JPS60128673A - 半導体感圧装置 - Google Patents
半導体感圧装置Info
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- JPS60128673A JPS60128673A JP58236152A JP23615283A JPS60128673A JP S60128673 A JPS60128673 A JP S60128673A JP 58236152 A JP58236152 A JP 58236152A JP 23615283 A JP23615283 A JP 23615283A JP S60128673 A JPS60128673 A JP S60128673A
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 24
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
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- H10N30/80—Constructional details
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- H10N39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00
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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】
〔技術分野〕
本発明は半導体感圧装置、特にシリコン・ダイヤフラム
膨圧力センサ技術に関する。
膨圧力センサ技術に関する。
半導体圧力センサは、かってのブルドン管やベローズ等
を用いた機械的圧力センサと異なって超小型化、低価格
化並びに高性能化が期待でき、その代表的なものにシリ
コン・ダイヤフラム膨圧ヵセンサがある。
を用いた機械的圧力センサと異なって超小型化、低価格
化並びに高性能化が期待でき、その代表的なものにシリ
コン・ダイヤフラム膨圧ヵセンサがある。
シリコン・ダイヤフラム膨圧力センサの構造は、第1図
に正面断面斜面図で示すようにシリコン単結晶基板1の
長面】B側に凹陥部2を掘って薄肉部3をダイヤフラム
となし、凹陥部2に底面が接するダイヤフラムの表面に
細長形のゲージ用拡散抵抗層4を平行4列に配設し、ダ
イヤフラム上下の圧力差から薄肉部の変形歪に′よる上
記拡散抵抗層の伸縮をブリッジ結合した回路により抵抗
値の変化として電気的に検量するものである。
に正面断面斜面図で示すようにシリコン単結晶基板1の
長面】B側に凹陥部2を掘って薄肉部3をダイヤフラム
となし、凹陥部2に底面が接するダイヤフラムの表面に
細長形のゲージ用拡散抵抗層4を平行4列に配設し、ダ
イヤフラム上下の圧力差から薄肉部の変形歪に′よる上
記拡散抵抗層の伸縮をブリッジ結合した回路により抵抗
値の変化として電気的に検量するものである。
シリコン・ダイヤフラム膨圧力センサの圧力感知素子と
なるゲージ用拡散抵抗層からの電極引出しをする場合に
第2図及び第3図を蚕照し、通常、薄肉のダイヤフラム
上で1対の拡散抵抗層4をコーナ一部でU字状に折り曲
げるように形成し、その両端部6にアルミニウム線7を
オーミック・コンタクト(低抵抗接触)させて周辺部の
厚肉の基体表面に配線として延在させている。
なるゲージ用拡散抵抗層からの電極引出しをする場合に
第2図及び第3図を蚕照し、通常、薄肉のダイヤフラム
上で1対の拡散抵抗層4をコーナ一部でU字状に折り曲
げるように形成し、その両端部6にアルミニウム線7を
オーミック・コンタクト(低抵抗接触)させて周辺部の
厚肉の基体表面に配線として延在させている。
しかしながら、このようにシリコン・ダイヤフラム上で
アルミニウムを直接に接続した構造では、アルミニウム
とシリコン表面の酸化膜(Sin2膜)8との残り歪に
より正確な圧力測定ができなくなるという問題があるこ
とが本発明者によってあぎらかとされた。すなわち、ア
ルミニウムと5in2とでは熱膨張率の差が太きいため
、アルミニウムの粒界の歪が5in2及びその直下のシ
リコン薄肉部に歪をかけることになり、ダイヤフラム形
圧力センサの特性にばらつきを生ずるなどの悪影響を与
え、高精度の圧力センサを得ることが出来ないというこ
とがある。
アルミニウムを直接に接続した構造では、アルミニウム
とシリコン表面の酸化膜(Sin2膜)8との残り歪に
より正確な圧力測定ができなくなるという問題があるこ
とが本発明者によってあぎらかとされた。すなわち、ア
ルミニウムと5in2とでは熱膨張率の差が太きいため
、アルミニウムの粒界の歪が5in2及びその直下のシ
リコン薄肉部に歪をかけることになり、ダイヤフラム形
圧力センサの特性にばらつきを生ずるなどの悪影響を与
え、高精度の圧力センサを得ることが出来ないというこ
とがある。
本発明は上述した問題を解決したものであり、その目的
とするところは、半導体圧力センサにおいて、電極引出
し部による特性のばらつきをなくし高精度の圧力センサ
を得ることにある。
とするところは、半導体圧力センサにおいて、電極引出
し部による特性のばらつきをなくし高精度の圧力センサ
を得ることにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面よりあきらかになるであろ
う。
明細書の記述および添付図面よりあきらかになるであろ
う。
本願において開示される発明の2)ち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
1″なわち、シリコン単結晶基板の(100)面を主面
とした半導体ダイヤフラム形センサにおいて、感圧部と
して形成されたゲージ用p型拡散抵抗層の引出し部が高
濃度p型拡散層β・らなり、拡散抵抗層に対して45反
の角度に設けられていることにより引出し部の歪の効果
を極力少なくしたものである。
とした半導体ダイヤフラム形センサにおいて、感圧部と
して形成されたゲージ用p型拡散抵抗層の引出し部が高
濃度p型拡散層β・らなり、拡散抵抗層に対して45反
の角度に設けられていることにより引出し部の歪の効果
を極力少なくしたものである。
第4図は本発明の一実施例を示すものであって、シリコ
ン・ダイヤフラム形圧力センサの感圧素子部分の拡散抵
抗層4と引出し部9を示す平面図であり、第5図は一方
の拡散抵抗層4と引出し部9とを長手方向にそって切断
した断面図である。
ン・ダイヤフラム形圧力センサの感圧素子部分の拡散抵
抗層4と引出し部9を示す平面図であり、第5図は一方
の拡散抵抗層4と引出し部9とを長手方向にそって切断
した断面図である。
4はp型拡散抵抗層であってn型半導体(シリコン単結
晶)からなるダイヤフラム3の上に形成される。9は高
濃度p+型型数散層らなる電極引出し部で、上記p型拡
散抵抗層の端部と一部で重なり合うことにより接続され
、ダイヤフラム3の外側(基体周辺部)へ引き出された
ところでアルミニウム配線7がオーミック・コンタクト
する。
晶)からなるダイヤフラム3の上に形成される。9は高
濃度p+型型数散層らなる電極引出し部で、上記p型拡
散抵抗層の端部と一部で重なり合うことにより接続され
、ダイヤフラム3の外側(基体周辺部)へ引き出された
ところでアルミニウム配線7がオーミック・コンタクト
する。
この高濃度p+型型数散層らなる電極引出し部9C;[
、拡散抵抗層4の長手方向から45度又はその近傍の斜
め方向の角度を有するように形成されている。
、拡散抵抗層4の長手方向から45度又はその近傍の斜
め方向の角度を有するように形成されている。
第6図はウェハ(100’)面におけるピエゾ抵抗係数
の方位依存特性曲線図である。同図に示す様に(11,
0)方向のピエゾ抵抗係数は最大になり、(]、 O0
)、 (010)方向では最小となる、−とがわかる。
の方位依存特性曲線図である。同図に示す様に(11,
0)方向のピエゾ抵抗係数は最大になり、(]、 O0
)、 (010)方向では最小となる、−とがわかる。
すなわち、第4図で示した実施例の感圧素子部分のp型
拡蝕抵抗層4は最大の抵抗変化を示す(110)方向に
設けられる。一方、引出し部となる高濃度p+壓拡散層
9はこれと45度をlj′1−最小の抵抗変化を示す(
100〉、 (010>方向に設けられる。
拡蝕抵抗層4は最大の抵抗変化を示す(110)方向に
設けられる。一方、引出し部となる高濃度p+壓拡散層
9はこれと45度をlj′1−最小の抵抗変化を示す(
100〉、 (010>方向に設けられる。
すなわち、p型拡散層4はピエゾ抵抗係数が最大である
ため、圧力又は歪により抵抗値を太きくかえる。つまり
、圧力等に対して非常に敏感である。さらに、高濃度p
++散層9,10は、ピエゾ抵抗係数が最小であること
より、圧力又は歪に対してはもっとも鈍感である。以上
のようにセンサの感圧部を構成1−るため、圧力等の変
化に対して高濃ip+拡散層9,10でのロスが最も小
さくなり高精度、高信頼度なシリコン・ダイヤフラム膨
圧力センサが提供できる。
ため、圧力又は歪により抵抗値を太きくかえる。つまり
、圧力等に対して非常に敏感である。さらに、高濃度p
++散層9,10は、ピエゾ抵抗係数が最小であること
より、圧力又は歪に対してはもっとも鈍感である。以上
のようにセンサの感圧部を構成1−るため、圧力等の変
化に対して高濃ip+拡散層9,10でのロスが最も小
さくなり高精度、高信頼度なシリコン・ダイヤフラム膨
圧力センサが提供できる。
第7図はダイヤフラム膨圧力センサの上面概略図である
。同図に示すごとく感圧部は4ケ所に設けられて、拡散
抵抗層4は長手方向を(110)軸方向に配設されてい
て高濃度拡散引出し部9及び高濃度拡散コーナ一部10
は長手方向を<i o o>又は〈010ン軸方向とし
て形成されている。同図に示す4ケ所の感圧部を配線に
よりブリッジ結合した回路により、ダイヤフラム3上下
の圧力差から生ずる拡散抵抗層の抵抗値変化を電気的に
検出し、圧力を測定する。
。同図に示すごとく感圧部は4ケ所に設けられて、拡散
抵抗層4は長手方向を(110)軸方向に配設されてい
て高濃度拡散引出し部9及び高濃度拡散コーナ一部10
は長手方向を<i o o>又は〈010ン軸方向とし
て形成されている。同図に示す4ケ所の感圧部を配線に
よりブリッジ結合した回路により、ダイヤフラム3上下
の圧力差から生ずる拡散抵抗層の抵抗値変化を電気的に
検出し、圧力を測定する。
以上実施例で説明した本発明によれば、下記の理由で前
記発明の目的が達成できる。
記発明の目的が達成できる。
(lj ダイヤフラム上における拡散抵抗層からの引出
し部が高濃度拡散層により形成されることにより異物質
のアルミニウムがシリコン酸化膜上に直接に形成された
場イヤに比して同じ物質であることにより熱膨張率の差
による残り歪の影響が大幅になくなる。
し部が高濃度拡散層により形成されることにより異物質
のアルミニウムがシリコン酸化膜上に直接に形成された
場イヤに比して同じ物質であることにより熱膨張率の差
による残り歪の影響が大幅になくなる。
(2)ダイヤフラム上において、拡散抵抗層に対し引出
し部が45度をなして形成されることにより、ピエゾ抵
抗係数の方位依存性の影響を少なくできる。
し部が45度をなして形成されることにより、ピエゾ抵
抗係数の方位依存性の影響を少なくできる。
(3)上記(11と(21より引出し部の歪の影響が最
小限度となり、圧力センサの特性のばらつきはなくなり
、高精度の半導体ダイヤフラム形出カセンサを提供でき
る。
小限度となり、圧力センサの特性のばらつきはなくなり
、高精度の半導体ダイヤフラム形出カセンサを提供でき
る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。1−なわちダイヤフラ
ム膨圧力センーリtこおいては、対の拡散抵抗層の間を
接続′1″るコーナ一部においCも歪の影響が少なくな
い。したか−)て、第4図に示1−ように、引出し部に
併用してコーナ一部を高濃度p+型型数散層より形成し
、その形状も拡散抵抗層に対して45度になる7字形と
することにより5この部分での歪の影響を最小限にする
ことができる。
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。1−なわちダイヤフラ
ム膨圧力センーリtこおいては、対の拡散抵抗層の間を
接続′1″るコーナ一部においCも歪の影響が少なくな
い。したか−)て、第4図に示1−ように、引出し部に
併用してコーナ一部を高濃度p+型型数散層より形成し
、その形状も拡散抵抗層に対して45度になる7字形と
することにより5この部分での歪の影響を最小限にする
ことができる。
本発明はp型拡散抵抗層を用いるシリコン・ダイヤフラ
ム形圧力センナ、ICを含んだダイヤフラム膨圧力セン
サの全てに適用できるものである。
ム形圧力センナ、ICを含んだダイヤフラム膨圧力セン
サの全てに適用できるものである。
本発明による圧力センサは自動車や楽器等の圧力制御回
路に応用した場曾に極めて有効である。
路に応用した場曾に極めて有効である。
第1図はダイヤフラム形圧ヵセンサの一例を示す正面断
面斜面図である。 第2図はダイヤフシム形圧ヵtンサにおしする拡散抵抗
(D パターンの一例を示す平面図である@第3図は第
2図におけるh−A′切断断面図である。 第4図は本発明の一実施例であって、圧力センサにおけ
る拡散抵抗層と引出し部のパターンを示す平面図である
。 第5図は第4図における拡散抵抗層と引出し部の長手方
向にそって切断した断面図である。 第6図はウェハ(100)面におけるピエゾ抵抗係数の
方位依存特性を示す曲線図である。 第7図は圧力センザの上面平面図である。 1・°・シリコン半導体基板、2・・・凹陥部、3・・
・ダイヤフラム(薄肉部)、4・・・拡散抵抗層、5・
・・拡−散抵抗コーナ一部、6・・・拡散抵抗層端部、
7・・・アルミニウム引出し部(配線)、8山半導体酸
化膜(Ss 02膜)、9・・・高濃度拡散引出し部、
1o・・・a’L濃度拡散コーナ一部。 第 1 図 第 2 図 第 3n 第 6 図 θ ムど/lυ) 第 7 図
面斜面図である。 第2図はダイヤフシム形圧ヵtンサにおしする拡散抵抗
(D パターンの一例を示す平面図である@第3図は第
2図におけるh−A′切断断面図である。 第4図は本発明の一実施例であって、圧力センサにおけ
る拡散抵抗層と引出し部のパターンを示す平面図である
。 第5図は第4図における拡散抵抗層と引出し部の長手方
向にそって切断した断面図である。 第6図はウェハ(100)面におけるピエゾ抵抗係数の
方位依存特性を示す曲線図である。 第7図は圧力センザの上面平面図である。 1・°・シリコン半導体基板、2・・・凹陥部、3・・
・ダイヤフラム(薄肉部)、4・・・拡散抵抗層、5・
・・拡−散抵抗コーナ一部、6・・・拡散抵抗層端部、
7・・・アルミニウム引出し部(配線)、8山半導体酸
化膜(Ss 02膜)、9・・・高濃度拡散引出し部、
1o・・・a’L濃度拡散コーナ一部。 第 1 図 第 2 図 第 3n 第 6 図 θ ムど/lυ) 第 7 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体結晶基体の一王表面に感圧部として複数のゲ
ージ用拡散抵抗が形成され、この感圧部が薄肉ダイヤフ
ラムとなるように基体の他主面に凹陥が掘られた半導体
感圧装置であって、ダイヤフラム上における上記拡散抵
抗の引出し部が高濃度拡散層からなり拡散抵抗の長手方
向から45度又はその近傍の角度をなすことを特徴とす
る半導体感圧装置。 2、上記半導体結晶基体はその主面(’ 100 )面
であるシリコン結晶が使用され、ダイヤフラム上におけ
る拡散抵抗はp型拡散抵抗層からなる特許請求の範囲第
1項に記載の半導体感圧装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58236152A JPS60128673A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 半導体感圧装置 |
EP84112321A EP0146709B1 (en) | 1983-12-16 | 1984-10-12 | Pressure sensor |
DE8484112321T DE3482753D1 (de) | 1983-12-16 | 1984-10-12 | Druckmessfuehler. |
KR1019840007347A KR930003148B1 (ko) | 1983-12-16 | 1984-11-24 | 반도체 압력 감지장치 |
US06/681,026 US4672411A (en) | 1983-12-16 | 1984-12-13 | Pressure sensor |
SG973/91A SG97391G (en) | 1983-12-16 | 1991-11-20 | Pressure sensor |
HK1073/91A HK107391A (en) | 1983-12-16 | 1991-12-23 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58236152A JPS60128673A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 半導体感圧装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60128673A true JPS60128673A (ja) | 1985-07-09 |
Family
ID=16996528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58236152A Pending JPS60128673A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 半導体感圧装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4672411A (ja) |
EP (1) | EP0146709B1 (ja) |
JP (1) | JPS60128673A (ja) |
KR (1) | KR930003148B1 (ja) |
DE (1) | DE3482753D1 (ja) |
HK (1) | HK107391A (ja) |
SG (1) | SG97391G (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011027611A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Alps Electric Co Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0195232B1 (en) * | 1985-03-20 | 1991-12-11 | Hitachi, Ltd. | Piezoresistive strain sensing device |
FR2594546B1 (fr) * | 1986-02-19 | 1988-09-23 | Flopetrol | Dispositif de mesure de la temperature du diaphragme d'un capteur de pression |
IT206925Z2 (it) * | 1986-03-10 | 1987-10-19 | Marelli Autronica | Sensore a filo spesso in particolare sensore di pressione |
JPH0197827A (ja) * | 1987-07-08 | 1989-04-17 | Ricoh Co Ltd | 半導体拡散型力覚センサ |
DE3814348A1 (de) * | 1988-04-28 | 1989-11-09 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung einer polykristallinen halbleitenden widerstandsschicht aus silicium auf einem siliciumtraeger |
US4977101A (en) * | 1988-05-02 | 1990-12-11 | Delco Electronics Corporation | Monolithic pressure sensitive integrated circuit |
US4885621A (en) * | 1988-05-02 | 1989-12-05 | Delco Electronics Corporation | Monolithic pressure sensitive integrated circuit |
FR2633133B1 (fr) * | 1988-06-17 | 1990-10-05 | Thomson Csf | Procede de regulation du remplissage de la memoire tampon d'un codeur d'images, et dispositif de regulation pour la mise en oeuvre de ce procede |
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