JPH11304616A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH11304616A
JPH11304616A JP11375498A JP11375498A JPH11304616A JP H11304616 A JPH11304616 A JP H11304616A JP 11375498 A JP11375498 A JP 11375498A JP 11375498 A JP11375498 A JP 11375498A JP H11304616 A JPH11304616 A JP H11304616A
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
deformation
thin film
silicon substrate
silicon
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11375498A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Takakura
信之 高倉
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度変化に伴うダイヤフラムの変形を抑制する
ことにより、センサ出力のオフセットを低減し、かつ広
い温度範囲で精度よく圧力を検出する。 【解決手段】シリコン基板1は受圧用のダイヤフラム2
aを備え、ダイヤフラム2aの変形を検出するピエゾ抵
抗4がダイヤフラム2aに形成される。シリコン基板1
の一面は保護膜としてのシリコン酸化膜3で覆われ、シ
リコン酸化膜3はシリコン窒化膜6で覆われる。したが
って、シリコン基板1とシリコン酸化膜3との熱膨張率
の相違によりダイヤフラム2aに生じる応力をシリコン
窒化膜6で抑制することになり、温度変化によるダイヤ
フラム2aの変形を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に受圧
部としてのダイヤフラムを形成し、圧力に応じたダイヤ
フラムの変形を歪みセンサで検出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】従来より、図9に示すように、半導体基
板としてのシリコン基板1にエッチングを施すことによ
り、シリコン基板1の中央部に他の部位よりも薄肉のダ
イヤフラム2aを形成するとともに周部を支持部2bと
し、さらに前記ダイヤフラム2aに歪みセンサを形成し
た半導体圧力センサが提供されている。歪みセンサは、
ダイヤフラム2aにおいて支持部2bが突出する面とは
反対側の面に拡散層として形成した複数個のピエゾ抵抗
4よりなる。ピエゾ抵抗4は、シリコン基板1に形成し
た拡散層あるいは金属配線を介してワイヤ接続用の電極
バッド8に接続される。この半導体圧力センサは、外部
圧力をダイヤフラム2aに作用させたときに生じるダイ
ヤフラム2aの変形を、ピエゾ抵抗4の抵抗値の変化に
変換することにより、圧力変化を電気信号に変換できる
ように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコン基
板1の一面(図9の上面)には保護膜としてシリコン酸
化膜3が必須であり、ダイヤフラム2aに圧力が作用し
ていない状態でも、周囲温度が変化すると、シリコン基
板1とシリコン酸化膜3との熱膨張率の相違によってダ
イヤフラム2aが変形することがある。また、一般に、
シリコン基板1は図示しない台座(ガラスが用いられ
る)に接着され、台座とともにパッケージに収納される
ものであるから、台座や接着材料とシリコン基板1との
熱膨張率の相違によってもダイヤフラム2aが変形する
ことになる。つまり、シリコン酸化膜3を形成する際の
温度やシリコン基板1を台座と接着する際の温度は、一
般に使用温度範囲よりも高いから、膜形成時や接着時に
ダイヤフラム2aに変形がなくても、使用時にはダイヤ
フラム2aに変形(湾曲)が生じることになる。その結
果、センサ出力のオフセットが大きくなるという問題が
生じる。また、ダイヤフラム2aが温度変化によって変
形するから、圧力が印加されていない状態でもセンサ出
力が発生することになり、圧力の検出精度が低いという
問題もある。
【0004】本発明は、上記事由に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、センサ出力のオフセットを抑制
し、かつ広い温度範囲で精度よく圧力を検出することが
できる半導体圧力センサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、受圧
部としてのダイヤフラムが形成された半導体基板と、前
記ダイヤフラムの変形量に応じた出力を発生する歪みセ
ンサと、前記半導体基板とは異なる熱膨張率を有する材
料よりなり温度変化に伴うダイヤフラムの変形を抑制す
るように前記半導体基板の表裏の一面に設けた薄膜とか
ら成るものである。この構成によれば、半導体基板の表
裏の一面に半導体基板とは異なる熱膨張率を有する薄膜
を設け、かつこの薄膜を温度変化に伴うダイヤフラムの
変形が抑制されるように設けているから、圧力の印加さ
れていない状態でのダイヤフラムの変形を抑制すること
ができ、センサ出力のオフセットを抑制することが可能
になるとともに、広い温度範囲にわたって精度よく圧力
を検出することが可能になる。
【0006】さらに詳しく説明すると、前記薄膜を形成
するときの温度は使用時の温度範囲よりも高いから、半
導体基板よりも熱膨張率の大きい材料の薄膜を形成すれ
ば、使用時には薄膜を形成した面の反対側にダイヤフラ
ムを押す力を発生させることができる。また、半導体基
板よりも熱膨張率の小さい材料の薄膜を形成すれば薄膜
を形成した面側にダイヤフラムを引張る力を発生させる
ことができる。このように薄膜の熱膨張率を適宜に選択
すればダイヤフラムに所望の力を作用させることがで
き、薄膜が存在しない場合の温度変化に伴うダイヤフラ
ムの変形を抑制するように薄膜を形成しておけば、温度
変化によるセンサ出力の変化が抑制され精度よく圧力を
検出することが可能になる。また同時に出力のオフセッ
トも低減されることになる。
【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記薄膜が、半導体基板の片面の一部または両面の
一部に形成されているものである。この構成によれば、
請求項1の発明と同様の作用に加えて、薄膜を形成する
部位に応じてダイヤフラムに作用させる力を制御するこ
とが可能になり、温度変化に伴うダイヤフラムの変形を
より一層抑制することが可能になる。
【0008】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記薄膜が、歪みセンサと電極の間の電路の少なく
とも一部を形成するものである。この構成によれば、請
求項1の発明と同様の作用に加えて、ダイヤフラムの変
形を抑制する薄膜が電路としても兼用されるから、電路
形成のプロセスでダイヤフラムの変形を抑制する薄膜を
同時に形成することが可能になり、薄膜を別途に形成す
る場合に比較すると製造プロセスの簡略化が可能にな
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。 (実施形態1)本実施形態は、図1に示すように、図9
に示した従来構成と同様の構成を有するものであるが、
図9の構成における上面に全面にわたってシリコン窒化
膜6を形成した点が相違する。すなわち、シリコン基板
1にダイヤフラム2a形成するとともに、ダイヤフラム
2aに複数個のピエゾ素子4を設け、シリコン基板1に
おいて支持部2bが形成されている面と反対側の面(つ
まり図1の上面)に、シリコン酸化膜3を介して金属配
線5を形成してある。また、ピエゾ素子4と金属配線5
とはコンタクト部7を介して接続してある。シリコン窒
化膜6は、シリコン酸化膜3および金属配線5を覆うよ
うに、シリコン基板1の上面全面を覆う形で形成されて
いる。
【0010】シリコン酸化膜3はシリコン基板1よりも
熱膨張率が大きいから、シリコン酸化膜3の形成時にダ
イヤフラム2aに変形がないものとすれば、使用温度範
囲ではシリコン酸化膜3はダイヤフラム2aに対して押
し下げる力を作用させ、ダイヤフラム2aは下に凸にな
るように変形しようとする。これに対して、シリコン窒
化膜6はシリコン基板1よりも熱膨張率が小さいから、
使用温度範囲ではシリコン窒化膜6はダイヤフラム2a
を引き上げる力を作用させることになり、ダイヤフラム
2aは上に凸になろうとする。このように、シリコン酸
化膜3とシリコン窒化膜6とからダイヤフラム2aに作
用する力は互いに逆向きになるから、温度が変化しても
ダイヤフラム2aはほとんど変形しなくなる。つまり、
センサ出力のオフセットが小さくなり、また温度変化に
伴うセンサ出力の変化も抑制されることになる。
【0011】なお、ダイヤフラム2aの変形を抑制する
薄膜としてシリコン窒化膜6を例示したが、材料を限定
する趣旨ではない。また、ダイヤフラム2aの変形を抑
制するための薄膜は1層に限らず複数層設けてもよい。 (実施形態2)ところで、台座や接着材料によっては、
使用温度範囲でダイヤフラム2aが図1の上に凸になる
ように変形する場合もある。本実施形態は、図2に示す
ように、シリコン窒化膜6をシリコン基板1における下
面全面を覆う形で設けることにより、ダイヤフラム2a
を下に引張る力を作用させ、結果的にダイヤフラム2a
の変形を抑制するものである。他の構成および動作は実
施形態1と同様である。 (実施形態3)上述の各実施形態では、シリコン基板1
の表裏の一面を全面にわたって覆うようにシリコン窒化
膜6を形成した例を示したが、本実施形態では、図3に
斜線部で示すように、シリコン基板1の表裏の一面の一
部にのみシリコン窒化膜6を形成してある。シリコン窒
化膜6は温度変化に伴うダイヤフラム2aの変形を抑制
できればどこでもよいが、ダイヤフラム2a上に形成す
るのが望ましい。
【0012】図4に示すようにシリコン窒化膜6を形成
していない場合には、各部に用いる材料の熱膨張率の違
いによって図5に示すようにダイヤフラム2aが下に凸
になるように変形することがあるが、図3のようにシリ
コン基板1の上面の一部にピエゾ抵抗4を挟む形でシリ
コン窒化膜6を形成すれば、材料の熱膨張率の相違を利
用してダイヤフラム2aの変形を抑制することが可能に
なる。つまり、ダイヤフラム2aの変形に伴うピエゾ抵
抗4が長手方向の応力を緩和することができ、ダイヤフ
ラム2aに圧力を印加しない状態でのセンサ出力のオフ
セットを低減することができる。
【0013】なお、本実施形態においてシリコン基板1
の一面にのみシリコン窒化膜6を形成しているが、必要
に応じてシリコン窒化膜6をシリコン基板1の両面に形
成することも可能である。つまり、シリコン窒化膜6を
シリコン基板1の表裏で適宜の位置に設けておくことに
より、シリコン基板1の各場所ごとの変形を抑制するこ
とができ、結果的にシリコン基板1の全体の変形を抑制
することができるのである。 (実施形態4)本実施形態は、図6に示すように、金属
配線5に連続する形でダイヤフラム2aの変形を抑制す
る薄膜として斜線部で示す部位にアルミ薄膜9を形成し
ている。この構成では、アルミ薄膜9の少なくとも一部
はピエゾ素子4とワイヤ接続のための電極パッド(図示
せず)との間の電路の一部を形成する。
【0014】たとえば、図7のようにアルミ薄膜9を形
成していない場合には、各部に用いる材料の熱膨張率の
違いによって図8のようにダイヤフラム2aが上に凸に
なるように変形することがあるが、図6のようにシリコ
ン基板1の上面の一部に金属配線5に連続する形でアル
ミ薄膜9を形成しておけば、材料の熱膨張率の相違を利
用してダイヤフラム2aの変形を抑制することが可能に
なる。つまり、ダイヤフラム2aの変形に伴うピエゾ抵
抗4が長手方向の応力を緩和することができ、ダイヤフ
ラム2aに圧力を印加しない状態でのセンサ出力のオフ
セットを低減することができる。
【0015】また、アルミ薄膜9はピエゾ抵抗4と電極
パッド(図示せず)との間の電路の一部を兼ねているか
ら、アルミ薄膜9を適宜にトリミングすれば、温度補償
に用いる回路抵抗を形成することができる。しかも、金
属配線5としてアルミを用いているのであれば金属配線
5とアルミ薄膜9とを同じ製造プロセスで形成すること
ができるから、製造コストの低減につながるのである。
他の構成および動作は実施形態1と同様である。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明は、受圧部としてのダイ
ヤフラムが形成された半導体基板と、前記ダイヤフラム
の変形量に応じた出力を発生する歪みセンサと、前記半
導体基板とは異なる熱膨張率を有する材料よりなり温度
変化に伴うダイヤフラムの変形を抑制するように前記半
導体基板の表裏の一面に設けた薄膜とから成るものであ
り、半導体基板の表裏の一面に半導体基板とは異なる熱
膨張率を有する薄膜を設け、かつこの薄膜を温度変化に
伴うダイヤフラムの変形が抑制されるように設けている
から、圧力の印加されていない状態でのダイヤフラムの
変形を抑制することができ、センサ出力のオフセットを
抑制することが可能になるとともに、広い温度範囲にわ
たって精度よく圧力を検出することが可能になるという
利点がある。
【0017】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記薄膜が、半導体基板の片面の一部または両面の
一部に形成されているものであり、請求項1の発明と同
様の効果に加えて、薄膜を形成する部位に応じてダイヤ
フラムに作用させる力を制御することが可能になり、温
度変化に伴うダイヤフラムの変形をより一層抑制するこ
とが可能になるという利点がある。
【0018】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記薄膜が、歪みセンサと電極の間の電路の少なく
とも一部を形成するものであり、請求項1の発明と同様
の作用に加えて、ダイヤフラムの変形を抑制する薄膜が
電路としても兼用されるから、電路形成のプロセスでダ
イヤフラムの変形を抑制する薄膜を同時に形成すること
が可能になり、薄膜を別途に形成する場合に比較すると
製造プロセスの簡単化が可能になる。つまり、製造プロ
セスが簡単になれば製造コストを低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態2を示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態3を示す要部の平面図であ
る。
【図4】実施形態3に対する比較例を示す要部の平面図
である。
【図5】実施形態3に対する比較例の断面図である。
【図6】本発明の実施形態4を示す要部の平面図であ
る。
【図7】実施形態4に対する比較例を示す要部の平面図
である。
【図8】実施形態4に対する比較例の断面図である。
【図9】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2a ダイヤフラム 3 シリコン酸化膜 4 ピエゾ抵抗 5 金属配線 6 シリコン窒化膜 9 アルミ薄膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受圧部としてのダイヤフラムが形成され
    た半導体基板と、前記ダイヤフラムの変形量に応じた出
    力を発生する歪みセンサと、前記半導体基板とは異なる
    熱膨張率を有する材料よりなり温度変化に伴うダイヤフ
    ラムの変形を抑制するように前記半導体基板の表裏の一
    面に設けた薄膜とから成ることを特徴とする半導体圧力
    センサ。
  2. 【請求項2】 前記薄膜が、半導体基板の片面の一部ま
    たは両面の一部に形成されて成ることを特徴とする請求
    項1記載の半導体圧力センサ。
  3. 【請求項3】 前記薄膜が、歪みセンサと電極の間の電
    路の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項
    2記載の半導体圧力センサ。
JP11375498A 1998-04-23 1998-04-23 半導体圧力センサ Withdrawn JPH11304616A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186209A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Toyota Motor Corp 圧力センサ
JP2020153779A (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社東芝 圧力センサ
JP2021012113A (ja) * 2019-07-08 2021-02-04 アズビル株式会社 圧力センサ

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JP2009186209A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Toyota Motor Corp 圧力センサ
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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050705