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JPS6263828A - 振動式トランスジューサ - Google Patents

振動式トランスジューサ

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Publication number
JPS6263828A
JPS6263828A JP60197169A JP19716985A JPS6263828A JP S6263828 A JPS6263828 A JP S6263828A JP 60197169 A JP60197169 A JP 60197169A JP 19716985 A JP19716985 A JP 19716985A JP S6263828 A JPS6263828 A JP S6263828A
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JP
Japan
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vibrating
voltage
transducer
vibration
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Application number
JP60197169A
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JPH0518050B2 (ja
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Kyoichi Ikeda
恭一 池田
Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Yasushi Tono
靖 東野
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Priority to GB8620782A priority patent/GB2180691B/en
Priority to DE19863630368 priority patent/DE3630368A1/de
Publication of JPS6263828A publication Critical patent/JPS6263828A/ja
Priority to US07/145,156 priority patent/US4841775A/en
Publication of JPH0518050B2 publication Critical patent/JPH0518050B2/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はシリコン単結晶に形成した振動梁をその振動梁
の固有振動数で振動させておき、力または環境の変化に
対応して振動梁に生ずる低動周波数の変化を検出する振
動式トランスジューサに関するものである。
〈従来の技術〉 従来半導体に振動梁を形成したトランスジューサとして
は特開昭５５−２６４８７号公報に記載された「圧力変
換器とその製法Ｊが゛知られている。
上記公報に示された変換器の概要を簡単に説明する。
第１図は斜視図、第２図は平面図である。これらの図に
おいて、１はシリコン基板である。このシリコン基板１
には所定の箇所（突起部１２として残す２つの箇所と振
動＠１４・・・公報では繊維と呼んでいる）の部分に４
Ｘ１０”原子７ｃｍ３以上のボロンを部分的にドープす
るとともに枠１０として残す部分にマスクが施される。
そして、このシリコン基板をカテコール＋ジアミン酸の
水溶液により異方性エッチングを行うと、枠１０と突起
部１２．隔膜１３および振動梁１４の部分のみを残して
エッチングされ、突起部１２の頂部に振動梁１４が形成
される。
第３図は変換器部の要部断面を示し、変換器の下底面２
１から離れて振動梁１４が配置され、下底面２１上には
変換器駆動電極２２、取出し用電極２３および保護電極
２４がある。この変換器を圧力計として使用する場合は
イの端部または枠を測定すべき圧力源に取付ける。
〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来例にＪ３いては、シリコン基板１の上にホＯ＞
の不純物′ａｒｇ、を４Ｘ１０Ｉｇ原子／　ｃ　ｍ　３
深さ１μｍ程度としてｐ”ｆｆｌを形成し、アルカリ系
エッチング液によりエッチングを行うが、この様な高不
純物濃度になるとシリコンとボロンの原子半径が異なる
ために大きな残留応力が生じたり、温度係数が変化し、
高感度で高い信頼性のある変換器を得ることは難しい。
また、上記従来例においては不純物濃度が注入出来る限
界に達しているため、 ■　歪み検出用のｐｎ接合ダイオードやトランジスタを
作りこむことが出来ない。
■　振動梁を振動させるための圧電性膜を着膜しても、
バッファのＭＯＳ−ＦＥＴを作り込めない。
■　振動梁の歪みを検出するための歪み検出用のピエゾ
抵抗を作り込めない。
等の欠点がある。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記従来技術の問題点を解決するために成され
たもので、高感度で高い信頼性があり、かつ、構成の簡
単な１−ランスジコーサを精度よく製作することを目的
とし、 第１の発明の構成上の特徴は、シリコン単結晶に部分的
に不純物を加えてｎ型層を形成し、選択性エッチング法
により、少なくとも一点が固定されたｎ型層からなる振
動梁を形成し、前記振ｉｌＪ梁の振動を検出する振動検
出手段を備えたことを特徴とするものであり、 第２の発明はシリコン単結晶に部分的に不純物を加えて
ｐｎ接合部を形成しｎ型層に負、ｎ型層に正の直流また
はパルス電圧を加えながらアルカリ水溶液中で振動梁を
形成したことを特徴とするものである。
〈実施例〉 第４図は本発明の第１の実施例を示づもので振動式トラ
ンスジューサを圧力センサとして用いた構成斜視図、第
５図は第４図におけるＡ部の拡大斜視図、第６図は第５
図のＸ−Ｘ断面図である。
これらの図において、３０はシリコン単結晶で作られた
基板で、例えば不純物濃度１０′５原子／ｃｍ’以下の
ｐ型のシリコン基板である。このシリコン基板３０にダ
イアフラム３１がエッチングにより形成されている。こ
のダイアフラム３１の表面には部分的に不純物濃度１Ｑ
ＩＴ程度のｎ＋拡散層３２が形成され、このｎ十拡散層
３２の一部を残してダイアフラム３１のｐ層をアンダエ
ッチングし、ｎ＋層からなる振動梁３４を形成すう。
図では振動梁３４は２点で支持された状態となっている
。３６．３６８は振動梁３４の支持部近傍に設けられた
圧電素子（例えばＺｌ）０等）で、厚さ１μｍ程度の薄
膜である。３７．３７ａは圧電素子を励振させるための
励振電極（例えばＮｉＣｒなど）で、この励振電極３７
．３７ａは図示しないリード線等によりダイアフラム３
１のｐ層および振動梁３４どは絶縁して外部に取り出さ
れる。
３８はシリコン基板０層３１の上に例えばクミカル・ベ
ーパ・デポジット（ＣＶＤ）法によって形成された厚さ
４μｍ程度の５ｆ０２層で、最勤梁３４の近傍の上部を
除いて形成さ゛れ、振動梁３４の上部が開口した状態と
なり空間３３を形成している。３つはダイアフラム３２
と同等の材質を有する例えば厚さ５μｍ程度のシリコン
カバーで、このシリコンカバー３９とダイアフラム３２
に形成した５ｆ０２層を真空中で陽極接合することによ
り、振動梁が形成された周囲を真空状態とする。
ここで、振動梁３４の大きさの一例を示せば次の通りで
ある。
厚さ　Ｆ）＋＝ｌ１２μ「ｎ 長さ　７＝２００ｕｍ 幅　　　ｄ−５μｍ 上記構成において、振動梁３４が形成された部分の静圧
に対する耐圧は、第６図に示す穴の幅２Ｑ３ど、シリコ
ンカバー３９の厚さｐ層との比！４／１３を十分大きく
することによって解決することができる。例えば、ｌツ
ー５μｍ、１４−５μｍとし、シリコンの最大応力σを
１０ｋｇ／＋ｎｏ＋２とすると、耐圧Ｐｏは　　　Ｐｏ
　＝　（ｉ’４／７３　＞２−　ａｍａｘ　−１００Ｑ
ｋｇ／ｃｍ２となる。
一方、振動梁３４の軸方向への同相圧力による歪みはｐ
３／Ｒ（Ｒはダイアフラムの一辺の長さ・・・第４図参
照）を十分小さくすることにより無視することができる
。な、１３、振動＠３４の微細加工はフォトリソグラフ
ィの技術を用いることにより可能である。
上記構成の振動式トランスジユーサを、図示しない固定
手段により固定し、ダイアフラム３１に第４図に示ず矢
印Ｐ方向から圧力を加えると、ダイアフラムの変型にと
もなって振動梁が歪みを受は固有振動数が変化する。
第７図は前記第１の実施例における振動梁の励振および
周波数検出回路を示すブロック線図で、振動梁３４の支
持部近傍に形成した圧電素子３７ａで振動梁３４を振動
させ、その据動歪みを圧電素子３７で検出し、その信号
を増幅器４１で増幅し、フィルタ４２を介して圧電索子
３７ａに正帰還し、振動梁３４の固有振動数で自励発振
させる。
そして増幅器４１の出力をカウンタ４３でカウントし、
信号処理回路４４で周波数信号を処理して加えられた圧
力値を検出する。
この構成における振動梁３４の歪み感度Ｓは５＝＝ａ　
　ｔ’、′ｆｏ　　＝０．　１　１８　　・（１７”’
　ｈ　）　　２　　・　ε　　・・・（ト）（εは歪み
） で表わされる。
振動梁３４の寸法を、ｈ＝２μｍ、１＝２００μｍとす
ると、 Ｓ−０，１１８・１０４・ε となる。
ここで、ε”１１００ｐｐとづ−れぽ Δｆ／ｆｏ　＝０．１２　（１２％）となる。
なお、上記実施例においてはダイアフラム３４の周辺近
傍に振動梁を１つ形成した図を示したが、ダイアフラム
の中央部にもう１つ振動梁を形成すると圧力が加わった
場合、それぞれの振動梁には一方は圧縮力、他方には引
張り力が加わることになり、作動構成が可能となる。そ
のＩＩ！ｉ果２つの振動梁の出力周波数を演算し、温度
変化による熱歪みをキャンセルすることができる。
上記実施例によれば、受圧ダイアフラム中に真空状態で
振動梁含形成したので、Ｑが高く安定な周波数信号を出
力することができ、かつ、構成の簡単な振動式センサを
実現することができる。
第８図は本発明に係かる第２の実施例を、一部を断面で
示７ｊ斜視図である。
図にＪ５いて、５１はダイアフラムであり、例えば不純
物濃度１Ｑｌ！！原子／ｃｍ’以下のｐ型のシリコン基
板をエッチングして形成されている。
このダイアフラム５１の表面には部分的に不純物ｍ度１
０１７程度のｎ＋拡散層５２を形成し、この拡散層５２
を所定のＩ７さに部分的にエッチングして第１の穴５３
を形成する。次に第１の穴５３のなかのｎ＋拡散層の部
分を梁状にエッチングするとともにダイアフラム５１の
ｐ［をアンダエッチングして第２の穴５５を形成し、両
端の２点が支持されたｎ十層からなる振動梁５４を形成
する。
この振動梁の大ぎさは例えば次の通りである。
厚さ　ｈ＝２μｍ 長さ　ｌ−２００μｍ 幅　　　ｄ＝５μｍ ５６は振動梁５４の振動歪みが発生する部分に拡散によ
り形成した１）十層である。このｐ”）Ｗ２Ｃからは図
示しないリード線がダイアフラム５１のｐｌＩとは絶縁
して外部に取り出される。５７はダイアフラム５１と同
等の材質を有するシリ」ンカバーで、このシリコンカバ
ー５１とダイアフラム５７は真空中において陽極接合さ
れ、第１の穴５３と第２の穴５５は真空状態となる。５
８は接合剤および絶縁剤どして機能する例えばｓｈｏ。
膜である。
第９図は第８図に示す第２の実施例の電気回路の結線を
承り概略図で（ａ）は−１一部のシリフンカバーを省略
した断面図、（ｂ）は第１０図（ａ＞におけるＡ−Ａ断
面図である。
上記のように形成したダイアフラム５１土の０１拡散層
５２にダイアフラム５１を負とするバイアス電圧（図示
せず）を加えると、ｐ型ダイアノラム５１とｎ十層から
なる振動梁５４４．ｉ絶縁さンシる。そして、そのバイ
アス電圧に交流電圧をＲ１ねると振動梁５４に対して交
番静電力を加えることができる。同時に振ｌｊｌ梁５４
の一端に設けたｐ＋拡散層５６に一部バイアス電圧を加
え、振動梁５４をコモン電位に接続するとｐ十拡散層５
６から振動梁５４にダイオード電流が流れる。このダイ
オード電流はダイオードに加わる歪に応じて常に変化し
ている。このダイオード電流を外部の増幅器５９に正帰
還すると振動＠５４は固有振動数で共蛋する。
第１０図は第９図の１点鎖線で囲ったダイオードＥを形
成する部分に流れる電流を縦軸とし、横軸を電圧として
表わしたもので、歪みεを加えることにより実線で示す
（イ）のＶ／ｒ特性をもったものが点線（ロ）で示すよ
うに変化し、ｖｂ点における電流が■畜力日うＩｆに変
化したことを示している。この図によれば歪みＣによる
電流は逆バイアスであっても同様に変化することがわか
る。
この振動梁５４の固有戯勤数はダイアフラム５１に加わ
った力に応じて変化し、その歪み感度Ｓ　は第１の実施
例で述べた（１）式で表わすことができる。
この、歪による振１１１梁５４の振動周波数の変化は図
示しない公知の振動検出手段にＪ、り検出される。　こ
のように構成した装置によれば、前記第１の実施例と同
様受圧ダイアフラム中に真空状態で振動梁を形成したの
で、理想的な弾性特性を（りることができ、Ｑが高く安
定したモノリシックセンサを実現することができる。
第１１図は本発明の第３の実施例を示′ｒｊ要部断面図
である。図において、６１はダイアフラムで第１の実施
例と同様にシリ」ン甲結晶で作られた基板をエッチング
して形成されている。このダイアフラムの表面には部分
的にｎ十層６２ａ、６２ｂ、６２Ｃが拡散により形成さ
れでいる。６３　ＬＬｎ＋層６２［〕の一部を残してア
ングエッチングにより形成された両端固定の微小な振動
梁である。
６７は振動梁６３の略中程の一部を残して形成されたＳ
！０２層で、０＋層中に露出した０層６５ａ、６５ｂの
部分を覆ってｎ＋層の６２ａ、６２Ｃに達し、６２ａ、
６２Ｃ上の僅かイ（部分６９ａ。
６９ｂの部分を除いＴｎ”ｌｉ！６２ａ、６２ｂ、６２
Ｃを頂ッている。６４ａ、６４ｂはＳ！０ｚｌｉ６７の
上に形成されたＡｕなどの金属電極で、Ｓ＋　０２　層
Ｌ　Ｎ出しｔ、−ｎ　＋ＩＩ！６９ａ、６９ｂの部分に
接続されている。６Ｇはガラス層で振動梁６３近傍の上
部を除いて形成され、振動梁６３の上部が開口した状態
となって空洞部７１を形成している。７０はダイアフラ
ム６１と同様の材質を有するシリコンカバーでダイアフ
ラム６１に形成されたガラス層６６に陽極接合されてい
る。
第１１図において、振動梁６３上に形成された、金属電
極Ｇ４ａ、６４ｂと空洞部７１を介して対向するシリコ
ンカバー７０とはコンデンサを構成している。
２点鎖線で囲ったＭ部は発振回路で、この回路は外部あ
るいは、シリコン基板を利用して構成されている。この
発振回路ではシリコンカバー７０と金属電極６４ａ、６
４ｂの間に抵抗７２ａ、７２ｂを介して直流バイアス電
圧ＶＢが印加され、金属電極６４ａど６４　ｂはコンデ
ンサ７３ａ、７３ｂ、フィルタ６９および増幅器７４を
介して交流的に結合されている。
上記構成の振動式トランスジューサは増幅器７４とフィ
ルタ６９のゲインと移相を適当に設定することにより正
帰還回路を構成し、振動梁６３を固有振動数で発振させ
ることが出来る。
第１２図は第４の実廂例を示すしので、振動式トランス
ジューサ江を片持ち梁として使用した状態を示す断面図
である。この実施例ではｐ型シリコン基板９１を用い、
このシリコン基板９１士に部分的に０４の拡散層９５を
形成し、このｎ＋拡ｒ’＆　ＦＩｊ９５の一部を残して
アンプ１ツチングの手法により片持振動梁９２を形成し
、この片持振動＠９２の端部にｐ型の拡散層９３を形成
したものである。
−Ｆ記構成によればシリコン基板９１をｐ１片持振動梁
を０１片片持振動梁９２間拡散層９３をｐとするｐｎｐ
型トランジスタを構成し、シリコン基板９１と片持振動
梁９２間にエミグタ接地増幅器９４を接続することによ
り自助発振回路を構成することができる。
第１３図は第１２図に示寸振動式トランスジュ−サの発
振回路の〜実施例を示す図である。図において、９６は
一定電流を流すための基準ダイオード、Ｃｐは第１２図
に、１３ける片持振動梁９２とシリコン基板９１との間
の静電容量であり、コレクタとしてのシリコン基板９１
にＬＣ口１Ｏ７を介して電圧Ｖｃｃを加えると自励発振
する。
コノように構成したＩＡ置によれば、シリコン基板９１
上にダイオ−ドやトランジスタを形成して発振回路を構
成したので小型で性能の安定した振動式トランスジュー
サを実現することができる。
第１４図は本発明の第５の実施例の回路構成を示すもの
である。この実施例回路は、バイアス電流供給端子１０
０と、出力端子１１５と第１の抵抗１０１と、歪み検出
ダイオード素子１０２と、差動入力形の増幅器１０３と
、帰還抵抗１０４と第２の抵抗１０５と第２のダイオー
ド素子１０６とを備えている。
バイアス電流供給端子１００＃、ｉｌｌの抵抗１０１を
介して歪み検出ダイオード素子１０２のアノードに接続
され歪み検出ダイオード素子１０２のカソードは共通電
位に接続される。、′Ａだ、第２の抵抗１０５の一端は
端子１００に接続され、この第２の抵抗の他端は第２の
ダイオード素子１０６のアノ−ドに接続され、このダイ
オード素子１０６のカソードは共通電位に接続される。
第１の抵抗１０１と歪み検出ダイオード素子１０２のカ
ソードとの接続点は増幅器”１０３の負入力に接続され
、第２の抵抗１０５とダイオード素子１０６の接続点は
増幅器１０３の正入力に接続される。増幅器１０３の出
力は出力端子１１５に接続され、また増幅器１０３の出
力は！Ｉｌｆ遠抵抗１０４を介して増幅器１０３の負入
力に接続される。
次にこの第１４図に示乃第５の実施例装置の動作を第１
４図に基づいて説明する。
歪み検出ダイオード素子１０２はそれに加えられる外力
に基づく歪みに応じてその電圧−電流特性が変化するの
で、このダイオード素子１０２を通過するバイアス’Ｒ
ｍｌａ＋により生起されるこのダイオード素子１０２の
端子電圧（以下バイアス電圧という）Ｖａは変化しよう
とする。第１６図参照）。これが増幅器１０３の負入力
に与えられる。増幅器１０３の正入力の電位は一定であ
る、一方、増幅器１０３および帰還抵抗１０４で構成さ
れる負帰還増幅器の作用によりバイアス電圧ｖ８の変化
が抑制される。この抑止作用にともなって出力端子１１
５には負帰還電流値１ａ２ｔなわら歪み検出ダイオード
素子の電圧変化分に相当する電圧Ｖｓが出力される、Ｍ
２の抵抗１０５およびダイオード素子１０６の接続点電
圧はバイアス電流供給端子１００を介して供給されるバ
イアス電流の値が変化した場合に変化する。
この接続点電圧は増幅器１０３の正入力に参照電流とし
て与えられており、従ってバイアス電流値の変化による
影響が出力端子１１５の出力電圧に及ばない。
第１５図は本発明の第６の実施例の回路構成を示すもの
である。
この第６の実施例回路は第１４図に示した実施例回路の
バイアス電圧ＶＢがコン“デンサ７を介して増幅器１０
３の負入力に入力している。また、歪み検出ダイオード
素子１０２に生ずる歪みの角変位速度の値に比してこの
コンデンサ１０７の容量値と帰還抵抗１０４の抵抗１山
との積の逆数の値が非常に小さく設定されているので、
出力端子１１５にはこの歪みの振幅に相当する電圧が出
力される。増幅器１０３の正入力には参照電圧を与える
必要がなく、正入力は共通電位に接続し・ておｔプば良
い。
次に、バイアス電流ＩＢ＋がその電流値の変動に対して
も出力端子の電圧値Ｖｓがほぼ一定に保たれる範囲の値
であるときの実施例装置の動作を第１７図に基づいて説
明する。
第１７図に示すグラフの横軸の鎖はバイアス電流１ｓ＋
の電流値を示し、曲線（ハ）および曲線（ニ）はバイア
ス電流１ｅ＋　と出力電圧Ｖｓとの関係を示すもので、
曲線（ハ）で示される関係が保たれる場合の歪み検出ダ
、イオード１０２に生ずる機械的歪みと、曲線〈二）で
示される関係が保たれる場合の歪み検出ダイオ−ド１０
２に生ずる機械的歪みとはその大きさが異なる。
さて、曲線（ハ）　Ｊ３よび〈二）がほぼ飽和する点に
対応するバイアス電流Ｉｓ　Ｉｏの値より小さい値のバ
イアス電流Ｉｓ　Ｉ　２の近傍でこのバイアス電流Ｉｓ
　Ｉ　２の値がΔ■増減すると、出力電圧Ｖｓとバイア
ス電流Ｉａ＋　どの比の埴すなわち感度は変化するが、
バイアス電流Ｉｓ＋の近傍でのバイアス電流１ａ＋の変
化に対しては感度はほぼ一定に保たれる。
上記の歪み検出回路によれば、安定した歪み計測を簡単
な構成の回路で行うことができる。また、歪みセンサと
して微小面積の歪みｘｉ　ｉに適合したダイオード素子
が利用できるのでその配置に制約が少なく、歪みの変化
方向がほぼ反対方向になる位置に配置して単位歪みに対
する出力値をほぼ２倍に高めることができる。
第１８図は本発明に係かる第７の実施例を示すもので１
、第１の実施例と同様にシリコン基板にフォト・リソグ
ラフィとアンダエッチングによって製作した振動梁に焦
電材料を固着させ、この焦電材料に光を当て、この焦電
材料の電歪効果により振動梁に歪みを加え、振動梁を自
助発振するようにしたものである。図に３３いて、２０
０は振動梁、２０１は振動梁２００に固着した焦電材料
、２０２は光ファイバであり、ＬＥＤ２０３から出た光
はハーフミラ−２０４を通過し、光ファイバ２０２を通
って振動梁２００に固着したＰＺＴ、ＺｎＯなどのパイ
ロ電気を発生する焦電材料を照射する。その結果、焦電
材の電歪効果により振動梁に歪みが生じ、振動梁が変位
するので光の入射員が変化して振動梁が自励発振する。
この振動周波数はシリコン基板〈図示せず）が受ける力
に応じて変化するのでこの周波数の変化を光ファイバ２
゜２→ハーフミラ−２０４→ミラ一２０５→増幅器２０
６→フィルタ２０７→増幅５２ｏ９を介してＬＥＤ２０
３に戻るようにする。そして例えば増幅器２０９とＩ−
Ｅ　Ｄ　２０３の間から振動周波数を取出すことにより
シリコン基板に印加された力を検出することができる。
第１９図は本発明に係かる第８の実施例を示すもので、
第１の実施例と同様の方法によりｐ型のシリコン基板３
００に形成した振動梁３０１の両端に（４えばＮｉなと
の磁性材料３０２，３０２を固着し、この磁性材料のそ
れぞれの近傍に電磁石３０３．３０３を配置してこの電
磁石に電源３０４から交番電流を流すことにより振動梁
を振動させるようにしたものである。
第２０図は本発明に系かる第９の実施例を示すもので、
第１の実施例と同様の方法によりｐ型のシリコン基板４
００に形成した振動梁４０１の周囲流体の密度が変化し
た場合、密度変化により振動周波数が影響を受は零点変
動の原因となることを防止したもので振動梁４０１の腹
の部分に例えばＡｕなどのｖ！ｉ度の大きい材料を固着
し、密度変動に対する感度を低くしたものである。
第２１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係かる第１０の実施
例を示すもので、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ断面図である。この例においては振動梁の振動
方向に直交する方向に直流礒界を加え、振動梁に交番電
流を流すことにより振動梁を固有擾勤数で振動させるよ
うに構成したものである。
図において５００はｐ型のシリコン基板、５０１はシリ
コン基板に部分的に０＋暦を拡散し、フォトリソグラフ
ィとアンダエッチングにより形成したｎ十型の振ｅ梁、
５０２は振動梁５０１の略中央上部に振動梁５０１に直
交して設けられた磁石、５０３は絶縁層としてのＳｉＯ
２膜である。
５０４．５０４ａはＡｕなどの金属型（Ｉで、この金属
電極の一端は振ａ梁５０１から延長しｔこ０＋層にＳ　
ｉ　Ｏ２！！に設置ブたコンタクトホール５０５゜５０
５ａを通じて接続し、（ｌ！！※んはリード線を介して
電流源５０６に接続している。５０７はＺｎＯ等の圧電
素子で振動梁５０１の支持部近傍に設けられ、この圧電
素子５０７を覆って金属電極５０８が設けられている。
５０９は増幅器、５１０はフィルタである。なお図では
省略するが、振動梁５０１とシリコン基板５００には逆
バイアスが印加され絶縁されているものとする。
上記構成において、電流［５０６から金ｆｉ電極５０４
．５０４ａを通じて振動梁５０１に交番電流五を流すと
磁界と電流の向きに直交プる方向に振動梁が力を受けて
変形する。この変形により圧ｔｌ素子５０７の電荷ｍが
変化する。この電向量は振！ｉｌＪ梁５０１の変形邑に
応じて変化し、圧１素子に接続された金属電極により検
出される。この信号は増幅器５０って増幅され、フィル
タ５１０を介して電流源５０６に正帰還され、系は振動
梁５０１の固有振動数で自励発振する。
上記各トランスジ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、真空容器に収
納して温度肝としても利用することができる。
その場合、振動式トランスジューサの振動数は次式によ
り求めることができる。
ｆ２＝ｆｏ２　（１＋７ａＴ） ここで、ｆｏ膓準温度における固有振動数γ−瀉度係数
−１０６，８ｐｐｆｆｌ／Ｋ（＜１ｏｏ＞方向） Δ丁＝基準温度との温度差。
また、上記振動式トランスジューサを密度計としても利
用することが出来る。
その場合、摂動式ｌ−ランスジｌ−リ−の振動数は次式
により求めることができる。
”＝ｆｏ２　Ｃ１＋βρ）−１ ここで、ｆｏ−真空中の固有振動数 β−流体密度感度 ρ−流体＠麿。
次に本発明に＃３　＋：Ｊるシリコン基板のエッチング
方法について説明する。
本発明は、半導体のシリコン基板の選択性エッチング法
に関し、ｐ１接合されたシリコン基板のいずれか一方を
エッチングするシリコン・１ツチング方に関する。
従来、シリコン単結品を微細に加工する方法の一つとし
てＩ　Ｅ　Ｅ　Ｆ　　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ
　１ｅｔｔｅｆｓｖｏｌ　ｅｄｌ　−２ＮＯ２ｆｅｂｒ
ｕａｒｙ　１９８１　４４−４５頁に次のよう２ｈ方法
が記載されている。
エチレン・ディアミン・ピロカテコール（ＦＤＰ）又は
水酸化カリウム（Ｋ　Ｏ＋−１）のよ・うなアルカリ水
溶液中に白金（Ｐｔ）電極を設け、シリ」ンのＰ型又は
ｎ型のいづれかに対して％　十０　、５〜０．６ｖを加
えると、選択してエッチングを行なうことができる。
そこで、本出願人はこの文献に基づいて、半導体の加工
実験を行なってみた。しかし、充分な結果を得ることが
できなかった。
この従来技術の不都合な点を示すと ■　シリコンの不純物ｍ度によっては、０．５〜０．６
ｖでエッチングがストップしないのでエッチングが不安
定である。
■　ｎ　＠の抵抗率が高いとリード線が接続された箇所
より離れた箇所からは電流の流れが悪くなり不動態化さ
れず一部エッチングされる場合がある。
第２２図は本発明のシリコンエツヂレグ法の第１の実施
例を示すものである。図において６０１はアルカリ液（
弼えば水酸化カリウム）６ｏ２が満たされた容器、６０
３はｐ型シリコン基板にｎ型シリコンをエピタキシャル
成長したものである。
６０５は直流電源で、この電１５’がらリード線６０６
を介してｎ層側に正電圧、０層側に角電圧が印加されて
いる。
上記構成によれば、シリ：】ン駐根の１１層とｐ層間は
逆バイアスとなり、電源６０５からｎ層に印加された電
圧により、アルカリ液６０２中を通ってｐＩｉｌ側Ｉ＼
電流が流れる。その結果１１唐の表面には不溶性膜が生
成され不動態化される（不動体化が終了した後は゛電流
は大幅に減少する）、、従ってｎ層はアルカリ液による
エッチング方法が遅くなる。その結果＋１魔とｐ層では
ＬツーＴ−ング比率が大幅（ＰＡえば３００ｆＦりに宍
なるのｒシリコン基板の選択性エッチングが可能とイ（
る。
この様なエッチング法によればｐｌ＋接合されたシリコ
ン基板においてｎ層を陽極、ｐ層を陰極とすることによ
り、アルカリ液中に流出１−る陽極電流がｎ層のみに限
られ、ｐ層からは絶対に流出しない。不動態層は陽極電
流によってのみ生成されるため、陽極であるｎＪｉＪの
部分の不ａ態化を安定に促進することができる。
しかしこのエッチング法では例えばｎｓの表面に小面積
のｐ層を露出させ、そのｐ層だｃ〕を１ツヂングしよう
とした場合、ｐ［のエッチング面積が狭い（例えばＱ、
１ｍｍ’　）とｐ層がエッチングされない場合がある。
この原因はｎ１ｌｌ側に正の直流電圧を印加したためバ
リアが生じ、イオンの流れが妨害されるためと占えられ
る。
第２３図および第２５図は本発明による第２のシリコン
エッチング法の実施例を示すものである。
この実施例ではｐｎ接合を有するシリコン基板をアルカ
リ液中に浸漬し、前記シリコン基板のｐ層−〇層間また
は前記シリコン基板と前記アルカリ液中に配置した白金
電極間に繰返しパルス電圧を印加する。
第２３図において７０１はアルカリ液（例えば水酸化カ
リウム（ＫＯ８４Ｎ　　８０℃）７０２が満たされた容
器、７０３はｐ層の上に狭い面積７１４ａ、７１４ｂを
残しＴｎ　ｆｌＪｃ被覆シたシ＋）コン基板、７０４は
パルス電源、７０５はリード線、７０６ａは０層７１２
の端部に形成された電極、７０６ｂは０層７１３ａの端
部に形成された電極ひある。このシリコン基板７０３は
、電極部７０６ａ、７０６ｂを残してアルカリ液７０２
中に浸される。この実施例においては電源７０４がらは
第２４図に示づような矩形状のパルス電圧を印加し、電
圧を５Ｖ、繰返し周期を０．０４８Ｚ程度とした。また
シリコン基板７０３は図に示す様にｐＪＩ！７１３の略
全面をｒ！１つてｒｌＪｔｉ７１２が形成されている。
（この０層には幅１０μｍ、艮３１００μｒｎｌ！！度
の小面積にｐ１７１４ａ、７１４ｂが露出しているしの
とする。
上記構成において、パルス電源７０４からｎＲ側７１２
に５ｖの電圧を０．０４Ｈｚの周期で印加すると、５ｖ
の電圧が印加されているどきは０層の表面に不溶性膜が
生成され、°電圧が印加されないときは不溶性膜が水酸
化カリウム液によってエッチングされはじめる。しかし
、０層が露出する前に再び電圧が印加されて、不溶性膜
が維持される。一方ｐ層側の狭い面積の部分はｎ　＠側
の電圧が５ｖのときはバリアが存在するので、イオンの
出入りが妨害されエッチング速度は低下するが、ｎｌＩ
側の電圧が零のときはバリアが存在しないためイオンの
出入りが自由に行われ、狭い面積でもエッチングが行わ
れる。上記条件によるｐ層の狭い面積７１４ａ、７１４
ｂのエッチング速度は略１．２μｍ／分程度である。
なお・本実論例においてはｐ層の面積、アルカリ液の種
類および温度、パルス電圧等具体的数値をあげて説明し
たが、エッチング速度はアルカリ液の濃度、温度等によ
り変化する。本発明は上記実施例に限るものではない。
第２５図は第２４図の変形実施例を示すものである。図
中第２４図と同一要素には同一符号を付して重複する説
明は省略するが、この例においては負側のリード線は０
層側に接続せず、アルカリ液中に配置した白金電極７２
０に接続するようにしたものである。
上記第２３および第２４図に示で実施例によればシリコ
ン基板に形成した微細面積の加工を容易に行うことがで
き、また、シリコン基板に形成された層がｐ、０いずれ
か不明である゛場合の検査装置としても用いることがで
きる。
・〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、シリコン単結晶に０層の振動梁を形成したので振
動梁の不純物の濃度に関係なくエッチングが可能である
。このため振！ｌＩ梁を含めてダイオードやトランジス
タを作りこむことができ、振動梁の励振、検出手段が容
易となる。また、振動梁の微細加工も可能である。
【図面の簡単な説明】
第１〜第３図は従来の振動式トランジスタジレ例を示し
、第１図は斜視図、第２図は平面図、第３図は要部断面
図、第４図は本発明の第１の実施例を示し、振動式トラ
ンスジューサを圧力セン９として用いた構成斜視図、第
５図は第４図におけるＡ部の拡大斜視図、第６図は第５
図のＸ−Ｘ断面図、第７図は第１の実施例にＪ５ける振
動梁の励振および周波数検出回路を示タブロック図、第
８図は本発明に係かる第２の実施例を、一部を断面で示
す斜視図、第９図は第８図に示づ第２の実施例の電気回
路の結線を示！Ｊ慨略図、第１０図＋−，１第９図のダ
イオードＥの部分の振動梁の歪みによる電流と電圧の関
係を示す説明図、第１１図は第３の実施例を示す要部断
面図、第１２図は第４の実施例で、振動式）−ランスジ
ューサを片持ち梁として使用した状態を示す図、第１３
図は第１２図に示す振動式トランスジューサの発振回路
の一実施例を示ず図、第１４図は第５の実施例の回路構
成を示す説明図、第１５図は第６の実施例の回路構成を
示す説明図、第１６図は歪み検出ダイオードに印加され
る張力に対するバイアス電流と出力電圧との関係を示を
説明図、第１７図はバイアス電流と出力電圧との関係を
示す説明図、第１８図は第７の実施例を示す説明図、第
１９図は第８の実施例を示す説明図、第２０図は第９の
実施例を示す説明図、第２１図は第１０の実施例を示ず
説明図、第２２図は本発明によるシリコンエッチング法
の一実施例を示す構成説明図、第２３図はシリコンエッ
チング法の第２の実施例を示す構成説明図、第２４図は
印加するパルス電圧の形状を示す説明図、第２５図はシ
リコンエッチング法の変形実施例を示す構成説明図であ
る。 ３１．５１．６１・・・ダイアフラム、３４，５４゜６
３．９２，２００，３０１，４０１，５０１・・・振動
梁、３３，３５．５３．５５・・・穴、３９，５７．７
０・・・シリコンカバー、３０，９１，３００゜４００
．５００．６０３．７０３・・・シリコン基板、４１．
５９．７４，９４，２０６，５０９・・・増幅器、４２
，６９，２０７，５１０・・・フィルタ、２０１・・・
焦電材料、２０２・・・光ファイバ、３０２・・・磁性
材料、３０３・・・電磁石、５０２・・・磁石、０１・
・・容器、６０２．７０２・・・アルカリ液。 第１図 第２図 第３図 第４図 第９図 ｆａ２ 第１Ｑ図 第１１図 第１２図 第１，３図 第１４図 第１５図 ｎｎ 沫 ＜　　−１− 第１８図 第１ｑ図 第ｚｏ図 ＃０ 第ｚｙ図 （ｂ）

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）シリコン単結晶に部分的に不純物を加えてｎ型層
    を形成し、選択性エッチング法により、少なくとも一点
    が固定されたｎ型層からなる振動梁を形成し、前記振動
    梁の固有振動周波数を検出する振動検出手段を備えたこ
    とを特徴とする振動式トランスジューサ。
  2. （２）ダイアフラムの表面に一方が閉塞し他方が解放し
    た穴を設け、この穴に振動梁を形成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ジューサ
    。
  3. （３）ダイアフラムの表面を他の部材で覆い振動梁の周
    囲を真空状態に維持するようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１〜２項記載の振動式トランスジューサ
    。
  4. （４）振動梁が歪む部分に２つの電極により挟まれた圧
    電材料を付着させ、前記２つの電極間に交流電圧を印加
    し、振動梁をその固有振動数で振動させるようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１〜第３項記載の振動
    式トランスジューサ。
  5. （５）振動梁が歪む部分に２つの電極により挟まれた圧
    電材料を付着させ、前記２つの電極間に発生する電荷量
    を検出するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１〜第３項記載の振動式トランスジューサ。
  6. （６）振動梁と振動しないｐ層との間に直流逆バイアス
    電圧と振動梁の固有振動数の交番電圧を重畳した電圧を
    印加し、振動梁を固有振動数で振動させるようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１〜第３項記載の振動
    式トランスジューサ。
  7. （７）振動梁の振動歪みが発生する部分に部分的に不純
    物を拡散してｐｎ接合部を形成し、この接合部に電流を
    流し、接合部の電位を一定値に保つ手段と、振動歪みに
    よる前記電流の変化量を増幅し、振動梁の励振手段に入
    力し、正帰還回路を構成することにより振動梁を固有振
    動数で振動させるようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第１〜第３項記載の記載の振動式トランスジュー
    サ。
  8. （８）振動梁の振動歪みが発生する部分に部分的に不純
    物を拡散してｐｎ接合部を形成し、このｐｎ接合部に一
    定のバイアス電流を供給する手段と、振動梁に印加され
    た機械的歪みにしたがつて変化するｐｎ接合部の電気特
    性を検出する検出手段を備え、一方の入力にｐｎ接合部
    の端子電圧が接続され、他方の入力に参照電圧が与えら
    れ、出力から入力に電流負帰還が施された差動入力型の
    負帰還増幅器と、この負帰還増幅器の出力電圧が導かれ
    た出力端子を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １〜第３項記載の振動式トランスジューサ。
  9. （９）振動梁の振動歪みが発生する部分に部分的に不純
    物を拡散してｐｎ接合部を形成し、このｐｎ接合部に一
    定のバイアス電流を供給する手段と、振動梁に印加され
    た機械的歪みに従って変化するｐｎ接合部の電気特性を
    検出する検出手段を備え、ｐｎ接合部の端子電圧がコン
    デンサを介して入力に接続され、他方の入力に参照電圧
    が与えられ、出力から入力に電流負帰還が施された差動
    入力型の負帰還増幅器と、この負帰還増幅器の出力電圧
    が導かれた出力端子を備えたことを特徴とする特許請求
    の範囲第１〜第３項記載の振動式トランスジューサ。
  10. （１０）振動梁の歪みが発生する部分に部分的に不純物
    を拡散してｐ層を設け、このｐ層のピエゾ抵抗効果を用
    いて振動歪みを検出するようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１〜第３項記載の振動式トランスジュー
    サ。
  11. （１１）振動梁の振動の節の部分に焦電性材料を付着さ
    せ、その部分に光を照射することにより、振動梁をその
    固有振動数で振動させるようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１〜第３項記載のトランスジューサ。
  12. （１２）振動梁の振動の腹の部分に密度の大きい材料を
    付着させ周囲流体の密度変動に対する感度を低下させた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜第３項記載トラ
    ンスジューサ。
  13. （１３）振動梁の振動方向に直交する方向に直流磁界を
    加え、振動梁に交番電流を流すことにより振動梁を固有
    振動数で振動させるようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１〜第３項記載トランスジューサ。
  14. （１４）シリコン単結晶に部分的に不純物を加えてｐ型
    層とｎ型層を形成しｐ型層に負、ｎ型層に正の直流また
    はパルス電圧を加えながらアルカリ水溶液中で振動梁を
    形成したことを特徴とする振動式トランスジューサの製
    法。
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GB (1) GB2180691B (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537287A (ja) * 1990-01-03 1993-02-12 Motorola Inc 超高周波発振器／共振器
JP2007057243A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp 半導体梁を有する構造体およびその製造方法並びにその構造体を用いたトランスデューサ
JP2012150029A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Yokogawa Electric Corp 振動式トランスデューサおよび振動式トランスデューサの製造方法
JP2015503767A (ja) * 2012-01-16 2015-02-02 エイブラム サイエンティフィック，インコーポレーテッド 流体の物理的特性を測定するための方法、デバイス、およびシステム

Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8701556D0 (en) * 1987-01-24 1987-02-25 Schlumberger Electronics Uk Sensors
GB2209245A (en) * 1987-08-28 1989-05-04 Gen Electric Co Plc Method of producing a three-dimensional structure
GB8720355D0 (en) * 1987-08-28 1987-10-07 Emi Plc Thorn Measuring fluid density
US4812199A (en) * 1987-12-21 1989-03-14 Ford Motor Company Rectilinearly deflectable element fabricated from a single wafer
US4906840A (en) * 1988-01-27 1990-03-06 The Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr., University Integrated scanning tunneling microscope
GB8806214D0 (en) * 1988-03-16 1988-04-13 Avery Ltd W & T Vibrating force sensor
DE3815800A1 (de) * 1988-05-09 1989-11-23 Asea Brown Boveri Anordnung zum messen einer gasdichte
FR2639114B1 (fr) * 1988-05-27 1994-02-04 Yokogawa Electric Corp Transducteur de type vibrant servant a mesurer une grandeur physique associee a une deformation
JPH07104217B2 (ja) * 1988-05-27 1995-11-13 横河電機株式会社 振動式トランスデューサとその製造方法
US4808549A (en) * 1988-05-27 1989-02-28 Ford Motor Company Method for fabricating a silicon force transducer
FR2639113B1 (fr) * 1988-05-27 1994-02-04 Yokogawa Electric Corp Procede de fabrication d'un transducteur de type vibrant
US5009108A (en) * 1988-09-16 1991-04-23 Yokogawa Electric Corporation Vibrating type transducer
US5398547A (en) * 1989-01-10 1995-03-21 Innovative Dynamics, Inc. Apparatus for measuring ice distribution profiles
US5206806A (en) * 1989-01-10 1993-04-27 Gerardi Joseph J Smart skin ice detection and de-icing system
US4945773A (en) * 1989-03-06 1990-08-07 Ford Motor Company Force transducer etched from silicon
US5060526A (en) * 1989-05-30 1991-10-29 Schlumberger Industries, Inc. Laminated semiconductor sensor with vibrating element
US5090254A (en) * 1990-04-11 1992-02-25 Wisconsin Alumni Research Foundation Polysilicon resonating beam transducers
US5188983A (en) * 1990-04-11 1993-02-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Polysilicon resonating beam transducers and method of producing the same
EP0456029B1 (en) * 1990-05-10 1994-12-14 Yokogawa Electric Corporation Vibrating type pressure measuring device
US5165289A (en) * 1990-07-10 1992-11-24 Johnson Service Company Resonant mechanical sensor
FR2664979B1 (fr) * 1990-07-20 1992-11-06 Sextant Avionique Micro-capteur de pression.
GB9018148D0 (en) * 1990-08-17 1990-10-03 De Beers Ind Diamond Vibration rod transducer
US5101664A (en) * 1990-10-15 1992-04-07 United Technologies Corporation Optical pressure transducer
EP0524381A1 (de) * 1991-07-22 1993-01-27 Landis & Gyr Business Support AG Mikrotechnisch hergestellte Sensorvorrichtung
FR2687783B1 (fr) * 1992-02-20 1994-05-20 Sextant Avionique Micro-capteur de pression.
US5591900A (en) * 1992-12-04 1997-01-07 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Method and apparatus for testing fluid pressure in a sealed vessel
GB2276976B (en) * 1993-04-07 1996-10-23 British Aerospace Method of manufacturing a motion sensor
US5559358A (en) * 1993-05-25 1996-09-24 Honeywell Inc. Opto-electro-mechanical device or filter, process for making, and sensors made therefrom
US5511427A (en) * 1993-07-21 1996-04-30 Honeywell Inc. Cantilevered microbeam temperature sensor
JP3323343B2 (ja) * 1994-04-01 2002-09-09 日本碍子株式会社 センサ素子及び粒子センサ
US5956292A (en) * 1995-04-13 1999-09-21 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Monolithic micromachined piezoelectric acoustic transducer and transducer array and method of making same
US5736430A (en) * 1995-06-07 1998-04-07 Ssi Technologies, Inc. Transducer having a silicon diaphragm and method for forming same
US6021675A (en) * 1995-06-07 2000-02-08 Ssi Technologies, Inc. Resonating structure and method for forming the resonating structure
CA2176052A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-08 James D. Seefeldt Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same
US5925972A (en) * 1996-09-27 1999-07-20 Ngk Insulators, Ltd. Multiple element particle sensor and signal processing electronics
DE19643342A1 (de) 1996-10-21 1998-04-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer physikalischen Größe
US5808210A (en) * 1996-12-31 1998-09-15 Honeywell Inc. Thin film resonant microbeam absolute pressure sensor
US6220096B1 (en) 1997-03-20 2001-04-24 Interscience, Inc. Differential wideband vibration
US5874675A (en) * 1997-03-20 1999-02-23 Interscience, Inc. Wideband vibration sensor
US5932953A (en) * 1997-06-30 1999-08-03 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method and system for detecting material using piezoelectric resonators
US6300706B1 (en) * 1999-07-14 2001-10-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Compound semiconductor monolithic frequency sources and actuators
US6392257B1 (en) 2000-02-10 2002-05-21 Motorola Inc. Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same
US6693033B2 (en) 2000-02-10 2004-02-17 Motorola, Inc. Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface
AU2001257346A1 (en) 2000-05-31 2001-12-11 Motorola, Inc. Semiconductor device and method for manufacturing the same
US6501973B1 (en) 2000-06-30 2002-12-31 Motorola, Inc. Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject
US6590236B1 (en) 2000-07-24 2003-07-08 Motorola, Inc. Semiconductor structure for use with high-frequency signals
US6555946B1 (en) * 2000-07-24 2003-04-29 Motorola, Inc. Acoustic wave device and process for forming the same
AU2001277001A1 (en) 2000-07-24 2002-02-05 Motorola, Inc. Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same
US6493497B1 (en) 2000-09-26 2002-12-10 Motorola, Inc. Electro-optic structure and process for fabricating same
US6638838B1 (en) 2000-10-02 2003-10-28 Motorola, Inc. Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same
US6501121B1 (en) 2000-11-15 2002-12-31 Motorola, Inc. Semiconductor structure
US6559471B2 (en) 2000-12-08 2003-05-06 Motorola, Inc. Quantum well infrared photodetector and method for fabricating same
US20020096683A1 (en) 2001-01-19 2002-07-25 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate
US6673646B2 (en) 2001-02-28 2004-01-06 Motorola, Inc. Growth of compound semiconductor structures on patterned oxide films and process for fabricating same
EP1412722A2 (en) * 2001-03-23 2004-04-28 Services Petroliers Schlumberger Fluid property sensors
WO2002082551A1 (en) 2001-04-02 2002-10-17 Motorola, Inc. A semiconductor structure exhibiting reduced leakage current
US6709989B2 (en) 2001-06-21 2004-03-23 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon
US6992321B2 (en) 2001-07-13 2006-01-31 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing piezoelectric materials
US6531740B2 (en) 2001-07-17 2003-03-11 Motorola, Inc. Integrated impedance matching and stability network
US6646293B2 (en) 2001-07-18 2003-11-11 Motorola, Inc. Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates
US7019332B2 (en) 2001-07-20 2006-03-28 Freescale Semiconductor, Inc. Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure
US6693298B2 (en) 2001-07-20 2004-02-17 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same
US6855992B2 (en) 2001-07-24 2005-02-15 Motorola Inc. Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same
US6585424B2 (en) 2001-07-25 2003-07-01 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating an electro-rheological lens
US6667196B2 (en) 2001-07-25 2003-12-23 Motorola, Inc. Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method
US6594414B2 (en) 2001-07-25 2003-07-15 Motorola, Inc. Structure and method of fabrication for an optical switch
US6589856B2 (en) 2001-08-06 2003-07-08 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices
US6639249B2 (en) 2001-08-06 2003-10-28 Motorola, Inc. Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device
US20030034491A1 (en) 2001-08-14 2003-02-20 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices for detecting an object
US6673667B2 (en) 2001-08-15 2004-01-06 Motorola, Inc. Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials
JP3681670B2 (ja) * 2001-09-25 2005-08-10 シャープ株式会社 半導体集積回路の製造装置および製造方法
US20030071327A1 (en) 2001-10-17 2003-04-17 Motorola, Inc. Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator
US6916717B2 (en) 2002-05-03 2005-07-12 Motorola, Inc. Method for growing a monocrystalline oxide layer and for fabricating a semiconductor device on a monocrystalline substrate
US7169619B2 (en) 2002-11-19 2007-01-30 Freescale Semiconductor, Inc. Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process
US6885065B2 (en) 2002-11-20 2005-04-26 Freescale Semiconductor, Inc. Ferromagnetic semiconductor structure and method for forming the same
US7020374B2 (en) 2003-02-03 2006-03-28 Freescale Semiconductor, Inc. Optical waveguide structure and method for fabricating the same
US6965128B2 (en) 2003-02-03 2005-11-15 Freescale Semiconductor, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices
DE60313327T2 (de) * 2003-11-07 2007-12-27 Varian S.P.A., Leini Druckaufnehmer
US7499604B1 (en) 2004-12-12 2009-03-03 Burns David W Optically coupled resonant pressure sensor and process
US7176048B1 (en) 2004-12-12 2007-02-13 Burns David W Optically coupled sealed-cavity resonator and process
US7443509B1 (en) 2004-12-12 2008-10-28 Burns David W Optical and electronic interface for optically coupled resonators
US7605391B2 (en) * 2004-12-12 2009-10-20 Burns David W Optically coupled resonator
US7379629B1 (en) 2004-12-12 2008-05-27 Burns David W Optically coupled resonant pressure sensor
ITTO20050316A1 (it) * 2005-05-10 2006-11-11 Varian Spa Sensore di pressione
KR20130022853A (ko) * 2011-08-26 2013-03-07 삼성전자주식회사 에너지 변환 소자와 그 제조 및 동작방법
US20150355035A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Intel Corporation In-package temperature sensor and methods therefor
DE102017117514A1 (de) 2017-08-02 2019-02-07 Truedyne Sensors AG Verwendung einer Messanordnung umfassend ein Messgerät zur Dichtebestimmung mit einem Messaufnehmer vom Vibrationstyp
US11619558B2 (en) * 2020-09-04 2023-04-04 Precise Downhole Services Ltd. Vibrating wire piezometer with modified wiring

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5237949A (en) * 1975-09-19 1977-03-24 Nishi Nippon Densen Kk Crosslinking method
JPS5526487A (en) * 1978-05-30 1980-02-25 Itt Pressure converter and producing same
JPS5764978A (en) * 1980-10-03 1982-04-20 Ibm Capacitive pressure transducer
JPS57188139U (ja) * 1981-05-26 1982-11-29
JPS58171866A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Sanyo Electric Co Ltd 圧力センサ
JPS60138434A (ja) * 1983-12-27 1985-07-23 Fuji Electric Co Ltd 半導体形静電容量式圧力センサの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4372173A (en) * 1980-10-20 1983-02-08 Quartex, Inc. Resonator force transducer
US4381672A (en) * 1981-03-04 1983-05-03 The Bendix Corporation Vibrating beam rotation sensor
GB8426915D0 (en) * 1984-10-24 1984-11-28 Marconi Instruments Ltd Fabricating devices on semiconductor substrates

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5237949A (en) * 1975-09-19 1977-03-24 Nishi Nippon Densen Kk Crosslinking method
JPS5526487A (en) * 1978-05-30 1980-02-25 Itt Pressure converter and producing same
JPS5764978A (en) * 1980-10-03 1982-04-20 Ibm Capacitive pressure transducer
JPS57188139U (ja) * 1981-05-26 1982-11-29
JPS58171866A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Sanyo Electric Co Ltd 圧力センサ
JPS60138434A (ja) * 1983-12-27 1985-07-23 Fuji Electric Co Ltd 半導体形静電容量式圧力センサの製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537287A (ja) * 1990-01-03 1993-02-12 Motorola Inc 超高周波発振器／共振器
JP2007057243A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Yokogawa Electric Corp 半導体梁を有する構造体およびその製造方法並びにその構造体を用いたトランスデューサ
JP2012150029A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Yokogawa Electric Corp 振動式トランスデューサおよび振動式トランスデューサの製造方法
JP2015503767A (ja) * 2012-01-16 2015-02-02 エイブラム サイエンティフィック，インコーポレーテッド 流体の物理的特性を測定するための方法、デバイス、およびシステム
US9909968B2 (en) 2012-01-16 2018-03-06 Abram Scientific, Inc. Methods, devices, and systems for measuring physical properties of fluid
JP2019070667A (ja) * 2012-01-16 2019-05-09 エイブラム サイエンティフィック，インコーポレーテッド 流体の物理的特性を測定するための方法、デバイス、およびシステム
US11293848B2 (en) 2012-01-16 2022-04-05 Abram Scientific, Inc. Methods, devices, and systems for measuring physical properties of fluid

Also Published As

Publication number Publication date
GB8620782D0 (en) 1986-10-08
GB2180691A (en) 1987-04-01
US4841775A (en) 1989-06-27
GB2180691B (en) 1989-08-16
JPH0518050B2 (ja) 1993-03-10
DE3630368A1 (de) 1987-03-19
DE3630368C2 (ja) 1988-10-13

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