CN108885165A - 应力传感器 - Google Patents

Abstract

应力传感器具备：膜片；中间层，被配置在膜片的面上；感应膜，被配置在中间层上；和压电电阻元件，位于膜片中与中间层的外缘接触的区域。

Description

应力传感器

相关申请的相互参照

本申请主张日本专利申请2016-072668号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072666号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072672号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072675号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072678号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072681号(2016年3月31日申请)、日本专利申请2016-072685号(2016年3月31日申请)以及日本专利申请2016-072691号(2016年3月31日申请)的优先权，为了参照而将该申请的公开整体援引至此。

技术领域

本公开涉及应力传感器。

背景技术

以往，已知使用膜片来检测压力或者应力等的传感器。例如，专利文献1中，公开了基于膜片的挠曲来检测施加于膜片的压力的压力传感器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2015-143713号公报

发明内容

本发明的一实施方式所涉及的应力传感器具备：膜片、中间层、感应膜和检测部。所述中间层被配置在所述膜片的面上。所述感应膜被配置在所述中间层上。所述检测部位于所述膜片中与所述中间层的外缘接触的区域。

通过上述应力传感器，能够提高检测能力。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图2是沿着图1所示的应力传感器的L-L线的剖视图。

图3是表示第1实施方式中的膜片的接触区域的一个例子的图。

图4是气体分子被感应膜吸附时的图2所示的范围A的放大图。

图5是表示第1实施方式所涉及的应力传感器的制造中使用的SOI基板的概略构造的剖视图。

图6是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图7是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图8是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图9是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图10是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图11是用于对第1实施方式所涉及的应力传感器的制造工序进行说明的剖视图。

图12是表示第2实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图13是表示第3实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图14是表示第4实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图15是表示第5实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图16是表示第6实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的俯视图。

图17是表示第7实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的剖视图。

图18是表示第8实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的剖视图。

图19是表示第9实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的剖视图。

图20是表示第10实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的剖视图。

图21是表示第11实施方式所涉及的应力传感器的概略结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来对几个实施方式进行说明。在以下说明的实施方式中，说明为由于物质向配置在膜片的面上的膜(感应膜)的吸附，导致膜片变形，在膜片产生应力。以下的说明中使用的附图是示意性的。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式所涉及的应力传感器1的概略结构的俯视图，图2是沿着图1所示的应力传感器1的L-L线的剖视图。另外，在本说明书中，以下说明为z轴正向是上侧、z轴负向是下侧。

应力传感器1具备：膜片10、感应膜20、中间层30、4个压电电阻元件(检测部)40、41、42、43。在膜片10的上表面，配置中间层30，在中间层30的上表面配置感应膜20。应力传感器1通过感应膜20吸附流体中的特定的物质，来检测流体中的物质。例如从上表面侧向应力传感器1吹送气体。应力传感器1能够检测被吹送的气体中是否包含作为检测对象的规定的气体分子。应力传感器1例如使用SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上硅)基板而被制造。后面对应力传感器1的制造方法的一个例子进行叙述。

膜片10是能够变形的部件。膜片10例如是较薄的基板。膜片10例如能够设为n型第2基板。如图1所示，膜片10也可以设为从上表面侧来看呈矩形形状。膜片10在其周围，与比膜片10厚的基板一体地构成。若配置于上表面的感应膜20变形，则经由中间层30，膜片10根据感应膜20的变形的程度而变形。

在本实施方式中，感应膜20在俯视下为圆形。若作为检测对象的物质被感应膜20的表面吸附，则感应膜20通过与该物质的物理接触或者与该物质的化学反应等，溶胀、膨胀、收缩或者伸长等而变形。对感应膜20使用与作为检测对象的物质相应的材料。感应膜20的材料例如举例有：聚苯乙烯、氯丁烯橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、环氧树脂、硝基纤维素、甲基丙烯酸系树脂或者聚乙烯吡咯烷酮等。

中间层30是被配置于膜片10与感应膜20之间的薄膜层。在本实施方式中，中间层30在俯视下为圆形。通过应力传感器1具有中间层30，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20时，在膜片10中与中间层30的外缘31接触的区域(以下也称为“接触区域”)产生的应力相比于不具有中间层30的情况变大。后面对该原理的详细进行叙述。中间层30的材料例如是金、铝、银、锡、镁或者这些的合金等的金属材料，钠钙玻璃等的玻璃材料，或者氟化锂等的碱卤化物等。

接触区域包含膜片10中与中间层30的外缘31接触的区域的近边。膜片10中与中间层30的外缘31接触的区域的近边包含俯视下距离外缘31规定的距离内的范围。因此，在本实施方式中，接触区域例如在图3中表示为区域D那样，是圆环形状的区域。在接触区域D，作为检测对象的物质被吸附于感应膜20时，随着中间层30的存在所导致的膜片10的变形，相比于其他区域，应力变大。

中间层30与膜片10为相同程度或者小于膜片10。中间层30的直径例如只要设定为100μm以上且1000μm以下即可。接触区域例如只要为距离中间层30的外缘31±20μm以下的范围即可。

中间层30通过膜片10的杨氏模量与感应膜20的杨氏模量的中间的杨氏模量的材料而形成。在本实施方式中，膜片10的杨氏模量比感应膜20的杨氏模量高，因此通过中间层30的杨氏模量低于膜片10的杨氏模量且高于感应膜20的杨氏模量的材料而形成。

膜片10的杨氏模量例如只要为100GPa以上且120GPa以下即可。感应膜20的杨氏模量例如只要为0.1GPa以上且10GPa以下即可。中间层30的杨氏模量例如只要为5GPa以上且100GPa以下即可。

中间层30也可以是圆形。中间层30的直径也可以为感应膜20的直径以上。其结果，作为检测对象的物质被吸附于感应膜20时在膜片10的接触区域D产生的应力进一步变大。

中间层30的厚度也可以比感应膜20的厚度小(薄)。中间层30的厚度越小，制造时的加工越容易，因此容易将外缘31的形状加工为所希望的形状。感应膜20的厚度例如只要为1μm以上且20μm以下即可。中间层30的厚度例如只要为0.1μm以上且2μm以下即可。

压电电阻元件40～43由于自身受到的应力而电阻值变化。压电电阻元件40～43例如是p型Si。在膜片10是n型Si的情况下，压电电阻元件40～43也可以使硼(B)扩散而形成。压电电阻元件40～43被配置在膜片10上。在本说明书中，所谓被配置在膜片10上，包含配置于平板状的膜片10的上表面的状态和图2所示那样在膜片10的上表面侧埋入到膜片10的状态。压电电阻元件40～43位于膜片10上的接触区域D。在本实施方式中，如图1所示，4个压电电阻元件40～43在俯视下沿着中间层30的外缘31而被等间隔地配置。

压电电阻元件40～43构成惠斯登电桥电路。应力传感器1通过从由压电电阻元件40～43构成的惠斯登电桥电路、将压电电阻元件40～43的电阻值的变化检测为电信号，从而能够检测作为检测对象的物质向感应膜20的吸附。惠斯登电桥电路不是必须使用全部4个压电电阻元件40～43来构成，也可以使用压电电阻元件40～43的任意1个、2个或者3个来构成。在使用压电电阻元件40～43的任意1个、2个或者3个来构成惠斯登电桥电路时，应力传感器1也可以在膜片10上具备用于惠斯登电桥电路的个数的压电电阻元件。

压电电阻元件40～43位于接触区域D。此外，压电电阻元件40～43的位于中间层30的外侧的部分也可以比位于中间层30的内侧的部分大。其结果，能够提高应力传感器1的检测精度。压电电阻元件40～43例如可以是带状。在图1以及图2中，压电电阻元件40～43位于膜片10的上表面侧，但也可以位于膜片10的内部或者下表面侧。

在本实施方式中，应力传感器1具备4个压电电阻元件40～43，但应力传感器1所具备的压电电阻元件的个数并不局限于4个。应力传感器1可以具备能够检测作为检测对象的物质的任意个数的压电电阻元件。

作为检测膜片10中产生的应力的检测部，也可以取代压电电阻元件，使用其他压电元件。

接下来，参照图4来对膜片10中产生的应力进行说明。图4是气体分子2被吸附于感应膜20时的图2所示的范围A的放大图。气体分子2示意性地表示使用应力传感器1来检测的对象的气体分子。

如图4所示，若气体分子2被吸附于感应膜20，则感应膜20变形。随着感应膜20的变形，中间层30变形，进一步膜片10中配置有中间层30的区域也变形。通过膜片10的变形，在接触区域D产生应力。

具体而言，膜片10中配置有中间层30的区域C变形成圆形的感应膜20的中心部向上侧隆起的凸形状。此时，在本实施方式中的膜片10的接触区域D，经由中间层30而产生基于变形的应力。由于中间层30的杨氏模量比感应膜20的杨氏模量高，因此相比于在膜片10未配置中间层30地直接配置了感应膜20的情况，在膜片10的接触区域D产生的应力提高。即，在膜片10直接配置了感应膜20的情况下，由于感应膜20的杨氏模量比中间层30低，因此膜片10形成更平缓的曲面而变形。与此相对地，在本实施方式的膜片10的接触区域D，由于施加经由杨氏模量比感应膜20高的中间层30而使其变形的力，因此接触区域D处的变形变得更大。因此，本实施方式的膜片10在接触区域D产生的应力变高。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1，相比于在膜片10未配置中间层30的情况，在接触区域D产生的应力变高。因此，位于接触区域D的压电电阻元件40～43的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1中，能够提高在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20时，在膜片10产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。因此，通过应力传感器1，能够提高检测能力。

(本实施方式所涉及的应力传感器的制造工序)

接下来，参照图5～图11来对本实施方式所涉及的应力传感器的制造工序的一个例子进行说明。在图5～图11所示的各结构要素中，对同一结构要素赋予同一符号。

(1)SOI基板的准备

首先，准备用于应力传感器的制造的SOI基板。图5中表示本实施方式所涉及的应力传感器的制造中使用的SOI基板的概略构造。如图5所示，SOI基板100具备：第1基板110、SiO₂层111、第2基板112。第1基板110以及第2基板112是Si基板。第1基板110作为膜片而发挥作用，比第2基板112薄。在SOI基板100中，在第2基板112上配置SiO₂层111，在SiO₂层111上配置第1基板110。SOI基板100例如通过所谓的贴合法而被制造。以下，第1基板110设为n型。

(2)扩散布线(高掺杂层)的形成

接下来，在图5所示的SOI基板100，形成扩散布线。如图6所示，在第1基板110上形成掩模图案200之后，通过离子注入法来向掩模图案200的开口部注入高浓度的硼(B)，形成扩散布线41a、41b、43a、43b。

(3)压电电阻元件(低掺杂层)的形成

在去除图6所示的掩模图案200之后，形成压电电阻元件40～43。如图7所示，在第1基板110上形成掩模图案201之后，通过离子注入法来向掩模图案201的开口部注入低浓度的硼(B)，形成压电电阻元件40～43。

(4)金属布线的形成

在去除图7所示的掩模图案201并层叠规定的图案的绝缘层310a、310b之后，形成铝等的金属布线。如图8的(a)所示，在第1基板110上的整面通过溅射来使金属(例如铝)堆积，形成金属层300(例如铝层)。接下来，如图8的(b)所示，在金属层300上形成掩模图案202。然后，如图8的(c)所示，通过对未被掩模图案202保护的金属层进行蚀刻，来形成金属布线300a、300b。通过基于金属布线300a等以及扩散布线41a等的连接，压电电阻元件40～43构成惠斯登电桥电路。

(5)中间层的形成

在去除图8的(c)所示的掩模图案202之后，形成中间层。中间层30如图9所示，通过在第1基板110上涂敷规定的材料而形成。此时，也可以通过光刻来将中间层30成型为所希望的形状。

(6)膜片的形成

在使SOI基板100的上下翻转后，形成膜片。如图10的(a)所示，在第2基板112上形成掩模图案204之后，对未被掩模图案204保护的第2基板112进行干式蚀刻来形成凹部400。此时，预先设定干式蚀刻的条件，以使得SiO₂层111发挥中止层的作用。然后，变更干式蚀刻的条件，如图10的(b)所示，去除SiO₂层111来形成膜片。

(7)感应膜的形成

在去除图10所示的掩模图案204并进一步使SOI基板100的上下翻转之后，形成感应膜20。如图11所示，在将感应膜材料涂敷于中间层30上之后，使其干燥来形成感应膜20。

这里，说明为第1基板110是n型，例如在第1基板110是p型的情况下，在上述(2)扩散布线(高掺杂层)的形成以及(3)压电电阻元件(低掺杂层)的形成中，取代硼(B)而注入磷(P)。

(第2实施方式)

图12是表示第2实施方式所涉及的应力传感器1a的概略结构的俯视图。在图12所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1a具备：在外周部具有切口部50、51、52、53的膜片10a、在外周部具有切口部50、51、52、53的感应膜20a、压电电阻元件40、41、42、43。在本实施方式中，感应膜20a可以被配置于膜片10a的上表面。

在本实施方式中，膜片10a为Si基板。Si基板是单晶的n型的Si基板，在图12中，与图12所示的xy平面平行的面(与z轴垂直的面)为Si(100)面。此外，在膜片10a中，x轴方向为[110]方向，y轴方向为[1-10]方向以及z轴方向为[001]方向。

在本实施方式中，膜片10a在其外周部具有4个切口部50～53。

在本实施方式中，感应膜20a在其外周部具有4个切口部50～53，还具有被切口部50～53划分的4个延伸部21、22、23、24以及位于延伸部21～24的前端的4个外缘部25、26、27、28。通过该切口部50～53，在本实施方式中，延伸部21～24是矩形形状，因此，感应膜20a是十字形状。

在本实施方式中，膜片10a与感应膜20a的切口部50～53被切割为相同的形状。即，如图12所示，在俯视下，膜片10a与感应膜20a的切口部50～53的切口线一致。但是，膜片10a与感应膜20a的切口部也可以分别是不同的形状。在本实施方式中，切口部50～53如图12所示，在俯视下为矩形形状。

各延伸部21～24具有相互交叉的端部。换言之，感应膜20a从膜片10a的中央部向四方延伸。在图12所示的例子中，各延伸部21～24在膜片10a的[-110]方向、[-1-10]方向、[1-10]方向以及[110]方向(以下，统一记为“<110>”)延伸。膜片10a以及感应膜20a的厚度能够考虑用于感应膜20a的材料、作为检测对象的物质等来适当地选择。

在本实施方式中，压电电阻元件40～43被配置在膜片10a上，以使得被配置于膜片10a的<110>方向。即，压电电阻元件40～43的长边方向沿着膜片10a的<110>方向而被设置。这里，压电电阻系数(压电电阻元件受到的应力与根据该应力而变化的压电电阻元件的电阻值之间的比例系数)取决于晶体取向，在Si(100)面，在<110>方向为最大，在<100>方向为最小。因此，压电电阻元件40～43被配置在压电电阻系数为最大的方向，以使得根据所受到的应力而变化的电阻值为最大。压电电阻元件40～43在膜片10a上，位于应力变化区域。以下，对应力变化区域进行说明。

在本实施方式中，所谓应力变化区域，是指作为检测对象的物质被吸附于感应膜20a时，伴随着膜片10a的变形而应力变大的区域。在本实施方式中，由于切口部50～53形成为对应于膜片10a的<100>方向，因此若感应膜20a变形，则膜片10a通过感应膜20a的延伸部21～24而主要<110>方向变形。膜片10a的变形的程度在位于被切口部50～53划分的感应膜20的延伸部21～24的前端的外缘部25～28的附近更加变大。换句话说，应力变化区域例如为包含外缘部25～28以及外缘部25～28的近边的区域。外缘部25～28的近边在俯视下，以外缘部25～28为基准，包含外缘部25～28的内侧的区域和外侧的区域。在本实施方式中，如图12所示，4个压电电阻元件40～43在俯视下在外缘部25～28的下侧被等间隔地配置。

关于压电电阻元件40～43，压电电阻元件40～43位于应力变化区域即可。因此，压电电阻元件40～43也可以位于外缘部25～28的外侧或者内侧。在应力集中的观点中，压电电阻元件40～43的位于外缘部25～28的外侧的部分可以比位于内侧的部分大。即，例如，在压电电阻元件40～43中，位于外缘部25～28的外侧的平面形状的面积也可以比位于外缘部25～28的内侧的平面形状的面积大。在图12中，压电电阻元件40～43位于膜片10a的上表面侧，但也可以位于膜片10a的内部或者下表面侧。

在本实施方式所涉及的应力传感器1a中，若气体分子2被吸附于感应膜20a，则感应膜20a变形。伴随着感应膜20a的变形，膜片10a中配置有感应膜20a的区域也变形。另一方面，膜片10a中未配置感应膜20a的区域难以产生基于感应膜20a的变形。这样，在以外缘部26为基准的外缘部的外侧和内侧，形成容易受到感应膜20a的影响的区域和难以受到影响的区域。

具体而言，容易受到感应膜20a的影响的区域变形成感应膜20a的中心侧向上侧隆起的凸形状。另一方面，难以受到感应膜20a的影响的区域几乎不受到感应膜20a的变形的影响，因此难以变形，例如相对于xy平面几乎保持平行。此时，在存在于这些区域的边界附近的区域，膜片10a较大变形。因此，在该边界附近的区域，膜片10a的变形的程度变大，在该位置产生的应力变大。并且，由于这样在容易产生较大应力的边界附近的区域配置压电电阻元件40～43，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20a时的压电电阻元件40～43的变形也变大。因此，压电电阻元件40～43的电阻值也容易变大。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1a中，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20a时，应力变化区域中的膜片10a的变形的程度相比于感应膜20a不具有切口部50～53的情况而变大。因此，在应力变化区域产生的应力也更加变大。因此，位于应力变化区域的压电电阻元件50～53的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1a中，能够提高在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20a时，膜片10a中产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1a中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。

通过本实施方式所涉及的应力传感器1a，在作为检测对象的物质被从上表面侧对应力传感器1a吹送时，未吸附于感应膜20a的物质通过切口部50～53。因此，通过应力传感器1a，能够防止未吸附于感应膜20a的被检物滞留于应力传感器1a的上表面。

并且，在应力传感器1a中，也可以在膜片10a的未配置感应膜20a的下表面上，配置第2感应膜。由此，通过切口部50～53的作为检测对象的物质能够流入膜片10a的下表面侧，被吸附于第2感应膜。在第2感应膜具有吸附作为检测对象的物质时向与上表面侧的感应膜20a相反方向变形的性质的情况下，膜片10a的变形的程度更加变大。

(第3实施方式)

图13是表示第3实施方式所涉及的应力传感器1b的概略结构的俯视图。在图13所示的结构要素中，与图12所示的结构要素相同的结构要素赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1b具备：膜片10b、感应膜20b、压电电阻元件40～43。膜片10b以及感应膜20b分别在其外周部具有4个切口部50b、51b、52b、53b。在本实施方式中，膜片10b与感应膜20b的切口部50b～53b被切割为相同的形状。即，如图13所示，俯视下，膜片10b与感应膜20b的切口部50b～53b的切口线一致。但是，膜片10b与感应膜20b的切口部电可以分别是不同的形状。

感应膜20b具有：被切口部50b～53b划分的4个延伸部21b、22b、23b、24b、以及位于延伸部21b～24b的前端的4个外缘部25b、26b、27b、28b。

在本实施方式中，如图13所示，若从上表面侧观察，切口部50b～53b为楔形形状。所谓楔形形状，是指随着朝向前端而宽度变窄的形状。在本实施方式中，楔形形状为三角形。通过该切口部50b～53b，在本实施方式中，延伸部21b～24b分别为随着朝向外缘部25b～28b而宽度变宽的形状。

这样，若将切口部50b～53b设为楔形形状，则被配置为与膜片10b的<110>方向对应的感应膜20b的延伸部21b～24b的表面积变大。因此，在感应膜20b发生了变形时，膜片10b中的<110>方向的变形的程度更加变大，应力变化区域中产生的应力也更加变大。

在本实施方式所涉及的应力传感器1b中，其他的结构以及效果与第2实施方式所涉及的应力传感器1a相同，因此这里省略说明。

(第4实施方式)

图14是表示第4实施方式所涉及的应力传感器1c的概略结构的俯视图。在图14所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1c具备：具有贯通区域11的膜片10c、感应膜20c、4个压电电阻元件(检测部)40、41、42、43。在本实施方式中，感应膜20c被配置于膜片10c的上表面。

在本实施方式中，膜片10c在其一部分，具有在z方向贯通的贯通区域11。在本实施方式中，如图14所示，若从上表面侧观察，贯通区域11为圆形。此外，贯通区域11位于膜片10c的中央部。

感应膜20c覆盖贯通区域11的至少一部分并被配置在膜片10c的面上。具体而言，从上表面侧观察，感应膜20c具有被配置在膜片10c的面上的区域以及覆盖贯通区域11的区域。感应膜20c中被配置在膜片10c的面上的区域是包含感应膜20c的外缘31c和外缘31c的近边的区域。感应膜20c在贯通区域11的边缘12的外侧，在边缘12的近边，被配置在膜片10c的面上。膜片10c以及感应膜20c的厚度能够考虑用于感应膜20c的材料、作为检测对象的物质等来适当地选择。本实施方式所涉及的感应膜20c的外缘31c是与贯通区域11的边缘12相似的形状。

在应力传感器1c中，由于贯通区域11的存在，作为检测对象的物质被吸附于感应膜20c时在膜片10c中的感应膜20c的外缘31c所位于的区域产生的应力变大。

压电电阻元件40～43在膜片10c上，位于应力变化区域。应力变化区域例如包含膜片10c中配置有感应膜20c的外缘31c的区域以及该区域的近边。外缘31c被配置于膜片10c中的边缘12的近边。在本实施方式中，如图14所示，4个压电电阻元件40～43在俯视下配置有感应膜20c的外缘31c的膜片10c上的区域，被等间隔地配置。应力变化区域例如为距离感应膜20c的外缘31c是±20μm以下的范围即可。

在图14所示的例子中，压电电阻元件40～43在俯视下位于感应膜20c的外缘31c，但压电电阻元件40～43位于应力变化区域即可。因此，压电电阻元件40～43也可以在感应膜2c的外缘31c的内侧或者外侧位于沿着外缘31c。

在本实施方式所涉及的应力传感器1c中，若气体分子2被吸附于感应膜20c，则感应膜20c变形。随着感应膜20c的变形，膜片10c中配置有感应膜20c的区域也变形。另一方面，膜片10c中未配置有感应膜20c的区域难以产生基于感应膜20c的变形。这样，由于以外缘31c为边界而配置有感应膜20c，因此膜片10c中，形成容易受到变形的影响的区域、和未配置有感应膜20c并且难以受到变形的影响的区域。

进一步地，除去感应膜20c中的外缘31c的近边以外的中央区域覆盖贯通区域11而被配置。在感应膜20c形成在膜片10c上的情况下，若物质被吸附于感应膜20c，则与感应膜20c要变形同时地，通过感应膜20c所接触的膜片10c而起到阻止其变形的作用。与此相对地，在覆盖贯通区域11的感应膜20c的区域不起到阻止变形的作用。因此，被配置为覆盖贯通区域11的感应膜20c的中央区域相比于被配置在膜片10c上的情况，变形的程度更加变大。

具体而言，膜片10c中容易受到变形的影响的区域变形成感应膜20c的中心侧向上侧隆起的凸形状。特别是，在中央区域，如上述那样变形的程度较大，因此容易受到变形的影响的区域作为整体而较大变形。另一方面，膜片10c中难以受到变形的影响的区域由于几乎不受到感应膜20c的变形的影响，因此难以变形，例如相对于xy平面几乎保持平行。此时，在存在于难以受到变形的影响的区域与容易受到变形的影响的区域的边界附近的区域，膜片10c较大变形。因此，在该区域，膜片10c的变形的程度变大，在该位置产生的应力变大。在应力传感器1c中，这样在容易产生较大应力的区域配置压电电阻元件40～43，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20c时的压电电阻元件40～43的变形也变大。因此，压电电阻元件40～43的电阻值也容易较大变化。

如以上那样，在第4实施方式所涉及的应力传感器1c中，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20c时，由于感应膜20c中存在覆盖贯通区域11的区域，因此相比于感应膜20c全部的区域形成在膜片10c上的情况，感应膜20c的变形的程度更加变大。这样，由于覆盖贯通区域11的部分的感应膜20c较大变化，因此在应力变化区域产生的应力也更加变大。因此，位于应力变化区域、即感应膜20c的外缘31c的近边的压电电阻元件40～43的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1c中，能够提高在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20c时，膜片10c中产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1c中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。因此，通过应力传感器1c，能够提高检测能力。

(第5实施方式)

图15是表示第5实施方式所涉及的应力传感器1d的概略结构的俯视图。在图15所示的各结构要素中，对与图14所示的结构要素相同的结构要素赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1d具备：具有贯通区域11d的膜片10d、感应膜20d、压电电阻元件40～43。如图15所示，从上表面侧观察，贯通区域11d以及感应膜20d为矩形形状。感应膜20d的外缘31d是与贯通区域11d的边缘12d相似的形状。压电电阻元件40～43与第4实施方式中的应力传感器1c同样地，被配置于应力变化区域。

这种应力传感器1d也能够得到与第4实施方式所涉及的应力传感器1c相同的效果。贯通区域1id以及感应膜20d除了圆形以及矩形形状以外，也能够设为其他任意的形状。

在本实施方式中，压电电阻元件40～43也可以位于感应膜20d的外缘21d的角部的区域。

(第6实施方式)

图16是表示第6实施方式所涉及的应力传感器1e的概略结构的俯视图。在图16所示的各结构要素中，对与图14所示的结构要素相同的结构要素赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1e具备：具有贯通区域11e的膜片10e。感应膜20e的外缘31e为圆形，是与贯通区域11e的边缘12e相似的形状。在本实施方式中，贯通区域11e如图16所示，具有多个贯通孔。换言之，从上表面侧观察，贯通区域11e为网眼状。其结果，能够提高膜片10e的强度。

(第7实施方式)

图17是表示第7实施方式所涉及的应力传感器1f的概略结构的剖视图。在图17所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1f具备：膜片10f、感应膜20f、4个压电电阻元件。感应膜20f可以在俯视下为圆形。在本实施方式中，感应膜20f被配置于膜片10f的上表面。4个压电电阻元件可以在俯视下沿着感应膜20f的圆周而被等间隔地配置。图17中，图示了4个压电电阻元件之中的2个压电电阻元件41、43。

感应膜20f被配置于膜片10f的上表面。膜片10f的z轴方向的长度(以下，称为“厚度”)不一样。具体而言，膜片10f具有：包含膜片10f的中央的第1区域101、和包围第1区域101的第2区域102。第1区域101是膜片10f的厚度比第2区域102薄的区域。在与本实施方式有关的以下的说明中，作为例子，也将膜片10f的第1区域101称为中央区域，将第2区域102称为外缘区域。

感应膜20f在俯视下被配置为覆盖膜片10f的中央区域。具体而言，感应膜20f在俯视下，包含感应膜20f的中心以及接近于中心的部分的中央部被配置于膜片10f的中央区域的中央部，感应膜20f的外缘31f以及接近于外缘31f的部分被配置于中央区域的外缘部。感应膜20f的厚度能够考虑用于感应膜20f的材料、作为检测对象的物质等来适当地选择。感应膜20的外缘31f也可以位于外缘区域的上方。

4个压电电阻元件在膜片10f上，位于应力变化区域。在本实施方式中，4个压电电阻元件在俯视下沿着感应膜20f的外缘31f所位于的膜片10f上的区域而被等间隔地配置。压电电阻元件也可以在感应膜20f的外缘31f的内侧或者外侧位于沿着外缘31f的位置。

在本实施方式所涉及的应力传感器1f中，若气体分子2被吸附于感应膜20f，则感应膜20f变形。随着感应膜20f的变形，膜片10f中配置有感应膜20f的区域也变形。另一方面，膜片10f中未配置有感应膜20f的区域难以产生基于感应膜20f的变形。这样，以外缘31f为边界来配置感应膜20f，形成容易受到变形的影响的区域、和未配置感应膜20且难以受到变形的影响的区域。

进一步地，除了感应膜20f的外缘31f的近边以外的中央部被配置在膜片10f的较薄的区域上。在感应膜20f形成于膜片10f的较厚的区域上的情况下，若气体分子2被吸附于感应膜20f，则感应膜20f要变形，另一方面，通过处于感应膜20f的下方的较厚的膜片10f，其变形被妨碍。与此相对地，如本实施方式中的感应膜20f的中央部那样，在感应膜20f被配置为覆盖膜片10f的较薄的区域的情况下，感应膜20f的变形难以被妨碍。因此，被配置于膜片10f的较薄的区域上的感应膜20f的中央部相比于被配置在较厚的区域上的情况，变形的程度更加变大。

具体而言，膜片10中容易受到变形的影响的区域变形成感应膜20f的中心侧向上侧隆起的凸形状。特别是，在膜片10f的较薄的区域，如上述那样变形的程度较大，因此容易受到变形的影响的区域作为整体而更加容易较大变形。另一方面，膜片10f中难以受到变形的影响的区域几乎不受到感应膜20f的变形的影响，因此难以变形，例如相对于xy平面几乎保持平行。此时，在存在于容易受到变形的影响的区域与难以受到变形的影响的区域的边界附近的区域，膜片10f较大变形。因此，在边界附近的区域，膜片10f的变形的程度变大，在该位置产生的应力变大。这样在容易产生较大应力的区域配置压电电阻元件，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20f时的压电电阻元件的变形也变大。因此，压电电阻元件的电阻值也容易较大变化。

如以上那样，在第7实施方式所涉及的应力传感器1f中，由于感应膜20f覆盖膜片10f的较薄的区域，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20f时，相比于感应膜20f形成在一样厚的膜片10f上的情况，感应膜20f的变形的程度更加变大。这样，由于覆盖较薄的区域的部分的感应膜20f较大变化，因此在应力变化区域产生的应力也更加变大。因此，位于应力变化区域即感应膜20f的外缘31f的近边的压电电阻元件的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1f中，能够提高作为检测对象的物质被吸附于感应膜20f时，膜片10f产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1f中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。因此，通过应力传感器1f，能够提高检测能力。

在本实施方式中，通过加厚膜片10的外缘区域能够提高膜片10f的强度，由此能够提高应力传感器1f的制造中的成品率。

在本实施方式所涉及的膜片10f的第1区域101中，中央部变得比外缘部薄。进一步地，在本实施方式所涉及的膜片10f的第1区域101中，随着从外缘部朝向中央部而变薄。本实施方式所涉及的膜片10f的第1区域101的上表面是平面，第1区域101的下表面是曲面。此外，本实施方式所涉及的第1区域101的形状也可以与感应膜20f的形状为相似的形状。

感应膜20f的外缘31f也可以被配置于第1区域101。其结果，能够提高膜片10f的变形的程度。压电电阻元件也可以被配置于第1区域101。

第1区域101也可以具有比感应膜20f薄的区域。由此，通过感应膜20f的变形，能够提高膜片10f的变形的程度。第2区域102也可以具有比感应膜20f厚的区域。由此，能够提高膜片10f的强度。

(第8实施方式)

图18是表示第8实施方式所涉及的应力传感器1g的概略结构的剖视图。在图18所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1g具备：膜片10g、感应膜20g、4个压电电阻元件。感应膜20g可以在俯视下为圆形。在本实施方式中，感应膜20g被配置于膜片10g的上表面。4个压电电阻元件可以在俯视下，沿着感应膜20g的圆周而被等间隔地配置。图18中，图示了4个压电电阻元件之中的2个压电电阻元件41、43。

如图18所示，感应膜20g的至少未相接于膜片10g的一侧的面(以下，称为“上表面”)具有凹凸形状。感应膜20g的相接于膜片10g的一侧的面也可以具有凹凸形状。在本实施方式中，说明为感应膜20g的上表面以及下表面均具有凹凸形状。凹凸形状例如也可以是圆锥形状部排列而成的。凹凸形状可以如图3所示，凹部和凸部被同心圆状地交替排列。通过这样的凹凸形状，感应膜20g的上表面的表面积比感应膜20g为平坦的情况下的上表面的表面积大。在感应膜20g的上表面的凹凸形状中，凹部被设定为比吸附于感应膜20g等的分子等大。感应膜20g的上表面的形状并不局限于上述的例子，是表面积比感应膜20g的上表面为平面的情况大的任意形状即可。上表面的凹凸形状也可以不是被规则排列的形状。

4个压电电阻元件在膜片10g上位于应力变化区域。在本实施方式中，4个压电电阻元件在俯视下配置有外缘31g的膜片10g上的区域被等间隔地配置。压电电阻元件也可以在感应膜20g的外缘31g的内侧或者外侧，位于沿着外缘31g的位置。

在本实施方式所涉及的应力传感器1g中，若气体分子2被吸附于感应膜20g，则感应膜20g变形。随着感应膜20g的变形，膜片10g中配置有感应膜20g的区域也变形。另一方面，膜片10g中未配置有感应膜20g的区域难以产生基于感应膜20g的变形。这样，在以膜片10g中配置有外缘31g的位置为基准的内侧的区域和外侧的区域，形成容易受到感应膜20g的影响的区域和难以受到影响的区域。

具体而言，膜片10g的内侧的区域变形成感应膜20g的中心侧向上侧隆起的凸形状。另一方面，膜片10g的外侧的区域难以受到感应膜20g的变形的影响，因此难以变形，例如相对于xy平面几乎保持平行。此时，在存在于内侧的区域与外侧的区域的边界附近的区域，膜片10g较大变形。因此，在边界附近的区域，膜片10g的变形的程度变大，在该位置产生的应力变大。这样在容易产生较大应力的边界附近的区域配置压电电阻元件，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20g时的压电电阻元件的变形也变大。因此，压电电阻元件的电阻值也容易较大变化。

进一步地，由于本实施方式的感应膜20g在表面具有凹凸形状，因此相比于感应膜20g不具有凹凸形状的情况，表面积较大。因此，在表面具有凹凸形状的20g的被吸附的气体分子2的数量较多。因此，感应膜20g变化的程度也较大，压电电阻元件的电阻值容易变化。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1g中，作为检测对象的物质的被吸附于感应膜20g的数量增加，因此应力变化区域中的膜片10g的变形的程度相比于感应膜20g在表面不具有凹凸形状的情况，更加变大。因此，在应力变化区域产生的应力也更加变大。因此，位于应力变化区域即感应膜20g的外缘31g所被配置的位置的近边的压电电阻元件的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1g中，能够提高在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20g时，膜片10g中产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1g中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。因此，通过应力传感器1g，能够提高检测能力。

如图18所示，膜片10g的上表面也可以具有凹凸形状。换言之，膜片10g的上表面也可以具有凹凸形状的第3区域103。其结果，膜片10g与感应膜20g的接触面积变大，因此感应膜20g难以从膜片10g剥离。

在本实施方式中，膜片10g的表面粗糙度(Ra)比感应膜20g的表面粗糙度(Ra)大。膜片10g的表面粗糙度(Ra)例如被设定为1μm以上且3μm以下。感应膜20g的表面粗糙度(Ra)例如被设定为膜片10g的表面粗糙度(Ra)的90％以下。

压电电阻元件也可以位于比第3区域103更靠外侧的位置。其结果，容易防止压电电阻元件断线。即，能够确保压电电阻元件的导通。

膜片10g的第3区域103也可以比感应膜20g大。在该情况下，第3区域103的外缘位于比感应膜20g的外缘31g更靠外侧的位置。膜片10g的第3区域103也可以比感应膜20g小。在该情况下，第3区域103的外缘位于比感应膜20g的外缘31g更靠内侧的位置。

感应膜20g的上表面之中，可以仅中央部是凹凸形状，也可以感应膜20g的上表面的全部是凹凸形状。

第3区域103的凹凸形状也可以是与感应膜20g的形状相似的形状的同心形状。具体而言，作为凹部，也可以具有沿着感应膜20g的外缘31g的多个槽。由此，例如在由于感应膜20g的膨胀而外缘31g扩大时，第3区域103的凹凸形状位于与外缘31g的扩大方向垂直或者接近于垂直的状态，容易受到基于感应膜20g的变形的力。其结果，膜片10g容易变形。

(第9实施方式)

图19是表示第9实施方式所涉及的应力传感器1h的概略结构的剖视图。在图19所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1h具备：膜片10h、感应膜20h、2个压电电阻元件40、41。感应膜20h可以在俯视下为圆形。在本实施方式中，感应膜20h被配置于膜片10h的上表面。2个压电电阻元件40、41被配置于在俯视下比外缘部31h更靠外侧的区域，夹着感应膜20h对置的位置。

2个压电电阻元件40、41在膜片10h上，位于应力变化区域。压电电阻元件40、41也可以位于比感应膜20h的外缘31h或者外缘部31h更靠内侧的位置。应力传感器1h也可以具备1个或者3个以上的压电电阻元件。

在本实施方式的膜片10h中，配置区域的厚度比配置区域以外的其他区域的厚度小。这里，配置区域包含距离配置有压电电阻元件40、41的区域为规定的范围内的区域在内的区域。即，配置区域例如图19中表示为区域B那样，俯视下包含配置有压电电阻元件40、41的区域、和距离配置有压电电阻元件40、41的区域为规定的范围内的区域。配置区域B包含于应力变化区域。配置区域B的厚度比其他区域的厚度小，从而作为检测对象的物质被吸附于感应膜20h时在配置区域B产生的应力变得比其他区域大。对其原理的详细进行说明。

在本实施方式所涉及的应力传感器1h中，若气体分子2被吸附于感应膜20h，则感应膜20h变形。随着感应膜20h的变形，膜片10h中配置有感应膜20h的区域也变形。通过膜片10h的变形，在配置区域B产生应力。

具体而言，膜片10h中配置有感应膜20h的区域变形成圆形的感应膜20h的中心部向上侧隆起的凸形状。通过该区域的变形，对膜片10h中未配置感应膜20h的区域作用向上侧的力。此时，膜片10的配置区域变得比其他区域薄，因此比其他区域容易变形。因此，在配置区域B，相比于其他区域，膜片10h的变形的程度变大，在该位置产生的应力变大。并且，这样容易产生较大应力的配置区域B是配置有压电电阻元件40、41的区域，因此作为检测对象的物质被吸附于感应膜20h时的压电电阻元件40、41的变形也变大。因此，压电电阻元件40、41的电阻值也容易较大变化。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1h中，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20h时，配置区域B中的膜片10h的变形的程度相比于其他区域，更加变大。因此，在配置区域B产生的应力也更加变大。因此，被配置于配置区域B的压电电阻元件40、41的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1h中，能够提高在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20h时，在膜片10h产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1h中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。因此，通过应力传感器1h，能够提高检测能力。

(第10实施方式)

图20是表示第10实施方式所涉及的应力传感器1i的概略结构的剖视图。在图19所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1i具备：膜片10i、被配置于膜片10i的上表面的感应膜20i、连接部、第1压电电阻元件(第1检测部)、第2压电电阻元件(第2检测部)。在本实施方式中，感应膜20i被配置于膜片10i的上表面。第1压电电阻元件与第2压电电阻元件分别通过连接部来串联电连接，构成4个电阻部。图20中，图示了4个电阻部之中的2个电阻部44、45。电阻部44具备：第1压电电阻元件44a、第2压电电阻元件44b、将第1压电电阻元件44a以及第2压电电阻元件44b连接的连接部34。电阻部45具备：第1压电电阻元件45a、第2压电电阻元件45b、将第1压电电阻元件45a以及第2压电电阻元件45b连接的连接部35。在本实施方式中，在不区分第1压电电阻元件和第2压电电阻元件的情况下，简单记为“压电电阻元件”。

本实施方式所涉及的膜片10i是单晶的n型的Si基板，在图20中，与xy平面平行的面(与z轴垂直的面)为Si(100)面。在膜片10i中，x轴方向为[110]方向，y轴方向为[1-10]方向以及z轴方向为[001]方向。

连接部例如是过孔导体或者扩散布线等，使第1压电电阻元件与第2压电电阻元件串联电连接，构成电阻部。图20中，表示了通过连接部34来将压电电阻元件44a、44b串联连接而构成的电阻部44、通过连接部35来将压电电阻元件45a、45b串联连接而构成的电阻部45。

压电电阻元件的电阻值根据自身受到的应力而变化。压电电阻元件是p型Si，通过使硼(B)扩散到作为n型的Si基板的膜片10i而形成。

第1压电电阻元件被配置在膜片10i上。另外，在本实施方式中，所谓被配置在膜片10i上，包含被配置于平板状的膜片10i的上表面的状态、和在图20所示膜片10i的上表面侧埋入到膜片10i的状态。

第2压电电阻元件被配置于膜片10i下。在本实施方式中，所谓被配置于膜片10i下，包含被配置于平板状的膜片10i的下表面的状态、和在图20所示膜片10i的下表面侧埋入到膜片10i的状态。

第1压电电阻元件的长边方向和第2压电电阻元件的长边方向可以是相互不同的方向。第1压电电阻元件的长边方向与第2压电电阻元件的长边方向可以相互正交。在本实施方式中，第1压电电阻元件的长边方向为y轴方向(第1方向)，第2压电电阻元件的长边方向为x轴方向(第2方向)。

压电电阻元件中流过的电流沿着压电电阻元件的长边方向流动。即，第1压电电阻元件中流过的电流沿着第1方向流动，第2压电电阻元件中流过的电流沿着第2方向流动。第1压电电阻元件以及第2压电电阻元件的一部分在俯视下重叠。连接部如图20所示，在俯视下重叠于第1压电电阻元件和第2压电电阻元件的位置在上下方向延伸，将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件连接。

电阻部将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件串联电连接而构成。通过这样构成，电阻部的电阻值分别是将第1压电电阻元件的电阻值与第2压电电阻元件的电阻值相加的值。在本实施方式中，电阻部分别将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件连接为俯视下L字型而构成。

4个电阻部构成惠斯登电桥电路。应力传感器1i通过从由4个电阻部构成的惠斯登电桥电路检测电阻部的电阻值的变化来作为电信号，从而能够检测作为检测对象的物质向感应膜20i的吸附。惠斯登电桥电路不是必须使用4个电阻部的全部而构成，也可以使用电阻部的任意1个、2个或者3个而构成。在使用电阻部的任意1个、2个或者3个来构成惠斯登电桥电路时，应力传感器1i的膜片10i也可以具备用于惠斯登电桥电路的个数的电阻部。

在本实施方式中，应力传感器1i具备4个电阻部，但应力传感器1i所具备的电阻部的个数并不局限于4个。应力传感器1i具备能够检测作为检测对象的物质的任意个数的电阻部即可。

接下来，对作为检测对象的物质被吸附于感应膜20i时膜片10i中产生的应力进行说明。在本实施方式所涉及的应力传感器1i中，若气体分子2被吸附于感应膜20i，则感应膜20i变形，随着该变形，膜片10i也变形。此时，在膜片10i中，例如膜片10i的上表面侧拉伸并且膜片10i的下表面侧收缩，从而在膜片10i的上表面侧和膜片10i的下表面侧，产生相互不同朝向的应力。在本实施方式中，在膜片10i的上表面侧，产生朝向膜片10i的中央部的第1应力，在膜片10i的下表面侧，产生朝向膜片10i的周边部的第2应力。此时，作为第1应力的x轴方向的应力分量的第1应力x轴分量与作为第2应力的x轴方向的应力分量的第2应力x轴分量成为在x轴方向相反朝向的应力。

这里，对膜片10i中产生的应力与压电电阻元件的电阻值的变化量ΔR的关系进行说明。在本实施方式中，膜片10i是将其表面设为Si(100)的单晶Si，此外，膜片10中产生的应力能够视为平面应力。在该情况下，若将σx设为x轴方向的应力以及将σy设为y轴方向的应力，则压电电阻元件的电阻值的变化量ΔR与(ox-σy)成正比。因此，压电电阻元件的电阻值的变化量ΔR的正负取决于x轴方向的应力即σx的朝向。

在本实施方式中，在膜片10i的上表面侧和下表面侧，在x轴方向，产生朝向相互不同的第1应力x轴分量和第2应力x轴分量。因此，若使配置于膜片10i的上下的压电电阻元件的长边方向一致为y轴方向，则在配置于膜片10i的上下的压电电阻元件，一个电阻值的变化量ΔR为正值，另一个电阻值的变化量ΔR为负值。在该情况下，若将配置于膜片10i的上下的压电电阻元件串联连接则构成串联电阻，由于压电电阻元件的电阻值的变化量ΔR的正负相反而抵消，因此串联电阻的电阻值的变化量减少。

与此相对地，在本实施方式中，配置于膜片10i上的第1压电电阻元件的长边方向为y轴方向，配置于膜片10i下的第2压电电阻元件的长边方向为x轴方向。因此，即使将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件串联连接而构成电阻部，对电阻部有影响的x轴方向的应力也仅为第1压电电阻元件41a所受到的第1应力x轴分量。进一步地，在本实施方式中，电阻部也能够得到基于以长边方向为x轴方向的第2压电电阻元件的y轴方向的应力的电阻值的变化量。由此，电阻部能够得到将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件的电阻值的变化量相加的更大的电阻值的变化量。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1i中，通过将被配置于膜片10i上的第1压电电阻元件与被配置于膜片10i下的第2压电电阻元件串联连接，来构成电阻部。由此，电阻部的电阻值分别为将第1压电电阻元件与第2压电电阻元件的电阻值相加的值。因此，在应力传感器1i中，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20i时，能够使电阻部的电阻值的变化相比于未将电阻部构成为压电电阻元件的串联电阻的情况变大。因此，在应力传感器1i中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。

(第11实施方式)

图21是表示第11实施方式所涉及的应力传感器1j的概略结构的剖视图。在图21所示的结构要素中，对与第1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，赋予同一符号，适当地省略其说明。

应力传感器1j具备：膜片10j、感应膜20j、凸部32、4个压电电阻元件。感应膜20j可以在俯视下为圆形。在本实施方式中，感应膜20j在膜片10j的上表面，被配置于被凸部32包围的区域。图21中，图示了4个压电电阻元件之中的2个压电电阻元件41、43。

感应膜20j如图21所示，具有：中央部20A、厚度比中央部20A大的外侧部20B。设为使外侧部20B的厚度比中央部20A的厚度大的形状例如是通过形成凸部32之后，在被凸部32包围的区域涂敷感应膜材料来形成感应膜20j来实现的。若这样形成感应膜20j，则涂敷感应膜材料时，由于要扩展的液体状的感应膜材料被凸部32阻挡，因此外侧部20B隆起。因此，感应膜20j成为外侧部20B的厚度比中央部20A的厚度大的形状。另外，凸部32与感应膜20j相接。

凸部32被配置于膜片10j的上表面。凸部32例如是剖面为大致矩形形状的环状。凸部32例如在感应膜20j为亲水性的材料的情况下，也可以由疏水性的材料形成。这样，在应力传感器1j的制造时，凸部32排斥感应膜20j，能够使感应膜20j的外缘31j为边缘更加立起的结构。凸部32的材料例如为SiN等。所谓亲水性，是指感应膜20j的材料的化学种、置换基与水(H₂O)之间通过氢键等来键合。此外，所谓疏水性，是指感应膜20j的材料具有与亲水性相反的极性。

4个压电电阻元件在膜片10j上，位于应力变化区域。在本实施方式中，4个压电电阻元件在俯视下位于感应膜20j的外缘31j，沿着膜片10j上的区域被等间隔地配置。压电电阻元件也可以在感应膜20j的外缘31j的内侧或者外侧位于沿着外缘31j的位置。

在本实施方式所涉及的应力传感器1j中，若气体分子2被吸附于感应膜20j，则感应膜20j变形。随着感应膜20j的变形，膜片10j中配置有感应膜20j的区域也变形。由于膜片10j的变形，在应力变化区域产生应力。

具体而言，在膜片10j，俯视下比凸部32更靠内侧的区域变形成感应膜20j的中心侧向上侧隆起的凸形状。此时，感应膜20j的外缘31j的边缘急剧地立起的情况下在膜片10j的应力变化区域产生的应力更高。本实施方式的感应膜20j是外侧部20B的厚度比中央部20A的厚度大的结构。因此，相比于通过通常的制造方法而形成为外侧的厚度比中央部的厚度逐渐变小的感应膜，外缘31j的边缘急剧立起。因此，本实施方式的结构所涉及的将感应膜20j形成于上表面的膜片10j相比于将通过通常的制造方法形成的感应膜形成于上表面的膜片，在应力变化区域产生的应力变高。

如以上那样，在本实施方式所涉及的应力传感器1j中，相比于将通过通常的制造方法而形成的感应膜形成于上表面的膜片，在膜片10j中的外缘31j附近的区域产生的应力变高。因此，位于外缘31j附近的区域的压电电阻元件的电阻值的变化也更加变大。由此，在应力传感器1j中，在作为检测对象的物质被吸附于感应膜20j时，能够提高在膜片10j产生的应力的检测能力。因此，在应力传感器1j中，能够提高作为检测对象的物质的检测能力。

由于本实施方式所涉及的应力传感器1j具有凸部32，例如感应膜20j膨胀的情况下，凸部32从感应膜20j受到力。此时，凸部32与膜片10j连接，因此将凸部32的内侧面与膜片10j的上表面的交点作为旋转轴，力矩发挥作用。因此，能够提高膜片10j中产生的应力。

在本实施方式所涉及的应力传感器1j中，压电电阻元件也可以位于感应膜20j与凸部32的边界的正下方。其结果，能够提高应力传感器1j的灵敏度。

在本实施方式所涉及的应力传感器1j中，凸部32的杨氏模量也可以比感应膜20j的杨氏模量大。其结果，在从感应膜20j受到力时，能够减少凸部32本身的变形。

在本实施方式所涉及的应力传感器1j中，凸部32的杨氏模量也可以比膜片10j的杨氏模量大。其结果，在力矩作用于凸部32时，能够减少凸部32本身的变形，并且能够提高膜片10j中产生的应力。

在本实施方式中，凸部32的高度也可以比凸部32的宽度大。凸部32的高度是z轴方向的长度。凸部32的宽度是将凸部32如图2那样切断的情况下的平面方向的长度。在本实施方式中，凸部32的高度被设定为比感应膜20j的高度低。

对几个实施方式进行了说明，但希望注意的是，本领域的技术人员容易基于本公开来进行各种变形、修正。因此，希望留意的是，这些变形、修正也包含于本公开的范围。例如，各结构部、各步骤等中包含的功能等能够在逻辑上不矛盾的情况下进行重新配置，能够将多个结构部、步骤等组合为一个或者进行分割。上述各实施方式中说明的各结构要素能够适当地组合来构成应力传感器。

-符号说明-

1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j 应力传感器

2 气体分子

10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j 膜片

11、11d、11e 贯通区域

12、12d、12e 缘

20、20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h、20i、20j 感应膜

20A 中央部

20B 外侧部

21、22、23、24、21b、22b、23b、24b 延伸部

25、26、27、28、25b、26b、27b、28b 外缘部

30 中间层

31、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31j 外缘

32 凸部

34、35 连接部

40、41、42、43 压电电阻元件(检测部)

44、45 电阻部

44a、45a 第1压电电阻元件

44b、45b 第2压电电阻元件

41a、41b、43a、43b 扩散布线

50、51、52、53、50b、51b、52b、53b 切口部

100 SOI基板

101 第1区域

102 第2区域

103 第3区域

110 第1基板

111 SiO₂层

112 第2基板

200、201、202、204 掩模图案

300 金属层

300a、300b 金属布线

310a、310b 绝缘层

400 凹部。

Claims (20)

1.一种应力传感器，具备：

膜片；

中间层，被配置在所述膜片的面上；

感应膜，被配置在所述中间层上；和

检测部，位于所述膜片中与所述中间层的外缘接触的区域。

2.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述中间层的杨氏模量比所述膜片的杨氏模量小。

3.根据权利要求1或2所述的应力传感器，其中，

所述中间层的厚度比所述感应膜的厚度小。

4.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述检测部构成为包含压电电阻。

5.根据权利要求4所述的应力传感器，其中，

所述检测部的位于所述外缘的外侧的部分比位于所述外缘的内侧的部分大。

6.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述膜片在外周部具有第1切口部，

所述感应膜在外周部具有第2切口部，

所述应力传感器还具备：

检测部，位于所述膜片中产生由所述第2切口部引起的应力变化的应力变化区域。

7.根据权利要求6所述的应力传感器，其中，

所述第1切口部以及所述第2切口部的至少任意一个为矩形形状。

8.根据权利要求6所述的应力传感器，其中，

所述第1切口部以及所述第2切口部的至少任意一个为楔形形状。

9.根据权利要求6所述的应力传感器，其中，

所述第1切口部以及所述第2切口部的切口线一致。

10.根据权利要求6所述的应力传感器，其中，

所述应力传感器还具备：

第2感应膜，被配置于所述膜片中与配置有所述感应膜的面不同的另一面上。

11.根据权利要求6所述的应力传感器，其中，

所述应力变化区域是包含所述感应膜的外缘部以及该外缘部的近边的区域。

12.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述膜片具有贯通区域，

所述感应膜被配置为覆盖所述贯通区域的至少一部分，

所述应力传感器还具备：

检测部，位于所述膜片中包含配置所述感应膜的外缘的区域在内的区域。

13.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述膜片具有第1区域以及比该第1区域厚的第2区域，

所述应力传感器还具备：

检测部，对随着所述感应膜的变化的所述膜片的变形进行检测。

14.根据权利要求13所述的应力传感器，其中，

所述第1区域是包含所述膜片的中央部的区域，

所述第2区域是包围所述第1区域的区域。

15.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述感应膜在表面具有凹凸形状，

所述应力传感器还具备：

检测部，被配置于所述膜片中配置有所述感应膜的外缘的位置。

16.根据权利要求15所述的应力传感器，其中，

配置有所述中间层的所述膜片的面上具有凹凸形状。

17.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

在所述膜片中，包含配置有所述检测部的区域的配置区域的厚度比该配置区域以外的其他区域的厚度小。

18.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述应力传感器还具备：

被配置在所述膜片上的第1检测部；

被配置在所述膜片下的第2检测部；和

连接部，

所述第1检测部与所述第2检测部通过所述连接部而被串联地电连接。

19.根据权利要求1所述的应力传感器，其中，

所述应力传感器还具备：

凸部，被配置在所述膜片的面上，包围所述感应膜；和

检测部，位于所述膜片中所述感应膜的外缘附近的区域。

20.根据权利要求19所述的应力传感器，其中，

所述感应膜具有：中央部、和位于该中央部的外侧并且厚度比该中央部大的外侧部。