JPH0486535A - 歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジ - Google Patents
歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジInfo
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Landscapes
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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。
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、圧カセンサ、加速度センサ等に利用されてい
る歪抵抗装置の抵抗ブリッジに関するものである。
る歪抵抗装置の抵抗ブリッジに関するものである。
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、半導体薄膜型が検出悪魔及び耐久
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。
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。
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フラム膜体）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４図の回路図に示す
通り、右回りに歪ゲージたる抵抗Ｒ，，Ｒｔ、Ｒｓ、Ｒ
４をループ状に接続しくブリッジ回路接続）、ＲＩＲ４
接続点とＲ！ Ｒｓ接続点との間に所定の電圧■。を印
加し、ＲＩＲｚ接続点とＲ３Ｒ，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Ｒ
９・Ｒｓ ＝ Ｒｚ・Ｒ４が成立しているとＶｏｕｔ＝
０であり、抵抗Ｒ３及びＲ３の抵抗値が歪によって変化
することでＶｏｕｔ≠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。
レバー本体又はダイヤフラム膜体）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４図の回路図に示す
通り、右回りに歪ゲージたる抵抗Ｒ，，Ｒｔ、Ｒｓ、Ｒ
４をループ状に接続しくブリッジ回路接続）、ＲＩＲ４
接続点とＲ！ Ｒｓ接続点との間に所定の電圧■。を印
加し、ＲＩＲｚ接続点とＲ３Ｒ，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Ｒ
９・Ｒｓ ＝ Ｒｚ・Ｒ４が成立しているとＶｏｕｔ＝
０であり、抵抗Ｒ３及びＲ３の抵抗値が歪によって変化
することでＶｏｕｔ≠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５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。
〔発明が解決しようとする課題〕
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抵抗ブリッジを提案し
たものである。
てブリッジ回路の平衡を達成する抵抗ブリッジを提案し
たものである。
本発明に係る歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジは、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
にレーザを照射して一部の結晶粒の大きさを変化せしめ
て所望の抵抗値としたことを特徴としたものである。
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
にレーザを照射して一部の結晶粒の大きさを変化せしめ
て所望の抵抗値としたことを特徴としたものである。
アモルファスシリコンに対してレーザアニールを照射す
ることによりポリ化した場合、ポリシリコンの結晶粒の
大きさはレーザの強さによって左右され、結晶粒の大小
は抵抗値を相違せしめる。
ることによりポリ化した場合、ポリシリコンの結晶粒の
大きさはレーザの強さによって左右され、結晶粒の大小
は抵抗値を相違せしめる。
従って常法通り起歪体上にポリシリコン薄膜からなる歪
ゲージを形成し、各ゲージに電極を接続し、適宜な電圧
を印加して歪ゲージのブリッジ回路の平衡を調べ、抵抗
値を調整したい歪ゲージの一部に再度レーザを照射する
と、レーザの強度によってレーザーアニール後の結晶粒
の大きさが変化し抵抗値を変化せしめるので、所望の抵
抗値とすると歪ゲージのブリッジ回路の平衡が達成され
る。
ゲージを形成し、各ゲージに電極を接続し、適宜な電圧
を印加して歪ゲージのブリッジ回路の平衡を調べ、抵抗
値を調整したい歪ゲージの一部に再度レーザを照射する
と、レーザの強度によってレーザーアニール後の結晶粒
の大きさが変化し抵抗値を変化せしめるので、所望の抵
抗値とすると歪ゲージのブリッジ回路の平衡が達成され
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歪抵抗装置は、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。
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。
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１０表面にＰ−ＣＶＤ法によって酸
化シラン（ＳｉＯ□）の絶縁層を形成し、次に反応ガス
をシラン（ＳｉＨ４）及びジボラン（ＢＸＬ）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。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２１
．２２．２３．２４ （Ｒ５，Ｒ１，Ｒ１＋ 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を形成するものである。但し、前記の
レーザーアニールにおいて、レーザの強さを３００ｍｊ
／ｄで実施し、而も歪ゲージ２１〜２３のパターニン
グは０．ｌｍＸ１ｍとし、歪ゲージ２４は０．２ｍＸ２
ｍとし、歪ゲージ２１〜２３は約１．５にΩ、歪ゲージ
２４は約１．５７５にΩ（約５％増）に形成する。次に
常法通り電極３をアルミニウムの真空蒸着及びパタニン
グで形成して歪ゲージ２１〜２４を電極３でフルブリッ
ジに接続する。
カンチレバーの基板１０表面にＰ−ＣＶＤ法によって酸
化シラン（ＳｉＯ□）の絶縁層を形成し、次に反応ガス
をシラン（ＳｉＨ４）及びジボラン（ＢＸＬ）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。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２１
．２２．２３．２４ （Ｒ５，Ｒ１，Ｒ１＋ 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を形成するものである。但し、前記の
レーザーアニールにおいて、レーザの強さを３００ｍｊ
／ｄで実施し、而も歪ゲージ２１〜２３のパターニン
グは０．ｌｍＸ１ｍとし、歪ゲージ２４は０．２ｍＸ２
ｍとし、歪ゲージ２１〜２３は約１．５にΩ、歪ゲージ
２４は約１．５７５にΩ（約５％増）に形成する。次に
常法通り電極３をアルミニウムの真空蒸着及びパタニン
グで形成して歪ゲージ２１〜２４を電極３でフルブリッ
ジに接続する。
以上が歪抵抗装置そのものの形成工程で、本発明は次の
ブリッジ回路の平衡を実現する調整方法に特徴を有する
もので、理論的には歪ゲージ２４の約０．２８−幅ａに
対して５０ｂｊ／ｃｉ！の強さのエキシマレーザを照射
し、再度レーザーアニールを実施すると、当該個所のポ
リシリコンは、従前より大きな結晶粒で再結晶して歪ゲ
ージ２４の抵抗値は約１．５にΩとなる。従って他の歪
ゲージ２１〜２３が必ずしも正確に１．５にΩに形成さ
れるものでないので、電極３に第４図に示すような電圧
印加並びに出力チエツクを実施しながら、前述の調整の
ためのレーザーアニールを実施し、ブリッジ回路の平衡
を達成するものである。而かして第３図に示すように基
板１に重り４を付設し、歪抵抗装置本体部５に他端を固
定し、加速度センサ等として利用するものである。
ブリッジ回路の平衡を実現する調整方法に特徴を有する
もので、理論的には歪ゲージ２４の約０．２８−幅ａに
対して５０ｂｊ／ｃｉ！の強さのエキシマレーザを照射
し、再度レーザーアニールを実施すると、当該個所のポ
リシリコンは、従前より大きな結晶粒で再結晶して歪ゲ
ージ２４の抵抗値は約１．５にΩとなる。従って他の歪
ゲージ２１〜２３が必ずしも正確に１．５にΩに形成さ
れるものでないので、電極３に第４図に示すような電圧
印加並びに出力チエツクを実施しながら、前述の調整の
ためのレーザーアニールを実施し、ブリッジ回路の平衡
を達成するものである。而かして第３図に示すように基
板１に重り４を付設し、歪抵抗装置本体部５に他端を固
定し、加速度センサ等として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く、歪ゲ
ージとしてポリシリコン薄膜を採用しているものであれ
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、且つポリシリコン薄膜自体の製造過程
は任意である。
ージとしてポリシリコン薄膜を採用しているものであれ
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、且つポリシリコン薄膜自体の製造過程
は任意である。
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、ブリッジ回路形成後に、歪ゲージの一部
にレーザを照射して結晶粒の大きさを変化せしめて抵抗
値の調整を行い、ブリッジ回路の平衡を実現したもので
、従来の調整用の外部抵抗を必要としないため、外部調
整抵抗が有していた種々の技術的課題、例えば装置の小
型化、使用時毎の調整の必要性、信軌性等の問題が解消
されたものである。
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、ブリッジ回路形成後に、歪ゲージの一部
にレーザを照射して結晶粒の大きさを変化せしめて抵抗
値の調整を行い、ブリッジ回路の平衡を実現したもので
、従来の調整用の外部抵抗を必要としないため、外部調
整抵抗が有していた種々の技術的課題、例えば装置の小
型化、使用時毎の調整の必要性、信軌性等の問題が解消
されたものである。
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図は使用状態を示す側面図、第４図は歪ゲー
ジのブリッジ回路図、第５図は従来の調整例の回路図で
ある。 １一基板 ２Ｌ ２２．２３．２ｔ−−歪ゲージ（抵抗体）３−電
極 ４− 重り 第２図
大図、第３図は使用状態を示す側面図、第４図は歪ゲー
ジのブリッジ回路図、第５図は従来の調整例の回路図で
ある。 １一基板 ２Ｌ ２２．２３．２ｔ−−歪ゲージ（抵抗体）３−電
極 ４− 重り 第２図
Claims (1)
- （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
ージの一部にレーザを照射して一部の結晶粒の大きさを
変化せしめて所望の抵抗値としたことを特徴とする歪抵
抗装置に於ける抵抗ブリッジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202677A JPH0486535A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2202677A JPH0486535A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486535A true JPH0486535A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16461328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2202677A Pending JPH0486535A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 歪抵抗装置に於ける抵抗ブリッジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0486535A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100939A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Mnt Innovations Pty Ltd | Fabricated strain sensor |
| JP2006200940A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Japan Atom Power Co Ltd:The | 歪み測定センサ及び弁開閉検出用センサ |
| CN105203019A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-30 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种柔性有源压力/应变传感器结构及其制作方法 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP2202677A patent/JPH0486535A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005100939A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Mnt Innovations Pty Ltd | Fabricated strain sensor |
| US7434475B2 (en) | 2004-04-13 | 2008-10-14 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Fabricated strain sensor |
| CN100456006C (zh) * | 2004-04-13 | 2009-01-28 | 皇家墨尔本理工大学 | 制造的应变传感器 |
| JP2006200940A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Japan Atom Power Co Ltd:The | 歪み測定センサ及び弁開閉検出用センサ |
| CN105203019A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-30 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种柔性有源压力/应变传感器结构及其制作方法 |
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