JPH0413975A - 半導体加速度センサ - Google Patents

半導体加速度センサ

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JPH0413975A
JPH0413975A JP2117088A JP11708890A JPH0413975A JP H0413975 A JPH0413975 A JP H0413975A JP 2117088 A JP2117088 A JP 2117088A JP 11708890 A JP11708890 A JP 11708890A JP H0413975 A JPH0413975 A JP H0413975A
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JP
Japan
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cantilever
acceleration sensor
resistors
gauge
resistance
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JP2117088A
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Inventor
Yuji Kondo
祐司 近藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
    • G01P15/123—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by piezo-resistive elements, e.g. semiconductor strain gauges

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体加速度センサに関し、特にオフセットの
温度特性等を改善する半導体加速度センサに関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の半導体加速度センサは、半導体基板を加
工し、梁部およびおもり部からなるカンチレバーを形成
するものが知られている。
第４図はかかる従来の一例を示す半導体加速度センサの
斜視断面図である。
第４図に示すように、従来の半導体加速度センサはシリ
コン基板４４に加工し、梁部４７とおもり部４６から構
成したカンチレバー４１の梁部４７上にゲージ抵抗４２
がホイートストンブリッジを構成するように４個形成し
である。かかるゲージ抵抗４２はシリコン基板４４に不
純物を拡散して形成した拡散抵抗で構成しており、導電
性物質４３を介してパッド４５に接続される。
第５図は第４図におけるゲージ抵抗の構成図である。
第５図に示すように、かかるゲージ抵抗は拡散抵抗５１
を導電性物質５２で接続することにより構成している。
この拡散抵抗５１の抵抗値が加速度によって励起された
カンチレバー４１上の歪みによって変化することにより
、ホイートストンブリッジのバランスか変化し、加速度
に比例した出力を得る構成である。
上述した従来の半導体加速度センサにおいては、４本の
拡散によるゲージ抵抗５１を接続してホイートストンブ
リッジを構成しているか、拡散抵抗５１の抵抗値をＲ、
アルミニウム等の導電性物質５２および拡散抵抗５１の
接触抵抗を△Ｒ３とすれば、１本当たりのケージ抵抗値
ＧＲ２は、ＧＲ２＝Ｒ＋△Ｒ３×２ となる。
〔発明か解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体加速度センサにおいて、そのゲー
ジ抵抗はコンタクト部で歪み計測用の拡散抵抗と導電性
物質とが直接接触しているため、この間の接触抵抗が大
きく且つコンタクト毎にばらついている。このため、４
個のゲージ抵抗により構成されているホイートストンブ
リッジのオフセット値かデバイスによってばらつくとい
う欠点が有る。
また、この接触抵抗と拡散抵抗の各々か持つ抵抗値の温
度係数が異なるために、ホイートストンブリッジのオフ
セラＩ・の温度特性のばらつきを招くという欠点が有る
。
本発明の目的は、かかるホビー１〜ストンブリツジのオ
フセフｌ−値のデバイスばらつきを解消し且つオフセッ
トの温度特性のばらつきを解消することのできる半導体
加速度センサを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体加速度センサは、シリコン基板を３次元
加工して形成した梁部及びおもり部からなるカンチレバ
ーと、前記カンチレバーの梁部上に複数回の拡散により
形成したゲージ抵抗とを有して構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１図は本発明の第一の実施例を示す半導体加速度セン
サの斜視断面図である。
第１図に示すように、本実施例は歪み計測用の拡散抵抗
とは別に高濃度の拡散抵抗をコンタクト部に形成し、ゲ
ージ抵抗を複数回の拡散により構成するものである。お
もり部９および梁部１０からなるカンチレバー１は、加
速度を受はシリコン基板７上に歪みを誘起するように、
カンチレバー１の付は根の梁部１０にゲージ抵抗２〜５
を形成する。このケージ抵抗２，３，４．５はアルミニ
ウムのような導電性物質６によってパッド８に接続され
、ホビー１〜ストンブリツジを構成している。
第２図は第１図におけるゲージ抵抗の構成図である。
第２図に示すように、かかるゲージ抵抗２〜５として拡
散抵抗２’］、、２２，２３．２４の４本を使用してい
る。これら拡散抵抗２１．２２２３．２４はコンタクト
用拡散部２５およびコンタクトポール２７を介してアル
ミニウム等の導電性物質２６に接続されている。すなわ
ち、第２図における接触抵抗は、拡散抵抗２１．２２２
３．２４とコンタクＩ−用拡散部２５間の抵抗、および
コンタクトホール２７における拡散部２５と導電性物質
２６の接触面の抵抗である。そこで、前述した第５図の
従来例と同様、拡散抵抗２１．２２，２３．２４の１本
当たりの抵抗をＲ１拡散抵抗２１，２２．２３．２４と
コンタクト用拡散部２５の間の接触抵抗を△Ｒ１、コン
タクトホール２７におけるコンタク１〜用拡散部２５と
導電性物質２６の接触抵抗を△Ｒ２としたとき、ゲージ
抵抗１木当たりの抵抗値ＧＲ，は、ＧＲ，＝Ｒ＋△Ｒ１
×２＋△Ｒ２×２ となる。
ここで、上述した接触抵抗△Ｒ１，△Ｒ２と第５図で説
明した従来の接触抵抗△Ｒ３との値を比較する。接触抵
抗△Ｒ１はおなしシリコン基板中の拡散抵抗相互である
ので、極めて小さい価になる。また、アルミニウム等の
導電性物質２６とシリコン基板７上の拡散抵抗の間の接
触抵抗△Ｒ２および△Ｒ３は拡散抵抗のシート抵抗値に
比例した値となるので、接触抵抗△Ｒ２はコンタクト用
拡散部２５のシート抵抗に比例し、また接触抵抗ΔＲ３
は′拡散抵抗のシート抵抗に比例する。−船釣に、ゲー
ジ抵抗２〜５のシート抵抗はコンタクト用拡散部２５の
シート抵抗より１０倍程度は高いので、これら接触抵抗
は△Ｒ２〉〉△Ｒ３の関係になる。従って、これら接触
抵抗は△Ｒ１〈〈△Ｒ２く〈△Ｒ３の関係を満足する。
第３図は本発明の第二の実施例を示す半導体加速度セン
サの斜視断面図である。
第３図に示すように、本実施例はおもり部を１本の梁部
で支えるカンチレバーに代えて、おもり部３８を４本の
梁部３１〜３４で支えたマルチビーム構成のカンチレバ
ー３０とした点が前述した第一の実施例と異っている。
すなわち、第３図ではゲージ抵抗３５を各ビーム３１〜
３４上に２本づつ配置しており、この２本のビームで１
個のホイートストンブリッジを構成している。このゲー
ジ抵抗３５の構成は第一の実施例と同様であり、歪み計
測用の拡散抵抗部とコンタクト用拡散部により構成され
、このゲージ抵抗３５は導電性物質３６によりパッド３
７に接続される。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の半導体加速度センサはシ
リコン基板上に複数回の拡散工程により形成したゲージ
抵抗を有することにより、シリコン基板上の抵抗間及び
抵抗と配線間の接触抵抗が低下するので、ゲージ抵抗値
のばらつきが少なくなり、オフセットが減少するという
効果がある。
また、本発明の半導体加速度センサは接触抵抗が低下す
るため、接触抵抗の温度係数の影響を軽減できる上にオ
フセット温度特性を改善できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第一の実施例を示す半導体加速度セン
サの斜視断面図、第２図は第１図におけるゲージ抵抗の
構成図、第３図は本発明の第二の実施例を示す半導体加
速度センサの斜視断面図、第４図は従来の一例を示す半
導体加速度センサの斜視断面図、第５図は第４図におけ
るゲージ抵抗の構成図である。 １．３０・・・カンチレバー、２〜５，３５・・・ゲー
ジ抵抗、６，２６．３６・・・導電性物質、７・・・シ
リコン基板、８，３７・・・パッド、９，３８・・・お
もり部、１０．３１〜３４・・・梁（ビーム）部、２１
〜２４・・・拡散抵抗、２５・・・コンタクト用拡散部
、２７・・・コンタクトホール。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. １．　シリコン基板を３次元加工して形成した梁部及び
    おもり部からなるカンチレバーと、前記カンチレバーの
    梁部上に複数回の拡散により形成したゲージ抵抗とを有
    することを特徴とする半導体加速度センサ。
  2. ２．　前記拡散抵抗により形成されるゲージ抵抗は複数
    個形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体加
    速度センサ。
  3. ３．　前記カンチレバーの梁部は少なくとも一つ以上設
    けたことを特徴とする請求項１記載の半導体加速度セン
    サ。
JP2117088A 1990-05-07 1990-05-07 半導体加速度センサ Pending JPH0413975A (ja)

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EP91107407A EP0456190B1 (en) 1990-05-07 1991-05-07 Piezoresistive accelerometer
DE69121458T DE69121458T2 (de) 1990-05-07 1991-05-07 Piezoresistiver Beschleunigungsmesser
US07/695,819 US5251485A (en) 1990-05-07 1991-05-07 Semiconductor accelerometer

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US5251485A (en) 1993-10-12
DE69121458D1 (de) 1996-09-26
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