(57)【要約】【課題】  ノイズ除去用のコンデンサを大型化させなくてもノイズ除去の効率を向上させることができるセンサ装置を提供する。【解決手段】  フィルタ回路３、４、５に備えられるノイズ除去用コンデンサのＧＮＤがＧＮＤパッド３ａを通じて行われるようにし、このＧＮＤパッド３ａを信号処理回路２のＧＮＤ配線が接続されるＧＮＤパッド２ｂとは別のものとして設ける。これにより、コンデンサのＧＮＤ配線と信号処理回路２のＧＮＤ配線とをＧＮＤパッド３ａとＧＮＤパッド２ｂという別々のパッドに引き延ばせば良くなる。このため、各ＧＮＤ配線のレイアウトの自由度が高くなり、各ＧＮＤ配線を太くすることが可能となる。また、ＩＣチップ４００の外縁部４００ａにフィルタ回路３、４、５のＧＮＤ配線を形成する。これにより、ＧＮＤ配線をより太くすることができる。これにより、ノイズ除去の効率を向上させることが可能となる。【選択図】        図２
2006084272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（４００）と、
前記半導体基板（４００）に形成され、測定対象となる物理量に応じた電気信号を出力するセンシング部（１）と、
前記半導体基板（４００）に形成され、前記センシング部（１）が出力する前記電気信号の信号処理を行う信号処理回路（２）と、
前記半導体基板（４００）に形成され、前記信号処理回路（２）が接続される第１ＧＮＤ配線（Ｇ１）と外部との接続を行う第１ＧＮＤパッド（２ｂ）と、
前記半導体基板（４００）に形成され、前記信号処理回路（２）中における所定位置に備えられたノイズ除去用のコンデンサ（３５〜３９）と、
前記半導体基板（４００）に形成され、前記コンデンサ（３５〜３９）が接続される第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）と外部との接続を行う第２ＧＮＤパッド（３ａ）とを有し、
前記第１ＧＮＤパッド（２ｂ）と前記第２ＧＮＤパッド（３ａ）とは別々に構成されており、
前記第２ＧＮＤパッド（３ａ）が接続される前記第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）は、前記半導体基板（４００）における前記センシング部（１）、前記信号処理回路（２）および前記コンデンサ（３５〜３９）が形成された領域の外縁部（４００ａ）を含んで形成されていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記信号処理回路（２）には、複数の抵抗（１７、１９、２２、２５、４０）が備えられていると共に、前記ノイズ除去用のコンデンサ（３５〜３９）も複数備えられており、
前記複数の抵抗（１７、１９、２２、２５、４０）および前記複数のコンデンサ（３５〜３９）によって複数のフィルタ回路（３、４、５）が構成されており、
前記第２ＧＮＤパッド（３ａ）は、前記半導体基板（４００）上における前記複数のフィルタ回路（３、４、５）のうち少なくとも１つが配置された領域に備えられており、
前記第１ＧＮＤパッド（２ｂ）は、前記半導体基板（４００）上における前記信号処理回路（２）が配置された領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第２ＧＮＤパッド（３ａ）は、前記半導体基板（４００）上における前記複数のフィルタ回路が配置された領域それぞれに１つずつ備えられていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記半導体基板（４００）は、略正方形状を為して構成されており、該半導体基板（４００）における中央位置に前記センシング部（２）が配置されていると共に、前記センシング部（２）を囲みつつ、かつ、前記半導体基板（４００）における前記外縁部（４００ａ）を避けるようにして前記信号処理回路（２）および前記コンデンサ（３５〜３９）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量に応じた電気信号を出力する検出部（センシング部）と、検出部の出力信号の信号処理を行う信号処理回路と、ノイズ対策用のフィルタとなるコンデンサとを有して構成されたセンサ回路を備えるセンサ装置に関するものであり、例えば、圧力センサに適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサ装置に備えられるセンサ回路は、物理量に応じた電気信号を出力する検出部（センシング部）と、検出部の出力信号の信号処理を行う信号処理回路とを有して構成されている。このセンサ回路では、信号処理回路による信号処理後の電気信号が出力される端子、もしくは信号処理回路やセンシング部に対して電圧を印加するための端子を通じてノイズが入力される可能性があることから、必要な箇所にコンデンサを備えることで、ノイズ除去が行われるようになっている。具体的には、ノイズ除去用のコンデンサは、センサ回路内の必要な箇所において、その必要な箇所とＧＮＤ配線との間を接続するように配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような構成のセンサ回路が１つのＩＣチップに集積化される場合、ノイズ除去用のコンデンサが接続されるＧＮＤ配線のパッド（以下、ＧＮＤパッドという）は、信号処理回路におけるＧＮＤパッドと共用される。
【特許文献１】特許第３４２７５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ノイズ除去用のコンデンサによるノイズ除去の効率、信号処理回路における信号処理機能の効率を高くするためには、共に、ＧＮＤ配線の長さを太く、短くして、低インピーダンスにするのが望ましい。
【０００５】
しかしながら、上記のようにノイズ除去用のコンデンサが接続されるＧＮＤパッドと信号処理回路におけるＧＮＤパッドとが共用される場合には、そのＧＮＤパッドまでＧＮＤ配線を引き延ばさなければならないため、ＧＮＤ配線が細く、長くなる。このため、例えば高周波ノイズが印加された場合に、ＧＮＤ配線が高インピーダンスとなり、ノイズ除去の効率が低くなってしまう。
【０００６】
このノイズ除去の効率の低下を防止するためには、コンデンサの容量を大きくするなどが考えられるが、コンデンサの容量を大きくするとＩＣチップの大型化を招き、小型で安価なセンサ装置を提供することができない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、ノイズ除去用のコンデンサを大型化させなくてもノイズ除去の効率を向上させることができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、信号処理回路（２）が接続される第１ＧＮＤ配線（Ｇ１）と外部との接続を行う第１ＧＮＤパッド（２ｂ）と、ノイズ除去用のコンデンサ（３５〜３９）が接続される第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）と外部との接続を行う第２ＧＮＤパッド（３ａ）とは別々に構成されており、
第２ＧＮＤパッド（３ａ）が接続される第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）は、半導体基板（４００）におけるセンシング部（１）、信号処理回路（２）およびコンデンサ（３５〜３９）が形成された領域の外縁部（４００ａ）を含んで形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、コンデンサ（３５〜３９）の第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）と信号処理回路（２）の第１ＧＮＤ配線（Ｇ１）とを第２ＧＮＤパッド（３ａ）と第１ＧＮＤパッド（２ｂ）という別々のパッドに引き延ばせば良くなる。このため、各ＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）のレイアウトの自由度が高くなり、各ＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）を太くすることが可能となる。そして、半導体基板（４００）の外縁部（４００ａ）を用いて第２ＧＮＤ配線（Ｇ２）を構成すれば、より第２ＧＮＤ配線を太くすることができる。
【００１０】
これにより、第１、第２ＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）を共に、太い構成とすることが可能となり、第１、第２ＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）を低インピーダンスにすることが可能となる。よって、ノイズ除去の効率を向上させることが可能となる。そして、これらがコンデンサ（３５〜３９）の容量を大きくしなくても可能であるため、半導体基板（４００）の大型化を防ぐことができ、小型で安価なセンサ装置を提供することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、信号処理回路（２）に備えられた複数の抵抗（１７、１９、２２、２５、４０）とノイズ除去用の複数のコンデンサ（３５〜３９）によって複数のフィルタ回路が構成されており、
第２ＧＮＤパッド（３ａ）は、半導体基板（４００）上における複数のフィルタ回路（３、４、５）のうち少なくとも１つが配置された領域に備えられていることを特徴としている。
【００１２】
このように、第２ＧＮＤパッド（３ａ）を半導体基板（４００）のうちフィルタ回路（３）が備えられた領域に配置し、第１ＧＮＤパッド（２ｂ）を半導体基板（４００）のうち信号処理回路（２）が備えられた領域に配置すれば、各ＧＮＤ配線（Ｇ１、Ｇ２）を各ＧＮＤパッド（２ｂ、３ａ）まで引き延ばさなければならない長さを短くできる。これにより、より上記効果を得ることが可能となる。
【００１３】
なお、請求項３に示されるように、第２ＧＮＤパッド（３ａ）は、半導体基板（４００）上における複数のフィルタ回路が配置された領域それぞれに１つずつ備えられると、より好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、半導体基板（４００）は、略正方形状を為して構成されており、該半導体基板（４００）における中央位置にセンシング部（２）が配置されていると共に、センシング部（２）を囲みつつ、かつ、半導体基板（４００）における外縁部を避けるようにして信号処理回路（２）およびコンデンサ（３５〜３９）が配置されていることを特徴としている。
【００１５】
このように、半導体基板（４００）の外縁部（４００ａ）を避けるように、信号処理回路（２）やコンデンサ（３５〜３９）を備えるようにし、この外縁部（４００ａ）に第２ＧＮＤ配線を配置することが可能である。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明のセンサ装置として、半導体圧力センサを一例としたものを、図に示す実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、半導体圧力センサに備えられるセンサ回路の構成を示したものである。この図に示されるように、センサ回路は、電源ラインＶ、出力線Ｏ、ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２によりそれぞれのパッド２ａ、２ｂ、３ａ、４ａを介して外部と接続されており、ブリッジ回路１００、定電流回路２００、増幅回路３００、および、フィルタ回路などを備えて構成されている。
【００１９】
半導体圧力センサには、図示しないダイアフラムが備えられており、このダイアフラムの感圧領域に、不純物を拡散して歪ゲージ１１〜１４が形成され、これらによりブリッジ回路１００が構成されている。
【００２０】
ここで、歪ゲージ１１〜１４のうち一方の対角位置の歪ゲージは圧力の上昇に応じて抵抗値が増加し、他の対角位置の歪ゲージは圧力の上昇に応じて抵抗値が減少するように設定されている。この歪ゲージは４つ設けるのが好ましいが、２つの歪ゲージをそれぞれのブリッジ辺に設け、他は固定抵抗にしたもの、あるいは１つの歪ゲージと固定抵抗を用いてブリッジ回路を構成するようにしたのでもよい。
【００２１】
なお、可変抵抗１５、１６はブリッジ回路１００の不平衡電圧を補正するために設けられている。
【００２２】
このブリッジ回路１００へは抵抗１７〜２０およびオペアンプ２９等より構成される定電流回路２００から定電流が供給される。すなわち、抵抗１７、１８により電源電圧を分圧した基準電圧と電源電圧との差の電圧を抵抗１９の抵抗値で割った電流がブリッジ回路１００に供給される。ブリッジ回路１００は、その定電流の供給を受けてダイヤフラムへの印加圧力に応じた電圧Ｖ１、Ｖ２を出力する。
【００２３】
この電圧Ｖ１、Ｖ２は増幅回路３００にて差動増幅される。この増幅回路３００は、オペアンプ３０〜３２、トランジスタ３３、３４、抵抗２１〜２５等より構成されている。オペアンプ３１の非反転入力端子にはブリッジ回路１００からの電圧Ｖ１が印加され、またその反転入力端子にはブリッジ回路１００から出力される電圧Ｖ２が、バッファとして機能するオペアンプ３０および抵抗２１を介して印加されており、両入力電圧がオペアンプ３１にて差動増幅され、その出力によりトランジスタ３３、３４が制御される。この作動により、ブリッジ回路１００の出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）が電流出力に変換される。
【００２４】
この電流変換された電流出力は、オペアンプ３２等よりなる増幅回路にて増幅され圧力検出信号を出力線Ｏに出力する。
【００２５】
なお、トランジスタ３３、３４には、抵抗２２および上述した定電硫回路２００により形成される定電流が供給されるようになっている。また、抵抗２６〜２８は、温度補償用抵抗であり、センサ回路の温度特性を補償するために設けられている。
【００２６】
そして、このように構成されるセンサ回路内の定電流回路２００および増幅回路３００において、電源ラインＶに直接接続されている全ての抵抗１７、１９、２２に、ノイズ除去用のコンデンサ３５、３６、３７を設けて、抵抗１７、１９、２２とともにフィルタ回路が構成されている。
【００２７】
また、オペアンプ２９〜３２の電源供給は、上記電源ラインＶとは別の電源ラインＶ’から行われ、その電源ラインＶ’に抵抗４０およびノイズ除去用のコンデンサ３９からなるフィルタ回路が設けられている。
【００２８】
さらに、オペアンプ３２からの出力線Ｏに抵抗２５およびノイズ除去用のコンデンサ３８からなるフィルタ回路が設けられている。
【００２９】
なお、上記コンデンサ３５〜３９は、他の回路素子と同様に集積化センサチップに、例えば通常ＩＣで形成されるＭＯＳキャパシタやジャンクションキャパシタ等として形成されている。
【００３０】
このように構成されたセンサ回路をＩＣチップ（半導体基板）４００に備えたときのレイアウトを図２に示す。
【００３１】
この図に示されるように、略正方形状をなすＩＣチップ４００の中央位置にセンシング部１が形成されている。このセンシング部１に上述したダイヤフラムおよびブリッジ回路１００が形成されている。
【００３２】
そして、このセンシング部１を囲むように、定電流回路２００や増幅回路３００などを有して構成される信号処理回路２、上述した抵抗１７、１９、２２、２５、４０およびコンデンサ３５〜３９によって構成されたフィルタ回路３、４、５が備えられている。
【００３３】
信号処理回路２には、電源ラインＶが接続される電源パッド２ａとＧＮＤ配線（第１ＧＮＤ配線）Ｇ１が接続されるＧＮＤパッド（第１ＧＮＤパッド）２ｂが備えられている。
【００３４】
フィルタ回路３、４、５は、ＩＣチップ４００における複数の領域に形成されている。これらフィルタ回路３、４、５のうちの１つ、具体的にはフィルタ回路３に各フィルタ回路３、４、５のＧＮＤ配線（第２ＧＮＤ配線）Ｇ２が接続されるＧＮＤパッド（第２ＧＮＤパッド）３ａが備えられており、フィルタ回路４には出力線Ｏが接続される電気信号出力用の出力パッド４ａが備えられている。
【００３５】
また、信号処理回路２やフィルタ回路３、４、５はＩＣチップ４００の外縁部４００ａを避けて配置されている。図示しないが、この外縁部４００ａには、半導体プロセスとして一般的に形成される配線層が延設され、その配線層がフィルタ回路３、４、５におけるＧＮＤ配線Ｇ２の少なくとも一部を構成している。
【００３６】
なお、ＩＣチップ４００のうちフィルタ回路４が配置された領域に形成された出力パッド４ａは、図１における出力線Ｏに繋がるもので、この出力パッド４ａを通じてセンサ出力となる電気信号が出力されるようになっている。
【００３７】
以上説明した本実施形態のセンサ装置では、上述したように、フィルタ回路を形成するために備えられたノイズ除去用のコンデンサ３５〜３９のＧＮＤがＧＮＤパッド３ａを通じて行われることになる。そして、このＧＮＤパッド３ａは、信号処理回路２のＧＮＤ配線が接続されるＧＮＤパッド２ｂとは別々に設けられたものである。
【００３８】
したがって、コンデンサ３５〜３９のＧＮＤ配線Ｇ２と信号処理回路２のＧＮＤ配線Ｇ１とをＧＮＤパッド３ａとＧＮＤパッド２ｂという別々のパッドに引き延ばせば良くなる。このため、各ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２のレイアウトの自由度が高くなり、各ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２を太くすることが可能となる。
【００３９】
また、ＩＣチップ４００の外縁部４００ａにコンデンサ３５〜３９のＧＮＤ配線Ｇ２を形成するようにしている。この外縁部４００ａはスクライブラインとなるため、信号線などを形成するとスクライブの際にできるギザギザによって、信号特性が変動してしまうことから、一般的には配線を形成したりはしない。しかしながら、本実施形態のように単なるＧＮＤ配線を形成するのであれば、特性の影響を気にする必要がない。このため、外縁部４００ａという広い領域を用いてＧＮＤ配線Ｇ２を形成することにより、よりＧＮＤ配線Ｇ２を太くすることが可能となる。
【００４０】
また、ＧＮＤパッド３ａはＩＣチップ４００のうちフィルタ回路３が備えられた領域に配置され、ＧＮＤパッド２ｂはＩＣチップ４００のうち信号処理回路２が備えられた領域に配置されている。このため、各ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２を各ＧＮＤパッド２ｂ、３ａまで引き延ばさなければならない長さを短くできる。
【００４１】
これにより、フィルタ回路３、４、５のＧＮＤ配線Ｇ２や信号処理回路２のＧＮＤ配線Ｇ１を共に、太く短い構成とすることが可能となり、ＧＮＤ配線Ｇ１、Ｇ２を低インピーダンスにすることが可能となる。よって、ノイズ除去の効率を向上させることができ、かつ、信号処理回路２における信号処理機能の効率の低下も防止できる。そして、これらがコンデンサ３５〜３９の容量を大きくしなくても可能であるため、ＩＣチップ４００の大型化を防ぐことができ、小型で安価なセンサ装置を提供することが可能となる。
【００４２】
さらに、仮に、フィルタ回路３、４、５のＧＮＤ配線Ｇ２が接続されるＧＮＤパッド３ａと信号処理回路２のＧＮＤ配線Ｇ１が接続されるＧＮＤパッド２ｂとが共通のものであった場合、信号処理回路２の電源ラインＶや出力線Ｏを通じてノイズが入力されたときに、フィルタ回路３、４、５のＧＮＤ配線Ｇ２の電位もそれに伴って振れてしまうことがある。しかしながら、本実施形態に示したように、コンデンサ３５〜３９のＧＮＤ配線Ｇ２と信号処理回路２のＧＮＤ配線Ｇ１とをＧＮＤパッド３ａとＧＮＤパッド２ｂという別々のパッドとしているため、このような問題も解決することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ノイズ除去用のコンデンサ３５〜３９を備えたセンサ回路を有するセンサ装置を例に挙げて説明したが、これは単なる一例であり、その他の構成のセンサ回路を有するセンサ装置に関しても、本発明を適用することが可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、複数のフィルタ回路３、４、５のうちの１つが配置される領域にのみＧＮＤパッド３ａを備えた構成としたが、複数のフィルタ回路３、４、５が配置される領域の複数、例えば、複数のフィルタ回路３、４、５が配置される領域それぞれに１つずつＧＮＤパッドを配置するようにしても構わない。
【００４５】
また、上記実施形態において、図２では、フィルタ回路３、４、５が信号処理回路２と異なるような構成として示したが、これはフィルタ回路３、４、５のうち少なくともコンデンサ３５〜３９が図２に示される配置となっていることを示したもので、抵抗１７、１９、２２、２５、４０に関しては、図中のフィルタ回路３、４、５として示した領域と信号処理回路２として示した領域のいずれに形成されていても良い。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、半導体圧力センサに適用するものについて説明したが、加速度センサ、磁気センサ、光センサ等のセンサ装置に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるセンサ装置に備えられるセンサ回路の回路構成を示す図である。
【図２】図１に示すセンサ回路が備えられるセンサ装置のＩＣチップのレイアウト図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…センシング部、２…信号処理回路、２ｂ…ＧＮＤパッド（第１ＧＮＤパッド）、
３、４、５…フィルタ回路、３ａ…ＧＮＤパッド（第２ＧＮＤパッド）、
３５〜３９…ノイズ除去用のコンデンサ、４００…ＩＣチップ、４００ａ…外縁部。
【図１】
2006084272.tif 000003
【図２】
2006084272.tif 000004