JPH0682845B2 - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPH0682845B2 JPH0682845B2 JP15508187A JP15508187A JPH0682845B2 JP H0682845 B2 JPH0682845 B2 JP H0682845B2 JP 15508187 A JP15508187 A JP 15508187A JP 15508187 A JP15508187 A JP 15508187A JP H0682845 B2 JPH0682845 B2 JP H0682845B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- silicon substrate
- voltage
- substrate
- lead layers
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- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体圧力センサに関するものである。
更に詳述すれば、表面電界効果による反転層を利用して
剪断形ゲージを使用した半導体圧力センサに関するもの
である。
剪断形ゲージを使用した半導体圧力センサに関するもの
である。
（従来の技術） 第５図，第６図は、従来より一般に使用されている従来
例の構成で、第５図は断面図、第６図は平面図である。
例の構成で、第５図は断面図、第６図は平面図である。
剪断形ゲージは、たとえば、米国特許3213681号「剪断
ゲージ圧力測定素子」あるいは、特許出願公表昭57−50
0491号公報「シリコン圧力センサ」等に示されている。
ゲージ圧力測定素子」あるいは、特許出願公表昭57−50
0491号公報「シリコン圧力センサ」等に示されている。
図において、１はｎ形の半導体基板よりなる支持台であ
る。２は半導体基板に取付けられ、測定圧Ｐを受圧する
ダイアフラムである。ダイアフラム２は結晶面が（10
0）の面方向を有するｎ形の半導体単結晶からなる。こ
の場合は、シリコン半導体よりなる。21はダイアフラム
２に設けられ基準圧Psの導入される基準室である。３は
ダイアフラム２に設けられ軸方向が＜100＞をなす、不
純物がｐ形の半導体からなり、イオン注入法，熱拡散法
等により形成された剪断形ゲージである。31,32は駆動
電圧Vsが加えられる駆動端子、33,34は出力電圧Voutが
取り出される出力端子である。
る。２は半導体基板に取付けられ、測定圧Ｐを受圧する
ダイアフラムである。ダイアフラム２は結晶面が（10
0）の面方向を有するｎ形の半導体単結晶からなる。こ
の場合は、シリコン半導体よりなる。21はダイアフラム
２に設けられ基準圧Psの導入される基準室である。３は
ダイアフラム２に設けられ軸方向が＜100＞をなす、不
純物がｐ形の半導体からなり、イオン注入法，熱拡散法
等により形成された剪断形ゲージである。31,32は駆動
電圧Vsが加えられる駆動端子、33,34は出力電圧Voutが
取り出される出力端子である。
以上の構成において、測定圧Ｐにより剪断形ゲージに応
力が発生すると、出力端子33,34から測定圧力Ｐに対応
した出力電圧Voutを検出することができる。
力が発生すると、出力端子33,34から測定圧力Ｐに対応
した出力電圧Voutを検出することができる。
（発明が解決しようとする問題点） このように、剪断形ゲージは、ｎ形シリコン基板にＰ形
の導電体を拡散又はイオン注入により形成される。剪断
形ゲージの抵抗値を調整するには、不純物のプラデポ、
ドライブ、拡散時間を適切に調整する必要がある。
の導電体を拡散又はイオン注入により形成される。剪断
形ゲージの抵抗値を調整するには、不純物のプラデポ、
ドライブ、拡散時間を適切に調整する必要がある。
また、剪断形ゲージにおいては、抵抗の幾何学的寸法を
大きくしても抵抗値が大きくなるだけで、高出力は得ら
れない。高出力を得るためには、剪断形ゲージの不純物
濃度を小さくして、シート抵抗を大きくする必必要があ
る。高抵抗の剪断形ゲージを実現するには、不純物のプ
リデポ又はイオンドーズ量を非常に少くしなければなら
ない。したがって、抵抗値が高い場合には、不純物のわ
ずかな量に影響され抵抗値のバラツキが大きくなってし
まう欠点がある。
大きくしても抵抗値が大きくなるだけで、高出力は得ら
れない。高出力を得るためには、剪断形ゲージの不純物
濃度を小さくして、シート抵抗を大きくする必必要があ
る。高抵抗の剪断形ゲージを実現するには、不純物のプ
リデポ又はイオンドーズ量を非常に少くしなければなら
ない。したがって、抵抗値が高い場合には、不純物のわ
ずかな量に影響され抵抗値のバラツキが大きくなってし
まう欠点がある。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、高抵抗，高出力で精度が良く、小形な
半導体圧力センサを提供するにある。
半導体圧力センサを提供するにある。
（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明は、結晶面が（10
0）の面方向を有する第１の伝導形シリコン基板と、該
基板の表面に四角形状の各対辺位置にそれぞれ位置する
ように拡散形成され第２の伝導形よりる軸方向が＜100
＞をなす方向にあり互いに対向して設けられ駆動電圧が
加えられる２個の駆動リード層と、前記四角形状の他の
対辺位置にそれぞれ位置するように拡散形成され前記第
２の伝導形よりなり前記駆動リード層に直交しかつ相互
に対向して設けられた２個の出力リード層と、該リード
層と前記シリコン基板との表面に形成された酸化膜と、
該酸化膜に前記シリコン基板と導通するように設けられ
前記シリコン基板と前記リード層とを絶縁するように前
記駆動リード層の一方との間に電圧が加えられる第１の
電極と、前記基板の前記四角形状の領域に対向して前記
酸化膜上に設けられ該四角形状の領域に反転層を形成す
るように前記第１の電極との間に電圧が加えられる第２
の電極と、前記四角形状部分を囲んで前記基板表面に設
けられ該第２の電極によっては反転せず前記反転層域を
明確に画し前記第１の伝導形よりなる高濃度部とを具備
してなる半導体圧力センサを構成したものである。
0）の面方向を有する第１の伝導形シリコン基板と、該
基板の表面に四角形状の各対辺位置にそれぞれ位置する
ように拡散形成され第２の伝導形よりる軸方向が＜100
＞をなす方向にあり互いに対向して設けられ駆動電圧が
加えられる２個の駆動リード層と、前記四角形状の他の
対辺位置にそれぞれ位置するように拡散形成され前記第
２の伝導形よりなり前記駆動リード層に直交しかつ相互
に対向して設けられた２個の出力リード層と、該リード
層と前記シリコン基板との表面に形成された酸化膜と、
該酸化膜に前記シリコン基板と導通するように設けられ
前記シリコン基板と前記リード層とを絶縁するように前
記駆動リード層の一方との間に電圧が加えられる第１の
電極と、前記基板の前記四角形状の領域に対向して前記
酸化膜上に設けられ該四角形状の領域に反転層を形成す
るように前記第１の電極との間に電圧が加えられる第２
の電極と、前記四角形状部分を囲んで前記基板表面に設
けられ該第２の電極によっては反転せず前記反転層域を
明確に画し前記第１の伝導形よりなる高濃度部とを具備
してなる半導体圧力センサを構成したものである。
（作用） 以上の構成において、第２の電極によって基板の四角形
状の領域には反転層が形成され実質的に剪断形ゲージが
形成される。而して、剪断形ゲージ部分に測定圧力によ
り応力が発生した場合に、２個の出力リード層間の出力
電圧を測定する事により測定圧力に対応した電気信号を
取り出す事ができる。
状の領域には反転層が形成され実質的に剪断形ゲージが
形成される。而して、剪断形ゲージ部分に測定圧力によ
り応力が発生した場合に、２個の出力リード層間の出力
電圧を測定する事により測定圧力に対応した電気信号を
取り出す事ができる。
而して、四角形状部分は高濃度部により囲まれているの
で、反転層域は明確に確定される。
で、反転層域は明確に確定される。
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図で、第２図
は第１図の要部平面図である。
は第１図の要部平面図である。
図において、第５図と同一記号は同機能を示す。
以下、第５図と相違部分のみ説明する。
図において、31,32はダイアフラム２の表面に四角形状3
0の対辺位置にＰ形の不純物が拡散形成された駆動リー
ド層である。駆動リード層31,32はリードの軸方向が＜1
00＞をなす方向にあり互いに対向して設けられ、第３図
に示す如く、駆動電圧Vsが加えられる。33,34はダイア
フラム２の表面に、四角形状30の対辺位置にＰ形の不純
物が拡散形成された出力リード層で、駆動リード層31,3
2に直交しかつ相互に対向して設けられている。41はリ
ード層31,32,33,34とダイアフラム２との表面に形成さ
れた酸化膜である。42は酸化膜41の表面に設けられた窒
化膜である。43は酸化膜41にダイアフラム２と導通する
ように設けられ、ダイアフラム２とリード層31,32,33,3
4とを絶縁するように駆動リード層31,32の一方との間に
第３図に示す如く電圧ＶＲが加えられる第１の電極であ
る。44はダイアフラム２の四角形状30の領域に対向して
酸化膜31上に設けられたアルミ材よりなる第２の電極で
ある。第２の電極44は、四角形状30の領域に反転層を形
成するように第１の電極43との間に、第３図に示す如
く、電圧ＶＧが加えられている。45は四角形状30の部分
を囲んでダイアフラム２表面に設けられ第２の電極44に
よっては反転せず反転層域を明確に画する高濃度部であ
る。この場合は、n+半導体よりなる。高濃度部45は、ダ
イアフラム２の表面に不純物を熱拡散またはイオン注入
により形成される。
0の対辺位置にＰ形の不純物が拡散形成された駆動リー
ド層である。駆動リード層31,32はリードの軸方向が＜1
00＞をなす方向にあり互いに対向して設けられ、第３図
に示す如く、駆動電圧Vsが加えられる。33,34はダイア
フラム２の表面に、四角形状30の対辺位置にＰ形の不純
物が拡散形成された出力リード層で、駆動リード層31,3
2に直交しかつ相互に対向して設けられている。41はリ
ード層31,32,33,34とダイアフラム２との表面に形成さ
れた酸化膜である。42は酸化膜41の表面に設けられた窒
化膜である。43は酸化膜41にダイアフラム２と導通する
ように設けられ、ダイアフラム２とリード層31,32,33,3
4とを絶縁するように駆動リード層31,32の一方との間に
第３図に示す如く電圧ＶＲが加えられる第１の電極であ
る。44はダイアフラム２の四角形状30の領域に対向して
酸化膜31上に設けられたアルミ材よりなる第２の電極で
ある。第２の電極44は、四角形状30の領域に反転層を形
成するように第１の電極43との間に、第３図に示す如
く、電圧ＶＧが加えられている。45は四角形状30の部分
を囲んでダイアフラム２表面に設けられ第２の電極44に
よっては反転せず反転層域を明確に画する高濃度部であ
る。この場合は、n+半導体よりなる。高濃度部45は、ダ
イアフラム２の表面に不純物を熱拡散またはイオン注入
により形成される。
以上の構成において、第２の電極44と第１の電極43との
間に電圧ＶＧが加えられているので、第２の電極44に対
向したダイアフラム２の部分には反転層が形成され実質
的に剪断形ゲージが形成されることになる。
間に電圧ＶＧが加えられているので、第２の電極44に対
向したダイアフラム２の部分には反転層が形成され実質
的に剪断形ゲージが形成されることになる。
この場合、反転層部分に測定圧力Ｐによる応力が発生し
た場合に、出力リード層33と34間とから測定圧力Ｐに対
応した出力電圧を検出することができる。
た場合に、出力リード層33と34間とから測定圧力Ｐに対
応した出力電圧を検出することができる。
而して、四角形状部分30は高濃度部45により囲まれてい
るので、反転層域は明確に確定される。
るので、反転層域は明確に確定される。
この結果、第１の電極43と第２の電極44との間の電圧Ｖ
Ｇを調節することにより、 （１） 実質的に高抵抗高出力の感度の良好な剪断形ゲ
ージが得られる。
Ｇを調節することにより、 （１） 実質的に高抵抗高出力の感度の良好な剪断形ゲ
ージが得られる。
（２） 剪断形ゲージの動作抵抗値は、電極電圧を変え
ることにより、任意に変えることができる。
ることにより、任意に変えることができる。
（３） 熱拡散の温度、時間等の製造プロセス条件に大
きく左右されない剪断形ゲージが実現できる。
きく左右されない剪断形ゲージが実現できる。
（４） 反転層域は明確に確定されるので、精度のよい
装置が得られる。
装置が得られる。
（５） 反転層域の形状を高出力が得られるように、自
由にコントロールすることができる。
由にコントロールすることができる。
第４図は、本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
る。
本実施例においては、駆動リード層31,32から出力リー
ド層33,34へ徐々に広がるテーパー状に実質的に剪断ゲ
ージが形成されるように第２の電極44aを構成したもの
である。而して、第２の電極44aに対応したダイアフラ
ム２の部分を囲んで高濃度部45aを構成したものであ
る。
ド層33,34へ徐々に広がるテーパー状に実質的に剪断ゲ
ージが形成されるように第２の電極44aを構成したもの
である。而して、第２の電極44aに対応したダイアフラ
ム２の部分を囲んで高濃度部45aを構成したものであ
る。
この場合、実質的な剪断形ゲージを、駆動リード層31,3
2から出力リード層33,34へ徐々に広がるテーパー形状に
構成したので、駆動電圧のロス部分が少くなり高出力が
得られる。
2から出力リード層33,34へ徐々に広がるテーパー形状に
構成したので、駆動電圧のロス部分が少くなり高出力が
得られる。
なお、前述の実施例においては、第２の電極44はアルミ
材よりなると説明したが、ポリシリコン材を用いてもよ
いことは勿論である。
材よりなると説明したが、ポリシリコン材を用いてもよ
いことは勿論である。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、結晶面が（100）の面
方向を有する第１の伝導形シリコン基板と、該基板の表
面に四角形状の各対辺位置にそれぞれ位置するように拡
散形成され第２の伝導形よりなり軸方向が＜100＞をな
す方向にあり互いに対向して設けられ駆動電圧が加えら
れる２個の駆動リード層と、前記四角形状の他の対辺位
置にそれぞれ位置するように拡散形成され前記第２の伝
導形よりなり前記駆動リード層に直交しかつ相互に対向
して設けられた２個の出力リード層と、該リード層と前
記シリコン基板との表面に形成された酸化膜と、該酸化
膜に前記シリコン基板と導通するように設けられ前記シ
リコン基板と前記リード層とを絶縁するように前記駆動
リード層の一方との間に電圧が加えられる第１の電極
と、前記基板の前記四角形状の領域に対向して前記酸化
膜上に設けられ該四角形状の領域に反転層を形成するよ
うに前記第１の電極との間に電圧が加えられる第２の電
極と、前記四角形状部分を囲んで前記基板表面に設けら
れ該第２の電極によっては反転せず前記反転層域を明確
に画し前記第１の伝導形よりなる高濃度部とを具備して
なる半導体圧力センサを構成したので、第２の電極44に
対向した基板部分に反転層が形成され実質的に剪断形ゲ
ージが形成されることになる。この場合、反転層部分に
測定圧力による応力が発生した場合に、２個の出力リー
ド層間から測定圧力に対応した出力電圧を検出すること
ができる。
方向を有する第１の伝導形シリコン基板と、該基板の表
面に四角形状の各対辺位置にそれぞれ位置するように拡
散形成され第２の伝導形よりなり軸方向が＜100＞をな
す方向にあり互いに対向して設けられ駆動電圧が加えら
れる２個の駆動リード層と、前記四角形状の他の対辺位
置にそれぞれ位置するように拡散形成され前記第２の伝
導形よりなり前記駆動リード層に直交しかつ相互に対向
して設けられた２個の出力リード層と、該リード層と前
記シリコン基板との表面に形成された酸化膜と、該酸化
膜に前記シリコン基板と導通するように設けられ前記シ
リコン基板と前記リード層とを絶縁するように前記駆動
リード層の一方との間に電圧が加えられる第１の電極
と、前記基板の前記四角形状の領域に対向して前記酸化
膜上に設けられ該四角形状の領域に反転層を形成するよ
うに前記第１の電極との間に電圧が加えられる第２の電
極と、前記四角形状部分を囲んで前記基板表面に設けら
れ該第２の電極によっては反転せず前記反転層域を明確
に画し前記第１の伝導形よりなる高濃度部とを具備して
なる半導体圧力センサを構成したので、第２の電極44に
対向した基板部分に反転層が形成され実質的に剪断形ゲ
ージが形成されることになる。この場合、反転層部分に
測定圧力による応力が発生した場合に、２個の出力リー
ド層間から測定圧力に対応した出力電圧を検出すること
ができる。
この結果、第１の電極と第２の電極との間の電圧を調節
することにより、（１）実質的に高抵抗高出力の感度の
良好な剪断形ゲージが得られる。（２）剪断形ゲージの
動作抵抗値は、電極電圧を変えることにより、任意に変
えることができる。（３）熱拡散の温度、時間等の製造
プロセス条件に大きく左右されない剪断形ゲージが実現
できる。（４）反転層域は明確に確定されるので、精度
のよい装置が得られる。（５）反転層域の形状を、高出
力が得られるように、自由にコントロールすることがで
きる。
することにより、（１）実質的に高抵抗高出力の感度の
良好な剪断形ゲージが得られる。（２）剪断形ゲージの
動作抵抗値は、電極電圧を変えることにより、任意に変
えることができる。（３）熱拡散の温度、時間等の製造
プロセス条件に大きく左右されない剪断形ゲージが実現
できる。（４）反転層域は明確に確定されるので、精度
のよい装置が得られる。（５）反転層域の形状を、高出
力が得られるように、自由にコントロールすることがで
きる。
したがって、本発明によれば高抵抗、高出力で精度が良
く、小形な半導体圧力センサを実現することができる。
く、小形な半導体圧力センサを実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の平面図、第３図は第１図の動作説明図、第４図
は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第５図は従来
より一般に使用されている従来例の構成説明図、第６図
は第５図の平面図である。 １……支持台、２……ダイアフラム、21……基準室、３
……剪断形ゲージ、30……四角形状、31,32……駆動リ
ード層、33,34……出力リード層、41……酸化膜、42…
…窒化膜、43……第１の電極、44,44a……第２の電極、
45,45a……高濃度部。
第１図の平面図、第３図は第１図の動作説明図、第４図
は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第５図は従来
より一般に使用されている従来例の構成説明図、第６図
は第５図の平面図である。 １……支持台、２……ダイアフラム、21……基準室、３
……剪断形ゲージ、30……四角形状、31,32……駆動リ
ード層、33,34……出力リード層、41……酸化膜、42…
…窒化膜、43……第１の電極、44,44a……第２の電極、
45,45a……高濃度部。
フロントページの続き (72)発明者 藤井 利昭 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 広志 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山下 信行 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特公 昭49−8468（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】結晶面が（100）の面方向を有する第１の
伝導形シリコン基板と、 該基板の表面に四角形状の各対辺位置にそれぞれ位置す
るように拡散形成され第２の伝導形よりなり軸方向が＜
100＞をなす方向にあり互いに対向して設けられ駆動電
圧が加えられる２個の駆動リード層と、 前記四角形状の他の対辺位置にそれぞれ位置するように
拡散形成され前記第２の伝導形よりなり前記駆動リード
層に直交しかつ相互に対向して設けられた２個の出力リ
ード層と、 該リード層と前記シリコン基板との表面に形成された酸
化膜と、 該酸化膜に前記シリコン基板と導通するように設けられ
前記シリコン基板と前記リード層とを絶縁するように前
記駆動リード層の一方との間に電圧が加えられる第１の
電極と、 前記基板の前記四角形状の領域に対向して前記酸化膜上
に設けられ該四角形状の領域に反転層を形成するように
前記第１の電極との間に電圧が加えられる第２の電極
と、 前記四角形状部分を囲んで前記基板表面に設けられ該第
２の電極によっては反転せず前記反転層域を明確に画し
前記第１の伝導形よりなる高濃度部とを具備してなる半
導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15508187A JPH0682845B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15508187A JPH0682845B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 半導体圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318785A JPS63318785A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH0682845B2 true JPH0682845B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15598239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15508187A Expired - Lifetime JPH0682845B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682845B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6318760B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2018-05-09 | セイコーエプソン株式会社 | 物理量センサー、高度計、電子機器および移動体 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP15508187A patent/JPH0682845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63318785A (ja) | 1988-12-27 |
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