JPH07162018A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH07162018A JPH07162018A JP31144893A JP31144893A JPH07162018A JP H07162018 A JPH07162018 A JP H07162018A JP 31144893 A JP31144893 A JP 31144893A JP 31144893 A JP31144893 A JP 31144893A JP H07162018 A JPH07162018 A JP H07162018A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力検出が正確に行えるシリコン薄膜抵抗を
用いたＳＯＩ構造の圧力センサを提供する。 【構成】 シリコン基板１の一面にダイアフラム１ａを
形成し、該ダイアフラム１ａの反対面側に順次第１絶縁
膜２，シリコン層３，第２絶縁層４，フルブリッジ状の
半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄ，第３絶縁層６を形成
し、更に半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄを第３絶縁層
６が覆う部分には導電性のガード電極７を形成する。そ
して、ガード電極７とシリコン層３とは印加電源の例え
ば負極に接続し、半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄを電
気的シールドで覆い、正確な圧力検出を可能にする。
用いたＳＯＩ構造の圧力センサを提供する。 【構成】 シリコン基板１の一面にダイアフラム１ａを
形成し、該ダイアフラム１ａの反対面側に順次第１絶縁
膜２，シリコン層３，第２絶縁層４，フルブリッジ状の
半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄ，第３絶縁層６を形成
し、更に半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄを第３絶縁層
６が覆う部分には導電性のガード電極７を形成する。そ
して、ガード電極７とシリコン層３とは印加電源の例え
ば負極に接続し、半導体歪みゲージ５３ａ〜５３ｄを電
気的シールドで覆い、正確な圧力検出を可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体圧力センサに係
り、特にシリコン基板上に形成されたダイアフラム上に
シリコン抵抗体を形成し、該シリコン抵抗体のピエゾ抵
抗効果を利用して圧力検出を行うＳＯＩ構造の半導体圧
力センサに関する。
り、特にシリコン基板上に形成されたダイアフラム上に
シリコン抵抗体を形成し、該シリコン抵抗体のピエゾ抵
抗効果を利用して圧力検出を行うＳＯＩ構造の半導体圧
力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧力を検出するためのセンサ（圧
力センサ）は、小型の装置（例えば、家電製品）にも使
用されるようになり、この場合には圧力センサも小型化
が要求される。かかる小型化された圧力センサの一例と
して、シリコン基板を異方性エッチング加工してダイア
フラムを形成し、該ダイアフラムにＰ型の不純物を拡散
して形成したＰ型拡散抵抗層を歪みゲージとして使用し
た拡散型圧力センサが知られている。シリコン基板は安
価であり、前記異方性エッチングにより容易にダイアフ
ラムを得ることが可能なので、前記拡散型圧力センサに
使用されるのが一般的である。
力センサ）は、小型の装置（例えば、家電製品）にも使
用されるようになり、この場合には圧力センサも小型化
が要求される。かかる小型化された圧力センサの一例と
して、シリコン基板を異方性エッチング加工してダイア
フラムを形成し、該ダイアフラムにＰ型の不純物を拡散
して形成したＰ型拡散抵抗層を歪みゲージとして使用し
た拡散型圧力センサが知られている。シリコン基板は安
価であり、前記異方性エッチングにより容易にダイアフ
ラムを得ることが可能なので、前記拡散型圧力センサに
使用されるのが一般的である。
【０００３】ここで、図２（Ａ），（Ｂ）に基づいて従
来のＰ型拡散抵抗層を使用した拡散型圧力センサＳ0 の
要部を説明する。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、結
晶の格子面（１００）の単結晶シリコン基板５１には異
方性エッチングにより起歪部となる長方形のダイアフラ
ム５２が形成され、該ダイアフラム５２を構成するＮ型
単結晶シリコン基板５１の上面にＰ型の不純物が拡散に
よってドープされ、半導体歪みゲージとなる４個のＰ型
拡散抵抗層５３ａ〜５３ｄが形成されている。該４個の
Ｐ型拡散抵抗層５３ａ〜５３ｄは、図３に示すように、
フルブリッジ（ホイートストーンブリッジ）接続される
のが、従来のＰ型拡散抵抗歪みゲージを使用した拡散型
圧力センサＳ0 の一般的な構成であり、フルブリッジの
入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout とは、次式（１）により
求められる。ここに、符号５３ａの抵抗値がＲ1 ，符号
５３ｂの抵抗値がＲ3 ，符号５３ｃの抵抗値がＲ2 ，符
号５３ｄの抵抗値がＲ4 であるとする。
来のＰ型拡散抵抗層を使用した拡散型圧力センサＳ0 の
要部を説明する。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、結
晶の格子面（１００）の単結晶シリコン基板５１には異
方性エッチングにより起歪部となる長方形のダイアフラ
ム５２が形成され、該ダイアフラム５２を構成するＮ型
単結晶シリコン基板５１の上面にＰ型の不純物が拡散に
よってドープされ、半導体歪みゲージとなる４個のＰ型
拡散抵抗層５３ａ〜５３ｄが形成されている。該４個の
Ｐ型拡散抵抗層５３ａ〜５３ｄは、図３に示すように、
フルブリッジ（ホイートストーンブリッジ）接続される
のが、従来のＰ型拡散抵抗歪みゲージを使用した拡散型
圧力センサＳ0 の一般的な構成であり、フルブリッジの
入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout とは、次式（１）により
求められる。ここに、符号５３ａの抵抗値がＲ1 ，符号
５３ｂの抵抗値がＲ3 ，符号５３ｃの抵抗値がＲ2 ，符
号５３ｄの抵抗値がＲ4 であるとする。
【０００４】 Ｖout ＝Ｖin［Ｒ4 ／（Ｒ4 ＋Ｒ1 ）−Ｒ3 ／（Ｒ2 ＋Ｒ3 ）］…（１） なお、図２（Ｂ）における符号５４は絶縁膜であり、符
号５５はフルブリッジ接続用のアルミニューム薄膜から
なる電極であり、符号５６はシリコン酸化膜やシリコン
窒化膜等の誘電体からなる保護層である。
号５５はフルブリッジ接続用のアルミニューム薄膜から
なる電極であり、符号５６はシリコン酸化膜やシリコン
窒化膜等の誘電体からなる保護層である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体圧力センサには、以下の〜に示すような不都
合があった。 図２（Ｂ）に示すように、圧力を供給する測定体がダ
イアフラム５２側に配置されている場合には、該ダイア
フラム５２に前記測定体の圧力（例えば、ガス圧）が加
えられるので、導電性の材料から構成された前記ダイア
フラム５２の電位は、測定体の電位と同電位となる。
半導体圧力センサには、以下の〜に示すような不都
合があった。 図２（Ｂ）に示すように、圧力を供給する測定体がダ
イアフラム５２側に配置されている場合には、該ダイア
フラム５２に前記測定体の圧力（例えば、ガス圧）が加
えられるので、導電性の材料から構成された前記ダイア
フラム５２の電位は、測定体の電位と同電位となる。
【０００６】そして、測定体と電源とが電気的に接続さ
れ得る雰囲気に置かれている場合には（例えば、水等の
測定媒体）、図４に示すように、拡散抵抗層５３とダイ
アフラム５２とはＰＮ接合をなしているので、Ｎ型のダ
イアフラム５２の電位よりＰ型の拡散抵抗層５３の電位
が高くなると、拡散抵抗層５３側からダイアフラム５２
側へ電流ｉが流れる。即ち、ＰＮ接合における順方向バ
イアスと同様に電子とホールに対する電位差障壁が無く
なり、電子がＮ型シリコン製のダイアフラム５２からＰ
型シリコン製の拡散抵抗層５３に流れ込み、また、ホー
ルが逆に拡散抵抗層５３からダイアフラム５２に流れ込
み、結果として電流ｉが流れる。この電流ｉが半導体歪
みゲージである拡散抵抗層５３に流れ、その結果、正確
な圧力検出が不可能となってしまう。 １５０°Ｃ以上の高温の測定体や高温雰囲気中では、
Ｐ型拡散抵抗層５３とＮ型ダイアフラム５２とからなる
ＰＮ接合部の「漏れ電流」により、Ｐ型拡散抵抗層５３
とＮ型ダイアフラム５２との分離が不完全となり、その
結果、正確な圧力検出が不可能となってしまう。 前述の如く拡散抵抗層５３は保護膜（誘電体）５６で
保護され、該保護膜５６の厚みは通常１μｍ以下である
ので、保護膜５６上の電位が変化すると電界効果により
拡散抵抗層５３の表面付近に空乏層や反転層が形成され
得る状態になり、保護膜５６上では測定体の分極等によ
る電荷の誘起やイオン性の付着物により電位の変化が生
じる。このため、拡散抵抗層５３の表面付近には空乏層
や反転層が形成され、前記歪みゲージ（拡散抵抗層５
３）の抵抗値が変化してしまう。その結果、正確な圧力
検出が不可能となってしまう。
れ得る雰囲気に置かれている場合には（例えば、水等の
測定媒体）、図４に示すように、拡散抵抗層５３とダイ
アフラム５２とはＰＮ接合をなしているので、Ｎ型のダ
イアフラム５２の電位よりＰ型の拡散抵抗層５３の電位
が高くなると、拡散抵抗層５３側からダイアフラム５２
側へ電流ｉが流れる。即ち、ＰＮ接合における順方向バ
イアスと同様に電子とホールに対する電位差障壁が無く
なり、電子がＮ型シリコン製のダイアフラム５２からＰ
型シリコン製の拡散抵抗層５３に流れ込み、また、ホー
ルが逆に拡散抵抗層５３からダイアフラム５２に流れ込
み、結果として電流ｉが流れる。この電流ｉが半導体歪
みゲージである拡散抵抗層５３に流れ、その結果、正確
な圧力検出が不可能となってしまう。 １５０°Ｃ以上の高温の測定体や高温雰囲気中では、
Ｐ型拡散抵抗層５３とＮ型ダイアフラム５２とからなる
ＰＮ接合部の「漏れ電流」により、Ｐ型拡散抵抗層５３
とＮ型ダイアフラム５２との分離が不完全となり、その
結果、正確な圧力検出が不可能となってしまう。 前述の如く拡散抵抗層５３は保護膜（誘電体）５６で
保護され、該保護膜５６の厚みは通常１μｍ以下である
ので、保護膜５６上の電位が変化すると電界効果により
拡散抵抗層５３の表面付近に空乏層や反転層が形成され
得る状態になり、保護膜５６上では測定体の分極等によ
る電荷の誘起やイオン性の付着物により電位の変化が生
じる。このため、拡散抵抗層５３の表面付近には空乏層
や反転層が形成され、前記歪みゲージ（拡散抵抗層５
３）の抵抗値が変化してしまう。その結果、正確な圧力
検出が不可能となってしまう。
【０００７】以上説明した理由〜により、本来の被
測定物の「圧力の変化」以外の原因により、前記式
（１）における出力Ｖout が変化してしまい、正確な圧
力検出が不可能となってしまう。 また、半導体圧力センサ素子（シリコンチップ）は、
例えば導電性のＴＯパッケージ等に収納され、該パッケ
ージは一定電位に維持されている。その理由は、若し半
導体圧力センサ素子が外気に露呈されている場合には、
電磁波ノイズ（外部ノイズ）の影響を受け、その結果、
出力電圧Ｖout が影響を受けてしまうからである。かか
る不都合に対処するために前記ＴＯパッケージ等に半導
体圧力センサが収容され、そのため半導体圧力センサ全
体の形状が大きくなってしまっていた。
測定物の「圧力の変化」以外の原因により、前記式
（１）における出力Ｖout が変化してしまい、正確な圧
力検出が不可能となってしまう。 また、半導体圧力センサ素子（シリコンチップ）は、
例えば導電性のＴＯパッケージ等に収納され、該パッケ
ージは一定電位に維持されている。その理由は、若し半
導体圧力センサ素子が外気に露呈されている場合には、
電磁波ノイズ（外部ノイズ）の影響を受け、その結果、
出力電圧Ｖout が影響を受けてしまうからである。かか
る不都合に対処するために前記ＴＯパッケージ等に半導
体圧力センサが収容され、そのため半導体圧力センサ全
体の形状が大きくなってしまっていた。
【０００８】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであり、測定体の電位変化，高温雰囲
気等の原因により半導体圧力センサの出力が影響を受け
ず、また、形状を小型化した半導体圧力センサを提供す
ることを目的とする。
めになされたものであり、測定体の電位変化，高温雰囲
気等の原因により半導体圧力センサの出力が影響を受け
ず、また、形状を小型化した半導体圧力センサを提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第１絶縁膜を介して上下両面にシリコンウ
エハが貼り合せられて構成された貼合基板の一面側にダ
イアフラムが形成されてなる半導体圧力センサにおい
て、前記貼合基板のダイアフラム形成面と反対面側のシ
リコンウエハ上に、第２絶縁膜を介して半導体歪みゲー
ジをなすシリコン抵抗体が形成され、該シリコン抵抗体
上に第３絶縁膜が形成されている。
するために、第１絶縁膜を介して上下両面にシリコンウ
エハが貼り合せられて構成された貼合基板の一面側にダ
イアフラムが形成されてなる半導体圧力センサにおい
て、前記貼合基板のダイアフラム形成面と反対面側のシ
リコンウエハ上に、第２絶縁膜を介して半導体歪みゲー
ジをなすシリコン抵抗体が形成され、該シリコン抵抗体
上に第３絶縁膜が形成されている。
【００１０】また、前記シリコン抵抗体を覆う前記第３
絶縁膜上にガード電極をなす導電性薄膜が形成されてい
る。また、前記貼合基板のダイアフラム形成面と反対面
側のシリコンウエハと導電性薄膜とは、前記シリコン抵
抗体に対して一定電位に保持されている。
絶縁膜上にガード電極をなす導電性薄膜が形成されてい
る。また、前記貼合基板のダイアフラム形成面と反対面
側のシリコンウエハと導電性薄膜とは、前記シリコン抵
抗体に対して一定電位に保持されている。
【００１１】また、前記シリコン抵抗体は、単結晶シリ
コン層または多結晶シリコン層から構成されている。
コン層または多結晶シリコン層から構成されている。
【００１２】
【作用】図１に示すように、ダイアフラム１ａと半導体
歪みゲージをなすシリコン抵抗体５３とは、第１絶縁膜
２および第２絶縁膜４により分離され（誘電体分離）、
更に前記シリコン抵抗体５３は、前記第２絶縁膜４と第
３絶縁膜６とによりサンドイッチ状に配置され、更にシ
リコン抵抗体５３を第３絶縁膜６が覆う部分は導電性薄
膜（ガード電極）７に覆われている。即ち、半導体歪み
ゲージ（シリコン抵抗体）５３とダイアフラム１ａとは
絶縁され、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗体）５３の
上下両面を含む周囲は電気的に電磁波ノイズ（外部ノイ
ズ）に対してガードされている。従って、測定体の電位
変化や高温雰囲気中においても、半導体歪みゲージ（シ
リコン抵抗体）５３に流れる電流はリークしないので、
出力電圧Ｖout が変動することがなく、正確な圧力検出
が可能となる。
歪みゲージをなすシリコン抵抗体５３とは、第１絶縁膜
２および第２絶縁膜４により分離され（誘電体分離）、
更に前記シリコン抵抗体５３は、前記第２絶縁膜４と第
３絶縁膜６とによりサンドイッチ状に配置され、更にシ
リコン抵抗体５３を第３絶縁膜６が覆う部分は導電性薄
膜（ガード電極）７に覆われている。即ち、半導体歪み
ゲージ（シリコン抵抗体）５３とダイアフラム１ａとは
絶縁され、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗体）５３の
上下両面を含む周囲は電気的に電磁波ノイズ（外部ノイ
ズ）に対してガードされている。従って、測定体の電位
変化や高温雰囲気中においても、半導体歪みゲージ（シ
リコン抵抗体）５３に流れる電流はリークしないので、
出力電圧Ｖout が変動することがなく、正確な圧力検出
が可能となる。
【００１３】また、導電性薄膜（ガード電極）７とダイ
アフラム形成面と反対面側のシリコンウエハ（シリコン
層）３とは、例えば電源Ｅの負極と同電位になされてい
るので、ガード電極７上に発生した電荷は電源Ｅライン
に流れ込み、表面電位を変化させる測定体の分極にも影
響されず、ガード電極７の表面電位が常に一定に維持さ
れ、出力電圧Ｖout が影響を受けない。この場合、例え
ばイオン性の付着物等によって生じる前記ガード電極７
表面の電位変化も前述と同様の理由により発生しなくな
る。
アフラム形成面と反対面側のシリコンウエハ（シリコン
層）３とは、例えば電源Ｅの負極と同電位になされてい
るので、ガード電極７上に発生した電荷は電源Ｅライン
に流れ込み、表面電位を変化させる測定体の分極にも影
響されず、ガード電極７の表面電位が常に一定に維持さ
れ、出力電圧Ｖout が影響を受けない。この場合、例え
ばイオン性の付着物等によって生じる前記ガード電極７
表面の電位変化も前述と同様の理由により発生しなくな
る。
【００１４】また、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗
体）５３が前述の如く外部ノイズ等の影響を受けないよ
うに電気的にガードされているので、従来のようなＴＯ
パッケージ等が不要であり、半導体圧力センサを小型に
構成できる。
体）５３が前述の如く外部ノイズ等の影響を受けないよ
うに電気的にガードされているので、従来のようなＴＯ
パッケージ等が不要であり、半導体圧力センサを小型に
構成できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の半導体圧力センサを図示の実
施例に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
施例に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には
同一符号を付し、重複記載を省略する。
【００１６】図１（Ａ）は本実施例の半導体圧力センサ
Ｓの概略断面図であり、図１（Ｂ）は前記半導体圧力セ
ンサＳの単結晶シリコン基板上の半導体歪みゲージ等の
配置説明図である。
Ｓの概略断面図であり、図１（Ｂ）は前記半導体圧力セ
ンサＳの単結晶シリコン基板上の半導体歪みゲージ等の
配置説明図である。
【００１７】先ず、図１（Ａ），（Ｂ）に基づいて半導
体圧力センサＳの概略構成を説明する。なお、シリコン
抵抗体５３は、多結晶シリコン層を用いた例で説明す
る。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ
からなるＮ型単結晶シリコン基板１の下面（受圧面）の
中央部には、例えばシリコンウエハの異方性エッチング
により矩形凹部が形成され、ダイアフラム１ａが形成さ
れている。該ダイアフラム１ａには、圧力導入口（図示
せず）を介して測定体の圧力が加えられる。
体圧力センサＳの概略構成を説明する。なお、シリコン
抵抗体５３は、多結晶シリコン層を用いた例で説明す
る。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ
からなるＮ型単結晶シリコン基板１の下面（受圧面）の
中央部には、例えばシリコンウエハの異方性エッチング
により矩形凹部が形成され、ダイアフラム１ａが形成さ
れている。該ダイアフラム１ａには、圧力導入口（図示
せず）を介して測定体の圧力が加えられる。
【００１８】前記Ｎ型単結晶シリコン基板１の上面には
例えばシリコン酸化膜からなる第１絶縁膜２が形成さ
れ、該第１絶縁膜２上にはシリコンウエハからなるシリ
コン層３が形成されている。これらＮ型単結晶シリコン
基板１，第１絶縁膜２，シリコン層３を総称して貼合基
板９という。前記シリコン層３上には熱酸化法又はＣＶ
Ｄ法で形成されたシリコン酸化膜からなる第２絶縁膜４
が形成され、該第２絶縁膜４上には、多結晶シリコン薄
膜をフォトリソグラフィー，ドライエッチング等によっ
てパターン加工して半導体歪みゲージを構成した４個の
Ｐ型多結晶シリコン層からなる「シリコン抵抗体」であ
るシリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄが形成されている。該
シリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄには、スパッタリング
法，真空蒸着法等によって形成された歪みゲージ配線用
の金属電極５が接続されている。前記シリコン抵抗層５
３ａ〜５３ｄおよび金属電極５ａ〜５ｆの上には、ＣＶ
Ｄ法により形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化
膜からなる第３絶縁層６が形成されている。
例えばシリコン酸化膜からなる第１絶縁膜２が形成さ
れ、該第１絶縁膜２上にはシリコンウエハからなるシリ
コン層３が形成されている。これらＮ型単結晶シリコン
基板１，第１絶縁膜２，シリコン層３を総称して貼合基
板９という。前記シリコン層３上には熱酸化法又はＣＶ
Ｄ法で形成されたシリコン酸化膜からなる第２絶縁膜４
が形成され、該第２絶縁膜４上には、多結晶シリコン薄
膜をフォトリソグラフィー，ドライエッチング等によっ
てパターン加工して半導体歪みゲージを構成した４個の
Ｐ型多結晶シリコン層からなる「シリコン抵抗体」であ
るシリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄが形成されている。該
シリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄには、スパッタリング
法，真空蒸着法等によって形成された歪みゲージ配線用
の金属電極５が接続されている。前記シリコン抵抗層５
３ａ〜５３ｄおよび金属電極５ａ〜５ｆの上には、ＣＶ
Ｄ法により形成されたシリコン酸化膜又はシリコン窒化
膜からなる第３絶縁層６が形成されている。
【００１９】前記金属電極５は、図１（Ｂ）に示すよう
に、シリコン抵抗層５３ａとシリコン抵抗層５３ｃの一
端同士を接続する第１金属電極５ａと、前記シリコン抵
抗層５３ｃの他端から引き出された第２金属電極５ｂ
と、シリコン抵抗層５３ｂの一端から引き出された第３
金属電極５ｃと、前記シリコン抵抗層５３ｂの他端とシ
リコン抵抗層５３ｄの一端とを接続する第４金属電極５
ｄと、前記シリコン抵抗層５３ｄの他端から引き出され
た第５金属電極５ｅと、前記シリコン抵抗層５３ａの他
端から引き出された第６金属電極５ｆとにより構成され
ている。なお、第２金属電極５ｂと第３金属電極５ｃと
は銅線１１により接続され、第５金属電極５ｅと第６金
属電極５ｆとは銅線１２により接続されることにより、
前記シリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄがフルブリッジ接続
されている。
に、シリコン抵抗層５３ａとシリコン抵抗層５３ｃの一
端同士を接続する第１金属電極５ａと、前記シリコン抵
抗層５３ｃの他端から引き出された第２金属電極５ｂ
と、シリコン抵抗層５３ｂの一端から引き出された第３
金属電極５ｃと、前記シリコン抵抗層５３ｂの他端とシ
リコン抵抗層５３ｄの一端とを接続する第４金属電極５
ｄと、前記シリコン抵抗層５３ｄの他端から引き出され
た第５金属電極５ｅと、前記シリコン抵抗層５３ａの他
端から引き出された第６金属電極５ｆとにより構成され
ている。なお、第２金属電極５ｂと第３金属電極５ｃと
は銅線１１により接続され、第５金属電極５ｅと第６金
属電極５ｆとは銅線１２により接続されることにより、
前記シリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄがフルブリッジ接続
されている。
【００２０】前記シリコン抵抗層５３ａ〜５３ｄの上の
部分には、それぞれ第３絶縁層６を介して金属製のガー
ド電極７により覆われている。なお、該ガード電極７
は、金属以外に酸化インジューム，酸化錫等の透明導電
膜にしてもよい。
部分には、それぞれ第３絶縁層６を介して金属製のガー
ド電極７により覆われている。なお、該ガード電極７
は、金属以外に酸化インジューム，酸化錫等の透明導電
膜にしてもよい。
【００２１】第１絶縁膜２および第２絶縁膜４間のシリ
コン層３は、電極８を介して外部に引き出されて電圧を
印加する電源Ｅの負極に接続され、前記ガード電極７も
前記電源Ｅの負極に接続されている。これにより、前記
シリコン層３とガード電極７とは同電位に維持される。
コン層３は、電極８を介して外部に引き出されて電圧を
印加する電源Ｅの負極に接続され、前記ガード電極７も
前記電源Ｅの負極に接続されている。これにより、前記
シリコン層３とガード電極７とは同電位に維持される。
【００２２】次に以上のように構成された半導体圧力セ
ンサの動作を説明する。図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、ダイアフラム１ａと半導体歪みゲージをなすシリコ
ン抵抗層５３ａ〜５３ｄとは、第１絶縁膜２および第２
絶縁膜４により分離され（誘電体分離）、前記シリコン
抵抗層５３ａ〜５３ｄは、前記第２絶縁膜４と第３絶縁
膜６とによりサンドイッチ状に配置され、シリコン抵抗
層５３ａ〜５３ｄを第３絶縁膜６が覆う部分は導電性薄
膜（ガード電極）７に覆われている。即ち、半導体歪み
ゲージ（シリコン抵抗層）５３とダイアフラム１ａとは
絶縁され、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗層）５３の
上下両面を含む周囲は電気的シールド層が形成され、電
磁波ノイズに対して電気的にガードされている。従っ
て、測定体の電位変化や高温雰囲気中においても、半導
体歪みゲージ（シリコン抵抗層）５３に流れる電流はリ
ークしないので、出力電圧Ｖout が変動することがな
く、正確な圧力検出が可能となる。
ンサの動作を説明する。図１（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、ダイアフラム１ａと半導体歪みゲージをなすシリコ
ン抵抗層５３ａ〜５３ｄとは、第１絶縁膜２および第２
絶縁膜４により分離され（誘電体分離）、前記シリコン
抵抗層５３ａ〜５３ｄは、前記第２絶縁膜４と第３絶縁
膜６とによりサンドイッチ状に配置され、シリコン抵抗
層５３ａ〜５３ｄを第３絶縁膜６が覆う部分は導電性薄
膜（ガード電極）７に覆われている。即ち、半導体歪み
ゲージ（シリコン抵抗層）５３とダイアフラム１ａとは
絶縁され、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗層）５３の
上下両面を含む周囲は電気的シールド層が形成され、電
磁波ノイズに対して電気的にガードされている。従っ
て、測定体の電位変化や高温雰囲気中においても、半導
体歪みゲージ（シリコン抵抗層）５３に流れる電流はリ
ークしないので、出力電圧Ｖout が変動することがな
く、正確な圧力検出が可能となる。
【００２３】また、導電性薄膜（ガード電極）７とダイ
アフラム形成面と反対面側のシリコンウエハ（シリコン
層）３とは、電源Ｅの負極と同電位になされているの
で、ガード電極７上に発生した電荷は電源Ｅラインに流
れ込み、表面電位を変化させる測定体の分極にも影響さ
れず、ガード電極７の表面電位が常に一定に維持され、
出力電圧Ｖout が影響を受けない。この場合、例えばイ
オン性の付着物等によって生じる前記ガード電極７表面
の電位変化も前述と同様の理由により発生しなくなる。
アフラム形成面と反対面側のシリコンウエハ（シリコン
層）３とは、電源Ｅの負極と同電位になされているの
で、ガード電極７上に発生した電荷は電源Ｅラインに流
れ込み、表面電位を変化させる測定体の分極にも影響さ
れず、ガード電極７の表面電位が常に一定に維持され、
出力電圧Ｖout が影響を受けない。この場合、例えばイ
オン性の付着物等によって生じる前記ガード電極７表面
の電位変化も前述と同様の理由により発生しなくなる。
【００２４】また、半導体歪みゲージ（シリコン抵抗
層）５３が前述の如く外部ノイズ等の影響を受けないよ
うにガードされているので、従来のようなＴＯパッケー
ジ等が不要であり、半導体圧力センサを小型に構成でき
る。
層）５３が前述の如く外部ノイズ等の影響を受けないよ
うにガードされているので、従来のようなＴＯパッケー
ジ等が不要であり、半導体圧力センサを小型に構成でき
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体歪みゲージ（シリコン抵抗体）を絶縁膜でサンドイ
ッチ状に挟持し、更に前記半導体歪みゲージを絶縁膜が
覆う部分に導電性薄膜を配置して前記半導体歪みゲージ
が外部ノイズの影響を受けないようにしているので、半
導体歪みゲージにはリーク電流が流れず、正確な圧力検
出を行うことができる。
導体歪みゲージ（シリコン抵抗体）を絶縁膜でサンドイ
ッチ状に挟持し、更に前記半導体歪みゲージを絶縁膜が
覆う部分に導電性薄膜を配置して前記半導体歪みゲージ
が外部ノイズの影響を受けないようにしているので、半
導体歪みゲージにはリーク電流が流れず、正確な圧力検
出を行うことができる。
【図１】本発明の半導体圧力センサの実施例を説明する
ための図であって、（Ａ）は半導体圧力センサの側側面
図、（Ｂ）は半導体圧力センサにおける歪みゲージの配
置を説明する平面図である。
ための図であって、（Ａ）は半導体圧力センサの側側面
図、（Ｂ）は半導体圧力センサにおける歪みゲージの配
置を説明する平面図である。
【図２】従来のシリコン基板上に拡散抵抗歪みゲージを
形成した場合を説明する図であって、（Ａ）はシリコン
基板の平面図、（Ｂ）はシリコン基板の側断面図であ
る。
形成した場合を説明する図であって、（Ａ）はシリコン
基板の平面図、（Ｂ）はシリコン基板の側断面図であ
る。
【図３】半導体圧力センサにおけるフルブリッジの構成
を示す電気回路図である。
を示す電気回路図である。
【図４】従来の半導体圧力センサにおける不都合を説明
する図である。
する図である。
１…Ｎ型単結晶シリコン基板 １ａ…ダイアフラム ２…第１絶縁膜 ３…シリコン層 ４…第２絶縁膜 ５…歪みゲージを接続する金属電極 ６…第３絶縁膜 ７…ガード電極 ８…シリコン層取出し電極 ９…貼合せシリコンウエハ（基板） １１，１２…銅線 ５３ａ〜５３ｄ…シリコン抵抗層（シリコン抵抗体，半
導体歪みゲージ）
導体歪みゲージ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大泉 誠 東京都大田区東馬込１−30−４ 株式会社 長野計器製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 第１絶縁膜を介して上下両面にシリコン
ウエハが貼り合せられて構成された貼合基板の一面側に
ダイアフラムが形成されてなる半導体圧力センサにおい
て、 前記貼合基板のダイアフラム形成面と反対面側のシリコ
ンウエハ上に、第２絶縁膜を介して半導体歪みゲージを
なすシリコン抵抗体が形成され、該シリコン抵抗体上に
第３絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体圧
力センサ。 - 【請求項２】 前記シリコン抵抗体を覆う前記第３絶縁
膜上にガード電極をなす導電性薄膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサ。 - 【請求項３】 前記貼合基板のダイアフラム形成面と反
対面側のシリコンウエハと導電性薄膜とは、前記シリコ
ン抵抗体に対して一定電位に保持されていることを特徴
とする請求項１および請求項２記載の半導体圧力セン
サ。 - 【請求項４】 前記シリコン抵抗体は、単結晶シリコン
層または多結晶シリコン層からなることを特徴とする請
求項１ないし請求項３に記載の半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31144893A JPH07162018A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31144893A JPH07162018A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162018A true JPH07162018A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18017346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31144893A Pending JPH07162018A (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162018A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100427430B1 (ko) * | 2002-01-28 | 2004-04-13 | 학교법인 동서학원 | 금속박막형 압력센서 및 그 제조방법 |
| JP2006212329A (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 胸郭運動検出センサ及び生体状態監視装置 |
| US7530276B2 (en) * | 2003-01-30 | 2009-05-12 | Fujikura Ltd. | Semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof |
| CN109060201A (zh) * | 2018-08-25 | 2018-12-21 | 成都凯天电子股份有限公司 | 耐高温硅压阻压力敏感元件 |
| CN114136202A (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-04 | 测量专业股份有限公司 | 应变计和应变测量组件 |
-
1993
- 1993-12-13 JP JP31144893A patent/JPH07162018A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100427430B1 (ko) * | 2002-01-28 | 2004-04-13 | 학교법인 동서학원 | 금속박막형 압력센서 및 그 제조방법 |
| US7530276B2 (en) * | 2003-01-30 | 2009-05-12 | Fujikura Ltd. | Semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof |
| JP2006212329A (ja) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 胸郭運動検出センサ及び生体状態監視装置 |
| CN109060201A (zh) * | 2018-08-25 | 2018-12-21 | 成都凯天电子股份有限公司 | 耐高温硅压阻压力敏感元件 |
| CN114136202A (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-04 | 测量专业股份有限公司 | 应变计和应变测量组件 |
| EP3964789A1 (en) * | 2020-09-03 | 2022-03-09 | Measurement Specialties, Inc. | Strain gauge and strain measurement assembly |
| KR20220030901A (ko) * | 2020-09-03 | 2022-03-11 | 메저먼트 스페셜티스, 인크. | 스트레인 게이지 및 스트레인 측정 조립체 |
| JP2022042992A (ja) * | 2020-09-03 | 2022-03-15 | メジャメント スペシャリティーズ， インコーポレイテッド | ひずみゲージおよびひずみ測定アセンブリ |
| US11933683B2 (en) | 2020-09-03 | 2024-03-19 | Te Connectivity Solutions Gmbh | Strain gauge and strain measurement assembly |
| CN114136202B (zh) * | 2020-09-03 | 2024-05-14 | 测量专业股份有限公司 | 应变计和应变测量组件 |
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