JPH01242933A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPH01242933A JPH01242933A JP63070359A JP7035988A JPH01242933A JP H01242933 A JPH01242933 A JP H01242933A JP 63070359 A JP63070359 A JP 63070359A JP 7035988 A JP7035988 A JP 7035988A JP H01242933 A JPH01242933 A JP H01242933A
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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】
〈産業上の利用分野ン
本発明は、シリコンなどの半導体単結晶の持つピエゾ抵
抗効果などを利用して圧力を電気信号に変換する半導体
圧力センサに係り、特に圧力/電気特性を改良した半導
体圧力センサに関する。
抗効果などを利用して圧力を電気信号に変換する半導体
圧力センサに係り、特に圧力/電気特性を改良した半導
体圧力センサに関する。
〈従来の技術〉
第4図は従来の半導体圧力センサの構成を示す縦断面図
・である。
・である。
10は金属製のケースであり、ケース10は底面10A
と側面10B有している。ケース10の底面10Bの上
にはガラス製の基板11が固定されこの上にシリコンの
単結晶で出来たセンサチップ12が例えば陽極接合など
により基板11と接合されている。
と側面10B有している。ケース10の底面10Bの上
にはガラス製の基板11が固定されこの上にシリコンの
単結晶で出来たセンサチップ12が例えば陽極接合など
により基板11と接合されている。
センサチップ12は、その周囲に厚内の固定部13が形
成されその内部は異方性エツチングなどにより形成され
な凹部14を有し、この凹部14の形成により単結晶の
厚さの薄くなったダイアフラム15とを有している。さ
らに、このダイアフラム15には不純物の拡散などによ
りセンサチップ12とは異なった伝導形のゲージ16が
形成されている。
成されその内部は異方性エツチングなどにより形成され
な凹部14を有し、この凹部14の形成により単結晶の
厚さの薄くなったダイアフラム15とを有している。さ
らに、このダイアフラム15には不純物の拡散などによ
りセンサチップ12とは異なった伝導形のゲージ16が
形成されている。
ケース10の側面10Bの上端はシール用のダイアフラ
ム17で封じられ、ケース10とシールダイアフラム1
7で囲まれた内部にはシリコンオイル18が封入されて
いる。
ム17で封じられ、ケース10とシールダイアフラム1
7で囲まれた内部にはシリコンオイル18が封入されて
いる。
以上のように構成された半導体圧力センサは、測定圧力
Pがシールダイアフラム17に印加されると、これによ
りこのシールダイアフラム17を介してシリコンオイル
18にその圧力が伝達される。
Pがシールダイアフラム17に印加されると、これによ
りこのシールダイアフラム17を介してシリコンオイル
18にその圧力が伝達される。
この圧力はシリコンオイル18を介してダイアフラム1
5に印加されるので、ダイアフラム15は変位しこれに
よりゲージ16に測定圧力Pに対応した歪みが生じる。
5に印加されるので、ダイアフラム15は変位しこれに
よりゲージ16に測定圧力Pに対応した歪みが生じる。
ゲージ16はこの歪みに対応した例えば、抵抗変化或い
は電圧などの出力を出す。
は電圧などの出力を出す。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサは、(
イ)直線性を良くするために測定圧力レンジごとにダイ
アフラム上にゲージを工夫して配置しなければならず、
また(口)シリコンオイルが汚染されることによりドリ
フトが発生しなり、さらに(ハ)シリコンオイルの温度
上昇による膨張などによりゼロトリフシが生じる、など
の問題があった。
イ)直線性を良くするために測定圧力レンジごとにダイ
アフラム上にゲージを工夫して配置しなければならず、
また(口)シリコンオイルが汚染されることによりドリ
フトが発生しなり、さらに(ハ)シリコンオイルの温度
上昇による膨張などによりゼロトリフシが生じる、など
の問題があった。
く課題を解決するための手段〉
この発明は、以上の課題を解決するために、周囲に厚肉
の固定部を有しこの内側に測定圧力により変位する少な
くとも一部が薄肉に形成された半導体のダイアフラム部
とこのダイアフラム部に対向して配置され一端がこのダ
イアフラム部に固定されて変位に応じて移動するカンチ
レバー部とこのカンチレバー部に固定されたゲージとを
有するセンサチップと、カンチレバー部に対向してセン
サチップが固定された基板とを具備し、カンチレバーの
他端をこの基板に固定するようにしたものである。
の固定部を有しこの内側に測定圧力により変位する少な
くとも一部が薄肉に形成された半導体のダイアフラム部
とこのダイアフラム部に対向して配置され一端がこのダ
イアフラム部に固定されて変位に応じて移動するカンチ
レバー部とこのカンチレバー部に固定されたゲージとを
有するセンサチップと、カンチレバー部に対向してセン
サチップが固定された基板とを具備し、カンチレバーの
他端をこの基板に固定するようにしたものである。
く作 用〉
測定圧力がダイアフラム部に印加されることによってこ
のダイアフラム部に一端が固定され他端が基板ば固定さ
れたカンチレバー部の移動によりこのカンチレバー部に
形成されたゲージが歪み、測定圧力に対応した出力がこ
のゲージから出力される。
のダイアフラム部に一端が固定され他端が基板ば固定さ
れたカンチレバー部の移動によりこのカンチレバー部に
形成されたゲージが歪み、測定圧力に対応した出力がこ
のゲージから出力される。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第1図は本発明の1実施例を示す構成図である。第1
図(イ)は射視図、第1図(ロ)は縦断面図である。
。第1図は本発明の1実施例を示す構成図である。第1
図(イ)は射視図、第1図(ロ)は縦断面図である。
20は矩形状のガラス基板であり、中央に円形の孔21
が穿設されている。22は矩形状のガラス基板であり、
その上面の周縁部23に対して中央部には矩形状の凹部
24が形成されている。
が穿設されている。22は矩形状のガラス基板であり、
その上面の周縁部23に対して中央部には矩形状の凹部
24が形成されている。
ガラス基板20と22との間には矩形状のシリコン枠2
5が挿入されてこれ等の相互の間は例えば陽極接合など
により接合されている。
5が挿入されてこれ等の相互の間は例えば陽極接合など
により接合されている。
26はセンサチップであり、シリコンの単結晶で構成さ
れている。
れている。
このセンサチップ26の外形は矩形状であり、周縁に厚
肉の固定部27があり、この内側に矩形状の薄肉の切欠
部28が一体に形成されている。
肉の固定部27があり、この内側に矩形状の薄肉の切欠
部28が一体に形成されている。
さらに、切欠部28の内部は比較的厚肉の受圧部29と
してこの切欠部28と一体に形成されている。このダイ
アフラム部29の一方の面30には測定圧力Pが印加さ
れ、他方の面31には凹部32の形成により一端が自由
端33とされた板状のカンチレバー部34が形成されて
いる。カンチレバー部34の表面には拡散などによりピ
エゾ抵抗効果を持つゲージ35が形成されている。
してこの切欠部28と一体に形成されている。このダイ
アフラム部29の一方の面30には測定圧力Pが印加さ
れ、他方の面31には凹部32の形成により一端が自由
端33とされた板状のカンチレバー部34が形成されて
いる。カンチレバー部34の表面には拡散などによりピ
エゾ抵抗効果を持つゲージ35が形成されている。
以上のように形成されたセンサチップ26は、ガラス基
板22とシリコン枠25とから所定の間隔を保って、そ
の固定部27を介して例えば陽極接合などにより、ガラ
ス基板20に接合されている。この陽極接合は真空中で
実行されるので、凹部24.32などは真空状態に保持
される。なお、シリコン枠25はセンサチップ26の厚
さと同一の厚さであり、厚み方向の熱膨張による伸びを
キャンセルする。
板22とシリコン枠25とから所定の間隔を保って、そ
の固定部27を介して例えば陽極接合などにより、ガラ
ス基板20に接合されている。この陽極接合は真空中で
実行されるので、凹部24.32などは真空状態に保持
される。なお、シリコン枠25はセンサチップ26の厚
さと同一の厚さであり、厚み方向の熱膨張による伸びを
キャンセルする。
ゲージ35の自由端33は電圧の印加により伸縮させて
ゼロ点を調整する圧電索子36とチップ37を介してガ
ラス基板22の四部24に固定されている。
ゼロ点を調整する圧電索子36とチップ37を介してガ
ラス基板22の四部24に固定されている。
なお、センサチップ26の厚さは、シリコン枠25の厚
さと同一であり温度などによる樅方向の熱膨張による伸
びをキャンセルしゲージ35のゼロ点の移動を防止する
。
さと同一であり温度などによる樅方向の熱膨張による伸
びをキャンセルしゲージ35のゼロ点の移動を防止する
。
以上のように構成された半導体圧力センサは、測定圧力
Pをダイアフラム部29の而3oに印加するとこれによ
り圧電素子36とチップ37を固定点としてカンチレバ
ー部34が変位し、これによりゲージ35が歪み測定圧
力Pに対応した出力を出す。
Pをダイアフラム部29の而3oに印加するとこれによ
り圧電素子36とチップ37を固定点としてカンチレバ
ー部34が変位し、これによりゲージ35が歪み測定圧
力Pに対応した出力を出す。
次に、この様な構造のセンサチップ26を製造する方法
について第2図を用いて説明する。
について第2図を用いて説明する。
第2図(イ)はカンチレバー部34を製造するためのマ
スク38の構成を示す。
スク38の構成を示す。
マスク38はコの字形をしており斜線部分39が酸化シ
リコン(SIO2)の残るところであり、白地部分40
はカンチレバー部34が形成される部分である0点線部
分はセンサチップ26の外形に相当する寸法部分である
。
リコン(SIO2)の残るところであり、白地部分40
はカンチレバー部34が形成される部分である0点線部
分はセンサチップ26の外形に相当する寸法部分である
。
第2図(ロ)はセンサチップ26の切欠部28を製造す
るためのマスクパターン41である。
るためのマスクパターン41である。
斜線部分42.43はマスクが形成される部分であり、
白地部分44はエツチングされる部分である。
白地部分44はエツチングされる部分である。
第2図(ハ)は選択エピタキシャル成長を示す工程図で
ある。
ある。
P形のシリコンウェハ45の結晶面(100)の一方の
面の上に第2図(イ)に示すマスクパターン38を形成
し、この後、一方の面にn+の選択エピタキシャル成長
をさせる。この状態では斜線部分39に対応する部分は
エピタキシャル成長がされない。
面の上に第2図(イ)に示すマスクパターン38を形成
し、この後、一方の面にn+の選択エピタキシャル成長
をさせる。この状態では斜線部分39に対応する部分は
エピタキシャル成長がされない。
この後、通常の半導体プロセスによりこのn+部に不純
物を例えば拡散させる等してゲージ46を形成させる。
物を例えば拡散させる等してゲージ46を形成させる。
第2図(ニ)はシリコンウェハ45のエツチングをする
エツチング工程図である。
エツチング工程図である。
ゲージ46が形成されたシリコンウェハ45のの一方の
面はマスク47でマスキングを、他方の面にはマスクパ
ターン41になるようにマスキングをした後、バイアス
エツチングを行って切欠部28を持つダイアフラム部2
9と、エツチングによって凹部32を形成しこれによっ
てカンチレバー部34を形成する。
面はマスク47でマスキングを、他方の面にはマスクパ
ターン41になるようにマスキングをした後、バイアス
エツチングを行って切欠部28を持つダイアフラム部2
9と、エツチングによって凹部32を形成しこれによっ
てカンチレバー部34を形成する。
第2図(ホ)は(イ)〜(ニ)の工程によって形成され
たセンサチップの構成を示す射視図である。
たセンサチップの構成を示す射視図である。
第2図(ニ)に示すエツチング工程によってダイアフラ
ム部29とカンチレバー部34とを形成した後、マスキ
ング材を除去して図示するようなセンサチップ26を形
成する。
ム部29とカンチレバー部34とを形成した後、マスキ
ング材を除去して図示するようなセンサチップ26を形
成する。
第3図はセンサチップの他の例を示す変形実施例を示す
。
。
第1図に示すセンサチップはダイアフラム部29の切欠
部28が形成されている側の反対側にカンチレバー部3
4が形成されていたが、第3図に示す構成では切欠部4
8がカンチレバー部49と同じ側に形成されている。こ
のような構成のセンサチップ50でも第1図に示すもの
と同様な機能を持つ。
部28が形成されている側の反対側にカンチレバー部3
4が形成されていたが、第3図に示す構成では切欠部4
8がカンチレバー部49と同じ側に形成されている。こ
のような構成のセンサチップ50でも第1図に示すもの
と同様な機能を持つ。
また、ダイアフラム部、カンチレバー部の形状は第1図
、第2図に示すものに限定されず、これとは異なる形状
のものでも良い。
、第2図に示すものに限定されず、これとは異なる形状
のものでも良い。
なお、第1図に示す実施例では、カンチレバー部34の
自由端33は圧電素子36を介して凹部24に固定され
ているが、圧電素子36は必ずしも必要ではない。
自由端33は圧電素子36を介して凹部24に固定され
ているが、圧電素子36は必ずしも必要ではない。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明しなように、本発明に
よれば、以下に説明するような効果がある。
よれば、以下に説明するような効果がある。
第1に、圧力伝達部材としてシリコンオイルを用いてい
ないので、このシリコンオイルなどの熱膨張による温度
ドリフトがなく、またシリコンオイルなどの汚染による
ゲージ信号のドリフトがない。
ないので、このシリコンオイルなどの熱膨張による温度
ドリフトがなく、またシリコンオイルなどの汚染による
ゲージ信号のドリフトがない。
第2に、ゲージがダイアフラム部ではなくカンチレバー
部に形成されているので、従来のように圧力レンジごと
にダイアプラムの応力分布を考慮して直線性を保障する
必要がなく、圧力レンジが異なってもダイアフラムの形
状を変更するだけでカンチレバー部の構造を変更する必
要がない。
部に形成されているので、従来のように圧力レンジごと
にダイアプラムの応力分布を考慮して直線性を保障する
必要がなく、圧力レンジが異なってもダイアフラムの形
状を変更するだけでカンチレバー部の構造を変更する必
要がない。
従って、直線性が圧力レンジによってほぼ同じとなる。
第1図は本発明の1実施例の構成を示す構成図、第2図
は第1図に示す実施例のセンサチップを製造する製造工
程を示す工程図、第3図は第1図に示すセンサチップの
変形実施例を示すセンサチップの構成を示す縦断面図、
第4図は従来の半導体圧力センサの構成を示す縦断面図
である。 10・・・ケース、11・・・基板、12・・・センサ
チップ.15・・・ダイアフラム、16・・・ゲージ、
17・・・シールダイアフラム、18・・・シリコンオ
イル、20.22・・・ガラス基板、25・・・シリコ
ン枠、26.50・・・センサチップ、27・・・固定
部、28.48・・・切欠部、29・・・ダイアフラム
部、34.49・・・カンチレバー部、35・・・ゲー
ジ、36・・・圧電素子、38.41・・・マスクパタ
ーン、45・・・シリコンウェハ、46・・・ゲージ。 第3図 汀 2 (イ) マスクパタ−ン3f (ロ)マスクパターン4f C昌)選状工ビタNシャル (ニ)工・/チンク゛。 (ホ)センガチゾア 図 r −1
は第1図に示す実施例のセンサチップを製造する製造工
程を示す工程図、第3図は第1図に示すセンサチップの
変形実施例を示すセンサチップの構成を示す縦断面図、
第4図は従来の半導体圧力センサの構成を示す縦断面図
である。 10・・・ケース、11・・・基板、12・・・センサ
チップ.15・・・ダイアフラム、16・・・ゲージ、
17・・・シールダイアフラム、18・・・シリコンオ
イル、20.22・・・ガラス基板、25・・・シリコ
ン枠、26.50・・・センサチップ、27・・・固定
部、28.48・・・切欠部、29・・・ダイアフラム
部、34.49・・・カンチレバー部、35・・・ゲー
ジ、36・・・圧電素子、38.41・・・マスクパタ
ーン、45・・・シリコンウェハ、46・・・ゲージ。 第3図 汀 2 (イ) マスクパタ−ン3f (ロ)マスクパターン4f C昌)選状工ビタNシャル (ニ)工・/チンク゛。 (ホ)センガチゾア 図 r −1
Claims (1)
- 周囲に厚肉の固定部を有しこの内側に測定圧力により
変位する少なくとも一部が薄肉に形成された半導体のダ
イアフラム部とこのダイアフラム部に対向して配置され
一端がこのダイアフラム部に固定されて前記変位に応じ
て移動するカンチレバー部とこのカンチレバー部に固定
されたゲージとを有するセンサチップと、前記カンチレ
バー部に対向して前記センサチップが固定された基板と
を具備し、前記カンチレバーの他端がこの基板に固定さ
れたことを特徴とする半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63070359A JPH01242933A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63070359A JPH01242933A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01242933A true JPH01242933A (ja) | 1989-09-27 |
Family
ID=13429159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63070359A Pending JPH01242933A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01242933A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013015524A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 最適化された感度を有する圧力測定デバイス |
US10697844B2 (en) * | 2017-04-19 | 2020-06-30 | Huba Control Ag | Compact pressure transducer |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63070359A patent/JPH01242933A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013015524A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | 最適化された感度を有する圧力測定デバイス |
US10697844B2 (en) * | 2017-04-19 | 2020-06-30 | Huba Control Ag | Compact pressure transducer |
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