JP5324477B2 - 圧力センサ - Google Patents
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Description
第1ピエゾ素子と第2ピエゾ素子とが第1出力端子を介して直列接続され、第3ピエゾ素子と第4ピエゾ素子とが第2出力端子を介して直列接続され、前記第1ピエゾ素子と第3ピエゾ素子とが入力端子を介して、及び第2ピエゾ素子と第4ピエゾ素子とがグランド端子を介して、夫々接続されており、
各ピエゾ素子は、ダイアフラムの表面にP+型半導体層を備えて形成され、前記ダイアフラムが歪んだときに、前記第2ピエゾ素子及び前記第3ピエゾ素子は抵抗値が大きくなるように、また前記第1ピエゾ素子及び前記第4ピエゾ素子は抵抗値が小さくなるように、各ピエゾ素子が形成されており、
各ピエゾ素子の両端には前記P+型半導体層よりドープ量が多く、前記P+型半導体層に比べて抵抗率が小さいP++型半導体層からなる一対のP++型配線層が接続されており、各P++型配線層のうち一方の前記P ++ 型配線層は他方の前記P ++ 配線層よりも引き出し長さが長く形成され、ブリッジ抵抗調整のために引き出し長さが長い一方の前記P ++ 型配線層は引き出し長さが短い他方の前記P ++ 配線層よりも幅寸法が大きく形成されており、前記P++型配線層の少なくとも一部は前記ダイアフラムの表面に延出形成されており、
前記ダイアフラムの周囲の前記シリコン基板は圧力が作用しても歪みが生じない固定領域であり、前記固定領域の表面には、前記第1ピエゾ素子と前記第2ピエゾ素子との間、及び第3ピエゾ素子と前記第4ピエゾ素子との間に、夫々、P+型半導体層を備えて構成され、各ピエゾ素子と直列接続されるブリッジ抵抗調整用としての複数の第1調整抵抗が形成され、前記第1出力端子及び第2出力端子は、夫々、各ピエゾ素子と前記第1調整抵抗との間、及び各第1調整抵抗間の複数箇所に設けられており、
さらに前記固定領域の表面には、前記第2ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第1出力端子と前記グランド端子との間に、及び、前記第3ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第2出力端子と前記入力端子との間に、夫々、P+型半導体層を備えて構成され、前記第2ピエゾ素子及び前記第3ピエゾ素子と直列接続される温度特性調整用としての第2調整抵抗が形成されており、
夫々の前記第1調整抵抗及び夫々の前記第2調整抵抗はともに、一対のP ++ 型半導体層と、前記P ++ 型半導体層の間に介在するP + 型半導体層とを備えて構成されており、前記P + 型半導体層のアスペクト比が前記第1調整抵抗と前記第2調整抵抗とで異なり、夫々の前記第2調整抵抗の抵抗値が、夫々の前記第1調整抵抗よりも大きくされていることを特徴とするものである。
上記構成により、従来に比べて、圧力特性と温度特性の双方を改善できる。
図1に示す圧力センサ1は、SOI(Silicon on Insulator)基板を用いて形成される。SOI基板は、第1シリコン基板と第2シリコン基板とが酸化層(例えばSiO2)を挟んで積層された構成である。
各ピエゾ素子B〜Eの抵抗値(歪みのないとき)は、3〜7kΩ程度である。
本実施形態における圧力センサ1は、以下の点に特徴的部分がある。
2 第1シリコン基板
3 ダイアフラム
4 固定領域
10 第1出力端子(出力パッド)
11 第2出力端子(出力パッド)
12 入力端子(入力パッド)
13 グランド端子(グランドパッド)
20、36 P+型半導体層
21、35 P++半導体層
25、26 P++型配線層
28 第1調整抵抗
30 第2調整抵抗
40 絶縁層
43 パッド
44 保護層
B〜E ピエゾ素子
Claims (3)
- シリコン基板に形成されたダイアフラムと、前記ダイアフラムの歪みに応じて抵抗値が変化する複数のピエゾ素子とを有する圧力センサにおいて、
第1ピエゾ素子と第2ピエゾ素子とが第1出力端子を介して直列接続され、第3ピエゾ素子と第4ピエゾ素子とが第2出力端子を介して直列接続され、前記第1ピエゾ素子と第3ピエゾ素子とが入力端子を介して、及び第2ピエゾ素子と第4ピエゾ素子とがグランド端子を介して、夫々接続されており、
各ピエゾ素子は、ダイアフラムの表面にP+型半導体層を備えて形成され、前記ダイアフラムが歪んだときに、前記第2ピエゾ素子及び前記第3ピエゾ素子は抵抗値が大きくなるように、また前記第1ピエゾ素子及び前記第4ピエゾ素子は抵抗値が小さくなるように、各ピエゾ素子が形成されており、
各ピエゾ素子の両端には前記P+型半導体層よりドープ量が多く、前記P+型半導体層に比べて抵抗率が小さいP++型半導体層からなる一対のP++型配線層が接続されており、各P++型配線層のうち一方の前記P ++ 型配線層は他方の前記P ++ 配線層よりも引き出し長さが長く形成され、ブリッジ抵抗調整のために引き出し長さが長い一方の前記P ++ 型配線層は引き出し長さが短い他方の前記P ++ 配線層よりも幅寸法が大きく形成されており、前記P++型配線層の少なくとも一部は前記ダイアフラムの表面に延出形成されており、
前記ダイアフラムの周囲の前記シリコン基板は圧力が作用しても歪みが生じない固定領域であり、前記固定領域の表面には、前記第1ピエゾ素子と前記第2ピエゾ素子との間、及び第3ピエゾ素子と前記第4ピエゾ素子との間に、夫々、P+型半導体層を備えて構成され、各ピエゾ素子と直列接続されるブリッジ抵抗調整用としての複数の第1調整抵抗が形成され、前記第1出力端子及び第2出力端子は、夫々、各ピエゾ素子と前記第1調整抵抗との間、及び各第1調整抵抗間の複数箇所に設けられており、
さらに前記固定領域の表面には、前記第2ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第1出力端子と前記グランド端子との間に、及び、前記第3ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第2出力端子と前記入力端子との間に、夫々、P+型半導体層を備えて構成され、前記第2ピエゾ素子及び前記第3ピエゾ素子と直列接続される温度特性調整用としての第2調整抵抗が形成されており、
夫々の前記第1調整抵抗及び夫々の前記第2調整抵抗はともに、一対のP ++ 型半導体層と、前記P ++ 型半導体層の間に介在するP + 型半導体層とを備えて構成されており、前記P + 型半導体層のアスペクト比が前記第1調整抵抗と前記第2調整抵抗とで異なり、夫々の前記第2調整抵抗の抵抗値が、夫々の前記第1調整抵抗よりも大きくされていることを特徴とする圧力センサ。 - 前記第2調整抵抗は、前記第2ピエゾ素子と前記グランド端子との間、及び、前記第3ピエゾ素子と前記入力端子との間の夫々に設けられる請求項1記載の圧力センサ。
- 前記第1調整抵抗は、前記第1ピエゾ素子と前記第2ピエゾ素子との間、及び第3ピエゾ素子と前記第4ピエゾ素子との間にのみ設けられ、
前記第2調整抵抗は、前記第2ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第1出力端子と前記グランド端子との間に、及び、前記第3ピエゾ素子に回路上最も近い位置に設けられた前記第2出力端子と前記入力端子との間にのみ設けられ、
前記第1ピエゾ素子と入力端子との間、及び前記第4ピエゾ素子と前記グラン端子との間が直接配線されている請求項1又は2に記載の圧力センサ。
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