JPH0618345A - 圧力センサの製造方法 - Google Patents
圧力センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH0618345A JPH0618345A JP17531192A JP17531192A JPH0618345A JP H0618345 A JPH0618345 A JP H0618345A JP 17531192 A JP17531192 A JP 17531192A JP 17531192 A JP17531192 A JP 17531192A JP H0618345 A JPH0618345 A JP H0618345A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- pressure
- pressure sensor
- silicon substrate
- reference chamber
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- Pending
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高圧下でも高感度な圧力センサを製造できる
ようにする。 【構成】 半導体圧力センサにおいて、ダイアフラム１
が過剰に変位しないようにメサ３の部分を低くして、ガ
ラス基板１とはりあわせる。また、シリコンウエハ９と
ガラスウエハで基準室４を形成する場合に測定圧力付近
の圧力雰囲気で陽極接合する。 【効果】 高圧下で高感度で低圧下でも破損しない圧力
センサの製造ができる。
ようにする。 【構成】 半導体圧力センサにおいて、ダイアフラム１
が過剰に変位しないようにメサ３の部分を低くして、ガ
ラス基板１とはりあわせる。また、シリコンウエハ９と
ガラスウエハで基準室４を形成する場合に測定圧力付近
の圧力雰囲気で陽極接合する。 【効果】 高圧下で高感度で低圧下でも破損しない圧力
センサの製造ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、気体、液体および固
体の圧力の変化をダイアフラムの変化量として受け止
め、その変化量を電気信号に変えて出力する圧力センサ
の製造方法に関する。
体の圧力の変化をダイアフラムの変化量として受け止
め、その変化量を電気信号に変えて出力する圧力センサ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図３に示すように、ダイアフラム
構造を持つ圧力センサはシリコンウエハ９とガラス基板
１とをはりあわせた二層構造をしていた。これは、ピエ
ゾ抵抗型、静電容量型、接点スイッチ型ともに同じであ
る。
構造を持つ圧力センサはシリコンウエハ９とガラス基板
１とをはりあわせた二層構造をしていた。これは、ピエ
ゾ抵抗型、静電容量型、接点スイッチ型ともに同じであ
る。
【０００３】例えば、特開平２ー２４９９３６号公報に
静電容量型の一般的な構造が開示され、また、特開昭６
１ー５０１２３３号公報に接点スイッチ型のこのような
構造が開示されている。そして、これらの例では、基準
室内は真空であるか、もしくは、大気圧であるかのいず
れかである。
静電容量型の一般的な構造が開示され、また、特開昭６
１ー５０１２３３号公報に接点スイッチ型のこのような
構造が開示されている。そして、これらの例では、基準
室内は真空であるか、もしくは、大気圧であるかのいず
れかである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構造で
は、シリコンダイアフラムとガラス基板で形成される基
準室内の圧力が外圧より高くなりシリコンダイアフラム
の変位量が降伏限界を越えるとダイアフラムが破損して
しまいセンサとしての機能しなくなってしまうという課
題があった。この課題を回避するため従来のセンサでは
ダイアフラムの厚みを厚くして耐圧性をあげていた。し
かし、式（１）に示すようにダイアフラムの厚みが厚く
なると、同一圧力でのダイアフラムの変位量は小さくな
り感度の低下を招くという課題があった。
は、シリコンダイアフラムとガラス基板で形成される基
準室内の圧力が外圧より高くなりシリコンダイアフラム
の変位量が降伏限界を越えるとダイアフラムが破損して
しまいセンサとしての機能しなくなってしまうという課
題があった。この課題を回避するため従来のセンサでは
ダイアフラムの厚みを厚くして耐圧性をあげていた。し
かし、式（１）に示すようにダイアフラムの厚みが厚く
なると、同一圧力でのダイアフラムの変位量は小さくな
り感度の低下を招くという課題があった。
【０００５】 Ｗ＝Ｋ（ａ4 ／ｈ3 ）Ｐ ・・・式（１） Ｗ・・・ダイアフラムの変位量 Ｋ・・・ポアソン比、ヤング率を含む物質固有の定数 ａ・・・ダイアフラムの一辺の長さ ｈ・・・ダイアフラムの厚み また、ダイアフラムを低圧測定用と同等の厚みにする
と、感度は同じであるが、外圧が高圧になるとダイアフ
ラムがガラスに接触し測定不可となってしまうという課
題があった。
と、感度は同じであるが、外圧が高圧になるとダイアフ
ラムがガラスに接触し測定不可となってしまうという課
題があった。
【０００６】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、ダイアフラムの厚みを薄いま
まで高圧の測定ができるセンサを得るための製造方法を
提供することにある。
うな課題を解決するため、ダイアフラムの厚みを薄いま
まで高圧の測定ができるセンサを得るための製造方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、ダイアフラムを形成した後に、メサの
頂点を除いてシリコン基板の両面に耐エッチング性の膜
を形成し、メサの部分のみをエッチングする。次に、ス
トッパーとなるガラス基板を陽極接合によって接合し、
さらに、高圧下でシリコン基板と対向電極を有するガラ
ス基板を陽極接合するという方法で圧力センサを製造す
ることにより、高圧領域においても低圧領域と同様の感
度が得られ、しかもダイアフラムを破損することがない
ような圧力センサの製造を可能とするものである。
に、この発明は、ダイアフラムを形成した後に、メサの
頂点を除いてシリコン基板の両面に耐エッチング性の膜
を形成し、メサの部分のみをエッチングする。次に、ス
トッパーとなるガラス基板を陽極接合によって接合し、
さらに、高圧下でシリコン基板と対向電極を有するガラ
ス基板を陽極接合するという方法で圧力センサを製造す
ることにより、高圧領域においても低圧領域と同様の感
度が得られ、しかもダイアフラムを破損することがない
ような圧力センサの製造を可能とするものである。
【０００８】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１において、本発明による圧力センサ（静電
容量型）の断面図を示す。ただし、図１（ａ）の状態は
外圧が測定領域にある場合である。また、図１（ｂ）は
外圧が大気圧の場合である。
明する。図１において、本発明による圧力センサ（静電
容量型）の断面図を示す。ただし、図１（ａ）の状態は
外圧が測定領域にある場合である。また、図１（ｂ）は
外圧が大気圧の場合である。
【０００９】図２に本圧力センサ（静電容量型）のプロ
セスの概略を示す。まず結晶方位が（１００）で厚みが
３００μｍのｎ型シリコンウエハ９にフォトリソグラフ
ィの手法を用いて基準室４の部分として１μｍのエッチ
ングをし、次に、マスク材として使用したＳｉＯ2 を剥
離し、ＳｉＮｘ１０を形成し、同様にメサ３付きダイア
フラム２形成のためのエッチングをする。なお。今回作
製したダイアフラムの厚みは３０μｍである。ここで、
ダイアフラムの形成が終了する直前にエッチングを中断
し、メサの表面にあるＳｉＮｘをドライエッチングで剥
離する。この場合、メサ表面以外の部分はレジスト１２
をスクリーン印刷にて塗布しておく。レジストを除去し
た後に再度ＫＯＨ溶液にて所望のダイアフラム厚みまで
エッチングする。次に、電極としてボロンの拡散層６を
ダイアフラム表面（基準室側）に形成し、接合防止膜１
１としてのＳｉＯ2 をダイアフラム表面とメサの表面に
形成する。
セスの概略を示す。まず結晶方位が（１００）で厚みが
３００μｍのｎ型シリコンウエハ９にフォトリソグラフ
ィの手法を用いて基準室４の部分として１μｍのエッチ
ングをし、次に、マスク材として使用したＳｉＯ2 を剥
離し、ＳｉＮｘ１０を形成し、同様にメサ３付きダイア
フラム２形成のためのエッチングをする。なお。今回作
製したダイアフラムの厚みは３０μｍである。ここで、
ダイアフラムの形成が終了する直前にエッチングを中断
し、メサの表面にあるＳｉＮｘをドライエッチングで剥
離する。この場合、メサ表面以外の部分はレジスト１２
をスクリーン印刷にて塗布しておく。レジストを除去し
た後に再度ＫＯＨ溶液にて所望のダイアフラム厚みまで
エッチングする。次に、電極としてボロンの拡散層６を
ダイアフラム表面（基準室側）に形成し、接合防止膜１
１としてのＳｉＯ2 をダイアフラム表面とメサの表面に
形成する。
【００１０】一方、厚み３００μｍのパイレックスガラ
スウエハ１上に対向電極７としてＡｌパターンを形成し
たもの（以下ガラス基板と記す）と、超音波加工により
外気導入穴８をあけた３００μｍのパイレックスガラス
ウエハ（以下ストッパー５と記す）を用意する。
スウエハ１上に対向電極７としてＡｌパターンを形成し
たもの（以下ガラス基板と記す）と、超音波加工により
外気導入穴８をあけた３００μｍのパイレックスガラス
ウエハ（以下ストッパー５と記す）を用意する。
【００１１】次に、シリコンウエハ９とストッパー５を
陽極接合によって接合する。ただし、この場合の接合雰
囲気圧力は大気圧である。この接合品とガラス基板を再
度陽極接合により接合する。ただし、この場合の接合雰
囲気は測定レンジの圧力（今回は８ｋｇ／ｃｍ2 ）であ
る。以上の工程で圧力センサのセンサチップができあが
り、以降通常の方法で容量計と配線し、加圧減圧テスト
をおこなった。この結果７．５ｋｇ／ｃｍ2 から８．５
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力変化に対して。約３５ｐＦの容量変
化を得ることができた。
陽極接合によって接合する。ただし、この場合の接合雰
囲気圧力は大気圧である。この接合品とガラス基板を再
度陽極接合により接合する。ただし、この場合の接合雰
囲気は測定レンジの圧力（今回は８ｋｇ／ｃｍ2 ）であ
る。以上の工程で圧力センサのセンサチップができあが
り、以降通常の方法で容量計と配線し、加圧減圧テスト
をおこなった。この結果７．５ｋｇ／ｃｍ2 から８．５
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力変化に対して。約３５ｐＦの容量変
化を得ることができた。
【００１２】一方、図３に示す従来の方法で製作したメ
サ付きで本実施例と同様構造の圧力センサ（すなわち、
本圧力センサの構造からストッパーを除いた構造）で同
様の加圧減圧テストを課したところ７．５ｋｇ／ｃｍ2
から８．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力変化に対して、わずか４
ｐＦの容量変化しか得られなかった。
サ付きで本実施例と同様構造の圧力センサ（すなわち、
本圧力センサの構造からストッパーを除いた構造）で同
様の加圧減圧テストを課したところ７．５ｋｇ／ｃｍ2
から８．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力変化に対して、わずか４
ｐＦの容量変化しか得られなかった。
【００１３】また、従来のセンサ構造を製作する過程で
陽極接合を８ｋｇ／ｃｍ2 に加圧しながら行ったもの
は、大気圧に戻す途中で破壊した。さらに、従来の圧力
センサの構造でダイアフラムの厚みを４０μｍにしたも
のを同様の加圧減圧テストを行ったところ同一レンジで
の容量変化は１２ｐＦであった。
陽極接合を８ｋｇ／ｃｍ2 に加圧しながら行ったもの
は、大気圧に戻す途中で破壊した。さらに、従来の圧力
センサの構造でダイアフラムの厚みを４０μｍにしたも
のを同様の加圧減圧テストを行ったところ同一レンジで
の容量変化は１２ｐＦであった。
【００１４】最後に、従来の圧力センサの構造のものを
作製し、１．５ｋｇ／ｃｍ2 から２．５ｋｇ／ｃｍ2 ま
でのレンジで加圧減圧テストを実施したところ容量変化
は約３０ｐＦであった。上記の製造方法の内、メサの部
分を余分にエッチングする替わりに、ストッパーガラス
基板５にダイアフラムの変位量分だけ金とクロムのマス
クを用いて、フッ酸と硝酸の混合液でエッチングした基
板を用いた場合も同様な結果が得られた。
作製し、１．５ｋｇ／ｃｍ2 から２．５ｋｇ／ｃｍ2 ま
でのレンジで加圧減圧テストを実施したところ容量変化
は約３０ｐＦであった。上記の製造方法の内、メサの部
分を余分にエッチングする替わりに、ストッパーガラス
基板５にダイアフラムの変位量分だけ金とクロムのマス
クを用いて、フッ酸と硝酸の混合液でエッチングした基
板を用いた場合も同様な結果が得られた。
【００１５】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、基準
室内を測定レンジの圧力とし、なおかつ、ストッパーに
よりダイアフラムが破壊限界を越えないという構成とし
たので、高圧な測定レンジにおいて、低圧用と同等な感
度で感圧できる圧力センサを製造できるという効果があ
る。
室内を測定レンジの圧力とし、なおかつ、ストッパーに
よりダイアフラムが破壊限界を越えないという構成とし
たので、高圧な測定レンジにおいて、低圧用と同等な感
度で感圧できる圧力センサを製造できるという効果があ
る。
【図１】本発明の圧力センサの実施例を示した説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明による圧力センサ製造プロセスの説明図
である。
である。
【図３】従来の圧力センサの構造を示した説明図であ
る。
る。
１ ガラス基板 ２ ダイアフラム ３ メサ ４ 基準室 ５ ストッパー ６ 拡散層 ７ 対向電極 ８ 外気導入穴 ９ シリコンウエハ １０ ＳｉＮｘ膜 １１ 接合防止膜 １２ レジスト
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板の一部に形成したダイアフ
ラムの圧力変化による撓み量を電気信号に変換して圧力
値を検出する半導体圧力センサにおいて、前記シリコン
基板の一方の面に基準室となる凹部を設けてダイアフラ
ムを形成し、該ダイアフラムの基準室に相対する裏面
に、外気導入穴を形成して設けられたストッパーを設
け、前記ストッパーに相対するダイアフラム裏面に、前
記ダイアフラムの変移量分の隙間をもってメサ部を形成
すると共に、前記基準室側のシリコン基板の上面に圧力
センサの所望の測定レンジの圧力雰囲気中でガラス基板
を陽極接合したことを特徴とする圧力センサの製造方
法。 - 【請求項２】 シリコン基板のメサ部分に、予めダイア
フラムの変移量分だけエッチングによる穴を形成したこ
とを特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17531192A JPH0618345A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17531192A JPH0618345A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618345A true JPH0618345A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15993879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17531192A Pending JPH0618345A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618345A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6495389B2 (en) | 2000-09-05 | 2002-12-17 | Denso Corporation | Method for manufacturing semiconductor pressure sensor having reference pressure chamber |
| US8148792B2 (en) | 2008-10-09 | 2012-04-03 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing the pressure sensor |
| US8359928B2 (en) | 2010-03-11 | 2013-01-29 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing the pressure sensor |
| WO2016056053A1 (ja) * | 2014-10-06 | 2016-04-14 | 株式会社Pfu | 原稿搬送装置 |
| US20160251179A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Sheet Feeder Capable of Reliably Conveying Sheet |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17531192A patent/JPH0618345A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6495389B2 (en) | 2000-09-05 | 2002-12-17 | Denso Corporation | Method for manufacturing semiconductor pressure sensor having reference pressure chamber |
| US8148792B2 (en) | 2008-10-09 | 2012-04-03 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing the pressure sensor |
| US8359928B2 (en) | 2010-03-11 | 2013-01-29 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing the pressure sensor |
| WO2016056053A1 (ja) * | 2014-10-06 | 2016-04-14 | 株式会社Pfu | 原稿搬送装置 |
| US20160251179A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Sheet Feeder Capable of Reliably Conveying Sheet |
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