JPH08261853A - 機械量センサ素子 - Google Patents
機械量センサ素子Info
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- 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
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- JP
- Japan
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- diamond
- resistor
- sensor element
- mechanical quantity
- quantity sensor
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 機械量センサ素子を、機械量が印加される部
材（ダイアフラム３、カンチレバー４、支柱５、空洞体
６）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１とにより構成する。そして、ダイヤモンド抵抗体１
の抵抗値変化を測定することによって各々の機械量を検
知する。
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。 【構成】 機械量センサ素子を、機械量が印加される部
材（ダイアフラム３、カンチレバー４、支柱５、空洞体
６）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１とにより構成する。そして、ダイヤモンド抵抗体１
の抵抗値変化を測定することによって各々の機械量を検
知する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 Ｈ6 ）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。
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 Ｈ6 ）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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ｏ2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））。
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
Ｏ2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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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））。
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））。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
例を示す概略図である。
【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。
製プロセスを示す図である。
【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。
作製プロセスを示す図である。
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
Claims (11)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033295A JPH08261853A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 機械量センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6033295A JPH08261853A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 機械量センサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261853A true JPH08261853A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13139115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6033295A Pending JPH08261853A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 機械量センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261853A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999018606A1 (de) * | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Merckle Gmbh | Mikroaktor auf diamantbasis |
| US6505914B2 (en) | 1997-10-02 | 2003-01-14 | Merckle Gmbh | Microactuator based on diamond |
| JP2008139135A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 力学量センサおよびその製造方法 |
| JP2011069823A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Robert Bosch Gmbh | パッシベーションを用いずにセンサデバイスを製造する方法並びにセンサデバイス |
| WO2011102474A1 (ja) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 単結晶ダイヤモンド可動構造体及びその作製方法 |
| CN102683426A (zh) * | 2011-03-10 | 2012-09-19 | 横河电机株式会社 | 半导体装置、应变仪、压力传感器及半导体装置的制造方法 |
| CN114001794A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-02-01 | 广州机觉云物联科技有限公司 | 贮存容器存量测量装置、控制和测量方法、装置和介质 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP6033295A patent/JPH08261853A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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