JPH10504894A - マイクロメカニカルメモリーセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロメカニカルメモリーセンサーは、変化する状態（周囲温度、加速度、圧力）の閾値を検出すると、機械的にラッチ動作を行うラッチ部材組立体（２０、３０）を含む。この機械的ラッチ動作は、読み出し機構（２１、２２）の回路によって検出される。センサーはさらに、ラッチ部材組立体を電気的に脱ラッチ状態にするために、熱抵抗（２４）、プルーフマス（５２、１０１）、または静電櫛型装置（１７０、１７５）等のリセット機構を含んでおり、これにより動作状態においてセンサーが純機械的にラッチ状態にされ、反復使用のために電気的にリセットされる。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロメカニカルメモリーセンサー 発明の背景 本発明はマイクロメカニカルメモリーセンサーに関するものである。特に、温 度、加速度、及び／又は圧力等の状態の変化をトリガとして作動する機械式メモ リーラッチ又はセンサーとして機能するマイクロメカニカル装置に関するもので ある。ラッチ後の任意の時点でメモリーラッチの内容を検出できるため便利であ る。この装置は電子的にリセット可能となっており、再使用にも便利である。 特に本発明はマイクロメカニカルメモリーセンサーの技術に関するものであり 、その技術を具体的に参照して説明するが、本発明は他の応用分野においても有 用であることは理解されるであろう。 マイクロメカニカルメモリーセンサーは、種々の異なる変数または状態を検出 するのに使用されるか又は使用される可能性がある。変数または状態の例として は、温度、加速度、圧力、力等が挙げられる。 例えば、温度の極値（temperatrue extreme）を純機械的に検出するのに適用 でき、かつ電子的にリッセット可能なマイクロメカニカルメモリーセンサーは、 製品に対して現場でのテストを行うアプリケーションで、現場に電源がない場合 に有利である。しかし、この種のマイクロメカニカルメモリーセンサーは知られ ていない。 従来の電子式温度センサーは、温度を監視するときに電源を必要とする。しか し、製品が晒されていた温度の極値が要求情報である場合、従来技術では、かか る温度を現場で監視することは殆ど不可能である。何故なら、電源を利用できな い場合が多いためである。 電源、即ち電池を備えた双安定形スナッピング・マイクロアクチュエーターも 開示されている（エッチ・マトボ（Matobo）、ティー・イシカワ（Ishikawa）、 シー・キム（Kim）、及びアール・ミューラー（Muller）による「双安定形スナ ッピング・マイクロアクチュエーター」Ｉ．Ｅ．Ｅ．Ｅ．、１９９４年１月、第 ４５〜５０頁）。このマイクロアクチュエーターは、可撓性のカンチレバーを含 んでおり、電流によって引き起こされた温度の極値を検出したときにカンチレバ ーが曲がる。この装置は最終的には温度変化、即ち抵抗による消費によってトリ ガされるが、要求を満たす動作が得られるのは、駆動電圧と電流パルスを特定の タイミングシーケンスで印加した場合だけである。このマイクロアクチュエータ ーは純機械的にトリガーされるものではない。 もう一つの例としては、ラッチ加速度計としての使用に適した特定のマイクロ メカニカルメモリーセンサーが知られており、このマイクロメカニカルメモリー センサーを使用することにより、中程度のＧ及び高Ｇの加速度を安価に検出でき る。ラッチ加速度計は、所定の方向に所定の加速度で加速されるとラッチ状態と なり、加速が終わった後も閉じた状態のままとなる。従来の加速度検出装置を上 回るラッチ加速度計の主な利点は、ラッチ加速度計は複雑な検出用電子機器を必 要としないことである。検出された加速度は加速事象が生じた後、長期間読み出 すことができる。加速度ラッチは無電源で動作し、わずか数Ｇから数千Ｇの加速 度の範囲で動作させることができ、また加速の持続期間を検出させることもでき る。 シアルロ（Ciarlo）に許可された米国特許第４，８９１，２５５号に開示され た加速度ラッチでは、（１１０）配向のシリコンウェーハーのバルク・マイクロ マシニングを用いて２個のカンチレバービームを形成している。このカンチレバ ービームは、このビームに取り付けられ、設定された加速度の閾値において互い に係合するプルーフマス（プレート）を備えている。図２１（ａ）及び（ｂ）に そのようなラッチ式加速度計が示されている。典型的には、カンチレーバービー ムＣの長さは数ミリメートルである。コーナー補償及び（１１０）ウェーハーの シリコン・バルク・マイクロマシニングを使用しているため、カンチレーバービ ームＣ及びプルーフマスＰの製造はかなり複雑である。（１１０）バルク・マイ クロマシニングはＩＣの製造と同じではない。 シアルロ特許のカンチレーバービームＣは、それらのプルーフマスＣにおいて ラッチ係合する前に大きく湾曲しなければならない。さらに、水平カンチレバー ビームＣは、垂直カンチレバーＣを湾曲させなければならず、２つの大きな表面 の摺動が伴うため、２個のプルーフマスＰの間の摩擦力は非常に大きくなり、感 知される加速度が不確かなものになる。さらに、カンチレーバービームＣは、脱 ラッチ状態にすることはできず、従ってリセットできない。 シアルロ特許のラッチの他の大きな欠点は、読み出しに必要な仕組みが複雑な ことである。カンチレーバービームＣは、シリコンウェーハーを貫通するエッチ ングによって形成されるため、２個のカンチレーバービームＣを電気的に分離で きず、２個のカンチレーバービームＣの間の連続性をテストする単純なテストは 使用できない。シアルロ特許の読み取りの仕組みでは、静電容量的若しくは光学 的な技術を用いる。これらの何れの仕組みにおいても、カンチレバーの位置を検 出するためには、加速度計ウェーハーを静電容量プレートまたは発光ダイオード を含む他の２枚のウェーハーの間に挟設しなければならない。これにより、製造 プロセスがより複雑で高価なものとなる。又、バルク・マイクロマシニングを使 用しているため装置の寸法が大きくなる。 表面マイクロマシニングを使用してシアルロ特許のラッチ機構を直接実施する ことによりラッチを検出する上での問題は解決できるかもしれない。しかし、こ の装置は、端部に取り付けたプルーフマスＰを有するビームＣが長すぎることに 関連する上記の問題が依然として残り、リセット可能なものにはできないであろ う。 発明の概要 本発明の目的は、変数または状態における変化を感知する、ラッチを含むマイ クロメカニカルメモリーセンサーを提供することである。 本発明の別の目的は、状態または変数の閾値が感知されたことに応答して純機 械的にラッチ動作の可能なマイクロメカニカルメモリーセンサーを提供すること である。 本発明のさらに他の目的は、メモリーラッチを含み、ラッチ動作後の任意の時 点にメモリーラッチの内容を読み出し得るマイクロメカニカルメモリーセンサー を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、リセット可能なマイクロメカニカルメモリーセン サーを提供することにある。 本発明の一つの様相によれば、マイクロメカニカルメモリーセンサーは、電力 を使用することなく設定値を上回った温度の極値を記録することである。即ち、 センサーは純機械的に動作される。さらに，センサーはリセット可能で、小型で あり、安価である。 本発明の他の様相によれば、マイクロメカニカルメモリーセンサーは、電力を 使用することなく設定値を上回った加速度の極値を記録することである。即ち、 センサーは純機械的に動作される。さらに，センサーはリセット可能で、小型で あり、安価である。 本発明の他の様相によれば、マイクロメカニカルメモリーセンサーは、電力を 使用することなく設定値を上回った圧力の極値を記録することである。即ち、セ ンサーは純機械的に動作される。さらに、センサーはリセット可能で、小型であ り、安価である。 さらなる利点および本発明の適用可能性の範囲は下記の詳細な説明から明らか になるであろう。しかしながら、好適な実施例を示す詳細な説明と具体例は例示 のためだけのものであり、本発明の精神と範囲内での種々の変化及び変更は当業 者にとって明らかなものである。 図面の説明 本発明は、装置の種々の部分の構造、配置及び組み合わせにあり、これによっ て、以下により完全に述べられ、請求の範囲において具体的に指摘され、さらに 添付の図面において記載されているように意図している目的が得られるが、添付 図面において、 図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例のラッチ動作を表す図であり、 図２（ａ）〜（ｄ）は図１（ａ）〜（ｄ）の実施例のリセット動作を表す図で あり、 図３は本発明によるマイクロメカニカルメモリーセンサーの側断面図であり、 図４（ａ）〜（ｐ）は図３のセンサーの製造工程を示し、 図５は図３に示すセンサーの変形実施例の断面図であり、 図６は図３に示すセンサーの変形実施例の断面図であり、 図７は本発明によるセンサーの他の実施例の断面図であり、 図８（ａ）〜（ｇ）は図７のセンサーの製造工程を示し、 図９は図７に示すセンサーの変形実施例の断面図であり、 図１０は図７に示すセンサーの変形実施例の断面図であり、 図１１（ａ）〜（ｃ）は加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニ カルメモリーセンサーの別の実施例の平面図であり、 図１２（ａ）〜（ｃ）は図１１（ａ）〜（ｃ）に示すセンサーをポリシリコン 表面マイクロマシニングを使用して製造する工程を示し、 図１３（ａ）〜（ｃ）は図１１（ａ）〜（ｃ）に示すセンサーをニッケル表面 マイクロマシニングを使用して製造する工程を示し、 図１４は一方向の加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニカルメ モリーセンサーの別の実施例の平面図であり、 図１５は二方向の加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニカルメ モリーセンサーの別の実施例の平面図であり、 図１６は加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニカルメモリーセ ンサーの別の実施例の平面図であり、 図１７は加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニカルメモリーセ ンサーの別の実施例の平面図であり、 図１８ａ及び１８ｂは面内ラッチ方向と面外ラッチ方向をそれぞれ示す様式化 した図であり、 図１９は面外加速度を感知するための本発明によるマイクロメカニカルメモリ ーセンサーの別の実施例の平面図であり、 図２０はリセット機構を組み込んだ図１９に示すマイクロメカニカルメモリー センサーの平面図であり、 図２１ａ及び２１ｂはそれぞれ脱ラッチ状態とラッチ状態にある従来の加速度 ラッチを示すものである。 実施例の詳細な説明 本発明は、種々の潜在的な用途を有するマイクロメカニカルメモリーセンサー に関するものである。本発明の一つの様相によれば、センサーが晒される温度の 極値を感知することがその用途に含まれ、本発明の別の様相によれば、センサー が晒される加速度の極値を検出することがその用途に含まれ、本発明のさらに別 の様相によれば、センサーが晒される圧力の極値を検出することがその用途に含 まれる。センサーは、選択された状態、即ち温度、加速度、圧力等における所定 の閾値、即ち極値の検出をトリガとして動作するラッチを含む。 以下、より詳しく図面を参照するが、図面は本発明の好適な実施例を示すだけ のものであり、本発明の限定を意図するものではない。図１（ａ）〜（ｄ）は本 発明の原理を示すものである。すなわち、センサーラッチＬは、外力（即ち変数 ）Ｆを検出してその力Ｆが所定の極値を越えたときにリセット機構Ｒの下に機械 的にラッチ係合する検出機構Ｓを含み、上記所定の極値に対してラッチＬは較正 される。機構Ｓ及びＲは、同一軸上に長手方向に沿って配置されたビームとして それらの全体が示されているが、他の好適な形式の機構及びそれらのための配置 を使用できることは分かるであろう。その好適な例が後で述べられる。さらに、 機構Ｓに加えられる力Ｆは、温度変化、加速度変化、圧力変化等の結果であるこ とができる。同様に、機構Ｓの実際の動きは、バイメタル効果、マスの移動、ダ イヤフラム特性等を含む原理を利用した結果として得ることができる。 特に、ラッチ動作は完全に機械的に行われる。即ち、極値を検出するために電 源を必要としない。この特徴は、製品、プロトタイプ、又は他の装置が現場にお いて使用若しくはテストされる間に、それらの製品等が晒される極限状態を表す 情報を集めることが要求される場合に特に有用である。典型的には、現場で使用 またはテストを行っている間に電源を得るのは容易でない。例えば、タイヤを試 験していて、試験中にタイヤが晒されている温度の極値を検出することが重要な 場合、使用中に検出を行うためにタイヤ上に電源を置くことは実際的でない。従 って、本発明の教示によるセンサーは有用である。 本発明によれば、極限状態が検出され、図１（ｄ）に示すようにセンサーがラ ッチ状態となると、センサーはラッチ状態を維持する。この特徴により感知され た極限状態の記憶が可能となる。 さらに、本発明は読み出し機構、即ちテストポートを含み、これにより、セン サーがラッチ状態にあるか否かが判定される。便利な読み出しの仕組み、即ち、 導電性テスト等により、目視検査や複雑な読み取り電子装置が不要となる。一つ の基台上に複数のセンサーが製造される場合、これらのセンサーがラッチ状態に あるか否かを選択的に判定するために簡単なマルチプレックス回路が使用される 。単純な読み出しの仕組みの利点は、現場、若しくはテスト又は使用に続く試験 研究所における読み出しに便利な現場テスト製品にある。 図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、本発明によるマイクロメカニカルメモリー センサーはリセット可能である。リセットメカニズムＲは、検出メカニズムＳを 脱ラッチ状態にするために微小作動（microactuate）されるのが好ましい。図示 された方法では、メカニズムＳがメカニズムＲから外れて元の位置に復帰する程 度にメカニズムＲが湾曲される。メカニズムＲは、温度的（バイメタル的）、圧 電的、又は静電的に微小作動させることができる。 リセット可能であるためセンサーを再利用できる。しかし、本発明によるセン サーは単純で経済的である。したがって、リセット機能を内蔵、又は内蔵してい ないセンサーは使い捨てにしてもよいことは分かるであろう。 図１（ａ）〜図２（ｄ）に本発明の一般的な実施例と概念が示されている。以 下の記載は本発明の具体例を示すものである。最初に、主にバルク・マイクロマ シニングによって加工された種々の実施例について記載する（図３〜図１０）。 次いで、主に表面・マイクロマシニングによって加工された実施例を扱う（図１ １（ａ）〜図２０）。 次に図３を参照すると、温度検出用の好適な実施例の一つであるマイクロメカ ニカルメモリーセンサー１０が示されている。このマイクロメカニカルメモリー センサー１０は、リセットビーム２０、テストポート２１、検出ビーム３０及び 支持構造４０、５０から成る。ビーム２０及び３０は、同一の長手軸に沿って配 置されている。しかし、ビーム３０はビーム２０よりも柔軟である。さらに、リ セットビーム２０のｐ＋シリコン部２６の第１表面２５と対向してビーム３０が 配置されるように、ビーム２０と３０はオーバーラップしている。 リセットビーム２０は金属層２２を含んでいる。金属層２２は金であることが 好ましい。しかし、製造プロセスに適合する金属であれば如何なるものでも好適 であると認められる。リセットビーム２０は、ポリシリコン加熱抵抗２４とｐ＋ シリコン部２６をさらに含んでいる。金属層２２、加熱抵抗２４及びｐ＋シリコ ン部２６は、２つの窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）層２８及び２９によってそれぞれ分 割されている。 ビーム２０内では、金属層２２、加熱抵抗２４及び窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）層 ２８、２９の終端を越えてｐ＋シリコン部２６が延在している。ｐ＋シリコン部 ２６の延長部は、上記した第１表面２５と第２表面２７を有している。 検出ビーム３０は金属層３２を含んでいる。金属層２２と同様に、金属層３２ も金であることが好ましいが、製造プロセスに適合する任意の好適な物質でもよ い。検出ビーム３０は、ｎ−形ポリシリコン層３４と窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）層 ３８、３９をさらに含んでいる。 テストポート２１は、ビーム２０上で部分２６に接続されるとともに、ビーム ３０上で層３２に接続されている。当業者であれば分かるように、テストポート ２１は導電性テストに適合した公知の任意形式のものである。 支持構造４０及び５０は、シリコン基台によって形成され、窒化ケイ素６２、 ６６及びポリシリコン６４を含む部分６０を有している。簡便性の面からシリコ ン基台が好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく、類似の特性を有する 代替材料を使用できることは当業者であれば理解できるであろう。 さらに、動作においては、図３のセンサーは、金属層２２、３３とシリコン層 ２４、３４とが異なる熱膨張率を有することから生じるバイメタル効果を利用し ている。図３に示されているように、ビーム２０及び３０の両方ともがバイメタ ルである。したがって、温度変化が生じたとき、両方のビーム２０及び３０が曲 がる。 より詳しくは、メカニズムＲがビーム２０に対応し、メカニズムＳがビーム３ ０に対応している図１（ａ）〜（ｂ）を全体的に参照すると、周囲温度が増加し たとき、ビーム２０及び３０の両方の湾曲が始まる。長さ、厚さ及び幅等の幾何 学的寸法が異なる結果、検出ビーム３０の方がリセットビーム２０よりも柔軟性 が高いので、検出ビーム３０の方がリセットビーム２０よりも多く曲がる。この 過程で、検出ビーム３０はリセットビーム２０に接触する。この結果、図１（ ｂ）に示すように、接触中の検出ビーム３０によって加えられた力が起因して、 リセットビーム２０内には追加の曲げモーメントが発生される。 周囲温度が設定温度を越えて増加すると、ビーム２０、３０の水平方向の偏倚 がそれらの初期オーバーラップ量を上回る。これにより、図１（ｃ）に示すよう に、検出ビーム３０がリセットビーム２０から外れる。検出ビーム３０はリセッ トビーム２０よりも柔軟性が高いので、同じく図１（ｃ）に示すように、外れた 後における検出ビーム３０の垂直方向の偏倚は、ビーム２０の垂直方向の偏倚よ りも大きい。 最後に、周囲温度が室温に戻ると、ビーム２０、３０は垂直方向の偏倚を伴わ ないそれらの原位置に戻る。しかし、図１（ｄ）に示すように、検出ビーム３０ は、ラッチ位置にあるリセットビーム２０の下側にラッチされ、リセットビーム ２０と係合する。したがって、センサー１０は、検出するように設計された温度 極値を越えたことを記憶する。実際には、温度極値は検出ビーム３０がリセット ビーム２０から外れるときの値である。 温度変化が各ビーム２０、３０の曲げモーメントを作り出し、これにより垂直 方向の偏倚が生じるものと認識されるが、温度上昇の間、ビーム長は実質的に一 定に保たれているので、垂直方向偏倚により水平方向偏倚が生じる。ビーム長に 対する熱膨張の影響は、垂直偏倚によって引き起こされる水平偏倚に比べて無視 できる程度である。 ビーム２０、３０がラッチ係合しているか否かを判定するために簡単な導電性 テストを行うことができる。図３に示すテストポート、即ち読み出しメカニズム ２１がセンサー上の都合の良い位置に置かれている。上記したように、もし単一 の基台上に複数のセンサーが製造される場合、各センサーがラッチ状態にあるか 否かを選択的に検出するために簡単なマルチプレックス回路が使用される。 より詳細には、もし検出ビーム３０がリセットビーム２０の下側にラッチされ た場合、検出ビーム３０の金属層３２がリセットビーム２０のｐ＋シリコン部２ ６と接触し、閉回路を形成する。この接触はオーム接触であり、従って、この接 触部を通る電流の量に比例した電位差が生じる。このオーム接触は、テストポー ト２１又は関連するマルチプレックス回路を操作することによって検出される。 しかし、室温に対する温度上昇が僅かで設定値に達しない場合には、検出ビー ム３０がリセットビーム２０の下にラッチされず、リセットビーム２０に接触し ただけの状態になる。もしこの状態が起きた場合、回路は開かれる。ビーム３０ のポリシリコン層３４がｐ＋シリコン部２６の表面２５に接触する。したがって 、各テストポート２１は非導通性の経路により分離される。この結果、ユーザー は、テストポート２１又は関連するマルチプレックス回路を操作することによっ て、上記の２つの異なるタイプの接触、即ちラッチが生じているか否かを簡単に 区別することができる。 当業者であれば分かるように、もし図３のセンサー１０が図１（ａ）に示す状 態にある場合、導電性テストの結果は、開回路の存在を示すものとなる。このよ うな開回路の検出は、温度極値は検出されておらず、センサー１０はラッチ状態 にないこと表す。 上記したように、周囲温度が設定値を越えると、センサー１０はラッチ状態に なる（図１（ｄ））。センサー１０をリセットできる能力は有利であることは認 識されている。しかし、使い捨てするように、従ってリセットできないようにマ イクロメカニカルメモリーセンサー１０を設計してもよいことも明らかである。 次に、図２（ａ）〜（ｄ）を全体的に参照してリセットの仕組みを説明するが 、図２（ａ）〜（ｄ）においては、メカニズムＲがビーム２０に対応し、メカニ ズムＳがビーム３０に対応する。上で述べたように、加熱抵抗２４がリセットビ ーム２０の上に配設されている。電流が誘導され、加熱抵抗２４を通して流され ると、発生された熱はリセットビーム２０上で消費される。加熱抵抗２４によっ て発生された熱は検出ビーム３０に殆ど影響を与えない。何故なら、リセットビ ーム２０と検出ビーム３０との間の熱伝導性は無視できる程度であるからである 。しかし、如何なる場合でも、熱伝導性のために以下に述べるリセットの仕組み に異常が生じることはない。従って、リセットビーム２０は垂直方向に曲がり始 め、図２（ｂ）に示すように、検出ビーム３０内に曲げモーメントを作り出す。 最後には、加熱抵抗２４によって消費される電力が充分大きくなり、２つのビ ーム２０、３０の水平方向偏倚がそれらの初期オーバーラップ量よりも大きくな る。これにより、図２（ｃ）に示すように、リセットビーム２０が検出ビーム３ ０から外れる。従って、検出ビーム３０上では熱は消費されなくなるため、検出 ビーム３０は元の位置に弾性復帰する。検出ビーム３０との接触が絶たれた結果 、加熱抵抗２４の電流が停止されると、リセットビーム２０はもはや温度上昇し なくなる。従って、図２（ｄ）に示すように、リセットビーム２０はその元の位 置に向けて曲がり、センサー１０全体が元の位置に戻る。 バイメタル効果を利用したリセットについて述べた。しかし、他の熱的配置ま たは圧電材料と電極を使用した配置も利用できる。さらに、静電的リセットも、 図２０に関連した記載から適用可能な配置を使用して実施できる。 高い側の極値（最高値）を検出するメモリーセンサーについて記載したが、低 い側の極値（最低値）も同様に検出できる。より具体的には、別の変形実施例に おいては、センサーが予めラッチ状態にされ、図２（ａ）に示すように検出ビー ム３０がリセットビーム２０の下にラッチされている。温度が低下すると、ビー ム３０は上方に偏倚し、ビーム２０から外れようとする。低い側の極値に達する と、ビームは完全に脱ラッチ状態となる。そして、センサーが脱ラッチ状態にあ るか否かを判定するために簡単な導電性テストを実施できる。 以下図４（ａ）−（ｐ）を参照するが、これらの図においては、参照番号に２ ００が加えられており、これらの参照番号が対応する要素を示す。図３の装置の 製造は、両面を磨き仕上げした（１００）方位のシリコンウェーハーから始まる 。このウェーハーはその上面と底面に窒化ケイ素の薄膜２６２を有する（図４（ ａ））。その後、写真製版技術と反応性イオンエッチングを用いて窒化ケイ素２ ６２をパターン化する（図４（ｂ））。そして、酸化ケイ素層２１１を成長させ 、パターン化し、そしてｐ＋拡散用マスク２２６として使用する（図４（ｃ）〜 （ｅ）。ｐ＋拡散の後、酸化ケイ素を除去し（図４（ｆ））、窒化ケイ素２１９ を蒸着し、部分２２９および２３９にパターン化する（図４（ｇ）〜（ｈ））。 窒化ケイ素を除去した場所に酸化ケイ素層２１７を成長させる（図４（ｉ））。 そして、ポリシリコン２４４を蒸着し、ドーピングを行う（図４（ｊ））。次い で、窒化ケイ素２４８の層を蒸着させる（図４（ｋ））。窒化ケイ素とポリシリ コンの両方をパターン化して部分２２４、２２８、２３４及び２３８を形成し、 絶縁の目的で酸化を行う（図４（１）〜（ｍ）。次に、金属層（例えば、Ｃｒ／ Ａｕ）をスパッタリングし、部分２２２と２３２にパターン化する（図２（ｎ） ）。そして、裏側からのバルクエッチングと犠牲酸化ケイ素層の除去が行われる （図４（ｏ）〜（ｐ））。窒化ケイ素とケイ素の層を含む部分２６０がプロセス の結果として形成されるのに注意されたい。 図５を参照すると、加速度の極値を検出するためのメモリーセンサーの別の変 形実施例が示されている。当業者であれば分かるように、検出ビーム３０の裏面 にプルーフマス５２が形成されている点を除き、構成及び製造方法の何れも図３ のセンサー１０と実質的に同一である。垂直方向の加速度の極値が検出される。 図３に関連して述べた実施例のようにバイメタル効果によって動作するのではな く、マスの移動と慣性によって動作する。加速度が増加すると、所定方向のプル ーフマス５２の移動によりビーム３０が曲がり、その結果、極値が検出されたと き、ビーム２０の下側にラッチ係合する。 図３の実施例と同様に、センサーがラッチ状態にあるか否かを判定するために テストポートを用いて簡単な導電性テストが行われ、この装置をリセットするた めに加熱抵抗２４（又は、それに代え他の熱的、圧電的又は静電的技術）が使用 される。 図６は、センサーが圧力を検出することを除いては、図３および図５とその構 造と組み立てが同じマイクロメカニカルセンサーを示す。特にこのセンサーでは 、図３の部分２６と同じp+シリコンから構成されるダイヤフラム５４の上に検知 ビーム３０とリセットビーム２０が配置されている。垂直方向の圧力がダイヤフ ラムを下方に圧するか、または曲げると、ビーム３０は所定の圧力の極値を検出 してビーム２０の下にラッチ動作する。 当業技術者によって理解されるように、ラッチ動作を決めるために、テストポ ート２１を用いて簡単な導電テストを行うことができ、またこの装置は、熱的、 バイメタル的、圧電的または静電的にリセットすることができる。さらにこのセ ンサーが最初にラッチされている場合には、反対方向の圧力を検出することがで きる。 図７は、本発明の他の態様を示すもので、全ての図と同様に、同じ層の特定の 組成が変化する以外は、同じ構成要素に対して同じ番号が対応している。図に示 されるように、図７のセンサー１０は図３のそれと同じであるが、p+シリコン部 分２６がなく、またビーム２０の残りの層を越えて延びていない点が異なってい る。その代わりにセンサー１０内のビーム２０と３０の間に、ビーム３０のメタ ル延長部３６によってオーバーラップが生じている。さらに、図３の態様と比較 して部分６０の組成が変わっており、サポート４０、５０とビーム２０、３０の 間にそれぞれＳｉＯ₂層３７が配置され、また部分２３がビーム２０の下端表面 上に配置されている。部分２３は後述するように読み出しとして有用である。 図３および図７のセンサー１０は、配置状態の相違によって操作上の相互の微 妙な相違のみを有することが評価される。例えば、図３のセンサー１０は、温度 の増加でビーム３０によって接触される第１表面２５と、ビーム３０が最終的に ラッチされる第２表面２７を有する。一方、図７のセンサー１０は、ビーム２０ の下でラッチされる延長部３６と、閾温度を検出して部分２３に接触する延長部 ３６を有している。 ラッチされているかどうかを決めるために、テストポート２１が用いられ、簡 単な導電テストが行われる。この態様においては、テストポート２１がメタル層 ２２および３２に接続される。ラッチされると、延長部３６が部分２３と接触し 、結果として閉回路が形成され、層２４に通じる導電路が形成される。ラッチさ れない場合はオープン回路が結果として形成される。 図２に関連して述べたように、図３の装置では、加熱抵抗２４を用いて（また は代わりに他の熱的、圧電的または静電的な技術を用いて）センサーがリセット される。さらに、センサーが最初にラッチされている場合には、低温度の極値が 検知される。 次に図８(a)-(g)を参照すれば、ここでは部材番号が４００番だけ増加され、 同じ部材を示している。図７の装置の製作は、二酸化ケイ素フィルム４３７と窒 化ケイ素フィルム４４９を有する両面ポリッシュされた（１００）配向シリコン ウエハーを用いて開始される（図８(a)）。第１ステップは写真製版技術と反応 性イオンエッチング技術を用いて前面に窒化ケイ素のパターン化を行い、部分４ ２９および４３９を形成することから成る（図８(b)）。次に前面および後面上 にポリシリコン４２４、４２３、４３４および窒化シリコン４２８、４３８が被 覆され、パターン化される(図８(c))。次に写真製版ステップが行われ、フォト レジスト犠牲層４１７が残される(図８(d))。次に金属層４２２、４３２および ４３６がスパターされ、パターン化される(図８(e))。金属がパターン化された のち、すべてのフォトレジスト４１７が除去されることが注目される。次に二酸 化シリコン層の除去によってバルクエッチングとリリースが行われる(図８(f)-( g))。製作プロセス中で部分４６０が形成されることが注目される。 図９および１０は、図７のセンサーの他の態様を示し、それぞれ図５および６ のそれらと同じ加速度ラッチおよび圧力ラッチを示すものである。これらの操作 は、それらの図面に関連して説明したのと実質的に同じである。図９および１０ の態様に関連した製作工程は、当業技術者によって理解されるように、図８(a)- (g)に関連して述べた工程と同じである。実際に図９のセンサーを得るために、 マス５２の形成を除いては同じ工程が用いられる。図３、５、６、７、９および １０の装置の製作を通じて、薄いフィルム内に残留応力を生じる。これらの応力 はリリース工程５で自己緩和される。結果としてビームは残留応力が引っ張り応 力である場合には上方に曲げられ、もしそれが圧縮応力であれば下方に曲げられ る。この残留応力は装置の感度を調整するのに用いられる。例えば、もしビーム が等しい小さな温度（または加速度もしくは圧力）の増加に対して下方に初期の 偏倚を示す場合には、該ビームがフラットであればより大きな水平チップの配向 を示す。即ち、ビームにより高い応力が加えられると初期の偏倚は増加する結果 となる。従ってストレスは感度を増加させるために用いることができる。 図１１(a)は、本発明のマイクロメカニカルメモリーセンサーの他の好ましい 態様、即ち表面マイクロメカニカル加工を用いて製造された加速度ラッチ１００ の全体図を示す。ラッチ１００の構造的な配置は、図３、５、６、７、９および １０のそれとは外見上異なるが、図１(a)−２(d)に関して述べた基本的なコンセ プトは同じである。即ち、このセンサーはある外力の極値を検出して機械的にラ ッチされ、簡単な導電テストを用いて都合良くラッチがテストされ、そして電気 的にリセットされる。 図示するように、加速度ラッチ１００は、４つの折り畳みビーム１０２によっ て支持されたシリコンまたはニッケルから形成される方形プレートまたは、プル ーフマス１０１を有している。折り畳みビーム１０２はラッチ１００内の応力を 緩和するのを助ける。 プレート１０１が加速度を受けるとき、該プレート１０１の延長部１０３、す なわち雄ラッチ部材が２つのファン形状構造物１０４ａおよび１０４ｂを押圧し 、これにより図１１(b)に示すように、それぞれ２つのカンチレバー１０５ａお よび１０５ｂをそれぞれ互いに押し去る。構造物１０４ａ−ｂと１０５ａ−ｂの 組合せは、雄ラッチ部材１０３に対応する雌ラッチ部材として作用する。 ファン形状の端部１０４ａおよびｂは、滑り摩擦を最小限にするように延長部 分１０３と線接触のみを与えるように形成される。もし加速度がある閾値を超え るならば、この延長部分１０３、従ってプレート１０１はカンチレバービーム１ ０５ａおよび１０５ｂのファン形状端部１０４ａおよび１０４ｂの上にラッチし 、図１１(c)に示すようにラッチ状態となる。 加速ラッチ度１００は数百Ｇから数千Ｇの範囲の加速度を検知し、そして２０ ０ないし４００μｍの長さの折り畳みビーム１０２、２００ないし４００μｍの サイズのプレート１０１および１００ないし２００μｍの長さのカンチレバー１ ０５ａおよび１０５ｂを有する。これらの寸法から、加速度ラッチ１００の寸法 は１ｍｍ平方未満となる。 より小さいＧのために、カンチレバー１０５ａおよび１０５ｂの長さを増加す ることができ、そしてまたプレート１０１の質量を、金属の無電解メッキ、例え ばポリシリコンプレート上のニッケルによって増加することができる。より大き いＧ（数千）を検知するため、カンチレバー１０５ａおよび１０５ｂの剛性を高 めることができる。 延長部分１０３とファン形状構造物１０４の間のラッチングに要求される接触 とき間は、より短い持続とき間のショックに装置１００が反応しないように、増 加させることができる。これはまた、ファン形状構造物１０４ａおよび１０４ｂ をカンチレバー１０５ａおよび１０５ｂの端部近くに押し始める前に、プレート １０１の延長部分１０３をより大きな距離だけ移動させることによっても達成す ることができる。これらの異なる態様をコントロールすることにより、数Ｇから 数千Ｇに亘る加速度を検知することができる。 ラッチは、テストポートまたは読み出し機構として役立つパッド１０６と１０ ７ａ−ｄの間の電気的導通をテストすることによって確かめることができる。こ れは、カンチレバー１０５ａ−ｂとプレート１０１が始めは電気的に分離されて いるので可能になる。これは容量的または視覚的感知と比較して簡便な方法であ る。 図１１(a)-(c)（および後述の図１４−２０）のラッチ１００はシリコンベー スの材料から構成される。当業技術者は、好ましいマイクロマシーニング技術に おいてこのような材料を用いることが便利なことは容易に理解することができる 。 図１１(a)（および後述の図１４−２０）の装置は、（１００）シリコンウェ ーハーの表面マイクロマシーニング、ＩＣプロセシング技術と互換性のあるプロ セスを用いて組み立てられる。センサー１００の構成部分は、所望の厚さ（典型 的には２−５ミクロン）のポリシリコン層をパターン化することによって作られ る。ポリシリコン層は、該シリコンウェーハー上に被覆される所望の厚さの犠牲 酸化物層上に被覆される。これは１回のみのパターン化工程で十分である。他の 材料、例えばニッケルがポリシリコンの代わりに用いることができる。 図１２(a)-(c)および１３(a)-(c)を参照して詳しく述べれば、表面がマイクロ マシーン化された加速度ラッチは、ポリシリコンまたはニッケルのいずれかの表 面マイクロマシーン化プロセスを用いることによって製作することができる。図 １２(a)-(c)に関して説明すれば、ポリシリコン表面マイクロマシーン化技術は 二酸化シリコンフィルム８１０とポリシリコンフィルム８２０を有するシリコン ウェーハーで開始する。（図１２(a)）。次に該ポリシリコンは写真製版技術お よび反応性イオンエッチング技術を用いてパターン化される（図１２(b)）。次 いでプルーフマス１０１を有する加速ラッチ１００がフッ化水素酸中にリリース され、プレート１０１および関連ビームを分離させる（図１２(c)）。 いま図１３(a)-(c)を参照すれば、ニッケル表面マイクロマシーニング技術は 次に写真製版工程、フォトレジスト９３０の被覆が行われ、ニッケルがメッキさ れる（図１３(b)）。該フォトレジストは次に除去され、犠牲ポリシリコン層が シリコンエッチング液（例えば水酸化カリウム）中で除去される。そしてプレー ト１０１および関連ビームが分離される（図１３(c)）。 さらに他の態様においては、図１４に示すようにセンサー１００は特定の選択 された方向以外の方向に加速されないようにすることができる。ストップ１０８ ａ−ｄは検知方向以外の方向へのプレートの動作を阻止する。シリコン支持体お よびストップ１０９はプレート１０１の平面または表面に垂直なプレート１０１ の動作を阻止する。ストップ１０９は、その製作のために２つのポリシリコン表 面マイクロマシーニングを要する。 さらにセンサー１００は、図１５に示すように、さらに他の態様において２方 向における加速度を検知するように変形することができる。図１５におけるセン サー１００は図１１(a)-(c)のセンサー１００と同じ配置を有するが、２方向ラ ッチングを与えるために部材１０３’−１０６’からなる追加のラッチング機構 を有している。部材１０３’−１０６’は前に説明した部材１０３−１０６と同 じように作動することが理解される。 図１６で説明されるラッチング配置は本発明のさらに他の態様を示すものであ る。図に示すように、プレート１０１はカンチレバー１１１が突起１１０の上を 通過してラッチし、所定の加速度を検知するまで、弾力性のあるカンチレバー１ １１を偏倚させる。 図１７は、本発明によるラッチング加速度計のさらに他の態様を示すものであ る。図に示すように、２つのプレートもしくはプルーフマス１２０および１４０ が、プレート１２０の延長部分または雄ラッチング部材１２５とカンチレバー１ ３５のファン形状下端部１３０との間の摩擦接触を避けるために、用いられる。 プレート１４０は、プレート１２０および１４０が前もってセットされた加速度 を受けるときにファン形状の端部１３０を引き離すのに用いられる。２つの懸架 されたプレート１２０および１４０の固有周波数は、プレート１２０の延長部分 １２５がファン形状端部１３０に対してプッシュすることなくラッチングが起こ るように選択される。 図１１(a)−１７で述べた加速度ラッチは面内(in-plane)ラッチング装置であ る。即ち、ラッチングは、図１８(a)に示すようにシリコンウェハーおよびプル ーフマス１０１の平面内で起こる。面外(out-of-plane)加速度ラッチは、図１８ (b)に示すようにシリコンウェハーとプルーフマス１０１に対して垂直方向にラ ッチを行う。面内および面外の両方のタイプを含む数種の装置が、Ｘ、Ｙおよび Ｚ方向の加速度検知知するために同一チップ上に含ませることができる。しかし ながら、前記したようなシアルロ(Ciarlo)デバイスのような（１１０）バルクマ イクロマシーン装置では、同一チップ上に面内加速度検知（ＸおよびＹ方向内） のみを導入することができる。面内ラッチと同じ面外ラッチ１００が図９に示さ れる。 より詳しくは、図に示されるようにラッチングカンチレバー１５０は、第１ポ リシリコン層および／または金属層からなるプルーフマス１０１と重なっている 。プルーフマスが面外の方向にプルーフマスの１０１の表面に垂直に加速度を受 けるとき、支持体にアンカーされているラッチングカンチレバー１５０上に力を 発生させ、面外の方向にそれを偏倚させる。この垂直カンチレバーチップ１５５ の偏倚は同様に水平／面内の偏倚をもたらす結果となる。面内の偏倚がオーバー ラップ部分より大きくなると、カンチレバービーム１５０はプルーフマス１０１ を滑離して下方にラッチ動作を行う。 面外ラッチは２−ポリシリコン表面マイクロマシーニング技術を用いて製作す るのが便利である。さらに図２１の既存の（１１０）バルクマイクロマシーンラ ッチがリセット不能、即ちラッチが外れて再使用できない場合でも、図２０を参 照して述べたように、本発明の表面マイクロマシーン化された加速度ラッチ上で リセット機構をマイクロ製作できるので都合が良い。同じリセット機構は面内ラ ッチング装置にも同様に導入することができる。さらに熱的、バイメタル的、圧 電的な原理を用いた代替リセッティングの仕組みが可能であることは当業者にと って明らかであろう。 図２０は、リセッティング機構１７０を導入した本発明の面外ラッチ加速度セ ンサーの上面図を示す。リセッティング機構１７０は図２０に示すように静電櫛 型ドライブ１７５を有する。装置１００をリセットするためにこの静電櫛型ドラ イブ１７５に電位差が与えられると、プルーフマス１０１はラッチされたカンチ レバー１５０から引き離される。この引き離しは比較的容易に行われる。プルー フマス１０１がオーバーラップ部分よりも大きい部分だけカンチレバー１５０か ら引き離されると、ラッチされたカンチレバー１５０は脱ラッチされ、このよう にしてセンサーが再使用できるように元の位置に復帰する。 さらにここで述べた表面マイクロマシーン化された加速度計を用いてＧ−セコ ンド装置を製作することができる。Ｇ−セコンド装置は、それが加速度の大きさ と加速度が維持される持続とき間の組合せに応答する点で、通常の加速度計とは 異なる。この装置を考慮する他の方法は、この装置が加速度／とき間カーブにお ける面積に効果的に応答するので、速度ラッチとしてである。この態様を達成す るためには粘性ダンピングが用いられる。モデル製作により装置寸法を適当に選 択し、粘性ダンピングを効果的に用いることにより、数十秒までの持続とき間と いうＧ−セコンドの要求を達成することができる。 図１−２０における本発明で述べたセンサーはいずれも単一のマイクロメカニ カルセンサーとして有用であるが、複数の他のセンサーと結合させて用いると、 ひとつの検知システムとして用いることができる。特に本発明によれば２つのモ ードの操作、ブール(boolean)と擬連続(quasicontinuous)の２つのモードの操作 を達成することができる。ブール操作モードは１つのセンサー１０を用い、トゥ ルー(true)/フォルス(false)の質問に答える（プリセットされた極値を超えたか どうか？）。一方、擬連続的センサーモードは複数のセンサーを用い、１つの極 値を超えたかどうかではなく、その感知システムが晒される極値の範囲を示す。 擬連続モードで用いられるシステムは、上述のようにそれぞれブール機能を達成 するセンサー１０のアレイを用いることによって、そのシステムが晒される実際 の極値を示す。そのアレイ内の各装置は特定の増加量の異なる極値を検出する。 例えば１０℃の増加量の極値を感知する４つのブールタイプのセンサー１０に ついては、１００℃、１１０℃、１２０℃および１３０℃を用いることができる 。もしこのアレイが晒される最高温度の極値が１２５℃であった場合には、１０ ０℃、１１０℃および１２０℃のセンサーは、それらの設定された温度の極値を 超えたことを示すであろう。しかしながら、１３０℃のセンサーは１２５℃の温 度が極値であることを示さない。従って擬連続マイクロメカニカルメモリーセン サーシステムは、１２０℃と１３０℃の間で晒された温度の極値が生じることを 示すことになる。加速度と圧力に関する実施例については特に記載しないが、当 業 技術者はここで述べたことから加速度および圧力が関連する擬連続システムが容 易に明らかであることを理解するであろう。 本発明のさらに重要な利点は、複数のセンサーを単一の支持体上に製作するこ とができるのみならず、複数のタイプのセンサーを単一の支持体上に製作し得る ことである。従って例えば温度センサー、加速度センサーおよび圧力センサーを 同じ支持体上に製作し、マルチパーパスの装置を製造することができる。 本発明の実際上の応用は上述の検知技術を超えるものである。本発明はまたあ る応用における電気スイッチとしても用いることが可能である。 上述の説明は本発明の特定の態様を開示するものに過ぎず、これらのものに限 定する目的のために意図されるものではない。本発明は上述の態様のみに限定さ れない。さらに当業技術者は本発明の範囲内に入る代替の態様を考え得ることが 理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ゴールドマン，ケネス ジー. アメリカ合衆国、44130−6639、オハイオ 州、ミドルバーグ ハイツ、チェロキー トライアル 14211 (72)発明者 デューラー，ヴィジャヤクマール アー ル. アメリカ合衆国、27511、ノース カロラ イナ州、カリー、パトリック サークル 1237−Ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可変状態の閾値を検出して誘起させる機械式ラッチと、 該ラッチ部材がラッチされているかどうかを検出する読み出し機構と、該ラッチ 部材を電気的に脱ラッチして純機械的にラッチされたセンサーを、繰り返し使用 のために電気的にリセットするリセッティング機構とを有するマイクロメカニカ ルセンサー。 ２．可変状態が周囲温度である請求の範囲１のセンサー。 ３．可変状態が加速度である請求の範囲１のセンサー。 ４．可変状態が圧力である請求の範囲１のセンサー。 ５．所定の温度極値を検出してこれを機械的にラッチするラッチ部材と、該ラッ チ部材がラッチされるいるかどうかを検出容易にする読み出し機構とを有するマ イクロメカニカルメモリーセンサー。 ６．所定の圧力極値を検出して機械的にラッチするラッチ部材と、該ラッチ部材 がラッチされているかどうかを検出容易にする読み出し機構とを有するマイクロ メカニカルメモリーセンサー。 ７．所定の加速度極値を検出して機械的にラッチするラッチ部材と、該ラッチ部 材がラッチされているかどうかを検出容易にする読み出し機構と、該ラッチ部材 を電気的に脱ラッチし、これにより純機械的にラッチされたセンサーを、繰り返 し使用のために電気的にリセットするリセッティング機構とを有するマイクロメ カニカルメモリーセンサー。 ８．支持体によってその第１端部がサポートされた、第２端部を有する第１のビ ーム、および支持体によってその第１端部がサポートされ、該第１のビームより も大きな可撓性を有する第２端部を有する第２のビームを有し、第１および第２ のビームは、該第２ビームの第２端部が該第１ビームの第２端部において該第１ のビームの第１の表面に係合するように第１の配置に配置され、周囲温度の増加 が第１ビームにおける第１の偏倚、および第１および第２のビームの可撓性の相 違に従って第２のビームに該第１の偏倚よりも大きな第２の偏倚を容易にし、並 びに周囲温度の減少が、該第１および第２のビームの動作を第２の配置にし、該 第２のビームは、該第２のビームが第１のビームにラッチされるように、第２の 配置において第１のビームの第２表面に係合する、マイクロメカニカルメモリー センサー。 ９．第１のビームは、電流が供給されるときに該第１のビーム内に第３の偏倚を 容易にする加熱抵抗を有し、該第３の偏倚は第１の偏倚より大きく、第２のビー ムから第２の表面を開放し、電流を停止させて第１および第２のビームを第１の 配置に復帰させる、請求の範囲８のセンサー。 １０．第１の熱膨張係数を有する第１の材料と、第２の熱膨張係数を有する第２ の材料とから形成される第１のビームを有し、第２の熱膨張係数は第１の熱膨張 係数と異なり、該第１および第２の材料は、支持体上に形成され、末端を有する 層内に配置され、該支持体は該末端を越えて延びており、第１のビームよりも大 きい可撓性を有する第２のビームは、該第２のビームが支持体の第１表面に対向 するように第１の配置で配置され、該第２のビームは第１の材料および第２の材 料から形成されており、周囲温度の増加は、第１ビームにおける第１の偏倚、並 びに第１および第２の熱膨張係数および第１および第２のビームの可撓性の相違 に従って該第２のビームに該第１の偏倚よりも大きな第２の偏倚を容易にし、か つ周囲温度の減少は、第１および第２のビームの動作を第２の配置に容易にし、 該第２のビームは、該第２のビームが第１のビーム上にラッチされるように、第 ２の配置において支持体の第２の表面に係合する、マイクロメカニカルメモリー センサー。 １１．第１のビームは、電流が供給されるときに第１のビームに第３の偏倚を容 易に与える加熱抵抗を有し、該第３の偏倚は第１の偏倚よりも大きく、該第２の ビームから第２の表面を開放し、電流を停止させて該第１および第２のビームを 第１の配置に復帰させる、請求の範囲１０のセンサー。 １２．長軸に沿って配置された第１の長さを有する第１のビームを有し、該第１ のビームは第１の熱膨張係数を有する第１の材料と第２の熱膨張係数を有する第 ２の材料から形成され、該第２の膨張係数は該第１の膨張係数と異なり、該第１ および第２の材料は、支持体上に形成され、末端を有する層内に配置され、該支 持体は該末端部を越えて延びており、第１の配置において第２のビームは支持体 の第１の表面に係合するように長軸に沿って配置された第１の長さよりも大きい 第２の長さを有する第２のビームを有し、周囲温度の増加は、第１のビーム内の 第１の偏倚、並びに第１および第２の熱膨張係数、および第１および第２のビー ムの第１および第２の長さの差に従って第２のビーム内の第１の偏倚よりも大き い第２の偏倚を容易にし、かつ周囲温度の減少は、第１および第２のビームの動 作を第２の配置に容易にし、該第２のビームは、該第２のビームが第１のビーム 上にラッチされるように第２の配置において支持体の第２の表面に係合し、第１ のビームの第２の材料への電流の供給が、第１のビームにおける第３の偏倚を容 易にし、該第３の偏倚は第１の偏倚よりも大きく、第２のビームから該第２の表 面を開放し、電流の停止を生じ、該第１および第２のビームを第１の配置に復帰 させる、マイクロメカニカルメモリーセンサー。 １３．複数のマイクロメカニカルメモリーセンサーを有し、各センサーは、長軸 に沿って配置された第１の長さを有する第１のビームを有し、該第１のビームは 第１の熱膨張係数を有する第１の材料と第２の熱膨張係数を有する第２の材料か ら形成され、該第２の膨張係数は該第１の膨張係数と異なり、該第１および第２ の材料は、支持体上に形成され、末端を有する層内に配置され、該支持体は該末 端部を越えて延びており、第１の配置において第２のビームは支持体の第１の表 面に係合するように長軸に沿って配置された第１の長さよりも大きい第２の長さ を有する第２のビームを有し、所定温度への周囲温度の増加は、第１ビームにお ける第１の偏倚、並びに第１および第２の熱膨張係数、および第１および第２の ビームの第１および第２の長さの差に従って第２のビーム内の第１の偏倚よりも 大きい第２の偏倚を容易にし、該所定温度は各センサーで異なり、かつ周囲温度 の減少は第１および第２のビームの動作を第２の配置に容易にし、該第２のビー ムは、該第２のビームが第１のビーム上にラッチされるように第２の配置におい て支持体の第２の表面に係合する、マイクロメカニカル検知システム。 １４．各センサーの第１のビームは、電流が供給されたときに第１のビームにお ける第３の偏倚を容易にする加熱抵抗を有し、該第３の偏倚は、第２の偏倚より も大きく、第２のビームから第２の表面を開放し、電流を停止させ、該第１およ び第２のビームを第１の配置に復帰させる、請求の範囲１３のシステム。 １５．第１の端部に支持され、第２の自由端を有する第１のビームと、第１の端 部に支持され、第２の自由端を有する第２のビームと、センサーがラッチされる かどうか検出する読み出し機構と、第１および第２のビームを電気的に脱ラッチ するリセッティング機構とを有し、該第２のビームの第２の端部は第１のビーム の第２の端部に重なり、かつ第２の端部はそこから該第１の方向に延びるプルー フマスを有し、もし所定のレベルの加速度が到達したときに、該センサーが第２ のビームを屈曲させて第１のビームの下にラッチするまで第１の方向におけるプ ルーフマスの動作を加速度によって引き起こす、マイクロメカニカルメモリーセ ンサー。 １６．４つの隅部と側部を有する方形のプレートと、該プレートの第１の側部か ら延びる雄ラッチ部材と、一端がそれぞれ該プレートを支持する四隅の一つに連 結され、第２の端部が電気パッドに連結された折り畳みビームと雄ラッチング部 材に対向する雌ラッチング部材と、該雌ラッチング部材に向かう第１の方向にお ける該プレートの加速度が折り畳みビームの偏倚を引き起こし、雌ラッチング部 材に向かう雄ラッチング部材の動作およびそれに引き続くその係合を容易にし、 第１の方向における雄ラッチング部材の動作を許容し、第１の方向と反対の第２ の方向における雄ラッチング部材の動作を阻止するマイクロメカニカルメモリー センサー。 １７．プレートの第２の側部に対向する第１のストップと、プレートの第３の側 部に対向する第２のストップとプレートの第４の側部に対向し、プレートの動作 を第１の方向にのみ許容する第３のストップをさらに有する請求の範囲１６のセ ンサー。 １８．雌ラッチング部材は、雄ラッチング部材に態様する延長部を有する第２の 方形プレートを有し、該第２のプレートと延長部は第１の方向における加速度に よって偏倚する請求の範囲１６のセンサー。 １９．プレートの平行な第２の側部から延びる第２の雄ラッチング部材と、該第 ２の雄ラッチング部材と対向する第２の雌ラッチング部材とをさらに有し、該第 ２の雌ラッチング部材に向かう第２の方向におけるプレートの加速度が折り畳み ビームの第２の偏倚を引き起こし、該第２の雌ラッチング部材への第２の雄ラッ チング部材の動作およびそれに引き続くその係合を容易にし、該第２の方向にお ける第２の雄ラッチング部材の動作を許容し、第１の方向における雄ラッチング 部材の動作を阻止する、請求の範囲１６のセンサー。 ２０．リセッティング機構をさらに有する請求の範囲１６のセンサー。 ２１．リセッティング機構は静電櫛型ドライブを有する請求の範囲２０のセンサ ー。 ２２．電気的リセッティング機構をさらに有する請求の範囲１７のセンサー。 ２３．電気的リセッティング機構をさらに有する請求の範囲１８のセンサー。 ２４．電気的リセッティング機構をさらに有する請求の範囲１９のセンサー。 ２５．４つの隅部と側部を有する方形プレートと、プレートを支持するために一 端が４つの隅部の１つにそれぞれ連結され、第２の端部が電気パッドに連結され た折り畳みビームと、該プレートの１つの側部から延びる突起と、該突起と並ん だ１つの側部に垂直な弾性カンチレバーとを有し、該カンチレバーの第１の端部 は該突起の第１の側部とオーバーラップし、かつ第１の方向において該突起から 所定の距離をおいて配置され、該カンチレバーに垂直な第１の方向における該プ レートの加速度が折り畳みビームの偏倚を生じ、該第１の方向における該突起の 動作を容易にし、該カンチレバーが該突起の第２の側部に係合し、第１の方向に おける動作を許容し、第１の方向に対向する第２の方向における動作を阻止する ように、該カンチレバーを係合および偏倚させる、マイクロメカニカルメモリー センサー。 ２６．リセッティング機構をさらに有する請求の範囲２５のセンサー。 ２７．４つの隅部、側部、第１表面および第２表面を有する方形プレートと、プ レートを支持するために４つの隅部の１つにそれぞれ第１の端部が連結され、第 ２の端部が電気パッドに接続された折り畳みビームと、一端を有するカンチレバ ーとを有し、該カンチレバーはプレートの第１の側部に垂直に位置し、該端部は 該カンチレバーが第１の表面に対向するように該プレートとオーバーラップし、 該プレートの表面に垂直な第１の方向におけるプレートの加速度が折り畳みビー ムの偏倚を引き起こし、第１の方向におけるプレートの動作を容易にし、該カン チレバーがプレートの第２の表面に係合するように該カンチレバーを係合および 偏倚させる、マイクロメカニカルセンサー。 ２８．リセッティング機構をさらに有する請求の範囲２７のセンサー。 ２９．リセッティング機構が静電櫛型ドライブを有する請求の範囲２７のセンサ ー。 ３０．ダイヤフラム、該ダイヤフラム上の第１のビーム、第１のビームとオーバ ーラップする、該ダイヤフラム上の第２のビームと、該センサーがラッチされた かどうかを検出する読み出し機構とを有し、所定のレベルの圧力に到達したとき に該第２のビームが該第１のビームの下にラッチするように、該ダイヤフラムの 押し下げが、該第１および第２のビームの間の相対的な動作を引き起こす圧力を 該センサーが受けることによって引き起こされる、マイクロメカニカルメモリー センサー。 ３１．第１および第２のビームを電気的に脱ラッチするリセッティング機構をさ らに有する請求の範囲３０のセンサー。