JPS6173382A - 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Info
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- JPS6173382A JPS6173382A JP19546884A JP19546884A JPS6173382A JP S6173382 A JPS6173382 A JP S6173382A JP 19546884 A JP19546884 A JP 19546884A JP 19546884 A JP19546884 A JP 19546884A JP S6173382 A JPS6173382 A JP S6173382A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
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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、拡散歪抵抗体を用いた半導体圧力センサの温
度補償方法に関するものである。
度補償方法に関するものである。
〈従来技術〉
測定プリツノ、例えばシリコン単結晶ダイアフラム上に
形成された、拡散歪抵抗体ブリツノによる高感度半導体
圧力センサの温度特性は、例えば第２図に示されるよう
な関係にある。
形成された、拡散歪抵抗体ブリツノによる高感度半導体
圧力センサの温度特性は、例えば第２図に示されるよう
な関係にある。
すなわち、温度（雰囲気温度）が高くなるにつれて（但
し、Ｔ３ ＜ Ｔ２ ＜ ＴＩ ）抵抗体ブリ７ノの出
力電圧（定電流通電方式）は減少傾向全示し、同時に零
点位置も変化する特性金示すこともある。
し、Ｔ３ ＜ Ｔ２ ＜ ＴＩ ）抵抗体ブリ７ノの出
力電圧（定電流通電方式）は減少傾向全示し、同時に零
点位置も変化する特性金示すこともある。
さらに微視的にはこの出力一温度特性は非線形性を示す
。
。
零点温度特性はプリツノを構成する拡散歪グーゾ間の抵
抗温度係数相互の僅かな差によって発生し、一般に高精
度の半導体圧カセンサ金冥現するには温度補償が不可欠
であって、種々の温度補償回路が考えられている◎ 第３図、第４図はその１例全示すものである。
抗温度係数相互の僅かな差によって発生し、一般に高精
度の半導体圧カセンサ金冥現するには温度補償が不可欠
であって、種々の温度補償回路が考えられている◎ 第３図、第４図はその１例全示すものである。
第３図にあっては、拡散歪抵抗体（Ｒ１，Ｒ２＋Ｒａ
、Ｒ４）に直列抵抗（ｒｌ、ｒ２）を介挿することによ
り零点温度補償をなしている。
、Ｒ４）に直列抵抗（ｒｌ、ｒ２）を介挿することによ
り零点温度補償をなしている。
この直列抵抗は、拡散歪抵抗体の抵抗温度係数と異なる
抵抗温度係数をもつ、例えば、サーミスタ、金属薄膜抵
抗、拡散抵抗などであって、隣辺の直列抵抗はブリッジ
出力レベル変化の補償にするために介挿されている。
抵抗温度係数をもつ、例えば、サーミスタ、金属薄膜抵
抗、拡散抵抗などであって、隣辺の直列抵抗はブリッジ
出力レベル変化の補償にするために介挿されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この温度補償回路には次のような欠点が
ある。まずブリッジ回路に他の抵抗を介挿すると、調整
工程で既に決定された値に影響が及び再調整が必要とな
る＠ 次に、この温度補償回路の構成では非線形性を満足に補
償することができない。非線形性は拡散歪抵抗体の抵抗
値が温度に対して直線的に変化しないことに起因して生
ずるもので、補償抵抗ｒ、＋ｒ２の挿入によって非直線
性を相殺するのは非常に困難である。
ある。まずブリッジ回路に他の抵抗を介挿すると、調整
工程で既に決定された値に影響が及び再調整が必要とな
る＠ 次に、この温度補償回路の構成では非線形性を満足に補
償することができない。非線形性は拡散歪抵抗体の抵抗
値が温度に対して直線的に変化しないことに起因して生
ずるもので、補償抵抗ｒ、＋ｒ２の挿入によって非直線
性を相殺するのは非常に困難である。
第４図に示す温度補償回路は、上述の補償回路の有する
欠点を幾分か解消したものであって、温度補償用抵抗と
して温度特性が良好な金属皮膜抵抗ｒ＋ ＋ ｒ２を拡
散抵抗と血判に接続し、さらに同様な特性の零点調整用
抵抗ｒ３を出力に対し直列に挿入している。
欠点を幾分か解消したものであって、温度補償用抵抗と
して温度特性が良好な金属皮膜抵抗ｒ＋ ＋ ｒ２を拡
散抵抗と血判に接続し、さらに同様な特性の零点調整用
抵抗ｒ３を出力に対し直列に挿入している。
この構成は、並列抵抗を適当に選択することによって拡
散抵抗の温度係数を減少させ得るから、非線形性も大幅
に改善さｎる。
散抵抗の温度係数を減少させ得るから、非線形性も大幅
に改善さｎる。
しかし、実際にはスパン量等の仕様を考慮（７て、３つ
の補償抵抗値を計算するだめのアルゴリズムが非常に複
雑でちゃ、生産性の面で非常な問題を有する・以上示し
たように温度補償に補償抵抗を用いる方法には種々の欠
点がある。
の補償抵抗値を計算するだめのアルゴリズムが非常に複
雑でちゃ、生産性の面で非常な問題を有する・以上示し
たように温度補償に補償抵抗を用いる方法には種々の欠
点がある。
ところで、上記のように圧力センサチップ全体の温度が
平衡して変化する際の出力変化以外にも拡散歪抵抗の不
均一性、抵抗温度係数の不均一性等によるところ通電ド
リフト、すなわち、通電開始時からセンサチップ全体の
温度がバランスするまでに生ずる出力変化が表わ几る。
平衡して変化する際の出力変化以外にも拡散歪抵抗の不
均一性、抵抗温度係数の不均一性等によるところ通電ド
リフト、すなわち、通電開始時からセンサチップ全体の
温度がバランスするまでに生ずる出力変化が表わ几る。
このため、出力が安定するために数分必要とする。
いずれにしても、これまでの温度補償口路では、安定し
た特性を示す高精度の半導体圧力センサを実現すること
は極めて困難である。
た特性を示す高精度の半導体圧力センサを実現すること
は極めて困難である。
く問題を解決するための手段〉
そこで、本発明にありては、上記の如き問題点を大幅に
解消した温度補償方法を提供するものであって、使用時
の圧力センサの温度を、発熱体によって高温に好ましく
は５０℃〜６０℃に維持することにより温度による特性
の変化を防止しようとするものである。
解消した温度補償方法を提供するものであって、使用時
の圧力センサの温度を、発熱体によって高温に好ましく
は５０℃〜６０℃に維持することにより温度による特性
の変化を防止しようとするものである。
く作 用〉
高温に加熱するため、通電開始時の拡散抵抗体の発熱に
よる拡散抵抗の変化が極めて少なくなる。
よる拡散抵抗の変化が極めて少なくなる。
また、低温よりもむしろ高温に維持することによって、
周囲の温度変化による出力変動中が狭くなる。
周囲の温度変化による出力変動中が狭くなる。
〈実施例〉
第１図は本発明の一実施例である。
本図では、シリコン単結晶のダイヤフラム面２に形成さ
ｎた四個の拡散抵抗（Ｒ４ｒ Ｒ２ｒ Ｒｓ ｅＲ４）
の周囲に、発熱体（ＲＡ Ｉ Ｒ１１ｌ Ｒｃｌ ＲＤ
）を配置している。
ｎた四個の拡散抵抗（Ｒ４ｒ Ｒ２ｒ Ｒｓ ｅＲ４）
の周囲に、発熱体（ＲＡ Ｉ Ｒ１１ｌ Ｒｃｌ ＲＤ
）を配置している。
この発熱体は、例えば拡散歪抵抗体と同じプロセスでシ
リコン表面に熱拡散により作シ込まれた不純物拡散抵抗
体であって、各抵抗体の端部は金属′ｋＬ極部である。
リコン表面に熱拡散により作シ込まれた不純物拡散抵抗
体であって、各抵抗体の端部は金属′ｋＬ極部である。
表面のパシベーション膜、各抵抗体のコネクション等は
省略しであるが、ダイヤフラムを囲むようにリング状に
形成してもよい。
省略しであるが、ダイヤフラムを囲むようにリング状に
形成してもよい。
該発熱体への通電は、歪抵抗体の通１１Ｌ開始と同時に
するか、あるいは通電開始前の所定の時間からあらかじ
め通電し、予熱することにより、シリコン単結晶チップ
乃至圧力センサ容器内部を昇温させる。温度制御は拡散
抵抗体である発熱体の温度−抵抗特性をモニターするか
、あるいはシリコン結晶面近傍に図示しない感温素子を
配置することによってなさｎる。
するか、あるいは通電開始前の所定の時間からあらかじ
め通電し、予熱することにより、シリコン単結晶チップ
乃至圧力センサ容器内部を昇温させる。温度制御は拡散
抵抗体である発熱体の温度−抵抗特性をモニターするか
、あるいはシリコン結晶面近傍に図示しない感温素子を
配置することによってなさｎる。
加熱温度は、実験的に約５０℃〜６０℃が好ましい。
こｎ以上の温度では圧力センサの省化が著るしく、これ
以下の温度では通常使用さｎる大気温度の変化の影響を
受は易い。
以下の温度では通常使用さｎる大気温度の変化の影響を
受は易い。
本実施例に示される如くシリコン単結晶面に作りつけの
拡散抵抗発熱体を設ける構底例は、歪抵抗体に対して直
接加熱的であるから熱効率に＆ｎて―る。
拡散抵抗発熱体を設ける構底例は、歪抵抗体に対して直
接加熱的であるから熱効率に＆ｎて―る。
本発明の他の実施例としては、特に図示しないが、圧力
センサのメタルキャッグ答器中にヒーター等の発熱体を
設け、シリコン単結晶面を間接的に加熱してもよい。
センサのメタルキャッグ答器中にヒーター等の発熱体を
設け、シリコン単結晶面を間接的に加熱してもよい。
く効 果〉
以上詳細に説明したように、本発明の温度補償方法によ
れば、歪抵抗体に対して、補償抵抗を接続しなくてすむ
から、補償抵抗値決定めための複雑な計算が不用になり
、抵抗実装の工数も省略できる。
れば、歪抵抗体に対して、補償抵抗を接続しなくてすむ
から、補償抵抗値決定めための複雑な計算が不用になり
、抵抗実装の工数も省略できる。
さらに、周囲温度の変化に対しても安定した特性を示し
、通電ドリフトも大幅に抑えることができるようになっ
た。
、通電ドリフトも大幅に抑えることができるようになっ
た。
第１図は本発明の一実施例である発熱体の配置を示ｊ概
略図であって、（４）は平面図、（６）は横断面図を示
す＠ 第２図は、半導体圧力センサの温度特性図、第３因、第
４図は従来の温度補償回路を示す。 図中、Ｒ１，Ｒ２ｒ Ｒ５＋ Ｒ４・・・拡散歪抵抗体
ＲＡ、 ＲＢ ＋ Ｒｃ、ＲＤ ・・’発熱体１・・・
シリコン単結晶チップ ２・・・感圧ダイヤフラム
略図であって、（４）は平面図、（６）は横断面図を示
す＠ 第２図は、半導体圧力センサの温度特性図、第３因、第
４図は従来の温度補償回路を示す。 図中、Ｒ１，Ｒ２ｒ Ｒ５＋ Ｒ４・・・拡散歪抵抗体
ＲＡ、 ＲＢ ＋ Ｒｃ、ＲＤ ・・’発熱体１・・・
シリコン単結晶チップ ２・・・感圧ダイヤフラム
Claims (1)
- １、シリコン単結晶感圧ダイアフラムの面上に、拡散歪
抵抗体を形成してなる半導体圧力センサに於て、該ダイ
アフラム面の近傍に配置されたる発熱体により該拡散抵
抗体を所定の高温に保つことにより、周囲温度の変化に
対する該半導体圧力センサの出力変化を防止したことを
特徴とする半導体圧力センサの温度補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19546884A JPS6173382A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP19546884A JPS6173382A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 半導体圧力センサの温度補償方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173382A true JPS6173382A (ja) | 1986-04-15 |
Family
ID=16341578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19546884A Pending JPS6173382A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 半導体圧力センサの温度補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173382A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0339741A2 (de) * | 1988-04-28 | 1989-11-02 | ENVEC Mess- und Regeltechnik GmbH + Co. | Verfahren zur Herstellung einer polykristallinen halbleitenden Widerstandsschicht aus Silicium auf einem Siliciumträger |
| JPH01302772A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度センサ |
| JPH01311229A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-12-15 | Ppg Hellige Bv | 双方向ガス流のための差圧測定器 |
| JPH0371385U (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-18 | ||
| US5629538A (en) * | 1994-05-06 | 1997-05-13 | Robert Bosch Gmbh | Semiconductor sensor having a protective layer |
| WO2001006098A1 (de) * | 1999-07-19 | 2001-01-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur abgasnachbehandlung mittels einer selektiven katalytischen reduktion bei einer brennkraftmaschine |
| JP2012002688A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Yamatake Corp | デュアル物理量センサ |
| CN117085614A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 大庆市镁华仪仪表衡器有限公司 | 一种高精度温压变送控制器 |
-
1984
- 1984-09-18 JP JP19546884A patent/JPS6173382A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01311229A (ja) * | 1988-03-08 | 1989-12-15 | Ppg Hellige Bv | 双方向ガス流のための差圧測定器 |
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| JPH01302772A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度センサ |
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| US6519935B2 (en) | 1999-07-19 | 2003-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Device and method for exhaust-gas aftertreatment in an internal-combustion engine |
| JP2012002688A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Yamatake Corp | デュアル物理量センサ |
| CN117085614A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 大庆市镁华仪仪表衡器有限公司 | 一种高精度温压变送控制器 |
| CN117085614B (zh) * | 2023-10-16 | 2024-01-09 | 大庆市镁华仪仪表衡器有限公司 | 一种高精度温压变送控制器 |
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