JP2593939B2 - Temperature sensor - Google Patents
Temperature sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子機器や制御装置などに用いられる温
度センサに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensor used in electronic devices, control devices, and the like.
従来より、複写機などの電子機器や冷暖房機器などの
制御装置などでは、温度検知のために、熱電対温度計や
抵抗温度計などの温度センサが用いられている。温度セ
ンサとしては、他に、磁気特性を利用したサーマルフェ
ライトや、半導体を利用したサーミスタなどを用いたも
のがある。2. Description of the Related Art Conventionally, temperature sensors such as thermocouple thermometers and resistance thermometers have been used for temperature detection in electronic devices such as copiers and control devices such as cooling and heating devices. As other temperature sensors, there are sensors using a thermal ferrite utilizing magnetic characteristics, a thermistor utilizing a semiconductor, or the like.
しかしながら、これらの温度センサでは、温度を検出
するための素子自体の体積が大きかったり、またセンサ
からの信号の処理のための電気回路を組み合わせた全体
の構成が大型化したりするなどの問題があり、電子機器
や制御装置などの小型化の妨げとなっていた。However, in these temperature sensors, there are problems that the volume of the element itself for detecting the temperature is large, and that the overall configuration including an electric circuit for processing a signal from the sensor becomes large. However, this has hindered miniaturization of electronic devices and control devices.
この発明の目的は、格段に小型化された温度センサを
提供することである。An object of the present invention is to provide a temperature sensor that is significantly reduced in size.
請求項（１）記載の発明の温度センサは、半導体基板
の主面に形成されたホール素子およびホール素子上に層
間分離膜を介して一体的に積層形成された強磁性膜を備
え、強磁性膜からの磁界をホール素子により検知させる
ようにしたものである。The temperature sensor according to the present invention comprises a Hall element formed on the main surface of the semiconductor substrate and a ferromagnetic film integrally formed on the Hall element via an interlayer separation film. The magnetic field from the film is detected by a Hall element.
請求項（２）記載の温度センサは、請求項（１）記載
の温度センサにおいて、強磁性膜が例えば蒸着膜からな
る。The temperature sensor according to claim (2) is the temperature sensor according to claim (1), wherein the ferromagnetic film is made of, for example, a vapor-deposited film.
請求項（３）記載の温度センサは、請求項（１）また
は（２）記載の温度センサにおいて、ホール素子の出力
信号を処理する処理回路を半導体基板の主面に形成した
ものである。According to a third aspect of the present invention, in the temperature sensor according to the first or second aspect, a processing circuit for processing an output signal of the Hall element is formed on a main surface of the semiconductor substrate.
強磁性膜では、温度の変化に伴って磁化の強さが変化
し、したがってこの磁化の強さを検出すれば温度の検出
が可能である。この発明では、強磁性膜からの磁界の強
さをホール素子により検知するようにして温度の検出を
行うようにしている。この発明においては、半導体基板
の主面に形成したホール素子上に層間分離膜を介して一
体的に例えば蒸着膜からなる強磁性膜が形成され、この
ようにして全体の小型化が図られている。また、小型化
できることで、温度センサの熱容量が小さくなり、温度
センサの応答速度が向上し、温度制御時における温度の
変動範囲が狭まり、制御精度が高まる。しかもホール素
子が形成された同一基板に、ホール素子の出力を増幅す
る増幅回路などの処理回路を形成すれば、ホール素子出
力を処理するための回路を含めた構成を小型化すること
ができる。In a ferromagnetic film, the intensity of magnetization changes with a change in temperature. Therefore, the temperature can be detected by detecting the intensity of the magnetization. According to the present invention, the temperature is detected by detecting the intensity of the magnetic field from the ferromagnetic film using the Hall element. According to the present invention, a ferromagnetic film made of, for example, a vapor-deposited film is integrally formed on a Hall element formed on a main surface of a semiconductor substrate via an interlayer separation film, and thus the overall size is reduced. I have. Further, since the size can be reduced, the heat capacity of the temperature sensor is reduced, the response speed of the temperature sensor is improved, the temperature fluctuation range during temperature control is narrowed, and the control accuracy is increased. Moreover, if a processing circuit such as an amplifier circuit for amplifying the output of the Hall element is formed on the same substrate on which the Hall element is formed, the configuration including the circuit for processing the output of the Hall element can be reduced in size.
第１図はこの発明の一実施例の温度センサの基本的な
構成を示す断面図であり、第２図はその平面図である。
この温度センサは、半導体基板である半絶縁性GaAs基板
１（以下「基板１」という。）に形成したホール素子２
と、基板１に一体的に形成したフェロ磁性体やフェリ磁
性体などからなる強磁性膜３とを備えている。第１図に
おいて、４は強磁性膜３からの磁界の強さをホール電圧
として検出するためのｎ型活性層であり、５はn+コンタ
クト層、６はオーミックメタルである。また、７は、強
磁性膜３とｎ型活性層４との間を分離する層間分離膜7a
と、強磁性膜３の表面保護膜7bとを有するSiO2膜である
（このSiO2膜７は第２図では図示が省略されてい
る。）。前記ホール素子２は、ｎ型活性層4,n+コンタク
ト層5,およびオーミックメタル６とを含んで構成されて
いる。また、n+コンタクト層５およびオーミックメタル
６は、ホール電圧を検出するために、互いに直交するよ
うに２対形成されている。FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
This temperature sensor is a Hall element 2 formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 (hereinafter, referred to as “substrate 1”) which is a semiconductor substrate.
And a ferromagnetic film 3 made of a ferromagnetic material or a ferrimagnetic material integrally formed on the substrate 1. In FIG. 1, reference numeral 4 denotes an n-type active layer for detecting the intensity of a magnetic field from the ferromagnetic film 3 as a Hall voltage, 5 denotes an n + contact layer, and 6 denotes an ohmic metal. Reference numeral 7 denotes an interlayer separation film 7a for separating between the ferromagnetic film 3 and the n-type active layer 4.
When a SiO 2 film having a surface protective film 7b ferromagnetic film 3 (the SiO 2 film 7 is illustrated in Figure 2 it is omitted.). The Hall element 2 includes an n-type active layer 4, an n + contact layer 5, and an ohmic metal 6. Further, two pairs of the n + contact layer 5 and the ohmic metal 6 are formed so as to be orthogonal to each other in order to detect a hole voltage.
このような構成によって、強磁性膜３からの磁界をホ
ール素子２によって検知させることにより、周囲の温度
が検出される。強磁性膜３としては、その磁化の温度依
存性が、第３図において曲線１で示される特性を有す
るものや、同図において曲線l2で示される補償点を有す
る特性のものが用いられる。したがって、周囲の温度の
変化に伴って強磁性膜３の磁化の強さが変化し、この磁
化の変化、すなわち磁界の強さの変化をホール素子２に
おいてホール電圧として検出することにより、周囲の温
度が検出されることになる。With such a configuration, the magnetic field from the ferromagnetic film 3 is detected by the Hall element 2, whereby the ambient temperature is detected. As the ferromagnetic film 3, one having a characteristic whose temperature dependence of magnetization has a characteristic shown by a curve 1 in FIG. 3 and a characteristic having a compensation point shown by a curve l2 in FIG. Therefore, the intensity of the magnetization of the ferromagnetic film 3 changes with a change in the surrounding temperature, and the change in the magnetization, that is, the change in the strength of the magnetic field is detected by the Hall element 2 as a Hall voltage. Temperature will be detected.
第４図は第１図に示された温度センサと同一の基板１
上に、この温度センサからの出力を増幅するための増幅
回路（図示せず。）を一体的に形成した場合における、
前記増幅回路の出力と温度との関係を示している。この
ように温度センサとともに増幅回路を同一のチップに構
成した場合に、このチップの大きさは700μｍ×700μｍ
程度とすることができる。FIG. 4 shows the same substrate 1 as the temperature sensor shown in FIG.
In the case where an amplifier circuit (not shown) for amplifying the output from the temperature sensor is integrally formed above,
2 shows the relationship between the output of the amplifier circuit and the temperature. When the amplifier circuit and the temperature sensor are configured on the same chip, the size of this chip is 700 μm × 700 μm
Degree.
以上のようにこの実施例によれば、ホール素子２を形
成した基板１上に強磁性膜３を一体的に形成するように
したことにより、温度センサを従来に比較して格段に小
型に構成することができるようになり、またホール素子
２の出力を増幅する増幅回路を基板１上に形成すれば、
このような処理回路を含めた全体の構成が小型化され
る。このようにして、この温度センサが用いられる電子
機器や制御装置などの小型化に寄与することができるよ
うになる。さらに基板１上に種々の回路を構成すること
により、温度センサの多機能化が図れ、また低コスト化
にも寄与することができる。As described above, according to this embodiment, since the ferromagnetic film 3 is integrally formed on the substrate 1 on which the Hall element 2 is formed, the temperature sensor is configured to be much smaller than the conventional one. If an amplifier circuit for amplifying the output of the Hall element 2 is formed on the substrate 1,
The overall configuration including such a processing circuit is downsized. In this way, it is possible to contribute to miniaturization of electronic devices and control devices using the temperature sensor. Further, by forming various circuits on the substrate 1, the temperature sensor can be multi-functional and can contribute to cost reduction.
なお、強磁性膜３としては、TbFeをスパッタ蒸着する
などして形成したものなどが用いられ、このような強磁
性膜３では、その磁化の方向を基板１に対して垂直な方
向とすることができる。これによって、ホール素子２に
より磁界の強さの変化が良好に検知される。強磁性膜３
としては、他に基板１に対して垂直な方向に磁化するこ
とができるものを適用することができ、たとえばTbFeの
ようなアモルファス系強磁性体の他に、単結晶，または
多結晶のものを用いることができる。その形成方法とし
ては、スパッタ蒸着法の他に電子ビーム加熱式蒸着法や
抵抗加熱式蒸着法などを用いることができる。The ferromagnetic film 3 is formed by sputtering TbFe or the like, and the magnetization direction of the ferromagnetic film 3 is perpendicular to the substrate 1. Can be. As a result, the change in the strength of the magnetic field is properly detected by the Hall element 2. Ferromagnetic film 3
As another material, a material that can be magnetized in a direction perpendicular to the substrate 1 can be applied. For example, in addition to an amorphous ferromagnetic material such as TbFe, a single crystal or a polycrystalline material can be used. Can be used. As the formation method, an electron beam heating evaporation method, a resistance heating evaporation method, or the like can be used in addition to the sputtering evaporation method.
以上のようにこの発明の温度センサによれば、半導体
基板の主面に形成したホール素子上に層間分離膜を介し
て一体的に強磁性膜が形成されるので、全体として小型
に構成することができ、また、ホール素子が形成された
同一基板に、ホール素子の出力を増幅する増幅回路など
の処理回路も形成することができるので、このようなホ
ール素子出力を処理するための回路を含めた構成を格段
に小型化することができるようになる。この結果、温度
センサが用いられる電子機器や制御装置などの小型化に
寄与することができる。また、温度センサを小型化でき
ることで、温度センサの熱容量が小さくなり、温度セン
サの応答速度が向上し、温度制御時における温度の変動
範囲が狭まり、制御精度が高まる。As described above, according to the temperature sensor of the present invention, the ferromagnetic film is integrally formed on the Hall element formed on the main surface of the semiconductor substrate via the interlayer separation film. In addition, a processing circuit such as an amplifier circuit for amplifying the output of the Hall element can be formed on the same substrate on which the Hall element is formed. The configuration can be made much smaller. As a result, it is possible to contribute to downsizing of electronic devices and control devices using the temperature sensor. Further, since the temperature sensor can be downsized, the heat capacity of the temperature sensor is reduced, the response speed of the temperature sensor is improved, the range of temperature fluctuation during temperature control is narrowed, and control accuracy is increased.
さらに、ホール素子が形成された基板に種々の処理回
路を形成すれば、多機能の温度センサを１チップに構成
することができるようになり、結果としてコストの低減
にも寄与することができるようになる。Furthermore, if various processing circuits are formed on the substrate on which the Hall element is formed, a multifunctional temperature sensor can be configured on one chip, and as a result, the cost can be reduced. become.
第１図はこの発明の一実施例の温度センサの基本的な構
成を示す断面図、第２図はその平面図、第３図は強磁性
膜の磁化の温度依存性を示す特性図、第４図は第１図お
よび第２図に示された温度センサと同一基板上に増幅回
路を構成して作製した素子の出力特性を示す特性図であ
る。 １…半絶縁性GaAs基板（半導体基板）、２…ホール素
子、３…強磁性膜、7a…層間分離膜FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a characteristic diagram showing temperature dependence of magnetization of a ferromagnetic film, and FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing output characteristics of an element manufactured by forming an amplifier circuit on the same substrate as the temperature sensor shown in FIGS. 1 and 2. 1. Semi-insulating GaAs substrate (semiconductor substrate), 2. Hall element, 3. Ferromagnetic film, 7a.
Claims (3)
および前記ホール素子上に層間分離膜を介して一体的に
積層形成された強磁性膜を備え、前記強磁性膜からの磁
界を前記ホール素子により検知させるようにしたことを
特徴とする温度センサ。A semiconductor device comprising: a Hall element formed on a main surface of a semiconductor substrate; and a ferromagnetic film integrally formed on the Hall element via an interlayer isolation film, and a magnetic field from the ferromagnetic film is provided. A temperature sensor characterized in that it is detected by a Hall element.
載の温度センサ。2. The temperature sensor according to claim 1, wherein the ferromagnetic film comprises a vapor-deposited film.
を半導体基板の主面に形成した請求項（１）または
（２）記載の温度センサ。3. The temperature sensor according to claim 1, wherein a processing circuit for processing an output signal of the Hall element is formed on a main surface of the semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137077A JP2593939B2 (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | Temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1137077A JP2593939B2 (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | Temperature sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032534A JPH032534A (en) | 1991-01-08 |
| JP2593939B2 true JP2593939B2 (en) | 1997-03-26 |
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ID=15190362
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1137077A Expired - Fee Related JP2593939B2 (en) | 1989-05-29 | 1989-05-29 | Temperature sensor |
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| JP (1) | JP2593939B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11604099B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-03-14 | Samsung Eleotronicc Co., Ltd | Long-wave infrared detecting element, array structure of long-wave infrared detecting elements, long-wave infrared temperature detecting device, and thermal imaging device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5999591B2 (en) * | 2012-03-30 | 2016-09-28 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Tactile sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5587017A (en) * | 1978-12-26 | 1980-07-01 | Fujitsu Ltd | Temperature sensor |
-
1989
- 1989-05-29 JP JP1137077A patent/JP2593939B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11604099B2 (en) | 2020-12-04 | 2023-03-14 | Samsung Eleotronicc Co., Ltd | Long-wave infrared detecting element, array structure of long-wave infrared detecting elements, long-wave infrared temperature detecting device, and thermal imaging device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH032534A (en) | 1991-01-08 |
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