JP3140648B2 - 半導体センサ - Google Patents

半導体センサ

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JP3140648B2
JP3140648B2 JP06331676A JP33167694A JP3140648B2 JP 3140648 B2 JP3140648 B2 JP 3140648B2 JP 06331676 A JP06331676 A JP 06331676A JP 33167694 A JP33167694 A JP 33167694A JP 3140648 B2 JP3140648 B2 JP 3140648B2
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semiconductor
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達也 伊藤
廣和 橋本
慎一 佐藤
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体圧力センサや
半導体加速度センサなどのピエゾ抵抗体を利用した半導
体センサに関し、とくにピエゾ抵抗体と薄膜抵抗と周辺
回路ICとを同一チップに集積化した、いわゆる集積化
半導体センサに関する。
【0002】ピエゾ抵抗体を利用した半導体センサは、
半導体圧力センサや半導体加速度センサなどとして、自
動車用エンジンの吸気圧力の測定や、家庭用電気掃除機
の吸引圧の測定、あるいは走行中の自動車に加わる進行
方向あるいは横方向の加速度の測定などに用いられてい
る。
【0003】
【従来の技術】この半導体センサは、シリコン単結晶ウ
ェハの表面にIC製造と同様の方法でピエゾ抵抗体を形
成し、これを歪ゲージとして用いるものである。すなわ
ち、表面にピエゾ抵抗体が形成されたシリコン単結晶ウ
ェハの裏面を、異方性エッチングなどによって、削るこ
とによりダイアフラム部などを設け、この薄くなった部
分が圧力や加速度で変形するようにし、その変形によっ
てピエゾ抵抗体の抵抗が変化することで、圧力や加速度
に対応する電気信号を得る。
【0004】最近、この種の半導体センサの小型化の要
望に応えて、ピエゾ抵抗体以外に、出力を増幅する増幅
器などを含む周辺回路ICを同一チップに集積化した集
積化半導体センサが開発されている。集積化半導体セン
サでは、各素子ごとの特性のばらつきを調整したり、温
度特性を改善したり、また、増幅した出力を素子ごとに
揃える、等のため、回路内の抵抗値の調整を各素子ごと
に行なう必要がある。そのため、ピエゾ抵抗体と周辺回
路ICに加えて、特性調整用のCr/Si合金などのよ
うな金属薄膜抵抗を同一チップ上に集積し、レーザトリ
ミング法によりその金属薄膜抵抗の抵抗値を、各素子ご
とに調整するのが一般的である。これにより、外部の周
辺回路を必要とすることなく、1つの半導体チップだけ
で、特性の揃った、全体として小型化された半導体セン
サを得ることができる。
【0005】この金属薄膜抵抗は、従来では、図4に示
すようなパターンに形成されている。すなわち、図4に
おいて、金属薄膜抵抗18は長方形のパターンで配線ラ
イン16と配線ライン17との間に形成されている。こ
の長方形の金属薄膜抵抗18の粗調整トリミング部41
において、その両脇から交互に多数レーザトリミングを
行なう(いわゆるサーペンタインカット)ことにより、
抵抗値の粗調整を行ない、微調整トリミング部42では
いわゆるダブルカットを行なって2本のカット溝におけ
るレーザトリミング量を調整して抵抗値に微調整を行な
う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーペンタインカットとダブルカットを組み合わせた抵
抗値調整用レーザトリミングは問題が多い。まず、抵抗
パターンのトリミング量を大きくしなければならないこ
とが多いが、レーザトリミングによる切断面は特性的に
見て不安定な部分であり、このような切断面が増えるこ
とは抵抗の値が不安定になるなどの問題を生じる。すな
わち、実際の半導体センサにおいては、ピエゾ抵抗体部
分(薄くなった部分)での圧力感度特性や温度特性のば
らつきが大きく、場合によっては増幅器のゲインや温度
特性の調整のため抵抗値を4倍程度にまで変化させる必
要がある場合が避けられず、抵抗パターンのトリミング
量を大きくしなければならないことは不可避である。ま
た、レーザトリミングによるカット量が多いことはトリ
ミングに時間がかかることを意味しており、作業の手間
も大変である。
【0007】この発明は、上記に鑑み、金属薄膜抵抗パ
ターンのレーザトリミングによるカット量が少なくて済
み、その結果、抵抗値の精度向上、トリミング作業の容
易化・作業時間短縮化を図ることができる、半導体セン
サを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1記載の発明によれば、半導体チップと、該
チップ上に形成されたピエゾ抵抗体と、該ピエゾ抵抗体
と同一の半導体チップ上で配線ライン間に形成された薄
膜抵抗とを備えるピエゾ型半導体センサにおいて、上記
の薄膜抵抗のパターンを、上記配線ラインと電気的に並
列的に接続された関係になっている複数の細幅部を備え
る抵抗粗調整トリミング用蛇行ラダーパターンと、該蛇
行ラダーパターンに連続する抵抗微調整トリミング用長
方形パターンとを含んで構成したことが特徴となってい
る。
【0009】
【作用】ピエゾ抵抗体と同一の半導体チップ上に形成さ
れた薄膜抵抗のパターンが、複数の細幅部を備える抵抗
粗調整トリミング用蛇行ラダーパターンと、これに連続
する抵抗微調整トリミング用長方形パターンとからなっ
ているため、レーザトリミング法などによって、蛇行ラ
ダーパターンの複数の細幅部のいくつかを切断するかに
より抵抗値のデジタル的な粗調整ができ、さらに、長方
形パターンに対するレーザトリミング法などによる切り
込み量をアナログ的に微調整することによって、抵抗値
の微調整ができる。このように粗調整と微調整とを容易
に行うことができるため、抵抗値の精度を向上させるこ
とができる。その結果、ピエゾ抵抗体とともに周辺回路
が一つの半導体チップに集積化されたピエゾ型集積化半
導体センサの特性のばらつきを抑えるための調整作業を
容易に短時間で、かつ高精度に行なうことが可能とな
る。とくに、ピエゾ型半導体センサでは、ピエゾ抵抗体
部分での圧力感度特性や温度特性のばらつきが大きく、
場合によっては増幅器のゲインや温度特性の調整のため
抵抗値を4倍程度にまで変化させる必要があることが避
けられず、抵抗パターンのトリミング量を大きくしなけ
ればならないことは不可避であるが、抵抗粗調整トリミ
ング用蛇行ラダーパターンの複数の細幅部のいくつかを
切断するかにより抵抗値のデジタル的な粗調整ができる
ことは、トリミングによるカット量を少なくし、トリミ
ングに時間がかからないようにできることを意味してお
り、作業の手間も軽減できる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例では、図1に示すように、金属薄膜抵抗15は蛇行ラ
ダーパターンを有するように配線ライン16、17間に
形成されている。この蛇行ラダーパターンは粗調整トリ
ミング部31を構成しており、複数の細幅部33で配線
ライン16のパターンに接続されている。微調整トリミ
ング部32は従来と同じように単なる長方形のパターン
となっている。この金属薄膜抵抗15はたとえばCr/
Si合金などによって形成される。
【0011】この実施例では、半導体センサは圧力を検
出する半導体圧力センサとして構成されており、全体と
しては図2に示すようになっている。図2において、セ
ンサチップ10がガラスの台座21を介して基板22に
取り付けられる。センサチップ10には圧力に応じて変
形するダイアフラム部13が形成されている。基板22
にはリードピン23が設けられており、金ワイヤ24で
センサチップ10との間の接続がなされている。
【0012】さらに、この基板22には導圧パイプ25
が固定されている。基板22にはこの導圧パイプ25の
中空部と連通するような貫通孔が設けられ、さらにこの
貫通孔に連通する貫通孔が台座21に設けられていて、
導圧パイプ25およびこれらの貫通孔によりセンサチッ
プ10のダイアフラム部13に圧力が導かれるようにな
っている。こうして導入された圧力によってダイアフラ
ム部13が変形することによって、リードピン23より
その圧力に対応した電気的な信号が出力される。
【0013】センサチップ10について図3を参照しな
がらもう少し詳しく説明する。p型のシリコンウェハ1
1に、通常の半導体製造技術を用いて種々の不純物を選
択的に拡散することによって各領域を作る。ピエゾ抵抗
体12はそのような領域の一つとして形成される。この
ピエゾ抵抗体12が形成された部分の裏面を異方性エッ
チングなどにより部分的に削り取ることによって、薄い
部分(ダイアフラム部)13が形成される。
【0014】この実施例では増幅器などの回路がバイポ
ーラIC部としてピエゾ抵抗体12を含む感圧部に隣接
して形成され、さらにそれに隣接した表面において、た
とえばCr/Si合金などの金属薄膜抵抗15がアルミ
ニウムなどのパターンで形成される配線ライン16、1
7間に形成される。この金属薄膜抵抗15、配線ライン
16、17のパターンが図1に示すようになっている。
【0015】図2に示すように個々の半導体圧力センサ
として組立上がった後、その個々の半導体圧力センサの
特性のばらつきに応じて、レーザトリミング法により金
属薄膜抵抗15を切断する。その場合、粗調整のための
レーザトリミングは、図1の細幅部33を、矢印で示す
ように、切断することにより行なう。複数設けられた細
幅部33のいくつかを切断する。この場合、切断される
細幅部33の数が多くなればなるほど抵抗値が増えるこ
とになる。各細幅部33は、切断されるか残されるかの
いずれかであるから、抵抗値変化は段階的なものとな
り、デジタル的であるといえる。レーザトリミングによ
って細幅部33を切断するのであるから、その切断量は
少ないものとなる。
【0016】こうして粗調整のレーザトリミングが終了
した後、微調整トリミング部32において、微調整のた
めのレーザトリミングを行なう。この場合、従来と同様
に矢印で示すようにダブルカットを行なう。切断量(切
り込み溝の長さ)は、アナログ式に連続的に微調整し、
これによって抵抗値の微妙な調整を行なう。
【0017】この実施例では、上記のように、アナログ
的な調整の行なえる微調整トリミング部32に加えて、
複数の細幅部33を有する蛇行ラダーパターンの粗調整
トリミング部31を金属薄膜抵抗15に設けているた
め、レーザトリミングによる切断量が少なくて粗調整が
でき、レーザトリミングによる調整作業が容易になり、
その調整作業の全体にかかる時間を短縮できる。さら
に、レーザトリミング後の切断面が少ないことから、抵
抗値の初期ドリフトを軽減でき、抵抗値の精度を向上さ
せることが可能である。
【0018】なお、上記は一つの実施例についての記載
であり、金属薄膜抵抗15のパターンやレーザトリミン
グによる切断面の設定などは種々に変更可能である。ま
た、上記では半導体圧力センサについて述べたが、半導
体加速度センサなどの他の半導体センサについても同様
に適用可能であることはもちろんである。
【0019】
【発明の効果】以上実施例について述べたように、この
発明の半導体センサによれば、半導体センサとしての特
性のばらつきをなくすなどのために薄膜抵抗を任意に切
断してその抵抗値を調整する場合に、不安定要因となる
切断面を少なくして抵抗値の精度を向上させ、安定化さ
せることができるとともに、その調整作業を容易化し、
かつ調整作業の時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる半導体センサの金
属薄膜抵抗のパターンを示す図。
【図2】同実施例の全体を示す断面図。
【図3】同実施例におけるセンサチップ部分の断面図。
【図4】従来の半導体センサの金属薄膜抵抗のパターン
を示す図。
【符号の説明】
10 センサチップ 11 シリコンウェハ 12 ピエゾ抵抗体 13 ダイアフラム部 14 バイポーラIC部 15 金属薄膜抵抗(本発明) 16、17 配線ライン 18 金属薄膜抵抗(従来) 21 台座 22 基板 23 リードピン 24 金ワイヤ 25 導圧パイプ 31、41 粗調整トリミング部 32、42 微調整トリミング部 33 細幅部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−34471(JP,A) 特開 平1−251601(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01L 9/04 101 G01P 15/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと、該チップ上に形成され
    たピエゾ抵抗体と、該ピエゾ抵抗体と同一の半導体チッ
    プ上で配線ライン間に形成された薄膜抵抗とを備えるピ
    エゾ型半導体センサにおいて、上記の薄膜抵抗のパター
    ンが、上記配線ラインと電気的に並列的に接続された関
    係になっている複数の細幅部を備える抵抗粗調整トリミ
    ング用蛇行ラダーパターンと、該蛇行ラダーパターンに
    連続する抵抗微調整トリミング用長方形パターンとを含
    んで構成されることを特徴とするピエゾ型半導体セン
    サ。
JP06331676A 1994-12-09 1994-12-09 半導体センサ Expired - Lifetime JP3140648B2 (ja)

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