CN109932108A - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测压力的压力传感器。提供一种压力传感器，其具备：设置于基板的膜片的传感器部；设置于基板且与传感器部电连接的电路部；设置于基板的上方的导电性的焊盘；以及设置在焊盘上的第一保护膜，第一保护膜也设置于电路部的上方。第一保护膜可以覆盖整个电路部。第一保护膜可以不覆盖传感器部的至少一部分。第一保护膜可以覆盖传感器部的一部分。

Description

压力传感器

技术领域

本发明涉及压力传感器。

背景技术

以往，已知有利用屏蔽膜保护压阻元件的压力传感器(专利文献1)。另外，已知有如下的压力传感器，即，在由铝和/或铝合金等基材构成的焊盘上，具备作为Cr膜和Pt膜的层叠膜的用于确保密合度且防扩散的膜、和层叠于该用于确保密合度且防扩散膜上的Au膜(专利文献2)。

专利文献1：日本特开2000-221091号公报

专利文献2：日本特开2015-10931号公报

发明内容

技术问题

优选为提高压力传感器的可靠性。

技术方案

在本发明的第一方式中，提供一种压力传感器，其具备设置于基板的膜片的传感器部；设置于基板且与传感器部电连接的电路部；设置在基板的上方的导电性的焊盘；以及设置在焊盘上的第一保护膜。第一保护膜可以也设置在电路部的上方。

第一保护膜可以覆盖整个电路部。

第一保护膜可以不覆盖传感器部的至少一部分。

第一保护膜可以覆盖传感器部的一部分。

第一保护膜可以包含金和铂中的至少一个。

传感器部可以具有：第一导电型的阱区；设置在阱区内的第二导电型的扩散区；以及以与扩散区相邻的方式设置在阱区的绝缘区。压力传感器还可以具备设置在绝缘区的上方且具有与第一保护膜不同的材料的第二保护膜。

压力传感器还可以具备设置在传感器部的上方的钝化膜。第一保护膜可以设置在钝化膜上。

第二保护膜可以设置在钝化膜的下方。

绝缘区可以具有设置在基板上的元件分离膜。第二保护膜可以设置在元件分离膜上。

电路部可以具有MOS晶体管。第二保护膜可以具有与MOS晶体管的栅极多晶硅相同的材料。

第一保护膜的端部可以以与第二保护膜重叠的方式设置在基板的上方。

第一保护膜和第二保护膜可以以重叠的方式设置在阱区的端部的上方。

第二保护膜可以包含多晶硅。

应予说明，上述发明内容并没有列举出本发明的全部必要特征。另外，这些的特征组的子组合也可构成发明。

附图说明

图1A示出实施例1的压力传感器100的俯视图的一个例子。

图1B示出传感器部60所具有的电阻部11的电路构成的一个例子。

图2示出实施例2的压力传感器100的构成的一个例子。

图3示出实施例3的压力传感器100的构成的一个例子。

图4A示出比较例1的压力传感器500的俯视图。

图4B示出比较例1的压力传感器500的a-a'截面图。

图5示出比较例1的压力传感器500所具有的电阻部511的结构的一个例子。

图6示出实施例3的压力传感器100所具有的电阻部11的结构的一个例子。

图7A示出设置于比较例2的压力传感器600的电路部630的构成的一个例子。

图7B示出设置于比较例2的压力传感器600的电路部630的构成的一个例子。

图8A示出设置于实施例的压力传感器100的电路部30的构成的一个例子。

图8B示出设置于实施例的压力传感器100的电路部30的构成的一个例子。

图9示出压力传感器的输出变化量的保护膜依赖性。

图10示出压力传感器100的制造方法的一个例子。

图11示出压力传感器100的截面图的一个例子。

图12示出更具体的压力传感器100的构成的一个例子。

符号说明

10…基板，11…电阻部，12…阱区，13…真空基准室，14…扩散区，16…绝缘区，18…元件分离膜，19…玻璃基座，20…绝缘膜，21…第一保护膜，22…层间绝缘膜，24…布线，26…钝化膜，28…第二保护膜，30…电路部，31…信号处理电路，32…特性补偿电路，33…故障诊断电路，34…过电压保护电路，35…EMC保护元件，41…第一焊盘，42…第二焊盘，50…晶体管部，51…栅极，52…源极，53…漏极，54…源极，55…漏极，60…传感器部，90…负电荷，95…正电荷，100…压力传感器，500、600…压力传感器，510…基板，511…电阻部，513…真空基准室，512…阱区，514…扩散区，515…缝隙，518…元件分离膜，519…玻璃基座，521…保护膜，630…电路部，650…晶体管部，651…栅极，652…源极，653…漏极，654…源极，655…漏极

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式来说明本发明，但以下实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征的所有组合对发明的解决方案来说并不一定是必须的。

在本说明书中将与基板的深度方向平行的方向的一侧称为“上”，将另一侧称为“下”。将基板、层或者其他部件的两个主面中的一个面称为上表面，将另一个面称为下表面。“上”、“下”的方向并不限于重力方向、或者半导体装置的实际安装时的向基板等的安装方向。在本说明书中，存在使用X轴、Y轴以及Z轴的直角坐标轴而对技术内容进行说明的情况。将基板的深度方向设为Z轴。另外，直角坐标系在本例中是所谓的右手坐标系。

另外，在本说明书和附图中，前缀有n或p的层和区域分别表示电子或空穴为多数载流子。另外，标记于N或P的+和-与未标记的层和区域相比为高杂质浓度和低杂质浓度。应予说明，在本说明书中，对以第一导电型为N型且以第二导电型为P型的情况进行说明，但第一导电型和第二导电型也可以相互替换。

图1A示出实施例1的压力传感器100的俯视图的一个例子。压力传感器100具备电路部30和传感器部60。压力传感器100在基板10的上表面具有第一焊盘41和第二焊盘42。

基板10是第二导电型半导体基板。基板10作为一个例子而具有P-型的导电型。例如，基板10是Si和SiC等的半导体基板。

传感器部60具有基板10的膜片。膜片根据在压力传感器100产生的压力而应变量发生变化。在一个例子中，膜片通过对基板10的背面进行蚀刻而形成。本例的传感器部60是在基板10中为了形成膜片而背面被蚀刻的区域。传感器部60具有用于检测膜片的应变量的变化的电阻部11。本例的传感器部60通过设置于基板10而与电路部30形成为一个芯片。

电阻部11包括构成惠斯通电桥的四个电阻部11a～电阻部11d。本例的电阻部11a～电阻部11d是利用了根据膜片的应变而电阻变化的压阻元件的半导体变形计。由此，传感器部60将在压力传感器100产生的压力作为电阻变化而检测。

绝缘区16是在传感器部60设置于基板10的上表面的绝缘性的区域。在一个例子中，绝缘区16是在基板10的上表面设置有绝缘膜的区域。例如，绝缘区16具有通过基板10的氧化而形成的LOCOS(Local Oxidation of Silicon：硅的局部氧化膜)膜和/或多晶硅膜。绝缘区16在基板10的上表面设置为梳状。由此，形成有电阻部11的蛇形图案。

电压Va～电压Vd根据电阻部11a～电阻部11d的电阻的变化而变化。电压Va是电阻部11a与电阻部11c之间的端子的电压。电压Vb是电阻部11a与电阻部11b之间的端子的电压。电压Vc是电阻部11c与电阻部11d之间的端子的电压。电压Vd是电阻部11b与电阻部11d之间的端子的电压。

电路部30设置于传感器部60的周围。电路部30与传感器部60电连接。电路部30具有对传感器部60所检测的信号进行处理的IC等的电路。电路部30通过对传感器部60所输出的信号进行处理，从而检测在压力传感器100产生的压力。例如，如果在膜片产生应变，则在惠斯通电桥的输出产生电位差。电路部30通过将惠斯通电桥所输出的电压Va～电压Vd的电位差扩大而将在压力传感器100产生的压力转换为电信号。

第一焊盘41、第二焊盘42是设置在基板10的上方的导电性的焊盘。第一焊盘41和/或第二焊盘42等焊盘由设置在基板10上的铝和/或铝合金等基材构成。第一焊盘41和/或第二焊盘42等焊盘可以由与基板10上的布线相同的材料形成。在一个例子中，第一焊盘41、第二焊盘42设置于通过对电路部30的上方的绝缘膜进行蚀刻而形成的开口。

在压力传感器100的基板10的上方(后述的钝化膜26上)，设置有第一保护膜21。在本例中，第一保护膜21设置于电路部30、传感器部60、第一焊盘41以及第二焊盘42的上方。另外，第一保护膜21优选覆盖整个电路部30。覆盖整个电路部30是指覆盖设置于电路部30的整个电路的上方。另外，在本例中，虽然第一保护膜21覆盖了传感器部60的大部分，但也可以不覆盖传感器部60的一部分。

第二焊盘42上的第一保护膜21与第一焊盘41上的第一保护膜21分离，第二焊盘42是与第一焊盘41电分离的焊盘。即，设置在第二焊盘42上的第一保护膜21与设置在除第二焊盘42上以外的电路部30上的第一保护膜21电分离。第二焊盘42可以通过引线键合等而与压力传感器100的外部电连接，也可以与设置于电路部30的电路电连接。第一焊盘41也可以是将第一保护膜21设定为接地电位的接地端子。应予说明，除了图示的焊盘以外，也可以设置有与第一焊盘41和/或第二焊盘42相当的焊盘。

第一保护膜21除了具有带宽性能以外，优选还具有耐腐蚀性能。在一个例子中，第一保护膜21包括耐酸性的材料。本例的第一保护膜21包括金和铂中的至少一个。例如，第一保护膜21是从基板10侧层叠有铬(Cr)、铂(Pt)以及金(Au)而成的Cr/Pt/Au。另外，第一保护膜21是从基板10侧层叠有钛(Ti)、铂(Pt)以及金(Au)而成的Ti/Pt/Au。

压力传感器100优选具有带宽性能和耐腐蚀性能。特别优选地，在不追加专用于获得带宽性能和耐腐蚀性能的成膜工序的情况下，提高耐腐蚀性能和带宽性能。

耐腐蚀性能是指相对于附着于压力传感器100的上表面的腐蚀性的物质的耐性。第一保护膜21通过具有耐腐蚀性而保护压力传感器100的上表面不受腐蚀。例如，压力传感器100在用于废气环境等的情况下，优选具有耐酸性的保护膜。

带宽性能是指相对于附着于压力传感器100的上表面的电荷的耐性。如果在压力传感器100的上表面蓄积有带电的电荷，则存在压力传感器100发生误动作的情况。在电荷蓄积于压力传感器100的上表面的情况下，第一保护膜21作为防止由带电的电荷导致的压力传感器100的误动作的阻挡膜而发挥功能。

设置在电路部30的上方的第一保护膜21被设定为预先决定的基准电位。第一保护膜21可以被设置为与压力传感器100的基板10相同的电位。例如，第一保护膜21被设定为接地电位。由此，即使在压力传感器100的上表面附着有带电的电荷的情况下，第一保护膜21也能够阻挡由电荷产生的电场。

本例的第一保护膜21除了设置于电路部30的上方以外，还设置在第一焊盘41上。由此，第一保护膜21在提高耐腐蚀性能的同时还能够提高电路部30的带宽性能。在该情况下，压力传感器100利用与覆盖第一焊盘41的上表面的保护膜相同的材料覆盖电路部30，从而不需要设置追加的成膜工序。

第一保护膜21可以在第一焊盘41、电路部30、第二焊盘42由不同的材料形成。其中，第一保护膜21在第一焊盘41、电路部30、第二焊盘42由相同的材料形成，从而减少成膜工序。

图1B示出传感器部60所具有的电阻部11的电路构成的一个例子。电压Va与输入电压IN+对应。电压Vb与输出电压OUT-对应。电压Vc与输出电压OUT+对应。电压Vd与输入电压IN-对应。将电压Vc与电压Vb的差值作为输出电压Vout而输出。这样，压力传感器100从各端子的电压Va～Vd读取根据膜片而变化的电阻部11a～电阻部11d的电阻值，从而检测出施加到压力传感器100的压力。

图2示出实施例2的压力传感器100的构成的一个例子。在本例中，设置第一保护膜21的位置与实施例1的压力传感器100不同。

第一保护膜21设置在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42的上方。在本例中，第一保护膜21不覆盖传感器部60的大部分。由此，比包括金和/或铂的基板10硬的第一保护膜21在膜片产生了膜应力，能够抑制对应变特性的影响。因此，与将第一保护膜21设置于整个面的情况相比，能够提高压力传感器100的精度。

其中，第一保护膜21可以覆盖绝缘区16上和/或电阻部11上。由此，能够与实施例1同样地利用第一保护膜21保护绝缘区16上和/或电阻部11上等对元件性能带来重要影响的位置。即，能够使绝缘区16上和/或电阻部11上具有带宽性能和耐腐蚀性能。

应予说明，因为电路部30不发生应变，所以电路部30上的第一保护膜21可以不考虑膜应力。

应予说明，本例的第一保护膜21分别在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42、绝缘区16以及电阻部11的上方，由相同的材料形成。其中，第一保护膜21可以在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42、绝缘区16以及电阻部11中的任一个元件由不同的材料形成。其中，从压力传感器100的制造的观点出发，优选利用相同的材料同时形成。

对于本例的压力传感器100而言，设置于传感器部60的第一保护膜21的区域与实施例1的压力传感器100的情况相比变少。因此，第一保护膜21的膜应力对压力传感器100的特性带来的影响小。

图3示出实施例3的压力传感器100的构成的一个例子。在本例中，设置第一保护膜21的位置与实施例1和实施例2的压力传感器100的设置第一保护膜21的位置不同。另外，本例的压力传感器100还具备第二保护膜28。

第一保护膜21设置在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42的上方。本例的第一保护膜21与实施例1的不同点在于，不覆盖传感器部60的大部分，而在传感器部60的内侧的上方没有设置第一保护膜21。另外，虽然本例的第一保护膜21在不覆盖传感器部60的大部分这一点与实施例2一致，但与实施例2不同点在于本例的第一保护膜21没有设置于绝缘区16和/或电阻部11的上方。本例的第一保护膜21不设置在传感器部60的内侧。因此，与将第一保护膜21设置在整个面的情况相比，第一保护膜21的膜应力对压力传感器100的特性带来的影响小。

应予说明，本例的第一保护膜21在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42的上方，分别由相同的材料形成。其中，第一保护膜21可以在电路部30、第一焊盘41以及第二焊盘42中的任一个元件由不同的材料形成。其中，从压力传感器100的制造的观点出发，优选由相同的材料同时形成。

第二保护膜28设置在绝缘区16和电阻部11的上方。第二保护膜28具有与第一保护膜21不同的材料。这里，因为膜片的膜应力与压力传感器100的特性直接关联，所以膜片优选使用应力与基板10相近的材料。在一个例子中，第二保护膜28由比第一保护膜21还具有柔软性的材料形成。具有柔软性的材料是指不易对压力传感器100的特性带来影响的材料。即，具有柔软性的材料优选是不妨碍设置于基板10的膜片的应变的材料。

例如，第二保护膜28通过具有与基板10相同的材料，而是具有与基板10的柔软性相同程度的柔软性的材料。本例的压力传感器100通过在传感器部60设置第二保护膜28，从而与在传感器部60设置第一保护膜21的情况相比，对压力传感器100的特性带来的影响小。而且，第二保护膜28的膜厚优选比第一保护膜21的膜厚薄。应予说明，第二保护膜28可以具有与设置于电路部30的晶体管的栅极(后述的栅极51)相同的材料。例如，第二保护膜28的材料包括多晶硅。第二保护膜28为了提高带宽性能而连接到预先决定的基准电位。

应予说明，本例的压力传感器100在传感器部60具有多晶硅的第二保护膜28，在电路部30设置包括金和/或铂的第一保护膜21。在此也认为，通过在电路部30也设置被设定为基准电位的多晶硅，从而进行阻挡。然而，在电路部30中，由于MOS晶体管的栅极使用多晶硅，所以还需要追加形成阻挡膜专用的多晶硅的工序。另一方面，在本例的压力传感器100中，由于在电路部30不设置第二保护膜28，所以不需要追加阻挡膜专用的多晶硅的成膜工序。另外，通过在电路部30设置包括金和/或铂的第一保护膜21，从而能够确保耐腐蚀性能(例如耐酸性)。

应予说明，第二保护膜28可以不限于设置于绝缘区16和电阻部11的上方，还可以设置为覆盖传感器部60(膜片)的大部分。其中，将第二保护膜28设置在绝缘区16和电阻部11的上方对压力传感器100的特性带来的影响更小。

图4A示出比较例1的压力传感器500的俯视图。比较例1的压力传感器500在基板510上具有电阻部511。比较例1的压力传感器500与实施例不同点在于，不具有与第一保护膜21相当的构成。即，在比较例1的压力传感器500中，在焊盘上不设置包括金和/或铂的保护膜。同样地，在用于处理电阻部511所检测到的信号的电路部上也不设置包括金和/或铂的保护膜。在电路部上，形成有由与焊盘和/或布线相同的材料、例如铝和/或铝合金构成的保护膜521。保护膜521可以由与处理焊盘和/或布线等的铝的工序相同的工序而形成。本例的保护膜521设置有多个缝隙515。应予说明，在传感器部上，尤其是在传感器部的绝缘区和/或电阻部511的上方，不设置保护膜521。

图4B示出比较例1的压力传感器500的a-a'截面图。a-a'截面图是在图4A中穿过电阻部511以及缝隙515的XZ截面。如图4B所示，作为一个例子，压力传感器500在玻璃基座519上层叠有基板510。在基板510的背面侧，设置有真空基准室513，形成有膜片。

在本例中，保护膜521由与焊盘和/或布线相同的材料(例如铝)、通过相同的工序而形成。因此，需要设置缝隙515而在保护膜521的一部分开口。这是因为，如果不设置缝隙515则在氢退火时，无法在基板510内的电路确保用于导入氢的路径，无法起到氢退火的效果。然而，如果在压力传感器500设置缝隙515，则设置有缝隙515的区域的耐酸性有可能恶化。

与此相对，在实施例的压力传感器100中，不在与处理焊盘和/或布线等的铝的工序相同的工序中形成第一保护膜21。在实施例中，在压力传感器100的工序的最终步骤的在焊盘(第一焊盘41和第二焊盘42)的上方形成包括金和/或铂的保护膜的步骤中，通过将该焊盘上的保护膜延伸到电路部上而形成第一保护膜21。由于氢退火在该最终步骤的工序之前进行，所以当然不需要在压力传感器100设置与比较例1的缝隙515相当的构成。因此，相对于比较例1的构成，能够确保耐腐蚀性能(耐酸性)。

另外，在实施例的压力传感器100中，由于不需要在第一保护膜21设置用于将氢导入器件的缝隙，所以能够利用第一保护膜21覆盖电路部30的整个表面。由此，本例的压力传感器100能够减小由IC的初始特性和耐久试验导致的特性变动。另外，不用担心因利用金属膜覆盖压力传感器的整个面而导致的氢退火不足。因此，压力传感器100的可靠性提高。

图5示出比较例1的压力传感器500所具有的电阻部511的结构的一个例子。该图示出了在压力传感器500的表面附着有负电荷90的前后的情况。如上述那样，在比较例1的压力传感器500的传感器部的绝缘区和/或电阻部511的上方，不设置保护膜521。

电阻部511具有蛇形图案的扩散区514。在负电荷90附着于压力传感器500的表面的情况下，在元件分离膜518的阱区512侧形成有反转层。图中的区域R示出受到负电荷90的影响而反转的区域。如果形成有反转层，则扩散区514作为一个大的扩散区而发挥功能，存在扩散区514的蛇形图案实际上不成为蛇形图案的情况。在该情况下，在电阻部511，电流I不以蛇形图案流通，获得的电阻值发生变化。由此，由电阻部511构成的惠斯通电桥的输出电压大幅度变动，消耗电流增大。因此，对压力传感器500的特性带来的影响变大。

图6示出实施例3的压力传感器100所具有的电阻部11的结构的一个例子。本例的压力传感器100具备基板10、元件分离膜18以及第二保护膜28。另外，压力传感器100具备设置于基板10的阱区12和扩散区14。

阱区12具有第一导电型。作为一个例子，阱区12是N-型。阱区12设置在基板10的上表面。阱区12是通过对基板10的上表面注入掺杂剂而形成的。

扩散区14是设置于阱区12的第二导电型区域。作为一个例子，扩散区14是P+型。扩散区14形成在基板10的上表面。扩散区14在基板10的上表面具有构成半导体变形计(压阻元件)的蛇形图案。本例的扩散区14是形成在N-型阱区12内的P型的杂质层。扩散区14是构成惠斯通电桥的四个电阻部11a～电阻部11d的扩散电阻中的至少一部分。

元件分离膜18在绝缘区16设置在基板10上。作为一个例子，元件分离膜18是通过基板10的氧化而形成的LOCOS(Local Oxidation of Silicon：硅的局部氧化)膜。元件分离膜18以与扩散区14相邻的方式设置在阱区12。元件分离膜18以使电流沿着蛇形图案流通于扩散区14的方式设置。

第二保护膜28设置在元件分离膜18上。第二保护膜28连接于基准电位。本例的第二保护膜28连接于接地电位。

本例的压力传感器100在元件分离膜18的上表面具有连接于接地电位的第二保护膜28。由此，即使在电阻部11的上表面附着有负电荷90的情况下，也能够防止在元件分离膜18的下方的阱区12形成反转层。因此，能够抑制在电路部30的表面与IC芯片之间产生电位差，能够防止压力传感器的误动作。因此，本例的压力传感器100防止因带电物质导致的误动作，具有优异的带宽性能。

应予说明，在图6中，对在元件分离膜18的上表面具有实施例3的第二保护膜28的效果进行了说明，但即使在将第一保护膜21设置于电阻部11的上方的情况下，也能够同样地防止因带电物质导致的误动作。

图7A示出设置于比较例2的压力传感器600的电路部630的构成的一个例子。比较例2的压力传感器600与比较例1的压力传感器500的不同点在于，在电路部630上也不具有保护膜521。应予说明，比较例2的压力传感器600与比较例1的压力传感器500同样地具有基板510、阱区512以及元件分离膜518。

电路部630具有晶体管部650。在本例中，对附着于压力传感器600的表面的负电荷90对晶体管部650带来的影响进行说明。负电荷90对PMOS晶体管的晶体管部650带来影响。本例的晶体管部650具备栅极651、源极652以及漏极653。源极652和漏极653具有P+型的导电型。

负电荷90是带负电的物质。在压力传感器600测定压力的情况下，有时在压力传感器600的表面附着有负电荷90。在该情况下，元件分离膜518的下表面的阱区512受到负电场的影响而引起反转现象。如果产生阱区512的反转，则在相邻的晶体管部650彼此之间，原本分离的源极652和漏极653通过反转层而连接。因此，在分离的源极652与漏极653之间产生泄漏电流，存在引起传感器信号的大幅度变动和/或误工作的情况。应予说明，图中的区域R示出受到负电场的影响而反转的区域。

图7B示出设置于压力传感器600的电路部630的构成的一个例子。电路部630具有晶体管部650。在本例中，对附着于压力传感器600的表面的正电荷95对晶体管部650带来的影响进行说明。正电荷95对NMOS晶体管的晶体管部650带来影响。本例的晶体管部650具备栅极651、源极654以及漏极655。源极654和漏极655具有N-型的导电型。

正电荷95是带正电的物质。在压力传感器600测定压力的情况下，有时在压力传感器600的表面附着正电荷95。在正电荷95附着于压力传感器600的表面的情况下，元件分离膜518的下表面的基板510受到正电场的影响而引起反转现象。如果发生基板510的反转，则在相邻的晶体管部650彼此之间，原本分离的源极654和漏极655通过反转层而连接。因此，在分离的源极654与漏极655之间产生泄漏电流，存在引起传感器信号的大幅度变动和/或误工作的情况。应予说明，图中的区域R示出受到负电场的影响而反转的区域。

图8A示出设置于实施例的压力传感器100的电路部30的构成的一个例子。电路部30具有NMOS的晶体管部50。在本例中，对附着于压力传感器100的表面的负电荷90对晶体管部50带来的影响进行说明。

晶体管部50具有栅极51、源极52以及漏极53。栅极51可以具有与第二保护膜28相同的材料。例如，栅极51由多晶硅形成。源极52和漏极53具有P+型的导电型。

在本例中，在电路部30的上方设置有第一保护膜21。因此，本例的压力传感器100在附着有负电荷90的情况下，负电荷90被第一保护膜21阻挡而不会影响到晶体管部50。因此，压力传感器100具有相对于负电荷90优异的带宽性能。

图8B示出设置于压力传感器100的电路部30的构成的一个例子。电路部30具有PMOS的晶体管部50。在本例中，对附着于压力传感器100的表面的正电荷95对晶体管部50带来的影响进行说明。晶体管部50具有栅极51、源极54以及漏极55。栅极51由多晶硅形成。源极54和漏极55具有N-型的导电型。

在本例中，在电路部30的上方设置有第一保护膜21。因此，本例的压力传感器100在附着有正电荷95的情况下，正电荷95被第一保护膜21阻挡而不会影响到晶体管部50。因此，压力传感器100具有相对于正电荷95也优异的带宽性能。

如上所述，压力传感器100具有优异的带宽性能。

图9示出压力传感器的输出变化量的保护膜依赖性。纵轴示出压力传感器的输出变化量，横轴示出试验时间(Hr)。实线示出在传感器部60具有保护膜的压力传感器100的输出变化量。这里，示出具有实施例3的第二保护膜28的压力传感器100的输出变化量。另外，虚线示出在比较例的传感器部不具有保护膜的压力传感器500、600的输出变化量。这里，示出不具有比较例2的保护膜521的压力传感器600的输出变化量。

伴随着试验时间的经过，在压力传感器的表面带电的电荷的电荷量变多。对于实线而言，由于压力传感器100具有第二保护膜28，所以即使经过了试验时间，压力传感器的输出变化量也小。第二保护膜28阻挡由在附着于压力传感器100的表面的负电荷90或者正电荷95产生的电场。因此，即使伴随着试验时间的经过而附着于压力传感器100的表面的负电荷90或者正电荷95增加，对压力传感器100带来的影响也小。应予说明，在绝缘区16和电阻部11的上方，设置第一保护膜21的情况也相同。

另一方面，对于虚线而言，由于压力传感器600在传感器部不具有保护膜，所以压力传感器600受到附着于压力传感器600的表面的负电荷90或者正电荷95的影响。由此，伴随着试验时间的经过，压力传感器600的输出变化。压力传感器600的输出因负电荷90或者正电荷95的影响而增加或者降低。

图10示出压力传感器100的制造方法的一个例子。压力传感器100可以在同一个芯片具备晶体管部50。在该情况下，可以将压力传感器100的传感器部60和晶体管部50中的至少一部分的工序共用化。

在压力传感器100的制造方法中，准备P型基板10，且在该基板10的上表面形成N型阱区12。阱区12是通过向基板10的上表面进行离子注入而形成的。之后，在基板10的上表面形成元件分离膜18，且在阱区12上形成绝缘膜20。形成元件分离膜18的步骤可以通过与晶体管部50的元件分离膜18相同的工序而执行。形成绝缘膜20的步骤可以通过与晶体管部50的栅极绝缘膜相同的工序而执行。

接下来，在阱区12内，形成构成半导体变形计(压阻元件)的扩散区14。扩散区14可以通过离子注入而形成。扩散区14使用抗蚀剂等掩模而形成。形成扩散区14的步骤可以通过与形成晶体管部50的源极和漏极的步骤相同的工序而执行。例如，扩散区14是通过注入P型掺杂剂而形成的P+区域。

接下来，将第二保护膜28形成于元件分离膜18的上表面。本例的第二保护膜28是通过与形成晶体管部50的栅极51的步骤相同的工序而形成的多晶硅。应予说明，也可以不仅将第二保护膜28形成于元件分离膜18的上表面，而以还覆盖绝缘膜20上的方式形成于一个面。

接下来，将层间绝缘膜22形成于绝缘膜20和第二保护膜28的上方。将布线24形成在层间绝缘膜22上。可以在层间绝缘膜22形成有开口。在层间绝缘膜22形成开口的情况下，在层间绝缘膜22的开口内形成布线24。进而钝化膜26形成在层间绝缘膜22和布线24的上表面。本例的钝化膜26是氮化膜等表面保护膜。此外，可以在钝化膜26形成焊盘用的开口。

在钝化膜26的上表面，形成有第一保护膜21。第一保护膜21可以具有通过溅射等层叠的多个种类的金属层。例如，第一保护膜21是Cr/Pt/Au或者Ti/Pt/Au。应予说明，在第一保护膜21的上表面，可以设置用于传递压力的凝胶状的保护材料。例如，作为保护材料可以形成硅凝胶。

如上所述，通过将压力传感器100的传感器部的工序中的至少一部分与晶体管部50的工序共用化而使制造工序简化。本例的压力传感器100通过将晶体管部50的CMOS制造工序共用化，从而在不需要大幅度的设计变更的情况下，实现将传感器部60和电路部30集成为一个芯片的单芯片化。本例的压力传感器100的制造成本低，且可靠性高。

图11示出压力传感器100的截面图的一个例子。该图示出了传感器部60的端部附近的截面图。传感器部60具有通过对基板10的背面进行蚀刻而形成的膜片。基板10设置在玻璃基座19上。在膜片的下方，设置有真空基准室13。

可以考虑对压力传感器100的特性的影响和压力传感器100的可靠性而适当地变更第一保护膜21和第二保护膜28的配置。

第一保护膜21在电路部30设置在钝化膜26上。第一保护膜21通过从电路部30向传感器部60侧延伸，从而在更宽广的区域内提高耐腐蚀性。但是，如果第一保护膜21过于向传感器部60侧延伸，则传感器部60的膜应力变化，存在压力传感器100的特性恶化的情况。因此，第一保护膜21除了考虑对耐腐蚀性能和带宽性能的影响，还考虑对压力传感器100的特性的影响，来决定配置的区域。

第二保护膜28至少设置在电阻部11的附近的元件分离膜18的上方。由此，第二保护膜28防止电阻部11的反转层的形成。

另外，第一保护膜21从电路部30延伸到传感器部60。由此，第一保护膜21的端部以与第二保护膜28重叠的方式设置在基板10的上方。本例的第一保护膜21和第二保护膜28以重叠的方式设置在阱区12的端部的上方。应予说明，第二保护膜28也可以覆盖整个电阻部11。其中，在该情况下，第二保护膜28不覆盖传感器部60的至少一部分。

图12示出更具体的压力传感器100的构成的一个例子。本例的压力传感器100在电路部30具备信号处理电路31、特性补偿电路32、过电压保护电路34以及EMC保护元件35。

信号处理电路31对传感器部60所输出的信号进行处理。在一个例子中，信号处理电路31对电阻部11所检测的电位差进行放大，将压力作为电信号而输出。由此，信号处理电路31算出在压力传感器100产生的压力。

特性补偿电路32是补偿传感器部60的特性的电路。在一个例子中，特性补偿电路32基于环境温度等而校正传感器部60的输出特性。由此，特性补偿电路32补偿压力传感器100的特性。

故障诊断电路33诊断传感器部60是否发生了故障。在一个例子中，故障诊断电路33在传感器部60发生故障的情况下，使压力传感器100的动作停止。

过电压保护电路34监视被输入到传感器部60的电压。由此，过电压保护电路34保护传感器部60免受过电压的影响。

EMC保护元件35是用于保护传感器部60免受电磁波的影响的元件。在一个例子中，EMC保护元件35保护电路免受由从电路部30的电路产生的电磁波导致的阻碍的影响。另外，EMC保护元件35能够保护压力传感器100免受来自压力传感器100的外部的电磁噪声的影响。

如上所述，本例的压力传感器100能够提供优异的耐腐蚀性能和带宽性能。因此，压力传感器100即使在苛刻的环境下也不易发生误动作，能够高精度地检测压力。因此，压力传感器100可以用于汽车用、医疗用或者工业用等的各种装置。

以上，利用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。在上述实施方式上能够进行各种变更或者改良对本领域技术人员来说是显而易见的。从权利要求的范围显然可知，这样的进行了各种变更或者改良的形态也能够包含于本发明的技术范围。

应注意，权利要求书、说明书及附图中示出的装置、***、程序及方法中的动作、过程、步骤和阶段等各处理的执行顺序只要未特别明示“早于”、“预先”等，另外，未在后续处理中使用之前的处理结果，则可以以任意顺序来实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即使为方便起见使用“首先”、“接下来”等进行了说明，也并不意味着必须以这一顺序来实施。

Claims (13)

1.一种压力传感器，其特征在于，具备：

传感器部，设置于基板的膜片；

电路部，设置于所述基板且与所述传感器部电连接；

导电性的焊盘，设置在所述基板的上方；以及

第一保护膜，设置在所述焊盘上，

所述第一保护膜也设置在所述电路部的上方。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜覆盖整个所述电路部。

3.根据权利要求1或2所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜不覆盖所述传感器部的至少一部分。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜覆盖所述传感器部的一部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜包括金和铂中的至少一个。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述传感器部具有：

第一导电型的阱区；

第二导电型的扩散区，设置在所述阱区内；以及

绝缘区，与所述扩散区相邻的方式设置在所述阱区；

所述压力传感器还具有第二保护膜，所述第二保护膜设置在所述绝缘区的上方且具有与所述第一保护膜不同的材料。

7.根据权利要求6所述的压力传感器，其特征在于，

所述压力传感器还具备设置于所述传感器部的上方的钝化膜，

所述第一保护膜设置在所述钝化膜上。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，

所述第二保护膜设置在所述钝化膜的下方。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述绝缘区具有设置在所述基板上的元件分离膜，

所述第二保护膜设置在所述元件分离膜上。

10.根据权利要求6～9中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述电路部具有MOS晶体管，

所述第二保护膜具有与所述MOS晶体管的栅极多晶硅相同的材料。

11.根据权利要求6～10中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜的端部以与所述第二保护膜重叠的方式设置在所述基板的上方。

12.根据权利要求6～11中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述第一保护膜和所述第二保护膜重叠地设置在所述阱区的端部的上方。

13.根据权利要求6～12中任一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述第二保护膜包含多晶硅。