JPH0972805A - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor

Info

Publication number
JPH0972805A
JPH0972805A JP22878395A JP22878395A JPH0972805A JP H0972805 A JPH0972805 A JP H0972805A JP 22878395 A JP22878395 A JP 22878395A JP 22878395 A JP22878395 A JP 22878395A JP H0972805 A JPH0972805 A JP H0972805A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection element
semiconductor substrate
output
signal processing
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22878395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Shimada
嶋田  智
Seiichi Ukai
征一 鵜飼
Tomoyuki Hida
朋之 飛田
Akira Sase
昭 佐瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22878395A priority Critical patent/JPH0972805A/en
Publication of JPH0972805A publication Critical patent/JPH0972805A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the characteristics of sensor, including the nonlinearity thereof, while enlarging the measuring range thereof by feeding the amplified output from a signal processing means back to a detection element and then amplifying the output from the detection element. SOLUTION: A dummy diffused resistance 20 having resistance identical to that of a gauge resistor 22 is formed on a substrate 1 and a neutral voltage, equal to about 1/2 of an exciting voltage Ex , is applied to a positive terminal of an amplifier 101. Since a same common voltage Eb is applied to a regative terminal 73, e=0 and an output voltage Eo =0 is produced. When a sensor input is applied, resistance of the resistor 22 is varied and the voltage (e) appearing at the positive terminal of amplifier 101 is amplified to Eo . That voltage is applied to a shield film 62 on the detector element itself such that variation in the resistance of detector element is canceled thus bringing the voltage (e) to zero through feedback control. Since the sensor is operated in such range as variation in the resistance of detector element is low for the input amount, the nonlinear error of sensor is prevented from increasing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗を検出素子として
用いる小型センサの特性改善法に関し、特に検出素子上
の電位を所定の値に制御保持し、非直線性と温度影響を
改善し、かつ外部雰囲気の影響を無くし安定性を図る半
導体センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for improving the characteristics of a small sensor using a resistor as a detecting element, and in particular, the potential on the detecting element is controlled and maintained at a predetermined value to improve nonlinearity and temperature influence, In addition, the present invention relates to a semiconductor sensor that eliminates the influence of the external atmosphere and improves stability.

【0002】[0002]

【従来の技術】図17は、従来の圧力センサの例であ
る。1は半導体基板、ダイアフラム部12の一部には検
出素子であるゲージ抵抗22が拡散形成されている。2
はガラスでできた固定板であり半導体基板1に静電接合
されている。3は固定板2に接着した金属の導圧穴つき
補強板である。入力圧力によってダイアフラム部12が
変形し、検出素子であるゲージ抵抗22の抵抗がピエゾ
抵抗効果によって変化する。この抵抗変化量から入力圧
力の値を検知測定する。
2. Description of the Related Art FIG. 17 shows an example of a conventional pressure sensor. Reference numeral 1 is a semiconductor substrate, and a gauge resistor 22 as a detection element is diffused and formed on a part of the diaphragm portion 12. Two
Is a fixed plate made of glass and is electrostatically bonded to the semiconductor substrate 1. Reference numeral 3 is a metal reinforcing plate having pressure guiding holes, which is adhered to the fixing plate 2. The diaphragm portion 12 is deformed by the input pressure, and the resistance of the gauge resistor 22, which is the detection element, changes due to the piezoresistive effect. The value of input pressure is detected and measured from this amount of resistance change.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体センサは種々の
被測定量に敏感で、大きい出力変化を得られるという特
徴があるが、入力量に対して出力変化が非線形であると
いう欠点があった。たとえばピエゾ抵抗型圧力センサの
場合、圧力によって大きい抵抗変化が得られるが、非直
線誤差が大きいため0.1% クラスの精度を実現するに
は、別に設けた回路でこれを補正する必要があった。
The semiconductor sensor is characterized by being sensitive to various measured quantities and capable of obtaining a large output change, but has a drawback that the output change is non-linear with respect to the input quantity. For example, in the case of a piezoresistive pressure sensor, a large resistance change can be obtained depending on the pressure, but since the non-linear error is large, it is necessary to correct this with a separate circuit to achieve 0.1% class accuracy. It was

【0004】また、周囲の温度変化によって出力が影響
される問題があった。
Further, there is a problem that the output is affected by a change in ambient temperature.

【0005】また、周囲の環境雰囲気によって生じる表
面電位変動の影響を受け、センサの出力や感度が影響さ
れ易い問題があった。
Further, there is a problem that the output and sensitivity of the sensor are easily influenced by the influence of the surface potential variation caused by the ambient environment atmosphere.

【0006】本発明はこのような半導体センサの特性を
改善し高精度化を達成するものである。
The present invention improves the characteristics of such a semiconductor sensor and achieves higher accuracy.

【0007】即ち本発明の目的は、抵抗や容量を検出素
子として用いるセンサの特性改善を行うことであり、非
直線性を改善し測定範囲を拡大することである。
That is, an object of the present invention is to improve the characteristics of a sensor that uses resistance or capacitance as a detection element, to improve the non-linearity and to expand the measurement range.

【0008】また本発明の他の目的は、温度影響を改善
することであり、また、ブリッジのオフセット電圧を小
さくすることである。
Another object of the present invention is to improve the temperature effect and to reduce the offset voltage of the bridge.

【0009】さらに本発明の他の目的は、外部雰囲気の
影響を無くし安定性の良いセンサを提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to provide a sensor which is free from the influence of the external atmosphere and has good stability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第1の特徴は、一つの導電型を有する半導
体基板と、上記半導体基板上に形成され上記半導体基板
とは異なる導電型を有し、圧力等の入力変化に応じて出
力を変化させる検出素子と、上記検出素子からの出力を
所定の値に増幅する信号処理手段とからなる半導体セン
サにおいて、上記信号処理手段によって増幅された出力
を、上記検出素子上に帰還させ、当該帰還後の上記検出
素子の出力を上記信号処理手段により増幅し、センサ出
力とすることである。
A first feature of the present invention for achieving the above object is to provide a semiconductor substrate having one conductivity type and a conductivity type formed on the semiconductor substrate and different from the semiconductor substrate. A semiconductor sensor having a mold and changing its output in response to a change in input such as pressure, and a signal processing means for amplifying the output from the detecting element to a predetermined value. The output is fed back to the detection element, and the output of the detection element after the feedback is amplified by the signal processing means to be a sensor output.

【0011】また、本発明の第2の特徴は、一つの導電
型を有する半導体基板と、上記半導体基板の一部を加工
した薄肉部に形成され上記半導体基板とは異なる導電型
を有する検出素子群と、上記薄肉部から厚肉部にかけて
延びる低抵抗の電流供給端子と、複数の抵抗体をブリッ
ジ回路に結線するための配線膜及び上記検出素子群上に
絶縁膜を介して形成したシールド薄膜からなる半導体セ
ンサであって、上記半導体基板を電源の高電位に接続
し、上記検出素子群上のシールド薄膜を上記半導体基板
の厚肉部上に延長形成し、接続部を介して信号処理回路
に接続して制御電位を与えることである。
A second feature of the present invention is that a semiconductor substrate having one conductivity type and a detection element having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate formed in a thin portion obtained by processing a part of the semiconductor substrate. Group, a low resistance current supply terminal extending from the thin portion to the thick portion, a wiring film for connecting a plurality of resistors to a bridge circuit, and a shield thin film formed on the detection element group via an insulating film A semiconductor sensor consisting of the semiconductor substrate is connected to a high potential of a power source, the shield thin film on the detection element group is extendedly formed on the thick portion of the semiconductor substrate, and the signal processing circuit is connected via the connecting portion. To provide a control potential.

【0012】また更に、本発明の第3の特徴は、一つの
導電型を有する半導体基板と、上記半導体基板の一部を
加工した薄肉部に形成され上記半導体基板とは異なる導
電型を有する検出素子群と、上記薄肉部から厚肉部まで
延びる低抵抗の電流供給端子と、複数の抵抗体をブリッ
ジ回路に結線するための低抵抗層及び上記検出素子群上
に形成した上記検出素子群とは異なる導電型層からなる
半導体センサであって、上記半導体基板を電源の高電位
に接続し、上記検出素子群上に形成した上記検出素子群
とは異なる導電型層を延長形成して信号処理回路に接続
し、制御電位を与えることである。
Furthermore, a third feature of the present invention is that a semiconductor substrate having one conductivity type and a detection having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate formed in a thin portion obtained by processing a part of the semiconductor substrate. An element group, a low resistance current supply terminal extending from the thin portion to the thick portion, a low resistance layer for connecting a plurality of resistors to a bridge circuit and the detection element group formed on the detection element group, Is a semiconductor sensor composed of different conductivity type layers, the semiconductor substrate is connected to a high potential of a power source, and a conductivity type layer different from the detection element group formed on the detection element group is extended to form signal processing. It is to connect to the circuit and apply a control potential.

【0013】[0013]

【作用】本発明においては、一つの導電型を有する半導
体基板と、上記半導体基板上に形成され上記半導体基板
とは異なる導電型であって圧力等の入力変化に応じて出
力を変化させる検出素子と、上記検出素子からの出力を
増幅する信号処理手段とからなる半導体センサを構成
し、上記信号処理手段によって増幅された出力を、上記
検出素子上に帰還させ、当該帰還後の上記検出手段の出
力を上記信号処理手段によって増幅し、センサ出力とす
ることにより、入力量に対する出力変化の非線形誤差が
増加するのを改善することが可能である。
According to the present invention, a semiconductor substrate having one conductivity type and a detection element formed on the semiconductor substrate and having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate and changing the output in response to an input change such as pressure. And a semiconductor sensor consisting of a signal processing means for amplifying the output from the detection element, the output amplified by the signal processing means is fed back to the detection element, and the detection means after the feedback. By amplifying the output by the signal processing means and using it as the sensor output, it is possible to improve the increase in the nonlinear error of the output change with respect to the input amount.

【0014】また、検出素子の表面電位を所定の値に制
御保持することによって抵抗温度係数を制御し周囲の温
度変化によって、出力や感度が影響されるのを改善する
ことが可能である。
Further, by controlling and holding the surface potential of the detecting element at a predetermined value, it is possible to control the resistance temperature coefficient and improve the influence of the output and the sensitivity due to the ambient temperature change.

【0015】さらに、検出素子の表面電位を所定の値に
制御保持することによってセンサの特性安定化を図るこ
とによりセンサの信頼性向上を図ることが可能である。
Further, it is possible to improve the reliability of the sensor by stabilizing the characteristics of the sensor by controlling and holding the surface potential of the detecting element at a predetermined value.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1〜図5は結線図、図6,図7は動作原
理説明図、図8〜図11はセンサ平面レイアウト図、図
12はセンサ断面構成図を示す。また、図15,図16
は検出素子の部分拡大断面図である。
1 to 5 are wiring diagrams, FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the operating principle, FIGS. 8 to 11 are sensor plane layout diagrams, and FIG. 12 is a sensor cross-sectional configuration diagram. Also, FIGS.
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view of a detection element.

【0018】図1,図7(a)及び図8は、本発明の基
本原理を示す単一構成図である。また、図1〜図5と図
8〜図12の各図面はそれぞれ対応しているものであ
る。
FIG. 1, FIG. 7 (a) and FIG. 8 are single block diagrams showing the basic principle of the present invention. Further, the drawings in FIGS. 1 to 5 and FIGS. 8 to 12 correspond to each other.

【0019】まず、図6を用いてMOS構造センサの動
作原理について説明する。
First, the operating principle of the MOS structure sensor will be described with reference to FIG.

【0020】図6(c)に示す、半導体基板1に形成す
るゲージ抵抗体22は、圧力,流量,温度,濃度等によ
って抵抗が変化する検出素子であり、その断面構造がM
OS構造となっている。このため半導体基板1の電源1
5を一定値としたとき、絶縁膜9(酸化膜)上に形成し
たシールド膜6の電位Eによって、抵抗値は図6(b)の
ように変化する。これは誘電体としての絶縁膜9に帯電
する電荷によって空乏層23,24が形成され、キャリ
アの実効通路が変化させられるためである。また抵抗の
温度係数TCRも、シールド電位の影響を受け、同図
(a)の例に示すようにある電圧で零とすることができ
る。
The gauge resistor 22 formed on the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 6 (c) is a detecting element whose resistance changes according to pressure, flow rate, temperature, concentration, etc., and its cross-sectional structure is M.
It has an OS structure. Therefore, the power supply 1 of the semiconductor substrate 1
When 5 is set to a constant value, the resistance value changes as shown in FIG. 6B due to the potential E of the shield film 6 formed on the insulating film 9 (oxide film). This is because the depletion layers 23 and 24 are formed by the charges charged on the insulating film 9 as a dielectric, and the effective path of carriers is changed. Further, the temperature coefficient TCR of the resistance is also influenced by the shield potential and can be zero at a certain voltage as shown in the example of FIG.

【0021】一方、従来のゲージ抵抗を用いた圧力セン
サの場合、入力−出力間の非直線誤差は図7(b)の例
に示すように入力量に対して応答する抵抗変化が大きく
なるにつれて増加することが知られている。
On the other hand, in the case of the pressure sensor using the conventional gauge resistance, the non-linear error between the input and the output increases as the resistance change in response to the input amount increases as shown in the example of FIG. 7B. It is known to increase.

【0022】本発明は、上記原理を利用してこの点を改
善せんとするものであり、基本的には、図1の結線図ま
たは図7(a)の構造図に示す実施例のように構成され
る。次に本発明の詳細を説明する。例えば図1におい
て、ダミー抵抗である拡散抵抗20をゲージ抵抗22の
抵抗と同じに選定しているのでセンサの入力が無いとき
は、増幅器101の+端子には励起電圧Exの約1/2
の中点電圧が加わる。−端子73にもこれと同じコモン
電圧Ebが与えられるので、e=0となり、出力電圧も
Eo=0となる。センサに入力が加わると、ゲージ抵抗
22の抵抗が変化し、増幅器101の+入力端子に発生
する電圧eはEoに増幅される。この電圧を前記検出素
子自身上のシールド膜62に与え、検出素子の抵抗変化
を打ち消すように作用させ、電圧eを零とするように
(実際には完全にe=0とはならず、微小な値とな
る。)フィードバック制御する。したがって、入力量に
対する検出素子の抵抗変化の少ない範囲で作動させるこ
とができるため、センサの非線形誤差が増加するのを改
善することができる。
The present invention intends to improve this point by utilizing the above principle. Basically, as in the embodiment shown in the connection diagram of FIG. 1 or the structural diagram of FIG. 7A, Composed. Next, the details of the present invention will be described. For example, in FIG. 1, since the diffusion resistance 20 which is a dummy resistance is selected to be the same as the resistance of the gauge resistance 22, when there is no sensor input, the + terminal of the amplifier 101 has about ½ of the excitation voltage Ex.
The midpoint voltage is applied. Since the same common voltage Eb is applied to the-terminal 73 as well, e = 0 and the output voltage also becomes Eo = 0. When an input is applied to the sensor, the resistance of the gauge resistor 22 changes, and the voltage e generated at the + input terminal of the amplifier 101 is amplified to Eo. This voltage is applied to the shield film 62 on the detection element itself so that it acts so as to cancel the resistance change of the detection element, and the voltage e is set to zero (actually, e = 0 is not completely, The value is controlled to be a value.) Feedback control is performed. Therefore, since the detection element can be operated in a range in which the resistance change with respect to the input amount is small, it is possible to prevent the non-linear error of the sensor from increasing.

【0023】また、温度特性に関しては、図2で示すよ
うに、シールド膜60,62の電位を、電源72によっ
て抵抗温度係数TCRが零近傍である電圧Esとするこ
とにより、温度特性を改善することができる。ゲージ抵
抗22と拡散抵抗20を同じチップ上に形成して使用す
る場合、両方の抵抗温度係数TCRが一致するように、
互いのシールド膜のバイアス電圧Esを微少に制御し動
作点とする。
Regarding the temperature characteristic, as shown in FIG. 2, the temperature characteristic is improved by setting the potential of the shield films 60 and 62 to the voltage Es having the resistance temperature coefficient TCR near zero by the power supply 72. be able to. When the gauge resistance 22 and the diffusion resistance 20 are formed and used on the same chip, the temperature coefficient of resistance TCR of both of them should be the same.
The bias voltage Es of the mutual shield films is finely controlled to be the operating point.

【0024】また抵抗の安定化のためには、両者の電位
を一定の値に保持することが必要である。図6(c)に
おいて、まず、半導体基板1の導電型がn型でゲージ抵
抗22がp型の場合、pn接合を逆バイアスし、ゲージ
抵抗の絶縁を確保するため、半導体基板1の電位は電源
15によって、電源電圧Exの電位より高くするように
しても良い。前記シールド膜の電圧Esを動作点とし、
センサの入力による抵抗変化を20,22の2個のゲー
ジ抵抗で構成されるハーフブリッジで電圧信号変化eに
変換後、増幅器101でこれを増幅してシールド膜62
に与え抵抗変化を打ち消すように帰還し、出力信号電圧
Eoがとりだされる。
Further, in order to stabilize the resistance, it is necessary to maintain the potentials of the both at a constant value. In FIG. 6C, first, when the conductivity type of the semiconductor substrate 1 is n-type and the gauge resistor 22 is p-type, the potential of the semiconductor substrate 1 is set to be reverse biased to secure the insulation of the gauge resistor. The power supply 15 may set the potential higher than the power supply voltage Ex. The operating point is the voltage Es of the shield film,
The resistance change due to the input of the sensor is converted into a voltage signal change e by a half bridge composed of two gauge resistors 20 and 22, which is then amplified by the amplifier 101 to be shielded by the shield film 62.
The output signal voltage Eo is taken out by feeding back so as to cancel the resistance change.

【0025】また、図3,図4に示す、センサ出力を大
きく得る方法として、ゲージ抵抗を2個または4個用い
てアクティブブリッジ構成する方法もあるが、この方法
の場合にも、動作点をEsとして作動させ、ブリッジの
オフセット電圧が温度によって変動しないように少なく
とも1個のシールド膜電位を調整する。
As a method of obtaining a large sensor output as shown in FIGS. 3 and 4, there is a method of forming an active bridge by using two or four gauge resistors. In the case of this method, the operating point is also changed. Acting as Es, at least one shield film potential is adjusted so that the offset voltage of the bridge does not change with temperature.

【0026】また、図6(b)の抵抗値の電圧依存性に
基づき、シールド膜6を所定電位に保持することによ
り、外来イオンやセンサ表面にトラップされる電荷の影
響を防止し、ゲージ抵抗値の安定化を図ってブリッジ出
力電圧eのドリフトをなくすることができる。
Further, by holding the shield film 6 at a predetermined potential based on the voltage dependence of the resistance value of FIG. 6B, the influence of foreign ions and charges trapped on the sensor surface is prevented, and the gauge resistance is reduced. It is possible to stabilize the value and eliminate the drift of the bridge output voltage e.

【0027】ゲージ抵抗22は、感度が高いので半導体
基板1と(SiO2)で形成された絶縁膜9及び(Al)
で形成された端子配線部4,14との熱膨張係数の差に
よって発生する熱歪をも検出し、4箇のゲージの抵抗2
1,22抵抗値に差が生じてブリッジのオフセット電圧
が変化する問題がある。この問題は、図6(b)に示し
た抵抗のシールド膜電圧依存性を積極的に利用し、図5
に示すように、少なくともブリッジの1個の抵抗のシー
ルド膜電位Es1 を制御して抵抗値を変化させブリッジ
のオフセット電圧を打ち消すことができる。
Since the gauge resistor 22 has high sensitivity, the semiconductor substrate 1 and the insulating film 9 and (Al) formed of (SiO 2 ).
The thermal strain generated by the difference in the coefficient of thermal expansion from the terminal wiring portions 4 and 14 formed in 4 is also detected, and the resistance of the four gauges 2
There is a problem that the offset voltage of the bridge changes due to a difference between the resistance values of 1 and 22. To solve this problem, the dependence of the resistance on the shield film voltage shown in FIG.
As shown in (1), it is possible to cancel the offset voltage of the bridge by controlling the shield film potential Es 1 of at least one resistance of the bridge to change the resistance value.

【0028】更に、上記オフセット電圧が温度変化によ
って変動する場合は、図6(a)に示した抵抗温度係数
TCRのシールド膜電圧依存性を利用し、温度によって
変動しないようにシールド膜電位Es2 を制御して抵抗
温度係数を調整しオフセット電圧が温度変化によって変
動するのを防止することができる。
Further, when the offset voltage changes due to temperature change, the shield film potential Es 2 is used so as not to change with temperature by utilizing the shield film voltage dependence of the temperature coefficient of resistance TCR shown in FIG. 6A. Can be controlled to adjust the temperature coefficient of resistance to prevent the offset voltage from fluctuating due to temperature changes.

【0029】次に、センサの具体的配置構成について説
明する。
Next, the specific arrangement of the sensors will be described.

【0030】図2を実際のセンサチップ上にレイアウト
した図9は、歪感度がない拡散抵抗20を同一基板1上
の<100>方向に形成し、図6(a)の原理に基づい
てシールド膜60の電位Esを可変電源72で調整する
ことによってその抵抗温度係数を調整し、増幅器101
の差動入力eが周囲温度の影響を受けないように工夫し
たものである。
In FIG. 9 in which FIG. 2 is laid out on an actual sensor chip, a diffused resistor 20 having no strain sensitivity is formed in the <100> direction on the same substrate 1 and shielded based on the principle of FIG. 6A. The temperature coefficient of resistance of the membrane 60 is adjusted by adjusting the potential Es of the membrane 60 with the variable power source 72.
The differential input e is designed so that it is not affected by the ambient temperature.

【0031】図3,図10は、半導体基板1上のダイア
フラムとしての薄肉部12上の<110>方向に平行し
た方向と直行した方向に形成した正,負の2種の歪感度
を持つゲージ抵抗21,22及び増幅器101,102
を用いた例であり、前記した例に比べて2倍の感度をも
つ例を示す。
3 and 10 are gauges having two types of strain sensitivity, positive and negative, formed in a direction parallel to the <110> direction on the thin portion 12 as a diaphragm on the semiconductor substrate 1 and in a direction orthogonal thereto. Resistors 21, 22 and amplifiers 101, 102
The following shows an example in which the sensitivity is twice as high as that in the above example.

【0032】ここで、図10で本発明の半導体センサの
動作の詳細を説明する。半導体基板1は(100)の結
晶方位をもつシリコン単結晶基板、21,22は薄肉部
12に形成した2種類のゲージ抵抗で、上面から圧力P
が加わるとピエゾ抵抗効果によりゲージ抵抗21は抵抗
が増加し、ゲージ抵抗22は抵抗が減少するように配列
配置されている。ゲージ抵抗の実効部は基板の厚肉部1
1まで延びた低抵抗部13の一部で端子配線部4に接続
し、図3のように2個のゲージ抵抗21,22がブリッ
ジ回路に結線されている。61,62はゲージ抵抗をカ
バーするように絶縁膜9の上に設けたシールド薄膜で、
配線膜8によって増幅器101,102の出力に接続さ
れる。上面から圧力Pが加わるとゲージ抵抗21は抵抗
が増加し、ゲージ抵抗22は抵抗が減少するので、ブリ
ッジ回路の中点電位が圧力Pに応答して正負に変化する
ので、増幅器101,102の出力が±ΔE変化する。
この電圧は、シールド膜61,62に帰還され、先に説
明したようにブリッジの不平衡電圧を打ち消すように作
用し、ゲージ抵抗21,22の抵抗を再バランスさせ
る。故に、図7(b)に示す圧力による抵抗変化は特性
が直線的な零近傍で作動するため、非線形特性を改善す
ることが可能である。
The operation of the semiconductor sensor of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The semiconductor substrate 1 is a silicon single crystal substrate having a (100) crystal orientation, and 21 and 22 are two kinds of gauge resistors formed in the thin portion 12, and the pressure P is applied from the upper surface.
Is added, the resistance of the gauge resistance 21 increases and the resistance of the gauge resistance 22 decreases due to the piezoresistive effect. The effective part of the gauge resistance is the thick part 1 of the board.
Part of the low resistance portion 13 extending to 1 is connected to the terminal wiring portion 4, and two gauge resistors 21 and 22 are connected to a bridge circuit as shown in FIG. 61 and 62 are shield thin films provided on the insulating film 9 so as to cover the gauge resistance,
The wiring film 8 connects the outputs of the amplifiers 101 and 102. When pressure P is applied from the upper surface, the resistance of the gauge resistor 21 increases and the resistance of the gauge resistor 22 decreases. Therefore, the midpoint potential of the bridge circuit changes to positive or negative in response to the pressure P. The output changes ± ΔE.
This voltage is fed back to the shield films 61 and 62, and acts to cancel the unbalanced voltage of the bridge as described above, and rebalances the resistance of the gauge resistors 21 and 22. Therefore, the resistance change due to the pressure shown in FIG. 7B operates in the vicinity of zero where the characteristic is linear, so that the nonlinear characteristic can be improved.

【0033】また、シールド薄膜61,62は、図6
(a)に説明したように抵抗の温度係数TCRを零に合
わせる電位Esに接続されているので、周囲温度が変化
しても、ブリッジの出力変動を防止することができる。
そして、抵抗上のシールド膜電位Esを正確に保持する
ことによって外来イオンなどによる影響を排除するので
センサの出力ドリフトを防止することができる。
Further, the shield thin films 61 and 62 are formed as shown in FIG.
As described in (a), since it is connected to the potential Es for adjusting the temperature coefficient TCR of the resistance to zero, fluctuations in the output of the bridge can be prevented even if the ambient temperature changes.
By accurately holding the shield film potential Es on the resistor, the influence of extraneous ions or the like is eliminated, so that the output drift of the sensor can be prevented.

【0034】図4,図11は、半導体基板1上の薄肉部
12上の<110>方向に平行した方向と直行した方向
に形成した2種の歪感度を持つゲージ抵抗21,22及
び増幅器101,102を2組用いた例であり、動作は
前に説明したものと同じであるが、単一構成例に比べて
4倍の感度をもつ特徴がある。
FIGS. 4 and 11 show two types of strain-sensitive gauge resistors 21 and 22 and an amplifier 101 which are formed on the thin portion 12 on the semiconductor substrate 1 in a direction parallel to the <110> direction and in a direction orthogonal thereto. , 102, two sets are used, and the operation is the same as that described above, but it is characterized by having a sensitivity four times that of the single configuration example.

【0035】図5,図12は本発明の変形例で、2種類
のゲージ抵抗21,22とダミーの拡散抵抗20で形成
したブリッジ回路の中点電位部分は、それぞれ増幅器1
01,102の入力に接続され、さらに所定の標準出力
信号を得るための増幅器103に接続されており、このよ
うな構成にすることによりこの信号を外部に伝送する機
能を持たせることができる。
FIGS. 5 and 12 show a modification of the present invention, in which the midpoint potential portion of the bridge circuit formed by the two types of gauge resistors 21 and 22 and the dummy diffusion resistor 20 is the amplifier 1 respectively.
It is connected to the inputs of 01 and 102, and is further connected to the amplifier 103 for obtaining a predetermined standard output signal. With such a configuration, it is possible to have a function of transmitting this signal to the outside.

【0036】図13〜図16に本発明を別構造の圧力セ
ンサに実施した例を示す。
13 to 16 show an example in which the present invention is applied to a pressure sensor having another structure.

【0037】図13(a)に平面図、図13(b)に断
面図を示す。(100)結晶面で形成した半導体基板1
の一部は裏面からアルカリエッチング法等でダイアフラ
ム部としての薄肉部12を形成し、この上面には、圧力
によってそれぞれ抵抗変化が反対の2組のゲージ抵抗2
1,22を中心剛体15の内側に半径方向,接線方向に
それぞれ拡散形成し、ブリッジに結線する。両方のゲー
ジの接続点は、近くに形成した増幅器101,102に
それぞれ接続する。そして、これら増幅器の出力は、更
に作動増幅器103に接続し、所定の出力電圧値Eoに
増幅した後、半導体基板1の厚肉部11に形成した出力
端子51〜53から取り出される。途中増幅器101,
102の出力電圧は絶縁膜8により検出素子であるゲー
ジ抵抗21,22の上に形成されたシールド薄膜61,
62に帰還され、圧力による抵抗変化をもとに戻すよう
に作用する。
FIG. 13A shows a plan view and FIG. 13B shows a sectional view. Semiconductor substrate 1 formed of (100) crystal plane
A thin portion 12 serving as a diaphragm portion is formed from the back surface by an alkali etching method or the like on the back surface, and two sets of gauge resistors 2 having opposite resistance changes due to pressure are formed on the upper surface.
1, 22 are diffused and formed inside the central rigid body 15 in the radial direction and the tangential direction, respectively, and connected to the bridge. The connection points of both gauges are respectively connected to the amplifiers 101 and 102 formed in the vicinity. The outputs of these amplifiers are further connected to the operational amplifier 103, amplified to a predetermined output voltage value Eo, and then taken out from the output terminals 51 to 53 formed in the thick portion 11 of the semiconductor substrate 1. Intermediate amplifier 101,
The output voltage of 102 is a thin film shield 61 formed on the gauge resistors 21 and 22 which are detection elements by the insulating film 8.
It is returned to 62 and acts to restore the resistance change due to pressure.

【0038】図13(a)に示す中心剛体15は、圧力
−変位の機械的要因による非線形性を改善するために設
けられた構造であるが、増幅器101,102,103
は、半導体基板1のかなりの面積を占める中心剛体15
上に形成する。また、半導体基板1の厚肉部11は、固
定板2に接着するために形成した肉厚部である。この実
施例によれば、機械的要因による非線形性が改善される
だけでなく、前述したように、帰還で圧力による抵抗変
化が線形な領域で作動させるため、広い測定範囲の圧力
センサをコンパクトな構造で実現できる。
The central rigid body 15 shown in FIG. 13 (a) has a structure provided to improve the non-linearity due to mechanical factors of pressure-displacement.
Is a central rigid body 15 that occupies a considerable area of the semiconductor substrate 1.
Form on top. The thick portion 11 of the semiconductor substrate 1 is a thick portion formed to adhere to the fixed plate 2. According to this embodiment, not only the non-linearity due to a mechanical factor is improved, but as described above, the feedback causes the resistance change due to the pressure to operate in a linear region, so that the pressure sensor having a wide measurement range is compact. It can be realized with a structure.

【0039】図14は、温度を測定するゲージ抵抗23
の信号を増幅し、増幅された信号(電圧)をゲージ抵抗
21,22上に形成したシールド膜61に与え、温度に
よる2つの抵抗変化の不整を補正し温度影響を改善する
例である。検出素子であるゲージ抵抗21,22はゲー
ジ率の大きい<110>軸方向に、温度補償素子である
ゲージ抵抗23および増幅器101,102(に用いら
れている抵抗)はゲージ率の小さい<100>軸方向に
配列する。
FIG. 14 shows a gauge resistor 23 for measuring temperature.
In this example, the signal (1) is amplified and the amplified signal (voltage) is applied to the shield film 61 formed on the gauge resistors 21 and 22 to correct the irregularity of the two resistance changes due to temperature and improve the temperature effect. The gauge resistors 21 and 22 which are detection elements are arranged in the <110> axis direction having a large gauge factor, and the gauge resistors 23 and the amplifiers 101 and 102 (resistances used for the temperature compensation elements) which have a large gauge factor have a small gauge factor <100>. Arrange in the axial direction.

【0040】図15にゲージ抵抗21を検出素子とする
MOS構造センサの部分拡大断面図を示す。ゲージ抵抗
21上には絶縁膜9を介して薄いシールド薄膜6を形成
する。
FIG. 15 shows a partially enlarged sectional view of a MOS structure sensor using the gauge resistor 21 as a detecting element. A thin shield thin film 6 is formed on the gauge resistor 21 via an insulating film 9.

【0041】また、半導体基板上1上に形成した複数の
検出素子間を結線する配線膜8は、電気抵抗を小さくす
る必要があるため、例えば1μmと比較的厚く形成す
る。それに対しシールド膜6は、熱ヒステリシスを低減
するため0.1μm と薄くしている。また更に、電源の
最高電位が接続される基板電位との接点を持つコンタク
ト14が設けられる。
Further, the wiring film 8 for connecting the plurality of detection elements formed on the semiconductor substrate 1 needs to have a low electric resistance, and therefore is formed to be relatively thick, for example, 1 μm. On the other hand, the shield film 6 is made as thin as 0.1 μm in order to reduce thermal hysteresis. Furthermore, a contact 14 having a contact with the substrate potential to which the highest potential of the power source is connected is provided.

【0042】半導体基板1に形成するゲージ抵抗22の
安定性を図るため、一般的にその表面に酸化膜(絶縁
膜)が形成されMOS構造となっている。このため基板
電位と酸化膜上に形成したシールド膜6の電位によって
抵抗値が変化する。これは誘電体としての酸化膜に帯電
する電荷によってキャリアの通路が変化させられるため
である。基板の導電型がn型で抵抗がp型の場合、pn
接合が逆バイアスされゲージ抵抗の絶縁を確保するため
基板電位は、電源電圧の最高電位にする。
In order to ensure the stability of the gauge resistor 22 formed on the semiconductor substrate 1, an oxide film (insulating film) is generally formed on the surface thereof to form a MOS structure. Therefore, the resistance value changes depending on the substrate potential and the potential of the shield film 6 formed on the oxide film. This is because the carrier passage is changed by the electric charges on the oxide film as the dielectric. If the substrate has n-type conductivity and p-type resistance, pn
The substrate potential is set to the highest potential of the power supply voltage in order to ensure the insulation of the gauge resistance by reverse biasing the junction.

【0043】図16は、シールド膜6の代わりにチップ
表面に不純物濃度1019/cm3 以上のn+ 層65を形成
した例で、いわばMSS(Metal-Semicondurcotr-
Semicondurcotr)構造であり、n+ 層65に帰還し
て電圧を加えることにより入力圧力によって変化したゲ
ージ抵抗21の抵抗変化を元の値に戻すように制御する
ものである。この実施例の特徴は、薄肉部12の上には
絶縁膜9が無いので、半導体基板1とのバイメタル熱応
力に起因する変形を防止できることにある。このため薄
肉部12を10μmと薄くして低い圧力を測定する場合
にも、薄肉部12は熱応力によって変形しないので、直
線性や温度特性が良い。
FIG. 16 shows an example in which an n + layer 65 having an impurity concentration of 10 19 / cm 3 or more is formed on the chip surface instead of the shield film 6, so to speak, MSS (Metal-Semicondurcotr-
It is a semicondurcotr structure, and is controlled so that the resistance change of the gauge resistance 21 changed by the input pressure is returned to the original value by returning to the n + layer 65 and applying a voltage. The feature of this embodiment is that since there is no insulating film 9 on the thin portion 12, the deformation due to the bimetal thermal stress with the semiconductor substrate 1 can be prevented. Therefore, even when the thin portion 12 is thinned to 10 μm and a low pressure is measured, the thin portion 12 does not deform due to thermal stress, and thus the linearity and temperature characteristics are good.

【0044】以上、本発明について種々の実施例を用い
て説明してきたが、このような実施例によれば、 (1)非直線誤差を小さくし、ひいては測定範囲を拡大
する。
The present invention has been described above using various embodiments. According to such embodiments, (1) the non-linear error is reduced, and the measurement range is expanded.

【0045】(2)ゲージ抵抗の温度係数が零になるよ
う検出素子上の電位をバイアス電圧とし与え周囲温度変
化に影響を受けないセンサを提供する。
(2) To provide a sensor which is not affected by a change in ambient temperature by applying a potential on the detection element as a bias voltage so that the temperature coefficient of the gauge resistance becomes zero.

【0046】(3)検出素子上の電位の値を制御し、ゲ
ージ抵抗のばらつきや熱歪,組立歪などの原因で製造時
に生じるブリッジのオフセット電圧を補償する。
(3) The value of the potential on the detection element is controlled to compensate for the bridge offset voltage generated at the time of manufacture due to variations in gauge resistance, thermal strain, assembly strain, and the like.

【0047】(4)検出素子上の電位の値を所定の値に
制御保持することによって、表面イオンや水分の影響を
防止し検出素子の特性安定化を図るものである。ドリフ
トの発生原因は酸化膜表面の電位が変動することにあ
る。しかるに、表面電位の安定化を図ればドリフトを低
減できる。
(4) By controlling and holding the value of the potential on the detection element to a predetermined value, the effect of surface ions and moisture is prevented and the characteristics of the detection element are stabilized. The cause of the drift is that the potential of the oxide film surface fluctuates. However, if the surface potential is stabilized, the drift can be reduced.

【0048】という、上記の効果を挙げることができ
る。
The above effect can be obtained.

【0049】また更に、本発明の半導体センサを圧力伝
送器等に用いることにより、測定範囲が広く、周囲温度
変化の影響を受けない安定した特性を持つ伝送器を実現
できることは言うまでもない。
Further, it is needless to say that by using the semiconductor sensor of the present invention for a pressure transmitter or the like, a transmitter having a wide measurement range and stable characteristics that is not affected by changes in ambient temperature can be realized.

【0050】[0050]

【発明の効果】上述した様に本発明では、半導体基板上
に形成したゲージ抵抗を検出素子として用い、被測定量
による抵抗値変化を所定の電圧に増幅した後、ゲージ抵
抗上に帰還させることにより、この抵抗値変化を抑える
ように動作させることで、ゲージ抵抗の直線性の良い領
域で作動させる。これにより非直線誤差を小さくし、測
定範囲を拡大することができる。
As described above, according to the present invention, the gauge resistance formed on the semiconductor substrate is used as a detection element, and after the resistance value change due to the measured amount is amplified to a predetermined voltage, it is fed back to the gauge resistance. Thus, by operating so as to suppress this change in resistance value, the gauge resistance is operated in a region with good linearity. As a result, the non-linear error can be reduced and the measurement range can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本的な回路構成を示す結線図であ
る。
FIG. 1 is a connection diagram showing a basic circuit configuration of the present invention.

【図2】温度特性を改善した回路構成を示す結線図であ
る。
FIG. 2 is a wiring diagram showing a circuit configuration with improved temperature characteristics.

【図3】センサ出力を大きく得る回路構成を示す結線図
である。
FIG. 3 is a connection diagram showing a circuit configuration for obtaining a large sensor output.

【図4】センサ出力を大きく得る回路構成を示す他の結
線図である。
FIG. 4 is another wiring diagram showing a circuit configuration for obtaining a large sensor output.

【図5】ブリッジのオフセット電圧を打ち消すための回
路構成を示す結線図である。
FIG. 5 is a connection diagram showing a circuit configuration for canceling an offset voltage of a bridge.

【図6】本発明の原理を説明するゲージ抵抗特性の電圧
依存性の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of voltage dependence of gauge resistance characteristics for explaining the principle of the present invention.

【図7】本発明のセンサ断面構成図及びピエゾ抵抗ゲー
ジの動作説明図である。
7A and 7B are a sectional view of a sensor of the present invention and an operation explanatory diagram of a piezoresistive gauge.

【図8】本発明の図1のセンサレイアウト図である。FIG. 8 is a sensor layout diagram of FIG. 1 of the present invention.

【図9】本発明の図2のセンサレイアウト図である。FIG. 9 is a sensor layout diagram of FIG. 2 of the present invention.

【図10】本発明の図3のセンサレイアウト図である。10 is a sensor layout diagram of FIG. 3 of the present invention.

【図11】本発明の図4のセンサレイアウト図である。FIG. 11 is a sensor layout diagram of FIG. 4 of the present invention.

【図12】本発明の図5のセンサ断面構成図である。12 is a cross-sectional configuration diagram of the sensor of FIG. 5 of the present invention.

【図13】圧力センサに実施した他の例の構造,配線図
である。
FIG. 13 is a structure and wiring diagram of another example implemented in the pressure sensor.

【図14】圧力センサに実施した温度影響を改善する他
の例の構造,配線図である。
FIG. 14 is a structure and wiring diagram of another example for improving the influence of temperature on the pressure sensor.

【図15】MOS構造センサの部分拡大断面図である。FIG. 15 is a partially enlarged sectional view of a MOS structure sensor.

【図16】MSS構造センサの部分拡大断面図である。FIG. 16 is a partially enlarged sectional view of the MSS structure sensor.

【図17】従来の圧力センサの例を示す断面図とブリッ
ジ回路接続図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of a conventional pressure sensor and a bridge circuit connection diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…固定板、3…補強板、4…端子配
線部、8…配線膜、9…絶縁膜、11…厚肉部、12…
薄肉部、13…低抵抗部、21,22,23…ゲージ抵
抗、51〜53…出力端子、60〜62…シールド膜、
65…シールド層、71,72,73…電源、101〜
103…増幅器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Fixing plate, 3 ... Reinforcing plate, 4 ... Terminal wiring part, 8 ... Wiring film, 9 ... Insulating film, 11 ... Thick part, 12 ...
Thin portion, 13 ... Low resistance portion 21, 22, 23 ... Gauge resistance 51-53 ... Output terminal, 60-62 ... Shield film,
65 ... Shield layer, 71, 72, 73 ... Power source, 101-
103 ... Amplifier.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐瀬 昭 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Sase 882 Ichige, Ichima, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Measuring Instruments Division

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一つの導電型を有する半導体基板と、上記
半導体基板上に形成され上記半導体基板とは異なる導電
型であって圧力等の入力変化に応じて出力を変化させる
検出素子と、上記検出素子からの出力を増幅する信号処
理手段とからなる半導体センサにおいて、 上記信号処理手段によって増幅された出力を、上記検出
素子上に帰還させ、当該帰還後の上記検出素子の出力を
上記信号処理手段によって増幅し、センサ出力とするこ
とを特徴とする半導体センサ。
1. A semiconductor substrate having one conductivity type, a detection element formed on the semiconductor substrate and having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, the detection element changing an output in response to an input change such as pressure. In a semiconductor sensor comprising a signal processing means for amplifying an output from a detection element, the output amplified by the signal processing means is fed back to the detection element, and the output of the detection element after the feedback is subjected to the signal processing. A semiconductor sensor characterized by being amplified by means to obtain a sensor output.
【請求項2】第1項記載の半導体センサにおいて、 前記検出素子上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上にシールド薄膜を形成し、 前記シールド薄膜に前記信号処理手段によって増幅され
た出力を帰還させ、当該帰還後の上記検出素子の出力を
上記信号処理手段によって増幅し、センサ出力とするこ
とを特徴とする半導体センサ。
2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein an insulating film is formed on the detection element, a shield thin film is formed on the insulating film, and an output amplified by the signal processing means is output to the shield thin film. A semiconductor sensor which is fed back, and the output of the detection element after the feedback is amplified by the signal processing means to be a sensor output.
【請求項3】第1項記載の半導体センサにおいて、 前記検出素子上に、前記検出素子とは異なる導電型層を
形成し、 前記導電型層に前記信号処理手段の出力電圧を帰還さ
せ、当該帰還後の上記検出素子の出力を上記信号処理手
段によって増幅し、センサ出力とすることを特徴とする
半導体センサ。
3. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein a conductive type layer different from the detecting element is formed on the detecting element, and the output voltage of the signal processing means is fed back to the conductive type layer, A semiconductor sensor, wherein the output of the detecting element after the feedback is amplified by the signal processing means to be a sensor output.
【請求項4】第1項乃至第3項記載の半導体センサにお
いて、 前記検出素子として抵抗体を形成し、前記抵抗体上に予
め所定のバイアス電圧を与え、該バイアス電圧は前記抵
抗体の温度係数が零となる近傍の電位に接続保持される
ことを特徴とする半導体センサ。
4. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein a resistor is formed as the detection element, and a predetermined bias voltage is applied to the resistor in advance, and the bias voltage is the temperature of the resistor. A semiconductor sensor, which is connected and held at a potential near a coefficient of zero.
【請求項5】第1項乃至第3項記載の半導体センサにお
いて、 少なくとも一つの検出素子上に形成したシールド薄膜ま
たは前記検出素子とは異なる導電型層に所定の電位を与
え、 少なくとも一つの検出素子上に与えた電位を制御するこ
とによって、複数の検出素子から形成したブリッジのオ
フセット電圧を補正することを特徴とする半導体セン
サ。
5. The semiconductor sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a predetermined potential is applied to a shield thin film formed on at least one detection element or a conductive type layer different from the detection element, and at least one detection is performed. A semiconductor sensor characterized by correcting an offset voltage of a bridge formed from a plurality of detection elements by controlling an electric potential applied to the element.
【請求項6】第1項乃至第3項記載の半導体センサにお
いて、 前記半導体基板上に、圧力検出素子,温度検出素子及び
それぞれの検出素子に対応した信号処理手段を形成し、 前記温度検出素子の出力信号の変化を信号処理手段によ
って所定の電圧に変換し、 該信号処理手段による変換された所定の電圧を、シール
ド薄膜または前記半導体基板とは異なる導電型層に与え
て、圧力検出素子の温度特性を補償することを特徴とす
る半導体センサ。
6. The semiconductor sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a pressure detection element, a temperature detection element, and signal processing means corresponding to each of the detection elements are formed on the semiconductor substrate. Of the pressure detection element by applying a predetermined voltage converted by the signal processing means to a shield thin film or a conductive type layer different from the semiconductor substrate, A semiconductor sensor characterized by compensating for temperature characteristics.
【請求項7】一つの導電型を有する半導体基板と、上記
半導体基板の一部を加工した薄肉部に形成され上記半導
体基板とは異なる導電型を有する検出素子群と、上記薄
肉部から厚肉部にかけて延びる低抵抗の電流供給端子
と、複数の抵抗体をブリッジ回路に結線するための配線
膜及び上記検出素子群上に絶縁膜を介して形成したシー
ルド薄膜からなる半導体センサであって、 上記半導体基板を電源の高電位に接続し、 上記検出素子群上のシールド薄膜を上記半導体基板の厚
肉部上に延長形成し、 接続部を介して信号処理回路に接続して制御電位を与え
ることを特徴とする半導体センサ。
7. A semiconductor substrate having one conductivity type, a detection element group formed in a thin portion obtained by processing a part of the semiconductor substrate and having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, and the thin portion to the thick portion. A low resistance current supply terminal extending to the portion, a wiring film for connecting a plurality of resistors to a bridge circuit and a semiconductor sensor comprising a shield thin film formed on the detection element group via an insulating film, The semiconductor substrate is connected to the high potential of the power source, the shield thin film on the detection element group is extendedly formed on the thick portion of the semiconductor substrate, and the signal processing circuit is connected through the connection portion to give a control potential. A semiconductor sensor characterized by.
【請求項8】一つの導電型を有する半導体基板と、上記
半導体基板の一部を加工した薄肉部に形成され上記半導
体基板とは異なる導電型を有する検出素子群と、上記薄
肉部から厚肉部まで延びる低抵抗の電流供給端子と、複
数の抵抗体をブリッジ回路に結線するための低抵抗層及
び上記検出素子群上に形成した上記検出素子群とは異な
る導電型層からなる半導体センサであって、 上記半導体基板を電源の高電位に接続し、 上記検出素子群上に形成した上記検出素子群とは異なる
導電型層を延長形成して信号処理回路に接続し、制御電
位を与えることを特徴とする半導体センサ。
8. A semiconductor substrate having one conductivity type, a detection element group having a conductivity type different from that of the semiconductor substrate formed in a thin portion obtained by processing a part of the semiconductor substrate, and a thin portion from the thin portion. A low-resistance current supply terminal extending to the portion, a low-resistance layer for connecting a plurality of resistors to a bridge circuit, and a semiconductor sensor formed of a conductive type layer different from the detection element group formed on the detection element group. The semiconductor substrate is connected to a high potential of a power source, a conductive type layer formed on the detection element group different from the detection element group is extended and connected to a signal processing circuit, and a control potential is applied. A semiconductor sensor characterized by.
【請求項9】第1項記載の半導体センサにおいて、 前記信号処理手段に使用する拡散抵抗体の方向をピエゾ
抵抗係数の最小となる結晶方向にしたことを特徴とする
半導体センサ。
9. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the direction of the diffusion resistor used for the signal processing means is a crystal direction having a minimum piezoresistance coefficient.
【請求項10】第1項記載の半導体センサにおいて、 前記基板の結晶面を(100)としたことを特徴とする
半導体センサ。
10. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the crystal plane of the substrate is (100).
JP22878395A 1995-09-06 1995-09-06 Semiconductor sensor Pending JPH0972805A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22878395A JPH0972805A (en) 1995-09-06 1995-09-06 Semiconductor sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22878395A JPH0972805A (en) 1995-09-06 1995-09-06 Semiconductor sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0972805A true JPH0972805A (en) 1997-03-18

Family

ID=16881783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22878395A Pending JPH0972805A (en) 1995-09-06 1995-09-06 Semiconductor sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0972805A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001304997A (en) * 2000-04-27 2001-10-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor pressure sensor
JP2003302298A (en) * 2002-04-10 2003-10-24 Denso Corp Mechanical quantity detector
US7293466B2 (en) 2005-07-19 2007-11-13 Hitachi, Ltd. Bolt with function of measuring strain
JP2008051820A (en) * 2007-09-26 2008-03-06 Toyota Central R&D Labs Inc Semiconductor device
JP2008190970A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Mitsubishi Electric Corp Pressure sensor
US7430921B2 (en) 2003-10-06 2008-10-07 Hitachi, Ltd. Apparatus for measuring a mechanical quantity
JP2012047608A (en) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Ltd Dynamic quantity measurement equipment
JP2012127793A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Panasonic Corp Semiconductor pressure sensor
CN103063339A (en) * 2011-10-20 2013-04-24 刘胜 Silicon piezoresistive type pressure sensor chip with shielding layer
WO2016208531A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 アイシン精機株式会社 Distortion sensing device
CN114136202A (en) * 2020-09-03 2022-03-04 测量专业股份有限公司 Strain gauge and strain measurement assembly
WO2022072428A1 (en) * 2020-09-29 2022-04-07 Sensata Technologies Inc. Junction-isolated semiconductor strain gauge
US11569701B2 (en) * 2018-08-13 2023-01-31 University Of Connecticut Nanostructured insulation for electric machines

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001304997A (en) * 2000-04-27 2001-10-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Semiconductor pressure sensor
JP2003302298A (en) * 2002-04-10 2003-10-24 Denso Corp Mechanical quantity detector
US7430921B2 (en) 2003-10-06 2008-10-07 Hitachi, Ltd. Apparatus for measuring a mechanical quantity
US7770462B2 (en) 2003-10-06 2010-08-10 Hitachi, Ltd. Apparatus for measuring a mechanical quantity
US7293466B2 (en) 2005-07-19 2007-11-13 Hitachi, Ltd. Bolt with function of measuring strain
JP2008190970A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Mitsubishi Electric Corp Pressure sensor
JP2008051820A (en) * 2007-09-26 2008-03-06 Toyota Central R&D Labs Inc Semiconductor device
JP2012047608A (en) * 2010-08-27 2012-03-08 Hitachi Ltd Dynamic quantity measurement equipment
JP2012127793A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Panasonic Corp Semiconductor pressure sensor
CN103063339A (en) * 2011-10-20 2013-04-24 刘胜 Silicon piezoresistive type pressure sensor chip with shielding layer
WO2016208531A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 アイシン精機株式会社 Distortion sensing device
JP2017009490A (en) * 2015-06-24 2017-01-12 アイシン精機株式会社 Distortion detection device
US11569701B2 (en) * 2018-08-13 2023-01-31 University Of Connecticut Nanostructured insulation for electric machines
CN114136202A (en) * 2020-09-03 2022-03-04 测量专业股份有限公司 Strain gauge and strain measurement assembly
KR20220030901A (en) * 2020-09-03 2022-03-11 메저먼트 스페셜티스, 인크. Strain gauge and strain measurement assembly
JP2022042992A (en) * 2020-09-03 2022-03-15 メジャメント スペシャリティーズ, インコーポレイテッド Strain gauge and strain measurement assembly
US11933683B2 (en) 2020-09-03 2024-03-19 Te Connectivity Solutions Gmbh Strain gauge and strain measurement assembly
WO2022072428A1 (en) * 2020-09-29 2022-04-07 Sensata Technologies Inc. Junction-isolated semiconductor strain gauge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4333349A (en) Binary balancing apparatus for semiconductor transducer structures
JPS6356935B2 (en)
JP2002148131A (en) Physical quantity detector
US3956927A (en) Strain gauge transducer apparatus
JPH07103837A (en) Sensor for detecting physical amount
KR20040079323A (en) Semiconductor pressure sensor having diaphragm
JPH0972805A (en) Semiconductor sensor
US4404539A (en) Semiconductor strain gauge
JP2001272293A (en) Pressure sensor
JPH07311100A (en) Transducer circuit
US6718830B1 (en) Customized span compensation of SOI pressure sensor
US6870236B2 (en) Integrated resistor network for multi-functional use in constant current or constant voltage operation of a pressure sensor
JP2002116105A (en) Physical quantity detecting device
US6308577B1 (en) Circuit and method of compensating for membrane stress in a sensor
US6683358B1 (en) Silicon integrated accelerometer
US3739644A (en) Linearization of differential pressure integral silicon transducer
US6101883A (en) Semiconductor pressure sensor including a resistive element which compensates for the effects of temperature on a reference voltage and a pressure sensor
US4672853A (en) Apparatus and method for a pressure-sensitive device
EP1300664A1 (en) Pressure sensor
CN109374192B (en) Pressure sensor for micro-pressure measurement
Peng et al. The temperature compensation of the silicon piezo-resistive pressure sensor using the half-bridge technique
JP2895262B2 (en) Composite sensor
JP2715738B2 (en) Semiconductor stress detector
US5770965A (en) Circuit and method of compensating for non-linearities in a sensor signal
JP2001165797A (en) Semiconductor pressure sensor device