JPS63315927A - 圧力変換装置 - Google Patents
圧力変換装置Info
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- JPS63315927A JPS63315927A JP15126687A JP15126687A JPS63315927A JP S63315927 A JPS63315927 A JP S63315927A JP 15126687 A JP15126687 A JP 15126687A JP 15126687 A JP15126687 A JP 15126687A JP S63315927 A JPS63315927 A JP S63315927A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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変換装置に関
し、特にセンサチップ内に基準圧力室を有する圧力変換
装置に関するものである。
し、特にセンサチップ内に基準圧力室を有する圧力変換
装置に関するものである。
従来の圧力変換装置としては１例えば、第３図に示すご
ときものがある（例えば、特開昭５８−６３８２６号に
記載）。
ときものがある（例えば、特開昭５８−６３８２６号に
記載）。
第３図の装置は、絶対圧型の圧力変換装置であり、ビン
３及びバイブ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。
３及びバイブ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１０表面の入出力パッドとピン
３とは金ワイヤ２で１妾′４点されている。
３とは金ワイヤ２で１妾′４点されている。
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］０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］０が形成されている
。
上記の構造においては、真空室１０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。
上記のごとき従来の圧力変換装置、特に絶対圧型の圧力
変換装置においては、基ヘガ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
膨張係敬の違いによる熱応力を低減する必要があるため
、台座４及び第］接若層７．第２接着層８として熱′ｔ
１ｆ／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かかるという開運があった
。
変換装置においては、基ヘガ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
膨張係敬の違いによる熱応力を低減する必要があるため
、台座４及び第］接若層７．第２接着層８として熱′ｔ
１ｆ／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かかるという開運があった
。
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
圧力変換装置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
圧力変換装置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、本発明の圧力変換装置にお
いては、基板中に外部に対して気密に形成された基や圧
力室となる空洞領域と、該空洞領域の上に上記基板の主
面表層部の一部が薄膜として残された領域を主として形
成されたダイアフラム領域と、該ダイアフラム領域の変
位を電気信号に変換する変換手段とを備えるように構成
している。
いては、基板中に外部に対して気密に形成された基や圧
力室となる空洞領域と、該空洞領域の上に上記基板の主
面表層部の一部が薄膜として残された領域を主として形
成されたダイアフラム領域と、該ダイアフラム領域の変
位を電気信号に変換する変換手段と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の装置において
は、上記の空洞領域内の気圧（例えばｌＯＴ ｏｒｒ以
下の真空）を基準圧力として用いることができるので、
センサチップの外部に別個に基壇圧力室を形成する必要
がなくなる。そのためＳｉウェハのバッチ処理等で同時
に大量の基や圧力室を持った圧力変換装置を作製するこ
とができ、実装が容易になると共に低コスト化が可能に
なる。
は、上記の空洞領域内の気圧（例えばｌＯＴ ｏｒｒ以
下の真空）を基準圧力として用いることができるので、
センサチップの外部に別個に基壇圧力室を形成する必要
がなくなる。そのためＳｉウェハのバッチ処理等で同時
に大量の基や圧力室を持った圧力変換装置を作製するこ
とができ、実装が容易になると共に低コスト化が可能に
なる。
特に、本発明の装置においては、基板の主面表層部の一
部が薄膜として残された領域をダイアフラム領域として
使用するため、膜面の応力分布などがなく強度的に有利
であるという特徴がある〔発明の実施例〕 第１図は、本発明の一実施例図であり、（Ａ）は断面図
、（Ｂ）は平面図を示す。
部が薄膜として残された領域をダイアフラム領域として
使用するため、膜面の応力分布などがなく強度的に有利
であるという特徴がある〔発明の実施例〕 第１図は、本発明の一実施例図であり、（Ａ）は断面図
、（Ｂ）は平面図を示す。
この実施例は、圧力の変化をダイアフラム上に形成した
ピエゾ抵抗変化として検出するものである。なお、ダイ
アプラムとそれに対抗する面とに形成された電極間の静
電容量の変化によって圧力変化を検出する方式を用いる
ことも出来る。
ピエゾ抵抗変化として検出するものである。なお、ダイ
アプラムとそれに対抗する面とに形成された電極間の静
電容量の変化によって圧力変化を検出する方式を用いる
ことも出来る。
第１図において、基板の主面表層部分の一部が残された
薄膜２３、上部薄膜２６、表面保護膜２７からなるダイ
アフラム領域２２によって、所定の基準圧にされた空洞
領域２５がＳｉ基板２０の中に気密に形成されている。
薄膜２３、上部薄膜２６、表面保護膜２７からなるダイ
アフラム領域２２によって、所定の基準圧にされた空洞
領域２５がＳｉ基板２０の中に気密に形成されている。
また、２４は空洞領域２５をエツチングするための孔で
あり、この孔は上部薄膜２６及び表面保護膜２７によっ
て塞がれている。
あり、この孔は上部薄膜２６及び表面保護膜２７によっ
て塞がれている。
また、上部薄膜２６の表面の所定の位置には、所定の濃
度の不純物が注入されたピエゾ抵抗２８が形成されてい
る。このピエゾ抵抗２８の表面には、表面保護膜２７が
形成され、該表面保護ＷＡ２１の一部にはコンタクト用
の孔が開けられ、その孔を介してピエゾ抵抗２８は金属
配線２９に接続されている。
度の不純物が注入されたピエゾ抵抗２８が形成されてい
る。このピエゾ抵抗２８の表面には、表面保護膜２７が
形成され、該表面保護ＷＡ２１の一部にはコンタクト用
の孔が開けられ、その孔を介してピエゾ抵抗２８は金属
配線２９に接続されている。
次しこ作用を説明する。
空洞領域２５が基壇圧力室（例えば、１ＯＴｏｒｒ以下
の真空）となり、ダイアフラム部２２が印加される外部
圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなれ
ばダイアフラム２２はＳｉ基板２０側に撓むことになる
。このようにダイアフラム２２が撓めばダイアフラム２
２に応力が発生し、その結果ダイアフラム２２の表面に
形成されたピエゾ抵抗２８の抵抗値が変化し、それによ
って圧力を検出することが出来ろ。すなわち第１図の構
造そのものが絶対圧を検出する圧力変換装置となってい
る。従って実装は極めて容易である。
の真空）となり、ダイアフラム部２２が印加される外部
圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなれ
ばダイアフラム２２はＳｉ基板２０側に撓むことになる
。このようにダイアフラム２２が撓めばダイアフラム２
２に応力が発生し、その結果ダイアフラム２２の表面に
形成されたピエゾ抵抗２８の抵抗値が変化し、それによ
って圧力を検出することが出来ろ。すなわち第１図の構
造そのものが絶対圧を検出する圧力変換装置となってい
る。従って実装は極めて容易である。
次に第２図は、第１図の装置の製造工程の一実施例を示
す図である。なお、ここではＳｉ基板２０として０．３
Ω■以上のｎ型基板を用いている。
す図である。なお、ここではＳｉ基板２０として０．３
Ω■以上のｎ型基板を用いている。
先ず、（Ａ）において、空洞領域２５になる部分を含む
領域３０に、その抵抗が０．０１５Ω■以下になるよう
にイオン注入等によってリンを注入する。
領域３０に、その抵抗が０．０１５Ω■以下になるよう
にイオン注入等によってリンを注入する。
この際、上記の領域３０を後の工程においてエツチング
するための孔となる部分３１にも、その抵抗が０．０１
５Ω■以下になるようにリンをイオン注入等により注入
する。
するための孔となる部分３１にも、その抵抗が０．０１
５Ω■以下になるようにリンをイオン注入等により注入
する。
次に、（Ｂ）において、上記の孔となる部分３１を除い
て、上記領域３０中の空洞領域の直上部分にあたる基板
主面表層部の領域３２にボロンをイオン注入等によって
注入し、その抵抗値が０．３Ωσ以上になるようにする
。
て、上記領域３０中の空洞領域の直上部分にあたる基板
主面表層部の領域３２にボロンをイオン注入等によって
注入し、その抵抗値が０．３Ωσ以上になるようにする
。
また、（Ｃ）は（Ｂ）の平面図である。
次に、（Ｄ）において、上記の孔となる部分３１を通し
て領域３０中の空洞領域となる部分２５をエノチングす
る。
て領域３０中の空洞領域となる部分２５をエノチングす
る。
このエツチング方法として、５％ＨＦをエツチング液と
して使用する電解エツチングを用いることにより、エツ
チングされにくい領域３２を残し、エツチングされやず
い領域、すなわち高濃度にリンのみが導入された部分（
領域３０中の領域３２を除いた部分）のみがエツチング
されることになり、孔となる部分３１がエツチングされ
て出来た孔２４を通して空洞領域となる部分２５のみを
エツチングすることができる。
して使用する電解エツチングを用いることにより、エツ
チングされにくい領域３２を残し、エツチングされやず
い領域、すなわち高濃度にリンのみが導入された部分（
領域３０中の領域３２を除いた部分）のみがエツチング
されることになり、孔となる部分３１がエツチングされ
て出来た孔２４を通して空洞領域となる部分２５のみを
エツチングすることができる。
次に、（Ｅ）において、真空エピタキシャル成長装置を
用いて、 １０ Ｔ ｏｒｒ以下の気圧に保った状態で
不純物濃度の低い上部薄膜２６としてのＳｉエピタキシ
ャル膜を所定の厚さに形成し、孔２４を塞ぐことにより
、空洞領域２５を１０Ｔｏｒｒ以下の真空室として気密
に形成する。なお、この際、孔２４の横方向の長さ、高
さ及び幅をコントロールすることによって空洞領域２５
に成膜成分が入らないようにする。
用いて、 １０ Ｔ ｏｒｒ以下の気圧に保った状態で
不純物濃度の低い上部薄膜２６としてのＳｉエピタキシ
ャル膜を所定の厚さに形成し、孔２４を塞ぐことにより
、空洞領域２５を１０Ｔｏｒｒ以下の真空室として気密
に形成する。なお、この際、孔２４の横方向の長さ、高
さ及び幅をコントロールすることによって空洞領域２５
に成膜成分が入らないようにする。
次に、（Ｆ）において、上記の上部薄膜２６の所定の領
域に所定１１１３度の不純物を注入してピエゾ抵抗２８
を形成する。
域に所定１１１３度の不純物を注入してピエゾ抵抗２８
を形成する。
次に、表面に絶縁性の表面保護膜２７をＣＶＤ等によっ
て形成する。その後、表面保護膜２７の一部にフォトエ
ツチングによって配線形成用のコンタクトホールを形成
し、Ｍ等の金属膜を蒸着あるいはスパッタリングによっ
て形成する。さらに、上記の金属膜をフォトエツチング
によってパターニングすることにより、金属配線２９を
形成する。
て形成する。その後、表面保護膜２７の一部にフォトエ
ツチングによって配線形成用のコンタクトホールを形成
し、Ｍ等の金属膜を蒸着あるいはスパッタリングによっ
て形成する。さらに、上記の金属膜をフォトエツチング
によってパターニングすることにより、金属配線２９を
形成する。
また、（Ｇ）は（Ｆ）の平面図である。
上記の工程によって前記第１図のごとき装置が完成する
。
。
なお、（Ｅ）において形成する上部薄膜２６は、Ｓ１エ
ピタキシヤル膜の代わりにポリシリコン膜を用いても良
い。そしてその膜の一部に所望の４３度の不純物を導入
してピエゾ抵抗を形成するか、或いは、その一部をレー
ザ又はランプアニールを用いて、エピタキシャル膜又は
粒界径の大きなポリシリコン膜としてピエゾ抵抗を形成
する。この場合、後者の方が、その応力に対する感度が
すぐれている。
ピタキシヤル膜の代わりにポリシリコン膜を用いても良
い。そしてその膜の一部に所望の４３度の不純物を導入
してピエゾ抵抗を形成するか、或いは、その一部をレー
ザ又はランプアニールを用いて、エピタキシャル膜又は
粒界径の大きなポリシリコン膜としてピエゾ抵抗を形成
する。この場合、後者の方が、その応力に対する感度が
すぐれている。
上記の製造方法によって前記第１図に示す圧力変換装置
を製造すると、工程数も少なく、簡単な構造でしかも信
頼性の高いダイアフラム領域と空洞領域とを通常のＳｉ
ウェハの処理工程を用いて形成することができ、第１図
に示すごとき圧力変換装置を同時に大量に生産すること
が可能となる。
を製造すると、工程数も少なく、簡単な構造でしかも信
頼性の高いダイアフラム領域と空洞領域とを通常のＳｉ
ウェハの処理工程を用いて形成することができ、第１図
に示すごとき圧力変換装置を同時に大量に生産すること
が可能となる。
特に、基板の一部がダイアフラム領域の主面となってい
ることにより、応力フリーで信頼性が高く、表面膜の平
坦性の良好なダイアフラムの形成が可能となる。
ることにより、応力フリーで信頼性が高く、表面膜の平
坦性の良好なダイアフラムの形成が可能となる。
以上説明したごとく、本発明によれば、その構成を基板
中に基準室を形成すると同時にダイアフラム等の圧力検
知部を形成するようにしたため、Ｓｉウェハのバッジ処
理で同時に大量に基準圧力室を持つ圧力変換装置を製造
することができ、そのため実装が極めて容易になるので
低コスト化が可能となる。また、通常のＳｉウェハプロ
セスとマツチするため、センサ出力を処理する回路を同
一チップ上に容易に集積化できる。またダイアフラムの
厚さを高精度で制御することができるので、ダイアフラ
ムサイズひいてはチップサイズを小さくすることができ
、その面からの低コスト化が可能である。また、全体の
構造が比較的単純で、製造の工程も少ない。特にダイア
フラム部が基板の主面表層部の一部を主にして形成され
ているため、膜面の応力分布などがなく、強度的に有利
で極めて平坦な膜が形成し易い１等の多くの優れた効果
が得られる。
中に基準室を形成すると同時にダイアフラム等の圧力検
知部を形成するようにしたため、Ｓｉウェハのバッジ処
理で同時に大量に基準圧力室を持つ圧力変換装置を製造
することができ、そのため実装が極めて容易になるので
低コスト化が可能となる。また、通常のＳｉウェハプロ
セスとマツチするため、センサ出力を処理する回路を同
一チップ上に容易に集積化できる。またダイアフラムの
厚さを高精度で制御することができるので、ダイアフラ
ムサイズひいてはチップサイズを小さくすることができ
、その面からの低コスト化が可能である。また、全体の
構造が比較的単純で、製造の工程も少ない。特にダイア
フラム部が基板の主面表層部の一部を主にして形成され
ているため、膜面の応力分布などがなく、強度的に有利
で極めて平坦な膜が形成し易い１等の多くの優れた効果
が得られる。
第１図は本発明の一実施例図、第２図は第１図の装置の
製造工程の一実施例図、第３図は従来装置の一例図であ
る。 〈符号の説明〉 ２０・・・８１基板 ２２・・ダイアフラム領域 ２３・・基板２０の一部からなる薄膜 ２４・・孔 ２５・・・空洞領域 ２６・・・上部薄膜領域 ２７・・表面保護膜 ２８・・・ピエゾ抵抗 ２９・・・金属配線
製造工程の一実施例図、第３図は従来装置の一例図であ
る。 〈符号の説明〉 ２０・・・８１基板 ２２・・ダイアフラム領域 ２３・・基板２０の一部からなる薄膜 ２４・・孔 ２５・・・空洞領域 ２６・・・上部薄膜領域 ２７・・表面保護膜 ２８・・・ピエゾ抵抗 ２９・・・金属配線
Claims (1)
- 基板中に外部に対して気密に形成された基準圧力室とな
る空洞領域と、該空洞領域の上に上記基板の主面表層部
の一部が薄膜として残された領域を主として形成された
ダイアフラム領域と、該ダイアフラム領域の変位を電気
信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする圧
力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15126687A JPS63315927A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15126687A JPS63315927A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63315927A true JPS63315927A (ja) | 1988-12-23 |
Family
ID=15514905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15126687A Pending JPS63315927A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 圧力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63315927A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2743631A1 (fr) * | 1996-01-13 | 1997-07-18 | Bosch Gmbh Robert | Detecteur de pression ou de force s'exercant de l'exterieur |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP15126687A patent/JPS63315927A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2743631A1 (fr) * | 1996-01-13 | 1997-07-18 | Bosch Gmbh Robert | Detecteur de pression ou de force s'exercant de l'exterieur |
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