TEMPERATURE SENSOR

Abstract: 1. A temperature sensor consisting of a semiconductor body (1) which, on the one hand, is provided at its upper side with an insulating layer (2) in which there is arranged a window (5) through which the semiconductor body (1) is provided with a metal contact (3), and which, on the other hand, is provided on its surface facing away from the upper side with a metal coating (7), so that a spreading resistance is formed in the semiconductor body (1) between the metal contact (3) and the metal coating (7), characterised in that at least one further window (6) is additionally arranged on the upper side, through which window at least one further metal contact (4), which forms a further spreading resistance in the semiconductor body (1) with the metal coating (7), contacts the semiconductor body (1) ; that the thickness (d) of the semiconductor body (1) is substantially smaller than the distance (I) between the centre points of the windows (5, 6) ; and that the metal coating (7) serves as a connecting line between the spreading resistances in order to render the spreading resistance between the metal contacts (3, 4) and the metal coating (7) independent of the current direction or symmetrical.

Description: Temoeratursensor Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor aus einem Halbleiterkörper, der einerseits auf seiner Oberseite eine Isolierschicht aufweist, in der ein Fenster vorgesehen ist, durch das der Halbleiterkorper mit einem Metallkontakt versehen ist, und der andererseits auf seiner der Oberseite abgewandten Fläche eine Metallbelegung aufweist. Ein bestehender Temperatursensor dieser Art (vergleiche Josef Schürmann: "Sensoren fUr die Automobil-Elektro nik, Sonderdruck aus "Funkschau", Heft 14/1978) besteht, wie in Fig. 1 dargestellt ist, aus einem Halbleiterkorper 1 aus Silicium, auf dessen Oberseite eine Si liciumdioxidschicht 2 mit einem Fenster 5 vorgesehen ist, durch das ein Metallkontakt 3 über eine hochdotier te- Zone 15 den Halbleiterkörper 1 kontaktiert. Auf der der Isolierschicht 2 abgewandten Seite ist der Ha.blei- terkörper 1 mit einem Metallträger 10 versehen, der zu samen mit aem Metallkontakt 3 die beiden Anschlüsse für den Temperatursensor bildet. Dieser Temperatursensor arbeitet nach dem Ausbreitungswiderstandsprinzip, das an sich engtolerierte Widerstände mit guten und reproduzierbaren Temperaturbeiwerten erlaubt (vergleiche J. Schürmann a. a. O.). Bei derartigen Temperatursensoren liegt aber zwangsläufig eine Stromri chtungsabhangi gkeit vor, da ein be stimmte Widerstandswert des Temperatursensors bei einer bestimmten Temperatur von der Stromrichtung abhängig ist. Diese Stromrichtungsabhängigkeit beeinträchtigt somit die Messgenauigkeit, da Åae nach der Stromrichtung (vergleiche die Stromausbreitungslinien 8 in Fig. 1) unterschiedliche Widerstandswerte und damit auch unterschiedliche Temperaturwerte angezeigt werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung; einen Temperatursensor ohne Stromrichtungsabhängigkeit des Widerstandswertes anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelost, dass zusätzlich mindestens ein weiteres Fenster vorgesehen ist, durch das mindestens ein weiterer Metallkontakt den Halbleiterkörper kontaktiert, um so den Ausbreitungswiderstand zwischen den Metallkontakten und der Metallbelegung stromrichtungsunabhängig beziehungsweise symmetrisch zu machen. Bei der Erfindung dient also die Metallbelegung nicht als weiterer Anschluss für den Temperatursensor. Vielmehr ist ein zusätzliches Fenster in der Isolierschicht vorgesehen, durch das ein weiterer Metallkontakt mit dem Halbleiterkörper in Verbindung steht. Damit verlaufen die Stroinausbreitungslinien vom einen Metallkontakt durch den Halbleiterkörper zur Metallbelegung und von der Metallbelegung zurück durch den Halbleiterkörper zum weiteren Metallkontakt. Die Stromausbreitungslinien sind also in beiden Richtungen durch den Halbleiterkörper gefährt, so dass die gewünschte Stromrichtungsunabhängigkeit erreicht wird. Die Erfindung ermöglicht also einen Temperatursensor, der nach dem Ausbreitungswiderstandsprinzip arbeitet und eine völlige Stromrichtungsunabhängigkeit des Widerstandes besitzt, die sonst nur mit einer idealen ohmschen Kontaktierung zu erreichen wäre, die aber technologisch schwierig zu realisieren ist. Der erfindungsgemässe Temperatursensor vereinigt somit die Vorteile der nach dem Ausbreitungswiderstandsprinzip arbeitenden Temperatursensoren mit einem vollständigen symmetrischen Aufbau hinsichtlich der Stromausbreitungslinien, wodurch die unerklnschte Unsymmetrie in Abhängigkeit von der Stromrichtung vollkommen ausgeschlossen werden kann. Dies wird durch die elektrische Reihenschaltung der beiden Metallkontakte erreicht, wobei der Verbindungsleiter zwischen den beiden Ausbreitungswiderstanden durch die Metallbelegung gegeben ist. Vorzugsweise haben die Metallkontakte im wesentlichen gleiche geometrische Formen. Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen bestehenden Temperatursensor, Fig. 2 und 3 den erfindungsgemässen Temperatursensor, und Fig. 4 und 5 Messergebnisse, die mit dem bestehenden em- peratursensor und mit dem erfindungsgemässen Temperatursensor erhalten werden. In der Fig. 2, die einen vergrösserten Schnitt II-II der Fig. 3 zeigt, ist in der Isolierschicht 2 ein weiteres Fenster 6 vorgesehen, durch das ein weiterer Metallkontakt 4 zu dem aus Silicium bestehenden Halbleiterkör- per 1 hindurchgreift. Auf der der Isolierschicht 2 benachbarten Seite des Halbleiterkörpers 1 ist eine Me tallbelegung 7 vorgesehen, die aber nicht als Anschluss für den Temperatursensor dient. Dessen Anschlüsse bestehen vielmehr aus den beiden Metallkontakten 3 und 4, die jeweils aus Mehrschichtmetallisierung hergestellt sind. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, verlaufen Stromausbrei tungslinien 11 von der hochdotierten Zone 15 unterhalb des Metallkontaktes 3 zur Metallbelegung 7. Weiterhin verlaufen Stromausbreitungslinien 12 von der Metallbelegung 7 zur hochdotierten Zone 15 unterhalb des Metallkontaktes 4. Die Stromausbreitungslinien 12 haben also die zur Richtung der Stromausbreitungslinien 11 entgegengesetzte Richtung. Dadurch wird die angestrebte vollkommene Stromrichtungsunabhäiigigkeit erreicht. Vorzugsweise ist die Dicke d des HaDbleiterkörpers 1 wesentlich kleiner als der Abstand 1 zwischen den Mitten der Fenster 5 und 6. Diese Fenster 5 und 6 können im übrigen bezüglich des Umrisses der Oberfläche der Metallkontakte 3 und 4 asymmetrisch angeordnet sein (vergleiche Fig. 3). Die Metallkontakte 3 und 4 und deren Anord nnng zu den Fenstern 5 und 6 ist aber jeweils gleich. Die Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Unsymmetrie vom Messstrom bei einer Gehäusetemperatur von 25 C. Dabei sind auf der Abszisse der Messstrom und auf der Ordinate die Unsymmetrie in Prozent aufgetragen. Eine Kurve 20 gibt die Messergebnisse für den bestehenden Temperatursensor an, während eine Kurve 21 die Messergebnisse für den erfindungsgemässen Temperatursensor zeigt. Weiterhin ist in Fig. 5 die Abhängigkeit der Unsymmetrie von der Gehäusetemperatur bei einem Messstrom von 1 mA dargestellt. Dabei sind auf der Abszisse die Gehäusetemperatur und auf der Ordinate wiederum die Unsymmetrie in Prozent aufgetragen. Eine Kurve 22 zeigt die Unsymmetrie bei dem bestehenden Temperatursensor, wahrend eine Kurve 23 die Messergebnisse angibt, die mit dem erfin dungsgemässen Temperatursensor erhalten werden. Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, kann durch die Erfindung ein grundsätzlich stromrichtungsunabhängiger Temperatursensor erhalten werden, der sehr genaue Messergebnisse liefert. 8 Patentansprüche 5 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Temperatursensor aus einem Halbleiterkörper, der einerseits auf seiner Oberseite eine Isolierschicht aufweist, in der ein Fenster vorgesehen ist, durch das der Halbleiterkörper mit einem Metallkontakt versehen ist, und der andererseits auf seiner der Oberseite aEgewand- ten Fläche eine Metallbelegung auSweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zusätzlich mindestens ein weiteres Fenster (6) vorgesehen ist, durch das mindestens ein weiterer Metallkontakt (4) den Halbleiterkörper (1) kontaktiert, um so den Ausbreitungswider stand zwischen den Metallkontakten (3) und der Metallbe legung (7) stromrichtungsunabhangig beziehungsweise symmetrisch zu machen. 2. Temperatursensor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,. dass ein weiterer Metallkontakt (4) vorgesehen ist. 3. Temperatursensor nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i d h n e t , dass die Metallkontakte aus Mehrschichtmetallis'erung bestehen. 4. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Halbleiterkörper (1) aus Silicium besteht. 5. Temperatursensor nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolierschicht aus Siliciumdioxid besteht. 6. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis ), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fenster (5 beziehungsweise 6) bezüglich der Oberfläche des Metallkontaktes (3 beziehungsweise 4) asymmetrisch angeordnet ist. 7. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Dicke (d) des Halbleiterkörpers (1) wesentlich kleiner als der Abstand (1) zwischen den Mittelpunkten der Fenster (5, 6) ist. 8. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Metallkontakte im wesentlichen gleiche geometrische Formen aufweisen.

Inventors: HORA, PETER, DIPL.-ING., TOMASI, GILBERT, DR. ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: G01K7
IPC codes: G01K7, H01C7, H01L35