JPS58102566A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体単結晶からなるピエゾ抵抗素子を用い
九半導体圧力変換器に関するものである。

従来ヒの種の半導体圧力変換器においては、半導体単結
晶基板の略中央部に設けた圧力に応じて起歪する起歪部
に、轟鋏基板と異なる導電形を有するピエゾ抵抗領域を
形成した構造を有しておシ、ピエゾ抵抗領域間の絶縁は
、当鋏抵抗領域と基板間のＰＮ接合によって保たれてい
る。このため、特に高温時において、ＰＮ接合間のリー
ク電流に起因して８Ｎ比が低下する等の欠点が生じた。

本発明は、このような状況に鑑みて表されたものであシ
、その目的は、リーク電流を小さくすることによシ圧カ
センナとしてのＳＮ比を向上させ、よシ高い温度での使
用が可能な半導体圧力変換器を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、半導体単
結晶基板の略中央部に設けた起歪部の上に、前記半導体
の化合物からなる絶縁層を設け、この絶縁層の上部に半
導体単結晶からなるピエゾ抵抗素子を設けたものである
。

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、零発ＩｊｌＮの一実施例を示す半導体圧力変
換器を示す断面ｐである。同図において、１は単結晶シ
リコンからなる基板である。この基板１は、エツチング
によシ真面の略中央部を削除して形成したダイヤフラム
１ａ　と周縁部の固定部　１ｂとからなシ、その表面上
にニ酸化シリコンからなる絶縁層２が設けである。３は
単結晶シリコンからなるピエゾ抵抗素子、４は［極とし
てのメタリゼーションバタンでアル。

このように、単結晶シリコンからなる基板１０表面上に
二酸化シリコンからなる絶縁層２を設けその上にピエゾ
抵抗素子３を形成したことによシ、ピエゾ抵抗素子３は
完全な絶縁体によって絶紗が保たれるため、従来のＰＮ
接合による場合に比較して高温時のり−ク宣流が極めて
小さくなる。また、従来、上記１１Ｎｇ合のディプし・
ツション効果によシ五圧と抵抗とが比例しない現象が生
じたが、上述したようにピエゾ抵抗素子３と基板１との
間に絶縁層２を介在させたことによシ、この現象を抑制
することができる。

この場合、絶縁層２は、基板１やピエゾ抵抗索子３を構
成するシリコンの熱酸化物によって構成しであるため、
各界面での整合性は良好で、熱膨張係数の差違による歪
の発生等を有効に回避することができる。

このような圧電咬換器は例えば次のようにして形成され
る。

即ち、第２図において、シリコン単結晶ウェハからなる
基板１（第２図（ａ））の表面上に、熱酸、化により二
酸化シリコン層５を形成する（第２図ω）・　゛　）。

次いで、この表面上に、ＣｖＤ　もしくはスパッタリン
グ等により、ポリシリコン層６を形成した後（第２図（
ｃ））、レーザビームを照射することによりこのポリシ
リコン層６を再結晶化する。この再結晶化によシ、上記
ポリシリコン層５は単結晶化し、単結晶シリコン層Ｔが
形成される（第２図（ｄ）　”）。この場合、レーザビ
ームのスキャン方向によって、結晶軸の方向は容易に制
御することができる。

次に、上記単結晶シリコン層７ｔ−エツチングして略中
央部に所望の形状を有するピエゾ抵抗素子３を形成する
（第２図（ｅ））。なお、このエツチング工程と前記単
結晶化工程とは、入れ換えても支障はない。即ち、ポリ
シリコン層６を形成した後、エツチングによシパタニン
グし、その後、レーザビーム照射を行なって単結晶シリ
コンからなるピエゾ抵抗素子３を形成してもよい。次い
で、再び熱酸化によシ二酸化シリコン層Ｓを形成して上
記ピエゾ抵抗素子３を覆５（第２図び））。

次イで、図上省略したが、この二酸化シリコン層ｓＯ上
ＫＣＶＤ　によシ更に二酸化シリコン層を形成してコー
ティングを施した後、電極形成のため、第１図に示すよ
うにこれら二酸化シリコンからなる絶縁層２に、エツチ
ングによシ孔を設け、金属膜を形成した後、エツチング
して所望のパタンを有するメタリゼーションパタン４を
形成する〇次いで、基板１の裏面略中央部をエツチング
によシ削除してダイヤフラム１．Ｌを形成することによ
シ、第１図に示すような半導体圧電変換器が形成できる
。

このように、ピエゾ抵抗素子３は、ポリシリコン層６を
レーザビーム照射で単結晶化する仁とによって形成する
ため、多結晶界面のずれに起因するヒステリシスを減少
することができる。

また、Ｐ形シリコンからなるピエゾ抵抗体は、Ｎ形のも
のに比較して圧力−抵抗のりニアリテイが良く、ピエゾ
抵抗係数が最大になる（１００）面、＜１１０＞　　方
向において、対称性の良好な正逆両方向の出力が取出せ
るが、ピエゾ抵抗凧子３と基板１との間に絶縁層２を介
在させることによ〕、ピエゾ抵抗素子３および基板１と
４にＰ形シリコンで形成することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、半導体単結晶か
らなるピエゾ抵抗素子を、起歪部を構成する半導体単結
晶基板の表面上に、幽該半導体の化合物からなる絶縁層
を介して設けたことによシ、ピエゾ抵抗索子を確実に馳
嶽する仁とができ、リーク電流に起因するＳＮ比の低下
を防ぐととがで亀る。また、ピエゾ抵抗素子は、絶縁層
上にポリシリコンを堆積させ、これをレーザビーム照射
によｐ単結晶化することによって容易に形成でき、単結
晶であるために、多結晶のような結晶界面のずれがない
。更に、ピエゾ抵抗索子および基板ともにＰ形シリコン
によって形成することが可能となシ、電気的、機械的に
種々の面で、高い性能を有する半導体圧力変換器が得ら
れるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、ｔｉＸ２図−
）〜（ｆ）はその各製造工＠における断面図である。 １・・・・基板、１１　　＠　＠　＠・ダイヤフラム、
１ｂ・・・・固定部、２・・−・絶縁層、３・畢・・ピ
エゾ抵抗素子、４・・Φ・メタリゼーションバタン。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 代　　理　　人　　山　川　政　樹（ほか１名）第１図 〃 第２図 〜１ ノ５ 〜１ ．６ ５ １ ノ ５ １ ５ へ１ ５ １ ／−１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力に応じて起歪するダイヤフラム状の起歪部およびこ
   の起歪部周縁部を支持する固定部からなる半導体単結晶
   基板と、この基板の前記起歪部上に形成し九前記半導体
   の化合物からなる絶縁層と、この絶縁層の上部に形成し
   た半導体単結晶からなるピエゾ抵抗素子と、このピエゾ
   抵抗素子の電極を構成するメタリゼーションバクンとを
   有スル半導体圧力変換器。