JPH0945935A - 加速度センサー及びその製造方法 - Google Patents
加速度センサー及びその製造方法Info
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- JPH0945935A JPH0945935A JP7190550A JP19055095A JPH0945935A JP H0945935 A JPH0945935 A JP H0945935A JP 7190550 A JP7190550 A JP 7190550A JP 19055095 A JP19055095 A JP 19055095A JP H0945935 A JPH0945935 A JP H0945935A
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- 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
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- 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
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- 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
- G01P2015/084—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 the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合面の大なる作用機構を有し、小型で信頼
性が高く、しかも低コストの加速度センサーとその製造
方法を提供する。 【解決手段】 加速度センサー１は、ダイアフラム部２
Ｄをシリコン単結晶板の（１００）面に形成し、四角枠
型の接合面２Ａの四隅部分が中心方向へ拡張された拡張
部２Ｂを形成する構成とし、また、四角形のシリコン単
結晶板の（１００）面に対して、少なくとも八角形状の
開口部１０Ｅを備えるマスク１０で覆って異方性エッチ
ングを施すことで、シリコン単結晶板の四隅部分に中心
方向へ拡張された前記拡張部２Ｂを形成させて製造す
る。
性が高く、しかも低コストの加速度センサーとその製造
方法を提供する。 【解決手段】 加速度センサー１は、ダイアフラム部２
Ｄをシリコン単結晶板の（１００）面に形成し、四角枠
型の接合面２Ａの四隅部分が中心方向へ拡張された拡張
部２Ｂを形成する構成とし、また、四角形のシリコン単
結晶板の（１００）面に対して、少なくとも八角形状の
開口部１０Ｅを備えるマスク１０で覆って異方性エッチ
ングを施すことで、シリコン単結晶板の四隅部分に中心
方向へ拡張された前記拡張部２Ｂを形成させて製造す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は抵抗素子を用いた加
速度センサーならびにその製造方法、とりわけ半導体基
板によって構成された作用機構に、加速度が加えられる
ことにより生じる機械的変形を、該作用機構に形成され
た抵抗素子による電気抵抗の変化として検出する加速度
センサーならびにその製造方法に関するものである。
速度センサーならびにその製造方法、とりわけ半導体基
板によって構成された作用機構に、加速度が加えられる
ことにより生じる機械的変形を、該作用機構に形成され
た抵抗素子による電気抵抗の変化として検出する加速度
センサーならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】加速度、力などを検出するものとして、
シリコン単結晶板から成る半導体基板に弾性変形可能な
薄肉部を形成して作用機構とし、この作用機構に抵抗素
子を形成させ、加速度、力などの作用により作用機構が
弾性変形した際に抵抗素子に生じる、電気抵抗の変化を
とらえることで検出するセンサーが利用されている。図
８は、円形ダイアフラム部を有する従来の加速度センサ
ーの平面図である。また図９は、図８の加速度センサー
の断面図である。
シリコン単結晶板から成る半導体基板に弾性変形可能な
薄肉部を形成して作用機構とし、この作用機構に抵抗素
子を形成させ、加速度、力などの作用により作用機構が
弾性変形した際に抵抗素子に生じる、電気抵抗の変化を
とらえることで検出するセンサーが利用されている。図
８は、円形ダイアフラム部を有する従来の加速度センサ
ーの平面図である。また図９は、図８の加速度センサー
の断面図である。
【０００３】両図において、加速度センサー５０はシリ
コン単結晶板で構成された作用機構５２と台座５１から
構成され、作用機構５２は中央に薄肉のダイアフラム部
５２Ｄを有している。さらにダイアフラム部５２Ｄの中
央には、錘部５３が接合され、錘部５３は加速度を受け
ると、図９の断面図において上下左右に変位し、この錘
部５３の変位によって薄肉のダイアフラム部５２Ｄも上
下左右に変位する。この変位を、ダイアフラム部５２Ｄ
に設けられた抵抗素子が電気抵抗の変化として検出し、
よって加速度が検出されるものである。
コン単結晶板で構成された作用機構５２と台座５１から
構成され、作用機構５２は中央に薄肉のダイアフラム部
５２Ｄを有している。さらにダイアフラム部５２Ｄの中
央には、錘部５３が接合され、錘部５３は加速度を受け
ると、図９の断面図において上下左右に変位し、この錘
部５３の変位によって薄肉のダイアフラム部５２Ｄも上
下左右に変位する。この変位を、ダイアフラム部５２Ｄ
に設けられた抵抗素子が電気抵抗の変化として検出し、
よって加速度が検出されるものである。
【０００４】ここで、ダイアフラム部は高感度特性を実
現するとともに、センサーとしての信頼性と機械的強度
を確保するために、外周が円形に設計されることが多
い。この場合、シリコン単結晶板からエッチングによっ
て薄肉のダイアフラム部が形成されるが、シリコン単結
晶板の結晶方向でエッチング速度が異なるため、円形に
エッチングするために、種々の工夫がなされてきた。例
えば、まず等方性エッチングを施し、そののちに異方性
エッチングとエッチストップ技術を巧みに組み合わせて
ダイアフラム部の厚さを調整していた。このため、ダイ
アフラム部の形成工程が複雑となり、収率向上が困難で
あるばかりか、加工時間も長く、作業者にも技量が要求
されるという問題があった。
現するとともに、センサーとしての信頼性と機械的強度
を確保するために、外周が円形に設計されることが多
い。この場合、シリコン単結晶板からエッチングによっ
て薄肉のダイアフラム部が形成されるが、シリコン単結
晶板の結晶方向でエッチング速度が異なるため、円形に
エッチングするために、種々の工夫がなされてきた。例
えば、まず等方性エッチングを施し、そののちに異方性
エッチングとエッチストップ技術を巧みに組み合わせて
ダイアフラム部の厚さを調整していた。このため、ダイ
アフラム部の形成工程が複雑となり、収率向上が困難で
あるばかりか、加工時間も長く、作業者にも技量が要求
されるという問題があった。
【０００５】そこで、異方性エッチングのみを施すこと
によってダイアフラム部を形成する手法が導入された。
図１０は、このような四角形ダイアフラム部６２を有す
る加速度センサーの作用機構６０の平面図である。ここ
で６１は下方に位置する台座である。また別の手法とし
て、８角形のマスクパターンでシリコン単結晶板の（１
１０）結晶面に異方性エッチングを施すものが提案され
た。図１１は、図１０の加速度センサーの、有限要素法
に基づく応力分布の説明図である。有限要素法解析（Ｆ
ＥＭ解析）は、被対象系を微小要素に分割して、各要素
毎に数学モデルを作成し、空間的及び時間的な境界条件
と初期条件を各モデルに与えて、逐次計算等の数値解析
により収束解を求め、これら解に基づき系各部の応力分
布など機構的特性を解析するシミュレーション技法の一
種である。この有限要素法解析によって、シリコン単結
晶ウエハーから成る、図１０の四角形ダイアフラム部６
２にかかる応力分布の計算結果が図１１に示されてい
る。同図に示されるように、加速度が図中Ｇ方向にかけ
られた際に、応力はダイアフラム部６２の外周のうちで
Ｇ方向に垂直な部分に集中してｓｔ１、ｓｔ２として現
われ、同じくダイアフラム部６２の中央の四角の周のう
ちでＧ方向に垂直な部分にｓｔ３、ｓｔ４として現われ
る。図１２は、こうした方法により製造された加速度セ
ンサーの作用機構７０の構造を説明する平面図である。
同図で、平面が長方形のシリコン単結晶板の作用機構７
０には、８角形のダイアフラム部７２が形成されてい
る。
によってダイアフラム部を形成する手法が導入された。
図１０は、このような四角形ダイアフラム部６２を有す
る加速度センサーの作用機構６０の平面図である。ここ
で６１は下方に位置する台座である。また別の手法とし
て、８角形のマスクパターンでシリコン単結晶板の（１
１０）結晶面に異方性エッチングを施すものが提案され
た。図１１は、図１０の加速度センサーの、有限要素法
に基づく応力分布の説明図である。有限要素法解析（Ｆ
ＥＭ解析）は、被対象系を微小要素に分割して、各要素
毎に数学モデルを作成し、空間的及び時間的な境界条件
と初期条件を各モデルに与えて、逐次計算等の数値解析
により収束解を求め、これら解に基づき系各部の応力分
布など機構的特性を解析するシミュレーション技法の一
種である。この有限要素法解析によって、シリコン単結
晶ウエハーから成る、図１０の四角形ダイアフラム部６
２にかかる応力分布の計算結果が図１１に示されてい
る。同図に示されるように、加速度が図中Ｇ方向にかけ
られた際に、応力はダイアフラム部６２の外周のうちで
Ｇ方向に垂直な部分に集中してｓｔ１、ｓｔ２として現
われ、同じくダイアフラム部６２の中央の四角の周のう
ちでＧ方向に垂直な部分にｓｔ３、ｓｔ４として現われ
る。図１２は、こうした方法により製造された加速度セ
ンサーの作用機構７０の構造を説明する平面図である。
同図で、平面が長方形のシリコン単結晶板の作用機構７
０には、８角形のダイアフラム部７２が形成されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな加速度センサーの製造手法の試みで、例えば図１０
におけるような四角形ダイアフラム部６２を有する作用
機構６０では、前記の円形ダイアフラム部（図８の符号
５２Ｄ）と同等の感度を確保するために、四角形ダイア
フラム部６２の面積を同等あるいはそれ以上とせねばな
らない。このため、限られた寸法の作用機構内で四角形
ダイアフラム部６２を極大にする結果、台座との接合面
積が減少して接合不良の発生原因となる不都合があっ
た。
うな加速度センサーの製造手法の試みで、例えば図１０
におけるような四角形ダイアフラム部６２を有する作用
機構６０では、前記の円形ダイアフラム部（図８の符号
５２Ｄ）と同等の感度を確保するために、四角形ダイア
フラム部６２の面積を同等あるいはそれ以上とせねばな
らない。このため、限られた寸法の作用機構内で四角形
ダイアフラム部６２を極大にする結果、台座との接合面
積が減少して接合不良の発生原因となる不都合があっ
た。
【０００７】あるいは、図１２におけるような８角形ダ
イアフラム部７２を有する作用機構７０では、図１３に
示すように異方性エッチングの界面Ｓ７１の張る角度θ
２が３５度程度の低角度となる。これは界面Ｓ７３につ
いても略同様である。このため、台座との所定の接合面
積を確保するためには作用機構７０の寸法を大にせざる
を得ず、実際のところ図示されるように横長Ｌ２が８ｍ
ｍ、縦長Ｌ３が６．８ｍｍと小型化できない欠点があ
る。よって加速度センサーの小型化に支障をきたしかね
ないという問題があった。しかも、ウエハーから切り出
す個数が少なくなり、高コストとなる欠点もあった。
イアフラム部７２を有する作用機構７０では、図１３に
示すように異方性エッチングの界面Ｓ７１の張る角度θ
２が３５度程度の低角度となる。これは界面Ｓ７３につ
いても略同様である。このため、台座との所定の接合面
積を確保するためには作用機構７０の寸法を大にせざる
を得ず、実際のところ図示されるように横長Ｌ２が８ｍ
ｍ、縦長Ｌ３が６．８ｍｍと小型化できない欠点があ
る。よって加速度センサーの小型化に支障をきたしかね
ないという問題があった。しかも、ウエハーから切り出
す個数が少なくなり、高コストとなる欠点もあった。
【０００８】本発明はこのような課題や欠点を解決する
ためなされたもので、接合面の大なる作用機構を有す
る、小型で信頼性が高く、しかも低コストの加速度セン
サーを提供することを目的とする。さらに、前記のよう
な加速度センサーを簡単に製造する方法を提供すること
を目的とする。
ためなされたもので、接合面の大なる作用機構を有す
る、小型で信頼性が高く、しかも低コストの加速度セン
サーを提供することを目的とする。さらに、前記のよう
な加速度センサーを簡単に製造する方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る加速度センサーは、四角形状のシリコン単
結晶板により形成された作用機構を有し、該作用機構は
中央部分に薄肉のダイアフラム部を備え、かつ該作用機
構の縁部が四角枠型の接合面を形成し、さらに前記ダイ
アフラム部の中央に錘部を備え、かつ前記ダイアフラム
部内に一体に抵抗素子を設け、あるいは前記ダイアフラ
ム部表面に抵抗素子を接合して設け、加速度や力が加わ
った際の前記ダイアフラム部の伸縮変位による前記抵抗
素子の抵抗値変化に基づき、加速度や力を検出する構造
を有する加速度センサーにおいて、前記ダイアフラム部
は前記シリコン単結晶板の（１００）面に形成され、前
記四角枠型の接合面の四隅部分が中心方向へ拡張された
拡張部を形成する構成としたことを特徴とする。また、
本発明に係る加速度センサーの製造方法は、四角形のシ
リコン単結晶板の（１００）面に対して、少なくとも八
角形状の開口部を備えるマスクで覆って異方性エッチン
グを施すことで、前記シリコン単結晶板の四隅部分に中
心方向へ拡張された拡張部を形成させることを特徴とす
る。
本発明に係る加速度センサーは、四角形状のシリコン単
結晶板により形成された作用機構を有し、該作用機構は
中央部分に薄肉のダイアフラム部を備え、かつ該作用機
構の縁部が四角枠型の接合面を形成し、さらに前記ダイ
アフラム部の中央に錘部を備え、かつ前記ダイアフラム
部内に一体に抵抗素子を設け、あるいは前記ダイアフラ
ム部表面に抵抗素子を接合して設け、加速度や力が加わ
った際の前記ダイアフラム部の伸縮変位による前記抵抗
素子の抵抗値変化に基づき、加速度や力を検出する構造
を有する加速度センサーにおいて、前記ダイアフラム部
は前記シリコン単結晶板の（１００）面に形成され、前
記四角枠型の接合面の四隅部分が中心方向へ拡張された
拡張部を形成する構成としたことを特徴とする。また、
本発明に係る加速度センサーの製造方法は、四角形のシ
リコン単結晶板の（１００）面に対して、少なくとも八
角形状の開口部を備えるマスクで覆って異方性エッチン
グを施すことで、前記シリコン単結晶板の四隅部分に中
心方向へ拡張された拡張部を形成させることを特徴とす
る。
【００１０】本発明に係る加速度センサーの製造方法で
は、四角形のダイアフラム部の外周の四隅部分に形成さ
れた接合面の拡張部によって台座との接合が堅固になさ
れる。この結果、加工時における接合不良が排除されて
加工性が改善され、高収率、かつ低コストでの量産が可
能になる。さらに、センサーの使用時にあっても、長寿
命と安定した作動が可能になる。また、本発明に係る加
速度センサーの製造方法では、四角形のシリコン単結晶
板の（１００）面に対して、八角形状の開口部を備える
マスクで覆って異方性エッチングが施される。この結
果、シリコン単結晶板の四隅部分に中心方向へ拡張され
た拡張部が容易に形成され、よって前記の構成の加速度
センサー製造が容易に実現する。
は、四角形のダイアフラム部の外周の四隅部分に形成さ
れた接合面の拡張部によって台座との接合が堅固になさ
れる。この結果、加工時における接合不良が排除されて
加工性が改善され、高収率、かつ低コストでの量産が可
能になる。さらに、センサーの使用時にあっても、長寿
命と安定した作動が可能になる。また、本発明に係る加
速度センサーの製造方法では、四角形のシリコン単結晶
板の（１００）面に対して、八角形状の開口部を備える
マスクで覆って異方性エッチングが施される。この結
果、シリコン単結晶板の四隅部分に中心方向へ拡張され
た拡張部が容易に形成され、よって前記の構成の加速度
センサー製造が容易に実現する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る加速度
センサーの一実施形態の構成を示す平面図である。図２
は、図１の加速度センサーの断面図である。両図で、加
速度センサー１は、シリコン単結晶ウエハーから切り出
された四角形板状の半導体ペレットで形成された作用機
構２と、この作用機構２と略同寸法の四角形で、中央部
分に凹部を有し、四辺枠で作用機構２の接合面２Ａを接
合し保持するフレーム４と、錘部３を備える。
図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る加速度
センサーの一実施形態の構成を示す平面図である。図２
は、図１の加速度センサーの断面図である。両図で、加
速度センサー１は、シリコン単結晶ウエハーから切り出
された四角形板状の半導体ペレットで形成された作用機
構２と、この作用機構２と略同寸法の四角形で、中央部
分に凹部を有し、四辺枠で作用機構２の接合面２Ａを接
合し保持するフレーム４と、錘部３を備える。
【００１２】作用機構２には、四角形の四隅が内側に繰
り込んだ外周を有する薄肉の、可撓性を持つダイアフラ
ム部２Ｄが形成されている。このダイアフラム部２Ｄ
は、前記シリコン単結晶板の（１００）面に形成され
る。また、ダイアフラム部２Ｄの中央部分には錘部３が
垂下状態で接合されている。さらにダイアフラム部２Ｄ
の外周のうちで、作用機構２の縁部に平行な部分（図
中、直線部分）から外側は、接合面２Ａを形成し、さら
に、外周の四隅から外側は、拡張部２Ｂを形成してい
る。接合面２Ａ、拡張部２Ｂはともに、フレーム４に接
合されるが、とりわけ拡張部２Ｂのフレーム４への接合
によって、作用機構２がフレーム４に堅固に固定支持さ
れる。
り込んだ外周を有する薄肉の、可撓性を持つダイアフラ
ム部２Ｄが形成されている。このダイアフラム部２Ｄ
は、前記シリコン単結晶板の（１００）面に形成され
る。また、ダイアフラム部２Ｄの中央部分には錘部３が
垂下状態で接合されている。さらにダイアフラム部２Ｄ
の外周のうちで、作用機構２の縁部に平行な部分（図
中、直線部分）から外側は、接合面２Ａを形成し、さら
に、外周の四隅から外側は、拡張部２Ｂを形成してい
る。接合面２Ａ、拡張部２Ｂはともに、フレーム４に接
合されるが、とりわけ拡張部２Ｂのフレーム４への接合
によって、作用機構２がフレーム４に堅固に固定支持さ
れる。
【００１３】ダイアフラム部２Ｄには、変位や応力の変
化によって抵抗値が変化する、抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、Ｒ
Ｚが各４個、所定の向きに形成されていて、ダイアフラ
ム部２Ｄの変形に応じてそれらの抵抗値を変化させる。
これら１２個の抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、ＲＺの抵抗値変化
を検出して、加速度や力の検出が行われる。抵抗素子Ｒ
Ｘ、ＲＹ、ＲＺは、ダイアフラム部２Ｄに一体に直接作
り込まれるか、あるいはダイアフラム部２Ｄ表面に別体
の抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、ＲＺを接合して設けられる。
化によって抵抗値が変化する、抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、Ｒ
Ｚが各４個、所定の向きに形成されていて、ダイアフラ
ム部２Ｄの変形に応じてそれらの抵抗値を変化させる。
これら１２個の抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、ＲＺの抵抗値変化
を検出して、加速度や力の検出が行われる。抵抗素子Ｒ
Ｘ、ＲＹ、ＲＺは、ダイアフラム部２Ｄに一体に直接作
り込まれるか、あるいはダイアフラム部２Ｄ表面に別体
の抵抗素子ＲＸ、ＲＹ、ＲＺを接合して設けられる。
【００１４】この加速度センサー１の動作を説明する。
錘部３がフレーム４の凹部内を変位できる状態で、加速
度や振動が加わると、錘部３に外力が作用することにな
り、錘部３はこれに応じて上下左右に変位する。この変
位はダイアフラム部２Ｄに伝達され、ダイアフラム部２
Ｄに機械的変形が生じる。これによって、抵抗素子Ｒ
Ｘ、ＲＹ、ＲＺの電気抵抗に変化が生じ、この変化は外
部に取り出すことができる。
錘部３がフレーム４の凹部内を変位できる状態で、加速
度や振動が加わると、錘部３に外力が作用することにな
り、錘部３はこれに応じて上下左右に変位する。この変
位はダイアフラム部２Ｄに伝達され、ダイアフラム部２
Ｄに機械的変形が生じる。これによって、抵抗素子Ｒ
Ｘ、ＲＹ、ＲＺの電気抵抗に変化が生じ、この変化は外
部に取り出すことができる。
【００１５】加速度や振動が加わる過程で、ダイアフラ
ム部２Ｄには大きな力が作用するが、前記のように接合
面２Ａに加えて、拡張部２Ｂがフレーム４に接合されて
いて、この拡張部２Ｂのフレーム４への接合によって作
用機構２がフレーム４に堅固に固定支持されるから、ダ
イアフラム部を有する作用機構２がフレーム４から剥離
することがない。
ム部２Ｄには大きな力が作用するが、前記のように接合
面２Ａに加えて、拡張部２Ｂがフレーム４に接合されて
いて、この拡張部２Ｂのフレーム４への接合によって作
用機構２がフレーム４に堅固に固定支持されるから、ダ
イアフラム部を有する作用機構２がフレーム４から剥離
することがない。
【００１６】図３は、本発明に係る加速度センサーの製
造方法で用いるエッチング用マスクの一実施形態の平面
図である。図４は、図３のエッチング用マスクを用いた
エッチング加工を説明する断面図である。両図に基づい
て本発明に係る加速度センサーの製造方法を説明する
と、四角形のシリコン単結晶板からエッチング加工によ
ってダイアフラム部を形成させる工程で、シリコン単結
晶板の（１００）面に対し、図３に示すような八角形状
の開口部１０Ｅを備えるマスク１０で、図４に示すよう
に（１００）結晶面を覆って、異方性エッチングのみを
施す。この、（１００）結晶面とマスク１０とによる異
方性エッチング加工によって、前記シリコン単結晶板の
四隅部分に、中心方向へ拡張された拡張部２Ｂが形成さ
れる（図１参照）。
造方法で用いるエッチング用マスクの一実施形態の平面
図である。図４は、図３のエッチング用マスクを用いた
エッチング加工を説明する断面図である。両図に基づい
て本発明に係る加速度センサーの製造方法を説明する
と、四角形のシリコン単結晶板からエッチング加工によ
ってダイアフラム部を形成させる工程で、シリコン単結
晶板の（１００）面に対し、図３に示すような八角形状
の開口部１０Ｅを備えるマスク１０で、図４に示すよう
に（１００）結晶面を覆って、異方性エッチングのみを
施す。この、（１００）結晶面とマスク１０とによる異
方性エッチング加工によって、前記シリコン単結晶板の
四隅部分に、中心方向へ拡張された拡張部２Ｂが形成さ
れる（図１参照）。
【００１７】図５は、８角形のマスクパターンでシリコ
ン単結晶板の（１００）結晶面に異方性エッチングを施
すことで製造される加速度センサー１１の作用機構２の
構造を説明する平面図である。同図で、平面が正方形の
シリコン単結晶板の作用機構２には、８角形のダイアフ
ラム部が形成されている。図６は、図５における界面の
角度構成を示す断面図である。図５におけるような８角
形ダイアフラム部を有する作用機構２では、図６に示す
ように異方性エッチングの界面Ｓ１の張る角度θが５５
度程度の大角度となる。これは他の界面Ｓ２〜Ｓ８につ
いても同様である。この結果、図１２に示す従来例より
も約７５％の大きさに小型化が可能になり、よって加速
度センサーの小型化を可能とし。低コストを併せて実現
できる。
ン単結晶板の（１００）結晶面に異方性エッチングを施
すことで製造される加速度センサー１１の作用機構２の
構造を説明する平面図である。同図で、平面が正方形の
シリコン単結晶板の作用機構２には、８角形のダイアフ
ラム部が形成されている。図６は、図５における界面の
角度構成を示す断面図である。図５におけるような８角
形ダイアフラム部を有する作用機構２では、図６に示す
ように異方性エッチングの界面Ｓ１の張る角度θが５５
度程度の大角度となる。これは他の界面Ｓ２〜Ｓ８につ
いても同様である。この結果、図１２に示す従来例より
も約７５％の大きさに小型化が可能になり、よって加速
度センサーの小型化を可能とし。低コストを併せて実現
できる。
【００１８】図７は、本発明に係る加速度センサーの、
有限要素法に基づく応力分布の説明図である。有限要素
法解析によって、シリコン単結晶ウエハーから成る、図
５に示される八角形ダイアフラム部１１Ｄにかかる応力
分布が計算され、その結果が図７に示されている。
有限要素法に基づく応力分布の説明図である。有限要素
法解析によって、シリコン単結晶ウエハーから成る、図
５に示される八角形ダイアフラム部１１Ｄにかかる応力
分布が計算され、その結果が図７に示されている。
【００１９】同図に示されるように、加速度が図中Ｇ方
向にかけられた際に、応力はダイアフラム部１１Ｄの外
周のうちでＧ方向に垂直な部分に集中してｓｔ１、ｓｔ
２として現われ、同じくダイアフラム部１１Ｄの中央の
四角の周のうちでＧ方向に垂直な部分にｓｔ３、ｓｔ４
として現われる。この応力の発生は、加速度が図中Ｇ方
向に垂直にかけられた際においても同様である。以上の
数値解析結果から明らかなように、四角形のダイアフラ
ム部の外周の四隅部分に接合面の拡張部を形成させると
いう本発明の構成は、加速度センサーの感度に影響を及
ぼすことなく、しかも堅固な接合を確保できるという効
果を実現するものであることがシミュレーション技法に
よって立証されたことになる。さらに、実際の製品によ
る特性試験の結果によっても、前記シミュレーションと
同様の効果が得られている。
向にかけられた際に、応力はダイアフラム部１１Ｄの外
周のうちでＧ方向に垂直な部分に集中してｓｔ１、ｓｔ
２として現われ、同じくダイアフラム部１１Ｄの中央の
四角の周のうちでＧ方向に垂直な部分にｓｔ３、ｓｔ４
として現われる。この応力の発生は、加速度が図中Ｇ方
向に垂直にかけられた際においても同様である。以上の
数値解析結果から明らかなように、四角形のダイアフラ
ム部の外周の四隅部分に接合面の拡張部を形成させると
いう本発明の構成は、加速度センサーの感度に影響を及
ぼすことなく、しかも堅固な接合を確保できるという効
果を実現するものであることがシミュレーション技法に
よって立証されたことになる。さらに、実際の製品によ
る特性試験の結果によっても、前記シミュレーションと
同様の効果が得られている。
【００２０】
【発明の効果】以上のとおり本発明に係る加速度センサ
ーによれば、四角形のダイアフラム部の外周の四隅部分
に接合面の拡張部を形成させる構成としたため、台座と
の接合が堅固になされ、加工時における接合不良を排除
して収率を改善でき、センサーを効率よく大量生産する
ことができるようになるとともに、センサーの使用時に
あっても長寿命と安定した作動により信頼性が確保でき
るという、顕著な効果が実現できる。また、本発明に係
る加速度センサーの製造方法は、四角形のシリコン単結
晶板の（１００）面に対して、八角形状の開口部を備え
るマスクで覆って異方性エッチングを施すものであるか
ら、シリコン単結晶板の四隅部分に中心方向へ拡張され
た拡張部を容易に形成させることができ、よって前記加
速度センサー製造を容易に実現可能にするという効果が
ある。
ーによれば、四角形のダイアフラム部の外周の四隅部分
に接合面の拡張部を形成させる構成としたため、台座と
の接合が堅固になされ、加工時における接合不良を排除
して収率を改善でき、センサーを効率よく大量生産する
ことができるようになるとともに、センサーの使用時に
あっても長寿命と安定した作動により信頼性が確保でき
るという、顕著な効果が実現できる。また、本発明に係
る加速度センサーの製造方法は、四角形のシリコン単結
晶板の（１００）面に対して、八角形状の開口部を備え
るマスクで覆って異方性エッチングを施すものであるか
ら、シリコン単結晶板の四隅部分に中心方向へ拡張され
た拡張部を容易に形成させることができ、よって前記加
速度センサー製造を容易に実現可能にするという効果が
ある。
【図１】本発明に係る加速度センサーの一実施形態の構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【図２】図１の加速度センサーの断面図である。
【図３】本発明に係る加速度センサーの製造方法で用い
るエッチング用マスクの一実施形態の平面図である。
るエッチング用マスクの一実施形態の平面図である。
【図４】図３のエッチング用マスクを用いたエッチング
加工を説明する断面図である。
加工を説明する断面図である。
【図５】本発明に係る製造方法で製造された加速度セン
サーの構造を説明する平面図である。
サーの構造を説明する平面図である。
【図６】図５における斜面部の角度構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】本発明に係る加速度センサーの、有限要素法に
基づく応力分布の説明図である。
基づく応力分布の説明図である。
【図８】円形ダイアフラムを有する従来の加速度センサ
ーの平面図である。
ーの平面図である。
【図９】図８の加速度センサーの断面図である。
【図１０】四角形ダイアフラムを有する従来の加速度セ
ンサーの平面図である。
ンサーの平面図である。
【図１１】図１０の加速度センサーの、有限要素法に基
づく応力分布の説明図である。
づく応力分布の説明図である。
【図１２】従来の方法により製造された加速度センサー
の構造を説明する平面図である。
の構造を説明する平面図である。
【図１３】図１２における斜面部の角度構成を示す断面
図である。
図である。
１ 加速度センサー ２ 作用機構 ２Ａ 接合面 ２Ｂ 拡張部 ２Ｄ ダイアフラム部 ３ 錘部 ４ フレーム ＲＸ、ＲＹ、ＲＺ 抵抗素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 納谷 六郎 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内 (72)発明者 鈴木 章悟 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 四角形状のシリコン単結晶板により形成
された作用機構を有し、該作用機構は中央部分に薄肉の
ダイアフラム部を備え、かつ該作用機構の縁部が四角枠
型の接合面を形成し、さらに前記ダイアフラム部の中央
に錘部を備え、かつ前記ダイアフラム部内に一体に抵抗
素子を設け、あるいは前記ダイアフラム部表面に抵抗素
子を接合して設け、加速度や力が加わった際の前記ダイ
アフラム部の伸縮変位による前記抵抗素子の抵抗値変化
に基づき、加速度や力を検出する構造を有する加速度セ
ンサーにおいて、 前記ダイアフラム部は前記シリコン単結晶板の（１０
０）面に形成され、 前記四角枠型の接合面の四隅部分が中心方向へ拡張され
た拡張部を形成する構成としたことを特徴とする加速度
センサー。 - 【請求項２】 四角形のシリコン単結晶板の（１００）
面に対して、少なくとも八角形状の開口部を備えるマス
クで覆って異方性エッチングを施すことで、前記シリコ
ン単結晶板の四隅部分に中心方向へ拡張された拡張部を
形成させることを特徴とする加速度センサーの製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190550A JPH0945935A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 加速度センサー及びその製造方法 |
| US08/686,202 US5866817A (en) | 1995-07-26 | 1996-07-25 | Acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190550A JPH0945935A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 加速度センサー及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945935A true JPH0945935A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16259949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7190550A Pending JPH0945935A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 加速度センサー及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5866817A (ja) |
| JP (1) | JPH0945935A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411146B1 (ko) * | 2001-03-22 | 2003-12-18 | 주식회사 케이이씨 | 압력센서 |
| JP2005345837A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Brother Ind Ltd | 反射ミラー製作方法および反射ミラー |
| JP2014132277A (ja) * | 2011-09-02 | 2014-07-17 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6763719B2 (en) * | 2002-03-25 | 2004-07-20 | Hitachi Metals, Ltd. | Acceleration sensor |
| CN100351632C (zh) * | 2004-10-21 | 2007-11-28 | 电子科技大学 | 一种阵列式微压阻式加速度传感器 |
| US20060284973A1 (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-21 | Eastman Kodak Company | Stereoscopic viewing apparatus |
| US20070147671A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Eastman Kodak Company | Analyzing radiological image using 3D stereo pairs |
| CN108431637B (zh) | 2015-10-30 | 2021-04-13 | 离子地球物理学公司 | 多轴单质量体加速度计 |
| CN112955752A (zh) | 2018-09-13 | 2021-06-11 | 离子地球物理学公司 | 多轴线、单质量加速度计 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4969359A (en) * | 1989-04-06 | 1990-11-13 | Ford Motor Company | Silicon accelerometer responsive to three orthogonal force components and method for fabricating |
| JP3391841B2 (ja) * | 1993-05-26 | 2003-03-31 | 松下電工株式会社 | 半導体加速度センサ |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7190550A patent/JPH0945935A/ja active Pending
-
1996
- 1996-07-25 US US08/686,202 patent/US5866817A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411146B1 (ko) * | 2001-03-22 | 2003-12-18 | 주식회사 케이이씨 | 압력센서 |
| JP2005345837A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Brother Ind Ltd | 反射ミラー製作方法および反射ミラー |
| JP2014132277A (ja) * | 2011-09-02 | 2014-07-17 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | 角速度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5866817A (en) | 1999-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040324 |