JPH0486505A - 歪抵抗装置 - Google Patents
歪抵抗装置Info
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- JPH0486505A JPH0486505A JP20267890A JP20267890A JPH0486505A JP H0486505 A JPH0486505 A JP H0486505A JP 20267890 A JP20267890 A JP 20267890A JP 20267890 A JP20267890 A JP 20267890A JP H0486505 A JPH0486505 A JP H0486505A
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- Pending
Links
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Pressure Sensors (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】
れている歪抵抗装置に関し、特に歪ゲージで形成される
抵抗ブリッジのバランスを適正なものとするための調整
手段に係るものである。
抵抗ブリッジのバランスを適正なものとするための調整
手段に係るものである。
歪抵抗装置は、機械歪による電気抵抗の変化所謂ピエゾ
抵抗効果を利用したもので、ピエゾ抵抗効果を奏する歪
ゲージを、機械的応力を受は歪を生ずる起歪体に付設し
、起歪体の変動を電気抵抗の変化として検知し、この抵
抗値変化に基づいて起歪体に加わった応力を計測し、被
測定対象である圧力や加速度を検出するものである。具
体的には起歪体を片持支持としたカンチレバータイプや
、枠体に膜を張設したダイヤフラムタイプのものが存在
し、歪ゲージによる分類としては歪ゲージにその表面に
歪ゲージを拡散により形成する拡散型、更には起歪体の
表面に直接半導体薄膜による歪ゲージを形成する半導体
薄膜型等が知られている。
抵抗効果を利用したもので、ピエゾ抵抗効果を奏する歪
ゲージを、機械的応力を受は歪を生ずる起歪体に付設し
、起歪体の変動を電気抵抗の変化として検知し、この抵
抗値変化に基づいて起歪体に加わった応力を計測し、被
測定対象である圧力や加速度を検出するものである。具
体的には起歪体を片持支持としたカンチレバータイプや
、枠体に膜を張設したダイヤフラムタイプのものが存在
し、歪ゲージによる分類としては歪ゲージにその表面に
歪ゲージを拡散により形成する拡散型、更には起歪体の
表面に直接半導体薄膜による歪ゲージを形成する半導体
薄膜型等が知られている。
前記の各タイプの内生導体薄膜型が検出感度及び耐久性
のバランスの良さから最も使い易いものと注目されてい
る。
のバランスの良さから最も使い易いものと注目されてい
る。
ところで半導体薄膜型の歪抵抗装置は、起歪体（カンチ
レバー本体又はダイヤプラム膜体）の表面に周知の半導
体薄膜製造技術で半導体薄膜型の歪ゲージを形成するも
のであるが、歪ゲージは所定の個所に４個形成し、これ
をブリッジ回路に接続し、抵抗値の変化を電圧値の変化
として検出している。具体的には第５図の回路図に示す
通り、右回りに歪ゲージたる抵抗Ｒ１，Ｒ１，Ｒｓ、Ｒ
ａをループ状に接続しくブリッジ回路接続）、ＲＩＲ。
レバー本体又はダイヤプラム膜体）の表面に周知の半導
体薄膜製造技術で半導体薄膜型の歪ゲージを形成するも
のであるが、歪ゲージは所定の個所に４個形成し、これ
をブリッジ回路に接続し、抵抗値の変化を電圧値の変化
として検出している。具体的には第５図の回路図に示す
通り、右回りに歪ゲージたる抵抗Ｒ１，Ｒ１，Ｒｓ、Ｒ
ａをループ状に接続しくブリッジ回路接続）、ＲＩＲ。
接続点とＲ，Ｒ，接続点との間に所定の電圧■。を印加
し、Ｒｒ Ｒｚ接続点とＲｓ Ｒａ接続点とから検出出
力Ｖｏｕｔを取り出すが、予め各抵抗の抵抗値において
Ｒ５・Ｒｓ ＝ Ｒｚ・Ｒ４が成立しているとＶＯＬＩ
會＝０であり、抵抗Ｒ，及びＲ１の抵抗値が歪によって
変化することでＶ ｏｕｒ≠０となり歪の程度が検出さ
れるものである。従って起歪体上に半導体薄膜型の歪ゲ
ージを形成する際には前記の条件を満足させる必要があ
る。しかし、各歪ゲージを設計通り誤差がない状態に形
成することは現実上困難である。このため起歪体上に歪
ゲージを形成した後、前記のブリッジ回路のバランス調
節を行っていたものである。
し、Ｒｒ Ｒｚ接続点とＲｓ Ｒａ接続点とから検出出
力Ｖｏｕｔを取り出すが、予め各抵抗の抵抗値において
Ｒ５・Ｒｓ ＝ Ｒｚ・Ｒ４が成立しているとＶＯＬＩ
會＝０であり、抵抗Ｒ，及びＲ１の抵抗値が歪によって
変化することでＶ ｏｕｒ≠０となり歪の程度が検出さ
れるものである。従って起歪体上に半導体薄膜型の歪ゲ
ージを形成する際には前記の条件を満足させる必要があ
る。しかし、各歪ゲージを設計通り誤差がない状態に形
成することは現実上困難である。このため起歪体上に歪
ゲージを形成した後、前記のブリッジ回路のバランス調
節を行っていたものである。
従来のバランス調整手段は、第６図に示すように可変抵
抗Ｒｘを外部回路として付加し、可変抵抗Ｒｘの調整で
ブリッジ回路の平衡を実現したものである。
抗Ｒｘを外部回路として付加し、可変抵抗Ｒｘの調整で
ブリッジ回路の平衡を実現したものである。
前述したように半導体薄膜型の歪抵抗装置には、歪ゲー
ジブリッジ回路の平衡を実現するための調整が必要であ
り、而も従前の調整手段としては外部調整抵抗の接続が
採用されている。しかし、外部調整抵抗を用いることは
、装置の小型化達成の大きな障害であり、また被測定個
所の雰囲気条件の変化によってブリッジ回路の平衡調整
程度も相違し、更には外部調整抵抗と被測定個所即ち歪
ゲージの雰囲気条件に変化が生じても対応できない等の
技術的課題を有している。
ジブリッジ回路の平衡を実現するための調整が必要であ
り、而も従前の調整手段としては外部調整抵抗の接続が
採用されている。しかし、外部調整抵抗を用いることは
、装置の小型化達成の大きな障害であり、また被測定個
所の雰囲気条件の変化によってブリッジ回路の平衡調整
程度も相違し、更には外部調整抵抗と被測定個所即ち歪
ゲージの雰囲気条件に変化が生じても対応できない等の
技術的課題を有している。
そこで本発明は、歪ゲージそのものの抵抗値調整によっ
てブリッジ回路の平衡を達成する手段を提案したもので
ある。
てブリッジ回路の平衡を達成する手段を提案したもので
ある。
〔課題を解決するための手段］
本発明に係る歪抵抗装置は、起歪体上にプリンジ接続し
たポリシリコン薄膜による歪ゲージを形成してなる歪抵
抗装置に於いて、歪ゲージの一部の不純物ドープ量を変
化させ前記ブリッジ回路を電気的に平衡せしめたことを
特徴とするものである。また、特に前記の歪ゲージの一
部に不純物を選択的にドープピングする手段として、レ
ーザードーピングを採用したことに特徴を有するもので
ある。
たポリシリコン薄膜による歪ゲージを形成してなる歪抵
抗装置に於いて、歪ゲージの一部の不純物ドープ量を変
化させ前記ブリッジ回路を電気的に平衡せしめたことを
特徴とするものである。また、特に前記の歪ゲージの一
部に不純物を選択的にドープピングする手段として、レ
ーザードーピングを採用したことに特徴を有するもので
ある。
ポリシリコン抵抗の抵抗率は不純物のドープ量によって
左右する。従って同一のドープ条件で一旦歪ゲージを形
成した後、歪ゲージのブリッジ回路が平衡でない場合に
、歪ゲージの一部のドープ量を変化せしめ歪ゲージの抵
抗値を調整すると、歪ゲージのブリッジ回路の平衡が実
現する。更に、前記のドープ量変化手段としてレーザー
ドーピングを採用するとドープ量を変化せしめる範囲を
容易に選択できる。
左右する。従って同一のドープ条件で一旦歪ゲージを形
成した後、歪ゲージのブリッジ回路が平衡でない場合に
、歪ゲージの一部のドープ量を変化せしめ歪ゲージの抵
抗値を調整すると、歪ゲージのブリッジ回路の平衡が実
現する。更に、前記のドープ量変化手段としてレーザー
ドーピングを採用するとドープ量を変化せしめる範囲を
容易に選択できる。
次に本発明の実施例をカンチレバータイプの歪抵抗装置
の場合を例にして説明する。
の場合を例にして説明する。
カンチレバータイプの抵抗装置は、片持支持される基板
１表面にポリシリコン薄膜からなる歪ゲージを形成して
なるもので、前記形成手段は常法の薄膜製造技術で実施
できるが、次に本発明に最適と認められる製造工程に基
づいて説明する。
１表面にポリシリコン薄膜からなる歪ゲージを形成して
なるもので、前記形成手段は常法の薄膜製造技術で実施
できるが、次に本発明に最適と認められる製造工程に基
づいて説明する。
銅合金、ニッケル基合金、ステンレス鋼等で形成された
カンチレバーの基板１の表面にＰ−ＣＶＤ法によって酸
化シラン（Ｓｔｏｗ）の絶縁層を形成し、次に反応ガス
をシラン（Ｓｉｎｓ）及びジボラン（８２Ｈ＆）として
同様にＰ−ＣＶＤ法で絶縁層の表面に所定の不純物とし
てボロン（Ｂ）がドーピングされたアモルファスシリコ
ン薄膜を形成する０次に適宜な熱処理を施して、アモル
ファスシリコン薄膜内の水素を放出せしめ、歪ゲージ２
１．２２．２３．２４ （Ｒ１＋ Ｒｚ、Ｒ３，Ｒ４）
を形成せんとする個所にエキシマレーザを照射してアニ
ールを施し、前記アモルファスシリコン薄膜の一部をポ
リシリコンに変性せしめ、所定のパターニングを行って
歪ゲージ２１〜２４を形成する。更にアルミニウムの真
空蒸着並びにパターニングを行って歪ゲージ２１〜２４
がフルブリッジ接続となるように電極３を形成する。
カンチレバーの基板１の表面にＰ−ＣＶＤ法によって酸
化シラン（Ｓｔｏｗ）の絶縁層を形成し、次に反応ガス
をシラン（Ｓｉｎｓ）及びジボラン（８２Ｈ＆）として
同様にＰ−ＣＶＤ法で絶縁層の表面に所定の不純物とし
てボロン（Ｂ）がドーピングされたアモルファスシリコ
ン薄膜を形成する０次に適宜な熱処理を施して、アモル
ファスシリコン薄膜内の水素を放出せしめ、歪ゲージ２
１．２２．２３．２４ （Ｒ１＋ Ｒｚ、Ｒ３，Ｒ４）
を形成せんとする個所にエキシマレーザを照射してアニ
ールを施し、前記アモルファスシリコン薄膜の一部をポ
リシリコンに変性せしめ、所定のパターニングを行って
歪ゲージ２１〜２４を形成する。更にアルミニウムの真
空蒸着並びにパターニングを行って歪ゲージ２１〜２４
がフルブリッジ接続となるように電極３を形成する。
以上が歪抵抗装置の形成工程で、本発明は更に歪ゲージ
のブリッジ回路の平衡を実現するため、第３図に示すよ
うにドーピングガス（ジボラン二Ｂ！Ｈ＆）を供給しな
がら、歪ゲージ２４の一部ａをレーザーＡで照射し、前
記歪ゲージ２４の一部ａにボロン（Ｂ）をドープするも
のである。従って前記のドープの範囲及び量によって歪
ゲージ２４の抵抗値は変化するので、第５図におけるＶ
ｏｕｔ−０が成立するまで、歪ゲージ２４の抵抗値を調
整するものである。
のブリッジ回路の平衡を実現するため、第３図に示すよ
うにドーピングガス（ジボラン二Ｂ！Ｈ＆）を供給しな
がら、歪ゲージ２４の一部ａをレーザーＡで照射し、前
記歪ゲージ２４の一部ａにボロン（Ｂ）をドープするも
のである。従って前記のドープの範囲及び量によって歪
ゲージ２４の抵抗値は変化するので、第５図におけるＶ
ｏｕｔ−０が成立するまで、歪ゲージ２４の抵抗値を調
整するものである。
４を付設し、歪抵抗装置本体５に他端を片持支持せしめ
、加速度センサ等に利用するものである。
、加速度センサ等に利用するものである。
尚、本発明は前記実施例に限定されるものでな（、歪ゲ
ージとしてポリシリコン薄膜を採用してフルブリッジ接
続してなるものであれば、カンチレバータイプ以外のダ
イヤフラムタイプのものにも適用され、また歪ゲージと
なるポリシリコン薄膜の形成手段は任意である。
ージとしてポリシリコン薄膜を採用してフルブリッジ接
続してなるものであれば、カンチレバータイプ以外のダ
イヤフラムタイプのものにも適用され、また歪ゲージと
なるポリシリコン薄膜の形成手段は任意である。
〔発明の効果］
本発明は以上のように歪ゲージにポリシリコン薄膜を採
用し、且つ歪ゲージをフルブリッジ接続してなる歪抵抗
装置に於いて、歪ゲージの一部に不純物ドーピングを施
して抵抗値の調整を行ってブリッジ回路の平衡を実現し
たもので、従来の調整用外部抵抗を必要としないため、
外部調整抵抗を原因とする種々の技術的課題は一挙に解
決したものである。
用し、且つ歪ゲージをフルブリッジ接続してなる歪抵抗
装置に於いて、歪ゲージの一部に不純物ドーピングを施
して抵抗値の調整を行ってブリッジ回路の平衡を実現し
たもので、従来の調整用外部抵抗を必要としないため、
外部調整抵抗を原因とする種々の技術的課題は一挙に解
決したものである。
第１図はカンチレバー基板の平面図、第２図は同一部拡
大図、第３図はレーザードーピング実施状態を示し、第
４図はカンチレバーの組み込み状態を示し、第５図は歪
ゲージのブリッジ回路図、第６図は従来の調整例の回路
図である。 １一基板 ２１、２２．２３．２４−一一歪ゲージ（抵抗体）３・
・−電極 ４−重り ５−装置本体
大図、第３図はレーザードーピング実施状態を示し、第
４図はカンチレバーの組み込み状態を示し、第５図は歪
ゲージのブリッジ回路図、第６図は従来の調整例の回路
図である。 １一基板 ２１、２２．２３．２４−一一歪ゲージ（抵抗体）３・
・−電極 ４−重り ５−装置本体
Claims (2)
- （１）起歪体上にブリッジ接続したポリシリコン薄膜に
よる歪ゲージを形成してなる歪抵抗装置に於いて、歪ゲ
ージの一部の不純物ドープ量を変化させ、前記ブリッジ
回路を電気的に平衡せしめたことを特徴とする歪抵抗装
置。 - （２）請求項第一項記載の歪抵抗装置に於いて、選択的
レーザードーピングによって歪ゲージの一部の不純物の
ドープ量を変化せしめてなることを特徴とする歪抵抗装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20267890A JPH0486505A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20267890A JPH0486505A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486505A true JPH0486505A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16461346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20267890A Pending JPH0486505A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0486505A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105371747A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-02 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外横向偏导的横向分布六敏感栅全桥金属应变片 |
| CN105588510A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-05-18 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉指金属应变片 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP20267890A patent/JPH0486505A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105371747A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-02 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外横向偏导的横向分布六敏感栅全桥金属应变片 |
| CN105588510A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-05-18 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉指金属应变片 |
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