JPH01183165A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPH01183165A JPH01183165A JP768588A JP768588A JPH01183165A JP H01183165 A JPH01183165 A JP H01183165A JP 768588 A JP768588 A JP 768588A JP 768588 A JP768588 A JP 768588A JP H01183165 A JPH01183165 A JP H01183165A
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- Japan
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- film
- semiconductor
- pressure sensor
- impurity concentration
- thermal expansion
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- Pending
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体基板に形成された拡散抵抗の抵抗値が
半導体基板の歪みにともなって変化することを利用して
圧力を検出する半導体圧力センサの構成に関する。
半導体基板の歪みにともなって変化することを利用して
圧力を検出する半導体圧力センサの構成に関する。
第２図は半導体圧力センサの一般的な構成を示したもの
である。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
を示す断面図である。
である。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
を示す断面図である。
半導体圧力センサの主体となる感圧チ、ブ１は単結晶半
導体基板２の表面に熱拡散技術などによりその単結晶半
導体基板２と逆導電型、たとえばｎ型の単結晶半導体基
板２に対してはｐ型の拡散抵抗３が４個形成されている
。これら拡散抵抗３の上には絶縁膜６が形成され、拡散
抵抗３はたとえばアルミニウムのような金属薄膜配線４
によって絶縁膜６に設けた開孔を介して接続され、ブリ
、ジ回路を構成している。
導体基板２の表面に熱拡散技術などによりその単結晶半
導体基板２と逆導電型、たとえばｎ型の単結晶半導体基
板２に対してはｐ型の拡散抵抗３が４個形成されている
。これら拡散抵抗３の上には絶縁膜６が形成され、拡散
抵抗３はたとえばアルミニウムのような金属薄膜配線４
によって絶縁膜６に設けた開孔を介して接続され、ブリ
、ジ回路を構成している。
拡散抵抗３の設けられている領域の裏面は厚みを薄くし
て感圧膜としての感圧ダイアフラム５を構成する。
て感圧膜としての感圧ダイアフラム５を構成する。
第３図は半導体圧力センサの断面構成を模式的に示した
ものである。シリコンの単結晶半導体基板２に対し拡散
抵抗３が形成され、その表面を二酸化シリコン（５ｉＯ
ｚ ）のような絶縁膜６で被覆し、フォトリソグラフィ
によって絶縁膜６に設けた接続孔であるコンタクトホー
ル７を介して絶縁膜上に形成した金属薄膜配線４と拡散
抵抗３とを接続する。さらにこの上にも保護膜８が形成
されフォトリソグラフィーで端子となるバッド部９が窓
明けされる、半導体基板２の裏面には感圧ダイアフラム
のような半導体圧力センサの感圧ダイアフラム５の部分
は第２図、第３図に示したように単結晶半導体基板２．
絶縁膜６．金属薄膜配＠４゜保護膜８の４層構造となっ
ている。通常これらの材質はそれぞれ単結晶シリコン（
Ｓｉ）、二酸化シリコ７ （５ｉ０２ ） 、 Ｔルミ
−１−ラム（ＡＪ３ ）、 窒化シリコン（５ｉｓＮｉ
）であり、下表に示すように熱膨張率に大きな差異が
ある。
ものである。シリコンの単結晶半導体基板２に対し拡散
抵抗３が形成され、その表面を二酸化シリコン（５ｉＯ
ｚ ）のような絶縁膜６で被覆し、フォトリソグラフィ
によって絶縁膜６に設けた接続孔であるコンタクトホー
ル７を介して絶縁膜上に形成した金属薄膜配線４と拡散
抵抗３とを接続する。さらにこの上にも保護膜８が形成
されフォトリソグラフィーで端子となるバッド部９が窓
明けされる、半導体基板２の裏面には感圧ダイアフラム
のような半導体圧力センサの感圧ダイアフラム５の部分
は第２図、第３図に示したように単結晶半導体基板２．
絶縁膜６．金属薄膜配＠４゜保護膜８の４層構造となっ
ている。通常これらの材質はそれぞれ単結晶シリコン（
Ｓｉ）、二酸化シリコ７ （５ｉ０２ ） 、 Ｔルミ
−１−ラム（ＡＪ３ ）、 窒化シリコン（５ｉｓＮｉ
）であり、下表に示すように熱膨張率に大きな差異が
ある。
このように、熱膨張率の互いに異なる材質のものを重ね
合せて、素子を形成する場合、通常の半導体素子（例え
ば、バイポーラＩＣなど）では、基板となる単結晶半導
体の厚さが、約５００〜５５０μｍ（ウェハ径４インチ
の場合）と厚く、各層間の熱膨張率の差異により発生す
る熱歪みによる応力は無視できるが、半導体圧力センサ
の感圧ダイアフラム５の部分の単結晶半導体の厚さは、
約加〜１００μｍと非常に薄く、各層間で発生する熱歪
みによる応力が無視できなくなってくる。特に上表から
、二酸化シリコン（５ｉ０２ ）とアルミニウム（ＡＪ
）の熱膨張率が２桁も異なるために、両者の接合部分に
は特に熱歪みが発生しやすくなり、このため半導体圧力
センサの重要な要件の一つである零点の温度ヒステリシ
ス特性が無視できる程に小さく抑えることができないと
いう欠点があった。
合せて、素子を形成する場合、通常の半導体素子（例え
ば、バイポーラＩＣなど）では、基板となる単結晶半導
体の厚さが、約５００〜５５０μｍ（ウェハ径４インチ
の場合）と厚く、各層間の熱膨張率の差異により発生す
る熱歪みによる応力は無視できるが、半導体圧力センサ
の感圧ダイアフラム５の部分の単結晶半導体の厚さは、
約加〜１００μｍと非常に薄く、各層間で発生する熱歪
みによる応力が無視できなくなってくる。特に上表から
、二酸化シリコン（５ｉ０２ ）とアルミニウム（ＡＪ
）の熱膨張率が２桁も異なるために、両者の接合部分に
は特に熱歪みが発生しやすくなり、このため半導体圧力
センサの重要な要件の一つである零点の温度ヒステリシ
ス特性が無視できる程に小さく抑えることができないと
いう欠点があった。
この発明は、零点の温度ヒステリシス特性が無視できる
程に小さい半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
程に小さい半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
（扁Ｊちを解決するための手段〕
この発明は少なくとも感圧膜が構成された部分の拡散抵
抗まわりの配線を、他の部分と大幅に熱膨張の異なる金
属薄膜とせず、不純物濃度を高めた半導体膜で形成させ
るものである。
抗まわりの配線を、他の部分と大幅に熱膨張の異なる金
属薄膜とせず、不純物濃度を高めた半導体膜で形成させ
るものである。
拡散抵抗まわりの配線を不純物濃度を高めた半導体膜で
形成させると、配線の部分の熱膨張率と他の部分の熱膨
張率がほぼ同等となるため、熱歪みの発生がほとんどな
くなる。また不純物濃度を高めであるため、導体として
の機能を十分に果し得るキャリア数が与えられる。
形成させると、配線の部分の熱膨張率と他の部分の熱膨
張率がほぼ同等となるため、熱歪みの発生がほとんどな
くなる。また不純物濃度を高めであるため、導体として
の機能を十分に果し得るキャリア数が与えられる。
第１図はこの発明の実施例の構成を簡単な↓造工程も含
めて示した断面図である。第１図（ａ）は単結晶半導体
基板２の表面に逆導電型の拡散抵抗３を形成し、表面の
絶縁膜６にフオ） ＩＪングラフイ技術によりコンタク
トホール７の窓明けがなされた状態を示す。（ｂ）はそ
の上に半導体膜としてたとえばポリシリコン（Ｐｏ−６
ｙ−８ｉ ）のような多結晶半導体膜１１をＣＶＤ技術
などにより形成した状態を示す。この多結晶半導体膜１
１はコンタクトホール７を通じて拡散抵抗３と電気的に
接続され、拡散抵抗３がホイートストンプリ、ジ回路を
構成するようなパターンに形作られる。この際多結晶半
導体１１は、拡散抵抗３と同じ導電型に高濃度にドーピ
ングされ、導体としての機能を果し得るような十分なキ
ャリアが与えられる。（Ｃ）は半導体圧力センサ素子と
しての感圧チップ１２が形成された状態を示している。
めて示した断面図である。第１図（ａ）は単結晶半導体
基板２の表面に逆導電型の拡散抵抗３を形成し、表面の
絶縁膜６にフオ） ＩＪングラフイ技術によりコンタク
トホール７の窓明けがなされた状態を示す。（ｂ）はそ
の上に半導体膜としてたとえばポリシリコン（Ｐｏ−６
ｙ−８ｉ ）のような多結晶半導体膜１１をＣＶＤ技術
などにより形成した状態を示す。この多結晶半導体膜１
１はコンタクトホール７を通じて拡散抵抗３と電気的に
接続され、拡散抵抗３がホイートストンプリ、ジ回路を
構成するようなパターンに形作られる。この際多結晶半
導体１１は、拡散抵抗３と同じ導電型に高濃度にドーピ
ングされ、導体としての機能を果し得るような十分なキ
ャリアが与えられる。（Ｃ）は半導体圧力センサ素子と
しての感圧チップ１２が形成された状態を示している。
接続端子としてのパッド部１３には蒸着等により金属薄
膜１４を形成し、その上に保護膜１５が形成され、パッ
ド部１２の窓あけがなされる。
膜１４を形成し、その上に保護膜１５が形成され、パッ
ド部１２の窓あけがなされる。
裏面には感圧ダイアフラム５を形成する。
こあようにして作られた感圧チップ１２のダイアフラム
部５は単結晶半導体基板２．絶縁膜６．多結晶半導体膜
１】、保護膜１５からなり、それぞれの膜の材質を単結
晶シリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（Ｓｉ０２）、ポ
リシリコン（Ｐｏ、ｇｙ−８ｉ ） 、窒化シリコン（
Ｓｉ３Ｎ４ ）とすれば、ポリシリコン（Ｐｏ４ｙ−８
ｉ）の熱膨張率は約２ＸＩＯ−シ℃であるため、金属薄
膜であるＡ、Ｉ３とは異なり、熱膨張率が他の膜に近い
ので、温度変化に対して熱歪みが発生しにくくなり、零
点の温度ヒステリシスが大幅に抑えられ、温度による特
性変化がきわめて少なくなる。
部５は単結晶半導体基板２．絶縁膜６．多結晶半導体膜
１】、保護膜１５からなり、それぞれの膜の材質を単結
晶シリコン（Ｓｉ）、二酸化シリコン（Ｓｉ０２）、ポ
リシリコン（Ｐｏ、ｇｙ−８ｉ ） 、窒化シリコン（
Ｓｉ３Ｎ４ ）とすれば、ポリシリコン（Ｐｏ４ｙ−８
ｉ）の熱膨張率は約２ＸＩＯ−シ℃であるため、金属薄
膜であるＡ、Ｉ３とは異なり、熱膨張率が他の膜に近い
ので、温度変化に対して熱歪みが発生しにくくなり、零
点の温度ヒステリシスが大幅に抑えられ、温度による特
性変化がきわめて少なくなる。
またこの発明は圧力センサとその信号とを演算したり増
幅したりする信号処理回路を一つの感圧チップ上に形成
した一体形圧カセンサにも適用できるものである。この
場合には感圧ダイアフラム５の部分の配線には多結晶半
導体膜を用い、信号処理回路とバット部の配線には金属
薄膜を用いるようにする。
幅したりする信号処理回路を一つの感圧チップ上に形成
した一体形圧カセンサにも適用できるものである。この
場合には感圧ダイアフラム５の部分の配線には多結晶半
導体膜を用い、信号処理回路とバット部の配線には金属
薄膜を用いるようにする。
この発明によれば半導体圧力センサの感圧膜の部分に形
成される拡散抵抗まわりの配線を、不純物濃度を高めた
半導体膜で形成する構成としたので、感圧膜を含めてそ
の上に積層されるものの材質の熱膨張率がそれぞれほぼ
等しくなるので、熱歪みの発生が大幅に減少し、温度特
性に問題のない信頼性の高い半導体圧力センサが得られ
る。
成される拡散抵抗まわりの配線を、不純物濃度を高めた
半導体膜で形成する構成としたので、感圧膜を含めてそ
の上に積層されるものの材質の熱膨張率がそれぞれほぼ
等しくなるので、熱歪みの発生が大幅に減少し、温度特
性に問題のない信頼性の高い半導体圧力センサが得られ
る。
第１図はこの発明の実施例の構成を示す模式的断面図、
第２図は半導体圧力センサの一般的な構成を示す平面図
ならびに断面図、第３図は従来技術の構成を示す模式的
断面図である。
第２図は半導体圧力センサの一般的な構成を示す平面図
ならびに断面図、第３図は従来技術の構成を示す模式的
断面図である。
Claims (1)
- （１）表面に拡散抵抗を形成した半導体基板の前記の拡
散抵抗を形成した領域の裏面の厚みを薄くして感圧膜を
構成させた半導体圧力センサにおいて、少なくとも感圧
膜が構成された部分の拡散抵抗まわりの配線が、不純物
濃度を高めた半導体膜で形成されていることを特徴とす
る半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP768588A JPH01183165A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP768588A JPH01183165A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01183165A true JPH01183165A (ja) | 1989-07-20 |
Family
ID=11672643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP768588A Pending JPH01183165A (ja) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183165A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006200924A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサの製造方法 |
| JP2006200925A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2006200926A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2006226989A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-31 | Denso Corp | 圧力センサの製造方法 |
| JP2007024777A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Denso Corp | 圧力センサおよびその製造方法 |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP768588A patent/JPH01183165A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006200924A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサの製造方法 |
| JP2006200925A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2006200926A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Denso Corp | 圧力センサ |
| JP2006226989A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-31 | Denso Corp | 圧力センサの製造方法 |
| JP2007024777A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Denso Corp | 圧力センサおよびその製造方法 |
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