[go: up one dir, main page]

JP2669216B2 - Semiconductor stress detector - Google Patents

Semiconductor stress detector

Info

Publication number
JP2669216B2
JP2669216B2 JP3251540A JP25154091A JP2669216B2 JP 2669216 B2 JP2669216 B2 JP 2669216B2 JP 3251540 A JP3251540 A JP 3251540A JP 25154091 A JP25154091 A JP 25154091A JP 2669216 B2 JP2669216 B2 JP 2669216B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stress
polycrystalline
type polycrystalline
piezoresistors
piezoresistor
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3251540A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0587650A (en
Inventor
昭宏 花村
英夫 室
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP3251540A priority Critical patent/JP2669216B2/en
Publication of JPH0587650A publication Critical patent/JPH0587650A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2669216B2 publication Critical patent/JP2669216B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、多結晶Siピエゾ抵
抗を用いた半導体応力検出装置の特性を改善する技術に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving the characteristics of a semiconductor stress detecting device using a polycrystalline Si piezoresistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体応力検出装置としては、例
えば「“ Micro-Diaphragm PressureSensor”Proceedin
gs of the 6th Sensor Symposium,1986. pp.23〜27」に
記載されているものがある。図5は上記のごとき半導体
圧力検出装置の一例図であり、(a)は平面図、(b)
は(a)のB−B′断面図である。図5において、21
はSi基板26中にエッチングで形成された空洞、29
は空洞21を規定するSi34膜である。また22は空
洞21を覆うように密閉して形成されたダイアフラムで
あり、Si34膜27、28、30から成っている。ダ
イアフラム22にはp型多結晶Siのピエゾ抵抗23と
24がSi34膜27と28に挾まれた形で形成されて
いる。なお、ピエゾ抵抗23はダイアフラムの周辺部
に、ピエゾ抵抗24はダイアフラムの中央部にそれぞれ
形成されている。また25は空洞21をエッチングする
際に用いたエッチング孔であり、Si3膜30で封止
されている。
2. Description of the Related Art As a conventional semiconductor stress detecting device, for example, "Micro-Diaphragm Pressure Sensor" Proceedin
gs of the 6th Sensor Symposium, 1986. pp. 23-27 ". FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of the semiconductor pressure detecting device as described above, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. In FIG.
Is a cavity formed by etching in the Si substrate 26, 29
Is a Si 3 N 4 film defining the cavity 21. Reference numeral 22 denotes a diaphragm which is hermetically formed so as to cover the cavity 21, and is composed of Si 3 N 4 films 27, 28 and 30 . The diaphragm 22 is formed with p-type polycrystalline Si piezoresistors 23 and 24 sandwiched between Si 3 N 4 films 27 and 28. The piezoresistor 23 is formed at the periphery of the diaphragm, and the piezoresistor 24 is formed at the center of the diaphragm. Reference numeral 25 denotes an etching hole used for etching the cavity 21, which is sealed with a Si 3 N 4 film 30.

【0003】次に、製造方法を簡単に説明する。(10
0)面のSi基板にSi34膜をLPCVDによってデ
ポジットし、空洞となる部分の上に窓をあける。次にエ
ッチ・チャンネルとなる多結晶Si層(図示せず)で空
洞となる部を覆い、エッチング孔25の部分に達するま
で窓を形成する。この上にダイアフラム22を構成する
Si34膜28、多結晶Si層を順次LPCVDで形成
し、多結晶Si層にボロンをイオン注入した後、パター
ンニングしてピエゾ抵抗23、24を形成する。次に、
Si34膜27でピエゾ抵抗を覆った後、エッチング孔
25をあけ、多結晶Siのエッチ・チャンネルとその下
のSi基板をKOH等の異方性エッチング液でエッチン
グして空洞21を形成する。次に、コンタクト・エッチ
ング及び配線電極(図示せず)を形成した後、PECV
DによってSi34膜30をデポジットし、空洞を封止
する。
Next, a brief description will be given of a manufacturing method. (10
A Si 3 N 4 film is deposited on the (0) plane Si substrate by LPCVD, and a window is opened on a portion to be a cavity. Next, a portion to be a cavity is covered with a polycrystalline Si layer (not shown) serving as an etch channel, and a window is formed until the portion reaches the etching hole 25. On this, a Si 3 N 4 film 28 and a polycrystalline Si layer constituting the diaphragm 22 are sequentially formed by LPCVD, and boron is ion-implanted into the polycrystalline Si layer, followed by patterning to form piezoresistors 23 and 24. . next,
After covering the piezoresistor with the Si 3 N 4 film 27, an etching hole 25 is made, and the etch channel of polycrystalline Si and the Si substrate thereunder are etched with an anisotropic etching solution such as KOH to form a cavity 21. I do. Next, after forming contact etching and wiring electrodes (not shown), PECV
D deposits the Si 3 N 4 film 30 and seals the cavity.

【0004】上記のようなダイアフラム構造に圧力が印
加されると、ダイアフラムの中心部と端部で逆方向の応
力が発生し、ピエゾ抵抗23と24の抵抗値は逆極性に
変化するので、ピエゾ抵抗23と24とでブリッジ回路
を構成することにより、圧力に対応した電圧を出力する
ことができる。このような表面形圧力センサにおいて
は、裏面からのエッチングを用いないので小形化が可能
であり、また絶縁膜上に形成された多結晶Si膜のピエ
ゾ抵抗を用いているので、リーク電流が少なく、高温雰
囲気中でも動作させることが出来るという利点がある。
When pressure is applied to the diaphragm structure as described above, stresses in opposite directions are generated at the center and the end of the diaphragm, and the resistance values of the piezo resistors 23 and 24 change to opposite polarities. By forming a bridge circuit with the resistors 23 and 24, a voltage corresponding to the pressure can be output. In such a surface type pressure sensor, miniaturization is possible because etching from the back side is not used, and the leak current is small because the piezo resistance of the polycrystalline Si film formed on the insulating film is used. There is an advantage that it can be operated even in a high temperature atmosphere.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の半
導体応力検出装置においては、p型多結晶Siピエゾ抵
抗で単にブリッジ回路を構成するようになっているが、
p型多結晶Si抵抗のゲージファクタが温度係数を持つ
ため、上記のごときブリッジ回路の感度は温度依存性が
大きくなるという問題がある。また、上記の温度依存性
を解消するためには、補償回路を設ける必要があるの
で、構成が複雑になってコスト高になるという問題があ
る。
In the conventional semiconductor stress detecting device as described above, a bridge circuit is simply constituted by a p-type polycrystalline Si piezoresistor.
Since the gauge factor of the p-type polycrystalline Si resistor has a temperature coefficient, there is a problem that the sensitivity of the bridge circuit as described above has a large temperature dependency. Further, in order to eliminate the above temperature dependency, it is necessary to provide a compensating circuit, which causes a problem that the structure becomes complicated and the cost becomes high.

【0006】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、感度の温度依存性が
小さく、特別な補償回路を必要としない半導体応力検出
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a semiconductor stress detecting device which has a small temperature dependency of sensitivity and does not require a special compensation circuit. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、外部物
理量の印加に応じて応力が発生する構造部上に、当該抵
抗に流れる電流の方向が印加される応力に垂直方向とな
るように配設されたp型多結晶Siピエゾ抵抗とn型多
結晶Siピエゾ抵抗とをそれぞれ複数個形成し、上記p
型多結晶Siピエゾ抵抗同志を一対の対辺とし、上記n
型多結晶Siピエゾ抵抗同志を他の一対の対辺としてフ
ルブリッジ回路を構成したものである。なお、上記の外
部物理量とは、例えば加速度や圧力である。また、上記
の構造部とは、例えば片持ち梁構造や両持ち梁構造であ
り、半導体や絶縁物で形成される。また、上記ピエゾ抵
抗は一般に長方形の長手方向に電流が流れるように形成
されるが、長方形に限らず正方形等の他の形でもよい。
要するに電流の流れる方向が応力と平行になればよい。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in the present invention, a p-type polycrystal disposed on a structural portion in which stress is generated in response to the application of an external physical quantity such that the direction of current flowing through the resistor is perpendicular to the applied stress. A plurality of Si piezoresistors and n-type polycrystalline Si piezoresistors are formed respectively,
Type polycrystalline Si piezoresistors are paired on opposite sides, and n
A full-bridge circuit is constructed by using a pair of type polycrystalline Si piezoresistors as another pair of opposite sides. The external physical quantity is, for example, acceleration or pressure. In addition, the above-mentioned structural portion has, for example, a cantilever structure or a double-supported beam structure, and is formed of a semiconductor or an insulator. The piezoresistor is generally formed so that a current flows in the longitudinal direction of a rectangle, but is not limited to a rectangle and may be another shape such as a square.
In short, it is only necessary that the direction of current flow is parallel to the stress.

【0008】[0008]

【作用】本発明者等の実験によれば、p型多結晶Si抵
抗およびn型多結晶Si抵抗において、印加される応力
と平行方向に形成された抵抗と応力に垂直方向に形成さ
れた抵抗とでは、応力に対する抵抗変化率特性に大きな
差異のあることが判明した。図3は、上記の抵抗変化率
特性の一例を示す図であり、(a)はp型多結晶Si抵抗
の特性、(b)はn型多結晶Si抵抗の特性を示す。図
3(a)から判るように、p型多結晶Si抵抗において
は、応力に平行な抵抗と垂直な抵抗とでは、応力に対す
る抵抗変化率は大幅に異なっており、かつ温度の変化に
対する抵抗変化率の変化方向が逆になっている。すなわ
ち、感度の温度依存性は逆符号で同極性の特性(抵抗変
化率における0からの差は、温度が低下するに従って、
平行の場合は負の方向で、垂直の場合は正の方向で、共
に大きくなる)を示している。また、n型多結晶Si抵
抗においては、応力に平行な抵抗と垂直な抵抗とでは応
力に対する抵抗変化率は大幅に異なっており、かつ感度
の温度依存性は逆符号で逆極性の特性(抵抗変化率にお
ける0からの差は、温度が低下するに従って、平行の場
合は正の方向で大きくなり、垂直の場合は負の方向で小
さくなる)を示している。
According to the experiments of the present inventors, the resistance formed in the direction parallel to the applied stress and the resistance formed in the direction perpendicular to the stress in the p-type polycrystalline Si resistance and the n-type polycrystalline Si resistance. It was found that there was a large difference in the resistance change rate characteristics with respect to stress. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an example of the above-described resistance change rate characteristics. FIG. 3A shows the characteristics of a p-type polycrystalline Si resistor, and FIG. 3B shows the characteristics of an n-type polycrystalline Si resistor. As can be seen from FIG. 3A, in the p-type polycrystalline Si resistor, the resistance change rate with respect to the stress is significantly different between the resistance parallel to the stress and the resistance perpendicular to the stress, and the resistance change with respect to the temperature change. The rate of change of the rate is reversed. That is, the temperature dependence of the sensitivity has the opposite sign and the same polarity (the difference from 0 in the resistance change rate is as follows:
Parallel indicates a negative direction, and vertical indicates a positive direction, both of which are larger). Also, in the n-type polycrystalline Si resistor, the resistance change rate with respect to the stress is significantly different between the resistance parallel to the stress and the resistance perpendicular to the stress, and the temperature dependence of the sensitivity has the opposite sign and the opposite polarity characteristic (resistance The difference from 0 in the rate of change indicates that as the temperature decreases, the rate of change increases in the positive direction for parallel and decreases in the negative direction for vertical).

【0009】本発明は、上記のごとき本発明者等の新規
な知見に基づいてなされたものであり、応力に垂直に形
成したp型多結晶Siピエゾ抵抗とn型多結晶Siピエゾ
抵抗とを適宜組み合わせてブリッジ回路を構成すること
により、温度依存性の小さい半導体応力検出装置を実現
したものである。図3の特性から判るように、印加応力
に垂直に形成されたp型多結晶Siピエゾ抵抗とn型多
結晶Siピエゾ抵抗とでは、印加応力に対する抵抗変化
特性が逆方向であり、かつ感度の温度依存性は逆符号で
逆極性の特性を示している。すなわち、応力の印加によ
ってp型の場合には抵抗変化率は正方向に変化し、n型
の場合には負方向に変化する。また、抵抗変化率におけ
る0からの差は、温度が低下するに従って、p型の場合
は正方向で大きくなり、垂直の場合は負方向で小さくな
る。したがってp型多結晶Siピエゾ抵抗同志を一対の
対辺とし、n型多結晶Siピエゾ抵抗を他の一対の対辺
としてフルブリッジ回路を構成することにより、感度の
温度依存性を小さくすることが出来る。なお、p型多結
晶Siピエゾ抵抗とn型多結晶Siピエゾ抵抗とでは、印
加応力に対する抵抗変化特性が逆符号であるから、上記
のように接続しても十分な感度が得られる。
The present invention has been made on the basis of the novel knowledge of the present inventors as described above, and a p-type polycrystalline Si piezoresistor and an n-type polycrystalline Si piezoresistor formed perpendicular to stress are provided. By appropriately combining them to form a bridge circuit, a semiconductor stress detecting device having a small temperature dependency is realized. As can be seen from the characteristics of FIG. 3, the p-type polycrystalline Si piezoresistor and the n-type polycrystalline Si piezoresistor formed perpendicularly to the applied stress have the resistance change characteristics with respect to the applied stress in the opposite direction and the sensitivity is lower. The temperature dependence shows the opposite sign with the opposite sign. That is, when stress is applied, the resistance change rate changes in the positive direction for the p-type and changes in the negative direction for the n-type. Further, the difference from 0 in the resistance change rate increases in the positive direction in the p-type and decreases in the negative direction in the vertical direction as the temperature decreases. Therefore, the temperature dependence of sensitivity can be reduced by forming a full-bridge circuit using the p-type polycrystalline Si piezoresistors as a pair of opposite sides and the n-type polycrystalline Si piezoresistors as another pair of opposite sides. The p-type polycrystalline Si piezoresistor and the n-type polycrystalline Si piezoresistor have the opposite sign in resistance change characteristics with respect to applied stress, so that sufficient sensitivity can be obtained even if the connection is made as described above.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の一実施例図であり、(a)
は平面図、(b)は(a)のA−A′断面図である。図
1において、1はシリコン基板、2はシリコン基板を裏
面からレクトロケミカルエッチングして形成した肉薄の
梁部、3は重り部であり、梁部2を介して基板1に接続
されている。4は重り部3及び梁部2を取り囲むように
形成された略U字形の溝であり、表面側からのエッチン
グあるいは予めp型層を形成しておいて裏面からのエレ
クトロケミカルエッチングで梁形成と同時にエッチング
することによって実現できる。梁2上には多結晶Siピ
エゾ抵抗4本が形成されていて加速度が印加された時に
梁2に生じる応力により、抵抗値が変化して加速度を検
出できるようになっている。多結晶Siピエゾ抵抗は2
本がp型多結晶Siピエゾ抵抗51、52であり、他の
2本がn型多結晶Siピエゾ抵抗61、62であり、4
本とも印加応力と垂直方向に形成されている。なお、矢
印50が応力の方向を示す。上記4本の多結晶Siピエ
ゾ抵抗を、p型多結晶Siピエゾ抵抗51と52とが一
対の対辺となり、n型多結晶Siピエゾ抵抗61と62
とが他の一対の対辺となるように接続して図2に示すご
ときフルブリッジ回路を構成している。なお、7はSi
2膜、8は基板台座である。また、簡単のため、周辺
回路、配線およびSiO2膜は図示を省略している。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
Is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA 'of (a). In FIG. 1, 1 is a silicon substrate, 2 is a thin beam portion formed by performing a lectrochemical etching on the back surface of the silicon substrate, and 3 is a weight portion, which is connected to the substrate 1 via the beam portion 2. Reference numeral 4 is a substantially U-shaped groove formed so as to surround the weight portion 3 and the beam portion 2, and the beam is formed by etching from the front surface side or by forming a p-type layer in advance and performing electrochemical etching from the back surface. It can be realized by etching at the same time. Four polycrystalline Si piezoresistors are formed on the beam 2, and the resistance value changes due to the stress generated in the beam 2 when the acceleration is applied so that the acceleration can be detected. Polycrystalline Si piezoresistor is 2
One is p-type polycrystalline Si piezoresistors 51 and 52, the other two are n-type polycrystalline Si piezoresistors 61 and 62, and 4
Both books are formed in the direction perpendicular to the applied stress. The arrow 50 indicates the direction of stress. The above-mentioned four polycrystalline Si piezoresistors are a pair of opposite sides of p-type polycrystalline Si piezoresistors 51 and 52, and n-type polycrystalline Si piezoresistors 61 and 62.
And are connected so as to form another pair of opposite sides to form a full bridge circuit as shown in FIG. In addition, 7 is Si
The O 2 film, 8 is a substrate pedestal. Further, for simplification, the peripheral circuit, the wiring, and the SiO 2 film are not shown.

【0011】次に作用を説明する。加速度が印加される
と、梁2がたわんで応力が生じる。これによって多結晶
Siピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、フルブリッジ回路の
電圧変化、すなわち二つの出力端子VAとVBとの電圧差
として出力される。応力印加前の多結晶Siピエゾ抵抗
の抵抗値をRとすれば、加速度が加わった時、多結晶S
iピエゾ抵抗の抵抗値は下記(数1)式のように変化す
る。 R → R+ΔR=R(1+Gε) …(数1) ただし、G=(ΔR/R)(1/ε):応力に垂直方向
のゲージファクタ ε:歪 この場合、フルブリッジ回路の出力電圧VOUTは、下記
(数2)式で表わされる。
Next, the operation will be described. When acceleration is applied, the beam 2 bends and generates stress. As a result, the resistance value of the polycrystalline Si piezoresistor changes, and the voltage is output as a voltage change of the full bridge circuit, that is, a voltage difference between the two output terminals V A and V B. If the resistance value of the polycrystalline Si piezoresistor before the stress is applied is R, the polycrystalline S
The resistance value of the i-piezoresistor changes as in the following (Equation 1). R → R + ΔR = R (1 + Gε) (Equation 1) where G = (ΔR / R) (1 / ε): Gauge factor perpendicular to stress ε: Strain In this case, the output voltage V OUT of the full bridge circuit is , (Equation 2).

【0012】[0012]

【数2】 (Equation 2)

【0013】ただし、Rp:p型多結晶Siピエゾ抵抗5
1、52の抵抗値 Gp:p型多結晶Siピエゾ抵抗51、52のゲージファ
クタ Rn:n型多結晶Siピエゾ抵抗61、62の抵抗値 Gn:n型多結晶Siピエゾ抵抗61、62のゲージファ
クタ このとき、1≫Gε、Rp=Rnとすれば、(数2)式か
ら下記(数3)式が得られる。
Where R p is a p-type polycrystalline Si piezoresistor 5
Resistance value of 1, 52 G p : Gauge factor of p-type polycrystalline Si piezoresistors 51, 52 R n : Resistance value of n-type polycrystalline Si piezoresistors 61, 62 G n : n-type polycrystalline Si piezoresistor 61, Gauge factor of 62 At this time, if 1 >> Gε and R p = R n , the following equation (3) can be obtained from equation (2).

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】ただし、VCC:電源電圧 このときの感度Sは、(数3)式をεで微分することに
よって下記(数4)式で示される。
However, V CC : power supply voltage The sensitivity S at this time is represented by the following (Equation 4) by differentiating the Equation (3) by ε.

【0016】[0016]

【数4】 (Equation 4)

【0017】この感度の温度特性は下記(数5)式で示
すようになる。
The temperature characteristic of the sensitivity is expressed by the following equation (5).

【0018】[0018]

【数5】 (Equation 5)

【0019】ただし、T:温度 例えば、基板温度630℃で3500Åの厚さに多結晶
Siを成膜し、ボロンを2×1015cm~2(p型の場
合)、リンを5×1015cm~2(n型の場合)のドーズ量
でイオン注入した後、酸化を行なって多結晶Si上で6
00Åの酸化膜を成長させ、さらに900℃N2雰囲気
中で30分間アニールを行ってp型およびn型多結晶S
i抵抗を形成した場合、このピエゾ抵抗における応力と
垂直方向のゲージファクタGTの変化率の温度係数は、 TCGp=−2200ppm/K TCGn= 7700ppm/K であった。例えば、30℃においては、 Gp=−5.9 Gn= 0.16 であり、 dGp/dT=0.013 dGn/dT=0.012 となり、応力に垂直方向の多結晶Siピエゾ抵抗は下記
(数6)式および(数7)式に示すごとき性質を有して
いることが判った。 Gp<0 Gn>0 …(数6)
T: temperature For example, a polycrystalline Si film is formed at a substrate temperature of 630 ° C. to a thickness of 3500 °, boron is 2 × 10 15 cm to 2 (in the case of a p-type), and phosphorus is 5 × 10 15 After ion implantation with a dose of cm ~ 2 (in case of n type), oxidation is performed to form 6 on the polycrystalline Si.
A 00 Å oxide film is grown and further annealed in a N 2 atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes to form p-type and n-type polycrystalline S
When the i resistance was formed, the temperature coefficient of the stress in this piezoresistance and the rate of change of the gauge factor G T in the vertical direction was TCG p = -2200 ppm / K TCG n = 7700 ppm / K. For example, in a 30 ° C., a G p = -5.9 G n = 0.16 , dG p /dT=0.013 dG n /dT=0.012 next, vertical polycrystalline Si piezo stress It has been found that the resistance has properties as shown in the following (Equation 6) and (Equation 7). G p <0 G n > 0 (Equation 6)

【0020】[0020]

【数7】 (Equation 7)

【0021】上記(数6)式、(数7)式の関係がある
とき、前記(数4)式および(数5)式から、感度出力
を保持しながら、感度出力の温度変化を2桁程度改善で
きることが判る。このため応力と垂直方向に形成された
p型およびn型多結晶Siピエゾ抵抗の条件を最適化し
てフルブリッジ回路を構成することにより、感度出力を
保持しつつ、感度出力の温度特性を相殺し、感度の温度
依存性を従来より大幅に小さくすることが出来る。
When the above equations (6) and (7) have a relationship, it can be seen from the equations (4) and (5) that the temperature change of the sensitivity output is two digits while maintaining the sensitivity output. It turns out that the degree can be improved. For this reason, by optimizing the conditions of the p-type and n-type polycrystalline Si piezoresistors formed in the vertical direction with respect to the stress, a full-bridge circuit is formed, thereby canceling the temperature characteristics of the sensitivity output while maintaining the sensitivity output. In addition, the temperature dependency of the sensitivity can be made much smaller than in the past.

【0022】次に、図4は、本発明の他の実施例の平面
図である。この実施例は、本発明を圧力センサに適用し
た例である。図4において、p型多結晶Siピエゾ抵抗
51および52、n型多結晶Siピエゾ抵抗61および
62は、ダイアフラム11の周辺上にダイアフラムの辺
と平行に、すなわち印加応力と垂直方向に形成されてい
る。これらを図4のように配線し、フルブリッジ回路を
構成する。ダイアフラム11に圧力が加わると、応力が
発生し、ブリッジ回路には前記図1の実施例に示したの
と同様な作用が生じる。以下、同様な効果が得られ、感
度を温度補償した圧力センサを簡単に得ることが出来
る。
Next, FIG. 4 is a plan view of another embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a pressure sensor. In FIG. 4, the p-type polycrystalline Si piezoresistors 51 and 52 and the n-type polycrystalline Si piezoresistors 61 and 62 are formed on the periphery of the diaphragm 11 parallel to the sides of the diaphragm, that is, in the direction perpendicular to the applied stress. There is. These are wired as shown in FIG. 4 to form a full bridge circuit. When pressure is applied to the diaphragm 11, stress is generated and the bridge circuit has the same action as that shown in the embodiment of FIG. Hereinafter, the same effect can be obtained, and a pressure sensor whose sensitivity is temperature-compensated can be easily obtained.

【0023】なお、これまで説明した実施例において
は、薄肉構造部をもつ応力検出装置の例を示したが、本
発明は、薄肉構造部をもたない応力検出装置に応用して
も同様の効果が得られる。また、これまでの実施例にお
いては、多結晶Siピエゾ抵抗を半導体基板上に形成し
た例を示したが、半導体基板に限らず、絶縁体の基板上
に多結晶Siピエゾ抵抗を形成しても同様の効果が得ら
れる。
In the above-described embodiments, an example of a stress detecting device having a thin-walled structure has been described. However, the present invention can be applied to a stress detecting device having no thin-walled structure. The effect is obtained. Further, in the embodiments described above, the example in which the polycrystalline Si piezoresistor is formed on the semiconductor substrate is shown. However, the present invention is not limited to the semiconductor substrate, and the polycrystalline Si piezoresistor may be formed on an insulating substrate. Similar effects can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、印加応力に垂直に形成したp型多結晶Siピエゾ抵
抗とn型多結晶Siピエゾ抵抗とを適宜組み合わせてブ
リッジ回路を構成することにより、多結晶Siピエゾ抵
抗がもつゲージファクタの温度依存性を相殺し、温度補
償回路を用いずに温度依存性の小さな半導体応力検出装
置を簡単な構成で得ることが出来る、という効果が得ら
れる。
As described above, according to the present invention, a bridge circuit is formed by appropriately combining a p-type polycrystalline Si piezoresistor and an n-type polycrystalline Si piezoresistor formed perpendicular to an applied stress. This has the effect of canceling out the temperature dependence of the gauge factor of the polycrystalline Si piezoresistor and obtaining a semiconductor stress detection device with a small temperature dependence with a simple configuration without using a temperature compensation circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の平面図および断面図。FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view of one embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of FIG.

【図3】ピエゾ抵抗の形成方向による印加応力と抵抗変
化率との関係を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an applied stress and a resistance change rate depending on a direction in which a piezoresistor is formed.

【図4】本発明の他の実施例の平面図および断面図。FIG. 4 is a plan view and a sectional view of another embodiment of the present invention.

【図5】従来装置の平面図および断面図。FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…梁部 3…重り部 4…溝 50…応力の印加方向を示す矢印 51、52…印加応力と垂直方向に形成されたp型多結
晶Si抵抗 61、62…印加応力と垂直方向に形成されたn型多結
晶Si抵抗 7…SiO2膜 8…基板台座 11…ダイアフラム 21…空洞 22…ダイアフラム 23、24…p型多結晶Si抵抗 25…エッチング孔 26…Si基板 27〜30…Si34
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Beam part 3 ... Weight part 4 ... Groove 50 ... Arrow showing the direction of application of stress 51, 52 ... p-type polycrystalline Si resistor 61, 62 formed perpendicular to the applied stress 61, 62 ... n-type polycrystalline Si resistor 7 ... SiO 2 film 8 ... substrate pedestal 11 ... diaphragm 21 ... cavity 22 ... diaphragm 23, 24 ... p-type polycrystalline Si resistor 25 ... etching holes 26 ... Si substrate 27 to which are formed in the vertical direction 30 ... Si 3 N 4 film

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】外部物理量の印加に応じて応力が発生する
構造部上に、当該抵抗に流れる電流の方向が印加される
応力に垂直方向となるように配設されたp型多結晶Si
ピエゾ抵抗とn型多結晶Siピエゾ抵抗とをそれぞれ複
数個形成し、上記p型多結晶Siピエゾ抵抗同志を一対
の対辺とし、上記n型多結晶Siピエゾ抵抗同志を他の
一対の対辺としてブリッジ回路を構成したことを特徴と
する半導体応力検出装置。
1. A p-type polycrystal Si disposed on a structure in which stress is generated in response to the application of an external physical quantity such that the direction of current flowing through the resistor is perpendicular to the applied stress.
A plurality of piezoresistors and n-type polycrystalline Si piezoresistors are formed, the p-type polycrystalline Si piezoresistors are a pair of opposite sides, and the n-type polycrystalline Si piezoresistors are another pair of opposite sides. A semiconductor stress detection device comprising a circuit.
JP3251540A 1991-09-30 1991-09-30 Semiconductor stress detector Expired - Fee Related JP2669216B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3251540A JP2669216B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Semiconductor stress detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3251540A JP2669216B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Semiconductor stress detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0587650A JPH0587650A (en) 1993-04-06
JP2669216B2 true JP2669216B2 (en) 1997-10-27

Family

ID=17224343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3251540A Expired - Fee Related JP2669216B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Semiconductor stress detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2669216B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10017422A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-11 Bosch Gmbh Robert Micromechanical component and corresponding manufacturing process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0617837B2 (en) * 1986-05-22 1994-03-09 富士電機株式会社 Distributed pressure sensor
JPH0769239B2 (en) * 1989-10-23 1995-07-26 三菱電機株式会社 Semiconductor pressure sensor
JPH03162641A (en) * 1989-11-20 1991-07-12 Wako:Kk Force detecting device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0587650A (en) 1993-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4317126A (en) Silicon pressure sensor
EP0010204B1 (en) Semiconductor absolute pressure transducer assembly
US4295115A (en) Semiconductor absolute pressure transducer assembly and method
JP3344138B2 (en) Semiconductor composite sensor
EP1363104A2 (en) Tilt sensor and method of forming such device
JPH0567073B2 (en)
KR20040079323A (en) Semiconductor pressure sensor having diaphragm
US8171806B2 (en) Force detection element
US20030177832A1 (en) Acceleration sensor
US4459855A (en) Semiconductor pressure sensor
JP2715738B2 (en) Semiconductor stress detector
US4841272A (en) Semiconductor diffusion strain gage
JP2669216B2 (en) Semiconductor stress detector
US6510742B1 (en) Sensor formed on silicon on insulator structure and having reduced power up drift
JP2737479B2 (en) Semiconductor stress detector
JPH07115209A (en) Semiconductor pressure sensor, its manufacture thereof and tactile sensation sensor
JPH05187947A (en) Capacitive pressure sensor
JP3140033B2 (en) Semiconductor device
JPH0786618A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH0337534A (en) Semiconductor strain detecting apparatus
JPH0648421Y2 (en) Semiconductor acceleration sensor
JP2748077B2 (en) Pressure sensor
JPH05126661A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH0560672B2 (en)
JPH03208375A (en) semiconductor pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees