2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high sensitivity high-temperature oilless pressure sensor with temperature compensation function
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17K06811
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
筧 芳治 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (90359406)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 和郎 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 主幹研究員 (30315163)
小栗 泰造 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所, その他部局等, 主幹研究員 (80359413)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ひずみ抵抗薄膜 / 高温圧力センサ / スパッタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直径サイズの異なる2種類の金属ダイヤフラム(5 mmφ、7 mmφ)上に(TiCxOy/SiCxOy)二層型歪抵抗薄膜を用いた圧力センサを作製した。また、センサの出力電圧の改善を目指して、絶縁膜付き金属ダイヤフラム上にMgO(100)バッファ膜を製膜し、さらにその上に二層型歪抵抗薄膜を製膜した圧力センサも作製した。大気中、室温～400 ℃の温度範囲かつ0～1 MPaの印加圧力範囲において、5 Vの入力電圧に対するセンサの出力電圧の評価を行った。その結果、FEMによる解析結果と同様に、金属ダイヤフラムの直径が増加することで、センサの出力電圧は約2倍に増加し、印加圧力1 MPa時の出力電圧として約14 mVが得られた。さらに、MgO(100)バッファ膜を製膜した圧力センサにおいて印加圧力1 MPa時の出力電圧は約16 mVとなり、目標値(印加圧力1 MPa時の出力電圧が約11 mV以上)を達成していることを確認した。また、センサの出力電圧は、印加圧力に対して比例関係を、温度に対して正の依存性を示し、さらに大気中、400 ℃、100 hr保持時においても安定であることを確認した。
次に、 (TiCxOy/SiCxOy)二層型歪抵抗薄膜の上部薄膜であるSiCxOy薄膜上に、In(50 nm)/Pt(200 nm)電極薄膜を製膜し、ポストアニール処理後におけるI-V測定を行った結果、良好なオーミック性を示すことを確認した。また、In(50 nm)/Pt(200 nm)薄膜について高温における温度サイクル試験を行った結果、良好な正の比抵抗の温度依存性が得られた。さらに、リフトオフプロセスによるパターニング、ボールボンダーによるリード線の取り出しの確認を行った結果、温度補正用薄膜抵抗としても使用でき、作製プロセスを減少できることを見出した。現在、これらを用いた圧力センサを試作中である。
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