JPH0658378B2 - 加速度計とその製作方法 - Google Patents
加速度計とその製作方法Info
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- JPH0658378B2 JPH0658378B2 JP1303030A JP30303089A JPH0658378B2 JP H0658378 B2 JPH0658378 B2 JP H0658378B2 JP 1303030 A JP1303030 A JP 1303030A JP 30303089 A JP30303089 A JP 30303089A JP H0658378 B2 JPH0658378 B2 JP H0658378B2
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
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- 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
- G01P2015/0842—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 the mass being of clover leaf shape
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば米国特許第4,699,006号の特許請求の範
囲第１項の序文に記載の加速度計タイプのセンサに関す
る。特に、本発明は２対のポリシリコン共鳴ブリッジか
ら構成されることが好ましい２軸シリコン超小型加速度
計に関する。
囲第１項の序文に記載の加速度計タイプのセンサに関す
る。特に、本発明は２対のポリシリコン共鳴ブリッジか
ら構成されることが好ましい２軸シリコン超小型加速度
計に関する。
（従来の技術） 加速度計は、特に慣性航法装置のような航法装置および
搭載自動車安全性制御装置において使用されている主要
センサの中の１つである。自動車用の加速度計の使用例
としては、各種のアンチロックブレーキ装置、アクティ
ブサスペンション装置およびシートベルトのロックアッ
プ装置がある。
搭載自動車安全性制御装置において使用されている主要
センサの中の１つである。自動車用の加速度計の使用例
としては、各種のアンチロックブレーキ装置、アクティ
ブサスペンション装置およびシートベルトのロックアッ
プ装置がある。
一般的には、加速度計とは、加速度を測定する装置であ
って、特に加速度計は運動している物体が速度を変えた
ときに加えられる力を測定する。運動している物体は慣
性を有していて、慣性が速度変化に抵抗する傾向があ
る。すなわち、この慣性が速度の急激な変化の抵抗とな
り、この抵抗が、運動している物体が加速されるときに
運動している物体により加えられ、かつ運動方向におけ
る加速成分に対して比例的である力の原因なのである。
って、特に加速度計は運動している物体が速度を変えた
ときに加えられる力を測定する。運動している物体は慣
性を有していて、慣性が速度変化に抵抗する傾向があ
る。すなわち、この慣性が速度の急激な変化の抵抗とな
り、この抵抗が、運動している物体が加速されるときに
運動している物体により加えられ、かつ運動方向におけ
る加速成分に対して比例的である力の原因なのである。
典型的な加速度計においては、質量はその両側に取り付
けられた２個のばねにより懸架される。質量は、当該装
置が休止しているか、あるいは一定の速度で運動してい
る限り中立位置に保たれる。当該装置がばねの軸線の方
向の速度変化を加えられ、従ってその方向に加速される
と、ばね装着の質量はまずその慣性のため運動に対して
抵抗する。従って、この運動に対する抵抗即ち遅れはば
ねの中の１個を引張り、他方を圧縮させる。各ばねに作
用する力は等しいが大きさが反対であり、質量の重量と
質量の加速度との積に等しい。検出される加速度はすな
わち質量の速度の変化である。
けられた２個のばねにより懸架される。質量は、当該装
置が休止しているか、あるいは一定の速度で運動してい
る限り中立位置に保たれる。当該装置がばねの軸線の方
向の速度変化を加えられ、従ってその方向に加速される
と、ばね装着の質量はまずその慣性のため運動に対して
抵抗する。従って、この運動に対する抵抗即ち遅れはば
ねの中の１個を引張り、他方を圧縮させる。各ばねに作
用する力は等しいが大きさが反対であり、質量の重量と
質量の加速度との積に等しい。検出される加速度はすな
わち質量の速度の変化である。
共鳴マイクロブリッジを有する超小型加速度計が知られ
ている。このタイプの加速度計の一例が米国特許第4,80
5,456号に開示されている。このタイプの超小型加速度
計においては、基準質量が少なくとも一対の共鳴マイク
ロブリッジにより懸架される。前記の対の共鳴マイクロ
ブリッジは共通の軸線に沿って基準質量の両端に取り付
けられる。このタイプの共鳴超小型加速度計は超小型の
機械的な共鳴構造体の周波数を物理的あるいは化学的信
号に対して極めて敏感としうるので正確な測定に対して
魅力的である。共鳴マイクロブリッジに基く超小型加速
度計においては、基板の平面における加速が反対方向に
配置の共鳴マイクロブリッジにおいて異なる軸線方向荷
重を発生させ、即ち一方の支持共鳴ブリッジを圧縮さ
せ、他方のブリッジを引張る。共鳴マイクロブリッジに
軸線方向の荷重を発生させるのは基準質量の慣性力であ
る。一方、圧縮および引張荷重が各共鳴マイクロブリッ
ジに対して固有の共鳴周波数を移行させる。圧縮された
部材と引張された部材との共鳴周波数の間の差を測定
し、対となった共鳴マイクロブリッジが共用する共通軸
線方向の加速度成分の大きさを検出する。
ている。このタイプの加速度計の一例が米国特許第4,80
5,456号に開示されている。このタイプの超小型加速度
計においては、基準質量が少なくとも一対の共鳴マイク
ロブリッジにより懸架される。前記の対の共鳴マイクロ
ブリッジは共通の軸線に沿って基準質量の両端に取り付
けられる。このタイプの共鳴超小型加速度計は超小型の
機械的な共鳴構造体の周波数を物理的あるいは化学的信
号に対して極めて敏感としうるので正確な測定に対して
魅力的である。共鳴マイクロブリッジに基く超小型加速
度計においては、基板の平面における加速が反対方向に
配置の共鳴マイクロブリッジにおいて異なる軸線方向荷
重を発生させ、即ち一方の支持共鳴ブリッジを圧縮さ
せ、他方のブリッジを引張る。共鳴マイクロブリッジに
軸線方向の荷重を発生させるのは基準質量の慣性力であ
る。一方、圧縮および引張荷重が各共鳴マイクロブリッ
ジに対して固有の共鳴周波数を移行させる。圧縮された
部材と引張された部材との共鳴周波数の間の差を測定
し、対となった共鳴マイクロブリッジが共用する共通軸
線方向の加速度成分の大きさを検出する。
米国特許第4,805,456号に開示の前述の加速度計の欠点
は、自動車用として好まれる程その加速度計が耐久性で
はなく、堅牢でないことである。特に、マイクロブリッ
ジをそれらの各々の共鳴周波数に保ち、かつマイクロブ
リッジが軸線方向に負荷されたときの、それらの共鳴周
波数の変化を検出する駆動および検出電極が、共鳴マイ
クロブリッジ上方に延びる片持のシリコンビームであ
る。従って、片持ちの電極は極めて脆性であって、損傷
しやすい。片持ちの電極を無くし、超小型加速度計の中
実のシリコン支持基板と一体の電極を形成することが好
ましい。この配備により駆動による振動を排除し、電極
を検出し、従ってこれら要素の寿命を延し、センサの精
度を向上させる。さらにこの配備により製作過程の複雑
さを低減する。
は、自動車用として好まれる程その加速度計が耐久性で
はなく、堅牢でないことである。特に、マイクロブリッ
ジをそれらの各々の共鳴周波数に保ち、かつマイクロブ
リッジが軸線方向に負荷されたときの、それらの共鳴周
波数の変化を検出する駆動および検出電極が、共鳴マイ
クロブリッジ上方に延びる片持のシリコンビームであ
る。従って、片持ちの電極は極めて脆性であって、損傷
しやすい。片持ちの電極を無くし、超小型加速度計の中
実のシリコン支持基板と一体の電極を形成することが好
ましい。この配備により駆動による振動を排除し、電極
を検出し、従ってこれら要素の寿命を延し、センサの精
度を向上させる。さらにこの配備により製作過程の複雑
さを低減する。
米国特許第4,805,456号に開示の共鳴ブリッジ超小型加
速度計の別の欠点は、基準質量を懸架する共鳴ブリッジ
がボロンでドーピングした単結晶シリコンから形成され
ることである。この材料が共鳴ブリッジに固有の引張応
力を加える。ブリッジが適度に応力がかからないか、あ
るいは圧縮応力が最小となるように共鳴ブリッジを形成
することが有利である。
速度計の別の欠点は、基準質量を懸架する共鳴ブリッジ
がボロンでドーピングした単結晶シリコンから形成され
ることである。この材料が共鳴ブリッジに固有の引張応
力を加える。ブリッジが適度に応力がかからないか、あ
るいは圧縮応力が最小となるように共鳴ブリッジを形成
することが有利である。
さらに、このタイプの超小型加速度計に対して、基準質
量に対して垂直の方向における基準質量の動きを制御す
ることが望ましい。一般的に、このタイプの超小型加速
度計は二対の共鳴ブリッジを有し、対の各部材は基準質
量を通して共通の軸線に沿って位置し、各対は他の対に
対して垂直の軸線に沿って位置する。従って，説明の便
宜上、共鳴ブリッジは典型的には基準質量を通るＸおよ
びＹ軸に沿って位置し、これらの方向の加速を測定す
る。もし、基準質量に対して垂直の第３の方向、即ちＺ
軸方向において加速が測定されつつないとすれば、Ｚ軸
方向の基準質量の運動を制限し、当該装置の寿命を最大
にし、かつＸ軸およびＹ軸方向の測定に対してこのＺ軸
方向の運動が有する何らかの悪影響を最小とすることが
好ましい。現在の共鳴超小型加速度計は前記のＺ軸方向
の運動を制限する手段を提供していない。
量に対して垂直の方向における基準質量の動きを制御す
ることが望ましい。一般的に、このタイプの超小型加速
度計は二対の共鳴ブリッジを有し、対の各部材は基準質
量を通して共通の軸線に沿って位置し、各対は他の対に
対して垂直の軸線に沿って位置する。従って，説明の便
宜上、共鳴ブリッジは典型的には基準質量を通るＸおよ
びＹ軸に沿って位置し、これらの方向の加速を測定す
る。もし、基準質量に対して垂直の第３の方向、即ちＺ
軸方向において加速が測定されつつないとすれば、Ｚ軸
方向の基準質量の運動を制限し、当該装置の寿命を最大
にし、かつＸ軸およびＹ軸方向の測定に対してこのＺ軸
方向の運動が有する何らかの悪影響を最小とすることが
好ましい。現在の共鳴超小型加速度計は前記のＺ軸方向
の運動を制限する手段を提供していない。
数種類のタイプの加速度計が現在市販されているもの
の、それらは、前述した構造による欠点に加えて全体的
に同じ問題を抱えている。まず、Ｘ軸方向の加速信号は
しばしばＹあるいはＺ軸方向の加速により影響を受けた
り、この反対にＸ軸方向の加速がＹあるいはＺ方向に影
響を及ぼしたりする。またＸ軸方向の加速信号は信号を
発しない動きによってもしばしば影響を受ける。第２
に、温度の変化が応力の変化をもたらし、従って不正確
な測定を引き起こす。最後に、現在の加速度計は例えば
自動車のような非常に過酷な用途に対して必要な寿命長
さが無い割りに製作費が極めて高いことが特徴である。
の、それらは、前述した構造による欠点に加えて全体的
に同じ問題を抱えている。まず、Ｘ軸方向の加速信号は
しばしばＹあるいはＺ軸方向の加速により影響を受けた
り、この反対にＸ軸方向の加速がＹあるいはＺ方向に影
響を及ぼしたりする。またＸ軸方向の加速信号は信号を
発しない動きによってもしばしば影響を受ける。第２
に、温度の変化が応力の変化をもたらし、従って不正確
な測定を引き起こす。最後に、現在の加速度計は例えば
自動車のような非常に過酷な用途に対して必要な寿命長
さが無い割りに製作費が極めて高いことが特徴である。
現在の加速度計は自動車搭載装置として、かつ他の用途
に対して要求されている特性である信頼性、正確性、堅
牢性および低コストの要件に対応できない。従って、特
に、支持基板と一体の駆動および検出電極、本質的に応
力がかからないか、あるいは圧縮応力が最小の共鳴ブリ
ッジ、さらに基準質量のＺ方向の運動を制限する手段を
提供することにより前述の欠点を排除する共鳴ブリッジ
超小型加速度計を提供することが望ましい。
に対して要求されている特性である信頼性、正確性、堅
牢性および低コストの要件に対応できない。従って、特
に、支持基板と一体の駆動および検出電極、本質的に応
力がかからないか、あるいは圧縮応力が最小の共鳴ブリ
ッジ、さらに基準質量のＺ方向の運動を制限する手段を
提供することにより前述の欠点を排除する共鳴ブリッジ
超小型加速度計を提供することが望ましい。
（発明が解決しようとする課題） 本発明による加速度計は特許請求の範囲第１項の特徴の
部分に記載の特徴を有する。
部分に記載の特徴を有する。
本発明の目的は共鳴ブリッジ加速度計を提供することで
ある。
ある。
本発明の別の目的は共鳴ブリッジ加速度計が集積回路と
微小加工技術を利用することである。
微小加工技術を利用することである。
最後に、本発明のさらに別の目的は前記加速度計が堅牢
で、耐久性があり、自動車生産技術に対して修正しうる
ことである。
で、耐久性があり、自動車生産技術に対して修正しうる
ことである。
（課題を解決するための手段） 本発明の好適実施例によれば、本発明の前記およびその
他の目的並びに利点は以下のように達成される。
他の目的並びに利点は以下のように達成される。
本発明による加速度計は少なくとも一対の共鳴ブリッジ
により懸架された基準質量を含む。対となったブリッジ
の各部材の第１の端部は基準質量の両側に取り付けられ
ている。対となったブリッジの各部材の反対側の第２の
端部は共通の支持基板に取り付けられている。前記ブリ
ッジは基準質量と支持基板との双方に一体的に取り付け
られている。対となったブリッジの部材は相互に対して
長手方向に整合して基準質量の両側を通る軸線を形成す
る。
により懸架された基準質量を含む。対となったブリッジ
の各部材の第１の端部は基準質量の両側に取り付けられ
ている。対となったブリッジの各部材の反対側の第２の
端部は共通の支持基板に取り付けられている。前記ブリ
ッジは基準質量と支持基板との双方に一体的に取り付け
られている。対となったブリッジの部材は相互に対して
長手方向に整合して基準質量の両側を通る軸線を形成す
る。
各ブリッジ部材は最適には、応力が無いか、あるいは圧
縮負荷が最小となるように形成され、かつそれぞれの共
鳴周波数で振動するものと想定されている。基準質量と
支持基板の加速により共通の軸線に沿って対となった共
鳴ブリッジにおいて対象的に圧縮と引張とが発生し、こ
のため各ブリッジに対して固有の共鳴周波数変化をもた
らす。この作用が対応して各対のブリッジの各部材に対
して共鳴周波数間の差を変化させる。一対のブリッジの
共鳴周波数間のこの変化が信号処理回路により測定さ
れ、各対のブリッジにより形成される軸線に沿った基準
質量の加速度に対応する。
縮負荷が最小となるように形成され、かつそれぞれの共
鳴周波数で振動するものと想定されている。基準質量と
支持基板の加速により共通の軸線に沿って対となった共
鳴ブリッジにおいて対象的に圧縮と引張とが発生し、こ
のため各ブリッジに対して固有の共鳴周波数変化をもた
らす。この作用が対応して各対のブリッジの各部材に対
して共鳴周波数間の差を変化させる。一対のブリッジの
共鳴周波数間のこの変化が信号処理回路により測定さ
れ、各対のブリッジにより形成される軸線に沿った基準
質量の加速度に対応する。
本発明の好適実施例においては、第２の対の共鳴ブリッ
ジは同様に基準質量の両側に取り付けられ、第１の対の
共鳴ブリッジにより形成された軸線に対して垂直の第２
の軸線を形成する。再び、各ブリッジが励起されて各々
の共鳴周波数で振動し、加速による各対のブリッジの部
材の間の共鳴周波数の差の大きさを測定して各対のブリ
ッジにより形成された軸線に沿って加速度を指示する。
ジは同様に基準質量の両側に取り付けられ、第１の対の
共鳴ブリッジにより形成された軸線に対して垂直の第２
の軸線を形成する。再び、各ブリッジが励起されて各々
の共鳴周波数で振動し、加速による各対のブリッジの部
材の間の共鳴周波数の差の大きさを測定して各対のブリ
ッジにより形成された軸線に沿って加速度を指示する。
本発明の好適実施例においては、加速度の直交成分が同
時に測定される。前記成分は一方が第１の対のブリッジ
により形成された軸線に沿ったものであり、他方が第２
の対のブリッジにより形成された軸線に沿ったものであ
る。信号処理回路は好ましくは単一の駆動電極と、支持
基板と一体の２個の検出電極の形態で、各ブリッジに対
して周波数測定回路を含む。前記駆動および検出電極
は、駆動電極と検出電極上で、かつ横切ってまたぐブリ
ッジである、対応するブリッジからのギャップを横切っ
て設けられている。各ブリッジに対する周波数測定回路
はフィードバック回路に接続され、該フィードバック回
路は各対のブリッジに対する周波数の間の差の変化に対
応する出力信号を発生させる。この出力から、各対のブ
リッジにより画成された軸線に沿った質量の加速度を検
出することができる。
時に測定される。前記成分は一方が第１の対のブリッジ
により形成された軸線に沿ったものであり、他方が第２
の対のブリッジにより形成された軸線に沿ったものであ
る。信号処理回路は好ましくは単一の駆動電極と、支持
基板と一体の２個の検出電極の形態で、各ブリッジに対
して周波数測定回路を含む。前記駆動および検出電極
は、駆動電極と検出電極上で、かつ横切ってまたぐブリ
ッジである、対応するブリッジからのギャップを横切っ
て設けられている。各ブリッジに対する周波数測定回路
はフィードバック回路に接続され、該フィードバック回
路は各対のブリッジに対する周波数の間の差の変化に対
応する出力信号を発生させる。この出力から、各対のブ
リッジにより画成された軸線に沿った質量の加速度を検
出することができる。
好適加速度計の本発明の特徴は、駆動および検出電極
が、該電極上で、かつ横切ってまたぐ共鳴ブリッジから
のギャップを横切って支持基板に一体に取り付けられて
いることである。このように駆動および検出電極並びに
共鳴ブリッジを好適配置することにより加速度計の耐久
性と安全性が著しく向上する。
が、該電極上で、かつ横切ってまたぐ共鳴ブリッジから
のギャップを横切って支持基板に一体に取り付けられて
いることである。このように駆動および検出電極並びに
共鳴ブリッジを好適配置することにより加速度計の耐久
性と安全性が著しく向上する。
また、この加速度計の好適実施例では共鳴ブリッジ対に
より基準質量を通して画成される２本の軸線に対して直
交する方向での基準質量の動きを制限する手段を含む。
この動きを制限する手段は片持式の機械的ストッパを含
みその方向における好ましくない、正および負の運動を
阻止する。さらに、好適実施例はまた質量の不要な回転
運動を阻止する手段も含む。
より基準質量を通して画成される２本の軸線に対して直
交する方向での基準質量の動きを制限する手段を含む。
この動きを制限する手段は片持式の機械的ストッパを含
みその方向における好ましくない、正および負の運動を
阻止する。さらに、好適実施例はまた質量の不要な回転
運動を阻止する手段も含む。
本発明のその他の目的や利点は本発明の以下の詳細説明
からよく理解される。
からよく理解される。
（実施例） シリコン基板の平面における加速度の成分を測定する共
鳴ブリッジ超小型加速度計が開示されている。好適実施
例において、本発明は、最適には応力が無く、あるいは
圧縮力が最小であり、シリコンの基準質量に直交方向に
取り付けられた２対のポリシリコン共鳴ブリッジを含む
２軸のシリコン超小型加速度計を提供する。一次の作用
に対する温度や材料の影響を低減するために、基準質量
の両側に取り付けられた共鳴ブリッジエレメントは、そ
れらが加速度中異った軸線方向荷重を受けるように合わ
されている。基板の平面での加速による基準質量に対す
る慣性力は各対の対向する共鳴マイクロブリッジに対し
て異なる軸線方向荷重を発生させることによりそれらの
共鳴周波数を移行させる。
鳴ブリッジ超小型加速度計が開示されている。好適実施
例において、本発明は、最適には応力が無く、あるいは
圧縮力が最小であり、シリコンの基準質量に直交方向に
取り付けられた２対のポリシリコン共鳴ブリッジを含む
２軸のシリコン超小型加速度計を提供する。一次の作用
に対する温度や材料の影響を低減するために、基準質量
の両側に取り付けられた共鳴ブリッジエレメントは、そ
れらが加速度中異った軸線方向荷重を受けるように合わ
されている。基板の平面での加速による基準質量に対す
る慣性力は各対の対向する共鳴マイクロブリッジに対し
て異なる軸線方向荷重を発生させることによりそれらの
共鳴周波数を移行させる。
マイクロブリッジの対と整合した加速度成分は対の各部
材の間の共鳴周波数の差を検出することにより測定され
る。この測定は、中実のシリコン支持基板でつくられ、
かつ対応する共鳴マイクロブリッジからのギャップを横
切って位置している駆動および検出電極を用いることに
より達成される。支持基板に対して直交する方向におけ
る質量の動きを抑制するために、その直交方向運動を制
限する機械的ストッパが設けられ、一方基板の反対側の
面に抑制ブリッジが設けられ回転運動を阻止し、かつＺ
方向の移動を低減させる。
材の間の共鳴周波数の差を検出することにより測定され
る。この測定は、中実のシリコン支持基板でつくられ、
かつ対応する共鳴マイクロブリッジからのギャップを横
切って位置している駆動および検出電極を用いることに
より達成される。支持基板に対して直交する方向におけ
る質量の動きを抑制するために、その直交方向運動を制
限する機械的ストッパが設けられ、一方基板の反対側の
面に抑制ブリッジが設けられ回転運動を阻止し、かつＺ
方向の移動を低減させる。
好適な超小型加速度計10を第１図の平面図で示す。基準
質量12が、フィードバック増幅器により機械的な共鳴状
態で支持されている２対の適合した共鳴ブリッジ（14,1
6および18,20）により懸架されることが好ましい。Ｘ軸
の加速度成分axは式Fi＝-Maxで定義される慣性力を基準
質量12上で発生させる。この慣性力はＸ軸方向に整合さ
れた共鳴ブリッジにより主として分けられ、このブリッ
ジは図示例ではブリッジ14,16である。Ｘ軸方向の加速
度により前記ブリッジの一方14を圧縮状態に、他方のブ
リッジ16を引張状態とし、このためそれらの共鳴周波数
x1とx2とを移行させる。
質量12が、フィードバック増幅器により機械的な共鳴状
態で支持されている２対の適合した共鳴ブリッジ（14,1
6および18,20）により懸架されることが好ましい。Ｘ軸
の加速度成分axは式Fi＝-Maxで定義される慣性力を基準
質量12上で発生させる。この慣性力はＸ軸方向に整合さ
れた共鳴ブリッジにより主として分けられ、このブリッ
ジは図示例ではブリッジ14,16である。Ｘ軸方向の加速
度により前記ブリッジの一方14を圧縮状態に、他方のブ
リッジ16を引張状態とし、このためそれらの共鳴周波数
x1とx2とを移行させる。
基本振動モードを想定した、レイリのエネルギ方法（Ra
yleigh′s Energy Method）に基く分析では引張状態の
対の部材の共鳴周波数に対して以下のように表現され
る。例示目的として、共鳴ブリッジ16が引張状態にある
と想定すると、 となり、ここで0は非摂動共鳴周波数、Ｅは当該材料
のヤング弾性係数ｌ、ｗおよびｔはそれぞれ共鳴ブリッ
ジの長さ、幅および厚さである。簡単にするために、こ
の結果は直交方向に設けたブリッジ18,19による負荷分
担については無視している。圧縮状態の部材、即ちこの
例では共鳴ブリッジ14に対する対応する表現式を差し引
き、かつ小さい摂動を考慮に入れれば、周波数の差は以
下のようになる。
yleigh′s Energy Method）に基く分析では引張状態の
対の部材の共鳴周波数に対して以下のように表現され
る。例示目的として、共鳴ブリッジ16が引張状態にある
と想定すると、 となり、ここで0は非摂動共鳴周波数、Ｅは当該材料
のヤング弾性係数ｌ、ｗおよびｔはそれぞれ共鳴ブリッ
ジの長さ、幅および厚さである。簡単にするために、こ
の結果は直交方向に設けたブリッジ18,19による負荷分
担については無視している。圧縮状態の部材、即ちこの
例では共鳴ブリッジ14に対する対応する表現式を差し引
き、かつ小さい摂動を考慮に入れれば、周波数の差は以
下のようになる。
Δx＝x2−x1＝(0.1460Ml2/EWt3)ax＝Sxax ここで、SxはＸ軸の加速度成分に対する感度と定義され
る。この分析結果から、Ｘ軸加速度成分を検出できる。
さらに、Ｙ軸の加速度成分の検出にも前記の関係を用い
ることができる。
る。この分析結果から、Ｘ軸加速度成分を検出できる。
さらに、Ｙ軸の加速度成分の検出にも前記の関係を用い
ることができる。
基準質量12の平面、即ちＸ軸およびＹ軸に対して直交す
る加速度のＺ軸成分が基準質量12を垂直方向に運動させ
る。小さい垂直運動に対しては、Ｘ軸成分に対するx1
とx2とにおける結果的な摂動はＸ軸に沿って整合した
双方のブリッジ14と16とに対して共通であり、Δxで
消去される。Ｚ軸方向での加速度の実用的な範囲にわた
って極小さい垂直運動を保証するために基準質量12に対
して別の機械的抑制を加えることが望ましい。
る加速度のＺ軸成分が基準質量12を垂直方向に運動させ
る。小さい垂直運動に対しては、Ｘ軸成分に対するx1
とx2とにおける結果的な摂動はＸ軸に沿って整合した
双方のブリッジ14と16とに対して共通であり、Δxで
消去される。Ｚ軸方向での加速度の実用的な範囲にわた
って極小さい垂直運動を保証するために基準質量12に対
して別の機械的抑制を加えることが望ましい。
第１図に示すように、本発明の好適加速度計10は好まし
くは図示のように少なくとも一対の共鳴ブリッジ14と1
6、または18と20により懸架された基準質量12を含み、
２対のブリッジ14,16および18,20は基準質量を通る双方
の直交軸にそって整合している。ギャップ52が基準質量
12と支持基板26との間のいたるところで設けられてい
る。各ブリッジ部材の第１の端部22は基準質量12の各側
に取り付けられている。各ブリッジ部材の反対側の第２
の端部24は共通の支持基板26に取り付けられている。ブ
リッジ14,16,18,20は基準質量12と支持基板26の双方に
一体的に取り付けられている。各対のブリッジ14,16お
よび18,20のブリッジ部材は相互に長手方向に整合して
基準質量12の両側を通る軸線を形成する。（窒化シリコ
ンの上に来る頂部層は本装置を判りやすくするため第１
図には示していない。） 各ブリッジ部材は圧縮負荷が全くかからないか、あるい
は最小の圧縮負荷となるように形成されることが好まし
く、それぞれの共鳴周波数で振動するものと考えられて
いる。共鳴ブリッジ14,16,18および20は、標準的な半導
体製造技術を用いてリンでドーピングした。多結晶シリ
コンから形成されることが好ましい。共鳴ブリッジ（1
4,16,18または20）における応力はドープ剤の種類、濃
度および後段溶着熱処理によって左右される。リンドー
プ剤を用いると、ブリッジ（14,16,18または20）は一般
的に圧縮応力がかかる。共鳴ブリッジ（14,16,18または
20）は熱処理されるブリッジ部材内における圧縮応力レ
ベルを最良に、好ましくは最小にする。
くは図示のように少なくとも一対の共鳴ブリッジ14と1
6、または18と20により懸架された基準質量12を含み、
２対のブリッジ14,16および18,20は基準質量を通る双方
の直交軸にそって整合している。ギャップ52が基準質量
12と支持基板26との間のいたるところで設けられてい
る。各ブリッジ部材の第１の端部22は基準質量12の各側
に取り付けられている。各ブリッジ部材の反対側の第２
の端部24は共通の支持基板26に取り付けられている。ブ
リッジ14,16,18,20は基準質量12と支持基板26の双方に
一体的に取り付けられている。各対のブリッジ14,16お
よび18,20のブリッジ部材は相互に長手方向に整合して
基準質量12の両側を通る軸線を形成する。（窒化シリコ
ンの上に来る頂部層は本装置を判りやすくするため第１
図には示していない。） 各ブリッジ部材は圧縮負荷が全くかからないか、あるい
は最小の圧縮負荷となるように形成されることが好まし
く、それぞれの共鳴周波数で振動するものと考えられて
いる。共鳴ブリッジ14,16,18および20は、標準的な半導
体製造技術を用いてリンでドーピングした。多結晶シリ
コンから形成されることが好ましい。共鳴ブリッジ（1
4,16,18または20）における応力はドープ剤の種類、濃
度および後段溶着熱処理によって左右される。リンドー
プ剤を用いると、ブリッジ（14,16,18または20）は一般
的に圧縮応力がかかる。共鳴ブリッジ（14,16,18または
20）は熱処理されるブリッジ部材内における圧縮応力レ
ベルを最良に、好ましくは最小にする。
基準質量12と支持基板26の加速により共通の軸線に沿っ
て対となった共鳴ブリッジ14,16および18,20において対
象的に圧縮と引張とを発生させ、これが各ブリッジ（1
4,16,18または20）に対して固有の共鳴周波数を変える
ことになる。この作用により対応して対となったブリッ
ジ14,16および18,20の各部材のそれぞれの共鳴周波数の
間の差を変化させる。対となったブリッジ14,16および1
8,20における共鳴周波数の間の差のこの変化の大きさが
信号処理回路により測定され、各対のブリッジにより形
成された軸線に沿った基準質量の速度に対応する。
て対となった共鳴ブリッジ14,16および18,20において対
象的に圧縮と引張とを発生させ、これが各ブリッジ（1
4,16,18または20）に対して固有の共鳴周波数を変える
ことになる。この作用により対応して対となったブリッ
ジ14,16および18,20の各部材のそれぞれの共鳴周波数の
間の差を変化させる。対となったブリッジ14,16および1
8,20における共鳴周波数の間の差のこの変化の大きさが
信号処理回路により測定され、各対のブリッジにより形
成された軸線に沿った基準質量の速度に対応する。
第１図に示す好適実施例においては、第２の対の共鳴ブ
リッジ18,20が基準質量12に同様に取り付けられ、第１
の対の共鳴ブリッジ14,16により形成された軸線に対し
て垂直の第２の軸線を形成する。一方向の加速度成分の
みを検出したい場合は第２の対のブリッジ18,20は必要
でない。再び各ブリッジ（14,16,18または20）が励起さ
れてそれぞれの共鳴周波数において振動し、加速による
各対の部材14,16および18,20の間の共鳴周波数の間の差
の大きさが測定されて各対のブリッジ14,16および18,20
により形成される軸線に沿った加速度を指示する。
リッジ18,20が基準質量12に同様に取り付けられ、第１
の対の共鳴ブリッジ14,16により形成された軸線に対し
て垂直の第２の軸線を形成する。一方向の加速度成分の
みを検出したい場合は第２の対のブリッジ18,20は必要
でない。再び各ブリッジ（14,16,18または20）が励起さ
れてそれぞれの共鳴周波数において振動し、加速による
各対の部材14,16および18,20の間の共鳴周波数の間の差
の大きさが測定されて各対のブリッジ14,16および18,20
により形成される軸線に沿った加速度を指示する。
好適実施例においては、加速度の直交方向の成分が同時
に測定される。即ちＸ軸方向に沿って第１の対のブリッ
ジ14,16により画成される方向で一方の成分が、第２の
対のブリッジ18,20により形成されるＹ軸方向に沿って
他方の成分が測定される。信号処理回路は好ましくは単
一の駆動電極28と、中実のシリコン支持基板26と一体
で、かつ該基板に形成された２個の検出電極30の形態で
各ブリッジに対する周波数測定回路を含む。このように
駆動および検出電極28,30をそれぞれ形成することが有
利であることの理由は、(1)駆動および検出電極28,30は
振動しないので、本装置の寿命を不当に短くすることが
なく、同時にセンサの精度を向上させる。(2)処理過程
の複雑さが低減される。第２図に示すように、駆動およ
び検出電極28と30とは対応するブリッジ（14,16,18また
は20）からのギャップ32を横切って設けられ，ブリッジ
（14,16,18または20）は前記駆動および検出電極28,30
上を横切ってまたいでいる。
に測定される。即ちＸ軸方向に沿って第１の対のブリッ
ジ14,16により画成される方向で一方の成分が、第２の
対のブリッジ18,20により形成されるＹ軸方向に沿って
他方の成分が測定される。信号処理回路は好ましくは単
一の駆動電極28と、中実のシリコン支持基板26と一体
で、かつ該基板に形成された２個の検出電極30の形態で
各ブリッジに対する周波数測定回路を含む。このように
駆動および検出電極28,30をそれぞれ形成することが有
利であることの理由は、(1)駆動および検出電極28,30は
振動しないので、本装置の寿命を不当に短くすることが
なく、同時にセンサの精度を向上させる。(2)処理過程
の複雑さが低減される。第２図に示すように、駆動およ
び検出電極28と30とは対応するブリッジ（14,16,18また
は20）からのギャップ32を横切って設けられ，ブリッジ
（14,16,18または20）は前記駆動および検出電極28,30
上を横切ってまたいでいる。
各共鳴ブリッジ（14,16,18または20）はその駆動電極28
によりその共鳴周波数まで静電的に励起される。各ブリ
ッジ（14,16,18または20）に対応する２個の検出電極30
は支持基板26上の対応する駆動電極28の両側に設けられ
ている。各ブリッジ（14,16,18または20）の振動によ
り、駆動および検出電極28,30からの対応するギャップ3
2を横切って時変キャパシタンスを発生させる。検出電
極30はキャパシタンスの変化、従ってブリッジ（14,16,
18または20）の振動の変化を検出する。検出電極30はフ
ィードバック回路（図示せず）に接続され、該回路は駆
動電極28が振動の検出された変化の関数としてブリッジ
（14,16,18または20）に力を加え、各共鳴周波数におい
てブリッジ（14,16,18または20）の振動を保つ。ブリッ
ジ（14,16,18または20）の振動の最大の振幅はブリッジ
（14,16,18または20）が共鳴しているとき、即ち駆動電
圧の周波数がブリッジ（14,16,18または20）の自然周波
数と一致したときに発生する。
によりその共鳴周波数まで静電的に励起される。各ブリ
ッジ（14,16,18または20）に対応する２個の検出電極30
は支持基板26上の対応する駆動電極28の両側に設けられ
ている。各ブリッジ（14,16,18または20）の振動によ
り、駆動および検出電極28,30からの対応するギャップ3
2を横切って時変キャパシタンスを発生させる。検出電
極30はキャパシタンスの変化、従ってブリッジ（14,16,
18または20）の振動の変化を検出する。検出電極30はフ
ィードバック回路（図示せず）に接続され、該回路は駆
動電極28が振動の検出された変化の関数としてブリッジ
（14,16,18または20）に力を加え、各共鳴周波数におい
てブリッジ（14,16,18または20）の振動を保つ。ブリッ
ジ（14,16,18または20）の振動の最大の振幅はブリッジ
（14,16,18または20）が共鳴しているとき、即ち駆動電
圧の周波数がブリッジ（14,16,18または20）の自然周波
数と一致したときに発生する。
各ブリッジに対する周波数測定回路はフィードバック回
路に接続され、その結果各対のブリッジ14,16および18,
20に対する周波数の間の差の変化即ち前記等式における
Δxに対応する出力信号を発生させる。この出力か
ら、各対のブリッジ14,16および18,20により画成された
軸線に沿った基準質量12が与えられる加速度を検出する
ことができる。
路に接続され、その結果各対のブリッジ14,16および18,
20に対する周波数の間の差の変化即ち前記等式における
Δxに対応する出力信号を発生させる。この出力か
ら、各対のブリッジ14,16および18,20により画成された
軸線に沿った基準質量12が与えられる加速度を検出する
ことができる。
本発明による好適加速度計10の特徴は、駆動および検出
電極28,30が、第２図に示すように電極28および30の上
方で、かつ横切ってまたぐ共鳴ブリッジ（14,16,18また
は20）からのギャップ32を横切って支持基板26に一体的
に取り付けられている。駆動および検出電極28,30およ
び共鳴ブリッジ（14,16,18または20）のこのような好適
配置により、加速度計10の耐久性と安定性とが大きく向
上する。
電極28,30が、第２図に示すように電極28および30の上
方で、かつ横切ってまたぐ共鳴ブリッジ（14,16,18また
は20）からのギャップ32を横切って支持基板26に一体的
に取り付けられている。駆動および検出電極28,30およ
び共鳴ブリッジ（14,16,18または20）のこのような好適
配置により、加速度計10の耐久性と安定性とが大きく向
上する。
第２図に示すように、この加速度計10の好適実施例にお
いては、抑制ブリッジ34がまた、共鳴ブリッジ（14,16,
18または20）とは反対の側である基準質量12の下側に設
けられている。前記抑制ブリッジ34は基準質量12の回転
運動を排除するのみならず、Ｚ軸方向の加速による基準
質量12のＺ軸方向の運動を抑制する。
いては、抑制ブリッジ34がまた、共鳴ブリッジ（14,16,
18または20）とは反対の側である基準質量12の下側に設
けられている。前記抑制ブリッジ34は基準質量12の回転
運動を排除するのみならず、Ｚ軸方向の加速による基準
質量12のＺ軸方向の運動を抑制する。
第３図は、1GのＺ方向加速による基準質量12のＺ方向運
動、即ちセンサ10の相対感度と抑制ブリッジ34の厚さと
の関係をグラフで示す。抑制ブリッジ34の厚さを増すこ
とにより基準質量12のＺ方向運動は大きく低下し、しか
もセンサ10の感度の低下は極穏かである。Ｚ方向運動を
抑制することはその抑制がセンサ10の安定性、寿命およ
び精度を向上させるので極めて望ましいことである。従
って、抑制ブリッジ34の寸法はＺ方向運動の抑制、回転
運動の低減およびセンサ10の感度の喪失との間の関係を
最善化するよう選択される。
動、即ちセンサ10の相対感度と抑制ブリッジ34の厚さと
の関係をグラフで示す。抑制ブリッジ34の厚さを増すこ
とにより基準質量12のＺ方向運動は大きく低下し、しか
もセンサ10の感度の低下は極穏かである。Ｚ方向運動を
抑制することはその抑制がセンサ10の安定性、寿命およ
び精度を向上させるので極めて望ましいことである。従
って、抑制ブリッジ34の寸法はＺ方向運動の抑制、回転
運動の低減およびセンサ10の感度の喪失との間の関係を
最善化するよう選択される。
好適起小型加速度計10はさらに基準質量12を通って共鳴
ブリッジの対14,16および18,20により画成される２本の
軸線に対して直交する方向、即ちＺ軸方向の基準質量12
の運動を制限する手段を含む。前記の運動を制限手段
は、加速度計10の共鳴ブリッジ（14,16,18および20）を
省略した第４図に示すように基準質量12のＺ軸方向にお
いて、それぞれ好ましくない正および負の運動を阻止す
るよう配置された機械的な片持ちストッパ36,38からな
る。機械的ストッパ36と38とはポリシリコンから形成さ
れ、それぞれ基準質量12の上方および下方運動を制御す
る。
ブリッジの対14,16および18,20により画成される２本の
軸線に対して直交する方向、即ちＺ軸方向の基準質量12
の運動を制限する手段を含む。前記の運動を制限手段
は、加速度計10の共鳴ブリッジ（14,16,18および20）を
省略した第４図に示すように基準質量12のＺ軸方向にお
いて、それぞれ好ましくない正および負の運動を阻止す
るよう配置された機械的な片持ちストッパ36,38からな
る。機械的ストッパ36と38とはポリシリコンから形成さ
れ、それぞれ基準質量12の上方および下方運動を制御す
る。
第５図は第４図の線５−５に沿って視た機械的ストッパ
36の断面を示し、かつ片持ち式ビーム36が基準質量12の
不要な正の運動を阻止するよう延びる方向を示す。第５
図に示すように、各機械的ストッパ36は基板26に取り付
けられ基準質量12の上方を延びている。第６図は基準質
量12に取り付けられ、かつ基板26上を延びて基準質量12
の不要な負の運動を阻止する機械的ストッパ38を示す。
基準質量12の最大運動量は機械的ストッパ36と38との相
殺に等しい。機械的ストッパ36と38とを追加することに
より加速度計10の安定性と耐久性とはさらに向上する。
36の断面を示し、かつ片持ち式ビーム36が基準質量12の
不要な正の運動を阻止するよう延びる方向を示す。第５
図に示すように、各機械的ストッパ36は基板26に取り付
けられ基準質量12の上方を延びている。第６図は基準質
量12に取り付けられ、かつ基板26上を延びて基準質量12
の不要な負の運動を阻止する機械的ストッパ38を示す。
基準質量12の最大運動量は機械的ストッパ36と38との相
殺に等しい。機械的ストッパ36と38とを追加することに
より加速度計10の安定性と耐久性とはさらに向上する。
前記のシリコン共鳴超小型加速度計とは大量表面微少加
工技術を用いて作られる。本装置の製作過程は基準質量
およびその他の要素を形成するために方向性依存のシリ
コンエッチング技術を利用する。さらに、酸化物−犠牲
層を用いてポリシリコンのマイクロブリッジ（14,16,18
または20）を形成する。
工技術を用いて作られる。本装置の製作過程は基準質量
およびその他の要素を形成するために方向性依存のシリ
コンエッチング技術を利用する。さらに、酸化物−犠牲
層を用いてポリシリコンのマイクロブリッジ（14,16,18
または20）を形成する。
要約すれば、基準質量12は方向性依存のエッチングを用
いて基板26から微小加工される。第７図に示すように、
シリコンウエハ26の裏面において、同じエッチング過程
により、基準質量12の回転運動を抑制する好ましくは８
個のボロンでドーピングしたシリコンの抑制ブリッジ34
を作る。さらに、化学的な蒸着（CVD）の多結晶シリコ
ンの薄いフィルムから、CVD酸化物のスペーサ層の下を
エッチングすることにより共鳴ブリッジ（14,16,18およ
び20）が形成される。さらに、下に来るポリシリコンの
駆動および検出電極28と30とが使用されてブリッジ（1
4,16,18または20）の基本的な共鳴を励起し、それぞれ
その振動を検出する。第５図と第６図とに示す断面５−
５および６−６は基準質量12の垂直運動に対する制限ス
トッパとして機能する片持の機械的ストッパ36,38を示
している。
いて基板26から微小加工される。第７図に示すように、
シリコンウエハ26の裏面において、同じエッチング過程
により、基準質量12の回転運動を抑制する好ましくは８
個のボロンでドーピングしたシリコンの抑制ブリッジ34
を作る。さらに、化学的な蒸着（CVD）の多結晶シリコ
ンの薄いフィルムから、CVD酸化物のスペーサ層の下を
エッチングすることにより共鳴ブリッジ（14,16,18およ
び20）が形成される。さらに、下に来るポリシリコンの
駆動および検出電極28と30とが使用されてブリッジ（1
4,16,18または20）の基本的な共鳴を励起し、それぞれ
その振動を検出する。第５図と第６図とに示す断面５−
５および６−６は基準質量12の垂直運動に対する制限ス
トッパとして機能する片持の機械的ストッパ36,38を示
している。
従って、標準的な半導体製作技術を用いると、前記超小
型加速度計10を作る好適順序は６図のマスキング過程を
要する。
型加速度計10を作る好適順序は６図のマスキング過程を
要する。
駆動および検出電極28および30、共鳴ブリッジ（14,16,
18および20）並びに機械的ストッパ36,38は、厚さが約1
00nm（100オングストローム）である窒化シリコンの層4
2の頂部に形成される。第８図から第11図までは共鳴ブ
リッジ（14,16,18および20）と、前記共鳴ブリッジ（1
4,16,18および20）の間のギャップ32並びに駆動および
検出電極28,30を形成するに要する処理過程を示す。製
作過程は共鳴ブリッジ（14,16,18および20）がギャップ
全体をまたぐが、ストッパ36,38はそれらをまたがず反
対側の面まで延びていることを除いて片持の機械的スト
ッパ36,38を形成するのと同一である、第８図に示すよ
うに窒化シリコン層42がシリコン基板26の前面に形成さ
れる。
18および20）並びに機械的ストッパ36,38は、厚さが約1
00nm（100オングストローム）である窒化シリコンの層4
2の頂部に形成される。第８図から第11図までは共鳴ブ
リッジ（14,16,18および20）と、前記共鳴ブリッジ（1
4,16,18および20）の間のギャップ32並びに駆動および
検出電極28,30を形成するに要する処理過程を示す。製
作過程は共鳴ブリッジ（14,16,18および20）がギャップ
全体をまたぐが、ストッパ36,38はそれらをまたがず反
対側の面まで延びていることを除いて片持の機械的スト
ッパ36,38を形成するのと同一である、第８図に示すよ
うに窒化シリコン層42がシリコン基板26の前面に形成さ
れる。
シリコンウエファ26の初期酸化の後、固体源拡散法を用
いてウエファ26の前側と後側とにボロンエッチングのス
トッパ領域が形成される。打込み過程の間ボロンでドー
ピングした領域に熱酸化物が再生長する。駆動および検
出電極28と30とは化学蒸着した窒化シリコン42の層の上
にリンでドーピングし化学蒸着したポリシリコンをパタ
ーン化することにより形成される。駆動および検出電極
28と30とは厚さが約500nm（5000オングストローム）で
ある。
いてウエファ26の前側と後側とにボロンエッチングのス
トッパ領域が形成される。打込み過程の間ボロンでドー
ピングした領域に熱酸化物が再生長する。駆動および検
出電極28と30とは化学蒸着した窒化シリコン42の層の上
にリンでドーピングし化学蒸着したポリシリコンをパタ
ーン化することにより形成される。駆動および検出電極
28と30とは厚さが約500nm（5000オングストローム）で
ある。
第７図に示すように、裏側の酸化物のフィルムにおける
環状の窓44は次いで基準質量12をエッチングするよう開
けられる。特に、基準質量12は、エッチング液として約
105℃まで加熱されたエチレンジアミンおよびピロカテ
コール（EDP）を好ましくは用いて、シリコン基板26を
方向性依存の湿式化学エッチングすることにより作られ
る。シリコン基板26は約４時間エッチング液に浸漬され
る。過度の隅のエッチングを最小とするために四角の隅
を補正スキームを有するマスクを用いることができる
が、このようにして作られた基準質量12は十分であるが
理想ではない。本発明においては、マスクパターンはス
トリートコーナ補正スキームを含むよう修正し、シリコ
ンエッチング液として苛性カリを用いる。概ね完全な台
形の基準質量12が得られる。基準質量12の完全な４倍対
線および正確な寸法管理により、超小型速度計10による
方向面の精度を高める。シリコンの微小加工過程の間、
ウエファ26の前側はCVD酸化物の層により保護される。E
DPエッチングはブリッジ領域の初期の酸化物の層あるい
は前側のボロンをドーピングした領域で止まる。後者の
領域は前側から裏側への非整合公差並びに電気接地面の
向上のために含めたものである。その後の処理の間、酸
化物のマスクとスペーサ層とが、ポリシリコンのブリッ
ジ（14,16,18および20）をアンダカットするフッ化水素
酸エッチングにより除去される。
環状の窓44は次いで基準質量12をエッチングするよう開
けられる。特に、基準質量12は、エッチング液として約
105℃まで加熱されたエチレンジアミンおよびピロカテ
コール（EDP）を好ましくは用いて、シリコン基板26を
方向性依存の湿式化学エッチングすることにより作られ
る。シリコン基板26は約４時間エッチング液に浸漬され
る。過度の隅のエッチングを最小とするために四角の隅
を補正スキームを有するマスクを用いることができる
が、このようにして作られた基準質量12は十分であるが
理想ではない。本発明においては、マスクパターンはス
トリートコーナ補正スキームを含むよう修正し、シリコ
ンエッチング液として苛性カリを用いる。概ね完全な台
形の基準質量12が得られる。基準質量12の完全な４倍対
線および正確な寸法管理により、超小型速度計10による
方向面の精度を高める。シリコンの微小加工過程の間、
ウエファ26の前側はCVD酸化物の層により保護される。E
DPエッチングはブリッジ領域の初期の酸化物の層あるい
は前側のボロンをドーピングした領域で止まる。後者の
領域は前側から裏側への非整合公差並びに電気接地面の
向上のために含めたものである。その後の処理の間、酸
化物のマスクとスペーサ層とが、ポリシリコンのブリッ
ジ（14,16,18および20）をアンダカットするフッ化水素
酸エッチングにより除去される。
共鳴ブリッジ（141、16,18および20）と片持の機械的ス
トッパ36,38とは、第８図から第11図までに示す以下の
好適処理過程を用いて形成される。厚さが約0.4マイク
ロメータと1.6マイクロメータとである。リンケイ酸塩
（phosphosilicate）ガラス（PSG）／ケイ酸塩ガラス
（SG）からなることが好ましい二重層46が駆動および検
出電極28,30並びにその下に来る基層26と基準質量12と
の上に第８図に示すように堆積される。PSG/SG＝重層46
は第８図に示すように、約10−30分好ましくは約18分好
ましくはバッファしたフッ化水素酸中で化学エッチング
することによりフォトレジスト層48を用いて形が作られ
る。二重層46による方法を用いるとバッファしたフッ化
水素酸によるエッチングの後徐々に段のついたPSG/SGペ
デスタル46が得られる。
トッパ36,38とは、第８図から第11図までに示す以下の
好適処理過程を用いて形成される。厚さが約0.4マイク
ロメータと1.6マイクロメータとである。リンケイ酸塩
（phosphosilicate）ガラス（PSG）／ケイ酸塩ガラス
（SG）からなることが好ましい二重層46が駆動および検
出電極28,30並びにその下に来る基層26と基準質量12と
の上に第８図に示すように堆積される。PSG/SG＝重層46
は第８図に示すように、約10−30分好ましくは約18分好
ましくはバッファしたフッ化水素酸中で化学エッチング
することによりフォトレジスト層48を用いて形が作られ
る。二重層46による方法を用いるとバッファしたフッ化
水素酸によるエッチングの後徐々に段のついたPSG/SGペ
デスタル46が得られる。
後で共鳴ブリッジ（14,16、18および20）と機械的スト
ッパ36,38を形成することになるポリシリコンの別の層5
0が第10図に示すように付着されるこの後リンによるド
ーピングが行われ、形がつくられて共鳴ブリッジ（14,1
6,18または20）と片持ちのストッパ36,38を形成する、
ポリシリコン層50の固有の応力を低減するために約１時
間、流動窒素ガス中で約1100℃において高温焼鈍を施し
た後、PSG/SGスペーサ層46はバッファしたフッ化水素酸
あるいはフッ化水素酸によりエッチングされ、洗滌され
て共鳴ブリッジ（14,16,18または20）と駆動および検出
電極28,30並びに片持ち機械的ストッパ36,38の間で第11
図に示す必要なギャップ32を形成する。
ッパ36,38を形成することになるポリシリコンの別の層5
0が第10図に示すように付着されるこの後リンによるド
ーピングが行われ、形がつくられて共鳴ブリッジ（14,1
6,18または20）と片持ちのストッパ36,38を形成する、
ポリシリコン層50の固有の応力を低減するために約１時
間、流動窒素ガス中で約1100℃において高温焼鈍を施し
た後、PSG/SGスペーサ層46はバッファしたフッ化水素酸
あるいはフッ化水素酸によりエッチングされ、洗滌され
て共鳴ブリッジ（14,16,18または20）と駆動および検出
電極28,30並びに片持ち機械的ストッパ36,38の間で第11
図に示す必要なギャップ32を形成する。
第７図に示す抑制ブリッジ34はボロン濃度が約1020原子
／立方センチ以上のドーピングを施した単結晶シリコン
ウエファ26から形成されている。エッチング液としてエ
チレンジアミンおよびピロカテコールあるいは苛性カリ
を用いて抑制ブリッジ34をアンダカットするために方向
性依存の湿式化学エッチングを用いた。抑制ブリッジ34
と基準質量12の平面即ち縁部との間の角度は tan-1(W/L0) より大きく、ここでＷとＬ0とはそれぞれ、抑制ブリッ
ジ34の完全なアンダカットを保証する抑制ブリッジ34の
幅と長さである。第７図に示すように、抑制ブリッジ34
の最適の配置は対となった抑制ブリッジ34の間の角度が
約９度となることが判っている。加速度計の金属相互接
続（図示せず）の形式は以下の好適過程を含む。アルミ
ニウムが最も一般的に使用される相互接続材料である。
しかしながらアルミニウムは基準質量12、ポリシリコン
の共鳴ブリッジ（14,16,18および20）および片持ち構造
36,38を形成するに要する過酷なエッチング過程の間著
しく腐蝕してしまう。３種類の金属化の方法が用いら
れ、かつ好まれている。
／立方センチ以上のドーピングを施した単結晶シリコン
ウエファ26から形成されている。エッチング液としてエ
チレンジアミンおよびピロカテコールあるいは苛性カリ
を用いて抑制ブリッジ34をアンダカットするために方向
性依存の湿式化学エッチングを用いた。抑制ブリッジ34
と基準質量12の平面即ち縁部との間の角度は tan-1(W/L0) より大きく、ここでＷとＬ0とはそれぞれ、抑制ブリッ
ジ34の完全なアンダカットを保証する抑制ブリッジ34の
幅と長さである。第７図に示すように、抑制ブリッジ34
の最適の配置は対となった抑制ブリッジ34の間の角度が
約９度となることが判っている。加速度計の金属相互接
続（図示せず）の形式は以下の好適過程を含む。アルミ
ニウムが最も一般的に使用される相互接続材料である。
しかしながらアルミニウムは基準質量12、ポリシリコン
の共鳴ブリッジ（14,16,18および20）および片持ち構造
36,38を形成するに要する過酷なエッチング過程の間著
しく腐蝕してしまう。３種類の金属化の方法が用いら
れ、かつ好まれている。
まず、相互接続をリンでドーピングしたポリシリコンか
ら形成すればよい。ポリシリコンの相互接続は共鳴ブリ
ッジの形成と同時に形成される。ポリシリコンは基準質
量の形成の間エチレンジアミンとピロカテコール（ED
P）のエッチング液に対して敏感であるので、ケイ酸塩
ガラスの層が、裏側からシリコンに作用して基準質量を
形成するEDPエッチング液の前に、共鳴ブリッジ構造と
相互接続とが設けられるシリコンウエファの前側に溶着
される。
ら形成すればよい。ポリシリコンの相互接続は共鳴ブリ
ッジの形成と同時に形成される。ポリシリコンは基準質
量の形成の間エチレンジアミンとピロカテコール（ED
P）のエッチング液に対して敏感であるので、ケイ酸塩
ガラスの層が、裏側からシリコンに作用して基準質量を
形成するEDPエッチング液の前に、共鳴ブリッジ構造と
相互接続とが設けられるシリコンウエファの前側に溶着
される。
第２の好適な方法は、金属相互接続として金／シリコン
の共晶材料を用いることである。金／シリコンの共晶材
料は約200nm 12000オングストローム）の金をポリシリ
コンの頂部に付着させ、次いで約15分間乾燥した窒素ガ
ス中で420℃にて熱処理することにより形成される。金
／シリコン共晶材料は、フッ化水素酸、エチレンジアミ
ンおよびピロカテコールエッチング液での長時間のエッ
チングに耐えるので好ましいものである。
の共晶材料を用いることである。金／シリコンの共晶材
料は約200nm 12000オングストローム）の金をポリシリ
コンの頂部に付着させ、次いで約15分間乾燥した窒素ガ
ス中で420℃にて熱処理することにより形成される。金
／シリコン共晶材料は、フッ化水素酸、エチレンジアミ
ンおよびピロカテコールエッチング液での長時間のエッ
チングに耐えるので好ましいものである。
好ましい第３の相互接続法は相互接続材として金／クロ
ームのに二重層を用いることである。それぞれ厚さが20
nm、500nmおよび100nm（200オングストローム、5000オ
ングストロームおよび1000オングストローム）であるク
ローム、金およびタンタルムの上層がシリコンウエファ
の前側に付着する。クロム層がシリコン面に隣接する。
金属相互接続の特徴は、まずタンタルム層に移る。次い
で、ウエファがエチレンジアミンおよびピロカテコール
（EDP）エッチング液の槽に浸漬されウエファの裏側か
ら基準質量の微小加工を実施する。ウエファの前側はタ
ンタルムと金の槽により保護されている。EDPエッチン
グの完了後、金属相互接続特徴は金／クロームの層に移
され、タンタルム層が除去される。次いでウエファを多
ケイ酸塩ガラス／ケイ酸塩ガラスのスペーサ層をフッ化
水素酸でエッチングする。金はフッ化水素酸エッチング
に抵抗性があり、そのためシリコンウエファの前側を保
護する。主としてシリコンあるいは窒化シリコンの面に
対する金の付着性を高めるためにクロムが用いられる。
ームのに二重層を用いることである。それぞれ厚さが20
nm、500nmおよび100nm（200オングストローム、5000オ
ングストロームおよび1000オングストローム）であるク
ローム、金およびタンタルムの上層がシリコンウエファ
の前側に付着する。クロム層がシリコン面に隣接する。
金属相互接続の特徴は、まずタンタルム層に移る。次い
で、ウエファがエチレンジアミンおよびピロカテコール
（EDP）エッチング液の槽に浸漬されウエファの裏側か
ら基準質量の微小加工を実施する。ウエファの前側はタ
ンタルムと金の槽により保護されている。EDPエッチン
グの完了後、金属相互接続特徴は金／クロームの層に移
され、タンタルム層が除去される。次いでウエファを多
ケイ酸塩ガラス／ケイ酸塩ガラスのスペーサ層をフッ化
水素酸でエッチングする。金はフッ化水素酸エッチング
に抵抗性があり、そのためシリコンウエファの前側を保
護する。主としてシリコンあるいは窒化シリコンの面に
対する金の付着性を高めるためにクロムが用いられる。
この共鳴ブリッジ加速度計10の実施は、作動中のこの加
速度計10に対する品質係数要件が高いため高度の注意を
必要とする。このためシリコンの裏打ちウエファ（図示
せず）の間で本装置を真空包装することが好ましい。本
発明において装置10を実施するために、シリコン対シリ
コン接着技術を用いることが好ましい。シリコン対シリ
コンの接着を促進するために３種類の媒体材料を用いる
ことができる。
速度計10に対する品質係数要件が高いため高度の注意を
必要とする。このためシリコンの裏打ちウエファ（図示
せず）の間で本装置を真空包装することが好ましい。本
発明において装置10を実施するために、シリコン対シリ
コン接着技術を用いることが好ましい。シリコン対シリ
コンの接着を促進するために３種類の媒体材料を用いる
ことができる。
ケイ化プラチナを本装置をシリコン裏打ちウエファに接
着するよう形成してプラチナを用いてもよい。ケイ化プ
ラチナはまずプラチナの適当な層をシリコンの上に付着
させ、次いでこれらの材料を真空あるいは乾燥窒素ガス
中で約30分約900℃の温度にさらすことにより形成され
る。本装置と裏打ちウエファとの間で接着させるために
金を用いてもよい。金／シリコン共晶材料はまず金の適
当な層をシリコン上に付着させ、次いでこれらの材料を
真空中で約15分間約420℃の温度にさらすことにより形
成される。アルミニウムはシリコンウエファ間の接着を
促進する別の好ましい代案である。シリコンの上にアル
ミニウムの適当な層が形成される。シリコンは、真空中
で約30分約900℃まで加熱されるとシリコン原子がシリ
コンウエファの各々に対して相互に拡散するよう促進す
る。
着するよう形成してプラチナを用いてもよい。ケイ化プ
ラチナはまずプラチナの適当な層をシリコンの上に付着
させ、次いでこれらの材料を真空あるいは乾燥窒素ガス
中で約30分約900℃の温度にさらすことにより形成され
る。本装置と裏打ちウエファとの間で接着させるために
金を用いてもよい。金／シリコン共晶材料はまず金の適
当な層をシリコン上に付着させ、次いでこれらの材料を
真空中で約15分間約420℃の温度にさらすことにより形
成される。アルミニウムはシリコンウエファ間の接着を
促進する別の好ましい代案である。シリコンの上にアル
ミニウムの適当な層が形成される。シリコンは、真空中
で約30分約900℃まで加熱されるとシリコン原子がシリ
コンウエファの各々に対して相互に拡散するよう促進す
る。
この超小型加速度計10に対する好ましい共鳴周波数検出
スキームは以下の過程を含む。１ポート検出スキームが
利用される。このスキームにおいては、約10ボルトの成
極直流（DC）電圧並びに約10ミリボルトの駆動交流（A
C）電圧が共鳴ブリッジ（14,16,18または20）とその下
に来る駆動電極28との間に供給される。この静電力によ
り電極28とブリッジ（14,16,18または20）の間のキャパ
シタンスを変動させて電流を発生させる。本装置が強制
共鳴である場合、即ち駆動電圧の周波数がブリッジ（1
4,16,18または20）の自然周波数と一致すると、キャパ
シタンスの変動および電流が最大となる。
スキームは以下の過程を含む。１ポート検出スキームが
利用される。このスキームにおいては、約10ボルトの成
極直流（DC）電圧並びに約10ミリボルトの駆動交流（A
C）電圧が共鳴ブリッジ（14,16,18または20）とその下
に来る駆動電極28との間に供給される。この静電力によ
り電極28とブリッジ（14,16,18または20）の間のキャパ
シタンスを変動させて電流を発生させる。本装置が強制
共鳴である場合、即ち駆動電圧の周波数がブリッジ（1
4,16,18または20）の自然周波数と一致すると、キャパ
シタンスの変動および電流が最大となる。
首尾よく性能を果した本発明による超小型加速度計110
の特定実施例を第12図に示す。この加速度計110は以下
の装置パラメータを有し、第12図に示されている。本装
置は1.45ミリグラムの基準質量112と、該基準質量112を
通る直交軸線に沿って整合した４個の共鳴ブリッジ（11
4,116,118および120）を有する。ポリシリコンの共鳴ブ
リッジ（114,116,118および120）の長さは約250マイク
ロメータで、幅が約100マイクロメータで、厚さが約1.6
マイクロメータであった。機械的ストッパ136と138とは
概ね幅と厚さとが同じであるが、それらは片持式である
ため長さは共鳴ブリッジ（114,116,118および120）ほど
長くない。共鳴ブリッジ（114,116,118および120）と電
極128,130との間のギャップは約２マイクロメータであ
って、従って個々のブリッジ（114,116,118および120）
と電極128または130との間の容量的結合面積は約4000平
方マイクロメータである。成極電圧は約10ボルトDCで、
駆動電圧は約10ミリボルトACである。超小型加速度計11
0は約200ミリトールの真空を有して実装される。基準質
量112の回転を抑制するため、８個のシリコン抑制ブリ
ッジ（図示せず）が形成されており、それらは約８マイ
クロメータの厚さである。（本装置を判りやすくするた
めに第12図においては窒化シリコンの上に来る上層は示
していない。） 加速度計110は所定の回転軸線に沿って約80Hz/Gの加速
に感応する。共鳴超小型加速度計110に対する実際の実
験結果は、予想した装置の応答性と一致した。応力の無
い状態１Ｇ引張応力状態および１Ｇ圧縮応力状態での共
鳴マイクロブリッジ（114,116,118および120）の測定し
た応答性はそれぞれ174,045Hz,174,167Hzおよび174,000
Hzに相応する。
の特定実施例を第12図に示す。この加速度計110は以下
の装置パラメータを有し、第12図に示されている。本装
置は1.45ミリグラムの基準質量112と、該基準質量112を
通る直交軸線に沿って整合した４個の共鳴ブリッジ（11
4,116,118および120）を有する。ポリシリコンの共鳴ブ
リッジ（114,116,118および120）の長さは約250マイク
ロメータで、幅が約100マイクロメータで、厚さが約1.6
マイクロメータであった。機械的ストッパ136と138とは
概ね幅と厚さとが同じであるが、それらは片持式である
ため長さは共鳴ブリッジ（114,116,118および120）ほど
長くない。共鳴ブリッジ（114,116,118および120）と電
極128,130との間のギャップは約２マイクロメータであ
って、従って個々のブリッジ（114,116,118および120）
と電極128または130との間の容量的結合面積は約4000平
方マイクロメータである。成極電圧は約10ボルトDCで、
駆動電圧は約10ミリボルトACである。超小型加速度計11
0は約200ミリトールの真空を有して実装される。基準質
量112の回転を抑制するため、８個のシリコン抑制ブリ
ッジ（図示せず）が形成されており、それらは約８マイ
クロメータの厚さである。（本装置を判りやすくするた
めに第12図においては窒化シリコンの上に来る上層は示
していない。） 加速度計110は所定の回転軸線に沿って約80Hz/Gの加速
に感応する。共鳴超小型加速度計110に対する実際の実
験結果は、予想した装置の応答性と一致した。応力の無
い状態１Ｇ引張応力状態および１Ｇ圧縮応力状態での共
鳴マイクロブリッジ（114,116,118および120）の測定し
た応答性はそれぞれ174,045Hz,174,167Hzおよび174,000
Hzに相応する。
さらに、１ポートの電気検出スキームを用いることの利
点は、駆動および検出電極128および130を１個の電極に
合体できることで、従ってブリッジの長さを低減でき
る。その結果、ブリッジ（114,116,118または120）の厚
さの最低要件も低減できる。このため種々の用途に対し
て装置110の寸法を決める上で余裕ができる。
点は、駆動および検出電極128および130を１個の電極に
合体できることで、従ってブリッジの長さを低減でき
る。その結果、ブリッジ（114,116,118または120）の厚
さの最低要件も低減できる。このため種々の用途に対し
て装置110の寸法を決める上で余裕ができる。
本発明は共鳴超小型加速度計として使用するに適した好
適実施例を開示しているが、本発明の精神から逸脱する
ことなく構造並びに使用法において各種の修正や変更が
可能なることを理解すべきである。このために、これら
の変更は本発明の範囲に入るものと正しく理解され、従
って本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定さ
れる。
適実施例を開示しているが、本発明の精神から逸脱する
ことなく構造並びに使用法において各種の修正や変更が
可能なることを理解すべきである。このために、これら
の変更は本発明の範囲に入るものと正しく理解され、従
って本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定さ
れる。
第１図は本発明の好適実施例により作った共鳴ブリッジ
の２軸超小型加速度計の平面図、 第２図は第１図に示す超小型加速度計の線２−２に沿っ
た断面図であって、質量に取り付けられた共鳴ブリッジ
が支持基板に一体的に取り付けられた対応する駆動およ
び検出電極上を横切ってまたがっている状態を示す図、 第３図は１ＧのＺ方向加速による質量のＺ方向運動と抑
制ブリッジの厚さとの関係を示すグラフ、 第４図は本発明の好適実施例により作った機械的ストッ
パの平面図、 第５図は第４図に示す機械的ストッパの線５−５に沿っ
て視た断面図で、前記ストッパが第１方向において質量
のＺ方向運動を阻止することを示す図、 第６図は第４図に示す機械的ストッパの線６−６に沿っ
て視た断面図であって、前記ストッパが第２の方向にお
いて質量のＺ方向運動を阻止することを示す図、 第７図は本発明の好適実施例により作った、第１図に示
す超小型加速度計の下側を示す平面図、 第８図から第11図までは本発明の好適実施例により共鳴
ブリッジ構造を形成するための好ましい処理過程を示す
図および 第12図は本発明の好適実施例により作った機械的ストッ
パを有する好適な共鳴ブリッジ２軸超小型加速度計の平
面図である。 10……加速度計、12……基準質量 14,16,18,20……共鳴ブリッジ 22,24……ブリッジの端部 26……支持基板、28……駆動電極 30……検出電極、32……ギャップ 34……抑制ブリッジ、36,38……ストッパ 42,46,48,50……層
の２軸超小型加速度計の平面図、 第２図は第１図に示す超小型加速度計の線２−２に沿っ
た断面図であって、質量に取り付けられた共鳴ブリッジ
が支持基板に一体的に取り付けられた対応する駆動およ
び検出電極上を横切ってまたがっている状態を示す図、 第３図は１ＧのＺ方向加速による質量のＺ方向運動と抑
制ブリッジの厚さとの関係を示すグラフ、 第４図は本発明の好適実施例により作った機械的ストッ
パの平面図、 第５図は第４図に示す機械的ストッパの線５−５に沿っ
て視た断面図で、前記ストッパが第１方向において質量
のＺ方向運動を阻止することを示す図、 第６図は第４図に示す機械的ストッパの線６−６に沿っ
て視た断面図であって、前記ストッパが第２の方向にお
いて質量のＺ方向運動を阻止することを示す図、 第７図は本発明の好適実施例により作った、第１図に示
す超小型加速度計の下側を示す平面図、 第８図から第11図までは本発明の好適実施例により共鳴
ブリッジ構造を形成するための好ましい処理過程を示す
図および 第12図は本発明の好適実施例により作った機械的ストッ
パを有する好適な共鳴ブリッジ２軸超小型加速度計の平
面図である。 10……加速度計、12……基準質量 14,16,18,20……共鳴ブリッジ 22,24……ブリッジの端部 26……支持基板、28……駆動電極 30……検出電極、32……ギャップ 34……抑制ブリッジ、36,38……ストッパ 42,46,48,50……層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ウィリアム・プティ アメリカ合衆国ミシガン州48021，イース ト・デトロイト，スティーヴンス・ドライ ブ 15036 (56)参考文献 特開 昭60−33056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−47234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−178667（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】質量と、前記質量を囲む支持体であって、
該支持体と前記質量との間の概ねいたるところでギャッ
プを形成している支持体と、前記質量を前記支持体にお
いて懸架する懸架手段と、前記懸架手段を振動させる手
段と、および前記支持体と前記質量との間の共通軸線に
沿った前記質量の加速による前記懸架手段の振動の変化
を検出する手段とを含む加速度計において、前記懸架手
段が，前記質量(12)がそこから懸架されている前記支持
体(26)に対して各々が一端(24)で取り付けられている少
なくとも２個のブリッジ(14,16)を含み、前記ブリッジ
(14,16)が、該ブリッジ(14,16)を通る長手方向軸線が前
記質量(12)を通る前記の共通の軸線を形成するよう前記
質量(12)の両側に取り付けられており、前記振動手段(2
8)が、前記質量(12)の加速により前記ブリッジ(14,16)
の引張あるいは圧縮の関数として変化するそれぞれの共
鳴周波数において前記ブリッジ(14,16)を振動させ、前
記検出手段(30)が前記ブリッジ(14,16)の間の前記共鳴
周波数の差の変化を検出して前記の共通の軸線に沿った
方向の加速度を示し、前記検出手段(30)が前記支持体(2
6)に設けられ、前記ブリッジ(14,16)が前記検出手段(3
0)上をまたぐことによって前記検出手段(30)と前記ブリ
ッジ(14,16)との間にギャップ(32)が出来ることを特徴
とする加速度計。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の加速度計に
おいて、前記ブリッジ(14,16)が励起され、各静電手段
(28)を用いてそれぞれの共鳴周波数で振動することを特
徴とする加速度計。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の加速度計に
おいて、各静電手段が前記支持体(26)に設けられた駆動
電極(28)を含み、前記駆動電極(28)が各ブリッジ(14,1
6)の長手方向軸線に沿って中央に位置し、かつ前記駆動
電極(28)と各ブリッジ(14,16)の間にギャップ(32)が設
けられていることを特徴とする加速度計。 - 【請求項４】特許請求の範囲第２項に記載の加速度計に
おいて、各静電手段が前記ブリッジ(14,16)の各々に対
して駆動電極(28)を含み、各駆動電極(28)が前記各ブリ
ッジ(14,18)の各々からのギャップ(32)を横切って位置
し、前記検出手段が各ブリッジ(14,16)に対して少なく
とも１個の検出電極(30)を含み、前記検出電極(30)の各
々が前記の各ブリッジ(14,16)用の前記駆動電極(28)に
隣接して前記支持体(26)に位置され、前記ブリッジ(14,
16)の振動が各ギャップ(32)を横切って時変キャパシタ
ンスを発生させ、前記駆動電極(28)と前記各ブリッジ(1
4,16)に対する前記検出電極(30)に接続されたフィード
バック振動検出回路が前記ブリッジ(14,16)の各々に対
して設けられ、前記回路は前記の各ブリッジ(14,16)の
時変キャパシタンスの変化を前記検出電極(30)を介して
検出することにより前記ブリッジ(14,16)の振動の変化
を検出し、かつ前記回路はキャパシタンスの検出した変
化の関数として駆動電極(28)に電圧を供給することを特
徴とする加速度計。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれか１項に記載の加速度計において、前記質量(12)の
上面に対して垂直の方向に所定距離を越えて前記質量(1
2)が撓まないよう阻止する複数の停止手段(36,38)を含
むことを特徴とする加速度計。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の加速度計に
おいて、前記停止手段の少なくとも１個(38)が前記質量
(12)に取り付けられ、かつ前記停止手段の少なくとも１
個(36)が前記支持体(26)に取り付けられていることを特
徴とする加速度計。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれか１項に記載の加速度計において、前記質量(12)の
回転を抑制しかつ前記質量(12)の上面に対して垂直の方
向での前記質量(12)の撓みを抑制するよう前記質量に取
り付けられている複数の抑制アーム(34)を含むことを特
徴とする加速度計。 - 【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載の加速度計に
おいて、４個のブリッジ(14,16,18,20)が前記質量を懸
架しており、２個のブリッジ(14,16)が前記質量(12)を
通る前記共通の軸線を形成し、かつ他の２個のブリッジ
(18,20)が前記共通の軸線に対して垂直の前記質量(12)
を通る共通の第２の軸線を形成し、前記共通軸線での前
記２個のブリッジ(14,16)の共鳴周波数の差の変化が前
記共通軸線に沿った加速度成分を指示し、同時に他の２
個のブリッジ(18,20)の間の共鳴周波数の差の変化が前
記第２の軸線に沿った加速度の直交方向成分を示すこと
を特徴とする加速度計。 - 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載の加速度計に
おいて、前記質量(12)の上面に対して垂直の方向におけ
る所定の距離を越えて前記質量(12)が撓むのを阻止する
複数の停止手段(36,38)を含むことを特徴とする加速度
計。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第９項に記載の加速度計
において、前記停止手段の少なくとも一方(30)が前記質
量(12)に取り付けられ、かつ前記停止手段の少なくとも
一方(36)が前記支持体(26)に取り付けられていることを
特徴とする加速度計。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第１項に記載の加速度計
を製作する方法において、第１の構造層(42)を基板(26)
の一方の側に位置させて駆動電極(28)と検出電極(30)と
を形成し、前記駆動および検出電極(28,30)と対称的に
整合している所定の質量の基準質量体(12)を前記基板(2
6)において形成し、犠牲層(46)を前記駆動および検出電
極(28,30)上に付着させ、前記犠牲層(46)にわたって前
記ブリッジ(14,16)を形成し、前記犠牲層(46)を除去し
て前記ブリッジ(14,16)および前記駆動および検出電極
(28,30)の間でギャップ(32)を形成し、かつ前記質量体
(12)を前記基板(26)から実質的に遮断して前記質量(12)
を前記ブリッジ(14,16)から懸架させ、かつ複数の抑制
ブリッジ(34)を用いて前記質量体(12)を前記基板(26)に
最小限に取り付ける過程を含むことを特徴とする加速度
計を製作する方法。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第11項に記載の方法にお
いて、さらに前記犠牲層(46)を前記支持体(26)並びに所
定の質量の前記基準質量体(12)の領域にわたって付着さ
せ、前記犠牲層(46)を除去して、前記支持体(26)に取り
付けられ、かつ所定の距離だけ前記基準質量体(12)の上
方を延びる少なくとも１個の停止手段(36)を形成し、か
つ前記本体(12)に取り付けられ、かつ同様の所定の距離
だけ前記支持体(26)上を延びる少なくとも１個の停止手
段(38)を形成する過程をさらに含むことを特徴とする加
速度計を製作する方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27418088A | 1988-11-21 | 1988-11-21 | |
| US274180 | 1988-11-21 | ||
| US07/304,057 US4901570A (en) | 1988-11-21 | 1989-01-30 | Resonant-bridge two axis microaccelerometer |
| US304057 | 1989-01-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183167A JPH02183167A (ja) | 1990-07-17 |
| JPH0658378B2 true JPH0658378B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=26956650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1303030A Expired - Lifetime JPH0658378B2 (ja) | 1988-11-21 | 1989-11-21 | 加速度計とその製作方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4901570A (ja) |
| JP (1) | JPH0658378B2 (ja) |
| DE (1) | DE3938624A1 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5090254A (en) * | 1990-04-11 | 1992-02-25 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Polysilicon resonating beam transducers |
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-
1989
- 1989-01-30 US US07/304,057 patent/US4901570A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-21 JP JP1303030A patent/JPH0658378B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-11-21 DE DE3938624A patent/DE3938624A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4901570A (en) | 1990-02-20 |
| DE3938624A1 (de) | 1990-05-23 |
| JPH02183167A (ja) | 1990-07-17 |
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