JPS61178664A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPS61178664A JPS61178664A JP1863285A JP1863285A JPS61178664A JP S61178664 A JPS61178664 A JP S61178664A JP 1863285 A JP1863285 A JP 1863285A JP 1863285 A JP1863285 A JP 1863285A JP S61178664 A JPS61178664 A JP S61178664A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- damage
- bridge circuit
- voltage
- circuit
- acceleration sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体基板上に形成した片持梁を用いた超小
型の半導体加速度センサに関し、特にそのフェイル・セ
イフ機構に関するものである。
型の半導体加速度センサに関し、特にそのフェイル・セ
イフ機構に関するものである。
最近、半導体基板上に形成された超小型の半導体加速度
センサが開発されている。
センサが開発されている。
この半導体加速度センサは、エツチング等の薄膜技術を
用いて半導体基板上に形成されるものであり、半導体の
ピエゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容量
変化を検出することによって加速度を検出するようにな
っている。
用いて半導体基板上に形成されるものであり、半導体の
ピエゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容量
変化を検出することによって加速度を検出するようにな
っている。
これらの半導体加速度センサは、上記のように薄膜技術
を用いて形成されるため、例えば振動部分の長さが数百
−程度、厚さが数ｐ程度、チップ全体の大きさが数１角
程度と極めて小型に形成することが出来、又、集積回路
で他の素子と同一基板上に形成することも出来るという
優れた特徴がある。
を用いて形成されるため、例えば振動部分の長さが数百
−程度、厚さが数ｐ程度、チップ全体の大きさが数１角
程度と極めて小型に形成することが出来、又、集積回路
で他の素子と同一基板上に形成することも出来るという
優れた特徴がある。
上記のごとき半導体加速度センサとしては、例えば、公
開特許公報昭和４９年２９７８１号に記載されているも
のがある。
開特許公報昭和４９年２９７８１号に記載されているも
のがある。
第３図は、上記の半導体加速度センサを示す図であり、
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図を示す。
（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図を示す。
第３図において、シリコン基板上に形成されたＳｉ片持
梁４の支持部付近には４本のピエゾ抵抗１．１’ 、２
．２’ が形成されており、配線導体３を通じて外部に
接続出来るようになっている。
梁４の支持部付近には４本のピエゾ抵抗１．１’ 、２
．２’ が形成されており、配線導体３を通じて外部に
接続出来るようになっている。
上記の半導体加速度センサに加速度が印加されるとＳｉ
片持梁４が偏位し、その結果ピエゾ抵抗１．１’ 、２
．２’ に応力が加えられてそれらの抵抗値が変化する
。
片持梁４が偏位し、その結果ピエゾ抵抗１．１’ 、２
．２’ に応力が加えられてそれらの抵抗値が変化する
。
上記のピエゾ抵抗の抵抗値の変化を検出することによっ
て、加速度を検出することが出来る。
て、加速度を検出することが出来る。
上記の抵抗値の変化を検出する場合には、一般に、感度
を高めるためピエゾ抵抗を用いてブリッジ回路を構成す
る方式が用いられる。
を高めるためピエゾ抵抗を用いてブリッジ回路を構成す
る方式が用いられる。
第４図は、４本のピエゾ抵抗１．１’ 、２゜２′を用
いてブリッジ回路を構成した場合の回路図である。
いてブリッジ回路を構成した場合の回路図である。
第４図の回路における出力電圧ｖ０は
Ｖ ａ ＝Ｖ □ ＸΔＲ／Ｒ（Ｖ）
で示される。
なお、上式において、ΔＲは応力による抵抗変化分、Ｒ
は基本抵抗値、ＶＯは電源電圧を示す。
は基本抵抗値、ＶＯは電源電圧を示す。
上記のごとき半導体加速度センサにおいては。
Ｓｉ片持梁に機械的なストレスを与える構造となってい
るが、Ｓｉ片持梁は脆いため過大な加速度が加わったり
、あるいは疲労が蓄積されたりすると機械的に破損する
ことがある。
るが、Ｓｉ片持梁は脆いため過大な加速度が加わったり
、あるいは疲労が蓄積されたりすると機械的に破損する
ことがある。
又、破損する箇所は、最大応力が発生する片持梁の支持
部付近である。
部付近である。
ところが、この支持部付近にはピエゾ抵抗が形成されて
いるので、Ｓｉ片持梁が破損するとピエゾ抵抗が断線し
、ブリッジ回路の出力が浮動状態になってしまうおそれ
がある。
いるので、Ｓｉ片持梁が破損するとピエゾ抵抗が断線し
、ブリッジ回路の出力が浮動状態になってしまうおそれ
がある。
そして、ブリッジ回路の出力が浮動状態になるとセンサ
出力が安定しないので、後続の制御装置等の動作に悪影
響を及ぼすおそれがある。
出力が安定しないので、後続の制御装置等の動作に悪影
響を及ぼすおそれがある。
上記のごときＳｉ片持梁の破損を防止する方法としては
１例えば、第５図に示すごとく、ストッパ１１を設けて
片持梁の振幅を制限する方法や、あるいは第６図に示す
ごとく、密封構造体１２の内側にダンパオイル１３を充
填し、ダンパオイルによって片持梁の動きを制限する等
の方法が考えられる。
１例えば、第５図に示すごとく、ストッパ１１を設けて
片持梁の振幅を制限する方法や、あるいは第６図に示す
ごとく、密封構造体１２の内側にダンパオイル１３を充
填し、ダンパオイルによって片持梁の動きを制限する等
の方法が考えられる。
しかし、上記の方法では製造工程が増加し、又、構造が
複雑になるなどの理由によってコストが上昇するという
問題がある。
複雑になるなどの理由によってコストが上昇するという
問題がある。
本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決する為に
なされたものであり、容易に実現することが出来、かつ
安価な手段によって、片持梁の破損時にも出力が浮動す
ることのないようにした半導体圧力センサを提供するこ
とを目的とするものである。
なされたものであり、容易に実現することが出来、かつ
安価な手段によって、片持梁の破損時にも出力が浮動す
ることのないようにした半導体圧力センサを提供するこ
とを目的とするものである。
上記の目的を達成するため本発明においては、片持梁の
破損が予想される個所、例えば支持部付近に破損検知用
導体を形成し、又、該破損検知用導体が断線した場合に
、ブリッジ回路の出力電圧を所定値に固定する回路を設
けることにより、片持梁の破損時にもブリッジ回路の出
力電圧が浮動することのないように構成している。
破損が予想される個所、例えば支持部付近に破損検知用
導体を形成し、又、該破損検知用導体が断線した場合に
、ブリッジ回路の出力電圧を所定値に固定する回路を設
けることにより、片持梁の破損時にもブリッジ回路の出
力電圧が浮動することのないように構成している。
第１図は、本発明の一実施例の平面図である。
第１図において、Ｓｉ片持梁４の支持部付近には４本の
ピエゾ抵抗１．１’ 、２．２’が不純物拡散法もしく
はイオン注入法で形成されている。
ピエゾ抵抗１．１’ 、２．２’が不純物拡散法もしく
はイオン注入法で形成されている。
又、ピエゾ抵抗１，１′と２，２′とは互いに垂直に配
置してあり、Ｓｉ片持梁４の偏位による抵抗値の増減が
１，１′と２，２′とでは逆方向になるようにして感度
を上昇させている。
置してあり、Ｓｉ片持梁４の偏位による抵抗値の増減が
１，１′と２，２′とでは逆方向になるようにして感度
を上昇させている。
又、３は上記のピエゾ抵抗１．１’ 、２．２’をＳｉ
片持梁外の処理回路等に接続するための配線導体であり
、アルミ等の金属層を用いて形成されている。
片持梁外の処理回路等に接続するための配線導体であり
、アルミ等の金属層を用いて形成されている。
又、５及び６は破損検知用導体であり、Ｓｉ片持梁４の
支持部付近すなわち破損を生じ易い部分に形成されてい
る。
支持部付近すなわち破損を生じ易い部分に形成されてい
る。
なお、支持部付近以外でも破損のおそれがある個所であ
れば、自由に配設することが可能である。
れば、自由に配設することが可能である。
又、第１図に示すごとく微小な亀裂も検知出来るように
メアンダ状のパターニングを行ない、破損検知精度を高
めることが出来る。
メアンダ状のパターニングを行ない、破損検知精度を高
めることが出来る。
上記の破損検知用導体５，６は、例えば金属層又は不純
物拡散層で形成されており、製造工程上において配線導
体３と同時に形成することが出来る。
物拡散層で形成されており、製造工程上において配線導
体３と同時に形成することが出来る。
次に、第２図は、Ｓｉ片持梁の破損時における出力固定
回路の一実施例図である。
回路の一実施例図である。
第２図において、７はｐチャネルトランジスタ。
８はｎチャネルトランジスタ、９及び１０は１００にΩ
程度のゲートのバイアス抵抗である。
程度のゲートのバイアス抵抗である。
又、ピエゾ抵抗１，１’ 、２，２’はブリッジ回路を
構成している。
構成している。
さらに、ピエゾ抵抗１と２との接続点とｐチャネルトラ
ンジスタ７のゲートとは破損検知用導体５で接続されて
おり、又、ピエゾ抵抗１′と２′との接続点とｎチャネ
ルトランジスタ８のゲートとは破損検知用導体６で接続
されている。
ンジスタ７のゲートとは破損検知用導体５で接続されて
おり、又、ピエゾ抵抗１′と２′との接続点とｎチャネ
ルトランジスタ８のゲートとは破損検知用導体６で接続
されている。
なお、第２図において、トランジスタ７．８や抵抗９．
ｌＯ等はＳｉ片持梁４と同一の半導体基板上に他の処理
回路等と同一工程で形成することが出来る。
ｌＯ等はＳｉ片持梁４と同一の半導体基板上に他の処理
回路等と同一工程で形成することが出来る。
次に、第２図の回路の作用について説明する。
まず、正常時においては、ｐチャネルトランジスタ７の
ゲートは破損検知用導体５を介して電源電圧ＶＤに接続
されているので、Ｖｏｓ＝Ｏとなり、ｐチャネルトラン
ジスタ７はオフ状態になっている。
ゲートは破損検知用導体５を介して電源電圧ＶＤに接続
されているので、Ｖｏｓ＝Ｏとなり、ｐチャネルトラン
ジスタ７はオフ状態になっている。
又、ｎチャネルトランジスタ８のゲートも破損検知用導
体６を介して接地Ｖｓに接続されているので、Ｖａｓ：
Ｏとなり、ｎチャネルトランジスタ８もオフ状態になっ
ている。
体６を介して接地Ｖｓに接続されているので、Ｖａｓ：
Ｏとなり、ｎチャネルトランジスタ８もオフ状態になっ
ている。
上記のように正常時においては、両トランジスタ７．８
がオフになっているのでブリッジ回路の出力電圧ｖ０は
、ピエゾ抵抗１．１’ 、２．２’の抵抗値の変化のみ
に依存した値となる。
がオフになっているのでブリッジ回路の出力電圧ｖ０は
、ピエゾ抵抗１．１’ 、２．２’の抵抗値の変化のみ
に依存した値となる。
次に、破損時について説明する。
Ｓｉ片持梁４の根元に亀裂が生じると破損検知用導体５
．６が断線する。
．６が断線する。
そのため、Ｐチャネルトランジスタ７のゲートは抵抗９
を介してＶｓに落ちるため、Ｖｏｓ”Ｖｏとなり、ｐチ
ャネルトランジスタ７はオンになつ・てブリッジ出力ｖ
２はＶｏに固定される。
を介してＶｓに落ちるため、Ｖｏｓ”Ｖｏとなり、ｐチ
ャネルトランジスタ７はオンになつ・てブリッジ出力ｖ
２はＶｏに固定される。
又、ｎチャネルトランジスタ８のゲートは、抵抗１０を
介して電源電圧ＶＤになるため、Ｖｏｓ冨Ｖ。
介して電源電圧ＶＤになるため、Ｖｏｓ冨Ｖ。
となり、ｎチャネルトランジスタ８もオンになってブリ
ッジ出力ｖ１はＶｓに固定される。
ッジ出力ｖ１はＶｓに固定される。
したがって、Ｓｉ片持梁が破損した場合の出力電圧ｖ０
は、ＶＯすなわち電源電圧に固定されることになる。
は、ＶＯすなわち電源電圧に固定されることになる。
なお、上記の例においては、破損時における出力電圧を
電源電圧ＶＤに固定する場合を例示したが、ｐチャネル
トランジスタ７、ｎチャネルトランジスタ８及び抵抗９
．ｌＯの接続方法を変えることによって、破損時のブリ
ッジ出力の固定電位を電源電圧ＶＤと接地電位Ｖｓのい
ずれにでも任意に設定することが出来る。
電源電圧ＶＤに固定する場合を例示したが、ｐチャネル
トランジスタ７、ｎチャネルトランジスタ８及び抵抗９
．ｌＯの接続方法を変えることによって、破損時のブリ
ッジ出力の固定電位を電源電圧ＶＤと接地電位Ｖｓのい
ずれにでも任意に設定することが出来る。
又、出力電圧を固定するだけでなく、破損時のモニタ信
号等も容易に発生させることが出来る。
号等も容易に発生させることが出来る。
以上説明したごとく本発明においては、破損が予想され
る箇所に破損検知用導体を配設し５片持梁の破損に伴っ
て破損検知用導体が断線するとブリッジ回路の出力電圧
を固定するように構成しているので、Ｓｉ片持梁が破損
した場合にもセンサ信号を電源か接地め電位に確実に固
定することが出来、後続の制御装置等の動作に悪影響を
及ぼすことがなくなる。
る箇所に破損検知用導体を配設し５片持梁の破損に伴っ
て破損検知用導体が断線するとブリッジ回路の出力電圧
を固定するように構成しているので、Ｓｉ片持梁が破損
した場合にもセンサ信号を電源か接地め電位に確実に固
定することが出来、後続の制御装置等の動作に悪影響を
及ぼすことがなくなる。
又、本発明の構成部分は、従来の半導体加速度センサの
製造工程と同一工程によって製造することが出来、かつ
微小な亀裂を広範囲に亘って検知可能なので、高精度で
理想的な破損検知とフェイル・セイフ機能を容易かつ安
価に実現することが出来る。
製造工程と同一工程によって製造することが出来、かつ
微小な亀裂を広範囲に亘って検知可能なので、高精度で
理想的な破損検知とフェイル・セイフ機能を容易かつ安
価に実現することが出来る。
又、破損が予想される箇所に金属層の破損検知導体を設
けるので、その部分が補強され、過大加速度に対する強
度を増加させることも出来る。
けるので、その部分が補強され、過大加速度に対する強
度を増加させることも出来る。
又、本発明の回路においては、正常動作時には電気的影
響が無視出来るので、ブリッジ回路の出力感度の低下や
、非直線性誤差の増加といったセンサとしての性能を劣
化させる原因になるおそれもない。
響が無視出来るので、ブリッジ回路の出力感度の低下や
、非直線性誤差の増加といったセンサとしての性能を劣
化させる原因になるおそれもない。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は本発明の
一実施例の回路図、第３図は従来装置の一例の断面図と
平面図、第４図は従来装置のブリッジ回路図、第５図及
び第６図は従来装置における破損防止手段を示す図であ
る。 符号の説明 １．１’ 、２．２’・・・ピエゾ抵抗３・・・配線導
体 ４・・・ＳＬ片持梁 ５．６・・・破損検知用導体 ７・・・ｐチャネルトランジスタ ８・・・ｎチャネルトランジスタ ９、ＩＯ・・・抵抗
一実施例の回路図、第３図は従来装置の一例の断面図と
平面図、第４図は従来装置のブリッジ回路図、第５図及
び第６図は従来装置における破損防止手段を示す図であ
る。 符号の説明 １．１’ 、２．２’・・・ピエゾ抵抗３・・・配線導
体 ４・・・ＳＬ片持梁 ５．６・・・破損検知用導体 ７・・・ｐチャネルトランジスタ ８・・・ｎチャネルトランジスタ ９、ＩＯ・・・抵抗
Claims (1)
- 半導体基板上に形成され、一端を支持された片持梁の支
持部付近にピエゾ抵抗を形成し、該ピエゾ抵抗を用いて
ブリッジ回路を構成し、上記片持梁の偏位に応じて上記
ピエゾ抵抗に生じる抵抗値の変化を上記ブリッジ回路で
検出することによって加速度を検出する半導体加速度セ
ンサにおいて、片持梁の破損が予想される個所に形成し
た破損検知用導体と、該破損検知用導体が断線した場合
に上記ブリッジ回路の出力電圧を所定値に固定する回路
とを備えたことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1863285A JPS61178664A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1863285A JPS61178664A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61178664A true JPS61178664A (ja) | 1986-08-11 |
Family
ID=11976989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1863285A Pending JPS61178664A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61178664A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869107A (en) * | 1986-08-06 | 1989-09-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Acceleration sensor for use in automotive vehicle |
| US4967597A (en) * | 1988-04-11 | 1990-11-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Acceleration sensor |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP1863285A patent/JPS61178664A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4869107A (en) * | 1986-08-06 | 1989-09-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Acceleration sensor for use in automotive vehicle |
| US4967597A (en) * | 1988-04-11 | 1990-11-06 | Nippondenso Co., Ltd. | Acceleration sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6234027B1 (en) | Pressure sensor for semi-conductor | |
| US6422088B1 (en) | Sensor failure or abnormality detecting system incorporated in a physical or dynamic quantity detecting apparatus | |
| KR100844092B1 (ko) | 역학량 측정장치 | |
| US6612179B1 (en) | Method and apparatus for the determination of absolute pressure and differential pressure therefrom | |
| US6235550B1 (en) | Integrated sensor having plurality of released beams for sensing acceleration and associated methods | |
| US6293154B1 (en) | Vibration compensated pressure sensing assembly | |
| US7343808B2 (en) | Line pressure compensated differential pressure transducer assembly | |
| JP2575939B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| US7252008B2 (en) | Micromechanical piezoresistive pressure sensor device | |
| US5460044A (en) | Semiconductor acceleration detecting apparatus | |
| JPH07113647B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| KR100508198B1 (ko) | 가속도 센서 | |
| KR20030026872A (ko) | 가속도 센서 | |
| JPH08178951A (ja) | 半導体加速度検出装置 | |
| US7178403B2 (en) | Transducer responsive to pressure, vibration/acceleration and temperature and methods of fabricating the same | |
| JP4379993B2 (ja) | 圧力センサ | |
| JP3281217B2 (ja) | 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 | |
| KR20040097929A (ko) | 가속도 센서 장치 | |
| JPS61178664A (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP3019549B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JPS61139758A (ja) | 半導体加速度センサ | |
| US20150059430A1 (en) | Inertial force sensor | |
| JP2006214963A (ja) | 加速度センサ及び電子機器並びに加速度センサの製造方法 | |
| JPS61177783A (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JP2002162411A (ja) | 半導体加速度センサおよび半導体加速度センサの検査方法 |