KR101032076B1 - 압력 센서 - Google Patents

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가부시키가이샤 야마다케
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Abstract

본 발명은 소형이며 고성능인 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 압력 센서는, 센서칩(10) 중앙부에 설치된 차압용 다이어프램(4)과, 차압용 다이어프램(4)의 둘레 가장자리부에 설치되고, 직경 방향을 따라 형성된 차압용 게이지(5a)와, 차압용 게이지(5a)와 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 직경 방향과 수직인 둘레 방향을 따라 형성된 차압용 게이지(5d)와, 차압용 게이지(5a)의 근방에 설치되고, 둘레 방향을 따라 설치된 차압용 게이지(5c)와, 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 직경 방향을 따라 형성된 차압용 게이지(5b)와, 둘레 방향에서의 위치가 차압용 게이지(5b)와 차압용 게이지(5c) 사이에 있는 정압용 다이어프램(17c)과, 차압용 다이어프램(4)을 사이에 두고 대향 배치된 정압용 다이어프램(17d)을 구비하는 것이다.

Description

압력 센서{PRESSURE SENSOR}
본 발명은, 압력 센서에 관한 것이며, 특히 자세히는 다이어프램을 갖는 압력 센서에 관한 것이다.
반도체의 피에조 저항 효과를 이용한 압력 센서가 소형, 경량, 고감도이기 때문에, 공업계측, 의료 등의 분야에서 널리 이용되고 있다. 이러한 압력 센서에는, 반도체 기판 위에 다이어프램이 형성되어 있다. 그리고, 다이어프램에 왜곡 게이지가 형성되어 있다. 다이어프램에 가해지는 압력에 의해서, 왜곡 게이지가 변형된다. 피에조 저항 효과에 의한 왜곡 게이지의 저항 변화를 검출하여, 압력을 측정하고 있다.
차압용 다이어프램과 정압용 다이어프램을 동일 기판 위에 구비한 원칩형의 압력 센서가 개시되어 있다(특허문헌 1). 이 문헌에서는, 차압용 왜곡 게이지와, 정압용 왜곡 게이지 사이에, 왜곡 분리대를 형성하고 있다. 왜곡 분리대를 형성함으로써, 정압 인가시에 정압용 다이어프램에 발생하는 응력이 차압용 다이어프램에 파급되어, 인가 압력에 의해 차압 계측값에 영향을 미치는 것을 막고 있다. 예컨대 차압 인가시에 있어서, 차압용 다이어프램의 변화에 의해 센서칩에 여분의 응력이 발생한다. 이 응력에 의해 정압용 게이지가 영향을 받는다. 또한 정압 인가시에서, 정압용 다이어프램의 변화에 의해 센서칩에 여분의 응력이 발생한다. 이 응력에 의해 차압 게이지가 영향을 받는다. 이들의 영향이, 왜곡 분리대에 의해 저감되어 있다.
또한, 다른 구성의 압력 센서가 개시되어 있다(특허문헌 2). 이 압력 센서에서는 센서칩과 대좌(臺座)와의 접합면의 각(角)부에 적절한 비접합 영역을 설치하는 구조가 채용되어 있다. 구체적으로는, 센서칩 중앙부에, 차압용 다이어프램을 형성하고, 센서칩의 각부에 비접합 영역을 형성하고 있다. 이것에 의해, 온도에 의한 제로 시프트와, 그 변동을 최소로 하여, 양호한 온도 특성을 갖게 할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평5-72069호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제3359493호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는 센서칩을 소형으로 하는 경우, 왜곡 분리대를 설치하기 위해 충분한 스페이스를 확보하는 것이 어려워진다. 즉, 왜곡 분리대의 분만큼, 센서칩이 커져 버린다. 또한, 특허문헌 2의 구성을 원칩형의 압력 센서에 적용하는 경우, 센서칩의 각부에 비접합 영역을 형성하는 스페이스를 확보하는 것이 어려워진다.
이와 같이, 소형이며 고성능인 압력 센서를 실현하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 소형이며 고성능인 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 압력 센서는, 기판과, 상기 기판의 중앙부에 설치된 차압용 다이어프램과, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 설치되고, 상기 차압용 다이어프램의 중심에 대한 직경 방향을 따라 형성된 제1 차압용 게이지와, 상기 제1 차압용 게이지와 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에서 상기 직경 방향과 수직인 둘레 방향을 따라 형성된 제2 차압용 게이지와, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 제1 차압용 게이지의 근방에 설치되고, 상기 둘레 방향을 따라 설치된 제3 차압용 게이지와, 상기 제3 차압용 게이지와 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 직경 방향을 따라 형성된 제4 차압용 게이지와, 상기 차압용 다이어프램의 외측에 설치되고, 둘레 방향에서의 위치가 상기 제3 차압용 게이지와 상기 제4 차압용 게이지 사이에 있는 제1 정압용 다이어프램과, 상기 차압용 다이어프램의 외측에 설치되며, 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치된 제2 정압용 다이어프램을 포함하는 것이다. 이것에 의해, 정압과 차압의 간섭에 의한 크로스토크를 억제할 수 있다. 따라서, 소형이며 고성능인 압력 센서를 실현할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따른 압력 센서는, 상기한 압력 센서로서, 상기 기판과 접합된 대좌를 더 포함하고, 상기 차압용 다이어프램의 상기 차압용 게이지가 형성된 대향하는 2변의 외측에서, 상기 기판과 상기 대좌와의 비접합 영역이 설치되어 있는 것이다. 이것에 의해, 온도 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 고성능으로 소형의 압력 센서를 실현할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따른 압력 센서는, 상기한 압력 센서로서, 상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램은, 상기 직경 방향으로 배치하는 단부(端部)변이 상기 둘레 방향으로 배치하는 단부변보다 짧은 형상이고, 상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램의 중앙부와 상기 둘레 방향으로 배치하는 단부에, 각각 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하여 형성된 정압용 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이것에 의해, 온도 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 고성능으로 소형인 압력 센서를 실현할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따른 압력 센서는, 상기의 압력 센서로서, 상기 정압용 다이어프램이 직사각 형상으로 형성되어 있는 것이다. 이것에 의해, 간편히 압력 센서를 제조할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따른 압력 센서는, 상기한 압력 센서로서, 상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램은 정사각 형상이고, 상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램의 인접하는 2개의 단부에, 상기 정압용 다이어프램마다 배열 방향을 가지런히 하여 형성된 정압용 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이것에 의해, 온도 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 고성능으로 소형의 압력 센서를 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 소형이며 고성능인 압력 센서를 제공할 수 있다.
발명의 제1 실시형태.
이하에서는, 본 발명을 적용한 구체적인 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 압력 센서에 이용되고 있는 센서칩의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1의 II-II 단면도이고, 도 3은 III-III 단면도이다. 본 실시형태에 따른 압력 센서는 반도체의 피에조 저항 효과를 이용한 반도체 압력 센서이다.
압력 센서는 반도체 기판으로 이루어지는 센서칩(10)을 갖고 있다. 센서칩(10)은 정사각 형상으로 되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 정사각 형상의 센서칩(10)의 각 꼭짓점을 A, B, C, D로 한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 좌측 위의 각을 각 A, 우측 아래의 각을 각 B, 우측 위의 각을 각 C, 좌측 아래의 각을 각 D로 한다. 각 A와 각 B를 연결하는 대각선을 대각선 AB로 한다. 각 C와 각 D를 연결하는 대각선을 대각선 CD로 한다. 센서칩(10)은 정사각형이기 때문에, 대각선 AB와 대각선 CD는 직교한다. 또한, 센서칩(10)의 중심을 중심 O로 한다. 중심 O는 대각선 AB와 대각선 CD의 교점과 일치한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 센서칩(10)은 베이스가 되는 제1 반도체층(1), 절연층(2), 및 제2 반도체층(3)의 3층 구조로 되어 있다. 예컨대 센서칩(10)으로서, 제1 반도체층(1)과, 0.5 ㎛ 정도 두께의 절연층(2), 및 제2 반도체층(3)으로 이루어지는 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 이용할 수 있다. 제1 반도체층(1) 및 제2 반도체층(3)은, 예컨대 n형 단결정 실리콘층으로 구성되어 있다. 절연층(2)은, 예컨대 SiO2층으로 구성되어 있다. 제1 반도체층(1) 위에, 절연층(2)이 형성되어 있다. 또한 절연층(2) 위에, 제2 반도체층(3)이 형성되어 있다. 따라서, 제1 반도체층(1)과 제2 반도체층(3) 사이에, 절연층(2)이 배치되어 있다. 절연층(2)은 제1 반도체층(1)을 에칭할 때에, 에칭 스토퍼로서 기능한다. 제2 반도체층(3)은 차압용 다이어프램(4)을 구성하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 차압용 다이어프램(4)은 칩 중앙 부분에 배치되어 있다.
센서칩(10)의 중앙부에는 차압을 검출하기 위한 차압용 다이어프램(4)이 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 반도체층(1)이 제거됨으로써, 차압 용 다이어프램(4)이 형성된다. 즉, 차압용 다이어프램(4)에서는 센서칩(10)이 얇게 되어 있다. 여기서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 차압용 다이어프램(4)은 정사각 형상으로 형성되어 있다. 또한, 차압용 다이어프램(4)의 중심과, 센서칩(10)의 중심 O는 일치하고 있다. 즉, 차압용 다이어프램(4)의 중심점은 대각선 AB와 대각선 CD의 교점 위에 있다. 그리고, 차압용 다이어프램(4)은 정사각 형상의 센서칩(10)에 대하여, 45˚ 기울어져 배치되어 있다. 따라서, 대각선 AB는 차압용 다이어프램(4)의 대향하는 2변의 중심을 수직으로 통과한다. 또한, 대각선 CD는 차압용 다이어프램(4)의 대향하는 다른 2변의 중심을 수직으로 통과한다. 차압용 다이어프램(4)의 대각선이 대각선 AB 및 대각선 CD 사이의 각도로 되어 있다.
차압용 다이어프램(4)의 표면에는 차압용 게이지(5a∼5d)가 설치되어 있다. 이들 4개의 차압용 게이지(5a∼5d)를 통합하여 차압용 게이지(5)로 지칭한다. 차압용 게이지(5)가 차압용 다이어프램(4)의 단부에 설치되어 있다. 즉, 차압용 게이지(5)는 차압용 다이어프램(4)의 둘레 가장자리부 위에 형성되어 있다.
4개의 차압용 게이지는 차압용 다이어프램(4)의 대각선 CD와 평행한 변 위에 형성되어 있다. 즉, 차압용 다이어프램(4)의 대향하는 2변에만 차압용 게이지(5)가 형성되고, 나머지 2변에는 차압용 게이지가 형성되어 있지 않다. 여기서는, 각 A측의 변에 차압용 게이지(5a, 5c)가 형성되고, 각 B측의 변에 차압용 게이지(5b, 5d)가 형성되어 있다. 이와 같이, 대향하는 2변에는 각각 2개의 차압용 게이지(5)가 형성되어 있다. 따라서, 차압용 게이지(5a) 근방에 차압용 게이지(5c)가 형성되어 있다. 또한, 차압용 게이지(5b) 근방에, 차압용 게이지(5d)가 형성되어 있다. 환언 하면, 차압용 게이지(5a)는 차압용 게이지(5b, 5d)보다 차압용 게이지(5c) 근처에 있고, 차압용 게이지(5b)는 차압용 게이지(5a, 5c)보다 차압용 게이지(5d) 근처에 있다. 따라서, 차압용 게이지(5a∼5d)는 둘레 방향에 있어서 등간격으로는 되어 있지 않다.
차압용 게이지(5a)와 차압용 게이지(5b)는 중심 O를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 차압용 게이지(5a)와 차압용 게이지(5b)는 중심 O에 대하여 점대칭으로 배치되어 있다. 또한, 차압용 게이지(5c)와 차압용 게이지(5d)는 중심 O를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 차압용 게이지(5c)와 차압용 게이지(5d)는, 중심 O에 대하여 점대칭으로 배치되어 있다. 차압용 게이지(5a)와 차압용 게이지(5d)는 차압용 다이어프램(4)을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있다. 차압용 게이지(5b)와 차압용 게이지(5c)는 차압용 다이어프램(4)을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있다. 차압용 게이지(5a, 5b)의 길이 방향은 대각선 CD와 수직으로 되어 있다. 즉, 차압용 게이지(5a, 5b)는 그 차압용 게이지(5a, 5b)가 형성되어 있는 차압용 다이어프램(4)의 1변과 수직으로 형성되어 있다. 한편, 차압용 게이지(5c, 5d)의 길이 방향은 대각선 CD와 평행하게 형성되어 있다. 즉, 차압용 게이지(5c, 5d)는, 그 차압용 게이지(5c, 5d)가 형성되어 있는 차압용 다이어프램(4)의 1변과 평행하게 형성되어 있다. 따라서, 근접 배치된 정압용 게이지(15a)와 정압용 게이지(15c)는 직교하는 방향으로 설치되어 있다. 또한, 근접 배치된 정압용 게이지(15b)와 정압용 게이지(15d)는 직교하는 방향으로 설치되어 있다.
차압용 게이지(5)는 피에조 저항 효과를 갖는 왜곡 게이지이다. 따라서, 센 서칩(10)이 왜곡되면, 각 차압용 게이지(5a∼5d)의 저항이 변화된다. 또한, 센서칩의 상면에는 각 차압용 게이지(5a∼5d)와 접속되는 배선(도시 생략)이 형성된다. 예컨대 각 차압용 게이지(5a∼5d)의 양단에 배선이 접속되어 있다. 이 배선에 의해 4개의 차압용 게이지(5)가 브리지 회로에 결선되어 있다. 차압용 다이어프램(4)에 의해 이격된 공간의 압력차에 의해서, 차압용 다이어프램(4)이 변형된다. 차압용 게이지(5)는 차압용 다이어프램(4)의 변형량을 따라 저항이 변화된다. 이 저항 변화를 검출함으로써, 압력을 측정할 수 있다. 차압용 게이지(5)는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 센서칩(10) 표면에 형성되어 있다. 그리고 차압용 게이지(5a∼5d)의 길이 방향의 양단에, 배선(도시 생략)이 접속되어 있다. 예컨대 차압용 게이지(5a, 5b)는 센서칩(10)의 결정면 방위(100)에 있어서, 피에조 저항 계수가 최대가 되는 <110>의 결정축 방향과 평행하게 형성된다.
또한, 센서칩(10)에는 2개의 정압용 다이어프램(17c, 17d)이 설치되어 있다. 이들 2개의 정압용 다이어프램(17c, 17d)을 통합하여 정압용 다이어프램(17)으로 지칭한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 반도체층(1)이 제거됨으로써, 정압용 다이어프램(17)이 형성된다. 즉, 정압용 다이어프램(17)에서는 센서칩(10)이 얇게 되어 있다. 정압용 다이어프램(17)은 차압용 다이어프램(4)의 외측 둘레부에 배치되어 있다. 즉, 차압용 다이어프램(4)의 외측에, 정압용 다이어프램(17)이 배치되어 있다. 2개의 정압용 다이어프램(17c, 17d)은 중심 O에 대하여 점대칭으로 배치되어 있다.
따라서, 정압용 다이어프램(17c)과 정압용 다이어프램(17d)은 차압용 다이어 프램(4)을 사이에 두고 대향하도록 배치되어 있다. 정압용 다이어프램(17c)과 정압용 다이어프램(17d)은 대각선 CD 위에 배치되어 있다. 그리고, 중심 O에서 각 정압용 다이어프램(17c)의 거리와, 중심 O에서 정압용 다이어프램(17d)까지의 거리가 같게 되어 있다. 정압용 다이어프램(17c)과, 정압용 다이어프램(17d)은 동일한 크기, 형상으로 되어 있다. 정압용 다이어프램(17)은 차압용 다이어프램(4)보다 작게 되어 있다.
중심 O와 각 C 사이에, 정압용 다이어프램(17c)이 배치된다. 즉, 차압용 다이어프램(4)의 각 C측의 1변과 각 C 사이에, 정압용 다이어프램(17c)이 배치되어 있다. 여기서, 차압용 다이어프램(4)의 각 C측의 1변은 차압용 게이지(5)가 형성되어 있지 않은 변이다. 또한, 중심 O와 각 D 사이에, 정압용 다이어프램(17d)이 배치된다. 즉, 차압용 다이어프램(4)의 각 D측의 1변과 각 D 사이에, 정압용 다이어프램(17d)이 배치되어 있다. 차압용 다이어프램(4)의 각 D측의 1변은 차압용 게이지(5)가 형성되어 있지 않은 변이고, 차압용 다이어프램(4)의 각 C측의 1변과 대향하는 변이다.
정압용 다이어프램(17)은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 정압용 다이어프램(17)의 긴 변과 짧은 변이 직교하고 있다. 즉, 정압용 다이어프램(17)에는 길이 방향과 폭 방향이 존재한다. 여기서, 센서칩(10)의 중심에서 외측을 향해 연장되는 방향을 직경 방향(r 방향)으로 한다. 즉, 센서칩(10)의 중심점에서 센서칩(1O)의 단을 향하는 방향이 직경 방향이 된다. 센서칩(10)과 차압용 다이어프램(4)의 중심은 일치하고 있기 때문에, 이 직경 방향은 차압용 다이어프램(4)의 중 심에 대한 직경 방향이 된다. 그리고, 직경 방향과 직교하는 방향을 둘레 방향(θ 방향)으로 한다. 둘레 방향은 센서칩(10)의 중심을 중심으로 하는 원의 접선 방향에 대응한다. 정압용 다이어프램(17)의 짧은 변은 직경 방향과 평행으로 되어 있다.
정압용 다이어프램(17c, 17d)의 짧은 변은, 대각선 CD와 평행하게 되어 있다. 이와 같이, 대향하는 2개의 정압용 다이어프램(17c, d)에서는 폭 방향이 평행하게 되어 있다. 또한, 대각선 CD 위에서는 정압용 다이어프램(17)의 길이 방향과 둘레 방향이 평행하게 되어 있다. 정압용 다이어프램(17c)에는 정압용 게이지(15a, 15c)가 형성되어 있다. 정압용 다이어프램(17d)에는 정압용 게이지(15b, 15d)가 형성되어 있다.
정압용 게이지(15a, 15b)는 정압용 다이어프램(17)의 단부에 형성되어 있다. 즉, 정압용 게이지(15a)는 정압용 다이어프램(17c)의 둘레 가장자리와 중복되어 있다. 정압용 게이지(15a)는 정압용 다이어프램(17c)의 각 C측의 변 위에 형성되어 있다. 정압용 게이지(15a)는 정압용 다이어프램(17c)의 긴 변 위에, 그 긴 변을 따라 형성되어 있다. 정압용 게이지(15b)는 정압용 다이어프램(17d)의 둘레 가장자리와 중복되어 있다. 정압용 게이지(15b)는 정압용 다이어프램(17d)의 각 D측의 변 위에 형성되어 있다. 정압용 게이지(15b)는 정압용 다이어프램(17d)의 긴 변 위에, 그 긴 변을 따라 형성되어 있다.
정압용 게이지(15a)는 차압용 다이어프램(4)을 사이에 두고, 정압용 게이지(15b)와 대향 배치되어 있다. 정압용 게이지(15a)와 정압용 게이지(15b)는 중심 O에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 센서칩(10)의 중심 O에서 정압용 게이지(15a)까지의 거리는 센서칩(10)의 중심 O에서 정압용 게이지(15b)까지의 거리와 같게 되어 있다.
한편, 정압용 게이지(15c, 15d)는 정압용 다이어프램(17)의 중앙부에 형성되어 있다. 즉, 정압용 게이지(15c)는 정압용 다이어프램(17c)의 둘레 가장자리의 내측에 형성되어 있다. 정압용 게이지(15d)는 정압용 다이어프램(17d)의 둘레 가장자리의 내측에 형성되어 있다. 따라서, 정압용 게이지(15c, 15d)는 정압용 게이지(15a)와 정압용 게이지(15b) 사이에 배치되어 있다. 즉, 각 C에서 각 D를 향하는 방향에서, 정압용 게이지(15a), 정압용 게이지(15c), 정압용 게이지(15d), 정압용 게이지(15b)의 순서로 배치되어 있다. 그리고, 정압용 게이지(15c)와 정압용 게이지(15d) 사이에, 차압용 다이어프램(4)이 배치되어 있다.
정압용 게이지(15c)는 차압용 다이어프램(4)을 사이에 두고, 정압용 게이지(15d)와 대향 배치되어 있다. 정압용 게이지(15c)와 정압용 게이지(15d)는 중심 O에 대하여 대칭으로 배치되어 있다. 따라서, 센서칩(10)의 중심 O에서 정압용 게이지(15c)까지의 거리는 센서칩(10)의 중심 O에서 정압용 게이지(15d)까지의 거리와 같게 되어 있다. 또한, 중심 O에서 정압용 게이지(15a)까지의 거리는, 중심 O에서 정압용 게이지(15c)까지의 거리보다 길게 되어 있다. 중심 O보다 각 C측에 정압용 게이지(15a, 15c)가 형성되어 있다. 중심 O보다 각 D측에 정압용 게이지(15b, 15d)가 형성되어 있다.
정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)는 차압용 게이지(5)와 같은 왜곡 게이지 이다. 따라서, 센서칩(10)이 왜곡되면 피에조 저항 효과에 의해서, 각 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d) 저항이 변화된다. 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)는 차압용 게이지(5)와 마찬가지로 브리지 회로에 접속되어 있다. 이것에 의해, 정압을 측정할 수 있다. 또한, 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)는 도 2, 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 센서칩(10)의 표면에 형성되어 있다. 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)의 길이 방향의 양단에 배선(도시 생략)이 접속된다. 그리고 차압용 게이지(5)와 마찬가지로, 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)는 브리지 회로에 결선된다.
여기서, 정압용 다이어프램(17c, 17d)은 차압용 다이어프램(4)의 차압용 게이지(5)가 형성되어 있지 않은 변의 외측에 형성되어 있다. 즉, 차압용 다이어프램(4)에 있어서, 각 A측의 변과 각 B측의 변에 차압용 게이지(5)가 형성되어 있기 때문에, 각 A와 차압용 다이어프램(4) 사이, 및 각 B와 차압용 다이어프램(4) 사이에는 정압용 다이어프램(17c, 17d)이 형성되어 있지 않다. 차압용 게이지(5)가 형성된 차압용 다이어프램(4)의 2변(대각선 CD와 평행한 변)과 상이한 변(대각선 CD와 수직인 변)부터 센서칩(10)의 단 사이에, 정압용 다이어프램(17)이 배치되어 있다.
이것에 의해, 정압 인가시에서의 차압용 게이지(5)에 대한 영향이 저감된다. 차압용 게이지(5)를 차압용 다이어프램(4)의 각 변에 배치한 구성보다, 차압용 게이지(5)와 정압용 다이어프램(17)의 거리를 취할 수 있다. 따라서, 차압을 보다 정확히 측정할 수 있다. 또한, 정압용 다이어프램(17)을 차압용 다이어프램(4)의 외 측 둘레부에 4개 설치한 구성보다, 정압용 게이지(15)와 차압용 다이어프램(4)의 거리를 취할 수 있다. 따라서, 차압 인가시에서의, 정압용 게이지(15)에의 영향을 저감할 수 있다. 이것에 의해, 정압을 보다 정확히 측정할 수 있다. 이와 같이, 정압, 및 차압을 정확히 측정할 수 있게 된다. 차압용 다이어프램(4)과 정압용 게이지(15a∼15d)와의 간격을 넓게 할 수 있다. 이 때문에, 인접하는 다이어프램에서 발생하는 응력의 영향을 작게 할 수 있다. 즉, 정압과 차압과의 간섭에 의해 발생하는 크로스토크의 영향을 억제할 수 있다.
정압용 다이어프램(17)을 설치하는 방향이 차압용 게이지(5)를 설치하는 방향과 상이하다. 즉, 차압용 게이지(5a, 5c)는 중심 O와 각 A 사이에 배치되고, 차압용 게이지(5b, 5d)는 중심 O와 각 B 사이에 배치되며, 정압용 다이어프램(17c)은 중심 O와 각 C 사이에 배치되고, 정압용 다이어프램(17d)은 중심 O와 각 D 사이에 배치되어 있다. 둘레 방향에서의 배치가, 차압용 게이지(5c), 차압용 게이지(5a), 정압용 다이어프램(17d), 차압용 게이지(5d), 차압용 게이지(5b), 정압용 다이어프램(17c)의 순서가 된다. 그리고, 정압용 다이어프램(17c)과 정압용 다이어프램(17d) 사이에는 차압용 게이지(5)가 존재하지 않는다. 환언하면, 정압용 다이어프램(17c)과 정압용 다이어프램(17d) 사이의 영역 외에, 4개 차압용 게이지(5a∼5d)가 배치되어 있다. 둘레 방향에서의 정압용 다이어프램(17c)의 위치는 차압용 게이지(5c)와 차압용 게이지(5b) 사이가 된다. 또한, 둘레 방향에서의 정압용 다이어프램(17d)의 위치는 차압용 게이지(5a)와 차압용 게이지(5d) 사이가 된다.
차압용 다이어프램(4)의 1변 위에, 직경 방향의 차압용 게이지(5a) 및 둘레 방향의 차압용 게이지(5b)를 형성한다. 즉, 직교하는 방향으로 형성된 2개의 차압용 게이지(5a, 5c)가 차압용 다이어프램(4)의 동일변 위에 형성된다. 또한, 그 변과 대향하는 변에는 직교하는 방향으로 형성된 2개의 차압용 게이지(5b, 5d)가 형성된다. 차압용 게이지(5a, 5b)는 직경 방향을 따라 설치되고, 차압용 게이지(5c, 5d)는 둘레 방향을 따라 설치되어 있다. 그리고, 대향하는 2변만으로 브리지 회로를 형성한다. 또한, 정압용 다이어프램(17)을 차압용 게이지(5)가 설치되어 있지 않은 방향으로 배치한다. 즉, 차압용 게이지(5)가 설치되지 않는 변의 외측에, 정압용 다이어프램(17)을 형성한다. 도 1에서는 대각선 AB 위에 정압용 다이어프램(17)을 형성하지 않는 구성이 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 정압, 및 차압을 정확히 측정할 수 있다. 즉, 소형이며 고성능인 압력 센서를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 차압용 게이지(5a∼5d)를 차압용 다이어프램(4)의 변 위에 형성했지만, 차압용 다이어프램의 단부 근방에서 최대 응력이 발생하는 개소에 형성되어 있으면 좋다.
또한, 센서칩(10)은 대좌(11)와 접합되어 있다. 대좌(11)와 센서칩(10)이 접합되어 있는 영역을 접합 영역(13A)으로 한다. 또한, 대좌(11)와 센서칩(10)이 접합되어 있지 않은 영역을 비접합 영역(13)으로 한다. 즉, 도 2에 도시하는 바와 같이, 대좌(11)의 단부에는 박육(薄肉)부가 형성되고, 중앙부에는 후육(厚肉)부가 형성되어 있다. 박육부에서는 후육부보다 높이가 낮게 되어 있다. 이 후육부가 센서칩(10)과 접합된다. 한편, 박육부에서는 대좌(11)와 센서칩(10)이 접합되어 있지 않다. 따라서, 접합 영역(13A)의 외측에 비접합 영역(13)이 배치되어 있다.
여기서, 비접합 영역(13)은 각 A측, 및 각 B측에 각각 형성되어 있다. 그리고, 각각의 비접합 영역(13)은 삼각 형상으로 되어 있다. 즉, 한 쪽의 비접합 영역(13)은 각 A를 정점으로 하는 직각 이등변 삼각형으로 되어 있고, 다른 쪽 비접합 영역(13)은 각 B를 정점으로 하는 직각 이등변 삼각형으로 되어 있다. 삼각 형상의 비접합 영역(13)은 접합 영역(13A)을 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 즉, 2개의 비접합 영역(13)이 대각선 CD에 대하여 대칭으로 형성되어 있다. 2개의 비접합 영역(13) 사이에, 접합 영역(13A)이 배치되어 있다. 이 접합 영역(13A) 중앙에, 관통 구멍(18)이 형성되어 있다. 대좌(11)에 형성된 관통 구멍(18)은 차압용 다이어프램(4)까지 연통되어 있다. 이것에 의해, 관통 구멍(18)이 도입 포트가 되어, 차압용 다이어프램(4)까지, 기체를 도입할 수 있다. 또한, 접합 영역(13A)은 6각 형상으로 되어 있다. 접합 영역(13A)과 비접합 영역(13)의 경계선은 대각선 CD와 평행하게 되어 있다.
이와 같이, 비접합 영역(13)을 설치하는 방향이, 정압용 다이어프램(17)을 설치하는 방향과 상이하다. 즉, 중심 O와 각 A 사이의 영역, 및 중심 O와 각 B 사이의 영역에는 비접합 영역(13)이 설치되고, 중심 O와 각 C 사이의 영역, 및 중심 O와 각 D 사이의 영역에는 정압용 다이어프램(17)이 설치되어 있다. 환언하면, 대각선 CD 방향에서, 정압용 다이어프램(17)의 외측, 및 내측에는 비접합 영역(13)이 설치되지 않는 구성이 된다. 차압용 다이어프램(4)의 차압용 게이지(5)가 형성된 2변과 상이한 변부터 센서칩(10)의 단 사이에, 비접합 영역(13)이 형성되어 있다.
대각선 AB 방향으로 생기는 응력과, 그것과 수직인 대각선 CD 방향으로 생기 는 응력이 같아지도록, 비접합 영역(13) 및 접합 영역(13A)의 치수를 조정한다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 온도 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 일본 특허 제3359493호 공보에 도시하는 바와 같이, 온도에 의한 제로 시프트와 그 변동을 최소로 하여, 양호한 온도 특성을 갖게 할 수 있다. 또한, 비접합 영역(13) 주변에 정압용 다이어프램(17)이 배치되지 않는 구성으로 할 수 있다. 따라서, 비접합 영역(13)을 형성하는 스페이스를 확보할 수 있다. 이것에 의해, 소형이며 고성능인 압력 센서를 실현할 수 있다.
다음에, 본 실시형태에 따른 압력 센서의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 압력 센서에 이용되고 있는 센서칩(10)의 제조 공정에 대해서, 도 4, 및 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 센서칩(10)의 제조 방법을 도시하는 도면이고, 센서칩(10)을 위에서 본 구성을 도시하고 있다. 도 5는 센서칩(10)의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도이고, 도 4의 V-V 단면의 구성을 도시하고 있다.
우선, 제1 반도체층(1)과, 0.5 ㎛ 정도의 두께의 절연층(2), 및 제2 반도체층(3)으로 이루어지는 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 준비한다. 이 SOI 웨이퍼를 제작하기 위해서는, Si 기판 내에 산소를 주입하여 SiO2층을 형성하는 SIMOX(Separation by IMplanted OXygen) 기술을 이용하여도 좋고, 2장의 Si 기판을 접합시키는 SDB(Silicon Direct Bonding) 기술을 이용하여도 좋으며, 그 외의 방법을 이용하여도 좋다. 또한, 제2 반도체층(3)을, 평탄화 및 박막화하여도 좋다. 예컨대 CCP(Computer Controlled Polishing)로 불리는 연마법 등에 의해, 소정의 두 께까지 제2 반도체층(3)을 연마한다.
제2 반도체층(3)의 상면에 불순물 확산 또는 이온 주입법에 의해 p형 Si로 이루어지는 정압용 게이지(15a, 15b, 15c, 15d)를 형성한다. 이것에 의해 도 4(a), 및 도 5(a)에 도시하는 구성이 된다. 물론, 이 공정에서, 차압용 게이지(5a∼5d)를 형성할 수도 있다. 각 게이지는, 도 1 등에서 도시하는 바와 같이, 각 다이어프램이 되는 개소의 소정 위치에 형성되어 있다. 또한, 차압용 게이지(5a∼5d), 정압용 게이지(15a∼15d)를, 하기에 도시하는 다이어프램의 형성 공정 후에 형성하여도 좋다. 물론, 차압용 게이지(5)를 정압용 게이지(15a∼15d)와 다른 특성으로 하여도 좋다.
이와 같이 하여 형성된 SOI 웨이퍼 하면에 레지스트(9)를 형성한다. 레지스트(9)의 패턴은 공지의 포토리소그래피 공정에 의해서, 제1 반도체층(1) 위에 형성된다. 즉, 감광성 수지막을 도포하고, 노광, 현상함으로써, 레지스트(9)의 패턴이 형성된다. 레지스트(9)는 감압 영역(다이어프램이 형성되는 영역)에 상당하는 부분에 개구부를 갖고 있다. 즉, 다이어프램을 형성하는 부분에서는 제1 반도체층(1)이 노출되어 있다. 이것에 의해, 도 5(b)에 도시하는 구성이 된다.
그리고, 레지스트(9)를 마스크로 하여, 제1 반도체층(1)을 에칭한다. 이것에 의해, 도 5(c)에 도시하는 구성이 된다. 예컨대 공지의 ICP 에칭 등의 드라이 에칭을 이용하여, 제1 반도체층(1)을 에칭할 수 있다. 물론 KOH나 TMAH 등의 용액을 이용한 웨트 에칭에 의해, 제1 반도체층(1)을 에칭하여도 좋다. 제1 반도체층(1)을 에칭하면, 차압용 다이어프램(4), 및 정압용 다이어프램(17)이 형성된다. 여기서, 절연층(2)이 에칭 스토퍼로서 기능하고 있다. 따라서, 레지스트(9)의 개구부에서는 절연층(2)이 노출되어 있다.
그리고, 레지스트(9)를 제거하면, 도 4(b), 및 도 5(d)에 도시하는 구성이 된다. 이 후, 정압용 게이지(15a∼15d) 및 차압용 게이지(5)와 전기적 접속을 얻기 위한 배선(도시 생략)을 형성한다. 이것에 의해, 브리지 회로가 형성되고, 센서칩(10)이 완성된다. 또한, 배선을 형성하는 공정은 도 5(d)보다 이전에 행해져도 좋다. 예컨대 도 5(a) 이전에, 배선을 작성하여도 좋고, 도 5(a)∼도 5(c) 사이에 배선을 작성하여도 좋다. 또한, 상기한 바와 같이 정압용 게이지(15a∼15d), 및 차압용 게이지(5)의 형성을 도 5(d) 이후에 행하여도 좋고, 도 5(a)∼도 5(d) 사이에 행하여도 좋다. 즉, 배선의 형성 공정과, 왜곡 게이지의 형성 공정의 순서는 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 차압용 다이어프램(4)과 정압용 다이어프램(17)의 에칭 공정을 각각 행하여도 좋다. 예컨대, 상이한 2종류의 레지스트 패턴을 이용하여, 차압용 다이어프램(4)과 정압용 다이어프램(17)의 에칭을 각각 실시한다. 즉, 차압용 다이어프램(4)을 설치하기 위한 레지스트 패턴을 형성한 후, 에칭한다. 차압용 다이어프램(4)을 형성한 후, 레지스트를 제거한다. 그 후, 정압용 다이어프램(17)을 설치하기 위한 레지스트 패턴을 형성한다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 이용하여 에칭하면, 정압용 다이어프램(17)이 형성된다. 이와 같이, 상이한 에칭 공정으로 차압용 다이어프램(4)과 정압용 다이어프램(17)을 설치하는 것에 의해, 차압용 다이어프램(4)과 정압용 다이어프램(17)을 다른 두께로 할 수 있다. 물론, 정압용 다 이어프램(17)을 형성한 후, 차압용 다이어프램(4)을 형성하여도 좋다.
다음에, 대좌(11)의 제조 공정에 대해서, 도 6, 및 도 7을 이용하여 설명한다. 도 6은 대좌(11)의 제조 방법을 도시하는 도면이고, 대좌(11)를 위에서 본 구성을 도시하고 있다. 도 7은 대좌(11)의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도이고, 도 6의 VII-VII 단면의 구성을 도시하고 있다.
우선, 도 6(a), 및 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 대좌(11)가 되는 기판을 준비한다. 기판으로서는, 파이렉스(등록상표) 유리나 세라믹스 등의 평탄한 기판이 이용된다. 그리고, 대좌(11) 위에, 마스크가 되는 레지스트(19)를 형성한다. 이것에 의해, 도 7(b)에 도시하는 구성이 된다. 레지스트(19)는 공지의 노광, 현상 처리에 의해 패터닝되어 있다. 이 레지스트(19)는 비접합 영역(13)이 되는 부분에서 제거되어 있다. 즉, 비접합 영역(13)이 되는 부분은 대좌(11)로부터 노출되고, 접합 영역(13A)이 되는 부분에서는 대좌(11)가 레지스트(19)로 덮여 있다.
그리고, 레지스트(19)를 마스크로 하여, 에칭하면 도 6(b), 및 도 7(c)에 도시하는 구성이 된다. 대좌(11)의 중앙부에는 볼록부가 형성되고, 외측 둘레부에는 오목부가 형성되어 있다. 즉, 대좌(11)가 부분적으로 얇아져, 대좌(11)에 후육부와 박육부가 형성된다. 박육부는 후육부보다 얇게 되어 있다. 이 박육부는 비접합 영역(13)에 형성된다. 여기서는, HF 등을 이용한 웨트 에칭에 의해서, 대좌(11)에 박육부를 형성하고 있다. 또는 샌드블라스트 등으로 박육부를 형성하여도 좋다.
그리고, 레지스트(19)를 제거하여, 관통 구멍(18)을 형성한다. 즉, 대좌(11)의 중앙에 원형의 관통 구멍(18)을 형성한다. 이것에 의해, 도 6(c)에 도시하는 구 성이 된다. 관통 구멍(18)은, 예컨대 도 7(d)의 상측에 도시하는 바와 같이, 드릴 구멍 가공으로 형성된다. 또는 도 7(d)의 하측에 도시하는 바와 같이, 양면 샌드 블라스트 가공으로 형성하여도 좋다. 또한, 양면 샌드 블라스트 가공으로 형성하는 경우는, 대좌(11)의 양면에 마스크(29)를 형성한다. 이와 같이 하여 대좌(11)가 완성된다.
그리고, 센서칩(10)과 대좌(11)를 접합한다. 예컨대 양극 접합에 의해 대좌(11)가 센서칩(10)의 제1 반도체층(1)에 접합된다. 대좌(11)의 중심에는 차압용 다이어프램(4)에 도달하는 관통 구멍(18)이 형성되어 있다. 관통 구멍(18)이 차압용 다이어프램(4)에 연통되어 있다. 또한, 각 A 및 각 B 주변에는 비접합 영역(13)이 형성되어 있다. 이렇게 하여 압력 센서의 제작이 종료되다. 이와 같이 작성된 압력 센서는 소형이며 고성능의 것이 된다.
또한, 상기한 설명에서는 센서칩(10)과 차압용 다이어프램(4)의 형상을 45˚ 기울인 정사각형으로 했지만, 이들 형상은 정사각형에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 센서칩(10)과 차압용 다이어프램(4)의 형상을 다각 형상으로 하여도 좋다. 그리고 센서칩(10)에 대하여 차압용 다이어프램(4)을 기울인 구성으로 한다. 차압용 다이어프램(4)의 1변 위의 차압용 게이지(5a, 5c)를 배치하고, 그 1변과 대향하는 1변에 차압용 게이지(5b, 5d)를 배치한다. 이것에 의해, 온도 특성이 높고, 크로스토크가 저감된 압력 센서를 용이하게 실현할 수 있다. 센서칩(10)과 차압용 다이어프램(4)의 형상을 정다각형으로 한 경우, 이들 기울기 각도는 각의 수에 따라서 결정된다. 또는 센서칩(10)과 차압용 다이어프램(4)을 원형으로 하여도 좋다. 이 경 우, 차압용 게이지(5a)를 차압용 게이지(5c) 근방에 배치하고, 차압용 게이지(5b)를 차압용 게이지(5d) 근방에 배치한다. 이와 같이 하면, 크로스토크가 저감된 압력 센서를 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는 정압용 다이어프램(17)을 직사각형으로서 설명했지만, 정압용 다이어프램(17)의 형상은 직사각형에 한정되는 것이 아니다. 예컨대 정압용 다이어프램을 타원형 등으로 하여도 좋다. 환언하면, 정압용 다이어프램(17)은 길이 방향과 폭 방향을 갖고 있는 형상이면 좋다. 그리고, 길이 방향과 직교하는 폭 방향을 직경 방향을 따라서 배치하면 좋다. 정압용 게이지(15a∼15d)의 길이 방향을 정압용 다이어프램의 길이 방향을 따라 배치한다. 즉, 정압용 게이지(15a∼15d)의 길이 방향이 둘레 방향을 따라 배치된다. 또한 정압용 게이지(15a, 15b)를 정압용 다이어프램(17)의 기판 단측의 단부에 형성했지만, 기판 중심측의 단부에 형성하여도 좋다. 정압용 게이지(15a∼15d)를 정압용 다이어프램(17)의 변 위에 더 형성했지만, 정압용 다이어프램의 단부 근방에서 최대 응력이 발생하는 개소에 형성되어 있어도 좋다.
발명의 제2 실시형태.
본 실시형태에 따른 압력 센서에 대해서 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 압력 센서에 이용되는 센서칩의 구성을 도시하는 평면도이다. 본 실시형태에서는 정압용 게이지(15a∼15d)의 배치가 제1 실시형태와 상이하다. 또한 정압용 다이어프램(17c, 17d)이 정사각 형상이 된 구성을 갖고 있다. 이들 배치 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시형태와 같기 때문에, 설명을 생략한다. 그리고 도 8(a)∼도 8(c)에서는, 정압용 게이지(15a∼15d)가 각각 상이한 배치로 되어 있다.
우선, 도 8(a)에 도시하는 센서칩의 구성에 대해서 설명한다. 2개의 정사각 형상의 정압용 다이어프램(17c, 17d)이 형성되어 있다. 도 8(a)에서는, 4개의 정압용 게이지(15a∼15d)가 대각선 AB와 평행하게 되어 있다. 본 실시형태에서는 4개의 정압용 게이지(15a∼15d)가 정압용 다이어프램(17c, 17d)의 단부에 배치되어 있다. 그리고, 정압용 다이어프램(17c)의 인접하는 2변에 정압용 게이지(15a, 15c)가 배치되고, 정압용 다이어프램(17d)의 인접하는 2변에 정압용 게이지(15b, 15d)가 배치되어 있다. 따라서, 정압용 게이지(15c, 15d)가 정압용 다이어프램(17c, 17d)의 대각선 CD와 평행한 변 위에 배치되어 있다. 따라서, 정압용 게이지(15c)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 수직으로 되어 있다. 마찬가지로, 정압용 게이지(15d)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 수직으로 되어 있다.
한편, 정압용 게이지(15a, 15b)는 정압용 다이어프램(17c, 17d)의 대각선 AB와 평행한 변 위에 배치되어 있다. 여기서는, 정압용 게이지(15a)는 정압용 다이어프램(17c)의 각 C측의 1변에 배치되어 있다. 정압용 게이지(15a)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 평행하게 되어 있다. 마찬가지로, 정압용 게이지(15b)는 정압용 다이어프램(17d)의 각 D측의 1변에 배치되어 있다. 정압용 게이지(15b)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 평행하게 되어 있다.
이와 같이, 정압용 다이어프램(17c)의 둘레 가장자리 위에 배치된 2개의 정압용 게이지(15a, 15c) 중, 한 쪽은 직경 방향을 따라서 배치하고, 다른 쪽은 둘레 방향을 따라서 배치한다. 마찬가지로, 정압용 다이어프램(17d)의 둘레 가장자리 위에 배치된 2개의 정압용 게이지(15b, 15d) 중, 한 쪽은 직경 방향을 따라서 배치하고, 다른 쪽은 둘레 방향을 따라서 배치한다. 이러한 구성이어도 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 도 8(b)에 도시하는 센서칩의 구성에 대해서 설명한다. 도 8(b)에 도시하는 구성으로는, 도 8(a)의 구성에 대하여 정압용 게이지(15a∼15d)의 방향이 상이하다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시형태, 및 도 8(a)에 도시한 구성과 마찬가지기이기 때문에 설명을 생략한다. 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 정압용 게이지(15a∼15d)는 대각선 CD에 평행하게 되어 있다. 즉, 도 8(a)에 도시한 정압용 게이지(15a∼15d)를 각각 중심에서 90˚회전시킨 구성으로 되어 있다. 따라서, 정압용 게이지(15a)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 수직으로 되어 있다. 마찬가지로 정압용 게이지(15b)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 수직으로 되어 있다. 한편, 정압용 게이지(15c)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 평행하게 되어 있다. 정압용 게이지(15d)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 평행하게 되어 있다. 이러한 구성에서도 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8(c)에 도시하는 센서칩의 구성에 대해서 설명한다. 도 8(c)에 도시하는 구성에서는 도 8(a), 도 8(b)의 구성에 대하여 정압용 게이지(15a∼15d)의 방향이 상이하다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제1 실시형태, 도 8(a), 도 8(b)에 도시한 구성과 같기 때문에 설명을 생략한다.
도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 정압용 게이지(15a, 15c)는 대각선 AB에 평행하게 되어 있고, 정압용 게이지(15b, 15d)는, 대각선 CD에 평행하게 되어 있다. 즉, 정압용 다이어프램(17c)에 설치되어 있는 정압용 게이지(15a, 15c)와, 정압용 게이지(17d)에 설치되어 있는 정압용 게이지(15b, 15d)가 직교하고 있다.
따라서, 정압용 게이지(15a)는, 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 평행하게 되어 있다. 마찬가지로 정압용 게이지(15d)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 평행하게 되어 있다. 한편, 정압용 게이지(15c)는 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17c)의 1변과 수직으로 되어 있다. 정압용 게이지(15b)는, 그것이 배치된 정압용 다이어프램(17d)의 1변과 수직으로 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는, 정압용 다이어프램(17c, 17d)의 인접하는 2변 위에 각각 정압용 게이지가 배치되어 있다. 그리고, 한 쪽 변 위에서는 정압용 게이지가 그 변과 수직이 되고, 다른 쪽 변 위에서는 정압 게이지가 그 변과 평행하게 되어 있다. 물론, 도 8(a)∼도 8(c) 이외의 구성으로 하여도 좋다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 압력 센서의 구성을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 II-II 단면도.
도 3은 도 1의 III-III 단면도.
도 4는 압력 센서의 센서칩의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 5는 압력 센서의 센서칩의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도로, 도 4의 V-V 단면도.
도 6은 압력 센서의 대좌의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 7은 압력 센서의 대좌의 제조 공정을 도시하는 공정 단면도로, 도 6의 VII-VII 단면도.
도 8은 제2 실시형태에 따른 압력 센서의 구성을 도시하는 평면도.
<부호의 설명>
1: 제1 반도체층 2: 절연층
3: 제2 반도체층 4: 차압용 다이어프램
5: 차압용 게이지 5a: 차압용 게이지
5b: 차압용 게이지 5c: 차압용 게이지
5d: 차압용 게이지 9: 레지스트
10: 센서칩 11: 대좌
15: 정압용 게이지 15a: 정압용 게이지
15b: 정압용 게이지 15c: 정압용 게이지
15d: 정압용 게이지 17: 정압용 다이어프램
17c: 정압용 다이어프램 17d: 정압용 다이어프램
18: 관통 구멍 19: 레지스트
29: 마스크

Claims (5)

  1. 기판과,
    상기 기판의 중앙부에 설치된 차압용 다이어프램과,
    상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 설치되고, 상기 차압용 다이어프램의 중심에 대한 직경 방향을 따라 형성된 제1 차압용 게이지와,
    상기 제1 차압용 게이지와 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 직경 방향과 수직인 둘레 방향을 따라 형성된 제2 차압용 게이지와,
    상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 제1 차압용 게이지의 근방에 설치되고, 상기 둘레 방향을 따라 설치된 제3 차압용 게이지와,
    상기 제3 차압용 게이지와 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되며, 상기 차압용 다이어프램의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 직경 방향을 따라 형성된 제4 차압용 게이지와,
    상기 차압용 다이어프램의 외측에 설치되고, 둘레 방향에서의 위치가 상기 제3 차압용 게이지와 상기 제4 차압용 게이지 사이에 있는 제1 정압용 다이어프램과,
    상기 차압용 다이어프램의 외측에 설치되며, 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치된 제2 정압용 다이어프램
    을 포함하는 압력 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 접합된 대좌를 더 포함하고,
    상기 차압용 다이어프램의 상기 차압용 게이지가 설치된 대향하는 2변으로부터 상기 기판의 단(端)까지의 사이에, 상기 대좌와 상기 기판과의 비접합 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램은, 상기 직경 방향으로 배치하는 단부(端部)변이 상기 둘레 방향으로 배치하는 단부변보다 짧은 형상이며,
    상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램의 중앙부와 상기 둘레 방향으로 배치하는 단부에, 각각 상기 차압용 다이어프램을 사이에 두고 대향하여 형성된 정압용 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램은 직사각형인 것을 특징으로 하는 압력 센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램은 정사각 형상이고,
    상기 제1 및 제2 정압용 다이어프램의 인접하는 2개의 단부에, 상기 정압용 다이어프램마다 배열 방향을 가지런히 하여 형성된 정압용 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.
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