CN108027291B - 力学量测量装置和使用它的压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有现有技术以上的高信噪比和高分辨率的力学量测量装置和使用它的压力传感器。该力学量测量装置在一个半导体衬底(1)的主面设置有由杂质扩散电阻体构成的多个惠斯通电桥，多个惠斯通电桥检测在半导体衬底(1)的主面上正交的x轴方向上产生的变形量与y轴方向上产生的变形量之差，构成多个惠斯通电桥的杂质扩散电阻体在各个测量区域内均匀地配置。

Description

力学量测量装置和使用它的压力传感器
技术领域
本发明涉及对施加于测量对象物的应力、变形等的力学量进行测量的技术，特别是涉及具有由在半导体衬底表面形成的杂质扩散电阻体构成的变形检测区域的力学量测量装置和使用它的压力传感器。
背景技术
作为对测量对象物的变形(distortion)进行测量的装置，一直以来已知在薄绝缘体上配置有金属电阻体(金属箔)的金属箔应变片。金属箔应变片对跟踪测量对象物的变形的金属箔的变形所伴随的电阻值的变化进行测量而换算为变形量，构造简单且价廉而且精度高，因此被广泛利用。另一方面，金属箔应变片具有下述弱点：由于其结构原因，当被测量物的温度变化时容易产生测量误差，而且常时被驱动的电力消耗大，以及需要一定程度的设置面积等。
作为克服金属箔应变片的这些弱点的装置，开发了具有由在半导体衬底表面形成的杂质扩散电阻体构成的变形检测区域(电桥电路)的半导体变形传感器。半导体变形传感器中，相对于杂质扩散电阻体的变形的电阻变化率与现有技术的金属箔应变片的金属电阻体的这样的电阻变化率相比大数十倍，因此即使是微小的变形也能够检测出来(即，具有对于变形的灵敏度高的优点)。此外，在杂质扩散电阻体的形成中利用光刻等的所谓半导体处理，由此能够进行杂质扩散电阻体的微细图案化，能够使半导体变形传感器整体小型化(小面积化)并且能够实现省电。进而，利用杂质扩散电阻体的微细图案化，能够将构成惠斯通电桥电路的全部电阻体形成在同一个衬底上，因此也具有相对于被测量物的温度变化的电阻的变动相互抵消，测量误差变小(测量精度提高)的优点。
例如，在日本特开2007-263781号公报(专利文献1)中，记载了在半导体衬底表面具有变形检测部，安装于被测量物而测量变形的力学量测量装置。该力学量测量装置中，在半导体单结晶衬底至少形成有二组以上的电桥电路。二组的电桥电路中，一个电桥电路由使电流流动而测量电阻值的变动的方向(长度方向)为与半导体单结晶衬底的<100>方向平行的n型扩散电阻构成。另一个电桥电路组合长度方向与<110>方向平行的p型扩散电阻而构成。根据专利文献1，能够高精度地测量在被测量物产生的特定方向的变形成分(参照摘要)。
此外，在日本特开2012-47608号公报(专利文献2)中，公开了一种力学量测量装置，其使用在半导体衬底形成的电桥电路，所述电桥电路包括4个电桥电阻Rv1、Rv2、Rh1、Rh2，各电桥电阻分别包括多个扩散电阻，所述多个扩散电阻在所述半导体衬底上配置成矩阵状，所述电桥电阻Rv1、Rv2中，配置于所述矩阵的奇数列的所述多个扩散电阻有选择地串联连接，所述电桥电阻Rh1、Rh2中，配置于所述矩阵的偶数列的所述多个扩散电阻有选择地串联连接。根据专利文献2，能够防止由于被测量物的温度变化而发生的应力、半导体衬底上的热分布、扩散电阻的杂质的掺杂量梯度引起的电桥电路的偏置输出的发生。
另一方面，利用变形传感器的力学量测量中，变形传感器跟踪被测量物的变形而变形是基础，为了检测更小的变形、实现测量精度好的力学量测量，捕捉使用于传感器的电阻体的微小的电阻变化是必需的。基于该观点，例如在日本特开2013-2205403号公报(专利文献3)中记载了，将测量力学量的传感器搭载于被测量物的多个部位，用与传感器部的后段连接的运算电路进行运算从而更高精度地进行检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-263781号公报
专利文献2：日本特开2012-47608号公报
专利文献3：日本特开2013-205403号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
以汽车发动机的节能化、排出气体清洁化为目的，研究和采用用于使燃料更高效地燃烧的各种技术。但是，近年来，对于节能化和排出气体清洁化的要求越来越高。关注于节能化的燃烧技术的代表性技术，是实现在比理论空燃比更稀薄的条件下的燃烧的技术。此外，关注于排出气体清洁化的燃烧技术的代表性技术，是实现气缸内的稳定、可靠的燃烧的技术。
为了有效地实现这些燃烧技术，必须进行燃料喷射的精密控制。为了实现燃料喷射的精密控制，关于喷射压力控制的压力传感器是重要因素之一。
例如，在柴油发动机用的共轨***中，为了推进节能化和排出气体清洁化而推进燃料压力的进一步的高压化(例如2500～3000气压)。对于构成部件更高地要求高耐压性和耐久性(长期可靠性)。此外，构成部件内，压力传感器是作为精密控制的基础的部件，在耐压性和耐久性之外对于更高精度的要求也更强。
专利文献1～3中记载的变形传感器具有上述的优异作用效果。但是，为了达到对于压力传感器的最新的要求水平(特别是高精度和长期可靠性)，在半导体变形传感器(力学量测量装置)中需要进行进一步的改良(详情后述)。
本发明的目的在于提供具有现有技术以上的高精度的半导体变形传感器(力学量测量装置)。此外，提供通过使用该力学量测量装置，具有现有技术以上的高精度的压力传感器。
用于解决课题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的力学量测量装置具有由在半导体衬底的主面上形成的杂质扩散电阻体构成的变形检测区域，其特征在于，所述变形检测区域具有多个惠斯通电桥，构成所述多个惠斯通电桥的电阻体在检测区域内分别均匀地分散配置，由此多个惠斯通电桥具有大致相同的变形检测能力。此外，本发明的力学量测量装置的特征在于，利用在该半导体衬底上配置的运算电路，对多个惠斯通电桥的输出信号进行加法运算，由此对具有大致相同的信号特性的各个传感器信号进行加法运算，另一方面，由构成传感器的电阻体产生的随机噪声成分被均方根化，能够提高传感器的信噪比，能够进行高精度的检测。
此外，本发明的压力传感器是在金属制的膜片上接合有半导体变形传感器的压力传感器，所述半导体变形传感器由上述力学量测量装置构成。
发明效果
根据本发明，能够提供具有现有技术以上的高检测性能的力学量测量装置。此外，通过使用该力学量测量装置，能够提供具有现有技术以上的高精度、长期可靠性的压力传感器。
附图说明
图1是表示实验中使用的现有技术的半导体变形传感器的概要的平面示意图。
图2是表示实验中使用的模拟压力传感器的概要的平面示意图和a-b线的截面示意图。
图3A是表示模拟压力传感器的变形的状态的截面示意图。
图3B是表示模拟压力传感器的输出信号的状态的示意图。
图4是将多个传感器和加法运算电路连接的示意图。
图5A是在金属板配置有多个现有技术的变形传感器的截面示意图。
图5B是在金属板配置有多个现有技术的变形传感器时的输出信号的变化的状态的示意图。
图6A是表示实施方式1的力学量测量装置的概要的平面示意图。
图6B是表示实施方式1的力学量测量装置的电路结构的图。
图7A是表示在金属板配置有实施方式1的力学量测量装置时的变形的状态的截面示意图。
图7B是表示在金属板配置有实施方式1的力学量测量装置时的输出信号的变化的状态的示意图。
图8A是表示实施方式2的力学量测量装置的概要的平面示意图。
图8B是表示实施方式2的力学量测量装置的电路结构的图。
图9A是表示实施方式3的力学量测量装置的概要的平面示意图。
图9B是表示实施方式3的力学量测量装置的电路结构的图。
图10是表示本发明的压力传感器的一例的截面示意图。
具体实施方式
本发明的以下的实施方式中，说明提高压力传感器中的膜片和硅芯片的安装界面的可靠性的实施方式的例子。
汽车部件在各种工业部件中是关于应用温度范围、耐候性、精度、长期可靠性等的要求特别严格的领域。本发明的发明者们，对使用半导体变形传感器的压力传感器，为了满足最新的各种要求进行研究而发现，配置在半导体变形传感器内的4个P型扩散电阻惠斯通电桥中，必须使由于变形而输出的信号成分和在扩散电阻中流动电流而产生的热噪声引起的噪声成分的比相较于现有技术更大。
图1是表示现有技术的使用在半导体变形传感器搭载的4个P型扩散电阻的惠斯通电桥的概要的平面示意图。使用图1简单说明现有技术的半导体变形传感器10的结构和功能。半导体变形传感器10中，在单晶硅衬底1的表面上形成有多个P型扩散电阻体2，多个P型扩散电阻体2以4个电桥电阻Rv1、Rv2、Rh1、Rh2的形式彼此连接而构成惠斯通电桥3。惠斯通电桥3构成为，与电源端子4和接地端子5连接，在4个电桥电阻Rv1、Rv2、Rh1、Rh2流动的电流方向为单晶硅衬底1的<110>方向和与其垂直的方向。其中，硅是立方晶。
对半导体变形传感器10施加单晶硅衬底1的<110>方向和/或与其垂直的方向的变形时，杂质扩散电阻体2(即4个电桥电阻Rv1、Rv2、Rh1、Rh2)的电阻值发生变化，在电桥电压的输出产生电位差。该电位差被在单晶硅衬底1内形成的放大器电路6放大，作为电信号从输出端子7取出。这样，半导体变形传感器10能够输出与施加于形成有惠斯通电桥3的区域(变形检测区域)的变形量对应的电信号。此时半导体变形传感器10的输出电压VOUT能够由以下的(1)式表示。
VOUT＝GAIN·VDD((a-b)εx-(a-b)εy)/2…(1)
(1)式中，GAIN：放大器电路的放大率，a：与电流平行的方向的应变系数(gaugefactor)，b：与电流垂直的方向的应变系数，VDD：电源电压，εx：X方向变形，εy：Y方向变形。
此时，作为构成电桥的电阻使用P型扩散电阻时，与电流平行的方向的应变系数和与电流垂直的方向的应变系数相同，上述(1)式的a和b能够由(2)式表示。
a≈-b…(2)
因此，(1)式成为(3)式。
信号成分S＝VOUT＝GAIN·VDD·a·(εx-εy)…(3)
即可知，使用P型扩散电阻的现有技术的半导体变形传感器的输出电压，与在半导体变形传感器产生的X方向变形和Y方向变形的差成比例。因此，使用P型扩散电阻的半导体变形传感器，被测量物由于热引起的膨胀或收缩在X方向和Y方向各向同性地发生变化时，其影响抵消，显示出良好的温度依存性。
此外，在半导体变形传感器中使用的P型扩散电阻，与使用金属薄膜的应变片相比应变系数大，且片电阻值大，因此高电阻化变得容易。因此，能够使流过电桥的电流值变小，能够构成低电力消耗的传感器。但是，此时在P型扩散电阻由于电流流动而产生热噪声。一般来说电阻的热噪声为进行电压表示的(4)式。
噪声成分N＝(4KBTRΔf)1/2…(4)
(4)式中，KB：玻耳兹曼常数，T：温度，Δf：带宽，R：电阻值。
即，噪声与在传感器电桥中使用的P型扩散电阻的电阻值的1/2次幂成比例地变大。上述(3)式是半导体变形传感器的信号成分，上述(4)式是噪声成分，通过提高该信号对噪声比，能够实现半导体变形传感器的高分辨率化。
图2是表示实验中使用的模拟压力传感器的概要的平面示意图和平面示意图所示的a-b线的截面示意图。如图2所示，模拟压力传感器20在模拟膜片的金属板21的大致中央位置经由焊接层22接合有半导体变形传感器10。汽车发动机用压力传感器配置在高温(例如120～130℃程度)的环境下，因此膜片和半导体变形传感器的接合通常不采用利用有机类粘接剂的接合，而由焊接进行。在金属板21设置有端子台23，连接有半导体变形传感器10的电源端子4、接地端子5和输出端子7。
接着，使用图3A、图3B说明实验及其结果。图3A是表示正常进行了安装的模拟压力传感器20的变形的状态的截面示意图。图3B是表示半导体变形传感器10的输出电压和时间的关系的图表。实验是在“时间t＝0”对金属板没有施加应力的初始状态，使此时的半导体变形传感器10的信号成分大致为0，使噪声成分为N。
之后，在“时间t＝t1”对模拟压力传感器20的金属板21施加弯曲应力时，在金属板21产生变形。金属板21的变形经由焊接层22传递至半导体变形传感器10，半导体变形传感器10的信号成分从0经由过渡状态成为电压S+，噪声成分Vn是一定值。
根据相对于此时的信号成分S+，能够使噪声成分N小至什么程度，决定半导体变形传感器的测量最小分辨率。
再次回到式(3)表示的信号成分，表示应变系数的a是由半导体工艺决定的值，VDD在考虑作为技术特征的低电力消耗时使其较大并不是有利的方案，使信号成分变大的方法受限。
此外，在研究式(4)表示的噪声成分时，玻耳兹曼常数是定值因此不能够变小，温度、带宽是由使用传感器的程序决定的。此外，使电阻值R下降，在考虑作为技术特征的低电力消耗时并不是有利的方案，因此使噪声成分变小的方法也受限。
于是，本发明的发明者研究了准备多个图4所示的传感器电桥，通过对其输出进行加法运算而使信号成分相加的方案。即如图4所示，构成1到n的n个传感器电桥。使此时的各传感器的信号成分为S1～Sn，使噪声成分为N1～Nn。根据该方法，加法运算电路的信号成分S是相对于变形以一定值产生的DC信号，因此如(5)式所示为简单的加法运算。
S＝S1+S2+S3……+Sn…(5)
另一方面，噪声成分是从各电阻元件随机产生的，因此其合计信号的特征是(6)式所示为均方根。
N＝(N12+N22+N32……+Nn2)1/2…(6)
假设能够构成对施加于测量物的应力在多个传感器产生大致相同的变形、能够得到大致相同的输出电压的n个传感器，则使用1个电桥的信号成分S1和N1，得到(7)式。
S/N＝nS1/(n(N1)2)1/2＝S1/N1·n1/2…(7)
即，利用n个电桥，信号对噪声比与n的1/2次幂成比例地提高。
将上述多个传感器并联连接而提高信号对噪声比的方法是现有技术中已公知的技术，对现有的使用金属薄膜的应变计、用专利文献3(日本特开2013-205403号公报)所示的方法构成时的问题使用图5A、图5B进行说明。作为现有的半导体变形传感器的例子的图5A中，作为模拟压力传感器20’，对于金属板21，将与半导体变形传感器10相同的半导体变形传感器10’排列配置。使在金属板没有产生应力的时刻t＝0的输出大致为0，使从各个传感器产生的噪声成分为N、N’。
直至时刻t＝t1，当测量对象物由于应力而变形时，半导体变形传感器10的输出成为S+，半导体变形传感器10’的输出为S+’，此时，S+’比S+小。这是因为，半导体变形传感器10和10’在贴合的测量对象物上空间上分离配置，由此从构造上说在传感器产生的变形量不同，不能够得到相同的输出灵敏度。因此，在该例中，即使将半导体变形传感器10和10’的输出成分进行加法运算也不能够得到理想状态的式(7)那样的效果。此外，在现有的金属薄膜应变计、半导体变形传感器中，从其构造上来说，使传感器的数量越为增加，传感器彼此在空间上越为分离，更验证得到好的效果。
于是，本专利的发明者考虑，采用半导体变形传感器对于测量物具有n个大致相同灵敏度的传感器的结构，且具有对其输出进行加法运算的机构，由此谋求更高分辨率化。
本发明能够在上述本发明的力学量测量装置中，添加以下的改良和变更。
(i)半导体衬底的主面为单晶硅的{100}面。
(ii)半导体衬底的x轴方向和y轴方向与硅衬底的<110>方向一致。在相同的半导体衬底上配置多个的检测x轴方向与y轴方向的变形量的差的惠斯通电桥包括：在<110>方向流动电流，配置成长度方向形成于y轴方向且流动电流的方向与y轴平行的2个P型扩散电阻；和在<110>方向流动电流，配置成长度方向形成于x轴方向且流动电流的方向与x轴平行的2个P型扩散电阻。
(iii)构成配置有多个的惠斯通电桥的电阻体各自在相同的区域内均匀地配置，由此能够以大致相同的灵敏度检测在测量物产生的变形。
(v)基于来自多个惠斯通电桥各自的输出进行变形量的加法计算的运算电路，也设置于形成有惠斯通电桥的半导体衬底上。
此外，如上所述，本发明的压力传感器是在金属制的膜片上接合有半导体变形传感器的压力传感器，所述半导体变形传感器由上述本发明的力学量测量装置构成。
本发明在上述本发明的压力传感器中，能够添加以下的改良和变更。
(vi)半导体变形传感器与金属制膜片的接合是焊接。
(vii)所述压力传感器用作汽车发动机用的压力传感器。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于此处所示的实施方式，在不脱离其发明的技术思想的范围内能够进行适当组合和改良。另外，对相同的部件、部位标注相同附图标记，省略重复说明。
[实施方式1]
此处，对于本发明的实施方式1的力学量测量装置的技术思想，参照图6A～图7B进行说明。图6A是表示实施方式1的力学量测量装置的概要的平面示意图，本例中是示意性地表示，因此电阻体以外的配线图案等被省略。此外，图6B表示其电路结构图的概略。
如图6A所示，实施方式1的力学量测量装置30(半导体变形传感器)在半导体衬底(例如单晶硅衬底1)的表面上，具有由大致相同的电阻体构成的2个惠斯通电桥。惠斯通电桥A包括4个电阻体Rv1A、Rv2A、R h1A、R h2A。同样，相邻的惠斯通电桥B包括4个电阻体Rv1B、Rv2B、Rh1B、Rh2B，优选相对于单晶硅衬底1的大小形成得充分小。本实施方式中，作为一例，使单晶硅衬底1的尺寸为4mm见方，使惠斯通电桥A、B的尺寸分别形成为0.02mm见方。
惠斯通电桥A、B分别输出在X轴方向发生的变形的差和在Y轴方向发生的变形的差，包括根据在半导体衬底1的X轴方向发生的变形而电阻值发生变化的电阻Rh1A、Rh1B、Rh2A、Rh2B，和根据在Y轴方向发生的变形而电阻值发生变化的电阻Rv1A、Rv1B、Rv2A、Rv2B。这些电阻体Rh1A、Rh1B、Rh2A、Rh2B、Rv1A、Rv1B、Rv2A、Rv2B包括P型杂质扩散电阻体。更具体地说，电阻Rh1A、Rh1B、Rh2A、Rh2B配置成长度方向为Y轴方向，流动电流的方向与Y轴平行的P型扩散电阻。此外，电阻Rh1A、Rh1B、Rh2A、Rh2B配置成长度方向为X轴方向，流动电流的方向与X轴平行的P型扩散电阻。该8个电阻体配置在同一个半导体衬底1的中央附近，各个电阻体由相同尺寸的电阻体构成，电阻体彼此靠近地配置。表示具体的尺寸的话，例如电阻体的尺寸是全部为宽度5μm、长度15μm的电阻值0.3kΩ的P型扩散电阻，彼此间配置有5μm的间隔。此时，配置有电阻体的半导体衬底1的中央附近约20μm见方的范围中，惠斯通电桥A、B的电阻体大致均匀配置，基于在20μm见方的范围中产生的平均变形量，能够得到大致相同的输出灵敏度。
对上述惠斯通电桥A、B的输出电压用加法运算电路8进行加法运算。图6B中表示电容C的电压结合。由此能够将信号成分(图6B中的差动电压V+和V-的差分电压)用简单的加法运算进行2倍化，而且能够使噪声成分均方根化，将信号对噪声成分改善21/2倍。
图7A表示将搭载有上述惠斯通电桥A、B和加法运算电路8的半导体变形传感器10”安装于测量对象物21时的示意图。此时，使电阻体的尺寸与图3所示的例子相同。与图3时同样地直到时刻t1对对象物施加应力时，如图7B所示，惠斯通电桥A、B的输出信号成分SA+、SB+以大致相同的灵敏度增加。因此，用加法运算电路8加法运算得到的半导体变形传感器10”的输出成分如(8)式所示，是图3A所示的半导体变形传感器的约2倍的信号成分。
S10”＝SA++SB+＝2S+…(8)
对此，噪声成分从各个电阻体随机产生，因此如(9)式所示，噪声成分被均方根化，成为图3A所示的半导体变形传感器的约1.4倍。
N10”＝((NA)2+(NB)2)1/2＝1.4N…(9)
由此，半导体变形传感器10”的信号对噪声成分提高为图3A所示的半导体变形传感器10的约1.4倍。
[实施方式2]
此处，对上述实施方式1之外的例子参照图8A和图8B进行说明。
图8A表示具有4个惠斯通电桥A、B、C、D的力学量测量装置的示意图。是与实施方式1所示的惠斯通电桥A、B同样，惠斯通电桥A、B、C、D各自的电阻体配置于芯片中心附近，电阻体彼此邻接配置的例子。另外，在图8A的平面示意图中，为了简化附图，省略了配线的详情(例如杂质扩散电阻体彼此间的配线)。
如图8A所示，构成本实施方式的惠斯通电桥A、B、C、D的电阻体Rv1A、Rv1B、Rv1C、Rv1D、Rv2A、Rv2B、Rv2C、Rv2D、Rh1A、Rh1B、Rh1C、Rh1D、Rh2A、Rh2B、Rh2C、Rh2D各自为具有相同的宽度、长度的P型扩散电阻体，在芯片中心部彼此相邻地配置。如果记载具体的尺寸，则各个电阻体是宽度为2.5μm、长度为15μm、电阻值0.6kΩ的电阻体，其配置间隔为2.5μm。
由此在形成有构成该惠斯通电桥的杂质扩散电阻体的区域中，构成惠斯通电桥A、B、C、D的电阻体均匀配置，基于在所配置的约20μm见方的范围中产生的平均变形量，能够得到大致相同的输出灵敏度。使用图8A、图8B所示的半导体衬底进行与图7A相同的实验，则信号成分通过加法运算被4倍化，噪声成分被均方根化而成为2倍，信号对噪声比相对于图3所示的例子提高为2倍。
[实施方式3]
此处，对上述实施方式1、2之外的例子参照图9A、图9B进行说明。
图9A表示具有有限的n个惠斯通电桥的半导体变形传感器的平面示意图。在本例中是示意性表示的，因此省略电阻体以外的配线图案等。此外，图9B表示其电路结构图的概要。
即特征在于，从惠斯通电桥A到惠斯通电桥n的全部电阻体由具有相同宽度、长度的电阻体构成，该电阻体分别靠近地配置。由此在形成有构成该惠斯通电桥的杂质扩散电阻体的区域中，构成惠斯通电桥的电阻体均匀配置，基于在所配置的区域内产生的平均变形量，能够得到大致相同的输出灵敏度。由此，如果使用该具有n个惠斯通电桥的半导体变形传感器进行与图3相同的实验，则其信号成分和噪声成分能够用式(5)、(6)、(7)表示。
[实施方式4]
此处，对本发明的压力传感器使用图10进行说明。本发明的压力传感器的特征在于，作为变形传感器使用实施方式1～3的力学量测量装置。图10是表示本发明的压力传感器的一例的截面示意图。
如图10所示，本实施方式的压力传感器80大致包括：承受压力而将其转换为电信号的传感器部201；将电信号向外部设备传递的连接器部202。传感器部201包括：一端开放、另一端闭塞的金属制的有底筒状体且被压力端***的压力导入部81；限制压力导入部81的***量的凸缘82；在压力导入部81的闭塞端侧承受压力而变形的膜片83；在膜片83上焊接的变形传感器84；和与变形传感器84连接而控制变形传感器84的控制机构(控制部)85。控制机构85搭载有存储用于修正运算的各种数据的存储器、电容器86等。连接器部202包括：与外部设备连接的连接器87；传递电信号的连接端子88；将连接器87固定于传感器部的罩89。
另外，上述实施方式是为了助于理解本发明而进行的说明，本发明并不限定于记载的具体结构。例如，能够将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，此外，能够在某个实施方式的结构中添加其它实施方式的结构。即，本发明能够对本说明书的实施方式的结构的一部分删除/置换成其它结构/添加其它结构。另外，本发明中，多个惠斯通电桥的输出信号成分以大致相同的灵敏度增加，不仅包括输出信号成分以相同的灵敏度增加的情况，也包括输出信号成分以规定范围的灵敏度差增加的情况。
附图标记说明
1…单晶硅衬底，2…杂质扩散电阻体，3…惠斯通电桥，4…电源端子，5…接地端子，6…放大器电路，7…输出端子，8…加法运算电路，10…半导体变形传感器，20、20’、20”…模拟压力传感器，21…金属板，22…焊接层，23…端子台，30、30’、30”…力学量测量装置，80…压力传感器，81…压力导入部，82…凸缘，83…膜片，84…变形传感器，85…控制机构，86…电容器，87…连接器，88…连接端子，89…罩，A…第一惠斯通电桥，B…第二惠斯通电桥，201…压力传感器的传感器部，202…压力传感器的端子部。

Claims (8)

1.一种力学量测量装置，其特征在于，包括：
由形成在一个半导体衬底的主面上的多个杂质扩散电阻体分别构成的多个惠斯通电桥；和
接收所述多个惠斯通电桥的差动输出电压而进行加法运算的加法运算电路，
所述多个杂质扩散电阻体彼此靠近地配置，以使得作为所述多个惠斯通电桥的输出信号成分的所述差动输出电压基于所测量的区域内的平均变形量以大致相同的灵敏度增加，
利用所述加法运算电路的加法运算结果检测在所述半导体衬底的所述主面上正交的x轴方向上产生的变形量与y轴方向上产生的变形量之差。
2.如权利要求1所述的力学量测量装置，其特征在于：
所述半导体衬底的所述主面是单晶硅的{100}面。
3.如权利要求2所述的力学量测量装置，其特征在于：
所述x轴方向和所述y轴方向与硅衬底的<110>方向一致，
所述多个惠斯通电桥各自具有在<110>方向上流动电流的4个作为所述杂质扩散电阻体的电阻，
4个所述电阻包括：由配置成长度方向为y轴方向且流动电流的方向与y轴平行的P型扩散电阻构成的第一y轴方向电阻和第二y轴方向电阻；由配置成长度方向为x轴方向且流动电流的方向与x轴平行的P型扩散电阻构成的第一x轴方向电阻和第二x轴方向电阻。
4.如权利要求3所述的力学量测量装置，其特征在于：
构成所述多个惠斯通电桥的各电阻，以比其长度方向的长度短的间隔彼此相邻地配置。
5.如权利要求3所述的力学量测量装置，其特征在于：
所述加法运算电路及其输出端子配置在所述半导体衬底的所述主面上。
6.一种在金属制的膜片上接合有半导体变形传感器的压力传感器，其特征在于：
所述半导体变形传感器是权利要求1所述的力学量测量装置。
7.如权利要求6所述的压力传感器，其特征在于：
所述半导体变形传感器通过焊接而接合在所述金属制的膜片上。
8.如权利要求6所述的压力传感器，其特征在于：
所述压力传感器是汽车发动机用的压力传感器。
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