JP2009025082A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサチップ２０のボンディング部分が圧力媒体に直接曝されないようにするための保護用樹脂やオイルを用いずにセンサチップで直接圧力媒体の受圧を行うことができ、かつセンサ保持体を用いずに圧力センサを提供する。
【解決手段】中空部を備えたハウジング１０の内壁に中空部の軸方向に突出し、中空部における軸方向に対して周方向に一周する凸部１４を設けて凸部１４とセンサチップ２０を直接接合する。このような構成とすれば、ハウジング１０とセンサチップ２０が直接接合により一体化された構造となっているため、センサ保持体、オイル、ボンディング部分を保護する保護用樹脂およびこれらを備え付けるための製造工程や部品を必要としないので圧力センサを製造する部品数および製造工程を削減することができ、またセンサチップ２０で直接圧力媒体の受圧を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイアフラムに形成されたゲージ抵抗の抵抗値の変化に基づいてダイアフラムに印加される圧力媒体の圧力を検出する圧力センサに関し、例えば自動車のブレーキ圧や燃料圧を検出する場合に好適である。

従来、特許文献１において、センサチップに備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分が直接圧力媒体に曝されないように保護用樹脂で覆うことで、ボンディング部分の圧力媒体による腐食を防止できる構造が開示されている。この圧力センサでは、センサチップがリードフレームを備えた樹脂パッケージや配線パターンが形成された基板を介して圧力導入孔が備えられたハウジングに固定された構造とされている。

また、特許文献２において、センサチップおよびセンサチップに備えられたパッドと電気的な接続が行われるボンディング部分が直接圧力媒体に曝されないようにメタルダイアフラムで覆い、メタルダイアフラム内をオイルで充填する構造が開示されている。具体的には、センサチップをセンサ保持体に形成した凹部に接合したのち、凹部内にオイルを充填した状態でメタルダイアフラムで覆い、かつ、メタルダイアフラムを挟んでセンサ保持体と反対側に圧力導入孔が形成されたハウジングを配置することで、メタルダイアフラムをセンサ保持体とハウジングとの間に固定している。このような圧力センサは、例えば高圧となる自動車のブレーキ圧や燃料圧の測定に用いられるが、ハウジングとセンサ保持体の接合部分が高圧に耐え得るように、ハウジングのうちセンサ保持体を収容する部分に凹部を形成し、この凹部内にセンサ保持体の一部を挿入した後に凹部の外縁をかしめることにより、センサ保持体がハウジングから抜けないようにしている。
特開平１０−１７０３８０号公報 特開平１０−１７０３８１号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に示された圧力センサでは、センサチップやボンディング部分が圧力媒体に直接曝されて腐食することを防止するために保護用樹脂やオイルで覆う構成であるため、センサチップやボンディング部分を腐食から防止することはできるが、保護用樹脂やオイルを備えるための部品数や製造工程が増加してしまうことになる。

また、上記特許文献１、２に示された圧力センサでは、圧力媒体の圧力が保護用樹脂やオイルを介してセンサチップに印加されることになる。このため、センサチップで直接圧力を検出した場合よりも圧力の検出精度が低下するという問題もある。

さらに、特許文献１に示された圧力センサでは、高温環境下で使用した場合に保護用樹脂とボンディング部分の熱膨張係数の違いによる熱応力がボンディング部分に負荷されることになり、保護用樹脂の剥離やボンディング部分の断線を引き起こすことがある。同様に、特許文献２に示された圧力センサでは、メタルダイアフラム内をオイルで充填させた場合でもオイルの熱膨張に起因する熱応力によりメタルダイアフラムとセンサ保持体との接合部の劣化および圧力検出精度の低下という問題がある。

また、特許文献１、２に示された圧力センサでは、樹脂パッケージや基板もしくはセンサ保持体を介してセンサチップがハウジングに固定されるようにしているが、これらを複数部品で構成しているため、部品数や製造工程の減少の要求に応えることができない。

本発明は上記点に鑑みて、センサチップのボンディング部分が圧力媒体に直接曝されないようにするための保護用樹脂やオイルを用いずにセンサチップで直接圧力媒体の受圧を行うことができ、かつセンサ保持体を用いずに圧力センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、中空部を備えたハウジング（１０）と、ハウジング（１０）内に配置され、ダイアフラム（２４）、ゲージ抵抗（２６）および配線（２７）とを有するセンサチップ（２０）を備える圧力センサにおいて、センサチップ（２０）は半導体基板（２２，３５）を有して構成されており、このセンサチップ（２０）には圧力導入側の面の裏面から配線（２７）と電気的に接続される穴（２９）が形成されていると共に、この穴（２９）に配置され、かつゲージ抵抗（２６）と電気的に接続される電極（３０）が備えられており、ハウジング（１０）には中空部の軸方向に突出し、かつ中空部の軸方向に対して周方向に一周する凸部（１４）が備えられており、この凸部（１４）とセンサチップ（２０）は直接接合されていると共に、ハウジング（１０）とセンサチップ（２０）に備えられたゲージ抵抗（２６）、配線（２７）および電極（３０）との間が絶縁されていることを第１の特徴とする。

このような圧力センサでは、ハウジング（１０）とセンサチップ（２０）が直接接合により一体化された構造となっているため、センサ保持体、メタルダイアフラム、オイル、ボンディング部分を保護する保護用樹脂およびこれらを備え付けるための製造工程や部品を必要としないので従来の圧力センサと比較して圧力センサを製造する部品数および製造工程を削減することができる。

また、圧力の検出に関しても、本発明の圧力センサをオイルやボンディング部分を保護する保護用樹脂を用いずに構成しているため、センサチップ（２０）に圧力が直接印加されることになり圧力の検出を高精度に行うことができる。

また、例えば高圧環境下で本発明の圧力センサを使用する場合は、センサチップ（２０）を半導体基板（２２，３５）の裏面のうち電極よりも端部側で凸部（１４）の圧力導入側の面に直接接合することが好ましい。このような構成とすると、接続方向と圧力媒体の受圧方向とが同一方向になりハウジング（１０）とセンサチップ（２０）の剥離を防止することができる。

この場合は、例えば、センサチップ（２０）を圧力導入側の面の裏面が凹部（２３）となるダイアフラム（２４）を備え、ダイアフラム（２４）の圧力導入側の面を受圧面とし、ゲージ抵抗（２６）をダイアフラム（２４）の受圧面に備え、半導体基板（２２、３５）における圧力導入側の面の裏面のうち電極（３０）よりも端部側に絶縁膜（２１）を備え、この絶縁膜（２１）と凸部（１４）とを直接接合する構成としてもよい。

また、センサチップ（２０）を半導体基板（２２，３５）のうちの凸部（１４）との接合部分と電極（３０）との間にハウジング（１０）とゲージ抵抗（２６）、配線（２７）および電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３２）を備えた構成としてもよい。なお、この場合トレンチ（３２）に絶縁膜（３３）を配置する構成としてもよい。

さらに、センサチップ（２０）を第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）とを有した構成とし、第１半導体基板（２２）の圧力導入側の面の裏面が凹部（２３）となるダイアフラム（２４）が備えられるようにすると共に、ダイアフラム（２４）の受圧面にゲージ抵抗（２６）を備え、第１半導体基板（２２）の圧力導入側の裏面と第２半導体基板（３５）が貼り合わされた構成とし、第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）との間に第１半導体基板（２２）に形成された凹部（２３）による基準圧室（３６）を備え半導体基板（２２、３５）のうち凸部（１４）との接合部分と電極（３０）との間にハウジング（１０）とゲージ抵抗（２６）、配線（２７）および電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３７）を備えた構造としてもよい。

また、センサチップ（２０）を第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）とを有した構成とし、第１半導体基板（２２）は圧力導入側の面が凹部（２３）となるダイアフラム（２４）を備え、第１半導体基板（２２）の圧力導入側の面の裏面にゲージ抵抗（２６）、配線（２７）および外周部（２８）が備えられるようにすると共に、ゲージ抵抗（２６）を配線（２７）および外周部（２８）より薄く構成し、第１半導体基板（２２）の圧力導入側の裏面に第２半導体基板（３５）が貼り合わされた構成とし、第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）との間にゲージ抵抗（２６）が配線（２７）および外周部（２８）より薄く構成されていることによる基準圧室（３６）を備え、半導体基板（２２、３５）のうち凸部（１４）との接合部分と電極（３０）との間にハウジング（１０）とゲージ抵抗（２６）、配線（２７）および電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３７）を備えた構造としてもよい。なお、このトレンチ（３７）に絶縁膜（３８）を配置する構造としてもよい。

また、本発明では、センサチップ（２０）は圧力導入側が凹部（２３）となるダイアフラム（２４）を備え、ダイアフラム（２４）の受圧面の裏面にはゲージ抵抗（２６）が備えられ、半導体基板（２２）の圧力導入側の面の裏面にはゲージ抵抗（２６）と接続される配線（２７）が備えられると共に、ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続されるボンディングワイヤ（３１）が備えられ、センサチップ（２０）はハウジング（１０）における凸部（１４）と直接接合されると共に、ハウジング（１０）と、センサチップ（２０）に備えられたゲージ抵抗（２６）、配線（２７）およびボンディングワイヤ（３１）との間が絶縁されていることを第２の特徴とする。

なお、高圧環境下の場合は、センサチップ（２０）を半導体基板（２２）における圧力導入側の面の裏面のうちボンディングワイヤ（３１）よりも端部側がハウジング（１０）における凸部（１４）の圧力導入側の面に直接接合することが好ましい。

この場合、例えば、センサチップ（２０）を半導体基板（２２）のうちの凸部（１４）との接合部分とボンディングワイヤ（３１）との間にハウジング（１０）とゲージ抵抗（２６）、配線（２７）およびボンディングワイヤ（３１）との間を絶縁するトレンチ（２５）を備えた構造とすることができる。

また、半導体基板（２２）を第１半導体層（２２ａ）と、第１半導体層（２２ａ）の表面に配置した絶縁膜（２２ｂ）と、絶縁膜（２２ｂ）の表面で第１半導体層（２２ａ）と反対側に配置した第２半導体層（２２ｃ）と、を有した構成とし、第１半導体層（２２ａ）を圧力導入側に向けると共に、この第１半導体層（２２ａ）は凹部（２３）を備えており、ゲージ抵抗（２６）、配線（２７）は絶縁膜（２２ｂ）に配置した第２半導体層（２２ｃ）で構成され、半導体基板のうちの凸部（１４）との接合部分において絶縁膜（２２ｂ）が露出している構造とし、絶縁膜（２２ｂ）が凸部（１４）と直接接合する構造としてもよい。

さらに、この場合は、センサチップ（２０）は、半導体基板（２２）のうちの凸部（１４）との接合部分において第１半導体層（２２ｂ）が露出する構造とし、第１半導体層（２２ａ）が凸部（１４）と直接接合する構造とすることもできる。

また、ハウジング（１０）を少なくともセンサチップ（２０）と接合する部分が絶縁膜１５で覆われている構造としてもよい。

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ものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態が適用された圧力センサについて説明する。図１は、本実施形態にかかる圧力センサの全体断面図、図２は本実施形態にかかる圧力センサにおけるセンサチップの上面レイアウト図である。なお、図１に示されるセンサチップの断面図は図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図１、図２に基づいて本実施形態の圧力センサの構成について説明する。なお、本実施形態の圧力センサは、例えば自動車のブレーキ圧や燃料圧を検出するものに適用される。

図１、図２に示されるように、本実施形態の圧力センサは、ハウジング１０と、ハウジング１０と直接接合されている圧力検出部としてのセンサチップ２０と、ターミナル１１とを有して構成されている。

ハウジング１０は、中空部を有する円筒状の金属製であり、例えばステンレス鋼やセラミックで構成される。ハウジング１０の一端には圧力媒体が導入される圧力導入孔１２が備えられ、ハウジング１０のうち圧力導入孔１２が形成された端部側の外壁部の外周面には圧力センサを固定するためのねじ部１３が形成されている。そして、ハウジング１０の中空部を形成する内壁面には、内壁面から中空部の軸方向と垂直方向に等しい長さ突出するように環状の凸部１４が備えられている。

そして、この凸部１４の圧力導入孔１２側にセンサチップ２０が直接接合されている。具体的にはセンサチップ２０は絶縁膜となる酸化膜２１が備えられており、この酸化膜２１が凸部１４にＳｉＯ_２−金属接合にて直接接合されている。これにより、圧力媒体を圧力導入孔１２側に密閉する構造となっている。ここでセンサチップ２０はハウジング１０のうち凸部１４以外の部分とは接触しないようにハウジング１０の内壁からセンサチップ２０の端面が離間するように配置されている。

また、センサチップ２０は、支持基板２２ａと、支持基板２２ａの表面に配置された酸化膜２２ｂと、酸化膜２２ｂを挟んで支持基板２２ａの反対側に配置されたＳＯＩ層２２ｃと、を有するＳＯＩ基板２２を有し、このＳＯＩ基板２２の圧力導入孔１２側の面と対向する面に上述した酸化膜２１が配置されている。本実施形態ではＳＯＩ基板２２が第１半導体基板に相当している。

このＳＯＩ基板２２は、ＳＯＩ層２２ｃ側の面が圧力導入孔１２側に向けられ、支持基板２２ａ側の面がハウジング１０に備えられている凸部１４に向けられた配置とされている。

支持基板２２ａには圧力導入孔１２側に位置する面と対向する面から凹まされた凹部２３が形成されている。そして、この凹部２３によりＳＯＩ基板２２には、支持基板２２ａにおける凹部２３の底部と酸化膜２２ｂのうちその凹部２３の底部と対応する部分とによる薄膜なダイアフラム２４が構成されている。そして、このダイアフラム２４の圧力導入孔１２側に位置する面が受圧面となる。なお、酸化膜２１は支持基板２２ｃの圧力導入孔１２側に位置する面と対向する面で、かつ凹部２３を構成しない部分のうち凸部１４と接合される部分に形成されている。

ＳＯＩ層２２ｃは、部分的にもしくは全域にＰ型不純物がドーピングされたＰ型半導体とされ、酸化膜２２ｂまで達するトレンチ２５が備えられることにより、四個のゲージ抵抗２６、四本の配線２７および外周部２８に区画されている。そして、ＳＯＩ層２２ｃのうちこれらを構成しない部分は除去された構成とされている。

ゲージ抵抗２６はダイアフラム２４の内側に備えられており、ゲージ抵抗２６を構成するＳＯＩ層２２ｃの全域がＰ型半導体とされている。

配線２７は各ゲージ抵抗２６同士を電気的に接続するものであり、それぞれが２つのゲージ抵抗２６を接続することでブリッジ回路を構成している。また、各配線２７には後述するように穴２９に備えられた電極３０と電気的に接続されている。

外周部２８は、ＳＯＩ層２２ｃのうちゲージ抵抗２６および配線２７を囲む部分であり、トレンチ２５によりゲージ抵抗２６および配線２７と分離されている。なお、ゲージ抵抗２６、配線２７および外周部２８をトレンチ２５によらずに分離する構成としてもよいが、トレンチ２５によって区画することでハウジング１０とセンサチップ２０の接合部における応力を抑制することもできる。

センサチップ２０には支持基板２２ａから各配線２７が構成されているＳＯＩ層２２ｃまで達する円錐型の穴２９が四個備えられており、それぞれの穴２９には電極３０が配置されている。各電極３０は、ＳＯＩ層２２ｃに形成されたゲージ抵抗２６に接続される各配線２７とそれぞれ接続されておりゲージ抵抗２６と電気的に接続されている。以上のような構成でセンサチップ２０が構成されている。

また、ハウジング１０のうちセンサチップ２０と接合される凸部１４の裏面およびハウジング１０の中空部を形成する内壁のうち凸部１４の裏面側に位置する部分に絶縁膜１５を介して配線１６が配置されており、この配線１６にターミナル１１が接続されている。

またセンサチップ２０の裏面における電極３０とハウジング１０に配置された配線１６にはボンディングワイヤ３１が接続されており、電極３０と配線１６がボンディングワイヤ３１を介して電気的に接続された構成となっている。そのため、ターミナル１１は配線１６などを介してゲージ抵抗２６と電気的に接続された構成であるので外部との信号の伝達が可能となる。

次に、本実施形態の製造方法について説明する。

最初にセンサチップ２０を用意する。図３は本実施形態のセンサチップ２０の製造工程を示す図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図３に示す製造工程を参照してセンサチップ２０の製造工程を説明する。

図３（ａ）に示されるように、支持基板２２ａの表面に酸化膜２２ｂを介してＳＯＩ層２２ｃが配置されて成るＳＯＩ基板２２を用意する。このＳＯＩ基板２２は、例えば、支持基板２２ａの表面から酸素イオンを注入して注入表面から結晶欠陥層と酸素注入層を形成し、その後高温アニールにより結晶欠陥層をＳＯＩ層２２ｃとし、酸素注入層を酸化膜２２ｂとすることで形成される。

その後、図３（ｂ）に示されるように、ＳＯＩ層２２ｃのうち少なくともゲージ抵抗２６を構成する部分と配線２７を構成する部分に対して、ＳＯＩ層２２ｃの酸化膜２２ｂと接合する面の対向面から例えばＰ型不純物のイオン注入を行うことによりこれらの部分の全域をＰ型半導体にする。

そして、図３（ｃ）に示されるように、周知のフォトレジストやエッチングなどにより酸化膜２２ｂまで達するトレンチ２５を形成する。これにより、ＳＯＩ層２２ｃにトレンチ２５によって区画されたゲージ抵抗２６と配線２７を形成すると共に、ゲージ抵抗２６と配線２７を取り囲むトレンチ２５によりＳＯＩ層２２ｃで構成される外周部２８を形成する。その後、ゲージ抵抗２６を形成しているＳＯＩ層２２ｃをさらにエッチングなどにより薄くする。この場合に、このゲージ抵抗２６と配線２７は本図とは別断面で電気的に接続されている。

続いて、図３（ｄ）に示されるように、支持基板２２ａの酸化膜２２ｂが配置される面と対向する面に例えば酸化やＣＶＤなどにより酸化膜２１を配置する。

そして、図３（ｅ）に示されるように、エッチングなどにより支持基板２２ａの酸化膜２１が配置されている面から凹部２３を形成して，支持基板２２ａにおける凹部２３の底部と酸化膜２２ｂのうち凹部２３の底部と対応する部分から成るダイアフラム２４を形成する。また、この際に酸化膜２１のうちハウジング１０と接合しない部分をエッチングなどにより除去する。なお、ダイアフラム２４の厚さは適宜変更可能であり、例えば、支持基板２２ａに形成する凹部２３を酸化膜２２ｂまで形成してダイアフラム２４を酸化膜２２ｂで形成することもできる。

そして、図３（ｆ）に示されるように、支持基板２２ａから配線２７まで達する穴２９を例えばレーザーなどにより形成する。最後に図３（ｇ）に示されるように、穴２９を絶縁処理した後で金属を埋め込み電極３０を形成する。以上の工程により本実施形態のセンサチップ２０を形成することができる。

次にハウジング１０を用意する。具体的には、まず内壁に凸部１４を有するハウジング１０を例えば冷間鍛造により製造する。この場合に、ハウジング１０をいくつかの部品に分けて製造し、その後それぞれを金属接合などにより一体化してハウジング１０を構成してもよい。

そして、ハウジング１０のうち、センサチップ２０と接合される凸部１４の裏面および中空部を形成する内壁のうち凸部１４の裏面側に位置する部分に絶縁膜１５を配置する。その後、インクジェット等のプリント配線により配線１６を形成する。そして配線１６とターミナル１１を金属接合させて電気的に接続する。

次にこのように構成されているセンサチップ２０とハウジング１０の直接接合を行う。例えば、真空雰囲気下でプラズマにより酸化膜２１および凸部１４におけるセンサチップ２０との接合部分を表面活性した後、４５０℃以下の真空雰囲気下もしくは大気圧雰囲気下でハウジング１０とセンサチップ２０を加圧しながら接触させて貼り合わせる。これによりハウジング１０とセンサチップ２０の直接接合を行うことができる。なお、この直接接合は好ましくは２００℃程度で行うのがよい。

そして、センサチップ２０の裏面における電極３０とハウジング１０に配置された配線１６にワイヤボンディングを行うことにより本実施形態の圧力センサを製造することができる。

次にこのように構成された本実施形態の圧力センサの基本的な圧力検出動作について説明する。

圧力媒体がハウジング１０の圧力導入孔１２を通じて導入されるとセンサチップ２０に形成されたダイアフラム２４に圧力が印加される。これにより、ダイアフラム２４に形成されているゲージ抵抗２６が変形し、ピエゾ抵抗効果によりブリッジ回路の出力電圧が変化して印加された圧力に応じたセンサ信号が出力される。このセンサ信号は、センサチップ２０から電極３０およびターミナル１１を介して外部回路に伝達され、これに基づいて圧力媒体の圧力が検出される。

以上説明したように本実施形態の圧力センサでは、ハウジング１０とセンサチップ２０が直接接合により一体化された構造となっている。そのため、センサ保持体、メタルダイアフラム、オイル、ボンディング部分を保護する保護用樹脂およびこれらを備え付けるための製造工程や部品を必要としないので従来の圧力センサと比較して圧力センサを製造する部品数および製造工程を削減することができる。

また、圧力の検出に関しても、センサチップ２０に備えられたゲージ抵抗２６が露出している構成であるのでオイルやボンディング部分を保護する保護用樹脂の影響を受けずにセンサチップ２０に圧力が直接印加されることになり圧力の検出を高精度に行うことができる。

さらに、凸部１４の圧力導入孔１２側でハウジング１０とセンサチップ２０が接合されているので、接続方向と圧力媒体の受圧方向とが同一方向になりハウジング１０とセンサチップ２０の剥離を防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは第１実施形態に対して、センサチップ２０の構成を変更したものでありその他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図４に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図４に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図４に示されるように、センサチップ２０を構成する支持基板２２ａに酸化膜２２ｂまで達するトレンチ３２が備えられている。このトレンチ３２は、支持基板２２ａのうちハウジング１０における凸部１４との接合部分と支持基板２２ａに備えられている電極３０の間に備えられており、トレンチ３２に絶縁膜３３が配置されている。

また、ハウジング１０における凸部１４はセンサチップ２０を構成する支持基板２２ａとトレンチ３２よりも端部側でＳｉ−金属接合で直接接合されている。すなわち、上記第１実施形態で用いていた酸化膜２１をなくした構成となっている。以上のように本実施形態の圧力センサは構成されている。

図５は本実施形態のセンサチップ２０の製造工程を示す図であり図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。図５に示す製造工程を参照してセンサチップ２０の製造工程を説明する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示される工程において上記第１実施形態の図３（ａ）〜図３（ｃ）と同様の工程を行った後、図５（ｄ）に示されるように、支持基板２２ａのうちハウジング１０との接合部分よりも内部側、つまり支持基板２２ａの端部側とは逆側にエッチングなどにより酸化膜２２ｂまで達するトレンチ３２を形成し、トレンチ３２内に絶縁膜３３を配置する。

なお、ハウジング１０とゲージ抵抗２６の絶縁性がトレンチ３２により十分確保できていれば絶縁膜３３を配置しなくてもよい。このように絶縁膜３３を配置しない場合は、ハウジング１０とセンサチップ２０の接合に起因する応力がトレンチ３２によりダイアフラム２４に伝播しにくいため、ハウジング１０との接合部の応力に起因するゲージ抵抗２６への影響を緩和することが可能である。

続いて図５（ｅ）〜（ｇ）の工程を行う。この工程は上記第１実施形態で示した図３（ｅ）〜図３（ｇ）の工程と類似であり、酸化膜２１を配置する工程およびその後の酸化膜２１を除去する工程を行わないものである。図５（ｅ）に示されるように支持基板２２ａに凹部２３を形成し、そして図５（ｆ）に示されるように配線２７まで達する穴２９を設けて、図５（ｇ）に示されるように穴２９に電極３０を配置すれば本実施形態のセンサチップ２０を構成することができる。

そして、上記第１実施形態のようにセンサチップ２０を構成する支持基板２２ａとハウジング１０を直接接合すれば本実施形態の圧力センサを構成することができる。

このように構成された圧力センサにおいても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは第２実施形態に対してセンサチップ２０の構成を変更したものでありその他に関しては第２実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図６に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図６に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図６に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０は、絶縁膜３４を介してＳＯＩ基板２２における支持基板２２ａの表面にＳｉ基板３５を貼り合わせた構成とされている。本実施形態ではこのうちのＳｉ基板３５が第２半導体基板に相当する。

ＳＯＩ基板２２は圧力導入孔１２側に向けられ、上記第１実施形態と同様にＳＯＩ基板２２には、支持基板２２ａに凹部２３が備えられ凹部２３の底部と酸化膜２２ｂのうち凹部２３に対応する部分とによる薄膜なダイアフラム２４が構成されている。そして、ＳＯＩ層２２ｃにも同様にトレンチ２５により区画されたゲージ抵抗２６、配線２７、外周部２８が備えられている。

本実施形態では、Ｓｉ基板３５が支持基板２２ａの凹部２３を構成しない部分と絶縁膜３４を介して貼り合わされており、支持基板２２ａに備えられている凹部２３により基準圧室３６が構成されている。

また、Ｓｉ基板３５には電極３０とハウジング１０における凸部１４との接合部分の間に絶縁膜３４まで達するトレンチ３７が備えられており、トレンチ３７に絶縁膜３８が配置されている。

また、センサチップ２０には基準圧室３６を通過しないように配線２７に達する穴２９が備えられ、この穴２９に電極３０が配置されている。以上のように本実施形態のセンサチップ２０は構成されている。

そして、ハウジング１０における凸部１４とセンサチップ２０はトレンチ３７よりも端部側でＳｉ−金属接合により直接接合されている。

本実施形態のセンサチップ２０は、以下のように形成される。まず、上記第１実施形態の図３（ａ）〜（ｅ）に示されるように、ＳＯＩ基板２２に凹部２３、トレンチ２５、ゲージ抵抗２６、配線２７および外周部２８を形成する。この際に酸化膜２１を配置する工程および酸化膜２１を除去する工程は行わない。

次にＳｉ基板３５に酸化やＣＶＤなどにより絶縁膜３４をＳＯＩ基板２２と接合させる面に配置する。そして、Ｓｉ基板３５のうちハウジング１０と接合される部分と電極３０が配置される部分の間に絶縁膜３４まで達するトレンチ３７を形成して絶縁膜３８を配置する。なお、上記第２実施形態で説明したトレンチ３２と同様に、ハウジング１０とゲージ抵抗２６の絶縁性がトレンチ３７により十分確保できていれば絶縁膜３８を配置しなくてもよい。

続いて、大気圧下でＳＯＩ基板２２における支持基板２２ａのうち凹部２３が形成されていない部分とＳｉ基板３５をＳｉ基板３５上に配置した絶縁膜３４を介して貼り合わせる。これにより凹部２３による基準圧室３６を形成することができる。以上の工程を行うことにより本実施形態のセンサチップ２０を製造することができる。

このように構成された圧力センサにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態のセンサチップ２０は絶縁膜３４を介さずにＳＯＩ基板２２とＳｉ基板３５を貼り合わせても良い。この場合はＳＯＩ基板２２とＳｉ基板３５を貼り合わせた後に、Ｓｉ基板３５の表面からＳＯＩ基板２２における酸化膜２２ｂまで達するトレンチ３７を形成する必要がある。また、絶縁膜３４およびＳｉ基板３５の代わりにＳＯＩ基板を用いてＳＯＩ基板２２とＳｉ−Ｓｉ接合を行ってもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第３実施形態に対してゲージ抵抗２６の配置場所を変更したものであり、その他に関しては第３実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図７に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図７に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図７に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０は、絶縁膜３４を介してＳＯＩ基板２２におけるＳＯＩ層２２ｃの表面にＳｉ基板３５を貼り合わせた構成とされている。

ＳＯＩ基板２２は圧力導入孔１２側に向けられ、上記第１実施形態と同様にＳＯＩ基板２２には、支持基板２２ａに凹部２３が備えられ凹部２３の底部と酸化膜２２ｂのうち凹部２３に対応する部分とによる薄膜なダイアフラム２４が構成されている。

そして、ＳＯＩ層２２ｃにも同様にトレンチ２５により区画されたゲージ抵抗２６、配線２７、外周部２８が備えられており、ゲージ抵抗２６を構成する部分のＳＯＩ層２２ｃはゲージ抵抗２６を構成しない部分のＳＯＩ層２２ｃより薄く構成されている。

本実施形態では、Ｓｉ基板３５がＳＯＩ層２２ｃのうちゲージ抵抗２６を構成しない部分と絶縁膜３４を介して貼り合わされている。このため、ＳＯＩ層２２ｃと絶縁膜３４の接合間にはゲージ抵抗２６を構成する部分のＳＯＩ層２２ｃが薄く構成されていることによる基準圧室３６が構成され、この基準圧室３６内にゲージ抵抗２６が備えられている。

また、センサチップ２０には基準圧室３６を通過しないように配線２７に達する穴２９が備えられており、穴２９に電極３０が配置されている。

図８は本実施形態のセンサチップ２０の製造工程を示す図であり、図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。図８に示す製造工程を参照してセンサチップ２０の製造工程を説明する。

図８（ａ）〜図８（ｄ）に示される工程は、上記第１実施形態の図３（ａ）〜（ｅ）と類似の工程であり、ＳＯＩ基板２２に凹部２３、トレンチ２５、ゲージ抵抗２６、配線２７および外周部２８を形成する。なお、この際に第１実施形態のように酸化膜２１を配置する工程および酸化膜２１を除去する工程は行わない。

次に、図８（ｅ）に示すように、上記第３実施形態と同様にＳｉ基板３５に絶縁膜３４、トレンチ３７およびトレンチ３７に絶縁膜３８を配置する。そして、大気圧下でＳｉ基板３５をＳＯＩ基板２２におけるＳＯＩ層２２ｃのうち配線２７および外周部２８を構成する部分と絶縁膜３４を介して貼り合わせる。

これにより、図８（ｃ）の工程において、ゲージ抵抗２６を構成する部分のＳＯＩ層２２ｃをゲージ抵抗２６が構成されない部分のＳＯＩ層２２ｃよりも薄く構成してあるため、ＳＯＩ基板２２と絶縁膜３４の間に基準圧室３６を形成することができ、ゲージ抵抗２６が基準圧室３６内部に配置される構成とすることができる。

そして、図８（ｆ）に示されるように、配線２７まで達する穴２９を形成し、穴２９に電極３０を配置することで本実施形態のセンサチップ２０を製造することができる。

このように構成された圧力センサにおいても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態でも絶縁膜３４を有するＳｉ基板３５の代わりにＳＯＩ基板を用いてＳｉ−Ｓｉ接合を行うことでセンサチップ２０を構成してもよい。この場合、図８（ｃ）に示す工程の際にＳＯＩ基板２２の外周部２８を除去すると共に、ＳＯＩ基板に図８（ｃ）の工程を行い外周部２８以外の部分をすべて除去して、ＳＯＩ基板２２とＳＯＩ基板の対応する部分を貼り合わせる工程としてもよい。

（第５実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは第１実施形態に対して、センサチップ２０の構成と、ゲージ抵抗２６とボンディングワイヤ３１の接合構造を変更したものでありその他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図９に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図９に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図９に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０はＳＯＩ基板２２で構成されている。このＳＯＩ基板２２は支持基板２２ａ側の面が圧力導入孔１２側に向けられ、ＳＯＩ層２２ｃ側の面がハウジング１０に備えられている凸部１４に向けられた配置となっている。

上記第１実施形態と同様にＳＯＩ基板２２には、支持基板２２ａに凹部２３が備えられ凹部２３の底部と酸化膜２２ｂのうち凹部２３に対応する部分とによる薄膜なダイアフラム２４が構成されている。そして、ＳＯＩ層２２ｃにも同様にトレンチ２５により区画されたゲージ抵抗２６、配線２７、外周部２８が備えられている。そして、ハウジング１０における凸部１４はセンサチップ２０とＳＯＩ層２２ｃの外周部２８でＳｉ−金属接合により直接接合されている。

また、配線２７には図示しないパッドが備えられており、配線２７は図示しないパッドに接続されたボンディングワイヤ３１を介してハウジング１０に配置されている配線１６と電気的に接続されている。

本実施形態の圧力センサは以下のように製造することができる。

センサチップ２０は上記第１実施形態の図３の工程のうち酸化膜２１を配置する工程および酸化膜２１を除去する工程を除いた工程で製造することができる。

そして、ハウジング１０における凸部１４とＳＯＩ層２２ｃにおける外周部２８で直接接合を行う。その後、ハウジング１０に配置された配線１６とＳＯＩ層２２ｃで構成されている配線２７に備えられた図示しないパッドをワイヤボンディングにより電気的に接続することで本実施形態のセンサチップ２０を製造することができる。

なお、本実施形態のトレンチ２５はハウジング１０との接合部の応力の緩和に加え、ハウジング１０と配線２７を絶縁する役割もある。このように構成された圧力センサにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第５実施形態に対してハウジング１０とセンサチップ２０との接合構造を変更したものでありその他に関しては第６実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図１０に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図１０に示される断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図１０に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０は、第６実施形態のセンサチップ２０に対してＳＯＩ層２２ｃで構成される外周部２８が除去された構成となっている。そして、ハウジング１０における凸部１４はセンサチップ２０における酸化膜２２ｂとＳｉＯ_２−金属接合により直接接合されている。

本実施形態のセンサチップ２０は上記第１実施形態で説明した図３の製造工程において、図３（ｃ）の工程を行う際に外周部２８を構成するＳＯＩ層２２ｃを除去すると共に、その後の酸化膜２１を配置する工程および酸化膜２１を除去する工程を除いた工程を行うことで製造することができる。このように構成された圧力センサにおいても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは第６実施形態に対して、センサチップ２０の構成を変更したものでありその他に関しては第６実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図１１に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図１１に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図１１に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０は、第６実施形態のセンサチップ２０に対して酸化膜２２ｂのうちハウジング１０における凸部１４との接合部分が除去された構成となっている。そして、ハウジングにおける凸部１４はセンサチップ２０における支持基板２２ａとＳｉ−金属接合により直接接合されている。

本実施形態のセンサチップ２０は上記第１実施形態で説明した図３の製造工程において図３（ｃ）の工程を行う際に、支持基板２２ａまで達するトレンチ２５を形成して配線２７と外周部２８を区画すると共に、外周部２８および酸化膜２２ｂのうち外周部２８と対応する部分を除去することで構成される。このように構成された圧力センサにおいても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは第１実施形態に対してセンサチップ２０の構成とハウジング１０の絶縁膜１５の配置を変更したものでありその他に関しては第１実施形態と同様であるためここでは説明を省略する。

図１２に本実施形態の圧力センサの全体断面図を示す。なお、本実施形態の圧力センサにおけるセンサチップ２０の上面レイアウトは第１実施形態と同様であり、図１２に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。

図１２に示されるように、本実施形態のセンサチップ２０は第１実施形態に対して酸化膜２１を除いて構成されると共に、ハウジング１０の内壁が絶縁膜１５で覆われており、センサチップ２０とＳｉ−金属接合により直接接合している。

このように構成された圧力センサにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態のハウジング１０は少なくともセンサチップ２０と接合する部分に絶縁膜１５が配置された構造とされていればよい。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、ターミナル１１とゲージ抵抗２６が配線１６などを介して電気的に接続されておりターミナル１１から外部へ信号の伝達を行っている。しかしながら、外部への信号の伝達はこれに限られるものではない。

例えば、図１３は他の実施形態にかかる圧力センサの全体断面図であり、図１３に示されるセンサチップ２０の断面図は第１実施形態で示した図２中のＡ−Ａ矢視断面図に対応している。図１３に示すように、ハウジング１０における凸部１４とセンサチップ２０との接合面の裏面には金属パッド３９が絶縁膜１５を介して配置され、ターミナル１１がバネ４０を介して金属パッド３９に接合されている構成としても構わない。ここでは、バネ４０が金属製のバネに相当する。

このような圧力センサは、絶縁膜１５に金属パッド３９を配置して、金属パッド３９上にバネ４０を配置した後、ターミナル１１をバネ４０と直接接合することにより構成することができる。このような圧力センサとしても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、バネ４０を先にターミナル１１と接合し、その後ターミナル１１をバネ４０を介して金属パッド３９に接合してもよい。この場合は、図１３において、金属パッド３９と接合されている部分のバネ４０をターミナル１１と接合させることになる。

（２）さらに、上記各実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第８実施形態は他の全ての実施形態と組み合わせることが可能である。つまり、上記各実施形態でハウジング１０の内壁を絶縁膜１５で覆う構造としてもかまわない。

また、例えば、上記第１実施形態に対して上記第３実施形態で示した絶縁膜３４とＳｉ基板３５を組み合わせてセンサチップ２０を構成することもできる。この場合、支持基板２２ａに配置されている絶縁膜２１を取り除くと共に、絶縁膜３４を介して支持基板２２ａとＳｉ基板３５を貼り合わせ、Ｓｉ基板３５における凸部１４との接合部分に絶縁膜を配置する構成としてもよい。なお、この際に、Ｓｉ基板３５にトレンチ３７を形成しなくてもよいし絶縁膜３８を配置しなくてもよい。またＳｉ基板３５にトレンチ３７を形成した場合にはトレンチ３７によりハウジング１０との接合部の応力を抑制することができる。

また、凹部２３は、各図に示されるように凹部２３の側壁面が垂直型に限定されるわけではなく、例えば傾斜したテーパ状であってもよい。

さらに、穴２９は円錐型に限定されるものではなく、例えば円柱型や四角柱型でもよい。そして、穴２９に配置される電極３０も埋め込み型ではなく穴２９の表面のみに配置する構成としてもよい。

また、上記基準圧室３６は真空で構成されてもよく、絶対圧を検出する構造とすることもできる。

そして、上記第１実施形態および上記第２実施形態の圧力センサにおいては、ＳＯＩ層２２ｃで構成される外周部２８を除去する構成としてもよい。さらに、上記第４実施形態以外の圧力センサにおいても、ゲージ抵抗２６を構成するＳＯＩ層２２ｃは配線２７を構成するＳＯＩ層２２ｃよりも薄く構成される構造としてもよい。ゲージ抵抗２６を構成するＳＯＩ層２２ｃの膜厚が薄い方がダイアフラム２４に印加された圧力を高感度に検出することができる。

また、上記各実施形態ではＳＯＩ基板２２にゲージ抵抗２６および配線２７を形成してセンサチップ２０を構成しているがバルクＳｉ基板からセンサチップ２０を形成してもよい。例えば上記第各実施形態において、バルクＳｉ基板の表面にＣＶＤや酸化などにより絶縁膜を配置し、絶縁膜の表面でバルクＳｉ基板との接合面と対向する面に配線２７およびゲージ抵抗２６を構成するポリシリコンをデポしてパターニングすることによりＳＯＩ基板２２と同様の構造を得ることができる。このためこの構造を用いて各実施形態に示したセンサチップ２０を形成することができる。

さらに、上記各実施形態ではセンサチップ２０はハウジング１０における凸部１４の圧力導入孔１２側の面で接合されているが、例えば、低圧環境下で使用する場合などにおいては凸部１４の圧力導入孔１２側の面と対向する面で直接接合することもできる。

例えば上記第１実施形態の場合はＳＯＩ層２２ｃで構成される外周部２８をハウジング１０における凸部１４のうち圧力導入孔１２側の面と対向する面に直接接合すればよい。この際、トレンチ２５によりゲージ抵抗２６および配線２７と外周部２８は絶縁されているので、外周部２８に絶縁膜２１を配置しなくてもよい。

本発明の第１実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 図１に示す圧力センサにおけるセンサチップの上面レイアウト図である。 図１に示す圧力センサにおけるセンサチップの製造工程を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 図４に示す圧力センサにおけるセンサチップの製造工程を示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 図７に示す圧力センサにおけるセンサチップの製造工程を示す図である。 本発明の第５実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 本発明の第６実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 本発明の第７実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 本発明の第８実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる圧力センサの全体断面図を示す図である。

符号の説明

１０…ハウジング、１１…ターミナル、１４…凸部、１５…絶縁膜、１６…配線、２０…センサチップ、２１…酸化膜、２２…ＳＯＩ基板、２３…凹部、２４…ダイアフラム、２５…トレンチ、２６…ゲージ抵抗、２７…配線、２８…外周部、２９…穴、３０…電極、３１…ボンディングワイヤ、３２…トレンチ、３３…絶縁膜、３５…Ｓｉ基板、３６…基準圧室、３７…トレンチ、３８…絶縁膜、３９…金属パッド、４０…バネ

Claims (17)

1. 圧力媒体を導入するための中空部を備えた金属製のハウジング（１０）と、前記ハウジング（１０）内に配置され、前記ハウジング（１０）に導入された圧力を圧力導入側の面にて受圧することにより変形可能なダイアフラム（２４）が形成されていると共に、前記ダイアフラム（２４）にゲージ抵抗（２６）が備えられており、前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続される配線（２７）と、前記配線（２７）を介して前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続される電極（３０）と、を備えるセンサチップ（２０）とを有する圧力センサであって、
   前記センサチップ（２０）は半導体基板（２２、３５）を有して構成されており、
   前記ハウジング（１０）は前記中空部を形成する内壁に前記中空部の軸方向に突出し、かつ前記中空部における軸方向に対して周方向に一周する凸部（１４）を有し、
   前記凸部（１４）と前記センサチップ（２０）とが直接接合されており、前記ハウジング（１０）と前記センサチップ（２０）に備えられた前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記電極（３０）との間は絶縁されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記半導体基板（２２、３５）には前記圧力導入側の面と対向する裏面から前記配線（２７）と電気的に接続される部分までの穴（２９）が形成されていると共に、前記穴（２９）に配置され、かつ前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続される前記電極（３０）が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記センサチップ（２０）は前記半導体基板（２２、３５）の前記裏面のうち前記電極（３０）よりも端部側が前記凸部（１４）の前記圧力導入側の面に直接接合されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
4. 前記センサチップ（２０）は、前記半導体基板（２２）の前記裏面が凹部（２３）となる前記ダイアフラム（２４）を備え、前記ダイアフラム（２４）の前記圧力導入側の面を受圧面とし、前記ゲージ抵抗（２６）は前記ダイアフラム（２４）の前記受圧面に備えられ、
   前記センサチップ（２０）には、前記半導体基板（２２）の前記裏面のうち前記電極（３０）よりも端部側に絶縁膜（２１）が備えられており、前記絶縁膜（２１）と前記凸部（１４）とが直接接合されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記センサチップ（２０）は、前記半導体基板（２２）の前記裏面が凹部（２３）となる前記ダイアフラム（２４）を備え、前記ダイアフラム（２４）の前記圧力導入側の面を受圧面とし、前記ゲージ抵抗（２６）は前記ダイアフラム（２４）の前記受圧面に備えられ、
   前記センサチップ（２０）には、前記半導体基板（２２）のうちの前記凸部（１４）との接合部分と前記電極（３０）との間に前記ハウジング（１０）と前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３２）が備えられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
6. 前記トレンチ（３２）に絶縁膜（３３）が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記半導体基板（２２、３５）は第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）とを有し、前記第１半導体基板（２２）は前記裏面が凹部（２３）となる前記ダイアフラム（２４）を備え、前記ダイアフラム（２４）の前記圧力導入側の面を受圧面とし、前記ゲージ抵抗（２６）は前記ダイアフラム（２４）の前記受圧面に備えられており、
   前記センサチップ（２０）は前記第１半導体基板（２２）の前記裏面に前記第２半導体基板（３５）が貼り合わされて構成されていると共に、前記第１半導体基板（２２）と前記第２半導体基板（３５）との間には前記凹部（２３）による基準圧室（３６）が備えられ、
   前記第１半導体基板（２２）に前記ダイアフラム（２４）、前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）が備えられていると共に、前記穴（２９）および前記電極（３０）が前記第２半導体基板（２２）を貫通して前記第１半導体基板（２２）に備えられた前記配線（２７）に達するように形成されており、
   前記センサチップ（２０）には、前記半導体基板（２２、３５）のうち前記凸部（１４）との接合部分と前記電極（３０）との間に前記ハウジング（１０）と前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３７）が備えられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
8. 前記半導体基板（２２、３５）は第１半導体基板（２２）と第２半導体基板（３５）とを有し、前記第１半導体基板（２２）は前記圧力導入側の面が凹部（２３）となる前記ダイアフラム（２４）を備え、前記ダイアフラム（２４）の前記圧力導入側の面を受圧面とし、前記ゲージ抵抗（２６）は前記ダイアフラム（２４）の前記受圧面の裏面に備えられており、
   前記第１半導体基板（２２）の前記裏面には前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）が備えられると共に、前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）を囲み、かつ前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）とはトレンチ（２５）により離間されている外周部（２８）が備えられ、
   前記ゲージ抵抗（２６）は前記配線（２７）および前記外周部（２８）よりも薄く構成されており、前記センサチップ（２０）は前記第１半導体基板（２２）の前記裏面に前記第２半導体基板（３５）が貼り合わされて構成されていると共に、前記第１半導体基板（２２）と前記第２半導体基板（３５）との間には前記ゲージ抵抗（２６）が前記配線（２７）および前記外周部（２８）より薄く構成されていることによる基準圧室（３６）が備えられ、
   前記第１半導体基板（２２）に前記ダイアフラム（２４）、前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）が備えられていると共に、前記穴（２９）および前記電極（３０）が前記第２半導体基板（２２）を貫通して前記第１半導体基板（２２）に備えられた前記配線（２７）に達するように形成されており、
   前記センサチップ（２０）には、前記半導体基板（２２、３５）のうち前記凸部（１４）との接合部分と前記電極（３０）との間に前記ハウジング（１０）と前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記電極（３０）との間を絶縁するトレンチ（３７）が備えられていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
9. 前記トレンチ（３７）に絶縁膜（３８）が配置されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の圧力センサ。
10. 圧力媒体を導入するための中空部を備えた金属製のハウジング（１０）と、前記ハウジング（１０）内に配置され、前記ハウジング（１０）に導入された圧力を圧力導入側の面にて受圧することにより変形可能なダイアフラム（２４）が形成されていると共に、前記ダイアフラム（２４）にゲージ抵抗（２６）が備えられており、前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続される配線（２７）とを備えるセンサチップ（２０）とを有する圧力センサであって、
    前記センサチップ（２０）は半導体基板（２２）を有して構成されており
    前記センサチップ（２０）は前記半導体基板（２２）の前記圧力導入側の面が凹部（２３）となる前記ダイアフラム（２４）を備え、前記ダイアフラム（２４）の前記圧力導入側の面を受圧面とし、前記ダイアフラム（２４）の前記受圧面の裏面には前記ゲージ抵抗（２６）が備えられ、前記半導体基板（２２）の前記圧力導入側の面の裏面には前記ゲージ抵抗（２６）と接続される前記配線（２７）が備えられると共に前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続されるボンディングワイヤ（３１）が備えられ、
    前記ハウジング（１０）は前記中空部を形成する内壁に前記中空部の軸方向に突出し、かつ前記中空部における軸方向に対して周方向に一周する凸部（１４）を有し、
    前記凸部（１４）と前記センサチップ（２０）とが直接接合されており、前記ハウジング（１０）と前記センサチップ（２０）に備えられた前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記ボンディングワイヤ（３１）との間は絶縁されていることを特徴とする圧力センサ。
11. 前記センサチップ（２０）は、前記半導体基板（２２）の前記裏面のうち前記ボンディングワイヤ（３１）よりも端部側が前記凸部（１４）の前記圧力導入側の面に直接接合されていることを特徴とする請求項１０に記載の圧力センサ。
12. 前記センサチップ（２０）には、前記半導体基板（２２）のうちの前記凸部（１４）との接合部分と前記ボンディングワイヤ（３１）との間に前記ハウジング（１０）と前記ゲージ抵抗（２６）、前記配線（２７）および前記ボンディングワイヤ（３１）との間を絶縁するトレンチ（２５）が備えられていることを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサ。
13. 前記半導体基板（２２）は第１半導体層（２２ａ）と、前記第１半導体層（２２ａ）の表面に配置される絶縁膜（２２ｂ）と、前記絶縁膜（２２ｂ）の表面で前記第１半導体層（２２ａ）と反対側に配置される第２半導体層（２２ｃ）と、を有して構成されており、
    前記半導体基板（２２）のうち前記第１半導体層（２２ａ）が前記圧力導入側に向けられると共に、前記第１半導体層（２２ａ）に凹部（２３）が備えられており、前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）は前記絶縁膜（２２ｂ）に配置された前記第２半導体層（２２ｃ）で構成されており、
    前記センサチップ（２０）は前記半導体基板（２２）のうちの前記凸部（１４）との接合部分において前記絶縁膜（２２ｂ）が露出された構造とされており、前記絶縁膜（２２ｂ）が前記凸部（１４）と直接接合されていることを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサ。
14. 前記半導体基板（２２）は第１半導体層（２２ａ）と、前記第１半導体層（２２ａ）の表面に配置される絶縁膜（２２ｂ）と、前記絶縁膜（２２ｂ）の表面で前記第１半導体層（２２ａ）と反対側に配置される第２半導体層（２２ｃ）と、を有して構成されており、
    前記半導体基板（２２）のうち前記第１半導体層（２２ａ）が前記圧力導入側に向けられると共に、前記第１半導体層（２２ａ）に凹部（２３）が備えられており、前記ゲージ抵抗（２６）および前記配線（２７）は前記絶縁膜（２２ｂ）に配置された前記第２半導体層（２２ｃ）で構成されており、
    前記センサチップ（２０）は前記半導体基板（２２）のうちの前記凸部（１４）との接合部分において前記第１半導体層（２２ｂ）が露出された構造とされており、前記第１半導体層（２２ｂ）が前記凸部（１４）と直接接合されていることを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサ。
15. 前記ハウジング（１０）は少なくとも前記センサチップ（２０）と接合する部分が絶縁膜（１５）で覆われていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の圧力センサ。
16. 前記ハウジング（１０）に形成された前記凸部（１４）の前記センサチップ（２０）と接合する部分の裏面および前記ハウジング（１０）の前記中空部を形成する内壁のうち前記凸部（１４）の裏面側に位置する内壁には絶縁膜（１５）が配置され、前記絶縁膜（１５）上にはプリント配線（１６）が配置されており、前記プリント配線（１６）は外部との接続用のターミナル（１１）と前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続するための前記ボンディングワイヤ（３１）とが接続されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
17. 前記ハウジング（１０）に形成された前記凸部（１４）は前記センサチップ（２０）と接合する部分の裏面に絶縁膜（１５）が配置され、前記絶縁膜（１５）上には金属パッド（３９）が配置されており、前記金属パッド（３９）は金属製のバネ（４０）を介して前記ターミナル（１１）と前記ゲージ抵抗（２６）と電気的に接続するための前記ボンディングワイヤ（３１）とが接続されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサ。

Images