DE102005016615A1

DE102005016615A1 - Sensor für eine physikalische Größe mit vielen Durchgangslöchern

Info

Publication number: DE102005016615A1
Application number: DE102005016615A
Authority: DE
Inventors: Minoru Kariya Murata; Kenichi Kariya Yokoyama; Makoto Kariya Asai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US20050229704A1; US7178400B2; US20070120205A1; US7337670B2

Abstract

Ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe enthält: ein Substrat; eine Halbleiterschicht, welche auf dem Substrat getragen wird; einen Graben, welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist; und einen beweglichen Abschnitt, welcher in der Halbleiterschicht angeordnet und von dem Substrat durch den Graben getrennt ist. Der bewegliche Abschnitt enthält eine Vielzahl von Durchgangslöchern, von denen jedes die Halbleiterschicht in Richtung der Dicke durchdringt. Der bewegliche Abschnitt ist für eine Verschiebung auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt aufgebrachten physikalischen Größe derart geeignet, dass die physikalische Größe durch eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts erfasst wird. Der bewegliche Abschnitt besitzt eine Verbindungsstelle, welche inmitten der Durchgangslöcher angeordnet ist. Die Verbindungsstelle besitzt eine dreigabelige Form.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für eine physikalische Größe, welcher viele Durchgangslöcher bzw. Durchkontaktlöcher (through holes) aufweist.

Ein Halbleitersensor für eine dynamische Größe (d.h. ein Sensor für eine physikalische Größe) nach dem Stand der Technik enthält eine Grund- bzw. Trägerplatte (base plate) und eine Halbleiterschicht. Die Halbleiterschicht wird auf der Grundplatte getragen. Durchgangs- bzw. Durchkontaktgräben (through trenches) wurden in der Halbleiterschicht durch Ätzen gebildet. Die Halbleiterschicht besitzt ein bewegliches Teil, welches durch die Gräben definiert ist und von der Grundplatte losgelöst ist. Der Sensor wird beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-91265 offenbart.

Der Halbleitersensor für eine dynamische Größe erfasst die aufgebrachte dynamische Größe, d.h. die physikalische Größe, auf der Grundlage der Verschiebung des beweglichen Teils, wenn die dynamische Größe wie eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Beschleunigung dem Sensor aufgebracht wird.

Beispielsweise offenbart die Veröffentlichungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-133268 einen Winkelgeschwindigkeitssensor, welcher aus einem SOI-Substrat (Silicon-On-Insulator-Substrate, Silizium-auf-Isolator-Substrat) gebildet ist, das sich aus zwei Silizium platten und einem Oxidfilm zusammensetzt, wobei der Oxidfilm zwischen den Siliziumplatten in Sandwichbauart angeordnet ist.

Die obigen Sensoren nach dem Stand der Technik sind sogenannte Halbleitersensoren für eine dynamische Größe des Oberflächenverarbeitungstyps. Sie werden wie folgt hergestellt. Eine der zwei Siliziumplatten eines SOI-Substrats ist eine tragende Grundplatte, und die andere ist eine Halbleiterschicht. Es wird ein Grabenätzen von der Seite der oberen Oberfläche der Halbleiterschicht aus durchgeführt, um das Muster einer Struktur zu bilden, welche ein bewegliches Teil enthält. Danach wird das bewegliche Teil durch Entfernen des unteren Teils der Halbleiterschicht durch Seitenätzen oder Entfernen des Oxidfilms durch Opferschichtätzen losgelöst.

Ferner ist eine Vielzahl von Durchgangslöchern in dem beweglichen Teil gebildet, um die Effizienz des Ätzens zu erhöhen und das Gewicht des beweglichen Teils zu verringern. Dies wird beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-99861 offenbart.

Die obigen Halbleitersensoren für eine dynamische Größe nach dem Stand der Technik besitzen die folgenden Schwierigkeiten. In dem Schritt des Loslösens des beweglichen Teils durch Ätzen von den Durchgangslöchern aus werden die fertig gestellten Formen verschiedener Teile des beweglichen Teils beachtlich ungleichmäßig, die Charakteristiken der beweglichen Teile variieren, und die Festigkeit des beweglichen Teils verschlechtert sich.

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor für eine physikalische Größe mit vielen Durchgangslö chern bzw. Durchkontaktlöchern zu schaffen, welche einen geringen Herstellungsfehler aufweisen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.

Ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe enthält: ein Substrat; eine auf dem Substrat getragene Halbleiterschicht; einen in der Halbleiterschicht angeordneten Graben; und einen in der Halbleiterschicht angeordneten und von dem Substrat durch einen Graben getrennten beweglichen Abschnitt. Der bewegliche Abschnitt enthält eine Vielzahl von Durchgangslöchern bzw. Durchkontaktlöchern (through-holes), von denen jedes die Halbleiterschicht in Richtung der Dicke durchdringt. Der bewegliche Abschnitt kann auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt aufgebrachten physikalischen Größe derart verschoben werden, dass die physikalische Größe durch die Verschiebung des beweglichen Abschnitts erfasst wird. Der bewegliche Abschnitt besitzt ein Verbindungsstück bzw. eine Verbindungsstelle (junction), welche inmitten der Durchgangslöcher angeordnet ist. Die Verbindungsstelle besitzt eine dreizackige bzw. dreigabelige Form.

In dem obigen Sensor wird ein Abstand zwischen dem Randgebiet der Verbindungsstelle und der Mitte der Verbindungsstelle vergleichsweise kleiner. wenn daher der bewegliche Abschnitt beim Loslöseätzprozess abgetrennt wird, wird die Ätzzeit, d.h. die Verarbeitungs- bzw. Prozesszeit, kürzer, so dass die Herstellungsabweichung des beweglichen Abschnitts verringert wird. Dementsprechend besitzt der Sensor einen kleinen Herstellungsfehler.

Vorzugsweise besitzt jedes Durchgangsloch eine rechtwinklige Form, und die Durchgangslöcher sind in einer Struktur eines Hahnentrittmusters (houndstooth check structure) angeordnet. Vorzugsweise besitzt jedes Durchgangsloch eine sechseckige Form, und die Durchgangslöcher sind in einer Wabenstruktur angeordnet. Vorzugsweise bildet der bewegliche Abschnitt einen Durchgangslochrahmen mit einer Vielzahl von Verbindungsstellen. Der Rahmen ist aus einer Vielzahl von Stangen bzw. Stäben gebildet, welche eine Breite in einer horizontalen Richtung senkrecht zu der Richtung der Dicke besitzen. Die Breite des Stabs ist gleichförmig, und die Verbindungssellen werden durch einen Schnittpunkt der Stäbe gebildet.

Des weiteren enthält ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe: ein Substrat; eine auf dem Substrat getragene Halbleiterschicht; einen in der Halbleiterschicht angeordneten Graben; und einen in der Halbleiterschicht angeordneten und von dem Substrat durch den Graben getrennten beweglichen Abschnitt. Der bewegliche Abschnitt enthält eine Vielzahl von Durchgangslöchern, von denen jedes die Halbleiterschicht in einer Richtung der Dicke durchdringt. Der bewegliche Abschnitt kann auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt aufgebrachten physikalischen Größe derart verschoben werden, dass die physikalische Größe durch eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts erfasst wird. Der zu dem beweglichen Abschnitt benachbarte Graben besitzt eine Breite, die zur Durchführung einer maximalen Ätzrate der Halbleiterschicht benachbart dem Graben geeignet ist.

In dem obigen Sensor wird der bewegliche Abschnitt von dem Substrat unter Verwendung des Grabens in dem beweglichen Abschnitt und des Grabens, welcher am Außenrandbezirk des beweglichen Abschnitts angeordnet ist, beim Loslöseätzprozess getrennt, wenn der Sensor hergestellt wird. Zu dieser Zeit besitzt der Graben benachbart dem beweglichen Abschnitt eine Breite, welche zur Durchführung einer maximalen Ätzrate der Halbleiterschicht be nachbart dem Graben geeignet ist. Daher kann der bewegliche Abschnitt von dem Substrat in einer kurzen Ätzzeit getrennt werden. Somit wird der bewegliche Abschnitt genau von dem Substrat in dem Herstellungsprozess abgetrennt. Dementsprechend besitzt der Sensor einen kleinen Herstellungsfehler.

Vorzugsweise ist der Graben mit der zum Durchführen der maximalen Ätzrate geeigneten Breite in dem beweglichen Abschnitt angeordnet. Vorzugsweise enthält der Graben des weiteren eine zweite Breite und eine dritte Breite. Der Graben mit der zweiten Breite oder der dritten Bereite ist in äußerem Randgebiet des beweglichen Abschnitts angeordnet. Die zweite Breite ist größer als die dritte Breite. Der Graben mit der zur Durchführung der maximalen Ätzrate in dem beweglichen Abschnitt geeigneten Breite in dem beweglichen Abschnitt ist benachbart zu dem Graben mit der zweiten Breite angeordnet. Vorzugsweise ist der Graben in dem beweglichen Abschnitt, welcher benachbart zu dem Graben mit der dritten Breite angeordnet ist, zum Durchführen einer kleineren Ätzrate, kleiner als derjenigen des Grabens in dem beweglichen Abschnitt, geeignet, welcher benachbart zu dem Graben mit der zweiten Breite angeordnet ist.

Vorzugsweise besitzen die Ätzrate und die Breite des Grabens eine derartige Beziehung, dass die maximale Ätzrate in einem Fall erzielt wird, bei welchem die Breite des Grabens etwa 7 μm beträgt. Vorzugsweise besitzen die Ätzrate und die Breite des Grabens eine weitere Beziehung derart, dass die Ätzrate im Wesentlichen in einem Fall zu null wird, bei welchem die Breite des Grabens gleich oder größer als 10 μm ist.

Die folgende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

1 zeigt eine Draufsicht, welche einen Halbleiterbeschleunigungssensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den Sensor entlang Linie II-II von 1 darstellt;
3 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Teil III des in 1 dargestellten Sensors darstellt;
4A bis 4C zeigen Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung des Sensors der ersten Ausführungsform erläutern;
5 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches eine Erfassungsschaltung des Sensors der ersten Ausführungsform darstellt;
6 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Hauptteil eines Halbleiterbeschleunigungssensors einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Hauptteil eines Halbleiterbeschleunigungssensors einer Modifizierung der zweiten Ausführungsform darstellt;
8 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Hauptteil eines Halbleiterbeschleunigungssensors einer anderen Modifizierung der zweiten Ausführungsform darstellt;
9 zeigt eine Draufsicht, welche einen Halbleiterbeschleunigungssensor eines Vergleichs mit bzw. einer Modifizierung der ersten Ausführungsform darstellt;
10 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den Sensor entlang Linie X-X von 9 darstellt;
11 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Teil XI des in 9 dargestellten Sensors darstellt;
12 zeigt eine Draufsicht, welche einen Halbleitersensor für eine Winkelgeschwindigkeit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 zeigt eine Querschnittsansicht, welche den Sensor entlang Linie XIII-XIII von 12 darstellt;
14 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Teil XIV des in 12 dargestellten Sensors darstellt;
15A bis 15C zeigen Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zur Herstellung des Sensors der dritten Ausführungsform erläutern;
16 zeigt einen Graphen, welcher eine Beziehung zwischen einer Grabenbreite und einer Ätzrate entsprechend der dritten Ausführungsform darstellt; und
17 zeigt eine teilweise vergrößerte Draufsicht, welche ein Hauptteil eines Halbleitersensors für eine Winkelgeschwindigkeit eines Vergleichs mit bzw. einer Modifizierung der dritten Ausführungsform darstellt.
Erste Ausführungsform
Die Erfinder haben vorbereitende Studien über einen Sensor für eine physikalische Größe durchgeführt. 9 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Sensor.
10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang Linie X-X von 9. 11 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils XI von 9.
Derartige Beschleunigungssensoren werden durch Verarbeitung bzw. Bearbeitung eines Halbleitersubstrats mit einer bekanten Mikro-Materialbearbeitungsmaschine hergestellt.
Wie in 10 dargestellt, ist das Halbleitersubstrat 10 des Versuchsbeschleunigungssensors ein rechtwinkliges SOI-Substrat 10, welches eine erste Siliziumplatte 11 als tragende Grundplatte, eine zweite Siliziumplatte 12 als Halbleiterschicht und einen Oxidfilm 13 als Isolierschicht dazwischen aufweist.
Die zweite Siliziumplatte 12 ist zur Bildung von Gräben 14, Durchgangslöchern bzw. Durchkontaktlöchern (through holes) 26, eines beweglichen Teils 20 und fester Elektroden 31 und 41 grabengeätzt. Das bewegliche Teil 20 besitzt Ausleger- bzw. Balkenteile (beam parts) 22 und bewegliche Elektroden 24. Die beweglichen Elektroden 24 sind als ein Körper mit den Auslegerteilen 22 gebildet. Die festen Elektroden 31 und 41 sind den beweglichen Elektroden 24 gegenüberliegend angeordnet.
Das Grabenätzen wird von der Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 12 aus durchgeführt, um das Muster einer Struktur zu bilden, welche das bewegliche Teil 20 enthält. Danach wird das untere Teil der zweiten Siliziumplatte 12 durch Seitenätzen entfernt, um das bewegliche Teil 20 loszulösen. Da das Seitenätzen durch die Durchgangslöcher 26 erfolgt, ist das Ätzen effizient.
Jedes Auslegerteil 22 besitzt die Form von Auslegern, welche sich in der Richtung senkrecht zu der in 9 dargestellten "X"-Richtung erstrecken, und besitzt eine Federfunktion, um sich in Übereinstimmung mit dem Aufbringen einer dynamischen Größe in der "X"-Richtung zu bewegen. Die beweglichen Elektroden 24 sind als ein Körper mit den Auslegerteilen 22 gebildet und in Intervallen entlang der "X"-Richtung angeordnet und bewegen sich zusammen mit den Auslegerteilen 22 in der Richtung.
Die festen Elektroden 31 und 41 sind auf der ersten Siliziumplatte 11 befestigt und werden darauf getragen. Die festen Elektroden 31 und 41 und die beweglichen Elektroden 24 sind wechselweise angeordnet, und die Seitenoberflächen der festen Elektroden 31 und 41 und jene der beweglichen Elektroden 24 sind einander zugewandt.
Wenn eine Beschleunigung dem Beschleunigungssensor in der "X"-Richtung aufgebracht wird, ändert sich die Kapazität "CS1" zwischen den linken festen Elektroden 31 und den beweglichen Elektroden 24 und die Kapazität "CS2" zwischen den rechten festen Elektroden 41 und den beweglichen Elektroden 24.
Es wird ein auf der Differenz zwischen den geänderten Kapazitäten (CS1-CS2) basierendes Signal ausgegeben, von einer (nicht dargestellten) Schaltung, usw. verarbeitet und schließlich ausgegeben. Auf diese Weise wird eine Beschleunigung erfasst.
Wie in 9 bis 11 dargestellt, sind bei einem derartigen Beschleunigungssensor die Durchgangslöcher 26 des beweglichen Teils 20 rechtwinklig.
Es gibt Verbindungsstellen 28 von vier geraden Teilen des Lochrahmens 27 um die Durchgangslöcher 26 herum.
Wie in 11 dargestellt beträgt der Abstand "L3" von der äußeren Begrenzung bis zu der Mitte "K" jeder Verbindungsstelle 28 etwa 1,4-mal (√2 – mal) den Abstand "L2" von der äußeren Begrenzung jedes Durchgangslochs 26 bis zu der Mitte irgendeines geraden Rahmenteils um das Durchgangsloch 26 herum. Insbesondere ist der Abstand L3 zwischen der Mitte K und einer Ecke der Verbindungsstelle 28 definiert, und es ist der Abstand L2 zwischen einer Mittellinie und einer Seite der Verbindungsstelle 28 definiert.
Sogar mit den Durchgangslöchern 26 der in 9 bis 11 dargestellten Form und Anordnung kann das bewegliche Teil 20 durch Ätzen losgelöst werden. Jedoch beträgt die zum Lösen jedes Teils eines Abstands "L3" notwendige Ätzzeit 1,4-mal die zum Lösen jedes Teils des Abstands "L2" notwendige Zeit. Dementsprechend variieren die fertiggestellten Formen von verschiedenen Teilen des beweglichen Teils 20 erheblich.
Wenn darüber hinaus versucht wird, die Teile des Abstands "L3" vollständig zu loslösen, werden die Teile des Abstands "L2" überätzt, und die geraden Teile des Lochrahmens 27 zwischen den Durchgangslöchern 26 werden zu eng und dünn gemacht.
Im Hinblick auf die obigen Schwierigkeiten wird ein Sensor für eine physikalische Größe einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet. Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform die vorliegende Erfindung auf einen Beschleunigungshalbleitersensor eines Differenzkapazitätstyps (Beschleunigungssensor eines Ka pazitätstyps) als Halbleitersensor für eine dynamische Größe angewandt. Dieser Beschleunigungssensor kann als Beschleunigungssensor für Automobile und als Gyrosensor zur Steuerung der Arbeit von Airbags, ABS, VSC, usw. verwendet werden.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang Linie II-II von 1. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils "III" von 1.
Dieser Beschleunigungssensor 100 wird durch Bearbeitung eines Halbleitersubstrats 100 mit einer Mikro-Materialbearbeitungsmaschine (micro-machine) gebildet.
Wie in 2 dargestellt, ist das Halbleitersubstrat 10 ein rechtwinkliges SOI-Substrat 10, welches eine erste Siliziumplatte 11 als tragende Grundplatte, eine zweite Siliziumplatte 12 als Halbleiterschicht und einen Oxidfilm 13 als Isolierschicht dazwischen aufweist.
Gräben 14 sind in der zweiten Siliziumplatte 12 zur Bildung einer Auslegerstruktur gebildet, welche ein bewegliches Teil 20 und feste Teile 30 und 40 aufweist und die Form von Kammzähnen bzw. Kammzinken besitzt.
Wie in 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt, ist ein rechtwinkliges Teil 15 der Auslegerstruktur 20-40 der zweiten Siliziumplatte 12 dünn ausgebildet, so dass eine Lücke zwischen dem dünnen Teil der zweiten Siliziumplatte 12 und dem Oxidfilm 13 vorhanden ist. Das Teil wird hiernach als "dünnes Teil 15" der zweiten Siliziumplatte 12 bezeichnet.
Das bewegliche Teil 20 enthält ein langes, schmales rechtwinkliges Gewichtsteil 21, welches durch das Medium eines Federteils als Auslegerteil 22 mit Ankerteilen 23a und 23b verbunden ist.
Die Ankerteile 23a und 23b sind auf dem Oxidfilm 13 befestigt. Somit werden sie auf der ersten Siliziumplatte 11 durch das Medium des Oxidfilms 13 getragen. Dementsprechend sind das Gewichtsteil 21 und das Federteil 22 von dem Oxidfilm 13 getrennt.
Wie in 1 dargestellt enthält das Federteil 22 zwei parallele Ausleger bzw. Balken, welche an beiden Enden miteinander verbunden sind, um die Form eines rechtwinkligen Rahmens zu bilden, und besitzt eine Federfunktion, um es dem Gewichtsteil 21 zu ermöglichen, sich in die Richtung senkrecht zu den Auslegern zu bewegen.
Insbesondere ermöglicht es das Federteil 22 dem Gewichtsteil 21, sich in der "X"-Richtung zu bewegen, wenn der Beschleunigungssensor 100 einer Beschleunigung ausgesetzt wird, welche eine Komponente in einer "X"-Richtung parallel zu dem Halbleitersubstrat 10 wie in 1 dargestellt aufweist. Wenn die Beschleunigung endet, ermöglicht es das Federteil 22 dem Gewichtsteil 21, in seine ursprüngliche statische Position zurückzukehren.
Somit kann sich das Gewichtsteil 21, welches mit dem Halbleitersubstrat 10 durch das Medium des Federteils 22 verbunden ist, über die erste Siliziumplatte 11 in der "X"-Richtung bewegen, wenn der Beschleunigungssensor einer Beschleunigung ausgesetzt wird, welche eine Komponente in einer "X"-Richtung parallel zu dem Halbleitersubstrat 10 enthält.
Wie in 1 dargestellt besitzt das bewegliche Teil 20 bewegliche Elektroden 24 wie das dünne Teil 15, welche eine Vielzahl von Auslegern bilden, die sich von beiden Seiten des beweglichen Teils 20 nach außen wie die Zähne bzw. Zinken eines Kamms erstrecken.
Mit anderen Worten, die beweglichen Elektroden 24 sind in Intervallen entlang der Längsrichtung des Gewichtsteils 21 ("X"-Richtung) angeordnet und erstrecken sich nach außen wie die Zähne eines Kamms.
Entsprechend 1 sind vier bewegliche Elektroden 24 an jeder Seite des Gewichtsteils 21 gebildet. Jede bewegliche Elektrode 24 besitzt einen rechtwinkligen Querschnitt und ist von dem Oxidfilm 13 getrennt.
Somit sind die beweglichen Elektroden 24 als ein Körper mit dem Gewichtsteil 21 und dem Federteil 22 gebildet. Dementsprechend können sich die beweglichen Elektroden 24 in der "X"-Richtung parallel zu dem Halbleitersubstrat 10 zusammen mit dem Gewichtsteil 21 und dem Federteil 22 bewegen.
Wie in 1 und 2 dargestellt, sind die festen Teile 30 und 40 an dem Oxidfilm 13 auf zwei gegenüberliegenden Seiten des dünnen Teils 15 außer den zwei gegenüberliegenden Seiten befestigt, wo die Ankerteile 23a und 23b vorhanden sind. Somit werden die festen Teile 30 und 40 auf der ersten Siliziumplatte 11 durch das Medium des Oxidfilms 13 getragen.
Entsprechend 1 enthält das feste Teil 30 auf der linken Seite des Gewichtsteils 21 linke feste Elektroden 31 und ein Verdrahtungsteil 32 für die linken festen Elektroden 31, und das feste Teil 40 auf der rechten Seite des Gewichtsteils 21 enthält rechte feste Elektro den 41 und ein Verdrahtungsteil 42 für die rechten festen Elektroden 41.
Wie in 1 dargestellt befinden sich die linken und rechten festen Elektroden 31 und 41 innerhalb des dünnen Teils 15, und die festen Elektroden und die beweglichen Elektroden sind wechselweise an beiden Seiten des Gewichtsteils 21 angeordnet.
Wie in 1 dargestellt, sind vier Paare fester und beweglicher Elektroden an jeder Seite des Gewichtsteils 21 vorgesehen, und die feste Elektrode 31 ist über der Beweglichen in jedem Paar auf der linken Seite des Gewichtsteils 21 angeordnet, und die bewegliche Elektrode 24 ist über der Festen in jedem Paar an der rechten Seite des Gewichtsteils 21 angeordnet.
Wie oben beschrieben, sind die linken festen Elektroden 31 und die rechten festen Elektroden 41 jeweils den beweglichen Elektroden 24 zugewandt in der Richtung parallel zu dem Halbleitersubstrat 10 platziert. Die Lücke zwischen den festen und beweglichen Elektroden jedes Paars dient der Erfassung der Kapazität, wobei die Seitenoberflächen der Elektroden, welche einander zugewandt sind, die Erfassungsoberflächen sind.
Die linken festen Elektroden 31 und die rechten festen Elektroden 41 sind voneinander elektrisch unabhängig. Die festen Elektroden 31 und 41 sind Ausleger, welche einen rechtwinkligen Querschnitt besitzen und sich parallel zu den beweglichen Elektroden 24 erstrecken.
Die Verdrahtungsteile 32 und 42 werden auf der ersten Siliziumplatte 11 durch das Medium des Oxidfilms 13 getragen, und die linken festen Elektroden 31 und die rechten festen Elektroden 41 sind durch das Verdrahtungsteil 32 bzw. das Verdrahtungsteil 42 einseitig eingespannt. Die linken und rechten festen Elektroden 31 und 41 sind von dem Oxidfilm 13 getrennt.
Somit sind in einer Vielzahl vorkommende linke feste Elektroden 31 mit einem einzigen Verdrahtungsteil 32 verbunden, und es sind in einer Vielzahl vorkommende rechte feste Elektroden 41 mit einem einzigen Verdrahtungsteil 42 verbunden.
Eine Kontaktstelle 30a für die linken festen Elektroden 31 ist an einer vorgeschriebenen Stelle auf dem Verdrahtungsteil 32 vorgesehen, und es ist eine Kontaktstelle 40a für die rechten festen Elektroden 41 an einer vorgeschriebenen Stelle auf dem Verdrahtungsteil 42 vorgesehen.
Ein Verdrahtungsteil 25 für die beweglichen Elektroden 24 ist mit dem Ankerteil 23b verbunden und als ein Körper gebildet, und eine Kontaktstelle 25a für die beweglichen Elektroden 24 ist an einer vorgeschriebenen Stelle auf dem Verdrahtungsteil 25 vorgesehen. Die Kontaktstellen 25a, 30a und 40a sind durch Zerstäuben oder Auftragen bzw. Aufdampfen von Aluminium gebildet.
Jede der Kontaktstellen 25a, 30a und 40a ist elektrisch mit einer (nicht dargestellten) äußeren Schaltung durch einen Bonddraht verbunden. Die äußere Schaltung enthält eine Erfassungsschaltung (siehe 5) zur Verarbeitung der von dem Beschleunigungssensor 100 ausgegebenen Signale.
In dem Beschleunigungssensor 100 der vorliegenden Ausführungsform sind in einer Vielzahl vorkommende Durchgangslöcher bzw. Durchkontaktlöcher (through holes) 26 in dem relativ großen Gewichtsteil 21 der zweiten Siliziumplatte 12 als einer Halbleiterschicht gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind wie in 3 dargestellt Verbindungsstellen (junctions) 28 von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens 27 um die Durchgangslöcher 26 herum gebildet. Es sind keine Verbindungsstellen von vier oder einer größeren Anzahl von geraden Teilen vorhanden.
Die Durchgangslöcher 26 besitzen einen rechtwinkligen Querschnitt und sind in einer Zickzackform angeordnet. Insbesondere sind die Durchgangslöcher 26 in einer Vielzahl von Reihen in der Längsrichtung des Gewichtsteils 21 ("X"-Richtung) angeordnet, ihre langen Seiten liegen in derselben Richtung, und es sind die Durchgangslöcher 26 in den benachbarten Reihen in einer Zickzacklinie angeordnet.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Beschleunigungssensors 100 insbesondere unter Bezugnahme auf 4A bis 4C beschrieben. 4A bis 4C zeigen Verfahrensschritte bzw. -abschnitte, um das Verfahren zur Herstellung des Halbleitersensors für eine dynamische Größe 100 der vorliegenden Erfindung darzustellen.
Wie in 4A dargestellt, wird eine Maske, deren Form der obigen Auslegerstruktur 20-40 entspricht, auf der zweiten Siliziumplatte 12 des SOI-Substrats 10 unter Verwendung der Fotolithographietechnologie gebildet.
Danach wird wie in 4B dargestellt die zweite Siliziumplatte 12 mit einem Gas wie CF₄ oder SF₆ zur Bildung von Durchgangsgräben (through trenches) 14 und Durchgangslöchern (through holes) 26 trockengeätzt. Somit wird die Struktur bzw. das Muster der obigen Auslegerstruktur 20-40 kollektiv gebildet.
Als Nächstes wird wie in 4C dargestellt das untere Teil der zweiten Siliziumplatte 12 durch Seitenätzen zur Bildung des dünnen Teils 15 entfernt. Somit wird das bewegliche Teil 20 losgelöst. Auf diese Weise wird der Beschleunigungssensor 100 hergestellt.
Da das obigen Seiten- oder Loslöseätzen in dem Gewichtsteil 21 durch eine Vielzahl von Durchgangslöchern 26 erfolgt, wird das Ätzen in dem Beschleunigungssensor 100 als einem Halbleiterelement eines Oberflächenbearbeitungstyps effizient gestaltet. Darüber hinaus verringern die Durchgangslöcher 26 das Gewicht des beweglichen Teils 20.
Als Nächstes wird der Betrieb des Beschleunigungssensors 100 beschrieben. Der Beschleunigungssensor 100 erfasst die aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage der Kapazitätsänderung zwischen den beweglichen Elektroden 24 und den festen Elektroden 31 und 41 infolge des Aufbringens der Beschleunigung.
Wie oben beschrieben, sind die Erfassungsoberflächen der beweglichen Elektroden 24 und jene der festen Elektroden 31 und 41 einander zugewandt, und die Lücken zwischen den Erfassungsoberflächen der beweglichen Elektroden 24 und jene der festen Elektroden 31 und 41 dienen dazu, eine Kapazität zu erfassen.
Eine erste Kapazität CS1 ist zwischen den beweglichen Elektroden 24 und den linken festen Elektroden 31 gebildet; und eine zweite Kapazität CS2 ist zwischen den beweglichen Elektroden 24 und den rechten festen Elektroden 41 gebildet.
Wenn der Beschleunigungssensor 100 einer Beschleunigung ausgesetzt wird, welche eine Komponente enthält, die parallel zu dem Halbleitersubstrat 10 und in einer in 1 dargestellten "X"-Richtung verläuft, bewegt sich das Gewichtsteil 21 in der "X"-Richtung, wodurch veranlasst wird, dass sich die Kapazitäten CS1 und CS2 ändern.
Wenn beispielsweise sich das Gewichtsteil 21 entsprechend 1 nach unten bewegt, verbreitern sich die Lücken zwischen den beweglichen Elektroden 24 und den linken festen Elektroden 31, und die Lücken zwischen den beweglichen Elektroden 24 und den rechten festen Elektroden 41 verschmälern sich.
Dementsprechend wird die Beschleunigung in der "X"-Richtung auf der Grundlage der Änderung der differentiellen Kapazität (CS1-CS2) erfasst.
Insbesondere wird ein Signal, welches auf der Kapazitätsdifferenz (CS1-CS2) basiert, von dem Beschleunigungssensor 100 ausgegeben, in der obigen externen Schaltung und dergleichen verarbeitet und schließlich ausgegeben.
5 stellt eine Detektorschaltung 200 zum Erfassen einer Beschleunigung an dem Beschleunigungssensor 100 dar.
Das Bezugszeichen 210 bezeichnet einen Schaltkreis mit geschaltetem Kondensator (SC-Schaltkreis), welcher einen Kondensator 211 mit einer Kapazität "Cf", einen Schalter 212 und eine Differenzverstärkerschaltung 213 aufweist und die eingegebene Kapazitätsdifferenz (CS1-CS2) in eine Spannung umwandelt.
Demgegenüber werden eine Trägerwelle CW1 und eine andere Trägerwelle CW2 der Kontaktstelle 30a bzw. der Kontaktstelle 40a des Beschleunigungssensors 100 eingegeben. Die Amplitude der Trägerwellen CW1 und CW2 ist Vcc, und die Phasendifferenz zwischen ihnen beträgt 180°. Danach wird der Schalter 210 des SC-Schaltkreises 210 zu einem vorgeschriebenen Zeitablauf geöffnet bzw. geschlossen.
Danach wird ein Spannungswert V0, welcher die aufgebrachte Beschleunigung in der "X"-Richtung darstellt, durch den folgenden Ausdruck F1 berechnet und ausgegeben. V0 = (CS1-CS2) × Vcc/Cf (F1)
Auf diese Weise wird die Beschleunigung erfasst.
Bei der obigen Ausführungsform werden die Gräben 14 in der zweiten Siliziumplatte 12 als einer Halbleiterschicht, welche auf der ersten Siliziumplatte 11 als einer tragenden Grundplatte getragen wird, durch Ätzen gebildet. Die Gräben 14 definieren das bewegliche Teil 20, welches von der ersten Siliziumplatte 11 losgelöst ist. Eine Vielzahl von Durchgangslöchern 26 wird in dem beweglichen Teil 20 der zweiten Siliziumplatte 12 gebildet. Und es wird eine Beschleunigung, welche auf den Beschleunigungssensor 100 ausgeübt wird, auf der Grundlage der Verschiebung des Gewichtsteils 21 des beweglichen Teils 20 erfasst. Der Beschleunigungssensor 100 ist durch Verbindungsstellen (junctions) 28 von zwei oder drei "geraden Teilen des Lochrahmens 27 um die Durchgangslöcher 26 herum charakterisiert.
Wie vorher beschrieben, werden die Verbindungsstellen 28 von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens 27 durch Anordnen der rechtwinkligen Durchgangslöcher 26 in einer Zickzacklinie erzielt.
Bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Anzahl von geraden Teilen, welche sich an jede Verbindungsstelle 28 anschließen, zwei oder drei, wohingegen die Anzahl von geraden Teilen, welche sich an jede Verbindungsstelle anschließen, entsprechend dem in 11 dargestellten Sensor vier beträgt. Der Abstand von der äußeren Begrenzung bis zu der Mitte "K" jeder Verbindungsstelle 28 bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist kürzer als derjenige jeder Verbindungsstelle 28 nach dem Stand der Technik.
Wie in 11 dargestellt beträgt der Abstand L3 von der äußeren Begrenzung bis zu der Mitte "K" jeder Verbindungsstelle 28 etwa 1,4-mal (√2 – mal den Abstand L2 von dem Randgebiet jedes Durchgangslochs 26 zu der Mitte von irgendeinem geraden Rahmenteil um das Durchgangsloch 26 herum.
Dementsprechend beträgt in dem Fall des in 11 dargestellten Sensors die Zeit, die zum Loslösen jeder Verbindungsstelle 28 nötigt wird, etwa 1,4-mal die Zeit, die nötig ist, jedes gerade Teil des Lochrahmens loszulösen.
In dem Fall der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Verbindungsstellen 28 der drei geraden Teile des Lochrahmens 27 durch Anordnen der Durchgangslöcher 26 in einer Zickzacklinie erzielt. Dementsprechend beträgt wie in 3 dargestellt der Abstand L1 von der äußeren Begrenzung bis zu der Mitte "K" jeder Verbindungsstelle 28 lediglich etwa 1,25-mal den Abstand L2 von dem Randgebiet jedes Durchgangslochs 26 bis zu der Mitte irgendeines geraden Rahmenteils um das Durchgangsloch 26 herum.
Die Mitte "K" der Verbindungsstelle 28 bezeichnet einen Punkt, von dem aus die am Nächsten befindlichen Teile der Durchgangslöcher um die Verbindungsstelle herum gleich sind.
Die Mitte "K" bezeichnet einen Punkt, welchen ein Seitenätzen oder ein Loslöseätzen zuletzt erreicht. Wenn die Mitte "K" losgelöst wird, ist das Loslöseätzen (release etching) des beweglichen Teils 20 im Wesentlichen fertiggestellt.
Somit beträgt bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zeit, welche nötig ist, die "L1"-Teile zu lösen, lediglich etwa 1,25-mal die Zeit, welche nötig ist, die "L2"-Teile zu lösen. Somit wird die Zeit, welche nötig ist, das bewegliche Teil 20 loszulösen, auf 0,89 (d.h. 1,25/1,4 = 0,89) verringert.
Wie oben beschrieben ist bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ätzzeit, welche nötig ist, die Verbindungsstellen 28 loszulösen, im Vergleich kürzer als diejenige des in 11 dargestellten Sensors; daher kann die Streuung der Loslöseätzzeiten der beweglichen Teile 20 minimiert werden.
Somit kann bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das bewegliche Teil 20 des Beschleunigungssensors 100 zuverlässig losgelöst werden, und es kann die Streuung der fertiggestellten Formen von beweglichen Teilen 20 minimiert werden.
In dem Fall der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Grabenätzen von der Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 12 des SOI-Substrats 10 aus zur Bildung des Musters der Auslegerstruktur durchgeführt, welche das bewegliche Teil 20 enthält, und es wird das untere Teil der zweiten Siliziumplatte 12 durch Seitenätzen zum Loslösen des beweglichen Teils 20 entfernt.
Die vorliegende Erfindung kann auf einen Halbleiterbeschleunigungssensor des Oberflächenbearbeitungstyps angewandt werden. In diesem Fall wird das Grabenätzen von der Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 12 des SOI-Substrats 10 aus zur Bildung des Musters der Auslegerstruktur durchgeführt, welche das bewegliche Teil 20 enthält, und es wird das bewegliche Teil 20 dadurch losgelöst, dass ein Opferschichtätzen durch die Gräben durchgeführt wird und dadurch der Oxidfilm 13 entfernt wird.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf Winkelgeschwindigkeitssensoren angewandt werden.
Zusammenfassend wird festgestellt, dass die vorliegende Erfindung einen Halbleitersensor für eine dynamische Größe bereitstellt, wobei (1) Gräben in einer Halbleiterschicht, welche auf einer tragenden Grundplatte getragen wird, durch Ätzen gebildet werden, (2) die Gräben ein bewegliches Teil definieren, welches von der tragenden Grundplatte losgelöst wird, (3) eine Vielzahl von Durchgangslöchern in dem beweglichen Teil der Halbleiterschicht gebildet wird und (4) eine dynamische Größe, welche dem Halbleitersensor für eine dynamische Größe aufgebracht wird, auf der Grundlage der Verschiebung des Gewichtsteils des beweglichen Teils erfasst wird. Der Halbleitersensor für eine dynamische Größe ist durch Verbindungsstellen von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens um die Durchgangslöcher herum charakterisiert, und es kann der Entwurf der anderen Teile gegenüber den Verbindungsstellen des Halbleitersensors für eine dynamische Größe geeignet geändert werden.
Zweite Ausführungsform
Der Beschleunigungssensor 100 der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich durch die Verbindungsstellen 28 der zwei oder drei geraden Teile des Lochrahmens 27 charakterisiert, welche durch Anordnen der rechtwinkligen Durchgangslöcher 26 in einer Zickzacklinie wie in 1 und 3 dargestellt erzielt werden.
Die Verbindungsstellen 28 von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens 27 können durch die Durchgangslöcher 26 oder andere in 6 bis 8 dargestellte Formen erzielt werden.
6 stellt sechseckige Durchgangslöcher 26 in einer wabenförmigen Anordnung dar.
Entsprechend 7 werden Verbindungsstellen 28 von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens 27 dadurch erzielt, dass den Durchgangslöchern 26 die Form eines "L" gegeben wird. Entsprechend 8 werden die Verbindungsstellen 28 von zwei oder drei geraden Teilen des Lochrahmens 217 dadurch erzielt, dass den Durchgangslöchern 28 die Form eines Kreuzes gegeben wird.
Die Durchgangslöcher 26 von 6 bis 8 liefern denselben Effekt wie Durchgangslöcher 26 von 1.
Dritte Ausführungsform
Die Erfinder haben weitere vorbereitende Studien über den Sensor für eine dynamische Größe durchgeführt. Entsprechend dem Studium der Erfinder wurde herausgefunden, dass die folgende Schwierigkeit bei dem Halbleitersensor für eine dynamische Größe mit einem beweglichen Teil auftrat.
Es wurde nämlich vor kurzem entdeckt, dass bei dem Prozess, bei welchem Gräben in einer Halbleiterschicht, die auf einer tragenden Grundplatte getragen wird, durch Ätzen zur Bildung des beweglichen Teils hergestellt werden, die Ätzrate während des Loslösens des beweglichen Teils von der Grabenbreite abhing (siehe 16).
Wenn das bewegliche Teil losgelöst wird, konnte demgemäß nicht mit dem Ätzen an dem Abschnitt, welcher dem Graben zugewandt war, des beweglichen Teils mit einer großen Grabenbreite, nämlich eines Teils mit einer großen Lücke (beispielsweise 20 μm breit) fortgefahren werden, und es konnte das Loslösen nicht erreicht werden.
Im Hinblich auf die obige Schwierigkeit wird ein Sensor für eine dynamische Größe einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen.
12 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Halbleitersensor für eine Winkelgeschwindigkeit 300 als Halbleitersensor für eine dynamische Größe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang Linie XIII-XIII von 12. 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils "XIV" von 12.
Dieser Winkelgeschwindigkeitssensor 300 wird durch Bearbeitung eines Halbleitersubstrats 301 gebildet, welches eine Siliziumplatte, usw. aufweist.
Insbesondere wird durch Bildung von Gräben in dem Halbleitersubstrat 301 mit einer bekannten Halbleiterherstellungstechnologie wie Ätzen wie in 12 dargestellt eine Struktur definiert und gebildet, welche ein rahmenförmiges Trägermaterial bzw. Sockel (base) 310 als festen Abschnitt, bewegliche Teile 320 und 330, welche beweglich innerhalb des Rahmens des Sockels 310 platziert sind, usw. aufweist.
Insbesondere wird wie in 13 dargestellt der Winkelgeschwindigkeitssensor 300 beispielsweise durch Verwendung eines SOI-Substrats (Silicon-On-Insulator-Substrate) 1 als Halbleitersubstrat 301 gebildet, welche durch Zusammenkleben zweier Siliziumplatten 301a und 301b mit einem dazwischen angeordneten Oxidfilm 301c hergestellt wird.
Von den zwei Siliziumplatten 301a und 301b dieses SOI-Substrats 301 wird eine erste Siliziumplatte 301a (die untere Platte entsprechend 13) als tragende Grundplatte verwendet. Des weiteren wird auf eine zweite Siliziumplatte 301b (die obere Platte entsprechend 13) als Halbleiterschicht eine bekannte Mikro-Materialbearbeitung wie Grabenätzen und Seitenätzen von der Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 301b aus angewandt.
Mit einer derartigen Bearbeitung werden die obigen Gräben 302 in der zweiten Siliziumplatte 301b gebildet. Des weiteren werden die Strukturen wie die obigen Teile 310, 320 und 330, welche durch die Gräben 302 definiert werden, auf der zweiten Siliziumplatte 301b gebildet.
Diesbezüglich stellt 12 die Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 301b, auf welcher die obigen Strukturen gebildet werden, nämlich die Seite der oberen Oberfläche der Halbleiterschicht 301b dar, welche auf der tragenden Grundplatte 301a getragen wird. Ebenfalls ist wie durch die gestrichelten Linien in
12 und 13 dargestellt der Abschnitt der zweiten Siliziumplatte 301b an der inneren Seite des Sockels 310 ein dünnes Teil 303, welches derart ausgebildet ist, dass es eine Lücke zwischen sich und dem Oxidfilm 301c ermöglicht.
Dementsprechend ist an dem Abschnitt an der Innenseite des Sockels 301, nämlich an dem dünnen Teil 303, die zweite Siliziumplatte 301b, auf welcher die obigen Strukturen gebildet sind, von der ersten Siliziumplatte 301a, nämlich der tragenden Grundplatte 301a, losgelöst.
Somit ist bei dem vorliegenden Beispiel die zweite Siliziumplatte 301b auf der ersten Siliziumplatt 301a durch das Medium des Oxidfilms 301c an dem Sockel 310 befestigt und wird davon getragen, es ist das bewegliche Teil 320 beweglich, welches von der ersten Siliziumplatte 301a, nämlich von der tragenden Grundplatte 301a, losgelöst ist.
Wie in 12 dargestellt enthalten die beweglichen Teile 320 und 330 ein im Allgemeinen rechtwinkliges Schwingungs- bzw. Vibrationsteil für eine Ansteuerung bzw. Erregung (vibration part for drive) 320, ein Schwingungs- bzw. Vibrationsteil für eine Erfassung 330 in der Form eines rechtwinkligen Rahmens, welcher das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 umgibt, eine Vielzahl von (vier in 12) Ausleger- bzw. Balkenteilen für eine Ansteuerung bzw. Erregung (beam parts for drive) 321, welche das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 mit dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 verbinden, und eine Vielzahl von (zwei in 12) Ausleger- bzw. Balkenteilen für eine Erfassung (beam parts for detection) 331, welche das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 mit dem Sockel 310 verbinden, welche es umgibt.
Das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 ist als ein Körper mit dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 durch das Medium des Auslegerteils für eine Ansteuerung 321 gebildet. Obwohl insbesondere das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 und dem Auslegerteil für eine Erfassung 331 zugeordnet ist, ist es mit dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330, dem Sockel 310 und der ersten Siliziumplatte 301a als tragende Grundplatte durch das Medium des Auslegerteils für eine Ansteuerung 321 verbunden.
Jedes Auslegerteil für eine Ansteuerung 321 ist in die Form eines "U" gefaltet. Ein Ende davon ist mit dem Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 verbunden, und das andere Ende ist mit der Innenseitenoberfläche des Schwingungsteils für eine Erfassung 330 verbunden.
Des weiteren ist ein Paar von parallelen Stababschnitten 322 und 323 des U-förmigen Auslegerteils für eine Ansteuerung 321 derart ausgebildet, dass sie in die Richtung senkrecht zu ihrer Längsrichtung umgebogen sind. Daher kann das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 in der in 12 dargestellten "X"-Richtung schwingen bzw. vibrieren. Die "X"-Richtung wird im Folgenden als "erste Richtung X" bezeichnet, in welcher das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 schwingt.
Demgegenüber ist an jedem der Auslegerteile für eine Erfassung 331 ein Paar von Auslegern 332 und 333 parallel derart platziert, dass dort eine Lücke dazwischen gebildet wird, und beide Enden der Ausleger 332 und 333 sind zur Bildung eines rechtwinkligen Rahmens verbunden.
Ferner ist ein mittlerer Abschnitt des Auslegers 332 mit Vorsprüngen verbunden, welche von der innenseitigen Oberfläche des Sockels 310 aus vorspringen, und wird fest auf dem Sockel 310 getragen. Ein mittlerer Abschnitt des anderen Auslegers 333 ist mit dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 verbunden.
Mit anderen Worten, das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 ist mit dem Sockel 310 und der ersten Siliziumplatte 301a als einer tragenden Grundplatte durch das Medium eines Auslegerteils für eine Erfassung 331 verbunden.
Des weiteren ist an dem Auslegerteil für eine Erfassung 331 das oben beschriebene Paar paralleler Ausleger 332 und 333 in der Richtung senkrecht zu ihrer Längsrichtung gebogen.
Daher kann das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 innerhalb der Ebene des obigen Sockels 301 in der Richtung senkrecht zu der ersten Richtung X schwingen, welche die Richtung ist, in welcher das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 schwingt, nämlich in der in 12 dargestellten "Y"-Richtung.
Die "Y"-Richtung wird im folgenden als "zweite Richtung Y" bezeichnet, in welcher das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 schwingt.
Des weiteren sind auf der äußeren Peripherie bzw. auf dem äußeren Umfang (circumference) des Schwingungsteils für eine Erfassung 330 Vorsprünge 335 in der Form von Kammzähnen bzw. Kammzinken gebildet, welche auf den inneren Umfang des Sockels 310 zu vorspringen, welcher dem äußeren Umfang zugewandt ist. Es sind ebenfalls andere Vorsprünge 311 in Form von Kammzähnen auf dem inneren Umfang des Sockels 310 gebildet. Die Vorsprünge 335 und 311 sind wechselweise angeordnet und bilden Elektrodenteile für eine Erfassung 311 und 335 des Sensors 300.
Die Elektrodenteile für eine Erfassung 311, 335 und die beweglichen Teile 320, 330 sind jeweils mit dem Sockel 310 verbunden. Da (nicht dargestellte) Gräben in dem Sockel gebildet sind, sind jedoch die Elektrodenteile für eine Erfassung 311, 335 und die beweglichen Teile 320, 330 voneinander elektrisch unabhängig.
Somit sind in dem Winkelgeschwindigkeitssensor 300 Durchgangsgräben 302 in der zweiten Siliziumplatte 301b durch Ätzen der zweiten Siliziumplatte 301b als eine Halbleiterschicht gebildet, welche auf der ersten Siliziumplatte 301a als tragender Grundplatte getragen wird.
Die beweglichen Teile 320 und 330, welche von der ersten Siliziumplatte 301a losgelöst sind, sind in der zweiten Siliziumplatte 301b vorgesehen. Die beweglichen Teile 320 und 330 enthalten ein Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 und ein Schwingungsteil für eine Erfassung 330.
Das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 ist mit der ersten Siliziumplatte 301a von dem Sockel 310 aus durch das Medium des Auslegerteils für eine Erfassung 331 verbunden, welches sich in der zweiten Richtung Y bewegen kann. Ebenfalls ist das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 mit dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 durch das Medium des Auslegerteils für eine Ansteuerung 321 verbunden, welches sich in der ersten Richtung X bewegen kann.
Bezüglich des Winkelgeschwindigkeitssensors 300 sind bei der vorliegenden Ausführungsform wie in 12 bis 14 dargestellt neben den Gräben 302 (302c, 302d) in dem äußeren Gebiet der beweglichen Teile 320 und 330 Gräben 302 (302a, 302b) in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildet, nämlich in dem Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 und dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330.
Des weiteren sind in dem inneren Gebiet des Sockels 310 Gräben nicht in den Auslegern 321 und 331, deren Flächen relativ klein und nicht geätzt sind, und in den Abschnitten in der Form von Kammzähnen 311 und 335 gebildet. Die Gräben 302a und 302b sind in anderen Abschnitten gebildet, deren Flächen relativ klein sind, nämlich in dem Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 und dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330.
Wie oben beschrieben wird der Winkelgeschwindigkeitssensor 300 unter Verwendung der ersten Siliziumplatte 301a des SOI-Substrats 301 als tragende Grundplatte und unter Durchführung eines Grabenätzens und eines Seitenätzens von der Seite der oberen Oberfläche der zweiten Siliziumplatte 301b aus zur Bildung von beweglichen Teilen 320 und 330, welche von der ersten Siliziumplatte 301a losgelöst sind, in der zweiten Siliziumplatte 301b gebildet.
Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Gräben 302a und 302b in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildet, wo Flächen groß und nicht geätzt sind, um die Effizienz des Ätzens zu erhöhen und das Gewicht des Winkelgeschwindigkeitssensors 300 als Halbleiteranordnung eines Oberflächenbearbeitungstyps zu verringern.
Wie in 14 dargestellt wird bei der vorliegenden Ausführungsform von allen Gräben 302 des Sensors 300 die Breite der in den beweglichen Teilen 320, 330 gebildeten Gräben 302a derart festgelegt, dass die Ätzrate während des Loslösens am größten wird.
Insbesondere sind bei der vorliegenden Ausführungsform wie in 14 dargestellt die in dem äußeren Gebiet der beweglichen Teile 320 und 330 vorgesehenen Gräben 302c und 302d der Graben 302c des Abschnitts, dessen Breite W3 relativ groß ist, und der Graben 302d des Abschnitts, dessen Breite W4 relativ schmal ist.
Danach wird von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b die Breite W1 des Grabens 302a, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302c des Abschnitts zugewandt ist, dessen Breite W3 relativ groß ist, derart festgelegt, dass die Ätzrate während des Loslösens in dem Sensor 300 am größten ist.
Des weiteren wird von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b die Breite W2 des Grabens 302b, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302d des Abschnitts zugewandt ist, dessen Breite W4 relativ eng ist, derart festgelegt, dass die Ätzrate kleiner als diejenige in dem Falls der Breite W1 des Grabens ist, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302c des Abschnitts zugewandt ist, dessen Breite W3 relativ groß ist.
Des weiteren ist die Breite des Grabens, auf den in der vorliegenden Ausführungsform verwiesen wird, die Breite entlang der. Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Grabens, nämlich die sog. Grabenlinienbreite.
Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des Winkelgeschwindigkeitssensors 300 konkret unter Bezugnahme auf 15A bis 15C beschrieben. 15A bis 15C zeigen Verfahrensschritte, um das Verfahren zur Herstellung des Winkelgeschwindigkeitssensors 300. darzustellen.
Wie in 15A dargestellt, wird eine Maske, deren Form der obigen Struktur 310-330 entspricht, aus der zweiten Siliziumplatte 301b des SOI-Substrats 301 unter Verwendung der Fotolithographietechnologie gebildet.
Danach wird wie in 15B dargestellt die zweite Siliziumplatte 301b mit einem Gas wie CF₄ oder SF₆ zur Bildung von Gräben 302 trockengeätzt. Somit wird das Muster der obigen Struktur 310-330 kollektiv gebildet.
Als Nächstes wird wie in 15C dargestellt das untere Teil der zweiten Siliziumplatte 1b durch Seitenätzen zur Bildung des dünnen Teils 3 entfernt. Somit werden die beweglichen Teile 320 und 330 losgelöst. Auf diese Weise wird der Winkelgeschwindigkeitssensor 300 gebildet.
Als Nächstes wird der Betrieb bzw. die Funktion Winkelgeschwindigkeitssensors 300 beschrieben, welche eine derartige Konfiguration aufweist. Zuerst wird durch eine elektromagnetische Ansteuerung oder eine kapazitive Ansteuerung, usw. das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 in der ersten Richtung X von 12 in Schwingungen versetzt (in Ansteuerungsschwingungen (drive-vibrated)).
Wenn unter dieser Ansteuerungsschwingung (drive vibration) wie in 12 dargestellt der Winkelgeschwindigkeitssensor 300 einer Winkelgeschwindigkeit Ω ausgesetzt wird, welche um die Achse in der vertikalen Richtung von 12 herum aufgebracht wird, nämlich um die Achse senkrecht zu der ersten Richtung X und der zweiten Richtung Y, wird eine Coriolis-Kraft in zweiten Richtung Y bezüglich des Schwingungsteils für eine Ansteuerung 320 erzeugt.
Diese Coriolis-Kraft wird von dem Auslegerteil für eine Ansteuerung 321 dem Schwingungsteil für eine Erfassung 330 übertragen, und das Schwingungsteil für eine Erfassung 330 und das Schwingungsteil für eine Ansteuerung 320 schwingen bzw. vibrieren (Erfassungsschwingung bzw. Erfassungsvibration) als ein Körper in der zweiten Richtung Y von 12. Infolge dieser Erfassungsschwingung variiert der Abstand zwischen den obigen Vorsprüngen 311 und 335. Durch Erfassen der Änderung des Abstands als Änderungen der Kapazität zwischen den Vorsprüngen 311 und 335 durch das Medium eines auf dem Sockel 310 gebildeten (nicht dargestellten) Verdrahtungsteils, usw. wird die obige Winkelgeschwindigkeit Ω erfasst.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Durchgangsgräben 302 in der zweiten Siliziumplatte 301b, welche auf der ersten Siliziumplatte 301a getragen wird, durch Ätzen gebildet. Es werden die beweglichen Teile 320 und 330, welche durch die Gräben 302 definiert und von der ersten Siliziumplatte 301a losgelöst sind, in der zweiten Siliziumplatte 301b gebildet. Es wird eine Winkelgeschwindigkeit Ω, welcher der Winkelgeschwindigkeitssensor 300 ausgesetzt ist, auf der Grundlage der Verschiebung der beweglichen Teile 320 und 330 erfasst. Von den Gräben 302 wird die Breite W1 der in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a derart festgelegt, dass die Ätzrate in dem Sensor 300 größer wird.
Die beweglichen Teile 320 und 330 werden von den in den äußeren Gebieten der beweglichen Teile 320 und 330 gebildeten Gräben 302 für eine Loslösung geätzt (releaseetched). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Breite W1 des in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Grabens 302a derart festgelegt, dass die Ätzrate während des Loslösens in dem Sensor 300 am größten wird. Daher kann die Ätzzeit für die beweglichen Teile 320 und 330 minimiert werden.
Daher können bei der vorliegenden Ausführungsform die beweglichen Teile 320 und 330 des Winkelgeschwindigkeitssensors 300 durch Ätzen zuverlässig losgelöst werden.
Wie oben beschrieben (siehe 14) gibt es in den äußeren Gebieten der beweglichen Teile 320 und 330 des Winkelgeschwindigkeitssensors 300 der vorliegenden Ausführungsform Gräben 302c und 302d. Einer von ihnen besitzt eine relativ große Breite W3, und der andere davon besitzt eine relativ enge Breite W3. Von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b wird die Breite W1 des Grabens 302a, welcher in einem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302c zugewandt ist, welcher die obige relativ große Breite W3 besitzt, derart festgelegt, dass die Ätzrate in dem Sensor 300 am größten wird.
Von den beweglichen Teilen 320 und 330 ist der Abschnitt, welcher dem Graben 302c zugewandt ist, der die relativ große Breite W3 besitzt, derjenige, wo die Ätzrate des Loslösens schon an sich klein ist. Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung der Graben 302a eine derartige Breite W1 besitzt, dass die Ätzrate am größten wird, kann ein geeignetes Ätzen zum Loslösen dort durchgeführt werden, was bevorzugt wird.
Des weiteren ist wie oben beschrieben (siehe 14) bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor 300 der vorliegenden Ausführungsform von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b die Breite W2 des Grabens 302b, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302d mit der obigen relativ engen Breite W2 gegenüberliegt, diejenige, deren Ätzrate größer als diejenige der Breite W1 des Grabens 302a ist, welche in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302c mit der obigen relativ großen Breite W3 zugewandt ist.
Von den beweglichen Teilen 320 und 330 ist der Abschnitt, welcher dem Graben 302d mit der relativ engen Breite W4 gegenüberliegt, derjenige, wo die Ätzrate während des Loslösens größer als bei dem Abschnitt ist, welcher dem Graben 302c mit der relativ großen Breite W3 zugewandt ist. Jedoch kann bei der vorliegenden Erfindung ein übermäßiges Ätzen an den Abschnitten verhindert werden, welche dem Graben 302d mit der relativ schmalen Breite W4 in den beweglichen Teilen 320 und 330 zugewandt ist.
Anhand von 16 und 17 werden die obigen Effekte der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
16 stellt das Ergebnis der von den Erfindern und anderen durchgeführten Forschung bezüglich der Beziehung zwischen der Grabenbreite (Einheit: μm) und der Rate des Ätzens für ein Loslösen (Einheit: μm/Min.) dar. Des weiteren zeigt 17 eine Draufsicht, welche ein Vergleichsbeispiel darstellt, welches eine herkömmliche Grabenkonfiguration in einem Winkelgeschwindigkeitssensor 300 der vorliegenden Ausführungsform darstellt, welche von demselben Beobachtungspunkt wie bei 14 dargestellt ist.
Wie in 16 dargestellt erreicht die Ätzrate den maximalen Wert an einer bestimmten Grabenbreite. In diesem Fall erreicht die Ätzrate den maximalen Wert, wenn die Grabenbreite an P1 von 16 beispielsweise etwa 7 μm beträgt. Nach der Grabenbreite, welche über den Wert von etwa 10 μm hinausgeht, wird die Ätzrate in etwa zu null.
In dem Fall der in 14 dargestellten vorliegenden Ausführungsform beträgt die relativ große Breite W3 der in den äußeren Gebieten der beweglichen Teile 320 und 330 gebildeten Gräben 302c 10 μm oder mehr, beispielsweise etwa 20 μm.
Des weiteren beträgt von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b die Breite W1 des Grabens 302a, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302c mit der obigen relativ großen Breite W3 zugewandt ist, etwa 7 μm, was die größte Ätzrate ermöglicht.
Von den in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildeten Gräben 302a und 302b ist des weiteren die Breite W2 des Grabens 302b, welcher in dem Abschnitt gebildet wird, der dem Graben 302d mit der obigen relativ schmalen Breite W4 zugewandt ist, diejenige, wo die Ätzrate kleiner als diejenige in dem Fall der obigen Breite W3 ist. Beispielsweise kann sie 3 μm oder 9 μm betragen, was P2 von 16 entspricht. In 14 beträgt die Breite W2 etwa 3 μm.
Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform in einem Abschnitt, bei welchem die Ätzrate während des Loslösens in den beweglichen Teilen 320 und 330 relativ klein ist, die Ätzzeit verkürzt, um das zuverlässige Loslösen zu erreichen. Ebenfalls kann in einem Abschnitt, wo die Ätzrate in den beweglichen Teilen 320 und 330 relativ groß ist, ein übermäßiges Ätzen verhindert werden.
Demgegenüber sind in dem Vergleichsbeispiel von 17 die Breiten W2 der Gräben 2b in den beweglichen Teilen 320 und 330 im Wesentlichen alle gleich. Daher wird von den beweglichen Teilen 320 und 330 an dem Abschnitt, welcher dem Graben 302d mit einer relativ engen Breite W4 zugewandt ist, ein zuverlässiges Loslösen durchgeführt. Jedoch werden von den beweglichen Teilen 320 und 330 an dem Abschnitt, welcher dem Graben 302c mit einer relativ großen Breite W3 zugewandt ist, einige Bereiche bzw. Flächen nicht geätzt, was zu einem unvollständigen Loslösen führen könnte.
Wie oben beschrieben können bei der vorliegenden Ausführungsform in dem Winkelgeschwindigkeitssensor 300 als einem Halbleitersensor für eine dynamische Größe, dort, wo Gräben 302 in der Halbleiterschicht 301b, die auf der Grundplatte 301a getragen wird, durch Ätzen zur Bildung von beweglichen Teilen 320 und 330 erzeugt werden, welche von der Basisplatte 301a losgelöst sind, die beweglichen Teile 320 und 330 durch Ätzen zuverlässig losgelöst werden.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Gräben 302a mit einer Breite W1, welche ermöglicht, dass die Ätzrate in dem Sensor 300 am größten ist, in den beweglichen Teilen 320 und 330 gebildet. Sie können jedoch auch die in den äußeren Gebieten der beweglichen Teile 320 und 330 gebildeten Gräben sein, nämlich entsprechend 14 die Gräben 302c und 302d, welche die äußeren Formen der beweglichen Teile 320 und 330 definieren.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf Beschleunigungssensoren angewandt werden.
Zusammenfassend sei bemerkt, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Halbleitersensor für eine dynamische Größe geschaffen wird, wobei (1) Durchgangsgräben in einer Halbleiterschicht, welche auf einer tragenden Grundplatte getragen wird, durch Ätzen gebildet werden, (2) die Gräben ein bewegliches Teil definieren, welches von der tragenden Grundplatte losgelöst ist, und (3) eine dynamische Größe, welche dem Halbeitersensor für eine dynamische Größe aufgebracht wird, auf der Grundlage der Verschiebung des beweglichen Teils erfasst wird. Der Halbleitersensor für eine dynamische Größe ist dadurch charakterisiert, dass die Breiten der in den beweglichen Teilen oder in den äußeren Gebieten der beweglichen Teile gebildeten Gräben derart festgelegt sind, dass die Ätzrate in dem Sensor am größten wird. Der Entwurf bzw. die Konstruktion von anderen Teilen des Halbleitersensors für eine dynamische Größe kann geeignet verändert werden.
Derartige Änderungen und Modifizierungen liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, welche durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Vorstehend wurde ein Sensor für eine physikalische Größe mit vielen Durchgangslöchern offenbart. Ein Halbleitersensor für eine physikalische Größe enthält: ein Substrat (10, 11, 13); eine Halbleiterschicht (12), welche auf dem Substrat (10, 11, 13) getragen wird; einen Graben (14), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist, und einen beweglichen Abschnitt (20, 21, 22), welcher in der Halbleiterschicht (12) angeordnet und von dem Substrat (10, 11, 13) durch den Graben getrennt ist. Der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) enthält eine Vielzahl von Durchgangslöchern (26), von denen jedes die Halbleiterschicht (12) in Richtung der Dicke durchdringt. Der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) ist für eine Verschiebung auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt (20, 21, 22) aufgebrachten physikalischen Größe derart geeignet, dass die physikalische Größe durch eine Ver schiebung des beweglichen Abschnitts (20, 21, 22) erfasst wird. Der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) besitzt eine Verbindungsstelle (28), welche inmitten der Durchgangslöcher (26) angeordnet ist. Die Verbindungsstelle (28) besitzt eine dreigabelige Form.

Claims

Halbleitersensor für eine physikalische Größe mit: einem Substrat (10, 11, 13); einer Halbleiterschicht (12), welche auf dem Substrat (10, 11, 13) getragen wird; einem Graben (14), welcher in der Halbleiterschicht (12) angeordnet ist; und einem beweglichen Abschnitt (20, 21, 22), welcher in der Halbleiterschicht (12) angeordnet und von dem Substrat (10, 11, 13) durch den Graben (14) getrennt ist, wobei der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) eine Vielzahl von Durchgangslöchern (26) enthält, von denen jedes die Halbleiterschicht (12) in Richtung der Dicke durchdringt; der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) für eine Verschiebung auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt (20, 21, 22) aufgebrachten physikalischen Größe derart geeignet ist, dass die physikalische Größe durch eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (20, 21, 22) erfasst wird, der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) eine Verbindungsstelle (28) besitzt, welche inmitten der Durchgangslöcher (26) angeordnet ist, und die Verbindungsstelle eine dreigabelige Form besitzt.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Durchgangsloch (26) eine rechtwinklige Form besitzt und die Durchgangslöcher (26) derart angeordnet sind, dass sie ein Hahnentrittmuster bilden.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Durchgangsloch (26) eine sechseckige Form besitzt und die Durchgangslöcher (26) derart angeordnet sind, dass sie eine Wabenstruktur bilden.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Abschnitt (20, 21, 22) einen Durchgangslochrahmen (27) bildet, welcher eine Vielzahl von Verbindungsstellen (28) aufweist, der Rahmen (27) aus einer Vielzahl von Stäben (27) gebildet ist, welche eine Breite in einer Horizontalrichtung senkrecht zu der Richtung der Dicke besitzen, die Breite des Stabs (27) gleichförmig ist und die Verbindungsstellen (28) durch einen Schnittpunkt der Stäbe (27) gebildet werden.
Halbleitersensor für eine physikalische Größe mit: einem Substrat (301, 301a, 301c); einer Halbleiterschicht (301b), welche auf dem Substrat (301, 301a, 301c) getragen wird; einer Vielzahl von Gräben (302, 302c, 302d), welche in der Halbleiterschicht (301b) angeordnet sind; und einem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335), welcher in der Halbleiterschicht (301b) angeordnet und von dem Substrat (301, 301a, 301c) durch die Gräben (302, 302c, 302d) getrennt ist, wobei der bewegliche Abschnitt (320-323, 330-333, 335) eine Vielzahl von Durchgangslöchern (302a, 302b) enthält; von denen jedes die Halbleiterschicht (301b) in Richtung der Dicke durchdringt, der bewegliche Abschnitt (320-323, 330-333, 335) für eine Verschiebung auf der Grundlage einer dem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335) aufgebrachten physika lischen Größe derart geeignet ist, dass die physikalische Größe durch eine Verschiebung des beweglichen Abschnitts (320-323, 330-333, 335) erfasst wird, und eines der Durchgangslöcher (302a, 302b) in dem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335) oder einer der Gräben (302c, 302d), welche in dem äußeren Randgebiet des beweglichen Abschnitts (320-323, 330-333, 335) angeordnet sind, eine Breite besitzt, die zum Durchführen einer maximalen Ätzrate der Halbleiterschicht (301b) benachbart zu dem Durchgangsloch (302a, 302b) oder dem Graben (302c, 302d) geeignet ist.
Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (302a, 302b) oder der Graben (302c, 302d), welcher die Breite besitzt, die zum Durchführen der maximalen Ätzrate geeignet ist, das Durchgangsloch (302a 302b) in dem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335) ist.
Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gräben (302c, 302d) des weiteren eine zweite Breite und eine dritte Breite aufweisen, der Graben (302c), welcher die zweite Breite aufweist, oder der Graben (302d), welcher die dritte Breite aufweist, an dem äußeren Randgebiet des beweglichen Abschnitts (320-323, 330-333, 335) angeordnet ist, die zweite Breite größer als die dritte Breite ist, das Durchgangsloch (302a), welches die Breite aufweist, die zum Durchführen der maximalen Ätzrate in dem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335) geeignet ist, benachbart zu dem Graben (302c) angeordnet ist; welcher die zweite Breite aufweist.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (302b) des beweglichen Abschnitts (320-323, 330-333, 335), welches benachbart zu dem Graben (302d) mit der dritten Breite angeordnet ist, zum Durchführen einer kleineren Ätzrate der Halbleiterschicht 301b geeignet ist, die kleiner als diejenige des Durchgangslochs (302a) in dem beweglichen Abschnitt (320-323, 330-333, 335) ist, welches benachbart zu dem Graben (302c) mit der zweiten Breite angeordnet ist.
Sensor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate der Halbleiterschicht (301b) und die Breite des Durchgangslochs (302a, 302b) oder des Grabens (302c, 302d) eine Beziehung derart besitzen, dass die maximale Ätzrate in einem Fall erzielt wird, bei welchem die Breite des Durchgangslochs (302a, 302b) oder des Grabens (302c, 302d) etwa 7 μm beträgt.
Halbleiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate der Halbleiterschicht (301b) und die Breite des Durchgangslochs (302a, 302b) oder des Grabens (302c, 302d) eine weitere Beziehung derart besitzen, dass die Ätzrate in einem Fall im Wesentlichen zu null wird, bei welchem die Breite des Durchgangslochs (302a, 302b) oder des Grabens (302c, 302d) gleich oder größer als 10 μm ist.