JPS6222466B2 - - Google Patents

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JPS6222466B2
JPS6222466B2 JP53104776A JP10477678A JPS6222466B2 JP S6222466 B2 JPS6222466 B2 JP S6222466B2 JP 53104776 A JP53104776 A JP 53104776A JP 10477678 A JP10477678 A JP 10477678A JP S6222466 B2 JPS6222466 B2 JP S6222466B2
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
thin film
film
pressure transducer
semiconductor pressure
Prior art date
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Expired
Application number
JP53104776A
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English (en)
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JPS5533024A (en
Inventor
Shoichi Kakimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP10477678A priority Critical patent/JPS5533024A/ja
Publication of JPS5533024A publication Critical patent/JPS5533024A/ja
Publication of JPS6222466B2 publication Critical patent/JPS6222466B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体圧力変換素子に関するものであ
る。
通常シリコンやゲルマニウム等の半導体圧力変
換素子においては機械的応力を加える事によつて
ピエゾ抵抗効果によりその抵抗値が変化する。こ
のような物理現象を利用して単結晶シリコン板よ
りなる半導体圧力変換素子では半導体ダイアフラ
ム上に歪ゲージを拡散層等で形成して、ダイアフ
ラムに加わる圧力により歪ゲージを変形させ、ピ
エゾ抵抗効果による抵抗値の変化を検出して圧力
を測定している。
このような半導体圧力変換素子の一例を第1図
に示す。図において10は半導体圧力変換素子で
あり、これはシリコン結晶薄板からなるダイアフ
ラム部11と同じくシリコン結晶からなる支持部
12とから構成されている。ダイアフラム部面上
には歪ゲージ13及びこれを支持部12上まで電
気的に導く導電層14が拡散層で形成されてい
る。15は絶縁膜、例えばSiO2膜でダイアフラ
ム部11面上及び支持部12面上を被覆してい
る。支持部12上のSiO2膜の一部には穴が開け
られ、ここに導電層14の一部と接触する電極1
6が形成されている。電極16にはリード線24
が接続されている。21は半導体圧力変換素子1
0の取り付け台であり、支持部12の下面が接着
剤22によつて固着されている。23は取り付け
台21に開けられた孔である。
ダイアフラム部11は非常に薄いシリコン結晶
薄板で可撓性があり、ダイアフラム部11の上面
に加わる圧力(P、被測定圧)と下面に加わる圧
力(Pp,基準圧)とが異なれば変形する。この
時ダイアフラム部11上に形成された歪ゲージ1
3も変形して抵抗値が変化する。支持部12は可
撓性のダイアフラム部11の周辺部を固定すると
伴に、取り付け台21からダイアフラム部11へ
直接伝わつてくる好ましくない力を緩和する役割
を果たしている。取り付け台21に開けられた孔
23はダイアフラム部11の下面に基準圧(P
p)を与えるためのものである。絶対圧検出用の
半導体圧力変換素子ではこの孔23を塞ぎダイア
フラム部11と支持部12と取り付け台21とで
形成される空間17を真空にする。
ところで、このような半導体圧力変換素子で圧
力を検出するにはダイアフラム部11を被測定ガ
ス(または被測定液体)に晒さなければならな
い。しかし被測定ガス(被測定液体)は必ずしも
清浄なものではなく逆に半導体素子に重大な影響
を与える、すなわち特性の劣化や故障を引き起す
場合の方が多い。ダイアフラム部面上は一応
SiO2等の絶縁膜で保護はされてはいるが、素子
自体を周囲雰囲気に直接晒さなければならない圧
力変換素子ではSiO2膜のような通常の半導体素
子表面に形成される保護膜では耐湿性、耐酸性、
耐アルカリ性等に弱く、耐久力に優れた高信頼性
を有する圧力変換素子を得る事は出来ない。
そこでダイアフラム部面上をシリコンオイルで
被いこのシリコンオイルを介してダイアフラム部
に被測定圧を加える方法等が考案されている。し
かし圧力変化への追随が悪いとか、構造が複雑で
ありこの方法を適用すること自体面倒であり、コ
ストが嵩むという問題があつた。
本発明はこのような従来の半導体圧力変換素子
の欠点を除去するためなされたもので、耐湿性、
耐酸性、耐アルカリ性等に優れ、信頼性が高く、
また被測定圧力の変動への追随が良い半導体圧力
変換素子を提供することにある。
以下実施例を挙げて本発明による半導体圧力変
換素子について詳細に説明するが、これはあくま
でも実施例に過ぎず、本発明の主旨の枠を越える
事なく色々な変形や改良があり得る事は勿論であ
る。
第2図は本発明による半導体圧力変換素子の1
実施例を示したものである。図において第1図と
同一符号は同一または相当部分を示し、18はダ
イアフラム部11及び支持部12上のSiO2膜等
の絶縁膜15上に形成された金属薄膜である。こ
の金属薄膜18は例えば耐湿性、耐酸性、耐アル
カリ性に強いAu(金)の薄膜である。そしてこ
のAu薄膜18は図に示すようにダイアフラム部
11の面上を全面被いさらに支持部12上にまで
延びている。19は絶縁物質、例えばシリコンゴ
ムである。この絶縁物質19は支持部12上に存
在するが、ダイアフラム部11上にまで延びるこ
とはない。絶縁物質19は導電層14が支持部1
2との間に形成するP−n接合のうち支持部12
上面に露出しかつ絶縁膜15でしか表面保護され
ていない(金属薄膜18で保護されていない)部
分を保護するためのものである。従つてこの部分
を被うように形成されていればよいのでダイアフ
ラム部11上にまで延ばす必要はない。
さて絶縁物質19は支持部12上にのみ存在す
るのでこれがダイアフラム部11本来の機能に影
響を及ぼすことはない。しかし金属薄膜18はダ
イアフラム部11上に存在するのでこれにより半
導体圧力変換素子の特性がどう変るか、ダイアフ
ラム部11の機械的な特性にどう作用するか調べ
ておかなければならない。我々が実際に検討して
みたところ実用的な厚さの例えば25μmの厚さの
ダイアフラム部11の上面を厚さ1μmのAu薄
膜で被つても半導体圧力変換素子に与える影響は
ほとんど測定されなかつた。すなわち、金属薄膜
18はダイアフラム部11の本来の機能を損なわ
ない程度に十分薄くできるので、高速で変化する
被測定圧に対してもダイアフラム部は十分にこれ
に追随して変化しうることとなる。しかもこの1
μmのAu薄膜は耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性
に対して十分な保護膜としての役割を果した。
上述の説明から明らかなように本発明による半
導体圧力変換装置ではダイアフラム部11の面上
の絶縁膜15上にさらに耐湿性、耐酸性、耐アル
カリ性の優れた金属薄膜18が保護膜として形成
されており、この金属薄膜18は支持部12まで
延びている。一方支持部12上の絶縁膜15でし
か被われていない部分は更に他の絶縁物質19で
表面保護されている。従つて被測定ガスや被測定
液体からの影響を受けずに済み信頼性の優れた半
導体圧力変換素子が得られる。しかも金属薄膜1
8はダイアフラム部11の本来の機能を損なわな
い程度に十分薄く出来るので、高速で変化する被
測定圧の変化への追随も良い。
尚電極16が耐湿性、耐酸性、耐アルカリ性等
に対して弱い場合であつても、第2図に示すよう
に本実施例では電極16を絶縁物質19で被つて
保護しているので問題はない。
第3図は本発明による半導体圧力変換装置の他
の実施例を示したものである。図中で第2図と同
一符号は同一または相当部分を示す。第3図にお
いて10′は半導体圧力変換素子であり、この半
導体圧力変換素子10′は取り付け台21に直接
固着されている。そして接着剤22により固定さ
れた支持部12′と固定されずに起歪板として動
作するダイアフラム部11′はそれぞれ第2図に
おける支持部12とダイアフラム部11にそれぞ
れ対応する。ダイアフラム部11′及び支持部1
2′上に絶縁膜15が被覆され、絶縁膜15上に
はさらに金属薄膜18が被覆されている。金属薄
膜18はダイアフラム部11′上を全面被いさら
に支持部12′上にまで延びている。19は絶縁
物質であり導電層14が支持部12′との間に形
成するP−n接合のうち絶縁膜15でしか被われ
ていない(金属薄膜18で被われていない)部分
をさらに被い、表面保護を行なつている。即ちダ
イアフラム部上の絶縁膜15上にさらに耐湿性、
耐酸性、耐アルカリ性の優れた金属薄膜18が保
護膜として形成されており、この金属薄膜18は
支持部まで延びている。一方固定部上の絶縁膜1
5でしか被われていない部分は更に他の絶縁物質
19で表面保護されている。従つて被測定ガスや
被測定液体から影響を受けずに済み信頼性の優れ
た半導体圧力変換装置が得られる。しかも金属薄
膜18はダイアフラム部の本来の機能を損なわな
い程度に十分薄く出来るので、被測定圧の変化へ
の追随もよい。
第2図や第3図において金属薄膜18は通常の
真空蒸着技術等で簡単に形成する事が出来る。ま
た金属薄膜18と電極16とを同じ金属物質で形
成する場合には両者を同時に形成する事が可能で
コストも安くなる。
尚金属薄膜18はAuのように耐湿性、耐酸
性、耐アルカリ性を必ずしも同時にすべて満足す
る必要はなく、各半導体圧力変換素子の使用に際
して予想される周囲雰囲気に対して耐久性の優れ
た金属物質で形成された耐周囲雰囲気性金属薄膜
であれば十分な効果が得られる。
またダイアフラム部11,11′を直接被覆す
る絶縁膜15はSiO2膜に限らず、Si3N4膜、
Al2O3膜、リンガラス膜(PGS)や他の一般の半
導体素子表面保護膜であつてもかまわない。
さらに支持部12,12′上を保護する絶縁物
質19はシリコンゴムに限らず、エポキシ樹脂や
ガラス、他の有機高分子物質を使用してもよい。
以上のように、この発明によれば、少なくとも
ダイアフラム部上の絶縁膜を覆つて金属薄膜を形
成したので、被測定圧力の変動への追随が良好
で、かつ耐周囲雰囲気性を持つた半導体圧力変換
素子を容易に、しかも安価に得ることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体圧力変換素子を示す断面
図、第2図は本発明による半導体圧力変換装置の
一実施例を示す断面図、第3図は本発明による半
導体圧力変換装置の他の実施例を示す断面図であ
る。 図において、10,10′は半導体圧力変換素
子、11,11′はダイアフラム部、12,1
2′は支持部、13は歪ゲージ、14は導電層、
15は絶縁膜、16は電極、18は金属薄膜であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリコン結晶からなり、その表面側に歪ゲー
    ジを有するダイアフラム部及び該ダイアフラム部
    を支持する支持部と、 上記ダイアフラム部及び支持部の表面上を覆う
    絶縁膜と、 少なくとも上記ダイアフラム部上の絶縁膜を覆
    つて形成された耐周囲雰囲気性の金属薄膜とを備
    えていることを特徴とする半導体圧力変換素子。 2 上記金属薄膜はAu薄膜であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体圧力変換
    素子。
JP10477678A 1978-08-28 1978-08-28 Semiconductor device for converting pressure Granted JPS5533024A (en)

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JPS5533024A JPS5533024A (en) 1980-03-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02296373A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2650455B2 (ja) * 1990-02-02 1997-09-03 株式会社デンソー 半導体圧力センサ

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS506281A (ja) * 1973-05-18 1975-01-22
JPS5186986A (ja) * 1975-01-29 1976-07-30 Tokyo Shibaura Electric Co Handotaiatsuryokuhenkansochi
JPS51140582A (en) * 1975-05-30 1976-12-03 Nec Corp Semiconductor resistance element

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