DE102006009718A1

DE102006009718A1 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102006009718A1
Application number: DE102006009718A
Authority: DE
Inventors: Shunji Kariya Mase
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2006-09-07
Also published as: US7337666B2; JP4569322B2; JP2006242704A; US20060197173A1

Abstract

Eine bewegliche Sensorvorrichtung (S1) enthält einen Laminatkörper, in welchem eine mikromechanisch wirkende Schicht (100) mit einer beweglichen Sensorstruktur (10) und eine Überzugsschicht (200), welche die mikromechanisch wirkende Schicht (100) abdeckt, aufeinanderfolgend auf ein Substrat (1) laminiert sind. Wenigstens ein Aussparungsabschnitt (80) durchdringt den Laminatkörper in Laminatrichtung. Der Aussparungsabschnitt (80) und wenigstens ein Restabschnitt (81) hiervon sind an einem Umfangsabschnitt der beweglichen Sensorstruktur (10) in dem Laminatkörper angeordnet. Der wenigstens eine Restabschnitt (81) ist ein dünner Abschnitt, der geringere Dicke als der Laminatkörper hat und eine Federfunktion erfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, insbesondere eine bewegliche Sensorvorrichtung, welche eine bewegliche Sensorstruktur hat, beispielsweise einen Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Vibrator, einen Beschleunigungssensor mit einer beweglichen Elektrode oder dergleichen.
Als ein Typ dieser beweglichen Sensorvorrichtung ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor bekannt, der als bewegliche Sensorstruktur eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur hat, die einen Vibrator aufweist und eine Winkelgeschwindigkeit erkennt oder ein Beschleunigungssensor, der als bewegliche Sensorstruktur eine Beschleunigungserkennungsstruktur hat, die eine bewegliche Elektrode aufweist und eine Beschleunigung erkennt, etc.
Eine derartige bewegliche Sensorvorrichtung (das heißt Vorrichtung mit beweglicher Sensor- oder Sensierungseinrichtung) ist an einem Messobjekt, beispielsweise einem Fahrzeug derart angeordnet, dass sie in einer Keramik, einem Metall oder dergleichen als Befestigungsbauteil verpackt ist, um in der Praxis eine Gierrate, eine Beschleunigung oder dergleichen zu erkennen.
Im praktischen Gebrauch der beweglichen Sensorvorrichtung gemäß obiger Beschreibung werden die Mobilitätseigenschaften und die Vibrationseigenschaften der beweglichen Sensorstruktur durch unnötige Vibrationen von außer her oder durch unnötige Vibrationen der Sensorvorrichtung selbst beeinflusst. Von daher wurde eine vibrationsisolierende Struktur verwendet, um die bewegliche Sensorvorrichtung vor Einflüssen von unnötigen Vibrationen gemäß obiger Erläuterung zu schützen.

Als Vibrationsisolationsstruktur gemäß obiger Darlegung wird beispielsweise ein vibrationsisolierender Gummi zur Aufnahme unnötiger Vibrationen zwischen die Packung und die bewegliche Sensorvorrichtung gesetzt (siehe beispielsweise JP-A-2000-55667; „Druckschrift 1") oder die bewegliche Sensorvorrichtung und die Packung werden miteinander unter Verwendung eines Klebemittels verbunden, welches einen vibrationsisolierenden Bestandteil zumindest enthält (siehe beispielsweise JP-A-2003-21647; „Druckschrift 2").

Als Typ einer beweglichen Sensorvorrichtung wurde eine bewegliche Sensorvorrichtung des MEMS-Typs (Micro Electro Mechanical Systems) vorgeschlagen, welche aktiv eine Siliziumhalbleiterverarbeitungstechnik verwendet (JP-T-2003-530233; „Druckschrift 3"). Dieser Typ von beweglicher Sensorvorrichtung weist ein Substrat, eine mikromechanisch wirkende Schicht auf dem Substrat, eine Überzugsschicht auf der mikromechanisch wirkenden Schicht und eine elektrisch leitfähige Zonenschicht auf der Überzugsschicht auf.

Die Überzugsschicht hat einen monokristallinen Bereich und einen polykristallinen Bereich und der monokristalline Bereich und der polykristalline Bereich sind auf einem monokristallinen Bereich und einer polykristallinen Startschicht epitaxial aufgewachsen, welche unter dem monokristallinen Bereich bzw. dem polykristallinen Bereich vorhanden sind.

Weiterhin hat die mikromechanisch wirkende Schicht einen monokristallinen Bereich und einen polykristallinen Bereich, wobei der monokristalline Bereich und der polykristalline Bereich epitaxial auf einem monokristallinen Bereich und einer polykristallinen Startschicht aufgewachsen sind, welche unter dem monokristallinen Bereich und dem polykristallinen Bereich vorhanden sind, und die bewegliche Sensorstruktur wird in dem polykristallinen Bereich der mikromechanisch wirkenden Schicht ausgebildet.

Die oben beschriebenen Techniken benötigen jedoch separat ein vibrationsisolierendes Funktionsteil, beispielsweise den vibrationsisolierenden Gummi oder den Klebstoff mit der vibrationsisolierenden Funktion, wie oben beschrieben, wenn die bewegliche Sensorvorrichtung an einem Befestigungsbauteil angebracht wird. Hieraus entstehen verschiedene Probleme, beispielsweise ein Kostenerhöhungsproblem aufgrund eines Anstiegs der Bauteileanzahl, eine Verschlechterung der Vibrationsisolationsfunktion aufgrund von über die Zeit hinweg erfolgenden Änderungen (Alterungen oder dergleichen) von Verbindungsabschnitten der beweglichen Sensorvorrichtung, des Vibrationisolationsfunktionsbauteils und des Befestigungsbauteils für das Vibrationsisolationsfunktionsbauteil selbst, das heißt es erfolgt eine Verschlechterung der Sensorcharakteristik.

Angesichts des voranstehenden Problems ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung mit einer beweglichen Sensorstruktur zu schaffen, bei der eine vibrationsisolierende Funktion sicher möglich ist, ohne dass irgendein vibrationsisolierendes Funktionsteil als separates Bauteil notwendig ist, wenn die Sensorvorrichtung an einem Befestigungsbauteil angebracht wird.

Zur Lösung der obigen Aufgabe wurde einer beweglichen Sensorvorrichtung Aufmerksamkeit geschenkt, welche einen laminierten Körper hat, bei dem eine mikromechanisch wirkende Schicht mit einer beweglichen Sensorstruktur und einer Überzugsschicht sukzessive auf ein Substrat auflaminiert sind, das heißt einer beweglichen Sensorvorrichtung des MEMS-Typs gemäß obiger Druckschrift 3 und es wurde eine Vielzahl von Studien an dieser betreffenden beweglichen Sensorvorrichtung durchgeführt.

Im Ergebnis hat sich gezeigt, dass es möglich ist, dass die bewegliche Sensorvorrichtung des MEMS-Typs selbst die vibrationsisolierende Funktion hat. Die vorliegenden Erfindung wurde auf der Grundlage dieses Untersuchungsergebnisses gemacht.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe weist demnach gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Sensorvorrichtung auf:
einen Laminatkörper, in welchem eine mikromechanisch wirkende Schicht, die eine bewegliche Sensorstruktur hat und eine Überzugsschicht, welche auf der mikromechanisch wirkenden Schicht angebracht ist, aufeinander folgend auf ein Substrat auflaminiert sind; einen Aussparungsabschnitt, der so ausgebildet ist, dass er den Laminatkörper in Laminatrichtung durchdringt; und einen Restabschnitt des Aussparungsabschnittes, wobei der Aussparungsabschnitt und der Restabschnitt an einem Umfangsabschnitt der beweglichen Sensorstruktur in dem Laminatkörper ausgebildet sind und der Restabschnitt so gestaltet ist, dass er als dünner Abschnitt dient, der eine geringere Dicke als der Laminatkörper hat und eine Federfunktion erfüllt.

Bei der beweglichen Sensorvorrichtung des ersten Aspekts übt, wenn das bewegliche Sensorelement an einem Befestigungsbauteil angebracht wird, der Restabschnitt, der die Federfunktion hat, welche auf die bewegliche Sensorvorrichtung selbst wirkt, eine Vibrationsisolationsfunktion aus. Weiterhin ist der Restabschnitt aus dem gleichen Material wie die bewegliche Sensorvorrichtung, um mit der beweglichen Sensorvorrichtung einstückig zu sein. Von daher gibt es keinen Verbindungsabschnitt und somit kann eine Verschlechterung der Vibrationsisolationsfunktion unterdrückt werden.

Daher wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei der beweglichen Sensorvorrichtung mit der beweglichen Sensorstruktur kein vibrationsi solierendes Funktionsbauteil als separates Bauteil nötig, wenn die bewegliche Sensorvorrichtung an dem Befestigungsbauteil angebracht wird und die Vibrationsisolationsfunktion kann ausreichend sichergestellt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine bewegliche Sensorvorrichtung geschaffen, mit einem Substrat, einer mikromechanisch wirkenden Schicht auf dem Substrat, einer Überzugsschicht auf der mikromechanisch wirkenden Schicht und einer elektrisch leitfähigen Zonenschicht, die auf der Überzugsschicht angeordnet ist, wobei die Überzugsschicht einen monokristallinen Bereich und einem polykristallinen Bereich hat, welche epitaxial auf einem monokristallinem Bereich, der unter dem monokristallinen Bereich vorhanden ist bzw. auf einer polykristallinen Startschicht aufgewachsen werden, welche unter dem polykristallinen Bereich vorhanden ist, wobei die mikromechanisch wirkende Schicht einen monokristallinen Bereich und einen polykristallinen Bereich hat, welche epitaxial auf einem monokristallinen Bereich, der unter dem monokristallinen Bereich vorhanden ist bzw. auf einer polykristallinen Startschicht aufgewachsen werden, welche unter dem polykristallinen Bereich vorhanden ist, wobei die bewegliche Sensorstruktur in dem polykristallinen Bereich der mikromechanisch wirkenden Schicht ausgebildet ist, wobei weiterhin ein Aussparungsabschnitt und ein Restabschnitt des Aussparungsabschnittes in dem Laminatabschnitt ausgebildet sind, der durch Laminieren des Substrates, des monokristallinen Bereichs der mikromechanisch wirkenden Schicht und dem monokristallinen Bereich der Überzugsschicht aufgebaut ist, so dass der Aussparungsabschnitt den Laminatabschnitt in Laminierrichtung durchtritt und der Restabschnitt so ausgelegt ist, dass er als dünner Abschnitt dient, der eine geringere Dicke als der Laminatabschnitt hat und eine Federfunktion ausübt.

Wenn bei diesem Aspekt der Erfindung die bewegliche Sensorvorrichtung an dem Befestigungsteil angebracht wird, übt der Restabschnitt, der die Federfunktion hat, welche an der beweglichen Sensorvorrichtung selbst vorhanden ist, eine vibrationsisolierende Funktion aus und weiterhin ist der Restabschnitt aus dem gleichen Material wie die bewegliche Sensorvorrichtung gebildet, um mit der beweglichen Sensorvorrichtung einstückig zu sein. Von daher gibt es keinen Verbindungsabschnitt und damit kann eine Verschlechterung der vibrationsisolierenden Funktion unterdrückt werden.

Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung ist somit bei der beweglichen Sensorvorrichtung mit der beweglichen Sensorvorrichtung kein vibrationsisolierendes Funktionsbauteil als separates Bauteil notwendig, wenn die bewegliche Sensorvorrichtung an einem Befestigungsbauteil angebracht wird und die vibrationsisolierende Funktion kann hinreichend sichergestellt werden.

Gemäß einem dritten Aspekt ist bei der beweglichen Sensorvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Restabschnitt als der dünne Abschnitt durch Entfernen des Substrates und dem monokristallinen Bereich der mikromechanisch wirkenden Schicht in dem Laminatabschnitt und durch Stehenlassen eines Teils des monokristallinen Bereichs der Überzugsschicht ausgebildet. Gemäß dem dritten Aspekt ist bei der beweglichen Sensorvorrichtung des zweiten Aspekts die Überzugsschicht so ausgestaltet, dass eine Seite und die andere Seite des Restabschnittes miteinander über den Restabschnitt verbunden sind (das heißt der Restabschnitt bildet einen Teil der Überzugsschicht und dient als eine Art Brücke für die Überzugsschicht). Daher kann in der elektrisch leitfähigen Zonenschicht, die auf der Überzugsschicht ausgebildet ist, die elektrische Verbindung zwischen der einen Seite und der anderen Seite des Restabschnittes problemlos über den Restabschnitt realisiert werden.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist bei der beweglichen Sensorvorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte die bewegli che Sensorstruktur eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur mit einem Vibrator zur Erkennung einer Winkelgeschwindigkeit. Folglich kann eine bewegliche Sensorvorrichtung als Winkelgeschwindigkeitssensor ausgelegt werden.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsform anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
1A einen Vertikalschnitt durch eine bewegliche Sensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und 1B eine Draufsicht auf 1A von oben her;
2 eine Draufsicht auf eine bewegliche Sensorstruktur gemäß den 1A und 1B; und
3A und 3B jeweils Vertikalschnitte zur Veranschaulichung eines Herstellungsvorgangs für die bewegliche Sensorvorrichtung von 1.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende oder äquivalente Elemente oder Teile.
<Aufbau etc.>
Eine bewegliche Sensorvorrichtung S1 weist im Wesentlichen eine mikromechanisch wirkende Schicht 100 mit einer beweglichen Sensorstruktur 10, einen Überzugsschicht (Überzug) 200 zum Versiegeln der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 und eine elektrisch leitfähige Zonenschicht 300 auf, welche einen Drahtabschnitt und einen Schaltkreisabschnitt in der Sensorvorrichtung bildet; die Schichten sind aufeinander folgend auf ein Substrat 1 laminiert, um somit einen Laminatkörper zu bilden.
Die bewegliche Sensorvorrichtung S1 mit obigen Aufbau kann durch einen allgemein bekannten Silizium-Oberflächenmikromechanismus hergestellt werden.
Das Substrat 1 ist ein monokristallines Siliziumsubstrat (Si). Das Substrat 1 ist als monokristalliner Bereich 1 aufgebaut.
Wie in 1A gezeigt, ist in der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 eine untere Oxidschicht 2 auf dem Substrat 1 ausgebildet und eine Polysiliziumschicht 3 ist als Verdrahtungsschicht auf der unteren Oxidschicht 2 eingebettet.
Eine Kontaktöffnung 4 ist als Öffnungsabschnitt einer Opferoxidschicht 5 zur Freigabe einer beweglichen Sensorstruktur 10 ausgebildet und die bewegliche Sensorstruktur 10 und die Polysiliziumschicht 3 stehen miteinander über die Kontaktöffnung 4 in Verbindung.
Eine erste Startpolysiliziumschicht 6 als polykristalline Startschicht ist auf der Opferoxidschicht 5 ausgebildet.
Weiterhin ist eine erste monokristalline Siliziumschicht 7 epitaxial als monokristalliner Bereich auf dem Substrat 1 ausgebildet.
Weiterhin ist eine erste epitaxiale Polysiliziumschicht 8 als polykristalliner Bereich auf der ersten Startpolysiliziumschicht 6 ausgebildet. Ein isolie render Graben 9 ist in der ersten Startpolysiliziumschicht 6 und der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 ausgebildet, wodurch die bewegliche Sensorstruktur 10 gebildet wird.
Wie in 1A gezeigt, ist eine erste Hilfsoxidschicht 11 auf der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 in der Überzugsschicht 200 ausgebildet. Eine Kontaktöffnung 12 ist als Öffnungsabschnitt in der ersten Hilfsoxidschicht 11 ausgebildet und die bewegliche Sensorstruktur 10 und die Überzugsschicht 200 stehen miteinander über die Kontaktöffnung 12 in Verbindung.
Eine zweite Startpolysiliziumschicht 13 als polykristalline Startschicht ist auf der ersten Hilfsoxidschicht 11 ausgebildet. Eine zweite monokristalline Siliziumschicht 14 ist als monokristalliner Bereich epitaxial auf der ersten monokristallinen Siliziumschicht 7 ausgebildet.
Weiterhin ist eine zweite epitaxiale Polysiliziumschicht 15 als polykristalliner Bereich auf der zweiten Startpolysiliziumschicht 13 ausgebildet.
In der Überzugsschicht 200 dient ein Teil der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15 als Verbindungselement 16 zur Herstellung der elektrischen Verbindung und der mechanischen Verbindung zwischen der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 und der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15.
Weiterhin dient in der Überzugsschicht 200 ein Teil der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15 als Vertiefungsabschnitt 17. Dieser Vertiefungsabschnitt 17 dient als Ätzöffnung zur Entfernung der unteren Oxidschicht 2, der Opferoxidschicht 5 und der ersten Hilfsoxidschicht 11 unterhalb des Vertiefungsabschnittes 17, um die beweglich Sensorstruktur 10 freizugeben.
Wie weiterhin in 1A gezeigt ist, bildet eine zweite Hilfsoxidschicht 18, einen Oberflächenschichtabschnitt auf der Überzugsschicht 200, eine isolierende Oxidschicht 19 mit einer elektrisch leitfähigen Zone ist als elektrisch leitfähige Zonenschicht 200 auf dem Oberflächenschichtabschnitt ausgebildet und eine elektrisch leitfähige Schicht 21 aus Aluminium oder dergleichen ist auf der isolierenden Oxidschicht 19 ausgebildet.
Weiterhin sind in der leitfähigen Zonenschicht 300 ein Kreuzverbindungsabschnitt 20 und eine Kontaktöffnung 22 zur Verbindung der elektrisch leitfähigen Schicht und des Verbindungselementes 16 der Überzugsschicht 200 durch die zweite Hilfsoxidschicht 18 und den Öffnungsabschnitt der isolierenden Oxidschicht 19 der elektrisch leitfähigen Zone gebildet.
Weiterhin enthält die zweite monokristalline Siliziumschicht 14 als der monokristalline Bereich der Überzugsoberfläche 200 eine integrierte Schaltkreisvorrichtung in Form eines Analysierschaltkreises und als Beispiel eines elektrischen Elementes des Analyseschaltkreises ist in 1A ein CMOS-Transistor 23 gezeigt.
Im Fall der beweglichen Sensorvorrichtung dieser Ausführungsform, welche durch einen allgemein bekannten Siliziumoberflächenmikromechanismus hergestellt werden kann, hat die Überzugsschicht 200 eine zweite monokristalline Siliziumschicht 14 als monokristallinen Bereich und die zweite monokristalline Siliziumschicht 14 ist epitaxial auf der ersten monokristallinen Siliziumschicht 7 aufgewachsen, die als monokristalliner Bereich unter der zweiten monokristallinen Siliziumschicht 14 vorhanden ist.
Weiterhin hat die Überzugsschicht 200 eine zweite epitaxiale Polysiliziumschicht 15 als polykristallinen Bereich und gleichzeitig ist die zweite epitaxiale Polysiliziumschicht 15 epitaxial auf der zweiten Startpolysiliziumschicht 13 als polykristalline Startschicht aufgewachsen, welche unter der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15 vorhanden ist. Mit anderen Worten, das monokristalline Silizium und das polykristalline Silizium werden gleichzeitig in einem Behandlungsschritt aufgewachsen.
Auf ähnliche Weise hat die mikromechanische Schicht 100 die erste monokristalline Siliziumschicht 7 als monokristallinen Bereich und die erste monokristalline Siliziumschicht 7 ist epitaxial auf dem monokristallinen Bereich des Substrates 1 aufgewachsen, der unter der ersten monokristallinen Siliziumschicht 7 vorhanden ist.
Weiterhin hat die mikromechanisch wirkende Schicht 100 eine erste epitaxiale Polysiliziumschicht 8 als polykristallinen Bereich und die erste epitaxiale Polysiliziumschicht 8 ist epitaxial auf der ersten Startpolysiliziumschicht 6 als polykristalline Startschicht aufgewachsen, welche unter der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 vorhanden ist. Dieser Behandlungsschritt des Si, der monokristallines Wachstum und polykristallines Wachstum gleichzeitig durchführt, wird an der Sensorstruktur 10 und der Überzugsschicht 200 durchgeführt.
Da, wie oben beschriebenen, die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform als Winkelgeschwindigkeitssensor gegeben ist, ist die bewegliche Sensorstruktur 10 als eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur aufgebaut, welche zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit einen Vibrator aufweist.
Nachfolgend wird die bewegliche Sensorstruktur 10 als Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur im Detail unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 ist eine Darstellung, welche in Draufsicht den Ebenenaufbau der beweglichen Sensorstruktur 10 der 1A und 1B zeigt, wobei das Ebenenmuster der beweglichen Sensorstruktur gezeigt ist, wenn die oberen Bauelemente der beweglichen Sensorstruktur 10 in 1A von oben her gesehen werden.
Wie oben beschrieben ist die bewegliche Sensorstruktur 10 als eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur auf der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 ausgebildet, welche epitaxial auf der gemusterten ersten Startpolysiliziumschicht 6 in der mikromechanisch wirkenden Schicht 200 aufgewachsen ist und wird von dem unteren Substrat 1 und der oberen Überzugsschicht 200 durch Entfernen der ersten Hilfsoxidschicht 11 und der Opferoxidschicht 5 freigegeben (entkoppelt).
In der beweglichen Sensorstruktur 10 sind Auslegerstrukturen 30 bis 70, welche in der Draufsicht von 2 schraffiert sind, durch Unterteilen der ersten Startpolysiliziumschicht 6 der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 mit Hilfe von Ausnehmungen oder Aussparungen ausgebildet.
Die Auslegerstrukturen 30 bis 70 sind im Wesentlichen gebildet durch einen Vibrator 30, entsprechende Auslegerabschnitte 33 und 50 und entsprechende Elektronen 60 und 70.
Der Vibrator 30 kann in einer Ebene horizontal zur mikromechanisch wirkenden Schicht 200 vibrieren, das heißt in der Zeichnungsfläche von 2.
In dieser Ausführungsform weist der Vibrator 30 einen im Wesentlichen rechteckförmigen ersten Vibrationsabschnitt 31 nahe dem Mittenabschnitt von 2, einen rechteckförmigen zweiten Vibrationsabschnitt 32 des Rahmentyps am Außenumfang des ersten Vibrationsabschnittes 31 und einen antreibenden Auslegerabschnitt 33 zur Verbindung der ersten und zweiten Vibrationsabschnitte 31 und 32 auf.
Dieser Vibrator 30 ist an einem Ankerabschnitt 40, der am Umfangsabschnitt liegt, durch einen Erkennungsauslegerabschnitt 50 festgelegt. Der Ankerabschnitt 40 ist hierbei am unteren Substrat 1 oder der oberen Überzugsschicht 200 gemäß 1A fest angebracht und der Vibrator 30 „schwimmt" gegenüber dem Substrat 1 und der Überzugsschicht 200.
Durch Gestaltung des antreibenden Auslegerabschnittes 33 so, dass sich der antreibende Auslegerabschnitt 33 gemäß 2 in Y-Richtung erstreckt, ist der antreibende Auslegerabschnitt 33 im wesentlichen nur in X-Richtung elastisch verformbar. Weiterhin ist durch Gestaltung des erkennenden Auslegerabschnittes 50 so, dass sich der erkennende Auslegerabschnitt 50 in X-Richtung erstreckt, dieser im wesentlichen nur in Y-Richtung elastisch verformbar.
Der erste Vibrationsabschnitt 32 des Vibrators 30 kann innerhalb der horizontalen Ebene (d.h. in der antreibenden Vibrationsrichtung) durch den antreibenden Ausleger 33 in X-Richtung vibriert werden. Andererseits kann der gesamte Vibrator 30 innerhalb der horizontalen Ebene (d.h. der Erkennungsvibrationsrichtung) durch den erkennenden Auslegerabschnitt 50 in Y-Richtung vibriert werden.
Weiterhin ist eine Antriebselektrode 60 zum Vibrieren lassen des ersten Vibrationsabschnittes 31 in X-Richtung zwischen dem ersten Vibrationsabschnitt 31 und dem zweiten Vibrationsabschnitt 32 angeordnet.
Die Antriebselektrode 60 ist an dem Substrat 1 oder der Überzugsschicht 200 wie im Fall des Verankerungsabschnittes 40 befestigt. Die Antriebselektrode 60 ist so angeordnet, dass sie dem ersten Vibrationsab schnitt 31 gegenüberliegt, so dass die Zähne eines kammförmigen Abschnittes hiervon in Eingriff mit den Zähnen eines kammförmigen Abschnittes (antreibender kammförmiger Abschnitt) sind, der an dem ersten Vibrationsabschnitt 31 vorsteht.
Weiterhin ist eine Erkennungselektrode 70 zur Erkennung einer Winkelgeschwindigkeit am Außenumfang des zweiten Vibrationsabschnittes 32 angeordnet.
Die Erkennungselektrode 70 erkennt die Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse vertikal zur mikromechanisch wirkenden Schicht 200 auf der Grundlage der Vibration des Vibrators 30 und wird an dem Substrat 1 oder der Überzugsschicht 200 wie im Fall des Verankerungsabschnittes 40 befestigt. Die Erkennungselektrode 70 ist so angeordnet, dass sie dem zweiten Vibrationsabschnitt 32 entgegenweist, so dass die Zähne eines kammförmigen Abschnittes hiervon in Eingriff mit den Zähnen eines kammförmigen Abschnittes (erkennender kammförmiger Abschnitt) 32a sind, der von dem zweiten Vibrationsabschnitt 32 vorsteht.
Weiterhin steht die bewegliche Sensorstruktur 10 mit den Kontaktöffnungen 4 und 12 (s. 1) an geeigneten Abschnitten des Verankerungsabschnittes 40 und die Erkennungselektrode 70 in Verbindung, so dass die bewegliche Sensorstruktur 10 mit den übrigen Abschnitten elektrisch verbunden ist.
Folglich kann eine Spannung an den Vibrator 30, die Antriebselektrode 60 und die Erkennungselektrode 70 von dem Schaltkreisabschnitt angelegt werden, der für die bewegliche Sensorvorrichtung S1 angeordnet ist, oder von einem externen Schaltkreis, und Signale können von der beweglichen Sensorstruktur 10 abgegriffen werden.
Der grundlegende Erkennungsvorgang der Winkelgeschwindigkeit durch die bewegliche Sensorstruktur 10, welche als Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur dient und den obigen Aufbau hat, wird unter Bezug auf 2 beschrieben.
Ein Antriebssignal, beispielsweise eine Sinusspannung oder dergleichen wird an die Antriebselektrode 60 angelegt, um eine elektrostatische Kraft zwischen dem kammförmigen Abschnitt 31a des ersten Vibrationsabschnittes 31 und der Antriebselektrode 60 zu erzeugen. Folglich wird der erste Vibrationsabschnitt 31 durch die elastische Kraft des antreibenden Auslegerabschnittes 33 in X-Richtung in Vibration versetzt.
Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω um die Z-Achse bei der Vibration des ersten Vibrationsabschnittes 31 angelegt wird, wirkt eine Corioliskraft in Y-Richtung auf den ersten Vibrationsabschnitt 31 und der gesamte Vibrator 30 vibriert in Y-Richtung durch die elastische Kraft des Erkennungsauslegers 50 (Erkennungsvibration). Folglich ändert sich eine Kapazität zwischen den Kammzähnen der Erkennungselektrode 70 und dem erkennenden kammförmigen Abschnitt 32a durch die Erkennungsvibration und somit kann die Größe der Winkelgeschwindigkeit Ω durch Erkennung der Kapazitätsänderungen bestimmt werden.
Genauer gesagt, die linksseitige Erkennungselektrode 60 und die rechtsseitige Erkennungselektrode 70 werden so festgelegt, dass Kapazitätsänderungen hiervon zueinander entgegengesetzt sind, wenn der Vibrator 30 in einer Richtung entlang der Y-Achse von 2 verschoben wird. Somit werden die Kapazitätsänderungen der rechten und linken Erkennungselektroden 70 in entsprechende Spannungen umgewandelt und die beiden Spannungswerte werden differenziert, verstärkt und ausgegeben, um somit die Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen.
Wie oben beschrieben weist die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform den Laminatkörper auf, in welchem die mikromechanisch wirkende Schicht 100 mit der beweglichen Sensorstruktur 10 und die Überzugsschicht 200 auf der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 aufeinanderfolgend auf das Substrat 1 laminiert sind.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, sind in der beweglichen Sensorvorrichtung S1 mit dem oben beschriebenen Laminatkörper ein Aussparungsabschnitt 80, der den Laminatkörper in Laminatrichtung durchsetzt (in vertikaler Richtung in 1A) und Restabschnitte 81 des Aussparungsabschnittes 80 am Umfangsabschnitt 82 der beweglichen Sensorstruktur 10 des Laminatkörpers ausgebildet.
Die Restabschnitte 81 werden gebildet, in dem der Aussparungsabschnitt 80 den Laminatkörper in Laminatrichtung nicht vollständig oder vollflächig durchsetzt, so dass die Restabschnitte 81 steg- oder brückenartig verbleiben. Jeder Restabschnitt 81 ist als dünner Abschnitt oder Bereich gestaltet, der geringere Dicke als der Laminatkörper hat und somit eine Federfunktion hat. Insbesondere dient jeder Restabschnitt 81 dazu, den Vibrator 30 der beweglichen Sensorstruktur 10 in Vibration zu versetzen (Antriebsvibration) und dazu, von außen kommende Vibrationen zu dämpfen.
Wie weiterhin in 1B gezeigt ist, ist ein Teil der beweglichen Sensorvorrichtung S1, in welchem sich die bewegliche Sensorstruktur 10 befindet (d.h. der innere Teil der beweglichen Sensorvorrichtung S1, der bezüglich des Aussparungsabschnittes 80 und der Restabschnitte 81 in 1B auf der Innenseite liegt) über die Restabschnitte 81 mit der Federfunktion mit dem anderen Teil der beweglichen Sensorvorrichtung S1 an der gegenüberliegenden Seite des inneren Teils der beweglichen Sensorvorrichtung S1 verbunden (d.h. dem äußeren Teil der beweglichen Sensorvorrichtung S1, der bezüglich des Aussparungsabschnittes 80 und der Restabschnitte 81 in
1B außerhalb liegt), so dass der innere Teil der beweglichen Sensorvorrichtung S1 durch die Restabschnitte 81 aufgehängt ist. Wie oben beschrieben, hat die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform den besonderen Aufbau mit dem Aussparungsabschnitt 80 und den Restabschnitten 81.
Dieser spezielle Aufbau wird nachfolgend näher erläutert. Wie in den 1A und 1B gezeigt, durchdringt der Aussparungsabschnitt 82 den Laminatabschnitt 82 in Laminatrichtung (vertikale Richtung in 1A) und die Restabschnitte 81 im Aussparungsabschnitt 80 sind am Umfangsabschnitt 82 der beweglichen Sensorstruktur 10 ausgebildet, d.h. an dem Laminatabschnitt 82, wo das Substrat 1, der monokristalline Bereich 7 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 und der monokristalline Bereich 14 der Überzugsschicht 200 aufeinanderlaminiert sind und die Restabschnitte 81 sind so gestaltet, dass sie dünner als der Laminatabschnitt 82 sind und eine Federfunktion ausüben können.
In der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform sind das Substrat 1 und der monokristalline Bereich 7 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 in dem Laminatabschnitt 82 entfernt und ein Teil des monokristallinen Bereichs 14 der Überzugsschicht 200 verbleibt, so dass die dünnen Abschnitte gebildet werden.
Wie oben beschrieben ist in der beweglichen Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform die Überzugsschicht 200 so gestaltet, dass eine Seite und die andere Seite des Restabschnittes 81 miteinander über besagten Restabschnitt 81 verbunden sind. Die elektrische Verbindung zwischen der einen Seite und der anderen Seite des Restabschnittes 81 erfolgt über den Restabschnitt 81 in der elektrisch leitfähigen Zonenschicht 300 als eine Art Verdrahtung und zum Schaltkreisabschnitt, der auf der Überzugsschicht 200 ausgebildet ist.
Der Aussparungsabschnitt 80 gemäß obiger Beschreibung kann durch eine chemische Bearbeitung gebildet werden, z.B. Fotoätzen oder dergleichen, durch eine physikalische Bearbeitung, beispielsweise durch einen Schnittvorgang oder dergleichen, oder durch eine Zusammenwirkung derartiger Verarbeitungs- oder Bearbeitungsschritte. Durch teilweises Stoppen des Herausarbeitungsvorganges des Aussparungsabschnittes 80 zu bestimmten Zeitpunkten und/oder Ausbildungstiefen können die Restabschnitte 81 mit der Federfunktion gebildet werden, wobei sie beliebige Breite, Länge und Dicke haben können.
Weiterhin ist in der Ausführungsform von 1 ein Teil des monokristallinen Bereichs 14 der Überzugsschicht 200 übriggelassen, um die Restabschnitte 81 zu bilden. Die Perforation, d.h. die Ausbildung der Aussparungsabschnitte 80 kann von oben nach unten oder von unten nach oben in 1A fortschreiten. Das heißt, wenn möglich, können die Restabschnitte 81 durch stehen lassen eines Teils des Substrates 1 in dem Laminatabschnitt 82 oder eines Teils des monokristallinen Bereichs 7 der mikromechanisch wirkenden Schicht gebildet werden, wie in 1A durch die gestrichelten Linien gezeigt. Weiterhin können alle zwei oder drei der drei Typen von den Restabschnitten 81 gemäß den gestrichelten Linien gleichzeitig ausgebildet werden.
<Herstellungsverfahren etc.>
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der beweglichen Sensorvorrichtung S1 gemäß den 1A bis 1B beschrieben. Die 3A und 3B sind jeweils Schnittansichten zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses der beweglichen Sensorvorrichtung S1.
In dieser Ausführungsform wird ein Substrat 1 aus monokristallinem Silizium vorbereitet und dann beginnt der Herstellungsprozess.
<Schritt gemäß 3A>
Das Substrat 1 wird oxidiert, um die untere Oxidschicht 2 zu bilden. Nachfolgend wird die Polysiliziumschicht 3, welche als untere elektrisch leitfähige Zone eingebettet wird, abgeschieden und gemustert. Dann wird die Opferoxidschicht 5 abgeschieden und gemustert.
Danach wird die erste Polysiliziumstartschicht 6 abgeschieden und gemustert und dann werden die erste Polysiliziumstartschicht 6 und die untere Oxidschicht 2 an der Stelle entfernt, wo die erste monokristalline Siliziumschicht 7 auf dem Substrat 1 in einem nachfolgenden Epitaxieschritt aufzuwachsen ist.
Danach wird der Epitaxieschritt des Aufwachsens der ersten monokristallinen Siliziumschicht 7 zusammen mit der ersten epitaxialen Polysiliziumschicht 8 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 durchgeführt. Wie oben beschrieben kann die mikromechanisch wirkende Schicht 100 mit der beweglichen Sensorstruktur 10 vervollständigt werden.
<Schritt gemäß 3B>
Nachfolgend wird die erste Hilfsoxidschicht 11 abgeschieden und die Hilfsoxidschicht 11 wird gemustert, um die Kontaktöffnung 12 zu bilden.
Nachfolgend wird die zweite Polysiliziumstartschicht 13 abgeschieden und zusammen mit der ersten Hilfsoxidschicht 11 einer Musterung unterworfen, um die erste Hilfsoxidschicht 11 von der Stelle zu entfernen, wo die zweite monokristalline Siliziumschicht 14 auf der monokristallinen Siliziumschicht 7 aufwachsen soll.
Danach wird die Epitaxiebearbeitung der Abscheidung der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15 auf der Überzugsschicht 200 gleichzeitig mit der zweiten monokristallinen Siliziumschicht 14 durchgeführt.
Nachfolgend wird der Vertiefungsabschnitt 17 in der zweiten epitaxialen Polysiliziumschicht 15 ausgebildet und dieser wird als Ätzöffnung zur Entfernung der Oxidschichten 1, 5 und 11 verwendet, welche an der Unterseite ausgebildet sind.
Nachfolgend erfolgt ein Opferschichtätzen unter Verwendung von HF-Dampf oder dergleichen über den Vertiefungsabschnitt 17, um die untere Oxidschicht 2, die Opferoxidschicht 5 und die erste Hilfsoxidschicht 11 zu entfernen, wodurch die bewegliche Sensorstruktur 10 herausgearbeitet oder freigelegt wird.
Danach erfolgt die Abscheidung und Musterung der zweiten Hilfsoxidschicht 18. Weiterhin wird in der zweiten monokristallinen Siliziumschicht 14 eine IC-Verarbeitung zur Ausbildung eines integrierten Schaltkreises, beispielsweise eines Analyseschaltkreises, eine CMOS-Bearbeitung, eine BiCMOS-Bearbeitung oder dergleichen durchgeführt.
Danach wird die elektrisch leitfähige Zonenschicht 300 gebildet und insbesondere die isolierende Oxidschicht 19 und die elektrisch leitfähige Schicht der elektrisch leitfähigen Zone werden abgeschieden und gemustert.
Danach wird der Aussparungsabschnitt 80, der den Laminatkörper in Laminatrichtung (vertikale Richtung in 1A) durchtritt und werden die Restabschnitte 81 des Aussparungsabschnittes 80 am Umfangsabschnitt 82 der beweglichen Sensorstruktur 10 des Laminatkörpers mit einem chemischen Bearbeitungsverfahren, beispielsweise Fotoätzen oder dergleichen, einem physikalischen Bearbeitungsverfahren, wie Trennschneiden oder dergleichen, oder einer Kombination hieraus gebildet.
Die oben beschriebenen jeweiligen Schritte werden normalerweise an einem Wafer durchgeführt und danach erfolgt ein Trennen (Zerteilen) des Wafers wie bei einer normalen IC-Vorrichtung oder dergleichen, so dass die bewegliche Sensorvorrichtung S1 gemäß 1 vollständig ist.
<Effekte, Wirkungsweisen etc.>
Wie bereits oben beschrieben, hat die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform die folgenden grundsätzlichen Eigenschaften:

(1) Die bewegliche Sensorvorrichtung S1 weist das Substrat 1, die mikromechanisch wirkende Schicht 100 am Substrat 1, die Überzugsschicht 200 auf der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 und die elektrisch leitfähige Zonenschicht 300 auf die Überzugsschicht 200 auf.
(2) Die Überzugsschicht 200 hat die monokristalline Siliziumschicht 14 und die epitaxiale Polysiliziumschicht 15 und die monokristalline Siliziumsschicht 14 und die epitaxiale Polysiliziumschicht 15 werden epitaxial auf der monokristallinen Siliziumschicht 7 und der Polysiliziumstartschicht 13 aufgewachsen, welche unter der monokristallinen Siliziumschicht 14 bzw. der epitaxialen Polysiliziumschicht 15 vorhanden sind.
(3) Die mikromechanisch wirkende Schicht 100 hat die monokristalline Siliziumschicht 7 und die epitaxiale Polysiliziumschicht 8, wobei die monokristalline Siliziumschicht 7 und die epitaxiale Polysiliziumschicht 8 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 epitaxial auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 1 bzw. der Polysiliziumstartschicht 6 aufgewachsen werden, welche unter der monokristallinen Siliziumschicht 7 bzw. der epitaxialen Polysiliziumschicht 8 vorhanden sind und die bewegliche Sensorstruktur 10 wird in der epitaxialen Polysiliziumschicht 8 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 ausgebildet.

Die bewegliche Sensorvorrichtung S1 gemäß dieser Ausführungsform mit dem obigen Aufbau hat die folgenden Merkmale bzw. Eigenschaften.
In der beweglichen Sensorvorrichtung S1 gemäß dieser Ausführungsform sind der wenigstens eine Aussparungsabschnitt 80, der den Laminatabschnitt 82 in Laminatrichtung durchdringt und sind die Restabschnitte 81 des Aussparungsabschnittes 80 in dem Laminatabschnitt 82 ausgebildet, in welchem das Substrat 1, die monokristalline Siliziumschicht 7 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 und die monokristalline Siliziumschicht 14 der Überzugsschicht 200 laminiert sind und jeder dieser Restabschnitte 81 ist als ein dünner Abschnitt gestaltet, der eine kleinere Dicke als der Laminatkörper hat und eine Federfunktion hat bzw. erfüllt.
Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsform ist in der beweglichen Sensorvorrichtung mit dem Laminatkörper, in welchem die mikromechanisch wirkende Schicht 100 mit der beweglichen Sensorstruktur 10 und die Überzugsschicht 200, welche die mikromechanisch wirkende Schicht 100 abdeckt, sukzessive laminiert sind, der Aussparungsabschnitt 80 so gebildet, dass er den Laminatkörper in Laminatrichtung durchtritt und die Restabschnitte 81 des Aussparungsabschnittes 80 sind am Umfangsabschnitt der beweglichen Sensorstruktur 10 des Laminatkörpers ausgebildet und die Restabschnitte 81 sind als dünne Abschnitte gestaltet, welche eine kleinere Dicke als der Laminatkörper haben und welche eine Federfunktion haben bzw. erfüllen.
Wenn bei der beweglichen Sensorvorrichtung S1 die bewegliche Sensorvorrichtung S1 an dem Befestigungsbauteil befestigt wird, beispielsweise einer Keramikpackung, einer Metallpackung oder dergleichen, erfüllen die Restabschnitte 81, welche an der beweglichen Sensorvorrichtung S1 selbst angeordnet sind und die Federfunktion haben, eine vibrationsisolierende Funktion oder Dämpfungsfunktion.
Die Restabschnitte 81 sind aus dem gleichen Material wie die bewegliche Sensorvorrichtung S1, d.h. in dieser Ausführungsform aus Silizium, um quasi einstückig mit der Vorrichtung zu sein. Folglich hat die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform keinerlei Verbindungsabschnitte zwischen dem vibrationsisolierenden Funktionsteil und einem Partnerteil (d.h. der Sensorvorrichtung, dem Befestigungsteil etc.) was der Fall wäre, wenn eine vibrationsisolierendes Funktionsteil, beispielsweise ein vibrationsisolierender Gummi oder Kleber separat verwendet werden müssen.
Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform die Restabschnitte 81 als vibrationsisolierende Funktionsbauteile ausgebildet und somit kann gegenüber dem Stand der Technik eine sich über die Zeit hinweg ausbildende Verschlechterung (der Vibrationsisolationseigenschaften) wesentlich unterdrückt oder vermindert werden. Somit kann bei dieser Ausführungsform eine Verschlechterung der Vibrationsisolationseigenschaften unterdrückt oder im wesentlichen beseitigt werden.
Gemäß obiger Beschreibung besteht bei dieser Ausführungsform, wenn die bewegliche Sensorvorrichtung S1 mit der beweglichen Sensorstruktur 10 an einem Befestigungsbauteil angebracht wird, keine Notwendigkeit für irgendein vibrationsisolierendes Funktionsbauteil als separates Bau teil und dennoch kann eine zufriedenstellende Vibrationsisolationsfunktion sichergestellt werden.
Wenn daher die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform an dem Befestigungsbauteil, beispielsweise einer Packung, einem Gehäuse oder dergleichen angebracht oder hierin eingebaut wird, kann der Umfangsabschnitt der Sensorvorrichtung S1, d.h. der Abschnitt der beweglichen Sensorvorrichtung S1 von 1, der bezüglich dem Aussparungsabschnitt 80 und den Restabschnitten 81 in der beweglichen Sensorvorrichtung S1 von 1 gegenüber der beweglichen Sensorstruktur 10 liegt, an dem Befestigungsbauteil ohne Verwendung eines vibrationsisolierenden Funktionsbauteiles befestigt werden, wie dies im Fall des Standes der Technik nötig wäre.
Das heißt, die bewegliche Sensorvorrichtung S1 dieser Ausführungsform benötigt keinerlei Befestigungsbauteil mit einer vibrationsisolierenden Funktion, wenn sie an dem Befestigungsbauteil angebracht wird, sondern sie kann mit einem üblichen Klebemittel oder einem Verbindungsbauteil befestigt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform können Kostenerhöhungen aufgrund der separaten Verwendung eines vibrationsisolierenden Funktionsbauteils vermieden werden und dennoch kann eine zufriedenstellende Vibrationsisolationsfunktion sichergestellt werden, so dass die Sensoreigenschaften mit einem preiswerten Aufbau sichergestellt werden können.
Weiterhin sind bei der beweglichen Sensorvorrichtung S1 von 1 die Restabschnitte 81 als dünnwandige Abschnitte durch Entfernen des Substrats 1 und der monokristallinen Siliziumschicht 7 der mikromechanisch wirkenden Schicht 100 in dem Laminatabschnitt 82 gebildet, so dass ein Teil der monokristallinen Siliziumschicht 14 der Überzugsschicht 200 verbleibt.
Wie oben beschrieben, ist die Überzugsschicht 2 so gestaltet, dass eine Seite und die andere Seite des Restabschnittes 81 miteinander über besagten Restabschnitt 81 verbunden sind und somit kann eine elektrische Verbindung zwischen dieser einen Seite und der anderen Seite des Restabschnittes 81 problemlos über diesen Restabschnitt 81 in der elektrisch leitfähigen Zonenschicht 300 erfolgen, welche auf der Überzugsschicht 200 gebildet ist. Die bewegliche Sensorvorrichtung dieser Ausführungsform ist somit besonders vorteilhaft.
<Andere Ausführungsformen>
Die bewegliche Sensorvorrichtung, welche in den Figuren dargestellt ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt somit keine Einschränkung dar. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Sensorvorrichtung mit einer Mehrschichtstruktur unter Verwendung des SOI-Substrates anwendbar, wie in der Druckschrift 3 beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde die bewegliche Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Beispiel eines Winkelsensors beschrieben, wo eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur mit einem Vibrator zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit als bewegliche Sensorstruktur vorgesehen ist; die bewegliche Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf einen Winkelsensor beschränkt.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Beschleunigungssensor angewendet werden, der eine Beschleunigungserkennungsstruktur aufweist, die eine bewegliche Elektrode zur Erkennung einer Beschleunigung hat und welche die bewegliche Sensorstruktur ist.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass bei einer beweglichen Sensorvorrichtung mit einem Laminatkörper, in welchem eine mikromechanisch wirkende Schicht mit einer beweglichen Sensorstruktur und eine Überzugsschicht, welche die mikromechanisch wirkende Schicht bedeckt, aufeinanderfolgend auf ein Substrat auflaminiert sind, wenigstens ein Aussparungsabschnitt vorgesehen ist, der den Laminatkörper in Laminatrichtung durchsetzt, wobei wenigstens ein Restabschnitt des Aussparungsabschnittes am Umfangsabschnitt der beweglichen Sensorstruktur des Laminatkörpers ausgebildet ist, wobei dieser) Restabschnitte) dünnwandig gestaltet ist/sind, geringere Dicke als der Laminatkörper hat/haben und eine Federfunktion zeigt/zeigen. Verbleibende bzw. übrige Abschnitte oder Teile können jeweils den Anforderungen entsprechend geeignet ausgestaltet werden.

Claims

Eine bewegliche Sensorvorrichtung (S1), aufweisend: einen Laminatkörper, in welchem eine mikromechanisch wirkende Schicht (100) mit einer beweglichen Sensorstruktur (10) und einer Überzugsschicht (200) auf der mikromechanisch wirkenden Schicht (100) aufeinanderfolgend auf ein Substrat (100) laminiert sind; wenigstens einen Aussparungsabschnitt (80) der den Laminatkörper in Laminatrichtung durchsetzt; wenigstens einen Restabschnitt (81) des Aussparungsabschnittes (80), wobei der Aussparungsabschnitt (80) und der Restabschnitt (81) an einem Umfangsabschnitt der beweglichen Sensorstruktur (10) in dem Laminatkörper angeordnet sind, wobei weiterhin der Restabschnitt (81) ein dünner Abschnitt ist, der geringere Dicke als der Laminatkörper hat und eine Federfunktion hat.
Eine bewegliche Sensorvorrichtung (S1), aufweisend: ein Substrat (1); eine mikromechanisch wirkende Schicht (100) auf dem Substrat (1); eine Überzugsschicht (200) auf der mikromechanisch wirkenden Schicht (100); und eine elektrisch leitfähige Zonenschicht (300) auf der Überzugsschicht (200), wobei: die Überzugsschicht (200) einen monokristallinen Bereich (14) und einen polykristallinen Bereich (15) hat, welche epitaxial auf einen monokristallinen Bereich (7), der unter dem monokristallinen Bereich (14) vorhanden ist bzw. einer polykristallinen Startschicht (13), die unter dem polykristallinen Bereich (15) vorhanden ist, aufgewachsen sind; die mikromechanisch wirkende Schicht (100) einen monokristallinen Bereich (7) und einen polykristallinen Bereich (8) hat, welche epitaxial auf einem monokristallinen Bereich (1), der unter dem monokristallinen Bereich (7) vorhanden ist, bzw. einer polykristallinen Startschicht (6), die unter dem polykristallinen Bereich (8) vorhanden ist, aufgewachsen sind; eine bewegliche Sensorstruktur (10) in dem polykristallinen Bereich (8) der mikromechanisch wirkenden Schicht (200) ausgebildet ist; wenigstens ein Aussparungsabschnitt (80) und wenigstens ein Restabschnitt (81) des Aussparungsabschnittes (80) in einem Laminatabschnitt (82) ausgebildet sind, der durch Laminieren des Substrates (1) des monokristallinen Bereichs (7) der mikromechanisch wirkenden Schicht (200) und dem monokristallinen Bereich (14) der Überzugsschicht (200) aufgebaut ist, so dass der Aussparungsabschnitt (80) den Laminatabschnitt (82) in Laminatrichtung durchdringt; und der Restabschnitt (81) so gestaltet ist, dass er als dünner Abschnitt mit geringerer Dicke als der Laminatabschnitt dient und Federfunktion hat.
Die bewegliche Sensorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Restabschnitt (81) als dünner Abschnitt durch Entfernen des Substrats (1) und der monokristallinen Bereichs (7) der mikromechanisch wirkenden Schicht (100) in dem Laminatabschnitt (82) und durch stehen lassen eines Teils des monokristallinen Bereichs (14) der Überzugsschicht (200) gebildet ist.
Die bewegliche Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die bewegliche Sensorstruktur (10) eine Winkelgeschwindigkeitserkennungsstruktur mit einem Vibrator zur Erkennung eines Winkelgeschwindigkeit ist.