JPS60152070A - 圧覚センサ - Google Patents
圧覚センサInfo
- Publication number
- JPS60152070A JPS60152070A JP59007669A JP766984A JPS60152070A JP S60152070 A JPS60152070 A JP S60152070A JP 59007669 A JP59007669 A JP 59007669A JP 766984 A JP766984 A JP 766984A JP S60152070 A JPS60152070 A JP S60152070A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- metal thin
- semiconductor substrate
- substrate
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- 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】
ｒ発明の属する技術分野〕
本発明は一導′載形の半導体よりなる受圧構造体の受圧
面に角度をなす面に他導電形の複数の抵抗素子領域を形
成し、各抵抗素子の抵抗値の変化によって受圧面に加わ
る力の３分力を検出する圧覚センサに関する。
面に角度をなす面に他導電形の複数の抵抗素子領域を形
成し、各抵抗素子の抵抗値の変化によって受圧面に加わ
る力の３分力を検出する圧覚センサに関する。
ｒ従来枝術声その闇顕占）
例えば各糧の物体を扱うロボットハンドの把持力を適正
な大きさに制御するためには、ハンドに加わる力を三次
元的に検出する圧覚センサが必要である。これに対して
、例えば第１図に示すように受圧構造体である一導電形
のリング状半導体基体１の受圧面２に垂直な面に複数の
逆導電形の拡散領域からなる抵抗素子３１−３４．４１
〜４４．５１〜５４を形成し、これらを第２図に示すよ
うに接続して、受圧面２に力が加わった際の抵抗素子の
抵抗変化によって生ずる出力電圧を端子６から取出し、
この出力電圧によって力の３分力を検出するプレーナ形
半導体圧覚センｊが既に提案されている。このようなセ
ンサの出力電圧は微小であるため、各抵抗素子相互間あ
るいはそれと素子と入出力端子との接続はできるだけ低
抵抗でかつ抵抗値に変化が生じない配線によって行われ
ることが要求される。
な大きさに制御するためには、ハンドに加わる力を三次
元的に検出する圧覚センサが必要である。これに対して
、例えば第１図に示すように受圧構造体である一導電形
のリング状半導体基体１の受圧面２に垂直な面に複数の
逆導電形の拡散領域からなる抵抗素子３１−３４．４１
〜４４．５１〜５４を形成し、これらを第２図に示すよ
うに接続して、受圧面２に力が加わった際の抵抗素子の
抵抗変化によって生ずる出力電圧を端子６から取出し、
この出力電圧によって力の３分力を検出するプレーナ形
半導体圧覚センｊが既に提案されている。このようなセ
ンサの出力電圧は微小であるため、各抵抗素子相互間あ
るいはそれと素子と入出力端子との接続はできるだけ低
抵抗でかつ抵抗値に変化が生じない配線によって行われ
ることが要求される。
本発明は最初に挙げたような圧覚センサにおける抵抗素
子領域相互間あるいは素子と端子の閾の接続のための配
線を、低い抵抗値で信頼性の高いものにすることを目的
とする。
子領域相互間あるいは素子と端子の閾の接続のための配
線を、低い抵抗値で信頼性の高いものにすることを目的
とする。
本発明によれば、圧覚センサの配線が受圧構造体をなす
半導体基体の表面上に直接被着される金属薄膜よりなり
、その金属薄膜の下側の半導体基体に基体と異なる導電
形の不純物添加層を備えることによって上記の目的が達
成される。
半導体基体の表面上に直接被着される金属薄膜よりなり
、その金属薄膜の下側の半導体基体に基体と異なる導電
形の不純物添加層を備えることによって上記の目的が達
成される。
第３図は本発明の一実施例を示し、Ｎ形半導体基板１の
受圧面に手工な面１０に選択拡散法で形成された、例え
ば表面濃度１０ ’ＶｃｃのＰ形拡散抵抗素子領域３の
両端にオーミックに結合される表面濃度５ Ｘ １０
’８／ｃｃのほう素拡散層７が設けられ・その上にアル
ミニウムからなる金属薄膜８が積層され、金属薄膜８の
一端は抵抗素子領域３に他端は、例えば金からなるポン
ディングパッド９に接触している。金属薄膜８の存在し
ない基板１の表面は、酸化シリコンからなる保護膜１１
によって覆われている。この構造では金属薄膜８と半導
体基板１との間の絶縁は、Ｎ形基板１とＰ膨拡散層７と
の間のＰＮ接合で行われる。もし拡散層７を用いないで
金属薄膜と基板とを酸化膜で絶縁しようとすると、第４
図に示すように金属薄膜８の抵抗素子領域３との接触部
と、酸化膜１１の上の部分の間に段差１２が生じ、基板
１の受圧時に生ずる相当大きな歪がこの段差１２に集中
して配線に亀裂ないし破断を生じ、抵抗増加あるいは断
線になるおそれがあるが・第３図の本発明による構造で
は段差が存在しないのでその虞がない。なお、実際の圧
覚センサの製造に当たっては、拡散層７は抵抗素子領域
３の拡散の前に形成される。
受圧面に手工な面１０に選択拡散法で形成された、例え
ば表面濃度１０ ’ＶｃｃのＰ形拡散抵抗素子領域３の
両端にオーミックに結合される表面濃度５ Ｘ １０
’８／ｃｃのほう素拡散層７が設けられ・その上にアル
ミニウムからなる金属薄膜８が積層され、金属薄膜８の
一端は抵抗素子領域３に他端は、例えば金からなるポン
ディングパッド９に接触している。金属薄膜８の存在し
ない基板１の表面は、酸化シリコンからなる保護膜１１
によって覆われている。この構造では金属薄膜８と半導
体基板１との間の絶縁は、Ｎ形基板１とＰ膨拡散層７と
の間のＰＮ接合で行われる。もし拡散層７を用いないで
金属薄膜と基板とを酸化膜で絶縁しようとすると、第４
図に示すように金属薄膜８の抵抗素子領域３との接触部
と、酸化膜１１の上の部分の間に段差１２が生じ、基板
１の受圧時に生ずる相当大きな歪がこの段差１２に集中
して配線に亀裂ないし破断を生じ、抵抗増加あるいは断
線になるおそれがあるが・第３図の本発明による構造で
は段差が存在しないのでその虞がない。なお、実際の圧
覚センサの製造に当たっては、拡散層７は抵抗素子領域
３の拡散の前に形成される。
第５図（ａｔ 、 ｆｂｌ 、 ｆｃｌは第３図のＡ−
Ａ線断面に対応する断面回で示したそれぞれ異なる実施
例であり、第５図ｆａｒにおいては金属薄膜８は酸化膜
１１の除去された範囲内に存在している。第５図＋ｂｌ
においては金属薄膜８が表面保護膜である酸化膜１１の
一部に重なって基板１の露出部がないようにしている。
Ａ線断面に対応する断面回で示したそれぞれ異なる実施
例であり、第５図ｆａｒにおいては金属薄膜８は酸化膜
１１の除去された範囲内に存在している。第５図＋ｂｌ
においては金属薄膜８が表面保護膜である酸化膜１１の
一部に重なって基板１の露出部がないようにしている。
この場合には金属薄膜８の両側に段差１３が生じるが、
電流の流れる長手方向に平行な段差であるので、この部
分に変形あるいは破断が生じても配線部分の抵抗値に問
題になるような変化を生じない。
電流の流れる長手方向に平行な段差であるので、この部
分に変形あるいは破断が生じても配線部分の抵抗値に問
題になるような変化を生じない。
この場合は第５図ｆａｔにくらべて同じ拡散層７の幅に
対して金属薄膜８の幅を広くとることができ、配線部分
の抵抗値を低減できる効果がある。第５図ｔｅｌにおい
ては、金属薄膜８と５ｊ０２ ＩＩＩ １１との重なり
が、拡散層７と基板半導体との間のＰＮ接合が基板ｌの
表面へ露出している部分１４より外側まで及んでいる。
対して金属薄膜８の幅を広くとることができ、配線部分
の抵抗値を低減できる効果がある。第５図ｔｅｌにおい
ては、金属薄膜８と５ｊ０２ ＩＩＩ １１との重なり
が、拡散層７と基板半導体との間のＰＮ接合が基板ｌの
表面へ露出している部分１４より外側まで及んでいる。
この場合は配線部分の抵抗値の低減効果のほかに、絶縁
膜１１の上に電圧が印加される金属薄膜８が存在するこ
とによるパッシベーション効果も期待できる。
膜１１の上に電圧が印加される金属薄膜８が存在するこ
とによるパッシベーション効果も期待できる。
金属薄膜８の桐料としては、シリコンとのオーミック性
がよく、比抵抗が小さく、できればシリコンに近い線膨
張係数を有するものが望ましい。
がよく、比抵抗が小さく、できればシリコンに近い線膨
張係数を有するものが望ましい。
オーミック性がよく、比抵抗の小さい材料としてはアル
ミニウムなどがあり、線膨張係数がシリコンに近いもの
としてはモリブデンあるいはタングステンなどが挙げら
れる。
ミニウムなどがあり、線膨張係数がシリコンに近いもの
としてはモリブデンあるいはタングステンなどが挙げら
れる。
ト述の実施例では拡散層７の表面濃度を ５×１０１８
／ｃＣとしたが、この表面濃度は抵抗素子領域２の端部
において金属薄膜８との間の接触抵抗が小さくなること
が必要条件であり、金属薄膜８の材料によって異ってく
る。例えばアルミニウムに対しては１０’Ｖｃｃ の程
度でもよく、モリブデンの場合には１０１９／ｃＣ以上
の濃度が必要である。
／ｃＣとしたが、この表面濃度は抵抗素子領域２の端部
において金属薄膜８との間の接触抵抗が小さくなること
が必要条件であり、金属薄膜８の材料によって異ってく
る。例えばアルミニウムに対しては１０’Ｖｃｃ の程
度でもよく、モリブデンの場合には１０１９／ｃＣ以上
の濃度が必要である。
本発明は、受圧構造体をなす半導体基体の受圧面に角度
をなす面に抵抗素子領域を有するプレーナ形半導体圧力
センサの抵抗素子相互間および抵抗素子と入出力端子と
の接続を低抵抗の金属薄膜配線によって行い、かつ配線
と基体との間の絶縁を金属薄膜の下側にある不純物添加
層と基体半導体間のＰＮ接合によって形成するので金属
薄膜を直接半導体基体上に被着することが可能になる。
をなす面に抵抗素子領域を有するプレーナ形半導体圧力
センサの抵抗素子相互間および抵抗素子と入出力端子と
の接続を低抵抗の金属薄膜配線によって行い、かつ配線
と基体との間の絶縁を金属薄膜の下側にある不純物添加
層と基体半導体間のＰＮ接合によって形成するので金属
薄膜を直接半導体基体上に被着することが可能になる。
従って金属薄膜の通電方向に直角な段差が生じることな
く、熱変動や圧力変動による抵抗値の変化あるいは断線
のおそれのない配線を有する圧覚センサを得ることがで
きるので、信頼性の高い圧覚センサとしてロボットその
他に極めて有効に使用することカド」Ｉ能になり、得ら
れる効果はすこぶる人である。
く、熱変動や圧力変動による抵抗値の変化あるいは断線
のおそれのない配線を有する圧覚センサを得ることがで
きるので、信頼性の高い圧覚センサとしてロボットその
他に極めて有効に使用することカド」Ｉ能になり、得ら
れる効果はすこぶる人である。
第１図は圧覚センサの正面図、第２図はその結線を示す
回路図、第３図は本発明の一実施例の要部断面図、第４
図は比較例の要部断面図、第５図は本発明の三つの異な
る実施例の第３図Ａ−Ａ線断面１こ対応する断面図であ
る。 １・・・Ｎ形シリコン基板、２・・・受圧面、３・・・
Ｐ形抵抗素子領域、７・・・Ｐ形不純物添加層、８・・
・金属薄膜。 ２１図 才Ｚ図 才３図 一ノ ヤ４図 才Ｉ図
回路図、第３図は本発明の一実施例の要部断面図、第４
図は比較例の要部断面図、第５図は本発明の三つの異な
る実施例の第３図Ａ−Ａ線断面１こ対応する断面図であ
る。 １・・・Ｎ形シリコン基板、２・・・受圧面、３・・・
Ｐ形抵抗素子領域、７・・・Ｐ形不純物添加層、８・・
・金属薄膜。 ２１図 才Ｚ図 才３図 一ノ ヤ４図 才Ｉ図
Claims (1)
- １）受圧構造体をなす一導電形の半導体基体の受圧面に
対して角度をなす面に他導電形の複数の抵抗素子領域が
形成され、各抵抗素子の抵抗値の変化によって受圧面に
加わる力の３分力を検出するものにおいて、各抵抗素子
領域に接続される配線が半導体基体表面上に直接被着さ
れる金属薄膜よりなり、該金属薄膜の下側の半導体基体
に他導電形の不純物添加層を備えたことを特徴とする圧
覚センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007669A JPS60152070A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 圧覚センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007669A JPS60152070A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 圧覚センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152070A true JPS60152070A (ja) | 1985-08-10 |
| JPH0473302B2 JPH0473302B2 (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=11672206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59007669A Granted JPS60152070A (ja) | 1984-01-19 | 1984-01-19 | 圧覚センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152070A (ja) |
-
1984
- 1984-01-19 JP JP59007669A patent/JPS60152070A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0473302B2 (ja) | 1992-11-20 |
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