 is removed and a new resist layer (not shown) is provided, or the resist layer 41 is used as it is to sputter the second electrode pad 28 made of a metal layer such as Al in the contact hole 27. It forms by the existing methods, such as vapor deposition or plating.
  • the first electrode pad 25 shown in FIG. 1 is also formed on the surface to be the tip 24 a of the lead-out wiring layer 24.
  • a resist layer 42 is formed on the surface of the first silicon substrate 30, and the first silicon substrate 30 not covered with the resist layer 42 is removed using ion etching technology such as RIE.
  • the planar pattern of the resist layer 42 is a planar shape of the movable electrode 11, the lead-out wiring layer 24, and the separation layer 26 shown in FIG.
  • the first silicon substrate 30 is cut so that the movable electrode 11 is formed inside the outer peripheral side surface 12 a of the fixed electrode 12.
  • the insulating layer 13 can be left over the entire extension surface 20 of the fixed electrode 12 extending around the movable electrode 11.
  • the movable electrode 11 has a pressure sensitive diaphragm 14 displaceable in the height direction and a peripheral portion 16 around the pressure sensitive diaphragm 14, and the peripheral portion 16 and the fixed electrode 12 are joined by the insulating layer 13.
  • the parasitic capacitance can be reduced by narrowing the width T2 of the movable electrode 11 as much as possible (as much as possible), while the insulating layer 13 is left over the entire extending surface 20 of the fixed electrode 12
  • the mechanical strength of the insulating layer 13 can be sufficiently maintained, and the sealability between the movable electrode 11 and the fixed electrode 12 can be effectively enhanced.
  • the surface of the first silicon substrate 30 on which the movable electrode 11 is formed is thermally oxidized to form the insulating layer 33, and in the process of FIG. After the insulating layer 33 is removed, the first silicon substrate 30 and the second silicon substrate 40 are bonded by silicon fusion bonding in the step of FIG. Thereby, even when the width of the peripheral portion 16 of the movable electrode 11 becomes narrow when the unnecessary portion of the first silicon substrate 30 is removed in the process of FIG.
  • the bonding force (coupling between the peripheral portion 16 and the insulating layer 13) Force) is sufficiently high, while the bonding area between the fixed electrode 12 and the insulating layer 13 has a large bonding area, so the bonding force between the movable electrode 11 and the fixed electrode 12 through the insulating layer 13 is effectively enhanced. It is possible to improve the sealability.
  • the insulating layer 33 is partially left behind at the side wall surface 32a and later the side wall surface 17a between the thin portion 17 and the peripheral portion 16 of the pressure-sensitive diaphragm 14.
  • the bonding strength between the fixed electrode 12 and the movable electrode 11 via the insulating layer 13 can be further enhanced, and the sealing performance can be more effectively improved.
  • the present embodiment although alignment is necessary when bonding the two silicon substrates 30 and 40 in the process of FIG. 8, since the entire second silicon substrate 40 is the fixed electrode 12, for example, As compared with the structure, the tolerance of alignment between both silicon substrates 30 and 40 can be extended, and the manufacturing process can be simplified. Further, in the present embodiment, special equipment investment and the like are not necessary, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
  • Reference numeral 50 denotes a pressure-sensitive diaphragm 50
  • reference numeral 50a denotes a ring-shaped thin portion
  • reference numeral 50b denotes a convex portion 50b located at the center of the thin portion 50a.
  • Reference numeral 51 is a peripheral portion located around the pressure sensitive diaphragm 50.
  • Reference numeral 52 is a fixed electrode.
  • symbol 53 is an insulating layer. The insulating layer 53 was formed on the peripheral portion 51 by thermal oxidation, and the film thickness was about 0.8 ⁇ m. Then, the movable electrode and the fixed electrode were bonded by silicon fusion bonding.
  • the width dimension (diameter) T3 of the convex portion 50b is changed to 350 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, and 600 ⁇ m, and the width dimension T4 of the thin portion 50a and the insulating layer 53 (the width of the peripheral portion 51 is larger than that of the insulating layer 53).
  • the parasitic capacitance (pF) was measured by changing the width dimension T5 of 5 ⁇ m) to 10 ⁇ m, 30 ⁇ m, 50 ⁇ m, and 70 ⁇ m, respectively.
  • the experimental results are shown in Table 1 below.
  • the parasitic capacitance decreases as the width dimension (diameter) T3 of the convex portion 50b is reduced while keeping the width dimension T4 of the thin portion 50a and the width dimension T5 of the insulating layer 53 constant.
  • the parasitic capacitance decreases as the width dimension T5 of the insulating layer 53 is reduced while keeping the width dimension (diameter) T3 of the convex portion 50b and the width dimension T4 of the thin portion 50a constant.
  • the parasitic capacitance decreases as the width dimension T4 of the thin portion 50a is reduced while keeping the width dimension (diameter) T3 of the convex portion 50b and the width dimension T5 of the insulating layer 53 constant.
  • the parasitic capacitance can be reduced more effectively if the width dimension T5 of the insulating layer 53 is smaller than if the width dimension T4 of the thin portion 50a is similarly reduced.
  • the width dimension (diameter) T3 of the convex portion 50b and the width dimension T4 of the thin portion 50a are formed as small as possible in consideration of the output characteristics etc., and the width dimension T5 of the insulating layer 53 is as small as possible.
  • the parasitic capacitance can be effectively reduced by forming the thin portion 50a smaller than the width dimension T4 of the thin portion 50a.
  • the insulating layer is left on the extended surface of the fixed electrode which spreads around the movable electrode. Improved the sealability.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

【課題】　特に、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることが可能な静電容量型圧力センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】　シリコンからなる可動電極１１及び固定電極１２と、両電極間を接合する絶縁層１３と、を有して構成される。可動電極１１は、変位可能な感圧ダイヤフラム１４と、固定電極１２と絶縁層１３を介して接合される周縁部１６と、を有する。可動電極１１は固定電極１２の外周側面１２ａよりも内側に形成されて、可動電極１１の周囲に固定電極１２の延出表面２０が広がっており、絶縁層１３は、周縁部１６と固定電極１２との間から延出表面２０の全域にかけて形成されている。

Description

静電容量型圧力センサ及びその製造方法
　本発明は、高さ方向に変位可能な感圧ダイヤフラムを備える静電容量型圧力センサ及びその製造方法に関する。
　特許文献１には、シリコンをガラスに埋め込んだ基板と、シリコンダイヤフラムとを陽極接合した静電容量型圧力センサが開示されている。シリコンをガラスに埋め込んだ基板表面には、シリコンダイヤフラムと対向する位置に部分的に固定電極が形成される。特許文献１に示す構成では、固定電極とシリコンダイヤフラム間の高度なアライメント精度が必要とされる。
　一方、特許文献２では、ダイヤフラム付きシリコン基板（可動電極）とシリコン基板（固定電極）とを絶縁層を介して接合した静電容量型センサが開示されている。特許文献２の構成では、特許文献１の構成に比べて構造を単純化でき、また特許文献１に比べてアライメントの許容範囲を広げやすい。
　特許文献２に示す構成では、固定電極と可動電極間の寄生容量を抑制するために、図１６に示すように固定電極２と可動電極３間を接合する絶縁層１の幅を細くすると、絶縁層１の機械的な強度が弱くなり、優れた封止性を得ることができない問題があった。一方、寄生容量を抑制するために、図１７に示すように絶縁層１を幅広に且つ厚みを厚くすると、固定電極２と可動電極３間の高さ方向の間隔が広がることで、感度（ダイヤフラムが変位した際の静電容量変化に基づく出力変化）が低下し検出精度が劣化する問題があった。
特開２００６－４７３００号公報 特開平１１－２１１５９７号公報
　そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることが可能な静電容量型圧力センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明における静電容量型圧力センサは、シリコンからなる可動電極及び固定電極と、両電極間を接合する絶縁層と、を有して構成され、
　前記可動電極は、前記固定電極との間に高さ方向への間隔を有して変位が可能な感圧ダイヤフラムと、前記感圧ダイヤフラムの周囲に位置し、前記固定電極と前記絶縁層を介して接合される周縁部と、を有し、前記感圧ダイヤフラムと前記固定電極との間の静電容量変化に基づき圧力検知が可能とされており、
　前記可動電極は前記固定電極の外周側面よりも内側に形成されており、前記絶縁層は、前記周縁部と前記固定電極との間から前記固定電極の表面であって、少なくとも前記可動電極の周囲全周にはみ出して形成されていることを特徴とするものである。
　本発明では、絶縁層を、可動電極の周縁部と固定電極との間から固定電極の表面であって、少なくとも前記可動電極の周囲全周にはみ出して形成した。よって本発明では絶縁層の膜厚を薄くして感圧ダイヤフラムと固定電極間の高さ方向への間隔を小さくし、可動電極の周縁部と固定電極間に介在する絶縁層の幅を狭くしても、機械的な強度の高い絶縁層を固定電極と可動電極の周縁部間に介在させることができる。したがって、可動電極と固定電極間の封止性を向上させることができる。また、感圧ダイヤフラムと固定電極間の高さ方向への間隔を狭くでき、良好な感度を得ることができる。そして、可動電極の周縁部と固定電極間の絶縁層を介した対向面積を狭くでき、寄生容量を低くできる。以上により、本発明によれば、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることができる。
　なお特許文献２には、電極パッドを形成するために絶縁層を可動電極よりも外側に広がる固定電極の表面にまで延ばした断面図が掲載されているが（例えば特許文献２の図２参照）、可動電極を固定電極の外周側面の内側に形成して可動電極の周囲全周にまで絶縁層をはみ出して形成した構成は開示されていない。また特許文献２には、本発明における従来課題については何も記載されていない。
　本発明では、前記絶縁層は、前記周縁部と前記固定電極との間から、前記固定電極の外周側面と前記可動電極の周囲との間に位置する前記固定電極の延出表面の全域にかけて形成されることが好ましい。これにより、可動電極と固定電極間の封止性をより効果的に向上させることが可能である。
　また本発明では、前記感圧ダイヤフラムは、前記周縁部よりも前記固定電極との対向面が前記固定電極から離れる方向に凹む薄肉部を有しており、前記薄肉部と前記周縁部との間の側壁面から前記周縁部と前記固定電極間にかけて前記絶縁層が形成されていることが好ましい。
　これにより、絶縁層を介した固定電極と可動電極の周縁部間の接合力を効果的に高めることができ、より効果的に封止性を高めることができる。
　また本発明では、前記感圧ダイヤフラムの前記固定電極との対向面には、前記薄肉部の平面方向の内側に位置し前記固定電極に近づく方向に突出する凸部が形成されていることが好ましい。感圧ダイヤフラムと固定電極間の高さ方向の間隔をより狭めることができ感度をより効果的に向上させることができる。
　また本発明では、前記固定電極の表面には、前記可動電極とともに第１端子部及び第２端子部が設けられ、前記第１端子部は、前記可動電極の前記周縁部から前記シリコン基板により一体となって引き出された部分を備えて前記固定電極と前記絶縁層を介して形成されており、前記第２端子部は、前記可動電極から分離され前記固定電極と前記絶縁層を介して形成された前記シリコン基板からなる分離層と、前記分離層及び前記絶縁層を貫通し前記固定電極の表面に通じるコンタクトホール内に設けられ前記固定電極と電気的に接続される電極パッドとを備えて形成されることが好ましい。これにより、簡単な構造で第１端子部及び第２端子部を形成できる。
　また本発明では、前記固定電極の表面にはみ出した前記絶縁層は、前記可動電極の周囲に前記シリコン基板の不要部分が前記絶縁層を介して前記固定電極と接合された状態から前記不要部分を除去して露出したものであることが好ましい。これにより簡単且つ安定して、固定電極の延出表面の全域に絶縁層を残すことができる。
　上記において、前記絶縁層は、前記可動電極を構成する側の前記シリコン基板の表面を熱酸化したものであることが好ましい。これにより、可動電極の周縁部と固定電極間の接合力を効果的に向上させることができ高く且つ安定した封止性を得ることができる。
　本発明における静電容量型圧力センサは、
　感圧ダイヤフラムと、前記感圧ダイヤフラムの周囲に広がる接合領域とを備える第１シリコン基板と、固定電極となる第２シリコン基板とを用意し、前記感圧ダイヤフラムと前記固定電極との間に高さ方向への間隔を空けた状態で、前記接合領域と、前記固定電極との間を絶縁層を介して接合する工程、
　前記感圧ダイヤフラム及び、前記接合領域のうち、前記感圧ダイヤフラムの周縁部を、前記固定電極の外周側面よりも内側に残した状態で、前記接合領域の不要部分を除去し、このとき、前記固定電極の表面であって前記感圧ダイヤフラム及び前記周縁部からなる可動電極の周囲全周にまではみ出すように前記絶縁層を残す工程、
　を有することを特徴とするものである。
　本発明では、可動電極を備える第１シリコン基板と、第２シリコン基板（固定電極）を絶縁層を介して接合した後、第１シリコン基板の不要部分を除去する工程により、絶縁層を、可動電極の周囲全周にはみ出して残している。このため、感圧ダイヤフラムと固定電極間の高さ方向への間隔を小さくし、可動電極の周縁部と固定電極間に介在する絶縁層の幅を狭くしても、機械的な強度の高い絶縁層を固定電極と可動電極の周縁部間に介在させることができる。したがって、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることが可能な静電容量型圧力センサを製造することが可能である。
　本発明の静電容量型圧力センサの製造方法によれば、例えば特許文献１に示す構成に比べて、アライメントの許容範囲を広げることができ、製造工程を容易化できる。また本発明では特別な設備投資等が必要でなく製造コストの上昇を抑制できる。
　また本発明では、前記絶縁層を、前記固定電極の外周側面と前記可動電極の周囲との間に位置する前記固定電極の延出表面の全域に残すことが好ましい。これにより、可動電極と固定電極間の封止性をより効果的に向上させることが可能である。
　また本発明では、前記第１シリコン基板の表面を熱酸化して前記絶縁層を形成し、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とをシリコンフュージョンボンディングにより接合することが好ましい。これにより、簡単な工程で絶縁層の形成とともに封止性を向上させることができる。可動電極を備える第１シリコン基板側を熱酸化し、両シリコン基板間をシリコンフュージョンボンディングにより接合したことで、第１シリコン基板の不要部分を除去したときに、可動電極の周縁部の幅を狭くしても周縁部と絶縁層間の接合力（結合力）を十分に高い状態にでき、一方、固定電極と絶縁層間は広い接合面積を有しているため、優れた封止性を得ることができる。
　また本発明では、前記感圧ダイヤフラムに、前記第１シリコン基板の表面を除去して凹ませた薄肉部を形成する工程、
　前記第１シリコン基板の表面を熱酸化した後、前記薄肉部と前記周縁部との間の側壁面に熱酸化による前記絶縁層が残るように、前記感圧ダイヤフラムの凹み表面の前記絶縁層を除去する工程、
　を有することが好ましい。
　これにより、絶縁層を介した固定電極と可動電極の周縁部間の接合力をより高めることができ、より効果的に封止性を高めることができる。
　また本発明では、前記薄肉部を形成する際、前記薄肉部よりも平面方向の内側に前記凹み表面から突出する凸部を残すことが好ましい。
　また本発明では、前記第１シリコン基板の不要部分を除去する際、前記可動電極とともに、前記固定電極の表面に、前記可動電極の前記周縁部から一体となって引き出された引き出し配線層と、前記可動電極から分離された分離層とを残し、
　前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程の前後であって、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合した工程以後に、前記分離層の位置に、前記分離層及び前記絶縁層を貫通して前記第２シリコン基板からなる前記固定電極の表面にまで通じるコンタクトホールを形成する工程、
　前記引き出し配線層の表面及び前記コンタクトホール内に電極パッドを形成する工程、
　を有することが好ましい。
　これにより簡単な工程で、可動電極と同じ形成面側に、前記引き出し配線層及び電極パッドを備える第１端子部と、前記分離層及びコンタクトホール内に設けられた電極パッドを備える第２端子部とを形成できる。
　本発明の静電容量型圧力センサによれば、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることができる。
図１は、本発明の実施形態における静電容量型圧力センサの斜視図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って高さ方向に切断した本実施形態の静電容量型圧力センサの縦断面図である（ただし寸法比が図１と異なる）。 図３は、図２と異なる別の実施形態を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図４は、本実施形態における別の静電容量型圧力センサの部分縦断面図である。 図５は、図１，図２に示す静電容量型圧力センサの製造工程を示す縦断面図である。 図６は、図５の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図７は、図６の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図８は、図７の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図９は、図８の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１０は、図９の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１１は、図１０の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１２は、図１１の次の工程を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１３は、図１とは別の実施形態における静電容量型圧力センサの斜視図である。 図１４は、図１，図１３とは別の実施形態における静電容量型圧力センサの斜視図である。 図１５は、実験で使用した構造を示す静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１６は、従来の静電容量型圧力センサの縦断面図である。 図１７は、図１６に示す絶縁層の幅及び厚さを大きくした従来の静電容量型圧力センサの縦断面図である。
　図１は、本発明の実施形態における静電容量型圧力センサの斜視図、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿って高さ方向に切断した本実施形態の静電容量型圧力センサの縦断面図である。なお図２は図１に対して寸法比を変えて図示した。
　図１，図２に示す静電容量型圧力センサ１０は、シリコン基板からなる可動電極１１及び固定電極１２と、可動電極１１と固定電極１２間を接合する絶縁層１３とを有して構成される。
　図１，図２に示すように、可動電極１１は、固定電極１２と高さ方向（Ｚ）への間隔１５を有して高さ方向への変位が可能な感圧ダイヤフラム１４と、感圧ダイヤフラム１４の周囲に位置し、固定電極１２と絶縁層１３を介して接合される周縁部１６とを有して構成される（図１に示す感圧ダイヤフラム１４と周縁部１６との間の点線は両者間の境界を示し、便宜上図示したものである）。
　感圧ダイヤフラム１４に高さ方向（Ｚ）から圧力が作用すると、感圧ダイヤフラム１４が高さ方向に変位する。これにより感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２間の静電容量が変化する。したがって静電容量変化に基づいて圧力を検出することが可能である。
　図２に示すように感圧ダイヤフラム１４は、周縁部１６よりも固定電極１２との対向面１４ａが、固定電極１２から離れる方向（Ｚ１）に凹む薄肉部１７を有している。また、感圧ダイヤフラム１４の中央には、対向面１４ａが薄肉部１７よりも固定電極１２に近づく方向（Ｚ２）に突出する凸部１８が形成されている。すなわち図２に示す感圧ダイヤフラム１４は略中央に凸部１８があり、その周囲に対向面１４ａが凹んだ薄肉部１７が形成された構造である。図２の構成は一例であり、例えば凸部１８を複数個、形成することも可能である。図２に示すように感圧ダイヤフラム１４に薄肉部１７を設けることで、感圧ダイヤフラム１４を高さ方向（Ｚ）に変位させやすい。また薄肉部１７よりも固定電極１２に近づく方向に突出する凸部１８を設けたことで、感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２間の間隔１５が、前記凸部１８の位置で狭くなる。静電容量は電極間の距離に反比例するため、間隔１５を狭くすることで、感圧ダイヤフラム１４が高さ方向に変位した際の静電容量変化に基づく出力変化を大きくでき感度を上げることが可能になる。
　図１に示すように感圧ダイヤフラム１４は平面形状が略円形状であり、ほぼ固定電極１２の中央に位置しているが、感圧ダイヤフラム１４及び周縁部１６を有してなる可動電極１１が固定電極１２の外周側面１２ａよりも内側に形成されれば、形状、位置、及び大きさを限定するものではない。なお可動電極１１の大きさについては、後述の実験結果によると、大きくなるほど寄生容量が増加することがわかったため、出力特性や製造効率等を考慮して可動電極１１をできる限り小さく形成することで寄生容量を低減できる。
　上記のように、可動電極１１は、固定電極１２の外周側面１２ａよりも内側に形成されるため、可動電極１１の周囲に固定電極１２の延出表面２０が広がっている。
　図１，図２に示す絶縁層１３はほぼ一定の膜厚により形成される。特に後述するように絶縁層１３を熱酸化で形成するため、絶縁層１３を一定厚で形成しやすい。絶縁層１３の膜厚は、０．５～２．０μｍ程度である。
　図２に示すように、絶縁層１３は、感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２との間には形成されていない。図２に示すように絶縁層１３は、可動電極１１の周縁部１６と固定電極１２間に介在し、可動電極１１と固定電極１２間を接合している。
　さらに図１，図２に示すように、本実施形態の絶縁層１３は、固定電極１２の延出表面２０の全域に形成されている。
　本実施形態では、これにより、絶縁層１３の膜厚を薄くして感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２間の高さ方向（ｚ）への間隔１５を小さくし、可動電極１１の周縁部１６と固定電極１２間に介在する絶縁層１３の幅（図２のＴ１）を狭くしても、絶縁層１３を固定電極１２の延出表面２０の全域にまで形成したため、機械的な強度の高い絶縁層１３を固定電極１２と可動電極１１の周縁部１６との間に介在させることが可能である。したがって、可動電極１１と固定電極１２間の封止性を向上させることができる。また、感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２間の高さ方向（Ｚ）への間隔１５を狭くでき、良好な感度を得ることができる。そして、可動電極１１の周縁部１６と固定電極１２間の絶縁層１３を介した対向面積を狭くでき、寄生容量を低くできる。以上により、本実施形態によれば、良好な封止性及び感度を得ることができるとともに、寄生容量を低く抑えることができる。
　絶縁層１３の幅寸法Ｔ１は、薄肉部１７の幅寸法Ｔ６より小さいことが好ましい。薄肉部１７の幅寸法Ｔ６も寄生容量に寄与し、幅寸法Ｔ６が小さいほど寄生容量を小さくできる。薄肉部１７の幅寸法Ｔ６は、寄生容量や出力特性等を考慮して決められる。一方、絶縁層１３の幅寸法Ｔ１も小さいほど寄生容量を小さくできる。このとき、絶縁層１３の幅寸法Ｔ１を固定値にして、薄肉部１７の幅寸法Ｔ６を変化させた場合と、薄肉部１７の幅寸法Ｔ６（最小幅寸法で規定）を固定値して、絶縁層１３の幅寸法Ｔ１を変化させた場合とでは、後者のほうが前者よりも寄生容量の変動が大きい。すなわち、絶縁層１３の幅寸法Ｔ１をより小さくしたほうが、寄生容量を効果的に小さくできる。
　図２に示すように、絶縁層１３は、薄肉部１７と周縁部１６との間に位置する側壁面１７ａから周縁部１６と固定電極１２との間にかけて形成されることが好ましい。このように絶縁層１３が感圧ダイヤフラム１４の内側までやや入り込むことで、絶縁層１３を介した固定電極１２と可動電極１１の周縁部１６間の接合力を効果的に高めることができ、より効果的に封止性を高めることができる。また側壁面１７ａは図２のように傾斜していてもあるいは、垂直面であってもよい。
　図１，図２に示すように、可動電極１１と同じ形成面側であって延出表面２０には第１端子部２２及び第２端子部２３が形成されている。第１端子部２２は、可動電極１１の周縁部１６からシリコン基板により一体になって引き出された引き出し配線層２４と、引き出し配線層２４の先端部２４ａの表面２４ｂに形成された第１電極パッド２５とを有して構成される。また、第２端子部２３は、可動電極１１から分離し絶縁層１３の表面に形成された分離層２６と、分離層２６及び絶縁層１３を貫通し固定電極１２の表面に通じるコンタクトホール２７内に設けられ固定電極１２と電気的に接続される第２電極パッド２８とを有して形成される。電極パッド２５，２８は、Ａｌ、Ａｕ等の金属層を蒸着、スパッタ、めっき等で形成したものである。
　各端子部２２，２３を固定電極１２の裏面側から出すことも可能であるが、その場合には新たに固定電極１２の裏面に絶縁層が必要になるため、固定電極１２の延出表面２０の全域に広がって形成された絶縁層１３を利用して各端子部２２，２３を形成することで、簡単な構造で、各端子部２２，２３を形成することが出来る。
　本実施形態では、後述する静電容量型圧力センサ１０の製造方法で説明するように、固定電極１２の延出表面２０の全域に形成された絶縁層１３は、可動電極１１の周囲にシリコン基板の不要部分が絶縁層１３を介して固定電極１２と接合された状態から前記不要部分を除去して露出したものである。かかる場合、絶縁層１３は可動電極１１を構成する側のシリコン基板の前記固定電極１２との対向面を熱酸化したものであることが好適である。後述するように本実施形態では、一方のシリコン基板の表面を熱酸化した状態で、二つのシリコン基板間をシリコンフュージョンボンディングにより接合している。このような構成により、絶縁層１３の形成が容易化し、さらに可動電極１１の周縁部１６の固定電極１２との対向面に形成された絶縁層１３は前記対向面を熱酸化したものであるから、絶縁層１３の幅寸法Ｔ１（図２参照）が狭くなっても絶縁層１３と周縁部１６との接合力（結合力）は強く、一方、シリコンフュージョンボンディングにより接合された絶縁層１３と固定電極１２との間は、接合面積が広いため十分な接合力を得ることができる。したがって、固定電極１２と可動電極１１の周縁部１６間の接合力を十分に高めることが可能であり、より効果的に封止性を高めることが可能である。
　図３に示す静電容量型圧力センサでは、図２と異なって、感圧ダイヤフラム１４の全体が図２での薄肉部１７であり、図２に示す凸部１８が形成されていない。また、図３に示す静電容量型圧力センサでは、図２と異なって、薄肉部１７と周縁部１６との間の側壁面１７ａに絶縁層１３が形成されていない。図３に示す静電容量型圧力センサも本発明の一形態であるが、図２のほうが、感圧ダイヤフラム１４に凸部１８があることでより効果的に間隔１５を狭くでき、感度を向上させることができ、また絶縁層１３が側壁面１７ａまで延びることで、絶縁層１３と周縁部１６間の接合力（あるいは結合力）が増し、封止性を向上させることが可能である。
　また、感圧ダイヤフラム１４が高さ方向に変位し、且つ感圧ダイヤフラム１４と固定電極１２間の間隔１５が感圧ダイヤフラム１４の最大変位量以上あれば、図４のように、感圧ダイヤフラム１４と周縁部１６とを一定厚で形成することも可能である。
　図３、図４の各実施形態においても図２と同様に、固定電極１２と可動電極１１の周縁部１６との間を接合する絶縁層１３が固定電極１２の延出表面２０の全域にまで形成されている。
　固定電極１２の表面１２ｂ（可動電極１１との対向面；図２参照）であって感圧ダイヤフラム１４と対向する位置に凹部を設けることも可能であるが、かかる場合、可動電極１１と固定電極１２間のアライメントの許容範囲が小さくなるため、固定電極１２の表面２０ａは平坦面であることが好ましい。
　また、本実施形態では、絶縁層１３が固定電極１２の延出表面２０の全域に形成されたことを特徴点とし、ここで「全域」とは、延出表面２０の全ての領域、すなわち平面視にて固定電極１２が見えない状態であることが望ましいが、絶縁層１３が可動電極１１の全外周から外方にはみ出しており、このとき、多少、延出表面２０の例えば角付近に絶縁層１３の無い部分があったり、あるいは図１３に示すように、固定電極１２の外周に沿って絶縁層１３が形成されておらず、絶縁層１３の外周が前記固定電極１２の外周より一回り小さい形態であっても、「全域」と定義する。また、延出表面２０の９０％以上の領域が絶縁層１３で覆われていれば全域と判断する。絶縁層１３を固定電極１２の外周に沿ってから削除すると、プロセスは増加するが、後でダイシングする際に絶縁層１３のチッピング等を防止することができる。このような問題が無ければ、絶縁層１３が固定電極１２の延出表面２０の表面全体に設けた方がプロセスもその分少なくなるため、好ましい。
　また形態によっては、固定電極１２の外周に低い段差を設けるなどして、もともと絶縁層１３の形成が成されない領域があれば、その領域は「延出表面２０」に含まれない。
　また図１４に示すように、絶縁層１３が可動電極１２の周囲全周に沿ってはみ出しており、固定電極１２の延出表面２０の全域を覆っていない状態であってもよい。図１４では、絶縁層１３は、各端子部２２，２３の周囲全周にもはみ出している。
　図１４に示す実施形態であっても、固定電極１２と可動電極１１間の封止性を従来に比べて向上させることができる。なお、固定電極１２の延出表面２０の全域に絶縁層１３を設けたほうが、より効果的に封止性を向上させることができるし、また製造プロセスも楽である。
　図５ないし図１２を用いて図１，図２に示す本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。
　図５に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａにレジスト層３１をパターン形成し、レジスト層３１に覆われていない表面３０ａを、ＲＩＥなどのイオンエッチング手段により一定厚だけ削り込む。これにより表面３０ａに凹部３２を形成できる。第１シリコン基板３０は後に可動電極１１となる側の基板であり、表面２０ａは固定電極１２との対向面側である。そして凹部３２を形成した部分は将来、感圧ダイヤフラム１４の薄肉部１７となる部分である。図５では、凹部３２をリング状で形成し、凹部３２の中心部分３０ｂを削らずに残したが、この中心部分３０ｂが、感圧ダイヤフラム１４の凸部１８となる。
　図６に示す工程では、図５のレジスト層３１を除去した後、第１シリコン基板３０の表面を熱酸化する。これにより、第１シリコン基板３０の表面３０ａ及び裏面３０ｃ側も熱酸化による絶縁層（ＳｉＯ2）３３，３４が形成される。第１シリコン基板３０の表面３０ａに形成される絶縁層３３は、表面３０ａの凹凸に倣ってほぼ一定厚で形成できる。なお図６では図示を省略したが、実際には第１シリコン基板３０の側面も熱酸化され、最終的に前記側面は除去される。
　次に図７に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面３０ａに形成された絶縁層３３上にレジスト層３５を形成し、レジスト層３５に覆われていない絶縁層３３をイオンエッチング等の既存方法で除去する。図７に示す点線部分の絶縁層３３が除去される。レジスト層３５を、後に感圧ダイヤフラム１４となる表面に形成しない。また、図７に示すように、凹部３２の外周に位置する側壁面３２ａ、後に、感圧ダイヤフラム１４の薄肉部１７と周縁部１６との間の側壁面１７ａとなる部分に一部、絶縁層３３が残るように、レジスト層３５の形状やエッチング条件を規制する。例えばレジスト層３５の内側側面３５ａを、凹部３２の側壁面３２ａと高さ方向でやや重なるか、あるいは側壁面３２ａの上端部３２ａ１と高さ方向で一致するように調整することで、レジスト層３５の内側側面３５ａが壁になってその近辺の絶縁層３３は削られにくく、側壁面３２ａ上に絶縁層３３を残すことができる。
　絶縁層３３が残された部分が、次工程で第２シリコン基板４０（固定電極）と接合される接合領域である。
　なお図８以降、残された絶縁層３３を図２で使用した絶縁層１３として説明する。
　図８の工程では、図７のレジスト層３５を除去した後、図７の第１シリコン基板３０をひっくり返し、第１シリコン基板３０の凹部３２及び絶縁層１３が形成された側を固定電極１２となる第２シリコン基板４０上に当接させる。そして両シリコン基板３０，４０間をシリコンフュージョンボンディングにより接合する。シリコンフュージョンボンディングはシリコン直接接合の一種であり、例えば熱酸化による絶縁層１３を備える第１シリコン基板３０と、シリコン基板４０とを水素結合により貼り合わせた後、加熱処理してＳｉ－Ｏ－Ｓｉにより接合する技術である。熱処理温度としては、７００～１１００℃程度で、熱処理時間は、１時間以上とする。
　次に図９の工程では、第１シリコン基板３０及び第２シリコン基板４０の双方を所定厚にまで切削加工等により削り込む。点線部分が削り込まれたシリコン基板を示す。これにより所定厚の固定電極１２が完成する。以降、第２シリコン基板４０を固定電極１２として説明する。
　図１０に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面にレジスト層４１を形成し、レジスト層４１に覆われていない、第１シリコン基板３０及び絶縁層１３をディープＲＩＥ等のイオンエッチング技術を用いて削り込み、固定電極１２の表面にまで通じるコンタクトホール２７を形成する。
　ここでコンタクトホール２７の形成位置は、後に図１，図２に示す分離層２６となる部分である。
　そして前記レジスト層４１を除去して新たなレジスト層（図示しない）を設けたり、あるいはレジスト層４１をそのまま利用して、コンタクトホール２７内にＡｌ等の金属層からなる第２電極パッド２８をスパッタ、蒸着、あるいはめっき等の既存方法により形成する。またこのとき、図１に示す第１電極パッド２５も引き出し配線層２４の先端部２４ａとなる表面に形成する。
　次に図１２に示す工程では、第１シリコン基板３０の表面にレジスト層４２を形成し、レジスト層４２に覆われていない第１シリコン基板３０をＲＩＥ等のイオンエッチング技術を用いて除去する。レジスト層４２の平面パターンは、図１に示す可動電極１１、引き出し配線層２４及び分離層２６の平面形状である。第１シリコン基板３０を削り込むとき、絶縁層１３まで除去されないように選択的なエッチング処理を行うことが必要である。
　また図１２の工程では、可動電極１１が、固定電極１２の外周側面１２ａよりも内側に形成されるように、第１シリコン基板３０を削り込む。
　これにより可動電極１１の周囲に広がる固定電極１２の延出表面２０の全域に絶縁層１３を残すことが出来る。
　可動電極１１は、高さ方向に変位可能な感圧ダイヤフラム１４とその周囲の周縁部１６とを有し、周縁部１６と固定電極１２との間が絶縁層１３により接合されている。
　図１２の工程で、できる限り（可能な範囲で）可動電極１１の幅Ｔ２を狭めることで寄生容量を低減でき、一方、絶縁層１３は、固定電極１２の延出表面２０の全域に残されるので、絶縁層１３の機械的な強度を十分に保つことができ、可動電極１１と固定電極１２間の封止性を効果的に高めることができる。
　また図６工程に示したように本実施形態では可動電極１１を形成する第１シリコン基板３０の表面を熱酸化して絶縁層３３を形成し、図７工程で、感圧ダイヤフラム１４の部分の絶縁層３３を除去した後、図８工程で、第１シリコン基板３０と第２シリコン基板４０とをシリコンフュージョンボンディングにより接合している。これにより図１２の工程で、第１シリコン基板３０の不要部分を除去したときに、可動電極１１の周縁部１６の幅が狭くなっても、周縁部１６と絶縁層１３との接合力（結合力）は十分に高く、一方、固定電極１２と絶縁層１３間は広い接合面積を有しているため、絶縁層１３を介した可動電極１１と固定電極１２間の接合力を効果的に高めることができ、封止性を向上させることが可能である。
　特に図７で説明したように、絶縁層３３を側壁面３２ａ、後に、感圧ダイヤフラム１４の薄肉部１７と周縁部１６との間の側壁面１７ａとなる部分に一部、残すことで、図１２の状態で、固定電極１２と可動電極１１間の絶縁層１３を介した接合力をより高めることができ、より効果的に封止性を向上させることが可能になる。
　また本実施形態では、図８工程における両シリコン基板３０，４０の貼り合わせの際にアライメントが必要であるものの、第２シリコン基板４０の全体が固定電極１２であるから、例えば特許文献１に示す構造に比べて、両シリコン基板３０，４０間のアライメントの許容範囲を広げることができ、製造工程を容易化できる。また本実施形態では、特別な設備投資等が必要でなく製造コストの上昇を抑制することができる。
　図１５に示す静電容量型圧力センサを作製した。符号５０が感圧ダイヤフラム５０であり、符号５０ａがリング状の薄肉部であり、符号５０ｂ薄肉部５０ａの中心に位置する凸部５０ｂである。符号５１が感圧ダイヤフラム５０の周囲に位置する周縁部である。符号５２が固定電極である。符号５３が絶縁層である。絶縁層５３は、周縁部５１に熱酸化により形成されたものであり、膜厚は約０．８μｍであった。そして可動電極と固定電極とをシリコンフュージョンボンディングにより接合した。
　実験では、凸部５０ｂの幅寸法（直径）Ｔ３を３５０μｍ、４００μｍ、５００μｍ、及び６００μｍと変化させ、薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４、及び絶縁層５３（周縁部５１の幅は絶縁層５３よりも５μｍ大きい）の幅寸法Ｔ５を夫々、１０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、７０μｍと変化させ、寄生容量（ｐＦ）を測定した。
　その実験結果を下記の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４及び、及び絶縁層５３の幅寸法Ｔ５を一定として、凸部５０ｂの幅寸法（直径）Ｔ３を小さくしていくと、寄生容量は小さくなることがわかった。
　また、凸部５０ｂの幅寸法（直径）Ｔ３及び薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４を一定として、絶縁層５３の幅寸法Ｔ５を小さくしていくと、寄生容量は小さくなることがわかった。
　また、凸部５０ｂの幅寸法（直径）Ｔ３及び絶縁層５３の幅寸法Ｔ５を一定として、薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４を小さくしていくと、寄生容量は小さくなることがわかった。
　ただし、絶縁層５３の幅寸法Ｔ５を小さくしたほうが、薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４を同じように小さくするよりも効果的に、寄生容量を小さくできることがわかった。
　実験結果を踏まえて、凸部５０ｂの幅寸法（直径）Ｔ３及び薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４を、出力特性等を考慮して限界まで小さく形成し、可能な限り絶縁層５３の幅寸法Ｔ５を、薄肉部５０ａの幅寸法Ｔ４以下に小さく形成することで、効果的に寄生容量を低減でき、さらに、本実施形態では、可動電極の周囲に広がる固定電極の延出表面に絶縁層を残すことで封止性を向上させた。
１０　静電容量型圧力センサ
１１　可動電極
１２　固定電極
１３、３３、５３　絶縁層
１４、５０　感圧ダイヤフラム
１５　間隔
１６　周縁部
１７、５０ａ　薄肉部
１７ａ　側壁面
１８、５０ｂ　凸部
２０　延出表面
２２、２３　端子部
２４　引き出し配線層
２５、２８　電極パッド
２６　分離層
２７　コンタクトホール
３０　第１シリコン基板
３１、３５、４１、４２　レジスト層
３２　凹部
４０　第２シリコン基板

Claims (13)

  1. 　シリコンからなる可動電極及び固定電極と、両電極間を接合する絶縁層と、を有して構成され、
    　前記可動電極は、前記固定電極との間に高さ方向への間隔を有して変位が可能な感圧ダイヤフラムと、前記感圧ダイヤフラムの周囲に位置し、前記固定電極と前記絶縁層を介して接合される周縁部と、を有し、前記感圧ダイヤフラムと前記固定電極との間の静電容量変化に基づき圧力検知が可能とされており、
    　前記可動電極は前記固定電極の外周側面よりも内側に形成されており、前記絶縁層は、前記周縁部と前記固定電極との間から前記固定電極の表面であって、少なくとも前記可動電極の周囲全周にはみ出して形成されていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。
  2. 　前記絶縁層は、前記周縁部と前記固定電極との間から、前記固定電極の外周側面と前記可動電極の周囲との間に位置する前記固定電極の延出表面の全域にかけて形成される請求項１記載の静電容量型圧力センサ。
  3. 　前記感圧ダイヤフラムは、前記周縁部よりも前記固定電極との対向面が前記固定電極から離れる方向に凹む薄肉部を有しており、前記薄肉部と前記周縁部との間の側壁面から前記周縁部と前記固定電極間にかけて前記絶縁層が形成されている請求項１又は２に記載の静電容量型圧力センサ。
  4. 　前記感圧ダイヤフラムの前記固定電極との対向面には、前記薄肉部の平面方向の内側に位置し前記固定電極に近づく方向に突出する凸部が形成されている請求項３記載の静電容量型圧力センサ。
  5. 　前記固定電極の表面には、前記可動電極とともに第１端子部及び第２端子部が設けられ、前記第１端子部は、前記可動電極の前記周縁部から前記シリコン基板により一体となって引き出された部分を備えて前記固定電極と前記絶縁層を介して形成されており、前記第２端子部は、前記可動電極から分離され前記固定電極と前記絶縁層を介して形成された前記シリコン基板からなる分離層と、前記分離層及び前記絶縁層を貫通し前記固定電極の表面に通じるコンタクトホール内に設けられ前記固定電極と電気的に接続される電極パッドとを備えて形成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量型圧力センサ。
  6. 　前記固定電極の表面にはみ出した前記絶縁層は、前記可動電極の周囲に前記シリコン基板の不要部分が前記絶縁層を介して前記固定電極と接合された状態から前記不要部分を除去して露出したものである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の静電容量型圧力センサ。
  7. 　前記絶縁層は、前記可動電極を構成する側の前記シリコン基板の表面を熱酸化したものである請求項６記載の静電容量型圧力センサ。
  8. 　感圧ダイヤフラムと、前記感圧ダイヤフラムの周囲に広がる接合領域とを備える第１シリコン基板と、固定電極となる第２シリコン基板とを用意し、前記感圧ダイヤフラムと前記固定電極との間に高さ方向への間隔を空けた状態で、前記接合領域と、前記固定電極との間を絶縁層を介して接合する工程、
    　前記感圧ダイヤフラム及び、前記接合領域のうち、前記感圧ダイヤフラムの周縁部を、前記固定電極の外周側面よりも内側に残した状態で、前記接合領域の不要部分を除去し、このとき、前記固定電極の表面であって前記感圧ダイヤフラム及び前記周縁部からなる可動電極の周囲全周にまではみ出すように前記絶縁層を残す工程、
    　を有することを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
  9. 　前記絶縁層を、前記固定電極の外周側面と前記可動電極の周囲との間に位置する前記固定電極の延出表面の全域に残す請求項８記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
  10. 　前記第１シリコン基板の表面を熱酸化して前記絶縁層を形成し、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とをシリコンフュージョンボンディングにより接合する請求項８又は９に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
  11. 　前記感圧ダイヤフラムに、前記第１シリコン基板の表面を除去して凹ませた薄肉部を形成する工程、
    　前記第１シリコン基板の表面を熱酸化した後、前記薄肉部と前記周縁部との間の側壁面に熱酸化による前記絶縁層が残るように、前記感圧ダイヤフラムの凹み表面の前記絶縁層を除去する工程、
    　を有する請求項１０記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
  12. 　前記薄肉部を形成する際、前記薄肉部よりも平面方向の内側に前記凹み表面から突出する凸部を残す請求項１１記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
  13. 　前記第１シリコン基板の不要部分を除去する際、前記可動電極とともに、前記固定電極の表面に、前記可動電極の前記周縁部から一体となって引き出された引き出し配線層と、前記可動電極から分離された分離層とを残し、
    　前記第１シリコン基板の不要部分を除去する工程の前後であって、前記第１シリコン基板と前記第２シリコン基板とを前記絶縁層を介して接合した工程以後に、前記分離層の位置に、前記分離層及び前記絶縁層を貫通して前記第２シリコン基板からなる前記固定電極の表面にまで通じるコンタクトホールを形成する工程、
    　前記引き出し配線層の表面及び前記コンタクトホール内に電極パッドを形成する工程、
    　を有する請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
PCT/JP2012/053474 2011-06-03 2012-02-15 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 WO2012164975A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013517893A JP5695741B2 (ja) 2011-06-03 2012-02-15 静電容量型圧力センサ及びその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011125723 2011-06-03
JP2011-125723 2011-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012164975A1 true WO2012164975A1 (ja) 2012-12-06

Family

ID=47258843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/053474 WO2012164975A1 (ja) 2011-06-03 2012-02-15 静電容量型圧力センサ及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5695741B2 (ja)
WO (1) WO2012164975A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180014853A (ko) * 2013-06-04 2018-02-09 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 개선된 압력 센서 구조
EP3321655A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-16 Rosemount Aerospace Inc. All silicon capacitive pressure sensor
EP3557212A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-23 Rosemount Aerospace Inc. High temperature capacitive mems pressure sensor
CN113557419A (zh) * 2019-03-13 2021-10-26 株式会社村田制作所 压力传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06201504A (ja) * 1993-11-22 1994-07-19 Nissan Motor Co Ltd 半導体力学量センサの製造方法
JP2000292290A (ja) * 1999-04-01 2000-10-20 Omron Corp 静電容量型センサ
JP2002267560A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Anelva Corp 圧力センサの製造方法
JP2007278716A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Epson Toyocom Corp 容量変化型圧力センサ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0735768A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Omron Corp 静電容量型センサ及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06201504A (ja) * 1993-11-22 1994-07-19 Nissan Motor Co Ltd 半導体力学量センサの製造方法
JP2000292290A (ja) * 1999-04-01 2000-10-20 Omron Corp 静電容量型センサ
JP2002267560A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Anelva Corp 圧力センサの製造方法
JP2007278716A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Epson Toyocom Corp 容量変化型圧力センサ

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180014853A (ko) * 2013-06-04 2018-02-09 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 개선된 압력 센서 구조
KR101825903B1 (ko) * 2013-06-04 2018-03-22 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 개선된 압력 센서 구조
KR101946234B1 (ko) * 2013-06-04 2019-05-21 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 개선된 압력 센서 구조
EP3321655A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-16 Rosemount Aerospace Inc. All silicon capacitive pressure sensor
EP3557212A1 (en) * 2018-04-18 2019-10-23 Rosemount Aerospace Inc. High temperature capacitive mems pressure sensor
US10823631B2 (en) 2018-04-18 2020-11-03 Rosemount Aerospace Inc. High temperature capacitive MEMS pressure sensor
CN113557419A (zh) * 2019-03-13 2021-10-26 株式会社村田制作所 压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
JP5695741B2 (ja) 2015-04-08
JPWO2012164975A1 (ja) 2015-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10779101B2 (en) MEMS device
JP5115618B2 (ja) 半導体装置
US9862595B2 (en) Method for manufacturing thin-film support beam
JP2007121167A (ja) 静電容量型圧力センサ
WO2012164975A1 (ja) 静電容量型圧力センサ及びその製造方法
US9758369B2 (en) Method for manufacturing a microphone structure and a pressure sensor structure in the layer structure of a MEMS element
US20130126990A1 (en) Sensor manufacturing method and microphone structure made by using the same
CN103121658A (zh) 电容式三轴微陀螺仪的硅外延制造方法
WO2014181518A1 (ja) Ｓｏｉ基板、物理量センサ、ｓｏｉ基板の製造方法、および物理量センサの製造方法
JP2006047279A (ja) ガラス基板及びそれを用いた静電容量型圧力センサ
TW201323845A (zh) 微機電系統壓力感測元件及其製作方法
JP2008039593A (ja) 静電容量型加速度センサ
WO2016173268A1 (zh) 传感器芯片的空腔形成方法、制造方法、芯片及电子设备
JP5130151B2 (ja) 静電容量型半導体物理量センサの製造方法及び静電容量型半導体物理量センサ
JP2005321257A (ja) 静電容量型圧力センサ
JP2008244752A (ja) 静電型圧力変換器
JP2006200980A (ja) 静電容量型圧力センサおよび静電容量型アクチュエータ
JP5913038B2 (ja) 静電容量型圧力センサ及びその製造方法
US11840445B2 (en) MEMS sensor including a diaphragm and method for manufacturing a MEMS sensor
JP2008039595A (ja) 静電容量型加速度センサ
JP2007051935A (ja) 静電容量型圧力センサ及び静電容量型圧力センサの製造方法
JP2008244627A (ja) 静電型圧力変換器およびコンデンサマイクロホン
JP5824385B2 (ja) 静電容量型物理量センサとその製造方法
JP2007248150A (ja) 静電容量型圧力センサ
JP5837846B2 (ja) 静電容量型物理量センサとその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12792971

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013517893

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12792971

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1