JP4466344B2 - Acceleration sensor - Google Patents

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Description

本発明は、自動車、航空機、家電製品などに用いる加速度センサに関するものであり、特に、ゲージ抵抗のひずみによる抵抗値の変化により加速度を検出する加速度センサに関するものである。   The present invention relates to an acceleration sensor used for automobiles, airplanes, home appliances, and the like, and more particularly to an acceleration sensor that detects acceleration by a change in resistance value due to strain of gauge resistance.

従来から、小型の加速度センサとして、加速度をピエゾ抵抗からなるゲージ抵抗のひずみよる抵抗値の変化として検出する方式の半導体加速度センサや、加速度を固定電極と可動電極との間の静電容量の変化として検出する方式の半導体加速度センサなどが提供されている。ここにおいて、前者の半導体加速度センサとしては、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が一方向へ延長された撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持された片持ち式のものや、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が相反する２方向へ延長された一対の撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持された両持ち式のものなどが提案されており、近年では、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持され、互いに直交する３方向の加速度を検出可能で各方向の加速度に対応する出力値が個別に得られる半導体加速度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, as a small acceleration sensor, a semiconductor acceleration sensor that detects acceleration as a change in resistance value due to strain of a gauge resistor consisting of a piezoresistor, or a change in capacitance between a fixed electrode and a movable electrode A semiconductor acceleration sensor or the like that detects the above is provided. Here, the former semiconductor acceleration sensor is a cantilever type in which a weight portion arranged inside a frame-like frame portion is supported by a frame portion so as to be swingable through a bending portion extended in one direction. Proposals include a double-sided type that is swingably supported by the frame part through a pair of flexure parts that are extended in two opposite directions with the weight part arranged inside the frame-like frame part. In recent years, a weight part disposed inside a frame-like frame part is supported by the frame part through four flexible parts extended in four directions so as to be swingable, and accelerations in three directions orthogonal to each other are supported. A semiconductor acceleration sensor has been proposed in which the output value corresponding to the acceleration in each direction can be obtained individually (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１に開示された半導体加速度センサは、例えば、図８および図９に示す構造のセンサチップ１’を備え、センサチップ１’の裏面にガラス製のカバー２’を陽極接合により固着した構造を有する。なお、センサチップ１’は、シリコン基板からなる支持基板１０１上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）１０２上にｎ形のシリコン層（活性層）１０３を有するＳＯＩウェハ１００を加工することにより１枚のＳＯＩウェハ１００に多数形成し、カバー２’を多数形成したガラス基板を陽極接合により固着した後で、個々のチップに分割されている。   The semiconductor acceleration sensor disclosed in Patent Document 1 includes, for example, a sensor chip 1 ′ having a structure shown in FIGS. 8 and 9, and a glass cover 2 ′ is fixed to the back surface of the sensor chip 1 ′ by anodic bonding. It has a structure. The sensor chip 1 ′ processes an SOI wafer 100 having an n-type silicon layer (active layer) 103 on an insulating layer (buried oxide film) 102 made of a silicon oxide film on a support substrate 101 made of a silicon substrate. As a result, a large number of substrates are formed on one SOI wafer 100, and a glass substrate on which a large number of covers 2 'are formed is fixed by anodic bonding, and then divided into individual chips.

センサチップ１’は、矩形枠状のフレーム部１１’を備え、フレーム部１１’の内側に配置された重り部１２’がフレーム部１１’よりも薄肉である４つの撓み部１３’を介してフレーム部１１’に連続一体に連結された構造を有している。ここにおいて、センサチップ１’は、重り部１２’における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さがフレーム部１１’における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さに比べて薄くなっており、フレーム部１１’の裏面が全周にわたって矩形状のカバー２’の周部に接合されている。したがって、重り部１２’の裏面とカバー２’との間にはセンサチップ１’の厚さ方向への重り部１２’の変位を可能とする隙間が形成されている。なお、各撓み部１３’は、上述のシリコン層１０３の一部と当該一部に積層されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜（図示せず）とで構成されている。   The sensor chip 1 ′ includes a frame portion 11 ′ having a rectangular frame shape, and a weight portion 12 ′ disposed inside the frame portion 11 ′ via four flexible portions 13 ′ that are thinner than the frame portion 11 ′. It has a structure that is continuously and integrally connected to the frame portion 11 '. Here, in the sensor chip 1 ′, the thickness of the portion on the back surface side of the buried oxide film 102 in the weight portion 12 ′ is larger than the thickness of the portion on the back surface side of the buried oxide film 102 in the frame portion 11 ′. The back surface of the frame portion 11 ′ is joined to the peripheral portion of the rectangular cover 2 ′ over the entire periphery. Therefore, a gap is formed between the back surface of the weight portion 12 ′ and the cover 2 ′ so that the weight portion 12 ′ can be displaced in the thickness direction of the sensor chip 1 ′. Each bent portion 13 ′ is composed of a part of the silicon layer 103 described above and an insulating film (not shown) made of a silicon oxide film laminated on the part.

重り部１２’は、上述の４つの撓み部１３’を介してフレーム部１１’に支持された直方体状のコア部１２ａ’と、センサチップ１’の一表面側から見てコア部１２ａ’の四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の４つの付随部１２ｂ’とを有している。つまり、各付随部１２ｂ’は、フレーム部１１’とコア部１２ａ’と互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３’，１３’とで囲まれる空間に配置され、各付随部１２ｂ’それぞれの周囲にはコア部１２ａ’との連結部位を除いてスリット１４’が形成されている。   The weight portion 12 ′ includes a rectangular parallelepiped core portion 12a ′ supported by the frame portion 11 ′ via the four flexure portions 13 ′ described above, and the core portion 12a ′ when viewed from one surface side of the sensor chip 1 ′. Each of the four corners has four rectangular parallelepiped portions 12b ′ connected continuously and integrally. In other words, each associated portion 12b ′ is disposed in a space surrounded by the frame portion 11 ′ and the core portion 12a ′ and two bent portions 13 ′ and 13 ′ extending in a direction orthogonal to each other, and each associated portion 12b ′. A slit 14 ′ is formed around each of them except for a connecting portion with the core portion 12 a ′.

ところで、図８の左上に示したように、センサチップ１’の上記一表面に平行な面内でフレーム部１１’の一辺に沿った一方向をｘ軸の正方向、この一辺に直交する辺に沿った一方向をｙ軸の正方向、センサチップ１’の厚み方向の一方向をｚ軸方向と規定すれば、重り部１２’は、ｘ軸方向に延長されてコア部１２ａ’を挟む２つ１組の撓み部１３’，１３’と、ｙ軸方向に延長されてコア部１２ａ’を挟む２つ１組の撓み部１３’，１３’とを介してフレーム部１１’に支持されていることになる。なお、ここにおけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸により規定した直交座標では、センサチップ１’の上記一表面における重り部１２’の中心位置を原点としている。   By the way, as shown in the upper left of FIG. 8, one direction along one side of the frame portion 11 ′ in a plane parallel to the one surface of the sensor chip 1 ′ is a positive direction of the x axis, and a side orthogonal to the one side. Is defined as a positive direction of the y-axis, and one direction of the thickness direction of the sensor chip 1 ′ is defined as the z-axis direction, the weight portion 12 ′ extends in the x-axis direction and sandwiches the core portion 12a ′. It is supported by the frame portion 11 ′ via a pair of bending portions 13 ′ and 13 ′ and a pair of bending portions 13 ′ and 13 ′ extending in the y-axis direction and sandwiching the core portion 12a ′. Will be. In the orthogonal coordinates defined by the three axes of the x-axis, y-axis, and z-axis here, the center position of the weight portion 12 'on the one surface of the sensor chip 1' is the origin.

重り部１２’のコア部１２ａ’からｘ軸の正方向に延長された撓み部（図９の右側の撓み部１３’）は、コア部１２ａ’近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４が形成されるとともに、フレーム部１１’近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ２が形成されている。一方、重り部１２’のコア部１２ａ’からｘ軸の負方向に延長された撓み部１３’（図９の左側の撓み部１３’）は、コア部１２ａ’近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３が形成されるとともに、フレーム部１１’近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ４が形成されている。ここに、コア部１２ａ’近傍に形成された４つのピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３’の長手方向に一致するように形成してあり、図１０における左側のブリッジ回路を構成するように配線（センサチップ１’に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。なお、ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３’において応力が集中する応力集中領域に形成されている。   The bent portion (the bent portion 13 ′ on the right side in FIG. 9) extended from the core portion 12a ′ of the weight portion 12 ′ in the positive direction of the x-axis is a pair of piezoresistors Rx2 and Rx4 in the vicinity of the core portion 12a ′. And one piezoresistor Rz2 is formed in the vicinity of the frame portion 11 ′. On the other hand, the bending portion 13 ′ (the bending portion 13 ′ on the left side in FIG. 9) extended in the negative direction of the x-axis from the core portion 12a ′ of the weight portion 12 ′ is a pair of piezoelectric elements in the vicinity of the core portion 12a ′. Resistors Rx1 and Rx3 are formed, and one piezoresistor Rz4 is formed in the vicinity of the frame portion 11 ′. Here, the four piezoresistors Rx1, Rx2, Rx3, and Rx4 formed in the vicinity of the core portion 12a ′ are formed to detect acceleration in the x-axis direction, and the planar shape is an elongated rectangular shape. The wiring is formed so that the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the bending portion 13 ', and the wiring (diffuse layer wiring, metal formed on the sensor chip 1' is formed so as to form the left bridge circuit in FIG. Connected by wiring). Note that the piezoresistors Rx1 to Rx4 are formed in a stress concentration region where stress is concentrated in the flexure 13 'when acceleration in the x-axis direction is applied.

また、重り部１２’のコア部１２ａ’からｙ軸の正方向に延長された撓み部１３’（図９の上側の撓み部１３’）はコア部１２ａ’近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ３が形成されるとともに、フレーム部１１’近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ１が形成されている。一方、重り部１２’のコア部１２ａ’からｙ軸の負方向に延長された撓み部１３’（図９の下側の撓み部１３’）はコア部１２ａ’近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｙ２，Ｒｙ４が形成されるとともに、フレーム部１１’側の端部に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ３が形成されている。ここに、コア部１２ａ’近傍に形成された４つのピエゾ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３’の長手方向に一致するように形成してあり、図１０における中央のブリッジ回路を構成するように配線（センサチップ１’に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。なお、ピエゾ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３’において応力が集中する応力集中領域に形成されている。   Further, the bending portion 13 ′ (the upper bending portion 13 ′ in FIG. 9) extended in the positive direction of the y-axis from the core portion 12a ′ of the weight portion 12 ′ is a pair of piezoresistors in the vicinity of the core portion 12a ′. Ry1 and Ry3 are formed, and one piezoresistor Rz1 is formed in the vicinity of the frame portion 11 ′. On the other hand, the bending portion 13 ′ (lower bending portion 13 ′ in FIG. 9) extended from the core portion 12a ′ of the weight portion 12 ′ in the negative direction of the y-axis is a pair of piezoelectric elements in the vicinity of the core portion 12a ′. Resistors Ry2 and Ry4 are formed, and one piezoresistor Rz3 is formed at the end on the frame portion 11 ′ side. Here, the four piezoresistors Ry1, Ry2, Ry3, and Ry4 formed in the vicinity of the core portion 12a ′ are formed to detect acceleration in the y-axis direction, and the planar shape is an elongated rectangular shape. Thus, the wiring (the diffusion layer wiring formed on the sensor chip 1 ′, the metal is formed so that the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the bending portion 13 ′, and forms the central bridge circuit in FIG. Connected by wiring). Note that the piezoresistors Ry1 to Ry4 are formed in a stress concentration region where stress is concentrated in the bent portion 13 'when acceleration in the y-axis direction is applied.

また、フレーム部１１’近傍に形成された４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、ｚ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、図１０における右側のブリッジ回路を構成するように配線（センサチップ１’に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。ただし、２つ１組となる撓み部１３’，１３’のうち一方の組の撓み部１３’，１３’に形成したピエゾ抵抗Ｒｚ１，Ｒｚ３は長手方向が撓み部１３’，１３’の延長方向（長手方向）と一致するように形成されているのに対して、他方の組の撓み部１３’，１３’に形成したピエゾ抵抗Ｒｚ２，Ｒｚ４は長手方向が撓み部１３’，１３’の幅方向（短手方向）と一致するように形成されている。   Further, the four piezoresistors Rz1, Rz2, Rz3, and Rz4 formed in the vicinity of the frame portion 11 ′ are formed for detecting acceleration in the z-axis direction, and constitute the right bridge circuit in FIG. Thus, they are connected by wiring (diffusion layer wiring, metal wiring, etc. formed on the sensor chip 1 ′). However, the longitudinal direction of the piezoresistors Rz1 and Rz3 formed in one set of the bent portions 13 ′ and 13 ′ of the two bent portions 13 ′ and 13 ′ is the extension direction of the bent portions 13 ′ and 13 ′. Whereas the piezoresistors Rz2 and Rz4 formed on the other bending portions 13 ′ and 13 ′ are formed to coincide with the (longitudinal direction), the longitudinal direction is the width of the bending portions 13 ′ and 13 ′. It is formed so as to coincide with the direction (short direction).

上述の加速度センサの動作の一例について図１１を参照しながら説明する。   An example of the operation of the acceleration sensor described above will be described with reference to FIG.

いま、図１１（ａ）に示すようにセンサチップ１’に加速度がかかっていない状態で、センサチップ１’に図１１（ｂ）中の矢印Ｂ１の向き（つまり、ｘ軸方向の向き）に加速度がかかったとすると、図１１（ｂ）に示すように、同図中の矢印Ｂ２の向きに作用する重り部１２’の慣性力によってフレーム部１１’に対して重り部１２’が変位し、結果的にｘ軸方向を長手方向とする撓み部１３’，１３’が撓んで当該撓み部１３’，１３’に形成されているピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４の抵抗値が変化することになる。この場合、ピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は引張応力を受け、ピエゾ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は圧縮応力を受ける。図１１（ｂ）中における「＋」の記号は当該記号直下に形成されているピエゾ抵抗が引張応力を受けることを示し、「−」の記号は当該記号直下に形成されているピエゾ抵抗が圧縮応力を受けることを示しており、図１１（ｃ）には図１１（ｂ）の状態におけるｘ軸方向の応力分布を示してある。一般的にピエゾ抵抗は引張応力を受けると抵抗値（抵抗率）が増大し、圧縮応力を受けると抵抗値（抵抗率）が減少する特性を有しているので、ピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３は抵抗値が増大し、ピエゾ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４は抵抗値が減少することになる。したがって、図１０に示した一対の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に外部電源から一定の直流電圧を印加しておけば、図１０に示した左側のブリッジ回路の出力端子Ｘ１，Ｘ２間の電位差がｘ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。   Now, as shown in FIG. 11A, the sensor chip 1 ′ is not accelerated, and the sensor chip 1 ′ is in the direction indicated by the arrow B1 in FIG. 11B (that is, the direction in the x-axis direction). If acceleration is applied, as shown in FIG. 11 (b), the weight portion 12 ′ is displaced with respect to the frame portion 11 ′ by the inertial force of the weight portion 12 ′ acting in the direction of the arrow B2 in FIG. As a result, the bending portions 13 ′ and 13 ′ whose longitudinal direction is the x-axis direction are bent, and the resistance values of the piezoresistors Rx1 to Rx4 formed in the bending portions 13 ′ and 13 ′ change. In this case, the piezoresistors Rx1 and Rx3 are subjected to tensile stress, and the piezoresistors Rx2 and Rx4 are subjected to compressive stress. In FIG. 11B, the symbol “+” indicates that the piezoresistor formed immediately below the symbol receives tensile stress, and the symbol “−” indicates that the piezoresistor formed immediately below the symbol is compressed. FIG. 11 (c) shows the stress distribution in the x-axis direction in the state of FIG. 11 (b). In general, a piezoresistor has a characteristic that a resistance value (resistivity) increases when subjected to a tensile stress, and a resistance value (resistivity) decreases when subjected to a compressive stress. Therefore, the piezoresistors Rx1 and Rx3 are resistant. The value increases, and the resistance values of the piezoresistors Rx2 and Rx4 decrease. Therefore, if a constant DC voltage is applied from the external power supply between the pair of input terminals VDD and GND shown in FIG. 10, the potential difference between the output terminals X1 and X2 of the left bridge circuit shown in FIG. It changes according to the magnitude of the acceleration in the axial direction.

上述の加速度センサでは、ｙ軸方向の加速度がかかった場合には図１０に示した中央のブリッジ回路の出力端子Ｙ１，Ｙ２間の電位差がｙ軸方向の加速度の大きさに応じて変化し、ｚ軸方向の加速度がかかった場合には図１０に示した右側のブリッジ回路の出力端子Ｚ１，Ｚ２間の電位差がｚ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。   In the acceleration sensor described above, when acceleration in the y-axis direction is applied, the potential difference between the output terminals Y1 and Y2 of the central bridge circuit shown in FIG. 10 changes according to the magnitude of acceleration in the y-axis direction. When acceleration in the z-axis direction is applied, the potential difference between the output terminals Z1 and Z2 of the right bridge circuit shown in FIG. 10 changes according to the magnitude of the acceleration in the z-axis direction.

なお、上述の各入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤおよび各出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２はセンサチップ１’のフレーム部１１’に図示しないパッドとして設けられている。また、上述の加速度センサは、例えば、センサチップ１’に固着されたカバー２’の裏面がパッケージにシリコーン樹脂などによりダイボンドされた後、上述のパッドがパッケージに設けられた電極とボンディングワイヤを介して接続され、パッケージが回路基板（例えば、プリント基板）に実装される。
特開２００４−１０９１１４号公報 The input terminals VDD and GND and the output terminals X1, X2, Y1, Y2, Z1, and Z2 are provided as pads (not shown) on the frame portion 11 ′ of the sensor chip 1 ′. Further, the acceleration sensor described above includes, for example, after the back surface of the cover 2 ′ fixed to the sensor chip 1 ′ is die-bonded to the package with a silicone resin or the like, and then the pads described above are provided via electrodes and bonding wires provided on the package. And the package is mounted on a circuit board (for example, a printed board).
JP 2004-109114 A

ところで、図８および図９に示した構成の半導体加速度センサでは、ｚ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路の出力電圧のオフセット値が加速度以外の要因である熱応力により変動してしまうという不具合があった。すなわち、上述の半導体加速度センサでは、例えばシリコンとガラスとの熱膨張係数差に起因した熱応力や、パッケージとガラスとの熱膨張係数差に起因した熱応力や、パッケージと回路基板との熱膨張係数差に起因した熱応力などが撓み部１３’のピエゾ抵抗Ｒｚ１〜Ｒｚ４の形成部位へ伝達されてひずみを生じピエゾ抵抗Ｒｚ１〜Ｒｚ４の抵抗値が変化し、ピエゾ抵抗Ｒｚ１〜Ｒｚ４それぞれの抵抗値変動の増減方向が、ｚ軸方向の加速度の印加により生じるピエゾ抵抗Ｒｚ１〜Ｒｚ４それぞれの抵抗値変動の増減方向と同じなので、図１０における右側のブリッジ回路のオフセット電圧が周囲温度によって変動してしまう。特に、加速度センサの小型化および薄型化を図ったとき、フレーム部１１’の幅を狭くすることによる機械的な強度の強度の低下や、薄型化による応力発生源からピエゾＲｚ１〜Ｒｚ４までの応力伝達距離の短縮化などによって、温度特性が悪化してしまうという不具合があった。   By the way, in the semiconductor acceleration sensor having the configuration shown in FIGS. 8 and 9, there is a problem that the offset value of the output voltage of the bridge circuit that detects the acceleration in the z-axis direction is fluctuated due to thermal stress that is a factor other than the acceleration. there were. That is, in the above-described semiconductor acceleration sensor, for example, thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and glass, thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the package and glass, thermal expansion between the package and the circuit board. Thermal stress or the like resulting from the coefficient difference is transmitted to the formation site of the piezoresistors Rz1 to Rz4 of the deflecting portion 13 ′ to cause distortion, and the resistance values of the piezoresistors Rz1 to Rz4 change. Since the increase / decrease direction of the fluctuation is the same as the increase / decrease direction of the resistance fluctuation of each of the piezo resistors Rz1 to Rz4 caused by the application of acceleration in the z-axis direction, the offset voltage of the right bridge circuit in FIG. 10 varies depending on the ambient temperature. . In particular, when the acceleration sensor is reduced in size and thickness, the mechanical strength is reduced by reducing the width of the frame portion 11 ′, and the stress from the stress generation source to the piezoelectric elements Rz <b> 1 to Rz <b> 4 due to the reduction in thickness. There is a problem that the temperature characteristics deteriorate due to shortening of the transmission distance.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路のオフセット電圧の温度変動を抑制することができる加速度センサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide an acceleration sensor capable of suppressing temperature fluctuation of an offset voltage of a bridge circuit that detects acceleration in the thickness direction of a sensor chip. is there.

請求項１の発明は、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されたセンサチップを備え、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路を有する加速度センサであって、センサチップは、各撓み部それぞれの延長方向においてフレーム部近傍および重り部近傍それぞれにブリッジ回路の構成要素である平面視形状が細長の長方形状のゲージ抵抗が設けられ、フレーム部近傍および重り部近傍それぞれにおいて前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗と前記長方形状の長手方向を撓み部の幅方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗との数が同数であり、ブリッジ回路は、フレーム部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在するとともに、重り部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在し、且つ、各辺それぞれに、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が存在するように接続されてなり、センサチップは、各撓み部ごとにフレーム部近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部近傍に配置されるゲージ抵抗との向きが直交しており、ブリッジ回路の同一辺に存在するゲージ抵抗が同一の撓み部に配置されたゲージ抵抗であることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a sensor chip in which a weight portion disposed inside a frame-like frame portion is swingably supported by the frame portion via four flexure portions extending from the weight portion in all directions. , a acceleration sensor having a bridge circuit for detecting the acceleration in the thickness direction of the sensor chip, the sensor chip is Ru component der of the bridge circuit to the frame portion and near the weight portion near each in the extension direction of each of the flexures planar shape is rectangular gauge resistor is provided elongated, were placed in a manner to match the longitudinal direction of the body portion Te frame portion and near the weight portion near each odor wrinkles longitudinal direction of the rectangular gauges the number of gauge resistors placed in a manner to match the resistance to the longitudinal direction of the rectangular shape flexures in the width direction of the body portion is equal, the bridge circuit arrangement in the frame portion near The same gauge resistance in the increase / decrease direction due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance is present on the opposite side, and the resistance value due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight portion the present in increasing or decreasing direction of the same gauge resistance on opposite sides, and each respective sides, increasing or decreasing directions of different gauge resistors of the resistance value due to the thermal stress on the sensor chip is connected to presence sensor In the chip, the direction of the gauge resistance arranged in the vicinity of the frame part and the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight part are orthogonal to each other for each bending part, and the bending resistance in the same side of the bridge circuit is the same. It is the gauge resistance arranged in the part .

この発明によれば、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減がブリッジ回路全体で相殺されるから、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路のオフセット電圧の温度変動を抑制することができる。また、この発明によれば、各撓み部ごとにフレーム部近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部近傍に配置されるゲージ抵抗とをより短い配線で接続することが可能となり、ブリッジ回路の同一辺に存在するゲージ抵抗が互いに異なる撓み部に配置されている場合に比べて、配線の抵抗値を小さくすることが可能となり、配線の抵抗値がブリッジ回路の出力電圧に与える影響を低減することが可能となる。 According to the present invention, since the increase and decrease of the resistance value of the gauge resistance due to the thermal stress to the sensor chip is canceled out in the entire bridge circuit, the temperature fluctuation of the offset voltage of the bridge circuit that detects the acceleration in the thickness direction of the sensor chip Can be suppressed . In addition, according to the present invention, it is possible to connect the gauge resistor disposed near the frame portion and the gauge resistor disposed near the weight portion for each bending portion with a shorter wiring, and the same side of the bridge circuit. The resistance value of the wiring can be reduced compared to the case where the gauge resistances existing in the wiring are arranged at different bending portions, and the influence of the wiring resistance value on the output voltage of the bridge circuit can be reduced. It becomes possible.

請求項２の発明は、枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されたセンサチップを備え、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路を有する加速度センサであって、センサチップは、各撓み部それぞれの延長方向においてフレーム部近傍および重り部近傍それぞれにブリッジ回路の構成要素である平面視形状が細長の長方形状のゲージ抵抗が設けられ、フレーム部近傍および重り部近傍それぞれにおいて前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗と前記長方形状の長手方向を撓み部の幅方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗との数が同数であり、ブリッジ回路は、フレーム部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在するとともに、重り部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在し、且つ、各辺それぞれに、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が存在するように接続されてなり、センサチップは、各撓み部ごとにフレーム部近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部近傍に配置されるゲージ抵抗との向きが同じであり、ブリッジ回路の同一辺に存在するゲージ抵抗が互いに異なる撓み部に配置されたゲージ抵抗であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention , there is provided a sensor chip in which a weight portion disposed inside a frame-shaped frame portion is swingably supported by the frame portion via four flexure portions extending from the weight portion in all directions. An acceleration sensor having a bridge circuit for detecting acceleration in the thickness direction of the sensor chip, wherein the sensor chip is a plane that is a component of the bridge circuit in the vicinity of the frame portion and in the vicinity of the weight portion in the extending direction of each flexure portion. An elongated rectangular gauge resistor is provided, and the rectangular resistor is arranged in such a manner that the longitudinal direction of the rectangular shape coincides with the longitudinal direction of the bent portion in the vicinity of the frame portion and the weight portion, respectively. The number of gauge resistors arranged so that the longitudinal direction coincides with the width direction of the bent portion is the same, and the bridge circuit is arranged near the frame portion. The same gauge resistance in the increase / decrease direction due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance is present on the opposite side, and the resistance value due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight portion The same gauge resistance in the increasing / decreasing direction is present on the opposite side, and each side is connected so that there is a different gauge resistance in the increasing / decreasing direction due to the thermal stress to the sensor chip. Nsachippu the orientation of the gauge resistors disposed near the gauge resistor and a weight portion disposed on the frame portion near each flexure is the same, try FLEXIBLE gauge resistance present on the same side of the bridge circuit are different from each other It is the gauge resistance arranged in the part.

この発明によれば、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減がブリッジ回路全体で相殺されるから、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路のオフセット電圧の温度変動を抑制することができる。 According to the present invention, since the increase and decrease of the resistance value of the gauge resistance due to the thermal stress to the sensor chip is canceled out in the entire bridge circuit, the temperature fluctuation of the offset voltage of the bridge circuit that detects the acceleration in the thickness direction of the sensor chip Can be suppressed.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、ブリッジ回路は、各辺それぞれにおいて、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が直列接続されてなることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the bridge circuit is configured such that gauge resistances having different resistance increasing / decreasing directions caused by thermal stress on the sensor chip are connected in series on each side. It is characterized by becoming.

この発明によれば、ブリッジ回路の各辺ごとに、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量を大きくすることが可能となり、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路のオフセット電圧の温度変動をより低減できる。また、各辺それぞれにおいてセンサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が並列接続されている場合に比べて、ブリッジ回路の出力電圧を大きくすることができる。   According to the present invention, for each side of the bridge circuit, it is possible to increase the amount of offset with respect to the increase / decrease of the resistance value of the gauge resistance caused by the thermal stress to the sensor chip, and the acceleration in the thickness direction of the sensor chip can be increased. The temperature fluctuation of the offset voltage of the bridge circuit to be detected can be further reduced. In addition, the output voltage of the bridge circuit can be increased as compared with a case where gauge resistors having different resistance value increasing / decreasing directions due to thermal stress to the sensor chip are connected in parallel on each side.

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、センサチップは、前記厚み方向に直交する面内において、フレーム部近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置とフレーム部との間の各距離が等距離に設定されるとともに、重り部近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置と重り部との間の各距離が等距離に設定されてなることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the sensor chip is located between the center position of each gauge resistor near the frame portion and the frame portion in a plane orthogonal to the thickness direction. Each distance is set to an equal distance, and each distance between the center position of each gauge resistor near the weight portion and the weight portion is set to an equal distance.

この発明によれば、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to increase the amount of offset with respect to the increase / decrease of the resistance value of the gauge resistance caused by the thermal stress on the sensor chip.

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、センサチップは、前記厚み方向に直交する面内において重り部の中心位置を原点とし互いに直交する方向をｘ軸およびｙ軸と規定するとき、ブリッジ回路を構成するゲージ抵抗がｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されてなることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the sensor chip has a center position of the weight portion as an origin in a plane orthogonal to the thickness direction, and the directions orthogonal to each other are defined as an x-axis and a y-axis. When defined, the gauge resistors constituting the bridge circuit are arranged symmetrically with respect to the x axis and the y axis.

この発明によれば、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to increase the amount of offset with respect to the increase / decrease of the resistance value of the gauge resistance caused by the thermal stress on the sensor chip.

請求項６の発明は、請求項５の発明において、センサチップは、ブリッジ回路を構成するゲージ抵抗を接続する配線のうち撓み部に形成される配線が、ｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されてなることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the sensor chip according to the fifth aspect of the present invention, the wiring formed in the flexible portion of the wiring connecting the gauge resistors constituting the bridge circuit is arranged symmetrically in the x axis and in the y axis. It is characterized by.

この発明によれば、配線に起因した熱応力の分布をｘ軸対称且つｙ軸対称とすることが可能となり、配線がｘ軸に対して非対称に配置されるとともにｙ軸に対して非対称に配置されている場合に比べて、配線に起因した熱応力によるオフセット電圧の変動を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to make the distribution of thermal stress caused by the wirings symmetric with respect to the x-axis and the y-axis, and the wiring is arranged asymmetrically with respect to the x-axis and asymmetrically with respect to the y-axis. Compared with the case where it is, the fluctuation | variation of the offset voltage by the thermal stress resulting from wiring can be suppressed.

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に沿って配置された各ゲージ抵抗は、それぞれ複数のゲージ抵抗に分割されてなることを特徴とする。 The invention of claim 7 is the invention of claims 1 to 6, each gauge resistors arranged along the longitudinal direction of the body portion Deflection longitudinal direction of the rectangular shape is divided into a plurality of gauge resistors respectively It is characterized by.

この発明によれば、前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に沿って配置された各ゲージ抵抗それぞれについて撓み部の長手方向に沿った長さを短くすることが可能となって、各ゲージ抵抗の応力分布範囲を狭めることが可能となるから、ブリッジ回路全体として、センサチップへの熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to shorten the rectangular longitudinal wrinkles length along the longitudinal direction of the bending portion with respect to each of the gauge resistors arranged along the longitudinal direction of the body portion, Since it becomes possible to narrow the stress distribution range of each gauge resistance, it is possible to increase the amount of offset for the increase and decrease of the resistance value of the gauge resistance due to the thermal stress to the sensor chip as the entire bridge circuit. .

請求項１の発明では、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路のオフセット電圧の温度変動を抑制することができるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, there is an effect that the temperature fluctuation of the offset voltage of the bridge circuit that detects the acceleration in the thickness direction of the sensor chip can be suppressed.

（実施形態１）
本実施形態の加速度センサは、図１（ａ）および図２に示すセンサチップ１を備えており、例えば、図示しないパッケージの内底面にダイボンドされる。ここにおいて、センサチップ１は、図３（ａ）に示すように、シリコン基板からなる支持基板１０１上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）１０２上にｎ形のシリコン層（活性層）１０３を有するＳＯＩウェハ１００を加工することにより形成してある。 (Embodiment 1)
The acceleration sensor of this embodiment includes a sensor chip 1 shown in FIGS. 1A and 2, and is die-bonded to an inner bottom surface of a package (not shown), for example. In this case, as shown in FIG. 3A, the sensor chip 1 includes an n-type silicon layer (active layer) on an insulating layer (buried oxide film) 102 made of a silicon oxide film on a support substrate 101 made of a silicon substrate. The SOI wafer 100 having the (layer) 103 is formed by processing.

センサチップ１は、枠状（本実施形態では、矩形枠状）のフレーム部１１を備え、フレーム部１１の矩形状の開口窓内に配置される重り部１２が一表面（図２における上面）側において可撓性を有する４つの短冊状の撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。言い換えれば、センサチップ１は、枠状のフレーム部１１の内側に配置される重り部１２が重り部１２から四方へ延長された４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に揺動自在に支持されている。なお、フレーム部１１は、ＳＯＩウェハ１００の支持基板１０１、絶縁層１０２、シリコン層１０３それぞれを利用して形成してある。これに対して、撓み部１３は、ＳＯＩウェハ１００におけるシリコン層１０３を利用して形成してあり、フレーム部１１よりも薄肉となっている。ここで、ＳＯＩウェハ１００については、支持基板１０１の厚さを４００〜６００μｍ程度、絶縁層１０２の厚さを０．３〜１．５μｍ程度、シリコン層１０３の厚さを４〜１０μｍ程度に設定してあり、センサチップ１の各部の寸法については、フレーム部１１の厚さを４００〜６００μｍ程度、フレーム部１１の４辺それぞれの幅を２５０μｍ程度とし、重り部１２の厚さを４００μｍ〜６００μｍ程度とし、撓み部１３の延長方向の長さ（つまり、撓み部１３の長手方向の長さ）を３００〜７００μｍ、センサチップ１の上記一表面内で撓み部１３における延長方向に直交する方向の長さ（つまり、撓み部１３の幅寸法）を６０〜１５０μｍ、撓み部１３の厚さを４〜１０μｍ程度としてあるが、これらの数値は特に限定するものではない。   The sensor chip 1 includes a frame portion 11 having a frame shape (in this embodiment, a rectangular frame shape), and the weight portion 12 disposed in the rectangular opening window of the frame portion 11 has one surface (upper surface in FIG. 2). On the side, the frame portion 11 is swingably supported via four flexible strips 13 having flexibility. In other words, the sensor chip 1 is swingably supported by the frame portion 11 via the four flexure portions 13 in which the weight portion 12 disposed inside the frame-shaped frame portion 11 extends from the weight portion 12 in four directions. Has been. The frame portion 11 is formed using the support substrate 101, the insulating layer 102, and the silicon layer 103 of the SOI wafer 100, respectively. On the other hand, the bending portion 13 is formed using the silicon layer 103 in the SOI wafer 100 and is thinner than the frame portion 11. Here, for the SOI wafer 100, the thickness of the support substrate 101 is set to about 400 to 600 μm, the thickness of the insulating layer 102 is set to about 0.3 to 1.5 μm, and the thickness of the silicon layer 103 is set to about 4 to 10 μm. As for the dimensions of each part of the sensor chip 1, the thickness of the frame part 11 is about 400 to 600 μm, the width of each of the four sides of the frame part 11 is about 250 μm, and the thickness of the weight part 12 is 400 μm to 600 μm. The length of the bending portion 13 in the extension direction (that is, the length in the longitudinal direction of the bending portion 13) is 300 to 700 μm, and the length of the bending portion 13 is perpendicular to the extension direction in the one surface of the sensor chip 1. Although the length (that is, the width dimension of the bent portion 13) is 60 to 150 μm and the thickness of the bent portion 13 is about 4 to 10 μm, these numerical values are not particularly limited.

重り部１２は、上述の４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持された直方体状のコア部１２ａと、センサチップ１の上記一表面側から見てコア部１２ａの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の４つの付随部１２ｂとを有している。言い換えれば、重り部１２は、フレーム部１１の内側面に一端部が連結された各撓み部１３の他端部が外側面に連結されたコア部１２ａと、コア部１２ａと一体に形成されコア部１２ａとフレーム部１１との間の空間に配置される４つの付随部１２ｂとを有している。つまり、各付随部１２ｂは、センサチップ１の上記一表面側から見て、フレーム部１１とコア部１２ａと互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３，１３とで囲まれる空間に配置されており、各付随部１２ｂそれぞれとフレーム部１１との間にはスリット１４が形成され、撓み部１３を挟んで隣り合う付随部１２ｂ間の間隔が撓み部１３の幅寸法よりも長くなっている。ここにおいて、コア部１２ａは、上述のＳＯＩウェハ１００の支持基板１０１、絶縁層１０２、シリコン層１０３それぞれを利用して形成し、各付随部１２ｂは、ＳＯＩウェハ１００の支持基板１０１を利用して形成してある。しかして、センサチップ１の上記一表面側において各付随部１２ｂの表面（図２における上面）は、コア部１２ａの表面（図２における上面）を含む平面からセンサチップ１の他表面（図２における下面）側へ離間して位置している。   The weight portion 12 is continuously integrated with each of the rectangular parallelepiped core portion 12a supported by the frame portion 11 via the four flexure portions 13 and the four corners of the core portion 12a as viewed from the one surface side of the sensor chip 1. And four accompanying portions 12b having a rectangular parallelepiped shape connected to each other. In other words, the weight portion 12 is formed integrally with the core portion 12a and the core portion 12a in which the other end portion of each bending portion 13 whose one end portion is connected to the inner side surface of the frame portion 11 is connected to the outer surface. It has four accompanying parts 12b arranged in the space between the part 12a and the frame part 11. That is, each appendage portion 12b is disposed in a space surrounded by the frame portion 11 and the core portion 12a and the two bent portions 13 and 13 extended in a direction orthogonal to each other when viewed from the one surface side of the sensor chip 1. In addition, a slit 14 is formed between each of the accompanying portions 12b and the frame portion 11, and the interval between the adjacent accompanying portions 12b with the bending portion 13 interposed therebetween is longer than the width dimension of the bending portion 13. Yes. Here, the core portion 12a is formed using the support substrate 101, the insulating layer 102, and the silicon layer 103 of the SOI wafer 100 described above, and each accompanying portion 12b is formed using the support substrate 101 of the SOI wafer 100. It is formed. Thus, on the one surface side of the sensor chip 1, the surface of each associated portion 12b (upper surface in FIG. 2) is the other surface (FIG. 2) from the plane including the surface of the core portion 12a (upper surface in FIG. 2). In the lower surface) side.

ところで、図１（ａ）の右側に示したように、センサチップ１の上記一表面に平行な面内でフレーム部１１の一辺に沿った一方向をｘ軸の正方向、この一辺に直交する辺に沿った一方向をｙ軸の正方向、センサチップ１の厚み方向の一方向をｚ軸方向と規定すれば、重り部１２は、ｘ軸方向に延長されてコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３と、ｙ軸方向に延長されてコア部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３とを介してフレーム部１１に支持されていることになる。なお、上述のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸により規定した直交座標では、センサチップ１において上述のシリコン層１０３により形成された部分の表面における重り部１２の中心位置を原点としている。   By the way, as shown on the right side of FIG. 1A, one direction along one side of the frame portion 11 in a plane parallel to the one surface of the sensor chip 1 is a positive direction of the x axis, and is orthogonal to the one side. If one direction along the side is defined as the positive direction of the y-axis and one direction of the thickness direction of the sensor chip 1 is defined as the z-axis direction, the weight portion 12 extends in the x-axis direction and sandwiches the core portion 12a. It is supported by the frame part 11 through one set of bending parts 13 and 13 and two sets of bending parts 13 and 13 that extend in the y-axis direction and sandwich the core part 12a. In the orthogonal coordinates defined by the above-described three axes of the x axis, the y axis, and the z axis, the center position of the weight portion 12 on the surface of the portion formed of the silicon layer 103 in the sensor chip 1 is set as the origin.

重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の正方向に延長された撓み部（図１（ａ）の右側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｘ２，Ｒｘ４および１つのピエゾ抵抗Ｒｚ２２が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ１２が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｘ軸の負方向に延長された撓み部１３（図１（ａ）の左側の撓み部１３）は、コア部１２ａ近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ３および１つのピエゾ抵抗Ｒｚ２３が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ１３が形成されている。ここに、コア部１２ａ近傍に形成された４つのピエゾ抵抗Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように配置されており、図１（ｂ）における左側のブリッジ回路Ｂｘを構成するように配線（センサチップ１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。ピエゾ抵抗Ｒｚ２２，Ｒｚ１２，Ｒｚ２３，Ｒｚ１３については後述する。なお、ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、ｘ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３，１３において応力が集中する応力集中領域（応力分布のピークに対応した部位）に形成されている。ここで、ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、上述のシリコン層１０３の表面側でシリコン層１０３内に形成されており、加速度がかかっていない状態で、Ｒｘ１・Ｒｘ３−Ｒｘ２・Ｒｘ４＝０となってブリッジ回路Ｂｘの抵抗バランスがとれるように、抵抗値が同じ値となるように設計してある。具体的には、ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４は、同じサイズ（長さ、幅、拡散深さ）且つ同じ不純物濃度に設計してある。   The bending portion (the bending portion 13 on the right side of FIG. 1A) extending from the core portion 12a of the weight portion 12 in the positive direction of the x-axis is a pair of piezoresistors Rx2 and Rx4 in the vicinity of the core portion 12a. One piezoresistor Rz22 is formed, and one piezoresistor Rz12 is formed in the vicinity of the frame portion 11. On the other hand, the bending portion 13 (the bending portion 13 on the left side of FIG. 1A) extended from the core portion 12a of the weight portion 12 in the negative direction of the x-axis is a pair of piezoresistors Rx1 in the vicinity of the core portion 12a. , Rx3 and one piezoresistor Rz23, and one piezoresistor Rz13 is formed in the vicinity of the frame portion 11. Here, the four piezoresistors Rx1, Rx2, Rx3, and Rx4 formed in the vicinity of the core portion 12a are formed to detect acceleration in the x-axis direction, and the planar shape is an elongated rectangular shape. The wiring is arranged so that the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the bending portion 13 and constitutes the bridge circuit Bx on the left side in FIG. 1B (the diffusion layer wiring formed on the sensor chip 1, Connected by metal wiring). Piezoresistors Rz22, Rz12, Rz23, and Rz13 will be described later. Note that the piezoresistors Rx1 to Rx4 are formed in a stress concentration region (a portion corresponding to the peak of the stress distribution) where stress is concentrated in the flexures 13 and 13 when acceleration in the x-axis direction is applied. Here, the piezoresistors Rx1 to Rx4 are formed in the silicon layer 103 on the surface side of the above-described silicon layer 103, and Rx1, Rx3-Rx2, Rx4 = 0 in a state where no acceleration is applied. The resistance value is designed to be the same value so that the resistance balance of the circuit Bx can be obtained. Specifically, the piezo resistors Rx1 to Rx4 are designed to have the same size (length, width, diffusion depth) and the same impurity concentration.

また、重り部１２のコア部１２ａからｙ軸の正方向に延長された撓み部１３（図１（ａ）の上側の撓み部１３）はコア部１２ａ近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ３および１つのピエゾ抵抗Ｒｚ２１が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１が形成されている。一方、重り部１２のコア部１２ａからｙ軸の負方向に延長された撓み部１３（図１（ａ）の下側の撓み部１３）はコア部１２ａ近傍に２つ１組のピエゾ抵抗Ｒｙ２，Ｒｙ４および１つのピエゾ抵抗Ｒｚ２４が形成されるとともに、フレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒｚ１４が形成されている。ここに、コア部１２ａ近傍に形成された４つのピエゾ抵抗Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状であって、長手方向が撓み部１３の長手方向に一致するように配置されており、図１（ｂ）における中央のブリッジ回路Ｂｙを構成するように配線（センサチップ１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。ピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ１１，Ｒｚ２４，Ｒｚ１４については後述する。なお、ピエゾ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、ｙ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３，１３において応力が集中する応力集中領域（応力分布にピークに対応した部位）に形成されている。ここで、ピエゾ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、上述のシリコン層１０３の表面側でシリコン層１０３内に形成されており、加速度がかかっていない状態で、Ｒｙ１・Ｒｙ３−Ｒｙ２・Ｒｙ４＝０となってブリッジ回路Ｂｙの抵抗バランスがとれるように、抵抗値が同じ値となるように設計してある。具体的には、ピエゾ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４は、同じサイズ（長さ、幅、拡散深さ）且つ同じ不純物濃度に設計してある。   Further, the bending portion 13 (the upper bending portion 13 in FIG. 1A) extended from the core portion 12a of the weight portion 12 in the positive direction of the y-axis is a pair of piezoresistors Ry1, in the vicinity of the core portion 12a. Ry3 and one piezoresistor Rz21 are formed, and one piezoresistor Rz11 is formed in the vicinity of the frame portion 11. On the other hand, the bending portion 13 (the lower bending portion 13 in FIG. 1A) extended from the core portion 12a of the weight portion 12 in the negative direction of the y-axis is a pair of piezoresistors Ry2 in the vicinity of the core portion 12a. , Ry4 and one piezoresistor Rz24 are formed, and one piezoresistor Rz14 is formed in the vicinity of the frame portion 11. Here, the four piezoresistors Ry1, Ry2, Ry3, and Ry4 formed in the vicinity of the core portion 12a are formed to detect acceleration in the y-axis direction, and the planar shape is an elongated rectangular shape. The wiring (the diffusion layer wiring formed on the sensor chip 1) is arranged so that the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the bending portion 13, and forms the central bridge circuit By in FIG. Connected by metal wiring). Piezoresistors Rz21, Rz11, Rz24, and Rz14 will be described later. The piezoresistors Ry1 to Ry4 are formed in a stress concentration region (a portion corresponding to a peak in the stress distribution) where stress is concentrated in the bending portions 13 and 13 when acceleration in the y-axis direction is applied. Here, the piezoresistors Ry1 to Ry4 are formed in the silicon layer 103 on the surface side of the above-described silicon layer 103, and Ry1, Ry3-Ry2, Ry4 = 0 in a state where no acceleration is applied. The resistance value is designed to be the same so that the resistance of the circuit By is balanced. Specifically, the piezo resistors Ry1 to Ry4 are designed to have the same size (length, width, diffusion depth) and the same impurity concentration.

上述のように４つの撓み部１３それぞれのコア部１２ａ近傍に１つずつ形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３，Ｒｚ２４およびフレーム部１１近傍に１つずつ形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１２，Ｒｚ１３，Ｒｚ１４はｚ軸方向の加速度を検出するために形成されたもので、平面形状が細長の長方形状としてある。ここにおいて、コア部１２ａ近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３，Ｒｚ２４のうちの２つ（半数）のピエゾ抵抗Ｒｚ２２，Ｒｚ２３およびフレーム部１１近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１２，Ｒｚ１３，Ｒｚ１４のうちの２つ（半数）のピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４が撓み部１３の長手方向に沿って配置されており（つまり、ピエゾ抵抗Ｒｚ２２，Ｒｚ２３，Ｒｚ１１，Ｒｚ１４は長手方向を撓み部１３の長手方向に一致させるように配置されており）、コア部１２ａ近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３，Ｒｚ２４のうちの残りの２つのピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２４およびフレーム部１１近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１２，Ｒｚ１３，Ｒｚ１４のうちの残りの２つのピエゾ抵抗Ｒｚ１２，Ｒｚ１３が撓み部１３の幅方向に沿って配置されており（つまり、ピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２４，Ｒｚ１２，Ｒｚ１３は長手方向を撓み部１３の幅方向に一致させるように配置されており）、図１（ｂ）における右側のブリッジ回路Ｂｚを構成するように配線（センサチップ１に形成されている拡散層配線、金属配線など）によって接続されている。なお、ピエゾ抵抗Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４およびＲｚ１１〜Ｒｚ１４は、ｚ軸方向の加速度がかかったときに撓み部１３において応力が集中する応力集中領域（応力分布のピークに対応する部位）に形成されている。ここで、ピエゾ抵抗Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４は、上述のシリコン層１０３の表面側でシリコン層１０３内に形成されており、加速度がかかっていない状態で、（Ｒｚ１１＋Ｒｚ１２）・（Ｒｚ１４＋Ｒｚ２４）−（Ｒｚ１２＋Ｒｚ２２）・（Ｒｚ１３＋Ｒｚ２３）＝０となってブリッジ回路Ｂｚの抵抗バランスがとれるように、抵抗値が同じ値となるように設計してある。具体的には、ピエゾ抵抗Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４は、同じサイズ（長さ、幅、拡散深さ）且つ同じ不純物濃度に設計してある。   As described above, a total of four piezoresistors Rz21, Rz22, Rz23, Rz24 formed one by one in the vicinity of the core portion 12a of each of the four flexible portions 13 and a total of four piezos formed one by one in the vicinity of the frame portion 11. The resistors Rz11, Rz12, Rz13, and Rz14 are formed to detect acceleration in the z-axis direction, and the planar shape is an elongated rectangular shape. Here, two (half) of the four piezoresistors Rz21, Rz22, Rz23, and Rz24 near the core portion 12a and the four piezoresistors Rz11, Rz12, Rz13, and Rz14 near the frame portion 11 are used. 2 (half) of the piezoresistors Rz11 and Rz14 are arranged along the longitudinal direction of the flexure 13 (that is, the piezoresistors Rz22, Rz23, Rz11 and Rz14 are arranged in the longitudinal direction of the flexure 13). And the remaining two piezoresistors Rz21, Rz24 of the four piezoresistors Rz21, Rz22, Rz23, Rz24 in the vicinity of the core portion 12a and the four piezoresistors Rz11 in the vicinity of the frame portion 11 , Rz12, Rz13, Rz14, the remaining two piezoresistors z12 and Rz13 are arranged along the width direction of the bent portion 13 (that is, the piezoresistors Rz21, Rz24, Rz12, and Rz13 are arranged so that the longitudinal direction thereof matches the width direction of the bent portion 13). They are connected by wiring (diffusion layer wiring, metal wiring, etc. formed on the sensor chip 1) so as to constitute the right bridge circuit Bz in FIG. Note that the piezoresistors Rz21 to Rz24 and Rz11 to Rz14 are formed in a stress concentration region (a portion corresponding to the peak of the stress distribution) where stress is concentrated in the flexure 13 when acceleration in the z-axis direction is applied. Here, the piezoresistors Rz21 to Rz24, Rz11 to Rz14 are formed in the silicon layer 103 on the surface side of the silicon layer 103 described above, and (Rz11 + Rz12) · (Rz14 + Rz24) − ( Rz12 + Rz22) · (Rz13 + Rz23) = 0, and the resistance value is designed to be the same value so that the resistance balance of the bridge circuit Bz is obtained. Specifically, the piezo resistors Rz21 to Rz24, Rz11 to Rz14 are designed to have the same size (length, width, diffusion depth) and the same impurity concentration.

なお、本実施形態の加速度センサでは、図１（ｂ）に示すように、上述の３つのブリッジ回路Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚに共通の２つの入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤと、ブリッジ回路Ｂｘの２つの出力端子Ｘ１，Ｘ２と、ブリッジ回路Ｂｙの２つの出力端子Ｙ１，Ｙ２と、ブリッジ回路Ｂｚの２つの出力端子Ｚ１，Ｚ２とを備えており、これらの各入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤおよび各出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２はセンサチップ１のフレーム部１１に図示しないパッドとして設けられている。   In the acceleration sensor of the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the two input terminals VDD and GND common to the three bridge circuits Bx, By and Bz described above and the two outputs of the bridge circuit Bx are provided. It has terminals X1, X2, two output terminals Y1, Y2 of the bridge circuit By, and two output terminals Z1, Z2 of the bridge circuit Bz. These input terminals VDD, GND and output terminals X1, X2, Y1, Y2, Z1, and Z2 are provided as pads (not shown) on the frame portion 11 of the sensor chip 1.

以下、上述の図１（ａ）および図２に示したセンサチップ１の製造方法について図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明するが、図３（ａ）〜（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ’断面に対応する部分の断面を示してある。   Hereinafter, a method for manufacturing the sensor chip 1 shown in FIGS. 1A and 2 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. FIGS. 3A to 3C are diagrams. The cross section of the part corresponding to CC 'cross section of 1 (a) is shown.

まず、ＳＯＩウェハ１００の一表面側（シリコン層１０３の表面側）に上記各ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４および上記各拡散層配線をリソグラフィ技術、不純物拡散技術などを利用して形成し、その後、ＳＯＩウェハ１００の上記一表面側（以下、主表面側と称す）および他表面側（以下、裏面側と称す）それぞれの全面に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなる絶縁膜１０４，１０５を形成することによって、図３（ａ）に示す構造を得る。なお、上述の金属配線を形成する工程は、シリコン酸化膜を形成する工程と、シリコン窒化膜を形成する工程との間に設け、上述のパッドはシリコン窒化膜の形成後に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、上記金属配線の一部を露出させることにより上記金属配線の一部により形成される。   First, the piezoresistors Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, Rz21 to Rz24, Rz11 to Rz14 and the diffusion layer wirings on one surface side of the SOI wafer 100 (the surface side of the silicon layer 103) and the diffusion layer wirings are lithography technology and impurity diffusion technology. Thereafter, a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed on the entire surface of the one surface side (hereinafter referred to as a main surface side) and the other surface side (hereinafter referred to as a back surface side) of the SOI wafer 100. By forming the insulating films 104 and 105 made of a laminated film with the film, the structure shown in FIG. The step of forming the metal wiring is provided between the step of forming the silicon oxide film and the step of forming the silicon nitride film, and the pad is formed by photolithography and etching after the formation of the silicon nitride film. Using the technique, a part of the metal wiring is formed by exposing a part of the metal wiring.

その後、ＳＯＩウェハ１００の主表面側に、上述の絶縁膜１０４においてフレーム部１１、コア部１２ａ、各撓み部１３それぞれに対応する部位を覆い他の部位を露出させるようにパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をエッチングマスクとして、絶縁膜１０４の露出部分をエッチングすることで絶縁膜１０４をパターニングし、ＳＯＩウェハ１００を主表面側から絶縁層１０２に達する深さまで絶縁層１０２をエッチングストッパ層としてエッチングする表面側パターニング工程を行う。この表面側パターニング工程を行うことによって、ＳＯＩウェハ１００におけるシリコン層１０３は、フレーム部１１に対応する部位２３１（図３（ｂ）参照）と、コア部１２ａに対応する部位と、各撓み部１３それぞれに対応する部位２３３（図３（ｂ）参照）とが残る。なお、この表面側パターニング工程におけるエッチングに際しては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行えばよく、エッチング条件としては、絶縁層１０２がエッチングストッパとして機能するような条件を設定する。   Thereafter, on the main surface side of the SOI wafer 100, a resist layer (patterned so as to cover portions corresponding to the frame portion 11, the core portion 12a, and the respective bent portions 13 in the insulating film 104 described above and to expose other portions). The insulating film 104 is patterned by etching the exposed portion of the insulating film 104 using the resist layer as an etching mask, and the SOI wafer 100 is insulated from the main surface side to a depth reaching the insulating layer 102. A surface side patterning process is performed in which the layer 102 is etched using the layer 102 as an etching stopper layer. By performing this surface-side patterning step, the silicon layer 103 in the SOI wafer 100 has a portion 231 corresponding to the frame portion 11 (see FIG. 3B), a portion corresponding to the core portion 12a, and each bending portion 13. The part 233 (refer FIG.3 (b)) corresponding to each remains. In the etching in this surface side patterning step, for example, dry etching may be performed using an inductively coupled plasma (ICP) type dry etching apparatus. As an etching condition, the insulating layer 102 functions as an etching stopper. Set appropriate conditions.

上述の表面側パターニング工程の後、ＳＯＩウェハ１００の裏面側に、支持基板１０１においてフレーム部１１に対応する部位２１１（図３（ｂ）参照）とコア部１２ａに対応する部位と各付随部１２ｂそれぞれに対応する部位２１３（図３（ｂ）参照）とを覆い且つ他の部位を露出させるようにパターニングされたレジスト層（図示せず）を形成し、当該レジスト層をエッチングマスクとして、絶縁膜１０５の露出部分をエッチングすることで絶縁膜１０５をパターニングし、ＳＯＩウェハ１００を裏面側から絶縁層１０２に達する深さまで絶縁層１０２をエッチングストッパ層として略垂直にドライエッチングする裏面側パターニング工程を行い、続いて、レジスト層を除去することによって、図３（ｂ）に示す構造を得る。この裏面側パターニング工程を行うことにより、ＳＯＩウェハ１００における支持基板１０１は、フレーム部１１に対応する部位２１１と、コア部１２ａに対応する部位と、各付随部１２ｂそれぞれに対応する部位２１３とが残る。なお、この裏面側パターニング工程におけるエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いればよく、エッチング条件としては、絶縁層１０２がエッチングストッパとして機能するような条件を設定する。   After the surface-side patterning process described above, on the back surface side of the SOI wafer 100, a part 211 (see FIG. 3B) corresponding to the frame part 11 on the support substrate 101, a part corresponding to the core part 12a, and each associated part 12b. A resist layer (not shown) patterned so as to cover the corresponding portions 213 (see FIG. 3B) and expose other portions is formed, and the insulating film is formed using the resist layer as an etching mask. The insulating film 105 is patterned by etching the exposed portion of 105, and a back side patterning process is performed in which the SOI wafer 100 is dry-etched substantially vertically using the insulating layer 102 as an etching stopper layer from the back side to a depth reaching the insulating layer 102. Subsequently, the structure shown in FIG. 3B is obtained by removing the resist layer. By performing this back side patterning step, the support substrate 101 in the SOI wafer 100 has a portion 211 corresponding to the frame portion 11, a portion corresponding to the core portion 12a, and a portion 213 corresponding to each of the associated portions 12b. Remain. For example, an inductively coupled plasma (ICP) type dry etching apparatus may be used as an etching apparatus in the back surface side patterning step, and the etching conditions are set such that the insulating layer 102 functions as an etching stopper. To do.

裏面側パターニング工程の後、上記絶縁膜１０４，１０５をエッチングマスクとして、絶縁層１０２のうちフレーム部１１に対応する部位２２１（図３（ｃ）参照）およびコア部１２ａに対応する部位を残して不要部分をエッチング除去することでフレーム部１１、各撓み部１３、重り部１２を形成することによって、図３（ｃ）に示す構造を得る。   After the back side patterning step, using the insulating films 104 and 105 as an etching mask, the insulating layer 102 is left with a portion 221 corresponding to the frame portion 11 (see FIG. 3C) and a portion corresponding to the core portion 12a. The structure shown in FIG. 3C is obtained by forming the frame portion 11, each bending portion 13, and the weight portion 12 by etching away unnecessary portions.

その後、ＳＯＩウェハ１００をダイシング工程により個々のセンサチップ１に分離し、例えば、パッケージへダイボンディングするダイボンディング工程、センサチップ１の各パッドとパッケージの電極とをボンディングワイヤにより電気的に接続するワイヤボンディング工程、パッケージにパッケージ蓋を気密的に封着する封止工程を順次行えばよい。なお、センサチップ１の裏面側にガラス製のカバーを必要とする場合には、カバーを多数形成したガラス基板とＳＯＩウェハ１００とを陽極接合により固着してから、ダイシング工程により個々のチップに分離すればよい。   Thereafter, the SOI wafer 100 is separated into individual sensor chips 1 by a dicing process, and, for example, a die bonding process for die bonding to a package, a wire for electrically connecting each pad of the sensor chip 1 and an electrode of the package by a bonding wire. A bonding process and a sealing process for hermetically sealing the package lid to the package may be sequentially performed. When a glass cover is required on the back side of the sensor chip 1, the glass substrate on which many covers are formed and the SOI wafer 100 are fixed by anodic bonding, and then separated into individual chips by a dicing process. do it.

以下、本実施形態の加速度センサの動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the acceleration sensor of the present embodiment will be described.

本実施形態の加速度センサは、センサチップ１に加速度が作用すると、加速度の方向および大きさに応じて重り部１２がフレーム部１１に対して相対的に変位し、結果的に撓み部１３が撓んでピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４の抵抗値が変化することになる。したがって、例えば、上述の入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤ間に外部電源から一定の直流電圧を印加して使用すればよく、センサチップ１にｘ軸方向の加速度がかかった場合には図１（ｂ）における左側のブリッジ回路Ｂｘの抵抗バランスが崩れて出力端子Ｘ１，Ｘ２間の電位差がｘ軸方向の加速度の大きさに応じて変化し、ｙ軸方向の加速度がかかった場合には図１（ｂ）における中央のブリッジ回路Ｂｙの抵抗バランスが崩れて出力端子Ｙ１，Ｙ２間の電位差がｙ軸方向の加速度の大きさに応じて変化し、ｚ軸方向の加速度がかかった場合には図１（ｂ）における右側のブリッジ回路Ｂｚの抵抗バランスが崩れて出力端子Ｚ１，Ｚ２間の電位差がｚ軸方向の加速度の大きさに応じて変化する。要するに、本実施形態の加速度センサは、各ブリッジ回路Ｂｘ〜Ｂｚそれぞれの出力電圧の変化を検出することにより、センサチップ１に作用したｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度を検出することができる。本実施形態では、各ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４それぞれが、フレーム部１１に対する重り部１２の変位により撓み部１３に生じるひずみによって抵抗率の変化するゲージ抵抗を構成している。   In the acceleration sensor of this embodiment, when acceleration acts on the sensor chip 1, the weight portion 12 is displaced relative to the frame portion 11 according to the direction and magnitude of the acceleration, and as a result, the bending portion 13 is bent. Thus, the resistance values of the piezo resistors Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, Rz11 to Rz14, and Rz21 to Rz24 change. Therefore, for example, a constant DC voltage may be applied from the external power supply between the input terminals VDD and GND described above, and when the acceleration in the x-axis direction is applied to the sensor chip 1 in FIG. When the resistance balance of the bridge circuit Bx on the left side is lost and the potential difference between the output terminals X1 and X2 changes according to the magnitude of the acceleration in the x-axis direction, and the acceleration in the y-axis direction is applied, FIG. When the resistance balance of the central bridge circuit By in the circuit is lost and the potential difference between the output terminals Y1 and Y2 changes according to the magnitude of the acceleration in the y-axis direction, and the acceleration in the z-axis direction is applied, FIG. The resistance balance of the right bridge circuit Bz in FIG. 3 is lost, and the potential difference between the output terminals Z1 and Z2 changes according to the magnitude of acceleration in the z-axis direction. In short, the acceleration sensor of the present embodiment detects the acceleration in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction that acted on the sensor chip 1 by detecting changes in the output voltages of the respective bridge circuits Bx to Bz. can do. In the present embodiment, each of the piezoresistors Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, Rz11 to Rz14, Rz21 to Rz24 has a gauge resistance whose resistivity changes due to strain generated in the flexible portion 13 due to the displacement of the weight portion 12 with respect to the frame portion 11. Is configured.

ここにおいて、センサチップ１にｘ軸の正方向（＋方向）の加速度がかかった場合、ｙ軸の正方向（＋方向）の加速度がかかった場合、ｚ軸の正方向（＋方向）の加速度がかかった場合それぞれについて、各ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４，Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４それぞれの受ける応力を図１（ｃ）に示す。ただし、図１（ｃ）では、受ける応力が引張応力であるピエゾ抵抗の欄には「＋」、受ける応力が圧縮応力であるピエゾ抵抗の欄には「−」、応力を受けないピエゾ抵抗の欄には「０」を記してある。   Here, when acceleration in the positive direction (+ direction) of the x axis is applied to the sensor chip 1, acceleration in the positive direction (+ direction) of the y axis is applied, and acceleration in the positive direction (+ direction) of the z axis is applied. FIG. 1C shows the stress received by each of the piezoresistors Rx1 to Rx4, Ry1 to Ry4, Rz11 to Rz14, and Rz21 to Rz24. However, in FIG. 1C, “+” is given in the column of piezoresistance where the stress received is tensile stress, “−” is shown in the column of piezoresistance where the stress received is compressive stress, The column is marked with “0”.

ところで、本実施形態の加速度センサは、図８〜図１１で説明した従来例と略同じ構成であって、図１（ｂ），（ｃ）から分かるように、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度を独立且つ同時に検出することができるものであり、ｚ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路Ｂｚおよびその構成要素であるピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４の配置に特徴がある。   By the way, the acceleration sensor of the present embodiment has substantially the same configuration as the conventional example described in FIGS. 8 to 11, and as can be seen from FIGS. 1B and 1C, the x-axis direction, the y-axis direction, Each of the accelerations in the z-axis direction can be detected independently and simultaneously, and the bridge circuit Bz that detects the acceleration in the z-axis direction and the arrangement of the piezo resistors Rz11 to Rz14 and Rz21 to Rz24 that are constituent elements thereof are characteristic. is there.

図１（ａ）〜（ｃ）および上述の説明から分かるように、本実施形態の加速度センサでは、ｚ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路Ｂｚについて見れば、重り部１２のコア部１２ａ近傍において撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ２２，Ｒｚ２３と撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２４との数が同数（２つずつ）となり、フレーム部１１近傍において撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４と撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ１２，Ｒｚ１３との数が同数（２つずつ）となっている。   As can be seen from FIGS. 1A to 1C and the above description, in the acceleration sensor of this embodiment, in the bridge circuit Bz that detects acceleration in the z-axis direction, in the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12. The number of piezoresistors Rz22, Rz23 arranged along the longitudinal direction of the bent portion 13 and the piezoresistors Rz21, Rz24 arranged along the width direction of the bent portion 13 are the same (two each), and the frame portion 11 In the vicinity, the number of piezo resistors Rz11 and Rz14 arranged along the longitudinal direction of the bent portion 13 and the number of piezo resistors Rz12 and Rz13 arranged along the width direction of the bent portion 13 are the same number (two each). Yes.

また、ブリッジ回路Ｂｚは、８つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４，Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４およびこれらを接続する配線によって構成されているが、センサチップ１のフレーム部１１近傍に配置された４つのピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４に着目すれば、センサチップ１の厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４が一方の対辺上に存在し、ピエゾ抵抗Ｒｚ１２，Ｒｚ１３が他方の対辺上に存在するように配線によって接続してある。ここで、ピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４のみをブリッジ接続した第１の仮想ブリッジ回路では、正のオフセット電圧変動特性を有する。   The bridge circuit Bz is configured by eight piezoresistors Rz11 to Rz14, Rz21 to Rz24 and wirings connecting them, but four piezoresistors Rz11 to Rz14 arranged in the vicinity of the frame portion 11 of the sensor chip 1. Paying attention to the above, the same piezoresistors Rz11 and Rz14 in the increasing / decreasing direction due to the acceleration in the thickness direction of the sensor chip 1 exist on one opposite side, and the piezoresistors Rz12 and Rz13 exist on the other opposite side. Are connected by wiring. Here, the first virtual bridge circuit in which only the piezo resistors Rz11 to Rz14 are bridge-connected has a positive offset voltage fluctuation characteristic.

一方、センサチップ１の重り部１２のコア部１２ａ近傍に配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４について着目すれば、センサチップ１の厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じピエゾ抵抗Ｒｚ２１，Ｒｚ２４が一方の対辺上に存在し、ピエゾ抵抗Ｒｚ２２，Ｒｚ２３が他方の対辺上に存在するように配線によって接続してある。ここで、ピエゾ抵抗Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４のみをブリッジ接続した第２の仮想ブリッジ回路では、負のオフセット電圧変動特性を有する。要するに、第１の仮想ブリッジ回路と第２の仮想ブリッジ回路とでオフセット電圧変動特性の正負が逆になる。   On the other hand, if attention is paid to the piezoresistors Rz21 to Rz24 disposed in the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12 of the sensor chip 1, the piezoresistors Rz21 having the same increase / decrease direction of the resistance value due to the acceleration in the thickness direction of the sensor chip 1 Rz24 exists on one opposite side, and piezoresistors Rz22 and Rz23 are connected by wiring so as to exist on the other opposite side. Here, the second virtual bridge circuit in which only the piezo resistors Rz21 to Rz24 are bridge-connected has a negative offset voltage fluctuation characteristic. In short, the sign of the offset voltage fluctuation characteristic is reversed between the first virtual bridge circuit and the second virtual bridge circuit.

また、ブリッジ回路Ｂｚの各辺それぞれについて着目すれば、ブリッジ回路Ｂｚの各辺それぞれに、センサチップ１への熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なる２つのゲージ抵抗が存在しており、各辺ごとに抵抗値の増減方向の異なる２つのゲージ抵抗が直列接続されている。具体的に説明すれば、ブリッジ回路Ｂｚの左上の辺では、フレーム部１１近傍で撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ１１とコア部１２ａ近傍で撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ２１とが直列接続され、ブリッジ回路Ｂｚの左下の辺では、フレーム部１１近傍で撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾＲｚ１３と重り部１２のコア部１２ａ近傍で撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾＲｚ２３とが直列接続され、ブリッジ回路Ｂｚの右上の辺では、フレーム部１１近傍で撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾＲｚ１２と重り部１２のコア部１２ａ近傍で撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾＲｚ２２とが直列接続され、ブリッジ回路Ｂｚの右下の辺では、フレーム部１１近傍で撓み部１３の長手方向に沿って配置されたピエゾＲｚ１４と重り部１２のコア部１２ａ近傍で撓み部１３の幅方向に沿って配置されたピエゾ抵抗Ｒｚ２４とが直列接続されている。なお、以下では説明の便宜上、ピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４、Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４をゲージ抵抗と称する。   Further, if attention is paid to each side of the bridge circuit Bz, there are two gauge resistors having different resistance increasing / decreasing directions due to thermal stress to the sensor chip 1 on each side of the bridge circuit Bz. Two gauge resistors having different resistance increasing / decreasing directions are connected in series for each side. More specifically, at the upper left side of the bridge circuit Bz, the piezoresistor Rz11 disposed along the longitudinal direction of the flexure 13 near the frame portion 11 and the width direction of the flexure 13 near the core portion 12a. The piezoresistor Rz21 arranged in series is connected in series, and in the lower left side of the bridge circuit Bz, the piezo Rz13 arranged in the vicinity of the frame portion 11 and along the width direction of the bending portion 13 and the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12 Are connected in series with the piezo Rz23 arranged along the longitudinal direction of the bent portion 13, and at the upper right side of the bridge circuit Bz, the piezo Rz12 arranged along the width direction of the bent portion 13 in the vicinity of the frame portion 11 and A piezo Rz22 arranged in the longitudinal direction of the bending portion 13 in the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12 is connected in series, and a frame is formed at the lower right side of the bridge circuit Bz. A piezo resistor Rz 14 disposed in the vicinity of the portion 11 along the longitudinal direction of the flexible portion 13 and a piezoresistor Rz 24 disposed in the vicinity of the core portion 12 a of the weight portion 12 along the width direction of the flexible portion 13 are connected in series. . Hereinafter, for convenience of explanation, the piezo resistors Rz11 to Rz14 and Rz21 to Rz24 are referred to as gauge resistors.

以上説明した本実施形態の加速度センサでは、ブリッジ回路Ｂｚについて見れば、フレーム部１１近傍において配置されたゲージ抵抗に関して、センサチップ１の厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在するとともに、重り部１２ａのコア部１２ａ近傍において配置されたゲージ抵抗に関して、センサチップ１の厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在し、且つ、各辺それぞれに、センサチップ１への熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が存在するように、８つのゲージ抵抗を接続してあるので、センサチップ１への熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減がブリッジ回路Ｂｚ全体で相殺されるから、ブリッジ回路Ｂｚのオフセット電圧の温度変動を抑制することができる。ここで、ブリッジ回路Ｂｚは、各辺それぞれにおいて、センサチップ１への熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が直列接続されているので、ブリッジ回路Ｂｚの各辺ごとに、センサチップ１への熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量を大きくすることが可能となり、ブリッジ回路Ｂｚのオフセット電圧の温度変動をより低減できる。具体的には、ブリッジ回路Ｂｚの構成要素である各ゲージ抵抗の抵抗値をＲ、熱応力による各ゲージ抵抗の抵抗値変化量をΔＲとし、配線の抵抗値を無視すれば、センサチップ１に熱応力がかかっていないときのブリッジ回路Ｂｚの各辺それぞれの抵抗値はＲ＋Ｒ＝２Ｒとなり、熱応力がかかったときのブリッジ回路Ｂｚの各辺それぞれの抵抗値は（Ｒ＋ΔＲ）＋（Ｒ−ΔＲ）＝２Ｒとなって熱応力によるゲージ抵抗の抵抗値変化量ΔＲの成分が全て相殺され、ブリッジ回路Ｂｚの出力電圧は、（２Ｒ）・（２Ｒ）−（２Ｒ）・（２Ｒ）＝０となる。   In the acceleration sensor according to the present embodiment described above, when viewed with respect to the bridge circuit Bz, the gauge resistance arranged in the vicinity of the frame portion 11 has the same gauge resistance in the increasing / decreasing direction due to the acceleration in the thickness direction of the sensor chip 1. Exists on the opposite side, and the gauge resistance arranged in the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12a has the same gauge resistance on the opposite side in the increasing / decreasing direction due to the acceleration in the thickness direction of the sensor chip 1. In addition, since eight gauge resistors are connected to each side so that there are different gauge resistances in the direction in which the resistance value increases or decreases due to the thermal stress to the sensor chip 1, Since the increase / decrease of the resistance value of the gauge resistance due to the stress is canceled by the entire bridge circuit Bz, the offset voltage of the bridge circuit Bz It can be suppressed temperature fluctuations. Here, since the bridge circuit Bz is connected in series with gauge resistances having different resistance increasing / decreasing directions due to thermal stress applied to the sensor chip 1 on each side, a sensor is provided for each side of the bridge circuit Bz. It is possible to increase the amount of offset with respect to the increase / decrease in the resistance value of the gauge resistance caused by the thermal stress on the chip 1, and the temperature variation of the offset voltage of the bridge circuit Bz can be further reduced. Specifically, if the resistance value of each gauge resistor, which is a component of the bridge circuit Bz, is R, the change in resistance value of each gauge resistor due to thermal stress is ΔR, and the resistance value of the wiring is ignored, the sensor chip 1 is The resistance value of each side of the bridge circuit Bz when the thermal stress is not applied is R + R = 2R, and the resistance value of each side of the bridge circuit Bz when the thermal stress is applied is (R + ΔR) + (R−ΔR). ) = 2R, the components of the resistance change ΔR of the gauge resistance due to thermal stress are all canceled out, and the output voltage of the bridge circuit Bz is (2R) · (2R) − (2R) · (2R) = 0 Become.

なお、本実施形態では、各辺それぞれにおいてセンサチップ１への熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗を直列接続してあるが、並列接続してもよく、並列接続した場合にも、ブリッジ回路Ｂｚ全体としてゲージ抵抗の抵抗値変化量ΔＲの成分が全て相殺され出力電圧が０となる。ただし、各辺それぞれにおいてセンサチップ１への熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗を直列接続した構成の方が、並列接続した構成を採用する場合に比べて、ブリッジ回路Ｂｚの出力電圧を大きくすることができる。   In the present embodiment, the gauge resistors having different resistance increasing / decreasing directions due to the thermal stress applied to the sensor chip 1 are connected in series in each side, but may be connected in parallel or when connected in parallel. However, as a whole bridge circuit Bz, the resistance value change amount ΔR of the gauge resistance is all canceled out, and the output voltage becomes zero. However, the configuration in which the gauge resistors having different resistance increasing / decreasing directions due to the thermal stress applied to the sensor chip 1 on each side are connected in series is more effective than the configuration in which the bridge circuit Bz is used. The output voltage can be increased.

ところで、ブリッジ回路Ｂｚの構成要素である８つのゲージ抵抗（ピエゾ抵抗Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４、Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４）のセンサチップ１上での配置は図１（ａ）に示した例に限らず、例えば、図４〜図６のいずれかの配置を採用してもよい。   By the way, the arrangement on the sensor chip 1 of the eight gauge resistors (piezoresistors Rz11 to Rz14, Rz21 to Rz24) that are components of the bridge circuit Bz is not limited to the example shown in FIG. Any of the arrangements shown in FIGS. 4 to 6 may be adopted.

ただし、図１（ａ）に示したセンサチップ１のように、各撓み部１３ごとにフレーム部１１近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部１２のコア部１２ａ近傍に配置されるゲージ抵抗との向きが直交していれば、ブリッジ回路Ｂｚの同一辺に存在する２つのゲージ抵抗を同一の撓み部１３に配置されたゲージ抵抗とすることができるから、各撓み部１３ごとにフレーム部１１近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部１２のコア部１２ａ近傍に配置されるゲージ抵抗とをより短い配線で接続することが可能となり、図４〜図６のセンサチップ１のようにブリッジ回路Ｂｚの同一辺に存在するゲージ抵抗が互いに異なる撓み部１３に配置されている場合に比べて、配線長を短くすることができて配線の抵抗値を小さくすることが可能となり、配線の抵抗値がブリッジ回路Ｂｚの出力電圧に与える影響を低減することが可能となる。   However, as in the sensor chip 1 shown in FIG. 1A, the gauge resistance arranged in the vicinity of the frame part 11 and the gauge resistance arranged in the vicinity of the core part 12 a of the weight part 12 for each bending part 13. If the directions are orthogonal to each other, two gauge resistors existing on the same side of the bridge circuit Bz can be used as the gauge resistors arranged in the same bent portion 13, so that the vicinity of the frame portion 11 for each bent portion 13. It is possible to connect the gauge resistor disposed in the vicinity of the weight 12 and the gauge resistor disposed in the vicinity of the core portion 12a of the weight portion 12 with a shorter wiring, and the bridge circuit Bz of the sensor chip 1 in FIGS. Compared to the case where the gauge resistances existing on the same side are arranged in different bending portions 13, the wiring length can be shortened and the resistance value of the wiring can be reduced. There it is possible to reduce the effect on the output voltage of the bridge circuit Bz.

また、図１（ａ），図４〜図６のいずれのセンサチップ１においても、センサチップは、厚み方向に直交する面内において、フレーム部１１近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置とフレーム部１１との間の各距離が等距離に設定されるとともに、重り部１２のコア部１２ａ近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置と重り部１２のコア部１２ａとの間の各距離が等距離に設定されているので、前者の各距離が４つの撓み部１３で異なる場合や、後者の各距離が４つの撓み部１３で異なる場合に比べて、センサチップ１への熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。   Further, in any of the sensor chips 1 of FIGS. 1A and 4 to 6, the sensor chip has a center position and a frame portion of each gauge resistor in the vicinity of the frame portion 11 in a plane orthogonal to the thickness direction. 11 is set to be equidistant, and each distance between the center position of each gauge resistor near the core portion 12a of the weight portion 12 and the core portion 12a of the weight portion 12 is equal distance. Since it is set, the gauge resistance resulting from the thermal stress to the sensor chip 1 is different from the case where the former distances are different in the four flexures 13 and the case where the latter distances are different in the four flexures 13. It is possible to further increase the amount of offset with respect to the increase / decrease of the resistance value.

また、図１（ａ），図４〜図６のいずれのセンサチップ１も、センサチップ１の厚み方向に直交する面内（つまり、ｘ軸とｙ軸とで規定されるｘｙ平面内）でブリッジ回路Ｂｚを構成するゲージ抵抗がｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されているので、センサチップ１への熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。なお、ブリッジ回路Ｂｘを構成するピエゾ抵抗Ｒｚ１〜Ｒｘ４およびブリッジ回路Ｂｙを構成するピエゾ抵抗Ｒｙ１〜Ｒｙ４についてもｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されている。   Further, any of the sensor chips 1 in FIGS. 1A and 4 to 6 is in a plane orthogonal to the thickness direction of the sensor chip 1 (that is, in an xy plane defined by the x axis and the y axis). Since the gauge resistors constituting the bridge circuit Bz are arranged symmetrically with respect to the x axis and the y axis, the amount of offset against the increase / decrease in the resistance value of the gauge resistor due to the thermal stress to the sensor chip 1 can be increased. It becomes possible. The piezo resistors Rz1 to Rx4 constituting the bridge circuit Bx and the piezo resistors Ry1 to Ry4 constituting the bridge circuit By are also arranged symmetrically with respect to the x axis and the y axis.

また、センサチップ１は、ブリッジ回路Ｂｚを構成するゲージ抵抗を接続する配線（図示せず）のうち４つの撓み部１３に形成される配線が、ｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されており、配線に起因した熱応力の分布をｘ軸対称且つｙ軸対称とすることが可能となるので、配線がｘ軸に対して非対称に配置されるとともにｙ軸に対して非対称に配置されている場合に比べて、配線に起因した熱応力によるオフセット電圧の変動を抑制することができる。   In the sensor chip 1, the wirings formed in the four bent portions 13 among the wirings (not shown) for connecting the gauge resistors constituting the bridge circuit Bz are arranged symmetrically in the x axis and in the y axis. Since the distribution of the thermal stress caused by the wiring can be symmetric with respect to the x axis and the y axis, the wiring is arranged asymmetrically with respect to the x axis and asymmetrically with respect to the y axis. Compared to the case, the fluctuation of the offset voltage due to the thermal stress caused by the wiring can be suppressed.

（実施形態２）
本実施形態の加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであり、図１（ａ）において撓み部１３の長手方向に沿って配置されて各ピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３が、図７に示すように、それぞれ複数（図示例では、２つ）のピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３に分割され、各撓み部１３において配線１５の一部により接続されている点（言い換えれば、実施形態１において撓み部１３の長手方向に沿って配置されていた各ゲージ抵抗それぞれを複数のピエゾ抵抗により構成している点）が相違する。なお、図７では、ピエゾ抵抗Ｒｘ１〜Ｒｘ４，Ｒｙ１〜Ｒｙ４の図示は省略してある。また、他の構成は実施形態１と同じなので説明を省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, Rz23 arranged along the longitudinal direction of the bending portion 13 in FIG. 7, each is divided into a plurality (two in the illustrated example) of piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, and Rz23, and each of the flexures 13 is connected by a part of the wiring 15 (in other words, The difference is that each gauge resistance arranged along the longitudinal direction of the flexure 13 in the first embodiment is constituted by a plurality of piezoresistors. In FIG. 7, the piezo resistors Rx1 to Rx4 and Ry1 to Ry4 are not shown. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

図７に示した個々のピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３は長手方向の寸法が図１（ａ）に示したピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３の半分の寸法に設定してあり、ブリッジ回路Ｂｚの各辺の抵抗値は実施形態１と同じになっている。   Each of the piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, and Rz23 shown in FIG. 7 has a longitudinal dimension set to half that of the piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, and Rz23 shown in FIG. The resistance value of each side of the circuit Bz is the same as that of the first embodiment.

しかして、本実施形態では、各撓み部１３それぞれの長手方向に沿って配置された各ピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３それぞれについて撓み部１３の長手方向に沿った長さを短くすることが可能となって、各ピエゾ抵抗Ｒｚ１１，Ｒｚ１４，Ｒｚ２２，Ｒｚ２３の応力分布範囲を狭めることが可能となるから、ブリッジ回路Ｂｚ全体として、センサチップ１への熱応力に起因したゲージ抵抗の抵抗値の増減分に対する相殺量をより大きくすることが可能となる。   Thus, in the present embodiment, the length along the longitudinal direction of the flexure 13 is shortened for each of the piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, Rz23 arranged along the longitudinal direction of each flexure 13. It becomes possible to narrow the stress distribution range of each of the piezoresistors Rz11, Rz14, Rz22, Rz23, so that the resistance value of the gauge resistance due to the thermal stress to the sensor chip 1 as the whole bridge circuit Bz. It is possible to increase the amount of offset against the increase / decrease.

なお、上記各実施形態では、重り部１２をコア部１２ａと４つの付随部１２ｂとで構成してあるが、コア部１２ａのみで重り部１２を構成してもよい。また、上記各実施形態では、ゲージ抵抗としてピエゾ抵抗を採用しているが、ゲージ抵抗としてカーボンナノチューブを採用してもよい。   In each of the above embodiments, the weight portion 12 is configured by the core portion 12a and the four associated portions 12b. However, the weight portion 12 may be configured by only the core portion 12a. In each of the above embodiments, a piezoresistor is adopted as the gauge resistance, but carbon nanotubes may be adopted as the gauge resistance.

実施形態１を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は回路図、（ｃ）は動作説明図である。Embodiment 1 is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is a circuit diagram, and (c) is an operation explanatory diagram. 同上におけるセンサチップの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the sensor chip in the same as the above. 同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method same as the above. 同上の他の構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other structural example same as the above. 同上の他の構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other structural example same as the above. 同上の他の構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other structural example same as the above. 実施形態２を示す概略平面図である。6 is a schematic plan view showing Embodiment 2. FIG. 従来例を示す一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows a prior art example. 同上を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the same as the above. 同上の回路図である。It is a circuit diagram same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

１ センサチップ
１１ フレーム部
１２ 重り部
１２ａ コア部
１２ｂ 付随部
１３ 撓み部
１４ スリット
Ｒｘ１〜Ｒｘ４ ピエゾ抵抗
Ｒｙ１〜Ｒｙ４ ピエゾ抵抗
Ｒｚ１１〜Ｒｚ１４ ピエゾ抵抗
Ｒｚ２１〜Ｒｚ２４ ピエゾ抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor chip 11 Frame part 12 Weight part 12a Core part 12b Associated part 13 Deflection part 14 Slit Rx1-Rx4 Piezoresistor Ry1-Ry4 Piezoresistor Rz11-Rz14 Piezoresistor Rz21-Rz24 Piezoresistor

Claims (7)

枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されたセンサチップを備え、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路を有する加速度センサであって、センサチップは、各撓み部それぞれの延長方向においてフレーム部近傍および重り部近傍それぞれにブリッジ回路の構成要素である平面視形状が細長の長方形状のゲージ抵抗が設けられ、フレーム部近傍および重り部近傍それぞれにおいて前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗と前記長方形状の長手方向を撓み部の幅方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗との数が同数であり、ブリッジ回路は、フレーム部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在するとともに、重り部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在し、且つ、各辺それぞれに、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が存在するように接続されてなり、センサチップは、各撓み部ごとにフレーム部近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部近傍に配置されるゲージ抵抗との向きが直交しており、ブリッジ回路の同一辺に存在するゲージ抵抗が同一の撓み部に配置されたゲージ抵抗であることを特徴とする加速度センサ。 A weight part disposed inside the frame-like frame part includes a sensor chip supported by the frame part so as to be swingable through four flexible parts extending from the weight part in four directions. a acceleration sensor having a bridge circuit for detecting the acceleration sensor chip, the components der Ru plan view shape is an elongated rectangular bridge circuit to a frame portion and near the weight portion near each in the extension direction of each of the flexures Jo of gauge resistors is provided, placed by the gauge resistor and the rectangular longitudinal form which coincides with the longitudinal direction of the body portion Te frame portion and near the weight portion near each odor wrinkles longitudinal direction of the rectangular the number of placement has been gauge resistors in a manner to match the width direction of the body portion Deflection direction is equal, the bridge circuit, the gauge resistors arranged in the frame section near The same gauge resistance in the increase / decrease direction due to the acceleration in the thickness direction exists on the opposite side, and the increase / decrease direction of the resistance value due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight portion The same gauge resistance is present on the opposite side, and each side is connected so that there is a different gauge resistance in the direction of increase or decrease in resistance value due to thermal stress to the sensor chip. The direction of the gauge resistance arranged in the vicinity of the frame part and the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight part is orthogonal to each bending part, and the gauge resistance existing on the same side of the bridge circuit is arranged in the same bending part. Accelerometer characterized by being a gauge resistance . 枠状のフレーム部の内側に配置される重り部が重り部から四方へ延長された４つの撓み部を介してフレーム部に揺動自在に支持されたセンサチップを備え、センサチップの厚み方向の加速度を検出するブリッジ回路を有する加速度センサであって、センサチップは、各撓み部それぞれの延長方向においてフレーム部近傍および重り部近傍それぞれにブリッジ回路の構成要素である平面視形状が細長の長方形状のゲージ抵抗が設けられ、フレーム部近傍および重り部近傍それぞれにおいて前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗と前記長方形状の長手方向を撓み部の幅方向に一致させる形で配置されたゲージ抵抗との数が同数であり、ブリッジ回路は、フレーム部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在するとともに、重り部近傍において配置されたゲージ抵抗に関して前記厚み方向の加速度に起因した抵抗値の増減方向の同じゲージ抵抗が対辺上に存在し、且つ、各辺それぞれに、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が存在するように接続されてなり、センサチップは、各撓み部ごとにフレーム部近傍に配置されるゲージ抵抗と重り部近傍に配置されるゲージ抵抗との向きが同じであり、ブリッジ回路の同一辺に存在するゲージ抵抗が互いに異なる撓み部に配置されたゲージ抵抗であることを特徴とする加速度センサ。 A weight part disposed inside the frame-like frame part includes a sensor chip supported by the frame part so as to be swingable through four flexible parts extending from the weight part in four directions. An acceleration sensor having a bridge circuit for detecting acceleration, wherein the sensor chip is an elongated rectangular shape in plan view, which is a component of the bridge circuit, in the vicinity of the frame portion and the weight portion in the extending direction of each flexure portion. Gauge resistance is provided, and in the vicinity of the frame portion and the weight portion, the gauge resistance is arranged so that the longitudinal direction of the rectangular shape coincides with the longitudinal direction of the flexible portion, and the longitudinal direction of the rectangular shape is the width of the flexible portion. The number of gauge resistors arranged to match the direction is the same, and the bridge circuit is a gauge resistor arranged near the frame. The same gauge resistance in the increase / decrease direction due to the acceleration in the thickness direction exists on the opposite side, and the increase / decrease direction of the resistance value due to the acceleration in the thickness direction with respect to the gauge resistance arranged in the vicinity of the weight portion the same gauge resistors are present on opposite sides of, and, in each of the sides, will increase or decrease direction different gauge resistors of the resistance value due to the thermal stress on the sensor chip is connected to exist, cell Nsachippu is orientation of the gauge resistors disposed near the gauge resistor and a weight portion disposed on the frame portion near each flexure is the same, arranged in the body portion deflection gauge resistors are different from each other be in the same side of the bridge circuit been acceleration sensor you being a gauge resistor. ブリッジ回路は、各辺それぞれにおいて、センサチップへの熱応力に起因した抵抗値の増減方向の異なるゲージ抵抗が直列接続されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加速度センサ。   3. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the bridge circuit is formed by connecting, in each side, gauge resistors having different resistance value increasing / decreasing directions caused by thermal stress applied to the sensor chip in series. センサチップは、前記厚み方向に直交する面内において、フレーム部近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置とフレーム部との間の各距離が等距離に設定されるとともに、重り部近傍の各ゲージ抵抗それぞれの中心位置と重り部との間の各距離が等距離に設定されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加速度センサ。   In the sensor chip, in the plane orthogonal to the thickness direction, each distance between the center position of each gauge resistor in the vicinity of the frame portion and the frame portion is set at an equal distance, and each gauge resistor in the vicinity of the weight portion. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein each distance between each center position and the weight portion is set at an equal distance. センサチップは、前記厚み方向に直交する面内において重り部の中心位置を原点とし互いに直交する方向をｘ軸およびｙ軸と規定するとき、ブリッジ回路を構成するゲージ抵抗がｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の加速度センサ。   In the sensor chip, when the center position of the weight portion is defined as the origin in the plane orthogonal to the thickness direction and the directions orthogonal to each other are defined as the x axis and the y axis, the gauge resistance constituting the bridge circuit is symmetric with respect to the x axis and the y axis. The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the acceleration sensor is arranged symmetrically. センサチップは、ブリッジ回路を構成するゲージ抵抗を接続する配線のうち撓み部に形成される配線が、ｘ軸対称且つｙ軸対称に配置されてなることを特徴とする請求項５記載の加速度センサ。   6. The acceleration sensor according to claim 5, wherein the sensor chip is configured such that wirings formed in a flexure portion among wirings connecting gauge resistors constituting a bridge circuit are arranged symmetrically in the x axis and in the y axis. . 前記長方形状の長手方向を撓み部の長手方向に沿って配置された各ゲージ抵抗は、それぞれ複数のゲージ抵抗に分割されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の加速度センサ。 Each gauge resistors arranged along the longitudinal direction of the body portion Deflection longitudinal direction of the rectangular shape, in any one of claims 1 to 6, characterized in that respectively divided into a plurality of gauge resistors The acceleration sensor described.
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