(57)【要約】【課題】サーボ動作の際にダイヤフラムの挙動が安定し、精度良く圧力を測定することができるサーボ式圧力センサを提供すること。【解決手段】ダイヤフラム１５ａに外圧力が加わると、その外圧力により変形してガラス基板１１側に変位する。外圧力によるダイヤフラム１５ａの変位に起因する静電容量の変化は制御部１９で検知することができる。制御部１９は、サーボ電極１８に印加する電圧を制御して、ダイヤフラム１５ａに加わっている外圧力に抗する引力をダイヤフラム１５ａとサーボ電極１８との間で生じさせる。この引力により、ダイヤフラム１５ａがサーボ電極１８側に引き付けられる。このようにして、ダイヤフラム１５ａを所定の位置に保持するようにサーボ制御を行う。このときのサーボ電極１８への印加電圧をパラメータとして、その変化を圧力変化とする。【選択図】図１
2008070170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極を有する第１基板と、
前記固定電極と対向するように配置された可動電極を有し、前記第１基板とキャビティを構成するように接合された第２基板と、
前記可動電極との間の電位差により前記可動電極に対して引力を発生させるサーボ電極を有する第３基板と、
を具備し、前記サーボ電極は、前記可動電極に対する印圧の際の前記可動電極と前記固定電極との間の距離に応じた空隙部を有することを特徴とするサーボ式圧力センサ。
【請求項２】
前記サーボ電極が、該サーボ電極の中央から外側に向って前記空隙部の面積が大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーボ式圧力センサ。
【請求項３】
前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量で前記可動電極の変位を検知し、前記静電容量に応じて前記サーボ電極に印加する電圧を制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のサーボ式圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力により変位する可動部を有するサーボ式圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型圧力センサは、可動電極であるダイヤフラムを有する基板と、固定電極を有する基板とを、ダイヤフラムと固定電極との間に所定の間隔（キャビティ）を有するように接合することにより構成されている。この静電容量型圧力センサにおいては、ダイヤフラムに圧力が加わるとダイヤフラムが変形し、これによりダイヤフラムと固定電極との間隔が変わる。この間隔の変化によりダイヤフラムと固定電極との間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を利用して圧力の変化を検出する。
【０００３】
上記静電容量型圧力センサにおいては、静電容量は電極間距離に反比例するため、可動電極であるダイヤフラムと固定電極との間の間隔（ギャップ）が狭くなると（高圧側）、急激に容量が変化してしまい、センサ出力（圧力に対する容量変化）の直線性が低くなるという問題がある。このため、静電容量を検出するための電極とは別にサーボ電極を設けて、ダイヤフラムが受ける圧力に抗した力をダイヤフラムに加えて、ダイヤフラムを元の位置に戻す際に必要な制御量から圧力を求めるサーボ式圧力センサが開発されている。このようなサーボ式圧力センサとして、特開２００５−２７４１７５号公報（特許文献１）に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００５−２７４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーボ電極がダイヤフラムを元の位置に戻す力は、ダイヤフラムとサーボ電極との間の距離の二乗に比例する。また、ダイヤフラムの変形は、中央が相対的に大きく、周縁部で相対的に小さい。このため、ダイヤフラムにおける位置によりサーボ電極との間の距離が異なるので、サーボ動作の際にダイヤフラムの挙動が安定せず、精度良く圧力を測定できないという問題がある。上記サーボ式圧力センサにおいても、このような問題が生じる。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、サーボ動作の際にダイヤフラムの挙動が安定し、精度良く圧力を測定することができるサーボ式圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のサーボ式圧力センサは、前記固定電極と対向するように配置された可動電極を有し、前記第１基板とキャビティを構成するように接合された第２基板と、前記可動電極との間の電位差により前記可動電極に対して引力を発生させるサーボ電極を有する第３基板と、を具備し、前記サーボ電極は、前記可動電極に対する印圧の際の前記可動電極と前記固定電極との間の距離に応じた空隙部を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、サーボ電極が、可動電極に対する印圧の際の可動電極と固定電極との間の距離に応じた空隙部を有するので、サーボ電極が、可動電極と固定電極との間の距離に応じた引力を発生させることができる。このため、サーボ動作の際に可動電極の挙動を安定させることができ、精度良く圧力測定を行うことができる。
【０００８】
本発明のサーボ式圧力センサにおいては、前記サーボ電極が、該サーボ電極の中央から外側に向って前記空隙部の面積が大きくなるよう形成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明のサーボ式圧力センサにおいては、前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量で前記可動電極の変位を検知し、前記静電容量に応じて前記サーボ電極に印加する電圧を制御する制御手段をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサーボ式圧力センサによれば、前記固定電極と対向するように配置された可動電極を有し、前記第１基板とキャビティを構成するように接合された第２基板と、前記可動電極との間の電位差により前記可動電極に対して引力を発生させるサーボ電極を有する第３基板と、を具備し、前記サーボ電極は、前記可動電極に対する印圧の際の前記可動電極と前記固定電極との間の距離に応じた空隙部を有するので、サーボ動作の際にダイヤフラムの挙動が安定し、精度良く圧力を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの図である。図中１１は第１基板であるガラス基板を示す。ガラス基板１１は、対向する一対の主面１１ａ，１１ｂを有する。ガラス基板１１には、シリコン製部材１２ａ，１２ｂが埋設されている。シリコン製部材１２ａは固定電極用の導電部材であり、シリコン製部材１２ｂは可動電極用の導電部材である。シリコン製部材１２ａ，１２ｂは、ガラス基板１１の両主面１１ａ，１１ｂでそれぞれ露出している。
【００１２】
ガラス基板１１の主面１１ａ上には、シリコン製部材１２ａの一方の露出部分と電気的に接続するように固定電極１３が形成されている。固定電極１３は、キャビティ内で後述する可動電極であるダイヤフラムと対向するように配置されている。
【００１３】
ガラス基板１１の主面１１ｂ上には、シリコン製部材１２ａの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ａが形成されており、シリコン製部材１２ｂの他方の露出部分と電気的に接続するように引き出し電極１４ｂが形成されている。このように引き出し電極１４ａ，１４ｂが同一の主面１１ｂ上に設けられていることにより、外部機器への接続が容易となる。
【００１４】
ガラス基板１１の主面１１ａ上には、可動電極であるダイヤフラム１５ａを有する第２基板であるシリコン基板１５が接合されている。シリコン基板１５のガラス基板１１側の主面には、固定電極１３を囲繞する大きさの凹部が形成されており、ガラス基板１１とシリコン基板１５とが接合されることにより、キャビティ１６が構成されるようになっている。キャビティ１６内は外圧力から遮断されており、キャビティ１６内の圧力を基準として外圧力を測定する。また、ガラス基板１１とシリコン基板１５とは、ダイヤフラム１５ａが固定電極１３と所定の間隔をおいて配置されるように位置合わせされた状態で接合される。
【００１５】
シリコン基板１５のガラス基板と反対側には、サーボ電極１８を有する第３基板であるシリコン基板１７が接合されている。シリコン基板１７のシリコン基板１５側は、ダイヤフラム１５ａに対向して膨出した膨出領域が設けられ、その膨出領域にサーボ電極１８が設けられている。
【００１６】
サーボ電極１８は、ダイヤフラム１５ａとの間の電位差によりダイヤフラム１５ａに対して引力を発生させる電極である。サーボ電極１８は、図２に示すように、空隙部１８ｅを有する。この空隙部１８ｅは、ダイヤフラム１５ａに対する印圧の際のダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じて設ける。
【００１７】
以下、空隙部１８ｅを、ダイヤフラム１５ａに対する印圧の際のダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じて設ける理由について説明する。
ダイヤフラム１５ａは、その位置に応じて変位量が異なる。図３は、ダイヤフラムの変位量を示す図である。図３において、計測位置０μｍがダイヤフラムの中心位置である。図３から分かるように、ダイヤフラムは、その中央が最も変位し、周縁に向って変位量が小さくなる。したがって、ダイヤフラムと固定電極との間の距離は、ダイヤフラムの中央で最も狭く、周縁に向って広くなる。この傾向は、印加される圧力が大きくなるほど顕著である。
【００１８】
なお、ダイヤフラムの変位量ｗ（μｍ）は、以下の式（１）により求めることができる。
ｗ＝[｛３・（１−ｖ2）・Ｐ｝／（１６・Ｅ・ｔ3）]・（ｒ2−ａ2）2    式（１）
ここで、ｖはポアソン比であり、Ｐ（ｋＰａ）は印加圧力であり、ｔ（μｍ）はダイヤフラムの厚さであり、Ｅ（ＧＰａ）はダイヤフラムを構成する材料のヤング率であり、ａ（μｍ）はダイヤフラム半径であり、ｒ（μｍ）はダイヤフラム半径上の位置である。
【００１９】
また、静電容量Ｃ（ｐＦ）は、上記式（１）で求められた変位量ｗを用いて以下の式（２）により求めることができる。
Ｃ＝ε・Ｓ／（ｄ−ｗ）                                            式（２）
ここで、ε（Ｆ／ｍ）は電極間の誘電率であり、Ｓ（ｍ2）は電極面積であり、ｄ（μｍ）は電極間の距離であり、ｗ（μｍ）はダイヤフラムの変位量である。
【００２０】
このため、サーボ動作の際にダイヤフラムの挙動を安定させるためには、このダイヤフラムの変位の傾向（中央が最も大きく、周縁に向って小さくなる傾向）を考慮して、サーボ電極１８とダイヤフラム１５ａとの間に発生させる引力を発生させることが望ましいと考えることができる。サーボ電極がダイヤフラムを元の位置に戻す力は、ダイヤフラムとサーボ電極との間の距離の二乗に比例する。したがって、上記のようなダイヤフラム変位の傾向を考慮すると、サーボ電極１８がダイヤフラムを元の位置に戻す力は、ダイヤフラムの中央で強く、周縁に向って弱く設定する必要がある。
【００２１】
本発明においては、空隙部１８ｅを適切に設けることにより、サーボ電極１８がダイヤフラムを元の位置に戻す力を、ダイヤフラムの中央で強く、周縁に向って弱くするようにする。この場合、サーボ電極１８における空隙部１８ｅは、サーボ電極１８の中央から外側に向って面積が大きくなるように設けることが好ましい。図２に示すように、サーボ電極１８において、面積がほぼ等しくなる４つの領域１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを設けるとすると、例えば、図３に示す計測結果に基づくと、領域１８ａの面積に対して、領域１８ｂの面積を約２％減少させ、領域１８ｃの面積を約５％減少させ、領域１８ｄの面積を約１０％減少させるように空隙部１８ｅを設けることが好ましい。なお、図２に示す空隙部１８ｅの形状や形成場所などについては一例であり、サーボ電極１８がダイヤフラムを元の位置に戻す力を、ダイヤフラムの中央で強く、周縁に向って弱くするという条件の下で適宜変更することができる。
【００２２】
ガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１５との間の界面は、高い密着性を有することが好ましい。後述するように、これらの界面は、加熱下においてガラス基板１１とシリコン基板１５とを陽極接合することにより形成される。すなわち、ガラス基板１１の主面１１ａ上にシリコン基板１５を搭載して、陽極接合処理を施すことにより、密着性を高くすることができる。ガラス基板１１とシリコン基板１５との界面とで高い密着性を発揮することにより、ダイヤフラム１５ａとガラス基板１１の主面１１ａとの間で構成するキャビティ１６内の気密性を高く保つことができる。これは、ガラス基板１１とシリコン製部材１２ａ，１２ｂとの界面においても同様である。
【００２３】
ここで、陽極接合処理とは、所定の温度（例えば４００℃以下）で所定の電圧（例えば３００Ｖ〜１ｋＶ）を印加することにより、シリコンとガラスとの間に大きな静電引力が発生して、界面で共有結合を起こさせる処理をいう。この界面での共有結合は、シリコンのＳｉ原子とガラスに含まれるＳｉ原子との間のＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合である。したがって、このＳｉ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｏ結合により、シリコンとガラスとが強固に接合して、両者間の界面で非常に高い密着性を発揮する。このような陽極接合を効率良く行うために、ガラス基板１１のガラス材料としては、ナトリウムなどのアルカリ金属を含むガラス材料（例えばパイレックス（登録商標）ガラス）であることが好ましい。
【００２４】
また、固定電極１３とダイヤフラム１５ａとの間で検知された静電容量に応じてサーボ電極１８に印加する電圧を制御する制御部１９が、引き出し電極１４ａ，１４ｂと電気的に接続されている。
【００２５】
このような構成を有するサーボ式圧力センサにおいては、ダイヤフラム１５ａに外圧力が加わると、その外圧力により変形してガラス基板１１側に変位する。ダイヤフラム１５ａとガラス基板１１上の固定電極１３との間には、所定の静電容量を有するので、ダイヤフラム１５ａが変位すると、その静電容量が変化する。固定電極１３及びダイヤフラム１５ａは、それぞれシリコン製部材１２ａ，１２ｂ及び引き出し電極１４ａ，１４ｂを介して制御部１９に接続されているので、外圧力によるダイヤフラム１５ａの変位に起因する静電容量の変化は制御部１９で検知することができる。すなわち、固定電極１３とダイヤフラム１５ａとの間の静電容量で外圧力を検知することができる。
【００２６】
このようにダイヤフラム１５ａの変位により静電容量が変化すると、制御部１９は、ダイヤフラム１５ａを所定の位置に保持する、すなわちダイヤフラム１５ａを、外圧力が加わらない状態の位置に戻すように制御を行う。すなわち、制御部１９は、サーボ電極１８に印加する電圧を制御して、ダイヤフラム１５ａに加わっている外圧力に抗する引力をダイヤフラム１５ａとサーボ電極１８との間で生じさせる。具体的には、制御部１９は、サーボ電極１８に電圧を印加して、サーボ電極１８とダイヤフラム１５ａとの間に電位差を生じさせて両者間で引力を発生させる。この引力により、ダイヤフラム１５ａがサーボ電極１８（シリコン基板１７）側に引き付けられる。制御部１９は、ダイヤフラム１５ａが元の位置になるまで、外圧力に対応する静電容量に基づいてフィードバック制御を行う。このようにして、ダイヤフラム１５ａを所定の位置に保持するようにサーボ制御を行う。そして、このときのサーボ電極１８への印加電圧をパラメータとして、その変化を圧力変化とすることができる。なお、サーボ動作は、あらかじめ設定された圧力閾値を超えたときに開始するように設定する。この場合、圧力閾値は、例えば、ダイヤフラム変形のフルスケールの約１０％（１０ｋＰａ）程度に設定する。
【００２７】
本実施の形態に係るサーボ式圧力センサにおいては、サーボ電極１８が、ダイヤフラム１５ａに対する印圧の際のダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じた空隙部１８ｅを有するので、サーボ電極１８が、ダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じた引力を発生させることができる。このため、サーボ動作の際にダイヤフラム１５ａの挙動を安定させることができ、精度良く圧力測定を行うことができる。
【００２８】
次に、本実施の形態１に係るサーボ式圧力センサの製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【００２９】
まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１５を準備する。次いで、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１５の両方の主面に熱酸化膜２０を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１５の一方の主面上の熱酸化膜２０をパターニングして開口部２０ａを形成し、図４（ｃ）に示すように、パターニングされた熱酸化膜２０をマスクとしてエッチングして、ダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の間隔を制御するキャビティ１６用の凹部１５ｂを形成する。次いで、図４（ｄ）に示すように、シリコン基板１５の他方の主面上の熱酸化膜２０をパターニングして開口部を形成し、パターニングされた熱酸化膜２０をマスクとしてエッチングして凹部を形成してダイヤフラム１５ａを形成する。なお、シリコン基板１５のエッチングにおいては、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板１５の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。
【００３０】
次いで、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを埋め込んだガラス基板１１を作製する。まず、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１２を準備する。図５（ａ）に示すように、このシリコン基板１２の一方の主面をエッチングして、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを形成する。この場合、シリコン基板１２上にレジスト膜を形成し、シリコン製部材１２ａ，１２ｂ形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとしてシリコン基板１２をエッチングして、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを形成する。その後、レジスト膜を除去する。なお、上述したエッチングとしては、ドライエッチングでも良く、ウェットエッチングでも良い。
【００３１】
次いで、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを形成したシリコン基板１２上にガラス基板１１を置く。さらに、真空下で、このシリコン基板１２及びガラス基板１１を加熱し、シリコン基板１２をガラス基板１１に押圧してシリコン製部材１２ａ，１２ｂをガラス基板１１の主面に押し込んで、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板１２とガラス基板１１とを接合する。このときの温度は、シリコンの融点以下であって、ガラスが変形可能である温度（例えば、ガラスの軟化点温度以下）が好ましい。例えば加熱温度は約６００℃である。
【００３２】
さらに、シリコン基板１２のシリコン製部材１２ａ，１２ｂとガラス基板１１との界面での密着性をより高めるために、陽極接合処理をすることが好ましい。この場合、シリコン基板１２及びガラス基板１１にそれぞれ電極をつけて、約４００℃以下の加熱下で約３００Ｖ〜１ｋＶの電圧を印加することにより行う。これにより界面での密着性がより高くなり、静電容量型力学量センサのキャビティ１６の気密性を向上させることができる。
【００３３】
次いで、ガラス基板１１の両主面１１ａ，１１ｂを研磨処理することによりシリコン製部材１２ａ，１２ｂを両主面１１ａ，１１ｂで露出させる。これにより、ガラス基板１１にシリコン製部材１２ａ，１２ｂが埋め込まれた状態となる。このようにして、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを埋め込んだガラス基板１１を作製する。
【００３４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ａ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｂとそれぞれ電気的に接続するように固定電極１３を形成する。この場合、まず、ガラス基板１１の主面１１ａ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。次いで、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に、シリコン製部材１２ａ，１２ｂとそれぞれ電気的に接続するように引き出し電極１４ａ，１４ｂを形成する。この場合、ガラス基板１１の主面１１ｂ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３５】
次いで、不純物をドーピングして低抵抗化したシリコン基板１７を準備する。次いで、図６（ａ）に示すように、シリコン基板１７の主面に形成した熱酸化膜２０をパターニングして開口部２０ａを形成し、図６（ｂ）に示すように、パターニングされた熱酸化膜２０をマスクとしてエッチングして、ダイヤフラム１５ａと対向する膨出領域１７ａを形成する。なお、シリコン基板１５のエッチングにおいては、エッチングレートに差が出るようにシリコン基板１５の表面の結晶面を規定して異方性エッチングすることが好ましい。
【００３６】
次いで、図６（ｃ）に示すように、膨出領域１７ａ上にサーボ電極１８を形成する。この場合、シリコン基板１７の膨出領域１７ａ上に電極材料を被着し、その上にレジスト膜を形成し、電極形成領域にレジスト膜が残るように、そのレジスト膜をパターニング（フォトリソグラフィー）し、そのレジスト膜をマスクとして電極材料をエッチングし、その後残存したレジスト膜を除去する。
【００３７】
次いで、ダイヤフラム１５ａを有するシリコン基板１５を、ダイヤフラム１５ａが固定電極１３と所定の間隔をおいて位置するように、ガラス基板１１の主面１１ａ上に接合する。すなわち、ガラス基板１１の主面１１ａとシリコン基板１５とが接合される。このとき、シリコン基板１５及びガラス基板１１に対して、約４００℃以下の加熱下で約５００Ｖ程度の電圧を印加することにより陽極接合処理を行う。これによりシリコン基板１５とガラス基板１１との間の界面での密着性がより高くなり、キャビティ１６の気密性を向上させることができる。
【００３８】
次いで、サーボ電極１８を有するシリコン基板１７を、サーボ電極１８がダイヤフラム１５ａと所定の間隔をおいて位置するようにしてシリコン基板１５上に接合する。この接合は、陽極接合方式により行う。これにより、図１に示すサーボ式圧力センサが作製される。
【００３９】
このようにして得られたサーボ式圧力センサは、固定電極１３がシリコン製部材１２ａを介して引き出し電極１４ａと電気的に接続され、ダイヤフラム１５ａがシリコン製部材１２ｂを介して引き出し電極１４ｂと電気的に接続されている。したがって、外圧力に対応するダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間で検知された静電容量の変化の信号は、シリコン製部材１２ａ，１２ｂを介して引き出し電極１４ａ，１４ｂから制御部１９に出力される。また、制御部１９からの制御信号（電圧情報を含む信号）がサーボ電極１８に出力される。これにより、サーボ電極１８とダイヤフラム１５ａとの間の電位差により両者間に引力が発生してダイヤフラム１５ａを所定の位置に保持する。そして、ダイヤフラム１５ａが元の位置に保持されたときの電圧に基づいて測定圧力を算出することができる。
【００４０】
次に、本発明の効果を明確にするための実施例について説明する。
図１の構成において、図２のサーボ電極を用いたサーボ式圧力センサ（実施例）と、図１の構成において、空隙部を有しないサーボ電極を用いたサーボ式圧力センサ（比較例）を準備した。なお、電極面積を７．７５Ｅ（−７）ｍ2とし、電極間距離を６μｍとした。
【００４１】
この実施例及び比較例のサーボ式圧力センサに所定の圧力を印加し、その圧力を変化させると共に、圧力変化に対応するサーボ電圧をサーボ電極に印加した。このとき、図８（ａ）に示す容量検出信号（４msec、0.25ｋHz）で静電容量を検出した。このときの実施例のサーボ式圧力センサのサーボ電圧の変化を図８（ｂ）に示し、比較例のサーボ式圧力センサのサーボ電圧の変化を図８（ｃ）に示す。
【００４２】
実施例のサーボ式圧力センサは、ダイヤフラム１５ａに対する印圧の際のダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じた空隙部１８ｅを有するサーボ電極１８を備えているので、図７（ａ）に示すように、ダイヤフラム１５ａの挙動が安定し、図８（ｂ）に示すように、サーボ電圧の収束する時間が短かった。これに対して、比較例のサーボ式圧力センサは、空隙部を有しないサーボ電極を備えているので、図７（ｂ）に示すように、ダイヤフラム１５ａの挙動が安定せず、図８（ｃ）に示すように、サーボ電圧の収束する時間が長かった。なお、圧力変化に対するサーボ電圧の安定時間の例を表１に示す。表１から分かるように、実施例のサーボ式圧力センサの方が４〜６倍安定時間が短かった。
【表１】
2008070170.tif 000003
【００４３】
このように、本実施の形態に係るサーボ式圧力センサにおいては、サーボ電極１８が、ダイヤフラム１５ａに対する印圧の際のダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じた空隙部１８ｅを有するので、サーボ電極１８が、ダイヤフラム１５ａと固定電極１３との間の距離に応じた引力を発生させることができる。このため、サーボ動作の際にダイヤフラム１５ａの挙動を安定させることができ、精度良く圧力測定を行うことができる。
【００４４】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における電極や各層の材質や形状については本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設定することができる。また、上記実施の形態で説明したプロセスについてはこれに限定されず、処理内容や工程間の適宜順序を変えて実施しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサを示す断面図である。
【図２】図１に示すサーボ式圧力センサにおけるサーボ電極を示す平面図である。
【図３】ダイヤフラムの変位量とダイヤフラムの計測位置との関係を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの効果を説明するための図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るサーボ式圧力センサの効果を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  ガラス基板
１１ａ，１１ｂ  主面
１２ａ，１２ｂ  シリコン製部材
１３  固定電極
１４ａ，１４ｂ  引き出し電極
１５，１７  シリコン基板
１５ａ  ダイヤフラム
１６  キャビティ
１７ａ  膨出領域
１８  サーボ電極
１９  制御部
２０  熱酸化膜
２０ａ  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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