Piezoresistive CMOS sensor for out-of-plane normal stress

Lemke, Benjamin; Baskaran, Rajashree; Oliver, Paul

doi:10.1016/j.sna.2011.12.038

Cited by 15 publications

(4 citation statements)

References 27 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Такий напівпровідниковий матеріал, як германій, незважаючи на досить детальне його вивчення, і в подальшому буде знаходити своє практичне використання в різних складних пристроях мікро-та наноелектроніки [4]. Напружений германій використовується в CMOS технологіях електронних приладів [5,6] та в наноструктурах (квантові точки Ge, гетероструктури Si/Ge) [7 -9]. Названі нанооб'єкти, залежно від сфери експлуатації, можуть перебувати також в області дії зовнішніх радіаційних полів.…”

Section: вступunclassified

Determination of the activation energy of A-center in the uniaxially deformed n-Ge single crystals

Luniov¹,

Zimych²,

Nazarchuk³

et al. 2017

Nucl. Phys. At. Energy

View full text Add to dashboard Cite

Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГІЇ АКТИВАЦІЇ А-ЦЕНТРА В ОДНОВІСНО ДЕФОРМОВАНИХ МОНОКРИСТАЛАХ n-GeНа основі розв'язків рівняння електронейтральності та експериментальних результатів вимірювань п'єзо-холл-ефекту отримано залежності енергії активації глибокого рівня А-центра від одновісного тиску вздовж кристалографічних напрямків [100], [110] та [111] для монокристалів n-Ge, опромінених електронами з енергі-єю 10 МеВ. За допомогою методу найменших квадратів отримано апроксимаційні поліноми для розрахунку даних залежностей. Показано, що енергія активації А-центра зменшується лінійно для всього діапазону однові-сних тисків уздовж кристалографічного напрямку [100]. Для випадків одновісної деформації вздовж кристало-графічних напрямків [110] та [111] зменшення енергії активації за лінійним законом спостерігається лише при високих одновісних тисках, коли глибокий рівень А-центра взаємодіє з тими мінімумами зони провідності гер-манію, які виявилися нижніми при деформації.Ключові слова: монокристали n-Ge, одновісна деформація, п'єзо-холл-ефект, радіаційні дефекти, А-центри. ВступЗростання вимог до сучасної електронної тех-ніки, таких як швидкодія ЕОМ, механічна, тер-мічна та радіаційна стійкість, точність вимірюва-льної апаратури та ін., потребує вдосконалення її складових частин, які в основному виготовля-ються з напівпровідникових матеріалів. Параме-три використовуваних матеріалів істотно зале-жать від дефектів та домішок, які виникають при технологічних процесах їхнього отримання або експлуатації. Одним із способів цілеспрямованої зміни властивостей напівпровідникових матеріа-лів для створення на їхній основі різних елемен-тів функціональної електроніки з необхідними характеристиками є прогнозований вплив радіа-ції на напівпровідники, що складає основу мето-ду радіаційних технологій [1]. Контрольоване введення радіаційних дефектів у поєднанні з термообробкою дозволяє в широких межах змі-нювати електрофізичні характеристики напів-провідників. Зазвичай такі дефекти створюють глибокі енергетичні рівні в забороненій зоні на-півпровідника, які можуть бути донорами або акцепторами, а також центрами рекомбінації для нерівноважних носіїв заряду [2]. Проблема гли-боких центрів у практичному та теоретичному плані актуальна й сьогодні. Знання про їхню атомну структуру, хвильові функції та енергети-чні рівні є недостатніми, незважаючи на інтенси-вні дослідження, проведені останнім часом. У практичному відношенні роль глибоких рівнів важлива при використанні електричних, оптич-них, резонансних та інших властивостей напів-провідників. Домішкові центри з глибокими енергетичними рівнями визначають спектри ви-промінювання світлодіодів, є центрами швидкої рекомбінації, сильно впливають на чутливість напівпровідників до механічних тисків [3].Такий напівпровідниковий матеріал, як гер-маній, незважаючи на досить детальне його ви-вчення, і в подальшому буде знаходити своє практичне використання в різних складних при-строях мікро-та наноелектроніки [4]. Напруже-ний германій використовується в CMOS техно-ло...

show abstract

Section: вступunclassified

Determination of the activation energy of A-center in the uniaxially deformed n-Ge single crystals

Luniov¹,

Zimych²,

Nazarchuk³

et al. 2017

Nucl. Phys. At. Energy

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…However, the differential measurement using planar resistors gives access to only a limited number of stress components. Additional stress components become accessible upon the combination of sensors implementing planar and vertical current flow [28], [29]. Alternatively, as suggested in this paper, one may use a combination of n-and p-type piezoresistors.…”

Section: A Cmos Stress Sensorsmentioning

confidence: 99%

Package Stress Monitor to Compensate for the Piezo-Hall Effect in CMOS Hall Sensors

Huber¹,

Schott²,

Oliver

2013

IEEE Sensors J.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Package-induced stress changes the sensitivity of planar Hall plates via the piezo-Hall effect. In this paper, we present a novel stress sensor that allows us to compensate for this undesired mechanical cross-sensitivity. The new CMOScompatible sensor is based on a Wheatstone bridge built of eight appropriately arranged n-and p-doped piezoresistors. The differential output signal V bridge of the sensor is proportional to the sum of in-plane normal stresses σ x x +σ yy with the sensitivity S bridge,σ = ∂ V bridge / V bias /∂ σ x x + σ yy = −0.047GPa −1 . Doping concentrations larger than 10 19 cm −3 for both the n-and p-type resistors are used to minimize the parasitic resistor mismatch due to the junction field effect. Simultaneously, the highly doped resistors keep the relative thermal cross-sensitivity of the sensor as small as 74 ppm K −1 . In contrast to conventional sensor rosettes, the new sensor has the advantage of offering a differential output signal. The measured signal is successfully used to decrease the stress-impact on the sensitivity of CMOS Hall sensors by a factor of five.

show abstract

“…Those materials, being modified by dopants or radiation-induced defects, are raw materials for the creation of elements of a modern electronic equipment [5,6]. Furthermore, germanium and silicon are used in CMOS technologies for fabricating the electronic devices [7,8] and in nanostructures (Ge quantum dots and Si/Ge heterostructures) [9,10], which can also be subjected to the action of external radiation fields, for example, when the electronic equipment is exploited in spacecrafts [11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Features of Radiation-Defect Annealing in n-Ge Single Crystals Irradiated with High-Energy Electrons

Luniov¹,

Zimych²,

Khvyshchun

et al. 2019

Ukr. J. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

The isothermal annealing of n-Ge single crystals irradiated with 10-MeV electrons to the fluence Φ = 5 × 1015 cm−2 has been studied. On the basis of the measured temperature dependences of the Hall constant and by solving the electroneutrality equations, the concentrations of radiation-induced defects (A-centers) in irradiated n-Ge single crystals are calculated both before and after the annealing. An anomalous increase of the Hall constant is found, when the irradiated n-Ge single crystals were annealed at Tan = 403 K for up to 3 h. The annealing at the temperature Tan = 393 K for 1 h gave rise to the np conversion in the researched crystals. The revealed effects can be explained by the concentration growth of A-centers owing to the generation of vacancies at the annealing of disordered crystal regions.

show abstract

Piezoresistive CMOS sensor for out-of-plane normal stress

Cited by 15 publications

References 27 publications

Determination of the activation energy of A-center in the uniaxially deformed n-Ge single crystals

Determination of the activation energy of A-center in the uniaxially deformed n-Ge single crystals

Package Stress Monitor to Compensate for the Piezo-Hall Effect in CMOS Hall Sensors

Features of Radiation-Defect Annealing in n-Ge Single Crystals Irradiated with High-Energy Electrons

Contact Info

Product

Resources

About