JPH0374883A - 圧力センサのダイヤフラム製造方法 - Google Patents
圧力センサのダイヤフラム製造方法Info
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- JPH0374883A JPH0374883A JP21198189A JP21198189A JPH0374883A JP H0374883 A JPH0374883 A JP H0374883A JP 21198189 A JP21198189 A JP 21198189A JP 21198189 A JP21198189 A JP 21198189A JP H0374883 A JPH0374883 A JP H0374883A
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- Pressure Sensors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、血圧又は電気掃除機内の風圧等の微小圧力を
検出するのに好適な圧力センサのダイヤフラム製造方法
に関するものである。
検出するのに好適な圧力センサのダイヤフラム製造方法
に関するものである。
この種の半導体圧力センサのダイヤフラムの製造方法は
、例えば電子情報通信学会技術報告ＨＤ８６−１６２
（１９８６）に示されている。第４図はその製造方法を
実施するためのシリコン基板の拡大平面図、第５図は製
造した半導体圧力センサのダイヤフラムの拡大断面図で
ある。この製造方法により半導体圧力センサのダイヤフ
ラムを製造する場合は、正方形をした薄板状のシリコン
基板ｌのエツチングすべき面に、シリコン基板１の周縁
に沿って適宜幅寸法で５ｉＯ１からなるホトマスク２を
形成する。
、例えば電子情報通信学会技術報告ＨＤ８６−１６２
（１９８６）に示されている。第４図はその製造方法を
実施するためのシリコン基板の拡大平面図、第５図は製
造した半導体圧力センサのダイヤフラムの拡大断面図で
ある。この製造方法により半導体圧力センサのダイヤフ
ラムを製造する場合は、正方形をした薄板状のシリコン
基板ｌのエツチングすべき面に、シリコン基板１の周縁
に沿って適宜幅寸法で５ｉＯ１からなるホトマスク２を
形成する。
その後、ヒドラジン等のアルカリ液を用いてエツチング
すると、第５図に示すように、ホトマスク２の部分がエ
ツチングされずに残り、ホトマスク２の内周側のみが厚
さ方向に侵蝕し、侵蝕された面が平坦面になった薄肉の
ダイヤフラム部ＤＦが形成されて、半導体圧力センサの
ダイヤフラムが完成する。
すると、第５図に示すように、ホトマスク２の部分がエ
ツチングされずに残り、ホトマスク２の内周側のみが厚
さ方向に侵蝕し、侵蝕された面が平坦面になった薄肉の
ダイヤフラム部ＤＦが形成されて、半導体圧力センサの
ダイヤフラムが完成する。
これとは別に特公昭６３−１３３５７号公報には、ダイ
ヤフラムの中央部分に突出部を形成し厚肉にしている半
導体圧力変換素子が示されている。この半導体圧力変換
素子のダイヤフラムは、その中心部分に突出部を形成し
たことにより、感度を犠牲にしないで、圧力と歪特性と
の非直線性を改善している。
ヤフラムの中央部分に突出部を形成し厚肉にしている半
導体圧力変換素子が示されている。この半導体圧力変換
素子のダイヤフラムは、その中心部分に突出部を形成し
たことにより、感度を犠牲にしないで、圧力と歪特性と
の非直線性を改善している。
ところで、前述した半導体圧力センサのダイヤフラムを
製造するために、ダイヤフラム部の厚さを変えるには、
従来はエツチング液の組成と、エツチング液中でのシリ
コン基板の回転量とを調節している。そのためエツチン
グ操作が複雑になりダイヤフラムの製造に手間取るとい
う問題がある。
製造するために、ダイヤフラム部の厚さを変えるには、
従来はエツチング液の組成と、エツチング液中でのシリ
コン基板の回転量とを調節している。そのためエツチン
グ操作が複雑になりダイヤフラムの製造に手間取るとい
う問題がある。
本発明は斯かる問題に鑑みエツチングにより形成するダ
イヤフラム部に突出部を容易に形成できる圧力センサの
ダイヤフラム製造方法を提供することを目的とする。
イヤフラム部に突出部を容易に形成できる圧力センサの
ダイヤフラム製造方法を提供することを目的とする。
本発明にかかる圧力センサのダイヤフラム製造方法は、
基板をエツチング液を用いてエツチングすることにより
、その基板面に突出部を形成させる圧力センサのダイヤ
フラム製造方法において、エツチングすべき前記基板の
面に、適宜間隔を離隔して同心状になしたマスクパター
ンを用いて、基板を異方性エツチング液でエツチングす
ることを特徴とする。
基板をエツチング液を用いてエツチングすることにより
、その基板面に突出部を形成させる圧力センサのダイヤ
フラム製造方法において、エツチングすべき前記基板の
面に、適宜間隔を離隔して同心状になしたマスクパター
ンを用いて、基板を異方性エツチング液でエツチングす
ることを特徴とする。
基板のエツチング面に同心状のマスクパターンを用いる
。基板を異方性エツチング液に浸漬して、夫々のマスク
パターンの内周側を侵蝕させてダイヤプラム部を形成す
る。基板のダイヤフラム部に突出部が形成され、周縁側
が薄肉になる。
。基板を異方性エツチング液に浸漬して、夫々のマスク
パターンの内周側を侵蝕させてダイヤプラム部を形成す
る。基板のダイヤフラム部に突出部が形成され、周縁側
が薄肉になる。
これによりダイヤフラム部はその周縁側で動き易くなり
、圧力を高感度に検出する。
、圧力を高感度に検出する。
〔実施例］
以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。
第１図は圧力センサのダイヤフラムを製造するために用
いるシリコン基板の拡大平面図である。
いるシリコン基板の拡大平面図である。
正方形状をしたシリコン基板上のエツチングをする一方
の面３には、シリコン基板１の周縁に沿って５ｉ０２を
用いて縁取りした広幅のリム部形成用マスク２を形成し
ている。このマスク２の内側には、マスク２の内周縁か
らそのマスク２の幅寸法と略等しい距離を離隔した位置
に、マスク２の幅寸法より極めて狭い幅寸法で正方形状
をしている枠状のダイヤフラム部形成用の第１のマスク
４を、前記マスク２と同心的に形成している。
の面３には、シリコン基板１の周縁に沿って５ｉ０２を
用いて縁取りした広幅のリム部形成用マスク２を形成し
ている。このマスク２の内側には、マスク２の内周縁か
らそのマスク２の幅寸法と略等しい距離を離隔した位置
に、マスク２の幅寸法より極めて狭い幅寸法で正方形状
をしている枠状のダイヤフラム部形成用の第１のマスク
４を、前記マスク２と同心的に形成している。
また、その第１のマスク４の内側には、マスク４の内周
縁からマスク４の幅寸法より若干長い距離を離隔した位
置に、マスク４０幅寸法と同幅寸法であって正方形状を
している枠状のダイヤフラム部形成用の第２のマスク５
を、マスク４と同心的に形成している。これらのマスク
４，５は前述した５ｉ０２を用いて形成されている。そ
して、このようなマスク２，４．５は、ホトリソグラフ
ィー技術を適用して形成する。
縁からマスク４の幅寸法より若干長い距離を離隔した位
置に、マスク４０幅寸法と同幅寸法であって正方形状を
している枠状のダイヤフラム部形成用の第２のマスク５
を、マスク４と同心的に形成している。これらのマスク
４，５は前述した５ｉ０２を用いて形成されている。そ
して、このようなマスク２，４．５は、ホトリソグラフ
ィー技術を適用して形成する。
さて、圧力センサを製造する場合、先ず前述したように
してシリコン基板上の一面３にリム部形成用のマスク２
及びダイヤフラム部形成用のマスク４．５を夫々形威し
、基Ｆｉｌの他面及び側面を夫々の全面をＳｉＯ□でマ
スクする。
してシリコン基板上の一面３にリム部形成用のマスク２
及びダイヤフラム部形成用のマスク４．５を夫々形威し
、基Ｆｉｌの他面及び側面を夫々の全面をＳｉＯ□でマ
スクする。
そのようなマスク処理をした後に、８０’Ｃに昇温した
異方性エツチング液たる例えば水酸化カワラム溶液（Ｉ
Ｎ−ＫＯＨ）にシリコン基板１を約２時間浸漬する。そ
うするとシリコン基板上のマスク２，４゜５が形成され
ていない面が、エツチング液によってシリコン基板１の
厚み方向に侵蝕されていく。
異方性エツチング液たる例えば水酸化カワラム溶液（Ｉ
Ｎ−ＫＯＨ）にシリコン基板１を約２時間浸漬する。そ
うするとシリコン基板上のマスク２，４゜５が形成され
ていない面が、エツチング液によってシリコン基板１の
厚み方向に侵蝕されていく。
第２図はシリコン基板上を水酸化カリウム溶液によりエ
ツチングした場合の侵蝕状態の変化を示す模式的拡大断
面図である。前述したようにしてシリコン基板１の一面
３にマスク２，４．５を形成して、エツチング液に浸漬
する以前では第２図（ａ）に示す状態となっている。こ
のようなシリコン基板１をエツチング液に浸漬すると、
基板ｌがエツチング液により、Ｓｉｎ、によってマスク
されていない一面３の部分が、基板１の厚み方向に侵蝕
されて第２図（ｂ）に示す如く、マスク２と４との間。
ツチングした場合の侵蝕状態の変化を示す模式的拡大断
面図である。前述したようにしてシリコン基板１の一面
３にマスク２，４．５を形成して、エツチング液に浸漬
する以前では第２図（ａ）に示す状態となっている。こ
のようなシリコン基板１をエツチング液に浸漬すると、
基板ｌがエツチング液により、Ｓｉｎ、によってマスク
されていない一面３の部分が、基板１の厚み方向に侵蝕
されて第２図（ｂ）に示す如く、マスク２と４との間。
マスク４と５との間及びマスク５の内側が、時間経過と
ともに次第に深く凹んでいく。その状態が更に継続する
とマスク４．５の下面側の侵蝕が進んでシリコン基板１
の幅が次第に狭くなってマスク４．５はともにシリコン
基板１から離脱して第２図（Ｃ）に示す状態になる。そ
れにより、マスク４゜５を形成していたシリコン基板１
の部分は、マスク４．５を形成していない部分と同様に
して更に侵蝕されて第２図（ｄ）に示す状態になる。つ
まりマスク４．５を形成していた部分の侵蝕は、マスク
４．５が離脱するまで侵蝕しないから、マスク４゜５と
対応する部分は断面が蒲鉾状に突出したダイヤフラム部
ＤＦが形成される。そのようにエツチングされたシリコ
ン基板１をエツチング液から取り出して、付着している
エツチング液を除去して圧力センサの製造を終了する。
ともに次第に深く凹んでいく。その状態が更に継続する
とマスク４．５の下面側の侵蝕が進んでシリコン基板１
の幅が次第に狭くなってマスク４．５はともにシリコン
基板１から離脱して第２図（Ｃ）に示す状態になる。そ
れにより、マスク４゜５を形成していたシリコン基板１
の部分は、マスク４．５を形成していない部分と同様に
して更に侵蝕されて第２図（ｄ）に示す状態になる。つ
まりマスク４．５を形成していた部分の侵蝕は、マスク
４．５が離脱するまで侵蝕しないから、マスク４゜５と
対応する部分は断面が蒲鉾状に突出したダイヤフラム部
ＤＦが形成される。そのようにエツチングされたシリコ
ン基板１をエツチング液から取り出して、付着している
エツチング液を除去して圧力センサの製造を終了する。
そしてこのダイヤフラム部ＤＦの周縁部ＤＦＩ の肉厚
は中心部に比べて薄肉となっている。それによりダイヤ
フラム部ＤＦはその周縁部ＤＦ、で動き易く、つまり応
力の変化量が大となる。
は中心部に比べて薄肉となっている。それによりダイヤ
フラム部ＤＦはその周縁部ＤＦ、で動き易く、つまり応
力の変化量が大となる。
なお、水酸化カリウム溶液を異方性エツチング液として
用いたがエチレンジアミンとピロカテコールと水との混
合液を用いても同様のエツチング状態が得られる。
用いたがエチレンジアミンとピロカテコールと水との混
合液を用いても同様のエツチング状態が得られる。
ところで、前述したようにして製造した圧力センサのダ
イヤフラムのシリコン基板１の端縁側に、例えばピエゾ
抵抗を用いた半導体ストレーンゲージを配設して、その
シリコン基板の応力変化を測定したところ第３図に示す
如き応力特性が得られた。
イヤフラムのシリコン基板１の端縁側に、例えばピエゾ
抵抗を用いた半導体ストレーンゲージを配設して、その
シリコン基板の応力変化を測定したところ第３図に示す
如き応力特性が得られた。
第３図は横軸をダイヤフラム部の幅方向位置とし、縦軸
を応力としており、実線は本発明により製造したダイヤ
プラムの特性を、破線は従来の製造方法により製造した
ダイヤフラムの特性を示している。一定の圧力を与えた
場合、この第３図から明らかなように、ダイヤフラム部
叶の中心側位置ＤＦ、から端縁側位置ＯＦ、に達する直
前までは応力は負（−）でその変化は少ない。しかし、
端縁側位置ＤＦＩに、より近づくにしたがって応力は正
（＋）側に転じるとともに、大きい応力が生じることに
なる。
を応力としており、実線は本発明により製造したダイヤ
プラムの特性を、破線は従来の製造方法により製造した
ダイヤフラムの特性を示している。一定の圧力を与えた
場合、この第３図から明らかなように、ダイヤフラム部
叶の中心側位置ＤＦ、から端縁側位置ＯＦ、に達する直
前までは応力は負（−）でその変化は少ない。しかし、
端縁側位置ＤＦＩに、より近づくにしたがって応力は正
（＋）側に転じるとともに、大きい応力が生じることに
なる。
そして、従来の製造方法によって、ダイヤフラム部ＤＦ
に突出部を形成した従来品のダイヤプラムの応力特性と
比較すると、本発明の製造方法により製造したダイヤフ
ラムは、ダイヤフラム部ＯＦの周縁側位置ＤＦＩにおい
て応力が大幅に増大する。
に突出部を形成した従来品のダイヤプラムの応力特性と
比較すると、本発明の製造方法により製造したダイヤフ
ラムは、ダイヤフラム部ＯＦの周縁側位置ＤＦＩにおい
て応力が大幅に増大する。
それにより、本発明の製造方法により製造したダイヤフ
ラムは、圧力を高感度に検出することになり、従来の半
導体圧力センサの圧力検出感度の約１．４倍の圧力検出
感度が得られることが確認できた。
ラムは、圧力を高感度に検出することになり、従来の半
導体圧力センサの圧力検出感度の約１．４倍の圧力検出
感度が得られることが確認できた。
また、シリコン基板をエツチング液に所定時間に亘り単
に浸漬するだけでよいから、エツチング操作の手間が少
なく、圧力センサのダイヤフラムを容易に製造すること
ができる。
に浸漬するだけでよいから、エツチング操作の手間が少
なく、圧力センサのダイヤフラムを容易に製造すること
ができる。
なお、本実施例ではダイヤフラム部形成用マスクを正方
形状としたが、円形又は三角形の形状としてもよい。
形状としたが、円形又は三角形の形状としてもよい。
また、マスクは、シリコン基板にレジストを形成し、そ
れをレジスト除去液で除去することにより形成してもよ
い。
れをレジスト除去液で除去することにより形成してもよ
い。
更に、エツチングをするシリコン基板は例示であってシ
リコン基板に限定するものではない。
リコン基板に限定するものではない。
以上詳述したように本発明による圧力センサのダイヤフ
ラム製造方法によれば、基板を単に異方性エツチング液
に所定時間浸漬するだけでよいから、エツチングのため
の操作に手間がかからず、ダイヤフラムを容易に安価に
製造できる。また、ダイヤフラム部を受圧力により敏感
に動かすことができて、微小圧力を高感度に検出する圧
力センサを製造できる等の優れた効果を奏する。
ラム製造方法によれば、基板を単に異方性エツチング液
に所定時間浸漬するだけでよいから、エツチングのため
の操作に手間がかからず、ダイヤフラムを容易に安価に
製造できる。また、ダイヤフラム部を受圧力により敏感
に動かすことができて、微小圧力を高感度に検出する圧
力センサを製造できる等の優れた効果を奏する。
第１図は本発明に係る圧力センサのダイヤフラム製造方
法を実施するためにマスクを形成したシリコン基板の拡
大平面図、第２図はエツチング状態の変化を示すシリコ
ン基板の拡大断面図、第３図はダイヤフラムの幅方向位
置の応力変化を示す特性曲線図、第４図は従来の半導体
圧力センサのダイヤフラム製造方法を適用するためにマ
スクを形成したシリコン基板の拡大平面図、第５図はダ
イヤフラム製造後のシリコン基板の拡大断面図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・リム部形成用マスク４
．５・・・ダイヤフラム部形成用マスクＤＦ・・・ダイ
ヤフラム部 １ 図 第 図 特開平３−７４８８３ （５）
法を実施するためにマスクを形成したシリコン基板の拡
大平面図、第２図はエツチング状態の変化を示すシリコ
ン基板の拡大断面図、第３図はダイヤフラムの幅方向位
置の応力変化を示す特性曲線図、第４図は従来の半導体
圧力センサのダイヤフラム製造方法を適用するためにマ
スクを形成したシリコン基板の拡大平面図、第５図はダ
イヤフラム製造後のシリコン基板の拡大断面図である。 １・・・シリコン基板 ２・・・リム部形成用マスク４
．５・・・ダイヤフラム部形成用マスクＤＦ・・・ダイ
ヤフラム部 １ 図 第 図 特開平３−７４８８３ （５）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板をエッチング液を用いてエッチングすることに
より、その基板面に突出部を形成させる圧力センサのダ
イヤフラム製造方法において、 エッチングすべき前記基板の面に、適宜間 隔を離隔して同心状になしたマスクパターンを用いて、
基板を異方性エッチング液でエッチングすることを特徴
とする圧力センサのダイヤフラム製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21198189A JPH0374883A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 圧力センサのダイヤフラム製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21198189A JPH0374883A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 圧力センサのダイヤフラム製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0374883A true JPH0374883A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16614913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21198189A Pending JPH0374883A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | 圧力センサのダイヤフラム製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0374883A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59125032A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 差圧測定装置 |
| JPS61172377A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体圧力センサ |
| JPS63191936A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-09 | アンヴェク メス―ウント リーガルテクニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー | 圧力センサ |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21198189A patent/JPH0374883A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59125032A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Fuji Electric Co Ltd | 差圧測定装置 |
| JPS61172377A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体圧力センサ |
| JPS63191936A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-09 | アンヴェク メス―ウント リーガルテクニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー | 圧力センサ |
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