JPS60128673A - 半導体感圧装置 - Google Patents

半導体感圧装置

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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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pressure
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diffusion resistance
type diffusion
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Isao Shimizu
勲 志水
Kazuo Hoya
保谷　和男
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Hitachi Ltd
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    • 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
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    • G—PHYSICS
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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。

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。
〔背景技術〕
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。
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。
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。
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。
〔発明の目的〕
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。
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。
〔発明の概要〕
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔効果〕
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。
（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。
（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。
（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。
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。
〔利用分野〕
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
JP58236152A 1983-12-16 1983-12-16 半導体感圧装置 Pending JPS60128673A (ja)

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