JPS6155263B2 - - Google Patents
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- JPS6155263B2 JPS6155263B2 JP8699280A JP8699280A JPS6155263B2 JP S6155263 B2 JPS6155263 B2 JP S6155263B2 JP 8699280 A JP8699280 A JP 8699280A JP 8699280 A JP8699280 A JP 8699280A JP S6155263 B2 JPS6155263 B2 JP S6155263B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は主面部に複数個の歪み抵抗層が形成
されたシリコン（Si）基板を圧力検出用可撓板と
する感圧素子を備えた半導体圧力検出装置の改良
に関するものである。
されたシリコン（Si）基板を圧力検出用可撓板と
する感圧素子を備えた半導体圧力検出装置の改良
に関するものである。
第１図は従来の半導体圧力検出装置の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
図において、１は圧力検出用可撓板を構成する
厚さの薄いｎ形Si基板、２はｎ形Si基板１の第１
の主面部に、この第１の主面の中心の囲りに互い
に所定間隔をおくとともに上記中心から所定距離
を隔ててｐ形不純物を拡散して形成され、ｎ形Si
基板１の第１の主面部に生じた歪みに応じて抵抗
値が変化する複数個のｐ形歪み抵抗層、３はｎ形
Si基板１の第２の主面の周縁部上にこれと一体に
全周にわたつて設けられｎ形Si基板１の機械的強
度を補強する筒状部、４は複数個のｐ形歪み抵抗
層２の表面上に含んでｎ形Si基板１の第１の主面
上に形成された酸化ケイ素（SiO2）膜、５はｐ形
歪み抵抗層２の両端部にそれぞれSiO2膜４を貫
通して接続された金属電極である。６はｎ形Si基
板１、ｐ形歪み抵抗層２、筒状部３、SiO2膜４
および金属電極５からなる感圧素子である。７は
Si平板からなり感圧素子６の筒状部３に接着され
て感圧素子６を支持する支持体、８は金を主成分
とする合金ろう、エポキシ樹脂などからなり感圧
素子６の筒状部３と支持体７とを接着する接着
材、９はｎ形Si基板１の第２の主面の接する空間
と外気とを連通するように、支持体７に設けられ
た貫通孔である。
厚さの薄いｎ形Si基板、２はｎ形Si基板１の第１
の主面部に、この第１の主面の中心の囲りに互い
に所定間隔をおくとともに上記中心から所定距離
を隔ててｐ形不純物を拡散して形成され、ｎ形Si
基板１の第１の主面部に生じた歪みに応じて抵抗
値が変化する複数個のｐ形歪み抵抗層、３はｎ形
Si基板１の第２の主面の周縁部上にこれと一体に
全周にわたつて設けられｎ形Si基板１の機械的強
度を補強する筒状部、４は複数個のｐ形歪み抵抗
層２の表面上に含んでｎ形Si基板１の第１の主面
上に形成された酸化ケイ素（SiO2）膜、５はｐ形
歪み抵抗層２の両端部にそれぞれSiO2膜４を貫
通して接続された金属電極である。６はｎ形Si基
板１、ｐ形歪み抵抗層２、筒状部３、SiO2膜４
および金属電極５からなる感圧素子である。７は
Si平板からなり感圧素子６の筒状部３に接着され
て感圧素子６を支持する支持体、８は金を主成分
とする合金ろう、エポキシ樹脂などからなり感圧
素子６の筒状部３と支持体７とを接着する接着
材、９はｎ形Si基板１の第２の主面の接する空間
と外気とを連通するように、支持体７に設けられ
た貫通孔である。
このような半導体圧力検出装置を用いて圧力を
測定する場合には、感圧素子６のｎ形Si基板１の
第１の主面に図示圧力P1を加えるとともに、その
第２の主面に支持体７の貫通孔９を通して図示圧
力P2を加える。このとき、圧力P1と圧力P2との大
きさが異なれば、ｎ形Si基板１に、圧力P1と圧力
P2との差に比例した上下方向の撓みが生ずる。こ
のｎ形Si基板１の上下方向の撓みによつて、ｎ形
Si基板１の第１の主面部に歪みが生じて、ｐ形歪
み抵抗層２の抵抗値が変化する。従つて、ｐ形歪
み抵抗層２を用いたハーフブリツジ回路もしくは
フルブリツジ回路を構成し、これらのブリツジ回
路の出力が、圧力P1と圧力P2とが等しいときに、
零になるように設定すれば、これらのブリツジ回
路の出力から圧力P1と圧力P2との差を測定するこ
とができる。
測定する場合には、感圧素子６のｎ形Si基板１の
第１の主面に図示圧力P1を加えるとともに、その
第２の主面に支持体７の貫通孔９を通して図示圧
力P2を加える。このとき、圧力P1と圧力P2との大
きさが異なれば、ｎ形Si基板１に、圧力P1と圧力
P2との差に比例した上下方向の撓みが生ずる。こ
のｎ形Si基板１の上下方向の撓みによつて、ｎ形
Si基板１の第１の主面部に歪みが生じて、ｐ形歪
み抵抗層２の抵抗値が変化する。従つて、ｐ形歪
み抵抗層２を用いたハーフブリツジ回路もしくは
フルブリツジ回路を構成し、これらのブリツジ回
路の出力が、圧力P1と圧力P2とが等しいときに、
零になるように設定すれば、これらのブリツジ回
路の出力から圧力P1と圧力P2との差を測定するこ
とができる。
ところで、この従来例の半導体圧力検出装置で
は、感圧素子６とｎ形Si基板１および筒状部３と
支持体７とがSi材料で構成されているので、これ
らの熱膨張係数には差がないが、ｎ形Si基板１の
熱膨張係数とSiO2膜４のそれとに差があり、筒
状部３および支持体７の熱膨張係数と接着材８の
それとに差がある。従つて、これらのｎ形Si基板
１、筒状部３、SiO2膜４および接着材８の温度
が変化した場合には、ｎ形Si基板１に上述の圧力
P1および圧力P2が加えられていないときにおいて
も、ｎ形Si基板１の熱膨張係数とSiO2膜４のそれ
との差、並びに筒状部３および支持体７の熱膨張
係数と接着剤８のそれとの差によるバイメタル作
用によつて、ｎ形Si基板１に撓みが生じ、上述の
ブリツジ回路のいわゆるオフセツト出力が発生す
る。特に、高感度の半導体圧力検出装置を製作し
ようとする場合には、ｎ形Si基板１の厚さを極め
て薄くする必要があるので、上記バイメタル作用
によるｎ形Si基板１の撓みが大きくなり、上記オ
フセツト出力が大きくなるという欠点があつた。
は、感圧素子６とｎ形Si基板１および筒状部３と
支持体７とがSi材料で構成されているので、これ
らの熱膨張係数には差がないが、ｎ形Si基板１の
熱膨張係数とSiO2膜４のそれとに差があり、筒
状部３および支持体７の熱膨張係数と接着材８の
それとに差がある。従つて、これらのｎ形Si基板
１、筒状部３、SiO2膜４および接着材８の温度
が変化した場合には、ｎ形Si基板１に上述の圧力
P1および圧力P2が加えられていないときにおいて
も、ｎ形Si基板１の熱膨張係数とSiO2膜４のそれ
との差、並びに筒状部３および支持体７の熱膨張
係数と接着剤８のそれとの差によるバイメタル作
用によつて、ｎ形Si基板１に撓みが生じ、上述の
ブリツジ回路のいわゆるオフセツト出力が発生す
る。特に、高感度の半導体圧力検出装置を製作し
ようとする場合には、ｎ形Si基板１の厚さを極め
て薄くする必要があるので、上記バイメタル作用
によるｎ形Si基板１の撓みが大きくなり、上記オ
フセツト出力が大きくなるという欠点があつた。
この発明は、上述の欠点に鑑みてなされたもの
で、圧力検出用可撓板であるSi基板の熱膨張係数
とこのSi基板の主面上に形成されたSiO2膜の熱膨
張係数との差によるバイメタル作用を抑制するこ
とができるようにすることによつて、オフセツト
出力の小さい半導体圧力検出装置を提供すること
を目的とする。
で、圧力検出用可撓板であるSi基板の熱膨張係数
とこのSi基板の主面上に形成されたSiO2膜の熱膨
張係数との差によるバイメタル作用を抑制するこ
とができるようにすることによつて、オフセツト
出力の小さい半導体圧力検出装置を提供すること
を目的とする。
第２図はこの発明の一実施例の半導体圧力検出
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
図において、１１，１２および１３はそれぞれ
第１図に示した従来例のｎ形Si基板１、ｐ形歪み
抵抗層２および筒状部３と同様のｎ形Si基板、ｐ
形歪み抵抗層および筒状部である。１４ａは複数
個のｐ形歪み抵抗層１２の表面上を含んでｎ形Si
基板１１の第１の主面上に形成された第１の
SiO2膜、１４ｂは筒状部１３の端面上に形成さ
れた第２のSiO2膜、１５はｐ形歪み抵抗層１２
の両端部にそれぞれSiO2膜１４ａを貫通して接
続された金属電極である。１６はｎ形Si基板１
１、ｐ形歪み抵抗層１２、筒状部１３、第１の
SiO2膜１４ａ、第２のSiO2膜１４ｂおよび金属
電極１５からなるこの実施例の感圧素子である。
１７はSi平板からなり感圧素子１６を支持する支
持体、１８ａは支持体１７の一方の主面上に形成
され、温度1250℃程度の不活性ガスの雰囲中にお
いて数十気圧の圧力で、感圧素子１６の第２の
SiO2膜１４ｂと一体化された第３のSiO2膜、１
８ｂは支持体１７の他方の主面上に形成された第
４のSiO2膜、１９はｎ形Si基板１の第２の主面の
接する空間と外気とを連通するように、支持体１
７、第３のSiO2膜１８ａおよび第４のSiO2膜１
８ｂに設けられた貫通孔である。
第１図に示した従来例のｎ形Si基板１、ｐ形歪み
抵抗層２および筒状部３と同様のｎ形Si基板、ｐ
形歪み抵抗層および筒状部である。１４ａは複数
個のｐ形歪み抵抗層１２の表面上を含んでｎ形Si
基板１１の第１の主面上に形成された第１の
SiO2膜、１４ｂは筒状部１３の端面上に形成さ
れた第２のSiO2膜、１５はｐ形歪み抵抗層１２
の両端部にそれぞれSiO2膜１４ａを貫通して接
続された金属電極である。１６はｎ形Si基板１
１、ｐ形歪み抵抗層１２、筒状部１３、第１の
SiO2膜１４ａ、第２のSiO2膜１４ｂおよび金属
電極１５からなるこの実施例の感圧素子である。
１７はSi平板からなり感圧素子１６を支持する支
持体、１８ａは支持体１７の一方の主面上に形成
され、温度1250℃程度の不活性ガスの雰囲中にお
いて数十気圧の圧力で、感圧素子１６の第２の
SiO2膜１４ｂと一体化された第３のSiO2膜、１
８ｂは支持体１７の他方の主面上に形成された第
４のSiO2膜、１９はｎ形Si基板１の第２の主面の
接する空間と外気とを連通するように、支持体１
７、第３のSiO2膜１８ａおよび第４のSiO2膜１
８ｂに設けられた貫通孔である。
この実施例の半導体圧力検出装置を用いて圧力
を測定する方法は、第１図に示した従来例の半導
体圧力検出装置を用いて圧力を測定する方法と同
様であるので、その説明を省略する。
を測定する方法は、第１図に示した従来例の半導
体圧力検出装置を用いて圧力を測定する方法と同
様であるので、その説明を省略する。
この実施例の半導体圧力検出装置では、ｎ形Si
基板１１および第１のSiO2膜１４ａのそれぞれ
の熱膨張係数の差による第１のバイメタル作用
と、筒状部１３および第２のSiO2膜１４ｂのそ
れぞれの熱膨張係数の差による第２のバイメタル
作用とが互いに打ち消し合うようになるので、上
記第１のバイメタル作用によつてｎ形Si基板１１
に撓みが生ずるのを上記第２のバイメタル作用に
よつて抑制することが可能となり、オフセツト出
力を小さくすることができる。また、支持体１７
および第３のSiO2膜１８ａのそれぞれの熱膨張
係数の差による第３のバイメタル作用と、支持体
１７および第４のSiO2膜１８ｂのそれぞれの熱
膨張係数の差による第４のバイメタル作用とが互
いに打ち消し合うので、これらのバイメタル作用
によつて、支持体１７が変形するのを小さくする
ことができる。従つて、第２のSiO2膜１４ｂと
第３のSiO2膜１８ａとが一体化されても、ｎ形Si
基板１１に撓みが生ずるのを小さくすることがで
きる。しかも、第１のSiO2膜１４ａ、第２の
SiO2膜１４ｂ、第３のSiO2膜１８ａおよび第４
のSiO2膜１８ｂの膜厚をそれぞれ適当な厚さに
制御することによつて、ｎ形Si基板１１に撓みが
ほとんど生じないようにすることも可能となり、
オフセツト出力をほとんど零にすることができ
る。
基板１１および第１のSiO2膜１４ａのそれぞれ
の熱膨張係数の差による第１のバイメタル作用
と、筒状部１３および第２のSiO2膜１４ｂのそ
れぞれの熱膨張係数の差による第２のバイメタル
作用とが互いに打ち消し合うようになるので、上
記第１のバイメタル作用によつてｎ形Si基板１１
に撓みが生ずるのを上記第２のバイメタル作用に
よつて抑制することが可能となり、オフセツト出
力を小さくすることができる。また、支持体１７
および第３のSiO2膜１８ａのそれぞれの熱膨張
係数の差による第３のバイメタル作用と、支持体
１７および第４のSiO2膜１８ｂのそれぞれの熱
膨張係数の差による第４のバイメタル作用とが互
いに打ち消し合うので、これらのバイメタル作用
によつて、支持体１７が変形するのを小さくする
ことができる。従つて、第２のSiO2膜１４ｂと
第３のSiO2膜１８ａとが一体化されても、ｎ形Si
基板１１に撓みが生ずるのを小さくすることがで
きる。しかも、第１のSiO2膜１４ａ、第２の
SiO2膜１４ｂ、第３のSiO2膜１８ａおよび第４
のSiO2膜１８ｂの膜厚をそれぞれ適当な厚さに
制御することによつて、ｎ形Si基板１１に撓みが
ほとんど生じないようにすることも可能となり、
オフセツト出力をほとんど零にすることができ
る。
なお、この実施例では、支持体１７に貫通孔１
９を設け、ｎ形Si基板１１の第１および第２の主
面にそれぞれ加えられる圧力の差を測定するよう
にしたが、ｎ形Si基板１の第１の主面に加えられ
る圧力を測定するようにする場合には、貫通孔１
９をふさいで、ｎ形Si基板１の第２の主面の接す
る空間の圧力が一定になるようにすればよい。ま
た、この実施例では、ｎ形Si基板１１を用いた
が、必ずしもこれはｎ形Si基板に限定する必要が
なく、ｐ形Si基板を用いてもよい。この場合に
は、ｐ形歪み抵孔層１２をｎ形歪み抵抗層にすれ
ばよい。
９を設け、ｎ形Si基板１１の第１および第２の主
面にそれぞれ加えられる圧力の差を測定するよう
にしたが、ｎ形Si基板１の第１の主面に加えられ
る圧力を測定するようにする場合には、貫通孔１
９をふさいで、ｎ形Si基板１の第２の主面の接す
る空間の圧力が一定になるようにすればよい。ま
た、この実施例では、ｎ形Si基板１１を用いた
が、必ずしもこれはｎ形Si基板に限定する必要が
なく、ｐ形Si基板を用いてもよい。この場合に
は、ｐ形歪み抵孔層１２をｎ形歪み抵抗層にすれ
ばよい。
以上、説明したように、この発明の半導体圧力
検出装置では、第１の主面上に第１のSiO2膜が
形成され圧力検出用可撓板を構成するSi基板とこ
のSi基板の第２の主面の周縁部上にこれと一体に
設けられ端面に第２のSiO2膜が形成された筒状
部とを有する感圧素子、および一方の主面上に上
記第２のSiO2膜と一体化された第３のSiO2膜が
形成され他方の主面上に第４のSiO2膜が形成さ
れた支持体を備えているので、上記Si基板の熱膨
張係数と上記第１のSiO2膜の熱膨張係数との差
による第１のバイメタル作用を上記筒状部の熱膨
張係数と第２のSiO2膜の熱膨張係数との差によ
る第２のバイメタル作用によつて抑制するととも
に上記支持体の熱膨張係数と上記第３のSiO2膜
の熱膨張係数との差による第３のバイメタル作用
を上記支持体の熱膨張係数と上記第４のSiO2膜
の熱膨張係数との差による第４のバイメタル作用
によつて抑制することができる。従つて、これら
の第１、第２、第３および第４のバイメタル作用
によつて上記Si基板に撓みが生ずるのを抑制する
ことが可能となり、オフセツト出力を小さくする
ことができる。
検出装置では、第１の主面上に第１のSiO2膜が
形成され圧力検出用可撓板を構成するSi基板とこ
のSi基板の第２の主面の周縁部上にこれと一体に
設けられ端面に第２のSiO2膜が形成された筒状
部とを有する感圧素子、および一方の主面上に上
記第２のSiO2膜と一体化された第３のSiO2膜が
形成され他方の主面上に第４のSiO2膜が形成さ
れた支持体を備えているので、上記Si基板の熱膨
張係数と上記第１のSiO2膜の熱膨張係数との差
による第１のバイメタル作用を上記筒状部の熱膨
張係数と第２のSiO2膜の熱膨張係数との差によ
る第２のバイメタル作用によつて抑制するととも
に上記支持体の熱膨張係数と上記第３のSiO2膜
の熱膨張係数との差による第３のバイメタル作用
を上記支持体の熱膨張係数と上記第４のSiO2膜
の熱膨張係数との差による第４のバイメタル作用
によつて抑制することができる。従つて、これら
の第１、第２、第３および第４のバイメタル作用
によつて上記Si基板に撓みが生ずるのを抑制する
ことが可能となり、オフセツト出力を小さくする
ことができる。
第１図は従来の半導体圧力検出装置の一例を示
す断面図、第２図はこの発明の一実施例の半導体
圧力検出装置を示す断面図である。 図において、１１は圧力検出用可撓板を構成す
るｎ形Si基板（第２伝導形のシリコン基板）、１
２はｐ形歪み抵抗層（第１伝導形の歪み抵抗
層）、１３は筒状部、１４ａおよび１４ｂはそれ
ぞれ第１および第２のSiO2膜、１６は感圧素
子、１７は支持体、１８ａおよび１８ｂはそれぞ
れ第３および第４のSiO2膜である。なお、図中
同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を示
す。
す断面図、第２図はこの発明の一実施例の半導体
圧力検出装置を示す断面図である。 図において、１１は圧力検出用可撓板を構成す
るｎ形Si基板（第２伝導形のシリコン基板）、１
２はｐ形歪み抵抗層（第１伝導形の歪み抵抗
層）、１３は筒状部、１４ａおよび１４ｂはそれ
ぞれ第１および第２のSiO2膜、１６は感圧素
子、１７は支持体、１８ａおよび１８ｂはそれぞ
れ第３および第４のSiO2膜である。なお、図中
同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を示
す。
Claims (1)
- １ 第１の主面部に歪み測定用の第１伝導形の歪
み抵抗層が形成され圧力検出用可撓板を構成する
第２伝導形のシリコン基板と、このシリコン基板
の第２の主面の周縁部上にこれと一体に全周にわ
たつて設けられ上記シリコン基板の機械的強度を
補強する筒状部と、上記歪み抵抗層の表面上を含
んで上記シリコン基板の上記第１の主面上に形成
された第１の酸化ケイ素膜と、上記筒状部の端面
上に形成された第２の酸化ケイ素膜とを有する感
圧素子、およびシリコン板からなり一方の主面上
に上記第２の酸化ケイ素膜と一体化された第３の
酸化ケイ素膜が形成されるとともに他方の主面上
に第４の酸化ケイ素膜が形成され上記感圧素子を
支持する支持体を備えた半導体圧力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8699280A JPS5710980A (en) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | Semiconductor pressure detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8699280A JPS5710980A (en) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | Semiconductor pressure detecting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5710980A JPS5710980A (en) | 1982-01-20 |
| JPS6155263B2 true JPS6155263B2 (ja) | 1986-11-27 |
Family
ID=13902359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8699280A Granted JPS5710980A (en) | 1980-06-23 | 1980-06-23 | Semiconductor pressure detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5710980A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6387671A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-18 | Seiko Epson Corp | 磁気記録装置 |
| CN102012287A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 东南大学 | 圆形硅薄膜微机电压力传感器 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050970A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-22 | Toshiba Corp | 半導体圧力変換器 |
| JPS62127637A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-09 | Yokogawa Electric Corp | 半導体圧力変換器 |
| JP5867057B2 (ja) * | 2011-12-16 | 2016-02-24 | 株式会社豊田中央研究所 | Ｍｅｍｓデバイス |
-
1980
- 1980-06-23 JP JP8699280A patent/JPS5710980A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6387671A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-18 | Seiko Epson Corp | 磁気記録装置 |
| CN102012287A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-13 | 东南大学 | 圆形硅薄膜微机电压力传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5710980A (en) | 1982-01-20 |
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