JPH06112510A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH06112510A JPH06112510A JP26024792A JP26024792A JPH06112510A JP H06112510 A JPH06112510 A JP H06112510A JP 26024792 A JP26024792 A JP 26024792A JP 26024792 A JP26024792 A JP 26024792A JP H06112510 A JPH06112510 A JP H06112510A
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- JP
- Japan
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- pressure sensor
- diaphragm
- single crystal
- silicon substrate
- crystal silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より小型化を図るとともに回路の保護膜を必
要としない半導体圧力センサを提供することにある。 【構成】 Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４の表面には、
シリコンよりなるダイヤフラム２１が配置されている。
このＰ- 型単結晶シリコン基板１４の表面とダイヤフラ
ム２１とにより圧力基準室Ｒ１が形成されている。圧力
基準室Ｒ１内におけるダイヤフラム２１には、ピエゾ抵
抗層としてのＰ+ 拡散層１０が形成されている。圧力基
準室Ｒ１内おいてＰ- 型単結晶シリコン基板１４の表面
には、バイポーラトランジスタ１５等よりなる集積回路
が形成され、集積回路はＰ+ 拡散層１０と電気的に接続
されている。
要としない半導体圧力センサを提供することにある。 【構成】 Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４の表面には、
シリコンよりなるダイヤフラム２１が配置されている。
このＰ- 型単結晶シリコン基板１４の表面とダイヤフラ
ム２１とにより圧力基準室Ｒ１が形成されている。圧力
基準室Ｒ１内におけるダイヤフラム２１には、ピエゾ抵
抗層としてのＰ+ 拡散層１０が形成されている。圧力基
準室Ｒ１内おいてＰ- 型単結晶シリコン基板１４の表面
には、バイポーラトランジスタ１５等よりなる集積回路
が形成され、集積回路はＰ+ 拡散層１０と電気的に接続
されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体圧力センサに
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体圧力センサにおいては、例
えば、特開平１−１５０８３２号公報のように、より小
型・軽量化のためにダイヤフラムと集積回路とが一体と
なった１チップ圧力センサが各種知られている。
えば、特開平１−１５０８３２号公報のように、より小
型・軽量化のためにダイヤフラムと集積回路とが一体と
なった１チップ圧力センサが各種知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ダイヤフラ
ムと集積回路部は同一平面上に別々に配置されているた
め大型化を招いていた。又、受圧面がチップ表面の場
合、被測定物が大気や油等の場合、回路部表面の汚染防
止対策が必要となる。
ムと集積回路部は同一平面上に別々に配置されているた
め大型化を招いていた。又、受圧面がチップ表面の場
合、被測定物が大気や油等の場合、回路部表面の汚染防
止対策が必要となる。
【０００４】そこで、この発明の目的は、より小型化を
図るとともに回路の保護膜を必要としない半導体圧力セ
ンサを提供することにある。
図るとともに回路の保護膜を必要としない半導体圧力セ
ンサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板
の表面に配置された、半導体よりなるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに形成されたピエゾ抵抗層と、前記半
導体基板の表面と前記ダイヤフラムとにより形成された
圧力基準室において前記半導体基板の表面に形成され、
前記ピエゾ抵抗層と電気的に接続された集積回路とを備
えた半導体圧力センサをその要旨とするものである。
の表面に配置された、半導体よりなるダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに形成されたピエゾ抵抗層と、前記半
導体基板の表面と前記ダイヤフラムとにより形成された
圧力基準室において前記半導体基板の表面に形成され、
前記ピエゾ抵抗層と電気的に接続された集積回路とを備
えた半導体圧力センサをその要旨とするものである。
【０００６】
【作用】ダイヤフラムと集積回路とが縦方向に配置され
ることとなり、同一面にダイヤフラムと集積回路とを配
置する場合に比べ小さくすることが可能となる。又、集
積回路は、半導体基板及びダイヤフラムにて外気とは遮
断され、外気との接触が避けられる。
ることとなり、同一面にダイヤフラムと集積回路とを配
置する場合に比べ小さくすることが可能となる。又、集
積回路は、半導体基板及びダイヤフラムにて外気とは遮
断され、外気との接触が避けられる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図２には、パッケージングされた半
導体圧力センサ１の全体構成を示す。ステム２と、その
上面に接合されたシェル（蓋材）３によりパッケージ材
が構成されている。ステム２にはリード端子４が貫通状
態でガラス溶着にて固定されている。又、シェル３には
圧力導入管５が接続されている。シェル３内のステム２
上には半導体圧力センサ１が配置されている。
に従って説明する。図２には、パッケージングされた半
導体圧力センサ１の全体構成を示す。ステム２と、その
上面に接合されたシェル（蓋材）３によりパッケージ材
が構成されている。ステム２にはリード端子４が貫通状
態でガラス溶着にて固定されている。又、シェル３には
圧力導入管５が接続されている。シェル３内のステム２
上には半導体圧力センサ１が配置されている。
【０００８】図１には、半導体圧力センサ１の全体構成
図を示す。Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４の表面にはシ
リコンよりなるダイヤフラム２１が配置されている。
又、ダイヤフラム２１にはピエゾ抵抗層としてのＰ+ 拡
散層１０が形成されている。さらに、Ｐ- 型単結晶シリ
コン基板１４の表面とダイヤフラム２１とにより形成さ
れた圧力基準室Ｒ１内においてＰ- 型単結晶シリコン基
板１４の表面には、Ｐ+拡散層１０と電気的に接続され
た集積回路（バイポーラトランジスタ１５等）が形成さ
れている。
図を示す。Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４の表面にはシ
リコンよりなるダイヤフラム２１が配置されている。
又、ダイヤフラム２１にはピエゾ抵抗層としてのＰ+ 拡
散層１０が形成されている。さらに、Ｐ- 型単結晶シリ
コン基板１４の表面とダイヤフラム２１とにより形成さ
れた圧力基準室Ｒ１内においてＰ- 型単結晶シリコン基
板１４の表面には、Ｐ+拡散層１０と電気的に接続され
た集積回路（バイポーラトランジスタ１５等）が形成さ
れている。
【０００９】図３〜図９には、半導体圧力センサの製造
工程を示す。以下に、製造工程を説明する。図３に示す
ように、Ｐ- 型単結晶シリコン基板６を用意し、その主
表面上にシリコン酸化膜７を形成する。さらに、単結晶
シリコン基板６の主表面にシリコン酸化膜７を介してＮ
- 型単結晶シリコン基板８を直接接合する。引き続き、
Ｎ-型単結晶シリコン基板８の裏面側を研摩して単結晶
シリコン基板８の厚さを５〜１０μｍにする。
工程を示す。以下に、製造工程を説明する。図３に示す
ように、Ｐ- 型単結晶シリコン基板６を用意し、その主
表面上にシリコン酸化膜７を形成する。さらに、単結晶
シリコン基板６の主表面にシリコン酸化膜７を介してＮ
- 型単結晶シリコン基板８を直接接合する。引き続き、
Ｎ-型単結晶シリコン基板８の裏面側を研摩して単結晶
シリコン基板８の厚さを５〜１０μｍにする。
【００１０】そして、図４に示すように、Ｎ- 型単結晶
シリコン基板８に対しＬＯＣＯＳ工程を施しＬＯＣＯＳ
酸化膜９を形成する。その後、図５に示すように、全面
のＬＯＣＯＳ酸化膜９を除去する。そして、ゲージ部の
み開口したレジストパターンを形成し、ボロンをインプ
ラしてピエゾ抵抗層としてのＰ+ 拡散層１０を形成す
る。
シリコン基板８に対しＬＯＣＯＳ工程を施しＬＯＣＯＳ
酸化膜９を形成する。その後、図５に示すように、全面
のＬＯＣＯＳ酸化膜９を除去する。そして、ゲージ部の
み開口したレジストパターンを形成し、ボロンをインプ
ラしてピエゾ抵抗層としてのＰ+ 拡散層１０を形成す
る。
【００１１】引き続き、図６に示すように、Ｎ- 型単結
晶シリコン基板８の全面にシリコン酸化膜１１を形成す
るとともにシリコン酸化膜１１にコンタクトホールを形
成する。そして、Ｐ+ 拡散層１０から延びるタングステ
ン（Ｗ）による配線１２を形成する。
晶シリコン基板８の全面にシリコン酸化膜１１を形成す
るとともにシリコン酸化膜１１にコンタクトホールを形
成する。そして、Ｐ+ 拡散層１０から延びるタングステ
ン（Ｗ）による配線１２を形成する。
【００１２】この配線１２の形成の際、図１０に示すよ
うに、ＴｉＮ層１３を全面にデポジットしコンタクト部
のまわり２〜３μｍを残したレジストパターンを形成
し、その後、ＴｉＮ層１３のエッチングを行う。次に、
高融点金属であるタングステン（Ｗ）をデポジットし配
線パターンを形成する（配線１２を形成する）。尚、こ
の手法は、後記Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４での配線
の際の際にも用いられる。
うに、ＴｉＮ層１３を全面にデポジットしコンタクト部
のまわり２〜３μｍを残したレジストパターンを形成
し、その後、ＴｉＮ層１３のエッチングを行う。次に、
高融点金属であるタングステン（Ｗ）をデポジットし配
線パターンを形成する（配線１２を形成する）。尚、こ
の手法は、後記Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４での配線
の際の際にも用いられる。
【００１３】次に、図７に示すように、不要なシリコン
酸化膜１１を除去する。一方、図８に示すように、Ｐ-
型単結晶シリコン基板１４を用意し、その主表面に通常
のバイポーラ工程を用いて演算増幅用のバイポーラトラ
ンジスタ１５等を形成する。このバイポーラトランジス
タ１５等より集積回路が形成される。又、Ｐ- 型単結晶
シリコン基板１４の主表面には、タングステン（Ｗ）に
よる配線１６，１７を離間して配置するとともに、配線
１６と１７とをＰ+ 拡散層１８にて電気的に接続する。
酸化膜１１を除去する。一方、図８に示すように、Ｐ-
型単結晶シリコン基板１４を用意し、その主表面に通常
のバイポーラ工程を用いて演算増幅用のバイポーラトラ
ンジスタ１５等を形成する。このバイポーラトランジス
タ１５等より集積回路が形成される。又、Ｐ- 型単結晶
シリコン基板１４の主表面には、タングステン（Ｗ）に
よる配線１６，１７を離間して配置するとともに、配線
１６と１７とをＰ+ 拡散層１８にて電気的に接続する。
【００１４】そして、図９に示すように、Ｐ- 型単結晶
シリコン基板１４上にＮ- 型単結晶シリコン基板８を直
接接合する。その結果、Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４
の表面とＮ- 型単結晶シリコン基板８とにより圧力基準
室Ｒ１が形成される。この際、接合を真空雰囲気下で行
えば圧力基準室Ｒ１が真空となり絶対圧センサとなる。
又、接合を大気圧（１ａｔｍ）雰囲気下で行えば圧力基
準室Ｒ１が大気圧（１ａｔｍ）となり、相対圧センサと
なる。
シリコン基板１４上にＮ- 型単結晶シリコン基板８を直
接接合する。その結果、Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４
の表面とＮ- 型単結晶シリコン基板８とにより圧力基準
室Ｒ１が形成される。この際、接合を真空雰囲気下で行
えば圧力基準室Ｒ１が真空となり絶対圧センサとなる。
又、接合を大気圧（１ａｔｍ）雰囲気下で行えば圧力基
準室Ｒ１が大気圧（１ａｔｍ）となり、相対圧センサと
なる。
【００１５】ここで、圧力基準室Ｒ１の気圧設定方法に
ついて詳細に説明する。まず、圧力基準室Ｒ１が真空の
場合には、シリコン基板１４と８とを重ね合わせて０．
１Ｐａ程度の真空下でこの基板間にパルス状の電圧（±
１００〜±５００ボルト）を印加すると、基板全面が接
着される。さらに、接着強度を増すために１１００℃の
熱処理を施す。一方、圧力基準室Ｒ１が大気圧の場合に
は、シリコン基板１４と８とを重ね合わせて機械的に圧
力を加えてＮ2 ガス中で１１００℃の熱処理を施す。
ついて詳細に説明する。まず、圧力基準室Ｒ１が真空の
場合には、シリコン基板１４と８とを重ね合わせて０．
１Ｐａ程度の真空下でこの基板間にパルス状の電圧（±
１００〜±５００ボルト）を印加すると、基板全面が接
着される。さらに、接着強度を増すために１１００℃の
熱処理を施す。一方、圧力基準室Ｒ１が大気圧の場合に
は、シリコン基板１４と８とを重ね合わせて機械的に圧
力を加えてＮ2 ガス中で１１００℃の熱処理を施す。
【００１６】さらに、Ｐ- 型単結晶シリコン基板１４上
にＮ- 型単結晶シリコン基板８を直接接合する前に、図
１１に示すように、シリコン基板８側において配線１２
としてのタングステン（Ｗ）の接続部分には、レジスト
１９を用いたドライエッチングにより切り込み２０を形
成しておく。この切り込み２０部分に、Ｐ- 型単結晶シ
リコン基板１４側の配線１６としてのタングステン
（Ｗ）が入り込み電気的接続が行われる。
にＮ- 型単結晶シリコン基板８を直接接合する前に、図
１１に示すように、シリコン基板８側において配線１２
としてのタングステン（Ｗ）の接続部分には、レジスト
１９を用いたドライエッチングにより切り込み２０を形
成しておく。この切り込み２０部分に、Ｐ- 型単結晶シ
リコン基板１４側の配線１６としてのタングステン
（Ｗ）が入り込み電気的接続が行われる。
【００１７】そして、図９に示す状態からＰ- 型単結晶
シリコン基板６の裏面側からＫＯＨや機械的研摩により
単結晶シリコン基板６とシリコン酸化膜７とを除去す
る。その結果、図１に示す半導体圧力センサ１が製造さ
れる。
シリコン基板６の裏面側からＫＯＨや機械的研摩により
単結晶シリコン基板６とシリコン酸化膜７とを除去す
る。その結果、図１に示す半導体圧力センサ１が製造さ
れる。
【００１８】さらに、図２に示すように、このように製
造された半導体圧力センサ１をステム２上に配置すると
ともに、半導体圧力センサ１の配線１７とリード端子４
とをワイヤ２２により電気的に接続する。その後、ステ
ム２上にシェル３を配置し、シェル３内にコート材（シ
リコーンゲル）２３を充填する。その結果、図２に示す
パッケージングされた半導体圧力センサ１が製造され
る。
造された半導体圧力センサ１をステム２上に配置すると
ともに、半導体圧力センサ１の配線１７とリード端子４
とをワイヤ２２により電気的に接続する。その後、ステ
ム２上にシェル３を配置し、シェル３内にコート材（シ
リコーンゲル）２３を充填する。その結果、図２に示す
パッケージングされた半導体圧力センサ１が製造され
る。
【００１９】このように本実施例では、Ｐ- 型単結晶シ
リコン基板１４（半導体基板）の表面に配置された、半
導体よりなるダイヤフラム２１と、ダイヤフラム２１に
形成されたＰ+ 拡散層１０（ピエゾ抵抗層）と、Ｐ- 型
単結晶シリコン基板１４の表面とダイヤフラム２１とに
より形成された圧力基準室Ｒ１においてＰ- 型単結晶シ
リコン基板１４の表面に形成され、Ｐ+ 拡散層１０と電
気的に接続されたバイポーラトランジスタ１５等よりな
る集積回路とを設けた。
リコン基板１４（半導体基板）の表面に配置された、半
導体よりなるダイヤフラム２１と、ダイヤフラム２１に
形成されたＰ+ 拡散層１０（ピエゾ抵抗層）と、Ｐ- 型
単結晶シリコン基板１４の表面とダイヤフラム２１とに
より形成された圧力基準室Ｒ１においてＰ- 型単結晶シ
リコン基板１４の表面に形成され、Ｐ+ 拡散層１０と電
気的に接続されたバイポーラトランジスタ１５等よりな
る集積回路とを設けた。
【００２０】このように、バイポーラトランジスタ１５
等よりなる集積回路と、ダイヤフラム２１とが上下方向
（縦方向）に一体となっているので、同一平面上にダイ
ヤフラムと集積回路部とを別々に配置した場合に比べ、
チップサイズの小型化を図ることができる。より具体的
には、従来のものに比べ約１／４の面積に小型化でき
た。
等よりなる集積回路と、ダイヤフラム２１とが上下方向
（縦方向）に一体となっているので、同一平面上にダイ
ヤフラムと集積回路部とを別々に配置した場合に比べ、
チップサイズの小型化を図ることができる。より具体的
には、従来のものに比べ約１／４の面積に小型化でき
た。
【００２１】又、集積回路の各素子及びＰ+ 拡散層１０
（ピエゾ抵抗層）がシリコン基板により囲まれており、
外部の大気にさらされることがない。よって、保護膜が
不要になるとともに、被測定対象が大気，油等でも、集
積回路の各素子及びＰ+ 拡散層１０に直接被測定物が接
触しないために被測定物の制限を受けないこととなる。
このように、耐使用環境性向上に伴って油や大気の圧力
測定が可能となる。
（ピエゾ抵抗層）がシリコン基板により囲まれており、
外部の大気にさらされることがない。よって、保護膜が
不要になるとともに、被測定対象が大気，油等でも、集
積回路の各素子及びＰ+ 拡散層１０に直接被測定物が接
触しないために被測定物の制限を受けないこととなる。
このように、耐使用環境性向上に伴って油や大気の圧力
測定が可能となる。
【００２２】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、配線は高融点金属であるタングス
テン（Ｗ）の他にも、ポリシリコン配線でもよい。又、
アルミによる配線を行う場合には、公知のＣＵＢＩＣ技
術を用いればよい。
のではなく、例えば、配線は高融点金属であるタングス
テン（Ｗ）の他にも、ポリシリコン配線でもよい。又、
アルミによる配線を行う場合には、公知のＣＵＢＩＣ技
術を用いればよい。
【００２３】又、本半導体圧力センサは、自動車用や家
電用や気象用等に使用することができる。
電用や気象用等に使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
より小型化を図るとともに回路の保護膜を不要にするこ
とができる優れた効果を発揮する。
より小型化を図るとともに回路の保護膜を不要にするこ
とができる優れた効果を発揮する。
【図１】半導体圧力センサの全体構成図である。
【図２】パッケージングされた半導体圧力センサを示す
全体構成図である。
全体構成図である。
【図３】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図４】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図５】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図６】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図７】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図８】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図９】半導体圧力センサの製造工程を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】半導体圧力センサの製造工程におけるセンサ
の一部を拡大した断面図である。
の一部を拡大した断面図である。
【図１１】半導体圧力センサの製造工程におけるセンサ
の一部を拡大した斜視図である。
の一部を拡大した斜視図である。
１０ Ｐ+ 拡散層（ピエゾ抵抗層） １４ Ｐ- 型単結晶シリコン基板（半導体基板） １５ バイポーラトランジスタ ２１ ダイヤフラム Ｒ１ 圧力基準室
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板の表面に配置された、半導体
よりなるダイヤフラムと、 前記ダイヤフラムに形成されたピエゾ抵抗層と、 前記半導体基板の表面と前記ダイヤフラムとにより形成
された圧力基準室において前記半導体基板の表面に形成
され、前記ピエゾ抵抗層と電気的に接続された集積回路
と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 |
|---|---|---|---|
| JP26024792A JP3278926B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26024792A JP3278926B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112510A true JPH06112510A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3278926B2 JP3278926B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=17345401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26024792A Expired - Lifetime JP3278926B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278926B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7640807B2 (en) | 2004-07-21 | 2010-01-05 | Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor Sensor |
| JP2010271079A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Fujikura Ltd | 圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法 |
| JP2010281611A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Fujikura Ltd | 圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6976917B2 (ja) | 2018-09-25 | 2021-12-08 | ダイハツ工業株式会社 | 樹脂成形部材 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP26024792A patent/JP3278926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7640807B2 (en) | 2004-07-21 | 2010-01-05 | Hokuriku Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor Sensor |
| JP2010271079A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Fujikura Ltd | 圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法 |
| JP2010281611A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Fujikura Ltd | 圧力センサモジュール及び圧力センサパッケージ、並びにこれらの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3278926B2 (ja) | 2002-04-30 |
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