JPH02116174A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH02116174A JPH02116174A JP27002988A JP27002988A JPH02116174A JP H02116174 A JPH02116174 A JP H02116174A JP 27002988 A JP27002988 A JP 27002988A JP 27002988 A JP27002988 A JP 27002988A JP H02116174 A JPH02116174 A JP H02116174A
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- layer
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 24
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
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- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体圧力センサの構造に関し、特に半導体圧
力センサの構造上存在するＰＮジャンクションの電位を
固定し、これによりＰＮジャンクション間のリーク電流
を抑制し、圧力測定を高精度化、高信頼性を目的とする
半導体圧力センサの構造に関する。
力センサの構造上存在するＰＮジャンクションの電位を
固定し、これによりＰＮジャンクション間のリーク電流
を抑制し、圧力測定を高精度化、高信頼性を目的とする
半導体圧力センサの構造に関する。
［従来の技術］
従来この種の半導体圧力センサには、第４図に示すよう
にＰ型基板４１にＮ型エピタキシャル層（以下、エビ層
と称す）４２を成長させたエピタキシャル基板（以下、
エビ基板と称す）を使用していた。ダイアフラム４３の
Ｎ型エピ層４２上の位置にゲージ抵抗４４がホイートス
トンブリッジを構成するように４個形成してあった。ゲ
ージ抵抗４４はＮ型エピ層４２にＰ型不純物を拡散して
〜形成したＰ型拡散領域で構成されていた。このゲージ
抵抗４４の抵抗値が、被測定流体の圧力に起因するダイ
アフラム上の歪によって変イヒし、ホイートストンブリ
ッジのバランスが変化して圧力に比例した出力が得られ
る構造となっていた。
にＰ型基板４１にＮ型エピタキシャル層（以下、エビ層
と称す）４２を成長させたエピタキシャル基板（以下、
エビ基板と称す）を使用していた。ダイアフラム４３の
Ｎ型エピ層４２上の位置にゲージ抵抗４４がホイートス
トンブリッジを構成するように４個形成してあった。ゲ
ージ抵抗４４はＮ型エピ層４２にＰ型不純物を拡散して
〜形成したＰ型拡散領域で構成されていた。このゲージ
抵抗４４の抵抗値が、被測定流体の圧力に起因するダイ
アフラム上の歪によって変イヒし、ホイートストンブリ
ッジのバランスが変化して圧力に比例した出力が得られ
る構造となっていた。
［発明が解決しようとする問題点コ
上述した従来の半導体圧力センサては、ゲージ抵抗４４
を構成するＰ型拡散領域がＮ型エビ層４２に形成されて
いるので、Ｐ型拡散領域とＮ型エピ層４２０間にＰＮジ
ャンクションが存在していた。従来は、Ｎ型エビ層４２
の電位を固定していなかったため、使用時にＰ型拡散領
域の方がＮ型エビＮ４２より高い電位になりやすく、Ｐ
型拡散領域からＮ型エビ層へ不必要なリーク電流が発生
することがあった。
を構成するＰ型拡散領域がＮ型エビ層４２に形成されて
いるので、Ｐ型拡散領域とＮ型エピ層４２０間にＰＮジ
ャンクションが存在していた。従来は、Ｎ型エビ層４２
の電位を固定していなかったため、使用時にＰ型拡散領
域の方がＮ型エビＮ４２より高い電位になりやすく、Ｐ
型拡散領域からＮ型エビ層へ不必要なリーク電流が発生
することがあった。
Ｐ型拡散領域からエビ層４２へのリーク電流は、Ｎ型エ
ビ層４２の電位に依存し、Ｎ型エビ層４２の電位は電源
投入時の諸条件（温度、湿度、シリコンの表面状態等）
により決まり、かなりばらついていた。その結果、Ｐ型
拡散領域からエビ層４２へのリーク電流はデバイスや使
用条件によってばらつき、従来の半導体圧力センサては
測定精度や信頼性を損なうという欠点があった。
ビ層４２の電位に依存し、Ｎ型エビ層４２の電位は電源
投入時の諸条件（温度、湿度、シリコンの表面状態等）
により決まり、かなりばらついていた。その結果、Ｐ型
拡散領域からエビ層４２へのリーク電流はデバイスや使
用条件によってばらつき、従来の半導体圧力センサては
測定精度や信頼性を損なうという欠点があった。
また、Ｐ型基板４１の電位も固定していなかったので、
Ｎ型エビ層４２とＰ型基板４１との間にもリーク電流が
発生する可能性が高く、この間のリーク電流によってＮ
型エビＮ４２の電位が一定しないことも問題であった。
Ｎ型エビ層４２とＰ型基板４１との間にもリーク電流が
発生する可能性が高く、この間のリーク電流によってＮ
型エビＮ４２の電位が一定しないことも問題であった。
特に、このＰ型基板４１とＮ型エビ層４２との間のリー
ク電流は、チップの端面がむき出しの場合に発生しやす
かったという問題もあった。
ク電流は、チップの端面がむき出しの場合に発生しやす
かったという問題もあった。
［発明の従来技術に対する相違点コ
上述したように従来の半導体圧力センサはＮ型エビ層４
２やＰ型基板４１等の電位を固定していなかったが、本
発明ではＮ型エビ層やＰ型基板等の電位を固定するとい
う相違点と、回路形成領域（エビ層、基板）とスクライ
ブ領域（チップの端面）とを電気的に絶縁するという相
違点を有する。
２やＰ型基板４１等の電位を固定していなかったが、本
発明ではＮ型エビ層やＰ型基板等の電位を固定するとい
う相違点と、回路形成領域（エビ層、基板）とスクライ
ブ領域（チップの端面）とを電気的に絶縁するという相
違点を有する。
［問題点を解決するための手段］
本発明の要旨は半導体基板の第１導伝性の活性層中に第
２導伝性の抵抗領域を形成し、該抵抗領域の抵抗値の変
化に基づき圧力を測定する半導体圧力センサにおいて、
上記活性層と上記抵抗領域との間に形成されるＰＮ接合
に印加される電位を固定させたことである。また、上記
活性層を上記抵抗領域の形成される回路領域と、その周
囲の周辺領域とに区分し、回路領域と周辺領域とを電気
的に絶縁にしてもよい。
２導伝性の抵抗領域を形成し、該抵抗領域の抵抗値の変
化に基づき圧力を測定する半導体圧力センサにおいて、
上記活性層と上記抵抗領域との間に形成されるＰＮ接合
に印加される電位を固定させたことである。また、上記
活性層を上記抵抗領域の形成される回路領域と、その周
囲の周辺領域とに区分し、回路領域と周辺領域とを電気
的に絶縁にしてもよい。
［実施例コ
以下、この発明の実施例を図を用いて説明する。
第１図は本発明の第１実施例にかかる半導体圧力センサ
の断面図であり、Ｐ型基板１上にＮ型エピタキシャル層
（以下、エビ層と称す）２を積層した基板を、エツチン
グによって加工してダイアフラム３を形成している。Ｎ
型エビ層２のダイアフラム３上の位置にゲージ抵抗４を
不純物の拡散もしくはイオン注入によって形成する。ゲ
ージ抵抗４はＮ型エピ層２上に形成するのでＰ型の拡散
抵抗になる。このＰ型拡散抵抗（ゲージ抵抗４）とＮ型
エビ層２の電位を固定するために、Ｎ型エビ層２に不純
物を拡散してエビ層固定領域５を形成する。また、Ｐ型
基板１の電位固定のために絶縁Ｎ６をチップの周辺部に
、ゲージ抵抗４やエビ層固定領域５を内部に囲うように
環状に形成する。
の断面図であり、Ｐ型基板１上にＮ型エピタキシャル層
（以下、エビ層と称す）２を積層した基板を、エツチン
グによって加工してダイアフラム３を形成している。Ｎ
型エビ層２のダイアフラム３上の位置にゲージ抵抗４を
不純物の拡散もしくはイオン注入によって形成する。ゲ
ージ抵抗４はＮ型エピ層２上に形成するのでＰ型の拡散
抵抗になる。このＰ型拡散抵抗（ゲージ抵抗４）とＮ型
エビ層２の電位を固定するために、Ｎ型エビ層２に不純
物を拡散してエビ層固定領域５を形成する。また、Ｐ型
基板１の電位固定のために絶縁Ｎ６をチップの周辺部に
、ゲージ抵抗４やエビ層固定領域５を内部に囲うように
環状に形成する。
この絶縁層６によってエビ層２は内部の回路形成部７と
外部とに電気的に絶縁される。
外部とに電気的に絶縁される。
ゲージ抵抗４はアルミパッド８によって、またエビ層固
定領域５はアルミパッド９、絶縁層６はアルミパッド１
０によって外部で接続することができる。
定領域５はアルミパッド９、絶縁層６はアルミパッド１
０によって外部で接続することができる。
第２図は本実施例の半導体圧力センサの等価回路図で、
ゲージ抵抗４ （Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）は、ホイー
トストンブリッジ２１を形成している。
ゲージ抵抗４ （Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）は、ホイー
トストンブリッジ２１を形成している。
このホイートストンブリッジ２１は電源ＶＤＤとグラン
ドの間に接続され、ホイートストンブリッジ２１とパラ
レルに保護ダイオードＤＩが設けられている。この保護
ダイオードＤ１は第１図のＮ型エビ層２とＰ型基板１に
よって構成してあり、電気的には絶縁層６用のアルミパ
ッド１０をグランドに、エビ層固定領域５用のアルミパ
ッド９を電源ＶＤＤに接続することで実現している。
ドの間に接続され、ホイートストンブリッジ２１とパラ
レルに保護ダイオードＤＩが設けられている。この保護
ダイオードＤ１は第１図のＮ型エビ層２とＰ型基板１に
よって構成してあり、電気的には絶縁層６用のアルミパ
ッド１０をグランドに、エビ層固定領域５用のアルミパ
ッド９を電源ＶＤＤに接続することで実現している。
第２図の接続によってＮ型エピ層２の回路形成部はエビ
層固定領域５を介して電源電圧に、Ｐ型基板１（絶縁層
６）はグランドレベルに電位が固定される。この結果、
ゲージ抵抗の電位は最高て電源電圧ＶＤＤとおなしレベ
ルなので、ゲージ抵抗４とＮ型エピ層２の回路形成部７
の電位との関係は常に一定か、エピＮ７の方が高レベル
になる。
層固定領域５を介して電源電圧に、Ｐ型基板１（絶縁層
６）はグランドレベルに電位が固定される。この結果、
ゲージ抵抗の電位は最高て電源電圧ＶＤＤとおなしレベ
ルなので、ゲージ抵抗４とＮ型エピ層２の回路形成部７
の電位との関係は常に一定か、エピＮ７の方が高レベル
になる。
従って、ゲージ抵抗４とＮ型エピ層７間のＰＮジャンク
ションは常に逆バイアスされて電流は流れない。またＮ
型エピ層とＰ型基板の関係もこれと同様で常に逆バイア
スされているので電流は流れない。
ションは常に逆バイアスされて電流は流れない。またＮ
型エピ層とＰ型基板の関係もこれと同様で常に逆バイア
スされているので電流は流れない。
また、絶縁Ｎ６が回路形成部７のエビ層をチップ端のエ
ビ層から絶縁し、シールドしているので、チップ端面か
らくる影響からセンサを保護している。
ビ層から絶縁し、シールドしているので、チップ端面か
らくる影響からセンサを保護している。
第３図は本発明の第２実施例にかかる半導体圧力センサ
の断面図で、Ｐ型基板３１上にＮウェル３２が形成しで
ある基板を、エツチングによって加工してダイアフラム
３３を形成した。Ｎウェル３２のダイアフラム３３上の
位置にゲージ抵抗３４を不純物の拡散、もしくはイオン
注入によって形成する。ゲージ抵抗３４はＮウェル３２
上に形成するのでＰ型の拡散抵抗になる。このＮウェル
３２の電位を固定するために、Ｎウェル３２内に不純物
を拡散してＮウェル固定領域３５を形成する。また、Ｐ
型基板３１の電位固定のためにＰ型基板固定領域３６を
チップの周辺部にゲージ抵抗３４やＮウェル３２を内部
に囲うように環状に形成する。
の断面図で、Ｐ型基板３１上にＮウェル３２が形成しで
ある基板を、エツチングによって加工してダイアフラム
３３を形成した。Ｎウェル３２のダイアフラム３３上の
位置にゲージ抵抗３４を不純物の拡散、もしくはイオン
注入によって形成する。ゲージ抵抗３４はＮウェル３２
上に形成するのでＰ型の拡散抵抗になる。このＮウェル
３２の電位を固定するために、Ｎウェル３２内に不純物
を拡散してＮウェル固定領域３５を形成する。また、Ｐ
型基板３１の電位固定のためにＰ型基板固定領域３６を
チップの周辺部にゲージ抵抗３４やＮウェル３２を内部
に囲うように環状に形成する。
ゲージ抵抗３４はアルミパッド３７によって、またＮウ
ェル固定領域３５はアルミパッド３８、Ｐ型基板固定領
域３６はアルミパッド３９によって外部で接続すること
ができる。
ェル固定領域３５はアルミパッド３８、Ｐ型基板固定領
域３６はアルミパッド３９によって外部で接続すること
ができる。
第３図に示した第２実施例の場合も第１実施例と同様に
、第２図に示した等価回路図で表現できる。ゲージ抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はホイートストンブリッジ２１
を形成して、電源ＶＤＤとグランドの間に接続され、パ
ラレルに保護ダイオードＤ１がある。この保護ダイオー
ドＤ１は第３図のＮウェル３２とＰ型基板３１によって
構成してあり、Ｐ型基板固定領域３６用のアルミパッド
３９をグランドに、Ｎウェル固定領域３５用のアルミパ
ッド３８を電源ＶＤＤに接続することで実現している。
、第２図に示した等価回路図で表現できる。ゲージ抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はホイートストンブリッジ２１
を形成して、電源ＶＤＤとグランドの間に接続され、パ
ラレルに保護ダイオードＤ１がある。この保護ダイオー
ドＤ１は第３図のＮウェル３２とＰ型基板３１によって
構成してあり、Ｐ型基板固定領域３６用のアルミパッド
３９をグランドに、Ｎウェル固定領域３５用のアルミパ
ッド３８を電源ＶＤＤに接続することで実現している。
第２図の接続によってＮウェル３２（Ｎウェル固定領域
３５）は電源電圧に、Ｐ型基板３１（Ｐ型基板固定領域
３６）はグランドレベルに電位が固定され、ゲージ抵抗
３４とＮウェル３２の電位の関係は常に同レベルか、Ｎ
ウェル３２の方が高レベルになる。
３５）は電源電圧に、Ｐ型基板３１（Ｐ型基板固定領域
３６）はグランドレベルに電位が固定され、ゲージ抵抗
３４とＮウェル３２の電位の関係は常に同レベルか、Ｎ
ウェル３２の方が高レベルになる。
従ってゲージ抵抗３４とＮウェル３２間のＰＮジャンク
ションは常に逆バイアスされて電流は流れない。またＮ
ウェル３２とＰ型基板３１の関係もこれと同様で常に逆
バイアスされているので電流は流れない。
ションは常に逆バイアスされて電流は流れない。またＮ
ウェル３２とＰ型基板３１の関係もこれと同様で常に逆
バイアスされているので電流は流れない。
［発明の効果］
本発明の半導体圧力センサにおいては、Ｐ型基板とＮ型
エピＮ（もしくはＮウェル）の電位を固定可能にするこ
とにより次の様な効果を有する。
エピＮ（もしくはＮウェル）の電位を固定可能にするこ
とにより次の様な効果を有する。
（１）ゲージ抵抗とＮ型エピ層（もしくはＮウェル）の
電位を逆バイアスに固定することで、この間のリーク電
流の発生を防止できる。
電位を逆バイアスに固定することで、この間のリーク電
流の発生を防止できる。
（２）Ｐ型基板とＮ型エピ層（もしくはＮウェル）の電
位を固定することて、この間のリーク電流の発生を防止
できる。
位を固定することて、この間のリーク電流の発生を防止
できる。
（３）絶縁層をＮ型エピ層の回路形成部の周辺に形成す
ることで、チップ端面の電気的影響からセンサを遮蔽で
きる。
ることで、チップ端面の電気的影響からセンサを遮蔽で
きる。
上述したような効果によって半導体圧力センサの測定精
度、信頼性を向上させることが可能である。
度、信頼性を向上させることが可能である。
第１図は本発明の第１実施例にかかる半導体圧力センサ
の構造を示す断面図、第２図は第１実施例にかかる半導
体圧力センサの等価回路図、第３図は本発明の第２実施
例にかかる半導体圧力センサの構造を示す断面図、第４
図は従来の半導体圧力センサ構造を示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・Ｐ型基板、２・・・・・・
・・・・・・Ｎ型エビ層、３・・・・・・・・・・・・
ダイアフラム、４・・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗
、５・・・・・・・・・・・・Ｎ型エピ層固定領域、６
・・・・・・・・・・・・絶縁層、 ７・・・・・・・・・・・・回路形成部のエビ層、８．
９．１０・・・・・・・アルミパッド、２１・・・・・
・・・・ホイートストンブリッジ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４・・・・・・ゲージ抵抗、Ｄｌ・・・・・・・・・
・・・・保護ダイオード、３１・・・・・・・・・・・
・・Ｐ型基板、３２・・・・・・・・・・・・・Ｎウェ
ル、３３・・・・・・・・・・・・・ダイアフラム、３
４・・・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗、３５・・・
・・・・・・・・・Ｎウェル固定領域、３６・・・・・
・・・・・・・Ｐ型基板固定領域、３７．３８．３９・
・・・・・アルミパッド、４１・・・・・・・・・・・
・Ｐ型基板、４２・・・・・・・・・・・・Ｎ型エビ層
、４３・・・・・・・・・・・・ダイアフラム、４４・
・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗。
の構造を示す断面図、第２図は第１実施例にかかる半導
体圧力センサの等価回路図、第３図は本発明の第２実施
例にかかる半導体圧力センサの構造を示す断面図、第４
図は従来の半導体圧力センサ構造を示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・Ｐ型基板、２・・・・・・
・・・・・・Ｎ型エビ層、３・・・・・・・・・・・・
ダイアフラム、４・・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗
、５・・・・・・・・・・・・Ｎ型エピ層固定領域、６
・・・・・・・・・・・・絶縁層、 ７・・・・・・・・・・・・回路形成部のエビ層、８．
９．１０・・・・・・・アルミパッド、２１・・・・・
・・・・ホイートストンブリッジ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４・・・・・・ゲージ抵抗、Ｄｌ・・・・・・・・・
・・・・保護ダイオード、３１・・・・・・・・・・・
・・Ｐ型基板、３２・・・・・・・・・・・・・Ｎウェ
ル、３３・・・・・・・・・・・・・ダイアフラム、３
４・・・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗、３５・・・
・・・・・・・・・Ｎウェル固定領域、３６・・・・・
・・・・・・・Ｐ型基板固定領域、３７．３８．３９・
・・・・・アルミパッド、４１・・・・・・・・・・・
・Ｐ型基板、４２・・・・・・・・・・・・Ｎ型エビ層
、４３・・・・・・・・・・・・ダイアフラム、４４・
・・・・・・・・・・・ゲージ抵抗。
Claims (2)
- （１）半導体基板の第１導伝性の活性層中に第２導伝性
の抵抗領域を形成し、該抵抗領域の抵抗値の変化に基づ
き圧力を測定する半導体圧力センサにおいて、 上記活性層と上記抵抗領域との間に形成されるＰＮ接合
に印加される電位を固定させたことを特徴とする半導体
圧力センサ。 - （２）上記活性層を上記抵抗領域の形成される回路領域
と、その周囲の周辺領域とに区分し、回路領域と周辺領
域とを電気的に絶縁した特許請求の範囲第１項記載の半
導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27002988A JPH02116174A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27002988A JPH02116174A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116174A true JPH02116174A (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=17480541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27002988A Pending JPH02116174A (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02116174A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218717B1 (en) | 1998-01-16 | 2001-04-17 | Denso Corporation | Semiconductor pressure sensor and manufacturing method therefof |
| US6933582B2 (en) | 2002-07-22 | 2005-08-23 | Denso Corporation | Semiconductor sensor having a diffused resistor |
| JP2008134185A (ja) * | 2006-11-29 | 2008-06-12 | Murata Mfg Co Ltd | センサ装置 |
| JP2014055933A (ja) * | 2012-08-10 | 2014-03-27 | Denso Corp | 半導体物理量センサおよびその製造方法 |
| JP2015045512A (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 株式会社デンソー | 半導体圧力センサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734373A (en) * | 1980-08-09 | 1982-02-24 | Nippon Denso Co Ltd | Silicon diaphragm |
| JPS5878470A (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力検出装置 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP27002988A patent/JPH02116174A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5734373A (en) * | 1980-08-09 | 1982-02-24 | Nippon Denso Co Ltd | Silicon diaphragm |
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