JPH09196967A - 半導体力学量センサ - Google Patents

半導体力学量センサ

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JPH09196967A
JPH09196967A JP8007636A JP763696A JPH09196967A JP H09196967 A JPH09196967 A JP H09196967A JP 8007636 A JP8007636 A JP 8007636A JP 763696 A JP763696 A JP 763696A JP H09196967 A JPH09196967 A JP H09196967A
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JP
Japan
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circuit
piezoresistive
resistance
section
adjusting
Prior art date
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JP8007636A
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English (en)
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Seiichiro Ishio
誠一郎 石王
Kenichi Ao
青  建一
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体加速度センサ等の力学量センサにおい
て、オフセット電圧の調整をセンサチップ上で行う。 【解決手段】 おもり部3を支えるビーム4〜7に形成
したピエゾ抵抗8〜15の抵抗値変化により加速度を検
出する半導体加速度センサにおいて、ピエゾ抵抗8〜1
5と選択的に接続されて、出力信号のオフセット調整を
行う調整抵抗部16、17を、おもり部3に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サ又は半導体圧力センサ等の半導体力学量センサおよび
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体加速度センサにおいては、
おもり部を支えるビーム(薄肉部)にピエゾ抵抗を形成
しておき、加速度によりビームが変位した時のピエゾ抵
抗の抵抗値変化をブリッジ回路を用いて検出し、このブ
リッジ回路の出力によりおもり部に加わる加速度を検出
するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
ては、製造時の加工ばらつきにより、センサ特性の一つ
であるゼロ点のオフセット電圧がずれてしまうという問
題がある。本発明は上記問題に鑑みたもので、オフセッ
ト電圧の調整をセンサチップ上で行うことを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1乃至6に記載の発明においては、ピエゾ抵
抗部(8〜15)と電気的に接続されて回路部(10
0)より出力される信号のオフセット調整を行う調整抵
抗部(16、17)をセンサチップ(1)に形成したこ
とを特徴としている。
【0005】上記調整抵抗部としては、複数の調整抵抗
(16a〜16c、17a〜17c)で構成し、これら
複数の調整抵抗を選択的にピエゾ抵抗部に電気的に接続
してオフセット調整を行うようにすることができる。ま
た、請求項3に記載の発明のように、調整抵抗部をおも
り部に形成するようにすれば、センサチップ上のスペー
スを有効利用し、センサチップの小型化を図ることがで
きる。
【0006】また、回路部としては、ピエゾ抵抗部を構
成要素とするブリッジ回路とし、調整抵抗部を前記ブリ
ッジ回路に挿入接続して構成することができる。この場
合、請求項5に記載の発明のように、ビーム(4〜7)
の歪み方向に対して異なる方向に抵抗値が増減変化する
第1、第2のピエゾ抵抗をブリッジ回路の異なる辺に設
け、調整抵抗部を第1、第2のピエゾ抵抗が設けられた
それぞれの辺に挿入接続するようにすれば、それぞれの
辺での抵抗値変化が逆方向に作用するため、調整抵抗部
16、17によるオフセット調整を良好に行うことがで
きる。
【0007】また、請求項6に記載の発明のように、回
路部の出力信号に対し抵抗トリミングにてオフセット調
整を行うオフセット調整回路(200)を設けた場合に
は、センサチップ側でオフセット調整を行っているた
め、オフセット調整回路での抵抗トリミングは微調整で
すみ、その結果、オフセット調整回路のサイズを小さく
することができる。
【0008】上記した半導体力学量センサの製造方法に
おいて、請求項7に記載の発明のように、ピエゾ抵抗部
と調整抵抗部とを拡散抵抗(24、25)として同時に
形成するようにすれば、調整抵抗部を形成するための製
造工程を簡略化することができる。さらに、請求項8に
記載の発明のように、回路部の配線と同時に、ピエゾ抵
抗部と調整抵抗部とを電気導体を用いて接続するように
すれば、抵抗調整部の製造工程を簡略化することができ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1は、半導体加速度センサの斜視
図である。センサチップ1には、貫通溝2が形成され
て、その中におもり部3が形成されている。おもり部3
は4つのビーム4〜7により支えられており、加速度を
受けて変位する。この変位により4つのビーム4〜7も
変位する。
【0010】ビーム4には、ビーム4の変位により抵抗
値が変化するピエゾ抵抗8、9が形成されており、同様
に、ビーム5にはピエゾ抵抗10、11が形成され、ビ
ーム6にはピエゾ抵抗12、13が形成され、ビーム7
にはピエゾ抵抗14、15が形成されている。また、お
もり部3には、オフセット電圧調整用の調整抵抗部1
6、17が形成されている。なお、調整抵抗部16、1
7は、それぞれ複数の調整抵抗で構成されており、それ
らが選択的にピエゾ抵抗と電気接続されて、オフセット
電圧の調整が行われる。
【0011】図2に、上記ピエゾ抵抗8〜15、および
調整抵抗部16、17により、加速度に応じた信号を出
力する回路部100の構成を示す。この回路部100は
図に示すようにブリッジ回路を構成しており、出力端子
+ 、V- から、加速度に応じた信号を出力する。上記
したピエゾ抵抗8〜15において、ピエゾ抵抗8、1
0、12、14と、ピエゾ抵抗9、11、13、15
は、ビーム3の歪み方向に対して異なる方向に抵抗値が
増減変化するように構成されており、それらのピエゾ抵
抗を図に示すように配置することにより、抵抗値が図に
示す方向に変化し、加速度の検出感度を良好にすること
ができる。この場合、抵抗値の変化方向が異なる辺、す
なわち図に示すピエゾ抵抗10、14が設けられている
辺と、ピエゾ抵抗9、13が設けられている辺に、調整
抵抗部16、17をそれぞれ挿入接続させることによ
り、それぞれの辺での抵抗値変化が逆方向に作用するた
め、調整抵抗部16、17によるオフセット調整を良好
に行うことができる。
【0012】上記した加速度センサの製造工程を図3に
示す工程図を用いて説明する。なお、この図3に示すも
のは、図1のA−A断面を示している。 〔図3(a)に示す工程〕まず、面方位(100)のp
型シリコン基板21上にn型のエピタキシャル層22を
もつウェハ20を用意する。このウェハ20を酸化して
酸化膜23を形成した後、ホトパターニングし選択開口
する。この開口部にピエゾ抵抗8〜15、調整抵抗部1
6、17をp+ 拡散抵抗により形成する。図に示す拡散
抵抗24はピエゾ抵抗9を示し、拡散抵抗25は調整抵
抗部16を構成する複数の抵抗のうちの1つを示してい
る。 〔図3(b)に示す工程〕エピタキシャル層22上に酸
化膜26を形成し、選択開口後、Al配線27を形成す
る。ここで、調整抵抗部16、17はそれぞれ複数の調
整抵抗にて形成されており、Al配線27によりいずれ
の調整抵抗とコンタクトをとるかで、オフセット調整が
行われる。具体的には、抵抗調整を行うセンサチップを
複数個のロット単位で行い、各ロットでの最初のセンサ
チップの調整で行った評価あるいは前ロットでの評価の
データを用いて、当該センサチップの抵抗調整を行う。
【0013】なお、Al配線27は、各ピエゾ抵抗8〜
15に対するコンタクトに対しても行われ、これにより
ブリッジ回路100が構成される。この後、シリコン酸
化膜などからなるパッシベーション膜(図示せず)を形
成し、ワイヤボンディング用コンタクトホールを形成す
る。 〔図3(c)に示す工程〕ウェハ20裏面に酸化膜等を
ホトパターニングし、KOH等のエッチング液により異
方性エッチングを行って、おもり部3を形成し、この
後、表面からドライエッチング等を用いて貫通溝2を形
成する。このようにして、図1に示すセンサチップ1が
構成される。
【0014】上記した製造方法によれば、調整抵抗部1
6、17はピエゾ抵抗8〜15とともに拡散抵抗にて同
時に形成され、また、調整抵抗部16、17とピエゾ抵
抗とのAl配線もブリッジ回路100のAl配線と同時
に形成されるから、調整抵抗部16、17の形成に対す
る特別の製造工程を用いる必要がなく、従来と同一工程
で製造を行うことができる。
【0015】図4に、図1に示すものの具体的な平面構
成を示す。なお、この図において、Al配線部分に対し
ては、ハッチングを施して図示している。Al配線と各
ピエゾ抵抗8〜15との間の接続、およびAl配線下の
接続部分には、図中の点線で示すように、シリコン基板
21に高濃度拡散層(拡散リード)が形成されて、電気
接続が行われるようになっている。
【0016】この図からも分かるように、ピエゾ抵抗
9、13間に、拡散リード30、31を介して、調整抵
抗部16の調整抵抗16a〜16cが選択的にAl配線
にて接続され、同様に、ピエゾ抵抗10、14間に、拡
散リード32、33を介して、調整抵抗部17の調整抵
抗17a〜17cが選択的にAl配線にて接続されて、
オフセット電圧の調整が行われる。
【0017】なお、上記した実施形態においては、オフ
セット電圧をゼロにするように調整を図るものを示した
が、オフセット電圧値をゼロ以外の所望の値に設定する
こともできる。例えば、おもり部3の重さを考慮してオ
フセット電圧値をプラスのある値に設定するような場合
である。図5に、オフセット電圧値の調整を行わないも
の、オフセット電圧値の中心値としてゼロを狙ったも
の、+3mVを狙ったものの、それぞれの実験結果を示
す。なお、図中の黒丸は中心値を示し、それぞれ3σの
範囲を示している。
【0018】なお、上記した実施形態に対し、調整抵抗
部16、17は、センサチップ上の他の場所にも形成す
ることもできるが、おもり部3には通常なにも形成され
ないため、そこに調整抵抗部16、17を形成すること
により、スペースを有効利用することができ、センサチ
ップの小型化を図ることができる。また、ピエゾ抵抗8
〜15はビーム4〜7に形成されるため、おもり部3以
外の場所に調整抵抗部16、17を形成した場合には、
ピエゾ抵抗との接続レイアウトが複雑になるが、おもり
部3に調整抵抗部16、17を形成することにより、調
整抵抗部16、17のブリッジ回路100への挿入接続
を容易にすることができる。
【0019】さらに、ブリッジ回路100の出力信号に
対し、さらにオフセット調整回路を設けて微調整を行う
こともできる。図6に、センサチップと回路チップの構
成を示す。ブリッジ回路100の出力端子V+ 、V-
らの出力信号は、それぞれオフセット調整回路200を
介して増幅回路300に入力される。増幅回路300
は、入力された信号を増幅してGセンサ信号を出力す
る。
【0020】ここで、オフセット調整回路200は薄膜
抵抗201、202により構成されており、その薄膜抵
抗201、202をトリミングして抵抗値調整が行われ
る。この場合、上記したようにセンサチップ側でオフセ
ット調整を行っているため、このオフセット調整回路2
00での薄膜抵抗201、202の抵抗値調整は微調整
ですみ、その結果、薄膜抵抗201、202のサイズを
小さくすることができる。なお、図6における、センサ
チップ、回路チップは、それぞれ別のチップである必要
はなく、同一のチップとしてもよい。
【0021】なお、本発明は、上記した半導体加速度セ
ンサに限らず、おもり部を有する半導体圧力センサにも
適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す半導体加速度センサ
の斜視図である。
【図2】図1中のピエゾ抵抗8〜15、および調整抵抗
部16、17によるブリッジ回路の構成を示す図であ
る。
【図3】図1に示す加速度センサの製造工程を示す工程
図である。
【図4】図1に示すものの具体的な平面構成を示す図で
ある。
【図5】オフセット電圧値の種々の調整結果を示す図で
ある。
【図6】センサチップと回路チップの構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…センサチップ、2…貫通溝、3…おもり部、4〜7
…ビーム、8〜11…ピエゾ抵抗、16、17…調整抵
抗部、100…ブリッジ回路。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 応力を受けて変位するおもり部(3)
    と、おもり部を支えるビーム(4〜7)と、このビーム
    に形成されビームの変位により抵抗値が変化するピエゾ
    抵抗部(8〜15)と、このピエゾ抵抗部を回路要素と
    して前記ピエゾ抵抗部の抵抗値変化に基づく信号を出力
    する回路部(100)とがセンサチップ(1)に形成さ
    れてなる半導体力学量センサにおいて、 前記ピエゾ抵抗部と電気的に接続されて前記回路部より
    出力される信号のオフセット調整を行う調整抵抗部(1
    6、17)が前記センサチップに形成されていることを
    特徴とする半導体力学量センサ。
  2. 【請求項2】 前記調整抵抗部は複数の調整抵抗(16
    a〜16c、17a〜17c)から構成されており、こ
    れら複数の調整抵抗が選択的に前記ピエゾ抵抗部に電気
    的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の
    半導体力学量センサ。
  3. 【請求項3】 前記調整抵抗部は前記おもり部に形成さ
    れていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導
    体力学量センサ。
  4. 【請求項4】 前記回路部は前記ピエゾ抵抗部を構成要
    素とするブリッジ回路であって、前記調整抵抗部は前記
    ブリッジ回路に挿入接続されていることを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれか1つに記載の半導体力学量セン
    サ。
  5. 【請求項5】 前記ピエゾ抵抗部は、前記ビームの歪み
    方向に対して異なる方向に抵抗値が増減変化する第1、
    第2のピエゾ抵抗を有し、これら第1、第2のピエゾ抵
    抗は前記ブリッジ回路の異なる辺に設けられており、前
    記調整抵抗部は前記第1、第2のピエゾ抵抗が設けられ
    たそれぞれの辺に挿入接続されていることを特徴とする
    請求項4に記載の半導体力学量センサ。
  6. 【請求項6】 前記回路部の出力信号に対し、抵抗トリ
    ミングにてオフセット調整を行うオフセット調整回路
    (200)が設けられていることを特徴とする請求項1
    乃至5のいずれか1つに記載の半導体力学量センサ。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1つに記載の
    半導体力学量センサの製造方法であって、 前記ピエゾ抵抗部と前記調整抵抗部を拡散抵抗(24、
    25)により同時に形成することを特徴とする半導体力
    学量センサの製造方法。
  8. 【請求項8】 電気導体(27)により配線して前記回
    路部を形成する工程を有し、この配線と同時に、前記ピ
    エゾ抵抗部と前記調整抵抗部とを電気導体を用いて接続
    することを特徴とする請求項7に記載の半導体力学量セ
    ンサの製造方法。
JP8007636A 1996-01-19 1996-01-19 半導体力学量センサ Pending JPH09196967A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002150249A (ja) * 2000-11-14 2002-05-24 Dainippon Printing Co Ltd 衝撃感知センサ付きデータキャリア装置、およびこれを用いた衝撃有無検知システム
JP2008139136A (ja) * 2006-12-01 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 力学量センサおよびその製造方法
JP2008139135A (ja) * 2006-12-01 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 力学量センサおよびその製造方法
JP2011220686A (ja) * 2010-04-02 2011-11-04 Dainippon Printing Co Ltd 半導体加速度センサ
KR102505956B1 (ko) * 2021-10-14 2023-03-03 국방과학연구소 가속도 센서

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