JP2001356061A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JP2001356061A JP2001356061A JP2000178785A JP2000178785A JP2001356061A JP 2001356061 A JP2001356061 A JP 2001356061A JP 2000178785 A JP2000178785 A JP 2000178785A JP 2000178785 A JP2000178785 A JP 2000178785A JP 2001356061 A JP2001356061 A JP 2001356061A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤフラム裏面端部にＲが形成されたダイ
ヤフラム式半導体圧力センサにおいて、ダイヤフラムの
破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可能なＲ
形状を提供する。 【解決手段】 ダイヤフラム３の厚さをｄ、ダイヤフラ
ム３の面積をＳとしたとき、ダイヤフラム３の裏面端部
２ａに形成されたＲが下記数式４にて表される関係を満
足する。 【数４】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6である。
ヤフラム式半導体圧力センサにおいて、ダイヤフラムの
破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可能なＲ
形状を提供する。 【解決手段】 ダイヤフラム３の厚さをｄ、ダイヤフラ
ム３の面積をＳとしたとき、ダイヤフラム３の裏面端部
２ａに形成されたＲが下記数式４にて表される関係を満
足する。 【数４】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の一面
に凹部を形成することにより該半導体基板に圧力検出用
のダイヤフラムを形成してなり、このダイヤフラムの裏
面端部にＲが形成された半導体圧力センサに関する。
に凹部を形成することにより該半導体基板に圧力検出用
のダイヤフラムを形成してなり、このダイヤフラムの裏
面端部にＲが形成された半導体圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体圧力センサとしては、例
えば特開平１１−９７４１３号公報に記載のものが提案
されている。このものは、半導体基板（シリコン基板）
の一面から異方性エッチングにより半導体基板に形成さ
れた凹部と、半導体基板のうち凹部の底面側に形成され
た受圧用のダイヤフラムとを備えたダイヤフラム式半導
体圧力センサである。
えば特開平１１−９７４１３号公報に記載のものが提案
されている。このものは、半導体基板（シリコン基板）
の一面から異方性エッチングにより半導体基板に形成さ
れた凹部と、半導体基板のうち凹部の底面側に形成され
た受圧用のダイヤフラムとを備えたダイヤフラム式半導
体圧力センサである。
【０００３】そして、ダイヤフラムの破壊強度を向上さ
せるために、ダイヤフラムにおける凹部側の面（即ち、
ダイヤフラムの裏面）の端部の角部を、等方性エッチン
グを行うことにより丸め、ダイヤフラムの裏面端部にＲ
を形成した構成としている。
せるために、ダイヤフラムにおける凹部側の面（即ち、
ダイヤフラムの裏面）の端部の角部を、等方性エッチン
グを行うことにより丸め、ダイヤフラムの裏面端部にＲ
を形成した構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者等の
検討によれば、ダイヤフラムの裏面端部にＲを形成する
ことでダイヤフラムの破壊強度は向上するものの、Ｒが
大きすぎるとＲを形成するためのエッチング時間が長く
なり、スループットが低下する。
検討によれば、ダイヤフラムの裏面端部にＲを形成する
ことでダイヤフラムの破壊強度は向上するものの、Ｒが
大きすぎるとＲを形成するためのエッチング時間が長く
なり、スループットが低下する。
【０００５】本発明は上記問題に鑑み、ダイヤフラム裏
面端部にＲが形成されたダイヤフラム式半導体圧力セン
サにおいて、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持
しつつ効率的に形成可能なＲ形状を提供することを目的
とする。
面端部にＲが形成されたダイヤフラム式半導体圧力セン
サにおいて、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持
しつつ効率的に形成可能なＲ形状を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ダイヤフ
ラム裏面端部にＲが形成されたダイヤフラム式半導体圧
力センサについて、ＦＥＭ（有限要素法）解析によって
ダイヤフラム形状とダイヤフラムの破壊耐圧との関係を
シミュレーションした。その結果、ダイヤフラムの厚さ
ｄとダイヤフラムの面積Ｓとの比ｄ／Ｓと、破壊耐圧と
の関係において、シミュレーションと実測値が良く一致
することがわかった（図３参照）。
ラム裏面端部にＲが形成されたダイヤフラム式半導体圧
力センサについて、ＦＥＭ（有限要素法）解析によって
ダイヤフラム形状とダイヤフラムの破壊耐圧との関係を
シミュレーションした。その結果、ダイヤフラムの厚さ
ｄとダイヤフラムの面積Ｓとの比ｄ／Ｓと、破壊耐圧と
の関係において、シミュレーションと実測値が良く一致
することがわかった（図３参照）。
【０００７】そこで、更に検討を進め、種々の比ｄ／Ｓ
について、Ｒの大きさと破壊耐圧との関係をシミュレー
ションしたところ、図４に示す様な傾向が得られた。つ
まり、図４に示す様に、Ｒを大きくしていくと破壊耐圧
も大きくなるが、ある所でほぼ飽和し、それ以上Ｒを大
きくしてもエッチング時間が長くなる割には、Ｒによる
破壊耐圧向上の効果は、さほど大きくならない。
について、Ｒの大きさと破壊耐圧との関係をシミュレー
ションしたところ、図４に示す様な傾向が得られた。つ
まり、図４に示す様に、Ｒを大きくしていくと破壊耐圧
も大きくなるが、ある所でほぼ飽和し、それ以上Ｒを大
きくしてもエッチング時間が長くなる割には、Ｒによる
破壊耐圧向上の効果は、さほど大きくならない。
【０００８】このことから、各々の比ｄ／ＳにおけるＲ
−破壊耐圧曲線の屈曲点（飽和点）ｋ１、ｋ２、ｋ３に
対応したＲを有するダイヤフラムであれば、Ｒを形成す
るにあたって最低限のエッチング時間にて（つまり、最
小限の大きさのＲにて）ダイヤフラム破壊強度を十分に
向上させることができる。
−破壊耐圧曲線の屈曲点（飽和点）ｋ１、ｋ２、ｋ３に
対応したＲを有するダイヤフラムであれば、Ｒを形成す
るにあたって最低限のエッチング時間にて（つまり、最
小限の大きさのＲにて）ダイヤフラム破壊強度を十分に
向上させることができる。
【０００９】ここで、実際にＲをエッチングで形成する
場合には、エッチングの加工ばらつきがあるため、Ｒが
最低限、上記屈曲点ｋ１等に対応するＲとなるように、
エッチング時間を設定する。この加工ばらつきを考慮し
た場合、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊
強度を十分に向上させる目的でＲを形成すると、出来上
がったＲは、図４中の斜線ハッチングで示す領域Ｐ内の
大きさを有することになる。
場合には、エッチングの加工ばらつきがあるため、Ｒが
最低限、上記屈曲点ｋ１等に対応するＲとなるように、
エッチング時間を設定する。この加工ばらつきを考慮し
た場合、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊
強度を十分に向上させる目的でＲを形成すると、出来上
がったＲは、図４中の斜線ハッチングで示す領域Ｐ内の
大きさを有することになる。
【００１０】請求項１〜請求項３の発明は、上記検討に
基づいてなされたものであり、半導体基板（１）と、こ
の半導体基板の一面から異方性エッチングを行うことに
より該半導体基板に形成された凹部（２）と、該半導体
基板のうち該凹部の底面側に形成された受圧用のダイヤ
フラム（３）とを備え、このダイヤフラムにおける該凹
部側の面の端部にＲが形成されている半導体圧力センサ
において、該ダイヤフラムの厚さをｄ、該ダイヤフラム
の面積をＳとしたとき、該Ｒが下記数式２にて表される
ことを特徴としている。
基づいてなされたものであり、半導体基板（１）と、こ
の半導体基板の一面から異方性エッチングを行うことに
より該半導体基板に形成された凹部（２）と、該半導体
基板のうち該凹部の底面側に形成された受圧用のダイヤ
フラム（３）とを備え、このダイヤフラムにおける該凹
部側の面の端部にＲが形成されている半導体圧力センサ
において、該ダイヤフラムの厚さをｄ、該ダイヤフラム
の面積をＳとしたとき、該Ｒが下記数式２にて表される
ことを特徴としている。
【００１１】
【数２】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、ａは、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6の範
囲である。
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、ａは、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6の範
囲である。
【００１２】この数式２は、上記図４に示される領域Ｐ
を数式化したものであり、この数式２によって示される
比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関係は、図５に示される。そし
て、本発明によれば、上記数式２の関係を満足するＲを
有するため、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム
破壊強度を十分に向上させることが可能となる。よっ
て、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持しつつ効
率的に形成可能なＲ形状を提供することができる。
を数式化したものであり、この数式２によって示される
比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関係は、図５に示される。そし
て、本発明によれば、上記数式２の関係を満足するＲを
有するため、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム
破壊強度を十分に向上させることが可能となる。よっ
て、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持しつつ効
率的に形成可能なＲ形状を提供することができる。
【００１３】また、請求項３の発明のように、半導体基
板（１）が台座（４）に接合されたものである場合、ダ
イヤフラム（３）の平面形状を８角形とすれば、当該平
面形状が４角形である場合に比べて接合部の応力歪みが
小さくなるため、接合破壊耐圧が高いので耐圧性向上の
点から好ましい。
板（１）が台座（４）に接合されたものである場合、ダ
イヤフラム（３）の平面形状を８角形とすれば、当該平
面形状が４角形である場合に比べて接合部の応力歪みが
小さくなるため、接合破壊耐圧が高いので耐圧性向上の
点から好ましい。
【００１４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る半
導体圧力センサＳ１の概略断面図であり、図２は、セン
サＳ１における半導体基板１の一面から見たダイヤフラ
ム３の平面形状を示す図である。１は半導体基板であ
り、本例では面方位が（１１０）面である単結晶シリコ
ン基板としている。半導体基板１には、半導体基板１の
一面から凹んだ凹部２が形成されている。
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る半
導体圧力センサＳ１の概略断面図であり、図２は、セン
サＳ１における半導体基板１の一面から見たダイヤフラ
ム３の平面形状を示す図である。１は半導体基板であ
り、本例では面方位が（１１０）面である単結晶シリコ
ン基板としている。半導体基板１には、半導体基板１の
一面から凹んだ凹部２が形成されている。
【００１６】この凹部２の形成に伴い薄肉部となった凹
部２の底面側には、平面形状が８角形である圧力検出用
のダイヤフラム３が形成されている。そして、図１に示
す様に、ダイヤフラム３における凹部２側の面（以下、
ダイヤフラム３の裏面という）の端部２ａの角部は丸め
られてＲが形成されている。
部２の底面側には、平面形状が８角形である圧力検出用
のダイヤフラム３が形成されている。そして、図１に示
す様に、ダイヤフラム３における凹部２側の面（以下、
ダイヤフラム３の裏面という）の端部２ａの角部は丸め
られてＲが形成されている。
【００１７】このダイヤフラム３は次のようにして形成
することができる。即ち、半導体基板１の一面に所定パ
ターンのマスクを形成し、ＫＯＨ等を用いた異方性エッ
チングを行うことにより、凹部２を形成し、更に、特開
平１１−９７４１３号公報に示されているような陽極酸
化による等方性エッチングを行うことにより、ダイヤフ
ラム３の裏面端部２ａにＲを形成する。こうして、ダイ
ヤフラム３が形成される。
することができる。即ち、半導体基板１の一面に所定パ
ターンのマスクを形成し、ＫＯＨ等を用いた異方性エッ
チングを行うことにより、凹部２を形成し、更に、特開
平１１−９７４１３号公報に示されているような陽極酸
化による等方性エッチングを行うことにより、ダイヤフ
ラム３の裏面端部２ａにＲを形成する。こうして、ダイ
ヤフラム３が形成される。
【００１８】なお、本例では、半導体基板１として面方
位が（１１０）面である単結晶シリコン基板を採用して
おり、ダイヤフラム３を形成するための上記エッチング
用のマスクパターンは、凹部２の開口部形状に対応した
開口部を有する。それによって、図２に示す様な平面形
状（便宜上、斜線ハッチングを施してある）が８角形の
ダイヤフラム３が形成される。
位が（１１０）面である単結晶シリコン基板を採用して
おり、ダイヤフラム３を形成するための上記エッチング
用のマスクパターンは、凹部２の開口部形状に対応した
開口部を有する。それによって、図２に示す様な平面形
状（便宜上、斜線ハッチングを施してある）が８角形の
ダイヤフラム３が形成される。
【００１９】また、ダイヤフラム３の表面（半導体基板
の他面側）には、図示しない歪みゲージが拡散等の半導
体プロセスにより形成されている。この歪みゲージはブ
リッジ回路を構成しており、このブリッジ回路によっ
て、圧力印加時におけるダイヤフラム３の歪みに基づく
電気信号が発生し、印加された圧力の検出が可能となっ
ている。
の他面側）には、図示しない歪みゲージが拡散等の半導
体プロセスにより形成されている。この歪みゲージはブ
リッジ回路を構成しており、このブリッジ回路によっ
て、圧力印加時におけるダイヤフラム３の歪みに基づく
電気信号が発生し、印加された圧力の検出が可能となっ
ている。
【００２０】また、半導体基板１の一面には、ガラスよ
りなる台座４が凹部２を覆うように陽極接合等により接
合されている。この台座４には、外部と凹部２とを連通
する圧力導入通路５が形成されており、この圧力導入通
路５から、凹部２内へ被測定圧力を導入してダイヤフラ
ム３の裏面に受圧させることが可能となっている。な
お、台座４はシリコンよりなるものでもよい。
りなる台座４が凹部２を覆うように陽極接合等により接
合されている。この台座４には、外部と凹部２とを連通
する圧力導入通路５が形成されており、この圧力導入通
路５から、凹部２内へ被測定圧力を導入してダイヤフラ
ム３の裏面に受圧させることが可能となっている。な
お、台座４はシリコンよりなるものでもよい。
【００２１】ところで、本実施形態では、ダイヤフラム
３の厚さをｄ、ダイヤフラム３の面積（本例では８角形
平面の面積）をＳとしたとき、ダイヤフラム３の裏面端
部２ａの角部に形成されたＲを、下記数式３にて表され
る関係を満足するように設定したことを主たる特徴とし
ている。
３の厚さをｄ、ダイヤフラム３の面積（本例では８角形
平面の面積）をＳとしたとき、ダイヤフラム３の裏面端
部２ａの角部に形成されたＲを、下記数式３にて表され
る関係を満足するように設定したことを主たる特徴とし
ている。
【００２２】
【数３】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6である。こ
のようなＲの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム３の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するＲ形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなＲの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-6≦ａ≦１６×１０-6である。こ
のようなＲの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム３の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するＲ形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなＲの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
【００２３】ＦＥＭ解析によってダイヤフラム形状とダ
イヤフラムの破壊耐圧との関係を検討した。ＦＥＭ応力
解析により、ダイヤフラム３に圧力を印加していったと
き、の応力最大部（実際にはダイヤフラム３の裏面端部
２ａ）における発生応力を求め、求めた発生応力が破壊
強度に達したときの印加圧力を破壊耐圧と考えることが
できる。
イヤフラムの破壊耐圧との関係を検討した。ＦＥＭ応力
解析により、ダイヤフラム３に圧力を印加していったと
き、の応力最大部（実際にはダイヤフラム３の裏面端部
２ａ）における発生応力を求め、求めた発生応力が破壊
強度に達したときの印加圧力を破壊耐圧と考えることが
できる。
【００２４】このことから、シミュレーションモデルに
おいて、ダイヤフラム３の面積Ｓ、厚さｄ、Ｒ寸法を変
えた場合のダイヤフラム３の破壊耐圧を予想することが
できる。本例のセンサＳ１についてＦＥＭ解析によるシ
ミュレーション等を行い、検討した結果を以下に示す。
なお、本検討例では、ダイヤフラム３のサイズは図２に
示す寸法Ｗ１、Ｗ２が、Ｗ１が１．３ｍｍ、Ｗ２が１．
４ｍｍとした。
おいて、ダイヤフラム３の面積Ｓ、厚さｄ、Ｒ寸法を変
えた場合のダイヤフラム３の破壊耐圧を予想することが
できる。本例のセンサＳ１についてＦＥＭ解析によるシ
ミュレーション等を行い、検討した結果を以下に示す。
なお、本検討例では、ダイヤフラム３のサイズは図２に
示す寸法Ｗ１、Ｗ２が、Ｗ１が１．３ｍｍ、Ｗ２が１．
４ｍｍとした。
【００２５】図３に、ダイヤフラム３の厚さｄとダイヤ
フラム３の面積Ｓとの比ｄ／Ｓと、ダイヤフラム破壊耐
圧（ＭＰａ）との関係について、シミュレーション結果
と実測値を示す。図３では、Ｒ寸法が１μｍの場合と０
μｍの場合（つまり、Ｒを形成しない場合）を示してあ
る。なお、黒丸及び白丸で示す実測値のプロット幅は３
σである。このように、比ｄ／Ｓと、ダイヤフラム破壊
耐圧との関係において、シミュレーション結果と実測値
が良く一致することがわかった。
フラム３の面積Ｓとの比ｄ／Ｓと、ダイヤフラム破壊耐
圧（ＭＰａ）との関係について、シミュレーション結果
と実測値を示す。図３では、Ｒ寸法が１μｍの場合と０
μｍの場合（つまり、Ｒを形成しない場合）を示してあ
る。なお、黒丸及び白丸で示す実測値のプロット幅は３
σである。このように、比ｄ／Ｓと、ダイヤフラム破壊
耐圧との関係において、シミュレーション結果と実測値
が良く一致することがわかった。
【００２６】図４に、Ｒ寸法とダイヤフラム破壊耐圧と
の関係についてのシミュレーション結果（Ｒ−破壊耐圧
曲線）を示す。図４においては、比ｄ／Ｓを、３．４８
×１０-5（太い実線曲線）、１．８６×１０-5（太い破
線曲線）、１．４４×１０-5（太い一点鎖線曲線）と変
えた各場合について、Ｒ−破壊耐圧曲線を示してある。
また、丸プロット（ｄ／Ｓ＝３．４８×１０-5）、三角
プロット（ｄ／Ｓ＝１．８６×１０-5）は、実測値であ
る。
の関係についてのシミュレーション結果（Ｒ−破壊耐圧
曲線）を示す。図４においては、比ｄ／Ｓを、３．４８
×１０-5（太い実線曲線）、１．８６×１０-5（太い破
線曲線）、１．４４×１０-5（太い一点鎖線曲線）と変
えた各場合について、Ｒ−破壊耐圧曲線を示してある。
また、丸プロット（ｄ／Ｓ＝３．４８×１０-5）、三角
プロット（ｄ／Ｓ＝１．８６×１０-5）は、実測値であ
る。
【００２７】図４から、Ｒ寸法を大きくしていくとダイ
ヤフラム破壊耐圧は向上するが、その向上度は、ある部
分を境に減少することがわかる。つまり、Ｒを大きくし
ていくことによる破壊耐圧向上効果は、ある所でほぼ飽
和し、それ以上Ｒを大きくしてもエッチング時間が長く
なる割には、Ｒによる破壊耐圧向上の効果は、さほど大
きくならない。
ヤフラム破壊耐圧は向上するが、その向上度は、ある部
分を境に減少することがわかる。つまり、Ｒを大きくし
ていくことによる破壊耐圧向上効果は、ある所でほぼ飽
和し、それ以上Ｒを大きくしてもエッチング時間が長く
なる割には、Ｒによる破壊耐圧向上の効果は、さほど大
きくならない。
【００２８】ここで、図４の各Ｒ−破壊耐圧曲線におい
て、破壊耐圧の向上度の高い部分と向上度の低い部分
（略飽和部分）に、近似直線（図中、細い破線で示す）
を引き、その交点ｋ１、ｋ２、ｋ３をＲ−破壊耐圧曲線
の屈曲点（飽和点）とする。そして、各比ｄ／Ｓにおい
て、この屈曲点ｋ１〜ｋ３に対応するＲ寸法を有するダ
イヤフラム３であれば、Ｒを形成するにあたって最低限
のエッチング時間にて（つまり、最小限の大きさのＲに
て）最大限のダイヤフラム破壊強度向上効果を発揮する
ことができる。
て、破壊耐圧の向上度の高い部分と向上度の低い部分
（略飽和部分）に、近似直線（図中、細い破線で示す）
を引き、その交点ｋ１、ｋ２、ｋ３をＲ−破壊耐圧曲線
の屈曲点（飽和点）とする。そして、各比ｄ／Ｓにおい
て、この屈曲点ｋ１〜ｋ３に対応するＲ寸法を有するダ
イヤフラム３であれば、Ｒを形成するにあたって最低限
のエッチング時間にて（つまり、最小限の大きさのＲに
て）最大限のダイヤフラム破壊強度向上効果を発揮する
ことができる。
【００２９】また、Ｒを等方性エッチングで形成する場
合には、加工ばらつきは避けられない。Ｒが最低限、上
記屈曲点ｋ１等に対応するＲとなるように、エッチング
時間を設定してエッチングを行ったとき、そのような加
工ばらつきを見込んだ場合、図４中の各点ｍ１、ｍ２、
ｍ３に対応する大きさまでのＲが形成されることが起こ
りうる。
合には、加工ばらつきは避けられない。Ｒが最低限、上
記屈曲点ｋ１等に対応するＲとなるように、エッチング
時間を設定してエッチングを行ったとき、そのような加
工ばらつきを見込んだ場合、図４中の各点ｍ１、ｍ２、
ｍ３に対応する大きさまでのＲが形成されることが起こ
りうる。
【００３０】これら点ｍ１〜ｍ３を結ぶ曲線は、屈曲点
ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線をＲ形成エッチングにおける加工
ばらつき分、平行移動したものである。つまり、本セン
サＳ１のダイヤフラム３において形成されたＲは、図４
中の斜線ハッチングで示す領域Ｐ内に寸法を有すること
になる。
ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線をＲ形成エッチングにおける加工
ばらつき分、平行移動したものである。つまり、本セン
サＳ１のダイヤフラム３において形成されたＲは、図４
中の斜線ハッチングで示す領域Ｐ内に寸法を有すること
になる。
【００３１】この領域Ｐを比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関係
として図５に示すと、図５中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図５中、下側の曲線Ｐ１は、
図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の下限を示す曲線（屈曲
点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線）に対応しており、上記数式３
中のａを９．６×１０-6としたものである。また、上側
の曲線Ｐ２は、図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の上限を
示す曲線（点ｍ１〜ｍ３を結ぶ曲線）に対応しており、
上記数式３中のａを１６×１０-6としたものである。
として図５に示すと、図５中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図５中、下側の曲線Ｐ１は、
図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の下限を示す曲線（屈曲
点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線）に対応しており、上記数式３
中のａを９．６×１０-6としたものである。また、上側
の曲線Ｐ２は、図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の上限を
示す曲線（点ｍ１〜ｍ３を結ぶ曲線）に対応しており、
上記数式３中のａを１６×１０-6としたものである。
【００３２】そして、図５に示される領域Ｐを数式化す
ると、上記数式３に示される比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関
係、及び、数式３中のａの範囲が得られる。よって、ダ
イヤフラム３が、上記数式３を満足するＲを有するもの
とすれば、Ｒ形成のための等方性エッチングにおいて、
最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊強度を十
分に向上させることが可能となる。
ると、上記数式３に示される比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関
係、及び、数式３中のａの範囲が得られる。よって、ダ
イヤフラム３が、上記数式３を満足するＲを有するもの
とすれば、Ｒ形成のための等方性エッチングにおいて、
最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊強度を十
分に向上させることが可能となる。
【００３３】また、上記数式３では、Ｒ形成のためのエ
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図４中の領域Ｐにおけ
るＲ寸法の下限を示す曲線（屈曲点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲
線）、即ち、図５中の曲線Ｐ１に対応したＲ寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式３
中のａが９．６×１０-6であることが理想的である。
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図４中の領域Ｐにおけ
るＲ寸法の下限を示す曲線（屈曲点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲
線）、即ち、図５中の曲線Ｐ１に対応したＲ寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式３
中のａが９．６×１０-6であることが理想的である。
【００３４】以上のように、本実施形態によれば、上記
数式３を満足するＲ寸法とすることにより、ダイヤフラ
ム３の破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可
能なＲ形状を提供することができる。また、本例のセン
サＳ１は、ダイヤフラム３の平面形状が８角形であり、
通常の当該平面形状が４角形である場合に比べて、半導
体基板１と台座４との接合部の応力歪みを小さくするこ
とができるため、接合部の破壊耐圧が高いので耐圧性向
上の点から好ましい。
数式３を満足するＲ寸法とすることにより、ダイヤフラ
ム３の破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可
能なＲ形状を提供することができる。また、本例のセン
サＳ１は、ダイヤフラム３の平面形状が８角形であり、
通常の当該平面形状が４角形である場合に比べて、半導
体基板１と台座４との接合部の応力歪みを小さくするこ
とができるため、接合部の破壊耐圧が高いので耐圧性向
上の点から好ましい。
【００３５】なお、半導体基板１としては、面方位が
（１１０）面である単結晶シリコン基板に限定されるも
のではなく、例えば面方位が（１００）面でも良い。ま
た、ダイヤフラム３の平面形状も限定されるものではな
く、例えば４角形等でも良い。
（１１０）面である単結晶シリコン基板に限定されるも
のではなく、例えば面方位が（１００）面でも良い。ま
た、ダイヤフラム３の平面形状も限定されるものではな
く、例えば４角形等でも良い。
【００３６】要するに、本発明は、半導体基板の一面か
ら異方性エッチングすることにより半導体基板に凹部を
形成するとともに、該凹部の底面側に受圧用のダイヤフ
ラムを形成し、このダイヤフラムの裏面端部にＲを形成
してなる半導体圧力センサにおいて、上記数式３に示さ
れる関係を満足するようにしたことを主たる特徴とする
ものであり、他の部分については適宜設計変更可能であ
る。
ら異方性エッチングすることにより半導体基板に凹部を
形成するとともに、該凹部の底面側に受圧用のダイヤフ
ラムを形成し、このダイヤフラムの裏面端部にＲを形成
してなる半導体圧力センサにおいて、上記数式３に示さ
れる関係を満足するようにしたことを主たる特徴とする
ものであり、他の部分については適宜設計変更可能であ
る。
【図１】本発明の実施形態に係る半導体圧力センサの概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】図１に示す半導体圧力センサのダイヤフラムの
平面形状を示す図である。
平面形状を示す図である。
【図３】ダイヤフラムにおける厚さｄと面積Ｓの比ｄ／
Ｓと、ダイヤフラム破壊耐圧との関係を示す図である。
Ｓと、ダイヤフラム破壊耐圧との関係を示す図である。
【図４】Ｒ寸法とダイヤフラム破壊耐圧との関係につい
てのシミュレーション結果を示す図である。
てのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関係を示す図である。
１…半導体基板、２…凹部、３…ダイヤフラム。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月２４日（２０００．１０．
２４）
２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【数１】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａで 表され、この数式１中のａは、９．６×１０-7以上１
６×１０-7以下の範囲であることを特徴とする圧力セン
サ。
（ｄ／Ｓ）＋ａで 表され、この数式１中のａは、９．６×１０-7以上１
６×１０-7以下の範囲であることを特徴とする圧力セン
サ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【数２】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、ａは、９．６×１０-7≦ａ≦１６×１０-7 の範
囲である。
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、ａは、９．６×１０-7≦ａ≦１６×１０-7 の範
囲である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】
【数３】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-7≦ａ≦１６×１０-7 である。こ
のようなＲの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム３の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するＲ形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなＲの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
（ｄ／Ｓ）＋ａ ここで、９．６×１０-7≦ａ≦１６×１０-7 である。こ
のようなＲの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム３の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するＲ形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなＲの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】この領域Ｐを比ｄ／Ｓと比Ｒ／Ｓとの関係
として図５に示すと、図５中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図５中、下側の曲線Ｐ１は、
図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の下限を示す曲線(屈曲
点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線) に対応しており、上記数式３
中のａを９．６×１０-7 としたものである。また、上側
の曲線Ｐ２は、図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の上限を
示す曲線（点ｍ１〜ｍ３を結ぶ曲線）に対応しており、
上記数式３中のａを１６×１０-7 としたものである。
として図５に示すと、図５中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図５中、下側の曲線Ｐ１は、
図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の下限を示す曲線(屈曲
点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲線) に対応しており、上記数式３
中のａを９．６×１０-7 としたものである。また、上側
の曲線Ｐ２は、図４中の領域ＰにおけるＲ寸法の上限を
示す曲線（点ｍ１〜ｍ３を結ぶ曲線）に対応しており、
上記数式３中のａを１６×１０-7 としたものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】また、上記数式３では、Ｒ形成のためのエ
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図４中の領域Ｐにおけ
るＲ寸法の下限を示す曲線 (屈曲点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲
線)、即ち、図５中の曲線Ｐ１に対応したＲ寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式３
中のａが９．６×１０-7 であることが理想的である。
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図４中の領域Ｐにおけ
るＲ寸法の下限を示す曲線 (屈曲点ｋ１〜ｋ３を結ぶ曲
線)、即ち、図５中の曲線Ｐ１に対応したＲ寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式３
中のａが９．６×１０-7 であることが理想的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF43 FF49 GG11 4M112 AA01 BA01 CA03 CA05 DA04 DA18 EA03
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板（１）と、 この半導体基板の一面から異方性エッチングを行うこと
により前記半導体基板に形成された凹部（２）と、 前記半導体基板のうち前記凹部の底面側に形成された受
圧用のダイヤフラム（３）とを備え、 このダイヤフラムにおける前記凹部側の面の端部にＲが
形成されている半導体圧力センサにおいて、 前記ダイヤフラムの厚さをｄ、前記ダイヤフラムの面積
をＳとしたとき、前記Ｒは、下記数式１にて 【数１】（Ｒ／Ｓ）＝５２６（ｄ／Ｓ）2−０．０３７
（ｄ／Ｓ）＋ａ 表され、この数式１中のａは、９．６×１０-6以上１６
×１０-6以下の範囲であることを特徴とする半導体圧力
センサ。 - 【請求項２】 前記数式１中のａは９．６×１０-6であ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力セン
サ。 - 【請求項３】 前記半導体基板（１）は、台座（４）に
接合されたものであり、前記ダイヤフラム（３）の平面
形状は、８角形であることを特徴とする請求項１または
２に記載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178785A JP2001356061A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
| US09/866,792 US6601452B2 (en) | 2000-06-05 | 2001-05-30 | Semiconductor pressure sensor having rounded corner portion of diaphragm |
| DE10126621A DE10126621A1 (de) | 2000-06-05 | 2001-05-31 | Halbleiterdrucksensor mit einem gerundeten Eckteil der Membran |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178785A JP2001356061A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001356061A true JP2001356061A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18680159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000178785A Pending JP2001356061A (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001356061A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008215893A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
| JP2010096656A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Denso Corp | 圧力センサ |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178785A patent/JP2001356061A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008215893A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
| JP2010096656A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Denso Corp | 圧力センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060718 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20081202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090519 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090929 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |