(57)【要約】  本発明は、圧力変動を検出する圧力センサ（１）であって、センサ本体の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（４）と、カンチレバーの基端部（４ａ）に形成されたレバー内ギャップ（２１）とを備える。基端部は、平面視で基端部と先端部（４ｂ）とを結ぶ第１方向（Ｌ１）に直交する第２方向（Ｌ２）に、レバー内ギャップによって第１支持部（２２）及び第２支持部（２３）に区分されている。第１及び第２支持部の一部に設けられたドープ層（２４）は、第１変位検出部（２５）及び第２変位検出部（２６）を形成している。第１及び第２変位検出部は、第１及び第２支持部に比べて、第２方向に沿った長さが短い。
2015137160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力変動を検出する圧力センサであって、
内部にキャビティが形成され、前記キャビティと外部とを連通する連通開口を有する中空のセンサ本体と、
先端部が自由端かつ基端部が前記センサ本体に支持された片持ち状態で前記連通開口を塞ぐように配置され、前記キャビティと前記センサ本体の外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、
を備え、
前記基端部には、前記連通開口の一部を構成するギャップが形成され、
前記基端部は、平面視で前記基端部と前記先端部とを結ぶ第１方向に直交する第２方向に、前記ギャップによって複数の分岐部に区分され、
前記複数の分岐部の少なくとも何れか１つは、前記カンチレバーの撓み変形に応じた変位を、該変位に対応した抵抗値変化に基づいて検出する変位検出部を備え、
前記変位検出部の前記第２方向に沿った長さは、前記分岐部の前記第２方向に沿った長さよりも短い、圧力センサ。
【請求項２】
前記変位検出部は、ピエゾ抵抗によって構成され、前記第１方向において、前記基端部側の部位の抵抗値が、前記先端部側の部位の抵抗値よりも大きい、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記変位検出部は、当該変位検出部よりも大きい抵抗値を有する区分部によって前記第２方向に電気的に区分される複数の分岐検出部を備え、
前記分岐検出部は、相互に前記区分部の外側を回り込むようにして電気的に接続される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記区分部は、前記連通開口の一部を構成する検出部ギャップである、請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記分岐検出部は、それぞれが異なる電極に接続される、請求項３または請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記カンチレバーと同一材質および同一形状のレバー部と、前記レバー部に形成され、前記複数の分岐部と同一形状の複数の形状部と、前記複数の形状部の少なくとも何れか１つに設けられたピエゾ抵抗とを備え、前記複数の分岐検出部と同一形状の複数のレファレンス部と、
前記複数の分岐検出部の各々と前記複数のレファレンス部の各々との差に応じた信号を出力する信号出力部と、を備える、請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記変位検出部は、前記第１方向に沿った長さが前記第２方向に沿った長さよりも短く形成されたピエゾ抵抗によって構成される、請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記変位検出部は、前記複数の分岐部のうち、少なくとも隣接する２つの分岐部に各別に設けられ、
前記２つの分岐部に設けられた前記変位検出部同士は、直列に電気接続されている、請求項７に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記変位検出部は、前記複数の分岐部のうち、少なくとも隣接する２つの分岐部に各別に設けられ、
前記２つの分岐部に設けられた前記変位検出部同士は、互いに電気的に切り離されている、請求項７に記載の圧力センサ。
【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。
本願は、２０１４年３月１３日に日本に出願された特願２０１４−０５０５５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力変動を検出する圧力センサとして、例えば、内部に空隙部を有する基板と、空隙部の内壁の一部を成すダイアフラム部と、ダイアフラム部の表面に設けられたピエゾ抵抗体等の感圧素子とを具備した圧力センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この圧力センサによれば、外部の圧力によるダイアフラム部の変形の大きさに応じて感圧素子の電気抵抗が変化する。その結果、上記圧力センサは、感圧素子に生ずる電圧変化に基づいて、ダイアフラム部に作用する圧力を検出することが可能とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００９−２６４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る圧力センサは、ピエゾ抵抗体等の感圧素子に常時通電することによって感圧素子に生ずる電圧変化を検出するので、電力消費が嵩むという問題が生じる。また、ダイアフラムの表面上に設けられた複数の隣り合う感圧素子間でリーク電流が発生する虞があるので、リーク電流の発生を低減することが望まれている。【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧力検出に伴う電力消費を低減することができるとともに、リーク電流の発生を抑制することができる圧力センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様に係る圧力センサは、圧力変動を検出する圧力センサであって、内部にキャビティが形成され、前記キャビティと外部とを連通する連通開口を有する中空のセンサ本体と、先端部が自由端かつ基端部が前記センサ本体に支持された片持ち状態で前記連通開口を塞ぐように配置され、前記キャビティと前記センサ本体の外部との圧力差に応じて撓み変形するカンチレバーと、を備え、前記基端部には、前記連通開口の一部を構成するギャップが形成され、前記基端部は、平面視で前記基端部と前記先端部とを結ぶ第１方向に直交する第２方向に、前記ギャップによって複数の分岐部に区分され、前記複数の分岐部の少なくとも何れか１つは、前記カンチレバーの撓み変形に応じた変位を、該変位に対応した抵抗値変化に基づいて検出する変位検出部を備え、前記変位検出部の前記第２方向に沿った長さは、前記分岐部の前記第２方向に沿った長さよりも短い。【０００７】
（２）前記変位検出部は、ピエゾ抵抗によって構成され、前記第１方向において、前記基端部側の部位の抵抗値が前記先端部側の部位の抵抗値よりも大きくてもよい。【０００８】
（３）前記変位検出部は、当該変位検出部よりも大きい抵抗値を有する区分部によって前記第２方向に電気的に区分される複数の分岐検出部を備え、前記分岐検出部は、相互に前記区分部の外側を回り込むようにして電気的に接続されてもよい。【０００９】
（４）前記区分部は、前記連通開口の一部を構成する検出部ギャップでもよい。【００１０】
（５）前記分岐検出部は、それぞれが異なる電極に接続されてもよい。【００１１】
（６）前記カンチレバーと同一材質および同一形状のレバー部と、前記レバー部に形成され、前記複数の分岐部と同一形状の複数の形状部と、前記複数の形状部の少なくとも何れか１つに設けられたピエゾ抵抗とを備え、前記複数の分岐検出部と同一形状の複数のレファレンス部と、前記複数の分岐検出部の各々と前記複数のレファレンス部の各々との差に応じた信号を出力する信号出力部と、を備えてもよい。【００１２】
（７）前記変位検出部は、前記第１方向に沿った長さが前記第２方向に沿った長さよりも短く形成されたピエゾ抵抗によって構成されてもよい。【００１３】
（８）前記変位検出部は、前記複数の分岐部のうち、少なくとも隣接する２つの分岐部に各別に設けられ、前記２つの分岐部に設けられた前記変位検出部同士は、直列に電気接続されてもよい。【００１４】
（９）前記変位検出部は、前記複数の分岐部のうち、少なくとも隣接する２つの分岐部に各別に設けられ、前記２つの分岐部に設けられた前記変位検出部同士は、互いに電気的に切り離されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
（１）本発明によれば、変位検出部と複数の分岐部とが第２方向（つまり幅方向）に同一の長さ（幅）を有する場合に比べて、変位検出部の抵抗値を大きくすることができる。これにより変位検出部に所定電圧を印加する場合の電流つまり消費電力を低減することができる。
また、ギャップによって区分される複数の分岐部の各々に変位検出部を備える場合には、第２方向で隣り合う変位検出部間のリークの発生を抑制して、検出精度を向上させることができる。【００１６】
（２）本発明によれば、例えば、変位検出部の基端部側の部位を先端部側の部位よりも小さい形状などにすることで、基端部側の部位の抵抗値を先端部側の部位の抵抗値よりも大きく（高く）する。これにより変位検出部に所定電圧を印加する場合の電流つまり消費電力を低減することができる。さらに、先端部側の部位に比べて、応力集中が大きい基端部側の部位の抵抗値を大きくするので、カンチレバーの変位に伴う変位検出部の通電経路全体における抵抗値変化を増大させ、検出感度を向上させることができる。【００１７】
（３）本発明によれば、相互に区分部の外側（外周）を回り込むようにして電気的に接続される分岐検出部による通電経路の抵抗値は、相互の分岐検出部の抵抗値が加算されて得られる。これにより、変位検出部が複数の分岐検出部に区分されていない場合に比べて、カンチレバーの変位を検出するために有効な抵抗値を大きくすることができ、検出感度を向上させることができるとともに消費電力を低減することができる。【００１８】
（４）本発明によれば、変位検出部よりも大きい抵抗値の区分部を容易に形成することができる。さらに、第２方向で隣り合う分岐検出部の間に検出部ギャップを備えるので、隣り合う分岐検出部の間のリークの発生を抑制して、検出精度を向上させることができる。【００１９】
（５）本発明によれば、複数の分岐検出部は、それぞれが異なる電極に接続されているので、例えばホイートストンブリッジ回路などを用いて、カンチレバーの変位に伴う複数の分岐検出部の各々の抵抗値変化を加算的に検出することができ、検出感度を向上させることができる。【００２０】
（６）本発明によれば、圧力センサに寄生する静電容量および配線容量などの変化、並びに温度変化などの環境変化に起因する感度変動を相殺することができ、圧力変動の検出を精度良く行うことができる。【００２１】
（７）本発明によれば、変位検出部を第１方向よりも第２方向に長くすることができるので、カンチレバーが撓み変形する際の折れ曲がりラインに沿って変位検出部を配置することができる。従って、カンチレバーの撓み変形時に、応力が集中し易い位置に変位検出部を配置することができるので、検出感度をさらに向上させることができる。しかも、カンチレバーの撓み変形に伴って変位検出部の全体を歪ませることができるので、検出感度を効果的に向上できる。さらには、変位検出部における第１方向に沿った長さを短くできるので、抵抗値を容易に大きく（高く）することができ、低消費電力化を図ることができる。【００２２】
（８）本発明によれば、変位検出部同士を直列に接続するので、全体の抵抗値をさらに大きくすることができる。従って、検出感度をさらに向上することができると共に、さらなる低消費電力化を図ることができる。【００２３】
（９）本発明によれば、変位検出部同士が互いに電気的に切り離されているので、例えばホイートストンブリッジ回路などを用いて、各々の抵抗値変化を加算的に検出することができる。従って、検出感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿った圧力センサの断面図である。
【図３】図１に示す圧力センサのカンチレバーの基端部周辺の構成を拡大して示す平面図である。
【図４】図１に示す圧力センサの検出回路の構成図である。
【図５】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対応関係の一例に応じたセンサ出力を示す図である。
【図６】図１に示す圧力センサの動作の一例を、図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図を用いて示す図であり、外気圧と内気圧とが同一である状態から、外気圧が内気圧よりも上昇した状態を経由して、外気圧と内気圧とが平衡になった状態へと遷移する場合の前述の３つの状態を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態の第４変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の第１実施形態の第５変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の第６変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態の第６変形例に係る圧力センサの検出回路の構成図である。
【図１４】本発明の第１実施形態の第７変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１５】図１４に示すＢ−Ｂ線に沿った圧力センサの断面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態の第８変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図１８】図１７に示すＣ−Ｃ線に沿った圧力センサの断面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態の第１変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る圧力センサの構成を示す平面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態の第２変形例に係る圧力センサの検出回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（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ながら説明する。
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動を検出するセンサであり、適宜の圧力伝達媒体（例えば、空気などの気体や液体など）が存在する空間などに配置されている。
図１および図２に示すように、圧力センサ１は、例えば、ＳＯＩ基板２とセンサ本体３とを一体的に固定した形状とされ、ＳＯＩ基板２に形成されたカンチレバー４と、カンチレバー４に接続されてカンチレバー４の変位を検出する検出部６と、を備えている。
【００２６】
ＳＯＩ基板２は、シリコン支持層２ａ、シリコン酸化膜等の電気的絶縁性の酸化層２ｂ、およびシリコン活性層２ｃを熱的に張り合わせて形成されている。
センサ本体３は、例えば樹脂材で構成された中空の箱型の形状とされている。センサ本体３における環状の壁部３ａの先端（上端）には、ＳＯＩ基板２が一体的に固定されている。
シリコン支持層２ａおよび酸化層２ｂは、壁部３ａと同様の環状に形成されている。センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂは、全体として中空の箱型の形状を有し、キャビティ１０として機能する内部空間を形成している。センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂは、開口に相当する箇所を、キャビティ１０の内部と外部とを連通する連通開口１１としている。
【００２７】
カンチレバー４は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃから形成されている。具体的には、カンチレバー４は、平板状のシリコン活性層２ｃからカンチレバー４と枠部１２とを形成するようにギャップ１３を切り出すことによって形成されている。
カンチレバー４は、先端部４ｂが自由端、基端部４ａが固定端とされた片持ち梁構造とされている。基端部４ａは、シリコン支持層２ａおよび酸化層２ｂを介してセンサ本体３の壁部３ａに固定されている。カンチレバー４は、センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂによって形成された連通開口１１の大きさよりも小さく形成されている。
【００２８】
本実施形態では、圧力センサ１の平面視で、カンチレバー４の基端部４ａと先端部４ｂとを結ぶ方向を第１方向（以下、第１方向Ｌ１）とし、第１方向Ｌ１に直交する方向を第２方向（以下、第２方向Ｌ２）とする。
なお、第１方向Ｌ１は、圧力センサ１の長さ方向（奥行き方向）に相当し、第２方向Ｌ２は、圧力センサ１の幅方向に相当する。
【００２９】
ギャップ１３は、カンチレバー４の先端部４ｂから基端部４ａに向かい、キャビティ１０の内部に連通する領域に設けられている。これによりギャップ１３は、センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂによって形成された連通開口１１の一部を成すように（あるいは、連通開口１１に含まれるように）配置されている。
なお、上述のキャビティ１０は、図２に示すように、当該ギャップ１３を除く部分が密閉された有底状の箱型空間であるので、ギャップ１３を介してのみ圧力伝達媒体を内外へ流動させることができる。
【００３０】
ここで、ＳＯＩ基板２全体として見た場合、ＳＯＩ基板２は、センサ本体３の連通開口１１を塞ぐようにしてセンサ本体３に積層され、一体的に固定されている。このＳＯＩ基板２のうち、センサ本体３の壁部３ａと同様の環状に形成されたシリコン支持層２ａおよび酸化層２ｂは、センサ本体３の壁部３ａに連続して、この壁部３ａを上方に延長するように設けられている。そして、カンチレバー４を形成するシリコン活性層２ｃは、センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂによって形成された連通開口１１を塞ぐように配置されている。
これによりカンチレバー４を形成するようにしてシリコン活性層２ｃに設けられたギャップ１３は、センサ本体３の連通開口１１の一部を成すように（あるいは、連通開口１１に含まれるように）配置されている。
【００３１】
カンチレバー４は、基端部４ａを固定端とし、先端部４ｂを自由端とした片持ち梁構造によって、基端部４ａを中心としてキャビティ１０の内部と外部との圧力差（つまりギャップ１３を介してキャビティ１０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）に応じて撓み変形可能とされている。
【００３２】
なお、枠部１２において連通開口１１よりも外方の周縁部には、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃの表面上にＡｕなどの導電性材料からなる電極１４が設けられている。
電極１４は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃを貫通する２つのギャップによって、第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂに電気的に分離されている。２つのギャップは、例えば、ギャップ１３から分岐するように形成された分岐ギャップ１３ａと、ギャップ１３とは独立した電極間ギャップ１５と、されている。
【００３３】
図１および図３に示すように、カンチレバー４の基端部４ａには、第１方向Ｌ１に所定長さで伸びる平面視Ｕ字状のレバー内ギャップ２１が形成されている。
レバー内ギャップ２１は、カンチレバー４を厚さ方向に貫通する貫通孔であり、ギャップ１３とは独立して、基端部４ａから第１方向Ｌ１に沿って先端部４ｂに向かい、キャビティ１０の内部に連通する領域内に設けられている。つまり、レバー内ギャップ２１は、センサ本体３の連通開口１１の一部を成すように（あるいは、連通開口１１に含まれるように）形成されている。
【００３４】
レバー内ギャップ２１は、第１方向Ｌ１に直交する第２方向Ｌ２（つまり幅方向）に、カンチレバー４の基端部４ａを、複数の分岐部、つまり、第１支持部２２および第２支持部２３に電気的に区分する。
第１および第２支持部２２，２３は、カンチレバー４における第２方向Ｌ２の両端部側に位置している。第１および第２支持部２２，２３は、第１方向Ｌ１に沿って第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗが一定に形成されている。
【００３５】
カンチレバー４において、第１および第２支持部２２，２３と、第１および第２支持部２２，２３間の領域の一部とには、ピエゾ抵抗として機能するドープ層２４が設けられている。
第１および第２支持部２２，２３の各々の一部に設けられたドープ層２４は、第１変位検出部２５および第２変位検出部２６を形成している。第１および第２支持部２２，２３間の領域の一部に設けられたドープ層２４は、第１および第２変位検出部２５，２６を接続する接続部２７を形成している。
ドープ層２４は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃに、例えばリンなどのドープ剤（不純物）がイオン注入法や拡散法などの各種の方法によりドーピングされることによって形成されている。
【００３６】
第１および第２変位検出部２５，２６は、レバー内ギャップ２１を介して第２方向Ｌ２に離間して隣り合うように区分されている。第１および第２変位検出部２５，２６は、第１方向Ｌ１に沿って第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗｄが一定に形成されている。
第１および第２変位検出部２５，２６の第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗｄは、第１および第２支持部２２，２３の第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗに比べて、より小さく形成されている。
【００３７】
第１および第２変位検出部２５，２６は、基端部４ａ側において互いに異なる第１電極１４ａおよび第２電極１４ｂに電気的に接続された第１電極端部２５ａおよび第２電極端部２６ａを備えている。つまり、第１変位検出部２５は、第１電極１４ａに電気的に接続された第１電極端部２５ａを備え、第２変位検出部２６は、第２電極１４ｂに電気的に接続された第２電極端部２６ａを備えている。
第１および第２変位検出部２５，２６は、先端部４ｂ側において接続部２７を介して互いに電気的に接続されている。
【００３８】
検出部６は、カンチレバー４に設けられた第１および第２変位検出部２５，２６を備えている。
第１および第２変位検出部２５，２６は、カンチレバー４に設けられているドープ層２４によるピエゾ抵抗としての機能によって、カンチレバー４の撓み変形に応じた変位を検出する。
【００３９】
ピエゾ抵抗は、カンチレバー４の撓み量（変位量）に応じて電気抵抗値が変化する抵抗素子である。第１および第２変位検出部２５，２６は、第２方向Ｌ２においてレバー内ギャップ２１を両側から挟み込んだ対となって配置され、接続部２７を介して互いに電気的に接続されている。これにより後述する検出回路３０を通じて第１および第２電極１４ａ，１４ｂ間に所定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および第２変位検出部２５，２６の一方からレバー内ギャップ２１を回り込むようにして他方に流れる。
【００４０】
この電流の経路（電流経路）Ｐの電気抵抗値Ｒは、第１変位検出部２５のドープ層２４による電気抵抗値Ｒａと、第２変位検出部２６のドープ層２４による電気抵抗値Ｒｂと、レバー内ギャップ２１を回り込むようにして第１および第２変位検出部２５，２６間を接続する接続部２７のドープ層２４による電気抵抗値Ｒｃとの和として記述することができる。
この電気抵抗値Ｒは、ドープ層２４によるピエゾ抵抗としての機能によって、カンチレバー４の変位（撓み変形）に応じて変化するので、この電気抵抗値Ｒの変化がキャビティ１０の内部と外部との間に発生した圧力差に対応する。
【００４１】
第１および第２変位検出部２５，２６には、第１および第２電極１４ａ，１４ｂを介して図４に示す検出回路３０が接続されている。検出回路３０は、カンチレバー４の変位（撓み変形）に応じて変化する電流経路Ｐの電気抵抗値Ｒの変化を電気的な出力信号として取り出す。
図４に示すように、検出回路３０は、ブリッジ回路３１と、基準電圧発生回路３２と、差動増幅回路３３と、を備えている。
【００４２】
ブリッジ回路３１は、例えばホイートストンブリッジ回路であって、第１および第２抵抗部４１，４２が直列接続されてなる枝辺と、第３および第４抵抗部４３，４４が直列接続されてなる枝辺とが、基準電圧発生回路３２に対して並列に接続されている。
第１抵抗部４１は、第１および第２電極端部２５ａ，２６ａ間で直列に接続された、第１変位検出部２５、第２変位検出部２６および接続部２７によって構成されている。従って、第１抵抗部４１の電気抵抗値Ｒ１は電流経路Ｐの電気抵抗値Ｒである。第２〜第４抵抗部４２〜４４は、固定抵抗であって、各電気抵抗値Ｒ２〜Ｒ４を有している。
【００４３】
ブリッジ回路３１において、第１および第２抵抗部４１，４２の接続点Ｅ１は差動増幅回路３３の反転入力端子に接続されている。また、第３および第４抵抗部４３，４４の接続点Ｅ２は差動増幅回路３３の非反転入力端子に接続されている。
【００４４】
基準電圧発生回路３２は、ブリッジ回路３１の第１および第３抵抗部４１，４３の接続点と第２および第４抵抗部４２，４４の接続点との間に、所定の基準電圧Ｖｃｃを印加する。
差動増幅回路３３は、ブリッジ回路３１の２つの接続点Ｅ１，Ｅ２間の電位差を検出し、この電位差を所定増幅率にて増幅して出力する。この電位差は、電流経路Ｐの電気抵抗値Ｒの変化に応じた値となる。
【００４５】
以下に、上述した圧力センサ１に微小な圧力変動が作用した場合の圧力センサ１の動作について、図５および図６を参照して説明する。
【００４６】
先ず、図５に示す時刻ｔ１以前の期間Ａのように、キャビティ１０の外部の圧力Ｐｏｕｔ（第１所定圧力Ｐａ）と、キャビティ１０の内部の圧力Ｐｉｎとの圧力差がゼロである場合には、図６の上段図に示すようにカンチレバー４は撓み変形しない。これに伴い、検出回路３０から出力される出力信号（センサ出力）は所定値（例えば、ゼロ）である。
【００４７】
そして、図５に示す時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、外部の圧力Ｐｏｕｔが増大すると、キャビティ１０の外部と内部との間に圧力差が生じるので、図６の中段図に示すようにカンチレバー４はキャビティ１０内部に向けて撓み変形する。これに伴いカンチレバー４の撓み変形に応じて、ピエゾ抵抗として機能する第１および第２変位検出部２５，２６に歪みが生じ、電流経路Ｐの電気抵抗値Ｒが変化するので、センサ出力が増大する。
【００４８】
さらに、外部の圧力Ｐｏｕｔの上昇終了後にはギャップ１３を介してキャビティ１０の外部から内部へと圧力伝達媒体が流動する。これに伴い内部の圧力Ｐｉｎは、時間の経過とともに外部の圧力Ｐｏｕｔよりも遅れながら、外部の圧力Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。その結果、内部の圧力Ｐｉｎが外部の圧力Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、キャビティ１０の外部および内部で圧力が均衡状態になり始め、カンチレバー４の撓みが徐々に小さくなり、センサ出力が徐々に低下する。
【００４９】
そして、図５に示す時刻ｔ２以降の期間Ｃのように、内部の圧力Ｐｉｎが外部の圧力Ｐｏｕｔ（第２所定圧力Ｐｂ）に等しくなると、図６の下段図に示すように圧力差に応じたカンチレバー４の撓み変形が解消されて元の状態に復帰し、センサ出力が再び所定値（例えば、ゼロ）になる。
【００５０】
上述したように本実施形態の圧力センサ１によれば、第１および第２変位検出部２５，２６の第２方向Ｌ２に沿った長さＷｄが、第１および第２支持部２２，２３の第２方向Ｌ２に沿った長さＷよりも短い。従って、第１および第２変位検出部２５，２６が幅方向（第２方向Ｌ２）に第１および第２支持部２２，２３と同一の長さ（幅）を有する場合に比べて、第１および第２変位検出部２５，２６の電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂを大きくすることができる。これにより、検出回路３０を通じて電流経路Ｐに所定電圧を印加する場合の電流つまり消費電力を低減することができる。
【００５１】
さらに、第１および第２変位検出部２５，２６を第２方向Ｌ２（つまり幅方向）で区分するレバー内ギャップ２１を備えるので、第１および第２変位検出部２５，２６間のリークの発生を抑制して、検出精度を向上させることができる。
【００５２】
（第１実施形態の第１変形例）
上述した第１実施形態において、第１および第２変位検出部２５，２６は、第１方向Ｌ１に沿って第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗｄが一定に形成されているとしたが、これに限定されない。第１および第２変位検出部２５，２６は、第１方向Ｌ１において、基端部４ａ側の部位の電気抵抗値が先端部４ｂ側の部位の電気抵抗値よりも大きくなるように形成されてもよい。
【００５３】
この第１変形例に係る圧力センサ１では、図７に示すように、第１および第２変位検出部２５，２６は、接続部２７から第１および第２電極端部２５ａ，２６ａへと向かうことに伴い、第２方向Ｌ２の長さ（幅）が減少傾向に変化している。
【００５４】
この第１変形例によれば、第１および第２変位検出部２５，２６において、先端部４ｂ側の部位に比べて、より応力集中が大きい基端部４ａ側の部位の電気抵抗値を大きくすることができる。これにより、検出感度を向上させることができるとともに、検出回路３０を通じて電流経路Ｐに所定電圧を印加する場合の電流つまり消費電力を低減することができる。
【００５５】
なお、第１変形例では、第１および第２変位検出部２５，２６の形状による工夫によって、基端部４ａ側の部位の電気抵抗値を、先端部４ｂ側の部位の電気抵抗値よりも大きくした例を示している。但し、この場合に限定されるものではない。
例えば、接続部２７から第１および第２電極端部２５ａ，２６ａへと向かうにしたがって、第１および第２変位検出部２５，２６の厚みを変化させることや、ドープ剤のドーピング密度を変化させることで、基端部４ａ側の部位の電気抵抗値を、先端部４ｂ側の部位の電気抵抗値よりも大きくしてもよい。
【００５６】
（第１実施形態の第２変形例）
上述した第１実施形態において、第１および第２変位検出部２５，２６は、第１方向Ｌ１に沿って第２方向Ｌ２の長さ（幅）Ｗｄが一定に形成されているとしたが、これに限定されない。第１および第２変位検出部２５，２６は、電気抵抗値を増大させつつ、発熱を分散させるような形状を有していてもよい。
【００５７】
この第２変形例に係る圧力センサ１では、図８に示すように、第１および第２変位検出部２５，２６において、第２方向Ｌ２の長さ（幅）が短い（細い）幅狭部２５ｂ，２６ｂが第１方向Ｌ１に沿って間欠的に配置されている。
【００５８】
この第２変形例によれば、幅狭部２５ｂ，２６ｂを設けることによって第１および第２変位検出部２５，２６の電気抵抗値を大きくすることができる。これにより検出回路３０を通じて電流経路Ｐに所定電圧を印加する場合の電流つまり消費電力を低減することができる。さらに、複数の幅狭部２５ｂ，２６ｂが第１方向Ｌ１に沿って間欠的に配置されているので、電気抵抗値の増大に伴う発熱が一部に集中することを防止し、発熱を分散させることができる。
【００５９】
（第１実施形態の第３変形例）
上述した第１実施形態において、第１変位検出部２５は第１支持部２２に設けられたドープ層２４によって形成され、第２変位検出部２６は第２支持部２３に設けられたドープ層２４によって形成されるとしたが、これに限定されない。
【００６０】
第３変形例に係る圧力センサ１は、図９に示すように、第１および第２支持部２２，２３の各々に独立して設けられたドープ層２４１，２４２と、第１支持部２２に形成された第１検出部５１と、第２支持部２３に形成された第２検出部５２と、を備えている。
【００６１】
第１検出部５１は、第１支持部２２に設けられたドープ層２４１によって形成された第１変位検出部２５１および第２変位検出部２６１を備えている。第１および第２変位検出部２５１，２６１は、ドープ層２４１を有していないシリコン活性層２ｃ、つまりドープ層２４１が形成されずに露出するシリコン活性層２ｃを介して第２方向Ｌ２に離間して隣り合うように区分されている。
【００６２】
第１および第２変位検出部２５１，２６１は、基端部４ａ側において互いに異なる第１電極１４ａおよび短絡電極１４ｃに電気的に接続された第１および第２電極端部２５１ａ，２６１ａを備えている。つまり、第１変位検出部２５１は、第１電極１４ａに電気的に接続された第１電極端部２５１ａを備え、第２変位検出部２６１は、短絡電極１４ｃに電気的に接続された第２電極端部２６１ａを備えている。
第１および第２変位検出部２５１，２６１は、先端部４ｂ側において接続部２７１を介して互いに電気的に接続されている。
【００６３】
第２検出部５２は、第２支持部２３に設けられたドープ層２４２によって形成された第１変位検出部２５２および第２変位検出部２６２を備えている。第１および第２変位検出部２５２，２６２は、ドープ層２４２を有していないシリコン活性層２ｃ、つまりドープ層２４２が形成されずに露出するシリコン活性層２ｃを介して第２方向Ｌ２に離間して隣り合うように区分されている。
【００６４】
第１および第２変位検出部２５２，２６２は、基端部４ａ側において互いに異なる短絡電極１４ｃおよび第２電極１４ｂに電気的に接続された第１および第２電極端部２５２ａ，２６２ａを備えている。つまり、第１変位検出部２５２は、短絡電極１４ｃに電気的に接続された第１電極端部２５２ａを備え、第２変位検出部２６２は、第２電極１４ｂに電気的に接続された第２電極端部２６２ａを備えている。
第１および第２変位検出部２５２，２６２は、先端部４ｂ側において接続部２７２を介して互いに電気的に接続されている。
【００６５】
この第３変形例の圧力センサ１において、電極１４は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃを貫通する３つのギャップによって、３つの電極、つまり第１電極１４ａ、第２電極１４ｂおよび短絡電極１４ｃに電気的に分離されている。３つのギャップは、例えば、ギャップ１３から分岐するように形成された分岐ギャップ１３ａと、ギャップ１３とは独立した第１および第２電極間ギャップ１５ａ，１５ｂと、である。
【００６６】
第１検出部５１の第１電極端部２５１ａは、第１電極１４ａに接続され、第１検出部５１の第２電極端部２６１ａは、短絡電極１４ｃに接続されている。また、第２検出部５２の第１電極端部２５２ａは、短絡電極１４ｃに接続され、第２検出部５２の第２電極端部２６２ａは、第２電極１４ｂに接続されている。つまり第１検出部５１の第２電極端部２６１ａおよび第２検出部５２の第１電極端部２５２ａは、短絡電極１４ｃを介して電気的に接続されている。
【００６７】
第１検出部５１の第１および第２変位検出部２５１，２６１は、第１支持部２２よりも先端部４ｂ側の部位に設けられたドープ層２４１によって形成された接続部２７１を介して互いに電気的に接続されている。また、第２検出部５２の第１および第２変位検出部２５２，２６２は、第２支持部２３よりも先端部４ｂ側の部位に設けられたドープ層２４２によって形成された接続部２７２を介して互いに電気的に接続されている。
【００６８】
これらにより検出回路３０を通じて第１および第２電極１４ａ，１４ｂ間に所定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検出部５１の第１変位検出部２５１、接続部２７１および第２変位検出部２６１から短絡電極１４ｃを介して、第２検出部５２の第１変位検出部２５２、接続部２７２および第２変位検出部２６２に流れる。この電流の経路（電流経路）の電気抵抗値は、第１検出部５１の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃと、第２検出部５２の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃとの和として記述することができる。
【００６９】
この第３変形例によれば、第１支持部２２に第１および第２変位検出部２５１，２６１を備え、第２支持部２３に第１および第２変位検出部２５２，２６２を備えることによって、電流経路の電気抵抗値を大きくすることができる。これにより検出感度を向上させることができるとともに消費電力を低減することができる。
【００７０】
さらに、第１および第２検出部５１，５２の各々は第１および第２支持部２２，２３の各々で独立して設けられたドープ層２４１，２４２によって構成され、第１および第２検出部５１，５２が短絡電極１４ｃを介して接続されている。
したがって、例えば第１および第２支持部２２，２３間でレバー内ギャップ２１を迂回して第１および第２検出部５１，５２を接続するためのドープ層を不要としている。これにより電流経路の電気抵抗値のうち、カンチレバー４の撓み変形の検出に有効な電気抵抗値（つまり、第１および第２変位検出部２５，２６の電気抵抗値）が占める割合を増大させることができ、検出感度を向上させることができる。
【００７１】
（第１実施形態の第４変形例）
上述した第３変形例においては、図１０に示す第４変形例に係る圧力センサ１のように、第１電極間ギャップ１５ａによって、第１検出部５１において第２方向Ｌ２に第１および第２変位検出部２５１，２６１が電気的に区分されてもよい。
さらに、第２電極間ギャップ１５ｂによって、第２検出部５２において第２方向Ｌ２に第１および第２変位検出部２５２，２６２が電気的に区分されてもよい。第１および第２電極間ギャップ１５ａ，１５ｂは、例えば第１方向Ｌ１に沿ってカンチレバー４の先端部４ｂ側に向かうように延長されている。
【００７２】
この第４変形例に係る圧力センサ１において、第１および第２電極間ギャップ１５ａ，１５ｂは、キャビティ１０の内部に連通する領域では、センサ本体３、シリコン支持層２ａ、および酸化層２ｂによって形成された連通開口１１の一部を成すように（あるいは、連通開口１１に含まれるように）配置されている。
この第４変形例によれば、第１および第２電極間ギャップ１５ａ，１５ｂを備えるので、第１検出部５１の第１および第２変位検出部２５１，２６１間のリークの発生と、第２検出部５２の第１および第２変位検出部２５２，２６２間のリークの発生とを抑制して、検出精度を向上させることができる。
【００７３】
（第１実施形態の第５変形例）
上述した第３変形例においては、図１１に示す第５変形例に係る圧力センサ１のように、第１支持部２２において電気的に直列に接続された複数の第１検出部５１（例えば、３つの第１検出部５１１，５１２，５１３）と、第２支持部２３において電気的に直列に接続された複数の第２検出部５２（例えば、３つの第２検出部５２１，５２２，５２３）と、を備えてもよい。
【００７４】
この第５変形例に係る圧力センサ１では、第１支持部２２において、３つの第１検出部５１１，５１２，５１３は、２つの第１ギャップ５３１，５３２を介して第２方向Ｌ２に配列されている。
さらに、第１検出部５１１の第１および第２変位検出部２５１１，２６１１は、例えば第１電極間ギャップ１５ａから分岐された第１分岐ギャップ５５１によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７１１を介して互いに電気的に接続されている。
【００７５】
第１検出部５１２の第１および第２変位検出部２５１２，２６１２は、例えば第１電極間ギャップ１５ａから分岐された第１分岐ギャップ５５２によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７１２を介して互いに電気的に接続されている。
第１検出部５１３の第１および第２変位検出部２５１３，２６１３は、例えば第１電極間ギャップ１５ａから分岐された第１分岐ギャップ５５３によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７１３を介して互いに電気的に接続されている。
【００７６】
そして、第２方向Ｌ２に隣り合う第１検出部５１１の第２変位検出部２６１１と第１検出部５１２の第１変位検出部２５１２とは、第２方向Ｌ２に隣り合う第１分岐ギャップ５５１，５５２間に設けられた短絡電極１４１ｄによって電気的に接続されている。
第２方向Ｌ２に隣り合う第１検出部５１２の第２変位検出部２６１２と第１検出部５１３の第１変位検出部２５１３とは、第２方向Ｌ２に隣り合う第１分岐ギャップ５５２，５５３間に設けられた短絡電極１４２ｄによって電気的に接続されている。
【００７７】
また、第２支持部２３において、３つの第２検出部５２１，５２２，５２３は、２つの第２ギャップ５４１，５４２を介して第２方向Ｌ２に配列されている。さらに、第２検出部５２１の第１および第２変位検出部２５２１，２６２１は、例えば第２電極間ギャップ１５ｂから分岐された第２分岐ギャップ５６１によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７２１を介して互いに電気的に接続されている。
【００７８】
第２検出部５２２の第１および第２変位検出部２５２２，２６２２は、例えば第２電極間ギャップ１５ｂから分岐された第２分岐ギャップ５６２によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７２２を介して互いに電気的に接続されている。
第２検出部５２３の第１および第２変位検出部２５２３，２６２３は、例えば第２電極間ギャップ１５ｂから分岐された第２分岐ギャップ５６３によって第２方向Ｌ２に電気的に区分され、先端部４ｂ側において接続部２７２３を介して互いに電気的に接続されている。
【００７９】
そして、第２方向Ｌ２に隣り合う第２検出部５２１の第２変位検出部２６２１と第２検出部５２２の第１変位検出部２５２２とは、第２方向Ｌ２に隣り合う第２分岐ギャップ５６１，５６２間に設けられた短絡電極１４１ｅによって電気的に接続されている。
第２方向Ｌ２に隣り合う第２検出部５２２の第２変位検出部２６２２と第２検出部５２３の第１変位検出部２５２３とは、第２方向Ｌ２に隣り合う第２分岐ギャップ５６２，５６３間に設けられた短絡電極１４２ｅによって電気的に接続されている。
【００８０】
なお、第１ギャップ５３１，５３２、第２ギャップ５４１，５４２、第１分岐ギャップ５５１〜５５３、および第２分岐ギャップ５６１〜５６３は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃを貫通する貫通孔である。これらは、キャビティ１０の内部に連通する領域では、連通開口１１の一部を成すように（あるいは、連通開口１１に含まれるように）配置されている。
【００８１】
第２方向Ｌ２の両端に位置する第１検出部５１１の第１変位検出部２５１１および第２検出部５２３の第２変位検出部２６２３は、第１および第２電極１４ａ，１４ｂに接続されている。また、レバー内ギャップ２１を隔てて第２方向Ｌ２に隣り合う第１検出部５１３の第２変位検出部２６１３および第２検出部５２１の第１変位検出部２５２１は、短絡電極１４ｃに接続されている。
【００８２】
これらにより検出回路３０を通じて第１および第２電極１４ａ，１４ｂ間に所定電圧が印加されると、この電圧印加に起因する電流は、順次、第１検出部５１１，５１２，５１３から短絡電極１４ｃを介して第２検出部５２１，５２２，５２３に流れる。
この電流の経路（電流経路）の電気抵抗値は、３つの第１検出部５１１，５１２，５１３の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃと、３つの第２検出部５２１，５２２，５２３の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃとの和として記述することができる。
【００８３】
この第５変形例によれば、第１支持部２２に複数の第１検出部５１（例えば、３つの第１検出部５１１，５１２，５１３）を備え、第２支持部２３に複数の第２検出部５２（例えば、３つの第２検出部５２１，５２２，５２３）を備えることによって、電流経路の電気抵抗値を大きくすることができる。これにより検出感度を向上させることができるとともに消費電力を低減することができる。
【００８４】
（第１実施形態の第６変形例）
上述した第３および第４変形例においては、図１２に示す第６変形例に係る圧力センサ１のように、第１検出部５１の第１および第２変位検出部２５１，２６１、並びに第２検出部５２の第１および第２変位検出部２５２，２６２は、互いに異なる４つの電極に接続されてもよい。
【００８５】
この第６変形例の圧力センサ１において、電極１４は、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃを貫通する４つのギャップによって、４つの電極つまり第１および第２電極１４ａ，１４ｂ、並びに第３および第４電極１４ｆ，１４ｇに電気的に分離されている。
４つのギャップは、例えば、ギャップ１３から分岐するように形成された分岐ギャップ１３ａと、ギャップ１３とは独立した第１〜第３電極間ギャップ１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、である。
【００８６】
この第６変形例の圧力センサ１では、図１３に示すように、検出回路３０のブリッジ回路３１において、第１抵抗部４１は、第１検出部５１の第１変位検出部２５１、第２変位検出部２６１及び接続部２７１によって構成されている。従って、第１抵抗部４１の電気抵抗値Ｒ１は第１検出部５１の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの和である。
また、第４抵抗部４４は、第２検出部５２の第１変位検出部２５２、第２変位検出部２６２及び接続部２７２によって構成されている。従って、第４抵抗部４４の電気抵抗値Ｒ４は第２検出部５２の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの和である。第２および第３抵抗部４２，４３は、固定抵抗であって、各電気抵抗値Ｒ２，Ｒ３を有している。
【００８７】
この第６変形例によれば、カンチレバー４の撓み変形に伴い、第１および第２検出部５１，５２の各々で電気抵抗値が変化する。第１検出部５１の電気抵抗値の変化量（つまり増加分）を第１変化量△Ｒ１とすれば、第１検出部５１はブリッジ回路３１の電源側（つまり基準電圧発生回路３２側）に接続されているので、第１変化量△Ｒ１の増加分に応じて接続点Ｅ１の電圧が低下する。一方、第２検出部５２の電気抵抗値の変化量（つまり増加分）を第２変化量△Ｒ４とすれば、第２検出部５２はブリッジ回路３１の接地側に接続されているので、第２変化量△Ｒ４の増加分に応じて接続点Ｅ２の電圧が増大する。
【００８８】
これによりブリッジ回路３１の２つの接続点Ｅ１，Ｅ２間の電位差は、２つの接続点Ｅ１，Ｅ２の各々の電圧変化の絶対値の和となる。これによりカンチレバー４の撓み変形に伴う第１および第２検出部５１，５２の各々の電気抵抗値の変化を、いわば加算的に検出することができ、検出感度を向上させることができる。
【００８９】
（第１実施形態の第７変形例）
上述した第６変形例においては、ブリッジ回路３１の第２および第３抵抗部４２，４３を固定抵抗としたが、これに限定されない。第２および第３抵抗部４２，４３は、第６変形例に係る圧力センサ１からキャビティ１０を省略して得られるレファレンス用センサ６０によって構成されてもよい。
【００９０】
この第７変形例に係る圧力センサ１００は、図１４および図１５に示すように、上述した第６変形例に係る圧力センサ１に相当する構成部と、この第６変形例に係る圧力センサ１においてキャビティ１０が形成されていない構成に相当するレファレンス用センサ６０とを、備えている。
【００９１】
圧力センサ１００は、第６変形例に係る圧力センサ１に相当する構成部と、レファレンス用センサ６０とが対称配置（例えば、仮想的な基準面Ｓに対する面対称配置など）で一体化されたように形成されている。圧力センサ１００は、一体的に固定されたＳＯＩ基板２００およびセンサ本体３００によって形成されている。
【００９２】
なお、図１４および図１５に示す第７変形例に係る圧力センサ１００において、上述した第６変形例に係る圧力センサ１に相当する構成については、便宜上、第６変形例に係る圧力センサ１で用いた符号を付与している。レファレンス用センサ６０の構成については、便宜上、第６変形例に係る圧力センサ１で用いた符号とは別の符号を付与している。
【００９３】
レファレンス用センサ６０は、カンチレバー４と同一形状に形成されたシリコン活性層２ｃからなるレバー部６１と、レバー部６１において第１および第２支持部２２，２３と同一形状を有する第１および第２形状部６２，６３と、を備えている。第１および第２形状部６２，６３には、ピエゾ抵抗として機能するドープ層２４が設けられて、第１および第２検出部５１，５２と同一形状の第１および第２レファレンス部６４，６５が形成されている。
【００９４】
レファレンス用センサ６０は、電極１４と同一形状のレファレンス電極６６を備えている。すなわち、レファレンス電極６６は、第１および第２電極１４ａ，１４ｂと同一形状の第１および第２レファレンス電極６６ａ，６６ｂを備えている。さらに、レファレンス電極６６は、第３および第４電極１４ｆ，１４ｇと同一形状の第３および第４レファレンス電極６６ｃ，６６ｄを備えている。
なお、仮想的な基準面Ｓによる第６変形例に係る圧力センサ１に相当する構成とレファレンス用センサ６０の構成との境界において、第３電極１４ｆと第３レファレンス電極６６ｃとは接続され、第４電極１４ｇと第４レファレンス電極６６ｄとは接続されている。
【００９５】
第１レファレンス部６４の両端部は、第１および第３レファレンス電極６６ａ，６６ｃに接続されている。第２レファレンス部６５の両端部は、第２および第４レファレンス電極６６ｂ，６６ｄに接続されている。
【００９６】
この第７変形例の圧力センサ１００では、検出回路３０のブリッジ回路３１において、第２抵抗部４２は、第３電極１４ｆおよび第３レファレンス電極６６ｃを介して第１検出部５１に接続された第１レファレンス部６４によって構成されている。
従って、第２抵抗部４２の電気抵抗値Ｒ２は、カンチレバー４が撓み変形していない状態での第１検出部５１の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの和（つまり第１抵抗部４１の電気抵抗値Ｒ１）と同一である。
【００９７】
第３抵抗部４３は、第４電極１４ｇおよび第４レファレンス電極６６ｄを介して第２検出部５２に接続された第２レファレンス部６５によって構成されている。従って、第３抵抗部４３の電気抵抗値Ｒ３は、カンチレバー４が撓み変形していない状態での第２検出部５２の各電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの和（つまり第４抵抗部４４の電気抵抗値Ｒ４）と同一である。
【００９８】
この第７変形例によれば、レファレンス用センサ６０を設けることによって、圧力センサ１に寄生する静電容量および配線容量などの変化、並びに温度変化などの環境変化に起因する感度変動を相殺することができ、圧力変動の検出を精度良く行うことができる。
【００９９】
（第１実施形態の第８変形例）
上述した第７変形例において、第３および第４レファレンス電極６６ｃ，６６ｄは、第３および第４電極１４ｆ，１４ｇと接続されているとしたが、これに限定されない。
【０１００】
第８変形例に係る圧力センサ１は、図１６に示すように、第３および第４電極１４ｆ，１４ｇと、第３および第４レファレンス電極６６ｃ，６６ｄとの間に、シリコン活性層２ｃを貫通する第４電極間ギャップ１５ｄを備えている。この第４電極間ギャップ１５ｄは、第３電極１４ｆと第３レファレンス電極６６ｃとを電気的に分離するとともに、第４電極１４ｇと第４レファレンス電極６６ｄとを電気的に分離する。
【０１０１】
（第１実施形態の第９変形例）
なお、上述した各実施形態においては、カンチレバー４において第１および第２変位検出部２５，２６間を接続する接続部２７の表面上にＡｕなどの導電性材料からなる配線部が設けられてもよい。
【０１０２】
この第９変形例によれば、配線部を設けることによって第１および第２変位検出部２５，２６間を接続する領域の電気抵抗値Ｒｃを小さくすることができる。これに伴い、電流経路Ｐの電気抵抗値Ｒに対して、第１および第２変位検出部２５，２６間を接続する領域に比べて、より応力集中が大きい第１および第２変位検出部２５，２６の電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂを相対的に大きくすることができる。
これにより第１および第２変位検出部２５，２６の電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂの変化に対する検出感度を向上させることができ、圧力変動の検出を精度良く行うことができる。
【０１０３】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る圧力センサの第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。
【０１０４】
図１７及び図１８に示すように、本実施形態の圧力センサ７０は、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６が、第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長く延びるように形成されている。
第１変位検出部２５は、第１方向Ｌ１に沿った長さＷｄ１が第２方向Ｌ２に沿った長さＷｄよりも短く形成されており、第１支持部２２の基端部４ａ寄りに配置されている。
なお、この場合であっても、第１変位検出部２５の第２方向Ｌ２に沿った長さＷｄは、第１支持部２２の第２方向Ｌ２に沿った長さＷよりも短い。
【０１０５】
同様に、第２変位検出部２６は、第１方向Ｌ１に沿った長さＷｄ１が第２方向Ｌ２に沿った長さＷｄよりも短く形成されており、第２支持部２３の基端部４ａ寄りに配置されている。
なお、この場合であっても、第２変位検出部２６の第２方向Ｌ２に沿った長さＷｄは、第２支持部２３の第２方向Ｌ２に沿った長さＷよりも短い。
【０１０６】
第１変位検出部２５は、第１変位検出部２５とギャップ１３との間に配置された第１接続電極７１を介して第１電極１４ａに電気的に接続されていると共に、第１変位検出部２５とレバー内ギャップ２１との間に配置された第２接続電極７２を介して接続部２７に電気的に接続されている。
【０１０７】
第１接続電極７１は、例えば第１電極１４ａから第１方向Ｌ１に沿って第１支持部２２上に延びた導体パターンとされている。但し、この場合に限定されるものではなく、第１電極１４ａとは異なる材料で第１接続電極７１を形成しても構わない。
第２接続電極７２は、カンチレバー４上に形成されていると共に、第１支持部２２の基端部４ａから第１方向Ｌ１に沿って第１支持部２２よりも先端部４ｂ側に延びるように形成されている。なお、第２接続電極７２は、例えば第１電極１４ａと同じ材料で形成されている。
【０１０８】
第２変位検出部２６は、第１変位検出部２５と同様に、第２変位検出部２６とギャップ１３との間に配置された第３接続電極７３を介して第２電極１４ｂに電気的に接続されていると共に、第２変位検出部２６とレバー内ギャップ２１との間に配置された第４接続電極７４を介して接続部２７に電気的に接続されている。
【０１０９】
第３接続電極７３は、例えば第２電極１４ｂから第１方向Ｌ１に沿って第２支持部２３上に延びた導体パターンとされている。但し、この場合に限定されるものではなく、第２電極１４ｂとは異なる材料で第３接続電極７３を形成しても構わない。
第４接続電極７４は、カンチレバー４上に形成されていると共に、第２支持部２３の基端部４ａから第１方向Ｌ１に沿って第２支持部２３よりも先端部４ｂ側に延びるように形成されている。なお、第４接続電極７４は、例えば第２電極１４ｂと同じ材料で形成されている。
【０１１０】
このように構成されているので、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６は、第２接続電極７２、接続部２７及び第４接続電極７４を介して直列に電気接続されている。
なお、接続部２７は、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６と同様に、第１方向Ｌ１に沿った長さが第２方向Ｌ２に沿った長さよりも短く形成されている。但し、この場合に限定されるものではなく、第１実施形態と同様に第２方向Ｌ２よりも第１方向Ｌ１に長く形成しても構わない。
【０１１１】
上述のように構成された圧力センサ７０によれば、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ことに加え、以下の作用効果をさらに奏功することができる。
第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を第１方向Ｌ１よりも第２方向Ｌ２に長くしているので、カンチレバー４が撓み変形する際の折れ曲がりラインに沿って第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を配置することができる。従って、カンチレバー４の撓み変形時に、応力が集中し易い位置に第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を配置することができるので、検出感度をさらに向上させることができる。
【０１１２】
しかも、カンチレバー４の撓み変形に伴って第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６の全体を歪ませることができるので、検出感度を効果的に向上できる。さらに、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６における第１方向Ｌ１に沿った長さＷｄ１を短くできるので、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６の抵抗値を容易に大きく（高く）することができ、低消費電力化を図ることができる。
【０１１３】
また、第１実施形態と同様に、第２接続電極７２、接続部２７及び第４接続電極７４を介して第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を直列に電気接続するので、全体の電気抵抗値Ｒを、第１変位検出部２５の電気抵抗値Ｒａと、第２変位検出部２６の電気抵抗値Ｒｂと、接続部２７の電気抵抗値Ｒｃとの和とすることができる。従って、全体の電気抵抗値Ｒを容易に大きくするこができ、検出感度を向上できると共に低消費電力化を図ることができる。
【０１１４】
さらに、本実施形態の場合には、第１実施形態に比べて、第１変位検出部２５、第２変位検出部２６及び接続部２７を小さく形成し易いので、外部への露出を抑制し易い。従って、これら第１変位検出部２５、第２変位検出部２６及び接続部２７が外部から影響を受け難い。そのため、検出精度の向上化を図り易く、使用するドープ剤も少量で済む。
【０１１５】
（第２実施形態の第１変形例）
第２実施形態では、接続部２７を介して第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を直列に接続したが、接続部２７は必須な構成ではない。
例えば、図１９に示すように、第５接続電極７５、短絡電極１４ｃ及び第６接続電極７６を介して第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を直列に電気接続しても構わない。
短絡電極１４ｃは、第１電極間ギャップ１５ａ及び第２電極間ギャップ１５ｂによって、第１電極１４ａ及び第２電極１４ｂから電気的に切り離されている。
【０１１６】
第５接続電極７５は、第１変位検出部２５とレバー内ギャップ２１との間に配置され、例えば短絡電極１４ｃから第１方向Ｌ１に沿って第１支持部２２上に延びた導体パターンとされている。但し、この場合に限定されるものではなく、短絡電極１４ｃとは異なる材料で第５接続電極７５を形成しても構わない。
第６接続電極７６は、第２変位検出部２６とレバー内ギャップ２１との間に配置され、例えば短絡電極１４ｃから第１方向Ｌ１に沿って第２支持部２３上に延びた導体パターンとされている。但し、この場合に限定されるものではなく、短絡電極１４ｃとは異なる材料で第６接続電極７６を形成しても構わない。
【０１１７】
このように構成された圧力センサ７０の場合には、第５接続電極７５、短絡電極１４ｃ及び第６接続電極７６を介して第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を直列に接続するので、図１７に示す接続部２７が不要となる。
従って、カンチレバー４の撓み変形の検出に有効な電気抵抗値（第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６の電気抵抗値）が占める割合を増大させることができ、検出感度をさらに向上することができる。
【０１１８】
（第２実施形態の第２変形例）
上述した第１変形例では、第５接続電極７５、短絡電極１４ｃ及び第６接続電極７６を介して第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を直列に接続したが、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を互いに電気的に切り離しても構わない。
例えば、図２０に示すように、第１変位検出部２５及び第２変位検出部２６を互いに電気的に切り離したうえで、互いに異なる４つの電極、すなわち第１電極１４ａ、第２電極１４ｂ、第３電極１４ｆ及び第４電極１４ｇに電気的に接続しても構わない。
【０１１９】
第１電極１４ａ、第２電極１４ｂ、第３電極１４ｆ及び第４電極１４ｇは、ギャップ１３、第１電極間ギャップ１５ａ、第２電極間ギャップ１５ｂ及び第３電極間ギャップ１５ｃによって電気的に切り離されている。
【０１２０】
このように構成された圧力センサ７０では、図２１に示すように、検出回路３０のブリッジ回路３１において、第１抵抗部４１の電気抵抗値Ｒ１は第１変位検出部２５の電気抵抗値となり、第４抵抗部４４の電気抵抗値Ｒ４は第２変位検出部２６の電気抵抗値となる。第２抵抗部４２および第３抵抗部４３は、固定抵抗であって、各電気抵抗値Ｒ２，Ｒ３を有している。
【０１２１】
従って、この圧力センサ７０では、第１変位検出部２５の電気抵抗値の変化量（つまり増加分）を第１変化量△Ｒ１とすれば、第１変化量△Ｒ１の増加分に応じて接続点Ｅ１の電圧が低下する。一方、第２変位検出部２６の電気抵抗値の変化量（つまり増加分）を第２変化量△Ｒ４とすれば、第２変化量△Ｒ４の増加分に応じて接続点Ｅ２の電圧が増大する。
これによりブリッジ回路３１の２つの接続点Ｅ１，Ｅ２間の電位差は、２つの接続点Ｅ１，Ｅ２の各々の電圧変化の絶対値の和となる。これによりカンチレバー４の撓み変形に伴う第１変位検出部２５および第２変位検出部２６の各々の電気抵抗値の変化を加算的に検出することができ、検出感度を向上させることができる。
【０１２２】
上述した実施形態は、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。これら実施形態は、その他の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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によれば、圧力検出に伴う電力消費を低減することができるとともに、リーク電流の発生を抑制することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｌ１…第１方向
Ｌ２…第２方向
Ｗ…第１および第２支持部（分岐部）の第２方向に沿った長さ
Ｗｄ…第１および第２変位検出部（変位検出部）の第２方向に沿った長さ
Ｗｄ１…第１および第２変位検出部（変位検出部）の第１方向に沿った長さ
１，７０…圧力センサ
３…センサ本体
４…カンチレバー
４ａ…カンチレバーの基端部
４ｂ…カンチレバーの先端部
６…検出部
１０…キャビティ
１１…連通開口
１２…枠部
１４ａ，１４ｂ…第１および第２電極（電極）
１４ｆ，１４ｇ…第３および第４電極（電極）
１５ａ，１５ｂ…第１および第２電極間ギャップ（検出部ギャップ、区分部）
２１…レバー内ギャップ（ギャップ）
２２，２３…第１および第２支持部（分岐部）
２４…ドープ層（ピエゾ抵抗）
２５，２６…第１および第２変位検出部（変位検出部）
２５ａ，２６ａ…第１および第２電極端部
３０…検出回路（信号出力部）
６０…レファレンス用センサ
６１…レバー部
６２，６３…第１および第２形状部（形状部）
６４，６５…第１および第２レファレンス部（レファレンス部）
２５１，２５２…第１変位検出部（分岐検出部）
２６１，２６２…第２変位検出部（分岐検出部）
５５１〜５５３…第１分岐ギャップ（検出部ギャップ、区分部）
５６１〜５６３…第２分岐ギャップ（検出部ギャップ、区分部）
２５１１〜２５１３，２５２１〜２５２３…第１変位検出部（分岐検出部）
２６１１〜２６１３，２６２１〜２６２３…第２変位検出部（分岐検出部）
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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