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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6209801
(24)【登録日】2017年9月22日
(45)【発行日】2017年10月11日
(54)【発明の名称】圧力センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 9/00 20060101AFI20171002BHJP
H01L 29/84 20060101ALI20171002BHJP
【ＦＩ】
G01L9/00 303E
H01L29/84 B
【請求項の数】11
【全頁数】28
(21)【出願番号】特願2016-553051(P2016-553051)
(86)(22)【出願日】2015年9月28日
(86)【国際出願番号】JP2015077294
(87)【国際公開番号】WO2016056419
(87)【国際公開日】20160414
【審査請求日】2017年3月3日
(31)【優先権主張番号】特願2014-205890(P2014-205890)
(32)【優先日】2014年10月6日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(73)【特許権者】
【識別番号】000002325
【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】下山 勲
(72)【発明者】
【氏名】松本 潔
(72)【発明者】
【氏名】高橋 英俊
(72)【発明者】
【氏名】グェン ミン ジューン
(72)【発明者】
【氏名】内山 武
(72)【発明者】
【氏名】大海 学
(72)【発明者】
【氏名】篠原 陽子
(72)【発明者】
【氏名】須田 正之
【審査官】
森 雅之
(56)【参考文献】
【文献】
特公平７−１２１５（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特許第５７７８６１９（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特許第５６５０３６０（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特許第５６７４１６７（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
国際公開第２０１５／１３７１５９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１５／１３７１６０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｌ９
Ｈ０１Ｌ２９／８４
本件特許出願に対応する国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１５／０７７２９４の国際調査報告の結果が利用された。
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部にキャビティが形成され、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中空のセンサ本体と、
レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体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と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ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、
前記センサ本体に形成された検出電極と、前記レバー本体に形成された本体抵抗部と、前記レバー支持部に形成されたレバー抵抗部と、を有し、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化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、
前記レバー支持部には、前記レバー抵抗部を、前記検出電極に直列に電気接続される第１抵抗部と、該第１抵抗部よりも隣接する他の前記レバー支持部寄りに位置する第２抵抗部とに区画し、且つ前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とを電気的に切り離す区画部が形成され、
前記第１抵抗部は、前記本体抵抗部を経由した第１経路と、前記第２抵抗部を経由した第２経路と、の並列経路を介して前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。
レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体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と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ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、
前記センサ本体に形成された検出電極と、前記レバー本体に形成された本体抵抗部と、前記レバー支持部に形成されたレバー抵抗部と、を有し、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化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、
前記レバー支持部には、前記レバー抵抗部を、前記検出電極に直列に電気接続される第１抵抗部と、該第１抵抗部よりも隣接する他の前記レバー支持部寄りに位置する第２抵抗部とに区画し、且つ前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とを電気的に切り離す区画部が形成され、
前記第１抵抗部は、前記本体抵抗部を経由した第１経路と、前記第２抵抗部を経由した第２経路と、の並列経路を介して前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項2】
請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、隣り合う前記レバー支持部にそれぞれ形成され、
隣り合う前記レバー支持部の前記第１抵抗部同士は、前記本体抵抗部を経由した前記第１経路と、前記第２抵抗部及び前記カンチレバーの基端部側を経由した前記第２経路と、の並列経路により互いに電気接続された状態で前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。
前記区画部は、隣り合う前記レバー支持部にそれぞれ形成され、
隣り合う前記レバー支持部の前記第１抵抗部同士は、前記本体抵抗部を経由した前記第１経路と、前記第２抵抗部及び前記カンチレバーの基端部側を経由した前記第２経路と、の並列経路により互いに電気接続された状態で前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第１抵抗部の第１幅が、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第２抵抗部の第２幅よりも幅狭となるように、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部を区画していることを特徴とする圧力センサ。
前記区画部は、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第１抵抗部の第１幅が、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第２抵抗部の第２幅よりも幅狭となるように、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部を区画していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記区画部は、前記レバー抵抗部に溝状に形成された区画溝であることを特徴とする圧力センサ。
前記区画部は、前記レバー抵抗部に溝状に形成された区画溝であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記第２抵抗部には、前記第１抵抗部よりも電気抵抗率が小さい導電体が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
前記第２抵抗部には、前記第１抵抗部よりも電気抵抗率が小さい導電体が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記本体抵抗部には、該本体抵抗部の抵抗を増大させる抵抗増大部が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
前記本体抵抗部には、該本体抵抗部の抵抗を増大させる抵抗増大部が形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項7】
請求項６に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の送電距離を増大させるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の送電距離を増大させるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項8】
請求項６に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の流れを妨げるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。
前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の流れを妨げるように形成された溝部であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項9】
請求項６に記載の圧力センサにおいて、
前記抵抗増大部は、絶縁層であることを特徴とする圧力センサ。
前記抵抗増大部は、絶縁層であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記カンチレバーの基端部側には、隣り合う前記レバー支持部の間に形成された基端抵抗部と、前記基端抵抗部の抵抗を調整する抵抗調整部と、が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
前記カンチレバーの基端部側には、隣り合う前記レバー支持部の間に形成された基端抵抗部と、前記基端抵抗部の抵抗を調整する抵抗調整部と、が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項11】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の圧力センサにおいて、
前記センサ本体の外部に露出するように配置されると共に、レファレンス抵抗部が形成されたレファレンス部を備え、
前記変位検出部は、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化と、前記レファレンス抵抗部の抵抗値変化との差分に基づいて前記カンチレバーの変位を検出することを特徴とする圧力センサ。
前記センサ本体の外部に露出するように配置されると共に、レファレンス抵抗部が形成されたレファレンス部を備え、
前記変位検出部は、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化と、前記レファレンス抵抗部の抵抗値変化との差分に基づいて前記カンチレバーの変位を検出す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、圧力センサに関する。本願は、２０１４年１０月６日に日本に出願された特願２０１４−２０５８９０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（差圧センサ）として、例えば、通気孔を有する収納容器と、収納容器内に配設され、透孔又は凹部を有する基板と、透孔内又は凹部内で振動可能に基板に片持ち支持された圧電素子と、を具備した圧力センサが知られている（特許文献１参照）。【0003】
この圧力センサによれば、通気孔を介して収納容器内に伝わる圧力の変動と、この圧力の変動に遅れて追従する透孔又は凹部内部の圧力と、の差圧の大きさに応じて圧電素子が振動する。その結果、圧力センサは、圧電素子に生じる電圧変化に基づいて収納容器に伝わる圧力変動を検出することが可能とされる。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平４−２０８８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記従来の圧力センサの検出感度は、圧電素子の形状、透孔又は凹部の容積、透孔又は凹部と外気との間を出入りする流量等によって決定され、特に圧電素子の形状によって大きく左右され易い。しかしながら、圧電素子は、圧電体の両面に電極膜等を具備する両面電極構造とされているので、その構造上、厚みが増してしまい大きな変形量を確保することが難しい。従って、共振周波数を低下させつつ感度を増大させることが困難であり、例えば１Ｈｚ以下等の低周波帯域において所望の感度を確保することが難しいものであった。【0006】
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、圧力変動の検出を精度良く行うことができると共に、圧力変動を感度良く検出する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】
【0007】
（１）本発明に係る圧力センサは、内部にキャビティが形成され、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中空のセンサ本体と、レバー本体と、前記レバー本体と前記センサ本体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と、を有し、前記連通開口を覆うように配置され、且つ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、前記センサ本体に形成された検出電極と、前記レバー本体に形成された本体抵抗部と、前記レバー支持部に形成されたレバー抵抗部と、を有し、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化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、前記レバー支持部には、前記レバー抵抗部を、前記検出電極に直列に電気接続される第１抵抗部と、該第１抵抗部よりも隣接する他の前記レバー支持部寄りに位置する第２抵抗部とに区画し、且つ前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とを電気的に切り離す区画部が形成され、前記第１抵抗部は、前記本体抵抗部を経由した第１経路と、前記第２抵抗部を経由した第２経路と、の並列経路を介して前記検出電極に電気接続されていることを特徴とする。【0008】
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動すると、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。この変形後、時間の経過と共に、カンチレバーと連通開口との隙間（ギャップ）を通じて圧力伝達媒体がキャビティの内部と外部との間を流動するので、キャビティの内部と外部との圧力が徐々に均衡状態となる。そのため、カンチレバーの撓みが徐々に小さくなり、最終的には元の状態に復元変形する。従って、変位検出部により、カンチレバーの変位（撓み変位）を検出することで、その検出結果から圧力変動を検出することができる。【0009】
具体的に変位検出部は、レバー本体に形成された本体抵抗部及びレバー支持部に形成されたレバー抵抗部の抵抗値変化に基づいて、カンチレバーの変位を検出する。この際、レバー抵抗部は、区画部によって第１抵抗部と第２抵抗部とに区画されている。そして、第１抵抗部は、本体抵抗部を経由した第１経路と、第２抵抗部を経由した第２経路と、の並列経路を介して検出電極に電気接続されている。従って、変位検出部は、第１経路の抵抗値変化、及び第２経路の抵抗値変化に基づいてカンチレバーの変位を検出する。
【0010】
ところで、カンチレバーは、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中心に撓み変形するので、複数のレバー支持部はレバー本体よりも積極的に変位する。従って、感度に大きく寄与する応力検知部位は、レバー支持部における第１抵抗部及び第２抵抗部となる。これに対して、レバー本体における本体抵抗部は、感度への寄与度（貢献度）が小さい応力検知部位となる。【0011】
従って、区画部によってレバー抵抗部を第１抵抗部及び第２抵抗部に区画したうえで、第１抵抗部を、第１経路及び第２経路の並列経路を介して検出電極に電気接続することで、感度への貢献度が小さい本体抵抗部の影響をできるだけ小さくしつつ、感度に大きく寄与する第２抵抗部を積極的に利用することができる。つまり、並列経路を構成することで、検出電極間の抵抗を下げ、検出電極間における全抵抗に対して第１抵抗部の抵抗比率を高めることができるので、感度を高くすることができる。
【0012】
従って、感度良くカンチレバーの変位を検出することができる。これにより、センサ感度を向上でき、圧力変動の検出を精度良く行うことができる高性能な圧力センサとすることができる。その結果、例えば１Ｈｚ以下の低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、検出できる下限周波数を下げることができる。【0013】
（２）前記区画部は、隣り合う前記レバー支持部にそれぞれ形成され、隣り合う前記レバー支持部の前記第１抵抗部同士は、前記本体抵抗部を経由した前記第１経路と、前記第２抵抗部及び前記カンチレバーの基端部側を経由した前記第２経路と、の並列経路により互いに電気接続された状態で前記検出電極に電気接続されても良い。【0014】
この場合には、変位検出部は、第１経路の抵抗値変化（一方のレバー支持部の第１抵抗部と、本体抵抗部と、他方のレバー支持部の第１抵抗部との抵抗値変化）、及び第２経路の抵抗値変化（一方のレバー支持部の第１抵抗部及び第２抵抗部と、他方のレバー支持部の第１抵抗部及び第２抵抗部との抵抗値変化）に基づいてカンチレバーの変位を検出する。【0015】
このように、隣り合うレバー支持部の第１抵抗部同士を、第１経路及び第２経路の２つの並列経路により電気接続することで、感度への貢献度が小さい本体抵抗部の影響をできるだけ小さくしつつ、感度に大きく寄与する第２抵抗部を積極的に利用することができる。つまり、このように並列経路を構成することで、検出電極間の抵抗を下げ、検出電極間における全抵抗に対して第１抵抗部の抵抗比率を高めることができるので、感度を高くすることができる。【0016】
特に、隣り合うレバー支持部の第１抵抗部同士を、第１経路及び第２経路の並列経路により電気接続しているので、これら両経路の工夫により感度向上に向けて複数の手法を選択することが可能である。例えば、第２経路側の工夫により検出電極に直列に接続される第１抵抗部の影響をできるだけ大きくすることで、検出電極間における全抵抗に対して第１抵抗部の抵抗比率を高め、それにより感度を高めることが可能である。または、第１経路側の工夫により本体抵抗部の抵抗値を上げることで、感度に大きく寄与する第２抵抗部の影響をより大きくして、第１抵抗部同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くし、その結果、検出電極間の全体の感度を高めることが可能である。
このように、感度向上に向けて複数の手法を選択することができるので、設計の自由度を高めることができ、各種の用途に利用し易い圧力センサとすることができる。
【0017】
（３）前記区画部は、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第１抵抗部の第１幅が、前記レバー支持部の支持幅に沿った前記第２抵抗部の第２幅よりも幅狭となるように、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部を区画しても良い。【0018】
この場合には、第１抵抗部の抵抗値を第２抵抗部の抵抗値よりも大きくすることができるので、検出電極間における全抵抗に対して、検出電極に直列に接続される第１抵抗部の抵抗比率をさらに高めることができる。従って、センサ感度をより向上することができる。【0019】
（４）前記区画部は、前記レバー抵抗部に溝状に形成された区画溝であっても良い。【0020】
この場合には、例えばレバー抵抗部を形成した後に、溝加工等により区画溝を形成することで、第１抵抗部及び第２抵抗部を確実に電気的に切り離した状態で容易に形成することができる。従って、圧力センサをより効率良く製造し易い。【0021】
（５）前記第２抵抗部には、前記第１抵抗部よりも電気抵抗率が小さい導電体が形成されていても良い。【0022】
この場合には、第２抵抗部の抵抗値を第１抵抗部の抵抗値よりも小さくすることができるので、相対的に第１抵抗部の抵抗値を大きくして、検出電極間における全抵抗に対して、第１抵抗部の抵抗比率をさらに高めることができる。従って、センサ感度をさらに向上することができる。【0023】
（６）前記本体抵抗部には、該本体抵抗部の抵抗を増大させる抵抗増大部が形成されていても良い。【0024】
この場合には、レバー本体における本体抵抗部の抵抗値を大きくすることができるので、第１経路よりも第２経路をさらに優先的に利用でき、感度に大きく寄与する第２抵抗部の影響をより大きくすることができる。これにより、例えば第１抵抗部同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くすることができ、検出電極間の全体の感度を高めることができる。その結果、センサ感度をさらに向上することができる。【0025】
（７）前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の送電距離を増大させるように形成された溝部であっても良い。【0026】
この場合には、前記本体抵抗部を流れる電流の送電距離を増大できるので、その分だけ本体抵抗部の抵抗値を大きくすることができる。また、例えば本体抵抗部を形成した後に、溝加工等により溝部を容易に形成できるので、圧力センサの製造効率を向上し易い。【0027】
（８）前記抵抗増大部は、前記本体抵抗部に溝状に形成され、且つ前記本体抵抗部を流れる電流の流れを妨げるように形成された溝部であっても良い。【0028】
この場合には、前記本体抵抗部を流れる電流の流れを妨げることができるので、その分だけ本体抵抗部の抵抗値を大きくすることができる。また、例えば本体抵抗部を形成した後に、溝加工等により溝部を容易に形成できるので、圧力センサの製造効率を向上し易い。【0029】
（９）前記抵抗増大部は、絶縁層であっても良い。【0030】
この場合には、本体抵抗部に例えば機械的加工によって抵抗増大のための溝加工や孔加工を施す必要がなく、半導体製造技術等を利用して絶縁層を形成すれば良いので、機械的加工によるカンチレバーの剛性低下を防ぐことができ、より高品質な圧力センサにし易い。また、機械的加工が不要となるので、圧力センサの製造効率を向上することができる。【0031】
（１０）前記カンチレバーの基端部側には、隣り合う前記レバー支持部の間に形成された基端抵抗部と、前記基端抵抗部の抵抗を調整する抵抗調整部と、が設けられていても良い。【0032】
この場合には、基端抵抗部の抵抗（電気抵抗値）を調整できるので、感度に大きく寄与する第２抵抗部の抵抗比率を調整することができる。そのため、例えば検出電極に直列に電気接続される第１抵抗部の影響が大きくなるように調整して、検出電極間における全抵抗に対する第１抵抗部の抵抗比率を高めてセンサ感度を向上させることが可能である。或いは、第２抵抗部の影響が大きくなるように調整して、第２経路全体の感度を高くして、検出電極間の全体の感度を向上させることも可能である。このように、例えば第１経路及び第２経路の２つの並列経路により互いに電気接続された第１抵抗部同士間における全体の電気抵抗値を調整することができる。従って、感度調整だけでなく、例えば変位検出部が有するブリッジ回路に対するバランス調整等を行うことができる。
【0033】
（１１）前記センサ本体の外部に露出するように配置されると共に、レファレンス抵抗部が形成されたレファレンス部を備え、前記変位検出部は、前記本体抵抗部及び前記レバー抵抗部の抵抗値変化と、前記レファレンス抵抗部の抵抗値変化との差分に基づいて前記カンチレバーの変位を検出しても良い。【0034】
この場合には、温度変化等の環境変化や振動等の外乱に起因する感度変動を相殺することができ、圧力変動の検出をさらに高精度に行うことができる。【発明の効果】
【0035】
本発明に係る圧力センサによれば、圧力変動の検出を精度良く行うことができると共に、圧力変動を感度良く検出することができる。【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明に係る第１実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図8】本発明に係る第２実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図9】本発明に係る第３実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図11】本発明に係る第４実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図12】本発明に係る第４実施形態の変形例を示す圧力センサの平面図である。
【図13】本発明に係る第４実施形態の別の変形例を示す圧力センサの平面図である。
【図14】本発明に係る第４実施形態のさらに別の変形例を示す圧力センサの平面図である。
【図15】本発明に係る第５実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図18】本発明に係る第６実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図20】本発明に係る第７実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図21】本発明に係る第８実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【図23】本発明に係る第９実施形態を示す図であって、圧力センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
（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。
【0038】
図１〜３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動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。圧力センサ１は、例えばＳＯＩ基板５を利用して形成された直方体状の外形を有するセンサ本体２と、先端部３ａが自由端とされ、基端部３ｂが片持ち支持されたカンチレバー３と、カンチレバー３の変位（撓み変位）を検出する変位検出部４と、を備えている。
【0039】
なお、本実施形態では、圧力センサ１の厚み方向に沿ったカンチレバー３側を上方、その反対側を下方といい、圧力センサ１の平面視で縦方向（長手方向）をＬ１（以下、縦方向Ｌ１）、圧力センサ１の平面視で縦方向Ｌ１に直交する横方向（短手方向）をＬ２（以下、横方向Ｌ２）という。また、ＳＯＩ基板５は、シリコン支持層５ａ、シリコン酸化膜等の電気的絶縁性を有する酸化層５ｂ、及びシリコン活性層５ｃを熱的に張り合わせた基板とされている。
【0040】
センサ本体２は、例えばＳＯＩ基板５におけるシリコン支持層５ａで形成されている。具体的には、センサ本体２は底壁部２ａ及び周壁部２ｂを有し、上方に開口する中空の有底筒状に形成されている。センサ本体２の内部空間は、キャビティ（空気室）１０として機能し、上方に開口した部分がキャビティ１０の内部と外部とを連通する連通開口１１として機能する。【0041】
酸化層５ｂは、センサ本体２の周壁部２ｂの開口端縁上に全周に亘って環状に形成されている。シリコン活性層５ｃは、センサ本体２を上方から塞ぐように酸化層５ｂ上に形成されている。このシリコン活性層５ｃには、該シリコン活性層５ｃを厚さ方向に貫通する平面視コ形状（Ｃ形状）のギャップ１２が形成されている。これにより、シリコン活性層５ｃには、環状の枠部１３とカンチレバー３とが形成されている。【0042】
上記ギャップ１２は、平面視で連通開口１１の内側に位置する領域内（キャビティ１０の内部に連通する領域内）に形成され、そのギャップ幅Ｇは、例えば数百ｎｍ〜数十μｍの微小幅とされている。【0043】
カンチレバー３は、基端部３ｂが枠部１３を介してセンサ本体２における周壁部２ｂの開口端の内側に一体的に接続され、且つ先端部３ａが自由端とされた片持ち梁構造とされ、連通開口１１を覆うように配置されている。なお、枠部１３は、酸化層５ｂ上に全周に亘って環状に形成されていると共に、一部が連通開口１１を覆うように周壁部２ｂよりもカンチレバー３側に突出している。これにより、枠部１３の一部は連通開口１１を覆っている。
【0044】
カンチレバー３について詳細に説明する。カンチレバー３は、レバー本体２０と、該レバー本体２０を片持ち状態で支持する２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂと、を備えている。そして、カンチレバー３は、基端部３ｂを中心としてキャビティ１０の内部と外部との圧力差（すなわち、ギャップ１２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）に応じて撓み変形する。
【0045】
カンチレバー３の基端部３ｂには、該カンチレバー３を厚さ方向に貫通する平面視コ形状（Ｃ形状）の補助ギャップ２２が形成されている。この補助ギャップ２２は、カンチレバー３の基端部３ｂにおいて圧力センサ１の横方向Ｌ２の中央部に配置されている。これにより、カンチレバー３は基端部３ｂを中心として撓み変形し易い構造とされている。【0046】
２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂは、補助ギャップ２２を挟んで横方向Ｌ２に並ぶように配置され、レバー本体２０と枠部１３とを接続すると共にレバー本体２０を片持ち状態で支持している。従って、カンチレバー３は、これらレバー支持部２１Ａ、２１Ｂを中心に撓み変形する。なお、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの横方向Ｌ２に沿った支持幅は、同等とされている。従って、カンチレバー３が撓み変形した際、一方のレバー支持部２１Ａ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２１Ｂ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。
【0047】
上述したカンチレバー３及び枠部１３が形成されたシリコン活性層５ｃには、ピエゾ抵抗（抵抗素子）３０がシリコン活性層５ｃの全面に亘って形成されている。このピエゾ抵抗３０は、例えばリン等のドープ剤（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。【0048】
ピエゾ抵抗３０のうち、レバー本体２０に形成されている部分は、レバー本体２０の撓み量に応じて抵抗値が変化する本体抵抗部３１として機能する。また、ピエゾ抵抗３０のうち、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂに形成されている部分は、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂの撓み量に応じて抵抗値が変化するレバー抵抗部３２として機能する。さらに、ピエゾ抵抗３０のうち、カンチレバー３の基端部３ｂ側であって２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの間に形成されている部分は、基端抵抗部３３として機能する。【0049】
さらに、ピエゾ抵抗３０の上面には、ピエゾ抵抗３０よりも電気抵抗率が小さい導電性材料（例えばＡＵ等）からなる検出電極３５が形成されている。この検出電極３５は、平面視でカンチレバー３を囲む枠状に形成され、枠部１３の上方に配置されている。なお、ピエゾ抵抗３０及び検出電極３５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。
【0050】
レバー支持部２１Ａ、２１Ｂには、上記レバー抵抗部３２を第１抵抗部３２ａと第２抵抗部３２ｂとに区画し、これら第１抵抗部３２ａと第２抵抗部３２ｂとを電気的に切り離す区画溝（区画部）４０が形成されている。ここで、一方のレバー支持部２１Ａに形成された区画溝４０について詳細に説明する。
【0051】
区画溝４０は、レバー支持部２１Ａにおける横方向Ｌ２の中央部分に配置され、縦方向Ｌ１に沿って延びた直線状に形成されている。この際、区画溝４０は、レバー支持部２１Ａにおける縦方向Ｌ１の中間部から、カンチレバー３の基端部３ｂに向かって直線状に延びると共に、検出電極３５を横方向Ｌ２に分断するようにセンサ本体２の側方まで達するように形成されている。【0052】
このように区画溝４０が形成されているので、レバー抵抗部３２は横方向Ｌ２に区画され、上記第１抵抗部３２ａと、第１抵抗部３２ａよりも他方のレバー支持部２１Ｂ寄りに位置する上記第２抵抗部３２ｂとに電気的に切り離されている。また、レバー支持部２１Ａにおける横方向Ｌ２の中央部分に区画溝４０が配置されているので、横方向Ｌ２に沿った第１抵抗部３２ａの第１幅Ｗ１と、横方向Ｌ２に沿った第２抵抗部３２ｂの第２幅Ｗ２とは同等のサイズとされている。
【0053】
なお、図示の例では、区画溝４０は酸化層５ｂに達する深さとされている。但し、この場合に限られるものではなく、例えばカンチレバー３を厚さ方向に貫通しても良い。いずれにしても、少なくとも酸化層５ｂに達する深さまで区画溝４０を形成することが好ましい。さらに、区画溝４０は、レバー支持部２１Ａにおける縦方向Ｌ１の中間部よりも、レバー本体２０側に向けてさらに延びていても構わない。【0054】
他方のレバー支持部２１Ｂについても、上述と同様に区画溝４０が形成されている。従って、他方のレバー支持部２１Ｂにおけるレバー抵抗部３２は、区画溝４０によって、第１抵抗部３２ａと、第１抵抗部３２ａよりも一方のレバー支持部２１Ａ寄りに位置する第２抵抗部３２ｂと、に電気的に切り離されている。【0055】
ところで、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂに形成された区画溝４０は、上述したようにそれぞれ検出電極３５を横方向Ｌ２に分断するようにセンサ本体２の側方まで達するように形成されている。従って、検出電極３５は、これら区画溝４０を挟んで横方向Ｌ２に電気的に切り離されている。【0056】
検出電極３５のうち、一方のレバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａ側に位置する部分は、第１抵抗部３２ａに直列に電気接続される第１検出電極３５Ａとして機能する。また、検出電極３５のうち、他方のレバー支持部２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａ側に位置する部分は、第１抵抗部３２ａに直列に電気接続される第２検出電極３５Ｂとして機能する。【0057】
また、枠部１３には、カンチレバー３の先端部３ａ側に位置する部分に、第１検出電極３５Ａと第２検出電極３５Ｂとを電気的に切り離す電極溝４１が形成されている。この電極溝４１は、ギャップ１２とセンサ本体２の側方との間に亘って縦方向Ｌ１に沿って延びた直線状に形成され、例えば酸化層５ｂに達する深さとされている。【0058】
このように電気的に切り離された第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂには、本体抵抗部３１及びレバー抵抗部３２の抵抗値変化に基づいてカンチレバー３の変位を検出する検出回路５０が接続されている。これにより、検出回路５０を通じて、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ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検出電極３５Ａから一方のレバー支持部２１Ａの第１抵抗部３２ａ及び他方のレバー支持部２１Ｂの第１抵抗部３２ａを経由して、第２検出電極３５Ｂに流れる。
【0059】
従って、検出回路５０は、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全体の電気抵抗値Ｒの変化を、カンチレバー３の変位（撓み変形に伴う変位）に応じて変化する電気的な出力信号（センサ信号）として取り出すことが可能とされている。従って、この出力信号に基づいてカンチレバー３の変位を検出でき、圧力変動を検出することが可能となる。【0060】
よって、上述した検出電極３５、本体抵抗部３１、レバー抵抗部３２及び検出回路５０は、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における電気抵抗値Ｒの抵抗値変化に基づいてカンチレバー３の変位を検出する変位検出部４として機能する。【0061】
特に、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂにおけるレバー抵抗部３２は、それぞれ第１抵抗部３２ａ及び第２抵抗部３２ｂに区画されている。従って、図４に示すように、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの第１抵抗部３２ａ同士は、本体抵抗部３１を経由した第１経路Ｓ１と、第２抵抗部３２ｂ及び基端抵抗部３３を経由した第２経路Ｓ２と、の並列経路により互いに電気接続されている。
従って、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における上記電気抵抗値Ｒは、下記の式１で表される。
【0062】
なお、一方のレバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａに着目すると、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の並列経路を介して、第１検出電極３５Ａと第２検出電極３５Ｂとの間に電気接続された状態にもなっている。他方のレバー支持部２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａについても同様である。【0063】
【数1】
【0064】
式１において、Ｒ１は一方のレバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａの電気抵抗値を示す。Ｒ２は一方のレバー支持部２１Ａにおける第２抵抗部３２ｂの電気抵抗値を示す。Ｒ３は他方のレバー支持部２１Ｂにおける第２抵抗部３２ｂの電気抵抗値を示す。Ｒ４は他方のレバー支持部２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａの電気抵抗値を示す。Ｒ５は本体抵抗部３１の電気抵抗値を示す。Ｒ６は基端抵抗部３３の電気抵抗値を示す。【0065】
なお、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａは、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂに対して直列に接続されているので、式１から明らかなように、電気抵抗値（Ｒ１、Ｒ４）が変化すると、全体の電気抵抗値Ｒの変化に大きく影響を与え易い。【0066】
上記検出回路５０は、図５に示すように、ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）５１と、基準電圧発生回路５２と、作動増幅回路５３と、を備えている。【0067】
ブリッジ回路５１は、カンチレバー３全体のセンサ抵抗５５及び第１固定抵抗５６が直列接続された枝辺と、第２固定抵抗５７及び第３固定抵抗５８が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路５２に対して並列に接続されている。なお、センサ抵抗５５の電気抵抗値は上述した電気抵抗値Ｒである。各固定抵抗５６、５７、５８の電気抵抗値は、それぞれ電気抵抗値Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄとされている。
【0068】
ブリッジ回路５１において、センサ抵抗５５と第１固定抵抗５６との接続点（中点電圧Ｅ１）は、作動増幅回路５３の反転入力端子（−端子）に接続され、第２固定抵抗５７と第３固定抵抗５８との接続点（中点電圧Ｅ２）は、作動増幅回路５３の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。【0069】
基準電圧発生回路５２は、ブリッジ回路５１に対して所定の基準電圧Ｖｃｃを印加する。作動増幅回路５３は、中点電圧Ｅ１と中点電圧Ｅ２との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、電気抵抗値Ｒの変化に応じた値、すなわちカンチレバー３の変位に基づいた値となる。【0070】
（圧力センサの作動）次に、上述した圧力センサ１を利用して、圧力変動を検出する場合について説明する。
【0071】
はじめに、図６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（以下、外気圧Ｐｏｕｔと称する）と、キャビティ１０の内部の圧力（以下、内気圧Ｐｉｎと称する）との圧力差がゼロである場合には、図７Ａに示すように、カンチレバー３は撓み変形しない。これにより、検出回路５０から出力される出力信号（センサ信号）は所定値（例えばゼロ）である。【0072】
そして、図６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、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７Ｂに示すようにカンチレバー３はキャビティ１０の内部に向けて撓み変形する。すると、カンチレバー３の撓み変形に応じて、レバー本体２０に形成された本体抵抗部３１、及びレバー支持部２１Ａ、２１Ｂに形成されたレバー抵抗部３２に歪が生じ、それにより全体の電気抵抗値Ｒが変化するので、図６に示すように出力信号が増大する。
【0073】
さらに、外気圧Ｐｏｕｔの上昇以降、ギャップ１２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ので、図６に示すように、内気圧Ｐｉｎが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１０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３の撓みが徐々に小さくなり、図６に示すように出力信号が徐々に低下する。
【0074】
そして、内気圧Ｐｉｎが外気圧Ｐｏｕｔに等しくなると、図７Ｃに示すように、カンチレバー３の撓み変形が解消されて元の状態に復帰し、図６に示す時刻ｔ２以降の期間Ｃのように出力信号が再び所定値（例えばゼロ）になる。【0075】
このように、変位検出部４により、カンチレバー３の変位に基づいた出力信号の変動をモニタすることで、圧力変動を検出することができる。特に、ＳＯＩ基板５のシリコン活性層５ｃを利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー３を形成できるので、従来の圧電素子に比べて薄型化（例えば数十〜数百ｎｍ）し易い。従って、微小な圧力変動の検出を精度良く行うことができる。
【0076】
さらに本実施形態の圧力センサ１では、図４に示すように、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの第１抵抗部３２ａ同士が、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の２つの並列経路により互いに電気接続されている。従って、変位検出部４は、第１経路Ｓ１の抵抗値変化（式１におけるＲ１、Ｒ４、Ｒ５の抵抗値変化）、及び第２経路Ｓ２の抵抗値変化（式１におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６の抵抗値変化）に基づいてカンチレバー３の変位を検出する。
【0077】
ところで、カンチレバー３は、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂを中心に撓み変形するので、これら２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂはレバー本体２０よりも積極的に変位する。従って、感度に大きく寄与する応力検知部位は、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａ及び第２抵抗部３２ｂとなる。これに対して、レバー本体２０における本体抵抗部３１は、感度への寄与度（貢献度）が小さい応力検知部位となる。なお、カンチレバー３の基端部３ｂはさらに撓み変形し難いので、基端抵抗部３３はさらに感度への寄与度（貢献度）が小さい応力検知部位となる。
【0078】
従って、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの第１抵抗部３２ａ同士を、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の２つの並列経路により電気接続することで、感度への貢献度の低い本体抵抗部３１の影響をできるだけ小さくし、且つ感度に大きく貢献する第２抵抗部３２ｂを積極的に利用することができる。【0079】
つまり、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対して、第１抵抗部３２ａ（電気抵抗値Ｒ１、Ｒ４）の抵抗比率を高めて、両検出電極３５Ａ、３５Ｂ間の感度を高めることができる。或いは、第２抵抗部３２ｂ（電気抵抗値Ｒ２、Ｒ３）の影響を大きくすることで、第１抵抗部３２ａ同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くし、結果的に両検出電極３５Ａ、３５Ｂ間の感度を高めることができる。【0080】
よって、感度、すなわち抵抗変化率△Ｒ／Ｒ（△Ｒは抵抗変化分）を高めることができ、カンチレバー３の変位を感度良く検出することができる。これにより、センサ感度を向上でき、圧力変動の検出を精度良く行うことができる高性能な圧力センサ１とすることができる。その結果、例えば１Ｈｚ以下の低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、検出できる下限周波数を下げることができる。
【0081】
さらに、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂの第１抵抗部３２ａ同士を、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の２つの並列経路により電気接続しているので、これら両経路Ｓ１、Ｓ２の工夫により感度向上に向けて複数の手法を選択することが可能である。【0082】
例えば、第２経路Ｓ２側の工夫により、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂに直列に接続される第１抵抗部３２ａの影響をできるだけ大きくすることで、両検出電極３５Ａ、３５Ｂ間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対して第１抵抗部３２ａの抵抗比率を高め、それにより感度を高めることが可能である。または、第１経路Ｓ１側の工夫により、本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）を上げることで、感度に大きく寄与する第２抵抗部３２ｂの影響をより大きくして、第１抵抗部３２ａ同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くする。それにより、両検出電極３５Ａ、３５Ｂ間の全体の感度を高めることが可能である。
【0083】
このように、感度向上に向けて複数の手法を選択することができるので、設計の自由度を高めることができ、各種の用途に利用し易い圧力センサ１とすることができる。【0084】
以上のことから、本実施形態の圧力センサ１によれば、圧力変動の検出を精度良く行うことができると共に、検出できる下限周波数を下げることができ、且つ低周波帯域の圧力変動を感度良く検出できる高性能なセンサとすることができる。【0085】
そして、本実施形態の圧力センサ１は、上記の作用効果を奏功できるため、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。
【0086】
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。【0087】
更には、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。【0088】
（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。
【0089】
図８に示すように、本実施形態の圧力センサ６０は、第１抵抗部３２ａの第１幅Ｗ１が第２抵抗部３２ｂの第２幅Ｗ２よりも幅狭となるように、区画溝４０が第１抵抗部３２ａ及び第２抵抗部３２ｂを区画している。【0090】
このように構成された圧力センサ６０によれば、第１抵抗部３２ａの電気抵抗値（Ｒ１、Ｒ４）を第２抵抗部３２ｂの電気抵抗値（Ｒ２、Ｒ３）よりも大きくすることができるので、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対して、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂに直列に接続される第１抵抗部３２ａの抵抗比率をさらに高めることができる。従って、センサ感度をより向上することができると共に、低消費電力化を図ることができる。
【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９及び図１０に示すように、本実施形態の圧力センサ７０は、第２抵抗部３２ｂ上に第１抵抗部３２ａよりも電気抵抗率が小さい導電体７１が形成されている。図示の例では、導電体７１は、ピエゾ抵抗３０よりも電気抵抗率が小さい検出電極３５から第２抵抗部３２ｂ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、検出電極３５とは異なる材料で導電体７１を形成しても構わない。
【0093】
このように構成された圧力センサ７０によれば、第２抵抗部３２ｂの電気抵抗値（Ｒ２、Ｒ３）を第１抵抗部３２ａの電気抵抗値（Ｒ１、Ｒ４）よりも小さくすることができるので、相対的に第１抵抗部３２ａの電気抵抗値（Ｒ１、Ｒ４）を大きくすることができる。従って、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対して、これら第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂに直列に接続される第１抵抗部３２ａの抵抗比率をさらに高めることができる。従って、センサ感度をより向上することができる。
【0094】
（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。
【0095】
図１１に示すように、本実施形態の圧力センサ８０は、レバー本体２０に形成された本体抵抗部３１に、該本体抵抗部３１の抵抗を増大させる溝部（抵抗増大部）８１が形成されている。【0096】
溝部８１は、レバー本体２０における横方向Ｌ２の中央部に配置され、縦方向Ｌ１に沿って延びた直線状に形成されている。この際、溝部８１の一方の端部は補助ギャップ２２に接続され、溝部８１の他方の端部はギャップ１２に対して離間している。従って、本体抵抗部３１を流れる電流は、図１１に示す矢印のように溝部８１を迂回するように流れるので、その分だけ距離が長くなる。そのため、本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）をさらに大きくすることができる。
【0097】
なお、溝部８１は、例えば酸化層５ｂに達する程度の深さで形成されている。但し、この場合に限定されるものではなく、レバー本体２０を貫通するように溝部８１を形成しても構わない。【0098】
このように構成された圧力センサ８０によれば、本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）をさらに大きくすることができるので、第１経路Ｓ１よりもさらに第２経路Ｓ２を優先的に利用することができ、感度に大きく寄与する第２抵抗部３２ｂの影響をより大きくすることができる。これにより、第１抵抗部３２ａ同士を電気接続している並列経路部分の感度を高くすることができ、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間の感度を高めることができる。その結果、センサ感度をより向上することができると共に、低消費電力化を図ることができる。
【0099】
なお、溝部８１の数や形成位置は、上述した場合に限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、２本の溝部８１を横方向Ｌ２に間隔をあけて平行に配置しても良い。図示の例では、２本の溝部８１の両端部は、補助ギャップ２２及びギャップ１２のいずれに対しても離間するように配置されている。この場合であっても、２本の溝部８１が本体抵抗部３１を流れる電流の流れ（図１２に示す矢印）を妨げるので、本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）をさらに大きくすることができる。従って、同様の作用効果を奏功することができる。
【0100】
さらに、本体抵抗部３１の抵抗を増大させる手段としては、上述した溝部８１のように機械的加工を必要とするものに限られない。例えば、図１３に示すように、本体抵抗部３１に絶縁層（電気絶縁領域）となる非ドープ部（抵抗増大部）８２を設けても良い。なお、図面を見易くするために、非ドープ部８２にはハッチングを施している。
【0101】
図示の例では、非ドープ部８２は、横方向Ｌ２に長軸を有する平面視楕円状に形成され、且つ横方向Ｌ２に沿った長さがカンチレバー３の幅よりも長く形成されている。また、非ドープ部８２は、レバー本体２０における縦方向Ｌ１の中央部分に配置されている。これにより、本体抵抗部３１を流れる電流は、図１３に示す矢印のように、補助ギャップ２２と非ドープ部８２との間の狭小部分を抜けるように流れる。
【0102】
従って、この場合であっても、非ドープ部８２によって、本体抵抗部３１を流れる電流の流れを妨げることができるので、本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）をさらに大きくすることができ、同様の作用効果を奏功することができる。【0103】
特に、この場合には、溝部８１のように機械的加工を行う必要がなく、例えばピエゾ抵抗３０を形成する際に、ドープする領域とドープしない領域とを選択して区分けするだけの簡便な作業で非ドープ部８２を形成できるので、圧力センサ８０を効率良く製造することができる。さらに、機械的加工が不要となるので、カンチレバー３の剛性低下を防ぐことができ、より高品質な圧力センサ８０にし易い。【0104】
なお、非ドープ部８２の形状は、上述した場合に限定されるものではなく、例えば図１４に示すように、補助ギャップ２２に接するように形成しても良い。この場合には、本体抵抗部３１を流れる電流が、図１４に示す矢印のように非ドープ部８２を迂回するように流れるので、その分だけ距離を長くすることができる。従って、同様に本体抵抗部３１の電気抵抗値（Ｒ５）をさらに大きくすることができる。
【0105】
（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。
【0107】
レファレンス用センサ９１は、例えば圧力センサ１と共通のＳＯＩ基板５を利用して、圧力センサ１と一体的に形成されている。なお、レファレンス用センサ９１は、圧力センサ１とほぼ同一の外形形状で形成され、圧力センサ１に対して縦方向Ｌ１に連なるように形成されている。しかも、図示の例では、圧力センサ１とレファレンス用センサ９１とは、横方向Ｌ２に沿った仮想面Ｍに対して対称配置されるように形成されている。但し、この場合に限定されるものではなく、圧力センサ１及びレファレンス用センサ９１の配置関係は自由に変更して構わない。
【0108】
圧力センサ１がキャビティ１０を有しているのに対して、レファレンス用センサ９１はキャビティ１０を有していない。但し、キャビティ１０を有していない点が異なるが、レファレンス用センサ９１は、キャビティ１０以外の圧力センサ１の各構成部材を同様に有している。【0109】
すなわち、レファレンス用センサ９１におけるシリコン活性層５ｃ及び酸化層５ｂには、ギャップ１２、補助ギャップ２２及び検出電極３５が同様に形成されていると共に、圧力センサ１のピエゾ抵抗３０と同一のレファレンス用のピエゾ抵抗（レファレンス抵抗部）９２が形成されている。これにより、レファレンス用センサ９１は、ピエゾ抵抗９２が形成されたレファレンス部９３を有している。
【0110】
レファレンス部９３は、ギャップ１２及び補助ギャップ２２によって平面視で圧力センサ１のカンチレバー３と同様の外形形状を有している。但し、レファレンス用センサ９１はキャビティ１０を有していないので、レファレンス部９３はレバーではなく、シリコン支持層５ａ、酸化層５ｂ及びシリコン活性層５ｃが一体化した構造とされている。なお、レファレンス部９３は、上面が外部に露出した状態となっているため、例えば温度等の周囲環境の影響を受ける。【0111】
また、このレファレンス部９３には、カンチレバー３と同様に区画溝４０が形成され、これにより圧力センサ１が有する各抵抗部（第１抵抗部３２ａ、第２抵抗部３２ｂ、基端抵抗部３３、本体抵抗部３１）を同様に備えている。【0112】
上記のように構成されているので、本実施形態の圧力センサ９０によれば、圧力センサ１のセンサ出力とレファレンス用センサ９１のセンサ出力との差分をとることで、温度等の周囲環境の影響をキャンセルすることができ、外気圧Ｐｏｕｔ（外部圧力）の変動に起因する出力のみを得ることができる。【0113】
具体的に本実施形態の変位検出部４は、図１７に示すブリッジ回路９６を備えた検出回路９５を備えている。【0114】
ブリッジ回路９６は、圧力センサ１全体のセンサ抵抗５５及びレファレンス用センサ９１全体のセンサ抵抗９７が直列接続された枝辺と、第２固定抵抗５７及び第３固定抵抗５８が直列接続された枝辺と、が基準電圧発生回路５２に対して並列に接続されている。なお、センサ抵抗９７の電気抵抗値は、カンチレバー３と同様に電気抵抗値Ｒである。
【0115】
ブリッジ回路９６は、上述のように圧力センサ１とレファレンス用センサ９１とを直列接続する回路部分を有しているので、その回路における中点電圧Ｅ１は圧力センサ１におけるセンサ抵抗５５の抵抗値、及びレファレンス用センサ９１におけるセンサ抵抗９３の抵抗値の差分に応じた電圧となる。【0116】
作動増幅回路５３は、中点電圧Ｅ１と中点電圧Ｅ２との間の電位差を出力するが、中点電圧Ｅ２の電圧は固定抵抗によって決定されるので一定電圧である。従って、中電電圧Ｅ１の変動分が、中点電圧Ｅ１と中点電圧Ｅ２との間の電位差となって現れるので、作動増幅回路５３からの出力に基づいて、温度等の周囲環境の影響がキャンセルされた外気圧Ｐｏｕｔの変動を高精度に検出することができる。従って、所望の周波数帯域の圧力変動をさらに高精度に検出することができる。
【0117】
（第６実施形態）次に、本発明に係る第６実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第６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。
【0118】
図１８に示すように、本実施形態の圧力センサ１００は、一方のレバー支持部２１Ａのみに区画溝４０が形成され、他方のレバー支持部２１Ｂには区画溝４０が形成されていない。これにより、一方のレバー支持部２１Ａ及び他方のレバー支持部２１Ｂは、共通の構造ではなく、非対称の構造とされている。【0119】
一方のレバー支持部２１Ａには区画溝４０が形成されているので、区画溝４０によってレバー抵抗部３２が、第１検出電極３５Ａに対して直列に電気接続される第１抵抗部３２ａと、他方のレバー支持部２１Ｂ寄りに位置する第２抵抗部３２ｂとに区画されている。これに対して、他方のレバー支持部２１Ｂには区画溝４０が形成されていないので、レバー抵抗部３２の全体は第２検出電極３５Ｂに電気接続されている。
【0120】
なお、他方のレバー支持部２１Ｂに区画溝４０が形成されていないので、一方のレバー支持部２１Ａにおける第２抵抗部３２ｂは、第２検出電極３５Ｂに電気接続された状態となっている。従って、一方のレバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａに着目すると、この第１抵抗部３２ａは、本体抵抗部３１及び他方のレバー支持部２１Ｂにおけるレバー抵抗部３２を経由した第１経路Ｓ１と、一方のレバー支持部２１Ａにおける第２抵抗部３２ｂを経由した第２経路Ｓ２と、の並列経路を介して第１検出電極３５Ａと第２検出電極３５Ｂとの間に電気接続されている。
【0121】
従って、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全体の電気抵抗値Ｒは、下記の式２で表される。なお、式２において、Ｒ１１は他方のレバー支持部２１Ｂにおけるレバー抵抗部３２全体の電気抵抗値を示す。【0122】
【数2】
【0123】
このように構成された圧力センサ１００であっても、第１実施形態と同様に、検出電極３５間の感度を高めることができ、同様の作用効果を奏功することができる。特に、他方のレバー支持部２１Ｂに区画溝４０を形成していないので、その分だけレバー支持部２１Ｂの剛性を高めることができ、カンチレバー３を長期に亘ってより安定して撓み変形させることができる。従って、圧力センサ１００の作動の信頼性をさらに向上させることができる。
さらに、他方のレバー支持部２１Ｂに区画溝４０を形成しない分、構成の簡略化を図ることができると共に、製造プロセスが容易となる。従って、歩留まりの向上に繋がるうえ、製造効率の向上にも繋げることができる。
【0124】
（第７実施形態）次に、本発明に係る第７実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第７実施形態においては、第６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。
【0125】
図２０に示すように、本実施形態の圧力センサ１１０は、一方のレバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａの第１幅Ｗ１が第２抵抗部３２ｂの第２幅Ｗ２よりも幅狭となるように、区画溝４０が第１抵抗部３２ａ及び第２抵抗部３２ｂを区画している。【0126】
このように構成された圧力センサ１１０によれば、第２実施形態と同様に、第１抵抗部３２ａの電気抵抗値（Ｒ１）を第２抵抗部３２ｂの電気抵抗値（Ｒ２）よりも大きくすることができるので、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対して第１抵抗部３２ａの抵抗比率をさらに高めることができる。従って、本体抵抗部３１（Ｒ５）の影響を小さくすることができ、センサ感度をより向上することができる。
【0127】
（第８実施形態）次に、本発明に係る第８実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第８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。
【0128】
図２１に示すように、本実施形態の圧力センサ１２０は、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂに加え、新たに１つのレバー支持部２１Ｃを備え、合計３つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを備えている。【0129】
新たなレバー支持部２１Ｃは、カンチレバー３における横方向Ｌ２の中央部に配置されている。これにより、このレバー支持部２１Ｃは、レバー支持部２１Ａとレバー支持部２１Ｂとの間に配置されている。また、補助ギャップ２２は２つ形成され、新たなレバー支持部２１Ｃとレバー支持部２１Ａとの間、及び新たなレバー支持部２１Ｃとレバー支持部２１Ｂとの間にそれぞれ配置されている。これにより、３つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、補助ギャップ２２を挟んで横方向Ｌ２に一列に並ぶように配置されている。なお、３つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの横方向Ｌ２に沿った支持幅は、互いに同等とされている。
【0130】
新たなレバー支持部２１Ｃには、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂと同様に区画溝４０が形成されている。従って、新たなレバー支持部２１Ｃにおけるレバー抵抗部３２は、区画溝４０によってレバー支持部２１Ａ寄りに位置する第３抵抗部３２ｃと、レバー支持部２１Ｂ寄りに位置する第４抵抗部３２ｄと、に区画されている。なお、新たなレバー支持部２１Ｃに形成された区画溝４０は、検出電極３５を横方向Ｌ２に分断するようにセンサ本体２の側方まで達するように形成されている。従って、ピエゾ抵抗３０のうち、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂとの間に形成されていた基端抵抗部３３は、区画溝４０によってレバー支持部２１Ａ寄りに位置する第１基端抵抗部３３ａと、レバー支持部２１Ｂ寄りに位置する第２基端抵抗部３３ｂと、に区画されている。
【0131】
従って、レバー支持部２１Ａにおける第２抵抗部３２ｂは、第１基端抵抗部３３ａを介して第３抵抗部３２ｃに電気的接続されている。同様に、レバー支持部２１Ｂにおける第２抵抗部３２ｂは、第２基端抵抗部３３ｂを介して第４抵抗部３２ｄに電気的接続されている。【0132】
さらに、本実施形態の本体抵抗部３１は、新たなレバー支持部２１Ｃが形成されたことに伴って、第１本体抵抗部３１ａ及び第２本体抵抗部３１ｂを備えている。第１本体抵抗部３１ａは、レバー支持部２１Ａにおける第１抵抗部３２ａと新たなレバー支持部２１Ｃにおける第３抵抗部３２ｃとを電気接続している。第２本体抵抗部３１ｂは、レバー支持部２１Ｂにおける第１抵抗部３２ａと新たなレバー支持部２１Ｃにおける第４抵抗部３２ｄとを電気接続している。
【0133】
従って本実施形態の圧力センサ１２０は、図２２に示すように、レバー支持部２１Ａと新たなレバー支持部２１Ｃとの間で形成される並列回路と、レバー支持部２１Ｂと新たなレバー支持部２１Ｃとの間で形成される並列回路とが、直列に接続された回路構成を具備している。つまり、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂの第１抵抗部３２ａ同士は、第１本体抵抗部３１ａ及び第２本体抵抗部３１ｂを経由した第１経路Ｓ１と、レバー支持部２１Ａにおける第２抵抗部３２ｂ、第１基端抵抗部３３ａ、第３抵抗部３２ｃ、第２基端抵抗部３３ｂ、第４抵抗部３２ｄ及びレバー支持部２１Ｂにおける第２抵抗部３２ｂを経由した第２経路Ｓ２と、の並列経路により互いに電気接続されている。
【0134】
従って、本実施形態では、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全体の電気抵抗値Ｒは、下記の式３で表される。【0135】
【数3】
【0136】
なお、式３において、Ｒ１〜Ｒ４は第１実施形態と同様である。Ｒ５は第１本体抵抗部３１ａの電気抵抗値を示す。Ｒ６は第１基端抵抗部３３ａの電気抵抗値を示す。Ｒ７は第３抵抗部３２ｃの電気抵抗値を示す。Ｒ８は第４抵抗部３２ｄの電気抵抗値を示す。Ｒ９は第２本体抵抗部３１ｂの電気抵抗値を示す。Ｒ１０は第２基端抵抗部３３ｂの電気抵抗値を示す。【0137】
このように構成された圧力センサ１２０によれば、第１実施形態に対して比較した場合、並列回路がさらに追加された回路構成となるので、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の経路長を長くすることができる。従って、センサ感度を低下させることなく、さらなる消費電力化を図り易い。【0138】
（第９実施形態）次に、本発明に係る第９実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第９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。
【0139】
図２３及び図２４に示すように、本実施形態の圧力センサ１３０は、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂの間に位置する基端抵抗部３３の抵抗を調整する調整膜（抵抗調整部）１３１を備えている。調整膜１３１は、カンチレバー３の基端部３ｂ側であって、レバー支持部２１Ａとレバー支持部２１Ｂとの間に配置され、検出電極３５の一部とされている。この調整膜１３１は、例えばレーザ照射等により任意の領域をトリミング可能な膜とされている。
【0140】
第１検出電極３５Ａと第２検出電極３５Ｂとの間に印加電圧が印加されると、電圧印加に起因する電流は、レバー支持部２１Ａの第２抵抗部３２ｂから、ピエゾ抵抗３０の一部である基端抵抗部３３及び調整膜１３１を経由してレバー支持部２１Ｂにおける第２抵抗部３２ｂに流れる。従って、調整膜１３１をトリミングすることで、基端抵抗部３３を流れる電流の流れ易さを変更することができ、結果的に基端抵抗部３３の電気抵抗値（Ｒ６）を調整することができる。
【0141】
従って、本実施形態では、第１検出電極３５Ａ及び第２検出電極３５Ｂ間における全体の電気抵抗値Ｒは、下記の式４で表すことができ、基端抵抗部３３の電気抵抗値（Ｒ６）を可変とすることができる。【0142】
【数4】
【0143】
なお、図示の例では、調整膜１３１が、横方向Ｌ２に間隔をあけてライン状に４か所トリミングされている場合を例にしている。また、センサ本体２には、レバー支持部２１Ａに形成された区画溝４０と、レバー支持部２１Ｂに形成された区画溝４０と、を繋ぐように横方向Ｌ２に沿って延びたライン状の連結溝１３２が形成されている。これにより、調整膜１３１の範囲を所望のサイズに設定することができる。但し、連結溝１３２は形成しなくても良い。【0144】
このように構成された圧力センサ１３０によれば、調整膜１３１を利用して、基端抵抗部３３の電気抵抗値（Ｒ６）を調整できるので、感度に大きく寄与する第２抵抗部３２ｂの抵抗比率を調整することができる。そのため、例えば検出電極３５に直列に電気接続される第１抵抗部３２ａの影響が大きくなるように調整して、検出電極３５間における全抵抗（電気抵抗値Ｒ）に対する第１抵抗部３２ａの抵抗比率を高めてセンサ感度を向上させることが可能である。或いは、第２抵抗部３２ｂの影響が大きくなるように調整して、第２経路Ｓ２全体の感度を高くして、検出電極３５間の全体の感度を向上させることも可能である。【0145】
従って、第１経路Ｓ１及び第２経路Ｓ２の並列経路により互いに電気接続された第１抵抗部３２ａ同士間における全体の電気抵抗値Ｒを調整することができ、感度調整だけでなく、例えば変位検出部４が有するブリッジ回路５１に対するバランス調整等を行うことができる。【0146】
なお、ピエゾ抵抗３０のうち、基端抵抗部３３に相当する部分のドーピング濃度自体を予め変更しておき、例えば調整膜１３１を僅かにトリミングした場合であっても、効果的に電気抵抗値（Ｒ６）の調整を行えるようにしても構わない。これにより、トリミング可能範囲を実質的に拡大することができ、抵抗値調整をより広い範囲で容易に行い易くなる。【0147】
なお、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を意図していない。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、発明の趣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。
【0148】
なお、上記各実施形態では、２つのレバー支持部２１Ａ、２１Ｂを有するカンチレバー３を例に挙げて説明したが、レバー支持部２１Ａ、２１Ｂの数は２つに限定されるものではなく、第８実施形態のように３つ備えていても構わないし、さらに複数（例えば４つや６つ等）備えていても構わない。特に、レバー支持部を４つ以上の偶数個備えた場合、少なくとも互い隣り合うレバー支持部において、第１抵抗部同士が第１経路及び第２経路の２つの並列経路で電気接続されるように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0149】
本発明によれば、圧力変動の検出を精度良く行うことができると共に、圧力変動を感度良く検出することができる。従って、産業上の利用可能性を有する。【符号の説明】
【0150】
Ｓ１…第１経路Ｓ２…第２経路
Ｗ１…第１幅
Ｗ２…第２幅
１、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０…圧力センサ
２…センサ本体
３…カンチレバー
４…変位検出部
１０…キャビティ
１１…連通開口
２０…レバー本体
２１Ａ、２１Ｂ…レバー支持部
３１…本体抵抗部
３２…レバー抵抗部
３２ａ…第１抵抗部
３２ｂ…第２抵抗部
３３…基端抵抗部
３５…検出電極
４０…区画溝（区画部）
７１…導電体
８１…溝部（抵抗増大部）
８２…非ドープ部（抵抗増大部）
９２…ピエゾ抵抗（レファレンス用抵抗部）
９３…レファレンス部
１３１…調整膜（抵抗調整部）