JPS61224367A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
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- JPS61224367A JPS61224367A JP6463585A JP6463585A JPS61224367A JP S61224367 A JPS61224367 A JP S61224367A JP 6463585 A JP6463585 A JP 6463585A JP 6463585 A JP6463585 A JP 6463585A JP S61224367 A JPS61224367 A JP S61224367A
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- semiconductor
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241000270708 Testudinidae Species 0.000 description 1
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- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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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。
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〕
本発明は、半導体ピエゾ抵抗ゲージを使用した半導体圧
力センサの温度補償、特に、圧力の感度に関する温度変
化、いわゆる、温度スパン変化を補償する半導体圧力セ
ンサに関するものであるー〔従来の技術〕 従来、温度スパン変化を補償する構成としては。
力センサの温度補償、特に、圧力の感度に関する温度変
化、いわゆる、温度スパン変化を補償する半導体圧力セ
ンサに関するものであるー〔従来の技術〕 従来、温度スパン変化を補償する構成としては。
抵抗、ダイオード、トランジスタ等で、電気回路的に温
度補償を行っている。たとえば、■ サーミスタによっ
て半導体ピエゾ抵抗ゲージへの供給定電圧を変化させる
。■ 感温トランジスタにより供給定電流を変化させる
。■ あるい辻、ビニ。
度補償を行っている。たとえば、■ サーミスタによっ
て半導体ピエゾ抵抗ゲージへの供給定電圧を変化させる
。■ 感温トランジスタにより供給定電流を変化させる
。■ あるい辻、ビニ。
ゾ抵抗ゲージのブリ、ジ回路を駆動する電圧源もしくは
電流源を、途中に挿入された抵抗の温度変化による抵抗
値の変化によって変化させて補償する等の構成が採用さ
れている。
電流源を、途中に挿入された抵抗の温度変化による抵抗
値の変化によって変化させて補償する等の構成が採用さ
れている。
しかしながら、このようなものにおいては、電気回路上
の構成が複雑となる。
の構成が複雑となる。
本発明は、この問題点を解決する亀のである。
〔発明が解決しようとする問題点〕 ゛本発明の目的
は、温度スパン変化の小さな半導体圧力センサを提供す
るにある。
は、温度スパン変化の小さな半導体圧力センサを提供す
るにある。
この目的を達成するために１本願は半導体基板と、該半
導体基板に接合された半導体よりなるセンサチップと、
該センサチップに設けられ該センサチップに測定ダイア
フラムが形成される凹部とを具備する半導体圧力センサ
において、前記半導体基板と前記センサチップとの一方
又は双方に設けられ九そシ部と、前記ダイアフラム部に
設けられた第１ピエゾ抵抗素子と、前記センサーチップ
にそシ部に対応して設けられた第２ピエゾ抵抗素子と、
該第２ピエゾ抵抗素子と前記第１ピエゾ抵抗素子との出
力の比を演算する演算回路とを具備したことを特徴とす
る半導体圧力センナを構成した亀のである。
導体基板に接合された半導体よりなるセンサチップと、
該センサチップに設けられ該センサチップに測定ダイア
フラムが形成される凹部とを具備する半導体圧力センサ
において、前記半導体基板と前記センサチップとの一方
又は双方に設けられ九そシ部と、前記ダイアフラム部に
設けられた第１ピエゾ抵抗素子と、前記センサーチップ
にそシ部に対応して設けられた第２ピエゾ抵抗素子と、
該第２ピエゾ抵抗素子と前記第１ピエゾ抵抗素子との出
力の比を演算する演算回路とを具備したことを特徴とす
る半導体圧力センナを構成した亀のである。
以下、実施例について説明する。
第１図は本発明の一実施例の組立斜視図である。
図において、１は半導体基板、１１は半導体基板ｌの一
面側に設けられたガラス薄膜である。２は半導体基板Ｉ
Ｋ接合された半導体よりなるセンサチップである。２１
はセンサチップ２に設けられ、センサチップ２に測定ダ
イアフラム２２が形成される凹部で、半導体基板１と基
準圧Ｐｓの導入される基準室を構成する。２３は第２図
に示す如く、センサチップ２に設けられたそり部である
。３は測定ダイアフラム２２に設けられた第１せん新形
ピエゾ抵抗素子である。４はそり部２３に設けられた第
２せん新形ピエゾ抵抗素子である。第１せん新形ピエゾ
抵抗素子３と第２せん新形ピエゾ抵抗素子４との出力の
比が演算回路５（図示せず）により演算される。
面側に設けられたガラス薄膜である。２は半導体基板Ｉ
Ｋ接合された半導体よりなるセンサチップである。２１
はセンサチップ２に設けられ、センサチップ２に測定ダ
イアフラム２２が形成される凹部で、半導体基板１と基
準圧Ｐｓの導入される基準室を構成する。２３は第２図
に示す如く、センサチップ２に設けられたそり部である
。３は測定ダイアフラム２２に設けられた第１せん新形
ピエゾ抵抗素子である。４はそり部２３に設けられた第
２せん新形ピエゾ抵抗素子である。第１せん新形ピエゾ
抵抗素子３と第２せん新形ピエゾ抵抗素子４との出力の
比が演算回路５（図示せず）により演算される。
以上の構成において、本願装置は、第２図（４）に示す
如く、半導体基板１とセンサチップ２を作り、第２図ω
）Ｋ示す如く半導体基板１とセンサチップ２とを、加熱
炉６中で、温度Ｔが３５°〜５００℃の雰囲気で、半導
体基板１とセンサチップ２との間に、電圧Ｖを１００〜
１５０Ｖ、３〜５分間印加して、第２因り）に示す如く
、いわゆる陽極接合によって。
如く、半導体基板１とセンサチップ２を作り、第２図ω
）Ｋ示す如く半導体基板１とセンサチップ２とを、加熱
炉６中で、温度Ｔが３５°〜５００℃の雰囲気で、半導
体基板１とセンサチップ２との間に、電圧Ｖを１００〜
１５０Ｖ、３〜５分間印加して、第２因り）に示す如く
、いわゆる陽極接合によって。
組み立てる。この場合、第２ピエゾ抵抗素子４には、半
導体基板ｌとセンサチップ２との接合により、そシ部２
３のそシの程度に対応した応力σ、が発生する。
導体基板ｌとセンサチップ２との接合により、そシ部２
３のそシの程度に対応した応力σ、が発生する。
而して、第１せん新形ピエゾ抵抗素子３は下記の出力Ｅ
３が得られる。
３が得られる。
■定電流ｉで駆動された場合の出力Ｅｉ３は。
Ｅ ｔ３ ＝ｉ Ｒｓ。π。ＫＩＰ （１＋ｆ（ｔ））
（１＋ｇ（ｔ）） （１）ここで、Ｒ：基準温度
でのシート抵抗 Ｏ π。：基準温度でのピエゾ抵抗係数 π に、：定数 ｆ（ｔ＞＝＝αＩｔ＋α２ｔ２十町・・α・＝ｉ次の抵
抗温度係数（ｉ＝１．２・・・）鳳 ｔ；温度（基準温度からの差で表 わす） ｇ （ｔ） ＝βＩｔ＋β２ｔ２＋・・・・・・βｔ’
１次のπの温度係数（ｉ＝１ 、２・・・）Ｐ ；入
力圧 ■定電圧ＶＳで駆動された場合の出力Ｅｖ３は、Ｅｖ３
＝ 、 ｖｓπｏＫ２ Ｐ （１＋ ｇ（ｔ） ）
（２）ここで、 ｔ：ゲージ長 Ｗ：ゲージ幅 に２：定数 （１）式、（２）式のいずれの場合についても出力は温
度によって変化する。
（１＋ｇ（ｔ）） （１）ここで、Ｒ：基準温度
でのシート抵抗 Ｏ π。：基準温度でのピエゾ抵抗係数 π に、：定数 ｆ（ｔ＞＝＝αＩｔ＋α２ｔ２十町・・α・＝ｉ次の抵
抗温度係数（ｉ＝１．２・・・）鳳 ｔ；温度（基準温度からの差で表 わす） ｇ （ｔ） ＝βＩｔ＋β２ｔ２＋・・・・・・βｔ’
１次のπの温度係数（ｉ＝１ 、２・・・）Ｐ ；入
力圧 ■定電圧ＶＳで駆動された場合の出力Ｅｖ３は、Ｅｖ３
＝ 、 ｖｓπｏＫ２ Ｐ （１＋ ｇ（ｔ） ）
（２）ここで、 ｔ：ゲージ長 Ｗ：ゲージ幅 に２：定数 （１）式、（２）式のいずれの場合についても出力は温
度によって変化する。
次に、第２せん新形ピエゾ抵抗素子４においては、下記
の出力Ｅ４が得られる。
の出力Ｅ４が得られる。
■定電流ｉで駆動された場合の出力Ｅｉ４はＥ−−ｉＲ
’ １１’ Ｋ’σ（１＋ ｆ（ｔ）） （１＋ｇ（
ｔ）） （３）１４ ｓｏ ｏ
１ ｓＲ′二基準基準温度シート抵抗 Ｏ π′；基準温度でのピエゾ抵抗係数π′Ｋ′１；定数 σ：基板ｌとセンサチップ２との接合によシ生じた応力 ■定電圧Ｖ８で駆動された場合の出力Ｅｖ４は、Ｅｖ４
” ン’ ｖｓ札に２σ、（１＋ｇ（ｔ）ｌ
（４）ここで。
’ １１’ Ｋ’σ（１＋ ｆ（ｔ）） （１＋ｇ（
ｔ）） （３）１４ ｓｏ ｏ
１ ｓＲ′二基準基準温度シート抵抗 Ｏ π′；基準温度でのピエゾ抵抗係数π′Ｋ′１；定数 σ：基板ｌとセンサチップ２との接合によシ生じた応力 ■定電圧Ｖ８で駆動された場合の出力Ｅｖ４は、Ｅｖ４
” ン’ ｖｓ札に２σ、（１＋ｇ（ｔ）ｌ
（４）ここで。
ｗ′：ゲージ長
ｔ′；ゲージ幅
に′２：定数
次Ｋ、演算回路５においては、下記の出力Ｅ５が得られ
る。
る。
■定電流ｉで駆動された場合の出力Ｅｉ５は。
Ｃｉ：比例定数
■定電圧Ｖｓで駆動された場合の出力Ｉ！ｖ５は、Ｃ：
比例定数 以上の如くして、応力σ８を生ぜしめ、応力σ、に応じ
た出力を出力する第２せん新形ゲージ４を配置し、第１
せん新形ゲージ３と第２せん新形ゲージ４との出力の比
を演算することにより、圧力Ｐの感度に関する温度変化
（１＋ｇ（ｔ））の項を補償することができる。
比例定数 以上の如くして、応力σ８を生ぜしめ、応力σ、に応じ
た出力を出力する第２せん新形ゲージ４を配置し、第１
せん新形ゲージ３と第２せん新形ゲージ４との出力の比
を演算することにより、圧力Ｐの感度に関する温度変化
（１＋ｇ（ｔ））の項を補償することができる。
この結果。
■ 従来の温度補償手段として行われている。
抵抗・ダイオード・トランジスタ等によるセンサチップ
ごとの補償を必要としない。したがって、電気的構成が
簡単になると同時に、調整工数が大幅に減少し、コスト
が下がる。
ごとの補償を必要としない。したがって、電気的構成が
簡単になると同時に、調整工数が大幅に減少し、コスト
が下がる。
■ 第１せん新形ゲージ３と第２せん新形ゲージ４は、
拡散等によシ、同じ工程で同時に作ることができる°の
で、温度係数α、βのばらつきが小さく、精度のよい補
償効果が得られる。
拡散等によシ、同じ工程で同時に作ることができる°の
で、温度係数α、βのばらつきが小さく、精度のよい補
償効果が得られる。
■ 応力σ３を、センサチップ２と基板ｌとの接合とい
う、物理的に発生する。応力の原因が明らかな屯の（セ
ンサチップ２と基板ｌの接合面のそ夛）によりて作るの
で、確実に、高い信頼性をもって応力σ３を作る事がで
きる。
う、物理的に発生する。応力の原因が明らかな屯の（セ
ンサチップ２と基板ｌの接合面のそ夛）によりて作るの
で、確実に、高い信頼性をもって応力σ３を作る事がで
きる。
■ 機械的・電気的構成が簡単なので、低コスト、高信
頼性が実現できる。
頼性が実現できる。
第３図は本発明の他の実施例の組立構成説明図である。
本実施例においては、そシ部１２を半導体基板ＩＫ設け
たものである。
たものである。
なお、前述の実施例においては、基板ｌとセンサチップ
２との接合は、陽極接合によって接合すると説明したが
、これた限ることは表〈、たとえば、低融点ガラスによ
る接合であってもよいことは勿論である。
２との接合は、陽極接合によって接合すると説明したが
、これた限ることは表〈、たとえば、低融点ガラスによ
る接合であってもよいことは勿論である。
また、感圧ゲージについては、第１．第２せん新形ピエ
ゾ抵抗素子３，４を使用すると説明したが、これに限る
ことはなく、引張り又は圧縮応力に比例した出力を出力
するピエゾ抵抗ゲージを使用してもよい、ことは勿論で
ある。
ゾ抵抗素子３，４を使用すると説明したが、これに限る
ことはなく、引張り又は圧縮応力に比例した出力を出力
するピエゾ抵抗ゲージを使用してもよい、ことは勿論で
ある。
また、感圧素子は各に１ゲージを使用するものＫついて
説明したが、第４図に示す如く、固定抵抗Ｒを二個使用
した２ゲ一ジ方式、あるいは、第５図に示す如く４ゲー
ジを用いたフルブリッジ方式を採用してもよいことは勿
論である。
説明したが、第４図に示す如く、固定抵抗Ｒを二個使用
した２ゲ一ジ方式、あるいは、第５図に示す如く４ゲー
ジを用いたフルブリッジ方式を採用してもよいことは勿
論である。
また、そり部は、半導体基板１又はセンサチ。
プ２の接合面側の一方のみでなく、半導体基板１とセン
サチップ２の双方に設けられてもよいことは勿論である
。
サチップ２の双方に設けられてもよいことは勿論である
。
また、第２せん新形ピエゾ抵抗素子４に対応する半導体
基板１又はセンサチップ２の部分全体がそった形のもの
であってもよいことは勿論である。
基板１又はセンサチップ２の部分全体がそった形のもの
であってもよいことは勿論である。
以上説明したように１本発明は半導体基板に、測定ダイ
アフラムを一部に有するセンサチップを固定する半導体
圧力センサにおいて、半導体基板とセンサチップの一方
又は双方にそり部を設け、測定ダイアフラムに設けた第
１ピエゾ抵抗素子と。
アフラムを一部に有するセンサチップを固定する半導体
圧力センサにおいて、半導体基板とセンサチップの一方
又は双方にそり部を設け、測定ダイアフラムに設けた第
１ピエゾ抵抗素子と。
そり部に対応するセンサチップの位置に第２ピエゾ抵抗
素子を設け、第１ピエゾ抵抗素子と第２ピエゾ抵抗素子
との出力の比を演算して、測定圧を測定するようＫした
。
素子を設け、第１ピエゾ抵抗素子と第２ピエゾ抵抗素子
との出力の比を演算して、測定圧を測定するようＫした
。
この結果、■ 温度補償手段としての電気的構成が簡単
になると同時に、調整工数が大幅に減少し、コストが下
がる。■ 第１．第２ピエゾ抵抗素子は同工程で作るこ
とができるので、温度係数のばらつきが少く、精度のよ
い補償効果が得られる。■ 第２ピエゾ抵抗素子に作用
する応力は。
になると同時に、調整工数が大幅に減少し、コストが下
がる。■ 第１．第２ピエゾ抵抗素子は同工程で作るこ
とができるので、温度係数のばらつきが少く、精度のよ
い補償効果が得られる。■ 第２ピエゾ抵抗素子に作用
する応力は。
そり部に依存するので、確実に、高信頼性の応力を作る
ことができる。■ 機械的、電気的構成が簡単なので、
低コスト、高信頼性の圧力センサが実現できる。
ことができる。■ 機械的、電気的構成が簡単なので、
低コスト、高信頼性の圧力センサが実現できる。
したがって、本発明によれば、温度スパン変化の小さな
半導体圧力センサを実現することができる。
半導体圧力センサを実現することができる。
第１図は本発明の一実施例の組立斜視図、第２図は第１
図０組立説明図、第３図は本発明の他の実施例の組立説
明図、第４図、第５図は本発明の別の実施例の要部構成
説明図である。 】・・・半導体基板、１１・・・ガラス薄膜、 １２・
・・そシ部。 ２・・・センサチップ、２１・・・凹部、２２・・・測
定ダイアフラム、２３・・・そり部、３・・・第１せん
新形ピエゾ抵抗素子、４・・・第２せん新形ピエゾ抵抗
素子、５・・・演算回路。 代理人 弁理士 小 沢 信 助・、−じ／′ 第１図
図０組立説明図、第３図は本発明の他の実施例の組立説
明図、第４図、第５図は本発明の別の実施例の要部構成
説明図である。 】・・・半導体基板、１１・・・ガラス薄膜、 １２・
・・そシ部。 ２・・・センサチップ、２１・・・凹部、２２・・・測
定ダイアフラム、２３・・・そり部、３・・・第１せん
新形ピエゾ抵抗素子、４・・・第２せん新形ピエゾ抵抗
素子、５・・・演算回路。 代理人 弁理士 小 沢 信 助・、−じ／′ 第１図
Claims (1)
- 半導体基板と、該半導体基板に接合された半導体より
なるセンサチップと、該センサチップに設けられ該セン
サチップに測定ダイアフラムが形成される凹部とを具備
する半導体圧力センサにおいて、前記半導体基板と前記
センサチップとの一方又は双方に設けられたそり部と、
前記ダイアフラム部に設けられた第１ピエゾ抵抗素子と
、前記センサーチップにそり部に対応して設けられた第
２ピエゾ抵抗素子と、該第２ピエゾ抵抗素子と前記第１
ピエゾ抵抗素子との出力の比を演算する演算回路とを具
備したことを特徴とする半導体圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6463585A JPS61224367A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6463585A JPS61224367A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 半導体圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224367A true JPS61224367A (ja) | 1986-10-06 |
| JPH0554707B2 JPH0554707B2 (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=13263922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6463585A Granted JPS61224367A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61224367A (ja) |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP6463585A patent/JPS61224367A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0554707B2 (ja) | 1993-08-13 |
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