JP4428222B2

JP4428222B2 - 半導体物理量センサ装置

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Publication number: JP4428222B2
Application number: JP2004354113A
Authority: JP
Inventors: 澄大塚; 真稔小野田; 松井　　武; 正智吉田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: JP2006162421A

Description

本発明は、回路基準電圧用のＧＮＤとノイズフィルタ用のＧＮＤとが必要とされる半導体物理量センサ装置に関するものである。

従来、半導体圧力センサ装置のセンサ回路には、センシング部や増幅回路が備えられていると共に、電源電圧が入力される電源供給ラインやセンサ出力が伝えられる出力ラインにおけるノイズ除去のためのノイズフィルタが備えられている。これらセンシング部や増幅回路、ノイズフィルタのＧＮＤについて、センシング部や増幅回路などのためＧＮＤを回路基準電圧用のＧＮＤと呼び、ノイズフィルタのためのＧＮＤをノイズフィルタ用のＧＮＤと呼ぶとすると、これらは、共通のＧＮＤラインを通じて、センサチップ上の所定場所に備えられたＧＮＤパッドに接続され、センサチップの外部のＧＮＤと電気的に接続されるようになっている。つまり、小さなセンサチップ内に、センシング部に加えてノイズフィルタや増幅回路を配置しなければならないことから、このような共通のＧＮＤラインが用いられている。
特許第３４２７５９４号公報

しかしながら、センサチップに高周波ノイズが照射、注入された場合、ノイズフィルタがノイズを吸収してＧＮＤラインを通じてＧＮＤパッドからセンサチップ外部に落としたとしても、ＧＮＤラインの寄生インピーダンスにより、回路基準電圧用のＧＮＤの電圧が変動し、センサ出力として誤った信号が発生させられるという問題があった。

このような問題を解消するために、ＥＭＣ対策部品として、チップコンデンサや貫通コンデンサを備えることも考えられるが、部品点数増加に伴うセンサ回路の複雑化およびコストアップを招くことになり、好ましくない。

本発明は上記点に鑑みて、センサチップに高周波ノイズが照射、注入された際に、ノイズＧＮＤ配線の寄生インピーダンスに基づいて発生する回路基準電圧用のＧＮＤの電圧変動を防ぐことができるセンサ回路を備えた半導体物理量センサ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）とノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とは別々に構成されており、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）とノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とは、ＧＮＤパッド（２ｂ）を通じてのみ電気的に接続された構成となっており、センサチップ（４００）を第１導電型基板（４０１）と第２導電型層（４０２）とが形成された半導体基板によって構成する場合に、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）が延設される部位において、層間絶縁膜（４０５）にコンタクトホール（４０５ａ）を形成すると共に第２導電型層（４０２）に第１導電型層（４０３）を形成し、コンタクトホール（４０５ａ）および第１導電型層（４０３）を通じて回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）が第１導電型基板（４０１）と同電位とされるようにし、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）に関しては、層間絶縁膜（４０５）によって第１導電型基板（４０１）から分離された構成とすることを特徴としている。

このように、回路基準電圧用のＧＮＤ配線（Ｇ１）とノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とを分離して、別々の構成としている。そして、これらＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）がＧＮＤパッド（２ｂ）を介して一点アースされるような構成としている。このため、センサチップ（４００）に高周波ノイズが照射、注入されたとしても、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）の寄生インピーダンスに基づいて回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）の電圧変動を防ぐことができる。これにより、誤ったセンサ出力を信号が発生させられることを防止することができる。
また、センサチップ（４００）に高周波ノイズが照射、注入されたとしても、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）の寄生インピーダンスに基づいて第１導電型基板（４０１）までＧＮＤ電位から変動してしまうことを防止することができる。

例えば、請求項２に示されるように、センサチップ（４００）を四角形で構成し、その外縁部に回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）とノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とを延設することができる。この場合、請求項３に示されるように、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）よりもノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）の方がセンサチップ（４００）の外枠側に形成されるようにしても、逆に、請求項４に示されるように、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）よりも回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）の方がセンサチップ（４００）の外枠側に形成されるようにしても良い。

請求項５に記載の発明では、電源パッド（２ａ）、ＧＮＤパッド（２ｂ）および出力パッド（２ｃ）が、センサチップ（４００）の隣接する各辺に１つずつ順に備えられ、第１ノイズフィルタ（３）のみが電源パッド（２ａ）とＧＮＤパッド（２ｂ）との間に配置され、第２ノイズフィルタ（４）のみがＧＮＤパッド（２ｂ）と出力パッド（２ｃ）との間に配置されていることを特徴としている。

このような構成とすれば、電源パッド（２ａ）、ＧＮＤパッド（２ｂ）、出力パッド（２ｃ）ができるだけ近い配置となるため、チップサイズ縮小を図ることが可能となる。

請求項６に記載の発明では、電源パッド（２ａ）、出力パッド（２ｃ）およびＧＮＤパッド（２ｂ）が、センサチップ（４００）の隣接する各辺に１つずつ順に備えられ、第１ノイズフィルタ（３）のみが電源パッド（２ａ）と出力パッド（２ｃ）との間に配置され、第２ノイズフィルタ（４）のみが出力パッドパッド（２ｃ）とＧＮＤパッド（２ｂ）との間に配置されていることを特徴としている。

このような構成としても、電源パッド（２ａ）、ＧＮＤパッド（２ｂ）、出力パッド（２ｃ）ができるだけ近い配置となるため、チップサイズ縮小を図ることが可能となる。

請求項７に記載の発明では、電源パッド（２ａ）、ＧＮＤパッド（２ｂ）および出力パッド（２ｃ）のすべてが、センサチップ（４００）の一辺に備えられ、これら３つのパッドを挟んで両側に第１ノイズフィルタ（３）と第２ノイズフィルタ（４）が配置されていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、第１、第２ノイズフィルタ（３、４）に挟まれるようにＧＮＤパッド（２ｂ）が配置されており、センサチップ（４００）の内側を通じてノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）が延設されていることを特徴としている。

このように、センサチップ（４００）の内側を通じて、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）が延設されるようにすることも可能である。

請求項１０に記載の発明では、センサチップ（４００）は、センシング部（１）および信号処理回路（２００、３００）が形成された回路チップ（４００ａ）と、第１、第２ノイズフィルタ（４００ｂ）が形成されたフィルタチップ（４００ｂ）とを有して構成されている場合において、ＧＮＤパッド（２ｂ、６００）として、センサチップ（４００）の外部に備えられたＧＮＤパッド（６００）が用いられ、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）とＧＮＤパッド（６００）がボンディングワイヤ（５ｂａ）を通じて接続されていると共に、ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）もボンディングワイヤ（５ｂｂ）を通じて接続され、このＧＮＤパッド（６００）を介して、回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）とノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）が接続された構成となっていることを特徴としている。

このように、センサチップが回路チップ（４００ａ）とフィルタチップ（４００ｂ）とに分割されるような形態とされる場合においても、本発明を適用することができ、上記請求項１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用した半導体圧力センサのセンサ回路の回路構成を図１に示す。この図に示されるように、センサ回路は、電源ラインＶ、出力線Ｏ、ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２によりそれぞれのパッド２ａ、２ｂ、２ｃを介して外部と接続されており、センシング部を構成するブリッジ回路１００、信号処理回路を構成する定電流回路２００と増幅回路３００、および、ノイズフィルタ３、４などを備えて構成されている。

半導体圧力センサには、図示しないダイアフラムが備えられており、このダイアフラムの感圧領域に、不純物を拡散してゲージ抵抗１１〜１４が形成され、これらによりホイートストンブリッジが構成されている。

ゲージ抵抗１１〜１４のうち一方の対角位置のゲージ抵抗１１、１４は圧力の上昇に応じて抵抗値が増加し、他の対角位置のゲージ抵抗１２、１３は圧力の上昇に応じて抵抗値が減少するように設定されている。このゲージ抵抗は４つ設けるのが好ましいが、２つのゲージ抵抗をそれぞれのブリッジ辺に設け、他は固定抵抗にしたもの、あるいは１つのゲージ抵抗と固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成するようにしたのでもよい。

また、ゲージ抵抗１３に対して直列的に可変抵抗１５が接続され、ゲージ抵抗１４に対して直列的に可変抵抗１６が接続されており、これらにより直列抵抗が構成されている。これらは、室温でのゲージ抵抗１１〜１４のオフセットを補正するためのものである。これらを補正することにより、室温において、ゲージ抵抗１１〜１４のオフセットが後述するオペアンプ３０、３１のオフセットと等しくされる。

このように、ゲージ抵抗１１〜１４によるホイートストンブリッジ等により、ブリッジ回路１００、つまりセンシング部が構成されている。

このブリッジ回路１００へは抵抗１７〜２０およびオペアンプ２９等より構成される定電流回路２００から定電流が供給される。すなわち、抵抗１７、１８により電源電圧を分圧した基準電圧と電源電圧との差の電圧を抵抗１９の抵抗値で割った電流がブリッジ回路１００に供給される。ブリッジ回路１００は、その定電流の供給を受けてダイヤフラムへの印加圧力に応じた電圧Ｖ１、Ｖ２を出力する。

この電圧Ｖ１、Ｖ２は増幅回路３００にて差動増幅される。この増幅回路３００は、オペアンプ３０〜３２、トランジスタ３３、３４、抵抗２１〜２５等より構成されている。オペアンプ３１の非反転入力端子にはブリッジ回路１００からの電圧Ｖ１が印加され、またその反転入力端子にはブリッジ回路１００から出力される電圧Ｖ２が、バッファとして機能するオペアンプ３０および抵抗２１を介して印加されており、両入力電圧がオペアンプ３１にて差動増幅され、その出力によりトランジスタ３３、３４が制御される。この作動により、ブリッジ回路１００の出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）が電流出力に変換される。

この電流変換された電流出力は、オペアンプ３２等よりなる増幅回路にて増幅され圧力検出信号を出力線Ｏに出力する。

トランジスタ３３、３４には、抵抗２２および上述した定電流回路２００により形成される定電流が供給されるようになっている。また、抵抗２６〜２８は、温度補償用抵抗であり、センサ回路の温度特性を補償するために設けられている。

そして、このように構成されるブリッジ回路１００や定電流回路２００および増幅回路３００のアースがＧＮＤ配線Ｇ１を通じて行われるようになっている。このＧＮＤ配線Ｇ１は、ＧＮＤパッド２ｂまで引き延ばされ、ＧＮＤパッド２ｂを介してセンサチップ外部のＧＮＤに電気的に接続されている。

このように構成されるセンサ回路内の定電流回路２００および増幅回路３００において、電源ラインＶに直接接続されている全ての抵抗１７、１９、２２に、ノイズ除去用のコンデンサ３５、３６、３７を設けて、抵抗１７、１９、２２と共にノイズフィルタが構成されている。

オペアンプ２９〜３２の電源供給は、上記電源ラインＶとは別の電源ラインＶ’から行われ、その電源ラインＶ’に抵抗４０およびノイズ除去用のコンデンサ３９からなるノイズフィルタ３が設けられている。このノイズフィルタ３は、電源パッド２ａとＧＮＤパッド２ｂとの間に備えられるものであるため、以下、Ｖ−Ｇノイズフィルタと呼ぶことにする。

また、オペアンプ３２からの出力線Ｏに抵抗２５およびノイズ除去用のコンデンサ３８からなるノイズフィルタ４が設けられている。このノイズフィルタ４は、出力パッド２ｃとＧＮＤパッド２ｂとの間に備えられるものであるため、以下、Ｏ−Ｇノイズフィルタと呼ぶことにする。

これら各ノイズフィルタにおけるコンデンサ３８、３９のアースがＧＮＤ配線Ｇ２を通じて行われるようになっている。このＧＮＤ配線Ｇ２は、ＧＮＤ配線Ｇ１とは別配線として設けられたもので、ＧＮＤパッド２ｂまでＧＮＤ配線Ｇ１とは分離された構成とされ、ＧＮＤパッド２ｂを介してＧＮＤ配線Ｇ１と接続された状態となっている。

すなわち、本実施形態では、ＧＮＤ配線Ｇ１によって回路基準電圧用のＧＮＤが構成され、ＧＮＤ配線Ｇ２によってノイズフィルタ用のＧＮＤが構成されている。そして、これらがＧＮＤパッド２ｂに至るまで接触しない構成とされている。

なお、上記コンデンサ３５〜３９は、他の回路素子と同様に集積化センサチップに、例えば通常ＩＣで形成されるＭＯＳキャパシタやジャンクションキャパシタ等として形成されている。

このように構成されたセンサ回路をセンサチップ（半導体基板）４００に備えたときのレイアウトを図２に示す。また、図２に示すセンサチップのＡ−Ａ断面図を図３に示す。

図２に示されるように、略正方形状をなすセンサチップ４００の中央位置にセンシング部１が形成されている。このセンシング部１に上述したダイヤフラムおよびブリッジ回路１００が形成されている。

このセンシング部１を囲むように、定電流回路２００や増幅回路３００等の信号処理回路、上述した抵抗２５、４０およびコンデンサ３８、３９によって構成されたＶ−Ｇノイズフィルタ３およびＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４が備えられている。

具体的には、センサチップ４００のうちセンシング部１よりも紙面上方には、オペアンプ２９〜３２のうちの３つが配置され、紙面下方にはオペアンプ２９〜３２のうちの残る１つが配置されている。Ｖ−Ｇ間ノイズフィルタ３とＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４は、それぞれ、センシング部１よりも紙面下方であって、センサチップ４００のコーナー位置に配置されている。

また、電源パッド２ａ、ＧＮＤパッド２ｂおよび出力パッド２ｃは、それぞれ、センサチップ４００を構成する各辺の略中央位置に配置され、電源パッド２ａはＶ−Ｇ間ノイズフィルタ３の紙面上方、ＧＮＤパッド２ｂはＶ−Ｇ間ノイズフィルタ３とＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４との間、出力パッド２ｃはＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４の紙面上方に配置されている。これら各パッド２ａ、２ｂ、２ｃにボンディングワイヤ５ａ〜５ｃを接続することで、電源やＧＮＤもしくはセンサ出力が入力されるＥＣＵに電気的に接続されるようになっている。

このように構成されるセンサチップ４００における外縁部において、ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２が延設されている。具体的には、センサチップ４００の各辺に沿って、Ｖ−Ｇ間ノイズフィルタ３およびＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４とＧＮＤパッド２ｂとを結ぶようにＧＮＤ配線Ｇ２が延設され、その外側にＧＮＤ配線Ｇ２から所定距離離されるようにＧＮＤ配線Ｇ１が延設されている。これらＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２は、共に、ＧＮＤパッド２ｂに接続され、上述したように、ＧＮＤパッド２ｂを介してのみ電気的に接続された構成となっている。

また、センサチップ４００は、図３に示されるように、Ｐ型基板（第１導電型基板）４０１の上にＮ型層（第２導電型層）４０２を形成したものを基板として用いて形成されている。Ｎ型層４０２に素子を作り込むことで、図１に示したセンサ回路が構成されている。

ここで、一般的に、半導体チップ内にＧＮＤ配線を延設するときには、基板電位をＧＮＤ電位に固定するために、Ｎ型層中にＰ型層を形成すると共に、Ｎ型層上に形成される層間絶縁膜にコンタクトホールを形成することで、層間絶縁膜上に形成されるＧＮＤ配線がコンタクトホールを通じてＰ型層と電気的に接続され、Ｐ型基板と同電位となるようにされる。

これに対し、本実施形態では、ＧＮＤ配線Ｇ１に関しては、Ｎ型層４０２中にＰ型基板４０１まで達するＰ＋型層（第１導電型層）４０３と高濃度なコンタクト領域４０４が形成されていると共に、層間絶縁膜４０５にコンタクトホール４０５ａが形成されることで、コンタクト領域４０５およびＰ＋型層４０３を通じてＰ型基板４０１と同電位とされている。しかしながら、ＧＮＤ配線Ｇ２に関しては、層間絶縁膜４０５にコンタクトホールが形成されておらず、Ｐ型基板４０１と直接接続されていない状態となっている。

以上のように半導体圧力センサのセンサ回路が構成されている。このような構成のセンサ回路によれば、以下の効果を得ることができる。

まず、本実施形態の半導体圧力センサのセンサ回路では、回路基準電圧用のＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ１とノイズフィルタ用のＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ２とを分離して、別々の構成としている。そして、これらＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２がＧＮＤパッド２ｂを介してボンディングワイヤ５ｃと接続されるような一点アースとしている。

このため、センサチップ４００に高周波ノイズが照射、注入されたとしても、ノイズフィルタのＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ２の寄生インピーダンスに基づいて回路基準電圧用のＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ１の電圧変動を防ぐことができる。これにより、誤ったセンサ出力を信号が発生させられることを防止することができる。

また、図２から判るように、紙面左側から順に電源パッド２ａ、ＧＮＤパッド２ｂ、出力パッド２ｃを並べたＶ−Ｇ−Ｏの端子配列としている。そして、電源パッド２ａとＧＮＤパッド２ｂとの間にＶ−Ｇ間ノイズフィルタ３のみが配置され、ＧＮＤパッド２ｂと出力パッド２ｃの間にＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４のみが配置されたレイアウトとされている。

このような構成とすれば、電源パッド２ａ、ＧＮＤパッド２ｂ、出力パッド２ｃができるだけ近い配置となるため、チップサイズ縮小を図ることが可能となる。

また、上述したように、回路基準電圧用のＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ１はＰ型基板４０１と電気的に接続された構成とされるが、ノイズフィルタ用のＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ２はＰ型基板４０１に直接接続されないような構成とされている。このため、センサチップ４００に高周波ノイズが照射、注入されたとしても、ノイズフィルタのＧＮＤとなるＧＮＤ配線Ｇ２の寄生インピーダンスに基づいてＰ型基板４０１までＧＮＤ電位から変動してしまうことを防止することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１実施形態に対して、センサチップ４００内におけるセンサ回路を構成する各部のレイアウトを変更したものである。その他の部分に関しては、第１実施形態と同様である。

図４は、本実施形態におけるセンサ回路の各部のレイアウトを示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、ＧＮＤパッド２ｂと出力パッド２ｃとの配置が入れ替わっており、出力パッド２ｃがセンシング部１の紙面下方に、ＧＮＤパッド２ｂがセンシング部１の紙面右側に配置されたものとなっている。

このような配置としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の場合、上記のようなＧＮＤパッド２ｂと出力パッド２ｃとの配置が入れ替わりに応じて、オペアンプ３２の位置も変更している。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態も、上記第１実施形態に対して、センサチップ４００内におけるセンサ回路を構成する各部のレイアウトを変更したものであるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５は、本実施形態におけるセンサ回路の各部のレイアウトを示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、電源パッド２ａ、ＧＮＤパッド２ｂ、出力パッド２ｃすべてをセンシング部１に対して紙面下方に配置し、その両側に各ノイズフィルタ３、４を配置したものである。このような配置としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態も、上記第１実施形態に対して、センサチップ４００内におけるセンサ回路を構成する各部のレイアウトを変更したものであるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本実施形態におけるセンサ回路の各部のレイアウトを示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、ＧＮＤ配線Ｇ２をセンサチップ４００の外縁部ではなく内側に配置している。

このような配置としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ＧＮＤ配線Ｇ２をセンサチップ４００の内側に延設することで、ＧＮＤ配線Ｇ２の長さを短縮することができると共に、ＧＮＤ配線Ｇ１とＧＮＤ配線Ｇ２とが併走するような這い回しを少なくすることができる。このため、ＧＮＤ配線Ｇ１とＧＮＤ配線Ｇ２との併走による誘導ノイズの発生を避けることが可能となり、よりセンサ出力の精度を向上させることが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図７に、本実施形態の圧力センサの模式図を示す。この図に示されるように、本実施形態は、上記第１実施形態に対して、センサチップ４００を、センサ回路のうちブリッジ回路１００や定電流回路２００および増幅回路３００等を備えた回路チップ４００ａと、Ｖ−Ｇ間ノイズフィルタ３およびＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４を備えたフィルタチップ４００ｂとを分離して横置きしたものである。

図７に示されるように、回路チップ４００ａに備えられたＧＮＤパッド５００は、ＧＮＤ配線Ｇ１と接続されるもので、センサチップ４００の外部（例えばケース）に備えられたＧＮＤパッド６００とボンディングワイヤ５ｂａを通じて電気的に接続されている。また、フィルタチップ４００ｂにＧＮＤパッド５０１は、ＧＮＤ配線Ｇ２と接続されるもので、センサチップ４００の外部に備えられたＧＮＤパッド６００とボンディングワイヤ５ｂｂを通じて電気的に接続されている。

回路チップ４００ａに備えられた電源パッド５０２は、ボンディングワイヤ５ａａを通じてフィルタチップ４００ｂに備えられた電源パッド５０３、５０４に電気的に接続され、さらに、ボンディングワイヤ５ａｂを通じてセンサチップ４００の外部に備えられた電源パッド６０１と電気的に接続されている。そして、回路チップ４００ａに備えられた出力パッド５０５は、ボンディングワイヤ５ｃａを通じてフィルタチップ４００ｂに備えられた出力パッド５０６、５０７に電気的に接続され、さらに、ボンディングワイヤ５ｃｂを通じてセンサチップ４００の外部に備えられた出力パッド６０２と電気的に接続されている。

このような構成においても、ＧＮＤ配線Ｇ１とＧＮＤ配線Ｇ２とがＧＮＤパッド６００を介してしか接続されていない構成となっている。このため、本実施形態のように、センサチップ４００を回路チップ４００ａとフィルタチップ４００ｂに分割したような構成においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図８に、本実施形態の圧力センサの断面図を示す。この図に示されるように、本実施形態は、上記第１実施形態に対して、センサチップ４００を、センサ回路のうちブリッジ回路１００や定電流回路２００および増幅回路３００等を備えた回路チップ４００ａと、Ｖ−Ｇ間ノイズフィルタ３およびＯ−Ｇ間ノイズフィルタ４を備えたフィルタチップ４００ｂとを分離して縦置きしたものである。

図８に示されるように、ケース７００に対してフィルタチップ４００ｂが搭載され、このフィルタチップ４００ｂにガラス製台座７０１を介して回路チップ４００ａが搭載されることで圧力センサが構成されている。

このような構成において、回路チップ４００ａに備えられたＧＮＤパッド５００は、ケース７００のピン７００ａに備えられたＧＮＤパッド６００とボンディングワイヤ５ｂａを通じて電気的に接続されている。また、フィルタチップ４００ｂにＧＮＤパッド５０１は、ケース７００のピン７００ａに備えられたＧＮＤパッド６００とボンディングワイヤ５ｂｂを通じて電気的に接続されている。

回路チップ４００ａに備えられた電源パッド５０２は、ボンディングワイヤ５ａａを通じてフィルタチップ４００ｂに備えられた電源パッド５０３、５０４に電気的に接続され、さらに、ボンディングワイヤ５ａｂを通じてケース７００のピン７００ａに備えられた電源パッド６０１と電気的に接続されている。そして、回路チップ４００ａに備えられた出力パッド５０５は、ボンディングワイヤ５ｃａを通じてフィルタチップ４００ｂに備えられた出力パッド５０６、５０７に電気的に接続され、さらに、ボンディングワイヤ５ｃｂを通じてケース７００のピン７００ａに備えられた出力パッド６０２と電気的に接続されている。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示したセンサチップ４００内におけるセンサ回路のレイアウト構成は単なる例であり、他のレイアウト構成としても構わない。例えば、第１実施形態では、センサチップ４００の外枠側にＧＮＤ配線Ｇ１、その内側にＧＮＤ配線Ｇ２を配置した例を示したが、これらが逆の配置とされていても構わない。

なお、上記実施形態においては、半導体圧力センサに適用するものについて説明したが、加速度センサ、磁気センサ、光センサ等の半導体物理量センサ装置に適用するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態における半導体圧力センサのセンサ回路の回路構成を示す図である。図１に示す半導体圧力センサのセンサ回路をセンサチップに備えたときのレイアウトを示す図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の第２実施形態における半導体圧力センサのセンサ回路をセンサチップに備えたときのレイアウトを示す図である。本発明の第３実施形態における半導体圧力センサのセンサ回路をセンサチップに備えたときのレイアウトを示す図である。本発明の第４実施形態における半導体圧力センサのセンサ回路をセンサチップに備えたときのレイアウトを示す図である。本発明の第５実施形態における半導体圧力センサの模式図である。本発明の第６実施形態における半導体圧力センサの模式図である。

符号の説明

１…センシング部、２ａ…電源パッド、２ｂ…ＧＮＤパッド、２ｃ…出力パッド、３…Ｖ−Ｇ間ノイズフィルタ（第１ノイズフィルタ）、４…Ｏ−Ｇ間ノイズフィルタ（第２ノイズフィルタ）、５ａ〜５ｃ…ボンディングワイヤ、２５…抵抗、２９〜３２…オペアンプ、３８…コンデンサ、３９…コンデンサ、４０…抵抗、１００…ブリッジ回路、２００…定電流回路、３００…増幅回路、４００…センサチップ、４００ａ…回路チップ、４００ｂ…フィルタチップ、４０１…型基板、４０２…型層、４０３…型層、４０５…層間絶縁膜、４０５ａ…コンタクトホール、６００…ＧＮＤパッド、６０１…電源パッド、６０２…出力パッド、Ｇ１…ＧＮＤ配線（回路基準電圧用ＧＮＤ配線）、Ｇ２…ＧＮＤ配線（ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線）。

Claims

半導体で構成されたセンサチップ（４００）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、測定対象となる物理量に応じた電気信号を出力するセンシング部（１）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記センシング部（１）が出力する前記電気信号の信号処理を行う信号処理回路（２００、３００）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記信号処理回路（２００、３００）に対して電源供給を行う電源ライン（Ｖ、Ｖ’）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記信号処理回路（２００、３００）が接続される回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記信号処理回路（２００、３００）にて信号処理された後の前記電気信号をセンサ出力として発生させる出力ライン（Ｏ）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記電源ライン（Ｖ、Ｖ’）に入力されるノイズを除去するための第１ノイズフィルタ（３）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記出力ライン（Ｏ）に入力されるノイズを除去するための第２ノイズフィルタ（４）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記第１ノイズフィルタ（３）および前記第２ノイズフィルタ（４）が接続されるノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）と、
前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）と前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とが接続されるＧＮＤパッド（２ｂ、６００）とを有し、
前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）と前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とは別々に構成されており、前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）と前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とは、前記ＧＮＤパッド（２ｂ）を通じてのみ電気的に接続された構成となっており、
前記センサチップ（４００）は、第１導電型基板（４０１）の上に第２導電型層（４０２）が形成された半導体基板によって構成されていると共に、前記半導体基板における前記第２導電型層（４０２）の上に形成された層間絶縁膜（４０５）が備えられており、
前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）が延設される部位において、前記層間絶縁膜（４０５）にコンタクトホール（４０５ａ）が形成されていると共に、前記第２導電型層（４０２）に第１導電型層（４０３）が形成されており、
前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）は、前記コンタクトホール（４０５ａ）および前記第１導電型層（４０３）を通じて前記第１導電型基板（４０１）と同電位とされ、
前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）は、前記層間絶縁膜（４０５）を介して、前記第１導電型基板（４０１）から分離された構成となっていることを特徴とする物理量センサ装置。
前記センサチップ（４００）は四角形で構成されており、このセンサチップ（４００）を構成する四角形の外縁部に前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）と前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）とが延設されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。
前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）よりも前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）の方が前記センサチップ（４００）の外枠側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ装置。
前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）よりも前記回路基準電圧用ＧＮＤ配線（Ｇ１）の方が前記センサチップ（４００）の外枠側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量センサ装置。
前記センサチップ（４００）に形成され、前記電源ライン（Ｖ）が接続される電源パッド（２ａ）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記出力ライン（Ｏ）が接続される出力パッド（２ｃ）とを有し、
前記電源パッド（２ａ）、前記ＧＮＤパッド（２ｂ）および前記出力パッド（２ｃ）が、前記センサチップ（４００）の隣接する各辺に１つずつ順に備えられ、前記第１ノイズフィルタ（３）のみが前記電源パッド（２ａ）と前記ＧＮＤパッド（２ｂ）との間に配置され、前記第２ノイズフィルタ（４）のみが前記ＧＮＤパッド（２ｂ）と前記出力パッド（２ｃ）との間に配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
前記センサチップ（４００）に形成され、前記電源ライン（Ｖ）が接続される電源パッド（２ａ）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記出力ライン（Ｏ）が接続される出力パッド（２ｃ）とを有し、
前記電源パッド（２ａ）、前記出力パッド（２ｃ）および前記ＧＮＤパッド（２ｂ）が、前記センサチップ（４００）の隣接する各辺に１つずつ順に備えられ、前記第１ノイズフィルタ（３）のみが前記電源パッド（２ａ）と前記出力パッド（２ｃ）との間に配置され、前記第２ノイズフィルタ（４）のみが前記出力パッドパッド（２ｃ）と前記ＧＮＤパッド（２ｂ）との間に配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
前記センサチップ（４００）に形成され、前記電源ライン（Ｖ）が接続される電源パッド（２ａ）と、
前記センサチップ（４００）に形成され、前記出力ライン（Ｏ）が接続される出力パッド（２ｃ）とを有し、
前記電源パッド（２ａ）、前記ＧＮＤパッド（２ｂ）および前記出力パッド（２ｃ）のすべてが、前記センサチップ（４００）の一辺に備えられ、これら３つのパッドを挟んで両側に前記前記第１ノイズフィルタ（３）と前記第２ノイズフィルタ（４）が配置されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の物理量センサ装置。
前記第１、第２ノイズフィルタ（３、４）に挟まれるように前記ＧＮＤパッド（２ｂ）が配置されており、前記センサチップ（４００）の内側を通じて前記ノイズフィルタ用ＧＮＤ配線（Ｇ２）が延設されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ装置。