JPS62252176A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
Semiconductor pressure sensorInfo
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- JPS62252176A JPS62252176A JP9537786A JP9537786A JPS62252176A JP S62252176 A JPS62252176 A JP S62252176A JP 9537786 A JP9537786 A JP 9537786A JP 9537786 A JP9537786 A JP 9537786A JP S62252176 A JPS62252176 A JP S62252176A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体圧力センサ、とりわけ、絶対圧検出を
も可能にし、プラスチックパッケージへの高信頼マウン
トにも通した素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to semiconductor pressure sensors, and in particular to elements which also allow absolute pressure sensing and are also capable of reliable mounting in plastic packages.
従来の技術
近年、自動車用や家電用など多分野において圧力センサ
の利用が盛んになって来た。その中でもピエゾ抵抗効果
を利用した半導体圧力センサは、その製造技術が著しく
進歩し、小型化、低価格化の要求とあいまって、活発に
利用され出している。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, pressure sensors have been increasingly used in many fields such as automobiles and home appliances. Among these, semiconductor pressure sensors that utilize piezoresistance effects are being actively used due to significant advances in manufacturing technology and demands for smaller size and lower prices.
従来の典型的な半導体圧力センサは、単結晶シリコンの
極薄ダイヤフラム中の拡散抵抗が利用されている。その
代表的な例を第2図と第3図の各断面図によって示す。A typical conventional semiconductor pressure sensor utilizes a diffused resistance in an ultra-thin diaphragm of single crystal silicon. Typical examples thereof are shown in the cross-sectional views of FIGS. 2 and 3.
第2図は、N+形シリコン1にN形エピタキシャル層2
およびシリコン酸化膜3、さらに、N形シリコン2中に
P形拡散抵抗領域4、これに接触するポンディングパッ
ド5およびダイヤフラム部6の直下に、常時真空部7を
有し、この真空部7がシリコン台8の封着によって、維
持されている。この結果、絶対圧センサである。加減圧
領域1oは拡散抵抗4を有するチップ表面側となってい
る。第3図は、チップ表面側が台座9によって固定され
、同台座9に設けられた穴の部分が加減圧領域10とな
るタイプである。そして、このチップがプラスチックパ
ッケージヘマウントされるとゲージ圧センサとなる。た
だしチップ表面側は通常はパッケージに穴を設は大気圧
にしである。もしもこのチップがメタルパッケージ内に
マウントされ、真空封止されると絶対圧センサとなり得
る。Figure 2 shows an N+ type silicon 1 and an N type epitaxial layer 2.
and silicon oxide film 3, and a P-type diffused resistance region 4 in the N-type silicon 2, and a permanent vacuum section 7 immediately below the bonding pad 5 and diaphragm section 6 in contact therewith. This is maintained by sealing the silicon base 8. The result is an absolute pressure sensor. The pressurization/depressurization region 1o is on the chip surface side where the diffused resistor 4 is located. FIG. 3 shows a type in which the front side of the chip is fixed by a pedestal 9, and a hole provided in the pedestal 9 serves as a pressurization area 10. When this chip is mounted on a plastic package, it becomes a gauge pressure sensor. However, the chip surface side is usually made with holes in the package at atmospheric pressure. If this chip were mounted in a metal package and vacuum sealed, it could become an absolute pressure sensor.
発明が解決しようとする問題点
一般に上記半導体圧力センサは、天候による大気圧変動
があっても、高地においても使用できることが望ましい
。それゆえ、第1に大気圧の影響を受けない絶対圧セン
サであることが望まれる。Problems to be Solved by the Invention Generally, it is desirable that the semiconductor pressure sensor described above can be used even at high altitudes even when atmospheric pressure changes due to weather. Therefore, first of all, it is desirable to have an absolute pressure sensor that is not affected by atmospheric pressure.
そのうえ、第2に、低価格、第3に、加減圧領域10の
ガスに対しても高信頼性でなければならない。Moreover, secondly, it must be low cost, and thirdly, it must be highly reliable with respect to the gas in the pressurization and depressurization region 10.
本発明は、上述の第1.第2.第3の全ての要求を同時
に満す半導体圧力センサを提案するのがねらいである。The present invention is based on the above-mentioned first aspect. Second. The aim is to propose a semiconductor pressure sensor that simultaneously satisfies all the third requirements.
まず、第2図の構造では、絶対圧センサという第1の条
件を満している。このチップはプラスチックパッケージ
にマウント可能なため、メタルパッケージにくらべれば
低価格であり、第2の条件をも満し得る。しかし加減圧
領域10のガスがチップ表面側で接触するので、長時間
使用している間に、次第にガスがチップ表面を劣化させ
る恐れがある。また、チップ表面側にある拡散抵抗4の
表面やポンディングパッド5のアルミニウムなどに腐蝕
してしまう。その結果第3の条件は満されない。したが
って第2図の構造は十分でない。First, the structure shown in FIG. 2 satisfies the first condition of being an absolute pressure sensor. Since this chip can be mounted in a plastic package, it is less expensive than a metal package and can also satisfy the second condition. However, since the gas in the pressurization/depressurization region 10 comes into contact with the chip surface side, there is a risk that the gas may gradually deteriorate the chip surface during long-term use. Moreover, the surface of the diffused resistor 4 on the chip surface side, the aluminum of the bonding pad 5, etc. are corroded. As a result, the third condition is not satisfied. Therefore, the structure of FIG. 2 is not sufficient.
次に、第3図の構造では、絶対圧センサにするため、メ
タルパッケージを採用すると、低価格という上記第2の
条件を満さない。一方、低価格なプラスチックパッケー
ジへの組立後においては、およそ1mtorrより良い
真空度に保てない。それゆえ、第1の条件の絶対圧セン
サには適さない。Next, in the structure of FIG. 3, if a metal package is used to make the sensor an absolute pressure sensor, the second condition of low cost will not be satisfied. On the other hand, after assembly into a low-cost plastic package, it is not possible to maintain a vacuum level better than about 1 mtorr. Therefore, it is not suitable for the absolute pressure sensor of the first condition.
したがって、第3図の構造もやはり不十分である。Therefore, the structure of FIG. 3 is also insufficient.
問題点を解決するための手段
本発明は、ピエゾ抵抗用拡散部と真空封止された感圧ダ
イヤフラム室を備えた第1チップと、ピエゾ抵抗用拡散
部と被測定圧力を導入できる感圧ダイヤフラム室を備え
た第2チップとを内蔵した半導体圧力センサである。Means for Solving the Problems The present invention provides a first chip having a piezoresistive diffusion section and a vacuum-sealed pressure-sensitive diaphragm chamber, and a piezoresistor diffusion section and a pressure-sensitive diaphragm into which a pressure to be measured can be introduced. This is a semiconductor pressure sensor incorporating a second chip having a chamber.
作用
この発明の構造にすると、まず真空部に接したダイヤフ
ラム部を有するので絶対圧検出が可能となる。それゆえ
、上記第1の条件は満される。次に、加減圧領域に接し
た別のダイヤフラムでは加減圧領域10がダイヤフラム
の裏面に接している。それゆえ、加減圧領域10のガス
に対して上記腐蝕の問題点はなくなり、よって、第3の
条件は満される。最後に、プラスチックパッケージを採
用するのも可能となる。それゆえ、第2の条件素材とし
てはN/N十形の単結晶シリコンが用いられた。低抵抗
N+十形リコン基板lの上に、比抵抗2Ω・備、厚さ2
0μmのN形エピタキシャルシリコン層2を有している
。次に、シリコンウェファの表面側にP形拡散抵抗層4
と低抵抗配線用の広い幅のP形拡散領域とを同時に形成
する。ここで第1図に相当する各ダイヤプラム部を有す
る両チップは同一シリコンウェファ内で隣り合せになる
よう設計しである。拡散抵抗層4は各チップ表面でブリ
ッジを形成する。なお、ブリッジは、真空部7と加減圧
領域10とのすぐ上に後工程で作られる各々のダイヤフ
ラム部に作る。ついで、拡散抵抗層4のウェファ裏面側
を、丁度N形エピタキシャル層が残るようにエツチング
する。その結果、第1図のようなダイヤプラム部6が形
成される。一方、第2の単結晶シリコンウェファを用意
し、第1図のシリコン8となるよう穴を形成しておく。Function: With the structure of the present invention, absolute pressure can be detected since the diaphragm portion is in contact with the vacuum portion. Therefore, the above first condition is satisfied. Next, in another diaphragm that is in contact with the pressure adjustment area, the pressure adjustment area 10 is in contact with the back surface of the diaphragm. Therefore, the above-mentioned corrosion problem is eliminated for the gas in the pressurization/depressurization region 10, and therefore, the third condition is satisfied. Finally, it is also possible to use plastic packaging. Therefore, N/N ten type single crystal silicon was used as the second material. On the low resistance N + 10 type recon board l, resistivity 2Ω, thickness 2
It has an N-type epitaxial silicon layer 2 with a thickness of 0 μm. Next, a P-type diffused resistance layer 4 is formed on the surface side of the silicon wafer.
and a wide P-type diffusion region for low resistance wiring are simultaneously formed. Here, both chips having respective diaphragm portions corresponding to FIG. 1 are designed to be placed next to each other within the same silicon wafer. The diffused resistance layer 4 forms a bridge at each chip surface. Note that the bridges are formed in each diaphragm section that will be formed in a subsequent process immediately above the vacuum section 7 and the pressurization/depressurization region 10. Next, the back side of the wafer of the diffused resistance layer 4 is etched so that just the N-type epitaxial layer remains. As a result, a diaphragm portion 6 as shown in FIG. 1 is formed. On the other hand, a second single-crystal silicon wafer is prepared, and holes are formed in it to form silicon 8 in FIG.
次に、上記ダイヤフラム部6を有する第1のウェファと
穴を有する第2のウェファをメタライズ貼付する。その
際、高真空中でメタライズ貼付する。それから、チップ
表面上にアルミニウム配線とポンディングパッド5を形
成する。その結果、第1図のように真空部7が貼付ウェ
ファ内にダイヤプラム部一つ飛びに形成される。また、
貼付ウェファの加減圧領域10用穴も真空部7を間にお
いてダイヤフラム部7つ飛びに形成される。他方、別に
貫通孔を有する台IIE9を用意する。台座9としては
シリコンと膨張係数の近い材質であるガラスを選んだ。Next, the first wafer having the diaphragm portion 6 and the second wafer having the hole are pasted with metallization. At that time, metallization is applied in a high vacuum. Then, aluminum wiring and bonding pads 5 are formed on the chip surface. As a result, as shown in FIG. 1, vacuum portions 7 are formed in the bonded wafer at every diaphragm portion. Also,
Holes for the pressurization and depressurization regions 10 of the bonded wafer are also formed at every seven diaphragm portions with the vacuum portion 7 in between. On the other hand, a separate stand IIE9 having a through hole is prepared. For the pedestal 9, we selected glass, which is a material with a coefficient of expansion similar to that of silicon.
台座9をプラスチックパッケージにマウントする。貼付
ウェファダイシングした後、両チップを台座9の上にグ
イボンドする。その結果、断面構造は第1図のようにな
る。加減圧領域10はダイヤフラム部へと貫通していな
ければならない。それから金線をワイヤボンドする。そ
れから、シリコンゲルをチップ表面に塗布する。その後
、貫通孔を有するプラスチック製もキャップをプラスチ
ックケースにキャッピングする。Mount the pedestal 9 on the plastic package. After dicing the attached wafer, both chips are bonded onto a pedestal 9. As a result, the cross-sectional structure becomes as shown in FIG. The pressurization and depressurization region 10 must penetrate into the diaphragm section. Then wire bond the gold wire. Then, silicone gel is applied to the chip surface. Then, cap the plastic case with a plastic cap with a through hole.
なお、本発明は、他の回路を有するIC構造への展開も
可能である。また、化合物半導体でも本発明と同様のこ
とが可能である。Note that the present invention can also be applied to IC structures having other circuits. Moreover, the same thing as the present invention is also possible with compound semiconductors.
発明の効果
以上の実施例により、第1図の構造の半導体圧力センサ
が試作された。この構造は次の長所を有する。低価格タ
イプのプラスチックパッケージ採用である。それにもか
かわらず、高信頼性が実現されている。その上、ICな
どを利用することにより絶対圧センサとして有用である
。さらに、この構造を採用したことにより、従来別途必
要であった大気圧検出用センサは不必要となる。Effects of the Invention According to the embodiments described above, a semiconductor pressure sensor having the structure shown in FIG. 1 was manufactured as a prototype. This structure has the following advantages. It uses a low-cost plastic package. Nevertheless, high reliability is achieved. Furthermore, by using an IC or the like, it is useful as an absolute pressure sensor. Furthermore, by adopting this structure, a sensor for detecting atmospheric pressure, which was conventionally required separately, becomes unnecessary.
以上のように、本発明の構造は極めて効果が多大である
。As described above, the structure of the present invention is extremely effective.
第1図は本発明になる半導体圧力センサの略断面図、第
2図、第3図は従来各側の半導体圧力センサの略断面図
である。
1・・・・・・N+形シリコン、2・・・・・・N形シ
リコン、3・・・・・・シリコン酸化膜、4・・・・・
・P形拡散抵抗、5・・・・・・ポンディングパッド、
6・・・・・・ダイヤフラム部、7・・・・・・真空部
、8・・・・・・シリコン、9・・・・・・台座、10
・・・・・・加減圧領域。FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic sectional views of conventional semiconductor pressure sensors on each side. 1... N+ type silicon, 2... N type silicon, 3... silicon oxide film, 4...
・P-type diffused resistor, 5...ponding pad,
6...Diaphragm part, 7...Vacuum part, 8...Silicon, 9...Pedestal, 10
・・・・・・Pressure and depressurization area.
Claims (1)
ム室を備えた第1チップと、ピエゾ抵抗用拡散部と被測
定圧力を導入できる感圧ダイヤフラム室を備えた第2チ
ップとを内蔵した半導体圧力センサ。A semiconductor incorporating a first chip equipped with a piezoresistive diffusion section and a vacuum-sealed pressure-sensitive diaphragm chamber, and a second chip equipped with a piezoresistance diffusion section and a pressure-sensitive diaphragm chamber into which a pressure to be measured can be introduced. pressure sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9537786A JPS62252176A (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9537786A JPS62252176A (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62252176A true JPS62252176A (en) | 1987-11-02 |
Family
ID=14135950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9537786A Pending JPS62252176A (en) | 1986-04-24 | 1986-04-24 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62252176A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7107854B1 (en) | 2005-03-10 | 2006-09-19 | Motorola, Inc. | Media isolated absolute pressure sensor |
CN102295262A (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | Miniature dynamic piezoresistive pressure sensor and manufacturing method for the same |
-
1986
- 1986-04-24 JP JP9537786A patent/JPS62252176A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7107854B1 (en) | 2005-03-10 | 2006-09-19 | Motorola, Inc. | Media isolated absolute pressure sensor |
CN102295262A (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | Miniature dynamic piezoresistive pressure sensor and manufacturing method for the same |
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