hn-n
6
СЛ 1C
сл ю
О5
1527526-
ропаимая область по одну и другую сторону от маски в сумме расширяется на r-2hp .Поэтому, чтобы не было смыканий областей 7 и тензорезисторов 4 и проводящих шин 5, расстояние /) необходимо выбрать из условия .,, , Полупроводниковьм преобразователь работает следующим образом.
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам неэлектрических величин, и может быть использовано при разработке и изготовлении миниатюрных полупроводниковых датчиков давления.
Целью изобретения является повышение точности измерения в расширенном диапазоне температур за счет уменьшения внутренних механических напряжений.
На фиг.1 схематично показано устройство полупроводникового преобразователя, разрез; на фиг.2 - то же, , план со стороны тензосхемы; на фиг.З - узел 1 на фиг.2.
Полупроводниковый преобразователь содержит в своем составе кремниевый упругий элемент 1, представляющий со- 2о схеме, состоящей из включенных в нее бой профилированный с углублением 2 дйух продольных и двух поперечных кристалл прямоугольной или круглой тензорезисторов возникает несбалан- формы с утоньшенной активной частью 3, сированный выходной сигнал (токовый в теле которого сформированы тензоре зисторы 4 р-типа, соединенные меж- 25 ду собой и контактными площадками проводящими диффузионными шинами 5 р-типа. Тензорезисторы и проводя1 ;ие шины сформированы термодиффузией
или ионным легированием акцепторной ,Q торов (примерно на порядок), то соот- примеси, например бора, с последую- ветственно меньше и паразитное сопро- щей ее активацией. При этом формируют- тивление, вносимое ими в общее сопро- ся диффузионные области с глубиной 6 залегания р-п-перехода Ь.. ,зависящей от температуры и длительности процесса разгонки примеси для термодиффузии, и дозой и энергией для ионного легирования. Практически hp.
находится в пределах 0,5-3 мкм.
Одновременно с тензорезисторами и
шинами формируется компенсационная
диффузионная область 7, окружающая
тензорезисторы и шины. Эта диффузионная область формируется как
со стороны тензосхемы, так и со
стороны профиля. С планарной сто10
При воздействии на утоньшенную
активную часть 3 упругого элемента 1 измеряемого параметра, в частности давления Р, он деформируется, под- J5 вергаются деформации и сформированные в его теле тензорезисторы 4. Благодаря тензорезисторному эффекту тензорезисторы 4 изменяют свое отношение, а в четьфехплечной мостовой
или потенциальный), пропорциональный Р, который передается через шины 5 на контактные площадки 10 и далее на информационную магистраль. Так как ширина диффузионных шин 5 значительно больше, чем ширина гензорезис35
40
тивление, поэтому влиянием их можно пренебречь. Кроме того, Т опология чувствительного элемента спроектирована так, что диффузионные шины вносят одинаковое сопротивление в противоположные плечи моста, не влияя на его работу.
В результате присутствия с обеих сторон диффузионных областей, окружающих тензорезисторы,и отсутствия на упругом элементе участков, различакг- щихся по своим механо-электрическим г.характеристикам (модульЮнга,коэффициент терморасширения, температура проведения физико-термических операций и т.д.), в полупроводниковом преобразователе отсутствуют как собственные деформации утоньшенной его части, , так и не возникает наведенных механических напряжений при эксплуатации чувствительного элемента в широком диапазоне температур. Слой окисла одинаковый по толщине с планарной стороны чувствительного элемента и, со стороны его профиля, воздействует на кристалл в противоположных направлениях и в итоге компенсируется.
РОНЫ ее граница 8, охватьшающая I
ензорез.исторы и шины, располагается от границы последних на расстоянии Л . Поверхность кристалла покрыта за- щитным слоем 9 двуокиси кремния (SiOj). На нем же располагаются контактные площадки 10, чаще всего алюминиевые, и слой SiO/i загчищает упругий элемент от воздействия измеряемой среды. Расстояние выбирается исходя из следующего: фронт диффузии на краю маски имеет сферическую форму с радиусом, равным - Ьр.н ,поэтому легиг
схеме, состоящей из включенных в нее дйух продольных и двух поперечных тензорезисторов возникает несбалан- сированный выходной сигнал (токовый
При воздействии на утоньшенную
активную часть 3 упругого элемента 1 измеряемого параметра, в частности давления Р, он деформируется, под- вергаются деформации и сформированные в его теле тензорезисторы 4. Благодаря тензорезисторному эффекту тензорезисторы 4 изменяют свое отношение, а в четьфехплечной мостовой
схеме, состоящей из включенных в нее дйух продольных и двух поперечных тензорезисторов возникает несбалан- сированный выходной сигнал (токовый
торов (примерно на порядок), то соот- ветственно меньше и паразитное сопро- тивление, вносимое ими в общее сопро-
или потенциальный), пропорциональный Р, который передается через шины 5 на контактные площадки 10 и далее на информационную магистраль. Так как ширина диффузионных шин 5 значительно больше, чем ширина гензорезисQ торов (примерно на порядок), то соот- ветственно меньше и паразитное сопро- тивление, вносимое ими в общее сопро-
5
0
тивление, поэтому влиянием их можно пренебречь. Кроме того, Т опология чувствительного элемента спроектирована так, что диффузионные шины вносят одинаковое сопротивление в противоположные плечи моста, не влияя на его работу.
В результате присутствия с обеих сторон диффузионных областей, окружающих тензорезисторы,и отсутствия на упругом элементе участков, различакг- щихся по своим механо-электрическим г.характеристикам (модульЮнга,коэффициент терморасширения, температура проведения физико-термических операций и т.д.), в полупроводниковом преобразователе отсутствуют как собственные деформации утоньшенной его части, , так и не возникает наведенных механических напряжений при эксплуатации чувствительного элемента в широком диапазоне температур. Слой окисла одинаковый по толщине с планарной стороны чувствительного элемента и, со стороны его профиля, воздействует на кристалл в противоположных направлениях и в итоге компенсируется.
Формула изобретения
Интегральный полупроводниковый преобразователь давления, содержащий упругий элемент из полупроводникового материала одного типа проводимости со сформированными на его поверхности тензорезисторами и контактными диффузионными дорожками другого типа проводимости, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения в расширенном диапазоне температур за счет уменьшения внутренних механических
напряжений в упругом злементе, на
поверхности упругого роны тензорезисторов положной его стороне денный слой с типом
элемента со сто- и на противо- расположен вве- проводимости и
величиной концентрации носителей, идентичными типу проводимости и ве- личину концентрации носителей тензорезисторов и контактных дорожек, причем указанный слой размещен от тензорезисторов и дорожек с зазором, превышающим удвоенную глубину залегания р-п-перехода.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Тензометрический преобразователь давления и способ его изготовления | 1989 |
|
SU1615584A1 |
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1990 |
|
SU1771272A1 |
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1991 |
|
RU2012857C1 |
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ | 2015 |
|
RU2606550C1 |
Интегральный преобразователь давления и температуры | 1987 |
|
SU1437698A1 |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2077024C1 |
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2005 |
|
RU2284074C1 |
ДВУХБАЛОЧНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР | 2006 |
|
RU2324192C1 |
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ БАЛОЧНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 1993 |
|
RU2035090C1 |
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ БАЛОЧНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 1994 |
|
RU2050033C1 |
Изобретение может быть использовано для измерения давления с повышенной точностью в расширенном диапазоне температур. Цель достигается тем, что на поверхности упругого элемента 1 со стороны тензорезисторов 4 и на противоположной стороне расположен слой с типом проводимости и величиной концентрации носителей, идентичными типу проводимости и величине концентрации носителей тензорезистров и контактных дорожек. Слой окисла, одинаковый по толщине с планарной стороны чувствительного элемента и со стороны его профиля, воздействует на кристалл в противоположных направлениях, и в итоге компенсируется несбалансированный выходной сигнал. 3 ил.
Фиг.2
Фие.З
Чувствительный элемент преобразователя неэлектрических величин | 1976 |
|
SU626374A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1989-12-07—Публикация
1988-03-21—Подача