JPH0637334A - 圧力センサの構造 - Google Patents
圧力センサの構造Info
- Publication number
- JPH0637334A JPH0637334A JP23125492A JP23125492A JPH0637334A JP H0637334 A JPH0637334 A JP H0637334A JP 23125492 A JP23125492 A JP 23125492A JP 23125492 A JP23125492 A JP 23125492A JP H0637334 A JPH0637334 A JP H0637334A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- thin film
- short side
- polycrystalline thin
- strain gauge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多結晶薄膜歪ゲージを用いた圧力センサにお
いて、歪素子の特徴とシリコンダイヤフラムの応力分布
とを考慮して最適な位置に歪ゲージを配置し、高出力を
得る圧力センサの構造を提供する。 【構成】 シリコンウェハー（２）の表面に異方性エッ
チングにより長方形ダイヤフラム（３）を、裏面に絶縁
膜（５），多結晶薄膜歪ゲージ（１），保護膜（６），
電極膜（９）を、それぞれ形成し、上記多結晶薄膜歪ゲ
ージ（１）はダイヤフラム（３）の短辺Ａ１と短辺Ａ２
と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ２との中心に、電流の方
向と一致させて上記ダイヤフラム（３）の中心付近に２
本、エッジ付近に２本それぞれ配置して、４−アクティ
ブブリッジを構成する。
いて、歪素子の特徴とシリコンダイヤフラムの応力分布
とを考慮して最適な位置に歪ゲージを配置し、高出力を
得る圧力センサの構造を提供する。 【構成】 シリコンウェハー（２）の表面に異方性エッ
チングにより長方形ダイヤフラム（３）を、裏面に絶縁
膜（５），多結晶薄膜歪ゲージ（１），保護膜（６），
電極膜（９）を、それぞれ形成し、上記多結晶薄膜歪ゲ
ージ（１）はダイヤフラム（３）の短辺Ａ１と短辺Ａ２
と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ２との中心に、電流の方
向と一致させて上記ダイヤフラム（３）の中心付近に２
本、エッジ付近に２本それぞれ配置して、４−アクティ
ブブリッジを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力センサに関するも
のである。
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図４，図５に示すように、シリコ
ンウェハー１１の表面に、異方性エッチングにより長方
形のダイヤフラム１２を形成した圧力センサには、拡散
歪ゲージ１０を使用しており、その配置は主としてダイ
ヤフラム１２の応力分布と拡散歪ゲージ１０の結晶方向
により決定されている。
ンウェハー１１の表面に、異方性エッチングにより長方
形のダイヤフラム１２を形成した圧力センサには、拡散
歪ゲージ１０を使用しており、その配置は主としてダイ
ヤフラム１２の応力分布と拡散歪ゲージ１０の結晶方向
により決定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の多結晶薄膜歪
ゲージを使用した圧力センサでは、歪ゲージの電流の方
向に対して、歪ゲージとしての感度が異なり、従来の拡
散歪ゲージ１０と同じ配置をした場合には、充分な出力
が得られないという問題があった。尚、歪ゲージの電流
の流れる方向と平行な向きに対する歪感度を縦感度、垂
直な向きを横感度と表現すると以下の相違があった。 拡散歪ゲージ 縦感度：横感度≒１：１ 薄膜歪ゲージ 縦感度：横感度≒１：０．１〜０．３
ゲージを使用した圧力センサでは、歪ゲージの電流の方
向に対して、歪ゲージとしての感度が異なり、従来の拡
散歪ゲージ１０と同じ配置をした場合には、充分な出力
が得られないという問題があった。尚、歪ゲージの電流
の流れる方向と平行な向きに対する歪感度を縦感度、垂
直な向きを横感度と表現すると以下の相違があった。 拡散歪ゲージ 縦感度：横感度≒１：１ 薄膜歪ゲージ 縦感度：横感度≒１：０．１〜０．３
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたもので、実施例に対応する図１〜図
３で説明すると、本発明による圧力センサの構造は、シ
リコンウェハー２の表面に異方性エッチングにより長方
形ダイヤフラム３を、裏面に絶縁膜５，多結晶薄膜歪ゲ
ージ１，保護膜６，電極膜７を、それぞれ形成し、上記
多結晶薄膜歪ゲージ１は、ダイヤフラム３の短辺Ａ１と
短辺Ａ２と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ２との中心に、
電流の方向と一致させて上記ダイヤフラム３の中心付近
に２本、エッジ付近に２本それぞれ配置して、４−アク
ティブブリッジを構成したものである。
するためになされたもので、実施例に対応する図１〜図
３で説明すると、本発明による圧力センサの構造は、シ
リコンウェハー２の表面に異方性エッチングにより長方
形ダイヤフラム３を、裏面に絶縁膜５，多結晶薄膜歪ゲ
ージ１，保護膜６，電極膜７を、それぞれ形成し、上記
多結晶薄膜歪ゲージ１は、ダイヤフラム３の短辺Ａ１と
短辺Ａ２と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ２との中心に、
電流の方向と一致させて上記ダイヤフラム３の中心付近
に２本、エッジ付近に２本それぞれ配置して、４−アク
ティブブリッジを構成したものである。
【０００５】
【作用】シリコンウェハー２の表面に異方性エッチング
により長方形ダイヤフラム３を形成することにより、圧
力が加わると、図６に示すようにダイヤフラム３が変形
し、応力が発生する。ここで長方形のダイヤフラム３の
場合、発生する応力は短辺部のＥに対し、長辺部のＤが
大きく、同様に短辺部のＦに対して長辺部のＣが大きく
発生する。尚、この場合、長辺部のＤの圧縮応力より長
辺部のＣの圧縮応力が大となる。また、ダイヤフラム３
の中心部に発生する引張り応力は、Ｂ方向に対してＡ方
向が大きい。従って、本発明では応力の高いＡ方向に多
結晶薄膜歪ゲージ１を２本、Ｃ方向に同様に２本配置し
てある。依って、応力の高い方向と多結晶薄膜歪ゲージ
１の電流の方向とを一致させることにより、多結晶薄膜
歪ゲージ１の抵抗変化を大きくとることができる。
により長方形ダイヤフラム３を形成することにより、圧
力が加わると、図６に示すようにダイヤフラム３が変形
し、応力が発生する。ここで長方形のダイヤフラム３の
場合、発生する応力は短辺部のＥに対し、長辺部のＤが
大きく、同様に短辺部のＦに対して長辺部のＣが大きく
発生する。尚、この場合、長辺部のＤの圧縮応力より長
辺部のＣの圧縮応力が大となる。また、ダイヤフラム３
の中心部に発生する引張り応力は、Ｂ方向に対してＡ方
向が大きい。従って、本発明では応力の高いＡ方向に多
結晶薄膜歪ゲージ１を２本、Ｃ方向に同様に２本配置し
てある。依って、応力の高い方向と多結晶薄膜歪ゲージ
１の電流の方向とを一致させることにより、多結晶薄膜
歪ゲージ１の抵抗変化を大きくとることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図により説明する。図１，図
２に示すように、本発明による圧力センサの構造は、シ
リコンウェハー２の表面から１．４×２．１ｍｍの長方
形ダイヤフラム３を異方性エッチングにより形成する。
この時のダイヤフラム３の厚さは約３０μｍである。裏
面には、熱酸化またはＰ．Ｃ．Ｖ．Ｄ等により絶縁膜５
を形成し、その上にＰ．Ｃ．Ｖ．Ｄ等により多結晶薄膜
歪ゲージ１をデポジットしてフォトリソグラフィにより
パターニングし、ＳＯＩ構造とする。その後Ｓｉ
３Ｎ４、ＳｉＯ２などの保護膜６、Ａｌなどの電極膜７
を形成パターニングして４−アクティブブリッジを構成
する。この場合、多結晶薄膜歪ゲージ１はダイヤフラム
３の短辺Ａ１と短辺Ａ２と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ
２との中心に、電流の方向と一致させて上記ダイヤフラ
ム３の中心付近に２本、エッジ付近に２本それぞれ配置
する。以上により形成したシリコンウェハー２をダイシ
ングし、ケースに接着して、ボンディング等の配線を行
って圧力センサとする。
２に示すように、本発明による圧力センサの構造は、シ
リコンウェハー２の表面から１．４×２．１ｍｍの長方
形ダイヤフラム３を異方性エッチングにより形成する。
この時のダイヤフラム３の厚さは約３０μｍである。裏
面には、熱酸化またはＰ．Ｃ．Ｖ．Ｄ等により絶縁膜５
を形成し、その上にＰ．Ｃ．Ｖ．Ｄ等により多結晶薄膜
歪ゲージ１をデポジットしてフォトリソグラフィにより
パターニングし、ＳＯＩ構造とする。その後Ｓｉ
３Ｎ４、ＳｉＯ２などの保護膜６、Ａｌなどの電極膜７
を形成パターニングして４−アクティブブリッジを構成
する。この場合、多結晶薄膜歪ゲージ１はダイヤフラム
３の短辺Ａ１と短辺Ａ２と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ
２との中心に、電流の方向と一致させて上記ダイヤフラ
ム３の中心付近に２本、エッジ付近に２本それぞれ配置
する。以上により形成したシリコンウェハー２をダイシ
ングし、ケースに接着して、ボンディング等の配線を行
って圧力センサとする。
【０００７】ダイヤフラム３の中心部に発生する引張り
応力は、図６を用いて説明したようにＢ方向に対してＡ
方向が大きい。従って、応力の高いＡ方向に多結晶薄膜
歪ゲージ１を２本、Ｃ方向に同様に２本配置してあるの
で、応力の高い方向と多結晶薄膜歪ゲージ１の電流の方
向とを一致させることにより、多結晶薄膜歪ゲージ１の
抵抗変化を大きくとることができる。この圧力センサに
定格圧力の１ｋｇ／ｃｍ２を加えた場合、７５ｍＶの出
力が得られた。この出力は、従来の拡散歪ゲージと同様
の横方向配置をした場合と比較して３．１倍の出力であ
った。
応力は、図６を用いて説明したようにＢ方向に対してＡ
方向が大きい。従って、応力の高いＡ方向に多結晶薄膜
歪ゲージ１を２本、Ｃ方向に同様に２本配置してあるの
で、応力の高い方向と多結晶薄膜歪ゲージ１の電流の方
向とを一致させることにより、多結晶薄膜歪ゲージ１の
抵抗変化を大きくとることができる。この圧力センサに
定格圧力の１ｋｇ／ｃｍ２を加えた場合、７５ｍＶの出
力が得られた。この出力は、従来の拡散歪ゲージと同様
の横方向配置をした場合と比較して３．１倍の出力であ
った。
【０００８】
【発明の効果】高い応力の位置に多結晶薄膜歪ゲージを
配置し、しかも歪感度の高い向きにパターニングしてあ
るため、ダイヤフラムの変形に対して多結晶薄膜歪ゲー
ジの抵抗変化が大きく得られ、充分な出力が得られる。
さらに、拡散歪ゲージと同様に横方向の配置をした場合
と比較して、２〜３倍の高出力が得られる。また、多結
晶薄膜歪ゲージのパターンを小さくしてスポット配置を
行うとさらに大きな出力が得られる。
配置し、しかも歪感度の高い向きにパターニングしてあ
るため、ダイヤフラムの変形に対して多結晶薄膜歪ゲー
ジの抵抗変化が大きく得られ、充分な出力が得られる。
さらに、拡散歪ゲージと同様に横方向の配置をした場合
と比較して、２〜３倍の高出力が得られる。また、多結
晶薄膜歪ゲージのパターンを小さくしてスポット配置を
行うとさらに大きな出力が得られる。
【図１】本発明による圧力センサの平面図。
【図２】本発明による圧力センサの断面図。
【図３】本発明による圧力センサの断面詳細図。
【図４】従来の圧力センサの平面図。
【図５】従来の圧力センサの断面図。
【図６】シリコンダイヤフラムの応力線図。
１ 多結晶薄膜歪ゲージ ２，１１ シリコンウェハー ３，１２ ダイヤフラム ４ ダイヤフラムエッジ ５ 絶縁膜 ６ 保護膜 ７ 電極膜 １０ 拡散歪ゲージ
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコンウェハー（２）の表面に異方性
エッチングにより長方形ダイヤフラム（３）を、裏面に
絶縁膜（５），多結晶薄膜歪ゲージ（１），保護膜
（６），電極膜（７）を、それぞれ形成し、上記多結晶
薄膜歪ゲージ（１）は上記ダイヤフラム（３）の短辺Ａ
１と短辺Ａ２と平行にかつ短辺Ａ１と短辺Ａ２との中心
に、電流の方向と一致させて上記ダイヤフラム（３）の
中心付近に２本、エッジ付近に２本それぞれ配置して、
４−アクティブブリッジを構成したことを特徴とする圧
力センサの構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23125492A JPH0637334A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 圧力センサの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23125492A JPH0637334A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 圧力センサの構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637334A true JPH0637334A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16920739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23125492A Pending JPH0637334A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 圧力センサの構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637334A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011125923A1 (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量センサ |
| US20160282205A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Sensata Technologies, Inc. | Semiconductor strain gauge |
| US10323998B2 (en) | 2017-06-30 | 2019-06-18 | Sensata Technologies, Inc. | Fluid pressure sensor |
| CN109913880A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 南京机器人研究院有限公司 | 一种焊接件表面保护方法 |
| US10488289B2 (en) | 2016-04-11 | 2019-11-26 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensors with plugs for cold weather protection and methods for manufacturing the plugs |
| US10545064B2 (en) | 2017-05-04 | 2020-01-28 | Sensata Technologies, Inc. | Integrated pressure and temperature sensor |
| US10557770B2 (en) | 2017-09-14 | 2020-02-11 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensor with improved strain gauge |
| US10724907B2 (en) | 2017-07-12 | 2020-07-28 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensor element with glass barrier material configured for increased capacitive response |
| US10871413B2 (en) | 2016-04-20 | 2020-12-22 | Sensata Technologies, Inc. | Method of manufacturing a pressure sensor |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP23125492A patent/JPH0637334A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011215062A (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式流量センサ |
| US8935959B2 (en) | 2010-04-01 | 2015-01-20 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal type flow rate sensor |
| WO2011125923A1 (ja) * | 2010-04-01 | 2011-10-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量センサ |
| US20160282205A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Sensata Technologies, Inc. | Semiconductor strain gauge |
| US9714876B2 (en) * | 2015-03-26 | 2017-07-25 | Sensata Technologies, Inc. | Semiconductor strain gauge |
| US10488289B2 (en) | 2016-04-11 | 2019-11-26 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensors with plugs for cold weather protection and methods for manufacturing the plugs |
| US10871413B2 (en) | 2016-04-20 | 2020-12-22 | Sensata Technologies, Inc. | Method of manufacturing a pressure sensor |
| US11105698B2 (en) | 2017-05-04 | 2021-08-31 | Sensata Technologies, Inc. | Method of assembling a sensing device having a double clinch seal |
| US10545064B2 (en) | 2017-05-04 | 2020-01-28 | Sensata Technologies, Inc. | Integrated pressure and temperature sensor |
| US10969288B2 (en) | 2017-06-30 | 2021-04-06 | Sensata Technologies, Inc. | Fluid pressure sensor |
| US10323998B2 (en) | 2017-06-30 | 2019-06-18 | Sensata Technologies, Inc. | Fluid pressure sensor |
| US10724907B2 (en) | 2017-07-12 | 2020-07-28 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensor element with glass barrier material configured for increased capacitive response |
| US10557770B2 (en) | 2017-09-14 | 2020-02-11 | Sensata Technologies, Inc. | Pressure sensor with improved strain gauge |
| CN109913880A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 南京机器人研究院有限公司 | 一种焊接件表面保护方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4016644A (en) | Methods of fabricating low pressure silicon transducers | |
| JPH09181332A (ja) | 半導体力学量センサの製造方法および異方性エッチングマスク | |
| US4025942A (en) | Low pressure transducers employing large silicon diaphragms having non-critical electrical properties | |
| JPH0637334A (ja) | 圧力センサの構造 | |
| JPH11344402A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPH10239345A (ja) | 半導体センサ | |
| JP3427462B2 (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JPH1144705A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
| JP3061249B2 (ja) | 静電容量型圧力センサとその製造方法 | |
| JP3287287B2 (ja) | 歪み検出素子及びその製造方法 | |
| JPS63102377A (ja) | 薄膜圧力センサの製造方法 | |
| JPH06221945A (ja) | 半導体圧力センサおよびその製造方法 | |
| JPS62268167A (ja) | 薄膜圧力センサ | |
| JP2002162409A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
| JPH07221323A (ja) | 半導体センサおよびその製造方法 | |
| JPH08293615A (ja) | 振動型圧力センサ | |
| JPH11101818A (ja) | 半導体センサおよびその製造方法 | |
| JPH09292297A (ja) | 圧力センサ及びその製造方法 | |
| JPH06331471A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JPH06148229A (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP2003315357A (ja) | 半導体加速度センサ素子 | |
| JPH0624773Y2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JPH01239466A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JPH06224450A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH09126922A (ja) | 圧力センサ |