(57)【要約】【課題】ダイヤフラム割れを防止し、耐久性に優れたダイヤフラム型センサを得る。【解決手段】シリコン基板にダイヤフラムを形成するキャビティを設け、該シリコン基板のキャビティ側にベース基板を接合してなるダイヤフラム型センサにおいて、ダイヤフラム部に直交するキャビティの中心軸を想定したとき、この中心軸に関し、シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称とする。【選択図】図１
2010048693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板に、ダイヤフラムを形成するキャビティを設け、該シリコン基板のキャビティ側にベース基板を接合してなるダイヤフラム型センサにおいて、
前記ダイヤフラムに直交するキャビティの中心軸を想定したとき、該軸に関し、シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称としたことを特徴とするダイヤフラム型センサ。
【請求項２】
請求項１記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記キャビティは、該キャビティの中心軸を含むシリコン基板とベース基板の断面形状が該中心軸に関し回転非対称となるように、前記シリコン基板及び前記ベース基板の平面中心に対して偏心しているダイヤフラム型センサ。
【請求項３】
請求項１記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記シリコン基板とベース基板の外面の一部に、前記シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称にする傾斜面または凹部を設けたダイヤフラム型センサ。
【請求項４】
請求項３記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記傾斜面または凹部は、樹脂接着剤を介して外装パッケージに接合される前記ベース基板の実装面に設けたダイヤフラム型センサ。
【請求項５】
請求項３または４記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記キャビティは上記中心軸に関して対称な平面矩形状または平面多角形状をなし、
前記傾斜面または凹部は、このキャビティを上記中心軸及び対向する二つの頂点部を通る仮想平面で二分割したとき、その一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないダイヤフラム型センサ。
【請求項６】
請求項３または４記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記キャビティは上記中心軸に関して対称な平面円形状をなし、
前記傾斜面または凹部は、このキャビティを上記中心軸を通る仮想平面で二分割したとき、その一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないダイヤフラム型センサ。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれか一項記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記傾斜面は、前記ベース基板の厚さ寸法を基板中央側より基板周縁部側で小さくするダイヤフラム型センサ。
【請求項８】
請求項１記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記シリコン基板とベース基板の接合面の一部に、前記シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称にする凹部を設け、この凹部が真空密閉されているダイヤフラム型センサ。
【請求項９】
請求項８記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記凹部を前記キャビティに連通させたダイヤフラム型センサ。
【請求項１０】
請求項８または９記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記キャビティは上記中心軸に関して対称な平面矩形状または平面多角形状をなし、
前記凹部は、このキャビティを上記中心軸及び対向する二つの頂点部を通る仮想平面で二分割したとき、その一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないダイヤフラム型センサ。
【請求項１１】
請求項８または９記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記キャビティは上記中心軸に関して対称な平面円形状をなし、
前記凹部は、このキャビティを上記中心軸を通る仮想平面で二分割したとき、その一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないダイヤフラム型センサ。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のダイヤフラム型センサにおいて、前記凹部は、非連続であるダイヤフラム型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの変位量に基づいて圧力または加速度を測定するダイヤフラム型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のタイヤ空気圧などを測定する半導体圧力センサとして、ダイヤフラム型の半導体圧力センサが知られている。ダイヤフラム型は、ダイヤフラム及びキャビティを表裏面に形成したシリコン基板と、このシリコン基板のキャビティを閉じるように該シリコン基板に接合したベース基板とを備え、ダイヤフラムの各辺上に配置した複数の圧力感応抵抗素子からなるブリッジ回路の中点電位を圧力測定電圧として外部回路へ出力する。例えばシリコン基板のダイヤフラム側から圧力が印加されると、ダイヤフラムが歪み、この歪み度合に応じて圧力感応抵抗素子の抵抗値が変化し、ブリッジ回路の中点電位が変化することから、外部回路が中点電位変化に基づいて圧力を測定できるようになっている。この圧力センサは、樹脂接着剤によりベース基板が防水パッケージに接合され、防水パッケージと一体で外部回路に実装される。
【特許文献１】特開平６−２８９０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来構造の圧力センサでは、落下などによりベース基板側から衝撃が加えられると、その衝撃エネルギーを受けたダイヤフラムが大きく振動し、結果としてダイヤフラムが割れてしまっていた。この課題は、半導体圧力センサに限らず、例えば特許文献１に記載された半導体加速度センサや静電容量圧力センサなど、ダイヤフラムを用いたダイヤフラム型センサ一般に、同様に生じる。
【０００４】
本発明は、以上の問題意識に基づき、ダイヤフラム割れを防止し、耐久性に優れたダイヤフラム型センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ダイヤフラム割れの原因が、従来のセンサ構造ではダイヤフラム中心と基板中心が一致していて、基板側から受けた衝撃エネルギーがダイヤフラム周縁から中心に向かって均一に伝わるため、ダイヤフラム中心で受ける衝撃エネルギーが大きいことにあるとの結論に達して、完成されたものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、シリコン基板に、ダイヤフラムを形成するキャビティを設け、該シリコン基板のキャビティ側にベース基板を接合してなるダイヤフラム型センサにおいて、ダイヤフラムに直交するキャビティの中心軸を想定したとき、該軸に関し、シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称としたことを特徴としている。この構成によれば、シリコン基板とベース基板からダイヤフラムに伝播するエネルギー伝播経路が一様でなく、ダイヤフラム周縁に伝わった衝撃エネルギーは、その周縁方向において不均一となり、異なる位相差をもってダイヤフラム中心に伝わることから、該ダイヤフラム中心で打ち消しあう作用をする。よって、ダイヤフラム中心で受ける衝撃エネルギーは緩和され、ダイヤフラムの振動を抑えることができる。
【０００７】
具体的な態様としては、キャビティをシリコン基板及びベース基板の平面中心に対して偏心させて設け、シリコン基板とベース基板の断面形状をキャビティの中心軸に関して回転非対称にする。この態様によれば、シリコン基板とベース基板に新たな加工を施す必要がなく、容易である。
【０００８】
別の態様としては、シリコン基板とベース基板の外面の一部に、シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称にする傾斜面または凹部を設ける。この傾斜面または凹部は、例えば、樹脂接着剤を介して外装パッケージに接合されるベース基板の実装面に設けることができる。この場合、ベース基板と外装パッケージの間に充填される樹脂接着剤が衝撃吸収材として機能するので、傾斜面または凹部を設けた領域ではベース基板に伝わる衝撃エネルギーがより低減され、この結果、ダイヤフラムに伝わる衝撃エネルギーは周縁方向において不均一になる。
【０００９】
上記傾斜面または凹部は、キャビティが中心軸に関して対称な平面矩形状または平面多角形状をなす場合は、対向する二つの頂点部と中心軸を通る仮想平面で二分割したとき一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないことが好ましい。一方、キャビティが中心軸に関して対称な平面円形状をなす場合は、中心軸を通る仮想平面で二分割したとき一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないことが好ましい。この態様によれば、ベース基板に伝わる衝撃エネルギーを最大限に減らすことができる。
【００１０】
傾斜面は、ベース基板の厚さ寸法を基板中央側より基板周縁部側で小さくするテーパー形状をなすことが実際的である。
【００１１】
さらに別の態様としては、シリコン基板とベース基板の接合面の一部に、シリコン基板とベース基板の断面形状を回転非対称にする凹部を設け、この凹部を真空密閉する。この態様によれば、真空密閉された凹部で衝撃エネルギーの干渉が生じることから、ダイヤフラムに伝わる衝撃エネルギーは周縁方向において不均一となる。この凹部は、キャビティに連通させて設けることができる。
【００１２】
上記凹部は、キャビティが中心軸に関して対称な平面矩形状または平面多角形状をなす場合は、対向する二つの頂点部と中心軸を通る仮想平面で二分割したとき一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないことが好ましい。キャビティが中心軸に関して対称な平面円形状をなす場合は、中心軸を通る仮想平面で二分割したとき一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周に形成されていないことが好ましい。一方のキャビティ外周に形成した凹部は、連続であっても非連続であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シリコン基板とベース基板からダイヤフラムに伝わる衝撃エネルギーは、ダイヤフラム周縁方向において異なる位相をもち、ダイヤフラム中心で打ち消しあう作用をするので、ダイヤフラムが受ける衝撃エネルギーを緩和でき、該衝撃エネルギーによるダイヤフラムの振動を抑えることができる。これにより、ダイヤフラム割れを回避でき、耐久性に優れたダイヤフラム型センサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示している。図１及び図２は、本発明の第１実施形態によるダイヤフラム型センサ１の主要部を示す断面図及び平面図である。
【００１５】
ダイヤフラム型センサ１は、絶対圧を検出する半導体圧力センサであって、圧力検出用のダイヤフラム２１とキャビティ２０を表裏面に形成したシリコン基板１０と、このシリコン基板１０にキャビティ２０が真空密閉されるようにして接合したベース基板３０とを備えている。
【００１６】
シリコン基板１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３を介して第１シリコン基板１１と第２シリコン基板１２を貼り合わせてなるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板である。第１シリコン基板１１は、複数の圧力感応抵抗素子２２を埋設した回路形成面（図１の上面）を有している。回路形成面は、複数の圧力感応抵抗素子２２の上方位置を除いて、シリコン酸化膜１４で覆われている。シリコン酸化膜１４上には各圧力感応抵抗素子２２に導通する配線２３及びパッド２４が設けられ、さらに圧力感応抵抗素子２２、配線２３及びシリコン酸化膜１４はシリコンナイトライド（Ｓｉ3Ｎ4）からなるパッシベーション膜１５で絶縁保護されている。パッド２４は、パッシベーション膜１５から露出しており、外部の測定装置に接続可能となっている。本実施形態では圧力感応抵抗素子２２としてピエゾ素子を用いるが、これに限定されない。
【００１７】
シリコン基板１０には、第２シリコン基板１２とシリコン酸化膜１３の一部を第２シリコン基板１２側からドライエッチングにより除去することによって上記キャビティ（凹部）２０が形成され、このキャビティ２０の上面を構成するシリコン酸化膜１３及び第１シリコン基板１１によって上記ダイヤフラム２１が形成されている。図２に示されるように、ダイヤフラム２１は平面視矩形をなし、ダイヤフラム２１の矩形輪郭の各辺にかかるようにして複数の圧力感応抵抗素子２２が配置されている。ダイヤフラム２１の平面形状は、圧力を受けて歪む形状であれば他の形状でもよく、圧力感応抵抗素子２２の数、配置も任意に設定可能である。
【００１８】
ベース基板３０は、シリコン基板１０を支持するシリコン基板である。このベース基板３０は、基板中央でキャビティ２０に臨み、基板周縁部で第２シリコン基板１２に接合する表面３０ａとは反対側の裏面３０ｂで、外装パッケージ３５に樹脂接着剤３６により接合されている。
【００１９】
ダイヤフラム型センサ１は、ダイヤフラム２１が外面に付加される圧力に応じて歪むと、その歪み度合いに応じて複数の圧力感応抵抗素子２２の抵抗値が変化し、この複数の圧力感応抵抗素子２２で構成されたブリッジ回路の中点電位がセンサ出力として測定装置に出力される。測定装置は、各パッド２４を介して、外装パッケージ３５に実装されたダイヤフラム型センサ１に接続され、このダイヤフラム型センサ１の出力（中点電位変化）に基づいて圧力を測定できるようになっている。
【００２０】
この第１実施形態において、平面視矩形をなすキャビティ２０は、ダイヤフラム２１に直交するキャビティ２０の中心軸Ｘを想定したとき、この中心軸Ｘに関してシリコン基板１０とベース基板３０を合わせた断面形状が回転非対称となるように、シリコン基板１０の平面中心Ｏに対して偏心させて設けられている。図３は、シリコン基板１０とベース基板３０の基板形状を模式的に示している。ここで、中心軸Ｘに関して回転非対称とは、中心軸Ｘを中心にしてシリコン基板１０とベース基板３０を回転させたとき、元の位置から３６０°回転させた状態以外では、その断面形状が一致しないことを意味する。より具体的には、ベース基板３０は、凹凸のない平面基板であり、中心軸Ｘに関して一様な（対称な）断面形状を有している。一方、シリコン基板１０は、キャビティ２０の周囲に残した幅寸法Ｗａ〜Ｗｄがキャビティ２０の上下（図２及び図３の垂直方向）で、また、キャビティ２０の左右（図２及び図３の水平方向）で異なっていて（Ｗａ＞Ｗｂ、Ｗｃ＞Ｗｄ、Ｗａ＝Ｗｃ、Ｗｂ＝Ｗｄ）、その断面形状は中心軸Ｘに関して回転非対称となっている。別言すれば、シリコン基板１０は、キャビティ２０の周囲に、キャビティ２０の対向する二つの頂点部と中心軸Ｘを通る仮想平面（キャビティ２０の対角線）を境にして、幅広の第１エリアＳ１と幅狭の第２エリアＳ２（幅狭エリア）を有している。よって、ベース基板３０とシリコン基板１０の全体としての断面形状は、中心軸Ｘに関して回転非対称となる。
【００２１】
落下などによりダイヤフラム型センサ１が外装パッケージ３５側から衝撃を受けると、その衝撃エネルギーＥは、ベース基板３０からシリコン基板１０に伝わり、ダイヤフラム２１の周縁から中心へ向かう。衝撃エネルギーＥの伝播経路は図１の太矢印で示されている。上述したようにシリコン基板１０はキャビティ２０の周囲の幅寸法Ｗａ〜Ｗｄが対面で異なるので、衝撃エネルギーＥの伝播経路も異なり、ダイヤフラム２１の周縁に伝わる衝撃エネルギーＥは、ダイヤフラム２１の対面同士で、エネルギー差及び位相差を生じる。このような位相の異なる衝撃エネルギーＥはダイヤフラム２１の中心で打ち消しあう作用をし、ダイヤフラム２１の周縁部に伝わる衝撃エネルギーＥよりもダイヤフラム２１の中心で実際に受ける衝撃エネルギーＥは小さくなる。これにより、衝撃によるダイヤフラム２１の振動は抑えられ、ダイヤフラム割れを防止できる。
【００２２】
この第１実施形態では、シリコン基板１０の幅寸法Ｗａ〜Ｗｄをキャビティ２０の上下方向及び左右方向の対面で異ならせているが、キャビティ２０の左右方向のみまたは上下方向のみに、シリコン基板１０の幅寸法が異なるようにキャビティ２０を偏心させて設けてもよい。図４（ａ）はキャビティ２０の上下方向でシリコン基板１０の幅寸法が異なるようにキャビティ２０を偏心させた場合（Ｗａ＞Ｗｂ、Ｗｃ＝Ｗｄ）を、図４（ｂ）はキャビティ２０の左右方向でシリコン基板１０の幅寸法が異なるようにキャビティ２０を偏心させた場合（Ｗａ＝Ｗｂ、Ｗｃ＞Ｗｄ）を示している。
【００２３】
以上では、キャビティ２０をシリコン基板１０の平面中心Ｏから偏心させて設けた実施形態について説明したが、以下では、キャビティ２０の中心軸Ｘとシリコン基板１０の平面中心Ｏを一致させてキャビティ２０を設け、ベース基板３０とシリコン基板１０の断面形状を中心軸Ｘに関して回転非対称とする加工を施した第２〜第４実施形態について説明する。
【００２４】
図５及び図６は、本発明の第２実施形態によるダイヤフラム型センサ２０１の主要部を示す断面図及び平面図である。この第２実施形態は、外装パッケージ３５と接合されるベース基板３０の裏面（実装面）３０ｂに、キャビティ２０の中心軸Ｘに関してベース基板３０の断面形状を回転非対称とする傾斜面αを設けた実施形態である。
【００２５】
図６に示されるように、キャビティ２０は平面視矩形であり、傾斜面αは、キャビティ２０の上下方向（図６の垂直方向）の一方の外周と左右方向（図６の水平方向）の一方の外周に沿って形成されている。別言すれば、傾斜面αは、キャビティ２０の対向する二つの頂点部と中心軸Ｘを通る仮想平面で二分割されたと想定したときに、一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周には形成されていない。これに対し、シリコン基板１０は、キャビティ２０の周囲で一定の幅寸法Ｗを有し、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転対称な一様の断面形状をなしており、シリコン基板１０とベース基板３０の全体としての断面形状は、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称となっている。
【００２６】
傾斜面αは、ドライエッチング加工またはラッピング加工により、ベース基板３０の厚さ寸法（図５の上下方向の寸法）が基板中央側より基板周縁部側で小さくなるように形成する。この傾斜面αを設けた領域（図６にハッチングを付して示す）では、傾斜面αを設けていない領域に比べて、より多くの樹脂接着剤３６がベース基板３０と外装パッケージ３５の間に充填される。よって、落下などによりダイヤフラム型センサ２０１が外装パッケージ３５側から衝撃を受けると、樹脂接着剤３６が衝撃エネルギーＥを吸収するように作用し、傾斜面αを設けた領域ではベース基板３０に伝わる衝撃エネルギーＥが低減する。またベース基板３０の断面形状がキャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称なことから、衝撃エネルギーＥの伝播経路も異なる。この結果、ダイヤフラム２１の周縁に伝わる衝撃エネルギーＥは、その周縁方向、すなわち、ダイヤフラム２１の各対面でエネルギー量及び位相が異なり、位相の異なる衝撃エネルギーＥがダイヤフラム２１の中心で相殺される。これにより、ダイヤフラム２１の周縁部に伝わる衝撃エネルギーＥよりもダイヤフラム２１の中心で実際に受ける衝撃エネルギーＥは小さくなり、衝撃によるダイヤフラム２１の振動を抑制できる。
【００２７】
この第２実施形態において、傾斜面αは、キャビティ２０の上下方向の一方の外周と左右方向の一方の外周に沿って形成してあるが、キャビティ２０の上下方向の一方の外周のみ、または、左右方向の一方の外周のみに形成してもよく、外周に沿って非連続であってもよい。また、傾斜面αの代わりに、ベース基板３０の厚さ寸法（図５の上下方向の寸法）を一部小さくする凹部を設けてもよい。このようなシリコン基板１０とベース基板３０の断面形状をキャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称とする傾斜面または凹部は、ベース基板３０の実装面３０ｂに限らず、例えばベース基板３０の側面やシリコン基板１０の側面など、シリコン基板１０とベース基板３０の外面一部に形成することができる。
【００２８】
図７〜図１０は、本発明の第３実施形態を示している。図７及び図８は、本発明の第３実施形態によるダイヤフラム型センサ３０１の主要部を示す断面図及び平面図である。この第３実施形態は、シリコン基板１０とベース基板３０の接合界面に、シリコン基板１０とベース基板３０の断面形状をキャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称とする凹部４０を設けた実施形態である。凹部４０は、ベース基板３０の表面３０ａにドライエッチング加工または機械的な研磨加工により形成されていて、シリコン基板１０とベース基板３０の接合により真空状態で密閉されている。
【００２９】
図８に示されるように、キャビティ２０は平面視矩形であり、凹部４０は、キャビティ２０の上下方向（図８の垂直方向）の一方の外周と左右方向（図８の水平方向）の一方の外周に沿って連続形成されている。別言すれば、凹部４０は、キャビティ２０の対向する二つの頂点部と中心軸Ｘを通る仮想平面で二分割されたと想定したときに、一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周には形成されていない。これに対し、シリコン基板１０は、キャビティ２０の周囲で一定の幅寸法Ｗを有し、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転対称な一様の断面形状をなしており、シリコン基板１０とベース基板３０の全体としての断面形状は、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称となっている。
【００３０】
落下などによりダイヤフラム型センサ３０１が外装パッケージ３５側から衝撃を受けると、その衝撃エネルギーＥは、ベース基板３０からシリコン基板１０に伝わり、ダイヤフラム２１の周縁から中心へ向かう。このエネルギー伝播経路中、シリコン基板１０とベース基板３０の接合界面では、図９に示されるように、真空密閉された凹部４０で衝撃エネルギーＥが干渉を起こす。この結果、ダイヤフラム２１の周縁に伝わる衝撃エネルギーＥは周縁方向においてエネルギー量及び位相が異なり、位相の異なる衝撃エネルギーＥがダイヤフラム２１の中心で相殺される。よって、ダイヤフラム２１の周縁部に伝わる衝撃エネルギーＥよりもダイヤフラム２１の中心で実際に受ける衝撃エネルギーＥは小さくなり、衝撃によるダイヤフラム２１の振動を抑制できる。
【００３１】
この第３実施形態において、凹部４０は、キャビティ２０の上下方向の一方の外周と左右方向の一方の外周に沿って形成してあるが、キャビティ２０の上下方向の一方の外周のみ、または、左右方向の一方の外周のみに形成してもよく、外周に沿って非連続であってもよい。図１０に、キャビティ２０の上下左右方向の一方の外周に非連続で設けた凹部４０を示す。また凹部４０は、シリコン基板１０側に形成されていても、シリコン基板１０とベース基板３０の両方に形成されていてもよい。
【００３２】
図１１及び図１２は、本発明の第４実施形態によるダイヤフラム型センサ４０１の主要部を示す断面図及び平面図である。この第４実施形態は、シリコン基板１０とベース基板３０の接合界面に、キャビティ２０に連通させて、シリコン基板１０とベース基板３０の断面形状をキャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称とする連通凹部５０を設けた実施形態である。連通凹部５０は、ベース基板３０の表面３０ａにドライエッチング加工または機械的な研磨加工により形成されていて、シリコン基板１０とベース基板３０の接合によりキャビティ２０とともに真空状態で密閉されている。
【００３３】
図１２に示されるように、キャビティ２０は平面視矩形であり、連通凹部５０は、キャビティ２０の上下方向（図１２の垂直方向）の一方の外周と左右方向（図１２の水平方向）の一方の外周に沿って連続形成されている。別言すれば、連通凹部５０は、キャビティ２０の対向する二つの頂点部と中心軸Ｘを通る仮想平面で二分割されたと想定したときに、一方のキャビティ外周に形成され、他方のキャビティ外周には形成されていない。これに対し、シリコン基板１０は、キャビティ２０の周囲で一定の幅寸法Ｗを有し、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転対称な一様の断面形状をなしており、シリコン基板１０とベース基板３０の全体としての断面形状は、キャビティ２０の中心軸Ｘに関して回転非対称となっている。
【００３４】
落下などによりダイヤフラム型センサ４０１が外装パッケージ３５側から衝撃を受けると、その衝撃エネルギーＥは、ベース基板３０からシリコン基板１０に伝わり、ダイヤフラム２１の周縁から中心へ向かう。このエネルギー伝播経路中、シリコン基板１０とベース基板３０の接合界面では、真空密閉されたキャビティ２０に連通する連通凹部４０で衝撃エネルギーＥが干渉を起こす。この結果、ダイヤフラム２１の周縁に伝わる衝撃エネルギーＥは周縁方向においてエネルギー量及び位相が異なり、位相の異なる衝撃エネルギーＥがダイヤフラム２１の中心で相殺される。よって、ダイヤフラム２１の周縁部に伝わる衝撃エネルギーＥよりもダイヤフラム２１の中心で実際に受ける衝撃エネルギーＥは小さくなり、衝撃によるダイヤフラム２１の振動を抑制できる。
【００３５】
この第４実施形態において、連通凹部５０は、キャビティ２０の上下方向の一方の外周と左右方向の一方の外周に沿って形成してあるが、キャビティ２０の上下方向の一方の外周のみ、または、左右方向の一方の外周のみに形成してもよく、外周に沿って非連続であってもよい。また凹部連通５０は、シリコン基板１０側に形成されていても、シリコン基板１０とベース基板３０の両方に形成されていてもよい。
【００３６】
以上の各実施形態では、キャビティ２０を平面視矩形で設けているが、キャビティ２０の平面形状は、任意であり、例えば六角形状のような中心軸Ｘに関して対称な平面多角形状としても、中心軸Ｘに関して対称な平面円形状としてもよい。
【００３７】
以上では、キャビティが真空状態で保持されて絶対圧力を検出する絶対圧センサに本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は、キャビティが外方に通じていて所定の基準圧力との差分を検出する差圧センサにも適用可能である。また半導体圧力センサに限らず、静電容量型の圧力センサ、加速度センサなど、ダイヤフラムを具備するダイヤフラム型センサ一般に本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態によるダイヤフラム型センサの主要部を図２のＩ−Ｉ線に沿って示す断面図である。
【図２】同ダイヤフラム型センサの主要部をダイヤフラム側から見て示す平面図である。
【図３】同ダイヤフラム型センサの基板形状を説明する模式図である。
【図４】同ダイヤフラム型センサの変形例を示す断面図である。
【図５】第２実施形態によるダイヤフラム型センサの主要部を図６のＶ−Ｖ線に沿って示す断面図である。
【図６】同ダイヤフラム型センサの主要部をダイヤフラム側から見て示す平面図である。
【図７】第３実施形態によるダイヤフラム型センサの主要部を図８のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って示す断面図である。
【図８】同ダイヤフラム型センサの主要部をダイヤフラム側から見て示す平面図である。
【図９】基板接合面に設けた凹部で起きるエネルギーの干渉を説明する模式図である。
【図１０】同ダイヤフラム型センサの変形例を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態によるダイヤフラム型センサの主要部を図１２のＸＩ−ＸＩ線に沿って示す断面図である。
【図１２】同ダイヤフラム型センサの主要部をダイヤフラム側から見て示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ダイヤフラム型センサ
１０    半導体基板
１１    第１シリコン基板
１２    第２シリコン基板
１３    シリコン酸化膜
１４    シリコン酸化膜
１５    パッシベーション
２０    キャビティ
２１    ダイヤフラム
２２    圧力感応抵抗素子
２３    配線
２４    パッド
３０    ベース基板
３０ａ  表面（接合面）
３０ｂ  裏面（実装面）
４０    凹部
５０    連通凹部
α      傾斜面
Ｅ      衝撃エネルギー
Ｏ      平面中心（基板中心）
Ｘ      中心軸
【図１】
2010048693.tif 000003
【図２】
2010048693.tif 000004
【図３】
2010048693.tif 000005
【図４】
2010048693.tif 000006
【図５】
2010048693.tif 000007
【図６】
2010048693.tif 000008
【図７】
2010048693.tif 000009
【図８】
2010048693.tif 000010
【図９】
2010048693.tif 000011
【図１０】
2010048693.tif 000012
【図１１】
2010048693.tif 000013
【図１２】
2010048693.tif 000014