JPH0340958B2 - - Google Patents
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- JPH0340958B2 JPH0340958B2 JP767084A JP767084A JPH0340958B2 JP H0340958 B2 JPH0340958 B2 JP H0340958B2 JP 767084 A JP767084 A JP 767084A JP 767084 A JP767084 A JP 767084A JP H0340958 B2 JPH0340958 B2 JP H0340958B2
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は一導電形の半導体基板の中央部が周辺
部より薄いダイヤフラム部として形成され、この
ダイヤフラム部に設けられた他導電形の複数の抵
抗素子領域がブリツジ接続される半導体圧力セン
サに関する。
部より薄いダイヤフラム部として形成され、この
ダイヤフラム部に設けられた他導電形の複数の抵
抗素子領域がブリツジ接続される半導体圧力セン
サに関する。
そのような半導体圧力センサの抵抗領域間の接
続あるいは出力信号の取出しのための配線は、金
属薄膜あるいは同一半導体基板に設けられた高不
純物濃度層により行われていた。第１図は金属薄
膜による配線を示し、例えばＮ形のシリコン基板
１のダイヤフラム部に形成されたＰ型の拡散抵抗
素子領域２への接続は、絶縁のためのシリコン酸
化膜３の上に被着され、酸化膜３の除去された部
分で抵抗素子領域２に接触するアルミニウム薄膜
４によつて行われている。従つて抵抗素子領域２
との接触部と絶縁膜３の上に被着する部分の間に
は、金属薄膜４に必ず絶縁膜３の厚さに相当する
段差５が生ずる。この部分が熱衝撃試験における
熱応力や、加圧サイクル試験における応力の集中
するところとなり、配線材料の塑性変形やそれに
伴なう破断を生じ、電極の抵抗値の増加や場合に
よつては断線を招き、半導体圧力センサの信頼性
を低下させる大きな要因となつている。
続あるいは出力信号の取出しのための配線は、金
属薄膜あるいは同一半導体基板に設けられた高不
純物濃度層により行われていた。第１図は金属薄
膜による配線を示し、例えばＮ形のシリコン基板
１のダイヤフラム部に形成されたＰ型の拡散抵抗
素子領域２への接続は、絶縁のためのシリコン酸
化膜３の上に被着され、酸化膜３の除去された部
分で抵抗素子領域２に接触するアルミニウム薄膜
４によつて行われている。従つて抵抗素子領域２
との接触部と絶縁膜３の上に被着する部分の間に
は、金属薄膜４に必ず絶縁膜３の厚さに相当する
段差５が生ずる。この部分が熱衝撃試験における
熱応力や、加圧サイクル試験における応力の集中
するところとなり、配線材料の塑性変形やそれに
伴なう破断を生じ、電極の抵抗値の増加や場合に
よつては断線を招き、半導体圧力センサの信頼性
を低下させる大きな要因となつている。
第２図は高不純物濃度層による配線を示し、Ｐ
型の抵抗素子領域２に隣接して設けられた高濃度
Ｐ形層６により他の抵抗素子領域あるいは出力信
号取出しのための、例えば金属薄膜よりなり、絶
縁膜３の除去部に設けられたボンデイングパツド
７と接続される。この場合は金属薄膜配線のよう
な段差部における問題点はないが、シート抵抗
0.01〜0.1Ω／□の金属薄膜に比べて大きな、例え
ば3Ω／□のシート抵抗値を有するため、配線部
分の抵抗値の不均衡を生じやすく、零点出力に大
きなばらつきを生ずる場合が多い。また配線部分
の抵抗値が抵抗素子の領域値に比べて十分小さく
ない場合には、印加電圧の一部が配線部分の抵抗
に分圧され、その分だけセンサの出力が小さくな
る。配線部分の抵抗値を小さくするために配線部
分の面積を大きくしても金属薄膜配線にくらべれ
ば高抵抗であり、その上基板半導体との間のPN
接合の面積が大きくなるため漏れ電流が増大し、
特性不良となる可能性が高いという欠点がある。
型の抵抗素子領域２に隣接して設けられた高濃度
Ｐ形層６により他の抵抗素子領域あるいは出力信
号取出しのための、例えば金属薄膜よりなり、絶
縁膜３の除去部に設けられたボンデイングパツド
７と接続される。この場合は金属薄膜配線のよう
な段差部における問題点はないが、シート抵抗
0.01〜0.1Ω／□の金属薄膜に比べて大きな、例え
ば3Ω／□のシート抵抗値を有するため、配線部
分の抵抗値の不均衡を生じやすく、零点出力に大
きなばらつきを生ずる場合が多い。また配線部分
の抵抗値が抵抗素子の領域値に比べて十分小さく
ない場合には、印加電圧の一部が配線部分の抵抗
に分圧され、その分だけセンサの出力が小さくな
る。配線部分の抵抗値を小さくするために配線部
分の面積を大きくしても金属薄膜配線にくらべれ
ば高抵抗であり、その上基板半導体との間のPN
接合の面積が大きくなるため漏れ電流が増大し、
特性不良となる可能性が高いという欠点がある。
本発明は上述の欠点を除去し、段差部のない金
属薄膜配線を実現して配線部分の抵抗値が小さ
く、特性良好で信頼性の高い半導体圧力センサを
提供することを目的とする。
属薄膜配線を実現して配線部分の抵抗値が小さ
く、特性良好で信頼性の高い半導体圧力センサを
提供することを目的とする。
本発明によれば、半導体基板のダイヤフラム部
に設けられた抵抗素子領域に接続される配線が半
導体基板表面上に被着される金属薄膜よりなり、
その金属薄膜の下側の基板に基板と異なる導電形
の不純物添加層を備えることによつて上記の目的
が達成される。
に設けられた抵抗素子領域に接続される配線が半
導体基板表面上に被着される金属薄膜よりなり、
その金属薄膜の下側の基板に基板と異なる導電形
の不純物添加層を備えることによつて上記の目的
が達成される。
第３図は本発明の実施例を示すもので、第１
図、第２図と共通の部分には同一の符号が付され
ている。Ｎ型半導体基板１のダイヤフラム部に設
けられた表面濃度1018／c.c.のＰ形拡散抵抗素子領
域２の両端に結合して、表面濃度５×1019／c.c.の
ほう素の拡散層８が形成されている。このＰ形拡
散層８の表面の大部分に、例えば厚さ1μｍのモ
リブデンからなる金属薄膜９が被着されており、
金属薄膜９の他端には、例えば金からなるボンデ
イングパツド７が存在する。金属薄膜９で覆われ
ない半導体基板１の表面は酸化シリコン膜３によ
つて保護されている。このような構造において
は、金属薄膜９と半導体基板１とは、Ｐ形拡散層
８とＮ形基板との間のPN接合によつて絶縁され
ているため、金属薄膜９と基板１とを絶縁する絶
縁層が不要となり、第１図におけるような段差５
をなくすることができる。なお、実際の圧力セン
サの製造に当たつては、拡散層８は抵抗素子領域
２の拡散の前に形成される。
図、第２図と共通の部分には同一の符号が付され
ている。Ｎ型半導体基板１のダイヤフラム部に設
けられた表面濃度1018／c.c.のＰ形拡散抵抗素子領
域２の両端に結合して、表面濃度５×1019／c.c.の
ほう素の拡散層８が形成されている。このＰ形拡
散層８の表面の大部分に、例えば厚さ1μｍのモ
リブデンからなる金属薄膜９が被着されており、
金属薄膜９の他端には、例えば金からなるボンデ
イングパツド７が存在する。金属薄膜９で覆われ
ない半導体基板１の表面は酸化シリコン膜３によ
つて保護されている。このような構造において
は、金属薄膜９と半導体基板１とは、Ｐ形拡散層
８とＮ形基板との間のPN接合によつて絶縁され
ているため、金属薄膜９と基板１とを絶縁する絶
縁層が不要となり、第１図におけるような段差５
をなくすることができる。なお、実際の圧力セン
サの製造に当たつては、拡散層８は抵抗素子領域
２の拡散の前に形成される。
第４図ａ，ｂ，ｃは第３図のＡ−Ａ線断面に対
応する断面図で示したそれぞれ異なる実施例であ
り、第４図ａにおいては金属薄膜９は酸化膜３の
除去された範囲内に存在している。第４図ｂにお
いては金属薄膜９が表面保護膜である酸化膜３の
一部に重なつて基板１の露出部がないようにして
いる。この場合には金属薄膜９の両側に段差１０
が生じるが、電流の流れる長手方向に平行な段差
であるので、この部分に変形あるいは破断が生じ
ても配線部分の抵抗値に問題になるような変化を
生じない。この場合は第４図ａにくらべて同じ拡
散層８の幅に対して金属薄膜９の幅を広くとるこ
とができ、配線部分の抵抗値を低減できる効果が
ある。第４図ｃにおいては、金属薄膜９とSiO2
膜３との重なりが、拡散層８と基板半導体との間
のPN接合が基板１の表面へ露出している部分１
１より外側まで及んでいる。この場合は配線部分
の抵抗値の低減効果のほかに、絶縁膜３の上に電
圧が印加される金属薄膜９が存在することによる
パツシベーシヨン効果も期待できる。
応する断面図で示したそれぞれ異なる実施例であ
り、第４図ａにおいては金属薄膜９は酸化膜３の
除去された範囲内に存在している。第４図ｂにお
いては金属薄膜９が表面保護膜である酸化膜３の
一部に重なつて基板１の露出部がないようにして
いる。この場合には金属薄膜９の両側に段差１０
が生じるが、電流の流れる長手方向に平行な段差
であるので、この部分に変形あるいは破断が生じ
ても配線部分の抵抗値に問題になるような変化を
生じない。この場合は第４図ａにくらべて同じ拡
散層８の幅に対して金属薄膜９の幅を広くとるこ
とができ、配線部分の抵抗値を低減できる効果が
ある。第４図ｃにおいては、金属薄膜９とSiO2
膜３との重なりが、拡散層８と基板半導体との間
のPN接合が基板１の表面へ露出している部分１
１より外側まで及んでいる。この場合は配線部分
の抵抗値の低減効果のほかに、絶縁膜３の上に電
圧が印加される金属薄膜９が存在することによる
パツシベーシヨン効果も期待できる。
金属薄膜９の材料としては、シリコンとのオー
ミツク性がよく、比抵抗が小さく、できればシリ
コンに近い線膨脹係数を有するものが望ましい。
オーミツク性がよく、比抵抗の小さい材料として
はアルミニウムなどがあり、線膨張係数がシリコ
ンに近いものとしては上述の実施例のモリブデン
のほかにタングステンなどが挙げられる。
ミツク性がよく、比抵抗が小さく、できればシリ
コンに近い線膨脹係数を有するものが望ましい。
オーミツク性がよく、比抵抗の小さい材料として
はアルミニウムなどがあり、線膨張係数がシリコ
ンに近いものとしては上述の実施例のモリブデン
のほかにタングステンなどが挙げられる。
上述の実施例では拡散層８の表面濃度を５×
1019／c.c.としたが、この表面濃度は抵抗素子領域
２の端部において金属薄膜９との間の接触抵抗が
小さくなることが必要条件であり、金属薄膜９の
材料によつて異つてくる。例えばアルミニウムに
対しては1018／c.c.の程度でもよく、モリブデンの
場合には1019／c.c.以上の濃度が必要である。
1019／c.c.としたが、この表面濃度は抵抗素子領域
２の端部において金属薄膜９との間の接触抵抗が
小さくなることが必要条件であり、金属薄膜９の
材料によつて異つてくる。例えばアルミニウムに
対しては1018／c.c.の程度でもよく、モリブデンの
場合には1019／c.c.以上の濃度が必要である。
本発明は、抵抗素子ブリツジが形成されるダイ
ヤフラム部を有する半導体基板の導電形と反対の
導電形をもつ不純物添加層基板に形成し、この不
純物添加層の表面に金属薄膜よりなる抵抗素子配
線を直接被着したもので、半導体基板と金属薄膜
との間はPN接合で絶縁できるため、金属薄膜に
通電方向と直角な段差が生じることがなく、抵抗
値が小さく、かつ熱変動や圧力変動による抵抗値
変化あるいは断線のおそれのない配線を有する半
導体圧力センサを得ることができる。また配線部
分の抵抗値のばらつきも小さいので特性の安定し
た半導体圧力センサが製作でき、本発明により得
られる効果は極めて大きい。
ヤフラム部を有する半導体基板の導電形と反対の
導電形をもつ不純物添加層基板に形成し、この不
純物添加層の表面に金属薄膜よりなる抵抗素子配
線を直接被着したもので、半導体基板と金属薄膜
との間はPN接合で絶縁できるため、金属薄膜に
通電方向と直角な段差が生じることがなく、抵抗
値が小さく、かつ熱変動や圧力変動による抵抗値
変化あるいは断線のおそれのない配線を有する半
導体圧力センサを得ることができる。また配線部
分の抵抗値のばらつきも小さいので特性の安定し
た半導体圧力センサが製作でき、本発明により得
られる効果は極めて大きい。
第１図、第２図は従来の半導体圧力センサの配
線方式を二つの例を示す要部断面図、第３図は本
発明の一実施例の要部断面図、第４図は本発明の
三つの異なる実施例の第３図Ａ−Ａ線断面に対応
する断面図である。 １……Ｎ形シリコン基板、２……Ｐ形抵抗素子
領域、８……Ｐ形不純物添加層、９……金属薄
膜。
線方式を二つの例を示す要部断面図、第３図は本
発明の一実施例の要部断面図、第４図は本発明の
三つの異なる実施例の第３図Ａ−Ａ線断面に対応
する断面図である。 １……Ｎ形シリコン基板、２……Ｐ形抵抗素子
領域、８……Ｐ形不純物添加層、９……金属薄
膜。
Claims (1)
- １ 一導電形の半導体基板の中央部が周辺部より
薄いダイヤフラム部として形成され、該ダイヤフ
ラム部に設けられた他導電形の複数の抵抗素子領
域がブリツジ接続されるものにおいて、抵抗素子
領域に接続される配線が半導体基板表面上に直接
被着される金属薄膜よりなり、該金属薄膜の下側
の半導体基板に他導電形の不純物添加層を備えた
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 |
|---|---|---|---|
| JP767084A JPS60152071A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP767084A JPS60152071A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 半導体圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152071A JPS60152071A (ja) | 1985-08-10 |
| JPH0340958B2 true JPH0340958B2 (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=11672232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP767084A Granted JPS60152071A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152071A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009053034A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| JP2020148316A (ja) | 2019-03-15 | 2020-09-17 | Ntn株式会社 | 転がり軸受 |
-
1984
- 1984-01-19 JP JP767084A patent/JPS60152071A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60152071A (ja) | 1985-08-10 |
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