(57)【要約】【課題】製造コストを増大させることなく、温度特性及び空乏層の寄生容量による検出精度の低下を抑制する。【解決手段】半導体基板１１の一部分として形成されたダイアフラム１５と、絶縁性部材１３上にダイアフラムと対向して設けられた電極膜１７との間の静電容量変化を検出する静電容量型圧力センサであって、半導体基板にそれぞれ離間して設けられた第１及び第２拡散配線層２１及び２３を具える。そして、第１拡散配線層は、電極膜１７に接触して設けられている。また、第２拡散配線層は、電極膜に対して非接触の状態で、かつ第１拡散配線層と同一の形状及び寸法で設けられている。【選択図】図１
2009257916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一部分として形成されたダイアフラムと、絶縁性部材上に前記ダイアフラムと対向して設けられた電極膜との間の静電容量変化を検出する静電容量型圧力センサであって、
前記半導体基板にそれぞれ離間して設けられた第１及び第２拡散配線層を具え、
該第１拡散配線層は、前記電極膜に接触して設けられており、
前記第２拡散配線層は、前記電極膜に対して非接触の状態で、かつ前記第１拡散配線層と同一の形状及び寸法で設けられている
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の静電容量型圧力センサであって、
前記半導体基板と前記絶縁性部材とは、同程度の熱膨張係数を有する材料で形成されている
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の静電容量型圧力センサであって、
前記第１拡散配線層上に設けられた第１電極と、
前記第２拡散配線層上に設けられた第２電極と、
前記半導体基板上に、前記第１及び第２拡散配線層とは非接触の状態で設けられたアース電極とを具える
ことを特徴とする静電容量型圧力センサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の静電容量型圧力センサを用いて静電容量を検出するに当たり、
前記第１拡散配線層を経て検出される、前記ダイアフラムと前記電極膜との間の第１静電容量の、前記第１拡散配線層を経ることによる誤差分を、前記第２拡散配線層を経て検出される第２静電容量によって補償するために、
前記誤差分を含む前記第１静電容量が反映された第１電気信号と、前記第２静電容量が反映された第２電気信号とを出力する
ことを特徴とする静電容量の補償信号の提供方法。
【請求項５】
請求項４に記載の静電容量の補償信号の提供方法であって、
前記第１電気信号を前記第１電極から、また前記第２電気信号を前記第２電極から出力させる
ことを特徴とする静電容量の補償信号の提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体基板の一部分として形成されたダイアフラムと、絶縁性部材上にダイアフラムと対向して設けられた電極膜との間の静電容量変化を検出する静電容量型圧力センサ、及び検出する静電容量の補償信号の提供方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体基板を利用した静電容量型圧力センサが周知である（例えば、特許文献１参照）。この静電容量型圧力センサは、半導体基板の一部分を、例えばエッチング等の技術を用いて他の領域よりも薄膜とすることによって形成された、ダイアフラムを具えている。また、半導体基板の表面に密着して絶縁性部材が設けられている。そして、ダイアフラムが形成された領域において、これら半導体基板と絶縁性部材とによって密閉された空間、すなわち密閉室が形成される。更に、静電容量型圧力センサは、絶縁性部材上にダイアフラムと対向して設けられた電極膜を具えている。
【０００３】
特許文献１に開示の静電容量型圧力センサでは、外圧が印加されていない場合の密閉室内の圧力を基準圧力、及びダイアフラム及び電極膜間の静電容量を基準容量とする。なお、ダイアフラム及び電極膜間の静電容量を密閉室内の静電容量と称することもある。そして、外圧が印加されたとき、密閉室内の外側の圧力変化に応じてダイアフラムが変形することよって、ダイアフラム及び電極膜間の離間距離が変化する。その結果、これらダイアフラム及び電極膜間の静電容量が基準容量から変化する。静電容量型圧力センサでは、この静電容量の変化量から密閉室内の圧力の変化量を算出し、求められる変化量を用いてダイアフラムに加わる圧力を決定している。
【０００４】
また、上述の静電容量型圧力センサは、半導体基板に電極膜と接触して配線、すなわち拡散配線層が設けられている。電極膜が拡散配線層としての配線を経て、パッドと接続されている。密閉室内の静電容量は、このパッドにおいて出力される電気信号、例えば電圧に反映されている。このパッドにおいて検出された電気信号から、当該静電容量型圧力センサの外部で密閉室内の静電容量が求められる。そして、この静電容量から、基準容量からの変化量が求められ、この変化量から圧力が決定されている。
【０００５】
ところで、このような構造を具えた静電容量型圧力センサの検出精度は、密閉室及び拡散配線層の温度特性に依存する。すなわち、密閉室においては、この密閉室を封止する半導体基板、ダイアフラム、及び絶縁性部材の各熱膨張係数の差に起因して、ある温度下で、それぞれが各々の熱膨張において異なる変形を起こす。その結果、検出される容量に誤差が生じ、そのため、検出精度が低下するという問題が生じる。
【０００６】
また、密閉室及び拡散配線層間においても、同様に、互いの温度特性の差から、検出精度が低下するという問題が生じる。すなわち、検出すべき密閉室内の静電容量は、この密閉室と温度特性が異なる拡散配線層を経由して、パッドで出力される電気信号に反映されている。そのため、温度特性に起因して電気信号に誤差が生じ、検出される静電容量に誤差が生じる。
【０００７】
また、半導体基板と、この半導体基板に作り込まれた拡散配線層との間に逆バイアスが印加されるので、半導体基板中の拡散配線層下部には、ｐｎ接合による空乏層が形成される。そのため、検出すべき密閉室の静電容量に、この空乏層の寄生容量が加わることによって、検出される静電容量に誤差が生じるという問題がある。
【０００８】
これら温度特性及び空乏層の寄生容量による検出精度の低下を防止するために、以下のような構造の静電容量型圧力センサが周知である。
【０００９】
例えば、密閉室内の静電容量の温度依存性を抑制するために、熱膨張係数が同程度である材料によって半導体基板、ダイアフラム、及び絶縁性部材を形成する構造が周知である（例えば、特許文献２参照）。半導体基板、ダイアフラム、及び絶縁性部材を熱膨張係数が同程度である材料によって設けることによって、これら半導体基板のダイアフラム、及び絶縁性部材の各熱膨張係数の差に起因した検出精度の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、外圧によって容量が変化するアクティブ容量部と、外圧によって容量が変化しない基準容量部とを具え、これらの容量の差または比から外圧を検出する容量型圧力センサが提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【００１１】
また、特許文献３に開示の容量型圧力センサでは、基準容量部及び基板間に誘電体を設けることによって、寄生容量を低減させている。また、特許文献２に開示の容量型圧力センサでは、アクティブ容量部に設けられたダイアフラムに、熱膨張差を緩和させるための応力緩和膜を形成し、アクティブ容量部における熱膨張係数の差による検出精度の低下を抑制している。
【００１２】
また、ゲージの抵抗変化から圧力を検出する、いわゆる抵抗型圧力センサについて、上述した温度依存による誤差を補正するための構造が開示されている（例えば、特許文献４参照）。この特許文献４に開示の抵抗型圧力センサでは、圧力不感部に、圧力検知部であるゲージと同一構造の温度補償用ゲージを形成する。そして、温度補償用ゲージからの出力を以て、圧力検知部であるゲージの温度依存性に起因した誤差の補正を行っている。
【特許文献１】特開平１−２５３６２７号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４０３５号公報
【特許文献３】特開２０００−１２１４７２号公報
【特許文献４】特開昭５６−１４５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２及び３に開示の容量型圧力センサは、アクティブ容量部と基準容量部とをそれぞれ独立して形成する構造であるため、容量型圧力センサのチップ面積が大きくなる。そのため、特許文献２及び３に開示の容量型圧力センサの構造では、単位ウエハ当たりに形成可能なチップの個数が減少するため、製造コストの増大に繋がる。
【００１４】
また、特許文献２及び３に開示の容量型圧力センサでは、アクティブ容量部と基準容量部とが、それぞれ異なる構造または形状で形成されている。その結果、アクティブ容量部及び基準容量部の比誘電率が異なるため、これらアクティブ容量部及び基準容量部間において温度特性に差異が生じ、検出精度に誤差が生じる。そして、この誤差を解消する場合には、アクティブ容量部及び基準容量部のそれぞれに対して、温度特性の補正を行う必要があるため、製造コストの増大に繋がる。
【００１５】
また、特許文献４に開示の抵抗型圧力センサでは、圧力検知部であるゲージ及び温度補償用ゲージの、各周辺構造の違いから、これらのゲージはそれぞれ異なる温度条件化に存在する。その結果、各々の温度特性、抵抗値、及び抵抗安定性に差異が生じ、検出精度に誤差が生じる。従って、誤差を解消するために、温度特性の補正を行う場合があり、製造コストの増大に繋がる。
【００１６】
この発明の目的は、製造コストを増大させることなく、温度特性及び空乏層の寄生容量による検出精度の低下を抑制することができる静電容量型圧力センサ、及び検出される静電容量の補償信号の提供方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的の達成を図るため、発明者らは、鋭意研究した結果、静電容量型圧力センサの構造を、空乏層の寄生容量及び温度特性に起因して生じる静電容量の誤差を補償できる電気信号を生成する構造とすることによって、圧力を決定するための所要の電気信号を精度良く提供できることを見出した。そこで、この発明による静電容量型圧力センサは、以下の特徴を有する。
【００１８】
すなわち、静電容量型圧力センサは、半導体基板の一部分として形成されたダイアフラムと、絶縁性部材上にダイアフラムと対向して設けられた電極膜との間の静電容量変化を検出する静電容量型圧力センサであって、半導体基板にそれぞれ離間して設けられた第１及び第２拡散配線層を具える。そして、第１拡散配線層は、電極膜に接触して設けられている。また、第２拡散配線層は、電極膜に対して非接触の状態で、かつ第１拡散配線層と同一の形状及び寸法で設けられている。
【００１９】
また、この発明による静電容量の補償信号の提供方法は、上述の静電容量型圧力センサを用いて静電容量を検出するに当たり、第１拡散配線層を経て検出される、ダイアフラムと電極膜との間の第１静電容量の、第１拡散配線層を経ることによる誤差分を、第２拡散配線層を経て検出される第２静電容量によって補償するために、誤差分を含む第１静電容量が反映された第１電気信号と、第２静電容量が反映された第２電気信号とを出力させる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明による静電容量型圧力センサは、第１拡散配線層に係る温度特性からの誤差、及び寄生容量が加わることによる誤差を補償するために、第２拡散配線層を具えている。この第２拡散配線層は、第１拡散配線層と同一の形状及び寸法で設けられているため、第１拡散配線層と同様の寄生容量及び温度特性を有する。そして、第２拡散配線層は、電極膜に対して非接触の状態で形成されている。そのため、この発明による静電容量型圧力センサによれば、第１拡散配線層としての配線を経て第１電気信号に反映している第１静電容量を提供できるとともに、検出すべき静電容量に加わる、第１拡散配線層の寄生容量及び温度特性に起因する誤差分としての第２静電容量のみが反映した第２電気信号を、第２拡散配線層を経て出力して提供することができる。従って、静電容量型圧力センサの外部において適切な処理回路によって、提供された第１電気信号に反映されている第１静電容量を、提供された第２電気信号に反映されている第２静電容量を以て補償することが可能となり、よって、圧力検出時に、拡散配線層の寄生容量及び温度特性に起因した静電容量、従って検出すべき圧力の検出精度の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、第１拡散配線層と同一の形状及び寸法の第２拡散配線層を設けるのみで、静電容量の誤差の補償を行うことができるため、製造コストの増大を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、この発明に係る静電容量型圧力センサについて説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００２３】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、寄生容量及び温度特性に起因の検出精度の低下を防止するに当たり、検出誤差を補償するために２つの拡散配線層を具えた静電容量型圧力センサについて説明する。なお、以下の説明において、静電容量型圧力センサを単にセンサと称する場合もある。
【００２４】
図１及び図２は、この発明の第１の実施の形態による静電容量型圧力センサの説明に供する図である。そして、図１は第１の実施の形態による静電容量型圧力センサを説明する部分的平面図である。また、図２は図１に示すＩ−Ｉ線における切り口をＩ−Ｉ線に付した矢印方向から見た端面図である。
【００２５】
第１の実施の形態による静電容量型圧力センサは、半導体基板１１及び絶縁性部材１３を具える。そして、半導体基板１１には、この半導体基板１１の一部分としてダイアフラム１５が形成されている。
【００２６】
ダイアフラム１５は、例えば周知のフォトリソ技術及びエッチング技術を用いて、半導体基板１１を、半導体基板１１の表面１１ａ及び表面１１ａと対向する裏面１１ｂの両側から薄膜化することにより形成されている。
【００２７】
また、絶縁性部材１３上、すなわち絶縁性部材１３の表面１３ａには、電極膜１７が設けられている。ここで、電極膜１７が設けられた絶縁性部材１３の表面１３ａは、平坦面である。そして、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、半導体基板１１の表面１１ａまたは裏面１１ｂと、絶縁性部材１３の表面１３ａとが密着して接合される。なお、この第１の実施の形態では、半導体基板１１の表面１１ａに絶縁性部材１３の表面１３ａが密着して設けられた構成例について、図２に示すとともに説明する。このように、半導体基板１１及び絶縁性部材１３の各表面１１ａ及び１３ａを密着して配設することによって、半導体基板１１のダイアフラム１５が形成された領域では、半導体基板１１の表面１１ａと絶縁性部材１３の表面１３ａとが離間し、かつ半導体基板１１及び絶縁性部材１３によって密閉された空間、すなわち密閉室１９が形成される。また、電極膜１７は、密閉室１９内において、ダイアフラム１５と互いに対向して設置される。
【００２８】
第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、密閉室１９内の静電容量、すなわち密閉室１９内のダイアフラム１５と電極膜１７との間の静電容量を基準容量とする。ダイアフラム１５は、図２に矢印で示した圧力ｐがセンサ外から加わることにより撓むため、外圧に応じてダイアフラム１５及び絶縁性部材１３間の離間距離が変化する。その結果、ダイアフラム１５と電極膜１７との間の静電容量、すなわち密閉室１９内の静電容量は、基準容量から変化する。第１の実施の形態による静電容量型圧力センサは、本来は、このダイアフラム１５と電極膜１７との間の、基準容量に対する静電容量変化が反映された電気信号を提供することが望ましい。そして、このセンサ外部の適切な処理回路において、この電気信号から静電容量の変化量を算出することによって、圧力が決定される。
【００２９】
そこで、密閉室１９を封止する半導体基板１１、ダイアフラム１５、及び絶縁性部材１３の各熱膨張係数の差に起因した、検出精度の低下を抑制するために、ダイアフラム１５を含む半導体基板１１及び絶縁性部材１３の材料として、同程度の熱膨張係数を有する材料を用いるのが好ましい。例えば、半導体基板１１としてＳｉ（シリコン）基板を用いたときには、絶縁性部材１３として、例えば、Ｓｉと熱膨張係数が同程度であるパイレックス（登録商標）ガラスを用いるのが好ましい。
【００３０】
また、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、ダイアフラム１５の可動性を考慮し、ダイアフラム１５を例えば２０μｍの厚みに設定し、また、密閉室１９内において、ダイアフラム１５と電極膜１７とからキャパシタを形成し、可変容量部として機能させるために、ダイアフラム１５及び電極膜１７間の離間距離を例えば３μｍに設定するのが好ましい。また、電極膜１７として例えばＡｕ（金）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）等の金属を用いるのが好ましい。
【００３１】
また、半導体基板１１は、ｐ型またはｎ型の不純物が導入された、導電性を有した半導体基板を用いる。ここで、この第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、好ましくは、ｐ型の導電性を有した半導体基板を用いるのが好適である。この理由については後述する。そこで、この実施の形態では、導電性を有した半導体基板１１として、例えばＢ（ホウ素）イオン等の不純物が導入されたｐ型の導電性Ｓｉ基板を用いるのが好ましい。
【００３２】
また、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサは、半導体基板１１にそれぞれ離間して設けられた第１拡散配線層２１及び第２拡散配線層２３を具えている。
【００３３】
第１拡散配線層２１は、密閉室１９内の静電容量を検出する際の配線として機能する。そのために、第１拡散配線層２１は、電極膜１７に接触して設けられている。そして、第１拡散配線層２１を配線として機能させるために、密閉室１９の外側の半導体基板１１の表面１１ａであって、第１拡散配線層２１上には、この第１拡散配線層２１上に検出用の第１電極としての第１パッド２５が設けられている。
【００３４】
第１拡散配線層２１は、上述した半導体基板１１に導入されている不純物と逆の導電型の不純物を、表面１１ａから導入することによって形成されている。ここで、既に説明したように、この実施の形態による静電容量型圧力センサでは、ｐ型の半導体基板１１を用いるのが好ましい。そこで、第１拡散配線層２１は、ｐ型の半導体基板１１中に、逆の導電性を有するｎ型の不純物領域として形成する。
【００３５】
このように各導電性を設定することで、半導体基板１１と絶縁性部材１３とを密着させて接合する際に、半導体基板１１中のｐ型領域とｎ型の第１拡散配線層２１とのｐｎ接合面２６の特性劣化を抑制することができる。より詳細には、例えばパイレックス（登録商標）ガラス等の絶縁性部材１３は、周知の陽極接合技術を用いて半導体基板１１に接合される。この接合のとき、半導体基板１１側を陽極とし、また絶縁性部材１３側を陰極として高電圧が印加される。そのため、半導体基板１１中のｐ型領域とｎ型の第１拡散配線層２１との間には強いバイアス電圧が加わる。このとき、上述したようなｐ型の半導体基板１１にｎ型の第１拡散配線層２１を形成する構成としておくことによって、これらのｐｎ接合面２６では、バイアス電圧は順方向となる。その結果、このｐｎ接合面２６の劣化を抑制することができる。
【００３６】
また、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、第１拡散配線層２１を電極膜１７及び第１パッド２５間の配線として機能させるために、例えばＰ（リン）等のｎ型の不純物を、半導体基板１１の表面１１ａから０．２〜１．０μｍ程度の深さで導入することによって形成している。また、第１パッド２５を、例えばＡｌ（アルミニウム）を材料として形成している。
【００３７】
ところで、静電容量型圧力センサの作動時に、半導体基板１１中のｐ型領域とｎ型の第１拡散配線層２１とのｐｎ接合面２６に形成される空乏層の寄生容量と、その温度特性とに起因して、検出すべき静電容量に誤差が発生する。
【００３８】
この実施の形態では、静電容量の誤差を補償する目的で第２拡散配線層２３を設けている。
【００３９】
そのために、第２拡散配線層２３を電極膜１７に対して非接触の状態で、かつ第１拡散配線層２１と同一の形状及び寸法で設けている。従って、第２拡散配線層２３は、第１拡散配線層２１と同じ不純物、例えばＰ（リン）等のｎ型の不純物が、半導体基板１１の表面１１ａから０．２〜１．０μｍ程度の深さで導入されることによって形成されている。このように、第１拡散配線層２１と同様の構成で第２拡散配線層２３を設けることによって、これら第１及び第２拡散配線層２１及び２３は、同様の温度特性を示すとともに、それぞれにバイアス電圧が印加されたときに発生する、空乏層に起因する寄生容量が等しくなる。
【００４０】
従って、静電容量型圧力センサの作動時に、基準電位点、例えばグラウンドと第１拡散配線層２１との間に印加したバイアス電圧と等しいバイアス電圧を、グラウンドと第２拡散配線層２３との間に印加することによって、補償すべきｐｎ接合面２６に形成される空乏層の寄生容量と温度特性とに起因する静電容量の誤差の大きさ、すなわち変化量を知ることができる。
【００４１】
この第１の実施の形態では、この容量の誤差の大きさ、すなわち変化量を検出するために、半導体基板１１の表面１１ａであって、第２拡散配線層２３上に、第２電極としての第２パッド２７を設けている。第２パッド２７は、上述した第１パッド２５と同様に、例えばＡｌを材料として形成されている。
【００４２】
また、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサは、動作時に、すなわち第１パッド２５との間で第１拡散配線層２１へ、また第２パッド２７との間で第２拡散配線層２３へ同一の電圧をそれぞれ与えるための基準点として、グラウンドとして機能するアース電極、すなわち第３パッド２９を具えている。この第３パッド２９を、第１及び第２パッド２５及び２７と同様に例えばＡｌを材料として形成している。そして、第３パッド２９は、半導体基板１１上に、第１及び第２拡散配線層２１及び２３とは非接触の状態で設けられている。また、第１の実施の形態では、第１パッド２５、第２パッド２７、及び第３パッド２９を、それぞれ半導体基板１１の表面１１ａ上に、絶縁膜３１を介して設けるのが好ましい。その場合には、絶縁膜３１の第１パッド２５、第２パッド２７、及び第３パッド２９のそれぞれの設置領域を開口し、この開口部においてこれら第１パッド２５、第２パッド２７、及び第３パッド２９と半導体基板１１の表面１１ａとが接する構造とする。なお、図１及び２の構成例では、一例として第１パッド２５、第２パッド２７、及び第３パッド２９に対して、共通の連続的な絶縁膜３１を設けた場合を示している。
【００４３】
次に、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサを用いて、検出すべき静電容量を補償する方法について説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による静電容量の検出方法を説明する図であり、図３（Ａ）は、静電容量型圧力センサにおける、第１電極すなわち第１パッド２５、及びアース電極すなわち第３パッド２９間に形成される等価回路を概略的に示した図である。また、図３（Ｂ）は、第２電極すなわち第２パッド２７、及び第３パッド２９間に形成される等価回路を概略的に示した図である。通常、圧力を検出するためには、第１パッド２５と第３パッド２９との間に、例えば矩形波変圧を一定周期で印加して、圧力による静電容量変化に基づくその応答特性、従って第１及び第３パッド２５及び２９間に生じた第１電気信号の波形の変化を検出する。上述したように、この静電容量に誤差が生じている場合には、検出された第１電気信号の補償を行う必要がある。
【００４４】
そこで、第１の実施の形態による静電容量の補償方法では、電源の正極を第１パッド２５に、また負極を第３パッド２９にそれぞれ接続して（図３（Ａ）参照）、電圧を印加すると、半導体基板１１中のｐ型領域とｎ型である第１拡散配線層２１との間に逆のバイアス電圧が印加される。その結果、第１拡散配線層２１は、電極膜１７に接続された配線として機能する。また、この逆のバイアス電圧の印加によってｐｎ接合面２６に空乏層が形成され、この空乏層を媒体とした静電容量、すなわち寄生容量Ｃ２が形成される。この寄生容量Ｃ２は、第１パッド２５及び第３パッド２９間において、ダイアフラム１５と電極膜１７との間の静電容量Ｃ１と並列に接続される。従って、第１パッド２５及び第３パッド２９間では、ダイアフラム１５と電極膜１７との間の静電容量Ｃ１、及び第１拡散配線層２１の寄生容量Ｃ２の和、すなわち合成静電容量Ｃ１＋Ｃ２が存在することになる。この合成静電容量Ｃ１＋Ｃ２は、第１拡散配線層２１としての配線を経て第１パッド２５と第３パッド２９との間で提供すなわち検出され、第１電気信号に反映されるため、この合成静電容量には第１拡散配線層２１の温度特性に起因の誤差が含まれている。
【００４５】
一方、電源の正極を第２パッド２７に、また負極を第３パッド２９にそれぞれ接続して（図３（Ｂ）参照）電圧を印加することよって、半導体基板１１中のｐ型領域とｎ型である第２拡散配線層２３との間に逆方向のバイアス電圧が印加される。この逆バイアス電圧の印加によって、これらｐ型領域とｎ型である第２拡散配線層２３との間に空乏層が形成され、この空乏層を媒体とした静電容量、すなわち寄生容量Ｃ３が形成される。
【００４６】
既に説明したように、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、第１及び第２拡散配線層２１及び２３は、同一の形状及び寸法で、かつ同一の不純物が導入されて設けられている。従って、第１拡散配線層２１へ印加するバイアス電圧、及び第２拡散配線層２３へ印加するバイアス電圧を等しく設定することによって、第１拡散配線層２１の寄生容量Ｃ２、及び第２拡散配線層２３の寄生容量Ｃ３は、等しくなる。更に、第２拡散配線層２３は、第１拡散配線層２１の温度特性と同様の温度特性を有する。従って、第２拡散配線層２３を経ることによって、第２パッド２７及び第３パッド２９間で提供すなわち検出される第２電気信号に反映される寄生容量Ｃ３には、第１パッド２５及び第３パッド２９間で検出される合成静電容量Ｃ１＋Ｃ２と同様の、温度特性に起因の誤差が含まれる。従って、第２パッド２７及び第３パッド２９間に検出される寄生容量Ｃ３は、第１パッド２５及び第３パッド２９間において検出すべき正規の静電容量Ｃ１に含まれる誤差、すなわち第１拡散配線層２１の寄生容量Ｃ２が加わることによる誤差、及び第１拡散配線層２１の温度特性に起因の誤差に相当する静電容量である。
【００４７】
従って、第１の実施の形態による静電容量の補償方法によれば、第１及び第３パッド２５及び２９間と第２及び第３パッド２７及び２９間とに、それぞれ同一の矩形波電圧信号を一定周期でそれぞれ同じタイミングで印加する。これら電圧が印加されているときに、外圧Ｐがセンサに加わって、ダイアフラム１５と電極膜１７との間の距離が変化して、これらダイアフラム１５と電極膜１７との間の静電容量が基準容量から変化すると、これら印加電圧に対する応答特性も変化する。それぞれの応答特性は、第１及び第２電気信号としての電圧信号に表れるので、第１及び第３パッド２５及び２９間に提供される応答信号としての第１電気信号と、第２及び第３パッド２７及び２９間に提供される第２電気信号とをそれぞれ検出する。これら検出された第１及び第２電気信号をセンサ外部の任意好適な処理回路において電気的処理を行えば、配線としての第１拡散配線層２１を経て、第１パッド２５及び第３パッド２９間に検出される第１電気信号に反映される第１静電容量、すなわち合成静電容量Ｃ１＋Ｃ２を、第２拡散配線層２３を経て、第２パッド２７及び第３パッド２９間に検出される第２電気信号すなわち補償信号に反映される第２静電容量、すなわち寄生容量Ｃ３を以て補償することができる。これによって、誤差が補償された、ダイアフラム１５と絶縁性部材１７との間の正規の静電容量Ｃ１を検出することが可能となる。
【００４８】
第１の実施の形態よる静電容量型圧力センサでは、ダイアフラム１５と絶縁性部材１３とを、同程度の熱膨張係数の材料で形成することによって、これらダイアフラム１５及び絶縁性部材１３の温度特性の差に起因する静電容量の検出精度の誤差を抑制することができる。
【００４９】
また、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサは、第１拡散配線層２１に係る温度特性に起因の誤差、及び寄生容量が加わることによる誤差を補償するために、第２拡散配線層２３を具えている。この第２拡散配線層２３は、第１拡散配線層２１と同一の形状及び寸法で形成されているため、同一の不純物を導入して形成することによって、第１拡散配線層２１と同様の寄生容量及び温度特性を有する。そして、第２拡散配線層２３は、電極膜１７に対して非接触の状態で形成されている。そのため、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサでは、検出すべき正規の静電容量に加わる、第１拡散配線層２１の寄生容量及び温度特性に起因の誤差分のみを、第２拡散配線層２３を利用して検出することを可能にする電気信号を提供できる。従って、第１の実施の形態による静電容量型圧力センサから提供された電気信号を用いて、第１拡散配線層２１を配線として検出した第１静電容量を、第２拡散配線層２３を経て検出した第２静電容量を以て補償することにより、拡散配線層の寄生容量及び温度特性に起因の精度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施の形態による静電容量型圧力センサを説明する部分的平面図である。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ線における切り口をＩ−Ｉ線に付した矢印方向から見た端面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態による静電容量の検出方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１：半導体基板
１３：絶縁性部材
１５：ダイアフラム
１７：電極膜
１９：密閉室
２１：第１拡散配線層
２３：第２拡散配線層
２５：第１パッド
２７：第２パッド
２９：第３パッド
３１：絶縁膜
【図１】
2009257916.tif 000003
【図２】
2009257916.tif 000004
【図３】
2009257916.tif 000005