压力传感器以及压力检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用了气体的粘性阻力的压力传感器以及具备压力传感器的压力检 测装置。
【背景技术】
[0002] 以往，作为小型的压力传感器，公知有专利文献1所记载的膜片式的压力传感器。 膜片式压力传感器将施加于膜片的表背两面的压力差检测为膜片的变形，在施加有过大的 压力的情况下，存在膜片损伤的问题。
[0003] 作为消除上述的膜片式压力传感器的缺点的压力传感器，提出利用了气体的粘性 阻力的压力传感器(参照专利文献2)。该压力传感器使可动梳齿相对于固定梳齿振动，并利 用梳齿之间的气体的粘性阻力对压力进行检测。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2006-47193号公报 [0007] 专利文献2:日本专利第4696244号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 然而，在专利文献2所记载的压力传感器中，作为驱动机构使用梳齿驱动机构，但 除了驱动用的交流电压之外，还需要使用直流电源对驱动电极与可动电极之间施加较高的 直流偏置电压。因此，存在难以低功耗化的问题。另外，在梳齿驱动机构中，由于在使可动梳 齿电极相对于固定梳齿电极插拔的方向进行驱动，所以无法利用阻尼效果更高的压膜阻 尼。因此，在专利文献2所记载的压力传感器中，为了利用压膜阻尼，而与梳齿驱动机构区别 地设置产生压膜阻尼的阻尼机构，通过梳齿驱动机构对其进行驱动。因此，存在压力传感器 本身大型化的缺点。
[0010]用于解决课题的方法
[0011] 根据本发明的第一方式，压力传感器具备：固定部;环状振子，其被多个支承梁支 承于固定部；多个电极，它们设置于固定部并在上述环状振子的振动方向上与该环状振子 隔开间隙地配置；以及驻极体薄膜，其形成于环状振子以及电极的相互对置的面的任一方。
[0012] 根据本发明的第二方式，在第一方式的压力传感器的基础上，优选环状振子的形 状为圆环。
[0013] 根据本发明的第三方式，在第一方式或第二方式的压力传感器的基础上，优选支 承梁对环状振子的成为振动的节点的部分进行支承，多个电极配置为与环状振子的成为振 动的腹点的部分对置。
[0014] 根据本发明的第四方式，对于具备第一方式至第三方式中任一方式的压力传感器 的压力检测装置而言，设置于压力传感器的多个电极具有两个以上的驱动用电极和一个以 上的检测用电极，上述压力检测装置具备对驱动用电极施加交流电压的电源以及对检测用 电极产生的伴随着环状振子的振动的电压信号进行检测并输出基于该电压信号的压力信 息的压力计算部。
[0015] 根据本发明的第五方式，在第四方式的压力检测装置的基础上，电源将预定的频 率范围的交流电压施加于驱动用电极，压力计算部将在共振状态下检测出的电压信号的电 平与在非共振状态下检测出的电压信号的电平的差输出为压力信息。
[0016] 根据本发明的第六方式，压力检测装置具备:第一方式至第三方式中任一方式的 压力传感器；电源，其对多个电极施加交流电压；以及压力计算部，其对包括施加有交流电 压的压力传感器的机电耦合系统的导纳进行检测并输出基于该检测值的压力信息。
[0017] 本发明的效果如下。
[0018] 根据本发明，与以往的粘性阻力式压力传感器相比，能够实现低功耗化。
【附图说明】
[0019] 图1是表示本发明的压力传感器的一个实施方式的立体图。
[0020] 图2是压力传感器2的俯视图。
[0021] 图3是表示环形振子21与驱动电极22b的对置部分的剖视图。
[0022 ]图4是对环形振子21的振动进行说明的图。
[0023]图5是对压膜阻尼进行说明的图。
[0024]图6是表示压力检测装置的一个实施方式的框图。
[0025]图7是表示增益特性的图。
[0026]图8是表示增益差与压力的关系的图。
[0027]图9是对压力传感器2的制造方法的第一工序进行说明的图。
[0028]图10是对压力传感器2的制造方法的第二工序以及第三工序进行说明的图。
[0029]图11是对压力传感器2的制造方法的第四工序以及第五工序进行说明的图。
[0030]图12是对压力传感器2的制造方法的第六工序以及第七工序进行说明的图。
[0031] 图13是对压力传感器2的制造方法的第八工序以及第九工序进行说明的图。
[0032] 图14是对压力传感器2的制造方法的第十工序以及第十一工序进行说明的图。
[0033] 图15是表示驻极体薄膜制造条件的一个例子的图。
[0034]图16是表示采用了导纳检测方式的情况下的压力检测装置101的图。
[0035] 图17是表示采用了导纳检测方式的情况下的压力传感器102的结构的图。
[0036] 图18是表示环形振子的其他的例子的图。
[0037]图19是表示压力传感器103的结构的图。
【具体实施方式】
[0038]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1、图2是表示本发明的压力传感 器的一个实施方式的图。图1是压力传感器的立体图，图2是俯视图。如后所述，压力传感器2 形成为使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统）制造技术。
[0039] 压力传感器2具备基体20、环形振子21、驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b。 在基体20形成有圆形的贯通孔24。圆环状的环形振子21配置于贯通孔24上，被四个横梁210 固定于基体20。在各横梁210形成有用于连接布线的焊盘211。
[0040]在环形振子21的外周侧隔着间隙G以与环形振子21的外周侧面对置的方式配置有 驱动电极22a、22b以及检测电极23a、23b。驱动电极22a、22b以将环形振子21夹持于之间的 配置形成于基体20上。驱动电极22a、22b的侧面隔着间隙G与环形振子21的侧面对置。在各 驱动电极22a、22b形成有用于连接布线的焊盘221、222。
[0041] 相同地，检测电极23a、23b以将环形振子21夹持于之间的配置形成于基体20上，它 们的侧面隔着间隙G与环形振子21的侧面分别对置。在检测电极23a、23b形成有用于连接布 线的焊盘231、232。驱动电极22 &、2213与检测电极23&、2313成为绕环形振子21的中心偏移角 度90度的配置。
[0042] 在本实施方式的压力传感器2中，在电极22&、2213、23&、2313的侧面(8卩，与环形振子 21对置的面)形成有驻极体薄膜。图3是图2的标注附图标记B的部分的剖视图，即，环形振子 21与驱动电极22b的对置部分的剖视图。
[0043]如后所述，在由Si形成的环形振子21以及驱动电极22b的表面形成有含有钾离子 的Si〇2膜200,进一步实施B-T处理(Bias Temperature procedure)，由此能够使电极侧的 SiO2膜200(由点划线200e表示的区域)驻极体化。在被驻极体化的SiO2膜200中，在与环形振 子21对置的面分布有钾离子201。以下，将该被驻极体化的SiO 2膜200称为驻极体薄膜200e。 另一方面，在环形振子21的侧面通过驻极体薄膜200e的电场而感应有负电荷。
[0044]例如，在将间隙G的尺寸设定为2μπι时，通过驻极体薄膜200e能够获得约I X 108V/m 的电场强度。即，在环形振子21与电极22&、221^、23&am