JPH1082708A - 拡散型圧力変換器 - Google Patents
拡散型圧力変換器Info
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- JPH1082708A JPH1082708A JP8255538A JP25553896A JPH1082708A JP H1082708 A JPH1082708 A JP H1082708A JP 8255538 A JP8255538 A JP 8255538A JP 25553896 A JP25553896 A JP 25553896A JP H1082708 A JPH1082708 A JP H1082708A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 感度や直線性等の諸特性を犠牲にすることな
く、拡散やホトリソ等の製造工程によるばらつきを抑
え、オフセットやオフセット温度特性の改善を図り、通
電ドリフトや温度再現性に優れ、温度補償が容易な拡散
型圧力変換器を提供する。 【解決手段】 略長方形のダイヤフラム部の裏面側にダ
イヤフラム部の長手方向に沿って２つの剛体部を形成
し、この２つの剛体部により応力値が一定となる領域に
２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記剛体部と平行に、か
つ、直線的に配置する。
く、拡散やホトリソ等の製造工程によるばらつきを抑
え、オフセットやオフセット温度特性の改善を図り、通
電ドリフトや温度再現性に優れ、温度補償が容易な拡散
型圧力変換器を提供する。 【解決手段】 略長方形のダイヤフラム部の裏面側にダ
イヤフラム部の長手方向に沿って２つの剛体部を形成
し、この２つの剛体部により応力値が一定となる領域に
２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記剛体部と平行に、か
つ、直線的に配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶方位（１０
０）面であるＮ形シリコン基板を採用した拡散型圧力変
換器に関し、特に、オフセット、オフセット温度特性の
改善を図った拡散型圧力変換器のピエゾ抵抗素子の配置
に関する。
０）面であるＮ形シリコン基板を採用した拡散型圧力変
換器に関し、特に、オフセット、オフセット温度特性の
改善を図った拡散型圧力変換器のピエゾ抵抗素子の配置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶方位（１００）面であるＮ形シリコ
ン基板を採用した従来の拡散型圧力変換器を図９ないし
図１０を参照して説明する。
ン基板を採用した従来の拡散型圧力変換器を図９ないし
図１０を参照して説明する。
【０００３】一般に、使用するシリコン基板の結晶方位
面やダイヤフラム部の形状により、その応力分布が特定
されてしまうため、最適なピエゾ抵抗素子の配置はほぼ
決定されてしまう。図９は、結晶方位（１００）面のＮ
形シリコン基板に略長方形のダイヤフラム部を形成した
従来の拡散型圧力変換器のダイヤフラム部の表面側を示
す平面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘから見たこの
拡散型圧力変換器の断面図である。従来の拡散型圧力変
換器では、ダイヤフラム部の各々の長辺側に位置する起
歪領域の表面側に、各々１つの端部ピエゾ抵抗素子が配
置され、ダイヤフラム部の略中央に位置する起歪領域の
表面側に、２つの中央部ピエゾ抵抗素子が各々並行して
配置されている。
面やダイヤフラム部の形状により、その応力分布が特定
されてしまうため、最適なピエゾ抵抗素子の配置はほぼ
決定されてしまう。図９は、結晶方位（１００）面のＮ
形シリコン基板に略長方形のダイヤフラム部を形成した
従来の拡散型圧力変換器のダイヤフラム部の表面側を示
す平面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘから見たこの
拡散型圧力変換器の断面図である。従来の拡散型圧力変
換器では、ダイヤフラム部の各々の長辺側に位置する起
歪領域の表面側に、各々１つの端部ピエゾ抵抗素子が配
置され、ダイヤフラム部の略中央に位置する起歪領域の
表面側に、２つの中央部ピエゾ抵抗素子が各々並行して
配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の拡散型圧力変換器では、チップの小型化に伴って、
図９のａ、ｂ、ｂ’で示した各々のピエゾ抵抗素子間の
距離が縮まり、特に近接して設けられた中央部ピエゾ抵
抗素子３１，３３においては、拡散工程やホトリソ工程
の影響を強く受けることにより、個々の抵抗値やその温
度特性（ＴＣＲ）にばらつきを生じ、オフセットやオフ
セット温度特性が悪化するという問題があった。また、
中央部ピエゾ抵抗素子３１，３３が近接することによ
り、リーク電流等の問題が生じ、通電ドリフトや温度再
現性が悪化するという問題があった。これに対し、他の
結晶方位面のシリコン基板を採用した場合には、各々の
中央部ピエゾ抵抗素子をダイヤフラム部の長手方向に対
して直線的に配置することも可能であるが、結晶方位
（１００）面のＮ形シリコン基板を採用した場合には、
応力分布の関係から、感度や直線性等の諸特性を犠牲に
しなければ実現不可能であった。
来の拡散型圧力変換器では、チップの小型化に伴って、
図９のａ、ｂ、ｂ’で示した各々のピエゾ抵抗素子間の
距離が縮まり、特に近接して設けられた中央部ピエゾ抵
抗素子３１，３３においては、拡散工程やホトリソ工程
の影響を強く受けることにより、個々の抵抗値やその温
度特性（ＴＣＲ）にばらつきを生じ、オフセットやオフ
セット温度特性が悪化するという問題があった。また、
中央部ピエゾ抵抗素子３１，３３が近接することによ
り、リーク電流等の問題が生じ、通電ドリフトや温度再
現性が悪化するという問題があった。これに対し、他の
結晶方位面のシリコン基板を採用した場合には、各々の
中央部ピエゾ抵抗素子をダイヤフラム部の長手方向に対
して直線的に配置することも可能であるが、結晶方位
（１００）面のＮ形シリコン基板を採用した場合には、
応力分布の関係から、感度や直線性等の諸特性を犠牲に
しなければ実現不可能であった。
【０００５】本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、
これらの欠点を除去するためになされたものであり、感
度や直線性等の諸特性を犠牲にすることなく、拡散やホ
トリソ等の製造工程によるばらつきを抑え、オフセット
やオフセット温度特性の改善を図り、通電ドリフトや温
度再現性に優れ、温度補償が容易な拡散型圧力変換器を
得ることを目的としている。
これらの欠点を除去するためになされたものであり、感
度や直線性等の諸特性を犠牲にすることなく、拡散やホ
トリソ等の製造工程によるばらつきを抑え、オフセット
やオフセット温度特性の改善を図り、通電ドリフトや温
度再現性に優れ、温度補償が容易な拡散型圧力変換器を
得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は結晶方位（１００）面のＮ形シリコン基板
に略長方形のダイヤフラム部を形成し、該ダイヤフラム
部の各々の長辺側に位置する起歪領域の表面側に各々１
つの端部ピエゾ抵抗素子を形成し、該ダイヤフラム部の
略中央に位置する起歪領域の表面側に２つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子を形成し、各々の端部ピエゾ抵抗素子と各々
の中央部ピエゾ抵抗素子との間に位置する前記ダイヤフ
ラム部の裏面側にダイヤフラム部の長手方向に沿って２
つの剛体部を形成し、この２つの剛体部により応力値が
一定となる領域に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記剛
体部と平行に、かつ、直線的に配置することにより拡散
型圧力変換器を構成している。また、結晶方位（１０
０）面のＮ形シリコン基板に略長方形のダイヤフラム部
を形成し、該ダイヤフラム部の各々の長辺側に位置する
起歪領域の表面側に各々１つの端部ピエゾ抵抗素子を形
成し、該ダイヤフラム部の略中央に位置する起歪領域の
表面側に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を形成し、各々の
端部ピエゾ抵抗素子と各々の中央部ピエゾ抵抗素子との
間に位置する前記ダイヤフラム部の裏面側にダイヤフラ
ム部の長手方向に沿って２つの剛体部を形成し、この２
つの剛体部により応力値が一定となる領域に２つの中央
部ピエゾ抵抗素子を前記剛体部と平行に、かつ、直線的
に配置するとともに、ダイヤフラム部の中心部から１つ
の端部ピエゾ抵抗素子の中心部までのＹ軸方向の距離と
ダイヤフラム部の中心部から１つの中央部ピエゾ抵抗素
子の中心部までのＸ軸方向の距離をほぼ等しく配置する
ことにより拡散型圧力変換器を構成している。
に、本発明は結晶方位（１００）面のＮ形シリコン基板
に略長方形のダイヤフラム部を形成し、該ダイヤフラム
部の各々の長辺側に位置する起歪領域の表面側に各々１
つの端部ピエゾ抵抗素子を形成し、該ダイヤフラム部の
略中央に位置する起歪領域の表面側に２つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子を形成し、各々の端部ピエゾ抵抗素子と各々
の中央部ピエゾ抵抗素子との間に位置する前記ダイヤフ
ラム部の裏面側にダイヤフラム部の長手方向に沿って２
つの剛体部を形成し、この２つの剛体部により応力値が
一定となる領域に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記剛
体部と平行に、かつ、直線的に配置することにより拡散
型圧力変換器を構成している。また、結晶方位（１０
０）面のＮ形シリコン基板に略長方形のダイヤフラム部
を形成し、該ダイヤフラム部の各々の長辺側に位置する
起歪領域の表面側に各々１つの端部ピエゾ抵抗素子を形
成し、該ダイヤフラム部の略中央に位置する起歪領域の
表面側に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を形成し、各々の
端部ピエゾ抵抗素子と各々の中央部ピエゾ抵抗素子との
間に位置する前記ダイヤフラム部の裏面側にダイヤフラ
ム部の長手方向に沿って２つの剛体部を形成し、この２
つの剛体部により応力値が一定となる領域に２つの中央
部ピエゾ抵抗素子を前記剛体部と平行に、かつ、直線的
に配置するとともに、ダイヤフラム部の中心部から１つ
の端部ピエゾ抵抗素子の中心部までのＹ軸方向の距離と
ダイヤフラム部の中心部から１つの中央部ピエゾ抵抗素
子の中心部までのＸ軸方向の距離をほぼ等しく配置する
ことにより拡散型圧力変換器を構成している。
【０００７】
【実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
の形態を詳細に説明する。
【０００８】図１は本発明の第１の実施の形態の拡散型
圧力変換器のダイヤフラム部の平面図であり、図２は図
１のＩＩ−ＩＩから見たこの拡散型圧力変換器の断面図
である。１は結晶方位（１００）面のＮ形シリコンから
なる基板で、その裏面からエッチング等の方法により、
起歪部である略長方形のダイヤフラム部３が形成されて
いる。このダイヤフラム部３の各々の長辺側に位置する
起歪領域の表面側には、拡散により２つの端部ピエゾ抵
抗素子２１ａ，２３ａが形成されており、ダイヤフラム
部３の略中央に位置する起歪領域の表面側には、端部ピ
エゾ抵抗素子２１ａ，２３ａと同様に２つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子１１ａ，１３ａがダイヤフラム部３の長手方
向に対して直線的に形成されている。この端部ピエゾ抵
抗素子２１ａと中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａと
の間並びに中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａと端部
ピエゾ抵抗素子２３ａとの間のダイヤフラム部３の裏面
側には、ダイヤフラム部３の長手方向に沿って、図１な
いし図２に示す形状の剛体部５ａ，５ａが各々形成され
ている。
圧力変換器のダイヤフラム部の平面図であり、図２は図
１のＩＩ−ＩＩから見たこの拡散型圧力変換器の断面図
である。１は結晶方位（１００）面のＮ形シリコンから
なる基板で、その裏面からエッチング等の方法により、
起歪部である略長方形のダイヤフラム部３が形成されて
いる。このダイヤフラム部３の各々の長辺側に位置する
起歪領域の表面側には、拡散により２つの端部ピエゾ抵
抗素子２１ａ，２３ａが形成されており、ダイヤフラム
部３の略中央に位置する起歪領域の表面側には、端部ピ
エゾ抵抗素子２１ａ，２３ａと同様に２つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子１１ａ，１３ａがダイヤフラム部３の長手方
向に対して直線的に形成されている。この端部ピエゾ抵
抗素子２１ａと中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａと
の間並びに中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａと端部
ピエゾ抵抗素子２３ａとの間のダイヤフラム部３の裏面
側には、ダイヤフラム部３の長手方向に沿って、図１な
いし図２に示す形状の剛体部５ａ，５ａが各々形成され
ている。
【０００９】図３は本発明の第１の実施の形態の拡散型
圧力変換器の実効応力値を求め、その応力分布を模式的
に示したものである。同様に、図４は従来の拡散型圧力
変換器の実効応力値を求め、図３と同様にその応力分布
を模式的に示したものである。剛体部５ａ，５ａを有し
ていない従来の拡散型圧力変換器では、図４のＤ−Ｄ’
応力分布、Ｅ−Ｅ’応力分布を見ればわかるように、ダ
イヤフラム部５１の長手方向に対して応力値が一定では
なく、圧力検出感度を最大とするためには、２つの中央
部ピエゾ抵抗素子をダイヤフラム部５１の長手方向に対
して直線的に配置することは不可能であった。これに対
して、本発明の第１の実施の形態においては、図３のＡ
−Ａ’応力分布、Ｂ−Ｂ’応力分布を見ればわかるよう
に、ダイヤフラム部３の長手方向に対して応力値が一定
な領域が存在（図５のα，β，γ参照）し、この領域内
においては、２つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３
ａをダイヤフラム部３の長手方向に対して直線的に配置
することが可能となる。この応力値が一定な領域は、剛
体部５ａの長手方向の長さにより決まり、ここではその
長さを、ダイヤフラム部３の長手方向に対して直線的に
配置された２つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａ
の長さを合わせた長さよりも長く形成することにより、
応力値が一定となる領域内に、２つの中央部ピエゾ抵抗
素子１１ａ，１３ａを、この剛体部５ａと平行に、か
つ、直線的に配置することが可能となる。また、２つの
中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａがダイヤフラム部
３の略中央部において近接する距離が、従来の並行して
配置された中央部ピエゾ抵抗素子３１，３３の間の距離
と等しい場合においても、対面する面積（体積）が小さ
い分だけリーク電流等に対して有利となる。このよう
に、最適な領域に中央部ピエゾ抵抗素子を配置すること
により、個々のピエゾ抵抗素子の抵抗値やＴＣＲをほぼ
同じに形成することができるため、２つの中央部ピエゾ
抵抗素子が近接することにより生じるオフセットやオフ
セット温度特性の悪化を防ぎ、リーク電流等の諸問題を
抑えることができる。また、直線性や通電ドリフト、温
度再現性の低減に効果があるとともに、拡散型圧力変換
器の小型化に対して非常に効果がある。なお、中央部ピ
エゾ抵抗素子１１ａ，１３ａの実質的な部分が応力値が
一定となる領域内に配置されていれば、ほぼ同様の効果
を得ることができる。
圧力変換器の実効応力値を求め、その応力分布を模式的
に示したものである。同様に、図４は従来の拡散型圧力
変換器の実効応力値を求め、図３と同様にその応力分布
を模式的に示したものである。剛体部５ａ，５ａを有し
ていない従来の拡散型圧力変換器では、図４のＤ−Ｄ’
応力分布、Ｅ−Ｅ’応力分布を見ればわかるように、ダ
イヤフラム部５１の長手方向に対して応力値が一定では
なく、圧力検出感度を最大とするためには、２つの中央
部ピエゾ抵抗素子をダイヤフラム部５１の長手方向に対
して直線的に配置することは不可能であった。これに対
して、本発明の第１の実施の形態においては、図３のＡ
−Ａ’応力分布、Ｂ−Ｂ’応力分布を見ればわかるよう
に、ダイヤフラム部３の長手方向に対して応力値が一定
な領域が存在（図５のα，β，γ参照）し、この領域内
においては、２つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３
ａをダイヤフラム部３の長手方向に対して直線的に配置
することが可能となる。この応力値が一定な領域は、剛
体部５ａの長手方向の長さにより決まり、ここではその
長さを、ダイヤフラム部３の長手方向に対して直線的に
配置された２つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａ
の長さを合わせた長さよりも長く形成することにより、
応力値が一定となる領域内に、２つの中央部ピエゾ抵抗
素子１１ａ，１３ａを、この剛体部５ａと平行に、か
つ、直線的に配置することが可能となる。また、２つの
中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａがダイヤフラム部
３の略中央部において近接する距離が、従来の並行して
配置された中央部ピエゾ抵抗素子３１，３３の間の距離
と等しい場合においても、対面する面積（体積）が小さ
い分だけリーク電流等に対して有利となる。このよう
に、最適な領域に中央部ピエゾ抵抗素子を配置すること
により、個々のピエゾ抵抗素子の抵抗値やＴＣＲをほぼ
同じに形成することができるため、２つの中央部ピエゾ
抵抗素子が近接することにより生じるオフセットやオフ
セット温度特性の悪化を防ぎ、リーク電流等の諸問題を
抑えることができる。また、直線性や通電ドリフト、温
度再現性の低減に効果があるとともに、拡散型圧力変換
器の小型化に対して非常に効果がある。なお、中央部ピ
エゾ抵抗素子１１ａ，１３ａの実質的な部分が応力値が
一定となる領域内に配置されていれば、ほぼ同様の効果
を得ることができる。
【００１０】次に、図３のＣ−Ｃ’応力分布を見ればわ
かるように、本発明の第１の実施の形態の拡散型圧力変
換器においては、剛体部５ａ，５ａの働きにより、剛体
部５ａ，５ａが形成されていない箇所のダイヤフラム部
３に応力集中が生じ、この領域（例えば、図５のα，
β，γ）に各々のピエゾ抵抗素子を形成することによ
り、高感度な拡散型圧力変換器を得ることができる。ま
た、剛体部５ａ，５ａ間の距離を狭めることにより、感
度や直線性を向上させることができるが、中央部ピエゾ
抵抗素子が直線的に配置されているため、容易に実現可
能であり、これは、特に微圧用に最適な拡散型圧力変換
器を得る上で非常に効果がある。
かるように、本発明の第１の実施の形態の拡散型圧力変
換器においては、剛体部５ａ，５ａの働きにより、剛体
部５ａ，５ａが形成されていない箇所のダイヤフラム部
３に応力集中が生じ、この領域（例えば、図５のα，
β，γ）に各々のピエゾ抵抗素子を形成することによ
り、高感度な拡散型圧力変換器を得ることができる。ま
た、剛体部５ａ，５ａ間の距離を狭めることにより、感
度や直線性を向上させることができるが、中央部ピエゾ
抵抗素子が直線的に配置されているため、容易に実現可
能であり、これは、特に微圧用に最適な拡散型圧力変換
器を得る上で非常に効果がある。
【００１１】ところで、微圧用の拡散型圧力変換器にお
いては、そのダイヤフラム部３の厚さを極めて薄く形成
する必要があるが、その際に、ＳＯＩシリコン基板を用
いることにより、ダイヤフラム部３の厚さの制御が容易
となるため、高精度な微圧用拡散型圧力変換器を得る上
で非常に効果がある。
いては、そのダイヤフラム部３の厚さを極めて薄く形成
する必要があるが、その際に、ＳＯＩシリコン基板を用
いることにより、ダイヤフラム部３の厚さの制御が容易
となるため、高精度な微圧用拡散型圧力変換器を得る上
で非常に効果がある。
【００１２】さらに、従来の拡散型圧力変換器において
は、ホトリソ工程のアライメント精度等の影響により、
ダイヤフラム部５１の短手方向に対して中央部ピエゾ抵
抗素子３１，３３の配置がずれてしまった場合、中央部
ピエゾ抵抗素子３１，３３が並行に配置されているた
め、一方の中央部ピエゾ抵抗素子（例えば、３１）の応
力値は＋側にシフトし、もう一方の中央部ピエゾ抵抗素
子（例えば、３３）の応力値は−側にシフトすると言う
ように、お互いの応力値に対して各々異なる方向（＋
側、−側）にシフトしてしまう（図４のＦ−Ｆ’応力分
布参照）。同様に端部ピエゾ抵抗素子４１，４３も各々
異なる方向（＋側、−側）にシフトしてしまう。通常こ
れら４つのピエゾ抵抗素子（中央部ピエゾ抵抗素子、端
部ピエゾ抵抗素子）は、ブリッジ接続により出力感度を
向上させているため、各々のピエゾ抵抗素子の抵抗値の
変化の積（例えば、中央部ピエゾ抵抗素子３１と端部ピ
エゾ抵抗素子４１との積に対して、中央部ピエゾ抵抗素
子３３と端部ピエゾ抵抗素子４３との積）に対して出力
値変化してしまうことになる。したがって、僅かなアラ
イメントのずれが直線性に大きく影響してしまうことに
なる。これに対して、本発明の第１の実施の形態の拡散
型圧力変換器においては、ホトリソ工程のアライメント
精度等の影響により、ダイヤフラム部３の短手方向に対
して中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａの配置がずれ
てしまった場合であっても、中央部ピエゾ抵抗素子１１
ａ，１３ａが、剛体部５ａに対して平行に、かつ、直線
的に配置されているため、２つの中央部ピエゾ抵抗素子
１１ａ，１３ａの応力値は、ピーク値から−側へシフト
することになるが同じ値となり、端部ピエゾ抵抗素子２
１ａ，２３ａの応力値は、中央部ピエゾ抵抗素子１１
ａ，１３ａと同様に、ピーク値からは共に−側へシフト
することになるが、各々の応力値はほぼ同じ値となるた
め（図３のＣ−Ｃ’応力分布参照）、これらをブリッジ
接続した場合の出力値の変化を極微小に抑えることがで
き、直線性の改善に非常に効果がある。
は、ホトリソ工程のアライメント精度等の影響により、
ダイヤフラム部５１の短手方向に対して中央部ピエゾ抵
抗素子３１，３３の配置がずれてしまった場合、中央部
ピエゾ抵抗素子３１，３３が並行に配置されているた
め、一方の中央部ピエゾ抵抗素子（例えば、３１）の応
力値は＋側にシフトし、もう一方の中央部ピエゾ抵抗素
子（例えば、３３）の応力値は−側にシフトすると言う
ように、お互いの応力値に対して各々異なる方向（＋
側、−側）にシフトしてしまう（図４のＦ−Ｆ’応力分
布参照）。同様に端部ピエゾ抵抗素子４１，４３も各々
異なる方向（＋側、−側）にシフトしてしまう。通常こ
れら４つのピエゾ抵抗素子（中央部ピエゾ抵抗素子、端
部ピエゾ抵抗素子）は、ブリッジ接続により出力感度を
向上させているため、各々のピエゾ抵抗素子の抵抗値の
変化の積（例えば、中央部ピエゾ抵抗素子３１と端部ピ
エゾ抵抗素子４１との積に対して、中央部ピエゾ抵抗素
子３３と端部ピエゾ抵抗素子４３との積）に対して出力
値変化してしまうことになる。したがって、僅かなアラ
イメントのずれが直線性に大きく影響してしまうことに
なる。これに対して、本発明の第１の実施の形態の拡散
型圧力変換器においては、ホトリソ工程のアライメント
精度等の影響により、ダイヤフラム部３の短手方向に対
して中央部ピエゾ抵抗素子１１ａ，１３ａの配置がずれ
てしまった場合であっても、中央部ピエゾ抵抗素子１１
ａ，１３ａが、剛体部５ａに対して平行に、かつ、直線
的に配置されているため、２つの中央部ピエゾ抵抗素子
１１ａ，１３ａの応力値は、ピーク値から−側へシフト
することになるが同じ値となり、端部ピエゾ抵抗素子２
１ａ，２３ａの応力値は、中央部ピエゾ抵抗素子１１
ａ，１３ａと同様に、ピーク値からは共に−側へシフト
することになるが、各々の応力値はほぼ同じ値となるた
め（図３のＣ−Ｃ’応力分布参照）、これらをブリッジ
接続した場合の出力値の変化を極微小に抑えることがで
き、直線性の改善に非常に効果がある。
【００１３】図６は本発明の第２の実施の形態の拡散型
圧力変換器のダイヤフラム部の表面側を示す平面図で、
一方の端部ピエゾ抵抗素子２１ｂをダイヤフラム部３の
左側寄りに、もう一方の端部ピエゾ抵抗素子２３ｂをダ
イヤフラム部３の右側寄りに配置したものである。この
ように、端部ピエゾ抵抗素子を各々、図５のβ，γで示
す応力値が一定した領域内の任意の箇所に設けることに
より、本発明の第１の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができるとともに、端部ピエゾ抵抗素子を任意の箇所
に設けることができるため、配線パターンを含めたパタ
ーン設計の自由度を増すことができる。
圧力変換器のダイヤフラム部の表面側を示す平面図で、
一方の端部ピエゾ抵抗素子２１ｂをダイヤフラム部３の
左側寄りに、もう一方の端部ピエゾ抵抗素子２３ｂをダ
イヤフラム部３の右側寄りに配置したものである。この
ように、端部ピエゾ抵抗素子を各々、図５のβ，γで示
す応力値が一定した領域内の任意の箇所に設けることに
より、本発明の第１の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができるとともに、端部ピエゾ抵抗素子を任意の箇所
に設けることができるため、配線パターンを含めたパタ
ーン設計の自由度を増すことができる。
【００１４】図７ないし図８は、本発明の第３、第４の
実施の形態の拡散型圧力変換器のダイヤフラム部の表面
側を示す平面図で、本発明の第１、第２の実施の形態の
拡散型圧力変換器と主に異なる点は、中央部ピエゾ抵抗
素子のＸ軸方向に対する配置を限定したことにある。
実施の形態の拡散型圧力変換器のダイヤフラム部の表面
側を示す平面図で、本発明の第１、第２の実施の形態の
拡散型圧力変換器と主に異なる点は、中央部ピエゾ抵抗
素子のＸ軸方向に対する配置を限定したことにある。
【００１５】ダイヤフラム部３の中心部から１つの端部
ピエゾ抵抗素子２１ａの中心部までのＹ軸方向の距離Ｙ
１と、ダイヤフラム部３の中心部から１つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子１３ｂの中心部までのＸ軸方向の距離Ｘ１と
をほぼ等しく、同様にダイヤフラム部３の中心部からも
う１つの端部ピエゾ抵抗素子２３ａの中心部までのＹ軸
方向の距離−Ｙ１（≒Ｙ１）と、ダイヤフラム部３の中
心部からもう１つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ｂの中心
部までのＸ軸方向の距離−Ｘ１（≒Ｘ１）とをほぼ等し
く配置することにより、拡散工程やホトリソ工程のばら
つきを低減し、本発明の第１、第２の実施の形態に比
べ、さらに、オフセットやオフセット温度特性を改善す
ることができる。
ピエゾ抵抗素子２１ａの中心部までのＹ軸方向の距離Ｙ
１と、ダイヤフラム部３の中心部から１つの中央部ピエ
ゾ抵抗素子１３ｂの中心部までのＸ軸方向の距離Ｘ１と
をほぼ等しく、同様にダイヤフラム部３の中心部からも
う１つの端部ピエゾ抵抗素子２３ａの中心部までのＹ軸
方向の距離−Ｙ１（≒Ｙ１）と、ダイヤフラム部３の中
心部からもう１つの中央部ピエゾ抵抗素子１１ｂの中心
部までのＸ軸方向の距離−Ｘ１（≒Ｘ１）とをほぼ等し
く配置することにより、拡散工程やホトリソ工程のばら
つきを低減し、本発明の第１、第２の実施の形態に比
べ、さらに、オフセットやオフセット温度特性を改善す
ることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明あっ
ては次に列挙する効果を得ることができる。
ては次に列挙する効果を得ることができる。
【００１７】（１） ２つの中央部ピエゾ抵抗素子をダ
イヤフラム部の長手方向に対して直線的に配置したた
め、２つのピエゾ抵抗素子が近接することがなくなり、
拡散やホトリソ工程における悪影響を回避することがで
き、オフセットやオフセット温度特性を改善することが
できるとともに、リーク電流等を低減することができ
る。また、直線性や通電ドリフト、温度再現性も低減す
ることができるため、温度補償を精度良く簡単に行うこ
とができ、温度特性が良好で高精度な拡散型圧力変換器
を容易に得ることができるとともに、小型化や微圧用に
最適な拡散型圧力変換器を容易に得ることができる。
イヤフラム部の長手方向に対して直線的に配置したた
め、２つのピエゾ抵抗素子が近接することがなくなり、
拡散やホトリソ工程における悪影響を回避することがで
き、オフセットやオフセット温度特性を改善することが
できるとともに、リーク電流等を低減することができ
る。また、直線性や通電ドリフト、温度再現性も低減す
ることができるため、温度補償を精度良く簡単に行うこ
とができ、温度特性が良好で高精度な拡散型圧力変換器
を容易に得ることができるとともに、小型化や微圧用に
最適な拡散型圧力変換器を容易に得ることができる。
【００１８】（２） ピエゾ抵抗素子やダイヤフラム部
の形成等におけるホトリソ工程のアライメントずれの影
響を最小とすることができるため、直線性に優れた拡散
型圧力変換器を得ることができるとともに、温度特性が
良好で高精度な拡散型圧力変換器を得ることができる。
また、製品歩留を向上することができる。
の形成等におけるホトリソ工程のアライメントずれの影
響を最小とすることができるため、直線性に優れた拡散
型圧力変換器を得ることができるとともに、温度特性が
良好で高精度な拡散型圧力変換器を得ることができる。
また、製品歩留を向上することができる。
【００１９】（３） 端部ピエゾ抵抗素子の配置を任意
に設定することができるため、パターン設計の自由度が
増す。
に設定することができるため、パターン設計の自由度が
増す。
【００２０】（４） ダイヤフラム部の中心部から１つ
の端部ピエゾ抵抗素子の中心部までのＹ軸方向の距離
と、ダイヤフラム部の中心部から１つの中央部ピエゾ抵
抗素子の中心部までのＸ軸方向の距離とをほぼ等しく配
置することにより、拡散工程やホトリソ工程のばらつき
を低減し、さらにオフセットやオフセット温度特性を改
善することができる。
の端部ピエゾ抵抗素子の中心部までのＹ軸方向の距離
と、ダイヤフラム部の中心部から１つの中央部ピエゾ抵
抗素子の中心部までのＸ軸方向の距離とをほぼ等しく配
置することにより、拡散工程やホトリソ工程のばらつき
を低減し、さらにオフセットやオフセット温度特性を改
善することができる。
【００２１】（５） ＳＯＩ構造のシリコン基板を用い
ることにより、ダイヤフラム部の厚さの制御を容易と
し、さらに微圧用に最適な拡散型圧力変換器を得ること
ができる。
ることにより、ダイヤフラム部の厚さの制御を容易と
し、さらに微圧用に最適な拡散型圧力変換器を得ること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の拡散型圧力変換器
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩから見た本発明の第１の実施
の形態の拡散型圧力変換器の断面図。
の形態の拡散型圧力変換器の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の拡散型圧力変換器
の応力分布を示す模式図。
の応力分布を示す模式図。
【図４】従来の拡散型圧力変換器の応力分布を示す模式
図。
図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の拡散型圧力変換器
の底面図。
の底面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の拡散型圧力変換器
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の拡散型圧力変換器
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
【図８】本発明の第４の実施の形態の拡散型圧力変換器
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
のダイヤフラム部の表面側を示す平面図。
【図９】従来の拡散型圧力変換器のダイヤフラム部の表
面側を示す平面図。
面側を示す平面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘから見た従来の拡散型圧力変換
器の断面図。
器の断面図。
１：基板、 ３，５１：ダイヤ
フラム部、５ａ，５ｂ：剛体部、 ７：厚
肉部、１１ａ，１１ｂ，３１，１３ａ，１３ｂ，３３：
中央部ピエゾ抵抗素子、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，４
１，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，４３：端部ピエゾ抵抗素
子。
フラム部、５ａ，５ｂ：剛体部、 ７：厚
肉部、１１ａ，１１ｂ，３１，１３ａ，１３ｂ，３３：
中央部ピエゾ抵抗素子、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，４
１，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，４３：端部ピエゾ抵抗素
子。
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶方位（１００）面のＮ形シリコン基
板に略長方形のダイヤフラム部を形成し、該ダイヤフラ
ム部の各々の長辺側に位置する起歪領域の表面側に各々
１つの端部ピエゾ抵抗素子を形成し、該ダイヤフラム部
の略中央に位置する起歪領域の表面側に２つの中央部ピ
エゾ抵抗素子を形成し、各々の端部ピエゾ抵抗素子と各
々の中央部ピエゾ抵抗素子との間に位置する前記ダイヤ
フラム部の裏面側にダイヤフラム部の長手方向に沿って
２つの剛体部を形成し、この２つの剛体部により応力値
が一定となる領域に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記
剛体部と平行に、かつ、直線的に配置したことを特徴と
する拡散型圧力変換器。 - 【請求項２】 結晶方位（１００）面のＮ形シリコン基
板に略長方形のダイヤフラム部を形成し、該ダイヤフラ
ム部の各々の長辺側に位置する起歪領域の表面側に各々
１つの端部ピエゾ抵抗素子を形成し、該ダイヤフラム部
の略中央に位置する起歪領域の表面側に２つの中央部ピ
エゾ抵抗素子を形成し、各々の端部ピエゾ抵抗素子と各
々の中央部ピエゾ抵抗素子との間に位置する前記ダイヤ
フラム部の裏面側にダイヤフラム部の長手方向に沿って
２つの剛体部を形成し、この２つの剛体部により応力値
が一定となる領域に２つの中央部ピエゾ抵抗素子を前記
剛体部と平行に、かつ、直線的に配置するとともに、ダ
イヤフラム部の中心部から１つの端部ピエゾ抵抗素子の
中心部までのＹ軸方向の距離とダイヤフラム部の中心部
から１つの中央部ピエゾ抵抗素子の中心部までのＸ軸方
向の距離をほぼ等しく配置したことを特徴とする拡散型
圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08255538A JP3084616B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 拡散型圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08255538A JP3084616B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 拡散型圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1082708A true JPH1082708A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3084616B2 JP3084616B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=17280129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08255538A Expired - Lifetime JP3084616B2 (ja) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | 拡散型圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084616B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100374838C (zh) * | 2005-08-18 | 2008-03-12 | 复旦大学 | 单片硅基soi高温低漂移压力传感器 |
| CN100439235C (zh) * | 2007-06-27 | 2008-12-03 | 温州大学 | 一种压力传感器硅芯片制作方法 |
-
1996
- 1996-09-05 JP JP08255538A patent/JP3084616B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100374838C (zh) * | 2005-08-18 | 2008-03-12 | 复旦大学 | 单片硅基soi高温低漂移压力传感器 |
| CN100439235C (zh) * | 2007-06-27 | 2008-12-03 | 温州大学 | 一种压力传感器硅芯片制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3084616B2 (ja) | 2000-09-04 |
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