JPH0333630A - 半導体圧力センサ - Google Patents

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、半導体圧力センサに係り、特に、ある被検出
圧力に対する出力電圧を一定にし、また振動等による調
整部のずれがない半導体圧力センサに関する。

（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
半導体の持っ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。

このような従来の半導体圧力センサとしては、例えば第
７図及び第８図に示すように、シリコン基板１の一部を
肉薄にしてダイヤフラム２を形成し、このダイヤフラム
２上に拡散層抵抗からなる感圧歪ゲージＲ１＝Ｒ４を形
成し、圧力Ｐによるダイヤフラム２の変形をこの感圧歪
ゲージＲ，〜Ｒ４で検出するようにした拡散形座カセン
サがある。つまり、この拡散形座カセンサは、拡散層抵
抗で形成された４個の感圧歪ゲージＲ１””’Ｒ４から
なる感圧層パターンと、これに給電するための５つの電
極配線パター、ンＥ１〜Ｅ５とををする圧力検出部が備
えられている。第８図中、３は絶縁層、４は電極配線パ
ターンＥ１〜Ｅ５等となる導体層である。圧力検出部６
を等価回路で示すと第９図に示す如くブリッジとなって
おり、圧力に起因した歪みによる各感圧束ゲージ長１〜
Ｒ４の抵抗値変化によって生じる電極配線パターンＥ３
とＥｌ（Ｅ５）との間の電圧変化を検出することにより
圧力測定が行えるようになっている。

第１０図は半導体圧力センサの回路構成を示している。

５は圧力検出部６への電流源となる定電流回路である。

圧力検出部６の出力電圧は数ｍＶ〜数十ｍＶと僅かであ
るため、その電圧を増幅するための増幅回路７が接続さ
れ、また圧力検出部６及び増幅回路７の温度によるその
増幅回路７の出力電圧への影響をなくすため、温度セン
サ９を備えた温度補償回路８を設けて使用するようにな
っている。

ところで圧力検出部６はそれ自体のオフセット電圧や感
度のばらつきが非常に大きく、ある圧力に対して所定の
出力電圧を得ようとする場合には、その零点調整と増幅
回路７の増幅率の調整が必要である。また、温度の変動
による出力電圧の変動も大きく、かつその大きさや温度
に対する正負の方向もばらついているため、温度補償回
路にも補償率調整が必要となる。そこで、これらの調整
箇所には可変抵抗ＶＲｏ、ＶＲｓ、ＶＲｔを用いるか、
予めある計算式により抵抗値を算出し、その抵抗値に合
う固定抵抗を用いてそれぞれの最適値に調整するように
している。

（発明が解決しようとする課題） 半導体圧力センサにおいて、ある被検出圧力に対して所
定の出力電圧を得ようとする場合、圧力検出部の零点調
整、増幅回路の増幅率調整及び温度補償回路の補償率調
整が必要となる。従来は、これらの調整箇所に、それぞ
れ可変抵抗を用いるか、又は予めある引算式により抵抗
値を算出し、その抵抗値に合う固定抵抗を用いてそれぞ
れの最適値に調整していた。

しかし、この場合製造工程においては最適抵抗値を有す
る固定抵抗の選択は非常な手間がかかり、また可変抵抗
での調整は振動等によって最適抵（）℃値からその値が
外れてしまい、所定の出力電圧が得られないなどの問題
があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、調整が容
易で、かつ振動等によって調整抵抗の値がずれることが
なく常に所定の出力電圧が得られて高信頼性を有する半
導体圧力センサを提供することを目ｒ白とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、ダイヤフラム上に
形成された感圧歪ゲージからなる所要の感圧層パターン
を備えた圧力検出部と、該圧力検出部の出力を増幅する
増幅回路と、前記圧力検出部及び前記増幅回路の温度変
動による当該増幅回路の出力電圧の変動を補償する温度
補償回路とを有する半導体圧力センサにおいて、　所定
の圧力−出力電圧特性を得るための前記圧力検出部の零
点調整抵抗、前記増幅回路の１曽幅率調整抵抗及び前記
温度補償回路の補償率調整抵抗をそれぞれトリミング抵
抗としてなることを要旨とする。

（作用） 上記構成において、半導体圧力センサの製造時に各トリ
ミング抵抗を被検出圧力に応じて所定の出力電圧が得ら
れるように調整することが正確かつ容易にできる。また
トリミング抵抗であるため可動部がなく振動等によって
調整箇所の抵抗のずれがなくなり、常に所定の圧力−出
力電圧特性を得ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第６図に基づいて
説明する。

第１図は、本実施例に係る半導体圧力センサの回路ブロ
ックを示している。

なお、第１図において前記第１０図等における回路素子
及び機器等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号
を以って示し、重複した説明を省略する。

本実施例では、圧力検出部６の電極配線パタンＥ１とＥ
５間に接続される零点調整抵抗ｖＴｏ　。

ｖＴｌ、増幅回路７に接続される増幅率調整抵抗ＶＴｓ
、温度補償回路８と増幅回路７との間に接続される補償
率調整抵抗ＶＴｔとして、それぞれレーザトリミング可
能なトリミング抵抗が用いられている。

半導体圧力センサは、これらの各トリミング抵抗ＶＴｏ
、ＶＴＩ　　ＶＴＳ、ＶＴ　ｔによって所定の圧力−出
力電圧特性を得るように次のようにして調整する。

いま、第２図に示すようにある温度ｔ１の印加圧力ｐｏ
　、ｐ＋に対する半導体圧力センサの所定の出力電圧特
性は直線ａで示されるものとし、未調整の半導体圧力セ
ンサの出力電圧特性は直線すで示されるものとする。

まず、増幅率調整トリミング抵抗ＶＴｓをトリミングす
ることによって増幅回路７の増幅率を調整し、直線すの
傾きを直線ａの傾きと同一となるようにする（第３図）
。次いで、零点調整トリミング抵抗ＶＴ、　　　もしく
はＶＴｏをトリミングすることによって出力検出部６の
零点を調整し、直線Ｃの圧力Ｐｏ時の出力電圧ｖ２が直
線ａの圧力４０時の出力電圧Ｖｏと同一値となるように
する。

これらの各トリミングは、出力電圧をモニタしながら行
う、いわゆるファンクショナルトリミング法により行う
。

また、圧力検出部６と増幅回路７は温度特性をもってい
るため、出力電圧は温度によって変動する。温度ｔｏ　
Ｓｔ２　（ｔｏ　＜ｔｌ　＜ｔ２　）で圧力ｐｏ　、Ｐ
、のときの出力電圧を第４図に示す。温度補償回路８は
この温度特性を打ち消すように補償をかけ、その補償率
を補償率調整トリミング抵抗ＶＴｔで調整することによ
り、温度に対して出力電圧が変動しない特性を得ること
ができる（第５図、第６図）。補償率調整抵抗ＶＴｔの
トリミングは、測定データから計算により抵抗値を求め
、この求めた抵抗値になるように、抵抗値をモニタしな
がらトリミングを行う。

これらの過程より調整が完了した半導体圧力センサは全
て所定の圧力−出力電圧特性が得られ、かつ調整が容易
にまた正確、迅速にでき、可変抵抗器と違って可動部が
ないことより振動等によって微調整した箇所の抵抗値が
ずれてしまうことはなく、信頼性の高い半導体圧力セン
サとすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、圧力検出部のオ
フセット電圧調整、増幅回路の増幅率調整、温度補償回
路の温度補償率調整のための各抵抗をトリミング抵抗と
したため、製造工程における各抵抗値の調整を容易に、
かつ正確、迅速に行なうことができ、またセンサ製造後
の調整部のずれがなくなり、特に運搬、センザ使用機器
等からの振動による調整部のずれは皆無となって、信頼
性の高い半導体圧力センサとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明に係る半導体圧力センサの
実施例を示すもので、第１図は回路図、第２図は調整前
の圧力−出力電圧特性を示す特性図、第３図は増幅率調
整後の圧力−出力電圧特性を示す特性図、第４図は温度
補償率調整前の温度出力電圧特性を示す特性図、第５図
は温度補償率調整後の温度−出力電圧特性を示す特性図
、第６図は全調整後の圧力−出力電圧特性を示す特性図
、第７図ないし第１０図は従来の半導体圧力センサを示
すもので、第７図は圧力検出部の甲面図、第８図は第７
図のＡ−Ａ線断面図、第９図は圧力検出部の等価回路を
示す回路図、第１０図は全体の回路図である。 ２ニダイヤフラム、　　６：圧力検出部、７：増幅回路
、　　８：温度補償回路、Ｒ１−Ｒ４：感圧歪ゲージ、 ｖＴｏ　、ＶＴ、：零点調整抵抗、 ＶＴｓ：増幅率調整抵抗１ 、ＶＴｔ：補償率調整抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイヤフラム上に形成された感圧歪ゲージからなる所要
   の感圧層パターンを備えた圧力検出部と、該圧力検出部
   の出力を増幅する増幅回路と、前記圧力検出部及び前記
   増幅回路の温度変動による当該増幅回路の出力電圧の変
   動を補償する温度補償回路とを有する半導体圧力センサ
   において、所定の圧力−出力電圧特性を得るための前記
   圧力検出部の零点調整抵抗、前記増幅回路の増幅率調整
   抵抗及び前記温度補償回路の補償率調整抵抗をそれぞれ
   トリミング抵抗としてなることを特徴とする半導体圧力
   センサ。