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静電容量型圧力センサ、圧力測定装置、及び、静電容量型圧力センサの製造方法

国内特許コード P100001370
整理番号 E092P11
掲載日 2010年12月22日
出願番号 特願2010-214023
公開番号 特開2012-068149
登録番号 特許第5652733号
出願日 平成22年9月24日(2010.9.24)
公開日 平成24年4月5日(2012.4.5)
登録日 平成26年11月28日(2014.11.28)
発明者
  • ハオ シュウシュン
  • 蒋 永剛
  • 前中 一介
  • 藤田 孝之
  • 樋口 行平
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 公立大学法人兵庫県立大学
発明の名称 静電容量型圧力センサ、圧力測定装置、及び、静電容量型圧力センサの製造方法
発明の概要 【課題】圧力だけでなく温度をも検出できる静電容量型圧力センサを得る。
【解決手段】本発明の静電容量型圧力センサ100は、第1の電極部4が形成されている基板1と、基板1の表面に絶縁体層2を介して形成されている第2の電極部7と、金属間接合によって形成されたボンディング層8を介して第2の電極部7に一部が接続され、圧力に応じて変形するダイアフラム部10と、絶縁体層2の表面に形成されている少なくとも白金を含む材料からなる温度センサ部22と、を備えている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来から、下記特許文献1に代表されるように、圧力に応じて変形するダイアフラム部を有した静電容量型圧力センサは公知となっている。なお、この特許文献1に開示されている静電容量型圧力センサは、電極部が形成されている第1の基板と、圧力に応じて変形するダイアフラム部が形成されている第2の基板とを有し、前記ダイアフラム部と前記電極部とがギャップをもって互いに対向する関係となるキャビティー部を設け、前記第1及び前記第2の基板とが接合されたセンサチップを備え、前記ダイアフラム部に加わる被測定圧力と前記キャビティー部内の圧力との圧力差に応じて前記ギャップのギャップ幅を変化させて該ギャップ幅の変化による前記ダイアフラム部と前記電極部との間の静電容量の変化によって前記圧力差を検出するようにした静電容量型圧力センサにおいて、前記キャビティー部内を密閉した密閉部材を有しているものである。

産業上の利用分野


本発明は、圧力に応じて変形するダイアフラム部を有した静電容量型圧力センサ及びその製造方法、並びに、静電容量型圧力センサを用いた圧力測定装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
表面側の略中央部に形成された凹部と、前記凹部と離間して表面に形成された第1の電極部とを有した、半導体からなる基板と、
前記凹部及び前記第1の電極部と離間して前記基板の表面に絶縁体層を介して形成されている第2の電極部と、
金属間接合によって前記凹部の縁部に沿って形成された環状のボンディング層を介して前記第2の電極部に一部が電気的に接続され、圧力に応じて変形する半導体からなるダイアフラム部と、
前記凹部の縁部に沿って前記絶縁体層と前記ボンディング層との間に環状に設けられ、少なくとも白金を含む第1のバリアメタル層と、
前記凹部の縁部に沿って前記絶縁体層と前記第2の電極部との間に環状に設けられ、少なくとも白金を含む第2のバリアメタル層と、
前記第1のバリアメタル層及び前記第2のバリアメタル層とともに一体形成され、前記第1のバリアメタル層と前記第2のバリアメタル層とを接続している少なくとも白金を含む配線と、
前記第1のバリアメタル層の外縁に沿って且つ離間して、前記絶縁体層の表面に形成され少なくとも白金を含む材料からなる温度センサ部と、
前記凹部、前記絶縁体層、前記第1のバリアメタル層、及び、前記ボンディング層で囲まれた空間を、蓋部材としての前記ダイアフラム部で前記ボンディング層側から塞ぐことによって形成された密閉空間と、を備えていることを特徴とする静電容量型圧力センサ。

【請求項2】
前記第1の電極部と前記基板との間及び、前記ボンディング層と前記ダイアフラム部との間に、少なくとも白金を含むバリアメタル層が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型圧力センサ。

【請求項3】
前記ボンディング層が、金-金接合によるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電容量型圧力センサ。

【請求項4】
求項1~3のいずれか1項に記載した静電容量型圧力センサと、
表面側の略中央部に形成された別の凹部と、前記別の凹部と離間して表面に形成された第3の電極部とを有した、半導体からなる基板と、前記別の凹部及び前記第3の電極部と離間して前記基板の表面に絶縁体層を介して形成されている第4の電極部と、貫通孔が設けられ、金属間接合によって形成されたボンディング層を介して前記第4の電極部に一部が電気的に接続され、圧力によって変形しない半導体からなる別のダイアフラム部と、前記絶縁体層の表面に形成されている少なくとも白金を含む材料からなる温度センサ部と、前記別のダイアフラム部を蓋部材として、外部と前記貫通孔を介して連通するように形成された空間と、を有し、前記静電容量型圧力センサに並列形成されている他の静電容量型圧力センサと、を備えており、
前記静電容量型圧力センサの静電容量変化と前記他の静電容量型圧力センサとの静電容量変化の差分から圧力値を検出するものであることを特徴とする圧力測定装置。

【請求項5】
請求項に記載の静電容量型圧力センサの製造方法であって、
基板上に絶縁体層を形成する工程と、
前記絶縁体層を所定形状に加工する工程と、
前記加工後の前記絶縁体層上に少なくとも白金を含む材料からなる層を形成する工程と、
前記少なくとも白金を含む材料からなる層をエッチングによって所定形状に形成し、前記温度センサ部前記第2の電極部と前記絶縁体層との間の第2のバリアメタル層前記ボンディング層と前記絶縁体層との間の第1のバリアメタル層、及び、前記第1のバリアメタル層と前記第2のバリアメタル層とを接続している配線を同時に形成するとともに、前記第1のバリアメタル層、前記第2のバリアメタル層、及び、前記配線を一体形成する工程と、を有していることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
産業区分
  • 測定
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010214023thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 前中センシング融合 領域
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