JPH0770738B2 - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH0770738B2 JPH0770738B2 JP59277370A JP27737084A JPH0770738B2 JP H0770738 B2 JPH0770738 B2 JP H0770738B2 JP 59277370 A JP59277370 A JP 59277370A JP 27737084 A JP27737084 A JP 27737084A JP H0770738 B2 JPH0770738 B2 JP H0770738B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、感度ばらつきのない圧力センサの構造に関す
るものである。
るものである。
（従来技術とその問題点） 従来、圧力センサの分野では圧力感度に関して製品間の
ばらつきを低減することが大きな課題であった。圧力感
度のばらつきの原因として、（１）ダイアフラムの膜厚
の違い、（２）不純物濃度のばらつき等による各感圧素
子の感度の違い、（３）ダイアフラム上の感圧素子の位
置ずれ等の要因があげられる。近年、電気化学エッチン
グ等によりダイアフラムの膜厚制御が可能となり、上記
（１）の要因による感度ばらつきの低減化に利用されて
いる。また、半導体製造装置の進歩により上記（２）の
不純物濃度のばらつきを少なくすることも可能となっ
た。
ばらつきを低減することが大きな課題であった。圧力感
度のばらつきの原因として、（１）ダイアフラムの膜厚
の違い、（２）不純物濃度のばらつき等による各感圧素
子の感度の違い、（３）ダイアフラム上の感圧素子の位
置ずれ等の要因があげられる。近年、電気化学エッチン
グ等によりダイアフラムの膜厚制御が可能となり、上記
（１）の要因による感度ばらつきの低減化に利用されて
いる。また、半導体製造装置の進歩により上記（２）の
不純物濃度のばらつきを少なくすることも可能となっ
た。
一方、感圧素子の位置決めは、通常、光学顕微鏡を用い
て、技術者が予め刻まれた目印に従って目合せをするこ
とにより行なっている。従がって、多少の位置ずれは避
けることができない。以下、従来例について図をあげて
説明し、同時にその欠点について述べる。
て、技術者が予め刻まれた目印に従って目合せをするこ
とにより行なっている。従がって、多少の位置ずれは避
けることができない。以下、従来例について図をあげて
説明し、同時にその欠点について述べる。
第７図は従来の圧力変換器の構成例であり、第８図はダ
イアフラムを上から見た平面図である。第７図におい
て、拡散型ひずみゲージ抵抗１の置かれる厚さ均一のダ
イアフラム13と支持体14により構成されるダイアフラム
型圧力センサ３は、該圧力センサ３の線膨張係数に極め
て近い線膨張係数を有するガラス４（例えばコーニング
社製7740パイレックスガラス）に静電ボンディングによ
って接着されている。
イアフラムを上から見た平面図である。第７図におい
て、拡散型ひずみゲージ抵抗１の置かれる厚さ均一のダ
イアフラム13と支持体14により構成されるダイアフラム
型圧力センサ３は、該圧力センサ３の線膨張係数に極め
て近い線膨張係数を有するガラス４（例えばコーニング
社製7740パイレックスガラス）に静電ボンディングによ
って接着されている。
さらに当該ガラス４はパッケージ６に金・スズあるいは
金・シリコンの共晶合金５によって接着されている。ま
た、該パッケージ６は、キャップ９によって封止されて
いる。以下に当該圧力変換器の動作原理を記する。圧力
の測定される気体10が導通管８を通して供給され、一方
キャップ９につけられた導通管12を通して参照となる気
体11が供給させる。12は大気中に開放される場合もあ
る。圧力センサ３のダイアフラム13には、上面と下面の
気体の圧力の差によりひずみが生じ、ダイアフラム13上
につくられ、ゲージ抵抗により構成されたホイートスト
ンブリッジ回路において、当該ブリッジ回路の出力電圧
変化が検出される。当該ブリッジの励起電圧及び出力電
圧は、金属細線２を介してリード７より入力あるいは出
力される。
金・シリコンの共晶合金５によって接着されている。ま
た、該パッケージ６は、キャップ９によって封止されて
いる。以下に当該圧力変換器の動作原理を記する。圧力
の測定される気体10が導通管８を通して供給され、一方
キャップ９につけられた導通管12を通して参照となる気
体11が供給させる。12は大気中に開放される場合もあ
る。圧力センサ３のダイアフラム13には、上面と下面の
気体の圧力の差によりひずみが生じ、ダイアフラム13上
につくられ、ゲージ抵抗により構成されたホイートスト
ンブリッジ回路において、当該ブリッジ回路の出力電圧
変化が検出される。当該ブリッジの励起電圧及び出力電
圧は、金属細線２を介してリード７より入力あるいは出
力される。
第８図のダイアフラム13は通常、シリコンの（100）面
を利用しており、当該ダイアフラムの周辺は＜100＞方
向に向けられている。かかる場合には、ゲージ抵抗１の
抵抗変化率ΔR/Rはピエゾ抵抗効果の関係式を用いて
（１）式のように表わせる。
を利用しており、当該ダイアフラムの周辺は＜100＞方
向に向けられている。かかる場合には、ゲージ抵抗１の
抵抗変化率ΔR/Rはピエゾ抵抗効果の関係式を用いて
（１）式のように表わせる。
ΔR/R＝πｌσｌ＋πｔσｔ （１） 式中、σｌは抵抗の長さ方向に働く法線応力、σｔは抵
抗の長さ方向と垂直に働く法線応力を表わしており、π
l,πｔはそれぞれの応力にかかる比例定数である。この
ゲージ抵抗１をボロン等の拡散により形成した場合に
は、πｌとπｔの間に（２）式の近似がなりたつ。
抗の長さ方向と垂直に働く法線応力を表わしており、π
l,πｔはそれぞれの応力にかかる比例定数である。この
ゲージ抵抗１をボロン等の拡散により形成した場合に
は、πｌとπｔの間に（２）式の近似がなりたつ。
πｌ−πｔ （２） 従って、（２）式を用いて（１）式を変形すると ΔR/Rπｌ（σｌ−σｔ） （３） の関係式が得られる。第９図は、（３）式をもとにして
ダイアフラム上面に正の圧力が印加されたとき中心線上
（第８図Ａ−Ａ´）に生じる抵抗変化率の分布を示した
ものである。図中30はゲージ抵抗１のおかれる位置を示
しており、通常感度が最も大きくなる位置が選ばれる。
しかし、同図に明らかなように、当該位置30では、抵抗
変化率の位置による変化は特に急である。従って、従来
の構造を持つ圧力センサでは、先に述べたようなゲージ
抵抗の位置決めの際に不可避的に生ずる目合せのずれに
対して感度が大きく変動し、結局、圧力センサの感度ば
らつきが発生するという欠点があった。
ダイアフラム上面に正の圧力が印加されたとき中心線上
（第８図Ａ−Ａ´）に生じる抵抗変化率の分布を示した
ものである。図中30はゲージ抵抗１のおかれる位置を示
しており、通常感度が最も大きくなる位置が選ばれる。
しかし、同図に明らかなように、当該位置30では、抵抗
変化率の位置による変化は特に急である。従って、従来
の構造を持つ圧力センサでは、先に述べたようなゲージ
抵抗の位置決めの際に不可避的に生ずる目合せのずれに
対して感度が大きく変動し、結局、圧力センサの感度ば
らつきが発生するという欠点があった。
（発明の目的） 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去せしめて、
感度ばらつきが少なくしかも印加応力に対する抵抗変化
率の直線性が良い圧力センサの構造を提供することにあ
る。
感度ばらつきが少なくしかも印加応力に対する抵抗変化
率の直線性が良い圧力センサの構造を提供することにあ
る。
（発明の構成） 本発明によれば、印加した圧力に応答する感圧素子と、
前記感圧素子が置かれ（100）方向に主面がある正方形
のシリコンからなるダイアフラムと、前記ダイアフラム
の周囲を固定する支持体とを備えたシリコン圧力センサ
において、一辺に平行な方向において中央部と周辺部が
その間にはさまれた中間部よりも厚く、かつ、前記一辺
に垂直な方向において厚さが均一になるように、前記ダ
イアフラムを構成し、前記ダイアフラムの厚い部分に、
前記感圧素子を、その長辺方向に絶対値が最大の応力を
受けるように設けたことを特徴とする圧力センサにおい
て、当該ダイアフラムの中央部と周辺部がその間にはさ
まれた中間部より厚くしかもこの厚い部分に感圧素子が
設けられていることを特徴とする圧力センサが得られ
る。
前記感圧素子が置かれ（100）方向に主面がある正方形
のシリコンからなるダイアフラムと、前記ダイアフラム
の周囲を固定する支持体とを備えたシリコン圧力センサ
において、一辺に平行な方向において中央部と周辺部が
その間にはさまれた中間部よりも厚く、かつ、前記一辺
に垂直な方向において厚さが均一になるように、前記ダ
イアフラムを構成し、前記ダイアフラムの厚い部分に、
前記感圧素子を、その長辺方向に絶対値が最大の応力を
受けるように設けたことを特徴とする圧力センサにおい
て、当該ダイアフラムの中央部と周辺部がその間にはさ
まれた中間部より厚くしかもこの厚い部分に感圧素子が
設けられていることを特徴とする圧力センサが得られ
る。
（実施例） 本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。以下、本発明について実施例を示す図面
を参照して説明する。
点を解決した。以下、本発明について実施例を示す図面
を参照して説明する。
第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例を示す
図で、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のダイアフラム40を
上から見た平面図である。これらの図において、第７図
および第８図と同一番号は同一構成要素を示している。
第１図と従来例の第７図とはダイアフラム40の構造の違
いを除いて同一構成であり、以下当該ダイアフラム40に
ついて説明を行ない、他の要素についてはこれを省く。
図で、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のダイアフラム40を
上から見た平面図である。これらの図において、第７図
および第８図と同一番号は同一構成要素を示している。
第１図と従来例の第７図とはダイアフラム40の構造の違
いを除いて同一構成であり、以下当該ダイアフラム40に
ついて説明を行ない、他の要素についてはこれを省く。
当該ダイアフラム40では、中央部42と周辺部41にはさま
れた中間部43の厚さが前記中央部42および周辺部41の厚
さよりも薄いために左右が凹んだ構造となっている。ゲ
ージ抵抗51,52は第１図（ｂ）に示すように互いに垂直
な方向をなしてそれぞれ中央部42および周辺部41におか
れ、ブリッジ回路を構成している（図示せず）。なおゲ
ージ抵抗51,52が第１図（ｂ）に示す配置をとるとき、
各抵抗において抵抗の長さ方向に働く応力（σｌ）の値
が抵抗に垂直な方向に働く応力（σｔ）の値に比べて大
きいという特徴がある。すなわち、 ｜σl|≫｜σt| （４） が成り立つ。この場合、前記（３）式を考慮して ΔR/Rπｌσｌ （５） の関係がゲージ抵抗51,52において成り立つ。一般にピ
エゾ抵抗係数についてπｌはπｔよりも印加応力に対し
て抵抗変化率の直線性が良いことが知られており、本発
明の第１図（ｂ）に示す構成例のようにπｌのみに依存
する構成は従来例のπl,πｔの両者に依存する構成より
も直線性が良く優れている。
れた中間部43の厚さが前記中央部42および周辺部41の厚
さよりも薄いために左右が凹んだ構造となっている。ゲ
ージ抵抗51,52は第１図（ｂ）に示すように互いに垂直
な方向をなしてそれぞれ中央部42および周辺部41におか
れ、ブリッジ回路を構成している（図示せず）。なおゲ
ージ抵抗51,52が第１図（ｂ）に示す配置をとるとき、
各抵抗において抵抗の長さ方向に働く応力（σｌ）の値
が抵抗に垂直な方向に働く応力（σｔ）の値に比べて大
きいという特徴がある。すなわち、 ｜σl|≫｜σt| （４） が成り立つ。この場合、前記（３）式を考慮して ΔR/Rπｌσｌ （５） の関係がゲージ抵抗51,52において成り立つ。一般にピ
エゾ抵抗係数についてπｌはπｔよりも印加応力に対し
て抵抗変化率の直線性が良いことが知られており、本発
明の第１図（ｂ）に示す構成例のようにπｌのみに依存
する構成は従来例のπl,πｔの両者に依存する構成より
も直線性が良く優れている。
第２図（ａ）〜（ｈ）は当該ダイアフラム40を作製する
方法の一例をその断面について概念的に示したものであ
る。以下図面と共にこれを説明する。
方法の一例をその断面について概念的に示したものであ
る。以下図面と共にこれを説明する。
（１）シリコン等の基板100の主面の両面をSiO2等の保
護膜101で覆い（第２図（ａ））、当該主面の一方の面
にレジスト102を塗布する。（２）支持体14下面を型取
ったマスクをレジスト102の塗布された面に当て紫外光
を照射する。（３）現像液に浸して支持体14下面以外の
レジスト102を剥離する（第２図（ｂ））。（４）SiO2
のエッチング液に浸した後基板100の上面を再びSiO2等
の保護膜101で覆う（第２図（ｃ））。（５）レジスト1
02を剥離した後にKOH等のエッチング液にこれを浸しダ
イアフラム40を形成する（第２図（ｄ））。（６）基板
100の下面を保護膜101で覆い（第２図（ｅ））、レジス
ト102を塗布する。（７）当該ダイアフラム40の中央部4
2、周辺部41および支持体14の下面を型取ったマスクを
レジスト102の塗布された面に当て紫外光を照射する。
（８）現像液に浸して当該ダイアフラム40の中央部42、
周辺部41および支持体14の下面以外のレジスト102を剥
離する（第２図（ｆ））。（９）SiO2のエッチング液に
浸した後基板100の上面を保護膜101で覆う（第２図
（ｇ））。（10）同図（ｇ）のレジスト102を剥離した
後にKOH等のエッチング液に浸し薄肉の中間部43と厚肉
の周辺部41および中央部42を作る。なお、この他に、不
純物濃度が高いときにエッチングが速く進むことを利用
して当該中間部43の領域の不純物濃度を周辺部41、中央
部42の領域よりも高くしてダイアフラム40のエッチング
を行なうという方法、pn接合面の深さを中間部43の領域
で浅く形成した基板を用いて電界中で当該エッチングを
行なう電気化学的手法、通常の放電加工等を利用するこ
とができる。
護膜101で覆い（第２図（ａ））、当該主面の一方の面
にレジスト102を塗布する。（２）支持体14下面を型取
ったマスクをレジスト102の塗布された面に当て紫外光
を照射する。（３）現像液に浸して支持体14下面以外の
レジスト102を剥離する（第２図（ｂ））。（４）SiO2
のエッチング液に浸した後基板100の上面を再びSiO2等
の保護膜101で覆う（第２図（ｃ））。（５）レジスト1
02を剥離した後にKOH等のエッチング液にこれを浸しダ
イアフラム40を形成する（第２図（ｄ））。（６）基板
100の下面を保護膜101で覆い（第２図（ｅ））、レジス
ト102を塗布する。（７）当該ダイアフラム40の中央部4
2、周辺部41および支持体14の下面を型取ったマスクを
レジスト102の塗布された面に当て紫外光を照射する。
（８）現像液に浸して当該ダイアフラム40の中央部42、
周辺部41および支持体14の下面以外のレジスト102を剥
離する（第２図（ｆ））。（９）SiO2のエッチング液に
浸した後基板100の上面を保護膜101で覆う（第２図
（ｇ））。（10）同図（ｇ）のレジスト102を剥離した
後にKOH等のエッチング液に浸し薄肉の中間部43と厚肉
の周辺部41および中央部42を作る。なお、この他に、不
純物濃度が高いときにエッチングが速く進むことを利用
して当該中間部43の領域の不純物濃度を周辺部41、中央
部42の領域よりも高くしてダイアフラム40のエッチング
を行なうという方法、pn接合面の深さを中間部43の領域
で浅く形成した基板を用いて電界中で当該エッチングを
行なう電気化学的手法、通常の放電加工等を利用するこ
とができる。
第３図は、圧力が印加された際にダイアフラム40の中心
線上（第１図（ｂ）Ａ−Ａ´）に生じるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の法線応力差（σＸ−σＹ）を位置について示
したものである。なお前記ピエゾ抵抗効果の関係式
（３）に示すように、この法線応力差が抵抗変化率の値
に比例している。また第１図（ｂ）の中央部のゲージ抵
抗51に働く法線応力σX,σＹは前記関係式（３）のσt,
σｌにそれぞれ対応しており、周辺部のゲージ抵抗52に
働くσX,σＹは（３）式のσl,σｔにそれぞれ対応して
いる。図中60,61は、感圧素子例えばゲージ抵抗51,52の
置かれる位置をそれぞれ示している。同図は、従来例の
第９図と異なり、当該感圧素子の置かれる位置で感度の
位置に対する変化が著しく小さい。従がって、本実施例
の構造をもつ圧力センサでは、当該感圧素子の位置ずれ
により生ずる感度ばらつきを低減することが可能であ
る。
線上（第１図（ｂ）Ａ−Ａ´）に生じるＸ軸方向および
Ｙ軸方向の法線応力差（σＸ−σＹ）を位置について示
したものである。なお前記ピエゾ抵抗効果の関係式
（３）に示すように、この法線応力差が抵抗変化率の値
に比例している。また第１図（ｂ）の中央部のゲージ抵
抗51に働く法線応力σX,σＹは前記関係式（３）のσt,
σｌにそれぞれ対応しており、周辺部のゲージ抵抗52に
働くσX,σＹは（３）式のσl,σｔにそれぞれ対応して
いる。図中60,61は、感圧素子例えばゲージ抵抗51,52の
置かれる位置をそれぞれ示している。同図は、従来例の
第９図と異なり、当該感圧素子の置かれる位置で感度の
位置に対する変化が著しく小さい。従がって、本実施例
の構造をもつ圧力センサでは、当該感圧素子の位置ずれ
により生ずる感度ばらつきを低減することが可能であ
る。
第４図（ａ）〜（ｄ）に前記第１図（ａ），（ｂ）の圧
力センサ３の他の実施例を示す。図において、第１図と
同一番号は同一構成要素を示している。本実施例におい
て、ダイアフラム40の中央部42の形状が、同図（ａ）で
は中央が厚いテーパに、同図（ｂ）では周辺が厚いテー
パ形状になっている。Siダイアフラムならば異方性エッ
チングでこのテーパを形成できる。また放電加工を用い
てもよい。また、同図（ｃ）では、中央部42が二段の階
段形状により形成されている。同図（ｄ）では、中央部
42より漸次周辺に薄いテーパにより当該ダイアフラム40
が形成されている。上記の実施例の他に、当該中央部42
が、二段以上の階段形状あるいはテーパからなる構成を
持っても良い。また、上記階段形状とテーパおよび同図
（ｄ）等を任意に組み合せた構成も本発明に含まれる。
力センサ３の他の実施例を示す。図において、第１図と
同一番号は同一構成要素を示している。本実施例におい
て、ダイアフラム40の中央部42の形状が、同図（ａ）で
は中央が厚いテーパに、同図（ｂ）では周辺が厚いテー
パ形状になっている。Siダイアフラムならば異方性エッ
チングでこのテーパを形成できる。また放電加工を用い
てもよい。また、同図（ｃ）では、中央部42が二段の階
段形状により形成されている。同図（ｄ）では、中央部
42より漸次周辺に薄いテーパにより当該ダイアフラム40
が形成されている。上記の実施例の他に、当該中央部42
が、二段以上の階段形状あるいはテーパからなる構成を
持っても良い。また、上記階段形状とテーパおよび同図
（ｄ）等を任意に組み合せた構成も本発明に含まれる。
第５図（ａ）〜（ｄ）に前記第４図（ａ），（ｂ）の圧
力センサ３の他の実施例を示す。図において、第１図と
同一番号は同一構成要素を示している。本実施例におい
て、ダイアフラム40の周辺部41の形状が、同図（ａ）で
は周辺が厚いテーパに、同図（ｂ）では内側が厚いテー
パ形状になっている。また、同図（ｃ）では、周辺部41
が二段の階段形状により形成されている。同図（ｄ）で
は、中央部42より漸次周辺に厚いテーパにより当該ダイ
アフラム40が形成されている。上記の実施例の他に、当
該周辺部41が、二段以上の階段形状あるいはテーパから
なる構成を持っても良い。また、上記階段形状とテーパ
および同図（ｄ）等を任意に組み合せた構成も本発明に
含まれる。
力センサ３の他の実施例を示す。図において、第１図と
同一番号は同一構成要素を示している。本実施例におい
て、ダイアフラム40の周辺部41の形状が、同図（ａ）で
は周辺が厚いテーパに、同図（ｂ）では内側が厚いテー
パ形状になっている。また、同図（ｃ）では、周辺部41
が二段の階段形状により形成されている。同図（ｄ）で
は、中央部42より漸次周辺に厚いテーパにより当該ダイ
アフラム40が形成されている。上記の実施例の他に、当
該周辺部41が、二段以上の階段形状あるいはテーパから
なる構成を持っても良い。また、上記階段形状とテーパ
および同図（ｄ）等を任意に組み合せた構成も本発明に
含まれる。
また上記第４図、第５図の実施例の他に、第４図（ａ）
〜（ｄ）の中央部42と第５図（ａ）〜（ｄ）周辺部41を
任意に組み合せた構成も本発明に含まれることは言うま
でもない。
〜（ｄ）の中央部42と第５図（ａ）〜（ｄ）周辺部41を
任意に組み合せた構成も本発明に含まれることは言うま
でもない。
第６図は本発明の他の実施例を示す図である。これらの
図において、第１図と同一番号は同一構成を示してい
る。第６図の実施例は本発明の断面図を示している。本
実施例は周辺部41と支持体14の境界にくびれ80を形成し
たことに特徴がある。
図において、第１図と同一番号は同一構成を示してい
る。第６図の実施例は本発明の断面図を示している。本
実施例は周辺部41と支持体14の境界にくびれ80を形成し
たことに特徴がある。
以上、本発明について例を挙げ詳細な説明を行なった。
なお、本発明の構成は、前記実施例第１図のダイアフラ
ム40（周辺部41と中央部42を含む）を除く他の構成要素
について何ら制限されず、通常用いられる全ての構成が
本発明に含まれる。ゲージ抵抗51,52の配置方法も第１
図（ｂ）の実施例に限られるものでなく、例えばゲージ
抵抗51,52を共に中央部42に形成しても良い。また、シ
リコン等半導体よりなる前記ダイアフラムの表面をシリ
コン等の酸化膜、窒化膜等で保護した構成、及び、該表
面上に周辺回路を形成した構成も本発明に含まれる。
なお、本発明の構成は、前記実施例第１図のダイアフラ
ム40（周辺部41と中央部42を含む）を除く他の構成要素
について何ら制限されず、通常用いられる全ての構成が
本発明に含まれる。ゲージ抵抗51,52の配置方法も第１
図（ｂ）の実施例に限られるものでなく、例えばゲージ
抵抗51,52を共に中央部42に形成しても良い。また、シ
リコン等半導体よりなる前記ダイアフラムの表面をシリ
コン等の酸化膜、窒化膜等で保護した構成、及び、該表
面上に周辺回路を形成した構成も本発明に含まれる。
なお、上記実施例において中央部および周辺部の領域お
よび厚さを大きくする程、当該ゲージ抵抗に働く応力の
分布は穏やかになり、従がって、感度ばらつきが減少す
る。しかし、この場合には、同時に当該応力の絶対値が
減少することにより、感度が小さくなる。従がって、圧
力センサを設計する際には、以上の効果を考慮して、感
度および感度ばらつきを最適にするようにダイアフラム
の中央部および周辺部の寸法を決めなければならない。
よび厚さを大きくする程、当該ゲージ抵抗に働く応力の
分布は穏やかになり、従がって、感度ばらつきが減少す
る。しかし、この場合には、同時に当該応力の絶対値が
減少することにより、感度が小さくなる。従がって、圧
力センサを設計する際には、以上の効果を考慮して、感
度および感度ばらつきを最適にするようにダイアフラム
の中央部および周辺部の寸法を決めなければならない。
（発明の効果） 以上、本発明の構成をとることにより、感度ばらつきが
少なくしかも印加応力に対する抵抗変化率の直線性が良
い圧力センサを供給することが可能となった。本発明に
よる品質の向上および製造コストを低減することのでき
る効果は大きいものである。
少なくしかも印加応力に対する抵抗変化率の直線性が良
い圧力センサを供給することが可能となった。本発明に
よる品質の向上および製造コストを低減することのでき
る効果は大きいものである。
第１図（ａ）は本発明の一実施例の断面の構成を示す図
であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のダイアフラム40
を上からみた平面図である。第２図（ａ）〜（ｈ）はこ
の実施例の圧力センサの製造方法を説明するための断面
図であり、第１図（ｂ）に示すダイアフラム40を左右の
方向に切った断面を示す。第３図は第１図（ｂ）のＡ−
Ａ´に沿って生じる本発明の一実施例による垂直応力の
差の分布図である。第４図（ａ）〜（ｄ）、第５図
（ａ）〜（ｄ）、第６図は、第１図（ａ）の圧力センサ
３の他の実施例の構成を示す図であり、第１図（ｂ）に
示すダイアフラム40を左右の方向に切った断面を示す。 第７図、第８図は従来の圧力変換器の構成を示してお
り、第９図は、第９図Ａ−Ａ´に沿って生ずる抵抗変化
率の値を示している。 １……ゲージ抵抗、２……金属細線、 ３……圧力センサ、４……ガラス、 ５……金・スズ等の共晶合金、 ６……パッケージ、７……リード、 8,12……導通管、９……キャップ、 10,11……気体、13……ダイアフラム、 14……支持体、 30,60,61……ゲージ抵抗の置かれる位置、 40……ダイアフラム、41……周辺部、 42……中央部、80……くびれ 43……中間部、51,52……ゲージ抵抗、 100……基板、101……保護膜、 102……レジスト
であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のダイアフラム40
を上からみた平面図である。第２図（ａ）〜（ｈ）はこ
の実施例の圧力センサの製造方法を説明するための断面
図であり、第１図（ｂ）に示すダイアフラム40を左右の
方向に切った断面を示す。第３図は第１図（ｂ）のＡ−
Ａ´に沿って生じる本発明の一実施例による垂直応力の
差の分布図である。第４図（ａ）〜（ｄ）、第５図
（ａ）〜（ｄ）、第６図は、第１図（ａ）の圧力センサ
３の他の実施例の構成を示す図であり、第１図（ｂ）に
示すダイアフラム40を左右の方向に切った断面を示す。 第７図、第８図は従来の圧力変換器の構成を示してお
り、第９図は、第９図Ａ−Ａ´に沿って生ずる抵抗変化
率の値を示している。 １……ゲージ抵抗、２……金属細線、 ３……圧力センサ、４……ガラス、 ５……金・スズ等の共晶合金、 ６……パッケージ、７……リード、 8,12……導通管、９……キャップ、 10,11……気体、13……ダイアフラム、 14……支持体、 30,60,61……ゲージ抵抗の置かれる位置、 40……ダイアフラム、41……周辺部、 42……中央部、80……くびれ 43……中間部、51,52……ゲージ抵抗、 100……基板、101……保護膜、 102……レジスト
Claims (1)
- 【請求項１】印加した圧力に応答する感圧素子と、前記
感圧素子が置かれ（100）方向に主面がある正方形のシ
リコンからなるダイアフラムと、前記ダイアフラムの周
囲を固定する支持体とを備えた圧力センサにおいて、一
辺に平行な方向において中央部と周辺部がその間にはさ
まれた中間部よりも厚く、かつ、前記一辺に垂直な方向
において厚さが均一になるように、前記ダイアフラムを
構成し、前記ダイアフラムの厚い部分に、前記感圧素子
を、その長辺方向に絶対値が最大の応力を受けるように
設けたことを特徴とする圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277370A JPH0770738B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277370A JPH0770738B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61154180A JPS61154180A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH0770738B2 true JPH0770738B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17582574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59277370A Expired - Lifetime JPH0770738B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770738B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54162491A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor pressure transducer |
| JPS56133877A (en) * | 1980-03-24 | 1981-10-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor diaphragm type sensor |
| JPS5882138A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-17 | Hitachi Ltd | 半導体測定ダイアフラム |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59277370A patent/JPH0770738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61154180A (ja) | 1986-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |