JPH01302867A

JPH01302867A - 半導体センサ

Info

Publication number: JPH01302867A
Application number: JP13393988A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Yamashita; 哲司山下; Yukinobu Takahashi; 幸伸高橋; Norisuke Fukuda; 福田　典介
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、半導体センサに係り、特にそのオフセット電
圧の低減に関する。

（従来の技術）半導体技術の進歩に伴い、シリコンやゲルマニウム等の
半導体のもつピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力セン
サが近年注目されている。

その１つとして、第６図および第７図（第７図は第６図
Ａ−Ａ断面図）に−例を示すように、シリコン基板１の
１部を肉薄にしてダイヤフラム２を梢成し、このダイヤ
フラム上に感圧歪ゲージとしての拡散抵抗体３を形成す
ると共に、ダイヤフラムの周縁部に感圧歪ゲージと同一
工程で形成された補正用の抵抗体４を形成してなり、圧
力導入口１■からの圧力Ｐによるダイヤフラムの変形を
感圧歪ゲージで検出するようにした拡散膨圧カセンサが
ある。

すなわち、この拡散膨圧カセンサは、感圧歪ゲージとし
ての拡散抵抗体３が４つの感圧層パターンＲ１〜Ｒ４か
ら構成されており、これらに給電するための５つの電極
配線パターンＥ１〜Ｅ５を有している。このセンサ部を
等価回路で示すと第８図に示す如く、ブリッジ回路を構
成しており、圧力に起因した歪による感圧抵抗層の抵抗
値変化によって生じる電極配線パターンＥ２とＥ５との
間の電圧変化を検出することにより圧力を測定するよう
になっている。このセンサでは、無負荷時（歪のない時
）、各感圧層パターンＲ１〜Ｒ４の抵抗値はすべて等し
くＲとしておく。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このセンサは通常セラミックなどからなり圧
力導入口Ｉ（を備えたる固定台５上に接着剤６によって
固定されるが、この固定台への接着に際し、両者の熱膨
張係数の差によりダイヤフラム上に歪が残留し、この残
留歪によってセンサ出力に、オフセット電圧が発生する
。

すなわち、このようなセンサでは、感圧層パターンＲ１
〜Ｒ４のもつ抵抗値は全て一定でなければならないが、
このように上述したような接着工程やパターニング工程
等の製造工程においてわずかなばらつきが生じることが
ある。この値はセンナによっては大きなものも多く、ま
た個々の素子によってばらつきが大きく、オフセット電
圧を生しることがあり、センサの性能の低下の原因とな
っていた。

そこで、このオフセット電圧を低減するため、第９図に
拡大図を示すように、基板表面を覆う酸化シリコン膜７
に形成された抵抗コンタクト８を介して補正用の抵抗体
４　（ＲＣＩ、ｎｃ２、ＲＣ３）に３個の補正用パッド
９ａ、９ｂ、９ｃを形成しておき、これらのうちから１
つを選択して接続することにより、抵抗値を調整してい
る。

しかしこの場合、補正用パッドを多数個必要とする上、
オフセット電圧を細かく調整するためには、補正用の抵
抗体のパターン幅を広げ、かつ抵抗コンタクトも多くし
なければならないなめさらに補正用パッドも多数個必要
となる。従ってチップ面積の増大を招き、高感度のセン
サを得るためにはダイヤフラムを大きくしなければなら
なかった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、小形で高
感度の半導体センサを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明では出力調整用抵抗パターンの少なくとも
１部を覆うように積層された導体層を備え、センサ部の
形成後の感圧層のパターン抵抗値に応じてこの導体層を
トリミング（修正）することにより、該調整用抵抗パタ
ーンの抵抗値を調整し出力調整を行うようにしたもので
ある。

すなわちセンサ部の形成後、感圧層のパターン抵抗値を
測定し、この測定値に応じて、出力調整用抵抗パターン
の少なくとも１部を覆う導体層をトリミングすることに
より、零点調整を行なうようにしている。

〈作用）この方法では、出力調整用抵抗パターンの少なくとも１
部を覆う導体層をトリミングすることにより、細かく調
整することができるため、補正用パッドは１つでよく、
出力調整用抵抗パターンの形成によって、チップ面積の
増大を招くことはない。

また、感圧層および電極のパターニングに際して用いら
れるフォトマスクをわずかに変更するのみで、何ら工程
を付加することなく、出力調整用の抵抗を形成すること
ができ、調整に際しても、必要に応じて導体層をトリミ
ングするようにすればよい。

また、更に微調整が必要な場合には、レーザ等を用い調
整用の抵抗パターンを削る等の修正を行なえばよい。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

本発明実施例の拡散形半導体圧力センサは、その出力調
整用抵抗パターン部の拡大図を第１図におよび第２図に
（第２図は第１図のＢ−Ｂ断面図）示すように、感圧歪
ゲージを構成する拡散抵抗層３と同一工程で形成された
出力調整用抵抗パターン１４を覆うように酸化シリコン
層からなる絶縁層１７を介して積層されたアルミニウム
層からなる導体層１９を備え、この導体層１９の先端に
は補助パッド２０が延設されている。

他部については、第６図および第７図に示した従来例の
拡散膨圧カセンサと全く同様である。同一部位には同一
符号を付した。

製造に際しては、従来例のセンサと同様にダイヤフラム
２を形成する肉薄部を形成したｎ形単結晶シリコン基板
１の表面に、酸化シリコン層（図示せず）のパターンを
形成し、このパターンをマスクとしてこのシリコン基板
１の表面にｐ形不純物を拡散し、拡散抵抗体からなる感
圧抵抗体パターン３および出力調整用抵抗パターン１４
を形成する。

この後、拡散用のマスクとしての酸化シリコン層を除去
した後、基板表面全体に（層間）絶縁膜１７としての酸
化シリコン層を形成し、通常のフォトリソ法により、コ
ンタクトホール１８を形成する。

そしてこの上層にアルミニウム層を形成し、フォトリソ
法により、電極パターンＥ１〜Ｅ５、導体層１９および
補助パッド２０を同時にバターニングする。

このようにして、センナ部が形成されると、これを支持
台５上に接着剤６によって固着し、さらにワイヤボンデ
ィングによって電気的接続を行い圧力センサが完成する
。

そして、各感圧層パターンの抵抗値を測定し、その結果
に応じて、例えば第２図に破線２で示すようにレーザト
リミング法により必要分の調整用抵抗パターンを露呈さ
せるべく上層の導体層１９を除去する。

更に、微調整が必要な時はレーザトリミングによって出
力調整用抵抗パターン１４のパターン幅を調整すればよ
い。

このように、本発明の圧力センサによれば、第３図に等
価回路図を示すように、はぼ連続的に極めて細かいピッ
チでの出力調整が可能である。

また、本発明の圧力センサによれば、従来例では多数個
必要であった出力調整用抵抗パターンのための出力補正
用パッドが不要であり、小スペースで、高精度の零点調
整が可能となる。

このようにして、小型でかつ測定精度の高い圧力センサ
が形成される。尚、温度変化に対しても、調整用抵抗パ
ターンが感圧層パターンと同一特性を有するため、温度
補償抵抗を付加する必要もなく、良好なセンサ特性を維
持することができる。

なお、実施例では、：Ａ盤用抵抗パターン上の導体層は
、調整用抵抗パターンの全面を覆う形状をなすようにし
たが、必ずしも全面を覆うに必要はなく、コンタクトホ
ールが覆われていればよく、第４図（ａ）および第４図
（ｂ）に変形例を示すように、導体層は夫々魚骨状パタ
ーン２９およびくし形状パターン３９等でも良い、この
場合、トリミング箇所としては、例えば破線２に示す如
きであるが、トリミングする距離が短くてすむという利
点がある。

また、調整用抵抗パターンは、拡散抵抗体に限定される
ことなく、第５図（ａ）に示すように、ポリシリコン抵
抗体パターン３４等で構成し、この上層にくし形状パタ
ーンからなる導体層パターン４９を積層しても良い、こ
の場合は、前記実施例のように調整用抵抗パターンと導
体層パターンとの間に絶縁層を界在させる必要はなく、
調整用抵抗パターン上に直接導体層パターンを形成して
もよい、そして、オフセット電圧が発生していない素子
ではこの状態で使用するが、オフセット電圧が発生して
いる素子では、オフセット電圧値に応じて第５図（ｂ）
に示ずように、レーザトリミングにより導体層パターン
を箇所にで切除し、必要ならば、調整用抵抗パターンの
一部りを同様にレーザトリミングにより切除する。

また、実施例においては感圧層として拡散抵抗体を用い
た拡散形半導体センサについて説明したが、これに限定
されることなく、ポリシリコン層をはじめ他の感圧性の
半導体薄膜を感圧層として用いた薄膜圧力センサにも適
用可能である。この場合も、感圧層の形成と同時に調整
用抵抗パターンを形成することができる。

更にまた、感圧層および電極配線パターンのパターン形
状については実施例に限定されることなく適宜変形可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明半導体センサによれば
、感圧層のパターンの形成されたダイヤフラムの周縁部
に出力調整用抵抗パターンを形成すると共に、この出力
調整用抵抗パターンの少なくとも１部を覆うように積層
された導体層を備え、センサ部の形成後の感圧層のパタ
ーン抵抗値に応じてこの導４１ＵＪをトリミングするこ
とにより、該ＦＩ整整紙抵抗パターン抵抗値を調整し出
力調整が可能となるように形成されているため、小形で
測定精度の高い半導体センサを提供することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明実施例の半導体圧力セン′
すの要部を示す図、第３図は半導体圧力センサの等価回
路図、第４図（ａ）および同第４図（ｂ）は夫々変形例
を示す図、第５図（ａ）および第５図（ｂ）はさらに他
の実施例の半導体圧力センサのトリミング前及び後の状
態を示す図、第６図および第７図は従来例の半導体圧力
センサを示す図、第８図は同の等価回路図、第９図は同
センサの要部拡大図である。１・・・シリコン基板、２・・・ダイヤフラム、３・・
・拡散抵抗体（感圧歪ゲージ＞、４　（ＲＣＩ、ＲＣ２
、ＲＣ３）・・・補正用の抵抗体、Ｒ１−Ｒ４・・・感
圧層パターン、Ｈ・・・圧力導入口、５・・・固定台、
６・・・接着剤、７・・・酸化シリコン膜、８・・・抵
抗コンタクト、９ａ、９ｂ、９ｃ・・・補正用パッド、
１４・・・出力調整用抵抗パターン、１７・・・絶縁層
、１８：ｚンタクトポール、１９・・・導体層、２０・
・・補助パッド、２９・・・魚骨状パターン、３９・・
・くし形状パターン、３４・・・ポリシリコン抵抗体パ
ターン（調整用抵抗パターン）、４９・・・導体層パタ
ーン。

Claims

【特許請求の範囲】　ダイヤフラム上に感圧層のパターンを配設しセンサ部
を構成した半導体センサにおいて、前記ダイヤフラムの
周縁部に配設された出力調整用抵抗パターンと、この出力調整用抵抗パターンの少なくとも１部を覆うよ
うに積層された導体層とを備え、センサ部の形成後の感
圧層のパターン抵抗値に応じてこの導体層をトリミング
することにより、該調整用抵抗パターンの抵抗値を調整
し出力調整を可能にしたことを特徴とする半導体センサ
。