JPH10111202A - Composite mesa structure, method of forming the same, and composite mesa diaphragm and pressure sensor using the same - Google Patents

Composite mesa structure, method of forming the same, and composite mesa diaphragm and pressure sensor using the same

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JPH10111202A
JPH10111202A JP26725396A JP26725396A JPH10111202A JP H10111202 A JPH10111202 A JP H10111202A JP 26725396 A JP26725396 A JP 26725396A JP 26725396 A JP26725396 A JP 26725396A JP H10111202 A JPH10111202 A JP H10111202A
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JP
Japan
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mesa
composite
diaphragm
pressure sensor
forming
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JP26725396A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshimitsu Kaneoka
佳充 金岡
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メサ角を一定に保持することが可能となり、
メサの寸法・形状を精度良く制御することが容易となる
複合メサ構造並びにその形成方法、及びこれを用いた複
合メサ型ダイアフラム並びに圧力センサを提供するこ
と。 【解決手段】 基板12に対して凸状態のメサ形状を有
する第1メサ101が形成されると共に、第1メサ10
1の頂部に対して、凹状態のメサ形状を有する第2メサ
102が頂部上に少なくとも1つ以上形成されて構成さ
れる。
(57) [Summary] [Problem] A mesa angle can be kept constant.
Provided are a composite mesa structure and a method for forming the composite mesa structure, which can easily control the dimensions and shape of the mesa with high accuracy, and a composite mesa diaphragm and a pressure sensor using the same. SOLUTION: A first mesa 101 having a mesa shape in a convex state with respect to a substrate 12 is formed, and the first mesa 10 is formed.
At least one second mesa 102 having a concave mesa shape is formed on the top portion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メサ構造並びにそ
の形成方法、及びこれを用いたダイアフラム並びに圧力
センサに関する。
The present invention relates to a mesa structure and a method for forming the same, and a diaphragm and a pressure sensor using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来のダイアフラムを用いた圧
力センサを説明するための断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional view for explaining a conventional pressure sensor using a diaphragm.

【0003】従来この種のメサ構造を有するダイアフラ
ムを用いた圧力センサとしては、例えば、実開平4−1
33458号公報(考案の名称:圧力センサ、出願人:
オムロン株式会社、出願日:平成4年12月11日)に
開示されたものがある(図4参照)。
[0003] Conventionally, as a pressure sensor using a diaphragm having a mesa structure of this type, for example, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 4-1 / 4-1
No. 33458 (Name of device: pressure sensor, applicant:
OMRON Corporation, filing date: December 11, 1992) (see FIG. 4).

【0004】図4に示すダイアフラムは、単結晶シリコ
ン基板1の中央に薄肉部2が形成され、更に、薄肉部2
の中央に肉厚部7が形成されたメサ2を有する構成を有
していた。
In the diaphragm shown in FIG. 4, a thin portion 2 is formed at the center of a single-crystal silicon substrate 1, and further a thin portion 2 is formed.
Has a mesa 2 in which a thick portion 7 is formed at the center.

【0005】またこのようなダイアフラムを用いた圧力
センサAは、ガラス版と、ダイアフラムとを、空洞4を
介して接合して成る感圧チップを備えたものであって、
ダイアフラムの下面が係止部材8に固定され、所定の間
隔を介して肉厚部7と対向する突起部9及び基板厚方向
に貫通する貫通孔8aが係止部材8に設けられた構造を
有していた。
A pressure sensor A using such a diaphragm includes a pressure-sensitive chip formed by joining a glass plate and a diaphragm via a cavity 4,
The lower surface of the diaphragm is fixed to the locking member 8, and the locking member 8 has a structure in which a projection 9 facing the thick portion 7 and a through hole 8 a penetrating in the thickness direction of the substrate are provided at a predetermined interval. Was.

【0006】また、基板3とダイアフラムの上面とが形
成する静電容量を検出するために、基板3の下面とダイ
アフラムの下面の各々には、静電容量検出用の一対の電
極5,5が設けられていた。
In order to detect the capacitance formed between the substrate 3 and the upper surface of the diaphragm, a pair of electrodes 5 and 5 for detecting the capacitance are provided on each of the lower surface of the substrate 3 and the lower surface of the diaphragm. Was provided.

【0007】このような構成を有する圧力センサAにお
いては、貫通孔6を介して被測定部の圧力が空洞4内に
伝達されるとダイアフラムが変形し、この変形量を電極
5,5を用いて検出していた。
In the pressure sensor A having such a configuration, the diaphragm is deformed when the pressure of the portion to be measured is transmitted into the cavity 4 through the through hole 6, and the amount of the deformation is determined by using the electrodes 5 and 5. Was detected.

【0008】図5(a)〜図5(h)は、従来の圧力セ
ンサAに用いられているダイアフラムの形成方法を説明
するための工程図である。
FIGS. 5A to 5H are process diagrams for explaining a method of forming a diaphragm used in the conventional pressure sensor A.

【0009】このような構成を有するダイアフラムにお
いては、メサ2の重量に依ってダイアフラムに撓みが発
生し、これに起因して圧力センサの特性(例えば、オフ
セットやスパン)にばらつきが発生してしまう可能性が
ある。
In the diaphragm having such a configuration, the diaphragm is bent due to the weight of the mesa 2, and the characteristics (for example, offset and span) of the pressure sensor are varied. there is a possibility.

【0010】更に、メサ2の重量に起因して、圧力セン
サが一種の加速度センサとして働き、外乱である機械的
振動に対して静電容量の無用な変化を生じてしまう可能
性がある。
Furthermore, due to the weight of the mesa 2, the pressure sensor functions as a kind of acceleration sensor, and there is a possibility that an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance may occur.

【0011】また、外乱である機械的振動に対して無用
の振動を発生するためダイアフラムの機械的強度を低下
させる可能性がある。
Further, since unnecessary vibration is generated in response to mechanical vibration which is a disturbance, there is a possibility that the mechanical strength of the diaphragm is reduced.

【0012】そこで、このような問題点を解決するため
に、従来の圧力センサAでは、メサ2の軽量化を図るた
めに、肉厚の薄いメサ2を構成するためのダイアフラム
の形成方法が実施されていた(図5(a)〜図5(h)
参照)。
In order to solve such a problem, in the conventional pressure sensor A, in order to reduce the weight of the mesa 2, a diaphragm forming method for forming the thin mesa 2 is implemented. (FIGS. 5A to 5H)
reference).

【0013】図5(a)〜図5(c)の工程は、(10
0)シリコン基板上にマスク材を成膜し(図5
(a))、メサ2の頂部に応じたパターニングをフォト
リソグラフィーを用いてこのマスク材に実行してメサマ
スクを作成し(図5(b))、パターニングに従って
(100)シリコン基板の異方性エッチングを行ってメ
サ2を形成する(図5(c))、第1エッチング工程を
示している。
The steps shown in FIGS. 5A to 5C are (10)
0) A mask material is formed on a silicon substrate (FIG. 5)
(A)) A pattern corresponding to the top of the mesa 2 is applied to this mask material using photolithography to form a mesa mask (FIG. 5 (b)), and anisotropic etching of the (100) silicon substrate according to the patterning To form a mesa 2 (FIG. 5C), which shows a first etching step.

【0014】図5(d)の工程は、メサ2の頂部のマス
ク材のみを剥離する工程を示している。
FIG. 5D shows a step of removing only the mask material on the top of the mesa 2.

【0015】図5(e)〜図5(h)の工程は、第1エ
ッチング工程に続いて、メサ2に異方性エッチングを行
ってメサ2の肉厚を調節する第2エッチング工程を示し
ている。
5E to 5H show a second etching step of performing anisotropic etching on the mesa 2 to adjust the thickness of the mesa 2 subsequent to the first etching step. ing.

【0016】メサ2の頂部は(100)結晶方位面で形
成され、側面は(111)結晶方位面で形成されること
になる。
The top of the mesa 2 is formed with a (100) crystal orientation plane, and the side face is formed with a (111) crystal orientation plane.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のダイアフラムの形成方法では、第2エッチン
グ工程でメサ2の頂部のマスク材のみを剥離する際(図
5(d)の工程)、頂部の角部から(100)結晶方位
面よりもエッチングレートが速い面が現れてしまい(図
5(e)の工程)、エッチング工程の進行につれて頂部
の(100)結晶方位面及び側部の(111)結晶方位
面が共にエッチングされる(図5(f)の工程)。
However, in such a conventional diaphragm forming method, when only the mask material on the top of the mesa 2 is peeled off in the second etching step (step of FIG. 5D), A surface having an etching rate higher than that of the (100) crystallographic plane appears from the corner (step (FIG. 5E)), and as the etching process proceeds, the (100) crystallographic plane at the top and (111) at the side are formed. 5) Both crystal orientation planes are etched (step of FIG. 5 (f)).

【0018】このようなエッチング工程が継続される
と、メサ2の側面の(111)結晶方位面は、前述の速
いエッチングレートを有する面のみで構成されるように
なる(図5(g)の工程)。
If such an etching step is continued, the (111) crystal orientation plane on the side surface of the mesa 2 will be composed of only the plane having the above-mentioned high etching rate (FIG. 5 (g)). Process).

【0019】更にエッチング工程を継続すると、図5
(h)の工程に示すように、頂部の(100)結晶方位
面やダイアフラム周囲の(100)結晶方位面がエッチ
ングされる数倍のエッチング速度でメサ2の底面積が減
少することに起因して、メサ寸法dが減少してしまう結
果、メサ2の角度(以降、メサ角と略す)を一定に保持
すること及びメサ2の寸法・形状を精度良く制御するこ
と(則ち、寸法・形状の制御性を維持すること)が難し
いという技術的課題があった。
When the etching process is further continued, FIG.
As shown in the step (h), the bottom area of the mesa 2 is reduced at an etching rate several times that at which the (100) crystal orientation plane at the top and the (100) crystal orientation plane around the diaphragm are etched. As a result, the mesa dimension d decreases, and as a result, the angle of the mesa 2 (hereinafter, abbreviated as the mesa angle) is kept constant, and the dimension and shape of the mesa 2 are accurately controlled (that is, the dimension and shape). It is difficult to maintain controllability).

【0020】また、従来の第2エッチング工程における
エッチングレートは、エッチング条件(例えば、エッチ
ャントの温度や濃度)のばらつきによって大きく依存す
るため、メサ角を保持することや寸法・形状の制御性を
維持することが更に難しいという技術的課題があった。
Further, since the etching rate in the conventional second etching step largely depends on variations in etching conditions (for example, temperature and concentration of the etchant), the mesa angle is maintained and the controllability of the size and shape is maintained. There was a technical problem that it was more difficult to do.

【0021】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、基板上にマスク材を
成膜し、第1メサの頂部に応じたパターニングをフォト
リソグラフィーを用いてマスク材に実行して第1メサマ
スクを作成し、パターニングに従って基体の異方性エッ
チングを行って第1メサを形成する第1エッチング工程
と、第1エッチング工程に続いて、第1メサの頂部上に
マスク材を成膜し、第2メサの頂部に応じたパターニン
グをフォトリソグラフィーを用いて実行して第1メサの
頂部上の周縁部分にマスク材を成膜して第2メサマスク
を作成し、パターニングに従って第1メサの異方性エッ
チングを行って第2メサを形成する第2エッチング工程
とを設けることに依り、頂部の(100)結晶方位面や
ダイアフラム周囲の(100)結晶方位面がエッチング
される数倍のエッチング速度でメサの底面積が減少する
ことを防いでメサ寸法dの減少を回避できる結果、メサ
角を一定に保持することが可能となり、メサの寸法・形
状を精度良く制御すること(則ち、寸法・形状の制御性
を維持すること)が容易となる複合メサ構造の形成方法
を提供することを課題とする。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem. In particular, a mask material is formed on a substrate, and patterning corresponding to the top of the first mesa is performed using photolithography. A first mesa mask is formed on the mask material to form a first mesa by performing anisotropic etching of the substrate in accordance with patterning, and a first etching step is followed by a first etching step on the top of the first mesa. Forming a second mesa mask by forming a mask material on the peripheral portion on the top of the first mesa by performing patterning according to the top of the second mesa using photolithography, A second etching step of forming a second mesa by performing anisotropic etching of the first mesa in accordance with patterning, thereby providing a (100) crystal orientation plane at the top and a periphery of the diaphragm. As a result, it is possible to prevent the mesa dimension d from being reduced by preventing the mesa bottom area from decreasing at an etching rate several times that at which the (100) crystal orientation plane is etched, thereby maintaining the mesa angle constant. It is an object of the present invention to provide a method for forming a composite mesa structure that makes it easy to accurately control the dimensions and shape of the semiconductor device (that is, to maintain the controllability of the dimensions and shape).

【0022】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角を一定に保持
すること及び寸法・形状の制御性を維持することが可能
となる複合メサ構造の形成方法を提供することを課題と
する。
Further, the mesa angle is kept constant and the controllability of the dimensions and the shape is maintained without being affected by the change of the etching rate caused by the variation of the etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant). It is an object of the present invention to provide a method for forming a composite mesa structure that enables the formation of a composite mesa structure.

【0023】また、基板に対して凸状態のメサ形状を有
する第1メサが形成されると共に、第1メサの頂部に対
して、凹状態のメサ形状を有する第2メサが頂部上に少
なくとも1つ以上形成されて構成されることに依り、頂
部の(100)結晶方位面やダイアフラム周囲の(10
0)結晶方位面がエッチングされる数倍のエッチング速
度でメサの底面積が減少することを防いでメサ寸法dの
減少を回避できる結果、メサ角を一定に保持することが
可能となり、メサの寸法・形状を精度良く制御すること
(則ち、寸法・形状の制御性を維持すること)が容易と
なる複合メサ構造、複合メサ構造を有する複合メサ型ダ
イアフラム、及び複合メサ型ダイアフラムを用いて構成
された圧力センサを提供することを課題とする。
Also, a first mesa having a mesa shape in a convex state with respect to the substrate is formed, and a second mesa having a mesa shape in a concave state is formed on the top of the first mesa with at least one mesa on the top. And (10) crystal orientation planes at the top and (10) around the diaphragm.
0) It is possible to prevent a decrease in the mesa dimension d by preventing the mesa bottom area from decreasing at an etching rate several times that at which the crystal orientation plane is etched. As a result, the mesa angle can be kept constant, and the mesa angle can be maintained. Using a composite mesa structure, a composite mesa diaphragm having a composite mesa structure, and a composite mesa diaphragm, which facilitates accurate control of dimensions and shapes (that is, maintaining controllability of dimensions and shapes) It is an object to provide a configured pressure sensor.

【0024】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角を一定に保持
すること及び寸法・形状の制御性を維持することが可能
となる複合メサ構造、複合メサ構造を有する複合メサ型
ダイアフラム、及び複合メサ型ダイアフラムを用いて構
成された圧力センサを提供することを課題とする。
Furthermore, the mesa angle is kept constant and the controllability of the size and shape is maintained without being affected by the change of the etching rate due to the variation of the etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant). It is an object to provide a composite mesa structure, a composite mesa diaphragm having the composite mesa structure, and a pressure sensor configured using the composite mesa diaphragm.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、基板12に対して凸状態のメサ形状を有する第1メ
サ101が形成されると共に、当該第1メサ101の頂
部Bに対して、凹状態のメサ形状を有する第2メサ10
2が当該頂部B上に少なくとも1つ以上形成されて構成
されている、ことを特徴とする複合メサ構造30であ
る。
According to the first aspect of the present invention, a first mesa 101 having a mesa shape that is convex with respect to a substrate 12 is formed, and a top portion B of the first mesa 101 is formed. And the second mesa 10 having a concave mesa shape
2 is a composite mesa structure 30, wherein at least one or more of them are formed on the top B.

【0026】請求項1に記載の発明に依れば、エッチン
グ条件(例えば、エッチャントの温度や濃度)のばらつ
きに起因するエッチングレートの変化に影響されること
なく、メサ角θ1,θ2の各々を一定に保持すること及び
寸法・形状の制御性を維持することが可能となる複合メ
サ構造30を実現することができるといった効果を奏す
る。
According to the first aspect of the present invention, each of the mesa angles θ1 and θ2 can be adjusted without being affected by a change in an etching rate caused by a variation in etching conditions (for example, temperature or concentration of an etchant). This has the effect of realizing a composite mesa structure 30 that can be kept constant and that the controllability of size and shape can be maintained.

【0027】この様な複合メサ構造30に依り、複合メ
サ型ダイアフラム10の第1メサ101及び第2メサ1
02のメサ角θ1及びθ2を一定に保持すると共に、第1
メサ101及び第2メサ102の寸法・形状の制御性を
維持した状態で、複合メサ型ダイアフラム10の軽量化
を図ることが可能となる複合メサ構造30を実現するこ
とができるといった効果を奏する。
According to the composite mesa structure 30, the first mesa 101 and the second mesa 1 of the composite mesa diaphragm 10 are formed.
02 while maintaining the mesa angles θ1 and θ2 constant,
With the controllability of the dimensions and shapes of the mesas 101 and the second mesas 102 maintained, there is an effect that the composite mesa structure 30 capable of reducing the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be realized.

【0028】この様に複合メサ型ダイアフラム10の軽
量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結果、複
合メサ型ダイアフラム10の撓みの発生を回避して、こ
れに起因する圧力センサ20の特性(例えば、オフセッ
トやスパン)にばらつきの発生を回避できるようになる
複合メサ構造30を実現することができるといった効果
を奏する。
As described above, the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be reduced while maintaining the dimensional controllability. As a result, the composite mesa diaphragm 10 can be prevented from being bent, and the characteristics of the pressure sensor 20 caused by this can be avoided. There is an effect that the composite mesa structure 30 that can avoid the occurrence of variations in (for example, offset and span) can be realized.

【0029】更に、第1メサ101及び第2メサ102
の軽量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結
果、圧力センサ20が一種の加速度センサとして働く現
象を回避でき、その結果、外乱である機械的振動に起因
する静電容量の無用な変化を回避できるようになる複合
メサ構造30を実現することができるといった効果を奏
する。
Further, the first mesa 101 and the second mesa 102
As a result, it is possible to avoid the phenomenon that the pressure sensor 20 works as a kind of acceleration sensor, and as a result, useless change of the capacitance due to mechanical vibration which is a disturbance. The composite mesa structure 30 can be realized.

【0030】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラム10の機械的強度の無用な低下を回避できるよ
うになる複合メサ構造30を実現することができるとい
った効果を奏する。
Further, as a result of avoiding unnecessary vibration caused by mechanical vibration as a disturbance, a composite mesa structure 30 capable of avoiding unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm 10 is realized. It has the effect of being able to do it.

【0031】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の複合メサ構造30の形成方法において、基板12上に
マスク材11を成膜し、前記第1メサ101の頂部Bに
応じたパターニングをフォトリソグラフィーを用いて当
該マスク材11に実行して第1メサマスク14を作成
し、当該パターニングに従って基体の異方性エッチング
を行って前記第1メサ101を形成する第1エッチング
工程と、前記第1エッチング工程に続いて、前記第1メ
サ101の頂部B上にマスク材11を成膜し、前記第2
メサ102の頂部Bに応じたパターニングをフォトリソ
グラフィーを用いて実行して前記第1メサ101の頂部
B上の周縁部分にマスク材11を成膜して第2メサマス
ク16を作成し、当該パターニングに従って当該第1メ
サ101の異方性エッチングを行って前記第2メサ10
2を形成する第2エッチング工程とを有する、ことを特
徴とする複合メサ構造30の形成方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the method of forming the composite mesa structure 30 according to the first aspect, the mask material 11 is formed on the substrate 12 so as to correspond to the top B of the first mesa 101. Performing a patterning on the mask material 11 using photolithography to form a first mesa mask 14 and performing anisotropic etching of the base according to the patterning to form the first mesa 101; Subsequent to the first etching step, a mask material 11 is formed on the top B of the first mesa 101,
The patterning according to the top B of the mesa 102 is performed using photolithography to form the mask material 11 on the peripheral portion on the top B of the first mesa 101 to form the second mesa mask 16, and according to the patterning. The first mesa 101 is anisotropically etched to form the second mesa 10.
And a second etching step of forming a composite mesa structure 30.

【0032】請求項2に記載の発明に依れば、第1メサ
101の頂部B上の周縁部分に第2メサマスク16を設
ける第2エッチング工程に依り、請求項1に記載の効果
に加えて、第1メサ101の頂部Bに第2メサ102を
設けることに依り、頂部Bの(100)結晶方位面やダ
イアフラム周囲の(100)結晶方位面がエッチングさ
れる数倍のエッチング速度で第1メサ101の底面積が
減少することを防いでメサ寸法dの減少を回避できる結
果、メサ角θ1,θ2の各々を一定に保持することが可能
となり、メサの寸法・形状を精度良く制御すること(則
ち、寸法・形状の制御性を維持すること)が容易となる
効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, the second etching step of providing the second mesa mask 16 on the peripheral portion on the top portion B of the first mesa 101 is performed, in addition to the effect of the first aspect. By providing the second mesa 102 on the top portion B of the first mesa 101, the first mesa 101 has a first (100) crystal orientation plane at the top B and a (100) crystal orientation surface around the diaphragm at an etching rate several times higher than the first portion. As a result of preventing the decrease in the mesa size d by preventing the bottom area of the mesa 101 from decreasing, it becomes possible to keep each of the mesa angles θ1 and θ2 constant, and to precisely control the size and shape of the mesa. (In other words, the effect of maintaining the controllability of the size and shape) is obtained.

【0033】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角θ1,θ2の各
々を一定に保持すること及び寸法・形状の制御性を維持
することが可能となる複合メサ構造30を実現すること
ができるといった効果を奏する。
Furthermore, each of the mesa angles θ1 and θ2 is kept constant without being affected by a change in the etching rate due to a variation in etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant), There is an effect that a composite mesa structure 30 capable of maintaining controllability can be realized.

【0034】この様な複合メサ構造30に依り、複合メ
サ型ダイアフラム10の第1メサ101及び第2メサ1
02のメサ角θ1及びθ2を一定に保持すると共に、第1
メサ101及び第2メサ102の寸法・形状の制御性を
維持した状態で、複合メサ型ダイアフラム10の軽量化
を図ることが可能となる複合メサ構造30を実現するこ
とができるといった効果を奏する。
According to such a composite mesa structure 30, the first mesa 101 and the second mesa 1 of the composite mesa type diaphragm 10 are formed.
02 while maintaining the mesa angles θ1 and θ2 constant,
With the controllability of the dimensions and shapes of the mesas 101 and the second mesas 102 maintained, there is an effect that the composite mesa structure 30 capable of reducing the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be realized.

【0035】この様に複合メサ型ダイアフラム10の軽
量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結果、複
合メサ型ダイアフラム10の撓みの発生を回避して、こ
れに起因する圧力センサ20の特性(例えば、オフセッ
トやスパン)にばらつきの発生を回避できるようになる
複合メサ構造30を実現することができるといった効果
を奏する。
As described above, the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be reduced while maintaining the dimensional controllability. As a result, the bending of the composite mesa diaphragm 10 can be avoided, and the characteristics of the pressure sensor 20 caused by this can be avoided. There is an effect that the composite mesa structure 30 that can avoid the occurrence of variations in (for example, offset and span) can be realized.

【0036】更に、第1メサ101及び第2メサ102
の軽量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結
果、圧力センサ20が一種の加速度センサとして働く現
象を回避でき、その結果、外乱である機械的振動に起因
する静電容量の無用な変化を回避できるようになる複合
メサ構造30を実現することができるといった効果を奏
する。
Further, the first mesa 101 and the second mesa 102
As a result, it is possible to avoid the phenomenon that the pressure sensor 20 works as a kind of acceleration sensor, and as a result, useless change of the capacitance due to mechanical vibration which is a disturbance. The composite mesa structure 30 can be realized.

【0037】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラム10の機械的強度の無用な低下を回避できるよ
うになる複合メサ構造30を実現することができるとい
った効果を奏する。
Further, as a result of avoiding unnecessary vibration caused by mechanical vibration, which is a disturbance, a composite mesa structure 30 capable of avoiding unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm 10 is realized. It has the effect of being able to do it.

【0038】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の複合メサ構造30を用いた複合メサ型ダイアフラム1
0において、基体上に前記複合メサ構造30を有する、
ことを特徴とする複合メサ型ダイアフラム10である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a composite mesa diaphragm 1 using the composite mesa structure 30 according to the first aspect.
0, having the composite mesa structure 30 on a substrate,
This is a composite mesa diaphragm 10.

【0039】請求項3に記載の発明に依れば、この様な
複合メサ構造30に依り、複合メサ型ダイアフラム10
の第1メサ101及び第2メサ102のメサ角θ1及び
θ2を一定に保持すると共に、第1メサ101及び第2
メサ102の寸法・形状の制御性を維持した状態で、複
合メサ型ダイアフラム10の軽量化を図ることが可能と
なる複合メサ型ダイアフラム10を実現することができ
るといった効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, the composite mesa type diaphragm 10 is formed by such a composite mesa structure 30.
Of the first mesa 101 and the second mesa 102 are kept constant, and the first mesa 101 and the second mesa 102 are kept constant.
With the controllability of the size and shape of the mesa 102 maintained, the composite mesa diaphragm 10 can be realized in which the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be reduced.

【0040】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の複合メサ型ダイアフラム10を用いた圧力センサ20
において、キャビティ204内に生じた圧力の変化に応
じて、当該キャビティ204中に張設されたダイアフラ
ムが発生した変形量を検出して当該キャビティ204内
の圧力変化を検出する圧力センサ20において、前記ダ
イアフラムとして前記複合メサ型ダイアフラム10を用
いて構成されたことを特徴とする圧力センサ20であ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor using the composite mesa diaphragm according to the third aspect.
In the pressure sensor 20, which detects a deformation amount generated by a diaphragm stretched in the cavity 204 in accordance with a change in pressure generated in the cavity 204 and detects a pressure change in the cavity 204, A pressure sensor 20 comprising the composite mesa diaphragm 10 as a diaphragm.

【0041】請求項4に記載の発明に依れば、軽量化が
可能となった複合メサ型ダイアフラム10を用いること
に依り、複合メサ型ダイアフラム10の撓みの発生を回
避して、これに起因する圧力センサ20の特性(例え
ば、オフセットやスパン)にばらつきの発生を回避でき
るようになる圧力センサ20を実現することができると
いった効果を奏する。
According to the fourth aspect of the present invention, the use of the composite mesa type diaphragm 10 which can be reduced in weight can avoid the bending of the composite mesa type diaphragm 10 and can be caused by this. This makes it possible to realize the pressure sensor 20 that can avoid the occurrence of variations in the characteristics (eg, offset and span) of the pressure sensor 20.

【0042】更に、第1メサ101及び第2メサ102
の軽量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結
果、圧力センサ20が一種の加速度センサとして働く現
象を回避でき、その結果、外乱である機械的振動に起因
する静電容量の無用な変化を回避できるようになる圧力
センサ20を実現することができるといった効果を奏す
る。
Further, the first mesa 101 and the second mesa 102
As a result, it is possible to avoid the phenomenon that the pressure sensor 20 works as a kind of acceleration sensor, and as a result, useless change of the capacitance due to mechanical vibration which is a disturbance. The pressure sensor 20 which can avoid the problem can be realized.

【0043】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラム10の機械的強度の無用な低下を回避できるよ
うになる圧力センサ20を実現することができるといっ
た効果を奏する。
Further, as a result of avoiding unnecessary vibration caused by mechanical vibration which is a disturbance, the pressure sensor 20 which can avoid unnecessary decrease in mechanical strength of the composite mesa diaphragm 10 is realized. It has the effect that it can be done.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0045】初めに、複合メサ型ダイアフラム10の実
施形態を説明する。
First, an embodiment of the composite mesa diaphragm 10 will be described.

【0046】図1(a)は、複合メサ構造30を有する
を用いた複合メサ型ダイアフラム10を説明するための
底面図であり、図1(b)は、図1(a)の複合メサ型
ダイアフラム10のA−A断面図である。
FIG. 1A is a bottom view for explaining a composite mesa diaphragm 10 having a composite mesa structure 30. FIG. 1B is a bottom view of the composite mesa diaphragm shown in FIG. It is AA sectional drawing of the diaphragm 10. FIG.

【0047】本複合メサ構造30は、図1(b)のA−
A断面図に示すように、単結晶シリコンを用いた基板1
2に対して凸状態のメサ形状を有する第1メサ101が
形成され、更に、第1メサ101の頂部Bに対して、凹
状態のメサ形状を有する第2メサ102が頂部B上に形
成されて構成されている。
The composite mesa structure 30 corresponds to the A-
As shown in A sectional view, a substrate 1 using single crystal silicon
A first mesa 101 having a mesa shape in a convex state with respect to 2 is formed, and a second mesa 102 having a mesa shape in a concave state is formed on the top B with respect to the top B of the first mesa 101. It is configured.

【0048】また図1(a),(b)に示す本実施形態
の複合メサ型ダイアフラム10の基体(具体的には、単
結晶シリコン)上には、後述する複合メサ構造30の形
成方法に従って、前述の複合メサ構造30が形成されて
いる。
Further, a composite mesa structure 30 to be described later is formed on a substrate (specifically, single crystal silicon) of the composite mesa diaphragm 10 of the present embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The composite mesa structure 30 described above is formed.

【0049】この様に、第1メサ101の頂部Bに第2
メサ102を設けることに依り、エッチング条件(例え
ば、エッチャントの温度や濃度)のばらつきに起因する
エッチングレートの変化に影響されることなく、メサ角
θ1,θ2の各々を一定に保持すること及び寸法・形状の
制御性を維持することが可能となる複合メサ構造30を
実現することができるといった効果を奏する。
As described above, the second mesa 101 is provided on the top B of the first mesa 101.
By providing the mesa 102, each of the mesa angles θ1 and θ2 can be kept constant without being affected by a change in the etching rate due to a variation in etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant). -The composite mesa structure 30 capable of maintaining the controllability of the shape can be realized.

【0050】またこの様な複合メサ構造30に依り、複
合メサ型ダイアフラム10の第1メサ101及び第2メ
サ102のメサ角θ1及びθ2を一定に保持すると共に、
第1メサ101及び第2メサ102の寸法・形状の制御
性を維持した状態で、複合メサ型ダイアフラム10の軽
量化を図ることが可能となる複合メサ構造30を実現す
ることができるといった効果を奏する。
According to such a composite mesa structure 30, the mesa angles θ1 and θ2 of the first mesa 101 and the second mesa 102 of the composite mesa diaphragm 10 are kept constant, and
With the controllability of the size and shape of the first mesa 101 and the second mesa 102 maintained, the composite mesa structure 30 capable of reducing the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be realized. Play.

【0051】この様に複合メサ型ダイアフラム10の軽
量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結果、複
合メサ型ダイアフラム10の撓みの発生を回避して、こ
れに起因する圧力センサ20の特性(例えば、オフセッ
トやスパン)にばらつきの発生を回避できるようになる
複合メサ構造30を実現することができるといった効果
を奏する。
As described above, the weight of the composite mesa diaphragm 10 can be reduced while maintaining the dimensional controllability. As a result, the composite mesa diaphragm 10 can be prevented from bending, and the characteristics of the pressure sensor 20 due to this can be avoided. There is an effect that the composite mesa structure 30 that can avoid the occurrence of variations in (for example, offset and span) can be realized.

【0052】更に、第1メサ101及び第2メサ102
の軽量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結
果、圧力センサ20が一種の加速度センサとして働く現
象を回避でき、その結果、外乱である機械的振動に起因
する静電容量の無用な変化を回避できるようになる複合
メサ構造30を実現することができるといった効果を奏
する。
Further, the first mesa 101 and the second mesa 102
As a result, it is possible to avoid the phenomenon that the pressure sensor 20 works as a kind of acceleration sensor, and as a result, useless change of the capacitance due to mechanical vibration which is a disturbance. The composite mesa structure 30 can be realized.

【0053】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラム10の機械的強度の無用な低下を回避できるよ
うになる複合メサ構造30を実現することができるとい
った効果を奏する。
Further, as a result of avoiding unnecessary vibration caused by mechanical vibration as a disturbance, a composite mesa structure 30 capable of avoiding unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm 10 is realized. It has the effect of being able to do it.

【0054】次に、図面に基づき、複合メサ型ダイアフ
ラム10の形成される複合メサ構造30の形成方法を説
明する。
Next, a method for forming the composite mesa structure 30 in which the composite mesa diaphragm 10 is formed will be described with reference to the drawings.

【0055】図2(a)〜図2(e)は、本発明の複合
メサ構造30の形成方法を説明するための工程図であ
り、図2(f)は、複合メサ構造30を有するを用いた
複合メサ型ダイアフラム10を説明するための断面図で
ある。
FIGS. 2A to 2E are process diagrams for explaining a method of forming the composite mesa structure 30 according to the present invention. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a composite mesa diaphragm 10 used.

【0056】図2(a)→図2(b)→図2(c)の工
程は第1エッチング工程を示し、図2(d)→図2
(e)の工程は第2エッチング工程を示している。
2 (a) → FIG. 2 (b) → FIG. 2 (c) shows the first etching step, and FIG. 2 (d) → FIG.
The step (e) shows the second etching step.

【0057】第1エッチング工程は、単結晶シリコン基
板12上にマスク材11を成膜する工程(図2(a)参
照)と、この工程に続いて、第1メサ101の頂部Bに
応じたパターニングをフォトリソグラフィーを用いてマ
スク材11に実行して第1メサマスク14を作成する工
程(図2(b)参照)と、この工程に続いて、パターニ
ングに従って面方位(100)シリコン基板12の異方
性エッチングを行って第1メサ101を形成するする工
程(図2(c)参照)とから構成される。
The first etching step is a step of forming the mask material 11 on the single crystal silicon substrate 12 (see FIG. 2A), and following this step, the top part B of the first mesa 101 is used. A step of forming the first mesa mask 14 by performing patterning on the mask material 11 using photolithography (see FIG. 2B), and following this step, the difference in the plane orientation (100) of the silicon substrate 12 is determined in accordance with the patterning. Forming a first mesa 101 by performing anisotropic etching (see FIG. 2C).

【0058】この結果、メサ角θ1を有する第1メサ1
01が形成される。この様な第1メサ101において、
頂部Bは(100)結晶方位面で形成され、側面は(1
11)結晶方位面で形成されることになる。
As a result, the first mesa 1 having the mesa angle θ1
01 is formed. In such a first mesa 101,
The top portion B is formed with a (100) crystal orientation plane, and the side face is (1).
11) It is formed on the crystal orientation plane.

【0059】第2エッチング工程は、第1エッチング工
程に続いて、第1メサ101に異方性エッチングを行っ
て第1メサ101の重量を調節する工程であって、第1
メサ101の頂部B上にマスク材11を成膜し、第2メ
サ102の頂部Bに応じたパターニングをフォトリソグ
ラフィーを用いて実行して第1メサ101の頂部B上の
周縁部分にマスク材11を成膜して第2メサマスク16
を作成する工程(図2(d)参照)と、この工程に続い
て、パターニングに従って第1メサ101の異方性エッ
チングを行って第2メサ102を形成する工程(図2
(e)参照)とから構成される。
The second etching step is a step of adjusting the weight of the first mesa 101 by performing anisotropic etching on the first mesa 101 subsequent to the first etching step.
A mask material 11 is formed on the top portion B of the mesa 101, and patterning corresponding to the top portion B of the second mesa 102 is performed by using photolithography to form a mask material 11 on the peripheral portion of the top portion B of the first mesa 101. To form the second mesa mask 16
(See FIG. 2D), and a step of forming the second mesa 102 by performing anisotropic etching of the first mesa 101 according to patterning following this step (see FIG. 2D).
(See (e)).

【0060】この結果、図2(f)に示すようなメサ角
θ2を有する第2メサ102が形成される。この様な第
2メサ102において、頂部Bは(100)結晶方位面
で形成され、側面は(111)結晶方位面で形成される
ことになる。
As a result, a second mesa 102 having a mesa angle θ2 as shown in FIG. 2 (f) is formed. In such a second mesa 102, the top B is formed with the (100) crystal orientation plane, and the side face is formed with the (111) crystal orientation plane.

【0061】以上説明したように、本形成方法に依れ
ば、第1メサ101の頂部B上の周縁部分に第2メサマ
スク16を設ける第2エッチング工程に依り、請求項1
に記載の効果に加えて、頂部B(100)の面や複合メ
サ型ダイアフラム10周囲の(100)結晶方位面がエ
ッチングされる数倍のエッチング速度で第1メサ101
の底面積が減少することを防いでメサ寸法dの減少を回
避できる結果、メサ角θ1,θ2の各々を一定に保持する
ことが可能となり、メサの寸法・形状を精度良く制御す
ること(則ち、寸法・形状の制御性を維持すること)が
容易となる複合メサ構造30の形成方法を実現すること
ができるといった効果を奏する。
As described above, according to the present forming method, the second etching step of providing the second mesa mask 16 at the peripheral portion on the top B of the first mesa 101 is performed.
In addition to the effects described in (1), the first mesa 101 is etched at several times the etching rate of the surface of the top B (100) and the (100) crystal orientation surface around the composite mesa diaphragm 10.
As a result, it is possible to keep the mesa dimensions θ1 and θ2 constant and to control the size and shape of the mesa with high precision (rules). That is, it is possible to realize a method of forming the composite mesa structure 30 that facilitates the control of the size and shape).

【0062】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角θ1,θ2の各
々を一定に保持すること及び寸法・形状の制御性を維持
することが可能となる複合メサ構造30の形成方法を実
現することができるといった効果を奏する。
Further, each of the mesa angles θ1 and θ2 is kept constant without being affected by a change in the etching rate due to a variation in the etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant). There is an effect that a method for forming the composite mesa structure 30 capable of maintaining controllability can be realized.

【0063】次に、図面に基づき、複合メサ型ダイアフ
ラム10を用いた圧力センサ20の実施形態を説明す
る。
Next, an embodiment of the pressure sensor 20 using the composite mesa diaphragm 10 will be described with reference to the drawings.

【0064】図3は、複合メサ型ダイアフラム10を用
いた圧力センサ20を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view for explaining a pressure sensor 20 using the composite mesa diaphragm 10.

【0065】本圧力センサ20は、キャビティ204内
に生じた圧力の変化に応じて、キャビティ204中に張
設された複合メサ型ダイアフラム10が発生した変形量
を検出してキャビティ204内の圧力変化を検出する機
能を有する。
The pressure sensor 20 detects the amount of deformation generated by the composite mesa type diaphragm 10 stretched in the cavity 204 in accordance with the change in pressure generated in the cavity 204, and detects the pressure change in the cavity 204. Has the function of detecting

【0066】図3に示す複合メサ型ダイアフラム10
は、単結晶シリコン基板12の中央に薄肉部が形成さ
れ、更に、薄肉部202の中央に第1メサ101が形成
され、更に、第1メサ101の中央に第2メサ102が
形成された構成を有する。
The composite mesa diaphragm 10 shown in FIG.
Has a structure in which a thin portion is formed in the center of a single crystal silicon substrate 12, a first mesa 101 is formed in the center of a thin portion 202, and a second mesa 102 is formed in the center of the first mesa 101. Having.

【0067】またこのような複合メサ型ダイアフラム1
0を用いた圧力センサ20は、ガラス板211と、複合
メサ型ダイアフラム10とを、キャビティ204を介し
て接合して成る感圧チップを備えたものであって、複合
メサ型ダイアフラム10の下面が係止部材208に固定
され、所定の間隔を介して第1メサ101と対向する突
起部209及び基板12の厚さ方向に貫通する貫通孔2
10が係止部材208に設けられた構造を有する。
Further, such a composite mesa diaphragm 1
The pressure sensor 20 using 0 has a pressure-sensitive chip formed by bonding a glass plate 211 and a composite mesa-type diaphragm 10 via a cavity 204, and the lower surface of the composite mesa-type diaphragm 10 is The protrusion 209 is fixed to the locking member 208 and faces the first mesa 101 at a predetermined interval, and the through hole 2 penetrates in the thickness direction of the substrate 12.
10 has a structure provided on the locking member 208.

【0068】また、基板12と複合メサ型ダイアフラム
10の上面とが形成する静電容量を検出するために、基
板12の下面と複合メサ型ダイアフラム10の下面の各
々には、静電容量検出用の電極205,205が設けら
れている。
In order to detect the capacitance formed between the substrate 12 and the upper surface of the composite mesa-type diaphragm 10, each of the lower surface of the substrate 12 and the lower surface of the composite mesa-type diaphragm 10 has a capacitance detecting capacitance. Are provided.

【0069】このような構成を有する圧力センサ20に
おいては、貫通孔206を介して被測定部の圧力がキャ
ビティ204内に伝達されると複合メサ型ダイアフラム
10が変形し、この変形量を電極205,205を用い
て検出することができる。
In the pressure sensor 20 having such a configuration, when the pressure of the measured portion is transmitted to the cavity 204 through the through hole 206, the composite mesa diaphragm 10 is deformed, and the amount of this deformation is measured by the electrode 205. , 205 can be detected.

【0070】このような構成を有する圧力センサ20に
依れば、軽量化が可能となった複合メサ型ダイアフラム
10を用いることに依り、複合メサ型ダイアフラム10
の撓みの発生を回避して、これに起因する圧力センサ2
0の特性(例えば、オフセットやスパン)にばらつきの
発生を回避できるようになる圧力センサ20を実現する
ことができるといった効果を奏する。
According to the pressure sensor 20 having such a configuration, by using the composite mesa diaphragm 10 which can be reduced in weight, the composite mesa diaphragm 10 is used.
Of the pressure sensor 2 caused by the deflection of the pressure sensor 2
There is an effect that it is possible to realize the pressure sensor 20 that can avoid occurrence of variation in the characteristic of 0 (for example, offset or span).

【0071】更に、第1メサ101及び第2メサ102
の軽量化を寸法制御性を維持した状態で実現できる結
果、圧力センサ20が一種の加速度センサとして働く現
象を回避でき、その結果、外乱である機械的振動に起因
する静電容量の無用な変化を回避できるようになる圧力
センサ20を実現することができるといった効果を奏す
る。
Further, the first mesa 101 and the second mesa 102
As a result, it is possible to avoid the phenomenon that the pressure sensor 20 works as a kind of acceleration sensor, and as a result, useless change of the capacitance due to mechanical vibration which is a disturbance. The pressure sensor 20 which can avoid the problem can be realized.

【0072】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラム10の機械的強度の無用な低下を回避できるよ
うになる圧力センサ20を実現することができるといっ
た効果を奏する。
Further, as a result that unnecessary vibration caused by mechanical vibration, which is a disturbance, can be avoided, a pressure sensor 20 that can avoid unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm 10 is realized. It has the effect that it can be done.

【0073】[0073]

【発明の効果】請求項1に記載の発明に依れば、第1メ
サの頂部に第2メサを設けることに依り、頂部の(10
0)結晶方位面やダイアフラム周囲の(100)結晶方
位面がエッチングされる数倍のエッチング速度で第1メ
サの底面積が減少することを防いでメサ寸法dの減少を
回避できる結果、メサ角θ1,θ2の各々を一定に保持す
ることが可能となり、メサの寸法・形状を精度良く制御
すること(則ち、寸法・形状の制御性を維持すること)
が容易となる効果を奏する。
According to the first aspect of the present invention, by providing the second mesa on the top of the first mesa, the (10) of the top is provided.
0) The bottom area of the first mesa can be prevented from decreasing at an etching rate several times that at which the (100) crystal orientation plane around the diaphragm is etched and the decrease in the mesa dimension d can be avoided. It is possible to maintain each of θ1 and θ2 constant, and to precisely control the size and shape of the mesa (that is, to maintain the controllability of the size and shape).
The effect that becomes easy is produced.

【0074】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角θ1,θ2の各
々を一定に保持すること及び寸法・形状の制御性を維持
することが可能となる複合メサ構造を実現することがで
きるといった効果を奏する。
Further, each of the mesa angles θ1 and θ2 is kept constant without being affected by a change in the etching rate due to a variation in etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant). There is an effect that a composite mesa structure capable of maintaining controllability can be realized.

【0075】この様な複合メサ構造に依り、複合メサ型
ダイアフラムの第1メサ及び第2メサのメサ角θ1,θ2
の各々を一定に保持すると共に、第1メサ及び第2メサ
の寸法・形状の制御性を維持した状態で、複合メサ型ダ
イアフラムの軽量化を図ることが可能となる複合メサ構
造を実現することができるといった効果を奏する。
According to such a composite mesa structure, the mesa angles θ 1 and θ 2 of the first mesa and the second mesa of the composite mesa diaphragm are obtained.
Realizing a composite mesa structure capable of reducing the weight of the composite mesa-type diaphragm while maintaining the first and second mesas constant while controlling the dimensions and shapes of the first and second mesas. It has the effect that it can be done.

【0076】この様に複合メサ型ダイアフラムの軽量化
を寸法制御性を維持した状態で実現できる結果、複合メ
サ型ダイアフラムの撓みの発生を回避して、これに起因
する圧力センサの特性(例えば、オフセットやスパン)
にばらつきの発生を回避できるようになる複合メサ構造
を実現することができるといった効果を奏する。
As described above, the weight reduction of the composite mesa diaphragm can be realized while maintaining the dimensional controllability. As a result, the bending of the composite mesa diaphragm is avoided, and the characteristics of the pressure sensor (for example, Offset and span)
This has the effect of realizing a composite mesa structure that can avoid the occurrence of variations in the structure.

【0077】更に、第1メサ及び第2メサの軽量化を寸
法制御性を維持した状態で実現できる結果、圧力センサ
が一種の加速度センサとして働く現象を回避でき、その
結果、外乱である機械的振動に起因する静電容量の無用
な変化を回避できるようになる複合メサ構造を実現する
ことができるといった効果を奏する。
Furthermore, as a result of the weight reduction of the first mesa and the second mesa while maintaining the dimensional controllability, the phenomenon that the pressure sensor works as a kind of acceleration sensor can be avoided. There is an effect that a composite mesa structure capable of avoiding unnecessary change in capacitance due to vibration can be realized.

【0078】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラムの機械的強度の無用な低下を回避できるように
なる複合メサ構造を実現することができるといった効果
を奏する。
Further, a composite mesa structure capable of avoiding unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm as a result of avoiding unnecessary vibration due to mechanical vibration as a disturbance can be realized. It has the effect that it can be done.

【0079】請求項2に記載の発明に依れば、第1メサ
の頂部上の周縁部分に第2メサマスクを設ける第2エッ
チング工程に依り、請求項1に記載の効果に加えて、第
1メサの頂部に第2メサを設けることに依り、頂部の
(100)結晶方位面やダイアフラム周囲の(100)
結晶方位面がエッチングされる数倍のエッチング速度で
第1メサの底面積が減少することを防いでメサ寸法dの
減少を回避できる結果、メサ角θ1,θ2の各々を一定に
保持することが可能となり、メサの寸法・形状を精度良
く制御すること(則ち、寸法・形状の制御性を維持する
こと)が容易となる効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, the second etching step of providing the second mesa mask on the peripheral portion on the top of the first mesa depends on the first aspect. By providing the second mesa on the top of the mesa, the (100) crystal orientation plane on the top and the (100) crystal around the diaphragm
As a result, it is possible to prevent the bottom area of the first mesa from decreasing at an etching rate several times that at which the crystal orientation plane is etched, thereby avoiding a decrease in the mesa dimension d. As a result, each of the mesa angles θ1 and θ2 can be kept constant. This makes it possible to easily control the size and shape of the mesa with high accuracy (that is, to maintain the controllability of the size and shape).

【0080】更に、エッチング条件(例えば、エッチャ
ントの温度や濃度)のばらつきに起因するエッチングレ
ートの変化に影響されることなく、メサ角θ1,θ2の各
々を一定に保持すること及び寸法・形状の制御性を維持
することが可能となる複合メサ構造を実現することがで
きるといった効果を奏する。
Further, each of the mesa angles θ 1 and θ 2 is kept constant without being affected by a change in the etching rate due to a variation in etching conditions (for example, the temperature and concentration of the etchant), There is an effect that a composite mesa structure capable of maintaining controllability can be realized.

【0081】この様な複合メサ構造に依り、複合メサ型
ダイアフラムの第1メサ及び第2メサのメサ角θ1,θ2
の各々を一定に保持すると共に、第1メサ及び第2メサ
の寸法・形状の制御性を維持した状態で、複合メサ型ダ
イアフラムの軽量化を図ることが可能となる複合メサ構
造を実現することができるといった効果を奏する。
According to such a composite mesa structure, the mesa angles θ 1 and θ 2 of the first mesa and the second mesa of the composite mesa diaphragm are obtained.
Realizing a composite mesa structure capable of reducing the weight of the composite mesa-type diaphragm while maintaining the first and second mesas constant while controlling the dimensions and shapes of the first and second mesas. It has the effect that it can be done.

【0082】この様に複合メサ型ダイアフラムの軽量化
を寸法制御性を維持した状態で実現できる結果、複合メ
サ型ダイアフラムの撓みの発生を回避して、これに起因
する圧力センサの特性(例えば、オフセットやスパン)
にばらつきの発生を回避できるようになる複合メサ構造
を実現することができるといった効果を奏する。
As described above, it is possible to reduce the weight of the composite mesa diaphragm while maintaining the dimensional controllability. As a result, it is possible to avoid the bending of the composite mesa diaphragm and to obtain the characteristics of the pressure sensor (for example, Offset and span)
This has the effect of realizing a composite mesa structure that can avoid the occurrence of variations in the structure.

【0083】更に、第1メサ及び第2メサの軽量化を寸
法制御性を維持した状態で実現できる結果、圧力センサ
が一種の加速度センサとして働く現象を回避でき、その
結果、外乱である機械的振動に起因する静電容量の無用
な変化を回避できるようになる複合メサ構造を実現する
ことができるといった効果を奏する。
Further, the first and second mesas can be reduced in weight while maintaining the dimensional controllability. As a result, the phenomenon that the pressure sensor works as a kind of acceleration sensor can be avoided. There is an effect that a composite mesa structure capable of avoiding unnecessary change in capacitance due to vibration can be realized.

【0084】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラムの機械的強度の無用な低下を回避できるように
なる複合メサ構造を実現することができるといった効果
を奏する。
Further, it is possible to realize a composite mesa structure in which unnecessary vibration caused by mechanical vibration as a disturbance can be avoided, and as a result, unnecessary reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm can be avoided. It has the effect that it can be done.

【0085】請求項3に記載の発明に依れば、この様な
複合メサ構造に依り、複合メサ型ダイアフラムの第1メ
サ及び第2メサ角θ1,θ2の各々を一定に保持すると共
に、第1メサ及び第2メサの寸法・形状の制御性を維持
した状態で、複合メサ型ダイアフラムの軽量化を図るこ
とが可能となる複合メサ型ダイアフラムを実現すること
ができるといった効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, the first mesa and the second mesa angles θ1 and θ2 of the composite mesa diaphragm are kept constant, and the first mesa angle is kept constant. With the controllability of the size and shape of the first mesa and the second mesa maintained, an effect is obtained that a composite mesa diaphragm capable of reducing the weight of the composite mesa diaphragm can be realized.

【0086】請求項4に記載の発明に依れば、軽量化が
可能となった複合メサ型ダイアフラムを用いることに依
り、複合メサ型ダイアフラムの撓みの発生を回避して、
これに起因する圧力センサの特性(例えば、オフセット
やスパン)にばらつきの発生を回避できるようになる圧
力センサを実現することができるといった効果を奏す
る。
According to the fourth aspect of the present invention, the use of the composite mesa diaphragm, which can be reduced in weight, avoids the bending of the composite mesa diaphragm.
There is an effect that it is possible to realize a pressure sensor that can avoid the occurrence of variations in the characteristics (for example, offset and span) of the pressure sensor due to this.

【0087】更に、第1メサ及び第2メサの軽量化を寸
法制御性を維持した状態で実現できる結果、圧力センサ
が一種の加速度センサとして働く現象を回避でき、その
結果、外乱である機械的振動に起因する静電容量の無用
な変化を回避できるようになる圧力センサを実現するこ
とができるといった効果を奏する。
Furthermore, as a result of the weight reduction of the first mesa and the second mesa while maintaining the dimensional controllability, the phenomenon that the pressure sensor works as a kind of acceleration sensor can be avoided. There is an effect that a pressure sensor that can avoid unnecessary change in capacitance due to vibration can be realized.

【0088】また、外乱である機械的振動に起因する無
用な振動を回避できるようになる結果、複合メサ型ダイ
アフラムの機械的強度の無用な低下を回避できるように
なる圧力センサを実現することができるといった効果を
奏する。
Further, it is possible to realize a pressure sensor capable of avoiding useless vibration caused by mechanical vibration as a disturbance, thereby preventing useless reduction in mechanical strength of the composite mesa diaphragm. It has the effect of being able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は、複合メサ構造を有するを用いた
複合メサ型ダイアフラムを説明するための底面図であ
り、図1(b)は、図1(a)の複合メサ型ダイアフラ
ムのA−A断面図である。
FIG. 1 (a) is a bottom view for explaining a composite mesa diaphragm using a composite mesa structure, and FIG. 1 (b) is a composite mesa diaphragm shown in FIG. 1 (a). It is AA sectional drawing of.

【図2】図2(a)〜図2(e)は、本発明の複合メサ
構造の形成方法を説明するための工程図であり、図2
(f)は、複合メサ構造を有するを用いた複合メサ型ダ
イアフラムを説明するための断面図である。
FIGS. 2A to 2E are process diagrams for explaining a method for forming a composite mesa structure according to the present invention.
(F) is a sectional view for explaining a composite mesa diaphragm using a composite mesa structure.

【図3】複合メサ型ダイアフラムを用いた圧力センサを
説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a pressure sensor using a composite mesa diaphragm.

【図4】従来のダイアフラムを用いた圧力センサを説明
するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a conventional pressure sensor using a diaphragm.

【図5】図5(a)〜図5(h)は、図4のダイアフラ
ムの形成方法を説明するための工程図である。
5 (a) to 5 (h) are process diagrams for explaining a method of forming the diaphragm of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 複合メサ型ダイアフラム 11 マスク材 101 第1メサ 102 第2メサ 12 基板 14 第1メサマスク 16 第2メサマスク 20 圧力センサ 204 キャビティ 30 複合メサ構造 θ1 第1メサのメサ角 θ2 第2メサのメサ角 Reference Signs List 10 composite mesa diaphragm 11 mask material 101 first mesa 102 second mesa 12 substrate 14 first mesa mask 16 second mesa mask 20 pressure sensor 204 cavity 30 composite mesa structure θ1 mesa angle of first mesa θ2 mesa angle of second mesa

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板に対して凸状態のメサ形状を有する
第1メサが形成されると共に、当該第1メサの頂部に対
して、凹状態のメサ形状を有する第2メサが当該頂部上
に少なくとも1つ以上形成されて構成されている、 ことを特徴とする複合メサ構造。
A first mesa having a mesa shape in a convex state with respect to a substrate is formed, and a second mesa having a mesa shape in a concave state is formed on the top with respect to the top of the first mesa. A composite mesa structure, wherein at least one or more are formed and configured.
【請求項2】 前記複合メサ構造の形成方法であって、 基板上にマスク材を成膜し、前記第1メサの頂部に応じ
たパターニングをフォトリソグラフィーを用いて当該マ
スク材に実行して第1メサマスクを作成し、当該パター
ニングに従って基体の異方性エッチングを行って前記第
1メサを形成する第1エッチング工程と、 前記第1エッチング工程に続いて、前記第1メサの頂部
上にマスク材を成膜し、前記第2メサの頂部に応じたパ
ターニングをフォトリソグラフィーを用いて実行して前
記第1メサの頂部上の周縁部分にマスク材を成膜して第
2メサマスクを作成し、当該パターニングに従って当該
第1メサの異方性エッチングを行って前記第2メサを形
成する第2エッチング工程とを有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の複合メサ構造の形成
方法。
2. A method for forming a composite mesa structure, comprising: forming a mask material on a substrate; and performing patterning according to the top of the first mesa on the mask material using photolithography. Forming a first mesa by forming a first mesa mask and performing anisotropic etching of the base in accordance with the patterning; forming a mask material on top of the first mesa following the first etching step; The second mesa mask is formed by performing patterning according to the top of the second mesa using photolithography to form a mask material on a peripheral portion on the top of the first mesa, and forming a second mesa mask. A second etching step of forming the second mesa by performing anisotropic etching of the first mesa according to patterning. Structure forming method.
【請求項3】 基体上に前記複合メサ構造を有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の複合メサ構造を用い
た複合メサ型ダイアフラム。
3. The composite mesa diaphragm according to claim 1, wherein the composite mesa structure is provided on a base.
【請求項4】 キャビティ内に生じた圧力の変化に応じ
て、当該キャビティ中に張設されたダイアフラムが発生
した変形量を検出して当該キャビティ内の圧力変化を検
出する圧力センサにおいて、 前記ダイアフラムとして前記複合メサ型ダイアフラムを
用いて構成されたことを特徴とする請求項3に記載の複
合メサ型ダイアフラムを用いた圧力センサ。
4. A pressure sensor for detecting a change in pressure generated in a cavity by detecting a deformation amount generated by a diaphragm stretched in the cavity according to a change in pressure generated in the cavity, wherein the diaphragm includes: The pressure sensor using a composite mesa diaphragm according to claim 3, wherein the pressure sensor is configured using the composite mesa diaphragm.
JP26725396A 1996-10-08 1996-10-08 Composite mesa structure, method of forming the same, and composite mesa diaphragm and pressure sensor using the same Withdrawn JPH10111202A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0997721A4 (en) * 1998-05-14 2002-11-05 Masayoshi Esashi Pressure sensor and a method of manufacturing the same
US6820487B2 (en) 2000-03-07 2004-11-23 Masayoshi Esahi Reflective moveable diaphragm unit and pressure sensor containing same
KR20200072776A (en) 2018-12-13 2020-06-23 금강테크 (주) Iot interworking mat type sensing device of capacitance pressure detecting type

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