JPH0258789B2 - - Google Patents
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- JPH0258789B2 JPH0258789B2 JP57079867A JP7986782A JPH0258789B2 JP H0258789 B2 JPH0258789 B2 JP H0258789B2 JP 57079867 A JP57079867 A JP 57079867A JP 7986782 A JP7986782 A JP 7986782A JP H0258789 B2 JPH0258789 B2 JP H0258789B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体圧力変換器に係り、特に外部か
らの誘導雑音や汚染に対して安定とするのに好適
な構造の半導体圧力変換器に関するものである。
らの誘導雑音や汚染に対して安定とするのに好適
な構造の半導体圧力変換器に関するものである。
圧力，差圧等の変化を抵抗変化に変換して検出
する変換器として、シリコン等の半導体単結晶基
にストレンゲージ抗抗素子を形成してなる半導体
圧力変換器がある。
する変換器として、シリコン等の半導体単結晶基
にストレンゲージ抗抗素子を形成してなる半導体
圧力変換器がある。
従来のこの種半導体圧力変換器は、起歪体とし
て作用するシリコン単結晶基板内に逆の半導特性
を持つストレンゲージ抗抗素子を一体的に選択形
成し、その上をパツシベーシヨンおよび絶縁を目
的とする二酸化シリコン膜で覆い、さらに、アル
ミニウム等の金属電極を設けてストレンゲージ抗
抗素子を電気的に外部に取り出すようにしてあ
る。しかし、このような構造の半導体圧力変換器
には、ストレンゲージ抗抗素子を覆つている二酸
化シリコン膜の表面に付着、蓄積したナトリウム
等の可動イオンや二酸化シリコン膜内の可動イオ
ンの動きによつて二酸化シリコン膜の電位が変化
するため、温度や環境の変化，時間の経過にとも
なつて変換器出力が変化するという欠点がある。
て作用するシリコン単結晶基板内に逆の半導特性
を持つストレンゲージ抗抗素子を一体的に選択形
成し、その上をパツシベーシヨンおよび絶縁を目
的とする二酸化シリコン膜で覆い、さらに、アル
ミニウム等の金属電極を設けてストレンゲージ抗
抗素子を電気的に外部に取り出すようにしてあ
る。しかし、このような構造の半導体圧力変換器
には、ストレンゲージ抗抗素子を覆つている二酸
化シリコン膜の表面に付着、蓄積したナトリウム
等の可動イオンや二酸化シリコン膜内の可動イオ
ンの動きによつて二酸化シリコン膜の電位が変化
するため、温度や環境の変化，時間の経過にとも
なつて変換器出力が変化するという欠点がある。
上記欠点を解決するものとして第１図，第２図
に示す構造の半導体圧力変換器が知られている。
第１図は上面図、第２図は縦断面図、第１図，第
２図において、１はｎ形シリコン単結晶基板、２
はシリコン単結晶基板１の起歪部に一体的に選択
形成したＰ形ストレンゲージ抗抗素子、３は二酸
化シリコン膜、４はストレンゲージ抗抗素子２を
電気的に取り出すアルミニウム電極、５はアルミ
ニウム電極４と同時に形成したアルミニウムシー
ルド膜で、一定の電位に固定してある。
に示す構造の半導体圧力変換器が知られている。
第１図は上面図、第２図は縦断面図、第１図，第
２図において、１はｎ形シリコン単結晶基板、２
はシリコン単結晶基板１の起歪部に一体的に選択
形成したＰ形ストレンゲージ抗抗素子、３は二酸
化シリコン膜、４はストレンゲージ抗抗素子２を
電気的に取り出すアルミニウム電極、５はアルミ
ニウム電極４と同時に形成したアルミニウムシー
ルド膜で、一定の電位に固定してある。
このような構造の半導体圧力変換器ではシール
ド膜５によつて二酸化シリコン膜３よりなる絶縁
膜の表面およびこの膜中の可動イオンが固定され
るため、先に述べた出力の経時ドリフトが発生せ
ず、ドリフトの問題は解決される。しかしなが
ら、新たに別の特性上の問題が発生する。すなわ
ち、温度の変化によつてシフトした出力が、温度
を元に戻しても戻らない、いわゆる温度によりヒ
ステリシスを発生する。第３図はその実測データ
を示した線図で、その値は非常に大きく数十パー
セントから数百パーセントとなり、かつ、その値
が大きくばらつく。
ド膜５によつて二酸化シリコン膜３よりなる絶縁
膜の表面およびこの膜中の可動イオンが固定され
るため、先に述べた出力の経時ドリフトが発生せ
ず、ドリフトの問題は解決される。しかしなが
ら、新たに別の特性上の問題が発生する。すなわ
ち、温度の変化によつてシフトした出力が、温度
を元に戻しても戻らない、いわゆる温度によりヒ
ステリシスを発生する。第３図はその実測データ
を示した線図で、その値は非常に大きく数十パー
セントから数百パーセントとなり、かつ、その値
が大きくばらつく。
このため、温度による影響が本質的に大きく、
補償が不可欠な半導体圧力変換器であるにもかか
わらず、上記温度により発生するヒステリシスの
温度補償ができないという致命的欠陥を持つこと
となり、実用上使用できなくなる。
補償が不可欠な半導体圧力変換器であるにもかか
わらず、上記温度により発生するヒステリシスの
温度補償ができないという致命的欠陥を持つこと
となり、実用上使用できなくなる。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、出力のドリフトと温度による
ヒステリシスとが生じないようにできる半導体圧
力変換器を提供することにある。
的とするところは、出力のドリフトと温度による
ヒステリシスとが生じないようにできる半導体圧
力変換器を提供することにある。
本発明は、ストレンゲージ抗抗素子を覆う二酸
化シリコン膜上にゲージ電極と同時形成した金属
シールド膜を有する半導体圧力変換器に発生する
温度ヒステリシスは、上記抵抗素子の真上に二酸
化シリコン膜を介して存在する金属シールド膜の
シリコン単結晶基板との熱膨張率差が大きいた
め、温度変化によつて降伏し、真下にある抵抗素
子に残留ひずみとなつて作用することによること
を明らかにしてなされたもので、金属シールド膜
はストレンゲージ抗抗素子の真上の少なくとも大
部分を除いた周辺部に形成し、温度変化による降
伏で発生するひずみがストレンゲージ抗抗素子に
影響を与えないようにしたことを特徴としてい
る。
化シリコン膜上にゲージ電極と同時形成した金属
シールド膜を有する半導体圧力変換器に発生する
温度ヒステリシスは、上記抵抗素子の真上に二酸
化シリコン膜を介して存在する金属シールド膜の
シリコン単結晶基板との熱膨張率差が大きいた
め、温度変化によつて降伏し、真下にある抵抗素
子に残留ひずみとなつて作用することによること
を明らかにしてなされたもので、金属シールド膜
はストレンゲージ抗抗素子の真上の少なくとも大
部分を除いた周辺部に形成し、温度変化による降
伏で発生するひずみがストレンゲージ抗抗素子に
影響を与えないようにしたことを特徴としてい
る。
以下本発明を第４図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第４図は第１図に相当する上面図で、第１図と
同一部分は同じ符号で示し、ここで説明を省略す
る。第４図においては、二酸化シリコン膜３上に
形成したアルミニウムシールド膜６は、ストレン
ゲージ抗抗素子２の真上の部分を大部分除いた形
状としてある。
同一部分は同じ符号で示し、ここで説明を省略す
る。第４図においては、二酸化シリコン膜３上に
形成したアルミニウムシールド膜６は、ストレン
ゲージ抗抗素子２の真上の部分を大部分除いた形
状としてある。
上記した本発明の実施例によれば、アルミニウ
ムシールド膜６は、ストレンゲージ抗抗素子２の
真上の大部分には形成されていないので、温度等
によつて発生するアルミニウムシールド膜６の機
械的変形がストレンゲージ抗抗素子２にほとんど
影響を及ぼすことがなく、発生するヒステリシス
は、出力換算で0.1〜0.2％以下とすることがで
き、実用上問題とならなくなる。電気的には、ア
ルミニウムシールド膜６を一定電位に保持するこ
とにより、ストレンゲージ抗抗素子２附近の二酸
化シリコン膜３中および表面の可動イオンが固定
されるので、経時ドリフトは従来の第１図の場合
と同様発生することがない。以上のように、外部
からの誘導雑音や汚染に対して安定なだけでな
く、温度変化に対して再現性がよく、安定で精度
が良好な半導体圧力変換器とすることができる。
ムシールド膜６は、ストレンゲージ抗抗素子２の
真上の大部分には形成されていないので、温度等
によつて発生するアルミニウムシールド膜６の機
械的変形がストレンゲージ抗抗素子２にほとんど
影響を及ぼすことがなく、発生するヒステリシス
は、出力換算で0.1〜0.2％以下とすることがで
き、実用上問題とならなくなる。電気的には、ア
ルミニウムシールド膜６を一定電位に保持するこ
とにより、ストレンゲージ抗抗素子２附近の二酸
化シリコン膜３中および表面の可動イオンが固定
されるので、経時ドリフトは従来の第１図の場合
と同様発生することがない。以上のように、外部
からの誘導雑音や汚染に対して安定なだけでな
く、温度変化に対して再現性がよく、安定で精度
が良好な半導体圧力変換器とすることができる。
なお、上記した実施例では、シールド膜６を電
極４と同種材料のアルミニウムとしたが、電極４
の材料とは無関係の金属、半導体、導電性有機材
料で構成するようにしてもよく、効果は同一であ
る。
極４と同種材料のアルミニウムとしたが、電極４
の材料とは無関係の金属、半導体、導電性有機材
料で構成するようにしてもよく、効果は同一であ
る。
以上説明したように、本発明によれば、出力の
ドリフトと温度によるヒステリシスとがほとんど
生じないようにでき、安定で精度が良好なものに
できるという効果がある。
ドリフトと温度によるヒステリシスとがほとんど
生じないようにでき、安定で精度が良好なものに
できるという効果がある。
第１図は従来の半導体圧力変換器の上面図、第
２図は第１図の縦断面図、第３図は第１図の半導
体圧力変換器の温度―零点特性線図、第４図は本
発明の半導体圧力変換器の一実施例を示す上面図
である。 １…シリコン単結晶基板、２…ストレンゲージ
抗抗素子、３…二酸化シリコン膜、４…アルミニ
ウム電極、６…アルミニウムシールド膜。
２図は第１図の縦断面図、第３図は第１図の半導
体圧力変換器の温度―零点特性線図、第４図は本
発明の半導体圧力変換器の一実施例を示す上面図
である。 １…シリコン単結晶基板、２…ストレンゲージ
抗抗素子、３…二酸化シリコン膜、４…アルミニ
ウム電極、６…アルミニウムシールド膜。
Claims (1)
- １ 起歪部を設けてあり該起歪部に選択的にスト
レンゲージ抵抗素子を形成してある半導体基板を
備え、該半導体基板の少なくとも一部と前記抵抗
素子とが絶縁性膜で覆われている半導体圧力変換
器において、前記抵抗素子の真上の少なくとも大
部分を除いた形状の導電性膜を前記絶縁性膜上に
形成してあることを特徴とする半導体圧力変換
器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079867A JPS58197780A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 半導体圧力変換器 |
| US06/494,075 US4618844A (en) | 1982-05-14 | 1983-05-12 | Semiconductor pressure transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57079867A JPS58197780A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 半導体圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197780A JPS58197780A (ja) | 1983-11-17 |
| JPH0258789B2 true JPH0258789B2 (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=13702153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57079867A Granted JPS58197780A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4618844A (ja) |
| JP (1) | JPS58197780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7035108B2 (en) | 1992-05-20 | 2006-04-25 | Seiko Epson Corporation | Information processing device |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6089851A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気記録再生装置 |
| US4974596A (en) * | 1987-12-14 | 1990-12-04 | Medex, Inc. | Transducer with conductive polymer bridge |
| US4852581A (en) * | 1987-12-14 | 1989-08-01 | Medex, Inc. | Pressure transducer with conductive polymer bridge |
| AU2059597A (en) * | 1996-02-28 | 1997-09-16 | Sigma-Netics, Inc. | Improved strain gauge and method of manufacture |
| US5812047A (en) * | 1997-02-18 | 1998-09-22 | Exar Corporation | Offset-free resistor geometry for use in piezo-resistive pressure sensor |
| AU2032300A (en) | 1998-11-25 | 2000-06-19 | Ball Semiconductor Inc. | Miniature spherical semiconductor transducer |
| WO2000032105A1 (en) | 1998-11-25 | 2000-06-08 | Ball Semiconductor, Inc. | Monitor for interventional procedures |
| AU2400200A (en) | 1998-12-31 | 2000-07-31 | Ball Semiconductor Inc. | Miniature implanted orthopedic sensors |
| US6324904B1 (en) | 1999-08-19 | 2001-12-04 | Ball Semiconductor, Inc. | Miniature pump-through sensor modules |
| US7445229B2 (en) * | 2004-04-13 | 2008-11-04 | Graco Children's Products Inc. | Stroller including movable basket assembly |
| US7430920B2 (en) * | 2005-12-16 | 2008-10-07 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for measuring a mechanical quantity |
| US6968744B1 (en) * | 2004-10-18 | 2005-11-29 | Silverbrook Research Pty Ltd | Capacitative pressure sensor with close electrodes |
| US9246486B2 (en) * | 2011-12-16 | 2016-01-26 | Apple Inc. | Electronic device with noise-cancelling force sensor |
| US10694999B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-06-30 | Case Western Reserve University | Conductive layer formed strain gauge and method of making same |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB1208382A (en) * | 1968-03-23 | 1970-10-14 | Ferranti Ltd | Improvements relating to semiconductor strain transducers |
| US3961358A (en) * | 1973-02-21 | 1976-06-01 | Rca Corporation | Leakage current prevention in semiconductor integrated circuit devices |
| US4125820A (en) * | 1975-10-06 | 1978-11-14 | Honeywell Inc. | Stress sensor apparatus |
| JPS52127257A (en) * | 1976-04-19 | 1977-10-25 | Hitachi Ltd | Displacement converter |
| US4173900A (en) * | 1977-03-07 | 1979-11-13 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor pressure transducer |
| AU503379B1 (en) * | 1978-08-28 | 1979-08-30 | Babcock & Wilcox Co., The | Pressure transducer |
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| US4317126A (en) * | 1980-04-14 | 1982-02-23 | Motorola, Inc. | Silicon pressure sensor |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP57079867A patent/JPS58197780A/ja active Granted
-
1983
- 1983-05-12 US US06/494,075 patent/US4618844A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7035108B2 (en) | 1992-05-20 | 2006-04-25 | Seiko Epson Corporation | Information processing device |
| US7345883B2 (en) | 1992-05-20 | 2008-03-18 | Seiko Epson Corporation | Processing device |
| US7359202B2 (en) | 1992-05-20 | 2008-04-15 | Seiko Epson Corporation | Printer apparatus |
| US7583505B2 (en) | 1992-05-20 | 2009-09-01 | Seiko Epson Corporation | Processor apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4618844A (en) | 1986-10-21 |
| JPS58197780A (ja) | 1983-11-17 |
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