DE4315012B4 - Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor Download PDFInfo
- Publication number
- DE4315012B4 DE4315012B4 DE4315012A DE4315012A DE4315012B4 DE 4315012 B4 DE4315012 B4 DE 4315012B4 DE 4315012 A DE4315012 A DE 4315012A DE 4315012 A DE4315012 A DE 4315012A DE 4315012 B4 DE4315012 B4 DE 4315012B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- etching
- silicon
- plate
- sensor element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0817—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for pivoting movement of the mass, e.g. in-plane pendulum
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
Verfahren
zur Herstellung von Sensoren mit einer seismischen Masse durch Ätzen von
Gräben in
eine Platte mit mehreren Schichten aus einkristallinem Silizium,
– wobei eine Schichtplatte (5) geschaffen wird, bei der zwischen einer oberen Schicht (1) und einer unteren Schicht (2) aus einkristallinem Silizium eine Ätzschicht (3) angeordnet ist,
– wobei in der oberen Schicht (1) durch Einbringen von wenigstens einem Graben (4), der bis zur Ätzschicht (3) reicht, wenigstens ein erster Bereich und ein zweiter Bereich gegeneinander isoliert werden,
– wobei die Ätzschicht (3) unter einem Teil des ersten Bereichs entfernt wird, derart, dass die seismische Masse (30) freigelegt wird,
– wobei die Ätzschicht (3) unter einem anderen Teil des ersten Bereichs bestehen bleibt,
– wobei die Ätzschicht (3) aus einem isolierenden Material besteht.
– wobei eine Schichtplatte (5) geschaffen wird, bei der zwischen einer oberen Schicht (1) und einer unteren Schicht (2) aus einkristallinem Silizium eine Ätzschicht (3) angeordnet ist,
– wobei in der oberen Schicht (1) durch Einbringen von wenigstens einem Graben (4), der bis zur Ätzschicht (3) reicht, wenigstens ein erster Bereich und ein zweiter Bereich gegeneinander isoliert werden,
– wobei die Ätzschicht (3) unter einem Teil des ersten Bereichs entfernt wird, derart, dass die seismische Masse (30) freigelegt wird,
– wobei die Ätzschicht (3) unter einem anderen Teil des ersten Bereichs bestehen bleibt,
– wobei die Ätzschicht (3) aus einem isolierenden Material besteht.
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Sensoren nach der Gattung des Hauptanspruchs und einem Sensor nach der Gattung des Anspruchs 8.
- Aus dem deutschen Patent
DE 40 00 903 C1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Beschleunigungssensoren bekannt, bei dem Ätzgräben in eine zweischichtige Platte aus einkristallinem Silizium eingebracht werden. Durch die Gräben wird ein Beschleunigungssensor mit einer an einem Lager aufgehängten Biegezunge und einer Gegenelektrode aus der oberen Schicht herausstrukturiert. Die Biegezunge und die Gegenelektrode sind beide auf der zweiten Schicht, die ein plattenförmiges Substrat bildet, befestigt. Durch einen pn-Übergang sind die Biegezunge und die Gegenelektrode gegen dieses plattenförmige Substrat isoliert. Durch Ätzung des plattenförmigen Substrats unterhalb der Biegezunge wird die Beweglichkeit der Biegezunge erreicht. - Aus der internationalen Patentanmeldung WO 91/19177 A1 ist ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung desselben bekannt. Beschrieben wird ein mikromechanisches Bauelement in Gestalt eines Drucksensors mit einem Tragekörper und einem flach ausgebildeten, parallel zur Oberfläche des Tragekörpers angeordneten deformierbaren Element, das mit einem mechanisch-elektrischen Signalwandler ausgestattet ist. Das Bauelement zeichnet sich dadurch aus, dass der Tragekörper und das deformierbare Element einstückig aus einem Halbleitersubstrat gefertigt und elektrisch voneinander isoliert sein können. Die Isolation wird bevorzugt durch eine mit Ionenimplantation erzeugte, vergrabene Schicht erreicht. Das deformierbare Element ist durch teilweises Entfernen der vergrabenen Schicht freigelegt.
- Vorteile der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Verwendung einer Ätzschicht zwischen den beiden Siliziumplatten ein Herstellungsprozeß geschaffen wird, dessen Ätzschritte besonders exakt kontrolliert werden können. Durch die gute Kontrollierbarkeit der Ätzschritte können trotz einfacher und unproblematischer Prozeßführung hohe Dimensionsgenauigkeiten bei der Fertigung von Sensoren erzielt werden. Der erfindungsgemäße Sensor nach dem Anspruch 8 weist eine besonders gute Isolation der einzelnen Sensorbestandteile gegeneinander auf und erlaubt so die Verwendung eines besonders einfachen Meßaufbaus zur Messung der Kapazität zwischen Biegezunge und Gegenelektrode.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Durch die Verwendung von isolierenden Materialien für die Ätzschicht kann diese Schicht zur Isolation von Sensorbestandteilen herangezogen werden. Weiterhin können isolierende Materialien besonders gut selektiv zu Silizium geätzt werden. Durch das Einbringen von Gräben oder Diffusionszonen können einzelne Bereiche besonders gut und mit einfachen Mitteln gegeneinander isoliert werden. Die Herstellung der Schichtplatte erfolgt mit geringem apparativen Aufwand durch das Verbinden zweier Siliziumplatten. Durch die Implantation von Fremdatomen kann die Herstellung der Schichtplatte unter Verwendung nur einer Siliziumplatte erfolgen. Wenn die Unterätzung der Struktur durch die Gräben erfolgt, so ist nur eine einseitige Bearbeitung der Schichtplatte notwendig. Bei einer Ätzung der Ätzschicht durch eine Ätzöffnung in der unteren Siliziumschicht können auf der Oberseite Strukturen angeordnet sein, die bei einer Ätzung von der Oberseite in Mitleidenschaft gezogen würden.
- Zeichnungen
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 eine Siliziumplatte mit implantierten Fremdatomen und2 eine daraus gebildete Schichtplatte,3 ,4 und5 die Herstellung einer Schichtplatte aus zwei Siliziumplatten,6 die Isolation von einzelnen Bereichen,7 ein Herstellungsverfahren für einen Sensor,8 und9 einen Querschnitt und eine Aufsicht auf einen Sensor und10 einen Querschnitt durch einen weiteren Sensor. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In den
1 und2 wird ein Herstellungsverfahren für eine Schichtplatte5 beschrieben. Dazu werden, wie in der1 gezeigt, Fremdatome in eine Siliziumplatte23 implantiert. Die Implantation der Fremdatome erfolgt durch einen Strahl von beschleunigten Fremdatomen, wie durch die Pfeile dargestellt. In Abhängigkeit von der Energie dieses Fremdatomstrahls bildet sich in der Siliziumplatte23 eine Fremdatomschicht24 aus. Für einen solchen Implantationsprozeß ist beispielsweise Sauerstoff geeignet, welcher mit einer Energie von 200 keV in die Siliziumplatte23 eingelagert wird. Durch einen Temperprozeß wird die Reaktion der Fremdatome mit dem Silizium der Platte23 unterstützt. Durch die Reaktion der implantierten Schicht24 mit dem Silizium wird so eine Ätzschicht3 gebildet, die in der2 dargestellt ist. Bei der Implantation von Sauerstoff wird beispielsweise durch eine mehrstündige Temperaturbehandlung über 1200°C eine Siliziumoxidschicht gebildet. Diese Siliziumoxidschicht ist als Ätzschicht3 geeignet und zwischen zwei einkristallinen Siliziumschichten1 ,2 eingebettet. Eine derartig aufgebaute Schichtplatte5 wird beispielsweise in der2 gezeigt. Die beiden Siliziumschichten1 ,2 bestehen aus einkristallinem Silizium und zwischen diesen beiden Schichten ist eine Ätzschicht3 , die aus Siliziumoxid besteht, angeordnet. Die Siliziumschicht2 wird durch die Restdicke der Siliziumplatte23 gebildet und ist im Vergleich zu den beiden Schichten1 ,3 besonders groß. Typische Schichtdicken für die Schichten1 und3 , die durch Implantation von Sauerstoff in einen Silizumwafer gebildet sind, liegen in der Größenordnung von weniger als 1 Mikrometer. Die Dicke der Schicht1 kann durch einen epitaktischen Aufwachsprozeß vergrößert werden. - In den
3 bis5 wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Schichtplatte5 gezeigt. Dieses Verfahren geht aus von zwei Siliziumplatten20 ,21 , wie sie in der3 gezeigt werden. Die beiden Siliziumplatten20 ,21 werden durch einen sogenannten Bondprozeß miteinander verbunden. Ein solcher Bondprozeß besteht darin, daß zwei Siliziumplatten mit glatten Oberflächen nach einer evtl. chemischen Vorbehandlung der Verbindungsflächen aufeinandergelegt werden und dann durch eine Temperaturbehandlung unlöslich miteinander verbunden werden. Die Verbindungsflächen der Siliziumwafer können dabei auch mit einer Hilfsschicht, die nicht aus Silizium besteht, versehen sein. Geeignete Hilfsschichten bestehen beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Glas. Diese Hilfsschichten können dabei nur auf einer oder auf beiden Verbindungsflächen vorgesehen sein. In der3 ist die Siliziumplatte21 mit einer Siliziumoxidschicht22 versehen. Die beiden Siliziumplatten21 und22 werden aufeinandergelegt, wie durch die Pfeile in der3 angedeutet. Durch einen Temperprozeß, beispielsweise Erwärmen über 400°C für mehrere Stunden, werden die Siliziumplatten20 und21 miteinander verbunden, wie dies in der4 gezeigt wird. Die Siliziumplatten20 und21 sind durch die Siliziumoxidschicht22 fest miteinander verbunden. Durch Nachbearbeitung wird nun aus dem in der4 gezeigten Plattenstapel die Schichtplatte5 gebildet. Diese Schichtplatte5 wird in der5 gezeigt. Bei diesem Nachbearbeitungsprozeß wird die Dicke der oberen Siliziumplatte20 verringert, um so die Dicke der oberen Siliziumschicht1 der Schichtplatte5 definiert einzustellen. Die Verringerung der Dicke der Siliziumplatte20 kann durch mechanische Oberflächenbearbeitung erfolgen. Dabei wird zunächst durch Schleifen ein Großteil der Dicke abgetragen und dann durch einen Polierprozeß, evtl. auch durch einen chemischen Polierprozeß, die Dicke und Oberflächengüte der oberen Siliziumschicht1 eingestellt. Weiterhin kann die Dickenverringerung der Siliziumplatte20 auch durch chemische Ätzverfahren erfolgen, wobei die Dicke der Siliziumschicht1 auch durch eine vorherige Dotierung der Siliziumplatte20 eingestellt werden kann, beispielsweise, indem eine Ätzstoppschicht in die Siliziumplatte20 eingebracht wird. - Bei der Herstellung von Schichtplatten
5 durch Implantation wird nur eine einzige Siliziumplatte bearbeitet. Dieses Verfahren benötigt somit wenig Augangsmaterial. Geeignete Geräte zur Implantation von Fremdatomen, wie beispielsweise Sauerstoff, werden in der normalen Halbleiterfertigung nicht verwendet und müssen daher extra für diesen Prozeß angeschafft werden. Bei der Verwendung von zwei Siliziumplatten, die durch einen Bondprozeß miteinander verbunden werden, entfällt der Bedarf für ein solches Gerät zum Implantieren, dafür müssen jedoch zwei Siliziumplatten verwendet werden. - In der
6 ist eine Schichtplatte5 gezeigt, die durch die Ätzschicht3 und einen Graben4 bzw. einer Isolationsdiffusion14 in gegeneinander isolierte Bereiche10 ,11 und12 unterteilt worden ist. Durch die Ätzschicht3 aus Siliziumoxid ist die obere Siliziumschicht1 gegen die untere Siliziumschicht2 isoliert. Durch Einbringen eines oder mehrerer Gräben4 oder einer Isolationsdiffusion14 , wie sie beispielsweise aus der Bipolartechnik bekannt ist, kann die obere Schicht1 in einzelne Bereiche10 ,11 ,12 unterteilt werden, die gegeneinander isoliert sind. Diese Art der Isolation erlaubt die Herstellung von Sensoren, bei denen einzelne Bestandteile besonders gut gegeneinander isoliert sind. - In der
7 wird die Herstellung und in den8 und9 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Sensor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. In der7 wird eine Schichtplatte5 gezeigt, die aus einer oberen Siliziumschicht1 , einer unteren Siliziumschicht2 und einer dazwischenliegenden Ätzschicht3 aus Siliziumoxid besteht. In die obere Siliziumschicht1 sind Gräben4 eingebracht, die bis zur Ätzschicht3 reichen. In der8 ist ein Querschnitt durch einen Beschleunigungssensor gezeigt, der aus der Schichtplatte5 der7 hergestellt ist. Der Sensor weist eine Biegezunge30 auf, die an einem Lager32 befestigt ist. Das Lager32 ist über eine Isolationsschicht34 auf dem Substrat33 befestigt. Weiterhin weist der Sensor einen Rahmen35 auf, der durch einen Graben4 vom Lager32 und der Biegezunge30 getrennt ist. Der Rahmen35 ist ebenfalls durch eine isolierende Schicht34 auf dem Substrat33 verankert. In der9 wird eine Aufsicht auf den Sensor nach8 gezeigt. Die Linie I-I zeigt dabei einen Querschnitt durch den Sensor, der der8 entspricht. In der Aufsicht sind neben dem Lager32 und der daran aufgehängten Biegezunge30 noch zwei Gegenelektroden31 zu erkennen. Diese sind zu beiden Seiten der Biegezunge30 angeordnet und ebenfalls über isolierende Schichten34 , die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, mit dem Substrat33 verankert. Weiterhin ist in der Aufsicht die geometrische Form der Gräben4 zu erkennen, die in die obere Siliziumschicht1 eingebracht sind und so den Rahmen35 , das Lager32 , die Biegezunge30 und die Gegenelektroden31 aus der oberen Siliziumschicht1 herausbilden. - Die Herstellungsschritte zur Herstellung des Sensors werden besonders klar an den
7 und8 verdeutlicht. Zunächst werden in eine Schichtplatte nach2 oder5 Gräben4 eingebracht, wie dies in der7 gezeigt wird. Durch die Gräben4 werden das Lager32 , die Biegezunge30 , die Gegenelektroden31 und der Rahmen35 aus der oberen Siliziumschicht1 herausstrukturiert. Da die Gräben bis zur Siliziumoxidschicht3 reichen, sind die einzelnen Sensorbestandteile elektrisch gegeneinander isoliert. In einem weiteren Ätzschritt wird nun die Siliziumoxidschicht unter der Biegezunge30 entfernt. Dieser Ätzschritt ist in der8 zu erkennen, bei der aus der Siliziumoxidschicht3 einzelne isolierende Schichten34 unter dem Lager32 oder unter dem Rahmen35 zu erkennen sind. Die Gegenelektroden31 sind ebenfalls durch isolierende Schichten auf dem Substrat33 verankert. Die Biegezunge30 ist dabei so gestaltet, daß sie ihre geringste Biegesteifigkeit in einer Achse, die parallel zur Oberfläche des Substrats33 ist, aufweist. Die Biegezunge30 wird somit durch Beschleunigungen in einer Achse, die durch den Pfeil in der9 angedeutet ist, besonders einfach verbogen. Diese Verbiegung ist mit einer Änderung der elektrischen Kapazität zwischen der Biegezunge30 und den Gegenelektroden31 verbunden. Durch Messung der Kapazität zwischen der Biegezunge30 und den Gegenelektroden31 kann somit die Beschleunigung gemessen werden. Das Einätzen der Gräben4 erfolgt mit Ätzprozessen, die möglichst senkrechte Kanten bildet. Dies kann beispielsweise durch einen anisotropen Plasmaätzprozeß, wie beispielsweise reaktives Ionenätzen erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die anisotropen Ätzeigenschaften von Silizium gegenüber flüssigen Ätzlösungen, wie beispielsweise wässriger KOH-Lösungen zu nutzen. Beispielsweise können in Siliziumplatten mit einer 110-Oberflächenorientierung senkrechte Wände eingeätzt werden. Ebenso kann die Ätzung der Ätzschicht3 unter der Biegezunge30 mit einer Ätzflüssigkeit erfolgen. Als Ätzflüssigkeit ist beispielsweise F1ußsäure geeignet, die Siliziumoxid ätzt, ohne die Siliziumstrukturen anzugreifen. - Das hier vorgestellte Herstellungsverfahren ist nicht auf die Herstellung von Beschleunigungssensoren nach der
9 beschränkt. Ebensogut können andere Geometrien für Beschleunigungssensoren oder andere Sensoren, wie beispielsweise Kraft- oder ähnliche Sensoren realisiert werden. - In der
10 ist ein weiteres Beispiel für einen Beschleunigungssensor dargestellt. Dieser Sensor besteht aus einer Biegezunge30 , die an einem Lager32 aufgehängt ist. Durch Gräben4 sind die Biegezunge30 und das Lager32 vom Rahmen35 getrennt. In der Aufsicht entspricht dieser Sensor wieder einem Beschleunigungssensor, wie er in der9 gezeigt ist. Der Rahmen35 und das Lager32 sind wieder über isolierende Schichten34 mit einem Substrat33 verbunden. Unter der Biegezunge30 ist in das Substrat33 eine Öffnung6 eingebracht. Die Herstellung dieses Sensors geht von einer Schichtplatte5 aus, wie sie in der7 dargestellt ist. Die Gräben4 strukturieren wieder die obere Siliziumschicht1 derart, daß Lager32 , Biegezunge30 und Gegenelektroden31 aus der oberen Siliziumschicht1 herausstrukturiert sind. In einem weiteren Ätzschritt wird dann unterhalb der Biegezunge30 eine Ätzöffnung6 in die untere Siliziumschicht2 eingebracht. Die Ätzöffnung6 wird dabei so ausgestaltet, daß sie nur unmittelbar unter der Biegezunge60 zu liegen kommt. In einem weiteren Ätzschritt wird dann durch die Ätzöffnung6 hindurch von der Unterseite her die Ätzschicht3 unterhalb die Biegezunge30 entfernt. Durch die Beschränkung der Ätzöffnung6 auf den unmittelbaren Bereich unter die Biegezunge30 wird dabei die mechanische Verbindung des Lagers32 und der Gegenelektroden31 durch die Siliziumoxidschicht nicht beeinträchtigt. - Die beiden Herstellungsprozesse weisen jeweils spezifische Vorteile auf. Durch die Ätzung der Ätzschicht
3 von oben durch die Gräben4 entfällt die Strukturierung der unteren Siliziumschicht2 . Es ist somit keine zweiseitige Bearbeitung von Siliziumplatten notwendig, was die Kosten für die Fertigung senkt. Durch die Ätzung der Ätzschicht3 ausgehend von der Unterseite durch eine in die untere Siliziumschicht2 eingebrachte Ätzöffnung6 läßt sich die Ätzschicht3 auch unterhalb sehr größflächiger Strukturen entfernen, ohne daß dabei eine Gefährdung von Haltebereichen, wie beispielsweise dem Lager32 , durch Unterätzung verbunden ist. Dies ermöglicht beispielsweise, die Biegezunge mit einer räumlich großen seismischen Masse zu versehen, durch die die Empfindlichkeit des Sensors gesteigert wird. Weiterhin können bei diesem Ätzprozeß Schaltkreise in der oberen Siliziumschicht1 besser vor dem Angriff des Ätzmediums für die Ätzschicht3 geschützt werden, die beispielsweise zu einer ersten Auswertung der Sensorsignale verwendet werden. Aufgrund ihrer großen räumlichen Nähe zum Sensor sind dabei eventuelle Störsignale besonders gering.
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung von Sensoren mit einer seismischen Masse durch Ätzen von Gräben in eine Platte mit mehreren Schichten aus einkristallinem Silizium, – wobei eine Schichtplatte (
5 ) geschaffen wird, bei der zwischen einer oberen Schicht (1 ) und einer unteren Schicht (2 ) aus einkristallinem Silizium eine Ätzschicht (3 ) angeordnet ist, – wobei in der oberen Schicht (1 ) durch Einbringen von wenigstens einem Graben (4 ), der bis zur Ätzschicht (3 ) reicht, wenigstens ein erster Bereich und ein zweiter Bereich gegeneinander isoliert werden, – wobei die Ätzschicht (3 ) unter einem Teil des ersten Bereichs entfernt wird, derart, dass die seismische Masse (30 ) freigelegt wird, – wobei die Ätzschicht (3 ) unter einem anderen Teil des ersten Bereichs bestehen bleibt, – wobei die Ätzschicht (3 ) aus einem isolierenden Material besteht. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung der Schichtplatte (
5 ) zwei Platten (20 ,21 ) miteinander verbunden werden, wobei mindestens eine der Platten (20 ,21 ) auf der Verbindungsfläche eine Schicht (22 ) aus dem Material der Ätzschicht aufweist, und dass nach dem Verbinden der Siliziumplatten (20 ,21 ) eine der Siliziumplatten (20 ,21 ) in ihrer Dicke verringert wird, um so die Dicke der oberen Siliziumschicht (1 ) einzustellen. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzschicht (
3 ) aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Glas besteht. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung der Schichtplatte (
5 ) in eine Siliziumplatte (23 ) durch Implantation in einer vorbestimmten Tiefe Fremdatome eingebracht werden, dass durch eine Temperaturbehandlung die Reaktion dieser Fremdatome mit der Siliziumplatte (23 ) gefördert wird und dass das so entstehende Reaktionsprodukt von Silizium und den Fremdatomen eine Ätzschicht bildet. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ätzung der Ätzschicht (
3 ) unter einem Teil des ersten Bereichs durch die Gräben (4 ) ein Ätzmedium an die Ätzschicht (3 ) herangebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ätzung der Ätzschicht (
3 ) unter einen Teil des ersten Bereichs eine Ätzöffnung (6 ) in die untere Siliziumschicht (2 ) eingebracht wird, und dass durch die Ätzöffnung (6 ) ein Ätzmedium an die Ätzschicht (3 ) herangebracht wird. - Sensor mit einem beweglichen Sensorelement aus einkristallinem Silizium, welches auf einem plattenförmigen Substrat aus einkristallinem Silizium befestigt ist, – wobei zwischen Teilen des beweglichen Sensorelements und dem Substrat eine isolierende Schicht angeordnet ist, mittels der das Sensorelement auf dem plattenförmigen Substrat befestigt ist, – wobei das bewegliche Sensorelement in einer Richtung parallel zum Substrat die geringste Biegesteifigkeit aufweist.
- Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element als Biegezunge (
30 ) ausgebildet ist, dass die Biegezunge (30 ) gegenüber einer Gegenelektrode (31 ) angeordnet ist, dass die Biegezunge (30 ) an einem Lager (32 ) aufgehängt ist, dass das Lager (32 ) und die Gegenelektroden (31 ) auf einem plattenförmigen Substrat (33 ) aus einkristallinem Silizium befestigt sind, dass die Beschleunigung anhand der Kapazität zwischen Biegezunge (30 ) und Gegenelektrode (31 ) messbar ist, und dass zwischen dem Lager (32 ) oder der Gegenelektrode (31 ) und dem Substrat (33 ) eine isolierende Schicht (34 ), insbesondere aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid angeordnet ist. - Sensor mit einem beweglichen Sensorelement aus einkristallinem Silizium, welches auf einem plattenförmigen Substrat aus einkristallinem Silizium angeordnet ist, – wobei das bewegliche Sensorelement eine seismische Masse aufweist, – wobei zwischen Teilen des beweglichen Sensorelements und dem Substrat eine isolierende Schicht angeordnet ist, mittels der das Sensorelement auf dem plattenförmigen Substrat befestigt ist, – wobei das bewegliche Sensorelement aus einer oberen einkristallinen Siliziumschicht herausstrukturiert ist, – wobei aus der oberen Siliziumschicht weitere Elemente herausstrukturiert sind, die durch eingebrachte Gräben von dem beweglichen Sensorelement elektrisch isoliert sind.
- Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element relativ zu den weiteren Elementen beweglich ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4315012A DE4315012B4 (de) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor |
FR9405245A FR2704949B1 (fr) | 1993-05-06 | 1994-04-29 | Procédé pour la fabrication de capteurs et capteur fabriqué selon ce procédé. |
JP6094545A JPH06349806A (ja) | 1993-05-06 | 1994-05-06 | センサを製造する方法およびセンサ |
US08/627,819 US5616523A (en) | 1993-05-06 | 1996-04-02 | Method of manufacturing sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4315012A DE4315012B4 (de) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4315012A1 DE4315012A1 (de) | 1994-11-10 |
DE4315012B4 true DE4315012B4 (de) | 2007-01-11 |
Family
ID=6487341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4315012A Expired - Lifetime DE4315012B4 (de) | 1993-05-06 | 1993-05-06 | Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5616523A (de) |
JP (1) | JPH06349806A (de) |
DE (1) | DE4315012B4 (de) |
FR (1) | FR2704949B1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008003242A1 (de) | 2008-01-04 | 2009-07-09 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5461916A (en) | 1992-08-21 | 1995-10-31 | Nippondenso Co., Ltd. | Mechanical force sensing semiconductor device |
DE4445177C5 (de) * | 1994-11-22 | 2015-09-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung mikromechanischer Bauelemente mit freistehenden Mikrostrukturen |
US5939171A (en) * | 1995-01-24 | 1999-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Micromechanical component |
DE19506400C1 (de) * | 1995-02-23 | 1996-03-14 | Siemens Ag | Verfahren zum Freiätzen (Separieren) mikromechanischer Funktionselemente |
DE19509868A1 (de) * | 1995-03-17 | 1996-09-19 | Siemens Ag | Mikromechanisches Halbleiterbauelement |
DE19547584A1 (de) * | 1995-12-20 | 1997-07-03 | Cms Mikrosysteme Gmbh Chemnitz | Mikromechanisches Array und Verfahren zu dessen Herstellung |
FR2736934B1 (fr) * | 1995-07-21 | 1997-08-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'une structure avec une couche utile maintenue a distance d'un substrat par des butees, et de desolidarisation d'une telle couche |
DE19539049A1 (de) * | 1995-10-20 | 1997-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung eines Coriolis-Drehratensensors |
TW317651B (en) * | 1996-12-19 | 1997-10-11 | Mos Electronics Taiwan Inc | Method of preventing wafer edge region from generating peeling phenomena |
DE19701843C1 (de) * | 1997-01-21 | 1998-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Strukturen |
US6199430B1 (en) | 1997-06-17 | 2001-03-13 | Denso Corporation | Acceleration sensor with ring-shaped movable electrode |
US6074890A (en) * | 1998-01-08 | 2000-06-13 | Rockwell Science Center, Llc | Method of fabricating suspended single crystal silicon micro electro mechanical system (MEMS) devices |
DE19903380B4 (de) | 1998-02-02 | 2007-10-18 | Denso Corp., Kariya | Halbleitersensoren für eine physikalische Grösse und ihre Herstellungsverfahren |
JP4003326B2 (ja) | 1998-02-12 | 2007-11-07 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
JP3846094B2 (ja) | 1998-03-17 | 2006-11-15 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
US6287885B1 (en) | 1998-05-08 | 2001-09-11 | Denso Corporation | Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor |
US6291875B1 (en) | 1998-06-24 | 2001-09-18 | Analog Devices Imi, Inc. | Microfabricated structures with electrical isolation and interconnections |
GB9819821D0 (en) | 1998-09-12 | 1998-11-04 | Secr Defence | Improvements relating to micro-machining |
JP2000133814A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-12 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
JP2000206142A (ja) | 1998-11-13 | 2000-07-28 | Denso Corp | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサとその製造方法 |
US6433401B1 (en) | 1999-04-06 | 2002-08-13 | Analog Devices Imi, Inc. | Microfabricated structures with trench-isolation using bonded-substrates and cavities |
US6703679B1 (en) | 1999-08-31 | 2004-03-09 | Analog Devices, Imi, Inc. | Low-resistivity microelectromechanical structures with co-fabricated integrated circuit |
US6868726B2 (en) * | 2000-01-20 | 2005-03-22 | Analog Devices Imi, Inc. | Position sensing with improved linearity |
US6440766B1 (en) | 2000-02-16 | 2002-08-27 | Analog Devices Imi, Inc. | Microfabrication using germanium-based release masks |
DE10034315C2 (de) * | 2000-07-14 | 2002-11-28 | Infineon Technologies Ag | Analog-Digital-Wandler |
US7122395B2 (en) * | 2002-12-23 | 2006-10-17 | Motorola, Inc. | Method of forming semiconductor devices through epitaxy |
US6916728B2 (en) * | 2002-12-23 | 2005-07-12 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for forming a semiconductor structure through epitaxial growth |
US6770506B2 (en) * | 2002-12-23 | 2004-08-03 | Motorola, Inc. | Release etch method for micromachined sensors |
JP4386002B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2009-12-16 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法 |
JP4591000B2 (ja) * | 2004-09-16 | 2010-12-01 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
JP2006167849A (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Denso Corp | マイクロ構造体の製造方法 |
US7069784B1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-07-04 | Honeywell International Inc. | Pendulous in-plane MEMS accelerometer device |
US7412892B1 (en) | 2007-06-06 | 2008-08-19 | Measurement Specialties, Inc. | Method of making pressure transducer and apparatus |
JP2009216693A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-09-24 | Denso Corp | 物理量センサ |
JP4557034B2 (ja) * | 2008-04-01 | 2010-10-06 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
JP4640459B2 (ja) * | 2008-07-04 | 2011-03-02 | ソニー株式会社 | 角速度センサ |
JP2010060398A (ja) * | 2008-09-03 | 2010-03-18 | Alps Electric Co Ltd | ジャイロセンサ及びその製造方法 |
JP2010127763A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Hitachi Ltd | 半導体力学量検出センサ及びそれを用いた制御装置 |
US8648432B2 (en) * | 2011-11-28 | 2014-02-11 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Fully embedded micromechanical device, system on chip and method for manufacturing the same |
DE102014204727A1 (de) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Robert Bosch Gmbh | Inertialsensor und Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Inertialsensors |
US11463268B2 (en) * | 2019-09-17 | 2022-10-04 | International Business Machines Corporation | Sensor calibration |
CN111620299B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-03-28 | 华中科技大学 | 一种兼容高温处理的双面柔性电子器件及其集成制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4000903C1 (de) * | 1990-01-15 | 1990-08-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
US5025346A (en) * | 1989-02-17 | 1991-06-18 | Regents Of The University Of California | Laterally driven resonant microstructures |
WO1991019177A1 (de) * | 1990-05-29 | 1991-12-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mikromechanisches bauelement und verfahren zur herstellung desselben |
WO1992022820A2 (en) * | 1991-06-12 | 1992-12-23 | Harris Corporation | Semiconductor accelerometer and method of its manufacture |
US5286341A (en) * | 1990-04-14 | 1994-02-15 | Robert Bosch Gmbh | Process for producing micro-mechanical structures |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3922705A (en) * | 1973-06-04 | 1975-11-25 | Gen Electric | Dielectrically isolated integral silicon diaphram or other semiconductor product |
JPS6042839A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-07 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの処理方法 |
US4665610A (en) * | 1985-04-22 | 1987-05-19 | Stanford University | Method of making a semiconductor transducer having multiple level diaphragm structure |
NL8800847A (nl) * | 1988-04-05 | 1989-11-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting met een soi-struktuur. |
US5059556A (en) * | 1988-09-28 | 1991-10-22 | Siemens-Bendix Automotive Electronics, L.P. | Low stress polysilicon microstructures |
US5006487A (en) * | 1989-07-27 | 1991-04-09 | Honeywell Inc. | Method of making an electrostatic silicon accelerometer |
US5172205A (en) * | 1990-09-26 | 1992-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Piezoresistive semiconductor device suitable for use in a pressure sensor |
US5295395A (en) * | 1991-02-07 | 1994-03-22 | Hocker G Benjamin | Diaphragm-based-sensors |
DE4122435A1 (de) * | 1991-07-06 | 1993-01-07 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur herstellung von beschleunigungssensoren und beschleunigungssensor |
US5332469A (en) * | 1992-11-12 | 1994-07-26 | Ford Motor Company | Capacitive surface micromachined differential pressure sensor |
US5369544A (en) * | 1993-04-05 | 1994-11-29 | Ford Motor Company | Silicon-on-insulator capacitive surface micromachined absolute pressure sensor |
-
1993
- 1993-05-06 DE DE4315012A patent/DE4315012B4/de not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-29 FR FR9405245A patent/FR2704949B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-06 JP JP6094545A patent/JPH06349806A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-02 US US08/627,819 patent/US5616523A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5025346A (en) * | 1989-02-17 | 1991-06-18 | Regents Of The University Of California | Laterally driven resonant microstructures |
DE4000903C1 (de) * | 1990-01-15 | 1990-08-09 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
US5286341A (en) * | 1990-04-14 | 1994-02-15 | Robert Bosch Gmbh | Process for producing micro-mechanical structures |
WO1991019177A1 (de) * | 1990-05-29 | 1991-12-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mikromechanisches bauelement und verfahren zur herstellung desselben |
WO1992022820A2 (en) * | 1991-06-12 | 1992-12-23 | Harris Corporation | Semiconductor accelerometer and method of its manufacture |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008003242A1 (de) | 2008-01-04 | 2009-07-09 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
DE102008003242B4 (de) | 2008-01-04 | 2017-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4315012A1 (de) | 1994-11-10 |
FR2704949A1 (fr) | 1994-11-10 |
US5616523A (en) | 1997-04-01 |
JPH06349806A (ja) | 1994-12-22 |
FR2704949B1 (fr) | 1998-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4315012B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Sensoren und Sensor | |
DE69627645T2 (de) | Integrierter piezoresistiver Druckwandler und Herstellungsverfahren dazu | |
DE19537814B4 (de) | Sensor und Verfahren zur Herstellung eines Sensors | |
DE69318956T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Beschleunigungsmessern mittels der "Silizium auf Isolator"-Technologie | |
DE69318957T2 (de) | Herstellungsverfahren für Druckwandler mittels der Silicium auf Isolation Technologie sowie derart hergestellte Wandler | |
DE69305955T2 (de) | Beschleunigungssensor und seine herstellung | |
DE69033664T2 (de) | Asymmetrische Wandlerstruktur | |
DE69216672T2 (de) | Gegen Überlast geschützter Differenzdrucksensor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE4402085C2 (de) | Verfahren zur mikrotechnischen Herstellung eines kapazitiven Differenzdrucksensors und mikrotechnisch hergestellter Differenzdrucksensor | |
DE4000903C1 (de) | ||
DE4019821C2 (de) | Halbleiterbeschleunigungsmesser und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE3335772C2 (de) | Meßwandler und Verfahren zum Herstellen eines Meßwandlers, der auf Piezo-Widerstandsbasis arbeitet | |
DE4309206C1 (de) | Halbleitervorrichtung mit einem Kraft- und/oder Beschleunigungssensor | |
DE19719601A1 (de) | Beschleunigungssensor | |
DE69713433T2 (de) | Wandler mit piezoresistivem Dehnungsmessstreifen und Herstellungsverfahren dazu | |
EP1958480A1 (de) | Mikromechanische struktur zum empfang und/oder zur erzeugung von akustischen signalen, verfahren zur herstellung einer mikromechanischen struktur und verwendung einer mikromechanischen struktur | |
DE19503236A1 (de) | Sensor aus einem mehrschichtigen Substrat | |
DE3889440T2 (de) | Geradlinig und linear biegbares Element, hergestellt aus einer einzigen Platte. | |
DE4318466B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors | |
EP1373129A2 (de) | Verfahren zur herstellung von mikromechanischen sensoren und damit hergestellte sensoren | |
DE102017215236A1 (de) | MEMS-Schalter und Verfahren zur Herstellung eines MEMS-Schalters | |
DE4133008C2 (de) | Kapazitive Drucksensoren und Herstellungsverfahren hierzu | |
DE69925837T2 (de) | Mikromechanischer Sensor | |
DE4030466A1 (de) | Piezo-widerstandsvorrichtung | |
EP0950190B1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Halbleiteranordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: B81C 1/00 |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |