JPS6323372A - 半導体歪検出器 - Google Patents
半導体歪検出器Info
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- JPS6323372A JPS6323372A JP16717886A JP16717886A JPS6323372A JP S6323372 A JPS6323372 A JP S6323372A JP 16717886 A JP16717886 A JP 16717886A JP 16717886 A JP16717886 A JP 16717886A JP S6323372 A JPS6323372 A JP S6323372A
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Landscapes
- 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。
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、Ｐ型多結晶シリコンを半導体歪ゲージとして
用いた半導体歪検出器に関する。
用いた半導体歪検出器に関する。
単結晶シリコンを半導体歪ゲージとして用いた半導体歪
検出器においては、その歪感度は温度に依存して大きく
変化する。そして歪感度の温度係数は半導体歪ゲージ中
のドーパント濃度に大きく依存しており、ドーパント濃
度が高い程その温度係数は小さくなる。又、歪感度の温
度変化による影響を低減するためにドーパント濃度を高
くすると、歪感度が小さくなるという問題があった。そ
こで、従来では半導体歪ゲージを定電流駆動する事によ
って温度補償を行っている。以下、第２図 。
検出器においては、その歪感度は温度に依存して大きく
変化する。そして歪感度の温度係数は半導体歪ゲージ中
のドーパント濃度に大きく依存しており、ドーパント濃
度が高い程その温度係数は小さくなる。又、歪感度の温
度変化による影響を低減するためにドーパント濃度を高
くすると、歪感度が小さくなるという問題があった。そ
こで、従来では半導体歪ゲージを定電流駆動する事によ
って温度補償を行っている。以下、第２図 。
に示ず回路図を用いてその原理を説明する。４つの半導
体歪ゲージＲ１〜Ｒ４にてブリフジ回路を構成し、その
回路に定電流■を印加しており、その出力電圧■。。、
は次式のように表される。
体歪ゲージＲ１〜Ｒ４にてブリフジ回路を構成し、その
回路に定電流■を印加しており、その出力電圧■。。、
は次式のように表される。
Ｖ。ｕＬ＝Ｋ・Ｐ−１−Ｒ
ここで、Ｋ：圧力感度、Ｐ：印加圧力、Ｒ：半導体歪ゲ
ージの砥石値。
ージの砥石値。
そして、温度Ｔにおける出力電圧Ｖ。ＦＩＬは、抵抗温
度係数をα、歪感度温度係数をβとすると次式のように
なる。
度係数をα、歪感度温度係数をβとすると次式のように
なる。
■。□＝Ｋ （Ｔｏ）（１＋β（Ｔ−Ｔｏ））ｘＲ（Ｔ
ｏ）（１＋α（Ｔ−Ｔｏ） ・Ｉ−ＰさＫ （Ｔｏ）
Ｒ（Ｔｏ）（１＋ （α＋β）×（Ｔ−Ｔｏ） ・Ｉ
・Ｐ ・・・・・・（１）（１）式からα＋β＝０で
あれば出力電圧Ｖ。Ｕ、が温度変化の影響を受ける事が
なくなり、第３図に示すドーバンＨａ度に対する抵抗温
度係数α及び歪感度温度係数βの特性図において、α＋
β−〇の関係をみたす、言い換えると抵抗温度係数αと
歪感度温度係数βの符号が反対で、その絶対値が等しく
なるようなドーパント濃度Ａ、Ｂが存在するために、そ
のようなドーパント濃度を有する半導体歪ゲージを使用
する事によって温度補償を行っている。
ｏ）（１＋α（Ｔ−Ｔｏ） ・Ｉ−ＰさＫ （Ｔｏ）
Ｒ（Ｔｏ）（１＋ （α＋β）×（Ｔ−Ｔｏ） ・Ｉ
・Ｐ ・・・・・・（１）（１）式からα＋β＝０で
あれば出力電圧Ｖ。Ｕ、が温度変化の影響を受ける事が
なくなり、第３図に示すドーバンＨａ度に対する抵抗温
度係数α及び歪感度温度係数βの特性図において、α＋
β−〇の関係をみたす、言い換えると抵抗温度係数αと
歪感度温度係数βの符号が反対で、その絶対値が等しく
なるようなドーパント濃度Ａ、Ｂが存在するために、そ
のようなドーパント濃度を有する半導体歪ゲージを使用
する事によって温度補償を行っている。
しかしながら、多結晶シリコンを半導体歪ゲージとして
用いた半導体歪検出器においては、抵抗温度係数αと歪
感度温度係数βとの関係がα＋β＝０を満たすようなド
ーパント濃度が存在せず、上記のように定電流駆動する
事によって温度補償するという手法が適用できないとい
う問題がある。
用いた半導体歪検出器においては、抵抗温度係数αと歪
感度温度係数βとの関係がα＋β＝０を満たすようなド
ーパント濃度が存在せず、上記のように定電流駆動する
事によって温度補償するという手法が適用できないとい
う問題がある。
そこで本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、多結
晶シリコン中のドーパント濃度を所定の値にする事によ
って、温度に対して安定な半導体歪ゲージを有する半導
体歪検出器を提供する事を目的としている。
晶シリコン中のドーパント濃度を所定の値にする事によ
って、温度に対して安定な半導体歪ゲージを有する半導
体歪検出器を提供する事を目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明は、Ｐ型多結晶シ
リコンを半導体歪ゲージとして用いた半導体歪検出器に
おいて、該Ｐ型多結晶シリコンのドーパント濃度がＩ
Ｘ １０１９ｃｍ−３以上である事を特徴としている。
リコンを半導体歪ゲージとして用いた半導体歪検出器に
おいて、該Ｐ型多結晶シリコンのドーパント濃度がＩ
Ｘ １０１９ｃｍ−３以上である事を特徴としている。
本発明者らの実験によれば多結晶シリコンを用いた半導
体歪ゲージの抵抗温度係数及び歪感度温度係数の絶対値
はそのドーパント濃度を増す事によって徐々に小さくな
り、その値が約ｌＸｌ×１０１９ｃｆｌｌ−’以上にな
ると飽和する事を見出した。そこで、上記の手段を採用
する事により、温度係数の小さい領域で半導体歪ゲージ
を使用でき、温度に対して安定となる。
体歪ゲージの抵抗温度係数及び歪感度温度係数の絶対値
はそのドーパント濃度を増す事によって徐々に小さくな
り、その値が約ｌＸｌ×１０１９ｃｆｌｌ−’以上にな
ると飽和する事を見出した。そこで、上記の手段を採用
する事により、温度係数の小さい領域で半導体歪ゲージ
を使用でき、温度に対して安定となる。
以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。第
１図は本発明の一実施例を示すものであり、同図（ａ）
はその上面図、同図（ｂ）は同図（ａｌ中のＡ、−Ａ線
断面図である。本例は本発明を′４ｆＡ縁層上に島状に
形成された多結晶シリコンに適用した例であり、図にお
いて、４は単結晶シリコン基板であり、例えばＣ７法等
によって製造されたインゴットをスライス、研溶した後
、エツチングによって起歪領域となる薄肉部を設けたも
のである。３は単結晶シリコン基板４の主表面に熱酸化
法、ＣＶＤ法等によって形成された酸化シリコンによる
絶縁層であり、その絶縁層３の表面上には所定の位置に
多結晶シリコン歪ゲージ１が４つ形成されている。この
多結晶シリコン歪ゲージ１はＣＶＤ法、蒸着法等によっ
て形成された多結晶シリコンに、ポロンをｌ Ｘ Ｉ
Ｑ１９〜５ Ｘ １×１０１９Ｃ１１ｌ−ｆｆの範囲内
の所定のドーパント濃度にて導入する事によって形成さ
れ、Ｐ型導電型となっている。尚、ボロンの多結晶シリ
コンへの導入は、例えばイオン注入法、熱拡散法、ある
いは気相成長時にＢ、Ｈ，を同時に導入する事によって
行われる。
１図は本発明の一実施例を示すものであり、同図（ａ）
はその上面図、同図（ｂ）は同図（ａｌ中のＡ、−Ａ線
断面図である。本例は本発明を′４ｆＡ縁層上に島状に
形成された多結晶シリコンに適用した例であり、図にお
いて、４は単結晶シリコン基板であり、例えばＣ７法等
によって製造されたインゴットをスライス、研溶した後
、エツチングによって起歪領域となる薄肉部を設けたも
のである。３は単結晶シリコン基板４の主表面に熱酸化
法、ＣＶＤ法等によって形成された酸化シリコンによる
絶縁層であり、その絶縁層３の表面上には所定の位置に
多結晶シリコン歪ゲージ１が４つ形成されている。この
多結晶シリコン歪ゲージ１はＣＶＤ法、蒸着法等によっ
て形成された多結晶シリコンに、ポロンをｌ Ｘ Ｉ
Ｑ１９〜５ Ｘ １×１０１９Ｃ１１ｌ−ｆｆの範囲内
の所定のドーパント濃度にて導入する事によって形成さ
れ、Ｐ型導電型となっている。尚、ボロンの多結晶シリ
コンへの導入は、例えばイオン注入法、熱拡散法、ある
いは気相成長時にＢ、Ｈ，を同時に導入する事によって
行われる。
そして、２は酸化シリコンよりなる保護膜であり、熱酸
化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等によって形成される。５
は多結晶シリコンによる拡散リードであり、例えば絶縁
層３上に形成された多結晶シリコンをパターン・エッチ
して製造する。尚、拡散リード５は配線抵抗を下げるた
めに、線幅を多結晶シリコン歪ゲージ１の線幅より広く
し、又、そのドーパント濃度も、多結晶シリコン歪ゲー
ジ１の濃度より高くする事が望ましい。又、拡散リード
５の表面には多結晶シリコン歪ゲージ１と同様に保護巻
く２が形成されている。６はアルミニウム電極であり、
単結晶シリコン基板４の厚肉部上で拡散リード５上の保
護膜２に、エツチングにより部分的に穴をあけ、露出し
た拡散リード５の表面上にアルミニウムを蒸着したもの
である。
化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等によって形成される。５
は多結晶シリコンによる拡散リードであり、例えば絶縁
層３上に形成された多結晶シリコンをパターン・エッチ
して製造する。尚、拡散リード５は配線抵抗を下げるた
めに、線幅を多結晶シリコン歪ゲージ１の線幅より広く
し、又、そのドーパント濃度も、多結晶シリコン歪ゲー
ジ１の濃度より高くする事が望ましい。又、拡散リード
５の表面には多結晶シリコン歪ゲージ１と同様に保護巻
く２が形成されている。６はアルミニウム電極であり、
単結晶シリコン基板４の厚肉部上で拡散リード５上の保
護膜２に、エツチングにより部分的に穴をあけ、露出し
た拡散リード５の表面上にアルミニウムを蒸着したもの
である。
ここで、多結晶シリコンを用いた半導体歪ゲージの温度
係数とドーバンＨ’Ａ度には第４図に示すような関係が
ある事が本発明者らの実験により見出された。すなわち
、抵抗温度係数α及び歪感度温度係数βはドーパント濃
度が高くなるにつれて徐々にその絶対値が小さくなり、
約１ ｘ １０ Ｉ ９ ｃｍ −３にて飽和する事が
わかった。従って、１ ｘ ０１１１ ｃｍ−３以上の
ドーパント濃度に半導体歪ゲージを形成する事によって
その温度係数の絶対値が小さいところで使用する事がで
き、本例の半導体歪検出器においては多結晶シリコン歪
ゲージ１がそのようなドーバン）？Ｈ度の範囲であるの
で温度変化の形容を低減でき、温度に対して安定な出力
を得る事ができる。又、半導体歪ゲージの歪感度は第４
図に示すように、ドーパント濃度を増す事によって小さ
くなるが、本例においては、ドーパント濃度の上限値を
５ ×１０２０ｃｍ−”と定めているのでその歪感度が
高い良好な半導体歪検出器を得る事ができる。
係数とドーバンＨ’Ａ度には第４図に示すような関係が
ある事が本発明者らの実験により見出された。すなわち
、抵抗温度係数α及び歪感度温度係数βはドーパント濃
度が高くなるにつれて徐々にその絶対値が小さくなり、
約１ ｘ １０ Ｉ ９ ｃｍ −３にて飽和する事が
わかった。従って、１ ｘ ０１１１ ｃｍ−３以上の
ドーパント濃度に半導体歪ゲージを形成する事によって
その温度係数の絶対値が小さいところで使用する事がで
き、本例の半導体歪検出器においては多結晶シリコン歪
ゲージ１がそのようなドーバン）？Ｈ度の範囲であるの
で温度変化の形容を低減でき、温度に対して安定な出力
を得る事ができる。又、半導体歪ゲージの歪感度は第４
図に示すように、ドーパント濃度を増す事によって小さ
くなるが、本例においては、ドーパント濃度の上限値を
５ ×１０２０ｃｍ−”と定めているのでその歪感度が
高い良好な半導体歪検出器を得る事ができる。
尚、多結晶シリコン歪ゲージ１中のドーパント濃度は、
その歪感度を下げないために上記実施例の如＜ Ｉ Ｘ
１０１９〜５ Ｘ １０２０ｃＩｎ−３の範囲である
事が望ましいが、本発明はその濃度が１×１０１９以上
の範囲であれば、温度に対して安定であるという効果が
あるものであって、その上限値は多結晶シリコンに不純
物を導入する事によって半４体歪ゲージを形成可能な一
般的な上限値（ＩＸＩＯ”ｃｍ −ｆｆ程度）に等しい
。
その歪感度を下げないために上記実施例の如＜ Ｉ Ｘ
１０１９〜５ Ｘ １０２０ｃＩｎ−３の範囲である
事が望ましいが、本発明はその濃度が１×１０１９以上
の範囲であれば、温度に対して安定であるという効果が
あるものであって、その上限値は多結晶シリコンに不純
物を導入する事によって半４体歪ゲージを形成可能な一
般的な上限値（ＩＸＩＯ”ｃｍ −ｆｆ程度）に等しい
。
又、本発明は上記実施例に限定される事なく、その主旨
を逸脱しない限り例えば以下に示す如く種々変形可能で
ある。
を逸脱しない限り例えば以下に示す如く種々変形可能で
ある。
（１）基板としては、単結晶シリコン基板４でなくとも
他の材質、例えば多結晶シリコン、ステンレス、モリブ
デン等であってもよい。
他の材質、例えば多結晶シリコン、ステンレス、モリブ
デン等であってもよい。
（２）拡散リード５はアルミニウム配線であってもよい
。
。
（３）上記実施例は、絶縁層３上に島状に形成された多
結晶シリコン歪ゲージ１を備えた半導体歪検出器に本発
明を適用しているが、多結晶シリコン内にボロン等の不
純物をイオン注入法、あるいは拡散法により導入して形
成された半導体歪ゲージにも適用可能である。
結晶シリコン歪ゲージ１を備えた半導体歪検出器に本発
明を適用しているが、多結晶シリコン内にボロン等の不
純物をイオン注入法、あるいは拡散法により導入して形
成された半導体歪ゲージにも適用可能である。
（４）多結晶シリコンへのドーパントはボロンの他にア
ルミニウム、ガリウム、インジウム等であっても同様の
効果が得られるものである。
ルミニウム、ガリウム、インジウム等であっても同様の
効果が得られるものである。
以上述べたように、本発明によれば、Ｐ型多結晶シリコ
ンのドーパント濃度が１ ｘ １０ Ｉ ９ ｃｍ −
＋１以上であるので温度に対して安定な半導体歪ゲージ
を有する半導体歪検出器を提供できるという効果がある
。
ンのドーパント濃度が１ ｘ １０ Ｉ ９ ｃｍ −
＋１以上であるので温度に対して安定な半導体歪ゲージ
を有する半導体歪検出器を提供できるという効果がある
。
第１図＋ａ＋は本発明の一実施例を適用した半導体歪検
出器の上面図、第１図（ｂｌは第１図ｆａ）におけるＡ
−Ａ線断面図、第２図は従来技術の温度補償用の回路図
、第３図は単結晶シリコンを用いた半導体歪ゲージのド
ーパント濃度と温度係数の関係図、第４図は多結晶シリ
コンを用いた半導体歪ゲージのドーパント濃度と温度係
数及び歪感度の関係図である。 １・・・多結晶シリコン歪ゲージ、２・・・保護膜、３
・・・絶縁層、４・・・単結晶シリコン基板、５・・・
拡散リード、６・・・アルミニウム電極。 代理人弁理士 岡 部 隆 第２図 ドーパ〉ト表Ｌ＜ｃｍ−”） 第３図 第４図
出器の上面図、第１図（ｂｌは第１図ｆａ）におけるＡ
−Ａ線断面図、第２図は従来技術の温度補償用の回路図
、第３図は単結晶シリコンを用いた半導体歪ゲージのド
ーパント濃度と温度係数の関係図、第４図は多結晶シリ
コンを用いた半導体歪ゲージのドーパント濃度と温度係
数及び歪感度の関係図である。 １・・・多結晶シリコン歪ゲージ、２・・・保護膜、３
・・・絶縁層、４・・・単結晶シリコン基板、５・・・
拡散リード、６・・・アルミニウム電極。 代理人弁理士 岡 部 隆 第２図 ドーパ〉ト表Ｌ＜ｃｍ−”） 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）Ｐ型多結晶シリコンを半導体歪ゲージとして用い
た半導体歪検出器において、該Ｐ型多結晶シリコンのド
ーパント濃度が１×１０＾１＾９ｃｍ＾−＾３以上であ
る事を特徴とする半導体歪検出器。 - （２）上記ドーパント濃度が１×１０＾１＾９〜５×１
０＾２ｃｍ＾−＾３である特許請求の範囲第１項記載の
半導体歪検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16717886A JPS6323372A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 半導体歪検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16717886A JPS6323372A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 半導体歪検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6323372A true JPS6323372A (ja) | 1988-01-30 |
Family
ID=15844866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16717886A Pending JPS6323372A (ja) | 1986-07-16 | 1986-07-16 | 半導体歪検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6323372A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239574A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体圧力センサ |
| US5622901A (en) * | 1990-02-08 | 1997-04-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of forming a semiconductor strain sensor |
-
1986
- 1986-07-16 JP JP16717886A patent/JPS6323372A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239574A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体圧力センサ |
| US5622901A (en) * | 1990-02-08 | 1997-04-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of forming a semiconductor strain sensor |
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