DE102006018675B4 - Dünnschichtstruktur zur Verwendung in einer Halbleitervorrichtung mit stationären und beweglichen Elektroden und Herstellungsverfahren derselben - Google Patents

Dünnschichtstruktur zur Verwendung in einer Halbleitervorrichtung mit stationären und beweglichen Elektroden und Herstellungsverfahren derselben Download PDF

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Abstract

Dünnschichtstruktur mit:
einer leitenden Dünnschicht (8a), die sich auf einem Substrat (5) befindet und so ausgebildet ist, dass sich als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eine Auslenkung der Dünnschicht (8a) ergibt,
einem Paar Elektrodenanschlussflächen (7), die auf dem Substrat (5) an entsprechenden Seiten der Dünnschicht (8a) derart angeordnet sind, dass die Dünnschicht (8a) zwischen sie gefügt ist; und
einer nichtleitenden Schicht (11), die eine Deckfläche der Dünnschicht (8a) und die Seiten der Dünnschicht (8a), die zu den Elektrodenanschlussflächen (7) zeigen, bedeckt, wobei eine Deckfläche der nichtleitenden Schicht (11) höher ist als die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7).

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dünnschichtstruktur zur Verwendung in einer Halbleitervorrichtung mit stationären und beweglichen Elektroden und ein Herstellungsverfahren derselben und spezieller auf eine Dünnschichtstruktur für die Verwendung in einem Halbleiter-Beschleunigungssensor und ein Herstellungsverfahren derselben.
  • DE 198 20 816 A1 beschreibt eine Bondpadstruktur und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Die Bondpadstruktur für einen mikromechanischen Sensor weist unterhalb eines Bondpadsockels eine elektrisch isolierende Opferschicht auf. Des weiteren ist in einem bestimmten Bereich unterhalb des Bondpadsockels und um den Bondpadsockel herum auf der Opferschicht zumindest zeitweilig eine Schutzschicht zum Verhindern einer derartigen Unterätzung der Opferschicht unterhalb des Bondpadsockels beim Ätzen der Opferschicht, bei der das Substrat und/oder die Leiterbahnschicht freigelegt wird, vorgesehen.
  • Die Erfindung gemäß DE 693 33 551 T2 betrifft einen Einzelmaskenprozeß zum Herstellen von Mikrostrukturen und speziell einen Einzelmaskenprozeß zum Herstellen vollständiger mikroelektromechanischer und mikrooptomechanischer Strukturen, welche freigegebene bewegliche Elemente und Verbindungen, wie z. B. Felder, Bahnen, Elektroden und ähnliches auf einem Substrat beinhalten. Der beschriebene Prozeß ist dabei ein selbstausrichtender Einzelmaskenprozeß bei niedriger Temperatur für die Herstellung von MEM-Strukturen.
  • DE 693 18 956 T2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Beschleunigungsmessern mittels der „Silizium auf Isolator” Technologie. Insbesondere umfaßt das beschriebene Verfahren die Herstellung eines monokristallinen Siliziumfilms auf einem Siliziumsubstrat, der von dem Siliziumsubstrat durch eine Isolierschicht getrennt ist. Des weiteren werden der Siliziumfilm und die Isolierschicht bis zum Substrat geätzt, um die Form der beweglichen Elemente eines Beschleunigungssensors festzulegen. Insbesondere wird die Isolierschicht partiell entfernt, um die beweglichen Elemente freizulegen, wobei der verbleibende Rest der Isolierschicht die beweglichen Elemente und das Substrat verbindet.
  • DE 693 05 955 T2 beschreibt einen Beschleunigungssensor und seine Herstellung. Insbesondere bewegt sich bei dem Beschleunigungssensor ein auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat ausgebildeter Ausleger in einer Richtung parallel zur Oberfläche des einkristallinen Siliziumsubstrats bei einer Beschleunigung. Wenn sich dieser Ausleger bewegt, erfolgt eine Signalverarbeitung in einer Signalverarbeitungsschaltung, die auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat ausgebildet ist.
  • Halbleiter-Beschleunigungssensoren werden in Steuersystemen für Kraftfahrzeugfederungen, Airbags, etc. verwendet. Die Japanische Patentoffenlegung Nr. JP 9-211022 A offenbart beispielsweise einen Halbleiter-Beschleunigungssensor, bei dem Dünnschichtstrukturen, wie zum Beispiel stationäre und bewegliche Elektroden, auf einem Substrat ausgebildet sind.
  • Bei einem derartigen Beschleunigungssensor ist der Hauptteil einschließlich der Dünnschichtstrukturen in ein hermetisches Gehäuse zum Schutz eingeschlossen. Die stationären und beweglichen Elektroden sind mit den Elektrodenanschlussflächen verbunden, welche außerhalb der Vorrichtung freiliegen.
  • Der obige bekannte Beschleunigungssensor ist darin nachteilig, dass, wenn ein Spalt zwischen dem Gehäuse und den Elektrodenanschlussflächen ausgebildet ist als ein Ergebnis der Trennung des Gehäuses von den Anschlussflächen aufgrund einer externen Belastung, etc., in den Spalt Feuchtigkeit, etc. eindringen kann, was in der Bildung einer parasitären Kapazität zwischen den Elektrodenanschlussflächen resultiert. Dies verursacht elektrische Leckverluste bei den Dünnschichtstrukturen und eine Änderung ihrer Eigenschaften. Weiterhin beeinträchtigt der Randeffekt um die Elektroden herum die Vorrichtungseigenschaften in nachteiliger Weise.
  • Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen angesichts der obigen Probleme. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dünnschichtstruktur bereitzustellen zur Verwendung in einem Halbleiter-Beschleunigungssensor, der in einem Schutzgehäuse untergebracht ist, sowie ein Herstellungsverfahren desselben, wobei die Dünnschichtstruktur einen Elektrodenaufbau aufweist, der die parasitäre Kapazität zwischen den Elektroden anschlussflächen verringern kann zur Verhinderung einer Änderung in den Eigenschaften, sowie den Randeffekt beseitigen kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dünnschichtstruktur nach den Ansprüchen 1 und 3 und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtstruktur nach den Ansprüchen 6, 7 und 9.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform zeigt,
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der zweiten Ausführungsform zeigt,
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der zweiten Ausführungsform zeigt,
  • 10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der zweiten Ausführungsform zeigt,
  • 11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der dritten Ausführungsform zeigt,
  • 12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der vierten Ausführungsform zeigt,
  • 13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
  • 14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
  • 16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
  • 17 ist eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
  • 18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der sechsten Ausführungsform zeigt, und
  • 19 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der siebten Ausführungsform zeigt.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten und redundante Beschreibungen werden unterlassen.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Dünnschichtstruktur wird in einem Halbleiter-Beschleunigungssensor, etc. verwendet. Auf einem Siliziumsubstrat 1 ist eine erste Isolationsschicht 2 vorgesehen. In der Oberfläche der ersten Isolationsschicht 2 ist ein Leiter 3 vergraben. Es gibt keinen Höhenunterschied zwischen der Deckfläche der ersten Isolationsschicht 2 und der Deckfläche des Leiters 3, das heißt die gesamte Deckfläche ist im Wesentlichen eben. Eine zweite Isolationsschicht 4 ist auf der ersten Isolationsschicht 2 und dem Leiter 3 vorgesehen. Die zweite Isolationsschicht 4 ist aus einer Siliziumnitridschicht gebildet. (Der Begriff ”Substrat 5” wird hier im Folgenden verwendet zur Bezugnahme auf den Schichtstapel aus dem Siliziumsubstrat 1, der ersten Isolationsschicht 2, dem Leiter 3 und der zweiten Isolationsschicht 4.) Auf der Oberfläche des Leiters 3 sind Löcher 6a und 6b dergestalt ausgebildet, dass sie die zweite Isolationsschicht 4 durchdringen. Auf dem Substrat 5 ist eine leitende Elektrodenanschlussfläche 7 dergestalt ausgebildet, dass sie über dem Loch 6a angeordnet ist. Die Elektrodenanschlussfläche 7 ist mit dem Leiter 3 über das Loch 6a verbunden.
  • Die mit dem Bezugszeichen A bezeichneten Abschnitte in der Figur, die benachbart zu den beiden Seien der Elektrodenanschlussfläche 7 sind, werden hier im Folgenden als ”Nahabschnitte A” bezeichnet. Der durch das Bezugszeichen B bezeichnete Abschnitt außerhalb der Nahabschnitte A wird hier im Folgenden als ”nicht naher Abschnitt B” bezeichnet. Jeder Nahab schnitt A beinhaltet eine Dünnschicht 8a. Die Dünnschicht 8a ist elektrisch leitend und besteht aus einem Stützabschnitt 8c und einem schwebenden Abschnitt 8d. Der Stützabschnitt 8c ist auf der zweiten Isolationsschicht 4 ausgebildet. Der schwebende Abschnitt 8d ist auf dem Stützabschnitt 8c abgestützt und dadurch von der zweiten Isolationsschicht 4 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet. Die Deckfläche des schwebenden Abschnitts 8d, das heißt die Deckfläche der Dünnschicht 8a, ist höher als die Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7.
  • Der nicht nahe Abschnitt B beinhaltet eine Dünnschicht 8b. Die Dünnschicht 8b ist elektrisch leitend und besteht aus einem Stützabschnitt 8e und einem schwebenden Abschnitt 8f. Der Stützabschnitt 8e ist über dem Loch 6b ausgebildet und mit dem Leiter 3 verbunden. Der schwebende Abschnitt 8f ist auf dem Stützabschnitt 8e abgestützt und ist dadurch von der zweiten Isolationsschicht 4 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet. Dadurch sind die Dünnschichten 8a und 8b elektrisch leitend und haben einen Aufbau, der es ihnen erlaubt, als Antwort auf eine zugeführte Beschleunigung verlagert zu werden.
  • Auf der Deckfläche jedes schwebenden Abschnitts 8d und auf der Seite jedes schwebenden Abschnitts 8d, die der Elektrodenanschlussfläche 7 am nächsten ist, ist eine dritte Isolationsschicht 10 ausgebildet. Diese Schicht besteht beispielsweise aus einer Siliziumnitridschicht. Eine Schutzschicht bzw. Deckschicht 11 ist über die dritte Isolationsschicht 10 geschichtet. Diese Schicht ist beispielsweise eine undotierte Polysiliziumschicht (eine nichtleitende Schicht). Löcher 12 sind dergestalt ausgebildet, dass sie die dritte Isolationsschicht 10 auf den Deckflächen der entsprechenden schwebenden Abschnitte 8d durchdringen. Die Schutzschicht 11 ist mit den Dünnschichten 8a über die Löcher 12 verbunden. Somit be deckt die Schutzschicht 11 die Deckfläche jeder Dünnschicht 8a und die Seite jeder Dünnschicht 8a, die zu der Elektrodenanschlussfläche 7 zeigt.
  • Die obige dritte Isolationsschicht 10 ist eine Diffusionsblockadeschicht zur Verhinderung der Diffusion von leitenden Stoffen (d. h. in den Dünnschichten 8a enthaltenen Verunreinigungen) von den Dünnschichten 8a in die Schutzschicht 11. Weiterhin werden die Löcher 12 verwendet, um zu verhindern, dass die Schutzschicht 11 sich von den Dünnschichten 8a während des Vorgangs der Herstellung der Dünnschichtstruktur ablöst.
  • Obwohl dies nicht in 1 gezeigt ist, gibt es in Wirklichkeit eine Mehrzahl von Elektrodenanschlussflächen 7, die auf dem Substrat 5 ausgebildet sind. Speziell sind zwei Elektrodenanschlussflächen 7 auf den entsprechenden Seiten jeder Dünnschicht 8a angeordnet. Dies bedeutet, auf dem Substrat 5 ist jede Dünnschicht 8a zwischen ein Paar von Elektrodenanschlussflächen 7 gefügt. Die Seiten jeder Elektrodenanschlussfläche 7 zeigen zu der Schutzschicht 11. Die Deckfläche der Schutzschicht 11 ist höher als die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen 7.
  • Dieser Aufbau erlaubt die Verringerung der parasitären Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen, sogar wenn Feuchtigkeit, etc. zwischen das Gehäuse und die Elektrodenanschlussflächen eindringt. Deshalb ist es möglich, den Randeffekt zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen zu beseitigen und dadurch eine Veränderung in den Eigenschaften zu verhindern.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur, die in 1 gezeigt ist, beschrieben.
  • Zu Allererst wird eine erste Isolationsschicht aus einer Siliziumoxidschicht auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet. Danach wird die Oberfläche der ersten Isolationsschicht selektiv geätzt zum Ausbilden einer Vertiefung bzw. Rinne. Danach wird auf der gesamten Oberfläche eine Metallschicht aus Wolfram, etc. ausgebildet zum Füllen der Rinne. Dann werden unerwünschte Abschnitte der Metallschicht entfernt, wodurch lediglich der Abschnitt der Metallschicht in der Rinne zurückgelassen wird. Der resultierende Aufbau ist dergestalt, dass die erste Isolationsschicht 2 auf dem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet ist und der Leiter 3 auf der Oberfläche der ersten Isolationsschicht 2 ausgebildet ist, wie in 2 gezeigt. Es gibt im Wesentlichen keinen Höhenunterschied zwischen der Deckfläche der ersten Isolationsschicht 2 und der Deckfläche des Leiters 3, das heißt die gesamte Deckfläche ist eben.
  • Danach wird auf den freiliegenden Oberflächen der ersten Isolationsschicht 2 und des Leiters 3, die in 2 gezeigt sind, eine Siliziumnitridschicht ausgebildet. Als ein Ergebnis ist die zweite Isolationsschicht 4 auf der ersten Isolationsschicht 2 und dem Leiter 3 ausgebildet, wie in 3 gezeigt. Dadurch wird das Substrat 5 ausgebildet, bei dem die erste Isolationsschicht 2, der Leiter 3 und die zweite Isolationsschicht 4 über dem Siliziumsubstrat 1 übereinander geschichtet sind.
  • Danach wird die zweite Isolationsschicht 4 auf dem Leiter 3 selektiv geätzt zum Ausbilden der Löcher 6a und 6b auf dem Leiter, wie in 3 gezeigt.
  • Danach wird auf der gesamten Oberfläche der zweiten Isolationsschicht 4, die in 3 gezeigt ist, eine Siliziumoxidschicht ausgebildet. Hieraufhin wird die Siliziumoxidschicht selektiv geätzt zum Ausbilden einer Opferschicht 13 auf der zweiten Isolationsschicht 4, wie in 4 gezeigt. Die Opfer schicht 13 weist darin ausgebildete Kerben- bzw. Grubenstrukturen 14a, 14b und 14c auf. Es sollte beachtet werden, dass die zweite Isolationsschicht 4 und das Loch 6a an der Bodenfläche der Grube 14a freiliegen. Weiterhin liegt das Loch 6b an der Bodenfläche der Grubenstruktur 14b frei und die zweite Isolationsschicht 4 liegt ebenfalls an der Bodenfläche der Grubenstruktur 14c frei.
  • Danach wird auf der gesamten Oberfläche eine Siliziumschicht, die Verunreinigungen enthält, dergestalt ausgebildet, dass die Grubenstrukturen 14a, 14b und 14c, die in 4 gezeigt sind, gefüllt werden. Hiernach wird die Siliziumschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der Stützabschnitte 8c innerhalb ihrer entsprechenden Grubenstrukturen 14c. Weiterhin werden die schwebenden Abschnitte 8d auf ihren entsprechenden Stützabschnitten 8c ausgebildet, wie in 5 gezeigt. Dies bedeutet, der obige Schritt bildet die leitenden Dünnschichten 8a aus, von denen jede aus einem Stützabschnitt 8c und einem schwebenden Abschnitt 8d besteht. Weiterhin wird der Stützabschnitt 8e innerhalb der Grubenstruktur 14b ausgebildet und der schwebende Abschnitt 8f auf dem Stützabschnitt 8e ausgebildet. Dies bedeutet, der obige Schritt bildet ebenfalls die leitende dünne Schicht 8b aus, die aus dem Stützabschnitt 8e und dem schwebenden Abschnitt 8f besteht.
  • Danach wird eine dritte Isolationsschicht aus einer Siliziumnitridschicht auf den freiliegenden Oberflächen der Opferschicht 13 und der Dünnschichten 8a und 8b, die in 5 gezeigt sind, ausgebildet. Danach wird die dritte Isolationsschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der dritten Isolationsschicht 10, die die Deckflächen der schwebenden Abschnitte 8d, die Seiten der schwebenden Abschnitte 8d, die der Grubenstruktur 14a am nächsten liegen, und die Abschnitte der Opferschicht 13, die die Seitenwände der Grubenstruktur 14a bilden, bedeckt. Weiterhin werden die Löcher 12 dergestalt ausgebil det, dass sie die dritte Isolationsschicht 10 auf den entsprechenden schwebenden Abschnitten 8d durchdringen. Es sollte beachtet werden, dass die zweite Isolationsschicht 4 und das Loch 6a an der Bodenfläche der Grubenstruktur 14a freiliegen.
  • Danach wird eine Schutzschicht aus einer Polysiliziumschicht (keine Verunreinigungen enthaltend) auf den freiliegenden Oberflächen der Opferschicht 13 und der dritten Isolationsschicht 10, die in 6 gezeigt ist, ausgebildet. Hieraufhin wird die Schutzschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der Schutzschicht 11, die die dritte Isolationsschicht 10 bedeckt, wie in 7 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass der obige Schritt die Schutzschicht 11 dergestalt ausbildet, dass sie mit den Dünnschichten 8a über die Löcher 12 verbunden ist. Dadurch ist die Schutzschicht 11 dergestalt ausgebildet, dass sie die Deck- und Seitenflächen der Dünnschichten 8a bedeckt.
  • Danach wird die gesamte Opferschicht 13, die in 7 gezeigt ist, unter Verwendung von Flusssäure, etc. entfernt. Wie oben beschrieben, wurde die Schutzschicht 11 dergestalt ausgebildet, dass sie mit den Dünnschichten 8a über die Löcher 12 verbunden ist. Da die Schutzschicht 11 eine Polysiliziumschicht ist und daher in Flusssäure nicht löslich ist, löst sie sich nicht von der zweiten Isolationsschicht 4 ab. Da die Schutzschicht 11 über die Löcher 12 mit den Dünnschichten 8a verbunden ist, kann ein Abheben der Dünnschichten 8a verhindert werden. Da die dritte Isolationsschicht 10 eine Siliziumnitridschicht ist und daher nicht in Flusssäure löslich ist, wird ein Abheben der dritten Isolationsschicht 10 von der zweiten Isolationsschicht 4 verhindert.
  • Danach wird eine Metallschicht aus Aluminium auf der gesamten Oberfläche ausgebildet zum Füllen der in 7 gezeigten Grubenstruktur 14a. Hieraufhin wird die Metallschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der Elektrodenanschlussfläche 7 über dem Loch 6a, wie in 1 gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass die Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7 niedriger als die Deckfläche der Schutzschicht 11 ist.
  • Das oben beschriebene Herstellungsverfahren gestattet die Ausbildung einer Dünnschichtstruktur, bei der die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen verringert ist.
  • Im Folgenden wird eine Abwandlung des obigen Herstellungsverfahrens beschrieben.
  • Bei dem obigen Herstellungsverfahren wird der Schritt des Ausbildens der Elektrodenanschlussfläche 7 (siehe 1) nach dem Schritt des Ausbildens der Schutzschicht 11 (siehe 7) durchgeführt. Die Elektrodenanschlussfläche 7 kann jedoch vor dem Ausbilden der Schutzschicht 11 ausgebildet werden.
  • Speziell beginnt dieses Verfahren mit der Durchführung der obigen Abfolge von Schritten von dem Schritt des Ausbildens der ersten Isolationsschicht 2 (siehe 2) bis zu dem Schritt des Ausbildens der dritten Isolationsschicht 10 (siehe 6). Obwohl dies nicht gezeigt ist, wird danach auf dem Substrat 5 auf den entsprechenden Seiten jeder Dünnschicht 8a ein Paar von Elektrodenanschlussflächen ausgebildet. Hieraufhin werden die dritte Isolationsschicht und die Schutzschicht dergestalt ausgebildet, dass sie die Dünnschichten 8a bedecken. Zu dieser Zeit werden ebenfalls Löcher ausgebildet. Die verbleibenden Schritte sind ähnlich zu jenen des obigen ursprünglichen Herstellungsverfahrens.
  • Diese Abwandlung gestattet ebenfalls die Ausbildung einer Dünnschichtstruktur, bei der die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen verringert ist.
  • Zweite Ausführungsform
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, dass die folgende Beschreibung sich auf die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform verglichen zu der ersten Ausführungsform konzentriert. Bei der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform bedeckt die Schutzschicht 11 die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 zusätzlich zu den Oberflächen der dritten Isolationsschicht 10. Mit Ausnahme dieses Merkmals ist die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise aufgebaut wie die Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform und deshalb wird keine weitere Beschreibung bereitgestellt.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Schutzschicht 11 somit dergestalt ausgebildet, dass sie die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 bedeckt. Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen sogar weiter verringern als die erste Ausführungsform. Dies gestattet die effektivere Beseitigung des Randeffekts zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen, wodurch eine Veränderung in den Eigenschaften verhindert wird.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Dieses Verfahren beginnt mit der Durchführung der obigen Abfolge von Schritten von dem Schritt des Ausbildens der ersten Isolationsschicht 2 auf dem Siliziumsubstrat 1 (siehe 2) bis zu dem Schritt des Ausbildens der dritten Isolationsschicht 10 (siehe 6), wie bei der ersten Ausführungsform. Danach wird die Elektrodenanschlussfläche 7 innerhalb der Ker be bzw. Grube 14a, die in 6 gezeigt ist, dergestalt ausgebildet, dass sie über dem Loch 6a angeordnet ist, was die Struktur, die in 9 gezeigt ist, erzeugt.
  • Danach wird eine Schutzschicht dergestalt ausgebildet, dass sie die dritte Isolationsschicht 10, die Grubenstruktur 14a und die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7, die in 9 gezeigt ist, bedeckt, was die in 10 gezeigte Struktur erzeugt. Hiernach wird die gesamte in 10 gezeigte Opferschicht 13 entfernt, wodurch die in 8 gezeigte Struktur erzeugt wird.
  • Bei dem obigen Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird somit die Schutzschicht 11 so ausgebildet, dass sie die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 bedeckt. Mit Ausnahme dieses Merkmals ist das Verfahren ähnlich zu der obigen Abwandlung des Herstellungsverfahrens der ersten Ausführungsform.
  • Verglichen zu der ersten Ausführungsform kann das Herstellungsverfahren der obigen Ausführungsform eine Dünnschichtstruktur bilden, bei der die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen weiter verringert ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, dass die folgende Beschreibung sich auf die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform verglichen zu der ersten Ausführungsform konzentriert.
  • Bei der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Kante des schwebenden Abschnitts 8d jedes Nahabschnitts A zu der Seite der Elektrodenanschlussfläche 7 dergestalt, dass die Seite des schwebenden Abschnitts 8d, die zu der Elektrodenanschlussfläche 7 zeigt, so nah wie möglich bei der Elektrodenanschlussfläche 7 ist. Mit anderen Worten, jede Dünnschicht 8a und die Elektrodenanschlussfläche 7 sind dergestalt ausgebildet, dass sie mit dem geringstmöglichen Abstand, der durch die Strukturierungsgenauigkeit bestimmt ist, voneinander beabstandet sind.
  • Speziell werden die Lithographie und das Ätzen bei den Schritten des Ausbildens der Dünnschichten 8a und des Ausbildens der Elektrodenanschlussfläche 7 dergestalt durchgeführt, dass die Dünnschichten 8a und die Elektrodenanschlussfläche 7 so nah wie möglich beieinander ausgebildet werden, solange es keine Möglichkeit gibt, dass sie in Kontakt zueinander gelangen.
  • Zu dieser Zeit werden die Abschnitte der Schutzschicht 11, die den Seiten der Elektrodenanschlussfläche 7 gegenüberliegen, dergestalt ausgebildet, dass ihre Deckflächen höher als die Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7 sind. Mit Ausnahme dieser Merkmale ist die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise wie die Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform aufgebaut und deshalb wird keine weitere Beschreibung bereitgestellt.
  • Somit liefert die vorliegende Ausführungsform verglichen zu der ersten Ausführungsform eine Struktur, bei der die Abschnitte der Schutzschicht 11 nahe der Elektrodenanschlussfläche 7 eine große Höhe aufweisen. Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen sogar weiter verringern als die erste Ausführungsform. Dies gestattet die effektivere Beseiti gung des Randeffektes zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen und verhindert eine Veränderung in den Eigenschaften.
  • Vierte Ausführungsform
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, dass die folgende Beschreibung sich auf die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform verglichen zu der dritten Ausführungsform konzentriert.
  • Bei der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform bedeckt die Schutzschicht 11 die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 zusätzlich zu den freiliegenden Oberflächen der dritten dünnen Isolationsschicht 10. Mit Ausnahme dieses Merkmals ist die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise aufgebaut wie die Dünnschichtstruktur der dritten Ausführungsform und deshalb wird keine weitere Beschreibung bereitgestellt.
  • Die obige Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform kann die parasitäre Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen sogar weiter verringern als die Dünnschichtstruktur der dritten Ausführungsform, die in 11 gezeigt ist. Dies gestattet die effektivere Beseitigung des Randeffektes zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen und verhindert eine Änderung in den Eigenschaften.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es sollte beachtet werden, dass die folgende Beschreibung sich auf die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform verglichen zu der ersten bis vierten Ausführungsform konzentriert.
  • Bei der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrodenanschlussfläche 7 innerhalb einer Kerbe bzw. Grube 15 vorgesehen, die in der Oberfläche der ersten Isolationsschicht 2 ausgebildet ist. Der Leiter 3 ist dergestalt ausgebildet, dass er sich entlang einer Seite und. der Bodenfläche der Grube 15 erstreckt. Die Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7 ist plan zu oder niedriger als die Deckfläche des Substrates 5. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind tatsächlich zwei Gruben 15 auf den entsprechenden Seiten jeder Dünnschicht 8a vorgesehen. Jede Grube 15 ist in der Oberfläche des Substrates 5 ausgebildet und weist eine Elektrodenanschlussfläche auf, die darin ausgebildet ist.
  • Die zweite Isolationsschicht 4 ist dergestalt ausgebildet, dass sie die Seiten und die Bodenfläche der Grube 15 sowie die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 bedeckt. Die zweite Isolationsschicht 4 ist eine Siliziumnitridschicht. Es sollte beachtet werden, dass die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform nicht die dritte Isolationsschicht 10, die Schutzschicht 11 und das Loch 12, die in 1 gezeigt sind und die in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, aufweist. Mit Ausnahme dieser Merkmale ist die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise aufgebaut wie die Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform und deshalb wird keine weitere Beschreibung bereitgestellt.
  • Die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform gestattet, dass die Dünnschichten 8a so ausgebildet werden, dass ihre Höhe größer ist als die Höhe der Elektrodenanschlussfläche 7. Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 mit der zweiten Isolierschicht 4 bedeckt. Dieser Aufbau ruft die gleiche Wirkung hervor, wie der Aufbau der zweiten Ausführungsform, bei dem die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 mit der Schutzschicht bedeckt sind (siehe 8). Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform den Randeffekt zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen beseitigen und dadurch eine Änderung in den Eigenschaften auf effektivere Weise als die erste Ausführungsform verhindern.
  • Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Zuallererst wird eine erste Isolationsschicht auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet und danach ihre Oberfläche zum Ausbilden einer Rinne bzw. Vertiefung selektiv geätzt. Danach wird ein Leiter so ausgebildet, dass er sich entlang der Oberfläche der ersten Isolationsschicht und einer Seite und der Bodenfläche der Rinne erstreckt. 14 zeigt die resultierende Struktur, bei der die Grube 15 in der Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 ausgebildet ist und der Leiter 3 so ausgebildet ist, dass er sich entlang der Oberfläche der ersten Isolationsschicht 2 und einer Seite und der Bodenfläche der Grube 15 erstreckt. Obwohl dies nicht in 14 gezeigt ist, wird tatsächlich eine Mehrzahl von Gruben 15 in der Oberfläche des Substrates ausgebildet.
  • Danach wird eine Elektrodenanschlussfläche innerhalb der in 14 gezeigten Grube 15 ausgebildet. Als ein Ergebnis ist die Elektrodenanschlussfläche 7 auf der Bodenfläche der Grube 15 ausgebildet, wie in 15 gezeigt. Die Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7 ist plan zu oder niedriger als die Deckfläche des Substrates 5 (siehe 13).
  • Danach wird auf den freiliegenden Oberflächen der ersten Isolationsschicht 2, des Leiters 3, der Grube 15 und der Elektrodenanschlussfläche 7, die in 15 gezeigt sind, eine Siliziumnitridschicht ausgebildet. Hieraufhin wird die Siliziumnitridschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der zweiten Isolationsschicht 4, die die erste Isolationsschicht 2, den Leiter 3, die Grube 15 und die Elektrodenanschlussfläche 7 bedeckt, wie in 16 gezeigt. Zu dieser Zeit wird das Loch 6b dergestalt ausgebildet, dass es die zweite Isolationsschicht 4 auf dem Leiter 3 außerhalb der Grube 15 durchdringt.
  • Danach wird eine Siliziumoxidschicht auf der gesamten Oberfläche der in 16 gezeigten zweiten Isolationsschicht 4 ausgebildet. Hiernach wird die Siliziumoxidschicht selektiv geätzt zum Ausbilden der Grubenstruktur 14a, wie in 17 gezeigt. Ebenfalls bei diesem Schritt wird die Grubenstruktur 14b über dem Loch 6b außerhalb der Grube 15 ausgebildet und die Grubenstruktur 14c wird auf der zweiten Isolationsschicht 4 außerhalb der Grube 15 ausgebildet.
  • Dann wird eine Siliziumschicht, die Verunreinigungen enthält, auf der gesamten Oberfläche so ausgebildet, dass sie die in 17 gezeigten Grubenstrukturen 14a, 14b und 14c ausfüllt. Hiernach wird die Siliziumschicht selektiv geätzt. Danach wird der Abschnitt der zweiten Isolationsschicht 4 auf der Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche 7 selektiv entfernt, wodurch die zweite Isolationsschicht 4 auf den Seiten und den Oberkantenabschnitten der Elektrodenanschlussfläche 7 zurückgelassen wird. Danach wird die gesamte Opferschicht 13 entfernt, wodurch die in 13 gezeigte Struktur erzeugt wird. Obwohl dies nicht in 13 gezeigt ist, ist auf dem Substrat 5 jede Dünnschicht 8a zwischen benachbarte Gruben 15 gefügt.
  • Somit bedeckt das obige Herstellungsverfahren die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussfläche 7 mit der zweiten Isolationsschicht 4, wodurch die Schritte des Ausbildens der dritten Isolationsschicht 10, der Schutzschicht 11 und des Loches 12, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, beseitigt werden. Deshalb erfordert die vorliegende Ausführungsform weniger Herstellungsschritte als die erste Ausführungsform, obwohl sie sogar die gleiche Wirkung wie die erste Ausführungsform erzielen kann.
  • Sechste Ausführungsform
  • 18 zeigt eine Querschnittsansicht einer Dünnschichtstruktur gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede der vorliegenden Ausführungsform verglichen zu der ersten Ausführungsform.
  • Es sollte beachtet werden, dass diese Figur nicht die Dünnschichtabschnitte zeigt, die in Zusammenhang mit der ersten bis fünften Ausführungsform beschrieben wurden. Bezugnehmend auf die Figur ist eine Mehrzahl von Elektrodenanschlussflächen 7 auf dem Substrat 5 ausgebildet und Abschirmstrukturen 16 sind zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen 7 ausgebildet. Die Abschirmstrukturen 16 weisen eine größere Dicke als die Elektrodenanschlussflächen 7 auf. Dies bedeutet, die Deckflächen der Abschirmstrukturen 16 sind höher als die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen 7. Jede Abschirmstruktur besteht aus einer nichtleitenden Schicht, beispielsweise einer Isolationsschicht (einer Siliziumoxidschicht, etc.), oder einer undotierten Siliziumschicht.
  • Mit Ausnahme dieser Merkmale ist die Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform in der gleichen Weise aufgebaut wie die Dünnschichtstruktur der ersten Ausführungsform und deshalb wird keine weitere Beschreibung bereitgestellt.
  • Somit gestattet die obige Dünnschichtstruktur der vorliegenden Ausführungsform die Verringerung der parasitären Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen durch Vergrößern der Schichtdicke der Abschirmstrukturen 16. Deshalb kann die vorliegende Ausführungsform den Randeffekt zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen auf einfachere Weise beseitigen und daher eine Änderung in den Eigenschaften auf effektivere Weise verhindern als die erste Ausführungsform.
  • Siebte Ausführungsform
  • 19 zeigt eine Draufsicht auf eine Dünnschichtstruktur gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Anordnung bereit, bei der benachbarte Elektrodenanschlussflächen mit dem größtmöglichen Abstand beabstandet sind. Diese Anordnung kann auf irgendeine der Dünnschichtstrukturen der ersten bis sechsten Ausführungsform angewendet werden. Wenn beispielsweise drei Elektrodenanschlussflächen 7 entlang einem Rand des Substrates 5 angeordnet werden sollen, werden zwei der Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates 5 angeordnet und die verbleibende wird auf halbem Wege zwischen ihnen angeordnet. Bei dieser Konfiguration ist der Abstand D zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen vorzugsweise 200 μm oder mehr. Dies gestattet die Verringerung der parasitären Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen.
  • Die vorliegende Ausführungsform gestattet die weitere Verringerung der parasitären Kapazität zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen bei der ersten bis sechsten Ausführungsform. Deshalb ist es möglich, auf effektivere Weise den Randeffekt zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen zu beseitigen und eine Änderung in den Eigenschaften zu verhindern.

Claims (9)

  1. Dünnschichtstruktur mit: einer leitenden Dünnschicht (8a), die sich auf einem Substrat (5) befindet und so ausgebildet ist, dass sich als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eine Auslenkung der Dünnschicht (8a) ergibt, einem Paar Elektrodenanschlussflächen (7), die auf dem Substrat (5) an entsprechenden Seiten der Dünnschicht (8a) derart angeordnet sind, dass die Dünnschicht (8a) zwischen sie gefügt ist; und einer nichtleitenden Schicht (11), die eine Deckfläche der Dünnschicht (8a) und die Seiten der Dünnschicht (8a), die zu den Elektrodenanschlussflächen (7) zeigen, bedeckt, wobei eine Deckfläche der nichtleitenden Schicht (11) höher ist als die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7).
  2. Dünnschichtstruktur nach Anspruch 1, bei der die nichtleitende Schicht (11) die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussflächen (7) bedeckt.
  3. Dünnschichtstruktur mit: einer leitenden Dünnschicht (8a), die sich auf einem Substrat (5) befindet und so ausgebildet ist, dass sich als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eine Auslenkung der Dünnschicht (8a) ergibt, einem Paar Elektrodenanschlussflächen (7), die in Gruben (15) vorgesehen sind, welche in einer Oberfläche des Substrates (5) ausgebildet sind, wobei die Gruben (15) auf entsprechenden Seiten der Dünnschicht (8a) angeordnet sind und die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7) plan zu einer oder niedriger als eine Deckfläche des Substrates (5) sind und einer nichtleitenden Schicht (4), die die Seiten und die Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussflächen (7) bedeckt.
  4. Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin aufweist: eine nichtleitende Schichtstruktur (16), die zwischen dem Paar von Elektrodenanschlussflächen (7) vorgesehen ist, wobei eine Deckfläche der nichtleitenden Schichtstruktur (16) höher ist als die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7).
  5. Dünnschichtstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Abstand zwischen dem Paar von Elektrodenanschlussflächen (7) 200 μm oder mehr ist.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtstruktur, das die Schritte aufweist: Ausbilden einer leitenden Dünnschicht (8a) auf einem Substrat (5) derart, dass sie sich zur Auslenkung als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eignet, Ausbilden einer nichtleitenden Schicht (11) dergestalt, dass sie eine Deckfläche und eine Seite der Dünnschicht (8a) bedeckt, und Ausbilden eines Paares von Elektrodenanschlussflächen (7) auf dem Substrat (5) dergestalt, dass sie an entsprechenden Seiten der Dünnschicht (8a) derart angeordnet sind, dass die Dünnschicht (8a) zwischen sie gefügt ist; wobei die Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7) niedriger sind als eine Deckfläche der nichtleitenden Schicht (11).
  7. Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtstruktur, das die Schritte aufweist: Ausbilden einer leitenden Dünnschicht (8a) auf einem Substrat (5) derart, dass sie sich zur Verlagerung als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eignet, Ausbilden eines Paares von Elektrodenanschlussflächen (7) auf dem Substrat (5) dergestalt, dass sie an entsprechenden Seiten der Dünnschicht (8a) derart angeordnet sind, dass die Dünnschicht (8a) zwischen sie gefügt ist; und Ausbilden einer nichtleitenden Schicht (11) dergestalt, dass sie eine Deckfläche und eine Seite der Dünnschicht (8a) bedeckt, wobei eine Deckfläche der nichtleitenden Schicht (11) höher ist als Deckflächen der Elektrodenanschlussflächen (7).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die nichtleitende Schicht (11) Seiten und Oberkantenabschnitte der Elektrodenanschlussflächen (7) bedeckt.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtstruktur, das die Schritte aufweist: Ausbilden eines Paares von Gruben (15) in einer Oberfläche eines Substrates, Ausbilden einer Elektrodenanschlussfläche (7) innerhalb jeder Grube (15), wobei eine Deckfläche der Elektrodenanschlussfläche (7) plan zu einer oder niedriger als eine Deckfläche des Substrates (5) ist, Ausbilden einer nichtleitenden Schicht (4) dergestalt, dass sie Seiten und Oberkantenabschnitte jeder Elektrodenanschlussfläche (7) bedeckt, und Ausbilden einer leitenden Dünnschicht (8a) auf dem Substrat (5) dergestalt, dass sie zwischen dem Paar von Gruben (15) angeordnet ist und sich zur Auslenkung als Antwort auf eine einwirkende Beschleunigung eignet.
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