Интегральный полупроводниковый преобразователь давления

(51)4 С 01 Ь 9/О А ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СЛ Ю Ю ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У 626374, кл. С 01 Ь 9/04, 1978. (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение может быть использовано для измерения давления с повы шенной точностью в расширенном диапазоне температур. Цель достигается тем, что на поверхности упругого Ф 2элемента 1 со стороны тенэорезисторо 4 и на противоположной стороне расп ложен слой с типом проводимости и величиной концентрации носителей, идентичными типу проводимости и величине концентрации носителей тенэо резисторов 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 в ходной сигнал. 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам неэлектрических величин, и может быть использовано при разработкеи изготовлении миниатюрных полупроводниковых датчиков давления.Целью изобретения является повышение точности измерения в расширенном диапазоне температур за счет 10уменьшения внутренних механическихнапряжений,На Аиг,1 схематично показано устройство полупроводникового преобразователя, разрез; на Аиг.2 - то жеплан со стороны тензосхемы; на Аиг,3 -узел 1 на фиг.2.Полупроводниковый преобразовательсодержит в своем составе кремниевыйупругий элемент 1, представляющий собой профилированный с углублением 2кристалл прямоугольной или круглойформы с утоньшенной активной частью 3,в теле которого сформированы тензорезисторы 4 р-типа, соединенные между собой и контактными площадкамипроводящими диФАузионными шинами 5р-типа. Тензорезисторы и проводящиешины сформированы термодиффузиейили ионным легированием акцепторнойпримеси, например бора, с последующей ее активацией. При этом Формируются диААузионные области с глубиной 6залегания р-п-перехода Ь.,зависящей от температуры и длительностипроцесса разгонки примеси для термодиффузии, и дозой и энергией для1ионного легирования. Практически Ьнаходится в пределах 0,5-3 мкм.Одновременно с тензорезисторами ишинами формируется компенсационнаядиффузионная область 7, окружающаятензорезисторы и шины. Эта диффузионная область Формируется каксо стороны тензосхемы, так и состороны профиля. С планарной стороны ее граница 8, охватывающая-тензорезисторы и шины, располагается от границы последних на расстоянииА . Поверхность кристалла покрыта защитным слоем 9 двуокиси кремния(810 ). На нем же располагаются контактные площадки 1 О, чаще всего алюминиевые, и слой 810 защищает упругий элемент от воздействия измеряемойсреды. Расстояние выбирается иСХодяиз следующего: Аронт диАФузии накраю маски цМеет сАерическую Форму срадиусом, равным " Ь ,поэтому легиион,1 нная область по одну и другую сторону от маски в сумме расширяется на,-2,Поэтому, чтобы не было смыканий областей 7 и тензорезисторов 4 и проводящих шин 5, расстояние д необходимо выбрать из условря .а, 2 ЬПолупроводниковый преобразователь работает следующим образом. При воздействии на утоньшенную активную часть 3 упругого элемента 1 измеряемого параметра, в частностидавления Р, он деАормируется, подвергаются деформации и сАормированные в его теле тензорезисторы 4. Благодаря тензорезисторному эффекту тензорезисторы 4 изменяют свое отношение, а в четырехплечной мостовой схеме, состоящей из включенных в нее двух продольных и двух поперечных тензорезисторов возникает несбалансированный выходной сигнал (токовый или потенциальный), пропорциональный Р, который передается через шины 5 на контактные площадки 1 О и далее на инАормационную магистраль. Так как ширина диАФузионных шин 5 значительно больше, чем ширина тензорезисторов (примерно на порядок), то соответственно меньше и паразитное сопротивление, вносимое ими в общее сопротивление, поэтому влиянием их можно пренебречь. Кроме того, топология 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, различанг щихся по своим механо-электрическим характеристикам (модульйнга,коэффициент терморасширения, температура проведения Физико-термических операций и т.д.), в полупроводниковом преобразователе отсутствуют как собственныедеформации утоньшенной его части, . так и не возникает наведенных механи-. ческих 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.е.З ев Составитель О.Слюсор И.Горная Техред Л.Сердюкова рректор М,Шароши Тираж 7 Заказ 7503/ ВНИИПИ Госу одписно арственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводствекно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,гарина, 101 515 Формула изобретенияИнтегральный полупроводниковый преобразователь давления, содержащий упругий элемент нэ полупроводникового материала одного типа проводимости со сформированными на его поверхности тензорезнсторами и контактными диффузионными дорожками другого типа проводимости, о т л и - ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения в расширенном диапазоне температур за счет уменьшения внутренних механических 27526 6напряжений в упругом элементе, наповерхности упругого элемента со стороны тенэореэисторов и на противоположной его стороне расположен введенный слой с типом проводимости ивеличиной концентрации носителей,идентичными типу проводимости и величине концентрации носителей тенэореэисторов и контактных дорожек, причем указанный слой размещен от тенэореэисторов и дорожек с зазором,превышающим удвоенную глубину залегания р-п-перехода.