DE19750134C1 - Kapazitiver Beschleunigungssensor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Kapazitiver Beschleunigungssensor und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen kapazitiv arbeitenden und nach einer
oberflächenmikromechanischen Fertigungstechnologie hergestellten
Beschleunigungssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Beschleunigungssensor, der mittels Mikrogalvanik
mit einem erfindungsgemäß neuartigen Einmaskenschritt-Prozeß in deutlich wenigeren
Fertigungsschritten und höherer Ausbeute, kostengünstig herstellbar ist.
Derartige Beschleunigungssensoren werden für sicherheitsrelevante (Gurtstraffer,
Airbag, ABS) und komfortsteigernde (aktive Dämpfung) Systeme im KFZ vorgesehen. Sie
können auch in Geräte oder Maschinen eingebaut werden, deren Vibration oder Bewegung
überwacht werden soll.
Zur Bestimung von Beschleunigungen wurden viele Sensoren mit unterschiedlichen
Wirkprinzipien entwickelt. Hinsichtlich einer großen Empfindlichkeit, eines geringen
Temperaturkoeffizienten und einer hohen Langzeitstabilität weisen die oberflächen
mikromechanisch hergestellten, kapazitiv arbeitenden Beschleunigungssensoren eine Reihe von
Vorteilen auf.
Aus der WO 92/03740 bzw. DE 44 32 837 A1 sind bereits kapazitive
Beschleunigungssensoren bekannt. Der hier vorgestellte Beschleunigungssensor wurde mittels
Oberflächenmikromechanik aus einer dünnen Polysiliziumschicht heraus strukturiert. Die
Sensorstruktur besteht aus einer seismischen Prüfmasse als beweglicher Mittelelektrode und
zwei feststehenden Elektroden, die zusammen eine Differenzkondensatormeßanordnung bilden.
Eine Beschleunigung verursacht eine Lageänderung der seismischen Prüfmasse, die zu einer
Änderung der Abstände und dank der Kapazität zwischen der Mittelelektrode und zwei
feststehenden Elektroden führt. Daher ist die Beschleunigung als Kapazitätsänderung meßbar.
Die Herstellung solcher Beschleunigungssensoren benötigt viele komplexe und sehr zeit- und
kostenaufwendige Fabrikationsprozesse in Zusammenhang mit der Verarbeitung einer
Polysiliziumschicht, der CVD-Abscheidung, der p- oder n-Dotierung sowie dem
Trockenätzen. Die mehrstufigen lithographischen Strukturierungen sind unbedingt notwendig.
Weiterer Nachteil ist die geringe Sensorstrukturhöhe, die bedingt durch die sehr langsame
Ätzrate des Polysiliziums nur bis eine Dicke von etwa 2 µm erreichbar ist.
Eine weitere Entwicklung zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses wird in der
DE 195 30 736 dargestellt. Der in dieser Schrift beschriebene Beschleunigungssensor ist aus
einem Silicon-on-Isolator (SOI) Dreischichtsystem aufgebaut. Die seismische Masse wird aus
einem Silizium-Einkristall strukturiert. Somit ist die Herstellung einfacher geworden, obwohl
zu ihrer Herstellung immer noch zwei Maskenschritte notwendig sind, und für die
Kontaktierung des Sensors ein zusätzlicher Metallisierungsprozeß unerläßlich ist.
Parallel zur Siliziummikromechanik wurde die Ligatechnik zur Herstellung von
kapazitiven Beschleunigungssensoren eingesetzt, so wie in der DE 42 26 430 A1 beschrieben.
Bei dem Ligaverfahren wird der Beschleunigungssensor, der ebenfalls aus einer seismischen
Prüfmasse und zwei starren Gegenelektroden besteht, durch selektive Metallabscheidung
erzeugt. Der größte Vorteil des Liga-Beschleunigungssensor besteht darin, daß die
Sensorstruktur eine Höhe bis zu einigen hundert Millimeter erreichen kann. Im Vergleich zur
Siliziummikromechanik weist das Ligaverfahren weniger Verarbeitungsschritte auf, jedoch ist
es wegen der aufwendigen Gerätetechnik zur Durchführung der Tiefenlithographie auf
PMMA-Röntgenresist mit Synchrotronstrahlung sehr kostspielig.
Es wurden in der Zeitschrift "Sensors and Actuators" weitere mikromechanische
Verfahren zur Herstellung kapazitiver Beschleunigungssensoren vorgestellt. Auch solche
Verfahren benötigen bisher ausnahmslos mindestens zwei Maskenschritte zur Realisierung des
Sensorelementes.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein kapazitiv
arbeitender mikromechanischer Beschleunigungssensor mit Hilfe der Mikrogalvanik in
möglichst wenigen Verarbeitungsschritten kostengünstig herzustellen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Beschleunigungssensor mit den im
Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den
abhängigen Unteransprüchen. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im
Anspruch 5 genannten Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Varianten ergeben sich aus den
Verfahrensunteransprüchen.
Der Beschleunigungssensor wird mit Hilfe von nur zwei metallischen Schichten
aufgebaut. Als Tragplatte dient ein elektrisch isolierendes Substrat (thermisch oxidierter
Siliziumwafer oder Keramikwafer), auf dem die erste metallischen Schicht mittels PVD
abgeschieden wird. Diese Metallschicht dient als Galvanikstartplatte für den Aufbau des
Beschleunigungssensors. Auf der ersten Metallschicht wird ein UV-strahlungsempfindlicher
dicker Fotolack aufgebracht. Der Fotolack wird anschließend über eine Maske, die das
Sensorstruktur-Layout enthält, von einer UV-Quelle belichtet. Nach der Entwicklung werden
die belichteten Teile des Fotolacks herausgelöst. Es entsteht ein Lack-Formeinsatz für den
galvanischen Aufbau des Beschleunigungsensors. Die Dicke des verwendeten Fotolacks
bestimmt die Höhe der Sensorstruktur. Die zweite metallischen Schicht, die das Sensormaterial
bildet, wächst dann elektrochemisch innerhalb der Zwischenräume des lithographisch
strukturierten Fotolacks auf der ersten Metallschicht auf. Die gewünschten beweglichen Teile
des Sensorelementes werden anschließend durch Ätzen der darunterliegenden ersten
Metallschicht mit einem geeigneten Ätzverfahren, z. B. zeit-kontrolliertes elektrochemisches
Naßätzen, erzeugt.
Eine Besonderheit bei dem Verfahren ist, daß die Sensoren zunächst auf einer
ganzflächigen metallischen Grundplatte galvanisch aufgebaut, und erst im letzten Schritt durch
Entfernen dieser Metallschicht voneinander isoliert werden. Dieser Verfahrensablauf vermeidet
einen weiteren Strukturierungsprozeß, der beim Stand der Technik am Anfang zur
Strukturierung der Galvanikstartschicht benötigt wird. Somit stellt der Verfahrensablauf einen
Einmasken-Prozeß dar. Dieses Verfahren kann auch zur kostengünstigen Realisierung weiterer
mikromechanischer Elemente mit freistehendem Teil eingesetzt werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Verfahren mit nur einem
Maskenschritt auskommt, und die Strukturierung der Funktionselemente des Sensors
galvanisch erzeugt werden. Dieser galvanische Aufbau ist deutlich billiger als ein zweiter
Maskenschritt.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:
- - Das Verfahren ist besonderes einfach und wirtschaftlich. Kostspielige Geräte bzw. aufwendige Fabrikationsschritte werden weitestgehend vermieden.
- - Die Höhe der Sensorstruktur wird durch die Dicke des verwendeten Fotolacks bestimmt und kann bis zu etwa 30 µm mit einem Aspektverhältnis von etwa 6 reichen (im Vergleich hierzu weisen die aus Polysilizium heraus strukturierten Beschleunigungssensoren eine Strukturhöhe von nur 2 µm auf). Hohe Strukturen vergrößern die Nennkapazität und verbessern gleichzeitig die Steifigheit der Sensorstruktur. Dies führt zu einer kleineren Querempfindlichkeit.
- - Der Beschleunigungssensor ist nur aus zwei Schichten aufgebaut, es besteht die große Auswahlmöglichkeit des ersten Schichtmaterials, das gegenüber dem Sensormaterial selektiv abgetragen wird.
- - Der Beschleunigungssensor selbst besteht aus galvanisch abgeschiedenem Nickel, das ein direktes Bonden mit Metalldraht (Au, AlSi1) nach außen zuläßt. Es ist keine zusätzliche Metallisierung notwendig.
- - Der Beschleunigungssensor ist mit der Auswerteschaltung in einem sogenannten Additiv-Verfahren einfach integrierbar. Die Auswerteschaltung kann in einem beliebigen Prozeß zunächst dargestellt werden (CMOS-, Bipolar- oder Mischprozeß), der Sensorprozeß setzt additiv ohne Eingriff auf den fertigen IC-Prozeß an.
- - Dieses Verfahren kann auch zur kostengünstigen Realisierung weiterer mikromechanischer Elemente mit freistehendem Teil eingesetzt werden. Fig. 6 zeigt beispielsweise eine an zwei Inseln aufgehängte Brücke (Fig. 6.1) und eine freistehende Zunge (Fig. 6.2). Das sind die wichtigsten Strukturen in Mikrosensorik & Mikroaktorik. Wenn z. B., die Funktionsschicht 20 aus zwei verschiedenen Metallen besteht, werden sie als Bimetall- Aktoren funktionieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau (Topview) eines erfindungsgemäßen kapazitiven
Beschleunigungssensors,
Fig. 2 einen Querschnitt des Beschleunigungssensors durch A-A',
Fig. 3 eine Veranschaulichung des Verfahrensablaufes zur Herstellung des
Beschleunigungssensors,
Fig. 4 eine Anordnung zum elektrochemischen Ätzen der Titanschicht,
Fig. 5 einen Ätzstromverlauf bei dem Titanätzen,
Fig. 6 weitere Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Beschleunigungssensors auf einem Träger
1. Der Beschleunigungssensor besteht im wesentlichen aus zwei mit dem Substrat fest
verbundenen fingerförmigen Elektroden (2 und 3) und einer seismischen Presse 4, die an
jedem Ende jeweils über eine gefaltete Biegefeder 5 auf einer Lagerinseln 6, parallel zur
Oberfläche des Trägers auslenkbar, aufgehängt ist. Die gefaltete Biegefeder 5 läßt eine stärkere
Auslenkung der Prüfmasse 4 als eine einfache gerade Aufhängung infolge ihrer kleineren
Federkonstante zu, die nur halb so groß ist, wie die einer einfachen Aufhängung. Die Löcher in
der Prüfmasse 4 sind für den Ätzprozeß vorgesehen, sie sollen das Eindringen der Ätzlösung
nach unten begünstigen. Dies ermöglicht ein schnelles und vollständiges Wegätzen der
darunterliegenden Metallschicht 7. Die Lagerinseln 6 sind über die erste Metallschicht 7 mit
dem Träger 1 fest verbunden. Die Spalte zwischen der seismischen Prüfmasse 4 und dem
Träger 1 wird durch die Dicke der ersten Metallschicht 7 bestimmt. Die zusätzlichen Blöcke 8
an den Lagerinseln 6 sind zum Schutz vor zu großer Auslenkung der Prüfmasse 4 vorgesehen.
Der laterale Abstand zwischen den Blöcken 8 und der Prüfmasse 4 bestimmt die maximale
Auslenkung der Prüfmasse 4 und somit den Arbeitsbereich des Beschleunigungssensors. Die
fingerförmigen Elektroden 2 und 3 sind jeweils an einem länglichen Haltebalken aufgehängt.
Die Haltebalken sind über die erste Metallschicht 7 mit dem Träger 1 fest verbunden. Unter der
auslenkbaren Prüfmasse 4 und den Biegefedern 5 ist die erste Metallschicht 7 mittels eines
elektrochemischen Ätzverfahrens entfernt. In der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Sensor
nach der Fig. 1 entlang A-A' dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist die seismische Prüfmasse 4
über der ersten Metallschicht 7 an den Stellen der Lagerinseln 6 an dem Träger 1 aufgehängt.
Der Abstand zwischen der Prüfmasse 4 und dem Träger 1 ist entsprechend der Dicke der
ersten Metallschicht 7.
Aus der Prüfmasse 4 ragen rechts und links Fingerstrukturen heraus. Die
Fingerplatten der feststehenden Elektrode 2 sind jeweils auf der rechten Seite der Fingerplatten
der auslenkbaren Prüfmasse 4 angeordnet. Die Fingerplatten der feststehenden Elektrode 3
sind jeweils auf der linken Seite der Fingerplatten der Prüfmasse 4 angeordnet. Demzufolge
entsteht zwischen der beweglichen Prüfmasse 4 und den zwei starren Elektroden 2 und 3 eine
Differenzkondensatoranordnung. Die Prüfmasse 4 dient dabei als Mittelelektrode der
Differenzkondensatoranordnung. Die auf den Sensor wirkende Beschleunigung erzeugt mit der
seismischen Prüfmasse 4 eine Trägheitskraft, die eine Verbiegung der Biegefedern 5 und somit
eine Auslenkung der Prüfmasse 4 bewirkt. Die Abstände zwischen den Kondensatoren ändern
sich infolge einer Lageänderung der Prüfmasse 4, demzufolge erhöht sich die Kapazität des einen
Kondensators und die Kapazität des anderen Kondensators nimmt ab. Durch die
Differenzkondensatoranordnung kann die Beschleunigung als ein lineares elektrisches Signal
gemessen werden.
Ein oben beschriebener, mikromechanischer Beschleunigungssensor ist gemäß dem
Verfahren nach Anspruch 4 mittels eines Einmasken-Prozesses einfach herstellbar. Der
Verfahrensablauf ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.
Fig. 3.1 zeigt den Träger 1 und die erste Metallschicht 7, die mittels PVD auf der
Oberfläche des Trägers 1 aufgebracht ist. Der Träger 1 besteht aus Silizium, dessen Oberfläche
mit SiO2- oder Si3N4-Schicht elektrisch isoliert ist. Als Träger können auch Al2O3 oder andere
keramischen Materialien verwendet werden. Die erste Metallschicht 7 besteht aus Titan, die
eine Dicke von ca. 3 µm aufweist. Es können jedoch auch andere leitende Materialien als erste
Schicht 7 benutzt werden, solange sie gegenüber dem Sensormaterial Nickel 10 selektiv
abgetragen werden können, z. B. Al, Cu, W, Pd und WTi.
Auf der ersten Metallschicht 7 wird anschließend eine dicke Fotolackschicht 9
aufgeschleudert. Die Dicke der Lackschicht hängt dabei von der Schleuderdrehzahl und der
Viskosität des Fotolacks ab. Der für diesen Prozeß besonders geeignete Fotolack ist AZ 4562.
Bei einer einfachen Beschichtung kann die Dicke des Fotolacks etwa 10 µm erreichen. Eine
noch dickere Lackschicht kann nach einem Softbake der vorherigen Lackschicht und
Wiederholen des Schleuderprozesses erreicht werden. Wegen der technischen Beschränkungen
der UV-Lithographie ist eine Lackdicke von mehr als 30 µm nicht zu empfehlen. Nach der
Trocknung wird der dicke Fotolack über eine Maske, die das Layout der Sensorstruktur
enthält, belichtet. Durch anschließendes Herauslösen der belichteten Bereiche in einem
Entwickler entsteht im Fotolack ein Formeinsatz für die Galvanoformung der Sensorstruktur,
wie in Fig. 3.2 dargestellt. Der lithographisch strukturierte Fotolack soll möglichst senkrechte
Seitenwände aufweisen. Dies wird durch kritisches Kontrollieren bzw. Optimieren der
Parameter, wie sie in Tabelle 1 zusammengefaßt sind, erzielt.
Lacktyp | AZ 4562 |
Vortrocknung | ohne |
Beschichtung | 2000 U/min |
Lackdicke | ca. 9,4 µm |
Trocknen | 70°C, 30 s + 120°C 60 s |
Zusatztrocknen | 120°C, 30 s |
Belichtung | Mask Aligner: AL6-2, 18 s |
Entwicklung | AZ351 (1 : 3), 20 s |
Härten | ohne |
Fig. 3.3 stellt den galvanischen Aufbau der Sensorstruktur dar. Nickel 10, das
eigentliche Funktionsmaterial des Beschleunigungssensors wird aus einem Nickelsulfamat-
Elektrolyten in die Freiräume des Fotolacks 9 auf der ersten Metallschicht 7, deren Oberfläche
mit 20%iger Salpetersäure vorbehandelt wurde, elektrochemisch abgeschieden. Die
Zusammensetzung des verwendeten Elektrolyts für die Galvanoformung der Sensorstruktur ist:
Ni-Sulfat | 350 g/l |
Ni-Chlorid | 5 g/l |
H3BO3 | 35 g/l und |
Ni-Karbonat | 3 g/l |
Damit eine homogene Ni-Schicht mit einer inneren Spannung von weniger als 10
N/mm2 hergestellt werden kann, werden die Elektrolyt-Lösung durch Salpetersäure bis zu
einem pH-Wert von 3,5 eingestellt und folgende Abscheidungsparameter gewählt: Temperatur
55°C, Stromdichte 1 A/dm2. Die Abscheiderate beträgt dabei etwa 0,2 µm/min.
An die Abscheidung der Sensorstrukturen schließt sich das Strippen des Fotolacks 9
an. Dies geschieht durch Ablösen mit Azeton oder, wenn das Hardbake bei Temperaturen
oberhalb von 120°C erfolgte, in einem Gemisch aus H2SO4 und H2O2 bzw. durch Veraschen in
einem Sauerstoffplasma. Nach Entfernung des Fotolacks wird die Titanschicht 7 in einem zeit
kontrollierenden elektrochemischen Ätzprozeß weggeätzt. Nach dem Ätzprozeß wird die
Prüfmasse 4 bzw. die Biegefeder 5 lateral frei beweglich, während die Lagerinseln 6 und die
Haltebalken für Elektroden 2 und 3 über die ersten Metallschicht 7 fest mit dem Substrat 1
verankert bleiben, wie in Fig. 3.4 dargestellt.
Titan kann zwar in einer flußsäurehaltigen Lösung gegenüber dem Sensormaterial
Nickel 10 selektiv geätzt werden, jedoch ist der Ätzvorgang nur schwer über die Zeit zu
kontrollieren. Um ein zeit-kontrolliertes Ätzen der Titanschicht zu gewährleisten, wird ein
elektrochemisches Ätzverfahren verwendet. Den entsprechenden technischen Aufbau der
Ätzanlage zeigt Fig. 4. In einem Gefäß 11 befindet sich die Grundätzlösung 12, die aus
Ammoniumfluorid (NH4F) besteht. Die Gegenelektrode 13 besteht aus Platin und ist ebenfalls
in die Grundätzlösung 12 eingetaucht. Ein Elektrolyt aus gesättigtem Ammoniumsulfat
(NH4)2SO4 bildet die Verbindungsbrücke 14, mit der das Potential der Bezugselektrode 15 an
die Grundätzlösung angelegt wird. Die Bezugselektrode 15 besteht aus einer in KCl-Lösung 16
getauchten SEC Elektrode 17. Die Ätzprobe 18 wird an (+), die Gegenelektrode 13 an (-) des
Potentiostaten 19 angeschaltet. Das Ätzpotential, das bei -810 mV liegt, wird an SCE-
Elektrode 17 angeschaltet, das wiederum durch die Verbindungsbrücke 14 in der Ätzlösung 12
eingeleitet wird. Bei diesem Ätzverfahren kann der Abtragungsvorgang des Titans durch einen
am Potentiostaten 19 angezeigten Ätzstrom beobachtet werden. Der Ätzvorgang sollte sofort
abgebrochen werden, sobald die Titanschicht, die unter den beweglichen Teilen des
Beschleunigungssensors liegen, vollständig weggeätzt ist. Das vollständige Wegätzen der unter
den beweglichen Teilen liegenden Titanschicht wird durch eine sprunghafte Verringerung des
Ätzstroms im Potentiostaten 19 signalisiert. Fig. 5 zeigt den Ätzstromablauf während des
Ätzprozesses. Die Amplitude des Stroms ist von der Probegröße abhängig. Zunächst wird die
Titanschicht, die nicht von der Sensorstruktur abgedeckt ist, geätzt. Bis zu T1 wird dieser
Bereich vollständig bis zum Träger 1 entfernt. Die Beschleunigungssensoren im Träger 1 sind
nun voneinander elektrisch isoliert. Der Strom am T1 verringert sich deutlich wegen der
verkleinerten Ätzfläche. Ab T1 findet die Überätzung der Titanschicht, die unter dem
Sensorstruktur liegt, statt. Bei T2 wird der Ätzstrom wieder deutlich verringert, womit
signalisiert wird, daß die unter der Fingerstruktur bzw. Prüfmasse liegende Titanschicht
vollständig weggeätzt ist. Von T2 bis T3 findet die Überätzung von Resten der Titanschicht,
die nur unter den Lageinseln bzw. den Haltbalken liegt, statt. Bei T3 ist die gesamte
Titanschicht weggeätzt. Bei der Herstellung soll der Ätzvorgang bei T2 unterbrochen werden.
Dabei ist die Überätzung von Lageinseln bzw. Haltbalken minimal: sie beträgt nur etwa die
Hälfte der Breite der Fingerstruktur.
Claims (9)
1. Kapazitiver Beschleunigungssensor bestehend aus drei Schichten (1, 7, 10), wobei eine
erste Schicht als Träger (1) ausgebildet ist, zwei Biegefedern (5) und einer damit verbundenen
auslenkbaren Prüfmasse (4), die aufgrund einer einwirkenden Beschleunigung parallel zu zwei
feststehenden Elektroden (2, 3) auslenkbar ist, und von den feststehenden Elektroden (2, 3) mit
ihren Fingerplatten und der Prüfmasse (4) mit ihren beidseitig angeordneten Fingerplatten eine
Differenzkondensatoranordnung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1)
mit einer ersten strukturierten Metallschicht (7) verbunden ist, auf der eine zweite strukturierte
Metallschicht vorgesehen ist, von der Lagerinseln (6), die Biegefedern (5), die Prüfmasse (4)
mit den beidseitig ausragenden Fingerplatten und die feststehenden Elektroden (2, 3) mit den
einseitig ausragenden Fingerplatten gebildet werden, und die Lagerinseln (6) und die
Elektroden (2, 3) durch die erste strukturierte Metallschicht (7) mit dem Träger (1) verbunden
sind, wobei der Träger (1) aus Silizium oder Keramik besteht und alle weiteren Teile des
Beschleunigungssensors metallische Strukturen sind.
2. Kapazitiver Beschleunigungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an
den beiden gegenüberliegenden Enden der Prüfmasse (4) jeweils ein Lagerblock (6)
vorgesehen ist, der über eine gefaltete Biegefeder (5) mit der Prüfmasse (4) verbunden ist.
3. Kapazitiver Beschleunigungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Prüfmasse (4) und den Lagerinseln (6) zusätzliche Blöcke (8) an den
Lagerinseln (6) zur Begrenzung der Auslenkung vorgesehen sind.
4. Kapazitiver Beschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Prüfmasse (4) regelmäßig perforiert ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Beschleunigungssensors nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) auf der Oberfläche des Trägers (1) eine erste Metallschicht (7) abgeschieden wird,
- b) auf der ersten Metallschicht (7) eine Fotolackschicht (9) aufgeschleudert wird,
- c) nach der Trocknung der Fotolackschicht (9) über eine Maske, die das Layout des Beschleunigungssensors enthält, die Fotolackschicht (9) belichtet wird,
- d) anschließend die belichteten Bereiche herausgelöst werden und in der Fotolackschicht (9) so ein Formeinsatz für die anschließende Galvanoformung entsteht,
- e) das eigentliche Funktionsmaterial (10) des Beschleunigungssensors in den Formeinsatz galvanisch auf der ersten Metallschicht (7) abgeschieden wird,
- f) die verbliebene Fotolackschicht (9) entfernt wird, und
- g) die erste Metallschicht (7) zum überwiegenden Anteil weggeätzt wird, wobei unterhalb der Lagerinseln (6) und unterhalb des Haltebalkens der Elektroden (2, 3) die erste Metallschicht (7) zum festen Verbund dieser Teile mit dem Träger (1) verbleibt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterätzung der
Prüfmasse (4) in Schritt g) durch eine regelmäßige Perforierung in der Prüfmasse (4) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeit
kontrolliertes elektrochemisches Ätzverfahren verwendet wird, um das Ende des Ätzens der
ersten Metallschicht (7) gemäß Schritt g) zu bestimmen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem zeit-kontrollierten
elektrochemischen Ätzverfahren der Ätzstromverlauf während des Ätzprozesses überwacht
wird, wobei sich wegen der Verkleinerung der Ätzfläche der Ätzstrom verringert und der
Verlauf im Strom-Zeit-Diagramm Sprünge (T1, T2, T3) aufweist, und der Ätzstrom im Sprung
(T2) abgeschaltet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufbringen der Fotolackschicht (9) in Schritt b) mittels Aufschleudern erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997150134 DE19750134C1 (de) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Kapazitiver Beschleunigungssensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
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Publications (1)
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