JP2001356061A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JP2001356061A JP2001356061A JP2000178785A JP2000178785A JP2001356061A JP 2001356061 A JP2001356061 A JP 2001356061A JP 2000178785 A JP2000178785 A JP 2000178785A JP 2000178785 A JP2000178785 A JP 2000178785A JP 2001356061 A JP2001356061 A JP 2001356061A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤフラム裏面端部にRが形成されたダイ
ヤフラム式半導体圧力センサにおいて、ダイヤフラムの
破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可能なR
形状を提供する。 【解決手段】 ダイヤフラム3の厚さをd、ダイヤフラ
ム3の面積をSとしたとき、ダイヤフラム3の裏面端部
2aに形成されたRが下記数式4にて表される関係を満
足する。 【数4】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、9.6×10-6≦a≦16×10-6である。
ヤフラム式半導体圧力センサにおいて、ダイヤフラムの
破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可能なR
形状を提供する。 【解決手段】 ダイヤフラム3の厚さをd、ダイヤフラ
ム3の面積をSとしたとき、ダイヤフラム3の裏面端部
2aに形成されたRが下記数式4にて表される関係を満
足する。 【数4】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、9.6×10-6≦a≦16×10-6である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の一面
に凹部を形成することにより該半導体基板に圧力検出用
のダイヤフラムを形成してなり、このダイヤフラムの裏
面端部にRが形成された半導体圧力センサに関する。
に凹部を形成することにより該半導体基板に圧力検出用
のダイヤフラムを形成してなり、このダイヤフラムの裏
面端部にRが形成された半導体圧力センサに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の半導体圧力センサとしては、例
えば特開平11−97413号公報に記載のものが提案
されている。このものは、半導体基板(シリコン基板)
の一面から異方性エッチングにより半導体基板に形成さ
れた凹部と、半導体基板のうち凹部の底面側に形成され
た受圧用のダイヤフラムとを備えたダイヤフラム式半導
体圧力センサである。
えば特開平11−97413号公報に記載のものが提案
されている。このものは、半導体基板(シリコン基板)
の一面から異方性エッチングにより半導体基板に形成さ
れた凹部と、半導体基板のうち凹部の底面側に形成され
た受圧用のダイヤフラムとを備えたダイヤフラム式半導
体圧力センサである。
【0003】そして、ダイヤフラムの破壊強度を向上さ
せるために、ダイヤフラムにおける凹部側の面(即ち、
ダイヤフラムの裏面)の端部の角部を、等方性エッチン
グを行うことにより丸め、ダイヤフラムの裏面端部にR
を形成した構成としている。
せるために、ダイヤフラムにおける凹部側の面(即ち、
ダイヤフラムの裏面)の端部の角部を、等方性エッチン
グを行うことにより丸め、ダイヤフラムの裏面端部にR
を形成した構成としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者等の
検討によれば、ダイヤフラムの裏面端部にRを形成する
ことでダイヤフラムの破壊強度は向上するものの、Rが
大きすぎるとRを形成するためのエッチング時間が長く
なり、スループットが低下する。
検討によれば、ダイヤフラムの裏面端部にRを形成する
ことでダイヤフラムの破壊強度は向上するものの、Rが
大きすぎるとRを形成するためのエッチング時間が長く
なり、スループットが低下する。
【0005】本発明は上記問題に鑑み、ダイヤフラム裏
面端部にRが形成されたダイヤフラム式半導体圧力セン
サにおいて、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持
しつつ効率的に形成可能なR形状を提供することを目的
とする。
面端部にRが形成されたダイヤフラム式半導体圧力セン
サにおいて、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持
しつつ効率的に形成可能なR形状を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ダイヤフ
ラム裏面端部にRが形成されたダイヤフラム式半導体圧
力センサについて、FEM(有限要素法)解析によって
ダイヤフラム形状とダイヤフラムの破壊耐圧との関係を
シミュレーションした。その結果、ダイヤフラムの厚さ
dとダイヤフラムの面積Sとの比d/Sと、破壊耐圧と
の関係において、シミュレーションと実測値が良く一致
することがわかった(図3参照)。
ラム裏面端部にRが形成されたダイヤフラム式半導体圧
力センサについて、FEM(有限要素法)解析によって
ダイヤフラム形状とダイヤフラムの破壊耐圧との関係を
シミュレーションした。その結果、ダイヤフラムの厚さ
dとダイヤフラムの面積Sとの比d/Sと、破壊耐圧と
の関係において、シミュレーションと実測値が良く一致
することがわかった(図3参照)。
【0007】そこで、更に検討を進め、種々の比d/S
について、Rの大きさと破壊耐圧との関係をシミュレー
ションしたところ、図4に示す様な傾向が得られた。つ
まり、図4に示す様に、Rを大きくしていくと破壊耐圧
も大きくなるが、ある所でほぼ飽和し、それ以上Rを大
きくしてもエッチング時間が長くなる割には、Rによる
破壊耐圧向上の効果は、さほど大きくならない。
について、Rの大きさと破壊耐圧との関係をシミュレー
ションしたところ、図4に示す様な傾向が得られた。つ
まり、図4に示す様に、Rを大きくしていくと破壊耐圧
も大きくなるが、ある所でほぼ飽和し、それ以上Rを大
きくしてもエッチング時間が長くなる割には、Rによる
破壊耐圧向上の効果は、さほど大きくならない。
【0008】このことから、各々の比d/SにおけるR
−破壊耐圧曲線の屈曲点(飽和点)k1、k2、k3に
対応したRを有するダイヤフラムであれば、Rを形成す
るにあたって最低限のエッチング時間にて(つまり、最
小限の大きさのRにて)ダイヤフラム破壊強度を十分に
向上させることができる。
−破壊耐圧曲線の屈曲点(飽和点)k1、k2、k3に
対応したRを有するダイヤフラムであれば、Rを形成す
るにあたって最低限のエッチング時間にて(つまり、最
小限の大きさのRにて)ダイヤフラム破壊強度を十分に
向上させることができる。
【0009】ここで、実際にRをエッチングで形成する
場合には、エッチングの加工ばらつきがあるため、Rが
最低限、上記屈曲点k1等に対応するRとなるように、
エッチング時間を設定する。この加工ばらつきを考慮し
た場合、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊
強度を十分に向上させる目的でRを形成すると、出来上
がったRは、図4中の斜線ハッチングで示す領域P内の
大きさを有することになる。
場合には、エッチングの加工ばらつきがあるため、Rが
最低限、上記屈曲点k1等に対応するRとなるように、
エッチング時間を設定する。この加工ばらつきを考慮し
た場合、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊
強度を十分に向上させる目的でRを形成すると、出来上
がったRは、図4中の斜線ハッチングで示す領域P内の
大きさを有することになる。
【0010】請求項1〜請求項3の発明は、上記検討に
基づいてなされたものであり、半導体基板(1)と、こ
の半導体基板の一面から異方性エッチングを行うことに
より該半導体基板に形成された凹部(2)と、該半導体
基板のうち該凹部の底面側に形成された受圧用のダイヤ
フラム(3)とを備え、このダイヤフラムにおける該凹
部側の面の端部にRが形成されている半導体圧力センサ
において、該ダイヤフラムの厚さをd、該ダイヤフラム
の面積をSとしたとき、該Rが下記数式2にて表される
ことを特徴としている。
基づいてなされたものであり、半導体基板(1)と、こ
の半導体基板の一面から異方性エッチングを行うことに
より該半導体基板に形成された凹部(2)と、該半導体
基板のうち該凹部の底面側に形成された受圧用のダイヤ
フラム(3)とを備え、このダイヤフラムにおける該凹
部側の面の端部にRが形成されている半導体圧力センサ
において、該ダイヤフラムの厚さをd、該ダイヤフラム
の面積をSとしたとき、該Rが下記数式2にて表される
ことを特徴としている。
【0011】
【数2】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、aは、9.6×10-6≦a≦16×10-6の範
囲である。
(d/S)+a ここで、aは、9.6×10-6≦a≦16×10-6の範
囲である。
【0012】この数式2は、上記図4に示される領域P
を数式化したものであり、この数式2によって示される
比d/Sと比R/Sとの関係は、図5に示される。そし
て、本発明によれば、上記数式2の関係を満足するRを
有するため、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム
破壊強度を十分に向上させることが可能となる。よっ
て、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持しつつ効
率的に形成可能なR形状を提供することができる。
を数式化したものであり、この数式2によって示される
比d/Sと比R/Sとの関係は、図5に示される。そし
て、本発明によれば、上記数式2の関係を満足するRを
有するため、最低限のエッチング時間にてダイヤフラム
破壊強度を十分に向上させることが可能となる。よっ
て、ダイヤフラムの破壊強度向上の効果を維持しつつ効
率的に形成可能なR形状を提供することができる。
【0013】また、請求項3の発明のように、半導体基
板(1)が台座(4)に接合されたものである場合、ダ
イヤフラム(3)の平面形状を8角形とすれば、当該平
面形状が4角形である場合に比べて接合部の応力歪みが
小さくなるため、接合破壊耐圧が高いので耐圧性向上の
点から好ましい。
板(1)が台座(4)に接合されたものである場合、ダ
イヤフラム(3)の平面形状を8角形とすれば、当該平
面形状が4角形である場合に比べて接合部の応力歪みが
小さくなるため、接合破壊耐圧が高いので耐圧性向上の
点から好ましい。
【0014】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る半
導体圧力センサS1の概略断面図であり、図2は、セン
サS1における半導体基板1の一面から見たダイヤフラ
ム3の平面形状を示す図である。1は半導体基板であ
り、本例では面方位が(110)面である単結晶シリコ
ン基板としている。半導体基板1には、半導体基板1の
一面から凹んだ凹部2が形成されている。
について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る半
導体圧力センサS1の概略断面図であり、図2は、セン
サS1における半導体基板1の一面から見たダイヤフラ
ム3の平面形状を示す図である。1は半導体基板であ
り、本例では面方位が(110)面である単結晶シリコ
ン基板としている。半導体基板1には、半導体基板1の
一面から凹んだ凹部2が形成されている。
【0016】この凹部2の形成に伴い薄肉部となった凹
部2の底面側には、平面形状が8角形である圧力検出用
のダイヤフラム3が形成されている。そして、図1に示
す様に、ダイヤフラム3における凹部2側の面(以下、
ダイヤフラム3の裏面という)の端部2aの角部は丸め
られてRが形成されている。
部2の底面側には、平面形状が8角形である圧力検出用
のダイヤフラム3が形成されている。そして、図1に示
す様に、ダイヤフラム3における凹部2側の面(以下、
ダイヤフラム3の裏面という)の端部2aの角部は丸め
られてRが形成されている。
【0017】このダイヤフラム3は次のようにして形成
することができる。即ち、半導体基板1の一面に所定パ
ターンのマスクを形成し、KOH等を用いた異方性エッ
チングを行うことにより、凹部2を形成し、更に、特開
平11−97413号公報に示されているような陽極酸
化による等方性エッチングを行うことにより、ダイヤフ
ラム3の裏面端部2aにRを形成する。こうして、ダイ
ヤフラム3が形成される。
することができる。即ち、半導体基板1の一面に所定パ
ターンのマスクを形成し、KOH等を用いた異方性エッ
チングを行うことにより、凹部2を形成し、更に、特開
平11−97413号公報に示されているような陽極酸
化による等方性エッチングを行うことにより、ダイヤフ
ラム3の裏面端部2aにRを形成する。こうして、ダイ
ヤフラム3が形成される。
【0018】なお、本例では、半導体基板1として面方
位が(110)面である単結晶シリコン基板を採用して
おり、ダイヤフラム3を形成するための上記エッチング
用のマスクパターンは、凹部2の開口部形状に対応した
開口部を有する。それによって、図2に示す様な平面形
状(便宜上、斜線ハッチングを施してある)が8角形の
ダイヤフラム3が形成される。
位が(110)面である単結晶シリコン基板を採用して
おり、ダイヤフラム3を形成するための上記エッチング
用のマスクパターンは、凹部2の開口部形状に対応した
開口部を有する。それによって、図2に示す様な平面形
状(便宜上、斜線ハッチングを施してある)が8角形の
ダイヤフラム3が形成される。
【0019】また、ダイヤフラム3の表面(半導体基板
の他面側)には、図示しない歪みゲージが拡散等の半導
体プロセスにより形成されている。この歪みゲージはブ
リッジ回路を構成しており、このブリッジ回路によっ
て、圧力印加時におけるダイヤフラム3の歪みに基づく
電気信号が発生し、印加された圧力の検出が可能となっ
ている。
の他面側)には、図示しない歪みゲージが拡散等の半導
体プロセスにより形成されている。この歪みゲージはブ
リッジ回路を構成しており、このブリッジ回路によっ
て、圧力印加時におけるダイヤフラム3の歪みに基づく
電気信号が発生し、印加された圧力の検出が可能となっ
ている。
【0020】また、半導体基板1の一面には、ガラスよ
りなる台座4が凹部2を覆うように陽極接合等により接
合されている。この台座4には、外部と凹部2とを連通
する圧力導入通路5が形成されており、この圧力導入通
路5から、凹部2内へ被測定圧力を導入してダイヤフラ
ム3の裏面に受圧させることが可能となっている。な
お、台座4はシリコンよりなるものでもよい。
りなる台座4が凹部2を覆うように陽極接合等により接
合されている。この台座4には、外部と凹部2とを連通
する圧力導入通路5が形成されており、この圧力導入通
路5から、凹部2内へ被測定圧力を導入してダイヤフラ
ム3の裏面に受圧させることが可能となっている。な
お、台座4はシリコンよりなるものでもよい。
【0021】ところで、本実施形態では、ダイヤフラム
3の厚さをd、ダイヤフラム3の面積(本例では8角形
平面の面積)をSとしたとき、ダイヤフラム3の裏面端
部2aの角部に形成されたRを、下記数式3にて表され
る関係を満足するように設定したことを主たる特徴とし
ている。
3の厚さをd、ダイヤフラム3の面積(本例では8角形
平面の面積)をSとしたとき、ダイヤフラム3の裏面端
部2aの角部に形成されたRを、下記数式3にて表され
る関係を満足するように設定したことを主たる特徴とし
ている。
【0022】
【数3】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、9.6×10-6≦a≦16×10-6である。こ
のようなRの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム3の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するR形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなRの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
(d/S)+a ここで、9.6×10-6≦a≦16×10-6である。こ
のようなRの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム3の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するR形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなRの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
【0023】FEM解析によってダイヤフラム形状とダ
イヤフラムの破壊耐圧との関係を検討した。FEM応力
解析により、ダイヤフラム3に圧力を印加していったと
き、の応力最大部(実際にはダイヤフラム3の裏面端部
2a)における発生応力を求め、求めた発生応力が破壊
強度に達したときの印加圧力を破壊耐圧と考えることが
できる。
イヤフラムの破壊耐圧との関係を検討した。FEM応力
解析により、ダイヤフラム3に圧力を印加していったと
き、の応力最大部(実際にはダイヤフラム3の裏面端部
2a)における発生応力を求め、求めた発生応力が破壊
強度に達したときの印加圧力を破壊耐圧と考えることが
できる。
【0024】このことから、シミュレーションモデルに
おいて、ダイヤフラム3の面積S、厚さd、R寸法を変
えた場合のダイヤフラム3の破壊耐圧を予想することが
できる。本例のセンサS1についてFEM解析によるシ
ミュレーション等を行い、検討した結果を以下に示す。
なお、本検討例では、ダイヤフラム3のサイズは図2に
示す寸法W1、W2が、W1が1.3mm、W2が1.
4mmとした。
おいて、ダイヤフラム3の面積S、厚さd、R寸法を変
えた場合のダイヤフラム3の破壊耐圧を予想することが
できる。本例のセンサS1についてFEM解析によるシ
ミュレーション等を行い、検討した結果を以下に示す。
なお、本検討例では、ダイヤフラム3のサイズは図2に
示す寸法W1、W2が、W1が1.3mm、W2が1.
4mmとした。
【0025】図3に、ダイヤフラム3の厚さdとダイヤ
フラム3の面積Sとの比d/Sと、ダイヤフラム破壊耐
圧(MPa)との関係について、シミュレーション結果
と実測値を示す。図3では、R寸法が1μmの場合と0
μmの場合(つまり、Rを形成しない場合)を示してあ
る。なお、黒丸及び白丸で示す実測値のプロット幅は3
σである。このように、比d/Sと、ダイヤフラム破壊
耐圧との関係において、シミュレーション結果と実測値
が良く一致することがわかった。
フラム3の面積Sとの比d/Sと、ダイヤフラム破壊耐
圧(MPa)との関係について、シミュレーション結果
と実測値を示す。図3では、R寸法が1μmの場合と0
μmの場合(つまり、Rを形成しない場合)を示してあ
る。なお、黒丸及び白丸で示す実測値のプロット幅は3
σである。このように、比d/Sと、ダイヤフラム破壊
耐圧との関係において、シミュレーション結果と実測値
が良く一致することがわかった。
【0026】図4に、R寸法とダイヤフラム破壊耐圧と
の関係についてのシミュレーション結果(R−破壊耐圧
曲線)を示す。図4においては、比d/Sを、3.48
×10-5(太い実線曲線)、1.86×10-5(太い破
線曲線)、1.44×10-5(太い一点鎖線曲線)と変
えた各場合について、R−破壊耐圧曲線を示してある。
また、丸プロット(d/S=3.48×10-5)、三角
プロット(d/S=1.86×10-5)は、実測値であ
る。
の関係についてのシミュレーション結果(R−破壊耐圧
曲線)を示す。図4においては、比d/Sを、3.48
×10-5(太い実線曲線)、1.86×10-5(太い破
線曲線)、1.44×10-5(太い一点鎖線曲線)と変
えた各場合について、R−破壊耐圧曲線を示してある。
また、丸プロット(d/S=3.48×10-5)、三角
プロット(d/S=1.86×10-5)は、実測値であ
る。
【0027】図4から、R寸法を大きくしていくとダイ
ヤフラム破壊耐圧は向上するが、その向上度は、ある部
分を境に減少することがわかる。つまり、Rを大きくし
ていくことによる破壊耐圧向上効果は、ある所でほぼ飽
和し、それ以上Rを大きくしてもエッチング時間が長く
なる割には、Rによる破壊耐圧向上の効果は、さほど大
きくならない。
ヤフラム破壊耐圧は向上するが、その向上度は、ある部
分を境に減少することがわかる。つまり、Rを大きくし
ていくことによる破壊耐圧向上効果は、ある所でほぼ飽
和し、それ以上Rを大きくしてもエッチング時間が長く
なる割には、Rによる破壊耐圧向上の効果は、さほど大
きくならない。
【0028】ここで、図4の各R−破壊耐圧曲線におい
て、破壊耐圧の向上度の高い部分と向上度の低い部分
(略飽和部分)に、近似直線(図中、細い破線で示す)
を引き、その交点k1、k2、k3をR−破壊耐圧曲線
の屈曲点(飽和点)とする。そして、各比d/Sにおい
て、この屈曲点k1〜k3に対応するR寸法を有するダ
イヤフラム3であれば、Rを形成するにあたって最低限
のエッチング時間にて(つまり、最小限の大きさのRに
て)最大限のダイヤフラム破壊強度向上効果を発揮する
ことができる。
て、破壊耐圧の向上度の高い部分と向上度の低い部分
(略飽和部分)に、近似直線(図中、細い破線で示す)
を引き、その交点k1、k2、k3をR−破壊耐圧曲線
の屈曲点(飽和点)とする。そして、各比d/Sにおい
て、この屈曲点k1〜k3に対応するR寸法を有するダ
イヤフラム3であれば、Rを形成するにあたって最低限
のエッチング時間にて(つまり、最小限の大きさのRに
て)最大限のダイヤフラム破壊強度向上効果を発揮する
ことができる。
【0029】また、Rを等方性エッチングで形成する場
合には、加工ばらつきは避けられない。Rが最低限、上
記屈曲点k1等に対応するRとなるように、エッチング
時間を設定してエッチングを行ったとき、そのような加
工ばらつきを見込んだ場合、図4中の各点m1、m2、
m3に対応する大きさまでのRが形成されることが起こ
りうる。
合には、加工ばらつきは避けられない。Rが最低限、上
記屈曲点k1等に対応するRとなるように、エッチング
時間を設定してエッチングを行ったとき、そのような加
工ばらつきを見込んだ場合、図4中の各点m1、m2、
m3に対応する大きさまでのRが形成されることが起こ
りうる。
【0030】これら点m1〜m3を結ぶ曲線は、屈曲点
k1〜k3を結ぶ曲線をR形成エッチングにおける加工
ばらつき分、平行移動したものである。つまり、本セン
サS1のダイヤフラム3において形成されたRは、図4
中の斜線ハッチングで示す領域P内に寸法を有すること
になる。
k1〜k3を結ぶ曲線をR形成エッチングにおける加工
ばらつき分、平行移動したものである。つまり、本セン
サS1のダイヤフラム3において形成されたRは、図4
中の斜線ハッチングで示す領域P内に寸法を有すること
になる。
【0031】この領域Pを比d/Sと比R/Sとの関係
として図5に示すと、図5中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図5中、下側の曲線P1は、
図4中の領域PにおけるR寸法の下限を示す曲線(屈曲
点k1〜k3を結ぶ曲線)に対応しており、上記数式3
中のaを9.6×10-6としたものである。また、上側
の曲線P2は、図4中の領域PにおけるR寸法の上限を
示す曲線(点m1〜m3を結ぶ曲線)に対応しており、
上記数式3中のaを16×10-6としたものである。
として図5に示すと、図5中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図5中、下側の曲線P1は、
図4中の領域PにおけるR寸法の下限を示す曲線(屈曲
点k1〜k3を結ぶ曲線)に対応しており、上記数式3
中のaを9.6×10-6としたものである。また、上側
の曲線P2は、図4中の領域PにおけるR寸法の上限を
示す曲線(点m1〜m3を結ぶ曲線)に対応しており、
上記数式3中のaを16×10-6としたものである。
【0032】そして、図5に示される領域Pを数式化す
ると、上記数式3に示される比d/Sと比R/Sとの関
係、及び、数式3中のaの範囲が得られる。よって、ダ
イヤフラム3が、上記数式3を満足するRを有するもの
とすれば、R形成のための等方性エッチングにおいて、
最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊強度を十
分に向上させることが可能となる。
ると、上記数式3に示される比d/Sと比R/Sとの関
係、及び、数式3中のaの範囲が得られる。よって、ダ
イヤフラム3が、上記数式3を満足するRを有するもの
とすれば、R形成のための等方性エッチングにおいて、
最低限のエッチング時間にてダイヤフラム破壊強度を十
分に向上させることが可能となる。
【0033】また、上記数式3では、R形成のためのエ
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図4中の領域Pにおけ
るR寸法の下限を示す曲線(屈曲点k1〜k3を結ぶ曲
線)、即ち、図5中の曲線P1に対応したR寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式3
中のaが9.6×10-6であることが理想的である。
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図4中の領域Pにおけ
るR寸法の下限を示す曲線(屈曲点k1〜k3を結ぶ曲
線)、即ち、図5中の曲線P1に対応したR寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式3
中のaが9.6×10-6であることが理想的である。
【0034】以上のように、本実施形態によれば、上記
数式3を満足するR寸法とすることにより、ダイヤフラ
ム3の破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可
能なR形状を提供することができる。また、本例のセン
サS1は、ダイヤフラム3の平面形状が8角形であり、
通常の当該平面形状が4角形である場合に比べて、半導
体基板1と台座4との接合部の応力歪みを小さくするこ
とができるため、接合部の破壊耐圧が高いので耐圧性向
上の点から好ましい。
数式3を満足するR寸法とすることにより、ダイヤフラ
ム3の破壊強度向上の効果を維持しつつ効率的に形成可
能なR形状を提供することができる。また、本例のセン
サS1は、ダイヤフラム3の平面形状が8角形であり、
通常の当該平面形状が4角形である場合に比べて、半導
体基板1と台座4との接合部の応力歪みを小さくするこ
とができるため、接合部の破壊耐圧が高いので耐圧性向
上の点から好ましい。
【0035】なお、半導体基板1としては、面方位が
(110)面である単結晶シリコン基板に限定されるも
のではなく、例えば面方位が(100)面でも良い。ま
た、ダイヤフラム3の平面形状も限定されるものではな
く、例えば4角形等でも良い。
(110)面である単結晶シリコン基板に限定されるも
のではなく、例えば面方位が(100)面でも良い。ま
た、ダイヤフラム3の平面形状も限定されるものではな
く、例えば4角形等でも良い。
【0036】要するに、本発明は、半導体基板の一面か
ら異方性エッチングすることにより半導体基板に凹部を
形成するとともに、該凹部の底面側に受圧用のダイヤフ
ラムを形成し、このダイヤフラムの裏面端部にRを形成
してなる半導体圧力センサにおいて、上記数式3に示さ
れる関係を満足するようにしたことを主たる特徴とする
ものであり、他の部分については適宜設計変更可能であ
る。
ら異方性エッチングすることにより半導体基板に凹部を
形成するとともに、該凹部の底面側に受圧用のダイヤフ
ラムを形成し、このダイヤフラムの裏面端部にRを形成
してなる半導体圧力センサにおいて、上記数式3に示さ
れる関係を満足するようにしたことを主たる特徴とする
ものであり、他の部分については適宜設計変更可能であ
る。
【図1】本発明の実施形態に係る半導体圧力センサの概
略断面図である。
略断面図である。
【図2】図1に示す半導体圧力センサのダイヤフラムの
平面形状を示す図である。
平面形状を示す図である。
【図3】ダイヤフラムにおける厚さdと面積Sの比d/
Sと、ダイヤフラム破壊耐圧との関係を示す図である。
Sと、ダイヤフラム破壊耐圧との関係を示す図である。
【図4】R寸法とダイヤフラム破壊耐圧との関係につい
てのシミュレーション結果を示す図である。
てのシミュレーション結果を示す図である。
【図5】比d/Sと比R/Sとの関係を示す図である。
1…半導体基板、2…凹部、3…ダイヤフラム。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年10月24日(2000.10.
24)
24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【数1】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+aで 表され、この数式1中のaは、9.6×10-7以上1
6×10-7以下の範囲であることを特徴とする圧力セン
サ。
(d/S)+aで 表され、この数式1中のaは、9.6×10-7以上1
6×10-7以下の範囲であることを特徴とする圧力セン
サ。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【数2】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、aは、9.6×10-7≦a≦16×10-7 の範
囲である。
(d/S)+a ここで、aは、9.6×10-7≦a≦16×10-7 の範
囲である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】
【数3】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a ここで、9.6×10-7≦a≦16×10-7 である。こ
のようなRの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム3の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するR形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなRの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
(d/S)+a ここで、9.6×10-7≦a≦16×10-7 である。こ
のようなRの関係は、エッチング時間を必要以上に長く
せずに、ダイヤフラム3の破壊強度向上の効果を最大限
に発揮するR形状を提供するために、鋭意検討した結果
得られたものである。このようなRの関係を設定した根
拠について、次に述べる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】この領域Pを比d/Sと比R/Sとの関係
として図5に示すと、図5中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図5中、下側の曲線P1は、
図4中の領域PにおけるR寸法の下限を示す曲線(屈曲
点k1〜k3を結ぶ曲線) に対応しており、上記数式3
中のaを9.6×10-7 としたものである。また、上側
の曲線P2は、図4中の領域PにおけるR寸法の上限を
示す曲線(点m1〜m3を結ぶ曲線)に対応しており、
上記数式3中のaを16×10-7 としたものである。
として図5に示すと、図5中、斜線ハッチング領域に示
されるような領域となる。図5中、下側の曲線P1は、
図4中の領域PにおけるR寸法の下限を示す曲線(屈曲
点k1〜k3を結ぶ曲線) に対応しており、上記数式3
中のaを9.6×10-7 としたものである。また、上側
の曲線P2は、図4中の領域PにおけるR寸法の上限を
示す曲線(点m1〜m3を結ぶ曲線)に対応しており、
上記数式3中のaを16×10-7 としたものである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】また、上記数式3では、R形成のためのエ
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図4中の領域Pにおけ
るR寸法の下限を示す曲線 (屈曲点k1〜k3を結ぶ曲
線)、即ち、図5中の曲線P1に対応したR寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式3
中のaが9.6×10-7 であることが理想的である。
ッチングにおけるエッチング加工ばらつきを考慮した関
係となっているが、理想的には、図4中の領域Pにおけ
るR寸法の下限を示す曲線 (屈曲点k1〜k3を結ぶ曲
線)、即ち、図5中の曲線P1に対応したR寸法である
ことが最適なことは明らかである。つまり、上記数式3
中のaが9.6×10-7 であることが理想的である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF43 FF49 GG11 4M112 AA01 BA01 CA03 CA05 DA04 DA18 EA03
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板(1)と、 この半導体基板の一面から異方性エッチングを行うこと
により前記半導体基板に形成された凹部(2)と、 前記半導体基板のうち前記凹部の底面側に形成された受
圧用のダイヤフラム(3)とを備え、 このダイヤフラムにおける前記凹部側の面の端部にRが
形成されている半導体圧力センサにおいて、 前記ダイヤフラムの厚さをd、前記ダイヤフラムの面積
をSとしたとき、前記Rは、下記数式1にて 【数1】(R/S)=526(d/S)2−0.037
(d/S)+a 表され、この数式1中のaは、9.6×10-6以上16
×10-6以下の範囲であることを特徴とする半導体圧力
センサ。 - 【請求項2】 前記数式1中のaは9.6×10-6であ
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体圧力セン
サ。 - 【請求項3】 前記半導体基板(1)は、台座(4)に
接合されたものであり、前記ダイヤフラム(3)の平面
形状は、8角形であることを特徴とする請求項1または
2に記載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000178785A JP2001356061A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
US09/866,792 US6601452B2 (en) | 2000-06-05 | 2001-05-30 | Semiconductor pressure sensor having rounded corner portion of diaphragm |
DE10126621A DE10126621A1 (de) | 2000-06-05 | 2001-05-31 | Halbleiterdrucksensor mit einem gerundeten Eckteil der Membran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000178785A JP2001356061A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001356061A true JP2001356061A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18680159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000178785A Pending JP2001356061A (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-14 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001356061A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008215893A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
JP2010096656A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Denso Corp | 圧力センサ |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178785A patent/JP2001356061A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008215893A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
JP2010096656A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Denso Corp | 圧力センサ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060718 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20081202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090519 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090929 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |