JP4019977B2 - Pressure detection device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力検出素子としてピエゾ効果を有する半導体基板を有し、この半導体基板およびこの半導体基板に圧力を伝達する圧力伝達部材をハウジングに収納してなる圧力検出装置に関し、例えばエンジンの燃焼室内の燃焼圧を検出する圧力検出装置に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
ピエゾ効果を有する半導体基板は、表裏両面を隔てる方向すなわち厚さ方向に印加される圧力に応じて電気信号を出力するもので、圧力印加による歪みに応じた抵抗値変化等を利用したものである。
【０００３】
このような半導体基板を圧力検出素子として有する圧力検出装置としては、この半導体基板およびこの半導体基板に圧力を伝達する圧力伝達部材を金属製のハウジングに収納してなるものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
このような圧力検出装置においては、半導体基板の表面側に検出用の電極を設けるとともに、半導体基板の外周にリード部材を設け、当該電極とリード部材とをワイヤボンディングすることにより、信号の取り出しを行っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５３３６４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７-１９９８１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特許第３１６６０１５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、このような圧力検出装置をエンジンの燃焼圧センサに適用する場合、ハウジングにおける圧力伝達部材の収納部をエンジンブロックの穴に挿入し、燃焼室内の圧力を圧力伝達部材で受圧して、半導体基板へ伝えることにより圧力の検出を行う。
【０００９】
ここで、エンジンに対しては、小型化や軽量化の要望があり、圧力検出装置の搭載スペースも小さくする必要がある。そのため、圧力検出装置においては細径化すなわちハウジングの細径化が望まれている。
【００１０】
しかしながら、上述したように従来の圧力検出装置においては、半導体基板とリード部材とのワイヤボンディングを行うために、リード部材は半導体基板の外周に位置することになる。
【００１１】
そのため、リード部材を含めたワイヤボンディング部の大きさは、半導体基板のサイズよりも大きくなり、ハウジングの径は、ハウジング収納部品のなかで最も大きなワイヤボンディング部のサイズによって決められる。言い換えれば、ハウジングの径は、半導体基板よりも大きいワイヤボンディング部の大きさに規定され、圧力検出装置の細径化にとって制約が生じてしまうことになる。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ハウジングを細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表裏両面を隔てる方向に印加される圧力に応じて電気信号を出力する半導体基板（３０、２００、３００）と、半導体基板の表面側に設けられ半導体基板の表面側に圧力を伝達する圧力伝達部材（２０）と、半導体基板および圧力伝達部材を収納するハウジング（１０）とを備える圧力検出装置において、圧力伝達部材は導電性を有しており、半導体基板は、表面に第１の電極（３５ａ）、裏面に第２の電極（３５ｂ）を有し、圧力が印加されたときに電気信号が第１の電極および第２の電極によって出力されるものであり、第１の電極は、圧力伝達部材と電気的に接続されており、ハウジングとは電気的に独立したリード部材（５０）が半導体基板の裏面側にてハウジングに収納されており、このリード部材と第２の電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
それによれば、半導体基板を、その表裏両面に電極を設け、導電性の圧力伝達部材およびリード部材によって当該表裏両面を挟む構成とすることにより、半導体基板の表裏各面の電極の取り出しには、ワイヤボンディングが不要となる。そのため、本発明によれば、ハウジングを細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することができる。
【００１９】
また、請求項１に記載の発明では、半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＮ型シリコン基板（３０）であって、その表面における中央部に圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、Ｎ型シリコン基板の表面における周辺部には、第１のＮ型拡散層（３１）が設けられており、Ｎ型シリコン基板の表面には、第１のＮ型拡散層の近傍からＮ型シリコン基板の中央部を通って他の周辺部に渡って連続して形成されたＰ型拡散ゲージ層（３２）が設けられており、Ｎ型シリコン基板の裏面には第２のＮ型拡散層（３３）が設けられており、Ｐ型拡散ゲージ層は、Ｎ型シリコン基板の表面における他の周辺部にて第１の電極（３５ａ）と電気的に接続されており、第２のＮ型拡散層は、Ｎ型シリコン基板の裏面にて第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続されており、さらに、Ｎ型シリコン基板の表面における周辺部には、第１のＮ型拡散層とＰ型拡散ゲージ層とを電気的に接続する第３の電極（３５ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
本発明のような面方位が（１１０）面であるＮ型シリコン基板からなる半導体基板によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【００２１】
圧力伝達部材（２０）およびリード部材（５０）を介して第２の電極（３５ｂ）をプラス電位、第１の電極（３５ａ）をマイナス電位とするように半導体基板すなわちＮ型シリコン基板（３０）に電圧を印加する。
【００２２】
すると、電流は、第２の電極（３５ｂ）から第２のＮ型拡散層（３３）、Ｎ型シリコン基板（３０）の内部、第１のＮ型拡散層（３１）、第３の電極（３５ｃ）、Ｐ型拡散ゲージ層（３２）、第１の電極（３５ａ）という順に流れる。このとき、Ｐ型拡散ゲージ層では、主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って電流が流れる。
【００２３】
そして、Ｎ型シリコン基板に対して表裏両面を隔てる方向に圧力が印加され、Ｎ型シリコン基板がその厚み方向に歪むと、このＰ型拡散ゲージ層における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による電流もしくは電圧の変化を第１の電極と第２の電極との間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【００２４】
さらに、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のＰ型拡散ゲージ層（３２）が、Ｎ型シリコン基板（３０）の表面における中央部にて抵抗の長手方向がＮ型シリコン基板の〈１１０〉結晶軸方向に沿った形状を有するものであることを特徴とする。
【００２５】
それによれば、圧力伝達部材からの圧力が加わるＮ型シリコン基板の表面における中央部にて、Ｐ型拡散ゲージ層における〈１１０〉結晶軸方向の抵抗値変化を大きくすることができ、精度の良い圧力検出が可能となる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明では、半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板（２００）であって、その表面における中央部に圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、Ｐ型シリコン基板の表面には、第１の電極（３５ａ）と電気的に接続された第１のＰ型拡散層（２０１）が設けられており、Ｐ型シリコン基板の裏面には、第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続された第２のＰ型拡散層（２０２）が設けられており、第１のＰ型拡散層、第２のＰ型拡散層は、それぞれ、Ｐ型シリコン基板における中央部を挟んで〈１１０〉結晶軸方向に沿って対向する一方の周辺部、他方の周辺部に配置されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明のような面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板からなる半導体基板によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【００２８】
圧力伝達部材（２０）およびリード部材（５０）を介して第１の電極（３５ａ）と第２の電極（３５ｂ）との間に電圧を印加する。すると、電流は、Ｐ型シリコン基板の内部を第１および第２のＰ型拡散層（２０１、２０２）のうち一方のＰ型拡散層から他方のＰ型拡散層へ向かって主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って流れる。
【００２９】
そして、Ｐ型シリコン基板に対して表裏両面を隔てる方向に圧力が印加され、Ｐ型シリコン基板がその厚み方向に歪むと、このＰ型シリコン基板における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による電流もしくは電圧の変化を第１の電極と第２の電極との間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【００３０】
さらに、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のＰ型シリコン基板（２００）は矩形板状であって、その〈１１０〉結晶軸方向がＰ型シリコン基板の対角線方向に沿って位置したものとなっており、第１のＰ型拡散層（２０１）と第２のＰ型拡散層（２０２）とは、Ｐ型シリコン基板の対角線方向に沿って対向していることを特徴とする。
【００３１】
それによれば、矩形状のＰ型シリコン基板において、第１のＰ型拡散層と第２のＰ型拡散層との距離を長くする、すなわち、〈１１０〉結晶軸方向に沿った電流経路を長くすることができ、抵抗値変化を大きくできるため、検出感度の向上が図れる。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明では、半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板（３００）であって、その表面における中央部に圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、Ｐ型シリコン基板の表面には、Ｐ型シリコン基板の周辺部にて第１の電極（３５ａ）と電気的に接続されたＰ型拡散ゲージ層（３０１）が設けられており、このＰ型拡散ゲージ層は、Ｐ型シリコン基板の表面における周辺部から〈１１０〉結晶軸方向に沿って他の周辺部まで延びる形状を有するものであり、Ｐ型シリコン基板の表面における周辺部には、第１の電極と電気的に接続されたＮ型拡散層（３０２）が形成されており、このＮ型拡散層は、Ｐ型拡散ゲージ層における他の周辺部側の端部を除く領域にて、Ｐ型拡散ゲージ層とＰ型シリコン基板の内部との間に位置してＰ型拡散ゲージ層を覆っているものであり、Ｐ型シリコン基板の裏面には、第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続されたＰ型拡散層（３０３）が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
本発明のような面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板からなる半導体基板によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【００３４】
圧力伝達部材（２０）およびリード部材（５０）を介して第１の電極（３５ａ）をプラス電位、第２の電極（３５ｂ）をマイナス電位とするように半導体基板すなわちＰ型シリコン基板（３００）に電圧を印加する。
【００３５】
すると、電流は、第１の電極（３５ａ）からＰ型拡散ゲージ層（３０１）、Ｐ型シリコン基板（３００）の内部、Ｐ型拡散層（３０３）、第２の電極（３５ｂ）という順に流れる。このとき、Ｐ型拡散ゲージ層では、主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って電流が流れる。
【００３６】
また、このとき、Ｐ型拡散ゲージ層を覆うＮ型拡散層（３０２）は、Ｐ型拡散ゲージ層とＰ型シリコン基板の内部（Ｐ型部分）との電気的な絶縁を確保し、上記の電流の流れを正常に維持する。
【００３７】
そして、Ｐ型シリコン基板に対して表裏両面を隔てる方向に圧力が印加され、Ｐ型シリコン基板がその厚み方向に歪むと、このＰ型拡散ゲージ層における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による電流もしくは電圧の変化を第１の電極と第２の電極との間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【００３８】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５に記載の半導体基板（３０、２００、３００）の表面において、圧力伝達部材（２０）は中央部に対応して配置されており、第１の電極（３５ａ）は圧力伝達部材よりも周辺部側に配置されて圧力伝達部材とは導電性接着材（４０）を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００３９】
それによれば、請求項１〜請求項５に記載の発明においても、圧力伝達部材からの圧力は、第１の電極を介さずに半導体基板に直接印加されるため、半導体基板の表面に設けられた第１の電極による圧力の伝達損失を極力抑制することができる。
【００４４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態相互において、同一の部分には図中、同一符号を付してある。
【００４６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置Ｓ１の全体を示す概略断面図である。この圧力検出装置Ｓ１は、例えばエンジンの燃焼室内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサとして適用することができる。
【００４７】
ハウジング１０は、全体として略円筒形状をなすものであり、ステンレス等の金属からなる。ハウジング１０の上端には、圧力Ｆの印加により歪み変位を発生するダイアフラム１１が設けられている。このダイアフラム１１は、ステンレス等の金属からなり、ハウジング１０とは溶接や接着等により接合されている。
【００４８】
また、ハウジング１０の内部には、半導体基板３０に圧力Ｆを伝達するための圧力伝達部材２０が設けられている。この圧力伝達部材２０は、ダイアフラム１１側に位置する円柱状のロッド２１と、このロッド２１および半導体基板３０に接する介在部材２２とからなり、これらはステンレス等の金属からなる。
【００４９】
また、半導体基板３０は、ハウジング１０の内部にて圧力伝達部材２０よりもハウジング１０の下端側に収納されている。ここで、図１における半導体基板３０の上面すなわち圧力伝達部材２０側の面が表面であり、当該表面とは反対側の下面が裏面である。そして、半導体基板３０は、表裏両面を隔てる方向つまり厚さ方向に印加される圧力に応じて電気信号を出力するものである。
【００５０】
半導体基板３０の表面は圧力伝達部材２０に対して接しており、当該表面には、圧力伝達部材２０からの圧力が伝達されるようになっている。本例では、圧力伝達部材２０の介在部材２２と半導体基板３０の表面とが銀ペースト等を用いた導電性接着材４０を介して接合されている。
【００５１】
また、ハウジング１０の内部において、半導体基板３０の裏面側には、ハウジング１０とは電気的に独立したリード部材５０が収納されている。このリード部材５０は、金属製の棒状をなすもので、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｃｏ系合金を基材として金メッキが施されたものからなる。
【００５２】
このリード部材５０は、電気絶縁性のアルミナ等のセラミックからなる円柱状のリード保持部材５１に挿入され保持されている。リード保持部材５１とリード部材５０との間は、ハーメチックガラス等によりシールされている。
【００５３】
そして、リード部材５０の半導体基板３０側の端部は、リード保持部材５１から突出しており、半導体基板３０の裏面に接して電気的に接続されている。本例では、リード部材５０と半導体基板３０の裏面とが銀ペースト等からなる導電性接着材４０を介して接合されている。
【００５４】
また、この半導体基板３０の裏面と接しているリード部材５０の端部の外周には、セラミック等からなる電気絶縁性のリング５２が配置されている。一方、リード部材５０における半導体基板３０とは反対側の端部は、リード保持部材５１から突出して、図示しない外部配線部材と電気的に接続可能となっている。
【００５５】
ここで、リード保持部材５１は、ハウジング１０の内面に設けられた突起部１２、１３によって、ハウジング１０の長手方向および短手方向へずれないように支持されている。
【００５６】
このような圧力検出装置Ｓ１においては、ダイアフラム１１で受圧された圧力Ｆは、半導体基板３０の表面側に位置する圧力伝達部材２０から半導体基板３０の表面に伝達される。
【００５７】
ここで、半導体基板３０には、その表裏両面を隔てる方向に圧力が印加されており、上記圧力Ｆの変化により、半導体基板３０から出力される電気信号が変化する。本実施形態における半導体基板３０の詳細構成について、図２、図３を参照して述べる。
【００５８】
図２は図１中の半導体基板３０の近傍部を示す拡大図であり、図３はこの半導体基板３０の表面側の各部構成を示す平面図である。なお、図３では、各部の識別容易化のために、第１のＮ型拡散層３１に点ハッチング、第１の電極３５ａに斜線ハッチングを施してある。
【００５９】
本実施形態の半導体基板３０は矩形の面方位が（１１０）面であるＮ型シリコン基板３０であり、このＮ型シリコン基板３０の表裏両面の面内に〈１１０〉結晶軸を有するものである。
【００６０】
そして、図２、図３に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の表面における中央部に圧力伝達部材２０の介在部材２２からの圧力Ｆが伝達されるようになっている。
【００６１】
このＮ型シリコン基板３０の表面における周辺部には、第１のＮ型拡散層３１が設けられている。この第１のＮ型拡散層３１はリン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものであり、ここでは、図３に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の周辺部にて環状に形成されている。
【００６２】
また、Ｎ型シリコン基板３０の表面には、第１のＮ型拡散層３１の近傍からＮ型シリコン基板３０の中央部を通って他の周辺部に渡って連続して形成されたＰ型拡散ゲージ層３２が設けられている。以下、Ｐ型拡散ゲージ層３２における第１のＮ型拡散層３１側の端部を一端部といい、この一端部とは反対の端部すなわち他の周辺部側の端部を他端部ということにする。
【００６３】
ここでは、図３に示すように、矩形状のＮ型シリコン基板３０における一方の隅部から他方の隅部へ連続して形成されている。このＰ型拡散ゲージ層３２はボロン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【００６４】
また、このＰ型拡散ゲージ層３２は、図３に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の表面における中央部にて折り返し形状となっている。この折り返し形状の部分はゲージ部３２ａとして構成されており、この折り返し形状のゲージ部３２ａにおける長手部分がＮ型シリコン基板３０の〈１１０〉結晶軸方向に沿っている。
【００６５】
このように、このＰ型拡散ゲージ層３２は、Ｎ型シリコン基板３０の表面における中央部にて抵抗の長手方向がＮ型シリコン基板３０の〈１１０〉結晶軸方向に沿った形状を有するものになっている。
【００６６】
また、図２に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の裏面には、第２のＮ型拡散層３３が設けられている。この第２のＮ型拡散層３３はリン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものであり、ここでは、Ｎ型シリコン基板３０の裏面の略全域に形成されている。
【００６７】
また、図２に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の表面上には、当該表面を覆うように、絶縁膜としての熱酸化等にて形成されたシリコン酸化膜３４が形成されている。さらに、Ｎ型シリコン基板３０の表面側では、このシリコン酸化膜３４の上に第１の電極３５ａおよび第３の電極３５ｃが形成され、Ｎ型シリコン基板３０の裏面側には第２の電極３５ｂが形成されている。
【００６８】
これら第１〜第３の電極３５ａ〜３５ｃは、スパッタや蒸着等にて成膜されたアルミ等からなるものであり、Ｎ型シリコン基板３０の各拡散層３１、３２、３３とオーミックコンタクトにより接続されたオーミック電極として構成されている。
【００６９】
ここでは、第１の電極３５ａは、Ｎ型シリコン基板３０の表面における周辺部に配置されており、図３に示す例では、第１の電極３５ａは、中央部に位置する圧力伝達部材２０の介在部材２２を取り囲むリング形状となっている。
【００７０】
つまり、この第１の電極３５ａは、Ｎ型シリコン基板３０の中央部に位置するＰ型拡散ゲージ層３２のゲージ部３２ａを除いた周辺部に位置し、本例では、当該ゲージ部３２ａを取り囲むリング形状をなしている。そして、この第１の電極３５ａと圧力伝達部材２０の介在部材２２とは、上記導電性接着材４０を介して電気的に接続されている。
【００７１】
また、図２、図３に示すように、Ｎ型シリコン基板３０の表面側にて、シリコン酸化膜３４には、第１のＮ型拡散層３１およびこれに隣り合うＰ型拡散ゲージ層３２の一端部に対応した位置にコンタクトホール３４ａが形成されている。そして、このコンタクトホール３４ａを介して、第３の電極３５ｃと、第１のＮ型拡散層３１およびＰ型拡散ゲージ層３２の一端部とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【００７２】
さらに、このシリコン酸化膜３４には、Ｐ型拡散ゲージ層３２における第１のＮ型拡散層３１とは反対側の他端部に対応した位置にコンタクトホール３４ｂが形成されている。そして、このコンタクトホール３４ｂを介して、第１の電極３５ａとＰ型拡散ゲージ層３２の他端部とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【００７３】
また、第２の電極３５ｂは、Ｎ型シリコン基板３０の裏面側の略全域に形成されており、当該裏面側にて第２の電極３５ｂと第２のＮ型拡散層３３とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。そして、第２の電極３５ｂはリード部材５０と上記導電性接着材４０を介して接合され電気的に接続されている。
【００７４】
このように、Ｎ型シリコン基板３０は上記各拡散層３１、３２、３３を有し、この基板３０の表面には、シリコン酸化膜３４、第１の電極３５ａおよび第３の電極３５ｃが形成され、また、裏面には第２の電極３５ｂが形成されているが、これらは、周知の半導体製造技術を用いて製造することができる。
【００７５】
この図２および図３に示すような、面方位が（１１０）面であるＮ型シリコン基板３０からなる半導体基板３０を用いた構成によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【００７６】
このようなＮ型シリコン基板３０においては、圧力伝達部材２０およびリード部材５０を介して、第２の電極３５ｂをプラス電位、第１の電極３５ａをマイナス電位とするように、半導体基板すなわちＮ型シリコン基板３１に電圧を印加する。
【００７７】
ここで、本実施形態では、ハウジング１０、ダイアフラム１１および圧力伝達部材２０がいずれも金属からなるものであるため導電性を有するとともに、これら三者１０、１１、２０が互いに電気的に導通したものとしている。そのため、第１の電極３５ａは圧力伝達部材２０を介してハウジング１０に電気的に接続されることにより、外部と電気的に接続可能となっている。
【００７８】
そこで、上記電圧印加の状態は、図１中におけるハウジング１０の一端（図１中の下端）に、コネクタ等の外部配線部材を結合することにより、リード部材５０を正電位、ハウジング１０をＧＮＤ電位することにより実現される。
【００７９】
そして、この電圧印加状態においては、図２中の矢印に示すように電流が流れる。すなわち、電流は、第２の電極３５ｂから第２のＮ型拡散層３３、Ｎ型シリコン基板３０の内部、第１のＮ型拡散層３１、第３の電極３５ｃ、Ｐ型拡散ゲージ層３２の一端部からゲージ部３２ａ、そしてＰ型拡散ゲージ層３２の他端部、第１の電極３５ａという順に流れる。このとき、Ｐ型拡散ゲージ層３２では、主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って電流が流れる。
【００８０】
ここにおいて、上述したように、ダイアフラム１１で受圧された圧力Ｆが、圧力伝達部材２０を介して、Ｎ型シリコン基板３０の表面に伝達されると、Ｎ型シリコン基板３０には、その表裏両面を隔てる方向に圧力が印加され、歪みが生じる。
【００８１】
すると、このＮ型シリコン基板３０の歪みに基づいて、Ｐ型拡散ゲージ層３２における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による抵抗値変化を電流もしくは電圧の変化等として、第１の電極と第２の電極との間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【００８２】
このように、本実施形態では、表裏両面を隔てる方向に印加される圧力に応じて電気信号を出力する半導体基板３０に対して、さらに、表面に第１の電極３５ａ、裏面に第２の電極３５ｂを形成し、電気信号を第１の電極３５ａおよび第２の電極３５ｂによって出力するようにしている。
【００８３】
そして、本実施形態の圧力検出装置Ｓ１では、半導体基板３０を、その表裏両面に電極３５ａ、３５ｂを設け、導電性の圧力伝達部材２０およびリード部材５０によって当該表裏両面を挟む構成とすることにより、半導体基板３０の表裏各面の電極３５ａ、３５ｂの取り出しには、ワイヤボンディングが不要となっている。
【００８４】
そのため、従来のように、半導体基板３０の外周にワイヤボンディング用のリード部材を配置することが不要となり、より半導体基板３０のサイズに近いサイズにまでハウジング１０を細径化することができる。このように、本実施形態によれば、ハウジング１０を細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、図２、図３に示したように、半導体基板３０の表面において、圧力伝達部材２０（本例では介在部材２２）は当該表面の中央部に対応して配置され、当該中央部に圧力伝達部材２０からの圧力が伝達されるようになっている。
【００８６】
さらに、半導体基板３０の表面において、第１の電極３５ａは圧力伝達部材２０よりも当該表面の周辺部側に配置されており、圧力伝達部材２０の介在部材２２と第１の電極３５ａとは導電性接着材４０を介して電気的に接続されている。
【００８７】
このような構成によれば、圧力伝達部材２０からの圧力は、第１の電極３５ａを介さずに半導体基板３０の表面に直接印加されるため、半導体基板３０の表面に設けられた第１の電極３５ａによる圧力の伝達損失を極力抑制することができる。
【００８８】
第１の電極３５ａはアルミ等の金属からなり、半導体基板３０よりも軟らかいのが通常であるため、第１の電極３５ａを介さずに半導体基板３０への圧力伝達が行われることが好ましい。
【００８９】
ここにおいて、図３に示したように、第１の電極３５ａをリング形状とすれば、半導体基板３０の表面における中央部に設けられる圧力伝達部材２０の介在部材２２を、第１の電極３５ａが取り囲む形となる。そのため、圧力伝達部材２０の介在部材２２の任意の側面にて第１の電極３５ａとの導電性接着材４０による接続が可能となる。
【００９０】
また、本実施形態では、図２、図３に示したＮ型シリコン基板３０を半導体基板３０として用いているが、特に、図３に示したように、Ｐ型拡散ゲージ層３２を、Ｎ型シリコン基板３０の表面における中央部にて抵抗の長手方向が〈１１０〉結晶軸方向に沿った形状、すなわちゲージ部３２ａを有するものとしている。
【００９１】
それによれば、圧力伝達部材２０からの圧力が加わるＮ型シリコン基板３０の表面における中央部にて、Ｐ型拡散ゲージ層３２における〈１１０〉結晶軸方向の抵抗値変化を大きくすることができ、精度の良い圧力検出が可能となる。
【００９２】
また、本実施形態では、第１の電極３５ａを、圧力伝達部材２０を介して導電性を有するハウジング１０に電気的に接続することにより、外部と電気的に接続可能としている。それによれば、ハウジング１０を端子として用いることができ、圧力検出装置における電気的な接続構成を簡素化することができる。
【００９３】
ここで、図示しないが、圧力伝達部材２０およびハウジング１０に、圧力伝達部材２０およびハウジング１０よりも電気抵抗の小さい導電層を形成しても良い。例えば、圧力伝達部材２０の外面やハウジング１０の内面に金メッキを施せば、この金メッキ層は、ステンレス等からなる両部材１０、２０に比べて導電性に優れた導電層となる。
【００９４】
このような導電層を形成することにより、第１の電極３５ａから圧力伝達部材２０、ハウジング、外部までの電流経路において、電気抵抗を小さくすることができるため、好ましい。
【００９５】
次に、本実施形態の変形例を示しておく。上記図２、図３の例では、半導体基板３０の表面において、第１の電極３５ａを、中央部に位置する圧力伝達部材２０の周辺部に配置している。それにより、半導体基板３０の表面の中央部すなわちゲージ部３２ａに対して、圧力伝達部材２０からの圧力が第１の電極３５ａを介さずに伝達されるようになっている。
【００９６】
ここで、半導体基板３０の表面の中央部すなわちゲージ部３２ａに対して、圧力伝達部材２０からの圧力を第１の電極３５ａを介して伝達しても良い場合には、図４、図５に示す変形例のような電極構成を採用することができる。
【００９７】
図４は、本実施形態の変形例における半導体基板３０の近傍部を示す拡大図であり、図５は、本変形例における半導体基板３０の表面側の各部構成を示す平面図である。
【００９８】
この変形例では、上記図２、図３に示す構成において、リング状であった第１の電極３５ａの内部を埋めたものとしている。つまり、第１の電極３５ａは、半導体基板３０の表面において中央部から周辺部に渡って形成されたものであり、図示例では平面形状が略円形となっている。
【００９９】
この場合、第１の電極３５ａと圧力伝達部材２０の介在部材２２とは、電気的接続がとれれば、直接、接していても良いが、通常は導電性接着材４０にて電気的に接続されていることが好ましい。
【０１００】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、上記実施形態に比べて半導体基板の構成を変形したものである。ここでは、上記実施形態との相違点を中心に述べる。
【０１０１】
図６は、本発明の第２実施形態に係る圧力検出装置の要部を示す図であり、半導体基板２００近傍部の概略断面図である。なお、図６では、リード部材５０の周囲のリング５２は省略してある。
【０１０２】
また、図７（ａ）は、この半導体基板２００の表面側の各部構成を示す平面図、図７（ｂ）は半導体基板２００の裏面側の各部構成を示す平面図である。そして、図７では、識別容易化のため、拡散層２０１、２０２には斜線ハッチングを施してある。
【０１０３】
本実施形態では、上記圧力検出装置Ｓ１における半導体基板として、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板２００を採用する。このＰ型シリコン基板２００も、その表面における中央部に圧力伝達部材２０からの圧力Ｆが伝達されるようになっている。
【０１０４】
図６、図７に示すように、このＰ型シリコン基板２００の表面における周辺部には、第１のＰ型拡散層２０１が設けられている。この第１のＰ型拡散層２０１はボロン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【０１０５】
一方、上記第１のＰ型拡散層２０１が位置するＰ型シリコン基板２００の周辺部から中央部を挟んで〈１１０〉結晶軸方向に沿って対向する他方の周辺部では、Ｐ型シリコン基板２００の裏面に、第２のＰ型拡散層２０２が設けられている。この第２のＰ型拡散層２０２もボロン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【０１０６】
本例では、図７に示すように、矩形状をなすＰ型シリコン基板２００において、〈１１０〉結晶軸方向が、基板２００の一辺とこれに対向する辺を隔てる方向に一致している。そこで、図７においては、第１のＰ型拡散層２０１は、Ｐ型シリコン基板２００の左辺側の周辺部、第２のＰ型拡散層２０２は右辺側の周辺部に配置されている。
【０１０７】
また、図６に示すように、Ｐ型シリコン基板２００の表面側および裏面側には、それぞれ当該表面および裏面を覆うように、絶縁膜としての熱酸化等にて形成されたシリコン酸化膜２０３、２０４が形成されている。
【０１０８】
さらに、Ｐ型シリコン基板２００の表面側のシリコン酸化膜２０３を覆うように、第１の電極３５ａが形成され、Ｐ型シリコン基板２００の裏面側のシリコン酸化膜２０４を覆うように、第２の電極３５ｂが形成されている。
【０１０９】
ここでは、第１の電極３５ａおよび第２の電極３５ｂは、Ｐ型シリコン基板２００の略全域に形成されている。そして、図６に示すように、第１の電極３５ａは圧力伝達部材２０と導電性接着材４０を介して接合され電気的に接続され、第２の電極３５ｂはリード部材５０と導電性接着材４０を介して電気的に接続されている。
【０１１０】
なお、本実施形態においても、第１の電極３５ａを、Ｐ型シリコン基板２００の表面において中央部に位置する圧力伝達部材２０の周辺部に配置し、第１の電極３５ａと圧力伝達部材２０とを導電性接着材４０にて電気的に接続するようにしても良い。この場合、例えば、図７（ａ）において、圧力伝達部材２０を外して基板２００の左辺側に第１の電極３５ａを形成すればよい。
【０１１１】
そして、Ｐ型シリコン基板２００の表面側のシリコン酸化膜２０３には、第１のＰ型拡散層２０１に対応した位置にコンタクトホール２０３ａが形成されている。そして、このコンタクトホール２０３ａを介して、第１の電極３５ａと、第１のＰ型拡散層２０１とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【０１１２】
また、Ｐ型シリコン基板２００の裏面側のシリコン酸化膜２０４には、第２のＰ型拡散層２０２に対応した位置にコンタクトホール２０４ａが形成されている。そして、このコンタクトホール２０４ａを介して、第２の電極３５ｂと、第２のＰ型拡散層２０２とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【０１１３】
このように、Ｐ型シリコン基板２００は上記各拡散層２０１、２０２を有し、この基板２００の表面には、シリコン酸化膜２０３および第１の電極３５ａが形成され、また、裏面にはシリコン酸化膜２０４および第２の電極３５ｂが形成されているが、これらは、周知の半導体製造技術を用いて製造することができる。
【０１１４】
この図６および図７に示すような、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板２００からなる半導体基板２００を用いた構成によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【０１１５】
第１の電極３５ａと第２の電極３５ｂとの電位関係はどちらが正でも負でも良いが、ここでは、圧力伝達部材２０およびリード部材５０を介して、第１の電極３５ａをプラス電位、第２の電極３５ｂをマイナス電位とするように、半導体基板すなわちＰ型シリコン基板２００に電圧を印加する。
【０１１６】
この電圧印加の状態は、上記第１実施形態とは逆に、上記図１中におけるハウジング１０の一端（図１中の下端）に、コネクタ等の外部配線部材を結合することにより、リード部材５０をマイナス電位（またはＧＮＤ）、ハウジング１０をプラス電位とすることにより実現される。
【０１１７】
そして、この電圧印加状態においては、図６中の矢印に示すように電流が流れる。すなわち、電流は、Ｐ型シリコン基板２００の内部を第１のＰ型拡散層２０１から第２のＰ型拡散層２０２へ向かって主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って流れる。
【０１１８】
そして、Ｐ型シリコン基板２００に対して表裏両面を隔てる方向に圧力Ｆが印加され、Ｐ型シリコン基板２００がその厚み方向に歪むと、このＰ型シリコン基板２００における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による電流もしくは電圧の変化を第１の電極３５ａと第２の電極３５ｂとの間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【０１１９】
ところで、本実施形態の圧力検出装置においても、半導体基板２００を、その表裏両面に電極３５ａ、３５ｂを設け、導電性の圧力伝達部材２０およびリード部材５０によって当該表裏両面を挟む構成とすることにより、半導体基板２００の表裏各面の電極３５ａ、３５ｂの取り出しには、ワイヤボンディングが不要となっている。
【０１２０】
そのため、従来のように、半導体基板２００の外周にワイヤボンディング用のリード部材を配置することが不要となり、より半導体基板２００のサイズに近いサイズにまでハウジング１０を細径化することができる。このように、本実施形態によれば、ハウジング１０を細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することができる。
【０１２１】
ここで、本実施形態の変形例を示しておく。上記図６、図７の例では、矩形状をなすＰ型シリコン基板２００において、〈１１０〉結晶軸方向が基板２００の一辺とこれに対向する辺を隔てる方向に一致している。そのため、第１のＰ型拡散層２０１と第２のＰ型拡散層２０２とは平面的な位置関係において、矩形状のＰ型シリコン基板２００の対向する辺の一方と他方とに位置している。
【０１２２】
ここで、図８は、本実施形態の変形例における半導体基板の各部の平面的な配置関係を示す図である。図８に示す例では、矩形板状のＰ型シリコン基板２００において、その〈１１０〉結晶軸方向がＰ型シリコン基板２００の対角線方向に沿って位置したものとなっている。
【０１２３】
そして、このようなＰ型シリコン基板２００において、第１のＰ型拡散層２０１と第２のＰ型拡散層２０１とは、Ｐ型シリコン基板２００の対角線方向に沿って対向している。つまり、両Ｐ型拡散層２０１、２０２は、Ｐ型シリコン基板２００の対向する隅部に位置している。
【０１２４】
それによれば、矩形状のＰ型シリコン基板２００において、第１のＰ型拡散層２０１と第２のＰ型拡散層２０２との距離を長くとることができる、すなわち、〈１１０〉結晶軸方向に沿った電流経路を長くすることができる。そのため、抵抗値変化を大きくでき、検出感度の向上が図れる。
【０１２５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態は、上記実施形態に比べて半導体基板の構成を変形したものである。ここでは、上記実施形態との相違点を中心に述べる。
【０１２６】
図９は、本発明の第３実施形態に係る圧力検出装置の要部を示す図であり、半導体基板３００近傍部の概略断面図である。なお、図９では、リード部材５０の周囲のリング５２は省略してある。
【０１２７】
また、図１０は、この半導体基板３００の表面側の各部構成を示す平面図である。そして、図１０では、識別容易化のため、Ｐ型拡散ゲージ層３０１には斜線ハッチング、Ｎ型拡散層３０２には点ハッチングを施してある。
【０１２８】
本実施形態では、上記圧力検出装置Ｓ１における半導体基板として、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板３００を採用する。このＰ型シリコン基板３００も、その表面における中央部に圧力伝達部材２０からの圧力Ｆが伝達されるようになっている。
【０１２９】
図９、図１０に示すように、このＰ型シリコン基板３００の表面には、Ｐ型拡散ゲージ層３０１が設けられている。このＰ型拡散ゲージ層３０１はボロン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【０１３０】
このＰ型拡散ゲージ層３０１は、Ｐ型シリコン基板３００の一方の周辺部から〈１１０〉結晶軸方向に沿って他の周辺部まで延びる形状を有する。具体的には、このＰ型拡散ゲージ層３０１は、図１０に示すように、Ｐ型シリコン基板３００の表面における中央部にて折り返し形状となっており、この折り返し形状部における長手部分が〈１１０〉結晶軸方向に沿っている。
【０１３１】
また、Ｐ型シリコン基板３００の表面における周辺部には、Ｎ型拡散層３０２が形成されている。このＮ型拡散層３０２はリン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【０１３２】
このＮ型拡散層３０２は、Ｐ型拡散ゲージ層３０１における他の周辺部側の端部を除く領域にて、Ｐ型拡散ゲージ層３０１とＰ型シリコン基板３００の内部（Ｐ-部）との間に位置してＰ型拡散ゲージ層３０１を覆っている。
【０１３３】
また、図１０に示すように、Ｐ型シリコン基板３００の裏面には、Ｐ型拡散層３０３が設けられている。このＰ型拡散層３０３もボロン等の不純物注入や拡散等にて形成されたものである。
【０１３４】
また、図１０に示すように、Ｐ型シリコン基板３００の表面上には、当該表面を覆うように、絶縁膜としての熱酸化等にて形成されたシリコン酸化膜３０４が形成されている。さらに、Ｐ型シリコン基板３００の表面側では、このシリコン酸化膜３０４の上に第１の電極３５ａが形成され、Ｐ型シリコン基板３００の裏面側には第２の電極３５ｂが形成されている。
【０１３５】
ここでは、第１の電極３５ａおよび第２の電極３５ｂは、Ｐ型シリコン基板３００の略全域に形成されている。そして、図９に示すように、第１の電極３５ａは圧力伝達部材２０と導電性接着材４０を介して接合され電気的に接続され、第２の電極３５ｂはリード部材５０と導電性接着材４０を介して電気的に接続されている。
【０１３６】
なお、本実施形態においても、第１の電極３５ａを、Ｐ型シリコン基板３００の表面において中央部に位置する圧力伝達部材２０の周辺部に配置し、第１の電極３５ａと圧力伝達部材２０とを導電性接着材４０にて電気的に接続するようにしても良い。この場合、例えば、図１０（ａ）において、基板３００の左辺側にのみ、第１の電極３５ａを形成すればよい。
【０１３７】
そして、Ｐ型シリコン基板３００の表面側にて、シリコン酸化膜３０４には、Ｎ型拡散層３０２およびこれに覆われたＰ型拡散ゲージ層３０１の一端部に対応した位置にコンタクトホール３０４ａが形成されている。そして、このコンタクトホール３０４ａを介して、第１の電極３５ａと、Ｎ型拡散層３０２およびＰ型拡散ゲージ層３０１の一端部とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【０１３８】
また、第２の電極３５ｂは、Ｐ型シリコン基板３００の裏面側の略全域に形成されており、当該裏面側にて第２の電極３５ｂとＰ型拡散層３０３とがオーミックコンタクトによって電気的に接続されている。
【０１３９】
このように、Ｐ型シリコン基板３００は上記各拡散層３０１、３０２、３０３を有し、この基板３００の表面には、シリコン酸化膜３０４および第１の電極３５ａが形成され、また、裏面には第２の電極３５ｂが形成されているが、これらは、周知の半導体製造技術を用いて製造することができる。
【０１４０】
この図９および図１０に示すような、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板３００からなる半導体基板３００を用いた構成によれば、次のようにして圧力検出を行うことができる。
【０１４１】
圧力伝達部材２０およびリード部材５０を介して第１の電極３５ａをプラス電位、第２の電極３５ｂをマイナス電位とするように半導体基板すなわちＰ型シリコン基板３００に電圧を印加する。この電圧印加の状態は上記第２実施形態と同様である。
【０１４２】
そして、この電圧印加状態においては、図９中の矢印に示すように電流が流れる。すなわち、電流は、第１の電極３５ａからＰ型拡散ゲージ層３０１、Ｐ型シリコン基板３００の内部（Ｐ-部）、Ｐ型拡散層３０３、第２の電極３５ｂという順に流れる。このとき、Ｐ型拡散ゲージ層３０１では、主として〈１１０〉結晶軸方向に沿って電流が流れる。
【０１４３】
また、このとき、Ｐ型拡散ゲージ層３０１を覆うＮ型拡散層３０２は、Ｐ型拡散ゲージ層３０１とＰ型シリコン基板３００の内部（Ｐ-型部分）との電気的な絶縁を確保し、上記の電流の流れを正常に維持する。
【０１４４】
そして、Ｐ型シリコン基板３００に対して表裏両面を隔てる方向に圧力Ｆが印加され、Ｐ型シリコン基板３００がその厚み方向に歪むと、このＰ型拡散ゲージ層３０１における〈１１０〉結晶軸方向に沿った抵抗値が変化する。そのため、この圧力印加による電流もしくは電圧の変化を第１の電極と第２の電極との間から電気信号として取り出すことにより、圧力検出が可能となる。
【０１４５】
ところで、本実施形態の圧力検出装置においても、半導体基板３００を、その表裏両面に電極３５ａ、３５ｂを設け、導電性の圧力伝達部材２０およびリード部材５０によって当該表裏両面を挟む構成とすることにより、半導体基板２００の表裏各面の電極３５ａ、３５ｂの取り出しには、ワイヤボンディングが不要となっている。
【０１４６】
そのため、従来のように、半導体基板３００の外周にワイヤボンディング用のリード部材を配置することが不要となり、より半導体基板３００のサイズに近いサイズにまでハウジング１０を細径化することができる。このように、本実施形態によれば、ハウジング１０を細くするのに適切な構成を有する圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の全体概略断面図である。
【図２】図１中の半導体基板の近傍部を示す拡大図である。
【図３】図１中の半導体基板の表面側の各部構成を示す平面図である。
【図４】上記第１実施形態の変形例における半導体基板の近傍部を示す拡大図である。
【図５】上記第１実施形態の変形例における半導体基板の表面側の各部構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧力検出装置における半導体基板の近傍部の概略断面図である。
【図７】（ａ）は図６に示す半導体基板の表面側の各部構成を示す平面図、（ｂ）は図６に示す半導体基板の裏面側の各部構成を示す平面図である。
【図８】上記第２実施形態の変形例における半導体基板の各部の平面的な配置関係を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る圧力検出装置における半導体基板の近傍部の概略断面図である。
【図１０】図９に示す半導体基板の表面側の各部構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、２０…圧力伝達部材、
３０…半導体基板としてのＮ型シリコン基板、３１…第１のＮ型拡散層、
３２…Ｐ型拡散ゲージ層、３３…第２のＮ型拡散層、３５ａ…第１の電極、
３５ｂ…第２の電極、３５ｃ…第３の電極、４０…導電性接着材、
５０…リード部材、２００…半導体基板としてのＰ型シリコン基板、
２０１…第１のＰ型拡散層、２０２…第２のＰ型拡散層、
３００…半導体基板としてのＰ型シリコン基板、
３０１…Ｐ型拡散ゲージ層、３０２…Ｎ型拡散層、３０３…Ｐ型拡散層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure detection device having a semiconductor substrate having a piezo effect as a pressure detection element, and housing a semiconductor substrate and a pressure transmission member for transmitting pressure to the semiconductor substrate, for example, in a combustion chamber of an engine. The present invention can be applied to a pressure detection device that detects the combustion pressure.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor substrate having a piezo effect outputs an electrical signal in accordance with the pressure applied in the direction separating the front and back surfaces, that is, in the thickness direction, and utilizes a change in resistance value according to the strain caused by the pressure application. .
[0003]
As a pressure detection device having such a semiconductor substrate as a pressure detection element, a device in which the semiconductor substrate and a pressure transmission member for transmitting pressure to the semiconductor substrate are housed in a metal housing has been proposed (for example,
[0004]
In such a pressure detection device, an electrode for detection is provided on the surface side of the semiconductor substrate, a lead member is provided on the outer periphery of the semiconductor substrate, and a signal is extracted by wire bonding the electrode and the lead member. Is going.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-253364
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-19981
[0007]
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3166015
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, when such a pressure detection device is applied to an engine combustion pressure sensor, a housing portion of the pressure transmission member in the housing is inserted into a hole of the engine block, and the pressure in the combustion chamber is received by the pressure transmission member. The pressure is detected by transmitting to the semiconductor substrate.
[0009]
Here, there is a demand for miniaturization and weight reduction for the engine, and it is necessary to reduce the mounting space of the pressure detection device. Therefore, it is desired to reduce the diameter of the pressure detection device, that is, to reduce the diameter of the housing.
[0010]
However, as described above, in the conventional pressure detection device, the lead member is positioned on the outer periphery of the semiconductor substrate in order to perform wire bonding between the semiconductor substrate and the lead member.
[0011]
Therefore, the size of the wire bonding part including the lead member is larger than the size of the semiconductor substrate, and the diameter of the housing is determined by the size of the largest wire bonding part among the housing housing components. In other words, the diameter of the housing is defined by the size of the wire bonding part larger than that of the semiconductor substrate, and there is a restriction on the reduction of the diameter of the pressure detection device.
[0012]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pressure detection device having a configuration suitable for making a housing thin.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a semiconductor substrate (30, 200, 300) that outputs an electrical signal in accordance with a pressure applied in a direction separating both front and back surfaces, and a surface side of the semiconductor substrate And a housing (10) for housing the semiconductor substrate and the pressure transmission member, the pressure transmission member has electrical conductivity. The semiconductor substrate has a first electrode (35a) on the front surface and a second electrode (35b) on the back surface, and an electric signal is applied to the first electrode and the second electrode when pressure is applied. The first electrode is electrically connected to the pressure transmission member, and a lead member (50) electrically independent from the housing is housed in the housing on the back side of the semiconductor substrate. Is Cage, characterized in that the lead member and the second electrode are electrically connected.
[0014]
According to it, by providing electrodes on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate and sandwiching the front and back surfaces by the conductive pressure transmission member and the lead member, taking out the electrodes on the front and back surfaces of the semiconductor substrate, Wire bonding is not required. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a pressure detection device having a configuration suitable for making the housing thin.
[0019]
Claims1In the invention described inHalfThe conductor substrate is an N-type silicon substrate (30) whose plane orientation is the (110) plane, and the pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to the central portion of the surface. A first N-type diffusion layer (31) is provided on the periphery of the surface of the silicon substrate, and the surface of the N-type silicon substrate is exposed from the vicinity of the first N-type diffusion layer to the N-type silicon substrate. A P-type diffusion gauge layer (32) formed continuously over the other central portion and the other peripheral portion is provided, and a second N-type diffusion layer (33) is provided on the back surface of the N-type silicon substrate. The P-type diffusion gauge layer is electrically connected to the first electrode (35a) at the other peripheral portion on the surface of the N-type silicon substrate, and the second N-type diffusion layer Is electrically connected to the second electrode (35b) on the back surface of the N-type silicon substrate. Further, a third electrode (35c) for electrically connecting the first N-type diffusion layer and the P-type diffusion gauge layer is provided in the peripheral portion on the surface of the N-type silicon substrate. Features.
[0020]
BookAccording to the semiconductor substrate made of an N-type silicon substrate whose plane orientation is the (110) plane as in the invention, pressure detection can be performed as follows.
[0021]
The semiconductor substrate, that is, the N-type silicon substrate (30), has the second electrode (35b) at a positive potential and the first electrode (35a) at a negative potential via the pressure transmission member (20) and the lead member (50). Apply voltage to
[0022]
Then, the current flows from the second electrode (35b) to the second N-type diffusion layer (33), the inside of the N-type silicon substrate (30), the first N-type diffusion layer (31), the third electrode ( 35c), the P-type diffusion gauge layer (32), and the first electrode (35a). At this time, in the P-type diffusion gauge layer, a current flows mainly along the <110> crystal axis direction.
[0023]
When pressure is applied to the N-type silicon substrate in a direction separating both the front and back surfaces, and the N-type silicon substrate is distorted in the thickness direction, the resistance value along the <110> crystal axis direction in the P-type diffusion gauge layer Changes. Therefore, the pressure can be detected by taking out the change in current or voltage due to the pressure application as an electric signal from between the first electrode and the second electrode.
[0024]
And claims2In the invention described in claim1The P-type diffusion gauge layer (32) described in 1 has a shape in which the longitudinal direction of the resistance is along the <110> crystal axis direction of the N-type silicon substrate at the center of the surface of the N-type silicon substrate (30). It is characterized by being.
[0025]
According to this, the change in the resistance value in the <110> crystal axis direction in the P-type diffusion gauge layer can be increased at the center portion on the surface of the N-type silicon substrate to which the pressure from the pressure transmission member is applied, and the accuracy is high. Pressure detection is possible.
[0026]
Claims3In the invention described inHalfThe conductor substrate is a P-type silicon substrate (200) whose plane orientation is the (110) plane, and the pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to the central portion of the surface. A first P-type diffusion layer (201) electrically connected to the first electrode (35a) is provided on the surface of the P-type silicon substrate, and a second P-type silicon substrate is provided on the back surface of the P-type silicon substrate. A second P type diffusion layer (202) electrically connected to the electrode (35b) is provided, and the first P type diffusion layer and the second P type diffusion layer are respectively a P type silicon substrate. It is characterized by being arranged in one peripheral portion and the other peripheral portion facing each other along the <110> crystal axis direction with the central portion in between.
[0027]
BookAccording to the semiconductor substrate made of a P-type silicon substrate whose plane orientation is the (110) plane as in the invention, pressure detection can be performed as follows.
[0028]
A voltage is applied between the first electrode (35a) and the second electrode (35b) via the pressure transmission member (20) and the lead member (50). Then, the current mainly flows from the P-type diffusion layer of one of the first and second P-type diffusion layers (201, 202) to the other P-type diffusion layer in the P-type silicon substrate. Flows along the axial direction.
[0029]
When pressure is applied to the P-type silicon substrate in a direction separating both the front and back surfaces, and the P-type silicon substrate is distorted in the thickness direction, the resistance value along the <110> crystal axis direction in the P-type silicon substrate is Change. Therefore, the pressure can be detected by taking out the change in current or voltage due to the pressure application as an electric signal from between the first electrode and the second electrode.
[0030]
And claims4In the invention described in claim3The P-type silicon substrate (200) described in (1) has a rectangular plate shape, and the <110> crystal axis direction is located along the diagonal direction of the P-type silicon substrate. The layer (201) and the second P-type diffusion layer (202) are opposed to each other along the diagonal direction of the P-type silicon substrate.
[0031]
According to this, in the rectangular P-type silicon substrate, the distance between the first P-type diffusion layer and the second P-type diffusion layer is increased, that is, the current path along the <110> crystal axis direction is increased. Since the resistance value change can be increased, the detection sensitivity can be improved.
[0032]
Claims5In the invention described inHalfThe conductor substrate is a P-type silicon substrate (300) whose plane orientation is the (110) plane, and the pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to the central portion of the surface. A P-type diffusion gauge layer (301) electrically connected to the first electrode (35a) at the periphery of the P-type silicon substrate is provided on the surface of the P-type silicon substrate. The layer has a shape extending from the peripheral portion on the surface of the P-type silicon substrate to the other peripheral portion along the <110> crystal axis direction. An N-type diffusion layer (302) electrically connected to the electrode is formed, and this N-type diffusion layer is formed in the P-type diffusion gauge layer in the region excluding the other peripheral side end. Between the diffusion gauge layer and the inside of the P-type silicon substrate A P-type diffusion gauge layer (303) electrically connected to the second electrode (35b) is provided on the back surface of the P-type silicon substrate. It is characterized by being.
[0033]
BookAccording to the semiconductor substrate made of a P-type silicon substrate whose plane orientation is the (110) plane as in the invention, pressure detection can be performed as follows.
[0034]
A semiconductor substrate, that is, a P-type silicon substrate (300), has the first electrode (35a) at a positive potential and the second electrode (35b) at a negative potential via the pressure transmission member (20) and the lead member (50). Apply voltage to
[0035]
Then, the current flows in the order of the first electrode (35a), the P-type diffusion gauge layer (301), the inside of the P-type silicon substrate (300), the P-type diffusion layer (303), and the second electrode (35b). . At this time, in the P-type diffusion gauge layer, a current flows mainly along the <110> crystal axis direction.
[0036]
At this time, the N-type diffusion layer (302) covering the P-type diffusion gauge layer ensures electrical insulation between the P-type diffusion gauge layer and the inside of the P-type silicon substrate (P-type portion). Maintain normal current flow.
[0037]
When pressure is applied to the P-type silicon substrate in a direction separating both the front and back surfaces and the P-type silicon substrate is distorted in the thickness direction, the resistance value along the <110> crystal axis direction in the P-type diffusion gauge layer Changes. Therefore, the pressure can be detected by taking out the change in current or voltage due to the pressure application as an electric signal from between the first electrode and the second electrode.
[0038]
Claims6In the invention described in claim1~ Claim5In the surface of the semiconductor substrate (30, 200, 300) described in (1), the pressure transmission member (20) is arranged corresponding to the central portion, and the first electrode (35a) is on the peripheral side of the pressure transmission member. The pressure transmission member is electrically connected via a conductive adhesive (40).
[0039]
According to it, the claim1~ Claim5In the invention described inSince the pressure from the pressure transmission member is directly applied to the semiconductor substrate without passing through the first electrode, it is possible to suppress the transmission loss of pressure due to the first electrode provided on the surface of the semiconductor substrate as much as possible.
[0044]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
[0046]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the entire pressure detection device S1 according to the first embodiment of the present invention. This pressure detection device S1 can be applied as, for example, a combustion pressure sensor that detects the combustion pressure in the combustion chamber of the engine.
[0047]
The
[0048]
A
[0049]
Further, the
[0050]
The surface of the
[0051]
In addition, inside the
[0052]
The
[0053]
The end portion of the
[0054]
An electrically insulating
[0055]
Here, the
[0056]
In such a pressure detection device S <b> 1, the pressure F received by the
[0057]
Here, a pressure is applied to the
[0058]
2 is an enlarged view showing the vicinity of the
[0059]
The
[0060]
As shown in FIGS. 2 and 3, the pressure F from the
[0061]
A first N-
[0062]
Further, P-type diffusion formed continuously on the surface of the N-
[0063]
Here, as shown in FIG. 3, the rectangular N-
[0064]
The P-type
[0065]
Thus, the P-type
[0066]
As shown in FIG. 2, a second N-
[0067]
As shown in FIG. 2, a
[0068]
The first to
[0069]
Here, the
[0070]
That is, the
[0071]
2 and 3, on the surface side of the N-
[0072]
Further, a
[0073]
The
[0074]
As described above, the N-
[0075]
According to the configuration using the
[0076]
In such an N-
[0077]
Here, in this embodiment, since the
[0078]
Therefore, the voltage application state is as follows. By connecting an external wiring member such as a connector to one end of the
[0079]
In this voltage application state, a current flows as shown by an arrow in FIG. That is, the current flows from the
[0080]
Here, as described above, when the pressure F received by the
[0081]
Then, based on the strain of the N-
[0082]
Thus, in the present embodiment, the
[0083]
In the pressure detection device S1 of the present embodiment, the
[0084]
Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to arrange lead members for wire bonding on the outer periphery of the
[0085]
Further, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the pressure transmission member 20 (the
[0086]
Furthermore, on the surface of the
[0087]
According to such a configuration, since the pressure from the
[0088]
Since the
[0089]
Here, as shown in FIG. 3, if the
[0090]
In the present embodiment, the N-
[0091]
According to this, the change in the resistance value in the <110> crystal axis direction in the P-type
[0092]
In the present embodiment, the
[0093]
Here, although not shown, a conductive layer having a lower electrical resistance than the
[0094]
By forming such a conductive layer, the electric resistance can be reduced in the current path from the
[0095]
Next, a modification of this embodiment will be shown. 2 and 3, the
[0096]
Here, in the case where the pressure from the
[0097]
FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of the
[0098]
In this modification, in the configuration shown in FIGS. 2 and 3, the inside of the ring-shaped
[0099]
In this case, the
[0100]
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the configuration of the semiconductor substrate is modified as compared with the above-described embodiment. Here, the difference from the above embodiment will be mainly described.
[0101]
FIG. 6 is a view showing a main part of the pressure detection device according to the second embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the
[0102]
FIG. 7A is a plan view showing the configuration of each part on the front surface side of the
[0103]
In the present embodiment, a P-
[0104]
As shown in FIGS. 6 and 7, a first P-
[0105]
On the other hand, in the other peripheral portion facing along the <110> crystal axis direction across the central portion from the peripheral portion of the P-
[0106]
In this example, as shown in FIG. 7, in the rectangular P-
[0107]
Further, as shown in FIG. 6, on the front side and the back side of the P-
[0108]
Further, a
[0109]
Here, the
[0110]
Also in the present embodiment, the
[0111]
A
[0112]
A
[0113]
As described above, the P-
[0114]
According to the configuration using the
[0115]
The potential relationship between the
[0116]
In contrast to the first embodiment, this voltage application state is achieved by connecting an external wiring member such as a connector to one end (lower end in FIG. 1) of the
[0117]
In this voltage application state, a current flows as shown by an arrow in FIG. That is, the current flows mainly along the <110> crystal axis direction from the first P-
[0118]
When a pressure F is applied to the P-
[0119]
By the way, also in the pressure detection apparatus of the present embodiment, the
[0120]
Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to arrange a lead member for wire bonding on the outer periphery of the
[0121]
Here, the modification of this embodiment is shown. 6 and 7, in the P-
[0122]
Here, FIG. 8 is a diagram showing a planar arrangement relationship of each part of the semiconductor substrate in the modification of the present embodiment. In the example shown in FIG. 8, in the rectangular plate-shaped P-
[0123]
In such a P-
[0124]
According to this, in the rectangular P-
[0125]
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, the configuration of the semiconductor substrate is modified as compared with the above-described embodiment. Here, the difference from the above embodiment will be mainly described.
[0126]
FIG. 9 is a view showing the main part of the pressure detection device according to the third embodiment of the present invention, and is a schematic sectional view of the vicinity of the
[0127]
FIG. 10 is a plan view showing the configuration of each part on the surface side of the
[0128]
In the present embodiment, a P-
[0129]
As shown in FIGS. 9 and 10, a P-type
[0130]
This P-type
[0131]
Further, an N-
[0132]
The N-
[0133]
As shown in FIG. 10, a P-
[0134]
Also, as shown in FIG. 10, a
[0135]
Here, the
[0136]
Also in the present embodiment, the
[0137]
Then, on the surface side of the P-
[0138]
The
[0139]
As described above, the P-
[0140]
According to the configuration using the
[0141]
A voltage is applied to the semiconductor substrate, that is, the P-
[0142]
In this voltage application state, a current flows as shown by an arrow in FIG. That is, the current flows from the
[0143]
At this time, the N-
[0144]
When a pressure F is applied to the P-
[0145]
By the way, also in the pressure detection device of the present embodiment, the
[0146]
Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to arrange lead members for wire bonding on the outer periphery of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic cross-sectional view of a pressure detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a vicinity of a semiconductor substrate in FIG.
3 is a plan view showing the configuration of each part on the surface side of the semiconductor substrate in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of a semiconductor substrate in a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing a configuration of each part on the surface side of the semiconductor substrate in a modification of the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a semiconductor substrate in a pressure detection device according to a second embodiment of the present invention.
7A is a plan view showing the configuration of each part on the front surface side of the semiconductor substrate shown in FIG. 6, and FIG. 7B is a plan view showing the configuration of each part on the back surface side of the semiconductor substrate shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing a planar arrangement relationship of each part of a semiconductor substrate in a modification of the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a semiconductor substrate in a pressure detection device according to a third embodiment of the present invention.
10 is a plan view showing the configuration of each part on the surface side of the semiconductor substrate shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
10 ... Housing, 20 ... Pressure transmission member,
30 ... N-type silicon substrate as a semiconductor substrate, 31 ... First N-type diffusion layer,
32 ... P-type diffusion gauge layer, 33 ... Second N-type diffusion layer, 35a ... First electrode,
35b ... second electrode, 35c ... third electrode, 40 ... conductive adhesive,
50 ... Lead member, 200 ... P-type silicon substrate as a semiconductor substrate,
201 ... first P-type diffusion layer, 202 ... second P-type diffusion layer,
300 ... P-type silicon substrate as a semiconductor substrate,
301 ... P-type diffusion gauge layer, 302 ... N-type diffusion layer, 303 ... P-type diffusion layer.
Claims (6)
前記半導体基板の表面側に設けられ前記半導体基板の表面側に圧力を伝達する圧力伝達部材（２０）と、
前記半導体基板および前記圧力伝達部材を収納するハウジング（１０）とを備える圧力検出装置において、
前記圧力伝達部材は導電性を有しており、
前記半導体基板は、表面に第１の電極（３５ａ）、裏面に第２の電極（３５ｂ）を有し、圧力が印加されたときに前記電気信号が前記第１の電極および前記第２の電極によって出力されるものであり、
前記第１の電極は、前記圧力伝達部材と電気的に接続されており、
前記ハウジングとは電気的に独立したリード部材（５０）が前記半導体基板の裏面側にて前記ハウジングに収納されており、
このリード部材と前記第２の電極とが電気的に接続されており、
前記半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＮ型シリコン基板（３０）であって、その表面における中央部に前記圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、
前記Ｎ型シリコン基板の表面における周辺部には、第１のＮ型拡散層（３１）が設けられており、
前記Ｎ型シリコン基板の表面には、前記第１のＮ型拡散層の近傍から前記Ｎ型シリコン基板の中央部を通って他の周辺部に渡って連続して形成されたＰ型拡散ゲージ層（３２）が設けられており、
前記Ｎ型シリコン基板の裏面には第２のＮ型拡散層（３３）が設けられており、
前記Ｐ型拡散ゲージ層は、前記Ｎ型シリコン基板の表面における前記他の周辺部にて前記第１の電極（３５ａ）と電気的に接続されており、
前記第２のＮ型拡散層は、前記Ｎ型シリコン基板の裏面にて前記第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続されており、
さらに、前記Ｎ型シリコン基板の表面における前記周辺部には、前記第１のＮ型拡散層と前記Ｐ型拡散ゲージ層とを電気的に接続する第３の電極（３５ｃ）が設けられていることを特徴とする圧力検出装置。 A semiconductor substrate (30, 200, 300) that outputs an electrical signal in accordance with a pressure applied in a direction separating the front and back surfaces;
A pressure transmission member (20) provided on the surface side of the semiconductor substrate for transmitting pressure to the surface side of the semiconductor substrate;
In a pressure detection device comprising the semiconductor substrate and a housing (10) for housing the pressure transmission member,
The pressure transmission member has conductivity,
The semiconductor substrate has a first electrode (35a) on the front surface and a second electrode (35b) on the back surface, and the electric signal is applied to the first electrode and the second electrode when pressure is applied. Is output by
The first electrode is electrically connected to the pressure transmission member;
A lead member (50) electrically independent of the housing is housed in the housing on the back side of the semiconductor substrate,
The lead member and the second electrode are electrically connected,
The semiconductor substrate is an N-type silicon substrate (30) whose plane orientation is a (110) plane, and the pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to the central portion of the surface. ,
A first N-type diffusion layer (31) is provided on the periphery of the surface of the N-type silicon substrate,
A P-type diffusion gauge layer formed continuously on the surface of the N-type silicon substrate from the vicinity of the first N-type diffusion layer through the central portion of the N-type silicon substrate to the other peripheral portions. (32) is provided,
A second N-type diffusion layer (33) is provided on the back surface of the N-type silicon substrate,
The P-type diffusion gauge layer is electrically connected to the first electrode (35a) at the other peripheral portion on the surface of the N-type silicon substrate,
The second N-type diffusion layer is electrically connected to the second electrode (35b) on the back surface of the N-type silicon substrate,
Further, a third electrode (35c) for electrically connecting the first N-type diffusion layer and the P-type diffusion gauge layer is provided at the peripheral portion on the surface of the N-type silicon substrate. pressure detecting device you wherein a.
前記半導体基板の表面側に設けられ前記半導体基板の表面側に圧力を伝達する圧力伝達部材（２０）と、
前記半導体基板および前記圧力伝達部材を収納するハウジング（１０）とを備える圧力検出装置において、
前記圧力伝達部材は導電性を有しており、
前記半導体基板は、表面に第１の電極（３５ａ）、裏面に第２の電極（３５ｂ）を有し、圧力が印加されたときに前記電気信号が前記第１の電極および前記第２の電極によって出力されるものであり、
前記第１の電極は、前記圧力伝達部材と電気的に接続されており、
前記ハウジングとは電気的に独立したリード部材（５０）が前記半導体基板の裏面側にて前記ハウジングに収納されており、 このリード部材と前記第２の電極とが電気的に接続されており、
前記半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板（２００）であって、その表面における中央部に前記圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、
前記Ｐ型シリコン基板の表面には、前記第１の電極（３５ａ）と電気的に接続された第１のＰ型拡散層（２０１）が設けられており、
前記Ｐ型シリコン基板の裏面には、前記第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続された第２のＰ型拡散層（２０２）が設けられており、
前記第１のＰ型拡散層、前記第２のＰ型拡散層は、それぞれ、前記Ｐ型シリコン基板における中央部を挟んで〈１１０〉結晶軸方向に沿って対向する一方の周辺部、他方の周辺部に配置されていることを特徴とする圧力検出装置。 A semiconductor substrate (30, 200, 300) that outputs an electrical signal in accordance with a pressure applied in a direction separating the front and back surfaces;
A pressure transmission member (20) provided on the surface side of the semiconductor substrate for transmitting pressure to the surface side of the semiconductor substrate;
In a pressure detection device comprising the semiconductor substrate and a housing (10) for housing the pressure transmission member,
The pressure transmission member has conductivity,
The semiconductor substrate has a first electrode (35a) on the front surface and a second electrode (35b) on the back surface, and the electric signal is applied to the first electrode and the second electrode when pressure is applied. Is output by
The first electrode is electrically connected to the pressure transmission member;
A lead member (50) electrically independent of the housing is housed in the housing on the back side of the semiconductor substrate, and the lead member and the second electrode are electrically connected,
The semiconductor substrate is a P-type silicon substrate (200) whose plane orientation is the (110) plane, and the pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to the central portion of the surface. ,
A surface of the P-type silicon substrate is provided with a first P-type diffusion layer (201) electrically connected to the first electrode (35a),
On the back surface of the P-type silicon substrate, a second P-type diffusion layer (202) electrically connected to the second electrode (35b) is provided,
Each of the first P-type diffusion layer and the second P-type diffusion layer has one peripheral portion facing the other along the <110> crystal axis direction across the central portion of the P-type silicon substrate, and the other P-type diffusion layer. pressure detecting device you characterized in that it is arranged in the peripheral portion.
前記第１のＰ型拡散層（２０１）と前記第２のＰ型拡散層（２０２）とは、前記Ｐ型シリコン基板の対角線方向に沿って対向していることを特徴とする請求項３に記載の圧力検出装置。The P-type silicon substrate (200) has a rectangular plate shape, and the <110> crystal axis direction is located along the diagonal direction of the P-type silicon substrate,
Wherein the first and the P-type diffusion layer (201) and said second P-type diffusion layer (202), in claim 3, characterized in that faces along the diagonal direction of the P-type silicon substrate The pressure detection apparatus as described.
前記半導体基板の表面側に設けられ前記半導体基板の表面側に圧力を伝達する圧力伝達部材（２０）と、
前記半導体基板および前記圧力伝達部材を収納するハウジング（１０）とを備える圧力検出装置において、
前記圧力伝達部材は導電性を有しており、
前記半導体基板は、表面に第１の電極（３５ａ）、裏面に第２の電極（３５ｂ）を有し、圧力が印加されたときに前記電気信号が前記第１の電極および前記第２の電極によって出力されるものであり、
前記第１の電極は、前記圧力伝達部材と電気的に接続されており、
前記ハウジングとは電気的に独立したリード部材（５０）が前記半導体基板の裏面側にて前記ハウジングに収納されており、 このリード部材と前記第２の電極とが電気的に接続されており、
前記半導体基板は、面方位が（１１０）面であるＰ型シリコン基板（３００）であって、その表面における中央部に前記圧力伝達部材（２０）からの圧力が伝達されるようになっており、
前記Ｐ型シリコン基板の表面には、前記Ｐ型シリコン基板の周辺部にて前記第１の電極（３５ａ）と電気的に接続されたＰ型拡散ゲージ層（３０１）が設けられており、
このＰ型拡散ゲージ層は、前記Ｐ型シリコン基板の表面における前記周辺部から〈１１０〉結晶軸方向に沿って他の周辺部まで延びる形状を有するものであり、
前記Ｐ型シリコン基板の表面における周辺部には、前記第１の電極と電気的に接続されたＮ型拡散層（３０２）が形成されており、
このＮ型拡散層は、前記Ｐ型拡散ゲージ層における前記他の周辺部側の端部を除く領域にて、前記Ｐ型拡散ゲージ層と前記Ｐ型シリコン基板の内部との間に位置して前記Ｐ型拡散ゲージ層を覆っているものであり、
前記Ｐ型シリコン基板の裏面には、前記第２の電極（３５ｂ）と電気的に接続されたＰ型拡散層（３０３）が設けられていることを特徴とする圧力検出装置。 A semiconductor substrate (30, 200, 300) that outputs an electrical signal in accordance with a pressure applied in a direction separating the front and back surfaces;
A pressure transmission member (20) provided on the surface side of the semiconductor substrate for transmitting pressure to the surface side of the semiconductor substrate;
In a pressure detection device comprising the semiconductor substrate and a housing (10) for housing the pressure transmission member,
The pressure transmission member has conductivity,
The semiconductor substrate has a first electrode (35a) on the front surface and a second electrode (35b) on the back surface, and the electric signal is applied to the first electrode and the second electrode when pressure is applied. Is output by
The first electrode is electrically connected to the pressure transmission member;
A lead member (50) electrically independent of the housing is housed in the housing on the back side of the semiconductor substrate, and the lead member and the second electrode are electrically connected,
The semiconductor substrate is a P-type silicon substrate (300) whose plane orientation is a (110) plane, and pressure from the pressure transmission member (20) is transmitted to a central portion on the surface. ,
A P-type diffusion gauge layer (301) electrically connected to the first electrode (35a) at the periphery of the P-type silicon substrate is provided on the surface of the P-type silicon substrate,
The P-type diffusion gauge layer has a shape extending from the peripheral portion on the surface of the P-type silicon substrate to another peripheral portion along the <110> crystal axis direction,
An N-type diffusion layer (302) electrically connected to the first electrode is formed in a peripheral portion on the surface of the P-type silicon substrate,
The N-type diffusion layer is located between the P-type diffusion gauge layer and the inside of the P-type silicon substrate in a region excluding the other peripheral side end of the P-type diffusion gauge layer. Covering the P-type diffusion gauge layer,
Wherein the back surface of the P-type silicon substrate, said second electrode (35b) and electrically connected to the P-type diffusion layer (303) pressure detecting device you characterized in that is provided.
Priority Applications (4)
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