(57)【要約】【課題】適切な温度補償を行って、圧力変化の検出を精度良く行うこと。【解決手段】キャビティの内部と外部とを連通する連通開口２３が形成されたセンサ基板３を有するセンサ本体４と、圧力差に応じて撓み変形するカンチレバー５と、センサ基板に変形不能に形成されると共にカンチレバーと相似形状に形成された疑似レバー６と、カンチレバーの撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗８２を含むホイートストンブリッジ回路を有し、変位検出抵抗の抵抗値変化に対応した出力信号に基づいてカンチレバーの変位を検出する変位検出部とを備え、疑似レバーに形成されると共に変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有する参照抵抗８３を備え、センサ基板又はホイートストンブリッジ回路には、変位検出抵抗の基準抵抗値に対して参照抵抗の基準抵抗値を合わせる抵抗調整部１１０が設けられている圧力センサ１を提供する。【選択図】図４
2019203740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティと、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通開口が形成されたセンサ基板と、を有するセンサ本体と、
片持ち状に支持された状態で前記センサ基板に形成されると共に、前記連通開口を覆うように配置され、前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、
前記センサ基板に変形不能に一体に形成されると共に、前記センサ基板の平面視で前記カンチレバーと相似形状に形成された疑似レバーと、
前記カンチレバーに形成されると共に前記カンチレバーの撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗を含むホイートストンブリッジ回路を有し、前記変位検出抵抗の抵抗値変化に対応した前記ホイートストンブリッジ回路からの出力信号に基づいて前記カンチレバーの変位を検出する変位検出部と、を備え、
前記ホイートストンブリッジ回路は、前記疑似レバーに形成されると共に、前記変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有し、且つ前記変位検出抵抗に対して直列に電気接続された参照抵抗を備え、
前記センサ基板又は前記ホイートストンブリッジ回路には、前記変位検出抵抗の基準抵抗値に対して、前記参照抵抗の基準抵抗値を合わせる抵抗調整部が設けられている、圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記カンチレバーは、レバー本体、及び前記レバー本体と前記センサ基板とを接続すると共に前記レバー本体を片持ち状態で支持する複数のレバー支持部を備え、
前記変位検出抵抗は、前記カンチレバーを含むように前記センサ基板に形成された第１圧電抵抗層で形成され、
前記疑似レバーは、前記レバー本体と相似形状に形成された疑似レバー本体、及び前記レバー支持部と相似形状に形成された複数の疑似レバー支持部を備え、
前記参照抵抗は、前記疑似レバーを含むように前記センサ基板に形成された第２圧電抵抗層で形成され、
前記抵抗調整部は、前記疑似レバーに設けられ、前記変位検出抵抗の基準抵抗値に対して、前記参照抵抗の基準抵抗値を合わせる、圧力センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗調整部は、少なくとも前記疑似レバー支持部の支持幅を、前記レバー支持部の支持幅よりも幅狭にする幅狭部を備えている、圧力センサ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗調整部は、少なくとも前記疑似レバー支持部の支持長さを、前記レバー支持部の支持長さよりも長くする伸長部を備えている、圧力センサ。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗調整部は、前記第２圧電抵抗層の導電率を、前記第１圧電抵抗層の導電率よりも低下させる、圧力センサ。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗調整部は、前記第２圧電抵抗層を流れる電流の送電距離を、前記第１圧電抵抗層を流れる電流の送電距離よりも増大させる増大部を備えている。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗調整部は、前記ホイートストンブリッジ回路に設けられると共に前記参照抵抗に対してさらに直列に電気接続された外部抵抗を備えている、圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力差によって生じる薄膜の歪を、ピエゾ抵抗効果を利用して検出することで、圧力変化を検出する圧力センサが知られている。
例えば、ダイヤフラム（薄膜）と、ダイヤフラムに形成された４つのゲージ抵抗と、を備え、４つのゲージ抵抗でホイートストンブリッジ回路を構成した圧力センサが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ダイヤフラムは、薄肉の屈曲部によって囲まれると共にダイヤフラムを挟んだ上下の圧力差に応じて変形する変形部分と、非変形部分と、を備えている。４つのゲージ抵抗は、変位に応じて抵抗値が変化するピエゾ抵抗とされている。４つのゲージ抵抗のうちの２つのゲージ抵抗は、ダイヤフラムの変形部分に配置された検出抵抗とされている。残りの２つのゲージ抵抗は、変形部分と非変形部分との間に屈曲部を跨がるように配置された参照抵抗とされている。
【０００４】
上記従来の圧力センサによれば、圧力差に応じてダイヤフラムの変形部分が変形すると、これに伴って変形部分に配置された検出抵抗の抵抗値が変化するので、ホイートストンブリッジ回路から圧力差に対応した電圧出力を得ることができる。これにより、電圧出力に基づいて圧力変化を検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３６０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来の圧力センサでは、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つのゲージ抵抗のうち、参照抵抗をダイヤフラムの変形部分に配置された検出抵抗から離間させるために屈曲部を跨がるように配置している。そのため、変形部分に配置された検出抵抗と、屈曲部を跨がるように配置された参照抵抗と、では温度環境（熱移動の観点から見たときの温度環境、例えば熱の移動速度や移動量等）が異なってしまう。
従って、検出抵抗と参照抵抗との間で温度環境に差が生じてしまい、温度環境の差に起因した抵抗値変化分が電圧出力に反映されてしまう。従って、温度補償を適切に行うことが難しく、正確な圧力変化を検出することができない場合があった。
【０００７】
なお、参照抵抗を例えばダイヤフラムの変形部分寄りに配置して、検出抵抗及び参照抵抗を互いに近接配置させることが考えられる。
しかしながらこの場合には、例えば参照抵抗となるゲージ抵抗の厚みを、検出抵抗となるゲージ抵抗の厚みよりも厚く形成する等して、ダイヤフラムにおける変形部分の変形（歪）の影響を受け難くするといった対策が必要となる。ところがこの場合には、参照抵抗となるゲージ抵抗の抵抗値と、検出抵抗となるゲージ抵抗の抵抗値とがそもそも異なってしまい、ホイートストンブリッジ回路としての抵抗バランスの低下を招いてしまう。その結果、ノイズに弱い圧力センサとなってしまうという新たな課題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、適切な温度補償を行って、圧力変化の検出を精度良く行うことができる圧力センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る圧力センサは、キャビティと、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通開口が形成されたセンサ基板と、を有するセンサ本体と、片持ち状に支持された状態で前記センサ基板に形成されると共に、前記連通開口を覆うように配置され、前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、前記センサ基板に変形不能に一体に形成されると共に、前記センサ基板の平面視で前記カンチレバーと相似形状に形成された疑似レバーと、前記カンチレバーに形成されると共に前記カンチレバーの撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗を含むホイートストンブリッジ回路を有し、前記変位検出抵抗の抵抗値変化に対応した前記ホイートストンブリッジ回路からの出力信号に基づいて前記カンチレバーの変位を検出する変位検出部と、を備え、前記ホイートストンブリッジ回路は、前記疑似レバーに形成されると共に、前記変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有し、且つ前記変位検出抵抗に対して直列に電気接続された参照抵抗を備え、前記センサ基板又は前記ホイートストンブリッジ回路には、前記変位検出抵抗の基準抵抗値に対して、前記参照抵抗の基準抵抗値を合わせる抵抗調整部が設けられている。
【００１０】
本発明に係る圧力センサによれば、センサ外部の圧力が変化すると、キャビティの内部と外部との間に圧力差が生じ、この圧力差に応じてカンチレバーが撓み変形する。その後、時間の経過と共に、カンチレバーと連通開口との間に形成された隙間（ギャップ）を通じて圧力伝達媒体がキャビティの外部から内部に流入するので、キャビティの内部と外部との圧力が徐々に均衡した状態となる。これにより、圧力変化に起因してカンチレバーに作用していた外力が徐々に低下するので、それに伴ってカンチレバーの撓みが徐々に小さくなる。従って、変位検出部により、カンチレバーの撓み量（変位量）を検出することで、圧力変化を検出することができる。具体的には、カンチレバーに形成された変位検出抵抗の抵抗値がカンチレバーの撓み量に対応して変化するので、ホイートストンブリッジ回路から出力された出力信号に基づいてカンチレバーの撓み量を検出することができる。従って、カンチレバーの撓み量に基づいた出力信号の変化をモニタすることで、圧力変化を検出することができる。
【００１１】
上述した圧力変化の検出時、疑似レバーはセンサ基板に変形不能に一体に形成されているので、カンチレバーとは異なり、キャビティの内部と外部との間の圧力差によって変形することがない。そのため参照抵抗は、カンチレバーの撓み変形に伴って抵抗値が変化しない。その一方、参照抵抗は周囲の温度環境に応じて抵抗値が変化する。例えば、センサ外部からの光によって参照抵抗に対して直接的に伝わった熱、或いはセンサ基板等を通じて参照抵抗に間接的に伝わった熱等の影響を受けて、参照抵抗は抵抗値が変化する。
【００１２】
さらにカンチレバーと共にセンサ基板に形成された疑似レバーに参照抵抗を形成しているので、変位検出抵抗に対して参照抵抗を近接した位置に配置することが可能である。そのため、参照抵抗の温度環境と、変位検出抵抗の温度環境と、を同一の温度環境に近い状態（類似した温度環境）にすることができる。しかも参照抵抗は、カンチレバーと相似形状に形成された疑似レバーに形成されているうえ、変位検出抵抗の温度係数に対応した温度係数を有しているので、温度変化に対する抵抗値の変化量を、温度変化に対する変位検出抵抗の抵抗値の変化量に対応させることができる。そのため、参照抵抗の抵抗値を、変位検出抵抗の温度環境に起因する抵抗値として利用することができる。
さらに参照抵抗は、ホイートストンブリッジ回路において、変位検出抵抗と直列に電気接続されているので、変位検出抵抗の抵抗値に基づいた出力信号の温度補償を行うことができ、変位検出抵抗が周囲の温度環境から受けた温度変化分をキャンセルすることができる。そのため、圧力変化に起因したカンチレバーの変位だけを出力信号に反映させることができ、適切な温度補償を行って、圧力変化を高精度に検出することができる。
【００１３】
ところで、カンチレバーに形成された変位検出抵抗、及び疑似レバーに形成された参照抵抗は、例えばキャビティの内部と外部との間に圧力差が生じていない状況で、且つ温度環境が同一の状況であったとしても、それぞれの抵抗値が僅かながら異なってしまう場合がある。
しかしながらこの場合であっても、抵抗調整部を備えているので、変位検出抵抗の基準抵抗値に対して、参照抵抗の基準抵抗値を合わせるように調整することができ、上述した抵抗値の不均衡を解消することができる。従って、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができ、ノイズに強い圧力センサとすることができる。その結果、上述した温度補償をより一層効果的に行うことができ、圧力変化の検出を高精度に行うことができる。
なお、変位検出抵抗の基準抵抗値とは、キャビティの内部と外部との間に圧力差が生じていない状況での抵抗値である。参照抵抗の基準抵抗値とは、変位検出抵抗と同等の温度環境下におかれた場合における参照抵抗の抵抗値である。
【００１４】
（２）前記カンチレバーは、レバー本体、及び前記レバー本体と前記センサ基板とを接続すると共に前記レバー本体を片持ち状態で支持する複数のレバー支持部を備え、前記変位検出抵抗は、前記カンチレバーを含むように前記センサ基板に形成された第１圧電抵抗層で形成され、前記疑似レバーは、前記レバー本体と相似形状に形成された疑似レバー本体、及び前記レバー支持部と相似形状に形成された複数の疑似レバー支持部を備え、前記参照抵抗は、前記疑似レバーを含むように前記センサ基板に形成された第２圧電抵抗層で形成され、前記抵抗調整部は、前記疑似レバーに設けられ、前記変位検出抵抗の基準抵抗値に対して、前記参照抵抗の基準抵抗値を合わせても良い。
【００１５】
この場合には、例えばピエゾ抵抗層である第１圧電抵抗層及び第２圧電抵抗層を利用して、変位検出抵抗及び参照抵抗を形成することができる。カンチレバーは、レバー本体を支持する複数のレバー支持部を中心に撓み変形するので、第１圧電抵抗層のうちレバー支持部に形成された部分を、感度への寄与度（貢献度）が大きい変位検出抵抗として利用できる。従って、複数のレバー支持部を具備するカンチレバーを利用することで、感度良く圧力変化を検出することができる。
【００１６】
なお、疑似レバー本体及び疑似レバー支持部を有する疑似レバーを、カンチレバーの形状と同一形状に形成した場合には、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向がある。この場合であっても、疑似レバーに設けられた抵抗調整部が、変位検出抵抗の基準抵抗値に対して参照抵抗の基準抵抗値を合わせるように調整するので、抵抗値の不均衡を解消することができる。
【００１７】
（３）前記抵抗調整部は、少なくとも前記疑似レバー支持部の支持幅を、前記レバー支持部の支持幅よりも幅狭にする幅狭部を備えても良い。
【００１８】
この場合には、疑似レバー支持部の支持幅をレバー支持部の支持幅よりも幅狭にすることができるので、その分だけ参照抵抗の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、抵抗値の不均衡を解消して抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができるので、ノイズに強い圧力センサとすることができる。
【００１９】
（４）前記抵抗調整部は、少なくとも前記疑似レバー支持部の支持長さを、前記レバー支持部の支持長さよりも長くする伸長部を備えても良い。
【００２０】
この場合には、疑似レバー支持部の支持長さをレバー支持部の支持長さよりも長くすることができるので、第２圧電抵抗層を流れる電流の送電距離を長くすることができ、その分だけ参照抵抗の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、抵抗値の不均衡を解消して抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができるので、ノイズに強い圧力センサとすることができる。
【００２１】
（５）前記抵抗調整部は、前記第２圧電抵抗層の導電率を、前記第１圧電抵抗層の導電率よりも低下させても良い。
【００２２】
この場合には、第２圧電抵抗層の導電率を第１圧電抵抗層の導電率よりも低下させるので、その分だけ参照抵抗の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、抵抗値の不均衡を解消して抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができるので、ノイズに強い圧力センサとすることができる。
【００２３】
（６）前記抵抗調整部は、前記第２圧電抵抗層を流れる電流の送電距離を、前記第１圧電抵抗層を流れる電流の送電距離よりも増大させる増大部を備えても良い。
【００２４】
この場合には、第２圧電抵抗層を流れる電流の送電距離を長くすることができるので、その分だけ参照抵抗の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、抵抗値の不均衡を解消して抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができるので、ノイズに強い圧力センサとすることができる。
【００２５】
（７）前記抵抗調整部は、前記ホイートストンブリッジ回路に設けられると共に前記参照抵抗に対してさらに直列に電気接続された外部抵抗を備えても良い。
【００２６】
この場合には、ホイートストンブリッジ回路に外部抵抗を組み込みことで、その分だけ参照抵抗の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗の抵抗値の方が参照抵抗の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、抵抗値の不均衡を解消して抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路とすることができるので、ノイズに強い圧力センサとすることができる。特に、疑似レバーの構成に影響を与えることがなく、ホイートストンブリッジ回路に外部抵抗を組み込むだけで済むので、構成の簡略化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る圧力センサによれば、適切な温度補償を行って、圧力変化の検出を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す図であって、圧力センサの縦断面図である（図２に示すＡ−Ａ線に沿った縦断面図）。
【図２】図１に示すセンサ基板の平面図である。
【図３】図２に示すＢ−Ｂ線に沿ったセンサ基板の縦断面図である。
【図４】変位検出抵抗及び参照抵抗を説明するためのセンサ基板の平面図である。
【図５】検出回路の構成図である。
【図６】図１に示す圧力センサの出力信号の一例を示す図であり、外気圧と内気圧との関係、及びその関係に対応したセンサ出力を示す図である。
【図７】図１に示す圧力センサの動作の一例を示す図であり、（Ａ）は外気圧と内気圧とが同じ状態における圧力センサの状態を示し、（Ｂ）は外気圧が内気圧よりも上昇したときの圧力センサの状態を示し、（Ｃ）は外気圧と内気圧とが平衡状態になったときの圧力センサの状態を示す図である。
【図８】第１実施形態の変形例を示すセンサ基板の平面図である。
【図９】第１実施形態の別の変形例を示すセンサ基板の平面図である。
【図１０】本発明に係る第２実施形態を示す図であって、センサ基板の平面図である。
【図１１】本発明に係る第３実施形態を示す図であって、センサ基板の平面図である。
【図１２】本発明に係る第４実施形態を示す図であって、センサ基板の平面図である。
【図１３】本発明に係る第５実施形態を示す図であって、検出回路の構成図である。
【図１４】本発明に係る圧力センサの変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る圧力センサの第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の圧力センサ１は、所定の周波数帯域の圧力変化を検出するセンサであり、圧力伝達媒体（例えば空気等の気体）が存在する空間等に配置されて使用される。
【００３０】
圧力センサ１は、キャビティ２及びセンサ基板３を有するセンサ本体４と、キャビティ２の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形可能なカンチレバー５と、カンチレバー５と相似形状に形成された疑似レバー６と、カンチレバー５の変位を検出する変位検出部７と、を備えている。
なお、本実施形態では、センサ基板３の厚み方向に沿ったカンチレバー５側を上方、その反対側を下方という。また、センサ基板３の平面視で、互いに直交する２方向のうちの一方の方向を前後方向Ｌ１といい、他方向を左右方向Ｌ２という。
【００３１】
図１に示すように、センサ本体４は、センサ基板３、回路基板１０、及び有頂筒状の蓋部材１１を備えている。
センサ基板３は、例えば回路基板１０の上面に重なった状態で接合されている。ただし、この場合に限定されるものではない。例えばセンサ基板３は、回路基板１０上に突設されたボス等を介して回路基板１０との間に隙間をあけた状態で組み合わされていても構わない。
【００３２】
回路基板１０には、該回路基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１２が形成されている。なお、回路基板１０上には、圧力変化の検出に必要とされる図示しない種々の電子部品等が搭載されている。蓋部材１１は、例えば断熱素材等から形成され、センサ基板３を上方から覆うように、回路基板１０の上面に例えば密に接触した状態で組み合わされている。蓋部材１１の内側が上記キャビティ２（空気室）として機能する。
【００３３】
図１〜図３に示すように、センサ基板３は、前後方向Ｌ１に沿った長さが左右方向Ｌ２に沿った長さよりも長い平面視長方形状に形成されている。ただし、センサ基板３の形状はこの場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
【００３４】
センサ基板３は、例えばシリコン支持層２０、シリコン酸化膜等の絶縁層２１及びシリコン活性層２２を、下方からこの順番で熱的に張り合わせたＳＯＩ基板とされている。従って、センサ基板３は、シリコン支持層２０を介して回路基板１０上に配置されている。なお、シリコン支持層２０と回路基板１０との間に例えば図示しない絶縁膜等を形成し、センサ基板３と回路基板１０との間の電気的接続を切り離すことが好ましい。
【００３５】
シリコン支持層２０及び絶縁層２１には、これらシリコン支持層２０及び絶縁層２１を厚み方向に貫通すると共に、回路基板１０に形成された貫通孔１２に連通する連通孔２３が形成されている。連通孔２３は、後述する第１ギャップ２４を通じてキャビティ２内に連通している。これにより、第１ギャップ２４、連通孔２３及び貫通孔１２を通じて、キャビティ２内部と外部とを連通させることが可能とされている。
なお、上記連通孔２３は、第１ギャップ２４及び貫通孔１２を通じて、キャビティ２内部と外部とを連通させる連通開口として機能する。
【００３６】
シリコン活性層２２は、絶縁層２１の上面に該絶縁層２１の全面に亘って形成されている。そのため、シリコン活性層２２は、連通孔２３を上方から覆っている。さらにシリコン活性層２２のうち、センサ基板３の平面視で連通孔２３の内側に位置する部分には、該シリコン活性層２２を厚さ方向に貫通する平面視Ｃ形状の第１ギャップ２４が形成されている。シリコン活性層２２のうち第１ギャップ２４の内側に位置する部分が、上記カンチレバー５とされている。
【００３７】
先に述べたように、キャビティ２は、第１ギャップ２４、連通孔２３及び貫通孔１２を通じて外部に連通する。従って、第１ギャップ２４、連通孔２３及び貫通孔１２を通じて、圧力伝達媒体をキャビティ２の内外に流動させることが可能とされている。なお、第１ギャップ２４のギャップ幅は、例えば数百ｎｍ〜数十μｍの微小幅とされている。
【００３８】
カンチレバー５は、片持ち状に支持された状態でセンサ基板３に形成されている。
具体的にはカンチレバー５は、その先端部が自由端とされたレバー本体３０と、レバー本体３０とセンサ基板３におけるシリコン活性層２２とを一体的に接続すると共に、レバー本体３０を片持ち状態で支持する２つのレバー支持部３１、３２とを備え、連通孔２３を上方から覆うように配置されている。
これにより、カンチレバー５は、レバー本体３０の先端部側が自由端とされた片持ち梁構造とされ、レバー支持部３１、３２を中心としてキャビティ２の内部と外部との圧力差（すなわち、第１ギャップ２４等を介してキャビティ２の内部と外部との間を流通可能な圧力伝達媒体による圧力の差）に応じて撓み変形する。
なお、本実施形態では、前後方向Ｌ１に沿ってレバー支持部３１、３２からレバー本体３０に向かう方向を前方といい、その反対方向を後方という。
【００３９】
カンチレバー５の基端部には、該カンチレバー５を厚さ方向に貫通する平面視Ｃ形状の第２ギャップ２５が形成されている。第２ギャップ２５は、カンチレバー５の基端部においてセンサ基板３における左右方向Ｌ２の中央部に位置するように形成されている。なお、第２ギャップ２５のギャップ幅は、第１ギャップ２４のギャップ幅と同等とされている。２つのレバー支持部３１、３２は、第２ギャップ２５を間に挟んで左右方向Ｌ２に並ぶように配置されている。これにより、先に述べたように、カンチレバー５はレバー支持部３１、３２を中心として撓み変形し易い構造とされている。
【００４０】
なお、２つのレバー支持部３１、３２の左右方向Ｌ２に沿った支持幅Ｗ１は、互いに同等とされている。従って、カンチレバー５が撓み変形した際、一方のレバー支持部３１に作用する単位面積当たりの応力と、他方のレバー支持部３２に作用する単位面積当たりの応力とは同等とされている。
【００４１】
上述のように構成されたカンチレバー５は、図２に示すように、センサ基板３の平面視で、センサ基板３における前後方向Ｌ１の中央部分を左右方向Ｌ２に沿って延びる仮想線ＶＬよりも前方側に配置されている。これに対して、センサ基板３のうち、仮想線ＶＬよりも後方側に疑似レバー６が配置されている。
疑似レバー６は、センサ基板３に対して変形不能に一体に形成されると共に、センサ基板３の平面視でカンチレバー５と相似形状に形成されている。
【００４２】
疑似レバー６について詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、シリコン活性層２２のうち、仮想線ＶＬよりも後方側に位置する領域には、第１溝部４０及び第２溝部４１がシリコン活性層２２の上面から絶縁層２１に達する深さで形成されている。
第１溝部４０及び第２溝部４１は、例えば第１ギャップ２４及び第２ギャップ２５のギャップ幅と同等の溝幅で形成され、第１ギャップ２４及び第２ギャップ２５に対して仮想線ＶＬを中心として線対称となるように配置されていると共に、第１ギャップ２４及び第２ギャップ２５と相似形状となるように形成されている。
【００４３】
本実施形態では、第１溝部４０は、第１ギャップ２４よりも左右方向Ｌ２に沿った長さが僅かに小さい平面視Ｃ形状に形成されている。第２溝部４１は、第２ギャップ２５と同一の平面視Ｃ形状に形成されている。
【００４４】
シリコン活性層２２のうち、上記第１溝部４０及び第２溝部４１によって囲まれた部分が疑似レバー６とされている。
疑似レバー６は、レバー本体３０と相似形状に形成された疑似レバー本体７０、及びレバー支持部３１、３２と相似形状に形成された２つの疑似レバー支持部７１、７２を備えている。２つの疑似レバー支持部７１、７２は、第２溝部４１を挟んで左右方向Ｌ２に並ぶように配置されている。
【００４５】
さらにシリコン活性層２２には、カンチレバー５を含むように第１ピエゾ抵抗層（第１圧電抵抗層）８０が形成されていると共に、疑似レバー６を含むように第２ピエゾ抵抗層（第２圧電抵抗層）８１が形成されている。
【００４６】
第１ピエゾ抵抗層８０は、シリコン活性層２２のうち仮想線ＶＬよりも前方側に位置する領域に形成されていると共に、平面視で連通孔２３よりも一回り大きいサイズとなるように形成されている。これにより、第１ピエゾ抵抗層８０は、少なくともカンチレバー５の全面に亘って形成されている。なお、第１ピエゾ抵抗層８０は、例えばリン等のドーパント（不純物）がイオン注入法や拡散法等の各種の方法によりドーピングされることで形成されている。
【００４７】
図４に示すように、第１ピエゾ抵抗層８０のうちカンチレバー５が形成された部分、すなわち、レバー本体３０及び２つのレバー支持部３１、３２が形成された部分は、カンチレバー５の撓み変形に応じて抵抗値が変化する変位検出抵抗８２として機能する。
【００４８】
図１〜図３に示すように、第２ピエゾ抵抗層８１は、シリコン活性層２２のうち仮想線ＶＬよりも後方側に位置する領域に形成されていると共に、平面視で第１ピエゾ抵抗層８０と同等のサイズとなるように形成されている。これにより、第２ピエゾ抵抗層８１は、少なくとも疑似レバー６の全面に亘って形成されている。なお、第２ピエゾ抵抗層８１は、第１ピエゾ抵抗層８０と同様に、例えばリン等のドーパント（不純物）がイオン注入法や拡散法等の各種の方法によりドーピングされることで形成されている。
【００４９】
なお、第１ピエゾ抵抗層８０及び第２ピエゾ抵抗層８１は、同等のドープ濃度で形成されている。これにより、第１ピエゾ抵抗層８０の導電率と第２ピエゾ抵抗層８１の導電率は、同等とされている。
【００５０】
図４に示すように、第２ピエゾ抵抗層８１のうち疑似レバー６が形成された部分、すなわち、疑似レバー本体７０及び２つの疑似レバー支持部７１、７２が形成された部分は、変位検出抵抗８２の温度係数に対応した温度係数を有する参照抵抗８３として機能する。なお、変位検出抵抗８２の温度係数に対応した温度係数とは、例えば変位検出抵抗８２の温度係数と同等の係数（同一或いは近似する係数）や、変位検出抵抗８２の温度係数に対して予め決まった比率で関係付けられた係数等を含む。これにより、参照抵抗８３は、変位検出抵抗８２に対応した温度特性を具備している。
【００５１】
図１〜図３に示すように、さらにシリコン活性層２２のうち第１ピエゾ抵抗層８０及び第２ピエゾ抵抗層８１を除いた領域には、例えば第１ピエゾ抵抗層８０及び第２ピエゾ抵抗層８１よりも電気抵抗率が小さい導電性材料（例えばＡＵ等）からなる外部電極９０が形成されている。
なお、第１ピエゾ抵抗層８０、第２ピエゾ抵抗層８１及び外部電極９０の上面に、図示しない絶縁膜を保護膜として被膜することで、外部との電気的な接触を防止することが好ましい。
【００５２】
さらにシリコン活性層２２には、該シリコン活性層２２を複数の領域に区画する複数の溝部が形成されている。本実施形態では、第３溝部４３、第４溝部４４、第５溝部４５及び第６溝部４６が、シリコン活性層２２の上面から絶縁層２１に達する深さで形成されている。なお、第３溝部４３〜第６溝部４６は、第１溝部４０及び第２溝部４１と同等の溝幅で形成されている。
【００５３】
第３溝部４３は、シリコン活性層２２のうち第１ギャップ２４よりも前方側に位置する領域に形成されていると共に、前後方向Ｌ１に沿って直線状に延びるように形成されている。第３溝部４３は、前端部がセンサ基板３の前方側の側面に達し、且つ後端部が第１ギャップ２４に連通するように形成されている。これにより、第１ピエゾ抵抗層８０及び外部電極９０のうち、第１ギャップ２４よりも前方側に位置する部分は、第３溝部４３によって左右方向Ｌ２に分断されている。
【００５４】
第４溝部４４は、シリコン活性層２２のうち第１溝部４０よりも後方側に位置する領域に形成されていると共に、前後方向Ｌ１に沿って直線状に延びるように形成されている。第４溝部４４は、後端部がセンサ基板３の後方側の側面に達し、且つ前端部が第１溝部４０に連通するように形成されている。これにより、第２ピエゾ抵抗層８１及び外部電極９０のうち、第１溝部４０よりも後方側に位置する部分は、第４溝部４４によって左右方向Ｌ２に分断されている。
【００５５】
第５溝部４５は、シリコン活性層２２のうち第２ギャップ２５と第２溝部４１との間に位置する領域に形成されていると共に、前後方向Ｌ１に沿って直線状に延びるように形成されている。第５溝部４５は、前端部が第２ギャップ２５に連通し、且つ後端部が第２溝部４１に連通するように形成されている。これにより、第１ピエゾ抵抗層８０、第２ピエゾ抵抗層８１及び外部電極９０のうち、第２ギャップ２５と第２溝部４１との間に位置する部分は、第５溝部４５によって左右方向Ｌ２に分断されている。
【００５６】
第６溝部４６は、シリコン活性層２２のうち第１ピエゾ抵抗層８０と第２ピエゾ抵抗層８１との間に位置する領域に形成されていると共に、仮想線ＶＬに沿うように左右方向Ｌ２に直線状に延びるように形成されている。第６溝部４６は、一端部がセンサ基板３の左右方向Ｌ２側の側面に達し、且つ他端部が第５溝部４５に連通するように形成されている。これにより、第５溝部４５によって左右方向Ｌ２に分断された一方側の外部電極９０は、第６溝部４６によってさらに前後方向Ｌ１に分断されている。
【００５７】
上述した第３溝部４３、第４溝部４４、第５溝部４５及び第６溝部４６によって、外部電極９０は第１外部電極９１、第２外部電極９２、及び第３外部電極９３に区画されている。
外部電極９０のうち、第３溝部４３、第５溝部４５及び第６溝部４６によって囲まれた部分が、第１外部電極９１とされている。外部電極９０のうち、第４溝部４４、第５溝部４５及び第６溝部４６によって囲まれた部分が、第２外部電極９２とされている。外部電極９０のうち残りの部分、すなわち第３溝部４３、第４溝部４４及び第５溝部４５によって囲まれた部分が、第３外部電極９３とされている。従って、第１外部電極９１、第２外部電極９２及び第３外部電極９３は、互いに電気的に切り離されている。
【００５８】
図５に示すように、変位検出抵抗８２は、第１外部電極９１及び第３外部電極９３に対してそれぞれ電気接続され、参照抵抗８３は、第２外部電極９２及び第３外部電極９３に対してそれぞれ電気接続されている。これにより、第１外部電極９１及び第２外部電極９２間に電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、第１外部電極９１から変位検出抵抗８２を経由して第３外部電極９３に流れた後、続けて参照抵抗８３を経由して第２外部電極９２に流れる。従って、変位検出抵抗８２と参照抵抗８３とは直列に電気接続されている。
【００５９】
変位検出部７は、図５に示すように、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３を含むホイートストンブリッジ回路１０１を有する検出回路１００を備え、変位検出抵抗８２の抵抗値変化に対応したホイートストンブリッジ回路１０１からの出力信号Ｖに基づいてカンチレバー５の変位を検出する。その際、変位検出部７は、参照抵抗８３の抵抗値に基づいて出力信号Ｖの温度補償を行う。
【００６０】
具体的には、変位検出部７は変位検出抵抗８２の抵抗値と参照抵抗８３の抵抗値との差分に基づいてホイートストンブリッジ回路１０１から出力信号Ｖを出力することで温度補償を行う。
【００６１】
詳細に説明する。
図５に示すように検出回路１００は、ホイートストンブリッジ回路１０１と、ホイートストンブリッジ回路１０１に対して所定の基準電圧Ｖｃｃを印加する基準電圧発生回路１０２と、差動増幅回路１０３と、を備えている。
ホイートストンブリッジ回路１０１は、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３が直列接続された枝辺と、第１固定抵抗１０４及び第２固定抵抗１０５が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路１０２に対して並列に接続されている。
【００６２】
変位検出抵抗８２は、第１端が基準電圧Ｖｃｃの供給線に接続され、第２端がノードＮ１に接続されている。参照抵抗８３は、第１端がノードＮ１に接続され、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。第１固定抵抗１０４は、第１端が基準電圧Ｖｃｃの供給線に接続され、第２端がノードＮ２に接続されている。第２固定抵抗１０５は、第１端がノードＮ２に接続され、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。なお、第１固定抵抗１０４及び第２固定抵抗１０５は、センサ本体４の外部、例えば回路基板１０に備え付けられた外付け抵抗とされている。
【００６３】
差動増幅回路１０３は、例えば計測アンプであって、回路基板１０上に取り付けられている。差動増幅回路１０３は、ノードＮ１とノードＮ２との間の電位差を所定の増幅率で増幅して出力信号Ｖとして出力する。差動増幅回路１０３は、反転入力端子（−端子）がノードＮ１に接続され、非反転入力端子（＋端子）がノードＮ２に接続されている。ノードＮ１は、変位検出抵抗８２の抵抗値と参照抵抗８３の抵抗値との差分に応じた電圧となる。
【００６４】
なお、第１外部電極９１は変位検出抵抗８２の第１端として機能し、基準電圧Ｖｃｃの供給線が接続される。第２外部電極９２は変位検出抵抗８２の第２端及び参照抵抗８３の第１端として機能し、ノードＮ１を介して差動増幅回路１０３の反転入力端子（−端子）が接続される。第３外部電極９３は参照抵抗８３の第２端として機能し、電源線ＧＮＤが接続される。
【００６５】
図２に示すように、センサ基板３には、変位検出抵抗８２の基準抵抗値に対して、参照抵抗８３の基準抵抗値を合わせる抵抗調整部１１０が設けられている。
なお、変位検出抵抗８２の基準抵抗値とは、キャビティ２の内部と外部との間に圧力差が生じていない状況における抵抗値である。参照抵抗８３の基準抵抗値とは、変位検出抵抗８２と同等の温度環境下におかれた場合における参照抵抗８３の抵抗値である。
【００６６】
抵抗調整部１１０について具体的に説明すると、先に述べたようにシリコン活性層２２に形成された第１溝部４０は、第１ギャップ２４よりも左右方向Ｌ２に沿った長さが僅かに小さい平面視Ｃ形状に形成され、第２溝部４１は第２ギャップ２５と同一の平面視Ｃ形状に形成されている。
これにより、疑似レバー６は、疑似レバー支持部７１、７２の左右方向Ｌ２に沿った支持幅Ｗ２が、カンチレバー５におけるレバー支持部３１、３２の左右方向Ｌ２に沿った支持幅Ｗ１よりも幅狭となるように形成されている。
それに加えて本実施形態では、疑似レバー６は、疑似レバー本体７０の左右方向Ｌ２に沿った幅Ｗ３が、カンチレバー５におけるレバー本体３０の左右方向Ｌ２に沿った幅Ｗ４よりも幅狭となるように形成されている。
【００６７】
疑似レバー６の形状を決定する上述した第１溝部４０及び第２溝部４１は、少なくとも疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２を、レバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ１よりも幅狭にする幅狭部１１１として機能すると共に、抵抗調整部１１０として機能する。よって、本実施形態では、疑似レバー６の形状による工夫によって抵抗調整部１１０を構成している。
【００６８】
（圧力センサの作用）
次に、上述のように構成された圧力センサ１を利用して、圧力変化を検出する場合について説明する。
【００６９】
図６（Ａ）に示す期間Ａのように、キャビティ２の外部の圧力（以下、外気圧Ｐｏｕｔと称する）と、キャビティ２の内部の圧力（以下、内気圧Ｐｉｎと称する）とが等しく、差圧（△Ｐ）がゼロである場合には、図７（Ａ）に示すように、カンチレバー５は撓み変形しない。これにより、検出回路１００から出力される出力信号Ｖは所定値（例えばゼロ）である。
【００７０】
その後、図６（Ａ）に示す時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、例えば外気圧Ｐｏｕｔがステップ状に上昇すると、内気圧Ｐｉｎは外気圧Ｐｏｕｔの変化に追従するように急激に変化しないので、キャビティ２の外部と内部との間に差圧（△Ｐ）が生じる。これにより、図７（Ｂ）に示すようにカンチレバー５はキャビティ２の内部に向けて撓み変形する。すると、カンチレバー５の撓み変形に応じて変位検出抵抗８２に応力が作用し、それによって変位検出抵抗８２の抵抗値が変化するので、図６（Ｂ）に示すように出力信号Ｖがカンチレバー５の撓み量（変位量）に応じて増大する。
【００７１】
外気圧Ｐｏｕｔの上昇以降、第１ギャップ２４を介してキャビティ２の外部から内部へと圧力伝達媒体が流動する。そのため、図６（Ａ）に示す時刻ｔ２以降の期間Ｃに示すように、内気圧Ｐｉｎは時間の経過と共に外気圧Ｐｏｕｔよりも遅れながら、且つ外気圧Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。これにより、内気圧Ｐｉｎが外気圧Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、キャビティ２の外部と内部との圧力が均衡状態になりはじめ、カンチレバー５の撓みが徐々に小さくなる。その結果、図６（Ｂ）に示す期間Ｃのように出力信号Ｖが徐々に低下する。
【００７２】
その後、図６（Ａ）に示す時刻ｔ３以降の期間Ｄのように、内気圧Ｐｉｎが外気圧Ｐｏｕｔに等しくなると、図７（Ｃ）に示すようにカンチレバー５の撓み変形が解消されて元の状態に復帰する。これにより、図６（Ｂ）に示すように出力信号Ｖも期間Ａの初期状態と同値に戻る。
【００７３】
上述のように、本実施形態の圧力センサ１によれば、変位検出部７によりカンチレバー５の撓み量（変位量）に基づいた出力信号Ｖの変化をモニタすることで、圧力変化を検出することができる。
【００７４】
特にカンチレバー５は、レバー本体３０を片持ち状態で支持するレバー支持部３１、３２を中心に撓み変形する。そのため、変位検出抵抗８２のうち主にレバー支持部３１、３２に形成された部分は、感度への寄与度（貢献度）が大きい応力検知部位とされ、カンチレバー５の撓み量に正確に対応して抵抗値が変化する。そのため、ホイートストンブリッジ回路１０１から出力された出力信号Ｖに基づいて、圧力変化の検出を精度良く且つ感度良く行うことができる。
しかも、ＳＯＩ基板であるセンサ基板３のシリコン活性層２２を利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー５を形成できるので、薄型化（例えば数十〜数百ｎｍ）し易い。従って、微小な圧力変化の検出を精度良く行うことができる。
【００７５】
ところで、上述した圧力変化の検出時、疑似レバー６はセンサ基板３に変形不能に一体に形成されているので、カンチレバー５とは異なり、キャビティ２の内部と外部との間の圧力差によって変形することがない。そのため、参照抵抗８３は、カンチレバー５の撓み変形に伴って抵抗値が変化しない。
【００７６】
その一方、参照抵抗８３は周囲の温度環境に応じて抵抗値が変化する。例えばセンサ外部からの光（可視光、赤外線等）によって参照抵抗８３に対して直接的に伝わった熱、或いはセンサ基板３等を通じて参照抵抗８３に間接的に伝わった熱等の影響を受けて、参照抵抗８３は抵抗値が変化する。しかも、カンチレバー５と共にセンサ基板３に形成された疑似レバー６に参照抵抗８３が形成されているので、変位検出抵抗８２に対して近接した位置に参照抵抗８３を配置することができる。そのため、参照抵抗８３の温度環境と、変位検出抵抗８２の温度環境と、を同一の温度環境に近い状態（類似した温度環境）にすることができる。
しかも、参照抵抗８３は、カンチレバー５と相似形状に形成された疑似レバー６に形成されているうえ、変位検出抵抗８２の温度係数に対応した温度係数を有しているので、温度変化に対する抵抗値の変化量を、温度変化に対する変位検出抵抗８２の抵抗値の変化量に対応させることができる。従って、参照抵抗８３の抵抗値を、変位検出抵抗８２の温度環境に起因する抵抗値として利用することができる。
【００７７】
そして、図６に示すように、参照抵抗８３はホイートストンブリッジ回路１０１において、変位検出抵抗８２と直列に電気接続されているので、変位検出抵抗８２による抵抗値に基づいた出力信号Ｖの温度補償を行うことができ、変位検出抵抗８２が周囲の温度環境から受けた影響分をキャンセルすることができる。
具体的には、ホイートストンブリッジ回路１０１が、互いに直列に電気接続された変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３を含んだ回路とされ、ノードＮ１が変位検出抵抗８２の抵抗値、及び参照抵抗８３の抵抗値の差分に応じた電圧とされている。そのため、ノードＮ１の変化分が、ノードＮ１とノードＮ２との間の電位差となって現れるので、差動増幅回路１０３から出力された出力信号Ｖに基づいて、温度環境の影響がキャンセルされた外気圧Ｐｏｕｔの変化を精度良く検出することができる。
【００７８】
つまり、ホイートストンブリッジ回路１０１が変位検出抵抗８２の抵抗値と参照抵抗８３の抵抗値との差分に基づいて出力信号Ｖを出力するので、圧力変化の検出中に温度環境の変化があったとしても、その温度環境の変化分をキャンセルした状態で出力信号Ｖを出力することができる。従って、変位検出抵抗８２の温度環境の変化に影響されることなく、圧力変化を精度良く検出することができる。
【００７９】
以上のことから、本実施形態の圧力センサ１によれば、圧力変化に起因したカンチレバー５の変位だけを出力信号Ｖに反映させることができ、適切な温度補償を行って、圧力変化を感度良く且つ高精度に行うことができる。従って、信頼性に優れた高性能なセンサとすることができる。
【００８０】
ところで、カンチレバー５に形成された変位検出抵抗８２、及び疑似レバー６に形成された参照抵抗８３は、例えばキャビティ２の内部と外部との間に圧力差が生じていない状況で、且つ温度環境が同一の状況であったとしても、それぞれの抵抗値が僅かながら異なる傾向にある。
特に、疑似レバー６を、カンチレバー５の形状と同一形状に形成した場合には、変位検出抵抗８２の抵抗値の方が参照抵抗８３の抵抗値よりも大きくなる傾向がある。本実施形態の場合であっても、疑似レバー６の形状がカンチレバー５の形状に近い近似した形状であるので、変位検出抵抗８２の抵抗値の方が参照抵抗８３の抵抗値よりも大きくなる傾向がある。
【００８１】
この点本実施形態の圧力センサ１は、抵抗調整部１１０を備えているので、変位検出抵抗８２の基準抵抗値に対して、参照抵抗８３の基準抵抗値を一致させるように調整することができる。
具体的には、センサ基板３に設けられた幅狭部１１１によって、疑似レバー６は、疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２がレバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ１よりも幅狭となるように形成されているので、その分だけ参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、上述のように変位検出抵抗８２の抵抗値の方が参照抵抗８３の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、両者の抵抗値を一致させることが可能であり、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消することができる。
【００８２】
従って、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができ、ノイズに強い圧力センサ１とすることができる。その結果、上述した温度補償をより一層効果的に行うことができ、圧力変化の検出を高精度に行うことができる。
【００８３】
なお、本実施形態の圧力センサ１は、上述した各作用効果を奏功できるため、例えば以下の各種用途に適用することが可能である。特に、温度補償を行うことができるので、温度環境に影響を受け難い状態で、以下の各種用途に適用することができる。
例えば、自動車用ナビゲーション装置に適用することが可能である。この場合、例えば圧力センサ１を利用して高低差に基づく気圧差を検出できるので、高架道路と高架下道路とを正確に判別してナビゲーション結果に反映させることができる。
また、携帯用ナビゲーション装置に適用することも可能である。この場合、例えば圧力センサ１を利用して高低差に基づく気圧差を検出できるので、ユーザが建物内の何階に位置しているのかを正確に判別してナビゲーション結果に反映させることができる。
さらには、室内の気圧変化を検出することが可能であるので、例えば建物や自動車の防犯装置に適用することも可能である。特に、１Ｈｚ以下の周波数帯域の圧力変動であっても感度良く検出することができるので、ドアや引き戸の開閉等に基づく圧力変動であっても検出することが可能であり、防犯装置等の適用に好適である。
【００８４】
（第１実施形態の変形例）
上述した第１実施形態では、疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２がレバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ１よりも幅狭とされ、且つ疑似レバー本体７０の幅Ｗ３がレバー本体３０の幅Ｗ４よりも幅狭となるように、疑似レバー６を形成したが、この場合に限定されるものではなく、少なくとも疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２がレバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ１よりも幅狭とされていれば良い。
【００８５】
例えば図８に示すように、第１溝部４０の形状を変化させることで、疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２がレバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ２よりも幅狭とされ、且つ疑似レバー本体７０の幅Ｗ３がレバー本体３０の幅Ｗ４と同等となるように、疑似レバー６を形成しても構わない。
この場合であっても、参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、変位検出抵抗８２の抵抗値の方が参照抵抗８３の抵抗値よりも大きくなる傾向があったとしても、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消して、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができるので、ノイズに強い圧力センサ１とすることができる。
【００８６】
さらには、例えば図９に示すように、第１溝部４０を第１ギャップ２４と同一形状に形成したうえで、第２溝部４１を第２ギャップ２５よりも左右方向Ｌ２に長く形成しても良い。これにより、疑似レバー支持部７１、７２の支持幅Ｗ２がレバー支持部３１、３２の支持幅Ｗ１よりも幅狭とされ、且つ疑似レバー本体７０の幅Ｗ３がレバー本体３０の幅Ｗ４と同等となるように、疑似レバー６を形成することが可能である。
従って、この場合であっても、同様の作用効果を奏功することができる。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８８】
図１０に示すように、本実施形態の圧力センサ１２０は、第２溝部４１が、前後方向Ｌ１に沿ってセンサ基板３の後方側に向けて第２ギャップ２５よりも長く延びている。これにより、疑似レバー６は、疑似レバー支持部７１、７２の前後方向Ｌ１に沿った支持長さＤ１が、カンチレバー５におけるレバー支持部３１、３２の前後方向Ｌ１に沿った支持長さＤ２よりも長くなるように形成されている。
【００８９】
疑似レバー６の形状を決定する上述した第２溝部４１は、少なくとも疑似レバー支持部７１、７２の支持長さＤ２を、レバー支持部３１、３２の支持長さＤ２よりも長くする伸長部１２１として機能すると共に、抵抗調整部１１０として機能する。従って、本実施形態の場合であっても、疑似レバー６の形状による工夫によって抵抗調整部１１０を構成している。
【００９０】
上述のように構成された本実施形態の圧力センサ１２０の場合には、疑似レバー支持部７１、７２の前後方向Ｌ１に沿った支持長さＤ１２が、カンチレバー５におけるレバー支持部３１、３２の前後方向Ｌ１に沿った支持長さＤ２よりも長いので、第２ピエゾ抵抗層８１を流れる電流の送電距離を長くすることができ、その分だけ参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。
従って、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消して、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができるので、ノイズに強い圧力センサ１２０とすることができる。従って、本実施形態の圧力センサ１２０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９２】
図１１に示すように、本実施形態の圧力センサ１３０は、疑似レバー６がカンチレバー５と同一形状に形成されている。その一方、第２ピエゾ抵抗層８１は、第１ピエゾ抵抗層８０よりもドープ濃度が低く、ドーパント（不純物）の量が第１ピエゾ抵抗層８０よりも低く形成されている。そのため、第２ピエゾ抵抗層８１の導電率は、第１ピエゾ抵抗層８０の導電率よりも小さく形成されている。
【００９３】
第１ピエゾ抵抗層８０及び第２ピエゾ抵抗層８１は、抵抗調整部１１０として機能する。従って、本実施形態の場合には、疑似レバー６の形状による工夫ではなく、第１ピエゾ抵抗層８０及び第２ピエゾ抵抗層８１の工夫によって、抵抗調整部１１０を構成している。
【００９４】
上述のように構成された本実施形態の圧力センサ１３０の場合には、第２ピエゾ抵抗層８１の導電率が第１ピエゾ抵抗層８０の導電率よりも小さいので、その分だけ参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。従って、本実施形態の場合であっても、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消して、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができるので、ノイズに強い圧力センサ１３０とすることができる。従って、本実施形態の圧力センサ１３０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【００９５】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９６】
図１２に示すように、本実施形態の圧力センサ１４０は、疑似レバー６がカンチレバー５と同一形状に形成されている。
第２ピエゾ抵抗層８１には、第３外部電極９３から第２ピエゾ抵抗層８１を経由して第２外部電極９２に流れる電流の送電距離を、第１外部電極９１から第１ピエゾ抵抗層８０を経由して第２外部電極９２に流れる電流の送電距離よりも増大させる増大部が形成されている。
【００９７】
図示の例では、増大部として第２ピエゾ抵抗層８１が除去されることで形成された切欠溝１４１としている。切欠溝１４１は、例えば第２ピエゾ抵抗層８１に対する荷電粒子ビーム（例えばイオンビーム）或いはレーザービーム等の照射によって、第２ピエゾ抵抗層８１が除去されることで形成されている。なお、切欠溝１４１は絶縁層２１に達する深さで形成されている。ただし、増大部としては、切欠溝１４１に限定されるものではない。
【００９８】
上述のように構成された本実施形態の圧力センサ１４０の場合には、第２ピエゾ抵抗層８１に切欠溝１４１が形成されているので、第３外部電極９３から第２ピエゾ抵抗層８１を経由して第２外部電極９２に向かって流れる電流は、切欠溝１４１を迂回するように流れるので送電距離が長くなる。従って、その分だけ参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。よって、切欠溝１４１は抵抗調整部１１０として機能する。
【００９９】
本実施形態の場合であっても、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消して、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができるので、ノイズに強い圧力センサ１４０とすることができる。従って、本実施形態の圧力センサ１４０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
【０１００】
特に本実施形態の場合には、第２ピエゾ抵抗層８１に対して例えばイオンビーム等を照射することで切欠溝１４１を形成できるので、第２ピエゾ抵抗層８１の任意の位置に任意の形状で切欠溝１４１を形成することができる。従って、参照抵抗８３の基準抵抗値を所望する値に調整し易い。
従って、例えば参照抵抗８３の基準抵抗値、及び変位検出抵抗８２の基準抵抗値を予めそれぞれ実測して実際の抵抗値の差分を算出した後に、切欠溝１４１を形成することが可能である。これにより、抵抗値の不均衡をより一層効果的に解消することができる。
【０１０１】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施形態の圧力センサ１５０は、参照抵抗８３に対してさらに直列に電気接続された外部抵抗１５１を含むホイートストンブリッジ回路１０１を備えている。なお、本実施形態では、疑似レバー６がカンチレバー５と同一形状に形成されている。
【０１０３】
本実施形態の圧力センサ１５０の場合には、参照抵抗８３に対して外部抵抗１５１がさらに直列に電気接続されているので、外部抵抗１５１の抵抗値の加算分だけ参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすることができる。なお、外部抵抗１５１は抵抗調整部１１０として機能する。
従って、変位検出抵抗８２及び参照抵抗８３の間の抵抗値の不均衡を解消して、抵抗バランスに優れたホイートストンブリッジ回路１０１とすることができるので、ノイズに強い圧力センサ１５０とすることができる。従って、本実施形態の圧力センサ１５０であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏功することができる。
特に、疑似レバー６の構成に影響を与えることがなく、ホイートストンブリッジ回路１０１に外部抵抗１５１を組み込むだけで済むので、構成の簡略化を図ることができる。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。
【０１０５】
例えば、上記各実施形態では、参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくした場合を例に挙げて説明したが、これとは逆に、参照抵抗８３の基準抵抗値を小さくしても構わない。
いずれにしても、変位検出抵抗８２と参照抵抗８３との間の抵抗値の差に応じて、抵抗調整部１１０を利用して、変位検出抵抗８２の基準抵抗値に対して参照抵抗８３の基準抵抗値を合わせるように調整すれば良い。なお、抵抗値を合わせるとは、両者の抵抗値を同一にする（一致させる）だけでなく、両者の抵抗値を同等（近似した状態）にする場合も含む。
【０１０６】
なお、疑似レバー６をカンチレバー５の形状と同一形状に形成した場合には、カンチレバー５に形成された変位検出抵抗８２の抵抗値の方が、疑似レバー６に形成された参照抵抗８３の抵抗値よりも、例えば５％〜１０％程度大きくなる傾向にある。従って、この場合には、抵抗調整部１１０を利用して、上記傾向に応じて参照抵抗８３の基準抵抗値を大きくすれば良い。
【０１０７】
さらに上記各実施形態では、センサ基板３、回路基板１０、及び有頂筒状の蓋部材１１を備えたセンサ本体４としたが、この場合に限定されるものではない。
例えば図１４に示すように、センサ基板３と支持基板１６１とが一体に組み合わされたセンサ本体１６２を備える圧力センサ１６０としても構わない。
【０１０８】
支持基板１６１は、センサ基板３におけるシリコン支持層２０に対して下方から接合されている。支持基板１６１としては、例えばシリコン等の半導体基板が挙げられるが、特に限定されるものではない。支持基板１６１及びセンサ基板３の接合方法としては、例えば拡散接合、常温接合や陽極接合等の直接接合方法や、接着層を介した間接接合方法等が挙げられるが、特定の方法に限定されるものではない。
支持基板１６１には、上方に向けて開口し、且つ下方に向けて凹む凹部１６３が形成され、センサ基板３における連通孔２３に連通している。この凹部１６３の内部空間がキャビティ２として機能する。
【０１０９】
このように構成された圧力センサ１６０の場合であっても、キャビティ２の内部と外部との圧力差に応じてカンチレバー５を撓み変形させることができるので、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏効することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０…圧力センサ
２…キャビティ
３…センサ基板
４、１６２…センサ本体
５…カンチレバー
６…疑似レバー
７…変位検出部
２３…連通孔（連通開口）
３０…レバー本体
３１、３２…レバー支持部
７０…疑似レバー本体
７１、７２…疑似レバー支持部
８０…第１ピエゾ抵抗層（第１圧電抵抗層）
８１…第２ピエゾ抵抗層（第２圧電抵抗層）
８２…変位検出抵抗
８３…参照抵抗
１０１…ホイートストンブリッジ回路
１１０…抵抗調整部
１１１…幅狭部
１２１…伸長部
１４１…切欠溝（増大部）
１５１…外部抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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