JPH08274350A - 半導体圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサ及びその製造方法Info
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- JPH08274350A JPH08274350A JP7071211A JP7121195A JPH08274350A JP H08274350 A JPH08274350 A JP H08274350A JP 7071211 A JP7071211 A JP 7071211A JP 7121195 A JP7121195 A JP 7121195A JP H08274350 A JPH08274350 A JP H08274350A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- crystal silicon
- single crystal
- communication hole
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エピタキシャル成長の単結晶シリコンで構成
され、精度、感度が良好な半導体圧力センサを提供する
にある。 【構成】 単結晶のシリコン基板と、該単結晶のシリコ
ン基板に設けられエピタキシャル成長により作られた測
定ダイアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加
に対するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉
された空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダ
イアフラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したこ
とを特徴とする半導体圧力センサである。
され、精度、感度が良好な半導体圧力センサを提供する
にある。 【構成】 単結晶のシリコン基板と、該単結晶のシリコ
ン基板に設けられエピタキシャル成長により作られた測
定ダイアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加
に対するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉
された空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダ
イアフラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したこ
とを特徴とする半導体圧力センサである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定ダイアフラムがエ
ピタキシャル成長の単結晶シリコンで構成され、精度、
感度が良好な半導体圧力センサ及びその製造方法に関す
るものである。
ピタキシャル成長の単結晶シリコンで構成され、精度、
感度が良好な半導体圧力センサ及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、TRANSDUCERS '89
PROCEEDING VOL2 P346〜P351 「Fineーgrained Polysilic
on andits Application to planer pressure Transduce
rs」H,Guckel等著に示されている。
従来例の要部構成説明図で、例えば、TRANSDUCERS '89
PROCEEDING VOL2 P346〜P351 「Fineーgrained Polysilic
on andits Application to planer pressure Transduce
rs」H,Guckel等著に示されている。
【0003】図において、11はシリコン基板で、12は
シリコン基板と空隙室13を構成する、ポリシリコンよ
りなる測定ダイアフラムである。14は、測定ダイアフ
ラム12の表面に形成されたピエゾ抵抗ストレンゲージ
である。15は、測定ダイアフラム12に設けられ、空
隙室13と外部とを連通する連通孔である。16は、連
通孔15を塞ぐポリシリコンの薄膜である。
シリコン基板と空隙室13を構成する、ポリシリコンよ
りなる測定ダイアフラムである。14は、測定ダイアフ
ラム12の表面に形成されたピエゾ抵抗ストレンゲージ
である。15は、測定ダイアフラム12に設けられ、空
隙室13と外部とを連通する連通孔である。16は、連
通孔15を塞ぐポリシリコンの薄膜である。
【0004】以上の構成において、空隙室13は、空隙
室13に対応する部分を、シリコン酸化膜で構成し、空
隙室13と外部とを連通する連通孔15からの選択エッ
チングによりシリコン酸化膜を除去し、減圧CVD法に
よるポリシリコンの薄膜16を塞ぐ事により構成する。
減圧CVDを採用する事により、空隙室13、絶対圧用
のセンサのリファレンス圧として実用上充分な真空度で
保持される。
室13に対応する部分を、シリコン酸化膜で構成し、空
隙室13と外部とを連通する連通孔15からの選択エッ
チングによりシリコン酸化膜を除去し、減圧CVD法に
よるポリシリコンの薄膜16を塞ぐ事により構成する。
減圧CVDを採用する事により、空隙室13、絶対圧用
のセンサのリファレンス圧として実用上充分な真空度で
保持される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、 (1)測定ダイアフラム12がポリシリコンで構成され
ており、内部応力が存在しやすいので、測定ダイアフラ
ムの剛性が熱処理によって変化する。 (2)ピエゾ抵抗ストレンゲージ14は、ポリシリコン
の測定ダイアフラム12に形成しなければならないの
で、感度が低くなる。 本発明は、これらの問題点を解決するものである。
な装置においては、 (1)測定ダイアフラム12がポリシリコンで構成され
ており、内部応力が存在しやすいので、測定ダイアフラ
ムの剛性が熱処理によって変化する。 (2)ピエゾ抵抗ストレンゲージ14は、ポリシリコン
の測定ダイアフラム12に形成しなければならないの
で、感度が低くなる。 本発明は、これらの問題点を解決するものである。
【0006】なお、シリコン酸化膜上にシリコンの単結
晶を形成することは容易でないが、近年、半導体プロセ
ス技術の発達により、良好なSOIウエハーが入手可能
となった。本発明は、このような状況に着目してなされ
たものである。
晶を形成することは容易でないが、近年、半導体プロセ
ス技術の発達により、良好なSOIウエハーが入手可能
となった。本発明は、このような状況に着目してなされ
たものである。
【0007】本発明の目的は、測定ダイアフラムがエピ
タキシャル成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感
度が良好な半導体圧力センサ及びその製造方法を提供す
るにある。
タキシャル成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感
度が良好な半導体圧力センサ及びその製造方法を提供す
るにある。
【0008】
【課題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、 (1)単結晶のシリコン基板と、該単結晶のシリコン基
板に設けられエピタキシャル成長により作られた測定ダ
イアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加に対
するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉され
た空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダイア
フラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したことを
特徴とする半導体圧力センサ。 (2)単結晶のシリコン基板内に空隙室を作り込む半導
体圧力センサの製造方法において、以下の工程を有する
ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 (a)フォトリソグラフィによりSOIウエハのSOI
シリコンと絶縁膜の所要個所を残して除去する工程。 (b)前記SOIウエハのSOI面側にエピタキシャル
成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する工程。 (c)前記測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する
工程。 (d)前記SOI面側に前記絶縁膜に達する連通孔を形
成する工程。 (e)前記連通孔を経由して選択エッチングにより前記
絶縁膜を除去する工程。 (f)連通孔を薄膜により塞ぐ工程。 を採用した。
に、本発明は、 (1)単結晶のシリコン基板と、該単結晶のシリコン基
板に設けられエピタキシャル成長により作られた測定ダ
イアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加に対
するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉され
た空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダイア
フラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したことを
特徴とする半導体圧力センサ。 (2)単結晶のシリコン基板内に空隙室を作り込む半導
体圧力センサの製造方法において、以下の工程を有する
ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 (a)フォトリソグラフィによりSOIウエハのSOI
シリコンと絶縁膜の所要個所を残して除去する工程。 (b)前記SOIウエハのSOI面側にエピタキシャル
成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する工程。 (c)前記測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する
工程。 (d)前記SOI面側に前記絶縁膜に達する連通孔を形
成する工程。 (e)前記連通孔を経由して選択エッチングにより前記
絶縁膜を除去する工程。 (f)連通孔を薄膜により塞ぐ工程。 を採用した。
【0009】
【作用】以上の構成において、フォトリソグラフィによ
りSOIウエハのSOIシリコンと絶縁膜の所要個所を
残して除去する。SOIウエハのSOI面側にエピタキ
シャル成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する。
測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する。SOI面
側に絶縁膜に達する連通孔を形成する。連通孔を経由し
て選択エッチングにより絶縁膜を除去する。連通孔を薄
膜により塞ぐ。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
りSOIウエハのSOIシリコンと絶縁膜の所要個所を
残して除去する。SOIウエハのSOI面側にエピタキ
シャル成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する。
測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する。SOI面
側に絶縁膜に達する連通孔を形成する。連通孔を経由し
て選択エッチングにより絶縁膜を除去する。連通孔を薄
膜により塞ぐ。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の要部構成説明図
である。21は、シリコン単結晶基板である。22は、
シリコン単結晶基板21に設けられ、シリコン単結晶基
板21に測定ダイアフラム23を形成する空隙室であ
る。
である。21は、シリコン単結晶基板である。22は、
シリコン単結晶基板21に設けられ、シリコン単結晶基
板21に測定ダイアフラム23を形成する空隙室であ
る。
【0011】24は、空隙室22と外部とを連通する連
通孔である。25は連通孔24を塞ぐための薄膜であ
る。薄膜25は、例えば、減圧CVD法により成膜され
たポリシリコン等が使用される。
通孔である。25は連通孔24を塞ぐための薄膜であ
る。薄膜25は、例えば、減圧CVD法により成膜され
たポリシリコン等が使用される。
【0012】空隙室22の内部には、減圧CVD法によ
るポリシリコン成膜時の雰囲気圧力が封じ込められる
が、約0.2Torr程度であるため、絶対圧用のセンサのリ
ファレンス圧としては充分な真空度である。
るポリシリコン成膜時の雰囲気圧力が封じ込められる
が、約0.2Torr程度であるため、絶対圧用のセンサのリ
ファレンス圧としては充分な真空度である。
【0013】26は、測定ダイアフラム23に設けられ
た歪み検出センサである。歪み検出センサ26には、例
えば、ピエゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式
ストレンゲージ等が使用される。
た歪み検出センサである。歪み検出センサ26には、例
えば、ピエゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式
ストレンゲージ等が使用される。
【0014】以上の構成において、測定圧力Pmが印加
されると、空隙室22内の圧力(ほぼ真空)との差に比
例して、測定ダイアフラム23が撓み、歪み検出センサ
26に歪みが印加され、この歪を測定することにより、
測定圧力Pmが検出される。このような装置は、図2〜
図7に示す如くして製作する。
されると、空隙室22内の圧力(ほぼ真空)との差に比
例して、測定ダイアフラム23が撓み、歪み検出センサ
26に歪みが印加され、この歪を測定することにより、
測定圧力Pmが検出される。このような装置は、図2〜
図7に示す如くして製作する。
【0015】(a)第2図に示す如く、フォトリソグラ
フィにより、SOIウエハ101のSOIシリコン層1
02と、シリコン酸化膜103の所要箇所を残して除去
する。 (b)第3図に示す如く、SOIウエハ101にエピタ
キシャル成長層104を成長させ、測定ダイアフラム1
05を形成する。
フィにより、SOIウエハ101のSOIシリコン層1
02と、シリコン酸化膜103の所要箇所を残して除去
する。 (b)第3図に示す如く、SOIウエハ101にエピタ
キシャル成長層104を成長させ、測定ダイアフラム1
05を形成する。
【0016】(c)第4図に示す如く、測定ダイアフラ
ム105に歪み検出素子106を形成する。 (d)第5図に示す如く、SOIウエハ101の表面よ
り、シリコン酸化膜103に達する連通孔107を形成
する。
ム105に歪み検出素子106を形成する。 (d)第5図に示す如く、SOIウエハ101の表面よ
り、シリコン酸化膜103に達する連通孔107を形成
する。
【0017】(e)第6図に示す如く、連通孔107よ
り選択エッチングによりシリコン酸化膜103を除去す
る。 (f)第7図に示す如く、減圧CVD法によりポリシリ
コン膜108を成膜し、連通孔107を塞ぐ。
り選択エッチングによりシリコン酸化膜103を除去す
る。 (f)第7図に示す如く、減圧CVD法によりポリシリ
コン膜108を成膜し、連通孔107を塞ぐ。
【0018】この結果、半導体圧力センサをすべて単結
晶シリコンで構成出来るために、 (1)高感度を有する歪み検出素子26を作り込むこと
ができる。 (2)ポリシリコン材に比して、安定で、高精度な測定
ダイアフラム23が構成できる。
晶シリコンで構成出来るために、 (1)高感度を有する歪み検出素子26を作り込むこと
ができる。 (2)ポリシリコン材に比して、安定で、高精度な測定
ダイアフラム23が構成できる。
【0019】従って、本発明によれば、エピタキシャル
成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感度が良好な
半導体圧力センサを実現することができる。
成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感度が良好な
半導体圧力センサを実現することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、 (1)単結晶のシリコン基板と、該単結晶のシリコン基
板に設けられエピタキシャル成長により作られた測定ダ
イアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加に対
するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉され
た空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダイア
フラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したことを
特徴とする半導体圧力センサ。 (2)単結晶のシリコン基板内に空隙室を作り込む半導
体圧力センサの製造方法において、以下の工程を有する
ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 (a)フォトリソグラフィによりSOIウエハのSOI
シリコンと絶縁膜の所要個所を残して除去する工程。 (b)前記SOIウエハのSOI面側にエピタキシャル
成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する工程。 (c)前記測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する
工程。 (d)前記SOI面側に前記絶縁膜に達する連通孔を形
成する工程。 (e)前記連通孔を経由して選択エッチングにより前記
絶縁膜を除去する工程。 (f)連通孔を薄膜により塞ぐ工程。 を採用した。
板に設けられエピタキシャル成長により作られた測定ダ
イアフラムを形成し該ダイアフラムへの過大圧印加に対
するバックアップをなす所定の狭い隙間を有し密閉され
た空隙室と、前記単結晶のシリコンよりなる測定ダイア
フラムに作り込まれた歪み検出素子とを具備したことを
特徴とする半導体圧力センサ。 (2)単結晶のシリコン基板内に空隙室を作り込む半導
体圧力センサの製造方法において、以下の工程を有する
ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 (a)フォトリソグラフィによりSOIウエハのSOI
シリコンと絶縁膜の所要個所を残して除去する工程。 (b)前記SOIウエハのSOI面側にエピタキシャル
成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する工程。 (c)前記測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する
工程。 (d)前記SOI面側に前記絶縁膜に達する連通孔を形
成する工程。 (e)前記連通孔を経由して選択エッチングにより前記
絶縁膜を除去する工程。 (f)連通孔を薄膜により塞ぐ工程。 を採用した。
【0021】この結果、半導体圧力センサをすべて単結
晶シリコンで構成出来るために、 (1)高感度を有する歪み検出素子を作り込むことがで
きる。 (2)ポリシリコン材に比して、安定で、高精度な測定
ダイアフラムが構成できる。
晶シリコンで構成出来るために、 (1)高感度を有する歪み検出素子を作り込むことがで
きる。 (2)ポリシリコン材に比して、安定で、高精度な測定
ダイアフラムが構成できる。
【0022】従って、本発明によれば、エピタキシャル
成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感度が良好な
半導体圧力センサを実現することが出来る。
成長の単結晶シリコンで構成され、精度、感度が良好な
半導体圧力センサを実現することが出来る。
【図1】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図2】本発明のフォトリソグラフィ工程説明図であ
る。
る。
【図3】本発明の測定ダイアフラム形成工程説明図であ
る。
る。
【図4】本発明の歪み検出素子形成工程説明図である。
【図5】本発明の連通孔形成工程説明図である。
【図6】本発明の絶縁膜除去工程説明図である。
【図7】本発明の連通孔閉塞工程説明図である。
【図8】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
【符号の説明】 21 シリコン単結晶基板 22 空隙室 23 測定ダイアフラム 24 連通孔 25 薄膜 26 歪検出センサ 101 SOIウエハー 102 SOIシリコン膜 103 シリコン酸化膜 104 エピタキシャル成長層 105 測定ダイアフラム 106 歪み検出素子 107 連通孔 108 ポリシリコン膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】図8は、従来より一般に使用されている従
来例の要部構成説明図で、例えば、TRANSDUCERS '89 PR
OCEEDING VOL2 P346〜P351 「Fineーgrained Polysilicon
andits Application to planer pressure Transducer
s」、著者H,Guckel等、に示されている。
来例の要部構成説明図で、例えば、TRANSDUCERS '89 PR
OCEEDING VOL2 P346〜P351 「Fineーgrained Polysilicon
andits Application to planer pressure Transducer
s」、著者H,Guckel等、に示されている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】以上の構成において、測定圧力Pmが印加
されると、空隙室22内の圧力(ほぼ真空)との差に比
例して、測定ダイアフラム23が撓み、歪み検出センサ
26に歪みが印加され、この歪を測定することにより、
測定圧力Pmが検出される。しかして、測定圧力Pmが
所定の値より大きくなると、測定ダイアフラム23は空
隙室22の図における下面に接して、過大圧力による破
壊から測定ダイアフラム23は保護される。このような
装置は、図2〜図7に示す如くして製作する。
されると、空隙室22内の圧力(ほぼ真空)との差に比
例して、測定ダイアフラム23が撓み、歪み検出センサ
26に歪みが印加され、この歪を測定することにより、
測定圧力Pmが検出される。しかして、測定圧力Pmが
所定の値より大きくなると、測定ダイアフラム23は空
隙室22の図における下面に接して、過大圧力による破
壊から測定ダイアフラム23は保護される。このような
装置は、図2〜図7に示す如くして製作する。
Claims (2)
- 【請求項1】単結晶のシリコン基板と、 該単結晶のシリコン基板に設けられエピタキシャル成長
により作られた測定ダイアフラムを形成し該ダイアフラ
ムへの過大圧印加に対するバックアップをなす所定の狭
い隙間を有し密閉された空隙室と、 前記単結晶のシリコンよりなる測定ダイアフラムに作り
込まれた歪み検出素子とを具備したことを特徴とする半
導体圧力センサ。 - 【請求項2】単結晶のシリコン基板内に空隙室を作り込
む半導体圧力センサの製造方法において、 以下の工程を有することを特徴とする半導体圧力センサ
の製造方法。 (a)フォトリソグラフィによりSOIウエハのSOI
シリコンと絶縁膜の所要個所を残して除去する工程。 (b)前記SOIウエハのSOI面側にエピタキシャル
成長層を成長させ測定ダイアフラムを形成する工程。 (c)前記測定ダイアフラムに歪み検出素子を形成する
工程。 (d)前記SOI面側に前記絶縁膜に達する連通孔を形
成する工程。 (e)前記連通孔を経由して選択エッチングにより前記
絶縁膜を除去する工程。 (f)連通孔を薄膜により塞ぐ工程。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7071211A JPH08274350A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
PCT/JP1996/000816 WO1996030950A1 (fr) | 1995-03-29 | 1996-03-28 | Capteur de pression a semi-conducteur et procede de production de ce dernier |
US08/849,832 US5880509A (en) | 1995-03-29 | 1996-03-28 | Semiconductor pressure sensor and its manufacturing method |
CN96190266A CN1149931A (zh) | 1995-03-29 | 1996-03-28 | 半导体压力传感器及其制造方法 |
DE0767501T DE767501T1 (de) | 1995-03-29 | 1996-03-28 | Halbleiter-drucksensor und verfahren zur herstellung |
EP96907682A EP0767501A4 (en) | 1995-03-29 | 1996-03-28 | SEMICONDUCTOR PRESSURE SENSOR AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7071211A JPH08274350A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08274350A true JPH08274350A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13454129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7071211A Pending JPH08274350A (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5880509A (ja) |
EP (1) | EP0767501A4 (ja) |
JP (1) | JPH08274350A (ja) |
CN (1) | CN1149931A (ja) |
DE (1) | DE767501T1 (ja) |
WO (1) | WO1996030950A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004260187A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Robert Bosch Gmbh | 圧力センサ装置およびその製造方法 |
JP2004304189A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Robert Bosch Gmbh | 積層パッケージングを使用して包囲されたセンサ構造体を保護する方法 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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