JPH01236659A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPH01236659A JPH01236659A JP6403988A JP6403988A JPH01236659A JP H01236659 A JPH01236659 A JP H01236659A JP 6403988 A JP6403988 A JP 6403988A JP 6403988 A JP6403988 A JP 6403988A JP H01236659 A JPH01236659 A JP H01236659A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- semiconductor
- electrode
- semiconductor substrate
- sensor
- Prior art date
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- Pending
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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〕
本発明は、圧力−電気変換素子として半導体歪ゲージを
有する半導体圧力センサに関する。
有する半導体圧力センサに関する。
この種の半導体圧力センサとして、従来のものでは第４
図の模式的平面図に示すように、半導体基板１の中央部
に薄肉のダイヤフラム２を形成し、このダイヤフラム２
の所定位置に半導体歪ゲージ３を配置するとともに、半
導体基板１の周辺部にその半導体歪ゲージ３に電気接続
する電極４を形成した構成をしており、その電極４を介
して、被検出圧力に応じた電気信号を外部の装置に導い
ている。又、近年ではさらにこの半導体基板１表面に増
幅・温度補償・調整の各回路を集積化した構造のものも
開発されている。
図の模式的平面図に示すように、半導体基板１の中央部
に薄肉のダイヤフラム２を形成し、このダイヤフラム２
の所定位置に半導体歪ゲージ３を配置するとともに、半
導体基板１の周辺部にその半導体歪ゲージ３に電気接続
する電極４を形成した構成をしており、その電極４を介
して、被検出圧力に応じた電気信号を外部の装置に導い
ている。又、近年ではさらにこの半導体基板１表面に増
幅・温度補償・調整の各回路を集積化した構造のものも
開発されている。
ところで、この様な半導体圧力センサは、その製造工程
を終えた段階でセンサの電気特性の測定、出力調整を行
うためにブロービングを行っており、その際タングステ
ン等から成るプローブ端子が各電極４に接するようにな
るが、接触抵抗を低く抑えるために通常３〜５ｇｆ程度
の針圧を加えている。
を終えた段階でセンサの電気特性の測定、出力調整を行
うためにブロービングを行っており、その際タングステ
ン等から成るプローブ端子が各電極４に接するようにな
るが、接触抵抗を低く抑えるために通常３〜５ｇｆ程度
の針圧を加えている。
〔発明が解決しようとする課題］
上述した様に、ブロービングの際にプローブ端子が半導
体基板ｌに対して針圧を加えている事実について本願発
明者達が考察した結果、この針圧により生ずる応力が伝
播してダイヤフラム２に表面応力が生じ、その応力が半
導体歪ゲージ３に加わると抵抗値変化として作用してお
り、センサの高精度測定、調整の弊害となっていること
が判明した。
体基板ｌに対して針圧を加えている事実について本願発
明者達が考察した結果、この針圧により生ずる応力が伝
播してダイヤフラム２に表面応力が生じ、その応力が半
導体歪ゲージ３に加わると抵抗値変化として作用してお
り、センサの高精度測定、調整の弊害となっていること
が判明した。
第３図は、針圧が加わる荷重点としての電極４からの距
離χと、その位置における針圧による表面応力σとの関
係を示すＦＥＭ解析結果であり、図中、点線で示す特性
ａがこの従来の半導体圧力センサにおける特性である。
離χと、その位置における針圧による表面応力σとの関
係を示すＦＥＭ解析結果であり、図中、点線で示す特性
ａがこの従来の半導体圧力センサにおける特性である。
尚、針圧は３〜５ｇｆに設定した。図かられかるように
、従来の構成では電極４から０．５ ｍｍ以上離れた位
置においても表面応力σが発生しており、精度上問題と
なるゲージ抵抗変化を起こしている。又、第５図はこの
従来の構成における針圧とセンサの変動出力Δ■。
、従来の構成では電極４から０．５ ｍｍ以上離れた位
置においても表面応力σが発生しており、精度上問題と
なるゲージ抵抗変化を起こしている。又、第５図はこの
従来の構成における針圧とセンサの変動出力Δ■。
との関係を表す特性図であり、実際にセンサ出力が変動
している事が確認できる。
している事が確認できる。
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものテアって
、ブロービングにより生ずる表面応力がダイヤフラムに
伝播するのを抑え、センサの高精度測定、調整を可能な
らしめる構造の半導体圧力センサを提供することを課題
としている。
、ブロービングにより生ずる表面応力がダイヤフラムに
伝播するのを抑え、センサの高精度測定、調整を可能な
らしめる構造の半導体圧力センサを提供することを課題
としている。
上記の課題を達成する為に、本発明の半導体圧力センサ
は、薄肉のダイヤフラムを有する半導体基板と、 前記ダイヤフラムに接するように形成された半導体歪ゲ
ージと、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記半導体歪ゲ
ージと電気接続された電極と、前記ダイヤフラムと前記
電極との間の前記半導体基板に形成された溝部と を備えることを特徴としている。
は、薄肉のダイヤフラムを有する半導体基板と、 前記ダイヤフラムに接するように形成された半導体歪ゲ
ージと、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記半導体歪ゲ
ージと電気接続された電極と、前記ダイヤフラムと前記
電極との間の前記半導体基板に形成された溝部と を備えることを特徴としている。
そこで上記の構成によると、ブロービング時に発生する
表面応力は、半導体基板に形成された溝部により遮断さ
れることになり、その応力がダイヤフラム、延いては半
導体歪ゲージに作用することがなくなる。
表面応力は、半導体基板に形成された溝部により遮断さ
れることになり、その応力がダイヤフラム、延いては半
導体歪ゲージに作用することがなくなる。
以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の半導体圧力センサを表して
おり、同図（ａ）にその平面図、同図い）にそのＡ−Ａ
線断面図を示す。図において、１はチップサイズが３〜
４Ｍ口、厚さ１５０〜４００μｍの単結晶シリコン基板
等から成る半導体基板であり、その主表面上にはシリコ
ンを熱酸化することによって生成される熱酸化膜９が形
成される。そして、この半導体基板ｌ内であって、後述
するダイヤフラム２上の４ケ所の所定領域に例えばホウ
素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入する事により、Ｐ
型導電型の半導体歪ゲージ３を形成する。又、同じ（半
導体基板１内の所定領域にホウ素等の不純物を高濃度に
イオン注入し、互いの半導体歪ゲージ３を電気接続し、
ブリッジ回路を形成する為の低比抵抗を有する拡散配線
５を形成する。
おり、同図（ａ）にその平面図、同図い）にそのＡ−Ａ
線断面図を示す。図において、１はチップサイズが３〜
４Ｍ口、厚さ１５０〜４００μｍの単結晶シリコン基板
等から成る半導体基板であり、その主表面上にはシリコ
ンを熱酸化することによって生成される熱酸化膜９が形
成される。そして、この半導体基板ｌ内であって、後述
するダイヤフラム２上の４ケ所の所定領域に例えばホウ
素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入する事により、Ｐ
型導電型の半導体歪ゲージ３を形成する。又、同じ（半
導体基板１内の所定領域にホウ素等の不純物を高濃度に
イオン注入し、互いの半導体歪ゲージ３を電気接続し、
ブリッジ回路を形成する為の低比抵抗を有する拡散配線
５を形成する。
そして、半導体基板ｌの周辺部の各領域に、真空蒸着法
等によりアルミニウムより成る電極４を形成し、同時に
この電極４、拡散配線５および５ｉ−Ｃｒ等の薄膜から
成る調整用（トリミング用）抵抗ｌＯを相互に電気接続
する導体配線６を形成する。さらに、ＣＶＤ法等により
シリコン酸化膜等から成る表面保護膜７を形成し、電極
４上の表面保護膜７を部分的に除去する。
等によりアルミニウムより成る電極４を形成し、同時に
この電極４、拡散配線５および５ｉ−Ｃｒ等の薄膜から
成る調整用（トリミング用）抵抗ｌＯを相互に電気接続
する導体配線６を形成する。さらに、ＣＶＤ法等により
シリコン酸化膜等から成る表面保護膜７を形成し、電極
４上の表面保護膜７を部分的に除去する。
そして、電極４と後述するダイヤフラム２の間の半導体
基Ｆｉ、１内を異方性エツチング、反応性イオンエツチ
ング等により溝掘り、幅１００〜３００μｍの溝部８を
形成する。本実施例の場合、電極４は四角形状を成して
おり、電極４の４辺のうちダイヤフラム２に近い３辺に
対応して平面コの字状の溝部８を形成している。従って
、導体配線６は電極４の残りの辺より導出される。尚、
第１図（ａ）中において溝部８にはハツチングを施して
区別しである。゛ その後、半導体基板１の他主面側より、ＫＯＨ等のアル
カリ液を用いてエツチングを行い、例えば１．５〜２μ
ｍの矩形あるいは円形形状、厚さ３０〜７０μｍの薄膜
のダイヤフラム２を形成し、本実施例の半導体圧力セン
サを構成する。
基Ｆｉ、１内を異方性エツチング、反応性イオンエツチ
ング等により溝掘り、幅１００〜３００μｍの溝部８を
形成する。本実施例の場合、電極４は四角形状を成して
おり、電極４の４辺のうちダイヤフラム２に近い３辺に
対応して平面コの字状の溝部８を形成している。従って
、導体配線６は電極４の残りの辺より導出される。尚、
第１図（ａ）中において溝部８にはハツチングを施して
区別しである。゛ その後、半導体基板１の他主面側より、ＫＯＨ等のアル
カリ液を用いてエツチングを行い、例えば１．５〜２μ
ｍの矩形あるいは円形形状、厚さ３０〜７０μｍの薄膜
のダイヤフラム２を形成し、本実施例の半導体圧力セン
サを構成する。
上記のように構成される半導体圧力センサは、例えば半
導体基板１の他主面側からダイヤフラム２に被検出圧力
Ｐが作用すると、ダイヤフラム２の変位とともに半導体
歪ゲージ３が変形し、ピエゾ抵抗効果による抵抗値の変
化を電気信号として電極４より外部装置に出力するよう
になる。
導体基板１の他主面側からダイヤフラム２に被検出圧力
Ｐが作用すると、ダイヤフラム２の変位とともに半導体
歪ゲージ３が変形し、ピエゾ抵抗効果による抵抗値の変
化を電気信号として電極４より外部装置に出力するよう
になる。
そして、本実施例によると、その製造工程の最終段階に
おいてセンサの電気特性の測定、および調整用抵抗のト
リミングによる出力調整を行う為に、第２図に示すよう
にプローブ端子１１を用いてブロービングを行うことに
なるが、その際に発生する表面応力は溝部８にて吸収さ
れ、遮断されるので、その応力がダイヤフラム２、延い
ては半導体歪ゲージ３に応力が加わっていない状態にて
行うことができるので、プローブ端子１１を電極４から
離した後においても、その特性が変化することがなく、
高精度に測定、調整が施された半導体圧力センサを提供
することができる。
おいてセンサの電気特性の測定、および調整用抵抗のト
リミングによる出力調整を行う為に、第２図に示すよう
にプローブ端子１１を用いてブロービングを行うことに
なるが、その際に発生する表面応力は溝部８にて吸収さ
れ、遮断されるので、その応力がダイヤフラム２、延い
ては半導体歪ゲージ３に応力が加わっていない状態にて
行うことができるので、プローブ端子１１を電極４から
離した後においても、その特性が変化することがなく、
高精度に測定、調整が施された半導体圧力センサを提供
することができる。
溝部８を幅１５０μｍ、深さ１００μｍにて形成し、電
極４から１００μｍ隔てた位置に設けた場合の、電極４
からの距離χと針圧による表面応力σとの関係を第３図
に特性すにて示す、第３図によると、本実施例の半導体
圧力センサは溝部８の形成された位置から４００μｍ以
上離れた位置においては、はとんど応力が発生していな
いことがわかる。
極４から１００μｍ隔てた位置に設けた場合の、電極４
からの距離χと針圧による表面応力σとの関係を第３図
に特性すにて示す、第３図によると、本実施例の半導体
圧力センサは溝部８の形成された位置から４００μｍ以
上離れた位置においては、はとんど応力が発生していな
いことがわかる。
以上、本発明を第１図に示す例を用いて説明したが、本
発明はこれに限定される事なく、その主旨を逸脱しない
限り、種々変形可能であり、例えば半導体ＷＦｉｌ内の
ダイヤフラム２周辺の厚肉部にバイポーラＩＣ，ＭＯＳ
ＩＣ等から成る信号増幅回路等を形成してもよく、又、
電極４あるいは溝部８の形状は円形等の他の形状であっ
てもよい。
発明はこれに限定される事なく、その主旨を逸脱しない
限り、種々変形可能であり、例えば半導体ＷＦｉｌ内の
ダイヤフラム２周辺の厚肉部にバイポーラＩＣ，ＭＯＳ
ＩＣ等から成る信号増幅回路等を形成してもよく、又、
電極４あるいは溝部８の形状は円形等の他の形状であっ
てもよい。
以上述べたように、本発明によるとダイヤフラムと電極
との間の半導体基板に溝部を形成した構成テあるので、
ブロービング時に発生する表面応力がダイヤフラムに伝
播するのを抑えることができ、センサの高精度測定、調
整が可能になるという効果がある。
との間の半導体基板に溝部を形成した構成テあるので、
ブロービング時に発生する表面応力がダイヤフラムに伝
播するのを抑えることができ、センサの高精度測定、調
整が可能になるという効果がある。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例を表す図、
第２図はブロービング時における第１図（ｂ）の部分的
断面図、第３図は距離χと表面応力σとの関係図、第４
図は従来の半導体圧力センサの平面図、第５図は従来の
半導体圧力センサの針圧と変動出力との関係図である。 １・・・半導体基板、２・・・ダイヤフラム、３・・・
半導体歪ゲージ、４・・・電極、５・・・拡散配線、６
・・・導体配線、８・・・溝部、１０・・・調整用抵抗
。 代理人弁理士 岡 部 隆 第２図 雪掻むの距＃Ｌ（χ） 第３図
第２図はブロービング時における第１図（ｂ）の部分的
断面図、第３図は距離χと表面応力σとの関係図、第４
図は従来の半導体圧力センサの平面図、第５図は従来の
半導体圧力センサの針圧と変動出力との関係図である。 １・・・半導体基板、２・・・ダイヤフラム、３・・・
半導体歪ゲージ、４・・・電極、５・・・拡散配線、６
・・・導体配線、８・・・溝部、１０・・・調整用抵抗
。 代理人弁理士 岡 部 隆 第２図 雪掻むの距＃Ｌ（χ） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 薄肉のダイヤフラムを有する半導体基板と、前記ダイ
ヤフラムに接するように形成された半導体歪ゲージと、 前記半導体基板の主表面上に形成され、前記半導体歪ゲ
ージと電気接続された電極と、 前記ダイヤフラムと前記電極との間の前記半導体基板に
形成された溝部と を備え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 |
|---|---|---|---|
| JP6403988A JPH01236659A (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6403988A JPH01236659A (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01236659A true JPH01236659A (ja) | 1989-09-21 |
Family
ID=13246576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6403988A Pending JPH01236659A (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01236659A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0513783A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-22 | Nippondenso Co Ltd | 集積化圧力センサ |
| US5421956A (en) * | 1991-11-20 | 1995-06-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of fabricating an integrated pressure sensor |
| JP2003302298A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Denso Corp | 力学量検出装置 |
| JP2008082952A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体感歪センサ |
| JP2009265012A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Fujikura Ltd | 半導体センサ |
| JP2019530881A (ja) * | 2016-10-17 | 2019-10-24 | シリコン マイクロストラクチャーズ， インコーポレイテッドＳｉｌｉｃｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， Ｉｎｃ． | カテーテルセンサ用遮光体 |
-
1988
- 1988-03-17 JP JP6403988A patent/JPH01236659A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0513783A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-22 | Nippondenso Co Ltd | 集積化圧力センサ |
| US5421956A (en) * | 1991-11-20 | 1995-06-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of fabricating an integrated pressure sensor |
| US5528214A (en) * | 1991-11-20 | 1996-06-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Pressure-adjusting device for adjusting output of integrated pressure sensor |
| JP2003302298A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Denso Corp | 力学量検出装置 |
| JP2008082952A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体感歪センサ |
| JP2009265012A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Fujikura Ltd | 半導体センサ |
| JP2019530881A (ja) * | 2016-10-17 | 2019-10-24 | シリコン マイクロストラクチャーズ， インコーポレイテッドＳｉｌｉｃｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， Ｉｎｃ． | カテーテルセンサ用遮光体 |
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