(57)【要約】従来以上に高い精度や長期信頼性を有する力学量測定装置およびそれを用いた圧力センサを提供する。本発明に係る力学量測定装置は、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えており、前記ひずみ検出領域は互いに同心状に配設された複数のホイートストンブリッジを有し、前記複数のホイートストンブリッジの内の最内周のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群または４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記複数のホイートストンブリッジの内の他のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗のそれぞれは当該ホイートストンブリッジの前記抵抗体群の数の倍数個の前記不純物拡散抵抗体からなり、前記抵抗体群のそれぞれは前記４つのブリッジ抵抗を構成する前記不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有していることを特徴とする。
2015033669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えた力学量測定装置であって、
前記ひずみ検出領域は、互いに同心状に配設された複数のホイートストンブリッジを有し、
前記複数のホイートストンブリッジの内の最内周のホイートストンブリッジは、前記同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群または４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、
前記複数のホイートストンブリッジの内の他のホイートストンブリッジは、前記同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、
前記ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗のそれぞれは、当該ホイートストンブリッジの前記抵抗体群の数の倍数個の前記不純物拡散抵抗体からなり、前記抵抗体群のそれぞれは、前記４つのブリッジ抵抗を構成する前記不純物拡散抵抗体を
少なくとも１個ずつ有していることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の力学量測定装置において、
前記不純物拡散抵抗体のそれぞれは、線形状を有し、
前記抵抗体群は、複数のセグメントが連なるように配列された構造を有しており、
前記セグメントは、前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに平行に配列された複数の前記不純物拡散抵抗体から構成され、当該セグメントとして矩形状を有していることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の力学量測定装置において、
前記抵抗体群内で隣り合う前記セグメントは、それらセグメントを構成する前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の力学量測定装置において、
前記複数のホイートストンブリッジ間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下であることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記ホイートストンブリッジ内で隣り合う前記セグメント間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下であることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項６】
請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記セグメントは、前記不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体を有することを特徴とする力学量測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記複数のホイートストンブリッジのそれぞれからの出力に基づいてひずみ量の補正計算を行う補正演算回路が、前記半導体基板上に更に設けられていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の力学量測定装置において、
前記補正計算は、前記複数のホイートストンブリッジからの前記出力に加えて、前記複数のホイートストンブリッジそれぞれの前記同心からの距離に基づいて行われることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記半導体基板は、シリコン単結晶基板であり、
前記不純物拡散抵抗体は、自身を流れる電流方向が前記シリコン単結晶基板の＜1 1 0＞方向または該＜1 1 0＞方向に直交する方向となるように接続されていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項１０】
金属製のダイアフラム上に半導体ひずみセンサが接合された圧力センサであって、
前記半導体ひずみセンサは、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の力学量測定装置であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力センサにおいて、
前記接合は、はんだ接合であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力センサは、自動車エンジン用の圧力センサであることを特徴とする圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に掛かる応力やひずみ等の力学量を測定する技術に関し、特に、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えた力学量測定装置およびそれを用いた圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の変形（ひずみ）を測定する装置として、薄い絶縁体上に金属抵抗体（金属箔）が配設された金属箔ひずみゲージが、昔からよく知られている。金属箔ひずみゲージは、測定対象物の変形に追従した金属箔の変形に伴う電気抵抗値の変化を測定してひずみ量に換算するものであり、構造が単純で安価である割に高精度であるため、広く利用されてきた。一方、金属箔ひずみゲージは、その構成上、被測定物の温度が変化すると測定誤差が生じ易い点や、常時駆動させるには消費電力が大きい点や、ある程度の設置面積を要する点などの弱点を有している。【０００３】
金属箔ひずみゲージのそれらの弱点を克服する装置として、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域（ブリッジ回路）を備えた半導体ひずみセンサが開発されている。半導体ひずみセンサは、不純物拡散抵抗体のひずみに対する抵抗変化率が従来の金属箔ひずみゲージの金属抵抗体のそれに比して数10倍大きいことから、微小なひずみでも検知することが可能である（すなわち、ひずみに対する感度が高い利点がある）。また、不純物拡散抵抗体の形成にフォトリソグラフィ等のいわゆる半導体プロセスを利用することで、不純物拡散抵抗体の微細パターン化が可能であり、半導体ひずみセンサ全体の小型化（小面積化）と共に省電力化することができる。さらに、不純物拡散抵抗体の微細パターン化により、ホイートストンブリッジ回路を構成する全ての抵抗体を同一の基板上に形成できるため、被測定物の温度変化に対する電気抵抗の変動が相殺されて測定誤差が小さくなる（測定精度が向上する）利点もある。【０００４】
例えば、特許文献１（特開2007-263781）には、半導体基板表面にひずみ検出部を備え、被測定物に取り付けて、ひずみを測定する力学量測定装置において、半導体単結晶基板，半導体チップ内に少なくとも二組以上のブリッジ回路を形成し、前記ブリッジ回路のうち、ひとつのブリッジ回路が、電流を流して抵抗値の変動を測定する方向（長手方向）が該半導体単結晶基板の＜1 0 0＞方向と平行であるn型拡散抵抗を形成し、もう一つのブリッジ回路は＜1 1 0＞方向と平行であるp型拡散抵抗を組み合わせて形成した力学量測定装置が、開示されている。特許文献１によると、被測定物に生じる特定方向のひずみ成分を精度良く測定することができるとされている。【０００５】
また、特許文献２（特開2012-47608）には、半導体基板に形成されたブリッジ回路を用いた力学量測定装置であって、前記ブリッジ回路は４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2からなり、各ブリッジ抵抗はそれぞれ複数の拡散抵抗からなり、前記複数の拡散抵抗は前記半導体基板上にマトリックス状に配置され、前記ブリッジ抵抗Rv1，Rv2は前記マトリックスの奇数列に配置された前記複数の拡散抵抗が選択的に直列接続されたものであり、前記ブリッジ抵抗Rh1，Rh2は前記マトリックスの偶数列に配置された前記複数の拡散抵抗が選択的に直列接続されたものである力学量測定装置が、開示されている。特許文献２によると、被測定物の温度変化によって発生する応力や、半導体基板上の熱分布や、拡散抵抗の不純物のドーズ量勾配に起因するブリッジ回路のオフセット出力の発生を防ぐことができるとされている。【０００６】
一方、ひずみセンサによる力学量測定は、被測定物の変形に追従してひずみセンサも変形することが基本事項であり、長期間にわたって高精度なセンシングを行うためには、ひずみセンサと被測定物との接合の信頼性が非常に重要となる。この観点において、例えば特許文献３（WO 2012/144054）には、半導体基板に作用する力学量を測定可能な測定部が前記半導体基板の中央部に設けられ、前記半導体基板が被測定物に貼り付けられて前記被測定物に作用する力学量を間接的に測定する力学量測定装置において、前記半導体基板の前記中央部の外側の外周部に、互いに近接するように少なくとも一箇所に集まっている集まりを形成する複数の不純物拡散抵抗を有し、前記集まりの１つを形成する複数の前記不純物拡散抵抗は、互いに接続されホイートストンブリッジを形成していることを特徴とする力学量測定装置が、開示されている。特許文献３によると、特許文献３の力学量測定装置は、該力学量測定装置と被測定物との間の剥離を自ら検知することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６３７８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７６０８号公報
【特許文献３】国際公開２０１２／１４４０５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
自動車エンジンにおける省エネルギー化や排ガスクリーン化を目的として、燃料をより効率的に燃焼させるための種々の技術が検討・採用されているが、近年、省エネルギー化および排ガスクリーン化の要求はますます強まっている。省エネルギー化を目指す燃焼技術の代表格は、理論空燃比よりも薄い条件の燃焼を実現する技術であり、排ガスクリーン化を目指す燃焼技術の代表格は、シリンダ内での安定・確実な燃焼を実現する技術である。【０００９】
それらの燃焼技術を効果的に実現するためには、燃料噴射の精密制御が必要不可欠である。そして、燃料噴射の精密制御を実現するにあたり、噴射圧力制御に関わる圧力センサはキーパーツの内の１つである。【００１０】
例えば、ディーゼルエンジン用のコモンレールシステムにおいては、省エネルギー化および排ガスクリーン化を進展させるため燃料圧力の更なる高圧化（例えば、2500〜3000気圧）が進められており、構成部品に対してより高い耐圧性と耐久性（長期信頼性）とが強く求められている。また、構成部品の内でも圧力センサは、精密制御の根幹をなす部品であり、耐圧性および耐久性に加えて更なる高精度が強く求められている。【００１１】
特許文献１〜３に記載された半導体ひずみセンサは、前述したような優れた作用効果を有している。しかしながら、圧力センサに対する最新の要求レベル（特に、高精度や長期信頼性）を達成するためには、半導体ひずみセンサ（力学量測定装置）においても更なる改良が必要であることが判ってきた（詳細は後述する）。【００１２】
したがって、本発明の目的は、従来以上に高い精度や長期信頼性を有する半導体ひずみセンサ（力学量測定装置）を提供することにある。また、当該力学量測定装置を用いることにより、従来以上に高い精度や長期信頼性を有する圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（I）本発明の一つの態様は、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えた力学量測定装置であって、前記ひずみ検出領域は互いに同心状に配設された複数のホイートストンブリッジを有し、前記複数のホイートストンブリッジの内の最内周のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群または４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記複数のホイートストンブリッジの内の他のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗のそれぞれは当該ホイートストンブリッジの前記抵抗体群の数の倍数個の前記不純物拡散抵抗体からなり、前記抵抗体群のそれぞれは前記４つのブリッジ抵抗を構成する前記不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有していることを特徴とする力学量測定装置を提供する。【００１４】
（II）本発明の他の一つの態様は、金属製のダイアフラム上に半導体ひずみセンサが接合された圧力センサであって、前記半導体ひずみセンサは本発明に係る力学量測定装置であることを特徴とする圧力センサを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来以上に高い精度や長期信頼性を有する力学量測定装置を提供することができる。また、当該力学量測定装置を用いることにより、従来以上に高い精度や長期信頼性を有する圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実験に用いた従来の半導体ひずみセンサの概要を示す平面模式図である。
【図２】実験に用いた疑似圧力センサの概要を示す平面模式図とa-b線の断面模式図である。
【図３】疑似圧力センサの変形の様子を示す断面模式図、および半導体ひずみセンサの出力電圧と時間との関係を示すグラフである。
【図４】疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層に掛かる応力分布、およびはんだ接合層のクリープ変形量分布を模式的に表した図である。
【図５】第１実施形態に係る力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図６】第１実施形態に係る力学量測定装置を用いた疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層のクリープ変形量分布、および各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。
【図７】第１実施形態に係る力学量測定装置の端部がダイアフラムから剥離した場合の各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。
【図８】第２実施形態の力学量測定装置における最内周のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。
【図９】第２実施形態の力学量測定装置における最内周以外のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。
【図１０】第２実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１２】第３実施形態に係る力学量測定装置を用いた疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層のクリープ変形量分布、および各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。
【図１３】第４実施形態の力学量測定装置における最内周以外のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。
【図１４】第４実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１５】第５実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１６】第６実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１７】第７実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。
【図１８】本発明に係る圧力センサの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（オフセット現象の実験と要因解明）
自動車部品は、各種工業部品の中でも適用温度範囲、耐候性、精度、長期信頼性などに関する要求が特に厳しい分野である。本発明者等は、半導体ひずみセンサを用いた圧力センサにおいて、最新の各種要求を満たすべく研究を行っていたところ、半導体ひずみセンサ自体や圧力センサ自体に特段の障害や破損が生じていないにもかかわらず、計測結果が長い時間を掛けて徐々に変化してゼロ点がオフセットする現象が生じることを見出した。このオフセット現象は、精度や長期信頼性に関わる問題であり、解決すべき課題である。そこで、本発明者等は、当該オフセット現象の要因を解明すべく、自動車エンジン用圧力センサの状況を模した実験を行った。
【００１８】
図１は、実験に用いた従来の半導体ひずみセンサの概要を示す平面模式図である。図１を用いて従来の半導体ひずみセンサ10の構成と機能とを簡単に説明する。半導体ひずみセンサ10は、シリコン単結晶基板1の表面上に複数の不純物拡散抵抗体2が形成されており、当該複数の不純物拡散抵抗体2は４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2として互いに接続されてホイートストンブリッジ3を構成している。ホイートストンブリッジ3は、電源端子4とグランド端子5とに接続され、４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2に流れる電流方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向およびそれに垂直な方向となるにように構成されている。
【００１９】
半導体ひずみセンサ10に対してシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向および/またはそれに垂直な方向のひずみが掛かると、不純物拡散抵抗体2（すなわち、４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2）の抵抗値が変化し、ブリッジ電圧の出力に電位差が生じる。この電位差は、シリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、電気信号として出力端子7から取り出される。このようにして、半導体ひずみセンサ10は、ホイートストンブリッジ3が形成された領域（ひずみ検出領域）に掛かるひずみ量に応じた電気信号を出力することができる。
【００２０】
図２は、実験に用いた疑似圧力センサの概要を示す平面模式図とa-b線の断面模式図である。図２に示したように、疑似圧力センサ20は、ダイアフラムを模した金属板21のほぼ中央位置にはんだ接合層22を介して半導体ひずみセンサ10が接合されたものである。自動車エンジン用圧力センサは、高温（例えば、120〜130℃程度）の環境下に配設されることから、ダイアフラムと半導体ひずみセンサとの接合は、通常、有機系接着剤による接合ではなく、はんだ接合によって行われる。金属板21には、端子台23が設けられており、半導体ひずみセンサ10の電源端子4とグランド端子5と出力端子7とが接続されている。
【００２１】
次に、図３を用いて、実験とその結果について説明する。図３は、疑似圧力センサの変形の様子を示す断面模式図、および半導体ひずみセンサの出力電圧と時間との関係を示すグラフである。実験は、130℃の環境下で行った。はじめ、「時間＝t1」は、疑似圧力センサ20の金属板21に対して何の応力も掛かっていない（すなわち、ひずみが生じていない）初期状態であり、この時の半導体ひずみセンサ10の出力電圧をV0とする。
【００２２】
その後、「時間＝t2」にかけて疑似圧力センサ20の金属板21に曲げ応力を加えると、金属板21にひずみが生じる。金属板21のひずみは、はんだ接合層22を介して半導体ひずみセンサ10に伝播し、半導体ひずみセンサ10の出力電圧が、V0から過渡状態を経て出力電圧V+となる。なお、金属板21に加える曲げ応力は、金属板21の弾性変形範囲内の応力とした
。
【００２３】
その後、「時間＝t3」にかけて「時間＝t2」と同じ曲げ応力を金属板21に加え続けたところ、半導体ひずみセンサ10の出力電圧が、V+から徐々に低下することが判った。さら
にその後、「時間＝t4」にかけて金属板21に加えた曲げ応力を解除すると、金属板21は「時間＝t1」の状態に戻り、半導体ひずみセンサ10の出力電圧は過渡状態を経て出力電圧V0’となった。ここにおいて、「時間＝t4」の出力電圧V0’は、「時間＝t1」の出力電圧V0と異なっており、ゼロ点のオフセット現象が生じていることが確認された。
【００２４】
金属板21に加える曲げ応力（すなわち、生じるひずみ量）や環境温度を変化させて同様の実験を行ったところ、曲げ応力を大きくしたり環境温度を高くしたりするほど、半導体ひずみセンサ10の出力電圧の低下がより早くより大きく生じることが確認された。一方、いずれの実験後においても、金属板21および半導体ひずみセンサ10には、一切の不具合が見出されなかった。これらの実験結果から、ゼロ点のオフセット現象は、はんだ接合層22におけるクリープ変形に起因する可能性が考えられた。
【００２５】
はんだ接合層22におけるクリープ変形およびオフセット現象について考察する。図４は、疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層に掛かる応力分布、およびはんだ接合層のクリープ変形量分布を模式的に表した図である。図４に示したように、半導体ひずみセンサ10およびはんだ接合層22は金属板21に対して十分小さいことから、疑似圧力センサ20を曲げ変形させると、はんだ接合層22の端部には応力集中が生じる。ここで、本実験の環境温度は130℃であり、はんだの融点を考慮すると、はんだ接合層22にとってはクリープ変形が生じ得る温度領域である。その結果、はんだ接合層22の端部からクリープ変形が生じると考えられる。また、クリープ変形によりはんだ接合層22内で応力緩和が生じることから、半導体ひずみセンサ10に伝搬されるひずみ量も低下して出力電圧が低下する。その後、疑似圧力センサ20（金属板21）の曲げ変形を戻すと、応力緩和したはんだ接合層22に反対方向の応力が掛かる。この反対方向の応力が半導体ひずみセンサ10に伝搬されて、ゼロ点のオフセット現象が生じるものと考えられる。
【００２６】
オフセット現象を抑制するためには、はんだ接合層22のクリープ変形を抑制することが望ましく、そのためには、融点の高いはんだ材またはろう材などを利用することが考えられる。しかしながら、クリープ変形が抑制できるほどの高い融点の接合材料を用いて半導体ひずみセンサ10を接合しようとすると、半導体ひずみセンサ10自体が熱劣化する可能性が急激に高まるため、好ましくない。
【００２７】
これらのことから、本発明においては、はんだ接合層22がある程度クリープ変形することを前提として、その影響を補正することができる半導体ひずみセンサの構造を鋭意研究した。本発明は、当該研究の結果、完成されたものである。
【００２８】
前述したように、本発明に係る力学量測定装置は、半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えた力学量測定装置であって、前記ひずみ検出領域は互いに同心状に配設された複数のホイートストンブリッジを有し、前記複数のホイートストンブリッジの内の最内周のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群または４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記複数のホイートストンブリッジの内の他のホイートストンブリッジは前記同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、前記ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗のそれぞれは当該ホイートストンブリッジの前記抵抗体群の数の倍数個の前記不純物拡散抵抗体からなり、前記抵抗体群のそれぞれは前記４つのブリッジ抵抗を構成する前記不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有していることを特徴とする。
【００２９】
本発明は、上述した本発明に係る力学量測定装置において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記不純物拡散抵抗体のそれぞれは線形状を有し、前記抵抗体群は複数のセグメントが連なるように配列された構造を有しており、前記セグメントは、前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに平行に配列された複数の前記不純物拡散抵抗体から構成され、当該セグメントとして矩形状を有している。
（ii）前記抵抗体群内で隣り合う前記セグメントは、それらセグメントを構成する前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されている。
（iii）前記複数のホイートストンブリッジ間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下である。
（iv）前記ホイートストンブリッジ内で隣り合う前記セグメント間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下である。
（v）前記セグメントは、前記不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体を有する。
（vi）前記複数のホイートストンブリッジのそれぞれからの出力に基づいてひずみ量の補正計算を行う補正演算回路が、前記半導体基板上に更に設けられている。
（vii）前記補正計算は、前記複数のホイートストンブリッジからの前記出力に加えて、前記複数のホイートストンブリッジそれぞれの前記同心からの距離に基づいて行われる。
（viii）前記半導体基板はシリコン単結晶基板であり、前記不純物拡散抵抗体は自身を流れる電流方向が前記シリコン単結晶基板の＜1 1 0＞方向または該＜1 1 0＞方向に直交する方向となるように接続されている。
【００３０】
また、前述したように、本発明に係る圧力センサは、金属製のダイアフラム上に半導体ひずみセンサが接合された圧力センサであって、前記半導体ひずみセンサは、上記の本発明に係る力学量測定装置であることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、上述した本発明に係る圧力センサにおいて、以下のような改良や変更を加えることができる。
（ix）前記接合は、はんだ接合である。
（x）前記圧力センサは、自動車エンジン用の圧力センサである。
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、ここで取り挙げた実施形態に限定されるものではなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。なお、同じ部材・部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３３】
（本発明の第１実施形態）
ここでは、本発明の第１実施形態に係る力学量測定装置の技術的思想について図５〜７を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係る力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図５においては、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【００３４】
図５に示したように、第１実施形態に係る力学量測定装置30（半導体ひずみセンサ）は、半導体基板（例えば、シリコン単結晶基板1）の表面上に、互いに同心状に配設された２つのホイートストンブリッジA，Bを有している。最内周のホイートストンブリッジAは、同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群RGA1，RGA2からなっている。最内周以外のホイートストンブリッジBは、同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGB1，RGB2，RGB3，RGB4からなっている。なお、ホイートストンブリッジA，Bは、シリコン単結晶基板1の大きさ（例えば、4 mm角）に対して十分小さく形成されていること（例えば、0.2 mm角）が好ましい。
【００３５】
ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2のそれぞれは、当該ホイートストンブリッジの抵抗体群の数の倍数個の不純物拡散抵抗体からなる。具体的には、２つの抵抗体群からなるホイートストンブリッジAおいては、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rAv11，rAv12の２個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rAv21，rAv22の２個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rAh11，rAh12の２個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rAh21，rAh22の２個からなる。また、４つの抵抗体群からなるホイートストンブリッジBにおいては、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rBv11，rBv12，rBv13，rBv14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rBv21，rBv22，rBv23，rBv24の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rBh11，rBh12，rBh13，rBh14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rBh21，rBh22，rBh23，rBh24の４個からなる。
【００３６】
さらに、抵抗体群のそれぞれは、４つのブリッジ抵抗を構成する不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有している。具体的には、ホイートストンブリッジAにおいては、抵抗体群RGA1は不純物拡散抵抗体rAv11，rAh11，rAv21，rAh21からなり、抵抗体群RGA2は不純物拡散抵抗体rAv12，rAh12，rAv22，rAh22からなる。また、ホイートストンブリッジBにおいては、抵抗体群RGB1は不純物拡散抵抗体rBv11，rBh11，rBv21，rBh21からなり、抵抗体群RGB2は不純物拡散抵抗体rBv12，rBh12，rBv22，rBh22からなり、抵抗体群RGB3は不純物拡散抵抗体rBv13，rBh13，rBv23，rBh23からなり、抵抗体群RGB4は不純物拡散抵抗体rBv14，rBh14，rBv24，rBh24からなる。
【００３７】
上述したように、ホイートストンブリッジA，Bは、互いに同心状に配設されており、回転対称性を有する抵抗体群からなり、かつ各抵抗体群は４つのブリッジ抵抗の要素を全て有している。このことから、ホイートストンブリッジA，Bのそれぞれは、自身のひずみ検出領域内において（より厳密には、当該ホイートストンブリッジを構成する不純物拡散抵抗体が形成された領域において）、検出の面内等方性が高く、当該領域内を平均化した信号が得られるという特徴がある。
【００３８】
ホイートストンブリッジA，Bのそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジAから得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジBから得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路31で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路31で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジAで検出されるひずみ量とホイートストンブリッジBで検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される（補正演算の詳細については後述する）。これにより、力学量測定装置30（半導体ひずみセンサ）を接合するはんだ接合層にクリープ変形が生じたとしても、その影響を補正した信号（すなわち、真のひずみ量）を得ることができる。
【００３９】
次に、補正演算について説明する。図６は、第１実施形態に係る力学量測定装置を用いた疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層のクリープ変形量分布、および各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。
【００４０】
前述したように、ホイートストンブリッジA，Bは、シリコン単結晶基板1の大きさに対して十分小さく形成されていることから、ホイートストンブリッジA，Bに生じる真のひずみ量は、本来同等と考えられる。しかしながら、高温環境下においては、はんだ接合層22にクリープ変形が生じ、そのクリープ変形量は力学量測定装置30の外周領域ほど大きくなる。すなわち、図６に示したように、ホイートストンブリッジAのひずみ検出領域のクリープ変形量εAよりも、ホイートストンブリッジBのひずみ検出領域のクリープ変形量εBの方が大きい（εA ＜ εB）。
【００４１】
そして、クリープ変形量が大きいほど応力緩和が生じることから、ホイートストンブリッジA，Bに伝搬されるひずみ量が真のひずみ量（クリープ変形のない理想状態のひずみ量）よりも減少する。その結果、ホイートストンブリッジA，Bそれぞれの出力電圧YA，YBは理想状態の出力電圧Yiよりも低下すると共に、ホイートストンブリッジA，Bの出力電圧YA，YBの間に差異が生じると考えられる。また、出力電圧YA，YBの差分は、ホイートストンブリッジA，Bが形成されている領域のクリープ変形量の差分に比例すると考えられる。
【００４２】
理想状態でのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVi0とし、ホイートストンブリッジAのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVA0とし、ホイートストンブリッジBのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVB0とし、真のひずみ量をXとし、ホイートストンブリッジのひずみ感度をGとすると、Yi，YA，YBはそれぞれ下記式（１）〜（３）のように表すことができる。
Yi ＝ Vi0 ＋ GX       ・・・式（１），
YA ＝ VA0 ＋ GX      ・・・式（２），
YB ＝ VB0 ＋ GX      ・・・式（３）。
【００４３】
ここで、はんだ接合層22のクリープ変形量分布（クリープ変形量と位置との関係）が二次関数曲線で近似できるとする。同心状のホイートストンブリッジA，Bをシリコン単結晶基板1の中心領域に配設した場合、クリープ変形量分布の二次関数曲線の頂点の位置がホイートストンブリッジA，Bの同心と重なる。
【００４４】
前述したように、同心状のホイートストンブリッジA，Bは、シリコン単結晶基板1の大きさに対して十分小さく形成されており、当該同心とホイートストンブリッジAとの距離LA、当該同心とホイートストンブリッジBとの距離LB、およびホイートストンブリッジA，B間の距離LABは、それぞれ十分小さいと言える。そして、二次関数曲線においては、頂点近傍や近接する２点間は一般的に一次関数で近似することができる。なお、距離LAおよびLBは、それぞれホイートストンブリッジA，Bが形成されている領域とそれらの中心との平均距離と定義し、距離LABは、LAとLBとの差分と定義する。
【００４５】
これらのことを勘案すると、YAとYBとの差分は式（２），（３）から下記式（４）のように表すことができる。
YA − YB ＝ VA0 − VB0      ・・・式（４）。
【００４６】
また、理想状態でのひずみ量ゼロにおける出力電圧Vi0とホイートストンブリッジAのひずみ量ゼロにおける出力電圧VA0との差分は、同心とホイートストンブリッジAとの距離LA、ホイートストンブリッジA，B間の距離LAB、および式（４）から、下記式（５）のように表すことができる。
Vi0 − VA0 ＝ (VA0 − VB0)・LA/LAB ＝ (YA − YB)・LA/LAB    ・・・式（５）。
【００４７】
式（１），（２），（５）から下記式（６）が得られ、理想状態の出力電圧Yiを求めることができる。なお、出力電圧YA，YBは、ホイートストンブリッジA，Bからの測定値として得られ、距離LA，LABは、ホイートストンブリッジA，Bの寸法から得られる値である。
Yi ＝ YA ＋ (Vi0 − VA0) ＝ YA ＋ (YA − YB)・LA/LAB      ・・・式（６）。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態に係る力学量測定装置30は、ホイートストンブリッジA，Bから得られる信号に対して式（６）に示される補正計算を補正演算回路32において行うことにより、はんだ接合層22にクリープ変形が生じたとしても、その影響を補正した信号（すなわち、真のひずみ量）を得ることができる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る力学量測定装置30の副次的な作用効果について簡単に説明する。力学量測定装置30を用いた圧力センサは、上述したように、はんだ接合層22におけるクリープ変形の影響を補正することができるが、過度の圧力がダイアフラムに掛かったり、環境温度が過剰に上昇したりすると、はんだ接合層22がクリープ破断して、力学量測定装置30の端部（シリコン単結晶基板1の端部）がダイアフラムから剥離し始めることが考えられる。
【００５０】
図７は、第１実施形態に係る力学量測定装置の端部がダイアフラムから剥離した場合の各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。図７に示したように、力学量測定装置30の端部（シリコン単結晶基板1の端部）がダイアフラムから剥離すると、外周側に配設されたホイートストンブリッジBにおいて、剥離する前の出力電圧YBに比べて著しく低下した出力電圧YB’となる。出力電圧YB’では、ひずみ量ゼロにおける出力電圧VB’0がVB0よりも低下すると共に、真のひずみ量Xに対する比例関係が崩れる。
【００５１】
すなわち、外周側に配設されたホイートストンブリッジBにおいて、その出力信号がより早く特徴的な変化を示すことから、ホイートストンブリッジA，Bから得られる信号を補正演算回路32で比較することにより、力学量測定装置30の剥離の兆候を検知することができる。また、剥離の兆候を検知した場合に所定の信号を出力するように設定することにより、予防保全機能を付加することができる。
【００５２】
（本発明の第２実施形態）
ここでは、前述した第１実施形態のより具体的な一例について図８〜１０を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態の力学量測定装置における最内周のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。なお、図８の平面模式図においては、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、不純物拡散抵抗体同士の配線）を省略してある。
【００５３】
図８に示したように、本実施形態における最内周のホイートストンブリッジA’は、２回対称の形状となる２つの抵抗体群RGA1，RGA2からなり、当該抵抗体群のそれぞれは、複数のセグメント33が連なるように配列された構造を有している。セグメント33には、線形状を有する不純物拡散抵抗体が複数含まれている。また、セグメント33は、当該複数の不純物拡散抵抗体が、その線方向が互いに平行になるように配列され、セグメント33として矩形状を有している。
【００５４】
ホイートストンブリッジA’を構成する４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2のそれぞれは、抵抗体群の数（ここでは２）の倍数個の不純物拡散抵抗体からなる。具体的には、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rAv11，rAv12，rAv13，rAv14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rAv21，rAv22，rAv23，rAv24の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rAh11，rAh12，rAh13，rAh14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rAh21，rAh22，rAh23，rAh24の４個からなる。
【００５５】
また、抵抗体群RGA1，RGA2内で隣り合うセグメント33は、それらセグメント33を構成する不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されている。具体的には、抵抗体群RGA1内で１つのセグメント33は、不純物拡散抵抗体rAv11，rAv12，rAv21，rAv22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。抵抗体群RGA1内でそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rAh11，rAh12，rAh21，rAh22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。
【００５６】
同様に、抵抗体群RGA2内で１つのセグメント33は、不純物拡散抵抗体rAv13，rAv14，rAv23，rAv24の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。抵抗体群RGA2内でそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rAh13，rAh14，rAh23，rAh24の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。
【００５７】
図８および上記説明から判るように、各抵抗体群は４つのブリッジ抵抗の要素を全て有している。このことから、ホイートストンブリッジA’は、自身のひずみ検出領域内において（当該ホイートストンブリッジを構成する不純物拡散抵抗体が形成された領域において）、検出の面内等方性が高く、当該領域内を平均化した信号が得られるという特徴がある。
【００５８】
セグメント33は、不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体34を有することが好ましい。また、ダミー抵抗体34は、セグメント33を構成する不純物拡散抵抗体と平行で、かつ当該不純物拡散抵抗体の束を挟むように（言い換えると、セグメント内の一番外側に）配列されることが好ましい。そのような位置関係でのダミー抵抗体34の形成は、不純物拡散抵抗体の形成プロセスにおいて、ホイートストンブリッジを構成する不純物拡散抵抗体のドーパント濃度の均等化に貢献する。
【００５９】
図９は、第２実施形態の力学量測定装置における最内周以外のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。なお、図９の平面模式図においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、不純物拡散抵抗体同士の配線）を省略してある。
【００６０】
図９に示したように、本実施形態における最内周以外のホイートストンブリッジB’は、４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGB1，RGB2，RGB3，RGB4からなり、当該抵抗体群のそれぞれは、複数のセグメント33が連なるように配列された構造を有している。前述のホイートストンブリッジA’と同様に、セグメント33には、線形状を有する不純物拡散抵抗体が複数含まれている。また、セグメント33は、当該複数の不純物拡散抵抗体が、その線方向が互いに平行になるように配列され、セグメント33として矩形状を有している。
【００６１】
ホイートストンブリッジB’を構成する４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2のそれぞれは、抵抗体群の数（ここでは４）の倍数個の不純物拡散抵抗体からなる。具体的には、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rBv11，rBv12，rBv13，rBv14，・・・，rBv19，rBv110，rBv111，rBv112の１２個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rBv21，rBv22，rBv23，rBv24，・・・，rBv29，rBv210，rBv211，rBv212の１２個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rBh11，rBh12，rBh13，rBh14，・・・，rBh19，rBh110，rBh111，rBh112の１２個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rBh21，rBh22，rBh23，rBh24，・・・，rBh29，rBh210，rBh211，rBh212の１２個からなる。
【００６２】
また、前述のホイートストンブリッジA’と同様に、抵抗体群RGB1〜RGB4内で隣り合うセグメント33は、それらセグメント33を構成する不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されている。例えば、抵抗体群RGB1内で１つのセグメント33は、不純物拡散抵抗体rBv11，rBv12，rBv21，rBv22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。抵抗体群RGB1内でそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rBh11，rBh12，rBh21，rBh22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。更にそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rBv13，rBv14，rBv23，rBv24の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。
【００６３】
図９および上記説明から判るように、抵抗体群RGB1〜RGB4のそれぞれは４つのブリッジ抵抗の要素を全て有している。このことから、ホイートストンブリッジB’は、自身のひずみ検出領域内において（当該ホイートストンブリッジを構成する不純物拡散抵抗体が形成された領域において）、検出の面内等方性が高く、当該領域内を平均化した信号が得られるという特徴がある。
【００６４】
また、ホイートストンブリッジB’のセグメント33も、ホイートストンブリッジA’のそれと同様に、不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体34を有することが好ましい。
【００６５】
図１０は、第２実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１０においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【００６６】
図１０に示したように、第２実施形態に係る力学量測定装置30’は、シリコン単結晶基板1の表面上に、図８のホイートストンブリッジA’と図９のホイートストンブリッジB’とが互いに同心状に配設されている。ホイートストンブリッジA’，B’のそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジA’から得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジB’から得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路31で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路31で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジA’で検出されるひずみ量とホイートストンブリッジB’で検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【００６７】
力学量測定装置30’では、ホイートストンブリッジA’とホイートストンブリッジB’とが隙間無く接するように配設されている（より厳密には、ホイートストンブリッジA’を構成するセグメントとホイートストンブリッジB’を構成するセグメントとが隙間無く接するように配設されている）。言い換えると、ひずみ検出領域がコンパクトに形成されている。これにより、はんだ接合層22でのクリープ変形の影響をできる限り抑制できると共に、補正演算回路32による補正演算の精度が向上する。他の作用効果は、第１実施形態の力学量測定装置30と同様である。
【００６８】
（本発明の第３実施形態）
ここでは、本発明の第３実施形態に係る力学量測定装置の技術的思想について図１１〜１２を参照しながら説明する。図１１は、第３実施形態に係る力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１１においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【００６９】
図１１に示したように、第３実施形態に係る力学量測定装置40は、シリコン単結晶基板1の表面上に、互いに同心状に配設された３つのホイートストンブリッジA，B，Cを有している。言い換えると、力学量測定装置40は、図５に示した第１実施形態の力学量測定装置30のホイートストンブリッジBの外周に、３つ目のホイートストンブリッジCが配設されている。ホイートストンブリッジA，Bは、力学量測定装置30のそれらと同じ構成を有しており、ホイートストンブリッジCは、同心を軸にした４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGC1，RGC2，RGC3，RGC4からなっている。
【００７０】
ホイートストンブリッジCを構成する４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2のそれぞれは、抵抗体群の数（ここでは４）の倍数個の不純物拡散抵抗体からなる。具体的には、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rCv11，rCv12，rCv13，rCv14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rCv21，rCv22，rCv23，rCv24の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rCh11，rCh12，rCh13，rCh14の４個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rCh21，rCh22，rCh23，rCh24の４個からなる。
【００７１】
さらに、ホイートストンブリッジCを構成する抵抗体群のそれぞれは、４つのブリッジ抵抗を構成する不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有している。具体的には、抵抗体群RGC1は不純物拡散抵抗体rCv11，rCh11，rCv21，rCh21からなり、抵抗体群RGC2は不純物拡散抵抗体rCv12，rCh12，rCv22，rCh22からなり、抵抗体群RGC3は不純物拡散抵抗体rCv13，rCh13，rCv23，rCh23からなり、抵抗体群RGC4は不純物拡散抵抗体rCv14，rCh14，rCv24，rCh24からなる。
【００７２】
ホイートストンブリッジA，B，Cのそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジAから得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジBから得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路31で増幅され、ホイートストンブリッジCから得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路41で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路31で増幅された信号とアンプ回路41で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジA，B，Cのそれぞれで検出されるひずみ量の差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【００７３】
力学量測定装置40では、三重のホイートストンブリッジA，B，Cのそれぞれで検出されるひずみ量を用いて補正演算が行われるため、力学量測定装置30よりも補正演算の精度が向上する（補正演算の詳細については後述する）。他の作用効果は、第１実施形態の力学量測定装置30と同様である。
【００７４】
次に、補正演算について説明する。図１２は、第３実施形態に係る力学量測定装置を用いた疑似圧力センサが曲げ変形している時のはんだ接合層のクリープ変形量分布、および各ホイートストンブリッジの出力電圧−ひずみ線図を模式的に表した図である。
【００７５】
ホイートストンブリッジA，B，Cは、シリコン単結晶基板1の大きさに対して十分小さく形成されていることから、ホイートストンブリッジA，B，Cに生じる真のひずみ量は、本来同等と考えられる。しかしながら、前述したように高温環境下においては、はんだ接合層22にクリープ変形が生じ、そのクリープ変形量は力学量測定装置40の外周領域ほど大きくなる。すなわち、図１２に示したように、ホイートストンブリッジAのひずみ検出領域のクリープ変形量εAよりも、ホイートストンブリッジBのひずみ検出領域のクリープ変形量εBの方が大きく、ホイートストンブリッジBのひずみ検出領域のクリープ変形量εBよりも、ホイートストンブリッジCのひずみ検出領域のクリープ変形量εCの方が大きい（εA ＜ εB ＜ εC）。
【００７６】
そして、クリープ変形量が大きいほど応力緩和が生じることから、ホイートストンブリッジA，B，Cに伝搬されるひずみ量が真のひずみ量（クリープ変形のない理想状態のひずみ量）よりも減少する。その結果、ホイートストンブリッジA，B，Cそれぞれの出力電圧YA，YB，YCは理想状態の出力電圧Yiよりも低下すると共に、ホイートストンブリッジA，B，Cの出力電圧YA，YB，YCの間に差異が生じる。また、出力電圧YA，YB，YCの差分は、ホイートストンブリッジA，B，Cが形成されている領域のクリープ変形量の差分に比例すると考えられる。
【００７７】
第１実施形態と同様にして、理想状態でのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVi0とし、ホイートストンブリッジAのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVA0とし、ホイートストンブリッジBのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVB0とし、ホイートストンブリッジCのひずみ量ゼロにおける出力電圧をVC0とし、真のひずみ量をXとし、ホイートストンブリッジのひずみ感度をGとすると、Yi，YA，YBは前述した式（１）〜（３）のように表され、YCは下記式（７）のように表すことができる。
Yi ＝ Vi0 ＋ GX       ・・・式（１），
YA ＝ VA0 ＋ GX      ・・・式（２），
YB ＝ VB0 ＋ GX      ・・・式（３），
YC ＝ VC0 ＋ GX      ・・・式（７）。
【００７８】
YAとYBとの差分およびYAとYCとの差分は、式（２），（３），（７）から下記式（４），（８）のように表すことができる。
YA − YB ＝ VA0 − VB0      ・・・式（４），
YA − YC ＝ VA0 − VC0      ・・・式（８）。
【００７９】
また、第１実施形態と同様に、ホイートストンブリッジA，B，Cが形成されている領域（ひずみ検出領域）のはんだ接合層22のクリープ変形量分布（クリープ変形量と位置との関係）が、実質的に一次関数で近似できるとする。なお、同心状のホイートストンブリッジA，B，Cの当該同心とホイートストンブリッジCとの距離をLCとし、ホイートストンブリッジA，C間の距離をLACとする。距離LCは、ホイートストンブリッジCが形成されている領域とホイートストンブリッジCの中心との平均距離と定義し、距離LACは、LAとLCとの差分と定義する。
【００８０】
出力電圧Vi0と出力電圧VA0との差分は、前述の式（５）に加えて、同心とホイートストンブリッジAとの距離LA、ホイートストンブリッジA，C間の距離LAC、および式（８）から、下記式（９）のように表すこともできる。
Vi0 − VA0 ＝ (VA0 − VB0)・LA/LAB ＝ (YA − YB)・LA/LAB    ・・・式（５），
Vi0 − VA0 ＝ (VA0 − VC0)・LA/LAC ＝ (YA − YC)・LA/LAC    ・・・式（９）。
【００８１】
式（１），（２），（５）から前述の式（６）が得られ、式（１），（８），（９）から下記式（１０）が得られる。
Yi ＝ YA ＋ (Vi0 − VA0) ＝ YA ＋ (YA − YB)・LA/LAB      ・・・式（６），
Yi ＝ YA ＋ (Vi0 − VC0) ＝ YA ＋ (YA − YC)・LA/LAC      ・・・式（１０）。
【００８２】
式（６），（１０）において、出力電圧YA，YB，YCは、ホイートストンブリッジA，B，Cからの測定値として得られ、距離LA，LAB，LACは、ホイートストンブリッジA，B，Cの寸法から得られる値であることから、それぞれの式から理想状態の出力電圧Yiを求めることができる。すなわち、本実施形態の力学量測定装置40は、ホイートストンブリッジA，Bの組み合わせに加えて、ホイートストンブリッジA，Cの組み合わせからも出力電圧Yiを算出することができる。そして、ホイートストンブリッジA，Bの組み合わせから算出した出力電圧YiとホイートストンブリッジA，Cの組み合わせから算出した出力電圧Yiとを比較することにより、クリープ発生の有無や補正値の正確性などを検証することができ、より高精度な補正演算が可能となる。
【００８３】
本実施形態の力学量測定装置40は、ひずみ検出領域が三重のホイートストンブリッジA，B，Cからなることから、上述したクリープ変形量分布の一次関数近似に加えて、クリープ変形量分布を二次関数近似した場合でも高い精度で補正演算をすることができる。例えば、出力電圧Vi0と出力電圧VA0との差分は、下記式（１１），（１２）のように表すことができる。
Vi0 − VA0 ＝ (VA0 − VB0)・LA2/(LB2 − LA2)      ・・・式（１１），
Vi0 − VA0 ＝ (VA0 − VC0)・LA2/(LC2 − LA2)      ・・・式（１２）。
【００８４】
式（１），（２），（８），（１１），（１２）から下記式（１３），（１４）が得られる。
Yi ＝ YA ＋ (Vi0 − VA0) ＝ YA ＋ (YA − YB)・LA2/(LB2 − LA2)・・・式（１３），Yi ＝ YA ＋ (Vi0 − VC0) ＝ YA ＋ (YA − YC)・LA2/(LC2 − LA2)・・・式（１４）。
【００８５】
式（１３），（１４）を用いて、ホイートストンブリッジA，Bの組み合わせから算出した出力電圧YiとホイートストンブリッジA，Cの組み合わせから算出した出力電圧Yiとを比較することにより、クリープ変形の程度や補正値の正確性などを検証することができ、更に高精度な補正演算が可能となる。
【００８６】
（本発明の第４実施形態）
ここでは、前述した第３実施形態のより具体的な一例について図１３〜１４を参照しながら説明する。図１３は、第４実施形態の力学量測定装置における最内周以外のホイートストンブリッジの一例を示す平面模式図および配線系統図である。なお、図１３の平面模式図においては、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、不純物拡散抵抗体同士の配線）を省略してある。
【００８７】
図１３に示したように、本実施形態における最内周以外のホイートストンブリッジC’は、４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGC1，RGC2，RGC3，RGC4からなり、当該抵抗体群のそれぞれは、複数のセグメント33が連なるように配列された構造を有している。前述のホイートストンブリッジA’，B’と同様に、セグメント33には、線形状を有する不純物拡散抵抗体が複数含まれている。また、セグメント33は、当該複数の不純物拡散抵抗体が、その線方向が互いに平行になるように配列され、セグメント33として矩形状を有している。
【００８８】
ホイートストンブリッジC’を構成する４つのブリッジ抵抗Rv1，Rv2，Rh1，Rh2のそれぞれは、抵抗体群の数（ここでは４）の倍数個の不純物拡散抵抗体からなる。具体的には、ブリッジ抵抗Rv1は不純物拡散抵抗体rCv11，rCv12，rCv13，rCv14，・・・，rCv117，rCv118，rCv119，rCv120の２０個からなり、ブリッジ抵抗Rv2は不純物拡散抵抗体rCv21，rCv22，rCv23，rCv24，・・・，rCv217，rCv218，rCv219，rCv220の２０個からなり、ブリッジ抵抗Rh1は不純物拡散抵抗体rCh11，rCh12，rCh13，rCh14，・・・，rCh117，rCh118，rCh119，rCh120の２０個からなり、ブリッジ抵抗Rh2は不純物拡散抵抗体rCh21，rCh22，rCh23，rCh24，・・・，rCh217，rCh218，rCh219，rCh220の２０個からなる。
【００８９】
また、前述のホイートストンブリッジB’と同様に、抵抗体群RGC1〜RGC4内で隣り合うセグメント33は、それらセグメント33を構成する不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されている。例えば、抵抗体群RGC1内で１つのセグメント33は、不純物拡散抵抗体rCv11，rCv12，rCv21，rCv22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。抵抗体群RGC1内でそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rCh11，rCh12，rCh21，rCh22の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。更にそれに隣接するセグメント33は、不純物拡散抵抗体rCv13，rCv14，rCv23，rCv24の線方向がシリコン単結晶基板1の＜1 1 0＞方向に直交する方向となるにように配列され、各不純物拡散抵抗体はその方向に電流が流れるように接続されている。
【００９０】
図１３および上記説明から判るように、抵抗体群RGC1〜RGC4のそれぞれは４つのブリッジ抵抗の要素を全て有している。このことから、ホイートストンブリッジC’は、自身のひずみ検出領域内において（当該ホイートストンブリッジを構成する不純物拡散抵抗体が形成された領域において）、検出の面内等方性が高く、当該領域内を平均化した信号が得られるという特徴がある。
【００９１】
また、ホイートストンブリッジC’のセグメント33も、ホイートストンブリッジA’，B’のそれと同様に、不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体34を有することが好ましい。
【００９２】
図１４は、第４実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１４においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【００９３】
図１４に示したように、第４実施形態に係る力学量測定装置40’は、シリコン単結晶基板1の表面上に、ホイートストンブリッジA’（図８参照）とホイートストンブリッジB’（図９参照）とホイートストンブリッジC’（図１３参照）とが互いに同心状に配設されている。ホイートストンブリッジA’，B’，C’のそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジA’から得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジB’から得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路31で増幅され、ホイートストンブリッジC’から得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路41で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路31で増幅された信号とアンプ回路41で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジA’で検出されるひずみ量とホイートストンブリッジB’で検出されるひずみ量とホイートストンブリッジC’で検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【００９４】
力学量測定装置40’では、ホイートストンブリッジA’とホイートストンブリッジB’とホイートストンブリッジC’とが隙間無く接するように配設されている。言い換えると、ひずみ検出領域がコンパクトに形成されている。これにより、はんだ接合層22でのクリープ変形の影響をできる限り抑制できると共に、補正演算回路32による補正演算の精度が向上する。他の作用効果は、第３実施形態の力学量測定装置40と同様である。
【００９５】
（本発明の第５実施形態）
ここでは、前述した第２実施形態の変形例について図１５を参照しながら説明する。図１５は、第５実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１５においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【００９６】
図１５に示したように、第５実施形態に係る力学量測定装置50は、シリコン単結晶基板1の表面上に、ホイートストンブリッジA’（図８参照）とホイートストンブリッジC’（図１３参照）とが互いに同心状に配設されている。端的に言うと、力学量測定装置50は、先の力学量測定装置40’からホイートストンブリッジB’が抜けたひずみ検出領域を有している。
【００９７】
ホイートストンブリッジA’，C’のそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジA’から得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジC’から得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路41で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路41で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジA’で検出されるひずみ量とホイートストンブリッジC’で検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【００９８】
力学量測定装置50では、最内周のホイートストンブリッジA’と最内周以外のホイートストンブリッジC’との間に隙間を形成して配設されていることから、ホイートストンブリッジを構成する各不純物拡散抵抗体の配線の取り回しが容易になり、製造歩留りの向上（すなわち製造コストの低減）に貢献する。また、力学量測定装置50のホイートストンブリッジC’は、力学量測定装置30’のホイートストンブリッジB’よりも外周側に配設されていることから、はんだ接合層22のクリープ変形の影響をより早く検知することができる。
【００９９】
同心状に配設されるホイートストンブリッジ間の距離は、当該ホイートストンブリッジを構成するセグメント33の一辺の長さ以下であることが好ましい。ホイートストンブリッジ間の距離がセグメントの一辺の長さより長くなると、補正演算の精度が低下する。他の作用効果は、第１実施形態の力学量測定装置30と同様である。
【０１００】
（本発明の第６実施形態）
ここでは、前述した第２実施形態の他の変形例（第５実施形態の変形例）について図１６を参照しながら説明する。図１６は、第６実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１６においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【０１０１】
図１６に示したように、第６実施形態に係る力学量測定装置60は、シリコン単結晶基板1の表面上に、ホイートストンブリッジA’（図８参照）とホイートストンブリッジC”とが互いに同心状に配設されている。端的に言うと、力学量測定装置60のホイートストンブリッジC”は、先の力学量測定装置50におけるホイートストンブリッジC’から一部のセグメントが抜けた構造を有している。
【０１０２】
ホイートストンブリッジA’，C”のそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジA’から得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路6で増幅され、ホイートストンブリッジC”から得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路41で増幅される。アンプ回路6で増幅された信号とアンプ回路41で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジA’で検出されるひずみ量とホイートストンブリッジC”で検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【０１０３】
力学量測定装置60では、ホイートストンブリッジC”を構成するセグメント33が隙間を形成して配設されていることから、ホイートストンブリッジを構成する各不純物拡散抵抗体の配線の取り回しが更に容易になり、製造歩留りの向上（すなわち製造コストの低減）に貢献する。
【０１０４】
１つのホイートストンブリッジを構成するセグメント33間の距離は、当該セグメントの一辺の長さ以下であることが好ましい。１つのホイートストンブリッジ内でセグメント33間の距離がセグメントの一辺の長さより長くなると、ひずみ検出の面内等方性が低下して補正演算の精度が低下する。他の作用効果は、第５実施形態の力学量測定装置50と同様である。
【０１０５】
（本発明の第７実施形態）
ここでは、前述した第２実施形態の更に他の変形例（第５実施形態の変形例）について図１７を参照しながら説明する。図１７は、第７実施形態の力学量測定装置の概要を示す平面模式図である。なお、図１７においても、図面を単純化するために、配線の詳細（例えば、各不純物拡散抵抗体への配線）を省略してある。
【０１０６】
図１７に示したように、第７実施形態に係る力学量測定装置70は、シリコン単結晶基板1の表面上に、ホイートストンブリッジDとホイートストンブリッジEとが互いに同心状に配設されている。端的に言うと、力学量測定装置70は、ホイートストンブリッジの外形が円形状となるようにセグメント33が配設されている例である。
【０１０７】
最内周のホイートストンブリッジDは、４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGD1，RGD2，RGD3，RGD4からなっている。最内周以外のホイートストンブリッジEも、４回対称の形状となる４つの抵抗体群RGE1，RGE2，RGE3，RGE4からなっている。各抵抗体群は、複数のセグメント33が連なるように配列された構造を有している。各セグメント33の構成は前述の第５実施形態と同様のため、詳細な説明は省略するが、抵抗体群のそれぞれは、ホイートストンブリッジの４つのブリッジ抵抗を構成する不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有している。
【０１０８】
ホイートストンブリッジD，Eのそれぞれは、電源端子4とグランド端子5とに接続されている。ホイートストンブリッジDから得られる信号（ブリッジ電圧の電位差）はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路71で増幅され、ホイートストンブリッジEから得られる信号はシリコン単結晶基板1内に形成されたアンプ回路72で増幅される。アンプ回路71で増幅された信号とアンプ回路72で増幅された信号とは、シリコン単結晶基板1内に形成された補正演算回路32に入力され、当該補正演算回路32において、ホイートストンブリッジDで検出されるひずみ量とホイートストンブリッジE検出されるひずみ量との差異から真のひずみ量を算出する補正演算が行われ、補正演算された信号が出力端子7から取り出される。
【０１０９】
力学量測定装置70は、ホイートストンブリッジの外形が円形状となるようにセグメント33が配設されていることから、ひずみ検出の面内等方性が更に向上する利点がある。他の作用効果は、第５実施形態の力学量測定装置50と同様である。
【０１１０】
（本発明の第８実施形態）
ここでは、本発明に係る圧力センサについて図１８を参照しながら説明する。本発明に係る圧力センサは、ひずみセンサとして本発明に係る力学量測定装置を用いていることに特徴がある。図１８は、本発明に係る圧力センサの一例を示す断面模式図である。
【０１１１】
図１８に示したように、本発明に係る圧力センサ80は、圧力を受けてそれを電気信号に変換するセンサ部と、電気信号を外部機器に伝達するコネクタ部とに大別される。センサ部は、一端が開放され他端が閉塞した金属製の有底筒状体で圧力ポートに挿入される圧力導入部81と、圧力導入部81の挿入量を規定するフランジ82と、圧力導入部81の閉塞端側で圧力を受けて変形するダイアフラム83と、ダイアフラム83上にはんだ接合されたひずみセンサ84と、ひずみセンサ84と接続されひずみセンサ84を制御する制御機構85とからなる。制御機構85には、補正演算に用いる各種データが格納されたメモリやコンデンサ86等が搭載されている。コネクタ部は、外部機器と接続されるコネクタ87と、電気信号を伝達する接続端子88と、コネクタ87をセンサ部に固定するカバー89とからなる。
【０１１２】
圧力センサ80は、ひずみセンサ84として本発明に係る力学量測定装置を用いていることから、高温高圧環境下での使用においても従来以上に高い精度や長期信頼性を確保することができる。
【０１１３】
なお、上述した実施形態は、本発明の理解を助けるために説明したものであり、本発明は、記載した具体的な構成のみに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。すなわち、本発明は、本明細書の実施形態の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
10…半導体ひずみセンサ、
1…シリコン単結晶基板、2…不純物拡散抵抗体、3…ホイートストンブリッジ、
4…電源端子、5…グランド端子、6…アンプ回路、7…出力端子、
20…疑似圧力センサ、21…金属板、22…はんだ接合層、23…端子台、
30，30’…力学量測定装置、31…アンプ回路、32…補正演算回路、
33…セグメント、34…ダミー抵抗体、
40，40’…力学量測定装置、41…アンプ回路、
50，60，70…力学量測定装置、71，72…アンプ回路、
80…圧力センサ、81…圧力導入部、82…フランジ、83…ダイアフラム、
84…ひずみセンサ、85…制御機構、86…コンデンサ、
87…コネクタ、88…接続端子、89…カバー。
【図１】
2015033669.tif 000003
【図２】
2015033669.tif 000004
【図３】
2015033669.tif 000005
【図４】
2015033669.tif 000006
【図５】
2015033669.tif 000007
【図６】
2015033669.tif 000008
【図７】
2015033669.tif 000009
【図８】
2015033669.tif 000010
【図９】
2015033669.tif 000011
【図１０】
2015033669.tif 000012
【図１１】
2015033669.tif 000013
【図１２】
2015033669.tif 000014
【図１３】
2015033669.tif 000015
【図１４】
2015033669.tif 000016
【図１５】
2015033669.tif 000017
【図１６】
2015033669.tif 000018
【図１７】
2015033669.tif 000019
【図１８】
2015033669.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月28日(2016.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に形成された不純物拡散抵抗体によって構成されるひずみ検出領域を備えた力学量測定装置であって、
前記ひずみ検出領域は、互いに同心状に配設された複数のホイートストンブリッジを有し、
前記複数のホイートストンブリッジの内の最内周のホイートストンブリッジは、前記同心を軸にした２回対称の形状となる２つの抵抗体群または４回対称の形状となる４つの抵抗体群からなり、
前記複数のホイートストンブリッジのそれぞれからの出力に基づいてひずみ量の補正計算を行う補正演算回路が、前記半導体基板上に更に設けられており、(元の請求項７の特徴)
前記補正計算は、前記複数のホイートストンブリッジからの前記出力に加えて、前記複数のホイートストンブリッジそれぞれの前記同心からの距離に基づいて行われることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の力学量測定装置において、
前記ホイートストンブリッジを構成する４つのブリッジ抵抗のそれぞれは、当該ホイートストンブリッジの前記抵抗体群の数の倍数個の前記不純物拡散抵抗体からなることを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の力学量測定装置において、
前記抵抗体群のそれぞれは、前記４つのブリッジ抵抗を構成する前記不純物拡散抵抗体を少なくとも１個ずつ有していることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の力学量測定装置において、
前記不純物拡散抵抗体のそれぞれは、線形状を有し、
前記抵抗体群は、複数のセグメントが連なるように配列された構造を有しており、
前記セグメントは、前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに平行に配列された複数の前記不純物拡散抵抗体から構成され、当該セグメントとして矩形状を有していることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の力学量測定装置において、
前記抵抗体群内で隣り合う前記セグメントは、それらセグメントを構成する前記不純物拡散抵抗体の線方向が互いに直交する関係となるように配列されていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の力学量測定装置において、
前記複数のホイートストンブリッジ間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下であることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記ホイートストンブリッジ内で隣り合う前記セグメント間の距離は、前記セグメントの一辺の長さ以下であることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記セグメン卜は、前記不純物拡散抵抗体と同じ構成であるが電気的に接続されないダミー抵抗体を有することを特徴とする力学量測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の力学量測定装置において、
前記半導体基板は、シリコン単結晶基板であり、
前記不純物拡散抵抗体は、自身を流れる電流方向が前記シリコン単結晶基板の＜1  1  0＞方向または該＜1  1  0＞方向に直交する方向となるように接続されていることを特徴とする力学量測定装置。
【請求項１０】
金属製のダイアフラム上に半導体ひずみセンサが接合された圧力センサであって、
前記半導体ひずみセンサは、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の力学量測定装置であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力センサにおいて、
前記接合は、はんだ接合であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力センサは、自動車エンジン用の圧力センサであることを特徴とする圧力センサ。
【国際調査報告】
2015033669.tif 000021
2015033669.tif 000022
2015033669.tif 000023
2015033669.tif 000024