JPH0495742A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH0495742A JPH0495742A JP20895090A JP20895090A JPH0495742A JP H0495742 A JPH0495742 A JP H0495742A JP 20895090 A JP20895090 A JP 20895090A JP 20895090 A JP20895090 A JP 20895090A JP H0495742 A JPH0495742 A JP H0495742A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- G01L9/0072—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Pressure Sensors (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、気圧や水圧などを検知して電気信号に変換す
る圧力センサの構造に関するものである。
る圧力センサの構造に関するものである。
〔発明の概要１
本発明は、圧力を電気信号に変換する圧力センサにおい
て、Ｓｉ基板の少なくとも一部分の厚さを、他の部分よ
りも薄くシ（この部分を以下Ｓｉメンブレンという）、
このＳｉメンブレンの部分に、圧電性の薄膜からなるキ
ャパシタを形成し、かつＳｉ基板の主表面に抵抗、ダイ
オード、トランジスタのうちのいずれかの素子を形成し
、これらの素子をもちいて、キャパシタからの出力をＳ
ｌ上で処理することにより、精度の良い圧力センサを得
るようにしたものである。
て、Ｓｉ基板の少なくとも一部分の厚さを、他の部分よ
りも薄くシ（この部分を以下Ｓｉメンブレンという）、
このＳｉメンブレンの部分に、圧電性の薄膜からなるキ
ャパシタを形成し、かつＳｉ基板の主表面に抵抗、ダイ
オード、トランジスタのうちのいずれかの素子を形成し
、これらの素子をもちいて、キャパシタからの出力をＳ
ｌ上で処理することにより、精度の良い圧力センサを得
るようにしたものである。
［従来の技術］
従来の圧力センサとしては、本発明と同じようにＳｉメ
ンブレンを用いたものとしては、第２図のように（２０
１）のＳｉ基板上に部分的に厚さを薄くしたＳｉメンブ
レン（２０５）を形成し。
ンブレンを用いたものとしては、第２図のように（２０
１）のＳｉ基板上に部分的に厚さを薄くしたＳｉメンブ
レン（２０５）を形成し。
その中にＳｉ基板（２０１）と反対導電形の拡散抵抗（
２０２）を形成したような圧力センサが考案されている
。ここで（２０４）は圧力検出口を形成している板であ
り、（２０６）が圧力検出口である。
２０２）を形成したような圧力センサが考案されている
。ここで（２０４）は圧力検出口を形成している板であ
り、（２０６）が圧力検出口である。
（発明が解決しようとする課題］
しかし、従来の圧力センサは、圧力の差によるＳ１メン
ブレンのたわみを利用し、Ｓｉメンブレン中に形成され
た拡散抵抗の変化を検出する原理であるためその変化量
としてはわずかであり（例えば１気圧で１％以下）、圧
力測定の精度がでなかった。また変化量がわずかである
ため、（３０３）のようにＳｉ基板の厚い部分に基準抵
抗を形成し、この抵抗と、Ｓｌメンブレン中に形成した
抵抗との抵抗値の差をブリッジ回路などを用いて検出す
る必要があった。
ブレンのたわみを利用し、Ｓｉメンブレン中に形成され
た拡散抵抗の変化を検出する原理であるためその変化量
としてはわずかであり（例えば１気圧で１％以下）、圧
力測定の精度がでなかった。また変化量がわずかである
ため、（３０３）のようにＳｉ基板の厚い部分に基準抵
抗を形成し、この抵抗と、Ｓｌメンブレン中に形成した
抵抗との抵抗値の差をブリッジ回路などを用いて検出す
る必要があった。
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とする所は、出力電圧が大きく、かつ精度の優れた
圧力センサを提供する所にある。
目的とする所は、出力電圧が大きく、かつ精度の優れた
圧力センサを提供する所にある。
本発明は、圧力を電気信号に変換する圧力センサにおい
て、Ｓｉ基板にＳｉメンブレンを形成し、そのＳ１メン
ブレン上に圧電性の薄膜からなるキャパシタが形成され
、かつＳｌの主表面に抵抗、ダイオード、トランジスタ
のうちのいずれかの素子を形成され、これらの素子によ
りキャパシタからの出力をＳｉ上で処理するようにした
ことを特徴とする。
て、Ｓｉ基板にＳｉメンブレンを形成し、そのＳ１メン
ブレン上に圧電性の薄膜からなるキャパシタが形成され
、かつＳｌの主表面に抵抗、ダイオード、トランジスタ
のうちのいずれかの素子を形成され、これらの素子によ
りキャパシタからの出力をＳｉ上で処理するようにした
ことを特徴とする。
［実 施 例］
第１図（ａ）は、本発明の圧力センサの一実施例に於け
る主要断面図であり、第１図（ｂ）は、主要平面図であ
る。以下、第１図に従い、本発明の圧力センサな説明す
る。
る主要断面図であり、第１図（ｂ）は、主要平面図であ
る。以下、第１図に従い、本発明の圧力センサな説明す
る。
（１０１）はＳｉ基板であり、例えば６００μｍの厚さ
のＳｉ基板である。（１０７）がＳｉ基板に形成された
Ｓ１メンブレンであり、例えば厚さ１０ｕｍとなるよう
にエツチングにより形成する。（１０３）が本発明の要
素である、圧電性膜てあり、例えば、ＰＺＴを１ｕｍの
厚さで形成する。その他の圧電性膜としては、ＰＬＺＴ
、ＰｂＴ ｉｏｓ 、ＢａＴｉＯｓなどがある。（１０
２）は圧電性膜の下部電極であり、例えばＡＩで１ｕｍ
の厚さで形成する。（１０４）は上部電極であり同じ＜
ＡＩをｌｕｍの厚さで形成する。これらの電極や圧電性
膜の形成方法としては、例えばスパッタ法を用いて薄膜
を形成し、露光技術を用いて所定のパターンを形成する
。そして（１０２）（１０３）（１０４）により圧電性
膜からなるキャパシタを構成する。（１０５）は圧力検
出口を形成している板であり、例えばＣｕ板を用いる。
のＳｉ基板である。（１０７）がＳｉ基板に形成された
Ｓ１メンブレンであり、例えば厚さ１０ｕｍとなるよう
にエツチングにより形成する。（１０３）が本発明の要
素である、圧電性膜てあり、例えば、ＰＺＴを１ｕｍの
厚さで形成する。その他の圧電性膜としては、ＰＬＺＴ
、ＰｂＴ ｉｏｓ 、ＢａＴｉＯｓなどがある。（１０
２）は圧電性膜の下部電極であり、例えばＡＩで１ｕｍ
の厚さで形成する。（１０４）は上部電極であり同じ＜
ＡＩをｌｕｍの厚さで形成する。これらの電極や圧電性
膜の形成方法としては、例えばスパッタ法を用いて薄膜
を形成し、露光技術を用いて所定のパターンを形成する
。そして（１０２）（１０３）（１０４）により圧電性
膜からなるキャパシタを構成する。（１０５）は圧力検
出口を形成している板であり、例えばＣｕ板を用いる。
（１０６）が圧力検出口である。
（１１２）が同じＳｉ基板上に形成されたトランジスタ
であり、ここでは、ＭＯ５型トランジスタで示している
。（１０９）がゲート電極であり、 （１１０）（１１
１）がソース、ドレインの拡散層である。このトランジ
スタと、圧電性膜からなるキャパシタの接続は、ここで
は、（１０２）の下部電極をそのまま配線として用いて
いる。また、（１０４）の上部電極も同様に配線電極と
することができる（図示せず）。
であり、ここでは、ＭＯ５型トランジスタで示している
。（１０９）がゲート電極であり、 （１１０）（１１
１）がソース、ドレインの拡散層である。このトランジ
スタと、圧電性膜からなるキャパシタの接続は、ここで
は、（１０２）の下部電極をそのまま配線として用いて
いる。また、（１０４）の上部電極も同様に配線電極と
することができる（図示せず）。
さて、第１図のような構造の圧力センサにおいては、圧
力の差によるＳｉメンブレンのたわみを利用し、Ｓｉメ
ンブレン上に形成した圧電性膜からなるキャパシタの出
力を検出し、かつそのキャパシタからの出力を直接同−
Ｓ１基板上に形成したトランジスタなどの素子（例えば
トランジスタからなるオペアンプ）により処理するため
、出力電圧として大きな値が得られた（オペアンプの出
力として１気圧で９００ｍＶ）、また、処理回路を同−
Ｓｉ基板上に持っているため、ノイズなどに対しても、
誤動作や、精度の狂わない圧力センサとすることが出来
た。また、従来のように比較用の拡散抵抗を配置する必
要もない、また、出力電圧はＳｉ基板上に集積する回路
のゲインにより制御出来るため、仮に出力電圧を大きく
したい場合には、ゲインを大きくすればよく、このよう
に自由に出力電圧を設定出来る。
力の差によるＳｉメンブレンのたわみを利用し、Ｓｉメ
ンブレン上に形成した圧電性膜からなるキャパシタの出
力を検出し、かつそのキャパシタからの出力を直接同−
Ｓ１基板上に形成したトランジスタなどの素子（例えば
トランジスタからなるオペアンプ）により処理するため
、出力電圧として大きな値が得られた（オペアンプの出
力として１気圧で９００ｍＶ）、また、処理回路を同−
Ｓｉ基板上に持っているため、ノイズなどに対しても、
誤動作や、精度の狂わない圧力センサとすることが出来
た。また、従来のように比較用の拡散抵抗を配置する必
要もない、また、出力電圧はＳｉ基板上に集積する回路
のゲインにより制御出来るため、仮に出力電圧を大きく
したい場合には、ゲインを大きくすればよく、このよう
に自由に出力電圧を設定出来る。
第１図ではＭＯＳトランジスタを集積化させた場合につ
き、図示し、説明したが、必要に応じて、抵抗、ダイオ
ード、バイポーラトランジスタなども、集積化出来るこ
とはいうまでもない。
き、図示し、説明したが、必要に応じて、抵抗、ダイオ
ード、バイポーラトランジスタなども、集積化出来るこ
とはいうまでもない。
また、電極や圧電性膜の形成方法は半導体の製造方法を
利用出来るため、大量生産に適する。
利用出来るため、大量生産に適する。
［発明の効果］
本発明のように、圧力を電気信号に変換する圧力センサ
において、Ｓｉ基板にＳｉメンブレンを形成し、かつそ
のＳｉメンブレン上に圧電性の薄膜からなるキャパシタ
を形成するようにし、かつＳｉ基板の主表面に抵抗、ダ
イオード、トランジスタのうちのいずれかの素子を形成
し、これらの素子によりキャパシタからの出力をＳｉ上
で処理することにしたため、出力電圧の大きく、精度の
良い圧力センサが得られるという効果を有する。
において、Ｓｉ基板にＳｉメンブレンを形成し、かつそ
のＳｉメンブレン上に圧電性の薄膜からなるキャパシタ
を形成するようにし、かつＳｉ基板の主表面に抵抗、ダ
イオード、トランジスタのうちのいずれかの素子を形成
し、これらの素子によりキャパシタからの出力をＳｉ上
で処理することにしたため、出力電圧の大きく、精度の
良い圧力センサが得られるという効果を有する。
第１図（ａ）は本発明の主要断面図であり、第１図（ｂ
）は本発明の主要平面図である。第２図（ａ）は従来の
圧力センサの主要断面図であり、第２図（ｂ）は従来の
圧力センサの主要平面図である。 （１１２） ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・（２０２）
（２０３） ・ ・ ・・・・・・・・圧電性膜 ・・・・上部電極 ・・・板 ・・・圧力検出口 ・・・Ｓｉメンブレン ・・配線電極 ・・・ゲート電極 ・・・ソース、ドレイン 拡散層 ・ＭＯＳ）ランジスタ ・絶縁膜 ・拡散層 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部（他１名）（１０１）
（２０１） ・・・Ｓｉ基板（１０２） ・・・・
・・・・下部電極（＋２ 繁１５！４ （ａＪ 第１回（い Ｘ７０（シ）
）は本発明の主要平面図である。第２図（ａ）は従来の
圧力センサの主要断面図であり、第２図（ｂ）は従来の
圧力センサの主要平面図である。 （１１２） ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・（２０２）
（２０３） ・ ・ ・・・・・・・・圧電性膜 ・・・・上部電極 ・・・板 ・・・圧力検出口 ・・・Ｓｉメンブレン ・・配線電極 ・・・ゲート電極 ・・・ソース、ドレイン 拡散層 ・ＭＯＳ）ランジスタ ・絶縁膜 ・拡散層 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴 木 喜三部（他１名）（１０１）
（２０１） ・・・Ｓｉ基板（１０２） ・・・・
・・・・下部電極（＋２ 繁１５！４ （ａＪ 第１回（い Ｘ７０（シ）
Claims (1)
- （１）圧力を電気信号に変換する圧力センサにおいて、
Ｓｉ基板の少なくとも一部分の厚さが、他の部分よりも
薄く、Ｓｉ基板の、前記厚さの薄い部分の主表面上に、
圧電性の薄膜からなるキャパシタが形成され、かつ、Ｓ
ｉ基板の主表面上に抵抗、ダイオード、トランジスタの
うちのいずれかの素子が少なくとも形成され、前記キャ
パシタと前記素子がＳｉ基板上で接続されていることを
特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20895090A JPH0495742A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 圧力センサ |
| EP19910913825 EP0496890A4 (en) | 1990-08-07 | 1991-08-06 | Pressure sensor |
| PCT/JP1991/001049 WO1992002798A1 (en) | 1990-08-07 | 1991-08-06 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20895090A JPH0495742A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495742A true JPH0495742A (ja) | 1992-03-27 |
Family
ID=16564832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20895090A Pending JPH0495742A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 圧力センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0496890A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0495742A (ja) |
| WO (1) | WO1992002798A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009139339A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Seiko Epson Corp | 半導体圧力センサ及びその製造方法、半導体装置並びに電子機器 |
| JP2010504529A (ja) * | 2006-09-19 | 2010-02-12 | ローズマウント エアロスペイス インコーポレイテッド | 苛酷な環境下で使用する変換器 |
| WO2010022038A3 (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-22 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Pressure sensing |
| JP2010107417A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Seiko Epson Corp | 圧力センサ装置 |
| DE102010023739A1 (de) | 2009-06-15 | 2011-06-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Supraleitende Magnetvorrichtung |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5210632B2 (ja) * | 1972-03-02 | 1977-03-25 | ||
| JPS581548B2 (ja) * | 1977-03-17 | 1983-01-11 | 株式会社横河電機製作所 | 薄膜ストレンゲ−ジ変換器 |
| US4445384A (en) * | 1982-03-30 | 1984-05-01 | Honeywell Inc. | Piezoelectric pressure sensor |
| JPS5931404A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-02-20 | Hitachi Ltd | 圧力センサ回路 |
| EP0226572B1 (de) * | 1985-12-20 | 1991-11-06 | AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List | Messwertaufnehmer mit einem flexiblen piezoelektrischen Film als Messelement |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP20895090A patent/JPH0495742A/ja active Pending
-
1991
- 1991-08-06 WO PCT/JP1991/001049 patent/WO1992002798A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1991-08-06 EP EP19910913825 patent/EP0496890A4/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010504529A (ja) * | 2006-09-19 | 2010-02-12 | ローズマウント エアロスペイス インコーポレイテッド | 苛酷な環境下で使用する変換器 |
| JP2009139339A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Seiko Epson Corp | 半導体圧力センサ及びその製造方法、半導体装置並びに電子機器 |
| US7829960B2 (en) | 2007-12-10 | 2010-11-09 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor pressure sensor, method for producing the same, semiconductor device, and electronic apparatus |
| WO2010022038A3 (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-22 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Pressure sensing |
| JP2010107417A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Seiko Epson Corp | 圧力センサ装置 |
| US8356521B2 (en) | 2008-10-31 | 2013-01-22 | Seiko Epson Corporation | Pressure sensor device |
| DE102010023739A1 (de) | 2009-06-15 | 2011-06-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Supraleitende Magnetvorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0496890A4 (en) | 1993-04-07 |
| EP0496890A1 (en) | 1992-08-05 |
| WO1992002798A1 (en) | 1992-02-20 |
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