JP3144314B2 - Semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof

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JP3144314B2 JP23197196A JP23197196A JP3144314B2 JP 3144314 B2 JP3144314 B2 JP 3144314B2 JP 23197196 A JP23197196 A JP 23197196A JP 23197196 A JP23197196 A JP 23197196A JP 3144314 B2 JP3144314 B2 JP 3144314B2
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直 西川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐過大圧特性が向
上された半導体圧力センサとその製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor having improved overpressure resistance and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は、従来より一般に使用されてい
る従来例の要部構成説明図で、例えば、特開平4―10
4027号に示されている。
2. Description of the Related Art FIG. 13 is an explanatory view of a main part of a conventional example generally used in the prior art.
No. 4027.

【0003】図において、1は、シリコン基板である。
2は、シリコン基板1に設けられ、シリコン基板1に測
定ダイアフラム3を形成する空隙室である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a silicon substrate.
Reference numeral 2 denotes a void space provided on the silicon substrate 1 and forming the measurement diaphragm 3 on the silicon substrate 1.

【0004】4は、空隙室2と外部とを連通する連通孔
である。5は連通孔4を塞ぐための薄膜である。薄膜5
は、例えば、減圧CVD法により成膜されたポリシリコ
ン等が使用される。
[0004] Reference numeral 4 denotes a communication hole for communicating the gap chamber 2 with the outside. Reference numeral 5 denotes a thin film for closing the communication hole 4. Thin film 5
For example, polysilicon or the like formed by a low pressure CVD method is used.

【0005】空隙室2の内部には、減圧CVD法による
ポリシリコン成膜時の雰囲気圧力が封じ込められるが、
約0.2Torr程度であるため、絶対圧用のセンサのリファ
レンス圧としては充分な真空度である。
[0005] The atmosphere pressure at the time of forming the polysilicon by the low pressure CVD method is sealed in the space 2.
Since the pressure is about 0.2 Torr, the degree of vacuum is sufficient as the reference pressure of the absolute pressure sensor.

【0006】6は、測定ダイアフラム3に設けられた歪
み検出センサである。歪み検出センサ6には、例えば、
ピエゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式ストレ
ンゲージ等が使用される。
Reference numeral 6 denotes a distortion detection sensor provided on the measurement diaphragm 3. The distortion detection sensor 6 includes, for example,
A piezoresistive strain gauge or a vibrating strain gauge with fixed beams at both ends is used.

【0007】以上の構成において、測定圧力Pmが印加
されると、空隙室2内の圧力(ほぼ真空)との差に比例
して、測定ダイアフラム3が撓み、歪み検出センサ6に
歪みが印加され、この歪を測定することにより、測定圧
力Pmが検出される。
In the above configuration, when the measurement pressure Pm is applied, the measurement diaphragm 3 bends in proportion to the difference between the pressure in the gap chamber 2 (substantially vacuum), and strain is applied to the strain detection sensor 6. By measuring this strain, the measured pressure Pm is detected.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、過大圧印加時には、測定ダイアフラ
ム3は空隙室2により直接にバックアップされ、別に過
大圧保護を要しない利点を有するが、測定ダイアフラム
3の周縁部7に応力集中が生じる。本発明は、この問題
点を解決するものである。
However, in such an apparatus, when an overpressure is applied, the measurement diaphragm 3 is directly backed up by the gap chamber 2 and has an advantage that no extra overpressure protection is required. Stress concentration occurs in the peripheral edge portion 3 of 3. The present invention solves this problem.

【0009】本発明の目的は、耐過大圧特性が向上され
た半導体圧力センサとその製造方法を提供するにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor pressure sensor with improved overpressure resistance and a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)測定圧を受圧する半導体圧力センサにおいて、シ
リコン基板と、該シリコン基板に設けられエピタキシャ
ル成長により作られた測定ダイアフラムを形成し該ダイ
アフラムへの過大圧印加に対するバックアップをなす所
定の狭い隙間を有し密閉された空隙室と、該空隙室の前
記測定ダイアフラムをバックアップする面に設けられ前
記測定ダイアフラムが過大圧印加により変位した場合に
該測定ダイアフラムの周縁部に応力集中が生じない様に
全体として凹形状をなし階段状に形成されたバックアッ
プ部と、前記測定ダイアフラムに作り込まれた歪み検出
素子とを具備したことを特徴とする半導体圧力センサを
構成したものである。 (2)測定圧を受圧する半導体圧力センサの製造方法に
おいて、以下の工程を有することを特徴とする半導体圧
力センサの製造方法。 (a)シリコン基板の所定個所に、レジストを塗布する
レジスト塗布工程。 (b)該シリコン基板のレジストが塗布されていない第
1所定個所から、酸素イオンを測定ダイアフラム対応部
分を飛び越えてイオン注入し、第1酸化シリコン層を前
記シリコン基板に形成する第1イオン注入工程。 (c)前記レジストの塗布面を拡大して、前記第1所定
個所より縮小された第2所定個所から、酸素イオンを前
記シリコン基板に、前記第1酸化シリコン層を飛び越え
てイオン注入し、第2酸化シリコン層を前記シリコン基
板に形成する第2イオン注入工程。 (d)前記レジストの塗布面を拡大して、前記第2所定
個所より縮小された第3所定個所から、酸素イオンを前
記シリコン基板に、前記第2酸化シリコン層を飛び越え
てイオン注入し、第3酸化シリコン層をシリコン基板に
形成する第3イオン注入工程。 (e)前記測定ダイアフラム対応部分に、所定のイオン
を注入し歪み検出素子を形成するゲージ形成工程。 (f)前記測定ダイアフラム対応部分に、所定のイオン
を注入し第4所定個所に、一端が歪み検出素子に接続さ
れるリードを形成するリード形成工程。 (g)前記シリコン基板の表面より、第1酸化シリコン
層に達する連通孔を形成する連通孔形成工程。 (h)該連通孔より選択エッチングにより、前記第1,
第2,第3酸化シリコン層を除去する選択エッチング工
程。 (i)前記シリコン基板の表面に、酸化シリコンをスパ
ッタリングにより成膜し、前記連通孔を塞ぐと共に、前
記シリコン基板の表面に絶縁膜を形成する連通孔閉塞、
絶縁膜形成工程。 (j)電極材を前記シリコン基板の表面にスパッタ後、
フォトリソグラフィにより、前記リードの他端に電極を
形成する電極形成工程。を採用した。
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor pressure sensor for receiving a measurement pressure, comprising: a silicon substrate; a measurement device provided on the silicon substrate and formed by epitaxial growth. A sealed cavity having a predetermined narrow gap that forms a diaphragm and provides a backup against excessive pressure application to the diaphragm, and a measurement diaphragm provided on a surface of the cavity that backs up the measurement diaphragm, and the measurement diaphragm is applied with an excessive pressure. A back-up part formed in a concave shape as a whole so that stress concentration does not occur at the peripheral edge of the measurement diaphragm when the measurement diaphragm is displaced, and a strain detecting element built in the measurement diaphragm. A semiconductor pressure sensor according to the present invention is constituted. (2) A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor for receiving a measurement pressure, the method including the following steps. (A) A resist application step of applying a resist to a predetermined portion of a silicon substrate. (B) a first ion implantation step of forming a first silicon oxide layer on the silicon substrate by implanting oxygen ions from a first predetermined portion of the silicon substrate where the resist is not applied, by jumping over a portion corresponding to the measurement diaphragm; . (C) enlarging the coated surface of the resist and implanting oxygen ions into the silicon substrate from a second predetermined location reduced from the first predetermined location by jumping over the first silicon oxide layer; A second ion implantation step of forming a silicon dioxide layer on the silicon substrate. (D) enlarging the coated surface of the resist, and implanting oxygen ions into the silicon substrate from a third predetermined location reduced from the second predetermined location by jumping over the second silicon oxide layer; A third ion implantation step of forming a silicon trioxide layer on the silicon substrate; (E) A gauge forming step of injecting predetermined ions into a portion corresponding to the measurement diaphragm to form a strain detecting element. (F) a lead forming step of injecting predetermined ions into a portion corresponding to the measurement diaphragm and forming a lead having a first end connected to the strain detecting element at a fourth predetermined location; (G) forming a communication hole from the surface of the silicon substrate to the first silicon oxide layer; (H) The first and the first holes are selectively etched from the communication holes.
A selective etching step for removing the second and third silicon oxide layers; (I) forming a silicon oxide film on the surface of the silicon substrate by sputtering to close the communication hole and form an insulating film on the surface of the silicon substrate;
Insulating film forming step. (J) After sputtering the electrode material on the surface of the silicon substrate,
An electrode forming step of forming an electrode on the other end of the lead by photolithography. It was adopted.

【0011】[0011]

【作用】以上の構成において、測定圧力が印加される
と、空隙室内の圧力との差に比例して、測定ダイアフラ
ムが撓み、歪み検出センサに歪みが印加され、この歪を
測定することにより、測定圧力が検出される。
In the above arrangement, when the measurement pressure is applied, the measurement diaphragm bends in proportion to the difference between the measurement pressure and the pressure in the gap chamber, and the strain is applied to the strain detection sensor. The measured pressure is detected.

【0012】しかして、測定ダイアフラムに過大圧が印
加された場合には、測定ダイアフラムは、バックアップ
部によりバックアップされる。以下、実施例に基づき詳
細に説明する。
When an excessive pressure is applied to the measurement diaphragm, the measurement diaphragm is backed up by the backup unit. Hereinafter, a detailed description will be given based on embodiments.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の要部
構成説明図である。11は、シリコン基板である。12
は、シリコン基板11に設けられ、シリコン基板11に
測定ダイアフラム13を形成する空隙室である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the present invention. 11 is a silicon substrate. 12
Is a void chamber provided on the silicon substrate 11 and forming the measurement diaphragm 13 on the silicon substrate 11.

【0014】121は、空隙室12の測定ダイアフラム
13をバックアップする面に設けられ、測定ダイアフラ
ム13が過大圧印加により変位した場合に、測定ダイア
フラム13の周縁部131に応力集中が生じない様に全
体として凹形状をなし階段状に形成されたバックアップ
部である。
Reference numeral 121 is provided on a surface of the cavity chamber 12 for backing up the measurement diaphragm 13, so that when the measurement diaphragm 13 is displaced by application of an excessive pressure, stress is not concentrated on the peripheral portion 131 of the measurement diaphragm 13. Is a backup portion formed in a concave shape and formed in a step shape.

【0015】14は、空隙室22と外部とを連通する連
通孔である。15は連通孔14を塞ぐと同時に、シリコ
ン基板11の表面に設けられた絶縁膜である。この場合
は、酸化シリコンが使用されている。
Reference numeral 14 denotes a communication hole for communicating the gap chamber 22 with the outside. Reference numeral 15 denotes an insulating film that covers the communication hole 14 and is provided on the surface of the silicon substrate 11. In this case, silicon oxide is used.

【0016】16は、測定ダイアフラム13に設けられ
た歪み検出センサである。歪み検出センサ16には、例
えば、ピエゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式
ストレンゲージ等が使用される。17は一端が歪検出セ
ンサ16に接続されたリードである。18はリード17
の他端に接続された電極である。
Reference numeral 16 denotes a distortion detection sensor provided on the measurement diaphragm 13. As the strain detection sensor 16, for example, a piezoresistive strain gauge, a vibrating strain gauge with fixed beams at both ends, or the like is used. Reference numeral 17 denotes a lead having one end connected to the strain detection sensor 16. 18 is the lead 17
Is an electrode connected to the other end.

【0017】以上の構成において、測定圧力Pmが印加
されると、空隙室12内の圧力(ほぼ真空)との差に比
例して、測定ダイアフラム13が撓み、歪み検出センサ
16に歪みが印加され、この歪を測定することにより、
測定圧力Pmが検出される。しかして、測定ダイアフラ
ム13に過大圧が印加された場合には、図2に示す如
く、測定ダイアフラム13は、バックアップ部121に
よりバックアップされる。
In the above configuration, when the measurement pressure Pm is applied, the measurement diaphragm 13 bends in proportion to the difference between the pressure in the gap chamber 12 (substantially vacuum), and strain is applied to the strain detection sensor 16. By measuring this distortion,
The measured pressure Pm is detected. Thus, when an excessive pressure is applied to the measurement diaphragm 13, the measurement diaphragm 13 is backed up by the backup unit 121 as shown in FIG.

【0018】この結果、空隙室12の測定ダイアフラム
13をバックアップする面に設けられ、測定ダイアフラ
ム13が過大圧印加により変位した場合に、測定ダイア
フラムの周縁部131に応力集中が生じない様に、全体
として凹形状をなし、階段状に形成されたバックアップ
部121を構成したので、過大圧が印加された場合に
も、測定ダイアフラムの周縁部131に応力が集中する
のが緩和され、過大圧特性が改善された半導体圧力セン
サが得られる。
As a result, the measurement diaphragm 13 is provided on the surface of the gap chamber 12 which backs up the measurement diaphragm 13, and when the measurement diaphragm 13 is displaced by the application of excessive pressure, stress concentration is not generated on the peripheral edge 131 of the measurement diaphragm 13. Since the backup portion 121 is formed in a concave shape and is formed in a step shape, stress concentration on the peripheral portion 131 of the measurement diaphragm is alleviated even when an excessive pressure is applied, and the overpressure characteristic is improved. An improved semiconductor pressure sensor is obtained.

【0019】このような装置は、図3〜図12に示すご
とくして製作する。 (a)図3はレジスト塗布工程を示す。シリコン基板1
01の所定個所に、レジスト102を塗布する。
Such an apparatus is manufactured as shown in FIGS. (A) FIG. 3 shows a resist coating step. Silicon substrate 1
01 is coated with a resist 102.

【0020】(b)図4は第1イオン注入工程を示す。
レジスト102が塗布されていない第1所定個所103
から、酸素イオンO+をシリコン基板101に、測定ダ
イアフラム対応部分104を飛び越えてイオン注入し、
第1酸化シリコン層105をシリコン基板101に形成
する。このようなイオン注入法は、注入時の電圧をコン
トロールすることにより、容易に実施可能である。
(B) FIG. 4 shows a first ion implantation step.
First predetermined location 103 where resist 102 is not applied
Then, oxygen ions O + are implanted into the silicon substrate 101 by jumping over the measurement diaphragm corresponding portion 104,
A first silicon oxide layer 105 is formed on a silicon substrate 101. Such an ion implantation method can be easily implemented by controlling the voltage at the time of implantation.

【0021】(c)図5は第2イオン注入工程を示す。
レジスト102の塗布面を拡大して、第1所定個所10
3より縮小された第2所定個所106から、酸素イオン
+をシリコン基板101に、第1酸化シリコン層10
5を飛び越えてイオン注入し、第2酸化シリコン層10
7をシリコン基板101に形成する。
(C) FIG. 5 shows a second ion implantation step.
The coating surface of the resist 102 is enlarged, and the first predetermined location 10
The oxygen ions O + are supplied to the silicon substrate 101 from the second predetermined portion 106 reduced from
5 is ion-implanted over the second silicon oxide layer 10
7 is formed on the silicon substrate 101.

【0022】(d)図6は第3イオン注入工程を示す。
レジスト102の塗布面を拡大して、第2所定個所10
6より縮小された第3所定個所108から、酸素イオン
+をシリコン基板101に、第2酸化シリコン層10
7を飛び越えてイオン注入し、第3酸化シリコン層10
9をシリコン基板101に形成する。
(D) FIG. 6 shows a third ion implantation step.
The application surface of the resist 102 is enlarged, and the second predetermined location 10
6, oxygen ions O + are supplied to the silicon substrate 101 from the third predetermined portion 108 which is smaller than the second silicon oxide layer 10.
7 is implanted, and the third silicon oxide layer 10 is implanted.
9 is formed on the silicon substrate 101.

【0023】(e)図7はゲージ形成工程を示す。測定
ダイアフラム対応部分104に、P+イオンを注入し歪
み検出素子111を形成する。 (f)図8はリード形成工程を示す。測定ダイアフラム
対応部分104に、P+イオンを注入し第4所定個所
に、一端が歪み検出素子111に接続されるリード11
2を形成する。
(E) FIG. 7 shows a gauge forming step. P + ions are implanted into the measurement diaphragm corresponding portion 104 to form the strain detection element 111. (F) FIG. 8 shows a lead forming step. P + ions are implanted into the measurement diaphragm corresponding portion 104, and a lead 11 having one end connected to the strain detecting element 111 is provided at a fourth predetermined location.
Form 2

【0024】(g)図9は連通孔形成工程を示す。シリ
コン基板101の表面より、第1酸化シリコン層105
に達する連通孔113を形成する。 (h)図10は選択エッチング工程を示す。連通孔11
3より選択エッチングにより、第1,第2,第3酸化シ
リコン層105,107,109を除去する。
(G) FIG. 9 shows a communication hole forming step. From the surface of the silicon substrate 101, the first silicon oxide layer 105
Is formed. (H) FIG. 10 shows a selective etching step. Communication hole 11
3, the first, second, and third silicon oxide layers 105, 107, and 109 are removed by selective etching.

【0025】(i)図11は連通孔閉塞、絶縁膜形成工
程を示す。シリコン基板101の表面に、酸化シリコン
114をスパッタリングにより成膜し、連通孔113を
塞ぐと共に、シリコン基板101の表面に絶縁膜を形成
する。
(I) FIG. 11 shows a step of closing a communication hole and forming an insulating film. A silicon oxide film 114 is formed on the surface of the silicon substrate 101 by sputtering to close the communication hole 113 and form an insulating film on the surface of the silicon substrate 101.

【0026】(j)図12は電極形成工程を示す。電極
材、この場合は、アルミニュウムをシリコン基板101
の表面にスパッタ後、フォトリソグラフィにより、リー
ド112の他端に電極115を形成する。
(J) FIG. 12 shows an electrode forming step. An electrode material, in this case, aluminum is applied to the silicon substrate 101.
The electrode 115 is formed on the other end of the lead 112 by photolithography after sputtering on the surface of the lead.

【0027】なお、前述の実施例においては、空隙室1
2は真空にすると説明したが、ゲージ圧力センサとして
使用する場合には、空隙室12を大気圧とすれば良いこ
とは勿論である。
In the above-described embodiment, the space 1
Although it has been described that 2 is a vacuum, when used as a gauge pressure sensor, it goes without saying that the gap chamber 12 may be set to the atmospheric pressure.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1請求
項によれば、空隙室の測定ダイアフラムをバックアップ
する面に設けられ、測定ダイアフラムが過大圧印加によ
り変位した場合に、測定ダイアフラムの周縁部に応力集
中が生じない様に、全体として凹形状をなし、階段状に
形成されたバックアップ部を構成したので、過大圧が印
加された場合にも、測定ダイアフラムの周縁部に応力が
集中するのが緩和され、過大圧特性が改善された半導体
圧力センサが得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the measuring diaphragm is displaced by the application of an excessive pressure, the measuring diaphragm is provided on the surface of the gap chamber for backing up the measuring diaphragm. Since the back-up part is formed in a concave shape as a whole so that stress concentration does not occur at the peripheral part, and the backup part is formed in a stepped shape, stress concentrates on the peripheral part of the measurement diaphragm even when excessive pressure is applied. Therefore, a semiconductor pressure sensor having improved overpressure characteristics can be obtained.

【0029】本発明の第2請求項によれば、過大圧特性
が改善された半導体圧力センサを実現できる半導体圧力
センサの製造方法が得られる。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor capable of realizing a semiconductor pressure sensor with improved overpressure characteristics.

【0030】従って、本発明によれば、耐過大圧特性が
向上された半導体圧力センサとその製造方法を実現する
ことが出来る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor pressure sensor with improved overpressure resistance and a method of manufacturing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of FIG. 1;

【図3】図1のレジスト塗布工程説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a resist coating step in FIG. 1;

【図4】図1の第1イオン注入工程説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of a first ion implantation step of FIG. 1;

【図5】図1の第2イオン注入工程説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a second ion implantation step of FIG. 1;

【図6】図1の第3イオン注入工程説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of a third ion implantation step of FIG. 1;

【図7】図1のゲージ形成工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory view of a gauge forming step of FIG. 1;

【図8】図1のリード形成工程説明図である。FIG. 8 is an explanatory view of a lead forming step of FIG. 1;

【図9】図1の連通孔形成工程説明図である。FIG. 9 is an explanatory view of a communication hole forming step of FIG. 1;

【図10】図1の選択エッチング工程説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a selective etching step in FIG. 1;

【図11】図1の連通孔閉塞、絶縁膜形成工程説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory view of a step of closing a communication hole and forming an insulating film in FIG. 1;

【図12】図1の電極形成工程説明図である。FIG. 12 is an explanatory view of an electrode forming step of FIG. 1;

【図13】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional example generally used in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 12 空隙室 121 バックアップ部 13 測定ダイアフラム 131 周縁部 14 連通孔 15 絶縁膜 16 歪み検出センサ 17 リード 18 電極 101 シリコン基板 102 レジスト 103 第1所定個所 104 測定ダイアフラム対応部分 105 第1酸化シリコン層 106 第2所定個所 107 第2酸化シリコン層 108 第3所定個所 109 第3酸化シリコン層 111 歪み検出素子 112 リード 113 連通孔 114 酸化シリコン層 115 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Silicon substrate 12 Gap room 121 Backup part 13 Measurement diaphragm 131 Peripheral part 14 Communication hole 15 Insulating film 16 Strain detection sensor 17 Lead 18 Electrode 101 Silicon substrate 102 Resist 103 First predetermined place 104 Measurement diaphragm corresponding portion 105 First silicon oxide layer 106 second predetermined location 107 second silicon oxide layer 108 third predetermined location 109 third silicon oxide layer 111 strain detection element 112 lead 113 communication hole 114 silicon oxide layer 115 electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−155774(JP,A) 特開 昭58−52882(JP,A) 特開 平7−49281(JP,A) 特開 平6−229860(JP,A) 特開 平6−221945(JP,A) 特開 平4−206663(JP,A) 特開 昭58−180927(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 9/04 H01L 29/84 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-155774 (JP, A) JP-A-58-52882 (JP, A) JP-A-7-49281 (JP, A) 229860 (JP, A) JP-A-6-221945 (JP, A) JP-A-4-2066663 (JP, A) JP-A-58-180927 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01L 9/04 H01L 29/84

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】測定圧を受圧する半導体圧力センサにおい
て、 シリコン基板と、 該シリコン基板に設けられエピタキシャル成長により作
られた測定ダイアフラムを形成し該ダイアフラムへの過
大圧印加に対するバックアップをなす所定の狭い隙間を
有し密閉された空隙室と、 該空隙室の前記測定ダイアフラムをバックアップする面
に設けられ前記測定ダイアフラムが過大圧印加により変
位した場合に該測定ダイアフラムの周縁部に応力集中が
生じない様に全体として凹形状をなし階段状に形成され
たバックアップ部と、 前記測定ダイアフラムに作り込まれた歪み検出素子とを
具備したことを特徴とする半導体圧力センサ。
1. A semiconductor pressure sensor for receiving a measurement pressure, comprising: a silicon substrate; a predetermined diaphragm provided on the silicon substrate; and a measurement diaphragm formed by epitaxial growth and serving as a backup for applying an excessive pressure to the diaphragm. And a closed space having a gap, and provided on a surface of the gap chamber for backing up the measurement diaphragm so that stress concentration does not occur at the peripheral edge of the measurement diaphragm when the measurement diaphragm is displaced by application of excessive pressure. A semiconductor pressure sensor, comprising: a backup part formed in a concave shape as a whole and formed stepwise; and a strain detecting element built in the measurement diaphragm.
【請求項2】測定圧を受圧する半導体圧力センサの製造
方法において、 以下の工程を有することを特徴とする半導体圧力センサ
の製造方法。 (a)シリコン基板の所定個所に、レジストを塗布する
レジスト塗布工程。 (b)該シリコン基板のレジストが塗布されていない第
1所定個所から、酸素イオンを測定ダイアフラム対応部
分を飛び越えてイオン注入し、第1酸化シリコン層を前
記シリコン基板に形成する第1イオン注入工程。 (c)前記レジストの塗布面を拡大して、前記第1所定
個所より縮小された第2所定個所から、酸素イオンを前
記シリコン基板に、前記第1酸化シリコン層を飛び越え
てイオン注入し、第2酸化シリコン層を前記シリコン基
板に形成する第2イオン注入工程。 (d)前記レジストの塗布面を拡大して、前記第2所定
個所より縮小された第3所定個所から、酸素イオンを前
記シリコン基板に、前記第2酸化シリコン層を飛び越え
てイオン注入し、第3酸化シリコン層をシリコン基板に
形成する第3イオン注入工程。 (e)前記測定ダイアフラム対応部分に、所定のイオン
を注入し歪み検出素子を形成するゲージ形成工程。 (f)前記測定ダイアフラム対応部分に、所定のイオン
を注入し第4所定個所に、一端が歪み検出素子に接続さ
れるリードを形成するリード形成工程。 (g)前記シリコン基板の表面より、第1酸化シリコン
層に達する連通孔を形成する連通孔形成工程。 (h)該連通孔より選択エッチングにより、前記第1,
第2,第3酸化シリコン層を除去する選択エッチング工
程。 (i)前記シリコン基板の表面に、酸化シリコンをスパ
ッタリングにより成膜し、前記連通孔を塞ぐと共に、前
記シリコン基板の表面に絶縁膜を形成する連通孔閉塞、
絶縁膜形成工程。 (j)電極材を前記シリコン基板の表面にスパッタ後、
フォトリソグラフィにより、前記リードの他端に電極を
形成する電極形成工程。
2. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor for receiving a measurement pressure, the method comprising the following steps. (A) A resist application step of applying a resist to a predetermined portion of a silicon substrate. (B) a first ion implantation step of forming a first silicon oxide layer on the silicon substrate by implanting oxygen ions from a first predetermined portion of the silicon substrate where the resist is not applied, by jumping over a portion corresponding to the measurement diaphragm; . (C) enlarging the coated surface of the resist and implanting oxygen ions into the silicon substrate from a second predetermined location reduced from the first predetermined location by jumping over the first silicon oxide layer; A second ion implantation step of forming a silicon dioxide layer on the silicon substrate. (D) enlarging the coated surface of the resist, and implanting oxygen ions into the silicon substrate from a third predetermined location reduced from the second predetermined location by jumping over the second silicon oxide layer; A third ion implantation step of forming a silicon trioxide layer on the silicon substrate; (E) A gauge forming step of injecting predetermined ions into a portion corresponding to the measurement diaphragm to form a strain detecting element. (F) a lead forming step of injecting predetermined ions into a portion corresponding to the measurement diaphragm and forming a lead having a first end connected to the strain detecting element at a fourth predetermined location; (G) forming a communication hole from the surface of the silicon substrate to the first silicon oxide layer; (H) The first and the first holes are selectively etched from the communication holes.
A selective etching step for removing the second and third silicon oxide layers; (I) forming a silicon oxide film on the surface of the silicon substrate by sputtering to close the communication hole and form an insulating film on the surface of the silicon substrate;
Insulating film forming step. (J) After sputtering the electrode material on the surface of the silicon substrate,
An electrode forming step of forming an electrode on the other end of the lead by photolithography.
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