静电容量型压力传感器、压力检测器及输入装置的制造方法_2

文档序号:8526681阅读:来源:国知局
通过变为所述反极性层的不连续的区域。这是为了分离形成反极性层和电极延伸部。
[0031]本发明的静电容量型压力传感器的又一实施方式的特征在于,在所述反极性层和所述固定电极的中间,在所述半导体基板的上面设有分离槽。根据该实施方式,可以提高反极性层和固定电极之间的绝缘性,可以进一步减小压力传感器的寄生电容。
[0032]本发明的静电容量型压力传感器的又一实施方式的特征在于,在所述半导体基板的上面,在所述上基板的被固定的区域的下方形成凹槽,在所述凹槽的底面之下设有所述反极性层。根据该实施方式,可以进一步提高上基板和半导体基板之间的绝缘性,可以进一步减小压力传感器的寄生电容。
[0033]本发明的静电容量型压力传感器可以用于压力检测器及输入装置。
[0034]此外,用于解决本发明的所述课题的手段具有适当组合以上说明的构成要素的特征,本发明可采用该构成要素组合的大量的变形的方式。
【附图说明】
[0035]图1是表示现有的触摸模式静电容量型压力传感器的剖面图;
[0036]图2是表示在图1所示的压力传感器上施加的负荷的大小和在该传感器上产生静电容量的关系的图;
[0037]图3是用于说明韦伯一费希纳定律的图;
[0038]图4(A)是表示本发明的实施方式I的静电容量型压力传感器的平面图,图4(B)是用于图4(A)的静电容量型压力传感器的半导体基板的平面图,图4(C)是表示图4(A)的静电容量型压力传感器的下面图;
[0039]图5是图4(A)的X — X线剖面图;
[0040]图6 (A)是比较例I的静电容量型压力传感器的平面图,图6⑶是表示图6 (A)的静电容量型压力传感器的下面图,图6(C)是图6(A)的Y — Y线剖面图;
[0041]图7㈧是比较例2的静电容量型压力传感器的平面图,图7(B)是表示图7(A)的静电容量型压力传感器的下面图,图7(C)是图7(A)的Z — Z线剖面图;
[0042]图8是比较表示比较例2的压力传感器的初期电容值的大小和实施方式I的压力传感器的初期电容值的大小的图;
[0043]图9 (A)是表示本发明的实施方式2的静电容量型的压力传感器的概略剖面图,图9(B)是用于图9(A)的压力传感器的半导体基板的平面图;
[0044]图10是表示本发明的实施方式3的静电容量型的压力传感器的概略剖面图;
[0045]图11㈧是表示本发明的实施方式4的压力检测器的部分分解的立体图,图11⑶是图1l(A)所示的压力检测器的剖面图;
[0046]图12是本发明的实施方式5的输入装置的概略剖面图。
[0047]符号说明
[0048]31、61、71、82 压力传感器
[0049]32半导体基板
[0050]33电介体层
[0051]34 凹槽
[0052]35上基板
[0053]36 隔膜
[0054]37外周部分
[0055]38上电极
[0056]42固定电极
[0057]43电极延伸部
[0058]46反极性层
[0059]62分离槽
[0060]72 凹槽
[0061]73厚壁部
[0062]74 凹陷
[0063]81压力检测器
[0064]91输入装置
【具体实施方式】
[0065]以下,参照【附图说明】本发明的优选的实施方式。但是,本发明不限定于以下的实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围可以进行各种设计变更。
[0066](实施方式I)
[0067]以下,参照图4及图5说明本发明实施方式I的压力传感器31的构造。图4(A)是压力传感器31的平面图,图4(C)是压力传感器31的下面图。图4(B)是从上面取下上基板35及电介体层33的状态的半导体基板32的平面图。图5是图4(A)的X — X线剖面图。
[0068]该压力传感器31通过电介体层33覆盖一方的电极型的半导体基板32的上面。作为半导体基板32通常使用Si基板,但也可以是Si基板以外的半导体基板。作为半导体基板32使用电阻率为500ohm ?cm以上的P型半导体基板,但也可以使用电阻率为500ohm ?cm以上的N型半导体基板。电介体层33由Si02、SiN、TE0S等电介体材料构成。电介体层33在其上面中央部凹设有圆板状的凹槽34(凹部)。凹槽34的底面通过电介体层33覆盖。
[0069]由导电性材料例如P型低电阻Si构成的薄膜圆板状的上基板35层叠在电介体层33的上面。上基板35覆盖凹槽34的上面开口。上基板35中位于凹槽34的外侧的外周部分37固定在电介体层33的上面。上基板35中在凹槽34的上方悬空的部分为通过负荷或压力可弹性变形的感压用隔膜36。
[0070]在上基板35的上面,利用金属材料设有环状的上电极38。如果将上电极38设置于隔膜36的上面,则阻碍隔膜36的变形,或因隔膜36的变形而会在上电极38上产生龟裂。因此,上电极38设置于上基板35的外周部分37的上面。
[0071]在形成圆板状的上基板35的缘部伸出有延伸部39,在延伸部39的上面设有由金属材料构成的电极焊盘40,上电极38和电极焊盘40通过金属配线41连接。因此,该电极焊盘40与隔膜36电导通。
[0072]另外,在半导体基板32的表层部通过杂质扩散形成与半导体基板32的导电型反极性的杂质扩散层,将该杂质扩散层作为固定电极42。固定电极42从垂直于半导体基板32的上面的方向观察时,收纳于位于比凹槽34的外周更靠内侧的圆形区域。从固定电极42朝向外周方向线状延伸出杂质扩散层,通过该线状的杂质扩散层形成电极延伸部43。在电极延伸部43的上方,在电介体层33开设有通孔45,在通孔45内通过金属材料形成电极焊盘44。电极焊盘44与电极延伸部43接合,经由电极延伸部43与固定电极42导通。
[0073]固定电极42及电极延伸部43与半导体基板32的导电型为反极性,因此,若半导体基板32和上基板35是P型基板,则固定电极42及电极延伸部43为N型半导体。相反,若半导体基板32和上基板35为N型基板,则固定电极42及电极延伸部43为P型半导体。
[0074]在半导体基板32的表层部,在固定电极42及电极延伸部43的外侧通过杂质扩散形成与半导体基板32的导电型反极性的杂质扩散层,将该杂质扩散层作为反极性层46。反极性层46与固定电极42及电极延伸部43分离,反极性层46和固定电极42及电极延伸部43也可以是使不同的杂质扩散的杂质扩散层。因此,反极性层46具有与固定电极42及电极延伸部43相同的导电型,但反极性层46和固定电极42及电极延伸部43的杂质浓度或扩散深度也可以不同。并且,优选反极性层46和固定电极42及电极延伸部43的杂质浓度或扩散深度相同。这是因为如果反极性层46和固定电极42及电极延伸部43具有相同的杂质浓度和扩散深度,则可以通过相同的杂质扩散工序一次制作固定电极42、电极延伸部43及反极性层46。为了形成用于反极性层46的杂质扩散层,如果反极性层46为N型半导体,则在半导体基板32的表层部作为杂质使例如磷(P)扩散即可。另外,如果反极性层46为P型半导体,则作为杂质使例如硼(B)扩散即可。
[0075]反极性层46是减小在上基板35和半导体基板32之间产生的寄生电容的层,沿着外周部分37的下方设置。但是,在电极延伸部43通过的部位,反极性层46具有狭缝47,电极延伸部43通过狭缝47从固定电极42向外周方向延伸。在用于减小寄生电容的最佳方式中,从垂直于半导体基板32的上面的方向观察时,如果去除狭缝47的部分,则外周部分37的整体包含于反极性层46的内侧。S卩,反极性层46的宽度与外周部分37的宽度相等,或比其更宽。另外,如图示例,在延伸部39从上基板35延伸的情况下,在最佳方式中,从垂直于半导体基板32的上面的方向观察时,延伸部39的整体也包含于反极性层46的内侧。
[0076]即使是压力传感器31,也表示在隔膜36上慢慢施加大的负荷时,与图2所示的负荷一电容特性同样的负荷一电容特性。而且,在压力传感器31中,在固定隔膜36的部分的下方设有与半导体基板32反极性的反极性层46,因此,可以减小在压力传感器31上产生的寄生电容。以下,和比较例1、2比较并说明其理由。
[0077]图6(A)、图6(B)及图6(C)是表示比较例I的压力传感器51的平面图、下面图及剖面图。在比较例I中,在半导体基板32未设置固定电极42,也未设置反极性层46。代替固定电极42,在半导体基板32的下面设有由金属薄膜构成的固定电极52。对于其它的构造,与实施方式I的压力传感器31同样,因此,通过在相同的构成部分附加相同的符号,省略说明(以下,同样)。在比较例I的压力传感器51的构造中,将固定
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