JPS6325512B2 - - Google Patents
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- JPS6325512B2 JPS6325512B2 JP54172723A JP17272379A JPS6325512B2 JP S6325512 B2 JPS6325512 B2 JP S6325512B2 JP 54172723 A JP54172723 A JP 54172723A JP 17272379 A JP17272379 A JP 17272379A JP S6325512 B2 JPS6325512 B2 JP S6325512B2
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被測定ガスの化学的な作用を受けに
くくして信頼性を高めた半導体圧力検出装置に関
するものである。
くくして信頼性を高めた半導体圧力検出装置に関
するものである。
従来の半導体圧力検出装置として第１図に示す
ものがある。図において、１はＮ形si結晶を用い
て形成されたダイヤフラム２と該ダイヤフラム２
と一体に成形され該ダイヤフラム２を支持するダ
イヤフラム支持部３とからなる圧力検出素子、４
はダイヤフラム２の上面の応力分布に応じて抵抗
値が変化するようにその幾何学的形状および結晶
軸方向を考慮して該ダイヤフラム２の上面にＰ形
不純物を拡散することにより形成されたＰ形の抵
抗体（以下歪ゲージという）、５は歪ゲージ４に
接して設けられたP+形の不純物拡散層、６は歪
ゲージ４および不純物拡散層５が形成されたダイ
ヤフラム２およびダイヤフラム支持部３の表面を
被覆して絶縁するSiO2膜、７は不純物拡散層５
の表面に取り付けられた金属電極、８は接着剤９
により圧力検出素子１が固着された取付け台、１
０は取付け台８に形成された連通孔、１１は取付
け台８上に設けられた金属電極、１２はその一端
が不純物拡散層５の表面に取り付けられた金属電
極７の表面にボンデイングされ、他端が取付け台
８上の金属電極１１にボンデイングされたリード
線である。
ものがある。図において、１はＮ形si結晶を用い
て形成されたダイヤフラム２と該ダイヤフラム２
と一体に成形され該ダイヤフラム２を支持するダ
イヤフラム支持部３とからなる圧力検出素子、４
はダイヤフラム２の上面の応力分布に応じて抵抗
値が変化するようにその幾何学的形状および結晶
軸方向を考慮して該ダイヤフラム２の上面にＰ形
不純物を拡散することにより形成されたＰ形の抵
抗体（以下歪ゲージという）、５は歪ゲージ４に
接して設けられたP+形の不純物拡散層、６は歪
ゲージ４および不純物拡散層５が形成されたダイ
ヤフラム２およびダイヤフラム支持部３の表面を
被覆して絶縁するSiO2膜、７は不純物拡散層５
の表面に取り付けられた金属電極、８は接着剤９
により圧力検出素子１が固着された取付け台、１
０は取付け台８に形成された連通孔、１１は取付
け台８上に設けられた金属電極、１２はその一端
が不純物拡散層５の表面に取り付けられた金属電
極７の表面にボンデイングされ、他端が取付け台
８上の金属電極１１にボンデイングされたリード
線である。
次に、この半導体圧力検出装置の検出原理につ
いて説明する。ダイヤフラム２の下面には、取付
け台８の連通孔１０を介して圧力Poが作用し、
ダイヤフラム２の上面には、被測定ガスの圧力Ｐ
が作用している。圧力Ｐと圧力Poが異なる場合、
ダイヤフラム２はこれらの圧力差に応じてたわ
み、面上に応力分布を生ずる。このとき、歪ゲー
ジ４は、ダイヤフラム２の応力分布に応じてその
抵抗値が変化する。そして、歪ゲージ４は不純物
拡散層５を介して金属電極７と電気的に接続され
ているので、この歪ゲージ４の抵抗値を金属電極
７を介して電気信号として外部に取り出すことに
より、圧力Poを基準として圧力Ｐを検出するこ
とができる。
いて説明する。ダイヤフラム２の下面には、取付
け台８の連通孔１０を介して圧力Poが作用し、
ダイヤフラム２の上面には、被測定ガスの圧力Ｐ
が作用している。圧力Ｐと圧力Poが異なる場合、
ダイヤフラム２はこれらの圧力差に応じてたわ
み、面上に応力分布を生ずる。このとき、歪ゲー
ジ４は、ダイヤフラム２の応力分布に応じてその
抵抗値が変化する。そして、歪ゲージ４は不純物
拡散層５を介して金属電極７と電気的に接続され
ているので、この歪ゲージ４の抵抗値を金属電極
７を介して電気信号として外部に取り出すことに
より、圧力Poを基準として圧力Ｐを検出するこ
とができる。
以上のように半導体結晶を圧力検出素子１とし
て用いた圧力検出装置は、小型、軽量化が可能で
あるとともに、金属歪ゲージに較べて圧力検出感
度が数10倍高いというメリツトがあつた。
て用いた圧力検出装置は、小型、軽量化が可能で
あるとともに、金属歪ゲージに較べて圧力検出感
度が数10倍高いというメリツトがあつた。
しかしながら、以上のような構造の半導体圧力
検出装置にも次のような問題があつた。すなわ
ち、圧力検出を行なう場合、第１図に示すように
圧力検出の対象となる被測定ガスはダイヤフラム
２表面に直接作用する。このとき、被測定ガスは
必ずしも化学的に不活性なものであるとは限ら
ず、実際には水分を含んでいたり、酸性あるいは
アルカリ性であつたりする。そのため被測定ガス
はダイヤフラム２表面に圧力を与えるだけでな
く、耐湿性および耐薬品性の劣るSiO2膜６を介
してダイヤフラム２表面に接触して化学的な作用
をも及ぼすことがある。特に真空中で取付け台８
の連通孔１０をふさぎ、ダイヤフラム２の下面側
の圧力Po＝０にしてダイヤフラム２の上面側の
絶対圧力Ｐを検出する場合、歪ゲージ４および不
純物拡散層５、さらには金属電極７は常に被測定
ガスの雰囲気にさらされる。このとき被測定ガス
がこれら各構成部に対して化学的に作用して、圧
力検出装置の信頼性を低下させるという問題があ
つた。
検出装置にも次のような問題があつた。すなわ
ち、圧力検出を行なう場合、第１図に示すように
圧力検出の対象となる被測定ガスはダイヤフラム
２表面に直接作用する。このとき、被測定ガスは
必ずしも化学的に不活性なものであるとは限ら
ず、実際には水分を含んでいたり、酸性あるいは
アルカリ性であつたりする。そのため被測定ガス
はダイヤフラム２表面に圧力を与えるだけでな
く、耐湿性および耐薬品性の劣るSiO2膜６を介
してダイヤフラム２表面に接触して化学的な作用
をも及ぼすことがある。特に真空中で取付け台８
の連通孔１０をふさぎ、ダイヤフラム２の下面側
の圧力Po＝０にしてダイヤフラム２の上面側の
絶対圧力Ｐを検出する場合、歪ゲージ４および不
純物拡散層５、さらには金属電極７は常に被測定
ガスの雰囲気にさらされる。このとき被測定ガス
がこれら各構成部に対して化学的に作用して、圧
力検出装置の信頼性を低下させるという問題があ
つた。
そこで、このような被測定ガスの化学的な作用
を受けないために、例えば、圧力検出素子１をシ
リコンオイルに浸し、このシリコンオイルで被測
定ガスの圧力を受けてダイヤフラム２に伝えた
り、あるいは、これとは別に圧力検出素子１を高
分子有機弾性体内に埋め込み、高分子有機弾性体
を介してダイヤフラム２に圧力を伝えるような工
夫がなされた。しかしながら、このような構造の
圧力検出装置では、検出感度の低下あるいは圧力
変化に対する応答速度の遅れ、さらには製造工程
の複雑化等の問題が生じた。
を受けないために、例えば、圧力検出素子１をシ
リコンオイルに浸し、このシリコンオイルで被測
定ガスの圧力を受けてダイヤフラム２に伝えた
り、あるいは、これとは別に圧力検出素子１を高
分子有機弾性体内に埋め込み、高分子有機弾性体
を介してダイヤフラム２に圧力を伝えるような工
夫がなされた。しかしながら、このような構造の
圧力検出装置では、検出感度の低下あるいは圧力
変化に対する応答速度の遅れ、さらには製造工程
の複雑化等の問題が生じた。
本発明は、以上のような従来のものの問題点に
鑑みてなされたもので、歪ゲージおよび不純物拡
散層が形成されたダイヤフラムの表面、ダイヤフ
ラム支持部の表面及び側面、金属電極の表面およ
びリード線の全表面をTiO2膜またはTa2O5膜で
被覆することにより、圧力検出感度が低下せず、
しかも応答速度が遅れることもなく、被測定ガの
化学的作用を受けにくくして信頼性を高め、かつ
製造工程を容易にした半導体圧力検出装置を提供
することを目的としている。
鑑みてなされたもので、歪ゲージおよび不純物拡
散層が形成されたダイヤフラムの表面、ダイヤフ
ラム支持部の表面及び側面、金属電極の表面およ
びリード線の全表面をTiO2膜またはTa2O5膜で
被覆することにより、圧力検出感度が低下せず、
しかも応答速度が遅れることもなく、被測定ガの
化学的作用を受けにくくして信頼性を高め、かつ
製造工程を容易にした半導体圧力検出装置を提供
することを目的としている。
以下、本発明の一実施例による半導体圧力検出
装置を図について説明する。第２図は本発明の半
導体圧力検出装置の一実施例を示す。図において
第１図と同一符号は同一のものを示し、１３は歪
ゲージ４および不純物拡散層５が形成されたダイ
ヤフラム２を被覆するSiO2膜６の表面、ダイヤ
フラム支持部３の表面及び側面、金属電極７の表
面およびリード線１２の全表面を被覆するTiO2
膜またはTa2O5膜である。
装置を図について説明する。第２図は本発明の半
導体圧力検出装置の一実施例を示す。図において
第１図と同一符号は同一のものを示し、１３は歪
ゲージ４および不純物拡散層５が形成されたダイ
ヤフラム２を被覆するSiO2膜６の表面、ダイヤ
フラム支持部３の表面及び側面、金属電極７の表
面およびリード線１２の全表面を被覆するTiO2
膜またはTa2O5膜である。
以上のような構成になる半導体圧力検出装置に
よれば、TiO2膜あるいはTa2O5膜の耐湿性、耐
薬品性および絶縁性は優れているので、歪ゲージ
４および不純物拡散層５の電気的な特性を保持す
るとともに金属電極７の腐食を十分に防止するこ
とができる。
よれば、TiO2膜あるいはTa2O5膜の耐湿性、耐
薬品性および絶縁性は優れているので、歪ゲージ
４および不純物拡散層５の電気的な特性を保持す
るとともに金属電極７の腐食を十分に防止するこ
とができる。
次に、上記半導体圧力検出装置の製造方法につ
いて説明する。ダイヤフラム２、ダイヤフラム支
持部３、歪ゲージ４、不純物拡散層５および金属
電極７は従来方法と同様に形成する。そして、金
属電極７，１１にリード線１２をボンデイングす
る。しかる後、歪ゲージ４および不純物拡散層５
が形成されたダイヤフラム２を被覆するSiO2膜
６の表面、ダイヤフラム支持部３の表面及び側
面、金属電極７の表面およびリード線１２の全表
面に反応スパツタリング法によりTiO2膜または
Ta2O5膜を形成する。
いて説明する。ダイヤフラム２、ダイヤフラム支
持部３、歪ゲージ４、不純物拡散層５および金属
電極７は従来方法と同様に形成する。そして、金
属電極７，１１にリード線１２をボンデイングす
る。しかる後、歪ゲージ４および不純物拡散層５
が形成されたダイヤフラム２を被覆するSiO2膜
６の表面、ダイヤフラム支持部３の表面及び側
面、金属電極７の表面およびリード線１２の全表
面に反応スパツタリング法によりTiO2膜または
Ta2O5膜を形成する。
通常、窒化膜あるいは酸化膜等の絶縁膜１３に
より圧力検出素子１等の半導体素子のパツシベー
シヨンを行なう場合、第３図に示すように、絶縁
膜１３を圧力検出素子１表面に形成し、金属電極
７上の絶縁膜１３の一部を取り除いた後、雰囲気
中に露出した金属電極７ａにリード線１２をボン
デイングする方法が取られていた。しかし、この
方法によりパツシベーシヨンを行なつた場合、金
属電極７の一部表面が雰囲気中に露出して被測定
ガスにさらされてしまう。しかし、本発明の製造
方法によれば、リード線１２をボンデイングした
後、圧力検出素子１上に絶縁膜１３を形成したの
で、第４図に示すように金属電極７は完全に絶縁
膜１３によつて被覆され、被測定ガスが金属電極
７に化学的作用を及ぼすことはない。
より圧力検出素子１等の半導体素子のパツシベー
シヨンを行なう場合、第３図に示すように、絶縁
膜１３を圧力検出素子１表面に形成し、金属電極
７上の絶縁膜１３の一部を取り除いた後、雰囲気
中に露出した金属電極７ａにリード線１２をボン
デイングする方法が取られていた。しかし、この
方法によりパツシベーシヨンを行なつた場合、金
属電極７の一部表面が雰囲気中に露出して被測定
ガスにさらされてしまう。しかし、本発明の製造
方法によれば、リード線１２をボンデイングした
後、圧力検出素子１上に絶縁膜１３を形成したの
で、第４図に示すように金属電極７は完全に絶縁
膜１３によつて被覆され、被測定ガスが金属電極
７に化学的作用を及ぼすことはない。
さらに、TiO2またはTa2O5膜を形成する方法
は多数あるが、本発明においては、TiO2膜ある
いはTa2O5膜については反応スパツタリング法を
採用した。反応スパツタリング法によりTiO2膜
またはTa2O5膜を形成するときには、比較的低温
で行なうことが可能であり、圧力検出素子１およ
び取付け台８を比較的低温に保つて絶縁膜１３を
形成できるので、圧力検出素子１と取付け台８と
の間の接着剤９および金属電極７，１１とリード
線１２との接着部に影響を及ぼすことはない。
は多数あるが、本発明においては、TiO2膜ある
いはTa2O5膜については反応スパツタリング法を
採用した。反応スパツタリング法によりTiO2膜
またはTa2O5膜を形成するときには、比較的低温
で行なうことが可能であり、圧力検出素子１およ
び取付け台８を比較的低温に保つて絶縁膜１３を
形成できるので、圧力検出素子１と取付け台８と
の間の接着剤９および金属電極７，１１とリード
線１２との接着部に影響を及ぼすことはない。
また、絶縁膜１３はダイヤフラム２表面に
SiO2膜６とともに固着形成されているので、ダ
イヤフラム２に加わる圧力が変化したとき、ダイ
ヤフラム２と絶縁膜１３とは一体的にたわむ。そ
のため、TiO2またはTa2O5膜による圧力検出の
応答速度の遅れは無視できるほど小さい。
SiO2膜６とともに固着形成されているので、ダ
イヤフラム２に加わる圧力が変化したとき、ダイ
ヤフラム２と絶縁膜１３とは一体的にたわむ。そ
のため、TiO2またはTa2O5膜による圧力検出の
応答速度の遅れは無視できるほど小さい。
さらに本製造方法によれば、取付け台８および
取付け台８上の金属電極１１をもTiO2膜または
Ta2O5膜により被覆して、被測定ガスの化学的作
用から取付け台８および金属電極１１を保護でき
るという副次的な効果もある。
取付け台８上の金属電極１１をもTiO2膜または
Ta2O5膜により被覆して、被測定ガスの化学的作
用から取付け台８および金属電極１１を保護でき
るという副次的な効果もある。
なお、上記実施例においては、Ｎ形の半導体ダ
イヤフラムＰ形の抵抗体およびP+形の不純物拡
散層を形成した場合について説明したが、Ｐ形の
半導体ダイヤフラムにＮ形の抵抗体およびN+形
の不純物拡散層を形成しても同様の効果がある。
イヤフラムＰ形の抵抗体およびP+形の不純物拡
散層を形成した場合について説明したが、Ｐ形の
半導体ダイヤフラムにＮ形の抵抗体およびN+形
の不純物拡散層を形成しても同様の効果がある。
また、上記実施例においては、SiO2膜の上に
TiO2膜またはTa2O5膜を形成した場合について
説明したが、直接、圧力検出素子の上に形成する
ようにしてもよい。
TiO2膜またはTa2O5膜を形成した場合について
説明したが、直接、圧力検出素子の上に形成する
ようにしてもよい。
以上のように、本発明によれば、歪ゲージおよ
び不純物拡散層が形成されたダイヤフラム、ダイ
ヤフラム支持部、金属電極およびリード線の各表
面を反応スパツタリング法によりTiO2膜または
Ta2O5膜を形成して被覆するようにしたので、検
出感度の低下および圧力変化に対する応答速度の
遅れが生ずることがなく、被測定ガスの化学的作
用を受けないようにして信頼性を高めた半導体圧
力検出装置を容易に製造できる効果がある。
び不純物拡散層が形成されたダイヤフラム、ダイ
ヤフラム支持部、金属電極およびリード線の各表
面を反応スパツタリング法によりTiO2膜または
Ta2O5膜を形成して被覆するようにしたので、検
出感度の低下および圧力変化に対する応答速度の
遅れが生ずることがなく、被測定ガスの化学的作
用を受けないようにして信頼性を高めた半導体圧
力検出装置を容易に製造できる効果がある。
第１図は従来の半導体圧力検出装置の断面図、
第２図は本発明の一実施例による半導体圧力検出
装置の断面図、第３図は通常のパツシベーシヨン
を行なつた圧力検出素子の一部断面図、第４図は
上記半導体圧力検出装置の製造方法を説明するた
めの圧力検出素子の一部断面図である。 ２……半導体ダイヤフラム、３……ダイヤフラ
ム支持部、４……歪ゲージ（抵抗体）、５……不
純物拡散層、７……金属電極、１２……リード
線、１３……TiO2膜またはTa2O5膜。
第２図は本発明の一実施例による半導体圧力検出
装置の断面図、第３図は通常のパツシベーシヨン
を行なつた圧力検出素子の一部断面図、第４図は
上記半導体圧力検出装置の製造方法を説明するた
めの圧力検出素子の一部断面図である。 ２……半導体ダイヤフラム、３……ダイヤフラ
ム支持部、４……歪ゲージ（抵抗体）、５……不
純物拡散層、７……金属電極、１２……リード
線、１３……TiO2膜またはTa2O5膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上下両面の圧力差に応じてたわみその面上に
応力分布を生ずる第１導電形の半導体ダイヤフラ
ムと、 該ダイヤフラムを支持するダイヤフラム支持部
と、 上記ダイヤフラムの表面に設けられ上記ダイヤ
フラムの応力分布に対応して抵抗値が変化する第
２導電形の抵抗体と、 該抵抗体に接して設けられた第２導電形の不純
物拡散層と、 該不純物拡散層の表面に取付けられ上記抵抗体
の抵抗値の変化を電気信号として取り出す金属電
極と、 該金属電極の表面にボンデイングされたリード
線と、 上記抵抗体および不純物拡散層が形成された上
記ダイヤフラムの表面、上記ダイヤフラム支持部
の表面及び側面、上記金属電極の表面および上記
リード線の全表面を被覆するTiO2膜又はTa2O5
膜とを備えたことを特徴とする半導体圧力検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17272379A JPS5696875A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Semiconductor pressure sensing device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17272379A JPS5696875A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Semiconductor pressure sensing device and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5696875A JPS5696875A (en) | 1981-08-05 |
| JPS6325512B2 true JPS6325512B2 (ja) | 1988-05-25 |
Family
ID=15947128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17272379A Granted JPS5696875A (en) | 1979-12-29 | 1979-12-29 | Semiconductor pressure sensing device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5696875A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878470A (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力検出装置 |
| JP4506478B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2010-07-21 | 株式会社デンソー | 圧力センサ |
| JP2013024824A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Denso Corp | センサ装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53103375A (en) * | 1977-02-22 | 1978-09-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
-
1979
- 1979-12-29 JP JP17272379A patent/JPS5696875A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53103375A (en) * | 1977-02-22 | 1978-09-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5696875A (en) | 1981-08-05 |
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