JPH02202066A - 半導体圧力センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体圧力センサに関し、さらに詳しくは、
圧力を感知するゲージ抵抗の対を２組用いてブリッジ回
路が構成された圧力センサ部および前記圧力センサ部か
らの信号を増幅する増幅回路を半導体基板上に集積化し
てなる半導体圧力センサに関する。

［従来の技術］ 第２図は、従来例のこの種の半導体圧力センサの圧力セ
ンサ部１゜の断面図であり、同図において、２はＰ形で
結晶面が（１００）のシリコン単結晶の半導体基板、３
ｏは寄生トランジスタの発生を防止するためのフローテ
ィングコレクタとしてのＮ＋形の埋め込み拡散層、５は
Ｎ−形のエピタキシャル成長層、１２．１３はＰ形の分
離拡散層、１０ｏはこの分離拡散層１２．１３によって
分離形成された、例えば、１〜２１１ＩＩ口の大きさの
Ｎ−形のアイランド、４ｏはこの矩形のアイランドｌＯ
０の周辺部に拡散形成された４つのＰ形のゲージ抵抗（
図では２つのみが示されている）、１１゜はアイランド
１０．の電位をこの系の最高電位（−般には、電源電圧
ＶＣｃ　）に吊って、すなわち、各ゲージ抵抗４゜とア
イランド１０ｏとの間に逆バイアス電圧を印加してゲー
ジ抵抗４゜を電気的に絶縁するためのＡ１配線引き出し
用のＮ十形の拡散層である。

この圧力センサ部１゜の周辺には、該圧力センサ部ｌ。

からの信号を増幅する増幅回路などが、通常のバイポー
ラＩＣの製造技術によって形成される。さらに、この半
導体圧力センサは、裏面側がエツチングによって薄肉化
されてダイヤフラムとなっており、ゲージ抵抗４゜の形
成面と反対側の面で受圧する裏面受圧形となっている。

このような半導体圧力センサでは、圧力に感応して抵抗
値変化を示す前記ゲージ抵抗４Ｉｌｌの対を２組用いて
ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ）を構成してお
り、このブリッジ回路においては、ゲージ抵抗４゜の温
度変化が４つの各ゲージ抵抗４゜について全く同一であ
れば、原理的には、オフセット電圧の温度変化量、すな
わち、オフセットドリフトは零になる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第２図に示される従来例の半導体圧力センサ
においては、４つのゲージ抵抗４゜に対して、Ｎ″″形
のアイランド１０゜が共通に１つだけであり、このアイ
ランド１０．の電位を系の最高電位に吊るためのＡｌ配
線引き出し用のＮ十形の拡散層１１．も１つのゲージ抵
抗４゜の近傍に１つ形成されているだけであり、非対称
な構造となっている。したがって、ゲージ抵抗４゜とＮ
−形のアイランド１０ｏとの間に逆バイアス電圧が印加
されたときに、４つのゲージ抵抗４゜の、いわゆる、空
乏層の延びが不均一となって、温度特性が、Ｎ１形の拡
散層の近傍のゲージ抵抗４゜と他のゲージ抵抗４゜とで
異なることになり、オフセットドリフトが大きくなると
いう難点がある。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、圧
力センサ部および信号増幅回路を一体に集積化してなる
半導体圧力センサにおけるオフセットドリフトを低減す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、上述の目的を達成するために、圧力を感知
するゲージ抵抗の対を２組用いてブリッジ回路が構成さ
れた圧力センサ部および前記圧力センサ部からの信号を
増幅する増幅回路を半導体基板上に集積化してなる半導
体圧力センサにおいて、エピタキシャル層が形成された
前記半導体基板上に、分離拡散によって前記各ゲージ抵
抗に個別的に対応するアイランドがそれぞれ分離形成さ
れ、この各アイランドには、前記各ゲージ抵抗がそれぞ
れ形成されるととしに、各ゲージ抵抗との間で逆バイア
ス電圧を印加するための配線引き出し用の拡散層がそれ
ぞれ形成されている。

［作用］ 上記構成によれば、アイランドは、各ゲージ抵抗に個別
的に対応するように分離形成されるとともに、各アイラ
ンドには、逆バイアスを印加するための配線引き出し用
の拡散層がそれぞれ形成されているので、ゲージ抵抗と
アイランドとの間に逆バイアス電圧が印加されたときの
各ゲージ抵抗の空乏層の延びが均一となってゲージ抵抗
の位置による温度特性の差異がなくなり、これによって
、オフセットドリフトが減少することになる。

［実施例コ 以下、図面によって本発明の実施例について、詳細に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例の圧力センサ部１の断面図
であり、第２図の従来例に対応する部分には、同一の参
照符を付す。

この半導体圧力センサも、第２図の従来例と同様に、圧
力を感知するゲージ抵抗の対を２組用いてブリッジ回路
（ホイートストンブリッジ）が構成された圧力センサ部
１および前記圧力センサ部１からの信号を増幅する増幅
回路を半導体基板上に集積化して構成されている。

そして、この実施例では、オフセットドリフトを低減す
るために、圧力センサ部！を次のように構成している。

すなわち、比抵抗が数Ω〜数十ΩのＰ形で結晶面が（１
００）のシリコン単結晶の半導体基板２上に、寄生トラ
ンジスタの発生を防止するために、フローティングコレ
クタとしてのＮ十形の埋め込み拡散層３を形成する。こ
の埋め込み拡散層３は、後述のゲージ抵抗４が形成され
る領域に対応する領域に形成される。次に、比抵抗が数
ΩＣＩＩＩのＮ形のエピタキシャル層５が５〜１５μｍ
の厚さで形成される。

続いて、分離拡散によって埋め込み拡散層３を取り囲む
ようにＰ形の分離拡散層６〜９を形成し、これによって
、各ゲージ抵抗４に個別的に対応するように、Ｎ−形の
アイランドＩＯを、例えば、２００μ１口程度の大きさ
に分離形成する。

次に、ゲージ抵抗４に個別的に対応する４つのアイラン
ド１０（図では２つのアイランドのみか示されている）
に、Ｐ形のボロンを拡散してゲージ抵抗４をそれぞれ形
成する。すなわち、従来では、各ゲージ抵抗４゜は、１
〜２ａ＋＋ａ口の大きさの共通のＮ−形のアイランドｔ
Ｏ，に形成されたけれども、この実施例では、２００μ
ｍ口程度の大きさのＮ−形の個別のアイランド１０にそ
れぞれ形成される。さらに、ゲージ抵抗４が形成された
各アイランドＩＯには、ゲージ抵抗４とアイランドｌＯ
との間に逆バイアス電圧を印加してゲージ抵抗４を電気
的に絶縁するためのＡｔ配線引き出し用のＮ＋形の拡散
層１１がそれぞれ形成される。

このように、各ゲージ抵抗４に個別的に対応するように
Ｎ−形のアイランド１０を分離形成するとともに、この
各アイランドＩＯには、Ａｔ配線引き出し用のＮ＋形の
拡散層１１がそれぞれ形成されており、従来例に比べて
対称性が高く、各ゲージ抵抗４と各アイランド１０との
間に逆バイアス電圧が印加されたときの各ゲージ抵抗４
の空乏層の延びが均一なものとなり、ゲージ抵抗４の位
置による温度特性の差異がなくなり、これによって、オ
フセットドリフトが減少することになる。

さらに、この実施例では、フローティングコレクタとし
ての埋め込み拡散層３は、第２図の従来例に比べてその
面積を小さくしているので、従来例に比べて、エピタキ
シャル成長前の酸化膜除去工程などにおける、いわゆる
、スティン膜の発生が抑制されることになる。

なお、この実施例の圧力センサ部１の周辺には、該圧力
センサ部ｌからの信号を増幅する増幅回路などが、通常
のバイポーラｔＣの製造技術によって形成されている。

また、圧力センサ部１は、裏面側がエツチングによって
薄肉化されてダイヤフラムとされ、ゲージ抵抗４の形成
面と反対側の面で受圧するようになっている。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ゲージ抵抗に個別的に対
応するようにアイランドを形成するとともに、各アイラ
ンドに、各ゲージ抵抗との間で逆バイアス電圧を印加す
るための配線引き出し用の拡散層を形成しているので、
従来例に比へて各ゲージ抵抗の温度特性が均一となり、
これによって、オフセットドリフトが低減されることに
なり、半導体圧力センサの零点補償を容易に行なうこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧力センサ部の断面図、第
２図は従来例の圧力センサ部の断面図である。 １、ｔｏ・・・圧力センサ部、２・・・半導体基板、Ｉ
Ｏ＋０．・・・アイランド、４，４ｏ・・・ゲージ抵抗
、１１゜１ｉｏ・・・Ａ１配線引き出し用拡散層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧力を感知するゲージ抵抗の対を２組用いてブリ
   ッジ回路が構成された圧力センサ部および前記圧力セン
   サ部からの信号を増幅する増幅回路を半導体基板上に集
   積化してなる半導体圧力センサにおいて、 エピタキシャル層が形成された前記半導体基板上に、分
   離拡散によって前記各ゲージ抵抗に個別的に対応するア
   イランドがそれぞれ分離形成され、この各アイランドに
   は、前記各ゲージ抵抗がそれぞれ形成されるとともに、
   各ゲージ抵抗との間で逆バイアス電圧を印加するための
   配線引き出し用の拡散層がそれぞれ形成されてなる半導
   体圧力センサ。