JPH0677502A - Force conversion element pattern - Google Patents

Force conversion element pattern

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JPH0677502A
JPH0677502A JP22419492A JP22419492A JPH0677502A JP H0677502 A JPH0677502 A JP H0677502A JP 22419492 A JP22419492 A JP 22419492A JP 22419492 A JP22419492 A JP 22419492A JP H0677502 A JPH0677502 A JP H0677502A
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JP
Japan
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type
conversion element
diffusion layer
single crystal
force conversion
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Application number
JP22419492A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisanori Ogawa
尚紀 小川
Hitoshi Goto
均 後藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable anode bonding between a pressure detecting surface in a wafer state and a force transmitting part made of glass, and facilitate mass production of force conversion elements, in a force conversion element pattern which is arranged on an N-type semiconductor and has a plurality of P-type acceptor diffusion layers. CONSTITUTION:P-type acceptor diffusion layers 12 having a specified thickness are formed on the surface of an N-type donor diffusion layer 11. Electrodes 13a, 13b, 14a, 14b electrically connected with only the layers 12 via an insulating layer 15 are formed. Connection wires 17 for connecting the electrodes 13a, 13b, 14a, 14b are formed. When a plurality of the P-type acceptor diffusion layers 12 and a force transmitting part of a glass wafer are subjected to anode bonding, all of the P-type acceptor diffusion layers 12 are kept at nearly equal potentials which are higher than the potential of the N-type donor diffusion layer 11. As a result, a backward voltage is not applied across the N-type donor diffusion layer 11 and the P-type acceptor diffusion layers 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は力変換素子パターンに係
り、特にN型半導体上に圧力検出面として設けられた複
数のP型アクセプタ拡散層に、ガラス製の力伝達部が陽
極接合される力変換素子パターンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force conversion element pattern, and in particular, a glass force transmission portion is anodically bonded to a plurality of P-type acceptor diffusion layers provided as pressure detection surfaces on an N-type semiconductor. It relates to a force conversion element pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、所定の不純物濃度に制御され
たSi単結晶体の(110)面を圧力検出面とする力変
換素子が知られている(特開平2−36574号公
報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a force conversion element has been known in which a (110) plane of a Si single crystal body controlled to have a predetermined impurity concentration is used as a pressure detection plane (Japanese Patent Laid-Open No. 2-36574).

【0003】上記公報に記載された力変換素子は、その
(110)面上に、〈001〉方向より+45°の方向
に対抗して設けられた一対の電極と、−45°の方向に
対抗して設けられた一対の電極とを、一方を入力電極、
他方を出力電極として備えている。
The force conversion element described in the above publication has a pair of electrodes provided on the (110) plane so as to oppose + 45 ° from the <001> direction and an electrode provided at −45 °. And a pair of electrodes provided, one of which is an input electrode,
The other is provided as an output electrode.

【0004】Siの結晶の(110)面に圧力が加わる
とSi単結晶体に歪みが生じる。Si単結晶体に歪みが
生じると、ピエゾ効果により各電極間の抵抗値が変化す
る。このとき、各電極は、ホイートストンブリッジ回路
の4つの端子とみなすことができ、入力電極間に所定の
電位差が与えられている場合、(110)面に加えられ
た圧力に応じた電位差が出力電極間に生じることにな
る。
When pressure is applied to the (110) plane of the Si crystal, the Si single crystal body is distorted. When strain occurs in the Si single crystal body, the resistance value between the electrodes changes due to the piezo effect. At this time, each electrode can be regarded as four terminals of the Wheatstone bridge circuit, and when a predetermined potential difference is applied between the input electrodes, the potential difference according to the pressure applied to the (110) plane is output electrode. It will occur in the meantime.

【0005】また、上記したように、圧力の検出をホイ
ートストンブリッジ接続されたピエゾ抵抗で行っている
とみなせることから、力変換素子の温度変化による出力
変動が小さく抑えられることとなる。このように、上記
公報に記載された力変換素子は、構造が単純であるうえ
に、自己温度補償機能を有している。
Further, as described above, since it can be considered that the pressure is detected by the piezoresistor connected to the Wheatstone bridge, the output fluctuation due to the temperature change of the force conversion element can be suppressed small. Thus, the force conversion element described in the above publication has a simple structure and also has a self-temperature compensation function.

【0006】ところで、このように抵抗値の変化を電圧
に変換する場合は、回路に流し得る電流値に制限がある
ため、抵抗値が大きいほど検出精度は向上する。このた
め、上記公報に記載された力変換素子は、要求される検
出精度を満たせるだけの各電極間の抵抗値、すなわちS
i単結晶体の面抵抗値を確保するため、Si単結晶体の
厚さを50μm 以下と規定している。
By the way, in the case of converting the change of the resistance value into the voltage in this way, the detection accuracy is improved as the resistance value is larger because the current value which can be passed through the circuit is limited. For this reason, the force conversion element described in the above publication has a resistance value between the electrodes sufficient to satisfy the required detection accuracy, that is, S
In order to secure the sheet resistance of the i single crystal body, the thickness of the Si single crystal body is specified to be 50 μm or less.

【0007】しかし、厚さ50μm 以下のSi単結晶体
ウェハを取り扱うのは、物流上および作業上非常に困難
である。このため、力変換素子を構成するSi単結晶体
ウェハとして、N型ドナーが拡散されたSi単結晶体上
に、圧力検出面としてP型アクセプタの拡散層が設けら
れた拡散型ウェハが提案されている。
However, handling a Si single crystal wafer having a thickness of 50 μm or less is very difficult in terms of physical distribution and work. Therefore, as a Si single crystal body wafer that constitutes a force conversion element, a diffusion type wafer is proposed in which a P-type acceptor diffusion layer is provided as a pressure detection surface on a Si single crystal body in which an N-type donor is diffused. ing.

【0008】この拡散型ウェハは、結晶の(110)面
に、複数のP型アクセプタ拡散層と、その拡散層それぞ
れに対応して設けられた入出力電極とからなる力変換素
子パターンを有している。そして、P型アクセプタの拡
散層の厚さ等を適当に設定することにより、力変換素子
のインピーダンスを数100Ω〜数kΩに設定すること
が可能である。このように、この拡散型ウェハを用いる
ことにより、ウェハの取扱上の難点が解決され、加えら
れる圧力に対して十分な出力を発生する力変換素子を容
易に製造することが可能となる。
This diffusion type wafer has a force conversion element pattern consisting of a plurality of P type acceptor diffusion layers and input / output electrodes provided corresponding to the respective diffusion layers on the (110) plane of the crystal. ing. Then, by appropriately setting the thickness of the diffusion layer of the P-type acceptor and the like, the impedance of the force conversion element can be set to several 100Ω to several kΩ. As described above, by using this diffusion type wafer, the difficulty in handling the wafer is solved, and it becomes possible to easily manufacture the force conversion element that generates a sufficient output with respect to the applied pressure.

【0009】一方、このような力変換素子を構成するS
i単結晶体ウェハの(110)面上には、上記したよう
に複数の圧力検出面と、それに対応した入出力電極とか
らなる力変換素子パターンが設けられている。このた
め、力変換素子パターンを構成するそれぞれの圧力検出
面と入出力電極とを力変換素子として機能させるために
は、何らかの方法で、電極に干渉されずに、検出すべき
圧力を圧力検出面に伝達する必要がある。
On the other hand, S which constitutes such a force conversion element
On the (110) plane of the i single crystal body wafer, as described above, a force conversion element pattern including a plurality of pressure detection planes and input / output electrodes corresponding thereto is provided. Therefore, in order to make each pressure detection surface and the input / output electrodes constituting the force conversion element pattern function as a force conversion element, the pressure to be detected is detected by some method without interference with the electrodes. Need to be communicated to.

【0010】そこで、従来より、力変換素子の圧力検出
面上には、検出すべき圧力を伝達するブロック状の力伝
達部が配置されている。この力伝達部は、力変換素子の
特性を決める要部であり、力伝達部と圧力検出面との接
合品質如何によっては、検出精度に大きな誤差を生じさ
せる部位である。
Therefore, conventionally, a block-shaped force transmission portion for transmitting the pressure to be detected is arranged on the pressure detection surface of the force conversion element. The force transmission portion is a main portion that determines the characteristics of the force conversion element, and is a portion that causes a large error in detection accuracy depending on the quality of the joint between the force transmission portion and the pressure detection surface.

【0011】このため、圧力検出面と力伝達部との接合
には、接合品質にバラツキが生じ易い接着材等は用いら
れていない。すなわち、力伝達部をガラス(金属酸化
物)で構成して、ガラスとSiとの接合方法として公知
である陽極接合による接合が行われている。
For this reason, no adhesive or the like is used for joining the pressure detecting surface and the force transmitting portion because the joining quality is likely to vary. That is, the force transmission part is made of glass (metal oxide), and bonding is performed by anodic bonding, which is a known bonding method between glass and Si.

【0012】この陽極接合は、Siとガラスとを接触さ
せた状態で、Siを正極、ガラスを負極に接続して両者
間に600〜1000v の電圧を印加することにより行
われる。この結果、Siとガラスの界面において、イオ
ン化したSiと、ガラス中からイオン化したOとが結合
して、均一で安定した接合が得られる。
This anodic bonding is carried out by connecting Si to a positive electrode and glass to a negative electrode with Si and glass in contact with each other and applying a voltage of 600 to 1000 V between them. As a result, at the interface between Si and glass, the ionized Si and the ionized O from the glass are bonded to each other to obtain a uniform and stable bond.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の力
変換素子パターンでは、後述する理由により、複数の力
伝達部を有するガラスウェハを用いて、複数の圧力検出
面と複数の力伝達部とをウェハ状態のまま陽極接合する
ことができない。
However, in the above-mentioned conventional force transducing element pattern, a glass wafer having a plurality of force transmitting portions is used for a plurality of pressure detecting surfaces and a plurality of force transmitting portions for the reason described later. Cannot be anodically bonded in a wafer state.

【0014】すなわち、上記の力変換素子パターンを有
する拡散型ウェハと、ガラスウェハとを陽極接合しよう
とすると、両者を接触させた状態で、圧力検出面である
P型アクセプタ拡散層と力伝達部との間に所定の高電圧
を印加することになる。
That is, when the diffusion type wafer having the force conversion element pattern and the glass wafer are to be anodically bonded, the P type acceptor diffusion layer which is the pressure detecting surface and the force transmitting portion are in contact with each other. A predetermined high voltage will be applied between and.

【0015】この場合、両者の界面に高電圧が加わるの
に加えて、拡散型ウェハのN型ドナー拡散層を介して回
り込んだ高電圧が、近隣のP型アクセプタ拡散層と力伝
達部との間にも印加される。
In this case, in addition to a high voltage being applied to the interface between the two, the high voltage sneaking through the N-type donor diffusion layer of the diffusion type wafer causes the P-type acceptor diffusion layer and the force transmitting portion in the vicinity to be connected. Is also applied during.

【0016】つまり、N型ドナー拡散層を正極、電圧の
印加されていないP型アクセプタ拡散層を負極として、
PN接合界面に強い高い逆電圧がかかり、この界面が絶
縁破壊されることになり、力変換素子としての所望の機
能を果たせなくなる。
That is, with the N-type donor diffusion layer as the positive electrode and the P-type acceptor diffusion layer to which no voltage is applied as the negative electrode,
A strong high reverse voltage is applied to the PN junction interface, and this interface is subject to dielectric breakdown, making it impossible to perform the desired function as a force conversion element.

【0017】このため、圧力検出面と力伝達部との陽極
接合は、拡散型ウェハから複数の圧力検出面を切り出す
と共に、ガラスウェハから複数の力伝達部を切り出し、
その後に行わなければならなかった。このように、上記
従来の力変換素子パターンは、圧力検出面と力伝達部と
をウェハ状態のまま陽極接合することができず、量産が
困難であるという問題を有している。
Therefore, in the anodic bonding of the pressure detecting surface and the force transmitting portion, a plurality of pressure detecting surfaces are cut out from the diffusion type wafer and a plurality of force transmitting portions are cut out from the glass wafer.
I had to do it after that. As described above, the conventional force conversion element pattern has a problem that the pressure detection surface and the force transmission portion cannot be anodically bonded in a wafer state, and mass production is difficult.

【0018】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ウェハ状態での圧力検出面と力伝達部との陽極
接合を可能とし、力変換素子の量産化を可能とする力変
換素子パターンを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and makes it possible to perform anodic bonding between the pressure detection surface and the force transmitting portion in a wafer state, and to perform mass production of force transducing elements. It is intended to provide an element pattern.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の課題は、N型ドナ
ーを拡散させたSi単結晶体ウェハの表面上に設けら
れ、P型アクセプタの拡散層で構成されると共に所定パ
ターンに整列された複数の圧力検出面を構成の一部とす
る力変換素子パターンにおいて、前記複数の圧力検出面
のそれぞれと、他の前記圧力検出面とを電気的に接続す
る接続線を有する力変換素子パターンにより解決され
る。
The above-mentioned problems are provided on the surface of a Si single crystal wafer in which an N-type donor is diffused, and are composed of a P-type acceptor diffusion layer and arranged in a predetermined pattern. In the force conversion element pattern having a plurality of pressure detection surfaces as a part of the configuration, by a force conversion element pattern having a connecting line electrically connecting each of the plurality of pressure detection surfaces and the other pressure detection surface. Will be resolved.

【0020】[0020]

【作用】上記の構成によれば、前記複数の圧力検出面
は、前記Si単結晶体ウェハが切断されるまで、前記接
続線により互いに他の前記圧力検出面と電気的に導通し
ている。このため、前記複数の圧力検出面のうち1つに
電圧を印加すると、他の前記圧力検出面にも電圧が印加
される。
According to the above structure, the plurality of pressure detection surfaces are electrically connected to each other by the connection line until the Si single crystal wafer is cut. Therefore, when a voltage is applied to one of the plurality of pressure detection surfaces, the voltage is also applied to the other pressure detection surfaces.

【0021】従って、前記Si単結晶体ウェハに複数の
力伝達部を備えるガラスウェハを陽極接合するために、
両者の間に高電圧を印加した場合、前記Si単結晶体ウ
ェハのN型ドナー拡散部の電位に比べて前記圧力検出面
の電位の方が高くなる。よって、前記Si単結晶体ウェ
ハにおいて、PN接合界面に逆電圧がかかることがな
く、ウェハ状態での前記圧力検出面と力伝達部との陽極
接合が可能となる。
Therefore, in order to anodically bond a glass wafer having a plurality of force transmitting portions to the Si single crystal wafer,
When a high voltage is applied between the two, the potential of the pressure detection surface becomes higher than the potential of the N-type donor diffusion portion of the Si single crystal wafer. Therefore, in the Si single crystal wafer, no reverse voltage is applied to the PN junction interface, and anodic bonding between the pressure detection surface and the force transmitting portion in the wafer state is possible.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明に係る力変換素子パターンの構
成をより一層明確にするため、適切な実施例に基づいて
説明する。図1は、本発明に係る力変換素子パターンの
一実施例を備えるSi単結晶体ウェハの要部を示す。
尚、同図(B)は、同図(A)中のB−B断面を示す。
EXAMPLES Next, in order to further clarify the constitution of the force conversion element pattern according to the present invention, description will be given based on appropriate examples. FIG. 1 shows a main part of a Si single crystal wafer having an embodiment of a force conversion element pattern according to the present invention.
Incidentally, FIG. 6B shows a cross section taken along the line BB in FIG.

【0023】同図中、符号10は、本実施例のSi単結
晶体ウェハを示す。また、符号11および12は、それ
ぞれSi単結晶体ウェハ10の本体を構成するN型ドナ
ー拡散層とP型アクセプタ拡散層を示す。
In the figure, reference numeral 10 indicates a Si single crystal wafer of this embodiment. Reference numerals 11 and 12 denote an N-type donor diffusion layer and a P-type acceptor diffusion layer, respectively, which form the main body of the Si single crystal wafer 10.

【0024】このN型ドナー拡散層11およびP型アク
セプタ拡散層12は、Si単結晶体のウェハに所定濃度
の不純物を打ち込んで形成された層で、P型アクセプタ
拡散層12の形成される面をSi単結晶の(110)面
としている。
The N-type donor diffusion layer 11 and the P-type acceptor diffusion layer 12 are layers formed by implanting an impurity of a predetermined concentration into a Si single crystal wafer, and the surface on which the P-type acceptor diffusion layer 12 is formed. Is the (110) plane of the Si single crystal.

【0025】同図(A)に示すように、Si単結晶体ウ
ェハ10の(110)面には、複数のP型アクセプタ拡
散層12が設けられている。これらのP型アクセプタ拡
散層12には、結晶の〈001〉方向から+45°の方
向に対抗して出力電極力13a,13bが、また、−4
5°の方向に対抗して入力電極14a,14bが設けら
れている。
As shown in FIG. 1A, a plurality of P-type acceptor diffusion layers 12 are provided on the (110) plane of the Si single crystal wafer 10. In these P-type acceptor diffusion layers 12, the output electrode forces 13a and 13b are opposed to the direction of + 45 ° from the <001> direction of the crystal, and −4.
Input electrodes 14a and 14b are provided opposite to each other in the direction of 5 °.

【0026】これら各電極13a,13b,14a,1
4bは、アルミ等を蒸着することにより形成され、コン
タクトホール16a,16bの部位を除き、Si単結晶
体ウェハ10との間に絶縁層15が設けられている。す
なわち、各入出力電極13a,13b,14a,14b
とSi単結晶体ウェハ10とは、P型アクセプタ拡散層
12においてのみ電気的に接続されている。
Each of these electrodes 13a, 13b, 14a, 1
4b is formed by evaporating aluminum or the like, and the insulating layer 15 is provided between the Si single crystal wafer 10 and the contact holes 16a and 16b. That is, each input / output electrode 13a, 13b, 14a, 14b
The Si single crystal wafer 10 is electrically connected only to the P-type acceptor diffusion layer 12.

【0027】このとき、P型アクセプタ拡散層12と、
それに対応して設けられた入出力電極13a,13b,
14a,14bとは、力変換素子の要部で、与えられた
圧力を所定の電気信号に変換する部位である。すなわ
ち、P型アクセプタ拡散層12は、圧力検出面を構成す
ると共に、各電極間をブリッジ接続するピエゾ抵抗を構
成する。
At this time, the P-type acceptor diffusion layer 12,
Input / output electrodes 13a, 13b provided corresponding to the
Reference numerals 14a and 14b are main parts of the force conversion element, and are parts that convert a given pressure into a predetermined electric signal. That is, the P-type acceptor diffusion layer 12 constitutes a pressure detection surface and also constitutes a piezoresistor that bridge-connects the electrodes.

【0028】つまり、入力電極14a,14b間に所定
の電圧を印加して、P型アクセプタ拡散層12を直流駆
動した状態で、P型アクセプタ拡散層12に圧力が加わ
り歪みが生じると、ピエゾ抵抗効果により各電極間の抵
抗値が変化する。このため、出力電極13a,13b間
には、加えられた圧力に応じた電位差が生じる。
That is, when a predetermined voltage is applied between the input electrodes 14a and 14b and the P-type acceptor diffusion layer 12 is driven by direct current and pressure is applied to the P-type acceptor diffusion layer 12, distortion occurs, which causes piezo resistance. The resistance value between the electrodes changes due to the effect. Therefore, a potential difference according to the applied pressure is generated between the output electrodes 13a and 13b.

【0029】また、出力電極13a,13bから出力さ
れる電気信号の全幅は、P型アクセプタ拡散層の抵抗変
化量により決まる値である。抵抗変化率は物性値として
決まってしまうため、要求される抵抗変化量が得られる
だけの抵抗値を得るには、P型アクセプタ拡散層12の
面抵抗値を所定値以上にしておくことが要求される。こ
のため、本実施例のSi単結晶体ウェハ10において
は、P型アクセプタ拡散層12の厚さを所定値、例えば
20μm に制御している。
The full width of the electric signal output from the output electrodes 13a and 13b is a value determined by the resistance change amount of the P-type acceptor diffusion layer. Since the resistance change rate is determined as a physical property value, in order to obtain a resistance value sufficient to obtain the required resistance change amount, it is necessary to set the surface resistance value of the P-type acceptor diffusion layer 12 to a predetermined value or more. To be done. Therefore, in the Si single crystal wafer 10 of this embodiment, the thickness of the P-type acceptor diffusion layer 12 is controlled to a predetermined value, for example, 20 μm.

【0030】また、Si単結晶体ウェハ10の(11
0)面には、近接する入出力電極13a,13b,14
a,14bを互いに接続させる接続線17が設けられて
いる。このため、Si単結晶体ウェハ10を切断しない
限り、そのSi単結晶体ウェハ10上に形成された全て
の入出力電極13a,13b,14a,14bは電気的
に導通した状態となる。
[11] of the Si single crystal wafer 10
The (0) plane has adjacent input / output electrodes 13a, 13b, 14
A connection line 17 is provided to connect the a and 14b to each other. Therefore, unless the Si single crystal wafer 10 is cut, all the input / output electrodes 13a, 13b, 14a, 14b formed on the Si single crystal wafer 10 are electrically connected.

【0031】尚、本実施例の力変換素子パターンにおい
ては、この接続線17は、Si単結晶体ウェハ10から
各力変換素子を切り出す際のダイシングラインに沿って
設けられており、Si単結晶体ウェハ10の(110)
面との間には上記の絶縁膜が設けられている。このた
め、ダイシングによりSi単結晶体ウェハ10から各力
変換素子が切り出された場合、接続線17は消滅し、電
極間の導通は解除される。
In the force conversion element pattern of this embodiment, the connecting line 17 is provided along the dicing line for cutting each force conversion element from the Si single crystal body wafer 10, and the Si single crystal. (110) of body wafer 10
The above-described insulating film is provided between the surface and the surface. Therefore, when each force conversion element is cut out from the Si single crystal wafer 10 by dicing, the connection line 17 disappears and the conduction between the electrodes is released.

【0032】図2は、Si単結晶体ウェハを用いた力変
換素子の製造工程を説明するための図を示す。同図中、
符号20はSi単結晶体ウェハを示し、上記のSi単結
晶体ウェハ10と同様にN型ドナー拡散層21とP型ア
クセプタ拡散層22とを有している。また、符号30
は、Si単結晶体ウェハ20を補強して力変換素子とし
ての実用強度を得るために接合されている基台ウェハを
示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of a force conversion element using a Si single crystal wafer. In the figure,
Reference numeral 20 denotes a Si single crystal wafer, which has an N-type donor diffusion layer 21 and a P-type acceptor diffusion layer 22 similarly to the Si single crystal wafer 10 described above. Also, reference numeral 30
Shows a base wafer bonded to reinforce the Si single crystal wafer 20 to obtain practical strength as a force conversion element.

【0033】このP型アクセプタ拡散層22の表面は、
力変換素子の圧力検出面23として働く部位である。ま
た、上記したように、このP型アクセプタ拡散層22の
表面を圧力検出面23として働かせるためには、Si単
結晶体ウェハ20の(110)面上に所定の電極を設け
る必要がある。
The surface of the P-type acceptor diffusion layer 22 is
This is a portion that functions as the pressure detection surface 23 of the force conversion element. Further, as described above, in order to make the surface of the P-type acceptor diffusion layer 22 act as the pressure detection surface 23, it is necessary to provide a predetermined electrode on the (110) surface of the Si single crystal body wafer 20.

【0034】このため、実際に力変換素子を用いて圧力
を検出しようとする場合、検出すべき圧力を、入出力電
極に干渉させずに圧力検出面23に伝達する手段が必要
になる。そこで、このような、力変換素子においては、
従来よりブロック状の力伝達部24を圧力検出面23に
接合する構成が用いられている。
Therefore, in the case of actually detecting the pressure by using the force conversion element, a means for transmitting the pressure to be detected to the pressure detection surface 23 without interfering with the input / output electrodes is required. Therefore, in such a force conversion element,
Conventionally, a structure in which a block-shaped force transmission portion 24 is joined to the pressure detection surface 23 has been used.

【0035】この場合、圧力検出面23と力伝達部24
との接合品質は、力変換素子の精度に最も影響を与える
事項のうちの1つである。このため、安定した接合品質
を得る必要があり、両者の接合には接着材等は用いられ
ず、Siとガラスとの接合方法として公知である陽極接
合により行われる。
In this case, the pressure detecting surface 23 and the force transmitting portion 24
The joint quality with the is one of the items that most affects the accuracy of the force conversion element. For this reason, it is necessary to obtain a stable joining quality, and an adhesive or the like is not used for joining the two, and the joining is performed by anodic joining which is known as a joining method of Si and glass.

【0036】このため、力伝達部24はガラスで構成さ
れ、生産性向上のため、同図に示すようなガラスウェハ
40として形成される。このガラスウェハ40は、Si
単結晶体ウェハ20の圧力検出面23と対応する部位に
力伝達部24を備えており、全ての力伝達部24が対応
する圧力検出面23に接触するように位置合わせされ
る。
Therefore, the force transmitting portion 24 is made of glass, and is formed as a glass wafer 40 as shown in the figure for improving productivity. This glass wafer 40 is made of Si
A force transmitting portion 24 is provided at a portion of the single crystal body wafer 20 corresponding to the pressure detecting surface 23, and all the force transmitting portions 24 are aligned so as to contact the corresponding pressure detecting surface 23.

【0037】陽極接合は、Siとガラスとを接触させ、
両者の間に高電圧を印加し、その界面で正イオンとなっ
たSiと、負イオンとなったOとが結合して行われる接
合である。つまり、陽極接合は接触しているSiとガラ
スとの間に高電圧を印加することで行うことができる。
In anodic bonding, Si and glass are brought into contact with each other,
A high voltage is applied between the two, and Si, which becomes positive ions at the interface, and O, which becomes negative ions, are bonded to each other. That is, the anodic bonding can be performed by applying a high voltage between the Si and the glass which are in contact with each other.

【0038】このため、本実施例においては、同図に示
すように接合しようとするP型アクセプタ拡散層22に
電源50の正極を接続し、ガラスウェハ40の、接合し
ようとする力伝達部24の直上部に電源50の負極を接
続し、両者の間に600〜1000v 程度の電圧を印加
している。
Therefore, in this embodiment, as shown in the figure, the positive electrode of the power source 50 is connected to the P-type acceptor diffusion layer 22 to be joined, and the force transmitting portion 24 of the glass wafer 40 to be joined is connected. The negative electrode of the power source 50 is connected to the immediately upper part of, and a voltage of about 600 to 1000 V is applied between the both.

【0039】ところで、Si単結晶体ウェハ20に、従
来の力変換素子パターンが形成されている場合、つま
り、各P型アクセプタ拡散層22が互いに電気的に独立
している場合、陽極接合するために電圧が印加されてい
るP型アクセプタ拡散層22と、電圧が印加されていな
いP型アクセプタ拡散層22との間には、大きな電位差
が生じる。
By the way, when the conventional force conversion element pattern is formed on the Si single crystal wafer 20, that is, when the P-type acceptor diffusion layers 22 are electrically independent from each other, anodic bonding is performed. A large potential difference is generated between the P-type acceptor diffusion layer 22 to which the voltage is applied and the P-type acceptor diffusion layer 22 to which the voltage is not applied.

【0040】このとき、N型ドナー拡散層21の電位
は、N型ドナー拡散層21のキャリアである電子が電圧
の印加されているP型アクセプタ拡散層22に流出する
につれて高くなる。すなわち、電圧の印加されていない
P型アクセプタ拡散層22と、N型ドナー拡散層21と
のPN接合界面には高い逆電圧がかかることになる。こ
の場合、この逆電圧によりPN接合は絶縁破壊され、明
らかに力変換素子として所望の性能が得られなくなる。
At this time, the potential of the N-type donor diffusion layer 21 increases as the electrons, which are carriers of the N-type donor diffusion layer 21, flow out to the P-type acceptor diffusion layer 22 to which the voltage is applied. That is, a high reverse voltage is applied to the PN junction interface between the P-type acceptor diffusion layer 22 to which no voltage is applied and the N-type donor diffusion layer 21. In this case, this reverse voltage causes dielectric breakdown of the PN junction, and obviously the desired performance as a force conversion element cannot be obtained.

【0041】これに反して、上記したように、本実施例
のSi単結晶体ウェハ10では、各電極間が接続線17
で接続されている。このため、陽極接合を行うために1
つのP型アクセプタ拡散層12に電圧を印加すると、接
続線17を介してすべてのP型アクセプタ拡散層12に
ほぼ同一の電圧が印加される。
On the contrary, as described above, in the Si single crystal wafer 10 of this embodiment, the connection line 17 is provided between the electrodes.
Connected by. Therefore, in order to perform anodic bonding, 1
When a voltage is applied to one P-type acceptor diffusion layer 12, almost the same voltage is applied to all P-type acceptor diffusion layers 12 via the connection line 17.

【0042】このため、N型ドナー拡散層11とP型ア
クセプタ拡散層12との間に逆電圧がかかることはな
く、陽極接合のためにSi単結晶体ウェハ10中のPN
接合が絶縁破壊されることはない。
Therefore, no reverse voltage is applied between the N-type donor diffusion layer 11 and the P-type acceptor diffusion layer 12, and the PN in the Si single crystal wafer 10 is used for anodic bonding.
The junction is not broken down.

【0043】このように、本実施例の力変換素子パター
ンによれば、従来の力変換素子パターンでは不可能であ
った、ウェハ状態での陽極接合が可能となる。このた
め、力変換素子の生産性が画期的に向上し、安定した歩
留りを確保しつつ力変換素子を量産することが可能とな
る。
As described above, according to the force conversion element pattern of the present embodiment, anodic bonding in a wafer state is possible, which is impossible with the conventional force conversion element pattern. Therefore, the productivity of the force conversion element is remarkably improved, and it becomes possible to mass-produce the force conversion element while securing a stable yield.

【0044】図3は、本発明に係る力変換素子パターン
の他の実施例を示す。尚、同図において、図1と同一の
部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 shows another embodiment of the force conversion element pattern according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0045】同図中、符号60は、本実施例の力変換素
子パターンを備えたSi単結晶体ウェハを示す。Si単
結晶体ウェハ60は、接続線61の構成が上記の接続線
17の構成と異なるのを除いて、上記Si単結晶体ウェ
ハ10と同様の構成を有している。
In the figure, reference numeral 60 indicates an Si single crystal wafer provided with the force conversion element pattern of this embodiment. The Si single crystal wafer 60 has the same configuration as the Si single crystal wafer 10 except that the configuration of the connection line 61 is different from the configuration of the connection line 17 described above.

【0046】すなわち、接続線61は、それぞれのP型
アクセプタ拡散層12に対して設けられた入出力電極1
3a,13b,14a,14bのうち、入力電極14a
だけを接続する構成である。複数のP型アクセプタ拡散
層12の内の1つに、陽極接合のため高電圧が印加され
ると、上記の接続線17と同様に、接続線61は全ての
P型アクセプタ拡散層12にその電圧を伝える。
That is, the connection line 61 is the input / output electrode 1 provided for each P-type acceptor diffusion layer 12.
Of the electrodes 3a, 13b, 14a, 14b, the input electrode 14a
It is a configuration to connect only. When a high voltage is applied to one of the plurality of P-type acceptor diffusion layers 12 for anodic bonding, the connection line 61 is applied to all P-type acceptor diffusion layers 12 similarly to the connection line 17 described above. Transmit voltage.

【0047】このため、本実施例の力変換素子パターン
においても、陽極接合によるSi単結晶体ウェハ60中
のPN接合の絶縁破壊が防止され、力変換素子の量産化
が可能とされる。
Therefore, also in the force conversion element pattern of this embodiment, dielectric breakdown of the PN junction in the Si single crystal wafer 60 due to anodic bonding is prevented, and the force conversion element can be mass-produced.

【0048】また、上記の各実施例においては、各P型
アクセプタ拡散層を接続する接続線は、各P型アクセプ
タ拡散層に対して設けられた電極間を接続する構成とさ
れているが、これに限るものではない。つまり、Si単
結晶体ウェハ上に形成された複数のP型アクセプタ拡散
層を電気的に接続する構成であればよく、電極を介さず
にP型アクセプタ拡散層間を直接接続する構成としても
よい。
Further, in each of the above embodiments, the connection line connecting each P-type acceptor diffusion layer is configured to connect the electrodes provided to each P-type acceptor diffusion layer. It is not limited to this. That is, it is only necessary that the plurality of P-type acceptor diffusion layers formed on the Si single crystal wafer be electrically connected, and the P-type acceptor diffusion layers may be directly connected without the electrodes.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、Si単結
晶体ウェハ上に設けられた複数のP型アクセプタ拡散層
がほぼ同一の電位に保持され、圧力検出面と力伝達部と
をウェハの状態で陽極接合しても、Si単結晶体ウェハ
中のPN接合が絶縁破壊することはない。このため、従
来不可能であったウェハ状態での、圧力検出面と力伝達
部との陽極接合が可能となり、力変換素子の生産性が画
期的に向上する。
As described above, according to the present invention, the plurality of P-type acceptor diffusion layers provided on the Si single crystal wafer are held at substantially the same potential, and the pressure detecting surface and the force transmitting portion are connected to each other. Even if anodic bonding is performed in a wafer state, the PN junction in the Si single crystal wafer does not cause dielectric breakdown. For this reason, it becomes possible to perform anodic bonding between the pressure detection surface and the force transmission portion in a wafer state, which has been impossible in the past, and the productivity of the force conversion element is remarkably improved.

【0050】従って、本発明に係る力変換素子パターン
は力変換素子の量産を可能とすると共に、量産時におけ
る安定した素子性能の維持を可能とするという特長を有
している。
Therefore, the force transducing element pattern according to the present invention has a feature that it enables mass production of the force transducing element and also maintains stable element performance during mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る力変換素子パターンの一実施例を
備えたSi単結晶体ウェハの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a Si single crystal wafer provided with an embodiment of a force conversion element pattern according to the present invention.

【図2】力変換素子の製造工程を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the force conversion element.

【図3】本発明に係る力変換素子パターンの他の実施例
を備えたSi単結晶体ウェハの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a Si single crystal wafer provided with another embodiment of the force conversion element pattern according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、60 Si単結晶体ウェハ 11 N型ドナー拡散層 12 P型アクセプタ拡散層 13a,13b 出力電極 14a,14b 入力電極 17 61 接続線 10, 60 Si single crystal wafer 11 N-type donor diffusion layer 12 P-type acceptor diffusion layer 13a, 13b Output electrode 14a, 14b Input electrode 17 61 Connection line

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 N型ドナーを拡散させたSi単結晶体ウ
ェハ上に設けられ、P型アクセプタの拡散層で構成され
ると共に所定パターンに整列された複数の圧力検出面を
構成の一部とする力変換素子パターンにおいて、 前記複数の圧力検出面のそれぞれと、他の前記圧力検出
面とを電気的に接続する接続線を有することを特徴とす
る力変換素子パターン。
1. A plurality of pressure detection surfaces which are provided on a Si single crystal body wafer in which N-type donors are diffused and which are composed of a diffusion layer of P-type acceptors and are arranged in a predetermined pattern as part of the structure. The force transducing element pattern, wherein each of the plurality of pressure detecting surfaces has a connection line for electrically connecting the other pressure detecting surface.
JP22419492A 1992-08-24 1992-08-24 Force conversion element pattern Pending JPH0677502A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010139373A (en) * 2008-12-11 2010-06-24 Ngk Spark Plug Co Ltd Method for manufacturing pressure sensor

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