JPH07104217B2 - 振動式トランスデューサとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、振動式トランスデューサおよびその製造方法
に係り、特にシリコン基板に形成した梁状の振動子をそ
の振動子の持つ固有振動数で振動させておき、このシリ
コン基板に加えられる力、圧力、或いは差圧などの物理
量に対応して振動子に生ずる固有振動数の変化からこれ
等の物理量を検出する振動式トランスデューサに関す
る。

さらに詳述すれば、S/N比が高く、自励発振を安定に起
こすことができる振動式トランスデューサに関する。

＜従来の技術＞ 第20図〜第23図は従来の振動式トランスデューサの一実
施例の構成を示す構成図である。

第20図は振動式トランスデューサを圧力センサとして用
いた構成としたときの斜視図、第21図は第20図における
Ａ部を拡大しこれに振動検出回路を接続した構成図、第
22図は第21図におけるＡ−Ａ′断面を示す断面図、第23
図は第21図に示す構成を電気的な等価回路で示した説明
図である。

第20図に示すように、10はその上面が結晶面（100）を
有する例えば不純物濃度10¹⁵原子/cm³以下で伝導形式が
ｐ形のシリコン単結晶の基板である。この基板10の一方
の面にダイアフラム11が裏面からエッチングにより掘り
起こされて薄肉に形成されている。

このダイアフラム11の周辺の厚肉部12は中央の導圧孔13
をもつ台座14に接合され、更にこの台座14は導圧孔13と
貫通するように導圧管15が接合されて、この導圧管15に
測定すべき圧力Ｐが導入される。

このダイアフラム11の符号Ａで示す前記エッチングしな
い側の表面には部分的に不純物濃度10¹⁷程度のn⁺拡散層
（図では省略）が形成され、このn⁺拡散層の一部に振動
子16が結晶軸＜001＞方向に形成されている（第21
図）。この振動子16は例えばダイアフラム11に形成され
たn⁺層およびｐ層をフォトリソグラフィとアンダエッチ
ングの技術を用いて加工する。

17は振動子16の略中央上部に振動子16に直交して非接触
の状態で設けられた磁石であり、18は絶縁膜としてのSi
O₂膜である（第22図参照）。

19a、19bは例えばAlなどの金属電極であり、この金属電
極19aの一端は振動子16から延長したn⁺層にSiO₂層を介
して設けたコンタクトホール20aを通じて接続され、そ
の他端はリード線を介して振動子16の抵抗値にほぼ等し
い比較抵抗R₀の一端と増幅器21の入力端にそれぞれ接続
されている。増幅器21の出力端からは出力信号が取り出
されると共にトランス22の一次コイルL₁の一端に接続さ
れている。このコイルL₁の他端はコモンラインに接続さ
れている。

一方、比較抵抗R₀の他端は中点がコモンラインに接続さ
れたトランス22の２次コイルL₂の一端に接続され、この
２次コイルL₂の他端は振動子16の他端に前記同様に形成
された金属電極19b、コンタクトホール20を介してn⁺層
に接続されている。

以上の構成において、ｐ形層（基板10）とn⁺形層（振動
子16）の間に逆バイアス電圧を印加して絶縁し、振動子
16に交流電流ｉを流すと振動梁16の共振状態において振
動子16のインピーダンスが上昇するがこのときのインピ
ーダンスをＲとすると第22図に示すような等価回路を得
る。

従って、中点C₀をコモンラインに接続した２次コイル
L₂、比較抵抗R₀、およびインピーダンスR₀によりブリッ
ジが構成されるので、このブリッジによる不平衡信号を
増幅器21で検出しその出力を帰還線23を介して１次コイ
ルL₁に正帰還すると、系は振動子16の固有振動数で自励
発振を起こす。

上記構成において、振動梁16のインピーダンスＲは固有
振動数に応じて上昇する。このインピーダンスＲは、次
式のように表わすことができる。

Ｒ≒(1/222)・(1/Egγ)^1/2)・(AB²l²/bh²)・Ｑ＋R_d ここで、E;弾性率 g;重力加速 γ；振動子を構成している材料の密度 A;振動モードによって決まる定数 B;磁束密度 l;振動梁の長さ b;振動梁の幅 h;振動梁の厚さ Q;共振の鋭さ R_d;直流抵抗値 上式によれば振動子16のＱが数百〜数万の値をとるた
め、共振状態において増幅器21の出力として、大きな振
幅信号を得ることができる。このように振動式トランス
デューサは増幅器21のゲインを充分大きくとって正帰還
するように構成すればその系は固有振動数で自励発振す
る。

なお、振動子は、例えばｎ形シリコン基板にＢ（ボロ
ン）を４×10¹⁹原子/cm³以上に拡散して選択性エッチン
グによりｐ形として形成したものを用いてもよい。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この様な振動式トランスデューサにおい
ては、振動子16に発生する逆起電力を交流ブリッジの不
平衡電圧から検出しているが、励振電流の励振成分を交
流ブリッジで完全に抑圧することは事実上不可能である
のでブリッジ出力には励振電流成分に基づく電圧が乗っ
てくる。このため、励振成分の電圧に振動子のインピー
ダンスの変化に基づく電圧が重畳してS/N比が悪くな
り、安定な出力信号が得られないという問題がある。

本発明の第１の目的は以上のような課題を解決してS/N
比が良好で安定な出力が得られ且つ感度の良い振動子を
持つ振動式トランスデューサを提供することであり、第
２の目的はこのような振動式トランスデューサを製造す
る製造方法を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞ 以上の目的を達成するための本発明の主な構成は、 第１にシリコン単結晶の基板上に設けられたシリコン単
結晶材よりなる振動子本体と、この振動子本体を励振す
る励振手段と、振動子本体の励振された振動を検出する
振動検出手段とを具備する振動式トランスデューサにお
いて、両端が基板に固定され互いに平行に配置された２
個の第一振動子とこの第一振動子の中央部を機械的に係
合する第二振動子とを有するＨ形の振動子本体と、振動
子本体に直交して直流磁界を印加する磁場印加手段と、
一方の第一振動子の両端あるいは２個の第一振動子の一
方の同一端側に交流電流を流して直流磁場との相互作用
により振動子を振動させる励振手段と、他方の第一振動
子の両端あるいは２個の第一振動子の他方の同一端側に
発生する起電力を検出する振動検出手段と、励振手段と
振動検出手段との間に接続された増幅手段とを具備する
構成とし、 さらに振動子を構成する原子の結合半径より小さい結合
半径を持つ他の原子を注入して所定の初期張力が与えら
れた振動子を具備するようにしたものであり、 第２にシリコン単結晶で導電形式がｎ形の基板上に形成
された薄肉のダイアフラムの上に端部を除きこのダイア
フラムと所定の間隙を保って高濃度で導電形式がＰ形で
かつ一体に梁状の振動子を形成し更にその上面を高濃度
で導電形式がＰ形のシエルによって先の振動子とは所定
の間隙を保って覆うように形成する振動式トランスデュ
ーサの製造方法であって、シリコン或いはシリコン酸化
物よりなり導電形式がＰ形の先の間隙対応部と先の振動
子とを先の基板と一体となるように形成し、この後先の
間隙対応部の上部を先のシエルに相当するシエル対応部
で先の基板と一体に覆い、次に先の間隙対応部に達する
エッチング液の注入口を先のシエル相当部に形成して先
の間隙対応部をエッチングにより除去した後、先の注入
口を閉じて気密を保持するようにして製造するようにし
たものである。

＜作 用＞ 以上の構成においては、基板上のダイアフラムに外力が
加わると、振動子本体の固有振動数は外力に対応して変
化する。この振動子本体の振動は振動検出手段により検
出され固有周波数の変化が出力信号として取出される。
そして、この固有周波数の変化からダイアフラムに加わ
った物理量を検知する。

また、以上の製造方法においては、シリコンの基板に対
してエッチングにより薄肉のダイアフラムを形成し、こ
の部分に単結晶の特性を利用してエッチングと半導体技
術を使ってＨ形の振動子本体がダイアフラムと一体に形
成出来る。

＜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図は本発明の一実施例の全体構成を示す構成図であ
る。第２図は第１図に示す振動子本体の要部の構成を示
し、第２図（Ａ）はシェルを除去したときの上面図、第
２図（Ｂ）は第２図（Ａ）のＢ−Ｂ′断面を示してい
る。

振動子本体24は、例えば伝導形式がｎ形のシリコン単結
晶で出来たダイアフラム25の上に一体に形成されたｐ形
のシリコンで出来た第１振動子26A、26Bと第２振動子27
で構成されるＨ形の振動子などで構成されている。

ダイアフラム25は、第22図に示すダイアフラム11と同様
に周囲に厚肉部（図示せず）を有するｎ形のシリコン基
板の下面に中央部をエッチングして薄肉として形成され
ており、測定圧力がこの面に印加されることによって全
体として変位する。このダイアフラム25の上面の結晶面
（100）の一部にはエッチングにより各振動子が収納さ
れるＨ形状の凹部28が形成されている。

この凹部28を跨ぐようにして、梁状の第１振動子26A、2
6Bがそれぞれ結晶軸＜001＞に平行にダイアフラム25と
一体にｐ形で形成され、これ等の中央部をこれ等の振動
子に直角にｐ形の梁状の第２振動子27で結合してＨ形の
振動子が形成されている。

この第１振動子26Aの両端には電極29と30が、更に第１
振動子26Bの両端には電極31と32が形成されている。

第２振動子27の上部にはこれと平行に磁石17が配置さ
れ、第１振動子26A、27Bに直角に磁場を発生させてい
る。

励振手段として機能する入力トランス33の出力端子は電
極29、30に、その入力端子34の一端は出力端子35に、他
端はコモンラインにそれぞれ接続されている。

振動検出手段として機能する出力トランス36の入力端子
は電極31、32に接続され、その出力端子37、38は増幅器
39の入力端にそれぞれ接続されている。更に、増幅器39
の出力端は出力端子35に接続されている。

なお、以上の第１図、第２図においては説明の便宜上、
ダイアフラム25の上部を覆うシェルを除いて記載してい
るが、後述するように実際には第１振動子26A、26B、お
よび第２振動子27の周囲は所定の間隙を以てエピタキシ
ャル成長などの半導体技術でダイアフラム25と一体に覆
われ、更にこの間隙の内部は真空に保持され振動子の振
動に対して高いＱフアクタが維持されるようになってい
る。

以上の構成において、入力トランス33に増幅器39から入
力された電圧により、第一振動子26Aが磁石17の磁場と
の相互作用により励振されて振動する。この振動によ
り、第一振動子26Bは第二振動子27を介して振動させら
れこの振動は磁石17との相互作用により出力トランス36
の入力端に起電力ｅを発生させる。この起電力ｅは出力
トランス36を介して増幅器39に入力され増幅されて出力
端子35に取出される。この増幅された電圧は入力トラン
ス33に正帰還され、これが繰り返されて系が自励発振を
する。

以上のように、振動子本体24は励振用の第一振動子26A
と、起電力検出用の第一振動子26Bとに分けられ、第二
振動子27で第一振動子26Aと26Bの振動の腹の部分を機械
的に結合するようにしたので、励振電流成分が起電力ｅ
に重畳せず、高い励振成分除去比（S/N比）が得られ
る。

第３図は以上のように構成された振動式トランスデュー
サのS/N比を測定した結果を示す。

第３図において、横軸は１目盛りが1KHzの幅で示した周
波数、縦軸は１目盛りが5dBの幅で示した減衰度を示し
ている。ダイアフラム25に印加される圧力をゼロとした
ときの共振周波数は71551.1Hzであり、このときのマー
カＸで示した点は基準レベルを−7.0dBmとして−13.3dB
mであり、共振点を外れるにしたがって−52dBmのノイズ
ラインを示す線に漸近している。S/N比はこれ等の差と
して表現され、従来に比べて格段に良いほぼ30〜40dBの
S/N比が得られている。

第４図は本発明の他の実施例の要部を示す構成図であ
る。

本実施例では、入力トランス33の二次側を二個の第一振
動子26A、26Bの一方の同一端側に接続し、出力トランス
36の一次側を二個の第一振動子26A、26Bの他方の同一端
側に接続するようにしたものである。

なお、前述の実施例においては、第二振動子27はＰ形シ
リコンとして説明したが、これに限ることはなく、例え
ば、酸化シリコン（SiO₂）、あるいは、窒化珪素（Si₃N
₄）にアルミニウムなどの導体を蒸着したものであって
もよい。

また、これ等の振動式トランスデューサはシリコンの弾
性率の温度係数によってその振動周波数が変化するの
で、圧力計のほかに真空容器に収納して温度計として利
用できるほか、密度計としても利用することができる。

このように、振動子本体24は、励振用の第一振動子26A
と起電力検出用の第一振動子26Bとに分けられており、
更に第二振動子27で第一振動子26Aと26Bの振動の腹の部
分を機械的に結合するようにしたので、励振電流成分を
含まず、高い励振成分の除去比（S/N比）が得られる。

従って、第１図に示す実施例によれば、S/N比が良好で
安定な周波数出力信号が得られる振動式トランスデュー
サを実現することが出来る。

第５図は第１図に示す振動式トランスデューサを製造す
る製造方法を示す工程図である。なお、この工程図では
説明を簡単にするために、とりあえず振動子本体24の代
りに第二振動子27を結合しない状態の梁状の第一振動子
26Aを製造するものとして説明する。

第５図（ａ）は保護膜の形成とその一部を開口する工程
を示している。

ｎ形のシリコン単結晶の基板40の結晶面（100）の上に
シリコン酸化物あるいはシリコン窒化物などの保護膜41
を形成し、この後で第一振動子26Aの形状に沿うパター
ンが形成されたマスクを用いて保護膜41の一部に開口部
42を形成する。

次に、第５図（ｂ）に移行するがこの工程は基板の中に
凹部を形成する工程である。

1050℃の水素（H₂）の雰囲気中で塩化水素を用いてエッ
チングを行って、開口部42に対応する基板40の凹部43を
形成する。

この場合に、例えば塩化水素の代りに40℃〜130℃のア
ルカリ液を用いて異方性エッチングをしても良い。

第５図（ｃ）はエピタキシャル工程を示している。

1050℃の水素（H₂）の雰囲気中でソースガスに塩化水素
を混入して多層の選択エピタキシャル成長を行う。この
点について、以下にさらに詳細に説明する。

第１ステップとしてボロンの濃度が10¹⁸cm^-3のＰ形シ
リコンにより凹部43の上に隙間対応部の下半分として機
能する第１エピタキシャル層44を選択エピタキシャル成
長させる。

第２ステップとしてボロンの濃度が10²⁰cm^-3のＰ形シ
リコンにより第１エピタキシャル層44の表面に開口部42
を塞ぐようにして第一振動子26Aに相当する第２エピタ
キシャル層45を選択エピタキシャル成長させる。

第３ステップとしてボロンの濃度が10¹⁸cm^-3のＰ形シ
リコンにより第２エピタキシャル層45の表面に隙間対応
部の上半分として機能する第３エピタキシャル層46を選
択エピタキシャル成長させる。

第４ステップとして、ボロンの濃度が10²⁰cm^-3のＰ形
シリコンにより第３エピタキシャル層46の表面に後述す
るシエルに相当する第４エピタキシャル層47を選択エピ
タキシャル成長させる。

なお、この場合に第３エピタキシャル層46をリンの濃度
が10¹⁷cm^-3のｎ形シリコンを用いても良い。

第５図（ｄ）はエッチング液を注入する注入口を形成す
る工程である。

この工程では保護膜41をフッ化水素酸（HF）でエッチン
グして除去し、第４エピタキシャル層47の側面にエッチ
ング液を注入する注入口48を設ける。

第５図（ｅ）は振動子と基板などとの間に隙間を形成す
る選択エッチングの工程を示す。

Ｐ形の第４エピタキシャル層47に対してｎ形の基板40が
逆バイアスになるようにパルス電源E_Pから正のパルス電
圧を印加して基板40を保護しながら注入口48からアルカ
リ液を注入して第１エピタキシャル層44と第３エピタキ
シャル層46とを選択エッチングして除去する。

なお、第３エピタキシャル層46にリンの濃度が10¹⁷cm^-3
のｎ形シリコンを用い、第４エピタキシャル層47にボロ
ンの濃度が10²⁰cm^-3のＰ形シリコンを用いても良い。

これ等は、ボロンの濃度が4x10¹⁹cm^-3以上になるとエッ
チング作用に抑制現象が起きるのを利用している。

最後に、第５図（ｆ）に示す密封工程に移行する。

この工程では、1050℃の水素（H₂）中でｎ形シリコンの
エピタキシャル成長を行い、基板40と第４エピタキシャ
ル層47の外表面にエピタキシャル層50を形成してその一
部でシエル51を構成すると共に注入口48を閉じて密封す
る。

なお、この密封工程は、以上の方法以外に熱酸化によ
り注入口48を閉じる、ポリシリコンをCVD法又はスパ
ッタ法により注入口48に着膜させて注入口48を閉じる。
シリコンのエピタキシャル法の内の真空蒸着法により
注入口48を埋める、或いは絶縁物、例えばガラス（S_i
O₂）、窒化物、アルミナなどをCVD法、スパッタ法、或
いは蒸着法により注入口48を埋めるようにしても良い。

この後、図示していないが、基板40の底面側からエッチ
ングによって基板を掘り起こしてダイアフラム25を形成
する。

このような製造方法をとることによって、次のような効
果が期待できる。

第１に、基板40と第一振動子26Aとして機能する第２エ
ピタキシャル層45、およびシエル51が一体として形成さ
れるので、基板40とシエル51とを接合する必要がなく、
接合に基づく不安定さを回避することができる。

第２に、単純な構造で外気と振動子とを絶縁できるの
で、小形化が容易に出来る。

第３に、半導体プロセス技術を利用しているので、振動
子やシエルの正確な位置、厚さ、形状を容易に実現でき
る。

第６図はＨ形の振動子本体を形成する場合の工程の一部
を示す。

この場合は、第５図（ａ）、（ｂ）に示す工程に対して
第６図に示す工程を入れ替え、その他の工程は第５図に
示す工程と同一にすることによって、Ｈ形の振動子本体
24を実現することができる。

まず、第６図（ａ）に示すように、シリコンの基板40の
結晶面（100）の上面にシリコン酸化物或いはシリコン
窒化物などの保護膜52を形成した後、Ｈ形に開口部をも
つマスクを用いて基板40の表面に形成された保護膜52を
Ｈ形にホトリソグラフィにより除去し保護膜52にＨ形の
開口部53を形成する。

このＨ形の開口部53は、第１振動子26A、26Bと第二振動
子27の各々で形成されるＨ形の梁の方向が基板40の結晶
軸＜001＞の方向とこれに直角の方向になるように配列
する。

次に、第６図（ｂ）に示すように、このような開口部53
を持つ保護膜52に対してエッチングをすると基板40に開
口部53に対応するＨ形の凹部54が形成される。

この後は、第５図に示す工程に従って各工程を進めるこ
とにより、第１図に示すようなＨ形の振動子本体24が形
成される。

第７図は第５図に示す製造工程における振動子の歩留ま
りを向上させ安定化するための工程を示す。

この工程は、第７図（ｃ）を除き第５図に示す工程とほ
ぼ同一である。

第７図（ｃ）の工程は、第７図（ｂ）で形成した凹部43
の表面にホウ素で高濃度P⁺⁺のＰ形のエピタキシャル層7
1を１μｍ以下に薄く形成した点にある。この場合はＰ
形のエピタキシャル層71がエッチング液でエッチングさ
れるかされないかの限界付近、例えば3X10¹⁹cm^-3の程度
の濃度にこの濃度を設定すると良い。

この後、第７図（ｄ）のエピタキシャル工程、第７図
（ｅ）のエッチングの注入口を形成する工程を経て第７
図（ｆ）のエッチング工程に移行する。

この工程では、注入口48からエッチング液を注入して隙
間対応部に相当する第１エピタキシャル層44、第３エピ
タキシャル層46をエッチングして除去する。この場合
に、補助エピタキシャル層71は本来Ｐ形で高濃度である
のでエッチングされないが、その厚さが極めて薄いので
選択エピタキシャル工程のオートドープや熱工程による
拡散によりアルカリ液でエッチングされる程度にホウ素
の濃度が低下してエッチングされ下地の基板40n形面が
表面に出る。

以上の工程について、第８図と第９を用いて更に詳細に
説明する。

第７図（ｃ）の工程において、補助エピタキシャル層71
がない場合には、第７図（ｆ）のエッチング工程におい
てｎ形の基板40とＰ形の第１エピタキシャル層44との間
のPN接合部にホウ素が島状に残る。

この島状に残ったＰ形の残留部72（第８図）はエッチン
グ中にエッチング液であるアルカリ液との境界面におい
てＮ形に反転するＮ形反転層73を形成し、このためパル
ス電源E_P（第７図（ｆ））から矢印の示すような電流i_l
の流れる道が出来て残留部72の表面が保護されてエッチ
ングされず、振動子の下が部分的にエッチングされない
などの問題が生じ易い。

そこで、第９図に示すように１μｍ以下の薄いＰ形の高
濃度P⁺⁺（3X10^-9cm^-3の程度）のホウ素のドープ層であ
る補助エピタキシャル層71を基板40の上面に形成し、洩
れ電流i_lを遮断してこの残留部72が形成されないように
して安定なエッチングを確保し、これにより生産性向上
を図っている。

この後の工程は、第５図（ｆ）に示す工程と同一の工程
によりシェルを形成する。

第10図はシエルの内部を真空に保持する振動子本体の構
造を実現する製造方法の要部を示す工程図である。

高いＱファクタを維持して感度良く圧力などを検出する
ためには、振動子の周囲を真空に保持しておく必要があ
る。この場合に、このような梁状の振動子26A、26B、27
をダイアフラム25に一体とし形成される構造の振動式ト
ランスデューサではその製造法に工夫を要する。

第10図では第１図に示す振動子本体のうち第一振動子を
ベースとしてその周囲を真空に保持する場合を例にとっ
て説明する。

第５図（ａ）〜第５図（ｅ）までの工程は同一であり、
これにより第５図（ｆ）に相当する第10図（ａ）のエッ
チング結果を得る。

第10図（ｂ）の工程では、全体を1050℃の温度で水素H₂
の雰囲気中又は真空中で基板40と第４エピタキシャル層
47の外面の部分にｎ形のエピタキシャル成長をさせる。
このエピタキシャル成長により、基板40と第４エピタキ
シャル層47との間に形成された注入口48が埋められてシ
エル51が形成され、内部に棒状の第２エピタキシャル層
で形成された例えば第１振動子26Aをもつ振動式トラン
スデューサの振動子本体が形成される。

この場合、第１振動子26Aの周囲と中空室74の内面には
注入口48の隙間（ｔ）相当の厚さのｎ形層が形成され
る。

この第10図（ｂ）の工程では水素H₂の雰囲気中でエピタ
キシャル成長をさせたので、シリコンの単結晶で出来た
基板40とシエル51との間に形成された中空室74の中には
水素H₂が封入されている。

そこで、第10図（ｃ）に示すように900℃で真空とした
雰囲気の中にこの振動子本体を持つ振動式トランスデュ
ーサを入れて、シリコンの結晶格子の間を通してこの水
素H₂を脱気して真空とする。このようにして得られた真
空度は１×10^-3Torr以下となる。

なお、水素分圧の極めて少ない不活性ガス、窒素ガスの
中でも同様の結果が得られている。

次に、第11図を用いてこの脱気について説明する。第11
図において、横軸は温度で縦軸は解離圧力を示してい
る。原点から斜めに引かれた直線は基板40のシリコン中
に水素が吸収される領域とシリコンより外部に脱気され
る領域とが分離される境界を示している。

この図によれば、T₁例えば1200゜Ｋの真空中で充分長い
時間の間放置すれば、シエル51の内部の水素はシエル51
と基板40のシリコンの中に吸収されてこれ等のシリコン
の中に拡散され、その表面に達した水素は周囲の圧力が
P₁例えば10^-3Torr以下であれば解離して放出される。

これによって、中空室74の中を例えば10^-3Torrの真空度
にすることができる。

以上の点は、前記のプロセスにより実験した結果、シエ
ル51の内部の中空室74をおよそ10^-3Torrに相当する第１
振動子26AのＱ値である３×10⁴以上の値が得られている
ことからわかる。

第12図は第10図に示す工程の一部を変更した工程図であ
る。

第10図（ａ）までの工程は同一であり、この後に第12図
（ａ）の工程に移る。

第12図（ａ）の工程は第10図（ａ）の工程で、エッチン
グにより注入口48を形成したが、この注入口48を封じる
他の工程である。

この工程では、第２エピタキシャル層45に対して第一振
動梁26Aとなる第４エピエピタキシャル層47とシリコン
の基板40とで形成される間隙に酸素を置換した後、アモ
ルファスシリコンをスパッタして注入口48を封じ、シエ
ル75を形成する。

この後、第12図（ｂ）の工程に移り、脱気する。この工
程では、振動子本体を含む振動形トランスデューサを90
0℃以上の温度の真空中に置き第12図（ａ）の工程で中
空室74に封じられた酸素で中空室74の内壁のシリコンを
酸化することにより、或いはシリコン中の酸素の拡散に
よりその一部分がシリコンの表面から放出されることに
より真空度を上げる。

以上の本発明による製造方法によれば、シリコンの基板
に対して所定の間隙を持って振動子を一体に形成した
後、格別の加工をすることなく所定の工程で真空にした
ので、圧力特性及び温度特性の優れた振動形トランスデ
ューサを実現することができる。

第13図は振動子に初期張力を付与した振動式トランスデ
ューサの要部構成を示した断面図である。

振動子本体は、例えばｎ形シリコンの基板40に両端が固
定されこの両端を除いて基板40と所定の間隔を保持して
Ｐ形の振動子13が固定され、その上はシリコンのシエル
51で基板40と一体に覆われ、これ等に囲まれて中空室74
が形成されている。この中空室74の内部は真空に保持さ
れている。

そして、ダイアフラム25に例えば測定圧力P_mが印加され
てこのダイアフラム25に両端が固定された振動子76に生
じる歪みに対応した振動子76の共振周波数を測定するこ
とにより測定圧力P_mを知る。

ところで、振動子76は測定圧力P_mがゼロの時でも初期張
力を与えておかないと、測定圧力P_mにより座屈を起こし
て測定できない状態となり、またこの初期張力のバラツ
キを制御しておかないと感度のバラツキも生じることに
なる。

以下この点について説明する。第14図は各種の不純物の
共有結合半径R_iと、シリコンの共有結合半径R_Siに対す
る各不純物の共有結合半径R_iとの関係を現している。第
15図は不純物の濃度に対する格子定数の変化を示してい
る。第14図から判るようにシリコン（S_i）の共有結合半
径R_si1.17Åに対してリン（Ｐ）は1.10Å、ホウ素
（Ｂ）は0.88Åと小さい。従って、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引張歪を受け
る。この歪みの程度は、第15図から、例えばホウ素が10
²⁰cm^-3の濃度の場合の格子定数の変化は２×10^-3Åであ
り、一方シリコンの格子定数は5.431Åであるので約４
×10^-4（＝２×10^-3/5.341）となる。４×10^-4以上の歪
みを与えるには、例えばホウ素を２倍の２×10²⁰cm^-3だ
け注入すれば、注入量に比例して８×10^-4の初期張力が
発生する。従って、任意の濃度のホウ素を注入すれば任
意の初期張力を与えることができる。

第13図に示す振動子76はこれを利用して初期張力が与え
てある。

なお、４×10^-4未満の歪みを与えるには、ｎ形シリコン
の基板40のリン濃度を上げてやるか、或いは振動子76を
酸化して振動子の表面のホウ素を酸化膜の中に偏析さ
せ、BHFにより酸化膜を除去することにより振動子76の
中のホウ素濃度を下げて歪みを４×10^-4以下に調節でき
る。また、第17図から判るようにホウ素の濃度が10¹⁷cm
^-3の程度ではほとんど歪みが発生しないことが推定され
る。

第16図は本発明の振動形歪センサの要部である振動子本
体の製造工程の要部を示す工程図である。

第16図（ａ）は第５図（ａ）〜第５図（ｂ）の工程でHC
lエッチングされて凹部43が形成された状態を示してい
る。

次に、第16図（ｂ）に示すように、凹部43の中に1050℃
の温度で水素ガスH₂の雰囲気中で10¹⁸cm^-3の濃度のホウ
素（Ｐ形）を選択エピタキシャルして第１エピタキシャ
ル層44を形成する。

この後、第16図（ｃ）に示すように、第１エピタキシャ
ル層44の上に1050℃の温度で水素ガスH₂の雰囲気中で10
²⁰cm^-3の程度の濃度になるように調整されたホウ素（Ｐ
形）を選択エピタキシャルして振動子76となる第２エピ
タキシャル層77を形成する。

これは、シリコンの共有結合半径が1.17Åであり、ホウ
素のそれは0.88Åであるので、ホウ素が部分的にシリコ
ンの中に注入されるとその部分が引張歪みを受けるのを
利用して振動子76となる第２エピタキシャル層77のホウ
素の濃度を調整してここに必要な初期張力を与えるため
である。

次に、第16図（ｄ）に示すように、第２エピタキシャル
層77の上に1050℃の温度で水素ガスH₂の雰囲気中で、10
¹⁸cm^-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキシャルし
て第３エピタキシャル層46を形成する。

更に、第16図（ｅ）に示すように、第３エピタキシャル
層46の上に1050℃の温度で水素ガスH₂の雰囲気中で、10
²⁰cm^-3の濃度のホウ素（Ｐ形）を選択エピタキシャルし
て第４エピタキシャル層47を形成する。

第16図（ｆ）は、第16図（ｅ）に示す選択エピタキシャ
ルの工程の後にS_iO₂の保護膜41を弗化水素HFでエッチン
グして除去（工程は図示せず）した状態において、第１
エピタキシャル層44と第３エピタキシャル層46を除去す
るエッチング工程を示している。

このエッチング工程では、図示していないが、アルカリ
の液中に全体が浸漬されており、ｎ形のシリコンの基板
40がｐ形の第２エピタキシャル層77に対してプラスの電
位となるように直流パルス電源E_Pからピーク値が5Vで繰
返し周期が0.04Hz程度の正のパルス電圧が印加されてい
る。この電圧印加によりｎ形のシリコンの基板40と第４
エピタキシャル層47がその表面に不溶性膜が形成されて
不働態化される結果、そのエッチング速度が第１エピタ
キシャル層44と第３エピタキシャル層46に対して大幅に
遅くなるので、これを利用して第１エピタキシャル層44
と第３エピタキシャル層46を除去する。さらに、第２エ
ピタキシャル層77はドープされたホウ素の濃度が４×10
¹⁹より大きいときにはエッチング速度がドープされない
シリコンの場合の通常の速度から大幅に遅れる現象を利
用して、第２エピタキシャル層77を残して全体として第
16図（ｇ）に示すように一部に注入口48をもち、さらに
シリコンの基板40と第２エピタキシャル層77との間に間
隙を持つように形成される。

この後の工程については、第５図（ｇ）或いは第10図
（ｂ）〜第10図（ｅ）に示す工程と同様になる。このよ
うな工程をたどって第13図に示す振動子本体の要部が形
成される。

なお、振動子76の初期張力をさらに細かく調整するに
は、例えばｎ形のシリコンの基板40の中のリン濃度を調
整して基板40と第２エピタキシャル層77との相対歪みを
利用して初期張力を調整するようにする。

或いは、エピタキシャルにより低濃度のｎ形シリコンを
適当な厚みで振動子76に成長させることにより、見掛け
の初期張力を低下させることも出来る。また、熱酸化す
ることによっても、熱酸化膜の中に発生する圧縮歪みが
加わって見掛けの初期張力を調節することができる。さ
らに、CVD、スパッタ、蒸着などによっても同じように
初期張力を調整することができる。

いままでの実施例では、注入する原子をホウ素、或いは
リンとして説明したが、これに限定されることはない。
また、振動梁はシリコンに限ることもない。

以上の振動形歪センサは、圧力測定をベースとして説明
したが、これは加速度センサ、差圧センサなどにも適用
できる。

以上、具体的に説明したように本発明によれば、従来に
比べて簡単な構成で振動梁に初期張力を与えることがで
き、しかもその張力を容易に調整することができる。

次に、第１図に示す増幅器の詳細について説明する。

第23図に示すような従来の振動式トランスデューサは、
振動子が非線形領域で発振をする構成であるので、例え
ばゼナーダイオードで発振振幅を制限すると発振周波数
が変化し、また駆動電圧を一定に制御する構成では他の
共振系との結合や測定流体との接合状態などの境界条件
により振動子の振幅が変化することがしばしば生じ、正
確な共振周波数を発生することができないという問題が
ある。第17図に示す増幅器を用いることによってこのよ
うな問題を解決することができる。

第17図は第１図に示す増幅器39の詳細な構成を示す回路
図である。

AMC1は増幅回路であり、その入力端（＋）、（−）は振
動子本体24を出力端37、38に接続されている。その出力
端は結合コンデンサC₅を介して更に増幅回路AMC2に入力
されその出力電圧は結合点Ｊに出力される。その出力は
位相調整回路PHCを介して利得調整回路GACに出力され
る。利得調整回路GACは、その初段で増幅した後、その
増幅出力が抵抗R₁₀、電界効果トランジスタQ₁、トラン
スＴの直列回路に印加され、このトランスＴの２次側巻
線から出力端子40にその大きさが制御された出力電圧を
出力する。

一方、結合点Ｊの電圧V_jは半波整流回路HWRに入力さ
れ、ここでこの電圧V_jの大きさに対応した直流電圧E_jに
変換され、比較器CMPの反転入力端（−）に入力され
る。比較器CMPの非反転入力端（＋）には振幅設定回路A
SCから基準電圧V_Rが印加されており、比較器CMPはこれ
等の直流電圧E_jと基準電圧E_jとの偏差を増幅してその出
力端から電界効果トランジスタQ₁のゲートにこの差電圧
を印加してそのドレイン／ゲート間の抵抗を調節してト
ランスＴに流れる電流を調節する。

なお、これ等の回路において、コンデンサC₆と抵抗R₁₇
で位相調整し、抵抗R₂₆で出力端40に現れる電圧の振幅
を設定する。

以上の構成において、増幅器39から入力トランス29に電
圧が印加されるとその出力から第１振動子26Aに電流ｉ
が流れ、磁石17による磁場との間で電磁力が作用して第
１振動子26Aが振動する。この振動は第２振動子27を介
して第１振動子26Bを振動させるが、第１振動子26Bには
磁石17から磁場が印加されているので、第１振動子26B
には電圧ｅが発生し出力トランス36を介して増幅器39に
入力される。増幅器39はこの電圧を増幅してその出力端
子35に増幅した電圧を発生させる。

この増幅された電圧は再度入力トランス33に印加され、
第１振動子26Aに更に大きな電圧として印加される。

以上を繰り返して増幅器39と振動子本体24とを結合する
ループは自励発振をする。そして、このループのループ
ゲインを１以上に設定しておくことにより、この自励発
振は持続する。

この場合に、この自励発振の電圧の振幅は基準電圧V_Rに
対して一定の誤差の中に入るように制御される。

すなわち、結合点の電圧V_jに対応する直流電圧E_jが基準
電圧V_Rに対して大きいときはこれらの偏差に応じて比較
器CMPの出力で電界効果トランジスタQ₁の内部抵抗を増
加させてトランスＴに流れる電流を小さくして出力端子
35に現れる電圧を小さくする。この結果、振動子本体24
に印加される電圧が小さくなり、増幅器39に入力される
電圧が小さくなる。

逆に、結合点の電圧V_jに対応する直流電圧E_jが基準電圧
V_Rに対して小さいときはこの逆に動作する。

このようにして常に発振振幅は基準電圧V_Rに一定の誤差
の範囲内で一致するように動作する。この誤差は比較器
CMPの（出力電圧／比較器CMPのゲイン）で決定される。
従って、比較器CMPのゲインが大きければ誤差は無視で
きる値となり、常に振動子の振幅は基準電圧V_Rに等しく
なるように動作する。

次に、第18図と第19図を用いて第17図に示す回路構成を
とったときの効果について説明する。

第18図は第17図に示す回路構成を採用したときの効果を
示しており、第19図は第17図に示す電界効果トランジス
タQ₁を除去して短絡し駆動力を一定（一定の電源電圧に
よる駆動）にしたときの従来の回路構成をとったときの
効果をそれぞれ示している。いずれも、スパンは1Kg/cm
²であり、横軸は圧力、縦軸は指示値をそれぞれ示して
いる。

これ等の結果から判るように、第18図に示す場合は±0.
005％程度の変動に対して第19図に示す場合は最大±0.0
25程度の変動を示しており、約５倍程度の改善が図られ
ている。

以上、具体的に説明したように本発明は、自励発振の発
振振幅は増幅器の途中から検出し、この検出した発振振
幅を予め設定した基準電圧と比較してこの基準電圧にな
るようにその後段に設けられた利得調節手段を調整する
ようにして振幅を一定に保持したので、発振振幅は外部
条件に左右されずに常に一定に保持され自励発振の発振
周波数の変動を来たすことはなく、高精度の振動式トラ
ンスデューサを実現することができる。

＜発明の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば以下の効果を有する。

（ａ）第１請求項による構成によれば、振動子本体が励
振用の第一振動子26Aと起電力検出用の第一振動子26Bと
に分けられており、更に第二振動子27で第一振動子26A
と26Bの振動の腹の部分を機械的に結合するようにした
ので、励磁電流成分を含まず、高い励振成分の除去比
（S/N比）が得られ、安定な周波数出力信号が得られる
振動式トランスデューサを実現することが出来る。

（ｂ）第２請求項による構成は振動子の梁の方向をシリ
コンの単結晶の結晶軸と関連させて限定したものであ
り、第１請求項と同様な効果が期待できる。

（ｃ）第３請求項による構成によれば、第１に基板と第
一振動子として機能する第２エピタキシャル層、および
シエルが一体として形成されるので、基板とシエルとを
接合する必要がなく、接合に基づく不安定さを回避する
ことができる。第２に単純な構造で外気と振動子とを絶
縁できるので、小形化が容易に出来る。第３に半導体プ
ロセス技術を利用しているので、振動子やシエルの正確
な位置、厚さ、形状を容易に実現できる。

（ｄ）第４請求項による構成によれば、第３請求項に記
載する製造方法をＨ形の振動子本体に対する製造方法に
適用したものであり、Ｈ形でも第３請求項の製造方法と
同様な効果を維持できる。

（ｅ）第５請求項による構成は第３請求項に記載した製
造方法を更に限定し振動子、隙間対応部、シェル相当部
とをエピタキシャル成長法により製造する製造方法とし
たものであり、第３請求項と同様な効果を有する。

（ｆ）第６請求項による構成は第３請求項に記載項に記
載する製造方法に対して、更に歩留まりを向上させるよ
うにした製造方法を提供することができる。

（ｇ）第７請求項による構成によれば、シリコンの基板
に対して所定の間隙を持って振動子を一体に形成した
後、格別の加工をすることなく所定の工程で真空にした
ので、圧力特性及び温度特性の優れた振動形トランスデ
ューサを実現することができる。

（ｈ）第８請求項による構成によれば、第７請求項に対
する製造方法に対して水素ガス雰囲気の中で密封して真
空に保持するもので、第７請求項と同様な効果がある。

（ｈ）第９請求項による構成によれば、第７請求項に対
する製造方法に対して酸素ガス雰囲気の中で密封して真
空に保持するもので、第７請求項と同様な効果があり、
多様な製造方法が確保できる。

（ｊ）第10請求項による構成によれば、従来に比べて簡
単な構成で振動子に初期張力を与えることができ、しか
もその張力を容易に調整することができる。

（ｋ）第11請求項による構成によれば、第２請求項に記
載するＨ形の振動子に対して簡単な構成で振動子に初期
張力を与えることができ、しかもその張力を容易に調整
することができる。

（ｌ）第12請求項による構成によれば、自励発振の発振
振幅を増幅器の途中から検出し、この検出した発振振幅
を予め設定した基準電圧と比較してこの基準電圧になる
ようにその後段に設けられた利得調節手段を調整するよ
うにして振幅を一定に保持したので、発振振幅は外部条
件に左右されずに常に一定に保持され自励発振の発振周
波数の変動を来たすことはなく、高精度の振動式トラン
スデューサを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の構成を示す全体構成
図、第２図は第１図に示す振動子本体の要部の構成図を
示し、第２図（Ａ）はシェルを除去したときの上面図、
第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）のＢ−Ｂ′断面、第３図は
第１図に示す振動式トランスデューサのS/N比を測定し
た結果の特性を示す特性図、第４図は第４図に示す実施
例の変形実施例の要部を示す構成図、第５図は第１図に
示す振動式トランスデューサを製造する製造方法を示す
工程図、第６図は第１図に示すＨ形の振動子本体を形成
する場合の工程の一部を示す工程図、第７図は第５図に
示す製造工程における振動子の歩留まりを向上させ安定
化するための工程を示す工程図、第８図は第５図におけ
る工程の改良点を説明する説明図、第９図は第７図にお
ける補助エピタキシャル層の効果を説明する説明図、第
10図はシエルの内部を真空に保持する振動子本体の構造
を実現する製造方法の要部を示す工程図、第11図は第10
図においてシエルの内側を真空にするための脱気につい
て説明する特性図、第12図は第10図に示す工程の一部を
変更した工程図、第13図は振動子に初期張力を付与した
振動式トランスデューサの要部構成を示した断面図、第
14図は各種の不純物の共有結合半径R_iとシリコンの共有
結合半径R_siに対する各不純物の共有結合半径R_iとの関
係を現わす特性図、第15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16図は第13図に示す振動形
歪センサの要部である振動子本体の製造工程の要部を示
す工程図、第17図は第１図に示す増幅器の詳細な構成を
示す回路図、第18図は第17図に示す増幅器の回路構成を
採用したときの効果を示す特性図、第19図は第17図に示
す電界効果トランジスタを除去して短絡し駆動力を一定
（一定の電源電圧による駆動）にしたときの回路の構成
図、第20図は振動式トランスデューサを圧力センサとし
て用いた構成したときの従来の構成を示す斜視図、第21
図は第20図におけるＡ部を拡大しこれに振動検出回路を
接続した構成図、第22図は第21図におけるＡ−Ａ′断面
を示す断面図、第23図は第21図に示す構成を電気的な等
価回路で示した説明図である。 10……基板、11……ダイアフラム、16……振動子、17…
…磁石、21……増幅器、24……振動子本体、25……ダイ
アフラム、26A,26B……第一振動子、27……第二振動
子、28……凹部、33……入力トランス、36……出力トラ
ンス、39……増幅器、40……基板、41……保護膜、42…
…開口部、43……凹部、44……第１エピタキシャル層、
45……第２エピタキシャル層、46……第３エピタキシャ
ル層、47……第４エピタキシャル層、48……注入口、49
……酸化シリコン膜、50……エピタキシャル層、51……
シエル、52……保護膜、53……開口部、54……凹部、71
……補助エピタキシャル層、72……残留部、73……Ｎ形
反転層、74……中空室、75……シエル、76……振動子、
77……第２エピタキシャル層、AMC1……増幅回路、AMC2
……増幅回路、PHC……位相調整回路、GAC……利得調整
回路、HWR……半波整流回路、ASC……振幅設定回路、CM
P……比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 哲也 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 桑山 秀樹 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 小林 隆 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 原田 謹爾 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−186725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−221631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288542（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン単結晶の基板上に設けられたシリ
   コン単結晶材よりなる振動子本体と、該振動子本体を励
   振する励振手段と、前記振動子本体の励振された振動を
   検出する振動検出手段とを具備する振動式トランスデュ
   ーサにおいて、両端が前記基板に固定され互いに平行に
   配置された２個の第一振動子と該第一振動子の中央部を
   機械的に係合する第二振動子とを有するＨ形の振動子本
   体と、該振動子本体に直交して直流磁界を印加する磁場
   印加手段と、一方の前記第一振動子の両端あるいは２個
   の第一振動子の一方の同一端側に交流電流を流して前記
   直流磁場との相互作用により振動子を振動させる励振手
   段と、他方の前記第一振動子の両端あるいは２個の前記
   第一振動子の他方の同一端側に発生する起電力を検出す
   る振動検出手段と、前記励振手段と前記振動検出手段と
   の間に接続された増幅手段とを具備することを特徴とす
   る振動式トランスデューサ。
2. 【請求項２】前記各振動子が形成される基板の結晶面を
   （100）とし、この結晶面に対して＜100＞結晶軸の方向
   に梁状に前記各第一振動子が形成され、これ等の振動子
   に直角方向に前記第二振動子が形成されたＨ形の振動子
   本体を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の振動式トランスデューサ。
3. 【請求項３】シリコン単結晶で導電形式がｎ形の基板上
   に形成された薄肉のダイアフラムの上に端部を除きこの
   ダイアフラムと所定の間隙を保って高濃度で導電形式が
   Ｐ形でかつ一体に梁状の振動子を形成し更にその上面を
   高濃度で導電形式がＰ形のシエルによって前記振動子と
   は所定の間隙を保って覆うように形成する振動式トラン
   スデューサの製造方法であって、シリコン或いはシリコ
   ン酸化物よりなり導電形式がＰ形の前記間隙対応部と前
   記振動子とを前記基板と一体となるように形成し、この
   後前記間隙対応部の上部を前記シエルに相当するシエル
   対応部で前記基板と一体に覆い、次に前記間隙対応部に
   達するエッチング液の注入口を前記シエル相当部に形成
   して前記間隙対応部をエッチングにより除去した後、前
   記注入口を閉じて気密に保持するようにしたことを特徴
   とする振動式トランスデューサの製造方法。
4. 【請求項４】シリコン単結晶の結晶面を（100）面とし
   た基板上に形成された薄肉のダイアフラムの上に端部を
   除きこのダイアフラムと所定の間隙を保って一体に梁状
   の振動子を形成し更にその上面をシエルによって前記振
   動子とは所定の間隙を保って覆うように形成する振動式
   トランスデューサの製造方法であって、前記結晶面に対
   して結晶軸が＜100＞の方向とこれと直角方向になるＨ
   状のエッチングマスクを用いて前記基板をエッチングし
   て前記振動子としてＨ形の振動子本体が収納されるＨ形
   の凹部を形成し、シリコン或いはシリコン酸化物よりな
   る間隙対応部と前記振動子本体とを前記基板と一体とな
   るように形成し、この後前記間隙対応部の上部を前記シ
   エルに相当するシエル相当部で前記基板と一体に覆い、
   次に前記間隙対応部に達するエッチング液の注入口を前
   記シエル相当部に形成して前記間隙対応部をエッチング
   により除去した後、前記注入口を閉じて気密を保持する
   ようにしたことを特徴とする振動式トランスデューサの
   製造方法。
5. 【請求項５】前記基板の上にシリコン酸化物あるいは窒
   化物の保護膜を形成してその一部をエッチングにより除
   去して凹部を形成し、次にこの凹部の中に前記振動子と
   前記間隙対応部とシエル相当部とをエピタキシャル成長
   法により形成し、この後前記保護膜の残りの部分をエッ
   チングにより除去して前記注入口を形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の振動式トランスデュ
   ーサの製造方法。
6. 【請求項６】前記基板の上に厚さが１ミクロン以下で高
   濃度のＰ形の導電形式を持つ補助エピタキシャル層を形
   成する工程を挿入したことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の振動式トランスデューサの製造方法。
7. 【請求項７】前記間隙対応部をエッチングにより除去し
   て中空室を形成した後、前記注入口をガス雰囲気中で封
   じてから、高温に保持することにより前記中空室を真空
   状態にしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の振動式トランスデューサの製造方法。
8. 【請求項８】前記ガス雰囲気として水素ガスを用いたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の振動式トラ
   ンスデューサの製造方法。
9. 【請求項９】前記ガス雰囲気として酸素ガスを用いたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の振動式トラ
   ンスデューサの製造方法。
10. 【請求項１０】両端がシリコンの基板に固定された梁状
    の振動子の共振周波数を測定することによりこの振動子
    の両端に加えられた歪みに関連する物理量を測定する振
    動式トランスデューサにおいて、前記振動子を構成する
    原子の結合半径より小さい結合半径を持つ他の原子を注
    入して所定の初期張力が与えられた振動子を具備するこ
    とを特徴とする振動式トランスデューサ。
11. 【請求項１１】前記各振動子は前記各振動子を構成する
    原子の結合半径より小さい結合半径を持つ他の原子を注
    入して所定の初期張力が与えられたことを特徴とする特
    許請求の範囲第２項記載の振動式トランスデューサ。
12. 【請求項１２】前記増幅器として、前記振動子本体から
    出力された信号を増幅する第１増幅手段と、この第１増
    幅手段の出力に関連する信号を増幅してその利得を調節
    する利得調節手段と、前記第１増幅手段の出力の振幅に
    関連する信号と所定の基準値とを比較しその差信号を出
    力する比較手段とを具備しこの差信号により前記利得調
    節手段を制御して前記自励発振の発振振幅を一定にする
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の振動式トランスデューサ。