JPH0560635A - シリコン圧力センサ - Google Patents
シリコン圧力センサInfo
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- JPH0560635A JPH0560635A JP22148891A JP22148891A JPH0560635A JP H0560635 A JPH0560635 A JP H0560635A JP 22148891 A JP22148891 A JP 22148891A JP 22148891 A JP22148891 A JP 22148891A JP H0560635 A JPH0560635 A JP H0560635A
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- silicon
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 応力集中を防止し、耐過大圧特性の良好なシ
リコン圧力センサを実現する。 【構成】 シリコン基板の一面側にエッチングにより作
られた薄膜状の第１隙間により形成された測定ダイアフ
ラムと、前記シリコン基板の他面側に設けられ該シリコ
ン基板の他面の開口部より広い拡大部を備える凹部と、
該凹部に沿って前記シリコン基板にエッチングにより作
られた薄膜状の第２隙間により形成された過大圧保護膜
と、該第２隙間と前記第１隙間とを連通する連通孔と、
前記シリコン基板の他面側に一面が接続され前記凹部と
内部室を構成する支持台と、該支持台に設けられ前記内
部室と外部とを導通する導通孔と、前記第１隙間と前記
第２隙間と前記連通孔とに封入される封入液とを具備し
たことを特徴とするシリコン圧力センサである。
リコン圧力センサを実現する。 【構成】 シリコン基板の一面側にエッチングにより作
られた薄膜状の第１隙間により形成された測定ダイアフ
ラムと、前記シリコン基板の他面側に設けられ該シリコ
ン基板の他面の開口部より広い拡大部を備える凹部と、
該凹部に沿って前記シリコン基板にエッチングにより作
られた薄膜状の第２隙間により形成された過大圧保護膜
と、該第２隙間と前記第１隙間とを連通する連通孔と、
前記シリコン基板の他面側に一面が接続され前記凹部と
内部室を構成する支持台と、該支持台に設けられ前記内
部室と外部とを導通する導通孔と、前記第１隙間と前記
第２隙間と前記連通孔とに封入される封入液とを具備し
たことを特徴とするシリコン圧力センサである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、応力集中を防止し、耐
過大圧特性の良好なシリコン圧力センサに関するもので
ある。
過大圧特性の良好なシリコン圧力センサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図３７は従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、「MICROSTRUCTURE SEN
SORS」H.Guckel他 IEDM,S.F.DEC´90 論文集の図９に
示されている。図において、１はシリコンウエハ、２は
ポリシリコンダイアフラム、３はニッケルめっきされた
過大圧保護板である。シリコンウエハ１はポリシリコン
ダイアフラム２の下側過大圧保護板を兼ねている。以上
の構成において、ポリシリコンダイアフラム２に図の上
方向から過大圧が加わると、ダイアフラム２はシリコン
ウエハ１に着座してダイアフラム２の破壊が防止され
る。ポリシリコンダイアフラム２に図の下方向から過大
圧が加わると、ダイアフラム２は過大圧保護板３に着座
してダイアフラム２の破壊が防止される。
従来例の構成説明図で、例えば、「MICROSTRUCTURE SEN
SORS」H.Guckel他 IEDM,S.F.DEC´90 論文集の図９に
示されている。図において、１はシリコンウエハ、２は
ポリシリコンダイアフラム、３はニッケルめっきされた
過大圧保護板である。シリコンウエハ１はポリシリコン
ダイアフラム２の下側過大圧保護板を兼ねている。以上
の構成において、ポリシリコンダイアフラム２に図の上
方向から過大圧が加わると、ダイアフラム２はシリコン
ウエハ１に着座してダイアフラム２の破壊が防止され
る。ポリシリコンダイアフラム２に図の下方向から過大
圧が加わると、ダイアフラム２は過大圧保護板３に着座
してダイアフラム２の破壊が防止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、 （１）過大圧が加わると、ダイアフラム２とウエハ１の
固定部分、および過大圧保護板３とウエハ１の固定部分
に過大圧が加わると、大きな応力集中が発生し、破壊し
やすい。 （２）ダイアフラム２とウエハ１、あるいは、ダイアフ
ラム２と過大圧保護板３との隙間は１μｍ以下と狭いた
めに、小さなごみでも入ると、ダイアフラム２が動作し
なくなる。
な装置においては、 （１）過大圧が加わると、ダイアフラム２とウエハ１の
固定部分、および過大圧保護板３とウエハ１の固定部分
に過大圧が加わると、大きな応力集中が発生し、破壊し
やすい。 （２）ダイアフラム２とウエハ１、あるいは、ダイアフ
ラム２と過大圧保護板３との隙間は１μｍ以下と狭いた
めに、小さなごみでも入ると、ダイアフラム２が動作し
なくなる。
【０００４】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、応力集中を防止し、耐過大圧特
性の良好なシリコン圧力センサを提供するにある。
ある。本発明の目的は、応力集中を防止し、耐過大圧特
性の良好なシリコン圧力センサを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、シリコンからなるセンサチップに測定ダ
イアフラムが形成されるシリコン圧力センサにおいて、
（１００）面を有するシリコン基板と、該シリコン基板
の一面側にエッチングにより作られた薄膜状の第１隙間
により形成された測定ダイアフラムと、前記シリコン基
板の他面側に設けられ該シリコン基板の他面の開口部よ
り広い拡大部を備える凹部と、該凹部に沿って前記シリ
コン基板にエッチングにより作られた薄膜状の第２隙間
により形成された過大圧保護膜と、該第２隙間と前記第
１隙間とを連通する連通孔と、前記シリコン基板の他面
側に一面が接続され前記凹部と内部室を構成する支持台
と、該支持台に設けられ前記内部室と外部とを導通する
導通孔と、前記第１隙間と前記第２隙間と前記連通孔と
に封入される封入液と、該封入液の封入口を封止する封
入材とを具備したことを特徴とするシリコン圧力センサ
を構成したものである。
に、本発明は、シリコンからなるセンサチップに測定ダ
イアフラムが形成されるシリコン圧力センサにおいて、
（１００）面を有するシリコン基板と、該シリコン基板
の一面側にエッチングにより作られた薄膜状の第１隙間
により形成された測定ダイアフラムと、前記シリコン基
板の他面側に設けられ該シリコン基板の他面の開口部よ
り広い拡大部を備える凹部と、該凹部に沿って前記シリ
コン基板にエッチングにより作られた薄膜状の第２隙間
により形成された過大圧保護膜と、該第２隙間と前記第
１隙間とを連通する連通孔と、前記シリコン基板の他面
側に一面が接続され前記凹部と内部室を構成する支持台
と、該支持台に設けられ前記内部室と外部とを導通する
導通孔と、前記第１隙間と前記第２隙間と前記連通孔と
に封入される封入液と、該封入液の封入口を封止する封
入材とを具備したことを特徴とするシリコン圧力センサ
を構成したものである。
【０００６】
【作用】以上の構成において、測定ダイアフラムの外側
から過大圧が加わると、測定ダイアフラムはシリコン基
板に着座して測定ダイアフラムの破壊が防止される。過
大圧保護膜に過大圧が加わると、過大圧保護膜がシリコ
ン基板に着座して測定ダイアフラムの破壊が防止され
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
から過大圧が加わると、測定ダイアフラムはシリコン基
板に着座して測定ダイアフラムの破壊が防止される。過
大圧保護膜に過大圧が加わると、過大圧保護膜がシリコ
ン基板に着座して測定ダイアフラムの破壊が防止され
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図で
ある。図において、１１は、（１００）面を有するシリ
コン基板である。１２は、シリコン基板１１の一面側に
エッチングにより作られた薄膜状の第１隙間１３により
形成された測定ダイアフラムである。１４は、シリコン
基板１１の他面側に設けられ、シリコン基板１１の他面
の開口部１５より広い拡大部１６を備える凹部である。
１７は、凹部１４に沿って、シリコン基板１１にエッチ
ングにより作られた薄膜状の第２隙間１８により形成さ
れた過大圧保護膜である。１９は、第２隙間１８と第１
隙間１３とを連通する連通孔である。
ある。図において、１１は、（１００）面を有するシリ
コン基板である。１２は、シリコン基板１１の一面側に
エッチングにより作られた薄膜状の第１隙間１３により
形成された測定ダイアフラムである。１４は、シリコン
基板１１の他面側に設けられ、シリコン基板１１の他面
の開口部１５より広い拡大部１６を備える凹部である。
１７は、凹部１４に沿って、シリコン基板１１にエッチ
ングにより作られた薄膜状の第２隙間１８により形成さ
れた過大圧保護膜である。１９は、第２隙間１８と第１
隙間１３とを連通する連通孔である。
【０００８】２１は、シリコン基板１１の他面側に一面
が接続され、凹部１４と内部室２２を構成する支持台で
ある。この場合は、支持第２１は、シリコン基板１１に
陽極接合されている。２３は、支持台２１に設けられ、
内部室２２と外部とを導通する導通孔である。 ２４
は、第１隙間１３と第２隙間１７と連通孔１８とに封入
される封入液である。２５は、金からなるボ―ルで、超
音波ボンディングにより、封入液３をシリコン基板１１
に封入する。３１は測定ダイアフラム１２に設けられた
歪みセンサである。
が接続され、凹部１４と内部室２２を構成する支持台で
ある。この場合は、支持第２１は、シリコン基板１１に
陽極接合されている。２３は、支持台２１に設けられ、
内部室２２と外部とを導通する導通孔である。 ２４
は、第１隙間１３と第２隙間１７と連通孔１８とに封入
される封入液である。２５は、金からなるボ―ルで、超
音波ボンディングにより、封入液３をシリコン基板１１
に封入する。３１は測定ダイアフラム１２に設けられた
歪みセンサである。
【０００９】以上の構成において、測定ダイアフラム１
２の外側から過大圧が加わると、測定ダイアフラム１２
はシリコン基板１１に着座して測定ダイアフラム１２の
破壊が防止される。過大圧保護膜１７に過大圧が加わる
と、過大圧保護膜１７がシリコン基板１１に着座して測
定ダイアフラム１２の破壊が防止される。
２の外側から過大圧が加わると、測定ダイアフラム１２
はシリコン基板１１に着座して測定ダイアフラム１２の
破壊が防止される。過大圧保護膜１７に過大圧が加わる
と、過大圧保護膜１７がシリコン基板１１に着座して測
定ダイアフラム１２の破壊が防止される。
【００１０】この場合、測定ダイアフラム１２の外側か
ら過大圧（例えば、４００Kgf/cm2 以上）が加わると、
シリコン基板１１は支持台２１に圧縮される。シリコン
基板１１と支持台２１との接合部は、陽極接合であり、
破壊され難い。過大圧保護膜１７に過大圧が加わって
も、シリコン基板１１の開口部１５より拡大部１６の開
口面積が大きいように構成されている為、シリコン基板
１１と支持台２１との接合部部分の陽極接合部の、最も
応力が集中する端部は、応力集中が軽減され、高い過大
圧耐力が得られる。
ら過大圧（例えば、４００Kgf/cm2 以上）が加わると、
シリコン基板１１は支持台２１に圧縮される。シリコン
基板１１と支持台２１との接合部は、陽極接合であり、
破壊され難い。過大圧保護膜１７に過大圧が加わって
も、シリコン基板１１の開口部１５より拡大部１６の開
口面積が大きいように構成されている為、シリコン基板
１１と支持台２１との接合部部分の陽極接合部の、最も
応力が集中する端部は、応力集中が軽減され、高い過大
圧耐力が得られる。
【００１１】また、シリコン基板１１と支持台２１との
接合部を引剥がす力は、開口面積×印加圧力で決定され
るが、開口面積を小さくすると、引剥がし力は小さくな
るが、保護膜１７の圧力―容積変化率が小さくなり、セ
ンサの温度特性等が低下する。 しかし、本発明によれ
ば、シリコン基板１１の開口部１５より拡大部１６の開
口面積が大きいように構成されている為、温度特性を低
下させずに過大圧に対する大きな軽減効果が得られる。
シリコン基板１１と支持台２１との接合部の開口部１５
近くのシリコン基板１１のシリコンの厚さは、開口部１
５より徐々に増大しているので、剛性が開口部１５に近
い程柔かく、そのために、応力が分散され、応力集中が
避けられる。薄膜状の第１，第２隙間は、封入液で封止
され、測定流体が流入しないため、測定流体のごみによ
る動作不良の恐れは全く無い。
接合部を引剥がす力は、開口面積×印加圧力で決定され
るが、開口面積を小さくすると、引剥がし力は小さくな
るが、保護膜１７の圧力―容積変化率が小さくなり、セ
ンサの温度特性等が低下する。 しかし、本発明によれ
ば、シリコン基板１１の開口部１５より拡大部１６の開
口面積が大きいように構成されている為、温度特性を低
下させずに過大圧に対する大きな軽減効果が得られる。
シリコン基板１１と支持台２１との接合部の開口部１５
近くのシリコン基板１１のシリコンの厚さは、開口部１
５より徐々に増大しているので、剛性が開口部１５に近
い程柔かく、そのために、応力が分散され、応力集中が
避けられる。薄膜状の第１，第２隙間は、封入液で封止
され、測定流体が流入しないため、測定流体のごみによ
る動作不良の恐れは全く無い。
【００１２】図１実施例は図２〜図１６に示す如くして
作る。 （ａ）図２に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の一面側に
レジスト１０２を塗付する。 （ｂ）図３に示す如く、ＣＦ4ガス中で、ＲＩＥエッチ
ング（リアクティブ イオン エッチング）により、レ
ジスト１０２塗付部分以外のＳＯＩウェハ１０１の一面
側のシリコン１０１１をエッチングする。 （ｃ）図４に示す如く、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスの混合
ガス中で、ＲＩＥエッチング（リアクティブ イオン
エッチング）により、レジスト１０２塗付部分以外のＳ
ＯＩウェハ１０１の酸化シリコン１０１２をエッチング
する。 （ｄ）図５に示す如く、レジスト１０２を除去する。 （ｅ）図６に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の一面側に
エピタキシャル成長層１０３を成長させダイアフラム１
０４を形成する。
作る。 （ａ）図２に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の一面側に
レジスト１０２を塗付する。 （ｂ）図３に示す如く、ＣＦ4ガス中で、ＲＩＥエッチ
ング（リアクティブ イオン エッチング）により、レ
ジスト１０２塗付部分以外のＳＯＩウェハ１０１の一面
側のシリコン１０１１をエッチングする。 （ｃ）図４に示す如く、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスの混合
ガス中で、ＲＩＥエッチング（リアクティブ イオン
エッチング）により、レジスト１０２塗付部分以外のＳ
ＯＩウェハ１０１の酸化シリコン１０１２をエッチング
する。 （ｄ）図５に示す如く、レジスト１０２を除去する。 （ｅ）図６に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の一面側に
エピタキシャル成長層１０３を成長させダイアフラム１
０４を形成する。
【００１３】（ｆ）図７に示す如く、ダイアフラム１０
４に歪み検出素子１０５を形成する。 （ｇ）図８に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の他面側に
窒化シリコン膜１０６を形成する。 （ｈ）図９に示す如く、窒化シリコン膜１０６の所要箇
所１０７をエッチングにより取去る。 （ｉ）図１０に示す如く、所要箇所１０７のＳＯＩウェ
ハ１０１にレ―ザ―により孔１０８を開ける。 （ｊ）図１１に示す如く、水酸化カリウムにより、酸化
シリコン１０１２に達するまで、孔１０８を異方性エッ
チングして孔１０９を形成する。
４に歪み検出素子１０５を形成する。 （ｇ）図８に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１の他面側に
窒化シリコン膜１０６を形成する。 （ｈ）図９に示す如く、窒化シリコン膜１０６の所要箇
所１０７をエッチングにより取去る。 （ｉ）図１０に示す如く、所要箇所１０７のＳＯＩウェ
ハ１０１にレ―ザ―により孔１０８を開ける。 （ｊ）図１１に示す如く、水酸化カリウムにより、酸化
シリコン１０１２に達するまで、孔１０８を異方性エッ
チングして孔１０９を形成する。
【００１４】（ｋ）図１２に示す如く、孔１０９の表面
に熱酸化膜１１１を形成する。 （ｌ）図１３に示す如く、窒化シリコン膜１０６を除去
し、ＳＯＩウェハ１０１と熱酸化膜１１１の表面にポリ
シリコン１１２を形成する。 （ｍ）図１４に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１に、酸化
シリコン膜１０１２に達する孔１１３をレ―ザ―加工に
より形成する。 （ｎ）図１５に示す如く、酸化シリコン膜１０１２と熱
酸化膜１１１を沸酸でエッチング除去する。 （ｏ）図１６に示す如く、支持台２１に、ＳＯＩウェハ
１０１を陽極接合し、第１，第２隙間１３，１８に封入
液２４、この場合は、シリコンオイルを封入して、孔１
１３を金からなるボ―ル１１４で、超音波ボンディング
して、封止する。
に熱酸化膜１１１を形成する。 （ｌ）図１３に示す如く、窒化シリコン膜１０６を除去
し、ＳＯＩウェハ１０１と熱酸化膜１１１の表面にポリ
シリコン１１２を形成する。 （ｍ）図１４に示す如く、ＳＯＩウェハ１０１に、酸化
シリコン膜１０１２に達する孔１１３をレ―ザ―加工に
より形成する。 （ｎ）図１５に示す如く、酸化シリコン膜１０１２と熱
酸化膜１１１を沸酸でエッチング除去する。 （ｏ）図１６に示す如く、支持台２１に、ＳＯＩウェハ
１０１を陽極接合し、第１，第２隙間１３，１８に封入
液２４、この場合は、シリコンオイルを封入して、孔１
１３を金からなるボ―ル１１４で、超音波ボンディング
して、封止する。
【００１５】図１７は本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。本実施例においては、第１隙間１３と第２
隙間１８とを連通する連通孔１９の位置を、図１の実施
例ではダイアフラム１２の中心に位置するようにした
が、図１８に示す如くダイアフラム１２の周辺に位置す
るようにしたものである。水酸化カリウムにより、酸化
シリコン１０１２に達するまで、孔１０８を異方性エッ
チングして孔１０９を形成する工程において、図１１に
おいては、孔１０９の深さを精度よくエッチング加工し
なければ、ダイアフラム１２を傷付けてしまうが、本実
施例においては、連通孔１９はダイアフラム１２の周辺
に位置するようにしたので、孔１０９の深さを精度よく
加工する必要がない。
明図である。本実施例においては、第１隙間１３と第２
隙間１８とを連通する連通孔１９の位置を、図１の実施
例ではダイアフラム１２の中心に位置するようにした
が、図１８に示す如くダイアフラム１２の周辺に位置す
るようにしたものである。水酸化カリウムにより、酸化
シリコン１０１２に達するまで、孔１０８を異方性エッ
チングして孔１０９を形成する工程において、図１１に
おいては、孔１０９の深さを精度よくエッチング加工し
なければ、ダイアフラム１２を傷付けてしまうが、本実
施例においては、連通孔１９はダイアフラム１２の周辺
に位置するようにしたので、孔１０９の深さを精度よく
加工する必要がない。
【００１６】図１９は本発明の他の実施例の要部構成説
明図である。図において、図１と同一記号の構成は同一
機能を表わす。以下、図１と相違部分のみ説明する。４
１は、第２隙間１８と第１隙間１３とを連通する連通孔
である。図２０に示す如く、この場合は、フォト−エレ
クトロケミカル―ドリリング（photo-electrochemical
−drilling) 加工により８個の連通孔が設けられてい
る。
明図である。図において、図１と同一記号の構成は同一
機能を表わす。以下、図１と相違部分のみ説明する。４
１は、第２隙間１８と第１隙間１３とを連通する連通孔
である。図２０に示す如く、この場合は、フォト−エレ
クトロケミカル―ドリリング（photo-electrochemical
−drilling) 加工により８個の連通孔が設けられてい
る。
【００１７】図１９実施例は図２１〜図３６に示す如く
して作る。 （ａ）図２１に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の一面側
にレジスト２０２を塗付する。 （ｂ）図２２に示す如く、ＣＦ4ガス中で、ＲＩＥエッ
チング（リアクティブイオン エッチング）により、レ
ジスト２０２塗付部分以外のＳＯＩウェハ２０１の一面
側のシリコン２０１１をエッチングする。 （ｃ）図２３に示す如く、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスの混
合ガス中で、ＲＩＥエッチング（リアクティブ イオン
エッチング）により、レジスト２０２塗付部分以外の
ＳＯＩウェハ２０１の酸化シリコン２０１２をエッチン
グする。
して作る。 （ａ）図２１に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の一面側
にレジスト２０２を塗付する。 （ｂ）図２２に示す如く、ＣＦ4ガス中で、ＲＩＥエッ
チング（リアクティブイオン エッチング）により、レ
ジスト２０２塗付部分以外のＳＯＩウェハ２０１の一面
側のシリコン２０１１をエッチングする。 （ｃ）図２３に示す如く、ＣＦ4ガスとＣＨＦ3ガスの混
合ガス中で、ＲＩＥエッチング（リアクティブ イオン
エッチング）により、レジスト２０２塗付部分以外の
ＳＯＩウェハ２０１の酸化シリコン２０１２をエッチン
グする。
【００１８】（ｄ）図２４に示す如く、レジスト２０２
を除去する。 （ｅ）図２５に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の一面側
にエピタキシャル成長層２０３を成長させダイアフラム
２０４を形成する。 （ｆ）図２６に示す如く、ダイアフラム２０４に歪み検
出素子２０５を形成する 。（ｇ）図２７に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の他面
側に窒化シリコン膜２０６を形成する。
を除去する。 （ｅ）図２５に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の一面側
にエピタキシャル成長層２０３を成長させダイアフラム
２０４を形成する。 （ｆ）図２６に示す如く、ダイアフラム２０４に歪み検
出素子２０５を形成する 。（ｇ）図２７に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１の他面
側に窒化シリコン膜２０６を形成する。
【００１９】（ｈ）図２８に示す如く、窒化シリコン膜
２０６の所要箇所２０７をエッチングにより取去る。 （ｉ）図２９に示す如く、所要箇所２０７のＳＯＩウェ
ハ２０１にレ―ザ―により孔２０８を開ける。 （ｊ）図３０に示す如く、水酸化カリウムにより、孔２
０８を異方性エッチングして孔２０９を形成する。 （ｋ）図３１に示す如く、孔２０９と酸化シリコン２０
１２とを連通する連通孔２１０を、フォト−エレクトロ
ケミカル―ドリリング（photo-electrochemical−drill
ing) 加工により８個形成する。
２０６の所要箇所２０７をエッチングにより取去る。 （ｉ）図２９に示す如く、所要箇所２０７のＳＯＩウェ
ハ２０１にレ―ザ―により孔２０８を開ける。 （ｊ）図３０に示す如く、水酸化カリウムにより、孔２
０８を異方性エッチングして孔２０９を形成する。 （ｋ）図３１に示す如く、孔２０９と酸化シリコン２０
１２とを連通する連通孔２１０を、フォト−エレクトロ
ケミカル―ドリリング（photo-electrochemical−drill
ing) 加工により８個形成する。
【００２０】（ｌ）図３２に示す如く、孔２０９の表面
に熱酸化膜２１１を形成する。 （ｍ）図３３に示す如く、窒化シリコン膜２０６を除去
し、ＳＯＩウェハ２０１と熱酸化膜２１１の表面にポリ
シリコン２１２を形成する。 （ｎ）図３４に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１に、酸化
シリコン膜２０１２に達する孔２１３をレ―ザ―加工に
より形成する。 （ｏ）図３５に示す如く、酸化シリコン膜２０１２と熱
酸化膜２１１を沸酸でエッチング除去する。 （ｐ）図３６に示す如く、支持台２１に、ＳＯＩウェハ
２０１を陽極接合し、第１，第２隙間１３，１８に封入
液２４、この場合は、シリコンオイルを封入して、孔２
１３を金からなるボ―ル２１４で、超音波ボンディング
して、封止する。
に熱酸化膜２１１を形成する。 （ｍ）図３３に示す如く、窒化シリコン膜２０６を除去
し、ＳＯＩウェハ２０１と熱酸化膜２１１の表面にポリ
シリコン２１２を形成する。 （ｎ）図３４に示す如く、ＳＯＩウェハ２０１に、酸化
シリコン膜２０１２に達する孔２１３をレ―ザ―加工に
より形成する。 （ｏ）図３５に示す如く、酸化シリコン膜２０１２と熱
酸化膜２１１を沸酸でエッチング除去する。 （ｐ）図３６に示す如く、支持台２１に、ＳＯＩウェハ
２０１を陽極接合し、第１，第２隙間１３，１８に封入
液２４、この場合は、シリコンオイルを封入して、孔２
１３を金からなるボ―ル２１４で、超音波ボンディング
して、封止する。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シリコ
ンからなるセンサチップに測定ダイアフラムが形成され
るシリコン圧力センサにおいて、（１００）面を有する
シリコン基板と、該シリコン基板の一面側にエッチング
により作られた薄膜状の第１隙間により形成された測定
ダイアフラムと、前記シリコン基板の他面側に設けられ
該シリコン基板の他面の開口部より広い拡大部を備える
凹部と、該凹部に沿って前記シリコン基板にエッチング
により作られた薄膜状の第２隙間により形成された過大
圧保護膜と、該第２隙間と前記第１隙間とを連通する連
通孔と、前記シリコン基板の他面側に一面が接続され前
記凹部と内部室を構成する支持台と、該支持台に設けら
れ前記内部室と外部とを導通する導通孔と、前記第１隙
間と前記第２隙間と前記連通孔とに封入される封入液
と、該封入液の封入口を封止する封入材とを具備したこ
とを特徴とするシリコン圧力センサを構成した。
ンからなるセンサチップに測定ダイアフラムが形成され
るシリコン圧力センサにおいて、（１００）面を有する
シリコン基板と、該シリコン基板の一面側にエッチング
により作られた薄膜状の第１隙間により形成された測定
ダイアフラムと、前記シリコン基板の他面側に設けられ
該シリコン基板の他面の開口部より広い拡大部を備える
凹部と、該凹部に沿って前記シリコン基板にエッチング
により作られた薄膜状の第２隙間により形成された過大
圧保護膜と、該第２隙間と前記第１隙間とを連通する連
通孔と、前記シリコン基板の他面側に一面が接続され前
記凹部と内部室を構成する支持台と、該支持台に設けら
れ前記内部室と外部とを導通する導通孔と、前記第１隙
間と前記第２隙間と前記連通孔とに封入される封入液
と、該封入液の封入口を封止する封入材とを具備したこ
とを特徴とするシリコン圧力センサを構成した。
【００２２】この結果、測定ダイアフラムの外側から過
大圧が加わると、シリコン基板は支持台に圧縮される。
シリコン基板と支持台との接合部は、陽極接合であり、
破壊され難い。過大圧保護膜に過大圧が加わっても、シ
リコン基板の開口部より拡大部の開口面積が大きいよう
に構成されている為、シリコン基板と支持台との接合部
部分の陽極接合部の、最も応力が集中する端部は、応力
集中が軽減され、高い過大圧耐力が得られる。
大圧が加わると、シリコン基板は支持台に圧縮される。
シリコン基板と支持台との接合部は、陽極接合であり、
破壊され難い。過大圧保護膜に過大圧が加わっても、シ
リコン基板の開口部より拡大部の開口面積が大きいよう
に構成されている為、シリコン基板と支持台との接合部
部分の陽極接合部の、最も応力が集中する端部は、応力
集中が軽減され、高い過大圧耐力が得られる。
【００２３】また、シリコン基板と支持台との接合部を
引剥がす力も、開口面積×印加圧力で決定されるので、
シリコン基板の開口部より拡大部の開口面積が大きいよ
うに構成されている為、過大圧に対する軽減効果は大き
い。シリコン基板と支持台との接合部の開口部近くのシ
リコン基板のシリコンの厚さは、開口部より徐々に増大
しているので、剛性が開口部に近い程柔かく、そのため
に、応力が分散され、応力集中が避けられる。薄膜状の
第１，第２隙間は、封入液で封止され、測定流体が流入
しないため、測定流体のごみによる動作不良の恐れは全
く無い。
引剥がす力も、開口面積×印加圧力で決定されるので、
シリコン基板の開口部より拡大部の開口面積が大きいよ
うに構成されている為、過大圧に対する軽減効果は大き
い。シリコン基板と支持台との接合部の開口部近くのシ
リコン基板のシリコンの厚さは、開口部より徐々に増大
しているので、剛性が開口部に近い程柔かく、そのため
に、応力が分散され、応力集中が避けられる。薄膜状の
第１，第２隙間は、封入液で封止され、測定流体が流入
しないため、測定流体のごみによる動作不良の恐れは全
く無い。
【００２４】従って、本発明によれば、応力集中を防止
し、耐過大圧特性の良好なシリコン圧力センサを実現す
ることが出来る。
し、耐過大圧特性の良好なシリコン圧力センサを実現す
ることが出来る。
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１のレジスト塗付工程説明図である。
【図３】図１のＲＩＥエッチング工程説明図である。
【図４】図１のＲＩＥエッチング工程説明図である。
【図５】図１のレジスト除去工程説明図である。
【図６】図１のエピタキシャル成長工程説明図である。
【図７】図１の歪み検出素子形成工程説明図である。
【図８】図１の窒化シリコン膜形成工程説明図である。
【図９】図１の所要箇所エッチング工程説明図である。
【図１０】図１の孔１０８形成工程説明図である。
【図１１】図１の孔１０９形成工程説明図である。
【図１２】図１の熱酸化膜１１１形成工程説明図であ
る。
る。
【図１３】図１のポリシリコン形成工程説明図である。
【図１４】図１の孔１１３形成工程説明図である。
【図１５】図１のエッチング除去工程説明図である。
【図１６】図１の支持台にＳＯＩウェハ陽極接合工程説
明図である。
明図である。
【図１７】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
る。
【図１８】図１７の要部詳細説明図である。
【図１９】本発明の別の実施例の要部構成説明図であ
る。
る。
【図２０】図１９の要部詳細説明図である。
【図２１】図１９のレジスト塗付工程説明図である。
【図２２】図１９のＲＩＥエッチング工程説明図であ
る。
る。
【図２３】図１９のＲＩＥエッチング工程説明図であ
る。
る。
【図２４】図１９のレジスト除去工程説明図である。
【図２５】図１９のエピタキシャル成長工程説明図であ
る。
る。
【図２６】図１９の歪み検出素子形成工程説明図であ
る。
る。
【図２７】図１９の窒化シリコン膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図２８】図１９の所要箇所エッチング工程説明図であ
る。
る。
【図２９】図１９の孔２０８形成工程説明図である。
【図３０】図１９の孔２０９形成工程説明図である。
【図３１】図１９の連通孔２１０形成工程説明図であ
る。
る。
【図３２】図１９の熱酸化膜２１１形成工程説明図であ
る。
る。
【図３３】図１９のポリシリコン膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図３４】図１９の孔２１３形成工程説明図である。
【図３５】図１９のエッチング除去工程説明図である。
【図３６】図１９の支持台にＳＯＩウェハ陽極接合工程
説明図である。
説明図である。
【図３７】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
説明図である。
１１…シリコン基板 １２…測定ダイアフラム １３…第１隙間 １４…凹部 １５…開口部 １６…拡大部 １７…過大圧保護膜 １８…第２隙間 １９…連通孔 ２１…支持台 ２２…内部室 ２３…導通孔 ２４…封入液 ２５…ボ―ル ３１…歪みセンサ ４１…連通孔 １０１…ＳＯＩウェハ １０２…レジスト １０１１…シリコン １０１２…酸化シリコン １０３…エピタキシャル成長層 １０４…ダイアフラム １０５…歪み検出素子 １０６…窒化シリコン膜 １０７…所要箇所 １０８…孔 １０９…孔 １１１…熱酸化膜 １１２…ポリシリコン １１３…孔 １１４…ボ―ル ２０１…ＳＯＩウェハ ２０２…レジスト ２０１１…シリコン ２０１２…酸化シリコン ２０３…エピタキシャル成長層 ２０４…ダイアフラム ２０５…歪み検出素子 ２０６…窒化シリコン膜 ２０７…所要箇所 ２０８…孔 ２０９…孔 ２１０…連通孔 ２１１…熱酸化膜 ２１２…ポリシリコン ２１３…孔 ２１４…ボ―ル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 聡 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 吉田 隆司 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 工藤 貴裕 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 坪田 一郎 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンからなるセンサチップに測定ダイ
アフラムが形成されるシリコン圧力センサにおいて、 （１００）面を有するシリコン基板と、 該シリコン基板の一面側にエッチングにより作られた薄
膜状の第１隙間により形成された測定ダイアフラムと、 前記シリコン基板の他面側に設けられ該シリコン基板の
他面の開口部より広い拡大部を備える凹部と、 該凹部に沿って前記シリコン基板にエッチングにより作
られた薄膜状の第２隙間により形成された過大圧保護膜
と、 該第２隙間と前記第１隙間とを連通する連通孔と、 前記シリコン基板の他面側に一面が接続され前記凹部と
内部室を構成する支持台と、 該支持台に設けられ前記内部室と外部とを導通する導通
孔と、 前記第１隙間と前記第２隙間と前記連通孔とに封入され
る封入液と、 該封入液の封入口を封止する封入材とを具備したことを
特徴とするシリコン圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221488A JP2864803B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | シリコン圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221488A JP2864803B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | シリコン圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560635A true JPH0560635A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2864803B2 JP2864803B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16767502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3221488A Expired - Fee Related JP2864803B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | シリコン圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864803B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5520054A (en) * | 1994-03-29 | 1996-05-28 | Rosemount Inc. | Increased wall thickness for robust bond for micromachined sensor |
| JP2005172432A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | マイクロ構造体とその製造方法 |
| JP2008295026A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-12-04 | Kyocera Corp | マイクロホン素子搭載基板およびマイクロホン装置 |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP3221488A patent/JP2864803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5520054A (en) * | 1994-03-29 | 1996-05-28 | Rosemount Inc. | Increased wall thickness for robust bond for micromachined sensor |
| JP2005172432A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | マイクロ構造体とその製造方法 |
| JP4529431B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2010-08-25 | 株式会社豊田中央研究所 | マイクロ構造体の製造方法 |
| JP2008295026A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-12-04 | Kyocera Corp | マイクロホン素子搭載基板およびマイクロホン装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2864803B2 (ja) | 1999-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |