Fabrication of the Three Dimensional Accelerometer using Bridge Combination Detection Method

브리지조합 검출방식을 이용한 고온용 3축 가속도센서 제작

In this paper, we proposed the new bridge combination detection method for three dimensional piezoresistive silicon accelerometer, and the accelerometer with SOI structures was fabricated by bulk micromachining technology for using higher temperature than $200^{\circ}C$. The sensitivities of fabricated accelerometer for X, Y and Z-axis acceleration were about 8mV/V G, 8mV/V G and 40mV/V G. The nonlinearity of the output voltage was 1.6%FS and cross-axis sensitivity was within 4.6%. We confirmed that the three bridges detection method is very simple and the output characteristics of this accelerometer were similar to arithmetic circuit method accelerometer. The temperature characteristics of SOI structure accelerometer showed high operating temperature and good stability. And the temperature coefficient of offset voltage and sensitivity were $1033ppm^{\circ}C^{-1}$ and $1145ppm^{\circ}C$ respectively.

본 논문에서는 3축의 가속도를 검출하기 위한 새로운 방식인 브리지조합 검출원리를 제안하고, SOI 구조의 웨이퍼를 이용하여 $200^{\circ}C$ 이상 고온에서 동작이 가능한 압저항형 실리콘 가속도센서를 제작하였다. 제작된 센서의 감도는 x 및 y축이 8mV/V G, z 축이 40mV/V G 이였다. 그리고 출력전압의 비선형성은 1.6%FS, 타축감도는 약 4.6% 이하였다. 이것은 외부 연산회로를 이용하여 3축의 가속도성분을 검출하는 방법에 비해 검출방식은 간단하면서도, 특성은 거의 동일하였다. 또한 SOI 구조를 이용하여 고온에서도 안정한 동작을 하였다. 제작된 가속도센서의 오프셋전압 온도계수와 감도 온도계수는 $27^{\circ}C$에서 각각 $1033ppm^{\circ}C^{-1}$와 $1145ppm^{\circ}C^{-1}$이였다.