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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der ersten
Ausführungsform zeigt,
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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5 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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6 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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7 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der ersten Ausführungsform
zeigt,
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der zweiten
Ausführungsform zeigt,
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9 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der zweiten Ausführungsform
zeigt,
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10 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der zweiten Ausführungsform
zeigt,
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11 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der dritten
Ausführungsform zeigt,
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12 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der vierten
Ausführungsform zeigt,
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13 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der fünften Ausführungsform zeigt,
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14 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der fünften
Ausführungsform
zeigt,
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15 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der fünften
Ausführungsform
zeigt,
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16 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der fünften
Ausführungsform
zeigt,
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17 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Herstellungsverfahren einer Dünnschichtstruktur
der fünften
Ausführungsform
zeigt,
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18 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der sechsten
Ausführungsform zeigt,
und
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19 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Dünnschichtstruktur der siebten
Ausführungsform zeigt.
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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.
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Erste Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur,
die in 1 gezeigt ist, beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
oben beschriebene Herstellungsverfahren gestattet die Ausbildung
einer Dünnschichtstruktur,
bei der die parasitäre
Kapazität
zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen verringert ist.
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Im
Folgenden wird eine Abwandlung des obigen Herstellungsverfahrens
beschrieben.
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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.
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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.
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Diese
Abwandlung gestattet ebenfalls die Ausbildung einer Dünnschichtstruktur,
bei der die parasitäre
Kapazität
zwischen benachbarten Elektrodenanschlussflächen verringert ist.
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Zweite Ausführungsform
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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.
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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.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur
der vorliegenden Ausführungsform
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dritte Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vierte Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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Fünfte
Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen der Dünnschichtstruktur der vorliegenden
Ausführungsform
beschrieben.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Sechste Ausführungsform
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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.
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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.
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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.
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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.
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Siebte Ausführungsform
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19 zeigt
eine Draufsicht auf eine Dünnschichtstruktur
gemäß einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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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.
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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.