半导体压力传感器(720)包括对与薄壁区域(402)对应的半导体基板的部分赋予变形的薄膜压电元件(701)。薄膜压电元件(701)从具有作为变形计功能的扩散电阻(406、408、410、及412)隔开距离地形成，延伸设置到连接到薄膜压电元件的上部电极层的焊盘(716A)以及连接到下部电极层的焊盘(716F)附近为止。扩散电阻(406、408、410、及412)通过金属布线(722)和扩散布线(724)构成桥式电路。在自身诊断时，薄膜压电元件(701)上被施加规定电压。如果电压施加前后的桥式电路的输出差在规定的范围外，则判断为在半导体压力传感器(720)上产生了损坏。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于压力施加造成的可变形的隔膜的变形(Strain)，将压力变换为电信号的半导体压力传感器、包括该半导体压力传感器的压力传感器装置、包含压力传感器装置的电子设备、以及半导体压力传感器的制造方法。
技术介绍
以往，在遍及汽车的内燃机构、民用设备、测量设备、医疗设备等多分支的领域中， 使用半导体压力传感器作为将压力变换为电信号的小型的装置。在民用设备的领域中，半导体压力传感器例如用于硬盘驱动器、电热水器、空调、洗衣机、洗碗机和吸尘器等。在测量设备的领域中，半导体压力传感器例如用于空气压力计、水压计和油压计等。在医疗设备的领域中，半导体压力传感器例如用于血压计等。利用在半导体集成电路的制造上使用的微细加工技术来制作半导体压力传感器。 一般地，半导体压力传感器具备通过将硅基板的一部分加工为薄膜状所形成的隔膜。通过隔膜上施加的压力，在隔膜上产生变形。为了检测在隔膜中产生的变形，使其电阻值根据压力而变化的电阻元件(例如压电元件)被配置在硅基板的表面。半导体压力传感器根据电阻元件的电阻值的变化检测压力。例如，专利文献1 (特开2009-490 号公报)公开了各自具有电阻元件功能的包括四个肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode)的半导体压力传感器。四个肖特基势垒二极管构成惠斯登电桥。肖特基势垒二极管的内部电阻因肖特基接合部产生的变形而变化。图47是表示一例以往的半导体压力传感器的图。参照图47，半导体压力传感器 100具有薄壁部102和厚壁部104产生的隔膜结构。在图47中，薄壁部102表示为虚线包围的区域。厚壁部104位于薄壁部102周围。在薄壁部102的一主面中，形成变形计电阻 106、108、110、以及 112。图48是图47所示的半导体压力传感器100的XLVIII-XLVIII剖面图。参照图 48，玻璃基板116被设置在厚壁部104的底面。根据上述结构，在薄壁部102和玻璃基板116之间，形成其外周被厚壁部104包围的基准压力室114。在将半导体压力传感器100用作绝对气压的测量的情况下，基准压力室 114通常为真空状态。根据半导体压力传感器100的周围的气压，在薄壁部102中产生变形。根据该变形，变形计电阻106、108、110、以及112的电阻值产生变化。变形计电阻106、108、110、以及 112通过未图示的布线构成桥式电路(bridge circuit)。图49是表示由图47所示的变形计电阻106、108、110、以及112构成的桥式电路 150的图。参照图49，在输入端子122A、122B之间被施加规定电压。在输出端子120A、120B 之间产生与薄壁部102的变形对应的电压。为了提高具有图47 图49所示的结构的半导体压力传感器的灵敏度，需要使薄壁部薄。但是，在半导体压力传感器的制造中或半导体压力传感器的使用中，有时在薄壁部中产生损坏。一般地，难以通过目视来确认薄壁部的损坏。因此，在以往的可靠性试验中，例如采用一边使配置了半导体压力传感器的密闭腔内的气压变化，一边确认该压力传感器的输出的方法。但是，在上述方法中，为了可靠性试验而需要大规模的装置和较长的试验时间。而且，在将半导体压力传感器装入在电子设备内部后，难以对该传感器进行试验。专利文献2 (特开昭60-29627号公报(特公平446051号公报))公开了可检测隔膜的破损的半导体压力传感器。图50是用于说明专利文献2的图1所示的半导体压力传感器的图。参照图50，半导体压力传感器200包括变形计电阻202、204;布线206 ；以及晶体管208。变形计电阻202、204、布线206、以及晶体管208被配置在隔膜201的一主面中。布线206形成在与隔膜201的裂开方向A、B两方交叉的方向上。在布线206因隔膜201的破损而断线的情况下，通过晶体管208检测隔膜201的破损。专利文献3 (特开2001-349797号公报)公开了可检测隔膜的异常的压力传感器。 图51是用于说明专利文献3的图1所示的半导体压力传感器的图。参照图51，半导体压力传感器300包括包含薄壁部302A的隔膜302 ；检测部304A、304B、以及304C ；变形赋予构件306 ；支承构件308 ；以及底座310。检测部304A、304B、以及304C基于薄壁部302A的变形输出电信号。变形赋予构件306使薄壁部304A强制性地产生变形。支承构件308支承变形赋予构件306。变形赋予构件306由PZT (锆钛酸铅(lead zirconate titanate))等压电元件构成。通过在变形赋予构件306上施加电压，变形赋予构件306膨胀。通过变形赋予构件306 膨胀，薄壁部302A被按压到下方。通过薄壁部302A被按下，可以使薄壁部302A强制性地产生变形。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2009-490 号公报专利文献2 特开昭60-29627号公报(特公平446051号公报)专利文献3 特开2001-349797号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献2公开了通过沿与隔膜的裂开方向交叉的方向配置布线，检测隔膜的破损的技术思想。但是，根据专利文献2公开的结构，如果随着隔膜的破损用于检测破损的布线不断线则不能检测隔膜的破损。而且，根据专利文献2公开的结构，使用用于检测隔膜的破损的晶体管。因此，为了检测隔膜的破损而需要向晶体管供给电流。专利文献3公开了在半导体压力传感器的薄壁部的表面中配置压电元件，同时通过该压电元件使薄壁部中强制地产生变形的技术。根据该技术，基于对压电元件的电压施加后的半导体压力传感器的输出，可以进行半导体压力传感器的自身诊断。但是，专利文献3的图1所示的半导体压力传感器，具有通过支承构件固定压电元件的结构。因此，为了制造专利文献3所公开的半导体压力传感器而需要复杂的工序。专利文献3启示了通过公知的IC制造方法，在隔膜的一主面中形成压电元件。但是，专利文献3未明确论述有关在半导体压力传感器的一主面中作为薄膜形成压电，由此不需要压电元件的支承构件的结构。在薄壁部的表面中配置薄膜的压电元件的情况下，需要考虑薄膜压电元件的配置。如果单纯地在薄壁部的全体表面中配置薄膜压电元件，则因薄壁部和薄膜压电元件之间的热膨胀率的差异，在薄壁部中产生未预期的变形。因此，在半导体压力传感器的输出上产生错乱。而且，为了薄膜压电元件进行的自身诊断功能正常地进行工作，也必须顾及薄膜压电元件的配置。因生成隔膜时的加工精度，在隔膜的位置和电阻元件的位置之间有可能产生偏移。因隔膜和电阻元件之间的相对位置偏移，在由相同工序制造的多个压力传感器装置之间，有可能产生电阻桥的特性的偏差。电阻桥的特性，例如是隔膜上所施加的压力和电阻桥的输出电压之间的关系。一般地，压力传感器装置构成为可以在宽范围内检测压力。例如，大气压在标准气压(约101. 3)的附近变化。在为了大气压的检测而使用半导体压力传感器的情况下， 优选该传感器的灵敏度在标准气压附近较高。但是，根据以往的压力传感器装置的结构，压力传感器装置的检测范围宽。因此， 不容易构成这样的压力传感器装置，以使压力传感器装置的灵敏度在期望的区域、特别仅在靠近检测范围的上限值的区域中变高。用于解决课题的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田宣幸，樱木正广，吉田武司，林启，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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