JP2000501510A - 加速度限界センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 支持装置（１４；３６）と振動質量体（１０；３２）と振動質量体（１０；３２）を支持装置（１４；３６）上に取り付ける連結装置（１２；３４）とを有した加速度限界センサー。該連結装置（１２；３４）は所定の破断点を具えており、所定の限界を超えた加速度により振動質量体（１０；３２）が衝撃されたときにこれが支持装置と振動質量体（１０；３２）との間の連結を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】 加速度限界センサー 説明 この発明は加速度しきい値または限界センサーおよび加速度しきい値または限 界センサーの製造方法に係るものである。 従来技術においては、巨視力学的装置により例えば高価で敏感な物を運搬する 際の加速度および衝撃などを監視することが、知られている。そのような装置は 透明なプラスチックの容器と安定位置に４個のバネにより保持された金属ボール とを有している。限界値を超える力学的な加速度や衝撃が起きると、ボールはそ の安定位置から離脱する。爾後光学的な検査により、公知の限界値センサーが限 界値を越える加速度または衝撃に曝されたか否かを知ることができる。そのよう な従来の巨視力学的な装置は複雑である。加えてそのような公知の装置では例え ば観察などの光学的手法によってのみ読み取ることができる。 当該技術分野においては、加速度、速度および力などを検知するための数多く の微視力学的な装置が知られている。そのような微視力学的な装置を用いて、容 量測定や接点閉鎖などの測定原理により、加速度検知を行うことができる。しか しそのような微視力学的な装置は検知された加速度を機械的にすなわち補助的な 動力なしに記録することができない。 ＤＥ７４８４０８Ｃ号に開示されている最大加速度メーターにおいては、最大 加速度が構造材料の永久変形または破断に関連付けられている。この目的から脆 性または永久変形性構造材料からなるロッドが基板の一端に連結されており、ロ ッドの自由端には質量体が取り付けてある。そのような質量体が取り付けてあり かつ高応力に曝されロッドの横断面ひいては所定の破断点は基板への固定点であ る。ＤＥ７４８４０８Ｃ号によれば、決定されるべき最大加速度がロッドの破断 に基づいて検知される。 ＷＯ−Ａ−９１１１７２２号に開示された半導体加速度センサーは、締結部と エッチングされたシリコンバネとこのバネに取り付けられた質量体とから構成さ れている。バネの全長に亙って抵抗ループが設けられていて、バネ破断表示器と して作用する。このバネ破断表示器はＷＯ−Ａ−９１１１７２２号に開示された 加速度センサーが作動できる状態にあることまたは該加速度センサーの損傷状態 を表示するものである。ＷＯ−Ａ−９１１１７２２号は、所定の破断点の破断に より所定の加速度を越える加速度の発生を表示するような、加速度限界センサー は開示していないのである。 上記の従来技術に鑑みてこの発明の目的は、構造的にシンプルで、妥当な価格 で製造可能で、常に測定作動可能で、補助的な動力なしに所定を越える加速度に 曝されたことを記録できる加速度限界センサーを提供する、ことにある。 この目的は請求の範囲１項に記載の加速度限界センサーにより達成されるもの である。 この発明の他の目的は、加速度限界センサーを製造する方法を提供する、こと にある。 該目的は請求の範囲８に記載の方法により達成されるものである。 この発明の加速度限界センサーにおいては、支持手段と振動質量体と連結手段 とが微視力学的な方法により半導体層から一体に形成されている。連結手段の所 定の破断点は半導体層の構造により形成される。そのような加速度限界センサー は構造的にシンプルであり、安価で製造可能であり、常時測定作動可能であり、 しかも原則として機能上いかなる補助的な動力も必要としないのである。特定の 環境にあっては、この発明のセンサーはバッテリー駆動で長時間作動でき、エネ ルギー消費量も最小であり、いかなる時でも電気的に読み取ることが可能である 。 微視力学的加速度限界センサーは板状などの振動質量体と基材と振動質量体に 固定されたバーとからなる破断構造を有している。この破断構造はバーが破断し たときに遮断される導体ループを画定することができる。かくしてこの発明の加 速度限界センサーは電気的または例えば視認などの光学的に読み取ることが可能 である。そのような破断構造は全ての種類の限界加速度のセンサーとしてまた特 定の応力現象の検知手段として使用することができる。またそのような破断構造 がシステム中でアレイ状に配置されると、デジタル加速度センサーとしても使用 することができる。 さらなるこの発明の発展については従属請求項に記載する。 以下添付の図面によりさらに詳細にこの発明について説明する。 図１はこの発明による加速度限界センサーの第１の実施例を示す斜視図である 。 図２はその平面図である。 図３はこの発明による加速度限界センサーの第２の実施例を示す斜視図である 。 図４はその平面図である。 図５は図４中線Ａ−Ａに沿って取った断面図である。 図６はこの発明による加速度限界センサーの実施例を示す断面図である。 この発明の微視力学的加速度限界センサーにより限界加速度または衝撃を越え たときにそれを検知することができ、かつそのような事態の発生を記憶すること もでき、例えば高価で敏感な機器の場合にはそのような応力現象を検認すること ができる。これは特定の加速度に反応して破断する所定の破断点を含んだ破断構 造をこの発明の加速度限界センサーが具えているから可能なのである。好ましき 実施例においては、そのような破断点は電流ループの一部であって、所定の破断 点が破断されるとこの電流ループが遮断されるのである。この電流ループの遮断 は後程電圧を印加することにより検知される。これに代えて視認により破断を検 知することもできる。種々の加速度のために破断構造のアレイが用いられると、 加速度負荷の大きさについての情報を得ることができる。 この発明は、破断構造が加速度負荷に反応して変形して力学的な応力が集積し 、振動質量体と支持手段の間の連結手段として機能するバーが上記応力が所定の 公知の値を越えた所定の破断点において破断する、という事実に立脚するもので ある。バーの破断が例えば導体ループを遮断して、この結果爾後電圧が印加され ると電流が流れなくなる。これは破断構造が特定の限界値を越える加速度負荷に 曝されたことを示している。これに代えて、観察や若干増幅した光学的装置によ り構造を読み取ることもできる。 好ましき実施例においては、シリコン技術を利用して加速度限界センサーをマ イクロチップの形で製造する。 図１，２はこの発明による加速度限界センサーの第１の実施例を示すものであ る。該加速度限界センサーは連結手段として機能する２個のバー１２により支持 手段１４に連結された振動質量体１０を有している。この実施例では振動質量体 １０とバー１２と支持手段１４とは平らなシリコン層から一体に形成されている 。支持手段１４の領域において、該シリコン層はシリコン酸化物層１６上に設け られており、シリコン酸化物層１６はシリコン基材１８上に設けられている。 バー１２ひいてはこの発明の所定の破断点は、チップの面に直交する方向（す なわち図１中矢印１０の方向）の加速度に敏感である。したがって振動質量体１ ０が所定の値を越える矢印１９の方向の加速度に曝されると所定の破断点が破断 することになる。 図２に示すのは図１の加速度限界センサーの平面図であって、シリコン層から なる振動質量体１０とバー１２のみが図示されている。破線２０は加速度限界セ ンサーが所定値を越える加速度に曝されたときに「破断する」シリコン層の部分 である。またシリコン層には電導路２２が施されている。この電導路２２は接点 ２４ａ，２４ｂを具えており、これらに電圧を印加することにより、加速度限界 センサーが限界加速度を越える加速度に曝されたとき、破線２０で示した部分が 「破断した」ことを検知できる。この場合電導路２２により構成される電流路が 遮断される。 図３，４に示すのはこの発明の加速度限界センサー一実施例であって、この加 速度限界センサーは、チップ面内（すなわち図３中矢印３０の方向）の加速度に 敏感なように、構成されている。この実施例にあっても振動質量体とバー３４に よる連結手段と支持手段とはシリコン層から一体に形成されている。支持手段を 構成するシリコン層３６の部分はシリコン基材４０上の酸化物層３８上に設けら れている。 矢印３０の方向の所定値を越える加速度が振動質量体３２に掛かると、振動質 量体３２と支持手段３６との間の連結手段を構成しているバー３４が破断する。 図４に見られるように、シリコン層には電導路４１が施されている。シリコン層 自身が電流を流すように塗布されている場合には、電導路はなくてもよい。さら に図示するようにシリコン層からなる連結部４２ａ，４２ｂが振動質量体３２に 添加されており、これらは支持手段を構成するシリコン層への連結を構成してい る。電流の供給路として機能するこれらの連結部４２ａ，４２ｂは、これらによ ってシステム全体の力学的な特性が影響を受けないように、形状的に構成されて いる。 図４において加速度限界センサーが所定値を越える加速度に曝された場合に破 断する部分を破線４４で示す。電導路は支持手段上方に形成されており、バー３ ４と廉潔部４２ａ，４２ｂとは、加速度限界センサーが過剰な加速度に曝された ときに電流路が遮断されるように、なっている。接点４６ａ，４６ｂに電圧を印 加することにより、これを電気的に検知できる。 図５には図４中の線Ａ−Ａに沿って取った断面を示す。この図からシリコン層 と酸化物層３８とシリコン基材４０からなるシステムにより加速度限界センサー が製造されていることが判る。加速度限界センサーを製造するにはシリコン層は まず図３に示す構造を具えるように加工される。ついで過剰加速度に反応して破 断する破断構造の下にシリコン基材４０と酸化物層３８とがエッチングされる。 シリコン層とシリコン基材と酸化物層とのエッチングは異なる段階で行われる。 仕上がった構造はカバー５０と５２とで封入される。カバー５２はシリコン基材 ４０の底部側に添付される。カバー５０は連結手段５４ａ，５４ｂを介してセン サー構造が形成されるシリコン層に添付される。これらのカバーは加速度限界セ ンサーを汚染、破壊またはその他の損傷から保護するものである。 以下断面を示す図６によりこの発明の加速度限界センサーの製造方法を説明す る。破断構造１０２はボードまたはウエファー１００中に形成される。ウエファ ー１００の一面または両面上には支持層１０４，１０６が設けられる。これらの 支持層は破断構造１０２の領域では除去されている。支持層１０４，１０６には カバー１０８と１１０とが添付されており、ウエファー１００中の破断構造１０ ２を両露出側から保護する。一方または両方のカバーが施されないときには、一 方の支持層は設けなくともよい。カバー１０８，１１０が適宜に実装されている 場合には、支持層１０４，１０６もなくともよい。 この発明の加速度限界センサーの破断構造は、好ましくは電導性でかつ薄い層 またはボードの形をした適宜な材料から形成される。また製造には穿孔、切断、 鋸引き、レーザー分離処理、石版印刷処理およびエッチング処理などを用いるこ とができる。製造時に破断構造は支持層１０４，１０６のいずれか一方に固定的 に連結でき、該支持層は非電導性層または絶縁体（図示せず）であればよい。こ れらは支持層と破断構造が形成されているボードとの間に配置される。 支持および破断構造１０２の下側に配置されることもある絶縁層は破断の下側 から除去される。これに代えて製造後に貼付や陽極接合などの適宜な連結技術に より破断構造を支持層に連結してもよい。この場合も支持層は非電導性層または 絶縁体（図示せず）であればよい。これらは支持層と破断構造が形成されている ボードとの間に配置される。同様にして支持層はボード１００の他の側に設けて もよい。これらの支持層１０４，１０６にはカバー１０８，１１０を添付して、 汚染や破壊などから破断構造１０２を保護する。これらのカバー１０８，１１０ が適宜実装される場合には支持層はなくてもよい。 以下に電気的に読み取ることのできる破断構造の製造方法を詳しく説明する。 ＳＩＭＯＸウエファー上の薄い上側シリコンフィルム上に加速度限界値を調節す るための適宜な厚さの追加シリコン層をエピタクシーにより施す。これに続いて 導体ループを有した電導路と接点が製造される。この電導路はアルミニウム金属 化（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）またはシリコン塗布に より形成することができる。掘削エッチングマスクと裏面マスクとを施した後、 シリコンの異方性エッチングを裏面側から行って埋められた酸化物を湿式化学処 理により除去し、破断構造の部分を裏面側から露出させる。ついで掘削エッチン グを行って、破断構造を形成する。これらのエッチングは異なる順序で行っても よい。図２，４に示す加速度限界センサーの場合にはシリコン層の外形は掘削エ ッチングによっている。 以下破断のチップの方形切断とケース入れとが行われる。鋸引きまたは方形切 断の前にチップは適当な保護層で保護されるが、鋸引きの後には除去される。こ れに代えて図６に示すように、鋸引きまたは方形切断の前にチップに上下のカバ ーを陽極接合や貼付けを施してもよい。 この発明の好ましき製造方法においては、シリコンウエファーを処理すること によりシリコン基材／酸化物層／シリコン層からなるシステムがまず製造される 。酸化物層は例えばＳＩＭＯＸ処理または酸化物沈積により製造することができ る。 破断構造が後程形成される材料層は例えば、ＳＯＩウエファーのシリコンフィル ム上のエピタクシー成長またはポリシリコンの沈積、により製造することができ る。 これに続いて基材および破断構造下側の酸化物の裏面除去がエッチングにより 実施される。多くの場合湿式化学処理またはエッチング剤の蒸気中で行われるこ れらの処理が実施されると、プラズマ技術的な掘削エッチングによりセンサー構 造が製造される。その際にはＳＯＩウエファーは全体的または部分的にフォトレ ジストなどの適宜な保護層によりエッチングを掛けられない側から被覆されて、 層１００を通してのエッチングが開始されるときに処理を損なうプラズマエッチ ング処理の変化が回避される。この保護層は後程プラズマ技術的な方法により除 去されるものである。 掘削エッチングと保護層の除去により、センサー構造は可動状となり加速度に 敏感になる。掘削エッチングのためにこの発明の方法はシリコン酸化物、シリコ ン窒化物または酸化窒化物などの通常の不動態化層のマスクを用いる。この層は 充分な厚さで沈積されて通常の方法で製造され、成分の金属含有表面、接合パッ ドが露出されて、掘削エッチング用のマスクも同時に形成される。掘削エッチン グの前に金属含有表面は例えばフォトレジストなどの保護層により被覆されて、 掘削エッチングにこれらが損傷されないようになる。保護層は掘削エッチング後 に除去される。掘削エッチング処理はまたフォトレジストを介しても実施できる 。この後で好ましくは上下のカバーが陽極接合により施される。 上記のような製造方法により種々の異なる微視的構造が製造できる。例えばこ の方法は、チップ面内の加速度やチップ面に直交する加速度に敏感な加速度セン サーや、ジャイロスコープやその他の微視力学的構造の製造にも、使用できるも のである。 この製造方法は、センサー構造の可動性が乾式プラズマ技術的処理により実現 されるという点、において有利である。したがってこの方法は可動性センサー構 造のよく知られた粘着の危険がなく、層１００が不動となる危険もない。この粘 着は、液状エッチング媒体や蒸気状エッチング媒体によるエッチング後のエッチ ング媒体の除去に関連する凝集・付着力により、起こるものである。加えて公知 の方法に比べて、シリコン基材がセンサー構造３２の領域において除かれてそこ では付着が起きないので、将来における付着の危険も顕著に回避されている。 この発明の微視力学的加速度限界センサーは全ての種類の限界加速度のセンサ ーとしてまた特定の応力現象の検知手段として使用可能であり、アレイ状に形成 されたときにはデジタル加速度センサーとして使用することもできる。またこの 発明の加速度限界センサーは構造が簡単であり、製造コストも妥当であり、いつ でも測定を実施することができるのである。さらにこの発明の加速度限界センサ ーは好ましくは電気的に読み取ることも可能であり、高価で敏感な物品の搬送時 に、加速度および衝撃現象の監視に使用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年８月５日（１９９８．８．５） 【補正内容】 明細書（補正） 加速度限界センサー 説明 この発明は加速度しきい値または限界センサーおよび加速度しきい値または限 界センサーの製造方法に係るものである。 従来技術においては、巨視力学的装置により例えば高価で敏感な物を運搬する 際の加速度および衝撃などを監視することが、知られている。そのような装置は 透明なプラスチックの容器と安定位置に４個のバネにより保持された金属ボール とを有している。限界値を超える力学的な加速度や衝撃が起きると、ボールはそ の安定位置から離脱する。爾後光学的な検査により、公知の限界値センサーが限 界値を越える加速度または衝撃に曝されたか否かを知ることができる。そのよう な従来の巨視力学的な装置は複雑である。加えてそのような公知の装置では例え ば観察などの光学的手法によってのみ読み取ることができる。 当該技術分野においては、加速度、速度および力などを検知するための数多く の微視力学的な装置が知られている。そのような微視力学的な装置を用いて、容 量測定や接点閉鎖などの測定原理により、加速度検知を行うことができる。しか しそのような微視力学的な装置は検知された加速度を機械的にすなわち補助的な 動力なしに記録することができない。 ＤＥ７４８４０８Ｃ号に開示されている最大加速度メーターにおいては、最大 加速度が構造材料の永久変形または破断に関連付けられている。この目的から脆 性または永久変形性構造材料からなるロッドが基板の一端に連結されており、ロ ッドの自由端には質量体が取り付けてある。そのような質量体が取り付けてあり かつ高応力に曝されロッドの横断面ひいては所定の破断点は基板への固定点であ る。ＤＥ７４８４０８Ｃ号によれば、決定されるべき最大加速度がロッドの破断 に基づいて検知される。 ＷＯ−Ａ−９１１１７２２号に開示された半導体加速度センサーは、締結部と エッチングされたシリコンバネとこのバネに取り付けられた質量体とから構成さ れている。バネの全長に亙って抵抗ループが設けられていて、バネ破断表示器と して作用する。このバネ破断表示器はＷＯ−Ａ−９１１１７２２号に開示された 加速度センサーが作動できる状態にあることまたは該加速度センサーの損傷状態 を表示するものである。ＷＯ−Ａ−９１１１７２２号は、所定の破断点の破断に より所定の加速度を越える加速度の発生を表示するような、加速度限界センサー は開示していないのである。 上記の従来技術に鑑みてこの発明の目的は、構造的にシンプルで、妥当な価格 で製造可能で、常に測定作動可能で、補助的な動力なしに所定を越える加速度に 曝されたことを記録できる加速度限界センサーを提供する、ことにある。 この目的は請求の範囲１項に記載の加速度限界センサーにより達成されるもの である。 この発明の他の目的は、加速度限界センサーを製造する方法を提供する、こと にある。 該目的は請求の範囲８に記載の方法により達成されるものである。 この発明の加速度限界センサーにおいては、支持手段と振動質量体と連結手段 とが微視力学的な方法により半導体層から一体に形成されている。連結手段の所 定の破断点は半導体層の構造により形成される。そのような加速度限界センサー は構造的にシンプルであり、安価で製造可能であり、常時測定作動可能であり、 しかも原則として機能上いかなる補助的な動力も必要としないのである。特定の 環境にあっては、この発明のセンサーはバッテリー駆動で長時間作動でき、エネ ルギー消費量も最小であり、いかなる時でも電気的に読み取ることが可能である 。 微視力学的加速度限界センサーは板状などの振動質量体と基材と振動質量体に 固定されたバーとからなる破断構造を有している。この破断構造はバーが破断し たときに遮断される導体ループを画定することができる。かくしてこの発明の加 速度限界センサーは電気的または例えば視認などの光学的に読み取ることが可能 である。そのような破断構造は全ての種類の限界加速度のセンサーとしてまた特 定の応力現象の検知手段として使用することができる。またそのような破断構造 がシステム中でアレイ状に配置されると、デジタル加速度センサーとしても使用 することができる。 さらなるこの発明の発展については従属請求項に記載する。 以下添付の図面によりさらに詳細にこの発明について説明する。 図１はこの発明による加速度限界センサーの第１の実施例を示す斜視図である 。 図２はその平面図である。 図３はこの発明による加速度限界センサーの第２の実施例を示す斜視図である 。 図４はその平面図である。 好ましき実施例においては、シリコン技術を利用して加速度限界センサーをマ イクロチップの形で製造する。 図１，２はこの発明による加速度限界センサーの第１の実施例を示すものであ る。該加速度限界センサーは連結手段として機能する２個のバー１２により支持 手段１４に連結された振動質量体１０を有している。この実施例では振動質量体 １０とバー１２と支持手段１４とは平らなシリコン層から一体に形成されている 。支持手段１４の領域において、該シリコン層はシリコン酸化物層１６上に設け られており、シリコン酸化物層１６はシリコン基材１８上に設けられている。 バー１２ひいてはこの発明の所定の破断点は、チップの面に直交する方向（す なわち図１中矢印１０の方向）の加速度に敏感である。したがって振動質量体１ ０が所定の値を越える矢印１９の方向の加速度に曝されると所定の破断点が破断 することになる。 図２に示すのは図１の加速度限界センサーの平面図であって、シリコン層から なる振動質量体１０とバー１２のみが図示されている。破線２０は加速度限界セ ンサーが所定値を越える加速度に曝されたときに「破断する」シリコン層の部分 である。またシリコン層には電導路２２が施されている。この電導路２２は接点 ２４ａ，２４ｂを具えており、これらに電圧を印加することにより、加速度限界 センサーが限界加速度を越える加速度に曝されたとき、破線２０で示した部分が 「破断した」ことを検知できる。この場合電導路２２により構成される電流路が 遮断される。 図３，４に示すのはこの発明の加速度限界センサー一実施例であって、この加 速度限界センサーは、チップ面内（すなわち図３中矢印３０の方向）の加速度に 敏感なように、構成されている。この実施例にあっても振動質量体とバー３４に よる連結手段と支持手段とはシリコン層から一体に形成されている。支持手段を 構成するシリコン層３６の部分はシリコン基材４０上の酸化物層３８上に設けら れている。 矢印３０の方向の所定値を越える加速度が振動質量体３２に掛かると、振動質 量体３２と支持手段３６との間の連結手段を構成しているバー３４が破断する。 図４に見られるように、シリコン層には電導路４１が施されている。シリコン層 自身が電流を流すように塗布されている場合には、電導路はなくてもよい。さら に図示するようにシリコン層からなる連結部４２ａ，４２ｂが振動質量体３２に 添加されており、これらは支持手段を構成するシリコン層への連結を構成してい る。電流の供給路として機能するこれらの連結部４２ａ，４２ｂは、これらによ ってシステム全体の力学的な性能に実質的な影響を及ぼさないように、形状的に 設計されている。 上記のような製造方法により種々の異なる微視的構造が製造できる。例えばこ の方法は、チップ面内の加速度やチップ面に直交する加速度に敏感な加速度セン サーや、ジャイロスコープやその他の微視力学的構造の製造にも、使用できるも のである。 この製造方法は、センサー構造の可動性が乾式プラズマ技術的処理により実現 されるという点、において有利である。したがってこの方法は可動性センサー構 造のよく知られた粘着の危険がなく、層１００が不動となる危険もない。この粘 着は、液状エッチング媒体や蒸気状エッチング媒体によるエッチング後のエッチ ング媒体の除去に関連する凝集・付着力により、起こるものである。加えて公知 の方法に比べて、シリコン基材がセンサー構造３２の領域において除かれてそこ では付着が起きないので、将来における付着の危険も顕著に回避されている。 この発明の微視力学的加速度限界センサーは全ての種類の限界加速度のセンサ ーとしてまた特定の応力現象の検知手段として使用可能であり、アレイ状に形成 されたときにはデジタル加速度センサーとして使用することもできる。またこの 発明の加速度限界センサーは構造が簡単であり、製造コストも妥当であり、いつ でも測定を実施することができるのである。さらにこの発明の加速度限界センサ ーは好ましくは電気的に読み取ることも可能であり、高価で敏感な物品の搬送時 に、加速度および衝撃現象の監視に使用することができる。 請求の範囲（補正） １．支持手段（３６）と、振動質量体（３２）と、振動質量体（１０；３２）を 支持手段（１４；３６）に取り付ける連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）とを有 していて、該連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）が所定の破断点を具えていて、 振動質量体（３２）が所定の値を越える加速度に曝されたときに振動質量体（３ ２）と支持手段（３６）との連結を遮断する該破断点を連結手段が具えている型 式であって、 支持手段（３６）と振動質量体（３２）と連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ） とがシリコン層から微視力学的方法により一体に形成されており、 シリコン層が振動質量体（３２）を内部に配置した透通開口部を有しており、 この開口部の周縁が支持手段（３６）を画定しており、 振動質量体（３２）が第１の側において所定の破断点を構成する第１のバー状 連結片（３４）により支持手段（３６）の隣接する側に連結されており、 該振動質量体は第１の側と反対の側において第２および第３の連結片（４２ａ ，４２ｂ）により支持手段（３６）に連結されており、 該第２および第３の連結片（４２ａ，４２ｂ）は振動質量体の第１の側の領域 に連結されて振動質量体（３２）の両側において対称状に支持手段の反対側に向 けて延在しており、かつ 該第２および第３の連結片（４２ａ，４２ｂ）が振動質量体（３２）の力学的 性質に実質的に影響を与えないように実装されている ことを特徴とする加速度限界センサー。 ２．支持手段（３６）を構成するシリコン層の一部がシリコン基材（４０）上の 酸化物層（３８）上に設けられている ことを特徴とする請求項１に記載の加速度限界センサー。 ３．所定の破断点により閉電流路が構成されており、 振動質量体（３２）と支持手段（３６）との間の連結が破断されたときに該電 流路が遮断される ことを特徴とする請求項１または２に記載の加速度限界センサー。 ４．電流路がシリコン層中の塗布領域により構成されている ことを特徴とする請求項３に記載の加速度限界センサー。 ５．電流路がシリコンの施された電導路（４１）により構成されている ことを 特徴とする請求項３に記載の加速度限界センサー。 ６．連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）と振動質量体（３２）とが支持手段に取 り付けられたカバーにより包絡されている ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載の加速度限界センサー 。 ７．複数の振動質量体（３２）と連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）とが支持手 段（３６）に固定されており、 種々の異なる加速度に反応して連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）の破断点が 破断する ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の加速度限界センサー 。 ８．支持手段（１４；３６）と振動質量体（１０；３２）と振動質量体を支持手 段に取り付ける連結手段（１２；３４）とからなり、かつ該連結手段（１２；３ ４）には所定の破断点が設けられていて、所定の値を越える加速度に振動質量体 （１０；３２）が曝されたときに振動質量体と支持手段との間の連結を遮断する ごとき加速度限界センサーを製造する方式であって、 ＳＩＭＯＸ基材または他のＳＯＩ基材またはシリコン酸化物層もしくはシリコ ンスタート層を具えたシリコン基材を準備し、 シリコンエピタクシー層またはシリコンＣＶＤ層をＳＩＭＯＸ基材またはＳＯ Ｉ基材の酸化物層またはシリコンスタート層上に沈積させ、 最後に沈積された層上に電導路システムおよび接点システムを製造し、 後続のエッチング・マスクとして機能しかつ該掘削エッチング中に消費されな いか完全には消費されないかまたは完全に消費されるように、沈積層および金属 化システムおよび接点システム上方に不動態化層を製造構築し、 裏面マスクを製造して、酸化物層をエッチストップとして裏面エッチング処理 を実施し、 ウエファーの裏面からエッチングを行って、酸化物層を除去し、 後続の掘削エッチングを行ってセンサ一構造を露出させる ことを特徴とする加速度限界センサーの製造方法。 ９．請求の範囲１〜７のいずれか１項に記載の加速度限界センサーを製造する方 法。 １０．さらにシリコンエピタクシー層の添加後に沈積シリコンエピタクシー層中 に塗布域を形成する ことを特徴とする請求の範囲８または９項に記載の方法。 １１．掘削エッチング後、不動態化層が塗布域、金属化システムまたは接点シス テムの不動態化として機能する ことを特徴とする請求の範囲８〜１０のいずれか１項に記載の方法。 １２．さらに掘削エッチングの前に保護層をシリコンウエファーの前面に施して 成形し、掘削エッチング後に該保護層を除去する ことを特徴とする請求の範囲８〜１１のいずれか１項に記載の方法。 １３．さらに掘削エッチングの前に完全または部分保護層を裏面に施し、掘削エ ッチング後に該保護層を除去する ことを特徴とする請求の範囲８〜１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．さらにフォトレジストを利用して掘削エッチングを行う ことを特徴とする請求の範囲８〜１３のいずれか１項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルレバック，アクセル ドイツ国 デー―01127 ドレスデン，ハ ーティグシュトラーセ ２ (72)発明者 フィッシャー，ウォルフ―ジョアシム ドイツ国 デー―01324 ドレスデン，ネ シュウィッツァー シュトラーセ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．支持手段（３６）と、振動質量体（３２）と、振動質量体（１０；３２）を 支持手段（１４；３６）に取り付ける連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）とを有 していて、該連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）が所定の破断点を具えていて、 振動質量体（３２）が所定の値を越える加速度に曝されたときに振動質量体（３ ２）と支持手段（３６）との連結を遮断する該破断点を連結手段が具えている型 式であって、 支持手段（３６）と振動質量体（３２）と連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ） とがシリコン層から微視力学的方法により一体に形成されており、 シリコン層が振動質量体（３２）を内部に配置した透通開口部を有しており、 この開口部の周縁が支持手段（３６）を画定しており、 振動質量体（３２）が第１の側において所定の破断点を構成する第１のバー状 連結片（３４）により支持手段（３６）の隣接する側に連結されており、 該振動質量体は第１の側と反対の側において第２および第３の連結片(４２ａ ，４２ｂ）により支持手段（３６）に連結されており、 該第２および第３の連結片（４２ａ，４２ｂ）は振動質量体の第１の側の領域 に連結されて振動質量体（３２）の両側において対称状に支持手段の反対側に向 けて延在しており、かつ 該第２および第３の連結片（４２ａ，４２ｂ）が振動質量体（３２）の力学的 性質に実質的に影響を与えないように実装されている ことを特徴とする加速度限界センサー。 ２．支持手段（３６）を構成するシリコン層の一部がシリコン基材（４０）上の 酸化物層（３８）上に設けられている ことを特徴とする請求項１に記載の加速度限界センサー。 ３．所定の破断点により閉電流路が構成されており、 振動質量体（３２）と支持手段（３６）との間の連結が破断されたときに該電 流路が遮断される ことを特徴とする請求項１または２に記載の加速度限界センサー。 ４．電流路がシリコン層中の塗布領域により構成されている ことを特徴とする請求項３に記載の加速度限界センサー。 ５．電流路がシリコンの施された電導路（４１）により構成されている ことを特徴とする請求項３に記載の加速度限界センサー。 ６．連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）と振動質量体（３２）とが支持手段に取 り付けられたカバーにより包絡されている ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載の加速度限界センサー 。 ７．複数の振動質量体（３２）と連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）とが支持手 段（３６）に固定されており、 種々の異なる加速度に反応して連結手段（３４，４２ａ，４２ｂ）の破断点が 破断する ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の加速度限界センサー 。 ８．支持手段（１４；３６）と振動質量体（１０；３２）と振動質量体を支持手 段に取り付ける連結手段（１２；３４）とからなり、かつ該連結手段（１２；３ ４）には所定の破断点が設けられていて、所定の値を越える加速度に振動質量体 （１０；３２）が曝されたときに振動質量体と支持手段との間の連結を遮断する ごとき加速度限界センサーを製造する方式であって、 ＳＩＭＯＸ基材または他のＳＯＩ基材またはシリコン酸化物層もしくはシリコ ンスタート層を具えたシリコン基材を準備し、 シリコンエピタクシー層またはシリコンＣＶＤ層をＳＩＭＯＸ基材またはＳＯ Ｉ基材の酸化物層またはシリコンスタート層上に沈積させ、 最後に沈積された層上に電導路システムおよび接点システムを製造し、 後続のエッチング・マスクとして機能しかつ該掘削エッチング中に消費されな いか完全には消費されないかまたは完全に消費されるように、沈積層および金属 化システムおよび接点システム上方に不動態化層を製造構築し、 裏面マスクを製造して、酸化物層をエッチストップとして裏面エッチング処理 を実施し、 ウエファーの裏面からエッチングを行って、酸化物層を除去し、 後続の掘削エッチングを行ってセンサー構造を露出させる ことを特徴とする加速度限界センサーの製造方法。 ９．請求の範囲１〜７のいずれか１項に記載の加速度限界センサーを製造する方 法。 １０．さらにシリコンエピタクシー層の添加後に沈積シリコンエピタクシー層中 に塗布域を形成する ことを特徴とする請求の範囲８または９項に記載の方法。 １１．掘削エッチング後、不動態化層が塗布域、金属化システムまたは接点シス テムの不動態化として機能する ことを特徴とする請求の範囲８〜１０のいずれか１項に記載の方法。 １２．さらに掘削エッチングの前に保護層をシリコンウエファーの前面に施して 成形し、掘削エッチング後に該保護層を除去する ことを特徴とする請求の範囲８〜１１のいずれか１項に記載の方法。 １３．さらに掘削エッチングの前に完全または部分保護層を裏面に施し、掘削エ ッチング後に該保護層を除去する ことを特徴とする請求の範囲８〜１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．さらにフォトレジストを利用して掘削エッチングを行う ことを特徴とする請求の範囲８〜１３のいずれか１項に記載の方法。