초록
본 논문에서는 double boss 구조의 저압용 압력 센서의 다이아프램 브리지 모서리에 홈을 형성함으로서 압력센서의 내압특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 저압용 실리콘 압력센서에서는 일반적으로 boss구조가 널리 사용되고 있으나 칩에서의 제한된 다이아프램의 사이즈와 두께로 인하여 좋은 감도를 얻을 수는 없다. 특히, double boss구조는 다이아프램의 브리지 모서리 응력이 크게 작용함에 따라서 크랙이 생겨 다이아프램의 파괴가 진행되어 센서의 감도는 우수하지만 동작영역의 범위가 줄어들어 신뢰성에 문제가 있다는 단점을 가진다. 기존 double boss구조 압력센서 다이아프램 브리지에 모서리 홈의 길이를 $0.5{\sim}10{\mu}m$로 변화시키며 ANSYS 시뮬레이션을 시행하여 다이아프램 브리지 모서리와 브리지의 가장자리 그리고 압저항 소자가 위치하는 곳의 최대응력을 확인하였다. 그 결과 브리지 모서리의 길이가 6${\mu}m$이상인 경우, 브리지 모서리에서 발생하는 응력은 압저항 소자에 작용하는 응력보다 적다.
This paper presents that the yield strength of the pressure sensor with a double boss diaphragm structure can be improved as the grooves are formed at the corner of the diaphragm bridge. Generally the boss structure is widely used for the low-pressure sensor, of which the sensitivity is not enough in case of the small diaphragm size limited by a chip size constraint. The double boss structure pressure sensor exhibits a great sensitivity, but suffers from the low yield strength problem due to the high stress occurred at the corner of the diaphragm bridge to be limited in the operating range. ANSYS simulation is performed by changing the length of the groove from 0.5${\mu}m$ to 10${\mu}m$ at the corner of the diaphragm bridge of the double boss structure pressure sensor. The maximum stress is analyzed at the corner of the diaphragm bridge, the edge of the diaphragm bridge, and the position of the piezoresistive sensor. Consequently, in case the length of the groove from the edge of the diaphragm is 6${\mu}m$ or greater, the stress occurred in the corner of the bridge is less than the stress acting on a piezoresistive element.