JP2021156718A - Strain sensor module, method for correcting offset, and program - Google Patents

Strain sensor module, method for correcting offset, and program Download PDF

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Abstract

To provide a strain sensor module, a method for correcting an offset, and a program that can precisely correct an offset of a detection signal output from a strain detection unit.SOLUTION: A strain sensor module 1 includes: a strain detection unit 11 forming a Wheatstone bridge circuit and having a first output transistor to a fourth output transistor M1r, M2r, M3r, and M4r, of which electron mobilities change according to the strain of a measurement target object, the strain detection unit outputting a detection signal according to the strain amount of the measurement target object; an offset correction unit 12 for correcting an offset of the detection signal output from the strain detection unit 11; a signal amplification unit 14 for amplifying the detection signal output from the strain detection unit 11; and a signal processing unit 16 for processing the detection signal output from the signal amplification unit 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、測定対象物に生じる歪を検出する歪センサモジュール、歪量に応じた検出信号のオフセットを補正するオフセット補正方法及びオフセット補正を実行させるプログラムに関する。 The present invention relates to a strain sensor module that detects distortion generated in a measurement object, an offset correction method that corrects an offset of a detection signal according to the amount of strain, and a program that executes offset correction.

従来、産業機器や橋桁等の構造物の摩耗劣化や異常診断のために動歪みの検出が行われてきた。具体的には、微小な歪み変化を高感度に検出するため、薄片状のシリコン基板に不純物を部分的にドープしてピエゾ抵抗を形成した歪検出素子や、金属薄膜をシリコン基板上に形成した歪検出素子が用いられている。これらの歪検出素子を測定対象物に接着して動歪みの検出が行われている。特許文献1及び2には、検出素子で構成されたブリッジ回路を歪の検出部に有するセンサ装置が開示されている。 Conventionally, dynamic strain has been detected for wear deterioration and abnormality diagnosis of structures such as industrial equipment and bridge girders. Specifically, in order to detect minute strain changes with high sensitivity, a strain detection element in which impurities are partially doped into a flaky silicon substrate to form a piezoresistive effect, or a metal thin film is formed on the silicon substrate. A strain detection element is used. Dynamic distortion is detected by adhering these strain detection elements to the object to be measured. Patent Documents 1 and 2 disclose a sensor device having a bridge circuit composed of detection elements in a distortion detection unit.

歪検出素子は、歪検出素子を構成する膜の膜応力や製造ばらつきを有するため、歪検出素子を構成するホイートストンブリッジ回路は、極めて高い確率で設計時に想定した出力電圧にならず、初期オフセットが発生する。初期オフセットを補正する方法として一般的に、ホイートストンブリッジ回路の抵抗値を調整する手法が利用される。 Since the strain detection element has film stress and manufacturing variation of the film constituting the strain detection element, the Wheatstone bridge circuit constituting the strain detection element does not have the output voltage assumed at the time of design with an extremely high probability, and the initial offset is set. appear. As a method of correcting the initial offset, a method of adjusting the resistance value of the Wheatstone bridge circuit is generally used.

特許文献1には、ブリッジ回路を構成する歪ゲージ抵抗体とは別途に設けられて拡散抵抗体、複数の配線及び複数のAlパッドで構成された調整用回路を用いてブリッジ回路を調整する半導体圧力センサのブリッジ回路調整方法が開示されている。 Patent Document 1 describes a semiconductor that is provided separately from the strain gauge resistor that constitutes the bridge circuit and that adjusts the bridge circuit by using an adjustment circuit that is composed of a diffusion resistor, a plurality of wirings, and a plurality of Al pads. A method for adjusting a bridge circuit of a pressure sensor is disclosed.

特開昭63−118629号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-118629 特開平8−327482号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-327482

特許文献1に開示された調整用回路は、予め定められた調整間隔及び調整範囲でしかブリッジ回路の抵抗値を補正することができないため、検出信号の補正精度に制限があるという問題を有している。 The adjustment circuit disclosed in Patent Document 1 has a problem that the correction accuracy of the detection signal is limited because the resistance value of the bridge circuit can be corrected only within a predetermined adjustment interval and adjustment range. ing.

本発明の目的は、歪検出部から出力される検出信号のオフセットを高精度に補正することができる歪センサモジュール、オフセット補正方法及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a distortion sensor module, an offset correction method, and a program capable of correcting the offset of a detection signal output from a distortion detection unit with high accuracy.

本発明の一態様による歪センサモジュールは、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタを有し、前記測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部と、前記歪検出部から出力される前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部と、前記歪検出部から出力される前記検出信号を増幅する信号増幅部と、前記信号増幅部から出力される前記検出信号を処理する信号処理部とを備える。 The strain sensor module according to one aspect of the present invention has four field effect transistors that form a Wheatstone bridge circuit and whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured, and corresponds to the amount of strain of the object to be measured. A distortion detection unit that outputs the detection signal, an offset correction unit that corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit, and a signal amplification unit that amplifies the detection signal output from the distortion detection unit. A signal processing unit that processes the detection signal output from the signal amplification unit is provided.

また、本発明の一態様によるオフセット補正方法は、測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部の前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正方法であって、ホイートストンブリッジ回路を構成し前記測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタのうちの電源側に配置された2個の電界効果トランジスタの閾値電圧を調整し、前記4個の電界効果トランジスタのうちの基準電位側に配置された残余の電界効果トランジスタのそれぞれに電流が流れない基準状態に前記2個の電界効果トランジスタを設定し、前記残余の電界効果トランジスタのうちの一方の閾値電圧を制御して該一方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、前記残余の電界効果トランジスタのうちの他方の閾値電圧を制御して該他方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、前記2個の電界効果トランジスタのうちの一方の閾値電圧を制御して該一方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、前記2個の電界効果トランジスタのうちの他方の閾値電圧を制御して該他方の電界効果トランジスタ予め定められた状態に設定する。 Further, the offset correction method according to one aspect of the present invention is an offset correction method for correcting the offset of the detection signal of the distortion detection unit that outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured. The threshold voltage of the two electric field effect transistors arranged on the power supply side of the four electric field effect transistors whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured is adjusted to adjust the threshold voltage of the four electric field effect transistors. The two electric field effect transistors are set in a reference state in which no current flows through each of the residual electric field effect transistors arranged on the reference potential side of the effect transistors, and the threshold value of one of the residual electric field effect transistors is set. The voltage is controlled to set one of the electric field effect transistors to a predetermined state, and the threshold voltage of the other of the remaining electric field effect transistors is controlled to set the other electric field effect transistor to a predetermined state. Is set to, and the threshold voltage of one of the two electric field effect transistors is controlled to set the electric field effect transistor of the one to a predetermined state, and the other of the two electric field effect transistors is set to. The threshold voltage is controlled to set the other electric field effect transistor to a predetermined state.

また、本発明の一態様によるプログラムは、コンピュータを、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタを有し、前記測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部から出力される前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部、前記歪検出部で検出された前記検出信号を増幅する信号増幅部、及び前記信号増幅部から入力される前記検出信号を処理する信号処理部として機能させ、上記本発明のオフセット補正方法を前記オフセット補正部に実行させる。 Further, the program according to one aspect of the present invention comprises a computer having four field effect transistors that constitute a Wheatston bridge circuit and whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured, and the strain of the object to be measured. An offset correction unit that corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit that outputs a detection signal according to the amount, a signal amplification unit that amplifies the detection signal detected by the distortion detection unit, and the signal amplification unit. It functions as a signal processing unit that processes the detection signal input from the unit, and causes the offset correction unit to execute the offset correction method of the present invention.

本発明の各態様によれば、歪検出部から出力される検出信号のオフセットを高精度に補正することができる。 According to each aspect of the present invention, the offset of the detection signal output from the distortion detection unit can be corrected with high accuracy.

本発明の第1実施形態による歪センサモジュールの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールの概略構成を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely the schematic structure of the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに備えられたオフセット補正部の要部の回路図である。It is a circuit diagram of the main part of the offset correction part provided in the distortion sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに備えられた歪検出部の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに備えられた歪検出部に設けられた出力トランジスタ及び書込素子の要部の平面図である。It is a top view of the main part of the output transistor and the writing element provided in the distortion detection part provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに設けられた書込素子の断面図である。It is sectional drawing of the writing element provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに設けられ得た出力トランジスタの断面図である。It is sectional drawing of the output transistor which could be provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図(その2)である。It is a figure (the 2) which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに備えられた第一から第四出力トランジスタのIV特性の一例を模式的に示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows typically an example of the IV characteristic of the 1st to 4th output transistors provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールに備えられた第一から第四出力トランジスタのIV特性の一例を模式的に示す図(その2)である。It is a figure (2) which shows typically an example of the IV characteristic of the 1st to 4th output transistors provided in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールにおけるオフセット補正及び歪誤検知の原理を説明するための図(その1)である。It is a figure (the 1) for demonstrating the principle of offset correction and distortion erroneous detection in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールにおけるオフセット補正及び歪誤検知の原理を説明するための図(その2)である。It is a figure (No. 2) for demonstrating the principle of offset correction and distortion erroneous detection in the strain sensor module according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における出力電圧の設定処理の一例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of the setting process of the output voltage in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第1の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 1st adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第2の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 2nd adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における確認処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the confirmation process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第3の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 3rd adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第4の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 4th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における確認処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the confirmation process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第5の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 5th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第6の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 6th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における確認処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the confirmation process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第7の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 7th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第8の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 8th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における確認処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the confirmation process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による歪センサモジュールのオフセット補正方法における第9の調整処理での歪検出部及びスイッチ群の接続状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection state of the distortion detection part and the switch group in the 9th adjustment process in the offset correction method of the distortion sensor module by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例1による歪センサモジュールに備えられた歪検出部の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 1 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例2による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 2 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例3による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 3 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例4による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 4 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例5による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 5 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例6による歪センサモジュールに備えられた歪検出部に設けられた出力トランジスタ及び書込素子の要部の平面図である。It is a top view of the main part of the output transistor and the writing element provided in the distortion detection part provided in the distortion sensor module by the modification 6 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例6による歪センサモジュールに設けられた歪検出部の概略構成を示す平面及び断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the plane and the cross section which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 6 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による歪センサモジュールに備えられた歪検出部の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure of the distortion detection part provided in the strain sensor module by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形例2による歪センサモジュールに備えられた歪検出部の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the schematic structure of the strain detection part provided in the strain sensor module by the modification 2 of the 2nd Embodiment of this invention.

〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態による歪センサモジュール、オフセット補正方法及びプログラムについて図1から図35を用いて説明する。まず、本実施形態による歪センサモジュール1の概略構成について図1から図8を用いて説明する。本実施形態による歪センサモジュール1は、例えば接着剤などによって測定対象物に接着して固定されて使用される。
[First Embodiment]
The strain sensor module, the offset correction method, and the program according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 35. First, the schematic configuration of the strain sensor module 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8. The strain sensor module 1 according to the present embodiment is used by being adhered to and fixed to an object to be measured with, for example, an adhesive.

図1に示すように、本実施形態による歪センサモジュール1は、測定対象物(不図示)の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部11と、歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部12とを備えている。オフセット補正部12は、歪検出部11が歪を正常に検出しているか否かを検知する歪誤検知部13を有している。また、歪センサモジュール1は、歪検出部11から出力される検出信号を増幅する信号増幅部14と、信号増幅部14から出力される検出信号を処理する信号処理部16とを備えている。さらに、歪センサモジュール1は、オフセット補正部12におけるオフセット補正動作モード及び歪誤検知部13による歪の誤検知動作モード(以下、「歪誤検知動作モード」と略記する場合がある)の一方を選択するモード選択部15を備えている。 As shown in FIG. 1, the strain sensor module 1 according to the present embodiment has a strain detection unit 11 that outputs a detection signal according to the amount of strain of a measurement object (not shown), and a detection unit 11 that outputs a detection signal. It is provided with an offset correction unit 12 that corrects the offset of the signal. The offset correction unit 12 has a distortion error detection unit 13 that detects whether or not the strain detection unit 11 normally detects distortion. Further, the distortion sensor module 1 includes a signal amplification unit 14 that amplifies the detection signal output from the distortion detection unit 11, and a signal processing unit 16 that processes the detection signal output from the signal amplification unit 14. Further, the strain sensor module 1 has one of an offset correction operation mode in the offset correction unit 12 and a distortion false detection operation mode by the distortion false detection unit 13 (hereinafter, may be abbreviated as “distortion false detection operation mode”). A mode selection unit 15 for selection is provided.

詳細は後述するが、モード選択部15は、種々の信号及び電圧(図1では「IN」と表記されている)が入力されるように構成されている。モード選択部15には、オフセット補正部12が接続されている。これにより、モード選択部15から出力される種々の信号がオフセット補正部12に入力されることができる。 Although the details will be described later, the mode selection unit 15 is configured to input various signals and voltages (denoted as “IN” in FIG. 1). An offset correction unit 12 is connected to the mode selection unit 15. As a result, various signals output from the mode selection unit 15 can be input to the offset correction unit 12.

オフセット補正部12は、モード選択部15の他に、歪検出部11及び信号処理部16に接続されている。これにより、オフセット補正部12には、歪検出部11で検出された歪量に応じた検出信号が入力されることができる。オフセット補正部12は、歪検出部11から入力される検出信号を用いて、当該検出信号のオフセットを補正するオフセット補正動作と、歪検出部11が歪を正常に検出しているか否かの歪誤検知動作とを実行するように構成されている。オフセット補正部12は、モード選択部15から入力される制御信号に制御されて、オフセット補正動作及び歪誤検知動作のいずれか一方を実行するように構成されている。オフセット補正部12は、歪検出部11から入力される検出信号に所定の演算処理(詳細は後述)を施して信号処理部16に出力するように構成されている。 The offset correction unit 12 is connected to the distortion detection unit 11 and the signal processing unit 16 in addition to the mode selection unit 15. As a result, a detection signal corresponding to the amount of distortion detected by the distortion detection unit 11 can be input to the offset correction unit 12. The offset correction unit 12 uses the detection signal input from the distortion detection unit 11 to perform an offset correction operation for correcting the offset of the detection signal, and distortion of whether or not the distortion detection unit 11 normally detects the distortion. It is configured to perform false positive actions. The offset correction unit 12 is controlled by a control signal input from the mode selection unit 15 and is configured to execute either an offset correction operation or a distortion error detection operation. The offset correction unit 12 is configured to perform predetermined arithmetic processing (details will be described later) on the detection signal input from the distortion detection unit 11 and output it to the signal processing unit 16.

信号増幅部14は、歪検出部11及び信号処理部16に接続されている。これにより、信号増幅部14には、歪検出部11で検出された歪量に応じた検出信号が入力されることができる。信号増幅部14は、歪検出部11から入力される検出信号に所定の演算処理及び増幅処理(詳細は後述)を施し、歪検出部11で検出された歪量に応じた出力信号を信号処理部16に入力するように構成されている。 The signal amplification unit 14 is connected to the distortion detection unit 11 and the signal processing unit 16. As a result, a detection signal corresponding to the amount of distortion detected by the distortion detection unit 11 can be input to the signal amplification unit 14. The signal amplification unit 14 performs predetermined arithmetic processing and amplification processing (details will be described later) on the detection signal input from the distortion detection unit 11, and signals the output signal according to the amount of distortion detected by the distortion detection unit 11. It is configured to be input to the unit 16.

信号処理部16は、オフセット補正部12から出力されるアナログの出力信号をデジタルの出力信号OUT1に変換して外部に出力するように構成されている。また、信号処理部16は、信号増幅部14から出力されるアナログの出力信号をデジタルの出力信号OUT2に変換して外部に出力するように構成されている。出力信号OUT1には、歪検出部11が検出した歪が正常な歪であるか正常でない異常な歪であるのかを示す情報が含まれている。出力信号OUT2には、歪検出部11が検出した歪の量(以下、「歪量」と称する場合がある)の情報が含まれている。詳細は後述するが、歪センサモジュール1に接続されている外部装置は、歪センサモジュール1から出力される出力信号OUT1,OUT2に基づいて、測定対象物に生じている歪を正常に検出しているのか、あるいは歪検出部11に生じている経年変化などによって歪を正常に検出していないのかを判定できる。 The signal processing unit 16 is configured to convert the analog output signal output from the offset correction unit 12 into a digital output signal OUT1 and output it to the outside. Further, the signal processing unit 16 is configured to convert the analog output signal output from the signal amplification unit 14 into a digital output signal OUT2 and output it to the outside. The output signal OUT1 contains information indicating whether the distortion detected by the distortion detection unit 11 is a normal distortion or an abnormal distortion that is not normal. The output signal OUT2 contains information on the amount of distortion detected by the distortion detection unit 11 (hereinafter, may be referred to as “distortion amount”). Although the details will be described later, the external device connected to the strain sensor module 1 normally detects the strain occurring in the measurement object based on the output signals OUT1 and OUT2 output from the strain sensor module 1. It can be determined whether or not the strain is normally detected due to the secular change occurring in the strain detection unit 11.

次に、歪センサモジュール1に備えられた各構成要素の具体的な構成について図2及び図3を用いて説明する。
図2に示すように、モード選択部15には、電源電圧VDDと、パルス電圧VPPと、クロック信号SCLKと、データ信号DATAとが所定の外部装置から入力される。モード選択部15は、歪センサモジュールを統括的に制御する制御部(不図示)から入力されるクロック信号SCLKに同期して動作するように構成されている。モード選択部15は、オフセット補正部12で用いられる比較信号Sc(詳細は後述)を所定の外部装置から入力される電源電圧VDDを用いて生成してオフセット補正部12に出力するように構成されている。また、モード選択部15は、所定の外部装置から入力される電源電圧VDD及びパルス電圧VPPを歪検出部11に出力するように構成されている。さらに、モード選択部15には、テストモードに関するデータ信号DATAが入力されるように構成されている。
Next, a specific configuration of each component provided in the strain sensor module 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
As shown in FIG. 2, the power supply voltage VDD, the pulse voltage VPP, the clock signal SCLK, and the data signal DATA are input to the mode selection unit 15 from a predetermined external device. The mode selection unit 15 is configured to operate in synchronization with the clock signal SCLK input from the control unit (not shown) that collectively controls the distortion sensor module. The mode selection unit 15 is configured to generate a comparison signal Sc (details will be described later) used in the offset correction unit 12 using a power supply voltage VDD input from a predetermined external device and output it to the offset correction unit 12. ing. Further, the mode selection unit 15 is configured to output the power supply voltage VDD and the pulse voltage VPP input from a predetermined external device to the distortion detection unit 11. Further, the mode selection unit 15 is configured to input a data signal DATA related to the test mode.

図2に示すように、オフセット補正部12は、歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを補正する際に歪検出部11に入力される電流を生成するカレントミラー回路(電流源の一例)121を有している。オフセット補正部12は、直流電流を生成可能であればカレントミラー回路121以外の構成の電流源を有していてもよい。カレントミラー回路121は、外部から入力される直流の基準電流IREFを用いて、直流電流を生成するように構成されている。カレントミラー回路121は、歪検出部11に接続された2個の出力端子を有している。カレントミラー回路121は、基準電流IREFに基づいて生成した所定の電流値の直流電流を2個の出力端子からそれぞれ出力できるように構成されている。また、カレントミラー回路121は、一方の出力端子から直流電流を出力して他方の出力端子から直流電流を出力しなかったり、他方の出力端子から直流電流を出力して一方の出力端子から直流電流を出力しなかったりすることができように構成されている。また、カレントミラー回路121は、一方の出力端子から出力する直流電流の電流値を変更することができ、他方の出力端子から出力する直流電流の電流値を変更することができるように構成されている。 As shown in FIG. 2, the offset correction unit 12 is a current mirror circuit (an example of a current source) that generates a current input to the distortion detection unit 11 when correcting the offset of the detection signal output from the distortion detection unit 11. ) 121. The offset correction unit 12 may have a current source having a configuration other than the current mirror circuit 121 as long as it can generate a direct current. The current mirror circuit 121 is configured to generate a direct current by using a direct current reference current IREF input from the outside. The current mirror circuit 121 has two output terminals connected to the distortion detection unit 11. The current mirror circuit 121 is configured so that a direct current having a predetermined current value generated based on the reference current IREF can be output from each of the two output terminals. Further, the current mirror circuit 121 outputs a direct current from one output terminal and does not output a direct current from the other output terminal, or outputs a direct current from the other output terminal and outputs a direct current from one output terminal. It is configured so that it can not output. Further, the current mirror circuit 121 is configured so that the current value of the direct current output from one output terminal can be changed and the current value of the direct current output from the other output terminal can be changed. There is.

図2及び図3に示すように、オフセット補正部12は、歪検出部11から検出信号として出力される第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2を加算する加算器123を有している。加算器123は、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2を加算した加算出力信号Saを出力するように構成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the offset correction unit 12 has an adder 123 that adds the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 output as detection signals from the distortion detection unit 11. The adder 123 is configured to output an addition output signal Sa obtained by adding the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2.

オフセット補正部12は、加算器123から出力された加算出力信号Saと、加算出力信号Saの電圧を分圧した分圧信号Sdiとのいずれか一方を、モード選択部15から出力される制御信号Smcに基づいて選択する信号選択部124(図3参照)を有している。さらに、図3に示すように、オフセット補正部12は、信号選択部124から出力される選択出力信号Ssと、モード選択部15から出力される比較信号Scとの差分を算出する差動増幅部125を有している。 The offset correction unit 12 is a control signal output from the mode selection unit 15 for either the addition output signal Sa output from the adder 123 or the voltage division signal Sdi obtained by dividing the voltage of the addition output signal Sa. It has a signal selection unit 124 (see FIG. 3) that selects based on Smc. Further, as shown in FIG. 3, the offset correction unit 12 is a differential amplification unit that calculates the difference between the selection output signal Ss output from the signal selection unit 124 and the comparison signal Sc output from the mode selection unit 15. It has 125.

図3に示すように、信号選択部124は、スイッチ124aと、抵抗素子R1,R2とを有している。スイッチ124aは、2入力1出力の構成を有している。抵抗素子R1及び抵抗素子R2は、スイッチ124aの一方の入力端子と基準電位端子(グランド端子)との間に直列に接続されている。抵抗素子R1の一端子は、スイッチ124aの一方の入力端子及び加算器123の出力端子に接続されている。抵抗素子R1の他端子は、抵抗素子R2の一端子及びスイッチ124aの他方の入力端子に接続されている。抵抗素子R2の他端子は、基準電位端子に接続されている。スイッチ124aの出力端子は、差動増幅部125に接続されている。 As shown in FIG. 3, the signal selection unit 124 includes a switch 124a and resistance elements R1 and R2. The switch 124a has a two-input, one-output configuration. The resistance element R1 and the resistance element R2 are connected in series between one input terminal of the switch 124a and a reference potential terminal (ground terminal). One terminal of the resistance element R1 is connected to one input terminal of the switch 124a and an output terminal of the adder 123. The other terminals of the resistance element R1 are connected to one terminal of the resistance element R2 and the other input terminal of the switch 124a. The other terminals of the resistance element R2 are connected to the reference potential terminal. The output terminal of the switch 124a is connected to the differential amplification unit 125.

図3に示すように、差動増幅部125は、増幅器125aと、抵抗素子R3,R4,R5,R6とを有している。増幅器125aは、例えばオペアンプで構成されている。抵抗素子R3の一端子は、モード選択部15の比較信号Scが出力される信号出力端子(図3では不図示)に接続されている。抵抗素子R3の他端子は、増幅器125aの非反転入力端子(+)及び抵抗素子R5一端子に接続されている。抵抗素子R5の他端子は、基準電位端子(グランド端子)に接続されている。抵抗素子R4の一端子はスイッチ124aの出力端子に接続されている。抵抗素子R4の他端子は、増幅器125aの反転入力端子(−)及び抵抗素子R6の一端子に接続されている。抵抗素子R6の他端子は、増幅器125aの出力端子に接続されている。 As shown in FIG. 3, the differential amplification unit 125 includes an amplifier 125a and resistance elements R3, R4, R5, and R6. The amplifier 125a is composed of, for example, an operational amplifier. One terminal of the resistance element R3 is connected to a signal output terminal (not shown in FIG. 3) from which the comparison signal Sc of the mode selection unit 15 is output. The other terminals of the resistance element R3 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 125a and one terminal of the resistance element R5. The other terminals of the resistance element R5 are connected to the reference potential terminal (ground terminal). One terminal of the resistance element R4 is connected to the output terminal of the switch 124a. The other terminals of the resistance element R4 are connected to the inverting input terminal (−) of the amplifier 125a and one terminal of the resistance element R6. The other terminal of the resistance element R6 is connected to the output terminal of the amplifier 125a.

差動増幅部125は、モード選択部15の信号出力端子から出力される比較信号Scの電圧を抵抗素子R3及び抵抗素子R5で抵抗分圧した電圧から信号選択部124から出力される電圧を減算した電圧の出力信号SOUT1を出力する。 The differential amplification unit 125 subtracts the voltage output from the signal selection unit 124 from the voltage obtained by dividing the voltage of the comparison signal Sc output from the signal output terminal of the mode selection unit 15 by the resistance element R3 and the resistance element R5. The output signal SOUT1 of the voltage is output.

図2に戻って、信号増幅部14は、歪検出部11の出力端子に接続された差動増幅器141を有している。差動増幅器141の非反転入力端子(不図示)には、歪検出部11から出力される第一検出信号が入力され、差動増幅器141の反転入力端子(不図示)には、歪検出部11から出力される第二検出信号が入力される。差動増幅器141は、第一検出信号から第二検出信号を減算し、歪検出部11で検出された歪量に応じたアナログの出力信号SOUT2を信号処理部16に出力するように構成されている。歪センサモジュール1は、差動増幅器141で演算されて出力された出力信号SOUT2を歪検出部11が検出した歪量の情報を含む信号として用いるようになっている。 Returning to FIG. 2, the signal amplification unit 14 has a differential amplifier 141 connected to the output terminal of the distortion detection unit 11. The first detection signal output from the distortion detection unit 11 is input to the non-inverting input terminal (not shown) of the differential amplifier 141, and the distortion detection unit is input to the inverting input terminal (not shown) of the differential amplifier 141. The second detection signal output from 11 is input. The differential amplifier 141 is configured to subtract the second detection signal from the first detection signal and output the analog output signal SOUT2 corresponding to the amount of distortion detected by the distortion detection unit 11 to the signal processing unit 16. There is. The strain sensor module 1 uses the output signal SOUT2 calculated and output by the differential amplifier 141 as a signal including information on the amount of strain detected by the strain detection unit 11.

歪誤検知部13は、加算器123、信号選択部124及び差動増幅部125を有している。つまり、加算器123、信号選択部124及び差動増幅部125は、歪誤検知部13及びオフセット補正部12で共用されている。加算器123、信号選択部124及び差動増幅部125は、モード選択部15によって制御されて信号選択部124に設けられたスイッチ124aが切り替えられることにより、オフセット補正部12として機能したり歪誤検知部13として機能したりする。加算器123、信号選択部124及び差動増幅部125は、スイッチ124aの一方の入力端子が出力端子に接続されることによって、検出信号のオフセットを補正するオフセット補正動作モードとなってオフセット補正部12の構成要素として機能する。一方、加算器123、信号選択部124及び差動増幅部125は、スイッチ124aの他方の入力端子が出力端子に接続されることによって、歪検出部11が歪を正常に検出しているか否かを検出する歪誤検知動作モードとなって歪誤検知部13の構成要素として機能する。 The distortion detection unit 13 includes an adder 123, a signal selection unit 124, and a differential amplification unit 125. That is, the adder 123, the signal selection unit 124, and the differential amplification unit 125 are shared by the distortion error detection unit 13 and the offset correction unit 12. The adder 123, the signal selection unit 124, and the differential amplification unit 125 function as the offset correction unit 12 or are distorted by being controlled by the mode selection unit 15 and switching the switch 124a provided in the signal selection unit 124. It functions as a detection unit 13. The adder 123, the signal selection unit 124, and the differential amplification unit 125 enter an offset correction operation mode for correcting the offset of the detection signal by connecting one input terminal of the switch 124a to the output terminal, and the offset correction unit It functions as a component of twelve. On the other hand, in the adder 123, the signal selection unit 124, and the differential amplification unit 125, whether or not the distortion detection unit 11 normally detects distortion by connecting the other input terminal of the switch 124a to the output terminal. The distortion / error detection operation mode for detecting the above is set and functions as a component of the distortion / error detection unit 13.

図2に示すように、信号処理部16は、アナログデジタル(AD)変換器161,162を有している。AD変換器161の入力端子は、オフセット補正部12の出力端子、すなわち増幅器125aの出力端子に接続されている。これにより、AD変換器161は、増幅器125aから出力されるアナログの出力信号SOUT1をデジタルの出力信号OUT1に変換して外部に出力することができる。AD変換器162の入力端子は、信号増幅部14の出力端子、すなわち差動増幅器141の出力端子に接続されている。これにより、AD変換器162は、差動増幅器141から出力されるアナログの出力信号SOUT2をデジタルの出力信号OUT2に変換して外部に出力することができる。 As shown in FIG. 2, the signal processing unit 16 has analog-to-digital (AD) converters 161, 162. The input terminal of the AD converter 161 is connected to the output terminal of the offset correction unit 12, that is, the output terminal of the amplifier 125a. As a result, the AD converter 161 can convert the analog output signal SOUT1 output from the amplifier 125a into a digital output signal OUT1 and output it to the outside. The input terminal of the AD converter 162 is connected to the output terminal of the signal amplification unit 14, that is, the output terminal of the differential amplifier 141. As a result, the AD converter 162 can convert the analog output signal SOUT2 output from the differential amplifier 141 into a digital output signal OUT2 and output it to the outside.

次に、歪検出部11の具体的な構成について図4から図7を用いて説明する。
図4に示すように、歪検出部11は、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する第一から第四出力トランジスタ(4個の電界効果トランジスタの一例)M1r,M2r,M3r,M4rを有している。第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rは、電源電圧VDDが出力される電源出力端子と基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)との間で直列に接続されている。第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rは、電源出力端子と基準電位端子(グランド端子)との間で直列に接続されている。第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rと、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rとは、電源出力端子と基準電位端子(グランド端子)との間で並列に接続されている。
Next, a specific configuration of the strain detection unit 11 will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
As shown in FIG. 4, the strain detection unit 11 constitutes a Wheatstone bridge circuit and has first to fourth output transistors whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured (an example of four field effect transistors). It has M1r, M2r, M3r, and M4r. The first output transistor M1r and the second output transistor M2r are connected in series between the power supply output terminal from which the power supply voltage VDD is output and the reference potential terminal (ground terminal) serving as the reference potential VSS. The third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r are connected in series between the power supply output terminal and the reference potential terminal (ground terminal). The first output transistor M1r and the second output transistor M2r, and the third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r are connected in parallel between the power supply output terminal and the reference potential terminal (ground terminal).

第一出力トランジスタM1rは、電源側に配置された2個の電界効果トランジスタのうちの一方の電界効果トランジスタに相当する。第三出力トランジスタM3rは、電源側に配置された2個の電界効果トランジスタのうちの他方の電界効果トランジスタに相当する。第二出力トランジスタM2rは、基準電位側に配置された残余の電界効果トランジスタのうちの一方の電界効果トランジスタに相当する。第四出力トランジスタM4rは、基準電位側に配置された残余の電界効果トランジスタのうちの他方の電界効果トランジスタに相当する。 The first output transistor M1r corresponds to one of the two field effect transistors arranged on the power supply side. The third output transistor M3r corresponds to the other field effect transistor of the two field effect transistors arranged on the power supply side. The second output transistor M2r corresponds to one of the remaining field effect transistors arranged on the reference potential side. The fourth output transistor M4r corresponds to the other field effect transistor of the residual field effect transistors arranged on the reference potential side.

第一出力トランジスタM1rは、電源出力端子に接続されたドレインDと、第二出力トランジスタM2rのドレインDに接続されたソースSを有している。第二出力トランジスタM2rは、基準電位端子に接続されたソースSを有している。第三出力トランジスタM3rは、電源出力端子に接続されたドレインDと、第四出力トランジスタM4rのドレインDに接続されたソースSを有している。第四出力トランジスタM4rは、基準電位端子に接続されたソースSを有している。第一出力トランジスタM1rのドレインD及び第三出力トランジスタM3rのドレインDは接続されている。第二出力トランジスタM2rのソースS及び第四出力トランジスタM4rのソースSは接続されている。 The first output transistor M1r has a drain D connected to the power supply output terminal and a source S connected to the drain D of the second output transistor M2r. The second output transistor M2r has a source S connected to the reference potential terminal. The third output transistor M3r has a drain D connected to the power output terminal and a source S connected to the drain D of the fourth output transistor M4r. The fourth output transistor M4r has a source S connected to the reference potential terminal. The drain D of the first output transistor M1r and the drain D of the third output transistor M3r are connected. The source S of the second output transistor M2r and the source S of the fourth output transistor M4r are connected.

第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rはそれぞれ、フローティングゲートFGr及びコントロールゲートCGr(いずれも詳細は後述)を有している。第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rはそれぞれ、不揮発性記憶素子で構成されている。第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rはそれぞれ、MOSトランジスタ型の不揮発性記憶素子の構成を有している。 The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r each have a floating gate FGr and a control gate CGr (all of which will be described in detail later). The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r are each composed of a non-volatile storage element. The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r each have a configuration of a MOS transistor type non-volatile storage element.

詳細は後述するが、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rは、フローティングゲートFGrに蓄積する電荷の量を調整することによって閾値電圧を制御することができるようになっている。歪センサモジュール1は、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのそれぞれの閾値電圧を個別に制御することにより、歪検出部11から出力される検出信号(すなわち第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2)のオフセットを補正するようになっている。 Although the details will be described later, the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r control the threshold voltage by adjusting the amount of electric charge accumulated in the floating gate FGr. You can do it. The strain sensor module 1 is output from the distortion detection unit 11 by individually controlling the threshold voltages of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r. The offset of the detection signal (that is, the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2) is corrected.

第一出力トランジスタM1rのソースS及び第二出力トランジスタM2rのドレインDが接続された接続部は、第一検出信号Sd1が出力される出力部となる。第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rの当該接続部は、第一出力端子To1に接続されている。第一出力端子To1は、オフセット補正部12(図2参照)に設けられた加算器123(図2及び図3参照)の一方の入力端子に接続されている。このため、歪検出部11は、加算器123の一方の入力端子に第一出力端子To1を介して第一検出信号Sd1を入力するようになっている。 The connection portion to which the source S of the first output transistor M1r and the drain D of the second output transistor M2r are connected becomes an output portion to which the first detection signal Sd1 is output. The connection portions of the first output transistor M1r and the second output transistor M2r are connected to the first output terminal To1. The first output terminal To1 is connected to one input terminal of the adder 123 (see FIGS. 2 and 3) provided in the offset correction unit 12 (see FIG. 2). Therefore, the distortion detection unit 11 inputs the first detection signal Sd1 to one input terminal of the adder 123 via the first output terminal To1.

第三出力トランジスタM3rのソースS及び第四出力トランジスタM4rのドレインDが接続された接続部は、第二検出信号Sd2が出力される出力部となる。第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの当該接続部は、第二出力端子To2に接続されている。第二出力端子To2は、加算器123の他方の入力端子に接続されている。このため、歪検出部11は、加算器123の他方の入力端子に第二出力端子To2を介して第二検出信号Sd2を入力するようになっている。 The connection portion to which the source S of the third output transistor M3r and the drain D of the fourth output transistor M4r are connected becomes an output portion to which the second detection signal Sd2 is output. The connection portions of the third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r are connected to the second output terminal To2. The second output terminal To2 is connected to the other input terminal of the adder 123. Therefore, the distortion detection unit 11 inputs the second detection signal Sd2 to the other input terminal of the adder 123 via the second output terminal To2.

また、第一出力端子To1は、オフセット補正部12に設けられたカレントミラー回路121(図2参照)の一方の出力端子に接続されている。第二出力端子To2は、カレントミラー回路121の他方の出力端子に接続されている。詳細は後述するが、歪センサモジュール1は、歪検出部11から出力される検出信号のオフセット補正の際に、カレントミラー回路121で生成した直流電流を第一出力端子To1及び第二出力端子To2のそれぞれから個別に入力できる。 Further, the first output terminal To1 is connected to one output terminal of the current mirror circuit 121 (see FIG. 2) provided in the offset correction unit 12. The second output terminal To2 is connected to the other output terminal of the current mirror circuit 121. Although the details will be described later, the strain sensor module 1 uses the direct current generated by the current mirror circuit 121 at the time of offset correction of the detection signal output from the strain detection unit 11 as the first output terminal To1 and the second output terminal To2. Can be entered individually from each of.

図4に示すように、歪センサモジュール1は、歪検出部11に設けられて、第一出力トランジスタM1rに接続された第一電荷流通素子M1wと、第二出力トランジスタM2rに接続された第二電荷流通素子M2wと、第三出力トランジスタM3rに接続された第三電荷流通素子M3wと、第四出力トランジスタM4rに接続された第四電荷流通素子M4wとを備えている。このように、電荷流通素子は、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのそれぞれに1対1の関係で接続されている。 As shown in FIG. 4, the strain sensor module 1 is provided in the strain detection unit 11, and is provided with a first charge flow element M1w connected to the first output transistor M1r and a second connected to the second output transistor M2r. It includes a charge flow element M2w, a third charge flow element M3w connected to the third output transistor M3r, and a fourth charge flow element M4w connected to the fourth output transistor M4r. As described above, the charge distribution element is connected to each of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r in a one-to-one relationship.

第一電荷流通素子M1wは、第一出力トランジスタM1rのフローティングゲートFGrに接続されたフローティングゲートFGwと、第一出力トランジスタM1rのコントロールゲートCGrに接続されたコントロールゲートCGwと、電荷が流通可能な電荷流通領域811とを有している。第二電荷流通素子M2wは、第二出力トランジスタM2rのフローティングゲートFGrに接続されたフローティングゲートFGwと、第二出力トランジスタM2rのコントロールゲートCGrに接続されたコントロールゲートCGwと、電荷が流通可能な電荷流通領域811とを有している。第三電荷流通素子M3wは、第三出力トランジスタM3rのフローティングゲートFGrに接続されたフローティングゲートFGwと、第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrに接続されたコントロールゲートCGwと、電荷が流通可能な電荷流通領域811とを有している。第四電荷流通素子M4wは、第四出力トランジスタM4rのフローティングゲートFGrに接続されたフローティングゲートFGwと、第四出力トランジスタM4rのコントロールゲートCGrに接続されたコントロールゲートCGwと、電荷が流通可能な電荷流通領域811とを有している。 The first charge distribution element M1w includes a floating gate FGw connected to the floating gate FGr of the first output transistor M1r, a control gate CGw connected to the control gate CGr of the first output transistor M1r, and a charge capable of distributing electric charges. It has a distribution area 811. The second charge distribution element M2w includes a floating gate FGw connected to the floating gate FGr of the second output transistor M2r, a control gate CGw connected to the control gate CGr of the second output transistor M2r, and an electric charge capable of distributing electric charges. It has a distribution area 811. The third charge distribution element M3w includes a floating gate FGw connected to the floating gate FGr of the third output transistor M3r, a control gate CGw connected to the control gate CGr of the third output transistor M3r, and a charge capable of distributing electric charges. It has a distribution area 811. The fourth charge distribution element M4w includes a floating gate FGw connected to the floating gate FGr of the fourth output transistor M4r, a control gate CGw connected to the control gate CGr of the fourth output transistor M4r, and a charge capable of distributing electric charges. It has a distribution area 811.

第一電荷流通素子M1wは、第一出力トランジスタM1rのソースSに対応する不純物拡散領域IRを有しているが、第一出力トランジスタM1rのドレインDに対応する領域を有していない。第二電荷流通素子M2wは、第二出力トランジスタM2rのソースSに対応する不純物拡散領域IRを有しているが、第二出力トランジスタM2rのドレインDに対応する領域を有していない。第三電荷流通素子M3wは、第三出力トランジスタM3rのソースSに対応する不純物拡散領域IRを有しているが、第三出力トランジスタM3rのドレインDに対応する領域を有していない。第四電荷流通素子M4wは、第四出力トランジスタM4rのソースSに対応する不純物拡散領域IRを有しているが、第四出力トランジスタM4rのドレインDに対応する領域を有していない。 The first charge distribution element M1w has an impurity diffusion region IR corresponding to the source S of the first output transistor M1r, but does not have a region corresponding to the drain D of the first output transistor M1r. The second charge distribution element M2w has an impurity diffusion region IR corresponding to the source S of the second output transistor M2r, but does not have a region corresponding to the drain D of the second output transistor M2r. The third charge distribution element M3w has an impurity diffusion region IR corresponding to the source S of the third output transistor M3r, but does not have a region corresponding to the drain D of the third output transistor M3r. The fourth charge distribution element M4w has an impurity diffusion region IR corresponding to the source S of the fourth output transistor M4r, but does not have a region corresponding to the drain D of the fourth output transistor M4r.

第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wはそれぞれ、不揮発性記憶素子で構成されている。第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wはそれぞれ、MOSトランジスタ型の不揮発性記憶素子の構成を有している。第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのように電流を流すために設けられていない。第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、不純物拡散領域IRを介してフローティングゲートFGw,FGrに電荷を注入したりフローティングゲートFGw,FGrから電荷を放出したりするために設けられている。 The first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are each composed of a non-volatile storage element. The first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w each have a configuration of a MOS transistor type non-volatile storage element. The first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output. It is not provided for passing a current like the transistor M4r. The first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w inject charges into the floating gates FGw and FGr via the impurity diffusion region IR, or the floating gate FGw. , Is provided to release an electric charge from FGr.

第一出力トランジスタM1r及び第一電荷流通素子M1wによって第一記憶素子M1が構成されている。第二出力トランジスタM2r及び第二電荷流通素子M2wによって第二記憶素子M2が構成されている。第三出力トランジスタM3r及び第三電荷流通素子M3wによって第三記憶素子M3が構成されている。第四出力トランジスタM4r及び第四電荷流通素子M4wによって第四記憶素子M4が構成されている。 The first storage element M1 is composed of the first output transistor M1r and the first charge flow element M1w. The second storage element M2 is composed of the second output transistor M2r and the second charge flow element M2w. The third storage element M3 is composed of the third output transistor M3r and the third charge flow element M3w. The fourth storage element M4 is composed of the fourth output transistor M4r and the fourth charge flow element M4w.

図4に示すように、歪センサモジュール1は、歪検出部11に接続されたスイッチ群17を備えている。スイッチ群17は、第一電荷流通素子M1wに接続されたスイッチSW1、スイッチSW3及びスイッチSW5と、スイッチSW3に接続されたスイッチSW7とを有している。スイッチ群17は、第二電荷流通素子M2wに接続されたスイッチSW2、スイッチSW4及びスイッチSW6と、スイッチSW4に接続されたスイッチSW8を有している。スイッチ群17は、第三電荷流通素子M3wに接続されたスイッチSW9、スイッチSW11及びスイッチSW13と、スイッチSW11に接続されたスイッチSW15とを有している。スイッチ群17は、第四電荷流通素子M4wに接続されたスイッチSW10、スイッチSW12及びスイッチSW14と、スイッチSW12に接続されたスイッチSW16とを有している。 As shown in FIG. 4, the strain sensor module 1 includes a switch group 17 connected to the strain detection unit 11. The switch group 17 has a switch SW1, a switch SW3 and a switch SW5 connected to the first charge distribution element M1w, and a switch SW7 connected to the switch SW3. The switch group 17 has a switch SW2, a switch SW4 and a switch SW6 connected to the second charge distribution element M2w, and a switch SW8 connected to the switch SW4. The switch group 17 has a switch SW9, a switch SW11 and a switch SW13 connected to the third charge flow element M3w, and a switch SW15 connected to the switch SW11. The switch group 17 has a switch SW10, a switch SW12, and a switch SW14 connected to the fourth charge flow element M4w, and a switch SW16 connected to the switch SW12.

スイッチSW1の一端子は第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRに接続され、スイッチSW1の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW1の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW1を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRに印加できるようになっている。 One terminal of the switch SW1 is connected to the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w, one of the other terminals of the switch SW1 is connected to the pulse voltage supply terminal from which the pulse voltage VPP is output, and the other terminal of the switch SW1. The other one is connected to a reference potential terminal (ground terminal) that serves as a reference potential VSS. The strain sensor module 1 can apply either the pulse voltage VPP or the reference potential VSS to the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w by appropriately switching the switch SW1.

スイッチSW3の一端子は、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGw及びスイッチSW5の一端子に接続されている。スイッチSW3の他端子は、スイッチSW7の一端子に接続されている。スイッチSW5の他端子は、第一出力トランジスタM1rのドレインDに接続されている。これにより、歪センサモジュール1は、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwと第一出力トランジスタM1rのドレインDとを接続状態(ショート状態)にしたり切断状態(オープン状態)にしたりすることができるようになっている。また、スイッチSW5の他端子は、電源電圧VDDが出力される電源電圧端子、スイッチSW13の他端子及び第三出力トランジスタM3rのドレインDにも接続されている。 One terminal of the switch SW3 is connected to the control gate CGw of the first charge distribution element M1w and one terminal of the switch SW5. The other terminal of the switch SW3 is connected to one terminal of the switch SW7. The other terminals of the switch SW5 are connected to the drain D of the first output transistor M1r. As a result, the strain sensor module 1 can connect the control gate CGw of the first charge flow element M1w and the drain D of the first output transistor M1r to a connected state (short state) or a disconnected state (open state). It has become like. Further, the other terminals of the switch SW5 are also connected to the power supply voltage terminal from which the power supply voltage VDD is output, the other terminals of the switch SW13, and the drain D of the third output transistor M3r.

スイッチSW7の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW7の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW3が接続状態(ショート状態)のときにスイッチSW7を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwに印加できるようになっている。 One of the other terminals of the switch SW7 is connected to the pulse voltage supply terminal to which the pulse voltage VPP is output, and the other one of the other terminals of the switch SW7 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. ing. The strain sensor module 1 applies either the pulse voltage VPP or the reference potential VSS to the control gate CGw of the first charge flow element M1w by appropriately switching the switch SW7 when the switch SW3 is in the connected state (short state). You can do it.

スイッチSW2の一端子は第二電荷流通素子M2wの不純物拡散領域IRに接続され、スイッチSW2の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW2の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW2を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第二電荷流通素子M2wの不純物拡散領域IRに印加できるようになっている。 One terminal of the switch SW2 is connected to the impurity diffusion region IR of the second charge flow element M2w, one of the other terminals of the switch SW2 is connected to the pulse voltage supply terminal from which the pulse voltage VPP is output, and the other terminal of the switch SW2. The other one is connected to a reference potential terminal (ground terminal) that serves as a reference potential VSS. The strain sensor module 1 can apply either one of the pulse voltage VPP and the reference potential VSS to the impurity diffusion region IR of the second charge flow element M2w by appropriately switching the switch SW2.

スイッチSW4の一端子は、第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGw及びスイッチSW6の一端子に接続されている。スイッチSW4の他端子は、スイッチSW8の一端子に接続されている。スイッチSW6の他端子は、第二出力トランジスタM2rのドレインDに接続されている。これにより、歪センサモジュール1は、第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGwと第二出力トランジスタM2rのドレインDとを接続状態(ショート状態)にしたり切断状態(オープン状態)にしたりすることができるようになっている。また、スイッチSW6の他端子は、第一出力端子To1及び第一出力トランジスタM1rのソースSにも接続されている。 One terminal of the switch SW4 is connected to the control gate CGw of the second charge distribution element M2w and one terminal of the switch SW6. The other terminal of the switch SW4 is connected to one terminal of the switch SW8. The other terminals of the switch SW6 are connected to the drain D of the second output transistor M2r. As a result, the strain sensor module 1 can connect the control gate CGw of the second charge flow element M2w and the drain D of the second output transistor M2r to a connected state (short state) or a disconnected state (open state). It has become like. The other terminals of the switch SW6 are also connected to the first output terminal To1 and the source S of the first output transistor M1r.

スイッチSW8の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW8の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW4が接続状態(ショート状態)のときにスイッチSW8を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGwに印加できるようになっている。 One of the other terminals of the switch SW8 is connected to the pulse voltage supply terminal from which the pulse voltage VPP is output, and the other terminal of the switch SW8 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. ing. The strain sensor module 1 applies either the pulse voltage VPP or the reference potential VSS to the control gate CGw of the second charge flow element M2w by appropriately switching the switch SW8 when the switch SW4 is in the connected state (short state). You can do it.

スイッチSW9の一端子は第三電荷流通素子M3wの不純物拡散領域IRに接続され、スイッチSW9の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW9の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW9を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第三電荷流通素子M3wの不純物拡散領域IRに印加できるようになっている。 One terminal of the switch SW9 is connected to the impurity diffusion region IR of the third charge flow element M3w, one of the other terminals of the switch SW9 is connected to the pulse voltage supply terminal from which the pulse voltage VPP is output, and the other terminal of the switch SW9. The other one is connected to a reference potential terminal (ground terminal) that serves as a reference potential VSS. The strain sensor module 1 can apply either one of the pulse voltage VPP and the reference potential VSS to the impurity diffusion region IR of the third charge flow element M3w by appropriately switching the switch SW9.

スイッチSW11の一端子は、第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGw及びスイッチSW13の一端子に接続されている。スイッチSW11の他端子は、スイッチSW15の一端子に接続されている。スイッチSW13の他端子は、第三出力トランジスタM3rのドレインDに接続されている。これにより、歪センサモジュール1は、第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGwと第三出力トランジスタM3rのドレインDとを接続状態(ショート状態)にしたり切断状態(オープン状態)にしたりすることができるようになっている。また、スイッチSW13の他端子は、電源電圧VDDが出力される電源電圧端及び第一出力トランジスタM1rのドレインDにも接続されている。 One terminal of the switch SW11 is connected to the control gate CGw of the third charge distribution element M3w and one terminal of the switch SW13. The other terminal of the switch SW11 is connected to one terminal of the switch SW15. The other terminals of the switch SW13 are connected to the drain D of the third output transistor M3r. As a result, the strain sensor module 1 can connect the control gate CGw of the third charge flow element M3w and the drain D of the third output transistor M3r to a connected state (short state) or a disconnected state (open state). It has become like. Further, the other terminals of the switch SW13 are also connected to the power supply voltage end from which the power supply voltage VDD is output and the drain D of the first output transistor M1r.

スイッチSW15の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW15の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW11が接続状態(ショート状態)のときにスイッチSW15を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGwに印加できるようになっている。 One of the other terminals of the switch SW15 is connected to the pulse voltage supply terminal to which the pulse voltage VPP is output, and the other one of the other terminals of the switch SW15 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. ing. The strain sensor module 1 applies either the pulse voltage VPP or the reference potential VSS to the control gate CGw of the third charge flow element M3w by appropriately switching the switch SW15 when the switch SW11 is in the connected state (short state). You can do it.

スイッチSW10の一端子は第四電荷流通素子M4wの不純物拡散領域IRに接続され、スイッチSW10の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW10の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW10を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第四電荷流通素子M4wの不純物拡散領域IRに印加できるようになっている。 One terminal of the switch SW10 is connected to the impurity diffusion region IR of the fourth charge flow element M4w, one of the other terminals of the switch SW10 is connected to the pulse voltage supply terminal from which the pulse voltage VPP is output, and the other terminal of the switch SW10. The other one is connected to a reference potential terminal (ground terminal) that serves as a reference potential VSS. The strain sensor module 1 can apply either one of the pulse voltage VPP and the reference potential VSS to the impurity diffusion region IR of the fourth charge flow element M4w by appropriately switching the switch SW10.

スイッチSW12の一端子は、第四電荷流通素子M4wのコントロールゲートCGw及びスイッチSW14の一端子に接続されている。スイッチSW12の他端子は、スイッチSW16の一端子に接続されている。スイッチSW14の他端子は、第四出力トランジスタM4rのドレインDに接続されている。これにより、歪センサモジュール1は、第四電荷流通素子M4wのコントロールゲートCGwと第四出力トランジスタM4rのドレインDとを接続状態(ショート状態)にしたり切断状態(オープン状態)にしたりすることができるようになっている。また、スイッチSW14の他端子は、第二出力端子To2及び第三出力トランジスタM3rのソースSにも接続されている。 One terminal of the switch SW12 is connected to the control gate CGw of the fourth charge distribution element M4w and one terminal of the switch SW14. The other terminal of the switch SW12 is connected to one terminal of the switch SW16. The other terminals of the switch SW14 are connected to the drain D of the fourth output transistor M4r. As a result, the strain sensor module 1 can connect the control gate CGw of the fourth charge flow element M4w and the drain D of the fourth output transistor M4r to a connected state (short state) or a disconnected state (open state). It has become like. Further, the other terminals of the switch SW14 are also connected to the source S of the second output terminal To2 and the third output transistor M3r.

スイッチSW16の他端子の1つはパルス電圧VPPが出力されるパルス電圧供給端子に接続され、スイッチSW16の他端子の他の1つは基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されている。歪センサモジュール1は、スイッチSW12が接続状態(ショート状態)のときにスイッチSW16を適宜切り替えることにより、パルス電圧VPP及び基準電位VSSのいずれか一方を第四電荷流通素子M4wのコントロールゲートCGwに印加できるようになっている。 One of the other terminals of the switch SW16 is connected to the pulse voltage supply terminal to which the pulse voltage VPP is output, and the other one of the other terminals of the switch SW16 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. ing. The strain sensor module 1 applies either the pulse voltage VPP or the reference potential VSS to the control gate CGw of the fourth charge flow element M4w by appropriately switching the switch SW16 when the switch SW12 is in the connected state (short state). You can do it.

歪センサモジュール1が歪検出部11を用いて測定対象物の歪を検出する動作時には、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:接続状態(ショート状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図4では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図4では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:接続状態(ショート状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図4では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図4では基準電位VSS側)
When the strain sensor module 1 uses the strain detection unit 11 to detect the strain of the object to be measured, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Connection state (short state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 4)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 4)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Connection state (short state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 4)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 4)

次に、第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4の構造について図5から図8を用いて説明する。図5(a)は、第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4の要部の第1の例の平面を模式的に示す図である。図5(b)は、第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4の要部の第2の例の平面を模式的に示す図である。 Next, the structures of the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4 will be described with reference to FIGS. 5 to 8. FIG. 5A is a diagram schematically showing a plane of a first example of a main part of the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4. FIG. 5B is a diagram schematically showing a plane of a second example of a main part of the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4.

図5(a)及び図5(b)に示すように、第一記憶素子M1から第四記憶素子M4の要部の第1の例と、第一記憶素子M1から第四記憶素子M4の要部の第2の例とは、異なる平面形状を有している。ここで、第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれの平面形状について第一記憶素子M1を例にとって説明する。 As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the first example of the main part of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 and the main part of the first storage element M1 to the fourth storage element M4. It has a different planar shape from the second example of the part. Here, the planar shapes of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 will be described by taking the first storage element M1 as an example.

図5(a)に示すように、第1の例の第一記憶素子M1では、第一出力トランジスタM1rと第一電荷流通素子M1wとがずれて配置されている。第一出力トランジスタM1rのソースS側の端部と、第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRが設けられてない側の端部とが隣り合って配置されている。第一出力トランジスタM1rに設けられたコントロールゲートCGrと、第一電荷流通素子M1wに設けられたコントロールゲートCGwとは、接続ゲートNGcで接続されている。接続ゲートNGcは、第一出力トランジスタM1rのソース側に配置されたコントロールゲートCGrの端部及び第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRが設けられてない側に配置されたコントロールゲートCGwの端部で張り渡して形成されている。コントロールゲートCGr、接続ゲートNGc及びコントロールゲートCGwは、例えば一続きに一体に形成されている。 As shown in FIG. 5A, in the first storage element M1 of the first example, the first output transistor M1r and the first charge flow element M1w are arranged so as to be offset from each other. The end of the first output transistor M1r on the source S side and the end of the first charge flow element M1w on the side where the impurity diffusion region IR is not provided are arranged adjacent to each other. The control gate CGr provided on the first output transistor M1r and the control gate CGw provided on the first charge flow element M1w are connected by a connection gate NGc. The connection gate NGc is the end of the control gate CGr arranged on the source side of the first output transistor M1r and the end of the control gate CGw arranged on the side of the first charge flow element M1w where the impurity diffusion region IR is not provided. It is formed by stretching the parts. The control gate CGr, the connection gate NGc, and the control gate CGw are integrally formed, for example, in succession.

第一出力トランジスタM1rに設けられたフローティングゲートFGrは、コントロールゲートCGrの下方で当該コントロールゲートCGrに沿って配置されている。第一電荷流通素子M1wに設けられたフローティングゲートFGwは、コントロールゲートCGwの下方で当該コントロールゲートCGwに沿って配置されている。フローティングゲートFGrと、フローティングゲートFGwとは、接続ゲートNGcの下方で接続ゲートNGcに沿って形成された接続ゲートNGfで接続されている。第一記憶素子M1において、フローティングゲートFGr、接続ゲートNGf及びフローティングゲートFGwは、例えば一続きに一体に形成されている。 The floating gate FGr provided in the first output transistor M1r is arranged below the control gate CGr along the control gate CGr. The floating gate FGw provided in the first charge distribution element M1w is arranged below the control gate CGw along the control gate CGw. The floating gate FGr and the floating gate FGw are connected by a connecting gate NGf formed along the connecting gate NGc below the connecting gate NGc. In the first storage element M1, the floating gate FGr, the connecting gate NGf, and the floating gate FGw are integrally formed, for example, in succession.

第一電荷流通素子M1wに設けられた電荷流通領域811は、第一電荷流通素子M1wの両端のうちの不純物拡散領域IRが配置された端部側に偏って配置されている。 The charge distribution region 811 provided in the first charge distribution element M1w is unevenly arranged on the end side where the impurity diffusion region IR is arranged at both ends of the first charge distribution element M1w.

図5(b)に示すように、第2の例の第一記憶素子M1では、第一出力トランジスタM1rと第一電荷流通素子M1wとは、一方向にずれずにほぼ平行に配置されている。第一出力トランジスタM1rに設けられたコントロールゲートCGrと、第一電荷流通素子M1wに設けられたコントロールゲートCGwとは、接続ゲートNGcで接続されている。接続ゲートNGcは、コントロールゲートCGr及びコントロールゲートCGwのほぼ中央部で張り渡して形成されている。コントロールゲートCGr、接続ゲートNGc及びコントロールゲートCGwは、例えば一続きに一体に形成されている。 As shown in FIG. 5B, in the first storage element M1 of the second example, the first output transistor M1r and the first charge flow element M1w are arranged substantially in parallel without shifting in one direction. .. The control gate CGr provided on the first output transistor M1r and the control gate CGw provided on the first charge flow element M1w are connected by a connection gate NGc. The connection gate NGc is formed by extending the control gate CGr and the control gate CGw substantially at the center. The control gate CGr, the connection gate NGc, and the control gate CGw are integrally formed, for example, in succession.

第一出力トランジスタM1rに設けられたフローティングゲートFGrは、コントロールゲートCGrの下方で当該コントロールゲートCGrに沿って配置されている。第一電荷流通素子M1wに設けられたフローティングゲートFGwは、コントロールゲートCGwの下方で当該コントロールゲートCGwに沿って配置されている。フローティングゲートFGrと、フローティングゲートFGwとは、接続ゲートNGcの下方で当該接続ゲートNGcに沿って形成された接続ゲートNGfで接続されている。第二記憶素子M2において、フローティングゲートFGr、接続ゲートNGf及びフローティングゲートFGwは、例えば一続きに一体に形成されている。 The floating gate FGr provided in the first output transistor M1r is arranged below the control gate CGr along the control gate CGr. The floating gate FGw provided in the first charge distribution element M1w is arranged below the control gate CGw along the control gate CGw. The floating gate FGr and the floating gate FGw are connected by a connection gate NGf formed along the connection gate NGc below the connection gate NGc. In the second storage element M2, the floating gate FGr, the connecting gate NGf, and the floating gate FGw are integrally formed, for example, in succession.

第一電荷流通素子M1wに設けられた電荷流通領域811は、第一電荷流通素子M1wの両端のうちの不純物拡散領域IRが配置された端部側に偏って配置されている。 The charge distribution region 811 provided in the first charge distribution element M1w is unevenly arranged on the end side where the impurity diffusion region IR is arranged at both ends of the first charge distribution element M1w.

次に、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wの断面構成について図6を用いて説明する。第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、同一の断面構成を有しているので、これらの断面構成について第一電荷流通素子M1wを例にとって説明する。 Next, the cross-sectional configurations of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w will be described with reference to FIG. Since the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w have the same cross-sectional structure, the first charge flow element has the same cross-sectional structure. M1w will be described as an example.

図6に示すように、第一電荷流通素子M1wは、例えばP型の半導体基板(基板の一例)9に形成されている。第一電荷流通素子M1wは、半導体基板9に形成された素子分離領域97によって、同一の半導体基板9に形成された第一出力トランジスタM1r、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4(図6では不図示)と素子分離されている。第一電荷流通素子M1wは、所定電圧の印加に伴って電荷が流通可能な膜厚に形成された電荷流通領域811を少なくとも一部に有し半導体基板9に接触して配置されたゲート絶縁膜82(第二絶縁膜の一例)を有している。ゲート絶縁膜82は、例えば二酸化シリコン(SiO)で形成され、半導体基板9上に配置されている。ゲート絶縁膜82は、ウェル領域などが形成されていない半導体基板9の所定領域上に配置されている。ゲート絶縁膜82は、二酸化シリコンに限られず、窒化シリコン(SiN)で形成されていてもよい。 As shown in FIG. 6, the first charge distribution element M1w is formed on, for example, a P-type semiconductor substrate (an example of a substrate) 9. The first charge flow element M1w includes a first output transistor M1r, a second storage element M2, a third storage element M3, and a fourth storage element M1r formed on the same semiconductor substrate 9 by an element separation region 97 formed on the semiconductor substrate 9. The element is separated from the storage element M4 (not shown in FIG. 6). The first charge distribution element M1w has at least a part of a charge distribution region 811 formed to a thickness that allows charges to flow when a predetermined voltage is applied, and is a gate insulating film arranged in contact with the semiconductor substrate 9. It has 82 (an example of a second insulating film). The gate insulating film 82 is formed of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) and is arranged on the semiconductor substrate 9. The gate insulating film 82 is arranged on a predetermined region of the semiconductor substrate 9 in which a well region or the like is not formed. The gate insulating film 82 is not limited to silicon dioxide, and may be formed of silicon nitride (SiN).

ゲート絶縁膜82の例えば一部分には、トンネル絶縁膜821が形成されている。トンネル絶縁膜821は、ゲート絶縁膜82において相対的に膜厚が薄く形成された部分である。トンネル絶縁膜821は、例えば6nm以上15nm未満の膜厚に形成されている。また、ゲート絶縁膜82のトンネル絶縁膜821を除く部分は、15nm以上の膜厚に形成されている。 A tunnel insulating film 821 is formed in, for example, a part of the gate insulating film 82. The tunnel insulating film 821 is a portion of the gate insulating film 82 formed to have a relatively thin film thickness. The tunnel insulating film 821 is formed to have a film thickness of, for example, 6 nm or more and less than 15 nm. Further, the portion of the gate insulating film 82 excluding the tunnel insulating film 821 is formed to have a film thickness of 15 nm or more.

本実施形態では、ゲート絶縁膜82は、一部分に膜厚が相対的に薄く形成されたトンネル絶縁膜821を有しているが、全体の領域が6nm以上15nm未満の膜厚に形成されていてもよい。また、ゲート絶縁膜82は、6nm以上15nm未満の範囲内の膜厚を全体に有し、表面に凹凸形状を有していてもよい。また、ゲート絶縁膜82は、例えば6nm以上15nm未満の範囲内で一定の膜厚(例えば6nmで一定の膜厚)を有し、表面に平坦な形状を有していてもよい。これらの場合、ゲート絶縁膜82の全体の領域のうち、膜厚が6nm以上15nm未満の領域がトンネル絶縁膜としての機能を発揮する。 In the present embodiment, the gate insulating film 82 has a tunnel insulating film 821 having a relatively thin film thickness in a part thereof, but the entire region is formed to have a film thickness of 6 nm or more and less than 15 nm. May be good. Further, the gate insulating film 82 may have a film thickness in the range of 6 nm or more and less than 15 nm as a whole, and may have an uneven shape on the surface. Further, the gate insulating film 82 may have a constant film thickness (for example, a constant film thickness at 6 nm) within a range of 6 nm or more and less than 15 nm, and may have a flat shape on the surface. In these cases, of the entire region of the gate insulating film 82, a region having a film thickness of 6 nm or more and less than 15 nm exhibits a function as a tunnel insulating film.

トンネル絶縁膜821が6nmより薄い膜厚を有していると、トンネル絶縁膜821においてダイレクトトンネリングが発生しやすく、フローティングゲートFGwの電荷保持特性(リテンション特性)が悪化する。一方、トンネル絶縁膜821が15nmより厚い膜厚を有していると、フローティングゲートFGwへの電荷の注入及びフローティングゲートFGwからの電荷の放出が低速になる。したがって、第一電荷流通素子M1wは、6nm以上15nm未満の膜厚に形成されたトンネル絶縁膜821を有していることにより、第一記憶素子M1の電荷保持特性の向上による経年変化の抑制と、フローティングゲートFGwとN型領域91(詳細は後述)との間の電荷の注入速度及び放出速度の向上によるオフセット補正の短時間化とを図ることができる。 When the tunnel insulating film 821 has a film thickness thinner than 6 nm, direct tunneling is likely to occur in the tunnel insulating film 821, and the charge retention characteristic (retention characteristic) of the floating gate FGw deteriorates. On the other hand, when the tunnel insulating film 821 has a film thickness thicker than 15 nm, the injection of electric charge into the floating gate FGw and the discharge of electric charge from the floating gate FGw become slow. Therefore, since the first charge flow element M1w has a tunnel insulating film 821 formed with a film thickness of 6 nm or more and less than 15 nm, it is possible to suppress aging by improving the charge retention characteristics of the first storage element M1. , The offset correction can be shortened by improving the charge injection speed and the charge discharge speed between the floating gate FGw and the N-type region 91 (details will be described later).

図6に示すように、第一電荷流通素子M1wは、電気的なフローティング状態でゲート絶縁膜82に接触して配置されてフローティングゲートFGr(第一フローティングゲートの一例、図6では不図示)に接続されたフローティングゲートFGw(第二フローティングゲートの一例)を有している。第一電荷流通素子M1wは、フローティングゲートFGwと絶縁させてフローティングゲートFGwの上方に配置されコントロールゲートCGr(第一コントロールゲートの一例、図6では不図示)に接続されてフローティングゲートFGwの上方に配置されたコントロールゲートCGw(第二コントロールゲートの一例)を有している。第一電荷流通素子M1wは、フローティングゲートFGwの下方の両側の一方に形成された不純物拡散領域IRを有している。不純物拡散領域IRは、半導体基板9に形成されている。不純物拡散領域IRは、半導体基板9に形成されたウェル領域ではなく、半導体基板9に直接形成されている。 As shown in FIG. 6, the first charge flow element M1w is arranged in contact with the gate insulating film 82 in an electrically floating state to form a floating gate FGr (an example of the first floating gate, not shown in FIG. 6). It has a connected floating gate FGw (an example of a second floating gate). The first charge distribution element M1w is insulated from the floating gate FGw, arranged above the floating gate FGw, connected to the control gate CGr (an example of the first control gate, not shown in FIG. 6), and above the floating gate FGw. It has an arranged control gate CGw (an example of a second control gate). The first charge flow element M1w has an impurity diffusion region IR formed on one of both sides below the floating gate FGw. The impurity diffusion region IR is formed on the semiconductor substrate 9. The impurity diffusion region IR is not formed in the well region formed in the semiconductor substrate 9, but is directly formed in the semiconductor substrate 9.

フローティングゲートFGwは、電荷保持領域81及び絶縁体80で構成されている。すなわち、絶縁体80は、電荷保持領域81の全表面を取り囲んで形成されている。絶縁体80は、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを組み合わせて構成され、酸化物/窒化物/酸化物(ONO)構造を有している。絶縁体80は、電荷保持領域81の全表面を取り囲む領域のうち少なくとも一部に分布するハロゲン(例えばフッ素)を有していてもよい。本実施形態では、絶縁体80は例えば、電荷保持領域81を取り囲む全方位にハロゲン元素が分布されるように電荷保持領域81を取り囲んで配置され、全領域に分布されたハロゲンを有している。絶縁体80は、電荷保持領域81の下方に形成されたゲート絶縁膜82と、電荷保持領域81の側壁を酸化させて形成された側壁酸化膜83と、電荷保持領域81の上方に形成された上部絶縁膜84とで構成されている。電荷保持領域81を取り囲む絶縁体80の各領域が同一材料である必要はなく、また同時に形成された絶縁体である必要もない。ゲート絶縁膜82及び側壁酸化膜83の周りにはサイドウォール85が形成されている。 The floating gate FGw is composed of a charge holding region 81 and an insulator 80. That is, the insulator 80 is formed so as to surround the entire surface of the charge holding region 81. The insulator 80 is composed of, for example, a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and has an oxide / nitride / oxide (ONO) structure. The insulator 80 may have a halogen (for example, fluorine) distributed in at least a part of the region surrounding the entire surface of the charge holding region 81. In the present embodiment, for example, the insulator 80 is arranged so as to surround the charge holding region 81 so that the halogen element is distributed in all directions surrounding the charge holding region 81, and has halogen distributed in the entire region. .. The insulator 80 was formed above the charge holding region 81, the gate insulating film 82 formed below the charge holding region 81, the side wall oxide film 83 formed by oxidizing the side wall of the charge holding region 81, and the side wall oxide film 83 formed by oxidizing the side wall of the charge holding region 81. It is composed of an upper insulating film 84. Each region of the insulator 80 surrounding the charge holding region 81 does not have to be the same material, nor does it need to be an insulator formed at the same time. A sidewall 85 is formed around the gate insulating film 82 and the side wall oxide film 83.

電荷保持領域81は、ポリシリコンで形成されている。トンネル絶縁膜821が形成された電荷保持領域81の部分が、電荷保持領域81に電荷を注入したり電荷保持領域81から電荷を放出したりする電荷流通領域811となる。つまり、ゲート絶縁膜82は、電荷を注入したり電荷を放出したりするための電荷流通領域811を有している。フローティングゲートFGwは、不純物拡散領域IRから電荷流通領域811を介して注入される電荷を電荷保持領域81で保持するように構成されている。 The charge holding region 81 is formed of polysilicon. The portion of the charge holding region 81 on which the tunnel insulating film 821 is formed becomes the charge flow region 811 for injecting charge into the charge holding region 81 and discharging the charge from the charge holding region 81. That is, the gate insulating film 82 has a charge flow region 811 for injecting and discharging charges. The floating gate FGw is configured to hold the charge injected from the impurity diffusion region IR through the charge flow region 811 in the charge holding region 81.

コントロールゲートCGwは、上部絶縁膜84上に形成されたポリシリコン膜86を有している。ポリシリコン膜86の周りには、上部絶縁膜84上に形成されたサイドウォール87が形成されている。 The control gate CGw has a polysilicon film 86 formed on the upper insulating film 84. A sidewall 87 formed on the upper insulating film 84 is formed around the polysilicon film 86.

不純物拡散領域IRは、N型領域91と、N型領域91よりも不純物の濃度が高濃度のN型のN+領域92とを有している。N+領域92は、N型領域91に形成されている。N+領域92は、不純物拡散領域IRと後述するプラグ63とのオーミック接触を取るために設けられている。不純物拡散領域IRは、第一電荷流通素子M1wの平面視で、フローティングゲートFGwの下方及び側方に跨って設けられている。N型領域91は、フローティングゲートFGwの下方及び側方に跨って設けられ、N+領域92は、フローティングゲートFGwの側方に設けられている。N型領域91は、トンネル絶縁膜821の下方にも配置されている。 The impurity diffusion region IR has an N-type region 91 and an N-type N + region 92 having a higher concentration of impurities than the N-type region 91. The N + region 92 is formed in the N-type region 91. The N + region 92 is provided to make ohmic contact between the impurity diffusion region IR and the plug 63 described later. The impurity diffusion region IR is provided below and laterally of the floating gate FGw in a plan view of the first charge flow element M1w. The N-type region 91 is provided below and laterally of the floating gate FGw, and the N + region 92 is provided on the side of the floating gate FGw. The N-shaped region 91 is also arranged below the tunnel insulating film 821.

第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGw、フローティングゲートFGw、サイドウォール85,87及び不純物拡散領域IR上には、層間絶縁膜61が形成されている。層間絶縁膜61は、コントロールゲートCGwやフローティングゲートFGwなどを保護する保護膜としての機能を発揮する。 An interlayer insulating film 61 is formed on the control gate CGw, the floating gate FGw, the sidewalls 85, 87, and the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w. The interlayer insulating film 61 functions as a protective film that protects the control gate CGw, the floating gate FGw, and the like.

第一電荷流通素子M1wは、N+領域92の一部を底面に露出し層間絶縁膜61に形成された開口部に埋め込まれたプラグ63と、プラグ63に電気的に接続され層間絶縁膜61上に形成されたメタル配線(不図示)とを有している。プラグ63を介して当該メタル配線と不純物拡散領域IRとが電気的に接続される。当該メタル配線は、スイッチSW1の一端子(図4参照)に接続されている。これにより、不純物拡散領域IRには、スイッチSW1から当該メタル配線及びプラグ63を介して低電圧Vssおよびパルス電圧VPPのいずれか一方を印加することが可能になる。 The first charge flow element M1w has a plug 63 having a part of the N + region 92 exposed on the bottom surface and embedded in an opening formed in the interlayer insulating film 61, and a plug 63 electrically connected to the plug 63 on the interlayer insulating film 61. It has a metal wiring (not shown) formed in. The metal wiring and the impurity diffusion region IR are electrically connected via the plug 63. The metal wiring is connected to one terminal of switch SW1 (see FIG. 4). As a result, either low voltage Vss or pulse voltage VPP can be applied from the switch SW1 to the impurity diffusion region IR via the metal wiring and the plug 63.

第一電荷流通素子M1wは、ポリシリコン膜86の一部を底面に露出し層間絶縁膜61に形成された開口部に埋め込まれたプラグ62と、プラグ62に電気的に接続され層間絶縁膜61上に形成されたメタル配線(不図示)とを有している。プラグ62を介して当該メタル配線とポリシリコン膜86とが電気的に接続される。当該メタル配線は、スイッチSW3の一端子(図4参照)に接続されている。これにより、ポリシリコン膜86には、スイッチSW3から当該メタル配線及びプラグ62を介して低電圧Vssおよびパルス電圧VPPのいずれか一方を印加することが可能になる。 The first charge flow element M1w has a plug 62 in which a part of the polysilicon film 86 is exposed on the bottom surface and embedded in an opening formed in the interlayer insulating film 61, and an interlayer insulating film 61 that is electrically connected to the plug 62. It has a metal wiring (not shown) formed on the top. The metal wiring and the polysilicon film 86 are electrically connected via the plug 62. The metal wiring is connected to one terminal of the switch SW3 (see FIG. 4). As a result, either low voltage Vss or pulse voltage VPP can be applied to the polysilicon film 86 from the switch SW3 via the metal wiring and the plug 62.

次に、並びに第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの断面構成について図7を用いて説明する。第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rは、同一の電面構成を有しているので、これらの断面構成について第一出力トランジスタM1rを例にとって説明する。 Next, the cross-sectional configurations of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r will be described with reference to FIG. Since the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r have the same electrical surface configuration, the first output transistor M1r is taken as an example for these cross-sectional configurations. explain.

図7に示すように、第一出力トランジスタM1rは、例えば第一電荷流通素子M1wと同一の半導体基板9に形成されている。第一出力トランジスタM1rは、半導体基板9に形成された素子分離領域97によって、同一の半導体基板9に形成された第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4(図7では不図示)と素子分離されている。第一出力トランジスタM1rは、半導体基板9に接触して配置されたゲート絶縁膜72(第一絶縁膜の一例)を有している。第一出力トランジスタM1rは、電気的なフローティング状態でゲート絶縁膜72に接触して配置されたフローティングゲートFGr(第一フローティングゲートの一例)を有している。第一出力トランジスタM1rは、フローティングゲートFGrと絶縁させてフローティングゲートFGrの上方に配置されたコントロールゲートCGr(第一コントロールゲートの一例)を有している。 As shown in FIG. 7, the first output transistor M1r is formed on, for example, the same semiconductor substrate 9 as the first charge distribution element M1w. The first output transistor M1r is a second storage element M2, a third storage element M3, and a fourth storage element M4 (in FIG. 7) formed on the same semiconductor substrate 9 by the element separation region 97 formed on the semiconductor substrate 9. The element is separated from (not shown). The first output transistor M1r has a gate insulating film 72 (an example of the first insulating film) arranged in contact with the semiconductor substrate 9. The first output transistor M1r has a floating gate FGr (an example of the first floating gate) arranged in contact with the gate insulating film 72 in an electrically floating state. The first output transistor M1r has a control gate CGr (an example of the first control gate) arranged above the floating gate FGr so as to be insulated from the floating gate FGr.

ゲート絶縁膜72は、例えばゲート絶縁膜82(図6参照)と同一の製造工程において形成される。ゲート絶縁膜72は、例えば二酸化シリコン(SiO)で形成され、ウェル領域などが形成されていない半導体基板9の所定領域上に配置されている。ゲート絶縁膜72は、二酸化シリコンに限られず、窒化シリコン(SiN)で形成されていてもよい。ゲート絶縁膜72は、全体の領域がほぼ同一の膜厚に形成されている。ゲート絶縁膜72は、例えば15nm以上の膜厚に形成されている。ゲート絶縁膜72は、凹凸形状や表面に凹凸形状を有していてもよい。しかしながら、ゲート絶縁膜72は、最も薄い部位でも例えば15nm以上の膜厚を有するように形成される。これにより、ゲート絶縁膜72は、電荷が流通することを防止できる。 The gate insulating film 72 is formed in the same manufacturing process as, for example, the gate insulating film 82 (see FIG. 6). The gate insulating film 72 is formed on, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) and is arranged on a predetermined region of the semiconductor substrate 9 in which a well region or the like is not formed. The gate insulating film 72 is not limited to silicon dioxide, and may be formed of silicon nitride (SiN). The entire region of the gate insulating film 72 is formed to have substantially the same film thickness. The gate insulating film 72 is formed to have a film thickness of, for example, 15 nm or more. The gate insulating film 72 may have an uneven shape or an uneven shape on the surface. However, the gate insulating film 72 is formed so as to have a film thickness of, for example, 15 nm or more even at the thinnest portion. As a result, the gate insulating film 72 can prevent electric charges from flowing.

図7に示すように、フローティングゲートFGrは、電荷保持領域71及び絶縁体70で構成されている。電荷保持領域71は、ポリシリコンで形成されている。フローティングゲートFGrは、フローティングゲートFGwから注入される電荷を電荷保持領域71に保持するように構成されている。 As shown in FIG. 7, the floating gate FGr is composed of a charge holding region 71 and an insulator 70. The charge holding region 71 is formed of polysilicon. The floating gate FGr is configured to hold the charge injected from the floating gate FGw in the charge holding region 71.

絶縁体70は、電荷保持領域71の全表面を取り囲んで形成されている。絶縁体70は、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを組み合わせて構成され、酸化物/窒化物/酸化物(ONO)構造を有している。絶縁体70は、電荷保持領域71の全表面を取り囲む領域のうち少なくとも一部に分布するハロゲン(例えばフッ素)を有していてもよい。本実施形態では、絶縁体70は例えば、電荷保持領域71を取り囲む全方位にハロゲン元素が分布されるように電荷保持領域71を取り囲んで配置され、全領域に分布されたハロゲンを有している。絶縁体70は、電荷保持領域71の下方に形成されたゲート絶縁膜72と、電荷保持領域71の側壁を酸化させて形成された側壁酸化膜73と、電荷保持領域71の上方に形成された上部絶縁膜74とで構成されている。電荷保持領域71を取り囲む絶縁体70の各領域が同一材料である必要はなく、また同時に形成された絶縁体である必要もない。ゲート絶縁膜72及び側壁酸化膜73の周りにはサイドウォール75が形成されている。 The insulator 70 is formed so as to surround the entire surface of the charge holding region 71. The insulator 70 is composed of, for example, a combination of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and has an oxide / nitride / oxide (ONO) structure. The insulator 70 may have a halogen (for example, fluorine) distributed in at least a part of the region surrounding the entire surface of the charge holding region 71. In the present embodiment, for example, the insulator 70 is arranged so as to surround the charge holding region 71 so that the halogen element is distributed in all directions surrounding the charge holding region 71, and has halogen distributed in the entire region. .. The insulator 70 was formed above the charge holding region 71, the gate insulating film 72 formed below the charge holding region 71, the side wall oxide film 73 formed by oxidizing the side wall of the charge holding region 71, and the charge holding region 71. It is composed of an upper insulating film 74. Each region of the insulator 70 surrounding the charge holding region 71 does not have to be the same material, nor does it need to be an insulator formed at the same time. A sidewall 75 is formed around the gate insulating film 72 and the side wall oxide film 73.

コントロールゲートCGrは、上部絶縁膜74上に形成されたポリシリコン膜66を有している。ポリシリコン膜66の周りには、上部絶縁膜74上に形成されたサイドウォール67が形成されている。 The control gate CGr has a polysilicon film 66 formed on the upper insulating film 74. A sidewall 67 formed on the upper insulating film 74 is formed around the polysilicon film 66.

第一出力トランジスタM1rは、フローティングゲートFGrの下方の両側の一方に形成されたドレインDと、フローティングゲートFGrの下方の両側の他方に形成されたソースSとを有している。ドレインD及びソースSは、半導体基板9に形成されている。つまり、ドレインD及びソースSは、ウェル領域などが形成されていない半導体基板9の所定領域に形成されている。これにより、ゲート絶縁膜72の直下、かつドレインD及びソースSに挟まれた領域(すなわち第一出力トランジスタM1rのチャネル領域)は、ドレインD及びソースSがウェル領域に形成された場合と比較して不純物濃度が低くなる。歪検出部11に歪が発生して第一出力トランジスタM1rに応力が印加された場合、チャネル領域の不純物濃度の低い方が電子移動度の変化が大きくなる。その結果、歪検出部11の検出感度の向上が図られる。 The first output transistor M1r has a drain D formed on both sides below the floating gate FGr and a source S formed on both sides below the floating gate FGr. The drain D and the source S are formed on the semiconductor substrate 9. That is, the drain D and the source S are formed in a predetermined region of the semiconductor substrate 9 in which a well region or the like is not formed. As a result, the region directly below the gate insulating film 72 and sandwiched between the drain D and the source S (that is, the channel region of the first output transistor M1r) is compared with the case where the drain D and the source S are formed in the well region. The impurity concentration becomes low. When strain is generated in the strain detection unit 11 and stress is applied to the first output transistor M1r, the change in electron mobility becomes larger as the impurity concentration in the channel region becomes lower. As a result, the detection sensitivity of the strain detection unit 11 is improved.

ドレインDは、N型領域93と、N型領域93よりも不純物の濃度が高濃度のN型のN+領域94とを有している。N+領域94は、N型領域93に形成されている。N+領域94は、ドレインDと後述するプラグ65とのオーミック接触を取るために設けられている。ドレインDは、第一出力トランジスタM1rの平面視で、フローティングゲートFGrの下方及び側方に跨って設けられている。N型領域93は、フローティングゲートFGrの下方及び側方に跨って設けられ、N+領域94は、フローティングゲートFGrの側方に設けられている。 The drain D has an N-type region 93 and an N-type N + region 94 having a higher concentration of impurities than the N-type region 93. The N + region 94 is formed in the N-type region 93. The N + region 94 is provided to make ohmic contact between the drain D and the plug 65 described later. The drain D is provided so as to extend below and to the side of the floating gate FGr in a plan view of the first output transistor M1r. The N-type region 93 is provided below and laterally of the floating gate FGr, and the N + region 94 is provided on the side of the floating gate FGr.

ソースSは、N型領域95と、N型領域95よりも不純物の濃度が高濃度のN型のN+領域96とを有している。N+領域96は、N型領域95に形成されている。N+領域96は、ソースSと後述するプラグ64とのオーミック接触を取るために設けられている。ソースSは、第一出力トランジスタM1rの平面視で、フローティングゲートFGrの下方及び側方に跨って設けられている。N型領域95は、フローティングゲートFGrの下方及び側方に跨って設けられ、N+領域96は、フローティングゲートFGrの側方に設けられている。 The source S has an N-type region 95 and an N-type N + region 96 having a higher concentration of impurities than the N-type region 95. The N + region 96 is formed in the N-type region 95. The N + region 96 is provided to make ohmic contact between the source S and the plug 64 described later. The source S is provided so as to straddle the lower side and the side of the floating gate FGr in a plan view of the first output transistor M1r. The N-type region 95 is provided below and laterally of the floating gate FGr, and the N + region 96 is provided on the side of the floating gate FGr.

第一出力トランジスタM1rのコントロールゲートCGr、フローティングゲートFGr、サイドウォール75,77、ドレインD及びソースS上には、層間絶縁膜61が形成されている。層間絶縁膜61は、コントロールゲートCGrやフローティングゲートFGrなどを保護する保護膜としての機能を発揮する。 An interlayer insulating film 61 is formed on the control gate CGr, the floating gate FGr, the sidewalls 75, 77, the drain D, and the source S of the first output transistor M1r. The interlayer insulating film 61 functions as a protective film that protects the control gate CGr, the floating gate FGr, and the like.

第一出力トランジスタM1rは、N+領域94の一部を底面に露出し層間絶縁膜61に形成された開口部に埋め込まれたプラグ64と、プラグ64に電気的に接続され層間絶縁膜61上に形成されたメタル配線(不図示)とを有している。プラグ64を介して当該メタル配線とドレインDとが電気的に接続される。当該メタル配線は、スイッチSW5の他端子(図4参照)に接続されている。スイッチSW5の一端子は、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwのポリシリコン膜86に接続されている。これにより、スイッチSW5、当該メタル配線及びプラグ64を介してドレインDとポリシリコン膜86とを接続状態にすることが可能になる。 The first output transistor M1r has a plug 64 embedded in an opening formed in the interlayer insulating film 61 with a part of the N + region 94 exposed on the bottom surface, and a plug 64 electrically connected to the plug 64 on the interlayer insulating film 61. It has a formed metal wiring (not shown). The metal wiring and the drain D are electrically connected via the plug 64. The metal wiring is connected to another terminal (see FIG. 4) of the switch SW5. One terminal of the switch SW5 is connected to the polysilicon film 86 of the control gate CGw of the first charge distribution element M1w. This makes it possible to connect the drain D and the polysilicon film 86 via the switch SW5, the metal wiring, and the plug 64.

第一出力トランジスタM1rは、N+領域96の一部を底面に露出し層間絶縁膜61に形成された開口部に埋め込まれたプラグ65と、プラグ65に電気的に接続され層間絶縁膜61上に形成されたメタル配線(不図示)とを有している。プラグ65を介して当該メタル配線とソースSとが電気的に接続される。当該メタル配線は、第一出力端子To1(図4参照)に接続されている。これにより、歪検出部11は、第一出力トランジスタM1rのソースSの電圧を第一検出信号Sd1として第一出力端子To1から出力することが可能になる。 The first output transistor M1r has a plug 65 having a part of the N + region 96 exposed on the bottom surface and embedded in an opening formed in the interlayer insulating film 61, and a plug 65 electrically connected to the plug 65 on the interlayer insulating film 61. It has a formed metal wiring (not shown). The metal wiring and the source S are electrically connected via the plug 65. The metal wiring is connected to the first output terminal To1 (see FIG. 4). As a result, the distortion detection unit 11 can output the voltage of the source S of the first output transistor M1r as the first detection signal Sd1 from the first output terminal To1.

図示は省略するが、フローティングゲートFGw及びフローティングゲートFGr(図6参照)を接続する接続ゲートNGf(図5(a)参照)は、層間絶縁膜61の中に形成されている。接続ゲートNGfは、フローティングゲートFGw及びフローティングゲートFGrと同様に、ポリシリコンで形成された電荷保持領域と、当該電荷保持領域を囲んで形成された絶縁体とを有している。接続ゲートNGfの電荷保持領域は例えば、電荷保持領域71及び電荷保持領域81(図6参照)と一体に形成されている。接続ゲートNGfの電荷保持領域は例えば、電荷保持領域71及び電荷保持領域81と同層に形成されている。接続ゲートNGfの絶縁体は例えば、絶縁体70及び絶縁体80(図6参照)と同様の構成を有し、一体に形成されている。接続ゲートNGfの絶縁体は例えば、絶縁体70及び絶縁体80と同層に形成されている。これにより、フローティングゲートFGwから注入される電荷は、電荷保持領域81、接続ゲートNGfの電荷保持領域及び電荷保持領域71まで達してそれぞれの電荷保持領域に保持される。 Although not shown, the connecting gate NGf (see FIG. 5A) connecting the floating gate FGw and the floating gate FGr (see FIG. 6) is formed in the interlayer insulating film 61. Like the floating gate FGw and the floating gate FGr, the connecting gate NGf has a charge holding region formed of polysilicon and an insulator formed surrounding the charge holding region. The charge holding region of the connection gate NGf is formed integrally with, for example, the charge holding region 71 and the charge holding region 81 (see FIG. 6). The charge holding region of the connection gate NGf is formed, for example, in the same layer as the charge holding region 71 and the charge holding region 81. The insulator of the connection gate NGf has, for example, the same configuration as the insulator 70 and the insulator 80 (see FIG. 6), and is integrally formed. The insulator of the connection gate NGf is formed, for example, in the same layer as the insulator 70 and the insulator 80. As a result, the charge injected from the floating gate FGw reaches the charge holding region 81, the charge holding region of the connection gate NGf, and the charge holding region 71, and is held in each charge holding region.

また、図示は省略するが、コントロールゲートCGw及びコントロールゲートCGr(図6参照)を接続する接続ゲートNGc(図5(a)参照)は、層間絶縁膜61の中に形成されている。接続ゲートNGcは、コントロールゲートCGw及びコントロールゲートCGrと同様に、ポリシリコン膜を有している。当該ポリシリコン膜の周りには、上部絶縁膜74及び上部絶縁膜84(図6参照)と一体に形成された絶縁膜の上に形成されたサイドウォールが形成されている。当該サイドウォールは、例えばサイドウォール67及びサイドウォール87(図6参照)と一体に形成されている。接続ゲートNGcのポリシリコン膜は例えば、ポリシリコン膜66及びポリシリコン膜86(図6参照)と一体に形成されている。接続ゲートNGcのポリシリコン膜は例えば、ポリシリコン膜66及びポリシリコン膜86と同層に形成されている。これにより、フローティングゲートFGwのポリシリコン膜86に印加される電圧は、接続ゲートNGcのポリシリコン膜及びポリシリコン膜66にも印加される。 Although not shown, the connection gate NGc (see FIG. 5A) connecting the control gate CGw and the control gate CGr (see FIG. 6) is formed in the interlayer insulating film 61. The connection gate NGc has a polysilicon film like the control gate CGw and the control gate CGr. A sidewall formed on the insulating film integrally formed with the upper insulating film 74 and the upper insulating film 84 (see FIG. 6) is formed around the polysilicon film. The sidewall is integrally formed with, for example, a sidewall 67 and a sidewall 87 (see FIG. 6). The polysilicon film of the connection gate NGc is formed integrally with, for example, the polysilicon film 66 and the polysilicon film 86 (see FIG. 6). The polysilicon film of the connection gate NGc is formed in the same layer as the polysilicon film 66 and the polysilicon film 86, for example. As a result, the voltage applied to the polysilicon film 86 of the floating gate FGw is also applied to the polysilicon film and the polysilicon film 66 of the connection gate NGc.

次に、歪検出部11の構造について図8及び図9を用いて説明する。図8は、図5(a)に示す第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4を有する歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図9は、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4を有する歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図8及び図9中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図8及び図9中の下段には、図8中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。 Next, the structure of the strain detection unit 11 will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a diagram schematically showing a main part of a strain detecting unit 11 having the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the first example shown in FIG. 5A. FIG. 9 is a diagram schematically showing a main part of a strain detecting unit 11 having the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the second example shown in FIG. 5 (b). The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIGS. 8 and 9, and the lower part of FIGS. 8 and 9 shows the strain cut along the line AA shown in the upper part of FIG. The cross section of the detection unit 11 is schematically shown.

図8及び図9に示すように、歪検出部11に設けられた半導体基板9は、所定の厚さに形成された肉薄部911と、肉薄部911に隣り合わせて配置されて肉薄部911よりも厚く形成された肉厚部912とを有している。半導体基板9は、層間絶縁膜61が形成された面(素子形成面)を直交する方向に見て、正方形状を有している。半導体基板9の素子形成面を直交する方向に見て、中央の所定領域に円形状の肉薄部911が配置され、肉薄部911の全周を囲んで正方形状の肉厚部912が配置されている。第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合の半導体基板9と、第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合の半導体基板9とは、同一の形状を有している。 As shown in FIGS. 8 and 9, the semiconductor substrate 9 provided in the strain detection unit 11 is arranged next to the thin portion 911 formed to a predetermined thickness and the thin portion 911, and is more than the thin portion 911. It has a thickly formed thick portion 912. The semiconductor substrate 9 has a square shape when the surface on which the interlayer insulating film 61 is formed (element forming surface) is viewed in an orthogonal direction. When the element forming surface of the semiconductor substrate 9 is viewed in a direction orthogonal to each other, a circular thin portion 911 is arranged in a predetermined region in the center, and a square thick portion 912 is arranged so as to surround the entire circumference of the thin portion 911. There is. The semiconductor substrate 9 when the first storage elements M1 to the fourth storage elements M4 of the first example are used, and the semiconductor substrate 9 when the first storage elements M1 to the fourth storage elements M4 of the second example are used. Have the same shape as.

図8に示すように、第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合、第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4は、例えば半導体基板9の結晶軸<010>の方向において対向して配置されている。また、この場合、第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3は、例えば半導体基板9の結晶軸<100>の方向において対向して配置されている。図9に示すように、第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合、第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4は、例えば半導体基板9の結晶軸<100>の方向において対向して配置されている。また、この場合、第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3は、例えば半導体基板9の結晶軸<010>の方向において対向して配置されている。 As shown in FIG. 8, when the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the first example are used, the first storage element M1 and the fourth storage element M4 are, for example, the crystal axis <010 of the semiconductor substrate 9. They are arranged so as to face each other in the direction of>. Further, in this case, the second storage element M2 and the third storage element M3 are arranged so as to face each other in the direction of the crystal axis <100> of the semiconductor substrate 9, for example. As shown in FIG. 9, when the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the first example are used, the first storage element M1 and the fourth storage element M4 are, for example, the crystal axis <100 of the semiconductor substrate 9. They are arranged so as to face each other in the direction of>. Further, in this case, the second storage element M2 and the third storage element M3 are arranged so as to face each other in the direction of the crystal axis <010> of the semiconductor substrate 9, for example.

第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合及び第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4が用いられる場合のいずれも、第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4は例えば、互いに隣り合う記憶素子と等間隔に配置されている。具体的には、第二記憶素子M2は、肉薄部911の中心を軸として第一記憶素子M1が配置された場所に対して約90°右回りに回転した場所に配置されている。第四記憶素子M4は、肉薄部911の中心を軸として第二記憶素子M2が配置された場所に対して約90°右回りに回転した場所に配置されている。第三記憶素子M3は、肉薄部911の中心を軸として第四記憶素子M4が配置された場所に対して約90°右回りに回転した場所に配置されている。第一記憶素子M1は、肉薄部911の中心を軸として第三記憶素子M3が配置された場所に対して約90°右回りに回転した場所に配置されている。 In both the case where the first memory element M1 to the fourth memory element M4 of the first example are used and the case where the first memory element M1 to the fourth memory element M4 of the second example are used, the first memory element M1 , The second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4 are arranged at equal intervals with, for example, storage elements adjacent to each other. Specifically, the second storage element M2 is arranged at a location rotated clockwise by about 90 ° with respect to the location where the first storage element M1 is arranged about the center of the thin portion 911 as an axis. The fourth storage element M4 is arranged at a location rotated clockwise by about 90 ° with respect to the location where the second storage element M2 is arranged about the center of the thin portion 911 as an axis. The third storage element M3 is arranged at a location rotated clockwise by about 90 ° with respect to the location where the fourth storage element M4 is arranged about the center of the thin portion 911 as an axis. The first storage element M1 is arranged at a position rotated clockwise by about 90 ° with respect to the place where the third storage element M3 is arranged about the center of the thin portion 911 as an axis.

第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rは、肉薄部911に形成されている。第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wのそれぞれに設けられた電荷流通領域811は、肉厚部912の上方に形成されている。第一電荷流通素子M1wの少なくとも一部、第二電荷流通素子M2wの少なくとも一部、第三電荷流通素子M3wの少なくとも一部及び第四電荷流通素子M4wの少なくとも一部は、肉厚部912に形成されている。図8に示す例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、一部が肉薄部911に形成され、他の一部が肉厚部912に形成されている。肉厚部912に形成された第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wのそれぞれの一部には、電荷流通領域811が含まれている。図9に示す例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wの全てが肉厚部912に形成されている。 The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r are formed in the thin portion 911. The charge distribution regions 811 provided in each of the first charge distribution element M1w, the second charge distribution element M2w, the third charge distribution element M3w, and the fourth charge distribution element M4w are formed above the wall thickness portion 912. .. At least a part of the first charge flow element M1w, at least a part of the second charge flow element M2w, at least a part of the third charge flow element M3w, and at least a part of the fourth charge flow element M4w are formed in the thick portion 912. It is formed. In the example shown in FIG. 8, a part of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w is formed in the thin portion 911, and the other part. Is formed in the thick portion 912. A charge flow region 811 is included in each part of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w formed in the thick portion 912. ing. In the example shown in FIG. 9, all of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are formed in the thick portion 912.

このように、歪検出部11では、フローティングゲートFGwに蓄積された電荷が最も抜けやすいトンネル絶縁膜821が形成された電荷流通領域811が、歪のかかる肉薄部911から遠ざけられて配置される。これにより、歪センサモジュール1は、フローティングゲートFGwから電荷が抜けることによって生じる第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4のデータ化けを防止して、歪の誤検知を抑制することができる。 In this way, in the strain detection unit 11, the charge flow region 811 in which the tunnel insulating film 821 in which the charge accumulated in the floating gate FGw is most easily released is formed is arranged away from the thin portion 911 to which the strain is applied. As a result, the strain sensor module 1 prevents data garbled of the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4, which are caused by the discharge of charge from the floating gate FGw. False detection of distortion can be suppressed.

次に、歪センサモジュール1における測定対象物の歪の検出原理について図10及び図11を用いて説明する。図10(a)及び図11(a)は、第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsに対するドレインソース間電流Idsの特性を模式的に示す図である。以下、ゲートソース間電圧Vgsに対するドレインソース間電流Idsの特性を「IV特性」と略記する場合がある。図10(a)及び図11(a)中に示す特性IV1は、半導体基板9に歪が生じていない状態での第一出力トランジスタM1rのIV特性の一例を示している。図10(a)中に示す特性IV11は、結晶軸<100>方向の引張歪又は結晶軸<010>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第一出力トランジスタM1rのIV特性の一例を示している。図11(a)中に示す特性IV12は、結晶軸<010>方向の引張歪又は結晶軸<100>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第一出力トランジスタM1rのIV特性の一例を示している。 Next, the principle of detecting the strain of the object to be measured in the strain sensor module 1 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. 10 (a) and 11 (a) are diagrams schematically showing the characteristics of the drain-source current Ids with respect to the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r and the second output transistor M2r. Hereinafter, the characteristic of the drain-source current Ids with respect to the gate-source voltage Vgs may be abbreviated as “IV characteristic”. The characteristic IV1 shown in FIGS. 10A and 11A shows an example of the IV characteristic of the first output transistor M1r in a state where the semiconductor substrate 9 is not distorted. The characteristic IV11 shown in FIG. 10A is the IV characteristic of the first output transistor M1r in a state where tensile strain in the crystal axis <100> direction or compression strain in the crystal axis <010> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown. The characteristic IV12 shown in FIG. 11A is the IV characteristic of the first output transistor M1r in a state where tensile strain in the crystal axis <010> direction or compression strain in the crystal axis <100> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown.

図10(a)及び図11(a)中に示す特性IV2は、半導体基板9に歪が生じていない状態での第二出力トランジスタM2rのIV特性の一例を示している。図10(a)中に示す特性IV21は、結晶軸<100>方向の引張歪又は結晶軸<010>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第二出力トランジスタM2rのIV特性の一例を示している。図11(a)中に示す特性IV22は、結晶軸<010>方向の引張歪又は結晶軸<100>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第二出力トランジスタM2rのIV特性の一例を示している。 The characteristic IV2 shown in FIGS. 10A and 11A shows an example of the IV characteristic of the second output transistor M2r in a state where the semiconductor substrate 9 is not distorted. The characteristic IV21 shown in FIG. 10A is the IV characteristic of the second output transistor M2r in a state where tensile strain in the crystal axis <100> direction or compression strain in the crystal axis <010> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown. The characteristic IV22 shown in FIG. 11A is the IV characteristic of the second output transistor M2r in a state where tensile strain in the crystal axis <010> direction or compression strain in the crystal axis <100> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown.

図10(b)及び図11(b)は、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsに対するドレインソース間電流Idsの特性を示す図である。図10(b)及び図11(b)中に示す特性IV3は、半導体基板9に歪が生じていない状態での第三出力トランジスタM3rのIV特性の一例を示している。図10(b)中に示す特性IV31は、結晶軸<100>方向の引張歪又は結晶軸<010>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第三出力トランジスタM3rのIV特性の一例を示している。図11(b)中に示す特性IV32は、結晶軸<010>方向の引張歪又は結晶軸<100>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第三出力トランジスタM3rのIV特性の一例を示している。 10 (b) and 11 (b) are diagrams showing the characteristics of the drain-source current Ids with respect to the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r. The characteristic IV3 shown in FIGS. 10B and 11B shows an example of the IV characteristic of the third output transistor M3r in a state where the semiconductor substrate 9 is not distorted. The characteristic IV31 shown in FIG. 10B is the IV characteristic of the third output transistor M3r in a state where tensile strain in the crystal axis <100> direction or compression strain in the crystal axis <010> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown. The characteristic IV32 shown in FIG. 11B is the IV characteristic of the third output transistor M3r in a state where tensile strain in the crystal axis <010> direction or compression strain in the crystal axis <100> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown.

図10(b)及び図11(b)中に示す特性IV4は、半導体基板9に歪が生じていない状態での第四出力トランジスタM4rのIV特性の一例を示している。図10(b)中に示す特性IV41は、結晶軸<100>方向の引張歪又は結晶軸<010>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第四出力トランジスタM4rのIV特性の一例を示している。図11(b)中に示す特性IV42は、結晶軸<010>方向の引張歪又は結晶軸<100>方向の圧縮歪が半導体基板9に生じている状態での第四出力トランジスタM4rのIV特性の一例を示している。 The characteristic IV4 shown in FIGS. 10B and 11B shows an example of the IV characteristic of the fourth output transistor M4r in a state where the semiconductor substrate 9 is not distorted. The characteristic IV41 shown in FIG. 10B is the IV characteristic of the fourth output transistor M4r in a state where tensile strain in the crystal axis <100> direction or compression strain in the crystal axis <010> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown. The characteristic IV42 shown in FIG. 11B is the IV characteristic of the fourth output transistor M4r in a state where tensile strain in the crystal axis <010> direction or compression strain in the crystal axis <100> direction is generated in the semiconductor substrate 9. An example is shown.

詳細は後述するが、本実施形態による歪センサモジュール1では、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vdsが第一検出信号Sd1の電圧(以下、「第一検出信号電圧Vs1」と称する場合がある)となり、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vdsが第二検出信号Sd2の電圧(以下、「第二検出信号電圧Vs2」と称する場合がある)となる。さらに、歪センサモジュール1では、第一検出信号電圧Vs1の電圧値と第二検出信号電圧Vs2の電圧値とが同一となるように、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2のオフセットが補正される。以下、第一検出信号電圧Vs1の参照符号「Vs1」は、第一検出信号電圧Vs1の電圧値の符号としても用い、第二検出信号電圧Vs2の参照符号「Vs2」は、第二検出信号電圧Vs2の電圧値の符号としても用いる。 Although details will be described later, in the strain sensor module 1 according to the present embodiment, the gate-source voltage Vds of the second output transistor M2r may be the voltage of the first detection signal Sd1 (hereinafter, referred to as “first detection signal voltage Vs1”). The voltage Vds between the gates and sources of the fourth output transistor M4r becomes the voltage of the second detection signal Sd2 (hereinafter, may be referred to as “second detection signal voltage Vs2”). Further, in the distortion sensor module 1, the offsets of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 are corrected so that the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 and the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 are the same. Will be done. Hereinafter, the reference code “Vs1” of the first detection signal voltage Vs1 is also used as the code of the voltage value of the first detection signal voltage Vs1, and the reference code “Vs2” of the second detection signal voltage Vs2 is the second detection signal voltage. It is also used as a code for the voltage value of Vs2.

図10(a)及び図11(a)に示すように、第一出力トランジスタM1rのドレインソース間電流Idsを例えば電流値Ip1に調整することによって、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vdsの電圧値が電圧値Vs1となるように第一検出信号Sd1のオフセットが補正される。同様に、図10(b)及び図11(b)に示すように、第三出力トランジスタM3rのドレインソース間電流Idsを例えば電流値Ip3に調整することによって、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vdsの電圧値が電圧値Vs1と同一の電圧値Vs2となるように第二検出信号Sd2のオフセットが補正される。 As shown in FIGS. 10A and 11A, by adjusting the drain-source current Ids of the first output transistor M1r to, for example, the current value Ip1, the gate-source voltage Vds of the second output transistor M2r can be adjusted. The offset of the first detection signal Sd1 is corrected so that the voltage value becomes the voltage value Vs1. Similarly, as shown in FIGS. 10 (b) and 11 (b), by adjusting the drain-source current Ids of the third output transistor M3r to, for example, the current value Ip3, between the gate and source of the fourth output transistor M4r. The offset of the second detection signal Sd2 is corrected so that the voltage value of the voltage Vds becomes the same voltage value Vs2 as the voltage value Vs1.

歪センサモジュール1は、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2との差分を信号増幅部14で求めることによって、測定対象物に発生する歪量に応じた電圧(以下、「歪電圧」と称する場合がある)Vdtを検出するようになっている。歪電圧Vdtは、以下の式(1)によって算出することができる。
Vdt=Vs1−Vs2 ・・・(1)
The strain sensor module 1 obtains the difference between the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 by the signal amplification unit 14, so that the voltage corresponding to the amount of distortion generated in the measurement object (hereinafter, “distortion voltage”). It is designed to detect Vdt. The distortion voltage Vdt can be calculated by the following equation (1).
Vdt = Vs1-Vs2 ... (1)

歪電圧Vdtは、信号増幅部14に設けられた差動増幅器141が出力する出力信号SOUT2の電圧に相当する。第一検出信号電圧Vs1の電圧値及び第二検出信号電圧Vs2の電圧値は、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2のオフセット補正によって同一となるように設定される。このため、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2のオフセット補正後の歪電圧Vdtは、式(1)により、0Vとなる。 The distorted voltage Vdt corresponds to the voltage of the output signal SOUT2 output by the differential amplifier 141 provided in the signal amplification unit 14. The voltage value of the first detection signal voltage Vs1 and the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 are set to be the same by offset correction of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2. Therefore, the distortion voltage Vdt of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 after offset correction is 0V according to the equation (1).

例えば、測定対象物に歪が生じて第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4が並んでいる方向に応力(例えば半導体基板9の結晶軸<100>方向の引張歪を生じさせる応力又は結晶軸<010>方向の圧縮歪を生じさせる応力)が印加されたとする。これにより、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの電子移動度は変化するので、それぞれのIV特性が変化する。図10(a)に示すように、第一出力トランジスタM1rは、電子移動度が大きくなる。このため、第一出力トランジスタM1rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV1と比較して、電流が流れやすい特性IV11となる。これにより、第一出力トランジスタM1rに流れるドレインソース間電流Idsの電流値は、上昇して電流値Ia1となる。 For example, stress in the direction in which the first memory element M1 and the fourth memory element M4 are lined up due to strain in the object to be measured (for example, stress or crystal axis that causes tensile strain in the crystal axis <100> direction of the semiconductor substrate 9). It is assumed that a stress that causes compressive strain in the <010> direction) is applied. As a result, the electron mobilities of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r change, so that the IV characteristics of each change. As shown in FIG. 10A, the first output transistor M1r has a high electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the first output transistor M1r becomes the characteristic IV11 in which a current easily flows as compared with the characteristic IV1 in a state in which no distortion is generated (stress is not applied). As a result, the current value of the drain-source current Ids flowing through the first output transistor M1r rises to the current value Ia1.

一方、第二出力トランジスタM2rは、電子移動度が小さくなる。このため、第二出力トランジスタM2rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV2と比較して、電流が流れにくい特性IV21となる。第二出力トランジスタM2rのドレインソース間電流Idsの電流値も同様に電流値Ia1となるので、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値は、ΔV1だけ大きくなって電圧値Vs1+ΔV1となる。したがって、第一検出信号Sd1の電圧値はΔV1だけ大きくなる。 On the other hand, the second output transistor M2r has lower electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the second output transistor M2r is the characteristic IV21 in which current is less likely to flow as compared with the characteristic IV2 in the state where no distortion is generated (stress is not applied). Similarly, the current value of the drain-source current Ids of the second output transistor M2r also becomes the current value Ia1, so that the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r increases by ΔV1 to become the voltage value Vs1 + ΔV1. .. Therefore, the voltage value of the first detection signal Sd1 increases by ΔV1.

図10(b)に示すように、第三出力トランジスタM3rは、電子移動度が小さくなる。このため、第三出力トランジスタM3rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV3と比較して、電流が流れにくい特性IV31となる。これにより、第三出力トランジスタM3rに流れるドレインソース間電流Idsの電流値は、減少して電流値Ia3となる。一方、第四出力トランジスタM4rは、電子移動度が大きくなる。このため、第四出力トランジスタM4rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV4と比較して、電流が流れやすい特性IV41となる。第四出力トランジスタM4rのドレインソース間電流Idsの電流値も同様に電流値Ia3となるので、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値は、ΔV2だけ小さくなって電圧値Vs2−ΔV2となる。したがって、第二検出信号Sd2の電圧値はΔV2だけ小さくなる。 As shown in FIG. 10B, the third output transistor M3r has lower electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the third output transistor M3r is the characteristic IV31 in which current is less likely to flow as compared with the characteristic IV3 in the state where no distortion is generated (stress is not applied). As a result, the current value of the drain-source current Ids flowing through the third output transistor M3r is reduced to the current value Ia3. On the other hand, the fourth output transistor M4r has a high electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the fourth output transistor M4r becomes the characteristic IV41 in which a current easily flows as compared with the characteristic IV4 in a state in which distortion is not generated (stress is not applied). Since the current value of the drain-source current Ids of the fourth output transistor M4r is also the current value Ia3, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r is reduced by ΔV2 to the voltage value Vs2-ΔV2. It becomes. Therefore, the voltage value of the second detection signal Sd2 is reduced by ΔV2.

測定対象物に歪が生じて第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4が並んでいる方向に応力(例えば半導体基板9の結晶軸<100>方向の引張歪を生じさせる応力又は結晶軸<010>方向の圧縮歪を生じさせる応力)が印加された場合、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2の値が同一とすると、式(1)より、歪電圧Vdtは、「ΔV1+ΔV2」となる。 Stress in the direction in which the first storage element M1 and the fourth storage element M4 are lined up due to strain in the object to be measured (for example, stress that causes tensile strain in the crystal axis <100> direction of the semiconductor substrate 9 or crystal axis <010 > When a stress that causes compression strain in the direction is applied, assuming that the values of the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 are the same, the distortion voltage Vdt is "ΔV1 + ΔV2" from the equation (1). It becomes.

また例えば、測定対象物に歪が生じて第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3が並んでいる方向に応力(例えば半導体基板9の結晶軸<100>方向の圧縮歪を生じさせる応力又は結晶軸<010>方向の引張歪を生じさせる応力)が印加されたとする。これにより、図11(a)に示すように、第一出力トランジスタM1rは、電子移動度が小さくなる。このため、第一出力トランジスタM1rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV1と比較して、電流が流れにくい特性IV12となる。これにより、第一出力トランジスタM1rに流れるドレインソース間電流Idsの電流値は、減少して電流値Ia2となる。 Further, for example, a stress or crystal that causes strain in the object to be measured and causes stress in the direction in which the second storage element M2 and the third storage element M3 are arranged (for example, compression strain in the crystal axis <100> direction of the semiconductor substrate 9). It is assumed that a stress that causes tensile strain in the axial <010> direction) is applied. As a result, as shown in FIG. 11A, the electron mobility of the first output transistor M1r becomes small. Therefore, the IV characteristic of the first output transistor M1r becomes the characteristic IV12 in which a current does not easily flow as compared with the characteristic IV1 in a state in which distortion is not generated (stress is not applied). As a result, the current value of the drain-source current Ids flowing through the first output transistor M1r is reduced to the current value Ia2.

一方、第二出力トランジスタM2rは、電子移動度が大きくなる。このため、第二出力トランジスタM2rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV2と比較して、電流が流れやすい特性IV22となる。第二出力トランジスタM2rのドレインソース間電流Idsの電流値も同様に電流値Ia2となるので、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値は、ΔV3だけ小さくなって電圧値Vs1−ΔV3となる。したがって、第一検出信号Sd1の電圧値はΔV3だけ小さくなる。 On the other hand, the second output transistor M2r has a high electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the second output transistor M2r becomes the characteristic IV22 in which a current easily flows as compared with the characteristic IV2 in a state in which no distortion is generated (stress is not applied). Since the current value of the drain-source current Ids of the second output transistor M2r is also the current value Ia2, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r is reduced by ΔV3 and the voltage value Vs1-ΔV3. It becomes. Therefore, the voltage value of the first detection signal Sd1 is reduced by ΔV3.

図11(b)に示すように、第三出力トランジスタM3rは、電子移動度が大きくなる。このため、第三出力トランジスタM3rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV3と比較して、電流が流れやすい特性IV31となる。これにより、第三出力トランジスタM3rに流れるドレインソース間電流Idsの電流値は、上昇して電流値Ia4となる。一方、第四出力トランジスタM4rは、電子移動度が小さくなる。このため、第四出力トランジスタM4rのIV特性は、歪が生じていない(応力が印加されていない)状態の特性IV4と比較して、電流が流れにくい特性IV42となる。第四出力トランジスタM4rのドレインソース間電流Idsの電流値も同様に電流値Ia4となるので、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値は、ΔV4だけ大きくなって電圧値Vs2+ΔV4となる。したがって、第二検出信号Sd2の電圧値はΔV4だけ大きくなる。 As shown in FIG. 11B, the third output transistor M3r has a high electron mobility. Therefore, the IV characteristic of the third output transistor M3r is the characteristic IV31 in which a current easily flows as compared with the characteristic IV3 in a state in which no distortion is generated (stress is not applied). As a result, the current value of the drain-source current Ids flowing through the third output transistor M3r rises to the current value Ia4. On the other hand, the electron mobility of the fourth output transistor M4r becomes small. Therefore, the IV characteristic of the fourth output transistor M4r becomes the characteristic IV42 in which a current does not easily flow as compared with the characteristic IV4 in a state in which no strain is generated (stress is not applied). Similarly, the current value of the drain-source current Ids of the fourth output transistor M4r also becomes the current value Ia4, so that the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r increases by ΔV4 to become the voltage value Vs2 + ΔV4. .. Therefore, the voltage value of the second detection signal Sd2 increases by ΔV4.

測定対象物に歪が生じて第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3が並んでいる方向(例えば半導体基板9の結晶軸<100>方向の圧縮歪又は結晶軸<010>方向の引張歪を生じさせる応力)が印加された場合、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2の値が同一とすると、式(1)より、歪電圧Vdtは、「−(ΔV3+ΔV4)」となる。 A strain is generated in the object to be measured, and a compression strain in the direction in which the second storage element M2 and the third storage element M3 are arranged (for example, a compression strain in the crystal axis <100> direction of the semiconductor substrate 9 or a tensile strain in the crystal axis <010> direction is applied. When the stress to be generated) is applied and the values of the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 are the same, the distortion voltage Vdt becomes “− (ΔV3 + ΔV4)” from the equation (1).

このように、歪センサモジュール1は、測定対象物に生じた歪を歪検出部11で検出し、歪検出部11で検出した歪量に応じた電圧(歪電圧Vdt)の信号として信号処理部16から出力信号OUT2を出力できる。 In this way, the strain sensor module 1 detects the strain generated in the object to be measured by the strain detection unit 11, and uses the signal processing unit as a signal of a voltage (distortion voltage Vdt) corresponding to the amount of distortion detected by the strain detection unit 11. The output signal OUT2 can be output from 16.

次に、歪センサモジュール1によるオフセット補正及び歪誤検知の原理について図12及び図13を用いて説明する。図12(a)及び図13(a)は、測定対象物に生じる歪に対する歪検出部11の検出信号の電圧の特性の一例を模式的に示す図である。図12(a)及び図13(a)中に示す「Vs1」は、正常な第一検出信号電圧Vs1の特性を示している。図12(a)及び図13(a)中に示す「Vs2」は、正常な第二検出信号電圧Vs2の特性を示している。図12(a)及び図13(a)中に示す「Vs1e」は、補正された第一検出信号Sd1の特性が変化した場合の異常な第一検出信号電圧Vs1の特性を示している。図12(a)に示す第一検出信号Sd1の特性の変化の要因として、フローティングゲートに保持していた電荷が漏洩して第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rの少なくとも一方の閾値電圧が変化したことなどが挙げられる。図13(a)に示す第一検出信号Sd1の特性の変化の要因として、第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rの少なくとも一方の歪に対する検出感度が変化したことなどが挙げられる。 Next, the principles of offset correction and distortion error detection by the strain sensor module 1 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. 12 (a) and 13 (a) are diagrams schematically showing an example of the voltage characteristics of the detection signal of the strain detection unit 11 with respect to the strain generated in the object to be measured. “Vs1” shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a) shows the characteristics of the normal first detection signal voltage Vs1. “Vs2” shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a) shows the characteristics of the normal second detection signal voltage Vs2. “Vs1e” shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a) shows the characteristics of the abnormal first detection signal voltage Vs1 when the characteristics of the corrected first detection signal Sd1 change. As a factor of the change in the characteristics of the first detection signal Sd1 shown in FIG. 12A, the electric charge held in the floating gate leaks and the threshold voltage of at least one of the first output transistor M1r and the second output transistor M2r becomes. It can be mentioned that it has changed. As a factor of the change in the characteristics of the first detection signal Sd1 shown in FIG. 13A, there is a change in the detection sensitivity for distortion of at least one of the first output transistor M1r and the second output transistor M2r.

図12(b)及び図13(b)は、図12(a)及び図13(a)に示す正常及び異常な第一検出信号電圧Vs1の特性から第二検出信号電圧Vs2の特性を減算した電圧をM倍に増幅した特性(減算増幅特性)の一例を模式的に示す図である。つまり、図12(b)及び図13(b)は、測定対象物に生じる歪に対する信号増幅部14から出力される出力信号SOUT2の電圧VOUT2の特性の一例を模式的に示す図である。図12(b)及び図13(b)中に示す「M*(Vs1−Vs2)」は、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の減算増幅特性を示している。図12(b)及び図13(b)中に示す「M*(Vs1e−Vs2)」は、第一検出信号電圧Vs1が異常な場合の減算増幅特性を示している。 12 (b) and 13 (b) show that the characteristics of the second detection signal voltage Vs2 are subtracted from the characteristics of the normal and abnormal first detection signal voltage Vs1 shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a). It is a figure which shows typically an example of the characteristic (subtraction amplification characteristic) which amplified the voltage M times. That is, FIGS. 12 (b) and 13 (b) are diagrams schematically showing an example of the characteristics of the voltage VOUT2 of the output signal SOUT2 output from the signal amplification unit 14 with respect to the distortion generated in the measurement object. “M * (Vs1-Vs2)” shown in FIGS. 12 (b) and 13 (b) shows the subtraction amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is normal. “M * (Vs1e−Vs2)” shown in FIGS. 12 (b) and 13 (b) shows the subtraction amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is abnormal.

図12(c)及び図13(c)は、図12(a)及び図13(a)に示す正常及び異常な第一検出信号電圧Vs1のそれぞれの特性と第二検出信号電圧Vs2の特性とを加算した電圧をN倍(本実施形態では、例えばN=1)に増幅した特性(加算増幅特性)の一例を模式的に示す図である。つまり、図12(c)及び図13(c)は、測定対象物に生じる歪に対する加算器123(図3参照)から出力される加算出力信号Saの電圧VOUT1の特性の一例を模式的に示す図である。図12(c)及び図13(c)中に示す「N*(Vs1+Vs2)」は、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の加算増幅特性を示している。図12(c)及び図13(c)中に示す「N*(Vs1e+Vs2)」は、第一検出信号電圧Vs1が異常な場合の加算増幅特性を示している。 12 (c) and 13 (c) show the characteristics of the normal and abnormal first detection signal voltage Vs1 and the characteristics of the second detection signal voltage Vs2 shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a). It is a figure which shows typically an example of the characteristic (additional amplification characteristic) which amplified the voltage which added up to N times (in this embodiment, for example, N = 1). That is, FIGS. 12 (c) and 13 (c) schematically show an example of the characteristics of the voltage VOUT1 of the adder output signal Sa output from the adder 123 (see FIG. 3) with respect to the distortion generated in the object to be measured. It is a figure. “N * (Vs1 + Vs2)” shown in FIGS. 12 (c) and 13 (c) shows the additive amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is normal. “N * (Vs1e + Vs2)” shown in FIGS. 12 (c) and 13 (c) shows the additive amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is abnormal.

図12(a)及び図13(a)に示すように、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2は、歪が生じていない場合は同一の値となる。また、測定対象物に一方向(例えば、図12(a)及び図13(a)に示すグラフの横軸の正の方向)に歪が生じた場合、第一検出信号電圧Vs1は単調な直線状に増加し、第二検出信号電圧Vs2は単調な直線状に減少する。一方、測定対象物に当該一方向とは逆方向(例えば、図12(a)及び図13(a)に示すグラフの横軸の負の方向)に歪が生じた場合、第一検出信号電圧Vs1は単調な直線状に減少し、第二検出信号電圧Vs2は単調な直線状に増加する。 As shown in FIGS. 12A and 13A, when the first detection signal voltage Vs1 is normal, the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 are the same when no distortion occurs. Is the value of. Further, when the object to be measured is distorted in one direction (for example, the positive direction of the horizontal axis of the graph shown in FIGS. 12A and 13A), the first detection signal voltage Vs1 is a monotonous straight line. The second detection signal voltage Vs2 decreases in a monotonous linear manner. On the other hand, when the object to be measured is distorted in the direction opposite to the one direction (for example, the negative direction of the horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 12A and 13A), the first detection signal voltage Vs1 decreases in a monotonous linear manner, and the second detection signal voltage Vs2 increases in a monotonous linear shape.

図12(b)及び図13(b)に示すように、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2の歪に対する増減率が同一の場合、測定対象物に生じる歪及び電圧VSOUT2を軸とする直交座標系において、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の減算増幅特性は、当該座標系の原点を通り単調に増加する特性となる。一方、図12(a)に示すように、正常な電圧値に対して一定のオフセット電圧が生じる異常が第一検出信号電圧Vs1に生じた場合、図12(b)に示すように、減算増幅特性は、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の特性に対して当該オフセット電圧に依存する電圧分だけずれた特性となる。 As shown in FIGS. 12 (b) and 13 (b), when the rate of increase / decrease with respect to the strain of the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 is the same, the strain and voltage VSOUT2 generated in the measurement object are used as axes. In the Cartesian coordinate system, the subtraction amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is normal is a characteristic that monotonically increases through the origin of the coordinate system. On the other hand, as shown in FIG. 12 (a), when an abnormality in which a constant offset voltage is generated with respect to a normal voltage value occurs in the first detection signal voltage Vs1, subtraction amplification is performed as shown in FIG. 12 (b). The characteristic is a characteristic that deviates from the characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is normal by a voltage that depends on the offset voltage.

図12(c)及び図13(c)に示すように、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2の歪に対する増減率が同一の場合、測定対象物に生じる歪及び電圧VSOUT1を軸とする直交座標系において、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の加算増幅特性は、歪の大きさ及び向きによらずに一定値Vcを維持する特性となる。一方、図12(a)に示すように、正常な電圧値に対して一定のオフセット電圧が生じる異常が第一検出信号電圧Vs1に生じた場合、図12(c)に示すように、加算増幅特性は、歪の大きさ及び向きによらずに一定値Vceを維持する特性となる。一定値Vceは、第一検出信号電圧Vs1が正常な場合の一定値Vcに対して異常に伴うオフセット電圧に依存する電圧分だけずれた値である。 As shown in FIGS. 12 (c) and 13 (c), when the rate of increase / decrease with respect to the strain of the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 is the same, the strain and voltage VSOUT1 generated in the measurement object are used as axes. In the Cartesian coordinate system, the addition amplification characteristic when the first detection signal voltage Vs1 is normal is a characteristic of maintaining a constant value Vc regardless of the magnitude and direction of distortion. On the other hand, as shown in FIG. 12 (a), when an abnormality in which a constant offset voltage is generated with respect to a normal voltage value occurs in the first detection signal voltage Vs1, addition amplification is performed as shown in FIG. 12 (c). The characteristic is a characteristic that maintains a constant value Vce regardless of the magnitude and direction of the strain. The constant value Vce is a value deviated from the constant value Vc when the first detection signal voltage Vs1 is normal by a voltage depending on the offset voltage accompanying the abnormality.

図13(a)に示すように、例えば経年変化などによって第一検出信号Sd1の歪に対する検出感度が変化した場合、第一検出信号電圧Vs1の増減率(すなわち電圧の傾き)は、正常な場合に対して変化する。このため、図13(b)に示すように、第一検出信号Sd1の歪に対する検出感度が変化した場合、減算増幅特性は、第一検出信号電圧Vs1の歪に対する増減率の変化に依存する分だけ、正常な場合の特性に対して変化した特性となる。 As shown in FIG. 13A, when the detection sensitivity of the first detection signal Sd1 with respect to distortion changes due to aging, for example, the rate of increase / decrease of the first detection signal voltage Vs1 (that is, the slope of the voltage) is normal. Change against. Therefore, as shown in FIG. 13B, when the detection sensitivity of the first detection signal Sd1 with respect to distortion changes, the subtraction amplification characteristic depends on the change in the rate of increase / decrease with respect to the distortion of the first detection signal voltage Vs1. However, the characteristics are different from those in the normal case.

同様に、図13(c)に示すように、第一検出信号Sd1の歪に対する検出感度が変化した場合、加算増幅特性は、第一検出信号電圧Vs1の歪に対する増減率の変化に依存する分だけ、正常な場合の特性に対して変化した特性となる。このため、第一検出信号Sd1の歪に対する検出感度が変化した場合の加算増幅特性は、一定値を維持した特性にはならない。 Similarly, as shown in FIG. 13C, when the detection sensitivity of the first detection signal Sd1 with respect to distortion changes, the additive amplification characteristic depends on the change in the rate of increase / decrease with respect to the distortion of the first detection signal voltage Vs1. However, the characteristics are changed from the characteristics in the normal case. Therefore, the addition amplification characteristic when the detection sensitivity to the distortion of the first detection signal Sd1 changes does not become a characteristic that maintains a constant value.

したがって、第一検出信号電圧Vs1の電圧値と、第二検出信号電圧Vs2の電圧値とが、歪検出部11での検出誤差や加算器123などの算出誤差などが加味された所定範囲内に収まるように第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2を調整することにより、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2のオフセットを補正することができる。 Therefore, the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 and the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 are within a predetermined range in which the detection error of the distortion detection unit 11 and the calculation error of the adder 123 and the like are taken into consideration. By adjusting the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 so as to be within the same range, the offsets of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 can be corrected.

また、第一検出信号Sd1と第二検出信号Sd2とを加算した加算信号の電圧値が所定の電圧値(図12(c)及び図13(c)では一定値Vc)に対する所定の電圧範囲内にない場合には、歪検出部11で検出された歪は誤検知であると判定することができる。 Further, the voltage value of the added signal obtained by adding the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 is within a predetermined voltage range with respect to a predetermined voltage value (constant value Vc in FIGS. 12 (c) and 13 (c)). If not, it can be determined that the distortion detected by the distortion detection unit 11 is a false detection.

ここで、本実施形態による歪センサモジュール1における歪誤検知動作モードの具体的な動作について図2及び図3を再び用いて説明する。
歪センサモジュール1に備えられたモード選択部15は、オフセット補正動作モードの場合に加算出力信号Saを選択し、歪誤検知動作モードの場合に分圧信号Sdiを信号選択部124(図3参照)に選択させるように構成されている。このため、歪センサモジュール1が歪誤検知動作モードで動作する場合には、モード選択部15から出力される制御信号Smcに基づいて、信号選択部124に設けられたスイッチ124aが他方の入力端子と出力端子とを接続する状態になる。
Here, the specific operation of the distortion error detection operation mode in the strain sensor module 1 according to the present embodiment will be described again with reference to FIGS. 2 and 3.
The mode selection unit 15 provided in the distortion sensor module 1 selects the addition output signal Sa in the offset correction operation mode, and selects the voltage division signal Sdi in the distortion error detection operation mode 124 (see FIG. 3). ) Is configured to select. Therefore, when the distortion sensor module 1 operates in the distortion error detection operation mode, the switch 124a provided in the signal selection unit 124 is the other input terminal based on the control signal Smc output from the mode selection unit 15. And the output terminal are connected.

モード選択部15は、比較信号Scを記憶している。比較信号Scの電圧値は、オフセットが補正された第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2を加算した加算信号の電圧値と同じ値に設定されている。本実施形態では、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2はそれぞれ、例えば電源電圧VDDの1/2の電圧値となるようにオフセットが補正される。このため、本実施形態では、比較信号Scの電圧値は、例えば電源電圧VDDの電圧値と同じ値に設定されている。抵抗素子R1及び抵抗素子R2のそれぞれの抵抗値は、分圧信号Sdiの電圧値が例えば電源電圧VDDの1/2の電圧値となるように設定されている。抵抗素子R3の抵抗値及び抵抗素子R1の抵抗値は同一であり、抵抗素子R5の抵抗値及び抵抗素子R2の抵抗値は同一である。このため、第一検出信号Sd1及び第二検出信号Sd2のオフセットが補正されている場合には、差動増幅部125の増幅器125aの非反転入力端子(+)及び反転入力端子(−)には、同一の電圧値(本実施形態では、電源電圧VDDの1/2の電圧値)の信号がそれぞれ入力される。 The mode selection unit 15 stores the comparison signal Sc. The voltage value of the comparison signal Sc is set to the same value as the voltage value of the added signal obtained by adding the offset-corrected first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2. In the present embodiment, the offsets of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 are corrected so as to be, for example, 1/2 of the power supply voltage VDD. Therefore, in the present embodiment, the voltage value of the comparison signal Sc is set to the same value as, for example, the voltage value of the power supply voltage VDD. The resistance values of the resistance element R1 and the resistance element R2 are set so that the voltage value of the voltage dividing signal Sdi is, for example, half the voltage value of the power supply voltage VDD. The resistance value of the resistance element R3 and the resistance value of the resistance element R1 are the same, and the resistance value of the resistance element R5 and the resistance value of the resistance element R2 are the same. Therefore, when the offsets of the first detection signal Sd1 and the second detection signal Sd2 are corrected, the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (-) of the amplifier 125a of the differential amplification unit 125 are connected. , Signals with the same voltage value (in this embodiment, a voltage value that is 1/2 of the power supply voltage VDD) are input.

図12(c)及び図13(c)を用いて説明したように、歪検出部11が測定対象物に生じる歪を正常な状態で検出している場合には、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2を加算した電圧は、測定対象物に歪が生じているか否かに関わらず、一定値Vcになる。このため、歪検出部11が測定対象物に生じる歪を正常な状態で検出している場合には、測定対象物に歪が生じているか否かに関わらず、分圧信号Sdiの電圧値は一定値となり、差動増幅部125は、電圧値が0Vの出力信号SOUT1を信号処理部16に出力する。 As described with reference to FIGS. 12 (c) and 13 (c), when the strain detection unit 11 detects the strain generated in the object to be measured in a normal state, the first detection signal voltage Vs1 and The voltage obtained by adding the second detection signal voltage Vs2 becomes a constant value Vc regardless of whether or not the object to be measured is distorted. Therefore, when the strain detection unit 11 detects the strain generated in the measurement target object in a normal state, the voltage value of the voltage dividing signal Sdi is the voltage value regardless of whether the measurement target object is distorted or not. The differential amplification unit 125 outputs an output signal SOUT1 having a constant value and a voltage value of 0V to the signal processing unit 16.

一方、歪検出部11が測定対象物に生じる歪を異常な状態で検出している場合には、第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2を加算した電圧は、歪検出部11が測定対象物に生じる歪量に応じて変化する。このため、歪検出部11が測定対象物に生じる歪を異常な状態で検出している場合には、分圧信号Sdiの電圧値は、測定対象物に生じているか歪量に応じて変化する。これにより、差動増幅部125は、歪検出部11が測定対象物に生じる歪を異常な状態で検出している場合には、0V以外の電圧値の出力信号SOUT1を信号処理部16に出力する。 On the other hand, when the distortion detection unit 11 detects the distortion generated in the object to be measured in an abnormal state, the distortion detection unit 11 determines the voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2. It changes according to the amount of strain generated in the object to be measured. Therefore, when the strain detection unit 11 detects the strain generated in the measurement object in an abnormal state, the voltage value of the voltage dividing signal Sdi changes depending on whether the strain is generated in the measurement object or the amount of strain. .. As a result, the differential amplification unit 125 outputs the output signal SOUT1 having a voltage value other than 0V to the signal processing unit 16 when the distortion detection unit 11 detects the distortion generated in the measurement object in an abnormal state. do.

これにより、モード選択部15によって歪誤検知動作モードが選択されている場合に信号処理部16は、差動増幅部125が0Vを含む所定範囲内の電圧値の出力信号SOUT1(所定電圧の信号の一例)を出力している場合には歪検出部11が歪を正常に検出していることを示す信号(0Vを含む所定範囲内の電圧値を示すデジタルの出力信号OUT1)を出力する。また、モード選択部15によって歪誤検知動作モードが選択されている場合に信号処理部16は、差動増幅部125が0Vを含む所定の範囲外の電圧値の出力信号SOUT1(所定電圧から閾値以上ずれた電圧の信号の一例)を出力している場合には、歪検出部11が歪を正常に検出していないことを示す信号(0Vを含む所定範囲外の電圧値を示すデジタルの出力信号OUT1)を出力する。 As a result, when the distortion detection operation mode is selected by the mode selection unit 15, the signal processing unit 16 receives the output signal SOUT1 (signal of a predetermined voltage) having a voltage value within a predetermined range including 0V by the differential amplification unit 125. When an example) is being output, the distortion detection unit 11 outputs a signal indicating that distortion is normally detected (a digital output signal OUT1 indicating a voltage value within a predetermined range including 0V). Further, when the distortion error detection operation mode is selected by the mode selection unit 15, the signal processing unit 16 tells the signal processing unit 16 that the differential amplification unit 125 outputs an output signal SOUT1 (from a predetermined voltage to a threshold voltage) having a voltage value outside a predetermined range including 0V. When an example of a voltage signal deviated by the above is output, a signal indicating that the distortion detection unit 11 has not detected distortion normally (a digital output indicating a voltage value outside a predetermined range including 0V) is output. Output the signal OUT1).

このように、歪センサモジュール1は、歪検出部11が正常に歪を検出しているか否かに応じて異なる値の出力信号OUT1を外部装置に出力して歪検出部11における歪の誤検知を検知することができる。 In this way, the strain sensor module 1 outputs an output signal OUT1 having a different value depending on whether or not the strain detection unit 11 normally detects the strain to an external device, and erroneously detects the strain in the strain detection unit 11. Can be detected.

(オフセット補正方法)
本実施形態によるオフセット補正方法について、図14から図28を用いて説明する。まず、本実施形態の歪センサモジュール1のオフセット補正方法の流れについて図14を用いて説明する。本実施形態では、歪センサモジュール1を統括的に制御する制御部(不図示)によって図1に示すモード選択部15などの各構成要素が制御されて歪検出部11から出力される検出信号のオフセットが補正される。
(Offset correction method)
The offset correction method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 28. First, the flow of the offset correction method of the strain sensor module 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, each component such as the mode selection unit 15 shown in FIG. 1 is controlled by a control unit (not shown) that collectively controls the strain sensor module 1, and the detection signal output from the strain detection unit 11 The offset is corrected.

(ステップS100)
図14(a)に示すように、本実施形態によるオフセット補正処理が開始されると、まず、センサ出力目標電圧が決定され(ステップS100)、ステップS200の処理に移行される。より具体的には、センサ出力目標電圧として、歪検出部11から出力される検出信号である第一検出信号Sd1の第一検出信号電圧Vs1の設定値及び第二検出信号Sd2の第二検出信号電圧Vs2の設定値を決定する。本実施形態では、センサ出力目標電圧として、例えば第一検出信号Sd1の第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号Sd2の第二検出信号電圧Vs2が電源電圧VDDの電圧値の1/2に設定される。
(Step S100)
As shown in FIG. 14A, when the offset correction process according to the present embodiment is started, the sensor output target voltage is first determined (step S100), and the process proceeds to step S200. More specifically, as the sensor output target voltage, the set value of the first detection signal voltage Vs1 of the first detection signal Sd1 and the second detection signal of the second detection signal Sd2, which are the detection signals output from the distortion detection unit 11. The set value of the voltage Vs2 is determined. In the present embodiment, for example, the first detection signal voltage Vs1 of the first detection signal Sd1 and the second detection signal voltage Vs2 of the second detection signal Sd2 are set to 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD as the sensor output target voltage. Will be done.

(ステップS200)
ステップS200において、歪検出部11からセンサ出力として、第一検出信号Sd1の第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号Sd2の第二検出信号電圧Vs2が検出され、ステップS300の処理に移行される。
(Step S200)
In step S200, the first detection signal voltage Vs1 of the first detection signal Sd1 and the second detection signal voltage Vs2 of the second detection signal Sd2 are detected as sensor outputs from the distortion detection unit 11, and the process proceeds to step S300. ..

ステップS100及びステップS200は、歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを補正する前に、現時点での当該検出信号の電圧を検出するために実行される歪検出部の出力電圧検出処理である。 Steps S100 and S200 are output voltage detection processes of the distortion detection unit, which are executed to detect the voltage of the detection signal at the present time before correcting the offset of the detection signal output from the distortion detection unit 11. be.

(ステップS300)
ステップS300において、歪検出部11から出力される検出信号の出力電圧の設定処理が実行され、オフセット補正処理が終了する。ステップS300では、第一検出信号Sd1の第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号Sd2の第二検出信号電圧Vs2のそれぞれの電圧値が、ステップS100で設定された目標電圧の電圧値と同一となるように設定される。
(Step S300)
In step S300, the output voltage setting process of the detection signal output from the distortion detection unit 11 is executed, and the offset correction process is completed. In step S300, the respective voltage values of the first detection signal voltage Vs1 of the first detection signal Sd1 and the second detection signal voltage Vs2 of the second detection signal Sd2 are the same as the voltage value of the target voltage set in step S100. Is set to be.

ここで、出力電圧の設定処理(ステップS300)での具体的な処理について図14(b)を用いて説明する。 Here, a specific process in the output voltage setting process (step S300) will be described with reference to FIG. 14 (b).

(ステップS310)
出力電圧の設定処理(ステップS300)が開始されると、まず、ステップS310において、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rが基準状態に設定され、ステップS320の処理に移行される。ステップS310では、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4r(4個の電界効果トランジスタの一例)のうちの電源電圧VDDの出力端子側に配置された第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3r(電源側に配置された2個の電界効果トランジスタの一例)の閾値電圧を調整し、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのうちの基準電位に接続された基準電位端子(グランド端子)側に配置された第二出力トランジスタM2r及び第四出力トランジスタM4r(基準電位側に配置された残余の電界効果トランジスタの一例)のそれぞれに電流が流れない基準状態に、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを設定する。
(Step S310)
When the output voltage setting process (step S300) is started, first, in step S310, the first output transistor M1r and the third output transistor M3r are set to the reference state, and the process proceeds to the process of step S320. In step S310, a first output transistor M1r, a second output transistor M2r, a third output transistor M3r, and a fourth output transistor M4r (4 pieces) that form a Wheatstone bridge circuit and change the electron mobility according to the distortion of the object to be measured. Threshold of the first output transistor M1r and the third output transistor M3r (an example of two electric field effect transistors arranged on the power supply side) arranged on the output terminal side of the power supply voltage VDD (an example of the electric field effect transistor). The voltage is adjusted, and the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r are arranged on the reference potential terminal (ground terminal) side connected to the reference potential. The first output transistor M1r and the third output transistor M3r are set in a reference state in which no current flows through each of the second output transistor M2r and the fourth output transistor M4r (an example of the residual electric field effect transistor arranged on the reference potential side). do.

(ステップS320)
ステップS320において、第二出力トランジスタM2rを設定し、ステップS330の処理に移行される。具体的には、第二出力トランジスタM2r(残余の電界効果トランジスタのうちの一方の一例)の閾値電圧を制御して第二出力トランジスタM2rを予め定められた状態に設定する。ここで、第二出力トランジスタM2rの予め定められた状態は、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが第一検出信号電圧Vs1の目標電圧と同一の電圧になる状態である。
(Step S320)
In step S320, the second output transistor M2r is set, and the process proceeds to step S330. Specifically, the threshold voltage of the second output transistor M2r (an example of one of the residual field effect transistors) is controlled to set the second output transistor M2r to a predetermined state. Here, the predetermined state of the second output transistor M2r is a state in which the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r becomes the same voltage as the target voltage of the first detection signal voltage Vs1.

(ステップS330)
ステップS330において、第一出力トランジスタM1rを設定し、ステップS340の処理に移行される。具体的には、第一出力トランジスタM1r(2個の電界効果トランジスタのうちの一方の一例)の閾値電圧を制御して第一出力トランジスタM1rを予め定められた状態に設定する。ここで、第一出力トランジスタM1rの予め定められた状態は、第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsが電源電圧VDDから第一検出信号電圧Vs1を減算した電圧と同一の電圧値になる状態である。本実施形態では、第一出力トランジスタM1rは、ゲートソース間電圧Vgsの電圧値が電源電圧VDDの電圧値の1/2の値、すなわち第一検出信号電圧Vs1の目標電圧と同一の電圧となるように設定される。
(Step S330)
In step S330, the first output transistor M1r is set, and the process proceeds to step S340. Specifically, the threshold voltage of the first output transistor M1r (an example of one of the two field effect transistors) is controlled to set the first output transistor M1r to a predetermined state. Here, the predetermined state of the first output transistor M1r is a state in which the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r becomes the same voltage value as the voltage obtained by subtracting the first detection signal voltage Vs1 from the power supply voltage VDD. Is. In the present embodiment, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r is half the value of the voltage value of the power supply voltage VDD, that is, the same voltage as the target voltage of the first detection signal voltage Vs1. Is set.

(ステップS340)
ステップS340において、第四出力トランジスタM4rを設定し、ステップS350の処理に移行される。具体的には、第四出力トランジスタM4r(残余の電界効果トランジスタのうちの他方の一例)の閾値電圧を制御して該他方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定する。ここで、第四出力トランジスタM4rの予め定められた状態は、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsが第二検出信号電圧Vs2の目標電圧と同一の電圧になる状態である。
(Step S340)
In step S340, the fourth output transistor M4r is set, and the process proceeds to step S350. Specifically, the threshold voltage of the fourth output transistor M4r (another example of the residual field effect transistor) is controlled to set the other field effect transistor in a predetermined state. Here, the predetermined state of the fourth output transistor M4r is a state in which the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r becomes the same voltage as the target voltage of the second detection signal voltage Vs2.

(ステップS350)
ステップS350において、第三出力トランジスタM3rを設定し、出力電圧の設定処理が終了される。具体的には、第三出力トランジスタM3r(2個の電界効果トランジスタのうちの他方の一例)の閾値電圧を制御して第三出力トランジスタM3rを予め定められた状態に設定する。ここで、第三出力トランジスタM3rの予め定められた状態は、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsが電源電圧VDDから第二検出信号電圧Vs2を減算した電圧と同一の電圧値になる状態である。本実施形態では、第三出力トランジスタM3rは、ゲートソース間電圧Vgsの電圧値が電源電圧VDDの電圧値の1/2の値、すなわち第二検出信号電圧Vs2の目標電圧と同一の電圧となるように設定される。
(Step S350)
In step S350, the third output transistor M3r is set, and the output voltage setting process is completed. Specifically, the threshold voltage of the third output transistor M3r (another example of the two field effect transistors) is controlled to set the third output transistor M3r to a predetermined state. Here, the predetermined state of the third output transistor M3r is a state in which the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r becomes the same voltage value as the voltage obtained by subtracting the second detection signal voltage Vs2 from the power supply voltage VDD. Is. In the present embodiment, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r is half the value of the voltage value of the power supply voltage VDD, that is, the same voltage as the target voltage of the second detection signal voltage Vs2. Is set.

次に、出力電圧の設定処理を図15から図28を用いてより具体的に説明する。図15(a)は、出力電圧の設定処理におけるステップS320及びステップS330の処理のタイミングチャートの一例を模式的に示している。図15(b)は、出力電圧の設定処理におけるステップS340及びステップS350の処理のタイミングチャートの一例を模式的に示している。 Next, the output voltage setting process will be described more specifically with reference to FIGS. 15 to 28. FIG. 15A schematically shows an example of the timing chart of the processes of steps S320 and S330 in the output voltage setting process. FIG. 15B schematically shows an example of the timing chart of the processes of steps S340 and S350 in the output voltage setting process.

図14(b)に示すステップS310の処理では、図16に示すように、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを基準状態に設定するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:接続状態(ショート状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:パルス電圧VPP側
スイッチSW8:任意(図16では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:接続状態(ショート状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:パルス電圧VPP側
スイッチSW16:任意(図16では基準電位VSS側)
In the process of step S310 shown in FIG. 14B, as shown in FIG. 16, in order to set the first output transistor M1r and the third output transistor M3r to the reference state, the switches SW1 to SW16 are in the following states. Switch to.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Connection state (short state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Pulse voltage VPP side Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 16)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Connection state (short state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Pulse voltage VPP side Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 16)

これにより、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第一電荷流通素子M1wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第一出力トランジスタM1rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧が高くなる。第一出力トランジスタM1rのコントロールゲートCGrにパルス電圧VPPが印加され、かつ第一出力トランジスタM1rのドレインDに電源電圧VDDが印加されてもドレインソース間電流Idsが流れなくなるまで、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧が高くなるようにフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。これにより、第一出力トランジスタM1rは、ドレインソース間電流Idsが流れない基準状態に調整される。 As a result, the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the first charge flow element M1w, and the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the first charge flow element M1w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, an electric charge (electrons in this embodiment) is injected from the floating gate FGw to the floating gate FGr of the first output transistor M1r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the first output transistor M1r becomes high. Even if the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGr of the first output transistor M1r and the power supply voltage VDD is applied to the drain D of the first output transistor M1r, the drain-source current Ids does not flow until the first output transistor M1r A charge (electrons in this embodiment) is injected into the floating gate FGr so that the threshold voltage of the above is high. As a result, the first output transistor M1r is adjusted to a reference state in which the drain-source current Ids does not flow.

同様に、第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第三電荷流通素子M3wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第三電荷流通素子M3wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第三出力トランジスタM3rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧が高くなる。第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrにパルス電圧VPPが印加され、かつ第三出力トランジスタM3rのドレインDに電源電圧VDDが印加されてもドレインソース間電流Idsが流れなくなるまで、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧が高くなるようにフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。これにより、第三出力トランジスタM3rは、ドレインソース間電流Idsが流れない基準状態に調整される。このようにして、第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rが基準状態に調整される第1の調整処理が実行される。 Similarly, a pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the third charge flow element M3w, and the impurity diffusion region IR of the third charge flow element M3w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the third charge flow element M3w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, an electric charge (electrons in this embodiment) is injected from the floating gate FGw to the floating gate FGr of the third output transistor M3r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the third output transistor M3r becomes high. Even if the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGr of the third output transistor M3r and the power supply voltage VDD is applied to the drain D of the third output transistor M3r, the drain-source current Ids does not flow until the third output transistor M3r A charge (electrons in this embodiment) is injected into the floating gate FGr so that the threshold voltage of the above is high. As a result, the third output transistor M3r is adjusted to a reference state in which the drain-source current Ids does not flow. In this way, the first adjustment process in which the first output transistor M1r and the second output transistor M2r are adjusted to the reference state is executed.

図14(b)に示すステップS320の処理では、まず、図17に示すように、第二出力トランジスタM2rが目標電圧Vg1よりも高い電圧(例えば目標電圧Vg1に対して0.1Vから0.3V高い電圧)に設定するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:接続状態(ショート状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:任意(図17では基準電位VSS側)
スイッチSW8:パルス電圧VPP側
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:任意(図17では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図17では基準電位VSS側)
In the process of step S320 shown in FIG. 14B, first, as shown in FIG. 17, the second output transistor M2r has a voltage higher than the target voltage Vg1 (for example, 0.1 V to 0.3 V with respect to the target voltage Vg1). The switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to set the voltage (high voltage).
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Connection state (short state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 17)
Switch SW8: Pulse voltage VPP side Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 17)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 17)

これにより、第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第二電荷流通素子M2wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第二電荷流通素子M2wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第二出力トランジスタM2rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第二出力トランジスタM2rの閾値電圧が高くなる。第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが第一検出信号電圧Vs1の目標電圧Vg1よりも高い電圧となるようにフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。このようにして、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが第一検出信号電圧Vs1の目標電圧Vg1よりも高い状態に調整される第2の調整処理が実行される。 As a result, the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the second charge flow element M2w, and the impurity diffusion region IR of the second charge flow element M2w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the second charge flow element M2w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, electric charges (electrons in this embodiment) are injected from the floating gate FGw into the floating gate FGr of the second output transistor M2r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the second output transistor M2r becomes high. Charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGr so that the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r becomes higher than the target voltage Vg1 of the first detection signal voltage Vs1. In this way, the second adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r is adjusted to be higher than the target voltage Vg1 of the first detection signal voltage Vs1.

図14(b)に示すステップS320の処理では続いて、図18に示すように、第一検出信号電圧Vs1の電圧値を確認するために、第一出力端子To1から調整用電流Irefを第二出力トランジスタM2rに入力するとともに、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図18では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図18では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:接続状態(ショート状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図18では基準電位VSS側)
スイッチSW16:基準電位VSS側
In the process of step S320 shown in FIG. 14B, the adjustment current Iref is seconded from the first output terminal To1 in order to confirm the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 as shown in FIG. While inputting to the output transistor M2r, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 18)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 18)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Connection state (short state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 18)
Switch SW16: Reference potential VSS side

第二出力端子To2は、スイッチSW14、スイッチSW12及びスイッチSW16を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第二検出信号電圧Vs2の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第一検出信号電圧Vs1の電圧となる。 Since the second output terminal To2 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW14, the switch SW12, and the switch SW16, the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the first detection signal voltage Vs1.

歪センサモジュール1は、オフセット補正動作モードでは、加算器123(図3参照)から出力される加算出力信号Saが差動増幅部125に入力されるように信号選択部124のスイッチ124aが切り替えられる。加算出力信号Saの電圧値は、第一検出信号電圧Vs1の電圧値(すなわち第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値)である。差動増幅部125に設けられた増幅器125aの反転入力端子(−)には、加算出力信号Saが入力され、増幅器125aの非反転入力端子(+)には比較信号Scの電圧値の1/2と同じ値の信号が入力される。 In the distortion sensor module 1, in the offset correction operation mode, the switch 124a of the signal selection unit 124 is switched so that the addition output signal Sa output from the adder 123 (see FIG. 3) is input to the differential amplification unit 125. .. The voltage value of the additional output signal Sa is the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 (that is, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r). An additional output signal Sa is input to the inverting input terminal (-) of the amplifier 125a provided in the differential amplification unit 125, and 1 / of the voltage value of the comparison signal Sc is input to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 125a. A signal with the same value as 2 is input.

比較信号Scの電圧値の1/2と同じ値は、本実施形態では電源電圧VDDの電圧値の1/2の値である。一方、第2の調整処理の直後の第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsは、電源電圧VDDの電圧値の1/2の値よりも大きい電圧値に設定されている。このため、1回目の確認処理では、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1は、目標電圧Vg1に到達していないと判定される。 The same value as 1/2 of the voltage value of the comparison signal Sc is a value of 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD in this embodiment. On the other hand, the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r immediately after the second adjustment process is set to a voltage value larger than 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD. Therefore, in the first confirmation process, it is determined that the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r, that is, the first detection signal voltage Vs1, has not reached the target voltage Vg1.

図14(b)に示すステップS320の処理では続いて、図19に示すように、第二出力トランジスタM2rを目標電圧Vg1に近づけるために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:パルス電圧VPP側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:接続状態(ショート状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:任意(図19では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図19では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:接続状態(ショート状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図19では基準電位VSS側)
スイッチSW16:基準電位VSS側
In the process of step S320 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to bring the second output transistor M2r closer to the target voltage Vg1 as shown in FIG.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Pulse voltage VPP side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Connection state (short state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 19)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 19)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Connection state (short state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 19)
Switch SW16: Reference potential VSS side

第二出力端子To2は、スイッチSW14、スイッチSW12及びスイッチSW16を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第二検出信号電圧Vs2の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第一検出信号電圧Vs1の電圧となる。 Since the second output terminal To2 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW14, the switch SW12, and the switch SW16, the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the first detection signal voltage Vs1.

また、第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGwは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続され、第二電荷流通素子M2wの不純物拡散領域IRにはパルス電圧VPPが印加される。このため、第二出力トランジスタM2rのフローティングゲートFGw、接続ゲートNGf及び第一電荷流通素子M1wのフローティングゲートFGwに保持されていた電荷(本実施形態では電子)は、電荷流通領域811及び不純物拡散領域IRを介して基準電位端子(グランド端子)に放出される。その結果、第二出力トランジスタM2rの閾値電圧が低くなる。このようにして、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが第一検出信号電圧Vs1の目標電圧Vg1に近づくように調整される第3の調整処理が実行される。 Further, the control gate CGw of the second charge flow element M2w is connected to a reference potential terminal (ground terminal) serving as a reference potential VSS, and a pulse voltage VPP is applied to the impurity diffusion region IR of the second charge flow element M2w. .. Therefore, the charges (electrons in this embodiment) held in the floating gate FGw of the second output transistor M2r, the connection gate NGf, and the floating gate FGw of the first charge flow element M1w are the charge flow region 811 and the impurity diffusion region. It is discharged to the reference potential terminal (ground terminal) via IR. As a result, the threshold voltage of the second output transistor M2r becomes low. In this way, a third adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r is adjusted to approach the target voltage Vg1 of the first detection signal voltage Vs1.

図示は省略するが、第3の調整処理が終了した後に、図18を用いて説明したのと同様の確認処理が実行され、現時点での第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1の電圧値が確認される。図15(a)に示すように、確認処理と第3の調整処理が繰り返し実行され、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1が目標電圧Vg1と同一になるように第二出力トランジスタM2rの閾値電圧が調整され、第二出力トランジスタM2rの設定処理が終了する。 Although not shown, after the third adjustment process is completed, the same confirmation process as described with reference to FIG. 18 is executed, and the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r at the present time, that is, the first The voltage value of the detection signal voltage Vs1 is confirmed. As shown in FIG. 15A, the confirmation process and the third adjustment process are repeatedly executed so that the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r, that is, the first detection signal voltage Vs1 becomes the same as the target voltage Vg1. The threshold voltage of the second output transistor M2r is adjusted, and the setting process of the second output transistor M2r is completed.

このように、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsの確認処理では、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3r(2個の電界効果トランジスタの一例)のそれぞれに設けられたフローティングゲートFGrに所定量の電荷を保持して第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを基準状態に設定した状態で、第四出力トランジスタM4r(残余の電界効果トランジスタのうちの他方の一例)に所定の電流値の調整用電流を入力せずに第二出力トランジスタM2r(残余の電界効果トランジスタのうちの一方の一例)に調整用電流Irefを入力し、第二出力トランジスタM2rに設けられたフローティングゲートFGrに蓄積する電荷の量を制御して第二出力トランジスタM2rを予め定められた状態に設定する。ここで、予め定められた状態は、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが目標電圧Vg1と同一の電圧を含む所定範囲内の電圧になった状態である。 As described above, in the process of confirming the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r, the floating gate FGr provided in each of the first output transistor M1r and the third output transistor M3r (an example of two electric field effect transistors). In a state where the first output transistor M1r and the third output transistor M3r are set to the reference state while holding a predetermined amount of charge, the fourth output transistor M4r (another example of the residual electric field effect transistor) is designated. The adjustment current Iref is input to the second output transistor M2r (an example of one of the residual electric field effect transistors) without inputting the current value adjustment current, and the floating gate FGr provided in the second output transistor M2r. The amount of charge accumulated in the second output transistor M2r is controlled to set the second output transistor M2r to a predetermined state. Here, the predetermined state is a state in which the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r is within a predetermined range including the same voltage as the target voltage Vg1.

図14(b)に示すステップS330の処理では、まず、図20に示すように、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧を十分に低い値(例えば0.1Vから0.3V)に設定して第一検出信号電圧Vs1を目標電圧Vg1よりも高い電圧に設定するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:パルス電圧VPP側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:接続状態(ショート状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:基準電位VSS側
スイッチSW8:任意(図20では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:任意(図20では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図20では基準電位VSS側)
In the process of step S330 shown in FIG. 14B, first, as shown in FIG. 20, the threshold voltage of the first output transistor M1r is set to a sufficiently low value (for example, 0.1V to 0.3V). (1) In order to set the detection signal voltage Vs1 to a voltage higher than the target voltage Vg1, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states.
Switch SW1: Pulse voltage VPP side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Connection state (short state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Reference potential VSS side Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 20)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 20)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 20)

これにより、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続され、第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRにはパルス電圧VPPが印加される。このため、第一出力トランジスタM1rのフローティングゲートFGw、接続ゲートNGf及び第一電荷流通素子M1wのフローティングゲートFGwに保持されていた電荷(本実施形態では電子)は、電荷流通領域811及び不純物拡散領域IRを介して基準電位端子(グランド端子)に放出される。その結果、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧が十分に低い値に設定される。このようにして、第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsが第一検出信号電圧Vs1の目標電圧Vg1に近づくように調整される第4の調整処理が実行される。 As a result, the control gate CGw of the first charge flow element M1w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS, and the pulse voltage VPP is applied to the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w. NS. Therefore, the charges (electrons in this embodiment) held in the floating gate FGw of the first output transistor M1r, the connection gate NGf, and the floating gate FGw of the first charge flow element M1w are the charge flow region 811 and the impurity diffusion region. It is discharged to the reference potential terminal (ground terminal) via IR. As a result, the threshold voltage of the first output transistor M1r is set to a sufficiently low value. In this way, a fourth adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r is adjusted to approach the target voltage Vg1 of the first detection signal voltage Vs1.

図14(b)に示すステップS330の処理では続いて、図20に示すように、第一検出信号電圧Vs1の電圧値を確認するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:接続状態(ショート状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図22では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図22では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:接続状態(ショート状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図22では基準電位VSS側)
スイッチSW16:基準電位VSS側
In the process of step S330 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to confirm the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 as shown in FIG.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Connection state (short state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Connection state (short state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)
Switch SW16: Reference potential VSS side

第二出力端子To2は、スイッチSW14、スイッチSW12及びスイッチSW16を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第二検出信号電圧Vs2の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第一検出信号電圧Vs1の電圧となる。 Since the second output terminal To2 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW14, the switch SW12, and the switch SW16, the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the first detection signal voltage Vs1.

第4の調整処理の直後の第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsは、電源電圧VDDの電圧値の1/2の値よりも小さい電圧値に設定されている。このため、第4の調整処理後の最初の確認処理では、第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1は、目標電圧Vg1に到達していないと判定される。 The gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r immediately after the fourth adjustment process is set to a voltage value smaller than 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD. Therefore, in the first confirmation process after the fourth adjustment process, it is determined that the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r, that is, the first detection signal voltage Vs1, has not reached the target voltage Vg1.

図14(b)に示すステップS330の処理では続いて、図22に示すように、第一出力トランジスタM1rを目標電圧Vg1に近づけるために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:接続状態(ショート状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:パルス電圧VPP側
スイッチSW8:任意(図22では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:任意(図22では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図22では基準電位VSS側)
In the process of step S330 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to bring the first output transistor M1r closer to the target voltage Vg1 as shown in FIG. 22.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Connection state (short state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Pulse voltage VPP side Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 22)

これにより、第一電荷流通素子M1wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第一電荷流通素子M1wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第一電荷流通素子M1wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第一出力トランジスタM1rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧が高くなる。このようにして、第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsが調整されて第一検出信号電圧Vs1が目標電圧Vg1に近づくように調整される第5の調整処理が実行される。 As a result, the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the first charge flow element M1w, and the impurity diffusion region IR of the first charge flow element M1w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the first charge flow element M1w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, an electric charge (electrons in this embodiment) is injected from the floating gate FGw to the floating gate FGr of the first output transistor M1r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the first output transistor M1r becomes high. In this way, the fifth adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r is adjusted so that the first detection signal voltage Vs1 approaches the target voltage Vg1.

図示は省略するが、第5の調整処理が終了した後に、図21を用いて説明したのと同様の確認処理が実行され、現時点での第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1の電圧値が確認される。図15(a)に示すように、確認処理と第5の調整処理が繰り返し実行され、第一出力トランジスタM1rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第一検出信号電圧Vs1が目標電圧Vg1と同一になるように第一出力トランジスタM1rの閾値電圧が調整され、第一出力トランジスタM1rの設定処理が終了する。 Although not shown, after the fifth adjustment process is completed, the same confirmation process as described with reference to FIG. 21 is executed, and the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r at the present time, that is, the first The voltage value of the detection signal voltage Vs1 is confirmed. As shown in FIG. 15A, the confirmation process and the fifth adjustment process are repeatedly executed so that the gate-source voltage Vgs of the first output transistor M1r, that is, the first detection signal voltage Vs1 becomes the same as the target voltage Vg1. The threshold voltage of the first output transistor M1r is adjusted, and the setting process of the first output transistor M1r is completed.

このように、第一出力トランジスタM1r(2個の電界効果トランジスタの一方一例)及び第二出力トランジスタM2r(残余の電界効果トランジスタの一方一例)の接続部から出力されて検出信号としての第一検出信号Sd1と、第三出力トランジスタM3r(2個の電界効果トランジスタの他方の一例)及び第四出力トランジスタM4r(残余の電界効果トランジスタの他方の一例)の接続部から出力されて検出信号としての第二検出信号Sd2とを加算した加算信号の電圧が目標電圧Vg1(所定の電圧値の一例)となるように、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rに調整用電流Irefを入力しない状態で、第一出力トランジスタM1rに設けられたフローティングゲートFGrに蓄積する電荷の量を制御して第一出力トランジスタM1rを予め定められた状態に設定する。ここで、予め定められた状態は、第二出力トランジスタM2rのゲートソース間電圧Vgsが目標電圧Vg1と同一の電圧を含む所定範囲内の電圧になった状態である。 In this way, the first detection as a detection signal is output from the connection portion of the first output transistor M1r (one example of two electric field effect transistors) and the second output transistor M2r (one example of the remaining electric field effect transistor). The signal Sd1 is output from the connection portion of the third output transistor M3r (the other example of the two electric field effect transistors) and the fourth output transistor M4r (the other example of the residual electric field effect transistor) to be the first detection signal. (Ii) In a state where the adjustment current Iref is not input to the first output transistor M1r and the third output transistor M3r so that the voltage of the added signal obtained by adding the detection signal Sd2 becomes the target voltage Vg1 (an example of a predetermined voltage value). , The amount of charge accumulated in the floating gate FGr provided in the first output transistor M1r is controlled to set the first output transistor M1r in a predetermined state. Here, the predetermined state is a state in which the gate-source voltage Vgs of the second output transistor M2r is within a predetermined range including the same voltage as the target voltage Vg1.

図14(b)に示すステップS340の処理では、まず、図23に示すように、第四出力トランジスタM4rを目標電圧Vg2よりも高い電圧(例えば目標電圧Vg2に対して0.1Vから0.3V高い電圧)に設定するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:任意(図23では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図23では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:接続状態(ショート状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:任意(図23では基準電位VSS側)
スイッチSW16:パルス電圧VPP側
In the process of step S340 shown in FIG. 14B, first, as shown in FIG. 23, the fourth output transistor M4r has a voltage higher than the target voltage Vg2 (for example, 0.1 V to 0.3 V with respect to the target voltage Vg2). The switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to set the voltage (high voltage).
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 23)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 23)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Connection state (short state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 23)
Switch SW16: Pulse voltage VPP side

これにより、第四電荷流通素子M4wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第四電荷流通素子M4wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第四電荷流通素子M4wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第四出力トランジスタM4rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第四出力トランジスタM4rの閾値電圧が高くなる。第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsが第二検出信号電圧Vs2の目標電圧Vg2よりも高い電圧となるようにフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。このようにして、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsが第二検出信号電圧Vs2の目標電圧Vg2よりも高い状態に調整される第6の調整処理が実行される。 As a result, the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the fourth charge flow element M4w, and the impurity diffusion region IR of the fourth charge flow element M4w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the fourth charge flow element M4w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, electric charges (electrons in this embodiment) are injected from the floating gate FGw to the floating gate FGr of the fourth output transistor M4r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the fourth output transistor M4r becomes high. Charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGr so that the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r becomes higher than the target voltage Vg2 of the second detection signal voltage Vs2. In this way, the sixth adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r is adjusted to be higher than the target voltage Vg2 of the second detection signal voltage Vs2.

図14(b)に示すステップS340の処理では続いて、図24に示すように、第二検出信号電圧Vs2の電圧値を確認するために、第二出力端子To2から調整用電流Irefを第四出力トランジスタM4rに入力するとともに、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:接続状態(ショート状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図24では基準電位VSS側)
スイッチSW8:基準電位VSS側
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図24では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図24では基準電位VSS側)
In the process of step S340 shown in FIG. 14B, subsequently, as shown in FIG. 24, in order to confirm the voltage value of the second detection signal voltage Vs2, the adjustment current Iref is set from the second output terminal To2 to the fourth. While inputting to the output transistor M4r, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Connection state (short state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 24)
Switch SW8: Reference potential VSS side Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 24)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 24)

第一出力端子To1は、スイッチSW6、スイッチSW4及びスイッチSW8を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第一検出信号電圧Vs1の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第二検出信号電圧Vs2の電圧となる。 Since the first output terminal To1 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW6, the switch SW4, and the switch SW8, the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the second detection signal voltage Vs2.

歪センサモジュール1は、オフセット補正動作モードでは、加算器123(図3参照)から出力される加算出力信号Saが差動増幅部125に入力されるように信号選択部124のスイッチ124aが切り替えられる。加算出力信号Saの電圧値は、第二検出信号電圧Vs2の電圧値(すなわち第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsの電圧値)である。差動増幅部125に設けられた増幅器125aの反転入力端子(−)には、加算出力信号Saが入力され、増幅器125aの非反転入力端子(+)には比較信号Scの電圧値の1/2と同じ値の信号が入力される。 In the distortion sensor module 1, in the offset correction operation mode, the switch 124a of the signal selection unit 124 is switched so that the addition output signal Sa output from the adder 123 (see FIG. 3) is input to the differential amplification unit 125. .. The voltage value of the additional output signal Sa is the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 (that is, the voltage value of the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r). An additional output signal Sa is input to the inverting input terminal (-) of the amplifier 125a provided in the differential amplification unit 125, and 1 / of the voltage value of the comparison signal Sc is input to the non-inverting input terminal (+) of the amplifier 125a. A signal with the same value as 2 is input.

比較信号Scの電圧値の1/2と同じ値は、本実施形態では電源電圧VDDの電圧値の1/2の値である。一方、第6の調整処理の直後の第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsは、電源電圧VDDの電圧値の1/2の値よりも大きい電圧値に設定されている。このため、第6の調整処理後の1回目の確認処理では、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2は、目標電圧に到達していないと判定される。 The same value as 1/2 of the voltage value of the comparison signal Sc is a value of 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD in this embodiment. On the other hand, the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r immediately after the sixth adjustment process is set to a voltage value larger than 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD. Therefore, in the first confirmation process after the sixth adjustment process, it is determined that the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r, that is, the second detection signal voltage Vs2 has not reached the target voltage.

図14(b)に示すステップS340の処理では続いて、図25に示すように、第四出力トランジスタM4rを目標電圧に近づけるために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:接続状態(ショート状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図25では基準電位VSS側)
スイッチSW8:基準電位VSS側
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:パルス電圧VPP側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:接続状態(ショート状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:任意(図25では基準電位VSS側)
スイッチSW16:基準電位VSS側
In the process of step S340 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to bring the fourth output transistor M4r closer to the target voltage as shown in FIG. 25.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Connection state (short state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 25)
Switch SW8: Reference potential VSS side Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Pulse voltage VPP side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Connection state (short state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 25)
Switch SW16: Reference potential VSS side

第一出力端子To1は、スイッチSW6、スイッチSW4及びスイッチSW8を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第一検出信号電圧Vs1の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第二検出信号電圧Vs2の電圧となる。 Since the first output terminal To1 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW6, the switch SW4, and the switch SW8, the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the second detection signal voltage Vs2.

また、第四電荷流通素子M4wのコントロールゲートCGwは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続され、第四電荷流通素子M4wの不純物拡散領域IRにはパルス電圧VPPが印加される。このため、第四出力トランジスタM4rのフローティングゲートFGw、接続ゲートNGf及び第四電荷流通素子M4wのフローティングゲートFGwに保持されていた電荷(本実施形態では電子)は、電荷流通領域811及び不純物拡散領域IRを介して基準電位端子(グランド端子)に放出される。その結果、第四出力トランジスタM4rの閾値電圧が低くなる。このようにして、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsが第二検出信号電圧Vs2の目標電圧Vg2に近づくように調整される第7の調整処理が実行される。 Further, the control gate CGw of the fourth charge flow element M4w is connected to a reference potential terminal (ground terminal) serving as a reference potential VSS, and a pulse voltage VPP is applied to the impurity diffusion region IR of the fourth charge flow element M4w. .. Therefore, the charges (electrons in this embodiment) held in the floating gate FGw of the fourth output transistor M4r, the connection gate NGf, and the floating gate FGw of the fourth charge flow element M4w are the charge flow region 811 and the impurity diffusion region. It is discharged to the reference potential terminal (ground terminal) via IR. As a result, the threshold voltage of the fourth output transistor M4r becomes low. In this way, a seventh adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r is adjusted to approach the target voltage Vg2 of the second detection signal voltage Vs2.

図示は省略するが、第7の調整処理が終了した後に、図24を用いて説明したのと同様の確認処理が実行され、現時点での第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2の電圧値が確認される。図15(b)に示すように、確認処理と第7の調整処理が繰り返し実行され、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2が目標電圧Vg2と同一になるように第四出力トランジスタM4rの閾値電圧が調整され、第四出力トランジスタM4rの設定処理が終了する。 Although not shown, after the seventh adjustment process is completed, the same confirmation process as described with reference to FIG. 24 is executed, and the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r at the present time, that is, the second The voltage value of the detection signal voltage Vs2 is confirmed. As shown in FIG. 15B, the confirmation process and the seventh adjustment process are repeatedly executed so that the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r, that is, the second detection signal voltage Vs2 becomes the same as the target voltage Vg2. The threshold voltage of the fourth output transistor M4r is adjusted, and the setting process of the fourth output transistor M4r is completed.

このように、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsの確認処理では、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3r(2個の電界効果トランジスタの一例)のそれぞれに設けられたフローティングゲートFGrに所定量の電荷を保持して第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを基準状態に設定した状態で、第二出力トランジスタM2r(残余の電界効果トランジスタのうちの一方の一例)に調整用電流Irefを入力せずに第四出力トランジスタM4r(残余の電界効果トランジスタの他方の一例)に調整用電流Irefを入力し、第四出力トランジスタM4rに設けられたフローティングゲートFGrに蓄積する電荷の量を制御して第四出力トランジスタM4rを予め定められた状態に設定する。ここで、予め定められた状態は、第四出力トランジスタM4rのゲートソース間電圧Vgsが目標電圧Vg2と同一の電圧を含む所定範囲内の電圧になった状態である。 As described above, in the process of confirming the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r, the floating gate FGr provided in each of the first output transistor M1r and the third output transistor M3r (an example of two electric field effect transistors). For adjustment to the second output transistor M2r (one example of the residual electric field effect transistor) with the first output transistor M1r and the third output transistor M3r set to the reference state while holding a predetermined amount of charge. The amount of charge accumulated in the floating gate FGr provided in the fourth output transistor M4r by inputting the adjustment current Iref into the fourth output transistor M4r (another example of the residual electric field effect transistor) without inputting the current Iref. Is controlled to set the fourth output transistor M4r to a predetermined state. Here, the predetermined state is a state in which the gate-source voltage Vgs of the fourth output transistor M4r is within a predetermined range including the same voltage as the target voltage Vg2.

図14(b)に示すステップS350の処理では、まず、図26に示すように、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧を十分に低い値(例えば0.1Vから0.3V)に設定して第二検出信号電圧Vs2を目標電圧Vg2よりも高い電圧に設定するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:任意(図26では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図26では基準電位VSS側)
スイッチSW9:パルス電圧VPP側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:接続状態(ショート状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:基準電位VSS側
スイッチSW16:任意(図26では基準電位VSS側)
In the process of step S350 shown in FIG. 14B, first, as shown in FIG. 26, the threshold voltage of the third output transistor M3r is set to a sufficiently low value (for example, 0.1V to 0.3V). (Ii) In order to set the detection signal voltage Vs2 to a voltage higher than the target voltage Vg2, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 26)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 26)
Switch SW9: Pulse voltage VPP side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Connection state (short state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Reference potential VSS side Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 26)

これにより、第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGwは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続され、第三電荷流通素子M3wの不純物拡散領域IRにはパルス電圧VPPが印加される。このため、第三出力トランジスタM3rのフローティングゲートFGw、接続ゲートNGf及び第三電荷流通素子M3wのフローティングゲートFGwに保持されていた電荷(本実施形態では電子)は、電荷流通領域811及び不純物拡散領域IRを介して基準電位端子(グランド端子)に放出される。その結果、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧が十分に低い値(例えば0.1Vから0.3V)に設定される。このようにして、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsが第二検出信号電圧Vs2の目標電圧Vg2に近づくように調整される第8の調整処理が実行される。 As a result, the control gate CGw of the third charge flow element M3w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS, and the pulse voltage VPP is applied to the impurity diffusion region IR of the third charge flow element M3w. NS. Therefore, the charges (electrons in this embodiment) held in the floating gate FGw of the third output transistor M3r, the connection gate NGf, and the floating gate FGw of the third charge flow element M3w are the charge flow region 811 and the impurity diffusion region. It is discharged to the reference potential terminal (ground terminal) via IR. As a result, the threshold voltage of the third output transistor M3r is set to a sufficiently low value (for example, 0.1 V to 0.3 V). In this way, the eighth adjustment process in which the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r is adjusted to approach the target voltage Vg2 of the second detection signal voltage Vs2 is executed.

図14(b)に示すステップS350の処理では続いて、図26に示すように、第二検出信号電圧Vs2の電圧値を確認するために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:接続状態(ショート状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:接続状態(ショート状態)
スイッチSW7:任意(図27では基準電位VSS側)
スイッチSW8:基準電位VSS側
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:開放状態(オープン状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:接続状態(ショート状態)
スイッチSW14:接続状態(ショート状態)
スイッチSW15:任意(図27では基準電位VSS側)
スイッチSW16:任意(図27では基準電位VSS側)
In the process of step S350 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to confirm the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 as shown in FIG. 26.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Connection state (short state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Connection state (short state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 27)
Switch SW8: Reference potential VSS side Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Open state (open state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Connection state (short state)
Switch SW14: Connection state (short state)
Switch SW15: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 27)
Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 27)

第一出力端子To1は、スイッチSW6、スイッチSW4及びスイッチSW8を介して基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続されているため、第一検出信号電圧Vs1の電圧値は0Vとなる。このため、第一検出信号電圧Vs1と第二検出信号電圧Vs2とを加算した加算信号電圧は、第二検出信号電圧Vs2の電圧となる。 Since the first output terminal To1 is connected to the reference potential terminal (ground terminal) that becomes the reference potential VSS via the switch SW6, the switch SW4, and the switch SW8, the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 becomes 0V. .. Therefore, the added signal voltage obtained by adding the first detection signal voltage Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 becomes the voltage of the second detection signal voltage Vs2.

第8の調整処理の直後の第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsは、電源電圧VDDの電圧値の1/2の値よりも小さい電圧値に設定されている。このため、第8の調整処理後の最初の確認処理では、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2は、目標電圧Vg2に到達していないと判定される。 The gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r immediately after the eighth adjustment process is set to a voltage value smaller than 1/2 of the voltage value of the power supply voltage VDD. Therefore, in the first confirmation process after the eighth adjustment process, it is determined that the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r, that is, the second detection signal voltage Vs2 has not reached the target voltage Vg2.

図14(b)に示すステップS350の処理では続いて、図28に示すように、第三出力トランジスタM3rを目標電圧Vg2に近づけるために、スイッチSW1〜SW16を次のような状態に切り替える。
スイッチSW1:基準電位VSS側
スイッチSW2:基準電位VSS側
スイッチSW3:開放状態(オープン状態)
スイッチSW4:開放状態(オープン状態)
スイッチSW5:開放状態(オープン状態)
スイッチSW6:開放状態(オープン状態)
スイッチSW7:任意(図28では基準電位VSS側)
スイッチSW8:任意(図28では基準電位VSS側)
スイッチSW9:基準電位VSS側
スイッチSW10:基準電位VSS側
スイッチSW11:接続状態(ショート状態)
スイッチSW12:開放状態(オープン状態)
スイッチSW13:開放状態(オープン状態)
スイッチSW14:開放状態(オープン状態)
スイッチSW15:パルス電圧VPP側
スイッチSW16:任意(図28では基準電位VSS側)
In the process of step S350 shown in FIG. 14B, the switches SW1 to SW16 are switched to the following states in order to bring the third output transistor M3r closer to the target voltage Vg2 as shown in FIG. 28.
Switch SW1: Reference potential VSS side Switch SW2: Reference potential VSS side Switch SW3: Open state (open state)
Switch SW4: Open state (open state)
Switch SW5: Open state (open state)
Switch SW6: Open state (open state)
Switch SW7: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 28)
Switch SW8: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 28)
Switch SW9: Reference potential VSS side Switch SW10: Reference potential VSS side Switch SW11: Connection state (short state)
Switch SW12: Open state (open state)
Switch SW13: Open state (open state)
Switch SW14: Open state (open state)
Switch SW15: Pulse voltage VPP side Switch SW16: Arbitrary (reference potential VSS side in FIG. 28)

これにより、第三電荷流通素子M3wのコントロールゲートCGwには、パルス電圧VPPが印加され、第三電荷流通素子M3wの不純物拡散領域IRは、基準電位VSSとなる基準電位端子(グランド端子)に接続される。このため、第三電荷流通素子M3wのフローティングゲートFGwには、基準電位端子(グランド端子)から不純物拡散領域IR及び電荷流通領域811を介して電荷(本実施形態では電子)が注入される。さらに、フローティングゲートFGwから接続ゲートNGfを介して第三出力トランジスタM3rのフローティングゲートFGrに電荷(本実施形態では電子)が注入される。その結果、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧が高くなる。このようにして、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsが調整されて第二検出信号電圧Vs2が目標電圧に近づくように調整される第9の調整処理が実行される。 As a result, the pulse voltage VPP is applied to the control gate CGw of the third charge flow element M3w, and the impurity diffusion region IR of the third charge flow element M3w is connected to the reference potential terminal (ground terminal) which becomes the reference potential VSS. Will be done. Therefore, charges (electrons in this embodiment) are injected into the floating gate FGw of the third charge flow element M3w from the reference potential terminal (ground terminal) via the impurity diffusion region IR and the charge flow region 811. Further, an electric charge (electrons in this embodiment) is injected from the floating gate FGw to the floating gate FGr of the third output transistor M3r via the connection gate NGf. As a result, the threshold voltage of the third output transistor M3r becomes high. In this way, the ninth adjustment process is executed in which the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r is adjusted so that the second detection signal voltage Vs2 approaches the target voltage.

図示は省略するが、第9の調整処理が終了した後に、図27を用いて説明したのと同様の確認処理が実行され、現時点での第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2の電圧値が確認される。図15(b)に示すように、確認処理と第9の調整処理が繰り返し実行され、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsすなわち第二検出信号電圧Vs2が目標電圧Vg2と同一になるように第三出力トランジスタM3rの閾値電圧が調整され、第三出力トランジスタM3rの設定処理が終了する。 Although not shown, after the ninth adjustment process is completed, the same confirmation process as described with reference to FIG. 27 is executed, and the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r at the present time, that is, the second The voltage value of the detection signal voltage Vs2 is confirmed. As shown in FIG. 15B, the confirmation process and the ninth adjustment process are repeatedly executed so that the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r, that is, the second detection signal voltage Vs2 becomes the same as the target voltage Vg2. The threshold voltage of the third output transistor M3r is adjusted, and the setting process of the third output transistor M3r is completed.

このように、第一出力トランジスタM1r(2個の電界効果トランジスタの一方一例)及び第二出力トランジスタM2r(残余の電界効果トランジスタの一方一例)の接続部から出力されて検出信号としての第一検出信号Sd1と、第三出力トランジスタM3r(2個の電界効果トランジスタの他方の一例)及び第四出力トランジスタM4r(残余の電界効果トランジスタの他方の一例)の接続部から出力されて検出信号としての第二検出信号Sd2とを加算した加算信号の電圧が目標電圧Vg2の電圧値(所定の電圧値の一例)となるように、第二出力トランジスタM2r及び第四出力トランジスタM4rに調整用電流Irefを入力しない状態で、第三出力トランジスタM3rに設けられたフローティングゲートFGrに蓄積する電荷の量を制御して第三出力トランジスタM3rを予め定められた状態に設定する。ここで、予め定められた状態は、第三出力トランジスタM3rのゲートソース間電圧Vgsが目標電圧Vg2と同一の電圧を含む所定範囲内の電圧になった状態である。 In this way, the first detection as a detection signal is output from the connection portion of the first output transistor M1r (one example of two electric field effect transistors) and the second output transistor M2r (one example of the remaining electric field effect transistor). The signal Sd1 is output from the connection portion of the third output transistor M3r (the other example of the two electric field effect transistors) and the fourth output transistor M4r (the other example of the residual electric field effect transistor) to be the first detection signal. (Ii) Input the adjustment current Iref to the second output transistor M2r and the fourth output transistor M4r so that the voltage of the added signal obtained by adding the detection signal Sd2 becomes the voltage value of the target voltage Vg2 (an example of a predetermined voltage value). In this state, the amount of charge accumulated in the floating gate FGr provided on the third output transistor M3r is controlled to set the third output transistor M3r to a predetermined state. Here, the predetermined state is a state in which the gate-source voltage Vgs of the third output transistor M3r is within a predetermined range including the same voltage as the target voltage Vg2.

このように、本実施形態によるオフセット補正方法では、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのそれぞれに設けられたフローティングゲートFGrに保持される電荷の量を調整して、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの閾値電圧を制御するようになっている。
また、本実施形態によるオフセット補正方法において、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、フローティングゲートに電荷を注入したりフローティングゲートから電荷を放出したりするため、データの書込素子として機能する。
As described above, in the offset correction method according to the present embodiment, the charge held in the floating gate FGr provided in each of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r. The threshold voltage of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r is adjusted by adjusting the amount of the above.
Further, in the offset correction method according to the present embodiment, the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w inject charge into the floating gate or the floating gate. It functions as a data writing element because it emits electric charge from.

以上説明したように、本実施形態による歪センサモジュール1は、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rを有し測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部11と、歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部12と、歪検出部11から出力される検出信号を増幅する信号増幅部14と、信号増幅部14から出力される検出信号を処理する信号処理部16とを備えている。 As described above, the strain sensor module 1 according to the present embodiment constitutes the Wheatstone bridge circuit, and the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, and the third output transistor M2r whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured A distortion detection unit 11 that has an output transistor M3r and a fourth output transistor M4r and outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured, and an offset correction unit that corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit 11. A signal amplification unit 14 that amplifies the detection signal output from the distortion detection unit 11 and a signal processing unit 16 that processes the detection signal output from the signal amplification unit 14 are provided.

また、本実施形態によるオフセット補正方法は、測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部11の検出信号のオフセットを補正するオフセット補正方法であって、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rのうちの電源側に配置された第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rの閾値電圧を調整し、基準電位側に配置された第二出力トランジスタM2r及び第四出力トランジスタM4rのそれぞれに電流が流れない基準状態に第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを設定し、第二出力トランジスタM2rの閾値電圧を制御して第二出力トランジスタM2rを予め定められた状態に設定し、第一出力トランジスタM1rの閾値電圧を制御して第一出力トランジスタM1rを予め定められた状態に設定し、第四出力トランジスタM4rの閾値電圧を制御して第四出力トランジスタM4rを予め定められた状態に設定し、第三出力トランジスタM3rの閾値電圧を制御して第三出力トランジスタM3rを予め定められた状態に設定する。 Further, the offset correction method according to the present embodiment is an offset correction method for correcting the offset of the detection signal of the distortion detection unit 11 that outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured, and constitutes a Wheatston bridge circuit. The first output transistor arranged on the power supply side of the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r whose electron mobility changes according to the distortion of the object to be measured. The threshold voltage of the M1r and the third output transistor M3r is adjusted so that no current flows through each of the second output transistor M2r and the fourth output transistor M4r arranged on the reference potential side. The output transistor M3r is set, the threshold voltage of the second output transistor M2r is controlled to set the second output transistor M2r to a predetermined state, and the threshold voltage of the first output transistor M1r is controlled to control the first output transistor. M1r is set to a predetermined state, the threshold voltage of the fourth output transistor M4r is controlled, the fourth output transistor M4r is set to a predetermined state, and the threshold voltage of the third output transistor M3r is controlled. The third output transistor M3r is set to a predetermined state.

このような構成を備える歪センサモジュール1及びオフセット補正方法によれば、歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを高精度に補正することができる。 According to the strain sensor module 1 having such a configuration and the offset correction method, the offset of the detection signal output from the strain detection unit 11 can be corrected with high accuracy.

ところで、従来のセンサ装置において、出力電圧に感度異常が発生する可能性があるため、誤検知防止の機能が付与されたセンサ装置が知られている(例えば特許文献2)。特許文献2に開示されたセンサ装置は、検出素子を用いて構成されたブリッジ回路の出力が圧力未印加時に非零の所定値となるようにブリッジ回路の抵抗を調整し、この場合の検出電圧を所定の増幅率で増幅して出力する。オフセット電圧が非零の所定値に設定されていることにより、圧力未印加時における出力電圧も変化する。したがって、この圧力未印加時の出力電圧を監視することにより、ブレーキ油圧検出回路の感度の異常を検出できる。 By the way, in the conventional sensor device, since there is a possibility that a sensitivity abnormality may occur in the output voltage, a sensor device to which a function of preventing false detection is added is known (for example, Patent Document 2). The sensor device disclosed in Patent Document 2 adjusts the resistance of the bridge circuit so that the output of the bridge circuit configured by using the detection element becomes a non-zero predetermined value when no pressure is applied, and the detection voltage in this case. Is amplified at a predetermined amplification factor and output. Since the offset voltage is set to a predetermined non-zero value, the output voltage when no pressure is applied also changes. Therefore, by monitoring the output voltage when the pressure is not applied, it is possible to detect an abnormality in the sensitivity of the brake oil pressure detection circuit.

しかしながら、特許文献2に開示されたセンサ装置は、圧力印加状態であるのか、あるいは圧力未印加状態でるのかが分からない橋桁等の構造物に設置されたブリッジ回路に異常が発生した場合、ブリッジ回路の感度異常による出力変化であるのか、あるいは構造物に生じた歪を検出したことによる出力変化であるのかが判別できないという問題を有している。 However, the sensor device disclosed in Patent Document 2 is a bridge circuit when an abnormality occurs in a bridge circuit installed in a structure such as a bridge girder for which it is unknown whether the pressure is applied or not. There is a problem that it is not possible to determine whether the output change is due to an abnormality in the sensitivity of the above, or the output change due to the detection of distortion generated in the structure.

これに対し、本実施形態による歪センサモジュール1は、歪検出部11が歪を正常に検出しているか否かを検知する歪誤検知部13を有している。このため、歪センサモジュール1は、歪検出部11が歪を誤検知しているか否かを判別することができる。さらに、歪センサモジュール1は、歪検出部11が歪を誤検知していると判別した場合には、オフセット補正部12によって歪検出部11から出力される検出信号のオフセットを補正して、歪誤検知を解消することができる。 On the other hand, the strain sensor module 1 according to the present embodiment has a strain error detection unit 13 that detects whether or not the strain detection unit 11 normally detects the strain. Therefore, the strain sensor module 1 can determine whether or not the strain detection unit 11 erroneously detects the strain. Further, when the distortion sensor module 1 determines that the distortion detection unit 11 erroneously detects the distortion, the offset correction unit 12 corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit 11 to correct the distortion. False positives can be eliminated.

(変形例1)
本実施形態の変形例1による歪センサモジュールについて図29を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、オフセット補正動作モードにおいて、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rをディプレッション状態に設定し、動作時に第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrを基準電位端子(グランド端子)に接続する点に特徴を有している。
(Modification example 1)
The strain sensor module according to the first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 29. In the distortion sensor module according to this modification, the first output transistor M1r and the third output transistor M3r are set to the depletion state in the offset correction operation mode, and the control gate CGr of the first output transistor M1r and the third output transistor M3r is set during operation. Is characterized in that it is connected to the reference potential terminal (ground terminal).

詳細な説明は省略するが、本変形例では、第一出力トランジスタM1rの設定処理(ステップS330)において、第一出力トランジスタM1rがディプレッション状態となるように閾値電圧を設定する。同様に、本変形例では、第三出力トランジスタM3rの設定処理(ステップS350)において、第三出力トランジスタM3rがディプレッション状態となるように閾値電圧を設定する。 Although detailed description will be omitted, in this modification, the threshold voltage is set so that the first output transistor M1r is in the depletion state in the setting process (step S330) of the first output transistor M1r. Similarly, in this modification, in the setting process (step S350) of the third output transistor M3r, the threshold voltage is set so that the third output transistor M3r is in the depletion state.

本変形例による歪センサモジュールの動作時には、図29に示すように、スイッチSW3を接続状態に設定し、スイッチSW7を基準電位VSS側に接続する。これにより、第一出力トランジスタM1rのコントロールゲートCGrが基準電位VSS側に接続される。同様に、スイッチSW11接続状態に設定し、スイッチSW15を基準電位VSS側に接続する。これにより、第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrが基準電位VSS側に接続される。 When the strain sensor module is operated according to this modification, the switch SW3 is set to the connected state and the switch SW7 is connected to the reference potential VSS side as shown in FIG. As a result, the control gate CGr of the first output transistor M1r is connected to the reference potential VSS side. Similarly, the switch SW11 is set to the connected state, and the switch SW15 is connected to the reference potential VSS side. As a result, the control gate CGr of the third output transistor M3r is connected to the reference potential VSS side.

本変形例による歪センサモジュールは、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rを定電流源として機能させることができる。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1と比較して、温度変化に起因する消費電流の変化を低減することができる。 In the distortion sensor module according to this modification, the first output transistor M1r and the third output transistor M3r can function as constant current sources. As a result, the strain sensor module according to the present modification can reduce the change in current consumption due to the temperature change as compared with the strain sensor module 1 according to the above embodiment.

(変形例2)
本実施形態の変形例2による歪センサモジュールについて図30を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、図5(a)に示す第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4を有し、かつ歪検出部に設けられた肉薄部の形状が異なる点に特徴を有している。図30は、本変形例における歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図30中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図30中の下段には、図30中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。
(Modification 2)
The strain sensor module according to the second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. The strain sensor module according to this modification has the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the first example shown in FIG. 5A, and the shape of the thin portion provided in the strain detection unit is different. It is characterized by points. FIG. 30 is a diagram schematically showing a main part of the strain detection unit 11 in this modified example. The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIG. 30, and the cross section of the strain detection unit 11 cut along the line AA shown in the upper part of FIG. 30 is shown in the lower part of FIG. It is shown schematically.

図30に示すように、本変形例による歪センサモジュールに備えられた歪検出部11は、半導体基板9の素子形成面を直交する方向に見て、正方形状の外周囲に対して90°回転した正方形状の肉薄部911を有する半導体基板9を備えている。すなわち、肉薄部911は、半導体基板9の外周囲に対して菱形形状を有している。肉薄部911が正方形状(半導体基板9の外周囲に対して菱形形状)を有していても、図5(a)に示す第1の例の第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4はそれぞれ、電荷流通領域811を肉厚部912に配置させた状態で形成されている。本変形例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wは、一部が肉薄部911に形成され、他の一部が肉厚部912に形成されている。肉厚部912に形成された第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wのそれぞれの一部には、電荷流通領域811が含まれている。また、本変形例における第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係は、図8に示す第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係と同一である。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1と同様の効果が得られる。 As shown in FIG. 30, the strain detection unit 11 provided in the strain sensor module according to the present modification rotates 90 ° with respect to the outer circumference of the square shape when the element forming surface of the semiconductor substrate 9 is viewed in the direction orthogonal to each other. It is provided with a semiconductor substrate 9 having a square-shaped thin portion 911. That is, the thin portion 911 has a rhombic shape with respect to the outer periphery of the semiconductor substrate 9. Even if the thin portion 911 has a square shape (diamond shape with respect to the outer periphery of the semiconductor substrate 9), the first storage element M1 and the second storage element M2 of the first example shown in FIG. Each of the third storage element M3 and the fourth storage element M4 is formed in a state where the charge flow region 811 is arranged in the thick portion 912. In this modification, a part of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w is formed in the thin portion 911, and the other part is made of meat. It is formed on the thick portion 912. A charge flow region 811 is included in each part of the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w formed in the thick portion 912. ing. Further, the relationship between each of the first storage elements M1 to the fourth storage element M4 of the first example and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 in this modified example is the first storage of the first example shown in FIG. The relationship between each of the elements M1 to the fourth storage element M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the same. As a result, the strain sensor module according to the present modification has the same effect as the strain sensor module 1 according to the above embodiment.

(変形例3)
本実施形態の変形例3による歪センサモジュールについて図31を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4を有し、かつ変形例2における歪検出部11に設けられた半導体基板9と同一の形状を有する半導体基板9を備えている点に特徴を有している。図31は、本変形例における歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図31中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図31中の下段には、図31中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。
(Modification example 3)
The strain sensor module according to the third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. The strain sensor module according to this modification has the first storage elements M1 to the fourth storage elements M4 of the second example shown in FIG. 5B, and is provided in the strain detection unit 11 of the modification 2. It is characterized in that it includes a semiconductor substrate 9 having the same shape as the substrate 9. FIG. 31 is a diagram schematically showing a main part of the strain detection unit 11 in this modified example. The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIG. 31, and the cross section of the strain detection unit 11 cut along the line AA shown in the upper part of FIG. 31 is shown in the lower part of FIG. 31. It is shown schematically.

図31に示すように、肉薄部911が正方形状(半導体基板9の外周囲に対して菱形形状)を有していても、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4はそれぞれ、電荷流通領域811を肉厚部912に配置させた状態で形成されている。本変形例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wの全てが肉厚部912に形成されている。また、本変形例における第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係は、図9に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係と同一である。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1と同様の効果が得られる。 As shown in FIG. 31, even if the thin portion 911 has a square shape (diamond shape with respect to the outer circumference of the semiconductor substrate 9), the first storage element M1 of the second example shown in FIG. 5 (b). , The second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4 are each formed in a state where the charge flow region 811 is arranged in the thick portion 912. In this modification, the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are all formed in the thick portion 912. Further, the relationship between each of the first storage elements M1 to the fourth storage element M4 of the second example in this modification and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the first storage of the second example shown in FIG. The relationship between each of the elements M1 to the fourth storage element M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the same. As a result, the strain sensor module according to the present modification has the same effect as the strain sensor module 1 according to the above embodiment.

(変形例4)
本実施形態の変形例3による歪センサモジュールについて図32を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、歪検出部に設けられた肉薄部の形状が変形例2と異なる点に特徴を有している。図32は、本変形例における歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図32中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図32中の下段には、図32中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。
(Modification example 4)
The strain sensor module according to the third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 32. The strain sensor module according to this modification is characterized in that the shape of the thin portion provided in the strain detection unit is different from that of the second modification. FIG. 32 is a diagram schematically showing a main part of the strain detection unit 11 in this modified example. The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIG. 32, and the cross section of the strain detection unit 11 cut along the line AA shown in the upper part of FIG. 32 is shown in the lower part of FIG. It is shown schematically.

図32に示すように、本変形例による歪センサモジュールに備えられた歪検出部11は、肉厚部912と所定の間隙を設けて配置された肉薄部911を有している。歪検出部11は、肉厚部912の外周囲と肉厚部912の内周囲との間に張り渡してほぼ等間隔に配置された4個の接続部913を有している。肉厚部912は、4個の接続部913によって肉厚部912に固定されている。4個の接続部913は、肉薄部911とほぼ同じ厚さに形成されている。4個の接続部913のうちの2個は、例えば半導体基板9の結晶軸<100>の方向において肉薄部911を挟んで並んで配置されている。また、4個の接続部913のうちの残余の2個は、例えば半導体基板9の結晶軸<010>の方向において肉薄部911を挟んで並んで配置されている。 As shown in FIG. 32, the strain detecting unit 11 provided in the strain sensor module according to the present modification has a wall-thick portion 912 and a thin portion 911 arranged with a predetermined gap. The strain detection unit 11 has four connecting portions 913 that are stretched between the outer circumference of the thick portion 912 and the inner circumference of the thick portion 912 and are arranged at substantially equal intervals. The thick portion 912 is fixed to the thick portion 912 by four connecting portions 913. The four connecting portions 913 are formed to have substantially the same thickness as the thin portion 911. Two of the four connecting portions 913 are arranged side by side with the thin portion 911 interposed therebetween, for example, in the direction of the crystal axis <100> of the semiconductor substrate 9. Further, the remaining two of the four connecting portions 913 are arranged side by side with the thin portion 911 in the direction of the crystal axis <010> of the semiconductor substrate 9, for example.

図5(a)に示す第1の例の第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4はそれぞれ、少なくとも電荷流通領域811を肉厚部912に配置させ、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rを接続部913に配置させた状態で形成されている。本変形例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wの全てが肉厚部912に形成されている。本変形例における第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係は、図8に示す第1の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係と同一である。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1と同様の効果が得られる。 In each of the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4 of the first example shown in FIG. 5A, at least the charge flow region 811 is arranged in the thick portion 912. The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r are arranged in the connection portion 913. In this modification, the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are all formed in the thick portion 912. The relationship between each of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the first example and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 in this modification is the relationship between the first storage element M1 of the first example shown in FIG. The relationship between each of the fourth storage elements M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the same. As a result, the strain sensor module according to the present modification has the same effect as the strain sensor module 1 according to the above embodiment.

(変形例5)
本実施形態の変形例3による歪センサモジュールについて図33を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4を有し、かつ変形例4における歪検出部11に設けられた半導体基板9と同一の形状を有する半導体基板9を備えている点に特徴を有している。図33は、本変形例における歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図33中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図33中の下段には、図33中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。
(Modification 5)
The strain sensor module according to the third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. 33. The strain sensor module according to this modification has the first storage elements M1 to the fourth storage elements M4 of the second example shown in FIG. 5B, and is a semiconductor provided in the strain detection unit 11 of the modification 4. It is characterized in that it includes a semiconductor substrate 9 having the same shape as the substrate 9. FIG. 33 is a diagram schematically showing a main part of the strain detection unit 11 in this modified example. The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIG. 33, and the cross section of the strain detection unit 11 cut along the line AA shown in the upper part of FIG. 33 is shown in the lower part of FIG. 33. It is shown schematically.

図33に示すように、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4はそれぞれ、少なくとも電荷流通領域811を肉厚部912に配置させ、第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rを接続部913に配置させた状態で形成されている。本変形例では、第一電荷流通素子M1w、第二電荷流通素子M2w、第三電荷流通素子M3w及び第四電荷流通素子M4wの全てが肉厚部912に形成されている。本変形例における第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係は、図9に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係と同一である。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1と同様の効果が得られる。 As shown in FIG. 33, the first storage element M1, the second storage element M2, the third storage element M3, and the fourth storage element M4 of the second example shown in FIG. 5B each have at least a charge flow region 811. Is arranged in the thick portion 912, and the first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r are arranged in the connection portion 913. In this modification, the first charge flow element M1w, the second charge flow element M2w, the third charge flow element M3w, and the fourth charge flow element M4w are all formed in the thick portion 912. The relationship between each of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 of the second example in this modification and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the relationship between the first storage element M1 of the second example shown in FIG. The relationship between each of the fourth storage elements M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the same. As a result, the strain sensor module according to the present modification has the same effect as the strain sensor module 1 according to the above embodiment.

(変形例6)
本実施形態の変形例6による歪センサモジュールについて図34及び図35を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、肉厚部のみで構成された半導体基板9と、互いに隣接して配置された出力トランジスタ及び電荷流通素子をそれぞれ有する4個の記憶素子とを有する歪検出部を備えている点に特徴を有している。図34は、本変形例による歪センサモジュールに設けられた第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4の要部の平面の一例を模式的に示す図である。図35は、本変形例における歪検出部11の要部を模式的に示す図である。図35中の上段には、歪検出部11の平面が模式的に示され、図35中の下段には、図35中の上段に示すA−A線で切断した歪検出部11の断面が模式的に示されている。
(Modification 6)
The strain sensor module according to the modified example 6 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 34 and 35. The strain sensor module according to this modification has a strain detection unit having a semiconductor substrate 9 composed of only a thick portion and four storage elements having output transistors and charge flow elements arranged adjacent to each other. It is characterized by having it. FIG. 34 schematically shows an example of the planes of the main parts of the first memory element M1, the second memory element M2, the third memory element M3, and the fourth memory element M4 provided in the strain sensor module according to this modification. It is a figure. FIG. 35 is a diagram schematically showing a main part of the strain detection unit 11 in this modified example. The plane of the strain detection unit 11 is schematically shown in the upper part of FIG. 35, and the cross section of the strain detection unit 11 cut along the line AA shown in the upper part of FIG. 35 is shown in the lower part of FIG. 35. It is shown schematically.

本変形例における第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれの平面形状について第一記憶素子M1を例にとって説明する。
図34に示すように、第一記憶素子M1に設けられた第一出力トランジスタM1r及び第一電荷流通素子M1wは、互いに隣接して配置されている。第一出力トランジスタM1rに設けられたコントロールゲートCGrと、第一電荷流通素子M1wに設けられたコントロールゲートCGwとは、接続ゲートを介して接続されておらず、直接接触して接続されている。同様に、第一出力トランジスタM1rに設けられたフローティングゲートFGrと、第一電荷流通素子M1wに設けられたフローティングゲートFGwとは、接続ゲートを介して接続されておらず、直接接触して接続されている。これにより、本変形例における第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれの小型化を図ることができる。
図35に示すように、本変形例による歪センサモジュールに備えられた歪検出部11は、肉厚部912のみを有する半導体基板9を備えている。このため、第一記憶素子M1、第二記憶素子M2、第三記憶素子M3及び第四記憶素子M4はそれぞれ、電荷流通領域811を含むすべてが肉厚部912に配置させた状態で形成されている。また、本変形例における第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係は、図9に示す第2の例の第一記憶素子M1から第四記憶素子M4のそれぞれと半導体基板9の結晶軸の方向との関係と同一である。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記実施形態による歪センサモジュール1に対し、半導体基板9が肉薄部を有していないため、歪の検出感度は劣るが、製造コストを抑え小型化を図ることができるという効果が得られる。
The planar shapes of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 in this modification will be described by taking the first storage element M1 as an example.
As shown in FIG. 34, the first output transistor M1r and the first charge flow element M1w provided in the first storage element M1 are arranged adjacent to each other. The control gate CGr provided on the first output transistor M1r and the control gate CGw provided on the first charge flow element M1w are not connected via a connection gate, but are directly contacted and connected. Similarly, the floating gate FGr provided in the first output transistor M1r and the floating gate FGw provided in the first charge flow element M1w are not connected via the connection gate, but are directly contacted and connected. ing. Thereby, each of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 in this modification can be miniaturized.
As shown in FIG. 35, the strain detection unit 11 provided in the strain sensor module according to this modification includes a semiconductor substrate 9 having only a wall thickness portion 912. Therefore, the first memory element M1, the second memory element M2, the third memory element M3, and the fourth memory element M4 are formed in a state where all of them including the charge flow region 811 are arranged in the thick portion 912. There is. Further, the relationship between each of the first storage element M1 to the fourth storage element M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 in this modification is the relationship between the first storage element M1 to the fourth storage element M1 to the fourth in the second example shown in FIG. The relationship between each of the storage elements M4 and the direction of the crystal axis of the semiconductor substrate 9 is the same. As a result, the strain sensor module according to the present modification is inferior in distortion detection sensitivity to the strain sensor module 1 according to the above embodiment because the semiconductor substrate 9 does not have a thin portion, but the manufacturing cost is suppressed and the size is reduced. The effect of being able to achieve this can be obtained.

〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態による歪センサモジュールについて図36及び図37を用いて説明する。本実施形態による歪センサモジュールは、歪検出部の構成が異なる点を除いて、上記第1実施形態による歪センサモジュール1と同様の構成を有している。このため、以下、本実施形態による歪センサモジュールについて、歪検出部の構成のみを説明し、他の構成要素の説明は省略する。
[Second Embodiment]
The strain sensor module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 36 and 37. The strain sensor module according to the present embodiment has the same configuration as the strain sensor module 1 according to the first embodiment, except that the configuration of the strain detection unit is different. Therefore, regarding the strain sensor module according to the present embodiment, only the configuration of the strain detection unit will be described below, and the description of other components will be omitted.

図36に示すように、本実施形態による歪センサモジュールに備えられた歪検出部21は、第二記憶素子M2及び第四記憶素子M4のそれぞれに設けられたコントロールゲートの接続状態が上記第1実施形態における歪検出部11と異なっている。具体的には、第二電荷流通素子M2wに設けられたコントロールゲートCGwが接続されたスイッチSW6が第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの接続部に接続されている。第四電荷流通素子M4wに設けられたコントロールゲートCGwが接続されたスイッチSW14が第一出力トランジスタM1r及び第二出力トランジスタM2rの接続部に接続されている。 As shown in FIG. 36, in the strain detection unit 21 provided in the strain sensor module according to the present embodiment, the connection state of the control gates provided in each of the second storage element M2 and the fourth storage element M4 is the first. It is different from the strain detection unit 11 in the embodiment. Specifically, the switch SW6 to which the control gate CGw provided on the second charge distribution element M2w is connected is connected to the connection portion of the third output transistor M3r and the fourth output transistor M4r. The switch SW14 to which the control gate CGw provided on the fourth charge distribution element M4w is connected is connected to the connection portion of the first output transistor M1r and the second output transistor M2r.

例えば、第三記憶素子M3及び第二記憶素子M2が並ぶ方向に引っ張り歪が生じた場合、第一出力トランジスタM1rの電子移動度が上昇(抵抗値が減少)し、第二出力トランジスタM2rの電子移動度が低下(抵抗値が上昇)する。この場合、第一検出信号電圧Vs1の電圧値は上昇する(図10(a)参照)。第一検出信号電圧Vs1の電圧値が上昇すると、第二出力トランジスタM2rに設けられたコントロールゲートCGrの電圧が上昇する。このため、第二出力トランジスタM2rにおいて、歪による電子移動度の低下と、コントロールゲートCGrの電圧の上昇とが打ち消し合って、歪による第二出力トランジスタM2rの電子移動度の変化が起こり難くなる。これにより、歪検出部21の感度が低下する可能性がある。 For example, when tensile strain occurs in the direction in which the third storage element M3 and the second storage element M2 are lined up, the electron mobility of the first output transistor M1r increases (the resistance value decreases), and the electrons of the second output transistor M2r increase. Mobility decreases (resistance increases). In this case, the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 rises (see FIG. 10A). When the voltage value of the first detection signal voltage Vs1 rises, the voltage of the control gate CGr provided in the second output transistor M2r rises. Therefore, in the second output transistor M2r, the decrease in electron mobility due to distortion and the increase in the voltage of the control gate CGr cancel each other out, and the change in electron mobility of the second output transistor M2r due to distortion is less likely to occur. As a result, the sensitivity of the strain detection unit 21 may decrease.

これに対し、第三記憶素子M3及び第二記憶素子M2が並ぶ方向に引っ張り歪が生じた場合、第三出力トランジスタM3rの電子移動度が低下(抵抗値が上昇)し、第四出力トランジスタM4rの電子移動度が上昇(抵抗値が低下)する。この場合、第二検出信号電圧Vs2の電圧値は低下する(図10(b)参照)。本変形例では、第二出力トランジスタM2rのコントロールゲートCGrは、第二電荷流通素子M2wのコントロールゲートCGr、第二記憶素子M2の接続ゲートNGc及びスイッチSW6を介して第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rの接続部に接続されている。このため、第二出力トランジスタM2rのコントロールゲートCGrには、第二検出信号電圧Vs2が印加される。 On the other hand, when tensile distortion occurs in the direction in which the third storage element M3 and the second storage element M2 are lined up, the electron mobility of the third output transistor M3r decreases (the resistance value increases), and the fourth output transistor M4r The electron mobility of the transistor increases (the resistance value decreases). In this case, the voltage value of the second detection signal voltage Vs2 decreases (see FIG. 10B). In this modification, the control gate CGr of the second output transistor M2r is the third output transistor M3r and the fourth output transistor M3r via the control gate CGr of the second charge flow element M2w, the connection gate NGc of the second storage element M2, and the switch SW6. It is connected to the connection portion of the output transistor M4r. Therefore, the second detection signal voltage Vs2 is applied to the control gate CGr of the second output transistor M2r.

これにより、第三記憶素子M3及び第二記憶素子M2が並ぶ方向に引っ張り歪が生じた場合、第二出力トランジスタM2rは、電子移動度の低下に加えて、コントロールゲートCGrに印加される電圧も低下する。このように、本変形例では、第二出力トランジスタM2rにおいて電子移動度の変化とコントロールゲートCGrへの印加電圧とが打ち消し合わない。その結果、本変形例による歪センサモジュールは、歪検出部21での配線構造が若干複雑になるものの、歪検出部21での歪の検出感度の向上を図ることができる。 As a result, when tensile distortion occurs in the direction in which the third storage element M3 and the second storage element M2 are lined up, the second output transistor M2r not only reduces the electron mobility but also the voltage applied to the control gate CGr. descend. As described above, in this modification, the change in electron mobility and the voltage applied to the control gate CGr in the second output transistor M2r do not cancel each other out. As a result, in the strain sensor module according to the present modification, although the wiring structure in the strain detection unit 21 becomes slightly complicated, the distortion detection sensitivity in the strain detection unit 21 can be improved.

本実施形態よるオフセット補正方法は、上記第1実施形態によるオフセット補正方法に対して、第3の調整処理及び第7の調整処理におけるスイッチSW6及びスイッチSW14の状態を逆転させる点を除いて、同様の処理で実行できる。具体的には、第3の調整処理において、スイッチSW6を接続状態(ショート状態)とし、スイッチSW14を開放状態(オープン状態)とする。また、第7の調整処理において、スイッチSW6を開放状態(オープン状態)とし、スイッチSW14を接続状態(ショート状態)とする。これにより、本実施形態によるオフセット補正方法において、第3の調整処理及び第7の調整処理における歪検出部21とスイッチ群17との接続状態が、上記第1実施形態によるオフセット補正方法での第3の調整処理及び第7の調整処理における歪検出部11とスイッチ群17との接続状態と同様の状態となる。その結果、本実施形態よるオフセット補正方法は、上記第1実施形態によるオフセット補正方法と同様能方法で実現できる。 The offset correction method according to the present embodiment is the same as the offset correction method according to the first embodiment, except that the states of the switch SW6 and the switch SW14 in the third adjustment process and the seventh adjustment process are reversed. It can be executed by the process of. Specifically, in the third adjustment process, the switch SW6 is set to the connected state (short state), and the switch SW14 is set to the open state (open state). Further, in the seventh adjustment process, the switch SW6 is set to the open state (open state), and the switch SW14 is set to the connected state (short state). As a result, in the offset correction method according to the present embodiment, the connection state between the strain detection unit 21 and the switch group 17 in the third adjustment process and the seventh adjustment process becomes the first in the offset correction method according to the first embodiment. The state is similar to the connection state between the strain detection unit 11 and the switch group 17 in the adjustment process 3 and the 7th adjustment process. As a result, the offset correction method according to the present embodiment can be realized by the same effective method as the offset correction method according to the first embodiment.

以上説明したように、本実施形態による歪センサモジュール及びオフセット補正方法は、上記第1実施形態による歪センサモジュール及びオフセット補正方法と同様の効果が得られる。 As described above, the strain sensor module and the offset correction method according to the present embodiment have the same effects as the strain sensor module and the offset correction method according to the first embodiment.

(変形例)
本実施形態の変形例による歪センサモジュールについて図37を用いて説明する。本変形例による歪センサモジュールは、オフセット補正動作モードにおいて、第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rをディプレッション状態に設定し、動作時に第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrを基準電位端子(グランド端子)に接続する点に特徴を有している。
(Modification example)
A strain sensor module according to a modified example of this embodiment will be described with reference to FIG. 37. In the distortion sensor module according to this modification, the first output transistor M1r and the third output transistor M3r are set to the depletion state in the offset correction operation mode, and the control gate CGr of the first output transistor M1r and the third output transistor M3r is set during operation. Is characterized in that it is connected to the reference potential terminal (ground terminal).

詳細な説明は省略するが、本変形例では、上記第1実施形態の変形例1と同様の方法によって第一出力トランジスタM1r及び第三出力トランジスタM3rがディプレッション状態となるように閾値電圧が設定される。 Although detailed description will be omitted, in this modification, the threshold voltage is set so that the first output transistor M1r and the third output transistor M3r are in the depletion state by the same method as in the first modification of the first embodiment. NS.

本変形例による歪センサモジュールの動作時には、図37に示すように、スイッチSW3を接続状態に設定し、スイッチSW7を基準電位VSS側に接続する。これにより、第一出力トランジスタM1rのコントロールゲートCGrが基準電位VSS側に接続される。同様に、スイッチSW11接続状態に設定し、スイッチSW15を基準電位VSS側に接続する。これにより、第三出力トランジスタM3rのコントロールゲートCGrが基準電位VSS側に接続される。これにより、本変形例による歪センサモジュールは、上記第1実施形態の変形例1による歪センサモジュールと同様の効果が得られる。 When the strain sensor module is operated according to this modification, the switch SW3 is set to the connected state and the switch SW7 is connected to the reference potential VSS side as shown in FIG. 37. As a result, the control gate CGr of the first output transistor M1r is connected to the reference potential VSS side. Similarly, the switch SW11 is set to the connected state, and the switch SW15 is connected to the reference potential VSS side. As a result, the control gate CGr of the third output transistor M3r is connected to the reference potential VSS side. As a result, the strain sensor module according to the present modification has the same effect as the strain sensor module according to the modification 1 of the first embodiment.

本発明の上記第1実施形態及び各変形例並びに第2実施形態及び変形例によるオフセット補正方法は、コンピュータプログラムとして具体化することができる。例えば、当該コンピュータプログラムは、ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する第一出力トランジスタM1r、第二出力トランジスタM2r、第三出力トランジスタM3r及び第四出力トランジスタM4rを有し測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部11(又は歪検出部21)から出力される検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部12としてコンピュータを機能させ、歪検出部11で検出された検出信号を増幅する信号増幅部14として当該コンピュータを機能させ、信号増幅部14から入力される検出信号を処理する信号処理部16として当該コンピュータを機能させ、上記第1実施形態及び各変形例並びに第2実施形態及び変形例によるオフセット補正方法をオフセット補正部12に実行させることができる。したがって、上記第1実施形態及び各変形例並びに第2実施形態及び変形例の一部又は全ては、ハードウェア又はソフトウェア(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、ステートマシン、ゲートアレイ等を含む)に組み入れることができる。さらに、上記第1実施形態及び各変形例並びに第2実施形態及び変形例は、コンピュータによって使用可能な、又はコンピュータ可読の記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができ、この媒体には、コンピュータによって使用可能な、又はコンピュータ可読のプログラムコードが組み入れられる。本明細書のコンテキストでは、コンピュータによって使用可能な、又はコンピュータ可読の媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって、又はそれらとともに使用されるプログラムを、収録する、記憶する、通信する、伝搬する、または搬送することのできる、任意の媒体とすることができる。 The offset correction method according to the first embodiment and each modification of the present invention and the second embodiment and modification can be embodied as a computer program. For example, the computer program constitutes a Wheatston bridge circuit, and the electron mobility changes according to the distortion of the object to be measured. The first output transistor M1r, the second output transistor M2r, the third output transistor M3r, and the fourth output transistor M4r. The computer functions as an offset correction unit 12 that corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit 11 (or distortion detection unit 21) that outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured, and distorts. The computer is made to function as a signal amplification unit 14 that amplifies the detection signal detected by the detection unit 11, and the computer is made to function as a signal processing unit 16 that processes the detection signal input from the signal amplification unit 14. The offset correction unit 12 can execute the offset correction method according to the embodiment and each modification, and the second embodiment and modification. Therefore, the first embodiment and each modification, and a part or all of the second embodiment and modification are incorporated into hardware or software (including firmware, resident software, microcode, state machine, gate array, etc.). be able to. Further, the first embodiment and each modification, and the second embodiment and modification can take the form of a computer program product on a computer-usable or computer-readable storage medium, which medium may contain. , Computer-enabled or computer-readable program code is incorporated. In the context of this specification, computer-enabled or computer-readable media records, stores, communicates, propagates, programs used by or with instruction execution systems, devices or devices. Alternatively, it can be any medium that can be transported.

本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、オフセット補正部が歪誤検知部を有しているが、本発明はこれに限られない。歪センサモジュールは、オフセット補正部及び歪誤検知部を別々に備えていてもよい。この場合、歪誤検知部を構成する加算器、信号選択部及び差動増幅部が、オフセット補正部のこれらの構成要素とは別に設けられていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
In the first embodiment and the second embodiment, the offset correction unit has a distortion error detection unit, but the present invention is not limited to this. The strain sensor module may separately include an offset correction unit and a distortion false detection unit. In this case, an adder, a signal selection unit, and a differential amplification unit constituting the distortion detection unit may be provided separately from these components of the offset correction unit.

また、オフセット補正部は、加算器の出力端子が差動増幅部の増幅器の反転入力端子(−)に直接接続される構成を有し、歪誤検知部は、加算器の出力を分圧した分圧信号が差動増幅部の増幅器の反転入力端子(−)に直接入力される構成を有していてもよい。さらにこの場合、モード選択部が、オフセット補正部の増幅器の出力と、歪誤検知部の増幅器の出力とを適宜切り替えて、信号処理部に出力させてもよい。また、信号処理部がオフセット補正部用のAD変換器と、歪誤検知部用のAD変換器と、信号増幅部用のAD変換器とを有し、歪センサモジュールは、オフセット補正部の出力と歪誤検知部の出力とを切り替えずに信号処理部に入力するように構成されていてもよい。 Further, the offset correction unit has a configuration in which the output terminal of the adder is directly connected to the inverting input terminal (-) of the amplifier of the differential amplifier unit, and the distortion error detection unit divides the output of the adder. The voltage dividing signal may have a configuration in which the voltage dividing signal is directly input to the inverting input terminal (−) of the amplifier of the differential amplification unit. Further, in this case, the mode selection unit may appropriately switch between the output of the amplifier of the offset correction unit and the output of the amplifier of the distortion detection unit to output to the signal processing unit. Further, the signal processing unit has an AD converter for the offset correction unit, an AD converter for the distortion error detection unit, and an AD converter for the signal amplification unit, and the distortion sensor module outputs the offset correction unit. And the output of the distortion detection unit may be configured to be input to the signal processing unit without switching.

上記第1実施形態及び各変形例では、第一記憶素子M1から第四記憶素子M4は、同一の形状を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、歪検出部11は、図5(a)に示す第1の例の第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4と、図5(b)に示す第2の例の第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3とを有していてもよい。また、歪検出部11は、図5(b)に示す第2の例の第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4と、図5(a)に示す第1の例の第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3とを有していてもよい。これらのいずれの場合でも、歪検出部11が検知可能な歪は、半導体基板9の結晶軸<100>方向及び結晶軸<010>方向の引張歪又は半導体基板9の結晶軸<100>方向及び結晶軸<010>方向の圧縮歪となる。このため、歪センサモジュールは、同一形状を有する2個の記憶素子(例えば第一記憶素子M1及び第四記憶素子M4)を一組とする記憶素子群と、当該記憶素子群の記憶素子とは異なる形状を有し互いに同一形状を有する2個の記憶素子(例えば第二記憶素子M2及び第三記憶素子M3)を一組とする記憶素子群とがそれぞれ、半導体基板9の異なる結晶軸方向に並んで配置された構成を有していても、上記第1実施形態及び各変形例による歪センサモジュールと同様の効果が得られる。 In the first embodiment and each modification, the first storage element M1 to the fourth storage element M4 have the same shape, but the present invention is not limited to this. For example, the strain detection unit 11 includes the first storage element M1 and the fourth storage element M4 of the first example shown in FIG. 5 (a) and the second storage element M2 of the second example shown in FIG. 5 (b). And may have a third storage element M3. Further, the strain detection unit 11 includes the first storage element M1 and the fourth storage element M4 of the second example shown in FIG. 5 (b) and the second storage element M2 of the first example shown in FIG. 5 (a). And may have a third storage element M3. In any of these cases, the strain that can be detected by the strain detection unit 11 is the tensile strain in the crystal axis <100> direction and the crystal axis <010> direction of the semiconductor substrate 9 or the crystal axis <100> direction of the semiconductor substrate 9 and the strain. The compression strain is in the crystal axis <010> direction. Therefore, in the strain sensor module, a storage element group consisting of two storage elements having the same shape (for example, the first storage element M1 and the fourth storage element M4) and the storage element of the storage element group are A group of storage elements including two storage elements having different shapes and having the same shape as each other (for example, the second storage element M2 and the third storage element M3) are arranged in different crystal axis directions of the semiconductor substrate 9, respectively. Even if the configurations are arranged side by side, the same effect as that of the strain sensor module according to the first embodiment and each modification can be obtained.

接続ゲートは、出力トランジスタのコントロールゲートと電荷流通素子のコントロールゲートとを電気的に接続できれば、これらのコントロールゲートと同層に形成されていなくてもよい。また、当該接続ゲートを構成するポリシリコン膜の周囲にサイドウォールが形成されていなくてもよい。 The connection gate does not have to be formed in the same layer as the control gate of the output transistor as long as the control gate of the output transistor and the control gate of the charge distribution element can be electrically connected. Further, the sidewall may not be formed around the polysilicon film constituting the connection gate.

接続ゲートを構成する電荷保持領域は、出力トランジスタのコントロールゲートを構成する電荷保持領域及び電荷流通素子のコントロールゲートを構成する電荷保持領域のそれぞれに電気的に接続されていれば、同層に形成されていなくてもよい。また、当該接続ゲートの電荷保持領域は、出力トランジスタのコントロールゲートを構成する電荷保持領域及び電荷流通素子のコントロールゲートを構成する電荷保持領域以外の構成要素と絶縁されて電気的なフローティング状態を維持できれば、絶縁体に囲まれていなくてもよい。 The charge holding regions constituting the connection gate are formed in the same layer if they are electrically connected to each of the charge holding region constituting the control gate of the output transistor and the charge holding region constituting the control gate of the charge distribution element. It does not have to be. Further, the charge holding region of the connection gate is insulated from components other than the charge holding region constituting the control gate of the output transistor and the charge holding region constituting the control gate of the charge distribution element to maintain an electrically floating state. If possible, it does not have to be surrounded by an insulator.

上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、センサ出力の検出処理(ステップS200)の次に出力電圧の設定処理(ステップS300)を必ず実行するように構成されているが、本発明はこれに限られない。例えば、センサ出力の検出処理(ステップS200)において検出された第一検出信号電圧Vs1から第二検出信号電圧Vs2を減算した電圧が0Vを含む所定範囲内の電圧であり、かつ第一検出信号電圧Vs1及び第二検出信号電圧Vs2を加算した電圧が比較信号Scの電圧値(上記各実施形態では電源電圧VDDの電圧値)を含む所定範囲内の電圧であれば、出力電圧の設定処理(ステップS300)が実行されないように構成されていてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the output voltage setting process (step S300) is always executed after the sensor output detection process (step S200). Not limited to. For example, the voltage obtained by subtracting the second detection signal voltage Vs2 from the first detection signal voltage Vs1 detected in the sensor output detection process (step S200) is a voltage within a predetermined range including 0V, and the first detection signal voltage. If the voltage obtained by adding Vs1 and the second detection signal voltage Vs2 is within a predetermined range including the voltage value of the comparison signal Sc (the voltage value of the power supply voltage VDD in each of the above embodiments), the output voltage setting process (step). It may be configured so that S300) is not executed.

1 歪センサモジュール
9 半導体基板
11,21 歪検出部
12 オフセット補正部
13 歪誤検知部
14 信号増幅部
15 モード選択部
16 信号処理部
17 スイッチ群
61 層間絶縁膜
62,63,64,65 プラグ
66,86 ポリシリコン膜
67,75,77,85,87 サイドウォール
70,80 絶縁体
71,81 電荷保持領域
72,82 ゲート絶縁膜
73,83 側壁酸化膜
74,84 上部絶縁膜
91,93,95 N型領域
92,94,96 N+領域
97 素子分離領域
121 カレントミラー回路
123 加算器
124 信号選択部
124a スイッチ
125 差動増幅部
125a 増幅器
141 差動増幅器
161,162 AD変換器
811 電荷流通領域
821 トンネル絶縁膜
911 肉薄部
912 肉厚部
913 接続部
CGr,CGw コントロールゲート
D ドレイン
FGr,FGw フローティングゲート
IR 不純物拡散領域
M1 第一記憶素子
M1r 第一出力トランジスタ
M1w 第一電荷流通素子
M2 第二記憶素子
M2r 第二出力トランジスタ
M2w 第二電荷流通素子
M3 第三記憶素子
M3r 第三出力トランジスタ
M3w 第三電荷流通素子
M4 第四記憶素子
M4r 第四出力トランジスタ
M4w 第四電荷流通素子
NGc,NGf 接続ゲート
R1,R2,R3,R4,R5,R6 抵抗素子
S ソース
SW1,SW2,SW3,S#4,SW5,SW6,SW7,SW8,SW9,SW10,SW11,SW12,SW13,SW14,SW15,SW16 スイッチ
To1 第一出力端子
To2 第二出力端子
1 Strain sensor module 9 Semiconductor substrate 11,21 Strain detection unit 12 Offset correction unit 13 Distortion error detection unit 14 Signal amplification unit 15 Mode selection unit 16 Signal processing unit 17 Switch group 61 Interlayer insulating film 62, 63, 64, 65 Plug 66 , 86 Polysilicon film 67,75,77,85,87 Side wall 70,80 Insulation 71,81 Charge retention region 72,82 Gate insulation film 73,83 Side wall oxide film 74,84 Upper insulation film 91,93,95 N-type region 92, 94, 96 N + region 97 Element separation region 121 Current mirror circuit 123 Adder 124 Signal selection unit 124a Switch 125 Differential amplification unit 125a Amplifier 141 Differential amplifier 161,162 AD converter 811 Charge flow region 821 Tunnel Insulation film 911 Thin part 912 Thick part 913 Connection part CGr, CGw Control gate D Drain FGr, FGw Floating gate IR Impure diffusion region M1 First storage element M1r First output transistor M1w First charge flow element M2 Second storage element M2r Second output transistor M2w Second charge flow element M3 Third storage element M3r Third output transistor M3w Third charge flow element M4 Fourth storage element M4r Fourth output transistor M4w Fourth charge flow element NGc, NGf Connection gate R1, R2 , R3, R4, R5, R6 Resistance element S Source SW1, SW2, SW3, S # 4, SW5, SW6, SW7, SW8, SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15, SW16 Switch To1 First output Terminal To2 2nd output terminal

Claims (18)

ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタを有し、前記測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部と、
前記歪検出部から出力される前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部と、
前記歪検出部から出力される前記検出信号を増幅する信号増幅部と、
前記信号増幅部から出力される前記検出信号を処理する信号処理部と
を備える歪センサモジュール。
A distortion detection unit that constitutes a Wheatstone bridge circuit and has four field effect transistors whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured, and outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured.
An offset correction unit that corrects the offset of the detection signal output from the distortion detection unit, and an offset correction unit.
A signal amplification unit that amplifies the detection signal output from the distortion detection unit, and
A distortion sensor module including a signal processing unit that processes the detection signal output from the signal amplification unit.
前記4個の電界効果トランジスタはそれぞれ、
基板に接触して配置された第一絶縁膜と、
電気的なフローティング状態で前記第一絶縁膜に接触して配置された第一フローティングゲートと、
前記第一フローティングゲートと絶縁させて前記第一フローティングゲートの上方に配置された第一コントロールゲートと
を有する
請求項1に記載の歪センサモジュール。
Each of the four field effect transistors
The first insulating film placed in contact with the substrate and
A first floating gate arranged in contact with the first insulating film in an electrically floating state,
The strain sensor module according to claim 1, further comprising a first control gate disposed above the first floating gate so as to be insulated from the first floating gate.
所定電圧の印加に伴って電荷が流通可能な膜厚に形成された電荷流通領域を少なくとも一部に有し前記基板に接触して配置された第二絶縁膜と、
電気的なフローティング状態で前記第二絶縁膜に接触して配置されて前記第一フローティングゲートに接続された第二フローティングゲートと、
前記第二フローティングゲートと絶縁させて前記第二フローティングゲートの上方に配置され、前記第一コントロールゲートに接続されて前記第二フローティングゲートの上方に配置された第二コントロールゲートと
を有する電荷流通素子を備え、
前記電荷流通素子は、前記4個の電界効果トランジスタのそれぞれに1対1の関係で接続されている
請求項2に記載の歪センサモジュール。
A second insulating film having at least a part of a charge flow region formed in a film thickness that allows charge to flow when a predetermined voltage is applied and arranged in contact with the substrate.
A second floating gate arranged in contact with the second insulating film in an electrically floating state and connected to the first floating gate,
A charge distribution device having a second control gate disposed above the second floating gate, insulated from the second floating gate, and connected to the first control gate and arranged above the second floating gate. With
The strain sensor module according to claim 2, wherein the charge flow element is connected to each of the four field effect transistors in a one-to-one relationship.
前記基板は、所定の厚さに形成された肉薄部と、前記肉薄部に隣り合わせて配置されて前記肉薄部よりも厚く形成された肉厚部とを有し、
前記電界効果トランジスタは、前記肉薄部に形成され、
前記電荷流通領域は、前記肉厚部の上方に形成されている
請求項3に記載の歪センサモジュール。
The substrate has a thin portion formed to a predetermined thickness and a thick portion arranged adjacent to the thin portion and formed thicker than the thin portion.
The field effect transistor is formed in the thin portion and is formed on the thin portion.
The strain sensor module according to claim 3, wherein the charge flow region is formed above the thick portion.
前記電荷流通素子の少なくとも一部は、前記肉厚部に形成されている
請求項4に記載の歪センサモジュール。
The strain sensor module according to claim 4, wherein at least a part of the charge distribution element is formed in the thick portion.
前記電荷流通素子は、不揮発性記憶素子で構成されている
請求項3から5までのいずれか一項に記載の歪センサモジュール。
The strain sensor module according to any one of claims 3 to 5, wherein the charge distribution element is composed of a non-volatile storage element.
前記4個の電界効果トランジスタはそれぞれ、不揮発性記憶素子で構成されている
請求項1から6までのいずれか一項に記載の歪センサモジュール。
The strain sensor module according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the four field effect transistors is composed of a non-volatile memory element.
前記オフセット補正部は、前記歪検出部が前記歪を正常に検出しているか否かを検知する歪誤検知部を有する
請求項1から7までのいずれか一項に記載の歪センサモジュール。
The strain sensor module according to any one of claims 1 to 7, wherein the offset correction unit includes a distortion error detection unit that detects whether or not the strain detection unit normally detects the strain.
前記オフセット補正部におけるオフセット補正動作モード及び前記歪誤検知部による前記歪の誤検知動作モードの一方を選択するモード選択部を備える
請求項8に記載の歪センサモジュール。
The distortion sensor module according to claim 8, further comprising a mode selection unit for selecting one of the offset correction operation mode in the offset correction unit and the distortion false detection operation mode by the distortion error detection unit.
前記オフセット補正部は、
前記検出信号のオフセットを補正する際に前記歪検出部に入力される電流を生成する電流源と、
前記歪検出部から前記検出信号として出力される第一検出信号及び第二検出信号を加算する加算器と、
前記加算器から出力される加算出力信号と、前記加算出力信号の電圧を分圧した分圧信号とのいずれか一方を、前記モード選択部から出力される制御信号に基づいて選択する信号選択部と、
前記信号選択部から出力される選択出力信号と、前記モード選択部から出力される比較信号との差分を算出する差動増幅部と
を有する
請求項9に記載の歪センサモジュール。
The offset correction unit
A current source that generates a current input to the distortion detection unit when correcting the offset of the detection signal, and a current source.
An adder that adds the first detection signal and the second detection signal output from the distortion detection unit as the detection signal, and
A signal selection unit that selects either the addition output signal output from the adder or the voltage division signal obtained by dividing the voltage of the addition output signal based on the control signal output from the mode selection unit. When,
The distortion sensor module according to claim 9, further comprising a differential amplification unit that calculates a difference between a selection output signal output from the signal selection unit and a comparison signal output from the mode selection unit.
前記歪誤検知部は、前記加算器、前記信号選択部及び前記差動増幅部を有する
請求項10に記載の歪センサモジュール。
The distortion sensor module according to claim 10, wherein the distortion detection unit includes the adder, the signal selection unit, and the differential amplification unit.
前記モード選択部は、前記オフセット補正動作モードの場合に前記加算出力信号を選択し、前記誤検知動作モードの場合に前記分圧信号を前記信号選択部に選択させる
請求項10又は11に記載の歪センサモジュール。
10. The aspect of claim 10 or 11, wherein the mode selection unit selects the additional output signal in the offset correction operation mode, and causes the signal selection unit to select the partial pressure signal in the false detection operation mode. Distortion sensor module.
前記モード選択部によって前記誤検知動作モードが選択されている場合に前記信号処理部は、
前記差動増幅部が所定電圧の信号を出力している場合には前記歪検出部が前記歪を正常に検出していることを示す信号を出力し、
前記差動増幅部が所定電圧から閾値以上ずれた電圧の信号を出力している場合には前記歪検出部が前記歪を正常に検出していないことを示す信号を出力する
請求項10から12までのいずれか一項に記載の歪センサモジュール。
When the false detection operation mode is selected by the mode selection unit, the signal processing unit may perform the signal processing unit.
When the differential amplification unit outputs a signal having a predetermined voltage, the distortion detection unit outputs a signal indicating that the distortion is normally detected.
Claims 10 to 12 output a signal indicating that the distortion detection unit does not normally detect the distortion when the differential amplification unit outputs a signal having a voltage deviating from a predetermined voltage by a threshold value or more. The distortion sensor module according to any one of the items up to.
測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部の前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正方法であって、
ホイートストンブリッジ回路を構成し前記測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタのうちの電源側に配置された2個の電界効果トランジスタの閾値電圧を調整し、前記4個の電界効果トランジスタのうちの基準電位側に配置された残余の電界効果トランジスタのそれぞれに電流が流れない基準状態に前記2個の電界効果トランジスタを設定し、
前記残余の電界効果トランジスタのうちの一方の閾値電圧を制御して該一方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、
前記2個の電界効果トランジスタのうちの一方の閾値電圧を制御して該一方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、
前記残余の電界効果トランジスタのうちの他方の閾値電圧を制御して該他方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定し、
前記2個の電界効果トランジスタのうちの他方の閾値電圧を制御して該他方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定する
オフセット補正方法。
This is an offset correction method for correcting the offset of the detection signal of the distortion detection unit that outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured.
The threshold voltage of two field-effect transistors arranged on the power supply side of the four field-effect transistors whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured, which constitutes the Wheatston bridge circuit, is adjusted. The two field-effect transistors are set in a reference state in which no current flows through each of the remaining field-effect transistors arranged on the reference potential side of the four field-effect transistors.
The threshold voltage of one of the residual field effect transistors is controlled to set the one field effect transistor in a predetermined state.
The threshold voltage of one of the two field-effect transistors is controlled to set the one of the field-effect transistors in a predetermined state.
The threshold voltage of the other of the residual field-effect transistors is controlled to set the other field-effect transistor in a predetermined state.
An offset correction method in which the threshold voltage of the other of the two field-effect transistors is controlled to set the other field-effect transistor in a predetermined state.
前記4個の電界効果トランジスタのそれぞれに設けられたフローティングゲートに保持される電荷の量を調整して前記4個の電界効果トランジスタの閾値電圧を制御する
請求項14に記載のオフセット補正方法。
The offset correction method according to claim 14, wherein the amount of electric charge held in the floating gates provided in each of the four field effect transistors is adjusted to control the threshold voltage of the four field effect transistors.
前記2個の電界効果トランジスタのそれぞれに設けられた前記フローティングゲートに所定量の電荷を保持して前記2個の電界効果トランジスタを前記基準状態に設定した状態で、前記残余の電界効果トランジスタのうちの他方に所定の電流値の調整用電流を入力せずに前記残余の電界効果トランジスタのうちの一方に前記調整用電流を入力し、該一方の電界効果トランジスタに設けられた前記フローティングゲートに蓄積する電荷の量を制御して該一方の電界効果トランジスタを前記予め定められた状態に設定し、
前記2個の電界効果トランジスタの一方及び前記残余の電界効果トランジスタの一方の接続部から出力されて前記検出信号としての第一検出信号と、前記2個の電界効果トランジスタの他方及び前記残余の電界効果トランジスタの他方の接続部から出力されて前記検出信号としての第二検出信号とを加算した加算信号の電圧が所定の電圧値となるように、前記2個の電界効果トランジスタに前記調整用電流を入力しない状態で、前記2個の電界効果トランジスタの一方に設けられた前記フローティングゲートに蓄積する電荷の量を制御して該一方の電界効果トランジスタを前記予め定められた状態に設定する
請求項15に記載のオフセット補正方法。
Of the remaining field-effect transistors, in a state where a predetermined amount of electric charge is held in the floating gate provided in each of the two field-effect transistors and the two field-effect transistors are set to the reference state. The adjustment current is input to one of the remaining field effect transistors without inputting the adjustment current of a predetermined current value to the other, and the current is stored in the floating gate provided in the one field effect transistor. By controlling the amount of electric charge to be applied, one of the field effect transistors is set to the predetermined state.
The first detection signal as the detection signal output from one of the two field-effect transistors and one of the residual field-effect transistors, and the other of the two field-effect transistors and the residual electric field. The adjusting current is applied to the two field effect transistors so that the voltage of the added signal output from the other connection of the effect transistors and added to the second detection signal as the detection signal becomes a predetermined voltage value. The claim that the amount of charge accumulated in the floating gate provided in one of the two field effect transistors is controlled to set the one field effect transistor in the predetermined state without inputting. The offset correction method according to 15.
前記2個の電界効果トランジスタのそれぞれに設けられた前記フローティングゲートに所定量の電荷を保持して前記2個の電界効果トランジスタを前記基準状態に設定した状態で、前記残余の電界効果トランジスタのうちの一方に前記調整用電流を入力せずに前記残余の電界効果トランジスタの他方に前記調整用電流を入力し、該他方の電界効果トランジスタに設けられた前記フローティングゲートに蓄積する電荷の量を制御して該他方の電界効果トランジスタを前記予め定められた状態に設定し、
前記加算信号の電圧が所定の電圧となるように、前記残余の電界効果トランジスタに前記調整用電流を入力しない状態で、前記2個の電界効果トランジスタの他方に設けられた前記フローティングゲートに蓄積する電荷の量を制御して該他方の電界効果トランジスタを予め定められた状態に設定する
請求項16に記載のオフセット補正方法。
Of the remaining field-effect transistors, in a state where a predetermined amount of charge is held in the floating gate provided in each of the two field-effect transistors and the two field-effect transistors are set to the reference state. The adjustment current is input to the other of the residual field effect transistors without inputting the adjustment current to one, and the amount of charge accumulated in the floating gate provided in the other field effect transistor is controlled. Then, the other field effect transistor is set to the predetermined state, and the other field effect transistor is set to the predetermined state.
Accumulates in the floating gate provided on the other side of the two field effect transistors in a state where the adjustment current is not input to the residual field effect transistor so that the voltage of the addition signal becomes a predetermined voltage. The offset correction method according to claim 16, wherein the amount of electric charge is controlled to set the other field effect transistor in a predetermined state.
コンピュータを、
ホイートストンブリッジ回路を構成し測定対象物の歪に応じて電子移動度が変化する4個の電界効果トランジスタを有し、前記測定対象物の歪量に応じた検出信号を出力する歪検出部から出力される前記検出信号のオフセットを補正するオフセット補正部、
前記歪検出部で検出された前記検出信号を増幅する信号増幅部、及び
前記信号増幅部から入力される前記検出信号を処理する信号処理部
として機能させ、
請求項14から17までのいずれか一項に記載のオフセット補正方法を前記オフセット補正部に実行させる
プログラム。
Computer,
It has four field effect transistors that form a Wheatstone bridge circuit and whose electron mobility changes according to the strain of the object to be measured, and outputs a detection signal according to the amount of distortion of the object to be measured. An offset correction unit that corrects the offset of the detected signal.
It functions as a signal amplification unit that amplifies the detection signal detected by the distortion detection unit and a signal processing unit that processes the detection signal input from the signal amplification unit.
A program for causing the offset correction unit to execute the offset correction method according to any one of claims 14 to 17.
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