JPS5828876A - 半導体圧力センサ装置 - Google Patents
半導体圧力センサ装置Info
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- JPS5828876A JPS5828876A JP56127491A JP12749181A JPS5828876A JP S5828876 A JPS5828876 A JP S5828876A JP 56127491 A JP56127491 A JP 56127491A JP 12749181 A JP12749181 A JP 12749181A JP S5828876 A JPS5828876 A JP S5828876A
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- regions
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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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】
本発明は半導体圧力センサ装置に関する。
最近、圧力センサ素子としては、シリコン単結晶のピエ
ゾ抵抗効果を利用したシリコンダイヤフラム方式のもの
が、感度が高く、ヒステリーシスが少なく且つ高度に進
歩したプレーナＩＣ技術を応用することにより特性の均
一性、量産性の向上が可能となりコスト的に安いものが
得られることができるようになり、シリコンダイヤフラ
ム方式の半導体圧カセンザ素子が一般的になってきてい
る。
ゾ抵抗効果を利用したシリコンダイヤフラム方式のもの
が、感度が高く、ヒステリーシスが少なく且つ高度に進
歩したプレーナＩＣ技術を応用することにより特性の均
一性、量産性の向上が可能となりコスト的に安いものが
得られることができるようになり、シリコンダイヤフラ
ム方式の半導体圧カセンザ素子が一般的になってきてい
る。
従来の半導体圧力センサ素子の構造を第１図に示す。従
来の圧力センサ素子（１（）の構造はＮ型シリコン基板
（１）の１方の表面層に写真蝕刻法とボロン等のＰ型不
純物をイオン注入法あるいは選択拡散法を用いて抵抗層
（２）を形成し、この抵抗層（２）を形成した面と反対
側の面より、この抵抗層（２）を含む領域（４）のシリ
コン基板部を研磨や腐蝕等の方法で除去し凹状に加工さ
れる。肉薄部（ｌａ）を取り囲むように肉厚部の脚部（
１ｂ）が形成せられ拡散抵抗層（２）部を含む肉薄部（
１ａ）が両側の圧力に応じて変形し抵抗層（２）の抵抗
値が変化する。即ち（１ａ）が起歪部となる。（３）は
抵抗層（２）と電気的に連なるオー ミソクメタライズ
シｄ極である。オーミックメタライズ電極（３）へ拡散
抵抗層（２）よＩＪ ｒＩＬ気的に連ねる方法としては
拡散抵抗層（２）と同導電型不純物即ちＩ）型不純物を
拡散して形成した引出拡散層を用いる方法あるいはシリ
コン基板（１）表面に形成せられたアルミ蒸着層を用い
る方法などが用いられる。（６）はシリコン基板（１）
の表面を絶縁保護し安定化を図るためのシリコン酸化膜
あるいは窒化膜などの絶縁膜である。
来の圧力センサ素子（１（）の構造はＮ型シリコン基板
（１）の１方の表面層に写真蝕刻法とボロン等のＰ型不
純物をイオン注入法あるいは選択拡散法を用いて抵抗層
（２）を形成し、この抵抗層（２）を形成した面と反対
側の面より、この抵抗層（２）を含む領域（４）のシリ
コン基板部を研磨や腐蝕等の方法で除去し凹状に加工さ
れる。肉薄部（ｌａ）を取り囲むように肉厚部の脚部（
１ｂ）が形成せられ拡散抵抗層（２）部を含む肉薄部（
１ａ）が両側の圧力に応じて変形し抵抗層（２）の抵抗
値が変化する。即ち（１ａ）が起歪部となる。（３）は
抵抗層（２）と電気的に連なるオー ミソクメタライズ
シｄ極である。オーミックメタライズ電極（３）へ拡散
抵抗層（２）よＩＪ ｒＩＬ気的に連ねる方法としては
拡散抵抗層（２）と同導電型不純物即ちＩ）型不純物を
拡散して形成した引出拡散層を用いる方法あるいはシリ
コン基板（１）表面に形成せられたアルミ蒸着層を用い
る方法などが用いられる。（６）はシリコン基板（１）
の表面を絶縁保護し安定化を図るためのシリコン酸化膜
あるいは窒化膜などの絶縁膜である。
ところで圧力センサには、シリコンダイヤフラム部即ち
起歪部の一方の面側の圧力が一定になる」：うな基準圧
室を設は他方の面側の圧力変化を測定するいわゆる絶対
圧形と両側の面に加わる圧力差を測定するいオ〕ゆる差
圧形の２種類が考えられる３、このうぢ絶対圧形の理想
的な構造として第３図のものが考えられる。第３図の構
造の構成について説明する。完成した半導体圧力センサ
素子の抵抗層形成側表面の絶縁保護膜（６）上にガラス
材あるいは金１＋ｉ材よりなる気密形成用容器（７）を
封着材（９）を用いてその内部空間（８）が真空あるい
は不活性ガス等をＪ」人して一定の圧力になるように形
成する。尚封着部（Ｊ） ＬＪ圧カセンザ素子の肉薄部
（１ａ）の」−に形成しないように構成される。
起歪部の一方の面側の圧力が一定になる」：うな基準圧
室を設は他方の面側の圧力変化を測定するいわゆる絶対
圧形と両側の面に加わる圧力差を測定するいオ〕ゆる差
圧形の２種類が考えられる３、このうぢ絶対圧形の理想
的な構造として第３図のものが考えられる。第３図の構
造の構成について説明する。完成した半導体圧力センサ
素子の抵抗層形成側表面の絶縁保護膜（６）上にガラス
材あるいは金１＋ｉ材よりなる気密形成用容器（７）を
封着材（９）を用いてその内部空間（８）が真空あるい
は不活性ガス等をＪ」人して一定の圧力になるように形
成する。尚封着部（Ｊ） ＬＪ圧カセンザ素子の肉薄部
（１ａ）の」−に形成しないように構成される。
第３図のような構造の絶対圧膨圧カセンサに従来の半導
体圧力セン→ノー素子の構造００を用いる場合、抵抗層
（２）に１１−を気的に短絡した入出力電気１ｉＫ ’
」取出し用電極（３）を気密形成用容器（７）の外周部
に位置するように構成する必要がある。即ち素子＼」法
を大きくする必要がありコストアップになるという欠点
があった。又気密形成容’Ａ：＋ （７）の千１？゛ｆ
部（９）がシリコンダイヤフラム部肉薄部（］；１）に
ｊ！Ｔい構ｊり□になりやすく気密形成容器（７）を」
÷１着しｌコことによる；ｆｊの特性への影響、とくに
圧（力 １１工気信）」出力特性の温度依存性が悪くな
りうるという欠点があった。
体圧力セン→ノー素子の構造００を用いる場合、抵抗層
（２）に１１−を気的に短絡した入出力電気１ｉＫ ’
」取出し用電極（３）を気密形成用容器（７）の外周部
に位置するように構成する必要がある。即ち素子＼」法
を大きくする必要がありコストアップになるという欠点
があった。又気密形成容’Ａ：＋ （７）の千１？゛ｆ
部（９）がシリコンダイヤフラム部肉薄部（］；１）に
ｊ！Ｔい構ｊり□になりやすく気密形成容器（７）を」
÷１着しｌコことによる；ｆｊの特性への影響、とくに
圧（力 １１工気信）」出力特性の温度依存性が悪くな
りうるという欠点があった。
本発明は、このような従来の欠点に”ＭＫｊ ７）でな
されたもので脚部にその表面から裏面に達する導電領域
を設はコスト的に安くできｆ■：力−１１ｉ気（ハシ」
”出力特性の温度依存性の医れた絶対圧形圧カセンサ装
置を提供しうるものである。
されたもので脚部にその表面から裏面に達する導電領域
を設はコスト的に安くできｆ■：力−１１ｉ気（ハシ」
”出力特性の温度依存性の医れた絶対圧形圧カセンサ装
置を提供しうるものである。
本発明の半導体圧カセンザ装置１りを第３図に従って説
明する。本発明の圧力センサ素子ＩＩＩ）は第１図に示
す従来のもの（１０と同じ仕様のＮ型シリコン基板（１
）が用いられ従来のものと同様に基板（１）の１方の表
面層に写真蝕刻法とボロン等のＰ型不純物をイオン注入
法あるいは選択拡散法を用いて杉成せられた抵抗層（２
）、ごの抵抗層（２）が形成せられた面と反対側の面の
抵抗層（２）に含む領域範囲（４）のシリコン基板部を
研磨法や薬品を用いての腐蝕の方法で除去し四部形状に
加工し抵抗層（２）形成領域部を８０〜５０μ口弔１度
になるよう肉薄部（１ａ）を形成する。
明する。本発明の圧力センサ素子ＩＩＩ）は第１図に示
す従来のもの（１０と同じ仕様のＮ型シリコン基板（１
）が用いられ従来のものと同様に基板（１）の１方の表
面層に写真蝕刻法とボロン等のＰ型不純物をイオン注入
法あるいは選択拡散法を用いて杉成せられた抵抗層（２
）、ごの抵抗層（２）が形成せられた面と反対側の面の
抵抗層（２）に含む領域範囲（４）のシリコン基板部を
研磨法や薬品を用いての腐蝕の方法で除去し四部形状に
加工し抵抗層（２）形成領域部を８０〜５０μ口弔１度
になるよう肉薄部（１ａ）を形成する。
（ｌｂ）け肉薄部よりなる起歪部（１ａ）を取り囲むよ
うに形成せられｌこ肉厚部よりなる脚部である。第２図
に示すように（５）は脚部（１ｂ）のシリコン基板（１
）を巳通ずるように１〕型不純物を拡散して設けられた
ｊ’ｉｆ気信号引出領域であり、この領域（５）は必要
な電極の数ｔどけ互いに電気的に分離するようにＰ型貫
通拡散領域として形成せられる。（３）は夫々の電気信
号引出領域の脚部（１１））表面に設けられ、領域（５
）にオーミック接触するメタライズ電極である。
うに形成せられｌこ肉厚部よりなる脚部である。第２図
に示すように（５）は脚部（１ｂ）のシリコン基板（１
）を巳通ずるように１〕型不純物を拡散して設けられた
ｊ’ｉｆ気信号引出領域であり、この領域（５）は必要
な電極の数ｔどけ互いに電気的に分離するようにＰ型貫
通拡散領域として形成せられる。（３）は夫々の電気信
号引出領域の脚部（１１））表面に設けられ、領域（５
）にオーミック接触するメタライズ電極である。
又、抵抗層（２）とＰ型貫通拡散層（５）との間の電気
的な短絡方法としては従来のものと同様表面に蒸着など
で形成したアルミ配線で短絡する方法又は抵抗層（２）
形成側表面層にＰ型不純物を拡散して形成したＰ型拡散
層で抵抗（２）とＰ型貫通拡散領域とを電気的に短絡す
る構造が用いられる。こうすることにより抵抗層（２）
の圧力に、１、り抵抗値の変化に伴う電気信号の変化を
メタライズ１１ヱ極（３）より取り出すことができる。
的な短絡方法としては従来のものと同様表面に蒸着など
で形成したアルミ配線で短絡する方法又は抵抗層（２）
形成側表面層にＰ型不純物を拡散して形成したＰ型拡散
層で抵抗（２）とＰ型貫通拡散領域とを電気的に短絡す
る構造が用いられる。こうすることにより抵抗層（２）
の圧力に、１、り抵抗値の変化に伴う電気信号の変化を
メタライズ１１ヱ極（３）より取り出すことができる。
（６）はシリコン基板（１）表面を保護するシリコン酸
化膜又は窒化膜などＪ：りなる絶縁保護膜である。第２
図のような本発明の構造のものを第８図のような絶対圧
膨圧カセン→ノに用いることにより次のような利点があ
げられる。
化膜又は窒化膜などＪ：りなる絶縁保護膜である。第２
図のような本発明の構造のものを第８図のような絶対圧
膨圧カセン→ノに用いることにより次のような利点があ
げられる。
■従来のもののように気密形成用容器（７）の封着部（
９）の位置的な制約が、メタライズ１゛［極（３）を他
方の面の脚部（１１））上に設けたことに、１゛す、な
くなり圧カセンザ素子の外周部に設けることができ起歪
部（１ａ）より十分はなして封着することができる。
９）の位置的な制約が、メタライズ１゛［極（３）を他
方の面の脚部（１１））上に設けたことに、１゛す、な
くなり圧カセンザ素子の外周部に設けることができ起歪
部（１ａ）より十分はなして封着することができる。
これにより圧力 電気信弓出力特性の温度依存性をよく
しうる。
しうる。
■■の理由から従来のものに比し圧力センサ素子寸法を
小さくできることからコスト的に安くしうる。
小さくできることからコスト的に安くしうる。
■メタライズ電極（３）を脚部（１１））の表面に設け
たことにより取り付は端子への素子（−の半田鐵材など
を用いての直付などの組立方法も可能となる。
たことにより取り付は端子への素子（−の半田鐵材など
を用いての直付などの組立方法も可能となる。
本発明の実施例としてシリコン基板（］）にＮ型を用い
ｊコが逆の導電型（■）型）を用いても抵抗層（２）及
び拡散貫通領域（５）にＮ型不純物を用いることにより
同様の効果を有する圧力センサ素子が得られることはい
うまでもない。
ｊコが逆の導電型（■）型）を用いても抵抗層（２）及
び拡散貫通領域（５）にＮ型不純物を用いることにより
同様の効果を有する圧力センサ素子が得られることはい
うまでもない。
以−り説明のように本発明によれば脚部にその表面から
裏面に達する導電領域を設けたのでコスト的に安く、出
力温度特性がよくかつ組立方法の自由席の大きい絶対正
形圧カセンサを得ることができる。
裏面に達する導電領域を設けたのでコスト的に安く、出
力温度特性がよくかつ組立方法の自由席の大きい絶対正
形圧カセンサを得ることができる。
第１図は従来の′−１４導体圧カセンサ素子の構造を説
明する図、第２図は本発明の半導体圧力センサ素子の構
造を説明する図、第８図は絶対正形圧力センサ装置の説
明図である。 図中間−符伺、記号は同−個所又は相当個所を示す。 （ｕ）、ｉ−は圧力センヅ素子、（１）はＮ型シリコン
基板、（２）は抵抗層、（３）はメタライズ電極、（４
）は研磨や腐蝕による凹状形成部、（５）は貫通Ｐ型拡
散領域、（６）は表面保護絶縁膜、（７）は気密形成容
器、（３）は１定の基準圧室、（９）は封着材（部）
、（ｌａ）Ｉｊ肉薄部（起歪部）、（１１））は肉厚部
である。 代理人 比野イパ− 第１図 第２図 第３図 ［−璽り 手続補正書（自発） 昭＋１願 イト７ 月２ １１１、事件の表
示 特願昭５６−１２７４９１ ＠３、補正をす
る者 ５、 補正の対象 明細書の特ｉｆｆ’ Ｆ＋９求の範囲、および発明の詳
細な説明の欄 ６、 補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の桐を別紙のとおりば■
正する。 （３）明細書の第５頁第２行に「抵抗層（２）に含む」
とあるのを「抵抗層（２）を含む」と訂正する。 ７、 添付書類の目録 抽圧後の特許請求の範囲を記載した書面１通 以上 特許請求の範囲 シリコン単結晶基板の一方の表面に拡散抵抗層を形成し
、他方の面より前記拡散抵抗層形成部を含む領域を肉薄
部になるようにし周辺に肉厚部の脚部を有するように凹
状に加工された圧力センサ素子と、この圧力センサ素子
の前記一方の表面を覆う真空封止キャップとを備えたも
のにおいて前記圧カセンサ禦子Ｏ脚部にその表面から裏
面に達する導電領域を設けたことを特徴とする半導体圧
力センサ装置。
明する図、第２図は本発明の半導体圧力センサ素子の構
造を説明する図、第８図は絶対正形圧力センサ装置の説
明図である。 図中間−符伺、記号は同−個所又は相当個所を示す。 （ｕ）、ｉ−は圧力センヅ素子、（１）はＮ型シリコン
基板、（２）は抵抗層、（３）はメタライズ電極、（４
）は研磨や腐蝕による凹状形成部、（５）は貫通Ｐ型拡
散領域、（６）は表面保護絶縁膜、（７）は気密形成容
器、（３）は１定の基準圧室、（９）は封着材（部）
、（ｌａ）Ｉｊ肉薄部（起歪部）、（１１））は肉厚部
である。 代理人 比野イパ− 第１図 第２図 第３図 ［−璽り 手続補正書（自発） 昭＋１願 イト７ 月２ １１１、事件の表
示 特願昭５６−１２７４９１ ＠３、補正をす
る者 ５、 補正の対象 明細書の特ｉｆｆ’ Ｆ＋９求の範囲、および発明の詳
細な説明の欄 ６、 補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の桐を別紙のとおりば■
正する。 （３）明細書の第５頁第２行に「抵抗層（２）に含む」
とあるのを「抵抗層（２）を含む」と訂正する。 ７、 添付書類の目録 抽圧後の特許請求の範囲を記載した書面１通 以上 特許請求の範囲 シリコン単結晶基板の一方の表面に拡散抵抗層を形成し
、他方の面より前記拡散抵抗層形成部を含む領域を肉薄
部になるようにし周辺に肉厚部の脚部を有するように凹
状に加工された圧力センサ素子と、この圧力センサ素子
の前記一方の表面を覆う真空封止キャップとを備えたも
のにおいて前記圧カセンサ禦子Ｏ脚部にその表面から裏
面に達する導電領域を設けたことを特徴とする半導体圧
力センサ装置。
Claims (1)
- シリコン単結晶基板の一方の表面に拡散抵抗層を形成し
、他方の面より前記拡散抵抗層形成部を含む領域を肉薄
部になるようにし周辺に肉厚部の脚部を有するように凹
状に加工された圧カセンザ素子とこの圧力センサ素子の
前記一方の表面を覆う真空封止キャップとものにおいて
前記圧力センサ素子の脚部にその表面から裏面に達する
導電領域を設けたことを特徴とする半導体圧力センサ装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56127491A JPS5828876A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 半導体圧力センサ装置 |
| US06/407,362 US4459855A (en) | 1981-08-12 | 1982-08-11 | Semiconductor pressure sensor |
| DE3230070A DE3230070C2 (de) | 1981-08-12 | 1982-08-12 | Halbleiter-Druckfühler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56127491A JPS5828876A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 半導体圧力センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5828876A true JPS5828876A (ja) | 1983-02-19 |
Family
ID=14961264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56127491A Pending JPS5828876A (ja) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | 半導体圧力センサ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4459855A (ja) |
| JP (1) | JPS5828876A (ja) |
| DE (1) | DE3230070C2 (ja) |
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- 1981-08-12 JP JP56127491A patent/JPS5828876A/ja active Pending
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1982
- 1982-08-11 US US06/407,362 patent/US4459855A/en not_active Expired - Lifetime
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