KR101145999B1 - 변환기 및 변환기 제조 방법 - Google Patents

변환기 및 변환기 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101145999B1
KR101145999B1 KR1020067000408A KR20067000408A KR101145999B1 KR 101145999 B1 KR101145999 B1 KR 101145999B1 KR 1020067000408 A KR1020067000408 A KR 1020067000408A KR 20067000408 A KR20067000408 A KR 20067000408A KR 101145999 B1 KR101145999 B1 KR 101145999B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
delete delete
proof mass
fingers
axis
transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020067000408A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060033779A (ko
Inventor
앤드류 씨. 맥네일
게리 쥐. 리
다니엘 엔. 주니어. 코리
Original Assignee
프리스케일 세미컨덕터, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프리스케일 세미컨덕터, 인크. filed Critical 프리스케일 세미컨덕터, 인크.
Publication of KR20060033779A publication Critical patent/KR20060033779A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101145999B1 publication Critical patent/KR101145999B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • 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
    • G01P15/125—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 by capacitive pick-up
    • 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
    • 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
    • G01P2015/0808—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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/082—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 in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for two degrees of freedom of movement of a single mass
    • 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
    • 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
    • G01P2015/0831—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 having the pivot axis between the longitudinal ends of the mass, e.g. see-saw configuration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

본 발명에서는 언밸런스 프루프 매스(unbalanced proof mass)(51)를 포함하고, 적어도 2개의 상호 직교하는 방향에서의 가속을 감지하는 변환기가 제공된다. 프루프 매스(51)는 동일하지 않은 매스를 가지는 제1(65) 및 제2(67) 대향면을 가진다.
프루프 매스, 변환기, 가속도계

Description

변환기 및 변환기 제조 방법{TRANCEDUCER AND METHOD FOR MAKING A TRANSDUCER}
본 발명은 전반적으로 미세전기기계센서(microelectromechanical sensor, MEMS)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 프루프 매스(proof mass)를 포함하는 변환기(transducer)에 관한 것이다.
변환기는 우주선, 항공기, 지상 기지 소속 운송 수단 또는 핸드핼드(handheld) 장치와 같은 장치의 가속 또는 방위를 감지하는 관성 비행 시스템에 있어서 유용하다. 이들은 운송 장치에도 이용되어 충격을 감지하고 승객을 보호하기 위한 다양한 장치들(예컨대, 자동차의 에어백)을 이용한다. 변환기는 가속 또는 1, 2 또는 3 축 또는 방향을 따른 다른 현상을 감지할 것을 요구할 수 있을 것이다. 이러한 정보로부터, 장치의 이동 또는 방위가 확인될 수 있다.
변환기의 크기 및 비용을 감소시키려는 계속되는 노력에서 다양한 감지 장치들이 제안되었다. 특히 가속도계로 기능하는 이러한 많은 장치들은 용량성 구조를 포함하며, 이들 몇몇은 반도체 제조 기술 및/또는 벌크 미세기계가공(micormachining)을 이용하여 구성된다. 이러한 용량성 구조들은 통상적으로 컴플라이언트 서스펜션(compliant suspension)에 의해서 기판상에 탑재되는, 도핑된 실리콘 등으로 형성되는 적어도 하나의 용량성 평판으로 구성된다. 이 평판은, 기판의 평면에 평행하게 위치되며, 기판 상에 장착된 고정된 구조들과 함께 캐패시턴스를 형성한다. 평판이 가속에 의해서 이동하는 때에, 평판 및 이들 고정된 구조들 사이의 캐패시턴스가 변화한다. 그 후에, 이러한 변화가 장치의 전자 회로에 의해서 감지되어 가속을 나타내는 신호로 변환된다.
도 1 및 2는 전술한 타입의 종래 기술의 용량성 가속도계(111)의 일 예를 도시한다. Z축 가속(즉, 장치의 주 평면에 수직인 가속)을 감지하는 가속도계는 시소 타입 구성의 비틀림 스프링 플렉셔(torsional spring flexure)(115)에 의해서 매달린 프루프 매스 평판(a proof mass plate)(113)을 포함한다. 이러한 프루프 매스는 "무거운" 단부(116)상에 존재하는 추가적인 매스(mass)에 기인하여 "언밸런스(unbalanced)"이다. 프루프 매스 평판은 기판(123)에 부착되는 중심 앵커(anchor)(121)에 의해서 지지된다(도 2 참조). 장치가 Z축을 따른 가속을 겪는 경우에, 프루프 매스는 서스펜션에 의해서 정의되는 플렉셔 축 근방에서 회전한다(또는 기울어진다). 장치가 겪고 있는 가속의 양에 비례하는 결과적인 운동은 프루프 매스 아래에 위치한 용량성 센서 평판(117,119)에 의해서 측정되고, 가속을 나타내는 전자 신호로 변환된다. 이러한 장치에서는 Z축 가속을 겪는 때에 밸런스 프루프 매스가 기울지 않고, 따라서 가속을 올바르게 감지하지 않기 때문에 언밸런스 프루프 매스의 이용이 요구된다.
도 1 및 2에 도시된 장치는 Z축만을 따른 가속을 감지하는 단일 축 가속도계이다. 그러나, 다수의 축들을 따른 가속을 감지하는 가속도계가 본 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 장치 중 하나가 도 3에 도시되어 있다. 여기에 도시된 장치는 장치의 2개의 수직하는 평면 축들을 따른 가속을 감지하는 XY 이동 가속도계(231)이다. 이러한 가속도계는 감지 핑거(finger)의 제1(241) 및 제2(243) 세트에 의해서 프레임(237)에 부착되는 중심 매스(235)를 포함하는 프루프 매스 평판(233)을 포함한다. 감지 핑거의 제1 및 제2 세트는 서로 수직한 배열로 배치된다. 프레임은 일련의 컴플라이언트 스프링들(complaint spring)(247)에 의해서 부착된 다수의 앵커(245)에 의해서 지지된다. 2개의 직교 감지 축을 따른 유사한 크기의 가속을 감지하도록 설계된 이러한 타입의 구조에서, 스프링(247)은 X 및 Y 방향에서 유사한 강도를 가질 것이다.
도 3에서, 각각의 감지 핑거(241)는 2개의 세트의 고정 핑거(251,252)에 의해서 각각 둘러싸인다. 유사하게, 각각의 감지 핑거(243)는 기판에 고정된 2개의 세트의 고정 핑거(253,254)에 의해서 각각 둘러싸인다. 프루프 매스가 Y 방향으로 이동하는 때에, 이동 핑거(241) 및 고정 핑거(251,252) 사이의 용량은 변한다. 유사하게, 프루프 매스가 X 방향으로 이동하는 때에, 이동 핑거(243)와 고정 핑거(253,254) 사이의 용량은 변한다. 장치에는 이러한 용량 변화를 X 및 Y 축을 따른 가속을 나타내는 신호로 변환하는 전자 회로가 제공된다.
전술한 가속도계는 단일 축 또는 이중 축 장치로서 제조된다. 그러나, 몇몇 응용은 3개의 상호 수직인 축들을 따른 가속을 감지하는 능력을 요구한다. 이것은 몇몇 경우에는 도 1에 도시된 타입의 3개의 가속도계를 이용하고, 이들을 그 감지 축들이 상호 간에 수직하는 구성으로 배치함으로써 달성되었다. 그러나, 이러한 구성으로부터 얻어지는 최종 패키지는 각각의 가속도계가 그 감지 축이 다른 가속 도계의 감지 축과 수직이 되도록 위치하여야 하기 때문에 본질적으로 부피가 크다. 따라서, 전체 패키지가 하나의 평면 장치로서 형성될 수 없다.
3개의 축을 따른 가속을 감지하며, 전술한 3개 축의 가속도계 설계보다 컴팩트한 몇몇 변환기 또한 제안되었다. 이러한 변환기의 일 예가 도 7 및 8에 도시되어 있다. 여기에 도시된 구성에서, 중간층(32)은 전형적으로 X 및 Y 축을 따른 가속을 감지하기 위하여 용량성 평판(30)을 구비한 단일 프루프 매스의 역할을 한다. 도 7 및 8의 장치는 몇몇 관점에서 도 3의 장치와 유사하나, 프루프 매스(32) 위에 위치한 추가적인 평판(40,43) 및 기판(11) 상에 탑재되고 프루프 매스 아래에 위치하며 프루프 매스에 용량적으로 결합된 일련의 도전체들(23,24,26,27)을 가진다. 이러한 타입의 장치에서 Z 축(즉, 기판의 주면에 수직인 방향)을 따른 가속은 프루프 매스(30)와 평판 상부(40-43) 대 하부(23,24,26,27) 사이의 차분 용량을 측정함으로써 감지된다. x-y 평면(즉, 기판의 주면의 평면)으로의 가속은 프루프 매스와 그 아래의 적절한 평판(즉, 13과14 대 18과19, 16과17 대 21과22) 사이의 차분 중첩 용량을 측정함으로써 감지된다.
도 7 및 8에 도시된 변환기가 본 기술 분야에서 상당한 진보를 이루었으며, 전체 패키지의 크기의 감소를 달성하였지만, 그 구성은 "3층" 프로세스 흐름을 요구한다. 이러한 어구는 장치에 존재하는 감지 캐패시터 평판을 제조하는 데에 사용되거나 제조 프로세스에 의해서 요구되는 도전성 물질(전형적으로 도핑된 폴리실리콘)의 층의 수를 일컫는다. 특히, 도 7 및 8의 장치는 각각 프루프 매스(32), 일련의 도전체들(23,24,26,27) 및 평판(40,41)을 위한 하나의 도전층을 요구한다. 대조적으로, 도 1 및 2에 도시된 가속도계는 "2층" 프로세스 흐름에 의해서 제조될 수 있을 것이다. 특히, 이들 장치에서, 하부 평판(117,119)은 제1 도전층으로부터 형성되며, 프루프 매스(113)는 제2 도전층으로부터 형성된다. 2층 프로세스 흐름과 비교하면, 3층 프로세스 흐름은 적어도 2개의 추가적인 마스킹(masking) 단계를 요구한다는 점에서 덜 바람직하다. 결론적으로, 3층 프로세스에 의해서 제조되는 장치들은 2층 프로세스에 의해서 제조된 필적할만한 장치들에 비해서 제조하기에 보다 고가이며, 보다 낮은 수율을 가진다.
또한, 3층 프로세스 흐름에 의해서 제조되는 변환기는 전형적으로 2층 프로세스 흐름에 의해서 제조되는 변환기보다 패키징 스트레스 및 도전층 스트레스 변화율에 보다 민감하다. 이러한 효과는 특히 장치의 Z축 출력에 있어서 문제가 된다. 이는 기판(129)상에 지지되는 상부(123), 중간(125) 및 하부(127) 층들을 포함하는 통상적인 3층 장치(121)를 도시하는 도 9로부터 이해될 수 있을 것이다. 중간층(125) 및 상부층(123)은 기판(129)의 수 마이크론 위에 지지되며, 따라서 장치가 기판의 평면상의 축들을 따른 변형(strain)에 놓일 때에 변경되는 경향을 띤다. 이러한 변형(strain)은 통상적으로, 예컨대 열적 싸이클링 동안에 직면하게 된다. 추가적으로, 도전층(123,125)에서의 스트레스 변화율 또한 이들 층들의 변경(만곡)에 기여한다. 상부층의 변형은 상부 및 중간 층들 사이의 용량(131)을 변경시키며, 따라서 장치의 Z축 출력을 변화시킨다. 패키징 스트레스는 변환기 다이(die)를 엘라스토머(elastomer)로 피복함으로써 감소될 수 있다(종종 "돔 피복(dome coat)"으로 불림). 그러나, 이러한 피복은 제조 프로세스를 복잡하게 한다.
따라서, 본 기술 분야에서는 다수의 축들을 따라 감지할 수 있는, 2층 프로세스 흐름에서 평면 구조로서 제조될 수 있으며, 패키징 스트레스 및 도전층 스트레스 변화율에 덜 민감하며, 돔 피복 또는 패키징 스트레스를 감소시키도록 의도된 다른 피쳐를 요구하지 않는, 컴팩트한 단일 다이 변환기에 대한 요구가 존재하게 된다.
본 발명의 한 측면에서, 언밸런스 프루프 매스를 포함하며, 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의 상호 직교하는 방향으로의 가속을 감지하는 변환기가 제조된다. 이러한 변환기는 바람직하게 모든 3개의 축들에 따르는 서스펜션으로 기판에 탑재되는 단일 프루프 매스 및 프루프 매스 아래의 기판 상에 탑재되는 2 이상의 도전성 평판들을 포함한다. 프루프 매스는 바람직하게 제1 축을 따라 정렬된 감지 핑거의 제1 세트와, 제2축을 따라 정렬된 감지 핑거의 제2 세트를 포함하며, 제1 측과 제2 축은 직교한다. 제1 및 제2 세트 내의 각각의 감지 핑거는 전형적으로 기판에 고정적으로 부착되는 2개의 평행한 핑거들에 의해서 둘러싸인다. 감지 핑거의 제1 및 제2 세트는 적어도 2개의 대칭 평면을 가지며, 보다 바람직하게는 적어도 4개의 대칭 평면을 가지는 배열로 위치한다. 도전성 평판들이 감지 핑거들의 제1 및 제2 세트와 동일한 대칭 평면에 배열되며, 기판이 적어도 2개의 대칭 평면들을 가지는 장치 내에 위치한 컴플라이언트 스프링에 탑재되며, 프루프 매스가 2개의 하부 평판들 사이의 대칭 라인에 대하여 비대칭적인 것 또한 바람직하다. 변환기 내의 감지 핑거들의 제1 및 제2 세트는 제1 평면에 평행한 종축들을 가지며, 상기 2개의 상호 직교하는 방향 중 하나는 상기 제1 평면에 수직이다. 변환기의 프루프 매스는 내부에 배치된 다수의 감지 핑거들을 가지는 중심점 및 동일하지 않은 매스를 가지는, 중심점에 인접하는 대향면들을 가진다. 대향면들은 바람직하게 동일하지 않은 치수를 가진다. 변환기는 프루프 매스 아래에 위치하며, 제1 평면에 수직인 축을 따른 프루프 매스의 운동을 검출하는 제1 및 제2 용량성 평판들을 더 포함할 수 있을 것이다.
다른 측면에서, 제1 및 제2 상호 직교 축들을 따른 가속을 감지하는 핑거들의 제1 및 제2 세트를 가지는 프루프 매스와, 상기 제1 및 제2 축들에 직교하는 제3 축을 따른 가속을 감지하는 제1 및 제2 용량성 평판들과, 상기 프루프 매스를 위한, 각각 스프링에 의해서 상기 프루프 매스에 부착되는 다수의 앵커들을 포함하는 가속도계와 같은 변환기가 제공되며, 상기 프루프 매스의 무게는 앵커들에 의해서 비대칭적으로 지지된다. 제1 및 제2 평판들은 전형적으로 프루프 매스의 (수직으로) 동일한 면 상에 위치하며, 기판 상에 지지되며, 상기 제1 및 제2 축들에 수직인 방향에서의 가속을 용량적으로 감지한다.
또 다른 관점에서, 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판 상에 제1 도전층을 피착하는 단계와, 상기 제1 도전층을 패터닝하여 내부에 제1 및 제2 용량성 구조를 정의하는 단계와, 상기 제1 도전층 위에 희생층을 피착하는 단계와, 희생층 위에 제2 도전층을 피착하는 단계와, 제2 도전층을 패터닝하여 프루프 매스의 중심이 상기 제1 및 제2 평판에 대하여 비대칭적으로 위치하도록 프루프 매스를 정의하는 단계를 포함하는 변환기를 제조하는 방법이 제공된다. 제1 및 제2 도전층들은 금속을 포함할 수 있을 것이지만, 바림직하게는 폴리실리콘을 포함하며, 제1 및 제2 용량성 구조들은 평판이다. 상기 제1 및 제2 평판들에 대하여 비대칭적으로 위치할 수 있는 프루프 매스는 바람직하게 종축들이 제1 축에 평행한 감지 핑거들의 제1 세트 및 종축들이 제2 축에 평행한 감지 핑거들의 제2 세트를 포함한다. 프루프 매스는 또한 각각의 감지 핑거가 고정 핑거들의 쌍 사이에 위치하는 다수의 고정 핑거들과, 제1 및 제2 용량성 구조들 위에 프루프 매스를 지지하는 다수의 컴플라이언트 구조들을 바람직하게 포함한다. 변환기는 프루프 매스와 제1 및 제2 용량성 구조들 사이의 용량을 측정함으로써 기판에 수직인 방향에서의 가속을 감지하는 가속도계일 수 있을 것이다. 바람직하게, 감지 핑거들의 제1 및 제2 세트들, 다수의 컴플라이언트 구조들 및 다수의 고정 핑거들은 적어도 하나의 평면, 보다 바람직하게는 제2 도전층의 주면에 직교하는 미러 대칭의(mirror symmetry) 적어도 2개의 평면들을 가지는 배열로 배치된다. 이러한 방법은 희생층의 적어도 일부를 제거하여 프루프 매스의 릴리스(release)를 획득하는 단계 또는 프루프 매스의 질량 중심이 상기 제1 및 제2 평판에 대하여 비대칭적으로 위치하도록 프루프 매스의 표면상에 금속을 피착하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 측면들이 아래에서 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 종래 기술의 Z축 가속도계를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따른 단면도.
도 3은 종래 기술의 XY 가속도계를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 3축 가속도계의 제1 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 타입의 장치에서의 언밸런스 프루프 매스를 나타내는 단순화된 단면도를 도시하는 도면(도 4의 라인 17-17을 따른 보다 상세한 단면도는 도 17에 도시됨).
도 6은 본 발명에 따른 3축 가속도계의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 3층 프로세스 흐름에 의해서 제조된 종래 기술의 가속도계를 도시하는 도면.
도 8은 도 7의 라인 8-8을 따른 단면도.
도 9는 3층 프로세스 흐름에 의해서 제조된 가속도계에서 패키징 스트레스의 효과를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따라 제조된 가속도계에서 패키징 스트레스의 효과를 도시하는 도면.
도 11 내지 17은 본 발명에 따른 변환기를 제조하는 방법의 일 실시예를 도시하는 도면.
가속도계 또는 변환기를 참조하거나, 이를 제조하는 프로세스 흐름을 참조할 때의 "2층" 및 "3층"이라는 용어는 장치 내에 존재하거나, 제조 프로세스에 의해서 요구되는 감지 캐패시터 평판들을 제조하는 데에 이용되는 도전성 재료(전형적으로 도핑된 폴리실리콘)의 층들의 수를 일컫는 것이다.
본 발명에 따르면, 예컨대 2층 프로세스 흐름으로 제조될 수 있는 가속도계 또는 다른 감지 장치일 수 있는 컴팩트한 단일 다이 변환기가 제공된다. 2층 프로세스 흐름으로부터 제조되는 실시예들은 전형적인 3층 프로세스 흐름보다 구현하기에 용이하며 보다 저가이다. 더욱이, 결과적인 변환기는 제3 도전층으로부터 패키징 스트레스 감도에 영향을 미치지 않는다. 변환기는 2 이상의 상호 직교하는 축들을 따라 감지할 수 있다.
도 4 및 5는 본 발명에 따라 제조되는 변환기(51)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 장치는 Y 감지 핑거들(57) 및 X 감지 핑거들(59)에 의해서 프레임(55)으로부터 지지되는 중심 매스(53)를 포함한다. 차례로, 프레임이 바람직하게 3개의 상호 직교하는 방향에 따르는 일련의 스프링들(63)에 의해서 다수의 앵커들(61)에 부착된다. 앵커들은 다이 또는 다른 기판(75)에 탑재된다(도 5 참조). 각각의 Y 감지 핑거들(57)은 2 쌍의 고정 핑거들(66,68)에 의해서 둘러싸인다. 유사하게, 각각의 X 감지 핑거(59)는 2개의 고정 핑거들(62,64)에 의해서 둘러싸인다. 변환기가 X 축을 따른 가속을 겪는 때에, X 감지 핑거들(59)과 인접하는 고정 핑거들(62,64) 사이의 거리는 변하며, 이리하여 이들 핑거들 사이의 용량을 변화시킨다. 이러한 용량의 변화는 감지 회로(도시되지 않음)에 의해서 기록되며, 이러한 축을 따르는 가속을 나타내는 출력 신호로 변환된다. Y 축을 따른 가속이 Y 감지 핑거들(57)과 대응하는 고정 핑거들(66,68) 사이의 용량의 변화를 기록함으로써 유사한 방식으로 감지된다.
프레임(55)은 동일하지 않은 매스를 가지는 대향면들(65,67)을 가진다. 이러한 특정한 실시예에서, 이것은 대향면들(65,67)이 본질적으로 두께와 폭은 동일 하나 길이가 일정하지 않도록 프레임을 구성함으로써 획득된다. 결론적으로, 면(65)은 면(67)보다 큰 매스를 가져서, (프레임(55) 및 중심 매스(53)를 포함하는)프루프 매스(52)가 Z축을 따른 가속에 응답하여 Y축에 대하여 회전하도록/기울도록 한다. 이러한 가속은 프루프 매스 아래에 위치한 용량성 평판들(71,73)에 의해서 감지된다.
도 4 및 5의 장치에서, Y 감지 핑거들(57), X 감지 핑거들(59), 고정 핑거들(62,64,66,68) 및 스프링(63)은 고르게 배치되며, 이들 요소들의 배열이 미러 대칭의 2개의 평면들을 가지는 방식으로 중심 매스(53)의 대향면들 상에 위치한다. 이러한 대칭은 교차축(cross-axis) 감도의 실질적인 제거를 허용하여 X 및 Y 축을 따른 가속을 감지하는 때에 장치가 각각의 축을 따라 발생하는 가속의 성분만을 감지한다는 점에서 유사하다. 특히, 이러한 대칭성은 하나의 감지 핑거에서 발생하는 각각의 교차축 감도가 다른 감지 핑거에서 발생하는 동일하지만 대향하는 교차축 감도에 의해서 제거되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 프루프 매스의 다양한 다른 구성 또한 가능하다. 이러한 구성의 하나가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 변환기(81)는 감지 핑거들의 제1(87) 및 제2(89) 세트들에 의해서 프레임(85)으로부터 지지되는 중심 매스(83)를 포함한다. 감지 핑거들의 제1 세트(87) 각각은 고정 핑거들(86,88) 사이에 위치한다. 유사하게, 감지 핑거들의 제2 세트(89) 각각은 고정 핑거들(82,84) 사이에 위치한다. 차례로, 프레임은 바람직하게 3개의 상호 직교하는 방향에 따르는 일련의 스프링들(93)에 의해서 지지된다. 각각의 스프링은 앵커(91)에 부착된다. 앵커들(91) 및 고정 핑거들(82,84,86,88)은 다이 또는 다른 기판(도시되지 않음) 상에 탑재된다.
프레임은 동일한 매스를 가지지 않는 대향면들(95,97)을 가진다. 도 4 및 5의 실시예와 마찬가지로, 이것은 대향면들(95,97)이 본질적으로 두께 및 폭은 동일하나 길이가 동일하지 않도록 프레임을 구성함으로써 이루어진다. 결론적으로, 면(95)은 면(97)보다 큰 매스를 가진다. 프루프 매스는 Z축에 따른 가속에 응답하여 Y축에 대하여 기울어진다. 이러한 가속은 프루프 매스 아래에 위치한 용량성 평판(101,103)에 의해서 감지된다.
도 4 및 5의 변환기는 감지 핑거들의 제1(67) 및 제2(69) 세트, 고정 핑거들(62,64,66,68) 및 스프링들(63)의 배열이 미러 대칭의 2개의 평면을 가지도록 설계된다. 유사하게, 도 6에 도시된 변환기(81)에서, 중심 매스(83)를 지지하는 데에 이용되는 핑거들의 제1(87) 및 제2(89) 세트들, 고정 핑거들(82,84,86,88) 및 스프링들(93)은 미러 대칭의 2개의 평면들을 가지는 배열로 배치된다. 양 배열은 모두 교차축 감도를 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
도 4 및 5에 도시된 실시예에서, 프루프 매스 내의 매스의 배치는 프루프 매스의 한 단부를 다른 단부 보다 크도록 만듦으로써 비대칭적이 된다. 그러나, 유사한 결과가 다른 수단에 의해서도 얻어질 수 있을 것이다. 예컨대, 도 4 및 5의 대향면들(65,67)은 동일한 길이 및 폭을 가지지만 상이한 두께를 가질 수 있다. 이들 면들 중 하나의 매스는 표면에의 추가적인 층들 또는 기판들의 선택적인 추가를 통해서 다른 면의 매스보다 크도록 될 수 있다. 프루프 매스의 무게를 증가시 키는 이러한 기술의 이용은 2003년 4월 29일에 출원되었으며, 대리인 문서 번호 SC12477ZP를 가지며, 본 명세서에서 전체로서 참조되는, 공통적으로 양도되고 함께 계류중인 출원 US 제10/426,148호에 기술되어 있다.
전술된 변환기 설계는 많은 수의 장점을 가진다. 예컨대, 이들 장치들은 전술한 바에 부수하는 장점들을 가지는, 도 1 및 2에 도시된 타입의 단일 축 가속도계 또는 도 3에 도시된 타입의 이중 축 가속도계에 이용되는 동일한 타입의 2층 프로세스 흐름으로 제조될 수 있을 것이다. 더욱이, 이들 변환기들의 컴팩트한 특성은 적절한 ASIC(application specific integrated circuitry)으로 (단일 축 가속도계에 이용되는 것과 유사한)단일의 작은 패키지로 패키징될 수 있도록 한다. 모든 3개의 감지 축들이 동일한 중간 층들을 이용하기 때문에, 단지 하나의 프루프 매스 및 한의 이동 엘리먼트 접합 패드(movable element bond pad)를 요구하는 몇몇 실시예에서 이들 변환기들은 기존의 3축 변환기들보다 덜 복잡할 수 있을 것이다. 대조적으로, 각각의 방향에서 감지하는 데에 개별적인 변환기들을 이용하는 장치에서, 각각의 변환기는 자신의 프루프 매스를 가지며, 자신의 이동 엘리먼트 접합 패드가 제공된다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 변환기들은 본질적으로 구형의 개별적인 변환기들의 3축 장치들보다 제조하기에 비용이 저렴한데, 이는 이들 변환기들이 제조 비용이 단일축 변환기와 동일한 하나의 패키지 장치로서 제조될 수 있기 때문이다. 대조적으로, 구형의 개별적인 변환기들의 3축 장치의 제조 비용은 약 3배이다.
본 명세서에 기술된 설계는 폴리실리콘 스트레스 변화율 및 패키지 스트레스 에 견딜 것이다. 이러한 사실은 도 10을 참조하여 이해될 수 있다. 도시된 변환기(141)는 제1(147) 및 제2(149) 감지 평판들의 형태의 제1 도전층, 제2 도전층(145) 및 기판(151)을 포함한다. 제2 도전층은 제1 감지 평판과 제1 용량(155)을 형성하며, 제2 감지 평판과 제2 용량(153)을 형성한다. 패키지 스트레스는 폴리실리콘의 제2 층이 수직으로 이동할 수 있도록 하는 기판(151)의 평면 (신장(stretching))변형을 야기하며, 이로 인하여 폴리실리콘의 제2 층과 각각의 제1(147) 및 제2(149) 감지 평판들 사이의 간격을 증가시킨다. 그러나, 도 9에 도시된 3층 장치에서 직면한 상황과는 대조적으로, 도 10의 2층 장치에서, 폴리실리콘(145)의 제2 층이 수직으로 이동하는 경우에는 간격에 있어서의 본질적으로 동일한 변화가 양 감지 평판들에서 발생한다. 출력이 용이하게 구현된 감지 회로에 대한 용량들(153,155)의 비에 비례하기 때문에, 이러한 운동의 결과로서 출력 신호에 있어서 아무런 변화도 발생하지 않는다. 유사하게, 제2 도전층(145)에서의 스트레스 변화율은 도 10에 나타난 바와 같이 만곡을 야기한다. 그러나, 제1(147) 및 제2(149) 감지 평판들이 제2 층(145)의 앵커 위치에 대하여 대칭적으로 위치하기 때문에, 제2 도전층(145)에서의 스트레스 변화율로부터 발생하는 만곡의 결과로서의 출력 신호에 있어서 변화가 발생하지 않는다.
본 명세서에 기술된 변환기들은 많은 상이한 제조 루트를 통해서 얻을 수 있다. 이러한 루트 중 하나가 도 11 내지 17에 도시되어 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전형적으로 실리콘을 포함하는 기판(75)이 제공된다. 제1 도전성 재료의 제1 도전층(70)이 기판의 주면 상에 피착된다. 몇몇 응 용에 있어서, 제1 도전층의 피착에 앞서, 이러한 층이 이용될 표면이 유전 재료의 하나 이상의 층들로 피복될 수 있을 것이다. 제1 도전층(70)은 바람직하게 (몇몇 응용에 있어서 적절하게 도핑될 수 있는)폴리실리콘을 포함할 수 있을 것이지만, 다른 반도체 재료 또는 다양한 금속들 또한 포함할 수 있을 것이다.
제1 도전층(70)이 피착된 이후에, 마스킹되고, 패터닝되고, 에칭되어(도시되지 않음) 도 12에 도시된 바와 같은 용량성 평판(71,73)을 정의한다. 그 후에, 도 13에 도시된 바와 같이, 희생층(72)이 용량성 평판들 위에 피착된다. 희생층은 바람직하게 PSG(phosphorosilicate glass)이지만, 본 기술 분야에 공지된 다른 적절한 희생 재료들을 포함할 수도 있을 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 그 후에 일련의 접촉 개구부들(74,76)이 희생층에 형성되어 스프링 서스펜션 시스템 및 고정 핑거들(62,64)(도 4 참조)을 위한 앵커(61)를 각각 정의한다. 희생층이 PSG인 경우에는 기판(75)에서 에칭 정지 동작을 나타내는 적절한 산화물 에칭에 의해서 이루어질 수 있을 것이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 도전 재료(52)가 개구부들과 희생층(72) 상부에 피착된다. 제2 도전 재료는 바람직하게 (응용에 따라 적절하게 도핑될 수 있는)폴리실리콘을 포함하지만, 다양한 금속들을 포함할 수도 있을 것이다. 보다 바람직하게, 제2 도전성 재료는 층(70)의 제1 도전성 재료와 동일하거나 유사할 수 있을 것이다(도 11 참조). 보다 바람직하게, 제1 및 제2 도전성 재료들은 모두 폴리실리콘일 수 있을 것이다. 제2 도전성 재료(52)는 CVD(chemical vapor deposition) 또는 본 기술 분야에 공지된 다른 적절한 수단을 통해서 피착될 수 있을 것이다.
그 후에, 제2 도전층이 마스킹되고, 패터닝되고, 에칭되어(도시되지 않음) 도 16에 도시된 프루프 매스의 다양한 요소들을 정의한다. 도시된 특정 실시예에서, 이들은 스프링 앵커(61), 고정 핑거들(62,64), 감지 핑거들(59) 및 스프링(63)을 포함한다. 그 후에, 도 4의 라인 17-17을 따른 단면도인 도 17에 도시된 장치를 야기하는 적절한 에칭액을 통한 구조의 릴리스가 획득된다. 희생층이 PSG인 경우에, 에칭액은 바람직하게 수성 HF이다.
상기된 방법에 있어서, 희생층은 바람직하게 PSG를 포함하며, 그 상부의 제2 도전성 재료는 바람직하게 폴리실리콘을 포함한다. 이들 재료의 이용은 구조의 릴리스를 달성하는 데에 이용될 수 있는 수성 HF가 폴리실리콘에 대하여 매우 선택적이라는 점에서 장점을 가진다. 따라서, 스프링 및 고정 핑거들을 위한 앵커들을 정의하는 컨택트(74,76)(예컨대, 도 14 참조)가 폴리실리콘으로 덮여진다면, 그리고 수성 HF가 구조를 릴리스하는 데에 이용된다면, 이들 앵커들의 주위가 잘 정의되고, 에칭 시간 및 HF 농도와 같은 릴리스 프로세스 파라미터에 대하여 비교적 독립적일 것이다.
컴팩트한 3축 단일 다이 변환기 및 그 제조 방법이 제공된다. 그리하여, 2층 폴리실리콘 프로세스 흐름에서 평판한 구조로서 제조될 수 있는 변환기는 3층 프로세스에 의해서 구성되는 변환기보다 제조가 용이하다.
본 발명에 관한 상기 기술은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고서 기술된 실시예에 대한 다양한 추가, 대체 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 해석될 수 있을 것이다.

Claims (42)

  1. 적어도 2개의 상호 직교하는 방향에서의 가속을 감지하도록 적응된 변환기(transducer)로서,
    언밸런스 프루프 매스(unbalanced proof mass)와,
    제1 축을 따라 정렬된 감지 핑거들의 제1 세트
    를 포함하는 변환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변환기는 3개의 상호 직교하는 방향에서의 가속을 감지하도록 적응된 변환기.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 변환기로서,
    제1 및 제2 상호 직교 축들을 따른 가속을 감지하도록 적응된 핑거들의 제1 및 제2 세트들을 가지는 프루프 매스와,
    상기 제1 및 제2 축들에 직교하는 제3 축을 따른 가속을 감지하도록 적응된 제1 및 제2 용량성 평판들과,
    상기 프루프 매스에 부착되는, 상기 프루프 매스용의 적어도 하나의 앵커를 포함하고,
    상기 프루프 매스의 무게는 상기 앵커들 및 스프링들에 의해서 비대칭적으로 지지되는 변환기.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 변환기로서,
    언밸런스 프루프 매스와,
    상기 프루프 매스 아래에 배치되는 제1 및 제2 용량성 평판 - 상기 평판들은 제1 평면에 수직인 축을 따르는 상기 프루프 매스의 이동을 검출하도록 적응됨 -과,
    제1 축을 따라 정렬된 감지 핑거들의 제1 세트
    를 포함하는 변환기.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 변환기의 제조 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판 상에 제1 도전층을 피착하는 단계와,
    상기 제1 도전층을 패터닝하여 제1 및 제2 용량성 구조체를 그 내부에 규정하는 단계와,
    상기 제1 도전층 위에 희생층을 피착하는 단계와,
    상기 희생층 위에 제2 도전층을 피착하는 단계와,
    프루프 매스의 질량 중심이 상기 제1 및 제2 용량성 구조체들에 대하여 비대칭적으로 위치하도록 상기 제2 도전층을 패터닝하여, 상기 프루프 매스 및 감지 핑거들을 그 내부에 규정하는 단계
    를 포함하는 변환기 제조 방법.
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
KR1020067000408A 2003-07-08 2004-07-06 변환기 및 변환기 제조 방법 Expired - Fee Related KR101145999B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/615,328 2003-07-08
US10/615,328 US6845670B1 (en) 2003-07-08 2003-07-08 Single proof mass, 3 axis MEMS transducer
PCT/US2004/021927 WO2005017536A1 (en) 2003-07-08 2004-07-06 Single proof mass, 3 axis mems transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060033779A KR20060033779A (ko) 2006-04-19
KR101145999B1 true KR101145999B1 (ko) 2012-05-15

Family

ID=33564535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067000408A Expired - Fee Related KR101145999B1 (ko) 2003-07-08 2004-07-06 변환기 및 변환기 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6845670B1 (ko)
EP (1) EP1646878A1 (ko)
JP (1) JP4787746B2 (ko)
KR (1) KR101145999B1 (ko)
CN (1) CN100437118C (ko)
WO (1) WO2005017536A1 (ko)

Families Citing this family (147)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235369A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-19 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Schalter
AU2003282268A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Activity monitoring
SG120947A1 (en) * 2003-08-14 2006-04-26 Sensfab Pte Ltd A three-axis accelerometer
US7099063B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-29 Lucent Technologies Inc. MEMS device for an adaptive optics mirror
US7038150B1 (en) * 2004-07-06 2006-05-02 Sandia Corporation Micro environmental sensing device
US20060192353A1 (en) * 2005-02-08 2006-08-31 Schubert Peter J Method of producing a rollover arming signal based on off-axis acceleration
US7337671B2 (en) 2005-06-03 2008-03-04 Georgia Tech Research Corp. Capacitive microaccelerometers and fabrication methods
FI121539B (fi) * 2005-06-03 2010-12-31 Valtion Teknillinen Menetelmä mikromekaanisten komponenttien valmistamiseksi sekä tällaisella menetelmällä valmistettu piimikromekaaninen rakenne ja sen käyttö
US7210352B2 (en) * 2005-06-14 2007-05-01 Innovative Micro Technology MEMS teeter-totter apparatus with curved beam and method of manufacture
CN100458466C (zh) * 2005-07-05 2009-02-04 威海双丰物探设备股份有限公司 Mems加速度地震传感器
US7371982B2 (en) * 2005-07-29 2008-05-13 Lucent Technologies Inc. MEMS safety and arming devices having launch and rotation interlocks and method of manufacturing the same
US20070220973A1 (en) * 2005-08-12 2007-09-27 Cenk Acar Multi-axis micromachined accelerometer and rate sensor
US20070034007A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Cenk Acar Multi-axis micromachined accelerometer
ITTO20050628A1 (it) * 2005-09-15 2007-03-16 St Microelectronics Srl Dispositivo stabilizzatore di immagini, in particolare per l'acquisizione mediante un sensore di immagini digitali
US7258011B2 (en) * 2005-11-21 2007-08-21 Invensense Inc. Multiple axis accelerometer
US20070159456A1 (en) * 2006-01-10 2007-07-12 Unkrich Mark A Navigation system
US7756585B2 (en) * 2006-01-31 2010-07-13 Good Samaritan Children's Therapy Unit Muscle stimulation method and system to improve walking
FR2898683B1 (fr) * 2006-03-14 2008-05-23 Commissariat Energie Atomique Accelerometre triaxial a membrane
JP4600344B2 (ja) * 2006-04-28 2010-12-15 パナソニック電工株式会社 静電容量式センサ
JP2007298405A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Matsushita Electric Works Ltd 静電容量式センサ
US8176782B2 (en) * 2006-04-28 2012-05-15 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Capacitive sensor
JP4605087B2 (ja) * 2006-04-28 2011-01-05 パナソニック電工株式会社 静電容量式センサ
US7578189B1 (en) 2006-05-10 2009-08-25 Qualtre, Inc. Three-axis accelerometers
US7767484B2 (en) 2006-05-31 2010-08-03 Georgia Tech Research Corporation Method for sealing and backside releasing of microelectromechanical systems
US7180019B1 (en) * 2006-06-26 2007-02-20 Temic Automotive Of North America, Inc. Capacitive accelerometer or acceleration switch
US7637160B2 (en) * 2006-06-30 2009-12-29 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS suspension and anchoring design
US7628072B2 (en) * 2006-07-19 2009-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device and method of reducing stiction in a MEMS device
US7767483B1 (en) * 2006-07-25 2010-08-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual-suspension system for MEMS-based devices and method for fabricating same
US7487661B2 (en) * 2006-10-11 2009-02-10 Freescale Semiconductor, Inc. Sensor having free fall self-test capability and method therefor
DE102006048381A1 (de) * 2006-10-12 2008-04-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sensor zur Erfassung von Beschleunigungen
US7851876B2 (en) * 2006-10-20 2010-12-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Micro electro mechanical system
US7640805B2 (en) * 2006-12-18 2010-01-05 Akustica, Inc. Proof-mass with supporting structure on integrated circuit-MEMS platform
US7610809B2 (en) * 2007-01-18 2009-11-03 Freescale Semiconductor, Inc. Differential capacitive sensor and method of making same
DE102007047592B4 (de) * 2007-10-05 2022-01-05 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor
TWI335903B (en) * 2007-10-05 2011-01-11 Pixart Imaging Inc Out-of-plane sensing device
US8528404B2 (en) * 2007-10-11 2013-09-10 Georgia Tech Research Corporation Bulk acoustic wave accelerometers
TWI398887B (zh) 2007-10-23 2013-06-11 Pixart Imaging Inc 可變平行電容板之製造方法
US8079262B2 (en) * 2007-10-26 2011-12-20 Rosemount Aerospace Inc. Pendulous accelerometer with balanced gas damping
US20090126486A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Baker Hughes Incorporated Orientation independent gravity sensor
US7793542B2 (en) * 2007-12-28 2010-09-14 Freescale Semiconductor, Inc. Caddie-corner single proof mass XYZ MEMS transducer
US20090183570A1 (en) * 2008-01-18 2009-07-23 Custom Sensors & Technologies, Inc. Micromachined cross-differential dual-axis accelerometer
JP5147491B2 (ja) * 2008-03-28 2013-02-20 ラピスセミコンダクタ株式会社 加速度センサ装置
DE102008017156A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Mikromechanischer Beschleunigungssensor
DE102008001442A1 (de) * 2008-04-29 2009-11-05 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zum Betrieb eines mikromechanischen Bauelements
US8020440B2 (en) * 2008-05-16 2011-09-20 Rosemount Aerospace Inc. System and method for providing high-range capability with closed-loop inertial sensors
CN102538834B (zh) * 2008-05-27 2015-01-14 原相科技股份有限公司 同平面传感器与制作方法
US8096182B2 (en) * 2008-05-29 2012-01-17 Freescale Semiconductor, Inc. Capacitive sensor with stress relief that compensates for package stress
US8294483B2 (en) * 2008-05-30 2012-10-23 Freescale Semiconductor, Inc. Testing of multiple integrated circuits
US8056415B2 (en) * 2008-05-30 2011-11-15 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device with reduced sensitivity to package stress
US8032030B2 (en) * 2008-05-30 2011-10-04 Freescale Semiconductor, Inc. Multiple core system
US8371167B2 (en) * 2008-07-29 2013-02-12 Pixart Imaging Inc. In-plane sensor, out-of-plane sensor, and method for making same
DE102008040855B4 (de) * 2008-07-30 2022-05-25 Robert Bosch Gmbh Dreiachsiger Beschleunigungssensor
DE102008041327B4 (de) * 2008-08-19 2021-12-30 Robert Bosch Gmbh Dreiachsiger Beschleunigungssensor
JP5103326B2 (ja) 2008-08-20 2012-12-19 株式会社オーディオテクニカ 米飯成形方法
TWI374268B (en) * 2008-09-05 2012-10-11 Ind Tech Res Inst Multi-axis capacitive accelerometer
US8020443B2 (en) 2008-10-30 2011-09-20 Freescale Semiconductor, Inc. Transducer with decoupled sensing in mutually orthogonal directions
US8117919B2 (en) 2008-11-13 2012-02-21 PixArt Imaging Incorporation, R.O.C. Micro-electro-mechanical system device
US8205498B2 (en) * 2008-11-18 2012-06-26 Industrial Technology Research Institute Multi-axis capacitive accelerometer
US8186221B2 (en) * 2009-03-24 2012-05-29 Freescale Semiconductor, Inc. Vertically integrated MEMS acceleration transducer
TW201034932A (en) * 2009-03-31 2010-10-01 Domintech Co Ltd Capacitor type three-axis accelerometer for microelectromechanical systems (MEMS)
DE102009002701B4 (de) * 2009-04-28 2018-01-18 Hanking Electronics, Ltd. Mikromechanischer Sensor
EP2439542B1 (en) * 2009-06-03 2014-01-15 Alps Electric Co., Ltd. Physical quantity sensor
JP5089807B2 (ja) * 2009-06-03 2012-12-05 アルプス電気株式会社 物理量センサ
JP2011022137A (ja) * 2009-06-15 2011-02-03 Rohm Co Ltd Ｍｅｍｓ装置及びその製造方法
US8553389B1 (en) * 2010-08-19 2013-10-08 MCube Inc. Anchor design and method for MEMS transducer apparatuses
JP2011022018A (ja) 2009-07-16 2011-02-03 Mitsubishi Electric Corp 静電容量型加速度センサー
US7736931B1 (en) 2009-07-20 2010-06-15 Rosemount Aerospace Inc. Wafer process flow for a high performance MEMS accelerometer
DE102009027897B4 (de) * 2009-07-21 2023-07-20 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Drehratensensor
US8739626B2 (en) * 2009-08-04 2014-06-03 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined inertial sensor devices
CN102597699B (zh) * 2009-08-04 2015-07-08 飞兆半导体公司 微机械惯性传感器器件
DE102009028343B4 (de) * 2009-08-07 2022-12-15 Robert Bosch Gmbh Sensorelement und Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements
US8138007B2 (en) * 2009-08-26 2012-03-20 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS device with stress isolation and method of fabrication
DE102009029202B4 (de) * 2009-09-04 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Systems
TWI398400B (zh) * 2009-11-25 2013-06-11 Pixart Imaging Inc 適用於微機電感測器之質量體與使用該質量體之三軸微機電感測器
US8984941B2 (en) 2009-12-16 2015-03-24 Y-Sensors Ltd. Tethered, levitated-mass accelerometer
US8424383B2 (en) * 2010-01-05 2013-04-23 Pixart Imaging Incorporation Mass for use in a micro-electro-mechanical-system sensor and 3-dimensional micro-electro-mechanical-system sensor using same
US9032796B2 (en) 2010-04-30 2015-05-19 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Stacked lateral overlap transducer (SLOT) based three-axis accelerometer
IT1401001B1 (it) * 2010-06-15 2013-07-05 Milano Politecnico Accelerometro capacitivo triassiale microelettromeccanico
EP2616387B1 (en) 2010-09-18 2018-05-16 Fairchild Semiconductor Corporation Packaging to reduce stress on microelectromechanical systems
KR101938609B1 (ko) 2010-09-18 2019-01-15 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 미세기계화 모노리식 6축 관성 센서
WO2012037501A2 (en) 2010-09-18 2012-03-22 Cenk Acar Flexure bearing to reduce quadrature for resonating micromachined devices
US8813564B2 (en) 2010-09-18 2014-08-26 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope with central suspension and gimbal structure
EP2616772B1 (en) 2010-09-18 2016-06-22 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 3-axis gyroscope with single drive
EP2616389B1 (en) 2010-09-18 2017-04-05 Fairchild Semiconductor Corporation Multi-die mems package
EP2619130A4 (en) 2010-09-20 2014-12-10 Fairchild Semiconductor SILICONE CONTINUITY WITH REDUCED CROSS-CAPACITY
KR101332701B1 (ko) 2010-09-20 2013-11-25 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 기준 커패시터를 포함하는 미소 전자기계 압력 센서
US8839670B2 (en) * 2010-11-24 2014-09-23 Invensense, Inc. Anchor-tilt cancelling accelerometer
US8555719B2 (en) * 2011-01-24 2013-10-15 Freescale Semiconductor, Inc. MEMS sensor with folded torsion springs
JP5427199B2 (ja) 2011-03-17 2014-02-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体物理量検出センサ
CN102323449B (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 西北工业大学 一种基于双质量块的三轴微加速度计
DE102011076551B4 (de) 2011-05-26 2024-02-22 Robert Bosch Gmbh Inertialsensor
US20130042686A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 Sitronix Technology Corp. Inertia sensing apparatus
TWI437231B (zh) * 2011-08-22 2014-05-11 Richwave Technology Corp 可補償電容偏移的微機電電路及其方法
DE102012200740B4 (de) * 2011-10-27 2024-03-21 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
TWI467179B (zh) * 2011-12-02 2015-01-01 Pixart Imaging Inc 三維微機電感測器
WO2013105591A1 (ja) * 2012-01-11 2013-07-18 アルプス電気株式会社 物理量センサ
US9062972B2 (en) 2012-01-31 2015-06-23 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis accelerometer electrode structure
US8978475B2 (en) 2012-02-01 2015-03-17 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS proof mass with split z-axis portions
CN102539029B (zh) * 2012-02-29 2013-09-25 上海交通大学 基于柔性mems技术的三维流体应力传感器及其阵列
US8754694B2 (en) 2012-04-03 2014-06-17 Fairchild Semiconductor Corporation Accurate ninety-degree phase shifter
US9488693B2 (en) 2012-04-04 2016-11-08 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors
US8742964B2 (en) 2012-04-04 2014-06-03 Fairchild Semiconductor Corporation Noise reduction method with chopping for a merged MEMS accelerometer sensor
KR102058489B1 (ko) 2012-04-05 2019-12-23 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 멤스 장치 프론트 엔드 전하 증폭기
EP2647952B1 (en) 2012-04-05 2017-11-15 Fairchild Semiconductor Corporation Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
US9069006B2 (en) 2012-04-05 2015-06-30 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS gyroscope with ASICs integrated capacitors
EP2647955B8 (en) 2012-04-05 2018-12-19 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device quadrature phase shift cancellation
KR101999745B1 (ko) 2012-04-12 2019-10-01 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 미세 전자 기계 시스템 구동기
US9625272B2 (en) 2012-04-12 2017-04-18 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS quadrature cancellation and signal demodulation
CN102749157B (zh) * 2012-07-27 2014-02-19 江苏物联网研究发展中心 一种柔性多参数传感器及其制造方法
DE102013014881B4 (de) 2012-09-12 2023-05-04 Fairchild Semiconductor Corporation Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien
CN102865969B (zh) * 2012-09-28 2014-03-26 江苏物联网研究发展中心 压力传感器温度特性的测试装置
FR3000484B1 (fr) * 2012-12-27 2017-11-10 Tronic's Microsystems Dispositif micro-electromecanique comprenant une masse mobile apte a se deplacer hors du plan
DE102013216915A1 (de) * 2013-08-26 2015-02-26 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Sensor und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors
CN103513057A (zh) * 2013-10-23 2014-01-15 成都市宏山科技有限公司 一种二维微加速度传感器
CN103645342B (zh) * 2013-12-06 2016-08-17 杭州士兰微电子股份有限公司 多轴电容式加速度计及加速度检测方法
US20150247879A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-03 Infineon Technologies Ag Acceleration sensor
TWI580632B (zh) 2014-03-14 2017-05-01 財團法人工業技術研究院 具用於旋轉元件之摺疊彈簧的微機電裝置
US20150268269A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 Freescale Semiconductor, Inc. Sensor with combined sense elements for multiple axis sensing
JP2017524542A (ja) 2014-05-28 2017-08-31 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 可撓性基板上のｍｅｍｓデバイス
US9360496B2 (en) 2014-10-03 2016-06-07 Freescale Semiconductor, Inc. Three-axis microelectromechanical systems device with single proof mass
US10203351B2 (en) * 2014-10-03 2019-02-12 Analog Devices, Inc. MEMS accelerometer with Z axis anchor tracking
US9733269B2 (en) * 2014-11-06 2017-08-15 Richtek Technology Corporation Micro-electro-mechanical system (MEMS) device with multi-dimensional spring structure and frame
US10436812B2 (en) * 2015-03-20 2019-10-08 Nxp Usa, Inc. Micro-electro-mechanical acceleration sensor device
US11231441B2 (en) 2015-05-15 2022-01-25 Invensense, Inc. MEMS structure for offset minimization of out-of-plane sensing accelerometers
US9952252B2 (en) 2015-05-15 2018-04-24 Invensense, Inc. Offset rejection electrodes
US9720012B2 (en) * 2015-07-21 2017-08-01 Nxp Usa, Inc. Multi-axis inertial sensor with dual mass and integrated damping structure
US10545254B2 (en) 2015-10-30 2020-01-28 Ion Geophysical Corporation Multi-Axis, single mass accelerometer
US10352960B1 (en) * 2015-10-30 2019-07-16 Garmin International, Inc. Free mass MEMS accelerometer
EP3546954B1 (en) 2016-01-07 2022-12-14 Analog Devices, Inc. 3-axis angular accelerometer
US10184951B2 (en) 2016-02-10 2019-01-22 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Three-axis monolithic MEMS accelerometers and methods for fabricating same
ITUA20162173A1 (it) * 2016-03-31 2017-10-01 St Microelectronics Srl Sensore accelerometrico mems avente elevata accuratezza e ridotta sensibilita' nei confronti della temperatura e dell'invecchiamento
US10203352B2 (en) 2016-08-04 2019-02-12 Analog Devices, Inc. Anchor tracking apparatus for in-plane accelerometers and related methods
EP3509837A4 (en) 2016-09-07 2020-04-22 The Government Of The United States Of America As The Secretary of The Navy ELECTROMECHANICAL SILICON CARBIDE STRUCTURE, ASSOCIATED DEVICES AND METHOD
US10261105B2 (en) 2017-02-10 2019-04-16 Analog Devices, Inc. Anchor tracking for MEMS accelerometers
US10697994B2 (en) 2017-02-22 2020-06-30 Semiconductor Components Industries, Llc Accelerometer techniques to compensate package stress
US10732198B2 (en) 2017-08-09 2020-08-04 Analog Devices, Inc. Integrated linear and angular MEMS accelerometers
US10732196B2 (en) 2017-11-30 2020-08-04 Invensense, Inc. Asymmetric out-of-plane accelerometer
US10712359B2 (en) 2018-05-01 2020-07-14 Nxp Usa, Inc. Flexure with enhanced torsional stiffness and MEMS device incorporating same
US10794701B2 (en) 2018-05-01 2020-10-06 Nxp Usa, Inc. Inertial sensor with single proof mass and multiple sense axis capability
US10816569B2 (en) 2018-09-07 2020-10-27 Analog Devices, Inc. Z axis accelerometer using variable vertical gaps
US11255873B2 (en) 2018-09-12 2022-02-22 Analog Devices, Inc. Increased sensitivity z-axis accelerometer
US11204365B2 (en) 2018-09-13 2021-12-21 Ion Geophysical Corporation Multi-axis, single mass accelerometer
US11733263B2 (en) 2018-09-21 2023-08-22 Analog Devices, Inc. 3-axis accelerometer
US11099207B2 (en) 2018-10-25 2021-08-24 Analog Devices, Inc. Low-noise multi-axis accelerometers and related methods
US11029327B2 (en) * 2018-10-31 2021-06-08 Nxp Usa, Inc. Inertial sensor with suspension spring structure surrounding anchor
CN110568220B (zh) * 2019-08-27 2021-04-30 华东光电集成器件研究所 一种抗干扰耐过载mems加速度计
EP3792637B1 (en) * 2019-09-11 2023-05-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-noise multi-axis mems accelerometer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159761A (en) * 1997-05-08 2000-12-12 Wacoh Corporation Method of manufacturing a force sensor having an electrode which changes resistance or electrostatic capacitance in response to force
US20020002864A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-10 Terje Kvisteroey Accelerometer

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4736629A (en) * 1985-12-20 1988-04-12 Silicon Designs, Inc. Micro-miniature accelerometer
DE4022464C2 (de) * 1990-07-14 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Beschleunigungssensor
DE69206770T2 (de) * 1991-12-19 1996-07-11 Motorola Inc Dreiachsiger Beschleunigungsmesser
JP3308043B2 (ja) * 1993-06-08 2002-07-29 正喜 江刺 多軸加速度検出装置
JPH07245413A (ja) * 1994-03-07 1995-09-19 Fuji Electric Co Ltd 加速度センサ
JP3305516B2 (ja) * 1994-10-31 2002-07-22 株式会社東海理化電機製作所 静電容量式加速度センサ及びその製造方法
JPH09119943A (ja) * 1995-10-24 1997-05-06 Wako:Kk 加速度センサ
DE19541388A1 (de) * 1995-11-07 1997-05-15 Telefunken Microelectron Mikromechanischer Beschleunigungssensor
US5806365A (en) * 1996-04-30 1998-09-15 Motorola, Inc. Acceleration sensing device on a support substrate and method of operation
US5644086A (en) * 1996-10-08 1997-07-01 Tokyo Gas Co., Ltd. Preloaded linear beam vibration sensor
US6223598B1 (en) * 1997-06-18 2001-05-01 Analog Devices, Inc. Suspension arrangement for semiconductor accelerometer
US5939633A (en) * 1997-06-18 1999-08-17 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for multi-axis capacitive sensing
US6629461B2 (en) * 2000-03-24 2003-10-07 Onix Microsystems, Inc. Biased rotatable combdrive actuator methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6159761A (en) * 1997-05-08 2000-12-12 Wacoh Corporation Method of manufacturing a force sensor having an electrode which changes resistance or electrostatic capacitance in response to force
US20020002864A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-10 Terje Kvisteroey Accelerometer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SELVAKUMAR A. ET AL.: 'A high sensitivity Z-axis torsional silicon accelerometer' INTERNATIONAL ELECTRON DEVICES MEETING, 08-11 December 1996, pages 765 - 768. *
SELVAKUMAR A. ET AL.: 'A high sensitivity Z-axis torsional silicon accelerometer' INTERNATIONAL ELECTRON DEVICES MEETING, 08-11 December 1996, pages 765 - 768.*

Also Published As

Publication number Publication date
JP4787746B2 (ja) 2011-10-05
US6936492B2 (en) 2005-08-30
CN1816747A (zh) 2006-08-09
JP2007530914A (ja) 2007-11-01
CN100437118C (zh) 2008-11-26
US20050005698A1 (en) 2005-01-13
EP1646878A1 (en) 2006-04-19
US6845670B1 (en) 2005-01-25
US20050097957A1 (en) 2005-05-12
WO2005017536A1 (en) 2005-02-24
KR20060033779A (ko) 2006-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101145999B1 (ko) 변환기 및 변환기 제조 방법
US8468888B2 (en) MEMS sensor capable of sensing acceleration and pressure
EP1952165B1 (en) A tri-axis accelerometer
US7368312B1 (en) MEMS sensor suite on a chip
JP3327595B2 (ja) ３軸加速度計
US8443670B2 (en) 3-axis accelerometer with gap-closing capacitive electrodes
EP2106553B1 (en) Differential capacitive sensor and method of making same
US8096182B2 (en) Capacitive sensor with stress relief that compensates for package stress
KR101301403B1 (ko) 마이크로기계 가속도 센서
US8020443B2 (en) Transducer with decoupled sensing in mutually orthogonal directions
US8186221B2 (en) Vertically integrated MEMS acceleration transducer
US7814794B2 (en) Micromachined sensors
US8973439B1 (en) MEMS accelerometer with proof masses moving in anti-phase direction normal to the plane of the substrate
EP3227691B1 (en) A mems sensor and a semiconductor package
JP2007502410A (ja) 三軸加速度計
JP2011112620A (ja) 加速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20060106

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20090706

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20110112

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120215

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120507

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120507

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150424

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150424

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160425

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160425

Start annual number: 5

End annual number: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20180218