JP2000046667A - 半導体圧力センサ素子 - Google Patents
半導体圧力センサ素子Info
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- JP2000046667A JP2000046667A JP10213556A JP21355698A JP2000046667A JP 2000046667 A JP2000046667 A JP 2000046667A JP 10213556 A JP10213556 A JP 10213556A JP 21355698 A JP21355698 A JP 21355698A JP 2000046667 A JP2000046667 A JP 2000046667A
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- Japan
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- pressure sensor
- semiconductor pressure
- introduction hole
- diaphragm
- semiconductor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温環境での信頼性の高い半導体圧力センサ
素子を提供する。 【解決手段】 炭化珪素を主成分とする、ダイヤフラム
１ａを有する半導体圧力センサチップ１と、炭化珪素を
主成分とする、圧力導入孔２ａを有する台座２とを有す
る。ダイヤフラム１ａの一面側所定位置には、ピエゾ抵
抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力センサチッ
プ１のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化膜６が
形成されている。そして、拡散配線４と電気的に接続さ
れるようにメタル配線７が形成されている。また、半導
体圧力センサチップ１の他面側には、台座２が接合層８
を介して接合され、台座２の半導体圧力センサチップ１
との接合面と異なる面側には、メタル薄膜９が形成され
ている。そして、圧力導入孔１０ａを有するパイプ１０
のフランジ１０ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔１０
ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１が一面
側に接合された台座２を半田１１によりダイボンディン
グされている。
素子を提供する。 【解決手段】 炭化珪素を主成分とする、ダイヤフラム
１ａを有する半導体圧力センサチップ１と、炭化珪素を
主成分とする、圧力導入孔２ａを有する台座２とを有す
る。ダイヤフラム１ａの一面側所定位置には、ピエゾ抵
抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力センサチッ
プ１のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化膜６が
形成されている。そして、拡散配線４と電気的に接続さ
れるようにメタル配線７が形成されている。また、半導
体圧力センサチップ１の他面側には、台座２が接合層８
を介して接合され、台座２の半導体圧力センサチップ１
との接合面と異なる面側には、メタル薄膜９が形成され
ている。そして、圧力導入孔１０ａを有するパイプ１０
のフランジ１０ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔１０
ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１が一面
側に接合された台座２を半田１１によりダイボンディン
グされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
素子に関するものであり、特に、高温環境対応の半導体
圧力センサ素子に関する。
素子に関するものであり、特に、高温環境対応の半導体
圧力センサ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】センサの機能として、検知したい物理量
（圧力，加速度，熱等）を薄肉状のシリコンから成るダ
イヤフラムに歪みとして伝え、この歪みに応じてダイヤ
フラムに形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、これ
を電気信号に変換して物理量を検知する。
（圧力，加速度，熱等）を薄肉状のシリコンから成るダ
イヤフラムに歪みとして伝え、この歪みに応じてダイヤ
フラムに形成されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、これ
を電気信号に変換して物理量を検知する。
【０００３】図２は、従来例に係る半導体圧力センサを
示す概略断面図である。この半導体圧力センサは、単結
晶シリコン基板で構成された薄肉状のダイヤフラム１２
ａを有する半導体圧力センサチップ１２と、圧力導入孔
１３ａを有するガラス台座１３とを有する。ダイヤフラ
ム１２ａの一面側所定位置には、不純物拡散によりピエ
ゾ抵抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力センサ
チップ１２のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化
膜６が形成されている。そして、拡散配線４と電気的に
接続されるようにアルミニウム（Al）等から成るメタル
配線７が形成されている。
示す概略断面図である。この半導体圧力センサは、単結
晶シリコン基板で構成された薄肉状のダイヤフラム１２
ａを有する半導体圧力センサチップ１２と、圧力導入孔
１３ａを有するガラス台座１３とを有する。ダイヤフラ
ム１２ａの一面側所定位置には、不純物拡散によりピエ
ゾ抵抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力センサ
チップ１２のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化
膜６が形成されている。そして、拡散配線４と電気的に
接続されるようにアルミニウム（Al）等から成るメタル
配線７が形成されている。
【０００４】また、半導体圧力センサチップ１２の他面
側には、ダイヤフラム１２ａに対応する箇所に圧力導入
孔１３ａが位置するようにガラス台１３が陽極接合等に
より接合され、高温や高圧力対応のセンサにおいては、
パッケージ（図示せず）との接合の信頼性を高めるた
め、ガラス台座１３のチップとの接合面と異なる面側に
蒸着等によりメタル薄膜９が形成されている。
側には、ダイヤフラム１２ａに対応する箇所に圧力導入
孔１３ａが位置するようにガラス台１３が陽極接合等に
より接合され、高温や高圧力対応のセンサにおいては、
パッケージ（図示せず）との接合の信頼性を高めるた
め、ガラス台座１３のチップとの接合面と異なる面側に
蒸着等によりメタル薄膜９が形成されている。
【０００５】そして、圧力導入孔１０ａを有するパイプ
１０のフランジ１０ｂに、圧力導入孔１３ａと圧力導入
孔１０ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１
２が一面側に接合されたガラス台座１３を半田１１によ
りダイボンディングされている。
１０のフランジ１０ｂに、圧力導入孔１３ａと圧力導入
孔１０ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１
２が一面側に接合されたガラス台座１３を半田１１によ
りダイボンディングされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高温で用い
るセンサにおいては、上述のようにダイボンディングす
る場合、融点の高い半田１１を用いるために、半導体圧
力センサチップ１２が接合されたガラス台座１３の温度
が非常に高くなり、図２に示すように、ガラス台座１３
にひび１４が入り、耐久圧力等の信頼性に欠けるという
問題があった。
るセンサにおいては、上述のようにダイボンディングす
る場合、融点の高い半田１１を用いるために、半導体圧
力センサチップ１２が接合されたガラス台座１３の温度
が非常に高くなり、図２に示すように、ガラス台座１３
にひび１４が入り、耐久圧力等の信頼性に欠けるという
問題があった。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、高温環境での信頼性
の高い半導体圧力センサ素子を提供することにある。
であり、その目的とするところは、高温環境での信頼性
の高い半導体圧力センサ素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧力センサチップ
と、該半導体圧力センサチップを支持する圧力導入孔を
備えた台座と、前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知す
る歪み検知部とを有する半導体圧力センサ素子におい
て、前記半導体圧力センサチップ及び台座を炭化珪素を
主成分とする材料で構成したことを特徴とするものであ
る。
薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧力センサチップ
と、該半導体圧力センサチップを支持する圧力導入孔を
備えた台座と、前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知す
る歪み検知部とを有する半導体圧力センサ素子におい
て、前記半導体圧力センサチップ及び台座を炭化珪素を
主成分とする材料で構成したことを特徴とするものであ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る半導体圧力センサ素子を示す概略断面図であ
る。本実施の形態に係る半導体圧力センサは、単結晶シ
リコン基板よりも硬質な炭化珪素（SiC）を主成分とす
る、ダイヤフラム１ａを有する半導体圧力センサチップ
１と、炭化珪素（SiC）を主成分とする、圧力導入孔２
ａを有する台座２とを有する。ダイヤフラム１ａの一面
側所定位置には、不純物拡散により歪み検知部であるピ
エゾ抵抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力セン
サチップ１のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化
膜６が形成されている。そして、拡散配線４と電気的に
接続されるようにアルミニウム（Al）等から成るメタル
配線７が形成されている。
いて図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の
形態に係る半導体圧力センサ素子を示す概略断面図であ
る。本実施の形態に係る半導体圧力センサは、単結晶シ
リコン基板よりも硬質な炭化珪素（SiC）を主成分とす
る、ダイヤフラム１ａを有する半導体圧力センサチップ
１と、炭化珪素（SiC）を主成分とする、圧力導入孔２
ａを有する台座２とを有する。ダイヤフラム１ａの一面
側所定位置には、不純物拡散により歪み検知部であるピ
エゾ抵抗３及び拡散配線４が形成され、半導体圧力セン
サチップ１のピエゾ抵抗３形成面側には酸化膜５／窒化
膜６が形成されている。そして、拡散配線４と電気的に
接続されるようにアルミニウム（Al）等から成るメタル
配線７が形成されている。
【００１０】また、半導体圧力センサチップ１の他面側
には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導入孔２
ａが位置するように台座２が、液体状のガラスやシリコ
ン酸化膜等の接合層８を介して熱処理等により接合さ
れ、台座２の半導体圧力センサチップ１との接合面と異
なる面側には、蒸着等によりメタル薄膜９が形成されて
いる。
には、ダイヤフラム１ａに対応する箇所に圧力導入孔２
ａが位置するように台座２が、液体状のガラスやシリコ
ン酸化膜等の接合層８を介して熱処理等により接合さ
れ、台座２の半導体圧力センサチップ１との接合面と異
なる面側には、蒸着等によりメタル薄膜９が形成されて
いる。
【００１１】そして、圧力導入孔１０ａを有するパイプ
１０のフランジ１０ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔
１０ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１が
一面側に接合された台座２を半田１１によりダイボンデ
ィングされている。
１０のフランジ１０ｂに、圧力導入孔２ａと圧力導入孔
１０ａとが連通するように半導体圧力センサチップ１が
一面側に接合された台座２を半田１１によりダイボンデ
ィングされている。
【００１２】なお、本実施の形態においては、半導体圧
力センサチップ１の保護膜として酸化膜５／窒化膜６を
形成したが、これに限定されるものではなく、酸化膜５
または窒化膜６若しくはその他の膜を用いても良い。
力センサチップ１の保護膜として酸化膜５／窒化膜６を
形成したが、これに限定されるものではなく、酸化膜５
または窒化膜６若しくはその他の膜を用いても良い。
【００１３】従って、本実施の形態においては、単結晶
シリコン基板やガラスよりも硬質な炭化珪素（SiC）を
用いて台座２を構成することにより、ダイボンディング
時での台座２へのひびの発生を防止することができる。
シリコン基板やガラスよりも硬質な炭化珪素（SiC）を
用いて台座２を構成することにより、ダイボンディング
時での台座２へのひびの発生を防止することができる。
【００１４】また、半導体圧力センサチップ１も台座２
と同じ材料の炭化珪素（SiC）で構成することにより、
ダイヤフラム１ａに加わる応力を緩和することができ
る。
と同じ材料の炭化珪素（SiC）で構成することにより、
ダイヤフラム１ａに加わる応力を緩和することができ
る。
【００１５】また、本発明者は、ＰＮ接合のリーク電流
を調べたところ、図２に示す半導体圧力センサと比較し
て、リーク電流が小さくなっていることがわかり、品質
の向上を図ることができた。
を調べたところ、図２に示す半導体圧力センサと比較し
て、リーク電流が小さくなっていることがわかり、品質
の向上を図ることができた。
【００１６】また、リーク電流の温度特性から見ても、
図２に示す半導体圧力センサと比較して、リーク電流が
小さくなっていることがわかった。
図２に示す半導体圧力センサと比較して、リーク電流が
小さくなっていることがわかった。
【００１７】なお、本実施の形態においては、ピエゾ抵
抗３の抵抗値の変化を利用して電気信号に変換すること
により物理量を検知するようにしたが、これに限定され
るものではなく、例えば、ダイヤフラム１ａに電極を形
成し、該電極に対向するように別途電極を配置し、静電
容量の変化を利用して物理量を検知するようにしても良
い。
抗３の抵抗値の変化を利用して電気信号に変換すること
により物理量を検知するようにしたが、これに限定され
るものではなく、例えば、ダイヤフラム１ａに電極を形
成し、該電極に対向するように別途電極を配置し、静電
容量の変化を利用して物理量を検知するようにしても良
い。
【００１８】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、薄肉状のダイヤ
フラムを備えた半導体圧力センサチップと、該半導体圧
力センサチップを支持する圧力導入孔を備えた台座と、
前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪み検知部と
を有する半導体圧力センサ素子において、前記半導体圧
力センサチップ及び台座を炭化珪素を主成分とする材料
で構成したので、台座のメタル薄膜が蒸着された面を、
半田により圧力導入孔を備えたパイプにダイボンディン
グする際に、台座にひびが発生するのを防止することが
でき、また、半導体圧力センサチップと台座とが同じ材
料で構成されているので、応力を緩和することができ、
高温環境での信頼性の高い半導体圧力センサ素子を提供
することができた。
フラムを備えた半導体圧力センサチップと、該半導体圧
力センサチップを支持する圧力導入孔を備えた台座と、
前記ダイヤフラムに生じる歪みを検知する歪み検知部と
を有する半導体圧力センサ素子において、前記半導体圧
力センサチップ及び台座を炭化珪素を主成分とする材料
で構成したので、台座のメタル薄膜が蒸着された面を、
半田により圧力導入孔を備えたパイプにダイボンディン
グする際に、台座にひびが発生するのを防止することが
でき、また、半導体圧力センサチップと台座とが同じ材
料で構成されているので、応力を緩和することができ、
高温環境での信頼性の高い半導体圧力センサ素子を提供
することができた。
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体圧力センサ
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】従来例に係る半導体圧力センサを示す概略断面
図である。
図である。
１ 半導体圧力センサチップ １ａ ダイヤフラム ２ 台座 ２ａ 圧力導入孔 ３ ピエゾ抵抗 ４ 拡散配線 ５ 酸化膜 ６ 窒化膜 ７ メタル配線 ８ 接合層 ９ メタル薄膜 １０ パイプ １０ａ 圧力導入孔 １０ｂ フランジ １１ 半田 １２ 半導体圧力センサチップ １２ａ ダイヤフラム １３ ガラス台座 １３ａ 圧力導入孔 １４ ひび
Claims (1)
- 【請求項１】 薄肉状のダイヤフラムを備えた半導体圧
力センサチップと、該半導体圧力センサチップを支持す
る圧力導入孔を備えた台座と、前記ダイヤフラムに生じ
る歪みを検知する歪み検知部とを有する半導体圧力セン
サ素子において、前記半導体圧力センサチップ及び台座
を炭化珪素を主成分とする材料で構成したことを特徴と
する半導体圧力センサ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213556A JP2000046667A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 半導体圧力センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213556A JP2000046667A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 半導体圧力センサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046667A true JP2000046667A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16641172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10213556A Pending JP2000046667A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 半導体圧力センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000046667A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6465855B1 (en) * | 1998-11-27 | 2002-10-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Micromachined structure with a deformable membrane and method for making same |
| CN100394154C (zh) * | 2005-03-14 | 2008-06-11 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | 压阻式高频动态低压传感器 |
| US8371176B2 (en) | 2011-01-06 | 2013-02-12 | Honeywell International Inc. | Media isolated pressure sensor |
| US8516897B1 (en) | 2012-02-21 | 2013-08-27 | Honeywell International Inc. | Pressure sensor |
| JP2016535846A (ja) * | 2013-10-25 | 2016-11-17 | オキシトロル エス．アー． | 温度変化に対して耐性を示す接着剤層を制御するための構造を含む圧力センサ |
-
1998
- 1998-07-29 JP JP10213556A patent/JP2000046667A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6465855B1 (en) * | 1998-11-27 | 2002-10-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Micromachined structure with a deformable membrane and method for making same |
| CN100394154C (zh) * | 2005-03-14 | 2008-06-11 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | 压阻式高频动态低压传感器 |
| US8371176B2 (en) | 2011-01-06 | 2013-02-12 | Honeywell International Inc. | Media isolated pressure sensor |
| US8516897B1 (en) | 2012-02-21 | 2013-08-27 | Honeywell International Inc. | Pressure sensor |
| JP2016535846A (ja) * | 2013-10-25 | 2016-11-17 | オキシトロル エス．アー． | 温度変化に対して耐性を示す接着剤層を制御するための構造を含む圧力センサ |
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