特許 7582830 圧力測定装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】圧力測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

G01L9/00 303U

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020170298

(22)【出願日】2020-10-08

(65)【公開番号】P2022062350

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2023-09-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】東條 博史

(72)【発明者】

【氏名】米田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】徳田 智久

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０２９６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０４５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２７２２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２３４１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－３２９５１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ９／００ ～ ９／１８

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイアフラム層と、
前記ダイアフラム層に形成された受圧領域と、
前記ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により前記受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成された第１ブリッジ回路と、
前記ダイアフラム層に設けられた測温素子と、
前記測温素子を含み、少なくとも配線の一部が前記受圧領域上に設けられて前記測温素子の測定した温度を出力する第２回路と、
前記第２回路の出力に基づいて前記受圧領域の故障を判定するように構成された判定部と
を備え、
前記測温素子は、前記受圧領域の中央部に形成されている圧力測定装置。

【請求項2】

請求項１記載の圧力測定装置において、
前記受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記第２回路と電源とを接続する第１接続パッドと、
前記受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、
前記ダイアフラム層上に形成され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとの間を、前記測温素子を経由し、かつ前記受圧領域を通って接続する配線とを備える
ことを特徴とする圧力測定装置。

【請求項3】

請求項１に記載の圧力測定装置において、
前記受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記第２回路とグランドとを接続する第１接続パッドと、
前記受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、
前記ダイアフラム層上に形成され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとの間を、前記測温素子を経由して、かつ前記受圧領域を通って接続する配線とを備える
ことを特徴とする圧力測定装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の圧力測定装置において、
前記ダイアフラム層は、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成され、
前記配線は、＜１００＞方向に延在して形成されているｐ型半導体拡散抵抗であることを特徴とする圧力測定装置。

【請求項5】

ダイアフラム層と、
前記ダイアフラム層に形成された第１受圧領域および第２受圧領域と、
前記ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により前記第１受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成される第１ブリッジ回路と、
前記ダイアフラム層に設けられた測温素子と、
前記測温素子を含み、少なくとも配線の一部が前記第１受圧領域および前記第２受圧領域の上に設けられて前記測温素子の測定した温度を出力する第２回路と、
前記ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により前記第２受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成される第３のブリッジ回路と、
前記第２回路の出力に基づいて前記第１受圧領域および前記第２受圧領域の故障を判定するように構成された判定部と
を備え
前記測温素子の一部は、前記第１受圧領域および前記第２受圧領域に形成されている圧力測定装置。

【請求項6】

請求項５に記載の圧力測定装置において、
前記第１受圧領域および前記第２受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記第２回路と電源とを接続する第１接続パッドと、
前記第１受圧領域および前記第２受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、
前記ダイアフラム層上に形成され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとの間を、前記測温素子を経由し、かつ前記第１受圧領域および前記第２受圧領域を通って接続する配線と
を備えることを特徴とする圧力測定装置。

【請求項7】

請求項５記載の圧力測定装置において、
前記第１受圧領域および前記第２受圧領域より外側の前記ダイアフラム層の上に形成され、前記第２回路とグランドとを接続する第１接続パッドと、
前記第１受圧領域および前記第２受圧領域より外側の前記ダイアフラム層上に形成され、前記測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、
前記ダイアフラム層上に形成され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとの間を、前記測温素子を経由して、かつ前記第１受圧領域および前記第２受圧領域を通って接続する配線と
を備えることを特徴とする圧力測定装置。

【請求項8】

請求項５～７のいずれか１項に記載の圧力測定装置において、
前記ダイアフラム層は、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成され、
前記配線は、＜１００＞方向に延在して形成されているｐ型半導体拡散抵抗であることを特徴とする圧力測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、石油、石油化学、化学プラントなどにおいて、プロセス流体の流量、圧力、液位、比重などを測定するために、ピエゾ抵抗素子をダイアフラムの受圧領域に設けた圧力測定装置が用いられている（特許文献１参照）。この種の圧力測定装置では、圧力センサの温度補正のために、温度測定素子が用いられている。

【0003】

また、この種の圧力測定装置では、ダイアフラムが破壊した状態を検知することが、故障診断として非常に重要である。例えば、ダイアフラムに設けられた４つのピエゾ抵抗素子によるブリッジ回路の中点電位と、ダイアフラムの外部に設けた基準電位発生回路との電位差より、ダイアフラムの破壊を検知する技術がある（特許文献２参照）。この技術では、ブリッジ回路の２つの中点Ｂ、Ｃにおける電位差Ｖ_BCと、中点Ｂにおける電位と基準電位発生回路の基準電位との電位差Ｖ_CE、および中点Ｃにおける電位と基準電位発生回路の基準電位との電位差Ｖ_BEとを比較している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０９－３２９５１６号公報

【文献】特開２００１－２７２２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した故障診断では、電位差Ｖ_BC、電位差Ｖ_CE、および電位差Ｖ_BEの３つの電位差を用いており、取り扱う信号が多いという問題があった。

【0006】

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、取り扱う信号の増加を抑制して、圧力測定装置の故障診断ができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る圧力測定装置は、ダイアフラム層と、ダイアフラム層に形成された受圧領域と、ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成された第１ブリッジ回路と、ダイアフラム層に設けられた測温素子と、測温素子を含み、少なくとも配線の一部が受圧領域上に設けられて測温素子の測定した温度を出力する第２回路と、第２回路の出力に基づいて受圧領域の故障を判定するように構成された判定部とを備え、測温素子は、受圧領域の中央部に形成されている。

【0008】

請求項１上記圧力測定装置の一構成例において、受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、第２回路と電源とを接続する第１接続パッドと、受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、ダイアフラム層上に形成され、第１接続パッドと第２接続パッドとの間を、測温素子を経由し、かつ受圧領域を通って接続する配線とを備える。

【0009】

上記圧力測定装置の一構成例において、受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、第２回路とグランドとを接続する第１接続パッドと、受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、ダイアフラム層上に形成され、第１接続パッドと第２接続パッドとの間を、測温素子を経由して、かつ受圧領域を通って接続する配線とを備える。

【0010】

上記圧力測定装置の一構成例において、ダイアフラム層は、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成され、配線は、＜１００＞方向に延在して形成されているｐ型半導体拡散抵抗である。

【0011】

本発明に係る圧力測定装置は、ダイアフラム層と、ダイアフラム層に形成された第１受圧領域および第２受圧領域と、ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により第１受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成される第１ブリッジ回路と、ダイアフラム層に設けられた測温素子と、測温素子を含み、少なくとも配線の一部が第１受圧領域および第２受圧領域の上に設けられて測温素子の測定した温度を出力する第２回路と、ダイアフラム層に設けられ、ピエゾ抵抗効果により第２受圧領域の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成される第３のブリッジ回路と、第２回路の出力に基づいて第１受圧領域および第２受圧領域の故障を判定するように構成された判定部とを備え測温素子の一部は、第１受圧領域および第２受圧領域に形成されている。

【0012】

上記圧力測定装置の一構成例において、第１受圧領域および第２受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、第２回路と電源とを接続する第１接続パッドと、第１受圧領域および第２受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、ダイアフラム層上に形成され、第１接続パッドと第２接続パッドとの間を、測温素子を経由し、かつ第１受圧領域および第２受圧領域を通って接続する配線とを備える。

【0013】

上記圧力測定装置の一構成例において、第１受圧領域および第２受圧領域より外側のダイアフラム層の上に形成され、第２回路とグランドとを接続する第１接続パッドと、第１受圧領域および第２受圧領域より外側のダイアフラム層上に形成され、測温素子の一端に接続する第２接続パッドと、ダイアフラム層上に形成され、第１接続パッドと第２接続パッドとの間を、測温素子を経由して、かつ第１受圧領域および第２受圧領域を通って接続する配線とを備える。

【0014】

上記圧力測定装置の一構成例において、ダイアフラム層は、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成され、配線は、＜１００＞方向に延在して形成されているｐ型半導体拡散抵抗である。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明によれば、測温素子に接続される配線を、受圧領域の上を通すことで、新たに取り扱う信号を増加させることなく、圧力測定装置の故障診断ができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る圧力測定装置の構成を示す平面図である。

【図1B】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る圧力測定装置の構成を示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態１に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態１に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態２に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態２に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態２に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態２に係る他の圧力測定装置の一部構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態に係る圧力測定装置について説明する。

【0018】

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る圧力測定装置について、図１Ａ、図１Ｂを参照して説明する。この圧力測定装置は、ダイアフラム層１０１を備える圧力センサと、圧力算出部１０８と、判定部１０９とを備える。ダイアフラム層１０１は、例えば、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成することができる。ダイアフラム層１０１は、例えば、基台１１１の上に形成されている。基台１１１には、厚さ方向に基台１１１を貫通する貫通孔１１２が形成されている。基台１１１は、例えば、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成することができる。

【0019】

ダイアフラム層１０１には、受圧領域１０２が形成されている。受圧領域１０２は、例えば、平面視で円形とされている。受圧領域１０２は、基台１１１に形成された貫通孔１１２の空間により規定される、ダイアフラム層１０１の一部の領域である。

【0020】

受圧領域１０２の外周部のダイアフラム層１０１には、ピエゾ抵抗効果により受圧領域１０２の歪みを測定する４つの第１抵抗素子１０３ａ，第２抵抗素子１０３ｂ，第３抵抗素子１０３ｃ，第４抵抗素子１０３ｄが設けられている。これらの抵抗素子は、受圧領域１０２のピエゾ効果が発生する箇所に配置される。例えば、主表面を（１００）面としたｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層１０１の所定の箇所に、ｐ型不純物であるホウ素（Ｂ）が、例えば、１０¹⁸（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度で導入されたｐ型の領域から、上記抵抗素子が構成できる。

【0021】

各抵抗素子は、平面視で長方形の形状とされ、長方形の長手方向が、シリコン単結晶の＜１１０＞方向に延在している。第１抵抗素子１０３ａ，第２抵抗素子１０３ｂ，第３抵抗素子１０３ｃ，第４抵抗素子１０３ｄにより、第１ブリッジ回路が構成されている。ただし、第１ブリッジ回路は、ピエゾ抵抗効果により受圧領域１０２の歪みを測定する、１つまたは複数の抵抗素子から構成することができる。なお、第１ブリッジ回路を構成する抵抗素子の個数は、４個に限定されない。

【0022】

また、ダイアフラム層１０１には、測温素子１０４が設けられている。測温素子１０４は、例えば、受圧領域１０２より外側のダイアフラム層１０１に配置することができる。測温素子１０４は、ｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層１０１の所定の箇所に、ｐ型不純物であるＢが、例えば、１０¹⁸（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度で導入されたｐ型の領域から構成することができる。

【0023】

また、受圧領域１０２より外側のダイアフラム層１０１の上には、上述したブリッジ回路と電源１０６とを接続する第１接続パッド１０５ａと、測温素子１０４の一端に接続する第２接続パッド１０５ｂとが形成されている。また、ダイアフラム層１０１の上には、第１接続パッド１０５ａと測温素子１０４の他端とを接続する配線１０７が、受圧領域１０２を通って（受圧領域１０２の上を通過して）形成されている。配線１０７は、ダイアフラム層１０１の上に形成され、第１接続パッド１０５ａと第２接続パッド１０５ｂとの間を、測温素子１０４を経由し、かつ受圧領域受圧領域１０２を通って接続する。そして測温素子１０４と、一端を第２接続パッド１０５ｂに接続され、他端をグランドに接続された圧力測定装置外に設けた外部抵抗１１０とで第２回路が構成される。

【0024】

配線１０７は、主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンから構成されたダイアフラム層１０１の上で、＜１００＞方向に延在して形成されている。配線１０７は、例えば、ｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層１０１に、ｐ型不純物であるＢを、１０¹⁹（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度に導入することで、ｐ型半導体拡散抵抗として形成することができる。

【0025】

この例において、４つの第１抵抗素子１０３ａ，第２抵抗素子１０３ｂ，第３抵抗素子１０３ｃ，第４抵抗素子１０３ｄは、受圧領域１０２の周方向に等間隔で配置されている。また、第１抵抗素子１０３ａ，第２抵抗素子１０３ｂ，第３抵抗素子１０３ｃ，第４抵抗素子１０３ｄの長手方向は、電流が流れる向きになっており、この向きは、ダイアフラム層１０１を構成している主表面を（１００）面としたｎ型単結晶シリコンの＜１１０＞方向となっている。

【0026】

また、第１接続パッド１０５ａと第１抵抗素子１０３ａの一端とが接続し、第１抵抗素子１０３ａの他端と第２抵抗素子１０３ｂとの一端とが接続し、第２抵抗素子１０３ｂの他端と第３接続パッド１０５ｃとが接続している。また、第１接続パッド１０５ａと第３抵抗素子１０３ｃとの一端とが接続し、第３抵抗素子１０３ｃの他端と第４抵抗素子１０３ｄの一端とが接続し、第４抵抗素子１０３ｄの他端と、第４接続パッド１０５ｄとが接続している。

【0027】

また、第１抵抗素子１０３ａの他端と第２抵抗素子１０３ｂとの一端とを接続する配線に、第５接続パッド１０５ｅが接続している。また、第３抵抗素子１０３ｃの他端と第４抵抗素子１０３ｄの一端とを接続する配線に、第６接続パッド１０５ｆが接続している。

【0028】

また、第１接続パッド１０５ａと第３接続パッド１０５ｃとに電源１０６が接続している。電源１０６の＋側が第１接続パッド１０５ａに接続し、電源１０６の－側が第３接続パッド１０５ｃに接続している。また、図中でグランド接続部が複数ある箇所は、それらが接続されていることを示しており、第２接続パッド１０５ｂは所定の外部抵抗１１０を介して、第４接続パッド１０５ｄは直接、それぞれ電源１０６の－側に接続されている。

【0029】

また、圧力算出部１０８は、上述した第１ブリッジ回路から出力される信号より受圧領域１０２が受けた圧力値を求める。圧力算出部１０８は、測温素子１０４が接続されている第１接続パッド１０５ａと第２接続パッド１０５ｂとの間の電位値に基づいて、即ち、第２回路の測定温度出力に基づいて第１ブリッジ回路から出力される信号を補正し、補正した信号により受圧領域１０２が受けた、温度補正された圧力値を求める。なお、補正信号は、温度の他、静圧測定信号などとすることができる。この例において、圧力算出部１０８は、上述したように各抵抗素子および各接続パッドが接続されている状態で、第５接続パッド１０５ｅおよび第６接続パッド１０５ｆからの出力により、受圧領域１０２が受けた真の圧力値を求める。

【0030】

また、判定部１０９は、第１接続パッド１０５ａと第２接続パッド１０５ｂとの間の電位値に基づいて、即ち、第２回路の測定温度出力に基づいて、受圧領域１０２の故障を判定する。例えば、受圧領域１０２に損傷が発生し、受圧領域１０２を通る配線１０７が断線すると、電源１０６から測温素子１０４に対して供給される電力が０となり、第２接続パッド１０５ｂにおける電位が０となる。判定部１０９は、上述した状態を検出することで、受圧領域１０２に破損が発生したものと判定することができる。

【0031】

以上に説明したように、実施の形態１によれば、第１接続パッド１０５ａと測温素子１０４の一端とを接続する配線１０７を、受圧領域１０２の上を通すことで、新たに取り扱う信号を増加させることなく、圧力測定装置の故障診断ができる。また、上述したように、測温素子１０４や配線１０７を＜１００＞方向に延在させることで、受圧領域１０２が受ける圧力の影響を緩和することが可能となる。

【0032】

ところで、図２に示すように、測温素子１０４ａの一部は、受圧領域１０２に形成されている構成とすることもできる。他の構成は、図１Ａ，図１Ｂを用いて説明した圧力測定装置と同様である。また、図３に示すように、測温素子１０４ｂが、受圧領域１０２の中央部に形成されている構成とすることもできる。この場合、測温素子１０４ｂの一端と第２接続パッド１０５ｂとを、配線１０７ｂで接続する。また、第１接続パッド１０５ａと測温素子１０４の他端とを、配線１０７ａで接続する。他の構成は、図１Ａ，図１Ｂを用いて説明した圧力測定装置と同様である。

【0033】

また、図４に示すように、電源１０６の極性を逆にして、第１ブリッジ回路および第２回路に印加する構成とすることもできる。例えば、電源１０６の－側を第１接続パッド１０５ａに接続し、電源１０６の＋側を第３接続パッド１０５ｃに接続する。他の構成は、図１Ａ，図１Ｂを用いて説明した圧力測定装置と同様である。この構成では、受圧領域１０２に損傷が発生し、配線１０７ａまたは配線１０７ｂが断線すると、電源１０６から測温素子１０４ｂに対して供給される電力が０となり、第２接続パッド１０５ｂにおける電位が、電源１０６から供給される電位（電位値Ｖ_in）となる。判定部１０９は、上述した、第２接続パッド１０５ｂにおける電位が電位値Ｖ_inとなる状態を検出することで、受圧領域１０２に破損が発生したものと判定することができる。

【0034】

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る圧力測定装置について、図５を参照して説明する。この圧力測定装置は、ダイアフラム層２０１を備える圧力センサを備える。ダイアフラム層２０１は、例えば、主表面を（１００）面とした単結晶シリコンから構成することができる。ダイアフラム層２０１には、第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂが形成されている。第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂの各々は、例えば、平面視で円形とされている。

【0035】

ダイアフラム層２０１は、例えば、基台（不図示）の上に形成され、基台には、厚さ方向に基台を貫通する２つの貫通孔が形成されている。第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂは、上述した２つの貫通孔の空間により規定される、ダイアフラム層２０１の一部の領域である。これらの構成は、前述した実施の形態１と同様である。

【0036】

第１受圧領域２０２ａの外周部のダイアフラム層２０１には、ピエゾ抵抗効果により第１受圧領域２０２ａの歪みを測定する、２つの第１抵抗素子２０３ａ、第２抵抗素子２０３ｂが設けられている。また、第２受圧領域２０２ｂの外周部のダイアフラム層２０１には、ピエゾ抵抗効果により第２受圧領域２０２ｂの歪みを測定する、２つの第３抵抗素子２０３ｃ、第４抵抗素子２０３ｄが設けられている。これらの抵抗素子は、各受圧領域のピエゾ効果が発生する箇所に配置される。例えば、主表面を（１００）面としたｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層２０１の所定の箇所に、ｐ型不純物であるホウ素（Ｂ）が、例えば、１０¹⁸（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度で導入されたｐ型の領域から、上記抵抗素子が構成できる。

【0037】

各抵抗素子は、平面視で長方形の形状とされ、長方形の長手方向が、シリコン単結晶の＜１１０＞方向に延在している。そして、第１抵抗素子２０３ａと第２抵抗素子２０３ｂとにより第１ブリッジ回路が、第３抵抗素子２０３ｃと第４抵抗素子２０３ｄとにより、第３ブリッジ回路が、それぞれ構成されている。

【0038】

また、ダイアフラム層２０１には、測温素子２０４が設けられている。測温素子２０４は、第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂより外側の、ダイアフラム層２０１に配置することができる。測温素子２０４は、例えば、第１受圧領域２０２ａと第２受圧領域２０２ｂとの間のダイアフラム層２０１に配置することができる。測温素子２０４は、ｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層２０１の所定の箇所に、ｐ型不純物であるＢが、例えば、１０¹⁸（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度で導入されたｐ型の領域から構成することができる。

【0039】

第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂより外側のダイアフラム層２０１の上には、上述したブリッジ回路と電源２０６とを接続する第１接続パッド２０５ａが形成されている。また、ダイアフラム層２０１の上には、第１接続パッド２０５ａと測温素子２０４の一端とを、第１受圧領域２０２ａを通って接続する第１配線２０７ａが形成されている。

【0040】

また、第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂより外側のダイアフラム層２０１の上には、第２接続パッド２０５ｂが形成されている。また、ダイアフラム層２０１の上は、第２接続パッド２０５ｂと測温素子２０４の他端とを、第２受圧領域２０２ｂを通って接続する第２配線２０７ｂが形成されている。第１配線２０７ａおよび第２配線２０７ｂは、ダイアフラム層２０１の上に形成され、第１接続パッド２０５ａと第２接続パッド２０５ｂとの間を、測温素子２０４を経由して、かつ第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂを通って接続する配線である。そして、測温素子２０４と、一端を第２接続パッド２０５ｂに接続され、他端をグランドに接続された圧力測定装置外に設けた外部抵抗２１０とで第２回路が構成される。

【0041】

第１配線２０７ａ、第２配線２０７ｂの各々は、主表面を（１００）面とした単結晶シリコンから構成されたダイアフラム層２０１の上で、＜１００＞方向に延在して形成されている。第１配線２０７ａ、第２配線２０７ｂは、例えば、ｎ型の単結晶シリコンから構成されているダイアフラム層２０１に、ｐ型不純物であるＢを、１０¹⁹（ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）程度の濃度に導入することで形成することができる。

【0042】

この例において、第１接続パッド２０５ａと第１抵抗素子２０３ａの一端とが接続し、第１抵抗素子２０３ａの他端と第２抵抗素子２０３ｂとの一端とが接続し、第２抵抗素子２０３ｂの他端と第３接続パッド２０５ｃとが接続している。また、第１接続パッド２０５ａと第３抵抗素子２０３ｃとの一端とが接続し、第３抵抗素子２０３ｃの他端と第４抵抗素子２０３ｄの一端とが接続し、第４抵抗素子２０３ｄの他端と、第４接続パッド２０５ｄとが接続している。

【0043】

また、第１抵抗素子２０３ａの他端と第２抵抗素子２０３ｂとの一端とを接続する配線に、第５接続パッド２０５ｅが接続している。また、第３抵抗素子２０３ｃの他端と第４抵抗素子２０３ｄの一端とを接続する配線に、第６接続パッド２０５ｆが接続している。

【0044】

また、第１接続パッド２０５ａと第３接続パッド２０５ｃとに電源２０６が接続している。電源２０６の＋側が第１接続パッド２０５ａに接続し、電源２０６の－側が第３接続パッド２０５ｃに接続している。また、図中でグランド接続部が複数ある箇所は、それらが接続されていることを示しており、第２接続パッド２０５ｂは所定の抵抗を介して、第４接続パッド２０５ｄは直接、それぞれ電源２０６の－側に接続されている。

【0045】

なお、図示していないが、実施の形態２に係る圧力測定装置は、上述した第１ブリッジ回路から出力される信号（第５接続パッド２０５ｅの電位値）と第３ブリッジ回路から出力される信号（第６接続パッド２０５ｆの電位値）とを、第１接続パッド２０５ａと第２接続パッド２０５ｂとの間の電位値、即ち、測温素子２０４を含む第２回路の測定温度出力に基づいてそれぞれ補正し、補正した信号により第１受圧領域２０２ａが受けた圧力と第２受圧領域２０２ｂが受けた圧力との差圧の値を求める圧力算出部を備える。なお、補正信号は、温度の他、静圧測定信号などとすることができる。この例において、圧力算出部は、上述したように各抵抗素子および各接続パッドが接続されている状態で、第５接続パッド２０５ｅおよび第６接続パッド２０５ｆからの出力により、第１受圧領域２０２ａが受けた圧力値と第２受圧領域２０２ｂが受けた圧力値との差を求める。

【0046】

また、図示していないが、実施の形態２に係る圧力測定装置は、第１接続パッド２０５ａと第２接続パッド２０５ｂとの間の電位値、即ち、測温素子２０４を含む第２回路の測定温度出力を元に、ダイアフラム層２０１の故障を判定する判定部を備える。例えば、ダイアフラム層２０１に損傷が発生し、第１配線２０７ａまたは第２配線２０７ｂが断線すると、電源２０６から測温素子２０４に対して供給される電力が０となり、第２接続パッド２０５ｂにおける電位が０となる。判定部は、上述した状態を検出することで、ダイアフラム層２０１（第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂ）に破損が発生したものと判定することができる。

【0047】

以上に説明したように、実施の形態２によれば、測温素子２０４に接続する第１配線２０７ａ、第２配線２０７ｂを、第１受圧領域２０２ａ、第２受圧領域２０２ｂの上を通過させるので、新たに取り扱う信号を増加させることなく、圧力測定装置の故障診断ができる。また、上述したように、測温素子２０４や第１配線２０７ａ、第２配線２０７ｂを＜１００＞方向に延在させることで、第１受圧領域２０２ａ、第２受圧領域２０２ｂが受ける圧力の影響を緩和することが可能となる。

【0048】

ところで、図６に示すように、第１配線２０７ａ、測温素子２０４、および第２配線２０７ｂが、平面視で、同一の直線（下層の直線）上に配置（配列）する構成とすることもできる。また、図７に示すように、測温素子２０４ａの一部が、第１受圧領域２０２ａおよび第２受圧領域２０２ｂに形成される構成とすることもできる。

【0049】

なお、図８に示すように、図５の構成から電源２０６の極性を逆にして第１ブリッジ回路、第２回路、および第３ブリッジ回路に印加する構成とすることもできる。具体的には、電源２０６の－側を第１接続パッド２０５ａに接続し、電源２０６の＋側を第３接続パッド２０５ｃに接続する。また、第３の接続パッド２０５ｃと第４の接続パッド２０５ｄとを結線する。他の構成は、図５を用いて説明した圧力測定装置と同様である。この構成では、ダイアフラム層２０１に損傷が発生し、第１配線２０７ａまたは第２配線２０７ｂが断線すると、電源２０６から測温素子２０４に対して供給される電力が０となり、第２接続パッド２０５ｂにおける電位が、電源２０６から供給される電位（電位値Ｖ_in）となる。判定部は、上述した、第２接続パッド２０５ｂにおける電位が電位値Ｖ_inとなる状態を検出することで、第１受圧領域２０２ａ、または第２受圧領域２０２ｂに破損が発生したものと判定することができる。

【0050】

以上に説明したように、本発明によれば、測温素子に接続される配線を、受圧領域の上を通すことで、新たに取り扱う信号を増加させることなく、圧力測定装置の故障診断ができるようになる。

【0051】

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

【符号の説明】

【0052】

１０１、２０１…ダイアフラム層、１０２、２０２ａ、２０２ｂ…受圧領域、１０３ａ、２０３ａ…第１抵抗素子、１０３ｂ、２０３ｂ…第２抵抗素子、１０３ｃ、２０３ｃ…第３抵抗素子、１０３ｄ、２０３ｄ…第４抵抗素子、１０４、２０４…測温素子、１０５ａ、２０５ａ…第１接続パッド、１０５ｂ、２０５ｂ…第２接続パッド、１０５ｃ、２０５ｃ…第３接続パッド、１０５ｄ、２０５ｄ…第４接続パッド、１０５ｅ、２０５ｅ…第５接続パッド、１０５ｆ、２０５ｆ…第６接続パッド、１０６、２０６…電源、１０７、２０７ａ、２０７ｂ…配線、１０８…圧力算出部、１０９…判定部、１１０，２１０…外部抵抗、１１１…基台、１１２…貫通孔。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】