JP2002257645A - High sensitive force detecting sensor - Google Patents

High sensitive force detecting sensor

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Publication number
JP2002257645A
JP2002257645A JP2001056350A JP2001056350A JP2002257645A JP 2002257645 A JP2002257645 A JP 2002257645A JP 2001056350 A JP2001056350 A JP 2001056350A JP 2001056350 A JP2001056350 A JP 2001056350A JP 2002257645 A JP2002257645 A JP 2002257645A
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JP
Japan
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mesa step
mesa
force
electrode
doped layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001056350A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kentarou Mizuno
健太朗 水野
Atsushi Tsukada
厚志 塚田
Tokuo Fujitsuka
徳夫 藤塚
Yoshiteru Omura
義輝 大村
Hiroshi Tadano
博 只野
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the sensitivity of a force detecting sensor in which an element such as diode, transistor, etc., is formed in a mesa step formed on the surface of a semiconductor block. SOLUTION: A current path 38 having a piezo resistance is provided on the side of the mesa steps 30, 34, and thereby the coefficient of piezo resistance π11, the value of which is great, can be utilized. In addition, a plane of pn junction is formed, and a diode or a transistor is formed. A force transmitting block with a large area 22 and the mesa step with a small cross-sectional area 30, 32, 34, 36 are utilized, and thereby the force is amplified, and in addition, a sensitively changing phenomenon of the piezo resistance and the semiconductor property act synergistically with each other, and the sensitivity can be improved furthermore.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、力(圧力であるこ
ともある)が作用したときに、その作用した力の大きさ
に応じた電気信号を出力する力検知センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force detection sensor that outputs an electric signal according to the magnitude of a force (which may be a pressure) when the force is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】本出願人は、作用した力の大きさを感度
よく検知できる力検知センサを開発した。この力検知セ
ンサが特開平8―271363号公報に記載されてい
る。この力検知センサの基本構造を図1を参照して説明
する。この力検知センサは半導体ブロック(具体的には
シリコン単結晶)10と、力伝達ブロック(具体的には
結晶化ガラスブロック)20を利用する。図示の明瞭化
のために、力伝達ブロック20は一点鎖線で示す。半導
体ブロック10の表面をメサエッチングして半導体ブロ
ック10の表面にメサ段差11〜14を形成する。図示
の便宜のために、メサ段差12については破断断面を示
しているが、実際には連続しており、メサ段差11〜1
4は正方形の4辺をなす。予め、n型の半導体ブロック
10の表面に薄いpドープ層19を形成しておき、その
pドープ層19の深さを超えてメサエッチングするため
に、正方形の4辺をなすメサ段差11〜14の表面近傍
にpドープ層19が残り、これが電流経路となる。正方
形の頂点位置に電極15〜18を設けておくことによっ
て、正方形の4辺をなす電流経路(メサ段差11〜14
の表面近傍のpドープ層19)によってホイートストン
ブリッジが構成される。力伝達ブロック20は正方形の
4辺をなす高さ一定のメサ段差11〜14の頂部に固定
されている。
2. Description of the Related Art The present applicant has developed a force detection sensor capable of detecting the magnitude of an applied force with high sensitivity. This force detection sensor is described in JP-A-8-271363. The basic structure of this force detection sensor will be described with reference to FIG. This force detection sensor uses a semiconductor block (specifically, a silicon single crystal) 10 and a force transmission block (specifically, a crystallized glass block) 20. For clarity of illustration, the force transmission block 20 is shown by a dashed line. The surface of the semiconductor block 10 is mesa-etched to form mesa steps 11 to 14 on the surface of the semiconductor block 10. For convenience of illustration, the mesa step 12 is shown in a broken cross section, but is actually continuous and has a mesa step 11 to 1.
4 forms four sides of a square. In advance, a thin p-doped layer 19 is formed on the surface of the n-type semiconductor block 10, and mesa steps 11 to 14 forming four sides of a square are performed in order to perform mesa etching beyond the depth of the p-doped layer 19. The p-doped layer 19 remains in the vicinity of the surface, and this becomes a current path. By providing the electrodes 15 to 18 at the apexes of the square, current paths (mesa steps 11 to 14) forming four sides of the square are formed.
A Wheatstone bridge is formed by the p-doped layer 19) in the vicinity of the surface. The force transmission block 20 is fixed to the tops of mesa steps 11 to 14 having a constant height and forming four sides of a square.

【0003】対角をなす電極15、17間に一定電流を
流すか、又は、一定電圧を印可すると、もう一組の対角
をなす電極16、18間に電圧が発生する。正方形の4
辺をなす電流経路19にピエゾ抵抗効果が現れ、電流経
路19の抵抗値が電極16、18間の電圧に影響するた
めに、電極16、18間に生じる電圧の大きさは、力伝
達ブロック20に作用する荷重Wの大きさに対応したも
のとなる。荷重Wの大きさが電極16、18間の電圧の
大きさに変換されるために、電極15,17間に一定電
流を流した時、又は、一定電圧を印可した時に生じる電
極16、18間の電圧の大きさから荷重Wの大きさが検
知される。
When a constant current is applied between the diagonal electrodes 15 and 17 or a constant voltage is applied, a voltage is generated between another pair of diagonal electrodes 16 and 18. Square 4
A piezoresistance effect appears in the current path 19 forming a side, and the resistance value of the current path 19 affects the voltage between the electrodes 16, 18. In accordance with the magnitude of the load W acting on the Since the magnitude of the load W is converted into the magnitude of the voltage between the electrodes 16 and 18, when a constant current is applied between the electrodes 15 and 17 or when a constant voltage is applied, the gap between the electrodes 16 and 18 is generated. The magnitude of the load W is detected from the magnitude of the voltage.

【0004】この力検知センサは圧力を検知する場合に
特に有効であり、力伝達ブロック20の表面に作用する
圧力が、メサ段差11〜14に集中するために、感度よ
く検知することができる。即ち、面積の大きな力伝達ブ
ロック20と、断面積(半導体ブロック10の表面に平
行な面での断面積)の小さなメサ段差11〜14を利用
することで、力の増幅現象を得ることができ、これによ
って検知感度を上げることができる。
This force detection sensor is particularly effective when detecting pressure, and the pressure acting on the surface of the force transmission block 20 is concentrated on the mesa steps 11 to 14, so that it can be detected with high sensitivity. That is, by using the force transmitting block 20 having a large area and the mesa steps 11 to 14 having a small cross-sectional area (cross-sectional area in a plane parallel to the surface of the semiconductor block 10), a force amplification phenomenon can be obtained. Thus, the detection sensitivity can be increased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、さらに検知
感度を上げることを目的とする。従来の力検知センサで
は、半導体ブロック10の表面にシリコン単結晶の(1
10)面が表れるようにし、<110>方向のメサ段差
11、13と<100>方向のメサ段差12、14を形
成することよって、最大のピエゾ抵抗係数が利用できる
ようにしている。結晶面と電流経路の方向のとり方とし
ては最大感度が得られるとり方を採用している。しかし
ながら、その最大感度は、電流経路19が力の作用方向
に直交する面内で伸びているという制約の中での最大感
度であり、この限定を外すことができればさらに感度を
上げることが可能である。また、従来の力検知センサ
は、電流経路に生じるピエゾ抵抗効果を利用している。
しかしながら、作用する応力によって電気特性が変化す
る現象はピエゾ抵抗効果に限られない。例えば、ダイオ
ードのpn接合面に応力がかかると、順方向電圧と順方
向電流の間に成立する関係が変化することが知られてい
る。あるいは、逆方向電圧と逆方向電流の間に成立する
関係も変化することが知られている。あるいは、バイポ
ーラトランジスタのベース・エミッタ間に応力がかかる
と、ベース電流が一定であってもコレクタ電流が変化す
ることが知られている。あるいは、電界効果型トランジ
スタのゲートに応力がかかると、ゲート電圧が一定であ
ってもドレイン電流が変化することが知られている。面
積の大きな力伝達ブロックと断面積の小さなメサ段差を
利用することで力の増幅現象を得る形式の力検知センサ
に、上記の半導体特性を利用することができれば、さら
に感度を上げることが可能である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to further increase the detection sensitivity. In a conventional force detection sensor, a silicon single crystal (1
10) By making the surface appear, and forming the mesa steps 11 and 13 in the <110> direction and the mesa steps 12 and 14 in the <100> direction, the maximum piezoresistance coefficient can be used. As the direction of the crystal plane and the direction of the current path, a method of obtaining the maximum sensitivity is adopted. However, the maximum sensitivity is the maximum sensitivity under the constraint that the current path 19 extends in a plane perpendicular to the direction of force application, and if this limitation can be removed, the sensitivity can be further increased. is there. Further, a conventional force detection sensor utilizes a piezoresistance effect generated in a current path.
However, the phenomenon that the electrical characteristics change due to the acting stress is not limited to the piezoresistance effect. For example, it is known that when a stress is applied to a pn junction surface of a diode, a relationship established between a forward voltage and a forward current changes. Alternatively, it is known that the relationship established between the reverse voltage and the reverse current also changes. Alternatively, it is known that when a stress is applied between the base and the emitter of the bipolar transistor, the collector current changes even if the base current is constant. Alternatively, it is known that when stress is applied to the gate of a field effect transistor, the drain current changes even when the gate voltage is constant. If the above semiconductor characteristics can be used for a force detection sensor that obtains a force amplification phenomenon by using a large-area force transmission block and a small-mesa step with a small cross-sectional area, it is possible to further increase the sensitivity. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明の一
つの高感度力検知センサは、表面にメサ段差が形成され
た半導体ブロックと、そのメサ段差の頂部に固定された
力伝達ブロックを持っている。ここで特徴的なことは、
そのメサ段差の側面に半導体ブロックの導電型と反対導
電型のイオンがドープされたドープ層が形成されてお
り、しかも、そのメサ段差の側面がピエゾ抵抗係数をも
つ結晶方向に選択されていることである。
One high-sensitivity force detection sensor according to the present invention comprises a semiconductor block having a mesa step formed on its surface and a force transmission block fixed to the top of the mesa step. have. What is unique here is that
A doped layer doped with ions of the conductivity type opposite to that of the semiconductor block is formed on the side surface of the mesa step, and the side surface of the mesa step is selected in a crystal direction having a piezoresistance coefficient. It is.

【0007】この力検知センサによると、力の作用方向
と電流経路を平行に配置することができる。このため
に、ピエゾ抵抗効果が顕著に現れ、電流経路に沿って計
った抵抗値が大きく変化する。電流経路が力の作用方向
に直交する面内で伸びているという従来の検知センサの
限定を外すことによって、従来では得られなかった高感
度を得ることができる。
According to this force detection sensor, the direction in which the force acts and the current path can be arranged in parallel. For this reason, the piezoresistance effect appears remarkably, and the resistance value measured along the current path changes greatly. By excluding the limitation of the conventional detection sensor that the current path extends in a plane perpendicular to the direction of force application, it is possible to obtain high sensitivity that has not been obtained conventionally.

【0008】本発明の他の一つの高感度力検知センサ
は、表面にメサ段差が形成された半導体ブロックと、そ
のメサ段差の頂部に固定された力伝達ブロックを持って
いる。ここで特徴的なことは、そのメサ段差内に少なく
とも1つのpn接合面が形成されていることである。
Another high-sensitivity force detection sensor according to the present invention includes a semiconductor block having a mesa step formed on a surface thereof, and a force transmission block fixed to the top of the mesa step. What is characteristic here is that at least one pn junction surface is formed in the mesa step.

【0009】少なくとも一つのpn接合面が形成されて
いると、メサ段差内に、ダイオード、バイポーラトラン
ジスタ、あるいは、電界効果型トランジスタ等の半導体
装置が形成されることになる。これらの半導体装置の電
気特性は、作用する応力によって、ピエゾ抵抗効果以上
に顕著に変化する。このために、面積の大きな力伝達ブ
ロックと断面積の小さなメサ段差を利用することで力の
増幅現象を得る形式の力検知センサに、上記半導体装置
の敏感性が加わって、非常に高感度な検知センサが実現
される。
When at least one pn junction surface is formed, a semiconductor device such as a diode, a bipolar transistor, or a field effect transistor is formed in the mesa step. The electrical characteristics of these semiconductor devices change significantly more than the piezoresistive effect due to the applied stress. For this reason, the sensitivity of the semiconductor device is added to a force detection sensor of a type that obtains a force amplification phenomenon by using a force transmission block having a large area and a mesa step having a small cross-sectional area. A detection sensor is realized.

【0010】[0010]

【実施の形態】下記に説明する実施例の主要な特徴を最
初に整理する。 (形態1)表面に閉空間を囲繞するメサ段差が形成され
た半導体ブロックと、そのメサ段差頂部に固定された力
伝達ブロックを持ち、半導体ブロックの導電型と反対導
電型のイオンがドープされたドープ層が、閉空間を横断
して伸びている。 (形態2)表面に閉空間を囲繞するメサ段差が形成され
た半導体ブロックと、そのメサ段差頂部に固定された力
伝達ブロックを持ち、半導体ブロックとメサ段差と力伝
達ブロックで画定される密封空間圧縮性の気体が封入さ
れている。 (形態3)前記形態において、閉空間を囲繞するメサ段
差の高さが均一である。 (形態4)前記形態において、閉空間の外部に一対の電
極が形成されている。 (形態5)前記形態において、半導体ブロックの表面に
沿って伸びる電流経路が金属配線で形成されている。 (形態6)前記形態において、閉空間内にメサ段差が形
成されており、ドープ層がそのメサ段差をも横断してい
る。 (形態7)前記形態において、閉空間を囲繞するメサ段
差が円形である。 (形態8)前記形態において、閉空間を囲繞するメサ段
差が矩形である。 (形態9)半導体ブロックの導電型と反対導電型のイオ
ンがドープされた層が、複数のメサ段差を横断して伸び
ている。 (形態10)半導体ブロックの表面から直立するメサ段
差側面を、半導体ブロックの導電型と反対導電型のイオ
ンがドープされたドープ層が斜行している。 (形態11)半導体ブロックの表面から斜めに伸びるメ
サ段差側面に、半導体ブロックの導電型と反対導電型の
イオンがドープされたドープ層が伸びている。 (形態12)表面にメサ段差が形成された半導体ブロッ
クと、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブロックを
持ち、そのメサ段差内にダイオードが形成された高感度
力検知センサにおいて、pn接合面がメサ段差の頂面に
平行である。 (形態13)表面にメサ段差が形成された半導体ブロッ
クと、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブロックを
持ち、そのメサ段差内にダイオードが形成された高感度
力検知センサにおいて、pn接合面がメサ段差の側面に
平行である。 (形態14)表面にメサ段差が形成された半導体ブロッ
クと、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブロックを
持ち、そのメサ段差内にトランジスタが形成された高感
度力検知センサにおいて、pnpまたはnpn構造がメ
サ段差の頂面に平行に伸びている。 (形態15)表面にメサ段差が形成された半導体ブロッ
クと、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブロックを
持ち、そのメサ段差内にトランジスタが形成された高感
度力検知センサにおいて、pnpまたはnpn構造がメ
サ段差の側面に平行に伸びている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the main features of the embodiment described below will be summarized. (Mode 1) A semiconductor block having a mesa step surrounding a closed space formed on the surface thereof, and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, wherein ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block are doped. A doped layer extends across the closed space. (Embodiment 2) A sealed space having a semiconductor block having a mesa step surrounding the closed space formed on the surface thereof, and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, and defined by the semiconductor block, the mesa step, and the force transmission block. Compressible gas is enclosed. (Embodiment 3) In the above embodiment, the height of the mesa steps surrounding the closed space is uniform. (Embodiment 4) In the above embodiment, a pair of electrodes is formed outside the closed space. (Embodiment 5) In the above embodiment, the current path extending along the surface of the semiconductor block is formed by metal wiring. (Aspect 6) In the above aspect, a mesa step is formed in the closed space, and the doped layer also crosses the mesa step. (Aspect 7) In the above aspect, the mesa step surrounding the closed space is circular. (Embodiment 8) In the above embodiment, the mesa step surrounding the closed space is rectangular. (Mode 9) A layer doped with ions of the conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block extends across the plurality of mesa steps. (Mode 10) A doped layer doped with ions of a conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block is obliquely oblique to the side surface of the mesa step erecting from the surface of the semiconductor block. (Mode 11) A doped layer doped with ions of a conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block extends on a mesa step side surface extending obliquely from the surface of the semiconductor block. (Mode 12) In a high-sensitivity force detection sensor having a semiconductor block having a mesa step formed on the surface and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, and having a diode formed in the mesa step, a pn junction surface Are parallel to the top surface of the mesa step. (Mode 13) In a high-sensitivity force detection sensor having a semiconductor block having a mesa step formed on the surface and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, and having a diode formed in the mesa step, a pn junction surface Is parallel to the side surface of the mesa step. (Feature 14) In a high-sensitivity force detection sensor having a semiconductor block having a mesa step formed on the surface and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, and having a transistor formed in the mesa step, pnp or npn The structure extends parallel to the top surface of the mesa step. (Feature 15) In a high-sensitivity force detection sensor having a semiconductor block having a mesa step formed on the surface and a force transmission block fixed at the top of the mesa step, and having a transistor formed in the mesa step, pnp or npn The structure extends parallel to the side of the mesa step.

【0011】[0011]

【実施例】(第1実施例) 図2は第1実施例の高感度
力検知センサ21を模式的に示す。図示の明瞭化のため
に、力伝達ブロック22は一点鎖線で示す。図中の26
は支持台であり、幅が1.4mm、長さが2.0mm、高さが0.5m
mの直方体である。支持台26の上面に半導体ブロック
24が固定されている。この実施例では、p型のシリコ
ン単結晶ブロック(幅が1.4mm、長さが2.0mm、高さが0.
3mm)が半導体ブロック24として利用される。半導体
ブロック24の方向は、深さ方向が<100>方向にな
るように選択されている。これに代えて深さ方向に<1
00>と等価な方向を採用してもよく、等価方向には特
願2000−127830号の表2に示される11の方
向が存在する。半導体ブロック24として、ガリウム砒
素基板を用いることもできる。半導体ブロック24の表
面24aには、メサ段差30、32、34、36が形成
されている。メサ段差30、32、34、36は、正方
形の4辺をなす。各メサ段差は、高さが3μmで、幅が
10μmである。各メサ段差の側面は、半導体表面24
aに直立している。メサ段差の高さは、異方性エッチン
グやドライエッチング等を採用することで3μm以上に
することが可能であり、高さを大きくすることで検知感
度を上げることができる。力検知センサに必要とされる
感度に応じてメサ段差の高さが選択される。半導体ブロ
ック24の表面24aには、向かい合う一対のメサ段差
30、34をはさんで向かい合う位置に、一対の電極2
8、40が形成されている。そして電極28、40間
に、ドープ層38が伸びている。図3(A)に示すよう
に、半導体ブロック24の表面には絶縁層42が形成さ
れており、その直下にドープ層38が形成されている。
ドープ層38はn型であり、p型の半導体ブロック24
と反対導電型のイオンが注入された層であり、そのドー
プ層38が電極28、40間に亘って伸びている。図3
(B)は半導体ブロック24の表面を示し、力伝達ブロ
ックが除去された状態を示す。
Embodiment (First Embodiment) FIG. 2 schematically shows a high-sensitivity force detection sensor 21 according to a first embodiment. For clarity of illustration, the force transmission block 22 is shown by a dashed line. 26 in the figure
Is a support stand, width 1.4mm, length 2.0mm, height 0.5m
m is a rectangular parallelepiped. The semiconductor block 24 is fixed on the upper surface of the support 26. In this example, a p-type silicon single crystal block (width 1.4 mm, length 2.0 mm, height 0.
3 mm) is used as the semiconductor block 24. The direction of the semiconductor block 24 is selected such that the depth direction is the <100> direction. Alternatively, <1 in the depth direction
00> may be adopted, and there are 11 equivalent directions shown in Table 2 of Japanese Patent Application No. 2000-127830. A gallium arsenide substrate may be used as the semiconductor block 24. On the surface 24a of the semiconductor block 24, mesa steps 30, 32, 34, 36 are formed. The mesa steps 30, 32, 34, 36 form four sides of a square. Each mesa step has a height of 3 μm and a width of 10 μm. The side of each mesa step is the semiconductor surface 24
It is upright on a. The height of the mesa step can be made 3 μm or more by adopting anisotropic etching or dry etching, and the detection sensitivity can be increased by increasing the height. The height of the mesa step is selected according to the sensitivity required for the force detection sensor. On the surface 24a of the semiconductor block 24, a pair of electrodes 2 is placed at positions facing each other with a pair of facing mesa steps 30, 34 facing each other.
8, 40 are formed. Then, a doped layer 38 extends between the electrodes 28 and 40. As shown in FIG. 3A, an insulating layer 42 is formed on the surface of the semiconductor block 24, and a doped layer 38 is formed immediately below the insulating layer 42.
The doped layer 38 is n-type, and the p-type semiconductor block 24
The doped layer 38 extends between the electrodes 28 and 40. FIG.
(B) shows the surface of the semiconductor block 24 and shows a state where the force transmission block has been removed.

【0012】ドープ層38は2本のメサ段差30、34
を横断して伸びており、メサ段差内では、メサ段差側面
に平行に伸びる部分Aと、メサ段差頂面に平行に伸びる
部分Bを持つ。メサ段差側面に平行に伸びる部分Aは、
半導体ブロック24の<100>方向に伸びている。電
極28、40の直下位置には、絶縁層42にコンタクト
ホールが形成され、電極28、40はコンタクトホール
によって、ドープ層38に直接接触している。
The doped layer 38 has two mesa steps 30, 34.
In the mesa step, there is a portion A extending parallel to the side surface of the mesa step and a portion B extending parallel to the top surface of the mesa step. The part A extending parallel to the mesa step surface is
The semiconductor block 24 extends in the <100> direction. Immediately below the electrodes 28 and 40, contact holes are formed in the insulating layer 42, and the electrodes 28 and 40 are in direct contact with the doped layer 38 by the contact holes.

【0013】ドープ層38は、不純物濃度が1×10
18atom/cmまたは1×1020atom/cmであり、幅
は10μmであり、極めて薄く、0.001Ωcmの抵抗を持
つ。不純物濃度が十分に高いために、特開平8−271
363号公報の段落0058〜0062に記載の温度補
償作用が得られ、電極28、40間の抵抗値は温度変化
に抗して一定に維持される。また、ドープ層38は高濃
度であるものの、細くて薄いために抵抗値が高く、抵抗
値変化が測定しやすい。
The doped layer 38 has an impurity concentration of 1 × 10
It is 18 atom / cm 3 or 1 × 10 20 atom / cm 3 , has a width of 10 μm, is extremely thin, and has a resistance of 0.001 Ωcm. Since the impurity concentration is high enough,
The temperature compensation described in paragraphs 0058 to 0062 of Japanese Patent Publication No. 363 is obtained, and the resistance value between the electrodes 28 and 40 is maintained constant against the temperature change. Although the doped layer 38 has a high concentration, it has a high resistance value because it is thin and thin, so that a change in the resistance value can be easily measured.

【0014】閉空間を囲繞するメサ段差30、32、3
4、36の頂面絶縁層42に対して力伝達ブロック22
は陽極接合されており、強固に固定されている。力伝達
ブロック22は、結晶化ガラスで形成され、幅が1.0m
m、長さが1.0mm、高さが0.5mmの直方体である。力伝達
ブロック22の固定方法は陽極接合に限られず、半田や
接着剤等で固定してもよい。閉空間を囲繞するメサ段差
30、32、34、36と、半導体ブロック24と、力
伝達ブロック22で囲繞される密閉空間には圧縮性の気
体が封じられている。圧縮性であるために、力伝達ブロ
ック22の表面に作用する荷重(圧力であることもあ
る)は、メサ段差30、32、34、36で受け止めら
れ、メサ段差30、32、34、36には荷重が増幅さ
れて伝達される。
Mesa steps 30, 32, 3 surrounding a closed space
The force transmission block 22 against the top insulating layer 42
Are anodic bonded and firmly fixed. The force transmission block 22 is formed of crystallized glass and has a width of 1.0 m.
It is a rectangular parallelepiped with a length of 1.0 mm and a height of 0.5 mm. The method of fixing the force transmission block 22 is not limited to anodic bonding, and may be fixed with solder, an adhesive, or the like. Compressible gas is sealed in a closed space surrounded by the mesa steps 30, 32, 34, 36 surrounding the closed space, the semiconductor block 24, and the force transmission block 22. Due to the compressibility, the load (which may be pressure) acting on the surface of the force transmission block 22 is received by the mesa steps 30, 32, 34, and 36, and is applied to the mesa steps 30, 32, 34, and 36. The load is amplified and transmitted.

【0015】メサ段差30、34に荷重が作用する場
合、メサ段差側面に平行に伸びるドープ層Aには、ドー
プ層Aが伸びるのと平行な荷重な作用する。また、ドー
プ層Aは(100)の結晶面(又はそれに等価な面)に
形成されて<100>方向(又はそれに等価な方向)に
伸びている。このために、ドープ層Aの長手方向の抵抗
は、ピエゾ抵抗係数π11に従って変化する。これに対し
て、メサ段差頂面に平行に伸びるドープ層Bの長手方向
の抵抗は、ピエゾ抵抗係数π13に従って変化する。ピエ
ゾ抵抗係数π11はπ13よりも大きい。
When a load acts on the mesa steps 30, 34, the dope layer A extending parallel to the side surfaces of the mesa steps acts as a load parallel to the extension of the dope layer A. The doped layer A is formed on the (100) crystal plane (or its equivalent plane) and extends in the <100> direction (or its equivalent direction). For this reason, the resistance in the longitudinal direction of the doped layer A changes according to the piezoresistance coefficient π11. On the other hand, the resistance in the longitudinal direction of the doped layer B extending in parallel to the top surface of the mesa step changes according to the piezoresistance coefficient π13. The piezoresistance coefficient π11 is larger than π13.

【0016】特開平8−271363号公報等に示され
る従来の検知センサでは、値の小さなピエゾ抵抗係数π
13しか利用できなかったので、高感度化が制約されてい
た。この実施例の検知センサでは、値の大きなピエゾ抵
抗係数π11が利用できるので、従来では得られなかった
高感度を得ることができる。.また、メサ段差の高さを
高くすることでドープ層Aの長さを増大させることがで
き、しかも、異方性エッチングやドライエッチング技術
等によって高いメサ段差を形成することができる。この
ために、感度を自在に設定することができる。なお、感
度の低下が許される場合には、ドープ層Aを(100)
又はそれに等価な結晶面以外の結晶面に形成することが
できる。また、<100>方向又はそれに等価な方向以
外の方向に伸ばしてもよい。例えば、(110)面に、
<1110>方向に伸ばしてもよい。この実施例では、
p型の半導体ブロック24にn型イオンを注入している
が、n型の半導体ブロック24にp型イオンを注入して
もよい。
In a conventional detection sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271363, a piezoresistive coefficient π having a small value is used.
Since only 13 were available, high sensitivity was restricted. In the detection sensor of this embodiment, the piezoresistive coefficient π11 having a large value can be used, so that a high sensitivity which cannot be obtained conventionally can be obtained. Also, by increasing the height of the mesa step, the length of the doped layer A can be increased, and a high mesa step can be formed by anisotropic etching or dry etching technology. For this reason, the sensitivity can be set freely. If the sensitivity is allowed to decrease, the doped layer A is set to (100)
Alternatively, it can be formed on a crystal plane other than the crystal plane equivalent thereto. Further, it may be extended in a direction other than the <100> direction or a direction equivalent thereto. For example, on the (110) plane,
It may be extended in the <1110> direction. In this example,
Although n-type ions are implanted into the p-type semiconductor block 24, p-type ions may be implanted into the n-type semiconductor block 24.

【0017】(改良例1)図4の(A)と(B)に示す
ように、半導体ブロック24の表面24aに平行に伸び
る電流経路、即ち、ピエゾ抵抗係数がπ11でなくπ13と
なる電流経路については、金属配線44を利用すること
によって、寄生抵抗成分を低減することが好ましい。こ
の場合、感度の更なる向上が得られる。力が作用しても
応力が変化しない部分でも、金属配線を用いることが好
ましい。
(Improvement Example 1) As shown in FIGS. 4A and 4B, a current path extending parallel to the surface 24a of the semiconductor block 24, that is, a current path having a piezoresistance coefficient of π13 instead of π11. It is preferable to reduce the parasitic resistance component by using the metal wiring 44. In this case, the sensitivity can be further improved. It is preferable to use metal wiring even in a portion where the stress does not change even when a force acts.

【0018】(改良例2)図5の(A)と(B)に示す
ように、ドープ層38が横断するメサ段差の数を増やす
ことが好ましい。図5の場合、メサ段差30、32、3
4、36で囲繞された閉空間内に、2本のメサ段差4
6、48が追加されており、図2の場合の感度よりも2
倍の感度が得られる。
(Improved Example 2) As shown in FIGS. 5A and 5B, it is preferable to increase the number of mesa steps traversed by the doped layer 38. In the case of FIG. 5, the mesa steps 30, 32, 3
In the closed space surrounded by 4 and 36, two mesa steps 4
6 and 48 are added, which is 2 times higher than the sensitivity in the case of FIG.
Double sensitivity is obtained.

【0019】メサ段差30、32、34、36で囲繞さ
れた閉空間内に追加のメサ段差が設けられており、その
追加メサ段差の頂面が力伝達ブロックの位置決めに寄与
していると、詳しくは特開平8−271363号公報の
段落0068〜0074に記載の現象が得られ、力伝達
ブロックに水平方向の荷重がかかることで電気信号がず
れる程度を抑制することができる。また力伝達ブロック
の変形を抑制することができる。結局検知精度を高く保
つことができる。
If an additional mesa step is provided in a closed space surrounded by the mesa steps 30, 32, 34, and 36, and the top surface of the additional mesa step contributes to positioning of the force transmission block, Specifically, the phenomena described in paragraphs [0068] to [0074] of JP-A-8-271363 are obtained, and it is possible to suppress the degree to which the electric signal shifts due to a horizontal load applied to the force transmission block. In addition, deformation of the force transmission block can be suppressed. Eventually, the detection accuracy can be kept high.

【0020】(改良例3)図6は、メサ段差52を円管
状として応力集中を避けることによってメサ段差の破壊
強度を向上させた改良例を示す。メサ段差52が円管状
であると応力集中部をなくすることができる。また、メ
サ段差52の内側側面にそって電流が流れ、外側側面に
電流が流れないようにしている。このために、電極40
をメサ段差56の頂面に形成し、メサ段差52と56を
結ぶメサ段差54の頂面にドープ層を形成している。ド
ープ層に代えて金属配線によって、メサ段差52の頂面
と電極40を接続する電流経路を設けてもよい。メサ段
差52の外側側面にはドープ層が形成されていない。内
側側面についてのみ、側面に沿って伸びるドープ層Aが
形成されている。反対の電極28は、メサ段差の底面に
設けられており、ドープ層50が、電極28とメサ段差
52の内側側面に沿って伸びるドープ層Aを接続してい
る。実質上、メサ段差52の内側側面に沿って伸びるド
ープ層Aは、円管状のメサ段差52の頂面と底面間の電
流通路となっている。
(Improvement 3) FIG. 6 shows an improvement in which the mesa step 52 is formed in a tubular shape to avoid stress concentration to improve the breaking strength of the mesa step. When the mesa step 52 is a tubular shape, the stress concentration portion can be eliminated. Further, current flows along the inner side surface of the mesa step 52, and current does not flow on the outer side surface. For this purpose, the electrode 40
Is formed on the top surface of the mesa step 56, and a doped layer is formed on the top surface of the mesa step 54 connecting the mesa steps 52 and 56. A current path connecting the top surface of the mesa step 52 and the electrode 40 may be provided by metal wiring instead of the doped layer. No doped layer is formed on the outer side surface of the mesa step 52. A doped layer A extending along the side surface is formed only on the inner side surface. The opposite electrode 28 is provided on the bottom surface of the mesa step, and the doped layer 50 connects the electrode 28 and the doped layer A extending along the inner side surface of the mesa step 52. Substantially, the doped layer A extending along the inner side surface of the mesa step 52 serves as a current path between the top surface and the bottom surface of the tubular mesa step 52.

【0021】この場合、力検知に寄与するピエゾ抵抗係
数π11が生じる電流経路Aは、円管状のメサ段差52と
半導体ブロック24と力伝達ブロック22に囲繞された
密封空間内に収容されて外界から保護されている。この
ために、例えば腐食性の気体や液体の圧力を検知する場
合に適している。力検知に寄与するピエゾ抵抗係数π11
が生じる電流経路Aを密封空間内に収容して外界から保
護する場合、メサ段差52は円管状でなく、多角形であ
ってもよい。メサ段差52を矩形とした場合、電流経路
が形成される4つの内側側面を等価な結晶面とすること
ができ、安定したゲージを実現できる。
In this case, the current path A in which the piezoresistance coefficient π11 contributing to force detection is generated is accommodated in a sealed space surrounded by the cylindrical mesa step 52, the semiconductor block 24 and the force transmission block 22, and Is protected. For this reason, it is suitable for detecting the pressure of corrosive gas or liquid, for example. Piezoresistance coefficient π11 contributing to force detection
In the case where the current path A in which the electric current is generated is accommodated in a sealed space and protected from the outside, the mesa step 52 may be polygonal, not circular. When the mesa step 52 is rectangular, the four inner side surfaces on which the current paths are formed can be equivalent crystal planes, and a stable gauge can be realized.

【0022】(改良例4)力伝達ブロック22に作用す
る力が圧力でなく、接触荷重である場合には、メサ段差
で密封空間を作成する必要がない。図7のように、さら
に受圧面積を絞り込んで感度を上げることもできる。こ
の実施例では、4本の柱状のメサ段差58、60、6
2、64で力伝達ブロック22を支持し、電流経路38
が2本のメサ段差60、64を横断して伸びている。
(Improved Example 4) When the force acting on the force transmission block 22 is not pressure but a contact load, it is not necessary to create a sealed space with a mesa step. As shown in FIG. 7, the sensitivity can be increased by further narrowing the pressure receiving area. In this embodiment, four columnar mesa steps 58, 60, 6
2, 64 support the force transmission block 22 and
Extend across the two mesa steps 60, 64.

【0023】(改良例5)図9に示すホイートストンブ
リッジを、メサ段差の側面を利用して形成することがで
きる。図8(a)、(b)がその例を示し、n型のシリ
コン単結晶ウエハの(100)面に形成したメサ段差の
側面を利用して4つの抵抗R1、R2、R3、R4が形
成されている。各抵抗は2個のメサ段差を往復して伸び
ており、結局、メサ段差の側面に沿って伸びる8個の抵
抗を直列に接続したものとなっている。抵抗R1,R4
を作成する領域よりも大きめの領域、ここでは、メサ段
差とその周辺領域を所定深さまでp型領域(pwel
l)とし、このp型領域のなかにn型ドープ層を形成し
て、n型の抵抗R1,R4が作成されている。抵抗R
2,R3については、n型のシリコン単結晶ウエハの中
にp型ドープ層を形成して、p型の抵抗R2,R3が作
成されている。この結果、抵抗R1,R4は、(10
0)面を<100>方向に伸びるn型の抵抗(ゲージ)
となり、抵抗R2,R3は、(100)面を<100>
方向に伸びるp型の抵抗(ゲージ)となる。この場合、
ゲージR1、R4のピエゾ抵抗係数π11はゲージR2、
R3のピエゾ抵抗係数π11よりも大きい。この抵抗変化
を利用することによって、有意義なホイートストンブリ
ッジが構成される。図中a,b,c,dは金属配線であ
り、端子である。なお、ホイートストンブリッジを安定
動作させるためには、n型基板に最高電位を印可し、p
型領域(pwell)に最低電位を印加することが好ま
しい。このために、n型基板とp型領域(pwell)
のそれぞれに外部電圧に接続するためのコンタクトを設
けておくのが好ましい。また(100)面では、<10
0>方向と<110>方向が45度をなしている。この
ために、(110)面を<100>方向に伸びるn型の
抵抗(ゲージ)を抵抗R1,R4とし、(110)面を
<100>方向に伸びるp型の抵抗を抵抗R2,R3と
することができる。この場合も、ゲージR1、R4のピ
エゾ抵抗係数π11はゲージR2、R3のピエゾ抵抗係数
π11よりも大きい。図8(c)、(d)に示すように、
(110)面を利用してホイートストンブリッジを構成
することもできる。この場合、<100>方向と<11
0>方向は直交する。この場合、抵抗R1とR4は(1
00)面で<110>方向に伸びるn型となり、抵抗R
2とR3は(110)面で<110>方向に伸びるp型
となる。この場合、ゲージR1、R4のピエゾ抵抗係数
π11はゲージR2、R3のピエゾ抵抗係数π11よりも小
さくなる。上記において、nとpとを完全に反転させて
も、有意義なホイートストンブリッジが構成される。図
8(e)、(f)に示すように、力伝達ブロックが、抵
抗R1とR4には荷重を伝達し、抵抗R2、R3には荷
重を伝達しない構成とすることで、p型領域(pwel
l)を形成しないでブリッジを構成することができる。
また、図8(g)に示すように、メサ段差の横断形状を
変え、抵抗R1とR4の抵抗変化と、抵抗R2とR3の
抵抗変化を異ならせることによってブリッジを構成する
ことができる。この場合、抵抗R1とR4は横断面積の
大きなメサ段差に形成されているために、応力変化が小
さくて抵抗変化も小さい。抵抗R2とR3は横断面積の
小さなメサ段差に形成されているために、応力変化が大
きくて抵抗変化も大きい。このようにしても、有意義な
ホイートストンブリッジが構成される。
(Modification 5) The Wheatstone bridge shown in FIG. 9 can be formed by utilizing the side surface of the mesa step. FIGS. 8A and 8B show an example in which four resistors R1, R2, R3, and R4 are formed using side surfaces of a mesa step formed on the (100) plane of an n-type silicon single crystal wafer. Have been. Each resistor extends back and forth between two mesa steps, and, as a result, eight resistors extending along the side surface of the mesa step are connected in series. Resistance R1, R4
A region larger than the region in which is formed, here, the mesa step and its surrounding region are formed to a p-type region (pweld) to a predetermined depth.
1), an n-type doped layer is formed in the p-type region to form n-type resistors R1 and R4. Resistance R
As for R2 and R3, p-type doped layers are formed in an n-type silicon single crystal wafer to form p-type resistors R2 and R3. As a result, the resistors R1 and R4 become (10
0) n-type resistance (gauge) extending in the <100> direction on the surface
And the resistors R2 and R3 set the (100) plane to <100>.
It becomes a p-type resistance (gauge) extending in the direction. in this case,
The piezoresistance coefficient π11 of the gauges R1 and R4 is
It is larger than the piezoresistance coefficient π11 of R3. By utilizing this resistance change, a meaningful Wheatstone bridge is formed. In the figure, a, b, c, and d are metal wirings and terminals. In order to stably operate the Wheatstone bridge, the highest potential is applied to the n-type substrate, and
It is preferable to apply the lowest potential to the mold region (pwell). For this purpose, an n-type substrate and a p-type region (pwell)
Is preferably provided with a contact for connecting to an external voltage. In the (100) plane, <10
The <0> direction and the <110> direction form 45 degrees. For this purpose, n-type resistors (gauges) extending the (110) plane in the <100> direction are defined as resistors R1 and R4, and p-type resistors extending the (110) plane in the <100> direction are defined as resistors R2 and R3. can do. Also in this case, the piezoresistance coefficients π11 of the gauges R1 and R4 are larger than the piezoresistance coefficients π11 of the gauges R2 and R3. As shown in FIGS. 8C and 8D,
A (110) plane can be used to form a Wheatstone bridge. In this case, the <100> direction and the <11
The 0> directions are orthogonal. In this case, the resistors R1 and R4 are (1
00) plane is an n-type extending in the <110> direction, and the resistance R
2 and R3 are p-type extending in the <110> direction on the (110) plane. In this case, the piezoresistance coefficients π11 of the gauges R1 and R4 are smaller than the piezoresistance coefficients π11 of the gauges R2 and R3. In the above, a meaningful Wheatstone bridge is constructed even if n and p are completely inverted. As shown in FIGS. 8E and 8F, the force transmission block transmits the load to the resistances R1 and R4 and does not transmit the load to the resistances R2 and R3. pwel
A bridge can be formed without forming 1).
Further, as shown in FIG. 8 (g), a bridge can be formed by changing the cross-sectional shape of the mesa step and making the resistance changes of the resistors R1 and R4 and the resistance changes of the resistors R2 and R3 different. In this case, since the resistors R1 and R4 are formed at the mesa steps having a large cross-sectional area, the change in stress is small and the change in resistance is small. Since the resistances R2 and R3 are formed in a mesa step having a small cross-sectional area, the change in stress is large and the change in resistance is large. Even in this way, a meaningful Wheatstone bridge is formed.

【0024】(改良例6)図10に示すようにして、メ
サ段差の側面に沿って伸びる電流経路の長さを長くする
ことが可能であり、この場合、メサ段差30の高さ内に
7本分の直列抵抗が形成されている。感度は7倍とな
る。また、メサ段差の側面は、半導体ブロックの表面か
ら斜めに延びていてもよい。この場合には、機械的強度
を向上させることができる。
(Improved Example 6) As shown in FIG. 10, the length of the current path extending along the side surface of the mesa step can be increased. The main series resistance is formed. The sensitivity is increased 7 times. Further, the side surface of the mesa step may extend obliquely from the surface of the semiconductor block. In this case, the mechanical strength can be improved.

【0025】(第2実施例)第2実施例は、メサ段差内
にダイオードを形成し、ダイオードの電気特性が荷重に
よって変化する現象を利用して力を検知する例である。
図11に示すように、この力検知センサ121は、表面
に受圧用メサ段差132が形成された半導体ブロック
(具体的にはn型のシリコン単結晶)124と、そのメ
サ段差頂部に固定された力伝達ブロック122を持って
いる。受圧用メサ段差132は正方向の4辺をなし、こ
の受圧用メサ段差132の他に、電極128のためのメ
サ段差126と、受圧用メサ段差132と電極用メサ段
差126を接続する接続用メサ段差130が形成されて
いる。
(Second Embodiment) A second embodiment is an example in which a diode is formed in a mesa step, and a force is detected by using a phenomenon in which the electrical characteristics of the diode change with a load.
As shown in FIG. 11, the force detection sensor 121 is fixed to a semiconductor block (specifically, an n-type silicon single crystal) 124 having a pressure receiving mesa step 132 formed on the surface thereof, and fixed to the top of the mesa step. It has a force transmission block 122. The pressure receiving mesa step 132 has four sides in the positive direction. In addition to the pressure receiving mesa step 132, a mesa step 126 for the electrode 128 and a connection for connecting the pressure receiving mesa step 132 and the electrode mesa step 126. A mesa step 130 is formed.

【0026】半導体部ブロック124の表面と、メサ段
差126、130、132の上表面と側面は、絶縁層1
42に覆われている。メサ段差126、130、132
の上表面を覆う絶縁層142の直下には、半導体ブロッ
ク124の導電型とは反対の導電型、即ち、p型のイオ
ンが注入拡散されたpドープ層134(厚さは約1μ
m)が形成されている。実際には、表面にpドープ層1
34を形成したシリコン基板を異方性エッチングして、
表面にメサ段差126、130、132が形成された半
導体ブロック124が形成されている。受圧用メサ段差
132内に、pn接合面を持つダイオード133が形成
されている。
The surface of the semiconductor block 124 and the upper surfaces and side surfaces of the mesa steps 126, 130 and 132 are
42. Mesa steps 126, 130, 132
Immediately below the insulating layer 142 covering the upper surface, a p-doped layer 134 having a conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block 124, that is, p-type ions implanted and diffused (having a thickness of about 1 μm).
m) is formed. Actually, the p-doped layer 1
Anisotropically etching the silicon substrate on which 34 has been formed,
A semiconductor block 124 having mesa steps 126, 130, 132 formed on the surface is formed. A diode 133 having a pn junction surface is formed in the pressure receiving mesa step 132.

【0027】電極用メサ段差126の表面には、pドー
プ層134に接続するためのp電極128が形成されて
おり、p電極128とpドープ層134は絶縁層142
に形成されたコンタクトホールによって接続されてい
る。半導体部ブロック124の表面124aには、n電
極140が形成されており、n電極128とn型の半導
体ブロック124は絶縁層142に形成されたコンタク
トホールによって接続されている。以上によって、p電
極128とn電極140の間に、p層134とn層12
4からなるダイオード133が形成されている。
On the surface of the electrode mesa step 126, a p-electrode 128 for connecting to the p-doped layer 134 is formed, and the p-electrode 128 and the p-doped layer 134 are connected to the insulating layer 142.
Are connected by a contact hole formed in the contact hole. An n-electrode 140 is formed on the surface 124 a of the semiconductor block 124, and the n-electrode 128 and the n-type semiconductor block 124 are connected by a contact hole formed in the insulating layer 142. As described above, the p-layer 134 and the n-layer 12 are located between the p-electrode 128 and the n-electrode 140.
4 are formed.

【0028】ダイオードの場合、pn接合面に応力が作
用することで、電気特性が鋭敏に変化する特性を持ち、
p電極128とn電極140の間に一定の順方向電流を
流す場合、図12に示されるように、pn接合面に作用
する圧縮応力が大きくなるほど、p電極128とn電極
140の間の電圧が小さくなる。この特性を利用するこ
とで、pn接合面に作用する応力の大きさ、惹いては、
力伝達ブロック122に作用する力の大きさを検知する
ことができる。この力検知センサでは、p電極128と
n電極140の間に一定の逆電圧を印加しておき、その
ときに流れる逆方向電流を測定して力を検知する利用の
仕方もできる。この場合、圧縮応力が大きくなるほど、
大きな逆方向電流が流れる。
In the case of a diode, a stress is applied to the pn junction surface, so that the electrical characteristics change sharply.
When a constant forward current flows between the p-electrode 128 and the n-electrode 140, as shown in FIG. 12, as the compressive stress acting on the pn junction increases, the voltage between the p-electrode 128 and the n-electrode 140 increases. Becomes smaller. By utilizing this characteristic, the magnitude of the stress acting on the pn junction surface, and consequently,
The magnitude of the force acting on the force transmission block 122 can be detected. In this force detecting sensor, a method of applying a constant reverse voltage between the p-electrode 128 and the n-electrode 140 and measuring the reverse current flowing at that time to detect the force can also be used. In this case, as the compressive stress increases,
A large reverse current flows.

【0029】図11の例では、ダイオード133のpn
接合面が、受圧用メサ段差132の頂面に平行に伸びて
いる。これに代えて、ダイオードのpn接合面が、受圧
用メサ段差132の側面に平行に伸びる方向とすること
もできる。
In the example shown in FIG.
The joining surface extends parallel to the top surface of the pressure receiving mesa step 132. Alternatively, the direction in which the pn junction surface of the diode extends parallel to the side surface of the pressure receiving mesa step 132 may be adopted.

【0030】(改良例1)図13に示すように、受圧用
メサ段差132の一部にのみダイオードを形成してもよ
い。この場合、pドープ層154が、限定された範囲に
のみ形成されている。
(Improvement Example 1) As shown in FIG. 13, a diode may be formed only in a part of the pressure receiving mesa step 132. In this case, the p-doped layer 154 is formed only in a limited range.

【0031】(改良例2)図14に示すように、p電極
128を接続用メサ段差130に沿って受圧用メサ段差
132の上部にまで延長し、延長された電極128aと
pドープ層154を、絶縁層142に形成されたコンタ
クトホールで接続してもよい。この場合、メサ段差13
0、132の頂面で、力伝達ブロック122に接する面
の高さが不ぞろいとなるが、接続用メサ段差130の幅
を延長された電極128aの幅よりも広くしておくこと
で、力伝達ブロック122を半導体ブロック124に陽
極接合することができる。また、延長された電極128
aの厚みを十分に薄くすることもできる。さらには、接
続用メサ段差130の頂面で、延長された電極128a
が通過する部分を、電極128aの厚み分だけあらかじ
めエッチングしておくこともできる。
(Improved Example 2) As shown in FIG. 14, the p-electrode 128 is extended along the connection mesa step 130 to the upper part of the pressure receiving mesa step 132, and the extended electrode 128a and the p-doped layer 154 are connected. Alternatively, the connection may be made through a contact hole formed in the insulating layer 142. In this case, the mesa step 13
Although the heights of the top surfaces of the contact surfaces 0 and 132 in contact with the force transmission block 122 are not uniform, the force transmission can be performed by making the width of the connection mesa step 130 wider than the width of the extended electrode 128a. Block 122 can be anodically bonded to semiconductor block 124. Also, the extended electrode 128
The thickness of “a” can be made sufficiently thin. Further, on the top surface of the connecting mesa step 130, the extended electrode 128a
Can be etched in advance by the thickness of the electrode 128a.

【0032】(改良例3)図17に示すように、受圧用
メサ段差132の他に、そのセンタに受圧用メサ段差1
60を設け、その上層166と下層168の導電型を反
対にしてダイオードを形成してもよい。この場合、電極
用メサ段差126から受圧用メサ段差132の一辺を通
過して、センタの受圧用メサ段差160に到達する接続
用のメサ段差162を設け、その上面に電極の延長部を
形成する。電極を延長して電流経路を形成する代わり
に、イオンを注入拡散した層で電流経路を確保してもよ
い。
(Improved Example 3) As shown in FIG. 17, in addition to the pressure receiving mesa step 132, the pressure receiving mesa step
The diode may be formed by providing the upper layer 60 and the upper layer 166 and the lower layer 168 with opposite conductivity types. In this case, a mesa step 162 for connection that passes from one side of the electrode mesa step 126 to one side of the pressure receiving mesa step 132 and reaches the center pressure receiving mesa step 160 is provided, and an extended portion of the electrode is formed on the upper surface thereof. . Instead of forming the current path by extending the electrode, the current path may be secured by a layer into which ions are implanted and diffused.

【0033】(改良例4)以上では力伝達ブロックの表
面に圧力が加わる場合のセンサを紹介した。受圧用メサ
段差が連続して一周しているために、力伝達ブロックの
裏面に圧力がかからず、力伝達ブロックの大きな表面に
掛かる圧力を断面積の小さな受圧用メサ段差に集中する
ことができる。力の増幅メカニズムとダイオードの鋭敏
性を利用して高い検知感度を実現している。力伝達ブロ
ックの表面に接触荷重が作用する場合には、受圧用メサ
段差が連続して一周している必要はない。
(Improvement 4) In the above, a sensor in the case where pressure is applied to the surface of the force transmission block has been introduced. Since the pressure receiving mesa steps continuously make one round, pressure is not applied to the back surface of the force transmission block, and the pressure applied to the large surface of the force transmission block can be concentrated on the pressure receiving mesa step with a small cross-sectional area. it can. High detection sensitivity is realized by utilizing the power amplification mechanism and diode sensitivity. When a contact load acts on the surface of the force transmission block, the pressure receiving mesa step does not need to continuously make one round.

【0034】(実施例3)第3実施例は、受圧用メサ段
差内にバイポーラトランジスタを形成し、バイポーラト
ランジスタの電気特性が荷重によって変化する現象を利
用して力を検知する例である。図16に示すように、こ
の力検知センサは、表面に受圧用メサ段差236が形成
された半導体ブロック(具体的にはn型のシリコン単結
晶)224と、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブ
ロック222を持っている。受圧用メサ段差236は正
方向の4辺をなし、この受圧用メサ段差236の他に、
エミッタ電極228とベース電極230のためのメサ段
差226と、受圧用メサ段差236と電極用メサ段差2
26を接続する接続用メサ段差234が形成されてい
る。
(Embodiment 3) A third embodiment is an example in which a bipolar transistor is formed in a mesa step for receiving pressure, and a force is detected by utilizing a phenomenon in which the electrical characteristics of the bipolar transistor change with a load. As shown in FIG. 16, the force detection sensor includes a semiconductor block (specifically, an n-type silicon single crystal) 224 having a pressure receiving mesa step 236 formed on the surface thereof, and a force fixed to the top of the mesa step. It has a transmission block 222. The pressure receiving mesa step 236 forms four sides in the positive direction, and in addition to the pressure receiving mesa step 236,
A mesa step 226 for the emitter electrode 228 and the base electrode 230, a mesa step 236 for receiving pressure, and a mesa step 2 for the electrode.
26, a connection mesa step 234 is formed.

【0035】半導体部ブロック224の表面と、メサ段
差226、234、236の上表面と側面は、絶縁層2
42に覆われている。受圧用メサ段差236の上表面を
覆う絶縁層242の直下には、半導体ブロック224の
導電型と同じ導電型、即ち、n型のイオンが注入拡散さ
れたnドープ層238が形成されている。nドープ層2
38の下には、反対の導電型、即ち、p型のイオンが注
入拡散されたpドープ層240が形成されている。pド
ープ層240の下側は、n型のシリコンブロック224
となっている。受圧用メサ段差236内に、縦方向にn
pn層が積層されて縦型のバイポーラトランジスタが形
成されている。
The surface of the semiconductor block 224 and the upper surfaces and side surfaces of the mesa steps 226, 234, and 236 are
42. Immediately below the insulating layer 242 covering the upper surface of the pressure receiving mesa step 236, an n-doped layer 238 in which the same conductivity type as the semiconductor block 224, that is, n-type ions are implanted and diffused is formed. n-doped layer 2
Below p is formed a p-doped layer 240 into which ions of the opposite conductivity type, that is, p-type ions are implanted and diffused. Below the p-doped layer 240 is an n-type silicon block 224.
It has become. In the pressure receiving mesa step 236, n
The pn layers are stacked to form a vertical bipolar transistor.

【0036】電極用メサ段差226の表面には、nドー
プ層238に接続するためのエミッタ電極228が形成
されており、エミッタ電極228とnドープ層238は
絶縁層242に形成されたコンタクトホールによって接
続されている。また、電極用メサ段差226の表面に
は、pドープ層240に接続するためのベース電極23
0が形成されており、ベース電極230とpドープ層2
40は絶縁層142に形成されたコンタクトホールによ
って接続されている。エミッタ電極228とベース電極
230は絶縁されている。半導体部ブロック224の表
面224aには、コレクタ電極232が形成されてお
り、コレクタ電極232とn型の半導体ブロック224
は絶縁層242に形成されたコンタクトホールによって
接続されている。
An emitter electrode 228 for connecting to the n-doped layer 238 is formed on the surface of the electrode mesa step 226, and the emitter electrode 228 and the n-doped layer 238 are formed by contact holes formed in the insulating layer 242. It is connected. Further, a base electrode 23 for connecting to the p-doped layer 240 is provided on the surface of the electrode mesa step 226.
0, the base electrode 230 and the p-doped layer 2
Reference numerals 40 are connected by contact holes formed in the insulating layer 142. The emitter electrode 228 and the base electrode 230 are insulated. A collector electrode 232 is formed on the surface 224a of the semiconductor block 224, and the collector electrode 232 and the n-type semiconductor block 224 are formed.
Are connected by contact holes formed in the insulating layer 242.

【0037】以上から理解されるように、n層238
(エミッタ領域として機能する)と、p層240(ベー
ス領域として機能する)と、n層224(コレクタ領域
として機能する)が縦方向に積層されたバイポーラトラ
ンジスタに、エミッタ電極228と、ベース電極230
と、コレクタ電極232が接続された半導体装置が形成
されている。
As understood from the above, the n-layer 238
(Functions as an emitter region), a p-layer 240 (functions as a base region), and an n-layer 224 (functions as a collector region) are stacked vertically to form a bipolar transistor having an emitter electrode 228 and a base electrode 230.
And a semiconductor device to which the collector electrode 232 is connected.

【0038】バイポーラトランジスタの場合、ベース2
40とエミッタ238間に応力がかかると、ベース電流
が一定であってもコレクタ電流が変化することが知られ
ている。この特性を利用することで、受圧用メサ段差2
36に作用する応力の大きさ、惹いては力伝達ブロック
222に作用する力の大きさを検知することができる。
In the case of a bipolar transistor, the base 2
It is known that when a stress is applied between 40 and emitter 238, the collector current changes even if the base current is constant. By utilizing this characteristic, the pressure receiving mesa step 2
It is possible to detect the magnitude of the stress acting on 36 and, consequently, the magnitude of the force acting on the force transmission block 222.

【0039】(改良例1)図17に示すように、受圧用
メサ段差236内に、横型のバイポーラトランジスタを
作成することもできる。このために、n型の半導体ブロ
ック224の受圧用メサ段差236の上表面近傍にpド
ープ層260を形成する。そのpドープ層260の中
に、水平方向に向かい合う二つのnドープ層262、2
64を形成する。外側のnドープ層262はエミッタ電
極228に接続し、pドープ層260はベース電極23
0に接続し、内側のnドープ層264はコレクタ電極2
32に接続する。
(Improvement Example 1) As shown in FIG. 17, a lateral bipolar transistor can be formed in the pressure receiving mesa step 236. For this purpose, a p-doped layer 260 is formed near the upper surface of the pressure receiving mesa step 236 of the n-type semiconductor block 224. In the p-doped layer 260, two n-doped layers 262, 2
64 are formed. The outer n-doped layer 262 is connected to the emitter electrode 228, and the p-doped layer 260 is connected to the base electrode 23.
0, and the inner n-doped layer 264 is connected to the collector electrode 2
32.

【0040】この結果、受圧用メサ段差236内に、水
平方向のnpn構造が実現され、横型のバイポーラトラ
ンジスタが形成される。この検知センサの場合にも、ベ
ース電流を一定に保ちながら、コレクタ電流の変化を検
知することによって、受圧用メサ段差236に作用する
応力の大きさ、惹いては、力伝達ブロック222に作用
する力の大きさを検知する。
As a result, a horizontal npn structure is realized in the pressure-receiving mesa step 236, and a horizontal bipolar transistor is formed. Also in the case of this detection sensor, the magnitude of the stress acting on the pressure receiving mesa step 236 and, consequently, acting on the force transmission block 222 are detected by detecting the change in the collector current while keeping the base current constant. Detect the magnitude of the force.

【0041】(実施例4)第4実施例は、受圧用メサ段
差内に電界効果型トランジスタを形成し、電界効果型ト
ランジスタの電気特性が荷重によって変化する現象を利
用して力を検知する例である。図18に示すように、こ
の力検知センサは、表面に受圧用メサ段差342が形成
された半導体ブロック(具体的にはp型のシリコン単結
晶)324と、そのメサ段差頂部に固定された力伝達ブ
ロック322を持っている。受圧用メサ段差342は正
方向の4辺をなし、この受圧用メサ段差342の他に、
ソース電極336とゲート電極334とドレイン電極3
32のためのメサ段差338と、受圧用メサ段差342
と電極用メサ段差338を接続する接続用メサ段差34
0が形成されている。
(Embodiment 4) The fourth embodiment is an example in which a field effect transistor is formed in a mesa step for receiving pressure, and a force is detected using a phenomenon in which the electric characteristics of the field effect transistor change with a load. It is. As shown in FIG. 18, this force detection sensor includes a semiconductor block (specifically, a p-type silicon single crystal) 324 having a pressure-receiving mesa step 342 formed on the surface thereof, and a force fixed to the top of the mesa step. It has a transmission block 322. The pressure receiving mesa step 342 forms four sides in the positive direction, and in addition to the pressure receiving mesa step 342,
Source electrode 336, gate electrode 334, and drain electrode 3
32, and a mesa step 342 for receiving pressure.
Connecting mesa step 34 connecting the electrode mesa step 338
0 is formed.

【0042】半導体部ブロック324の表面と、メサ段
差338、340、342の上表面と側面は、絶縁層3
46に覆われている。受圧用メサ段差342の上表面を
覆う絶縁層346の直下で、外側の半分には、半導体ブ
ロック324の導電型と反対の導電型、即ち、n型のイ
オンが注入拡散されたnドープ層326が形成されてい
る。受圧用メサ段差342の上表面を覆う絶縁層346
の直下で、nドープ層326の内側には、半導体ブロッ
ク324の導電型と反対の導電型、即ち、n型のイオン
が注入拡散されたnドープ層330が形成されている。
nドープ層326とnドープ層330は分離しており、
両者間にはp型のシリコン単結晶324のp層が介在し
ている。この結果、受圧用メサ段差342の頂面には、
内側からnドープ層330、p層324、nドープ層3
26が形成されている。p層324に対して絶縁層34
6を挟んで向かい合う位置にゲート328が形成されて
いる。この結果、受圧用メサ段差342の頂面には、横
方向に電界効果型のトランジスタが形成されている。
The surface of the semiconductor block 324 and the upper and side surfaces of the mesa steps 338, 340 and 342 are
46. Immediately below the insulating layer 346 covering the upper surface of the pressure receiving mesa step 342, in the outer half, an n-doped layer 326 in which the conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block 324, that is, n-type ions are implanted and diffused. Are formed. Insulating layer 346 covering upper surface of pressure receiving mesa step 342
Immediately below, inside the n-doped layer 326, an n-doped layer 330 in which the conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block 324, that is, n-type ions are implanted and diffused, is formed.
The n-doped layer 326 and the n-doped layer 330 are separated,
A p-type silicon single crystal 324 p layer is interposed between the two. As a result, on the top surface of the pressure receiving mesa step 342,
From inside, n-doped layer 330, p-layer 324, n-doped layer 3
26 are formed. The insulating layer 34 for the p layer 324
Gates 328 are formed at positions facing each other across the gate 6. As a result, a field-effect transistor is formed laterally on the top surface of the pressure receiving mesa step 342.

【0043】ソース領域として機能する内側のnドープ
層330は、ソース・基盤コンタクト領域348で半導
体ブロック324に短絡し、その半導体ブロック324
は絶縁層346に形成されているコンタクトホールを介
してソース電極336に接続されている。ボディ領域と
して機能する中央のp層324に向かい合うゲート32
8は、絶縁層346に形成されているコンタクトホール
を介してゲート電極334に接続されている。ドレイン
領域として機能する外側のnドープ層326は、絶縁層
346に形成されているコンタクトホールを介してドレ
イン電極332に接続されている。ソース電極336と
ゲート電極334とドレイン電極332は絶縁されてい
る。
The inner n-doped layer 330, which functions as a source region, is shorted to the semiconductor block 324 at the source / base contact region 348, and the semiconductor block 324
Is connected to the source electrode 336 via a contact hole formed in the insulating layer 346. Gate 32 facing central p-layer 324 functioning as body region
8 is connected to the gate electrode 334 via a contact hole formed in the insulating layer 346. The outer n-doped layer 326 functioning as a drain region is connected to the drain electrode 332 via a contact hole formed in the insulating layer 346. The source electrode 336, the gate electrode 334, and the drain electrode 332 are insulated.

【0044】以上から理解されるように、受圧用メサ段
差342の中に、nドープ層330(ソース領域として
機能する)と、p層324(ボディ領域として機能す
る)と、nドープ層326(ドレイン領域として機能す
る)が横方向に積層され、ボディ領域として機能するp
層324に絶縁層346を介して向かい合う位置にゲー
ト328が配置されることによって、横型の電界効果型
トランジスタが形成されている。ソ―ス領域330がソ
ース電極336に、ゲート328がゲート電極334
に、ドレイン領域326がドレイン電極332に接続さ
れた半導体装置が形成されていることが理解される。電
界効果型トランジスタの場合、ゲート328に向かい合
うボディ領域344に応力がかかると、ゲート電圧が一
定であってもドレイン電流が変化することが知られてい
る。この特性を利用することで、受圧用メサ段差342
に作用する応力の大きさ、惹いては力伝達ブロック32
2に作用する力の大きさを検知することができる。
As understood from the above, the n-doped layer 330 (functioning as a source region), the p-layer 324 (functioning as a body region), and the n-doped layer 326 ( P functioning as a body region
A horizontal field-effect transistor is formed by disposing the gate 328 at a position facing the layer 324 with the insulating layer 346 interposed therebetween. Source region 330 is at source electrode 336, and gate 328 is at gate electrode 334.
Next, it is understood that a semiconductor device in which the drain region 326 is connected to the drain electrode 332 is formed. In the case of a field effect transistor, it is known that when stress is applied to the body region 344 facing the gate 328, the drain current changes even when the gate voltage is constant. By utilizing this characteristic, the pressure receiving mesa step 342 can be used.
The magnitude of the stress acting on the power transmission block 32
2 can be detected.

【0045】[0045]

【発明の効果】図2から図12に実施例を示した力検知
センサでは、力の作用方向とピエゾ抵抗効果を持つ電流
経路を平行に配置することができる。このために、ピエ
ゾ抵抗効果が顕著に現れ、電流経路に沿って計った抵抗
値が大きく変化する。面積の大きな力伝達ブロックと断
面積の小さなメサ段差を利用することで力の増幅現象を
得る形式の力検知センサに、ピエゾ抵抗効果が顕著に現
れると言う特性を相乗することができ、従来では得られ
なかった高感度を得ることができる。
According to the force detection sensor shown in FIGS. 2 to 12, the direction of the force and the current path having the piezoresistive effect can be arranged in parallel. For this reason, the piezoresistance effect appears remarkably, and the resistance value measured along the current path changes greatly. By using a force transmission block with a large area and a mesa step with a small cross-sectional area, the characteristic that the piezoresistance effect appears remarkably can be synergized with the force detection sensor that obtains the force amplification phenomenon. High sensitivity that could not be obtained can be obtained.

【0046】図11から図18に実施例を示した力検知
センサでは、メサ段差内に少なくとも1つのpn接合面
が形成されている。このために、面積の大きな力伝達ブ
ロックと断面積の小さなメサ段差を利用することで力の
増幅現象を得る形式の力検知センサに、上記半導体装置
の敏感性が加わって、非常に高感度な検知センサが実現
される。
In the force detecting sensors shown in FIGS. 11 to 18 according to the embodiment, at least one pn junction surface is formed in the mesa step. For this reason, the sensitivity of the semiconductor device is added to a force detection sensor of a type that obtains a force amplification phenomenon by using a force transmission block having a large area and a mesa step having a small cross-sectional area. A detection sensor is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 従来の力検知センサを示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a conventional force detection sensor.

【図2】 第1実施例の力検知センサを示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a force detection sensor according to the first embodiment.

【図3】 第1実施例の力検知センサの断面図と平面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view of the force detection sensor according to the first embodiment.

【図4】 第1実施例の第1改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a first modification of the first embodiment.

【図5】 第1実施例の第2改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a second modification of the first embodiment.

【図6】 第1実施例の第3改良例の力検知センサの斜
視図と断面図と平面図。
FIG. 6 is a perspective view, a sectional view, and a plan view of a force detection sensor according to a third modification of the first embodiment.

【図7】 第1実施例の第4改良例の力検知センサの平
面図。
FIG. 7 is a plan view of a force detection sensor according to a fourth modification of the first embodiment.

【図8】 第1実施例の第5改良例の力検知センサの斜
視図。
FIG. 8 is a perspective view of a force detection sensor according to a fifth modification of the first embodiment.

【図9】 第1実施例の第5改良例の力検知センサで形
成されるブリッジ回路。
FIG. 9 shows a bridge circuit formed by a force detection sensor according to a fifth modification of the first embodiment.

【図10】第1実施例の第6改良例の力検知センサの側
面図。
FIG. 10 is a side view of a force detection sensor according to a sixth modification of the first embodiment.

【図11】第2実施例の力検知センサの断面図と平面
図。
FIG. 11 is a sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a second embodiment.

【図12】第2実施例の力検知センサの順方向電圧と順
方向電流の関係。
FIG. 12 shows a relationship between a forward voltage and a forward current of the force detection sensor according to the second embodiment.

【図13】第2実施例の第1改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a first modification of the second embodiment.

【図14】第2実施例の第2改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a second modification of the second embodiment.

【図15】第2実施例の第3改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 15 is a sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a third modification of the second embodiment.

【図16】第3実施例の力検知センサの断面図と平面
図。
FIG. 16 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a third embodiment.

【図17】第3実施例の第1改良例の力検知センサの断
面図と平面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a first modification of the third embodiment.

【図18】第4実施例の力検知センサの断面図と平面
図。
FIG. 18 is a cross-sectional view and a plan view of a force detection sensor according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22:力伝達ブロック 24:半導体ブロック 26:支持台 28:電極 36:メサ段差 38:ドープ層:電流経路 40:電極 42:絶縁層 A:メサ段差側面に平行なドープ層(電流経路) 132:メサ段差 134:pドープ層 124:n型半導体ブロック 128:p電極 140:n電極 236:メサ段差 238:nドープ層(エミッタ領域) 240:pドープ層(ベース領域) 224:n型半導体ブロック(コレクタ領域) 228:エミッタ電極 230:コレクタ電極 232:コレクタ電極 342:メサ段差 330:nドープ層(ソース領域) 324:p層(ボディ領域) 326:nドープ層(ドレイン領域) 328:ゲート 336:ソース電極 332:ドレイン電極 334:ドレイン電極 22: Force transmission block 24: Semiconductor block 26: Support base 28: Electrode 36: Mesa step 38: Doped layer: Current path 40: Electrode 42: Insulating layer A: Doped layer (current path) parallel to the mesa step side 132: Mesa step 134: p-doped layer 124: n-type semiconductor block 128: p-electrode 140: n-electrode 236: mesa step 238: n-doped layer (emitter region) 240: p-doped layer (base region) 224: n-type semiconductor block ( (Collector region) 228: emitter electrode 230: collector electrode 232: collector electrode 342: mesa step 330: n-doped layer (source region) 324: p-layer (body region) 326: n-doped layer (drain region) 328: gate 336: Source electrode 332: Drain electrode 334: Drain electrode

フロントページの続き (72)発明者 藤塚 徳夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大村 義輝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 只野 博 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC60 DD05 EE23 FF02 FF11 GG01 4M112 CA51 EA03 Continuing from the front page (72) Inventor Tokuo Fujitsuka 41-cho, Chuchu-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside the Toyota Central R & D Laboratories Co., Ltd. No. 1 Inside Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Tadano 41-cho, Yokomichi, Oku-cho, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-term (reference) 2F055 AA40 BB20 CC60 DD05 EE23 FF02 FF11 GG01 4M112 CA51 EA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】 表面にメサ段差が形成された半導体ブロ
ックと、そのメサ段差の頂部に固定された力伝達ブロッ
クを持ち、 そのメサ段差の側面に、半導体ブロックの導電型と反対
導電型のイオンがドープされたドープ層が形成されてお
り、 そのメサ段差の側面が、ピエゾ抵抗係数をもつ結晶方向
に選択されていることを特徴とする高感度力検知セン
サ。
1. A semiconductor block having a mesa step formed on a surface thereof, and a force transmission block fixed to the top of the mesa step, and an ion of a conductivity type opposite to the conductivity type of the semiconductor block is provided on a side surface of the mesa step. Wherein a side surface of the mesa step is selected in a crystal direction having a piezoresistance coefficient.
【請求項2】 表面にメサ段差が形成された半導体ブロ
ックと、そのメサ段差の頂部に固定された力伝達ブロッ
クを持ち、 そのメサ段差内に少なくとも1つのpn接合面が形成さ
れていることを特徴とする高感度力検知センサ。
2. A semiconductor device comprising: a semiconductor block having a mesa step formed on a surface thereof; and a force transmission block fixed to a top of the mesa step, wherein at least one pn junction surface is formed in the mesa step. High sensitivity force detection sensor.
【請求項3】 請求項2の高感度力検知センサにおい
て、メサ段差内に、ダイオード、バイポーラトランジス
タ、あるいは、電界効果型トランジスタが形成されてい
ることを特徴とする高感度力検知センサ。
3. The high-sensitivity force detection sensor according to claim 2, wherein a diode, a bipolar transistor, or a field-effect transistor is formed in the mesa step.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007527515A (en) * 2003-07-08 2007-09-27 ナショナル ユニヴァーシティ オブ シンガポール Contact pressure sensor and manufacturing method thereof
WO2016042707A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-24 株式会社デンソー Load sensor
WO2016163111A1 (en) * 2015-04-06 2016-10-13 株式会社デンソー Force detection device
WO2016170748A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 株式会社デンソー Force detection device
JP2016197076A (en) * 2015-04-06 2016-11-24 株式会社豊田中央研究所 Force detector
JP2016205992A (en) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社豊田中央研究所 Force detector

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007527515A (en) * 2003-07-08 2007-09-27 ナショナル ユニヴァーシティ オブ シンガポール Contact pressure sensor and manufacturing method thereof
WO2016042707A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-24 株式会社デンソー Load sensor
JP2016061571A (en) * 2014-09-15 2016-04-25 株式会社デンソー Load sensor
WO2016163111A1 (en) * 2015-04-06 2016-10-13 株式会社デンソー Force detection device
JP2016197076A (en) * 2015-04-06 2016-11-24 株式会社豊田中央研究所 Force detector
WO2016170748A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 株式会社デンソー Force detection device
JP2016205982A (en) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社豊田中央研究所 Force detector
JP2016205992A (en) * 2015-04-22 2016-12-08 株式会社豊田中央研究所 Force detector
CN107532952A (en) * 2015-04-22 2018-01-02 株式会社电装 Force checking device
US10113923B2 (en) 2015-04-22 2018-10-30 Denso Corporation Force detection device

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