JPH08261853A - Mechanical-quantity sensor element - Google Patents

Mechanical-quantity sensor element

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Publication number
JPH08261853A
JPH08261853A JP6033295A JP6033295A JPH08261853A JP H08261853 A JPH08261853 A JP H08261853A JP 6033295 A JP6033295 A JP 6033295A JP 6033295 A JP6033295 A JP 6033295A JP H08261853 A JPH08261853 A JP H08261853A
Authority
JP
Japan
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diamond
resistor
sensor element
mechanical quantity
quantity sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6033295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Deguchi
正洋 出口
Makoto Kitahata
真 北畠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6033295A priority Critical patent/JPH08261853A/en
Publication of JPH08261853A publication Critical patent/JPH08261853A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a mechanical-quantity sensor element which can be operated in a high-temperature region and which comprises a high gage factor G by a method wherein a diamond is used in a specific part. CONSTITUTION: A mechanical-quantity sensor element is constituted of members (a diaphragm 3, a cantilever 4, a support 5 and a cavity body 6) to which a mechanical quantity is applied and of a resistor 1 which is arranged in the prescribed position of the members, which is subjected to the applied mechanical quantity from the members and which is composed of a diamond. Then, when the change in the resistance value of the diamond resistor 1 is measured, respective mechanical quantities are detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、歪量、応力、圧力、重
量などの機械量を検知する機械量センサ素子に関する。
さらに詳細には、特定の部分にダイヤモンドを用いた機
械量センサ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity sensor element for detecting mechanical quantities such as strain, stress, pressure and weight.
More specifically, it relates to a mechanical quantity sensor element using diamond in a specific portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】歪量、応力、圧力、重量などの機械量の
測定は、機器の制御や状態管理等の点で重要である。そ
のため、これまでに、要求される測定範囲、媒体、精度
等に応じて様々な方式、構造の機械量センサ素子が開発
されてきた。中でも、半導体を用いた機械量センサ素子
は、小型化、高精度化の点で他のものよりも優れてお
り、様々な応用分野において実用化又はその検討が図ら
れている。
2. Description of the Related Art Measurement of mechanical quantities such as strain, stress, pressure, and weight is important in terms of equipment control and state management. Therefore, until now, mechanical quantity sensor elements of various methods and structures have been developed according to the required measurement range, medium, accuracy and the like. Among them, a mechanical quantity sensor element using a semiconductor is superior to other elements in terms of miniaturization and high accuracy, and has been put to practical use or studied in various application fields.

【0003】一般的に、半導体を用いた機械量センサ素
子としては、その材料としてシリコン(Si)を用い、
その動作原理としてピエゾ抵抗効果を利用したものが多
い。ピエゾ抵抗効果とは、半導体に外力が作用すること
によって生じる歪に起因して、半導体の電気抵抗値が変
化する現象のことである。具体的には、Siに微細加工
技術等のプロセス技術を駆使して機械量を検知する歪ゲ
ージを作製し、その歪ゲージのピエゾ抵抗効果によって
目的とする機械量を測定するものである。以上のような
ピエゾ抵抗効果を用いて作製された機械量センサ素子の
特性を評価する指標としては、一般にゲージ率G(単位
歪量に対する抵抗値変化率の度合い)が用いられてお
り、前記のSiによって作製された機械量センサ素子の
場合、100程度のゲージ率Gが得られている。また、
その使用温度範囲は、概ね150℃程度までである。
Generally, a mechanical quantity sensor element using a semiconductor uses silicon (Si) as its material,
Many of them use the piezoresistive effect as the operating principle. The piezoresistive effect is a phenomenon in which the electric resistance value of a semiconductor changes due to strain generated by an external force acting on the semiconductor. Specifically, a strain gauge for detecting a mechanical amount is manufactured by making full use of a process technology such as a microfabrication technique on Si, and the target mechanical amount is measured by the piezoresistive effect of the strain gauge. As an index for evaluating the characteristics of the mechanical quantity sensor element produced by using the piezoresistance effect as described above, the gauge rate G (degree of resistance value change rate per unit strain amount) is generally used. In the case of the mechanical quantity sensor element made of Si, a gauge factor G of about 100 is obtained. Also,
The operating temperature range is up to about 150 ° C.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記したように、Si
によって作製された機械量センサ素子は、小型化が可能
であること、高精度であることなどの点で優れてはいる
が、Siのバンド・ギャップが比較的小さいために、高
温で動作させることは不可能であった。また、ゲージ率
Gも100程度に留まっていた。これに対し、ダイヤモ
ンドは化学的に不活性であり、耐環境性に優れているな
どの性質を有すると共に、半導体としての性質を有し、
そのバンド・ギャップが約5.5eVと非常に大きいた
めに、高温においても半導体としての特性を失うことが
ないなど多くの利点を有している。しかしながら、これ
まで、ダイヤモンド用いた機械量センサ素子は作製され
ていなかった。
As described above, Si
Although the mechanical quantity sensor element manufactured by the method is excellent in that it can be miniaturized and has high precision, it can be operated at high temperature because the band gap of Si is relatively small. Was impossible. In addition, the gauge factor G was about 100. On the other hand, diamond is chemically inert and has properties such as excellent environmental resistance, and also has properties as a semiconductor,
Since its band gap is as large as about 5.5 eV, it has many advantages such as not losing its characteristics as a semiconductor even at high temperatures. However, until now, a mechanical quantity sensor element using diamond has not been produced.

【0005】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、特定の部分にダイヤモンドを用いることに
より、高温領域における動作が可能でかつ高ゲージ率G
を有する機械量センサ素子を提供することを目的とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems in the prior art, the present invention makes it possible to operate in a high temperature region and to have a high gauge ratio G by using diamond for a specific portion.
An object of the present invention is to provide a mechanical quantity sensor element having

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るセンサ素子の構成は、印加機械量を検
知する機械量センサ素子であって、機械量が印加される
部材と、前記部材の所定の位置に配置され、前記部材か
ら印加機械量の作用を受けるダイヤモンドからなる抵抗
体とを少なくとも備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the structure of a sensor element according to the present invention is a mechanical quantity sensor element for detecting an applied mechanical quantity, and a member to which a mechanical quantity is applied, At least a resistor made of diamond, which is arranged at a predetermined position of the member and is subjected to the action of an applied mechanical amount from the member, is provided.

【0007】また、前記本発明の構成においては、機械
量が、歪量、応力、圧力及び重量から選ばれる1つであ
るのが好ましい。また、前記本発明の構成においては、
ダイヤモンドからなる抵抗体が、気相合成法によって形
成されたものであるのが好ましい。
Further, in the above-mentioned constitution of the present invention, it is preferable that the mechanical quantity is one selected from strain quantity, stress, pressure and weight. Further, in the configuration of the present invention,
It is preferable that the resistor made of diamond is formed by a vapor phase synthesis method.

【0008】また、前記本発明の構成においては、ダイ
ヤモンドからなる抵抗体が、p形半導体及びn形半導体
から選ばれる1つであるのが好ましい。また、前記本発
明の構成においては、ダイヤモンドからなる抵抗体が、
多結晶体であるのが好ましい。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, it is preferable that the resistor made of diamond is one selected from a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. Further, in the configuration of the present invention, the resistor made of diamond,
It is preferably polycrystalline.

【0009】また、前記本発明の構成においては、ダイ
ヤモンドからなる抵抗体の抵抗値が、100 Ω以上10
8 Ω以下であるのが好ましい。また、前記本発明の構成
においては、ダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗率の値
が、10-2Ω・cm以上104 Ω・cm以下であるのが
好ましい。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the resistance value of the resistor made of diamond is 10 0 Ω or more and 10 or more.
It is preferably 8 Ω or less. Further, in the above-mentioned constitution of the present invention, it is preferable that the resistance value of the resistor made of diamond is 10 −2 Ω · cm or more and 10 4 Ω · cm or less.

【0010】また、前記本発明の構成においては、ダイ
ヤモンドからなる抵抗体のゲージ率が、100以上であ
るのが好ましい。また、前記本発明の構成においては、
ダイヤモンドからなる抵抗体の表層が、導電性を有する
のが好ましい。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, it is preferable that the gauge factor of the resistor made of diamond is 100 or more. Further, in the configuration of the present invention,
It is preferable that the surface layer of the resistor made of diamond has conductivity.

【0011】また、前記本発明の構成においては、ダイ
ヤモンドからなる抵抗体が、ダイアフラム上に配置され
るのが好ましい。また、前記本発明の構成においては、
ダイヤモンドからなる抵抗体が、ダイヤモンド上に配置
されるのが好ましい。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, it is preferable that the resistor made of diamond is arranged on the diaphragm. Further, in the configuration of the present invention,
A resistor made of diamond is preferably arranged on the diamond.

【0012】[0012]

【作用】前記本発明の構成によれば、印加機械量を検知
する機械量センサ素子であって、機械量が印加される部
材と、前記部材の所定の位置に配置され、前記部材から
印加機械量の作用を受けるダイヤモンドからなる抵抗体
とを少なくとも備えたものであるため、半導体特性を有
するダイヤモンドに応力、圧力、重量などの外力が印加
されて歪が導入されると、ダイヤモンドからなる抵抗体
の抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変化する。そして、
この抵抗値の変化量を測定すれば、印加機械量を検知す
ることができる。また、ダイヤモンドはワイドバンドギ
ャップ半導体であるため、高温領域において動作が可能
な機械量センサ素子を実現することができる。さらに、
ダイヤモンドは大きなゲージ率Gを有するため、高効率
な特性を有する機械量センサ素子を作製することが可能
となる。
According to the structure of the present invention, a mechanical quantity sensor element for detecting an applied mechanical quantity, which is a member to which a mechanical quantity is applied, is arranged at a predetermined position of the member, and the mechanical quantity is applied from the member. A resistor made of diamond, which is at least provided with a resistor that is subjected to an amount of quantity, so that when a strain having a semiconductor characteristic is applied by an external force such as stress, pressure, or weight, the resistor made of diamond is introduced. The resistance value of changes due to the piezoresistive effect. And
By measuring the amount of change in the resistance value, the applied mechanical amount can be detected. Further, since diamond is a wide band gap semiconductor, it is possible to realize a mechanical quantity sensor element that can operate in a high temperature region. further,
Since diamond has a large gauge factor G, it is possible to manufacture a mechanical quantity sensor element having highly efficient characteristics.

【0013】また前記本発明の構成において、ダイヤモ
ンドからなる抵抗体が、気相合成法によって形成された
ものであるという好ましい例によれば、機械量検知部分
として最適な特性、構造を有するダイヤモンドからなる
抵抗体を容易に形成することができる。
According to a preferred example of the structure of the present invention in which the diamond resistor is formed by a vapor phase synthesis method, the diamond having the optimum characteristics and structure as the mechanical quantity detecting portion is used. The resistor can be easily formed.

【0014】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、p形半導体及びn形半導体か
ら選ばれる1つであるという好ましい例によれば、検知
部分として用いるダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗値
を容易に制御することができる。
According to a preferred example of the structure of the present invention in which the diamond resistor is one selected from a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, the diamond resistor used as the sensing portion is The resistance value can be easily controlled.

【0015】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、多結晶体であるという好まし
い例によれば、作製が非常に容易であると共に、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の検知部分の特性制御が容易とな
る。
According to the preferable example in which the resistor made of diamond is a polycrystalline body in the structure of the present invention, it is very easy to manufacture and the characteristics of the detecting portion of the resistor made of diamond are excellent. Control becomes easy.

【0016】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の抵抗値が、100 Ω以上108
Ω以下であるという好ましい例によれば、実用上容易に
検知部分の抵抗値変化を測定することができる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the resistance value of the diamond resistor is 10 0 Ω or more and 10 8 or more.
According to the preferable example of being Ω or less, the resistance value change of the detection portion can be easily measured in practical use.

【0017】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の抵抗率の値が、10-2Ω・cm
以上104 Ω・cm以下であるという好ましい例によれ
ば、最適な抵抗値を有するダイヤモンドからなる抵抗体
の検知部分を形成することが可能となる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the resistance value of the resistor made of diamond is 10 -2 Ω · cm.
According to the preferable example of 10 4 Ω · cm or less, it becomes possible to form the sensing portion of the resistor made of diamond having the optimum resistance value.

【0018】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体のゲージ率が、100以上である
という好ましい例によれば、従来のものと比較して、よ
り高感度な機械量センサ素子を実現することができる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to a preferable example in which the gauge factor of the resistor made of diamond is 100 or more, a mechanical quantity sensor element having higher sensitivity than the conventional one is obtained. Can be realized.

【0019】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の表層が、導電性を有するという
好ましい例によれば、印加される機械量に対してより敏
感に反応する抵抗体を形成することができるので、高効
率な特性を有する機械量センサ素子を実現することが可
能となる。
Further, in the above-described structure of the present invention, according to a preferable example in which the surface layer of the resistor made of diamond has conductivity, a resistor which reacts more sensitively to an applied mechanical quantity is formed. Therefore, it is possible to realize a mechanical quantity sensor element having highly efficient characteristics.

【0020】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、ダイアフラム上に配置される
という好ましい例によれば、印加された機械量をダイヤ
モンドからなる抵抗体に効率よく作用させることができ
る。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to the preferable example in which the resistor made of diamond is arranged on the diaphragm, the applied mechanical quantity can efficiently act on the resistor made of diamond. it can.

【0021】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、ダイヤモンド上に配置される
という好ましい例によれば、より最適なダイヤモンドか
らなる抵抗体を形成することが可能になる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to the preferable example in which the resistor made of diamond is arranged on the diamond, it becomes possible to form a more optimal resistor made of diamond.

【0022】[0022]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図1は本発明に係る機械量センサ素子の基
本的な構成例を示す概略図である。図1に示すように、
本機械量センサ素子は、主な構成部分として、印加機械
量を検知するダイヤモンドからなる抵抗体(以下「ダイ
ヤモンド抵抗体」という。)1と、印加機械量をダイヤ
モンド抵抗体1に作用させる部材(図1(a)において
はダイアフラム3、図1(b)においてはカンチレバー
4、図1(c)においては支柱5、図1(d)において
は空洞体6)とからなっている。以上のような構造の機
械量センサ素子に圧力、重量などの外力2が印加される
と、ダイヤモンド抵抗体1が配置されている領域に応力
がかかり、ダイヤモンド抵抗体1に歪が導入される。そ
の結果、ダイヤモンド抵抗体1の抵抗値がピエゾ抵抗効
果によって変化するので、その変化量を測定することに
より、歪量、応力、圧力、重量などの機械量を検知する
ことができる。例えば、図1(a)に示す機械量センサ
素子は、機械量が圧力である場合の圧力センサ素子の構
造として、図1(b)に示す機械量センサ素子は、機械
量がカンチレバー4に導入される歪量である場合の歪セ
ンサ素子の構造として、図1(c)に示す機械量センサ
素子は、機械量が支柱5の上に保持された物体の重量で
ある場合の重量センサ素子の構造として、図1(d)に
示す機械量センサ素子は、機械量が任意形状の空洞体6
に作用する応力である場合の応力センサ素子の構造とし
て適した構造の例である。尚、本機械量センサ素子の構
成としては、前記した4つの例に限定されるものではな
く、印加される機械量が作用する領域にダイヤモンド抵
抗体1が配置される構成であれば、いかなる構成、形状
であってもよい。また、ダイアフラム3やカンチレバー
4など印加機械量をダイヤモンド抵抗体1に作用させる
部材に用いる材質としては、特に限定されるものではな
いが、機械量センサ素子の特性面や作製上の観点から、
絶縁性のダイヤモンド層が表面に堆積された基板素材や
シリコン基板などがよく用いられる。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration example of a mechanical quantity sensor element according to the present invention. As shown in Figure 1,
The present mechanical quantity sensor element has, as its main components, a resistor (hereinafter referred to as “diamond resistor”) 1 made of diamond for detecting an applied mechanical quantity, and a member for causing the applied mechanical quantity to act on the diamond resistor 1 ( 1 (a), a diaphragm 3, a cantilever 4 in FIG. 1 (b), a support 5 in FIG. 1 (c), and a hollow body 6 in FIG. 1 (d). When an external force 2 such as pressure or weight is applied to the mechanical quantity sensor element having the above structure, stress is applied to the region where the diamond resistor 1 is arranged, and strain is introduced into the diamond resistor 1. As a result, the resistance value of the diamond resistor 1 changes due to the piezoresistance effect, and by measuring the amount of change, it is possible to detect mechanical quantities such as strain, stress, pressure, and weight. For example, the mechanical quantity sensor element shown in FIG. 1A has a structure of a pressure sensor element when the mechanical quantity is pressure, and the mechanical quantity sensor element shown in FIG. 1B has a mechanical quantity introduced into the cantilever 4. As a structure of the strain sensor element in the case of the strain amount that is generated, the mechanical sensor element shown in FIG. 1C is a weight sensor element in the case where the mechanical amount is the weight of the object held on the column 5. As a structure, the mechanical quantity sensor element shown in FIG. 1D has a hollow body 6 having an arbitrary mechanical quantity.
It is an example of a structure suitable as a structure of a stress sensor element in the case of a stress acting on. The configuration of the mechanical quantity sensor element is not limited to the four examples described above, and any configuration can be adopted as long as the diamond resistor 1 is arranged in the region where the applied mechanical quantity acts. , May be in the shape. The material used for the member that applies the applied mechanical quantity to the diamond resistor 1 such as the diaphragm 3 and the cantilever 4 is not particularly limited, but from the viewpoint of the characteristics of the mechanical quantity sensor element and the manufacturing viewpoint,
A substrate material or silicon substrate having an insulating diamond layer deposited on the surface is often used.

【0023】ダイヤモンド抵抗体1としては、単結晶体
または多結晶体のいずれの形態であってもよいが、特に
個々の粒径が0.1μm〜10μm程度の多結晶体が作
製上の観点や検知部分の特性制御の観点から最適であ
る。また、ダイヤモンド抵抗体1の検知部分の形状は、
直線型、螺旋型、格子型などいかなる形状のものであっ
ても差し支えないが、中でも直線型が構造上簡単である
ため、よく用いられる。そのサイズとしては、センサ全
体のサイズにも依存するが、概ね長さが10μm〜1m
m、幅が1μm〜100μm、厚さが1μm〜50μm
程度である。また、個々のダイヤモンド抵抗体1の抵抗
値としては、特に限定されるものではないが、機械量セ
ンサ素子として用いる上で100 Ω以上108 Ω以下で
あるのが測定上の観点から最適である。そして、このよ
うなダイヤモンド抵抗体1を形成するには、抵抗率の値
が10-2Ω・cm以上104 Ω・cm以下のダイヤモン
ドを用いるのが最適である。
The diamond resistor 1 may be in the form of a single crystal or a polycrystal, but a polycrystal having an individual grain size of about 0.1 μm to 10 μm is particularly preferable in terms of production. It is optimal from the viewpoint of characteristic control of the detection part. The shape of the detection portion of the diamond resistor 1 is
Any shape such as a linear type, a spiral type, and a lattice type may be used, but the linear type is often used because it is structurally simple. Although its size depends on the size of the entire sensor, the length is generally 10 μm to 1 m.
m, width 1 μm to 100 μm, thickness 1 μm to 50 μm
It is a degree. Further, the resistance value of each diamond resistor 1 is not particularly limited, but it is optimal from the viewpoint of measurement that it is 10 0 Ω or more and 10 8 Ω or less when used as a mechanical sensor element. is there. In order to form such a diamond resistor 1, it is optimum to use diamond having a resistivity value of 10 -2 Ω · cm or more and 10 4 Ω · cm or less.

【0024】ダイヤモンド抵抗体1の形成方法として
は、特に限定されるものではないが、通常、気相合成法
によって容易に形成することができる。尚、本実施例に
おいては、気相合成法の一種であるマイクロ波プラズマ
CVD法によってダイヤモンド抵抗体1を形成した。特
にその際、基板素材や成長条件を適切に選択し、膜厚や
形状、不純物のドープ量などを制御することにより、所
望の特性(抵抗値など)を有するダイヤモンド抵抗体1
を容易に形成することが可能となる。
The method for forming the diamond resistor 1 is not particularly limited, but it can usually be easily formed by a vapor phase synthesis method. In this example, the diamond resistor 1 was formed by the microwave plasma CVD method which is a kind of vapor phase synthesis method. Particularly at that time, the diamond resistor 1 having desired characteristics (resistance value, etc.) can be obtained by appropriately selecting the substrate material and growth conditions, and controlling the film thickness, shape, impurity doping amount, etc.
Can be easily formed.

【0025】以下に、具体的実施例を挙げて本発明をさ
らに詳細に説明する。 <第1の実施例>本実施例においては、機械量センサ素
子として、図1(a)に示すような、ダイアフラム3の
上面にマイクロ波プラズマCVD法によって形成したp
形のダイヤモンド抵抗体1を配置して作製したものを用
いて、圧力を検知した場合について説明する。
The present invention will be described in more detail with reference to specific examples. <First Embodiment> In this embodiment, as a mechanical quantity sensor element, a p formed on the upper surface of a diaphragm 3 by a microwave plasma CVD method as shown in FIG.
A case will be described in which pressure is detected by using a diamond-shaped resistor 1 having a rectangular shape.

【0026】図2に、本機械量センサ素子の作製プロセ
スを示す。基板素材としては、シリコン上に厚さ20μ
mの絶縁性ダイヤモンド膜が堆積された基板7を用いた
(図2(a))。この基板7を洗浄処理によって清浄し
た後、その表面にp形のダイヤモンド層8を形成した
(図2(b))。p形のダイヤモンド層8の形成は、マ
イクロ波プラズマCVD法を用いて行った。マイクロ波
プラズマCVD法は、原料ガスにマイクロ波を印加する
ことによってプラズマ化し、ダイヤモンドを形成する方
法である。本実施例においては、原料ガスとして、水素
ガス(H2 )で2vol%程度に希釈した一酸化炭素ガ
ス(CO)に、p形化のためのジボランガス(B
2 6 )を500ppm程度添加したものを用いた。気
相合成の条件としては、ガス圧力:30Torr、基板
温度:900℃とした。形成したp形ダイヤモンド層8
は、粒径が2〜5μmの多結晶膜で、その膜厚は1〜2
μmであった。このp形膜の抵抗率を測定したところ、
室温で100Ω・cm程度であった。
FIG. 2 shows a manufacturing process of the present mechanical quantity sensor element. As substrate material, thickness 20μ on silicon
The substrate 7 having the m insulating diamond film deposited thereon was used (FIG. 2A). After cleaning the substrate 7 by a cleaning process, a p-type diamond layer 8 was formed on the surface thereof (FIG. 2B). The p-type diamond layer 8 was formed by using the microwave plasma CVD method. The microwave plasma CVD method is a method of forming a diamond by applying a microwave to a raw material gas to form a diamond. In this example, carbon monoxide gas (CO) diluted with hydrogen gas (H 2 ) to about 2 vol% was used as a source gas, and diborane gas (B
2 H 6 ) was added in an amount of about 500 ppm. The gas phase synthesis conditions were a gas pressure of 30 Torr and a substrate temperature of 900 ° C. Formed p-type diamond layer 8
Is a polycrystalline film having a grain size of 2 to 5 μm and a thickness of 1 to 2
μm. When the resistivity of this p-type film was measured,
It was about 100 Ω · cm at room temperature.

【0027】次いで、抵抗加熱型の蒸着装置を用いて、
ダイヤモンドのエッチング・マスクとして用いるアルミ
ニウム(Al)層9を、p形ダイヤモンド層8の全面に
数μm蒸着した(図2(c))。そして、フォトリソグ
ラフィー工程、Al層9の部分的エッチング工程を経
て、Alのマスク・パターン17を形成した(図2
(d))。Al層9のエッチングは、リン酸系のエッチ
ング液を用いたウェット・エッチングによって行なっ
た。
Then, using a resistance heating type vapor deposition device,
An aluminum (Al) layer 9 used as a diamond etching mask was vapor-deposited by several μm on the entire surface of the p-type diamond layer 8 (FIG. 2C). Then, an Al mask pattern 17 is formed through a photolithography process and a partial etching process of the Al layer 9 (FIG. 2).
(D)). The Al layer 9 was etched by wet etching using a phosphoric acid-based etching solution.

【0028】次いで、所望の形状を有するダイヤモンド
抵抗体1をp形ダイヤモンド層8によって形成するため
に、パターン化されたAl層9(マスク・パターン1
7)をマスクとしてp形ダイヤモンド層8のエッチング
を行なった。エッチングは、平行平板型の反応性イオン
エッチング装置(RIE)により、エッチング・ガスと
して酸素(O2 )を用いて行なった。その結果、パター
ン化されたAl層9(マスク・パターン17)によって
マスクされていないp形ダイヤモンド層8はエッチング
除去され、図2(c)のような形状となった。形成され
たダイヤモンド抵抗体1の検知部分は、長さが500μ
m、幅が50μmの直線型のものであった。
Then, in order to form the diamond resistor 1 having the desired shape by the p-type diamond layer 8, the patterned Al layer 9 (mask pattern 1) is formed.
The p-type diamond layer 8 was etched using 7) as a mask. The etching was performed by a parallel plate type reactive ion etching apparatus (RIE) using oxygen (O 2 ) as an etching gas. As a result, the p-type diamond layer 8 not masked by the patterned Al layer 9 (mask pattern 17) was removed by etching, and the shape shown in FIG. 2C was obtained. The detection portion of the formed diamond resistor 1 has a length of 500 μ.
m was a linear type with a width of 50 μm.

【0029】次いで、マスク・パターン17を除去した
後(図2(f))、基板7の裏面に、ダイアフラム形成
用のマスクとするために、約10μm程度の膜厚のSi
2膜10をマグネトロン・スパッタ法によって形成し
た(図2(g))。そして、堆積されたSiO2 膜10
の中央に直径2mmの穴のパターンを開けた後(図2
(h))、基板7の裏面に対してエッチングを行なっ
た。基板7の裏面のエッチングは、フッ硝酸溶液による
ウェット・エッチング処理によって行なった。その結
果、エッチングされた部分のシリコン層の厚さが100
μm程度であるダイアフラム3が形成された(図2
(i))。
Then, after the mask pattern 17 is removed (FIG. 2 (f)), a Si film having a film thickness of about 10 μm is formed on the back surface of the substrate 7 to form a mask for diaphragm formation.
The O 2 film 10 was formed by the magnetron sputtering method (FIG. 2 (g)). Then, the deposited SiO 2 film 10
After making a hole pattern with a diameter of 2 mm in the center of the
(H)), the back surface of the substrate 7 was etched. The back surface of the substrate 7 was etched by wet etching using a hydrofluoric nitric acid solution. As a result, the thickness of the etched silicon layer is 100
A diaphragm 3 having a size of about μm was formed (FIG. 2).
(I)).

【0030】最後に、表面のp形ダイヤモンド抵抗体1
のパターンの電極取り出し部分に、オーミック電極11
を形成した(図2(j))。電極11は、電子ビ−ム蒸
着法によりチタン(Ti)/金(Au)又はチタン(T
i)/モリブデン(Mo)/金(Au)の積層構造のも
のを形成した。以上のようなプロセスを経て、ダイアフ
ラム3の上にp形のダイヤモンド抵抗体1が配置された
機械量センサ素子を作製した。
Finally, the surface p-type diamond resistor 1
Ohmic electrode 11
Was formed (FIG. 2 (j)). The electrode 11 is made of titanium (Ti) / gold (Au) or titanium (T) by the electron beam evaporation method.
A laminated structure of i) / molybdenum (Mo) / gold (Au) was formed. Through the above process, a mechanical quantity sensor element in which the p-type diamond resistor 1 is arranged on the diaphragm 3 was manufactured.

【0031】このようにして作製された機械量センサ素
子の上面からダイアフラム3の部分のみを加圧したとこ
ろ、ダイヤモンド抵抗体1には圧縮の応力が働き、ダイ
ヤモンド抵抗体1の抵抗値は、無加圧状態の場合と比べ
て減少した。その変化の度合い(変化率)と印加圧力と
は、ほぼ比例関係にあった。すなわち、ダイヤモンド抵
抗体1の抵抗値の変化率を測定することにより、印加圧
力を検知することができることを本発明者らは確認し
た。また、その特性は、300℃の高温状態においても
維持された。この機械量(圧力)センサ素子のゲージ率
Gを求めたところ、700〜1000の値が得られ、従
来よりも大きなゲージ率Gが得られた。これにより、高
感度な機械量センサ素子を実現することができた。
When only the portion of the diaphragm 3 is pressed from the upper surface of the mechanical quantity sensor element manufactured in this way, a compressive stress acts on the diamond resistor 1 and the resistance value of the diamond resistor 1 is zero. It decreased compared with the case of the pressurized state. The degree of change (rate of change) and the applied pressure were in a substantially proportional relationship. That is, the present inventors have confirmed that the applied pressure can be detected by measuring the rate of change of the resistance value of the diamond resistor 1. Further, the characteristics were maintained even at a high temperature of 300 ° C. When the gage rate G of this mechanical quantity (pressure) sensor element was determined, a value of 700 to 1000 was obtained, and a gage rate G that was larger than the conventional one was obtained. This made it possible to realize a highly sensitive mechanical quantity sensor element.

【0032】尚、同様の方法によって作製された他のダ
イヤモンド抵抗体(n形膜など)の場合においても、同
様の結果が得られた。また、本実施例においては、p形
のダイヤモンド層8を形成した後、何ら後処理を施して
いないので、ダイヤモンド抵抗体1の表層は導電性を有
する。このため、印加される機械量に対してより敏感に
反応する抵抗体を形成することができるが、必ずしもダ
イヤモンド抵抗体1の表層は導電性を有するものに限定
されるものではない。ダイヤモンド抵抗体1の表層が導
電性を有しない場合であっても、本発明の所期の目的を
達成することができる。
Similar results were obtained in the case of other diamond resistors (n-type film, etc.) manufactured by the same method. Further, in this embodiment, after the p-type diamond layer 8 is formed, no post-treatment is performed, so that the surface layer of the diamond resistor 1 has conductivity. Therefore, a resistor that reacts more sensitively to the applied mechanical amount can be formed, but the surface layer of the diamond resistor 1 is not necessarily limited to one having conductivity. Even when the surface layer of the diamond resistor 1 does not have conductivity, the intended purpose of the present invention can be achieved.

【0033】<第2の実施例>本実施例においては、機
械量センサ素子として、図1(b)に示すような、カン
チレバー4の適切な位置にマイクロ波プラズマCVD法
によって形成したp形のダイヤモンド抵抗体1を配置し
て作製したものを用いて、カンチレバー4に導入される
歪量を検知した場合について説明する。
<Second Embodiment> In the present embodiment, as a mechanical quantity sensor element, as shown in FIG. 1 (b), a p type p-type formed at an appropriate position on the cantilever 4 by a microwave plasma CVD method. A case will be described in which the amount of strain introduced into the cantilever 4 is detected by using the one prepared by disposing the diamond resistor 1.

【0034】図3に、本機械量センサ素子の作製プロセ
スを示す。基板素材としては、シリコン基板12を用い
た(図3(a))。この基板12を洗浄処理によって清
浄した後、その表面に二酸化珪素層13を形成した(図
3(b))。この二酸化珪素層13は、マイクロ波プラ
ズマCVD法によってダイヤモンド層14(図3(d)
参照)を形成する際に、選択成長させるためのマスクと
して用いるものであり、その形成方法は特に限定される
ものではない。本実施例においては、シリコン基板12
の熱酸化によって形成した。
FIG. 3 shows a manufacturing process of the present mechanical quantity sensor element. A silicon substrate 12 was used as the substrate material (FIG. 3A). After cleaning the substrate 12 by a cleaning process, a silicon dioxide layer 13 was formed on the surface thereof (FIG. 3B). This silicon dioxide layer 13 is formed by the diamond plasma layer 14 (FIG. 3D) by the microwave plasma CVD method.
Reference) is used as a mask for selective growth, and the forming method is not particularly limited. In this embodiment, the silicon substrate 12
Formed by thermal oxidation of.

【0035】次いで、通常のフォトリソグラフィー工程
を経て、二酸化珪素層13に、目的とするダイヤモンド
抵抗体1の形状を有するパターンを形成した(図3
(c))。パターンのサイズは、ダイヤモンド抵抗体1
の検知部分の大きさが50μm×5μmとなるようにし
た。
Then, a pattern having the desired shape of the diamond resistor 1 was formed on the silicon dioxide layer 13 through a normal photolithography process (FIG. 3).
(C)). Pattern size is diamond resistor 1
The size of the detection portion of was set to be 50 μm × 5 μm.

【0036】このようにして準備されたシリコン基板1
2の上に、まず、絶縁性のダイヤモンド層14を選択成
長させた後(図3(d))、さらにその上に、p形のダ
イヤモンド層15を形成した(図3(e))。絶縁性の
ダイヤモンド層14及びp形のダイヤモンド層15の形
成は、第1の実施例と同様にマイクロ波プラズマCVD
法を用いて行なった。本実施例においては、絶縁性のダ
イヤモンド層14の形成には、原料ガスとして水素ガス
で2vol%程度に希釈した一酸化炭素ガスを用い、p
形のダイヤモンド層15は、それにさらにジボランガス
を500ppm程度添加して形成した。その結果、予め
形成されたパターン通りの形状を有するダイヤモンド抵
抗体1がシリコン基板12の上に作製された。
The silicon substrate 1 thus prepared
First, an insulative diamond layer 14 was selectively grown on No. 2 (FIG. 3D), and a p-type diamond layer 15 was further formed thereon (FIG. 3E). The insulating diamond layer 14 and the p-type diamond layer 15 are formed by microwave plasma CVD as in the first embodiment.
Method. In this embodiment, carbon monoxide gas diluted with hydrogen gas to about 2 vol% is used as the source gas for forming the insulating diamond layer 14, and p
The shaped diamond layer 15 was formed by further adding about 500 ppm of diborane gas thereto. As a result, the diamond resistor 1 having a shape according to the previously formed pattern was produced on the silicon substrate 12.

【0037】次いで、作製されたダイヤモンド抵抗体1
が適切な位置にくるようにシリコン基板12をカンチレ
バー状に切断し(サイズ:長さ 40mm、幅 5m
m)、さらに感度を高めるためにシリコン基板12の裏
面を研磨処理して薄片化(200μm)した(図3
(f))。
Next, the produced diamond resistor 1
The silicon substrate 12 is cut into a cantilever shape so that it will come to an appropriate position (size: length 40 mm, width 5 m.
m), the back surface of the silicon substrate 12 was polished to be thinned (200 μm) to further enhance the sensitivity (FIG. 3).
(F)).

【0038】最後に、表面のp形ダイヤモンド抵抗体1
のパターンの電極取り出し部分に、オーミック電極16
を形成した(図3(g))。電極16は、電子ビ−ム蒸
着法によりTi/Au又はTi/Mo/Auの積層構造
のものを形成した。以上のようなプロセスを経て、シリ
コンでできたカンチレバー4の適切な位置にp形ダイヤ
モンドからなる抵抗体1が配置された機械量センサ素子
を作製した。
Finally, the p-type diamond resistor 1 on the surface 1
Ohmic electrode 16
Was formed (FIG. 3 (g)). The electrode 16 has a laminated structure of Ti / Au or Ti / Mo / Au formed by the electron beam evaporation method. Through the above process, a mechanical quantity sensor element in which the resistor 1 made of p-type diamond is arranged at an appropriate position of the cantilever 4 made of silicon was manufactured.

【0039】そして、図1(b)のように、カンチレバ
ー4の一方の端面を固定し、カンチレバー4の他端に上
面から外力2を印加してダイヤモンド抵抗体1に引張り
応力による歪を与えたところ、ダイヤモンド抵抗体1の
抵抗値は、無歪状態の場合と比べて増加した。その変化
の度合い(変化率)と導入された歪量とは、ほぼ比例関
係にあった。すなわち、ダイヤモンド抵抗体1の抵抗値
の変化率を測定することにより、歪量を検知することが
できることを本発明者らは確認した。また、その特性
は、300℃の高温状態でも維持された。この機械量
(歪)センサ素子のゲージ率Gを求めたところ、700
〜1000の値が得られ、従来よりも大きなゲージ率G
が得られた。
Then, as shown in FIG. 1 (b), one end face of the cantilever 4 is fixed, and an external force 2 is applied to the other end of the cantilever 4 from the upper surface to give strain to the diamond resistor 1 by tensile stress. However, the resistance value of the diamond resistor 1 increased as compared with the case of the unstrained state. The degree of change (rate of change) and the amount of strain introduced were in a substantially proportional relationship. That is, the present inventors have confirmed that the strain amount can be detected by measuring the rate of change of the resistance value of the diamond resistor 1. Further, the characteristics were maintained even at a high temperature of 300 ° C. The gage factor G of this mechanical quantity (strain) sensor element was calculated to be 700
A value of up to 1000 can be obtained, and the gauge ratio G is larger than before.
was gotten.

【0040】尚、同様の方法によって作製された他のダ
イヤモンド抵抗体(n形膜など)の場合においても、同
様の結果が得られた。また、本実施例においては、シリ
コンでできたカンチレバー4の上にダイヤモンド抵抗体
1を直接形成することによって機械量センサ素子を作製
したが、予め形成されたダイヤモンド抵抗体1をカンチ
レバー4の上に強固に接着することによって機械量セン
サ素子を作製しても同様の結果が得られることを本発明
者らは確認した。
Similar results were obtained in the case of other diamond resistors (n-type film, etc.) manufactured by the same method. Further, in the present embodiment, the mechanical quantity sensor element was manufactured by directly forming the diamond resistor 1 on the cantilever 4 made of silicon. However, the diamond resistor 1 formed in advance is placed on the cantilever 4. The present inventors have confirmed that similar results can be obtained even when a mechanical quantity sensor element is manufactured by firmly adhering.

【0041】<第3の実施例>本実施例においては、機
械量センサ素子として、図1(c)に示す構造のものを
用い、支柱5の上部に物体を載せることによって生じる
支柱5の歪を検知することにより重量を測定した場合に
ついて説明する。本実施例においては、ダイヤモンド抵
抗体1を直径2cmの支柱5に強固に接着して用いた。
支柱5の上部に重さが10〜50kgの物体を載置する
と、その重量によって支柱5に応力が発生する。その応
力を、支柱5に取り付けたダイヤモンド抵抗体1の抵抗
値の変化を測定することによって検知し、物体の重量を
求めた。これにより、上記第1及び第2の実施例と同様
に重量を検知することが可能であることを本発明者らは
確認した。
<Third Embodiment> In the present embodiment, the mechanical quantity sensor element having the structure shown in FIG. 1C is used, and the distortion of the pillar 5 caused by placing an object on the upper part of the pillar 5. The case where the weight is measured by detecting the will be described. In this example, the diamond resistor 1 was used by firmly adhering to the pillar 5 having a diameter of 2 cm.
When an object having a weight of 10 to 50 kg is placed on the upper part of the column 5, stress is generated in the column 5 due to the weight. The stress was detected by measuring the change in the resistance value of the diamond resistor 1 attached to the column 5, and the weight of the object was obtained. The present inventors have confirmed that this allows the weight to be detected in the same manner as in the first and second embodiments.

【0042】<第4の実施例>本実施例においては、機
械量センサ素子として、図1(d)に示すようなお碗型
の空洞体6を備えたものを用い、その空洞体6に外力2
が印加された際にかかる応力を、ダイヤモンド抵抗体1
によって測定した場合について説明する。本実施例にお
いても、ダイヤモンド抵抗体1を空洞体6に強固に接着
して用いた。これにより、上記第1及び第2の実施例と
同様に外力2によって変形した空洞体6に作用する応力
を検知することが可能であることを本発明者らは確認し
た。
<Fourth Embodiment> In this embodiment, a mechanical quantity sensor element having a bowl-shaped hollow body 6 as shown in FIG. 1D is used, and the hollow body 6 is subjected to an external force. Two
Is applied to the diamond resistor 1
The case of measurement by will be described. Also in this example, the diamond resistor 1 was firmly bonded to the hollow body 6 and used. The present inventors have confirmed that this makes it possible to detect the stress acting on the hollow body 6 deformed by the external force 2 as in the first and second embodiments.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る機械
量センサ素子によれば、半導体特性を有するダイヤモン
ドに応力、圧力、重量などの外力が印加されて歪が導入
されると、ダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗値がピエ
ゾ抵抗効果によって変化する。そして、この抵抗値の変
化量を測定すれば、印加機械量を検知することができ
る。また、ダイヤモンドはワイドバンドギャップ半導体
であるため、高温領域において動作が可能な機械量セン
サ素子を実現することができる。さらに、ダイヤモンド
は大きなゲージ率Gを有するため、高効率な特性を有す
る機械量センサ素子を作製することが可能となる。
As described above, according to the mechanical quantity sensor element of the present invention, when a diamond having semiconductor characteristics is applied with an external force such as stress, pressure or weight to introduce a strain, the diamond is removed from the diamond. The resistance value of the resistor is changed by the piezoresistive effect. Then, by measuring the amount of change in the resistance value, the applied mechanical amount can be detected. Further, since diamond is a wide band gap semiconductor, it is possible to realize a mechanical quantity sensor element that can operate in a high temperature region. Furthermore, since diamond has a large gauge factor G, it is possible to manufacture a mechanical quantity sensor element having highly efficient characteristics.

【0044】また前記本発明の構成において、ダイヤモ
ンドからなる抵抗体が、気相合成法によって形成された
ものであるという好ましい例によれば、機械量検知部分
として最適な特性、構造を有するダイヤモンドからなる
抵抗体を容易に形成することができる。
According to a preferred example of the above-mentioned structure of the present invention, in which the resistor made of diamond is formed by the vapor phase synthesis method, the diamond having the optimum characteristics and structure as the mechanical quantity detecting portion is used. The resistor can be easily formed.

【0045】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、p形半導体及びn形半導体か
ら選ばれる1つであるという好ましい例によれば、検知
部分として用いるダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗値
を容易に制御することができる。
According to a preferred example of the structure of the present invention in which the diamond resistor is one selected from a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, a diamond resistor used as a sensing portion is used. The resistance value can be easily controlled.

【0046】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、多結晶体であるという好まし
い例によれば、作製が非常に容易であると共に、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の検知部分の特性制御が容易とな
る。
According to the preferable example in which the resistor made of diamond is a polycrystalline body in the structure of the present invention, it is very easy to manufacture and the characteristics of the detection portion of the resistor made of diamond are excellent. Control becomes easy.

【0047】また、前記本発明の構成のおいて、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の抵抗値が、100 Ω以上108
Ω以下であるという好ましい例によれば、実用上容易に
検知部分の抵抗値変化を測定することができる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the resistance value of the resistor made of diamond is 10 0 Ω or more and 10 8 or more.
According to the preferable example of being Ω or less, the resistance value change of the detection portion can be easily measured in practical use.

【0048】また、前記本発明の構成のおいて、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の抵抗率の値が、10-2Ω・cm
以上104 Ω・cm以下であるという好ましい例によれ
ば、最適な抵抗値を有するダイヤモンドからなる抵抗体
の検知部分を形成することが可能となる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, the value of the resistivity of the resistor made of diamond is 10 -2 Ω · cm.
According to the preferable example of 10 4 Ω · cm or less, it becomes possible to form the sensing portion of the resistor made of diamond having the optimum resistance value.

【0049】また、前記本発明の構成のおいて、ダイヤ
モンドからなる抵抗体のゲージ率が、100以上である
という好ましい例によれば、従来のものと比較して、よ
り高感度な機械量センサ素子を実現することができる。
Further, according to the preferable example in which the gauge ratio of the resistor made of diamond is 100 or more in the constitution of the present invention, the mechanical quantity sensor having higher sensitivity than the conventional one. The device can be realized.

【0050】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体の表層が、導電性を有するという
好ましい例によれば、印加される機械量に対してより敏
感に反応する抵抗体を形成することができるので、高効
率な特性を有する機械量センサ素子を実現することが可
能となる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to a preferable example in which the surface layer of the resistor made of diamond has conductivity, a resistor which reacts more sensitively to an applied mechanical quantity is formed. Therefore, it is possible to realize a mechanical quantity sensor element having highly efficient characteristics.

【0051】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、ダイアフラム上に配置される
という好ましい例によれば、印加された機械量をダイヤ
モンドからなる抵抗体に効率よく作用させることができ
る。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to the preferable example in which the resistor made of diamond is arranged on the diaphragm, the applied mechanical quantity can efficiently act on the resistor made of diamond. it can.

【0052】また、前記本発明の構成において、ダイヤ
モンドからなる抵抗体が、ダイヤモンド上に配置される
という好ましい例によれば、より最適なダイヤモンドか
らなる抵抗体を形成することが可能になる。
Further, in the above-mentioned structure of the present invention, according to the preferable example in which the diamond resistor is arranged on the diamond, it is possible to form a more optimal diamond resistor.

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

【図1】本発明に係る機械量センサ素子の基本的な構成
例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration example of a mechanical quantity sensor element according to the present invention.

【図2】本発明に係る機械量センサ素子の一実施例の作
製プロセスを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of an example of the mechanical quantity sensor element according to the present invention.

【図3】本発明に係る機械量センサ素子の他の実施例の
作製プロセスを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of another embodiment of the mechanical quantity sensor element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ダイヤモンド抵抗体 2 外力 3 ダイアフラム構造 4 カンチレバー構造 5 支柱構造 6 空洞構造 7 基板素材 8 ダイヤモンド層 9 アルミニウム層 10 酸化シリコン層 11 オーミック電極 12 基板素材 13 二酸化珪素層 14 絶縁性ダイヤモンド層 15 p形ダイヤモンド層 16 オーミック電極 17 マスク・パターン 1 Diamond Resistor 2 External Force 3 Diaphragm Structure 4 Cantilever Structure 5 Pillar Structure 6 Cavity Structure 7 Substrate Material 8 Diamond Layer 9 Aluminum Layer 10 Silicon Oxide Layer 11 Ohmic Electrode 12 Substrate Material 13 Silicon Dioxide Layer 14 Insulating Diamond Layer 15 p-type Diamond Layer 16 Ohmic electrode 17 Mask pattern

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 印加機械量を検知する機械量センサ素子
であって、機械量が印加される部材と、前記部材の所定
の位置に配置され、前記部材から印加機械量の作用を受
けるダイヤモンドからなる抵抗体とを少なくとも備えた
ことを特徴とする機械量センサ素子。
1. A mechanical quantity sensor element for detecting an applied mechanical quantity, comprising: a member to which a mechanical quantity is applied; and a diamond which is arranged at a predetermined position of the member and which receives the action of the applied mechanical quantity from the member. A mechanical quantity sensor element comprising at least a resistor.
【請求項2】 機械量が、歪量、応力、圧力及び重量か
ら選ばれる1つである請求項1に記載の機械量センサ素
子。
2. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the mechanical quantity is one selected from strain quantity, stress, pressure and weight.
【請求項3】 ダイヤモンドからなる抵抗体が、気相合
成法によって形成されたものである請求項1に記載の機
械量センサ素子。
3. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistor made of diamond is formed by a vapor phase synthesis method.
【請求項4】 ダイヤモンドからなる抵抗体が、p形半
導体及びn形半導体から選ばれる1つである請求項1に
記載の機械量センサ素子。
4. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistor made of diamond is one selected from a p-type semiconductor and an n-type semiconductor.
【請求項5】 ダイヤモンドからなる抵抗体が、多結晶
体である請求項1に記載の機械量センサ素子。
5. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistor made of diamond is a polycrystalline body.
【請求項6】 ダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗値
が、100 Ω以上108Ω以下である請求項1に記載の
機械量センサ素子。
6. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistance value of the resistor made of diamond is 10 0 Ω or more and 10 8 Ω or less.
【請求項7】 ダイヤモンドからなる抵抗体の抵抗率の
値が、10-2Ω・cm以上104 Ω・cm以下である請
求項1に記載の機械量センサ素子。
7. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistance value of the resistor made of diamond is 10 −2 Ω · cm or more and 10 4 Ω · cm or less.
【請求項8】 ダイヤモンドからなる抵抗体のゲージ率
が、100以上である請求項1に記載の機械量センサ素
子。
8. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the gauge factor of the resistor made of diamond is 100 or more.
【請求項9】 ダイヤモンドからなる抵抗体の表層が、
導電性を有する請求項1に記載の機械量センサ素子。
9. A surface layer of a resistor made of diamond,
The mechanical quantity sensor element according to claim 1, which has conductivity.
【請求項10】 ダイヤモンドからなる抵抗体が、ダイ
アフラム上に配置された請求項1に記載の機械量センサ
素子。
10. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistor made of diamond is arranged on the diaphragm.
【請求項11】 ダイヤモンドからなる抵抗体が、ダイ
ヤモンド上に配置された請求項1に記載の機械量センサ
素子。
11. The mechanical quantity sensor element according to claim 1, wherein the resistor made of diamond is arranged on the diamond.
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