JPH1098201A - 圧力センサー用基板とその製造方法及びそれに用いるマスク - Google Patents

圧力センサー用基板とその製造方法及びそれに用いるマスク

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JPH1098201A
JPH1098201A JP8251739A JP25173996A JPH1098201A JP H1098201 A JPH1098201 A JP H1098201A JP 8251739 A JP8251739 A JP 8251739A JP 25173996 A JP25173996 A JP 25173996A JP H1098201 A JPH1098201 A JP H1098201A
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JP
Japan
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pressure sensor
substrate
rectangular
leg
sides
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JP8251739A
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English (en)
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Yutaka Yasumaru
裕 安丸
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脚部の裏面とパイプの端面との接合部での接
着剤の膨潤が生じた場合にあっても、それによって発生
するダイヤフラムのゆがみが少ない圧力センサー用基板
の提供。 【解決手段】 (100)面シリコンの方形基板の裏面
中央部に4つの内向{111}面に囲まれた凹部を形成
すると共に、該凹部を取り巻く周壁の外側に、少なくと
も相対向する前記内向{111}面の幅に亘る外向{1
11}面を形成して成り、前記凹部の底壁たるダイヤフ
ラム部と、該凹部の周壁たる脚部とが一体的に形成され
ている圧力センサー用基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にエ
ッチングを施すことでダイヤフラムと脚部とを一体成形
して成る圧力センサー用基板とその製造方法及びそれに
用いるマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンの方形基板の裏面中央部に凹部
を形成し、その表面側の薄肉部をダイヤフラム、それを
取り巻く厚肉部を脚部として一体化した圧力センサー
は、図11の如くセンサーユニット化され、ガス等が流
通するパイプの一端を密封する状態で取り付けられ使用
される。一般的に、この圧力センサーは、図9の如くダ
イヤフラムの表面に拡散抵抗20やアルミパッド21が
形成され、それらが図10に示すようなブリッジ回路を
構成しているので、加圧によりダイヤフラム部がたわむ
と、ピエゾ効果により各拡散抵抗の値が変化し、前記ブ
リッジ回路のバランスが崩れることで生じる電位差Vを
出力として取り出すことができる。そして、前記の如く
ダイヤフラム部と脚部を一体成形することによって、ダ
イヤフラム、脚部等、各構成部材について異なる素材間
の熱膨張率、その他物性の差異による応力がダイヤフラ
ム部に加わることを防止できるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如くダイヤフラム部と脚部を一体化した基板を具備する
圧力センサーであっても、図11,図12及び図13の
如く圧力センサー用基板10が前記パイプに連通する管
部9の一端を密封し、絶えずパイプ内を流通する物質に
さらされている状況下では、脚部6の裏面(以下、当接
面15と記す。)と管部9の端面14との接合部におい
て各種のガスや熱の影響による接着剤11の膨潤が発生
し、脚部6の当接面15の外縁を支点として該当接面1
5の内側が押し上げられてしまう。その結果、パイプ内
の圧力とは無関係なゆがみがダイヤフラム部に発生し、
測定の精度をおとしめる原因となる。
【0004】本発明は、上記実状に鑑みて成されたもの
であって、その目的とする所は、脚部の裏面とパイプの
端面との接合部での接着剤の膨潤が生じた場合にあって
も、それによって発生するダイヤフラムのゆがみが少な
い圧力センサー用基板の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
成された本発明による圧力センサー用基板は、(10
0)面シリコンの方形基板の裏面中央部に4つの内向
{111}面に囲まれた凹部を形成すると共に、該凹部
を取り巻く周壁の外側に、少なくとも相対向する前記内
向{111}面の幅に亘る外向{111}面を形成して
成り、前記凹部の底壁たるダイヤフラム部と、該凹部の
周壁たる脚部とが一体的に形成されていることを特徴と
し、その製造方法は、(100)面シリコンの方形基板
を複数取り得る原板の被処理面に所定形状のマスクを覆
設し、露出部分に異方性エッチング処理を施した後に切
断分離する圧力センサー用基板の製造方法において、前
記原板の被処理面のうち、該圧力センサー用基板の脚部
の当接面を異方性エッチング処理後に残存せしめるべ
く、その異方性エッチング処理は、〈110〉方向の辺
より成る長方形状の外縁と、〈110〉方向の辺より成
る長方形状の内縁とに囲まれた前記当接面の形状を呈す
る枠状単位を連結して成り、且つその窓全てが〈11
0〉方向の四辺より成る長方形状に設定されたマスクを
用いて行うことを特徴とする。
【0006】
【作用】圧力センサー用基板における脚部の当接面とパ
イプの端面との接合部での接着剤の膨潤に対し、それに
よって発生するダイヤフラム部のゆがみを少なくする手
段としては、前記接合面の幅を狭くして接着剤が膨潤す
る脚部当接面の内側から前記支点までの距離を狭めるこ
とが考えられるが、圧力センサー用基板の脚部の幅を上
下に亘って一様に狭くしたのでは、ダイヤフラム部の周
囲、即ち脚部の表面にパッドを形成する十分な領域を確
保できない。そこで、脚部の表面を狭くすることなく当
接面の幅のみを狭くした脚部が要求されることとなる。
その様な脚部を得るにあたり、カッター等で削り取る等
の手段は方形基板のダイヤフラム部に応力が加わり歪む
場合もあるので好ましくない。そこで、(100)面シ
リコンの方形基板の裏面に異方性エッチング処理を施
し、図1乃至図3及び図5,図12の如く内側及び外側
が{111}面に囲まれた下窄まりの脚部を、該方形基
板の裏面の全周縁に亘って形成し前記目的を達成するも
のである。
【0007】該異方性エッチングの一手法としてシリコ
ン単結晶のエッチング速度が結晶面の方位に依存するこ
とを利用するウエット異方性エッチングが挙げられる。
(100)面シリコンの方形基板の中央部に異方性エッ
チング加工を施すと、該(100)面に対し54.7度
の角度で交差する4つの{111}面によって前記凹部
の側壁が形成され、任意形状のパターン打ち抜いたマス
クを用いた場合は、該パターンに外接する〈110〉方
向の四辺で構成された長方形を開口部とする凹部が形成
されるという特徴がある。
【0008】更に、脚部の幅を外側からも狭めるべく
(100)面シリコンの方形基板の原板12の裏面に対
し、図8の斜線部のごとくマスク22を覆設し、各方形
基板の全周縁に亘って均一に異方性エッチング加工を施
すと、各方形基板の外側部が、(100)面に対し5
4.7度の角度で交差する4つの{111}面を残して
削り取られるのみならず、{111}面が交差する部位
近傍、即ち、シリコン基板の四隅部までもが{111}
面以外の露出面13を残して図7の如く削り取られてし
まう現象が起きる為に、方形基板における脚部の当接面
15に通気溝が形成される状態となって該脚部と管部9
の端面との接合部において気密性を保つことが困難とな
る。
【0009】よって、本発明による圧力センサー用基板
を得るに当たっては、各脚部当接面の四隅部が異方性エ
ッチングで削り取られないように、前記(100)面シ
リコンの方形基板1となる各領域の裏面を、〈110〉
方向の辺より成る長方形状の外縁と、〈110〉方向の
辺より成る長方形状の内縁とに囲まれた前記脚部裏面の
形状を呈する枠状単位を連結して成り、且つその窓全て
が〈110〉方向の四辺より成る長方形状に設定された
マスク(図4、図6参照)8にて被覆した上でエッチン
グ処理を施すものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による圧力センサー
用基板の一例を図面に基づき説明する。この圧力センサ
ー用基板は、肉厚の均一な(100)面シリコン原板の
各方形基板1となる領域の裏面中央部に異方性エッチン
グを施すことによって、それぞれ四つの{111}面
2,2,2,2を側壁とし、且つ(100)面を底壁と
する凹部3を形成し、該凹部3の底壁にあたる部分を薄
肉なダイヤフラム部5とし、該ダイヤフラム部5を取り
巻く厚肉部を脚部6として一体成形したものであり、更
に、前記脚部6の外側部を、前記方形基板1の側縁部に
対する裏面からの異方性エッチングによって削除し、前
記脚部の外面として圧力センサー用基板の表面側から裏
面側に向けて内側へ傾斜する{111}面を露出したも
のである。こうして、該圧力センサー用基板の脚部6
は、幅の狭い当接面15から上方向に広い形状となり、
当接面15の幅が狭いにもかかわらず、パッドを設ける
領域が十分確保され十分な実装面積を確保できる他、接
着剤11の膨潤に対しても歪みが少ない圧力センサー用
基板となる。
【0011】この圧力センサー用基板を得るにあたって
は、各方形基板となる領域の脚部6当接面15のみを覆
うマスクを介して前記原板の裏面にエッチング液を接触
させれば良く、エッチング液としては、例えば、NH4
OH、TEA等のアンモニア系エッチング液、KOH、
NaOH、CsOH、エチレンジアミン、ピロカテコー
ル水溶液、ヒドラジン、コリン等が挙げられる。マスク
としてはシリコン窒化膜とシリコン酸化膜が利用される
が、シリコン窒化膜の方が選択比が高くほとんどエッチ
ングされない。
【0012】先にも記した如く、通常圧力センサー用基
板は、複数の方形基板1を採取し得る大きな原板12に
対してエッチングを施し、後に切断分離して一度に多数
の方形基板1を製造する。そして、(100)面シリコ
ンの方形基板1の原板12を被覆するマスク8にあって
は、図4乃至図6の如く被処理面7を露出する窓が全て
〈110〉方向の4つの直線より成る長方形を形作って
いれば、エッチングで形成される凹部3は、該窓の形状
にほぼ忠実な開口部を形成する、しかしながら、その条
件を満たさない場合(図8参照)は、前記窓の枠を超え
てエッチングが進み、前に記した如く意図しない部分を
も失う結果となる。
【0013】
【発明の効果】以上の如く、本発明による圧力センサー
用基板を使用すれば、脚部の裏面とパイプの端面との接
合部での接着剤の膨潤が生じた場合にあっても、それに
よって発生するダイヤフラム部のゆがみが少ないので、
正確な圧力測定が可能となり、種々の用途において適格
な制御を行うことができる。
【0014】また、請求項3記載のマスクを用いた請求
項2記載の圧力センサー用基板の製造方法を使用すれ
ば、被測定空間(例えば、パイプ内等)の気密性を損な
うことのない高品質な請求項1記載の圧力センサー用基
板を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による圧力センサー用基板の一例を示す
裏面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明による圧力センサー用基板の一例を示す
裏面図である。
【図4】本発明による圧力センサー用基板の製造方法に
おけるマスクの覆設例を示す平面図である。
【図5】本発明による圧力センサー用基板の一例を示す
裏面図である。
【図6】本発明による圧力センサー用基板の製造方法に
おけるマスクの覆設例を示す平面図である。
【図7】異方性エッチング処理後における従来の圧力セ
ンサー用基板の一例を示す裏面図である。
【図8】図7の圧力センサー用基板を得る際のマスクの
覆設状態を示す平面図である。
【図9】従来の圧力センサーの一例を示す平面図であ
る。
【図10】従来の圧力センサーの一例を示す回路図であ
る。
【図11】圧力センサーの実施態様例を示す断面図であ
る。
【図12】本発明による圧力センサー用基板を用いた場
合の図11要部拡大図である。
【図13】従来の圧力センサー用基板を用いた場合の図
11要部拡大図である。
【符号の説明】
1 方形基板 2 内向{111}面 3 凹部 4 外向{111}面 5 ダイヤフラム部 6 脚部 7 被処理面 8 マスク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (100)面シリコンの方形基板の裏面
    中央部に4つの内向{111}面に囲まれた凹部を形成
    すると共に、該凹部を取り巻く周壁の外側に、少なくと
    も相対向する前記内向{111}面の幅に亘る外向{1
    11}面を形成して成り、前記凹部の底壁たるダイヤフ
    ラム部と、該凹部の周壁たる脚部とが一体的に形成され
    ていることを特徴とする圧力センサー用基板。
  2. 【請求項2】 (100)面シリコンの方形基板を複数
    取り得る原板の被処理面に所定形状のマスクを覆設し、
    露出部分に異方性エッチング処理を施した後に切断分離
    する圧力センサー用基板の製造方法において、前記原板
    の被処理面のうち、該圧力センサー用基板の脚部裏面と
    なる部分を異方性エッチング処理後に残存せしめるべ
    く、その異方性エッチング処理は、〈110〉方向の辺
    より成る長方形状の外縁と、〈110〉方向の辺より成
    る長方形状の内縁とに囲まれた前記脚部裏面の形状を呈
    する枠状単位を連結して成り、且つその窓全てが〈11
    0〉方向の四辺より成る長方形状に設定されたマスクを
    用いて行うことを特徴とする圧力センサー用基板の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 (100)面シリコンの方形基板を複数
    取り得る原板の被処理面に、圧力センサー用基板の脚部
    裏面となる部分を残存せしめるべく被覆する異方性エッ
    チング処理用のマスクであって、〈110〉方向の辺よ
    り成る長方形状の外縁と、〈110〉方向の辺より成る
    長方形状の内縁とに囲まれた前記脚部裏面の形状を呈す
    る枠状単位を連結して成り、且つその窓全てが〈11
    0〉方向の四辺より成る長方形状に設定されたことを特
    徴とする異方性エッチング処理用のマスク。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008029654A1 (en) 2006-09-06 2008-03-13 Hitachi Metals, Ltd. Semiconductor sensor device and method for manufacturing same
JP2015537373A (ja) * 2012-10-12 2015-12-24 サントル ナショナル デ ラ ルシェルシュ シィアンティフィク (セ.エヌ.エール.エス.)Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) 特に原子時計のためのアルカリ金属蒸気セル、および製造方法

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WO2008029654A1 (en) 2006-09-06 2008-03-13 Hitachi Metals, Ltd. Semiconductor sensor device and method for manufacturing same
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