JPS59150480A - 半導体圧力変換装置 - Google Patents
半導体圧力変換装置Info
- Publication number
- JPS59150480A JPS59150480A JP58016122A JP1612283A JPS59150480A JP S59150480 A JPS59150480 A JP S59150480A JP 58016122 A JP58016122 A JP 58016122A JP 1612283 A JP1612283 A JP 1612283A JP S59150480 A JPS59150480 A JP S59150480A
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- Japan
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- diffused
- layer
- diaphragm
- resistance layer
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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】
〔発明の縞する技術分野〕
この発明は半導体のピエゾ抵抗効果を利用して流体圧力
の測定を行う半導体圧力変換装置に関する。
の測定を行う半導体圧力変換装置に関する。
半導体プレーナ技術の応用によりシリコンやゲルマニウ
ム等の半導体単結晶板の一部に肉薄のダイヤフラムを設
け、このダイヤプラムに感圧素子として拡散抵抗層を形
成して、そのピエゾ抵抗効果を利用した圧力変換装置が
実用化されている。
ム等の半導体単結晶板の一部に肉薄のダイヤフラムを設
け、このダイヤプラムに感圧素子として拡散抵抗層を形
成して、そのピエゾ抵抗効果を利用した圧力変換装置が
実用化されている。
その−例の概略構造を示すと第１図のようになっている
。図において１は例えばｎ型のシリコン単結晶板であり
、その中央部に肉薄のダイヤフラム２を設け、このダイ
ヤフラム２にｐ型の拡散キト（抗層３（３い３２、・・
・）を形成している。表面は絶縁層４で覆われ、その上
にＡ／等からなる電極配線層５が配設式れている。電極
配線層５は絶縁層４に設けたコンタクトホールを介して
、単結晶板１と拡散抵抗層３の端部に接触し、単結晶板
１や拡散層３の内部結線や外部への電極取出し端子の役
割を果たしている。従って、電極配線層５には必要に応
じてリード線６（６８，６８，６８，６４は拡散１１（
抗層３へ接続するリード線、６．は単結晶板１に接線す
るリード線である。）がボンディングてれている。この
ような圧力変換基板１０は例えはシリコンからなる固定
台７に接着剤９により接着固定される。固定台７には貫
スｍ孔８が設けられていて、この貫通孔８に流入する流
体の圧力ｐがダイヤフラム２の変形をもたらすことにな
る。
。図において１は例えばｎ型のシリコン単結晶板であり
、その中央部に肉薄のダイヤフラム２を設け、このダイ
ヤフラム２にｐ型の拡散キト（抗層３（３い３２、・・
・）を形成している。表面は絶縁層４で覆われ、その上
にＡ／等からなる電極配線層５が配設式れている。電極
配線層５は絶縁層４に設けたコンタクトホールを介して
、単結晶板１と拡散抵抗層３の端部に接触し、単結晶板
１や拡散層３の内部結線や外部への電極取出し端子の役
割を果たしている。従って、電極配線層５には必要に応
じてリード線６（６８，６８，６８，６４は拡散１１（
抗層３へ接続するリード線、６．は単結晶板１に接線す
るリード線である。）がボンディングてれている。この
ような圧力変換基板１０は例えはシリコンからなる固定
台７に接着剤９により接着固定される。固定台７には貫
スｍ孔８が設けられていて、この貫通孔８に流入する流
体の圧力ｐがダイヤフラム２の変形をもたらすことにな
る。
実際の流体圧力測定は、例えば上記圧力変換基板１０に
更に２個の固定抵抗ｐｔ、、ｈ、、を加え３３．３２Ｒ
，、Ｒ，とでブリッジ回路を組んで行なわれる。この場
合、拡散抵抗３．．３２は一方が流体圧力ｐによって抵
抗値の増大するもの、他方が流体圧力ｐによって抵抗値
が減小するものとする。このような抵抗ＩＩｉ！変化の
異方性は拡散抵抗層をダイヤフラム２のどの領域にどの
ようなパターンで設けるかによって決まる。このとき、
ブリッジ回路の出力電圧ΔＶが外部からの電気的ノイズ
等に影響キれにくくするだめに、例えば第１図に示すよ
うに、単結晶板１けリード線６．を介して電源Ｅに接続
されている。そしてｎ型の単結晶板１とｐ型の拡散抵抗
層３との間のｐ−ｎ接合に逆バイアス電圧が印加される
。
更に２個の固定抵抗ｐｔ、、ｈ、、を加え３３．３２Ｒ
，、Ｒ，とでブリッジ回路を組んで行なわれる。この場
合、拡散抵抗３．．３２は一方が流体圧力ｐによって抵
抗値の増大するもの、他方が流体圧力ｐによって抵抗値
が減小するものとする。このような抵抗ＩＩｉ！変化の
異方性は拡散抵抗層をダイヤフラム２のどの領域にどの
ようなパターンで設けるかによって決まる。このとき、
ブリッジ回路の出力電圧ΔＶが外部からの電気的ノイズ
等に影響キれにくくするだめに、例えば第１図に示すよ
うに、単結晶板１けリード線６．を介して電源Ｅに接続
されている。そしてｎ型の単結晶板１とｐ型の拡散抵抗
層３との間のｐ−ｎ接合に逆バイアス電圧が印加される
。
しかし、従来の圧力変換基板では例えば第２図に示すよ
うに単結晶板３１に逆バイアスのための電圧を印加する
゛電極あとそれぞれの拡散抵抗層；（３１，３３２，３
３ｓ 、３３４との距離が異なっていた。そのためにそ
れぞれの拡散抵抗層３３１．３３２．３３８．３３．に
加わる逆バイアス電比に差が生じて、その結果各折抗層
の温度特性に差が生じてブリッジ回路の出力電圧△■の
温度変化が大きくなっていた。
うに単結晶板３１に逆バイアスのための電圧を印加する
゛電極あとそれぞれの拡散抵抗層；（３１，３３２，３
３ｓ 、３３４との距離が異なっていた。そのためにそ
れぞれの拡散抵抗層３３１．３３２．３３８．３３．に
加わる逆バイアス電比に差が生じて、その結果各折抗層
の温度特性に差が生じてブリッジ回路の出力電圧△■の
温度変化が大きくなっていた。
この発明は、上記した点に鑑みてなをれたもので、ブリ
ッジ回路の出力電１圧△■の温度変化が小さい＾精度の
半導体圧力変換装置を提供するものである。
ッジ回路の出力電１圧△■の温度変化が小さい＾精度の
半導体圧力変換装置を提供するものである。
この発明は、半導体単結晶板と拡散抵抗層との間のｐ−
ｎ接合に逆バイアス電圧を印加するだめに半導体単結晶
板上に設けられた電極（以後逆バイアス電極と呼ぶ。）
とそれぞれの拡散抵抗層との距離を等しくしたことを特
徴としている。省ｆバイアスｉｔ極と拡散抵抗層との距
離を等しぐすることにより単結晶板の抵抗が原因となっ
ている各拡散層間の逆バイアス電圧の不均衡をなくして
ブリッジ回路の出力知；圧△Ｖ（以後出力′ｌｉｐ圧△
■と吋−ぶ。）の温度変化を小さくしようというもので
ある。
ｎ接合に逆バイアス電圧を印加するだめに半導体単結晶
板上に設けられた電極（以後逆バイアス電極と呼ぶ。）
とそれぞれの拡散抵抗層との距離を等しくしたことを特
徴としている。省ｆバイアスｉｔ極と拡散抵抗層との距
離を等しぐすることにより単結晶板の抵抗が原因となっ
ている各拡散層間の逆バイアス電圧の不均衡をなくして
ブリッジ回路の出力知；圧△Ｖ（以後出力′ｌｉｐ圧△
■と吋−ぶ。）の温度変化を小さくしようというもので
ある。
本発明による半導体圧力変換装置は従来の半導体圧力変
換装置に比べて、出力電圧△■の温度変化、とりわけダ
イヤフラムに流体圧力が加わらないときの出力電圧△■
（これを零点出力と呼ぶ）の温度変化が小きくなった。
換装置に比べて、出力電圧△■の温度変化、とりわけダ
イヤフラムに流体圧力が加わらないときの出力電圧△■
（これを零点出力と呼ぶ）の温度変化が小きくなった。
従来は逆バイアス電極と拡散抵抗との距離が等しくない
ために同−半導体圧力変換装置角内においてもどの拡散
抵抗層を使用するかに依り、零点出力の温度変化に差が
生じ零点出力の需１度変化の太きさも周囲Ｙ黒度が一加
℃から８０℃に変化すると１．２％ＦＳであった。本発
明によるとどの拡散抵抗層を使用しても零壱出力の温度
変化に差がなくなり、零点温度変化の太ききも１．０％
ＦＳと小きくなった。
ために同−半導体圧力変換装置角内においてもどの拡散
抵抗層を使用するかに依り、零点出力の温度変化に差が
生じ零点出力の需１度変化の太きさも周囲Ｙ黒度が一加
℃から８０℃に変化すると１．２％ＦＳであった。本発
明によるとどの拡散抵抗層を使用しても零壱出力の温度
変化に差がなくなり、零点温度変化の太ききも１．０％
ＦＳと小きくなった。
以下、図面を参照しながらこの発明の実施例を醋明する
。
。
第３図は、本発明による半導体圧力変換装置のり略図で
ある。単結晶板４１の裏面よりエツチング等により肉薄
のダイヤフラム４２を形ＩＪｉｉ’ Ｌダイヤフラム４
２上に拡散抵抗層４３ （４３，、・・・４３４）が設
けられている。そして逆バイアス電極４４が各拡散抵抗
層４３ｈ４３２．４３３．４３４から距離が等しいダイ
ヤフラム。
ある。単結晶板４１の裏面よりエツチング等により肉薄
のダイヤフラム４２を形ＩＪｉｉ’ Ｌダイヤフラム４
２上に拡散抵抗層４３ （４３，、・・・４３４）が設
けられている。そして逆バイアス電極４４が各拡散抵抗
層４３ｈ４３２．４３３．４３４から距離が等しいダイ
ヤフラム。
４２の中央部に設けられている。それゆえ１更バイアス
雷、極４４を介して単結晶板４】と拡散抵抗層４３との
間のｐ−ｎ接合に印加する逆バイアス電圧が等しくなり
、出力電圧ΔＶの温度変化が小さくなる。
雷、極４４を介して単結晶板４】と拡散抵抗層４３との
間のｐ−ｎ接合に印加する逆バイアス電圧が等しくなり
、出力電圧ΔＶの温度変化が小さくなる。
第４図に他の実施例を示す。第３図に示した実施イク１
１は形が単純であるが５ｐ−バイアス電極４４がダイヤ
フラム４２の中央にあるためにこれに面接リード線をポ
ンディグすることはできない。そこで、ダイヤフラム４
２の中央の逆バイアス電圧極４４から羊結晶４１の肉厚
の周辺部までＡ／等の金槙剖、線層又は低抵抗のＰ配線
層で配線しなければならないが、第４図に示す実施例で
は各拡散抵抗層５３．〜５３４の近くの肉厚部にそれぞ
れ逆バイアス電極５４．〜５４番が設けられている。
１は形が単純であるが５ｐ−バイアス電極４４がダイヤ
フラム４２の中央にあるためにこれに面接リード線をポ
ンディグすることはできない。そこで、ダイヤフラム４
２の中央の逆バイアス電圧極４４から羊結晶４１の肉厚
の周辺部までＡ／等の金槙剖、線層又は低抵抗のＰ配線
層で配線しなければならないが、第４図に示す実施例で
は各拡散抵抗層５３．〜５３４の近くの肉厚部にそれぞ
れ逆バイアス電極５４．〜５４番が設けられている。
第５図に示した実施例では拡散抵抗層６．３１〜６：３
４及びダイヤフラム６２を周むように方形の逆バイアス
７に憔６４が設けられている。逆バイアス電極６４の形
状は方形にかぎらず谷拡散抵抗層との距離が弄しいとい
う条件を満していれば円形でも他の任意の形でもよい。
４及びダイヤフラム６２を周むように方形の逆バイアス
７に憔６４が設けられている。逆バイアス電極６４の形
状は方形にかぎらず谷拡散抵抗層との距離が弄しいとい
う条件を満していれば円形でも他の任意の形でもよい。
第６図に示した実施例では、拡散抵抗１？Ｉ ７３ ＋
〜７３４はダイヤフラム７２の一部分に集まっている。
〜７３４はダイヤフラム７２の一部分に集まっている。
これに対し逆バイアス電極７４ヲ単結晶板７１の拡散抵
抗層と反対の（１１１１に設けて逆バイアス電極７４と
各拡散抵抗層７３．〜′ｚ３４の間の距離を逆バイアス
電極７４と各拡散抵抗層７３．〜７３．間の距離の差に
比べて大きくすることにより実質的には逆バイアス電極
７４と各拡散抵抗層７３．〜７３４との距離を等しくし
たのと同じ効果になっている。
抗層と反対の（１１１１に設けて逆バイアス電極７４と
各拡散抵抗層７３．〜′ｚ３４の間の距離を逆バイアス
電極７４と各拡散抵抗層７３．〜７３．間の距離の差に
比べて大きくすることにより実質的には逆バイアス電極
７４と各拡散抵抗層７３．〜７３４との距離を等しくし
たのと同じ効果になっている。
＠７図に示した実施例では拡散抵抗層８３．の周囲に逆
バイアス電極８３１の周囲に逆バイアス８４１が設けら
れているように、１つの拡散抵抗層の周囲を１つの逆バ
イアス電極が囲んでいる。ｆバイアス電極の形状は方形
に限らずそれぞれ拡散抵抗層と逆バイアス電極との距離
が等しければ任意の形でよい。また、２つ又は２つ以上
の拡散抵抗層をひとめにして逆バイアス官、極が囲んで
もよい。
バイアス電極８３１の周囲に逆バイアス８４１が設けら
れているように、１つの拡散抵抗層の周囲を１つの逆バ
イアス電極が囲んでいる。ｆバイアス電極の形状は方形
に限らずそれぞれ拡散抵抗層と逆バイアス電極との距離
が等しければ任意の形でよい。また、２つ又は２つ以上
の拡散抵抗層をひとめにして逆バイアス官、極が囲んで
もよい。
第８図に示した実施例でけ拡散抵抗層９３の周囲をＰの
分離層９５が囲み、他の拡散抵抗層と電気的に分離し、
その分離された島９６の中に逆バイアス電極９４を設け
である。この場合Ｐの分離層９５で分離された島９６の
形状は各分禽ａされた島（）６内での拡散抵抗層９３と
逆バイアス１１Ｌ極９４との間の距離が等しけれは、そ
れぞれの分離された島９６の形は任意の形でよい。また
この実施例ではいままでの実屏１】例とは逆にそれぞれ
の分離された島９６内での拡散抵抗層９３と逆バイアス
電極９４との間の距離をｆｉ９１１Ｎ的に変化させて、
出力電圧△■を制御することもできるし、拡散抵抗層９
３は分離層９５でｑいに４１．気的に分離はれているの
で、それぞれの逆バイアス電極り４．〜９４４ごとに印
加する逆バイアス電圧を変化させても出力電圧ΔＶを制
御することもできる。
分離層９５が囲み、他の拡散抵抗層と電気的に分離し、
その分離された島９６の中に逆バイアス電極９４を設け
である。この場合Ｐの分離層９５で分離された島９６の
形状は各分禽ａされた島（）６内での拡散抵抗層９３と
逆バイアス１１Ｌ極９４との間の距離が等しけれは、そ
れぞれの分離された島９６の形は任意の形でよい。また
この実施例ではいままでの実屏１】例とは逆にそれぞれ
の分離された島９６内での拡散抵抗層９３と逆バイアス
電極９４との間の距離をｆｉ９１１Ｎ的に変化させて、
出力電圧△■を制御することもできるし、拡散抵抗層９
３は分離層９５でｑいに４１．気的に分離はれているの
で、それぞれの逆バイアス電極り４．〜９４４ごとに印
加する逆バイアス電圧を変化させても出力電圧ΔＶを制
御することもできる。
第１図は健来の半導体圧力変換装置の概略の構造を示す
断面図（下側）にこの圧力変換装置をブリッジ回路に組
んだ測定回路（上側）を組み合わせた図、第２図はその
拡散抵抗層と逆バイアス電極の配置を平面的に示した図
、＠３図は本発明によるＨ：、力変換装置の拡散抵抗層
と逆バイアス電極の配置を平面的に示した図、第４図、
第５図、第６図、第７図、第８図は本発明の他の実施例
の圧力変換装置を平面的に示した図である。 １．３１．４１．５１．６１．７１．８１．９１・・・
単結晶板２．３２．４２．５２．６２．７２．８２．９
２・・・肉薄のダイヤフラム３．３３．４３．５３．６
３．７３．８３．９３・・・拡散抵抗層４゛°°絶縁層
５・・・電極配線層６・・・リード線
７・・・同定台８・・・１通孔 ９
・・・接着剤１０・・・圧力変換基板 ３４．４４．５１．６４．７４．８４．９４・・・逆バ
イアス電極９５・・・Ｐ の分ｍ１層 ０６・・・
分離された島代ｆｌｔ＋人弁球士 則 近 憲 佑 （
はが１名）第１図 ｒ 第２図 ５ご３ 第４図 ３−Ｊ
断面図（下側）にこの圧力変換装置をブリッジ回路に組
んだ測定回路（上側）を組み合わせた図、第２図はその
拡散抵抗層と逆バイアス電極の配置を平面的に示した図
、＠３図は本発明によるＨ：、力変換装置の拡散抵抗層
と逆バイアス電極の配置を平面的に示した図、第４図、
第５図、第６図、第７図、第８図は本発明の他の実施例
の圧力変換装置を平面的に示した図である。 １．３１．４１．５１．６１．７１．８１．９１・・・
単結晶板２．３２．４２．５２．６２．７２．８２．９
２・・・肉薄のダイヤフラム３．３３．４３．５３．６
３．７３．８３．９３・・・拡散抵抗層４゛°°絶縁層
５・・・電極配線層６・・・リード線
７・・・同定台８・・・１通孔 ９
・・・接着剤１０・・・圧力変換基板 ３４．４４．５１．６４．７４．８４．９４・・・逆バ
イアス電極９５・・・Ｐ の分ｍ１層 ０６・・・
分離された島代ｆｌｔ＋人弁球士 則 近 憲 佑 （
はが１名）第１図 ｒ 第２図 ５ご３ 第４図 ３−Ｊ
Claims (1)
- 半導体結晶板の中央部に流体圧によし変形する肉薄部を
設け、その肉薄部に感圧素子としての拡散抵抗層を形成
してなる半導体圧力変換装置において、前記単結晶板と
前記拡散抵抗間のｐ−ｎ接合に逆バイアス１０；圧を印
加する際に前記ｉ１結晶板に設ける電極と該拡散抵抗と
の距離を等しくすることを特徴とする半導体圧力変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58016122A JPH0636427B2 (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 半導体圧力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58016122A JPH0636427B2 (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 半導体圧力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150480A true JPS59150480A (ja) | 1984-08-28 |
| JPH0636427B2 JPH0636427B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=11907703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58016122A Expired - Lifetime JPH0636427B2 (ja) | 1983-02-04 | 1983-02-04 | 半導体圧力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636427B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02202066A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734373A (en) * | 1980-08-09 | 1982-02-24 | Nippon Denso Co Ltd | Silicon diaphragm |
| JPS5734374A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JPS5892746U (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-23 | 株式会社山武 | 半導体圧力変換器 |
-
1983
- 1983-02-04 JP JP58016122A patent/JPH0636427B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734374A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JPS5734373A (en) * | 1980-08-09 | 1982-02-24 | Nippon Denso Co Ltd | Silicon diaphragm |
| JPS5892746U (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-23 | 株式会社山武 | 半導体圧力変換器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02202066A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0636427B2 (ja) | 1994-05-11 |
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