JPH0419530A - Vibration type transducer - Google Patents
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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、振動梁部分の張力あるいは温度係数の調整が
容易な振動形トランスデュサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a vibrating transducer in which the tension or temperature coefficient of a vibrating beam portion can be easily adjusted.
〈従来の技術〉
第8図は従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図で、例えば、本願出願人の出願した、特願昭6
2−166176号、発明の名称「振動形トランスデュ
サの製造方法」、昭和62年7月2日出願に示されてい
る。<Prior art> Fig. 8 is an explanatory diagram of the main part configuration of a conventional example that has been commonly used in the past.
No. 2-166176, entitled "Method for manufacturing a vibrating transducer," filed on July 2, 1988.
第9図は、第8図のA−A断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 8.
図において、
1は半導体単結晶基板で、2は半導体基板1に設けられ
測定圧Pmを受圧する測定ダイアフラムである。In the figure, 1 is a semiconductor single crystal substrate, and 2 is a measurement diaphragm provided on the semiconductor substrate 1 to receive measurement pressure Pm.
3は測定ダイアフラム2に埋込み設けられた歪み検出セ
ンサで、振動梁3が使用されている。Reference numeral 3 denotes a strain detection sensor embedded in the measurement diaphragm 2, in which a vibrating beam 3 is used.
4は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェ
ルで、振動梁3を測定ダイアフラム2に封止する。Reference numeral 4 denotes a shell made of a semiconductor epitaxial growth layer for sealing, which seals the vibration beam 3 to the measurement diaphragm 2.
振動梁3の周囲の、振動梁3と、測定ダイアフラム2お
よびシェル4との間には真空室5が設けられている。A vacuum chamber 5 is provided around the vibrating beam 3 and between the vibrating beam 3 and the measuring diaphragm 2 and the shell 4 .
振動梁3は、永久磁石(図示せず)による磁場と、振動
梁3に接続された閉ループ自動発振回路(図示せず)と
により、振動梁3の固有振動で発振するように構成され
ている。The vibrating beam 3 is configured to oscillate with the natural vibration of the vibrating beam 3 using a magnetic field generated by a permanent magnet (not shown) and a closed-loop automatic oscillation circuit (not shown) connected to the vibrating beam 3. .
以上の構成において、測定ダイアフラム2に測定圧力P
mが加わると、振動梁3の軸力が変化し、固有振動数が
変化するため、発振周波数の変化により測定圧力Pmの
測定が出来る。In the above configuration, the measurement pressure P is applied to the measurement diaphragm 2.
When m is applied, the axial force of the vibrating beam 3 changes and the natural frequency changes, so the measurement pressure Pm can be measured by changing the oscillation frequency.
第10図は、第8図の従来例の製作説明図の一例で、本
願出願人の出願した、特願昭63−86946号、発明
の名称「振動形トランスデュサの製造方法」、昭和63
年4月8日出願の改良形である。FIG. 10 is an example of a manufacturing explanatory diagram of the conventional example shown in FIG. 8, and is filed by the applicant of the present application, Japanese Patent Application No. 86946/1983, title of the invention is "Method for manufacturing a vibrating transducer", 1988.
This is an improved version of the application filed on April 8th.
以下、第10図について説明する。Below, FIG. 10 will be explained.
(1)第10図(A)に示すごとく、n型シリコン(1
00)面にカットされた基板1に、シリコン酸化物ある
いはシリコン窒化物の膜101を形成する。膜101の
所要の箇所102をホトリソグラフィにより除去する。(1) As shown in Figure 10 (A), n-type silicon (1
A silicon oxide or silicon nitride film 101 is formed on a substrate 1 cut into a 00) plane. Required portions 102 of the film 101 are removed by photolithography.
(2)第10図(B)に示すごとく、1050℃の水素
(H2)雰囲気中で、塩化水素でエツチングを行い、基
板1に所要箇所102をエツチングして膜101をアン
ダーカットして、凹部103を形成する。(2) As shown in FIG. 10(B), etching is performed with hydrogen chloride in a hydrogen (H2) atmosphere at 1050° C. to etch required portions 102 on the substrate 1 to undercut the film 101 and create recesses. 103 is formed.
なお、塩化水素の代りに、高温水蒸気、酸素を用いるか
、あるいは、40℃〜130℃のアルカリ液による異方
性エツチングでもよい。Note that instead of hydrogen chloride, high-temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching may be performed using an alkaline solution at a temperature of 40 DEG C. to 130 DEG C.
(3)第10図(C)に示すごとく、1050℃の水素
(H2)雰囲気中で、ソースガスに塩化水素ガスを混入
して、選択エピタキシャル成長法を行う。(3) As shown in FIG. 10(C), selective epitaxial growth is performed in a hydrogen (H2) atmosphere at 1050° C. by mixing hydrogen chloride gas into the source gas.
すなわち、
■ボロンの濃度10”cm’のP形シリコンにより、真
空室5の下半分に相当する第1エピタキシャル層104
を選択エピタキシャル成長させる。That is, (1) the first epitaxial layer 104 corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is made of P-type silicon with a boron concentration of 10 cm';
Select epitaxial growth.
■ポロンの濃度3X10”cm−”のP形シリコンによ
り、第1エピタキシャル層104の表面に、所要の箇所
102を塞ぐように、振動梁3に相当する第2エピタキ
シャル層105を選択エピタキシャル成長させる。(2) A second epitaxial layer 105 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 104 using P-type silicon having a concentration of 3×10 cm − of poron so as to close the required portion 102 .
■ボロンの濃度10”cm’のP形シリコンにより、第
2エピタキシャル層105の表面に、真空室5の上半分
に相当する第3エピタキシャル層106を選択エピタキ
シャル成長させる。(2) A third epitaxial layer 106 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 105 using P-type silicon with a boron concentration of 10 cm'.
■ボロンの濃度3X10”cm−3のP形シリコンによ
り、第3エピタキシャル層106の表面に、シェル4に
相当する第4エピタキシャル層107を選択エピタキシ
ャル成長させる。(2) A fourth epitaxial layer 107 corresponding to the shell 4 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 106 using P-type silicon with a boron concentration of 3×10” cm −3 .
(4)第10図(D)に示すごとく、シリコン酸化物、
あるいは、シリコン窒化物の膜101をフッ化水素a(
HF)でエツチングして除去し、エツチング注入口10
8を設ける。(4) As shown in FIG. 10(D), silicon oxide,
Alternatively, the silicon nitride film 101 may be coated with hydrogen fluoride a (
HF) to remove the etching inlet 10.
8 will be provided.
(5)第10図(E)に示すごとく、第4層に対して基
板1に正のパルスあるいは正の電圧を印加して、エツチ
ング注入口108よりアルカリ液を注入して、第1エピ
タキシャル層104と第3エピタキシャル層106を選
択エツチングして除去する。(5) As shown in FIG. 10(E), a positive pulse or positive voltage is applied to the substrate 1 for the fourth layer, and alkaline solution is injected from the etching injection port 108 to form the first epitaxial layer. 104 and third epitaxial layer 106 are selectively etched and removed.
第2エピタキシャル層105と第1エピタキシャル層1
04あるいは第3エピタキシャル層106との間にエツ
チング作用の差があるのは、ボロンの濃度か3X10”
cm−3以上となるとエツチング作用に抑制現象が生ず
ることによる。Second epitaxial layer 105 and first epitaxial layer 1
04 or the third epitaxial layer 106 is due to the boron concentration of 3×10"
This is because when it exceeds cm-3, the etching action is inhibited.
(6)第10図(F)に示すごとく、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lと第4エピタキシャル層107の外表面に、エ
ピタキシャル成長層111を形成し、エツチング注入口
108を閉じる。(6) As shown in FIG. 10(F), epitaxial growth of n-type silicon is performed in hydrogen (H2) at 1050° C. to form an epitaxial growth layer 111 on the outer surface of the substrate 1 and the fourth epitaxial layer 107, Close the etching inlet 108.
なお、この工程は、 ■熱酸化によりエツチング注入口108を閉じる。Note that this process is ■ Close the etching inlet 108 by thermal oxidation.
■ポリシリコンをCVD法またはスパッタ法によりエツ
チング注入口108の箇所にtSさせて、エツチング注
入口108を閉じる。(2) Etching polysilicon at the location of the etching inlet 108 by CVD or sputtering, and closing the etching inlet 108;
■真空蒸着法によるシリコンエピタキシャル法によりエ
ツチング注入口108を埋める。(2) Filling the etching inlet 108 by silicon epitaxial method using vacuum evaporation method.
■絶縁物、例えば、ガラス(S102)、窒化物、アル
ミナ等をCVD法、または、スパッタ法あるいは、蒸着
法によりエツチング注入口108を埋めるようにしても
よい。(2) The etching injection hole 108 may be filled with an insulator such as glass (S102), nitride, alumina, etc. by CVD, sputtering, or vapor deposition.
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この様な装!においては、(1)振動梁
3の張力は、歪みゲージとして使用される場合には、ゲ
ージファクタGFとして影響を与える。<Problem to be solved by the invention> However, such an outfit! (1) The tension of the vibrating beam 3 has an influence as a gauge factor GF when used as a strain gauge.
GF=(1/2)<0124 (L/h)’ )/ (
1+0.24 (L/h) 2ε。)L:1i動梁3の
長さ
h:振動梁3の厚さ
ε0 :引張り歪み
歪みゲージの動作点は振動梁3の加工条件、例えば、ボ
ロンの濃度が3X10Igcm−”以上という条件によ
って限定され、したがって、振動梁3内の結晶歪みは2
00〜300μ程度に限定される。GF=(1/2)<0124 (L/h)' )/(
1+0.24 (L/h) 2ε. ) L: 1i Length of the moving beam 3 h: Thickness of the vibrating beam 3 ε0: The operating point of the tensile strain strain gauge is limited by the processing conditions of the vibrating beam 3, for example, the condition that the boron concentration is 3×10 Igcm-” or higher. , Therefore, the crystal strain in the vibrating beam 3 is 2
It is limited to about 00 to 300μ.
この動作点の制約によって、選択出来る設計範囲が狭く
なる欠点を有する。This restriction on the operating point has the disadvantage that the design range that can be selected is narrowed.
(2)シリコン振動梁3の固有振動数の温度係数は一3
0〜40PPm/にであり、これは物性値からの値であ
る。(2) The temperature coefficient of the natural frequency of the silicon vibrating beam 3 is -3
0 to 40 PPm/, which is a value based on physical property values.
これでは、高精度のセンサに使用する場合には、温度係
数が大きく、温度補正用の温度センサの安定度が要求さ
れる。If this is used as a high-precision sensor, the temperature coefficient is large and the temperature sensor for temperature correction is required to be stable.
この結果、コスト高になったり、温度センサの安定度に
より、装置全体の安定度が左右されるようになる。As a result, the cost increases, and the stability of the entire device depends on the stability of the temperature sensor.
本発明は、この問題点を解決するものである。The present invention solves this problem.
本発明の目的は、振動梁部分の張力あるいは温度係数の
調整が容易な振動形トランスデュサを提供するにある。An object of the present invention is to provide a vibrating transducer in which the tension or temperature coefficient of the vibrating beam portion can be easily adjusted.
〈課題を解決するための手段〉
この目的を達成するために、本発明は、(1)シリコン
単結晶の基板に設けられたシリコン単結晶よりなる振動
梁と、
該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、
該振動梁を励振する励振手段と、
前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層と
、
該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、
前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、
該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と
を具備し、
前記第1層および第2層の膜厚を調整して前記振動梁と
第1層と第2層で形成される張力を所定の張力に調整し
た事を特徴とする振動形トランスデュサ。<Means for Solving the Problems> In order to achieve this object, the present invention provides: (1) a vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate; and a gap around the vibrating beam. a shell made of a silicon material that surrounds the vibrating beam and constitutes the substrate and the chamber so that the vibrating beam is maintained; excitation means for exciting the vibrating beam; and excitation detection means for detecting the vibration of the vibrating beam. a first layer made of an oxide film or a nitride film provided covering the surface of the vibrating beam, a second layer made of polysilicon provided covering the surface of the first layer, and the chamber a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the third layer; and a fourth layer made of polysilicon provided to cover the surface of the third layer, the first layer and A vibrating transducer characterized in that the tension formed by the vibrating beam, the first layer, and the second layer is adjusted to a predetermined tension by adjusting the thickness of the second layer.
(2)シリコン単結晶の基板に設けられたシリコン単結
晶よりなる振動梁と、
該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、
該振動梁を励振する励振手段と、
前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層と
、
該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、
前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、
該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と
を具備し、
前記第1層および前記第2層の膜厚を調整して前記振動
梁と第1層と第2層で形成される温度係数を所定の温度
係数に調整した事を特徴とする振動形トランスデュサを
構成したものである6く作用〉
以上の構成において、
特許請求の範囲第1項記載の発明においては、例えば、
以下の如くして製作する。(2) A vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate, and a silicon material surrounding the vibrating beam and forming a chamber with the substrate so that a gap is maintained around the vibrating beam. In a vibrating transducer comprising a shell, an excitation means for exciting the vibrating beam, and an excitation detection means for detecting vibration of the vibrating beam, an oxide film or a nitride film provided covering the surface of the vibrating beam is removed. a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer; and a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber; a fourth layer made of polysilicon provided to cover the surface of the third layer, and the film thicknesses of the first layer and the second layer are adjusted to form the vibrating beam, the first layer and the second layer. A vibrating transducer is constructed in which the temperature coefficient formed by the layers is adjusted to a predetermined temperature coefficient.> In the above structure, in the invention set forth in claim 1, ,for example,
It is manufactured as follows.
(1)n型シリコンの基板に、シリコン酸化物あるいは
シリコン窒化物の膜を形成する。膜の所要の箇所をホト
リソグラフィにより除去する。(1) A silicon oxide or silicon nitride film is formed on an n-type silicon substrate. Required portions of the film are removed by photolithography.
(2)高温の水素雰囲気中で、塩化水素でエツチングを
行い、基板に所要箇所をエツチングして膜をアンダーカ
ットして、凹部を形成する。(2) Etching is performed with hydrogen chloride in a high-temperature hydrogen atmosphere to undercut the film at desired locations on the substrate to form recesses.
(3)高温の水素雰囲気中で、ソースガスに塩化水素ガ
スを混入して、選択エピタキシャル成長法を行う。(3) Selective epitaxial growth is performed in a high temperature hydrogen atmosphere by mixing hydrogen chloride gas into the source gas.
すなわち、
■エツチングされやすい高濃度のP形シリコンにより、
真空室の下半分に相当する第1エピタキシャル層を選択
エピタキシャル成長させる。In other words, ■ Due to the high concentration of P-type silicon that is easily etched,
A first epitaxial layer corresponding to the lower half of the vacuum chamber is selectively epitaxially grown.
■エツチングされ雛い高濃度のP形シリコンにより、第
1エピタキシャル層の表面に、所要の箇所を塞ぐように
、振動梁に相当する第2エピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させる。(2) A second epitaxial layer corresponding to a vibrating beam is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer using etched, highly-concentrated P-type silicon so as to cover the required locations.
■エツチングされやすい高濃度のP形シリコンにより、
第2エピタキシャル層の表面に、真空室の上半分に相当
する第3エピタキシャル層を選択エピタキシャル成長さ
せる。■Highly concentrated P-type silicon that is easily etched,
A third epitaxial layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer.
■エツチングされ難い高濃度のP形シリコンにより、第
3エピタキシャル層の表面に、シェルに相当する第4エ
ピタキシャル層を選択エピタキシャル成長させる。(2) A fourth epitaxial layer corresponding to a shell is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer using highly-concentrated P-type silicon that is difficult to be etched.
(4)シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の膜をフ
ッ化水素酸でエツチングして除去し、エツチング注入口
を設ける。(4) Etching and removing the silicon oxide or silicon nitride film with hydrofluoric acid and providing an etching inlet.
(5)第4層に対して基板に正のパルスあるいは正の電
圧を印加して、エツチング注入口よりアルカリ液を注入
して、第1エピタキシャル層と第3エピタキシャル層を
選択エツチングして除去する。(5) Apply a positive pulse or positive voltage to the substrate for the fourth layer, inject alkaline solution from the etching injection port, and selectively etch and remove the first epitaxial layer and the third epitaxial layer. .
(6)全体にシリコン酸化物あるいはシリコン窒化物の
膜を形成する。(6) A film of silicon oxide or silicon nitride is formed over the entire surface.
(7)高温、真空中で、シランとフォスフインと水素流
体中で、酸化シリコン膜の表面にポリシリコン層を形成
し、エツチング注入口を閉じる。(7) Form a polysilicon layer on the surface of the silicon oxide film in silane, phosphine, and hydrogen fluid at high temperature in vacuum, and close the etching injection port.
而して、前記第1層および第2層の膜厚を調整して振動
梁と第1層と第2層で形成される張力を所定の張力に調
整する。Then, the thicknesses of the first layer and the second layer are adjusted to adjust the tension formed by the vibrating beam, the first layer, and the second layer to a predetermined tension.
特許請求の範囲第2項記載の発明においては、例えば、
以下の如くして製作する。In the invention described in claim 2, for example,
It is manufactured as follows.
(1)n型シリコンの基板に、シリコン酸化物あるいは
シリコン窒化物の膜を形成する6膜の所要の箇所をホト
リソグラフィにより除去する。(1) Required portions of six films forming silicon oxide or silicon nitride films on an n-type silicon substrate are removed by photolithography.
(2)高温の水素雰囲気中で、塩化水素でエツチングを
行い、基板に所要箇所をエツチングして膜をアンダーカ
ットして、凹部を形成する。(2) Etching is performed with hydrogen chloride in a high-temperature hydrogen atmosphere to undercut the film at desired locations on the substrate to form recesses.
(3)高温の水素雰囲気中で、ソースカスに塩化水素ガ
スを混入して、選択エピタキシャル成長法を行う。(3) Selective epitaxial growth is performed by mixing hydrogen chloride gas into the source scum in a high-temperature hydrogen atmosphere.
すなわち、
■エツチングされやすい高濃度のP形シリコンにより、
真空室の下半分に相当する第1エピタキシャル層を選択
エピタキシャル成長させる。In other words, ■ Due to the high concentration of P-type silicon that is easily etched,
A first epitaxial layer corresponding to the lower half of the vacuum chamber is selectively epitaxially grown.
■エツチングされ難い高濃度のP形シリコンにより、第
1エピタキシャル層の表面に、所要の箇所を塞ぐように
、振動梁に相当する第2エピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させる。(2) A second epitaxial layer corresponding to a vibrating beam is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer using high-concentration P-type silicon, which is difficult to etch, so as to cover the required locations.
■エツチングされやすい高濃度のP形シリコンにより、
第2エピタキシャル層の表面に、真空室の上半分に相当
する第3エピタキシャル層を選択エピタキシャル成長さ
せる。■Highly concentrated P-type silicon that is easily etched,
A third epitaxial layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer.
■エツチングされ難い高濃度のP形シリコンにより、第
3エピタキシャル層の表面に、シェルに相当する第4エ
ピタキシャル層を選択エピタキシャル成長させる。(2) A fourth epitaxial layer corresponding to a shell is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer using highly-concentrated P-type silicon that is difficult to be etched.
(4)シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の膜をフ
ヅ化水素酸でエツチングして除去し、エツチング注入口
を設ける。(4) Etching and removing the silicon oxide or silicon nitride film with hydrofluoric acid and providing an etching inlet.
(5)第4層に対して基板に正のパルスあるいは正の電
圧を印加して、エツチング注入口よりアルカリ液を注入
して、第1エピタキシャル層と第3エピタキシャル層を
選択エツチングして除去する。(5) Apply a positive pulse or positive voltage to the substrate for the fourth layer, inject alkaline solution from the etching injection port, and selectively etch and remove the first epitaxial layer and the third epitaxial layer. .
(6)全体にシリコン酸化物あるいはシリコン窒化物の
膜を形成する。(6) A film of silicon oxide or silicon nitride is formed over the entire surface.
(7)高温、真空中で、シランとフォスフインと水素流
体中で、酸化シリコン膜の表面にポリシリコン層を形成
し、工yチング注入口を閉じる。(7) Form a polysilicon layer on the surface of the silicon oxide film in silane, phosphine, and hydrogen fluid at high temperature in vacuum, and close the etching injection port.
而して、前記第1層および第2層の膜厚を調整して振動
梁と第1層と第2層で形成される温度係数を所定の温度
係数に調整する。Then, by adjusting the film thicknesses of the first layer and the second layer, the temperature coefficient formed by the vibrating beam, the first layer, and the second layer is adjusted to a predetermined temperature coefficient.
以下、実施例に基づき詳細に説明する。Hereinafter, a detailed explanation will be given based on examples.
〈実施例〉
第1図は本発明の特許請求の範囲第1項記載の発明の一
実施例の要部構成説明図である。<Embodiment> FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part configuration of an embodiment of the invention as set forth in claim 1 of the present invention.
図において、第6図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。In the figure, configurations with the same symbols as in FIG. 6 represent the same functions.
11は、振動梁3の表面を覆って設けられた酸化膜ある
いは窒化膜からなる第1層である。Reference numeral 11 denotes a first layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the surface of the vibrating beam 3.
12は、第1層11の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第2層である。Reference numeral 12 denotes a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer 11.
13は、室5の内表面を覆って設けられた酸化膜あるい
は窒化膜からなる第3層である。Reference numeral 13 denotes a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber 5.
14は、第3層13の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第4層である。14 is a fourth layer made of polysilicon provided covering the surface of the third layer 13.
15は、シェル4の外表面を覆って設けられた酸化膜あ
るいは窒化膜からなる第5層である。Reference numeral 15 denotes a fifth layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the outer surface of the shell 4.
16は、第5層15の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第6層である。Reference numeral 16 denotes a sixth layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the fifth layer 15.
而して、第1層11および第2層12の膜厚を調整して
振動梁3と第1層11と第2層12で形成される張力を
所定の張力に調整する。By adjusting the film thicknesses of the first layer 11 and the second layer 12, the tension formed by the vibrating beam 3, the first layer 11, and the second layer 12 is adjusted to a predetermined tension.
以上の構成において、第1図実施例の振動形トランスデ
ュサは、第2図に示す如くして作る。In the above configuration, the vibrating transducer of the embodiment shown in FIG. 1 is manufactured as shown in FIG.
(1)第2図(A>に示すごとく、n型シリコン(10
0)面にカットされた基板1に、シリコン酸化物あるい
はシリコン窒化物の膜201を形成する。膜201の所
要の箇所202をホトリソグラフィにより除去する。(1) As shown in Figure 2 (A>), n-type silicon (10
0) A film 201 of silicon oxide or silicon nitride is formed on the substrate 1 which has been cut into a plane. Required portions 202 of the film 201 are removed by photolithography.
(2)第2図(B)に示すごとく、1050°Cの水素
(H2)雰囲気中で、塩化水素でエツチングを行い、基
板1に所要箇所202をエツチングして膜201をアン
ダーカットして、凹部203を形成する。(2) As shown in FIG. 2(B), etching is performed with hydrogen chloride in a hydrogen (H2) atmosphere at 1050°C to undercut the film 201 by etching the required portions 202 on the substrate 1. A recess 203 is formed.
なお、塩化水素の代りに、高温水蒸気、酸素を用いるか
、あるいは、40°C〜130℃のアルカリ液による異
方性エツチングでもよい。Note that instead of hydrogen chloride, high-temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching may be performed using an alkaline solution at a temperature of 40 DEG C. to 130 DEG C.
(3)第2図(C)に示すごとく、1050″cの水素
(H2)雰囲気中で、ソースガスに塩化水素ガスを混入
して、選択エピタキシャル成長法を行つ。(3) As shown in FIG. 2(C), selective epitaxial growth is performed in a hydrogen (H2) atmosphere at 1050"C by mixing hydrogen chloride gas into the source gas.
すなわち、
■ボロンの濃度10”cm’のP形シリコンにより、真
空室5の下半分に相当する第1エピタキシャル層204
を選択エピタキシャル成長させる6■ボロンの濃度3X
10”cm−”のP形シリコンにより、第1エピタキシ
ャル層2’04の表面に、所要の箇所202を塞ぐよう
に、振動梁3に相当する第2エピタキシャル層205を
選択エピタキシャル成長させる。That is, (1) the first epitaxial layer 204 corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is made of P-type silicon with a boron concentration of 10 cm';
Select and epitaxially grow 6 ■ Boron concentration 3X
A second epitaxial layer 205 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 2'04 using 10" cm of P-type silicon so as to close a required location 202.
■ボロンの濃度10”cm’のP形シリコンにより、第
2エピタキシャル層205の表面に、真空室5の上半分
に相当する第3エピタキシャル層206を選択エピタキ
シャル成長させる。(2) A third epitaxial layer 206 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 205 using P-type silicon with a boron concentration of 10 cm'.
■ポロンの濃度3X10”cm−”のP形シリコンによ
り、第3エピタキシャル層206の表面に、シェル4に
相当する第4エピタキシャル層207を選択エピタキシ
ャル成長させる。(2) A fourth epitaxial layer 207 corresponding to the shell 4 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 206 using P-type silicon with a poron concentration of 3×10 cm − .
(4)第2図(D)に示すごとく、シリコン酸化物、或
は、シリコン窒化物の膜201をフ・ノ化水素酸(HF
)でエツチングして除去し、エツチング注入口208を
設ける。(4) As shown in FIG. 2(D), a silicon oxide or silicon nitride film 201 is coated with hydrofluoric acid (HF).
) to provide an etching inlet 208.
(5)第2図(E)に示すごとく、第4層に対して基板
1に正のパルスあるいは正の電圧を印加して、エツチン
グ注入口208よりアルカリ液を注入して、第1エピタ
キシャル層204と第3エピタキシャル層206を選択
エツチングして除去する。(5) As shown in FIG. 2(E), a positive pulse or positive voltage is applied to the substrate 1 for the fourth layer, and alkaline solution is injected from the etching injection port 208 to form the first epitaxial layer. 204 and third epitaxial layer 206 are selectively etched and removed.
第2エピタキシャル層205と第1エピタキシャル層2
04あるいは第3エピタキシャル層206との間にエツ
チング作用の差があるのは、ボロンの濃度か3X10”
cm−3以上となるとエツチング作用に抑制現象が生ず
ることによる。Second epitaxial layer 205 and first epitaxial layer 2
04 or the third epitaxial layer 206 is due to the boron concentration of 3×10"
This is because when it exceeds cm-3, the etching action is inhibited.
(6)第2図(F)に示すごとく、全体にシリコン酸化
物あるいはシリコン窒化物の膜209を形成する。この
場合は、酸化シリコンWA209を形成する。(6) As shown in FIG. 2(F), a silicon oxide or silicon nitride film 209 is formed over the entire surface. In this case, silicon oxide WA209 is formed.
(7)第2図(G)に示すごとく、950℃、200T
o r r中で、シラン(SiH4)0.31/min
、7.tスフィン(PH3)0.00051 / m
i n、水素2001/minの状態で、酸化シリコン
膜209の表面にポリシリコン層211を形成し、エツ
チング注入口208を閉じる。(7) As shown in Figure 2 (G), 950℃, 200T
Silane (SiH4) 0.31/min in o r r
,7. tSphin (PH3) 0.00051/m
A polysilicon layer 211 is formed on the surface of the silicon oxide film 209 under hydrogen conditions of 2001/min, and the etching injection port 208 is closed.
この場合のポリシリコン層211の表面粗さは、ピッチ
間隔で0.1μm程度である。The surface roughness of the polysilicon layer 211 in this case is about 0.1 μm in terms of pitch.
而して、第1層11および第2層12の膜厚を調整して
振動梁3と第1層11と第2層12で形成される張力を
所定の張力に調整する。By adjusting the film thicknesses of the first layer 11 and the second layer 12, the tension formed by the vibrating beam 3, the first layer 11, and the second layer 12 is adjusted to a predetermined tension.
この結果、
振動梁3を高濃度のボロンシリコンで作成した場合、張
力Tはボロンの濃度により100〜300μ程度となる
。この振動梁3に酸化膜からなる第1層11を形成する
と、圧縮力か発生し、第1層11の膜厚により、第1層
11の張力Tが変って来るので、振動梁部分全体の張力
Tを調節することができる。As a result, when the vibrating beam 3 is made of boron silicon with a high concentration, the tension T will be approximately 100 to 300 μ depending on the concentration of boron. When the first layer 11 made of an oxide film is formed on the vibrating beam 3, a compressive force is generated, and the tension T of the first layer 11 changes depending on the thickness of the first layer 11. Tension T can be adjusted.
なお、窒化シリコン膜を第1層11として形成しすると
、引張り力が発生し、膜厚により第1層11の張力が変
って来るので、振動梁部分全体の張力を、更に調節する
ことができる。Note that when a silicon nitride film is formed as the first layer 11, tensile force is generated, and the tension of the first layer 11 changes depending on the film thickness, so the tension of the entire vibrating beam portion can be further adjusted. .
更に、張力が0に近い、ポリシリコンからなる第2層1
2を第1層11の外表面に設けたので、振動梁部分全体
としての張力をOに近ずける事ができ、振動梁部分全体
としての張力Tを、更に容易に調節する事ができる。Furthermore, a second layer 1 made of polysilicon whose tension is close to 0
2 on the outer surface of the first layer 11, the tension of the entire vibrating beam portion can be brought closer to O, and the tension T of the entire vibrating beam portion can be adjusted more easily.
第3図に、酸化シリコン膜厚さAと窒化シリコン膜厚さ
Bと温度係数αとの関係を示す。FIG. 3 shows the relationship between the silicon oxide film thickness A, the silicon nitride film thickness B, and the temperature coefficient α.
酸化シリコン膜厚さAを白丸、窒化シリコン膜厚さBを
黒丸で示す。The silicon oxide film thickness A is shown by a white circle, and the silicon nitride film thickness B is shown by a black circle.
ここで、例えば、窒化シリコン膜を200OAにすれば
、700μ程度となる。Here, for example, if the silicon nitride film is 200OA, the thickness will be about 700μ.
なお、振動梁3の表面を、表面が粗いポリシリコンより
なる第2層12で覆うようにすれば、振動梁3がシェル
4の壁面に引付いてしまう事がなく信頼性が向上出来る
。If the surface of the vibrating beam 3 is covered with the second layer 12 made of polysilicon with a rough surface, the vibrating beam 3 will not stick to the wall surface of the shell 4, and reliability can be improved.
第4図は本発明の特許請求の範囲第1項記載の発明の一
実論例の要部構成説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the main part of a practical example of the invention as set forth in claim 1 of the present invention.
図において、第8図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。In the figure, structures with the same symbols as in FIG. 8 represent the same functions.
21は、振動梁3の表面を覆って設けられた酸化膜ある
いは窒化膜からなる第1層である。Reference numeral 21 denotes a first layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the surface of the vibrating beam 3.
22は、第1層21の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第2層である。Reference numeral 22 denotes a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer 21.
23は、室5の内表面を覆って設けられた酸化膜あるい
は窒化膜からなる第3層である。Reference numeral 23 denotes a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber 5.
24は、第3層23の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第4層である。A fourth layer 24 is made of polysilicon and is provided to cover the surface of the third layer 23.
25は、シェル4の外表面を覆って設けられた酸化膜あ
るいは窒化膜からなる第5層である。25 is a fifth layer formed of an oxide film or a nitride film provided to cover the outer surface of the shell 4.
26は、第5層25の表面を覆って設けられたポリシリ
コンよりなる第6層である。A sixth layer 26 is made of polysilicon and is provided to cover the surface of the fifth layer 25.
而して、第1層21および第2層22の膜厚を調整して
、振動梁3と第1層21と第2層22とで形成される温
度係数を所定の温度係数に調整する。The film thicknesses of the first layer 21 and the second layer 22 are adjusted to adjust the temperature coefficient formed by the vibrating beam 3, the first layer 21, and the second layer 22 to a predetermined temperature coefficient.
以上の構成において、第4図実施例の振動形トランスデ
ュサは、第5図に示す如くして作る。In the above configuration, the vibrating transducer of the embodiment shown in FIG. 4 is manufactured as shown in FIG.
(1)第5図(A)に示すごとく、n型シリコン(10
0)面にカットされた基板1に、シリコン酸化物あるい
はシリコン窒化物の膜201を形成する。膜201の所
要の箇所202をホトリソグラフィにより除去する。(1) As shown in Figure 5(A), n-type silicon (10
0) A film 201 of silicon oxide or silicon nitride is formed on the substrate 1 which has been cut into a plane. Required portions 202 of the film 201 are removed by photolithography.
(2)第5図(B)に示すごとく、1050℃の水素(
H2)雰囲気中で、塩化水素でエツチングを行い、基板
1に所要箇所202をエツチングして膜201をアンダ
ーカットして、凹部203を形成する。(2) As shown in Figure 5 (B), hydrogen (
H2) Etching is performed with hydrogen chloride in an atmosphere to etch required portions 202 on the substrate 1 to undercut the film 201 and form recesses 203.
なお、塩化水素の代りに、高温水蒸気、酸素を用いるか
、あるいは、40℃〜130℃のアルカリ液による異方
性エツチングでもよい。Note that instead of hydrogen chloride, high-temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching may be performed using an alkaline solution at a temperature of 40 DEG C. to 130 DEG C.
(3)第5図(C)に示すごとく、1050℃の水素(
H2)雰囲気中で、ソースカスに塩化水素カスを混入し
て、選択エピタキシャル成長法を行つ。(3) As shown in Figure 5 (C), hydrogen (
H2) Selective epitaxial growth is performed by mixing hydrogen chloride scum into the source scum in an atmosphere.
すなわち、
■ボロンの濃度IQ1Qcm−3のP形シリコンにより
、真空室5の下半分に相当する第1エピタキシャル層2
04を選択エピタキシャル成長させる。That is, (1) the first epitaxial layer 2 corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is made of P-type silicon with a boron concentration of IQ1Qcm-3;
04 is selectively epitaxially grown.
■ボロンの濃度3XIO”cm−3のP形シリコンによ
り、第1エピタキシャル層204の表面に、所要の箇所
202を塞ぐように、振動梁3に相当する第2エピタキ
シャル層205を選択エピタキシャル成長させる。(2) A second epitaxial layer 205 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 204 using P-type silicon with a boron concentration of 3XIO''cm-3 so as to close the required portion 202.
■ボロンの濃度10”cm−”のP形シリコンにより、
第2エピタキシャル層205の表面に、真空室5の上半
分に相当する第3エピタキシャル層206を選択エピタ
キシャル成長させる。■ P-type silicon with a boron concentration of 10"cm-"
A third epitaxial layer 206 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 205 .
■ボロンの濃度3X10”cm’のP形シリコンにより
、第3エピタキシャル層206の表面に、シェル4に相
当する第4エピタキシャル層207を選択エピタキシャ
ル成長させる。(2) A fourth epitaxial layer 207 corresponding to the shell 4 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 206 using P-type silicon with a boron concentration of 3×10 cm.
(4)第5図(D)に示すごとく、シリコン酸化物、或
は、シリコン窒化物のllI201をフッ化水素酸(H
P)でエツチングして除去し、エツチング注入口208
を設ける。(4) As shown in FIG. 5(D), silicon oxide or silicon nitride llI201 is treated with hydrofluoric acid (H
P) to remove the etching inlet 208.
will be established.
(5)第5図(E)に示すごとく、第4層に対して基板
1に正のパルスあるいは正の電圧を印加して、エツチン
グ注入口208よりアルカリ液を注入して、第1エピタ
キシャル層204と第3エピタキシャル層206を選択
エツチングして除去する。(5) As shown in FIG. 5(E), a positive pulse or positive voltage is applied to the substrate 1 for the fourth layer, and alkaline solution is injected from the etching injection port 208 to form the first epitaxial layer. 204 and third epitaxial layer 206 are selectively etched and removed.
第2エピタキシャル層205と第1エピタキシャル層2
04あるいは第3エピタキシャル層206との間にエツ
チング作用の差があるのは、ボロンの濃度が3X10”
cm−3以上となるとエツチング作用に抑制現象が生ず
ることによる。Second epitaxial layer 205 and first epitaxial layer 2
04 or the third epitaxial layer 206 because the boron concentration is 3X10"
This is because when it exceeds cm-3, the etching action is inhibited.
(6)第5図(F)に示すごとく、全体にシリコン酸化
物あるいはシリコン窒化物の膜209を形成する。この
場合は、酸化シリコン膜209を形成する。(6) As shown in FIG. 5(F), a silicon oxide or silicon nitride film 209 is formed over the entire surface. In this case, a silicon oxide film 209 is formed.
(7)第5図(G)に示すごとく、950°C2200
T o r r中で、シラン(SiH4)0.31/
m i n、フォスフイン(PH3>0.00051/
min、水素2001/minの状態で、酸化シリコン
膜209の表面にポリシリコン層211を形成し、エツ
チング注入口208を閉じる。(7) As shown in Figure 5 (G), 950°C2200
In T o r r, silane (SiH4) 0.31/
min, phosphine (PH3>0.00051/
A polysilicon layer 211 is formed on the surface of the silicon oxide film 209 under conditions of 2001/min of hydrogen and the etching injection port 208 is closed.
この場合のポリシリコン層211の表面粗さは、ピッチ
間隔で0.1μm程度である。The surface roughness of the polysilicon layer 211 in this case is about 0.1 μm in terms of pitch.
而して、第1層21および第2層22の膜厚を調整して
振動梁3と第1層21と第2層22で形成される温度係
数を所定の温度係数に調整する。By adjusting the film thicknesses of the first layer 21 and the second layer 22, the temperature coefficient formed by the vibrating beam 3, the first layer 21, and the second layer 22 is adjusted to a predetermined temperature coefficient.
この結果、
振動梁3を高濃度のボロンシリコンで作成した場合、温
度係数αはボロンの濃度により決ってくる。この振動梁
3に酸化膜からなる第1層21を形成すると、第1層2
1の膜厚により、第1層21の温度係数が変って来るの
で、振動梁部分全体の温度係数を0に調節することがで
きる。As a result, when the vibrating beam 3 is made of boron silicon with a high concentration, the temperature coefficient α is determined by the concentration of boron. When the first layer 21 made of an oxide film is formed on this vibrating beam 3, the first layer 2
Since the temperature coefficient of the first layer 21 changes depending on the film thickness of 1, the temperature coefficient of the entire vibrating beam portion can be adjusted to 0.
なお、窒化シリコン膜を第1層21として形成しても、
膜厚により、第1層21の温度係数か変って来るので、
振動梁部分全体の温度係数をOに調節することができる
。Note that even if a silicon nitride film is formed as the first layer 21,
Since the temperature coefficient of the first layer 21 changes depending on the film thickness,
The temperature coefficient of the entire vibrating beam section can be adjusted to O.
更に、ポリシリコンからなる第2層22を第1層21の
外表面に設けたので、振動梁部分全体のの温度係数を0
に、更に容易に調節する事かできる。Furthermore, since the second layer 22 made of polysilicon is provided on the outer surface of the first layer 21, the temperature coefficient of the entire vibrating beam portion can be reduced to 0.
It can also be adjusted more easily.
第6図に、振動梁3の厚さ3.5μm、第2層22の厚
さ1μmの場合の、酸化シリコン膜厚さAと窒化シリコ
ン膜厚さBと温度係数αとの関係を示す。FIG. 6 shows the relationship between the silicon oxide film thickness A, the silicon nitride film thickness B, and the temperature coefficient α when the vibrating beam 3 has a thickness of 3.5 μm and the second layer 22 has a thickness of 1 μm.
酸化シリコン膜厚さAを白丸、窒化シリコン膜厚さBを
黒丸で示す。The silicon oxide film thickness A is shown by a white circle, and the silicon nitride film thickness B is shown by a black circle.
第7図は本発明の装置により製造した振動梁の使用例の
要部構成説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the main part configuration of a usage example of a vibrating beam manufactured by the apparatus of the present invention.
図において、3は振動梁である。振動梁3は両端がダイ
アフラム2に固定され互いに平行に配置された二個の第
1振動子31と、第一振動子31の振動の腹の部分を相
互に機械的に結合する第一振動子32とを備える。In the figure, 3 is a vibrating beam. The vibrating beam 3 includes two first vibrators 31 that are fixed to the diaphragm 2 at both ends and are arranged parallel to each other, and a first vibrator that mechanically couples the antinode portions of the vibrations of the first vibrators 31 to each other. 32.
40は振動梁3に直交する直流磁界を磁石30により加
え一方の第一振動子31の両端に交流電流を入カドラン
ス41により流して磁気誘導作用により振動梁3を磁界
と電流に直交する方向に励振する励振手段である。40 applies a direct current magnetic field perpendicular to the vibrating beam 3 using a magnet 30, and an alternating current is applied to both ends of one first vibrator 31 by an input transformer 41, so that the vibrating beam 3 is moved in a direction perpendicular to the magnetic field and current by magnetic induction. It is an excitation means for exciting.
入カドランス41は、二次側か一方の第一振動子31の
両端に接続されている。The input cadence 41 is connected to both ends of the first vibrator 31 on one side of the secondary side.
50は他方の第一振動子31の両端に発生する起電力を
検出する振動検出手段である。この場合は、出カドラン
ス51、増幅器52か用いられている。出カドランス5
1の一次側は、他方の第一振動子31の両端に接続され
、二次側は増幅器52を介して出力端子53に接続され
るとともに、分岐して入カドランス41の一次側に接続
され、全体として、正帰還自動発振回路を構成する。振
動梁3の振動は、振動検出手段50により検出され出力
信号として取出される。Reference numeral 50 denotes vibration detection means for detecting the electromotive force generated at both ends of the other first vibrator 31. In this case, an output transformer 51 and an amplifier 52 are used. Dekadransu 5
The primary side of 1 is connected to both ends of the other first vibrator 31, the secondary side is connected to the output terminal 53 via the amplifier 52, and is branched and connected to the primary side of the input transformer 41, As a whole, a positive feedback automatic oscillation circuit is constructed. The vibration of the vibrating beam 3 is detected by the vibration detection means 50 and taken out as an output signal.
なお、前述の実施例においては、シェル4の外表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第5層1
5と、第5層15の表面を覆って設けられたポリシリコ
ンよりなる第6層16の構成について説明したか、これ
に限ることはなく、例えば、シェル4の外表面の、酸化
膜あるいは窒化膜からなる第5層15を除去して、エピ
タキシャル成長させて、シリコン単結晶からなるエピタ
キシャル成長層を設けてもよく、要するに、振動梁3を
封止出来るように構成できるものであれば良い。In the above-mentioned embodiment, the fifth layer 1 made of an oxide film or a nitride film provided covering the outer surface of the shell 4 is
5 and the sixth layer 16 made of polysilicon provided to cover the surface of the fifth layer 15 have been described, but the structure is not limited thereto. For example, an oxide film or a nitride film on the outer surface of the shell 4 has been described. The fifth layer 15 made of a film may be removed and epitaxially grown to provide an epitaxially grown layer made of silicon single crystal.In short, any structure that can seal the vibrating beam 3 may be used.
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明は、
(1)シリコン単結晶の基板に設けられたシリコン単結
晶よりなる振動梁と、
該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、
該振動梁を励振する励振手段と、
前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層と
、
該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、
前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、
該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と
を具備し、
前記第1層および第2層の膜厚を調整して前記振動梁と
第1層と第2層で形成される張力を所定の張力に調整し
た事を特徴とする振動形トランスデュサ。<Effects of the Invention> As explained above, the present invention provides: (1) a vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate; A vibrating transducer comprising: a shell made of a silicon material surrounding a vibrating beam and constituting the substrate and a chamber; excitation means for exciting the vibrating beam; and excitation detection means for detecting vibration of the vibrating beam. a first layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the surface of the beam; a second layer made of polysilicon provided to cover the surface of the first layer; and a second layer made of polysilicon provided to cover the inner surface of the chamber. A third layer made of an oxide film or a nitride film provided, and a fourth layer made of polysilicon provided covering the surface of the third layer, and the film thickness of the first layer and the second layer is A vibrating transducer characterized in that the tension formed by the vibrating beam, the first layer, and the second layer is adjusted to a predetermined tension by adjusting.
(2)シリコン単結晶の基板に設けられたシリコン単結
晶よりなる振動梁と、
該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、
該振動梁を励振する励振手段と、
前記振動梁の振動を検出するBJ振検出手段とを具備す
る振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を
覆って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層
と、
該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、
前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、
該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と
を具備し、
前記第1層および前記第2層の膜厚を調整して前記振動
梁と第1層と第2層で形成される温度係数を所定の温度
係数に調整した事を特徴とする振動形トランスデュサ。(2) A vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate, and a silicon material surrounding the vibrating beam and forming a chamber with the substrate so that a gap is maintained around the vibrating beam. A vibrating transducer comprising: a shell; excitation means for exciting the vibrating beam; and BJ vibration detection means for detecting vibrations of the vibrating beam; a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer; and a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber. , a fourth layer made of polysilicon provided covering the surface of the third layer, and adjusting the film thicknesses of the first layer and the second layer to form a structure between the vibrating beam, the first layer and the second layer. A vibrating transducer characterized by adjusting the temperature coefficient formed by two layers to a predetermined temperature coefficient.
を構成したに
の結果、特許請求の範囲第1項記載の発明によれば、振
動梁を高濃度のボロンシリコンで作成した場合、張力は
ボロンの濃度により100〜300μ程度となる。この
振動梁に酸化膜からなる第1層を形成すると、圧縮力が
発生し、第1層の膜厚により、第1層の張力か変って来
るので、振動梁部分全体の張力を調節することができる
。As a result, according to the invention recited in claim 1, when the vibrating beam is made of boron silicon with a high concentration, the tension is about 100 to 300 μ depending on the concentration of boron. When a first layer of oxide film is formed on this vibrating beam, compressive force is generated, and the tension of the first layer changes depending on the thickness of the first layer, so the tension of the entire vibrating beam part can be adjusted. I can do it.
なお、窒化シリコン膜を第1層として形成しすると、引
張り力が発生し、膜厚により第1層の張力が変って来る
ので、振動梁部分全体の張力を、更に調節することかで
きる。Note that when a silicon nitride film is formed as the first layer, a tensile force is generated, and the tension of the first layer changes depending on the film thickness, so that the tension of the entire vibrating beam portion can be further adjusted.
更に、張力がOに近い、ポリシリコンからなる第2層を
第1層の外表面に設けたので、振動梁部分全体としての
張力を0に近ずける事かでき、振動梁部分全体としての
張力を、更に容易に調節する事ができる。Furthermore, since a second layer made of polysilicon with a tension close to 0 is provided on the outer surface of the first layer, the tension of the entire vibrating beam can be brought close to 0, and the tension of the entire vibrating beam can be reduced to zero. Tension can be adjusted more easily.
なお、振動梁の表面を、表面が粗いポリシリコンよりな
る第2層で覆うようにすれば、振動梁かシェルの壁面に
引付いてしまう事がなく信頼性が向上出来る。Note that if the surface of the vibrating beam is covered with a second layer made of polysilicon with a rough surface, the vibrating beam will not stick to the wall surface of the shell, and reliability can be improved.
更に、特許請求の範囲第2項記載の発明によれば、
振動梁を高濃度のボロンシリコンで作成した場合、温度
係数はボロンの濃度により決ってくる。Furthermore, according to the invention set forth in claim 2, when the vibrating beam is made of boron silicon with a high concentration, the temperature coefficient is determined by the concentration of boron.
この振動梁に酸化膜からなる第1層を形成すると、第1
層の膜厚により、第1層の温度係数が変って来るので、
振動梁部分全体の温度係数を0に調節することかできる
。When a first layer of oxide film is formed on this vibrating beam, the first
The temperature coefficient of the first layer changes depending on the thickness of the layer, so
The temperature coefficient of the entire vibrating beam section can be adjusted to zero.
なお、窒化シリコン膜を第1層として形成しても、膜厚
により、第1層1の温度係数が変って来るので、振動梁
部分全体の温度係数を0に調節することができる。Note that even if a silicon nitride film is formed as the first layer, the temperature coefficient of the first layer 1 changes depending on the film thickness, so the temperature coefficient of the entire vibrating beam portion can be adjusted to zero.
更に、ポリシリコンからなる第2層を第1層の外表面に
設けたので、振動梁部分全体のの温度係数をOに、更に
容易に調節する事ができる。Further, since the second layer made of polysilicon is provided on the outer surface of the first layer, the temperature coefficient of the entire vibrating beam portion can be adjusted to O more easily.
従って、本発明によれば、振動梁部分の張力あるいは温
度係数の調整が容易な振動形トランスデュサを実現する
ことが出来る。Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a vibrating transducer in which the tension or temperature coefficient of the vibrating beam portion can be easily adjusted.
第1図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第2図は
第1図の工程説明図、第3図は第1図の動作説明図、第
4図は本発明の他の実施例の要部構成説明図、第5図は
第4図の工程説明図、第6図は第4図の動作説明図、第
7図は本発明の装置の使用例の要部構成説明図、第8図
は従来より一般に使用されている従来例の構成説明図、
第9図は第8図のA−A断面図、第10図は第8図の製
作工程説明図である。
1・・・基板、2・・・測定タイアフラム、3・・振動
梁、4・・・シェル、5・・・真空室、11・・・第1
層、12・・・第2層、13・・・第3層、14・・・
第4層、15・・・第5層、16・・・第6層、21・
・・第1層、22・・・第2層、23・・・第3層、2
4・・・第4層、25・・・第5層、26・・・第6層
、30・・・磁石、31・・・第一振動子、32・・・
第二振動子、40・・・励振手段、41・・・入カドラ
ンス、42・−・入力端子、50・・・振動検出手段、
51・・・出カドランス、52・・・増幅器、53・・
・出力端子、201・・・膜、202・・・所要箇所、
203・・・凹部、204・・・第1エピタキシャル層
、205・・・第2エピタキシャル層、206・・・第
3エピタキシャル層、207・・・第4エピタキシャル
層、208・・・エツチング注入口、209・・・酸化
シリコン膜、211・・・ポリシリコン層、301・・
・膜、302・・・所要箇所、303・・・凹部、30
4・・・第1エピタキシャル層、305・・・第2エピ
タキシャル層、306・・・第3エピタキシャル層、3
07・・・第4エピタキシャル層、308・・・エツチ
ング注入口、309・・酸化シリコン膜、311・・・
ポリシリコン層。
第
図
O5
1r
ル
図
第
図
第
図
第
図
第
ム
図
第
ε
図
第
図
第
図FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the process of FIG. 1, FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of the main part configuration of the embodiment, FIG. 5 is a process explanatory diagram of FIG. 4, FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of FIG. , FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional example commonly used,
9 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 8, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the manufacturing process in FIG. 8. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 2... Measurement tire phragm, 3... Vibration beam, 4... Shell, 5... Vacuum chamber, 11... First
layer, 12... second layer, 13... third layer, 14...
4th layer, 15...5th layer, 16...6th layer, 21.
...First layer, 22...Second layer, 23...Third layer, 2
4... Fourth layer, 25... Fifth layer, 26... Sixth layer, 30... Magnet, 31... First vibrator, 32...
Second vibrator, 40... Excitation means, 41... Input voltage lance, 42... Input terminal, 50... Vibration detection means,
51... Output Lance, 52... Amplifier, 53...
・Output terminal, 201...membrane, 202...required location,
203... Recessed portion, 204... First epitaxial layer, 205... Second epitaxial layer, 206... Third epitaxial layer, 207... Fourth epitaxial layer, 208... Etching injection port, 209...Silicon oxide film, 211...Polysilicon layer, 301...
・Membrane, 302... Required location, 303... Recess, 30
4... First epitaxial layer, 305... Second epitaxial layer, 306... Third epitaxial layer, 3
07... Fourth epitaxial layer, 308... Etching injection port, 309... Silicon oxide film, 311...
polysilicon layer. Figure O5 1r Figure Figure Figure Figure Figure ε Figure Figure Figure
Claims (2)
晶よりなる振動梁と、 該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、 該振動梁を励振する励振手段と、 前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層と
、 該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、 前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、 該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と、 とを具備し、 前記第1層および第2層の膜厚を調整して前記振動梁と
第1層と第2層で形成される張力を所定の張力に調整し
た事を特徴とする振動形トランスデュサ。(1) A vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate, and a silicon material surrounding the vibrating beam and forming a chamber with the substrate so as to maintain a gap around the vibrating beam. In a vibrating transducer comprising a shell, an excitation means for exciting the vibrating beam, and an excitation detection means for detecting vibration of the vibrating beam, an oxide film or a nitride film provided covering the surface of the vibrating beam is removed. a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer; and a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber; a fourth layer made of polysilicon provided covering the surface of the third layer, and adjusting the film thicknesses of the first layer and the second layer to form a structure between the vibrating beam, the first layer and the second layer. A vibrating transducer characterized by adjusting the tension formed by two layers to a predetermined tension.
晶よりなる振動梁と、 該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と室を構成するシリコン材よりなるシェルと
、 該振動梁を励振する励振手段と、 前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
振動形トランスデュサにおいて、前記振動梁の表面を覆
って設けられた酸化膜あるいは窒化膜からなる第1層と
、 該第1層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第2層と、 前記室の内表面を覆って設けられた酸化膜あるいは窒化
膜からなる第3層と、 該第3層の表面を覆って設けられたポリシリコンよりな
る第4層と、 とを具備し、 前記第1層および前記第2層の膜厚を調整して前記振動
梁と第1層と第2層で形成される温度係数を所定の温度
係数に調整した事を特徴とする振動形トランスデュサ。(2) A vibrating beam made of silicon single crystal provided on a silicon single crystal substrate, and a silicon material surrounding the vibrating beam and forming a chamber with the substrate so that a gap is maintained around the vibrating beam. In a vibrating transducer comprising a shell, an excitation means for exciting the vibrating beam, and an excitation detection means for detecting vibration of the vibrating beam, an oxide film or a nitride film provided covering the surface of the vibrating beam is removed. a second layer made of polysilicon and provided to cover the surface of the first layer; and a third layer made of an oxide film or a nitride film provided to cover the inner surface of the chamber; a fourth layer made of polysilicon provided covering the surface of the third layer, and adjusting the film thicknesses of the first layer and the second layer to form a connection between the vibrating beam and the first layer. A vibrating transducer characterized in that the temperature coefficient formed by the second layer is adjusted to a predetermined temperature coefficient.
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---|---|---|---|
JP12379190A JP2822596B2 (en) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Vibration type transducer |
DE69105809T DE69105809T2 (en) | 1990-05-10 | 1991-04-23 | Pressure transducer with a vibrating element. |
DE199191106472T DE456029T1 (en) | 1990-05-10 | 1991-04-23 | PRESSURE SENSOR WITH SWINGING ELEMENT. |
EP91106472A EP0456029B1 (en) | 1990-05-10 | 1991-04-23 | Vibrating type pressure measuring device |
US07/694,709 US5123282A (en) | 1990-05-10 | 1991-05-02 | Vibrating type pressure measuring device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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