JPH1022511A - 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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- JPH1022511A JPH1022511A JP16903596A JP16903596A JPH1022511A JP H1022511 A JPH1022511 A JP H1022511A JP 16903596 A JP16903596 A JP 16903596A JP 16903596 A JP16903596 A JP 16903596A JP H1022511 A JPH1022511 A JP H1022511A
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- insulating
- pressure sensor
- diaphragm
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコンダイアフラムの厚さがばらつくこと
なく測定精度が安定して、かつ高温状態でも使用できる
半導体圧力センサを提供する。 【解決手段】 支持部１と、絶縁層２１を一面側に固着
し一面側端部が支持部１に支持されて測定対象である流
体の圧力でもって撓みを生じるシリコンダイアフラム部
２と、シリコンダイアフラム部２の他面側に配置されて
撓みによる抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗３
とを備え、流体の圧力を測定する半導体圧力センサにお
いて、前記シリコンダイアフラム部２は、前記ピエゾ抵
抗３を外囲して前記絶縁層２１に連通する絶縁部４が設
けられた構成にしてある。
なく測定精度が安定して、かつ高温状態でも使用できる
半導体圧力センサを提供する。 【解決手段】 支持部１と、絶縁層２１を一面側に固着
し一面側端部が支持部１に支持されて測定対象である流
体の圧力でもって撓みを生じるシリコンダイアフラム部
２と、シリコンダイアフラム部２の他面側に配置されて
撓みによる抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗３
とを備え、流体の圧力を測定する半導体圧力センサにお
いて、前記シリコンダイアフラム部２は、前記ピエゾ抵
抗３を外囲して前記絶縁層２１に連通する絶縁部４が設
けられた構成にしてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗の抵抗
変化を電気信号に変換して流体の圧力を測定する半導体
圧力センサに関するものである。
変化を電気信号に変換して流体の圧力を測定する半導体
圧力センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体圧力センサとし
て、図６に示す構成のものが存在する。このものは、支
持部Ａと、絶縁層Ｂ１を一面側に固着し一面側端部が支
持部Ａに支持されて測定対象である流体の圧力でもって
撓みを生じるシリコンダイアフラム部Ｂと、シリコンダ
イアフラム部Ｂの他面側に配置されて撓みによる抵抗変
化を電気信号に変換するピエゾ抵抗Ｃと、を備えてい
る。
て、図６に示す構成のものが存在する。このものは、支
持部Ａと、絶縁層Ｂ１を一面側に固着し一面側端部が支
持部Ａに支持されて測定対象である流体の圧力でもって
撓みを生じるシリコンダイアフラム部Ｂと、シリコンダ
イアフラム部Ｂの他面側に配置されて撓みによる抵抗変
化を電気信号に変換するピエゾ抵抗Ｃと、を備えてい
る。
【０００３】さらに詳しくは、シリコンダイアフラム部
Ｂはピエゾ抵抗Ｃの反対側からシリコン基板をエッチン
グして、ピエゾ抵抗Ｃが所定位置に配置されるよう形成
されている。シリコンダイアフラム部Ｂをエッチングで
もって形成する際に、絶縁層Ｂ１をエッチングのストッ
プ層として用いて、シリコンダイアフラムＢの厚さのば
らつきを抑えている。ただし、このものは、シリコンダ
イアフラム部Ｂとピエゾ抵抗Ｃとが絶縁されていない。
Ｂはピエゾ抵抗Ｃの反対側からシリコン基板をエッチン
グして、ピエゾ抵抗Ｃが所定位置に配置されるよう形成
されている。シリコンダイアフラム部Ｂをエッチングで
もって形成する際に、絶縁層Ｂ１をエッチングのストッ
プ層として用いて、シリコンダイアフラムＢの厚さのば
らつきを抑えている。ただし、このものは、シリコンダ
イアフラム部Ｂとピエゾ抵抗Ｃとが絶縁されていない。
【０００４】また、別の構成のものとして、図７に示す
ように、シリコン基板の途中でエッチングをストップさ
せて、絶縁層Ｂ１に連接して形成されたピエゾ抵抗Ｃの
みを残して、残部をすべてエッチングでもって除去し
て、ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダイアフラム部Ｂとを絶縁
したものがある。このように絶縁すると、高温になると
ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダイアフラム部Ｂとの間に流れ
るリーク電流を防止して、高温雰囲気でも使用できるよ
うになる。
ように、シリコン基板の途中でエッチングをストップさ
せて、絶縁層Ｂ１に連接して形成されたピエゾ抵抗Ｃの
みを残して、残部をすべてエッチングでもって除去し
て、ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダイアフラム部Ｂとを絶縁
したものがある。このように絶縁すると、高温になると
ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダイアフラム部Ｂとの間に流れ
るリーク電流を防止して、高温雰囲気でも使用できるよ
うになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の別の構
成の半導体圧力センサでは、ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダ
イアフラム部Ｂとを絶縁層Ｂ１でもって絶縁して、高温
状態で使用できる。
成の半導体圧力センサでは、ピエゾ抵抗Ｃとシリコンダ
イアフラム部Ｂとを絶縁層Ｂ１でもって絶縁して、高温
状態で使用できる。
【０００６】しかしながら、シリコン基板の途中でエッ
チングをストップさるので、シリコンダイアフラム部Ｂ
の厚さがばらつきやすく、したがって、測定対象である
流体の圧力が印加されたとき、撓み量がばらついて測定
精度が不安定になる場合があった。また、絶縁層Ｂ１で
もってエッチングをストップさせると、シリコンダイア
フラム部Ｂがシリコンに比べて脆い絶縁層Ｂ１で形成さ
れることになって、一定の厚さとなるが、流体の圧力を
測定する測定範囲が狭くなる問題があった。
チングをストップさるので、シリコンダイアフラム部Ｂ
の厚さがばらつきやすく、したがって、測定対象である
流体の圧力が印加されたとき、撓み量がばらついて測定
精度が不安定になる場合があった。また、絶縁層Ｂ１で
もってエッチングをストップさせると、シリコンダイア
フラム部Ｂがシリコンに比べて脆い絶縁層Ｂ１で形成さ
れることになって、一定の厚さとなるが、流体の圧力を
測定する測定範囲が狭くなる問題があった。
【０００７】つまり、シリコンダイアフラムＢの厚さ精
度、及びシリコンダイアフラム部Ｂとピエゾ抵抗Ｃとの
絶縁性の両方の特性を同時に満たすことができなかっ
た。
度、及びシリコンダイアフラム部Ｂとピエゾ抵抗Ｃとの
絶縁性の両方の特性を同時に満たすことができなかっ
た。
【０００８】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、シリコンダイアフラムの
厚さがばらつくことなく測定精度が安定して、かつ高温
状態でも使用できる半導体圧力センサを提供することに
ある。
で、その目的とするところは、シリコンダイアフラムの
厚さがばらつくことなく測定精度が安定して、かつ高温
状態でも使用できる半導体圧力センサを提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載のものは、支持部と、絶縁層を一
面側に固着し一面側端部が支持部に支持されて測定対象
である流体の圧力でもって撓みを生じるシリコンダイア
フラム部と、シリコンダイアフラム部の他面側に配置さ
れて撓みによる抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵
抗とを備え、流体の圧力を測定する半導体圧力センサに
おいて、前記シリコンダイアフラム部は、前記ピエゾ抵
抗を外囲して前記絶縁層に連通する絶縁部が設けられた
構成にしてある。
ために、請求項１記載のものは、支持部と、絶縁層を一
面側に固着し一面側端部が支持部に支持されて測定対象
である流体の圧力でもって撓みを生じるシリコンダイア
フラム部と、シリコンダイアフラム部の他面側に配置さ
れて撓みによる抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵
抗とを備え、流体の圧力を測定する半導体圧力センサに
おいて、前記シリコンダイアフラム部は、前記ピエゾ抵
抗を外囲して前記絶縁層に連通する絶縁部が設けられた
構成にしてある。
【００１０】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のにおいて、前記絶縁部は、厚さが１乃至５ミクロンメ
ートルである構成にしてある。
のにおいて、前記絶縁部は、厚さが１乃至５ミクロンメ
ートルである構成にしてある。
【００１１】請求項３記載の半導体圧力センサの製造方
法は、請求項１又は２記載の半導体圧力センサにおい
て、シリコン基板と前記絶縁層とシリコン活性層とが順
次積層されて、前記絶縁層及びシリコン活性層のそれぞ
れの厚さの和で所定厚さを有するＳＯＩ基板を使用し
て、前記ピエゾ抵抗をシリコン活性層の所定位置に形成
するピエゾ抵抗形成工程と、前記ピエゾ抵抗を外囲して
前記絶縁層に連通する前記絶縁部をシリコン活性層に形
成する絶縁部形成工程と、前記ピエゾ抵抗の反対側から
シリコン基板をエッチングして、前記ピエゾ抵抗が所定
位置に配置されるよう前記シリコンダイアフラム部を形
成するシリコンダイアフラム部形成工程と、を有する構
成にしてある。
法は、請求項１又は２記載の半導体圧力センサにおい
て、シリコン基板と前記絶縁層とシリコン活性層とが順
次積層されて、前記絶縁層及びシリコン活性層のそれぞ
れの厚さの和で所定厚さを有するＳＯＩ基板を使用し
て、前記ピエゾ抵抗をシリコン活性層の所定位置に形成
するピエゾ抵抗形成工程と、前記ピエゾ抵抗を外囲して
前記絶縁層に連通する前記絶縁部をシリコン活性層に形
成する絶縁部形成工程と、前記ピエゾ抵抗の反対側から
シリコン基板をエッチングして、前記ピエゾ抵抗が所定
位置に配置されるよう前記シリコンダイアフラム部を形
成するシリコンダイアフラム部形成工程と、を有する構
成にしてある。
【００１２】請求項４記載の半導体圧力センサの製造方
法は、請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法にお
いて、前記絶縁部形成工程は、前記絶縁部が前記シリコ
ン活性層の局所を酸化する局所酸化法でもって形成され
た構成にしてある。
法は、請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法にお
いて、前記絶縁部形成工程は、前記絶縁部が前記シリコ
ン活性層の局所を酸化する局所酸化法でもって形成され
た構成にしてある。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
３に基づいて以下に説明する。
３に基づいて以下に説明する。
【００１４】１は支持部で、シリコン半導体により、略
四角形状で対向面１１を斜面とした断面略台形状に形成
されている。２はシリコンダイアフラム部で、導電型が
Ｎ型のシリコン半導体により、層状に形成され、酸化シ
リコンからなる絶縁層２１が一面側に固着されて、一面
側端部が支持部１に支持されて測定対象である流体の圧
力でもって撓みを生じる。
四角形状で対向面１１を斜面とした断面略台形状に形成
されている。２はシリコンダイアフラム部で、導電型が
Ｎ型のシリコン半導体により、層状に形成され、酸化シ
リコンからなる絶縁層２１が一面側に固着されて、一面
側端部が支持部１に支持されて測定対象である流体の圧
力でもって撓みを生じる。
【００１５】３はピエゾ抵抗で、シリコン半導体によ
り、ボロンが拡散されて導電型がＰ型で、シリコンダイ
アフラム部２の他面側で中央部に配置されて、撓みによ
る抵抗変化を電気信号に変換する。温度補償をするため
に４個で形成されて、それぞれが接続されてブリッジ回
路を構成している。
り、ボロンが拡散されて導電型がＰ型で、シリコンダイ
アフラム部２の他面側で中央部に配置されて、撓みによ
る抵抗変化を電気信号に変換する。温度補償をするため
に４個で形成されて、それぞれが接続されてブリッジ回
路を構成している。
【００１６】４は絶縁部で、酸化シリコンにより、シリ
コンダイアフラム部２に設けられ、そのシリコンダイア
フラム部２の層厚方向に沿って伸長して、ピエゾ抵抗３
を外囲して絶縁層２１に連通している。したがって、ピ
エゾ抵抗３がシリコンダイアフラム部２と絶縁されて、
ピエゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との間のリー
ク電流を防止する。
コンダイアフラム部２に設けられ、そのシリコンダイア
フラム部２の層厚方向に沿って伸長して、ピエゾ抵抗３
を外囲して絶縁層２１に連通している。したがって、ピ
エゾ抵抗３がシリコンダイアフラム部２と絶縁されて、
ピエゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との間のリー
ク電流を防止する。
【００１７】次いで、このものの製造方法について、図
２及び図３に基づいて説明する。先ず、ピエゾ抵抗形成
工程において、シリコン基板５１と、層厚が１ミクロン
メートルで酸化シリコンからなる絶縁層２１と、層厚が
５ミクロンメートルでシリコン半導体からなるシリコン
活性層５２と、が順次積層されたＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、いわゆるＳＯＩ基板５を使用す
る。ここで、所定厚さが、絶縁層２１及びシリコン活性
層５２のそれぞれの層厚さとの和で、すなわち６ミクロ
ンメートルに設定されている。所定厚さは通常５乃至２
０ミクロンメートルであるが、１０ミクロンメートル以
下に抑えた方が、コスト面で有利である。
２及び図３に基づいて説明する。先ず、ピエゾ抵抗形成
工程において、シリコン基板５１と、層厚が１ミクロン
メートルで酸化シリコンからなる絶縁層２１と、層厚が
５ミクロンメートルでシリコン半導体からなるシリコン
活性層５２と、が順次積層されたＳｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ、いわゆるＳＯＩ基板５を使用す
る。ここで、所定厚さが、絶縁層２１及びシリコン活性
層５２のそれぞれの層厚さとの和で、すなわち６ミクロ
ンメートルに設定されている。所定厚さは通常５乃至２
０ミクロンメートルであるが、１０ミクロンメートル以
下に抑えた方が、コスト面で有利である。
【００１８】このＳＯＩ基板５を作成する方法として、
絶縁層２１を介してシリコン基板５１とシリコン活性層
５２とを貼り合わせる方法、シリコン基板５１の一面に
形成された絶縁層２１に多結晶Ｓｉを形成しこれを再結
晶化する方法、及び酸素をイオン注入し熱処理して埋込
まれた状態の絶縁層２１を得る方法等があるがどの方法
を用いてもよい。次に、フィールド酸化し、ボロンをイ
オン注入しアニール処理して、ピエゾ抵抗３をブリッジ
接続できるようシリコン活性層５２の所定位置に形成す
る（ａ）。
絶縁層２１を介してシリコン基板５１とシリコン活性層
５２とを貼り合わせる方法、シリコン基板５１の一面に
形成された絶縁層２１に多結晶Ｓｉを形成しこれを再結
晶化する方法、及び酸素をイオン注入し熱処理して埋込
まれた状態の絶縁層２１を得る方法等があるがどの方法
を用いてもよい。次に、フィールド酸化し、ボロンをイ
オン注入しアニール処理して、ピエゾ抵抗３をブリッジ
接続できるようシリコン活性層５２の所定位置に形成す
る（ａ）。
【００１９】次いで、絶縁部形成工程において、局所酸
化法のマスクとなる窒化珪素膜６を低圧ＣＶＤ装置を使
用して０．３ミクロンメートルの厚さでシリコン活性層
５２の表面に形成した後、エッチングし、ピエゾ抵抗３
を外囲する位置に対応する局所位置６ａの窒化珪素膜６
を除去する（ｂ）。窒化珪素膜６が除去された局所位置
６ａにて、パイロ酸化でもってシリコンを酸化シリコン
に局所酸化し、絶縁層２１まで連通するまで酸化して、
ピエゾ抵抗３を外囲して絶縁層２１に連通する絶縁部４
を、３ミクロンメートルの厚さでシリコン活性層５２に
形成する。ここで、絶縁部４は１乃至５ミクロンメート
ルが望ましく、１ミクロンメートルより薄くなるとピエ
ゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との間の絶縁が不
十分となる。５ミクロンメートルを越えると、シリコン
ダイアフラム部２が流体の圧力に比例した所定撓み量に
対して誤差を生じる。このようにして、ピエゾ抵抗３が
シリコンダイアフラム部２と絶縁される（ｃ）。
化法のマスクとなる窒化珪素膜６を低圧ＣＶＤ装置を使
用して０．３ミクロンメートルの厚さでシリコン活性層
５２の表面に形成した後、エッチングし、ピエゾ抵抗３
を外囲する位置に対応する局所位置６ａの窒化珪素膜６
を除去する（ｂ）。窒化珪素膜６が除去された局所位置
６ａにて、パイロ酸化でもってシリコンを酸化シリコン
に局所酸化し、絶縁層２１まで連通するまで酸化して、
ピエゾ抵抗３を外囲して絶縁層２１に連通する絶縁部４
を、３ミクロンメートルの厚さでシリコン活性層５２に
形成する。ここで、絶縁部４は１乃至５ミクロンメート
ルが望ましく、１ミクロンメートルより薄くなるとピエ
ゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との間の絶縁が不
十分となる。５ミクロンメートルを越えると、シリコン
ダイアフラム部２が流体の圧力に比例した所定撓み量に
対して誤差を生じる。このようにして、ピエゾ抵抗３が
シリコンダイアフラム部２と絶縁される（ｃ）。
【００２０】次いで、シリコンダイアフラム部形成工程
において、ピエゾ抵抗３が所定位置に配置されるよう、
ピエゾ抵抗３の反対側からシリコン基板５１をＫＯＨ溶
液を使用してエッチングし、凹部５１を形成する。この
とき、エッチングは絶縁層２１に達したときに停止し、
したがって、シリコンダイアフラム部２の厚さが、絶縁
層２１及びシリコン活性層５２のそれぞれの厚さとの和
である所定厚さで一定となる。このようにして、シリコ
ンダイアフラム部２が絶縁層２１とシリコン活性層５２
に、支持部１がシリコン基板５１にそれぞれ形成され
る。次に、シリコン活性層５２の表面に形成された窒化
珪素膜６を除去する（ｄ）。
において、ピエゾ抵抗３が所定位置に配置されるよう、
ピエゾ抵抗３の反対側からシリコン基板５１をＫＯＨ溶
液を使用してエッチングし、凹部５１を形成する。この
とき、エッチングは絶縁層２１に達したときに停止し、
したがって、シリコンダイアフラム部２の厚さが、絶縁
層２１及びシリコン活性層５２のそれぞれの厚さとの和
である所定厚さで一定となる。このようにして、シリコ
ンダイアフラム部２が絶縁層２１とシリコン活性層５２
に、支持部１がシリコン基板５１にそれぞれ形成され
る。次に、シリコン活性層５２の表面に形成された窒化
珪素膜６を除去する（ｄ）。
【００２１】次いで、配線用コンタクトホール７１を設
けて（ｅ）、図３に示すように、ピエゾ抵抗３がブリッ
ジ接続になるようＡｌ配線７を形成する（ｆ）。
けて（ｅ）、図３に示すように、ピエゾ抵抗３がブリッ
ジ接続になるようＡｌ配線７を形成する（ｆ）。
【００２２】ここで、シリコンダイアフラム部２の所定
厚さは、サイズ、測定する圧力範囲、及びピエゾ抵抗３
の係数等を考慮して決定されるが、厚さが厚くなると局
所酸化に必要な酸化時間が長くなるので、薄いほうがの
ぞましい。
厚さは、サイズ、測定する圧力範囲、及びピエゾ抵抗３
の係数等を考慮して決定されるが、厚さが厚くなると局
所酸化に必要な酸化時間が長くなるので、薄いほうがの
ぞましい。
【００２３】測定対象である流体の圧力を負荷しない状
態で、４個のピエゾ抵抗３で構成されたブリッジ回路の
両端に５ボルトの電圧を印加して、中間電圧いわゆるオ
フセット電圧の温度依存性を調べた。結果は図４のとう
りであって、シリコンダイアフラム部２とピエゾ抵抗３
との間のリーク電流が減少して、オフセット電圧は摂氏
２５０度まで１ｍＶ以下でほぼ一定となっている。
態で、４個のピエゾ抵抗３で構成されたブリッジ回路の
両端に５ボルトの電圧を印加して、中間電圧いわゆるオ
フセット電圧の温度依存性を調べた。結果は図４のとう
りであって、シリコンダイアフラム部２とピエゾ抵抗３
との間のリーク電流が減少して、オフセット電圧は摂氏
２５０度まで１ｍＶ以下でほぼ一定となっている。
【００２４】このものの動作を、半導体圧力センサの組
み立て状態を示す図５に基づいて説明する。１０は半導
体圧力センサで、先述した製造方法でもって製造されて
いる。１１はガラス台座で、パイレックスガラス等のガ
ラスにより、略四角形の筒状に形成され、軸孔１１ａが
設けられ、その軸孔１１ａの軸と直交した一面１１ｂが
蒸着又はスパッタ等でもって金属でメタライズされて、
半導体圧力センサ１０が他面に接合されている。
み立て状態を示す図５に基づいて説明する。１０は半導
体圧力センサで、先述した製造方法でもって製造されて
いる。１１はガラス台座で、パイレックスガラス等のガ
ラスにより、略四角形の筒状に形成され、軸孔１１ａが
設けられ、その軸孔１１ａの軸と直交した一面１１ｂが
蒸着又はスパッタ等でもって金属でメタライズされて、
半導体圧力センサ１０が他面に接合されている。
【００２５】１２は圧力導入管で、コバール又はＦｅＮ
ｉ合金等の金属により、円筒状に形成され、測定対象で
ある流体を圧力を持って導入する貫通孔１２ａが設けら
れ、その貫通孔１２ａの軸に対する一方直交面１２ｂ
が、貫通孔１２ａの軸と軸孔１１ａの軸との互いの軸を
合わせて接合されている。
ｉ合金等の金属により、円筒状に形成され、測定対象で
ある流体を圧力を持って導入する貫通孔１２ａが設けら
れ、その貫通孔１２ａの軸に対する一方直交面１２ｂ
が、貫通孔１２ａの軸と軸孔１１ａの軸との互いの軸を
合わせて接合されている。
【００２６】貫通孔１２ａ及び軸孔１１ａの互いの軸を
合わせて、ガラス台座１１が圧力導入管１２の一方直交
面１２ｂに接合されているので、貫通孔１２ａと軸孔１
１ａとが連通する。この状態で、気体又は液体の流体
は、圧力を持って圧力導入管１２の貫通孔１２ａに導入
される。このとき、半導体圧力センサ１０が、ガラス台
座１１の軸孔１１ａを遮蔽するようガラス台座１１と陽
極接合でもって気密接合されて、かつ圧力導入管１２の
一方直交面１２ｂがガラス台座１１の一面と半田でもっ
て接合されているから、流体は漏れることなくその圧力
を半導体圧力センサ１０に負荷する。
合わせて、ガラス台座１１が圧力導入管１２の一方直交
面１２ｂに接合されているので、貫通孔１２ａと軸孔１
１ａとが連通する。この状態で、気体又は液体の流体
は、圧力を持って圧力導入管１２の貫通孔１２ａに導入
される。このとき、半導体圧力センサ１０が、ガラス台
座１１の軸孔１１ａを遮蔽するようガラス台座１１と陽
極接合でもって気密接合されて、かつ圧力導入管１２の
一方直交面１２ｂがガラス台座１１の一面と半田でもっ
て接合されているから、流体は漏れることなくその圧力
を半導体圧力センサ１０に負荷する。
【００２７】流体の圧力が半導体圧力センサ１０に負荷
されると、半導体圧力センサ１０に形成されたダイアフ
ラム部２が、流体の圧力と大気圧との差に比例して撓
む。そして、ダイアフラム部２に形成されたピエゾ抵抗
３の抵抗値が撓みの大きさに比例して変化し、この抵抗
値を電気信号として端子（図示せず）に出力して、流体
の圧力を測定する。
されると、半導体圧力センサ１０に形成されたダイアフ
ラム部２が、流体の圧力と大気圧との差に比例して撓
む。そして、ダイアフラム部２に形成されたピエゾ抵抗
３の抵抗値が撓みの大きさに比例して変化し、この抵抗
値を電気信号として端子（図示せず）に出力して、流体
の圧力を測定する。
【００２８】かかる半導体圧力センサにあっては、上記
したように、絶縁層２１に連通してピエゾ抵抗３を外囲
する絶縁部４がシリコンダイアフラム部２に設けられた
から、ピエゾ抵抗３が絶縁層２１及び絶縁部４でもって
シリコンダイアフラム部２と絶縁されて、シリコンダイ
アフラム部２との間のリーク電流を防止して、温度が上
昇してもリーク電流に起因するピエゾ抵抗３の抵抗変化
が少なく、ピエゾ抵抗３が負荷された撓みに対応して正
確に抵抗変化して、室温での感度を維持した状態で、略
摂氏２５０度の高温状態まで使用範囲を拡大することが
できる。
したように、絶縁層２１に連通してピエゾ抵抗３を外囲
する絶縁部４がシリコンダイアフラム部２に設けられた
から、ピエゾ抵抗３が絶縁層２１及び絶縁部４でもって
シリコンダイアフラム部２と絶縁されて、シリコンダイ
アフラム部２との間のリーク電流を防止して、温度が上
昇してもリーク電流に起因するピエゾ抵抗３の抵抗変化
が少なく、ピエゾ抵抗３が負荷された撓みに対応して正
確に抵抗変化して、室温での感度を維持した状態で、略
摂氏２５０度の高温状態まで使用範囲を拡大することが
できる。
【００２９】また、ピエゾ抵抗３を外囲する絶縁部４の
厚さが１乃至５ミクロンメートルで適正厚さに形成され
たから、ピエゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との
間の絶縁が十分図れるとともに、シリコンダイアフラム
部２が、絶縁部４の厚さが厚くなりすぎて撓みに誤差を
生じることなく、精度よく流体の圧力を測定することが
できる。
厚さが１乃至５ミクロンメートルで適正厚さに形成され
たから、ピエゾ抵抗３とシリコンダイアフラム部２との
間の絶縁が十分図れるとともに、シリコンダイアフラム
部２が、絶縁部４の厚さが厚くなりすぎて撓みに誤差を
生じることなく、精度よく流体の圧力を測定することが
できる。
【００３０】かかる半導体圧力センサを製造する製造方
法にあっては、上記した半導体圧力センサにおいて、シ
リコン基板５１と絶縁層２１とシリコン活性層５２とが
順次積層されたＳＯＩ基板５を使用して、絶縁部４をシ
リコン活性層５２に形成するから、絶縁部形成工程にて
ピエゾ抵抗３を外囲して絶縁層２１に連通する絶縁部４
を形成し、次いで、シリコンダイアフラム部形成工程に
てピエゾ抵抗３の反対側からシリコン基板５１をエッチ
ングし絶縁層２１でそのエッチングを停止し、シリコン
ダイアフラム部２が絶縁層２１とシリコン活性層５２と
の和の所定厚さに形成されて、シリコンダイアフラム部
２の厚さがばらつくことなく一定となって、測定精度が
安定して、かつ略摂氏２５０度の高温状態まで使用範囲
を拡大できる半導体圧力センサを安定して量産できる。
法にあっては、上記した半導体圧力センサにおいて、シ
リコン基板５１と絶縁層２１とシリコン活性層５２とが
順次積層されたＳＯＩ基板５を使用して、絶縁部４をシ
リコン活性層５２に形成するから、絶縁部形成工程にて
ピエゾ抵抗３を外囲して絶縁層２１に連通する絶縁部４
を形成し、次いで、シリコンダイアフラム部形成工程に
てピエゾ抵抗３の反対側からシリコン基板５１をエッチ
ングし絶縁層２１でそのエッチングを停止し、シリコン
ダイアフラム部２が絶縁層２１とシリコン活性層５２と
の和の所定厚さに形成されて、シリコンダイアフラム部
２の厚さがばらつくことなく一定となって、測定精度が
安定して、かつ略摂氏２５０度の高温状態まで使用範囲
を拡大できる半導体圧力センサを安定して量産できる。
【００３１】また、絶縁部４がシリコン活性層５２の局
所を酸化する局所酸化法でもって形成されたから、シリ
コン活性層５２の表面にマスキングし、絶縁部４を形成
する対応位置にてマスキングを除去しエッチングし、そ
の除去部を局所として酸化して、絶縁部４の厚さを精度
よく制御することができる。
所を酸化する局所酸化法でもって形成されたから、シリ
コン活性層５２の表面にマスキングし、絶縁部４を形成
する対応位置にてマスキングを除去しエッチングし、そ
の除去部を局所として酸化して、絶縁部４の厚さを精度
よく制御することができる。
【００３２】なお、本実施形態では、シリコン基板５１
と絶縁層２１とシリコン活性層５２とが順次積層された
ＳＯＩ基板５を使用したが、ＳＯＩ基板５を使用しなく
てもよく、絶縁部４がシリコンダイアフラム部２の一面
側に固着された絶縁層２１に連通していればよく、限定
されない。
と絶縁層２１とシリコン活性層５２とが順次積層された
ＳＯＩ基板５を使用したが、ＳＯＩ基板５を使用しなく
てもよく、絶縁部４がシリコンダイアフラム部２の一面
側に固着された絶縁層２１に連通していればよく、限定
されない。
【００３３】
【発明の効果】請求項１記載のものは、絶縁層に連通し
てピエゾ抵抗を外囲する絶縁部がシリコンダイアフラム
部に設けられたから、ピエゾ抵抗が絶縁層及び絶縁部で
もってシリコンダイアフラム部と絶縁されて、シリコン
ダイアフラム部との間のリーク電流を防止して、温度が
上昇してもリーク電流に起因したピエゾ抵抗の抵抗変化
が少なく、ピエゾ抵抗が負荷された撓みに対応して正確
に抵抗変化して、室温での感度を維持した状態で、略摂
氏２５０度の高温状態まで使用範囲を拡大することがで
きる。
てピエゾ抵抗を外囲する絶縁部がシリコンダイアフラム
部に設けられたから、ピエゾ抵抗が絶縁層及び絶縁部で
もってシリコンダイアフラム部と絶縁されて、シリコン
ダイアフラム部との間のリーク電流を防止して、温度が
上昇してもリーク電流に起因したピエゾ抵抗の抵抗変化
が少なく、ピエゾ抵抗が負荷された撓みに対応して正確
に抵抗変化して、室温での感度を維持した状態で、略摂
氏２５０度の高温状態まで使用範囲を拡大することがで
きる。
【００３４】請求項２記載のものは、請求項１記載のも
のの効果に加えて、ピエゾ抵抗を外囲する絶縁部の厚さ
が１乃至５ミクロンメートルで適正厚さに形成されたか
ら、ピエゾ抵抗とシリコンダイアフラム部との間の絶縁
が十分図れるとともに、シリコンダイアフラム部が、絶
縁部の厚さが厚くなりすぎて撓みに誤差を生じることな
く、精度よく流体の圧力を測定することができる。
のの効果に加えて、ピエゾ抵抗を外囲する絶縁部の厚さ
が１乃至５ミクロンメートルで適正厚さに形成されたか
ら、ピエゾ抵抗とシリコンダイアフラム部との間の絶縁
が十分図れるとともに、シリコンダイアフラム部が、絶
縁部の厚さが厚くなりすぎて撓みに誤差を生じることな
く、精度よく流体の圧力を測定することができる。
【００３５】請求項３記載の半導体圧力センサの製造方
法は、請求項１又は２記載の半導体圧力センサにおい
て、シリコン基板と絶縁層とシリコン活性層とが順次積
層されたＳＯＩ基板を使用して、絶縁部をシリコン活性
層に形成するから、絶縁部形成工程にてピエゾ抵抗を外
囲して絶縁層に連通する絶縁部を形成し、次いで、シリ
コンダイアフラム部形成工程にてピエゾ抵抗の反対側か
らシリコン基板をエッチングし絶縁層でそのエッチング
を停止し、シリコンダイアフラム部が絶縁層とシリコン
活性層との和の所定厚さに形成されて、シリコンダイア
フラム部の厚さがばらつくことなく一定となって、測定
精度が安定して、かつ略摂氏２５０度の高温状態まで使
用範囲を拡大できる半導体圧力センサを安定して量産で
きる。
法は、請求項１又は２記載の半導体圧力センサにおい
て、シリコン基板と絶縁層とシリコン活性層とが順次積
層されたＳＯＩ基板を使用して、絶縁部をシリコン活性
層に形成するから、絶縁部形成工程にてピエゾ抵抗を外
囲して絶縁層に連通する絶縁部を形成し、次いで、シリ
コンダイアフラム部形成工程にてピエゾ抵抗の反対側か
らシリコン基板をエッチングし絶縁層でそのエッチング
を停止し、シリコンダイアフラム部が絶縁層とシリコン
活性層との和の所定厚さに形成されて、シリコンダイア
フラム部の厚さがばらつくことなく一定となって、測定
精度が安定して、かつ略摂氏２５０度の高温状態まで使
用範囲を拡大できる半導体圧力センサを安定して量産で
きる。
【００３６】請求項４記載の半導体圧力センサの製造方
法は、請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法の効
果に加えて、絶縁部がシリコン活性層の局所を酸化する
局所酸化法でもって形成されたから、シリコン活性層の
表面にマスキングし、絶縁部を形成する対応位置にてマ
スキングを除去しエッチングし、その除去部を局所とし
て酸化して、絶縁部の厚さを精度よく制御することがで
きる。
法は、請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法の効
果に加えて、絶縁部がシリコン活性層の局所を酸化する
局所酸化法でもって形成されたから、シリコン活性層の
表面にマスキングし、絶縁部を形成する対応位置にてマ
スキングを除去しエッチングし、その除去部を局所とし
て酸化して、絶縁部の厚さを精度よく制御することがで
きる。
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】同上の製造工程図である。
【図３】同上の平面図である。
【図４】同上のオフセット電圧の温度依存性を表す図で
ある。
ある。
【図５】同上の組立状態の断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
【図７】同上の別の構成の断面図である。
１ 支持部 ２ シリコンダイアフラム部 ２１ 絶縁層 ３ ピエゾ抵抗 ４ 絶縁部 ５ ＳＯＩ基板 ５１ シリコン基板 ５２ シリコン活性層
Claims (4)
- 【請求項１】 支持部と、絶縁層を一面側に固着し一面
側端部が支持部に支持されて測定対象である流体の圧力
でもって撓みを生じるシリコンダイアフラム部と、シリ
コンダイアフラム部の他面側に配置されて撓みによる抵
抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗とを備え、流体
の圧力を測定する半導体圧力センサにおいて、 前記シリコンダイアフラム部は、前記ピエゾ抵抗を外囲
して前記絶縁層に連通する絶縁部が設けられたことを特
徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 前記絶縁部は、厚さが１乃至５ミクロン
メートルであ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】 請求項１又は２記載の半導体圧力センサ
を製造する製造方法であって、シリコン基板と前記絶縁
層とシリコン活性層とが順次積層されて、前記絶縁層及
びシリコン活性層のそれぞれの厚さの和で所定厚さを有
するＳＯＩ基板を使用して、前記ピエゾ抵抗をシリコン
活性層の所定位置に形成するピエゾ抵抗形成工程と、 前記ピエゾ抵抗を外囲して前記絶縁層に連通する前記絶
縁部をシリコン活性層に形成する絶縁部形成工程と、 前記ピエゾ抵抗の反対側からシリコン基板をエッチング
して、前記ピエゾ抵抗が所定位置に配置されるよう前記
シリコンダイアフラム部を形成するシリコンダイアフラ
ム部形成工程と、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。 - 【請求項４】 前記絶縁部形成工程は、前記絶縁部が前
記シリコン活性層の局所を酸化する局所酸化法でもって
形成されてなることを特徴とする請求項３記載の半導体
圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16903596A JPH1022511A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16903596A JPH1022511A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022511A true JPH1022511A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15879118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16903596A Pending JPH1022511A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022511A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286567A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Denso Corp | ダイアフラムセンサ |
| JP2002310831A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Denso Corp | 半導体センサ |
| JP2003098025A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nidec Copal Electronics Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| JP2008082835A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体歪測定装置、歪測定方法、圧力センサ及び加速度センサ |
| CN100449815C (zh) * | 2003-07-11 | 2009-01-07 | 友达光电股份有限公司 | 半导体压力传感器 |
| JP2010071678A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| US7926354B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-04-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor pressure sensor and method of producing the same |
| CN103674354A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-26 | 成都达瑞斯科技有限公司 | 高温多晶硅压力传感器 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP16903596A patent/JPH1022511A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002286567A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Denso Corp | ダイアフラムセンサ |
| JP2002310831A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Denso Corp | 半導体センサ |
| JP2003098025A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nidec Copal Electronics Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| CN100449815C (zh) * | 2003-07-11 | 2009-01-07 | 友达光电股份有限公司 | 半导体压力传感器 |
| JP2008082835A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体歪測定装置、歪測定方法、圧力センサ及び加速度センサ |
| JP2010071678A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Dainippon Printing Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
| US7926354B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-04-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor pressure sensor and method of producing the same |
| CN103674354A (zh) * | 2012-08-30 | 2014-03-26 | 成都达瑞斯科技有限公司 | 高温多晶硅压力传感器 |
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