JPH036674B2 - - Google Patents
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- JPH036674B2 JPH036674B2 JP56080965A JP8096581A JPH036674B2 JP H036674 B2 JPH036674 B2 JP H036674B2 JP 56080965 A JP56080965 A JP 56080965A JP 8096581 A JP8096581 A JP 8096581A JP H036674 B2 JPH036674 B2 JP H036674B2
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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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- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体圧力検出器に関する。
従来、この種の半導体圧力検出器としては、た
とえば特開昭51−69678号公報に記載されている
ようなものが知られている。周辺において厚肉の
支持体を有する薄肉をダイヤフラムのうち、中央
部が厚肉に形成されたものである。ダイヤフラム
の中央部が厚肉になつていることにより、圧力一
出力変換の直線性は、厚肉になつていない場合よ
りも著しく優れたものとなる。そして、平坦な主
表面上において、たとえば円環状に形成された薄
肉形成部の外周側および内周側にそれぞれ２個の
ゲージ抵抗が不純物拡散層により形成され、これ
により得られる４個のゲージ抵抗のそれぞれの両
端は厚肉を前記支持体上に形成される電極に電気
的に引き出されている。４個のゲージ抵抗は前記
電極を介してたとえば外部接続によつてホイート
ストンブリツジ接続されるものである。
とえば特開昭51−69678号公報に記載されている
ようなものが知られている。周辺において厚肉の
支持体を有する薄肉をダイヤフラムのうち、中央
部が厚肉に形成されたものである。ダイヤフラム
の中央部が厚肉になつていることにより、圧力一
出力変換の直線性は、厚肉になつていない場合よ
りも著しく優れたものとなる。そして、平坦な主
表面上において、たとえば円環状に形成された薄
肉形成部の外周側および内周側にそれぞれ２個の
ゲージ抵抗が不純物拡散層により形成され、これ
により得られる４個のゲージ抵抗のそれぞれの両
端は厚肉を前記支持体上に形成される電極に電気
的に引き出されている。４個のゲージ抵抗は前記
電極を介してたとえば外部接続によつてホイート
ストンブリツジ接続されるものである。
しかし、各ゲージ抵抗の両端と前記電極との接
続は、従来、たとえばアルミニウム等の蒸着配線
層によつていたために次のような欠点があつた。
続は、従来、たとえばアルミニウム等の蒸着配線
層によつていたために次のような欠点があつた。
すなわち、円環状に形成された薄肉形成部は比
較的面積が小さいため、一定の圧力を検出するに
はその厚さを特に薄くしなければならなかつた。
そして、この円環状の薄肉形成部の内周側に形成
されたゲージ抵抗の両端を前記支持体上の電極に
引き出すためには、蒸着配線層は必ず薄肉形成部
上を股がつて配置しなければならないものであつ
た。
較的面積が小さいため、一定の圧力を検出するに
はその厚さを特に薄くしなければならなかつた。
そして、この円環状の薄肉形成部の内周側に形成
されたゲージ抵抗の両端を前記支持体上の電極に
引き出すためには、蒸着配線層は必ず薄肉形成部
上を股がつて配置しなければならないものであつ
た。
したがつて、ダイヤフラムであるシリコンと蒸
着配線層である金属膜とでは熱膨張係数に大きな
差があり、温度サイクルをかけると金属膜が降伏
し、温度上昇過程と温度降下降過程とで圧力検出
器の零点にヒステリシスが生じてしまつていた。
この現象は前記金属膜が接触配置される円環状の
薄肉形成部の肉厚が薄い程、著しいものである。
着配線層である金属膜とでは熱膨張係数に大きな
差があり、温度サイクルをかけると金属膜が降伏
し、温度上昇過程と温度降下降過程とで圧力検出
器の零点にヒステリシスが生じてしまつていた。
この現象は前記金属膜が接触配置される円環状の
薄肉形成部の肉厚が薄い程、著しいものである。
本発明の目的は、温度影響の受け難い半導体圧
力検出器を提供するものである。
力検出器を提供するものである。
このような目的を達成するために、本発明は、
周辺において厚肉の支持体を有する薄肉のダイヤ
フラムのうち中央部が厚肉に形成された厚肉部領
域を有する半導体基板と、この半導体基板の主表
面の薄肉形成内部の内周側および外周側にそれぞ
れ不純物拡散によつて形成されたゲージ抵抗と、
前記半導体基板の主表面の前記支持体上に形成さ
れた電極と、前記各ゲージ抵抗と前記電極とを接
続する配線層と、からなる半導体圧力検出器にお
いて、前記薄肉形成部内の内周側に形成されたゲ
ージ抵抗と前記電極とを接続する配線層は、前記
ゲージ抵抗と同一導電型の不純物拡散層で形成さ
れているとともに、前記ゲージ抵抗から前記厚肉
部領域に迂回させた後、他方のゲージ抵抗と接続
される電極と近接して位置づけさせた電極とほぼ
直線的に接続させてなるようにしたものである。
周辺において厚肉の支持体を有する薄肉のダイヤ
フラムのうち中央部が厚肉に形成された厚肉部領
域を有する半導体基板と、この半導体基板の主表
面の薄肉形成内部の内周側および外周側にそれぞ
れ不純物拡散によつて形成されたゲージ抵抗と、
前記半導体基板の主表面の前記支持体上に形成さ
れた電極と、前記各ゲージ抵抗と前記電極とを接
続する配線層と、からなる半導体圧力検出器にお
いて、前記薄肉形成部内の内周側に形成されたゲ
ージ抵抗と前記電極とを接続する配線層は、前記
ゲージ抵抗と同一導電型の不純物拡散層で形成さ
れているとともに、前記ゲージ抵抗から前記厚肉
部領域に迂回させた後、他方のゲージ抵抗と接続
される電極と近接して位置づけさせた電極とほぼ
直線的に接続させてなるようにしたものである。
以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図ａは本発明による半導体圧力検出器の一実
施例を示す平面図、第１図ｂは第１図ａのb−
b線の断面図である。シリコン基板１があり、
このシリコン基板１の周辺は厚肉の支持体２を有
する。この支持体２で囲まれる部分は薄肉のダイ
ヤフラム３を形成し、特にこのダイヤフラム３の
中央部は厚肉に形成されている。中央部における
厚肉形成部４を設けることにより、圧力一出力変
換の直線性を良好にすることができる。前記厚肉
形成部４と支持体２との間におけるたとえば円環
状の薄肉形成部５は、実際の起歪部となるもので
ある。そして、平板な主表面において、円環状の
薄肉形成部５は、その外周側および内周側にそれ
ぞれ２個のゲージ抵抗６，７および８，９がシリ
コン基板１と異なる導電型の不純物拡散層により
形成されている。各ゲージ抵抗６，７，８，９
は、その配置方向が径方向に一致されたもので、
これにより径と直線方向の成分を小さくして圧
力、出力感度を向上させている。そして、各ゲー
ジ抵抗６，７，８，９は、それぞれの一側の電極
に導くために２つの平行な不純物拡散層からな
り、前記電極と反対側においてシート抵抗の小さ
な不純物換拡散層で電気的に接続されている。
第１図ａは本発明による半導体圧力検出器の一実
施例を示す平面図、第１図ｂは第１図ａのb−
b線の断面図である。シリコン基板１があり、
このシリコン基板１の周辺は厚肉の支持体２を有
する。この支持体２で囲まれる部分は薄肉のダイ
ヤフラム３を形成し、特にこのダイヤフラム３の
中央部は厚肉に形成されている。中央部における
厚肉形成部４を設けることにより、圧力一出力変
換の直線性を良好にすることができる。前記厚肉
形成部４と支持体２との間におけるたとえば円環
状の薄肉形成部５は、実際の起歪部となるもので
ある。そして、平板な主表面において、円環状の
薄肉形成部５は、その外周側および内周側にそれ
ぞれ２個のゲージ抵抗６，７および８，９がシリ
コン基板１と異なる導電型の不純物拡散層により
形成されている。各ゲージ抵抗６，７，８，９
は、その配置方向が径方向に一致されたもので、
これにより径と直線方向の成分を小さくして圧
力、出力感度を向上させている。そして、各ゲー
ジ抵抗６，７，８，９は、それぞれの一側の電極
に導くために２つの平行な不純物拡散層からな
り、前記電極と反対側においてシート抵抗の小さ
な不純物換拡散層で電気的に接続されている。
前記４個のゲージ抵抗６，７，８，９のそれぞ
れの両側は、前記支持体上に形成される電極に引
き出されている。すなわち、ゲージ抵抗６の両端
は、ゲージ抵抗６と同導電型でかつ高濃度の不純
物拡散層からなる配置層１０Ａ，１０Ｂを介して
電極１１Ａ，１１Ｂに接続されている。ゲージ抵
抗７も同様にしてその両側は不純物拡散層１２
Ａ，１２Ｂを介して電極１３Ａ，１３Ｂに接続さ
れている。
れの両側は、前記支持体上に形成される電極に引
き出されている。すなわち、ゲージ抵抗６の両端
は、ゲージ抵抗６と同導電型でかつ高濃度の不純
物拡散層からなる配置層１０Ａ，１０Ｂを介して
電極１１Ａ，１１Ｂに接続されている。ゲージ抵
抗７も同様にしてその両側は不純物拡散層１２
Ａ，１２Ｂを介して電極１３Ａ，１３Ｂに接続さ
れている。
また、ゲージ抵抗８の両側は、それぞれ一旦厚
肉形成部４面に延在された後薄肉形成部５を股が
つて支持体２上に延在される配線層１４Ａ，１４
Ｂを介して電極１５Ａ，１５Ｂに接続され、前記
配線層１４Ａ，１４Ｂはゲージ抵抗８と同導電型
でかつ高濃度の不純物拡散層から形成されてい
る。また、ゲージ抵抗９も同様にして、その両端
はそれぞれ一旦厚肉形成部４面に延在された後薄
肉形成部５を股つて支持体２上に延在される配線
層１６Ａ，１６Ｂを介して電極１７Ａ，１７Ｂに
接続され、前記配線層１６Ａ，１６Ｂはゲージ抵
抗９と同導電型でかつ高濃度の不純物拡散層から
形成されている。
肉形成部４面に延在された後薄肉形成部５を股が
つて支持体２上に延在される配線層１４Ａ，１４
Ｂを介して電極１５Ａ，１５Ｂに接続され、前記
配線層１４Ａ，１４Ｂはゲージ抵抗８と同導電型
でかつ高濃度の不純物拡散層から形成されてい
る。また、ゲージ抵抗９も同様にして、その両端
はそれぞれ一旦厚肉形成部４面に延在された後薄
肉形成部５を股つて支持体２上に延在される配線
層１６Ａ，１６Ｂを介して電極１７Ａ，１７Ｂに
接続され、前記配線層１６Ａ，１６Ｂはゲージ抵
抗９と同導電型でかつ高濃度の不純物拡散層から
形成されている。
なお、上述した各ゲージ抵抗および配線層が形
成されたシリコン基板１の主表面には保護膜とし
てシリコン酸化膜１７が形成され、このシリコン
酸化膜１７面には電極１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，
１３Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂが露呈
されている。
成されたシリコン基板１の主表面には保護膜とし
てシリコン酸化膜１７が形成され、このシリコン
酸化膜１７面には電極１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，
１３Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂが露呈
されている。
また、円環状の薄肉形成部５の内側にあるゲー
ジ抵抗８（および９）に接続される配線層１４
Ａ，１４Ｂ（および１６Ａ，１６Ｂ）は外側にあ
るゲージ抵抗６（および７）に接続される配線層
１０Ａ，１０Ｂ（および１２Ａ，１２Ｂ）よりも
その幅が広くなつているかあるいはシート抵抗が
小さくなつている。これは不純物拡散で形成され
たゲージ抵抗および配線層の各不純物濃度が異な
る場合、それぞれ抵抗温度係数が異なることか
ら、配線層をも含んだ各ゲート抵抗の抵抗値を一
致させなければならないからである。また配線層
のシート抵抗を小さくするために、その幅を広く
することが考えられるが、このようにした場合高
温時におけるリーク電流の発生が生じることから
不純物濃度を上げるようにするのが望ましい。配
線層の幅を狭めてシート抵抗の減少を図つた場
合、抵抗値が大きくなる結果、圧力、出力感度が
低下してしまい好ましくないものである。
ジ抵抗８（および９）に接続される配線層１４
Ａ，１４Ｂ（および１６Ａ，１６Ｂ）は外側にあ
るゲージ抵抗６（および７）に接続される配線層
１０Ａ，１０Ｂ（および１２Ａ，１２Ｂ）よりも
その幅が広くなつているかあるいはシート抵抗が
小さくなつている。これは不純物拡散で形成され
たゲージ抵抗および配線層の各不純物濃度が異な
る場合、それぞれ抵抗温度係数が異なることか
ら、配線層をも含んだ各ゲート抵抗の抵抗値を一
致させなければならないからである。また配線層
のシート抵抗を小さくするために、その幅を広く
することが考えられるが、このようにした場合高
温時におけるリーク電流の発生が生じることから
不純物濃度を上げるようにするのが望ましい。配
線層の幅を狭めてシート抵抗の減少を図つた場
合、抵抗値が大きくなる結果、圧力、出力感度が
低下してしまい好ましくないものである。
このようにすれば、シリコン材からなる薄材形
成部５面に形成される配線層は、導電性のシリコ
ン材から形成されることからそれらの間に熱膨張
はほとんどなく、したがつて温度上昇過程の温度
下降過程とで圧力検出器の零点にヒステリシスが
生ずることはなくなり、温度影響を受けることは
なくなる。
成部５面に形成される配線層は、導電性のシリコ
ン材から形成されることからそれらの間に熱膨張
はほとんどなく、したがつて温度上昇過程の温度
下降過程とで圧力検出器の零点にヒステリシスが
生ずることはなくなり、温度影響を受けることは
なくなる。
実験によると零点のヒステリシスを0.01％以下
におさえることができた。
におさえることができた。
なお、シリコンに対する金属の披着部は本実施
例の場合電極１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，
１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂとなつている
が、これら各電極は全て厚肉の支持体２上に形成
され、薄肉形成部５上ではないことから、たとえ
ばワイヤボンデング等の際前記電極に加える圧力
によつて歪みが発生することはなく、機械的強度
の面で信頼性を有するようになる。
例の場合電極１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，
１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂとなつている
が、これら各電極は全て厚肉の支持体２上に形成
され、薄肉形成部５上ではないことから、たとえ
ばワイヤボンデング等の際前記電極に加える圧力
によつて歪みが発生することはなく、機械的強度
の面で信頼性を有するようになる。
第２図ａ，ｂは本発明による半導体圧力検出器
の他の実施例を示す構成図である。第１図と同符
号のものは同材料を示している。第１図と異なる
構成は、中央部における厚肉形成部４面に、抵
抗、トランジスタ、ダイオード等から構成される
温度補償用デバイスあるいは増幅用デバイス１８
が周知のIC技術で形成されており、このデバイ
ス１８はホイートストンブリツジ接続される各ゲ
ージ抵抗６，７，８，９とともに構成回路となる
ものである。
の他の実施例を示す構成図である。第１図と同符
号のものは同材料を示している。第１図と異なる
構成は、中央部における厚肉形成部４面に、抵
抗、トランジスタ、ダイオード等から構成される
温度補償用デバイスあるいは増幅用デバイス１８
が周知のIC技術で形成されており、このデバイ
ス１８はホイートストンブリツジ接続される各ゲ
ージ抵抗６，７，８，９とともに構成回路となる
ものである。
このようにすれば、外部部品の接続を要するこ
となく集積化を図ることができるようになる。
となく集積化を図ることができるようになる。
本実施例では、薄肉形成部５の内周側に形成さ
れているゲージ抵抗８，９の配線層１４Ａ，１４
Ｂ，１６Ａ，１６Ｂは一旦厚肉形成部４面上を迂
回して延在するものであるが、厚肉形成部４面上
に延在せずに直接支持体２側へ延在するようにし
てもよいことはいうまでもない。
れているゲージ抵抗８，９の配線層１４Ａ，１４
Ｂ，１６Ａ，１６Ｂは一旦厚肉形成部４面上を迂
回して延在するものであるが、厚肉形成部４面上
に延在せずに直接支持体２側へ延在するようにし
てもよいことはいうまでもない。
また、本実施例にあつては、各配線層はその全
域に亘つて不純物拡散層で形成されたものである
が、少なくとも薄肉形成部５上にて不純物拡散層
で形成され、他の領域は金属蒸着層で形成されて
いてもよいことはいうまでもない。
域に亘つて不純物拡散層で形成されたものである
が、少なくとも薄肉形成部５上にて不純物拡散層
で形成され、他の領域は金属蒸着層で形成されて
いてもよいことはいうまでもない。
以上述べたことから明らかなように、本発明に
よる半導体圧力検出器によれば、温度影響を受け
難い構成とすることができる。
よる半導体圧力検出器によれば、温度影響を受け
難い構成とすることができる。
第１図は本発明による半導体圧力検出器の一実
施例を示す構成図で、第１図ａは平面図、第１図
ｂは第１図ａのb−b線の断面図、第２図は本
発明による半導体圧力検出器の他の実施例を示す
構成図で、第２図ａは平面図、第２図ｂは第２図
ａのb−b線の断面図である。 １……シリコン基板、２……支持体、４……厚
肉形成部、５……薄肉形成部、６，７，８，９…
…ゲージ抵抗、１０Ａ，１０Ｂ，１２Ａ，１２
Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ……配線
層、１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１５Ａ，
１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ……電極、１８……デバ
イス。
施例を示す構成図で、第１図ａは平面図、第１図
ｂは第１図ａのb−b線の断面図、第２図は本
発明による半導体圧力検出器の他の実施例を示す
構成図で、第２図ａは平面図、第２図ｂは第２図
ａのb−b線の断面図である。 １……シリコン基板、２……支持体、４……厚
肉形成部、５……薄肉形成部、６，７，８，９…
…ゲージ抵抗、１０Ａ，１０Ｂ，１２Ａ，１２
Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ……配線
層、１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ，１３Ｂ，１５Ａ，
１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ……電極、１８……デバ
イス。
Claims (1)
- １ 周辺において厚肉の支持体を有する薄肉のダ
イヤフラムのうち中央部が厚肉に形成された厚肉
部領域を有する半導体基板と、この半導体基板の
主表面の薄肉形成部内の内周側および外周側にそ
れぞれ不純物拡散によつて形成されたゲージ抵抗
と、前記半導体基板の主表面の前記支持体上に形
成された電極と、前記各ゲージ抵抗と前記電極と
を接続する配線層と、からなる半導体圧力検出器
において、前記薄肉形成部内の内周側に形成され
たゲージ抵抗と前記電極とを接続する配線層は、
前記ゲージ抵抗と同一導電型の不純物拡散層で形
成されているとともに、前記ゲージ抵抗から前記
厚肉部領域に迂回させた後、他方のゲージ抵抗と
接続される電極と近接して位置づけさせた電極と
ほぼ直線的に接続させてなることを特徴とする半
導体圧力検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096581A JPS57197873A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Semiconductor pressure detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096581A JPS57197873A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Semiconductor pressure detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57197873A JPS57197873A (en) | 1982-12-04 |
| JPH036674B2 true JPH036674B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=13733222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8096581A Granted JPS57197873A (en) | 1981-05-29 | 1981-05-29 | Semiconductor pressure detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57197873A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6189137U (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-10 | ||
| JP2628931B2 (ja) * | 1990-07-05 | 1997-07-09 | 三菱電機株式会社 | 圧力センサ |
| JPH0476959A (ja) * | 1990-07-19 | 1992-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサの製造方法 |
| JPH0476956A (ja) * | 1990-07-19 | 1992-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度センサの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5367478A (en) * | 1976-11-29 | 1978-06-15 | Hitachi Ltd | Pressure detector |
-
1981
- 1981-05-29 JP JP8096581A patent/JPS57197873A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5367478A (en) * | 1976-11-29 | 1978-06-15 | Hitachi Ltd | Pressure detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57197873A (en) | 1982-12-04 |
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