JPS622573A - Semiconductor pressure sensor - Google Patents
Semiconductor pressure sensorInfo
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- JPS622573A JPS622573A JP14127985A JP14127985A JPS622573A JP S622573 A JPS622573 A JP S622573A JP 14127985 A JP14127985 A JP 14127985A JP 14127985 A JP14127985 A JP 14127985A JP S622573 A JPS622573 A JP S622573A
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- silicon substrate
- deformation
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔樅東上の利用分野〕〔
本発明は、リミッタを設けた半導体圧力センナに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of Momito] [The present invention relates to a semiconductor pressure sensor provided with a limiter.
圧力センサは、通信ケーブルのガス保守におけるガス圧
力の検出、化学プラントのパイプラインの流量の横細・
制御、多るいは飛行機の飛行制御用としてのエアデータ
収集、など種々の分計で使われている。そして特に近年
では、小形、高精度。Pressure sensors are used to detect gas pressure in gas maintenance of communication cables, and to detect horizontal and narrow flow rates in chemical plant pipelines.
It is used in a variety of applications, including air data collection for control purposes and aircraft flight control. And especially in recent years, small size and high precision.
高速応答性の特徴を有する半導体圧力センサが多く使わ
れ始めている。従来の半導体圧力センサは第j図に示す
ような構造をしており、シリコン基板lに異方性エツチ
ングを用いてダイヤフラム2を形成し、このダイヤフラ
ム2の表面層に例えばボロン(化学記号B)を熱拡散し
てピエゾ抵抗素子8を形成する。4はシリコン基板lを
保持するケースである。この圧力センサは、ピエゾ抵抗
素子8をダイヤフラムz上でブリッジ状に組むことによ
り、圧力を噴出するものである。Semiconductor pressure sensors, which are characterized by high-speed response, are beginning to be widely used. A conventional semiconductor pressure sensor has a structure as shown in FIG. is thermally diffused to form the piezoresistive element 8. 4 is a case that holds the silicon substrate l. This pressure sensor emits pressure by assembling piezoresistive elements 8 in a bridge shape on a diaphragm z.
ところで、上記の半導体圧力センサは、製造が容易であ
り、小形ですぐn走時性を有しているという111点を
多く持っているが、根本的な欠点は、リミッタを有して
いないことである。例えば圧力がある値以上となるとダ
イヤフラム2は破壊してしまい、セyすとしての役目を
果さなくなる。すなわち、圧力を制御できなくなってし
まう。このような欠点があるので、使用範囲が狭められ
ており、製造ラインの重要な工程における圧力センサと
して使用出来ない状況にあった。By the way, the above-mentioned semiconductor pressure sensor has many points such as being easy to manufacture, being small and having good time travel, but its fundamental drawback is that it does not have a limiter. It is. For example, if the pressure exceeds a certain value, the diaphragm 2 will break and will no longer function as a cell. In other words, the pressure cannot be controlled. Due to these drawbacks, the scope of use has been narrowed, and it has been impossible to use it as a pressure sensor in important steps of a manufacturing line.
本発明は、従来の圧力センサに見られる定圧以上でのセ
ンサの破壊を問題としている。The present invention takes issue with the problem of sensor destruction at a constant pressure or higher, which is seen in conventional pressure sensors.
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、一部にダイヤフラムが形成され、該ダイヤフ
ラムの表面にピエゾ抵抗素子が形成さnた第1のシリコ
ン基板と、この第1のシリコン基板に一部を前記ダイヤ
フラムと対向させて接着された第2の基板とを具備して
なり、前記第2の前記ダイヤフラムと対向する面を、核
ダイヤフラムが一定址変形し之ときに該ダイヤフラムに
当接して該ダイヤフラムの一定量以上の変形を阻止する
位置に位置させたことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a first silicon substrate having a diaphragm formed in a part thereof and a piezoresistive element formed on the surface of the diaphragm, and a first silicon substrate formed on the first silicon substrate. a second substrate bonded with a portion facing the diaphragm, the surface of the second substrate facing the diaphragm being in contact with the diaphragm when the core diaphragm undergoes constant deformation; The diaphragm is characterized in that it is located at a position that prevents deformation of the diaphragm by a certain amount or more.
従来の半導体圧力センサとは、第2の基板をリミッタと
して作用させることにより、異常圧力を受けてもダイヤ
フラムの変形が一定に抑えられ、破壊に到らないところ
が異なるところでおる。The difference from conventional semiconductor pressure sensors is that by using the second substrate as a limiter, deformation of the diaphragm is suppressed to a constant level even when abnormal pressure is applied, and destruction does not occur.
第1図は本発明の第1の実施v1を示す図であって、l
はシリコン基板(第1のシリコン基板)、2はダイヤフ
ラム、8はピエゾ抵抗素子、4は保持ケース、5はシリ
コン基板(第2の基板)、6はシリコン基板5に設けら
nた突起、7はシリコン基[1とシリコン基板5の接着
部である。FIG. 1 is a diagram showing a first implementation v1 of the present invention,
is a silicon substrate (first silicon substrate), 2 is a diaphragm, 8 is a piezoresistive element, 4 is a holding case, 5 is a silicon substrate (second substrate), 6 is a projection provided on the silicon substrate 5, 7 is the bonded portion between the silicon base [1 and the silicon substrate 5].
シリコン基板lに設けらnたダイヤフラム2やピエゾ抵
抗素子8の製作方法、動作については従来の技術で述べ
た方法1作用と同じであるのでその説明を省略する。The manufacturing method and operation of the diaphragm 2 and the piezoresistive element 8 provided on the silicon substrate 1 are the same as the operation of method 1 described in the prior art section, so the explanation thereof will be omitted.
突起6はシリコン基板5にエツチングあるいは研削など
により製作さn1エツチングの場合、例えば、均一なシ
リコン基板に突起6の頂上部と同じ大きさのマスクを用
いて、酸性液によるエツチングを行うことにより突起6
を有するシリコン基板5が製作できる。シリコン基板l
とシリコン基板2は接着部7で接層さnている。接着に
は高精度の接着方法(例えば特願昭60−082609
号で提供された半導体基板の接合方法)を用うれば、接
着部の平行精度はl/10μm以下にすることができる
。The protrusions 6 are made by etching or grinding the silicon substrate 5. In the case of n1 etching, for example, the protrusions are etched by etching a uniform silicon substrate with an acidic solution using a mask of the same size as the top of the protrusions 6. 6
A silicon substrate 5 having the following can be manufactured. silicon substrate l
and silicon substrate 2 are in contact with each other at an adhesive portion 7. For adhesion, a high-precision adhesion method (for example, Japanese Patent Application No. 60-082609)
By using the semiconductor substrate bonding method provided in the above issue, the parallel accuracy of the bonded portion can be reduced to 1/10 μm or less.
上記に述べえように、ダイヤフラム2の下方に突起Oを
設けた構造となっているので、規格値以上の圧力あるい
は鴨常圧力を受けたとしても、ダイヤフラム2の変形は
突起6により抑制さnlすなわちダイヤフラム2が突起
6に当接して一定量以上の変形が抑制され、破壊に到る
ような変形は生じない。As mentioned above, since the diaphragm 2 has a structure in which the protrusion O is provided below, the deformation of the diaphragm 2 is suppressed by the protrusion 6 even if it is subjected to pressure exceeding the standard value or normal pressure. That is, the diaphragm 2 comes into contact with the protrusion 6, and deformation beyond a certain amount is suppressed, and deformation that would lead to destruction does not occur.
第1図に本発明の圧力センサにおける圧力とダイヤフラ
ム2の変形の関係を示す。図示したように変形はある圧
力以上では一定となりそれ以上変形しない。FIG. 1 shows the relationship between pressure and deformation of the diaphragm 2 in the pressure sensor of the present invention. As shown in the figure, the deformation becomes constant above a certain pressure and no further deformation occurs.
このような結果から明らかなように、従来の技術に比べ
て、ダイヤフラムの変形に対して突起6がリミットとし
て作用し、圧力に対して、安全な構造となっている。As is clear from these results, the protrusion 6 acts as a limit against the deformation of the diaphragm, and the structure is safer against pressure than in the conventional technology.
〔実施列 2〕
第3図は第2の実施例を示す説明図であって、8はシリ
コン基板、■はダイヤフラム、10はシリコン基板8の
上部の凹部、llはシリボン基板下部の凹部、12はピ
エゾ抵抗素子、1Bは保持ケースである。本実施例では
、シリコン基板8の上下からコ度の^方性エツチングを
行い、深い凹部lOと浅い凹部11を形成したものであ
る。[Implementation row 2] FIG. 3 is an explanatory diagram showing the second embodiment, in which 8 is a silicon substrate, ■ is a diaphragm, 10 is a recess in the upper part of the silicon substrate 8, 1 is a recess in the lower part of the silicon substrate, 12 is a piezoresistive element, and 1B is a holding case. In this embodiment, a deep recess lO and a shallow recess 11 are formed by etching the silicon substrate 8 from above and below.
異常圧力を受けた場合、ダイヤフラム0の変形は保持ケ
ース18で抑制さn1ダイヤフラム9と圧力の関係は第
1の実施例と同じく第2図のようになる。ピエゾ抵抗素
子12の形成については第1の実施例あるいは従来技術
と同様であり、その説明を省略する。また、作用、効果
も第1の実施例と同様であることは容易に考えら詐る。When abnormal pressure is applied, the deformation of the diaphragm 0 is suppressed by the holding case 18, and the relationship between the n1 diaphragm 9 and the pressure is as shown in FIG. 2, the same as in the first embodiment. The formation of the piezoresistive element 12 is the same as that of the first embodiment or the prior art, and its explanation will be omitted. Moreover, it is easy to think that the operation and effect are the same as those of the first embodiment.
〔実施例 8〕
第φ図は第3の実施例を示す説明図でろって、14はシ
リコン基板、15はシリコン基[14の9下面に設けた
凹部、16は最初シリコン基板14と一体となってい九
シリコンでシリコン4IE14から除去したシリコン、
17はピエゾ抵抗素子、18は保持ケースである。本実
施列では、シリコン基板14の下1■に鴨方性エツチン
グで浅い凹部L5を形成し、シリコン基板14の上面を
エツチングあるいは研削し、シリコン16を除去し、そ
の後、ピエゾ抵抗素子17を形成し、保持ケース18に
保持したもので、ダイヤフラムの異常変形を保持ケース
18で抑制するものである。作用、偽効果については前
述の実施例と同様であり、その説明を省略する。[Embodiment 8] Figure φ is an explanatory diagram showing the third embodiment, in which 14 is a silicon substrate, 15 is a silicon base [a recess provided on the lower surface of 9 of 14, and 16 is a silicon substrate that is initially integrated with the silicon substrate 14]. Silicon removed from silicon 4IE14 with nine silicon,
17 is a piezoresistive element, and 18 is a holding case. In this example, a shallow recess L5 is formed in the lower part of the silicon substrate 14 by etching, the upper surface of the silicon substrate 14 is etched or ground to remove the silicon 16, and then the piezoresistive element 17 is formed. , is held in a holding case 18, and the holding case 18 suppresses abnormal deformation of the diaphragm. The effects and false effects are the same as in the previous embodiment, and their explanation will be omitted.
以上、1個のシリコンチップで説明し九が、1枚のウェ
ハ状態で処理を行い、保持ケース18に保持される直前
にチップ状に切り離し、保持ケース18に保持すること
は一般の半導体製品で行っている方法であり、本発明も
そのような製造法を用いた方が量産性がある。The above explanation is based on one silicon chip. However, in general semiconductor products, processing is performed as a single wafer, and immediately before being held in the holding case 18, it is cut into chips and held in the holding case 18. This method is used in the present invention, and it is easier to mass-produce the present invention by using such a manufacturing method.
なお、シリコン基板と保持ケースの接着には前述の接着
法を用いnは高精度に接着できることは言うまでもない
。It goes without saying that the silicon substrate and the holding case can be bonded to each other with high precision by using the bonding method described above.
本発明によnは、ダイヤフラふと対向させる基板にリミ
ッタの作用をもたせたから、圧力をと対するセンサの変
形を抑制することにより、センサに規定値以上の圧力あ
るいは異常圧力が加わった場合、変形が一定の1まであ
り、破壊に到らないという利点があり、半導体圧力セン
サの適用範囲を大きく拡大させることができる。According to the present invention, since the substrate facing the diaphragm has a limiter function, the deformation of the sensor in response to pressure is suppressed, and the deformation is prevented when pressure exceeding a specified value or abnormal pressure is applied to the sensor. It has the advantage of not breaking down to a certain value of 1, and can greatly expand the range of application of semiconductor pressure sensors.
第1図は本発明の第1実施列として示した半導体圧力セ
ンナの概略構成図、第2図は同センナの圧力と変形量と
の関係を示す特性図、fsJ図は本発明の第2実施例と
して示した半導体圧力センサの概略゛構成図、第9図は
本発明の第3実施例として示した半導体圧力センサの概
略構成図、第S図は従来の半導体圧力センナの概略構成
図である。
1.8.14・・・・・・第1のシリコン基板、z、9
・・・・・・ダイヤフラム、8.L2,1?・・・・・
・ピエゾ抵抗素子、4.18.18・・・・・・保持ケ
ース、5・・・・・・第2の基板(シリコン基板)、6
・・・・・・突起。Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor pressure sensor shown as a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between pressure and deformation of the sensor, and fsJ diagram is a diagram showing the relationship between pressure and deformation of the sensor. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a semiconductor pressure sensor shown as a third embodiment of the present invention, and FIG. S is a schematic configuration diagram of a conventional semiconductor pressure sensor. . 1.8.14...First silicon substrate, z, 9
...Diaphragm, 8. L2,1?・・・・・・
・Piezoresistance element, 4.18.18... Holding case, 5... Second substrate (silicon substrate), 6
······protrusion.
Claims (3)
の表面にピエゾ抵抗素子が形成された第1のシリコン基
板と、この第1のシリコン基板に一部を前記ダイヤフラ
ムと対向させて接着された第2の基板とを具備してなり
、第2の基板の前記ダイヤフラムと対向する面を、該ダ
イヤフラムが一定量変形したときに該ダイヤフラムに当
接して該ダイヤフラムの一定量以上の変形を阻止する位
置に位置させたことを特徴とする半導体圧力センサ。(1) A first silicon substrate on which a diaphragm is formed and a piezoresistive element formed on the surface of the diaphragm; a second substrate, the surface of the second substrate facing the diaphragm is at a position where the surface of the second substrate that is opposed to the diaphragm comes into contact with the diaphragm when the diaphragm is deformed by a certain amount to prevent the diaphragm from being deformed by more than a certain amount; A semiconductor pressure sensor characterized by being located at.
ン基板を接着し、該第2のシリコン基板の突起と第1の
シリコン基板のダイヤフラムを対向させることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体圧力センサ。(2) A second silicon substrate having protrusions is adhered to the first silicon substrate, and the protrusions of the second silicon substrate and the diaphragm of the first silicon substrate are opposed to each other. The semiconductor pressure sensor according to item 1.
保持するケースを第2の基板として第1のシリコン基板
に接着し、該第1のシリコン基板のダイヤフラムと前記
ケースの一部とを対向させ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センサ。(3) A first silicon substrate and a case holding the first silicon substrate are bonded to the first silicon substrate as a second substrate, and a diaphragm of the first silicon substrate and a part of the case are bonded together. 2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the semiconductor pressure sensor is arranged to face each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14127985A JPS622573A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14127985A JPS622573A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS622573A true JPS622573A (en) | 1987-01-08 |
Family
ID=15288195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14127985A Pending JPS622573A (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Semiconductor pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS622573A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0319940U (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-27 |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP14127985A patent/JPS622573A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0319940U (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-27 |
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