JP2858156B2 - 温度センサ - Google Patents
温度センサInfo
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- JP2858156B2 JP2858156B2 JP7509390A JP7509390A JP2858156B2 JP 2858156 B2 JP2858156 B2 JP 2858156B2 JP 7509390 A JP7509390 A JP 7509390A JP 7509390 A JP7509390 A JP 7509390A JP 2858156 B2 JP2858156 B2 JP 2858156B2
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- film resistor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の技術分野〕 この発明は、電子デバイス、特にフォトダイオード、
レーザーダイオードのような半導体素子を一定，かつ，
高精度に動作させるための温度制御として用い、外部に
基準抵抗体を必要としない集積化温度センサに係り、特
に温度を敏感，かつ，高精度に制御するためのリニアリ
テイ（直線性）の良い集積化した温度センサに関する。
レーザーダイオードのような半導体素子を一定，かつ，
高精度に動作させるための温度制御として用い、外部に
基準抵抗体を必要としない集積化温度センサに係り、特
に温度を敏感，かつ，高精度に制御するためのリニアリ
テイ（直線性）の良い集積化した温度センサに関する。
精密な温度制御を必要とする半導体素子としては、寸
法測定器、光ファイバ破断点測定器等の光学的測定装置
に用いられる受光素子、発光素子がある。これらの半導
体素子は、温度による影響が大きく、温度ドリフトによ
る受光感度、発振周波数のゆらぎなどが測定精度の劣化
につながっており、本発明による温度センサを使用した
温度制御装置は、半導体素子を一定の状態で動作させる
ことができ、したがって、測定精度を向上させることが
できるようにする目的を実現するために使用させるもの
である。
法測定器、光ファイバ破断点測定器等の光学的測定装置
に用いられる受光素子、発光素子がある。これらの半導
体素子は、温度による影響が大きく、温度ドリフトによ
る受光感度、発振周波数のゆらぎなどが測定精度の劣化
につながっており、本発明による温度センサを使用した
温度制御装置は、半導体素子を一定の状態で動作させる
ことができ、したがって、測定精度を向上させることが
できるようにする目的を実現するために使用させるもの
である。
絶縁性基板上に薄膜抵抗体を用いて橋絡接続を形成し
た温度センサは、同一出願人による「半導体素子の温度
制御装置と、それに用いた温度センサ」（特願平１−31
5644）において既に開示されている。
た温度センサは、同一出願人による「半導体素子の温度
制御装置と、それに用いた温度センサ」（特願平１−31
5644）において既に開示されている。
この開示されている温度センサの特徴は、 （１）熱検出用薄膜抵抗体と基準用抵抗体を集積化させ
ることより配線等によるノイズをなくし、 （２）熱検出部に温度係数が白金薄膜の有する温度係数
よりも大きく，かつ，シート抵抗が白金薄膜よりも数桁
大きい非晶質半導体を用いたので、超小形で，かつ，消
費電力の小さい高速・高感度の温度センサであり、具体
的には熱応答速度が0.1（ｓ）以下と速くでき、しかも
検出感度が１（mV/K）以上と大きくできることであっ
た。
ることより配線等によるノイズをなくし、 （２）熱検出部に温度係数が白金薄膜の有する温度係数
よりも大きく，かつ，シート抵抗が白金薄膜よりも数桁
大きい非晶質半導体を用いたので、超小形で，かつ，消
費電力の小さい高速・高感度の温度センサであり、具体
的には熱応答速度が0.1（ｓ）以下と速くでき、しかも
検出感度が１（mV/K）以上と大きくできることであっ
た。
しかしながら、一方では、抵抗温度係数が大きい薄膜
抵抗体と抵抗温度係数が小さい薄膜抵抗体とから構成さ
れた橋絡接続型の温度センサであるので、測定温度範囲
が広くなると検出電圧の非直線性が生じ、特に基準温度
より離れた温度を測定するには、検出感度が相対的に減
少し、したがって、外部的に補正回路が必要であった。
抵抗体と抵抗温度係数が小さい薄膜抵抗体とから構成さ
れた橋絡接続型の温度センサであるので、測定温度範囲
が広くなると検出電圧の非直線性が生じ、特に基準温度
より離れた温度を測定するには、検出感度が相対的に減
少し、したがって、外部的に補正回路が必要であった。
一方、白金やニッケル等温度係数の大きな金属薄膜を
用いた温度センサも実用化されている。
用いた温度センサも実用化されている。
例えば、白金薄膜温度センサでは、形状が10mm×3mm
×0.6mm程度と大きく、また基準抵抗体と組み合わせて
橋絡接続型の温度センサを構成した場合、第４図の一点
鎖線ｂに示すように検出感度の非直線性が大きくなり、
したがって、高速・高感度型の集積化した温度センサと
しては実現されていなかった。このため、測定温度範囲
が広い領域において検出感度が大きく、しかも直線性に
優れた小形でかつ，薄膜型である高速・高感度型の集積
化した温度センサの実現が要望されていた。
×0.6mm程度と大きく、また基準抵抗体と組み合わせて
橋絡接続型の温度センサを構成した場合、第４図の一点
鎖線ｂに示すように検出感度の非直線性が大きくなり、
したがって、高速・高感度型の集積化した温度センサと
しては実現されていなかった。このため、測定温度範囲
が広い領域において検出感度が大きく、しかも直線性に
優れた小形でかつ，薄膜型である高速・高感度型の集積
化した温度センサの実現が要望されていた。
抵抗温度係数が負である薄膜抵抗体と、抵抗温度係数
が正である薄膜抵抗体とを用いて相互の特徴を生かした
集積化温度センサ、特に橋絡接続を用いた回路構成にお
いて、検出感度が大きくしかも直線性に優れた小型で，
かつ，薄膜型である高速・高感度型の集積化した温度セ
ンサを得ることが、この発明の課題である。
が正である薄膜抵抗体とを用いて相互の特徴を生かした
集積化温度センサ、特に橋絡接続を用いた回路構成にお
いて、検出感度が大きくしかも直線性に優れた小型で，
かつ，薄膜型である高速・高感度型の集積化した温度セ
ンサを得ることが、この発明の課題である。
〔課題を解決するための手段〕 この発明は、検出感度が大きくしかも直線性に優れた
温度センサをすなわち、抵抗温度係数が大きく，かつ，
負である非晶質薄膜抵抗体（単に薄膜抵抗体ということ
もある）と、抵抗温度係数が大きく，かつ，正である金
属薄膜抵抗体（単に薄膜抵抗体ということもある）と
を、フォトエッチングに代表される薄膜半導体プロセス
により絶縁性基板上に橋絡接続して検出回路を構成し、
シート抵抗の大きな非晶質薄膜抵抗体とシート抵抗の小
さな金属薄膜抵抗体の配列を最適化させれば小型化が図
れ，従って高速・高感度で，かつ，直線性のよい温度セ
ンサが得られるという発明者の発見した事実に基づく。
温度センサをすなわち、抵抗温度係数が大きく，かつ，
負である非晶質薄膜抵抗体（単に薄膜抵抗体ということ
もある）と、抵抗温度係数が大きく，かつ，正である金
属薄膜抵抗体（単に薄膜抵抗体ということもある）と
を、フォトエッチングに代表される薄膜半導体プロセス
により絶縁性基板上に橋絡接続して検出回路を構成し、
シート抵抗の大きな非晶質薄膜抵抗体とシート抵抗の小
さな金属薄膜抵抗体の配列を最適化させれば小型化が図
れ，従って高速・高感度で，かつ，直線性のよい温度セ
ンサが得られるという発明者の発見した事実に基づく。
この事実を利用して、本発明は、 「絶縁性基板上あるいは、表面を絶縁膜で覆った金属
基板上に、抵抗温度係数が負である薄膜抵抗体と、抵抗
温度係数が正である薄膜抵抗体とを橋絡接続して検出回
路を構成し、その検出できる電圧が大きく，しかも直線
性に優れた小型で，かつ，高速・高感度である温度セン
サ」を実現することを目的とするものである。
基板上に、抵抗温度係数が負である薄膜抵抗体と、抵抗
温度係数が正である薄膜抵抗体とを橋絡接続して検出回
路を構成し、その検出できる電圧が大きく，しかも直線
性に優れた小型で，かつ，高速・高感度である温度セン
サ」を実現することを目的とするものである。
この発明において、橋絡接続を形成する， 抵抗温度係数が負である非晶質薄膜抵抗体の抵抗温度依
存性は、少なくとも導電率1S・cm-1以上において−0.3
（％/K）以上あり、 抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性
は、導電率６×104Ｓ・cm-1以上において少なくとも0.3
5（％/K）以上ある。
存性は、少なくとも導電率1S・cm-1以上において−0.3
（％/K）以上あり、 抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性
は、導電率６×104Ｓ・cm-1以上において少なくとも0.3
5（％/K）以上ある。
また、本発明による温度センサに所定の電圧を印加し
た場合の検出感度は、常温付近において少なくとも２
（mV/K）以上あり、しかも直線性がよい（以下、特に断
らない限り抵抗温度係数及び検出感度は常温付近の値と
する）。
た場合の検出感度は、常温付近において少なくとも２
（mV/K）以上あり、しかも直線性がよい（以下、特に断
らない限り抵抗温度係数及び検出感度は常温付近の値と
する）。
橋絡接続による抵抗値は少なくとも約１（ｋΩ）以上
で、消費電力は少なくとも0.25（mW）以下である。ま
た、その抵抗値は少なくとも約10（ｋΩ）以下であるの
で、熱抵抗に起因するノイズによる検出信号の劣化はな
い。
で、消費電力は少なくとも0.25（mW）以下である。ま
た、その抵抗値は少なくとも約10（ｋΩ）以下であるの
で、熱抵抗に起因するノイズによる検出信号の劣化はな
い。
第１図は、この発明に係る温度センサの一実施例を示
す図である。
す図である。
この発明に係る温度センサは、絶縁性基板１あるいは
表面を絶縁膜で覆った金属基板１上に、シート抵抗の大
きな非晶質半導体薄膜抵抗体3a,3bとシート抵抗の小さ
な金属薄膜抵抗体4a,4cとがほぼ同じ抵抗値になるよう
に最も適した配列としたものであり、２つの電極対2a,2
bと2c,2dとが前記絶縁性基板１上の有効面上に実質的に
最長距離だけ離れた位置にあり、抵抗温度係数が負であ
り，かつ，シート抵抗の大きな非晶質半導体薄膜抵抗体
3a,3bはそれぞれ近接して配置された電極2a,2b間及び電
極2c,2d間に設けられ、抵抗温度係数が正であり，か
つ，シート抵抗の小さな金属からなる金属導膜抵抗愛4
a,4bはそれぞれ最長距離だけ離れた電極2a,2c間と電極2
b,2d間に設けられている。
表面を絶縁膜で覆った金属基板１上に、シート抵抗の大
きな非晶質半導体薄膜抵抗体3a,3bとシート抵抗の小さ
な金属薄膜抵抗体4a,4cとがほぼ同じ抵抗値になるよう
に最も適した配列としたものであり、２つの電極対2a,2
bと2c,2dとが前記絶縁性基板１上の有効面上に実質的に
最長距離だけ離れた位置にあり、抵抗温度係数が負であ
り，かつ，シート抵抗の大きな非晶質半導体薄膜抵抗体
3a,3bはそれぞれ近接して配置された電極2a,2b間及び電
極2c,2d間に設けられ、抵抗温度係数が正であり，か
つ，シート抵抗の小さな金属からなる金属導膜抵抗愛4
a,4bはそれぞれ最長距離だけ離れた電極2a,2c間と電極2
b,2d間に設けられている。
第２図は、本発明に用いた橋絡接続の検出回路を示
す。温度変化による検出電圧Voutの大きさをつぎの式で
示す。
す。温度変化による検出電圧Voutの大きさをつぎの式で
示す。
Vout＝｜（Rp−Rn）／（Rp＋Rn）｜×V0 ここで、V0はバイヤス電圧、Voutは検出電圧、Rnは抵
抗温度係数が負である薄膜抵抗体3a,3bの各抵抗値、Rp
は抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体4a,4bの各抵抗値
示す。
抗温度係数が負である薄膜抵抗体3a,3bの各抵抗値、Rp
は抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体4a,4bの各抵抗値
示す。
図に示すように、抵抗温度係数が負である薄膜抵抗体
Rnと抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体Rpとを組み合せ
たので、検出感度が従来型よりも大きくでき、しかも直
線性に優れ、小型で，かつ，薄膜型であることより高速
応答性であることが特徴である。
Rnと抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体Rpとを組み合せ
たので、検出感度が従来型よりも大きくでき、しかも直
線性に優れ、小型で，かつ，薄膜型であることより高速
応答性であることが特徴である。
上記式より，検出電圧Voutを増大させるためには温度
変化に対する抵抗変化分|Rp−Rn|を増大させる必要があ
る。
変化に対する抵抗変化分|Rp−Rn|を増大させる必要があ
る。
同一出願人による「半導体素子の温度制御装置と，そ
れを用いた温度センサ」（特願平１−315644）では、抵
抗温度係数の大きい薄膜抵抗体Rnと抵抗温度係数の極め
て小さい薄膜抵抗体すなわち、Rp≒０との橋絡接続を用
いていた。
れを用いた温度センサ」（特願平１−315644）では、抵
抗温度係数の大きい薄膜抵抗体Rnと抵抗温度係数の極め
て小さい薄膜抵抗体すなわち、Rp≒０との橋絡接続を用
いていた。
このため、温度変化に対する抵抗変化分は、薄膜抵抗
体Rnのみであるので小さく、従って、検出電圧Voutも小
さかった。また、抵抗温度係数の温度依存性が大きい非
晶質薄膜抵抗体のみを用いていたので検出温度範囲を大
きくすると、検出電圧の直線性からのずれが生じてい
た。
体Rnのみであるので小さく、従って、検出電圧Voutも小
さかった。また、抵抗温度係数の温度依存性が大きい非
晶質薄膜抵抗体のみを用いていたので検出温度範囲を大
きくすると、検出電圧の直線性からのずれが生じてい
た。
これに対し、本発明では、抵抗温度係数が負である薄
膜抵抗Rnと抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体Rpとの橋
絡接続を用いている。
膜抵抗Rnと抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体Rpとの橋
絡接続を用いている。
このように、温度係数の極性がお互いに逆のものを組
み合わせた結果、検出感度はそれぞれの絶縁値の和とな
り、 すなわち、|Rp|＋|Rn|となるので、従来のRpのみのも
のに比較して、第４図に示すように検出電圧が大きく，
しかも直線性に優れた温度センサを実現することができ
た。
み合わせた結果、検出感度はそれぞれの絶縁値の和とな
り、 すなわち、|Rp|＋|Rn|となるので、従来のRpのみのも
のに比較して、第４図に示すように検出電圧が大きく，
しかも直線性に優れた温度センサを実現することができ
た。
第３図は、本発明による温度センに用いた負の温度係
数を有するａ−Ge:H薄膜抵抗体と正の温度係数を有する
Pt薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性の一例をそれぞれ実線
ａ及び実線ｂで示したものである。横軸は絶対温度の逆
数（1/T）を、また縦軸は抵抗値Ｒ（Ω）を示す。
数を有するａ−Ge:H薄膜抵抗体と正の温度係数を有する
Pt薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性の一例をそれぞれ実線
ａ及び実線ｂで示したものである。横軸は絶対温度の逆
数（1/T）を、また縦軸は抵抗値Ｒ（Ω）を示す。
第４図は、第３図で示した薄膜抵抗体を用いて構成し
た橋絡接続型の温度センサの温度Ｔと検出電圧Voutとの
関係を示す。図では、ａ−Ge:H薄膜抵抗体と抵抗温度係
数が極めて小さい薄膜抵抗体との橋絡接続の場合を点線
ａで、Pt薄膜抵抗体と抵抗温度係数が極めて小さい薄膜
抵抗体との橋絡接続の場合を一点鎖線ｂで、本発明の一
実施例であるａ−Ge:H薄膜抵抗体とPt薄膜抵抗体との橋
絡接続の場合を実線ｃで示す。
た橋絡接続型の温度センサの温度Ｔと検出電圧Voutとの
関係を示す。図では、ａ−Ge:H薄膜抵抗体と抵抗温度係
数が極めて小さい薄膜抵抗体との橋絡接続の場合を点線
ａで、Pt薄膜抵抗体と抵抗温度係数が極めて小さい薄膜
抵抗体との橋絡接続の場合を一点鎖線ｂで、本発明の一
実施例であるａ−Ge:H薄膜抵抗体とPt薄膜抵抗体との橋
絡接続の場合を実線ｃで示す。
この第４図では、第１図においてオーミック電極2a,2
b間に一定電圧を印加した場合に、オーミック電極2a,2c
間に生ずる電圧を検出電圧Voutとしている。図に示すよ
うに、検出電圧Voutは２（mV/K）である。また、ａ−G
e:H薄膜抵抗体と抵抗温度係数が極めて小さい薄膜抵抗
体との橋絡接続の場合及びPt薄膜抵抗体と抵抗温度係数
が極めて小さい薄膜抵抗体との橋絡接続の場合に比較
し、検出電圧Voutを大きくでき、しかも直線性の向上を
図ることができた。
b間に一定電圧を印加した場合に、オーミック電極2a,2c
間に生ずる電圧を検出電圧Voutとしている。図に示すよ
うに、検出電圧Voutは２（mV/K）である。また、ａ−G
e:H薄膜抵抗体と抵抗温度係数が極めて小さい薄膜抵抗
体との橋絡接続の場合及びPt薄膜抵抗体と抵抗温度係数
が極めて小さい薄膜抵抗体との橋絡接続の場合に比較
し、検出電圧Voutを大きくでき、しかも直線性の向上を
図ることができた。
以上の実施例では、非晶質薄膜抵抗体にａ−Ge:H薄膜
抵抗体を、また金属薄膜抵抗体にPtを用いた場合につい
て説明したが、非晶質薄膜抵抗体としては,a−Si:H,a−
Si:H:F薄膜抵抗体を、また金属薄膜抵抗体としては，ニ
ッケル，鉄，タンタル，アルミニウム等の薄膜抵抗体を
用いることにより同様な効果が得られる。
抵抗体を、また金属薄膜抵抗体にPtを用いた場合につい
て説明したが、非晶質薄膜抵抗体としては,a−Si:H,a−
Si:H:F薄膜抵抗体を、また金属薄膜抵抗体としては，ニ
ッケル，鉄，タンタル，アルミニウム等の薄膜抵抗体を
用いることにより同様な効果が得られる。
次に、本発明による温度センサの製造方法について述
べる。
べる。
絶縁性基板、あるいは表面を絶縁膜で覆った金属基板
１の材料としては、熱伝導率が高く，厚さが薄いものが
望ましい。基板の厚さを薄くすることにより熱容量と熱
抵抗をともに小さくでき、したがって、温度センサの熱
時定数を短縮することができ、また半導体プロセスに耐
えられるようにするために、酸化還元雰囲気及び酸、ア
ルカリへの耐性と耐熱性を必要とする。
１の材料としては、熱伝導率が高く，厚さが薄いものが
望ましい。基板の厚さを薄くすることにより熱容量と熱
抵抗をともに小さくでき、したがって、温度センサの熱
時定数を短縮することができ、また半導体プロセスに耐
えられるようにするために、酸化還元雰囲気及び酸、ア
ルカリへの耐性と耐熱性を必要とする。
この条件を満たすものとして、アルミナ基板,BN基板,
SiC基板，Si3N4基板、AlN基板，ダイヤモンド基板及びB
eO基板等があり，これらの基板を用いる。
SiC基板，Si3N4基板、AlN基板，ダイヤモンド基板及びB
eO基板等があり，これらの基板を用いる。
この絶縁性基板１は、有機溶材等で十分に洗浄したあ
と，清浄な雰囲気で乾燥させる。
と，清浄な雰囲気で乾燥させる。
次に、抵抗温度係数が負で，かつ，大きくしかもシー
ト抵抗を大きくできる薄膜抵抗体を形成する。この薄膜
抵抗体としては、ａ−Si:H,a−Si:H:F,a−Ge:H,A−Si:G
e等の非晶質薄膜半導体を用いる。これらの非晶質薄膜
半導体は、SiH4，SiF4，GeH4等のガスを用い、プラズマ
CVD法により堆積する。この際、堆積される薄膜の導電
率を制御するために、放電パワー，基板温度を変化させ
たり、あるいはｎ型半導体にはPH3，AsH3、またｐ型半
導体にはB2H6等のドーピングガス供給量を変化させたり
する方法を用いる。詳細は、同一出願人による「感温装
置」（特開昭58−170001）に記載されている。
ト抵抗を大きくできる薄膜抵抗体を形成する。この薄膜
抵抗体としては、ａ−Si:H,a−Si:H:F,a−Ge:H,A−Si:G
e等の非晶質薄膜半導体を用いる。これらの非晶質薄膜
半導体は、SiH4，SiF4，GeH4等のガスを用い、プラズマ
CVD法により堆積する。この際、堆積される薄膜の導電
率を制御するために、放電パワー，基板温度を変化させ
たり、あるいはｎ型半導体にはPH3，AsH3、またｐ型半
導体にはB2H6等のドーピングガス供給量を変化させたり
する方法を用いる。詳細は、同一出願人による「感温装
置」（特開昭58−170001）に記載されている。
この堆積された非晶質薄膜半導体を、フォトエッチン
グ技術を用いて不要部を除去し、所定の薄膜抵抗体3a,3
bを形成する。このとき、各薄膜抵抗体3a,3bの抵抗値を
ほぼ等しくする。
グ技術を用いて不要部を除去し、所定の薄膜抵抗体3a,3
bを形成する。このとき、各薄膜抵抗体3a,3bの抵抗値を
ほぼ等しくする。
続いて、抵抗温度係数が大きく，かつ，正である薄膜
抵抗体4a,4bを形成する。この薄膜抵抗体としては白
金，ニクロム，アルミニウム，タンタル，鉄等の金属薄
膜を用いる。これらの薄膜はスパッタ法，あるいは真空
蒸着法により堆積する。この薄膜も同様に不要部をエッ
チングにより除去し、所定の抵抗値に合わせる。
抵抗体4a,4bを形成する。この薄膜抵抗体としては白
金，ニクロム，アルミニウム，タンタル，鉄等の金属薄
膜を用いる。これらの薄膜はスパッタ法，あるいは真空
蒸着法により堆積する。この薄膜も同様に不要部をエッ
チングにより除去し、所定の抵抗値に合わせる。
さらに、金等の電極用金属薄膜を堆積し、同様に不要
部を除去し、２つのオーミック電極対つまり、第１の電
極対2a,2bと第２の電極対2c,2dとを形成する。
部を除去し、２つのオーミック電極対つまり、第１の電
極対2a,2bと第２の電極対2c,2dとを形成する。
なお、表面保護膜として、SiO2薄膜，Si3N4薄膜等を
設ける場合もある。
設ける場合もある。
本発明の温度センサを実現する上で、橋絡接続のバラ
ンスを取ること、すなわち抵抗温度係数が負で，かつ，
シート抵抗の大きな非晶質薄膜抵抗体と、抵抗温度係数
が正で，かつ，シート抵抗の小さな金属薄膜抵抗体の、
それぞれの抵抗値をほぼ等しくしている。
ンスを取ること、すなわち抵抗温度係数が負で，かつ，
シート抵抗の大きな非晶質薄膜抵抗体と、抵抗温度係数
が正で，かつ，シート抵抗の小さな金属薄膜抵抗体の、
それぞれの抵抗値をほぼ等しくしている。
第５図は、シート抵抗の小さな金属薄膜を用いて，所
定の抵抗値を得るのに必要なパターン、形状の形成方法
を説明する図で、抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体と
して白金薄膜抵抗体を用いた例である。すなわち、幅が
W1，間隔がW2である白金薄膜抵抗体で正方形を埋めつく
した場合における抵抗値1kΩを形成するに必要な一辺の
長さｘとの関係を示している。このとき、用いた白金薄
膜の導電率は9.4×104Ｓ・cm-1であり，また膜厚は2000
Åである。
定の抵抗値を得るのに必要なパターン、形状の形成方法
を説明する図で、抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体と
して白金薄膜抵抗体を用いた例である。すなわち、幅が
W1，間隔がW2である白金薄膜抵抗体で正方形を埋めつく
した場合における抵抗値1kΩを形成するに必要な一辺の
長さｘとの関係を示している。このとき、用いた白金薄
膜の導電率は9.4×104Ｓ・cm-1であり，また膜厚は2000
Åである。
橋絡接続による温度センサを構成する上では、温度セ
ンサ自身の発熱を考慮する必要があり、薄膜抵抗体の各
抵抗値としては、少なくとも1kΩ以上であることが望ま
しい。設定抵抗値を1kΩとした場合、抵抗温度係数が負
である薄膜抵抗体は、導電率30S・cm-1，膜厚約3300Å
を用いた場合、シート抵抗は1kΩ／□となり，抵抗値1k
Ωを形成するに必要な形状比（＝長さ／幅）は約１であ
る。
ンサ自身の発熱を考慮する必要があり、薄膜抵抗体の各
抵抗値としては、少なくとも1kΩ以上であることが望ま
しい。設定抵抗値を1kΩとした場合、抵抗温度係数が負
である薄膜抵抗体は、導電率30S・cm-1，膜厚約3300Å
を用いた場合、シート抵抗は1kΩ／□となり，抵抗値1k
Ωを形成するに必要な形状比（＝長さ／幅）は約１であ
る。
一方、抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体は、導電率
9.4S・cm-1，膜厚2000Åを用いたときシート抵抗は0.56
Ω／□となり、抵抗値1kΩを形成するに必要な形状比は
1800である。
9.4S・cm-1，膜厚2000Åを用いたときシート抵抗は0.56
Ω／□となり、抵抗値1kΩを形成するに必要な形状比は
1800である。
幅が10μm,間隔が10μｍの白金薄膜抵抗体を用いるこ
とにより，正方形の温度センサの一辺の長さを1mm以下
にすることができた。
とにより，正方形の温度センサの一辺の長さを1mm以下
にすることができた。
以上、述べた方法を用いることにより，検出感度が大
きく，しかも直線性に優れ、さらに高速応答性を示す温
度センサを実現できた。
きく，しかも直線性に優れ、さらに高速応答性を示す温
度センサを実現できた。
本発明は、温度係数が大きく負で，かつ，シート抵抗
の大きな非晶質薄膜抵抗体と、温度係数が大きく正で，
かつ，シート抵抗の小さな金属薄膜抵抗体とを絶縁性基
板上に形状が小形になるように最適なパターンで配列し
た橋絡接続型の集積化した温度センサを実現したので、
次に示す固有の効果を有する。
の大きな非晶質薄膜抵抗体と、温度係数が大きく正で，
かつ，シート抵抗の小さな金属薄膜抵抗体とを絶縁性基
板上に形状が小形になるように最適なパターンで配列し
た橋絡接続型の集積化した温度センサを実現したので、
次に示す固有の効果を有する。
（１）本発明による温度センサは、抵抗温度係数がそれ
ぞれ正と負の薄膜抵抗体をともに用いた橋絡接続型の集
積化した温度センサなので、直線性に優れた検出電圧特
性を実現できる。
ぞれ正と負の薄膜抵抗体をともに用いた橋絡接続型の集
積化した温度センサなので、直線性に優れた検出電圧特
性を実現できる。
（２）温度センサの橋絡接続に用いる抵抗温度係数が負
である非晶質薄膜抵抗体は、導電率1S・cm-1以上と大き
いにもかかわらず，抵抗温度係数が0.3（％/K）と大き
く，かつ，抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体は、導電
率9.4×10-4Ｓ・cm-1において、抵抗温度係数が0.35
（％/K）以上と大きいので、検出感度が２（mV/K）以上
と大きく、正確な温度測定ができる。
である非晶質薄膜抵抗体は、導電率1S・cm-1以上と大き
いにもかかわらず，抵抗温度係数が0.3（％/K）と大き
く，かつ，抵抗温度係数が正である薄膜抵抗体は、導電
率9.4×10-4Ｓ・cm-1において、抵抗温度係数が0.35
（％/K）以上と大きいので、検出感度が２（mV/K）以上
と大きく、正確な温度測定ができる。
（３）本発明による温度センサは、２つの電極対がそれ
ぞれ近接して配置され、絶縁性基板上の有効面上に実質
的に最長距離だけ離れた位置に設けられ、抵抗温度係数
が負である相対する一対の薄膜抵抗体は、前記近接して
配置された電極間に設けられ、抵抗温度係数が正である
相対する一対の薄膜抵抗体は該最長距離だけ離れた位置
に設けられたので、小形で，かつ，薄膜化による高速応
答できる。
ぞれ近接して配置され、絶縁性基板上の有効面上に実質
的に最長距離だけ離れた位置に設けられ、抵抗温度係数
が負である相対する一対の薄膜抵抗体は、前記近接して
配置された電極間に設けられ、抵抗温度係数が正である
相対する一対の薄膜抵抗体は該最長距離だけ離れた位置
に設けられたので、小形で，かつ，薄膜化による高速応
答できる。
（４）本発明による温度センサは、その抵抗値が1kΩ〜
10kΩの範囲にあることから消費電力が小さく，かつ，
熱抵抗ノイズが小さいので、正確な温度の測定ができ
る。
10kΩの範囲にあることから消費電力が小さく，かつ，
熱抵抗ノイズが小さいので、正確な温度の測定ができ
る。
（５）抵抗温度係数が負である薄膜抵抗体，及び抵抗温
度係数が正である薄膜抵抗体は、簡易で，かつ，安価な
装置で堆積され、その堆積速度が速く、大面積化がで
き、面内均一性に優れているため、より安価な温度セン
サが作製できる。
度係数が正である薄膜抵抗体は、簡易で，かつ，安価な
装置で堆積され、その堆積速度が速く、大面積化がで
き、面内均一性に優れているため、より安価な温度セン
サが作製できる。
（６）温度センサプロセスは半導体素子プロセスと両立
し得るので半導体素子の一部に本発明による温度センサ
を組み込んで、温度測定できる。
し得るので半導体素子の一部に本発明による温度センサ
を組み込んで、温度測定できる。
第１図は本発明による温度センサの一構成実施例を示し
た図、第２図は第１図に示した温度センサを用いた温度
検出回路とその電圧検出式を示した図、第３図はａ−G
e:H薄膜抵抗体及び白金薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性
を示す図、第４図は温度センサの検出温度と検出電圧の
大きさとの関係を示す図、第５図は白金薄膜抵抗体の幅
及び間隔と温度センサを構成するに必要な正方形の一辺
の長さとの関係を示す図である。 図において、１は絶縁性基板,2,2a,2b,2c,2dはオーミッ
ク電極,3,3a,3b及び4,4a,4bは薄膜抵抗体をそれぞれ示
す。
た図、第２図は第１図に示した温度センサを用いた温度
検出回路とその電圧検出式を示した図、第３図はａ−G
e:H薄膜抵抗体及び白金薄膜抵抗体の抵抗値温度依存性
を示す図、第４図は温度センサの検出温度と検出電圧の
大きさとの関係を示す図、第５図は白金薄膜抵抗体の幅
及び間隔と温度センサを構成するに必要な正方形の一辺
の長さとの関係を示す図である。 図において、１は絶縁性基板,2,2a,2b,2c,2dはオーミッ
ク電極,3,3a,3b及び4,4a,4bは薄膜抵抗体をそれぞれ示
す。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板（１）と、該絶縁性基板上に設
けられた４つの薄膜抵抗体（3a,3b,4a,4b）と、該４つ
の薄膜抵抗体を橋絡接続するための２つのオーミック電
極対（2a,2b），（2c,2d）とを備えた温度センサであっ
て、 前記２つのオーミック電極対（2a,2b），（2c,2d）は、
それぞれ電極が近接して配置された電極対であり，前記
絶縁性基板上の有効面上に実質的に最長距離だけ離れた
位置に設けられ、 前記橋絡接続される薄膜抵抗体（3a,3b,4a,4b）のう
ち、 相対する一対の薄膜抵抗体（3a,3b）は、抵抗温度係数
が負であり，その一方（3a）が該近接して配置された一
対のオーミック電極（2a,2b）間に，その他方（3b）が
該近接して配置された一対のオーミック電極（2c,2d）
間に設けられ、 他の相対する一対の薄膜抵抗体（4a,4b）は、抵抗温度
係数が正であり，その一方（4a）が前記最長距離だけ離
れた一対のオーミック電極（2a,2c）間に，その他方（4
b）が該最長距離だけ離れた一対のオーミック電極（2b,
2d）間に設けられていることを特徴とする温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7509390A JP2858156B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7509390A JP2858156B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274707A JPH03274707A (ja) | 1991-12-05 |
| JP2858156B2 true JP2858156B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=13566214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7509390A Expired - Fee Related JP2858156B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2858156B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4541742B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-09-08 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 集積回路装置 |
| CN107806939A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-16 | 河南汇纳科技有限公司 | 一种高可靠性温度传感器 |
-
1990
- 1990-03-24 JP JP7509390A patent/JP2858156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03274707A (ja) | 1991-12-05 |
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