WO2016163111A1 - 力検知装置 - Google Patents

Abstract

　力検知装置は、基板（２）と力伝達ブロック（４）を備える。前記基板は、基板の主面に設けられており、ブリッジ回路を構成しているメサ型ゲージ（１２、１４、１６、１８）と、前記主面に設けられている接続領域（４２、４４、４６、４８）と、前記メサ型ゲージの周囲を一巡しており、前記力伝達ブロックに接合する封止部（２０）とを有する。前記メサ型ゲージは、第１方向に延びる第１メサ型ゲージ（１４、１８）と、第２方向に延びており、前記第１メサ型ゲージから離れている第２メサ型ゲージ（１２、１６）とを有する。前記接続領域は、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端を電気的に接続する。

Description

力検知装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年４月６日に出願された日本特許出願番号２０１５－７７７７３号および２０１５年４月２２日に出願された日本特許出願番号２０１５―８７５６６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、ピエゾ抵抗効果を利用するメサ型ゲージを備える力検知装置に関するものである。

　メサ型ゲージを備える力検知装置が開発されており、その一例が特許文献１～３に開示されている。メサ型ゲージは、ピエゾ抵抗効果を有しており、応力に対して電気抵抗値が変化する。力検知装置は、この電気抵抗値の変化を利用して力を検知するように構成されている。

　ピエゾ抵抗効果を利用する力検知装置が開発されており、その一例が特許文献１に開示されている。この種の力検知装置は、基板及び力伝達ブロックを備える。基板の主面には、ブリッジ回路を構成する複数のメサ型ゲージが設けられている。例えば、ブリッジ回路を構成する複数のメサ型ゲージは、矩形の辺に対応して配置されている。力伝達ブロックは、複数のメサ型ゲージの頂面に接するように設けられている。力伝達ブロックがメサ型ゲージを押圧すると、メサ型ゲージに加わる圧縮応力が増大し、メサ型ゲージの電気抵抗値がピエゾ抵抗効果によって変化する。この電気抵抗値の変化から力伝達ブロックに加わる力が検知される。

　特許文献２は、複数のメサ型ゲージの周囲を一巡して力伝達ブロックが基板に接合する封止型構造を有する力検知装置を提案する。このような、封止型の力検知装置は、力伝達ブロックに加わる力が複数のメサ型ゲージに効率よく伝達され、高感度な特性を有することができる。

　封止型の力検知装置では、メサ型ゲージに加わる圧縮応力は、メサ型ゲージが封止されている空間（以下、封止空間と称する）内におけるメサ型ゲージの位置に依存する。このため、メサ型ゲージに適切に圧縮応力を加えるためには、メサ型ゲージを封止空間内の所定の位置に配置する必要がある。この結果、矩形の辺に対応して配置されている複数のメサ型ゲージがブリッジ回路を構成する場合は、各々のメサ型ゲージの長さが自動的に決定されてしまう。このため、メサ型ゲージの感度を調整するためには、メサ型ゲージの幅を変更するしかなく、メサ型ゲージの設計の自由度が低い。

特開２００１－３０４９９７号公報 特開２００６－０５８２６６号公報（特に、図９） 特開２０１５－００１４９５号公報

　本開示は、ブリッジ回路を構成する複数のメサ型ゲージを備える封止型の力検知装置において、メサ型ゲージの設計の自由度が向上した力検知装置を提供することを目的とする。さらに、本開示は、メサ型ゲージにおける応力と電気抵抗値の非直線性の関係を改善し、力検知装置の出力特性の直線性を改善した力検知装置技術を提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様において、力検知装置は、基板と力伝達ブロックを備える。前記基板は、基板の主面に設けられており、ブリッジ回路を構成しているメサ型ゲージと、前記主面に設けられており、不純物が導入されている接続領域と、前記主面に設けられており、前記メサ型ゲージの周囲を一巡しており、前記力伝達ブロックに接合する封止部と、を有する。前記メサ型ゲージは、第１方向に延びる第１メサ型ゲージと、前記第１方向と異なる第２方向に延びており、前記第１メサ型ゲージから離れている第２メサ型ゲージと、を有する。前記接続領域は、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端の間に配置されており、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端を電気的に接続する。

　上記の力検知装置では、第１メサ型ゲージの一端と第２メサ型ゲージの一端は直接的に接続しておらず、両者の間には接続領域が配置されている。第１メサ型ゲージの一端及び第２メサ型ゲージの一端は、接続領域に電気的に接続されている。このため、接続領域の範囲を調整することにより、第１メサ型ゲージの長さ及び第２メサ型ゲージの長さを調整できる。従って、ブリッジ回路を構成するメサ型ゲージを備える封止型の力検知装置において、第１メサ型ゲージ及び第２メサ型ゲージの設計の自由度を向上することができる。

　本開示の第二の態様において、力検知装置は、メサ型ゲージと、前記メサ型ゲージに並列に接続されている固定抵抗体を有している。前記メサ型ゲージと前記固定抵抗体の合成抵抗値の変化を利用して力が検知されている。

　応力と電気抵抗値の関係が比例特性を示す可変抵抗体に固定抵抗体を並列接続した並列接続体における応力と合成抵抗値の関係は、図１３に示すように、上に凸な非直線性を有する。上記の力検知装置では、応力と電気抵抗値の関係が下に凸な非直線性を有するメサ型ゲージに固定抵抗体が並列接続される。この構成によると、メサ型ゲージが有する下に凸な非直線特性が、固定抵抗体の導入により上に凸な非直線特性と相殺され、並列接続体における応力と合成抵抗値の関係が良好な直線性を有する。このため、力検知装置の出力特性の直線性を改善できる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、実施例の力検知装置の分解斜視図を模式的に示しており、半導体基板と力伝達ブロックで構成される封止空間の範囲を二点鎖線で示し、 図２は、実施例の力検知装置が備える半導体基板の平面図を模式的に示しており、半導体基板と力伝達ブロックで構成される封止空間の範囲を二点鎖線で示し、 図３は、図２のIII-III線に対応した断面図を模式的に示し、 図４は、図２のIV-IV線に対応した断面図を模式的に示し、 図５は、実施例の力検知装置が備える力伝達ブロックを示しており、半導体基板の接合する面を模式的に示し、 図６は、実施例２の力検知装置の分解斜視図を模式的に示しており、半導体基板と力伝達ブロックで構成される封止空間の範囲を二点鎖線で示し、 図７は、実施例２の力検知装置が備える半導体基板の平面図を模式的に示しており、半導体基板と力伝達ブロックで構成される封止空間の範囲を二点鎖線で示し、 図８は、図７のＶIII-ＶIII線に対応した断面図を模式的に示し、 図９は、図７のIＸ-IＸ線に対応した断面図を模式的に示し、 図１０は、実施例２の力検知装置が備える力伝達ブロックを示しており、半導体基板の接合する面を模式的に示し、 図１１は、実施例３の力検知装置が備えるメサ型ゲージの部分拡大図を模式的に示し、 図１２は、メサ型ゲージ単体の応力と電気抵抗値の関係を示し、 図１３は、応力と電気抵抗値の関係が比例特性を示す可変抵抗体に固定抵抗体を並列接続したときの応力と合成抵抗値の関係を示す。

　以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

　本明細書で開示される力検知装置の一実施形態は、各種圧力を検知するセンサであり、一例では、気圧又は液圧を検知対象としてもよい。この力検知装置は、基板と力伝達ブロックを備えていてもよい。基板の材料は、圧縮応力に応じて電気抵抗が変化するピエゾ抵抗効果が現われるものが望ましい。例えば、基板としては、半導体基板及びＳＯＩ基板が例示される。基板は、メサ型ゲージと、接続領域と、封止部を有する。メサ型ゲージは、基板の主面に設けられており、ブリッジ回路を構成している。接続領域は、基板の主面に設けられており、不純物が導入されている。封止部は、基板の主面に設けられており、メサ型ゲージの周囲を一巡しており、力伝達ブロックに接合する。メサ型ゲージは、第１メサ型ゲージと、第２メサ型ゲージを有する。第１メサ型ゲージは、第１方向に延びる。第２メサ型ゲージは、第１方向と異なる第２方向に延びており、第１メサ型ゲージから離れている。接続領域は、第１メサ型ゲージの一端と第２メサ型ゲージの一端の間に配置されており、第１メサ型ゲージの一端と第２メサ型ゲージの一端を電気的に接続する。

　本明細書が開示する力検知装置では、基板が、基板の主面に設けられており、不純物が導入されている配線をさらに有していてもよい。接続領域は、第１メサ型ゲージの一端と第２メサ型ゲージの一端の間で狭窄されている狭窄部を含んでいてもよい。配線は、狭窄部に接続する。例えば、狭窄部を含まない接続領域では、製造バラツキによって接続領域内を流れる電流の経路もばらつく。このような電流経路のばらつきは、零点オフセット特性の悪化の原因となる。一方、狭窄部を含む接続領域では、接続領域内を流れる電流の経路を制限することができる。これにより、力検知装置の零点オフセット特性の悪化が抑えられる。

　本明細書が開示する力検知装置では、基板の第１方向が、応力に対して電気抵抗値が相対的に大きく変化する方向であり、基板の第２方向が、第１方向に対して直交しており、応力に対して電気抵抗値が相対的に小さく変化する方向であってもよい。第１メサ型ゲージは、第１高感度メサ型ゲージと第２高感度メサ型ゲージを有し、第２メサ型ゲージは、第１低感度メサ型ゲージと第２低感度メサ型ゲージを有していてもよい。第１高感度メサ型ゲージと第２高感度メサ型ゲージは、封止部の内側の内側領域の中心点に対して点対称に配置されていてもよい。この構成によると、力伝達ブロックに加わる力に対して第１高感度メサ型ゲージ及び第２高感度メサ型ゲージの各々に伝達される力が等しくなるので、力伝達ブロックに加わる力に対する出力の線形性を向上できる。

　本明細書が開示する力検知装置では、内側領域が、矩形状であってもよい。内側領域は、１組の対向する辺が第１方向に延びており、別の１組の対向する辺が第２方向に延びていてもよい。第１高感度メサ型ゲージと第２高感度メサ型ゲージは、内側領域を第２方向に３等分した位置に配置されており、かつ、内側領域の第１方向の中央に配置されていてもよい。この構成によると、力伝達ブロックに加わる力は、第１高感度メサ型ゲージ及び第２高感度メサ型ゲージに対して垂直な方向に伝達される。このため、第１高感度メサ型ゲージ及び第２高感度メサ型ゲージが斜めに圧縮することが抑制され、力伝達ブロックに加わる力に対する出力の線形性をさらに向上できる。

　図１に示されるように、力検知装置１は、例えば、圧力容器の容器内圧を検知する半導体圧力センサであり、半導体基板２及び力伝達ブロック４を備える。

　図１，２に示されるように、半導体基板２は、ｎ型の単結晶シリコンであり、その主面２Ｓが（１１０）結晶面である。半導体基板２の主面２Ｓには複数の溝１１が形成されている。複数の溝１１は、半導体基板２の主面２Ｓの検知部１０内に形成されており、その検知部１０内に複数のメサ型ゲージ１２，１４，１６，１８を画定する。

　図１，２，３，４に示されるように、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８は、溝１１の底面からメサ状に突出しており、その高さは約０．５～５μｍである。メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の頂面は、溝１１の周囲の半導体基板２の主面２Ｓと同一面に位置する。即ち、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８は、例えばドライエッチング技術を利用して、半導体基板２の主面２Ｓに複数の溝１１を形成した残部として形成される。

　図１，２に示されるように、検知部１０のメサ型ゲージ１２，１４，１６，１８は、正方形の辺に対応して配置されているが、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の各々の端部は他のメサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の各々の端部から離れて配置されている。対向する一対の辺を構成するメサ型ゲージ１４，１８はそれぞれ、第１高感度メサ型ゲージ１４及び第２高感度メサ型ゲージ１８と称する。対向する他の一対の辺を構成するメサ型ゲージ１２，１６はそれぞれ、第１低感度メサ型ゲージ１２及び第２低感度メサ型ゲージ１６と称する。

　第１高感度メサ型ゲージ１４及び第２高感度メサ型ゲージ１８は、半導体基板２の＜１１０＞方向に沿って延びている。半導体基板２の＜１１０＞方向に延びる第１高感度メサ型ゲージ１４及び第２高感度メサ型ゲージ１８は、圧縮応力に応じて電気抵抗値が大きく変化することを特徴としており、ピエゾ抵抗効果を有する。なお、半導体基板２の＜１１０＞方向が「第１方向」の一例に相当する。

　第１低感度メサ型ゲージ１２及び第２低感度メサ型ゲージ１６は、半導体基板２の＜１１０＞方向と直交する半導体基板２の＜１００＞方向に沿って延びている。半導体基板２の＜１００＞方向に延びる第１低感度メサ型ゲージ１２及び第２低感度メサ型ゲージ１６は、圧縮応力に応じて電気抵抗値がほとんど変化しないことを特徴としており、ピエゾ抵抗効果を実質的に有しない。なお、半導体基板２の＜１００＞方向が「第２方向」の一例に相当する。

　図１，２，３，４に示されるように、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の表面には、ｐ型不純物が導入されたゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａが形成されている。ゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａの不純物濃度は、約１×１０¹⁸～１×１０²¹ｃｍ^-3である。ゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａの不純物濃度及び拡散深さは、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の各々において共通である。ゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａは、ｐｎ接合によって、ｎ型の半導体基板２から実質的に絶縁されている。

　メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の各々の幅及び長さは共通である。このため、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８のゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａの各々の抵抗値は等しい。なお、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の幅とは、長手方向に直交する方向の幅である。この例では、高感度メサ型ゲージ１４，１８の幅は半導体基板２の＜１００＞方向の幅となり、低感度メサ型ゲージ１２，１６の幅は半導体基板２の＜１１０＞方向の幅となる。高感度メサ型ゲージ１４，１８は、低感度メサ型ゲージ１２，１６の各々の中点を結ぶ直線（図示省略）に関して線対称である。低感度メサ型ゲージ１２，１６は、高感度メサ型ゲージ１４，１８の各々の中点を結ぶ直線（図示省略）に関して線対称である。

　図１，２に示されるように、半導体基板２は、主面２Ｓにｐ型不純物が導入された接続領域４２，４４，４６，４８を有する。接続領域４２，４４，４６，４８の不純物濃度は、約１×１０¹⁸～１×１０²¹ｃｍ^-3である。接続領域４２，４４，４６，４８は、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８のゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａと同一の工程で形成される。

　第１接続領域４２は、第１低感度メサ型ゲージ１２の一端と第１高感度メサ型ゲージ１４の一端の間に配置されている。第１接続領域４２は、大きく狭窄された狭窄部４２ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分４２ｂ及び部分４２ｃにより構成されている。部分４２ｂ及び部分４２ｃが第１接続領域４２の大部分を占めており、狭窄部４２ａが占める範囲は極めて狭い。部分４２ｂと部分４２ｃは、狭窄部４２ａを介して接続されている。部分４２ｂの抵抗値と部分４２ｃの抵抗値は等しくなるように構成されている。第１低感度メサ型ゲージ１２のゲージ部１２ａの一端は部分４２ｂに電気的に接続されており、第１高感度メサ型ゲージ１４のゲージ部１４ａの一端は部分４２ｃに電気的に接続されている。即ち、第１接続領域４２は、ゲージ部１２ａの一端とゲージ部１４ａの一端を電気的に接続している。

　第２接続領域４４は、第１高感度メサ型ゲージ１４の他端と第２低感度メサ型ゲージ１６の一端の間に配置されている。第２接続領域４４は、大きく狭窄された狭窄部４４ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分４４ｂ及び部分４４ｃにより構成されている。狭窄部４４ａ、部分４４ｂ及び部分４４ｃの構成は、第１接続領域４２の狭窄部４２ａ、部分４２ｂ及び部分４２ｃの構成と同一である。第１高感度メサ型ゲージ１４のゲージ部１４ａの他端は部分４４ｂに電気的に接続されており、第２低感度メサ型ゲージ１６のゲージ部１６ａの一端は部分４４ｃに電気的に接続されている。即ち、第２接続領域４４は、ゲージ部１４ａの他端とゲージ部１６ａの一端を電気的に接続している。

　第３接続領域４６は、第２低感度メサ型ゲージ１６の他端と第２高感度メサ型ゲージ１８の一端の間に配置されている。第３接続領域４６は、大きく狭窄された狭窄部４６ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分４６ｂ及び部分４６ｃにより構成されている。狭窄部４６ａ、部分４６ｂ及び部分４６ｃの構成は、第１接続領域４２の狭窄部４２ａ、部分４２ｂ及び部分４２ｃの構成と同一である。第２低感度メサ型ゲージ１６のゲージ部１６ａの他端は部分４６ｂに電気的に接続されており、第２高感度メサ型ゲージ１８のゲージ部１８ａの一端は部分４６ｃに電気的に接続されている。即ち、第３接続領域４６は、ゲージ部１６ａの他端とゲージ部１８ａの一端を電気的に接続している。

　第４接続領域４８は、第２高感度メサ型ゲージ１８の他端と第１低感度メサ型ゲージ１２の他端の間に配置されている。第４接続領域４８は、大きく狭窄された狭窄部４８ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分４８ｂ及び部分４８ｃにより構成されている。狭窄部４８ａ、部分４８ｂ及び部分４８ｃの構成は、第１接続領域４２の狭窄部４２ａ、部分４２ｂ及び部分４２ｃの構成と同一である。第２高感度メサ型ゲージ１８のゲージ部１８ａの他端は部分４８ｂに電気的に接続されており、第１低感度メサ型ゲージ１２のゲージ部１２ａの他端は部分４８ｃに電気的に接続されている。即ち、第４接続領域４８は、ゲージ部１８ａの他端とゲージ部１２ａの他端を電気的に接続している。

　第１低感度メサ型ゲージ１２のゲージ部１２ａと、その両端に直列に接続された第１接続領域４２の部分４２ｂ及び第４接続領域４８の部分４８ｃにより、１つの第１抵抗体１１２が構成されている。第１接続領域４２の部分４２ｂ及び第４接続領域４８の部分４８ｃは幅広に構成されているので、それらの抵抗値は極めて低い。このため、第１抵抗体１１２の抵抗値は、主に第１低感度メサ型ゲージ１２のゲージ部１２ａの抵抗値に依存する。

　第１高感度メサ型ゲージ１４のゲージ部１４ａと、その両端に直列に接続された第１接続領域４２の部分４２ｃ及び第２接続領域４４の部分４４ｂにより、１つの第２抵抗体１１４が構成されている。第１接続領域４２の部分４２ｃ及び第２接続領域４４の部分４４ｂは幅広に構成されているので、それらの抵抗値は極めて低い。このため、第２抵抗体１１４の抵抗値は、主に第１高感度メサ型ゲージ１４のゲージ部１４ａの抵抗値に依存する。

　第２低感度メサ型ゲージ１６のゲージ部１６ａと、その両端に直列に接続された第２接続領域４４の部分４４ｃ及び第３接続領域４６の部分４６ｂにより、１つの第３抵抗体１１６が構成されている。第２接続領域４４の部分４４ｃ及び第３接続領域４６の部分４６ｂは幅広に構成されているので、それらの抵抗値は極めて低い。このため、第３抵抗体１１６の抵抗値は、主に第２低感度メサ型ゲージ１６のゲージ部１６ａの抵抗値に依存する。

　第２高感度メサ型ゲージ１８のゲージ部１８ａと、その両端に直列に接続された第３接続領域４６の部分４６ｃ及び第４接続領域４８の部分４８ｂにより、１つの第４抵抗体１１８が構成されている。第３接続領域４６の部分４６ｃ及び第４接続領域４８の部分４８ｂは幅広に構成されているので、それらの抵抗値は極めて低い。このため、第４抵抗体１１８の抵抗値は、主に第２高感度メサ型ゲージ１８のゲージ部１８ａの抵抗値に依存する。抵抗体１１２，１１４，１１６，１１８の各々の抵抗値は等しい。

　図１，２に示されるように、半導体基板２は、主面２Ｓにｐ型不純物が導入された配線２２，２４，２６，２８を有する。配線２２，２４，２６，２８の不純物濃度は、約１×１０¹⁸～１×１０²¹ｃｍ^-3である。配線２２，２４，２６，２８は、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８のゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａと同一の工程で形成される。

　メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８は、検知部１０内にフルブリッジ回路を構成する。電源配線２８は、第４接続領域４８の狭窄部４８ａに接続している。基準配線２４は、第２接続領域４４の狭窄部４４ａに接続している。第１抵抗体１１２と第２抵抗体１１４は、電源配線２８と基準配線２４の間に、第１接続領域４２の狭窄部４２ａを介して直列に接続されている。第４抵抗体１１８と第３抵抗体１１６は、電源配線２８と基準配線２４の間に、第３接続領域４６の狭窄部４６ａを介して直列に接続されている。第１抵抗体１１２と第２抵抗体１１４の組と第４抵抗体１１８と第３抵抗体１１６の組は、電源配線２８と基準配線２４の間に並列に接続されている。

　第１出力配線２６は、第４抵抗体１１８と第３抵抗体１１６の間の第３接続領域４６の狭窄部４６ａに接続している。第２出力配線２２は、第１抵抗体１１２と第２抵抗体１１４の間の第１接続領域４２の狭窄部４２ａに接続している。

　基準配線２４は、基準電極３４に電気的に接続する。第１出力配線２６は、第１出力電極３６に電気的に接続する。電源配線２８は、電源電極３８に電気的に接続する。第２出力配線２２は、第２出力電極３２に電気的に接続する。これらの電極３２，３４，３６，３８は、半導体基板２の主面２Ｓ上に設けられており、力伝達ブロック４で覆われる範囲外に配置されている。基準配線２４及び電源配線２８は幅広に構成されており、それらの抵抗値は、抵抗体１１２，１１４，１１６，１１８の抵抗値に対して無視できるほどに小さい。第１出力配線２６の抵抗値と第２出力配線２２の抵抗値は、等しくなるように構成されている。

　図１，３，４に示されるように、力伝達ブロック４は、直方体形状を有しており、シリコン層４ａと酸化シリコン層４ｂを有する。半導体基板２と力伝達ブロック４は、常温個相接合技術を利用して接合される。具体的には、アルゴンイオンを用いて半導体基板２の主面２Ｓ及び力伝達ブロック４の酸化シリコン層４ｂの表面を活性化させた後に、超高真空中で半導体基板２の主面２Ｓと力伝達ブロック４の酸化シリコン層４ｂの表面を接触させ、両者を接合させる。

　図３，４，５に示されるように、力伝達ブロック４の酸化シリコン層４ｂの一部が除去されており、力伝達ブロック４の半導体基板２と接合する側の面に溝４ｃが形成されている。溝４ｃが形成されていることにより、力伝達ブロック４の酸化シリコン層４ｂは、封止部分４０ａと押圧部分４０ｂに区画されている。また、このような溝４ｃが形成されていることにより、半導体基板２と力伝達ブロック４の間には、外部から隔てられた封止空間６が構成される。

　力伝達ブロック４の封止部分４０ａは、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の周囲を一巡するように、半導体基板２の主面２Ｓに接合する。半導体基板２のうちの力伝達ブロック４の封止部分４０ａが接合する部分を封止部２０という。力伝達ブロック４の封止部分４０ａが矩形状に構成されているので、半導体基板２の封止部２０は、高感度メサ型ゲージ１４，１８の長手方向と平行な部分と低感度メサ型ゲージ１２，１６の長手方向と平行な部分で構成される。半導体基板２の主面２Ｓにおける封止部２０の内側の領域は正方形形状となっている。封止部２０の内側の領域の１組の対向する辺は、半導体基板２の＜１１０＞方向に延びており、別の１組の対向する辺は、半導体基板２の＜１００＞方向に延びている。半導体基板２の封止部２０と力伝達ブロック４の封止部分４０ａは、気密に接合する。

　図１，２に示されるように、高感度メサ型ゲージ１４，１８は、半導体基板２の＜１００＞方向において封止空間６を３等分した位置（即ち、封止部２０の内側の領域を３等分した位置）に配置されている。低感度メサ型ゲージ１２，１６は、半導体基板２の＜１１０＞方向において封止空間６を３等分した位置（即ち、封止部２０の内側の領域を３等分した位置）に配置されている。

　力伝達ブロック４の押圧部分４０ｂは、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の頂面に接合している。押圧部分４０ｂと高感度メサ型ゲージ１４、１８の各々の頂面との接触面積は等しい。押圧部分４０ｂと低感度メサ型ゲージ１２、１６の各々の頂面との接触面積は等しい。

　次に、力検知装置１の動作を説明する。まず、力検知装置１は、電源電極３８に定電流源が接続され、基準電極３４が接地され、第１出力電極３６と第２出力電極３２の間に電圧測定器が接続して用いられる。力検知装置１では、力伝達ブロック４に加わる容器内圧が変化すると、力伝達ブロック４を介してメサ型ゲージ１２，１４，１６，１８のゲージ部１２ａ，１４ａ，１６ａ，１８ａに加わる圧縮応力も変化する。ピエゾ抵抗効果が現われる高感度メサ型ゲージ１４，１８のゲージ部１４ａ，１８ａの電気抵抗値は、圧縮応力に比例して変化する。このため、第１出力電極３６と第２出力電極３２の電位差は、ゲージ部１４ａ，１８ａに加わる圧縮応力に比例する。これにより、電圧測定器で計測される電圧変化から力伝達ブロック４に加わる容器内圧が検知される。

　力検知装置１は、力伝達ブロック４によって半導体基板２の検知部１０が封止される封止型構造を有する。この力検知装置１では、ブリッジ回路を構成するメサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の各々の端部が互いに直接的に接続しておらず、これらの端部の間には、接続領域４２，４４，４６，４８が配置されている。接続領域４２，４４，４６，４８の各々を挟む２つのメサ型ゲージは、接続領域４２，４４，４６，４８の各々を介して電気的に接続されている。このため、接続領域４２，４４，４６，４８が形成される範囲を拡張又は収縮させることにより、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の長さを調整することができる。例えば、接続領域４２，４４，４６，４８が形成される範囲を広くすると、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の長さを短くでき、力伝達ブロック４の押圧部４０ｂと高感度メサ型ゲージ１４，１８との接触面積を減らすことが可能となる。この結果、力伝達ブロック４に加わる容器内圧は、高感度メサ型ゲージ１４，１８に効率的に伝達され、力検知装置１のセンサ感度を向上することができる。これにより、封止型構造を有し、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８がブリッジ回路を構成する力検知装置１において、メサ型ゲージ１２，１４，１６，１８の感度を調整するための設計の自由度を向上することができる。

　上述したように、力検知装置１は封止型構造を有するため、高感度メサ型ゲージ１４，１８に加わる圧縮応力は、封止空間６内の高感度メサ型ゲージ１４，１８の位置に依存する。この例では、図２に示されるように、高感度メサ型ゲージ１４，１８が半導体基板２の＜１００＞方向に並んで配置されているので、高感度メサ型ゲージ１４，１８に加わる圧縮応力は、半導体基板２の＜１００＞方向における封止空間６内の高感度メサ型ゲージ１４，１８の位置に依存する。

　力検知装置１では、第１高感度メサ型ゲージ１４と第２高感度メサ型ゲージ１８が、封止部２０の内側の領域の中心点７（図１，２参照）に対して点対称に配置されている。より具体的には、半導体基板２の＜１００＞方向において、第１高感度メサ型ゲージ１４と半導体基板２の封止部２０（第１高感度メサ型ゲージ１４の長手方向と平行な封止部２０の部分であり、図２の紙面左側の封止空間６の縁に相当する）の間の最短距離と、第２高感度メサ型ゲージ１８と半導体基板２の封止部２０（第２高感度メサ型ゲージ１８の長手方向と平行な封止部２０の部分であり、図２の紙面右側の封止空間６の縁に相当する）の間の最短距離が等しい。これにより、力伝達ブロック４に加わる力に対して第１高感度メサ型ゲージ１４及び第２高感度メサ型ゲージ１８の各々に伝達される力が等しくなるので、力伝達ブロック４に加わる力に対する出力の線形性が向上する。

　さらに、力検知装置１では、高感度メサ型ゲージ１４，１８は、封止空間６を半導体基板２の＜１００＞方向において３等分した位置に配置されており、かつ、封止空間６の半導体基板２の＜１１０＞方向における中央部に配置されている。これにより、力伝達ブロック４に加わる力は、高感度メサ型ゲージ１４，１８の頂面に対して垂直な方向に伝達されるので、高感度メサ型ゲージ１４，１８が斜めに圧縮することが抑制され、力伝達ブロック４に加わる力に対する出力の線形性がさらに向上する。

　また、力検知装置１では、接続領域４２，４４，４６，４８が、狭窄部４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａを有しており、配線２２，２４，２６，２８は狭窄部４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａに接続している。狭窄部４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａが接続領域４２，４４，４６，４８に占める範囲は極めて狭い。例えば、狭窄部４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａを含まない接続領域では、製造バラツキによって接続領域内を流れる電流の経路もばらつく。このような電流経路のばらつきは、零点オフセット特性の悪化の原因となる。一方、狭窄部４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａを含む接続領域４２，４４，４６，４８では、接続領域４２，４４，４６，４８内を流れる電流の経路を制限することができる。これにより、力検知装置１の零点オフセット特性の悪化が抑えられる。

　さらに、力検知装置１では、接続領域４２，４４，４６，４８の各々が狭窄されることにより分離される２つの部分（部分４２ｂ，部分４２ｃ，部分４４ｂ，部分４４ｃ，部分４６ｂ，部分４６ｃ，部分４８ｂ，部分４８ｃ）の抵抗値がいずれも等しくなるように構成されており、これにより、抵抗体１１２，１１４，１１６，１１８の抵抗値が等しくなっている。従って、力検知装置１では、オフセット電圧が低減される。

　本明細書で開示する力検知装置の一実施形態は、各種圧力を検知するセンサであり、一例では、気圧又は液圧を検知対象としてもよい。この力検知装置は、基板と力伝達ブロックを備えていてもよい。基板の材料は、圧縮応力に応じて電気抵抗が変化するピエゾ抵抗効果が現われるものが望ましい。例えば、基板としては、半導体基板及びＳＯＩ基板が例示される。この力検知装置は、メサ型ゲージを備える。力検知装置は、１つのメサ型ゲージで検知部が構成されてもよいし、複数のメサ型ゲージで検知部が構成されてもよい。この力検知装置は、メサ型ゲージに並列に接続されている固定抵抗体を有しており、メサ型ゲージと固定抵抗体の合成抵抗値の変化を利用して力を検知するように構成されている。

　本明細書で開示する力検知装置では、固定抵抗体の電気抵抗値が、メサ型ゲージに応力が加わっていないときの初期電気抵抗値よりも大きくてもよい。この構成によると、メサ型ゲージに固定抵抗体を並列接続したときの力検知装置の感度の低下率を小さくすることができる。なお、ここでいう感度とは、応力未印加時の電気抵抗値に対する、応力印加時における電気抵抗値の増加量の比率を意味する。

　本明細書で開示する力検知装置では、メサ型ゲージが、半導体基板の主面にメサ段差状に形成されており、固定抵抗体が、半導体基板の主面にメサ段差状に形成されていてもよい。この構成によると、固定抵抗体をメサ型ゲージと同一の工程で製造できる。

　本明細書で開示する力検知装置は、力伝達ブロックをさらに有していてもよい。力伝達ブロックは、メサ型ゲージの頂面に接触し、固定抵抗体の頂面に接触しないように構成されていてもよい。この構成によると、固定抵抗体に応力が加わらないので、固定抵抗体の電気抵抗値を一定に保つことができる。

　本明細書で開示する力検知装置では、メサ型ゲージが、一方向に沿って直線状に延びており、固定抵抗体が、当該一方向に沿って往復するように延びる部分を含んでいてもよい。基板の面積消費を抑えながら、固定抵抗体の電気抵抗値がメサ型ゲージの初期電気抵抗値よりも大きい関係が得られる。

　図５に示されるように、力検知装置２００１は、例えば、圧力容器の容器内圧を検知する半導体圧力センサであり、半導体基板２００２及び力伝達ブロック２００４を備える。

　図５，７に示されるように、半導体基板２００２は、ｎ型の単結晶シリコンであり、その主面２００２Ｓが（１１０）結晶面である。半導体基板２００２の主面２Ｓには複数の溝２０１１が形成されている。複数の溝２０１１は、半導体基板２００２の主面２００２Ｓの検知部２０１０内に形成されており、その検知部２０１０内に複数のメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８と複数の固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９を画定する。

　図６，７，８、９に示されるように、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８及び固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９は、半導体基板２００２の主面２００２Ｓにメサ段差状に形成されている。具体的には、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８及び固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９は、溝２０１１の底面からメサ状に突出しており、その高さは約０．５～５μｍである。メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の頂面及び固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の頂面は、溝２０１１の周囲の半導体基板２００２の主面２００２Ｓと同一面に位置する。即ち、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８及び固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９は、例えばドライエッチング技術を利用して、半導体基板２００２の主面２００２Ｓに複数の溝２０１１を形成した残部として形成される。

　図６，７に示されるように、検知部２０１０のメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８は、正方形の辺に対応して配置されているが、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々の端部は他のメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々の端部から離れて配置されている。対向する一対の辺を構成するメサ型ゲージ２０１４，２０１８はそれぞれ、第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び第２高感度メサ型ゲージ２０１８と称する。対向する他の一対の辺を構成するメサ型ゲージ２０１２，２０１６はそれぞれ、第１低感度メサ型ゲージ２０１２及び第２低感度メサ型ゲージ２０１６と称する。

　第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び第２高感度メサ型ゲージ２０１８は、半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って延びている。半導体基板２００２の＜１１０＞方向に延びる第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び第２高感度メサ型ゲージ２０１８は、圧縮応力に応じて電気抵抗値が大きく変化することを特徴としており、ピエゾ抵抗効果を有する。

　第１低感度メサ型ゲージ２０１２及び第２低感度メサ型ゲージ２０１６は、半導体基板２００２の＜１１０＞方向と直交する半導体基板２００２の＜１００＞方向に沿って延びている。半導体基板２００２の＜１００＞方向に延びる第１低感度メサ型ゲージ２０１２及び第２低感度メサ型ゲージ２０１６は、圧縮応力に応じて電気抵抗値がほとんど変化しないことを特徴としており、ピエゾ抵抗効果を実質的に有しない。

　図６，７に示されるように、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９は、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の外側（即ち、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々に対して、検知部２０１０の中心側とは反対側）に配置されている。固定抵抗体２０１５，２０１９は、半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って延びている。固定抵抗体２０１３，２０１７は、半導体基板２００２の＜１００＞方向に沿って延びている。

　図６，７，８，９に示されるように、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の表面には、ｐ型不純物が導入されたゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａが形成されている。ゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａの不純物濃度は、約１×１０^１８～１×１０^２１ｃｍ^－３である。ゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａの不純物濃度及び拡散深さは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々において共通である。ゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａは、ｐｎ接合によって、ｎ型の半導体基板２００２から実質的に絶縁されている。

　図６，７，８，９に示されるように、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の表面には、ｐ型不純物が導入されたゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａが形成されている。ゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａの不純物濃度は、約１×１０^１８～１×１０^２１ｃｍ^－３である。ゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａの不純物濃度及び拡散深さは、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の各々において共通である。また、ゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａの不純物濃度及び拡散深さは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａの不純物濃度及び拡散深さとも共通である。ゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａは、ｐｎ接合によって、ｎ型の半導体基板２００２から実質的に絶縁されている。固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９のゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａと同一の工程で形成される。

　メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々の幅及び長さは共通である。このため、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａの各々の電気抵抗値（厳密には、圧縮応力を加える前の初期抵抗値）は等しい。なお、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の幅とは、長手方向に直交する方向の幅である。この例では、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の幅は半導体基板２００２の＜１００＞方向の幅となり、低感度メサ型ゲージ２０１２，２０１６の幅は半導体基板２００２の＜１１０＞方向の幅となる。高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８は、低感度メサ型ゲージ２０１２，２０１６の各々の中点を結ぶ直線（図示省略）に関して線対称である。低感度メサ型ゲージ２０１２，２０１６は、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の各々の中点を結ぶ直線（図示省略）に関して線対称である。

　固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の各々の幅及び長さは共通である。このため、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９のゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａの各々の電気抵抗値は等しい。また、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の各々の幅及び長さは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々の幅及び長さとも共通である。このため、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９のゲージ部２０１３ａ，２０１５ａ，２０１７ａ，２０１９ａの各々の電気抵抗値は、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａの各々の電気抵抗値とも等しい。

　図６，７に示されるように、半導体基板２００２は、主面２００２Ｓにｐ型不純物が導入された接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８を有する。接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８の不純物濃度は、約１×１０^１８～１×１０^２１ｃｍ^－３である。接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８は、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａと同一の工程で形成される。

　第１接続領域２０４２は、第１低感度メサ型ゲージ２０１２及び固定抵抗体２０１３の各々の一端と第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び固定抵抗体２０１５の各々の一端の間に配置されている。第１接続領域２０４２は、大きく狭窄された狭窄部２０４２ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分２０４２ｂ及び部分２０４２ｃにより構成されている。部分２０４２ｂ及び部分２０４２ｃが第１接続領域２０４２の大部分を占めており、狭窄部２０４２ａが占める範囲は極めて狭い。部分２０４２ｂと部分２０４２ｃは、狭窄部２０４２ａを介して接続されている。部分２０４２ｂの電気抵抗値と部分２０４２ｃの電気抵抗値は等しくなるように構成されている。第１低感度メサ型ゲージ２０１２のゲージ部２０１２ａの一端と固定抵抗体２０１３のゲージ部２０１３ａの一端は、部分２０４２ｂを介して電気的に接続されている。第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａの一端と固定抵抗体２０１５のゲージ部２０１５ａの一端は、部分２０４２ｃを介して電気的に接続されている。

　第２接続領域２０４４は、第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び固定抵抗体２０１５の各々の他端と第２低感度メサ型ゲージ２０１６及び固定抵抗体２０１７の各々の一端の間に配置されている。第２接続領域２０４４は、大きく狭窄された狭窄部２０４４ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分２０４４ｂ及び部分２０４４ｃにより構成されている。狭窄部２０４４ａ、部分２０４４ｂ及び部分２０４４ｃの構成は、第１接続領域２０４２の狭窄部２０４２ａ、部分２０４２ｂ及び部分２０４２ｃの構成と同一である。第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａの他端と固定抵抗体２０１５のゲージ部２０１５ａの他端は、部分２０４４ｂを介して電気的に接続されている。第２低感度メサ型ゲージ２０１６のゲージ部２０１６ａの一端と固定抵抗体２０１７のゲージ部２０１７ａの一端は、部分２０４４ｃを介して電気的に接続されている。

　第３接続領域２０４６は、第２低感度メサ型ゲージ２０１６及び固定抵抗体２０１７の各々の他端と第２高感度メサ型ゲージ２０１８及び固定抵抗体２０１９の各々の一端の間に配置されている。第３接続領域２０４６は、大きく狭窄された狭窄部２０４６ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分２０４６ｂ及び部分２０４６ｃにより構成されている。狭窄部２０４６ａ、部分２０４６ｂ及び部分２０４６ｃの構成は、第１接続領域２０４２の狭窄部２０４２ａ、部分２０４２ｂ及び部分２０４２ｃの構成と同一である。第２低感度メサ型ゲージ２０１６のゲージ部２０１６ａの他端と固定抵抗体２０１７のゲージ部２０１７ａの他端は、部分２０４６ｂを介して電気的に接続されている。第２高感度メサ型ゲージ２０１８のゲージ部２０１８ａの一端と固定抵抗体２０１９のゲージ部２０１９ａの一端は、部分２０４６ｃを介して電気的に接続されている。

　第４接続領域２０４８は、第２高感度メサ型ゲージ２０１８及び固定抵抗体２０１９の各々の他端と第１低感度メサ型ゲージ２０１２及び固定抵抗体２０１３の各々の他端の間に配置されている。第４接続領域２０４８は、大きく狭窄された狭窄部２０４８ａと、狭窄されることにより分離した２つの部分２０４８ｂ及び部分２０４８ｃにより構成されている。狭窄部２０４８ａ、部分２０４８ｂ及び部分２０４８ｃの構成は、第１接続領域２０４２の狭窄部２０４２ａ、部分２０４２ｂ及び部分２０４２ｃの構成と同一である。第２高感度メサ型ゲージ２０１８のゲージ部２０１８ａの他端と固定抵抗体２０１９のゲージ部２０１９ａの他端は、部分２０４８ｂを介して電気的に接続されている。第１低感度メサ型ゲージ２０１２のゲージ部２０１２ａの他端と固定抵抗体２０１３のゲージ部２０１３ａの他端は、部分２０４８ｃを介して電気的に接続されている。

　第１低感度メサ型ゲージ２０１２のゲージ部２０１２ａと、固定抵抗体２０１３のゲージ部２０１３ａと、これらの両端に接続された第１接続領域２０４２の部分２０４２ｂ及び第４接続領域２０４８の部分２０４８ｃにより、１つの第１抵抗体２１１２が構成されている。固定抵抗体２０１３のゲージ部２０１３ａは、第１低感度メサ型ゲージ２０１２のゲージ部２０１２ａに並列に接続されている。第１接続領域２０４２の部分２０４２ｂ及び第４接続領域２０４８の部分２０４８ｃは幅広に構成されているので、それらの電気抵抗値は極めて低い。このため、第１抵抗体２１１２の電気抵抗値は、主にゲージ部２０１２ａとゲージ部２０１３ａの合成抵抗値に依存する。

　第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａと、固定抵抗体２０１５のゲージ部２０１５ａと、これらの両端に接続された第１接続領域２０４２の部分２０４２ｃ及び第２接続領域２０４４の部分２０４４ｂにより、１つの第２抵抗体２１１４が構成されている。固定抵抗体２０１５のゲージ部２０１５ａは、第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａに並列に接続されている。第１接続領域２０４２の部分２０４２ｃ及び第２接続領域２０４４の部分２０４４ｂは幅広に構成されているので、それらの電気抵抗値は極めて低い。このため、第２抵抗体２１１４の電気抵抗値は、主にゲージ部２０１４ａとゲージ部２０１５ａの合成抵抗値に依存する。

　第２低感度メサ型ゲージ２０１６のゲージ部２０１６ａと、固定抵抗体２０１７のゲージ部２０１７ａと、これらの両端に接続された第２接続領域２０４４の部分２０４４ｃ及び第３接続領域２０４６の部分２０４６ｂにより、１つの第３抵抗体２１１６が構成されている。固定抵抗体２０１７のゲージ部２０１７ａは、第２低感度メサ型ゲージ２０１６のゲージ部２０１６ａに並列に接続されている。第２接続領域２０４４の部分２０４４ｃ及び第３接続領域２０４６の部分２０４６ｂは幅広に構成されているので、それらの電気抵抗値は極めて低い。このため、第３抵抗体２１１６の電気抵抗値は、主にゲージ部２０１６ａとゲージ部２０１７ａの合成抵抗値に依存する。

　第２高感度メサ型ゲージ２０１８のゲージ部２０１８ａと、固定抵抗体２０１９のゲージ部２０１９ａと、これらの両端に接続された第３接続領域２０４６の部分２０４６ｃ及び第４接続領域２０４８の部分２０４８ｂにより、１つの第４抵抗体２１１８が構成されている。固定抵抗体２０１９のゲージ部２０１９ａは、第２高感度メサ型ゲージ２０１８のゲージ部２０１８ａに並列に接続されている。第３接続領域２０４６の部分２０４６ｃ及び第４接続領域２０４８の部分２０４８ｂは幅広に構成されているので、それらの電気抵抗値は極めて低い。このため、第４抵抗体２１１８の電気抵抗値は、主にゲージ部２０１８ａとゲージ部２０１９ａの合成抵抗値に依存する。圧縮応力が加わっていないときの抵抗体２１１２，２１１４，２１１６，２１１８の各々の電気抵抗値は等しい。

　図６，７に示されるように、半導体基板２００２は、主面２００２Ｓにｐ型不純物が導入された配線２０２２，２０２４，２０２６，２０２８を有する。配線２０２２，２０２４，２０２６，２０２８の不純物濃度は、約１×１０^１８～１×１０^２１ｃｍ^－３である。配線２０２２，２０２４，２０２６，２０２８は、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａと同一の工程で形成される。

　メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８は、検知部２０１０内にフルブリッジ回路を構成する。電源配線２０２８は、第４接続領域２０４８の狭窄部２０４８ａに接続している。基準配線２０２４は、第２接続領域２０４４の狭窄部２０４４ａに接続している。第１抵抗体２１１２と第２抵抗体２１１４は、電源配線２０２８と基準配線２０２４の間に、第１接続領域２０４２の狭窄部２０４２ａを介して直列に接続されている。第４抵抗体２１１８と第３抵抗体２１１６は、電源配線２０２８と基準配線２０２４の間に、第３接続領域２０４６の狭窄部２０４６ａを介して直列に接続されている。第１抵抗体２１１２と第２抵抗体２１１４の組と第４抵抗体２１１８と第３抵抗体２１１６の組は、電源配線２０２８と基準配線２０２４の間に並列に接続されている。

　第１出力配線２０２６は、第４抵抗体２１１８と第３抵抗体２１１６の間の第３接続領域２０４６の狭窄部２０４６ａに接続している。第２出力配線２０２２は、第１抵抗体２１１２と第２抵抗体２１１４の間の第１接続領域２０４２の狭窄部２０４２ａに接続している。

　基準配線２０２４は、基準電極２０３４に電気的に接続する。第１出力配線２０２６は、第１出力電極２０３６に電気的に接続する。電源配線２０２８は、電源電極２０３８に電気的に接続する。第２出力配線２０２２は、第２出力電極２０３２に電気的に接続する。これらの電極２０３２，２０３４，２０３６，２０３８は、半導体基板２００２の主面２００２Ｓ上に設けられており、力伝達ブロック２００４で覆われる範囲外に配置されている。基準配線２０２４及び電源配線２０２８は幅広に構成されており、それらの電気抵抗値は、抵抗体２１１２，２１１４，２１１６，２１１８の電気抵抗値に対して無視できるほどに小さい。第１出力配線２０２６の電気抵抗値と第２出力配線２０２２の電気抵抗値は、等しくなるように構成されている。

　図６，８，９に示されるように、力伝達ブロック２００４は、直方体形状を有しており、シリコン層２００４ａと酸化シリコン層２００４ｂを有する。半導体基板２００２と力伝達ブロック２００４は、常温個相接合技術を利用して接合される。具体的には、アルゴンイオンを用いて半導体基板２００２の主面２００２Ｓ及び力伝達ブロック２００４の酸化シリコン層２００４ｂの表面を活性化させた後に、超高真空中で半導体基板２００２の主面２００２Ｓと力伝達ブロック２００４の酸化シリコン層２００４ｂの表面を接触させ、両者を接合させる。

　図８，９，１０に示されるように、力伝達ブロック２００４の酸化シリコン層２００４ｂの一部が除去されており、力伝達ブロック２００４の半導体基板２００２と接合する側の面に溝２００４ｃが形成されている。溝２００４ｃが形成されていることにより、力伝達ブロック２００４の酸化シリコン層２００４ｂは、封止部分２０４０ａと押圧部分２０４０ｂに区画されている。また、このような溝２００４ｃが形成されていることにより、半導体基板２００２と力伝達ブロック２００４の間には、外部から隔てられた封止空間２００６が構成される。

　力伝達ブロック２００４の封止部分２０４０ａは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の周囲を一巡するように、半導体基板２００２の主面２００２Ｓに接合する。半導体基板２００２のうちの力伝達ブロック２００４の封止部分２０４０ａが接合する部分を封止部２０２０という。力伝達ブロック２００４の封止部分２０４０ａが矩形状に構成されているので、半導体基板２００２の封止部２０２０は、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の長手方向と平行な部分と低感度メサ型ゲージ２０１２，２０１６の長手方向と平行な部分で構成される。半導体基板２００２の主面２００２Ｓにおける封止部２０２０の内側の領域は正方形形状となっている。半導体基板２００２の封止部２０２０と力伝達ブロック２００４の封止部分２０４０ａは、気密に接合する。

　図６，７に示されるように、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８は、半導体基板２００２の＜１００＞方向において封止空間２００６を３等分した位置（即ち、封止部２０２０の内側の領域を３等分した位置）に配置されている。低感度メサ型ゲージ２０１２，２０１６は、半導体基板２００２の＜１１０＞方向において封止空間２００６を３等分した位置（即ち、封止部２０２０の内側の領域を３等分した位置）に配置されている。

　図８，９に示されるように、力伝達ブロック２００４の押圧部分２０４０ｂは、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の頂面に接合する一方で、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の頂面には接合していない。このため、固定抵抗体２０１５，２０１９は、圧縮応力に対して電気抵抗値が大きく変化する半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って延びているものの、それらの電気抵抗値の値は、力伝達ブロック２００４の受圧時においても実質的に変化しない。押圧部分２０４０ｂと高感度メサ型ゲージ２０１４、２０１８の各々の頂面との接触面積は等しい。押圧部分２０４０ｂと低感度メサ型ゲージ２０１２、２０１６の各々の頂面との接触面積は等しい。

　次に、力検知装置２００１の動作を説明する。まず、力検知装置２００１は、電源電極２０３８に定電流源が接続され、基準電極２０３４が接地され、第１出力電極２０３６と第２出力電極２０３２の間に電圧測定器が接続して用いられる。力検知装置２００１では、力伝達ブロック２００４に加わる容器内圧が変化すると、力伝達ブロック２００４を介してメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８のゲージ部２０１２ａ，２０１４ａ，２０１６ａ，２０１８ａに加わる圧縮応力も変化する。ピエゾ抵抗効果が現われる高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８のゲージ部２０１４ａ，２０１８ａの電気抵抗値は、圧縮応力に応じて変化する。ゲージ部２０１４ａの電気抵抗値が変化すると、第２抵抗体２１１４の合成抵抗値が変化する。ゲージ部２０１８ａの電気抵抗値が変化すると、第４抵抗体２１１８の合成抵抗値が変化する。このため、第１出力電極２０３６と第２出力電極２０３２の電位差は、ゲージ部２０１４ａ，２０１８ａに加わる圧縮応力に依存する。これにより、電圧測定器で計測される電圧変化から力伝達ブロック２００４に加わる容器内圧が検知される。

　先に述べたように、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の圧縮応力と電気抵抗値の関係は、図１２に示されるように、下に凸な非直線性を示す。このため、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９が形成されていない力検知装置では、第１出力電極と第２出力電極の電位差が、ゲージ部２０１４ａ，２０１８ａに加わる圧縮応力に比例しない。この結果、力検知装置の出力特性の直線性が低くなるという問題があった。

　ここで、圧縮応力と電気抵抗値の関係が比例特性を示す可変抵抗体Ａに固定抵抗体Ｂを並列接続した並列接続体Ｃにおける圧縮応力と合成抵抗値の関係について説明する。この可変抵抗体Ａの初期抵抗値をＲ１とし、可変抵抗体Ａの電気抵抗値の増加量をΔＲとし、固定抵抗体Ｂの電気抵抗値をＲ２とすると、並列接続体Ｃの合成抵抗値Ｒ’は、次の数式となる。

　上記数式のＲ’をΔＲについて微分すると、その微分値ｄ１は、次の数式となる。

　このように、微分値ｄ１は、正の値を示す。微分値ｄ１をΔＲについてさらに微分すると、その微分値ｄ２は負の値を示す（式省略）。微分値ｄ１、ｄ２より、並列接続体Ｃでは、ΔＲとＲ’の関係が、上に凸な非直線性を示すことが分かる。このことから、圧縮応力と電気抵抗値の関係が比例特性を示す可変抵抗体に固定抵抗体を並列接続すると、その並列接続体の圧縮応力と合成抵抗値Ｒ’の関係は、図１３に示されるように上に凸な非直線性を示す。

　本実施例の力検知装置２００１では、上記の知見を利用して、高感度メサ型がゲージ２０１４，２０１８の各々に固定抵抗体２０１５，２０１９の各々を並列接続して抵抗体２１１４，２１１８を形成する。この構成によると、圧縮応力と電気抵抗値の関係において、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の下に凸な非直線性が、固定抵抗体２０１５，２０１９の導入により上に凸な非直線性と相殺される。この結果、抵抗体２１１４，２１１８の圧縮応力と合成抵抗値の関係が良好な直線性を有する。これにより、第１出力電極２０３６と第２出力電極２０３２の電位差が、抵抗体２１１４のゲージ部２０１４ａ及び抵抗体２１１８のゲージ部２０１８ａに加わる圧縮応力に略比例するため、力検知装置２００１の出力特性の直線性を改善することができる。

　また、力検知装置２００１では、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９が半導体基板２００２の主面２００２Ｓにメサ段差状に形成されている。このため、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９をメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８と同一の工程で製造できる。固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９を形成するための工程を新たに設ける必要がないため、力検知装置２００１の製造効率の低下を抑制できる。

　また、力検知装置２００１は、力伝達ブロック２００４によって半導体基板２００２の検知部２０１０が封止される封止型構造を有する。この力検知装置２００１では、ブリッジ回路を構成するメサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々の端部が互いに直接的に接続しておらず、これらの端部の間には、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８が配置されている。接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８の各々を挟む２つのメサ型ゲージは、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８の各々を介して電気的に接続されている。このため、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８が形成される範囲を拡張又は収縮させることにより、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の長さを調整することができる。例えば、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８が形成される範囲を広くすると、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の長さを短くでき、力伝達ブロック２００４の押圧部２０４０ｂと高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８との接触面積を減らすことが可能となる。この結果、力伝達ブロック２００４に加わる容器内圧は、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８に効率的に伝達され、力検知装置２００１のセンサ感度を向上することができる。これにより、封止型構造を有し、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８がブリッジ回路を構成する力検知装置２００１において、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の感度を調整するための設計の自由度を向上することができる。

　上述したように、力検知装置２００１は封止型構造を有するため、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８に加わる圧縮応力は、封止空間２００６内の高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の位置に依存する。この例では、図７に示されるように、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８が半導体基板２００２の＜１００＞方向に並んで配置されているので、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８に加わる圧縮応力は、半導体基板２００２の＜１００＞方向における封止空間２００６内の高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の位置に依存する。

　力検知装置１では、第１高感度メサ型ゲージ２０１４と第２高感度メサ型ゲージ２０１８が、封止部２０２０の内側の領域の中心点２００７（図６，７参照）に対して点対称に配置されている。より具体的には、半導体基板２００２の＜１００＞方向において、第１高感度メサ型ゲージ２０１４と半導体基板２００２の封止部２０２０（第１高感度メサ型ゲージ２０１４の長手方向と平行な封止部２０２０の部分であり、図７の紙面左側の封止空間２００６の縁に相当する）の間の最短距離と、第２高感度メサ型ゲージ２０１８と半導体基板２００２の封止部２０２０（第２高感度メサ型ゲージ２０１８の長手方向と平行な封止部２０２０の部分であり、図７の紙面右側の封止空間２００６の縁に相当する）の間の最短距離が等しい。これにより、力伝達ブロック２００４に加わる力に対して第１高感度メサ型ゲージ２０１４及び第２高感度メサ型ゲージ２０１８の各々に伝達される力が等しくなるので、力伝達ブロック２００４に加わる力に対する出力の線形性が向上する。

　さらに、力検知装置２００１では、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８は、封止空間２００６を半導体基板２００２の＜１００＞方向において３等分した位置に配置されており、かつ、封止空間２００６の半導体基板２００２の＜１１０＞方向における中央部に配置されている。これにより、力伝達ブロック２００４に加わる力は、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８の頂面に対して垂直な方向に伝達されるので、高感度メサ型ゲージ２０１４，２０１８が斜めに圧縮することが抑制され、力伝達ブロック２００４に加わる力に対する出力の線形性がさらに向上する。

　また、力検知装置２００１では、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８が、狭窄部２０４２ａ，２０４４ａ，２０４６ａ，２０４８ａを有しており、配線２０２２，２０２４，２０２６，２０２８は狭窄部２０４２ａ，２０４４ａ，２０４６ａ，２０４８ａに接続している。狭窄部２０４２ａ，２０４４ａ，２０４６ａ，２０４８ａが接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８に占める範囲は極めて狭い。例えば、狭窄部２０４２ａ，２０４４ａ，２０４６ａ，２０４８ａを含まない接続領域では、製造バラツキによって接続領域内を流れる電流の経路もばらつく。このような電流経路のばらつきは、零点オフセット特性の悪化の原因となる。一方、狭窄部２０４２ａ，２０４４ａ，２０４６ａ，２０４８ａを含む接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８では、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８内を流れる電流の経路を制限することができる。これにより、力検知装置２００１の零点オフセット特性の悪化が抑えられる。

　さらに、力検知装置２００１では、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８の各々が狭窄されることにより分離される２つの部分（部分２０４２ｂ，部分２０４２ｃ，部分２０４４ｂ，部分２０４４ｃ，部分２０４６ｂ，部分２０４６ｃ，部分２０４８ｂ，部分２０４８ｃ）の電気抵抗値がいずれも等しくなるように構成されており、これにより、抵抗体２１１２，２１１４，２１１６，２１１８の初期電気抵抗値が等しくなっている。従って、力検知装置２００１では、オフセット電圧が低減される。

　次に、図１１を参照して実施例３について説明する。以下では、実施例２と相違する点についてのみ説明し、実施例２と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。抵抗体２２１４は、実施例２の抵抗体２１１４と比較して、固定抵抗体２１１５の形状が異なっている。固定抵抗体２１１５は、部分２１１５０ａ，２１１５０ｂ，２１１５０ｃ，２１１５０ｄ及び２１１５０ｅと、部分２１１５１ａ，２１１５１ｂ，２１１５１ｃ及び２１１５１ｄによって構成されている。部分２１１５０ａ～２１１５０ｅは、半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って延びている。部分２１１５１ａ～２１１５１ｄは、半導体基板２００２の＜１００＞方向に沿って延びている。部分２１１５０ａ～２１１５０ｅの各々の幅と部分２１１５１ａ～２１１５１ｄの各々の幅は共通であり、これらの幅は、第１高感度メサ型ゲージ２０１４の幅とも共通である。

　部分２１１５０ａの一端は、接続領域２０４４の部分２０４４ｂに電気的に接続されており、部分２１１５０ｅの一端は、接続領域２０４２の部分２０４２ｂに電気的に接続されている。部分２１１５０ａ、部分２１１５１ａ、部分２１１５０ｂ、部分２１１５１ｂ、部分２１１５０ｃ、部分２１１５１ｃ、部分２１１５０ｄ、部分２１１５１ｄ及び部分２１１５０ｅは、この順に直列に接続されている。部分２１１５０ａと部分２１１５０ｂは対向している。部分２１１５０ｅと部分２１１５０ｄは対向している。部分２１１５０ｃは、部分２１１５０ｂ及び部分２１１５０ｄの各々の長さの和よりも長い。部分２１１５０ｂ及び部分２１１５０ｄは、部分２１１５０ｃに対して同じ側で部分２１１５０ｃと対向している。即ち、部分２１１５０ａと部分２１１５０ｂ、部分２１１５０ｅと部分２１１５０ｄ、部分２１１５０ｂ及び部分２１１５０ｄと部分２１１５０ｃは、それぞれ半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って往復するように延びている。固定抵抗体２１１５の長さ（即ち、部分２１１５０ａ～２１１５０ｅの各々の長さ及び部分２１１５１ａ～２１１５１ｄの各々の長さの総和）は、第１高感度メサ型ゲージ２０１４の長さよりも長い。このため、固定抵抗体２１１５の表面に形成されたゲージ部２１１５ａの電気抵抗値（別言すれば、部分２１１５０ａ～２１１５０ｅの各々の電気抵抗値及び部分２１１５１ａ～２１１５１ｄの各々の電気抵抗値の総和）は、第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａの電気抵抗値（厳密には、ゲージ部２０１４ａに圧縮応力が加わっていないときの初期抵抗値）よりも大きい。本実施例では、実施例２の抵抗体２１１２、２１１６、２１１８に相当する抵抗体（図示省略）も、抵抗体２２１４と同様の構成を有する。

　この構成によっても、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。また、固定抵抗体２１１５は、ゲージ部２１１５ａの電気抵抗値が、第１高感度メサ型ゲージ２０１４のゲージ部２０１４ａの初期抵抗値よりも大きくなるように構成されている。ここで、ピエゾ抵抗効果を有する可変抵抗体Ｄの初期抵抗値をＲ３、可変抵抗体Ｄに所定の圧縮応力を加えたときの可変抵抗体Ｄの電気抵抗値の増加量をΔＲ、固定抵抗体Ｅの電気抵抗値をＲ４とすると、所定の圧縮応力を加えたときの可変抵抗体Ｄ単体の感度Ｓ１は、次の数式となる。

　一方、所定の圧縮応力を加えたときの、可変抵抗体Ｄと固定抵抗体Ｅとの並列接続体Ｆの感度Ｓ２は、次の数式となる。

　このため、感度の変化率ｒは、次の数式となる。

　変化率ｒは、Ｒ３に対するＲ４の割合が大きくなるにつれて１に近づく。このことから、可変抵抗体に固定抵抗体を並列接続すると、並列接続体の感度は可変抵抗体単体の感度よりも低下するものの、固定抵抗体の電気抵抗値を可変抵抗体の初期抵抗値よりも大きくすることにより、並列接続体の感度が低下することを抑制できることが分かる。このため、本実施例の構成によると、抵抗体２２１４の感度の低下を抑制しながら、力検知装置の出力特性の直線性を改善することができる。

　また、本実施例の力検知装置では、固定抵抗体２１１５が、半導体基板２００２の＜１１０＞方向に沿って往復するように延びる部分を複数有している。この構成によると、半導体基板２００２の面積消費を抑えながら、固定抵抗体２１１５の電気抵抗値が第１高感度メサ型ゲージ２０１４の初期電気抵抗値よりも大きい関係が得られる。

　以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本明細書が開示する力検知装置は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。

　例えば、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９はメサ型ゲージに限られず、半導体表面に形成した拡散抵抗や、抵抗器として使用される電子部品であってもよい。また、接続領域２０４２，２０４４，２０４６，２０４８は形成されていなくてもよい。また、固定抵抗体２０１３，２０１５，２０１７，２０１９の各々は、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８の各々に対して平行でなくてもよい。但し、固定抵抗値２０１５，２０１９は、互いに等しい電気抵抗値を有することが望ましい。また、メサ型ゲージ２０１２，２０１４，２０１６，２０１８に作用する応力は、圧縮応力に限られず、例えば引張応力であってもよい。また、力検知装置の種類は、封止型構造を有するものに限られない。また、メサ型ゲージは、フルブリッジ回路以外の回路を構成してもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (12)

1. 　基板（２）と
   　力伝達ブロック（４）を備え、
   　前記基板は、
   　　　基板の主面に設けられており、ブリッジ回路を構成しているメサ型ゲージ（１２、１４、１６、１８）と、
   　　　前記主面に設けられており、不純物が導入されている接続領域（４２、４４、４６、４８）と、
   　　　前記主面に設けられており、前記メサ型ゲージの周囲を一巡しており、前記力伝達ブロックに接合する封止部（２０）と、を有し、
   　前記メサ型ゲージは、
   　　　第１方向に延びる第１メサ型ゲージ（１４、１８）と、
   　　　前記第１方向と異なる第２方向に延びており、前記第１メサ型ゲージから離れている第２メサ型ゲージ（１２、１６）と、を有し、
   　前記接続領域は、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端の間に配置されており、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端を電気的に接続する、
   　力検知装置。
2. 　前記基板は、前記主面に設けられており、不純物が導入されている配線（２２，２４，２６，２８）をさらに有しており、
   　前記接続領域は、前記第１メサ型ゲージの一端と前記第２メサ型ゲージの一端の間で狭窄されている狭窄部（４２ａ，４４ａ，４６ａ，４８ａ）を含み、
   　前記配線は、前記狭窄部に接続する、
   　請求項１に記載の力検知装置。
3. 　前記基板の前記第１方向は、応力に対して電気抵抗値が大きく変化する方向であり、
   　前記基板の前記第２方向は、前記第１方向に対して直交しており、応力に対して電気抵抗値が小さく変化する方向であり、
   　前記第１メサ型ゲージは、第１高感度メサ型ゲージ（１４）と第２高感度メサ型ゲージ（１８）を有し、
   　前記第２メサ型ゲージは、第１低感度メサ型ゲージ（１２）と第２低感度メサ型ゲージ（１６）を有し、
   　前記第１高感度メサ型ゲージと前記第２高感度メサ型ゲージは、前記封止部の内側の内側領域の中心点に対して点対称に配置されている、
   　請求項１又は２に記載の力検知装置。
4. 　前記内側領域は、矩形状であり、
   　前記内側領域は、１組の対向する辺が前記第１方向に延びており、別の１組の対向する辺が前記第２方向に延びており、
   　前記第１高感度メサ型ゲージと前記第２高感度メサ型ゲージは、前記内側領域を前記第２方向に３等分した位置に配置されており、かつ、前記内側領域の前記第１方向の中央に配置されている、
   　請求項３に記載の力検知装置。
5. 　力伝達ブロックは、基板の主面と接合している、
   　請求項１から４のいずれか一つに記載の力検知装置。
6. 　前記電気抵抗値は、前記メサ型ゲージの電気抵抗値であり、
   　前記第１メサ型ゲージの電気抵抗値は、応力に対して大きく変化し、
   　前記第２メサ型ゲージの電気抵抗値は、応力に対して小さく変化する、
   　請求項３に記載の力検知装置。
7. 　メサ型ゲージ（２０１２、２０１４、２０１６、２０１８）と、
   　前記メサ型ゲージに並列に接続されている固定抵抗体（２０１３，２０１５，２０１７，２０１９）を有しており、
   　前記メサ型ゲージと前記固定抵抗体の合成抵抗値の変化を利用して力が検知されている、
   　力検知装置。
8. 　前記固定抵抗体の電気抵抗値は、前記メサ型ゲージに応力が加わっていないときの初期電気抵抗値よりも大きい、
   　請求項７に記載の力検知装置。
9. 　前記メサ型ゲージは、半導体基板（２００２）の主面にメサ段差状に形成されており、
   　前記固定抵抗体も、前記半導体基板の主面にメサ段差状に形成されている、
   　請求項７又は８に記載の力検知装置。
10. 　力伝達ブロック（２００４）をさらに有しており、
    　前記力伝達ブロックは、前記メサ型ゲージの頂面に接触し、前記固定抵抗体の頂面に接触しない、
    　請求項９に記載の力検知装置。
11. 　前記メサ型ゲージは、一方向に沿って直線状に延びており、
    　前記固定抵抗体は、前記一方向に沿って往復するように延びる部分を含む、
    　請求項９又は１０に記載の力検知装置。
12. 　前記初期電気抵抗値は、前記メサ型ゲージの初期電気抵抗値である、
    　請求項８に記載の力検知装置。
     

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