JPH0634472A - 抵抗式圧力センサ素子 - Google Patents
抵抗式圧力センサ素子Info
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- JPH0634472A JPH0634472A JP4210696A JP21069692A JPH0634472A JP H0634472 A JPH0634472 A JP H0634472A JP 4210696 A JP4210696 A JP 4210696A JP 21069692 A JP21069692 A JP 21069692A JP H0634472 A JPH0634472 A JP H0634472A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化などに影響されることなく、ダイア
フラム部に加わる圧力のみを高Ｓ／Ｎ比で検出可能とす
る。 【構成】 貫通穴１ａが形成されたシリコン基板１Ａの
表面にダイアフラム膜２Ａを設け、このダイアフラム膜
２Ａの表面のエッジ近傍に互いに対向する第１の抵抗体
３1および第２の抵抗体３3を設け、このダイアフラム膜
２Ａの裏面のエッジ近傍に互いに対向する上記抵抗体３
1，３3の位置とはほぼ９０度回転した位置に第３の抵抗
体３2および第４の抵抗体３4を設け、これらの抵抗体３
1，３2，３3，３4を配線パターン４によりブリッジ接続
させた。
フラム部に加わる圧力のみを高Ｓ／Ｎ比で検出可能とす
る。 【構成】 貫通穴１ａが形成されたシリコン基板１Ａの
表面にダイアフラム膜２Ａを設け、このダイアフラム膜
２Ａの表面のエッジ近傍に互いに対向する第１の抵抗体
３1および第２の抵抗体３3を設け、このダイアフラム膜
２Ａの裏面のエッジ近傍に互いに対向する上記抵抗体３
1，３3の位置とはほぼ９０度回転した位置に第３の抵抗
体３2および第４の抵抗体３4を設け、これらの抵抗体３
1，３2，３3，３4を配線パターン４によりブリッジ接続
させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力の変化を抵抗値の
変化に変換する抵抗式圧力センサ素子に関するものであ
る。
変化に変換する抵抗式圧力センサ素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の抵抗式圧力センサ素子の
構成を示す平面図である。同図において、１は（１０
０）面のシリコン基板、２はこのシリコン基板１の表面
に薄膜状に形成されたダイアフラム部、３1，３2，
３3，３4はこのダイアフラム部２の表面エッジに形成さ
れた抵抗体であり、これらの抵抗体３1，３2，３3，３4
はダイアフラム部２のエッジに対する向きが交互に９０
度づつずれて形成配置されている。また、４はこれらの
各抵抗体３1，３2，３3，３4間をそれぞれ電気的に接続
する配線パターン、５1，５2は入力端子、５3，５4は出
力端子であり、これらの抵抗体３1，３2，３3，３4はそ
れぞれ抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を有し、図４に示すよ
うなブリッジ回路を形成するように配線されている。
構成を示す平面図である。同図において、１は（１０
０）面のシリコン基板、２はこのシリコン基板１の表面
に薄膜状に形成されたダイアフラム部、３1，３2，
３3，３4はこのダイアフラム部２の表面エッジに形成さ
れた抵抗体であり、これらの抵抗体３1，３2，３3，３4
はダイアフラム部２のエッジに対する向きが交互に９０
度づつずれて形成配置されている。また、４はこれらの
各抵抗体３1，３2，３3，３4間をそれぞれ電気的に接続
する配線パターン、５1，５2は入力端子、５3，５4は出
力端子であり、これらの抵抗体３1，３2，３3，３4はそ
れぞれ抵抗値Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を有し、図４に示すよ
うなブリッジ回路を形成するように配線されている。
【０００３】このような構成において、ダイアフラム部
２に圧力が加えられると、各抵抗体３1，３2，３3，３4
の位置では等しい応力（歪）が生じる。また、各抵抗体
３1，３2，３3，３4のダイアフラム部２のエッジに対す
る向きは、交互に９０度づつずれているため、抵抗のピ
エゾ係数と応力（歪）とから決まる抵抗値の変化は、抵
抗値Ｒ1，Ｒ3が増加する場合、抵抗値Ｒ2，Ｒ4が減少す
る（また、この逆の場合もある）。また、このように構
成される抵抗式圧力センサ素子は、ダイアフラム部２に
温度変化などによって応力（歪）が発生する場合にも、
各抵抗体３1，３2，３3，３4の位置では等しい応力
（歪）が生じ、圧力が加わった場合と同様な出力が発生
する。
２に圧力が加えられると、各抵抗体３1，３2，３3，３4
の位置では等しい応力（歪）が生じる。また、各抵抗体
３1，３2，３3，３4のダイアフラム部２のエッジに対す
る向きは、交互に９０度づつずれているため、抵抗のピ
エゾ係数と応力（歪）とから決まる抵抗値の変化は、抵
抗値Ｒ1，Ｒ3が増加する場合、抵抗値Ｒ2，Ｒ4が減少す
る（また、この逆の場合もある）。また、このように構
成される抵抗式圧力センサ素子は、ダイアフラム部２に
温度変化などによって応力（歪）が発生する場合にも、
各抵抗体３1，３2，３3，３4の位置では等しい応力
（歪）が生じ、圧力が加わった場合と同様な出力が発生
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の抵抗式圧力センサ素子は、ダイアフラム部２に測
定対象としての圧力が加わった場合と、誤差要因となる
温度変化が生じた場合とで同一現象となり、これによっ
て出力が発生していたので、圧力の変化に対応して得ら
れる検出出力はＳ／Ｎ比が悪いという問題があった。
従来の抵抗式圧力センサ素子は、ダイアフラム部２に測
定対象としての圧力が加わった場合と、誤差要因となる
温度変化が生じた場合とで同一現象となり、これによっ
て出力が発生していたので、圧力の変化に対応して得ら
れる検出出力はＳ／Ｎ比が悪いという問題があった。
【０００５】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、温
度変化などに影響されることなく、ダイアフラム部に加
わる圧力のみを高Ｓ／Ｎ比で検出可能とした抵抗式圧力
センサ素子を提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、温
度変化などに影響されることなく、ダイアフラム部に加
わる圧力のみを高Ｓ／Ｎ比で検出可能とした抵抗式圧力
センサ素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、貫通穴および一方の面内に窪みの少
なくとも一方を設けた基板部と、この記基板部の一方の
面に形成されたダイアフラム部と、このダイアフラム部
表面のエッジ近傍に互いに対向して形成された第１の抵
抗体および第２の抵抗体と、このダイアフラム部裏面の
エッジ近傍に第１の抵抗体および第２の抵抗体の位置と
はほぼ９０度回転した位置に互いに対向して形成された
第３の抵抗体および第４の抵抗体と、この第１の抵抗
体，第２の抵抗体，第３の抵抗体および第４の抵抗体を
ブリッジ接続させる配線パターンと、を有して構成され
ている。
るために本発明は、貫通穴および一方の面内に窪みの少
なくとも一方を設けた基板部と、この記基板部の一方の
面に形成されたダイアフラム部と、このダイアフラム部
表面のエッジ近傍に互いに対向して形成された第１の抵
抗体および第２の抵抗体と、このダイアフラム部裏面の
エッジ近傍に第１の抵抗体および第２の抵抗体の位置と
はほぼ９０度回転した位置に互いに対向して形成された
第３の抵抗体および第４の抵抗体と、この第１の抵抗
体，第２の抵抗体，第３の抵抗体および第４の抵抗体を
ブリッジ接続させる配線パターンと、を有して構成され
ている。
【０００７】
【作用】本発明においては、圧力印加時には各抵抗体の
形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮と引っ張りの応力と
が交互に発生し、温度変化時には各抵抗体形成位置で大
きさがほぼ等しい圧縮もしくは引っ張りの統一された応
力が発生する。
形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮と引っ張りの応力と
が交互に発生し、温度変化時には各抵抗体形成位置で大
きさがほぼ等しい圧縮もしくは引っ張りの統一された応
力が発生する。
【０００８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明による抵抗式圧力センサ素子の
一実施例による構成を示す平面図で図２は図１の一部破
断斜視図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付
してある。同図において、シリコン基板１Ａにはその中
央部に断面がほぼ台形状となる貫通穴１ａが形成され、
このシリコン基板１Ａの表面には貫通穴１ａの開口を覆
うように複数のＳｉ3Ｎ4膜の積層膜からなる矩形状のダ
イアフラム膜２Ａが形成されてダイアフラム部が構成さ
れている。なお、１ｂはシリコン基板１の厚肉部であ
る。
説明する。図１は本発明による抵抗式圧力センサ素子の
一実施例による構成を示す平面図で図２は図１の一部破
断斜視図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付
してある。同図において、シリコン基板１Ａにはその中
央部に断面がほぼ台形状となる貫通穴１ａが形成され、
このシリコン基板１Ａの表面には貫通穴１ａの開口を覆
うように複数のＳｉ3Ｎ4膜の積層膜からなる矩形状のダ
イアフラム膜２Ａが形成されてダイアフラム部が構成さ
れている。なお、１ｂはシリコン基板１の厚肉部であ
る。
【０００９】また、このダイアフラム膜２Ａの表面側に
はそのエッジ近傍に互いに対向する表面抵抗としての第
１の抵抗体３1および第２の抵抗体３3が形成配置され、
さらにこのダイアフラム膜２Ａの裏面上にはそのエッジ
近傍に互いに対向する上記第１の抵抗体３1および第２
の抵抗体３3の位置とはほぼ９０度回転した位置に裏面
抵抗としての第３の抵抗体３2および第４の抵抗体３4が
形成配置されている。
はそのエッジ近傍に互いに対向する表面抵抗としての第
１の抵抗体３1および第２の抵抗体３3が形成配置され、
さらにこのダイアフラム膜２Ａの裏面上にはそのエッジ
近傍に互いに対向する上記第１の抵抗体３1および第２
の抵抗体３3の位置とはほぼ９０度回転した位置に裏面
抵抗としての第３の抵抗体３2および第４の抵抗体３4が
形成配置されている。
【００１０】つまり互いに対向配置される１対の抵抗体
３1，３3はダイアフラム膜２Ａの表面側に形成され、こ
れらの抵抗体３1，３3と対応する互いに対向配置される
他の一対の抵抗体３2，３4はダイアフラム膜２Ａの裏面
側に形成配置され、しかも１対の抵抗体３1，３3と他の
１対の抵抗体３2，３4とはＳｉ3Ｎ4膜を介して９０度回
転した位置に配設される構成となっている。
３1，３3はダイアフラム膜２Ａの表面側に形成され、こ
れらの抵抗体３1，３3と対応する互いに対向配置される
他の一対の抵抗体３2，３4はダイアフラム膜２Ａの裏面
側に形成配置され、しかも１対の抵抗体３1，３3と他の
１対の抵抗体３2，３4とはＳｉ3Ｎ4膜を介して９０度回
転した位置に配設される構成となっている。
【００１１】そしてこれらの抵抗体３1，３2，３3，３4
はこのダイアフラム膜２Ａを構成するＳｉ3Ｎ4膜積層間
および表裏面において図４に示すようなブリッジ回路を
形成するように図示しない電極取り出し穴に埋め込まれ
た金属電極および配線パターン４により電気的に接続さ
れている。
はこのダイアフラム膜２Ａを構成するＳｉ3Ｎ4膜積層間
および表裏面において図４に示すようなブリッジ回路を
形成するように図示しない電極取り出し穴に埋め込まれ
た金属電極および配線パターン４により電気的に接続さ
れている。
【００１２】このような構成において、ダイアフラム膜
２Ａへの圧力印加時には、各抵抗体３1，３2，３3，３4
の形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮と引っ張りの応力
とが交互に発生し、温度変化時には各抵抗体３1，３2，
３3，３4の形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮もしくは
引っ張りの統一された応力が発生するため、圧力印加時
には、出力が発生し、温度変化時にはほぼ出力が発生し
ない。これによってＳ／Ｎ比を大幅に向上させることが
できた。
２Ａへの圧力印加時には、各抵抗体３1，３2，３3，３4
の形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮と引っ張りの応力
とが交互に発生し、温度変化時には各抵抗体３1，３2，
３3，３4の形成位置で大きさがほぼ等しい圧縮もしくは
引っ張りの統一された応力が発生するため、圧力印加時
には、出力が発生し、温度変化時にはほぼ出力が発生し
ない。これによってＳ／Ｎ比を大幅に向上させることが
できた。
【００１３】次にこのように構成される抵抗式圧力セン
サ素子の製造方法について説明する。まず、シリコン基
板１Ａの表面に例えばＣＶＤ法によりＳｉ3Ｎ4を約０．
０５〜０．３μｍの厚さで第１のＳｉ3Ｎ4膜を成膜す
る。次にこの第１のＳｉ3Ｎ4膜の表面側の所定位置に裏
面抵抗としての抵抗体３2 ，３4 を例えばＣＶＤ法によ
り多結晶シリコンを膜厚約０．０５〜０．４μｍの厚さ
で形成した後、各抵抗体３2，３4を公知の写刻技術によ
り形成する。
サ素子の製造方法について説明する。まず、シリコン基
板１Ａの表面に例えばＣＶＤ法によりＳｉ3Ｎ4を約０．
０５〜０．３μｍの厚さで第１のＳｉ3Ｎ4膜を成膜す
る。次にこの第１のＳｉ3Ｎ4膜の表面側の所定位置に裏
面抵抗としての抵抗体３2 ，３4 を例えばＣＶＤ法によ
り多結晶シリコンを膜厚約０．０５〜０．４μｍの厚さ
で形成した後、各抵抗体３2，３4を公知の写刻技術によ
り形成する。
【００１４】次にこの第１のＳｉ3Ｎ4膜上にダイアフラ
ム部の母体となる第２のＳｉ3Ｎ4膜を上記同様の方法で
膜厚約０．５〜５μｍの厚さに成膜する。次にこの第２
のＳｉ3Ｎ4膜上に多結晶シリコンにより表面抵抗として
の抵抗体３1，３3を上記同様の方法で約０．０５〜０．
４μｍの厚さに上記同様に形成する。次にこの第２のＳ
ｉ3Ｎ4膜上に上記第１のＳｉ3Ｎ4膜と同一の膜厚で第３
のＳｉ3Ｎ4膜を成膜する。
ム部の母体となる第２のＳｉ3Ｎ4膜を上記同様の方法で
膜厚約０．５〜５μｍの厚さに成膜する。次にこの第２
のＳｉ3Ｎ4膜上に多結晶シリコンにより表面抵抗として
の抵抗体３1，３3を上記同様の方法で約０．０５〜０．
４μｍの厚さに上記同様に形成する。次にこの第２のＳ
ｉ3Ｎ4膜上に上記第１のＳｉ3Ｎ4膜と同一の膜厚で第３
のＳｉ3Ｎ4膜を成膜する。
【００１５】次に各抵抗体３1，３2，３3，３4の端部に
達するように第２のＳｉ3Ｎ4膜および第３のＳｉ3Ｎ4膜
もしくは第３のＳｉ3Ｎ4膜を貫通する電極取り出し穴を
形成する。次にこれらの電極取り出し穴を金属電極で埋
め込んで電気的接続を行った後、抵抗体３1，３2，
３3，３4がブリッジ回路を形成するように配線パターン
４を例えば蒸着法によりアルミニウムを約０.０２〜２
μｍの厚さに成膜する。次にシリコン基板１Ａの裏面か
ら貫通穴１ａをエッチングにより形成して抵抗式圧力セ
ンサ素子として完成させる。
達するように第２のＳｉ3Ｎ4膜および第３のＳｉ3Ｎ4膜
もしくは第３のＳｉ3Ｎ4膜を貫通する電極取り出し穴を
形成する。次にこれらの電極取り出し穴を金属電極で埋
め込んで電気的接続を行った後、抵抗体３1，３2，
３3，３4がブリッジ回路を形成するように配線パターン
４を例えば蒸着法によりアルミニウムを約０.０２〜２
μｍの厚さに成膜する。次にシリコン基板１Ａの裏面か
ら貫通穴１ａをエッチングにより形成して抵抗式圧力セ
ンサ素子として完成させる。
【００１６】なお、前述した実施例において、ダイアフ
ラム膜２Ａに形成配置される４つの抵抗体３1，３2，３
3，３4は、ダイアフラム膜２Ａの表裏面において、抵抗
体３1，３3と抵抗体３2，３4とがその長手方向がダイア
フラム中心部を向くように配置した場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、４つの
抵抗体３1，３2，３3，３4を全て同一方向に配置した場
合でも前述と同様の効果が得られる。
ラム膜２Ａに形成配置される４つの抵抗体３1，３2，３
3，３4は、ダイアフラム膜２Ａの表裏面において、抵抗
体３1，３3と抵抗体３2，３4とがその長手方向がダイア
フラム中心部を向くように配置した場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、４つの
抵抗体３1，３2，３3，３4を全て同一方向に配置した場
合でも前述と同様の効果が得られる。
【００１７】また、前述した実施例においては、基板部
としてシリコン基板を用い、ダイアフラム部としてＳｉ
3Ｎ4膜を用いた場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、バルク材と直接接合技術の
組み合わせた構成を用いても前述と同様の効果が得られ
る。
としてシリコン基板を用い、ダイアフラム部としてＳｉ
3Ｎ4膜を用いた場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、バルク材と直接接合技術の
組み合わせた構成を用いても前述と同様の効果が得られ
る。
【００１８】また、前述した実施例においては、ダイア
フラム部の形状を矩形状とした場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば円
形状または多角形状に形成しても前述と同様の効果が得
られることは言うまでもない。
フラム部の形状を矩形状とした場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば円
形状または多角形状に形成しても前述と同様の効果が得
られることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
圧力に対する出力と、温度変化およびパッケージからの
影響による出力変化とを分離したことにより、ダイアフ
ラム部に加わる圧力のみを検出することができるので、
温度変化およびパッケージからの影響による出力変化な
どに影響されることなく、Ｓ／Ｎ比の高い検出出力が得
られるなど極めて優れた効果を有する。
圧力に対する出力と、温度変化およびパッケージからの
影響による出力変化とを分離したことにより、ダイアフ
ラム部に加わる圧力のみを検出することができるので、
温度変化およびパッケージからの影響による出力変化な
どに影響されることなく、Ｓ／Ｎ比の高い検出出力が得
られるなど極めて優れた効果を有する。
【図１】本発明による抵抗式圧力センサ素子の一実施例
による構成を説明する平面図である。
による構成を説明する平面図である。
【図２】図１の一部破断斜視図である。
【図３】従来の抵抗式圧力センサ素子の構成を説明する
平面図である。
平面図である。
【図４】図３の等価回路を示す図である。
１Ａ シリコン基板 ２Ａ ダイアフラム膜 ３1 第１の抵抗体 ３2 第３の抵抗体 ３3 第２の抵抗体 ３4 第４の抵抗体 ４ 配線パターン ５1 入力端子 ５2 入力端子 ５3 出力端子 ５4 出力端子
Claims (1)
- 【請求項１】 貫通穴および一方の面内に窪みの少な
くとも一方を設けた基板部と、 前記基板部の一方の面に形成されたダイアフラム部と、 前記ダイアフラム部表面のエッジ近傍に互いに対向して
形成された第１の抵抗体および第２の抵抗体と、 前記ダイアフラム部裏面のエッジ近傍に前記第１の抵抗
体および第２の抵抗体の位置とはほぼ９０度回転した位
置に互いに対向して形成された第３の抵抗体および第４
の抵抗体と、 前記第１の抵抗体，第２の抵抗体，第３の抵抗体および
第４の抵抗体をブリッジ接続させる配線パターンと、を
備えたことを特徴とする抵抗式圧力センサ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210696A JP2748074B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 抵抗式圧力センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210696A JP2748074B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 抵抗式圧力センサ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634472A true JPH0634472A (ja) | 1994-02-08 |
| JP2748074B2 JP2748074B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16593589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210696A Expired - Lifetime JP2748074B2 (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 抵抗式圧力センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748074B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170830A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP4210696A patent/JP2748074B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170830A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2748074B2 (ja) | 1998-05-06 |
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