JPH01239882A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH01239882A JPH01239882A JP6693488A JP6693488A JPH01239882A JP H01239882 A JPH01239882 A JP H01239882A JP 6693488 A JP6693488 A JP 6693488A JP 6693488 A JP6693488 A JP 6693488A JP H01239882 A JPH01239882 A JP H01239882A
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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］
この発明は半導体圧カセンザに関Ｊ゛るものである。
［従来の技術及び課題］
殿械的応力を加えることによりピエゾ抵抗効果によりそ
の抵抗値が変化することを利用して、単結晶シリコン基
板の一部の肉厚を薄くしダイヤフラムを形成し、そのダ
イヤフラムに歪ゲージを拡散層等で形成して、ダイヤフ
ラムに加わる圧力により歪ゲージを変形ざＵ、ピエゾ抵
抗効果による抵抗値の変化を検出して圧力を測定する半
導体圧力センサが用いられている。
の抵抗値が変化することを利用して、単結晶シリコン基
板の一部の肉厚を薄くしダイヤフラムを形成し、そのダ
イヤフラムに歪ゲージを拡散層等で形成して、ダイヤフ
ラムに加わる圧力により歪ゲージを変形ざＵ、ピエゾ抵
抗効果による抵抗値の変化を検出して圧力を測定する半
導体圧力センサが用いられている。
そして、この種のセン゛りを青票として水出願人は特願
昭６２−０７２０７８９にて、第４図に示す装置を提案
している。これは、基板１に形成された四部２に対し絶
縁性を有し平滑なダイヤフラム３を配置するとともに同
タイＸ７フラム３上にピエゾ抵抗索子４を形成すること
ににり小形化可能なセン゛ＩＪとしたものである。
昭６２−０７２０７８９にて、第４図に示す装置を提案
している。これは、基板１に形成された四部２に対し絶
縁性を有し平滑なダイヤフラム３を配置するとともに同
タイＸ７フラム３上にピエゾ抵抗索子４を形成すること
ににり小形化可能なセン゛ＩＪとしたものである。
このダイヤフラム３上にピエゾ抵抗素子４を形成した装
置においては、ダイヤフラム３のピエゾ抵抗索子４の周
辺等に応力が集中し余分な抵抗変化が発生する虞があり
、その場合には抵抗変化足と検出圧ノＪとの関係におい
て直線性が１ｑられず直線性を得るために補正等が必要
となるという課題があった。
置においては、ダイヤフラム３のピエゾ抵抗索子４の周
辺等に応力が集中し余分な抵抗変化が発生する虞があり
、その場合には抵抗変化足と検出圧ノＪとの関係におい
て直線性が１ｑられず直線性を得るために補正等が必要
となるという課題があった。
この発明の目的は、圧力に応じた直線出力を１ｇること
かでき正確な圧力検出を行なうことができる半導体圧力
センυを提供することにある。
かでき正確な圧力検出を行なうことができる半導体圧力
センυを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明は上記目的を達成すべく、凹部を有りる基板と
、前記凹部−り及び該凹部の周辺にほぼ平滑に形成され
絶縁性をイｊづ−るグイＡ７フラムと、前記ダイヤフラ
ム内に形成される感圧素子部とを備える半導体圧カレン
ザをその要旨とするものである。
、前記凹部−り及び該凹部の周辺にほぼ平滑に形成され
絶縁性をイｊづ−るグイＡ７フラムと、前記ダイヤフラ
ム内に形成される感圧素子部とを備える半導体圧カレン
ザをその要旨とするものである。
［作用］
圧力に応じてダイヤフラムが変形丈るが、そのときダイ
ヤフラム内の感圧素子部も一体的に変形し、同ダイヤフ
ラムの変形部に余分な応力の集中がなくなり感圧素子も
この変形に応じた直線的な変化ヱを出力する。
ヤフラム内の感圧素子部も一体的に変形し、同ダイヤフ
ラムの変形部に余分な応力の集中がなくなり感圧素子も
この変形に応じた直線的な変化ヱを出力する。
［実施例］
以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
明する。
第２図（ａ）〜（ｅ）は本実施例の断面図であって、そ
の製造工程を順に説明する。
の製造工程を順に説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように、（１００）面の第１
の単結晶シリコン基板１１の主表面上にシリコン酸化膜
１２を形成し、さらに、そのシリコン酸化膜１２上にＣ
ＶＤ法等により所定の厚みの多結晶シリコン膜１３を堆
ｖｉする。この多結晶シリコン膜１３の膜厚によって後
記するダイヤフラムの厚みが決定される。
の単結晶シリコン基板１１の主表面上にシリコン酸化膜
１２を形成し、さらに、そのシリコン酸化膜１２上にＣ
ＶＤ法等により所定の厚みの多結晶シリコン膜１３を堆
ｖｉする。この多結晶シリコン膜１３の膜厚によって後
記するダイヤフラムの厚みが決定される。
そして、多結晶シリコン膜１３の上にＣＶ Ｄ ？Ａで
シリコン酸化膜１４を形成する。その後、研磨にてその
シリコン酸化膜１４の表面を鏡面加工する。尚、このシ
リコン酸化膜１４は熱酸化膜で形成してもよく、又、シ
リコン酸化膜１４の代りにシリコン窒化膜を使用しても
よい。この場合、後記する接合面膜をシリコン窒化膜に
することににつてダイヤフラムに張力を持た已ることが
できる。
シリコン酸化膜１４を形成する。その後、研磨にてその
シリコン酸化膜１４の表面を鏡面加工する。尚、このシ
リコン酸化膜１４は熱酸化膜で形成してもよく、又、シ
リコン酸化膜１４の代りにシリコン窒化膜を使用しても
よい。この場合、後記する接合面膜をシリコン窒化膜に
することににつてダイヤフラムに張力を持た已ることが
できる。
一方、第１図（ｂ）に示すにうに、結晶面が（１００）
の第２の単結晶シリコン基板１５の主表面上の所定領域
にシリコン酸化膜（図示しない）を形成するとともに、
このシリコン酸化膜をマスクとして水酸化カリウム（Ｋ
ＯＨ）’Ｕによる異方性のエツチング液を用いてエツチ
ングし、凹部１６を形成する。その後、シリコン酸化膜
を除去した後、研磨にて第２の単結晶シリコン基板１５
の主表面を鏡面加工する。尚、ここで用いる基板として
はその結晶面は（１１０）でもよく、又、パイレックス
ガラス、丈フフ・イア等に凹部を形成してもよい。
の第２の単結晶シリコン基板１５の主表面上の所定領域
にシリコン酸化膜（図示しない）を形成するとともに、
このシリコン酸化膜をマスクとして水酸化カリウム（Ｋ
ＯＨ）’Ｕによる異方性のエツチング液を用いてエツチ
ングし、凹部１６を形成する。その後、シリコン酸化膜
を除去した後、研磨にて第２の単結晶シリコン基板１５
の主表面を鏡面加工する。尚、ここで用いる基板として
はその結晶面は（１１０）でもよく、又、パイレックス
ガラス、丈フフ・イア等に凹部を形成してもよい。
そして、第１図（Ｃ）に示すように、第２の単結晶シリ
コン幕板１５の主表面上に、第１の単結晶シリコン幕板
１１に形成されたシリコン酸化膜１４を配置する。その
後、Ｉ＠ｉ温炉内炉内接接合させることにより第１と第
２の単結晶シリコン基板１１．１５を接着させる。
コン幕板１５の主表面上に、第１の単結晶シリコン幕板
１１に形成されたシリコン酸化膜１４を配置する。その
後、Ｉ＠ｉ温炉内炉内接接合させることにより第１と第
２の単結晶シリコン基板１１．１５を接着させる。
次に、第１図（ｄ）に示すように、第１の単結晶シリコ
ン基板１１の他主面（裏面）側より、同塞板１１をＫＯ
Ｈ等のエツチング液で除去する。
ン基板１１の他主面（裏面）側より、同塞板１１をＫＯ
Ｈ等のエツチング液で除去する。
その結果、第２の単結晶シリコン基板１５の主表面上に
ダイヤフラムとなる多結晶シリコン膜１３が残る。
ダイヤフラムとなる多結晶シリコン膜１３が残る。
引続ぎ、第２図（ｅ）に示Ｊように、シリコン酸化膜１
２でパターンを形成し同シリコン酸化膜１２をマスクと
しＰ又はＮ型不純物を多結晶シリコン膜１３に拡散させ
、ピエゾ抵抗層（感圧素子）１７を形成する。このピエ
ゾ抵抗層１７は多結晶シリコン膜１３内に形成されるこ
とにより電気的に分離されている。尚、この不純物の拡
散は、前記シリコン酸化膜１２上に多結晶シリコン膜１
３を堆積さＵた後のシリコン酸化膜１４を形成さＵる前
に行なってもよい。
２でパターンを形成し同シリコン酸化膜１２をマスクと
しＰ又はＮ型不純物を多結晶シリコン膜１３に拡散させ
、ピエゾ抵抗層（感圧素子）１７を形成する。このピエ
ゾ抵抗層１７は多結晶シリコン膜１３内に形成されるこ
とにより電気的に分離されている。尚、この不純物の拡
散は、前記シリコン酸化膜１２上に多結晶シリコン膜１
３を堆積さＵた後のシリコン酸化膜１４を形成さＵる前
に行なってもよい。
その後、第１図に示すように、マスクとしたシリコン酸
化膜１２を除去し、再びシリコン酸化膜（又はシリコン
窒化膜）１８を形成するとともに、ダイヤフラムの変形
領域外においてアルミ１９の配線を施す。ざらに、シー
１アビーム等により第２の単結晶シリコン基板１５に凹
部１６に至る穴２０を形成することにより相対圧を測定
可能なロンサとすることができる。
化膜１２を除去し、再びシリコン酸化膜（又はシリコン
窒化膜）１８を形成するとともに、ダイヤフラムの変形
領域外においてアルミ１９の配線を施す。ざらに、シー
１アビーム等により第２の単結晶シリコン基板１５に凹
部１６に至る穴２０を形成することにより相対圧を測定
可能なロンサとすることができる。
このように製造した半導体圧力セン９゛にａ３いては、
従来の猿回のようにダイ（７フラム」−にピエゾ抵抗素
子となる部分が形成されるのではなく、ダイヤフラムは
、凹部１６上及び該凹部１６の周辺である第２の単結晶
基板１５上にわたってほぼ平滑に形成され、ピエゾ抵抗
体１７がそのダイＡ７）ラム（多結晶シリコン膜１３）
の中に形成されるため圧力によって変形するグイＸフッ
ラム全体が平滑になっている。よって、ピエゾ抵抗素子
がダイヤフラムの上に形成されている場合にはピエゾ抵
抗素子４の周辺等に応力が集中し余分な抵抗変化が発生
し、抵抗変化量と検出圧力との関係において直線性が得
られず直線性を得るために補正等が必要となることがあ
ったが、本実施例の半導体圧力センリ−においては、圧
力に応じてダイヤフラムが応ノＪの偏在することなく変
形し、そのときダイ（７フラム内のピエゾ抵抗層（感圧
素子部）１７も一体的に変形し、同ダイヤフラムの変形
部に余分な応力の集中がなくなりピエゾ抵抗層１７もこ
の変形に応じた直線的な抵抗変化ｍを出力Ｊることがで
きる。従って、正確な圧力検出を行なうことができるこ
ととなる。
従来の猿回のようにダイ（７フラム」−にピエゾ抵抗素
子となる部分が形成されるのではなく、ダイヤフラムは
、凹部１６上及び該凹部１６の周辺である第２の単結晶
基板１５上にわたってほぼ平滑に形成され、ピエゾ抵抗
体１７がそのダイＡ７）ラム（多結晶シリコン膜１３）
の中に形成されるため圧力によって変形するグイＸフッ
ラム全体が平滑になっている。よって、ピエゾ抵抗素子
がダイヤフラムの上に形成されている場合にはピエゾ抵
抗素子４の周辺等に応力が集中し余分な抵抗変化が発生
し、抵抗変化量と検出圧力との関係において直線性が得
られず直線性を得るために補正等が必要となることがあ
ったが、本実施例の半導体圧力センリ−においては、圧
力に応じてダイヤフラムが応ノＪの偏在することなく変
形し、そのときダイ（７フラム内のピエゾ抵抗層（感圧
素子部）１７も一体的に変形し、同ダイヤフラムの変形
部に余分な応力の集中がなくなりピエゾ抵抗層１７もこ
の変形に応じた直線的な抵抗変化ｍを出力Ｊることがで
きる。従って、正確な圧力検出を行なうことができるこ
ととなる。
さらに、本実施例の装置はダイレフラムが多結晶シリコ
ン膜１３で形成されているので、ダイヤフラムの膜厚の
粕密な調整が可能となる。又、アルミ１９配線はダイＸ
７フフムの変形領域外に取付けられるので、応力変形の
影響によるアルミの接触抵抗の変化を防止できることと
なる。
ン膜１３で形成されているので、ダイヤフラムの膜厚の
粕密な調整が可能となる。又、アルミ１９配線はダイＸ
７フフムの変形領域外に取付けられるので、応力変形の
影響によるアルミの接触抵抗の変化を防止できることと
なる。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものでなく、例
えば、上記実施例ではピエゾ抵抗層１７（ピエゾ抵抗素
子）はその底面が多結晶シリコン膜１３と接するように
したが、第３図に承りように、多結晶シリコン膜１３に
対しピエゾ抵抗層１７をシリコン酸化膜１４に至るまで
拡散することによりピエゾ抵抗層１７の底面を絶縁膜と
してのシリコン酸化膜１４に接触させてもよい。このよ
うにすることにより、ピエゾ抵抗層１７と多結晶シリコ
ン膜１３との接合面積を小さくして両者１７．１３間の
抵抗を高くすることにより高出力が得られることとなる
。
えば、上記実施例ではピエゾ抵抗層１７（ピエゾ抵抗素
子）はその底面が多結晶シリコン膜１３と接するように
したが、第３図に承りように、多結晶シリコン膜１３に
対しピエゾ抵抗層１７をシリコン酸化膜１４に至るまで
拡散することによりピエゾ抵抗層１７の底面を絶縁膜と
してのシリコン酸化膜１４に接触させてもよい。このよ
うにすることにより、ピエゾ抵抗層１７と多結晶シリコ
ン膜１３との接合面積を小さくして両者１７．１３間の
抵抗を高くすることにより高出力が得られることとなる
。
この第３図に示したようにピエゾ抵抗層１７（ピエゾ抵
抗素子）の底面を絶縁膜としてのシリコン酸化ＩＩ！１
４に接触させる場合には、シリコン酸化膜１４．１８の
膜厚を異ならせることにＪ：す（Ｍ３図ではシリコン酸
化ＰＡ１４の膜厚〉シリコン酸化膜１８の膜厚）、ダイ
八７フラム内においてダイヤフラムの中央部よりピエゾ
抵抗層１７を上下にズラして配置でき、ダイヤフラムの
変形に伴うピエゾ抵抗層１７の内部の張力による抵抗変
化量とピエゾ抵抗層１７の内部の圧縮力による抵抗変化
伍とが相殺されり′、高出力が得られる。
抗素子）の底面を絶縁膜としてのシリコン酸化ＩＩ！１
４に接触させる場合には、シリコン酸化膜１４．１８の
膜厚を異ならせることにＪ：す（Ｍ３図ではシリコン酸
化ＰＡ１４の膜厚〉シリコン酸化膜１８の膜厚）、ダイ
八７フラム内においてダイヤフラムの中央部よりピエゾ
抵抗層１７を上下にズラして配置でき、ダイヤフラムの
変形に伴うピエゾ抵抗層１７の内部の張力による抵抗変
化量とピエゾ抵抗層１７の内部の圧縮力による抵抗変化
伍とが相殺されり′、高出力が得られる。
［発明の効果］
以上詳述したようにこの発明によれば、圧力に応じた直
線出力を得ることができ正確な圧力検出を行なうことが
できる優れた効果を発揮する。
線出力を得ることができ正確な圧力検出を行なうことが
できる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明を具体化した半導体圧カレンサの断面
図、第２図（ａ）〜（ｅ）はこの半導体圧力センサの製
造工程を説明するための断面図、第３図は別間の半導体
圧力センサ°の断面図、第４図は従来の半導体圧カレン
１ノの断面図である。 １５は第２の単結晶シリコン蟇板、１３はダイＸフフム
となる多結晶シリコン際、１４はシリコン酸化膜、１６
は凹部、１７は感圧素子としてのピエゾ抵抗層。 特許出願人 日本電装 株式会社第２図 づＡ
図、第２図（ａ）〜（ｅ）はこの半導体圧力センサの製
造工程を説明するための断面図、第３図は別間の半導体
圧力センサ°の断面図、第４図は従来の半導体圧カレン
１ノの断面図である。 １５は第２の単結晶シリコン蟇板、１３はダイＸフフム
となる多結晶シリコン際、１４はシリコン酸化膜、１６
は凹部、１７は感圧素子としてのピエゾ抵抗層。 特許出願人 日本電装 株式会社第２図 づＡ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、凹部を有する基板と、 前記凹部上及び該凹部の周辺にほぼ平滑に形成され絶縁
性を有するダイヤフラムと、 前記ダイヤフラム内に形成される感圧素子部とを備える
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 |
|---|---|---|---|
| JP63066934A JP2696894B2 (ja) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63066934A JP2696894B2 (ja) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | 半導体圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239882A true JPH01239882A (ja) | 1989-09-25 |
| JP2696894B2 JP2696894B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=13330321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63066934A Expired - Lifetime JP2696894B2 (ja) | 1988-03-19 | 1988-03-19 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696894B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5283459A (en) * | 1989-11-15 | 1994-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor sensor including an aperture having a funnel shaped section intersecting a second section |
| US5672551A (en) * | 1994-03-18 | 1997-09-30 | The Foxboro Company | Method for manufacturing a semiconductor pressure sensor with single-crystal silicon diaphragm and single-crystal gage elements |
| US5793073A (en) * | 1995-03-01 | 1998-08-11 | Ricoh Co., Ltd. | Semiconductor thin film sensor device with (110) plane |
| JP2012127966A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | General Electric Co <Ge> | センサーを製作するための方法 |
| JP2013515949A (ja) * | 2009-12-23 | 2013-05-09 | エプコス アーゲー | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
Citations (3)
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| JPS54103684A (en) * | 1978-02-01 | 1979-08-15 | Mitsubishi Electric Corp | Production of semiconductor pressure transducing element |
| JPS6276783A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| JPS6376484A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Komatsu Ltd | 半導体圧力センサの製造方法 |
-
1988
- 1988-03-19 JP JP63066934A patent/JP2696894B2/ja not_active Expired - Lifetime
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