JPS59220975A - 集積化圧力センサ - Google Patents
集積化圧力センサInfo
- Publication number
- JPS59220975A JPS59220975A JP58097477A JP9747783A JPS59220975A JP S59220975 A JPS59220975 A JP S59220975A JP 58097477 A JP58097477 A JP 58097477A JP 9747783 A JP9747783 A JP 9747783A JP S59220975 A JPS59220975 A JP S59220975A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- pressure sensor
- silicon chip
- pedestal
- stress
- Prior art date
- 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
Links
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/04—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges in the form of flexible, deformable tubes, e.g. Bourdon gauges
- G01L7/043—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges in the form of flexible, deformable tubes, e.g. Bourdon gauges with mechanical transmitting or indicating means
-
- 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
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体圧力センサに保シ、特に信号処理回路を
集積化した圧力センサに好適なセンサ構造に関する。
集積化した圧力センサに好適なセンサ構造に関する。
Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｂｅｍ、 ３ｏｃ、 ｖｏｌ
１１９． Ａ ４ ＋ ｐｌ）５４５−５４６ （１９
７２）、Ａ、 Ｄ、 Ｂｒｏｏｋｓによる従来例を第１
図に示す。１は圧力を検出するシリコン（８ｉ）チップ
、２は８ ｉチップを固定する台座、３は圧力によシ、
ピエゾ抵抗効果で抵抗値が変化する拡散抵抗（ゲージ抵
抗）、４はシリコンチップ１と台座２を静′亀接着する
ためのほう硅酸ガラス薄膜、５は真空室である。
１１９． Ａ ４ ＋ ｐｌ）５４５−５４６ （１９
７２）、Ａ、 Ｄ、 Ｂｒｏｏｋｓによる従来例を第１
図に示す。１は圧力を検出するシリコン（８ｉ）チップ
、２は８ ｉチップを固定する台座、３は圧力によシ、
ピエゾ抵抗効果で抵抗値が変化する拡散抵抗（ゲージ抵
抗）、４はシリコンチップ１と台座２を静′亀接着する
ためのほう硅酸ガラス薄膜、５は真空室である。
ところで、かかる構成においては、チップ１と台座２と
の接着部のチップ厚さがダイアフラム部６と同一厚さの
ため、接沼層の厚さむら、台の表面のあらさによって、
接着部と反対面のチップ表面７ａ、’７ｂに大きな応力
が発生する。このため、チップ表面７ａ、Ｖｂ上に能動
素子を配置すると前記応力によシ特性が大巾に変化する
。また、ダイアフラム部と固定部の区別がチップにない
ためチップ１と台２の位１ｂ−合わせが困難という欠点
を壱している。
の接着部のチップ厚さがダイアフラム部６と同一厚さの
ため、接沼層の厚さむら、台の表面のあらさによって、
接着部と反対面のチップ表面７ａ、’７ｂに大きな応力
が発生する。このため、チップ表面７ａ、Ｖｂ上に能動
素子を配置すると前記応力によシ特性が大巾に変化する
。また、ダイアフラム部と固定部の区別がチップにない
ためチップ１と台２の位１ｂ−合わせが困難という欠点
を壱している。
本発明の目的は、特性のそろった、温度補償のしやすい
集積化圧力センツーを提供することにある。
集積化圧力センツーを提供することにある。
我々は、ｎｐｎ）ランジスタ入力で２段増幅構成の増幅
度１００ｄＢのオペアンプの裏面をほう硅酸ガラスに空
気中で静電接合してもオペアンプの特性が変化しないこ
とを実験で確認した。又、台座の線膨張係数をＳｉチッ
プと合わせるため、台座にＳｉを使い、Ｓｉチップと台
座の接合は台座にスパッタした＃膜はう硅酸ガラスｊ摸
を介して行った。このようにして、チップと台座の熱膨
張係数を完全に一致させた。甘た、接合部の薄膜はう硅
酸ガラス膜厚むら、台座表面の研磨むら、チップ裏面の
研磨むらにより、ｉｌ’ｊ電接着後に発生ずる応力の影
響をうけないよう固定部を厚くしだ。
度１００ｄＢのオペアンプの裏面をほう硅酸ガラスに空
気中で静電接合してもオペアンプの特性が変化しないこ
とを実験で確認した。又、台座の線膨張係数をＳｉチッ
プと合わせるため、台座にＳｉを使い、Ｓｉチップと台
座の接合は台座にスパッタした＃膜はう硅酸ガラスｊ摸
を介して行った。このようにして、チップと台座の熱膨
張係数を完全に一致させた。甘た、接合部の薄膜はう硅
酸ガラス膜厚むら、台座表面の研磨むら、チップ裏面の
研磨むらにより、ｉｌ’ｊ電接着後に発生ずる応力の影
響をうけないよう固定部を厚くしだ。
本発明の実施例を第２図に示す。７は、チップ中央部を
助く加工したダイアフラム１１上にゲージ抵抗１０ａ−
１０ｄを拡散したシリコンチップでダイアフラム以外の
肉厚部上に、ゲージ抵抗によシ生ずる信号を増幅あるい
は処理する信号処理回路１２が果４ノ（化して形成され
ている。チップ７とＳｉの台８はほう硅酸ガラスの尚膜
９を介して接着されている。穴１３は圧力導入口である
。もちろん、ダイアノラム下の空間を真空にする必要の
あるときは、穴１３をなくすればよい。
助く加工したダイアフラム１１上にゲージ抵抗１０ａ−
１０ｄを拡散したシリコンチップでダイアフラム以外の
肉厚部上に、ゲージ抵抗によシ生ずる信号を増幅あるい
は処理する信号処理回路１２が果４ノ（化して形成され
ている。チップ７とＳｉの台８はほう硅酸ガラスの尚膜
９を介して接着されている。穴１３は圧力導入口である
。もちろん、ダイアノラム下の空間を真空にする必要の
あるときは、穴１３をなくすればよい。
さて、我々のチップを台に接着したときのオフセット電
圧の変化を調べた実駒例を第３図に示す。
圧の変化を調べた実駒例を第３図に示す。
（ａ）は台のＩ料が、はう硅酸ガラスのときで、（ｂ）
が本発明の例である。本発明の方式によれば、接着前後
でほとんどオンセット′亀圧に変化のないことがわかる
。理由は次のように考えられる。第２図に示しだように
、増幅回路等はダイアフラム部上に配置されないように
しである。これは、ダイアフラムのひずみで増幅回路等
の特性が影響を受は力いようにしたためである。このた
め、ペアー性をとらなければならない抵抗、トランジス
タ等をすべて近傍にかつ同一方向に配挿１することが困
難なため、接着によって受ける応力が（ａ）では異なっ
たためでめる。一方法兄明例の（ｂ）では台座の拐料が
チップと同一のＳｉであるだめ、接着によって熱応力が
ほとんど発生しない。そこで、オフセット電圧が接着前
後で変化しムいのである。このように、抵抗やトランジ
スタは受ける応力に影響するため、たとえ応力が加わっ
たとしても、増幅回路等の特性が変化しないようにする
ためには、ペアー性の必要な素子同志をとなシあわせ同
一方向としなけれはならない。しかし、前記したように
、ダイアフラム上にそうしたペアー性の必要な素子を配
置できないため（極端に応力が加わるから）周辺部に配
ｆｔｆｆ１しなければならない。このとき、周辺部はリ
ング状になシ、レイアウトに制限を受は十分ペアー性を
とることが内軸、である。従って本質的に応力が発生し
ない本発明の構べにすれば、レイアウトにきびしい制限
をつけなくてすむ。
が本発明の例である。本発明の方式によれば、接着前後
でほとんどオンセット′亀圧に変化のないことがわかる
。理由は次のように考えられる。第２図に示しだように
、増幅回路等はダイアフラム部上に配置されないように
しである。これは、ダイアフラムのひずみで増幅回路等
の特性が影響を受は力いようにしたためである。このた
め、ペアー性をとらなければならない抵抗、トランジス
タ等をすべて近傍にかつ同一方向に配挿１することが困
難なため、接着によって受ける応力が（ａ）では異なっ
たためでめる。一方法兄明例の（ｂ）では台座の拐料が
チップと同一のＳｉであるだめ、接着によって熱応力が
ほとんど発生しない。そこで、オフセット電圧が接着前
後で変化しムいのである。このように、抵抗やトランジ
スタは受ける応力に影響するため、たとえ応力が加わっ
たとしても、増幅回路等の特性が変化しないようにする
ためには、ペアー性の必要な素子同志をとなシあわせ同
一方向としなけれはならない。しかし、前記したように
、ダイアフラム上にそうしたペアー性の必要な素子を配
置できないため（極端に応力が加わるから）周辺部に配
ｆｔｆｆ１しなければならない。このとき、周辺部はリ
ング状になシ、レイアウトに制限を受は十分ペアー性を
とることが内軸、である。従って本質的に応力が発生し
ない本発明の構べにすれば、レイアウトにきびしい制限
をつけなくてすむ。
一方、チップ形状を第１図に示した平面形状にすると、
先述したように、はう硅酸ガラス厚さばらつき１台表面
、チップ裏面の而あらさの影響のため、チップ固定部表
面に、局所的に異なる応力が発生し、増幅回路等の特性
は接着によシ大きく変動する。
先述したように、はう硅酸ガラス厚さばらつき１台表面
、チップ裏面の而あらさの影響のため、チップ固定部表
面に、局所的に異なる応力が発生し、増幅回路等の特性
は接着によシ大きく変動する。
また、ダイアフラムは普通１００μｍ以下であるため、
現在のようにＩＣプロセスに使うウェハが大口径化する
と２００μｍ以下のウェハは事実上プロセスを通らず、
ノ・ンドリンクですぐ割れてしまう。従って２００μｍ
以上の厚いクエン・を使う必要がある。とすれば、本発
明のようにダイアフラムとして必要なところのみ薄く加
工する方が加工面積が少なく有効でちる。
現在のようにＩＣプロセスに使うウェハが大口径化する
と２００μｍ以下のウェハは事実上プロセスを通らず、
ノ・ンドリンクですぐ割れてしまう。従って２００μｍ
以上の厚いクエン・を使う必要がある。とすれば、本発
明のようにダイアフラムとして必要なところのみ薄く加
工する方が加工面積が少なく有効でちる。
第４図に、本発明の詳細な説明する。（ａ）において、
８はＳｔ台座、９は薄膜はう硅酸ガラスである。１３は
圧力導入口。はう硅酸ガラスの形成法にはいくつかある
が、普通はスパッタ法で形成する。（ｂ）はダイアフラ
ム１１が形成され、チップ７０表面に信号処理回路が集
積されたウエノ・と、台８を静電接着する方法を示す。
８はＳｔ台座、９は薄膜はう硅酸ガラスである。１３は
圧力導入口。はう硅酸ガラスの形成法にはいくつかある
が、普通はスパッタ法で形成する。（ｂ）はダイアフラ
ム１１が形成され、チップ７０表面に信号処理回路が集
積されたウエノ・と、台８を静電接着する方法を示す。
周囲を適当な温度（例えば４００υ）にしウエノ・側に
正、白側に負電圧１６を印加し接着する。電極の位置と
しては、ウェハ側に正、はう硅酸ガラス側に負となるよ
うにすればこの方法に限らない。また、はう硅酸ガラス
をめらかじめチップ側に形成し、そのガラスと台８を静
電接着してもよい。
正、白側に負電圧１６を印加し接着する。電極の位置と
しては、ウェハ側に正、はう硅酸ガラス側に負となるよ
うにすればこの方法に限らない。また、はう硅酸ガラス
をめらかじめチップ側に形成し、そのガラスと台８を静
電接着してもよい。
また、タイアノラム下空間が気密状態とする必要のある
ときは穴１３をなくすればよい。
ときは穴１３をなくすればよい。
以上の説明は、薄膜ガラスをほう硅酸ガラスとしたが、
これに限らすＳ４と静電接着できる材料であればよい。
これに限らすＳ４と静電接着できる材料であればよい。
なぜならば、たとえ線膨張係数が大きくとも、例えば４
μ程度の７り膜のため、その応力がチップに影響するこ
とはない。はとんどすべて、薄膜層に応力が東中するか
らである。接着部のシリコンウェハの厚さが厚く剛性が
大きいから、薄膜層の応力がチップ表面にはほとんど伝
わらない。
μ程度の７り膜のため、その応力がチップに影響するこ
とはない。はとんどすべて、薄膜層に応力が東中するか
らである。接着部のシリコンウェハの厚さが厚く剛性が
大きいから、薄膜層の応力がチップ表面にはほとんど伝
わらない。
尚、薄膜とは、薄膜内の静電接着による応力が、チップ
表面にほとんど影響を受けない厚さをいう。
表面にほとんど影響を受けない厚さをいう。
以上本発明によれは、圧力センサチップを台座に接着す
るとき、はとんど特性変化のない圧力センサを得ること
ができる効果がある。
るとき、はとんど特性変化のない圧力センサを得ること
ができる効果がある。
第１図は従来の圧力センサの断面図、第２図は本発明に
なる集Ａｃｔ化圧力センサの一部断面した斜視図、第３
図はオフセット電圧の変化の度合を示す図、第４図は本
発明の集積化圧力センサの製造方法を説明する図である
。 ７・・・シリコンチップ、８・・・台、９・・・７ｇ膜
、１０ａ〜１０ｄ・・・ゲージ抵抗、１１・・・ターイ
アフラム、妙 ２ｆｊＪ 欧３／Ｂ （θ） （ｂ） ４ノＥ７ト３ε丁ｒ、ｔ ５Ｖａｓ （ｙｎＶ）予
４ｍ
なる集Ａｃｔ化圧力センサの一部断面した斜視図、第３
図はオフセット電圧の変化の度合を示す図、第４図は本
発明の集積化圧力センサの製造方法を説明する図である
。 ７・・・シリコンチップ、８・・・台、９・・・７ｇ膜
、１０ａ〜１０ｄ・・・ゲージ抵抗、１１・・・ターイ
アフラム、妙 ２ｆｊＪ 欧３／Ｂ （θ） （ｂ） ４ノＥ７ト３ε丁ｒ、ｔ ５Ｖａｓ （ｙｎＶ）予
４ｍ
Claims (1)
- １、薄肉部と厚肉部を鳴し薄肉部表面に少なくとも１ケ
のゲージ抵抗が形成されたシリコンチップ、前記厚肉部
の表面に形成された信号処理回路、前記シリコンチップ
と同一材質からなるシリコンチップを支持する台、前記
シリコンチップと台との間に設けられ前記シリコンチッ
プおよび台と静電接合可能な薄膜とよ多構成したことを
特徴とする集禎化圧カセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097477A JPH073380B2 (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 集積化圧力センサ |
| KR840002921A KR850000148A (ja) | 1983-05-31 | 1984-05-28 | |
| EP84106127A EP0127176A3 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-29 | Integrated pressure sensor |
| US06/615,524 US4550612A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-31 | Integrated pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58097477A JPH073380B2 (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 集積化圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59220975A true JPS59220975A (ja) | 1984-12-12 |
| JPH073380B2 JPH073380B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=14193370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58097477A Expired - Lifetime JPH073380B2 (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 集積化圧力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4550612A (ja) |
| EP (1) | EP0127176A3 (ja) |
| JP (1) | JPH073380B2 (ja) |
| KR (1) | KR850000148A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04188002A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3772514D1 (de) * | 1986-10-28 | 1991-10-02 | Sumitomo Electric Industries | Messverfahren fuer einen halbleiter-druckmessfuehler. |
| US5184515A (en) * | 1989-06-22 | 1993-02-09 | Ic Sensors, Inc. | Single diaphragm transducer with multiple sensing elements |
| US5058435A (en) * | 1989-06-22 | 1991-10-22 | Ic Sensors, Inc. | Single diaphragm transducer with multiple sensing elements |
| JPH04357881A (ja) * | 1991-06-04 | 1992-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサウエハ及びその製造方法 |
| JPH05203522A (ja) * | 1992-01-23 | 1993-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | モールドパッケージ半導体圧力センサおよびその製造方法 |
| US6113216A (en) | 1996-08-09 | 2000-09-05 | Hewlett-Packard Company | Wide array thermal ink-jet print head |
| DE10036284A1 (de) * | 2000-07-26 | 2002-02-07 | Bosch Gmbh Robert | Herstellungsverfahren für ein Sensorbauelement, insbesondere Dünnschicht-Hochdrucksensor und Sensorbauelement |
| DE10211559B4 (de) * | 2001-03-15 | 2004-07-01 | Benq Corp. | Piezo-resistive thermische Erfassungsvorrichtung |
| RU2247342C1 (ru) * | 2003-08-11 | 2005-02-27 | Криворотов Николай Павлович | Мультипликативный микроэлектронный датчик давления (варианты) |
| RU2009147327A (ru) * | 2009-12-22 | 2011-06-27 | Борис Иванович Пивоненков (RU) | Способ измерений физических величин пьезорезистивными преобразователями и преобразователь |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322385A (en) * | 1976-08-13 | 1978-03-01 | Hitachi Ltd | Diffusion type semiconductor pr essure receiving element |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4121334A (en) * | 1974-12-17 | 1978-10-24 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Application of field-assisted bonding to the mass production of silicon type pressure transducers |
-
1983
- 1983-05-31 JP JP58097477A patent/JPH073380B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-05-28 KR KR840002921A patent/KR850000148A/ko active Granted
- 1984-05-29 EP EP84106127A patent/EP0127176A3/en not_active Withdrawn
- 1984-05-31 US US06/615,524 patent/US4550612A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322385A (en) * | 1976-08-13 | 1978-03-01 | Hitachi Ltd | Diffusion type semiconductor pr essure receiving element |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04188002A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073380B2 (ja) | 1995-01-18 |
| EP0127176A3 (en) | 1986-02-19 |
| KR850000148A (ja) | 1985-02-25 |
| US4550612A (en) | 1985-11-05 |
| EP0127176A2 (en) | 1984-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS59220975A (ja) | 集積化圧力センサ | |
| JPS5952727A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JP2002340713A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| US4476726A (en) | Pressure transducers exhibiting linear pressure operation | |
| JPS5887880A (ja) | 半導体ダイアフラム形センサ | |
| JPH0637334A (ja) | 圧力センサの構造 | |
| JPH10170367A (ja) | 半導体式圧力センサ | |
| JP2003028892A (ja) | 加速度センサ | |
| JPS5983023A (ja) | 半導体圧力差圧検出器 | |
| JP2000162069A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPS6079242A (ja) | 圧力変換器 | |
| JPH08105913A (ja) | シリコン加速度計 | |
| JPS59217374A (ja) | 半導体ひずみ変換器 | |
| JPH11304617A (ja) | 半導体センサ | |
| JP2002372474A (ja) | 半導体センサ装置 | |
| JPS61234572A (ja) | 圧力センサ | |
| JPH0567168B2 (ja) | ||
| JP3508962B2 (ja) | 増幅回路内蔵型半導体センサ | |
| JPH0566979B2 (ja) | ||
| JPS61245036A (ja) | 半導体圧力検出装置 | |
| JPS5821380A (ja) | 半導体圧力変換器の製造方法 | |
| JP3259327B2 (ja) | 集積化圧力センサ用圧力調整装置 | |
| JPH02218171A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPH11183287A (ja) | 半導体圧力センサとその製造方法 | |
| JPS62248266A (ja) | 薄膜圧力センサ |