JPS60258972A - 半導体圧力センサの温度補償方法 - Google Patents

半導体圧力センサの温度補償方法

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Publication number
JPS60258972A
JPS60258972A JP11521084A JP11521084A JPS60258972A JP S60258972 A JPS60258972 A JP S60258972A JP 11521084 A JP11521084 A JP 11521084A JP 11521084 A JP11521084 A JP 11521084A JP S60258972 A JPS60258972 A JP S60258972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gauge
resistor
zero
coefficient
temperature
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
JP11521084A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Okada
和広 岡田
Shinji Tanikawara
谷川原 進二
Akio Shimomura
昭夫 下村
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.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura 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 Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP11521084A priority Critical patent/JPS60258972A/ja
Publication of JPS60258972A publication Critical patent/JPS60258972A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工業計測、家庭電気、自動車等各種の分野
において用いられる半導体圧力センサの温度補償方法に
関する。
〔従来技術〕
半導体圧力センサの設計においては、温度特性をいかに
良くするかが重要な問題となる。この温度特性としては
1次の各種のものが知られている。
(1) ダイヤフラム上に形成されたゲージ抵抗の温度
係数のばらつきに基づく温度特性。
(2)St(シリコン)基板と5i02tSi3N4等
の保護膜の熱膨張係数の違いに基づく温度特性。
(3)St基板と台座および接着剤の熱膨張係数の違い
に基づく温度特性。
(4)周囲温度に基づく検出感度の変化特性、すなわち
感度温度特性(スパンドリフト)。なお、この感度温度
特性は、ピエゾ抵抗係数(検出圧力の変化とゲージ抵抗
値の変化との関係を定める係数)の温度特性と、ゲージ
抵抗値の温度特性の違いに基づいて生じる。
そして、この発明は上記(4)の感度温度特性を改善す
る温度補償方法に関する。
従来、この感度温度特性を良くする温度補償方法として
、ゲージ抵抗の不純物濃度を調整する方法が知られてい
る。以下、この方法を説明する。
第5図はP型シリコンの場合のピエゾ抵抗係数π44の
温度特性を示す図であり、この図において横軸は周囲温
度T、たて軸はピエゾ抵抗係数π44である。そして1
曲線tl、t2.t3が各々、不細物濃度N(i”)が
3X1018.5X1019゜3×10 の場合の温度
特性を示している。また、第6図はピエゾ抵抗係数π4
4と不純物濃度Nとの関係を示す図である。第5図に示
すように、ピエゾ係数π44は負の温度係数を有し、ま
たその大きさは第6図に示すように、不純物濃度Nに依
存する。一方、ゲージ抵抗値の温度係数は常温で正の値
をとる。したがって、ゲージ抵抗の不純物濃度を調整す
ることに工りピエゾ係数π44の温度係数を適切な値に
設定すれば、感度温度特性をほぼ零とすることが可能に
なる。
いま、ダイヤフラム上に形成された9個のゲージ抵抗に
よってブリッジ回路を構成し、そのブリッジ回路を定電
t& I K工って駆動した時、被検出圧力の変化に基
づくブリッジ回路の出力の変化ΔVは、ゲージ抵抗値の
変化をΔRとすると(簡略のため、ブリッジ回路生瓦い
の対辺の抵抗値変化を+ΔR9−ΔRとする)、 ΔV=ΔR1・・・・・・・・・・・・(1)なる式に
エリ近似される。この(1)式において、ΔRは、ウェ
ハの結晶面方位t−(110)、ゲージ抵抗の方向を(
110)とすると。
但し、σr =応力(単位面積尚りの被検出圧力) R:ゲージ抵抗値 なる式により表わされ、また、この(2)式におけるπ
44.Rは各々1次の温度係数のみを考えると。
πローπ’44(1−αT) ・・・・・・・・・・・
・(3)R=R’(1+βT) ・・・・・・・・・・
・・(4)なる式により表わされる。ここで、α、βは
各々ゲージ抵抗の不純物濃度Nに依存する係数である。
この(3)、 (4)式を(2)式に代入し1次いで(
2)式を(1)式に代入すれば、 1 、 。
Δ■中iσ、π44RI (1+(β−α)T)・・・
・・・(5)なる式が得られる。すなわち、β=αとな
るように不純物濃度Nを設定すれば、ΔVは周囲温度T
に無関係となり、感度温度特性を零とすることができる
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、第5図から明らかなLうにゲージ抵抗の不純
物濃度Nの大小はピエゾ係数π44に大きな影響を与え
、言い換えれば、センサの検出感度に大きな影響を与え
る。したがって、センサの設計時においては、不純物濃
度Nを検出感度との関連において定めたいという要望が
ある。しかしながら、上述した従来の方法にあっては、
不純物濃度Nが感度温度特性との関連において定められ
てしまい、この結果、設計の自由度が大きく制限される
〔発明の目的〕
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
はゲージ抵抗の不純物濃度の調整によらないで感度温度
特性をほぼ零とすることができ、したがって、設計の自
由度を大幅に向上させることができる半導体圧力センサ
の温度補償方法を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
この発明の発明者は、ピエゾ抵抗係数π44の温度係数
Atがゲージ抵抗の方向に工9変化することを見出した
。ここで、ゲージ抵抗の方向とは。
ゲージ抵抗の長手方向(共通中心軸の方向)であり、第
1図における符号1をダイヤフラム、2をゲージ抵抗と
すれば、同図に示す矢印Y方向をゲージ抵抗の方向とい
う。
第2図はゲージ抵抗の方向(横軸)と温度係数At(た
て軸)との関係を示す図であり、この図はゲージ抵抗の
方向かく110ンの場合f、0°として示している。こ
の図に示すように、ゲージ抵抗の方向を変えると、ピエ
ゾ抵抗係数π44の温度係数Atが変化し、した°がっ
て、従来の表向不純物濃度を調整する代わりに、ゲージ
抵抗の方向を調整することによって感度温度特性をほぼ
零とすることが可能となる。
〔実施例〕
第3図はP−8i(110)面に、(110>方向にゲ
ージ抵抗を配列し、表面濃度を2、5 X 1018/
evil 、ダイヤフラムの厚さを50 Jim、ゲー
ジ抵抗値を2にΩとし、これを1mAの定電流で駆動し
た時の30℃〜0℃の感度温度特性を測定し、グラフ化
した図である。この図において。
横軸は方向が(110)の場合をOoとしたゲージ抵抗
の方向であり、たて軸は周囲温度Tが0℃の時と、30
℃の時との検出感度の差りである。この図から明らかな
ように、ゲージ抵抗の方向がθ。
の時感度温度特性が零となり、言い換えれば、ゲージ抵
抗の方向をθ°とすることにエリ、圧力センサの感度温
度特性を零とすることができる。
第9図は、上述した各圧力センサのスパン(感度)Sを
測定し、グラフ化した図である。この図に示すように、
ゲージ抵抗の方向をθ°とすると。
スパンが幾分低下するが、実用上問題になるほどではな
い。
〔発明の効果〕
1メ上説明したように、この発明によればゲージ抵抗の
不純物濃度の調整によらないで感度温度時) 性をほぼ
零とすることができ、この結果、設計の自由度を大幅に
向上させることができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第7図は半導体圧力センサにおけるゲージ抵抗の配置お
よびゲージ抵抗の方向を示す図、第β図はゲージ抵抗の
方向とピエゾ抵抗係数の温度係数Atとの関係を示す図
、第3図はゲージ抵抗の方向と感度温度特性との関係を
示す図、第7図はゲージ抵抗の方向とスパンとの関係を
示す図、第5図は表面濃度による周囲温度Tとピエゾ抵
抗係数π44との関係を示す図、第4図はゲージ抵抗の
不純物濃度Nとピエゾ抵抗係数との関係を示す図である
。 1・・・・・・ダイヤフラム、2・・・・・・ゲージ抵
抗、Y・・・・・・ゲージ抵抗の方向。 出願人藤倉電線株式会社 (auAp/、田0)、、OIXセF1■ ψ 〉 の ψ ぐ 〜 ε

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 周囲温度に基づく感度の変化を補償する半導体圧力セン
    サの温度補償方法において、ダイヤフラムに形成するゲ
    ージ抵抗の方向を、感度温度特性がほぼ零になる方向と
    することを特徴とする半導体圧力センナの温度補償方法
JP11521084A 1984-06-05 1984-06-05 半導体圧力センサの温度補償方法 Pending JPS60258972A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11521084A JPS60258972A (ja) 1984-06-05 1984-06-05 半導体圧力センサの温度補償方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11521084A JPS60258972A (ja) 1984-06-05 1984-06-05 半導体圧力センサの温度補償方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60258972A true JPS60258972A (ja) 1985-12-20

Family

ID=14657085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11521084A Pending JPS60258972A (ja) 1984-06-05 1984-06-05 半導体圧力センサの温度補償方法

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JP (1) JPS60258972A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61267372A (ja) * 1985-05-22 1986-11-26 Yokogawa Electric Corp 半導体圧力センサ及び圧力測定装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5217780A (en) * 1975-07-04 1977-02-09 Hitachi Ltd Pressure convertor with semi-conductor elements
JPS53126880A (en) * 1977-04-13 1978-11-06 Hitachi Ltd Silicon diaphragm type strain gauge
JPS5437754A (en) * 1977-08-30 1979-03-20 Canon Inc Fixing device

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