JPS63175482A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPS63175482A JPS63175482A JP618887A JP618887A JPS63175482A JP S63175482 A JPS63175482 A JP S63175482A JP 618887 A JP618887 A JP 618887A JP 618887 A JP618887 A JP 618887A JP S63175482 A JPS63175482 A JP S63175482A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、圧力を電気信号に変換する圧力センサに関し
、特にセンサチップ内に基準圧力室を有する圧力センサ
に関するものである。
、特にセンサチップ内に基準圧力室を有する圧力センサ
に関するものである。
従来の圧力センサとしては、例えば、第５図に示すごと
きものがある（例えば特開昭５８−６３８２６号に記載
）。
きものがある（例えば特開昭５８−６３８２６号に記載
）。
第５図の装置は、絶対圧型の圧力センサであり、ピン３
及びパイプ１１が設けられたハーメチックシールのステ
ム５に第２接着層８を介して台座４が接着され、さらに
その上に第１接着層７を介して圧力センサチップ１が接
着されている。
及びパイプ１１が設けられたハーメチックシールのステ
ム５に第２接着層８を介して台座４が接着され、さらに
その上に第１接着層７を介して圧力センサチップ１が接
着されている。
また、圧力センサチップ１の表面の入出力パッドとピン
３とは金ワイヤ２で接続されている。
３とは金ワイヤ２で接続されている。
また、キャップ６とステム５とは放電加工やハンダ付は
等で接着されており、真空中でハンダ９を用いて封止孔
１２を封止することにより真空室１゜が形成されている
。
等で接着されており、真空中でハンダ９を用いて封止孔
１２を封止することにより真空室１゜が形成されている
。
上記の構造においては、真空室１ｏが基準圧として真空
になっており、パイプ１１を通して外部圧力が圧力セン
サチップ１の下部から印加されるようになっている。
になっており、パイプ１１を通して外部圧力が圧力セン
サチップ１の下部から印加されるようになっている。
［発明が解決しようとする問題点〕
上記のごとき従来の圧力センサ、特に絶対圧型の圧力セ
ンサにおいては、基準圧となる真空室を形成する必要が
あり、しかもステム５と圧力センサチップ１との膨張係
数の違いにょる熱応力を低減する必要があるため、台座
４及び第１接着層７゜第２接着層８として熱膨張係数の
近い物質を選択する等の考慮を用いて実装しなければな
らず、そのため圧力センサチップ１を実装するために多
くのコストが掛かり、その結果、圧力センサが高価にな
ってしまうという問題があった。
ンサにおいては、基準圧となる真空室を形成する必要が
あり、しかもステム５と圧力センサチップ１との膨張係
数の違いにょる熱応力を低減する必要があるため、台座
４及び第１接着層７゜第２接着層８として熱膨張係数の
近い物質を選択する等の考慮を用いて実装しなければな
らず、そのため圧力センサチップ１を実装するために多
くのコストが掛かり、その結果、圧力センサが高価にな
ってしまうという問題があった。
本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するために
なされたものであり、実装が容易で低コスト化が可能な
圧力センサを提供することを目的とするものである。
なされたものであり、実装が容易で低コスト化が可能な
圧力センサを提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本発明においては、基板上
にセンサ部を形成するのと同時に基準圧力室も形成する
ように構成している。
にセンサ部を形成するのと同時に基準圧力室も形成する
ように構成している。
すなわち、本発明においては１表面に凹部を有する第１
の基板と、上記凹部を覆ってその周囲に密着する第２の
基板とにより、上記凹部を外部に対して気密に形成され
た空洞領域とし、かつ、上記空洞領域と外部との圧力差
に応じて上記基板に生じる変位を電気信号に変換する変
換手段を備えるように構成している。
の基板と、上記凹部を覆ってその周囲に密着する第２の
基板とにより、上記凹部を外部に対して気密に形成され
た空洞領域とし、かつ、上記空洞領域と外部との圧力差
に応じて上記基板に生じる変位を電気信号に変換する変
換手段を備えるように構成している。
上記のように構成したことにより、本発明においては、
上記の空洞領域内の気圧（例えば１０ Ｔ ｏｒｒ以下
の真空）を基準圧力として用いることが出来るので、セ
ンサチップの外部に別個に基準圧力室を形成する必要が
なくなる。そのため、Ｓｉウェハのバッジ処理等で同時
に大量に基準圧力室を持った圧力センサを作製すること
が出来、実装が容易になると共に低コスト化が可能にな
る。
上記の空洞領域内の気圧（例えば１０ Ｔ ｏｒｒ以下
の真空）を基準圧力として用いることが出来るので、セ
ンサチップの外部に別個に基準圧力室を形成する必要が
なくなる。そのため、Ｓｉウェハのバッジ処理等で同時
に大量に基準圧力室を持った圧力センサを作製すること
が出来、実装が容易になると共に低コスト化が可能にな
る。
第１図は、本発明の一実施例の断面図である。
第１図において、１０１は表面に凹所を有する第１基板
であり、例えばシリコン基板である。また第２基板１０
３は、上記の第１基板１０１と気密に接合されており、
それによって前記の凹部を外部に対して気密に形成され
た空洞領域としている。この空洞領域が基準圧力室１０
２となる。また第２基板１０３の表面近傍にはピエゾ抵
抗となるｐ型拡散層１０４が形成され、配線１０６によ
って外部に接続出来るようになっている。またその上に
は酸化膜１０５およびパッシベーション膜１０７が形成
されている。
であり、例えばシリコン基板である。また第２基板１０
３は、上記の第１基板１０１と気密に接合されており、
それによって前記の凹部を外部に対して気密に形成され
た空洞領域としている。この空洞領域が基準圧力室１０
２となる。また第２基板１０３の表面近傍にはピエゾ抵
抗となるｐ型拡散層１０４が形成され、配線１０６によ
って外部に接続出来るようになっている。またその上に
は酸化膜１０５およびパッシベーション膜１０７が形成
されている。
次に作用を説明する。
第１図の圧力センサにおいては、基準圧力室１０２内の
圧力（例えば、１０Ｔｏｒｒ程度の真空）と圧力センサ
表面上の圧力すなわち大気圧との圧力差に応じて第２基
板１０３が撓み、それによってｐ型拡散層１０４で形成
されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化する。この抵抗値の変
化を電気的に検出することによって外部圧力の値を検出
することが出来る。
圧力（例えば、１０Ｔｏｒｒ程度の真空）と圧力センサ
表面上の圧力すなわち大気圧との圧力差に応じて第２基
板１０３が撓み、それによってｐ型拡散層１０４で形成
されたピエゾ抵抗の抵抗値が変化する。この抵抗値の変
化を電気的に検出することによって外部圧力の値を検出
することが出来る。
すなわち、第１図の装置において”は、図示の構造゛゛
だけで絶対圧を測定出来ることになる。従って。
だけで絶対圧を測定出来ることになる。従って。
実装の際に真空実装をする必要はなく、実装方法が極め
て容易かつ安価に出来る。
て容易かつ安価に出来る。
次に第２図に基づいて、第１図の圧力センサの製造方法
を説明する。
を説明する。
まず、第２図（Ａ）において、第１基板１０１（例えば
、面方向が（１００）のｎ型シリコン基板）の表面に熱
酸化等の方法によって酸化膜１１０を形成し、次にフォ
トエツチングによって一部の酸化膜を除去する。
、面方向が（１００）のｎ型シリコン基板）の表面に熱
酸化等の方法によって酸化膜１１０を形成し、次にフォ
トエツチングによって一部の酸化膜を除去する。
次に（Ｂ）において、酸化膜１１０をエツチングマスク
としてヒドラジン等の異方性エツチング液により、第１
基板１０１の所定の部分を所定の深さまで除去し、凹部
１１１を形成する。
としてヒドラジン等の異方性エツチング液により、第１
基板１０１の所定の部分を所定の深さまで除去し、凹部
１１１を形成する。
次に（Ｃ）において、表面の酸化１［１１０を除去した
後、第１基板１０１の表面を親水化処理し、同様に親水
化処理した第２基板１０３（例えば、ｎ型シリコン基板
）との表面同志を清浄な環境の所定の圧力下で密着させ
加熱することによって接合する。これによって前記の凹
部１１１が密閉され、基準圧力室１０２となる。−上記
の所定の圧力とは本発明による圧力センサの基準圧力室
の圧力であり、適宜設定することが出来る。また加熱温
度は数十℃〜１０００℃以上まで必要な条件（例えば、
密着強度、拡散層の濃度プロファイル等）に応じて適宜
設定することが出来る。
後、第１基板１０１の表面を親水化処理し、同様に親水
化処理した第２基板１０３（例えば、ｎ型シリコン基板
）との表面同志を清浄な環境の所定の圧力下で密着させ
加熱することによって接合する。これによって前記の凹
部１１１が密閉され、基準圧力室１０２となる。−上記
の所定の圧力とは本発明による圧力センサの基準圧力室
の圧力であり、適宜設定することが出来る。また加熱温
度は数十℃〜１０００℃以上まで必要な条件（例えば、
密着強度、拡散層の濃度プロファイル等）に応じて適宜
設定することが出来る。
また第２基板１０３の厚さは、必要に応じて一部または
全部の領域をエツチング等の方法によって薄膜化するこ
とも出来る。
全部の領域をエツチング等の方法によって薄膜化するこ
とも出来る。
次に（Ｄ）において、ボロンの熱拡散またはイオン注入
、アニール等の方法のよってｐ型拡散層１０４を形成し
、次に熱拡散またはデポジション等の方法によって酸化
膜１０５を形成する。上記のｐ型拡散層１０４はピエゾ
抵抗となるものである。
、アニール等の方法のよってｐ型拡散層１０４を形成し
、次に熱拡散またはデポジション等の方法によって酸化
膜１０５を形成する。上記のｐ型拡散層１０４はピエゾ
抵抗となるものである。
次に（Ｅ）において、コンタクトホールを開孔し、アル
ミ等の配線１０６を形成した後、パッシベーション膜１
０７を形成することによって前記第１図の圧力センサが
完成する。
ミ等の配線１０６を形成した後、パッシベーション膜１
０７を形成することによって前記第１図の圧力センサが
完成する。
次に第３図は、本発明の他の実施例図であり、第２基板
１０３の変位を容量変化によって検出する例である。
１０３の変位を容量変化によって検出する例である。
第３図において、第１基板１０１の凹部表面には下部ρ
“領域２０１が形成されており、また第２基板１０３の
下面、すなわち上記の下部ｐ＋領領域０１と対向する面
には上部ｐ＋領領域０２が形成されている。その他の構
成は前記第１図と同様である。
“領域２０１が形成されており、また第２基板１０３の
下面、すなわち上記の下部ｐ＋領領域０１と対向する面
には上部ｐ＋領領域０２が形成されている。その他の構
成は前記第１図と同様である。
次に作用を説明する。
第３図の圧力センサにおいては、基準圧力室１０２と外
圧との差に応じて第２基板１０３が撓むと。
圧との差に応じて第２基板１０３が撓むと。
上部ｐ＋領領域０２と下部ｐ＋領領域０１との間に形成
されている静電容量が変化する。上記の圧力差と静電容
量とは１：１で対応するため、静電容量の変化を検出す
ることによって外圧を検出することが出来る。この場合
には容量検出方式を用いているため、センサチップの応
力に全く考慮をはらうことなしに製造プロセスや実装方
法を設計することが出来るという利点がある。
されている静電容量が変化する。上記の圧力差と静電容
量とは１：１で対応するため、静電容量の変化を検出す
ることによって外圧を検出することが出来る。この場合
には容量検出方式を用いているため、センサチップの応
力に全く考慮をはらうことなしに製造プロセスや実装方
法を設計することが出来るという利点がある。
次に第４図に基づいて、第３図の圧力センサの製造方法
を説明する。
を説明する。
まず、前記第２図の（Ａ）および（Ｂ）で示したごとく
、第１基板１０１に凹部１１１を形成した後、第４図（
Ａ）に示すごとく、フォトリソグラフィやイオン注入、
拡散等の方法によって下部ｐ＋領領域０１を形成する。
、第１基板１０１に凹部１１１を形成した後、第４図（
Ａ）に示すごとく、フォトリソグラフィやイオン注入、
拡散等の方法によって下部ｐ＋領領域０１を形成する。
次に（Ｂ）において、第２基板１０３の表面にも上記と
同様の方法によって上部ｐ＋領領域０２を形成しておく
、その後、第１基板１０１と第２基板１０３とを清浄な
雰囲気下で密着させ、加熱することによって接合する。
同様の方法によって上部ｐ＋領領域０２を形成しておく
、その後、第１基板１０１と第２基板１０３とを清浄な
雰囲気下で密着させ、加熱することによって接合する。
次に（Ｃ）において、表面から選択的にｐ＋領領域拡散
させ、基板内部で既に形成されている上部ｐ＋領領域０
２および下部ｐ＋領領域０１とそれぞれ接続することに
より、外部への電極取出し端子とする。
させ、基板内部で既に形成されている上部ｐ＋領領域０
２および下部ｐ＋領領域０１とそれぞれ接続することに
より、外部への電極取出し端子とする。
これによって静電容量の両電極が形成される。
次に熱酸化またはデポジション等の方法によって第２基
板１０３の表面に酸化膜１０５を形成する。
板１０３の表面に酸化膜１０５を形成する。
次にＣＤ）において、コンタクト孔を開孔し、アルミ等
による配線１０６を形成し、最後にパッシベーション膜
１０７を形成することによって第３図の圧力センサが完
成する。
による配線１０６を形成し、最後にパッシベーション膜
１０７を形成することによって第３図の圧力センサが完
成する。
以上説明したごとく本発明においては、表面に凹部を有
する第１の基板と、該凹部を覆ってその周囲に密着する
第２の基板とによって上記の凹部を外部に対して気密に
形成された空洞領域とすることにより、基板内部に基準
圧力室を形成するように構成しているので、センサチッ
プの外部に別個に基準圧力室を形成する必要がなくなる
。そのため、基準圧力室を持った圧力センサをＳｉウェ
ハのバッジ処理等で同時に大量に製造することが出来、
実装が容易になると共にコストを大幅に低減することが
可能となる。また第３図の実施例においては、容量検出
方式であるため、センサチップにかかる応力に無関係に
製造プロセスや実装方法を設計出来るため、自由度が大
きくなり、より低コスト化が可能であるという優れた効
果が得られる。
する第１の基板と、該凹部を覆ってその周囲に密着する
第２の基板とによって上記の凹部を外部に対して気密に
形成された空洞領域とすることにより、基板内部に基準
圧力室を形成するように構成しているので、センサチッ
プの外部に別個に基準圧力室を形成する必要がなくなる
。そのため、基準圧力室を持った圧力センサをＳｉウェ
ハのバッジ処理等で同時に大量に製造することが出来、
実装が容易になると共にコストを大幅に低減することが
可能となる。また第３図の実施例においては、容量検出
方式であるため、センサチップにかかる応力に無関係に
製造プロセスや実装方法を設計出来るため、自由度が大
きくなり、より低コスト化が可能であるという優れた効
果が得られる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
圧力センサの製造工程図、第３図は本発明の他の実施例
の断面図、第４図は第３図の圧力センサの製造工程図、
第５図は従来装置の一例の断面図である。 く符号の説明〉 １０１・・・第１基板 １０２・・・基準圧力室
１０３・・・第２基板 １０４・・・ｐ型拡散層
１０５・・・酸化膜 １０６・・・配線１０７
・・・パッシベーション膜 ２０１・・・下部Ｐ＋領域 ２０２・・・上部ｐ
＋領域代理人弁理士 中 村 純之助 ｆ ４ 図 才５図
圧力センサの製造工程図、第３図は本発明の他の実施例
の断面図、第４図は第３図の圧力センサの製造工程図、
第５図は従来装置の一例の断面図である。 く符号の説明〉 １０１・・・第１基板 １０２・・・基準圧力室
１０３・・・第２基板 １０４・・・ｐ型拡散層
１０５・・・酸化膜 １０６・・・配線１０７
・・・パッシベーション膜 ２０１・・・下部Ｐ＋領域 ２０２・・・上部ｐ
＋領域代理人弁理士 中 村 純之助 ｆ ４ 図 才５図
Claims (1)
- 表面に凹部を有する第１の基板と、上記凹部を覆ってそ
の周囲に密着する第２の基板とにより、上記凹部を外部
に対して気密に形成された空洞領域とし、かつ、上記空
洞領域と外部との圧力差に応じて上記基板に生じる変位
を電気信号に変換する変換手段を備えた圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP618887A JPS63175482A (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP618887A JPS63175482A (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63175482A true JPS63175482A (ja) | 1988-07-19 |
Family
ID=11631581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP618887A Pending JPS63175482A (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63175482A (ja) |
Cited By (6)
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| US5260596A (en) * | 1991-04-08 | 1993-11-09 | Motorola, Inc. | Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator |
| US6388279B1 (en) | 1997-06-11 | 2002-05-14 | Denso Corporation | Semiconductor substrate manufacturing method, semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof |
| WO2011055734A1 (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | ローム株式会社 | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
| JP2012242211A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 圧力検出素子の製造方法 |
| CN108400235A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-14 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | Si基GaN压力传感器的制备方法 |
| JP2019174462A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 旭化成株式会社 | 表面応力センサ、表面応力センサの検査方法、表面応力センサの製造方法 |
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| JPS5749276A (en) * | 1980-09-09 | 1982-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor pressure sensor |
| JPS5873166A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-05-02 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 容量性圧力トランスジューサの製造方法 |
| JPS61137372A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-25 | フオード モーター カンパニー | コンデンサーの圧力センサーとその製作方法 |
-
1987
- 1987-01-16 JP JP618887A patent/JPS63175482A/ja active Pending
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