JPH03208375A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH03208375A JPH03208375A JP146990A JP146990A JPH03208375A JP H03208375 A JPH03208375 A JP H03208375A JP 146990 A JP146990 A JP 146990A JP 146990 A JP146990 A JP 146990A JP H03208375 A JPH03208375 A JP H03208375A
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- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
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- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、ゲージ抵抗の温度依存性をより直線的に作
り込まれたノリコンタイヤフラム形の半導体圧力センサ
に関するものである。
り込まれたノリコンタイヤフラム形の半導体圧力センサ
に関するものである。
［従来の技術］
／リコン半導体圧カセンサは、一般に、／リコン半導体
チップの一部に厚さ数十μｍという極めて薄いダイヤフ
ラムを形成し、この部分を起歪させることによりタイヤ
フラム上にあらかじめン１ノコン半導体ＩＣ製造技術を
用いて形成されたゲ／抵抗に大きな応力を印加すること
によって、ケシ抵抗に数％の抵抗変化を誘起し、これを
電気的な信号に変換して圧力を検出する。
チップの一部に厚さ数十μｍという極めて薄いダイヤフ
ラムを形成し、この部分を起歪させることによりタイヤ
フラム上にあらかじめン１ノコン半導体ＩＣ製造技術を
用いて形成されたゲ／抵抗に大きな応力を印加すること
によって、ケシ抵抗に数％の抵抗変化を誘起し、これを
電気的な信号に変換して圧力を検出する。
ところで、シリコン半導体圧力センサは、圧力測定環境
温度が一３０°Ｃ〜ｉｏｏ°Ｃの間で正常に動作するこ
とが一般に要求される。
温度が一３０°Ｃ〜ｉｏｏ°Ｃの間で正常に動作するこ
とが一般に要求される。
しかし、シリコン半導体はその電気的性質が温度に大き
く依存するという特徴があり、従ってケシ抵抗の抵抗値
も、抵抗の変化率も共に温度によって変化してしまう。
く依存するという特徴があり、従ってケシ抵抗の抵抗値
も、抵抗の変化率も共に温度によって変化してしまう。
通常、／リコン半導体のゲージ抵抗はオフセットの温度
変化（以下オフセットドリフト）をできるだけ小さくす
るため、フルブリッジ結線されることが多い。
変化（以下オフセットドリフト）をできるだけ小さくす
るため、フルブリッジ結線されることが多い。
さて、上記のゲージ抵抗は一般に、次のようにして形成
する。まず、Ｎ形シリコン半導体基板を酸化して熱酸化
膜を形成した後、公知の写真製版食刻技術により窓明け
を行い、窓明は部分を再度溝＜（約９００人）酸化する
。その後、ボロンイオン数−ｋｅＶに加速して注入し、
その後注入により乱れた／リコン結晶を〜１１００℃程
度の高温加熱処理によって回復させると同時に拡散して
ゲージ抵抗が形成される。
する。まず、Ｎ形シリコン半導体基板を酸化して熱酸化
膜を形成した後、公知の写真製版食刻技術により窓明け
を行い、窓明は部分を再度溝＜（約９００人）酸化する
。その後、ボロンイオン数−ｋｅＶに加速して注入し、
その後注入により乱れた／リコン結晶を〜１１００℃程
度の高温加熱処理によって回復させると同時に拡散して
ゲージ抵抗が形成される。
［発明が解決しようとする課題］
上記のような従来の半導体圧力センサでは、不純物のボ
ロン原子がシリコン半導体基板の深さ方向に連続して分
布したゲージ抵抗であるため、その温度特性もそれら分
布抵抗が合成されたものとなる。このため、均一なボロ
ン濃度のシリコン半導体の温度特性とは相当な隔たりの
ある値となる。
ロン原子がシリコン半導体基板の深さ方向に連続して分
布したゲージ抵抗であるため、その温度特性もそれら分
布抵抗が合成されたものとなる。このため、均一なボロ
ン濃度のシリコン半導体の温度特性とは相当な隔たりの
ある値となる。
ところで、このようにして得られたゲージ抵抗の温度特
性は温度に対する直線性が湾曲することが知られている
が、このことは、ンリフン半導体圧カセンサのスパン電
圧の温度依存性を外部回路によって補償する場合、十分
に補償しきれないという問題を新たに発生させていた。
性は温度に対する直線性が湾曲することが知られている
が、このことは、ンリフン半導体圧カセンサのスパン電
圧の温度依存性を外部回路によって補償する場合、十分
に補償しきれないという問題を新たに発生させていた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ケージ抵抗の温度特性を均一なホロン濃度
のシリコン半導体で予想される直線に近い温度特性に近
つけ、ン’Ｉフン半導体圧力センサの外部回路による温
度補償をより精度よく行うことができる半導体圧力セン
サを得ることを目的とする。
れたもので、ケージ抵抗の温度特性を均一なホロン濃度
のシリコン半導体で予想される直線に近い温度特性に近
つけ、ン’Ｉフン半導体圧力センサの外部回路による温
度補償をより精度よく行うことができる半導体圧力セン
サを得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明による半導体圧力センサのゲージ抵抗は、深さ
方向にボロン不純物濃度が均一、増大してなるものであ
る。
方向にボロン不純物濃度が均一、増大してなるものであ
る。
［作 用］
この発明においては、ゲージ抵抗中を流れる電流の大部
分は、ボロン不純物が均一、増大した部分を流れるので
、ゲージ抵抗の抵抗値も、また温度特性もこの部分に支
配的に影響される。
分は、ボロン不純物が均一、増大した部分を流れるので
、ゲージ抵抗の抵抗値も、また温度特性もこの部分に支
配的に影響される。
［実施例］
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図はこの発明を適用して作られた半導体圧力センサ
のチップ構造を示す断面図で、図；こお％ｚて、（１）
はＮ形ンリコン半導体基板、（２）はＮ形シｌ）コン半
導体基板（１）の表面に形成された熱酸化膜、（３）は
熱酸化膜（２）上を写真製版食刻技術（こよ１つ窓明け
し、ボロンイオンを注入して形成されたケージ抵抗、（
４）はゲージ抵抗（３）を結合するＰ゛拡散層、（５）
はＰ°拡散層（４）上に形成され外部と接続するための
ボンディングバット、（６）はＮ形シリコン半導体基板
（１）の裏面を化学エツチングにより彫り込み形成した
ダイヤフラムを示す。
のチップ構造を示す断面図で、図；こお％ｚて、（１）
はＮ形ンリコン半導体基板、（２）はＮ形シｌ）コン半
導体基板（１）の表面に形成された熱酸化膜、（３）は
熱酸化膜（２）上を写真製版食刻技術（こよ１つ窓明け
し、ボロンイオンを注入して形成されたケージ抵抗、（
４）はゲージ抵抗（３）を結合するＰ゛拡散層、（５）
はＰ°拡散層（４）上に形成され外部と接続するための
ボンディングバット、（６）はＮ形シリコン半導体基板
（１）の裏面を化学エツチングにより彫り込み形成した
ダイヤフラムを示す。
上記のように構成された半導体圧力センサを製造する場
合には、Ｎ形シリコン半導体基板（１）を化学洗浄した
後、水蒸気酸化してＮ形シリコン半導体基板（１）表面
に約７０００人の熱酸化膜（Ｓｉｎ、膜）を形成する。
合には、Ｎ形シリコン半導体基板（１）を化学洗浄した
後、水蒸気酸化してＮ形シリコン半導体基板（１）表面
に約７０００人の熱酸化膜（Ｓｉｎ、膜）を形成する。
次に、ゲージ抵抗（３）を相互に低抵抗の拡散層で結合
し、また外部と接続するために高濃度にボロンを拡散し
たＰ゛拡散層（４）を公知の写真食刻技術、拡散技術に
より形成してボンディングバットを形成する。次に、拡
散マスクに使った熱酸化膜を一旦弗酸により全面除去し
、今度は約４５００人の薄い熱酸化膜（２）を水蒸気酸
化によりつけなおし、ゲージ抵抗（３）の写真製版精度
を上げる工夫を施した後、写真製版、酸化膜エツチング
を行い酸化膜の窓明けを行う。続いてイオン注入前酸化
を実施し、ケージ抵抗（３）の窓明は部に約９００人の
熱酸化膜をつけ、イオン注入によるダメージを避ける処
置を施した後、ボロンイオンを注入する。
し、また外部と接続するために高濃度にボロンを拡散し
たＰ゛拡散層（４）を公知の写真食刻技術、拡散技術に
より形成してボンディングバットを形成する。次に、拡
散マスクに使った熱酸化膜を一旦弗酸により全面除去し
、今度は約４５００人の薄い熱酸化膜（２）を水蒸気酸
化によりつけなおし、ゲージ抵抗（３）の写真製版精度
を上げる工夫を施した後、写真製版、酸化膜エツチング
を行い酸化膜の窓明けを行う。続いてイオン注入前酸化
を実施し、ケージ抵抗（３）の窓明は部に約９００人の
熱酸化膜をつけ、イオン注入によるダメージを避ける処
置を施した後、ボロンイオンを注入する。
このとき、注入加速電圧は通常のイオン注入法では一定
加速電圧で行うのであるが、ここでは注入加速電圧を数
＋ｋｅＶから画数＋ｋｅＶまで連続的または離散的に変
化させてイオン注入を行う。イオン注入では加速電圧が
上がると、それだけシリコン半導体基板（１）中に深く
イオンが侵入するので、第２図で示すようにボロン原子
の深さ方向の分布が台形状となり、第３図の従来の一定
加速電圧で注入した場合に得られる放物線状の分布と異
った分布となる。なお、第２図および第３図において、
実線は注入した後のボロン不純物の分布状態で、点線は
熱処理後の最終的は分布を示す。台形状の山の部分は深
さ方向のボロン不純物濃度が近似的にほぼ均一と見なせ
る。しかもこの部分でゲージ抵抗（３）の抵抗値、温度
特性が大部分支配される。ゲージ抵抗（１）の部分の深
さ方向の不純物濃度が均一であれば、抵抗値を予測計算
することも、また温度特性を予測することも容易である
ので、ウェハプロセス条件を容易に決定することができ
る。
加速電圧で行うのであるが、ここでは注入加速電圧を数
＋ｋｅＶから画数＋ｋｅＶまで連続的または離散的に変
化させてイオン注入を行う。イオン注入では加速電圧が
上がると、それだけシリコン半導体基板（１）中に深く
イオンが侵入するので、第２図で示すようにボロン原子
の深さ方向の分布が台形状となり、第３図の従来の一定
加速電圧で注入した場合に得られる放物線状の分布と異
った分布となる。なお、第２図および第３図において、
実線は注入した後のボロン不純物の分布状態で、点線は
熱処理後の最終的は分布を示す。台形状の山の部分は深
さ方向のボロン不純物濃度が近似的にほぼ均一と見なせ
る。しかもこの部分でゲージ抵抗（３）の抵抗値、温度
特性が大部分支配される。ゲージ抵抗（１）の部分の深
さ方向の不純物濃度が均一であれば、抵抗値を予測計算
することも、また温度特性を予測することも容易である
ので、ウェハプロセス条件を容易に決定することができ
る。
ボロンイオン注入をした後は、約１１００℃程度の高温
で熱処理し、注入の除虫じたシリコンの結晶歪を回復さ
せ、また導入したボロン不純物を電気的に活性化させる
。次に、リンガラス層をＣＶＤにより付着し、パッシベ
ーション膜とする。最期にＰ゛拡散層（４）上にコンタ
クトホールを開孔し、アルミを蒸着してバターニングし
、ポンディングパッド（５）を形成する。
で熱処理し、注入の除虫じたシリコンの結晶歪を回復さ
せ、また導入したボロン不純物を電気的に活性化させる
。次に、リンガラス層をＣＶＤにより付着し、パッシベ
ーション膜とする。最期にＰ゛拡散層（４）上にコンタ
クトホールを開孔し、アルミを蒸着してバターニングし
、ポンディングパッド（５）を形成する。
以上でＮ形シリコン半導体基板（１）表面側のゲジ抵抗
（３）部分の形成が完了する。続いて、Ｎ形シリコン半
導体基板（１）の裏面側において、センサ部となるゲー
ジ抵抗（３）が形成されている真下部分を化学エツチン
グにより彫り込み、厚さ数十μｍのダイヤフラム（６）
を形成し、半導体圧力センサチ、ブが完成する。
（３）部分の形成が完了する。続いて、Ｎ形シリコン半
導体基板（１）の裏面側において、センサ部となるゲー
ジ抵抗（３）が形成されている真下部分を化学エツチン
グにより彫り込み、厚さ数十μｍのダイヤフラム（６）
を形成し、半導体圧力センサチ、ブが完成する。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明の半導体圧力センサによ
れば、ゲージ抵抗の深さ方向のボロン不純物濃度を均一
、増大になるようにしたので、抵抗値や温度特性を予測
計算することがきわめて容易となり、Ｎ形シリコン半導
体圧力センサのウェハプロセスが設計し易くなるうえ、
温度特性も直線性がよくなるので、温度補償を外部回路
で補償することが容易となり、周囲温度に影響されない
高精度の圧力測定が可能になるという効果がある。
れば、ゲージ抵抗の深さ方向のボロン不純物濃度を均一
、増大になるようにしたので、抵抗値や温度特性を予測
計算することがきわめて容易となり、Ｎ形シリコン半導
体圧力センサのウェハプロセスが設計し易くなるうえ、
温度特性も直線性がよくなるので、温度補償を外部回路
で補償することが容易となり、周囲温度に影響されない
高精度の圧力測定が可能になるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示すＮ形シリコン半導体
圧力センサチノプの断面図、第２図は第１図のゲージ抵
抗部分の深さ方向のボロン不純物分布を示す説明図、第
３図は従来のゲージ抵抗部分の深さ方向のボロン不純物
分布を示す説明図である。 図において、（１）はＮ形シリコン半導体基板、（３）
はゲージ抵抗、（４）はＰ゛拡散層である。
圧力センサチノプの断面図、第２図は第１図のゲージ抵
抗部分の深さ方向のボロン不純物分布を示す説明図、第
３図は従来のゲージ抵抗部分の深さ方向のボロン不純物
分布を示す説明図である。 図において、（１）はＮ形シリコン半導体基板、（３）
はゲージ抵抗、（４）はＰ゛拡散層である。
Claims (1)
- Ｎ形シリコン半導体の基板上に、ゲージ抵抗としてボ
ロン不純物を有するＰ形抵抗層が形成された半導体圧力
センサにおいて、深さ方向に前記ボロン不純物濃度を均
一、増大してなる前記ゲージ抵抗を備えたことを特徴と
する半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146990A JPH03208375A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146990A JPH03208375A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208375A true JPH03208375A (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11502323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP146990A Pending JPH03208375A (ja) | 1990-01-10 | 1990-01-10 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03208375A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07131035A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Masaki Esashi | ピエゾ抵抗素子の製造方法 |
| JP2004241398A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-08-26 | Denso Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| JP2006145462A (ja) | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧力センサ |
| JP2010071678A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
-
1990
- 1990-01-10 JP JP146990A patent/JPH03208375A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07131035A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Masaki Esashi | ピエゾ抵抗素子の製造方法 |
| JP2004241398A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-08-26 | Denso Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| JP4736307B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2011-07-27 | 株式会社デンソー | 半導体センサの製造方法 |
| JP2006145462A (ja) | 2004-11-24 | 2006-06-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 圧力センサ |
| JP2010071678A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
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