JP3223358B2 - 定電界で駆動されるマイクロビームによる共振ゲージ - Google Patents

定電界で駆動されるマイクロビームによる共振ゲージ

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JP3223358B2 JP50864095A JP50864096A JP3223358B2 JP 3223358 B2 JP3223358 B2 JP 3223358B2 JP 50864095 A JP50864095 A JP 50864095A JP 50864096 A JP50864096 A JP 50864096A JP 3223358 B2 JP3223358 B2 JP 3223358B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、加速度、圧力、温度、その他の変数を測定
する手段として、誘導されたひずみを使用するトランス
デューサに関し、詳細には、共振ビームをセンサとして
使用するトランスデューサに関する。
共振センサは、高精度の測定を行うために何年も前か
ら使用されている。振動トランスデューサは、加速度
計、圧力トランスデューサ、質量流量センサ、温度セン
サおよび湿度センサ、空気密度センサ、ならびにはかり
で使用されている。これらのセンサは、振動の固有周波
数（すなわち、振動ビームまたはその他の部材の共振周
波数）が、部材に沿って誘導されたひずみの関数である
という原則に基づいて動作する。具体的には、ビームを
伸長させる傾向がある引張り力は共振周波数を増加さ
せ、ビームを圧縮する傾向がある力は固有周波数を減少
させる。共振ゲージの周波数出力は、測定された量を反
映するディジタル読取り値に容易に変換され、このため
に必要なのはカウンタと基準クロックだけである。した
がって、そのようなゲージは、比較的簡単なセンサ・デ
ィジタル・インタフェースを使用して高度の識別を行
い、簡単で信頼できるものである。
振動ビーム・トランスデューサの典型的な使用法は、
米国特許第3,486,388号（Riordan）に示されている。一
対の平行ビームを使用して、ジャイロのジンバルの角移
動が制限される。一方向の角移動は、振動ビームを圧縮
する傾向があり、逆方向の角移動はビームに張力を与え
る傾向がある。ビームの固有周波数の変化は直接、ジン
バルの角移動を示す。
米国特許第5,090,254号（Guckelほか）は、基板を振
動させるために基板に据え付けられたポリシリコン・ビ
ームと、ビームを囲み、密封され真空排気された空洞を
形成するように基板に固定されたポリシリコン・シェル
とを含む、共振ビーム・トランスデューサを開示してい
る。ビームは、シェル上の電極に振動電圧を供給するこ
とによって振動する。
米国特許第3,657,667号（Nishikuboほか）は、３つの
平行アームと、各アームに１つずつ接着された３つの圧
電素子とを有する機械的バイブレータを開示している。
外側アームの素子は、バイブレータを駆動するために使
用され、残りの圧電素子は一対のセンサを形成してい
る。これらのセンサは、増幅器への入力を供給し、増幅
器の出力は駆動圧電素子に加えられる。
共振部材は磁気的にも駆動されている。米国特許第4,
801,897号（Flecken）では、流体を運ぶ２本の平行なチ
ューブのそれぞれに磁石が据え付けられる。２つのチュ
ーブ磁石の間に位置決めされたコイル磁石は、チューブ
を振動させるために励起回路によって動作させられる。
光学センサは、振動するチューブの位置を求め、励起回
路への入力として位置情報を提供する。
二重振動ビーム強制トランスデューサは、米国特許第
4,901,586号（Blakeほか）に示されている。一対の平行
ビームは、一対の電極間に位置決めされる。駆動回路
は、振動電圧を電極に加えて、ビームを静電駆動し、両
方のビームを含む平面でビームを振動させる。ビームの
機械的共振によって、振動周波数が制御される。（Blak
eの第７図に示されている）代替実施例では、２つの平
行ビームのうちの１つが接地され、同時に、回路によっ
て他のビームに振動電圧が印加され、したがって、両方
のビームが静電振動する。
共振ゲージの主な利点の１つは、共振周波数が振動ビ
ームの幾何学的特性および機械的特性にしか依存せず、
基本的に電気特性からは独立することである。その結
果、駆動電極および検知電極の厳密な値（たとえば、抵
抗およびキャパシタンス）は重大でなくなる。起こり得
る欠点は、駆動電極と検知電極の間の寄生結合によって
共振ゲージの精度が低減されることである。さらに、従
来型の容量駆動構成では、振動ビームと駆動電極の間の
力は２次式に関するものであり、不要な周波数プリング
効果がもたらされる。結晶石英ピエゾ抵抗器は、共振ゲ
ージ応用例でうまく使用されているが、その寸法によっ
て実用が制限されている。
したがって、本発明の一目的は、駆動電極と検知電極
が、それらの間の寄生キャパシタンスを基本的になくす
ように相互に離された、共振ビーム検知装置を提供する
ことである。
本発明の他の目的は、駆動電圧に加えられる力が２次
式に関するものではなく線形であり、そのため、振動ビ
ームの動作をより厳密に近似するように、加えられる力
を変化させることができる共振ゲージを提供することで
ある。
本発明の他の目的は、共振周波数のわずかな変化でも
正確に検知するために共振ビーム応力検知装置が高度の
識別を行えるようにすることである。
本発明の他の目的は、空間が非常に限られた応用例で
使用される顕微鏡的寸法の共振ゲージを提供することで
ある。
発明の要旨 これらのおよびその他の目的を満たすために、ひずみ
の変化を検知する装置を提供する。この装置は、基本的
に剛性の基板を含む。第１のバイアス電極は、基板表面
部に対して固定される。長手方向に縦長のたわみ要素
は、基板に対して第１の領域で固定され、たわみ要素の
第２の領域は、共振周波数で自由に振動することができ
る。たわみ要素に作用する力のために、共振周波数はひ
ずみの変化と共に変化する。たわみ要素は、第１のバイ
アス電極から横方向に離間される。ビーム電極は、たわ
み要素上に形成される。電気的に絶縁性であり基本的に
剛性のカバーは、基板に対して固定され、たわみ要素か
ら横方向に離間されたカバー表面部を有する。カバー表
面部は、基板表面部からたわみ要素の対向側にも配設さ
れる。第２のバイアス電極は、カバー表面部に対して固
定される。バイアス手段は、第１および第２のバイアス
電極を、基本的に一定である、それぞれの異なる第１お
よび第２の電圧レベルに維持する。これによって、たわ
み要素の周りの領域で基本的に一様で一定の電界が生成
される。位置検知手段は、基板およびカバーに対するた
わみ要素の位置を示す位置信号を生成する。振動手段
は、周期的に変化する駆動電圧信号を生成し、ビーム電
極または一方のバイアス電極に駆動信号を提供する。こ
れによって、基板およびカバーに対するたわみ要素の振
動が発生する。振動手段も位置信号を受け取り、位置信
号の周波数の変化に応答して駆動信号の周波数を制御可
能に変更する。このように、振動手段は、駆動信号周波
数を共振周波数に一致するように調整する。
たわみ要素が一方または両方の端部で固定されたビー
ムから成り、ビームの中間領域が自由に振動できるよう
にされたビーム電極に駆動信号を加えるのが好ましい。
一対の固定電極を使用して一様で一定の電界を生成
し、同時に、ビーム上の駆動電極に供給される振動電圧
でたわみ要素を駆動することから顕著な利点が得られ
る。具体的には、正弦波駆動電圧をビームに印加する
と、駆動電極に電荷が注入される。正の電圧は正の電荷
を与え、ビームを負の電極の方へ偏向させる。一方、負
の電圧をビームに印加すると、ビームは逆方向の正のバ
イアス電極の方へ偏向する。この力は、駆動電圧、バイ
アス電界、および駆動電極キャパシタンスに比例する。
後者の２つの値が基本的に一定のままなので、この力は
駆動電圧に比例し、駆動電圧に対して線形的に変化す
る。したがって、２次駆動力の周波数プリング効果がな
くなる。
駆動信号は、第１の電圧レベルと第２の電圧レベルの
ほぼ中間の中央電圧レベルの付近で変動することが好ま
しい。中央電圧レベルが接地に等しく、第１の電圧レベ
ルと第２の電圧レベルが少なくともほぼ等しく、逆の極
性を有することがより好ましい。この場合、第１のバイ
アス電極と第２のバイアス電極の間でたわみ要素を横方
向にほぼ心合わせすると有利である。
位置検知手段は、ビームまたは他のたわみ要素上に形
成され、駆動電極から電気的に絶縁された、ピエゾ抵抗
器を含むことができる。たとえば、ピエゾ抵抗器を駆動
電極と共面になるようにし、かつ駆動電極から離間させ
ることができる。ピエゾ抵抗器は、接地に対して対称的
にバイアスすることが好ましい。駆動電圧が接地の付近
で振動するので、駆動電極は「通常」接地である。この
ため、ピエゾ抵抗器と駆動電極の間のDCバイアスがなく
なり、したがって、そのようなバイアスのために発生す
る恐れがある静電偏向がなくなる。
バイアス電極は、AC電極用のシールドとして働き、し
たがって、駆動電極と検知電極（ピエゾ抵抗器）の間の
寄生キャパシタンスを低減させる。そのような寄生結合
の可能性をさらに低減させるには、駆動電源とピエゾ抵
抗器の間のビーム上に補助シールド電極を形成すること
ができる。シールド電極は、固定DC電位およびAC接地に
維持され、「ファラデー」シールドを形成する。
ビームまたはその他の共振要素は、周波数読取り値に
対する外部環境の影響を最小限に抑えるために真空中で
振動することが好ましい。このために、カバーと基板
は、協働してビームを含む流体密エンクロージャを形成
することができる。基板、力バー、およびビームはすべ
て、半導体材料で形成することができる。具体的には、
好ましい基板はシリコンである。基板上に付着させた別
々のポリシリコン薄膜でビームおよびカバーを形成し、
続いて、エッチングによって適当な犠牲層を除去してビ
ームを形成する。ビームは顕微鏡的スケールのものであ
る。一例を挙げると、ビームは長さが約300マイクロメ
ートルで、幅が約30マイクロメートルで、厚さが約２マ
イクロメートルである。基板およびカバーは、共振ゲー
ジ全体が、単結晶ピエゾ抵抗器に基づく従来型のゲージ
よりも基本的に小さくなるような寸法にすることがで
き、たとえば、主寸法を約0.5cmとすることができる。
エッチングによって振動ビームを形成することにより、
ビームとビームを直接支持する構造が同じ材料のものに
なる他の利点が与えられる。これによって、ビームと、
ビームを支持する異なる材料との相互接続のために発生
するエラーがなくなる。このモノリシック構造は、ポリ
シリコン層および犠牲層を付着させる低圧化学蒸着（LP
CVD）や、犠牲層を除去してビームを形成するエッチン
グ・ステップなど、周知の半導体処理ステップの組合せ
によって形成することができる。シラン・ガス、LPCDV
窒化ケイ素、または酸化ガスを使用してビームの周りの
エンクロージャを密封することができる。この結果、広
い範囲の周波数および温度変化にわたって機能すること
ができる極めて正確で安定な共振ゲージが得られる。こ
のゲージは、極めて感度が高いことも分かっており、た
とえば、最大でひずみの1500倍の周波数変化と共振周波
数の比（長さの変化を公称長さで除した値）を示す。し
たがって、本発明による共振ゲージは信頼性が高く、低
コストで製造することができ、条件の厳しい様々な応用
例で使用することができる。
図面において 上記およびその他の特徴および利点をさらに理解する
ために、以下の詳細な説明および図面を参照する。
第１図は、本発明によって構成された圧力検知装置の
立面図である。
第２図は、圧力検知装置の平面図である。
第３図は、第２図の線３−３に沿って取った断面図で
ある。
第４図は、装置の共振ゲージを示す第３図の一部の拡
大図である。
第５図は、第４図の線５−５に沿って取った断面図で
ある。
第６図は、第５図の線６−６に沿って取った、ゲージ
の共振ビームとそれを囲む構造の平面図である。
第７図は、共振ゲージと関連する発振器回路の概略図
である。
第８および９図は、２つの製造段階での共振ゲージを
示す図である。
第10図は、代替実施例の共振ゲージの断面図である。
第11図は、本発明による共振ゲージを使用する加速度
計を示す概略図である。
第12図は、代替実施例の共振ゲージ・ビーム位置検知
回路の概略図である。
好ましい実施例の詳細な説明 次に、図面に移ると、第１および２図に圧力検知装置
16が示されている。この装置は、剛性の周辺リム20と、
リムによって囲まれたダイアフラム22とを含むシリコン
基板またはベース18を含む。ダイアフラムは、25ミルな
いし100ミルの範囲の直径を有し、可とう性であり薄
く、厚さがたとえば、10マイクロメートルないし80マイ
クロメートルの範囲である。リム20の底部は、Pyrex
（ブランド）ガラスまたはその他の適当な材料、たとえ
ば、セラミックス、ムライト、ある種のプラスチックや
シリコンなどのチューブ24に熱電結合されている。チュ
ーブ24は、ベース26内で支持されている。カバー28は、
ベースに固定され、ベースと協働してチャンバ30を形成
している。したがって、検知装置16は、チャンバ30とチ
ューブ24の内側の境界面に位置する。
圧力応答共振ひずみゲージ32は、検知装置16の頂部の
ダイアフラム22の周辺リム20の近くに据え付けられてい
る。基本的に類似の共振ゲージ34が、検知装置のリム20
に据え付けられ、したがって、ダイアフラムのたわみに
応答しない。したがって、ゲージ34は、圧力によって誘
導されるダイアフラムのたわみ以外の因子、たとえば、
温度の変化に応答するゲージ32の移動を「フィルタリン
グ」するための基準として使用することができる。第２
図で分かるように、ダイアフラム22は円形である。ただ
し、必要に応じて正方形や長方形などの代替形状でダイ
アフラムを形成できることを理解されたい。
第４図で分かるように、共振ゲージ32は、低引張りひ
ずみの微粒子ポリシリコン（多結晶シリコン）で形成さ
れた縦長のビーム36を含む。ビーム36は長さが100マイ
クロメートルないし1000マイクロメートルの範囲で、好
ましくは約200マイクロメートルであり、厚さ（第４お
よび５図の垂直方向）が約２マイクロメートルであり、
幅が約40マイクロメートルである。ビームの両端部は38
および40で示されており、基板18（具体的にはダイアフ
ラム）と、やはりポリシリコンで形成された基本的に剛
性のシェルまたはカバー42との間に固定されている。ビ
ームの中間領域44は、カバーおよび基板によって形成さ
れたチャンバ46内で自由に振動することができる。
上部バイアス電極48は、カバー42の表面部上に（たと
えば、注入によって）形成され、類似の下部バイアス電
極50は、ダイアフラム22の表面上にチャンバ46の底部に
沿って形成されている。電極50は、PN接合部を作製する
ことによって基板18から絶縁されている。すべての電極
は、PN接合部または絶縁層、たとえば、窒化ケイ素によ
って、相互に絶縁させることができる。駆動電極52は、
ビーム36の頂部表面の一部に沿って形成されている。ピ
エゾ抵抗器54もビームの頂部表面に沿って形成され、駆
動電極52と共面であり、電極52から離間され、したがっ
て、駆動電極から電気的に絶縁している。バイアス電極
48および50は、ビームの長さ、すなわち長手方向寸法に
対して横方向に駆動電極52から離間され、駆動電極52
は、バイアス電極間で横方向にほぼ心合わせされてい
る。
第６図で分かるように、ビーム36は、大きなポリシリ
コン薄膜56の一部として形成され、長手方向ギャップ58
および60は、ビームの対向する側面に沿って延びる。駆
動電極52は基本的に長方形である。ただし、この形状は
重大なものではない。ピエゾ抵抗器54は、接触パッド62
および64と、一対の比較的薄いレグ66および68とを含
む。レグは、パッドから、ビーム中間領域内へ延び、レ
グどうしを電気的に結合する拡張された部分70へ延び
る。レグ66および68はもちろん、拡張された部分70より
も基本的に大きな抵抗を有する。したがって、パッド62
とパッド64の間の基本的にすべての電圧差分は、双方の
レグの間に発生し、このため、拡張された部分70を所望
の電圧レベル、好ましくは接地に維持することは容易で
ある。
圧力検知装置16は、ビーム36が振動する周波数に基づ
いて、圧力差分（すなわち、ダイアフラム22の各対向側
に対する圧力P1と圧力P2の間の差）を測定する。具体的
には、ダイアフラム22のたわみによって、ビーム36に対
する軸応力がもたらされ、ビームに沿ってひずみが導入
される。ダイアフラム22の下向きのたわみは、ビーム36
を伸長させ、その固有共振周波数を増加させる傾向があ
る。逆に、上向きのダイアフラムの偏向は、ビームを圧
縮して共振周波数を減少させる傾向がある。
ビーム36の必要な振動を維持するには、周期振動電圧
レベルを駆動電極52に与え、同時に、ビームの周りの領
域で基本的に一様で一定の電界を維持する。このため
に、バイアス電極48を一定の正の電圧レベル＋Ｖに維持
し、バイアス電極50を一定の電圧レベル−Ｖに維持す
る。言い換えると、バイアス電極は、大きさは等しいが
極性が逆である電圧を有する。駆動電極52は接地に維持
され、駆動電圧を接地の付近で振動させる。周期駆動電
圧（好ましくは正弦波）を電極52に印加すると、駆動電
極に電荷が注入される。正の電圧は正の電荷を注入し、
駆動電極と負のバイアス電極50の間に引力のために、ビ
ーム36を下向きに偏向させる。負の電圧は、バイアス電
極48への引力のためにビーム36を上向きに偏向させる。
いずれの場合も、引力は、駆動電極52の駆動電圧、バイ
アス電界、およびキャパシタンスに比例する。駆動電極
のキャパシタンスおよびバイアス電界が基本的に一定で
あることが与えられている場合、引力は駆動電圧に対し
て線形変化する。バイアス電極は＋15Vおよび−15Vに維
持できるが、駆動電圧振幅が1mVよりも少ない場合、バ
イアス電極を0.1V程度のレベルに維持すれば十分である
ことが分かった。
この線形動作は、駆動電圧信号の正弦波振動がビーム
36の機械的振動に対応するので有利である。これに対し
て、接地された駆動電極が、一方のバイアス電極に印加
される周期振動電圧によって駆動される手法では、バイ
アス電極とビーム上の電極の間に２次力がもたらされ
る。これによって、望ましくない第２の高調波ひずみが
発生し、印加された周波数の２倍の周波数でビームが駆
動される傾向が生じ、ビームのオーバドライブと、共振
周波数のシフトまたは望ましくないヒステリシスが発生
する可能性がある。したがって、本発明の顕著な利点
は、一定で一様な電界内でビームに振動駆動電流が印加
され、それによって、駆動信号の振動がビームの機械的
振動により厳密に対応することである。
ピエゾ抵抗器54は、ビーム位置と共に変化する検出器
電圧を生成する際に、基板およびカバーに対するビーム
36の瞬間位置を検出する手段として機能する。ピエゾ抵
抗器が検出器電圧を生成する方法は当該技術分野で知ら
れており、本明細書ではこれ以上論じない。
検出器電圧は、発振器回路への入力として与えられ、
発振器回路の出力は周期駆動電圧信号である。駆動電圧
信号は、ビーム36をその基本共振周波数での定常振動に
維持するために駆動電極52に与えられる。上述の顕微鏡
的寸法のポリシリコン・ビームの場合、共振周波数は、
100kHzないし２ΜHzの範囲でよく、より狭い範囲の200k
Hzないし500kHzで使用される傾向がある。シリコンは圧
電性でないので、ビームは各バイアス電極と駆動電極の
間の静電力によって駆動（振動）される。いずれの場合
も、一方のバイアス電極および駆動電極はキャパシタの
２つのプレートとして動作する。
発振器回路は、第７図に概略的に示されており、駆動
信号の周波数を、ビーム36が振動する固有共振周波数に
一致させるように連続的に調整する閉鎖ループを提供す
る。バイアス電極48および50は、ビーム36の周り、具体
的には駆動電極52の周りの領域で必要な一様で一定の電
界を生成するために、それぞれレベル＋Ｖおよび−Ｖに
バイアスされる。抵抗72と抵抗74は、駆動電極を接地、
すなわち、バイアス電圧の中間にバイアスさせるため
に、値がほぼ等しい。ビーム36が機械的に振動すると、
ピエゾ抵抗器54は、増幅器76への入力として検出器信号
を出力する。検出器信号は、ビーム振動の周波数と同じ
周波数で振動する電圧の形のビーム位置の瞬間読取り値
である。自動ゲイン制御回路78は、振動周波数における
ひずみを防止するために増幅器76にフィードバックを与
える。
駆動キャパシタ80を介して駆動電極52に供給される駆
動電圧信号は、増幅器76の出力に基づくものである。具
体的には、増幅器出力は、抵抗82およびキャパシタ84を
介して、ダイオード86および88を含む回路に結合されて
いる。これらのダイオードは、抵抗82と協働して信号振
幅をクランプする。クランプ動作によって、ビーム36の
振動は線形応答範囲内の振幅に制限される。ポテンショ
メータ90によって、駆動電圧信号を平均振幅に関して調
整することができる。他の自動ゲイン制御方法も同様に
適用することができ、当業者に知られている。
増幅器76の出力は出力緩衝増幅器92にも与えられる。
緩衝増幅器出力は、ディジタル・カウンタ94に与えられ
る。ディジタル・カウンタは発振器96からクロック入力
も受け取る。カウンタ94の出力は、ひずみ、圧力、また
はビーム36が振動するときのビーム36の共振周波数に依
存するその他のパラメータを直接、実時間で読み取るた
めに、次のディジタル回路に与えられる。
上記のように、長手方向に加えられる外部力に応答す
るビーム36の長さ（長手方向寸法）に沿ったひずみの変
化によって、ビームの固有共振周波数が変化する。ビー
ムが応力の変化に応答して異なる周波数での振動を開始
すると、ピエゾ抵抗器54でその異なる周波数が検知さ
れ、新しい周波数での検出器信号が増幅器76に与えられ
る。増幅器76の出力は駆動電圧信号の周波数を制御す
る。このように、駆動電圧信号周波数は、ビーム36の固
有共振周波数に一致するように連続的かつ制御可能に調
整される。実際、基本周波数（f/f）に対する共振周波
数の変化は、ひずみまたはビームの伸長（l/l）の変化
の600倍ないし1200倍の範囲であることが分かった。こ
のため、ひずみの変化に対する高度の精度および感度が
与えられる。これに対して、従来型の単結晶シリコン・
ピエゾ抵抗器は、ドーピングおよび配向に応じて、通
常、約60ないし100の範囲のゲージ・ファクタを有す
る。このゲージ・ファクタは、ひずみ（l/l）に対する
抵抗（r/r）に関して測定され、いかなる場合も約120よ
りも小さい。
装置16などの圧力検知装置は、すでに半導体チップで
利用されている機器によって製造される。具体的には、
プロセスは、複数の検知装置が製造されるシリコン・ウ
ェハ98で開始する。この材料はｎ型シリコンであること
が好ましい。
第１のステップは、それぞれが各装置に対応する複数
のプレーナ・トラフ（くぼみ）を形成することを含む。
各オラフ101にバイアス電極99を形成する。第８図中の1
00で示したように、局部酸化によって下部二酸化ケイ素
（SiO2）犠牲層を形成する。この段階での次の酸化によ
って各チャネルが形成される。
好ましくは、低圧化学蒸着によって、ウェハ基板98お
よび犠牲層上に微粒子低応力ポリシリコン薄膜層102を
付着させる。
ポリシリコン層102を堆積させた後、ホウ素を注入す
ることによって、ポリシリコン層102上に、具体的に
は、最終的にビーム106を構成する領域に、駆動電極10
4、ピエゾ抵抗器106、およびこれらの構成要素に必要な
電気リード線を形成する。反応性イオン・エッチングに
よってポリシリコンを層102から選択的に除去してビー
ム106を形成し、エッチイング・チャネルの上からポリ
シリコンを除去する。
反応性イオン・エッチングに続いて、ポリシリコン層
102上に定温酸化物犠牲層108を堆積させる。次いで、第
２のポリシリコン層110を堆積させてカバーを形成す
る。ポリシリコン層を約580℃の温度で堆積させて（多
結晶ではなく）無定形膜を形成することが好ましい。層
110を堆積させた後、ホウ素イオンを注入することによ
って上部バイアス電極112を形成する。
電気接点開口部およびエッチイング・チャネル開口部
を反応性イオン・エッチングによって形成する。次い
で、HFエッチングによって犠牲層100および108を除去し
てチャンバ114（第９図）を形成する。リンス、好まし
くはシクロヘキサンの脱イオン水希釈液によってHF残留
物を除去する。HF残留物のためにビーム106がカバー110
に付着する傾向を解消するために、リンス溶液を冷凍
し、後で昇華ステップで除去して、ビーム106が自立す
るようにする。
この点で、チャンバ114内に真空を形成する必要があ
る。真空中で作業することによって、共振周波数に影響
を及ぼすひずみの変化以外の因子のためのエラーの可能
性が最小限に抑えられる。真空と、真空を維持するため
に必要な流体シールは、チャンバおよびチャネルの表面
をシラン（SiH4）ガスにさらすことによって達成するこ
とができる。そのような表面をさらすことによって、ポ
リシリコンは、チャネルを閉鎖するまで、さらされた表
面領域に沿って成長する。捕捉されたシラン・ガスは引
き続き、枯渇するまで、チャンバ114内のチャンバ壁に
沿ってポリシリコンを堆積させる。
さらされた表面領域を酸化することもできる。その結
果、二酸化ケイ素が成長することによって、エッチング
されたチャネルが密封される。いくらかの酸化ガスは、
チャンバ114に捕捉されたままになり、酸化は、チャン
バ内の酸素が枯渇するまで継続する。
このように真空およびシールが形成された状態で、装
置を金属化し、約450℃の窒素大気で焼きなまして、ピ
エゾ抵抗器、ビーム、およびバイアス電極との電気接点
を設ける。
最後に、たとえば、等方性エッチングによって、ウェ
ハの背部をパターン化して、各圧力検知装置ごとのダイ
アフラム部を形成する。ウェハを個別のチップとして分
割し、次いで、各チップを熱電的にパイレックス・ガラ
ス・チューブに結合する。
第10図は、シリコン基板118と、ビーム122を含むポリ
シリコン薄膜層120と、基板と協働して真空チャンバ126
内のビーム122を囲むポリシリコン・カバー124とを含む
代替共振ゲージを116を示す。上部バイアス電極および
下部バイアス電極はそれぞれ、カバー128および基板130
上に形成されている。駆動電極132およびピストン検知
ピエゾ抵抗器134は、ビーム122の頂部表面に沿って形成
されている。
上記のように、バイアス電極は、AC電圧用のシールド
として働き、駆動電極とピエゾ抵抗器の間の寄生キャパ
シタンスを低減させる。寄生キャパシタンスが生じる可
能性は、駆動電極とピエゾ抵抗器の間のビーム122上に
シールド電極136を形成することによって、さらに低減
することができる。シールド電極136は接地に維持する
ことが好ましい。したがって、接地されたシールド電極
は、AC電圧用の他のシールドを提供する。
第11図は、共振ひずみゲージ138の代替使用法、すな
わち、加速度計140での使用法を示す。加速度計140は、
剛性のベース144に固定されたシリコン基板142を含む。
この基板は、基本的に剛性の据付け部146と、基本的に
剛性のプルーフ・マス148と、据付け部とプルーフ・マ
スの間で厚さが約0.5ミルないし１ミル（12ミクロンな
いし25ミクロン）の比較的幅の狭い首部150とを含む。
首部150は、剛性の据付け部に対してプルーフ・マス148
を片持ち梁式に支持するブリッジとして働く。共振ひず
みゲージ138は、基本的に共振ゲージ32に類似してお
り、加速度計の首部の頂部表面に沿って据え付けられ
る。ひずみゲージは、その縦長のたわみビーム（図示せ
ず）が首部150の長さに平行に、すなわち、図において
向かって左から右に延びるように配向する。通常、これ
は、予想される加速の方向に垂直である。
第11図において上向きに装置（具体的には据付け部14
6）が加速される結果、プルーフ・マス148は下向きまた
は時計回りに偏向する。その結果得られるゲージ138に
対する引張り力は、ビームにひずみを与え、ビームを伸
長させ、固有共振周波数を増加させる傾向がある。周波
数の増加量は加速度に比例する。そのようなひずみゲー
ジの他の例には、はかり（たとえば、プルーフ・マス14
8の代わりにビームからぶら下げられた重りを含むも
の）、質量流量センサ、温度センサ、湿度センサ、およ
び空気またはその他の気体の密度を測定する装置があ
る。
第12図は、基板154と、縦長のビーム156と、基本的に
剛性のシェルまたはカバー158とを含む代替実施例の共
振ひずみゲージ152を示す。ビームの両端部は基板に固
定され、基板とカバーは、ビームの中間領域がチャンバ
内で振動するように、前述のように協働してビームの周
りにチャンバを設ける。カバーの表面部上に上部バイア
ス電極160が形成され、基板の表面上にチャンバの底部
に沿って類似の下部バイアス電極162が形成されてい
る。ゲージ152では、ビーム156は導電性であり、したが
って、振動ビームとビーム電極の両方として機能する。
バイアス電極160とバイアス電極162は、ビーム156から
横方向に離間され、ビームはバイアス電極間でほぼ心合
わせされている。
基本的に一様で一定の電界が、領域中でビーム156の
周りに維持される。具体的には、バイアス電極160は、
抵抗164を介して一定の正の電圧レベル＋Ｖに維持さ
れ、下部バイアス電極162は、抵抗166を介して一定の電
圧レベルＶに維持される。ビーム電極、すなわち、ビー
ム156は接地に維持される。
168で示された振動（AC）駆動電圧が、キャパシタ170
を介して下部バイアス電極162に印加され、それによっ
て、ビーム156の機械的振動が推進される。
ビームの振動によって、ビームと上部バイアス電極16
0の間のキャパシタンスは周期的に変化する。バイアス
電極160は、キャパシタ174を含む導電経路によって電流
検知増幅器172の入力に結合されている。一定のレベル
が与えられている場合、増幅器172によって検知される
電流は、電極160とビーム156の間のキャパシタンスと共
に変化する。
基本的に線形の動作を保証するために、電圧レベルＶ
の絶対的な大きさは、振動駆動信号168の電圧ピークと
少なくとも２倍である。前述のように、電極162に対す
るDCバイアスによって、線形動作と、それに伴う利点が
保証される。上部電極160に対するDCバイアスにより、
電極160とビームの間の可変キャパシタンスに基づい
て、カバー158（および基板154）に対するビーム156の
位置を検知することができる。増幅器172への電流は、
キャパシタンスと共に変化し、したがって、直接、ビー
ムの位置を示す。
第７図に概略的に示した回路に類似の回路に共振ゲー
ジ152を組み込んで、駆動信号周波数をビーム156の固有
共振周波数に一致するように連続的に調整する閉鎖ルー
プを提供できることを理解されたい。さらに、必要に応
じて、基本的に絶縁性のビームとそのビーム上に据え付
けられたビーム電極を導電性ビーム156の代わりに使用
することができる。
したがって、本発明によれば、共振ひずみゲージのた
わみは、振動部材と、振動部材を駆動する周期的に変化
する電圧信号との一致を向上させ、かつ周波数測定の精
度を高めるために、線形に印加される力に応じて駆動さ
れる。精度をさらに向上させるために、駆動電極と検知
電極（またはピエゾ抵抗器）は、これらの電極間の寄生
キャパシタンスを最小限に抑えるように相互に電気的に
絶縁される。ビームのひずみの比較的小さな変化によっ
て固有共振周波数の大きな変化がもたらされるので、こ
の装置は極めて感度が高い。このゲージは、信頼できる
が低コストである圧力トランスデューサ、加速度計、お
よびその他の計器用に、密封された真空チャンバ内に顕
微鏡的振動ビームを形成することを容易にするモノリシ
ック半導体本体として生産することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−254763（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501529（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ｄ．Ｚｏｏｋ，Ｄ．Ｗ．Ｂｕｒｎ ｓ，Ｈ．Ｇｕｃｋｅｌ，Ｊ．Ｓｎｉｅｑ ｏｗｓｋｉ，Ｒ．Ｌ．Ｅｎｇｅｌｓｔａ ｄ ａｎｄ Ｚ．Ｆｅｎｇ，”ＲＥＳＯ Ｎ ＡＮＴ ＭＩＣＲＯＢＥＡＭ ＳＴ ＲＡＩＮ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ”, 1991 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｓ−Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏ ｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ，ｐｐ．529 −532，1991 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/10 G01L 9/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ひずみの変化を検知する装置において、 剛性の基板と、基板の基板表面部に対して固定された第
    １のバイアス電極と、 基板に対して固定された第１の領域と、たわみ要素自体
    に作用する外部の力によるひずみの変化と共に変化する
    共振周波数で自由に振動する第２の領域とを有し、第１
    のバイアス電極から離間された、長手方向に縦長のたわ
    み要素と、 前記たわみ要素の第２の領域に形成されたビーム電極
    と、 前記たわみ要素から離間され、基板表面部からたわみ要
    素の対向側に配設されたカバー表面部と、そのカバー表
    面部に固定された第２のバイアス電極とを有する、基板
    に対して固定された剛性のカバーと、 第１および第２のバイアス電極を、それぞれ異なる第１
    および第２の電圧レベルにバイアスし、かつ前記ビーム
    電極を前記第１、第２の電圧レベルの中間の電圧レベル
    にバイアスし、実質的に一様で一定の電界をたわみ要素
    の周りの領域で生成するバイアス手段と、 基板およびカバーに対するたわみ要素の位置を示す位置
    信号を生成する位置検知手段と、 周期的に変化する駆動電圧信号からなる駆動信号を生成
    し、ビーム電極、第１のバイアス電極、および第２のバ
    イアス電極のうちの１つの駆動信号を供給して、基板お
    よびカバーに対するたわみ要素の振動を発生させ、前記
    位置信号を受け取り、位置信号の周波数の変化に応答し
    て駆動信号の周波数を変化させ、それによって、駆動信
    号の周波数を電気共振周波数に一致するように調整す
    る、振動手段とを含むことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】縦長のたわみ要素に沿ったひずみを検知す
    る方法において、 駆動電極を備えた縦長のたわみ要素を、中間領域が自由
    に振動するよう、その長寸法を長手方向に配向させた状
    態で、第１のバイアス電極と第２のバイアス電極の間に
    固定的に支持するステップと、 第１のバイアス電極と第２のバイアス電極に異なる第
    １、第２の電圧レベルを付与するとともに前記駆動電極
    に第１、第２の電圧レベルの中間の電圧レベルを付与し
    て、たわみ要素の周りの領域に実質的に一様で一定の電
    界を生成するステップと、 実質的に一様で一定の電界を維持する間、たわみ要素の
    周期的な機械的振動の共振周波数に等しい駆動信号周波
    数に応じて周期的に変化する駆動電圧から成る駆動信号
    を、たわみ要素上に据え付けられた駆動電極に印加して
    前記機械的振動を発生させるステップとを含むことを特
    徴とする方法。
  3. 【請求項３】圧力検知手段において、 可とう性のダイアフラムと、ダイアフラムを囲み支持す
    る実質的に剛性の周辺領域とを含む基板と、 長手方向に縦長であり、可とう性ダイアフラムのたわみ
    に応答してたわみ要素自体が長手方向に伸長できるよう
    に、ダイアフラムの一方の側に沿って前記周辺領域の近
    くにたわみ要素自体を位置決めするために基板に対して
    固定された対向する第１の端部と第２の端部とを有する
    たわみ要素と、 基板とカバーがそれぞれ、たわみ要素から離間され、た
    わみ要素の各対向側にある第１の表面部と第２の表面部
    とを有する基板に対して固定されたカバーと、 基板の第１の表面部に形成された第１のバイアス電極
    と、カバーの第２の表面部に形成された第２のバイアス
    電極と、たわみ要素上に形成されたビーム電極と、 第１および第２のバイアス電極を、異なる第１および第
    ２の電圧レベルにバイアスし、かつ前記ビーム電極を前
    記第１、第２の電圧レベルの中間の電圧レベルにバイア
    スし、実質的に一様で一定の電界をたわみ要素の周りの
    領域で生成する、バイアス手段と、 基板およびカバーに対するたわみ要素の位置を検知し、
    たわみ要素が振動したときのたわみ要素の位置を示す周
    期的位置信号を生成する位置検知手段と、 周期的駆動電圧信号を生成し、ビーム電極、第１のバイ
    アス電極、および第２のバイアス電極のうちの１つに駆
    動信号を印加して、基板およびカバーに対するたわみ要
    素の周期的な機械的振動を発生させ、位置信号周波数の
    変化に応答して駆動信号の周波数を制御可能に調整し、
    それによって、駆動信号周波数を機械的振動の共振周波
    数に一致するように調整することを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】加速度検知装置において、 加速を受ける本体と、 プルーフ・マスと、 本体の加速によって、プルーフ・マスが偏向し、それに
    対応して、偏向を受け入れるためにブリッジング部材自
    体がたわむように、本体に対して片持ち梁的にプルーフ
    ・マスを支持する可とう性のブリッジング手段と、 ブリッジング手段のたわみに応答してたわみ要素が長手
    方向に伸長できるようにたわみ要素を配向させるため
    に、ブリッジング手段の一方の側に沿って固定された対
    向する第１の端部と第２の端部とを有する縦長のたわみ
    要素と、 ブリッジング手段とカバーがそれぞれ、たわみ要素から
    横方向に離間され、たわみ要素の各対向側にある、それ
    ぞれの第１の表面部と第２の表面部とを有する、ブリッ
    ジング手段に対して固定されたカバーと、 ブリッジング手段の第１の表面部に形成された第１のバ
    イアス電極と、カバーの第２の表面部に形成された第２
    のバイアス電極と、たわみ要素上に形成されたたわみ電
    極と、 第１および第２のバイアス電極を、異なる第１および第
    ２の電圧レベルにバイアスし、かつ前記たわみ電極を前
    記第１、第２の電圧レベルの中間の電圧レベルにバイア
    スし、実質的に一様で一定の電界をたわみ要素の周りの
    領域で生成するバイアス手段と、 ブリッジング手段およびカバーに対するたわみ要素の位
    置を検知し、たわみ要素が振動したときのたわみ要素の
    位置を示す周期的位置信号を生成する位置検知手段と、 周期的駆動電圧信号を生成し、たわみ電極、第１のバイ
    アス電極、および第２のバイアス電極のうちの１つの駆
    動信号を印加して、ブリッジング手段およびカバーに対
    するたわみ要素の周期的な機械的振動を発生させ、位置
    信号周波数の変化に応答して駆動信号の周波数を制御可
    能に調整し、それによって、駆動信号周波数を機械的振
    動の共振周波数に一致するように調整することを特徴と
    する装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2990807A1 (en) 2014-08-28 2016-03-02 Yokogawa Electric Corporation Resonant sensor

Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5458000A (en) * 1993-07-20 1995-10-17 Honeywell Inc. Static pressure compensation of resonant integrated microbeam sensors
US5417115A (en) * 1993-07-23 1995-05-23 Honeywell Inc. Dielectrically isolated resonant microsensors
US5442962A (en) * 1993-08-20 1995-08-22 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor having a pedestal supported electrode
US5550516A (en) * 1994-12-16 1996-08-27 Honeywell Inc. Integrated resonant microbeam sensor and transistor oscillator
US5742222A (en) * 1995-05-26 1998-04-21 Avi Systems, Inc. Direct adhering polysilicon based strain gage
GB2301669B (en) * 1995-05-30 1999-11-10 Allied Signal Inc Angular rate sensor misalignment correction
GB2301671B (en) * 1995-05-30 1999-10-13 Allied Signal Inc Angular rate sensor electronic balance
US6021675A (en) * 1995-06-07 2000-02-08 Ssi Technologies, Inc. Resonating structure and method for forming the resonating structure
EP0753728A3 (en) * 1995-07-14 1998-04-15 Yokogawa Electric Corporation Semiconductor differential pressure measuring device
US5798502A (en) * 1996-05-10 1998-08-25 Oak Frequency Temperature controlled substrate for VLSI construction having minimal parasitic feedback
US5772322A (en) * 1996-05-31 1998-06-30 Honeywell Inc. Resonant microbeam temperature sensor
IT1287123B1 (it) * 1996-10-31 1998-08-04 Abb Kent Taylor Spa Dispositivo per la misura di una pressione
US20040099061A1 (en) 1997-12-22 2004-05-27 Mks Instruments Pressure sensor for detecting small pressure differences and low pressures
US6126311A (en) * 1998-11-02 2000-10-03 Claud S. Gordon Company Dew point sensor using mems
US6215221B1 (en) * 1998-12-29 2001-04-10 Honeywell International Inc. Electrostatic/pneumatic actuators for active surfaces
US7026697B2 (en) * 2000-03-31 2006-04-11 Shipley Company, L.L.C. Microstructures comprising a dielectric layer and a thin conductive layer
US6698295B1 (en) 2000-03-31 2004-03-02 Shipley Company, L.L.C. Microstructures comprising silicon nitride layer and thin conductive polysilicon layer
EP1164378B1 (en) * 2000-06-16 2012-03-14 Infineon Technologies AG Acceleration Sensor
IT1318295B1 (it) * 2000-07-31 2003-07-28 Abb Ricerca Spa Dispositivo per la misura della pressione di un fluido
US6584857B1 (en) 2000-11-20 2003-07-01 Eastman Kodak Company Optical strain gauge
US6487913B2 (en) 2000-12-18 2002-12-03 Eastman Kodak Company Strain gauge with resonant light modulator
FR2818676B1 (fr) * 2000-12-27 2003-03-07 Freyssinet Int Stup Procede de demontage d'un cable de precontrainte et dispositif pour la mise en oeuvre
US6714102B2 (en) * 2001-03-01 2004-03-30 Agilent Technologies, Inc. Method of fabricating thin film bulk acoustic resonator (FBAR) and FBAR structure embodying the method
US20040036378A1 (en) * 2002-08-20 2004-02-26 Rodgers Murray Steven Dust cover for MEM components
US7284452B2 (en) * 2002-12-27 2007-10-23 Nanonord A/S Cantilever sensor using both the longitudinal and the transversal piezoresistive coefficients
US6739199B1 (en) 2003-03-10 2004-05-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Substrate and method of forming substrate for MEMS device with strain gage
US6993973B2 (en) * 2003-05-16 2006-02-07 Mks Instruments, Inc. Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer
US7231803B2 (en) * 2004-06-11 2007-06-19 Robert Bosch Gmbh Hybrid impact sensor
US7188511B2 (en) * 2004-06-11 2007-03-13 Robert Bosch Gmbh Stress wave sensor
US7623142B2 (en) 2004-09-14 2009-11-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flexure
US7201057B2 (en) * 2004-09-30 2007-04-10 Mks Instruments, Inc. High-temperature reduced size manometer
US7137301B2 (en) * 2004-10-07 2006-11-21 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor
US7141447B2 (en) * 2004-10-07 2006-11-28 Mks Instruments, Inc. Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor
US7368312B1 (en) * 2004-10-15 2008-05-06 Morgan Research Corporation MEMS sensor suite on a chip
US7605391B2 (en) * 2004-12-12 2009-10-20 Burns David W Optically coupled resonator
US7499604B1 (en) 2004-12-12 2009-03-03 Burns David W Optically coupled resonant pressure sensor and process
US7379629B1 (en) 2004-12-12 2008-05-27 Burns David W Optically coupled resonant pressure sensor
US7443509B1 (en) 2004-12-12 2008-10-28 Burns David W Optical and electronic interface for optically coupled resonators
US7176048B1 (en) 2004-12-12 2007-02-13 Burns David W Optically coupled sealed-cavity resonator and process
US7017418B1 (en) * 2004-12-15 2006-03-28 General Electric Company System and method for sensing pressure
US20060134510A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 Cleopatra Cabuz Air cell air flow control system and method
US20070017276A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Trutna William R Jr Resonant structure humidity sensor
US20070236213A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Paden Bradley E Telemetry method and apparatus using magnetically-driven mems resonant structure
FR2919067B1 (fr) * 2007-07-19 2009-08-28 Sagem Defense Securite Procede de mesure d'une acceleration au moyen d'un accelerometre vibrant piezo-electrique et dispositif de mesure correspondant
US7661313B2 (en) * 2007-11-05 2010-02-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Acceleration strain transducer
US8468887B2 (en) * 2008-04-14 2013-06-25 Freescale Semiconductor, Inc. Resonant accelerometer with low sensitivity to package stress
US7589329B1 (en) 2008-04-23 2009-09-15 Honeywell International Inc. Systems and methods for remote optical sensing
US8076737B2 (en) * 2008-05-20 2011-12-13 Honeywell International Inc. Systems and methods for acoustic sensing
US8115573B2 (en) * 2009-05-29 2012-02-14 Infineon Technologies Ag Resonance frequency tunable MEMS device
DE102010030878B4 (de) * 2010-07-02 2023-08-17 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Sensorvorrichtung zur Messung einer Beschleunigung, eines Drucks und dergleichen
ES2467697T5 (es) * 2010-11-29 2018-02-27 Air Products And Chemicals, Inc. Método y aparato para medir la presión de un gas
US8650963B2 (en) * 2011-08-15 2014-02-18 Pgs Geophysical As Electrostatically coupled pressure sensor
FR2995995B1 (fr) * 2012-09-26 2014-09-19 Sagem Defense Securite Capteur de pression a base de nanojauges couplees a un resonateur
JP2014115208A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Seiko Epson Corp Ｍｅｍｓ素子、電子デバイス、高度計、電子機器および移動体
JP2014115210A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Seiko Epson Corp Ｍｅｍｓ素子、電子デバイス、高度計、電子機器および移動体
US10580605B2 (en) 2015-11-23 2020-03-03 University Of Utah Research Foundation Very low power microelectromechanical devices for the internet of everything
JP7155035B2 (ja) 2019-02-18 2022-10-18 株式会社荏原製作所 研磨装置および研磨方法
CN112710869B (zh) * 2020-12-09 2023-04-21 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 基于附加静电刚度原理的谐振子刚性轴辨识装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3164987A (en) * 1961-03-28 1965-01-12 Bosch Arma Corp Electrostatic vibration transducer
US3486383A (en) * 1965-01-04 1969-12-30 Singer General Precision Vibrating beam transducer
US3413573A (en) * 1965-06-18 1968-11-26 Westinghouse Electric Corp Microelectronic frequency selective apparatus with vibratory member and means responsive thereto
US3470400A (en) * 1967-12-21 1969-09-30 Singer General Precision Single beam force transducer with integral mounting isolation
CH1494868A4 (ja) * 1968-10-08 1971-03-15 Proctor Ets
US3657667A (en) * 1969-04-23 1972-04-18 Citizen Watch Co Ltd Oscillator with three-arm mechanical vibrator connected to suppress spurious vibrations
DE8712331U1 (de) * 1986-09-26 1988-01-28 Flowtec AG, Reinach, Basel Corioliskraft-Massendurchflussmesser
US4901586A (en) * 1989-02-27 1990-02-20 Sundstrand Data Control, Inc. Electrostatically driven dual vibrating beam force transducer
US5090254A (en) * 1990-04-11 1992-02-25 Wisconsin Alumni Research Foundation Polysilicon resonating beam transducers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｊ．Ｄ．Ｚｏｏｋ，Ｄ．Ｗ．Ｂｕｒｎｓ，Ｈ．Ｇｕｃｋｅｌ，Ｊ．Ｓｎｉｅｑｏｗｓｋｉ，Ｒ．Ｌ．Ｅｎｇｅｌｓｔａｄ ａｎｄ Ｚ．Ｆｅｎｇ，"ＲＥＳＯＮ ＡＮＴ ＭＩＣＲＯＢＥＡＭ ＳＴＲＡＩＮ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ"，１９９１ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ−Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ，ｐｐ．５２９−５３２，１９９１

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2990807A1 (en) 2014-08-28 2016-03-02 Yokogawa Electric Corporation Resonant sensor
US9952250B2 (en) 2014-08-28 2018-04-24 Yokogawa Electric Corporation Resonant sensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP0717835B1 (en) 2000-04-26
CA2171188A1 (en) 1995-03-16
AU4850293A (en) 1995-03-27
EP0717835A1 (en) 1996-06-26
WO1995007448A1 (en) 1995-03-16
US5275055A (en) 1994-01-04
DE69328500T2 (de) 2000-09-21
JPH09502274A (ja) 1997-03-04
CA2171188C (en) 2006-04-18
DE69328500D1 (de) 2000-05-31
AU683850B2 (en) 1997-11-27

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