JPH06201498A - 圧力センサの製造方法 - Google Patents
圧力センサの製造方法Info
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- JPH06201498A JPH06201498A JP35880692A JP35880692A JPH06201498A JP H06201498 A JPH06201498 A JP H06201498A JP 35880692 A JP35880692 A JP 35880692A JP 35880692 A JP35880692 A JP 35880692A JP H06201498 A JPH06201498 A JP H06201498A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力センサの製造中にパシベーション膜に入
り込むＮａ+ などの可動イオンをそのセンサ内から取り
除いて、ドリフトの低減をはかる。 【構成】 圧力センサの製作工程において、センサ素子
７毎にカットライン９より外側周辺のパシベーション膜
５上に金属膜１０を設け、そのウエハ８を高温度にし、
かつ金属層１０に高電圧電源１１より負の高電圧を印加
することにより、パシベーション膜５中のＮａ+ などの
可動イオンが金属層１０に集められてトラップされる。
そのため、金属層１０に可動イオンがトラップされた状
態で、ウエハ８内の各センサ素子７を各々のカットライ
ン９より分割してそれら金属層１０を切り離すことによ
り、センサ素子７内のパシベーション膜５中のＮａ+ な
どの可動イオンが低減され、センサ出力のドリフトの影
響を減らすことができる。
り込むＮａ+ などの可動イオンをそのセンサ内から取り
除いて、ドリフトの低減をはかる。 【構成】 圧力センサの製作工程において、センサ素子
７毎にカットライン９より外側周辺のパシベーション膜
５上に金属膜１０を設け、そのウエハ８を高温度にし、
かつ金属層１０に高電圧電源１１より負の高電圧を印加
することにより、パシベーション膜５中のＮａ+ などの
可動イオンが金属層１０に集められてトラップされる。
そのため、金属層１０に可動イオンがトラップされた状
態で、ウエハ８内の各センサ素子７を各々のカットライ
ン９より分割してそれら金属層１０を切り離すことによ
り、センサ素子７内のパシベーション膜５中のＮａ+ な
どの可動イオンが低減され、センサ出力のドリフトの影
響を減らすことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等の半導体の
ピエゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換する圧
力センサを製造する方法に関し、特にその圧力センサを
製作する際にその表面保護のために用いるパシベーショ
ン膜に入り込むＮａ+ などの可動イオンを低減してその
可動イオンの影響を低減するパシベーション方法に関す
るものである。
ピエゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換する圧
力センサを製造する方法に関し、特にその圧力センサを
製作する際にその表面保護のために用いるパシベーショ
ン膜に入り込むＮａ+ などの可動イオンを低減してその
可動イオンの影響を低減するパシベーション方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の圧力センサは、圧力の
導入によってゲージ抵抗の歪を発生させ、その抵抗のピ
エゾ抵抗効果による抵抗変化を電気信号に変換して圧力
の値を測定するものであり、工業計測をはじめとする種
々の用途に広く用いられている。この圧力センサは、そ
の基本構造を図２(a)及び(b)に示すように、固定部とな
る厚肉部２と薄肉ダイアフラム部３とを備えたチップ状
のｎ形シリコン基板１を用い、その薄肉ダイアフラム部
３内に、ｐ形拡散領域からなるピエゾ抵抗効果を有する
ゲージ抵抗４（４A〜４D）を形成した構成を有してい
る。
導入によってゲージ抵抗の歪を発生させ、その抵抗のピ
エゾ抵抗効果による抵抗変化を電気信号に変換して圧力
の値を測定するものであり、工業計測をはじめとする種
々の用途に広く用いられている。この圧力センサは、そ
の基本構造を図２(a)及び(b)に示すように、固定部とな
る厚肉部２と薄肉ダイアフラム部３とを備えたチップ状
のｎ形シリコン基板１を用い、その薄肉ダイアフラム部
３内に、ｐ形拡散領域からなるピエゾ抵抗効果を有する
ゲージ抵抗４（４A〜４D）を形成した構成を有してい
る。
【０００３】そして、このシリコン基板１は厚肉部２に
おいて圧力導入口２２を備えたガラスチューブ等の支持
部材２１に固定されていて、この導入口２２から圧力が
加えられると、薄肉ダイアフラム部３は歪み、それによ
ってゲージ抵抗４は抵抗値が変化する。そのため、これ
らゲージ抵抗４をブリッジ回路に組み込み、これに電圧
を印加すれば、そのブリッジ回路から圧力、つまり薄肉
ダイヤフラム部３の表裏の圧力ＰHおよびＰLの差に応じ
た出力信号を取り出すことができる。
おいて圧力導入口２２を備えたガラスチューブ等の支持
部材２１に固定されていて、この導入口２２から圧力が
加えられると、薄肉ダイアフラム部３は歪み、それによ
ってゲージ抵抗４は抵抗値が変化する。そのため、これ
らゲージ抵抗４をブリッジ回路に組み込み、これに電圧
を印加すれば、そのブリッジ回路から圧力、つまり薄肉
ダイヤフラム部３の表裏の圧力ＰHおよびＰLの差に応じ
た出力信号を取り出すことができる。
【０００４】ここで、ゲージ抵抗４を形成したシリコン
基板１の表面は、ＳｉＯ2 等からなるパシベーション膜
５によって覆われ、これを開口したコンタクト孔を通し
てゲージ抵抗４と電気的に接続するアルミニウム（Ａ
ｌ）等からなる引出し電極６が形成され、外部との接続
は通常ワイヤボンディングにより行われている。
基板１の表面は、ＳｉＯ2 等からなるパシベーション膜
５によって覆われ、これを開口したコンタクト孔を通し
てゲージ抵抗４と電気的に接続するアルミニウム（Ａ
ｌ）等からなる引出し電極６が形成され、外部との接続
は通常ワイヤボンディングにより行われている。
【０００５】ところで、このような圧力センサは、通常
の半導体デバイスと同様に成膜やエッチング技術などを
用いてバッチ処理により製造されており、その概要を図
２を参照して述べる。例えば半導体単結晶基板としてｎ
形シリコン基板１ａを用い、このシリコン基板１ａの裏
側の中央部をエッチングなどで円形凹部に加工して、肉
厚を薄くした薄肉ダイアフラム部３および厚肉部２を形
成したうえ、このダイアフラム部３上に選択的にｐ形拡
散領域を形成してピエゾ抵抗効果をもつゲージ抵抗４を
各センサ素子毎に形成する。
の半導体デバイスと同様に成膜やエッチング技術などを
用いてバッチ処理により製造されており、その概要を図
２を参照して述べる。例えば半導体単結晶基板としてｎ
形シリコン基板１ａを用い、このシリコン基板１ａの裏
側の中央部をエッチングなどで円形凹部に加工して、肉
厚を薄くした薄肉ダイアフラム部３および厚肉部２を形
成したうえ、このダイアフラム部３上に選択的にｐ形拡
散領域を形成してピエゾ抵抗効果をもつゲージ抵抗４を
各センサ素子毎に形成する。
【０００６】そして、各々のゲージ抵抗４を形成したシ
リコン基板１ａの表面にＳｉＯ2 等からなるパシベーシ
ョン膜５を被覆形成し、これを開口したコンタクト孔を
通してゲージ抵抗４と接続する引出し電極６を形成し
て、多数のセンサ素子を含むウエハを作成する。しかる
後、このウエハを個々に分割すべきカットラインよりダ
イシングにて分割して各々のセンサ素子を切り出し、こ
れを支持部材２１に固定し、かつ引出し電極６を外部端
子と接続するなどの通常の組立て工程を経て組み立てる
ことにより、図示する構造の圧力センサを作成してい
る。
リコン基板１ａの表面にＳｉＯ2 等からなるパシベーシ
ョン膜５を被覆形成し、これを開口したコンタクト孔を
通してゲージ抵抗４と接続する引出し電極６を形成し
て、多数のセンサ素子を含むウエハを作成する。しかる
後、このウエハを個々に分割すべきカットラインよりダ
イシングにて分割して各々のセンサ素子を切り出し、こ
れを支持部材２１に固定し、かつ引出し電極６を外部端
子と接続するなどの通常の組立て工程を経て組み立てる
ことにより、図示する構造の圧力センサを作成してい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して製造された圧力センサにおいて、その製造中にパシ
ベーション膜５に入り込むＮａ+ 等の可動イオンはセン
サが使用中に自由に動きまわり、従って、センサ出力の
ドリフトの原因となる。そのため、従来より、パシベー
ション膜として用いる例えばＳｉＯ2 やリンガラスによ
るトラップが行われているが、この方法でも可動イオン
を十分にトラップできなかった。特に、リンガラスの使
用は、機構要素である圧力センサではヒステリシスの原
因となって制限されるという課題があった。
して製造された圧力センサにおいて、その製造中にパシ
ベーション膜５に入り込むＮａ+ 等の可動イオンはセン
サが使用中に自由に動きまわり、従って、センサ出力の
ドリフトの原因となる。そのため、従来より、パシベー
ション膜として用いる例えばＳｉＯ2 やリンガラスによ
るトラップが行われているが、この方法でも可動イオン
を十分にトラップできなかった。特に、リンガラスの使
用は、機構要素である圧力センサではヒステリシスの原
因となって制限されるという課題があった。
【０００８】本発明は以上の点に鑑み、上記のような課
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
センサ素子の製造中にパシベーション膜に入り込むＮａ
+ 等の可動イオンをそのセンサ内から取り除くことによ
り、ドリフトの少ない圧力センサを提供することにあ
る。
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
センサ素子の製造中にパシベーション膜に入り込むＮａ
+ 等の可動イオンをそのセンサ内から取り除くことによ
り、ドリフトの少ない圧力センサを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、半導体単結晶基板上に、その半導体のピエ
ゾ抵抗効果を有するゲージ抵抗を各圧力センサ素子毎に
形成するとともに、各々のゲージ抵抗の上面にその表面
を保護するパシベーション膜を形成し、さらに各圧力セ
ンサ素子毎にその素子を個々に分割すべきカットライン
より外側の周辺のパシベーション膜上に所定パタンを有
する電圧印加用の金属層を形成して、ウエハを作成す
る。そして、このウエハを高温に加熱し、かつ前記金属
層に高電圧を印加して前記パシベーション膜中のＮａ+
などの可動イオンを前記金属層にトラップさせた後、こ
の金属層に可動イオンをトラップさせた状態で前記カッ
トラインよりウエハを分割して前記金属層を切り離すこ
とにより、個々のセンサ素子を作成することを特徴とす
るものである。
め本発明は、半導体単結晶基板上に、その半導体のピエ
ゾ抵抗効果を有するゲージ抵抗を各圧力センサ素子毎に
形成するとともに、各々のゲージ抵抗の上面にその表面
を保護するパシベーション膜を形成し、さらに各圧力セ
ンサ素子毎にその素子を個々に分割すべきカットライン
より外側の周辺のパシベーション膜上に所定パタンを有
する電圧印加用の金属層を形成して、ウエハを作成す
る。そして、このウエハを高温に加熱し、かつ前記金属
層に高電圧を印加して前記パシベーション膜中のＮａ+
などの可動イオンを前記金属層にトラップさせた後、こ
の金属層に可動イオンをトラップさせた状態で前記カッ
トラインよりウエハを分割して前記金属層を切り離すこ
とにより、個々のセンサ素子を作成することを特徴とす
るものである。
【００１０】
【作用】本発明においては、ウエハの各センサ素子毎に
その素子より離れた位置つまりカットラインより外側周
辺のパシベーション膜上に金属膜をそれぞれ設け、この
ウエハを高温に加熱してその金属層に高電圧を印加する
ことにより、パシベーション膜中の可動イオンがその金
属層に集められてトラップされる。そのため、圧力セン
サ素子の製造中にパシベーション膜に入り込むＮａ+ 等
の可動イオンをそのセンサ内から取り除くことができ
る。
その素子より離れた位置つまりカットラインより外側周
辺のパシベーション膜上に金属膜をそれぞれ設け、この
ウエハを高温に加熱してその金属層に高電圧を印加する
ことにより、パシベーション膜中の可動イオンがその金
属層に集められてトラップされる。そのため、圧力セン
サ素子の製造中にパシベーション膜に入り込むＮａ+ 等
の可動イオンをそのセンサ内から取り除くことができ
る。
【００１１】
【実施例】図１は本発明による圧力センサの製造方法の
一実施例を説明するための概略図であり、同図(a)はそ
の平面図を、同図(b)は電圧印加用の金属層部分の一部
断面図をそれぞれ示す。この実施例は、ｎ形シリコン基
板１ａの裏側の中央部をエッチングなどで円形凹部に加
工して、肉厚を薄くした薄肉ダイアフラム部３および厚
肉部２を形成するとともに（図２参照）、このダイアフ
ラム部３上に選択的にｐ形拡散領域を形成してピエゾ抵
抗効果をもつゲージ抵抗４（４A 〜４D ）を各センサ素
子７毎に形成する。そして、各々のゲージ抵抗４を形成
したシリコン基板１ａの表面にＳｉＯ2 等からなるパシ
ベーション膜５を被覆形成し、これを開口したコンタク
ト孔を通してゲージ抵抗４と電気的に接続する引出し電
極６を形成して（図２参照）、多数のセンサ素子７（図
では２個の場合））を含むウエハ８を作成する工程まで
は、基本的に上述した従来例と同様であるが、前記引出
し電極の形成時に、各センサ素子７を個々に分割すべき
カットライン９より外側の周辺に所定パタンを有するＡ
ｌ等からなる電圧印加用の金属層１０（１０1 〜１
０4）を同時に形成する。
一実施例を説明するための概略図であり、同図(a)はそ
の平面図を、同図(b)は電圧印加用の金属層部分の一部
断面図をそれぞれ示す。この実施例は、ｎ形シリコン基
板１ａの裏側の中央部をエッチングなどで円形凹部に加
工して、肉厚を薄くした薄肉ダイアフラム部３および厚
肉部２を形成するとともに（図２参照）、このダイアフ
ラム部３上に選択的にｐ形拡散領域を形成してピエゾ抵
抗効果をもつゲージ抵抗４（４A 〜４D ）を各センサ素
子７毎に形成する。そして、各々のゲージ抵抗４を形成
したシリコン基板１ａの表面にＳｉＯ2 等からなるパシ
ベーション膜５を被覆形成し、これを開口したコンタク
ト孔を通してゲージ抵抗４と電気的に接続する引出し電
極６を形成して（図２参照）、多数のセンサ素子７（図
では２個の場合））を含むウエハ８を作成する工程まで
は、基本的に上述した従来例と同様であるが、前記引出
し電極の形成時に、各センサ素子７を個々に分割すべき
カットライン９より外側の周辺に所定パタンを有するＡ
ｌ等からなる電圧印加用の金属層１０（１０1 〜１
０4）を同時に形成する。
【００１２】そして、このウエハ８を例えば４００℃程
度（電極６，金属層１０がＡｌの場合その沸点以下））
の高温に加熱した状態で、各金属層１０に高電圧電源１
１より例えば１ＫＶ程度の負の高電圧を印加してパシベ
ーション膜５中のＮａ+ 等の可動イオンを各々の金属層
１０にトラップさせたうえ、その温度を常温に下げて、
前記高電圧の印加を止める。しかる後、ウエハ８をカッ
トライン９よりダイシングにて分割して各々の金属層１
０を切り離すことにより、個々のセンサ素子７に分割す
るものとなっている。なお、この分割後の各センサ素子
７の組み立て工程は従来例と同様であり、その説明は省
略する。また、図１において図２と同一または相当のも
のは同一符号を付記している。
度（電極６，金属層１０がＡｌの場合その沸点以下））
の高温に加熱した状態で、各金属層１０に高電圧電源１
１より例えば１ＫＶ程度の負の高電圧を印加してパシベ
ーション膜５中のＮａ+ 等の可動イオンを各々の金属層
１０にトラップさせたうえ、その温度を常温に下げて、
前記高電圧の印加を止める。しかる後、ウエハ８をカッ
トライン９よりダイシングにて分割して各々の金属層１
０を切り離すことにより、個々のセンサ素子７に分割す
るものとなっている。なお、この分割後の各センサ素子
７の組み立て工程は従来例と同様であり、その説明は省
略する。また、図１において図２と同一または相当のも
のは同一符号を付記している。
【００１３】このように本実施例によると、圧力センサ
の製作工程において、各センサ素子７毎にカットライン
９より外側周辺のパシベーション膜５上に金属膜１０を
それぞれ設け、そのウエハ８を高温度（４００℃以下）
にし、かつ金属層１０に高電圧電源１１より負の高電圧
を印加することにより、パシベーション膜５中のＮａ+
等の可動イオンがその金属層１０に集められてトラップ
される。そのため、ウエハ８の温度を常温に下げ、かつ
前記高電圧の印加を止めて、その金属層１０に可動イオ
ンがトラップされた状態で、ウエハ８内の各センサ素子
７を各々のカットライン９より分割してそれら金属層１
０を切り離すことにより、各センサ素子７内のパシベー
ション膜５中のＮａ+ 等の可動イオンを低減できる。そ
のため、センサ出力のドリフトの影響を減らすことがで
きる。
の製作工程において、各センサ素子７毎にカットライン
９より外側周辺のパシベーション膜５上に金属膜１０を
それぞれ設け、そのウエハ８を高温度（４００℃以下）
にし、かつ金属層１０に高電圧電源１１より負の高電圧
を印加することにより、パシベーション膜５中のＮａ+
等の可動イオンがその金属層１０に集められてトラップ
される。そのため、ウエハ８の温度を常温に下げ、かつ
前記高電圧の印加を止めて、その金属層１０に可動イオ
ンがトラップされた状態で、ウエハ８内の各センサ素子
７を各々のカットライン９より分割してそれら金属層１
０を切り離すことにより、各センサ素子７内のパシベー
ション膜５中のＮａ+ 等の可動イオンを低減できる。そ
のため、センサ出力のドリフトの影響を減らすことがで
きる。
【００１４】なお、上述の実施例では半導体単結晶基板
としてシリコン基板を用いた場合について示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ＳＯＳ構造の基
板を用いたり、あるいは薄肉ダイアフラム内のゲージ抵
抗も所定の領域に任意の数だけ形成したりすることな
ど、幾多の変形が可能である。
としてシリコン基板を用いた場合について示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ＳＯＳ構造の基
板を用いたり、あるいは薄肉ダイアフラム内のゲージ抵
抗も所定の領域に任意の数だけ形成したりすることな
ど、幾多の変形が可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
力センサの製造工程において、ウエハの各センサ素子毎
にその素子を分割すべきカットラインより外側周辺のパ
シベーション膜上に金属膜をそれぞれ設け、このウエハ
を高温に加熱してその金属層に高電圧を印加することに
より、パシベーション膜中の可動イオンがその金属層に
集められてトラップされるため、圧力センサの製造中に
パシベーション膜に入り込むＮａ+ などの可動イオンを
そのセンサ内から取り除くことができる。そのため、セ
ンサ出力のドリフトの影響を低減でき、ドリフトの少な
い圧力センサが得られる効果がある。
力センサの製造工程において、ウエハの各センサ素子毎
にその素子を分割すべきカットラインより外側周辺のパ
シベーション膜上に金属膜をそれぞれ設け、このウエハ
を高温に加熱してその金属層に高電圧を印加することに
より、パシベーション膜中の可動イオンがその金属層に
集められてトラップされるため、圧力センサの製造中に
パシベーション膜に入り込むＮａ+ などの可動イオンを
そのセンサ内から取り除くことができる。そのため、セ
ンサ出力のドリフトの影響を低減でき、ドリフトの少な
い圧力センサが得られる効果がある。
【図１】本発明による圧力センサの製造方法の一実施例
を説明する概略図であり、(a)はその平面図、(b)は電圧
印加用の金属層部分の一部断面図である。
を説明する概略図であり、(a)はその平面図、(b)は電圧
印加用の金属層部分の一部断面図である。
【図２】従来例による圧力センサの基本構成図であり、
(a)はその平面図、(b)は断面図である。
(a)はその平面図、(b)は断面図である。
１ａ シリコン基板 ２ 肉厚部 ３ 薄肉ダイアフラム部 ４A〜４D ゲージ抵抗 ５ パシベーション膜 ６ 引出し電極 ７ センサ素子 ８ ウエハ ９ カットライン １０ 電圧印加用金属層 １１ 高電圧電源
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体単結晶基板上に、その半導体のピ
エゾ抵抗効果を有するゲージ抵抗を各センサ素子毎に形
成するとともに、その各々のゲージ抵抗の上面にその表
面を保護するパシベーション膜を形成し、さらに各セン
サ素子毎にその素子を個々に分割すべきカットラインよ
り外側の周辺の前記パシベーション膜上に所定パタンを
有する電圧印加用の金属層を形成して、ウエハを作成す
る工程と、 このウエハを高温に加熱し、かつ前記金属層に高電圧を
印加して前記パシベーション膜中のＮａ+などの可動イ
オンを前記金属層にトラップさせる工程と、 しかる後、この金属層に可動イオンをトラップさせた状
態で前記カットラインよりウエハを分割して前記金属層
を切り離すことにより、個々のセンサ素子を作成する工
程とを含むことを特徴とする圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35880692A JPH06201498A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35880692A JPH06201498A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201498A true JPH06201498A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=18461212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35880692A Pending JPH06201498A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06201498A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281085A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-10 | Toyoda Mach Works Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP35880692A patent/JPH06201498A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281085A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-10 | Toyoda Mach Works Ltd | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
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