JPH0536992A - 半導体圧力検出装置 - Google Patents
半導体圧力検出装置Info
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- JPH0536992A JPH0536992A JP19229191A JP19229191A JPH0536992A JP H0536992 A JPH0536992 A JP H0536992A JP 19229191 A JP19229191 A JP 19229191A JP 19229191 A JP19229191 A JP 19229191A JP H0536992 A JPH0536992 A JP H0536992A
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- chamber
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、検出出力電圧の経時安定性が確保
されるようにした、特にフェイスダウン構造の半導体圧
力検出装置を提供することを目的とする。 【構成】ダイヤフラム33が形成されたシリコンチップ31
の表面に、シリコン酸化膜34を介してシリコン薄膜35を
堆積し、このシリコン薄膜35をスペーサとしてシリコン
チップ31の両面にガラス台座36、38を接合する。シリコ
ンチップ31の裏面には、ガラス台座38によって封じられ
るようにして副圧力基準室37を掘り込み形成すると共
に、前記シリコン薄膜35をエッチング除去し、ダイヤフ
ラム33の領域に対応して圧力基準室39を形成する。そし
て、この圧力基準室39と副圧力基準室37とは、連通路4
1、連通室40および開口42を介して連通し、容積の拡大
された共通の１つの部屋が形成されるようにしている。
されるようにした、特にフェイスダウン構造の半導体圧
力検出装置を提供することを目的とする。 【構成】ダイヤフラム33が形成されたシリコンチップ31
の表面に、シリコン酸化膜34を介してシリコン薄膜35を
堆積し、このシリコン薄膜35をスペーサとしてシリコン
チップ31の両面にガラス台座36、38を接合する。シリコ
ンチップ31の裏面には、ガラス台座38によって封じられ
るようにして副圧力基準室37を掘り込み形成すると共
に、前記シリコン薄膜35をエッチング除去し、ダイヤフ
ラム33の領域に対応して圧力基準室39を形成する。そし
て、この圧力基準室39と副圧力基準室37とは、連通路4
1、連通室40および開口42を介して連通し、容積の拡大
された共通の１つの部屋が形成されるようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば真空に設定さ
れた圧力基準室を備えた絶対圧検出用の半導体圧力検出
装置に関する。
れた圧力基準室を備えた絶対圧検出用の半導体圧力検出
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶対圧検出用の圧力検出装置にあって
は、例えば真空状態のような一定圧力に設定された空間
によって構成される圧力基準室を備える。そして、この
圧力基準室内の圧力と、被測定圧力との差をダイヤフラ
ムの変位量によって測定するようにしている。このた
め、経時的に測定精度を安定化するためには、圧力基準
室内の圧力を一定に保持させる必要があり、この圧力検
出室を構成するための接合部に高い気密性が要求され
る。
は、例えば真空状態のような一定圧力に設定された空間
によって構成される圧力基準室を備える。そして、この
圧力基準室内の圧力と、被測定圧力との差をダイヤフラ
ムの変位量によって測定するようにしている。このた
め、経時的に測定精度を安定化するためには、圧力基準
室内の圧力を一定に保持させる必要があり、この圧力検
出室を構成するための接合部に高い気密性が要求され
る。
【０００３】気密性を有する圧力基準室が設定された圧
力検出装置としては、例えば特開平２−１３８７７６号
公報に示されるフェイスダウン構造が考えられている。
この圧力測定装置は、ダイヤフラムの形成されたシリコ
ンチップの表面に、シリコン薄膜を介してガラス台座を
接合して構成されるもので、ダイヤフラムに対応する領
域でシリコン薄膜をエッチング除去し、シリコンチップ
とガラス台座との間に、シリコン薄膜に相当する厚さの
圧力基準室が形成されるようにしている。
力検出装置としては、例えば特開平２−１３８７７６号
公報に示されるフェイスダウン構造が考えられている。
この圧力測定装置は、ダイヤフラムの形成されたシリコ
ンチップの表面に、シリコン薄膜を介してガラス台座を
接合して構成されるもので、ダイヤフラムに対応する領
域でシリコン薄膜をエッチング除去し、シリコンチップ
とガラス台座との間に、シリコン薄膜に相当する厚さの
圧力基準室が形成されるようにしている。
【０００４】図３はその構造を示しているもので、シリ
コンチップ11の裏面部を切削して肉薄のダイヤフラム12
を形成しているもので、このシリコンチップ11の表面の
全面にシリコン酸化膜13の層を形成すると共に、さらに
多結晶シリコンによるシリコン薄膜14の層を形成する。
そして、このシリコン薄膜14をスペーサとしてガラス台
座15を接合すると共に、シリコンチップ11自体もガラス
台座16上に接合設定されるようにする。
コンチップ11の裏面部を切削して肉薄のダイヤフラム12
を形成しているもので、このシリコンチップ11の表面の
全面にシリコン酸化膜13の層を形成すると共に、さらに
多結晶シリコンによるシリコン薄膜14の層を形成する。
そして、このシリコン薄膜14をスペーサとしてガラス台
座15を接合すると共に、シリコンチップ11自体もガラス
台座16上に接合設定されるようにする。
【０００５】ここで、シリコン薄膜14はダイヤフラム12
に対応する領域でエッチングによって除去し、シリコン
チップ11とガラス台座15との間に、シリコン薄膜14の厚
さに対応する圧力基準室17を形成する。そして、この圧
力基準室17は真空状態に設定され、ダイヤフラム12の反
対側の面に作用する被測定圧力との差によってダイヤフ
ラム12が撓むようにしている。
に対応する領域でエッチングによって除去し、シリコン
チップ11とガラス台座15との間に、シリコン薄膜14の厚
さに対応する圧力基準室17を形成する。そして、この圧
力基準室17は真空状態に設定され、ダイヤフラム12の反
対側の面に作用する被測定圧力との差によってダイヤフ
ラム12が撓むようにしている。
【０００６】シリコンチップ11のダイヤフラム12に対応
する部分には、例えばホイートストンブリッジに接続さ
れた４個の歪みゲージ181 〜184 が配置され、ダイヤフ
ラム12の撓み量に対応した電気信号が取り出されるよう
にしている。
する部分には、例えばホイートストンブリッジに接続さ
れた４個の歪みゲージ181 〜184 が配置され、ダイヤフ
ラム12の撓み量に対応した電気信号が取り出されるよう
にしている。
【０００７】しかし、この様な構成では圧力基準室17の
容積は非常に小さい。したがって、リークに対する圧力
基準室17の圧力変動が非常に敏感になり、使用条件によ
っては測定出力電圧の経時安定性が不充分となる。
容積は非常に小さい。したがって、リークに対する圧力
基準室17の圧力変動が非常に敏感になり、使用条件によ
っては測定出力電圧の経時安定性が不充分となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特にフェイスダウン構造に
した場合において、圧力基準室の容積が効果的に拡大す
ることができ、この圧力基準室の圧力変動の発生を確実
に抑制して、測定出力電圧の経時安定性が確実に向上さ
れて信頼性が高められるようにした半導体圧力検出装置
を提供しようとするものである。
な点に鑑みなされたもので、特にフェイスダウン構造に
した場合において、圧力基準室の容積が効果的に拡大す
ることができ、この圧力基準室の圧力変動の発生を確実
に抑制して、測定出力電圧の経時安定性が確実に向上さ
れて信頼性が高められるようにした半導体圧力検出装置
を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体圧
力検出装置は、シリコンチップに被測定圧力が作用され
るようにしてダイヤフラムを形成すると共に、このシリ
コンチップの表面に、前記ダイヤフラムの領域に対応す
る圧力基準室に相当する部分を除いてシリコン薄膜によ
るスペーサを形成し、このスペーサを介してシリコンチ
ップと台座とを接合する。また、シリコンチップにはダ
イヤフラム部に近接して副圧力室を掘り込み形成し、こ
の副圧力基準室と前記シリコン薄膜部に形成された圧力
基準室とが連通されるようにする。
力検出装置は、シリコンチップに被測定圧力が作用され
るようにしてダイヤフラムを形成すると共に、このシリ
コンチップの表面に、前記ダイヤフラムの領域に対応す
る圧力基準室に相当する部分を除いてシリコン薄膜によ
るスペーサを形成し、このスペーサを介してシリコンチ
ップと台座とを接合する。また、シリコンチップにはダ
イヤフラム部に近接して副圧力室を掘り込み形成し、こ
の副圧力基準室と前記シリコン薄膜部に形成された圧力
基準室とが連通されるようにする。
【００１０】
【作用】この様に構成される圧力検出装置にあっては、
ダイヤフラムの表面側に圧力基準室が設定され、したが
ってこのダイヤフラムの裏面側に作用する圧力によって
ダイヤフラムが撓み、このダイヤフラムの撓み量を歪み
ゲージ等によって測定することにより圧力測定が行われ
る。この場合、圧力基準室はダイヤフラム部に対応して
シリコン薄膜により形成された部分の他に、シリコンチ
ップに掘り込み形成された副基準圧力室の容積が加算さ
れ、その全体の容積が充分に大きくされるるもので、接
合部にリークが生じている場合であっても、圧力基準室
の圧力変動が確実に抑制され、出力電圧の経時安定性が
確保されて、この圧力検出装置の信頼性が向上される。
ダイヤフラムの表面側に圧力基準室が設定され、したが
ってこのダイヤフラムの裏面側に作用する圧力によって
ダイヤフラムが撓み、このダイヤフラムの撓み量を歪み
ゲージ等によって測定することにより圧力測定が行われ
る。この場合、圧力基準室はダイヤフラム部に対応して
シリコン薄膜により形成された部分の他に、シリコンチ
ップに掘り込み形成された副基準圧力室の容積が加算さ
れ、その全体の容積が充分に大きくされるるもので、接
合部にリークが生じている場合であっても、圧力基準室
の圧力変動が確実に抑制され、出力電圧の経時安定性が
確保されて、この圧力検出装置の信頼性が向上される。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はその構成を示すもので、単結晶シリコ
ンで構成されたシリコンチップ31を備え、このシリコン
チップ31の裏面部を一部エッチングによって掘り込み、
圧力作用室32を形成すると共に、この圧力作用室32に対
応して肉薄のダイヤフラム33が形成される。
説明する。図１はその構成を示すもので、単結晶シリコ
ンで構成されたシリコンチップ31を備え、このシリコン
チップ31の裏面部を一部エッチングによって掘り込み、
圧力作用室32を形成すると共に、この圧力作用室32に対
応して肉薄のダイヤフラム33が形成される。
【００１２】このシリコンチップ31の表面には、全面に
シリコン酸化膜34の層を形成すると共に、このシリコン
酸化膜34の上に、例えばＣＶＤ法によって多結晶シリコ
ンの層を堆積したシリコン薄膜35の層を形成する。そし
て、このシリコン薄膜35の上に、例えばパイレックスガ
ラスによるガラス台座36を陽極接合する。
シリコン酸化膜34の層を形成すると共に、このシリコン
酸化膜34の上に、例えばＣＶＤ法によって多結晶シリコ
ンの層を堆積したシリコン薄膜35の層を形成する。そし
て、このシリコン薄膜35の上に、例えばパイレックスガ
ラスによるガラス台座36を陽極接合する。
【００１３】また、シリコンチップ31の裏面部には、圧
力作用室32に隣接する位置に副圧力基準室37をエッチン
グにより掘り込み形成すると共に、この副圧力基準室37
の開口面が閉じられるようにして他のガラス台座38を陽
極接合する。
力作用室32に隣接する位置に副圧力基準室37をエッチン
グにより掘り込み形成すると共に、この副圧力基準室37
の開口面が閉じられるようにして他のガラス台座38を陽
極接合する。
【００１４】ここで、シリコン薄膜35は、ダイヤフラム
33の領域に対応して第１の部屋が形成され、さらに副圧
力基準室37に位置に対応して第２の部屋が形成されるよ
うにエッチングによって除去され、第１の部屋部分に対
応して圧力基準室39が形成され、第２の部屋部分に対応
して連通室40が形成されるようにする。
33の領域に対応して第１の部屋が形成され、さらに副圧
力基準室37に位置に対応して第２の部屋が形成されるよ
うにエッチングによって除去され、第１の部屋部分に対
応して圧力基準室39が形成され、第２の部屋部分に対応
して連通室40が形成されるようにする。
【００１５】そして、圧力基準室39と連通室40とは連通
路41によって結ばれ、さらに連通室40と副圧力基準室37
とは開口42によって連通されるようにする。すなわち、
圧力基準室39と副圧力基準室37とは１つの密封された部
屋を構成するようになり、例えば真空の状態に設定され
る。
路41によって結ばれ、さらに連通室40と副圧力基準室37
とは開口42によって連通されるようにする。すなわち、
圧力基準室39と副圧力基準室37とは１つの密封された部
屋を構成するようになり、例えば真空の状態に設定され
る。
【００１６】シリコンチップ31の表面のダイヤフラム33
に対応する部分には、例えば４個の歪ゲージ431 〜434
が配置形成され、これら歪ゲージ431 〜434 はシリコン
チップ31の表面に形成したアルミニウム配線を介して端
子電極441 〜444 に接続されるもので、例えばホイート
ストンブリッジに接続される。
に対応する部分には、例えば４個の歪ゲージ431 〜434
が配置形成され、これら歪ゲージ431 〜434 はシリコン
チップ31の表面に形成したアルミニウム配線を介して端
子電極441 〜444 に接続されるもので、例えばホイート
ストンブリッジに接続される。
【００１７】この様に構成される圧力検出装置にあって
は、圧力基準室39が副圧力基準室37に相当する場所まで
拡大されており、圧力基準室39の容積が副圧力基準室37
の容積分大幅に拡大される。
は、圧力基準室39が副圧力基準室37に相当する場所まで
拡大されており、圧力基準室39の容積が副圧力基準室37
の容積分大幅に拡大される。
【００１８】圧力作用室32に作用する外圧がＰo 、初期
の圧力基準室38内の圧力がＰi のときのリークの一般式
は、次のようになる。 Ｐ(t) ＝Ｐo −（Ｐo −Ｐi ）・ exp｛（−Ｃ／Ｖ）・ｔ｝ ただし、Ｐ(t) ：時間ｔにおける圧力基準室内圧力 Ｃ ：リークレート Ｖ ：圧力基準室の容積 したがって、この圧力検出装置の経時変化をもたらす圧
力基準室の圧力変動ΔＰは、次式のようになる。 ΔＰ＝Ｐ(t) −Ｐ(o) ＝Ｐ(t) −Ｐi ＝（Ｐo −Ｐi ）［１− exp｛１−（Ｃ／Ｖ）・ｔ｝］ したがって、ΔＰ〜０のとき １− exp（−Ｃ／Ｖ）〜（Ｃ／Ｖ）・ｔ ∴ΔＰ＝（Ｐo −Ｐi ）（Ｃ／Ｖ）・ｔ よって、圧力基準室39の圧力変動ΔＰは、その容積Ｖに
反比例する。
の圧力基準室38内の圧力がＰi のときのリークの一般式
は、次のようになる。 Ｐ(t) ＝Ｐo −（Ｐo −Ｐi ）・ exp｛（−Ｃ／Ｖ）・ｔ｝ ただし、Ｐ(t) ：時間ｔにおける圧力基準室内圧力 Ｃ ：リークレート Ｖ ：圧力基準室の容積 したがって、この圧力検出装置の経時変化をもたらす圧
力基準室の圧力変動ΔＰは、次式のようになる。 ΔＰ＝Ｐ(t) −Ｐ(o) ＝Ｐ(t) −Ｐi ＝（Ｐo −Ｐi ）［１− exp｛１−（Ｃ／Ｖ）・ｔ｝］ したがって、ΔＰ〜０のとき １− exp（−Ｃ／Ｖ）〜（Ｃ／Ｖ）・ｔ ∴ΔＰ＝（Ｐo −Ｐi ）（Ｃ／Ｖ）・ｔ よって、圧力基準室39の圧力変動ΔＰは、その容積Ｖに
反比例する。
【００１９】一方、リークレートＣは圧力基準室を形成
する接合部の長さに比例する。圧力基準室38と共に副圧
力基準室37に連通する連通室40を構成する実施例装置に
あっては、この接合部の長さが長くなってリークレート
Ｃは大きくなるが、圧力基準室39の実質的な容積は副圧
力基準室37を含んで大幅に大きくなる。したがって、結
果として圧力変動ΔＰが小さくなり、この圧力検出装置
の経時安定性が向上する。
する接合部の長さに比例する。圧力基準室38と共に副圧
力基準室37に連通する連通室40を構成する実施例装置に
あっては、この接合部の長さが長くなってリークレート
Ｃは大きくなるが、圧力基準室39の実質的な容積は副圧
力基準室37を含んで大幅に大きくなる。したがって、結
果として圧力変動ΔＰが小さくなり、この圧力検出装置
の経時安定性が向上する。
【００２０】例えば、圧力基準室38を構成するシリコン
薄膜35の膜厚を“ｔ1 ＝３μｍ”、副圧力基準室37の高
さを“ｔ2 ＝３００μｍとしたとき、副圧力基準室37を
形成しない場合と比較して、接合部の長さの拡大に対応
するリークレートＣは３〜５倍となり、圧力基準室の容
積はＶ３００〜５００倍となるため、この圧力検出装置
の出力の経時安定性は約１００倍向上する。
薄膜35の膜厚を“ｔ1 ＝３μｍ”、副圧力基準室37の高
さを“ｔ2 ＝３００μｍとしたとき、副圧力基準室37を
形成しない場合と比較して、接合部の長さの拡大に対応
するリークレートＣは３〜５倍となり、圧力基準室の容
積はＶ３００〜５００倍となるため、この圧力検出装置
の出力の経時安定性は約１００倍向上する。
【００２１】上記実施例では副圧力基準室37をシリコン
チップ31の裏面に掘り込みによって形成したが、これは
図２で示すようにシリコンチップ31の表面側に掘り込み
によって副圧力基準室371 を形成するようにしてもよ
い。
チップ31の裏面に掘り込みによって形成したが、これは
図２で示すようにシリコンチップ31の表面側に掘り込み
によって副圧力基準室371 を形成するようにしてもよ
い。
【００２２】この場合にあっては、シリコン薄膜35によ
ってダイヤフラム33に対応する領域と、この副圧力基準
室37を含む領域を取り囲む共通の部屋を形成する。
ってダイヤフラム33に対応する領域と、この副圧力基準
室37を含む領域を取り囲む共通の部屋を形成する。
【００２３】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体圧力
検出装置によれば、一定圧力状態に設定される圧力基準
室の容積が効果的に拡大される。したがって、圧力リー
クによる圧力基準室内の圧力変動が確実に抑制されるも
のであり、圧力検出出力の経時安定性が確実に向上さ
れ、信頼性が向上される。
検出装置によれば、一定圧力状態に設定される圧力基準
室の容積が効果的に拡大される。したがって、圧力リー
クによる圧力基準室内の圧力変動が確実に抑制されるも
のであり、圧力検出出力の経時安定性が確実に向上さ
れ、信頼性が向上される。
【図１】この発明の一実施例に係る半導体圧力検出装置
を説明するもので、（Ａ）図はシリコンチップ部の平面
図、（Ｂ）図は（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装
置断面図。
を説明するもので、（Ａ）図はシリコンチップ部の平面
図、（Ｂ）図は（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装
置断面図。
【図２】この発明の他の実施例を説明するもので、
（Ａ）図はシリコンチップ部の平面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装置断面図。
（Ａ）図はシリコンチップ部の平面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装置断面図。
【図３】従来の半導体圧力検出装置を示すもので、
（Ａ）図はシリコンチップ部の平面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装置断面図。
（Ａ）図はシリコンチップ部の平面図、（Ｂ）図は
（Ａ）図のｂ−ｂ線に対応する部分の装置断面図。
31…シリコンチップ、32…圧力作用室、33…ダイヤフラ
ム、34…シリコン酸化膜、35…シリコン薄膜、36、38…
ガラス台座、37…副圧力基準室、39…圧力基準室、40…
連通室、42…開口、431 〜434 …歪みゲージ。
ム、34…シリコン酸化膜、35…シリコン薄膜、36、38…
ガラス台座、37…副圧力基準室、39…圧力基準室、40…
連通室、42…開口、431 〜434 …歪みゲージ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ダイヤフラムが形成されたシリコンチッ
プと、 このシリコンチップの表面に堆積形成され、少なくとも
前記ダイヤフラムに対応する領域で圧力基準室とされる
空間部が形成されるようにしたシリコン薄膜によるスペ
ーサ部材と、 このスペーサ部材を介して前記シリコンチップに接合し
た台座部材と、 前記シリコンチップに、このシリコンチップを掘り込む
ことによって形成された副圧力基準室と、 この副圧力基準室と前記ダイヤフラムの領域に対応して
形成された空間部とを連通する通路とを具備し、 この通路を介して前記空間部による圧力基準室と前記副
圧力基準室が１つの部屋を構成するようにしたことを特
徴とする半導体圧力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229191A JPH0536992A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体圧力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229191A JPH0536992A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体圧力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0536992A true JPH0536992A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16288837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19229191A Pending JPH0536992A (ja) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | 半導体圧力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0536992A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5554806A (en) * | 1994-06-15 | 1996-09-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Physical-quantity detecting device |
| JP2005524848A (ja) * | 2002-05-06 | 2005-08-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 気圧センサ |
| JP2007064919A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Alps Electric Co Ltd | 静電容量型力学量センサ |
| JP2009258075A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-11-05 | Denso Corp | 圧力センサチップおよびその製造方法並びに圧力センサ |
| US9983081B2 (en) | 2014-03-03 | 2018-05-29 | Denso Corporation | Pressure sensor |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP19229191A patent/JPH0536992A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5554806A (en) * | 1994-06-15 | 1996-09-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Physical-quantity detecting device |
| JP2005524848A (ja) * | 2002-05-06 | 2005-08-18 | ローズマウント インコーポレイテッド | 気圧センサ |
| JP4726481B2 (ja) * | 2002-05-06 | 2011-07-20 | ローズマウント インコーポレイテッド | 気圧センサ |
| JP2007064919A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Alps Electric Co Ltd | 静電容量型力学量センサ |
| JP2009258075A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-11-05 | Denso Corp | 圧力センサチップおよびその製造方法並びに圧力センサ |
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