Полупроводниковый чувствительный элемент

 

Полупроводниковый чувствительный элемент может быть использован при конструировании и изготовлении датчиков статического и акустического давлений с повышенной чувствительностью и точностью. Чувствительный элемент из монокристаллического кремния спрофилирован так, что в его теле сформирована мембрана 2 с жесткими выступами 4 и утолщенной периферийной частью. В теле мембраны сформированы тензорезисторы. Представлено соотношение толщин частей мембраны и ширины тензорезисторов, обуславливающее повышение чувствительности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 1. 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4474583/24-10 (22) 17,05.88 (46) 07,06,90. Бюл, )) 21 (72) П.Г.Михайлов и В,И.Буланов (53) 531.787(088.8) (56) Заявка ЕПВ )) - 005939, кл, G 0) 1 9/06, 1982. (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Полупроводниковый чувствительный элемент может быть использован при конструировании и изготовлении

„„80„„1569614 А 1 датчиков статического и акустического давлений с повышенной чувствительностью и точностью, Чувствительный элемент из монокристаллического крс мния спрофилирован так, что в его теле сформирована мембрана 2 с жесткими выступами 4 и утолщенной периферийной частью, В теле мембраны сформированы тензорезисторы, Представлено соотношение толщин частей мембраны и шир;тны тензорезисторов, обуславливающее повышение чувствительности, 2 ил.

1569614

Изобретение относится к области измерительной техники и может бьггь использовано при конструи|эовании и изготовлении различных датчиков »е5

"-лектрических величин: статического акустического давления, параметс. ов движения, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности, На фиг.1 изображен чувствительньсй элемент, топология; на фкг,2 = сечение А-А на фиг,1, На фиг,1 и 2 представлены упру-гкй элемент — пластина 1, мембрана 2, 15 канавка 3 концентратора, жесткий выступ 4, периферийные тензорезисторы

5 и 6, центральные тензорезисторы

7 и 8, буртик 9 упругого элемента, Полупроводниковый уп.-угий элемент 20 из монокристаллического кремния cllpo филирован таким оораэом,, что в его теле сформирована мембрана с жесткими выступами, в которых »рактическк отсутствуют деформации. В теле мембраны методами ионного легкрованкя илк термодиффузии сформированы те»зо,>e зисторы 5-8,, два из которых 5 к 6 в периферийных перемычках, а два других 7 и 8 — в це»тра >ь»ой перемыч- о ке ° Все тензорезисторы соединены в мостовую схему, Для заделки у»руге>го элемента служит буртик 9 (уто:шсен»ая периферийная часть мемб раны) . Упругий элемент имеет геометрические разме ры: толщину Н, толщину мембраны h., рас-стояние между выступамк, а также между выступами и краем мембраны — d> ширина тензорезисторов h, Чувствитель— ный элемент содержит, кроме того, за- 40 щктный изоляционный слой, например, SiO<, покрывающкй поверхнос-.ь упругого элемента, и слой ко»такт»ой металлизации, соединяющий тензорезисторы друг с другом и с внешней схемой, 45

Чувствительный элеме.ст работает следующим образом.

При подаче измеряемого параметра, например, давления Р,с на мембрану она деформируется, Деформация мембра50 ны передается тензорезксторам 5-18, которые изменяют свое сопротивление, причем благодаря малой нелинейности зависимости со»ротквленкя от деформации достигBåòñÿ высокая пропорциональность преобразования (Р„) . Тензорезисторь> объединены в 4-плечий мост, сигнал с которого через выводимые проводник и поступает во в то ричную а»пара туру, Тензорезисторы 6, 7 и 5, 8 соединены друг с другом попарно, образуя полумосты четырехплечего моста.

Уинстона, С целью исключения погрешности от несовмещения те»зорезисторов 10 отношению к вершинам концентраторов средние тензорезисторы 7 и 8 сдвинуты в противоположные стороны по сеченяо A-A,(ôèã,1), Значение конструктивно-технологического коэффициента в основном зазксит от двух факторов; от соотноше»кя h/Н и от псэказателя анизотропки материала упругого элемента — угла наклона боковой грани концентратора напряжения, Влагодаря тому, что тензорезкстор вы»олнен по пири»с большим„ чем ширина перемычки концентратора, его интегральная чув твительность будет выше.

Формулакзобретени я

Полупроводниковый чувствительный элемент, соде ржащий полупроводниковук> пластину толщиной H в которой с помощью вь:емки выполнена мембрана толщиной h с утолщенной периферийной частью, при этом на одной поверхности мембра»ы образованы два симметричко расположенных относительно центра мембраны выступа, а на другой ее поверхности между выступами и между выступами и краем мембраны сформироBcLHb1 тензорезисторы шириной Ь, о т л и ч а ю щ к и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в нем ширина тензорезисторов удовлетворяет соотношению (и-Ь) ° h

Ь = Й + ---- -- †.К н где d — расстояние между выступами, К вЂ” конструктивно-техноло гический коэффициент„

1569614

Составитель О,Слюсарев

Техред М.Дидик Корректор С,Шевкун

Редактор Л.Гратилло

Заказ 1439 Тираж 468 Под пис но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101