JPS6340379A - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
- Publication number
- JPS6340379A JPS6340379A JP61183742A JP18374286A JPS6340379A JP S6340379 A JPS6340379 A JP S6340379A JP 61183742 A JP61183742 A JP 61183742A JP 18374286 A JP18374286 A JP 18374286A JP S6340379 A JPS6340379 A JP S6340379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration sensor
- resistors
- diffusion
- stress
- acceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
残留内部応力による精度の低下をなくする方法として、
異方性エツチングにより重り部を中心として複数の撓み
部を設ける構成をとる加速度センサ。
異方性エツチングにより重り部を中心として複数の撓み
部を設ける構成をとる加速度センサ。
本発明は測定精度を向上した加速度センサの構成に関す
る。
る。
航空機、自動車、電車などの交通機関を初めとし機械設
備、建築などあらゆる部門にエレクトロエックス化によ
る省力化ないし無人化が進められている。
備、建築などあらゆる部門にエレクトロエックス化によ
る省力化ないし無人化が進められている。
特に交通機関に対しては小形軽量化が必要条件であり、
半導体デバイスの形成に使用されているマイクロエレク
トロエックス技術を用いて各種のセンサが実用化され使
用されている。
半導体デバイスの形成に使用されているマイクロエレク
トロエックス技術を用いて各種のセンサが実用化され使
用されている。
ＩＣ，ＬＳＩなど半導体デバイスの形成基板には多くの
場合、シリコン（Ｓｔ）単結晶基板（以下略してＳｉウ
ェハ）が使用され、薄膜形成技術と写真蝕刻技術（ホト
リソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）を用いて半導
体集積回路が作られているが、この技術を用いてＳｉウ
ェハ上に同じような大きさで機械的な素子を形成するこ
とが行われている。
場合、シリコン（Ｓｔ）単結晶基板（以下略してＳｉウ
ェハ）が使用され、薄膜形成技術と写真蝕刻技術（ホト
リソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）を用いて半導
体集積回路が作られているが、この技術を用いてＳｉウ
ェハ上に同じような大きさで機械的な素子を形成するこ
とが行われている。
具体例を挙げると、圧カセンサ、加速度センサ。
化学濃度センサ、バブル、ノズル、プリンタ用ヘッドな
どがこれに当たり微細な機械素子が作られており、この
ような形成技術はマイクロメカニカル・デバイスと言わ
れている。
どがこれに当たり微細な機械素子が作られており、この
ような形成技術はマイクロメカニカル・デバイスと言わ
れている。
ここで、Ｓｔを基板として用いる理由は、Ｓｉはダイヤ
モンド構造をとり襞間性をもつもの＼、次のような特徴
を備えていることによる。
モンド構造をとり襞間性をもつもの＼、次のような特徴
を備えていることによる。
■ 硬度は７で大部分の金属よりも硬く、機械的応力に
強く張力、圧縮力の何れについても鉄よりも高い弾性限
度（力を除いた際に復元する最大限界）をもっているこ
と。
強く張力、圧縮力の何れについても鉄よりも高い弾性限
度（力を除いた際に復元する最大限界）をもっているこ
と。
■ 張力と圧縮力を繰り返すと多結晶からなる金属では
結晶粒界に応力が蓄積されて疲労を生じ破壊され易くな
るのに対し、Ｓｉはその強さが維持されること。
結晶粒界に応力が蓄積されて疲労を生じ破壊され易くな
るのに対し、Ｓｉはその強さが維持されること。
■ エツチング液の選択により異方性エツチングが可能
で、深い穴を正確に開けることができること、すなわち
、（１１０）面は最も速くエツチングされるが、（１０
０）面では遅く、（１１１）面は殆んどエチングされな
くすることができる。
で、深い穴を正確に開けることができること、すなわち
、（１１０）面は最も速くエツチングされるが、（１０
０）面では遅く、（１１１）面は殆んどエチングされな
くすることができる。
本発明は、Ｓｉ基板上に形成した拡散抵抗値の変化を恩
知するピエゾ抵抗形加速度センサの構成に関するもので
ある。
知するピエゾ抵抗形加速度センサの構成に関するもので
ある。
第４図はＲｏｙｌａｎｃｅの開発に係るＳｉ加速度セン
サ５ｉｌｉｃｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒｏｎ＋ｅｔｅｒ’
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ０ＮＥＬ
ＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥ、 ＶＯＬＪＤ−２６，Ｎ
Ｏ，１２，ＤＥＣ，１９７９）すなわち、二枚のＳｉウ
ェハに異方性エツチングを施して上側の基板１と下側の
基板２を微細加工し、これを接着剤３を用いて接合しで
ある。
サ５ｉｌｉｃｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒｏｎ＋ｅｔｅｒ’
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ０ＮＥＬ
ＥＣＴＲＯＮ ＤＥＶＩＣＥ、 ＶＯＬＪＤ−２６，Ｎ
Ｏ，１２，ＤＥＣ，１９７９）すなわち、二枚のＳｉウ
ェハに異方性エツチングを施して上側の基板１と下側の
基板２を微細加工し、これを接着剤３を用いて接合しで
ある。
ここで上側の基板１は中央に重り部（Ｍａｓｓ） ４
があり、これを中心とし三方をエツチングして完全に打
ち抜くと共に、一方を浅くエツチングして撓み部５を設
け、これによって重り部４を支える片持梁（Ｃａｎｔｉ
ｌｅｖｅｒ）形の構造をしている。
があり、これを中心とし三方をエツチングして完全に打
ち抜くと共に、一方を浅くエツチングして撓み部５を設
け、これによって重り部４を支える片持梁（Ｃａｎｔｉ
ｌｅｖｅｒ）形の構造をしている。
また、撓み部５の部分には不純物を拡散させて拡散抵抗
６を形成している。
６を形成している。
次に、動作原理としては上側の基板１より下側の基板２
の方向に加速度が加わる場合には撓み部５の部分の厚さ
は１０μｍ程度と薄く、そのため重り部４は慣性により
下がり、撓み部５が撓むことにより拡散抵抗６に機械的
応力が加わって電気抵抗が変化する（ピエゾ抵抗が発生
する）。
の方向に加速度が加わる場合には撓み部５の部分の厚さ
は１０μｍ程度と薄く、そのため重り部４は慣性により
下がり、撓み部５が撓むことにより拡散抵抗６に機械的
応力が加わって電気抵抗が変化する（ピエゾ抵抗が発生
する）。
そこで、このピエゾ抵抗の大きさを検出して加速度を測
定するものである。
定するものである。
然し、かかる従来の加速度センサにおいては上側の基板
１の上に化学的気相成長法（略称ＣＶＯ法）などにより
二酸化珪素（ＳｉＯ□）などの保護膜７が設けられてい
るが、この形成が高温で行われるために保護膜７の中に
内部応力を生じ、このため重り部４に加速度の印加がな
くとも撓み部５に撓みを生じ、精度の高い測定を行うこ
とができないと云う問題がある。
１の上に化学的気相成長法（略称ＣＶＯ法）などにより
二酸化珪素（ＳｉＯ□）などの保護膜７が設けられてい
るが、この形成が高温で行われるために保護膜７の中に
内部応力を生じ、このため重り部４に加速度の印加がな
くとも撓み部５に撓みを生じ、精度の高い測定を行うこ
とができないと云う問題がある。
以上記したように従来の加速度センサは薄く形成されて
いる撓み部５と重り部４を保護して信頼性を確保するた
めに保護膜７が設けられているが、この保護膜７の残留
内部応力により加速度が加わらなくとも撓み部５が撓ん
でピエゾ抵抗を生じており、これにより測定精度が低下
していることが問題である。
いる撓み部５と重り部４を保護して信頼性を確保するた
めに保護膜７が設けられているが、この保護膜７の残留
内部応力により加速度が加わらなくとも撓み部５が撓ん
でピエゾ抵抗を生じており、これにより測定精度が低下
していることが問題である。
上記の問題は異方性エツチングにより重り部を中心とし
て複数の撓み部を設け、それぞれの撓み部に拡散抵抗を
設けた構成の加速度センサにより解決することができる
。
て複数の撓み部を設け、それぞれの撓み部に拡散抵抗を
設けた構成の加速度センサにより解決することができる
。
本発明は従来の片持梁構造を改め重り部を中心として複
数の梁を備えた両持梁構造とし、撓み部のそれぞれに拡
散抵抗を設けることにより保護膜の形成による残留内部
応力が原因でピエゾ抵抗が発生するのを防ぐものである
。
数の梁を備えた両持梁構造とし、撓み部のそれぞれに拡
散抵抗を設けることにより保護膜の形成による残留内部
応力が原因でピエゾ抵抗が発生するのを防ぐものである
。
第１図は本発明に係る加速度センサの断面図、また第２
図はこの平面図であって、第１図は第２図のｘ−ｘ ′
線位置に対応している。
図はこの平面図であって、第１図は第２図のｘ−ｘ ′
線位置に対応している。
すなわち、本発明に係る加速度センサは第１図に示すよ
うに重り部４を中央にして両方に撓み部９．１０があり
、この撓み部に従来と同様に拡散抵抗Ｒ１，Ｒ３を備え
た構成をとる。
うに重り部４を中央にして両方に撓み部９．１０があり
、この撓み部に従来と同様に拡散抵抗Ｒ１，Ｒ３を備え
た構成をとる。
ここで拡散抵抗Ｒ，，Ｒ１は厚さが約ｌＯμ−の撓み部
９．１０の付は根位置に設けられているが、この理由は
加速度による重り部４の降下に際してこの付は根位置に
最も大きな応力が発生することによる。
９．１０の付は根位置に設けられているが、この理由は
加速度による重り部４の降下に際してこの付は根位置に
最も大きな応力が発生することによる。
なお、撓み部は第２図に示すように左右の撓み部９．１
０のみならず上下にも撓み部１０．１１として十字形に
設けである。
０のみならず上下にも撓み部１０．１１として十字形に
設けである。
ここで、拡散抵抗Ｒ＋、Ｒｔ、Ｒｓ、Ｒ４はｎ形のＳｉ
ウェハの撓み部に硼素（Ｂ）を約２μ糟の深さに拡散さ
せ、コの字状のパターン形状に作られているが、ここで
Ｒ，とＲ３は抵抗パターンの長平方向が応力発生方向と
平行となるように、またＲ２とＲ４は抵抗パターンの長
平方向が応力発生方向と直角となるように形成されてお
り、これによりピエゾ抵抗の符号が反対となるようにし
ている。
ウェハの撓み部に硼素（Ｂ）を約２μ糟の深さに拡散さ
せ、コの字状のパターン形状に作られているが、ここで
Ｒ，とＲ３は抵抗パターンの長平方向が応力発生方向と
平行となるように、またＲ２とＲ４は抵抗パターンの長
平方向が応力発生方向と直角となるように形成されてお
り、これによりピエゾ抵抗の符号が反対となるようにし
ている。
また、上側の基板１には入力端子１３．１４と測定端子
１５．１６があり、これよりそれぞれの拡散抵抗Ｒ１，
Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４に配線パターン１７が形成され、第３
図に示すように抵抗ブリッジ形に結線しであるが、この
実施例の場合は厚さが約８０００人のアルミニウム（Ａ
Ｉ ）蒸着膜で形成し、配線パターン１７の幅は２０
ｐ１１とした。
１５．１６があり、これよりそれぞれの拡散抵抗Ｒ１，
Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４に配線パターン１７が形成され、第３
図に示すように抵抗ブリッジ形に結線しであるが、この
実施例の場合は厚さが約８０００人のアルミニウム（Ａ
Ｉ ）蒸着膜で形成し、配線パターン１７の幅は２０
ｐ１１とした。
このようにして形成した加速度センサにおいては撓み部
９．１０．１１．１２が保護膜の内部応力によって撓む
ことがないので、従来の片持梁形の構造と比較して感知
精度が５倍に向上し、高性能化を実現することができた
。
９．１０．１１．１２が保護膜の内部応力によって撓む
ことがないので、従来の片持梁形の構造と比較して感知
精度が５倍に向上し、高性能化を実現することができた
。
以上記したように本発明は両持梁構成をとり、また拡散
抵抗をブリッジ形に配線接続することにより従来の片持
梁構造に比較して高感度の加速度センサを実現すること
ができる。
抵抗をブリッジ形に配線接続することにより従来の片持
梁構造に比較して高感度の加速度センサを実現すること
ができる。
第１図は本発明に係る加速度センサの断面図、第２図は
本発明に係る加速度センサの平面図、第３図は拡散抵抗
の結線図、 第４図は従来の加速度センサの断面図、である。 参介曲（二４斤、るｍ月宋浸マンリの千句図手 ２ 口
本発明に係る加速度センサの平面図、第３図は拡散抵抗
の結線図、 第４図は従来の加速度センサの断面図、である。 参介曲（二４斤、るｍ月宋浸マンリの千句図手 ２ 口
Claims (2)
- （１）シリコンウエハに異方性エツチングを施して、拡
散抵抗が形成されている撓み部で支えられる重り部４を
作り、前記撓み部の撓みにより加速度を測定する加速度
センサにおいて、 前記撓み部は前記重り部４を中心として対称方向に複数
個設けられていることを特徴とする加速度センサ。 - （２）前記撓み部は前記重り部４を中心とした対称方向
に四個設けられ、それぞれの撓み部９，１０，１１，１
２上に形成された拡散抵抗Ｒ＿３，Ｒ＿１，Ｒ＿２，Ｒ
＿４が抵抗ブリッジ形に配線接続されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183742A JPS6340379A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183742A JPS6340379A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6340379A true JPS6340379A (ja) | 1988-02-20 |
Family
ID=16141181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61183742A Pending JPS6340379A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6340379A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259264A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-16 | Fujikura Ltd | 半導体加速度センサ |
| JPH04132495U (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-08 | 石垣機工株式会社 | 立軸ポンプにおける羽根車軸の支承装置 |
| US5172205A (en) * | 1990-09-26 | 1992-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piezoresistive semiconductor device suitable for use in a pressure sensor |
| EP0729019A3 (en) * | 1995-02-27 | 1996-12-11 | Motorola Inc | Method of manufacturing a piezoresistive pressure sensor and a piezoresistive pressure sensor |
-
1986
- 1986-08-05 JP JP61183742A patent/JPS6340379A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01259264A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-16 | Fujikura Ltd | 半導体加速度センサ |
| US5172205A (en) * | 1990-09-26 | 1992-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piezoresistive semiconductor device suitable for use in a pressure sensor |
| JPH04132495U (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-08 | 石垣機工株式会社 | 立軸ポンプにおける羽根車軸の支承装置 |
| EP0729019A3 (en) * | 1995-02-27 | 1996-12-11 | Motorola Inc | Method of manufacturing a piezoresistive pressure sensor and a piezoresistive pressure sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2575939B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| US4071838A (en) | Solid state force transducer and method of making same | |
| JPH10177033A (ja) | 加速度測定装置 | |
| CN101467050B (zh) | 加速度传感器 | |
| KR100499970B1 (ko) | 가속도 센서 | |
| JPH0690219B2 (ja) | 機械的な力及び力作用を測定するための装置 | |
| US20030057447A1 (en) | Acceleration sensor | |
| KR100508198B1 (ko) | 가속도 센서 | |
| Roylance | A MINIATURE INTEGRATED CIRCUIT ACCELEROMETER FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS. | |
| JPH01287470A (ja) | 半導体加速度センサ | |
| CN100422697C (zh) | 加速度传感器 | |
| JPS6394690A (ja) | 力検出装置 | |
| US7939355B2 (en) | Single-mask fabrication process for linear and angular piezoresistive accelerometers | |
| JPH1144705A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
| Eklund et al. | Single-mask SOI fabrication process for linear and angular piezoresistive accelerometers with on-chip reference resistors | |
| JP4466344B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JP2864700B2 (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
| JPH08189937A (ja) | 加速度センサ | |
| JPH0712932Y2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP4569242B2 (ja) | 物理量センサ | |
| JPH08160066A (ja) | 加速度センサ | |
| JPH08228015A (ja) | 加速度センサ | |
| JP2007171057A (ja) | 加速度センサ | |
| JP2023126033A (ja) | Ｍｅｍｓセンサ | |
| JPH03204977A (ja) | 半導体加速度センサ |