JPH06265427A - 半導体圧力変換器 - Google Patents

半導体圧力変換器

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JPH06265427A
JPH06265427A JP5342493A JP5342493A JPH06265427A JP H06265427 A JPH06265427 A JP H06265427A JP 5342493 A JP5342493 A JP 5342493A JP 5342493 A JP5342493 A JP 5342493A JP H06265427 A JPH06265427 A JP H06265427A
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JP
Japan
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resistance
resistances
zero
resistance value
semiconductor pressure
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Pending
Application number
JP5342493A
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English (en)
Inventor
Toru Tsuruta
徹 鶴田
Shigeyuki Unoki
重幸 鵜木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度かつ極めて容易に零点温度補償を行
う。 【構成】 フルブリッジ回路を構成する感圧抵抗11〜
14とほぼ同じ平均導電率およびほぼ同じ抵抗温度特性
を有する拡散抵抗で構成される固定抵抗15〜17と可
変抵抗18,19からなる零点調整回路を、フルブリッ
ジ回路の正入力端子1と負入力端子3と負出力端子4に
接続する。感圧抵抗11〜14、固定抵抗15〜17、
可変抵抗18,19の抵抗パターンの幅を同一とするこ
とで、製造工程での各抵抗間の抵抗値の相対的変化を抑
える。さらに、その固定抵抗15〜17の抵抗値をフル
ブリッジ回路を形成する感圧抵抗11〜14の抵抗値の
5倍以上の大きさに定め、可変抵抗18,19は抵抗値
の異なる複数の拡散抵抗を接続して組み合わせた抵抗回
路とし、その接続部をウェハ状態で切断して可変抵抗1
8,19の抵抗値を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、荷重もしくは力、ま
たは液体、気体もしくは流体の圧力等を測定する半導体
圧力変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体の拡散抵抗を感圧抵抗としてブリ
ッジ回路を組んだ圧力変換器では、温度特性に対する補
償がその性能を決定する。温度特性には感度温度特性と
零点温度特性がある。零点温度変動はブリッジを構成す
る感圧抵抗の抵抗値の不均一性とその抵抗温度係数によ
り発生する。
【0003】図7は電子材料1982年2月号p.37
〜p.44に記載の電子血圧計用シリコン圧力変換器の
回路構成である。121〜124は感圧抵抗であり、感
圧抵抗121,123と感圧抵抗122,124は圧力
により互いに異なる方向に抵抗変化する。これらの感圧
抵抗121〜124と圧力に不感な零点調整用抵抗11
5〜119からなる可変抵抗を組み合わせてブリッジ回
路を構成している。
【0004】感圧抵抗121〜124と零点調整用抵抗
115〜119は拡散プレーナ法により形成され、ほぼ
同じ平均導電率とほぼ同じ抵抗温度係数である。端子1
05〜110のうちいずれか一つと端子101を共通と
して正入力端子、103を負入力端子、102を正出力
端子、104を負出力端子とする。図8は零点不平衡電
圧V0 と零点温度変動a0 の関係の一例を示す。零点不
平衡電圧V0 が−10mV近辺の値で零点温度変動a0
が零に近づく。零点温度変動a0 を零に近づけるには、
端子105〜110のうちいずれか一つを選択して零点
調整をすればよい。
【0005】感圧抵抗121〜124の抵抗値をR1
4 、拡散抵抗の比抵抗をRS とし、感圧抵抗124の
みが他の感圧抵抗の抵抗値より1/100だけ小さい場
合の零点調整を試みる。各抵抗値は以下の場合とする。 R1 =R2 =R3 =100RS4 =100×0.99RS 入力端子101,103間に電圧1.5Vを印加した場
合の、可変抵抗の抵抗値と出力端子102−104間の
電圧との関係を図9に示す。零点不平衡電圧V 0 つまり
出力端子102−104間の電圧は、可変抵抗の抵抗値
が1RS のとき0となる。また、零点不平衡電圧1mV
を調整するためには、可変抵抗を約0.26RS 変えれ
ばよい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような半導体圧力
変換器で、零点調整範囲を変えずに零点不平衡電圧の調
整精度を上げるには抵抗値の小さい零点調整用抵抗を多
数配列する必要がある。抵抗値を小さくするためには抵
抗パターンの幅wと長さlの比l/wを小さくする必要
があるが、拡散プレーナ法でl/wの小さい抵抗を形成
するのは容易でなく、その抵抗と電気的接触をするため
の電極端子を多数配置すると大面積を必要とする。その
ため高精度な零点調整は容易でない。
【0007】また、零点不平衡電圧の不均一性はブリッ
ジを構成する感圧抵抗の抵抗値の不均一性により生じる
が、感圧抵抗の抵抗値を均一にすることは難しく、零点
不平衡電圧の調整精度を上げるには各半導体圧力変換器
で個々に零点調整をする必要がある。従来の技術では、
ウェハ状態で調整抵抗の選択をすることは容易である
が、零点不平衡電圧の調整のためにパッケージへの組立
工程で各半導体圧力変換器毎に零点調整抵抗の電極端子
を変える必要があるため組立工程が複雑になる。
【0008】この発明は上記課題を解決するもので、零
点温度特性の高精度かつ簡易な調整が可能な半導体圧力
変換器を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体圧
力変換器は、シリコン単結晶基板の表面の零歪部に、感
圧抵抗とほぼ同じ平均導電率およびほぼ同じ抵抗温度特
性を有する拡散抵抗で構成される少なくとも3個の固定
抵抗と少なくとも1個の可変抵抗からなる零点調整回路
を、フルブリッジ回路の2個の入力端子と1個の出力端
子または1個の入力端子と2個の出力端子に接続したこ
とを特徴とする。
【0010】請求項2記載の半導体圧力変換器は、請求
項1記載の半導体圧力変換器において、零点調整回路を
構成する各固定抵抗の抵抗値を、フルブリッジ回路を形
成する感圧抵抗の抵抗値の5倍以上の大きさに定めたも
のである。請求項3記載の半導体圧力変換器は、請求項
1記載の半導体圧力変換器において、零点調整回路を構
成する可変抵抗が、抵抗値の異なる複数の拡散抵抗を接
続して組み合わせた抵抗回路からなり、その接続部の切
断により可変抵抗の抵抗値を調整可能としたものであ
る。
【0011】請求項4記載の半導体圧力変換器は、請求
項1記載の半導体圧力変換器において、感圧抵抗,固定
抵抗および可変抵抗の抵抗パターンの幅を同一としたも
のである。
【0012】
【作用】この発明は上記した構成により、零点調整回路
を感圧抵抗と並列に配置したので、高精度で零点調整を
するための可変抵抗の調整単位を大きくでき、可変抵抗
の形成が容易である。また、零点調整回路の合成抵抗値
が感圧抵抗の5倍以上と大きいので、零点調整回路を流
れる電流は小さくなり、可変抵抗の抵抗値を従来より大
きく変化させても零点不平衡電圧の変化は小さいため十
分な零点調整精度を有する。また、可変抵抗を抵抗値の
異なる複数の拡散抵抗を接続して組み合わせた抵抗回路
としその接続部を切断することにより可変抵抗の抵抗値
を調整してからパッケージへの組立をするので、個々の
半導体圧力変換器毎に電極端子を変える必要がない。さ
らに感圧抵抗、固定抵抗、可変抵抗の抵抗パターンの幅
を同一とするので、フォト・エッチング工程に起因する
各抵抗間の抵抗値バラツキを抑えることができる。
【0013】
【実施例】この発明の一実施例について図1ないし図5
を参照しながら説明する。図1はこの実施例の半導体圧
力変換器の平面図であり、図2はその断面図、図3はそ
の等価回路図、図4は零点調整のための可変抵抗の拡大
図、図5は零点調整例の説明図である。
【0014】図2において、30はシリコン単結晶基
板、40は基台である。シリコン単結晶基板30はその
周縁部にて基台(台座)40の上面41に接着されてい
て、その中央部の薄肉状に形成した起歪部(ダイアフラ
ム部)20の上面20aには、図1および図2に示すよ
うに、酸化膜21の一部を除した部分に4個の感圧抵抗
11〜14が形成されており、これらはフルブリッジ回
路を構成している。15〜17は零歪部に形成された固
定抵抗、18,19は可変抵抗であり、これらは零点調
整回路を構成しており、フルブリッジ回路の正入力端子
1,負入力端子3,負出力端子4に接続されている。な
お、2はフルブリッジ回路の正出力端子である。上記の
各抵抗は拡散プレーナ法によりシリコン単結晶基板30
に一体的に拡散形成されている。
【0015】図1に示すように、各抵抗の抵抗パターン
の幅は同じになっているので、フォト・エッチング工程
で抵抗パターンの幅が設計値よりずれても、各抵抗の抵
抗値は相対的にほとんど変わらず、零点不平衡電圧のバ
ラツキを最小限に抑えることができる。また、固定抵抗
15〜17と可変抵抗18,19は感圧抵抗11〜14
と同時に同じ工程で形成された拡散抵抗であるため、感
圧抵抗11〜14とほぼ同じ平均導電率およびほぼ同じ
抵抗温度特性を有する。
【0016】また、図1において、15aと15bで固
定抵抗15を構成し、16aと16bで固定抵抗16を
構成している。感圧抵抗11〜14の抵抗値をR1 〜R
4 、固定抵抗15〜17の抵抗値をR 5 〜R7 、可変抵
抗18,19の抵抗値をR8 ,R9 、拡散抵抗の比抵抗
をRSとし、感圧抵抗1のみが他の感圧抵抗の抵抗値よ
り1/100だけ小さい場合の零点調整を行う。各抵抗
値は以下の場合とする。
【0017】R1 =100×0.99RS2 =R3 =R4 =100RS として、 (イ) R5 =R6 =R7 =1000RS , (ロ) R5 =R6 =R7 =5000RS , (ハ) R5 =R6 =R7 =10000RS , の各場合について、入力端子1−3間に電圧1.5Vを
印加した場合の、可変抵抗18,19の抵抗値と出力端
子2−4間の電圧との関係を図5に示す。零点不平衡電
圧1mVを調整するために必要な可変抵抗変化量は、従
来例で約0.26RS であるのに対して、この実施例で
5 =R6 =R7 =1000RS のとき約2.7RS
ある。
【0018】感圧抵抗R1 〜R4 の抵抗値に対する固定
抵抗R5 〜R7 の抵抗値の比と零点不平衡電圧1mVを
調整するために必要な可変抵抗変化量の関係を図6に示
す。固定抵抗値を大きくするほど零点不平衡電圧を調整
するために必要な可変抵抗変化量は大きくなり、その作
製も容易に形成できる。可変抵抗18の抵抗値調整法に
ついて図4にて説明する。18a〜18dは抵抗組であ
り、19a〜19eと19a′〜19e′は切断部位で
ある。抵抗組の抵抗値は18aは1RS 、18bは2R
S 、18cは4RS 、18dは8RS である。切断部位
を適当に選択して切断することにより、可変抵抗18の
抵抗値を調整範囲15RS 、調整単位1RS で任意に変
えることができる。切断部位の切断は、ウェハ状態でY
AGレーザ光などで容易に行うことができ、製造上の量
産効果は大きい。なお、この実施例では調整単位1
S 、調整範囲15RS としたが、抵抗値の組合せは必
要に応じて変えてもよい。
【0019】なお、上記実施例では、少なくとも3個の
固定抵抗15,16,17と少なくとも1個の可変抵抗
18,19からなる零点調整回路を、フルブリッジ回路
の2個の入力端子1,3と1個の出力端子4の間に接続
したが、出力端子4に代えて出力端子2に接続してもよ
く、また、フルブリッジ回路の1個の出力端子1と2個
の出力端子2,4に接続してもよく、さらに出力端子1
に代えて出力端子3に接続してもよい。
【0020】
【発明の効果】この発明の半導体圧力変換器によれば、
高精度で零点調整をするための可変抵抗の調整単位を大
きくできるので、可変抵抗の形成が容易である。また、
零点調整回路の合成抵抗値が感圧抵抗の5倍以上と大き
いので、零点調整回路を流れる電流は小さくなり、可変
抵抗の抵抗値を従来より大きく変化させても零点不平衡
電圧の変化は小さいため十分な零点調整精度をもつ。ま
た、各抵抗の抵抗パターンの幅が同じになっているの
で、フォト・エッチング工程で抵抗パターンの幅が設計
値よりずれても各抵抗の抵抗値は相対的にほとんど変わ
らず零点不平衡電圧のバラツキを最小限に抑えることが
できる。さらに、複数の拡散抵抗を配線で接続した抵抗
回路の配線を切断することで可変抵抗の抵抗値を調整で
きるので、ウェハ状態で零点温度補償ができるなど、高
精度かつ極めて容易に零点温度補償を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の半導体圧力変換器の平面
図である。
【図2】図1の半導体圧力変換器の断面図である。
【図3】図1の半導体圧力変換器の等価回路図である。
【図4】図1の半導体圧力変換器の可変抵抗の拡大図で
ある。
【図5】図1の半導体圧力変換器の零点調整例の説明図
である。
【図6】図1の半導体圧力変換器の固定抵抗の抵抗値と
零点不平衡電圧1mVを調整するために必要な可変抵抗
変化量の関係を示す図である。
【図7】従来の半導体圧力変換器の回路図である。
【図8】図7の半導体圧力変換器の零点不平衡電圧V0
と零点温度変動a0 の関係の一例を示す図である。
【図9】図7の半導体圧力変換器の入力端子間に電圧
1.5Vを印加した場合の、可変抵抗の抵抗値と出力端
子102−104間の電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 正入力端子 2 正出力端子 3 負入力端子 4 負出力端子 11〜14 感圧抵抗 15〜17 固定抵抗 18,19 可変抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン単結晶基板の中央部に薄肉のダ
    イアフラム部を形成し、このダイアフラム部の表面に拡
    散抵抗からなる4個の感圧抵抗でフルブリッジ回路を形
    成し、前記シリコン単結晶基板の裏面に台座を接着した
    半導体圧力変換器であって、 前記シリコン単結晶基板の表面の零歪部に、前記感圧抵
    抗とほぼ同じ平均導電率およびほぼ同じ抵抗温度特性を
    有する拡散抵抗で構成される少なくとも3個の固定抵抗
    と少なくとも1個の可変抵抗からなる零点調整回路を、
    前記フルブリッジ回路の2個の入力端子と1個の出力端
    子または1個の入力端子と2個の出力端子に接続したこ
    とを特徴とする半導体圧力変換器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体圧力変換器におい
    て、零点調整回路を構成する各固定抵抗の抵抗値を、フ
    ルブリッジ回路を形成する感圧抵抗の抵抗値の5倍以上
    の大きさに定めた半導体圧力変換器。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体圧力変換器におい
    て、零点調整回路を構成する可変抵抗が、抵抗値の異な
    る複数の拡散抵抗を接続して組み合わせた抵抗回路から
    なり、その接続部の切断により可変抵抗の抵抗値を調整
    可能とした半導体圧力変換器。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体圧力変換器におい
    て、感圧抵抗,固定抵抗および可変抵抗の抵抗パターン
    の幅を同一とした半導体圧力変換器。
JP5342493A 1993-03-15 1993-03-15 半導体圧力変換器 Pending JPH06265427A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000515623A (ja) * 1995-12-04 2000-11-21 ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス.エヌ.ウ.セ.エム.アー.” ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用
JP2002524020A (ja) * 1996-09-27 2002-07-30 ハネウエル・インコーポレーテッド 抵抗ブリッジ用補償技術
JP2002373991A (ja) * 2001-01-31 2002-12-26 Denso Corp 半導体力学量センサ
JP2009156658A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Renesas Technology Corp 半導体圧力センサ装置、データ処理装置、血圧計、掃除機及び気圧計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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