JPH01187879A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPH01187879A JPH01187879A JP1218988A JP1218988A JPH01187879A JP H01187879 A JPH01187879 A JP H01187879A JP 1218988 A JP1218988 A JP 1218988A JP 1218988 A JP1218988 A JP 1218988A JP H01187879 A JPH01187879 A JP H01187879A
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- JP
- Japan
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- insulating film
- film
- pressure sensor
- semiconductor substrate
- semiconductor
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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し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。
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４図は従来の半導体圧力センサの断面を模式的に示し
たものである。シリコン単結晶の半導体基板１の表面に
フォトリソグラフィ技術や不純物拡散技術などにより半
導体基板１と逆導電型、たとえばｎ型の基板に対しては
ｐ型のような拡散抵抗２が形成され、各拡散抵抗２をア
ルミニウム＜Ｕ＞ などの金属を蒸着して形成した金属
薄膜３でブリフジ回路を構成するように接続する。半導
体基板１と金属薄膜３の間は二酸化シリコン（Ｓｉｎｔ
）のような絶縁膜４で絶縁する。さらに表面には窒化シ
リコン（ＳｔＮ）のような保護膜５を形成する。
たものである。シリコン単結晶の半導体基板１の表面に
フォトリソグラフィ技術や不純物拡散技術などにより半
導体基板１と逆導電型、たとえばｎ型の基板に対しては
ｐ型のような拡散抵抗２が形成され、各拡散抵抗２をア
ルミニウム＜Ｕ＞ などの金属を蒸着して形成した金属
薄膜３でブリフジ回路を構成するように接続する。半導
体基板１と金属薄膜３の間は二酸化シリコン（Ｓｉｎｔ
）のような絶縁膜４で絶縁する。さらに表面には窒化シ
リコン（ＳｔＮ）のような保護膜５を形成する。
半導体基板１の拡散抵抗２の形成されている領域の裏面
の厚みを薄くして感圧膜であるダイアフラム６を形成す
る。またダイアフラム６以外の部分には二酸化シリコン
（Ｓｉｎ、）や窒化シリコンなどの裏面絶縁１１！！７
を設けて、上記のように構成した半導体圧力センサチソ
ブ８とその固定台９の間を絶縁し、電気絶縁性の接着剤
１０で接着する。
の厚みを薄くして感圧膜であるダイアフラム６を形成す
る。またダイアフラム６以外の部分には二酸化シリコン
（Ｓｉｎ、）や窒化シリコンなどの裏面絶縁１１！！７
を設けて、上記のように構成した半導体圧力センサチソ
ブ８とその固定台９の間を絶縁し、電気絶縁性の接着剤
１０で接着する。
上述のような従来の半導体圧力センサは半導体圧力セン
サチソブ８を固定台９に対して裏面絶縁膜７によって電
気的に絶縁しているため、気体などの圧力を測定する場
合には外部への漏れ電流を生じて測定誤差が問題となる
ことはない。しかし測定対象が水溶液のような導電性の
液体である場合にはダイアフラム６が液体に直接接触す
るので、ダイアフラム６から流体に流れる漏れ電流を生
じ、これが測定誤差の要因となる。
サチソブ８を固定台９に対して裏面絶縁膜７によって電
気的に絶縁しているため、気体などの圧力を測定する場
合には外部への漏れ電流を生じて測定誤差が問題となる
ことはない。しかし測定対象が水溶液のような導電性の
液体である場合にはダイアフラム６が液体に直接接触す
るので、ダイアフラム６から流体に流れる漏れ電流を生
じ、これが測定誤差の要因となる。
この発明は測定対象が導電性であっても、半導体圧力セ
ンサと測定対象との間に漏れ電流を生ずることのない信
頼性の高い半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
ンサと測定対象との間に漏れ電流を生ずることのない信
頼性の高い半導体圧力センサを提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段〕
この発明は半導体圧力センサが測定対象と接触する半導
体基板の裏面に絶縁膜を形成し、表面の最外層にも前記
の絶縁膜と熱膨張率がほぼ同等の膜を形成するようにし
たものである。
体基板の裏面に絶縁膜を形成し、表面の最外層にも前記
の絶縁膜と熱膨張率がほぼ同等の膜を形成するようにし
たものである。
測定対象と接触する半導体基板の裏面に絶縁膜を形成す
ると、半導体基板は測定対象と電気的に絶縁され、半導
体基板と測定対象との間に生ずる漏れ電流が防止される
。
ると、半導体基板は測定対象と電気的に絶縁され、半導
体基板と測定対象との間に生ずる漏れ電流が防止される
。
また表面の最外層にも前記の絶縁膜と熱膨張率がほぼ同
等の膜を形成すると、半導体圧力センサとこれらの膜と
の熱膨張率の差によって両者の間に働く応力が表面と裏
面とに同じように作用してゲージ抵抗で構成されるプリ
フジ回路の平衡をほとんど崩さないため零点移動が抑制
される。
等の膜を形成すると、半導体圧力センサとこれらの膜と
の熱膨張率の差によって両者の間に働く応力が表面と裏
面とに同じように作用してゲージ抵抗で構成されるプリ
フジ回路の平衡をほとんど崩さないため零点移動が抑制
される。
第１図はこの発明の実施例を模式的に示した断面図であ
る。この実施例における半導体圧力センサチップ１３は
感圧膜としてのダイアフラム６が形成された半導体基板
１の裏面に絶縁膜１１を形成した構成となっている。ま
た表面の最外層には絶縁ｖｊｊ１１と同一材質あるいは
熱膨張率がほぼ等しい材質の膜１２が保ｍｌ膜として形
成されている。たとえば膜１２を窒化シリコンとした場
合には絶縁膜１１も窒化シリコンとする。この絶縁膜１
１が半導体基板１の裏面全体に形成されているので、水
溶液のような導電性の液体の圧力測定を行う場合も、ダ
イアフラム６は絶縁膜１１をへだてて液体と接触するよ
うになる。このため半導体基板１から測定対象である水
溶液への漏れ電流の発生するのが防止される。したがっ
て拡散抵抗２で構成されるプリフジ回路の平衡不平衡の
状態を正しく測定することができるようになり測定の精
度や信頼性が向上する。
る。この実施例における半導体圧力センサチップ１３は
感圧膜としてのダイアフラム６が形成された半導体基板
１の裏面に絶縁膜１１を形成した構成となっている。ま
た表面の最外層には絶縁ｖｊｊ１１と同一材質あるいは
熱膨張率がほぼ等しい材質の膜１２が保ｍｌ膜として形
成されている。たとえば膜１２を窒化シリコンとした場
合には絶縁膜１１も窒化シリコンとする。この絶縁膜１
１が半導体基板１の裏面全体に形成されているので、水
溶液のような導電性の液体の圧力測定を行う場合も、ダ
イアフラム６は絶縁膜１１をへだてて液体と接触するよ
うになる。このため半導体基板１から測定対象である水
溶液への漏れ電流の発生するのが防止される。したがっ
て拡散抵抗２で構成されるプリフジ回路の平衡不平衡の
状態を正しく測定することができるようになり測定の精
度や信頼性が向上する。
第２図はこの発明の第２の実施例の断面図である。この
実施例は絶縁膜１１と表面の保護膜５の熱膨張率に差異
のある場合のもので、保護膜５の上に絶縁膜１１と同一
材質あるいは熱膨張率のほぼ等しい材質の膜１４を設け
たものであり、膜１４が表面と裏面との間に生ずる熱歪
み量の差異を減少させる役割りを果たす、たとえば保護
膜５を窒化シリコン （熱膨張率３．９ ｘｌＯ−’／
’ｃ） 、絶縁膜１１を二酸化シリコン（熱膨張率０．
３５Ｘ１０−’／℃）とした場合には、両者の熱膨張率
にはほぼ１桁の差異があるが、保護膜５の上の膜１４を
二酸化シリコンで形成して、表面と裏面の熱膨張をほぼ
等しいものに調節する。この膜１４は絶縁膜１１と熱膨
張係数のほぼ同等の導電性材料とすることもできる。た
とえば絶縁膜１１を窒化シリコンとした場合には膜１４
を窒化チタン（熱膨張率９ ｘ １０−６／’ｃ ）と
する。
実施例は絶縁膜１１と表面の保護膜５の熱膨張率に差異
のある場合のもので、保護膜５の上に絶縁膜１１と同一
材質あるいは熱膨張率のほぼ等しい材質の膜１４を設け
たものであり、膜１４が表面と裏面との間に生ずる熱歪
み量の差異を減少させる役割りを果たす、たとえば保護
膜５を窒化シリコン （熱膨張率３．９ ｘｌＯ−’／
’ｃ） 、絶縁膜１１を二酸化シリコン（熱膨張率０．
３５Ｘ１０−’／℃）とした場合には、両者の熱膨張率
にはほぼ１桁の差異があるが、保護膜５の上の膜１４を
二酸化シリコンで形成して、表面と裏面の熱膨張をほぼ
等しいものに調節する。この膜１４は絶縁膜１１と熱膨
張係数のほぼ同等の導電性材料とすることもできる。た
とえば絶縁膜１１を窒化シリコンとした場合には膜１４
を窒化チタン（熱膨張率９ ｘ １０−６／’ｃ ）と
する。
このように膜１４をｉ電性材料で形成し、これを接地す
ることによって、半導体圧力センサチップ１５の表面が
正に帯電し、これによって絶縁性の保護膜５とシリコン
層との界面に負の電荷が誘起され、ゲージ砥抗値が変動
することが防止され、シリコン界面本位を安定化させて
特性を一層向上させることができる。
ることによって、半導体圧力センサチップ１５の表面が
正に帯電し、これによって絶縁性の保護膜５とシリコン
層との界面に負の電荷が誘起され、ゲージ砥抗値が変動
することが防止され、シリコン界面本位を安定化させて
特性を一層向上させることができる。
第３図はこの発明の第３の実施例を示したものである。
この実施例では裏面にｗＡ縁膜１１を形成したｐ型シリ
コン基板１６を半導体基板とし、これにエピタキシャル
成長によってｎ型エピタキシャル層１７を形成させ、ま
たその周辺をｐ型分離拡散層１８で囲み、内側のｎ型エ
ピタキシャル層１７に拡散抵抗１９を形成させ、その上
に絶縁膜４．金属薄膜３、保護膜５．１１２０を形成し
て半導体圧力センサチップ２１としている。ｐ型シリコ
ン基板１６を最低電位に保つことにより、ｐｎ逆接合と
絶縁膜１１との二重の漏れ電流防止対策を施して、漏れ
電流を一層少なくする構成を与えている。この第３の実
施例においても、ｌ１ｉ２０を導電性材料として第２の
実施例において述べたのと同様な効果を与えることがで
きる。
コン基板１６を半導体基板とし、これにエピタキシャル
成長によってｎ型エピタキシャル層１７を形成させ、ま
たその周辺をｐ型分離拡散層１８で囲み、内側のｎ型エ
ピタキシャル層１７に拡散抵抗１９を形成させ、その上
に絶縁膜４．金属薄膜３、保護膜５．１１２０を形成し
て半導体圧力センサチップ２１としている。ｐ型シリコ
ン基板１６を最低電位に保つことにより、ｐｎ逆接合と
絶縁膜１１との二重の漏れ電流防止対策を施して、漏れ
電流を一層少なくする構成を与えている。この第３の実
施例においても、ｌ１ｉ２０を導電性材料として第２の
実施例において述べたのと同様な効果を与えることがで
きる。
この発明は上に記した構成の半導体圧力センサに限られ
るものでなく、バイポーラＩＣおよびＣ−ＭＯ３ＩＣと
一体化させた一体形圧カセンサや、さらに半導体のピエ
ゾ効果を利用する触覚センサのような力学量センサに対
して広く適用できることはもちろんである。
るものでなく、バイポーラＩＣおよびＣ−ＭＯ３ＩＣと
一体化させた一体形圧カセンサや、さらに半導体のピエ
ゾ効果を利用する触覚センサのような力学量センサに対
して広く適用できることはもちろんである。
この発明では半導体圧力センサの測定対象と接触する裏
面に絶縁膜を形成し、さらに表面の最外層にも前記の絶
縁膜と熱膨張率がほぼ同等の膜を形成するようにしたの
で、測定対象が導電性のものであっても漏れ電流による
誤差をともなうことなく圧力を測定できる。さらに表面
の最外側に設けた膜によって表面と裏面の熱膨張量がほ
ぼ同等となり、複雑な歪みの発生が抑制されて精度と信
頼性とにすぐれた半導体圧力センサが得られる。
面に絶縁膜を形成し、さらに表面の最外層にも前記の絶
縁膜と熱膨張率がほぼ同等の膜を形成するようにしたの
で、測定対象が導電性のものであっても漏れ電流による
誤差をともなうことなく圧力を測定できる。さらに表面
の最外側に設けた膜によって表面と裏面の熱膨張量がほ
ぼ同等となり、複雑な歪みの発生が抑制されて精度と信
頼性とにすぐれた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模式的断面図、第２図、第
３図はこの発明のそれぞれ異なる実施例の模式的断面図
、第４図は従来の半導体圧力センサの模式的断面図であ
る。 １：半導体基板、２．１９：拡散抵抗、６；ダイアフラ
ム （怒圧膜）、１に絶縁膜、１２．１４．２０：第１
図 第２図 第３図 ′Ｍ４図
３図はこの発明のそれぞれ異なる実施例の模式的断面図
、第４図は従来の半導体圧力センサの模式的断面図であ
る。 １：半導体基板、２．１９：拡散抵抗、６；ダイアフラ
ム （怒圧膜）、１に絶縁膜、１２．１４．２０：第１
図 第２図 第３図 ′Ｍ４図
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、半導体基板の裏
面に絶縁膜が形成され、表面の最外層にも前記の絶縁膜
と熱膨張率がほぼ同等の膜が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 |
|---|---|---|---|
| JP1218988A JPH01187879A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1218988A JPH01187879A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187879A true JPH01187879A (ja) | 1989-07-27 |
Family
ID=11798458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218988A Pending JPH01187879A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01187879A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685287A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| WO1994020936A1 (fr) * | 1993-03-11 | 1994-09-15 | Arakawa & Co., Ltd. | Instrument d'exposition equipe d'un dispositif d'alarme antivol, methode et appareil necessaires au fonctionnement de cette alarme |
| CN101943623A (zh) * | 2009-07-06 | 2011-01-12 | 株式会社山武 | 压力传感器及压力传感器的制造方法 |
| CN105181217A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-12-23 | 苏州曼普拉斯传感科技有限公司 | Mems压力传感器及其制造方法 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP1218988A patent/JPH01187879A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685287A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| WO1994020936A1 (fr) * | 1993-03-11 | 1994-09-15 | Arakawa & Co., Ltd. | Instrument d'exposition equipe d'un dispositif d'alarme antivol, methode et appareil necessaires au fonctionnement de cette alarme |
| US5914658A (en) * | 1993-03-11 | 1999-06-22 | Arakawa; Hideo | Crime prevention display device, exhibit crime prevention alarm control method and apparatus therefor |
| CN101943623A (zh) * | 2009-07-06 | 2011-01-12 | 株式会社山武 | 压力传感器及压力传感器的制造方法 |
| CN101943623B (zh) | 2009-07-06 | 2012-10-10 | 阿自倍尔株式会社 | 压力传感器 |
| CN105181217A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-12-23 | 苏州曼普拉斯传感科技有限公司 | Mems压力传感器及其制造方法 |
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