JP2001304997A - 半導体圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧測定であっても破壊しにくい半導体圧力
センサを提供すること。 【解決手段】 半導体圧力センサ１００は、シリコン基
板１１と、ピエゾ抵抗部となるゲージ１３ａ、１３ｂ、
１３ｃ、１３ｄと、圧力伝達ブロック１９と、を備え
る。シリコン基板１１は、（１００）面である主表面１
１ａを有する。ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ
は、主表面１１ａに位置している。ゲージ１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ、１３ｄは、長尺なメサ形状をしている。ゲ
ージ１３ａ、１３ｃの長手方向は、結晶の＜１１０＞方
向と同じである。ゲージ１３ｂ、１３ｄの長手方向は、
結晶の＜１００＞方向と同じである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗効果を
利用して、圧力を検出する半導体圧力センサに関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】半導体圧
力センサとして、ダイヤフラム型のタイプがある。ダイ
ヤフラム型は、圧力測定時、ダイヤフラムに曲げ応力が
作用するので、圧力が高いと容易に破壊する。このた
め、ダイヤフラム型の半導体圧力センサは、高圧（例え
ば、エンジンのシリンダ内の燃焼圧力）を測定するセン
サには不向きであった。

【０００３】本発明の目的は、高圧測定であっても破壊
しにくい半導体圧力センサを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ピエゾ抵抗効
果を利用して、圧力を検出する半導体圧力センサであっ
て、（１００）面、または、これと等価な結晶面を有す
る半導体基板と、ピエゾ抵抗部と、を備え、前記ピエゾ
抵抗部には、圧力検出時、圧縮力が作用し、それにより
ピエゾ抵抗効果が生じ、前記ピエゾ抵抗部は、前記（１
００）面、または、これと等価な結晶面に、形成されて
いる、ことを特徴とする。

【０００５】本発明のピエゾ抵抗部には、圧力検出時、
圧縮力が作用し、それによりピエゾ抵抗効果が生じる。
このため、本発明は、高圧測定であっても、破壊しにく
い構造となる。

【０００６】なお、前記（１００）面と等価な結晶面と
は、例えば、表１のとおりである。

【０００７】

【表１】 ピエゾ抵抗部の長手方向としては、半導体基板の結晶の
＜１００＞方向、または、これと等価な結晶方向や、半
導体基板の結晶の＜１１０＞方向、または、これと等価
な結晶方向がある。これらは、ピエゾ抵抗効果に対し
て、高感度を有する結晶方向なので、圧縮力を効率的に
電流に変換できる。半導体基板の結晶の＜１００＞方向
と等価な結晶方向とは、例えば、表２のとおりである。

【０００８】

【表２】 半導体基板の結晶の＜１１０＞方向と等価な結晶方向と
は、例えば、表３のとおりである。

【０００９】

【表３】 ピエゾ抵抗部は、複数でも単数でもよい。ピエゾ抵抗部
が複数のときは、上記結晶方向を組み合わせてもよい
し、組み合わせなくてもよい。ピエゾ抵抗部の形状とし
ては、例えば、メサ形状や平面形状がある。また、ピエ
ゾ抵抗部の態様としては、例えば、ホイーストンブリッ
ジ、ハーフブリッジがある。なお、本発明の半導体基板
には、例えば、シリコン基板やガリウムヒソ基板があ
る。

【００１０】本発明は、前記（１００）面、または、こ
れと等価な結晶面には、前記半導体圧力センサの増幅器
および駆動回路のうち、少なくとも一方が形成されてい
る、ことを特徴とする。

【００１１】半導体回路を半導体基板に形成する場合、
半導体回路を形成する面の面方位が異なると、半導体回
路の特性が変化する。通常、半導体回路は、（１００）
面、または、これと等価な結晶面に形成される。本発明
によれば、ピエゾ抵抗部が（１００）面、または、これ
と等価な結晶面に形成されるので、半導体圧力センサに
汎用の増幅器や駆動回路を容易に組み合わせることがで
きる。

【００１２】本発明は、前記ピエゾ抵抗部は、メサ形状
を含む、ことを特徴とする。

【００１３】ピエゾ抵抗部がメサ形状の場合、ピエゾ抵
抗部が平面形状である場合に比べて、圧縮力がピエゾ抵
抗部に集中しやすいので、半導体圧力センサの感度を向
上させることができる。メサ形状のピエゾ抵抗部は、半
導体基板の（１００）面、または、これと等価な面をメ
サエッチングすることにより形成してもよいし、あらか
じめ作製されたメサ形状のピエゾ抵抗部を、半導体基板
の（１００）面、または、これと等価な結晶面に貼り付
けてもよい。

【００１４】また、メサ形状のピエゾ抵抗部は長尺状で
あるのが好ましい。そして、ピエゾ抵抗部の長さが、ピ
エゾ抵抗部の幅より大きい場合、幅の増減の変化による
ピエゾ抵抗効果を用いて圧力を測定するのが好ましい。
逆に、ピエゾ抵抗部の幅がピエゾ抵抗部の長さより大き
い場合、長さの増減の変化によるピエゾ抵抗効果を用い
て圧力を測定するのが好ましい。ピエゾ抵抗部が長尺状
の場合、長さ／幅、または、幅／長さ、は１以上であれ
ばよいが、半導体圧力センサの感度を上げるためには３
〜１０以上が好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態に係る半導体圧力センサ１００を、図面を用いて
説明する。

【００１６】｛半導体圧力センサの構造の説明｝図１
は、第１実施形態に係る半導体圧力センサ１００の斜視
図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１で
は、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの位置関係
や形状を分かるようにするため、圧力伝達ブロック１９
は、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと離れた位
置にある。しかし、実際、図２に示すように、圧力伝達
ブロック１９は、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３
ｄ（ゲージ１３ｃ、１３ｄは図示せず）の上に乗ってい
る。以下、図１および図２を用いて、半導体圧力センサ
１００の構造の詳細を説明する。

【００１７】半導体圧力センサ１００は、半導体基板の
一例であるシリコン基板１１と、ピエゾ抵抗部となるゲ
ージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、例えば、ガラ
ス材料や半導体材料からなる圧力伝達ブロック１９と、
を備える。

【００１８】シリコン基板１１は、ｐ型であり、（１０
０）面である主表面１１ａを有する。なお、図１中に、
二点鎖線で示す面は、（１１０）面である。

【００１９】ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ
は、（１００）面である主表面１１ａに位置している。
ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、例えば、イ
オン注入や不純物拡散により、ｎ型にされている。な
お、シリコン基板１１がｎ型の場合は、ゲージ１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄはｐ型となる。ゲージ１３ａ、
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、長尺なメサ形状をし、例え
ば、主表面１１ａをメサエッチングすることにより形成
される。ゲージ１３ａ、１３ｃは、互いに間を隔てて形
成され、それらの長手方向は、結晶の＜１１０＞方向と
同じである。ゲージ１３ｂ、１３ｄは、互いに間を隔て
て形成され、それらの長手方向は、結晶の＜１００＞方
向と同じである。

【００２０】主表面１１ａには、また、電極形成部１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが位置している。電極形成
部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、上面がほぼ正方
形なメサ形状をし、例えば、主表面１１ａをメサエッチ
ングすることにより形成される。電極形成部１５ａで、
ゲージ１３ａとゲージ１３ｄとが電気的に接続され、電
極形成部１５ｂで、ゲージ１３ａとゲージ１３ｂとが電
気的に接続され、電極形成部１５ｃで、ゲージ１３ｂと
ゲージ１３ｃとが電気的に接続され、電極形成部１５ｄ
で、ゲージ１３ｃとゲージ１３ｄとが電気的に接続され
ている。ゲージ１３ａとゲージ１３ｂとで形成される角
度、および、ゲージ１３ｃとゲージ１３ｄとで形成され
る角度は、４５度である。また、ゲージ１３ａとゲージ
１３ｄとで形成される角度、および、ゲージ１３ｂとゲ
ージ１３ｃとで形成される角度は、１３５度である。ゲ
ージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、平行四辺形を
したホイーストンブリッジを構成する。

【００２１】電極形成部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５
ｄの上面には、それぞれ、例えば、アルミニウムからな
る電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが形成されてい
る。電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを介して、ゲ
ージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは外部と電気的に
接続される。

【００２２】圧力伝達ブロック１９は、例えば、陽極接
合により、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの上
面と接合されている。

【００２３】なお、主表面１１ａは、（１００）面であ
るが、（１００）面と等価な面であってもよい。ゲージ
１３ｂ、１３ｄの長手方向は、結晶の＜１００＞方向で
あるが、これと等価な方向であってもよい。ゲージ１３
ａ、１３ｃの長手方向は、結晶の＜１１０＞方向である
が、これと等価な方向であってもよい。

【００２４】｛半導体圧力センサの動作の説明｝次に、
半導体圧力センサ１００の動作を説明する。図１に示す
半導体圧力センサ１００に圧力が作用すると、圧力伝達
ブロック１９によりゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄが圧縮される。このときのゲージの変形を、ゲージ
１３ａを用いて説明する。図３は、ゲージ１３ａの幅方
向の断面図、図４は、ゲージ１３ａの長さ方向、つまり
長手方向の断面図である。ゲージ１３ａの変形前は、点
線で示すように、その幅はＷ、長さはＬである。ゲージ
１３ａの変形後は、実線で示すように、その幅はＷ＋２
ΔＷとなり、長さはＬ＋２ΔＬとなる。ゲージ１３ｂ、
１３ｃ、１３ｄも同様の変形をする。

【００２５】ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの
メサ段差は、３μｍ以上が好ましく、長さＬは、例え
ば、２０〜３００μｍであり、幅Ｗは、例えば、５〜１
０μｍである。長さＬは幅Ｗに比べて、十分大きいの
で、ΔＬ／Ｌ＜＜ΔＷ／Ｗとなる。このため、幅方向の
増減の変化が大きいので、本実施形態では、幅方向の増
減の変化によるピエゾ抵抗効果を用いて圧力を測定す
る。

【００２６】すなわち、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３
ｃ、１３ｄから構成されるホイーストンブリッジは、印
加された圧縮力に応じた電気的な出力が得られが、この
際、幅方向の増減の変化によるピエゾ抵抗効果が用いら
れるのである。

【００２７】以上のように、半導体圧力センサ１００の
ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄには、圧力検出
時、圧縮力が作用し、それによるピエゾ抵抗効果で圧力
を測定する。このため、半導体圧力センサ１００によれ
ば、高圧測定であっても、破壊しにくい。

【００２８】また、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄの上面および下面は、強固に固定されているため、
ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの上面や下面に
は摩擦力が作用しないので、半導体圧力センサの精度を
向上させることができる。これらの効果は、後で説明す
る実施形態でも同様である。

【００２９】なお、第１実施形態によれば、ゲージ１３
ａ、１３ｃの長手方向は、結晶の＜１１０＞方向であ
り、ゲージ１３ｂ、１３ｄの長手方向は、結晶の＜１０
０＞方向であるが、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１
３ｄの長手方向が、結晶の＜１１０＞方向になるように
してもよいし、ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ
の長手方向が、結晶の＜１００＞方向になるようにして
もよい。

【００３０】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
係る半導体圧力センサについて、第１実施形態に係る半
導体圧力センサ１００との相違点を主に説明する。図５
は、第２実施形態に係る半導体圧力センサに備えられる
シリコン基板の主表面およびゲージを示す平面図であ
る。電極や圧力伝達ブロックは省略されている。第１実
施形態に係る半導体圧力センサ１００の構成要素と同一
機能を有するものには、同一符号を付している。

【００３１】図５に示すゲージ１３ａ、１３ｃは、図１
にゲージ１３ａ、１３ｃと同様な形状をしているが、図
５に示すゲージ１３ｂ、１３ｄは、図１に示すゲージ１
３ｂ、１３ｄと異なる形状をしている。つまり、図５に
示すゲージ１３ｂは、＜１００＞方向に延びるゲージ１
３ｂ１と、ゲージ１３ｂ１から９０度曲がり、＜１００
＞方向に延びるゲージ１３ｂ２と、からなる。また、図
５に示すゲージ１３ｄは、＜１００＞方向に延びるゲー
ジ１３ｄ１と、ゲージ１３ｄ１から９０度曲がり、＜１
００＞方向に延びるゲージ１３ｄ２と、からなる。第２
実施形態は、ゲージ１３ｂ、１３ｄの形成位置の関係
で、ゲージ１３ｂ、１３ｄを直線状にできない場合に有
効となる。

【００３２】図６は、図５に示す形態の変形例である。
図６に示すゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの形
状は、図５に示すそれらの形状と同じであるが、電極形
成部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの平面形状および
形成位置が異なる。つまり、図６の電極形成部１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの平面形状は三角形である。電
極形成部１５ａ、１５ｂは、ホイーストンブリッジの外
側であって、ゲージ１３ａ側に形成している。電極形成
部１５ｃ、１５ｄは、ホイーストンブリッジの外側であ
って、ゲージ１３ｃ側に形成している。以上により、電
極形成部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄとゲージ１３
ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄとが配置される領域が正方
形になるようにしている。このように、図６に示す変形
例によれば、シリコン基板の主表面１１ａの効率的利用
が可能となる。

【００３３】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
係る半導体圧力センサについて、第１実施形態に係る半
導体圧力センサ１００との相違点を主に説明する。図７
は、本発明の第３実施形態に係る半導体圧力センサ２０
０の斜視図である。他の実施形態の構成要素と同一機能
を有するものには、同一符号を付している。図７では、
ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの位置関係や形
状を分かるようにするため、圧力伝達ブロック１９は、
ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと離れた位置に
ある。しかし、実際、圧力伝達ブロック１９は、ゲージ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの上に乗っている。

【００３４】ゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの
長手方向は、結晶の＜１００＞方向と同じである。この
点が第１および第２実施形態と相違する。なお、ゲージ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの長手方向は、結晶の
＜１１０＞方向と同じでもよい。

【００３５】図８は、圧力伝達ブロック１９がない状態
における半導体圧力センサ２００の平面図である。図９
は、図８のＢ−Ｂ断面図である。図１０は、図８のＣ−
Ｃ断面図である。図８〜図１０を用いて、第３実施形態
に係る半導体圧力センサの構造の詳細を説明する。

【００３６】図８に示すように、ゲージ１３ａとゲージ
１３ｃは、ともにｎ型であり、相対向するように配置さ
れている。ゲージ１３ａとゲージ１３ｃは、主表面１１
ａに形成されたｐ型領域２３内に位置している。一方、
ゲージ１３ｂとゲージ１３ｄは、ともにｐ型であり、相
対向するように配置されている。ゲージ１３ｂとゲージ
１３ｄは、ｎ型領域である主表面１１ａ内に位置してい
る。

【００３７】図９に示すように、電極１７ａは、例え
ば、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２５ａ上に形成され
ている。絶縁膜２５ａには、ゲージ１３ａの一部を露出
するスルーホールと、ゲージ１３ｄの一部を露出するス
ルーホールとが形成されている。これらのスルーホール
には、電極１７ａの材料が埋め込まれている。したがっ
てゲージ１３ａとゲージ１３ｄは、これらのスルーホー
ルを介して、電極１７ａと電気的に接続されている。電
極１７ｂ、電極１７ｃ、電極１７ｄも電極１７ａと同様
の構造をしている。

【００３８】ｎ型領域である主表面１１ａ上には、例え
ば、シリコン酸化膜からなる絶縁膜２５ｂが形成され、
絶縁膜２５ｂ上には、電極２１ａが形成されている。絶
縁膜２５ｂには、主表面１１ａの一部を露出するスルー
ホールが形成されている。このスルーホールには、電極
２１ａの材料が埋め込まれている。したがって電極２１
ａは、シリコン基板１１と電気的に接続されている。ま
た、ｐ型領域２３上には、例えば、シリコン酸化膜から
なる絶縁膜２５ｃが形成され、絶縁膜２５ｃ上には、電
極２１ｂが形成されている。絶縁膜２５ｃには、ｐ型領
域２３の一部を露出するスルーホールが形成されてい
る。このスルーホールには、電極２１ｂの材料が埋め込
まれている。したがって電極２１ｂは、ｐ型領域２３と
電気的に接続されている。

【００３９】第３実施形態にかかる半導体圧力センサ２
００の使用時、電極２１ａが電極２１ｂより高電位とな
るように、電極２１ａおよび電極２１ｂに電圧を印加す
る。これにより、ゲージ１３ａとゲージ１３ｄとをｐｎ
接合分離することができる（ゲージ１３ａとゲージ１３
ｂ、ゲージ１３ｂとゲージ１３ｃ、ゲージ１３ｃとゲー
ジ１３ｄについても同様）。この接合分離により、各ゲ
ージの電位は安定し、かつ、任意の電位に設定すること
ができる。

【００４０】なお、図１０に示すように、ゲージ１３
ａ、１３ｄおよび図示しないゲージ１３ｂ、１３ｃ上に
は、圧力伝達ブロック１９が乗っている。

【００４１】以上説明した第３実施形態に係る半導体圧
力センサ２００によれば、ｎ型のゲージとｐ型のゲージ
が接続されているので、ｎ型のゲージとｎ型のゲージが
接続されてる場合（ｐ型のゲージとｐ型のゲージが接続
されてる場合）に比べて、ゲージとゲージとのピエゾ抵
抗係数の差を大きくすることが可能である。これによ
り、半導体圧力センサの感度を向上させることができ
る。

【００４２】［第４実施形態］本発明の第４実施形態
は、第３実施形態の半導体圧力センサ２００を含む半導
体装置である。図１１は、第４実施形態に係る半導体装
置１０００の平面図であり、図１２は、図１１のＤ−Ｄ
断面図である。図１３は、半導体装置１０００の回路図
である。但し、図１１中、圧力伝達ブロック１９は省略
されている。他の実施形態の構成要素と同一機能を有す
るものには、同一符号を付している。

【００４３】第４実施形態では、主表面１１ａに半導体
回路形成領域３１を設け、そこに、差動増幅器６００を
形成している。差動増幅器６００は、半導体回路形成領
域３１に形成されたＭＯＳ電界効果トランジスタ３３
ａ、３３ｂ等により構成される。

【００４４】主表面１１ａの端には、電極２９ａ、２９
ｂ、２９ｃが形成されている。電極２９ａは、差動増幅
器６００の一方の電源端子、および、ゲージ１３ｃとゲ
ージ１３ｄを接続する電極１７ｄに接続されている。ま
た、電極２９ｂは、差動増幅器６００の出力端子に接続
されている。電極２９ｃは、差動増幅器６００の他方の
電源端子、および、ゲージ１３ａとゲージ１３ｂを接続
する電極１７ｂに接続されている。また、差動増幅器６
００の反転入力端子は、ゲージ１３ｂとゲージ１３ｃを
接続する電極１７ｃに接続されている。また、差動増幅
器６００の非反転入力端子は、ゲージ１３ａとゲージ１
３ｄを接続する電極１７ａに接続されている。

【００４５】第４実施形態の効果を説明する。半導体装
置１０００は、半導体圧力センサ２００と差動増幅器６
００を接続することにより、半導体圧力センサ２００の
出力を増幅している。差動増幅器６００等の半導体回路
をシリコン基板に形成する場合、シリコン基板の面方位
が異なると、半導体回路の特性が変化する。通常、半導
体回路は、（１００）面に形成される。第４実施形態で
は、（１００）面である主表面１１ａに半導体圧力セン
サ２００を形成しているので、半導体圧力センサ２００
に汎用の差動増幅器６００を容易に組み合わせることが
できる。

【００４６】なお、差動増幅器６００の代わりに、他の
増幅器、駆動回路、または、これらを組み合わせたもの
を用いることもできる。また、半導体圧力センサ２００
の温度特性、圧力に対する直線性等を補正する演算処理
回路を主表面１１ａに形成することもできる。これによ
れば、さらに高精度な半導体装置にすることができる。

【００４７】［第５実施形態］図１４は、本発明の第５
実施形態に係る半導体装置２０００の斜視図であり、図
１５は、図１４のＥ−Ｅ断面図である。図１４中、圧力
伝達ブロック１９の半分は省略されている。他の実施形
態の構成要素と同一機能を有するものには、同一符号を
付している。

【００４８】第５実施形態に係る半導体装置２０００
は、第４実施形態に係る半導体装置１０００の主表面１
１ａに、シール部３５を形成している。つまり、半導体
回路形成領域３１の周囲に、シール部３５が形成されて
いる。電極２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、シール部３５の
外側に位置している。シール部３５は、メサ形状をして
おり、主表面１１ａをメサエッチングすることにより形
成される。

【００４９】圧力伝達ブロック１９は、シール部３５の
上面およびゲージ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの上
面と、例えば、陽極接合により接合されている。これに
より、シール部３５の内側の領域は、外部環境から隔離
される。よって、半導体圧力センサ２００や差動増幅器
６００を、外部環境からの水や油による影響を防ぐこと
ができる。

【００５０】図１６は、半導体装置２０００をハウジン
グ１の表面に設置し、ハウジング１を油容器７に取り付
けた状態を示す断面図であり、図１７は、ハウジング１
の表面に設置された半導体装置２０００の平面図であ
る。油容器１の用途は、油圧のパワーステアリング、油
圧のブレーキ、オートマティックトランスミッション等
の油圧ラインがある。

【００５１】ハウジング１の表面から裏面に、導電性の
ピン３ａ、３ｂ、３ｃが貫通している。ピン３ａ、３
ｂ、３ｃは、それぞれ、導電性のワイヤ５ａ、５ｂ、５
ｃにより、半導体装置２０００の電極２９ａ、２９ｂ、
２９ｃと電気的に接続されている。

【００５２】図１６に示すように、半導体装置２０００
は油中にあるが、図１４に示す半導体圧力センサ２００
や差動増幅器６００は、シール部３５により、外部環境
から隔離されているので、これらは油により腐食される
ことはない。よって、第５実施形態に係る半導体装置２
０００によれば、ハウジング１にシール構造を設ける必
要がなくなる。

【００５３】［第６実施形態］図１８は、本発明の第６
実施形態に係る半導体装置３０００の斜視図である。図
１８中、圧力伝達ブロック１９の半分は省略されてい
る。他の実施形態の構成要素と同一機能を有するものに
は、同一符号を付している。第６実施形態に係る半導体
装置センサ３０００は、第５実施形態に係る半導体装置
２０００の半導体回路形成領域３１にメモリが形成され
ている。このメモリには、例えば、差動増幅器６００の
増幅度を変えるためのプログラムが記憶されている。半
導体圧力センサ２００完成後、半導体圧力センサ２００
の増幅度等を調整するとき、このメモリに記憶されたプ
ログラムに基づき調整する。

【００５４】主表面１１ａ上であって、シール部３５の
外側には電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃが形成されてい
る。電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、上記メモリと電気
的に接続されている。電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、
センサの感度、零点、リニアリティ等を調整するため
に、メモリにデータを書き込む際に使われる。

【００５５】なお、上記メモリにＥＥＰＲＯＭ等の不揮
発性メモリを用いれば、半導体装置２０００の作製時に
のみ、半導体圧力センサ２００を調整をすればよい。な
ぜなら、センサや電子回路部は外部環境より隔離されて
いるため、長期安定性を確保できるからである。

【００５６】したがって、電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃ
は、調整後、不要となる。よって、電極４５ａ、４５
ｂ、４５ｃは、外部端子と接続する必要がないので、面
積を小さくすることができる。この結果、半導体装置３
０００を小型化できる。また、半導体装置３０００使用
時に、電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃは使用されなので、
電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃの腐食防止処理は不要とな
る。

【００５７】［第７実施形態］図１９は、本発明の第７
実施形態に係る半導体装置４０００の断面図である。他
の実施形態の構成要素と同一機能を有するものには、同
一符号を付している。図１４および図１５に示す第５実
施形態との違いは、電極２９ａ、２９ｂ、２９ｃの形成
箇所である。第７実施形態の半導体装置４０００は、シ
リコン基板１１の裏面１１ｂに電極２９ａ、２９ｂ、２
９ｃが形成されている。シリコン基板１１には、主表面
１１ａから裏面１１ｂに向けて貫通する複数のスルーホ
ールが形成されている。これらのスルーホールには、配
線４７ａ、４７ｂ、４７ｃが埋め込まれている。配線４
７ａ、４７ｂ、４７ｃは、半導体回路形成領域３１に形
成された回路と接続されている。また、配線４７ａ、配
線４７ｂ、配線４７ｃは、それぞれ、電極２９ａ、電極
２９ｂ、電極２９ｃと接続されている。

【００５８】図２０は、半導体装置４０００をハウジン
グ１の表面に設置し、ハウジング１を油容器７に取り付
けた状態を示す断面図である。ハウジング１の表面に
は、バンプ９ａ、９ｂ、９ｃが形成されている。バンプ
９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれ、ピン３ａ、３ｂ、３ｃ
と接続され、また、バンプ９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞ
れ、電極２９ａ、２９ｂ、２９ｃと接続されている。ハ
ウジング１の表面と半導体装置４０００との隙間に、シ
ール材２が形成されている。これにより、電極２９ａ、
２９ｂ、２９ｃやバンプ９ａ、９ｂ、９ｃが油や水から
隔離されるので、これらが油や水により腐食するのを防
ぐことができる。

【００５９】［第８実施形態］第８実施形態は、本発明
の半導体圧力センサを含む半導体装置を、実装基板に取
り付た形態である。図２１は、第８実施形態に備えられ
る実装基板５０００に、半導体装置２０００を取り付け
る前の斜視図である。他の実施形態の構成要素と同一機
能を有するものには、同一符号を付している。半導体装
置２０００は、第５実施形態のものである。半導体装置
２０００の代わりに、半導体装置１０００、３０００、
４０００を用いることもできる。

【００６０】実装基板５０００は、長細い板状をし、段
差部５１００を有する。実装基板５０００は、幅が広い
部分と幅が狭い部分とを有し、段差部５１００が境界と
なる。実装基板５０００の幅が広い部分には、穴部５２
００が形成されている。穴部５２００は、半導体装置２
０００を実装基板５０００に実装する際、半導体装置２
０００の位置決め用の穴となる。実装基板５０００の幅
が広い部分の表面上であって、穴部５２００の近傍に
は、電極５３００ａ、５３００ｂ、５３００ｃが形成さ
れている。

【００６１】実装基板５０００の幅が狭い部分には、配
線５４００ａ、５４００ｂ、５４００ｃが埋め込まれて
いる。配線５４００ａ、５４００ｂ、５４００ｃの一方
の端部は、それぞれ、電極５３００ａ、５３００ｂ、５
３００ｃと接続されている。配線５４００ａ、５４００
ｂ、５４００ｃの他方の端部は、実装基板５０００の幅
が狭い部分の端部上で露出している。

【００６２】半導体装置２０００は、圧力伝達ブロック
１９を穴部５２００に、はめ込むようにして、フェイス
ダウンボンディングにより、実装基板５０００に実装さ
れる。半導体装置２０００の電極は、実装基板５０００
の電極５３００ａ、５３００ｂ、５３００ｃに接続され
る。そして、半導体装置２０００と実装基板５０００と
の隙間には、図示しないシール材が取り付けられる。こ
れにより、半導体装置２０００は、実装基板５０００に
固定され、また、半導体装置２０００の電極と、実装基
板５０００の電極５３００ａ、５３００ｂ、５３００ｃ
との接続部を外部雰囲気から隔離している。この状態に
おける、図２１のＦ−Ｆ断面が図２２である。

【００６３】図２３は、図２１に示す半導体装置２００
０が実装された実装基板５０００を、油容器７に取り付
けた状態を示す断面図である。油容器７には、図示しな
い貫通孔が形成されている。実装基板５０００の幅が小
さい部分は、油容器７の内部から、この貫通孔に挿入さ
れる。半導体装置２０００が油中に、配線５４００ａ、
５４００ｂ、５４００ｃの端部が大気環境中に、位置す
るようにする。実装基板５０００の段差部５１００（図
２１）はストッパとなり、実装基板５０００が上記貫通
孔から抜けるのを防ぐ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体圧力センサ
１００の斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】ゲージ１３ａの幅方向の断面図である。

【図４】ゲージ１３ａの長さ方向の断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体圧力センサ
に備えられるシリコン基板の主表面およびゲージを示す
平面図である。

【図６】図５に示す形態の変形例である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る半導体圧力センサ
２００の斜視図である。

【図８】圧力伝達ブロック１９がない状態における半導
体圧力センサ２００の平面図である。

【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。

【図１０】図８のＣ−Ｃ断面図である。

【図１１】本発明の第４実施形態に係る半導体装置１０
００の平面図である。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ断面図である。

【図１３】半導体装置１０００の回路図である。

【図１４】本発明の第５実施形態に係る半導体装置２０
００の斜視図である。

【図１５】図１４のＥ−Ｅ断面図である。

【図１６】半導体装置２０００を含むハウジング１を、
油容器７に取り付けた状態を示す断面図である。

【図１７】ハウジング１の表面に設置された半導体装置
２０００の平面図である。

【図１８】本発明の第６実施形態に係る半導体装置３０
００の斜視図である。

【図１９】本発明の第７実施形態に係る半導体装置４０
００の断面図である。

【図２０】半導体装置４０００を含むハウジング１を、
油容器７に取り付けた状態を示す断面図である。

【図２１】第８実施形態に備えられる実装基板５０００
に、半導体装置２０００を取り付ける前の斜視図であ
る。

【図２２】図２１のＦ−Ｆ断面が図２２である。

【図２３】半導体装置２０００が実装された実装基板５
０００を、油容器７に取り付けた状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ シール材 ３ａ、３ｂ、３ｃ ピン ５ａ、５ｂ、５ｃ ワイヤ ７ 油容器 ９ａ、９ｂ、９ｃ バンプ １１ シリコン基板 １１ａ 主表面 １１ｂ 裏面 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ ゲージ １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 電極形成部 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ 電極 １９ 圧力伝達ブロック ２１ａ、２１ｂ 電極 ２３ ｐ型領域 ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 絶縁膜 ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ 電極 ３１ 半導体回路形成領域 ３３ａ、３３ｂ ＭＯＳ電界効果トランジスタ ３５ シール部 １００、２００ 半導体圧力センサ ６００ 差動増幅器 １０００、２０００、３０００、４０００ 半導体装置 ５０００ 実装基板 ５１００ 段差部 ５２００ 穴部 ５３００ａ、５３００ｂ、５３００ｃ 電極 ５４００ａ、５４００ｂ、５４００ｃ 配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々村 裕 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大村 輝義 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 藤塚 徳夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 徳光 早苗 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB16 CC01 DD05 EE13 FF38 GG11 4M112 AA01 BA01 CA44 CA49 EA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピエゾ抵抗効果を利用して、圧力を検出
   する半導体圧力センサであって、 （１００）面、または、これと等価な結晶面を有する半
   導体基板と、 ピエゾ抵抗部と、を備え、 前記ピエゾ抵抗部には、圧力検出時、圧縮力が作用し、
   それによりピエゾ抵抗効果が生じ、 前記ピエゾ抵抗部は、前記（１００）面、または、これ
   と等価な結晶面に、形成されている、半導体圧力セン
   サ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記（１００）面、または、これと等価な結晶面には、
   前記半導体圧力センサの増幅器および駆動回路のうち、
   少なくとも一方が形成されている、半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記ピエゾ抵抗部は、メサ形状を含む、半導体圧力セン
   サ。