JPS59154075A - 半導体圧力センサ− - Google Patents
半導体圧力センサ−Info
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- JPS59154075A JPS59154075A JP2799183A JP2799183A JPS59154075A JP S59154075 A JPS59154075 A JP S59154075A JP 2799183 A JP2799183 A JP 2799183A JP 2799183 A JP2799183 A JP 2799183A JP S59154075 A JPS59154075 A JP S59154075A
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- axis
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- resistors
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体からなる圧力センサー（以下、単に圧力
センサーと云う）の構造に関する。
センサーと云う）の構造に関する。
従来のこの種の圧力センサーは第１図に示すよりにシリ
コン単結晶１の中央部を薄く加工し、圧力によってたわ
むダイヤフラム３を形成して、該ダイヤスラム表面に通
常の熱拡散法等によシ４ケゲージ抵抗２を形成し、これ
らのゲージ抵抗はホイーストン・ブリッジ回路を構成し
、ゲージ抵抗２の抵抗値変動を検出するセンサー構造に
なっている。一般に、半導体結晶に外力が加わると、そ
の抵％値は外力に比例して変化する（これをピエゾ抵抗
効果と云う）。ダイヤフラム上に外力が加わるとダイヤ
スラムが歪み、それとともにゲージ抵抗が変化すること
によシ、ゲージ抵抗はピエゾ抵抗効果によｐその抵抗値
が変動する。従ってゲージ抵抗の変化量を圧力に変換す
ることによって、外圧の大きさを測定することができる
。
コン単結晶１の中央部を薄く加工し、圧力によってたわ
むダイヤフラム３を形成して、該ダイヤスラム表面に通
常の熱拡散法等によシ４ケゲージ抵抗２を形成し、これ
らのゲージ抵抗はホイーストン・ブリッジ回路を構成し
、ゲージ抵抗２の抵抗値変動を検出するセンサー構造に
なっている。一般に、半導体結晶に外力が加わると、そ
の抵％値は外力に比例して変化する（これをピエゾ抵抗
効果と云う）。ダイヤフラム上に外力が加わるとダイヤ
スラムが歪み、それとともにゲージ抵抗が変化すること
によシ、ゲージ抵抗はピエゾ抵抗効果によｐその抵抗値
が変動する。従ってゲージ抵抗の変化量を圧力に変換す
ることによって、外圧の大きさを測定することができる
。
従来、抵抗値の変化量を大きくして感度を高めるために
、例えば第２図のようにゲージ抵抗の長手方向を半導体
基板３の同一結晶軸方向と一致させ、かつダイヤスラム
の円周上に各抵抗が存在するように配置していた。これ
によって、半径方向（Ｘ軸方向）に配置したゲージ抵抗
２２．２４Ｙ−接務刀向（Ｙ１１１７３向）に配置した
ゲージ抵抗２１゜２３０変動特性が互いに逆になること
を利用して゛いた。即ち、第２図の座標系においてゲー
ジ抵抗の長手方向’ｋ＜１１０＞軸にとシ、表面万位を
（１１１）面とするとゲージ抵抗２１．２３の値はＹ軸
の応力（σｙ）を受は大きく（■方向に変化）なり、又
ゲージ抵抗２２．２４の値はＹ軸の応力（σＸ）を受は
小さく（ｅ方向に変化）なる。圧力センサーの精度を上
げるためには抵抗２１ 、２３と抵抗２２．２４との抵
抗率の変化量を大きくする必要がある。しかし、従来の
圧力センサーはその構造上、特にＸ軸方向の抵抗２２．
２４はＹ軸の応力（σｙ）も同時に受けその変化量が小
さくなるという欠点があった。又、ダイヤスラム活性領
域製造時のゲージ抵抗２１と２３との距離がノくラック
と、それらの抵抗値のバラツキも大きくなシ精度上問題
が多か９た。さらに、ゲージ抵抗の配置の自由度も制限
され、第２図の如く９０度ずつ回転した４方向にしか配
置せざる’を得ないという欠点があった。
、例えば第２図のようにゲージ抵抗の長手方向を半導体
基板３の同一結晶軸方向と一致させ、かつダイヤスラム
の円周上に各抵抗が存在するように配置していた。これ
によって、半径方向（Ｘ軸方向）に配置したゲージ抵抗
２２．２４Ｙ−接務刀向（Ｙ１１１７３向）に配置した
ゲージ抵抗２１゜２３０変動特性が互いに逆になること
を利用して゛いた。即ち、第２図の座標系においてゲー
ジ抵抗の長手方向’ｋ＜１１０＞軸にとシ、表面万位を
（１１１）面とするとゲージ抵抗２１．２３の値はＹ軸
の応力（σｙ）を受は大きく（■方向に変化）なり、又
ゲージ抵抗２２．２４の値はＹ軸の応力（σＸ）を受は
小さく（ｅ方向に変化）なる。圧力センサーの精度を上
げるためには抵抗２１ 、２３と抵抗２２．２４との抵
抗率の変化量を大きくする必要がある。しかし、従来の
圧力センサーはその構造上、特にＸ軸方向の抵抗２２．
２４はＹ軸の応力（σｙ）も同時に受けその変化量が小
さくなるという欠点があった。又、ダイヤスラム活性領
域製造時のゲージ抵抗２１と２３との距離がノくラック
と、それらの抵抗値のバラツキも大きくなシ精度上問題
が多か９た。さらに、ゲージ抵抗の配置の自由度も制限
され、第２図の如く９０度ずつ回転した４方向にしか配
置せざる’を得ないという欠点があった。
本発明はゲージ抵抗の配置の自由度を広げ、かつバラツ
キを小さくして測定精度を高めた圧力センサーを提供す
ることを目的とするものである。
キを小さくして測定精度を高めた圧力センサーを提供す
ることを目的とするものである。
特に、４つのゲージ抵抗をダイヤスラム活性領域上で同
形状となるようにし、製造時のノくラツキの原因が４つ
のゲージ抵抗の夫々に対して均一になるようにしたもの
である。
形状となるようにし、製造時のノくラツキの原因が４つ
のゲージ抵抗の夫々に対して均一になるようにしたもの
である。
即ち、本発明はゲージ抵抗の長手方向を互いに直交に配
置した２組の拡散抵抗で構成し、その４本のゲージ抵抗
の変化量をホイーストンブリッジ回路にて検出して外圧
を算出するようにしたものである。
置した２組の拡散抵抗で構成し、その４本のゲージ抵抗
の変化量をホイーストンブリッジ回路にて検出して外圧
を算出するようにしたものである。
本発明による圧力センサーの一実施例を図面にそって説
明する。第３図の座標系において、シリコン基板の表面
方位１（１１１）面とし、ゲージ抵抗の長手方向’ｅ＜
１１０＞軸、＜１１２＞軸の如く直交した方向にとると
＜１１０＞軸のゲージ抵抗２１′と２３′はＹ軸の応力
は受けず（σ、＝０）、Ｙ軸の応力（σ、）のみを受け
その値は■に変化する。又、＜１１２＞軸のゲージ抵抗
２２′と２４′とはＹ軸の応力は受けず（σｙ”ｏ）ｘ
軸の応力（σＸ）・のみを受けｅに変化する。この変化
量をホイーストンブリッジによシ検出し、圧力に変換す
ることによって高精度のセンサーが得られる。製造方法
の一例として結晶面方位（１１１）面を有するシリコン
半導体基板に通常のＩＣの製造方法によシ周辺回路及び
４ケのゲージ抵抗を形成する。ゲージ抵抗の長手方向は
＜１１０＞軸、＜１１２＞軸にそれぞれ平行するように
し、２本ずつ形成する。ゲージ抵抗はボロンドーピング
を行なったＰ型拡散抵抗が本センサーでは有効である。
明する。第３図の座標系において、シリコン基板の表面
方位１（１１１）面とし、ゲージ抵抗の長手方向’ｅ＜
１１０＞軸、＜１１２＞軸の如く直交した方向にとると
＜１１０＞軸のゲージ抵抗２１′と２３′はＹ軸の応力
は受けず（σ、＝０）、Ｙ軸の応力（σ、）のみを受け
その値は■に変化する。又、＜１１２＞軸のゲージ抵抗
２２′と２４′とはＹ軸の応力は受けず（σｙ”ｏ）ｘ
軸の応力（σＸ）・のみを受けｅに変化する。この変化
量をホイーストンブリッジによシ検出し、圧力に変換す
ることによって高精度のセンサーが得られる。製造方法
の一例として結晶面方位（１１１）面を有するシリコン
半導体基板に通常のＩＣの製造方法によシ周辺回路及び
４ケのゲージ抵抗を形成する。ゲージ抵抗の長手方向は
＜１１０＞軸、＜１１２＞軸にそれぞれ平行するように
し、２本ずつ形成する。ゲージ抵抗はボロンドーピング
を行なったＰ型拡散抵抗が本センサーでは有効である。
しかる後、内部配線及び電極等を形成する。該半導体基
板の裏面を研摩によシ薄化した後、ダイヤスラム活性領
域を形成する。ダイヤフラム活性領域はフォトリソグラ
フィー法と気相エツチング法の組合せ、メタルマスクに
よる方法などいずれの方法でも良いが、いずれの場合も
２５μ±５μの厚さになる様にする。しかる後ダイシン
グソーにてスルーカットしてチップにし、シリコン台座
上にエポキシ接着剤によシ接着してワイヤーボンティン
グ、封着によシ完成する。
板の裏面を研摩によシ薄化した後、ダイヤスラム活性領
域を形成する。ダイヤフラム活性領域はフォトリソグラ
フィー法と気相エツチング法の組合せ、メタルマスクに
よる方法などいずれの方法でも良いが、いずれの場合も
２５μ±５μの厚さになる様にする。しかる後ダイシン
グソーにてスルーカットしてチップにし、シリコン台座
上にエポキシ接着剤によシ接着してワイヤーボンティン
グ、封着によシ完成する。
本発明の場合ゲージ抵抗の長手方向は第４図（ａ）乃至
（Ｃ）のどの配置においても有効である。又、シリコン
単結晶基板の（１１１）面を使用する場合、ゲージ抵抗
は（ＩＸＯｌ軸と（１１２）軸の二方向を選べば良いこ
とは云うまでもない。
（Ｃ）のどの配置においても有効である。又、シリコン
単結晶基板の（１１１）面を使用する場合、ゲージ抵抗
は（ＩＸＯｌ軸と（１１２）軸の二方向を選べば良いこ
とは云うまでもない。
本発明によるとさらにダイヤフラム形状を第４図（ｄ）
の如く矩形にすることも可能となシ、抵抗ノ（ターンの
形状だけでなくダイヤスラムの形状の自由度も大きくな
る。
の如く矩形にすることも可能となシ、抵抗ノ（ターンの
形状だけでなくダイヤスラムの形状の自由度も大きくな
る。
なお、さらに他の実施例としてシリコン基板の（１００
）面にＰ型拡散層を形成し、この抵抗の長手方向ｅ（１
１０）軸上に直交（すなわち＜０１１＞軸に平行）する
２方向に形成するようにしてもよい。即ち、ゲージ抵抗
の長手方向を＜０１１＞軸、＜０１１＞軸の如く直交し
た方向にとると、＜０１１＞軸のゲージ抵抗２１’、２
３’はＹ軸の応力のみを受け、＜０１１＞軸のゲージ抵
抗２２’、２４’はＹ軸のみの応力を受ける さらに（５１１）面を有するシリコン基板にゲージ抵抗
の長手方向が＜１１０＞軸上と＜５１１＞軸上で９０′
回転させた方向に形成するようにしてもよい。この場合
、表面万位は（５１１）面となり・＜Ｏ１’ｌ＞軸のゲ
ージ抵抗２１’、２３’はＹ軸の応力のみをうけ、（５
１１）面で＜０１１＞軸と直交した方向のゲージ抵抗２
２’、２４’はＸ軸の応力のみをうける。
）面にＰ型拡散層を形成し、この抵抗の長手方向ｅ（１
１０）軸上に直交（すなわち＜０１１＞軸に平行）する
２方向に形成するようにしてもよい。即ち、ゲージ抵抗
の長手方向を＜０１１＞軸、＜０１１＞軸の如く直交し
た方向にとると、＜０１１＞軸のゲージ抵抗２１’、２
３’はＹ軸の応力のみを受け、＜０１１＞軸のゲージ抵
抗２２’、２４’はＹ軸のみの応力を受ける さらに（５１１）面を有するシリコン基板にゲージ抵抗
の長手方向が＜１１０＞軸上と＜５１１＞軸上で９０′
回転させた方向に形成するようにしてもよい。この場合
、表面万位は（５１１）面となり・＜Ｏ１’ｌ＞軸のゲ
ージ抵抗２１’、２３’はＹ軸の応力のみをうけ、（５
１１）面で＜０１１＞軸と直交した方向のゲージ抵抗２
２’、２４’はＸ軸の応力のみをうける。
上記いづれの実施態様においても本発明の目的は十分同
様に得られる。
様に得られる。
第１図は従来の半導体圧力センサーの断面図、第２図は
そのチップ平面図、第３図は本発明の一実施例によるチ
ップ平面図、第４図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の他の実
施例による各チップ平面図である。 １・・・・シリコン基板、２．２１乃至２４．２１’乃
至２４′・・・・・・４ケのゲージ抵抗、３・・・・・
・チップ表面、６・・・・・・ケース、５・・・・・・
接着剤、４・・・・・シリコン台座
そのチップ平面図、第３図は本発明の一実施例によるチ
ップ平面図、第４図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の他の実
施例による各チップ平面図である。 １・・・・シリコン基板、２．２１乃至２４．２１’乃
至２４′・・・・・・４ケのゲージ抵抗、３・・・・・
・チップ表面、６・・・・・・ケース、５・・・・・・
接着剤、４・・・・・シリコン台座
Claims (1)
- シリコン基板上に４個の拡散抵抗を形成し前記拡散抵抗
のピエゾ抵抗効果による抵抗変動を検出して圧力に変換
するセンサーにおいて、前記拡散抵抗の長手方向が互い
に直交するように配置された２組の拡散抵抗から成るこ
とを特徴とする半導体圧力センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2799183A JPS59154075A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 半導体圧力センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2799183A JPS59154075A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 半導体圧力センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154075A true JPS59154075A (ja) | 1984-09-03 |
Family
ID=12236286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2799183A Pending JPS59154075A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 半導体圧力センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0329829A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体圧力変換器 |
| US5012316A (en) * | 1989-03-28 | 1991-04-30 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Multiaxial transducer interconnection apparatus |
| JP2010091385A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
-
1983
- 1983-02-22 JP JP2799183A patent/JPS59154075A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5012316A (en) * | 1989-03-28 | 1991-04-30 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Multiaxial transducer interconnection apparatus |
| JPH0329829A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体圧力変換器 |
| JP2010091385A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Yamatake Corp | 圧力センサ |
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