JPS5933883A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPS5933883A JPS5933883A JP14260482A JP14260482A JPS5933883A JP S5933883 A JPS5933883 A JP S5933883A JP 14260482 A JP14260482 A JP 14260482A JP 14260482 A JP14260482 A JP 14260482A JP S5933883 A JPS5933883 A JP S5933883A
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- pressure sensor
- silicon
- pressure
- semiconductor pressure
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
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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】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体圧力センサにかかり、特に半導体圧カ
センザにおけるダイヤフラムと台座との接合の改良に関
する。
センザにおけるダイヤフラムと台座との接合の改良に関
する。
（１） ｓｎζ〔発明の技
術的背景〕 半導体圧力センサの従来の構造の１例を第１図および第
２図に示す。図において、（１）はダイヤフラム型シリ
コン感圧ペレット（以降感圧ペレットと略称する）で、
Ｎ型で１主面が（１００）面の単結晶シリコン基板の他
方の主面に対しその周縁部（１ａ）を残しエツチングを
施１−門に形成してダイヤフラム部（１ｂ）を形成して
々る。また、前記（１００）の１主面にＰ型不純物のボ
ロンを部分的に拡散して歪ゲージ部（１ｃ）が形成され
（第２図以降では省略）ている。前記感圧ペレットはそ
の周縁部（１ａ）でシリコンの台座（２）に低融点ガラ
ス層（３）で接着され、歪ゲージ部はステム（４）設け
られたリード（５）、（５）・・・によって導出され、
計測の回路に接続される。なお、台座（２）には凹に形
成された空間を負圧側に接続するための透孔（２ａ）が
設けられている。
術的背景〕 半導体圧力センサの従来の構造の１例を第１図および第
２図に示す。図において、（１）はダイヤフラム型シリ
コン感圧ペレット（以降感圧ペレットと略称する）で、
Ｎ型で１主面が（１００）面の単結晶シリコン基板の他
方の主面に対しその周縁部（１ａ）を残しエツチングを
施１−門に形成してダイヤフラム部（１ｂ）を形成して
々る。また、前記（１００）の１主面にＰ型不純物のボ
ロンを部分的に拡散して歪ゲージ部（１ｃ）が形成され
（第２図以降では省略）ている。前記感圧ペレットはそ
の周縁部（１ａ）でシリコンの台座（２）に低融点ガラ
ス層（３）で接着され、歪ゲージ部はステム（４）設け
られたリード（５）、（５）・・・によって導出され、
計測の回路に接続される。なお、台座（２）には凹に形
成された空間を負圧側に接続するための透孔（２ａ）が
設けられている。
ここで、感圧ペレットヲ台座に接続する低融点ガラスは
耐熱性、気密性、耐久性等において通常の有機接着剤よ
りも優れていることが知られているが、一般に接着温度
力低いものほど熱膨張係数−（２） αは大きい傾向にあるため、シリコンのαに近似］７て
いることと、歪ゲージ部導出の電極材料としてアルミニ
ウムを用いていることにより台座との接着温度は５５０
’Ｃ以下であることの両条件を満足させる低融点ガラス
は見当ら々かった。しかしながら、焼成工程の雰囲気、
徐冷効果等を考慮ｊ〜、ガラスとの濡れに秀れたシリコ
ンまたはガラスの主成分は５Ｉ０２であることから第３
図に示すように酸化シリコン層（６）を介した構造にす
ることにより気密性の良い接合が達成でき、接合部のリ
ーク問題を解決していた。
耐熱性、気密性、耐久性等において通常の有機接着剤よ
りも優れていることが知られているが、一般に接着温度
力低いものほど熱膨張係数−（２） αは大きい傾向にあるため、シリコンのαに近似］７て
いることと、歪ゲージ部導出の電極材料としてアルミニ
ウムを用いていることにより台座との接着温度は５５０
’Ｃ以下であることの両条件を満足させる低融点ガラス
は見当ら々かった。しかしながら、焼成工程の雰囲気、
徐冷効果等を考慮ｊ〜、ガラスとの濡れに秀れたシリコ
ンまたはガラスの主成分は５Ｉ０２であることから第３
図に示すように酸化シリコン層（６）を介した構造にす
ることにより気密性の良い接合が達成でき、接合部のリ
ーク問題を解決していた。
戦士の背景技術における接合部の低融点ガラスは、被接
合体との熱膨張係数の差が大きく々ると、ガラス内部に
亀裂を生じリークの原因となることが知られている。通
常 （接着剤の熱膨張係数）−（被接着体の熱膨張係数）が
５〜１０ Ｘ １．０−７／’Ｃなら問題になら々いと
されているが、これを満足させる適当な低融点ガラスは
なかったので、感圧ペレットの接着部をシリコンとして
ガラスとの濡れを良くしていた。ところが負圧側（感圧
ベレットに形成された凹部と台座との間の空間を負圧な
らしめている）の耐圧力が理論値よりも劣ることが欠点
とされ、また、接着による歪がダイヤフラム中に残り、
感圧ペレット本来の特性（零点温度特性、リニアリティ
特性）に大きな影響を与え接着工程の歩留を低下させて
いた。
合体との熱膨張係数の差が大きく々ると、ガラス内部に
亀裂を生じリークの原因となることが知られている。通
常 （接着剤の熱膨張係数）−（被接着体の熱膨張係数）が
５〜１０ Ｘ １．０−７／’Ｃなら問題になら々いと
されているが、これを満足させる適当な低融点ガラスは
なかったので、感圧ペレットの接着部をシリコンとして
ガラスとの濡れを良くしていた。ところが負圧側（感圧
ベレットに形成された凹部と台座との間の空間を負圧な
らしめている）の耐圧力が理論値よりも劣ることが欠点
とされ、また、接着による歪がダイヤフラム中に残り、
感圧ペレット本来の特性（零点温度特性、リニアリティ
特性）に大きな影響を与え接着工程の歩留を低下させて
いた。
この発明はダイヤフラム型半導体圧力センサにおける負
圧側の耐圧力を改善する構造を提供する。
圧側の耐圧力を改善する構造を提供する。
この発明にかかる半導体圧力センサは、単結晶シリコン
で形成された受圧ダイヤフラム部の凹に形成された主面
の周縁に設けられた窒化シリコン層を介し、シリコンに
近似した熱膨張係数を有する部材またはシリコンで形成
された台座に接着されたことを特徴とする。
で形成された受圧ダイヤフラム部の凹に形成された主面
の周縁に設けられた窒化シリコン層を介し、シリコンに
近似した熱膨張係数を有する部材またはシリコンで形成
された台座に接着されたことを特徴とする。
次にこの発明を１実施例につき第４図を参照して詳細に
説明する。図において、感圧ベレット（１）にはその周
縁部（１ａ）が基台と接する側の面にスチーム酸化等に
よって層厚が約５ｏｏｏｆの酸化シリコン層（６）が形
成されており、これに積層して層厚が約１ｏｏｏＸＯ空
化シリコン層（７）が被着されている。
説明する。図において、感圧ベレット（１）にはその周
縁部（１ａ）が基台と接する側の面にスチーム酸化等に
よって層厚が約５ｏｏｏｆの酸化シリコン層（６）が形
成されており、これに積層して層厚が約１ｏｏｏＸＯ空
化シリコン層（７）が被着されている。
そ１．て、上記窒化シリコン層（７）は１例の層厚３０
μｍ前後の低融点ガラス層（３）によって台座（２）に
接合され、感圧ベレットと台座との接続が達成されてい
る。なお、上記窒化シリコン層は感圧ペレット形成の際
にウェハに施すエツチングのマスクとして設けられたも
のである。また、上記低融点ガラスは１例の熱膨張係数
が８０ Ｘ １０−７／″Ｃのものを用いてシリコンの
熱膨張係数４２ Ｘ １０−’／’Ｃに充分近似にでき
た。
μｍ前後の低融点ガラス層（３）によって台座（２）に
接合され、感圧ベレットと台座との接続が達成されてい
る。なお、上記窒化シリコン層は感圧ペレット形成の際
にウェハに施すエツチングのマスクとして設けられたも
のである。また、上記低融点ガラスは１例の熱膨張係数
が８０ Ｘ １０−７／″Ｃのものを用いてシリコンの
熱膨張係数４２ Ｘ １０−’／’Ｃに充分近似にでき
た。
この発明にかかる構造によれば従来問題とされていた負
圧側の耐圧力が第５図に従来ヲ（×）点、実施例を（○
）点で示すようにほぼ理論値に達するように改善された
。これは接着の際の熱膨張係数の差により生ずる歪を窒
化シリコン層が吸収するためである。これによってダイ
ヤフラム型半導体圧力センサのペレット本来の特性を示
し、ゼロ点温度特性、リニアリティ特性について接着工
程での歩留が向上した。また、本願の構造によればガラ
スと窒化シリコンとの接合におけるリークの問題も解決
された。
圧側の耐圧力が第５図に従来ヲ（×）点、実施例を（○
）点で示すようにほぼ理論値に達するように改善された
。これは接着の際の熱膨張係数の差により生ずる歪を窒
化シリコン層が吸収するためである。これによってダイ
ヤフラム型半導体圧力センサのペレット本来の特性を示
し、ゼロ点温度特性、リニアリティ特性について接着工
程での歩留が向上した。また、本願の構造によればガラ
スと窒化シリコンとの接合におけるリークの問題も解決
された。
【図面の簡単な説明】
第１図および第３図は従来の半導体圧カセンザにかかり
、第１図は断面図、第２図は第１図の一部の断面図、第
３図は第１図の一部で第２図に示したものと異なる構成
を示す断面図、第４図は１実施例の半導体圧力センサの
一部を示す断面図、第５図は本願の効果を示す負圧側の
耐圧力の線図である。 ± 感圧ベレット １ａ 感圧ベレットの周縁部１ｂ
感圧ベレットのダイヤフラム部２ 台座 ３ 低融点ガラス層 ６ 酸化シリコン層 ７ 窒化シリコン層 代理人 弁理士 井 上 −男 ｌり＼ 第１図 第２図 ？ａ 第３図 ａ
、第１図は断面図、第２図は第１図の一部の断面図、第
３図は第１図の一部で第２図に示したものと異なる構成
を示す断面図、第４図は１実施例の半導体圧力センサの
一部を示す断面図、第５図は本願の効果を示す負圧側の
耐圧力の線図である。 ± 感圧ベレット １ａ 感圧ベレットの周縁部１ｂ
感圧ベレットのダイヤフラム部２ 台座 ３ 低融点ガラス層 ６ 酸化シリコン層 ７ 窒化シリコン層 代理人 弁理士 井 上 −男 ｌり＼ 第１図 第２図 ？ａ 第３図 ａ
Claims (1)
- 単結晶シリコン板の１主面をその周縁を除き凹に形成す
るとともに他の主面に歪ゲージ部を有する受圧ダイヤフ
ラムを、シリコンと熱膨張係数の近似した部材でなるス
テム台座に、前記シリコン板の凹に形成された主面の周
縁で封着させ、凹部内を台座に設けられた透孔によって
負圧となし、前記歪ゲージ部を電気的に導出する手段を
具備１〜た半導体圧力センサにおいて、受圧ダイヤフラ
ム部の凹に形成された主面の周縁に窒化シリコン層を設
け、この窒化シリコン層を介して台座に接着させたこと
全特徴とする半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14260482A JPS5933883A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14260482A JPS5933883A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933883A true JPS5933883A (ja) | 1984-02-23 |
Family
ID=15319174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14260482A Pending JPS5933883A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933883A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4791465A (en) * | 1985-02-20 | 1988-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Field effect transistor type semiconductor sensor and method of manufacturing the same |
| WO2019082646A1 (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | センサエレメントおよびその製造方法ならびにセンサ装置 |
-
1982
- 1982-08-19 JP JP14260482A patent/JPS5933883A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4791465A (en) * | 1985-02-20 | 1988-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Field effect transistor type semiconductor sensor and method of manufacturing the same |
| WO2019082646A1 (ja) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | センサエレメントおよびその製造方法ならびにセンサ装置 |
| JPWO2019082646A1 (ja) * | 2017-10-23 | 2020-11-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | センサエレメントおよびその製造方法ならびにセンサ装置 |
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