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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf eine Druckerfassungsvorrichtung und insbesondere
auf eine Druckerfassungsvorrichtung, welche ein Halbleitersubstrat
als Druckerfassungselement und ein Druck übertragendes Teil enthält, welches
einen Druck auf das Halbleitersubstrat überträgt, wobei das Druckerfassungselement
und das Druckübertragungsteil
in einem Gehäuse
untergebracht sind.
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Ein Halbleitersubstrat, welches einen
piezoelektrischen Effekt aufweist, gibt ein elektrisches Signal
entsprechend einem Druck aus, welcher in einer Abstandsrichtung
zwischen sowohl den Vorder-(Ober-) als auch den Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats aufgebracht wird, d.h. in Richtung der Dicke
des Halbleitersubstrats. Eine Widerstandsänderung des Halbleitersubstrats,
welche einer durch das Aufbringen des Drucks hervorgerufenen Verformung entspricht,
wird zur Messung des Drucks verwendet.
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Die
JP-A-7-253364 , die
JP-A-7-19981 und das Japanische
Patent mit der Nummer 3,166,015 offenbaren Druckerfassungsvorrichtungen,
welche ein Halbleitersubstrat als Druckerfassungselement enthalten.
Bei diesen Druckerfassungsvorrichtungen sind ein Halbleitersubstrat
und ein Druckübertragungsteil
zum Übertragen
des Drucks auf das Halbleitersubstrat in einem Metallgehäuse untergebracht. Des
weiteren ist eine Erfassungselektrode an der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats vorgesehen, ein Leitungsteil ist an dem äußeren Rand des
Halbleitersubstrats vorgesehen, und die Elektrode und das Leitungs teil
sind miteinander durch Drahtbonden verbunden, um ein Signal zu empfangen.
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Wenn eine derartige Druckerfassungsvorrichtung
wie oben beschrieben als Verbrennungsdrucksensor (combustion pressure
sensor) für
einen Motor verwendet wird, ist der Aufnahmeabschnitt des Druckübertragungsteils
des Gehäuses
in ein Loch des Motorblocks eingesetzt, und der Druck in der Verbrennungskammer
wird von dem Druckübertragungsteil
aufgenommen und dem Halbleitersubstrat übertragen, wodurch der Druck
erfaßt
wird.
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Derzeitige Gestaltungserfordernisse
machen es nötig,
daß Motoren
kompakt und leicht ausgebildet sind. Dementsprechend wird ebenfalls
erfordert, daß der
Raum der Druckerfassungsvorrichtung bezüglich der Größe verringert
ist. Es wird daher ebenfalls verlangt, den Durchmesser (die Größe) der
Druckerfassungsvorrichtung zu verringern, d.h. den Durchmesser (die
Größe) des
Gehäuses.
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Jedoch besitzt die herkömmliche
Druckerfassungsvorrichtung eine Einschränkung dahingehend, daß eine Verringerung
der Größe des Gehäuses verhindert
wird. Da bei der herkömmlichen
Druckerfassungsvorrichtung wie oben beschrieben, das Halbleitersubstrat
und das Leitungsteil aufeinander durch Drahtbonden gebondet sind,
ist insbesondere das Leitungsteil an dem äußeren Rand des Halbleitersubstrats
befindlich. Daher ist der Drahtbondabschnitt, welcher das Leitungsteil
enthält,
größer als
das Halbleitersubstrat, und der Durchmesser des Gehäuses wird
durch die Größe des Drahtbondabschnitts
bestimmt, welcher von den in dem Gehäuse untergebrachten Teilen
am größten ist. Darüber hinaus
wird der minimale Durchmesser des Gehäuses durch die Größe des Drahtbondabschnitts beschränkt. Da
jedoch der Drahtbondabschnitt größer als
das Halbleitersubstrat ist, besteht eine Beschränkung der Verringerung der
Größe der Druckerfassungsvorrichtung.
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Im Hinblick auf diese Schwierigkeit
wurden Experimente bezüglich
des Entwurfs der Druckerfassungsvorrichtung dahingehend durchgeführt, daß Elektroden
bereitgestellt wurden, die auf den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats vorgesehen sind. Ebenfalls wurde das Halbleitersubstrat
durch ein Teil des Metallgehäuses
und die Leitungsteile in Sandwichbauart angeordnet. Demgemäß wurde
nicht erwartet, daß ein
Drahtbonden für einen
Außenanschluß der Elektroden
sowohl an den betreffenden Vorder- als auch Rückseitenoberflächen verlangt
wird, und es konnte die Größe (der Durchmesser)
des Gehäuses
verringert werden.
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Um mit dieser Gestaltung bzw. mit
diesem Entwurf eine elektrische Leitfähigkeit herzustellen, wird
verlangt, daß das
Gehäuse
an der Vorderseite des Halbleitersubstrats, d.h. das Gehäuse an der Druckaufbringungsseite
des Halbleitersubstrats, aus Metall gebildet ist. Falls das gesamte
Gehäuse
aus Metall gebildet ist, würde
insbesondere einfach erwartet werden, daß eine Elektrodenaußenanschlußkonstruktion
für ein
Halbleitersubstrat eines schichtweise angeordneten Typs angenommen
werden kann. Falls jedoch das gesamte Gehäuse aus Metall gebildet ist,
ist in dem Fall eines Verbrennungsdrucksensors wie oben beschrieben
oder dergleichen ein Ende des Gehäuses einer Meßumgebung
einer hohen Temperatur in einer Verbrennungskammer oder dergleichen
ausgesetzt, und die große
wärme der Verbrennungskammer
oder dergleichen wird durch das Gehäuse auf das Halbleitersubstrat übertragen, welches
mit einem Teil des Gehäuses
verbunden ist. Daher wird das Halbleitersubstrat auf eine hohe Temperatur
gebracht, wodurch ein Betriebsfehler hervorgerufen werden kann und
was zu Schwierigkeiten im Betrieb führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden
und insbesondere eine Druckerfassungsvorrichtung zu schaffen, welche
eine geeignete Konstruktion besitzt, wodurch die Verringerung der
Größe (des Durchmessers)
eines Gehäuses
ermöglicht
wird. Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Druckerfassungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher ein Erhöhen der
Temperatur des Halbleitersubstrats unterdrückt werden kann, während der Durchmesser
(die Größe) des
Gehäuses
verringert ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch
die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
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Die Druckerfassungsvorrichtung enthält ein Halbleitersubstrat
zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend einem Druck,
welcher in einer Richtung aufgebracht wird, in welcher sowohl die Vorder-
als auch die Rückseitenoberflächen des Halbleitersubstrats
voneinander beabstandet sind, ein Druckübertragungsteil, welches elektrisch
leitend ist und an der Vorderseite des Halbleitersubstrats vorgesehen
ist, um den Druck auf die Vorderseite des Halbleitersubstrats zu übertragen,
und ein Gehäuse, in
welchem das Halbleitersubstrat und das Druckübertragungsteil untergebracht
sind.
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Das Halbleitersubstrat besitzt eine
erste Elektrode auf der Vorderseitenoberfläche davon und eine zweite Elektrode
auf der Rückseitenoberfläche davon,
so daß ein
elektrisches Signal durch die erste Elektrode und die zweite Elektrode
ausgegeben werden kann, wenn der Druck aufgebracht wird. Die erste
Elektrode ist elektrisch mit dem Druckübertragungsteil verbunden.
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Ein von dem Gehäuse elektrisch unabhängiges Leitungsteil
ist in dem Gehäuse
an der Rückseite des
Halbleitersubstrats untergebracht. Das Leitungsteil und die zweite
Elektrode des Halbleitersubstrats sind miteinander elektrisch verbunden.
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Entsprechend der ersten Ausbildung
der Erfindung ist die Halbleitervorrichtung derart entworfen, daß die Elektroden
an den Vorder- und Rückseitenoberflächen davon
vorgesehen sind und sowohl die Vorder- als auch Rückseitenoberflächen durch
das leitende Druckübertragungsteil
und das Leitungsteil in Sandwichbauart angeordnet sind, so daß kein Drahtbonden
für einen
Außenanschluß der Elektrode auf
jeder der Vorder- und Rückseitenoberflächen des Halbleitersubstrats
erforderlich ist. Daher kann entsprechend dieser ersten Ausbildung
eine Druckerfassungsvorrichtung geschaffen werden, welche eine Konstruktion
aufweist, die zur Verringerung der Größe eines Gehäuses geeignet
ist.
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Entsprechend einer zweiten Ausbildung
der Erfindung ist bei der Druckerfassungsvorrichtung der ersten
Ausbildung die erste Elektrode an einem Randabschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats
angeordnet, wird der Druck von dem Druckübertragungsteil dem mittleren
Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats übertragen
und sind die erste Elektrode und das Druckübertragungsteil durch ein leitendes
Haftmaterial elektrisch miteinander verbunden.
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Entsprechend dieser Ausbildung wird
der Druck von dem Druckübertragungsteil
direkt dem Halbleitersubstrat durch die erste Elektrode aufgebracht,
um dadurch einen Übertragungsverlust
des Drucks zu verhindern oder deutlich zu beschränken.
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Des weiteren ist entsprechend einer
dritten Ausbildung der Erfindung die erste Elektrode der ersten
Ausbildung in einer Ringform entworfen. Entsprechend dieser Ausbildung
ist die erste Elektrode derart entworfen, daß das Druckübertragungsteil umgeben wird,
welches an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats vorgesehen ist. Daher kann die Verbindung zwischen
dem Druckübertragungsteil
und der ersten Elektrode leicht durch das leitende Haftmaterial
durchgeführt werden.
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Entsprechend einer vierten Ausbildung
der Erfindung ist das Halbleitersubstrat der ersten Ausbildung ein
N-Typ-Siliziumsubstrat,
welches eine Ebenenrichtung entsprechend der (110)-Ebene besitzt. Der
Druck von dem Druckübertragungsteil
wird dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
Substrats übertragen.
Das Substrat enthält
eine erste N-Typ-Diffusionsschicht, welche an einem Randabschnitt
auf der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats vorgesehen ist, eine P-Typ-Diffusionsmeßschicht,
welche kontinuierlich derart gebildet ist, daß sie sich von der Umgebung der
ersten N-Typ-Diffusionsschicht über den
mittleren Abschnitt des N-Typ-Siliziumsubstrats
zu dem anderen Randabschnitt erstreckt, und eine zweite N-Typ-Diffusionsschicht,
welche auf der Rückseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats vorgesehen ist. Die P-Typ-Diffusionsmeßschicht
ist elektrisch mit der ersten Elektrode an dem anderen Randabschnitt
auf der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats verbunden, und die zweite N-Typ-Diffusionsschicht
ist elektrisch mit der zweiten Elektrode auf der Rückseitenoberfläche des N-Typ-Siliziumsubstrats
verbunden. Eine dritte Elektrode, welche die erste N-Typ-Diffusionsschicht
und die P-Typ-Diffusionsmeßschicht
elektrisch verbindet, ist an dem Randabschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats vorgesehen.
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Das Halbleitersubstrat der Druckerfassungsvorrichtung
der ersten Ausbildung der Erfindung kann wie oben beschrieben konstruiert
sein. Bei dem Halbleitersubstrat, welches das N-Typ-Siliziumsubstrat
mit einer Ebenenrichtung entsprechend der (110)-Ebene aufweist,
kann die Druckerfassung wie folgt durchgeführt werden.
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Eine Spannung wird an das Halbleitersubstrat
oder insbesondere an das N-Typ-Siliziumsubstrat derart angelegt,
daß die
zweite Elektrode auf ein positives Potential und die erste Elektrode
auf ein negatives Potential durch das Druckübertragungsteil und das Leitungsteil
festgelegt sind.
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In diesem Fall fließt Strom
von der zweiten Elektrode durch die zweite N-Typ-Diffusionsschicht, die
Innenseite des N-Typ-Siliziumsubstrats, die erste N-Typ-Diffusionsschicht,
die dritte Elektrode, die P-Typ-Diffusionsmeßschicht und die erste Elektrode in
dieser Reihenfolge. Zu dieser Zeit fließt in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht
Strom hauptsächlich entlang
der Richtung der <110>-Kristallachse.
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Wenn ein Druck dem N-Typ-Siliziumsubstrat in
der Richtung des Abstands von sowohl den Vorder- als auch den Rückseitenoberflächen aufgebracht
wird und somit das N-Typ-Siliziumsubstrat
in Richtung der Dicke davon deformiert wird, ändert sich der Widerstandswert
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse in der
P-Typ-Diffusionsmeßschicht.
Daher kann die Druckerfassung durch Ausgabe der Strom-s oder Spannungsänderung
hervorgerufen durch die Aufbringung des Drucks als elektrisches
Signal an der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durchgeführt werden.
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Entsprechend einer fünften Ausbildung
der Erfindung besitzt des weiteren die P-Diffusionsmeßschicht
eine derartige Form, daß die
Längsrichtung des
Widerstands entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
des N-Typ-Siliziumsubstrats an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats liegt. Entsprechend dieser Ausbildung der
Erfindung kann die Änderung des
Widerstandswerts in der Richtung der <110>-Kristallachse
in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht
an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats
intensiviert werden, welcher der Druck von dem Druckübertragungsteil
aufgebracht wird, und somit kann die Druckerfassung mit hoher Genauigkeit
durchgeführt werden.
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Entsprechend einer sechsten Ausbildung
der Erfindung ist des weiteren das Halbleitersubstrat der ersten
Ausbildung ein P-Typ-Siliziumsubstrat mit einer Ebenenrichtung entsprechend
der (110)-Ebene. Der Druck von dem Druckübertragungsteil wird dem gesamten
Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats übertragen.
Das Substrat enthält
eine erste P-Typ-Diffusionsschicht, welche elektrisch mit der ersten
Elektrode verbunden ist und auf der Vorderseitenoberfläche des
P-Typ-Siliziumsubstrats
vorgesehen ist, eine P-Typ-Diffusionsschicht, welche elektrisch
mit der zweiten Elektrode verbunden ist und auf der Rückseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats
vorgesehen ist, und die erste P-Typ-Diffusionsschicht und die zweite
P-Typ-Diffusionsschicht sind jeweils an einem Randabschnitt und dem
anderen Randabschnitt angeordnet, welche über den mittleren Abschnitt
des P-Typ-Siliziumsubstrats entlang der Richtung der <110>-Kristallachse einander
gegenüberliegen.
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Das Halbleitersubstrat der ersten
Ausbildung kann wie oben beschrieben konstruiert sein. Bei dem Halbleitersub strat,
welches das P-Typ-Siliziumsubstrat aufweist, dessen Ebenenrichtung
der (110)-Ebene entspricht, kann die Druckerfassung wie folgt durchgeführt werden.
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Wenn eine Spannung über der
ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durch das Druckübertragungsteil
und das Leitungsteil aufgebracht wird, fließt Strom von einer der ersten
und zweiten P-Typ-Diffusionsschichten durch die Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats
zu der anderen P-Typ-Diffusionsschicht
hauptsächlich
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse.
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Wenn ein Druck dem P-Typ-Siliziumsubstrat in
der Richtung des Abstands der Vorder- und Rückseitenoberflächen davon
aufgebracht wird und somit das P-Typ-Siliziumsubstrat in Richtung
der Dicke davon deformiert wird, ändert sich der Widerstandswert entlang
der Richtung der <110>-Kristallachse in dem P-Typ-Siliziumsubstrat.
Daher kann die Druckerfassung durch Ausgabe der Strom- oder Spannungsänderung
hervorgerufen durch die Aufbringung des Drucks als elektrisches
Signal an den ersten und zweiten Elektroden durchgeführt werden.
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Des weiteren ist bei einer siebenten
Ausbildung der Erfindung das P-Typ-Siliziumsubstrat der sechsten
Ausbildung in einer rechtwinkligen ebenen Form konstruiert, liegt
die Richtung der <110>-Kristallachse davon
entlang einer diagonalen Richtung des P-Typ-Siliziumsubstrats und
liegen die erste P-Typ-Diffusionsschicht (210) und die
zweite P-Typ-Diffusionsschicht (202) einander entlang der diagonalen
Richtung des P-Typ-Siliziumsubstrats gegenüber.
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Bei der siebenten Ausbildung der
Erfindung ist in dem rechtwinkligen P-Typ-Siliziumsubstrat der Abstand
zwischen der ersten P-Typ-Diffusionsschicht und der zweiten P-Typ-Diffusionsschicht
erhöht,
d.h. der Strompfad entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
kann verlängert
sein, und die Änderung
des Widerstandswerts kann intensiviert sein, so daß die Erfassungsempfindlichkeit
erhöht sein
kann.
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Entsprechend einer achten Ausbildung
dieser Erfindung ist das Halbleitersubstrat der ersten Ausbildung
ein P-Typ-Siliziumsubstrat
mit einer Ebenenrichtung entsprechend einer (110)-Ebene. Der Druck
von dem Druckübertragungsteil-
wird dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats übertragen.
Das Substrat enthält
eine P-Typ-Diffusionsmeßschicht,
welche mit der ersten Elektrode an einem Randabschnitt des P-Typ-Siliziumsubstrats
und auf der Vorderseitenoberfläche
des P-Typ-Siliziumsubstrats elektrisch verbunden ist. Die P-Typ-Diffusionsmeßschicht
besitzt eine derartige Form, welche sich von dem Randabschnitt auf
der Vorderseitenoberfläche
des P-Typ-Siliziumsubstrats zu dem anderen Randabschnitt entlang
der Richtung der <110>-Kristallachse erstreckt.
Eine N-Typ-Diffusionsschicht, welche elektrisch mit der ersten Elektrode
verbunden ist, ist an dem Randabschnitt und auf der Vorderseitenoberfläche des
P-Typ-Siliziumsubstrats gebildet, um zwischen der P-Typ-Diffusionsmeßschicht
und der Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats befindlich zu sein,
um die P-Typ-Diffusionsmeßschicht
mit Ausnahme des Bereichs entsprechend dem Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht
an der anderen Randabschnittsseite zu bedecken. Eine P-Typ-Diffusionsschicht,
welche elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, ist auf
der Rückseitenoberfläche des
P-Typ-Siliziumsubstrats
vorgesehen.
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Des weiteren kann das Halbleitersubstrat
der ersten Ausbildung wie oben beschrieben konstruiert sein. Bei
dem Halbleitersubstrat, welches das P-Typ-Siliziumsubstrat aufweist,
dessen Ebenenrichtung der (110)-Ebene entspricht, kann die Druckerfassung
wie folgt durchgeführt
werden.
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Eine Spannung wird dem Halbleitersubstrat oder
insbesondere dem P-Typ-Halbleitersubstrat derart aufgebracht, daß die erste
Elektrode auf ein positives Potential und die zweite Elektrode auf
ein negatives Potential durch das Druckübertragungsteil und das Leitungsteil
und die zweite Elektrode festgelegt werden.
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In diesem Fall fließt Strom
von der ersten Elektrode durch die P-Typ-Diffusionsmeßschicht,
die Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats und die P-Typ-Diffusionsschicht
und die zweite Elektrode in dieser Reihenfolge. Zu dieser Zeit fließt Strom
in der P-Typ-Meßschicht
hauptsächlich
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse.
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Des weiteren stellt zu dieser Zeit
die N-Typ-Diffusionsschicht, welche die P-Typ-Diffusionsmeßschicht
bedeckt, eine elektrische Isolierung zwischen der P-Typ-Diffusionsmeßschicht
und der Innenseite (P-Typ-Abschnitt) des P-Typ-Siliziumsubstrats
sicher und hält
einen Stromfluß wie
oben beschrieben aufrecht.
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Wenn ein Druck dem P-Typ-Siliziumsubstrat in
der Abstandsrichtung sowohl der Vorder- als auch der Rückseitenoberflächen davon
aufgebracht wird und somit das P-Typ-Siliziumsubstrat
in der Richtung der Dicke davon deformiert wird, ändert sich
der Widerstandswert entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht.
Daher kann die Druckerfassung durch Ausgeben der Strom- oder Spannungsänderung
hervorgerufen durch die Druckaufbringung als elektrisches Signal
von den ersten und zweiten Elektroden durchgeführt werden.
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Entsprechend einer neunten Ausbildung
der Erfindung ist auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats
der vierten bis achten Ausbildung das Druckübertragungsteil dem mittleren
Abschnitt gegenüberliegend
angeordnet, und die erste Elektrode ist näher an der Seite des Randabschnitts
als an dem Druckübertragungsteil
angeordnet und elektrisch mit dem Druckübertragungsteil durch das leitende
Haftmaterial verbunden.
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Bezüglich dieser Ausbildung besitzen
die vierten bis achten Ausbildungen der Erfindung dieselbe Wirkung
wie die zweite Ausbildung der Erfindung.
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Entsprechend einer zehnten Ausbildung
der Erfindung besitzt des weiteren das Gehäuse ein elektrisches Leitungsvermögen, und
die erste Elektrode ist durch das Druckübertragungsteil mit dem Gehäuse elektrisch
verbunden, wodurch es der ersten Elektrode ermöglicht wird, nach außen einen
elektrischen Anschluß zu
bilden.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Gehäuse als
Anschluß verwendet
werden, und die elektrische Verbindungskonstruktion der Druckerfassungsvorrichtung
kannvereinfacht werden.
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Entsprechend einer elften Ausbildung
der Erfindung sind des weiteren das Druckübertragungsteil und das Gehäuse der
zehnten Ausbildung mit einer leitenden Schicht versehen, dessen
elektrischer Widerstandswert niedriger als bei dem Druckübertragungsteil
und dem Gehäuse
ist.
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Bei dieser Ausbildung kann der elektrische widerstandswert
in dem Strompfad zwischen der ersten Elektrode und außen verringert
werden, was bevorzugt wird.
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Wie oben dargelegt ist es ebenfalls
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckerfassungsvorrichtung
zu schaffen, welche ein Ansteigen der Temperatur des Halbleitersubstrats
unterdrückt,
während
der Durchmesser (die Größe) des
Gehäuses verringert
wird. Um diese Aufgabe der Erfindung zu lösen, enthält bei einer zwölften Ausbildung
der Erfindung das Gehäuse
einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt, welcher eine geringere
thermische Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt besitzt, und einen elektrisch leitenden
Trennungs- bzw Trennungsabschnitt (partition portion), durch welchen
der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt voneinander getrennt
sind.
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Das Halbleitersubstrat ist in dem
ersten Abschnitt des Gehäuses
untergebracht, und das Druckübertragungsteil
ist in dem zweiten Abschnitt des Gehäuses derart untergebracht,
daß der
Druck durch den Trennungsabschnitt der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats übertragen
wird.
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Das Halbleitersubstrat besitzt eine
erste Elektrode auf der Vorderseitenoberfläche davon und eine zweite Elektrode
auf der Rückseitenoberfläche davon,
und es wird ein elektrisches Signal von der ersten Elektrode und
der zweiten Elektrode ausgegeben, wenn ein Druck aufgebracht wird.
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Die erste Elektrode des Halbleitersubstrats ist
elektrisch mit dem Trennungsabschnitt des Gehäuses verbunden, ein Leitungsteil,
welches von dem Gehäuse
elektrisch unabhängig
ist, ist an der Rückseite
des Halbleitersubstrats in dem Gehäuse untergebracht, und das
Leitungsteil und die zweite Elektrode des Halbleitersubstrats sind
miteinander elektrisch verbunden.
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Bei der Druckerfassungsvorrichtung
der zwölften
Ausbildung ist das Halbleitersubstrat mit den Elektroden sowohl
an der Vorder- als auch Rückseitenoberfläche davon
versehen, und der Trennungsabschnitt und das Leitungsteil sind derart
angeordnet, daß sowohl
die Vorder- als auch Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats durch den Trennungsabschnitt und das Leitungsteil
in Sandwichbauart angeordnet sind. Daher wird kein Drahtbonden für einen
Außenanschluß der Elektroden
sowohl an der Vorder- als auch Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats erfordert. Dementsprechend kann die Größe (Durchmesser)
des Gehäuses
verringert werden.
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Sogar wenn die Meßumgebung auf eine hohe Temperatur
festgelegt ist, kann des weiteren verhindert werden, daß Wärme von
der Meßumgebung
auf das Halbleitersubstrat übertragen
wird, da der zweite Abschnitt des Gehäuses, welcher an der Meßumgebung
befindlich ist, eine geringere thermische Leitfähigkeit als der erste Abschnitt
besitzt.
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Daher kann bei der vorliegenden Erfindung eine
Druckerfassungsvorrichtung geschaffen werden, bei welcher das Ansteigen
der Temperatur des Halbleitersubstrats bei einem Verringern der
Größe des Gehäuses unterdrückt werden
kann.
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Entsprechend einer dreizehnten Ausbildung der
Erfindung ist der erste Abschnitt des Gehäuses aus Metall gebildet, und
der zweite Abschnitt ist aus einem keramischen Werkstoff gebildet.
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Entsprechend einer vierzehnten Ausbildung der
vorliegenden Erfindung wird es des weiteren bevorzugt, daß das Druckübertragungsteil
eine kleinere thermische Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt des Gehäuses
aufweist. In diesem Fall kann eine Unterdrückung der Wärmeübertragung von der Meßumgebung
zu dem Halbleitersubstrat stark verbessert werden.
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In diesem Fall kann bei einer fünfzehnten Ausbildung
der vorliegenden Erfindung das Druckübertragungsteil aus demselben
Material wie der zweite Abschnitt des Gehäuses gebildet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird in
der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert.
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1 zeigt
eine Längsquerschnittsansicht, welche
die Gesamtkonstruktion einer Druckerfassungsvorrichtung einer ersten
Ausführungsform
der Druckerfassungsvorrichtung darstellt;
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Halbleitersubstrats von 1 und
dessen unmittelbare Umgebung;
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3 zeigt
eine Draufsicht auf die Vorderseite des Halbleitersubstrats von 1;
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4 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Halbleitersubstrats und dessen unmittelbare Umgebung einer Modifizierung
der ersten Ausführungsform;
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5 zeigt
eine Draufsicht, welche die Konstruktion von jedem Teil an der Vorderseite
des Halbleitersubstrats der Modifizierung der ersten Ausführungsform
darstellt;
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche das Halbleitersubstrat und dessen
Umgebung einer zweiten Ausführungsform
der Druckerfassungsvorrichtung darstellt;
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7A zeigt
eine Draufsicht auf die Vorderseite des in 6 dargestellten Halbleitersubstrats;
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7B zeigt
eine Draufsicht auf die Rückseite
des in 6 dargestellten
Halbleitersubstrats;
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8 zeigt
eine Veranschaulichung der Beziehung der planaren Anordnung der
jeweiligen Teile des Halbleitersubstrats einer Modifizierung der
zweiten Ausführungsform;
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9 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche das Halbleitersubstrat und dessen
unmittelbare Umgebung einer dritten Ausführungsform der Druckerfassungsvorrichtung
darstellt;
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10 zeigt
eine Draufsicht auf das in 9 dargestellte
Halbleitersubstrat;
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11 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche die Gesamtkonstruktion einer Druckerfassungsvorrichtung
einer vierten Ausführungsform
der Druckerfassungsvorrichtung darstellt; und
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12 zeigt
eine vergrößerte Ansicht,
welche das Halbleitersubstrat von 11 und
dessen unmittelbare Umgebung darstellt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren beschrieben.
Bei den folgenden Ausführungsformen
werden dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen dargestellt.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt
eine Längsquerschnittsansicht, welche
die Gesamtkonstruktion einer Druckerfassungsvorrichtung S1 einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Die Druckerfassungsvorrichtung S1 kann beispielsweise
als Verbrennungsdrucksensor zum Erfassen des Verbrennungsdrucks
in einer Verbrennungskammer eines Motors verwendet werden.
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Ein Gehäuse 10 ist in einer
im wesentlichen zylindrischen Form als Ganzes konstruiert und aus Metall
wie einem rostfreien Stahl oder dergleichen gebildet. Ein Diaphragma 11,
welches durch Aufbringung eines Drucks F deformiert wird, ist an
dem oberen Ende des Gehäuses 10 vorgesehen.
Das Diaphragma 11 ist aus Metall wie einem rostfreien Stahl oder
dergleichen gebildet und auf das Gehäuse 10 durch Schweißen, Kleben
oder dergleichen gebondet.
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Ein Druckübertragungsteil 20 zum Übertragen
des Drucks F auf das Halbleitersubstrat 30 ist in dem Gehäuse 10 vorgesehen.
Das Druckübertragungsteil 20 weist
einen zylindrischen Stab 21, welcher an der Seite des Diaphragmas 11 befindlich
ist, und ein dazwischen gebrachtes Teil 22 auf, welches in
Kontakt mit dem Stab 21 und dem Halbleitersubstrat 30 befindlich
ist. Der Stab 21 und das dazwischen gebrachte Teil 22 können aus
einem Metall wie einem rostfreien Stahl oder dergleichen gebildet
sein.
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Das Halbleitersubstrat 30 ist
an einer unteren Seite des Gehäuses 10 gegenüber dem
Druckübertragungsteil 20 in
dem Gehäuse 10 untergebracht.
In der folgenden Beschreibung bedeutet die Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 die obere Oberfläche des in 1 dargestellten Halbleitersubstrats 30,
d.h., eine Oberfläche
des Halbleitersubstrats 30, welche an der Seite des Druckübertragungsteils 20 befindlich
ist. Die Rückseiten oberfläche des Halbleitersubstrats 30 bedeutet
die untere Oberfläche
des Halbleitersubstrats 30, welche der Vorderseitenoberfläche gegenüberliegt.
Des weiteren wird eine Richtung, entlang welcher die Vorder- und
Rückseitenoberfläche voneinander
beabstandet sind, d.h. die vertikale Richtung in 1, als "Abstandsrichtung" bezeichnet. Das Halbleitersubstrat 30 gibt
ein elektrisches Signal entsprechend dem in der Abstandsrichtung
aufgebrachten Druck aus, d.h. in der Richtung der Dicke des Halbleitersubstrats 30.
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Die Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 ist derart in Kontakt mit dem Druckübertragungsteil 20 gebracht,
daß der
Druck von dem Druckübertragungsteil 20 der
Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 übertragen
wird. Bei dieser Ausführungsform
sind das dazwischen gebrachte Teil 22 des Druckübertragungsteils 20 und
die Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats 30 durch ein leitendes Haftmaterial 40 wie
eine Silberpaste oder dergleichen aufeinander gebondet.
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Ein Leitungsteil 50, welches
elektrisch unabhängig
von dem Gehäuse 10 ist,
ist an der Rückseite des
Halbleitersubstrats 30 innerhalb des Gehäuses 10 untergebracht.
Das Leitungsteil 50 ist als Metallstab konstruiert und
enthält
ein vergoldetes Basis- bzw. Sockelteil einer Ni-Cu-Co-Legierung.
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Das Leitungsteil 50 ist
in einen zylindrischen Leitungshalter 51 eingesetzt und
wird davon gehalten, welcher aus einem keramischen Material wie
einem elektrisch isolierenden Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet
ist. Die Lücke
zwischen dem Leitungshalter 51 und dem Leitungsteil 50 wird
durch hermetisches Glas oder dergleichen verschlossen.
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Ein Endabschnitt des Leitungsteils 50 an
der Seite des Halbleitersubstrats 30 springt von dem Leitungshalter 51 hervor
und ist mit der Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 in Kontakt gebracht, so daß eine elektrische
Verbindung zu der Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 hergestellt wird. Bei dieser Ausführungsform
sind das Leitungsteil 50 und die Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 30 durch
ein leitendes Haftmaterial 40 wie eine Silberpaste oder
dergleichen aufeinander gebondet.
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Ein elektrisch isolierender Ring 52,
welcher aus einem keramischen Material gebildet ist, ist auf dem äußeren Rand
des Endabschnitts des Leitungsteils 50 angeordnet und mit
der Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 in Kontakt gebracht. Der andere
Endabschnitt des Leitungsteils 50, welcher an der gegenüberliegenden
Seite zu dem Halbleitersubstrat 30 befindlich ist, ragt
von dem Leitungshalter 51 derart hervor, daß das Leitungsteil 50 mit
einem (nicht dargestellten) externen Verdrahtungsteil verbunden
werden kann oder allgemein extern verbunden wird.
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Dabei wird der Leitungshalter 51 von
herausragenden Abschnitten 12, 13, welche auf
der inneren Oberfläche
des Gehäuses 10 vorgesehen
sind, derart getragen, daß im
wesentlichen eine Verschiebung in den Längs- und Querrichtungen verhindert
wird.
-
Bei der Druckerfassungsvorrichtung
S1 wird der von dem Diaphragma 11 aufgenommene Druck F von
dem Druckübertragungsteil 20,
welches an der Vorderseite des Halbleitersubstrats 30 befindlich
ist, der Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats 30 übertragen. Dabei wird der Druck
F dem Halbleitersubstrat 30 in der Abstandsrichtung der
Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleiter substrats 30 aufgebracht, und es wird das elektrische
Signal, welches von dem Halbleitersubstrat 30 ausgegeben wird,
entsprechend der Änderung
des Drucks F geändert.
Die detaillierte Konstruktion des Halbleitersubstrats 30 dieser
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
-
2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht,
welche die unmittelbare Umgebung des Halbleitersubstrats 30 von 1 darstellt, und 3 zeigt eine Draufsicht,
welche die Konstruktion von jedem Teil an der Vorderseite des Halbleitersubstrats 30 darstellt.
In 3 ist zur Vereinfachung
der Darstellung und Identifizierung der jeweiligen Teile die erste N-Typ-Diffusionsschicht 31 punktiert
dargestellt, und es ist die erste Elektrode 35a gestrichelt
dargestellt.
-
Das Halbleitersubstrat 30 dieser
Ausführungsform
ist ein N-Typ-Siliziumsubstrat 30, dessen rechtwinklige
Ebenenrichtung einer (110)-Ebene entspricht. Ebenfalls ist die <110>-Kristallachse auf
den Ebenen der Vorder- und Hinterseitenoberflächen des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 vorhanden.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, wird der Druck
F von dem dazwischen gebrachten Teil 22 des Druckübertragungsteils 20 dem
mittleren Abschnitt der Vorderseitenoberfläche des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 übertragen.
Die erste N-Typ-Diffusionsschicht 31 ist an dem Randabschnitt
auf der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 vorgesehen. Die erste N-Typ-Diffusionsschicht 31 wird
durch Dotieren oder Diffusion von Verunreinigungen wie Phosphor
oder dergleichen gebildet. In diesem Fall wird die erste N-Typ-Diffusionsschicht 31 in
einer Ringform an dem Randabschnitt des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet.
-
Des weiteren ist eine P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 kontinuierlich
auf der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet
und erstreckt sich von einem benachbarten Abschnitt der ersten N-Typ-Diffusionsschicht 31 über den
mittleren Abschnitt des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 zu dem
anderen Randabschnitt. In der folgenden Beschreibung wird der Endabschnitt
der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 als "der eine Endabschnitt" der Seite der ersten
N-Typ-Diffusionsschicht 31 bezeichnet. Der Endabschnitt
der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 an der
anderen Randseite wird als "der
andere Endabschnitt" bezeichnet.
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In diesem Fall ist wie in 3 dargestellt die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 von
dem einen Endabschnitt des rechtwinkligen N-Typ-Siliziumsubstrats 30 bis
zu dem anderen Endabschnitt davon kontinuierlich gebildet. Die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 wird
durch Dotieren oder Diffusion von Verunreinigungen wie Bor oder
dergleichen gebildet.
-
Wie in 3 dargestellt
ist die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 derart
konstruiert, daß sie
(U-förmige)
Umschlags- bzw. Wendeabschnitte (turn over portions) an dem mittleren
Abschnitt der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 besitzt (d.h.
die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 ist
in einer Mäanderform
konstruiert). Dieser mäandernde
Abschnitt ist als Meßabschnitt 32a konstruiert.
Der Längsabschnitt
auf jedem Wendeabschnitt des mäandernden
Meßabschnitts 32a ist
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 vorgesehen.
-
Wie oben beschrieben besitzt die
P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 eine
derartige Form, daß die Längsrichtung
des Widerstands entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 an dem mittleren Abschnitt
der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 verläuft.
-
Des weiteren ist eine zweite N-Typ-Diffusionsschicht 33 auf
der Rückseitenoberfläche des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 wie
in 2 dargestellt vorgesehen.
Die zweite N-Typ-Diffusionsschicht 33 wird durch Dotieren
oder Diffusion von Verunreinigungen wie Phosphor oder dergleichen
gebildet. In diesem Fall ist die zweite N-Typ-Diffusionsschicht 33 im
wesentlichen über
dem gesamten Oberflächenbereich
der Rückseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet.
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Wie in 2 dargestellt
ist des weiteren ein Siliziumoxidfilm 34 als Isolierfilm
auf der Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 durch thermische Oxidation
oder dergleichen gebildet, um die Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 zu bedecken. Des weiteren sind
eine erste Elektrode 35a und eine dritte Elektrode 35c auf
dem Siliziumoxidfilm 34 an der Vorderseite des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet,
und es ist eine zweite Elektrode 35b an der Rückseite
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet.
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Diese ersten bis dritten Elektroden 35a bis 35c sind
aus Aluminium oder dergleichen durch Zerstäuben, Aufdampfen oder dergleichen
gebildet, und sie werden als ohmsche Elektroden konstruiert, welche
mit den jeweiligen Diffusionsschichten 31, 32, 33 des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 durch einen ohmschen Kontakt
verbunden sind.
-
In diesem Fall ist die erste Elektrode 35a an dem
Randabschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 angeordnet,
und in dem in 3 dargestellten
Beispiel ist die erste Elektrode 35a in einer Ringform
derart gebildet, daß sie das
dazwischen gebrachte Teil 22 des Druckübertragungsteils 20 umgibt,
welches in dem mittleren Abschnitt befindlich ist. Insbesondere
ist die erste Elektrode 35a an dem Randabschnitt außer dem
Meßabschnitt 32a der
P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 befindlich,
welche sich an dem mittleren Abschnitt des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 befindet.
In dieser Ausführungsform
ist die erste Elektrode 35a derart entworfen, daß sie eine
Ringform besitzt, welche den Meßabschnitt 32a umgibt.
Die erste Elektrode 35a und das dazwischen gebrachte Teil 22 des
Druckübertragungsteils 20 sind
durch das leitende Haftmaterial 40 miteinander elektrisch
verbunden.
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Wie in 2 und 3 dargestellt ist an der
Vorderseite des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 ein (erstes) Kontaktloch 34a in
dem Siliziumoxidfilm 34 an der Position entsprechend der
ersten N-Typ-Diffusionsschicht 31 und dem einen Endabschnitt
der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 gebildet,
welcher der ersten N-Typ-Diffusionsschicht 31 benachbart
ist. Die dritte Elektrode 35c ist mit der ersten N-Typ-Diffusionsschicht 31 und
dem einen Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 durch
das Kontaktloch 34a unter Bildung eines ohmschen Kontakts elektrisch
verbunden.
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Des weiteren ist ein (zweites) Kontaktloch 34b in
dem Siliziumoxidfilm 34 an der Position entsprechend dem
anderen Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 an der
gegenüberliegenden Seite
zu der ersten N-Typ-Diffusionsschicht 31 gebildet. Die
erste Elektrode 35a und der andere Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 sind durch
das Kontaktloch 34b unter Bildung eines ohmschen Kontakts
miteinander elektrisch verbunden.
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Die zweite Elektrode 35b ist
im wesentlichen über
dem gesamten Oberflächenbereich
der Rückseite
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 gebildet. Die zweite Elektrode 35b und
die zweite N-Typ-Diffusionsschicht 33 sind an der Rückseite
unter Bildung eines ohmschen Kontakts miteinander elektrisch verbunden.
Die zweite Elektrode 35b ist auf das Leitungsteil 50 durch
das leitende Haftmaterial 40 gebondet und damit elektrisch
verbunden.
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Wie oben beschrieben enthält das N-Typ-Siliziumsubstrat 30 die
Diffusionsschichten 31, 32, 33, den Siliziumoxidfilm 34,
die erste Elektrode 35a und die dritte Elektrode 35c,
welche jeweils auf der Vorderseitenoberfläche des Substrats 30 gebildet
sind. Das Substrat 30 enthält ebenfalls die zweite Elektrode 35b,
welche auf der Rückseitenoberfläche gebildet
ist. Diese Elemente können
durch bekannte Halbleiterherstellungstechniken hergestellt werden.
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Bei der Konstruktion, bei welcher
das Halbleitersubstrat 30 verwendet wird, welches das N-Typ-Siliziumsubstrat 30 aufweist,
dessen Ebenenrichtung der (110)-Ebene
wie in 2 und 3 dargestellt entspricht,
kann die Druckerfassung wie folgt durchgeführt werden.
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Bezüglich des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 wie
oben beschrieben wird eine Spannung an das N-Typ-Siliziumsubstrat 31 durch
das Druckübertragungsteil 20 und
das Leitungsteil 50 angelegt, so daß die zweite Elektrode 35b auf
ein positives Potential und die erste Elektrode 35a auf
ein negatives Potential festgelegt werden. Dies wird als Zustand
einer angelegten Spannung bezeichnet.
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Dabei sind bei dieser Ausführungsform
das Gehäuse 10,
das Diaphragma 11 und das Druckübertragungsteil 20 jeweils
aus Metall gebildet, sie besitzen ein elektrisches Leitungsvermögen und
sind wechselseitig zueinander elektrisch leitend. Daher ist die
erste Elektrode 35a mit dem Gehäuse 10 durch das Druckübertragungsteil 20 elektrisch
derart verbunden, daß sie
elektrisch mit der Außenseite
verbunden werden kann.
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Daher kann der oben beschriebene
Zustand einer angelegten Spannung durch Bonden eines Verdrahtungsteils
wie einer Steckverbindung oder dergleichen auf ein Ende (das untere
Ende entsprechend 1)
des Gehäuses 10 entsprechend 1 und durch Festlegen des
Leitungsteils 50 und des Gehäuses 10 auf ein positives
Potential bzw. auf ein Massepotential implementiert werden.
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Unter diesem Zustand einer angelegten Spannung
fließt
ein Strom wie durch einen Pfeil in 2 angezeigt.
Insbesondere fließt
ein Strom von der zweiten Elektrode 35b durch die zweite N-Typ-Diffusionsschicht 33,
die Innenseite des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 und die dritte
Elektrode 35c. Der Strom fließt des weiteren von dem einen
Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 durch den
Meßabschnitt 32a und
den anderen Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 zu der ersten
Elektrode 35a in dieser Reihenfolge. Zu dieser Zeit fließt in der
P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 ein Strom
hauptsächlich
entlang der Richtung der (110)-Kristallachse.
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Wenn der von dem Diaphragma aufgenommene
Druck F durch das Druckübertragungsteil 20 der
Vorderseitenoberfläche
des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 in dem obigen Zustand übertragen
wird, wird der Druck dem N-Typ-Siliziumsubstrat 30 in der
Abstandsrichtung der Vorder- und Hinterseitenoberflächen übertragen,
und es tritt eine Deformierung in dem N-Typ-Siliziumsubstrat 30 auf.
Zu dieser Zeit wird der Widerstandswert entlang der Richtung der (110)-Kristallachse
in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 in
Verbindung mit der Deformierung des N-Typ-Siliziumsubstrats 30 geändert. Daher
kann die Druckerfassung durch Ausgabe der Änderung des Widerstandswerts,
hervorgerufen durch die Druckaufbringung, durchgeführt werden,
d.h. durch Änderung
des Stroms oder der Spannung als elektrisches Signal von sowohl
der ersten als auch der zweiten Elektrode.
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Wie oben beschrieben ist bei dieser
Ausführungsform
bezüglich
des Halbleitersubstrats 30 zur Ausgabe eines elektrischen
Signals entsprechend dem Druck, welcher in der Abstandsrichtung
der Vorder- und Rückseitenoberflächen davon
aufgebracht wird, die erste Elektrode 35a auf der Vorderseitenoberfläche davon
gebildet, während
die zweite Elektrode 35b auf der Rückseitenoberfläche davon
gebildet ist, und das elektrische Signal wird an den ersten und
zweiten Elektroden 35a und 35b ausgegeben.
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Bei der Druckerfassungsvorrichtung
S1 dieser Ausführungsform
ist das Halbleitersubstrat 30 mit den Elektroden 35a, 35b auf
den Vorder- bzw. Rückseitenoberflächen davon
versehen, und sowohl die Vorder- als auch Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 sind durch das leitende Druckübertragungsteil 20 und
das leitende Leitungsteil 50 in Sandwichbauart angeordnet.
Daher wird kein Drahtbonden für
den Außenanschluß der Elektroden 35a, 35b auf
den Vorder- und Rückseitenoberflächen des Halbleitersubstrats 30 erfordert.
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Daher wird bei dieser Ausführungsform
die Notwendigkeit aufgehoben, ein Leitungsteil zum Drahtbonden auf
dem äußeren Rand
des Halbleitersubstrats 30 wie in dem Fall des herkömmlichen Halbleitersensors
anzuordnen, und somit kann der Durchmesser des Gehäuses 10 auf
eine Größe verringert
werden, die näher
an der Größe des Halbleitersubstrats 30 liegt.
Wie oben beschrieben kann bei dieser Ausführungsform die Druckerfassungsvorrichtung
bereitgestellt werden, welche eine Konstruktion aufweist, die zum
Verringern des Durchmessers (der Größe) des Gehäuses 10 geeignet ist.
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Des weiteren ist bei dieser Ausführungsform das
Druckübertragungsteil 20 (das
dazwischen gebrachte Teil 22 bei dieser Ausführungsform)
derart angeordnet, daß es
dem mittleren Abschnitt der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 30 gegenüberliegt,
so daß der
Druck von dem Druckübertragungsteil 20 dem
mittleren Abschnitt der betreffenden Vorderseitenoberfläche übertragen
wird.
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Des weiteren ist auf der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 die erste Elektrode 35a derart
angeordnet, daß sie
näher an
der Seite des Randabschnitts auf der Vorderseitenoberfläche als
das Druckübertragungsteil 20 angeordnet
ist, und das dazwischen angebrachte Teil 22 des Druckübertragungsteils 20 und
die erste Elektrode 35a sind durch das leitende Haftmaterial 40 miteinander
elektrisch verbunden.
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Entsprechend der oben beschriebenen
Konstruktion wird der Druck von dem Druckübertragungsteil 20 direkt
der Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats 30 aufgebracht, ohne daß die erste
Elektrode 35a passiert wird, so daß ein Übertragungsverlust des Drucks
durch die erste Elektrode 35a, welche auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 30 vorgesehen
ist, auf ein Minimum unterdrückt
wird.
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Die erste Elektrode 35a wird
aus einem Metall wie Aluminium oder dergleichen gebildet, welche normalerweise
weicher als das Halbleitersubstrat 30 ist. Es wird daher
bevorzugt, daß der
Druck auf das Halbleitersubstrat 30 übertragen wird, ohne daß die erste
Elektrode 35a passiert wird.
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Wenn die erste Elektrode 35a wie
in 3 dargestellt in
einer Ringform entworfen wird, wird das dazwischen gebrachte Teil 22 des
Druckübertragungsteils 20,
welches an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 vorgesehen ist, vorzugsweise derart
konstruiert, daß es
die erste Elektrode 35a umgibt. Daher kann die erste Elektrode 35a mit
irgendeiner Seitenoberfläche
des dazwischen gebrachten Teils 22 des Druckübertragungsteils 20 durch
das leitende Haftmaterial 40 verbunden werden.
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Des weiteren wird bei dieser Ausführungsform
das in 2 und 3 dargestellte N-Typ-Siliziumsubstrat 30 als
das Halbleitersubstrat 30 verwendet. Insbesondere wird
die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 in
einer Form derart entworfen, daß die
Längsrichtung
des Widerstands an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 entlang der Richtung der <110>-Kristallachse verläuft, d.h.,
daß sie
den Meßabschnitt 32a aufweist.
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Bei dieser Konstruktion kann die Änderung des
Widerstandswerts in der Richtung der <110>-Kristallachse
in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 32 an
dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
N-Typ-Siliziumsubstrats 30 intensiviert werden, welchem
der Druck von dem Druckübertragungsteil 20 aufgebracht
wird, und somit kann die Druckerfassung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
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Des weiteren ist bei dieser Ausführungsform die
erste Elektrode 35a mit dem Gehäuse 10, welches das
elektrische Leitungsvermögen
besitzt, durch das Druckübertragungsteil
20 elektrisch
verbunden, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der ersten
Elektrode 35a und einer externen Vorrichtung oder allgemein
ein externer Anschluß der ersten
Elektrode 35a ermöglicht
wird. Dementsprechend kann das Gehäuse 10 als Anschluß verwendet werden,
und es kann die elektrische Verbindungskonstruktion der Druckerfassungsvorrichtung
vereinfacht werden.
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Dabei kann eine (nicht dargestellte)
leitende Schicht, deren elektrischer Widerstandswert kleiner als
derjenige des Druckübertragungsteils 20 und
des Gehäuses 10 ist,
in dem Druckübertragungsteil
und dem Gehäuse 10 gebildet
werden. Beispielsweise dient durch Beschichten der äußeren Oberfläche des Druckübertragungsteils 20 oder
der inneren Oberfläche
des Gehäuses 10 mit
Gold die somit gebildete vergoldete Schicht als leitende Schicht,
welche ein noch besseres elektrisches Leitungsvermögen im Vergleich
mit beiden Teilen 10, 20 besitzt, die aus rostfreiem
Stahl oder dergleichen gebildet sind.
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Durch Bilden einer derartigen leitenden Schicht
kann der elektrische Widerstandswert in dem Strompfad, welcher sich
von der ersten Elektrode 35a durch das Druckübertragungsteil 20 und
das Gehäuse 10 nach
außen
erstreckt, verringert werden, was bevorzugt wird.
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Als nächstes wird eine Modifizierung
der obigen Ausführungsform
beschrieben. Bei der in 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform
ist die erste Elektrode 35a an dem Randabschnitt des Druckübertragungsteils 20 angeordnet,
welches sich an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 30 befindet, wodurch der Druck von
dem Druckübertragungsteil 20 dem
mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats übertragen
wird. Insbesondere wird der Druck dem Meßabschnitt 32a übertragen, ohne
daß die
erste Elektrode 35a passiert wird.
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Jedoch kann die Druckerfassungsvorrichtung
derart modifiziert werden, daß der
Druck von dem Druckübertragungsteil 20 durch
die erste Elektrode 35a auf den mittleren Abschnitt auf
der Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats 30 übertragen werden kann, d.h.,
auf den Meßabschnitt 32a wie in 4 und 5 dargestellt. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der unmittelbaren
Umgebung des Halbleitersubstrats 30 bei der Modifizierung
der obigen Ausführungsform,
und 5 zeigt eine Draufsicht,
welche die Konstruktion jedes Teils an der Vorderseite des Halbleiters 30 der
Modifizierung darstellt.
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Bei dieser Modifizierung ist der
innere Abschnitt der ringförmigen
ersten Elektrode 35a in die in 2 und 3 dargestellte
Konstruktion eingebettet. D.h., die erste Elektrode 35a ist
kontinuierlich von dem mittleren Abschnitt bis zu dem Randabschnitt auf
der Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats 30 gebildet, und die planare Form
davon ist im wesentlichen in der Abbildung kreisförmig.
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In diesem Fall können die erste Elektrode 35a und
das dazwischen gebrachte Teil 22 des Druckübertragungsteils 20 in
direkten Kontakt miteinander gebracht werden, wenn sie miteinander
elektrisch verbunden werden können.
Es wird jedoch normalerweise bevorzugt, sie durch ein leitendes
Haftmaterial 40 wie in 4 dargestellt
elektrisch zu verbinden.
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Zweite Ausführungsform
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Im Vergleich mit der ersten Ausführungsform ist
das Halbleitersubstrat einer zweiten Ausführungsform modifi ziert. In
der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich die Unterschiede zu
der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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6 stellt
den Hauptteil der Druckerfassungvorrichtung der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar und zeigt insbesondere eine Querschnittsansicht,
welche das Halbleitersubstrat 200 und dessen unmittelbare
Umgebung darstellt. In 6 ist
der Ring 52, welcher das Leitungsteil 50 umgibt,
zur Vereinfachung der Abbildung ausgelassen.
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7A zeigt
eine Draufsicht, welche die Konstruktion jedes Teils an der Vorderseite
des Halbleitersubstrats 200 darstellt, und 7B zeigt eine Draufsicht, welche die
Konstruktion jedes Teils an der Rückseite des Halbleitersubstrats 200 darstellt.
In den 7A und 7B sind die Diffusionsschichten 201, 202 zur
Vereinfachung der Abbildung und Identifizierung der jeweiligen Elemente
schraffiert.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein P-Typ-Siliziumsubstrat 200,
dessen Ebenenrichtung der (110)-Ebene entspricht, als das Halbleitersubstrat der
Druckerfassungsvorrichtung 51 verwendet. Das P-Typ-Siliziumsubstrat 200 ist
ebenfalls derart entworfen, daß der
Druck F von dem Druckübertragungsteil 20 dem
mittleren Abschnitt der Vorderseitenoberfläche davon übertragen wird.
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Wie in 6 und 7 dargestellt ist die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 an
einem Randabschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 vorgesehen.
Die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 wird durch Dotieren
oder Diffusion von Verunreinigungen wie Bor oder dergleichen gebildet.
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Des weiteren ist eine zweite P-Typ-Diffusionsschicht 202 auf
der Rückseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 an
dem anderen Randabschnitt gegenüberliegend
den Richtungen der (110)-Kristallachse vorgesehen, wodurch der mittlere
Abschnitt von dem Randabschnitt des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 aus
dazwischen gestellt wird, in welchem die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 positioniert
ist. Die zweite P-Typ-Diffusionsschicht 202 wird ebenfalls
durch Dotieren oder Diffusion von Verunreinigungen wie Bor oder
dergleichen gebildet.
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Bei dieser Ausführungsform (wie in 7A und 7B dargestellt) stimmt in dem rechtwinkligen P-Typ-Siliziumsubstrat 200 die
Richtung der (110)-Kristallachse mit der Richtung überein,
in welcher zwei gegenüberliegende
Seiten des Substrats 200 voneinander beabstandet sind.
Daher ist die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 an dem Randabschnitt
der linken Seite des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 angeordnet,
und es ist die zweite P-Typ-Diffusionsschicht 202 an dem
Randabschnitt der rechten Seite der zweiten P-Typ-Diffusionsschicht in 7A und 7B angeordnet.
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Des weiteren ist wie in 6 dargestellt ein Siliziumoxidfilm 203, 204 als
Isolierfilm auf den Vorder- und Hinterseiten des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 durch
thermische Oxidation oder dergleichen gebildet, um die Vorder- bzw.
Rückseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 zu
bedecken.
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Des weiteren ist die erste Elektrode 35a derart
gebildet, daß sie
den Siliziumoxidfilm 203 an der Vorderseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 bedeckt,
und es ist die zweite Elektrode 35b derart gebildet, daß sie den
Siliziumoxidfilm 204 an der Rückseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 bedeckt.
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In diesem Fall sind die erste Elektrode 35a und
die zweite Elektrode 35b im wesentlichen auf dem gesamten
Oberflächenbereich
der Vorder- und Rückseitenoberflächen des
P-Typ-Siliziumsubstrats 200 gebildet. Des weiteren ist
wie in 6 dargestellt die
erste Elektrode 35a durch das leitende Haftmaterial 40 auf
das Druckübertragungsteil 20 gebondet und
damit elektrisch verbunden, und es ist die zweite Elektrode 35b durch
das leitende Haftmaterial 40 mit dem Leitungsteil 50 elektrisch
verbunden.
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Diese Ausführungsform kann derart modifiziert
werden, daß die
erste Elektrode 35a an dem Randabschnitt des Druckübertragungsteils 20 angeordnet
ist, welches an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
P-Typ-Siliziumsubstrats 200 befindlich
ist, und die erste Elektrode 35a und das Druckübertragungsteil 20 sind
durch das leitende Haftmaterial 40 miteinander elektrisch
verbunden. In diesem Fall ist beispielsweise wie in 7A dargestellt das Druckübertragungsteil 20 abgenommen bzw.
gelöst,
und die erste Elektrode 35a ist an der linken Seite des
Substrats 200 gebildet.
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Des weiteren ist ein Kontaktloch 203a an
der Position entsprechend der ersten P-Typ-Diffusionsschicht 201 in
dem Siliziumoxidfilm 203 an der Oberflächenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 gebildet.
Die erste Elektrode 35a und die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 sind
durch das Kontaktloch 203a unter Bildung eines ohmschen
Kontakts miteinander elektrisch verbunden.
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Darüber hinaus ist ein Kontaktloch 204a an der
Position entsprechend der zweiten P-Typ-Diffusionsschicht 202 in
dem Siliziumoxidfilm 204 an der Rückseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 gebildet. Die
zweite Elektrode 35b und die zweite P-Typ-Diffusionsschicht 202 sind
durch das Kontaktloch 204a unter Bildung eines ohmschen
Kontakts miteinander elektrisch verbunden.
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Wie oben beschrieben besitzt das
P-Typ-Siliziumsubstrat 200 die jeweiligen Diffusionsschichten 201, 202,
den Siliziumoxidfilm 203 und die auf der Vorderseitenoberfläche des
Substrats 200 gebildete erste Elektrode 35a sowie
den Siliziumoxidfilm 204 und die auf der Rückseitenoberfläche des
Substrats 200 gebildete zweite Elektrode 35b.
Diese Elemente werden unter Verwendung von bekannten Halbleiterherstellungstechniken
hergestellt.
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Bei der Konstruktion, welche das
Halbleitersubstrat 200 verwendet, das das P-Typ-Siliziumsubstrat 200 aufweist,
dessen Ebenenrichtung der (110)-Ebene wie in 6 und 7A, 7B dargestellt entspricht,
kann die Druckerfassung wie folgt durchgeführt werden.
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Die Potentialbeziehung (positives
Potential und negatives Potential) zwischen der ersten Elektrode 35a und
der zweiten Elektrode 35b ist nicht auf eine bestimmte
Struktur beschränkt.
D.h., jede der ersten Elektrode 35a und der zweiten Elektrode 35b kann
auf einen positiven oder negativen Wert festgelegt werden. Bei dieser
Ausführungsform
wird angenommen, daß eine
Spannung an das Halbleitersubstrat angelegt wird, d.h. an das P-Typ-Siliziumsubstrat 200 über das
Druckübertragungsteil 20 und
das Leitungsteil 50, so daß die erste Elektrode 35a auf ein
positives Potential und die zweite Elektrode 35b auf ein
negatives Potential lediglich zur Erörterung festgelegt werden.
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Bei der ersten Ausführungsform
wird der Zustand einer angelegten Spannung durch Bonden eines Endes
(des unteren Endes in 1)
des Gehäuses 10 von 1 auf ein äußeres Verdrahtungsteil wie
eine Steckverbindung oder der gleichen und durch Festlegen des Leitungsteils 50 auf
ein negatives Potential (oder Masse), während das Gehäuse 10 auf
ein positives Potential festgelegt wird, implementiert. Bei dieser
Ausführungsform
fließt
in dem Zustand einer angelegten Spannung ein Strom wie durch einen
Pfeil in 6 angezeigt.
D.h., der Strom fließt
von der ersten P-Typ-Diffusionsschicht 201 durch die Innenseite
des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 zu der zweiten P-Typ-Diffusionsschicht 202 hauptsächlich in
der Richtung der <110>-Kristallachse.
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Wenn der Druck F dem P-Typ-Siliziumsubstrat 200 in
der Abstandsrichtung sowohl der Vorder- als auch Rückseitenoberfläche davon
aufgebracht wird und somit das P-Typ-Siliziumsubstrat 200 in Richtung
der Dicke davon deformiert wird, ändert sich der widerstandswert
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse des
P-Typ-Siliziumsubstrats. Daher wird die Strom- oder Spannungsänderung, welche
durch Aufbringen der Spannung hervorgerufen wird, als elektrisches
Signal von sowohl der ersten als auch zweiten Elektrode 35a bzw. 35b ausgegeben,
wodurch die Druckerfassung durchgeführt werden kann.
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Bei der Druckerfassungsvorrichtung
dieser Ausführungsform
wird durch einen Entwurf bzw. eine Konstruktion des Halbleitersubstrats 200 dahingehend,
daß die
Elektroden 35a, 35b auf den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 200 vorgesehen sind und die Vorder-
und Rückseitenoberflächen zwischen
dem leitenden Druckübertragungsteil 20 und
dem Leitungsteil 50 in Sandwichbauart angeordnet sind,
kein Drahtbonden für
den Außenanschluß der Elektroden 35a, 35b auf
den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 200 erfordert.
-
Es ist daher unnötig, das Leitungsteil zum Drahtbonden
auf dem äußeren Rand
des Halbleitersubstrats 200 anzuordnen, so daß der Durchmesser (die
Größe) des
Gehäuses 10 auf
eine Größe nahe der
Größe des Halbleitersubstrats 200 verringert werden
kann. Wie oben beschrieben kann bei dieser Ausführungsform eine Druckerfassungsvorrichtung geschaffen
werden, welche eine Konstruktion aufweist, die zum Verringern der
Größe des Gehäuses 10 geeignet
ist.
-
Es wird eine Modifizierung der obigen
Ausführungsform
beschrieben. Bei der in 6, 7A und 7B dargestellten Ausführungsform stimmt im Hinblick auf
das rechtwinklige P-Typ-Siliziumsubstrat 200 die Richtung
der <110>-Kristallachse mit der Richtung überein,
in welcher zwei gegenüberliegende
Seiten des Substrats 200 voneinander beabstandet sind. Daher
sind die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 und die zweite
P-Typ-Diffusionsschicht 202 an den gegenüberliegenden
einen und anderen Seiten des rechtwinkligen P-Typ-Siliziumsubstrats 200 in
der planaren Positionsbeziehung befindlich.
-
8 stellt
die planare Positionsbeziehung der jeweiligen Teile des Halbleitersubstrats
der Modifizierung der obigen Ausführungsform dar. Bei der in 8 dargestellten Modifizierung
verläuft
in dem rechtwinkligen P-Typ-Siliziumsubstrat 200 die
Richtung der <110>-Kristallachse entlang
der diagonalen Richtung des P-Typ-Siliziumsubstrats 200.
-
In dem oben beschriebenen P-Typ-Siliziumsubstrat 200 liegen
die erste P-Typ-Diffusionsschicht 201 und die zweite P-Typ-Diffusionsschicht 202 entlang
der diagonalen Richtung des P-Typ-Siliziumsubstrats 200 einander
gegenüber.
Insbesondere befinden sich beide P-Typ-Diffusionsschichten 201, 202 an
den gegenüberliegenden
Eckabschnitten des P-Typ-Siliziumsubstrats 200.
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Bei dieser Konstruktion kann der
Abstand zwischen der ersten P-Typ-Diffusionsschicht 201 und der
zweiten P-Typ-Diffusionsschicht 2 in
dem rechtwinkligen P-Typ-Siliziumsubstrat 200 erhöht werden. D.h.,
es kann der Strompfad entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
verlängert
werden. Dementsprechend kann die Änderung des Widerstandswerts
intensiviert werden, und es kann die Erfassungsempfindlichkeit erhöht werden.
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Dritte Ausführungsform
-
Bei einer dritten Ausführungsform
dieser Erfindung ist das Halbleitersubstrat der obigen Ausführungsform
modifiziert. In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich Unterschiede
zu der obigen Ausführungsform
beschrieben.
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9 zeigt
ein Diagramm, welches den Hauptteil einer Druckerfassungsvorrichtung
der dritten Ausführungsform
darstellt, und insbesondere 9 zeigt
eine Querschnittsansicht, welche das Halbleitersubstrat 300 und
dessen unmittelbare Umgebung darstellt. In 9 ist der Ring 52, welcher das
Leitungsteil 50 umgibt, zur Vereinfachung der Abbildung
ausgelassen.
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10 zeigt
eine Draufsicht, welche die Konstruktion jedes Teils an der Vorderseite
des Halbleitersubstrats 300 darstellt. In 10 wird die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 schraffiert
dargestellt, und es wird eine N-Typ-Diffuusionsschicht 302 gestrichelt
dargestellt, um ein Identifizieren der jeweiligen Teile zu erleichtern.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein P-Typ-Siliziumsubstrat 300,
dessen Ebenenrichtung der (110)-Ebene ent spricht, als der Halbleiter
in der Druckerfassungsvorrichtung S1 verwendet. Das P-Typ-Siliziumsubstrat 300 ist
ebenfalls derart konstruiert, daß der Druck von dem Druckübertragungsteil 20 dem
mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 übertragen
wird.
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Wie in 9 und 10 dargestellt ist die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 auf
der Vorderseitenoberfläche
des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 vorgesehen. Die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 wird durch
Dotieren oder Diffundieren von Verunreinigungen wie Bor oder dergleichen
hergestellt.
-
Die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 besitzt eine
derartige Form, daß sie
sich von einem Randabschnitt des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 zu einem
anderen Randabschnitt entlang der Richtung der (110)-Kristallachse
erstreckt. Insbesondere besitzt die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 (U-förmige) Wende-
bzw. Umschlagsabschnitte (d.h. einen mäandernden Abschnitt) an dem
mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 wie
in 10 dargestellt, und
der Längsabschnitt,
jedes Wendeabschnitts an dem mäandernden
Abschnitt ist entlang der Richtung der <110>-Kristallachse
konstruiert.
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Des weiteren ist die N-Typ-Diffusionsschicht 302 an
einem Randabschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 gebildet. Die
N-Typ-Diffusionsschicht 302 wird durch Dotieren oder Diffundieren
von Verunreinigungen wie Phosphor oder dergleichen gebildet.
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Die N-Typ-Diffusionsschicht 302 ist
zwischen der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 und
der Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 (P–-Abschnitt) befindlich,
um die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 in einem
Bereich außer dem
Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 an dem
anderen Randabschnitt zu bedecken.
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Wie in 9 dargestellt
ist eine P-Typ-Diffusionsschicht 303 auf der Rückseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 vorgesehen.
Die P-Typ-Diffusionsschicht 303 wird ebenfalls durch Dotieren
oder Diffundieren von Verunreinigungen wie Bor oder dergleichen
gebildet.
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Ein Siliziumoxidfilm 304 ist
als Isolierfilm auf der Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 durch
thermische Oxidation oder dergleichen gebildet, um die Vorderseitenoberfläche des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 wie
in 9 dargestellt zu
bedecken. Des weiteren ist die erste Elektrode 35a auf
dem Siliziumoxidfilm 304 an der Vorderseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 gebildet,
und es ist die zweite Elektrode 35b an der Rückseite
des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 gebildet.
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In diesem Fall sind die ersten und
zweiten Elektroden 35a und 35b im wesentlichen über dem gesamten
Oberflächenbereich
der Vorder- und Rückseitenoberflächen des
P-Typ-Siliziumsubstrats 300 gebildet.
Des weiteren ist die erste Elektrode 35a durch das leitende
Haftmaterial 40 auf das Druckübertragungsteil 20 gebondet
und damit elektrisch verbunden, und es ist die zweite Elektrode 35b mit
dem leitenden Haftmaterial 40 wie in 9 dargestellt mit dem Leitungsteil 50 elektrisch
verbunden.
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Diese Ausführungsform kann ebenfalls derart
modifiziert werden, daß die
erste Elektrode 35a an dem Randabschnitt des Druckübertragungsteils 20 angeordnet
ist, welches an dem mittleren Abschnitt auf der Vorderseitenoberfläche des
P-Typ-Halbleitersubstrats 300 befindlich ist, und daß die erste
Elektrode 35a und das Druckübertragungsteil 20 durch das
leitende Haftmaterial 40 mit einander elektrisch verbunden
sind. In diesem Fall kann die erste Elektrode 35a an lediglich
der linken Seite des Substrats 300 wie in 10 dargestellt gebildet sein.
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Entsprechend 10 ist an der Vorderseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 ein
Kontaktloch 304a in dem Siliziumoxidfilm 304 an
der Position entsprechend der N-Typ-Diffusionsschicht 302 und
einem Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 gebildet,
welche von der N-Typ-Diffusionsschicht 302 bedeckt
ist. Die erste Elektrode 35a ist mit der N-Typ-Diffusionsschicht 302 und
dem einen Endabschnitt der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 durch
das Kontaktloch 304a unter Bildung eines ohmschen Kontakts
elektrisch verbunden.
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Des weiteren ist die zweite Elektrode
35b im wesentlichen über
dem gesamten Oberflächenbereich
der Rückseite
des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 gebildet, und die zweite
Elektrode 35b und die P-Typ-Diffusionsschicht 303 sind
miteinander unter Bildung eines ohmschen Kontakts als die betreffende Rückseite
miteinander elektrisch verbunden.
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Wie oben beschrieben, enthält das P-Typ-Siliziumsubstrat 300 die
jeweiligen Diffusionsschichten 301, 302, 303,
den Siliziumoxidfilm 304 und die erste Elektrode 35a,
welche jeweils auf der Vorderseitenoberfläche des Substrats 300 gebildet
sind. Das Substrat 300 enthält ebenfalls die zweite Elektrode 35b, welche
auf dessen Rückseite
gebildet ist. Diese Elemente können
unter Verwendung von herkömmlichen
Halbleiterherstellungstechniken hergestellt werden.
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Wie in 9 und 10 dargestellt kann bei der Konstruktion,
bei welcher das Halbleitersubstrat 300 verwendet wird,
welches das P-Typ-Siliziumsubstrat 300 ent hält, dessen
Ebenenrichtung der (110)-Ebene entspricht, die Druckerfassung wie
folgt durchgeführt werden.
-
Es wird eine Spannung an das Halbleitersubstrat,
d.h. an das P-Typ-Siliziumsubstrat 300, über das
Druckübertragungsteil 20 und
das Leitungsteil 50 derart angelegt, daß die erste Elektrode 35a auf
ein positives Potential und die zweite Elektrode 35b auf ein
negatives Potential festgelegt werden. Dieser Zustand einer angelegten
Spannung ist der gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform.
-
Unter diesem Zustand einer angelegten Spannung
fließt
Strom wie durch einen Pfeil in 9 angezeigt.
D.h., der Strom fließt
von der ersten Elektrode 35a über die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301, die
Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 (P–-Typ-Abschnitt),
die P-Typ-Diffusionsschicht 303 in dieser Reihenfolge zu
der zweiten Elektrode 35b. Zu dieser Zeit fließt ein Strom
hauptsächlich
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse in der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301.
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Zu dieser Zeit sichert die N-Typ-Diffusionsschicht 302,
welche die P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 bedeckt,
die elektrische Isolierung zwischen der P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301 und
der Innenseite des P-Typ-Siliziumsubstrats 300 (P–-Typ-Abschnitt) und
erhält
einen normalen Stromfluß aufrecht.
-
Wenn der Druck F dem P-Typ-Siliziumsubstrat 300 in
der Abstandsrichtung von sowohl den Vorder- als auch den Rückseitenoberflächen aufgebracht
wird, wird das P-Typ-Siliziumsubstrat 300 in Richtung
der Dicke davon deformiert, und es ändert sich der Widerstandswert
entlang der Richtung der <110>-Kristallachse in der
P-Typ-Diffusionsmeßschicht 301.
Daher kann die Druckerfassung durch Ausgeben der Strom- oder Spannungsänderung
hervorgerufen durch die Druckaufbringung als elektrisches Signal
an den ersten und zweiten Elektroden durchgeführt werden.
-
Bei der Druckerfassungsvorrichtung
dieser Ausführungsform
ist das Halbleitersubstrat 300 ebenfalls derart konstruiert,
daß die
Elektroden 35a und 35b auf den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Substrats 300 vorgesehen sind und sowohl die Vorder- als
auch Rückseitenoberflächen durch
das leitende Druckübertragungsteil 20 und
das Leitungsteil 50 in Sandwichbauart angeordnet sind,
so daß kein
Drahtbonden für
einen Außenanschluß der Elektroden 35a, 35b auf
den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 200 erfordert wird.
-
Daher ist es nicht nötig, das
Leitungsteil zum Drahtbonden auf dem äußeren Rand des Halbleitersubstrats 300 wie
in dem Fall der herkömmlichen Druckerfassungsvorrichtung
anzuordnen, und somit kann die Größe des Gehäuses 10 stärker auf
eine Größe näher zu dem
Halbleitersubstrat 300 verringert werden. Wie oben beschrieben
kann bei dieser Ausführungsform
eine Druckerfassungsvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine
Konstruktion aufweist, die zum Verringern der Größe des Gehäuses 10 geeignet ist.
-
Vierte Ausführungsform
-
Entsprechend 11 wird eine vierte Ausführungsform
der Druckerfassungsvorrichtung unter Hervorhebung von Unterschieden
zu der ersten Ausführungsform
erörtert.
Bei dieser Ausführungsform
ist das Gehäuse
10 im wesentlichen in einer zylindrischen Form als Ganzes konstruiert
und enthält
einen ersten Abschnitt 101, welcher an einer Seite des
anderen Endes davon (unteres Ende entsprechend 11) befindlich ist, einen zweiten Abschnitt 102, welcher
an der anderen Endseite davon (oberes Ende in
-
11)
befindlich ist und eine geringere thermische Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt 101 besitzt, und einen elektrisch
leitenden Trennungsabschnitt (partition portion) 103, durch
welchen der erste Abschnitt 101 und der zweite Abschnitt 102 aufgeteilt
werden.
-
Beispielsweise sind der erste Abschnitt 101 und
der Trennungsabschnitt 103 aus Metall wie einem rostfreien
Stahl oder dergleichen gebildet, und es ist der zweite Abschnitt 102 aus
einem keramischen Material wie Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet.
In diesem Fall sind der erste Abschnitt 101 und der Trennungsabschnitt 103 durch
Kleben, Schweißen
oder dergleichen fest aufeinander gebondet, und es sind der zweite
Abschnitt 102 und der Trennungsabschnitt 103 durch
Kleben oder dergleichen fest aufeinander gebondet.
-
Ein Druckübertragungsteil 20 zum Übertragen
eines Drucks P auf das Halbleitersubstrat 400 ist in dem
zweiten Abschnitt 102 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
besitzt das Druckübertragungsteil 20 ebenfalls
eine geringere thermische Leitfähigkeit als
der erste Abschnitt 101 des Gehäuses 10 und ist insbesondere
aus demselben Material wie der zweite Abschnitt 102 des
Gehäuses
wie beispielsweise einem keramischen Werkstoff oder dergleichen
gebildet.
-
Bei dieser Ausführungsform ist das Druckübertragungsteil 20 in
einer zylindrischen Form konstruiert und in dem zweiten Abschnitt 102 des
Gehäuses 10 untergebracht,
während
ein Ende davon in Kontakt mit dem Diaphragma 11 gebracht
ist und das andere Ende davon mit dem Trennungsabschnitt 103 in
Kontakt gebracht ist. Der Trennungsabschnitt 103 ist in
einer Scheibenform konstruiert, welche Vorsprünge auf den oberen und unteren
Oberflächen
an dem mittleren Abschnitt davon aufweist, und ein Vorsprung des Trennungsabschnitts 103 kommt
in Kontakt mit dem Druckübertragungsteil 20.
Das Halbleitersubstrat 400 ist innerhalb eines Endabschnitts
(eines Endabschnitts an der Seite des Trennungsabschnitts 103)
des ersten Abschnitts des Gehäuses 10 angebracht.
-
Die Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 400 kommt in Kontakt mit dem Vorsprung des
Trennungsabschnitts 103. Ein Leitungsteil 50, welches
von dem Gehäuse 10 elektrisch
unabhängig ist,
ist auf der Rückseite
des Halbleitersubstrats 400 in dem ersten Abschnitt 101 des
Gehäuses 10 angebracht.
-
Das Leitungsteil 50 ist
als aus Kupfer oder dergleichen gebildeter Metallstab konstruiert
und ist in einen zylindrischen Leitungshalter 51 eingesetzt und
wird davon gehalten, welcher aus einem elektrisch isolierenden keramischen
Werkstoff wie Aluminiumoxid oder dergleichen gebildet ist. Die Lücke zwischen
dem Leitungshalter 41 und dem Leitungsteil 40 ist
durch hermetisches Glas oder dergleichen verschlossen.
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Der Endabschnitt an der Seite des
Halbleitersubstrats 400 des Leitungsteils 50 ragt
von dem Leitungshalter 51 heraus, welcher mit der Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 400 in Kontakt kommt. Des weiteren
ist ein Endabschnitt des Leitungsteils 50, welcher in Kontakt
mit der Rückseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 400 kommt, in einen elektrisch isolierenden
Ring 42 eingesetzt, welcher aus Keramik oder dergleichen
gebildet ist, und das Halbleitersubstrat 400 wird ebenfalls
von dem Ring 42 getragen. Der andere Endabschnitt des Leitungsteils 50 an
der gegenüberliegenden
Seite zu dem Halbleitersubstrat 400 ragt von dem Leitungshalter 51 derart
heraus, daß es
dem Leitungsteil 50 ermöglicht
wird, elek trisch mit einem (nicht dargestellten) externen Verdrahtungsteil
verbunden zu werden.
-
In der Druckerfassungsvorrichtung
S1 wie oben beschrieben wird der von dem Diaphragma 14 aufgenommene
Druck F von dem Druckübertragungsteil 20,
welches an der Vorderseite (Seite der oberen Oberfläche in 11) des Halbleitersubstrats 400 befindlich
ist, über
die Trennungsplatte (partition plate) 103 auf die Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 400 übertragen.
-
Dabei wird der Druck dem Halbleitersubstrat 400 in
der Richtung aufgebracht, entlang welcher die Vorder- und Rückseitenoberflächen davon
voneinander beabstandet sind, und es wird das an den Elektroden
des Halbleitersubstrats 400 ausgegebene elektrische Signal
entsprechend einer Änderung
des Drucks P geändert.
-
Als nächstes wird die detaillierte
Konstruktion des Halbleitersubstrats 400 dieser Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
-
12 zeigt
eine vergrößerte Ansicht,
welche das Halbleitersubstrat 400 von 11 und dessen unmittelbare Umgebung darstellt.
Das Halbleitersubstrat 400 ist aus einem N–-Typ-Siliziumsubstrat 401 beispielsweise
gebildet und besitzt eine <110>-Kristallachse auf
den Ebenen der Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Siliziumsubstrats 401. Die Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Siliziumsubstrats 401 stimmen mit den Vorder- bzw. Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 400 überein.
-
Eine erste N+-Schicht 31 wird
auf der Oberfläche
des Siliziumsubstrats 401 durch Dotieren oder Diffusion
von Verunreinigungen wie Phosphor und dergleichen gebildet, und
ebenfalls wird eine P+-Schicht 32a auf
der Oberfläche des
Halbleitersubstrats 401 durch Dotieren oder Diffusion von
Verunreinigungen wie Bor oder dergleichen gebildet, um benachbart
der ersten N+-Schicht 31 zu sein
und sich entlang der Richtung der <110>-Kristallachse zu erstrekken.
Des weiteren wird eine zweite N+-Schicht 133 auf
der Rückseitenoberfläche des
Siliziumsubstrats 401 ebenfalls durch Dotieren oder Diffusion
von Verunreinigungen wie Bor oder dergleichen gebildet.
-
Danach wird ein Siliziumoxidfilm 34a, 34b durch
thermische Oxidation oder dergleichen gebildet, um die Vorder- und
Rückseitenoberflächen des Siliziumsubstrats 401 zu
bedecken, und danach wird ein elektrisch leitender Film 35a, 35b, 35c aus
Aluminiumoxid oder dergleichen durch Zerstäuben, Aufdampfen oder dergleichen
gebildet, um den Siliziumoxidfilm 34a, 34b zu
bedecken.
-
Dabei wird ein Kontaktloch in dem
Siliziumoxidfilm 34a an der Oberflächenseite des Siliziumsubstrats 401 gebildet,
um an der Position befindlich zu sein, welche der Übergangsschnittstelle
zwischen der ersten N+-Schicht 31 und
der P+-Schicht 32a entspricht,
und die betreffende Übergangsschnittstelle und
der elektrisch leitende Film 35c sind elektrisch miteinander
verbunden. Der elektrisch leitende Film 35c wird als weiterleitungs-
bzw. Relaiselektrode (relay electrode) 35c konstruiert.
-
Des weiteren wird ein Kontaktloch
in dem Siliziumoxidfilm 34a an der Oberflächenseite
des Siliziumsubstrats 401 gebildet, um an der Position
entsprechend dem Endabschnitt der P+-Schicht 32a an den
gegenüberliegenden
Seiten zu der Übergangsschnittstelle
zwischen der ersten N+-Schicht 31 und der
P+-Schicht 32a befindlich zu sein,
und der Endabschnitt der betreffenden P+-Schicht 32a und
der elektrisch leitende Film 35a sind miteinander elektrisch
verbunden. Der elektrisch leitende Film 35a wird als erste
Elektrode 35a konstruiert.
-
Des weiteren wird ein Kontaktloch
in dem Siliziumoxidfilm 34b an der Rückseite des Siliziumsubstrats 401 gebildet,
um an der Position entsprechend der zweiten N+-Schicht 133 befindlich
zu sein, und die zweite N+-Schicht 133 und
der elektrisch leitende Film 35b sind elektrisch miteinander
verbunden. Der elektrisch leitende Film 35b wird als zweite
Elektrode 35b konstruiert.
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Wie oben beschrieben besitzt das
Halbleitersubstrat 400 die erste Elektrode 35a auf
der Vorderseitenoberfläche
davon und die zweite Elektrode 35b auf der Rückseitenoberfläche davon.
Ein derartiges Halbleitersubstrat 400 kann unter Verwendung
einer bekannten Halbleiterherstellungstechnik hergestellt werden.
-
Wie in 12 dargestellt
wird die erste Elektrode 35a an der Oberflächenseite
des Halbleitersubstrats 400 in einen elektrischen Kontakt
mit dem Vorsprung des Trennungsabschnitts 103 des Gehäuses 10 gebracht.
Darüber
hinaus wird die zweite Elektrode 35b an der Rückseite
des Halbleitersubstrats 400 in Kontakt mit dem Leitungsabschnitt 50 gebracht.
-
Dabei können die ersten und zweiten
Elektroden 35a, 35b in direkten Kontakt mit dem
Trennungsabschnitt 103 bzw. dem Leitungsabschnitt 50 gebracht
werden, um die elektrische Verbindung dazwischen herzustellen, oder
sie können
in einen Kontakt mit dem Trennungsabschnitt 103 bzw. dem
Leitungsteil 50 durch ein elektrisch leitendes Haftmittel, eine
Silberpaste oder dergleichen gebracht werden. Insbesondere ist die
erste Elektrode 35a an der Druckaufnahmeseite befindlich,
und es wird somit bevorzugt, daß der
Trennungsabschnitt 103 und die erste Elek trode 35a durch
ein elektrisch leitendes, hartes Haftmittel aneinander befestigt
werden.
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Bei dem oben beschriebenen Halbleitersubstrat 400 wird
eine Spannung an das Halbleitersubstrat 400 über den
Trennungsabschnitt 103 und das Leitungsteil 50 derart
angelegt, daß die
erste Elektrode 35a auf ein Massepotential und die zweite
Elektrode 35b auf ein positives Potential festgelegt werden. Dieser
Zustand einer angelegten Spannung ist in 11 dargestellt.
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Dieser Zustand einer angelegten Spannung wird
durch Bonden eines externen Verdrahtungsteils wie einer Steckverbindung
oder dergleichen auf ein Ende des Gehäuses von 11 (das untere Ende in 11) derart implementiert, daß das Leitungsteil 50 auf
das positive Potential und der erste Abschnitt 101 des
Gehäuses 10,
welches mit dem Trennungsabschnitt 103 elektrisch verbunden
ist, auf das Massepotential festgelegt werden.
-
Unter dem oben beschriebenen Zustand
einer angelegten Spannung fließt
ein Strom in der durch einen Pfeil in 12 angezeigten
Richtung. D.h., es fließt
ein. Strom von der zweiten Elektrode 35a und der zweiten
N+-Schicht 133 an der Rückseite durch
die Innenseite des Siliziumsubstrats 401 zu der ersten
N+-Schicht 31, der Weiterleitungselektrode 35c und
der P+-Schicht 32a an der Vorderseite.
In der P+-Schicht 32a fließt ein Strom
zu der ersten Elektrode 35a entlang der Richtung der <110>-Kristallachse.
-
Wenn in diesem Fall der von dem Diaphragma 11 aufgenommene
Druck P über
das Druckübertragungsteil 20 und
den Trennungsabschnitt 103 der Vorderseitenoberfläche des
Halbleitersubstrats 400 übertragen wird, wird ein Druck
dem Halbleitersubstrat 400 in der Richtung aufgebracht, entlang
der die Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 400 voneinander beabstandet sind, und
somit tritt eine Deformierung in dem Halbleitersubstrat 400 auf.
Zu dieser Zeit ändert
sich der Widerstandswert der P+-Schicht 32a in
dem Halbleitersubstrat 400 entsprechend dieser Deformierung,
und es ändert
sich ebenfalls der Strom, welcher in dem Halbleitersubstrat 400 fließt, infolge
der Änderung
des Widerstandswerts. Die Änderung
des Stroms wird als elektrisches Signal zwischen den ersten und
zweiten Elektroden 35a, 35b erfaßt, um den
aufgebrachten Druck zu bestimmen.
-
Wie oben beschrieben sind bei dieser
Ausführungsform
in dem Halbleitersubstrat 400 zur Ausgabe des elektrischen
Signals entsprechend dem Druck, welcher in der Richtung aufgebracht
wird, entlang welcher die Vorder- und
Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats voneinander beabstandet sind (offenbart in dem
japanischen Patent Nr. 3166015), die ersten und zweiten Elektroden 35a und 35b auf
den Vorder- und Rückseitenoberflächen des Halbleitersubstrats 400 gebildet,
und es wird das elektrische Signal an den ersten und zweiten Elektroden 35a und 35b ausgegeben.
-
Des weiteren sind in der Druckerfassungsvorrichtung
S1 dieser Ausführungsform
die Elektroden 35a, 35b auf den Vorder- und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 400 gebildet, und der Trennungsabschnitt 103 des
Gehäuses 10 und
das Leitungsteil 50 sind derart vorgesehen, daß die Vorder-
und Rückseitenoberflächen des
Halbleitersubstrats 400 durch den Trennungsabschnitt 103 und
das Leitungsteil 50 in Sandwichbauart angeordnet sind, so
daß kein
Drahtbonden für
den Außenanschluß der Elektroden 35a, 35b auf
den jeweiligen Oberflächen des
Halbleitersubstrats 400 benötigt wird.
-
Daher ist es anders als bei der herkömmlichen
Druckerfassungsvorrichtung nicht nötig, Leitungsteile zum Drahtbonden
auf dem äußeren Rand des
Halbleitersubstrats 400 anzuordnen, und somit kann das
Gehäuse 10 bezüglich der
Größe in etwa auf
die Größe des Halbleitersubstrats 400 verringert werden.
-
Wenn die Druckerfassungsvorrichtung
S1 dieser Ausführungsform
als Verbrennungsdrucksensor verwendet wird, ist des weiteren der
zweite Abschnitt 102, welcher als Anbringungsabschnitt
für das Druckübertragungsteil 20 dient,
in das Gehäuse 10 in ein
Loch eines Motorblocks eingesetzt, und der zweite Abschnitt 102 des
Gehäuses 10 ist
einer Meßumgebung
einer hohen Temperatur ausgesetzt.
-
Dabei besitzt bei dieser Ausführungsform der
zweite Abschnitt 102 des Gehäuses 10, welches an
der Seite der Meßumgebung
einer hohen Temperatur befindlich ist, eine geringere thermische
Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt 101, so daß unterdrückt werden kann, daß Wärme von
der Meßumgebung
dem Halbleitersubstrat 400 übertragen wird.
-
Wie oben beschrieben kann bei dieser
Ausführungsform
eine Druckerfassungsvorrichtung S1 geschaffen werden, bei welcher
ein Ansteigen der Temperatur des Halbleitersubstrats 400 mit
einem Verringern der Größe (des
Durchmessers) des Gehäuses 10 im
Vergleich mit herkömmlichen
Druckerfassungsvorrichtungen unterdrückt werden kann.
-
Das Druckübertragungsteil 20 kann
aus einem Metall wie rostfreiem Stahl oder dergleichen gebildet
werden. Wenn jedoch das Druckübertragungsteil 20 derart
konstruiert wird, daß es
eine kleinere thermische Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt 101 des Gehäuses 10 wie bei der
obigen Ausführungsform
besitzt, wäre
es augenscheinlich, daß die
Wirkung des Unterdrückens
der Wärmeübertragung
von der Meßumgebung
auf das Halbleitersubstrat 30 deutlicher ausgebildet werden
kann.
-
Des weiteren wird bei dieser Ausführungsform
das Diaphragma 11, welches der Meßumgebung ausgesetzt wird,
ebenfalls aus einem keramischen Werkstoff derart gebildet, daß die Wirkung
des Unterdrückens
der thermischen Leitung zu dem Halbleitersubstrat 30 erhöht werden
kann. Das Diaphragma 11 kann aus Metall wie einem rostfreien Stahl
oder dergleichen gebildet werden.
-
Die Beschreibung der Erfindung ist
lediglich beispielhaft, und somit liegen Änderungen, welche nicht vom
Kern der Erfindung abweichen, im Rahmen der Erfindung. Derartige Änderungen
werden nicht als Abweichung von dem Rahmen der Erfindung angesehen.
-
Vorstehend wurde eine Druckerfassungsvorrichtung
offenbart. Die Druckerfassungsvorrichtung enthält ein Halbleitersubstrat (30, 200, 300, 400)
zur Ausgabe eines elektrischen Signals entsprechend einem aufgebrachten
Druck, welcher von einem Druckübertragungsteil
(20.) aufgenommen wird, das ein elektrisches Leitungsvermögen besitzt
und auf der Vorderseitenoberfläche
des Halbleitersubstrats (30, 200, 300, 400)
angeordnet ist. Das Substrat (30, 200, 300, 400)
und das Druckübertragungsteil
(20) sind in einem Gehäuse
(10) untergebracht. Ein Leitungsteil (50), welches
von dem Gehäuse
(10) elektrisch unabhängig
ist, ist in dem Gehäuse
(10) an der Rückseite
des Halbleitersubstrats (30, 200, 300, 400)
untergebracht, und das Leitungsteil (50) und eine Elektrode
(35b) des Substrats (30, 200, 300, 400)
sind durch ein leitendes Haftmaterial (40) miteinander elektrisch
verbunden. Das Gehäuse
(10) enthält
vorzugsweise einen ersten Abschnitt (101), einen zweiten
Abschnitt (102), welcher eine geringere thermische Leitfähigkeit
als der erste Abschnitt aufweist, und einen elektrisch leitenden
Trennungsabschnitt (103).