JP2000065662A

JP2000065662A - 圧力センサおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000065662A
Application number: JP10250511A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kanai; 勝金井; Yasushi Orimo; 康司織茂; Atsushi Jingu; 敦神宮; Goji Matsumoto; 剛司松本
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】電極パッドを補強板の周縁よりも外側に位置
した基板の表面に配置したから、電極パッドにボンディ
ングワイヤを接続するとき、その接続作業を容易に行う
ことができる。【解決手段】シリコン材料からなる基板１２の表面側
には検出用凹溝１５、ピエゾ抵抗素子１８、配線部１
９、電極パッド２０を形成し、裏面側には検出用凹溝１
５を形成する。また、強化ガラス材料からなる補強板２
２の裏面側には、凹陥部２３を形成し、補強板２２は基
板１２の表面形状と比較して小さな形状に形成する。基
板１２に補強板２２を接合すると、電極パッド２０は補
強板２２の周縁に位置した基板１２表面に配置されるか
ら、ボンディングワイヤ２１を電極パッド２０に接続す
る作業を容易に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出するの
に用いて好適な圧力センサおよびその製造方法に関し、
特に圧力によるダイヤフラム部の撓みを検出する撓み検
出素子を有したシリコン材料からなる基板とガラス材料
により形成した補強板とを陽極接合してなる圧力センサ
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ダイヤフラム式の圧力センサと
して、シリコン等の半導体材料からなる基板上にエッチ
ング等の半導体製造技術を用いて形成したものが知られ
ている（例えば、特開平２−１３２３３７号公報、特開
平７−２２１３２４号公報等）。

【０００３】そこで、図１１に基づき、特開平７−２２
１３２４号公報に示されたダイヤフラム型の圧力センサ
について説明する。

【０００４】１は圧力センサを構成するシリコン材料に
よって形成された基板で、該基板１は、その表面と裏面
とがシリコン結晶の（１００）面とほぼ一致するように
形成されている。

【０００５】２は基板１の裏面側に略四角形状に凹設さ
れた受圧凹溝で、該受圧凹溝２により基板１の表面側に
薄肉のダイヤフラム部３が形成されている。また、ダイ
ヤフラム部３上には該ダイヤフラム部３に生じる撓みを
検出するピエゾ抵抗素子４が設けられている。また、基
板１の表面側には該ピエゾ抵抗素子４で検出された信号
を外部に導出する配線部５が形成されている。

【０００６】６は基板１の表面側に略四角形状に凹設さ
れた検出用凹溝で、該検出用凹溝６の底面は、受圧凹溝
２の底面とほぼ等しい面積となっている。

【０００７】７は基板１の表面に陽極接合によって設け
られた補強板で、該補強板７は強化ガラスによって板状
に形成され、補強板７には縦方向に延びる貫通孔８，８
が穿設されている。さらに、補強板７は基板１の表面に
接合されているから、ダイヤフラム部３の周囲の機械的
な強度を補強している。

【０００８】ここで、陽極接合とは、基板１と補強板７
とを３００〜４００°付近まで加熱した上で、補強板７
に数百Ｖの負電圧の電源Ｅに接続することにより、基板
１と補強板７との間に静電引力を発生させ、界面で化学
結合を起こし両部材を結合するものである。

【０００９】さらに、補強板７の裏面に、陽極接合時に
ダイヤフラム部３が補強板７に不用意に接合してしまう
のを防止するための金属層９と誘電体層１０が成膜され
ている。

【００１０】ここで、金属層９は補強板７の表面から各
貫通孔８を通して補強板７の裏面にまで延びて成膜さ
れ、誘電体層１０は補強板７の裏面のうちダイヤフラム
部３に対向した位置で金属層９の表面に成膜されてい
る。

【００１１】このように、従来技術による圧力センサ
は、ダイヤフラム部３の表面側に加わる圧力と、該ダイ
ヤフラム部３の裏面に加わる圧力との差に応じてダイヤ
フラム部３が撓み、この撓み量は撓み検出素子により電
気信号として出力される構成となっている。

【００１２】また、圧力センサでは、図１１中に実線で
示すように、ダイヤフラム部３の周囲の機械的な強度を
高めるために、基板１の表面に補強板７を設けている。
しかし、このダイヤフラム部３は、図１１中に二点鎖線
で示すように、陽極接合時に発生する基板１と補強板７
との間の静電引力によってダイヤフラム部３′のように
図示した如く変形し、このダイヤフラム部３′が補強板
７に接合してしまう場合がある。

【００１３】そこで、従来技術では、ダイヤフラム部３
に対向する位置に誘電体層１０を形成し、この誘電体層
１０は金属層９を通して負電圧の電源Ｅに接続されてい
る。これにより、陽極接合時にダイヤフラム部３が補強
板７に引き付けられる静電引力の発生をなくし、この不
具合を解消している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による圧力センサでは、ダイヤフラム部３に設け
たピエゾ抵抗素子４から出力される信号を外部に導出す
るため、基板１の表面側に配線部５を形成している。し
かし、基板１と補強板７とは陽極接合しているため、間
に配線部５が介在すると、基板１と補強板７とを高い接
合強度で接合することができない。しかも、配線部５は
補強板７によって覆われているから、配線部５の端部に
ボンディングワイヤを接続する作業が煩わしいという問
題がある。

【００１５】また、従来技術による圧力センサでは、陽
極接合時にダイヤフラム部３が補強板７に不用意に接合
してしまうのを防止するために、補強板７の裏面のうち
ダイヤフラム部３に対向した面に金属層９、誘電体層１
０を成膜している。このため、部品点数が増えるという
問題がある。

【００１６】また、金属層９を補強板７の表面側に導出
させるために補強板７には貫通孔８を穿設しなくてはな
らず、補強板７を加工するときの加工工程が複雑になる
という問題がある。

【００１７】さらに、金属層９、誘電体層１０等を形成
しないと、陽極接合時にダイヤフラム部３が補強板７に
接合してしまうという不具合が発生し、製造時の歩留が
悪化してしまうという問題がある。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は電極パッドへのボンディングワ
イヤの接続作業を容易にできる圧力センサおよびその製
造方法を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明では、シリコン材料からなる基
板と、該基板の裏面側に受圧凹溝を形成することにより
該基板に設けられたダイヤフラム部と、該ダイヤフラム
部に設けられダイヤフラム部に生じる撓みを検出する撓
み検出素子と、前記基板の表面側に設けられ該撓み検出
素子と接続されてなる電極パッドと、ガラス材料からな
り前記基板の表面に設けられ該基板の強度を補強する補
強板とからなる圧力センサにおいて、前記補強板は前記
基板の表面形状と比較して小さな形状に形成し、前記電
極パッドは前記補強板の周縁よりも外側に位置して前記
基板の表面上に配置したことを特徴とする。

【００２０】このように構成したことにより、電極パッ
ドは補強板の周縁よりも外側に位置した基板の表面上に
配置されているから、該電極パッドにボンディングワイ
ヤ等を接続するとき、その接続作業を容易に行うことが
できる。

【００２１】請求項２の発明では、補強板の裏面側また
は基板の表面側のうち少なくともいずれか一方にはダイ
ヤフラム部に対向した位置に凹陥部を形成したことにあ
る。

【００２２】このような構成としたことにより、例えば
補強板の裏面側に凹陥部を形成したとき、ダイヤフラム
部と凹陥部の底部との間には隙間が形成される。そし
て、補強板と基板とを陽極接合するとき、この隙間によ
ってダイヤフラム部が補強板に引き付けられるのを防止
し、ダイヤフラム部と補強板とは非接合状態とすること
ができる。

【００２３】請求項３の発明では、基板の表面側に凹陥
部を形成し、撓み検出素子を該凹陥部内に設け、ダイヤ
フラム部を凹陥部と受圧凹溝との間に形成する構成とし
たことにある。

【００２４】このような構成としたことにより、ダイヤ
フラム部に圧力が作用したときに、撓み検出素子によっ
てダイヤフラム部の撓み変形を検出し、圧力を検出する
ことができる。

【００２５】さらに、請求項４の発明が採用する圧力セ
ンサの製造方法は、予め用意した１枚のシリコンウエハ
に受圧凹溝、ダイヤフラム部、撓み検出素子、電極パッ
ドからなる複数個のセンサを形成するセンサ形成工程
と、別途に用意した１枚のガラス板の裏面のうち、前記
各電極パッドに対向した位置に複数個の電極逃げ溝を形
成するガラス板加工工程と、前記シリコンウエハの表面
とガラス板の裏面とを陽極接合する接合工程と、前記ガ
ラス板のうち電極逃げ溝の溝底部分を切削する切削工程
と、前記シリコンウエハをセンサ単位に切断する切断工
程とから構成している。

【００２６】このように構成することにより、別途に加
工したシリコンウエハとガラス板とを陽極接合すると
き、ダイヤフラム部は凹陥部によって該ダイヤフラム部
が補強板に接合してしまうのを防止し、電極パッドは電
極逃げ溝によって補強板に接触するのを防止し、シリコ
ンウエハをガラス板に接合することができる。しかも、
切削工程、切断工程では、接合されたシリコンウエハと
ガラス板とセンサ単位で切断するから、多数個の圧力セ
ンサを一度に製造することができる。またこのとき、電
極パッドは、補強板の周縁よりも外側に位置して前記基
板の表面に配置される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
圧力センサを、図１ないし図１０による添付図面に従っ
て詳細に述べる。

【００２８】まず、本発明による第１の実施の形態を、
図１ないし図７に基づいて説明する。なお、実施の形態
では、前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。

【００２９】１１は後述するシリコンウエハ３１とガラ
ス板３２により多数個形成されるダイヤフラム式の圧力
センサで、該圧力センサ１１は、図１、図２に示す如く
に形成されている。

【００３０】１２は圧力センサ１１の基台をなす基板
で、該基板１２はシリコンウエハ３１の一部により構成
された四角形状に形成され、その表面と裏面とはシリコ
ン結晶の（１００）面とほぼ一致するように形成されて
いる。

【００３１】１３は基板１２の裏面側に凹設された受圧
凹溝で、該受圧凹溝１３は、従来技術による受圧凹溝２
とほぼ同様に裏面側に略四角形状に凹設されている。ま
た、受圧凹溝１３は奥部が底面１３Ａとなっている。

【００３２】１４は受圧凹溝１３によって基板１２に設
けられたダイヤフラム部で、該ダイヤフラム部１４は受
圧凹溝１３に対応して略四角形状をなしている。そし
て、ダイヤフラム部１４は後述する検出用凹溝１５の内
側では撓み変形部１６を形成し、検出用凹溝１５の外側
には周枠部１７を形成している。

【００３３】１５は基板１２の表面側に位置してダイヤ
フラム部１４に対向した位置に形成された凹陥部として
の検出用凹溝で、該検出用凹溝１５は、受圧凹溝１３に
対向して表面側に略四角形状に凹設されている。ここ
で、検出用凹溝１５は、奥部に受圧凹溝１３の底面１３
Ａの面積よりも小さい面積の凹面部１５Ａが形成されて
いる。

【００３４】また、検出用凹溝１５の内側には撓み変形
部１６が形成され、該撓み変形部１６はダイヤフラム部
１４に圧力が作用したときに、その圧力に応じて撓み変
形する。さらに、検出用凹溝１５の外側には厚肉な周枠
部１７が形成され、該周枠部１７は撓み変形部１６の外
側を取囲み、略四角形に形成されている。

【００３５】１８，１８，…は検出用凹溝１５の凹面部
１５Ａに撓み検出素子として設けられた例えば４個のピ
エゾ抵抗素子で、該各ピエゾ抵抗素子１８は撓み変形部
１６内の外周側に位置して前，後方向と左，右方向に離
間した位置に配設されている。また、ピエゾ抵抗素子１
８は、例えばイオン注入法等を用いてホウ素等の不純物
を基板１２の表面に注入、拡散し、その一部を正方形状
のピエゾ抵抗化することによって形成されている。そし
て、各ピエゾ抵抗素子１８は、ダイヤフラム部１４の撓
み量を圧力として検出するものである。

【００３６】１９，１９，…はピエゾ抵抗素子１８に接
続された配線部で、該各配線部１９は基板１２の表面に
不純物を注入、拡散することにより、一端が中央の検出
用凹溝１５内に位置したピエゾ抵抗素子１８に接続さ
れ、他端が中央から前，後方向と左，右方向の４方向に
延びて形成されている。

【００３７】２０，２０，…は基板１２表面の周縁部に
位置して設けられた電極パッドで、該電極パッド２０は
配線部１９の他端に位置した部分にアルミニウム等の金
属を設けることにより形成されている。また、各電極パ
ッド２０はボンディングワイヤ２１によって外部に位置
した回路（図示せず）に接続されている。

【００３８】２２は基板１２の表面形状と比較して小さ
な形状に形成された補強板で、該補強板２２は例えば強
化ガラス等からなり、陽極接合法等を用いることによっ
て周枠部１７の表面に接合されている。そして、補強板
２２は、周枠部１７の機械的な強度を補強し、ダイヤフ
ラム部１４に圧力が作用したときに、周枠部１７が撓む
のを防止するものである。

【００３９】また、補強板２２は、後述する切削工程に
よって電極逃げ溝３３の部位を切削することにより、該
補強板２２の四辺は、基板１２の表面形状よりも小さな
形状に加工されている。従って、補強板２２の各辺の周
縁よりも外側部位は、基板１２の表面が露出した状態と
なっている。

【００４０】このように、補強板２２は基板１２の表面
形状よりも小さな形状に形成されているから、基板１２
の周縁外側に位置して設けられた電極パッド２０は、該
基板１２の表面上に配置されている。

【００４１】２３は補強板２２の裏面側に凹設された底
部２３Ａを有する凹陥部で、該凹陥部２３は基板１２の
ダイヤフラム部１４に対向した位置で、検出用凹溝１５
とほぼ同形に形成されている。そして、補強板２２を周
枠部１７に接合することにより、凹陥部２３と検出用凹
溝１５によって基準圧室Ｓとなる密閉空間を形成してい
る。このため、受圧凹溝１３に圧力が加わるとき、ダイ
ヤフラム部１４の撓み変形部１６に受圧凹溝１３側と基
準圧室Ｓとの差圧が作用すると共に、撓み変形部１６が
撓み変形する。

【００４２】本発明による圧力センサ１１は上述の如き
構成を有するもので、次に図３ないし図７を参照しつつ
その製造方法について説明する。

【００４３】まず、図３に示すセンサ形成工程では、予
め用意した１枚のシリコンウエハ３１を用いて、図２に
示す複数個の基板１２を形成する。

【００４４】ここで、シリコンウエハ３１の表面３１Ａ
と裏面３１Ｂとの両面にエッチング処理を施すことによ
り、シリコンウエハ３１の表面３１Ａ側には複数個の検
出用凹溝１５、裏面３１Ｂ側には複数個の受圧凹溝１３
を形成する。このとき、検出用凹溝１５と受圧凹溝１３
によってダイヤフラム部１４の撓み変形部１６と周枠部
１７とが形成される。

【００４５】この後、表面３１Ａ側にイオン注入法等を
用いて不純物を注入、拡散することにより、ピエゾ抵抗
素子１８と配線部１９とを形成し、該各配線部１９の端
部には電極パッド２０を設ける。

【００４６】次に、図４に示すガラス板加工工程では、
別途に予め用意した強化ガラス等のガラス板３２を用い
て、図２に示す複数個の補強板２２を形成する。

【００４７】まず、ガラス板３２の表面３２Ａ側は加工
せず、裏面３２Ｂ側のみの加工を行う。該裏面３２Ｂの
うちダイヤフラム部１４に対向した位置に底部２３Ａの
浅い凹陥部２３をエッチング処理により形成し、電極パ
ッド２０に対向した位置に溝底３３Ａの深い電極逃げ溝
３３をダイシングによって形成する。

【００４８】さらに、図５に示す接合工程では、シリコ
ンウエハ３１の表面３１Ａにガラス板３２の裏面３２Ｂ
を重ねて、陽極接合を行う。この陽極接合では、両部材
を３００〜４００°付近まで加熱した上で、ガラス板３
２に数百Ｖの負電圧の電源Ｅに接続することにより、シ
リコンウエハ３１とガラス板３２との間に静電引力を発
生させ、界面で化学結合を起こし両部材を結合する。

【００４９】また、シリコンウエハ３１の表面３１Ａに
形成した検出用凹溝１５と、ガラス板３２の裏面３２Ｂ
に形成した凹陥部２３とによって、該凹陥部２３の底部
２３Ａと検出用凹溝１５の凹面部１５Ａとの間には隙間
が形成されているから、陽極接合時に静電引力によって
ダイヤフラム部１４がガラス板３２に引き付けられるの
を防止する。

【００５０】さらに、電極逃げ溝３３は各電極パッド２
０を隙間をもって覆っているから、該各電極パッド２０
がガラス板３２と接触するのを防止している。

【００５１】次に、切削工程では、刃幅の厚いバイド３
４を用いて、図５に示すガラス板３２のうち電極逃げ溝
３３の溝底３３Ａを切削し、図６の状態とする。

【００５２】さらに、切断工程では、刃幅の薄いバイド
３５を用いて、図５に示すシリコンウエハ３１のうち隣
り合う電極パッド２０間の部分を切断し、図７に示す状
態とする。これにより、接合した基板１２と補強板２２
とからなる多数個の圧力センサ１１を製造することがで
きる。

【００５３】かくして、前述した製造方法のように、シ
リコンウエハ３１の表面３１Ａ，裏面３１Ｂにエッチン
グを施して受圧凹溝１３、検出用凹溝１５を形成するセ
ンサ形成工程、ガラス板３２の裏面３２Ｂを加工して凹
陥部２３、電極逃げ溝３３を形成するガラス板加工工
程、シリコンウエハ３１とガラス板３２とを陽極接合す
る接合工程、ガラス板３２のうち電極逃げ溝３３の溝底
３３Ａ部分を切断する切削工程、シリコンウエハ３１の
うち隣り合う電極パッド２０間の部分を切断する切断工
程を行うことにより、多数個の圧力センサ１１を製造す
ることができる。

【００５４】また、本実施の形態では、ガラス板加工工
程でガラス板３２に形成した電極逃げ溝３３を、切削工
程で切削することにより、補強板２２は基板１２の表面
形状と比較して小さな形状とすることができる。そし
て、基板１２のうち補強板２２の周縁よりも外側に位置
した部分に電極パッド２０を容易に配置することができ
る。

【００５５】この結果、各電極パッド２０は、基板１２
のうち補強板２２の周縁よりも外側の位置に配置してい
るから、該各電極パッド２０にボンディイグワイヤ２１
を接続するときの作業性を高めることができる。

【００５６】さらに、基板１２の表面側に検出用凹溝１
５を凹設し、ダイヤフラム部１４に対向する位置で補強
板２２の裏面側に凹陥部２３を形成したから、ダイヤフ
ラム部１４と凹陥部２３の底部２３Ａとの間に隙間を形
成することにより、陽極接合時に発生する静電引力によ
ってダイヤフラム部１４が凹陥部２３の底部２３Ａに不
用意に接合してしまうのを防止することができる。この
結果、圧力センサ１１を製造するときの歩留を高めるこ
とができる。

【００５７】これにより、従来技術のようにダイヤフラ
ム部３に対向する面に金属層９、誘電体層１０等を設け
る必要がなくなり、部品点数を削減することができる。

【００５８】次に、本発明の第２の実施の形態による圧
力センサを、図８に基づいて説明する。

【００５９】ここで、本実施の形態の特徴は、基板の表
面側に検出用凹溝を複数個形成し、前記基板の裏面側に
は該各検出用凹溝全体よりも大きい面積をもって受圧凹
溝を形成したことにある。なお、前述した第１の実施の
形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

【００６０】４１は圧力センサで、該圧力センサ４１
は、後述の基板４２と、該基板４２の表面側に設けられ
た補強板５５とから大略構成されている。

【００６１】４２はシリコン材料によって形成された基
板で、該基板４２の裏面側には受圧凹溝４３を凹設する
ことにより基板４２にダイヤフラム部４４が形成され、
表面側には凹陥部となる検出用凹溝４５，４６が形成さ
れ、該検出用凹溝４５，４６は、その凹面部４５Ａ，４
６Ａを合計した面積が受圧凹溝４３の底面４３Ａの面積
よりも小さくするように形成され、検出用凹溝４５の凹
面部４５Ａは検出用凹溝４６の凹面部４６Ａよりも大き
な面積となっている。

【００６２】また、ダイヤフラム部４４のうち、検出用
凹溝４５，４６の内側には撓み変形部４７，４８をそれ
ぞれ形成し、検出用凹溝４５，４６の外側には周枠部４
９を形成している。

【００６３】さらに、検出用凹溝４５の凹面部４５Ａに
は４個のピエゾ抵抗素子５０、検出用凹溝４６の凹面部
４６Ａには４個の形成された４個のピエゾ抵抗素子５１
がそれぞれ形成され、基板４２の表面には、各ピエゾ抵
抗素子５０，５１に接続された配線部５２が形成されて
いる。また、配線部５２の端部には電極パッド５３が設
けられ、該電極パッド５３にはボンディングワイヤ５４
が接続されている。

【００６４】次に、５５は基板４２の表面形状と比較し
て小さな形状に形成された補強板で、該補強板５５は周
枠部４９の表面に接合されている。また、補強板５５の
裏面側には凹陥部５６，５７が凹設され、補強板５５を
周枠部４９に接合することにより、凹陥部５６，５７と
検出用凹溝４５，４６によって基準圧室Ｓ1 ，Ｓ2 を画
成している。

【００６５】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用
効果を得ることができるが、特に本実施の形態では、受
圧凹溝４３に対向して検出用凹溝４５，４６を設けたか
ら、基板４２に２つの撓み変形部４７，４８を形成する
ことができる。このため、ダイヤフラム部４４に圧力が
作用したとき、２つの撓み変形部４７，４８をそれぞれ
変形させることができ、撓み変形部４７，４８に設けた
ピエゾ抵抗素子５０，５１によって、圧力を検出するこ
とができる。

【００６６】また、各検出用凹溝４５，４６の凹面部４
５Ａ，４６Ａの面積をそれぞれ相違させることによっ
て、各撓み変形部４７，４８毎に検出可能となる圧力の
範囲を相違させることができる。即ち、大きな面積とな
る撓み変形部４７ではより低い圧力の検出を行うことが
でき、小さい面積となる撓み変形部４８ではより高い圧
力の検出を行うことができる。このため、２つの撓み変
形部４７，４８を用いて圧力センサ４１を構成すること
によって、より大きい範囲の圧力を検出することができ
る。

【００６７】しかも、各電極パッド５３は、基板４２の
うち補強板５５の周縁よりも外側に位置して配置されて
いるから、該各電極パッド５３にボンディイグワイヤ５
４を接続するときの作業性を高めることができる。

【００６８】次に、本発明の第３の実施の形態による圧
力センサを、図９に基づいて説明する。なお、本実施の
形態の特徴は、基板の表面側にのみ凹陥部となる検出用
凹溝を形成したことにある。さらに、本実施の形態で
は、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一
の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００６９】６１は本実施の形態に適用される圧力セン
サで、該圧力センサ６１は、後述する基板６２と補強板
７２とを接合することにより形成されている。

【００７０】６２は圧力センサ６１の基台をなす基板
で、該基板６２には、裏面側から凹設された受圧凹溝６
３によってダイヤフラム部６４が形成され、表面側から
は凹陥部としての検出用凹溝６５が凹設されている。ま
た、ダイヤフラム部６４は検出用凹溝６５の内側では撓
み変形部６６を形成し、検出用凹溝６５の外側には周枠
部６７を形成している。

【００７１】さらに、検出用凹溝６５の底面６５Ａには
例えば４個のピエゾ抵抗素子６８が設けられ、基板６２
の表面には該各ピエゾ抵抗素子６８に接続される配線部
６９が形成されている。また、該配線部６９の他端には
電極パッド７０が形成され、該電極パッド７０にはボン
ディングワイヤ７１が接続されている。

【００７２】７２は基板６２の表面形状と比較して小さ
な形状に形成された補強板で、該補強板７２は陽極接合
法等を用いることによって周枠部６７の表面に接合され
ている。そして、該補強板７２は、周枠部６７の機械的
な強度を補強し、ダイヤフラム部６４に圧力が作用した
ときに、周枠部６７が撓むのを防止するものである。ま
た、検出用凹溝６５と補強板７２との間に基準圧室Ｓと
なる密閉空間を形成している。

【００７３】このように、本実施の形態による圧力セン
サ６１では、基板６２の表面側にのみ溝深さ寸法の深い
検出用凹溝６５を形成したから、基板６２に撓み変形部
６６を形成することができる。このため、ダイヤフラム
部６４に圧力が作用したとき、撓み変形部６６を変形さ
せることができ、撓み変形部６６に設けたピエゾ抵抗素
子６８によって、圧力を検出することができる。

【００７４】しかも、各電極パッド７０は、補強板７２
の周縁から外側に位置した基板６２の表面に配置されて
いるから、該各電極パッド７０にボンディイグワイヤ７
１を接続するときの作業性を高めることができる。

【００７５】また、圧力センサ６１では、検出用凹溝６
５の溝深さ寸法を第１の実施の形態による検出用凹溝１
５の溝深さ寸法よりも深くしたから、第１の実施の形態
で述べた圧力センサ１１のように、補強板２２の裏面側
に形成した凹陥部２３をなくしたとしても、基板６２に
補強板７２を陽極接合するときにダイヤフラム部６４が
補強板７２に接合してしまうのを防止し、歩留を高める
ことができる。

【００７６】次に、本発明の第４の実施の形態による圧
力センサを、図１０に基づいて説明する。なお、本実施
の形態の特徴は、補強板の裏面側にのみ凹陥部を形成し
たことにある。さらに、本実施の形態では、前述した第
１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略するものとする。

【００７７】８１は本実施の形態に適用される圧力セン
サで、該圧力センサ８１は、後述する基板８２と補強板
８９を接合することにより形成されている。

【００７８】８２は圧力センサ８１の基台をなす基板
で、該基板８２の裏面側には受圧凹溝８３を形成するこ
とによりダイヤフラム部８４が形成され、該ダイヤフラ
ム部８４の表面側には、例えば４個のピエゾ抵抗素子８
５が形成され、該ピエゾ抵抗素子８５には基板８２の表
面上に形成した配線部８６が接続されている。また、該
配線部８６の端部には電極パッド８７が形成され、該電
極パッド８７にはボンディングワイヤ８８が接続されて
いる。

【００７９】８９は基板８２の表面形状と比較して小さ
な形状に形成された補強板で、該補強板８９の裏面側に
は凹陥部９０が形成され、該凹陥部９０は第１の実施の
形態で述べた凹陥部２３の溝深さ寸法よりも深く形成さ
れている。そして、補強板８９を基板８２の表面に接合
することにより、ダイヤフラム部８４と凹陥部９０によ
って基準圧室Ｓとなる密閉空間を形成している。

【００８０】かくして、このように構成される圧力セン
サ８１では、補強板８９の裏面側にのみ凹陥部９０を形
成したから、基板８２のダイヤフラム部８４を撓み変形
させることができる。このため、ダイヤフラム部８４に
圧力が作用したとき、該ダイヤフラム部８４が撓み変形
し、ピエゾ抵抗素子８５によってこの撓み変形を測定す
ることにより、圧力を検出することができる。

【００８１】しかも、各電極パッド８７は、基板８２の
うち補強板８９の周縁から外側に配置されているから、
該各電極パッド８７にボンディイグワイヤ８８を接続す
るときの作業性を高めることができる。

【００８２】また、補強板８９の裏面側に形成した凹陥
部９０の溝深さ寸法を、第１の実施の形態による凹陥部
２３の溝深さ寸法よりも深くしたから、第１の実施の形
態で述べた圧力センサ１１のように、基板１２の表面側
に形成した検出用凹溝１５をなくしたとしても、基板８
２に補強板８９を陽極接合するときにダイヤフラム部８
４が補強板８９に接合してしまうのを防止し、歩留を高
めることができる。

【００８３】なお、各実施の形態では、各ピエゾ抵抗素
子１８（５０，５１，６８，８５）をイオン注入により
基板１２（４２，６２，８２）に形成した場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、例えば多結晶シリコ
ンや金属膜等によりピエゾ抵抗素子を形成するようにし
てもよい。

【００８４】また、各実施の形態では、撓み検出素子と
して各ピエゾ抵抗素子を用いるものとして述べたが、静
電容量型素子や圧電素子等を用いて圧力を検出する構成
としてもよい。

【００８５】また、検出用凹溝１５（４５，４６，６
５）を四角形状に形成するものとして述べたが、これに
限らず、他の多角形状、円形、楕円形等に形成してもよ
い。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、補強板を基板の表面形状と比較して小さな形状
に形成し、電極パッドを基板のうち補強板の周縁から外
側の位置に配置したから、電極パッドにボンディングワ
イヤ等を接続するとき、その接続作業を容易に行うこと
ができる。

【００８７】請求項２の発明では、補強板の裏面側また
は基板の表面側のうち少なくともいずれか一方にはダイ
ヤフラム部に対向した位置に凹陥部を設けたから、凹陥
部によってダイヤフラム部と補強板との間に隙間を形成
する。これにより、補強板と基板とを陽極接合すると
き、ダイヤフラム部が補強板に引き付けられるのを防止
し、ダイヤフラム部と補強板とを非接合状態とすること
ができ、製造時の歩留を高めることができる。

【００８８】請求項３の発明では、基板の裏面側に凹陥
部を形成し、撓み検出素子を該凹陥部に設け、ダイヤフ
ラム部を前記凹陥部と受圧凹溝との間に形成したから、
ダイヤフラム部に圧力が作用したときに、ダイヤフラム
部に圧力が作用したときに、撓み検出素子によってダイ
ヤフラム部の撓み変形を検出し、圧力を検出することが
できる。

【００８９】請求項４の発明では、別途に加工したシリ
コンウエハとガラス板とを陽極接合するとき、ダイヤフ
ラム部は凹陥部によって該ダイヤフラム部が補強板に接
合してしまうのを防止し、電極パッドは電極逃げ溝によ
って補強板に接触するのを防止し、シリコンウエハをガ
ラス板に接合することができる。しかも、切削工程、切
断工程では、接合したシリコンウエハとガラス板とをセ
ンサ単位で切断することにより、多数個の圧力センサを
一度に製造することができる。しかも、補強板に設けた
凹陥部によって接合工程時に、ダイヤフラム部が補強板
に接合してしまうのを防止しているから、圧力センサを
製造するときの歩留を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による圧力センサを示す平面
図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。

【図３】圧力センサの製造方法において、シリコンウエ
ハに、受圧凹溝、ダイヤフラム部、検出用凹溝、撓み検
出素子、電極パッド等を形成するセンサ形成工程を示す
断面図である。

【図４】ガラス板に、凹陥部、電極逃げ溝等を形成する
ガラス板加工工程を示す断面図である。

【図５】シリコンウエハにガラス板を陽極接合する接合
工程を示す断面図である。

【図６】ガラス板のうち電極逃げ溝の溝底部分を切削す
る切削工程を示す断面図である。

【図７】シリコンウエハのうち隣り合う電極パッド側の
部分を切断する切断工程を示す断面図である。

【図８】第２の実施の形態による圧力センサを示す縦断
面図である。

【図９】第３の実施の形態による圧力センサを示す縦断
面図である。

【図１０】第４の実施の形態による圧力センサを示す縦
断面図である。

【図１１】従来技術による圧力センサを示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１１，４１，６１，８１圧力センサ１２，４２，６２，８２基板１３，４３，６３，８３受圧凹溝１４，４４，６４，８４ダイヤフラム部１５，４５，４６，６５検出用凹溝（凹陥部）１８，５０，５１，６８，８５ピエゾ抵抗素子（撓み
検出素子）１９，５２，６９，８６配線部２０，５３，７０，８７電極パッド２２，５５，７２，８９補強板２３，５６，５７，９０凹陥部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神宮敦神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内 (72)発明者松本剛司神奈川県厚木市恩名1370番地株式会社ユニシアジェックス内Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF23 FF43 GG01 GG12 HH11 4M112 AA01 BA01 CA02 CA11 CA16 DA16 DA18 EA02 EA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン材料からなる基板と、該基板の
裏面側に受圧凹溝を形成することにより該基板に設けら
れたダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部に設けられダ
イヤフラム部に生じる撓みを検出する撓み検出素子と、
前記基板の表面側に設けられ該撓み検出素子と接続され
てなる電極パッドと、ガラス材料からなり前記基板の表
面に設けられ該基板の強度を補強する補強板とからなる
圧力センサにおいて、前記補強板は前記基板の表面形状と比較して小さな形状
に形成し、前記電極パッドは前記補強板の周縁よりも外
側に位置して前記基板の表面上に配置したことを特徴と
する圧力センサ。
【請求項２】前記補強板の裏面側または前記基板の表
面側のうち少なくともいずれか一方には前記ダイヤフラ
ム部に対向した位置に凹陥部を形成してなる請求項１記
載の圧力センサ。
【請求項３】前記基板の表面側に凹陥部を形成し、前
記撓み検出素子は該凹陥部内に設け、前記ダイヤフラム
部は前記凹陥部と受圧凹溝との間に形成する構成として
なる請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】予め用意した１枚のシリコンウエハに受
圧凹溝、ダイヤフラム部、撓み検出素子、電極パッドか
らなる複数個のセンサを形成するセンサ形成工程と、別
途に用意した１枚のガラス板の裏面のうち、前記各電極
パッドに対向した位置に複数個の電極逃げ溝を形成する
ガラス板加工工程と、前記シリコンウエハの表面とガラ
ス板の裏面とを陽極接合する接合工程と、前記ガラス板
のうち電極逃げ溝の溝底部分を切削する切削工程と、前
記シリコンウエハをセンサ単位に切断する切断工程とか
らなる圧力センサの製造方法。