CN101819077A - 半导体压力传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

半导体压力传感器(100)包括:硅衬底(1);具有形成于硅衬底(1)上的第一隔膜(25)及第一应变计电阻(7)的有源应变计电阻形成部(101);以及具有形成于衬底(1)上的第二隔膜(26)及第二应变计电阻(7)的用于温度补偿的伪应变计电阻形成部(102)。有源应变计电阻形成部(101)的第一隔膜(25)及用于温度补偿的伪应变计电阻形成部(102)的第二隔膜(26)用共同的多晶硅膜(5)形成。为了与衬底(1)连接,多晶硅膜(5)具有向衬底(1)侧延伸的桩部(21)。第一及第二隔膜(25、26)具有互相相同或对称的结构,且第一及第二应变计电阻(7)具有互相相同或对称的结构。从而能够得到可高精度地进行温度补偿的半导体压力传感器(100)及其制造方法。

Description

半导体压力传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体压力传感器及其制造方法,尤其涉及可温度补偿的半导体压力传感器及其制造方法。
背景技术
在传统半导体压力传感器中,在硅衬底形成有成为应变计电阻(gauge resistance)的扩散电阻。多个应变计电阻在低电阻的扩散布线层电桥连接。从硅衬底背面进行蚀刻而形成隔膜(diaphragm)。应变计电阻配置在隔膜的边缘部分。
例如在日本实开昭63-178353号公报中,记载了在形成有贯通孔的硅衬底上形成由氧化膜、多晶硅衬底、氧化膜、应变计等形成的隔膜的半导体压力传感器。
此外,例如在日本特开昭63-42179号公报中,记载了在厚度薄的部分的具有隔膜的半绝缘性多晶硅衬底上,形成有半导体应变计的半导体应变检测器。
此外,例如在日本特开昭60-259922号公报中,记载了在对温度进行了补偿的应变传感器中隔膜上不受应变的部分形成由与应变灵敏电阻体相同材料构成的感温电阻体的方案。
在半导体压力传感器中,应变计电阻形成在隔膜上。如果有压力施加到半导体压力传感器,隔膜就会变形而使应变计电阻的电阻值发生变化。通过检测出应变计电阻的电阻值变化,测定压力的变化。此外,在半导体压力传感器中,形成于隔膜上的应变计电阻的电阻值还受测定压力时的温度的影响。因此,想要正确地测定压力,最好通过对温度进行补偿来消除半导体压力传感器的温度依赖性。
但是,在日本特开昭60-259922号公报中记载的应变传感器中,仅在隔膜上的不受应变的部分上与应变灵敏电阻体分别独立地设置感温电阻体,因此难以高精度地进行温度补偿。
发明内容
本发明鉴于上述课题构思而成,其目的在于提供能够高精度地进行温度补偿的半导体压力传感器及其制造方法。
本发明的半导体压力传感器,其中包括:衬底;有源应变计电阻形成部,该有源应变计电阻形成部具有形成于衬底上的第一隔膜及第一应变计电阻;以及用于温度补偿的伪应变计电阻形成部,该用于温度补偿的伪应变计电阻形成部具有形成于衬底上的第二隔膜及第二应变计电阻。有源应变计电阻形成部的第一隔膜及用于温度补偿的伪应变计电阻形成部的第二隔膜用共同的规定膜形成。为与衬底连接,规定膜具有向衬底侧延伸的桩(anchor)部。第一及第二隔膜具有互相相同或对称的结构,且第一及第二应变计电阻具有互相相同或对称的结构。
依据本发明的半导体压力传感器,第一及第二隔膜具有互相相同或对称的结构,且第一及第二应变计电阻具有互相相同或对称的结构。由此,能够从第一应变计电阻测定的压力及温度导致的电阻值的变化除去第二应变计电阻测定的温度导致的电阻值的变化。因此,本发明的半导体压力传感器能够高精度地进行温度补偿。
本发明的上述以及其它目的、特征、局面及优点,通过以下参照附图说明的本发明相关的详细说明,当会更加清晰。
附图说明
图1是本发明实施方式1的半导体压力传感器的概略平面图。
图2是本发明实施方式1的半导体压力传感器的沿图1的II-II线的概略剖视图。
图3~图6是将本发明实施方式1的半导体压力传感器的制造方法按工序顺序显示的概略剖视图。
图7是表示在半导体压力传感器的制造方法中没有正确形成蚀刻掩模的状态的概略剖视图。
图8是表示本发明实施方式1的半导体压力传感器的变形例的概略平面图。
图9是本发明实施方式2的半导体压力传感器的概略平面图。
图10是本发明实施方式2的半导体压力传感器的概略平面图。
图11~图13是将本发明实施方式2的半导体压力传感器的制造方法按工序顺序显示的概略剖视图。
图14是本发明实施方式3的半导体压力传感器的概略平面图。
图15是本发明实施方式3的半导体压力传感器的沿图14的XV-XV线的概略剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,就本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
首先,就本发明实施方式1的半导体压力传感器的结构进行说明。
参照图1及图2,半导体压力传感器100主要包括有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102。有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102是用多晶体硅(以下,称为“多晶硅”)布线7a连接的。此外,图1所示的有源应变计电阻形成部101中记载了用于说明后面的制造方法的隔膜蚀刻掩模10及隔膜底面10a。
有源应变计电阻形成部101主要包括硅衬底(衬底)1、第一隔膜25、应变计电阻7、及铝焊盘(aluminum pad)12。
在硅衬底1的第一主表面1a上,形成有由多晶硅膜5构成的第一隔膜25。在本实施方式中多晶硅膜5用掺杂多晶硅(掺入杂质的多晶硅)形成。但是多晶硅膜5也可以用没有掺入杂质的不掺杂的多晶硅形成。
在第一隔膜25的顶面,形成有借助电阻的变化探测第一隔膜25的应变的两个应变计电阻7。在置有第一隔膜25的硅衬底1的部分,形成有使第一隔膜25的背面露出的贯通孔41。在第一隔膜25与硅衬底1之间,形成有用于将第一隔膜25安置于硅衬底1的桩部21,以从周向包围贯通孔41的第一主表面1a一侧的开口端。
以从第一隔膜25向硅衬底1侧延伸的方式形成桩部21,以包含填充第一绝缘膜2的开口部的多晶硅牺牲膜3的部分和填充第二绝缘膜4的开口部32的多晶硅膜5的部分。
两个应变计电阻7由多晶硅膜构成,且隔着第三绝缘膜6形成在成为第一隔膜25的多晶硅膜5上。各应变计电阻7通过用与构成应变计电阻7的多晶硅膜相同的多晶硅膜形成的多晶硅布线7a来电桥连接。以覆盖应变计电阻7及多晶硅布线7a的方式形成第四绝缘膜8。
在第四绝缘膜8及第五绝缘膜9上的区域,形成有多个铝焊盘12。各铝焊盘12与铝布线12a电连接。各铝焊盘12经由接触部11电连接至多晶硅布线7a。
用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102主要包括硅衬底1、第二隔膜26、应变计电阻7、及铝焊盘12。
在硅衬底1的第一主表面1a上,形成有由多晶硅膜5构成的第二隔膜26。在第二隔膜26的顶面,形成有借助电阻的变化探测第二隔膜26的应变的两个应变计电阻7。
在第二隔膜26与硅衬底1之间,层叠了第一绝缘膜2、多晶硅牺牲膜3及第二绝缘膜4。第一绝缘膜2例如用热氧化膜形成。第二绝缘膜4例如用TEOS(四乙氧基硅烷:Tetraethoxysilane)形成。
在第二隔膜26与硅衬底1之间,形成有用于将第二隔膜26安置于硅衬底1的桩部21,以从周向包围第一绝缘膜2、多晶硅牺牲膜3及第二绝缘膜4。
桩部21以从第二隔膜26向硅衬底1侧延伸的方式形成,以包含填充第一绝缘膜2的开口部的多晶硅牺牲膜3的部分和填充第二绝缘膜4的开口部32的多晶硅膜5的部分。
两个应变计电阻7由多晶硅膜构成,且隔着第三绝缘膜6形成在成为第二隔膜26的多晶硅膜5上。第三绝缘膜6例如用硅氧化膜(HTO:High Temperature Oxide)等形成。
各应变计电阻7通过用与构成应变计电阻7的多晶硅膜相同的多晶硅膜形成的多晶硅布线7a来电桥连接。以覆盖应变计电阻7及多晶硅布线7a的方式形成第四绝缘膜8。
在第四绝缘膜8及第五绝缘膜9上的区域,形成有多个铝焊盘12。各铝焊盘12与铝布线12a电连接。各铝焊盘12经由接触部11电连接至多晶硅布线7a。
在有源应变计电阻形成部101与用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102中,第一隔膜25及第二隔膜26用共同的多晶硅膜5形成。
有源应变计电阻形成部101及用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的第一及第二隔膜25、26以及第一及第二应变计电阻7不管在平面图(图1)还是在剖视图(图2)都具有对称的形状。
即,如图1所示,有源应变计电阻形成部101的第一隔膜25和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的第二隔膜26,相对于平面图中的虚拟轴线J1,具有彼此大致线对称的结构。虚拟轴线J1位于平面图中的第一隔膜25与第二隔膜26之间的桩部21的中心部。同样地第一应变计电阻7和第二应变计电阻7,相对于平面图中的虚拟轴线J1具有彼此大致线对称的结构。
此外,如图2所示,相对于剖视图中的虚拟轴线J2,第一隔膜25与第二隔膜26具有彼此大致线对称的结构。虚拟轴线J2位于在剖视图中的第一隔膜25与第二隔膜26之间的桩部21的中心部。同样地,第一应变计电阻7与第二应变计电阻7,相对于剖视图中的虚拟轴线J2,具有彼此大致线对称的结构。
为了使共同的多晶硅膜5与硅衬底1连接,桩部21是向硅衬底1侧延伸来构成的。
在有源应变计电阻形成部101中,通过蚀刻来除去多晶硅膜5底部的硅衬底1、第一绝缘膜2、多晶硅牺牲膜3及第二绝缘膜4,从而形成第一隔膜25。由于这样构成,第一隔膜25受到压力变化而第一应变计电阻7的电阻值发生变化。
在用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102中,多晶硅膜5底部的第二绝缘膜4等不会被蚀刻。即,在多晶硅膜5底部没有形成空间的状态下形成第二隔膜26。由于这样构成,第二隔膜26即使受到压力的变化,第二应变计电阻7的电阻值也大致不会变化。因此,对于温度的变化,第二应变计电阻7的电阻值发生变化。
如图1所示,形成在有源应变计电阻形成部101的两个应变计电阻7和形成在用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的两个应变计电阻7经由多晶硅布线7a而电桥连接。从而,在有源应变计电阻形成部101的第一隔膜25因压力而变位的情况下,应变计电阻7的电阻值发生变化,发生响应压力的输出电压。此外,用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的应变计电阻7的温度变化导致的电阻值的变化,通过电桥电路从有源应变计电阻形成部101的应变计电阻7的压力变化及温度变化导致的电阻值的变化中被扣除,从而补偿了温度导致的应变的影响。如此,半导体压力传感器100除去了温度依赖性。
再者,在上面描述中有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102用铝布线12a来连接,但是如图8所示,有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102各自与直接铝焊盘12连接也可。在第一及第二隔膜25、26或硅衬底1的厚度薄的部位,有时因铝的应力影响而特性恶化。可通过使用小面积的铝焊盘12来抑制铝应力影响导致的特性恶化。
此外,在上面描述中,就第一及第二隔膜25、26具有互相线对称的结构,且第一及第二应变计电阻7具有互相线对称的结构的场合进行了说明,但是并不限定于线对称,具有点对称的结构也可。此外,如图8所示,也可为相同的结构。
此外,在上面描述中,就有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102线对称的结构的场合进行了说明,但并不限定于线对称的结构,具有点对称的结构也可。此外如图8所示,也可为相同的结构。
下面,就本实施方式的半导体压力传感器的制造方法进行说明。
参照图3,准备具有彼此相向的第一主表面1a及第二主表面1b的衬底1。使用第二主表面1b的晶体方位为(100)面的硅衬底1。在硅衬底1上形成有第一绝缘膜2例如热氧化膜。在形成第一及第二隔膜25、26(图2)及桩部21的位置的第一绝缘膜2被蚀刻而开口。
接着在第一绝缘膜2上形成多晶硅牺牲膜3例如掺杂多晶硅膜,以填充其开口部。
参照图4,在多晶硅牺牲膜3以包围隔膜底面10a的方式形成开口部31。此外,隔膜底面10a表示从第二主表面1b硅蚀刻而贯通孔41刚到达多晶硅牺牲膜3后被开口的多晶硅牺牲膜3的形状。
接着形成第二绝缘膜4例如TEOS。该第二绝缘膜4在开口部31中与第一绝缘膜2相接,第一绝缘膜2和第二绝缘膜4成为从第二主表面1b硅蚀刻时的蚀刻阻挡层(stopper)。在第二绝缘膜4中,基于形成桩部21的区域,以包围第一及第二隔膜25、26(图2)的方式设置开口部32。此外通过多晶硅牺牲膜3和第二绝缘膜4来决定第一及第二隔膜25、26(图2)的尺寸。如此,在第一绝缘膜2形成使硅衬底1的第一主表面1a露出的开口部32,以从周向包围形成第一及第二隔膜25、26(图2)及桩部21的规定区域。
接着,形成成为有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102这双方的隔膜的多晶硅膜5例如掺杂多晶硅膜。通过应力控制,多晶硅膜5形成为在解除(release)时成为平坦的面。这样,成为第一及第二隔膜25、26(图2)的多晶硅膜5被填充到第二绝缘膜4的开口部32,连接至多晶硅牺牲膜3的部分,多晶硅牺牲膜3的部分被填充到第一绝缘膜2的开口部而连接到硅衬底1,从而形成桩部21。
接着在成为第一及第二隔膜25、26(图2)的多晶硅膜5上通过CVD(Chemical Vapor Deposition)沉积例如HTO等的第三绝缘膜6。
接着在第三绝缘膜6上的规定位置形成多晶硅布线7a和应变计电阻7(图1)。多晶硅布线7a和应变计电阻7是例如在不掺杂多晶硅膜注入B(硼)等的杂质而形成的。
接着形成第四绝缘膜8,以覆盖多晶硅布线7a。其后形成第五绝缘膜9。然后形成铝布线12a。由此完成第一主表面1a侧的图案形成。
接着对硅衬底1的第二主表面实施研磨处理而薄膜化至200μm程度。然后,如图3所示,在硅衬底1的第二主表面1b的区域形成规定隔膜蚀刻掩模10。隔膜蚀刻掩模10是考虑照相制版的重叠偏移、硅蚀刻时的侧蚀刻量而形成的。即隔膜蚀刻掩模10形成为在硅衬底1被蚀刻而贯通孔41到达多晶硅牺牲膜3的场合,使隔膜底面10a不会抵接到用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的多晶硅牺牲膜3。
此外,隔膜蚀刻掩模10形成为隔膜底面10a不会从有源应变计电阻形成部101的多晶硅牺牲膜3脱离。即,如图7所示,在发生例如照相制版的重叠偏移等的场合,用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的多晶硅牺牲膜3被蚀刻。在该场合,用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102受到压力变化的影响,因此无法正确地进行温度补偿。
接着如图4所示,隔着隔膜蚀刻掩模10对硅衬底1实施蚀刻。如图5所示,在形成隔膜底面10a之后,继续进行蚀刻,所以硅衬底1及多晶硅牺牲膜3被侧蚀刻。如图6所示,还继续进行蚀刻,从而形成在硅衬底1的贯通孔41形成为较大。
硅衬底1的蚀刻例如用TMAH(氢氧化四甲铵:Tetramethylammonium hydroxide)等的碱性蚀刻液来进行。进行至完全除去多晶硅牺牲膜3。第二绝缘膜4成为蚀刻阻挡层。从而,贯通孔41以使第二绝缘膜4的部分的表面露出的方式形成。在用TMAH进行硅蚀刻,且用TEOS等氧化膜形成第二绝缘膜4的场合,得到充分的蚀刻选择比且容易地形成第一隔膜25。
最后通过HF(氟化氢)处理来除去第二绝缘膜4及隔膜蚀刻掩模10。从而除去位于第一隔膜25形成的规定区域内的第一绝缘膜2及第二绝缘膜4的部分。通过从贯通孔41露出成为第一隔膜25的多晶硅膜5,形成有源应变计电阻形成部101的第一隔膜25。
接着对本实施方式的作用效果进行说明。
依据本实施方式,第一隔膜25受压力变化而第一应变计电阻7的电阻值发生变化。但是,因温度而第一应变计电阻7的电阻值也会发生变化。因此,在第一隔膜25单体中,难以只测定由第一应变计电阻7的压力变化而发生的电阻值的变化。另一方面,由于在多晶硅膜5的底部没有空间,第二隔膜26即使受到压力导致的变化,第二应变计电阻7的电阻值大致也不会发生变化。因此,第二应变计电阻7相对于温度的变化其电阻值也发生变化。
在此本实施方式中,第一及第二隔膜25、26具有互相相同或对称的结构,且第一及第二应变计电阻7具有互相相同或对称的结构。因此,能够用第二隔膜26测定第一隔膜25因温度变化而发生的第一应变计电阻7的电阻值的变化。
从而,能够从第一应变计电阻7测定的压力及温度导致的电阻值的变化,除去第二应变计电阻7测定的温度导致的电阻值的变化。从而半导体压力传感器100能够高精度地补偿温度。因此,半导体压力传感器100能够正确地测定压力导致的变化。
此外,用于测定压力的有源应变计电阻形成部101,具有第一隔膜25及第一应变计电阻7以外,还具有多晶硅布线7a或接触部11等。此外用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102,具有第二隔膜26及第二应变计电阻7,还具有多晶硅布线7a或接触部11等。因此,通过将有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102做成互相相同或对称的结构,不仅对第一及第二隔膜25、26以及第一及第二应变计电阻7,而且对多晶硅布线7a或接触部11等的温度特性导致的影响也能进行补偿。此外,由于图案化变得容易,能够改善生产性。
有源应变计电阻形成部101和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102电桥连接,从而能够除去半导体压力传感器100的温度依赖性。
此外,有源应变计电阻形成部101的第一隔膜25和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的第二隔膜26具有共同的桩部21,因此能够进行半导体压力传感器100的小型化。
接着,与比较例进行对比而说明本实施方式的作用效果。
在一般的半导体压力传感器中,表面侧的应变计电阻和背面侧的隔膜蚀刻掩模的重叠偏移为10μm程度。此外隔膜蚀刻时的侧蚀刻量的偏差为10μm程度。由于上述的偏移或偏差,一般的半导体压力传感器难以小型化。此外,在一般的半导体压力传感器中,对隔膜厚度的控制是通过控制蚀刻时间来进行的,因此作业效率差,并且精度也不充分。而且由于研磨后的晶片厚度的偏差或晶片面内的蚀刻量的偏差,难以薄化隔膜的厚度。
另一方面,依据本实施方式,通过蚀刻多晶硅牺牲膜3,由桩部21形成与衬底1相接的第一及第二隔膜25、26。因此,第一及第二隔膜25、26的面积是由形成在第一及第二隔膜25、26外周部的桩部21来决定的。
此外,第一及第二隔膜25、26的厚度是由多晶硅牺牲膜3被蚀刻后的桩部21离硅衬底1的高度和多晶硅膜5的膜厚来决定的。此外,形成桩部21或应变计电阻7的位置是由第一主表面1a侧的照相制版的精度来确定的。
即,利用硅衬底1的第一主表面1a侧的多晶硅牺牲膜3及多晶硅膜5的成膜的精度、包括照相制版在内的加工精度及应变计电阻7与桩部21的重叠精度等,能够控制第一及第二隔膜25、26的面积、厚度及位置。其结果,第一及第二隔膜25、26可通过桩部21被正确支撑于硅衬底1上。因此,能够得到高精度且小型的半导体压力传感器。
(实施方式2)
与实施方式1相比,本发明实施方式2的主要不同点在于硅衬底1的蚀刻。
参照图9,与实施方式1相比,在平面图中隔膜蚀刻掩模10具有沿着应变计电阻7的长边方向细长的形状。此外,在平面图中隔膜底面10a具有平行四边形的形状。
参照图10,形成在硅衬底1的贯通孔41从第二主表面1b到第一主表面1a的中间部分,形成为从第二主表面1b向第一主表面1a大致垂直。从第二主表面1b形成贯通孔41,以使贯通孔41的宽度从第一主表面1a的中间部分向第一主表面1a扩大。
参照图11,使用第二主表面1b的晶体方位为(110)面的硅衬底1。然后,通过与实施方式1相同的制造方法,完成第一主表面1a侧的图案形成。接着,在第二主表面1b形成隔膜蚀刻掩模10,以向<111>方向蚀刻。参照图12,硅衬底1的贯通孔41的壁面被垂直加工。结果,形成隔膜底面10a。参照图13,其后继续进行蚀刻,从而硅衬底1及多晶硅牺牲膜3被侧蚀刻。
此外,本实施方式的除此以外的结构及制造方法与上述实施方式1相同,因此对于相同的要素采用相同的符号,并省略其说明。
通过上述结构,本实施方式2具有与实施方式1相同的作用效果。
此外,通过将硅衬底1的第二主表面1b的(110)面沿<111>方向蚀刻,能够将硅衬底1的一部分壁面垂直加工。从而,抑制有源应变计电阻形成部101的硅衬底1的蚀刻波及到用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的情形。因此,能够更加高精度地形成有源应变计电阻形成部101的第一隔膜25和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部102的第二隔膜26。
(实施方式3)
与实施方式1相比,本发明实施方式3的主要不同点在于应变计电阻7和多晶硅布线7a。
参照图14,多个伪多晶硅(伪图案)7b沿着与应变计电阻7的长边方向交叉的方向形成。在平面图中,伪多晶硅7b是以与应变计电阻7的宽度及间隔相同的宽度和间隔来排列的。
参照图15,在第三绝缘膜6上形成由与多晶硅布线7a相同的多晶硅膜构成的伪多晶硅7b。此外,应变计电阻7形成在伪多晶硅7b的旁边。
如图15所示,在第三绝缘膜6上形成伪多晶硅7b。伪多晶硅7b是例如在不掺杂多晶硅膜注入B等的杂质而形成的。
此外,本实施方式的除此以外的结构及制造方法与上述实施方式1相同,因此对于相同的要素采用相同的符号,并省略其说明。
通过上述结构,本实施方式3具有与实施方式1相同的作用效果。
此外,通过减小第一及第二应变计电阻7的截面面积,能够增大第一及第二应变计电阻7的压电电阻系数。但是,若减小第一及第二应变计电阻7的宽度,则照相制版的抗蚀剂宽度的偏差或蚀刻时的偏差影响变大。通过形成多个以与第一及第二应变计电阻7的宽度及间隔相同的宽度和间隔排列的伪多晶硅7b,提高图案化的精度。从而,能够减小上述的偏差。
因此,通过减小第一及第二应变计电阻7的宽度及截面面积,能够增大第一及第二应变计电阻7的压电电阻系数。因而能够得到更加高灵敏度的半导体压力传感器。
此外,通过减小上述偏差,能够形成更加高精度的第一应变计电阻7和第二应变计电阻7。
本发明尤其在可对温度进行补偿的半导体压力传感器及其制造方法上能够有效地应用。
以上对本发明进行了详细说明,但这只是示例,本发明并限定于此,应当清楚本发明的范围是权利要求所解释的范围。

Claims (6)

1.一种半导体压力传感器,其中包括:
衬底;
有源应变计电阻形成部,该有源应变计电阻形成部具有形成于所述衬底上的第一隔膜及第一应变计电阻;以及
用于温度补偿的伪应变计电阻形成部,该用于温度补偿的伪应变计电阻形成部具有形成于所述衬底上的第二隔膜及第二应变计电阻,
所述有源应变计电阻形成部的所述第一隔膜及所述用于温度补偿的伪应变计电阻形成部的所述第二隔膜用共同的规定膜形成,
为了与所述衬底连接,所述规定膜具有向所述衬底侧延伸的桩部,
所述第一及第二隔膜具有互相相同或对称的结构,且所述第一及第二应变计电阻具有互相相同或对称的结构。
2.如权利要求1所述的半导体压力传感器,其中,
所述衬底由硅衬底构成,所述硅衬底具有形成所述第一及第二隔膜的一侧的第一主表面和与所述第一主表面相向的第二主表面,所述硅衬底的所述第二主表面的晶体方位为(110)面。
3.如权利要求1所述的半导体压力传感器,其中,
还包括伪图案,该伪图案具有与设置在所述有源应变计电阻形成部及所述用于温度补偿的伪应变计电阻形成部的所述第一及第二应变计电阻相同的宽度。
4.一种半导体压力传感器的制造方法,其中包括:
在具有彼此相向的第一主表面及第二主表面的衬底的所述第一主表面上,形成蚀刻特性不同于所述衬底的绝缘膜的工序;
在所述绝缘膜形成使所述衬底的所述第一主表面露出的开口部,以从周向包围所述绝缘膜中的规定区域的工序;
在所述绝缘膜上形成成为有源应变计电阻形成部和用于温度补偿的伪应变计电阻形成部这双方的隔膜的规定膜,以填充所述开口部的工序;
在所述衬底的所述第二主表面的区域形成规定的蚀刻掩模的工序;
隔着所述蚀刻掩模对所述衬底实施蚀刻,从而以露出位于所述规定区域内的所述绝缘膜的部分的表面的方式形成贯通孔的工序;以及
除去位于所述规定区域内的所述绝缘膜的部分,从所述贯通孔露出成为所述隔膜的规定膜,从而形成所述有源应变计电阻形成部的所述隔膜的工序。
5.如权利要求4所述的半导体压力传感器的制造方法,其中,
所述衬底由硅衬底构成,所述硅衬底的所述第二主表面的晶体方位为(110)面,
从所述第二主表面形成所述贯通孔的工序包括对所述贯通孔的一部分侧壁进行垂直加工的工序。
6.如权利要求4所述的半导体压力传感器的制造方法,其中还包括:
在所述有源应变计电阻形成部及所述用于温度补偿的伪应变计电阻形成部,形成应变计电阻和具有与所述应变计电阻相同的宽度的伪图案的工序。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564658A (zh) * 2010-12-17 2012-07-11 三菱电机株式会社 半导体压力传感器及其制造方法
CN104280186A (zh) * 2011-11-23 2015-01-14 无锡芯感智半导体有限公司 温漂自补偿soi压力传感器的制备及补偿方法
CN105890842A (zh) * 2015-02-17 2016-08-24 丰田自动车株式会社 压力传感器
CN108267262A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种温度自补偿半导体压阻应变计
CN114414123A (zh) * 2022-01-24 2022-04-29 上海交通大学 一种异形金属基底上的应变传感器芯片及其原位制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5092167B2 (ja) * 2009-03-24 2012-12-05 三菱電機株式会社 半導体圧力センサおよびその製造方法
JP5267627B2 (ja) * 2011-08-30 2013-08-21 オムロン株式会社 音響センサ及びその製造方法
JP6685766B2 (ja) * 2016-02-25 2020-04-22 セイコーインスツル株式会社 圧力変化測定装置、高度測定装置、及び圧力変化測定方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6030554U (ja) * 1983-08-04 1985-03-01 三洋電機株式会社 半導体圧力センサ
JPS60259922A (ja) 1984-06-05 1985-12-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 歪センサ
JPS6218072A (ja) 1985-07-16 1987-01-27 Nippon Denso Co Ltd 半導体歪検出器
JPS6342179A (ja) 1986-08-07 1988-02-23 Nippon Denso Co Ltd 半導体歪検出器
JP2631463B2 (ja) 1986-09-19 1997-07-16 株式会社小松製作所 半導体圧力センサおよびその製造方法
JPS63178353A (ja) 1987-01-20 1988-07-22 Fujitsu Ltd 多重仮想空間方式
EP0276450A1 (de) 1987-01-23 1988-08-03 Xmit Ag Datenschutzschaltung zur Sperrung der Uebertragung von Signalen über einen Bus
JPH0447244A (ja) 1990-06-14 1992-02-17 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
JPH10267776A (ja) 1997-03-27 1998-10-09 Denso Corp 半導体式応力検出装置及びその製造方法
JP3941193B2 (ja) 1997-11-21 2007-07-04 株式会社デンソー 圧力センサ装置
JP3567094B2 (ja) * 1999-02-09 2004-09-15 株式会社日立製作所 回路内蔵型センサおよびそれを用いた圧力検出装置
US6892582B1 (en) * 1999-08-20 2005-05-17 Hitachi, Ltd. Semiconductor pressure sensor and pressure sensing device
US6422088B1 (en) * 1999-09-24 2002-07-23 Denso Corporation Sensor failure or abnormality detecting system incorporated in a physical or dynamic quantity detecting apparatus
KR100379471B1 (ko) * 2000-07-19 2003-04-10 엘지전자 주식회사 절대습도센서 및 이를 이용한 온/습도 검출 회로
JP3538188B2 (ja) * 2002-04-02 2004-06-14 三菱電機株式会社 感熱式流量検出素子およびその製造方法
JP2003332586A (ja) * 2002-05-13 2003-11-21 Hitachi Unisia Automotive Ltd 外力センサ及びその製造方法
JP4045979B2 (ja) 2003-02-26 2008-02-13 株式会社デンソー 圧力検出装置
JP2006047193A (ja) 2004-08-06 2006-02-16 Denso Corp 圧力センサ
JP4804126B2 (ja) 2005-11-25 2011-11-02 三菱電機株式会社 圧力センサ
JP4660426B2 (ja) * 2006-05-31 2011-03-30 三洋電機株式会社 センサ装置およびダイアフラム構造体
JP4144640B2 (ja) * 2006-10-13 2008-09-03 オムロン株式会社 振動センサの製造方法
CN101281071B (zh) * 2008-05-29 2010-07-21 北京航空航天大学 一种双谐振梁式微机械压力传感器
WO2010029656A2 (en) * 2008-09-10 2010-03-18 Panasonic Corporation Mems device and method for manufacturing the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564658A (zh) * 2010-12-17 2012-07-11 三菱电机株式会社 半导体压力传感器及其制造方法
CN102564658B (zh) * 2010-12-17 2014-09-17 三菱电机株式会社 半导体压力传感器及其制造方法
CN104280186A (zh) * 2011-11-23 2015-01-14 无锡芯感智半导体有限公司 温漂自补偿soi压力传感器的制备及补偿方法
CN105890842A (zh) * 2015-02-17 2016-08-24 丰田自动车株式会社 压力传感器
CN105890842B (zh) * 2015-02-17 2019-03-01 丰田自动车株式会社 压力传感器
CN108267262A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种温度自补偿半导体压阻应变计
CN108267262B (zh) * 2016-12-30 2024-04-09 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种温度自补偿半导体压阻应变计
CN114414123A (zh) * 2022-01-24 2022-04-29 上海交通大学 一种异形金属基底上的应变传感器芯片及其原位制备方法
CN114414123B (zh) * 2022-01-24 2023-08-25 上海交通大学 一种异形金属基底上的应变传感器芯片及其原位制备方法

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Publication number Publication date
JP5158442B2 (ja) 2013-03-06
US8327712B2 (en) 2012-12-11
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