KR100625401B1 - Pressure sensor having temperature sensing part - Google Patents

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KR100625401B1
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Abstract

본 발명은 압력센서에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 압력뿐만 아니라 온도 센싱 기능도 있는 압력센서를 제공하는데 있다. The present invention relates to a pressure sensor, the technical problem to be solved is to provide a pressure sensor having a temperature sensing function as well as pressure.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 상면에 형성된 다이아프레임과, 상기 다이아프레임의 둘레에 형성되어 압력을 감지하는 압력 센싱부와, 상기 압력 센싱부 내측의 다이아프레임에 형성되어 온도를 감지하는 온도 센싱부로 이루어진 구성이 개시된다.To this end, the gist of the solution according to the present invention is a semiconductor substrate, a diaphragm formed on an upper surface of the semiconductor substrate, a pressure sensing unit formed around the diaframe to sense pressure, and a diamond inside the pressure sensing unit. Disclosed is a configuration formed of a temperature sensing unit formed in a frame to sense a temperature.

온도, 압력, 센서, 다이아프레임, 트랜지스터Temperature, pressure, sensor, diaphragm, transistor

Description

온도 센싱부를 갖는 압력센서{Pressure sensor having temperature sensing part}Pressure sensor having temperature sensing part

도 1a는 본 발명에 의한 온도 센싱부를 갖는 압력센서를 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 1-1선 단면도이다.1A is a plan view illustrating a pressure sensor having a temperature sensing unit according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 1A.

도 2a는 도 1a의 A 영역을 확대 도시한 평면도이고, 도2b는 도 1b의 B영역을 확대 도시한 평면도이다.2A is an enlarged plan view of region A of FIG. 1A, and FIG. 2B is an enlarged plan view of region B of FIG. 1B.

도 3은 본 발명에 의한 압력센서에서 온도 센싱부에 대한 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of a temperature sensing unit in a pressure sensor according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 압력센서에서 온도 센싱부의 온도에 따른 Vbe 변화를 도시한 그래프이다.4 is a graph showing the change of Vbe according to the temperature of the temperature sensing unit in the pressure sensor according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 압력 센서100; Pressure sensor according to the present invention

110; 반도체 기판 112; 제1요홈110; Semiconductor substrate 112; First groove

114; 보스 116; 제2요홈114; Boss 116; 2nd groove

120; 다이아프레임 130; 압력 센싱부120; Diamond frame 130; Pressure sensing unit

132; 압저항 134; 배선 패턴132; Piezoresistive 134; Wiring pattern

136; 본딩패드 140; 온도 센싱부136; Bonding pads 140; Temperature sensing unit

141,142,143; 제1,2,3트랜지스터 144; 베이스 영역141,142,143; First, second, and third transistors 144; Base area

145; 에미터 영역 146; 콜렉터 영역145; Emitter region 146; Collector area

147; 매입 영역 148; 소자 분리 영역147; Embedded region 148; Device isolation area

149; 배선 패턴 149a; 본딩 패드149; Wiring pattern 149a; Bonding pads

본 발명은 압력센서에 관한 것으로서, 보다 상세히는 압력뿐만 아니라 온도 센싱 기능도 있는 온도 센싱부를 갖는 압력센서에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a pressure sensor having a temperature sensing unit having a temperature sensing function as well as pressure.

일반적으로 압력 센서는 반도체 기판의 표면에 확산이나 이온주입 방법 등으로 다수의 압저항을 형성함으로써, 외부로부터 발생되는 압력에 의해 상기 압저항의 저항값 변화(전압값 변화)를 유도하여 압력을 측정하고 있다. 이러한 압력센서는 자동차의 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; TPMS), 혈압센서 및 산업용 센서 등으로 매우 폭넓게 이용되고 있다. In general, a pressure sensor forms a plurality of piezoresistors on the surface of a semiconductor substrate by a diffusion method or an ion implantation method, thereby inducing a resistance value change (voltage value change) of the piezoresistor by pressure generated from the outside to measure the pressure. Doing. Such pressure sensors are widely used as tire pressure monitoring systems (TPMS), blood pressure sensors, and industrial sensors of automobiles.

한편, 센서들이 필요한 대부분의 장치는 어느 한 종류의 물리량뿐만 아니라 다른 종류의 물리량도 센싱할 필요가 있다. 예를 들어, 상술한 타이어 압력 모니터링 시스템의 경우 타이어 내부의 압력뿐만 아니라, 타이어 내부의 온도도 센싱하여 이를 사용자에게 알려주고 있다. On the other hand, most devices that require sensors need to sense not only one kind of physical quantity but also another kind of physical quantity. For example, in the case of the tire pressure monitoring system described above, not only the pressure inside the tire but also the temperature inside the tire are sensed and notified to the user.

그러나, 종래의 센서들은 대부분 어느 한 종류의 압력만 센싱할 수 있도록 되어 있음으로써, 서로 다른 센서들을 회로기판에 복잡하게 전기적으로 연결해야 하는 문제가 있다. 예를 들어, 상기 타이어 압력 모니터링 시스템의 경우 압력 센 서 및 온도 센서를 각각 준비하고, 이를 회로기판에 각각 전기적으로 연결해야 함으로써, 전체적인 장치의 크기가 커지고 또한 조립 공정이 복잡해지는 문제가 있다.However, most of the conventional sensors are capable of sensing only one type of pressure, and thus, there is a problem in that different sensors are complexly electrically connected to a circuit board. For example, in the case of the tire pressure monitoring system, a pressure sensor and a temperature sensor must be prepared respectively and electrically connected to the circuit board, thereby increasing the size of the overall device and complicated assembly process.

더불어, 각각의 센서를 배선을 이용하여 회로기판에 연결해야 함으로써, 그만큼 전력 소모량도 커지는 문제가 있다.In addition, since each sensor must be connected to the circuit board using a wire, there is a problem in that the power consumption increases.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압력뿐만 아니라 온도도 하나의 센서에서 센싱할 수 있는 온도 센싱부를 갖는 압력 센서를 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention to provide a pressure sensor having a temperature sensing unit capable of sensing not only the pressure but also the temperature in one sensor.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 압력센서는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 상면에 형성된 다이아프레임과, 상기 다이아프레임의 둘레에 형성되어 압력을 감지하는 압력 센싱부와, 상기 압력 센싱부 내측의 다이아프레임에 형성되어 온도를 감지하는 온도 센싱부로 이루어져 있다.In order to achieve the above object, the pressure sensor according to the present invention includes a semiconductor substrate, a diaphragm formed on an upper surface of the semiconductor substrate, a pressure sensing unit formed around the diaframe to sense pressure, and the pressure sensing unit. It is formed in the inner diaphragm and consists of a temperature sensing unit for sensing the temperature.

여기서, 상기 반도체 기판은 다이아프레임의 하면에 이방성 에칭에 의해 제1요홈이 형성될 수 있다.Here, the first substrate may be formed in the semiconductor substrate by anisotropic etching on the lower surface of the diaframe.

또한, 상기 반도체 기판은 상기 제1요홈에 의해 에워싸여진 형태로 상기 다이어프레임의 하면에 일정 길이의 보스가 더 형성될 수 있다.In addition, the semiconductor substrate may further include a boss having a predetermined length on a lower surface of the diaphragm in a form surrounded by the first recess.

또한, 상기 보스는 중앙에 이방성 에칭에 의해 제2요홈이 더 형성될 수 있다.In addition, the boss may be further formed with a second recess in the center by anisotropic etching.

또한, 상기 압력 센싱부는 상기 제1요홈과 대응되는 다이아프레임에 형성된 다수의 압저항과, 상기 압저항의 양단에 연결되어 다이아프레임의 둘레 방향으로 연장된 다수의 배선 패턴과, 상기 각각의 배선 패턴에 연결된 본딩 패드로 이루어질 수 있다.In addition, the pressure sensing unit includes a plurality of piezoresistive resistors formed on a diaphragm corresponding to the first recess, a plurality of wiring patterns connected to both ends of the piezoresistor and extending in a circumferential direction of the diaphragm, and the respective wiring patterns. It may be made of a bonding pad connected to.

또한, 상기 온도 센싱부는 상기 보스의 상면에 위치된 다이아프레임에 형성될 수 있다.In addition, the temperature sensing unit may be formed in a diaphragm positioned on the upper surface of the boss.

또한, 상기 반도체 기판은 P형 반도체이고, 상기 다이아프레임은 N형 반도체일 수 있다.The semiconductor substrate may be a P-type semiconductor, and the diaframe may be an N-type semiconductor.

또한, 상기 온도 센싱부는 상기 다이아프레임에 일정 깊이로 형성된 베이스 영역과, 상기 베이스 내측에 일정 깊이로 형성된 에미터 영역과, 상기 베이스 영역과 일정 거리 이격된 위치에 형성된 콜렉터 영역으로 이루어진 트랜지스터를 포함하고, 상기 콜렉터 영역에 전압이 인가된 상태에서 온도에 따라 상기 베이스 영역 및 에미터 영역 사이의 전압이 변화되는 현상을 이용하여 온도가 감지된다.The temperature sensing unit may include a transistor including a base region formed at a predetermined depth in the diaframe, an emitter region formed at a predetermined depth inside the base, and a collector region formed at a position spaced apart from the base region by a predetermined distance. The temperature is sensed by using a phenomenon in which the voltage between the base region and the emitter region is changed according to the temperature while the voltage is applied to the collector region.

또한, 상기 베이스 영역 하부의 다이아프레임과 반도체 기판 사이에는 매입 영역이 더 형성될 수 있다.In addition, a buried region may be further formed between the diaphragm under the base region and the semiconductor substrate.

또한, 상기 트랜지스터는 소자 분리 영역을 통해 제1트랜지스터, 제2트랜지스터 및 제3트랜지스터로 분리되어 형성되고, 상기 제1,2,3트랜지스터의 콜렉터는 동작 전원에 공통으로 연결되고, 상기 제1트랜지스터는 베이스가 콜렉터에 연결되며, 상기 제2트랜지스터의 베이스는 제1트랜지스터의 에미터에 연결되며, 상기 제3트랜지스터의 베이스는 제2트랜지스터의 에미터에 연결되고, 상기 제3트랜지스터는 최저 전원에 연결될 수 있다.The transistor is separated into a first transistor, a second transistor, and a third transistor through a device isolation region, and the collectors of the first, second, and third transistors are commonly connected to an operating power source, and the first transistor. The base is connected to the collector, the base of the second transistor is connected to the emitter of the first transistor, the base of the third transistor is connected to the emitter of the second transistor, the third transistor is connected to the lowest power source Can be connected.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 압력센서는 제1요홈과 대응되어 외부 압력에 의해 변형되는 다이아프레임에 형성된 압저항들에 의해 압력이 센싱되고, 동시에 외부 압력에 의해 변형되지 않는 보스와 대응되는 다이아프레임에 형성된 트랜지스터들에 의해 외부 온도가 센싱됨으로써, 하나의 센서에 의해 압력 및 온도가 모두 센싱된다.As described above, the pressure sensor according to the present invention has a diaphragm corresponding to a boss which is pressure-sensitive by piezoresistive resistances formed on a diaphragm corresponding to the first groove and deformed by external pressure, and at the same time does not deform by external pressure. As the external temperature is sensed by the transistors formed in the frame, both pressure and temperature are sensed by one sensor.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 하나의 센서로서 압력뿐만 아니라 온도를 동시에 감지할 수 있음으로써, 이것이 전기적으로 연결되는 장치의 크기를 대폭 축소할 수 있게 된다.In addition, the present invention can simultaneously sense the temperature as well as the pressure as one sensor as described above, it is possible to significantly reduce the size of the device to which it is electrically connected.

더불어, 본 발명은 종래와 같이 압력 센서 및 온도 센서를 각각 구비하고, 또한 이를 각각 조립하는 작업을 생략할 수 있음으로써, 전체적인 장치의 제조 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.In addition, the present invention can be provided with a pressure sensor and a temperature sensor, respectively, as in the prior art, and can also omit the work of assembling each, thereby greatly reducing the overall manufacturing cost of the device.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1a는 본 발명에 의한 온도 센싱부를 갖는 압력센서를 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 1-1선 단면도이다.1A is a plan view illustrating a pressure sensor having a temperature sensing unit according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 1A.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 압력센서는 반도체 기판(110)과, 상기 반도체 기판(110)의 상면에 형성된 다이아프레임(120)과, 상기 다이아프레임(120)의 둘레에 형성되어 압력을 감지하는 압력 센싱부(130)와, 상기 압력 센싱부(130)의 내측 다이아프레임(120)에 형성되어 온도를 감지하는 온도 센싱부(140)로 이루어져 있다.As shown, the pressure sensor according to the present invention is formed around the semiconductor substrate 110, the diaphragm 120 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 110, and the diaphragm 120 to sense pressure. The pressure sensing unit 130 and the temperature sensing unit 140 formed on the inner diaphragm 120 of the pressure sensing unit 130 to sense a temperature.

상기 반도체 기판(110)은 통상의 P형 실리콘 기판일 수 있으며, 이는 하부에 이방성 에칭에 의해 일정 깊이의 제1요홈(112)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1요홈(112)이 둘러싸는 형태로 상기 제1요홈(112)의 중앙에는 하부로 일정길이 돌출된 보스(114)가 형성되어 있으며, 상기 보스(114)의 하부에도 일정 깊이의 제2요홈(116)이 형성되어 있다. 이와 같이 보스(114)의 하부에 일정 깊이의 제2요홈(116)을 형성하게 되면, 외부의 온도가 상술한 온도 센싱부(140)에 더욱 잘 전달되어, 온도 센싱 기능이 향상된다.The semiconductor substrate 110 may be a conventional P-type silicon substrate, and a first recess 112 having a predetermined depth is formed in the lower portion by anisotropic etching. In addition, a boss 114 protruding a predetermined length downward is formed at the center of the first recess 112 in a form surrounded by the first recess 112, and has a predetermined depth in the lower portion of the boss 114. The second groove 116 is formed. As such, when the second recess 116 having a predetermined depth is formed below the boss 114, the external temperature is better transmitted to the above-described temperature sensing unit 140, thereby improving the temperature sensing function.

상기 다이아프레임(120)은 상기 반도체 기판(110)의 상면에 형성되어 있다. 이러한 다이아프레임(120)은 통상의 N형 에피택셜층일 수 있다. 즉, 이러한 다이아프레임(120)은 고온의 분위기에서 통상의 P형 실리콘 기판 위에 N형 불순물 및 실리콘계 가스를 함께 주입하여 형성할 수 있다.The diaphragm 120 is formed on an upper surface of the semiconductor substrate 110. The diaphragm 120 may be a conventional N-type epitaxial layer. That is, the diaphragm 120 may be formed by injecting an N-type impurity and a silicon-based gas together on a conventional P-type silicon substrate in a high temperature atmosphere.

상기 압력 센싱부(130)는 상기 반도체 기판(110)에 형성된 제1요홈(112)과 대응되는 다이아프레임(120)의 상면에 형성되어 있다. 이러한 압력 센싱부(130)는 상기 제1요홈(112)과 대응되는 다이아프레임(120)의 상면에 불순물을 이온주입하여 형성된 다수의 압저항(132)과, 상기 압저항(132)에 연결된 다수의 배선패턴(134)과, 상기 배선패턴(134)에 각각 연결된 본딩 패드(136)로 이루어져 있다. 여기서, 상기 다이아프레임(120)은 평면상 대략 네 개의 변을 갖는 사각 라인 형태로 형성되어 있고, 또한 다수의 압저항(132) 역시 상기 각 변의 중앙에 형성되어 있다.The pressure sensing unit 130 is formed on an upper surface of the diaphragm 120 corresponding to the first recess 112 formed in the semiconductor substrate 110. The pressure sensing unit 130 includes a plurality of piezoresistive elements 132 formed by ion implanting impurities into the upper surface of the diaphragm 120 corresponding to the first recess 112, and a plurality of piezoresistive elements connected to the piezoresistive element 132. The wiring pattern 134 and bonding pads 136 connected to the wiring pattern 134, respectively. Here, the diaphragm 120 is formed in a quadrangular line shape having approximately four sides on a plane, and a plurality of piezoresistors 132 are also formed at the center of each side.

이와 같은 구성에 의해 외부 압력이 상기 다이아프레임(120)에 인가되면, 상기 다이아프레임(120)이 변형되고, 이에 따라 상기 각 압저항(132)의 저항(또는 전압)이 변화되고, 이를 배선패턴(134) 및 본딩 패드(136)를 이용하여 외부 회로에서 전달받아 증폭 및 연산함으로써, 압력 센서(100)에 인가된 압력을 센싱하게 된다.When an external pressure is applied to the diaphragm 120 by such a configuration, the diaphragm 120 is deformed, and accordingly, the resistance (or voltage) of each piezoresistor 132 is changed, and this is a wiring pattern. By using the 134 and the bonding pad 136, amplified and calculated by an external circuit, the pressure applied to the pressure sensor 100 is sensed.

한편, 상기 온도 센싱부(140)는 상기 보스(114)와 대응되는 다이아프레임(120)의 상면에 형성되어 있다. 즉, 외부 압력인가에도 불구하고 변형이 발생되지 않는 영역에 온도 센싱부(140)가 형성되어 있다. 이러한 구조에 의해 외부 압력 인가시에도 상기 온도 센싱부(140)는 동작에 전혀 영향받지 않게 된다. 이러한 온도 센싱부(140)는 기본적으로 다수의 트랜지스터가 전기적으로 연결된 구성을 한다. 일례로 상기 온도 센싱부(140)는 제1,2,3트랜지스터(141,142,143)로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 상기 트랜지스터의 개수를 한정하는 것은 아니다. 물론, 상기 제1,2,3트랜지스터(141,142,143)의 구조는 모두 동일한 형태를 한다. 일례로, 상기 제1트랜지스터(141)는 N형 다이아프레임(120)에 N형 불순물이 이온주입되어 형성된 베이스 영역(144)을 포함한다. 상기 베이스 영역(144)에는 다시 P형 불순물이 이온주입되어 에미터 영역(145)이 형성되어 있다. 또한, 상기 베이스 영역(144)과 일정 거리 이격된 위치인 N형 다이아프레임(120)에는 P형 불순물이 이온주입되어 콜렉터 영역(146)이 형성되어 있다. 더욱이, 상기 콜렉터 영역(146)의 전류 흐름이 양호하도록 P형 반도체 기판(110)과 N형 다이아프레임(120) 사이에는 P형 불순물이 이온주입 및 열확산 공정에 의해 매입 영역(147)이 형성되어 있다. On the other hand, the temperature sensing unit 140 is formed on the upper surface of the diaphragm 120 corresponding to the boss (114). That is, the temperature sensing unit 140 is formed in a region where deformation does not occur despite the application of external pressure. By this structure, even when an external pressure is applied, the temperature sensing unit 140 is not influenced at all. The temperature sensing unit 140 basically has a configuration in which a plurality of transistors are electrically connected. For example, the temperature sensing unit 140 may include first, second, and third transistors 141, 142, and 143, but the number of transistors is not limited in the present invention. Of course, the first, second, and third transistors 141, 142, and 143 have the same structure. For example, the first transistor 141 includes a base region 144 formed by ion implantation of N-type impurities into the N-type diaphragm 120. P-type impurities are ion-implanted into the base region 144 to form an emitter region 145. In addition, the N-type diaphragm 120, which is spaced apart from the base region 144 by a predetermined distance, is implanted with P-type impurities to form the collector region 146. Further, the buried region 147 is formed between the P-type semiconductor substrate 110 and the N-type diaphragm 120 by ion implantation and thermal diffusion process so that the current flow in the collector region 146 is good. have.

더욱이, 이러한 베이스 영역(144), 에미터 영역(145) 및 콜렉터 영역(146)은 횡방향으로 2개가 더 형성되어 있다. 즉, 제1트랜지스터(141)의 일측에 제2트랜지스터(142)와 제3트랜지스터(143)가 연이어 형성되어 있다. 물론, 상기 제1,2,3트랜지스터(141,142,143)는 각각 소자 분리 영역(148)으로 절연된다. 또한, 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 제1트랜지스터(141)의 에미터 영역(145)와 제2트랜지스터(142)의 베이스 영역(144), 제2트랜지스터(142)의 에미터 영역(145)와 제3트랜지스터(143)의 베이스 영역(144)는 배선 패턴(149)에 의해 상호 연결된다. 물론, 상기 배선 패턴(149)은 동작 전압 및 최저 전압을 제공하는 본딩패드(149a)에 연결되어 있다.Furthermore, two more base regions 144, emitter regions 145, and collector regions 146 are formed in the transverse direction. That is, the second transistor 142 and the third transistor 143 are successively formed on one side of the first transistor 141. Of course, the first, second, and third transistors 141, 142, and 143 are insulated from the device isolation regions 148, respectively. In addition, as can be seen in the figure, the emitter region 145 of the first transistor 141 and the base region 144 of the second transistor 142, and the emitter region 145 of the second transistor 142. And the base region 144 of the third transistor 143 are interconnected by the wiring pattern 149. Of course, the wiring pattern 149 is connected to a bonding pad 149a which provides an operating voltage and a minimum voltage.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 압력센서에서 온도 센싱부에 대한 등가 회로도가 도시되어 있다. 이를 도 2b를 함께 참조하여 설명한다.3, an equivalent circuit diagram of the temperature sensing unit in the pressure sensor according to the present invention is shown. This will be described with reference to FIG. 2B.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 압력 센서(100)에서 온도 센싱부(140)의 제1,2,3트랜지스터(141,142,143)의 콜렉터 영역(146)은 동작 전원(Vcc)에 공통으로 연결되어 있다. 더욱이, 상기 제1트랜지스터(141)의 베이스 영역(144) 역시 상기 동작 전원(Vcc)에 공통으로 연결되어 있다. 또한 상술한 바와 같이 상기 제1트랜지스터(141)의 에미터 영역(145)과 제2트랜지스터(142)의 베이스 영역(144), 제2트랜지스터(142)의 에미터 영역(145)와 제3트랜지스터(143)의 베이스 영역(144)도 배선 패턴(149)에 의해 상호 연결되어 있다. 더욱이, 상기 제3트랜지스터(143)의 에미터(145)는 최저 전원(Vss)에 연결되어 있다.As illustrated, the collector regions 146 of the first, second, and third transistors 141, 142, and 143 of the temperature sensing unit 140 are commonly connected to the operating power source Vcc in the pressure sensor 100 according to the present invention. Furthermore, the base region 144 of the first transistor 141 is also commonly connected to the operating power source Vcc. Also, as described above, the emitter region 145 of the first transistor 141 and the base region 144 of the second transistor 142, the emitter region 145 and the third transistor of the second transistor 142 are described. The base region 144 of 143 is also interconnected by the wiring pattern 149. Furthermore, the emitter 145 of the third transistor 143 is connected to the lowest power supply Vss.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 압력센서에서 온도 센싱부의 온도에 따른 Vbe 변화가 그래프로서 도시되어 있다. 이를 도 2b 및 도 3을 함께 참조하여 설명 한다.Referring to Figure 4, the Vbe change according to the temperature of the temperature sensing unit in the pressure sensor according to the present invention is shown as a graph. This will be described with reference to FIGS. 2B and 3 together.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 압력 센서(100)에서 온도 센싱부(140)의 베이스 영역(144)과 에미터 영역(145) 사이의 전압(Vbe)은 온도가 증가함에 따라 일정하게 감소하는 특성을 갖는다. 실제로 이를 수식화하면 컬렉터 전류(Ic)는 하기의 수학식 1과 같다.As shown, in the pressure sensor 100 according to the present invention, the voltage Vbe between the base region 144 and the emitter region 145 of the temperature sensing unit 140 decreases constantly as the temperature increases. Has In fact, formulating the collector current (I c ) is shown in Equation 1 below.

수학식 1Equation 1

Ic=Ic 0exp(eVbe/kT)I c = I c 0 exp (eV be / kT)

이를 다시 전압(Vbe)의 식으로 바꾸면 아래의 수학식 2와 같다.If this is changed back to the expression of the voltage V be , it is expressed as Equation 2 below.

수학식 2Equation 2

Vbe=kt/e ln(Ic/Ico)V be = kt / e ln (I c / I co )

위와 같은 수학식으로부터 전류가 일정하면, 온도와 전압은 비례 관계에 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 온도 센싱부(140)는 온도 변화를 전압의 변화 형태로 센싱할 수 있게 된다.From the above equation, if the current is constant, it can be seen that temperature and voltage are in proportion. Therefore, the temperature sensing unit 140 according to the present invention can sense the change in temperature in the form of a change in voltage.

한편, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 압력 센서(100)는 보스(114)의 하부에 일정 깊이를 갖는 제2요홈(116)이 더 형성되어 있다. 따라서, 외부 온도의 변화를 상기 보스(114)의 제2요홈(116) 위에 형성된 온도 센싱부(140)가 보다 정밀하고 정확하게 동작할 수 있게 된다.Meanwhile, as described above, the pressure sensor 100 according to the present invention further includes a second recess 116 having a predetermined depth under the boss 114. Therefore, the temperature sensing unit 140 formed on the second recess 116 of the boss 114 can change the external temperature more precisely and accurately.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 센싱부를 갖는 압력센서는 제1요홈 과 대응되어 외부 압력에 의해 변형되는 다이아프레임에 형성된 압저항들에 의해 압력이 센싱되고, 동시에 외부 압력에 의해 변형되지 않는 보스와 대응되는 다이아프레임에 형성된 트랜지스터들에 의해 외부 온도가 센싱됨으로써, 하나의 센서에 의해 압력 및 온도가 모두 센싱된다.As described above, the pressure sensor having a temperature sensing unit according to the present invention is the pressure is sensed by the piezoresistance formed in the diaphragm corresponding to the first groove is deformed by the external pressure, at the same time does not deform by the external pressure As the external temperature is sensed by the transistors formed in the diaphragm corresponding to the boss, both pressure and temperature are sensed by one sensor.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 하나의 센서로서 압력뿐만 아니라 온도를 동시에 감지할 수 있음으로써, 이것이 전기적으로 연결되는 장치의 크기를 대폭 축소할 수 있게 된다.In addition, the present invention can simultaneously sense the temperature as well as the pressure as one sensor as described above, it is possible to significantly reduce the size of the device to which it is electrically connected.

더불어, 본 발명은 종래와 같이 압력 센서 및 온도 센서를 각각 구비하고, 또한 이를 각각 조립하는 작업을 생략할 수 있음으로써, 전체적인 장치의 제조 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.In addition, the present invention can be provided with a pressure sensor and a temperature sensor, respectively, as in the prior art, and can also omit the work of assembling each, thereby greatly reducing the overall manufacturing cost of the device.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 온도 센싱부를 갖는 압력센서를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for implementing a pressure sensor having a temperature sensing unit according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the invention as claimed in the following claims Without departing from the gist of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하면에 이방성 에칭에 의해 제1요홈이 형성된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 상면에 형성된 다이아프레임과, 상기 다이아프레임의 둘레에 형성되어 압력을 감지할 수 있도록, 상기 제1요홈과 대응되는 다이아프레임에 다수의 압저항이 형성되고, 상기 압저항의 양단에 연결되어 다이아프레임의 둘레 방향으로 연장된 다수의 배선 패턴이 형성되며, 상기 각각의 배선 패턴에 본딩 패드가 연결된 압력 센싱부와, 상기 압력 센싱부 내측의 다이아프레임에 형성되어 온도를 감지하는 온도 센싱부를 포함하고,A semiconductor substrate having a first groove formed by anisotropic etching on a lower surface thereof, a diamond frame formed on an upper surface of the semiconductor substrate, and a diamond frame formed around the diamond frame so as to sense pressure. A pressure sensing unit having a plurality of piezoresistors formed thereon, connected to both ends of the piezoresistors, and having a plurality of wiring patterns extending in the circumferential direction of the diaphragm, the bonding pads being connected to the respective wiring patterns; It is formed in the diaphragm inside the sensing unit includes a temperature sensing unit for sensing the temperature, 상기 반도체 기판에는 상기 제1요홈에 의해 에워싸여진 형태로 상기 다이어프레임의 하면에 일정 길이의 보스가 형성되고, 상기 보스에는 하면 중앙에 이방성 에칭에 의해 제2요홈이 형성되며, 상기 온도 센싱부는 상기 보스의 상면에 위치된 다이아프레임에 형성되어 있되,A boss having a predetermined length is formed on a lower surface of the diaphragm in a form surrounded by the first recess on the semiconductor substrate, and a second recess is formed at the center of the lower surface by anisotropic etching on the boss, and the temperature sensing unit is It is formed in the diaphragm located on the upper surface of the boss, 상기 온도 센싱부는 상기 다이아프레임에 일정 깊이로 형성된 베이스 영역과, 상기 베이스 내측에 일정 깊이로 형성된 에미터 영역과, 상기 베이스 영역과 일정 거리 이격된 위치에 형성된 콜렉터 영역으로 이루어진 트랜지스터를 포함하고, 상기 콜렉터 영역에 전압이 인가된 상태에서 온도에 따라 상기 베이스 영역 및 에미터 영역 사이의 전압이 변화되는 현상을 이용하여 온도가 감지되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The temperature sensing unit includes a transistor including a base region formed at a predetermined depth in the dia frame, an emitter region formed at a predetermined depth inside the base, and a collector region formed at a position spaced apart from the base region by a predetermined distance. The pressure sensor characterized in that the temperature is sensed by using a phenomenon that the voltage between the base region and the emitter region changes according to the temperature in the state that the voltage is applied to the collector region. 제 5 항에 있어서, 상기 베이스 영역 하부의 다이아프레임과 반도체 기판 사이에는 매입 영역이 더 형성된 것을 특징으로 하는 압력센서.6. The pressure sensor according to claim 5, wherein a buried region is further formed between the diaphragm under the base region and the semiconductor substrate. 제 5 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 소자 분리 영역을 통해 제1트랜지스터, 제2트랜지스터 및 제3트랜지스터로 분리되어 형성되고, 상기 제1,2,3트랜지스터의 콜렉터는 동작 전원에 공통으로 연결되고, 상기 제1트랜지스터는 베이스가 콜렉터에 연결되며, 상기 제2트랜지스터의 베이스는 제1트랜지스터의 에미터에 연결되며, 상기 제3트랜지스터의 베이스는 제2트랜지스터의 에미터에 연결되고, 상기 제3트랜지스터는 최저 전원에 연결된 것을 특징으로 하는 압력 센서.The transistor of claim 5, wherein the transistor is separated into a first transistor, a second transistor, and a third transistor through an isolation region, and the collectors of the first, second, and third transistors are commonly connected to an operating power source. The base of the first transistor is connected to the collector, the base of the second transistor is connected to the emitter of the first transistor, the base of the third transistor is connected to the emitter of the second transistor, the third transistor Is a pressure sensor, characterized in that connected to the lowest power source.
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