JPH0320780Y2 - - Google Patents
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- JPH0320780Y2 JPH0320780Y2 JP15722584U JP15722584U JPH0320780Y2 JP H0320780 Y2 JPH0320780 Y2 JP H0320780Y2 JP 15722584 U JP15722584 U JP 15722584U JP 15722584 U JP15722584 U JP 15722584U JP H0320780 Y2 JPH0320780 Y2 JP H0320780Y2
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- JP
- Japan
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- weight
- cantilever beam
- acceleration
- gravity
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- Expired
Links
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野〕
本考案は半導体基板上に形成した片持ばりを用
いた超小型の半導体加速度センサに関するもので
ある。
いた超小型の半導体加速度センサに関するもので
ある。
最近半導体基板上に形成された超小型の半導体
加速度センサが開発されている。この半導体加速
度センサはエツチング等の薄膜技術を用いて半導
体基板上に形成されるものであり、半導体のピエ
ゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容
量変化を検出することによつて加速度を検出する
ようになつている。
加速度センサが開発されている。この半導体加速
度センサはエツチング等の薄膜技術を用いて半導
体基板上に形成されるものであり、半導体のピエ
ゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容
量変化を検出することによつて加速度を検出する
ようになつている。
これらの半導体加速度センサは上記のように薄
膜技術を用いて形成されるため、例えば振動部分
の長さが100μｍ程度、厚さが1μｍ程度、チツプ
全体の大きさが１mm角程度と極めて小型に形成す
ることが出来、又、集積回路で他の素子と同一基
板上に形成することも出来るという優れた特徴が
ある。
膜技術を用いて形成されるため、例えば振動部分
の長さが100μｍ程度、厚さが1μｍ程度、チツプ
全体の大きさが１mm角程度と極めて小型に形成す
ることが出来、又、集積回路で他の素子と同一基
板上に形成することも出来るという優れた特徴が
ある。
上記のごとき半導体加速度センサとしては、例
えばIEEE Electron Devices，Vol.ED−26，No.
12，p.1911，Dec.1979“Ａ Batch−Fabricated
Silicon Accelerometer”に記載されているもの
がある。
えばIEEE Electron Devices，Vol.ED−26，No.
12，p.1911，Dec.1979“Ａ Batch−Fabricated
Silicon Accelerometer”に記載されているもの
がある。
第２図は上記の半導体加速度センサの斜視図及
び断面図である。
び断面図である。
第２図において、２１はSi単結晶のSi基板、２
２はSi片持ばり、２３はSiおもり、２４はおもり
の重心、２５は拡散抵抗である。
２はSi片持ばり、２３はSiおもり、２４はおもり
の重心、２５は拡散抵抗である。
第２図に示す半導体加速度センサにおいては、
加速度が加わつたときにSiおもり２３が偏位し、
そのためSi片持ばり２２に歪を生ずる。
加速度が加わつたときにSiおもり２３が偏位し、
そのためSi片持ばり２２に歪を生ずる。
このSi片持ばり２２の支持部付近には拡散抵抗
２５が形成されており、片持ばりに歪を生ずると
ピエゾ抵抗効果によつて上記の拡散抵抗の抵抗値
が変化する。
２５が形成されており、片持ばりに歪を生ずると
ピエゾ抵抗効果によつて上記の拡散抵抗の抵抗値
が変化する。
この抵抗値の変化を検出することによつて、加
速度を検出することが出来る。
速度を検出することが出来る。
上記のごとき半導体加速度センサにおいては、
おもりとしてSiを使用しているために、次のごと
き問題が生じる。
おもりとしてSiを使用しているために、次のごと
き問題が生じる。
まず第１に、第３図に示すように、おもりの重
心２４がSi片持ばり２２の重心２６からずれてい
るために生じる横方向加速度感度の増大である。
心２４がSi片持ばり２２の重心２６からずれてい
るために生じる横方向加速度感度の増大である。
一般に、このような片持ばりの構造ではｘ方向
の加速度のみを検出し、yz方向の加速度には感
度を有しないことが望ましい。
の加速度のみを検出し、yz方向の加速度には感
度を有しないことが望ましい。
しかし、第３図に示すごとく、おもりの重心２
４が片持ばりの重心２６よりｈだけ下方にずれて
いるために、ｙ方向の加速度にも感度を生じてし
まう。
４が片持ばりの重心２６よりｈだけ下方にずれて
いるために、ｙ方向の加速度にも感度を生じてし
まう。
このｙ方向の感度Syは通常のｘ方向の感度を
Sx、片持ばりの支持部から片持ばりの重心位置
までの長さをｌとすれば、下記(1)式で示される。
Sx、片持ばりの支持部から片持ばりの重心位置
までの長さをｌとすれば、下記(1)式で示される。
SySx・ｈ／ｌ …(1)
上記のようにｙ方向の感度Syは重心間の距離
ｈに比例する。
ｈに比例する。
そしてこのｈはおもり２３の厚さのほぼ1/2と
なる。
なる。
そのため例えば厚さ200μｍのSiウエハを用い、
ｌ＝１mmとすれば、Sy0.1Sxとなる。
ｌ＝１mmとすれば、Sy0.1Sxとなる。
すなわちｙ方向に1Gの加速度が加わつた場合、
ｘ方向に0.1Gの加速度が加わつたものと見なし
てしまうという問題がある。
ｘ方向に0.1Gの加速度が加わつたものと見なし
てしまうという問題がある。
次に第２の問題点として、Siの比重の小ささに
よるおもりとしての不適格性があげられる。
よるおもりとしての不適格性があげられる。
一般に半導体加速度センサは、共振周波数付近
での感度を下げるため、シリコンオイル等のダン
ピング液中に浸して用いられる。
での感度を下げるため、シリコンオイル等のダン
ピング液中に浸して用いられる。
この場合、実質的なおもりの重さは、空気中で
のおもりの重さをＭ、おもりの密度をρ1、ダンピ
ング液の密度をρ2とすれば、下記(2)式で与えられ
る。
のおもりの重さをＭ、おもりの密度をρ1、ダンピ
ング液の密度をρ2とすれば、下記(2)式で与えられ
る。
Ｍ（１−ρ2／ρ1） …(2)
おもりがSiの場合には、ρ1＝2.3ｇ／cm3であり、
ダンピング液の密度とあまり差がない。
ダンピング液の密度とあまり差がない。
したがつて実質的なおもりの重さが軽くなり、
感度が低下する等の悪影響が生じる。
感度が低下する等の悪影響が生じる。
本考案は上記のごとき従来技術の問題点を解決
することを目的とするものである。
することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本考案において
は、片持ばりの先端部に密度の大きな金属（Au、
Ag等）のおもりを電解メツキによつて形成する
ように構成している。
は、片持ばりの先端部に密度の大きな金属（Au、
Ag等）のおもりを電解メツキによつて形成する
ように構成している。
第１図は本考案の斜視図及び断面図である。
第１図において、Si基板１１上にSi片持ばり１
２及びおもり部片持ばり１３（片持ばりの中でお
もりが設置される部分）が形成されている。
２及びおもり部片持ばり１３（片持ばりの中でお
もりが設置される部分）が形成されている。
Si片持ばりの根元には加速度検出用の拡散抵抗
１５が形成されている。
１５が形成されている。
又、おもり部片持ばり１３上にはおもり１４が
形成されている。
形成されている。
このおもり１４としては金属（Au、Ag等）を
用いているので、Siをおもりとして用いた場合に
比べて、充分に薄い膜厚で同じ質量を得ることが
出来る。
用いているので、Siをおもりとして用いた場合に
比べて、充分に薄い膜厚で同じ質量を得ることが
出来る。
上記のおもり１４の形成工程を第４図ａ〜ｄに
示す。
示す。
まずａにおいて、Si基板４１上に電極用金属４
２を形成する。
２を形成する。
この電極用金属４２は、電解メツキを行う際の
電極となるものである。
電極となるものである。
次にｂにおいて、電極用金属４２上の全面にレ
ジスト４３を塗布し、ホトエツチングによつてレ
ジスト除去部４５を形成する。
ジスト４３を塗布し、ホトエツチングによつてレ
ジスト除去部４５を形成する。
次にｃにおいて、電極用金属４２を電極として
所定の膜厚のおもり用金属４４を電解メツキで形
成する。
所定の膜厚のおもり用金属４４を電解メツキで形
成する。
そして、おもり用金属４４の形成後に、レジス
ト４３を除去する。
ト４３を除去する。
次にｄにおいて、全面の電極用金属４２をエツ
チングで除去する。
チングで除去する。
なお、おもり用金属４４は電極用金属４２より
も充分厚く形成しているので、エツチングの際に
は膜厚はほとんど減少しない。
も充分厚く形成しているので、エツチングの際に
は膜厚はほとんど減少しない。
又、電極用金属４２とおもり用金属４４とは同
一材質のものでもよいし、異なつた材質のものを
用いてもよい。
一材質のものでもよいし、異なつた材質のものを
用いてもよい。
次に本考案の作用を第５図を用いて説明する。
第５図において、１６はおもり１４の重心、
l′は片持ばりの支持部から重心までの長さ、h′は
片持ばりの重心からおもりの重心までの長さ（お
もりの膜厚のほぼ1/2に等しい）であり、その他
第１図と同符号は同一物を示す。
l′は片持ばりの支持部から重心までの長さ、h′は
片持ばりの重心からおもりの重心までの長さ（お
もりの膜厚のほぼ1/2に等しい）であり、その他
第１図と同符号は同一物を示す。
第５図におけるｙ方向加速度感度Sy′は通常の
ｘ方向の感度をSx′とすれば、下記(3)式で示され
る。
ｘ方向の感度をSx′とすれば、下記(3)式で示され
る。
Sy′Sx′・h′／l′ …(3)
前記(1)式と上記(3)式とを比較すると、Sx＝
Sx′、ｌ＝l′、ｈ＞h′であるため、Sx′＜Sxとな
る。
Sx′、ｌ＝l′、ｈ＞h′であるため、Sx′＜Sxとな
る。
すなわち、従来装置に比べて横方向の加速度感
度が小さくなる。
度が小さくなる。
例えば、Siで200μｍ厚のおもりを形成した場合
と同じ質量のおもりを得るためには、Au（密度約
20ｇ／cm3）では約20μｍ厚のおもりで済む。
と同じ質量のおもりを得るためには、Au（密度約
20ｇ／cm3）では約20μｍ厚のおもりで済む。
すなわち、Siに比べて横方向加速度感度を約1/
１０にすることが出来る。
１０にすることが出来る。
又、ダンピング液に浸した場合の実質的なおも
りの重量は前記(2)式で示されているように、Ｍ
（１−ρ2／ρ1）であるが、金属をおもりに用いる
ことによつてρ1≫ρ2となるので、空気中における
重量Ｍとほとんど変らなくなる。
りの重量は前記(2)式で示されているように、Ｍ
（１−ρ2／ρ1）であるが、金属をおもりに用いる
ことによつてρ1≫ρ2となるので、空気中における
重量Ｍとほとんど変らなくなる。
以上説明したごとく、本考案によれば、片持ば
りの先端部に電解メツキによる金属おもりを形成
する構成としているため、不必要な横方向の加速
度感度を小さくすることが出来、又、ダンピング
液中に浸した場合の特性変化が小さく、感度を良
好にすることが出来る。
りの先端部に電解メツキによる金属おもりを形成
する構成としているため、不必要な横方向の加速
度感度を小さくすることが出来、又、ダンピング
液中に浸した場合の特性変化が小さく、感度を良
好にすることが出来る。
又、おもりをバツチ処理で形成することが可能
であり、かつホトエツチングによつておもりを形
成しているので、おもりの位置精度が高い等の優
れた効果が得られる。
であり、かつホトエツチングによつておもりを形
成しているので、おもりの位置精度が高い等の優
れた効果が得られる。
第１図は本考案の斜視図及び断面図、第２図は
従来装置の斜視図及び断面図、第３図は従来装置
の説明図、第４図は本考案の製造工程を示す図、
第５図は本考案の説明図である。 符号の説明、１１……Si基板、１２……Si片持
ばり、１３……おもり部片持ばり、１４……おも
り、１５……拡散抵抗、１６……おもりの重心。
従来装置の斜視図及び断面図、第３図は従来装置
の説明図、第４図は本考案の製造工程を示す図、
第５図は本考案の説明図である。 符号の説明、１１……Si基板、１２……Si片持
ばり、１３……おもり部片持ばり、１４……おも
り、１５……拡散抵抗、１６……おもりの重心。
Claims (1)
- 半導体基板上に形成され、一端を支持された片
持ばりの支持部付近に拡散抵抗を形成し、上記片
持ばりの偏位に応じて上記拡散抵抗に生じる抵抗
値の変化を検出することによつて加速度を検出す
る半導体加速度センサにおいて、上記片持ばりの
先端部に電解メツキで形成された金属のおもりを
装着したことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722584U JPH0320780Y2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15722584U JPH0320780Y2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6172677U JPS6172677U (ja) | 1986-05-17 |
| JPH0320780Y2 true JPH0320780Y2 (ja) | 1991-05-07 |
Family
ID=30715223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15722584U Expired JPH0320780Y2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0320780Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3631155A1 (de) * | 1986-09-12 | 1988-03-24 | Alt Eckhard | Frequenzvariabler herzschrittmacher mit belastungsadaequatem frequenzverhalten |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP15722584U patent/JPH0320780Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6172677U (ja) | 1986-05-17 |
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