JPS6059751B2 - 外力測定用ソリツドステ−トトランスジユ−サおよびその製造方法 - Google Patents

外力測定用ソリツドステ−トトランスジユ−サおよびその製造方法

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JPS6059751B2
JPS6059751B2 JP52012902A JP1290277A JPS6059751B2 JP S6059751 B2 JPS6059751 B2 JP S6059751B2 JP 52012902 A JP52012902 A JP 52012902A JP 1290277 A JP1290277 A JP 1290277A JP S6059751 B2 JPS6059751 B2 JP S6059751B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外力を測定するソリッドステートトランスジ
ューサ、特に反対方向に延びる２個の脚部から成る板ば
ね状のトランスジューサを単結晶材料で構成した外力測
定用ソリッドステートトランスジューサおよびその製造
方法に関するものである。
従来、外力を測定する単結晶トランスジューサは単結
晶珪素ウェハから薄いダイアフラムを腐食することによ
つて一団として製造することが行われている。
ダイアフラムの外周縁付近の表面にピエゾ抵抗感知素子
を被着している。ダイアフラムの両側の流体圧力の差圧
のような外力をダイアフラムが受けた時、ダイアフラム
内の応力の半径方向成分を検出するよう１個のピエゾ抵
抗素子を配置すると共に円周方向の応力成分を感知する
よう第２のピエゾ抵抗素子を配置している。このような
トランスジューサは１９６時１２月１７日の米国特許第
３４１７３６１号および１９７奔９月１田の米国特許第
ヨ３７５７４１４号に開示されている。また１９６９年
１０月発行の正ＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌ
ｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ、ＥＤ−ｍ巻、第１０号、
第８７０〜８７６頁に「ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｉｇｉ
ｔａｌＰｒｅｓｓｕｒｅＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ」として
記載されている。これ等従来のダイアフラム式トランス
ジューサに生する問題の１つは最大歪が半径方向の歪で
あり、接線方向の歪が殆んど零である隔膜の外周縁付近
に歪惑知部が配設されていることである。
ダイアフラムの外周縁付近に感知素子を位置させると、
特にダイアフラムの周縁を矩形状支持構造によつて支持
した場合、外周縁付近であることにより種々の因子が作
用し、好ましくない境界効果が現われトランスジューサ
の測定値が実際の値に対して直接的関係でなくなる。ま
た単結晶珪素横部材を支持構造に固着して片持ばねを構
成することによつて加速度計を造ることが提案されてい
る。
加速度のように横部材に作用する力のため生ずる応力を
感知する目的で、珪素横部材の表面にピエゾ抵抗歪感知
素子を被着している。このような加速度計は１９６奔１
０Ｊ１発行のＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉＯｎｓＯｎＥ
ＩｅｃｔｒＯｎＤｅｖｉｃｅｓ，ＥＤ一１６巻、第１０
号、第８６７〜８７０頁にＲＡＳｉｌｉＣＯｎＩｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＦＯｒｃｅＳｅｎｓＯｒｊ
として記載されている。また１９６６年５月発行の［Ｂ
ＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌＯｓｕｒ″ＥＢＬｌｌ
ｌｅｔｉｎｌ第７巻、第１２号、第１２２５および１２
２６頁のＲＦＯｒｃｅＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ．Ｊにも記
載されている。このような片持構造では、加わつた力の
大きさ−によつてこのはね構造は直線的な変位と曲線的
な変位とを行なうから検出された歪は加わえた力の直線
的な関数でない点に問題がある。また惑知軸線に沿つて
ばね構造に加えられた力の成分に応じて感知質量体を直
線的に動かすよう．複数個のＢ字状ばね構造から加速度
計を構成することも従来既知である。
このような加速度計即ち外力測定用トランスジューサは
１９５岬２月１５日の米国特許第２７０２１８６号に開
示されている。更に構造体から懸垂した装置を並進運動
させる！ため直線ばね懸垂構造にすることも既知である
。この懸垂装置は相互に対向する関係に即ち移動軸線の
両側に共通平面内に移動可能な装置に結合した複数個の
Ｂ字状ばね構造を採用している。このような構造は１９
６７年１月３日の米国特許第・３２９５８０３号に記載
されている。このようなり字状ばね構造の従来のものは
ねじその他の固定手段で互に結合した比較的大きな多数
の素子を有するため、制作費が比較的高く、しかも好ま
しくないヒステリシス効果を生ずる欠点がある。
本発明の主目的は半導体産業で発達した写真平版技術を
採用して平行な２個の脚から成る板ばねを採用し、小型
化し制作費を安価にし、しかも性能を著しく改善した外
力測定用ソリッドステートトランスジューサを得るにあ
る。
本発明の一要旨ではこの板ばね状のトランスジューサを
単結晶材料で形成し、でき上つたばね構“造の直線性を
改善し、ヒステリシス特性を減少させる。
本発明の他の要旨では写真平版腐食工程を採用して非金
属材料の単結晶ウェハから一連の板ばね状トランスジュ
ーサを製造する。
本発明の他の要旨では細長い間隙によつて分離された隣
接する第１脚部および第２脚部によつて板ばね状トラン
スジューサを構成し、このばね構造を製造する単結晶材
料の或る所定結晶座標軸にこの間隙を平行に配置する。
本発明の他の要旨では、隣接する脚部の間に形成された
細長い間隙を有する板ばね状トランスジューサを腐食す
るため異方性腐食剤を採用し、この間隙を単結晶材料の
或る所定結晶座標軸に平行に配置する。本発明の他の要
旨では、ウェハを腐食する際、未腐食のベース支持構造
を残し、この支持構造を板ばね構造を支持するよう連結
して板ばね状トランスジューサを造る。
本発明の他の要旨では板ばね構造の平面の両側にほぼ等
しい質量の感知質量体を板ばね構造に連結する。本発明
の他の要旨では、板ばね構造に薄い柔軟な隔膜材料を形
成し、ばね構造の隣接する脚部間の間隙にこの隔膜材料
を橋渡しにし、ばね構造を流体に対し封鎖する。
図面につき本発明を説明する。第１図に本発明方法によ
ソー群の外力測定用トランスジューサを製造するための
代表的ウェハ１１を示す。
代表的な例では珪素、ゲルマニウム、石英、砒化ガリウ
ム、燐化ガリウム等のような非金属単結晶材料でこのウ
ェハ１１を造る。好適な実施例では、このウェハ１１を
珪素のようなダイヤモンド状立方形材料で造る。その厚
さを１０ミル即ち２５４±２ミクロンの厚さにし、７６
．２〜１２７顛（３〜５インチ）のような通常の直径に
する。ダイヤモンド状立方形材料の場合にはウェハ１１
の上下の主表面に結晶座標平面を形成するのが好適であ
る。更に珪素のウェハ１１の場合には６〜８オームセン
チメータの抵抗になるよう燐のようなＮ型ドーパントで
ウェハ１１をドープするのがよい。第２工程では、ウェ
ハ１１の両側を酸化し、厚さ８０００オングストローム
のような酸化層１２，１３を形成する。１１５０℃の炉
内に酸素の存在下にウェハを置くことによつて有利にこ
の酸化層を形成することができる。
次の工程では、酸化層１２，１３の上側にフォトレジス
ト層１４を、下側にはクライロン（ＫｒｙＩＯｎ）のよ
うな保護層を被着する。
ここにフォトレジスト層とは支持体即ちこの場合、酸化
層の上に塗られた感光性膜を言い、露光後、科学的な腐
食に先立つて現像されるもので、その露光された部分は
腐食作用に対して支持体を守る効果があるものである。
次に通常の写真平版技術におけると同様に、この被着し
たフォトレジストを希望するトランスジューサパターン
の配列が得られるよう露光する。そのパターンは第４図
に線図的に示すが、文字Ｅが互いに向き合つている片持
梁のばね構造である。
製造工程の説明中であるが、説明の都合上、片持梁のば
ね構造につき第１９図を参照して説明する。第１９図の
符号３７，３８，３９，４２は第１３図の符号と同一で
ある。片持梁とは一端を支持体に固定した梁であつて反
対端の自由端は固定されておらず外力によつて自由端は
支持体に対し移動することができる梁である。第１９図
に示すようにこの片持梁の一端はベース支持体３８に固
定されており、この片持梁はベース支持体３８に支持さ
れる第１脚部３７と、この第１脚部の自由端の一体の方
向変換部１００と、この方向変換部に一体で第１脚部に
平行に反対方向に延びる第２脚部３９とから成り、これ
等脚部及び方向変換部は同一平面内にある。第２脚部の
自由端には感知質量体４２を取付ける。このように板ば
ねのように構成された片持梁なので感知質量体４２はベ
ース支持体３８に対し自由に動く。再び本発明の製造工
程の説明に戻るが、矩形状の境界パターン部即ちフレー
ム１６によつて個々のパターン１５を隣接するパターン
から分離する。
フォトレジスト層１４の露光後、現像し、次に腐食して
酸化層１２を露出する。次に光抵抗被膜によつて形成し
た溝孔パターン１５を介して緩衝弗化水素酸腐食剤によ
つてこの配化層を腐食し、酸化被膜にばねパターン１５
とフレームパターン１６とを形成し、これ等パターンを
介して硅素ウェハを露光する。次に水に２５重量％の水
酸化ナトリウムを有するような異方性腐食剤でこの珪素
ウェハ１１を腐食する。
第３図に示すようにばねパターン１５とフレームパター
ン１６とをウェハの結晶座標表面〈１１０〉に配列させ
、このウェハの構造のばねパターンを形成している間隙
即ち切除すべき部分を構成しているパターンの線を結晶
座標軸〈０１〒〉又はく０百〉に平行に向ける。各ウェ
ハから薄切りした弦に相等する線１９によつてウェハ１
１に関する適正な方向を決定する。結晶座標軸〈０１丁
〉または〈０丁１〉に直角にこの弦に相当する線１９は
位置する。く１１１＞，〈１丁１〉，〈１■〉および〈
１１丁〉平面に沿つて異方性腐食剤によつて選択的に腐
食を行ない、ウェハ１１の表面に間隙即ち溝を正確に構
成する。
これは次に力を構成するためのトランスジューサのばね
構造を構成するためである。加速度計即ちこのトランス
ジューサの代表的に例では、単結晶ウェハ１１の上面か
ら約２５ミクロンの深さまで異方性腐食を継続して行な
う。この異方性腐食工程ではクライロン保護被膜１７も
ウェハの底酸化層１３側から腐食する。次の工程ではク
ライロン被膜１７を底面に再び形成し、次に希釈弗化水
素酸内ての腐食によつて酸化層１２をウェハ１１の上面
から剥離する。次にフェノールのような普通の剥離剤に
よつてクライロン被膜１７を剥離する。第７図に示す次
の工程では、ウェハ１１の上面を再び酸化し、約１６０
０オングストロームの厚さまで酸化層２１を形成する。
この酸化層２１に次にフォトレジスト材料を被着し、最
終的なばね構造のパターン１５の表面に形成すべき複数
個のピエ”ゾ抵抗体に相当する輻射線パターンにこのフ
ォトレジストを露光する。代表的なピエゾ抵抗体のパタ
ーンを第９図に示す。ばね構造の外側脚部の固定端付近
のように最大応力が生ずる区域において脚部の縦方向に
ピエゾ抵抗体の縦軸性が延在するようこのピエゾ抵抗体
の第１組を指向させる。
またピエゾ抵抗体の感度の軸線に沿う方向に、言い換え
れば第４図の紙の面に向く方向に、ばねに加えられた力
に応答し移動することによつて生ずるばねの応力のため
ピエゾ抵抗に変化が生じないように、ばね構造の特定の
脚部の縦軸線に直角に縦軸線が配列されるよう第２組の
ピエゾ抵抗体を配置する。これ等２個の方向に指向させ
たピエゾ抵抗体をブリッジ回路に利用し、ピエゾ抵抗間
の差によつてばねの応力を測定する。
即ち測定すべき加えられた力に応答する移動量を測定す
る。次にフォトレジスト層２２を現像し、形成すべきピ
エゾ抵抗体のパターンに応じて酸化層２１を露光する。
次にウェハの背面にクライロンを被着し、露光したピエ
ゾ抵抗体パターン内のフォトレジスト層を除去し現像さ
れたパターン２３に従つて下にある酸化層２１を露出す
る。次に希釈弗化水素酸を通じて酸化層２１を腐食し、
下にある単結晶珪素ウェハ１１を露出する。次にこのウ
ェハからクライロンと残留フォトレジスト層を除去する
。次に第８図に示すように、酸化層２１の孔２３からこ
の珪素ウェハ１１に硼素を拡散させる。
この目的のため珪素ウェハ１１の表面に窒化硼素ウェハ
を接触させ、窒化珪素ウェハを分解させて遊離の珪素を
ウェハに拡散させ、ピエゾ抵抗体を形成させる。かかる
ピエゾ抵抗体は平方当り３００オームの抵抗を有する。
次にこのピエゾ抵抗体２５上に薄い酸化層２４を再成長
させることによつてピエゾ抵抗体の層２５を覆う。この
ような酸化層は高温で酸素および窒素の単体ガスにウェ
ハ１１を露出することによつて得られる。次にウェハ１
１の表面にフォトレジスト材料を被着し、第９図に示す
ように各ピエゾ抵抗体２５の両端に形成すべき接点孔に
相当する輻射線のパターンにこのウェハを露光する。
次にこのフォトレジスト材料を現像し、接点を形成すべ
き区域のフォトレジスト材料を除去する。次に希釈弗化
水素酸によつて薄い酸化層２４を腐食し、接点区域２６
のピエゾ抵抗体２５を露出する。この腐食工程中、クラ
イロンの被膜によつてウェハの背面を保護する。次にフ
ォトレジスト材料を剥離し、この酸化物が被着されてい
るウェハの前面に約１ミクロンの厚さまでアルミニウム
を蒸着する。このアルミニウムは接点区域２６の孔を通
じてピエゾ抵抗体２５に接触する。次にフォトレジスト
被膜をこのアルミニウムに加え、ウェハに形成すべき内
部接続線のパターンに対応する輻射線のパターンにこの
フォトレジスト被膜を露光する。次にこのフォトレジス
ト被膜を現像し、希望する区域のアルミニウムを露出し
、次に燐酸でこのアルミニウムを腐食する。次に５００
℃の炉内にこのウェハを設置し、このアルミニウム接点
をピエゾ抵抗体の区域２５に合金させる。第１０図に於
いて、次にウェハ１１の下側にフォトレジスト材料３１
を被着し、それぞれのばね構造を包囲すべきベース支持
構造に相当する輻射線のパターンにこのフォトレジスト
材料を露光する。
このベース支持構造を第１３図に示す。次にこのフォト
レジスト材料３１を現像し、腐食すべき区域を除去する
。次にウェハ１１の上側にクライロンを被着し、下側の
酸化層１３を希釈弗化水素酸によつて腐食し、ベース構
造を構成する。次に第１１図に示すように、ウェハ１１
の下面にクロムの第１層３２を約５００オングストロー
ムの厚さまで被着し、更に金の層３３を約８０００オン
グストロームの厚さまで被着する。次にこのクロムおよ
び金の被着によつてメタライズ（金属化）した層にフォ
トレジスト層を被着し、ベース構造に対応する輻射線の
パターンにこのフォトレジスト層を露光する。このウェ
ハ１１の前側をクライロンによつて保護し、次に後側を
上記の金およびクロム層のための腐食剤によつて腐食す
る。次に第１２図に示すように、このウェハを珪素用の
異方性腐食剤に露出し、ウェハの背面に凹所を生ぜしめ
る。この凹所をウェハの前面の凹所のばね構成パターン
の交差するところまで内方に延長し、第１′Ｓ３図に示
すようにばね構造とそのベース支持体とを構成する。更
に、このでき上つたばね構造に相互に対向する１対のＥ
字状ばね３５，３６を設ける。ベース支持体３８の外方
に向く部分によつてこのばね３５，３６の１対の第１脚
部Ｊ３７の内端即ち固定端を支持する。第２脚部３９の
外端に外側脚部３７の外端を相互に連結する。好適な実
施例では、背面の凹所を形成する中間点で腐食を中止す
ることによつて各Ｅ字状ばね３５，３６の外端に２個の
横方向の補強部材４１を形成し、この補強部材にクロム
および金のような適当な保護材料を被着し、次に腐食を
継続する。第１４および１３図に示すように、Ｅ字状板
ばね３５，３６の中心脚部３９の上下の両面に感知質量
体４２を固着し、この複合ばね構造が容易に加速に応答
てきるようにする。代表的な例では、この質量体４２を
１０ミリグラムの方形の金にし、Ｅ字状ばね３５，３６
の第２脚部３９の内端即ち自由端に接着する。腐食を完
成した時、個々の加速度計即ち外力測定用トランスジュ
ーサはこのウェハからそれぞれ腐食により形成されてい
る。
次にこのトランスジューサの前面からワックスを除去し
、第１６図に示すように普通のデュアルインライン集積
回路パッケージに取付ける。また特にリードフレーム４
５の内端の上面にベース板４４を固着する。
普通のダイ接着技術により個々の外力測定用トランスジ
ューサ４６のベース支持体の下面に金およびクロムを被
着することによつて取付板４４の上面にこのトランスジ
ューサ４６をダイ接着する。リードフレーム構造４５の
個々の銅線と、トランスジューサ４６の前面のそれぞれ
の接続バッドとの間を接続リード線４７によつて接続す
る。第１５図にトランスジューサ４６の前面を詳細に示
す。代表的な例では、でき上つたトランスジューサ４６
のばねの厚さは約２５ミクロン、長さは約２００ミル、
幅は１５０ミルであり、包囲するベース支持構造の区域
の厚さは約１０ミルであつた。
第１７図に代案としてのばね構造を示し、これは図面の
紙の面に直角な感応部４０の中心軸線の周りに９０のに
配置した４個のＥ字状ばね３５から成る。
この第１７図のばね構造は感応部の軸線に直角に加えら
れた力即ち第１７図の紙の面に平行に加えられた力に対
し非常に剛強であるため応答しない。従つて感応部の軸
線から外れて偶力の原因となり、感応部の軸線に沿いこ
の構造を変形させる偶力は殆ど生じない。第１８図には
ばね構造の変形を許容しながら流体に対して封鎖できる
ばね構造を示す。
また特に、第７図に示す工程中にウェハの上表面に形成
されている二酸化珪素の被膜２１を種々の処理工程中、
溝孔の区域て保護する。第１２図に示すように、最後の
腐食工程中、異方性腐食剤は二酸化珪素を変化させない
から、隣接する板ばね部分を相互に連結する薄い二酸化
珪素のウェブが残り、この間隙に橋渡しができる。この
二酸化珪素は水蒸気を通常のように透過させるから、タ
ンタル又は金或はパリレン（商品名Ｐａｒｙｌｅｎｅ）
の層のような適当な封着剤を被着する。ばねのトランス
ジューサを含む本発明は従来のダイアフラム片持式の外
力測定用トランスジューサに比較し実際の値と測定値と
の間の関係の直線性が著しく改善される。
第１３図および１５図に示す外力測定用トランスジュー
サ即ち加速度計は地球の重力の場に対し３６０ーの角度
にわたり傾いた時、２０ボルトのピーク対ピーク値の出
力信号を発生した。重力の方向から定まる水平線に対す
る傾き角を０１重力の加速度をＧとすると、出力信号の
測定されたピーク対ピーク値のＧｓｉｎθからの偏差は
ピーク対ピーク値のフルスケール出力の僅か０．１％に
過ぎなかつた。エピタキシアル層は単結晶のみから成る
訳ではないが、ここに単結晶と称するものの中には単結
晶基材上に生長したエピタキシアル層を含むものとする
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法に採用する単結晶ウェハの断面図、
第２図は第１図のウェハの両面に酸化層を形成した状態
を示す断面図、第３図は第２図のウェハの表面に被着し
た光抵抗膜に形成した板ばね構造を示す平面図、第４図
は第３図の４−４線によつて描かれた板ばね構造のパタ
ーンの詳細”図、第５図は第４図の５−５線上の断面図
、第６図は第５図と同様であるが本発明方法によるばね
構造を製作する次の工程を示し、第７図は第６図の次の
工程を示し、第８図はばね構造の表面にピエゾ抵抗体を
形成する次の工程を示す第７図の８・−８線の部分の拡
大詳細図、第９図はばね構造の表面に形成されたピエゾ
抵抗体の拡大詳細図、第１０図は本発明方法の第７図の
工程の次の工程を示し、第１１図は次の工程を示す第１
０図の１１−１１線の部分拡大断面図、第１２図はばね
構造ｌを形成するため裏側からウェハに腐食による凹所
を形成している状態を示し、第１３図は第１２図の１３
−１３線の方に見た図、第１４図は第１３図の１４−１
４線上の拡大断面図、第１５図は第１２図の１５−１５
線の方に見た図、第１６図は本発明トランスジューサを
取付けたインライン集積回路の線図的配置図、第１７図
は本発明の他の実施例としてのぱね構造を示し、第１８
図は本発明によるばね構造の隣接脚部間に形成した柔軟
な封鎖隔膜を示す第１２図の１８−１８線の部分の断面
図、第１９図は本発明トランスジューサの片持梁状のば
ね構造を説明する斜視図である。 １１・・・・・・ウェハ、１２，１３・・・・・・酸化
層、１４・・フォトレジスト層、１５・・−・・・ばね
構造のパターン、１６・・・・・境界パターン部、フレ
ーム、１９・・・・弦に相当する線、２１・・・・・・
酸化層、２２・・フォトレジスト層、２３・・・・・・
孔、２４・・・・・・酸化層、２５・・・・・・ピエゾ
抵抗体層、２６・・・・・・接点区域、゛３１・・・・
・・フォトレジスト材料、３２・・・・・・クロムの第
１層、３３・・・・・・金の層、３５，３６・・・・・
・Ｅ字状ばね、３７・・・・・・第１脚部、３８・・・
・・・ベース支持体、３９・・・・・・第２脚部、４０
・・・・・・感応部、４１・・・・補強部材、４２・・
・・・・感知質量体、４４・・・・・・ベース板、４５
・・・・・リードフレーム、４６・・・・・・トランス
ジューサ、４７・・・・・・接続リード線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ソリッドステートトランスジューサにおいて、ベー
    ス支持体に支持される第１脚部と、この第１脚部の自由
    端の一体の方向変換部と、この方向変換部に一体であつ
    て前記第１脚部の方向と反対方向に延在する第２脚部と
    から成り、力が前記板ばねに加つたのに応動して前記第
    １脚部、前記方向変換部及び前記第２脚部が移動するよ
    うこれ等を同一平面内に構成し、前記脚部の少なくとも
    一方が移動するのに応動してトランスジューサに加わつ
    た前記力の関数である出力を発生する出力感知手段を具
    えることを特徴とする外力測定用ソリッドステートトラ
    ンスジューサ。 ２ ベース支持体に支持される第１脚部と、この第１脚
    部の支持されていない一端の一体の方向変換部と、この
    方向変換部に一体であつて前記第１脚部の方向と反対方
    向に延在する第２脚部とから成るばね構造を構成するよ
    うウェハの主要面の少なくとも一部の選択した部分を除
    去し、前記第１脚部の他端に支持体を形成することを特
    徴とする外力測定用ソリッドステートトランスジューサ
    の製造方法。
JP52012902A 1976-02-09 1977-02-08 外力測定用ソリツドステ−トトランスジユ−サおよびその製造方法 Expired JPS6059751B2 (ja)

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Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4144516A (en) * 1976-03-29 1979-03-13 Aine Harry E Solid state transducer and method of making same
US4376929A (en) * 1976-12-27 1983-03-15 Myhre Kjell E Optimized stress and strain distribution diaphragms
US4129042A (en) * 1977-11-18 1978-12-12 Signetics Corporation Semiconductor transducer packaged assembly
US4166269A (en) * 1978-03-06 1979-08-28 Signetics Corporation Temperature compensated piezoresistive transducer
US4385527A (en) * 1979-05-08 1983-05-31 Raskin Seymour H Aircraft weighing systems
US4342227A (en) * 1980-12-24 1982-08-03 International Business Machines Corporation Planar semiconductor three direction acceleration detecting device and method of fabrication
US4696188A (en) * 1981-10-09 1987-09-29 Honeywell Inc. Semiconductor device microstructure
US4825693A (en) * 1982-09-30 1989-05-02 Honeywell Inc. Slotted diaphragm semiconductor device
US4651564A (en) * 1982-09-30 1987-03-24 Honeywell Inc. Semiconductor device
US4498229A (en) * 1982-10-04 1985-02-12 Becton, Dickinson And Company Piezoresistive transducer
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
GB2139358B (en) * 1983-05-05 1986-10-01 Standard Telephones Cables Ltd Piezo-resistive rotation transducer
GB2141231B (en) * 1983-06-07 1986-08-06 Gen Electric Co Plc Force sensors
US4966037A (en) * 1983-09-12 1990-10-30 Honeywell Inc. Cantilever semiconductor device
US4488445A (en) * 1983-10-28 1984-12-18 Honeywell Inc. Integrated silicon accelerometer with cross-axis compensation
US4783237A (en) * 1983-12-01 1988-11-08 Harry E. Aine Solid state transducer and method of making same
US4597003A (en) * 1983-12-01 1986-06-24 Harry E. Aine Chemical etching of a semiconductive wafer by undercutting an etch stopped layer
US4600934A (en) * 1984-01-06 1986-07-15 Harry E. Aine Method of undercut anisotropic etching of semiconductor material
US4699006A (en) * 1984-03-19 1987-10-13 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Vibratory digital integrating accelerometer
US4598585A (en) * 1984-03-19 1986-07-08 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Planar inertial sensor
DE3429250C1 (de) * 1984-08-08 1986-03-27 Texas Instruments Deutschland Gmbh, 8050 Freising Auf die Einwirkung einer Kraft ansprechender Sensor
US4614119A (en) * 1985-03-08 1986-09-30 The Foxboro Company Resonant hollow beam and method
US4670092A (en) * 1986-04-18 1987-06-02 Rockwell International Corporation Method of fabricating a cantilever beam for a monolithic accelerometer
US4922756A (en) * 1988-06-20 1990-05-08 Triton Technologies, Inc. Micro-machined accelerometer
US5134881A (en) * 1986-06-22 1992-08-04 Triton Technologies, Inc. Micro-machined accelerometer with composite material springs
DE3785736T2 (de) * 1986-06-27 1993-08-19 Sundstrand Data Control Translationsbeschleunigungsmesser.
US4872342A (en) * 1986-06-27 1989-10-10 Sundstrand Data Control, Inc. Translational accelerometer and accelerometer assembly method
DE3774077D1 (de) * 1986-08-25 1991-11-28 Richard A Hanson Pruefmassenaufhaengung fuer einen beschleunigungsmesser.
US5042301A (en) * 1986-08-25 1991-08-27 Hanson Richard A Pendulous assembly for use in an accelerometer
US4779463A (en) * 1987-01-13 1988-10-25 Systron Donner Corporation Servo accelerometer
JPS63292032A (ja) * 1987-05-26 1988-11-29 Ngk Insulators Ltd 圧力検出器
JPH0731091B2 (ja) * 1987-05-27 1995-04-10 日本碍子株式会社 歪検出器
US4851080A (en) * 1987-06-29 1989-07-25 Massachusetts Institute Of Technology Resonant accelerometer
US4987780A (en) * 1987-11-16 1991-01-29 Litton Systems, Inc. Integrated accelerometer assembly
US4809552A (en) * 1987-11-23 1989-03-07 Allied-Signal, Inc. Multidirectional force-sensing transducer
US4812199A (en) * 1987-12-21 1989-03-14 Ford Motor Company Rectilinearly deflectable element fabricated from a single wafer
US4808549A (en) * 1988-05-27 1989-02-28 Ford Motor Company Method for fabricating a silicon force transducer
US4996627A (en) * 1989-01-30 1991-02-26 Dresser Industries, Inc. High sensitivity miniature pressure transducer
US4969359A (en) * 1989-04-06 1990-11-13 Ford Motor Company Silicon accelerometer responsive to three orthogonal force components and method for fabricating
US5253510A (en) * 1989-06-22 1993-10-19 I C Sensors Self-testable micro-accelerometer
US5103667A (en) * 1989-06-22 1992-04-14 Ic Sensors, Inc. Self-testable micro-accelerometer and method
US5314572A (en) * 1990-08-17 1994-05-24 Analog Devices, Inc. Method for fabricating microstructures
US5417111A (en) * 1990-08-17 1995-05-23 Analog Devices, Inc. Monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure
EP0543901B1 (en) * 1990-08-17 1995-10-04 Analog Devices, Inc. Monolithic accelerometer
US5326726A (en) * 1990-08-17 1994-07-05 Analog Devices, Inc. Method for fabricating monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure
US5345823A (en) * 1991-11-12 1994-09-13 Texas Instruments Incorporated Accelerometer
JP2553199Y2 (ja) * 1991-12-26 1997-11-05 株式会社豊田中央研究所 力変換素子
JPH06140640A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Fujikura Ltd 半導体圧力センサの製造方法
JPH06186096A (ja) * 1992-12-15 1994-07-08 Ishida Co Ltd 歪みゲージ及びその製造方法
US5780742A (en) * 1993-04-15 1998-07-14 Honeywell Inc. Mechanical resonance, silicon accelerometer
US5777226A (en) * 1994-03-28 1998-07-07 I/O Sensors, Inc. Sensor structure with L-shaped spring legs
EP0753156B1 (en) * 1994-03-28 2001-07-25 I/O Sensors, Inc. Sensor structure with l-shaped spring legs
US5484073A (en) * 1994-03-28 1996-01-16 I/O Sensors, Inc. Method for fabricating suspension members for micromachined sensors
EP0845102A4 (en) * 1995-08-16 2000-04-05 Stant Mfg Co LEAK DETECTION APPARATUS FOR FUEL CAP
US5952559A (en) * 1996-11-20 1999-09-14 Stant Manufacturing Inc. Fuel cap leakage tester
US6130464A (en) * 1997-09-08 2000-10-10 Roxburgh Ltd. Latching microaccelerometer
US6046066A (en) * 1998-03-10 2000-04-04 National Science Council Of Rep. Of China Method of forming cantilever structure in microelectromanical system
US6453748B1 (en) * 1999-12-15 2002-09-24 Wayne State University Boron nitride piezoresistive device
US7406870B2 (en) * 2005-01-06 2008-08-05 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor sensor
WO2011158707A1 (ja) * 2010-06-15 2011-12-22 株式会社村田製作所 力学センサ
CN112738704A (zh) * 2021-04-01 2021-04-30 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 Mems麦克风的制造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2963911A (en) 1959-02-18 1960-12-13 Bell Telephone Labor Inc Piezoresistive accelerometer
GB1097123A (en) 1964-03-18 1967-12-29 Ether Eng Ltd Improvements in and relating to strain gauges
NL162254B (nl) 1968-11-29 1979-11-15 Philips Nv Halfgeleiderinrichting voor het omzetten van mechanische spanningen in elektrische signalen en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.
GB1300118A (en) 1970-03-11 1972-12-20 Ferranti Ltd Improvements relating to semiconductor strain transducers
US3757414A (en) * 1971-03-26 1973-09-11 Honeywell Inc Method for batch fabricating semiconductor devices
GB1399988A (en) * 1972-10-02 1975-07-02 Motorola Inc Silicon pressure sensor
JPS5624387B2 (ja) * 1973-10-09 1981-06-05
US3924322A (en) * 1973-12-11 1975-12-09 Kulite Semiconductor Products Economical pressure transducer assemblies, methods of fabricating and mounting the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPS52116087A (en) 1977-09-29
DE2705068A1 (de) 1977-08-18
GB1585401A (en) 1981-03-04
US4071838A (en) 1978-01-31
USRE31459E (en) 1983-12-06
CA1114644A (en) 1981-12-22

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