JP2000337984A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】破壊耐圧を高めた半導体圧力センサを提供す
る。 【解決手段】半導体圧力センサＡは、シリコン基板の裏
面をエッチングして凹所３を設けることにより形成され
たダイヤフラム２の主表面側にピエゾ抵抗素子からなる
ゲージ抵抗４が形成されたセンサチップ１と、凹所３に
連通する貫通孔５を有し、センサチップ１に陽極接合さ
れたガラス台座６と、貫通孔５に連通する圧力導入孔８
を有し、ガラス台座６が固定された圧力導入管７とを備
えている。圧力導入管７におけるガラス台座６が接合さ
れた面には、センサチップ１の側面及びガラス台座６の
側面を取り囲むようにして覆い部９が立設されており、
センサチップ１の側面及びガラス台座６の側面は半田な
どのろう材１１によって圧力導入管７に固定されてい
る。
る。 【解決手段】半導体圧力センサＡは、シリコン基板の裏
面をエッチングして凹所３を設けることにより形成され
たダイヤフラム２の主表面側にピエゾ抵抗素子からなる
ゲージ抵抗４が形成されたセンサチップ１と、凹所３に
連通する貫通孔５を有し、センサチップ１に陽極接合さ
れたガラス台座６と、貫通孔５に連通する圧力導入孔８
を有し、ガラス台座６が固定された圧力導入管７とを備
えている。圧力導入管７におけるガラス台座６が接合さ
れた面には、センサチップ１の側面及びガラス台座６の
側面を取り囲むようにして覆い部９が立設されており、
センサチップ１の側面及びガラス台座６の側面は半田な
どのろう材１１によって圧力導入管７に固定されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の半導体圧力センサの断面図
である。この半導体圧力センサＡは、シリコン基板の裏
面をエッチングして凹所３を設けることにより形成され
たダイヤフラム２の主表面側にピエゾ抵抗素子からなる
ゲージ抵抗４が形成されたセンサチップ１と、凹所３に
連通する貫通孔５を有し、センサチップ１の裏面に陽極
接合されたガラス台座６と、ガラス台座６の貫通孔５に
連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台座６が固定され
た圧力導入管７とを備えている（例えば特開昭６１−１
８４４３５号公報参照）。
である。この半導体圧力センサＡは、シリコン基板の裏
面をエッチングして凹所３を設けることにより形成され
たダイヤフラム２の主表面側にピエゾ抵抗素子からなる
ゲージ抵抗４が形成されたセンサチップ１と、凹所３に
連通する貫通孔５を有し、センサチップ１の裏面に陽極
接合されたガラス台座６と、ガラス台座６の貫通孔５に
連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台座６が固定され
た圧力導入管７とを備えている（例えば特開昭６１−１
８４４３５号公報参照）。
【０００３】ここで、圧力導入管７の圧力導入孔８及び
ガラス台座６の貫通孔５を介してセンサチップ１の凹所
３に圧力が導入されると、ダイヤフラム２が圧力に応じ
て撓み、ゲージ抵抗４の抵抗値が変化するので、ゲージ
抵抗４の抵抗値の変化から圧力を検出することができ
る。
ガラス台座６の貫通孔５を介してセンサチップ１の凹所
３に圧力が導入されると、ダイヤフラム２が圧力に応じ
て撓み、ゲージ抵抗４の抵抗値が変化するので、ゲージ
抵抗４の抵抗値の変化から圧力を検出することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の半導体圧力
センサでは、センサチップ１の熱膨張率とガラス台座６
の熱膨張率との違いによってセンサチップ１に熱応力が
発生すると、熱応力によりダイヤフラム２が撓み、誤差
が発生する。したがって、広い使用温度範囲において高
精度の半導体圧力センサＡを実現するためには、ガラス
台座６の材料に、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張率を
有する材料、例えば硼硅酸ガラスやアルミ珪酸塩ガラス
などを使用するのが望ましい。
センサでは、センサチップ１の熱膨張率とガラス台座６
の熱膨張率との違いによってセンサチップ１に熱応力が
発生すると、熱応力によりダイヤフラム２が撓み、誤差
が発生する。したがって、広い使用温度範囲において高
精度の半導体圧力センサＡを実現するためには、ガラス
台座６の材料に、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張率を
有する材料、例えば硼硅酸ガラスやアルミ珪酸塩ガラス
などを使用するのが望ましい。
【０００５】ところで、センサチップ１を圧力導入管７
に固定する台座に、硼硅酸ガラスやアルミ珪酸塩ガラス
などから形成されたガラス台座６を用いた場合、ガラス
台座６の破壊強度は数百ｋｇ／ｃｍ2程度であり、セン
サチップ１とガラス台座６との接合部の強度も同程度で
あるが、センサチップ１とガラス台座６との接合部に応
力集中が発生するため、例えば２．６ｍｍ角のセンサチ
ップ１を用いた半導体圧力センサＡの場合、その破壊耐
圧はせいぜい１４０〜１８０ｋｇ／ｃｍ2にしかならな
かった。一般に自動車などに用いられる圧力センサでは
６０ｋｇ／ｃｍ 2以上の定格圧力が要求され、破壊耐圧
は定格圧力の２〜３倍の余裕をみこむのが一般的である
から、従来の半導体圧力センサＡでは破壊耐圧が低いと
いう問題があった。
に固定する台座に、硼硅酸ガラスやアルミ珪酸塩ガラス
などから形成されたガラス台座６を用いた場合、ガラス
台座６の破壊強度は数百ｋｇ／ｃｍ2程度であり、セン
サチップ１とガラス台座６との接合部の強度も同程度で
あるが、センサチップ１とガラス台座６との接合部に応
力集中が発生するため、例えば２．６ｍｍ角のセンサチ
ップ１を用いた半導体圧力センサＡの場合、その破壊耐
圧はせいぜい１４０〜１８０ｋｇ／ｃｍ2にしかならな
かった。一般に自動車などに用いられる圧力センサでは
６０ｋｇ／ｃｍ 2以上の定格圧力が要求され、破壊耐圧
は定格圧力の２〜３倍の余裕をみこむのが一般的である
から、従来の半導体圧力センサＡでは破壊耐圧が低いと
いう問題があった。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、破壊耐圧を高めた半
導体圧力センサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、破壊耐圧を高めた半
導体圧力センサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、シリコン基板の裏面側をエッ
チングして凹所を設けることにより形成されたダイヤフ
ラムの表面側にピエゾ抵抗素子が形成されたセンサチッ
プと、前記凹所に連通する貫通孔を有しセンサチップの
裏面に接合された台座と、前記貫通孔に連通する圧力導
入孔を有し台座が固定された圧力導入管とを備え、セン
サチップにおける台座との接合面以外の面を圧力導入管
に固定する固定部材を設けたことを特徴とし、センサチ
ップの裏面は圧力導入管に固定された台座に接合されて
おり、さらに台座との接合面以外のセンサチップの面が
固定部材を介して圧力導入管に固定されているので、セ
ンサチップ及び台座の圧力導入管に対する接合強度が高
くなり、半導体圧力センサの破壊強度を高めることがで
きる。
に、請求項１の発明では、シリコン基板の裏面側をエッ
チングして凹所を設けることにより形成されたダイヤフ
ラムの表面側にピエゾ抵抗素子が形成されたセンサチッ
プと、前記凹所に連通する貫通孔を有しセンサチップの
裏面に接合された台座と、前記貫通孔に連通する圧力導
入孔を有し台座が固定された圧力導入管とを備え、セン
サチップにおける台座との接合面以外の面を圧力導入管
に固定する固定部材を設けたことを特徴とし、センサチ
ップの裏面は圧力導入管に固定された台座に接合されて
おり、さらに台座との接合面以外のセンサチップの面が
固定部材を介して圧力導入管に固定されているので、セ
ンサチップ及び台座の圧力導入管に対する接合強度が高
くなり、半導体圧力センサの破壊強度を高めることがで
きる。
【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記センサチップの表面と側面の角にテーパ面が
設けられ、該テーパ面が上記固定部材により圧力導入管
に固定されたことを特徴とし、固定部材はセンサチップ
の表面と側面との角に形成されたテーパ面を支持してい
るので、センサチップの裏面側から表面側に加わる力を
固定部材で受けることによって、センサチップ及び台座
の圧力導入管に対する接合強度がさらに高くなり、半導
体圧力センサの破壊強度を高めることができる。
いて、上記センサチップの表面と側面の角にテーパ面が
設けられ、該テーパ面が上記固定部材により圧力導入管
に固定されたことを特徴とし、固定部材はセンサチップ
の表面と側面との角に形成されたテーパ面を支持してい
るので、センサチップの裏面側から表面側に加わる力を
固定部材で受けることによって、センサチップ及び台座
の圧力導入管に対する接合強度がさらに高くなり、半導
体圧力センサの破壊強度を高めることができる。
【０００９】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、上記テーパ面は、シリコン基板を酸又はアルカリ
の何れかの水溶液に浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより形成されることを特徴とし、センサチップを製
造する製造プロセスにテーパ面を形成するプロセスを追
加することにより、別途機械加工などを行うことなくテ
ーパ面を容易に形成することができ、製造コストが増加
するのを防止できる。
いて、上記テーパ面は、シリコン基板を酸又はアルカリ
の何れかの水溶液に浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより形成されることを特徴とし、センサチップを製
造する製造プロセスにテーパ面を形成するプロセスを追
加することにより、別途機械加工などを行うことなくテ
ーパ面を容易に形成することができ、製造コストが増加
するのを防止できる。
【００１０】請求項４の発明では、請求項２の発明にお
いて、上記テーパ面は、シリコン基板をアルカリ水溶液
に浸して、異方性エッチングを行い上記ダイヤフラムを
形成する工程で同時に形成されることを特徴とし、ダイ
ヤフラムを形成するプロセスでテーパ面が同時に形成さ
れるので、テーパ面を形成するためにプロセスを追加し
たり、別途機械加工などを行う必要が無く、テーパ面を
容易に形成することができ、製造コストが増加するのを
防止できる。
いて、上記テーパ面は、シリコン基板をアルカリ水溶液
に浸して、異方性エッチングを行い上記ダイヤフラムを
形成する工程で同時に形成されることを特徴とし、ダイ
ヤフラムを形成するプロセスでテーパ面が同時に形成さ
れるので、テーパ面を形成するためにプロセスを追加し
たり、別途機械加工などを行う必要が無く、テーパ面を
容易に形成することができ、製造コストが増加するのを
防止できる。
【００１１】請求項５の発明では、請求項２の発明にお
いて、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨
張率を有する金属からなることを特徴とし、固定部材は
熱膨張率がシリコンに近い金属から形成されているの
で、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによっ
てセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によ
りダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い
使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現するこ
とができる。
いて、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨
張率を有する金属からなることを特徴とし、固定部材は
熱膨張率がシリコンに近い金属から形成されているの
で、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによっ
てセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によ
りダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い
使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現するこ
とができる。
【００１２】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、上記固定部材は、上記固定部材は、台座における
センサチップ及び圧力導入管との接合面以外の面を圧力
導入管に固定することを特徴とし、台座におけるセンサ
チップ及び圧力導入管との接合面以外の面が固定部材を
介して圧力導入管に固定されているので、台座と圧力導
入管との接合強度を高めることができ、且つ、センサチ
ップは圧力導入管に固定された台座に接合され、さらに
センサチップにおける台座との接合面以外の面が固定部
材を介して圧力導入管に固定されているので、センサチ
ップ及び台座と圧力導入管との接合強度を高めることが
でき、半導体圧力センサの破壊強度を高めることができ
る。
いて、上記固定部材は、上記固定部材は、台座における
センサチップ及び圧力導入管との接合面以外の面を圧力
導入管に固定することを特徴とし、台座におけるセンサ
チップ及び圧力導入管との接合面以外の面が固定部材を
介して圧力導入管に固定されているので、台座と圧力導
入管との接合強度を高めることができ、且つ、センサチ
ップは圧力導入管に固定された台座に接合され、さらに
センサチップにおける台座との接合面以外の面が固定部
材を介して圧力導入管に固定されているので、センサチ
ップ及び台座と圧力導入管との接合強度を高めることが
でき、半導体圧力センサの破壊強度を高めることができ
る。
【００１３】請求項７の発明では、請求項６の発明にお
いて、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨
張率を有するガラスからなることを特徴とし、固定部材
は熱膨張率がシリコンに近いガラスから形成されている
ので、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによ
ってセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力に
よりダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広
い使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現する
ことができる。
いて、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨
張率を有するガラスからなることを特徴とし、固定部材
は熱膨張率がシリコンに近いガラスから形成されている
ので、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによ
ってセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力に
よりダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広
い使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現する
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１５】（実施形態１）図１は本実施形態の半導体
圧力センサＡの断面図である。この半導体圧力センサＡ
は、シリコン基板の裏面をエッチングして凹所３を設け
ることにより形成されたダイヤフラム２の主表面側にピ
エゾ抵抗素子からなるゲージ抵抗４が形成されたセンサ
チップ１と、凹所３に連通する貫通孔５を有し、センサ
チップ１に陽極接合されたガラス台座６と、ガラス台座
６の貫通孔５に連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台
座６が固定された圧力導入管７とを備えている。
圧力センサＡの断面図である。この半導体圧力センサＡ
は、シリコン基板の裏面をエッチングして凹所３を設け
ることにより形成されたダイヤフラム２の主表面側にピ
エゾ抵抗素子からなるゲージ抵抗４が形成されたセンサ
チップ１と、凹所３に連通する貫通孔５を有し、センサ
チップ１に陽極接合されたガラス台座６と、ガラス台座
６の貫通孔５に連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台
座６が固定された圧力導入管７とを備えている。
【００１６】ここで、圧力導入管７の圧力導入孔８及び
ガラス台座６の貫通孔５を介してセンサチップ１の凹所
３に圧力が導入されると、ダイヤフラム２が圧力に応じ
て撓み、ゲージ抵抗４の抵抗値が変化するので、ゲージ
抵抗４の抵抗値の変化から圧力を検出することができ
る。
ガラス台座６の貫通孔５を介してセンサチップ１の凹所
３に圧力が導入されると、ダイヤフラム２が圧力に応じ
て撓み、ゲージ抵抗４の抵抗値が変化するので、ゲージ
抵抗４の抵抗値の変化から圧力を検出することができ
る。
【００１７】本実施形態の半導体圧力センサＡでは、圧
力導入管７におけるガラス台座６が固定される端面に
は、センサチップ１の側面およびガラス台座６の側面を
取り囲むようにして略筒状の覆い部９が立設されてお
り、センサチップ１の側面およびガラス台座６の側面が
半田などのろう材１１によって圧力導入管７に固定され
ている。
力導入管７におけるガラス台座６が固定される端面に
は、センサチップ１の側面およびガラス台座６の側面を
取り囲むようにして略筒状の覆い部９が立設されてお
り、センサチップ１の側面およびガラス台座６の側面が
半田などのろう材１１によって圧力導入管７に固定され
ている。
【００１８】上述のように、センサチップ１は圧力導入
管７に固定されたガラス台座６に接合されており、さら
に、固定部材としてのろう材１１によってセンサチップ
１の側面とガラス台座６の側面とが圧力導入管７に固定
されているので、センサチップ１及びガラス台座６の圧
力導入管７に対する接合強度が高くなり、半導体圧力セ
ンサＡの破壊強度を向上させることができ、例えば２．
６ｍｍ角のセンサチップ１とパイレックスガラスからな
るガラス台座６とを用いた場合、破壊耐圧が３００ｋｇ
／ｃｍ2程度の半導体圧力センサＡを実現することがで
きる。
管７に固定されたガラス台座６に接合されており、さら
に、固定部材としてのろう材１１によってセンサチップ
１の側面とガラス台座６の側面とが圧力導入管７に固定
されているので、センサチップ１及びガラス台座６の圧
力導入管７に対する接合強度が高くなり、半導体圧力セ
ンサＡの破壊強度を向上させることができ、例えば２．
６ｍｍ角のセンサチップ１とパイレックスガラスからな
るガラス台座６とを用いた場合、破壊耐圧が３００ｋｇ
／ｃｍ2程度の半導体圧力センサＡを実現することがで
きる。
【００１９】（実施形態２）図２は本実施形態の半導体
圧力センサＡの断面図である。本実施形態では、実施形
態１の半導体圧力センサＡにおいて、センサチップ１の
主表面と側面の角にテーパ面１ａを形成している。ま
た、覆い部９の先端面には半田などのろう材１３を介し
て固定部材としての支持板１２が接合されている。支持
板１２の中央にはセンサチップ１が挿入される開口１４
が形成され、開口１４の端面にはセンサチップ１のテー
パ面１ａに対して略平行であって、テーパ面１ａと当接
するテーパ面１４ａが形成されている。
圧力センサＡの断面図である。本実施形態では、実施形
態１の半導体圧力センサＡにおいて、センサチップ１の
主表面と側面の角にテーパ面１ａを形成している。ま
た、覆い部９の先端面には半田などのろう材１３を介し
て固定部材としての支持板１２が接合されている。支持
板１２の中央にはセンサチップ１が挿入される開口１４
が形成され、開口１４の端面にはセンサチップ１のテー
パ面１ａに対して略平行であって、テーパ面１ａと当接
するテーパ面１４ａが形成されている。
【００２０】このように、本実施形態の半導体圧力セン
サＡでは、センサチップ１の主表面と側面との角に形成
されたテーパ面１ａを、圧力導入管７に取り付けられた
支持板１２によって支持しているので、センサチップ１
の裏面側から表面側に加わる力を支持板１２で受けるこ
とができ、センサチップ１及びガラス台座６の圧力導入
管７に対する接合強度がさらに高くなり、半導体圧力セ
ンサＡの破壊強度が向上する。
サＡでは、センサチップ１の主表面と側面との角に形成
されたテーパ面１ａを、圧力導入管７に取り付けられた
支持板１２によって支持しているので、センサチップ１
の裏面側から表面側に加わる力を支持板１２で受けるこ
とができ、センサチップ１及びガラス台座６の圧力導入
管７に対する接合強度がさらに高くなり、半導体圧力セ
ンサＡの破壊強度が向上する。
【００２１】ここで、支持板１２はシリコンの熱膨張率
に近い熱膨張率を有する４２合金（４２アロイ）やコバ
ール合金などの金属から形成されている。４２合金及び
コバール合金の熱膨張係数はそれぞれ４．５×１０-6／
℃、４．６×１０-6／℃であり、シリコンの熱膨張係数
２．９×１０-6／℃に近いので、センサチップ１と支持
板１２との熱膨張率の違いによってセンサチップ１に発
生する熱応力が低減され、熱応力によりダイヤフラム２
に発生する歪みが低減されるから、広い使用温度範囲で
高精度の半導体圧力センサＡを実現することができる。
に近い熱膨張率を有する４２合金（４２アロイ）やコバ
ール合金などの金属から形成されている。４２合金及び
コバール合金の熱膨張係数はそれぞれ４．５×１０-6／
℃、４．６×１０-6／℃であり、シリコンの熱膨張係数
２．９×１０-6／℃に近いので、センサチップ１と支持
板１２との熱膨張率の違いによってセンサチップ１に発
生する熱応力が低減され、熱応力によりダイヤフラム２
に発生する歪みが低減されるから、広い使用温度範囲で
高精度の半導体圧力センサＡを実現することができる。
【００２２】次に、センサチップ１の製造プロセスにつ
いて図３（ａ）〜（ｄ）を参照して簡単に説明する。先
ず、図３（ａ）に示すようにシリコン基板２０の主表面
側にボロン等を拡散させてゲージ抵抗４を形成し、シリ
コン基板２０の表裏両面にシリコン酸化膜２１を形成し
た後、例えば気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリコン窒
化膜２２を形成する。
いて図３（ａ）〜（ｄ）を参照して簡単に説明する。先
ず、図３（ａ）に示すようにシリコン基板２０の主表面
側にボロン等を拡散させてゲージ抵抗４を形成し、シリ
コン基板２０の表裏両面にシリコン酸化膜２１を形成し
た後、例えば気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリコン窒
化膜２２を形成する。
【００２３】その後、シリコン基板２０の裏面に形成さ
れたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２をエッ
チング技術を用いてパターニングし、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）の水溶液に浸して異方性エッチングを行い、
シリコン基板２０の裏面側に凹所３を設けることにより
ダイヤフラム２を形成する（図３（ｂ）参照）。
れたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２をエッ
チング技術を用いてパターニングし、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）の水溶液に浸して異方性エッチングを行い、
シリコン基板２０の裏面側に凹所３を設けることにより
ダイヤフラム２を形成する（図３（ｂ）参照）。
【００２４】さらに、シリコン基板２０の主表面側に形
成されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２を
エッチング技術を用いてパターニングし、フッ硝酸の水
溶液に浸して等方性エッチングを行うことにより、テー
パ面１ａを形成する（図３（ｃ）参照）。
成されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２を
エッチング技術を用いてパターニングし、フッ硝酸の水
溶液に浸して等方性エッチングを行うことにより、テー
パ面１ａを形成する（図３（ｃ）参照）。
【００２５】最後に、シリコン基板２０の表裏両面にそ
れぞれ残されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜
２２をエッチングにより除去して、主表面と側面の間に
テーパ面１ａが設けられたセンサチップ１が形成される
（図３（ｄ）参照）。
れぞれ残されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜
２２をエッチングにより除去して、主表面と側面の間に
テーパ面１ａが設けられたセンサチップ１が形成される
（図３（ｄ）参照）。
【００２６】上述のようにテーパ面１ａは、シリコン基
板２０をフッ硝酸に浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより形成されており、センサチップ１を製造する製
造プロセスにテーパ面１ａを形成するプロセスを追加す
ることにより、別途機械加工などを行うことなくテーパ
面１ａを容易に形成することができ、製造コストが増加
するのを防止できる。尚、本実施形態では、シリコン基
板２０をフッ硝酸に浸して、等方性エッチングを行うこ
とによりテーパ面１ａを形成しているが、テーパ面１ａ
を形成するエッチング液をフッ硝酸に限定する趣旨のも
のではなく、フッ硝酸以外の酸又はアルカリの水溶液に
シリコン基板２０を浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより、テーパ面１ａを形成しても良い。
板２０をフッ硝酸に浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより形成されており、センサチップ１を製造する製
造プロセスにテーパ面１ａを形成するプロセスを追加す
ることにより、別途機械加工などを行うことなくテーパ
面１ａを容易に形成することができ、製造コストが増加
するのを防止できる。尚、本実施形態では、シリコン基
板２０をフッ硝酸に浸して、等方性エッチングを行うこ
とによりテーパ面１ａを形成しているが、テーパ面１ａ
を形成するエッチング液をフッ硝酸に限定する趣旨のも
のではなく、フッ硝酸以外の酸又はアルカリの水溶液に
シリコン基板２０を浸して、等方性エッチングを行うこ
とにより、テーパ面１ａを形成しても良い。
【００２７】（実施形態３）実施形態２の半導体圧力セ
ンサＡではダイヤフラム２とテーパ面１ａとを別々のプ
ロセスで形成しているが、本実施形態ではダイヤフラム
２とテーパ面１ａとを同じプロセスで形成している。
尚、半導体圧力センサＡの構造は実施形態２と同様であ
るので構造についての説明は省略し、センサチップ１の
製造方法について図４（ａ）〜（ｄ）を参照して簡単に
説明する。
ンサＡではダイヤフラム２とテーパ面１ａとを別々のプ
ロセスで形成しているが、本実施形態ではダイヤフラム
２とテーパ面１ａとを同じプロセスで形成している。
尚、半導体圧力センサＡの構造は実施形態２と同様であ
るので構造についての説明は省略し、センサチップ１の
製造方法について図４（ａ）〜（ｄ）を参照して簡単に
説明する。
【００２８】先ず、図４（ａ）に示すようにシリコン基
板２０の主表面側にボロン等を拡散させてゲージ抵抗４
を形成し、シリコン基板２０の表裏両面にシリコン酸化
膜２１を形成した後、例えば気相成長法（ＣＶＤ法）に
よりシリコン窒化膜２２を形成する。
板２０の主表面側にボロン等を拡散させてゲージ抵抗４
を形成し、シリコン基板２０の表裏両面にシリコン酸化
膜２１を形成した後、例えば気相成長法（ＣＶＤ法）に
よりシリコン窒化膜２２を形成する。
【００２９】次に、シリコン基板２０の表裏両面に形成
されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２をエ
ッチング技術を用いてそれぞれパターニングし、水酸化
カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸して異方性エッチング
を行い、シリコン基板２０の前面側にゲージ抵抗４が形
成された部位を取り囲むようにして断面略Ｖ字状の溝２
３を形成するとともに、シリコン基板２０の裏面側に凹
所３を設けることによりダイヤフラム２を形成する（図
４（ｂ）参照）。
されたシリコン酸化膜２１及びシリコン窒化膜２２をエ
ッチング技術を用いてそれぞれパターニングし、水酸化
カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸して異方性エッチング
を行い、シリコン基板２０の前面側にゲージ抵抗４が形
成された部位を取り囲むようにして断面略Ｖ字状の溝２
３を形成するとともに、シリコン基板２０の裏面側に凹
所３を設けることによりダイヤフラム２を形成する（図
４（ｂ）参照）。
【００３０】その後、図４（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板２０の表裏両面に形成されたシリコン酸化膜２１
及びシリコン窒化膜２２をエッチングにより除去し、図
４（ｄ）に示すように、溝２３の底付近でシリコン基板
２０を切断して、主表面と側面の角にテーパ面１ａが設
けられたセンサチップ１を形成する。
ン基板２０の表裏両面に形成されたシリコン酸化膜２１
及びシリコン窒化膜２２をエッチングにより除去し、図
４（ｄ）に示すように、溝２３の底付近でシリコン基板
２０を切断して、主表面と側面の角にテーパ面１ａが設
けられたセンサチップ１を形成する。
【００３１】上述のように本実施形態では、シリコン基
板２０を水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸して、
等方性エッチングを行うことにより、センサチップ１に
ダイヤフラム２を形成すると共に、テーパ面１ａを形成
しているので、ダイヤフラム２とテーパ面１ａとを同一
のプロセスで形成することができ、テーパ面１ａを形成
するためにプロセスを追加したり、別途機械加工などを
行う必要が無く、テーパ面１ａを容易に形成することが
でき、製造コストが増加するのを防止できる。
板２０を水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液に浸して、
等方性エッチングを行うことにより、センサチップ１に
ダイヤフラム２を形成すると共に、テーパ面１ａを形成
しているので、ダイヤフラム２とテーパ面１ａとを同一
のプロセスで形成することができ、テーパ面１ａを形成
するためにプロセスを追加したり、別途機械加工などを
行う必要が無く、テーパ面１ａを容易に形成することが
でき、製造コストが増加するのを防止できる。
【００３２】尚、本実施形態では、シリコン基板２０を
水酸化カリウムの水溶液に浸して、等方性エッチングを
行うことにりテーパ面１ａを形成しているが、テーパ面
１ａを形成するエッチング液を水酸化カリウムに限定す
る趣旨のものではなく、水酸化カリウム以外のアルカリ
水溶液にシリコン基板２０を浸して、異方性エッチング
を行うことにより、テーパ面１ａを形成しても良い。
水酸化カリウムの水溶液に浸して、等方性エッチングを
行うことにりテーパ面１ａを形成しているが、テーパ面
１ａを形成するエッチング液を水酸化カリウムに限定す
る趣旨のものではなく、水酸化カリウム以外のアルカリ
水溶液にシリコン基板２０を浸して、異方性エッチング
を行うことにより、テーパ面１ａを形成しても良い。
【００３３】（実施形態４）図５は本実施形態の半導体
圧力センサＡの断面図である。この半導体圧力センサＡ
は、シリコン基板の裏面をエッチングして凹所３を設け
ることにより形成されたダイヤフラム２の主表面側にピ
エゾ抵抗素子からなるゲージ抵抗４が形成されたセンサ
チップ１と、凹所３に連通する貫通孔５を有し、センサ
チップ１に陽極接合されたガラス台座６と、ガラス台座
６の貫通孔５に連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台
座６に固定された圧力導入管７とを備えており、センサ
チップ１の側面及びガラス台座６の側面と圧力導入管７
とを固定部材としての液状ガラス（溶融シリカ）１５に
より同時に接着、固定してある。
圧力センサＡの断面図である。この半導体圧力センサＡ
は、シリコン基板の裏面をエッチングして凹所３を設け
ることにより形成されたダイヤフラム２の主表面側にピ
エゾ抵抗素子からなるゲージ抵抗４が形成されたセンサ
チップ１と、凹所３に連通する貫通孔５を有し、センサ
チップ１に陽極接合されたガラス台座６と、ガラス台座
６の貫通孔５に連通する圧力導入孔８を有し、ガラス台
座６に固定された圧力導入管７とを備えており、センサ
チップ１の側面及びガラス台座６の側面と圧力導入管７
とを固定部材としての液状ガラス（溶融シリカ）１５に
より同時に接着、固定してある。
【００３４】このように、ガラス台座６におけるセンサ
チップ１及び圧力導入管７との接合面以外の側面が液状
ガラス１５を介して圧力導入管７に固定されているの
で、ガラス台座６と圧力導入管７との接合強度を高める
ことができ、且つ、センサチップ１は圧力導入管７に固
定されたガラス台座６に接合され、さらにセンサチップ
１におけるガラス台座６との接合面以外の側面が液状ガ
ラス１５を介して圧力導入管７に固定されているので、
センサチップ１及びガラス台座６と圧力導入管７との接
合強度を高めることができ、半導体圧力センサＡの破壊
強度が向上する。
チップ１及び圧力導入管７との接合面以外の側面が液状
ガラス１５を介して圧力導入管７に固定されているの
で、ガラス台座６と圧力導入管７との接合強度を高める
ことができ、且つ、センサチップ１は圧力導入管７に固
定されたガラス台座６に接合され、さらにセンサチップ
１におけるガラス台座６との接合面以外の側面が液状ガ
ラス１５を介して圧力導入管７に固定されているので、
センサチップ１及びガラス台座６と圧力導入管７との接
合強度を高めることができ、半導体圧力センサＡの破壊
強度が向上する。
【００３５】また、液状ガラス１５の熱膨張率はシリコ
ンの熱膨張率に近いので、センサチップ１と液状ガラス
１５との熱膨張率の違いによってセンサチップ１のダイ
ヤフラム２に加わる熱応力が低減され、熱応力によりダ
イヤフラム２に発生する歪みが低減されるから、広い使
用温度範囲で高精度の半導体圧力センサＡを実現するこ
とができる。
ンの熱膨張率に近いので、センサチップ１と液状ガラス
１５との熱膨張率の違いによってセンサチップ１のダイ
ヤフラム２に加わる熱応力が低減され、熱応力によりダ
イヤフラム２に発生する歪みが低減されるから、広い使
用温度範囲で高精度の半導体圧力センサＡを実現するこ
とができる。
【００３６】
【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、シリ
コン基板の裏面側をエッチングして凹所を設けることに
より形成されたダイヤフラムの表面側にピエゾ抵抗素子
が形成されたセンサチップと、前記凹所に連通する貫通
孔を有しセンサチップの裏面に接合された台座と、前記
貫通孔に連通する圧力導入孔を有し台座が固定された圧
力導入管とを備え、センサチップにおける台座との接合
面以外の面を圧力導入管に固定する固定部材を設けたこ
とを特徴とし、センサチップの裏面は圧力導入管に固定
された台座に接合されており、さらに台座との接合面以
外のセンサチップの面が固定部材を介して圧力導入管に
固定されているので、センサチップ及び台座の圧力導入
管に対する接合強度が高くなり、半導体圧力センサの破
壊強度が向上するという効果がある。
コン基板の裏面側をエッチングして凹所を設けることに
より形成されたダイヤフラムの表面側にピエゾ抵抗素子
が形成されたセンサチップと、前記凹所に連通する貫通
孔を有しセンサチップの裏面に接合された台座と、前記
貫通孔に連通する圧力導入孔を有し台座が固定された圧
力導入管とを備え、センサチップにおける台座との接合
面以外の面を圧力導入管に固定する固定部材を設けたこ
とを特徴とし、センサチップの裏面は圧力導入管に固定
された台座に接合されており、さらに台座との接合面以
外のセンサチップの面が固定部材を介して圧力導入管に
固定されているので、センサチップ及び台座の圧力導入
管に対する接合強度が高くなり、半導体圧力センサの破
壊強度が向上するという効果がある。
【００３７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記センサチップの表面と側面の角にテーパ面が設
けられ、該テーパ面が上記固定部材により圧力導入管に
固定されたことを特徴とし、固定部材はセンサチップの
表面と側面との角に形成されたテーパ面を支持している
ので、センサチップの裏面側から表面側に加わる力を固
定部材で受けることによって、センサチップ及び台座の
圧力導入管に対する接合強度がさらに高くなり、半導体
圧力センサの破壊強度が向上するという効果がある。
て、上記センサチップの表面と側面の角にテーパ面が設
けられ、該テーパ面が上記固定部材により圧力導入管に
固定されたことを特徴とし、固定部材はセンサチップの
表面と側面との角に形成されたテーパ面を支持している
ので、センサチップの裏面側から表面側に加わる力を固
定部材で受けることによって、センサチップ及び台座の
圧力導入管に対する接合強度がさらに高くなり、半導体
圧力センサの破壊強度が向上するという効果がある。
【００３８】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記テーパ面は、シリコン基板を酸又はアルカリの
何れかの水溶液に浸して、等方性エッチングを行うこと
により形成されることを特徴とし、センサチップを製造
する製造プロセスにテーパ面を形成するプロセスを追加
することにより、別途機械加工などを行うことなくテー
パ面を容易に形成することができ、製造コストが増加す
るのを防止できるという効果がある。
て、上記テーパ面は、シリコン基板を酸又はアルカリの
何れかの水溶液に浸して、等方性エッチングを行うこと
により形成されることを特徴とし、センサチップを製造
する製造プロセスにテーパ面を形成するプロセスを追加
することにより、別途機械加工などを行うことなくテー
パ面を容易に形成することができ、製造コストが増加す
るのを防止できるという効果がある。
【００３９】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、上記テーパ面は、シリコン基板をアルカリ水溶液に
浸して、異方性エッチングを行い上記ダイヤフラムを形
成する工程で同時に形成されることを特徴とし、ダイヤ
フラムを形成するプロセスでテーパ面が同時に形成され
るので、テーパ面を形成するためにプロセスを追加した
り、別途機械加工などを行う必要が無く、テーパ面を容
易に形成することができ、製造コストが増加するのを防
止できるという効果がある。
て、上記テーパ面は、シリコン基板をアルカリ水溶液に
浸して、異方性エッチングを行い上記ダイヤフラムを形
成する工程で同時に形成されることを特徴とし、ダイヤ
フラムを形成するプロセスでテーパ面が同時に形成され
るので、テーパ面を形成するためにプロセスを追加した
り、別途機械加工などを行う必要が無く、テーパ面を容
易に形成することができ、製造コストが増加するのを防
止できるという効果がある。
【００４０】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張
率を有する金属からなることを特徴とし、固定部材は熱
膨張率がシリコンに近い金属から形成されているので、
センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによってセ
ンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によりダ
イヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い使用
温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現できるとい
う効果がある。
て、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張
率を有する金属からなることを特徴とし、固定部材は熱
膨張率がシリコンに近い金属から形成されているので、
センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによってセ
ンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によりダ
イヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い使用
温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現できるとい
う効果がある。
【００４１】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、上記固定部材は、台座におけるセンサチップ及び圧
力導入管との接合面以外の面を圧力導入管に固定するこ
とを特徴とし、台座におけるセンサチップ及び圧力導入
管との接合面以外の面が固定部材を介して圧力導入管に
固定されているので、台座と圧力導入管との接合強度を
高めることができ、且つ、センサチップは圧力導入管に
固定された台座に接合され、さらにセンサチップにおけ
る台座との接合面以外の面が固定部材を介して圧力導入
管に固定されているので、センサチップ及び台座と圧力
導入管との接合強度を高めることができ、半導体圧力セ
ンサの破壊強度が向上するという効果がある。
て、上記固定部材は、台座におけるセンサチップ及び圧
力導入管との接合面以外の面を圧力導入管に固定するこ
とを特徴とし、台座におけるセンサチップ及び圧力導入
管との接合面以外の面が固定部材を介して圧力導入管に
固定されているので、台座と圧力導入管との接合強度を
高めることができ、且つ、センサチップは圧力導入管に
固定された台座に接合され、さらにセンサチップにおけ
る台座との接合面以外の面が固定部材を介して圧力導入
管に固定されているので、センサチップ及び台座と圧力
導入管との接合強度を高めることができ、半導体圧力セ
ンサの破壊強度が向上するという効果がある。
【００４２】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張
率を有するガラスからなることを特徴とし、固定部材は
熱膨張率がシリコンに近いガラスから形成されているの
で、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによっ
てセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によ
りダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い
使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現できる
という効果がある。
て、上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近い熱膨張
率を有するガラスからなることを特徴とし、固定部材は
熱膨張率がシリコンに近いガラスから形成されているの
で、センサチップと固定部材との熱膨張率の違いによっ
てセンサチップに加わる熱応力が低減され、熱応力によ
りダイヤフラムに発生する歪みが低減されるから、広い
使用温度範囲で高精度の半導体圧力センサを実現できる
という効果がある。
【図１】実施形態１の半導体圧力センサの断面図であ
る。
る。
【図２】実施形態２の半導体圧力センサの断面図であ
る。
る。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上の半導体圧力センサを構
成するセンサチップの製造工程を説明する断面図であ
る。
成するセンサチップの製造工程を説明する断面図であ
る。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施形態３の半導体圧力セン
サを構成するセンサチップの製造工程を説明する断面図
である。
サを構成するセンサチップの製造工程を説明する断面図
である。
【図５】実施形態４の半導体圧力センサの断面図であ
る。
る。
【図６】従来の半導体圧力センサの断面図である。
【符号の説明】 Ａ 半導体圧力センサ １ センサチップ ２ ダイヤフラム ３ 凹所 ４ ゲージ抵抗 ５ 貫通孔 ６ ガラス台座 ７ 圧力導入管 ８ 圧力導入孔 ９ 覆い部 １１ ろう材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高倉 信之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 有井 康孝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF49 GG01 GG12 GG14 HH05 4M112 AA01 BA01 CA15 CA16 DA04 DA18 EA02 EA13 GA01
Claims (7)
- 【請求項１】シリコン基板の裏面側をエッチングして凹
所を設けることにより形成されたダイヤフラムの表面側
にピエゾ抵抗素子が形成されたセンサチップと、前記凹
所に連通する貫通孔を有しセンサチップの裏面に接合さ
れた台座と、前記貫通孔に連通する圧力導入孔を有し台
座が固定された圧力導入管とを備え、センサチップにお
ける台座との接合面以外の面を圧力導入管に固定する固
定部材を設けたことを特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】上記センサチップの表面と側面の角にテー
パ面が設けられ、該テーパ面が上記固定部材により圧力
導入管に固定されたことを特徴とする請求項１記載の半
導体圧力センサ。 - 【請求項３】上記テーパ面は、シリコン基板を酸又はア
ルカリの何れかの水溶液に浸して、等方性エッチングを
行うことにより形成されることを特徴とする請求項２記
載の半導体圧力センサ。 - 【請求項４】上記テーパ面は、シリコン基板をアルカリ
水溶液に浸して、異方性エッチングを行い上記ダイヤフ
ラムを形成する工程で同時に形成されることを特徴とす
る請求項２記載の半導体圧力センサ。 - 【請求項５】上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近
い熱膨張率を有する金属からなることを特徴とする請求
項２記載の半導体圧力センサ。 - 【請求項６】上記固定部材は、台座におけるセンサチッ
プ及び圧力導入管との接合面以外の面を圧力導入管に固
定することを特徴とする請求項１記載の半導体圧力セン
サ。 - 【請求項７】上記固定部材は、シリコンの熱膨張率に近
い熱膨張率を有するガラスからなることを特徴とする請
求項６記載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145731A JP2000337984A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11145731A JP2000337984A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337984A true JP2000337984A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15391848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11145731A Withdrawn JP2000337984A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337984A (ja) |
-
1999
- 1999-05-26 JP JP11145731A patent/JP2000337984A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |