JP2002090231A - 半導体ピエゾ抵抗センサ - Google Patents
半導体ピエゾ抵抗センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １枚のみで単軸の応力の検出が可能な半導体
ピエゾ抵抗センサを提供すること。 【解決手段】 基板１上に略直方体状に形成される半導
体ピエゾ抵抗センサ３において、上記半導体ピエゾ抵抗
センサの厚さ寸法Ｈを幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ
／Ｔを“１”以上とした半導体ピエゾ抵抗センサ。
ピエゾ抵抗センサを提供すること。 【解決手段】 基板１上に略直方体状に形成される半導
体ピエゾ抵抗センサ３において、上記半導体ピエゾ抵抗
センサの厚さ寸法Ｈを幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ
／Ｔを“１”以上とした半導体ピエゾ抵抗センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実質的に、単軸の
応力、つまり長さ方向の応力のみに感度を有する半導体
ピエゾ抵抗センサに関する。
応力、つまり長さ方向の応力のみに感度を有する半導体
ピエゾ抵抗センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図示しないが、半導体ピエゾ抵抗センサ
は、酸化膜付シリコン等からなる基板上に直方体状に形
成され、その厚さ寸法を１μｍ以下程度とした超小型の
素子も存在する。なお、半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ
寸法を幅寸法で除した値であるアスペクト比は、通常、
０．１乃至０．０１程度であり、厚さ寸法に対して幅寸
法が十分大きく設定されている。
は、酸化膜付シリコン等からなる基板上に直方体状に形
成され、その厚さ寸法を１μｍ以下程度とした超小型の
素子も存在する。なお、半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ
寸法を幅寸法で除した値であるアスペクト比は、通常、
０．１乃至０．０１程度であり、厚さ寸法に対して幅寸
法が十分大きく設定されている。
【０００３】上記半導体ピエゾ抵抗センサでは、素子に
作用する縦方向（長さ方向）及び横方向（幅方向）の応
力σｌ、σｔの両者の効果の重ね合わせで抵抗変化が定
まる。この様子は、ΔＲ／Ｒを応力による抵抗変化の割
合とすれば、縦方向及び横方向のピエゾ抵抗係数πｌ、
πｔを用いて、次式（１）で表される。 ΔＲ／Ｒ＝σｌπｌ＋σｔπｔ ……（１）
作用する縦方向（長さ方向）及び横方向（幅方向）の応
力σｌ、σｔの両者の効果の重ね合わせで抵抗変化が定
まる。この様子は、ΔＲ／Ｒを応力による抵抗変化の割
合とすれば、縦方向及び横方向のピエゾ抵抗係数πｌ、
πｔを用いて、次式（１）で表される。 ΔＲ／Ｒ＝σｌπｌ＋σｔπｔ ……（１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、式（１）か
ら明らかなように、縦方向及び横方向の応力σｌ、σｔ
の抵抗変化に及ぼす各々の効果を分離決定することはで
きないので、従来は１枚の半導体ピエゾ抵抗センサのみ
で応力を検出することは不可能であった。従って、例え
ば、２枚の半導体ピエゾ抵抗センサを用いて各々抵抗変
化を検出することにより、式（１）に相当する式を２つ
求め、これらの連立方程式として、縦方向及び横方向の
応力σｌ、σｔを算出する必要があった。
ら明らかなように、縦方向及び横方向の応力σｌ、σｔ
の抵抗変化に及ぼす各々の効果を分離決定することはで
きないので、従来は１枚の半導体ピエゾ抵抗センサのみ
で応力を検出することは不可能であった。従って、例え
ば、２枚の半導体ピエゾ抵抗センサを用いて各々抵抗変
化を検出することにより、式（１）に相当する式を２つ
求め、これらの連立方程式として、縦方向及び横方向の
応力σｌ、σｔを算出する必要があった。
【０００５】また、シリコン等の立方晶半導体では、代
表的な結晶方位に対してピエゾ抵抗係数πｌ、πｔは逆
符号（一方が正で、他方が負）であるので、式（１）中
の縦方向及び横方向の応力σｌ、σｔが同符号の場合は
感度を減少させる問題があった。
表的な結晶方位に対してピエゾ抵抗係数πｌ、πｔは逆
符号（一方が正で、他方が負）であるので、式（１）中
の縦方向及び横方向の応力σｌ、σｔが同符号の場合は
感度を減少させる問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決して、１枚のみで単軸の応力の検出が可能な半導体
ピエゾ抵抗センサを提供することを目的とする。そのた
め、請求項１の半導体ピエゾ抵抗センサは、基板上に略
直方体状に形成される半導体ピエゾ抵抗センサにおい
て、上記半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法を幅寸法で
除したアスペクト比を１以上としたことを特徴とするも
のである。
解決して、１枚のみで単軸の応力の検出が可能な半導体
ピエゾ抵抗センサを提供することを目的とする。そのた
め、請求項１の半導体ピエゾ抵抗センサは、基板上に略
直方体状に形成される半導体ピエゾ抵抗センサにおい
て、上記半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法を幅寸法で
除したアスペクト比を１以上としたことを特徴とするも
のである。
【０００７】請求項２の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗センサの
厚さ寸法を０．３μｍ以下としたことを特徴としてい
る。この場合、請求項１よりアスペクト比が１以上であ
るから、幅寸法も０．３μｍ以下となり、半導体ピエゾ
抵抗素子の断面積は０．０９μｍ２以下となる。
求項１の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗センサの
厚さ寸法を０．３μｍ以下としたことを特徴としてい
る。この場合、請求項１よりアスペクト比が１以上であ
るから、幅寸法も０．３μｍ以下となり、半導体ピエゾ
抵抗素子の断面積は０．０９μｍ２以下となる。
【０００８】請求項３の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１又は２の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗セ
ンサの長さ寸法を厚さ寸法の１０倍以上としたことを特
徴とするものである。
求項１又は２の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗セ
ンサの長さ寸法を厚さ寸法の１０倍以上としたことを特
徴とするものである。
【０００９】請求項４の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１乃至３のいずれかの構成において、上記半導体ピ
エゾ抵抗素子を基板上に互いに平行に複数個形成すると
ともに、各半導体ピエゾ抵抗素子の対応する端部同士を
互いに接続したことを特徴とするものである。
求項１乃至３のいずれかの構成において、上記半導体ピ
エゾ抵抗素子を基板上に互いに平行に複数個形成すると
ともに、各半導体ピエゾ抵抗素子の対応する端部同士を
互いに接続したことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ｎ型シリコン
等からなる基板１上にＳｉＯ２等からなる絶縁膜２が形
成され、この絶縁膜２上にｐ型多結晶シリコン等の半導
体からなる半導体ピエゾ抵抗センサ３ａが略直方体状に
形成されている。
に基づいて説明する。図１に示すように、ｎ型シリコン
等からなる基板１上にＳｉＯ２等からなる絶縁膜２が形
成され、この絶縁膜２上にｐ型多結晶シリコン等の半導
体からなる半導体ピエゾ抵抗センサ３ａが略直方体状に
形成されている。
【００１１】半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの厚さ寸法Ｈ
を幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ／Ｔは“１”以上、
つまり厚さ寸法Ｈが幅寸法Ｔ以上となるように設定され
ている。また、上記厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔは共に０．
３μｍ以下（センサ３の断面積が０．０９μｍ２以下）
に設定されている。
を幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ／Ｔは“１”以上、
つまり厚さ寸法Ｈが幅寸法Ｔ以上となるように設定され
ている。また、上記厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔは共に０．
３μｍ以下（センサ３の断面積が０．０９μｍ２以下）
に設定されている。
【００１２】更に、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの長さ
寸法Ｌは、例えば、３μｍ以上程度とされる。換言すれ
ば、長さ寸法Ｌは、少なくとも厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔ
の１０倍程度以上とされて、厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔに
比べて長さ寸法Ｌが十分大きくなるように設定されてい
る。
寸法Ｌは、例えば、３μｍ以上程度とされる。換言すれ
ば、長さ寸法Ｌは、少なくとも厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔ
の１０倍程度以上とされて、厚さ寸法Ｈ及び幅寸法Ｔに
比べて長さ寸法Ｌが十分大きくなるように設定されてい
る。
【００１３】以下、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの製造
手順の一例を簡単に説明する。図２中（ａ）に示すよう
に、まず、ｎ型シリコンからなる基板１上にＳｉＯ２か
らなる絶縁膜２が熱酸化法により形成される。次に、こ
の絶縁膜２上にｐ型多結晶シリコン層３がＬＰＣＶＤ法
（減圧化学気相成長法）により積層される。ｐ型多結晶
シリコン層３の結晶粒径は、例えば、略１５０ｎｍ、不
純物濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
手順の一例を簡単に説明する。図２中（ａ）に示すよう
に、まず、ｎ型シリコンからなる基板１上にＳｉＯ２か
らなる絶縁膜２が熱酸化法により形成される。次に、こ
の絶縁膜２上にｐ型多結晶シリコン層３がＬＰＣＶＤ法
（減圧化学気相成長法）により積層される。ｐ型多結晶
シリコン層３の結晶粒径は、例えば、略１５０ｎｍ、不
純物濃度は、例えば、５×１０１９ｃｍ−３である。
【００１４】次に、図２中（ｂ）に示すように、ｐ型多
結晶シリコン層３上にレジスト膜４が塗布され、電子線
リソグラフィー法によりレジスト膜４上に半導体ピエゾ
抵抗センサ３ａのパターンが直接描画されることによ
り、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに対応する位置のみに
レジスト膜４が残される。
結晶シリコン層３上にレジスト膜４が塗布され、電子線
リソグラフィー法によりレジスト膜４上に半導体ピエゾ
抵抗センサ３ａのパターンが直接描画されることによ
り、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに対応する位置のみに
レジスト膜４が残される。
【００１５】続いて、同図中（ｃ）に示すように、レジ
スト膜４をエッチングマスクとして使用し、ＳＦ６によ
る反応性イオンエッチング法によりｐ型多結晶シリコン
層３を除去して半導体ピエゾ抵抗センサ３ａを作成す
る。この際、図３に示すように、半導体ピエゾ抵抗セン
サ３ａの両端部に半導体ピエゾ抵抗センサ３ａより広幅
の接合部３ｂをｐ型多結晶シリコン層３により半導体ピ
エゾ抵抗センサ３ａと一体に形成する。
スト膜４をエッチングマスクとして使用し、ＳＦ６によ
る反応性イオンエッチング法によりｐ型多結晶シリコン
層３を除去して半導体ピエゾ抵抗センサ３ａを作成す
る。この際、図３に示すように、半導体ピエゾ抵抗セン
サ３ａの両端部に半導体ピエゾ抵抗センサ３ａより広幅
の接合部３ｂをｐ型多結晶シリコン層３により半導体ピ
エゾ抵抗センサ３ａと一体に形成する。
【００１６】更に、図２図中（ｄ）に示すように、Ａｌ
の真空蒸着及びフォトリソグラフィー法によりＡｌ製の
電極５（図１には不図示）を上記接合部３ｂを覆うよう
に作成する。その後、約４５０℃の熱処理を行い、良好
なオーミックコンタクトを得る。
の真空蒸着及びフォトリソグラフィー法によりＡｌ製の
電極５（図１には不図示）を上記接合部３ｂを覆うよう
に作成する。その後、約４５０℃の熱処理を行い、良好
なオーミックコンタクトを得る。
【００１７】図２中（ｄ）の半導体ピエゾ抵抗センサ３
ａの要部を上方から見た拡大斜視図を図３に示す。同図
から明らかなように、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの両
端に隣接して、電極５との接合用の広幅の接合部３ｂ
が、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａと同一材料であるｐ型
多結晶シリコン層３ａにより形成されている。
ａの要部を上方から見た拡大斜視図を図３に示す。同図
から明らかなように、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの両
端に隣接して、電極５との接合用の広幅の接合部３ｂ
が、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａと同一材料であるｐ型
多結晶シリコン層３ａにより形成されている。
【００１８】次に、表１に示すように、上記厚さ寸法Ｈ
及び幅寸法Ｔを変化させることにより、断面積を異なら
せた５種類の試料用の半導体ピエゾ抵抗センサ３ａを作
成し、各々縦方向及び横方向のピエゾ抵抗係数πｌ、π
ｔを求めた結果を図４に示す。ここで、ピエゾ抵抗係数
πｌ、πｔは、各半導体ピエゾ抵抗センサ３ａ（試料）
を形成した基板１をダイシングによって片持ち梁状に切
り出し、一端に荷重を加えたときの抵抗値の変化から算
出した。
及び幅寸法Ｔを変化させることにより、断面積を異なら
せた５種類の試料用の半導体ピエゾ抵抗センサ３ａを作
成し、各々縦方向及び横方向のピエゾ抵抗係数πｌ、π
ｔを求めた結果を図４に示す。ここで、ピエゾ抵抗係数
πｌ、πｔは、各半導体ピエゾ抵抗センサ３ａ（試料）
を形成した基板１をダイシングによって片持ち梁状に切
り出し、一端に荷重を加えたときの抵抗値の変化から算
出した。
【００１９】
【表１】
【００２０】図４から明らかなように、縦方向のピエゾ
抵抗係数πｌ（黒四角形）は半導体ピエゾ抵抗センサ３
ａの断面積が小さくなるに伴って大きくなり、最大で略
３０％増加することが判明した。すなわち、断面積が
０．０１μｍ２の試料Ｎｏ．５のものは、断面積が０．
５μｍ２の試料Ｎｏ．２のものに比べて、ピエゾ抵抗係
数πｌが略３０％増加している。これに対し、横方向の
ピエゾ抵抗係数πｔ（白三角形）は断面積にかかわらず
略一定で、殆ど“０”に近い値である。
抵抗係数πｌ（黒四角形）は半導体ピエゾ抵抗センサ３
ａの断面積が小さくなるに伴って大きくなり、最大で略
３０％増加することが判明した。すなわち、断面積が
０．０１μｍ２の試料Ｎｏ．５のものは、断面積が０．
５μｍ２の試料Ｎｏ．２のものに比べて、ピエゾ抵抗係
数πｌが略３０％増加している。これに対し、横方向の
ピエゾ抵抗係数πｔ（白三角形）は断面積にかかわらず
略一定で、殆ど“０”に近い値である。
【００２１】また、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの幅寸
法Ｔを十分小さくした場合、基板１上で発生する半導体
ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の応力が半導体ピエゾ抵
抗センサ３ａには伝達されにくくなり、特に、厚さ寸法
Ｈを幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ／Ｔを“１”以上
とした場合、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の応
力は基板１の同方向の応力の１／１０以下となる。
法Ｔを十分小さくした場合、基板１上で発生する半導体
ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の応力が半導体ピエゾ抵
抗センサ３ａには伝達されにくくなり、特に、厚さ寸法
Ｈを幅寸法Ｔで除したアスペクト比Ｈ／Ｔを“１”以上
とした場合、半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の応
力は基板１の同方向の応力の１／１０以下となる。
【００２２】従って、前記の式（１）における横方向の
ピエゾ抵抗係数πｔは実質的に“０”とみなすことがで
きるので、抵抗変化率ΔＲ／Ｒと縦方向のピエゾ抵抗係
数π ｌとの関係は以下の式（２）で表される。 ΔＲ／Ｒ＝σｌπｌ ……（２） その結果、本発明では、１枚の半導体ピエゾ抵抗センサ
３ａによって単軸（長さ方向）の応力を検出できること
になる。
ピエゾ抵抗係数πｔは実質的に“０”とみなすことがで
きるので、抵抗変化率ΔＲ／Ｒと縦方向のピエゾ抵抗係
数π ｌとの関係は以下の式（２）で表される。 ΔＲ／Ｒ＝σｌπｌ ……（２） その結果、本発明では、１枚の半導体ピエゾ抵抗センサ
３ａによって単軸（長さ方向）の応力を検出できること
になる。
【００２３】以下、図１の半導体ピエゾ抵抗センサ３ａ
のアスペクト比Ｈ／Ｔを種々に変更しながら、基板１に
同一の幅方向応力σｔ＝８０ＭＰａを加えた場合に半導
体ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の平均応力がいかほど
になるかをＦＥＭ解析（有限要素法による解析）した結
果を図５に示す。但し、基板１の厚さを５２５μｍ、基
板１の弾性係数を１７０ＧＰａ、絶縁膜２の厚さを０．
７μｍ、絶縁膜２の弾性係数を８０ＧＰａ、半導体ピエ
ゾ抵抗センサ３ａの長さ寸法Ｌを６μｍ、多結晶シリコ
ン層半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの弾性係数を１７０Ｇ
Ｐａとして解析した。
のアスペクト比Ｈ／Ｔを種々に変更しながら、基板１に
同一の幅方向応力σｔ＝８０ＭＰａを加えた場合に半導
体ピエゾ抵抗センサ３ａの幅方向の平均応力がいかほど
になるかをＦＥＭ解析（有限要素法による解析）した結
果を図５に示す。但し、基板１の厚さを５２５μｍ、基
板１の弾性係数を１７０ＧＰａ、絶縁膜２の厚さを０．
７μｍ、絶縁膜２の弾性係数を８０ＧＰａ、半導体ピエ
ゾ抵抗センサ３ａの長さ寸法Ｌを６μｍ、多結晶シリコ
ン層半導体ピエゾ抵抗センサ３ａの弾性係数を１７０Ｇ
Ｐａとして解析した。
【００２４】図５から明らかなように、アスペクト比Ｈ
／Ｔが小さい段階では、基板１の幅方向応力が大部分半
導体ピエゾ抵抗センサ３ａに伝達されているが、アスペ
クト比Ｈ／Ｔが“１”以上、つまり、厚さ寸法Ｈが幅寸
法Ｔより大きくなると、基板１の幅方向応力は１／１０
乃至それ以下しか半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに伝達さ
れなくなる。
／Ｔが小さい段階では、基板１の幅方向応力が大部分半
導体ピエゾ抵抗センサ３ａに伝達されているが、アスペ
クト比Ｈ／Ｔが“１”以上、つまり、厚さ寸法Ｈが幅寸
法Ｔより大きくなると、基板１の幅方向応力は１／１０
乃至それ以下しか半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに伝達さ
れなくなる。
【００２５】図６に上記実施の形態の変形例を示す。こ
こでは、同一の基板１上に複数の半導体ピエゾ抵抗セン
サ３ａを並列に形成し、各半導体ピエゾ抵抗センサ３ａ
の対応する端部を一体に形成した接合部３ｂを介して共
通の電極５に接続している。これにより、図３に示す単
独の半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに比べて電気抵抗値を
低減させることができる。なお、並列に設ける半導体ピ
エゾ抵抗センサ３ａの個数は、必要な電気抵抗値に応じ
て決定すればよい。
こでは、同一の基板１上に複数の半導体ピエゾ抵抗セン
サ３ａを並列に形成し、各半導体ピエゾ抵抗センサ３ａ
の対応する端部を一体に形成した接合部３ｂを介して共
通の電極５に接続している。これにより、図３に示す単
独の半導体ピエゾ抵抗センサ３ａに比べて電気抵抗値を
低減させることができる。なお、並列に設ける半導体ピ
エゾ抵抗センサ３ａの個数は、必要な電気抵抗値に応じ
て決定すればよい。
【００２６】以上では、多結晶シリコンからなるピエゾ
抵抗素子について説明したが、本発明は単結晶シリコン
やシリコン以外の半導体からなるピエゾ抵抗素子にも適
用することができる。なお、本発明の半導体ピエゾ抵抗
センサは、原子間力顕微鏡の検出カンチレバー用の素
子、超小型半導体圧力センサの検出素子等に用いること
ができる。また、本発明の半導体ピエゾ抵抗センサは、
それ以外にも、加速度センサ、ジャイロスコープ、触覚
センサ、走査型プローブ顕微鏡等における検出素子、各
種マイクロ力学量センサの検出素子等として使用するこ
とが可能である。
抵抗素子について説明したが、本発明は単結晶シリコン
やシリコン以外の半導体からなるピエゾ抵抗素子にも適
用することができる。なお、本発明の半導体ピエゾ抵抗
センサは、原子間力顕微鏡の検出カンチレバー用の素
子、超小型半導体圧力センサの検出素子等に用いること
ができる。また、本発明の半導体ピエゾ抵抗センサは、
それ以外にも、加速度センサ、ジャイロスコープ、触覚
センサ、走査型プローブ顕微鏡等における検出素子、各
種マイクロ力学量センサの検出素子等として使用するこ
とが可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の半導体ピエゾ抵抗センサは、基板上に略直方体状に形
成される半導体ピエゾ抵抗センサにおいて、上記半導体
ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法を幅寸法で除したアスペク
ト比を１以上としたものであるが、このように半導体ピ
エゾ抵抗センサの厚さ寸法を小さくするとともに、厚さ
寸法に比べて幅寸法を一層小さくした場合、基板で半導
体ピエゾ抵抗センサの幅方向に発生する応力が半導体ピ
エゾ抵抗センサには伝達されにくくなり、半導体ピエゾ
抵抗センサの幅方向の応力は基板上の同方向の応力の１
／１０以下程度となる。その結果、半導体ピエゾ抵抗セ
ンサでは、幅方向の応力が殆ど生じず、実質的に長さ方
向の応力のみが発生するようになる。従って、本発明で
は、１枚の半導体ピエゾ抵抗センサのみで単軸方向（長
さ方向）の応力を検出できるようになる。
の半導体ピエゾ抵抗センサは、基板上に略直方体状に形
成される半導体ピエゾ抵抗センサにおいて、上記半導体
ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法を幅寸法で除したアスペク
ト比を１以上としたものであるが、このように半導体ピ
エゾ抵抗センサの厚さ寸法を小さくするとともに、厚さ
寸法に比べて幅寸法を一層小さくした場合、基板で半導
体ピエゾ抵抗センサの幅方向に発生する応力が半導体ピ
エゾ抵抗センサには伝達されにくくなり、半導体ピエゾ
抵抗センサの幅方向の応力は基板上の同方向の応力の１
／１０以下程度となる。その結果、半導体ピエゾ抵抗セ
ンサでは、幅方向の応力が殆ど生じず、実質的に長さ方
向の応力のみが発生するようになる。従って、本発明で
は、１枚の半導体ピエゾ抵抗センサのみで単軸方向（長
さ方向）の応力を検出できるようになる。
【００２８】請求項２の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗センサの
厚さ寸法を０．３μｍ以下としたので、半導体ピエゾ抵
抗センサを超小型に形成することが可能となる。また、
断面寸法を一層小さくすることにより、半導体ピエゾ抵
抗センサの検出感度を更に向上させることができる。
求項１の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗センサの
厚さ寸法を０．３μｍ以下としたので、半導体ピエゾ抵
抗センサを超小型に形成することが可能となる。また、
断面寸法を一層小さくすることにより、半導体ピエゾ抵
抗センサの検出感度を更に向上させることができる。
【００２９】請求項３の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１又は２の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗セ
ンサの長さ寸法を厚さ寸法の１０倍以上として、半導体
ピエゾ抵抗センサを厚さ寸法及び幅寸法に比べて十分に
長くしたので、長さ方向の感度を十分に良好なものとす
ることができる。
求項１又は２の構成において、上記半導体ピエゾ抵抗セ
ンサの長さ寸法を厚さ寸法の１０倍以上として、半導体
ピエゾ抵抗センサを厚さ寸法及び幅寸法に比べて十分に
長くしたので、長さ方向の感度を十分に良好なものとす
ることができる。
【００３０】請求項４の半導体ピエゾ抵抗センサは、請
求項１乃至３のいずれかの構成において、上記半導体ピ
エゾ抵抗素子を基板上に互いに平行に複数個形成すると
ともに、各半導体ピエゾ抵抗素子の対応する端部同士を
互いに接続したものであるから、平行に接続する半導体
ピエゾ抵抗センサの個数を調整することにより、半導体
ピエゾ抵抗センサの電気抵抗値を適当な値（例えば、数
ｋΩ程度）まで低減させることができる。
求項１乃至３のいずれかの構成において、上記半導体ピ
エゾ抵抗素子を基板上に互いに平行に複数個形成すると
ともに、各半導体ピエゾ抵抗素子の対応する端部同士を
互いに接続したものであるから、平行に接続する半導体
ピエゾ抵抗センサの個数を調整することにより、半導体
ピエゾ抵抗センサの電気抵抗値を適当な値（例えば、数
ｋΩ程度）まで低減させることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体ピエゾ抵抗セ
ンサを示す概略斜視図。
ンサを示す概略斜視図。
【図２】上記半導体ピエゾ抵抗センサの製造手順を示す
断面説明図。
断面説明図。
【図３】上記半導体ピエゾ抵抗センサの要部を示す拡大
斜視図。
斜視図。
【図４】上記半導体ピエゾ抵抗センサの断面積とピエゾ
抵抗係数との関係を示すグラフ。
抵抗係数との関係を示すグラフ。
【図５】上記半導体ピエゾ抵抗センサのアスペクト比と
基板から半導体ピエゾ抵抗センサへ伝達される応力の平
均値との関係を有限要素法により求めた結果を示すグラ
フ。
基板から半導体ピエゾ抵抗センサへ伝達される応力の平
均値との関係を有限要素法により求めた結果を示すグラ
フ。
【図６】本発明の変形例における半導体ピエゾ抵抗セン
サの要部を示す拡大斜視図。
サの要部を示す拡大斜視図。
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 半導体ピエゾ抵抗センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M112 BA01 CA49 DA03 DA06 DA15 EA04 EA06
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に略直方体状に形成される半導体
ピエゾ抵抗センサにおいて、 上記半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法を幅寸法で除し
たアスペクト比を１以上としたことを特徴とする半導体
ピエゾ抵抗センサ。 - 【請求項２】 上記半導体ピエゾ抵抗センサの厚さ寸法
を０．３μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載
の半導体ピエゾ抵抗センサ。 - 【請求項３】 上記半導体ピエゾ抵抗センサの長さ寸法
を厚さ寸法の１０倍以上としたことを特徴とする請求項
１又は２記載の半導体ピエゾ抵抗センサ。 - 【請求項４】 上記半導体ピエゾ抵抗センサを基板上に
互いに平行に複数個形成するとともに、各半導体ピエゾ
抵抗センサの対応する端部同士を互いに接続したことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の半導体ピエ
ゾ抵抗センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284978A JP2002090231A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 半導体ピエゾ抵抗センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284978A JP2002090231A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 半導体ピエゾ抵抗センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090231A true JP2002090231A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18769118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000284978A Pending JP2002090231A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 半導体ピエゾ抵抗センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011122997A (ja) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
| CN106935526A (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-07 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 用于硅通孔互连的多晶硅应力传感器结构及其制备方法 |
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- 2000-09-20 JP JP2000284978A patent/JP2002090231A/ja active Pending
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