JPH01127928A - Vibration type distortion sensor - Google Patents
Vibration type distortion sensorInfo
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- JPH01127928A JPH01127928A JP28627387A JP28627387A JPH01127928A JP H01127928 A JPH01127928 A JP H01127928A JP 28627387 A JP28627387 A JP 28627387A JP 28627387 A JP28627387 A JP 28627387A JP H01127928 A JPH01127928 A JP H01127928A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、塞板に形成された振i!I@の測定圧力など
に対応した歪みを周波数信号として検出する振動形歪セ
ンサに係り、特に初期張力が加えられた振動梁を持つ振
動形歪センサに関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention provides a vibration i! The present invention relates to a vibrating strain sensor that detects strain corresponding to a measured pressure of I@ as a frequency signal, and particularly relates to a vibrating strain sensor having a vibrating beam to which initial tension is applied.
〈従来の技術〉
弦振動を用いた振動形歪センサは、例えば特開昭54−
56880号F振ill線装置」に開示されている。<Prior art> A vibrating strain sensor using string vibration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 56880, F. illumination device.
ここに開示されているのは、差圧をダイアプラムで受け
て振動線に加わる張力の変化から差圧を検出する場合に
、この振動線に初期張力を与えるために振動線を取り囲
む一対の平坦で相互接続されたワッシャ状のゼロばねを
用いて振動線を引張る構成を取り、さらに張力の濡洩に
よる変化を防ぐ為に材料の膨張係数の差を利用している
。What is disclosed herein is that when a diaphragm receives the differential pressure and detects the differential pressure from the change in tension applied to the vibrating wire, a pair of flat wires surrounding the vibrating wire are used to give initial tension to the vibrating wire. It uses interconnected washer-like zero springs to tension the vibration wire, and uses differences in the expansion coefficients of the materials to prevent changes in tension due to leakage.
また、半導体を用いた振動形歪センサは、例えば特願昭
59−42632号「圧力センサ」に開示されている。Further, a vibrating strain sensor using a semiconductor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 59-42632 entitled "Pressure Sensor".
この振動形歪センサについて、第7図から第9図を用い
てその概要を説明する。An outline of this vibrating strain sensor will be explained using FIGS. 7 to 9.
第7図はこの従来の振動形歪センナのカバーをとった構
成を示す斜視図、第8図は第9図におけるx−x断面に
おけるカバーをつけた断面図、第7図は一部を省略した
平面図である。Fig. 7 is a perspective view showing the structure of this conventional vibrating strain sensor with the cover removed, Fig. 8 is a sectional view taken along the xx section in Fig. 9 with the cover attached, and Fig. 7 is partly omitted. FIG.
これ等の図において、1は円筒状のシリコン基板であり
、2はこのシリコン基板1の中央を掘って薄肉部を形成
して測定圧力PlKを受ける受圧部とした受圧ダイアフ
ラムであり、例えばシリコン基板1をエツチングして作
られる。In these figures, 1 is a cylindrical silicon substrate, and 2 is a pressure-receiving diaphragm which is formed by digging the center of this silicon substrate 1 to form a thin part and serving as a pressure-receiving part that receives measurement pressure PlK. It is made by etching 1.
3.4は受圧ダイアフラム2の上に形成され、両端がシ
リコン基板1に固定された振動梁であり、振動梁3は受
圧ダイアフラム2のほぼ中央部に、振動梁4は受圧ダイ
アフラム2の周辺部にそれぞれ位置している。3.4 is a vibrating beam formed on the pressure receiving diaphragm 2 and having both ends fixed to the silicon substrate 1; the vibrating beam 3 is located approximately at the center of the pressure receiving diaphragm 2, and the vibrating beam 4 is located at the periphery of the pressure receiving diaphragm 2. are located in each.
これ等の振iII梁3.4は、具体的には例えばn形シ
リコン基板1の上に第1のP十形エピタキシャル層を形
成し、その中央部を切込んで電気的に左右を分離し、こ
の上にn形エピタキシャル層を形成した後、さらにP十
形エピタキシャル層を形成してこの上を酸化膜5tO2
で保護する。そして振動梁3の下部の空洞部5はこのn
形エピタキシャル層をアンダーエツチングで形成する。Specifically, these IIII beams 3.4 are made by forming a first P-type epitaxial layer on the n-type silicon substrate 1, and electrically separating the left and right sides by cutting in the center of the first P-type epitaxial layer. After forming an n-type epitaxial layer on this layer, a P-type epitaxial layer is further formed, and an oxide film of 5tO2 is formed on this layer.
Protect with. The cavity 5 at the bottom of the vibrating beam 3 has this n
A shaped epitaxial layer is formed by underetching.
このようにして形成された振動梁3は、例えば長さを!
、厚さをh1幅をdとすれば、!=100am、h−1
μm1d−5μmの程度の大きさである。The vibrating beam 3 formed in this way has a certain length, for example!
, if the thickness is h1 and the width is d, then! =100am, h-1
The size is about 1d-5 μm.
受圧ダイアフラム2の上に形成された振動梁3の周囲は
、例えばシリコンのカバー6を受圧ダイアフラム2に陽
極接合などで接合して覆い、この内部空間7を真空状態
に保持する。なお、図示していないが振動梁4側も同じ
様に形成する。The periphery of the vibrating beam 3 formed on the pressure receiving diaphragm 2 is covered with, for example, a silicon cover 6 bonded to the pressure receiving diaphragm 2 by anodic bonding or the like, and this internal space 7 is maintained in a vacuum state. Although not shown, the vibrating beam 4 side is also formed in the same way.
この振vJ梁3、カバー6、空洞部5、内部空間7など
で振動形トランスデユーサの検出部りを形成している。The vibrating VJ beam 3, cover 6, cavity 5, internal space 7, etc. form a detection section of the vibrating transducer.
以上の構成において、第2のP十形エピタキシャル層で
ある振動梁3(4)に対して第1の左右のP十形エピタ
キシャル層の間に発振回路を接続して発振を起こさせる
と、振動梁3(4)はその固有振動数で自励発振を起こ
す。In the above configuration, when an oscillation circuit is connected between the first left and right P-type epitaxial layers to cause oscillation with respect to the vibration beam 3 (4), which is the second P-type epitaxial layer, the vibration Beam 3 (4) causes self-oscillation at its natural frequency.
この場合、カバー6の内部空間7が真空状態にされ振動
梁3が真空の中に保持されるので、共振の鋭さを示すQ
値が大きくなり、共振周波数の検出が容易となる。In this case, the internal space 7 of the cover 6 is made into a vacuum state and the vibrating beam 3 is held in vacuum, so Q
The value increases, making it easier to detect the resonance frequency.
第8図に示すように測定圧力Puが受圧ダイアフラム2
に印加されると振動梁3は引張応力、振動梁4は圧縮応
力を受ける。As shown in Fig. 8, the measured pressure Pu is
, the vibrating beam 3 receives tensile stress and the vibrating beam 4 receives compressive stress.
したがって、振動梁3と4の固有振動数は測定圧力に対
して差動的に変化し、これ等の差を演偉することによっ
て、2倍の感度で測定圧力P1を知ることができる。Therefore, the natural frequencies of the vibrating beams 3 and 4 vary differentially with respect to the measured pressure, and by exploiting these differences, the measured pressure P1 can be determined with twice the sensitivity.
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この様な従来の振動形歪センサは、前者
の機械式の振動形歪センサでは複雑な張力印加の構造を
とりさらに張力の安定度を保持するために多くの要素を
制御しなければならず、侵者の半導体式の振動形歪セン
サでは前者の機械式の振動形歪はンサに比べてその構成
が簡単になっているが初期張力を保持するために格別の
対策は講じられていないので、圧力に対する感度がバラ
ツクという欠点がある。また、圧縮Tみに対しては座屈
を生じる欠点がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, such conventional vibrating strain sensors, the former mechanical vibrating strain sensors, have a complicated tension application structure and are difficult to maintain tension stability. Many elements must be controlled in order to maintain the initial tension, and the structure of the former mechanical vibrating strain sensor is simpler than that of the former semiconductor type vibrating strain sensor, but it maintains the initial tension. Since no special measures have been taken to prevent this, there is a drawback that the sensitivity to pressure varies. Furthermore, there is a drawback that buckling occurs when the compression T is applied.
く問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の問題点を解決するため、両端が半導
体の基板に固定された半導体の振#J梁の共振周波数を
測定することによりこの振動梁の両端に加えられた歪み
を測定する振動形歪センサにおいて、この基板を構成す
る主な原子の共有結合半径と異なる共有結合半径を持つ
他の原子をこの基板に混入させ振lll梁に初期張力を
与えるようにしたものである。Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention measures the resonant frequency of a semiconductor vibrating beam whose both ends are fixed to a semiconductor substrate. In a vibrating strain sensor that measures strain applied to both ends, other atoms with a covalent bond radius different from the covalent bond radius of the main atoms constituting the substrate are mixed into the substrate to apply initial tension to the vibrating beam. It was designed to be given.
く作 用〉
基板を構成する主な原子の共有結合半径と異なる共有結
合半径を持つ他の原子をこの基板に混入させて基板に両
端が接合された振動梁に初期張力を与え、所定の感度を
維持する。Effect> Other atoms with a covalent bond radius different from that of the main atoms constituting the substrate are mixed into this substrate, and an initial tension is applied to the vibrating beam whose both ends are bonded to the substrate, and a predetermined sensitivity is achieved. maintain.
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第1図は本発明の1実施例を示す構成図であり、第1
図(イ)はその縦断面図、第1図(ロ)は(イ)におけ
るY−Y断面を示す横所面図である。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 1(a) is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 1(b) is a horizontal sectional view showing the Y-Y cross section in FIG. 1(a).
8はシリコン基板であり、断面が矩形状のシリコンの振
動梁9はこのシリコン基板8の両端に固定され、この両
端を除いてシリコン基板8とは所定の間隔を保持して固
定されている。このシリコン基板8は、振動梁9に混入
された所定の共有結合半径を持つ原子に対して小さい共
有結合半径を持つ他の原子を混入させて振動梁9に初期
張力が与えられている。Reference numeral 8 denotes a silicon substrate, and a silicon vibration beam 9 having a rectangular cross section is fixed to both ends of this silicon substrate 8, and is fixed at a predetermined distance from the silicon substrate 8 except for these two ends. In this silicon substrate 8, an initial tension is applied to the vibrating beam 9 by mixing other atoms having a smaller covalent bond radius with respect to atoms having a predetermined covalent bond radius mixed in the vibrating beam 9.
この蛋vJ梁9の上はシリコンのシェル10で覆われて
中空室11が形成され、この中は真空に保持されている
。The top of this crossbeam 9 is covered with a silicone shell 10 to form a hollow chamber 11, the inside of which is maintained in a vacuum.
シリコン基板の底部には永久磁石12が固定され振動梁
9に直流磁束のを印加し、振動梁9の振動が電気的に検
出できるようになっている。A permanent magnet 12 is fixed to the bottom of the silicon substrate and applies DC magnetic flux to the vibrating beam 9, so that the vibration of the vibrating beam 9 can be detected electrically.
第2図は第1図における振動形歪センサの要部を拡大し
て示す製造工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing process showing an enlarged view of the essential parts of the vibrating strain sensor in FIG. 1. FIG.
13はホウ1(B)の1li1度が1Q I 70 第
4の程度のP形のシリコンの保持基板である。Reference numeral 13 denotes a P-type silicon holding substrate having a fourth degree of 1Q I 70 where 1li1 degree is 1Q I 70 of Hou 1 (B).
まづ、この上にlQ2’cm’のホウ素と5×10”c
m−3以上のゲルマニウム(Ge)をドープしたP+形
のシリコンのエピタキシャル層を第1エピタキシャル層
14として形成する。First, on top of this, lQ2'cm' of boron and 5×10"c
A P+ type silicon epitaxial layer doped with m-3 or more germanium (Ge) is formed as the first epitaxial layer 14.
次に、この第1エピタキシャル層14の上にさらにリン
(P)をI Q I II c m橿ドープしたN形の
シリコンのエピタキシャル層を第2エピタキシヤル11
2115として形成する。Next, on the first epitaxial layer 14, an N-type silicon epitaxial layer doped with phosphorus (P) is formed on the second epitaxial layer 11.
2115.
第3に、この第2エピタキシャル層15の上に長方形状
に不純物拡散、イオン注入、選択エピタキシャルなどに
よって10”cm’のホウ素をドープしたP+形の振動
梁9となる梁偵域16を形成する。Thirdly, a rectangular beam rectangular region 16 is formed on the second epitaxial layer 15 to become a P+ type vibrating beam 9 doped with 10 cm of boron by impurity diffusion, ion implantation, selective epitaxial method, etc. .
第4に、この梁領域16の周辺部をエツチングする際の
マスクとして熱酸化膜(Si02)17を形成し、その
後フォトリソによって窓18を開ける。Fourth, a thermal oxide film (Si02) 17 is formed as a mask when etching the peripheral portion of the beam region 16, and then a window 18 is opened by photolithography.
以上のようにして第2図(イ)に示すエツチング前の中
間工程を終る。In this manner, the intermediate step before etching shown in FIG. 2(a) is completed.
次に、第2図(ロ)に示すエツチング工程に進む。第2
図(イ)に示す中間工程で得た半製品をアルカリ液の中
に浸してエツチングすると、ホウ素の濃度が1Q”cm
−’の梁wX域16とP+の第1エピタキシャル層14
(底面)はアルカリ液でエツチングされないので、振動
梁9は図示のような矩形状の両端を除いて周囲と離間し
て形成される。Next, the process proceeds to the etching step shown in FIG. 2(b). Second
When the semi-finished product obtained in the intermediate step shown in Figure (a) is immersed in an alkaline solution and etched, the boron concentration is 1Q"cm.
-' beam wX region 16 and P+ first epitaxial layer 14
Since the bottom surface (bottom surface) is not etched with alkaline solution, the vibrating beam 9 is formed apart from the surroundings except for both ends of the rectangular shape as shown.
さらに、保持基板13の部分は裏側からエツチングする
と除去され、第1エピタキシヤルJll!14と第2エ
ピタキシヤル115の厚さを加えた厚さを持つシリコン
基板8を得ることができる。Furthermore, portions of the holding substrate 13 are removed by etching from the back side, and the first epitaxial Jll! 14 and the thickness of the second epitaxial layer 115 can be obtained.
このシリコン基板8は永久磁石12を除去して別の位置
に設けることによって差圧などを検出するダイヤフラム
として用いることもできる。This silicon substrate 8 can also be used as a diaphragm for detecting differential pressure or the like by removing the permanent magnet 12 and providing it at a different position.
振vJ@9には振動形歪センサに例えば測定圧力Ptが
印加されたときに1f!助梁9が座屈を引き起こさない
ように初期張力を付与しておく必要があるが、以上の構
成により振動梁9に初期張力が付与される点について次
に説明する。Vibration vJ@9 is 1f! when, for example, measurement pressure Pt is applied to the vibration type strain sensor. Although it is necessary to apply an initial tension to the auxiliary beam 9 so as not to cause buckling, the following describes how the initial tension is applied to the vibrating beam 9 with the above configuration.
第3図は各種の不、純物の共有結合半径R9とシリコン
の共有結合半径R8Lに対する各種の不純物の共有結合
手t!Rt/Rstの関係を現している。第4図は不純
物の1li1度に対する格子定数の変化を示している。FIG. 3 shows the covalent bond radius R9 of various impurities and purities and the covalent bond radius R8L of silicon with respect to the covalent bond t! of various impurities. It represents the relationship Rt/Rst. FIG. 4 shows the change in lattice constant with respect to impurities of 1li1 degree.
これ笠の図からシリコン<St )の共有結合半径1.
17人に対してリン(P)は1.10A、ホウ素(B)
は0.88人とシリコンよりも小さく、ゲルマニウム(
Ge)は1.22Aとシリコンよりも大きいことが判る
。From this figure, the covalent bond radius of silicon < St ) is 1.
Phosphorus (P) is 1.10A and boron (B) for 17 people.
At 0.88 people, it is smaller than silicon, and germanium (
It can be seen that Ge) is 1.22A, which is larger than silicon.
従って、これ等のドーパントとシリコンの共有結合半径
のl1fiに対する加重平均をとると、その部分の共有
結合半径が算出され、この値の異なる2つの層が接触す
ることによつて歪みが生じることになる。例えば、ホウ
素或いはリンがシリコンの中に注入されるとこの部分は
縮むが、その縮みの程度は、第4図から例えばホウ素が
101026O’の濃度の場合の格子定数の変化は2×
10−3人であり、一方シリコンの格子定数は5.43
1人であるので約4X10−4 (−2X10−コ1
5.431)の縮みとなる。4×10″″4以上の縮み
を与えるには、注入間に比例してホウ素を注入すれば良
い。Therefore, by taking a weighted average of the covalent bond radii of these dopants and silicon with respect to l1fi, the covalent bond radius of that part is calculated, and it is understood that distortion occurs when two layers with different values come into contact. Become. For example, when boron or phosphorus is implanted into silicon, this part shrinks, and the degree of shrinkage is shown in Figure 4. For example, when boron has a concentration of 101026O', the change in lattice constant is 2×
10-3, while the lattice constant of silicon is 5.43
Since there is only one person, it is approximately 4X10-4 (-2X10-ko1
5.431). To provide a shrinkage of 4×10″4 or more, boron may be implanted proportionally between implants.
以上の点を考慮すれば、梁領域16にはホウ素が10”
cm4ドーピングされているので、格子は非常に縮んで
いる。一方、第2エピタキシヤル!15はリンが1Q
I I c r71橿程度ドーピングされているので、
梁領域16より縮み方が小さく、このため@gA域16
に引張り歪みを生じさせている。しかし、第2エピタキ
シャル層15はP+である第1エピタキシャル層14の
上に形成されたエピタキシャル層なので、第1エピタキ
シャル層14の影響を受ける。もし、第1エピタキシャ
ル層14がホウ素のみでドープされた層であれば、この
層の格子は梁領域16と同様に縮み、従って第2エピタ
キシャル層15も圧縮され梁領域16に十分な張力が生
じな(なる。このため、P+である第1エピタキシヤル
ll!g14にシリコンよりも共有結合半径の大きいゲ
ルマニウムを同時にドープして格子を拡げて張力が緩和
されないようにする。Considering the above points, the beam region 16 contains 10" of boron.
Since it is doped with cm4, the lattice is very shrunken. Meanwhile, the second epitaxial! 15 is Rin in 1Q
Since it is doped to the extent of I Ic r71,
The shrinkage is smaller than the beam area 16, so @gA area 16
This causes tensile strain. However, since the second epitaxial layer 15 is an epitaxial layer formed on the first epitaxial layer 14 which is P+, it is influenced by the first epitaxial layer 14. If the first epitaxial layer 14 were a layer doped only with boron, the lattice of this layer would shrink in the same way as the beam regions 16, and the second epitaxial layer 15 would also be compressed, creating sufficient tension in the beam regions 16. Therefore, the first epitaxial layer ll!g14, which is P+, is simultaneously doped with germanium, which has a larger covalent bond radius than silicon, to expand the lattice and prevent the tension from being relaxed.
さらに、ゲルマニウムの濃度を上げたり、第2エピタキ
シャル層15にもゲルマニウムを混入すれば張力をより
大きくすることができる。Furthermore, by increasing the concentration of germanium or by mixing germanium into the second epitaxial layer 15, the tension can be further increased.
以上のようにして振動梁9に任意の初期張力を与えるこ
とができ、る。As described above, any initial tension can be applied to the vibrating beam 9.
第5図は第1図に示す振動形歪センサを励振する励振回
路と組み合わせた構成を示す全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a configuration in which the vibrating strain sensor shown in FIG. 1 is combined with an excitation circuit for exciting it.
19は測定圧力を検出する第1図に示す振動形歪センサ
であり、20は振動形歪センサ19を励振してその共振
周波数の変化を取り出す励振回路である。19 is a vibrating strain sensor shown in FIG. 1 that detects the measured pressure, and 20 is an excitation circuit that excites the vibrating strain sensor 19 and extracts changes in its resonance frequency.
振動形歪センサ19の振動梁9の両端からはリード線i
t 、12が端子T+ 、T2にそれぞれ引き出されて
いる。Lead wires i are connected from both ends of the vibrating beam 9 of the vibrating strain sensor 19.
t and 12 are drawn out to terminals T+ and T2, respectively.
励振部20は、中点タップ付きのトランス21、増幅器
22、および比較抵抗23などで構成されている、。端
子T+ 、T2を介して接続された振動梁9と比較抵抗
23との直列回路にはトランス21の2次巻III n
2の電圧が印加されている。The excitation unit 20 includes a transformer 21 with a center tap, an amplifier 22, a comparison resistor 23, and the like. The series circuit of the vibrating beam 9 and the comparison resistor 23 connected via the terminals T+ and T2 includes the secondary winding III n of the transformer 21.
2 voltages are applied.
さらに、振動梁9及び比較抵抗23の接続点とトランス
21の1次巻線n1との間には増幅器22が接続されて
正帰還がかけられ、その出力端から端子T3を介して発
振周波数を検出する。Further, an amplifier 22 is connected between the connection point of the vibrating beam 9 and the comparison resistor 23 and the primary winding n1 of the transformer 21 to provide positive feedback, and the oscillation frequency is output from the output end of the amplifier 22 through the terminal T3. To detect.
振a@9には永久磁石12から直流ta界のが印加され
ているので、第6図に示すように振動梁9に交流電流1
が流れると振#J梁9に電磁力が働き振動する。この振
動は、中空す11が真空状態に保持されているので振動
@9のQが数百〜数万の値と高く、共振すると大きな振
幅となる。従って、増幅器22を介してトランス21に
正帰還をかけると系は振動梁9の歪みにより異なる固有
振動数で自励発振をする。Since a DC ta field is applied to the vibration a@9 from the permanent magnet 12, an AC current 1 is applied to the vibration beam 9 as shown in FIG.
When flowing, an electromagnetic force acts on the #J beam 9, causing it to vibrate. Since the hollow space 11 is maintained in a vacuum state, this vibration has a high Q value of several hundred to several tens of thousands, and has a large amplitude when it resonates. Therefore, when positive feedback is applied to the transformer 21 via the amplifier 22, the system self-oscillates at different natural frequencies due to the distortion of the vibrating beam 9.
シリコン基板8などの周囲から印加される測定圧力Pt
uによりシリコン基板8を構成するシリコンSt&−固
有の体積圧縮率で決定される圧縮歪により振動梁9の軸
方向の張力が変化して共振周波数fが変化するので、こ
の発振周波数fの変化から測定圧力PILを知ることが
できる。Measurement pressure Pt applied from around the silicon substrate 8, etc.
The tension in the axial direction of the vibrating beam 9 changes due to the compressive strain determined by the inherent volumetric compressibility of the silicon St&- which constitutes the silicon substrate 8 due to u, and the resonant frequency f changes, so from this change in the oscillation frequency f, The measured pressure PIL can be known.
以上は、主として振動形歪センサの外側から測定圧力を
加えて振動梁が縮むことにより生じる発振周波数の相違
から歪みを検出する構成として説明したが、これに限る
ことはなく例えばダイヤフラムを持つ差圧/圧力センサ
、加速度センサなどに用いることもできる。The above explanation is mainly based on a configuration in which strain is detected from the difference in oscillation frequency caused by applying measuring pressure from the outside of the vibrating strain sensor and the vibrating beam shrinks. However, the configuration is not limited to this, and for example, /Can also be used for pressure sensors, acceleration sensors, etc.
また、注入する原子はホウ素、リン、ゲルマニウムを例
として説明したが、これに限られることはない。Furthermore, although boron, phosphorus, and germanium have been described as examples of atoms to be implanted, the present invention is not limited to these.
さらに、振a@或いはこれを固定する基板の材質はシリ
コンに限られることはなく、例えばGaXITL(+−
χ)Ga Asの振動梁を形成しても張力が発生する。Furthermore, the material of the vibration a@ or the substrate on which it is fixed is not limited to silicon; for example, GaXITL (+-
χ) Tension is generated even when a vibrating beam of GaAs is formed.
く発1■の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、不純物を制御するだけで任意の大きさでしかも安
定に初期張力を加えることができる。Effect of Stretching 1-2> As specifically explained above with reference to the examples, according to the present invention, it is possible to stably apply an initial tension of any magnitude simply by controlling impurities.
第1図は本発明の1実施例の構成を示す構成図、第2図
は第1図に示す振動形歪センサを製造する工程を説明す
る説明図、第3図は各種の不純物の共有結合半径とシリ
コンの共有結合半径に対する各種の不純物の共有結合半
径の比を示す特性図、第4図は不純物の濃度に対する格
子定数の変化を示す特性図、第5図は第1図に示す1!
妨形歪Cンサを励振する励振回路を示すブロック図、第
6図は第5図に示す励振状態を説明する説明図、第7図
は従来の振動膨圧力センサの構成を示す射視図、第8図
は第7図におけるx−X断面でカバーをつけた断面図、
第9図は第8図で一部を省略して示した平面図である。
1.8・・・シリコン基板、2・・・受圧ダイアフラム
、3.4.9・・・振動梁、11・・・中空室、12・
・・永久磁石、13・・・保持基板、14・・・第1エ
ピタキシャル層、15・・・第2エピタキシャル層、1
6・・・梁領域、19・・・振動形歪ヒンサ、20・・
・励振回路。
第3図
第4図
第5図
第 6 図Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram explaining the process of manufacturing the vibrating strain sensor shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a covalent bonding of various impurities. A characteristic diagram showing the radius and the ratio of the covalent bond radius of various impurities to the covalent radius of silicon, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the change in lattice constant with respect to impurity concentration, and FIG.
A block diagram showing an excitation circuit that excites the constrained strain C sensor, FIG. 6 is an explanatory diagram explaining the excitation state shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a conventional vibrating bulge pressure sensor. Figure 8 is a sectional view taken along line XX in Figure 7 with the cover attached;
FIG. 9 is a plan view of FIG. 8 with some parts omitted. 1.8... Silicon substrate, 2... Pressure receiving diaphragm, 3.4.9... Vibration beam, 11... Hollow chamber, 12...
... Permanent magnet, 13... Holding substrate, 14... First epitaxial layer, 15... Second epitaxial layer, 1
6...Beam area, 19...Vibration strain hinge, 20...
・Excitation circuit. Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6
Claims (1)
周波数を測定することによりこの振動梁の両端に加えら
れた歪みを測定する振動形歪センサにおいて、前記基板
を構成する主な原子の共有結合半径と異なる共有結合半
径を持つ他の原子を前記基板に混入させ前記振動梁に初
期張力を与えることを特徴とする振動形歪センサ。In a vibrating strain sensor that measures the strain applied to both ends of a semiconductor vibrating beam by measuring the resonance frequency of a semiconductor vibrating beam whose both ends are fixed to a semiconductor substrate, the main atoms constituting the substrate are shared. A vibrating strain sensor characterized in that another atom having a covalent bond radius different from the bond radius is mixed into the substrate to apply an initial tension to the vibrating beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28627387A JPH01127928A (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Vibration type distortion sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28627387A JPH01127928A (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Vibration type distortion sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01127928A true JPH01127928A (en) | 1989-05-19 |
JPH0519089B2 JPH0519089B2 (en) | 1993-03-15 |
Family
ID=17702230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28627387A Granted JPH01127928A (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Vibration type distortion sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01127928A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001313054A (en) * | 2000-02-21 | 2001-11-09 | Denso Corp | Fuel cell system |
CN102374915A (en) * | 2010-08-06 | 2012-03-14 | 中国科学院电子学研究所 | Packaging method of electromagnetic drive resonance type microstructure pressure sensor |
JP2013117419A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Yokogawa Electric Corp | Manufacturing method of oscillatory transducer |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28627387A patent/JPH01127928A/en active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001313054A (en) * | 2000-02-21 | 2001-11-09 | Denso Corp | Fuel cell system |
CN102374915A (en) * | 2010-08-06 | 2012-03-14 | 中国科学院电子学研究所 | Packaging method of electromagnetic drive resonance type microstructure pressure sensor |
JP2013117419A (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-13 | Yokogawa Electric Corp | Manufacturing method of oscillatory transducer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0519089B2 (en) | 1993-03-15 |
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