JPH0567073B2 - - Google Patents
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- JPH0567073B2 JPH0567073B2 JP61054974A JP5497486A JPH0567073B2 JP H0567073 B2 JPH0567073 B2 JP H0567073B2 JP 61054974 A JP61054974 A JP 61054974A JP 5497486 A JP5497486 A JP 5497486A JP H0567073 B2 JPH0567073 B2 JP H0567073B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
この発明は半導体片持ちばりを有し、ピエゾ抵
抗効果を利用して加速度を測定する半導体加速度
センサに関する。
抗効果を利用して加速度を測定する半導体加速度
センサに関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来の半導体加速度センサとしては例えば第５
図に示すようなものがある。これは文献「IEEE、
Electron Devices、VolED−26、No.12、P1911、
Dec.1979」に詳しい説明があるが、ここで第５
図及び第６図に基づいてその概略を説明する。
図に示すようなものがある。これは文献「IEEE、
Electron Devices、VolED−26、No.12、P1911、
Dec.1979」に詳しい説明があるが、ここで第５
図及び第６図に基づいてその概略を説明する。
第５図は半導体加速度センサの平面図。第６図
は第５図の−断面図である。第５図及び第６
図において、シリコン単結晶基板（以下「基板」
と略記する）１上に空隙３が形成されることによ
つて、上下の圧力差により敏感に凹凸変形するよ
うな凹陥部５と、基板１の一部で形成されたおも
り７とを有する片持ちばり９が基板１に形成され
ている。この片持ちばり９の凹陥部５の表面に
は、Ｐ型の不純物拡散によりピエゾ抵抗１１ａ，
１１ｂが形成され、さらに基板１上には、ピエゾ
抵抗１１ａ，１１ｂ隣接してＰ型の不純物拡散に
よりピエゾ抵抗１１ｃ，１１ｄが形成されてい
る。また、それぞれのピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄ
には、引き出しリード線となるP+型の拡散領域
１３が形成されており、それぞれのピエゾ抵抗１
１ａ〜１１ｄはこの拡散領域１３を介して外部と
電気的に接続されている。この片持ちばり９を有
する半導体加速度センサは、基板１の両面を中空
のガラスパツケージで覆い、その内部に適当なダ
ンピングコントロール用の液体あるいは気体を封
入して用いられる。
は第５図の−断面図である。第５図及び第６
図において、シリコン単結晶基板（以下「基板」
と略記する）１上に空隙３が形成されることによ
つて、上下の圧力差により敏感に凹凸変形するよ
うな凹陥部５と、基板１の一部で形成されたおも
り７とを有する片持ちばり９が基板１に形成され
ている。この片持ちばり９の凹陥部５の表面に
は、Ｐ型の不純物拡散によりピエゾ抵抗１１ａ，
１１ｂが形成され、さらに基板１上には、ピエゾ
抵抗１１ａ，１１ｂ隣接してＰ型の不純物拡散に
よりピエゾ抵抗１１ｃ，１１ｄが形成されてい
る。また、それぞれのピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄ
には、引き出しリード線となるP+型の拡散領域
１３が形成されており、それぞれのピエゾ抵抗１
１ａ〜１１ｄはこの拡散領域１３を介して外部と
電気的に接続されている。この片持ちばり９を有
する半導体加速度センサは、基板１の両面を中空
のガラスパツケージで覆い、その内部に適当なダ
ンピングコントロール用の液体あるいは気体を封
入して用いられる。
このような半導体加速度センサを用いて加速度
を測定するには次のようにして行なわれる。
を測定するには次のようにして行なわれる。
このセンサが加速度Ｇを受けると片持ちばり９
にたわみが発生する。これにより片持ちばり９の
表面に形成されたピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄが伸
縮して、ピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄの抵抗値がた
わみ量に応じて変化する。この抵抗値の変化量を
出力電圧あるいは出力電流として取り出して加速
度が測定される。
にたわみが発生する。これにより片持ちばり９の
表面に形成されたピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄが伸
縮して、ピエゾ抵抗１１ａ〜１１ｄの抵抗値がた
わみ量に応じて変化する。この抵抗値の変化量を
出力電圧あるいは出力電流として取り出して加速
度が測定される。
ところで、このような構成の半導体加速度セン
サにあつては、基板１表面から露出した状態にあ
るので、ピエゾ抵抗間においてリーク電流が発生
して、長期間にわたり安定した測定を行なうこと
が困難となり信頼性の低下を招いていた。
サにあつては、基板１表面から露出した状態にあ
るので、ピエゾ抵抗間においてリーク電流が発生
して、長期間にわたり安定した測定を行なうこと
が困難となり信頼性の低下を招いていた。
そこで、これを改善するために、プレーナ技術
を用いて基板１の表面にSiO2膜を形成して、リ
ーク電流を防止していた。しかしながら、このよ
うにすることでリーク電流は防止される反面、シ
リコンの基板１とSiO2膜との熱膨張率の相違に
より、厚みの異なる領域に形成されたピエゾ抵抗
１１ａ，１１ｂと１１ｃ，１１ｄとでは、温度変
化に対してたわみ量が異なることになる。このた
め、ピエゾ抵抗１１ａ，１１ｂと１１ｃ，１１ｄ
の出力の温度ドリフトに差が生じて、正確な測定
ができないという問題があつた。
を用いて基板１の表面にSiO2膜を形成して、リ
ーク電流を防止していた。しかしながら、このよ
うにすることでリーク電流は防止される反面、シ
リコンの基板１とSiO2膜との熱膨張率の相違に
より、厚みの異なる領域に形成されたピエゾ抵抗
１１ａ，１１ｂと１１ｃ，１１ｄとでは、温度変
化に対してたわみ量が異なることになる。このた
め、ピエゾ抵抗１１ａ，１１ｂと１１ｃ，１１ｄ
の出力の温度ドリフトに差が生じて、正確な測定
ができないという問題があつた。
［発明の目的］
の発明は、上記に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、温度特性を向上させて加速
度を高精度に測定することができる半導体加速度
センサを提供することにある。
目的とするところは、温度特性を向上させて加速
度を高精度に測定することができる半導体加速度
センサを提供することにある。
［発明の概要］
上記目的を達成するために、この発明は、一端
が半導体基板で支持され他端に前記半導体基板で
形成されたおもりを有する第１の片持ちばりと、
第１の片持ちばりの表面に形成され、加速度によ
るたわみに応じて抵抗値が変化する少なくとも一
つのピエゾ抵抗と、前記半導体基板に一端が支持
され、前記第１の片持ちばりと同じ厚みを有し、
加速度によるたわみが前記第１の片持ちばりより
少ない第２の片持ちばりと、該第２の片持ちばり
の表面に形成された少なくとも一つのピエゾ抵抗
と、前記両ピエゾ抵抗の出力電圧の差分を検出す
る検出手段とを有し、第２の片持ちばりで第１の
片持ちばりの温度特性を補償したことを要旨とす
る。
が半導体基板で支持され他端に前記半導体基板で
形成されたおもりを有する第１の片持ちばりと、
第１の片持ちばりの表面に形成され、加速度によ
るたわみに応じて抵抗値が変化する少なくとも一
つのピエゾ抵抗と、前記半導体基板に一端が支持
され、前記第１の片持ちばりと同じ厚みを有し、
加速度によるたわみが前記第１の片持ちばりより
少ない第２の片持ちばりと、該第２の片持ちばり
の表面に形成された少なくとも一つのピエゾ抵抗
と、前記両ピエゾ抵抗の出力電圧の差分を検出す
る検出手段とを有し、第２の片持ちばりで第１の
片持ちばりの温度特性を補償したことを要旨とす
る。
［発明の実施例］
以下、図面を用いてこの発明の一実施例を説明
する。
する。
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体加速
度センサの構造を示す図であり、同図ａは半導体
加速度センサの平面図、同図ｂは同図ａの−
断面図、同図ｃは同図ａの′−′断面図であ
る。同図において、第５図及び第６図に示した従
来の半導体加速度センサと同一の機能を果たすも
のには同一の番号を付している。
度センサの構造を示す図であり、同図ａは半導体
加速度センサの平面図、同図ｂは同図ａの−
断面図、同図ｃは同図ａの′−′断面図であ
る。同図において、第５図及び第６図に示した従
来の半導体加速度センサと同一の機能を果たすも
のには同一の番号を付している。
この実施例において、基板１には加速度を検知
するための加速度検知用片持ちばり１３と、この
加速度検知片持ちばり１３の近傍に、温度変化に
対して温度補償を行なうための温度補償用片持ち
ばり１５とが形成されている。
するための加速度検知用片持ちばり１３と、この
加速度検知片持ちばり１３の近傍に、温度変化に
対して温度補償を行なうための温度補償用片持ち
ばり１５とが形成されている。
加速度検知用片持ちばり１３は、その端部にお
もり７を有し、基板１に形成されたＮ型のエピタ
キシヤル層１７中にあつて凹陥部５の上部に位置
する領域に、加速度に対して感度が大きくＰ型に
不純物拡散されたピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂが形
成されている。温度補償用片持ちばり１５は、エ
ツチング処理により基板１が除去された領域に形
成され、この領域のＮ型のエピタキシヤル層１７
中には、加速度に対する感度が小さくＰ型に不純
物拡散されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄが形成さ
れている。加速度検知用片持ちばり１３及び温度
補償用片持ちばり１５が形成された側の基板１の
表面は、SiO2膜２１が形成され絶縁されている。
それぞれのピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄは、ブリツ
ジ回路を構成するように接続され、その出力電圧
を外部にとり出すための配線２３が、それぞれの
ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄに接続形成されてお
り、基板１の表面全体にはPSG（リンガラス）等
を用いた保護膜２５が形成されている。
もり７を有し、基板１に形成されたＮ型のエピタ
キシヤル層１７中にあつて凹陥部５の上部に位置
する領域に、加速度に対して感度が大きくＰ型に
不純物拡散されたピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂが形
成されている。温度補償用片持ちばり１５は、エ
ツチング処理により基板１が除去された領域に形
成され、この領域のＮ型のエピタキシヤル層１７
中には、加速度に対する感度が小さくＰ型に不純
物拡散されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄが形成さ
れている。加速度検知用片持ちばり１３及び温度
補償用片持ちばり１５が形成された側の基板１の
表面は、SiO2膜２１が形成され絶縁されている。
それぞれのピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄは、ブリツ
ジ回路を構成するように接続され、その出力電圧
を外部にとり出すための配線２３が、それぞれの
ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄに接続形成されてお
り、基板１の表面全体にはPSG（リンガラス）等
を用いた保護膜２５が形成されている。
次に、この半導体加速度センサの製造工程を第
２図Ａ第２図Ｇを用いて説明する。
２図Ａ第２図Ｇを用いて説明する。
比抵抗5Ω・cm程度、厚さ400μｍ程度で面方
位を（100）とするＰ型の基板１上に、比抵抗
10Ω・cm程度のＮ型のエピタキシヤル層１７を
例えば厚さが10μｍ程度となるように成長形成
させる。なお、エピタキンシヤル層１７の厚さ
は、センサの感度に応じて適宜選択される（第
２図Ａ）。
位を（100）とするＰ型の基板１上に、比抵抗
10Ω・cm程度のＮ型のエピタキシヤル層１７を
例えば厚さが10μｍ程度となるように成長形成
させる。なお、エピタキンシヤル層１７の厚さ
は、センサの感度に応じて適宜選択される（第
２図Ａ）。
エピタキシヤル層１７の表面に熱酸化により
形成されたSiO2の酸化膜２７をマスクとして、
空隙３となる部分にＰ型の拡散領域を形成する
（第２図Ｂ）。
形成されたSiO2の酸化膜２７をマスクとして、
空隙３となる部分にＰ型の拡散領域を形成する
（第２図Ｂ）。
さらに、後述するエレクトロケミカルエツチ
ング用の電極と全てのＮ型のエピタキシヤル層
１７を接続するためのＮ型の拡散領域２９を、
上述したと同様な方法により全てのＮ型のエピ
タキシヤル層１７に形成する（第２図Ｃ）。
ング用の電極と全てのＮ型のエピタキシヤル層
１７を接続するためのＮ型の拡散領域２９を、
上述したと同様な方法により全てのＮ型のエピ
タキシヤル層１７に形成する（第２図Ｃ）。
同様にして、エピタキシヤル層１７の表面の
所定の領域に、例えば１×1018cm-3程度のＰ型
の不純物を選択的に拡散してピエゾ抵抗１９ａ
〜１９ｄを形成する。なおピエゾ抵抗１９ａ〜
１９ｄの感歪特性は拡散される不純物濃度が低
濃度になるほど感度が高くなるが、不純物濃度
のバラツキは、ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄの出
力のバラツキの原因となるので、不純物濃度は
拡散処理の制御製を考慮して便宜選択される
（第２図Ｄ）。
所定の領域に、例えば１×1018cm-3程度のＰ型
の不純物を選択的に拡散してピエゾ抵抗１９ａ
〜１９ｄを形成する。なおピエゾ抵抗１９ａ〜
１９ｄの感歪特性は拡散される不純物濃度が低
濃度になるほど感度が高くなるが、不純物濃度
のバラツキは、ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄの出
力のバラツキの原因となるので、不純物濃度は
拡散処理の制御製を考慮して便宜選択される
（第２図Ｄ）。
次に、第２図Ｂに示した工程で形成された
SiO2の酸化膜２７を除去した後、新たにSiO2
の酸化膜２１を例えば厚さが1μｍ程度に、基
板１の両表面に形成して、N+型の拡散領域２
９及びピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄに配線２３を
形成する（第２図Ｅ）。
SiO2の酸化膜２７を除去した後、新たにSiO2
の酸化膜２１を例えば厚さが1μｍ程度に、基
板１の両表面に形成して、N+型の拡散領域２
９及びピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄに配線２３を
形成する（第２図Ｅ）。
次に、表面に厚さが7000Å程度のPSG等を
用いた絶縁膜３１を形成して、N+型の拡散領
域２９に形成された配線２３に、エレクトロケ
ミカルエツチング用の電極３３を形成する。ま
た、基板１の裏面に形成され、片持ちばりが形
成される領域のSiO2の酸化膜２１を除去して、
エレクトロケミカルエツチング用の開口部を形
成する。そして、KOH水溶液あるいはエチレ
ンジアミン、ピテカルコール、水の混合液等の
エツチング処理に異方性を有するアルカリエツ
チング液中で、エレクトロケミカルエツチング
用の電極３３を陽極、Pt等の金属を陰極とし
て、エレクトロケミカルエツチング処理を行な
い、開口部からＰ型の基板１をＮ型のエピタキ
シヤル層１７とのPN接合面まで除去するとと
もに、空隙３となるＰ型の領域を除去する。こ
のエレクトロケミカルエツチング処理を用いる
ことにより、電圧が印加されていないＰ型の基
板１は化学的にエツチング処理されるが、陽極
酸化作用によりエツチング処理はPN接合面で
停止する。このため、片持ちばりの厚さを正確
に制御することが可能となり、極めて高精度の
片持ちばりを形成することができる（第２図
Ｆ）。
用いた絶縁膜３１を形成して、N+型の拡散領
域２９に形成された配線２３に、エレクトロケ
ミカルエツチング用の電極３３を形成する。ま
た、基板１の裏面に形成され、片持ちばりが形
成される領域のSiO2の酸化膜２１を除去して、
エレクトロケミカルエツチング用の開口部を形
成する。そして、KOH水溶液あるいはエチレ
ンジアミン、ピテカルコール、水の混合液等の
エツチング処理に異方性を有するアルカリエツ
チング液中で、エレクトロケミカルエツチング
用の電極３３を陽極、Pt等の金属を陰極とし
て、エレクトロケミカルエツチング処理を行な
い、開口部からＰ型の基板１をＮ型のエピタキ
シヤル層１７とのPN接合面まで除去するとと
もに、空隙３となるＰ型の領域を除去する。こ
のエレクトロケミカルエツチング処理を用いる
ことにより、電圧が印加されていないＰ型の基
板１は化学的にエツチング処理されるが、陽極
酸化作用によりエツチング処理はPN接合面で
停止する。このため、片持ちばりの厚さを正確
に制御することが可能となり、極めて高精度の
片持ちばりを形成することができる（第２図
Ｆ）。
最後に空隙３の上部の酸化膜２１及び絶縁膜
３１を除去した後にエツチング用の電極３３を
除去し、再びPSG等を用いた保護膜２５を形
成して、外部配線用パツト（図示せず）を形成
して、上述した半導体加速度センサが完成する
（第２図Ｇ）。
３１を除去した後にエツチング用の電極３３を
除去し、再びPSG等を用いた保護膜２５を形
成して、外部配線用パツト（図示せず）を形成
して、上述した半導体加速度センサが完成する
（第２図Ｇ）。
このように半導体加速度センサは、通常の半導
体製造プロセスと類似した製造方法を用いて形成
されるために、均一性にすぐれ品質のそろつたも
のを製造することができる。
体製造プロセスと類似した製造方法を用いて形成
されるために、均一性にすぐれ品質のそろつたも
のを製造することができる。
第３図は加速度検知用片持ちばり１３に形成さ
れたピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂと、温度補償用片
持ちばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１
９ｄをブリツジ接続して、ピエゾ抵抗１９ａとピ
エゾ抵抗１９ｃとの接続点と、ピエゾ抵抗１９ｂ
とピエゾ抵抗１９ｄとの接続点との間の電位差を
出力電圧V0として得るブリツジ回路の構成図で
ある。
れたピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂと、温度補償用片
持ちばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１
９ｄをブリツジ接続して、ピエゾ抵抗１９ａとピ
エゾ抵抗１９ｃとの接続点と、ピエゾ抵抗１９ｂ
とピエゾ抵抗１９ｄとの接続点との間の電位差を
出力電圧V0として得るブリツジ回路の構成図で
ある。
加速度Ｇが加速度検知用片持ちばり１３及び温
度補償用片持ちばり１５のそれぞれ重心に加わる
と、加速度検知用片持ちばり１３はおもり７を有
しているので、大きくたわむことになるが、温度
補償用片持ちばり１５のたわみは極めて小さなも
のとなる。このため、ピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂ
の抵抗値の変化が大きくなり出力電圧V0が発生
することになる。したがつて、片持ちばりのたわ
み量は加速度Ｇに比例するので、加速度Ｇに比例
した出力電圧V0が得られ加速度が検出されるこ
とになる。
度補償用片持ちばり１５のそれぞれ重心に加わる
と、加速度検知用片持ちばり１３はおもり７を有
しているので、大きくたわむことになるが、温度
補償用片持ちばり１５のたわみは極めて小さなも
のとなる。このため、ピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂ
の抵抗値の変化が大きくなり出力電圧V0が発生
することになる。したがつて、片持ちばりのたわ
み量は加速度Ｇに比例するので、加速度Ｇに比例
した出力電圧V0が得られ加速度が検出されるこ
とになる。
以上説明したような半導体加速度センサにあつ
ては、それぞれの片持ちばりは第４図に示すよう
に異なつた熱膨張率を有するSiとSiO2とから形
成されているために、一種のバイメタルと考えら
れ温度変化によりその温度変化量に応じたたわみ
を発生する。このたわみの曲率ｒは次式により表
わされる。
ては、それぞれの片持ちばりは第４図に示すよう
に異なつた熱膨張率を有するSiとSiO2とから形
成されているために、一種のバイメタルと考えら
れ温度変化によりその温度変化量に応じたたわみ
を発生する。このたわみの曲率ｒは次式により表
わされる。
ｒ＝１／σ（α1−α2）×△Ｔ×（E1／E2）
×（d2／1／d2） ここで、α1はSiの熱膨張率（≒2.4×10-6／℃） α2はSiO2の熱膨張率（≒0.4×10-6／℃） E1はSiのヤング率（≒1.9×1012dyn／cm2） E2はSiO2のヤング率（≒0.7×1012dyn／cm2） d1はSiの厚さd2はSiO2の厚さ △Ｔはたわみ量が零（γ＝∞）となる温度と測
定温度との温度差 である。上式から明らかなように、温度変化によ
る片持ちばりのたわみ量は、構造的な要因におい
て厚さ方向の寸法で決定され、片持ちばりの長
さ、幅に影響されないことがわかる。したがつ
て、加速度検知用片持ちばり１３と温度補償用片
持ちばり１５とを同じ厚みとなるように形成した
ので、加速度検知用片持ちばり１３に形成された
ピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂと、温度補償用片持ち
ばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄ
とは、温度変化に対して同一のたわみを受けるこ
とになる。このため、それぞれのピエゾ抵抗１９
ａ，１９ｄ抵抗変化も同じとなり、ブリツジ回路
の出力電圧V0は温度によつて変化することはな
く、温度変化の影響を受けることなく加速度を正
確に測定することができる。
×（d2／1／d2） ここで、α1はSiの熱膨張率（≒2.4×10-6／℃） α2はSiO2の熱膨張率（≒0.4×10-6／℃） E1はSiのヤング率（≒1.9×1012dyn／cm2） E2はSiO2のヤング率（≒0.7×1012dyn／cm2） d1はSiの厚さd2はSiO2の厚さ △Ｔはたわみ量が零（γ＝∞）となる温度と測
定温度との温度差 である。上式から明らかなように、温度変化によ
る片持ちばりのたわみ量は、構造的な要因におい
て厚さ方向の寸法で決定され、片持ちばりの長
さ、幅に影響されないことがわかる。したがつ
て、加速度検知用片持ちばり１３と温度補償用片
持ちばり１５とを同じ厚みとなるように形成した
ので、加速度検知用片持ちばり１３に形成された
ピエゾ抵抗１９ａ，１９ｂと、温度補償用片持ち
ばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄ
とは、温度変化に対して同一のたわみを受けるこ
とになる。このため、それぞれのピエゾ抵抗１９
ａ，１９ｄ抵抗変化も同じとなり、ブリツジ回路
の出力電圧V0は温度によつて変化することはな
く、温度変化の影響を受けることなく加速度を正
確に測定することができる。
なお、ブリツジ回路の出力電圧V0を加速度に
対して精度良く得るためには、温度補償用片持ち
ばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄ
は、加速度に対して感度が低いほうがよいので、
ピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄの幅を広く長さを短く
形成することが好ましい。さらに、同様な理由か
ら温度補償用片持ちばり１５の端部に余分な質量
を残存させないことが好ましい。
対して精度良く得るためには、温度補償用片持ち
ばり１５に形成されたピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄ
は、加速度に対して感度が低いほうがよいので、
ピエゾ抵抗１９ｃ，１９ｄの幅を広く長さを短く
形成することが好ましい。さらに、同様な理由か
ら温度補償用片持ちばり１５の端部に余分な質量
を残存させないことが好ましい。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明によれば、加速
度検知用のピエゾ抵抗が形成された片持ちばりと
同じ厚みを有する片持ちばりの表面に、加速度に
対して感度の低いピエゾ抵抗を形成してその表面
を保護膜で覆い、このピエゾ抵抗と加速度検知用
のピエゾ抵抗とが温度に対して同一のたわみを受
けるようにしたので、温度依存性を低減して広い
温度範囲にわたつて高精度で安定な測定を行なう
ことが可能な半導体加速度センサを抵抗すること
ができる。
度検知用のピエゾ抵抗が形成された片持ちばりと
同じ厚みを有する片持ちばりの表面に、加速度に
対して感度の低いピエゾ抵抗を形成してその表面
を保護膜で覆い、このピエゾ抵抗と加速度検知用
のピエゾ抵抗とが温度に対して同一のたわみを受
けるようにしたので、温度依存性を低減して広い
温度範囲にわたつて高精度で安定な測定を行なう
ことが可能な半導体加速度センサを抵抗すること
ができる。
第１図ａはこの発明の一実施例に係る半導体加
速度センサの平面図、第１図ｂは第１図ａの−
断面図、第１図ｃは第１図ａの′−′断面
図、第２図Ａ〜Ｇは第１図の製造工程を示す図、
第３図はピエゾ抵抗のブリツジ回路図、第４図は
片持ちばりのたわみを示す断面図、第５図は半導
体加速度センサの一従来例を示す平面図、第６図
は第５図の断面図である。 （図の主要な部分を表わす符号の説明）、１…
…基板、１３……加速度検知用片持ちばり、１５
……温度補償用片持ちばり、１９ａ〜１９ｄ……
ピエゾ抵抗、２３……保護膜。
速度センサの平面図、第１図ｂは第１図ａの−
断面図、第１図ｃは第１図ａの′−′断面
図、第２図Ａ〜Ｇは第１図の製造工程を示す図、
第３図はピエゾ抵抗のブリツジ回路図、第４図は
片持ちばりのたわみを示す断面図、第５図は半導
体加速度センサの一従来例を示す平面図、第６図
は第５図の断面図である。 （図の主要な部分を表わす符号の説明）、１…
…基板、１３……加速度検知用片持ちばり、１５
……温度補償用片持ちばり、１９ａ〜１９ｄ……
ピエゾ抵抗、２３……保護膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一端が半導体基板で支持され他端に前記半導
体基板で形成されたおもりを有する第１の片持ち
ばりと、 第１の片持ちばりの表面に形成され、加速度に
よるたわみに応じて抵抗値が変化する少なくとも
一つのピエゾ抵抗と、 前記半導体基板に一端が支持され、前記第１の
片持ちばりと同じ厚みを有し、加速度によるたわ
みが前記第１の片持ちばりより少ない第２の片持
ちばりと、 該第２の片持ちばりの表面に形成された少なく
とも一つのピエゾ抵抗と、 前記両ピエゾ抵抗の出力電圧の差分を検出する
検出手段と、 を有することを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054974A JPS62213280A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体加速度センサ |
| DE19873708036 DE3708036A1 (de) | 1986-03-14 | 1987-03-12 | Beschleunigungsmesser |
| US07/025,713 US4836025A (en) | 1986-03-14 | 1987-03-13 | Accelerometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054974A JPS62213280A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62213280A JPS62213280A (ja) | 1987-09-19 |
| JPH0567073B2 true JPH0567073B2 (ja) | 1993-09-24 |
Family
ID=12985624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054974A Granted JPS62213280A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体加速度センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4836025A (ja) |
| JP (1) | JPS62213280A (ja) |
| DE (1) | DE3708036A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008145342A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Honda Motor Co Ltd | 力覚センサ用チップ |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH079438B2 (ja) * | 1988-04-01 | 1995-02-01 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
| DE3814952A1 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-23 | Bosch Gmbh Robert | Sensor |
| JPH0237779A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度センサの製造方法 |
| JP2748277B2 (ja) * | 1989-05-31 | 1998-05-06 | 本田技研工業株式会社 | 半導体センサ |
| DE68926601T2 (de) * | 1988-09-02 | 1997-01-23 | Honda Motor Co Ltd | Halbleitermessaufnehmer |
| JPH0623782B2 (ja) * | 1988-11-15 | 1994-03-30 | 株式会社日立製作所 | 静電容量式加速度センサ及び半導体圧力センサ |
| US5115291A (en) * | 1989-07-27 | 1992-05-19 | Honeywell Inc. | Electrostatic silicon accelerometer |
| JP2700929B2 (ja) * | 1989-08-28 | 1998-01-21 | 株式会社ゼクセル | 加速度センサ |
| NO168970C (no) * | 1990-01-24 | 1992-04-29 | Sensonor As | Anordning ved et halvlederakselerometer |
| JP2532149B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1996-09-11 | 本田技研工業株式会社 | 半導体センサ |
| DE4015666A1 (de) * | 1990-05-16 | 1991-11-28 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Kraftaufnehmer |
| JP2560140B2 (ja) * | 1990-08-03 | 1996-12-04 | 日産自動車株式会社 | 半導体装置 |
| DE69113632T2 (de) * | 1990-08-17 | 1996-03-21 | Analog Devices Inc | Monolithischer beschleunigungsmesser. |
| US5326726A (en) * | 1990-08-17 | 1994-07-05 | Analog Devices, Inc. | Method for fabricating monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure |
| US5417111A (en) * | 1990-08-17 | 1995-05-23 | Analog Devices, Inc. | Monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure |
| US5314572A (en) * | 1990-08-17 | 1994-05-24 | Analog Devices, Inc. | Method for fabricating microstructures |
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| US5698785A (en) * | 1995-04-04 | 1997-12-16 | Delco Electronics Corporation | Self-compensating accelerometer |
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| TWI420537B (zh) * | 2009-12-29 | 2013-12-21 | Univ Nat Taiwan | 熱效應自補償系統及用於熱效應補償的裝置與方法 |
| TWI522307B (zh) * | 2013-03-25 | 2016-02-21 | 財團法人工業技術研究院 | 複合材料的微機電裝置與其製作方法 |
| KR101531088B1 (ko) * | 2013-05-30 | 2015-07-06 | 삼성전기주식회사 | 관성센서 |
| EP3201586B1 (en) * | 2014-10-02 | 2020-03-11 | Mersen Benelux BV | Pressure sensor containing mechanically deforming elements |
| JP6985086B2 (ja) * | 2017-09-28 | 2021-12-22 | セイコーインスツル株式会社 | 圧力センサ |
| FR3107954B1 (fr) * | 2020-03-09 | 2022-01-28 | Vitesco Technologies | Compensation de la dérive en température d’un accéléromètre embarqué dans un véhicule automobile à deux-roues pour mesurer l’inclinaison du véhicule |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1534276A (en) * | 1976-02-02 | 1978-11-29 | Emi Ltd | Force transducers |
| US4553436A (en) * | 1982-11-09 | 1985-11-19 | Texas Instruments Incorporated | Silicon accelerometer |
| US4522072A (en) * | 1983-04-22 | 1985-06-11 | Insouth Microsystems, Inc. | Electromechanical transducer strain sensor arrangement and construction |
| JPH0655655A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-01 | Matsushita Electric Works Ltd | 積層板の製造方法 |
| JPH06197572A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Aisan Ind Co Ltd | 振動式駆動装置 |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP61054974A patent/JPS62213280A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-12 DE DE19873708036 patent/DE3708036A1/de active Granted
- 1987-03-13 US US07/025,713 patent/US4836025A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008145342A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Honda Motor Co Ltd | 力覚センサ用チップ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3708036C2 (ja) | 1991-07-04 |
| US4836025A (en) | 1989-06-06 |
| JPS62213280A (ja) | 1987-09-19 |
| DE3708036A1 (de) | 1987-09-17 |
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