JP2000111433A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の裏面から形成する受圧凹溝の開口部を
従来技術に比べて小さくし、シリコンウエハから製造す
るときの歩留を向上する。 【解決手段】 シリコン基板１２の裏面を、シリコンの
ほぼ（１１０）面に沿って形成する。また、シリコン基
板１２の裏面に形成される受圧凹溝１５の開口部１５Ａ
は、長さ寸法ｃ1 を有する長尺な辺１５Ｃと長さ寸法ｄ
1 を有する短尺な辺１５Ｄとによって平行四辺形に形成
される。そして、受圧凹溝１５によってダイヤフラム部
１６が形成され、受圧凹溝１５の開口部１５Ａは、短尺
な対角線１５Ｄの分だけ従来技術よりも小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出するの
に用いて好適な圧力センサに関し、特にエッチング処理
等の半導体製造技術を用いてシリコン基板等に形成され
る半導体式の圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体式の圧力センサとして、
シリコン等の半導体材料からなる基板上でエッチング等
の半導体製造技術を用いて形成したものが例えば特開平
２−１３２３３７号公報によって知られている。

【０００３】そこで、図１０ないし図１３に基づき従来
技術によるダイヤフラム型の圧力センサをシリコン基板
に形成する場合について述べる。

【０００４】１は従来技術に用いられる圧力センサ、２
は該圧力センサ１の基台をなすシリコン基板で、該シリ
コン基板２は、その表面２Ａと裏面２Ｂとは、シリコン
の（１００）面とほぼ一致するように形成されている。

【０００５】３シリコン基板２の裏面２Ｂ側に略正方形
状に凹設された受圧凹溝で、該受圧凹溝３によりシリコ
ン基板２の表面２Ａ側に薄肉のダイヤフラム部４が形成
されている。また、ダイヤフラム部４上には該ダイヤフ
ラム部４に生じる撓みを検出するピエゾ抵抗素子５が設
けられ、該ピエゾ抵抗素子５にはリード端子６，６が接
続されている。

【０００６】そして、圧力センサ１の作動時には、流体
圧等がダイヤフラム部４に作用すると、この圧力に応じ
てダイヤフラム部４が全体に亘って撓み変形する。この
とき、ピエゾ抵抗素子５は撓み変形部分となるダイヤフ
ラム部４に設けられているから、ピエゾ抵抗素子５に歪
が生じる。このため、ピエゾ抵抗素子５の抵抗値を各リ
ード端子６間の電圧、電流等によって検出することによ
って、ダイヤフラム部４に加わる圧力を検出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、図１２、図１３に示すように、シリコン基
板２の厚さ寸法をＡ、（１１１）面と（１００）面との
なす角度を（９０°−α）（但し、α≒３５．３°）、
ダイヤフラム部４の一辺の幅寸法をＢとしたとき、幅寸
法Ｂのダイヤフラム部４を形成するために必要な受圧凹
溝３の開口部３Ａの一辺の長さ寸法Ｃは、下記の数１に
よって設定される。

【０００８】

【数１】Ｃ＞２Ａ×ｔａｎα＋Ｂ

【０００９】そして、この数１からも分かるように、受
圧凹溝３の開口部３Ａの大きさは、シリコン基板２の厚
さ寸法Ａとダイヤフラム部４の幅寸法Ｂとによって設定
され、開口部３Ａの大きさによってシリコン基板２（圧
力センサ１）の外形が決められてしまう。このため、シ
リコン基板２の大きさは開口部３Ａの大きさによって設
定されているから、１枚のシリコンウエハから製造され
る圧力センサ１の個数が決められ、製造コストが悪化し
てしまうという問題がある。また、圧力センサに加わる
総圧力の大きさは、受圧凹溝３の開口部３Ａの面積に比
例するため、受圧凹溝３の開口部３Ａの大きさに応じて
センサの構造を強化する必要があり、これも製造コスト
の悪化の原因となっていた。

【００１０】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は受圧凹溝の開口部を従来技術に
比べて小さくすることにより、製造コストを低減するこ
とのできる圧力センサを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明に係る圧力センサは、裏面がシ
リコンのほぼ（１１０）面に沿って形成された基板と、
平行四辺形からなる開口部となって該基板の裏面側から
形成された受圧凹溝と、前記基板に該受圧凹溝を形成す
ることにより該基板に設けられたダイヤフラム部と、該
ダイヤフラム部の位置で前記基板の表面側に凹設された
検出用凹溝と、少なくとも該検出用凹溝内に設けられ前
記ダイヤフラム部に生じる撓みを検出する撓み検出素子
とから構成している。

【００１２】このように構成することにより、ダイヤフ
ラム部のうち検出用凹溝の内側部分だけを撓み変形部分
とすることができ、ダイヤフラム部に圧力が作用したと
き、検出用凹溝の内側の部分を撓み変形させ、このとき
の撓みを撓み検出素子によって検出し、圧力を検出する
ことができる。

【００１３】また、基板の裏面をシリコンのほぼ（１１
０）面に沿って形成すると共に、受圧凹溝の開口部を、
例えば該基板の裏面内に含まれる［１００］軸とのなす
角度が５４．７°である一対の辺を有する平行四辺形と
したから、シリコンの結晶方向に沿って基板の裏面から
形成される受圧凹溝は、従来技術のように、基板の裏面
をほぼ（１００）面に沿って形成したときの受圧凹溝の
開口部に比べて、小さくすることができる。

【００１４】請求項２の発明では、受圧凹溝の開口部
を、基板の裏面からエッチングすることにより、（１１
０）面と（１１１）面とが交わる線によって構成したこ
とにある。

【００１５】このような構成とすることにより、基板の
裏面内に含まれる［１００］軸とのなす角度が５４．７
°である一対の辺を有する平行四辺形のパターンを有す
るマスクを用いて、シリコン基板の裏面から異方性のエ
ッチングを行うと、裏面と受圧凹溝との間には、（１１
０）面と（１１１）面とが交わる線によって、受圧凹溝
の開口部が形成される。

【００１６】請求項３の発明では、受圧凹溝の開口部を
長尺な辺と短尺な辺とを有する平行四辺形に形成し、ダ
イヤフラム部を前記平行四辺形の２本の対角線の交点位
置に設けたことにある。

【００１７】このように構成することにより、例えば平
行四辺形のパターンを有するマスクを用いて、シリコン
基板の裏面からエッチングを行うと、受圧凹溝の中心部
分にはダイヤフラム部を形成することができる。

【００１８】請求項４の発明では、受圧凹溝の開口部を
長尺な辺と短尺な辺とを有する平行四辺形に形成し、検
出用凹溝を正方形に形成し、該検出用凹溝を構成する正
方形の辺を前記受圧凹溝の開口部を構成する長尺な辺に
平行に設けたことにある。

【００１９】このように構成することにより、受圧凹溝
の開口部を、基板の裏面内に含まれる［１００］軸との
なす角度が５４．７°である一対の辺を有する平行四辺
形としたから、シリコンの結晶方向に沿って基板の裏面
から形成される受圧凹溝は、従来技術のように、基板の
裏面をほぼ（１００）面に沿って形成したときの受圧凹
溝の開口部に比べて、小さくすることができる。

【００２０】請求項５の発明では、受圧凹溝の開口部を
平行四辺形とした場合、検出用凹溝よりも大きいダイヤ
フラム部を形成するための平行四辺形は、基板の厚さ寸
法をａ、前記検出用凹溝の溝幅寸法をｂとしたとき、長
尺な辺の長さ寸法ｃを、 とし、短尺な対角線の長さ寸法ｄを、 として形成したことにある。

【００２１】請求項６の発明では、受圧凹溝の開口部を
平行四辺形に形成し、検出用凹溝を正方形に形成し、該
検出用凹溝を構成する正方形の辺を前記受圧凹溝の開口
部を構成する長尺な辺に平行に設けた場合、検出用凹溝
よりも大きいダイヤフラム部を形成するための平行四辺
形は、基板の厚さ寸法をａ、前記検出用凹溝の溝幅寸法
をｂとしたとき、長尺な辺の長さ寸法ｃを、 とし、短尺な辺の長さ寸法ｄを、 として形成したことにある。

【００２２】このように構成することにより、従来技術
のように、基板の裏面をほぼ（１００）面に沿って形成
したときの受圧凹溝の開口部に比べて、開口部を小さく
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧力センサの
実施の形態を、添付した図１ないし図９に従って詳細に
説明する。なお、実施の形態では、（１１０）面、（−
１１０）面等のシリコンの結晶面を代表して（１１０）
面と呼び、異方性エッチングによって形成される（１１
１）、（−１−１−１）面等の結晶面を代表して（１１
１）面と呼ぶ。

【００２４】まず、本発明による第１の実施の形態に係
る圧力センサを、図１ないし図６を参照しつつ述べる。

【００２５】１１は本実施の形態に用いられる圧力セン
サ、１２は該圧力センサ１１の基台をなすシリコン基板
で、該シリコン基板１２は、シリコン単結晶からなる基
底部１２Ａと、該基底部１２Ａの表面側に形成された他
のシリコン単結晶からなる表層部１２Ｂと、該表層部１
２Ｂと前記基底部１２Ａとの間に介在した酸化膜として
の絶縁層部１２Ｃとを備えたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板として構成されてい
る。

【００２６】そして、表層部１２Ｂは、リン等の不純物
が添加されることによりｎ型半導体となっている。ま
た、基底部１２Ａの裏面１２Ｄ側にはシリコンの酸化膜
１３と窒化膜１４とが設けられている。さらに、シリコ
ン基板１２の裏面１２Ｄは、シリコンのほぼ（１１０）
面に沿って形成されている。

【００２７】１５は基底部１２Ａの中央に位置して裏面
１２Ｄ側に凹設された受圧凹溝で、該受圧凹溝１５は、
基底部１２Ａの裏面１２Ｄ側にシリコンの酸化膜１３，
窒化膜１４の開口部１３Ａ，１４Ａとを介して異方性の
エッチング処理等を施すことにより、裏面１２Ｄから絶
縁層部１２Ｃに達している。また、受圧凹溝１５の開口
部１５Ａは、（１１０）面と（１１１）面との交線から
なる１個の平行四辺形となって形成されている。

【００２８】また、シリコン基板１２の基底部１２Ａの
厚さ寸法がａ、側壁１５Ｂと底面１２Ｄとのなす角度、
即ち（１１１）面と（１１０）面とのなす角度が（９０
°−α′）（但し、α′≒５４．７°）となっている。

【００２９】さらに、受圧凹溝１５の開口部１５Ａは、
長尺な辺１５Ｃと短尺な辺１５Ｄとを有し、長尺な辺１
５Ｃはシリコンの結晶方向として例えば［００１］軸方
向に角α′をなして延びると共に、短尺な辺１５Ｄは
［００１］軸方向に角−α′をなして延びている。

【００３０】また、２つの側壁１５Ｂは長尺な辺１５Ｃ
と短尺な辺１５Ｄに挟まれて略四角形状をなして形成さ
れている。そして、前記長尺な辺１５Ｃと短尺な辺１５
Ｄの間に位置した鋭角βは約７０．６°となり、鈍角γ
は約１０９．４°となっている。

【００３１】１６は受圧凹溝１５によってシリコン基板
１２に設けられたダイヤフラム部で、該ダイヤフラム部
１６は、図２に示すように、受圧凹溝１５の底部に位置
して、長尺な辺１５Ｃの一部が平行な辺となった四角形
状をなしている。そして、ダイヤフラム部１６は後述の
検出用凹溝１７の内側では薄肉部１８を形成し、検出用
凹溝１７の外側では厚肉部１９を形成している。また、
ダイヤフラム部１６は、受圧凹溝１５の２本の対角線の
交点位置に設けられている。

【００３２】１７は受圧凹溝１５に対向して表層部１２
Ｂの表面側に凹設された検出用凹溝で、該検出用凹溝１
７は浅溝状をなして形成されている。そして、検出用凹
溝１７上には後述の絶縁膜２２、保護膜２４により凹陥
部１７Ａが設けられている。また、検出用凹溝１７は、
凹陥部１７Ａと実質的には同一の形状となり、ダイヤフ
ラム部１６の面積よりも小さい面積を有し、一辺の溝幅
寸法がｂとなった正方形の凹面部１７Ｂとなっている
（図２参照）。

【００３３】１８は検出用凹溝１７の位置で表層部１２
Ｂ、絶縁層部１２Ｃに形成された薄肉部で、該薄肉部１
８は、ダイヤフラム部１６に圧力が作用したときに、そ
の圧力に応じて撓み変形するものである。

【００３４】１９は検出用凹溝１７の外側に形成された
厚肉部で、該厚肉部１９は、薄肉部１８の外側を取囲
み、略四角形の枠状をなしてシリコン基板１２の表層部
１２Ｂ、絶縁層部１２Ｃに形成されている。

【００３５】２０，２０，…は検出用凹溝１７内に設け
られた例えば４個のピエゾ抵抗素子（２個のみ図示）
で、該各ピエゾ抵抗素子２０は、ホウ素等の不純物をシ
リコン基板１２の表層部１２Ｂに注入、拡散し、その一
部を略長方形状にピエゾ抵抗化することによって、撓み
検出素子として構成されている。

【００３６】２１，２１，…はシリコン基板１２上に設
けられた拡散層配線、２２はピエゾ抵抗素子２０と拡散
層配線２１との上側に形成された絶縁膜、２３はシリコ
ン基板１２上に絶縁膜２２上に設けられた金属配線であ
る。２４は金属配線２３を保護するための絶縁性の保護
膜で、該保護膜２４はシリコン基板１２の表面側で全面
に亘って設けられている。

【００３７】２５は検出用凹溝１７を閉塞する閉塞板を
示し、該閉塞板２５は、陽極接合法等を用いることによ
って、絶縁膜２２と保護膜２４とを介して厚肉部１９の
表面側に固着されている。そして、閉塞板２５は凹陥部
１７Ａとの間に基準圧室Ｓを構成している。

【００３８】本発明による圧力センサ１１は、上述の如
き構成を有するもので、シリコン基板１２の基底部１２
Ａには裏面１２Ｄから受圧凹溝１５を形成することによ
り、絶縁層部１２Ｃにダイヤフラム部１６を形成し、表
層部１２Ｂには検出用凹溝１７を形成し、ダイヤフラム
部１６には検出用凹溝１７の内側部分を薄肉部１８とし
たから、ダイヤフラム部１６に圧力が作用したときに、
厚肉部１９に撓みが生じるのを防止しつつ、薄肉部１８
を撓み変形させることができる。そして、薄肉部１８に
設けた各ピエゾ抵抗素子２０によってダイヤフラム部１
６に作用する圧力を正確に検出することができる。

【００３９】また、受圧凹溝１５によって形成されるダ
イヤフラム部１６は、検出用凹溝１７の凹面部１７Ｂの
面積よりも大きい面積をもつから、ダイヤフラム部１６
の表面側に検出用凹溝１７を容易に凹設することができ
る。これにより、受圧凹溝１５と検出用凹溝１７との間
に位置ずれが生じたときでも、検出用凹溝１７の内側部
分に撓み変形部分となる薄肉部１８を形成することがで
きる。

【００４０】次に、受圧凹溝１５の開口部１５Ａの形状
について説明する。なお、図２ないし図５ではシリコン
基板１２の表層部１２Ｂの部分は省略している。

【００４１】また、一辺の溝幅寸法ｂを有する凹面部１
７Ｂ（検出用凹溝１７）を形成するために必要な受圧凹
溝１５の開口部１５Ａは、下記の数２のようになる。

【００４２】なお、シリコン基板１２の裏面１２Ｄはシ
リコンのほぼ（１１０）面に沿って形成しているから、
図２に示すように、受圧凹溝１５の開口部１５Ａの形状
は、シリコンの結晶方向から、長尺な辺と短尺な辺の間
に位置した鋭角βが約７０．６°、鈍角γが約１０９．
４°となる。さらに、開口部１５Ａの長尺な辺１５Ｃの
長さ寸法をｃ1 、短尺な辺１５Ｄの長さ寸法をｄ1 とす
る。

【００４３】

【数２】

【００４４】そして、数２によって明らかなように、角
度α′，β，γはシリコン結晶により設定される固定値
となっているから、長尺な辺の長さ寸法ｃ1 と短尺な辺
の長さ寸法ｄ1 は、基底部１２Ａの厚さ寸法ａ、凹面部
１７Ｂ（検出用凹溝１７）の溝幅寸法ｂによってのみ設
定される。そして、本実施の形態では、受圧凹溝１５の
開口部１５Ａは、長尺な辺１５Ｃと短尺な辺１５Ｄがシ
リコン基板１２の長さ方向と角α′をなして延びてい
る。

【００４５】次に、図６に基づいてシリコンウエハの裏
面から受圧凹溝１５を形成する構成について説明する。

【００４６】まず、３１は複数個の圧力センサを形成す
るためのシリコンウエハで、該シリコンウエハ３１の表
層部に図示しない検出用凹溝１７、ピエゾ抵抗素子２
０、配線２１，２３、絶縁膜２２、保護膜２４等が形成
されている。また、シリコンウエハ３１の裏面３１Ａは
ほぼ（１１０）面に沿って形成されている。

【００４７】３２はシリコンウエハ３１の裏面３１Ａに
受圧凹溝１５を形成するための露光マスクで、該露光マ
スク３２は、シリコンウエハ３１のうち圧力センサが形
成される位置に対応した複数のエリア３２Ａ，３２Ａ，
…を有し、該各エリア３２Ａには、受圧凹溝に対応した
平行四辺形の露光パターン３３が形成されている。

【００４８】そして、裏面３１Ａに酸化膜等を形成した
上で、感光性のレジスト（いずれも図示せず）等を塗布
し、このレジストを露光マスク３２の露光パターン３３
を通して感光させることにより、これらの露光パターン
３３をレジストに転写する。さらに、酸化膜に対してエ
ッチング処理を施すことにより、受圧凹溝１５に対応し
た酸化膜の開口部をシリコンウエハ３１の裏面３１Ａに
形成する。

【００４９】次に、例えばＫＯＨ、ヒドラジン等のエッ
チング液を用いることにより、酸化膜をマスクとしてシ
リコンウエハ３１の裏面３１Ａ側に異方性のエッチング
処理を施し、開口部１５Ａが平行四辺形、底部がダイヤ
フラム部１６となった受圧凹溝１５が形成される。そし
て、各圧力センサを二点鎖線部分でシリコンウエハ３１
から切り離して、圧力センサを複数個製造する。

【００５０】かくして、本実施の形態では、シリコン基
板１２の裏面１２Ｄを、シリコンのほぼ（１１０）面に
沿って形成すると共に、受圧凹溝１５の開口部１５Ａ
を、長尺な辺１５Ｃと短尺な辺１５Ｄとを有する平行四
辺形に形成している。これにより、圧力の検出部分とな
る凹面部１７Ｂの溝幅寸法ｂを確保した上で、短尺な辺
１５Ｄの長さ寸法ｄ1 の最小値は、従来技術による受圧
凹溝３の開口部３Ａの長さ寸法Ｃに対して小さくなる。

【００５１】この結果、開口部１５Ａの短尺な辺１５Ｄ
の長さ寸法ｄ1 を従来技術に比べて小さくすることによ
り、シリコン基板１２の幅方向を小さくでき、１枚のシ
リコンウエハ３１から製造される圧力センサ１１の個数
を従来技術に比べて多くすることができ、歩留を向上す
ることができる。

【００５２】そして、本実施の形態では、圧力センサ１
１のコスト低減を図ることができる。また、圧力を受け
る面積、受圧面積を小さくすることができるため、圧力
センサ１１に加わる総圧力が小さくなり、同一の接合強
度を有する材料、接合技術等を利用した場合、接合面積
を小さくすることが可能となる。従って、１枚のシリコ
ンウエハ３１から製造される圧力センサ１１の個数を従
来技術に比べて多くすることができる。

【００５３】次に、図７ないし図１０を参照しつつ、本
発明に係る第２の実施の形態について述べるに、本実施
の形態の特徴は、検出用凹溝を構成する正方形の辺を前
記受圧凹溝の開口部を構成する長尺な辺に平行に設けた
ことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形
態と同様に、シリコン基板の表面側には検出用凹溝１
７、ピエゾ抵抗素子２０、配線２１，２３、絶縁膜２
２、保護膜２４等が形成されているものとする。

【００５４】４１は本実施の形態に用いられる圧力セン
サで、該圧力センサ４１はシリコン基板４２等によって
構成されている。また、該シリコン基板４２は、前述し
た第１の実施の形態による基底部１２Ａ、表層部１２
Ｂ、絶縁層部１２Ｃからなるシリコン基板１２とほぼ同
様に、基底部４２Ａ、表層部４２Ｂ、絶縁層部４２Ｃを
備えたＳＯＩ基板として構成されている。また、シリコ
ン基板４２の裏面４２Ｄは、シリコンのほぼ（１１０）
面に沿って形成されている。さらに、基底部４２Ａの裏
面４２Ｄ側には酸化膜４３と窒化膜４４とが設けられ、
該酸化膜４３，窒化膜４４の開口部４３Ａ，４４Ａは後
述する受圧凹溝３５の開口部４５Ａと同じ形状に形成さ
れている。

【００５５】４５は中央に位置して裏面４２Ｄ側に凹設
された受圧凹溝で、該受圧凹溝３５は、酸化膜４３，窒
化膜４４の開口部４３Ａ，４４Ａとを通して異方性エッ
チング処理等を施すことにより、裏面４２Ｄから絶縁層
部４２Ｃに達している。また、該受圧凹溝３５の開口部
４５Ａは、平行四辺形となっている。また、平行四辺形
は、その開口部が、長尺な辺４５Ｂと短尺な辺４５Ｃと
を有し、前記長尺な辺４５Ｂの端部に位置した鋭角βは
約７０．６°となり、鈍角γは約１０９．４°となり、
シリコンの（１１１）面と（１１０）面とのなす角度が
（９０°−α′）（但し、α′≒５４．７°）となって
いる。

【００５６】４６は受圧凹溝３５によってシリコン基板
４２に設けられたダイヤフラム部で、該ダイヤフラム部
４６は、図７に示すように、受圧凹溝３５の底部に位置
して、四角形状をなしている。そして、ダイヤフラム部
４６は、長尺な辺４５Ｂ上で平行四辺形の長さ寸法の中
間位置に設けられている。ここで、受圧凹溝３５の開口
部４５Ａの形状について説明する。シリコン基板４２の
裏面４２Ｄはシリコンのほぼ（１１０）面に沿って形成
されているから、図７に示すように、受圧凹溝３５の開
口部４５Ａの形状は、平行四辺形に形成されている。

【００５７】また、一辺の溝幅寸法ｂを有する凹陥部１
７Ａ（検出用凹溝１７）を形成するのに必要な受圧凹溝
３５の開口部４５Ａは、下記の数３によって設定され
る。

【００５８】なお、シリコン基板４２の裏面４２Ｄは、
シリコンのほぼ（１１０）面に沿って形成されているか
ら、図７に示すように、長尺な辺４５Ｂと短尺な辺４５
Ａに挟まれた鋭角βは約７０．６°となり、鈍角γは約
１０９．４°となっている。さらに、開口部４５Ａの長
尺な辺４５Ｂの長さ寸法をｃ2 、短尺な辺４５Ｃの長さ
寸法をｄ2 とする。

【００５９】

【数３】

【００６０】そして、数３によって明らかなように、鋭
角βと鈍角γ間の辺の長さ寸法ｄ2は、シリコン基板４
２の厚さ寸法ａ、凹面部１７Ｂ（検出用凹溝１７）の溝
幅寸法ｂによってのみ設定され、受圧凹溝３５の開口部
４５Ａは、長尺な辺４５Ｂがシリコン基板４２の長さ方
向に延びている。

【００６１】また、シリコンウエハ（シリコン基板４
２）の裏面に受圧凹溝３５を形成する工程では、露光マ
スクに形成した露光パターンの形状を前述した平行四辺
形とすることにより、第１の実施の形態と同様にしてシ
リコン基板４２に受圧凹溝３５を形成している。

【００６２】かくして、本実施の形態では、シリコン基
板４２の裏面４２Ｄを、シリコンのほぼ（１１０）面に
沿って形成すると共に、受圧凹溝３５の開口部４５Ａを
構成する平行四辺形の長尺な辺４５Ｂと正方形の検出用
凹溝部１７を構成する辺の一部を平行に形成している。
これにより、圧力の検出部分となる検出用凹溝１７の溝
幅寸法ｂを確保した上で、シリコン基板４２の幅方向に
延びる短尺な辺４５Ｃの長さ寸法ｄ2 は、従来技術によ
る受圧凹溝３の開口部３Ａの長さ寸法Ｃに対して小さく
することができる（数３参照）。

【００６３】この結果、開口部４５Ａの辺の長さ寸法ｄ
2 をより小さくすることにより、シリコン基板４２の幅
を第１の実施の形態に比べてより小さくでき、１枚のシ
リコンウエハから製造される圧力センサの数を増やすこ
とができ、圧力センサのコスト低減を図ることができ
る。

【００６４】なお、各実施の形態では基板にＳＯＩ基板
を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに
限らず、裏面に（１１０）面を有するシリコン基板を用
いてもよい。

【００６５】また、撓み検出阻止の形成されるＳＯＩ基
板の表層部には、表面が（１００）面もしくは（１１
１）面を有するシリコン基板を用いてもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の本発明に
よれば、基板には裏面側から受圧凹溝、表面側から検出
用凹溝とをそれぞれ設けたから、ダイヤフラム部に圧力
が作用したときに撓み変形する撓み変形部分を、前記基
板に容易に形成することができる。そして、撓み変形部
分に設けた撓み検出素子によって、ダイヤフラム部に作
用する圧力を正確に検出することができる。

【００６７】また、基板の裏面をシリコンのほぼ（１１
０）面に沿って形成すると共に、受圧凹溝の開口部を、
例えば該基板の裏面内に含まれる［１００］軸とのなす
角度が５４．７°である一対の辺を有する平行四辺形と
したから、シリコンの結晶方向に沿って基板の裏面から
形成される受圧凹溝は、従来技術のように、基板の裏面
をほぼ（１００）面に沿って形成したときの受圧凹溝の
開口部に比べて、短尺な辺の分だけ小さくして形成する
ことができる。そして、１枚のシリコンウエハから製造
される圧力センサの個数を、従来技術に比べて多くで
き、歩留を向上することができる。

【００６８】請求項２の発明では、基板の裏面からエッ
チングすることにより、裏面と受圧凹溝との間には、
（１１０）面と（１１１）面とが交わる線によって、開
口部が形成される。

【００６９】請求項３の発明では、受圧凹溝の開口部を
長尺な辺と短尺な辺とを有する平行四辺形に形成し、平
行四辺形のパターンを有するマスクを用いて、シリコン
基板の裏面からエッチングを行うことにより、受圧凹溝
の中間部にはダイヤフラム部を形成することができる。

【００７０】請求項４の発明では、検出用凹溝を正方形
に形成し、受圧凹溝の開口部を長尺な辺と短尺な辺とを
有する平行四辺形に形成し、検出用凹溝を構成する正方
形の辺を受圧凹溝の開口部を構成する平行四辺形の長尺
な辺に平行に設けたから、シリコンの結晶方向に沿って
基板の裏面から形成される受圧凹溝は、従来技術のよう
に、基板の裏面をほぼ（１００）面に沿って形成したと
きの受圧凹溝の開口部に比べ、短尺な辺の分だけ小さく
して形成することができる。これにより、１枚のシリコ
ンウエハから製造される圧力センサの個数を、従来技術
に比べて多くでき、歩留を向上することができる。

【００７１】請求項５の発明では、受圧凹溝の開口部を
平行四辺形とした場合、検出用凹溝よりも大きいダイヤ
フラム部を形成するための平行四辺形を、基板の厚さ寸
法をａ、前記検出用凹溝の溝幅寸法をｂとしたとき、長
尺な辺の長さ寸法ｃを、 とし、短尺な辺の長さ寸法ｄを、 として形成したことにある。

【００７２】また、請求項６の発明では、受圧凹溝の開
口部を平行四辺形に形成し、検出用凹溝を正方形に形成
し、該検出用凹溝を構成する正方形の辺を前記受圧凹溝
の開口部を構成する長尺な辺に平行に設けた場合、検出
用凹溝よりも大きいダイヤフラム部を形成するための平
行四辺形を、基板の厚さ寸法をａ、前記検出用凹溝の溝
幅寸法をｂとしたとき、長尺な辺の長さ寸法ｃを、 とし、短尺な辺の長さ寸法ｄを、 として形成したことにある。

【００７３】このように請求項５，６の発明では、従来
技術のように、基板の裏面をほぼ（１００）面に沿って
形成したときの受圧凹溝の開口部に比べて、短尺な辺の
部分を小さくでき、１枚のシリコンウエハから製造され
る圧力センサの個数を増やし、歩留を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による圧力センサを示す断面
図である。

【図２】第１の実施の形態による圧力センサを下側から
みた底面図である。

【図３】図２中の矢示III −III 方向からみた縦断面図
である。

【図４】図２中の矢示IV−IV方向からみた縦断面図であ
る。

【図５】図２中の矢Ｖ−Ｖ方向からみた縦断面図であ
る。

【図６】シリコンウエハ、露光マスクを示す斜視図であ
る。

【図７】第２の実施の形態による圧力センサを下側から
みた底面図である。

【図８】図７中の矢示VIII−VIII方向からみた縦断面図
である。

【図９】図７中の矢示IX−IX方向からみた縦断面図であ
る。

【図１０】従来技術による圧力センサを示す斜視図であ
る。

【図１１】従来技術による圧力センサを示す縦断面図で
ある。

【図１２】従来技術による圧力センサを下側からみた底
面図である。

【図１３】図１２中の矢示XIII−XIIIからみた縦断面図
である。

【符号の説明】

１１，４１ 圧力センサ １２，４２ シリコン基板 １２Ｄ，３１Ａ，４２Ｄ 裏面 １５，４５ 受圧凹溝 １５Ａ，４５Ａ 開口部 １５Ｃ，４５Ｂ 長尺な辺 １５Ｄ，４５Ｃ 短尺な辺 １６，４６ ダイヤフラム部 １７ 検出用凹溝 １７Ｂ 凹面部 ２０ ピエゾ抵抗素子（撓み検出素子） ３１ シリコンウエハ ３２ 露光マスク ３３ 露光パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF43 GG01 GG15 4M112 AA01 BA01 CA02 CA05 DA04 DA10 DA12 EA03 EA06 EA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裏面がシリコンのほぼ（１１０）面に沿
   って形成された基板と、平行四辺形からなる開口部とな
   って該基板の裏面側から形成された受圧凹溝と、前記基
   板に該受圧凹溝を形成することにより該基板に設けられ
   たダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部の位置で前記基
   板の表面側に凹設された検出用凹溝と、少なくとも該検
   出用凹溝内に設けられ前記ダイヤフラム部に生じる撓み
   を検出する撓み検出素子とから構成してなる圧力セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記受圧凹溝の開口部は、前記基板の裏
   面からエッチングすることにより、（１１０）面と（１
   １１）面とが交わる線によって構成してなる請求項１記
   載の圧力センサ。
3. 【請求項３】 前記受圧凹溝の開口部は長尺な辺と短尺
   な辺とを有する平行四辺形に形成し、前記ダイヤフラム
   部は前記平行四辺形の２本の対角線の交点位置に設けて
   なる請求項１または２記載の圧力センサ。
4. 【請求項４】 前記受圧凹溝の開口部は長尺な辺と短尺
   な辺とを有する平行四辺形に形成し、前記検出用凹溝は
   正方形に形成し、該検出用凹溝を構成する正方形の辺を
   前記受圧凹溝の開口部を構成する長尺な辺に平行に設け
   てなる請求項１、２または３記載の圧力センサ。
5. 【請求項５】 前記受圧凹溝の開口部を平行四辺形とし
   た場合、検出用凹溝よりも大きいダイヤフラム部を形成
   するための平行四辺形は、前記基板の厚さ寸法をａ、前
   記検出用凹溝の溝幅寸法をｂとしたとき、長尺な辺の長
   さ寸法ｃを、 とし、 短尺な辺の長さ寸法ｄを、 として形成してなる請求項１，２または３記載の圧力セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 前記受圧凹溝の開口部を平行四辺形に形
   成し、前記検出用凹溝を正方形に形成し、該検出用凹溝
   を構成する正方形の辺を前記受圧凹溝の開口部を構成す
   る長尺な辺に平行に設けた場合、検出用凹溝よりも大き
   いダイヤフラム部を形成するための平行四辺形は、前記
   基板の厚さ寸法をａ、前記検出用凹溝の溝幅寸法をｂと
   したとき、長尺な辺の長さ寸法ｃを、 とし、 短尺な辺の長さ寸法ｄを、 として形成してなる請求項１，２，３または４記載の圧
   力センサ。