JPH06324074A

JPH06324074A - ピエゾ抵抗変化検出方式センサ、モジュール、振動検出機能付き機器、ボイラの物理量検出装置、気体用物理量検出装置及び異常状態検出装置

Info

Publication number: JPH06324074A
Application number: JP13663293A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sakata; 稔坂田; Tatsuhisa Kawabata; 達央川畑
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】高感度、高分解能で、かつ、検出範囲が広
く、しかも１５０℃以上の使用温度限界を持つ、ピエ
ゾ抵抗変化検出センサを提供する。【構成】センサ可動部３を、梁４によってＳｉ基板１
に支持する。梁４の表層には、バルクＳｉからなるピエ
ゾ抵抗５が形成される。センサ可動部３及び梁４とＳｉ
基板１との間は、空気からなる誘電分離層６が形成さ
れ、Ｓｉ基板１の梁４を支持する領域は、ＳｉＯ₂膜か
らなる誘電分離層７が形成されている。この誘電分離層
７は、イオン注入によってＳｉ基板１にｐ⁺領域１１を
形成した後、ＨＦ水溶液中にで電流を流すことにより、
ｐ⁺領域１１を多孔質Ｓｉ領域１６Ａ及び高密度多孔質
Ｓｉ領域１７Ａに変化させ、ついで両領域１６Ａ，１７
Ａを熱酸化させてＳｉＯ₂領域１６Ｂ及び高密度ＳｉＯ₂
領域１７Ｂに変化させ、ＳｉＯ₂領域１６Ａをエッチン
グ除去することにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピエゾ抵抗変化検出方
式センサに関する。特に、力、圧力、加速度、流速、傾
斜角等の物理量を検出するための各種センサとして応用
されるピエゾ抵抗変化検出方式センサに関する。さら
に、そのピエゾ抵抗変化検出方式センサを備えたモジュ
ール、振動検出機能付き機器、ボイラの物理量検出装
置、気体用物理量検出装置および異常状態検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のピエゾ抵抗変化検出方式センサを
ピエゾ抵抗の材質という点から見た場合、抵抗材料にポ
リシリコンを使用したものと、バルクシリコンを使用し
たものとに大別される。

【０００３】（ポリシリコンを使用したピエゾ抵抗変化
検出方式センサ）ピエゾ抵抗の材質としてポリシリコン
を使用したピエゾ抵抗変化検出方式センサにあっては、
その製造プロセス上、ピエゾ抵抗とシリコン基板との間
に分離層を形成して誘電分離することが容易であるた
め、シリコン基板と誘電分離されたピエゾ抵抗が用いら
れている。従って、当該センサでは、分離層の絶縁破壊
が発生しない限り、シリコン基板とピエゾ抵抗間に電流
が流れる恐れがなく、１５０℃以上の高温でも使用する
ことができる。つまり、高温側での使用温度限界が高い
という長所を有している。

【０００４】しかしながら、ポリシリコンを用いたピエ
ゾ抵抗（以下、ポリシリコン抵抗という）は、バルクシ
リコンを用いたピエゾ抵抗（以下、バルクシリコン抵抗
という）と比較して、ゲージ率（歪み量に対する抵抗変
化の割合）が小さく、通常、同じ歪み量に対してバルク
シリコン抵抗の１／５程度の抵抗変化しか起きない。こ
のため、同じ構成および形状のピエゾ抵抗変化検出方式
センサを製作した場合、ポリシリコン抵抗を用いたピエ
ゾ抵抗変化検出方式センサは、感度、分解能ともにバル
クシリコン抵抗を使用したピエゾ抵抗変化検出方式セン
サに劣っていた。

【０００５】また、ポリシリコン抵抗の破壊歪みはバル
クシリコン抵抗よりも小さいので、検出時の最大歪みを
低く設計することになり、検出感度の低さと合せると圧
力や加速度等の入力物理量の検出範囲が狭くなってしま
うという欠点があった。

【０００６】さらに、バルクシリコン抵抗と比較してポ
リシリコン抵抗は抵抗温度係数（ＴＣＲ）が大きい（通
常、バルクシリコン抵抗の５倍程度）ので、温度による
抵抗値変化が大きい。このため、ポリシリコン抵抗を用
いたピエゾ抵抗変化検出方式センサは、温度特性が悪
く、温度変化に対して不安定であった。

【０００７】（バルクシリコンを使用したピエゾ抵抗変
化検出方式センサ）バルクシリコンを使用したピエゾ抵
抗変化検出方式センサでは、上記のようにバルクシリコ
ン抵抗のゲージ率がポリシリコン抵抗と比較して大きい
ので、感度及び分解能が高く、また、破壊歪みも大きい
ので検出範囲を広くすることができるという長所があ
る。さらに、バルクシリコン抵抗の抵抗温度係数が小さ
いため、温度特性も良好である。

【０００８】しかしながら、バルクシリコン抵抗を用い
たピエゾ抵抗変化検出方式センサでは、バルクシリコン
抵抗とシリコン基板との分離をｐ−ｎ接合で行なってお
り、しかも、ゲージ率等のピエゾ抵抗の特性はｐ型の方
が良いためにシリコン基板のｎ層を高電位に維持するの
が一般的であるので、高温環境下（１５０℃以上）では
ｐ−ｎ接合の分離層を挟んでリーク電流が流れる易く、
高温側の使用温度限界が約１５０℃と低い欠点があっ
た。

【０００９】このため、高感度、高分解能で、かつ、
検出範囲が広いという特性の良さと、高温側において
高い使用温度限界を持つという、２つの要求を同時に満
たすピエゾ抵抗変化検出方式センサが望まれている。

【００１０】そこで、この２つの要求を同時に満足させ
るため、図２４に示すような製造方法が提案されてい
る。この製造方法を図２４に従って説明する。図２４
（ａ）に示すものは２枚のＳｉ基板（シリコンウエハ）
８１，８２であって、一方のＳｉ基板８１の下面にホウ
素等のｐ型イオンを打込むことによってピエゾ抵抗８５
となるｐ⁺⁺層８３が形成され、他方のＳｉ基板８２の上
面には酸化膜（ＳｉＯ₂膜）８４が形成されている。こ
のＳｉ基板８２の上にＳｉ基板８１を重ねて互いに接合
させ（図２４（ｂ））、接合した後、上のＳｉ基板８１
をＫＯＨ等のアルカリエッチャントを用いてエッチング
除去する。このときｐ⁺⁺層８３はエッチングレートがＳ
ｉ基板８１よりも小さいので、エッチングされることな
くＳｉ基板８２の上に残り、図２４（ｃ）に示すよう
に、酸化膜８４の上にピエゾ抵抗８５が形成される。

【００１１】この後、Ｓｉ基板８２の下面に低圧ＣＶＤ
法によってＳｉＮ膜を形成し、ＳｉＮ膜をパターニング
することによって異方性エッチング用のマスク８６を形
成する（図２４（ｄ））。また、Ｓｉ基板８２の上面に
は、ピエゾ抵抗８５に導通させて金属配線８７を施し
（図２４（ｅ））、さらに、ＰＳＧ等のガラス材料によ
ってパッシベーション膜８８を形成する（図２４
（ｆ））。ついで、Ｓｉ基板８２に下面側から異方性エ
ッチングを施すことにより、マスク８６から露出してい
る部分を梁８９の厚さまで削り込む（図２４（ｇ））。
さらに、梁８９となる部分を残して他の薄肉部分をエッ
チングによって開口させることにより、梁８９及びセン
サ可動部９０が形成される（図２４（ｈ））。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして製造
された加速度センサ９１にあっては、梁８９の上面に酸
化膜８４で隔ててバルクシリコンからなるピエゾ抵抗８
５が形成されている。従って、ピエゾ抵抗８５とＳｉ基
板８２とは酸化膜８４によって絶縁されており、ピエゾ
抵抗８５とＳｉ基板８２との間にリーク電流が流れる心
配がなく、１５０℃以上の高温においても使用可能とな
る。

【００１３】しかしながら、２枚のＳｉ基板８１，８２
を接合した後、上のＳｉ基板８１をエッチングする場
合、ピエゾ抵抗８５がアルカリエッチャントによってエ
ッチングされることなく、図２４（ｃ）のように所定の
厚みでピエゾ抵抗８５だけが残るようにするためには、
ｐ⁺⁺層８３（ピエゾ抵抗８５）へのイオン注入量を大き
くする必要がある。ところが、ｐ⁺⁺層８３へのイオン注
入量を大きくしてエッチングされにくくすると、ゲージ
率をあまり高くすることができなかった。そのため、高
感度、高分解能で、検出範囲が広いといったバルクシリ
コン抵抗の長所を生かすことができなかった。

【００１４】また、１つの加速度センサ９１を得るため
に２枚のＳｉ基板８１，８２が必要となり、さらに、２
枚のＳｉ基板８１，８２を接合する工程と、接合された
Ｓｉ基板８１，８２を約１枚分の厚みになるまでシンニ
ングする工程とが必要となり、製品の歩留りが悪く、コ
ストが高くつくという欠点があった。

【００１５】従って、従来のピエゾ抵抗変化検出方式セ
ンサでは、高感度、高分解能で、かつ、検出範囲が広
いという特性の良さと、高温側において高い使用温度
限界を持つという、２つの要求を同時に満たすことがで
きなかった。

【００１６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、バルクシリ
コンからなるピエゾ抵抗及びセンサ可動部を酸化膜で基
板と誘電分離することにより上記との２つの要求を
同時に満たすピエゾ抵抗変化検出方式センサを提供する
ことにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のピエゾ抵抗変化
検出方式センサは、バルクシリコンからなる前記ピエゾ
抵抗と前記基板とを、多孔質シリコンを熱酸化させて形
成した酸化膜によって誘電分離したことを特徴としてい
る。

【００１８】また、上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサ
においては、前記センサ可動部に重り部を形成してもよ
い。あるいは、前記センサ可動部に１個もしくは複数個
の開口部を設けてもよい。さらに、前記センサ可動部を
封止してもよい。その場合、封止内部を減圧してもよ
い。

【００１９】また、上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサ
においては、前記ピエゾ抵抗の上面に、誘電体膜を挟ん
で金属やドーピングされたポリシリコンなどの導電材料
からなる導電層を形成し、この導電層を基板と同電位に
してもよい。あるいは、前記ピエゾ抵抗の上に熱伝導率
の良好な熱良導体層を直接に形成してもよい。

【００２０】また、上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサ
においては、前記基板にセンサ可動部の変形を制限する
ためのストッパを設けてもよい。さらに、前記センサ可
動部を弾性支持する支持部に前記ピエゾ抵抗を設け、ピ
エゾ抵抗の近傍において前記支持部に切り欠き部もしく
は開口部を設けてもよい。

【００２１】また、上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサ
には、抵抗値検出回路を設けることができる。その場
合、前記ピエゾ抵抗と逆温度特性の抵抗を前記基板上に
設け、この抵抗で前記抵抗値検出回路の一部を構成する
ことによって温度による特性変化を補償させるようにし
てもよい。あるいは、前記基板上にオフセット抵抗ない
し感度調整用抵抗を設け、このオフセット抵抗ないし感
度調整用抵抗で前記抵抗値検出回路の一部を構成しても
よい。

【００２２】さらに、前記基板には、複数のセンサ可動
部及び複数のピエゾ抵抗を設けてもよい。

【００２３】また、本発明のモジュールは、パワーＩＣ
のような発熱部品と上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサ
とを組合せたことを特徴としている。

【００２４】また、本発明の振動検出機能付き機器は、
上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサを原動機、電動機、
発電機、ディスクブレーキ、工作機等の機器に取り付け
たことを特徴としている。

【００２５】また、本発明のボイラの物理量検出装置
は、上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサをボイラに直接
取り付け、ボイラの振動や圧力等の物理量を検出させる
ようにしたことを特徴としている。

【００２６】また、本発明の気体用物理量検出装置は、
上記ピエゾ抵抗変化検出方式センサを蒸気等の高温気体
の通過する管内に取り付け、高温気体の圧力や流速等の
物理量を検出させるようにしたことを特徴としている。

【００２７】また、本発明の異常状態検出装置は、上記
ピエゾ抵抗変化検出方式センサと、前記センサの検出信
号に対してファジイ処理を行なうことにより、異常を検
出する信号処理手段とを備えたことを特徴としている。

【００２８】

【作用】本発明のピエゾ抵抗変化検出方式センサにあっ
ては、バルクシリコンからなるピエゾ抵抗と基板とを酸
化膜によって誘電分離しているので、約１５０℃以上の
高温でもピエゾ抵抗と基板との間にリーク電流が流れる
ことがなく、高温環境下での使用が可能になる。また、
本発明にあっては、多孔質シリコンを熱酸化させること
によって誘電分離用の絶縁膜を形成しているので、ピエ
ゾ抵抗をセンサ可動部ないしその支持部分に埋め込んだ
後、その周囲の領域を多孔質シリコン化し、さらに熱酸
化することによって酸化膜を形成し、ピエゾ抵抗と基板
とを誘電分離することができる。従って、２枚の基板を
用いて一方の基板の酸化膜の上に他方の基板によってピ
エゾ抵抗を重ね、シンニングによってピエゾ抵抗を酸化
膜の上に形成する従来例のように、製造工程においてピ
エゾ抵抗のゲージ率が低下することがない。この結果、
バルクシリコン抵抗の利点である、感度及び分解能が高
く、検出範囲が広いという長所を生かすことができる。
この結果、１５０℃以上の高温使用が可能で、かつ、
高感度、高分解能で、広い検出範囲と良好な温度特性
を有するピエゾ抵抗変化検出方式センサを実現すること
ができる。

【００２９】また、図２４に示した従来のピエゾ抵抗変
化検出方式センサのように２枚の基板を必要とせず、１
枚の基板から作製することができるので、コストも安価
にすることができる。

【００３０】また、このピエゾ抵抗変化検出方式センサ
において、センサ可動部に重り部を形成すれば、低入力
レベルの検出物理量に対する感度を向上させることがで
きる。

【００３１】さらに、センサ可動部に１個もしくは複数
個の開口部を設ければ、センサ可動部の変形時における
空気抵抗を軽減することにより、センサ感度を向上させ
ることができる。

【００３２】また、前記センサ可動部を封止すれば、セ
ンサ可動部を汚染雰囲気と遮断することができ、耐環境
性が向上する。その場合、封止内部を減圧しておけば、
空気抵抗が減少してセンサ感度が向上する。

【００３３】また、ピエゾ抵抗の上面に導電層を形成
し、この導電層を基板と同電位にしておけば、電磁ノイ
ズを受けにくくなり、ピエゾ抵抗変化検出方式センサの
Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００３４】あるいは、ピエゾ抵抗の上に熱良導体層を
直接に形成しておけば、ピエゾ抵抗内の温度傾斜が小さ
くなるため、ピエゾ抵抗からの抵抗出力誤差を小さくす
ることができる。

【００３５】また、基板にセンサ可動部の変形を制限す
るためのストッパを設けておけば、センサ可動部の過大
変位による破損を防止することができる。

【００３６】さらに、センサ可動部を弾性支持する支持
部に切り欠き部もしくは開口部を設ければ、切り欠き部
もしくは開口部に応力集中が発生し、その結果同一入力
に対する支持部の歪が大きくなってセンサ感度が向上す
る。

【００３７】また、基板上にピエゾ抵抗の抵抗値を検出
するための抵抗値検出回路を設ければ、別途抵抗値検出
回路を必要とせず、抵抗値検出回路も含めたピエゾ抵抗
変化検出方式センサをコンパクトにまとめることができ
る。さらに、その抵抗値検出回路内にピエゾ抵抗と逆温
度特性の温度補償用抵抗を含ませておけば、温度変化に
伴うピエゾ抵抗の出力変化と温度補償用抵抗の出力変化
を互いに相殺させることができ、温度変化による検出誤
差を小さくすることができる。あるいは、抵抗値検出回
路にオフセット抵抗ないし感度調整用抵抗を設けておけ
ば、抵抗値検出回路のオフセット値や検出感度を調整す
ることができる。

【００３８】また、同一基板に複数のセンサ可動部及び
複数のピエゾ抵抗を設け、各センサ可動部の感度領域を
少しずつ異ならせておけば、各センサ可動部の感度を重
畳させることによって感度領域を広帯域化することがで
きる。

【００３９】また、本発明のピエゾ抵抗変化検出方式セ
ンサは上記のような長所を有しているので、パワーＩＣ
のような発熱部品を含むモジュール、ボイラ、高温気体
の流れる管内などの高温環境下においても用いることが
でき、このような高温環境下でも高感度の検出を行なう
ことができる。

【００４０】また、原動機、電動機、発電機、ディスク
ブレーキ、工作機等の機器に取り付けることによって、
高感度で振動の検出を行なうことができ、さらに、この
検出信号を信号処理部でファジイ処理を行なうことによ
り異常を検出するようにすれば、高感度で高温環境下で
も使用可能な異常検出装置を得ることができる。

【００４１】

【実施例】図１は本発明の一実施例によるピエゾ抵抗変
化検出方式の加速度センサＡを示す一部破断した斜視図
である。１はｐ−Ｓｉ基板であって、Ｓｉ基板１の上面
には矩形状の凹部２が凹設されている。ｎ^-−バルクＳ
ｉからなるセンサ可動部３は、宙に浮いた状態で凹部２
内に納められており、２本の水平な梁４によってＳｉ基
板１に支持されている。従って、センサ可動部３が加速
度や振動、衝撃などを感じて変位すると、梁４が弾性変
形する。梁４の表層には、ｐ⁺−バルクＳｉからなるピ
エゾ抵抗５が形成されており、ピエゾ抵抗５の抵抗変化
として梁４の歪量を検出する。従って、ピエゾ抵抗５の
抵抗値変化によってセンサ可動部３に加わる加速度や振
動、衝撃等が検出される。

【００４２】また、センサ可動部３、梁４及びピエゾ抵
抗５とＳｉ基板１とは誘電分離層によって誘電分離され
ている。すなわち、センサ可動部３及び梁４とＳｉ基板
１（凹部２内面）との間の空間には、空気（誘電体）か
らなる誘電分離層６が形成されている。さらに、凹部２
の縁の梁４を支持している領域は、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）膜からなる誘電分離層７が形成されている。従っ
て、センサ可動部３は、Ｓｉ基板１内に埋め込まれた誘
電分離層７によって梁４の基端部を支持されたような構
造となっており、センサ可動部３及び梁４はＳｉ基板１
から完全に誘電分離されており、１５０℃以上の高温で
もピエゾ抵抗５とＳｉ基板１との間にリーク電流が流れ
る恐れがない。

【００４３】さらに、Ｓｉ基板１、センサ可動部３、梁
４及びピエゾ抵抗５の表面は窒化シリコン（ＳｉＮ）か
らなるパッシベーション膜８によって覆われており、パ
ッシベーション膜８の上に形成されたＡｌの金属配線９
はパッシベーション膜８に開口したコンタクトホール１
０を通してピエゾ抵抗５の両端に電気的に接続されてい
る。なお、この上にさらにＳｉＮからなるパッシベーシ
ョン膜を形成してもよい。

【００４４】つぎに、上記加速度センサＡの製造方法を
説明する。この加速度センサＡ（図１の加速度センサと
は金属配線の構造が若干異なる。）の製造方法を図２
（ａ）〜（ｉ）に示し、以下図２（ａ）〜（ｉ）に従っ
て当該製造方法を説明する。ｐ−Ｓｉ基板（シリコンウ
エハ）１の１個分のセンサ形成領域においては、図２
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１の表面の誘電分離層
６，７を形成しようとする領域にｐ型イオンをイオン注
入してｐ⁺領域１１を形成し、このｐ⁺領域１１内のセン
サ可動部３及び梁４を形成しようとする領域にｎ型イオ
ンをイオン注入してｎ⁺領域１２を形成し、さらにｎ⁺領
域１２内のピエゾ抵抗５を形成しようとする領域にｐ型
イオンをイオン注入してｐ⁺領域１３を形成する。ま
た、Ｓｉ基板１の裏面にｐ型ドーパントを拡散させてｐ
⁺⁺層１４を形成する。ここで、ｐ⁺⁺層１４は多孔質Ｓｉ
形成時の裏面側コンタクト層となるものである。

【００４５】ついで、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基
板１の表面にＬＰＣＶＤ法（低圧ＣＶＤ法）によってＳ
ｉＮを堆積させることによってパッシベーション膜８を
形成し、当該パッシベーション膜８のｐ⁺領域１１と接
する部分の一部に窓１５を開口する。なお、このときＳ
ｉ基板１の下面に堆積したＳｉＮは除去される。

【００４６】この後、Ｓｉ基板１をＨＦ（フッ化水素）
水溶液に浸漬し、ＨＦ水溶液中においてＳｉ基板１のｐ
⁺⁺層１４と対向電極（図示せず）間に電流を流すと、図
２（ｃ）に示すように、ｐ⁺領域１１が多孔質Ｓｉ領域
１６Ａに変化する。この際、一部が露出しているｐ⁺領
域１１には裏面コンタクト層となるｐ⁺⁺層１４から電流
が流れて多孔質Ｓｉ領域１６Ａに変化するが、ピエゾ抵
抗５であるｐ⁺領域１３はパッシベーション膜（ＬＰＣ
ＶＤ−ＳｉＮ）８でカバーされているため、裏面のｐ⁺⁺
層１４からＨＦ水溶液中に流れる電流の経路にはならな
いので、多孔質化しない。また、このとき多孔質化され
る領域に流れる電流密度と多孔質Ｓｉ領域１６Ａの密度
とは大略反比例の関係にあるので、この現象を利用し、
ｐ⁺領域１１の露出側と反対側に高密度多孔質Ｓｉ領域
１７Ａを形成する。従って、ｐ⁺領域１１のみが、多孔
質Ｓｉ領域１６Ａもしくは高密度多孔質Ｓｉ領域１７Ａ
になる。多孔質Ｓｉ領域１６Ａ及び高密度多孔質Ｓｉ領
域１７Ａを形成した後、Ｓｉ基板１を熱酸化させると、
図２（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１に埋め込まれてい
る多孔質Ｓｉ領域１６ＡはＳｉＯ₂領域１６Ｂに変化
し、また、高密度多孔質Ｓｉ領域１７Ａは高密度ＳｉＯ
₂領域１７Ｂとなる。

【００４７】ついで、ピエゾ抵抗５（ｐ⁺領域１３）の
両端において、図２（ｅ）に示すように、パッシベーシ
ョン膜８にコンタクトホール１０を開口し、図２（ｆ）
に示すように、パッシベーション膜８の上にＡｌによっ
て所定パターンの金属配線９を形成すると共にコンタク
トホール１０を通して金属配線９とピエゾ抵抗５とを電
気的に接続する。さらに、図２（ｇ）に示すように、こ
の上からプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）法によってＳｉ
Ｎを堆積させることによって金属配線保護用のパッシベ
ーション膜１８を形成し、パッシベーション膜１８をパ
ターニングして金属配線９の電極パッドとなる部分でコ
ンタクトホール１９を開口し、パッシベーション膜１８
を焼成する。

【００４８】この後、全体をレジスト膜２０によって覆
うと共にＳｉＯ₂領域１６Ｂと対向する位置でレジスト
膜２０に窓２１を開口してＳｉＯ₂領域１６Ｂの端部を
露出させる。ついで、ＨＦ水溶液やＨＦ＋ＮＨ₄Ｆ水溶
液等を用いてＢＯＥ（バッファ・オキサイド・エッチン
グ）法によりＳｉＯ₂領域１６Ｂをエッチング除去し、
エッチング除去後の空間によって誘電分離層６を形成す
ると共に、残ったｎ⁺領域１２によってセンサ可動部３
及び梁４を形成する。また、エッチングすることなく残
した高密度ＳｉＯ₂領域１７Ｂによって誘電分離層７を
形成する。このとき、高密度ＳｉＯ₂領域１７Ｂは、他
の領域に比較してエッチングレートが低いので、一定の
エッチング距離の精度に対してエッチング時間の許容幅
が大きくなり、ＢＯＥエッチングによるセンサ可動部３
の形状バラツキを小さくできる。

【００４９】この製造方法によれば、ＨＦ水溶液中にお
ける多孔質シリコン形成プロセス、多孔質Ｓｉ酸化プロ
セス、酸化Ｓｉエッチングプロセスを組合わせることに
より、Ｓｉ基板１にバルクＳｉのピエゾ抵抗５、センサ
可動部３、空間及び高密度ＳｉＯ₂膜１７Ｂからなる誘
電分離層６，７を形成することができ、１５０℃以上
の高温使用が可能、かつ、高感度、高分解能で、広い
検出範囲と良好な温度特性を持つピエゾ抵抗変化検出方
式の加速度センサＡを作製することができる。

【００５０】また、この製造方法によれば、ピエゾ抵抗
５を梁４内に設け、多孔質Ｓｉ領域１６Ａ，１７Ａを酸
化させ、一部エッチングすることによって誘電分離層
６，７を形成しているので、従来のシンニングプロセス
によってピエゾ抵抗５を形成する方法のように、ゲージ
率を小さくする要因が存在しない。従って、ピエゾ抵抗
５のゲージ率を大きくすることができ、高感度、高分解
能で、かつ検出範囲が広いという良好な特性を得ること
ができる。また、従来例のように２枚のＳｉ基板を必要
とせず、その接合やシンニング等の工程も必要ないの
で、コストを安価にすることができる。

【００５１】図３に示すものは本発明の別な実施例によ
る加速度センサＢを示す断面図である。この加速度セン
サＢにあっては、パッシベーション膜１８の上からセン
サ可動部３の上に金属、ポリシリコン、バルクシリコ
ン、誘電体等からなる重り部２６を別途形成し、重り部
２６の表面をさらにパッシベーション膜２７によって覆
ったものである。この実施例のようにセンサ可動部３に
重り部２６を設けると、センサ可動部３が振動し易くな
るので、小さな加速度に対するセンサ感度を向上させる
ことができる。

【００５２】図４に示すものは本発明のさらに別な実施
例による加速度センサＣを示す断面図である。この加速
度センサＣにあっては、センサ可動部３の厚みを梁４の
厚みよりも大きくしてセンサ可動部３の下面に一体にバ
ルクシリコンの重り部２６を形成したものである。この
実施例にあっても、重り部２６を形成したことにより、
小さな加速度に対するセンサ感度を向上させることがで
きる。

【００５３】図５に示すものは本発明のさらに別な実施
例による加速度センサＤを示す断面図である。この加速
度センサＤにあっては、センサ可動部３及びパッシベー
ション膜８，１８に上下に貫通する１個もしくは複数個
の開口部２８を設けている。このようにセンサ可動部３
に貫通する開口部２８を設けることにより、センサ可動
部３が変位するときの空気抵抗を軽減することができ、
空気抵抗によるセンサ感度の低下を防止することができ
る。すなわち、センサ感度を向上させることができる。

【００５４】図６に示すものは本発明のさらに別な実施
例による加速度センサＥを示す断面図である。この加速
度センサＥにあっては、センサ可動部３ないし凹部２の
全体の上方をＳｉＮからなる封止用膜２９により覆っ
て、センサ可動部３の位置している空間３０を封止して
いる。また、封止用膜２９によってセンサ可動部３の変
位が妨げられないよう、センサ可動部３の上面と封止用
膜２９との間にも空間３０が形成されている。この加速
度センサにあっては、センサ可動部３が封止用膜２９に
よって封止されているので、センサ可動部３が外界と接
触せず、汚染雰囲気中で使用した場合でも、センサ可動
部３の汚染を防止することができる。

【００５５】この封止用膜は次のようなシリコン加工プ
ロセスを用いて形成することができる。すなわち、例え
ば図１のような構造の加速度センサを作製した後、セン
サ可動部３、梁４及びその周囲の領域を覆うようにして
ＰＳＧ等のガラス材料からなる犠牲層（図示せず）を形
成し、犠牲層の上にＰＥＣＶＤ法によってＳｉＮからな
る封止用膜２９を形成する。この後、封止用膜２９を一
部開口し、この開口から犠牲層をエッチングで除去する
ことによって封止用膜２９内に空間３０を形成し、先に
あけた封止用膜２９の開口をＰＥＣＶＤ法により堆積さ
せたＳｉＮで塞ぐ。

【００５６】図７に示すものは本発明のさらに別な実施
例による加速度センサＦを示す断面図である。この加速
度センサＦにあっては、ポリシリコン又はＳｉＮからな
る封止用膜２９によってセンサ可動部３の上方を覆い、
封止用膜２９によってセンサ可動部３を封止すると共に
その封止空間３１を減圧させたものである。この加速度
センサＦにあっては、センサ可動部３の汚染を防止でき
ると共にセンサ可動部３の空気抵抗を低減することによ
ってセンサ感度を向上させることができる。

【００５７】この封止用膜２９は、ＰＳＧ等のガラス材
料からなる犠牲層（図示せず）を形成した後、犠牲層の
上にＬＰＣＶＤ法によってポリシリコン又はＳｉＮから
なる封止用膜２９を形成し、封止用膜２９を一部開口し
て犠牲層をエッチング除去することによって封止空間３
１を形成し、先にあけた封止用膜２９の開口をＬＥＣＶ
Ｄ法により堆積させたポリシリコン又はＳｉＮで塞ぐ。
開口を封止する際、加速度センサＦはＬＰ（低圧）ＣＶ
Ｄ装置内にあるので、封止用膜２９内の封止空間３１が
減圧される。

【００５８】図８（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実
施例による加速度センサＧを示す一部破断した断面図及
びピエゾ抵抗５を設けた梁４の一部を示す説明図であ
る。この加速度センサＧにあっては、ピエゾ抵抗５の形
成されている領域をパッシベーション膜（誘電体膜）１
８の上から金属やドーピングされたポリシリコンなどの
導電材料からなる導電層３２を形成し、さらに、導電層
３２の上面をパッシベーション膜（誘電体膜）３３によ
って覆っている。さらに、この導電層３２は引き出しラ
イン３４の先端をパッシベーション膜１８に開口したコ
ントクトホール３５からＳｉ基板１に電気的に接合させ
てあり、導電層３２をＳｉ基板１と同電位（もしくは、
接地電位）にしている。この加速度センサＧにあって
は、ピエゾ抵抗５の上に上下面をパッシーベーション膜
３３，１８によって挟まれた導電層３２が形成されてい
るので、この導電層３２によって電磁ノイズをシールド
することができ、外部からの電磁ノイズを受けにくくな
って電磁ノイズに強くなる。

【００５９】図９（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実
施例による加速度センサＨを示す一部破断した断面図及
びピエゾ抵抗５を設けた梁４の一部を示す説明図であ
る。この加速度センサＨにあっては、ピエゾ抵抗５の上
面に直接接触させるようにして熱良導体層３６を形成し
ている。ピエゾ抵抗５においては、各部に温度傾斜もし
くは温度のバラツキがあると、抵抗出力に誤差が生じる
ので、全体に熱良導体層３６を形成することによって、
ピエゾ抵抗５内の温度傾斜ないし温度バラツキを小さく
し、抵抗出力誤差を小さくできる。従って、加速度セン
サＨの精度を向上させることができる。熱良導体層３６
としては、例えば導電率の小さな（すなわち、抵抗率の
大きな）金属層を用いることができる。金属層を用いる
ことによって高い熱伝導率を得ることができ、しかも、
導電率の小さな金属層を用いることによってピエゾ抵抗
５各部の電気的な短絡による抵抗出力誤差も防止するこ
とができる。

【００６０】図１０は本発明のさらに別な実施例による
加速度センサＪを示す断面図である。この加速度センサ
Ｊにおいては、センサ可動部３の先端部分と対向する位
置において、Ｓｉ基板１から凹部２上方へ突出させるよ
うにしてＳｉ基板１上面にストッパ３７を設けている。
ストッパ３７は、中央部に１個設けてもよく、あるい
は、両側に２個設けても良く、あるいは３個以上設けて
もよい。このようにＳｉ基板１にストッパ３７を設けて
いると、センサ可動部３が大きく変形した時、センサ可
動部３がストッパ３７に当ることによってそれ以上の変
形を制限されるので、センサ可動部３の変形量が制限さ
れ、過大な変形によってセンサ可動部３ないし梁４が破
損するのを防止することができる。

【００６１】図１１に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサの梁４の一部を拡大して示す図
である。この実施例にあっては、梁４のピエゾ抵抗５が
設けられている部分の両側にＶ字状、円弧状などの切り
欠き部（ノッチ）３８を設けたものである。このように
ピエゾ抵抗５の近傍において梁４に切り欠き部３８を設
けることにより、切り欠き部３８で梁４に応力集中を発
生させることができる。このため切り欠き部３８の無い
ものと比較すると、同じ加速度の大きさに対して梁４の
歪が大きくなり、加速度センサの感度が向上する。

【００６２】また、ピエゾ抵抗５の近傍において梁４に
応力集中を発生させ、梁４の歪を大きくしてセンサ感度
を向上させるためには、図１２に示すように、ピエゾ抵
抗５の近傍において梁４に貫通孔３９や凹穴を設けても
よい。

【００６３】図１３に示すものは本発明のさらに別な実
施例による加速度センサＫの一部を示す図である。この
実施例においては、センサ可動部３を支持している梁４
の表面にピエゾ抵抗５を形成してあり、ピエゾ抵抗５と
共に抵抗値検出回路４０を構成するための抵抗４１をＳ
ｉ基板１の表面に形成してある。従って、ピエゾ抵抗５
はセンサ可動部３の変位によって梁４が歪むと、それに
伴ってピエゾ抵抗５の抵抗値Ｒｐが変化するが、抵抗４
１は梁４の歪によっては抵抗値Ｒの変化しない定数抵抗
となっている。これらのピエゾ抵抗５及び抵抗４１は、
Ｓｉ基板１上の配線パターンで図１４に示すようなブリ
ッジ回路を構成される。このブリッジ回路からなる抵抗
値検出回路４０では、入力端子４２，４３間に定電流Ｉ
が供給され、出力端子４４，４５間の電圧Ｖを検出する
ことによりピエゾ抵抗５の抵抗値変化を検出できる。

【００６４】図１５は抵抗値検出回路の他例を示す図で
あって、梁４上に形成された４個のピエゾ抵抗５によっ
てブリッジ回路を構成し、各ピエゾ抵抗５にそれぞれ温
度補償用抵抗４６を直列に挿入している。この温度補償
用抵抗４６は梁４の変形によって影響を受けないように
Ｓｉ基板１の表面に形成されている。しかも、温度補償
用抵抗４６はピエゾ抵抗５と逆温度特性（つまり、温度
変化係数の正負が逆）を有しており、ピエゾ抵抗５が梁
４の歪によって抵抗変化を受けない場合には、温度が変
化してもピエゾ抵抗５の抵抗値Ｒｐと温度補償用抵抗４
６の抵抗値Ｒｃの和Ｒｐ＋Ｒｃはほぼ一定に保たれるよ
うになっている。この抵抗値検出回路４７によれば、梁
４の歪による抵抗値変化のみを検出することができ、温
度変化の影響を受けにくくなる。

【００６５】図１６は抵抗値検出回路のさらに他例を示
す図であって、４個のピエゾ抵抗５と感度調整用抵抗４
８との直列体によってブリッジ回路を構成し、いずれか
１箇所の分枝にオフセット調整用抵抗４９を挿入してい
る。この感度調整用抵抗４８とオフセット調整用抵抗４
９とは梁４の変形によって影響を受けないよう、Ｓｉ基
板１の表面に形成されており、可変抵抗となっている。
この抵抗値検出回路５０によれば、各感度調整用抵抗４
８を調整することにより、抵抗値検出回路５０の感度を
調整することができる。また、オフセット調整用抵抗４
９を調整することにより、梁４の歪が０の場合に出力が
０となるようオフセット量を調整することができる。

【００６６】図１７は本発明のさらに別な実施例による
加速度センサＬを示す平面図である。この加速度センサ
Ｌにおいては、Ｓｉ基板１に複数のセンサ可動部３ａ〜
３ｅをアレイ状に配列し、各センサ可動部３を支持する
梁４にピエゾ抵抗５を設けてある。各センサ可動部３ａ
〜３ｅは、異なる周波数の振動に対する感度を有してい
る。例えば、各センサ可動部３ａ〜３ｅは、図１８に示
すＳ１〜Ｓ５の感度曲線で表わされるような感度を有し
ている。これらのセンサ可動部３ａ〜３ｅに設けられた
ピエゾ抵抗５の出力は重畳して出力されており、この結
果、加速度センサ全体の感度は、図１８に実線で示すよ
うに感度曲線の帯域が広くなる。

【００６７】なお、上記実施例においては、振動や衝撃
を検出するための加速度センサの場合について説明した
が、本発明のピエゾ抵抗変化検出方式センサは加速度以
外の圧力や流速その他の物理量を検出するためのセンサ
とすることもできることはいうまでもない。

【００６８】図１９に示すものは本発明のさらに別な実
施例によるモジュールＭである。すなわち、電気、電子
部品等を一体化した集合部品や、回路基板等に電気、電
子部品等を搭載した回路部品等のモジュールＭであっ
て、この中には、パワーＩＣ等の発熱の大きなデバイス
５１と共に本発明に係るピエゾ抵抗変化検出方式センサ
５２が納められている。このように発熱の大きなデバイ
ス５１と共にピエゾ抵抗変化検出方式センサ５２を一体
モジュールとして構成する場合でも、本発明のピエゾ抵
抗変化検出方式センサ５２を用いれば、約１５０℃以上
の高温使用にも耐えるので、発熱の大きなデバイス５１
から発散される熱によってピエゾ抵抗変化検出方式セン
サ５２が故障する恐れを小さくすることができ、モジュ
ールＭの信頼性を高めることができる。

【００６９】図２０に示すものは本発明のさらに別な実
施例による振動検出機能付き機器Ｎであって、本発明に
係るピエゾ抵抗変化検出方式の加速度センサ５３を、原
動機、電動機、発電機、ディスクブレーク、工作機等の
機器５４に取り付けている。取り付け位置は、機器５４
の種類に応じて適当な位置を選択されるが、例えば、原
動機や電動機の外部や内部に直接に取り付けたり、発電
機の外部に直接取り付けたり、ディスクブレークのパッ
ド付近や工作機の刃先近傍などに取り付けると良い。本
発明の加速度センサ５３をこれらの機器に用いることに
より、これらの機器の振動を感度よく検出することがで
き、異常振動が発生した場合には、直ちに検出すること
ができる。しかも、使用限界温度が高いので、これらの
機器５４の熱によっても加速度センサ５３が故障しにく
く、これらの機器５４の信頼性も向上する。

【００７０】図２１に示すものは本発明のさらに別な実
施例によるボイラ圧検出装置Ｐを示す概略図であって、
本発明に係るピエゾ抵抗変化検出方式の圧力センサ５５
（例えば、圧力の変化によって変位するダイアフラムの
歪を検出するもの）をボイラ５６に取り付けている。圧
力センサ５５はボイラ５６内部の蒸気に触れており、あ
るいは、圧力センサ５５へボイラ５６内部の蒸気が導か
れており、圧力センサ５５によってボイラ蒸気圧を直接
計測できるようにしている。本発明の圧力センサ５５は
１５０℃以上の高温にも耐えるので、ボイラ５６のよう
な用途にも用いることができる。又、センサとしては、
圧力センサ５５でなく、加速度センサをボイラ５６に直
接取り付け、ボイラ５６の異常振動等を検出するように
してもよい。

【００７１】図２２に示すものは本発明のさらに別な実
施例であって、高温気体用の物理量検出装置Ｑを示す図
である。この実施例においては、蒸気等の高温気体の通
過する管５７の外側にピエゾ抵抗変化検出方式センサ５
２を取り付け、ピエゾ抵抗変化検出方式センサ５２を管
５７内の高温気体に接触させている。あるいは、ピエゾ
抵抗変化検出方式センサ５２を管５７内に直接取り付け
てもよい。そして、このピエゾ抵抗変化検出方式センサ
５２により、高温気体の圧力や流速、温度等の物理量を
検出することができる。この場合も本発明のピエゾ抵抗
変化検出方式センサ５２を用いることにより、１５０℃
以上の高温気体の物理量の検出を感度良く行なうことが
可能になる。又、物理量測定のために高温気体をバイパ
スさせるサイドダクトを用いることなく、直接測定が可
能になるので、測定誤差を小さくすることができる。

【００７２】図２３に示すものは本発明のさらに別な実
施例による異常状態検出装置Ｒを示す概略図である。こ
の実施例においては、原動機、電動機、発電機、工作
機、ディスクブレーキ等の機器５４にピエゾ抵抗変化検
出方式センサ５２を取り付け、ピエゾ抵抗変化検出方式
センサ５２の出力を増幅器５８で増幅した後、信号処理
部５９へ入力している。信号処理部５９は、ピエゾ抵抗
変化検出方式センサ５２の検出信号にファジイ処理を施
すことによって信号処理及び判断を行なっており、機器
５４の異常の有無を監視し、機器５４に異常が発生して
いると判断すると、機器５４へ制御信号を出力して異常
が納まるように機器５４をフィードバック制御する。あ
るいは、信号処理部５９から外部へ異常を知らせる警報
ないし警告を出力する。

【００７３】この異常状態検出装置Ｒを具体的に説明す
ると、例えば機器５４が原動機の場合であると、ピエゾ
抵抗変化検出方式センサ５２（例えば、加速度センサ）
は原動機のノッキングを検出する。ピエゾ抵抗変化検出
方式センサ５２がノッキングを検出すると、信号処理部
はこの検出信号に対してファジイ処理を行ない、点火時
期変更等のフィードバック信号を出力することによって
ノッキング状態を回避する。

【００７４】あるいは、機器５４がディーゼル式の原動
機の場合には、ピエゾ抵抗変化検出方式センサ５２によ
って機器５４のスクラップ音を検出し、信号処理部はこ
の検出信号に対してファジイ処理を行ない、過度のスク
ラップ音を検出した場合には、信号処理部５９から原動
機へ制御信号を出力してスクラッピングを抑制するよう
に原動機をフィードバック制御する。

【００７５】また、機器５４がディスクブレーキの場合
には、ピエゾ抵抗変化検出方式センサ５２によってディ
スクブレーキの振動を検出し、この検出信号にファジイ
処理を施すことによってディスクあるいはブレーキパッ
ドの摩耗を検出し、警告信号を出力するようにできる。

【００７６】また、機器５４が工作機の場合には、その
刃先近傍に取り付けられたピエゾ抵抗変化検出方式セン
サ５２によって振動等を検出し、信号処理部５９はその
検出信号にファジイ処理を施すことにより刃先の欠損、
摩耗等による異常振動を検出し、工作機へ制御信号を出
力して工具交換を自動で行なわせる。あるいは、警告を
出力するようにしてもよい。

【００７７】また、機器５４がボイラの場合は、ボイラ
に取り付けられたピエゾ抵抗変化検出方式センサ５２か
らの検出信号を信号処理部５９でファジイ処理すること
により、ボイラ内の異常燃焼を検知することができる。
そして、異常燃焼を検知すると、適正燃焼量となるよう
にボイラへ制御信号を出力し、あるいは、警告を出力す
ることができる。

【００７８】また、機器５４が高温気体の流れる管を有
する機器５４である場合には、管に取り付けられたピエ
ゾ抵抗変化検出方式センサ５２からの検出信号を信号処
理部５９でファジイ処理し、管内の高温気体の流量や圧
力が適正値から外れていないか監視する。そして、適正
値から外れているのを検知すると、目標値となるように
機器５４へ制御信号を出力する。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、バルクシリコンからな
るピエゾ抵抗と基板とを酸化膜によって誘電分離してい
るので、約１５０℃以上の高温でもピエゾ抵抗と基板と
の間にリーク電流が流れることがなく、高温環境下での
使用が可能になる。しかも、多孔質シリコンを熱酸化さ
せた絶縁膜によって誘電分離しているので、製造工程に
おいてピエゾ抵抗のゲージ率が低下することがない。こ
の結果、バルクシリコン抵抗の利点である、感度及び分
解能が高く、検出範囲が広いという長所を生かすことが
できる。この結果、１５０℃以上の高温使用が可能
で、かつ、高感度、高分解能で、広い検出範囲と良好
な温度特性を有するピエゾ抵抗変化検出方式センサを実
現することができる。

【００８０】また、２枚の基板を必要とせず、１枚の基
板から作製することができるので、コストも安価にする
ことができる。

【００８１】加えて、以下のセンサにはそれぞれ次のよ
うな利点がある。このピエゾ抵抗変化検出方式センサに
おいて、センサ可動部に重り部を形成すれば、低入力レ
ベルの検出物理量に対する感度を向上させることができ
る。

【００８２】さらに、センサ可動部に１個もしくは複数
個の開口部を設ければ、センサ可動部の変形時における
空気抵抗を軽減することにより、センサ感度を向上させ
ることができる。

【００８３】また、前記センサ可動部を封止すれば、セ
ンサ可動部を汚染雰囲気と遮断することができ、耐環境
性が向上する。その場合、封止内部を減圧しておけば、
空気抵抗が減少してセンサ感度が向上する。

【００８４】また、ピエゾ抵抗の上面に導電層を形成
し、この導電層を基板と同電位にしておけば、電磁ノイ
ズを受けにくくなり、ピエゾ抵抗変化検出方式センサの
Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００８５】あるいは、ピエゾ抵抗の上に熱良導体層を
直接に形成しておけば、ピエゾ抵抗内の温度傾斜が小さ
くなるため、ピエゾ抵抗からの抵抗出力誤差を小さくす
ることができる。

【００８６】また、基板にセンサ可動部の変形を制限す
るためのストッパを設けておけば、センサ可動部の過大
変位による破損を防止することができる。

【００８７】さらに、センサ可動部を弾性支持する支持
部に切り欠き部もしくは開口部を設ければ、切り欠き部
もしくは開口部に応力集中が発生し、その結果同一入力
に対する支持部の歪が大きくなってセンサ感度が向上す
る。

【００８８】また、基板上にピエゾ抵抗の抵抗値を検出
するための抵抗値検出回路を設ければ、別途抵抗値検出
回路を必要とせず、抵抗値検出回路も含めたピエゾ抵抗
変化検出方式センサをコンパクトにまとめることができ
る。さらに、その抵抗値検出回路内にピエゾ抵抗と逆温
度特性の温度補償用抵抗を含ませておけば、温度変化に
伴うピエゾ抵抗の出力変化と温度補償用抵抗の出力変化
を互いに相殺させることができ、温度変化による検出誤
差を小さくすることができる。あるいは、抵抗値検出回
路にオフセット抵抗ないし感度調整用抵抗を設けておけ
ば、抵抗値検出回路のオフセット値や検出感度を調整す
ることができる。

【００８９】また、同一基板に複数のセンサ可動部及び
複数のピエゾ抵抗を設け、各センサ可動部の感度領域を
少しずつ異ならせておけば、各センサ可動部の感度を重
畳させることによって感度領域を広帯域化することがで
きる。

【００９０】また、本発明のピエゾ抵抗変化検出方式セ
ンサは上記のような長所を有しているので、パワーＩＣ
のような発熱部品を含むモジュール、ボイラ、高温気体
の流れる管内などの高温環境下においても用いることが
でき、このような高温環境下でも高感度の検出を行なう
ことができる。

【００９１】また、原動機、電動機、発電機、ディスク
ブレーキ、工作機等の機器に取り付けることによって、
高感度で振動の検出を行なうことができ、さらに、この
検出信号を信号処理部でファジイ処理を行なうことによ
り異常を検出するようにすれば、高感度で高温環境下で
も使用可能な異常検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるピエゾ抵抗変化検出方
式の加速度センサを示す斜視図である。

【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）
（ｈ）（ｉ）は同上の加速度センサの製造方法を示す断
面図である。

【図３】本発明の別な実施例による加速度センサを示す
断面図である。

【図４】本発明のさらに別な実施例による加速度センサ
を示す断面図である。

【図５】本発明のさらに別な実施例による加速度センサ
を示す断面図である。

【図６】本発明のさらに別な実施例による加速度センサ
を示す断面図である。

【図７】本発明のさらに別な実施例による加速度センサ
を示す断面図である。

【図８】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加速
度センサを示す一部破断した断面図、（ｂ）はその梁の
一部を示す説明図である。

【図９】（ａ）は本発明のさらに別な実施例による加速
度センサを示す一部破断した断面図、（ｂ）はその梁の
一部を示す説明図である。

【図１０】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サを示す断面図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サの梁の一部を示す平面図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サの梁の一部を示す平面図である。

【図１３】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サであって、抵抗値検出回路を構成するピエゾ抵抗及び
定数抵抗を示す平面図である。

【図１４】同上の抵抗値検出回路を示す回路図である。

【図１５】抵抗値検出回路の他例を示す回路図である。

【図１６】抵抗値検出回路のさらに他例を示す回路図で
ある。

【図１７】本発明のさらに別な実施例による加速度セン
サを示す平面図である。

【図１８】同上の作用説明図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施例を示す概略図であ
る。

【図２０】本発明のさらに別な実施例を示す概略図であ
る。

【図２１】本発明のさらに別な実施例を示す概略図であ
る。

【図２２】本発明のさらに別な実施例を示す概略図であ
る。

【図２３】本発明のさらに別な実施例を示す概略図であ
る。

【図２４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）
（ｇ）（ｈ）は従来例による加速度センサの製造方法を
示す断面図である。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板３センサ可動部４梁５ピエゾ抵抗６誘電分離層（空間）７誘電分離層（酸化膜）１６Ａ多孔質Ｓｉ領域１６ＢＳｉＯ₂領域１７Ａ高密度多孔質Ｓｉ領域１７Ｂ高密度ＳｉＯ₂領域２６重り部２８開口部２９封止用膜３２導電層３６熱良導体層３７ストッパ３８切り欠き部３９貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に支持されたセンサ可動部の変位を
ピエゾ抵抗によって検出するピエゾ抵抗変化検出方式セ
ンサにおいて、バルクシリコンからなる前記ピエゾ抵抗と前記基板と
を、多孔質シリコンを熱酸化させて形成した酸化膜によ
って誘電分離したことを特徴とするピエゾ抵抗変化検出
方式センサ。
【請求項２】前記センサ可動部に重り部を形成したこ
とを特徴とする請求項１に記載のピエゾ抵抗変化検出方
式センサ。
【請求項３】前記センサ可動部に、１個もしくは複数
個の開口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に
記載のピエゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項４】前記センサ可動部を封止したことを特徴
とする請求項１，２又は３に記載のピエゾ抵抗変化検出
方式センサ。
【請求項５】前記封止内部を減圧していることを特徴
とする請求項４に記載のピエゾ抵抗変化検出方式セン
サ。
【請求項６】前記ピエゾ抵抗の上面に、誘電体膜を挟
んで金属やドーピングされたポリシリコンなどの導電材
料からなる導電層を形成し、この導電層を基板と同電位
にしたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に
記載のピエゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項７】前記ピエゾ抵抗の上に熱伝導率の良好な
熱良導体層を直接に形成したことを特徴とする請求項
１，２，３，４，５又は６に記載のピエゾ抵抗変化検出
方式センサ。
【請求項８】前記基板にセンサ可動部の変形を制限す
るためのストッパを設けたことを特徴とする請求項１，
２，３，４，５，６又は７に記載のピエゾ抵抗変化検出
方式センサ。
【請求項９】前記センサ可動部を弾性支持する支持部
に前記ピエゾ抵抗を設け、ピエゾ抵抗の近傍において前
記支持部に切り欠き部もしくは開口部を設けたことを特
徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記
載のピエゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項１０】前記センサ可動部を弾性支持する支持
部と前記基板上に、抵抗値検出回路を設けたことを特徴
とする１，２，３，４，５，６，７，８又は９に記載の
ピエゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項１１】前記ピエゾ抵抗と逆温度特性の抵抗を
前記基板上に設け、この抵抗で前記抵抗値検出回路の一
部を構成することによって温度による特性変化を補償さ
せるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載のピ
エゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項１２】前記基板上にオフセット抵抗ないし感
度調整用抵抗を設け、このオフセット抵抗ないし感度調
整用抵抗で前記抵抗値検出回路の一部を構成したことを
特徴とする請求項１０に記載のピエゾ抵抗変化検出方式
センサ。
【請求項１３】前記基板に複数のセンサ可動部及び複
数のピエゾ抵抗を設けたことを特徴とする１，２，３，
４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２に記載の
ピエゾ抵抗変化検出方式センサ。
【請求項１４】パワーＩＣのような発熱部品と請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１
２又は１３に記載のピエゾ抵抗変化検出方式センサとを
組合せたことを特徴とするモジュール。
【請求項１５】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載のピエゾ抵抗
変化検出方式センサを原動機、電動機、発電機、ディス
クブレーキ、工作機等の機器に取り付けたことを特徴と
する振動検出機能付き機器。
【請求項１６】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載のピエゾ抵抗
変化検出方式センサをボイラに直接取り付け、ボイラの
振動や圧力等の物理量を検出させるようにしたことを特
徴とするボイラの物理量検出装置。
【請求項１７】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載のピエゾ抵抗
変化検出方式センサを蒸気等の高温気体の通過する管内
に取り付け、高温気体の圧力や流速等の物理量を検出さ
せるようにしたことを特徴とする気体用物理量検出装
置。
【請求項１８】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２又は１３に記載のピエゾ抵抗
変化検出方式センサと、前記センサの検出信号に対してファジイ処理を行なうこ
とにより、異常を検出する信号処理手段とを備えたこと
を特徴とする異常状態検出装置。