JP2001059789A - 半導体圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い破壊圧力を有し、信頼性の高い半導体圧
力検出器を提供すること。 【解決手段】 変形量を検出するピエゾ抵抗２を形成し
たダイヤフラム３を有する半導体基板１に、貫通孔１２
を有する支持体４を、前記貫通孔１２がダイヤフラム３
内部に連通するように接合し、圧力を導入する圧力導入
路１３を有するステム５を、前記圧力導入路１３と貫通
孔１２が連通するように支持体４に接合してなる半導体
圧力検出器において、前記貫通孔１２の半導体基板１側
を、半導体基板１と支持体４が接合したとき、前記接合
部分１４が鈍角となるように形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗を付設
したダイヤフラムを有する半導体基板を備え、圧力を検
出する半導体圧力検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の半導体圧力検出器においては、
図６に示すように、変形量を検出するピエゾ抵抗２を形
成したダイヤフラム３を有する半導体基板１に、貫通孔
１２を有する支持体４を、前記貫通孔１２がダイヤフラ
ム３内部に連通するように接合し、圧力を導入する圧力
導入路１３を有するステム５を、前記圧力導入路１３と
貫通孔１２が連通するように支持体４に接合したもの
で、圧力導入路からの圧力によりダイヤフラム３に発生
する応力を、ピエゾ抵抗２のピエゾ抵抗効果による抵抗
値の変化として検出し、圧力を検出することができる。
上記半導体圧力検出器は、量産性に優れていること、小
型化及び微細加工が容易で検出感度が高いという利点が
あり、また、特性の再現性が良く信頼性も高いという利
点を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、圧力導入路からの圧力が上昇した
とき、半導体基板１と支持体４との接合部分１４が鋭角
となっているため、応力が集中し、使用される圧力が高
い場合（例えば、車載用など）には、前記接合部分１４
の破壊圧力は、要求される破壊圧力をわずかに上回る程
度で信頼性が低いという問題があった。

【０００４】例えば、２．６ｍｍ角の半導体基板を備え
た半導体圧力検出器の場合、半導体基板と支持体の接合
部分の破壊圧力が１４０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２である
のに対し、車載用圧力センサの定格圧力は６０ｋｇｆ／
ｃｍ２で、要求される破壊圧力は、定格圧力の２〜３倍
とすることが一般的で、１２０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２
である。

【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、高い破壊圧力を有し、信
頼性の高い半導体圧力検出器を提供することにある。

【０００６】

【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記載の半導体圧力検出器は、変形量を検出
するピエゾ抵抗を形成したダイヤフラムを有する半導体
基板に、貫通孔を有する支持体を、前記貫通孔がダイヤ
フラム内部に連通するように接合し、圧力を導入する圧
力導入路を有するステムを、前記圧力導入路と貫通孔が
連通するように支持体に接合してなる半導体圧力検出器
において、前記貫通孔の半導体基板側を、半導体基板と
支持体が接合したとき、前記接合部分が鈍角となるよう
に形成したことを特徴とする。

【０００７】したがって、半導体基板と支持体の接合部
分が鈍角となっているため、前記接合部分に応力が集中
しにくく、圧力導入路からの圧力による破壊圧力を向上
させることができる。

【０００８】また、請求項２記載の半導体圧力検出器
は、変形量を検出するピエゾ抵抗を形成したダイヤフラ
ムを有する半導体基板に、貫通孔を有する支持体を、前
記貫通孔がダイヤフラム内部に連通するように接合し、
圧力を導入する圧力導入路を有するステムを、前記圧力
導入路と貫通孔が連通するように支持体に接合してなる
半導体圧力検出器において、前記貫通孔の半導体基板側
を、半導体基板と支持体が接合したとき、前記接合部分
が同一平面となるように形成したことを特徴とする。

【０００９】したがって、半導体基板と支持体の接合部
分が同一平面となっているため、前記接合部分に応力が
集中しにくく、圧力導入路からの圧力による破壊圧力を
向上させることができる。

【００１０】また、請求項３記載の半導体圧力検出器
は、請求項２の半導体基板及び支持体を同じ面方位を有
するものとし、各々異方性エッチングで形成したことを
特徴とする。

【００１１】したがって、同じ面方位を有する半導体基
板と支持体を、異方性エッチングで形成すれば、別々に
形成しても、各々の傾斜面の角度が同じとなり、半導体
基板と支持体の接合部分を正確に、かつ、容易に同一平
面とすることができる。

【００１２】また、請求項４記載の半導体圧力検出器
は、請求項１の貫通孔のステム側の大きさを、他方の半
導体基板側より小さくしたことを特徴とする。

【００１３】したがって、貫通孔の半導体基板側の大き
さのみを大きくしているため、貫通孔の半導体基板側及
びステム側の大きさを大きくとしたものに比べて、支持
体の肉厚が厚くなり、支持体の機械的強度を向上させる
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態を示し、図２は、本発明の第２の実施の形態を示し、
図３は、本発明の第３の実施の形態を示し、図４乃至図
５は、本発明の第４の実施の形態を示している。

【００１５】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態の概略構成を示す断面図である。

【００１６】この実施の形態の半導体圧力検出器は、変
形量を検出するピエゾ抵抗２を形成したダイヤフラム３
を有する半導体基板１に、貫通孔１２を有する支持体４
を、前記貫通孔１２がダイヤフラム３内部に連通するよ
うに接合し、圧力を導入する圧力導入路１３を有するス
テム５を、前記圧力導入路１３と貫通孔１２が連通する
ように支持体４に接合してなる半導体圧力検出器におい
て、前記貫通孔１２の半導体基板１側を、半導体基板１
と支持体４が接合したとき、前記接合部分１４が鈍角と
なるように形成している。

【００１７】したがって、半導体基板１と支持体４との
接合部分１４が鈍角となっているため、前記接合部分１
４に応力が集中しにくく、圧力導入路１３からの圧力に
よる破壊圧力を向上させることができる。

【００１８】［第２の実施の形態］図２は、第２の実施
の形態の概略構成を示す断面図である。

【００１９】この実施の形態の半導体圧力検出器は、変
形量を検出するピエゾ抵抗２を形成したダイヤフラム３
を有する半導体基板１に、貫通孔１２を有する支持体４
を、前記貫通孔１２がダイヤフラム３内部に連通するよ
うに接合し、圧力を導入する圧力導入路１３を有するス
テム５を、前記圧力導入路１３と貫通孔１２が連通する
ように支持体４に接合してなる半導体圧力検出器におい
て、前記貫通孔１２の半導体基板１側を、半導体基板１
と支持体４が接合したとき、前記接合部分１４が同一平
面となるように形成している。

【００２０】したがって、半導体基板１と支持体４との
接合部分１４が同一平面となっているため、前記接合部
分１４に応力が集中しにくく、圧力導入路１３からの圧
力による破壊圧力を向上させることができる。

【００２１】［第３の実施の形態］図３は、第３の実施
の形態の概略構成を示す断面図である。

【００２２】この実施の形態は、半導体基板１及び支持
体４の構成のみが第２の実施の形態と異なるもので、他
の構成部材は第２の実施の形態のものと同一である。

【００２３】このものの半導体基板１及び支持体４は、
同じ面方位を有するものとし、各々異方性エッチングで
形成している。

【００２４】したがって、同じ面方位を有する半導体基
板１と支持体４を、異方性エッチングで形成すれば、別
々に形成しても、各々の傾斜面６、７の角度が同じとな
り、半導体基板１と支持体４の接合部分１４を正確に、
かつ、容易に同一平面とすることができる。

【００２５】［第４の実施の形態］図４は、第４の実施
の形態の概略構成を示す断面図で、図５は、同実施の形
態の他の構成例を示す断面図である。

【００２６】この実施の形態は、支持体４の構成のみが
第１の実施の形態と異なるもので、他の構成部材は第１
の実施の形態のものと同一である。

【００２７】このものの支持体４は、貫通孔１２のステ
ム５側の大きさを、他方の半導体基板１側より小さくし
ている。

【００２８】したがって、貫通孔１２の半導体基板１側
の大きさのみを大きくしているため、貫通孔１２の半導
体基板１側及びステム５側の大きさを大きくとしたもの
に比べて、支持体４の肉厚が厚くなり、支持体４の機械
的強度を向上させることができる。

【００２９】また、図５のように、機械的強度をさらに
考慮し、半導体基板１との接合部分１４のみを鈍角とす
るように形成した溝９のように形成しても構わない。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の半
導体圧力検出器は、半導体基板と支持体の接合部分が鈍
角となり、前記接合部分に応力が集中しにくく、圧力導
入路からの圧力による破壊圧力を向上するので、信頼性
の高い半導体圧力検出器を提供することができる。

【００３１】また、請求項２記載の半導体圧力検出器
は、半導体基板と支持体の接合部分が同一平面となり、
前記接合部分に応力が集中しにくく、圧力導入路からの
圧力による破壊圧力を向上するので、信頼性の高い半導
体圧力検出器を提供することができる。

【００３２】また、請求項３記載の半導体圧力検出器
は、請求項２記載のものの効果に加え、同じ面方位を有
する半導体基板と支持体を、異方性エッチングで形成す
れば、別々に形成しても、各々の傾斜面の角度が同じと
なり、半導体基板と支持体の接合部分を正確に、かつ、
容易に同一平面とすることができる。

【００３３】また、請求項４記載の半導体圧力検出器
は、請求項１記載のものの効果に加え、貫通孔の半導体
基板側及びステム側を大きな断面積としたものに比べ
て、支持体の肉厚が厚くなり、支持体の機械的強度が向
上するので、さらに信頼性の高い半導体圧力検出器を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す断
面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す断
面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す断
面図である。

【図５】同実施の形態の他の構成例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の従来例の概略構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ ピエゾ抵抗 ３ ダイヤフラム ４ 支持体 ５ ステム １２ 貫通孔 １３ 圧力導入路 １４ 接合部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安池 則之 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 DD04 EE13 FF23 FF49 GG01 GG14 HH05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変形量を検出するピエゾ抵抗を形成した
   ダイヤフラムを有する半導体基板に、貫通孔を有する支
   持体を、前記貫通孔がダイヤフラム内部に連通するよう
   に接合し、圧力を導入する圧力導入路を有するステム
   を、前記圧力導入路と貫通孔が連通するように支持体に
   接合してなる半導体圧力検出器において、前記貫通孔の
   半導体基板側を、半導体基板と支持体が接合したとき、
   前記接合部分が鈍角となるように形成したことを特徴と
   する半導体圧力検出器。
2. 【請求項２】 変形量を検出するピエゾ抵抗を形成した
   ダイヤフラムを有する半導体基板に、貫通孔を有する支
   持体を、前記貫通孔がダイヤフラム内部に連通するよう
   に接合し、圧力を導入する圧力導入路を有するステム
   を、前記圧力導入路と貫通孔が連通するように支持体に
   接合してなる半導体圧力検出器において、前記貫通孔の
   半導体基板側を、半導体基板と支持体が接合したとき、
   前記接合部分が同一平面となるように形成したことを特
   徴とする半導体圧力検出器。
3. 【請求項３】 前記半導体基板及び支持体を同じ面方位
   を有するものとし、各々異方性エッチングで形成したこ
   とを特徴とする請求項２記載の半導体圧力検出器。
4. 【請求項４】 前記貫通孔のステム側の大きさを、他方
   の半導体基板側より小さくしたことを特徴とする請求項
   １記載の半導体圧力検出器。