JPH02254764A

JPH02254764A - シリコン圧力センサ

Info

Publication number: JPH02254764A
Application number: JP7620089A
Authority: JP
Inventors: Kinji Harada; 原田　謹爾; Kyoichi Ikeda; 恭一池田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、全単結晶シリコンによるプレーナ膨圧カセン
サを実現し、低価格、高精度なシリコン圧力センサに関
するものである。

〈従来の技術〉第３図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、１は（１００）面を有するシリコン基板で
ある。

２はシリコン基板１に設けられ、シリコン基板１と基準
室３を構成するポリシリコンよりなるダイアフラムであ
る。

４はダイアフラム２に設けられたポリシリコンのピエゾ
抵抗素子である。

以上の構成において、基準室３に基準圧Ｐｓが導入され
、ダイアフラム２の外表面には測定圧Ｐｍが加えられる
と、測定圧Ｐｒｎに対応した測定値がピエゾ抵抗素子４
により検出される事により測定圧Ｐｍを測定する事が出
来る。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、この様な装置においては、（１）ポリシ
リコンのピエゾ抵抗素子４を使用しているので、シリコ
ンの単結晶にピエゾ抵抗素子を作り込んだ場合に比して
、感度が１桁低い。

（２）ポリシリコンのダイアフラム２はシリコン基板１
との間に歪みを発生し不安定となる。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、全単結晶シリコンによるブレーナ膨圧
カセンサを実現し、低価格、高精度なシリコン圧力セン
サを堤供するにある。

く課題を解決するための手段〉この目的を達成するなめに、本発明はシリコン基板と該
シリコン基板と測定室を構成するダイアプラムとを具備
するシリコン圧力センサにおいて、シリコン単結晶の基
板上に形成された酸化膜面上に該酸化膜の面に平行方向
に少なくとも周辺部の一部がエピタキシャル成長されて
構成された第１のダイアフラム部と、前記酸化膜が除去
された隙間を塞ぎ該第１のダイアフラムの表面を覆って
設けられた第２のダイアフラム部とを備えるダイアプラ
ムを具備したことを特徴とするシリコン圧力センサ。

く作　用〉以上の構成において、測定室に基準圧が導入され、ダイ
アフラムの外表面には測定圧が加えられると、測定圧に
対応した測定値が剪断型歪みゲージにより検出される事
により測定圧を測定する事が出来る。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図で、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は側断面図である。

図において、１１は（１００）面を有するｎ形のシリコ
ン基板である。

１２は第１のダイアフラム部１２１と第２のダイアフラ
ム部１２２とからなるダイアフラムである。

第１のダイアフラム部１２１はシリコン単結晶の基板１
１上に形成された酸化膜面上に酸化膜の面に平行方向に
少なくとも周辺部の一部がエピタキシャル成長されて構
成されている。

第２のダイアフラム部１２２は酸化膜が除去さ−た隙間
を塞ぎ第１のダイアフラムの表面を覆つて設けられてい
る。

１３は基板１１とダイアフラム１２とで構成される測定
室である。

１４はダイアフラム１２に設けられた剪断型歪みゲージ
である。

具体的には、例えば、基板１１は０．５ｍｍ角、厚さ０
．５ｍｍ、ダイアフラム１２は０．１ｍｍ角、厚さ５μ
ｍ、測定室１３の高さは５μｍのものが用いられている
。

以上の構成において、測定室１３に基準圧Ｐｓが導入さ
れ、ダイアフラム１２の外表面には測定圧Ｐｍが加えら
れると、測定圧Ｐｍに対応した測定値が剪断型歪みゲー
ジ１４により検出される事により測定圧Ｐｍを測定する
事が出来る。

第２図は、第１図の製作工程説明図である。

（１）第２図（Ａ）に示す如く、（１００）面を有する
基板１１に酸化シリコン膜１０１を形成する。

（２）第２図（Ｂｌ）、（Ｂ２）に示す如く、膜１０１
を逆り字形に＜１１０＞に直交するように残して、フォ
トリソグラフィにより除去する。

ここで、第２図（Ｂ１）は平面図、第１図（Ｂ２）は（
Ｐｌ断面図である。

く３）第２図（Ｃ）に示す如く、選択エピタキシャル成
長法によりボロン濃度１０”ｃｍ″３のＰ形の第１エピ
タキシャル層１０２を形成する。

第１エピタキシャル層１０２の上に、第１のダイアフラ
ム１２１に相当するボロン濃度３×１０’　”　ｃｍ″
コのＰ“十形の第２エピタキシャル層１０３を形成する
。

この場合、第２エピタキシャル層１０３は、酸化膜１０
１面上に酸化ｆｉｌｏ１の面に平行方向に少なくとも周
辺部の一部がエピタキシャル成長されて構成されている
。

（４）第１図（Ｄ）に示す如く、酸化膜１０１をフッ酸
により除去し、エツチング注入口１０４を設ける。

（５）第１図（Ｅ）に示す如く、第１エピタキシャル層
１０２をエツチングする。

この場合、都合よ＜、＜１１１＞軸面でエッチングは止
まる。

（６）第１図（Ｆ）に示す如く、ｎ形シリコンのエピタ
キシャル成長を行い、基板１１とエピタキシャル成長層
１０３の外表面に、第２のダイアフラム１２２に相当す
るエピタキシャル成長層１０５を形成し、エツチング注
入口１０４をとじる。

９７）第１図（Ｇ）に示す如く、Ｐ形の剪断型歪みゲー
ジ１４をダイアフラム１２に形成する。

（８）第１図（Ｈ）に示す如く、真空中または水素ガス
の稀薄な雰囲気中で熱処理し、測定室１３内の水素ガス
を拡散させて、測定室を真空にする。

この結果、（１）全単結晶シリコンによるプレーナ形のシリコン圧
力センサが得られ、安価である。

（２）ピエゾ抵抗素子は単結晶上に形成されるため、高
感度なセンサが得られる。

なお、前述の実施例においては、基板１１は（１００）
面を有する、１１１１０１は＜１１０＞軸に直交して残
すと説明したが、これに限ることはなく、要するに、ダ
イアフラム１２が形成できるものであれば良い。

また、第１エピタキシヤル７１１０２のエツチング工程
において、この場合は、都合よ＜、＜１１１〉軸面でエ
ツチングは止まるが、適当なエツチング時期にエツチン
グを止めても良い事は勿論である。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、シリコン基板と該シリ
コン基板と測定室を構成するダイアフラムとを具備する
シリコン圧力センサにおいて、シリコン単結晶の基板上
に形成された酸化膜面上に該酸化膜の面に平行方向に少
なくとも周辺部の一部がエピタキシャル成長されて構成
された第１のダイアフラム部と、前記酸化膜が除去され
た隙間を塞ぎ該第１のダイアフラムの表面を覆って設け
られた第２のダイアプラム部とを備えるダイアフラムを
具備しなことを特徴とするシリコン圧力センサを構成し
た。

（２）ピエゾ抵抗素子は単結晶上に形成されるなめ、高
感度なセンサが得られる。

従って、本発明によれば、全単結晶シリコンによるプレ
ーナ膨圧カセンサを実現し、低価格、高精度なシリコン
圧力センサを実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図で、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は側断面図、第２図は第１図の製作工
程説明図、第３図は従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図である。１１・・・基板、１２・・・ダイアフラム、１２１・・
・第１のダイアフラム、１２２・・・第２のダイアフラ
ム、１３・・・測定室、１４・・・剪断形歪みゲージ、
１０１・・・膜、１０２・・・第１エピタキシャル層、
１０３・・・第２エピタキシャル層、１０４・・・エツ
チング注入口、１０５・・・エピタキシャル層。第１図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】シリコン基板と該シリコン基板と測定室を構成するダイ
アフラムとを具備するシリコン圧力センサにおいて、シリコン単結晶の基板上に形成された酸化膜面上に該酸
化膜の面に平行方向に少なくとも周辺部の一部がエピタ
キシャル成長されて構成された第１のダイアフラム部と
、前記酸化膜が除去された隙間を塞ぎ該第１のダイアフラ
ムの表面を覆って設けられた第２のダイアフラム部とを備えるダイアフラムを具備したことを特徴とするシ
リコン圧力センサ。