JPH0682842B2 - 感度自己温度補償型歪検出素子 - Google Patents
感度自己温度補償型歪検出素子Info
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- JPH0682842B2 JPH0682842B2 JP60004032A JP403285A JPH0682842B2 JP H0682842 B2 JPH0682842 B2 JP H0682842B2 JP 60004032 A JP60004032 A JP 60004032A JP 403285 A JP403285 A JP 403285A JP H0682842 B2 JPH0682842 B2 JP H0682842B2
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- 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
- G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体歪検出素子に関するものであり、詳細に
はプラズマCVD（Chemical Vapour Deposition）法を用
いて、起歪部を構成する基板の歪量温度係数を補償する
ような温度特性を有した半導体ピエゾ抵抗ゲージを前記
基板上に形成した歪検出素子に関するものである。
はプラズマCVD（Chemical Vapour Deposition）法を用
いて、起歪部を構成する基板の歪量温度係数を補償する
ような温度特性を有した半導体ピエゾ抵抗ゲージを前記
基板上に形成した歪検出素子に関するものである。
従来から半導体歪ゲージを製造する方法には種々のもの
がある。例えば真空蒸着またはスパッタリング法などに
より薄膜歪ゲージを形成する方法、あるいは結晶性シリ
コンを細長い薄片状に切り出して半導体歪ゲージを得る
方法などがある。
がある。例えば真空蒸着またはスパッタリング法などに
より薄膜歪ゲージを形成する方法、あるいは結晶性シリ
コンを細長い薄片状に切り出して半導体歪ゲージを得る
方法などがある。
これらの方法によって得られた半導体歪ゲージは、起歪
部（例えば、金属板、ベローズ、金属ダイヤフラムな
ど）に貼着、接着または蒸着などして歪検出素子し、さ
らに起歪部付近又は歪検出素子の外部に感度温度補償用
抵抗部を貼着等により付設し、この感度温度補償用抵抗
部を前記歪検出素子の入力段に直列または並列にトラン
ジスタや固定抵抗とともに挿入したり、あるいは前記歪
検出素子の出力段増幅器のフィードバック回路に挿入し
て増幅率を変化させることなどにより感度温度補償を行
なっていた。
部（例えば、金属板、ベローズ、金属ダイヤフラムな
ど）に貼着、接着または蒸着などして歪検出素子し、さ
らに起歪部付近又は歪検出素子の外部に感度温度補償用
抵抗部を貼着等により付設し、この感度温度補償用抵抗
部を前記歪検出素子の入力段に直列または並列にトラン
ジスタや固定抵抗とともに挿入したり、あるいは前記歪
検出素子の出力段増幅器のフィードバック回路に挿入し
て増幅率を変化させることなどにより感度温度補償を行
なっていた。
また単結晶基板内に不純物選択拡散により基板と異種タ
イプの半導体歪ゲージブリッジを形成して歪検出素子と
し、さらに単結晶基板内に拡散により感度温度補償抵抗
領域を形成し、上記と同様の位置に感度温度補償用抵抗
領域を挿入することによって感度温度補償を行なってい
た。
イプの半導体歪ゲージブリッジを形成して歪検出素子と
し、さらに単結晶基板内に拡散により感度温度補償抵抗
領域を形成し、上記と同様の位置に感度温度補償用抵抗
領域を挿入することによって感度温度補償を行なってい
た。
第９図ないし第10図は従来の拡散型圧力センサーの起歪
部を示すものであり、符号１は基板を構成するシリコン
チップで、同シリコンチップ１の中央部には凹部を形成
してダイヤフラム部２を構成している。そして前記ダイ
ヤフラム部２に拡散型ピエゾ抵抗素子３が形成され、さ
らに感度温度補償を行うための拡散型感度温度補償部４
が形成されている。
部を示すものであり、符号１は基板を構成するシリコン
チップで、同シリコンチップ１の中央部には凹部を形成
してダイヤフラム部２を構成している。そして前記ダイ
ヤフラム部２に拡散型ピエゾ抵抗素子３が形成され、さ
らに感度温度補償を行うための拡散型感度温度補償部４
が形成されている。
（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来の単結晶切断および真空蒸着の前二
者の方法による歪検出素子は、抵抗およびゲージ率につ
いての温度係数が小さくかつ使用温度範囲が広いという
利点を持つが、切断方法や不純物濃度のばらつきなどの
ため感度温度補償を行う必要があり、そのため感温抵抗
等により外部または内部補償を行なっていた。
者の方法による歪検出素子は、抵抗およびゲージ率につ
いての温度係数が小さくかつ使用温度範囲が広いという
利点を持つが、切断方法や不純物濃度のばらつきなどの
ため感度温度補償を行う必要があり、そのため感温抵抗
等により外部または内部補償を行なっていた。
また後者の拡散型ピエゾ抵抗素子を用いる歪検出素子の
場合には、抵抗およびゲージ率の感度温度係数が各々20
00ppm/℃、−1000ppm/℃であり、共に大きいために、外
付又は同時に形成されたトランジスタ等の能動素子ある
いは感温抵抗により温度補償を行う必要がある。
場合には、抵抗およびゲージ率の感度温度係数が各々20
00ppm/℃、−1000ppm/℃であり、共に大きいために、外
付又は同時に形成されたトランジスタ等の能動素子ある
いは感温抵抗により温度補償を行う必要がある。
このように感度温度補償手段を別途設けることは、製作
工程の繁雑化をもたらすのみならず、素子点数の増加に
より信頼性の低下や応答性の劣化を引き起こすという問
題点があった。
工程の繁雑化をもたらすのみならず、素子点数の増加に
より信頼性の低下や応答性の劣化を引き起こすという問
題点があった。
本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、その目的
とする所は、起歪部を構成する基板の歪量温度係数を補
償するような温度特性を有した半導体ピエゾ抵抗ゲージ
を提供する点にある。
とする所は、起歪部を構成する基板の歪量温度係数を補
償するような温度特性を有した半導体ピエゾ抵抗ゲージ
を提供する点にある。
上記目的を達成するために、本発明は、正の歪量温度特
性を有する基板（１）の薄板状起歪部（ダイヤフラム）
（1a）上に、ホウ素を微量含むシリコン膜からなる負の
ゲージ率温度特性を有する複数のピエゾ抵抗ゲージ
（３）が形成され、これらのピエゾ抵抗ゲージ（３）が
電気的にホイートストンブリッジ接続されて構成され
る。
性を有する基板（１）の薄板状起歪部（ダイヤフラム）
（1a）上に、ホウ素を微量含むシリコン膜からなる負の
ゲージ率温度特性を有する複数のピエゾ抵抗ゲージ
（３）が形成され、これらのピエゾ抵抗ゲージ（３）が
電気的にホイートストンブリッジ接続されて構成され
る。
より具体的な態様では、基板（１）はステンレス等の金
属基板であり、またピエゾ抵抗ゲージ（３）は水素化ホ
ウ素を微量含む水素化ケイ素ガスを反応ガスとするプラ
ズマCVD法により生成可能であり、さらに、ピエゾ抵抗
ゲージ（３）のホウ素の含有量をどの程度とするかは、
基板（１）の歪量の温度依存性との相関によって定ま
る。
属基板であり、またピエゾ抵抗ゲージ（３）は水素化ホ
ウ素を微量含む水素化ケイ素ガスを反応ガスとするプラ
ズマCVD法により生成可能であり、さらに、ピエゾ抵抗
ゲージ（３）のホウ素の含有量をどの程度とするかは、
基板（１）の歪量の温度依存性との相関によって定ま
る。
起歪部（1a）上に形成された各ピエゾ抵抗ゲージ（３）
は、起歪部（1a）に生じる歪量に対応した抵抗変化を示
し、その変化量に応じた検出信号がホイートストンブリ
ッジ接続を通じて出力される。このとき、起歪部（1a）
とピエゾ抵抗ゲージ（３）とは、周囲温度に対する歪量
特性及びゲージ率特性が互いに異なるため、周囲温度に
対応した温度補償により誤差成分を除去する必要があ
る。
は、起歪部（1a）に生じる歪量に対応した抵抗変化を示
し、その変化量に応じた検出信号がホイートストンブリ
ッジ接続を通じて出力される。このとき、起歪部（1a）
とピエゾ抵抗ゲージ（３）とは、周囲温度に対する歪量
特性及びゲージ率特性が互いに異なるため、周囲温度に
対応した温度補償により誤差成分を除去する必要があ
る。
この場合、本発明によれば、正の歪量温度特性を有する
起歪部（1a）と負のゲージ率温度特性を有するピエゾ抵
抗ゲージ（３）とは互いに逆の温度特性を有しており、
それらが基板（１）上において一体化されている。その
ため起歪部（1a）とピエゾ抵抗ゲージ（３）とが互いの
もつ温度特性を相殺することができ、したがって、従来
のような外的付加的な温度補償素子を必要とせず、当該
歪検出素子においてその感度を自己完結的に温度補償す
ることができるのである。ピエゾ抵抗ゲージ（３）の負
のゲージ率温度特性は、プラズマCVD法によるシリコン
膜生成時に使用される反応ガス中のホウ素がシリコン膜
に混入することにより得られる。
起歪部（1a）と負のゲージ率温度特性を有するピエゾ抵
抗ゲージ（３）とは互いに逆の温度特性を有しており、
それらが基板（１）上において一体化されている。その
ため起歪部（1a）とピエゾ抵抗ゲージ（３）とが互いの
もつ温度特性を相殺することができ、したがって、従来
のような外的付加的な温度補償素子を必要とせず、当該
歪検出素子においてその感度を自己完結的に温度補償す
ることができるのである。ピエゾ抵抗ゲージ（３）の負
のゲージ率温度特性は、プラズマCVD法によるシリコン
膜生成時に使用される反応ガス中のホウ素がシリコン膜
に混入することにより得られる。
以下、第１図ないし第８図に示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。
発明を詳細に説明する。
第１図ないし第２図において、符号１は金属性の基板で
あり、同基板１は例えばステンレスの一体成形により製
造したものであり、この基板１の下部に凹部を形成する
ことにより円形の薄板部1aを形成して圧力を受けるダイ
ヤフラムとし、このダイヤフラムにより起歪部を構成し
ている。
あり、同基板１は例えばステンレスの一体成形により製
造したものであり、この基板１の下部に凹部を形成する
ことにより円形の薄板部1aを形成して圧力を受けるダイ
ヤフラムとし、このダイヤフラムにより起歪部を構成し
ている。
前記基板１の上面を研磨したのち、この上面に層間絶縁
用のシリコン酸化膜（SiO2膜）２をプラズマCVD法より
形成し、さらにこのシリコン酸化膜２上にプラズマCVD
法によってシリコン薄膜を析出させる。
用のシリコン酸化膜（SiO2膜）２をプラズマCVD法より
形成し、さらにこのシリコン酸化膜２上にプラズマCVD
法によってシリコン薄膜を析出させる。
そして前記シリコン薄膜にホトエッチングを施し、第１
図および第２図に示すように部分的にシリコン薄膜を残
してその他の部分を除去せしめ、残されたシリコン薄膜
によりピエゾ抵抗ゲージ３を形成する。
図および第２図に示すように部分的にシリコン薄膜を残
してその他の部分を除去せしめ、残されたシリコン薄膜
によりピエゾ抵抗ゲージ３を形成する。
さらに前記ピエゾ抵抗ゲージ３に金などの金属を蒸着し
て電極を形成し、この電極にリード線を超音波ボンディ
ングによって添着する。そして電極およびリード線を適
宜接続することによりホイートストンブリッジを構成し
て、このホイートストンブリッジで直接圧力を測定す
る。次に、基板１にシリコン酸化膜２を析出し、さらに
同シリコン酸化膜２上にシリコン薄膜を析出させるため
のプラズマCVD法を遂行するためプラズマCVD装置につい
て説明する。
て電極を形成し、この電極にリード線を超音波ボンディ
ングによって添着する。そして電極およびリード線を適
宜接続することによりホイートストンブリッジを構成し
て、このホイートストンブリッジで直接圧力を測定す
る。次に、基板１にシリコン酸化膜２を析出し、さらに
同シリコン酸化膜２上にシリコン薄膜を析出させるため
のプラズマCVD法を遂行するためプラズマCVD装置につい
て説明する。
本発明に係るピエゾ抵抗ゲージ３の製造に用いるプラズ
マCVD装置には、誘導結合方式および容量結合方式のも
のがある（詳しくは、菅野卓雄編著「半導体プラズマプ
ロセス技術」産業図書）。
マCVD装置には、誘導結合方式および容量結合方式のも
のがある（詳しくは、菅野卓雄編著「半導体プラズマプ
ロセス技術」産業図書）。
ここでは、容量結合型プラズマCVD装置を使用した場合
について述べる。
について述べる。
第３図は、容量結合型プラズマCVD装置の一実施例であ
り、反応室11内には丸型の基板電極12と高周波電極13が
対向して配設されている。
り、反応室11内には丸型の基板電極12と高周波電極13が
対向して配設されている。
また反応室11の外側部近傍には、真空ポンプ（図示せ
ず）に連通するための連通路14,14が形成されていて、
前記真空ポンプにより反応室11内が排気されるようにな
っている。
ず）に連通するための連通路14,14が形成されていて、
前記真空ポンプにより反応室11内が排気されるようにな
っている。
一方、前記基板電極12の中央部にはガス導入路15が形成
されていて、このガス導入路15から反応ガスが導入され
るようになっている。
されていて、このガス導入路15から反応ガスが導入され
るようになっている。
そして、前記基板電極12は磁気回転機構16により回転可
能に構成されている。
能に構成されている。
また、前記基板電極12の下方にはヒータ17が配設されて
いて、同ヒータ17により反応室11内の基板電極12の温度
がコントロールされるようになっている。
いて、同ヒータ17により反応室11内の基板電極12の温度
がコントロールされるようになっている。
次に上記装置によりシリコン酸化膜２上にシリコン薄膜
を析出させる方法において説明する。
を析出させる方法において説明する。
まず、シリコン酸化膜２を形成した基板１を反応室11内
の基板電極12上に配置し、同反応室11内の空気を前記真
空ポンプにより排気する。
の基板電極12上に配置し、同反応室11内の空気を前記真
空ポンプにより排気する。
そしてガス導入路15から、SiH4ガス（H290％希釈）とB2
H6ガス（1500ppm、H2希釈）とを反応室11内に導入し、S
iH4ガスとB2H6ガスとの割合がモル比で100:0.01〜100:2
である混合ガスを反応ガスとして用いる。この反応ガス
に基板電極12と高周波電極13とにより高高周波電界を印
加し、その電気的エネルギーを利用して反応ガスを活性
化し、このプラズマ中で気体状物質を反応させてシリコ
ン酸化膜２の表面に薄膜を析出させる。
H6ガス（1500ppm、H2希釈）とを反応室11内に導入し、S
iH4ガスとB2H6ガスとの割合がモル比で100:0.01〜100:2
である混合ガスを反応ガスとして用いる。この反応ガス
に基板電極12と高周波電極13とにより高高周波電界を印
加し、その電気的エネルギーを利用して反応ガスを活性
化し、このプラズマ中で気体状物質を反応させてシリコ
ン酸化膜２の表面に薄膜を析出させる。
SiH4ガスとB2H6ガスの流量はニードルバルブで微調整さ
れて、たとえばB2H6ガスの流量は30SCCM（20℃１気圧で
の１分間あたりのcm3）、60SCCM、90SCCM、120SCCM、15
0SCCMに調整される。また反応室11内の圧力を約2.6Torr
に設定し、この真空度はピラニー真空計を排気側に設け
て測定した。
れて、たとえばB2H6ガスの流量は30SCCM（20℃１気圧で
の１分間あたりのcm3）、60SCCM、90SCCM、120SCCM、15
0SCCMに調整される。また反応室11内の圧力を約2.6Torr
に設定し、この真空度はピラニー真空計を排気側に設け
て測定した。
さらに、基板温度（Ts）を500℃、550℃、575℃、600
℃、625℃、650℃に各々変えて、ピエゾ抵抗ゲージ３を
それぞれ調整した。
℃、625℃、650℃に各々変えて、ピエゾ抵抗ゲージ３を
それぞれ調整した。
次に、上記のように調整したピエゾ抵抗ゲージ３とステ
ンレスダイヤフラムを構成する基板１との関係について
説明する。
ンレスダイヤフラムを構成する基板１との関係について
説明する。
上記ステンレスダイヤフラムに加わる圧力を周辺固定円
板の等分布荷重と等価とし、ダイヤフラムの半径方向お
よび円周方向応力σｒ，σθは、圧力をＰ、ダイヤフラ
ムの厚さをｈ、ポアソン比をν、ダイヤフラム半径を
ａ、中心からの半径をｒとすると と表わされる。
板の等分布荷重と等価とし、ダイヤフラムの半径方向お
よび円周方向応力σｒ，σθは、圧力をＰ、ダイヤフラ
ムの厚さをｈ、ポアソン比をν、ダイヤフラム半径を
ａ、中心からの半径をｒとすると と表わされる。
そして、半径方向および円周方向のひずみをεｒ、εθ
とすると、 と表わされる。
とすると、 と表わされる。
一方ステンレスのヤング率の温度特性は、第４図のよう
に図示され、同図において、横軸が周囲温度Ｔ（℃）で
あり、たて軸がヤング率Ｅ（Kg f/mm2）を示し、また周
囲温度Ｔ（℃）に対する歪量εの変化は、第５図のよう
に図示され、同図において横軸が周囲温度Ｔ（℃）があ
り、たて軸が歪量εを示すものである。第５図がこの様
に表わせるのは（３），（４）式においてヤング率Ｅが
分子にありかつヤング率Ｅの温度特性が降り勾配にある
からである。
に図示され、同図において、横軸が周囲温度Ｔ（℃）で
あり、たて軸がヤング率Ｅ（Kg f/mm2）を示し、また周
囲温度Ｔ（℃）に対する歪量εの変化は、第５図のよう
に図示され、同図において横軸が周囲温度Ｔ（℃）があ
り、たて軸が歪量εを示すものである。第５図がこの様
に表わせるのは（３），（４）式においてヤング率Ｅが
分子にありかつヤング率Ｅの温度特性が降り勾配にある
からである。
すなわち、第４図ないし第５図および（１）ないし
（４）式からステンレスダイヤフラムの温度が上昇すれ
ば、同ステンレスダイヤフラムの歪量も増加する関係に
あり、すなわち、歪量温度係数は正の傾向にある事がわ
かる。
（４）式からステンレスダイヤフラムの温度が上昇すれ
ば、同ステンレスダイヤフラムの歪量も増加する関係に
あり、すなわち、歪量温度係数は正の傾向にある事がわ
かる。
また、前記したプラズマCVD法によって、反応条件等を
種々変えて調整したピエゾ抵抗素子の歪εに対する電気
抵抗（Ｒ）の変化の度合を示す抵抗変化率（ΔR/R）を
第６図に示す。
種々変えて調整したピエゾ抵抗素子の歪εに対する電気
抵抗（Ｒ）の変化の度合を示す抵抗変化率（ΔR/R）を
第６図に示す。
第６図で明らかなようにこのピエゾ抵抗素子は、ホウ素
添加のためＰ型伝導を示し、抵抗変化率（ΔR/R）は引
張りに対し増大、圧縮に対して減少する。このように本
発明によるピエゾ抵抗素子は歪に対して直線性を有して
いることがわかる。
添加のためＰ型伝導を示し、抵抗変化率（ΔR/R）は引
張りに対し増大、圧縮に対して減少する。このように本
発明によるピエゾ抵抗素子は歪に対して直線性を有して
いることがわかる。
次に上記ピエゾ抵抗素子からなるピエゾ抵抗ゲージ３の
周囲温度Ｔ（℃）に対するゲージ率Ｇの変化を第７図に
示す。ここでゲージ率Ｇは以下のように表わされる。
周囲温度Ｔ（℃）に対するゲージ率Ｇの変化を第７図に
示す。ここでゲージ率Ｇは以下のように表わされる。
Ｇ＝（ΔＲ−Ｒ）／（Δl/l） ここにΔl/lは長さの変化率、すなわち歪εを示す。
この図から、基板温度約550℃で形成されたものは正の
周囲温度依存性を、また基板温度約575℃以上で形成さ
れたものは負の周囲温度依存性を有していることがわか
る。
周囲温度依存性を、また基板温度約575℃以上で形成さ
れたものは負の周囲温度依存性を有していることがわか
る。
第７図に加えて第８図に反応ガス中の水素化ホウ素添加
割合をパラメータとし、ピエゾ抵抗ゲージ３の周囲温度
Ｔ（℃）に対するゲージ率変化を示す。
割合をパラメータとし、ピエゾ抵抗ゲージ３の周囲温度
Ｔ（℃）に対するゲージ率変化を示す。
この図から水素比ホウ素の添加割合をコントロールする
ことにより所望のゲージ率変化を示すピエゾ抵抗ゲージ
３が得られることがわかる。
ことにより所望のゲージ率変化を示すピエゾ抵抗ゲージ
３が得られることがわかる。
すなわち、水素化ホウ素添加割合を種々変えることによ
り、周囲温度Ｔ（℃）の上昇方向に対してゲージ率Ｇの
減少の割合を変化させることができる。
り、周囲温度Ｔ（℃）の上昇方向に対してゲージ率Ｇの
減少の割合を変化させることができる。
ところでピエゾ抵抗ゲージの抵抗変化率ΔR/Rはゲージ
率Ｇおよび歪量εを用いて、 （５）式で表わされ、またダイヤフラム温度Ｔ（℃）の
時のゲージ率ＧＴおよび歪量εＴはゲージ率温度係数α
および歪量温度係数βを用いて ＧＴ＝Ｇ（１＋α・Ｔ） ……（６） εＴ＝ε（１＋β・Ｔ） ……（７） （６）式および（７）式で表わされる。
率Ｇおよび歪量εを用いて、 （５）式で表わされ、またダイヤフラム温度Ｔ（℃）の
時のゲージ率ＧＴおよび歪量εＴはゲージ率温度係数α
および歪量温度係数βを用いて ＧＴ＝Ｇ（１＋α・Ｔ） ……（６） εＴ＝ε（１＋β・Ｔ） ……（７） （６）式および（７）式で表わされる。
したがって、ピエゾ抵抗ゲージの温度Ｔ（℃）における （８）式で表わせることがわかる。
（８）式を見ると、起歪部ダイヤフラム（基板によって
構成される）の歪量温度係数βとゲージ率温度係数αに
よりピエゾ抵抗ゲージの温度による抵抗変化率が決定で
き、又本実施例によるステンレスダイヤフラムとピエゾ
抵抗ゲージを使用した圧力センサーの出力はホイートス
トンブリッジ回路の入力電圧Ｅin，これの出力電圧をＥ
outとすると （９）式で表わされる。
構成される）の歪量温度係数βとゲージ率温度係数αに
よりピエゾ抵抗ゲージの温度による抵抗変化率が決定で
き、又本実施例によるステンレスダイヤフラムとピエゾ
抵抗ゲージを使用した圧力センサーの出力はホイートス
トンブリッジ回路の入力電圧Ｅin，これの出力電圧をＥ
outとすると （９）式で表わされる。
また、温度による変化ΔＥoutは したがって、圧力センサーの感度温度係数γは γ＝２αβＴ＋α＋β で表わせる。ここで、２αβＴ≪α＋βなので γ≒α＋β ……（10） と表わせる。これにより圧力センサーの感度温度特性
は、起歪部ダイヤフラム（基板によって構成される）の
歪量温度係数βとゲージ率温度係数αにより決定される
事がわかる。
は、起歪部ダイヤフラム（基板によって構成される）の
歪量温度係数βとゲージ率温度係数αにより決定される
事がわかる。
ここでダイヤフラムの歪量温度係数βは第５図で図示さ
れるように昇にり勾配にあり、ピエゾ抵抗ゲージ３のゲ
ージ率温度係数αは第7,8図で図示されるように概略降
り勾配にあることがわかっている。
れるように昇にり勾配にあり、ピエゾ抵抗ゲージ３のゲ
ージ率温度係数αは第7,8図で図示されるように概略降
り勾配にあることがわかっている。
したがって、ダイヤフラムの歪量温度係数βを補償（相
殺）するようなゲージ率温度係数αを有したピエゾ抵抗
ゲージ３を選択すれば、圧力センサーの感度温度係数γ
を零にすることができる。
殺）するようなゲージ率温度係数αを有したピエゾ抵抗
ゲージ３を選択すれば、圧力センサーの感度温度係数γ
を零にすることができる。
したがって本発明による圧力センサーは感度温度補償部
なしに、ダイヤフラムの歪量温度係数をピエゾ抵抗ゲー
ジのゲージ率温度係数が補償するものであり、この他に
プラズマCVD法の反応条件を変えることにより所望の感
度温度係数とゼロ点温度係数を有したピエゾ抵抗ゲージ
を作成すれば、圧力センサーの温度係数を総合的に零と
することができる。
なしに、ダイヤフラムの歪量温度係数をピエゾ抵抗ゲー
ジのゲージ率温度係数が補償するものであり、この他に
プラズマCVD法の反応条件を変えることにより所望の感
度温度係数とゼロ点温度係数を有したピエゾ抵抗ゲージ
を作成すれば、圧力センサーの温度係数を総合的に零と
することができる。
本実施例においては、ステンレスからなる金属ダイヤフ
ラムへの適用について述べたが、種々の材質のダイヤフ
ラムにも勿論適用できるものである。
ラムへの適用について述べたが、種々の材質のダイヤフ
ラムにも勿論適用できるものである。
今まではＰ型伝導シリコン薄膜について述べてきたが、
本発明は、水素化リンガスなどを用いて形成したｎ型伝
導のシリコン薄膜の場合についても適用できるものであ
る。
本発明は、水素化リンガスなどを用いて形成したｎ型伝
導のシリコン薄膜の場合についても適用できるものであ
る。
また、水素化ケイ素以外の反応ガス、例えば、ハロゲン
化ケイ素などを用いてシリコン薄膜を析出させる場合に
ついても適用できる。
化ケイ素などを用いてシリコン薄膜を析出させる場合に
ついても適用できる。
以上のように、本発明は、起歪部を構成する基板上に、
この基板の歪量温度係数を補償するような温度特性を有
したピエゾ抵抗ゲージが、水素化ホウ素を含む水素化ケ
イ素ガスを用いたプラズマCVD法により形成され、この
ピエゾ抵抗ゲージによりホイートストンブリッジが構成
された感度自己温度補償型歪検出素子であるから、本発
明によれば、感温抵抗等の外部又は内部感度温度補償手
段を別途設けることなく、ピエゾ抵抗ゲージ自身のゲー
ジ率温度係数により起歪部たる基板の歪量温度係数を補
償することができる。
この基板の歪量温度係数を補償するような温度特性を有
したピエゾ抵抗ゲージが、水素化ホウ素を含む水素化ケ
イ素ガスを用いたプラズマCVD法により形成され、この
ピエゾ抵抗ゲージによりホイートストンブリッジが構成
された感度自己温度補償型歪検出素子であるから、本発
明によれば、感温抵抗等の外部又は内部感度温度補償手
段を別途設けることなく、ピエゾ抵抗ゲージ自身のゲー
ジ率温度係数により起歪部たる基板の歪量温度係数を補
償することができる。
従って、ピエゾ抵抗ゲージ自体の製作工程を簡略化し、
素子点数を低減し、信頼性の向上、応答性の向上を図る
ことができる。また、ホイートストンブリッジの構成を
簡素化することができる。
素子点数を低減し、信頼性の向上、応答性の向上を図る
ことができる。また、ホイートストンブリッジの構成を
簡素化することができる。
第１図は本発明に係る感度自己温度補償型歪検出素子の
横断側面図、第２図はその平面図、第３図は本発明に係
る歪検出素子を製造する容量結合型プラズマCVD装置の
概略図、第４図は本発明に係るダイヤフラムを構成する
基板のヤング率の温度特性を示す図、第５図は同基板の
歪量の温度特性を示す図、第６図は本発明に係る歪検出
素子の歪‐抵抗特性を示す図、第７図および第８図は本
発明に係るピエゾ抵抗ゲージのゲージ率の温度特性図で
あり、第７図は基板温度をパルメータとした図であり、
第８図は水素化ホウ素温度をパラメータとした図であ
る。第９図は従来の拡散型圧力センサーの起歪部を示す
横断側面図、第10図はその平面図である。 １……基板、２……シリコン酸化膜、３……ピエゾ抵抗
ゲージ。
横断側面図、第２図はその平面図、第３図は本発明に係
る歪検出素子を製造する容量結合型プラズマCVD装置の
概略図、第４図は本発明に係るダイヤフラムを構成する
基板のヤング率の温度特性を示す図、第５図は同基板の
歪量の温度特性を示す図、第６図は本発明に係る歪検出
素子の歪‐抵抗特性を示す図、第７図および第８図は本
発明に係るピエゾ抵抗ゲージのゲージ率の温度特性図で
あり、第７図は基板温度をパルメータとした図であり、
第８図は水素化ホウ素温度をパラメータとした図であ
る。第９図は従来の拡散型圧力センサーの起歪部を示す
横断側面図、第10図はその平面図である。 １……基板、２……シリコン酸化膜、３……ピエゾ抵抗
ゲージ。
Claims (1)
- 【請求項１】正の歪量温度特性を有する薄板状の起歪部
（1a）を有する基板（１）と、 前記起歪部（1a）上に一体に形成され、ホウ素を微量含
むシリコン膜からなり、負のゲージ率温度特性を有する
複数のピエゾ抵抗ゲージ（３）と、を備え、 前記各ピエゾ抵抗ゲージがホイートストンブリッジを構
成するように電気的に接続されてなることを特徴とする
感度自己温度補償型歪検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004032A JPH0682842B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 感度自己温度補償型歪検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004032A JPH0682842B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 感度自己温度補償型歪検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163667A JPS61163667A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0682842B2 true JPH0682842B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=11573618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60004032A Expired - Lifetime JPH0682842B2 (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 感度自己温度補償型歪検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682842B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5167158A (en) * | 1987-10-07 | 1992-12-01 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Semiconductor film pressure sensor and method of manufacturing same |
| JPH01315172A (ja) * | 1988-06-15 | 1989-12-20 | Komatsu Ltd | 応力変換素子およびその製造方法 |
| US5191798A (en) * | 1988-09-30 | 1993-03-09 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Pressure sensor |
| JP2657318B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1997-09-24 | 本田技研工業株式会社 | 耐熱性歪ゲージ及び歪測定方法 |
| JP4926543B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2012-05-09 | 中国電力株式会社 | 歪測定装置 |
| CN105698664A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-22 | 上海数久信息科技有限公司 | 一种适用于混凝土的应变的检测装置及方法 |
| CN121631946A (zh) * | 2025-12-23 | 2026-03-10 | 沃科云智能科技(北京)有限公司 | 一种自适应温度补偿高精度应变片及测量方法 |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP60004032A patent/JPH0682842B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61163667A (ja) | 1986-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |