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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungssensor
und ein Herstellungsverfahren desselben.
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Ein
bekannter Beschleunigungssensor wird hergestellt durch Ausbilden
eines Beschleunigungssensorvorrichtungsabschnitts zum Erfassen der
Beschleunigung und eines Steuerschaltungsabschnitts zum Einstellen
der elektrischen Signale, die von dem Beschleunigungssensorvorrichtungsabschnitt
ausgegeben werden, auf einen gewünschten Wert durch unterschiedliche
Waferprozesse, nachfolgendes Anbringen derselben in einem Gehäuse
in einem Montageschritt und nachfolgendes elektrisches Verbinden
derselben miteinander durch Drahtbonden. Solch eine Beschleunigungssensorvorrichtung
und solch eine Steuerschaltung werden weiterhin lateral angeordnet,
wie es beispielsweise in
JP 2005-172543 beschrieben
ist.
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Die
in der vorstehenden Veröffentlichung offenbarte Anordnung
hat zu dem Problem geführt, dass es notwendig ist, ein
Gehäuse mit einer Größe vorzusehen, welche
größer oder gleich jener der Flächen
der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung zusammen
ist, was es schwierig macht, die Größe des Gehäuses
zu verringern.
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In
Fällen, in denen der Beschleunigungssensor von einem kapazitiven
Typ ist, gibt weiterhin der Beschleunigungssensor elektrische Signale,
welche die Beschleunigungen anzeigen, basierend auf der Veränderung
einer Kapazität aus. Die elektrische Verbindung zwischen
dem Beschleunigungssensor und der Steuerschaltung wurde mittels
Drahtbondens hergestellt. Wenn die Drahtverbindung zum Verbinden
des Beschleunigungssensors und der Steuerschaltung miteinander eine
größere Länge hat, führt dies
folglich zu dem Problem, dass eine redundante Kapazität
in dem Draht auftritt, was die Detektionsgenauigkeit verschlechtert.
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Zum
Realisieren einer Detektionsgenauigkeit, welche den Anforderungen
an das Produkt genügt, ist es weiterhin notwendig, durch
die Beschleunigungssensorvorrichtung eine Kapazität bereitzustellen,
welche hinreichend größer ist als die vorstehende
redundante Kapazität, was zu einer größeren Fläche
der Beschleunigungssensorvorrichtung geführt hat, wodurch
das Problem der Schwierigkeit der Größenreduktion
verursacht wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt angesichts der
vorstehend erwähnten Probleme und eine Aufgabe der Erfindung
ist es, einen Beschleunigungssensor mit einer hervorragenden Detektionsgenauigkeit
bereitzustellen, der eine verringerte Größe aufweist,
sowie ein Herstellungsverfahren desselben.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Beschleunigungssensor gemäß Anspruch
1 und Anspruch 7 und ein Beschleunigungssensorherstellungsverfahren
gemäß Anspruch 12 und Anspruch 13.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der
Beschleunigungssensor beinhaltet eine erste Halbleiterschicht, eine
erste Isolationsschicht, eine zweite Halbleiterschicht, eine Beschleunigungssensorvorrichtung,
eine Steuervorrichtung, eine zweite Isolationsschicht und eine leitende
Schicht. Die erste Isolationsschicht ist auf der ersten Halbleiterschicht
ausgebildet. Die zweite Halbleiterschicht ist auf der ersten Isolationsschicht
ausgebildet. Die Beschleunigungssensorvorrichtung ist in der ersten Halbleiterschicht
ausgebildet. Die Steuervorrichtung ist auf der zweiten Halbleiterschicht
ausgebildet und dient der Steuerung der Beschleunigungssensorvorrichtung.
Die zweite Halbleiterschicht enthält ein Durchgangsloch
für die elektrische Verbindung der Beschleunigungssensorvorrichtung
und der Steuervorrichtung miteinander. Die zweite Isolationsschicht ist
so ausgebildet, dass sie die Wandoberfläche des Durchgangsloches
bedeckt. Die leitende Schicht ist innerhalb des Durchgangsloches
ausgebildet zum elektrischen Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung
und der Steuervorrichtung miteinander.
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Ein
weiterer Beschleunigungssensor enthält eine erste Halbleiterschicht,
eine Isolationsschicht, eine zweite Halbleiterschicht, eine Beschleunigungssensorvorrichtung,
eine Steuervorrichtung, ein Deckelteil und eine leitende Schicht.
Die Isolationsschicht ist auf der ersten Halbleiterschicht ausgebildet.
Die zweite Halbleiterschicht ist auf der Isolationsschicht ausgebildet.
Die Beschleunigungssensorvorrichtung ist in der ersten Halbleiterschicht
ausgebildet und weist eine Elektrode auf. Die Steuervorrichtung
ist auf der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet und dient dem
Steuern der Beschleunigungssensorvorrichtung. Das Deckelteil ist
so ausgebildet, dass es die Beschleunigungssensorvorrichtung abdeckt. Das
Deckelteil beinhaltet ein Durchgangsloch, welches zu der Elektrode
der Beschleunigungssensorvorrichtung reicht. Die leitende Schicht
ist innerhalb des Durchgangsloches ausgebildet zum elektrischen Verbinden
der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung miteinander.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines Beschleunigungssensors beinhaltet
die folgenden Schritte.
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Ein
Substrat wird vorbereitet, welches eine erste Halbleiterschicht,
eine zweite Halbleiterschicht und eine dazwischengefügte
erste Isolationsschicht enthält. Eine Steuervorrichtung
wird auf der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Eine Beschleunigungssensorvorrichtung,
die durch die Steuervorrichtung gesteuert werden soll, wird in der
ersten Halbleiterschicht ausgebildet. Ein Durchgangsloch zum elektrischen
Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung
miteinander wird in der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Eine
zweite Isolationsschicht wird so ausgebildet, dass sie die Wandoberfläche
des Durchgangsloches bedeckt. Eine leitende Schicht zum elektrischen
Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung
miteinander wird in dem Durchgangsloch ausgebildet.
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines weiteren Beschleunigungssensors beinhaltet
die folgenden Schritte.
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Eine
Beschleunigungssensorvorrichtung wird in einer ersten Halbleiterschicht
ausgebildet. Eine Steuervorrichtung zum Steuern der Beschleunigungssensorvorrichtung
wird auf der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet und ein Durchgangsloch
wird in der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht,
in der die Beschleunigungssensorvorrichtung ausgebildet wird, und
die zweite Halbleiterschicht, auf der die Steuervorrichtung ausgebildet
wird, werden mit einer dazwischengefügten ersten Isolationsschicht
aneinandergefügt. Eine zweite Isolationsschicht wird so
ausgebildet, dass sie die Wandoberfläche des Durchgangsloches
bedeckt. Eine leitende Schicht zum elektrischen Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung
und der Steuervorrichtung miteinander wird in dem Durchgangsloch ausgebildet.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung entsprechend in der ersten und der zweiten
Halbleiterschicht ausgebildet, welche aufeinandergestapelt sind.
Da die Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung
in der Dickenrichtung der Halbleiterschichten aufeinandergestapelt
sind, ist es möglich, die Fläche zu verringern, welche
durch den Beschleunigungssensor in einer Ebene eingenommen wird.
Dadurch wird es im Vergleich zu Fällen, in denen die Anordnung
lateral ist, einfacher die Größe zu verringern.
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Da
die Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung in
der Dickenrichtung der Halbleiterschichten aufeinandergestapelt
sind, ist es möglich, die Längen der Verbindungsleitungen
für die elektrische Verbindung derselben miteinander im Vergleich
zu Fällen, in denen die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung lateral angeordnet sind, zu verringern.
Dies kann das Auftreten von redundanten Kapazitä ten in
den Verdrahtungsabschnitten unterdrücken, wodurch die Detektionsgenauigkeit
verbessert wird. Dies macht es einfacher, eine Detektionsgenauigkeit
zu verwirklichen, welche den Anforderungen an das Produkt genügt, wobei
eine Größenreduktion erleichtert ist.
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Da
die zweite Isolationsschicht auf der Wandoberfläche des
Durchgangsloches ausgebildet ist, ist es weiterhin möglich,
eine elektrische Verbindung zwischen der leitenden Schicht, die
in dem Durchgangsloch ausgebildet wird, und der zweiten Halbleiterschicht
zu vermeiden.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
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1A eine
Draufsicht, welche in schematischer Weise den Aufbau einer Beschleunigungssensorvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
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1B eine
Draufsicht, welche die Strukturen von Durchgangslöchern
und Bondanschlussflächen veranschaulicht,
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1C aufeinandergestapelte
Aufbauten von 1A und 1B in
einer Ebene,
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2 eine
schematische Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1C,
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3 eine
Teilquerschnittsansicht, welche den Abschnitt III in 2 vergrößert
darstellt,
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4 eine
Draufsicht, welche eine Isolationsschicht IL1 und eine erste Halbleiterschicht
SL entlang der Linie IV-IV in 2 darstellt,
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5 eine
Ansicht, welche den elektrischen Verbindungszustand zwischen einer
Beschleunigungssensorvorrichtung und einer Steuervorrichtung in
dem Beschleunigungssensor veranschaulicht, der in 1A–1C und 2–4 veranschaulicht ist,
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6 bis 10 schematische
Querschnittsansichten, welche den ersten bis fünften Schritt
in einem Beschleunigungssensorherstellungsverfahren gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
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11 bis 14 Teilquerschnittsansichten, welche
den sechsten bis neunten Schritt in dem Herstellungsverfahren nachfolgend
auf 10 in solch einer Weise veranschaulichen, dass
ein Durchgangslochabschnitt vergrößert ist,
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15 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Aufbau des
Beschleunigungssensors gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einem Zustand darstellt, in dem ein Deckelteil
darauf montiert ist,
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16 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Zustand veranschaulicht, in
dem der Beschleunigungssensor in einem Gehäuse eingebaut
ist in einem Zustand, in dem das in 15 dargestellte
Deckelteil darauf montiert ist,
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17 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Aufbau eines
Beschleunigungssensors gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einem Zustand veranschaulicht, in dem
ein Deckelteil darauf montiert ist,
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18 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Zustand veranschaulicht, in
dem der Beschleunigungssensor innerhalb eines Gehäuses
eingebaut ist, in dem Zustand, in dem das in 17 dargestellte
Deckelteil darauf montiert ist,
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19 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Aufbau eines
Beschleunigungssensors gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einem Zustand veranschaulicht, in dem
ein Deckelteil darauf montiert ist,
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20 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise den Zustand veranschaulicht, in
dem der Beschleunigungssensor innerhalb eines Gehäuses
eingebaut ist, in dem Zustand, in dem das in 19 dargestellte
Deckelteil darauf montiert ist,
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21 bis 26 schematische
Querschnittsansichten, welche den ersten bis sechsten Schritt in
einem Beschleunigungssensorherstellungsverfahren gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen,
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27 eine
Querschnittsansicht zum Beschreiben eines Verfahrens der Befestigung
der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht mit
einer dazwischengefügten Isolationsschicht aneinander nach
der Herstellung der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung
in dem in 15 dargestellten Aufbau,
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28 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise in dem in 16 dargestellten Aufbau
eine Struktur veranschaulicht, welche durch das Vorsehen von Durchgangslöchern
durch das Deckelteil und nicht durch die zweite Halbleiterschicht ausgebildet
ist,
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29 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise in dem in 18 dargestellten Aufbau
eine Struktur veranschaulicht, die durch das Vorsehen von Durchgangslöchern
durch das Deckelteil und nicht durch die zweite Halbleiterschicht ausgebildet
ist,
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30 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise in dem in 18 dargestellten Aufbau
eine Struktur veranschaulicht, welche durch das Vorsehen von Durchgangslöchern
durch das Deckelteil und nicht durch die zweite Halbleiterschicht ausgebildet
ist,
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31 eine
Querschnittsansicht zum Beschreiben eines Verfahrens der Befestigung
der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht mit
einer dazwischengefügten Isolationsschicht aneinander nach
der Herstellung der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Steuervorrichtung
in dem in 28 dargestellten Aufbau,
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32 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise einen Aufbau
zeigt, der durch das Entfernen des Deckelteils von der in 16 dargestellten
Struktur ausgebildet wird,
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33 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise einen Aufbau
zeigt, der durch das Entfernen des Deckelteils von dem in 18 dargestellten
Aufbau ausgebildet wird, und
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34 eine
Querschnittsansicht, welche in schematischer Weise einen Aufbau
zeigt, der durch das Entfernen des Deckelteils von dem in 20 dargestellten
Aufbau ausgebildet wird.
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Erste Ausführungsform
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1A ist
eine Draufsicht auf eine Halbleiterschicht betrachtet entlang einer
Linie Ia-Ia in 2. 1B ist
eine Draufsicht auf eine zweite Halbleiterschicht betrachtet entlang
einer Linie Ib-Ib in 2.
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Bezug
nehmend auf 2 ist ein Beschleunigungssensor
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
auf einem Substrat einschließlich einer ersten Halbleiterschicht
SL1, einer Isolationsschicht IL1, die auf dieser ersten Halbleiterschicht
SL1 ausgebildet ist, und einer zweiten Halbleiterschicht SL2, die
auf dieser Isolationsschicht IL1 ausgebildet ist, ausgebildet. Die
erste Halbleiterschicht SL1 und die zweite Halbleiterschicht SL2
bestehen beide beispielsweise aus Silizium, während die
Isolationsschicht IL1 beispielsweise aus Siliziumoxid besteht. Das
aus der ersten Halbleiterschicht SL1, der zweiten Halbleiterschicht
SL2 und der Isolationsschicht IL1, welche dazwischengefügt
ist, zusammengesetzte Substrat wird beispielsweise aus einem SOI(Silizium
auf einem Isolator)-Substrat ausgebildet.
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Der
Beschleunigungssensor enthält eine Beschleunigungssensorvorrichtung
und eine Steuervorrichtung ED zum Steuern der Beschleunigungssensorvorrichtung.
Die Beschleunigungssensorvorrichtung ist in der ersten Halbleiterschicht
SL1 auf einer Seite der Isolationsschicht IL1 ausgebildet, während die
Steuervorrichtung ED auf der zweiten Halbleiterschicht SL2 auf der
anderen Seite der Isolationsschicht IL1 ausgebildet ist.
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Weiterhin
bezeichnet ein Bezugszeichen ED in 2 die Fläche,
in der die Steuervorrichtung ausgebildet ist und die tatsächliche
Steuervorrichtung ist nicht dargestellt. Des Weiteren enthält
die Steuervorrichtung beispielsweise einen MOS(Metall-Oxid-Halbleiter)-Transistor
oder dergleichen.
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Bezug
nehmend auf 1A enthält die Beschleunigungssensorvorrichtung
ein Massenteil MS zum Detektieren der Beschleunigung, Stützabschnitte
SP1, die an den entgegengesetzten Seiten des Massenteils MS angeordnet
sind zum Abstützen des Massenteils MS, Balkenabschnitte
BM zum Abstützen des Massenteils MS dergestalt, dass es
bezüglich der Stützabschnitte SP1 beweglich ist,
feste Elektroden FE1 und FE2 und Stützabschnitte SP2 und
SP3 zum Abstützen der festen Elektroden FE1 bzw. FE2.
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Das
Massenteil MS enthält mehrere bewegliche Elektroden ME,
welche in einer ebenen Ansicht nach außen ragen. Unter
der Mehrzahl von beweglichen Elektroden ME liegen jene beweglichen
Elektroden ME, die zu der festen Elektrode FE1 ragen, den fe sten
Elektroden FE1 gegenüber. Dadurch werden Kapazitäten
C1 zwischen diesen beweglichen Elektroden ME und den festen Elektroden
FE1 ausgebildet. Unter der Mehrzahl von beweglichen Elektroden ME
liegen jene beweglichen Elektroden ME, die in Richtung der festen
Elektrode FE2 ragen, den festen Elektroden FE2 gegenüber.
Dadurch werden Kapazitäten C2 zwischen diesen beweglichen
Elektroden ME und den festen Elektroden FE2 ausgebildet.
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Das
Massenteil MS stützt sich über die Balkenabschnitte
BM auf den Stützabschnitten SP1 ab, so dass das Massenteil
MS dergestalt in der Luft gehalten wird, dass es bezüglich
der zweiten Halbleiterschicht SL2 schwebt, wie in 2 veranschaulicht. Andererseits
sind die festen Elektroden FE1 und FE2 über die Stützabschnitte
SP2 bzw. SP3 mit der dazwischengefügten Isolationsschicht
IL1 an der zweiten Halbleiterschicht SL2 befestigt. Dies erlaubt
eine Bewegung des Massenteils MS bezüglich der festen Elektroden
FE1 und FE2, wodurch eine Veränderung der Kapazitäten
C1 und C2 entsprechend der Bewegung verursacht wird.
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Bei
einem der Stützabschnitte SP1 an den gegenüberliegenden
Seiten ist eine Elektrode CE1 auf seiner Oberfläche ausgebildet,
die näher zu der zweiten Halbleiterschicht SL2 ist. Weiterhin
sind bei den Stützabschnitten SP2 und SP3 Elektroden CE2 bzw.
CE3 an ihren Oberflächen ausgebildet, die näher
zu der zweiten Halbleiterschicht SL2 sind.
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Die
erste Halbleiterschicht SL1 bildet einen Rahmenabschnitt FR, welcher
die Beschleunigungssensorvorrichtung in einer ebenen Ansicht umgibt.
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Bezug
nehmend auf 2 ist die Steuervorrichtung
ED auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht SL2
auf der der ersten Halbleiterschicht SL1 gegenüberliegenden
Seite ausgebildet. Diese Steuervorrichtung ED enthält beispielsweise
einen C-V-Wandlungsabschnitt, eine Taktschaltung, eine Offset/Sensitivitätseinstellschaltung,
eine Ausgangsverstärkungsschaltung und dergleichen. Wie
in 1B dargestellt, sind weiterhin auf der Oberfläche der
zweiten Halbleiterschicht SL2, auf der die Steuervorrichtung ED
ausgebildet ist, mehrere Anschlussflächen (pads) BP zum
Drahtbonden ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 1C und 2 sind Durchgangslöcher
TH ausgebildet, welche die zweite Halbleiterschicht SL2 und die
Isolationsschicht IL1 durchdringen und die entsprechenden Elektroden CE1,
CE2 und CE3 erreichen.
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Bezug
nehmend auf 3 ist eine Isolationsschicht
IL2 so ausgebildet, dass sie die Wandoberflächen der Durchgangslöcher
TH bedeckt. Weiterhin ist innerhalb jedes Durchgangsloches TH eine Durchgangsverbindung
HI ausgebildet zum elektrischen Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung
mit der Steuervorrichtung ED. Diese Mehrzahl von Durchgangsverbindungen
HI ist in Kontakt mit den entsprechenden Elektroden CE1, CE2 und
CE3 und ist ebenfalls elektrisch verbunden mit der Steuervorrichtung
ED. Weiterhin erstrecken sich die entsprechenden Durchgangsverbindungen
HI bis oberhalb des Bereichs, in dem die Steuervorrichtung ED ausgebildet
ist, und sie werden mit Anschlussflächen BP an ihren entfernten
Abschnitten kontaktiert, so dass die Durchgangsverbindungen HI mit
diesen Anschlussflächen BP elektrisch verbunden sind. Weiterhin
sind die entsprechenden Durchgangsverbindungen HI von der zweiten
Halbleiterschicht SL2 durch die Isolationsschicht IL2 elektrisch
isoliert.
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Obwohl
in 3 die Durchgangsverbindungen HI so dargestellt
sind, dass sie in direktem Kontakt mit dem Bereich sind, in dem
die Steuervorrichtung ED ausgebildet ist, sind weiterhin die Durchgangsverbindungen
HI und die zweite Halbleiterschicht SL2 elektrisch voneinander isoliert,
da über dem Bereich, in dem die Steuervorrichtung ED ausgebildet
ist, eine Zwischenlagen-Isolationsschicht so ausgebildet ist, dass
sie den MOS-Transistor, die Zwischenverbindungen und dergleichen
bedeckt.
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Bezug
nehmend auf 4 ist zwischen den entsprechenden
Stützabschnitten SP1, SP2 und SP3 und der zweiten Halbleiterschicht
SL2 und zwischen dem Rahmenabschnitt FR und der zweiten Halbleiterschicht
SL2 eine Isolationsschicht IL1 ausgebildet. Mit anderen Worten die
entsprechenden Stützabschnitte SP1, SP2 und SP3 und der
Rahmenabschnitt FR grenzen an die zweite Halbleiterschicht SL2 über
die Isolationsschicht IL1.
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Als
nächstes werden der Zustand der elektrischen Verbindungen
in dem Beschleunigungssensor und das Prinzip der Beschleunigungsmessung
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
beschrieben.
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Bezug
nehmend auf 5 verwendet die Beschleunigungssensorvorrichtung
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ein kapazitives System und detektiert die Beschleunigung anhand
der Veränderungen der Kapazität C1 zwischen den
beweglichen Elektroden ME und der festen Elektrode FE1 und der Kapazität
C2 zwischen den beweglichen Elektroden ME und der festen Elektrode
FE2. Diese Kapazitäten C1 und C2 sind über die
Elektroden CE1, CE2 und CE3 elektrisch mit der Steuervorrichtung
verbunden. Weiterhin können die Kapazitäten C1
und C2 und die Steuervor richtung über die Anschlussflächen
BP mit externen elektrischen Vorrichtungen elektrisch verbunden
werden.
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Wenn
eine Beschleunigung auf den Beschleunigungssensor wirkt, wird dies
in dem vorstehenden Aufbau eine Versetzung des Massenteils MS bezüglich
der festen Elektroden FE1 und FE2 bewirken, was die Abstände
zwischen den beweglichen Elektroden ME und den festen Elektroden
FE1 und FE2 ändern wird und dadurch die Kapazitäten
C1 und C2 verändern wird. Die Veränderungen der
Kapazitäten C1 und C2 werden über eine Steuerschaltung
in Spannungen umgewandelt und die Spannungen werden einer Verstärkung
und dergleichen unterzogen und dann über die Anschlussflächen
BP ausgegeben. Anhand dieses ausgegebenen Wertes kann die auf den
Beschleunigungssensor wirkende Beschleunigung bestimmt werden.
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Als
nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Beschleunigungssensors
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
beschrieben.
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Bezug
nehmend auf 6 werden die beispielsweise
aus Silizium bestehende Halbleiterschicht SL1 und die beispielsweise
aus Silizium bestehende zweite Halbleiterschicht SL2 über
die dazwischengefügte Isolationsschicht IL1, die beispielsweise
aus Siliziumoxid besteht, aneinander befestigt. Folglich ist beispielsweise
ein SOI-Substrat fertiggestellt.
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Bezug
nehmend auf 7 wird eine Steuervorrichtung
ED auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht SL2,
welche der ersten Halbleiterschicht SL1 gegenüberliegt,
ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 8 wird ein Fotoresist (bzw.
Fotolack) PR1 auf die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht
SL1, wel che der zweiten Halbleiterschicht SL2 gegenüberliegt,
aufgebracht und danach werden entsprechend einem normalen fotomechanischen
Prozess eine Belichtung und Entwicklung darauf angewendet. Dadurch
wird ein Resistmuster PR1 ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 9 wird unter Verwendung des
Resistmusters PR1 als Maske eine Ätzung der ersten Halbleiterschicht
SL1 durchgeführt. Die Ätzung wird durchgeführt,
bis die Oberfläche der Isolationsschicht IL1 freigelegt
ist. Folglich ist die erste Halbleiterschicht SL1 so strukturiert,
dass das Massenteil MS, die festen Elektroden FE1 und FE2, die Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3, die Balkenabschnitte BM, das Rahmenteil FR und
dergleichen durch die erste Halbleiterschicht SL1 ausgebildet sind.
Danach wird das Resistmuster PR1 durch Veraschen oder dergleichen
entfernt.
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Bezug
nehmend auf 10 wird zum Entfernen eines
vorbestimmten Betrags eines Abschnitts der Isolationsschicht IL1
ein isotropes Nassätzen bei der Isolationsschicht IL1 durchgeführt.
Als ein Ergebnis der Ätzung sind die Abschnitte der Isolationsschicht
IL1, welche eine geringere Breite haben, entfernt, während
die Abschnitte der Isolationsschicht IL1, welche auf den Stützabschnitten
SP1, SP2 und SP3 und auf dem Rahmenabschnitt FR liegen, zurückbleiben,
wie in 4 dargestellt. Folglich stützt sich das
Massenteil MS auf den Stützabschnitten SP1 über
die Balkenabschnitte BM ab in einem Zustand, in dem das Massenteil
MS auf solch eine Weise in der Luft gehalten wird, dass es bezüglich
der zweiten Halbleiterschicht SL2 schwebt.
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Bezug
nehmend auf 11 wird ein Fotoresist PR2 auf
die Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht SL2 aufgebracht
und nachfolgend werden entsprechend einem normalen fotomechani schen Prozess
eine Belichtung und Entwicklung darauf angewendet. Folglich wird
ein Resistmuster PR2 mit Öffnungen über den Elektroden
CE1, CE2 und CE3 ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 12 wird unter Verwendung des
Resistmusters PR2 als Maske ein anisotropes Ätzen bei der
zweiten Halbleiterschicht SL2 durchgeführt. Folglich werden
Durchgangslöcher TH, welche durch die zweite Halbleiterschicht
SL2 dringen und die Isolationsschicht IL1 erreichen, ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 13 wird unter Verwendung des
Resistmusters PR2 als Maske ein anisotropes Ätzen der Isolationsschicht
IL1 durchgeführt, die in den Durchgangslöchern
TH frei liegt. Folglich werden Durchgangslöcher TH ausgebildet, welche
durch die zweite Halbleiterschicht SL2 und die Isolationsschicht
IL1 dringen und die erste Halbleiterschicht SL1 erreichen. Daraufhin
wird das Resistmuster PR2 mittels Veraschens oder dergleichen entfernt.
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Bezug
nehmend auf 14 wird die Isolationsschicht
IL2, die beispielsweise aus Siliziumoxid besteht, auf der Oberfläche
der zweiten Halbleiterschicht SL2, auf den Wandoberflächen
der Durchgangslöcher TH und auf der Oberfläche
der ersten Halbleiterschicht SL1, die durch die Durchgangslöcher
TH frei gelegt ist, ausgebildet. Danach wird auf die Isolationsschicht
IL2 ein Fotoresist (nicht dargestellt) aufgebracht und dann wird
entsprechend einem normalen fotomechanischen Prozess eine Belichtung
und Entwicklung auf den Fotoresist zum Strukturieren desselben angewendet.
Unter Verwendung des strukturierten Resistmusters als Maske wird
zum selektiven Entfernen der Isolationsschicht IL2 eine Ätzung
der Isolationsschicht IL2 durchgeführt, so dass die Isolationsschicht
IL2 dergestalt zurückbleibt, dass sie die Wandoberflächen
der Durchgangslöcher TH bedeckt und ebenfalls Abschnitte der
Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht SL2 bedeckt.
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Bezug
nehmend auf 3 wird eine leitende Schicht
HI auf den Wandoberflächen der Durchgangslöcher
TH, den Oberflächen der Elektroden CE1, CE2 und CE3 und
der Oberfläche des Bereichs, in dem die Steuervorrichtung
ED ausgebildet wird, ausgebildet. Danach wird auf die leitende Schicht
HI ein Fotoresist (nicht dargestellt) aufgebracht und dann wird
entsprechend einem normalen fotomechanischen Prozess eine Belichtung
und Entwicklung desselben durchgeführt. Unter Verwendung
des strukturierten Resistmusters als Maske wird zum selektiven Entfernen
der leitenden Schicht HI eine Ätzung der leitenden Schicht
HI durchgeführt. Folglich werden aus der leitenden Schicht
HI Durchgangsverbindungen HI ausgebildet, wobei die Durchgangsverbindungen
HI die Wandoberflächen der Durchgangslöcher TH
bedecken, die entsprechenden Elektroden CE1, CE2 und CE3 kontaktieren
und auf Abschnitten der Oberfläche des Bereichs, in dem
die Steuervorrichtung ED ausgebildet ist, angeordnet sind. Danach werden
Anschlussflächen BP dergestalt ausgebildet, dass sie die
entsprechenden leitenden Schichten HI kontaktieren und dadurch ist
die Herstellung eines Beschleunigungssensors gemäß der
vorliegenden Ausführungsform, der in 1 und 2 dargestellt ist,
abgeschlossen.
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Weiterhin
kann auf den wie oben beschrieben hergestellten Beschleunigungssensor
ein Deckelteil LB beispielsweise aus Silizium, Glas oder dergleichen
bestehend montiert werden, so dass es die Beschleunigungssensorvorrichtung
bedeckt, wie in 15 veranschaulicht. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist das Deckelteil LB mit
einem dazwischengefügten Abstandshalter SP auf die erste
Halbleiterschicht SL1 montiert. Durch das Montieren des Deckelteils
LB wie oben beschrieben ist es mög lich, die Beschleunigungssensorvorrichtung
mit der zweiten Halbleiterschicht SL2, dem Rahmenabschnitt FR und
dem Deckelteil LB abzudichten.
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Dadurch
ist es möglich zu verhindern, dass das Massenteil MS, welches
ein beweglicher Abschnitt ist, direkt in Kontakt mit einem externen
Abschnitt gelangt, sogar wenn ein Stoß auf den Beschleunigungssensor
wirkt. Weiterhin ist es ebenfalls möglich zu verhindern,
dass in den nachfolgenden Herstellungsschritten Substanzen an der
Beschleunigungssensorvorrichtung anhaften, was die Handhabung der
Beschleunigungssensorvorrichtung in den nachfolgenden Schritten
einfacher gestaltet. Da die Beschleunigungssensorvorrichtung versiegelt
ist, ist es möglich zu verhindern, dass Staub in die Beschleunigungssensorvorrichtung
in den nachfolgenden Schritten eindringt, wodurch die Zuverlässigkeit des
Beschleunigungssensors verbessert wird.
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Da
der Abstandshalter SP zwischen dem Deckelteil LB und der ersten
Halbleiterschicht SL1 angeordnet ist, wird weiterhin ein Spalt GP2
zwischen dem Deckelteil LB und dem Massenteil MS, welches ein bewegliches
Teil ist, erzeugt. Dies kann verhindern, dass das Deckelteil LB
die Bewegung des Massenteils MS beeinträchtigt.
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Der
Beschleunigungssensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform
kann in einem Zustand, in dem das Deckelteil LB darauf montiert
ist, wie in 15 dargestellt, innerhalb eines
Gehäuses PK eingebaut sein, wie in 16 dargestellt.
Dieses Gehäuse PK enthält Verbindungsleitungen,
die elektrisch mit den Anschlussflächen BP in dem Beschleunigungssensor über
durch Drahtbonden ausgebildete Drähte BW verbunden sind.
Wei terhin können die Verbindungsleitungen elektrisch mit
elektrischen Vorrichtungen außerhalb des Gehäuses
PK verbunden sein.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform sind die erste Halbleiterschicht
SL1, in der die Beschleunigungssensorvorrichtung ausgebildet ist,
und die zweite Halbleiterschicht, auf der die Steuervorrichtung
ED ausgebildet ist, aneinander befestigt. Da die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung ED aufeinandergestapelt sind in der Dickenrichtung
der ersten und der zweiten Halbleiterschicht SL1 und SL2, ist es
möglich, die Fläche des Gehäuses PK zu
verringern, wodurch auf einfache Weise eine Größenverringerung
bewerkstelligt wird im Vergleich zu Fällen, in denen sie
lateral angeordnet sind.
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Da
die Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung ED
in der Richtung der Dicke der ersten und zweiten Halbleiterschichten
SL1 und SL2 aufeinandergestapelt sind, ist es weiterhin möglich,
im Vergleich zu Fällen, in denen die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung ED nebeneinander angeordnet sind, die Längen
der Leitungen zum elektrischen Verbinden derselben miteinander zu
verringern. Spezieller sind die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung ED über Durchgangsverbindungen
HI, die in Durchgangslöchern TH ausgebildet sind, elektrisch
miteinander verbunden. Dies kann die Längen der Leitungen
zum elektrischen Verbinden der Beschleunigungssensorvorrichtung
und der Steuervorrichtung ED miteinander auf ungefähr die
Summe der Dicken der zweiten Halbleiterschicht SL2 und der Isolationsschicht
IL1 verringern. Dies kann das Auftreten von redundanten Kapazitäten
in den Verdrahtungsabschnitten unterdrücken, wodurch die
Detektionsgenauigkeit verbessert wird. Dies macht es einfacher,
eine Detektionsgenauigkeit zu realisieren, welche den Anforderungen
an das Produkt genügt, wodurch eine Größenverringerung
ermöglicht wird.
-
Weiterhin
sind beispielsweise die Beschleunigungssensorvorrichtung und die
Steuervorrichtung in einem Substrat ausgebildet, das aus einer ersten Halbleiterschicht
SL1, einer zweiten Halbleiterschicht SL2 und einer Isolationsschicht
IL1, welche dazwischengefügt ist, als ein SOI-Substrat
ausgebildet ist.
-
Durch
teilweises Entfernen der Isolationsschicht IL1, wie in 9 und 10 veranschaulicht, ist
es in diesem Fall möglich, einen Spalt GP1 zwischen dem
Massenteil MS und der zweiten Halbleiterschicht SL2 auszubilden.
Durch Steuern der Dicke der Isolationsschicht IL1, wie oben beschrieben,
ist es möglich, die Größe des Spaltes
GP1 auf einfache Weise zu kontrollieren.
-
Da
die Isolationsschicht IL2 auf den Wandoberflächen der Durchgangslöcher
TH ausgebildet ist, ist es möglich, eine elektrische Verbindung
zwischen den Durchgangsverbindungen HI, welche in den Durchgangslöchern
TH ausgebildet sind, und der zweiten Halbleiterschicht SL2 zu verhindern.
-
Weiterhin
offenbart
JP 06-042983 einen
Aufbau, bei dem ein Kontaktpfosten in ein Kontaktloch eingesetzt
wird. Dieser Aufbau neigt jedoch dazu, ein Umbiegen des Kontaktpfostens
zu verursachen. Um zu bewirken, dass der Kontaktpfosten weniger
dazu neigt umzuknicken, ist es weiterhin nötig, die Dicke des
Kontaktpfostens zu erhöhen. Dies wird jedoch die Flächen
des Kontaktpfostens und des Kontaktloches, die in Kontakt miteinander
kommen, vergrößern, wodurch die Realisierung einer
Schrumpfung des Chips erschwert wird. Weiterhin ist eine genaue Positionierung
des Kontaktpfostens und des Kontaktloches notwendig beim Einbringen
des Kontaktpfostens in das Kontakt loch. Weiterhin wird ein Spalt
zwischen dem Kontaktpfosten und dem Kontaktloch erzeugt, welcher
dazu neigt, eine Korrosion des Kontaktpfostens hervorzurufen. Weiterhin
ist es schwierig, die Längen des Kontaktloches und des
Kontaktpfostens einzustellen.
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Im
Gegensatz dazu sind bei dem Beschleunigungssensor gemäß der
vorliegenden Ausführungsform die Durchgangsverbindungen
HI mittels Gasphasenabscheidung, bzw. Aufdampfen genau auf der Isolationsschicht
IL2 ausgebildet, wodurch kein Spalt zwischen den Durchgangsverbindungen HI
und der Isolationsschicht IL2 hervorgerufen wird. Dies kann die
Korrosion und das Abknicken der Durchgangsverbindungen HI innerhalb
der Durchgangslöcher TH verhindern. Da ein Abknicken der Durchgangsverbindungen
HI verhindert wird, ist es weiterhin nicht notwendig, die Dicke
der Durchgangsverbindungen HI zu erhöhen, was eine Schrumpfung des
Chips erleichtert. Weiterhin müssen die Durchgangslöcher
TH lediglich so ausgebildet werden, dass sie die entsprechenden
Elektroden CE1, CE2 und CE3 erreichen, was die Notwendigkeit einer
exakten Anordnung derselben beseitigt. Da die Durchgangsverbindungen
HI innerhalb der Durchgangslöcher TH mittels Gasphasenabscheidung
ausgebildet werden, ist es weiterhin nicht notwendig, die Länge der
Durchgangsverbindungen HI einzustellen.
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Zweite Ausführungsform
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Bezug
nehmend auf 17 und 18 unterscheidet
sich der Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform
von dem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform
in der Gestalt des Deckelteils und der Art der Montage des Deckelteils.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Deckelteil
LB ohne einen dazwi schengefügten Abstandshalter direkt
mit einer ersten Halbleiterschicht SL1 verbunden. Weiterhin weist
das Deckelteil LB in seiner einem Massenteil MS, welches ein bewegliches
Teil ist, gegenüberliegenden Oberfläche einen
konkaven Abschnitt CC auf. Folglich wird ein Spalt GP2 zwischen
dem Deckelteil LB und dem Massenteil MS erzeugt. Dies kann verhindern,
dass das Deckelteil LB die Bewegung des Massenteils MS beeinträchtig.
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Des
Weiteren sind die Strukturen der übrigen Abschnitte der
vorliegenden Ausführungsform und das Herstellungsverfahren
derselben im wesentlichen gleich zu dem Aufbau und dem Herstellungsverfahren
gemäß der vorstehenden ersten Ausführungsform
und deshalb sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und hier nicht beschrieben.
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Dritte Ausführungsform
-
Bezug
nehmend auf 19 und 20 unterscheidet
sich der Aufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform
von dem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform
in der Gestalt der Beschleunigungssensorvorrichtung und der Art
der Montage des Deckelteils. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist ein Deckelteil LB direkt mit einer ersten Halbleiterschicht
SL1 mit keinem dazwischengefügten Abstandshalter ausgebildet.
Die Oberflächen eines Massenteils MS, der beweglichen Elektroden
ME, der festen Elektroden FE1 und FE2 und der Balkenabschnitte BM,
welche näher an dem Deckelteil LB sind, sind bezüglich
der Oberflächen eines Rahmenabschnitts FR und der Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3 in der Beschleunigungssensorvorrichtung, welche
näher an dem Deckelteil LB sind, in der Richtung entgegengesetzt
der Richtung auf das Deckelteil LB zu zurückversetzt. Folglich
wird zwischen dem Deckelteil LB und dem Massenteil MS ein Spalt
GP2 erzeugt. Dies kann verhindern, dass das Deckelteil LB die Bewegung
des Massenteils MS beeinträchtigt.
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Weiterhin
sind die Strukturen der übrigen Abschnitte der vorliegenden
Ausführungsform im wesentlichen die gleichen wie die Strukturen
gemäß der vorstehenden ersten Ausführungsform
und deshalb werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und hier nicht beschrieben.
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Als
nächstes wird ein Verfahren zum Herstellend des Beschleunigungssensors
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
beschrieben.
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Bei
dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Ausführungsform werden zunächst die gleichen Schritte
wie die Schritte der ersten Ausführungsform, die in 6 und 7 veranschaulicht sind,
durchgeführt. Bezug nehmend auf 21 wird danach
ein Fotoresist PR3 auf die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht
SL1, die der zweiten Halbleiterschicht SL2 gegenüberliegt,
aufgebracht und danach wird entsprechend einem normalen fotomechanischen
Prozess eine Belichtung und Entwicklung darauf angewendet. Dadurch
wird ein Resistmuster PR3 ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 22 wird unter Verwendung des
Resistmusters PR3 als Maske eine Ätzung der Oberfläche
der ersten Halbleiterschicht SL1 durchgeführt. Folglich
wird in der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht SL1
ein konkaver Abschnitt ausgebildet. Der konkave Abschnitt wird in
dem Bereich ausgebildet, in dem in den nachfolgenden Schritten das
bewegliche Teil MS, die beweglichen Elektroden ME, die festen Elektroden
FE1 und FE2 und die Balkenabschnitte BM ausgebildet werden sollen.
Danach wird der Fotoresist PR3 beispielsweise mittels Veraschens
entfernt.
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Bezug
nehmend auf 23 wird ein Fotoresist PR1 auf
die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht SL1, welche
der zweiten Halbleiterschicht SL2 gegenüberliegt, aufgebracht
und nachfolgend entsprechend einem normalen fotomechanischen Prozess
eine Belichtung und Entwicklung desselben durchgeführt.
Dadurch wird ein Resistmuster PR1 ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 24 wird unter Verwendung des
Resistmusters PR1 als Maske eine Ätzung der ersten Halbleiterschicht
SL1 durchgeführt. Die Ätzung wird so lange durchgeführt,
bis die Oberfläche der Isolationsschicht IL1 freigelegt
ist. Folglich ist die erste Halbleiterschicht SL1 so strukturiert, dass
das Massenteil MS, die festen Elektroden FE1 und FE2, die Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3, die Balkenabschnitte BM, das Rahmenteil FR und
dergleichen durch die erste Halbleiterschicht SL1 ausgebildet sind.
Weiterhin sind die Oberflächen des Massenteils MS, der
beweglichen Elektroden ME, der festen Elektroden FE1 und FE2 und
der Balkenabschnitte BM, welche näher an dem montierten
Deckelteil sind, gegenüber den Oberflächen des
Rahmenabschnitts FR und der Stützabschnitte SP1, SP2 und
SP3, welche näher zu dem montierten Deckelteil gelegen
sind, zurückversetzt. Danach wird das Resistmuster PR1
mittels Veraschens oder dergleichen entfernt.
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Bezug
nehmend auf 25 wird ein isotropes Nassätzen
auf die Isolationsschicht IL1 angewendet zum Entfernen eines vorbestimmten
Betrags des Abschnitts der Isolationsschicht IL1. Als ein Ergebnis
der Ätzung sind die Abschnitte der Isolationsschicht IL1,
die geringere Breiten aufweisen, entfernt, während die
Abschnitte der Isolationsschicht IL1, welche auf den Stützabschnitten
SP1, SP2 und SP3 und dem Rahmenabschnitt FR liegen, zurückbleiben, wie
in 4 veranschaulicht. Folglich stützt sich
das Massenteil MS auf den Stützabschnitten SP1 über die
Balkenabschnitte BM ab, so dass das Massenteil MS auf solch eine
Weise in der Luft gehalten wird, dass es gegenüber der
zweiten Halbleiterschicht SL2 schwebt.
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Danach
werden in dem Herstellungsverfahren gemäß der
vorliegenden Ausführungsform die gleichen Schritte wie
jene der ersten Ausführungsform, die in 11 bis 14 und 3 veranschaulicht
sind, durchgeführt. Dadurch werden Durchgangslöcher
TH, Durchgangsverbindungen HI und Anschlussflächen BP ausgebildet.
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Bezug
nehmend auf 26 wird das Deckelteil LB auf
die Oberflächen des Rahmenteils FR und der Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3, welche näher zu dem Deckelteil LB liegen,
montiert. Da die Oberflächen des Massenteils MS, der festen
Elektroden FE1 und FE2 und der Balkenabschnitte BM in der Richtung
entgegengesetzt der Richtung auf das Deckelteil LB hinzu gegenüber
den Oberflächen des Rahmenabschnitts FR und der Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3 zurückversetzt sind, wird ein Spalt GP2 zwischen
dem Deckelteil LB und dem Massenteil MS erzeugt. Dadurch wird die
Herstellung des Beschleunigungssensors gemäß der
vorliegenden Ausführungsform, der in 19 veranschaulicht
ist, abgeschlossen und dann wird dieser Beschleunigungssensor in
ein Gehäuse PK eingebaut zum Bereitstellen des in 20 veranschaulichten
Aufbaus.
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Gemäß der
vorliegenden Ausführungsform werden die gleichen Wirkungen
bereitgestellt wie jene der ersten Ausführungsform.
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Vierte Ausführungsform
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Bei
der vorstehenden ersten bis dritten Ausführungsform wurden
Fälle beschrieben, in denen die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung nach der Ausbildung des aus der ersten Halbleiterschicht
SL1, der zweiten Halbleiterschicht SL2 und der dazwischengefügten
Isolationsschicht IL1 bestehenden Substrates, beispielsweise eines SOI-Substrates,
ausgebildet werden.
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Wie
in 27 veranschaulicht, wird im Gegensatz dazu bei
der vorliegenden Ausführungsform eine Beschleunigungssensorvorrichtung
in einer ersten Halbleiterschicht SL1 ausgebildet, eine Steuervorrichtung
ED wird auf einer zweiten Halbleiterschicht SL2 ausgebildet und
Durchgangslöcher TH werden durch die zweite Halbleiterschicht
SL2 hindurch ausgebildet und danach werden die erste Halbleiterschicht
SL1 und die zweite Halbleiterschicht SL2 mit einer dazwischengefügten
Isolationsschicht IL1 aneinander befestigt. In diesem Fall kann
eine Isolationsschicht IL2, welche die Wandoberflächen der
Durchgangslöcher TH bedeckt, entweder vor der Befestigung
oder nach der Befestigung ausgebildet werden. Ebenso können
die Durchgangslöcher TH vor der Befestigung ausgebildet
werden. Weiterhin werden Durchgangsverbindungen HI nach der Befestigung
ausgebildet. Weiterhin kann ein Deckelteil LB an der ersten Halbleiterschicht
SL1 entweder vor dem Zusammenfügen der ersten Halbleiterschicht SL1
und der zweiten Halbleiterschicht SL2 oder nach dem Aneinanderfügen
der ersten Halbleiterschicht SL1 und der zweiten Halbleiterschicht
SL2 angebracht werden.
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Während 27 einen
Fall veranschaulicht, in dem das Herstellungsverfahren gemäß der
vorliegenden Ausführungsform auf den Aufbau gemäß der ersten
Ausführungsform angewendet wird, kann das Herstellungsverfahren
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
auf irgendeinen Aufbau gemäß der zweiten und dritten
Ausführungsform angewendet werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Während
bei der vorstehenden ersten bis vierten Ausführungsform
Fälle beschrieben wurden, in denen die Durchgangslöcher
TH durch die zweite Halbleiterschicht SL2 hindurch vorgesehen sind, können
die Durchgangslöcher in dem Abdeckteil ausgebildet sein.
Hier im Folgenden wird der Aufbau beschrieben.
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Bezug
nehmend auf 28 unterscheidet sich der Aufbau
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
von dem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform,
der in 16 veranschaulicht ist, darin,
dass die Durchgangslöcher TH in dem Deckelteil LB und nicht
durch die zweite Halbleiterschicht SL2 hindurch ausgebildet sind.
Die Durchgangslöcher TH sind in dem Deckelteil LB und dem
Abstandhalter SP so ausgebildet, dass sie die entsprechenden Elektroden
CE1, CE2 und CE3 erreichen. Die Durchgangsverbindungen HI werden
mittels Gasphasenabscheidung auf den entsprechenden Wandoberflächen
der Durchgangslöcher TH und den entsprechenden Oberflächen
der Elektroden CE1, CE2 und CE3 so ausgebildet, dass sie in engem
Kontakt dazu stehen.
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Die
Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung ED sind
innerhalb eines Gehäuses PK angeordnet. In diesem Zustand
sind die Durchgangsverbindungen HI in Kontakt mit den Verdrahtungen
CL, welche in dem Gehäuse PK ausgebildet sind. Die Verdrahtungen
CL sind elektrisch mit den Anschlussflächen (nicht dargestellt),
welche auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht
SL2 in dem Beschleunigungssensor ausgebildet sind, über Drähte'
BW, welche durch Drahtbonden ausgebildet sind, verbunden. Die Kapazitäten
C1 und C2 in der Beschleunigungssensorvorrichtung sind elektrisch mit
der Steuervorrichtung ED über die Durchgangsverbindungen
HI, die Verdrahtungen CL, die Drähte BW, die Anschlussflächen
und dergleichen elektrisch verbunden. Die übrigen auf der
Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht SL2 ausgebildeten
Anschlussflächen sind weiterhin elektrisch mit Verdrahtungen (nicht
dargestellt), welche in dem Gehäuse PK ausgebildet sind, über
durch Drahtbonden ausgebildete Drähte BW verbunden.
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Zwischen
dem Beschleunigungssensor und dem Gehäuse PK können
Isolationskissen bzw. -beläge PD vorgesehen sein.
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Die
Strukturen der übrigen Abschnitte der vorliegenden Ausführungsform
sind im wesentlichen die gleichen wie jene des Aufbaus gemäß der
vorstehenden ersten Ausführungsform und deshalb sind die
gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und
nicht hier beschrieben.
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Bei
dem in 18 dargestellten Aufbau gemäß der
zweiten Ausführungsform können in ähnlicher
Weise Durchgangslöcher TH durch das Deckelteil LB vorgesehen
werden und nicht durch die zweite Halbleiterschicht SL2 hindurch,
wie in 29 veranschaulicht. In ähnlicher
Weise können bei dem Aufbau gemäß der
dritten Ausführungsform, der in 20 dargestellt
ist, Durchgangslöcher TH durch das Deckelteil LB hindurch
und nicht durch die zweite Halbleiterschicht SL2 hindurch vorgesehen
werden, wie in 30 veranschaulicht.
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Die
Unterschiede zwischen dem Aufbau von 29 und
dem Aufbau von 18 und die Unterschiede zwischen
dem Aufbau von 30 und dem Aufbau von 20 sind
im Wesentlichen die gleichen wie die oben bezüglich des
Aufbaus der 28 beschriebenen und werden
hier nicht beschrieben.
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Bei
jeder der in 28 bis 30 gezeigten Strukturen
können die Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung
nach der Ausbildung des Substrates bestehend aus der ersten Halbleiterschicht
SL1, der zweiten Halbleiterschicht SL2 und der dazwischengefügten
Isolationsschicht IL1, beispielsweise einem SOI-Substrat, ausgebildet
werden.
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Wie
in 31 veranschaulicht, können ebenfalls
die erste Halbleiterschicht SL1 und die zweite Halbleiterschicht
SL2 mit einer dazwischengefügten Isolationsschicht IL1
aneinander angebracht werden nachdem in der ersten Halbleiterschicht
SL1 eine Beschleunigungssensorvorrichtung ausgebildet ist und auf
der zweiten Halbleiterschicht SL2 eine Steuervorrichtung ED ausgebildet
ist. In diesem Fall kann ein Deckelteil LB an der ersten Halbleiterschicht SL1
entweder vor der Anbringung der ersten Halbleiterschicht SL1 und
der zweiten Halbleiterschicht SL2 aneinander oder nach der Anbringung
der ersten Halbleiterschicht SL1 und der zweiten Halbleiterschicht
SL2 aneinander angebracht werden.
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Während 31 den
in 28 gezeigten Aufbau veranschaulicht, kann weiterhin
das gleiche Herstellungsverfahren auf irgendeinen der Aufbauten von 29 und 30 angewendet
werden.
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Da
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die Beschleunigungssensorvorrichtung und die Steuervorrichtung ED
in der Richtung der Dicken der ersten und zweiten Halbleiterschicht
SL1 und SL2 aufeinandergestapelt sind, ist es möglich,
verglichen mit Fällen, in denen die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung ED lateral angeordnet sind, die Längen
der Leitungen zum elektrischen Verbinden derselben miteinander zu
verringern. Spezieller sind die Beschleunigungssensorvorrichtung
und die Steuervorrichtung ED durch die Durchgangsverbindungen HI,
die in den Durchgangslöchern TH ausgebildet sind, die Verdrahtungsleitungen
CL und die Drähte BW elektrisch miteinander verbunden.
Dies kann das Auftreten von redundanten Kapazitäten in
den Verdrahtungsabschnitten unterdrücken, wodurch die Detektionsgenauigkeit verbessert
wird. Dies macht es einfacher, eine Detektionsgenauigkeit zu realisieren,
welche den Produktanforderungen genügt, wodurch eine Größenreduktion
ermöglicht wird.
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Weiterhin
können in Strukturen, die unterschiedlich zu den vorstehend
erwähnten Strukturen sind, die gleichen Wirkungen wie jene
der ersten Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Sechste Ausführungsform
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Während
bei der vorstehend erwähnten ersten bis dritten Ausführungsform
Strukturen von Beschleunigungssensoren beschrieben wurden, welche in
ein Gehäuse PK in einem Zustand eingebaut sind, in dem
das Deckelteil LB darauf montiert ist, kann der Beschleunigungssensor
in einem Gehäuse in einem Zustand eingebaut sein, in dem
kein Deckelteil darauf montiert ist. Hier im Folgenden wird der
Aufbau beschrieben.
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Wie
in 32 veranschaulicht, kann der Abstandshalter SP
beispielsweise direkt mit dem Gehäuse PK verbunden sein
durch Weglassen des Deckelteils LB von dem Aufbau von 16.
In diesem Fall verursacht die Anordnung des Abstandshalters SP einen
Spalt GP2 zwischen der zweiten Halbleiterschicht SL2 und dem Gehäuse
PK, was verhindert, dass das Deckelteil LB die Bewegung des Massenteils
MS beeinträchtigt.
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Wie
in 33 veranschaulicht, können weiterhin
der Rahmenabschnitt FR und die Stützabschnitte SP1, SP2
und SP3 direkt mit dem Gehäuse PK verbunden werden durch
Weglassen des Deckelteils LB von dem Aufbau von 18.
In diesem Fall weist das Gehäuse PK einen konkaven Abschnitt CC
in seiner Oberfläche auf, welche zu dem Massenteil MS hin
zeigt, welches ein bewegliches Teil ist. Folglich wird ein Spalt
GP2 zwischen dem Gehäuse PK und dem Massenteil MS erzeugt,
welcher verhindert, dass das Deckelteil LB die Bewegung des Massenteils
MS beeinträchtigt.
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Wie
in 34 veranschaulicht, können weiterhin
der Rahmenabschnitt FR und die Stützabschnitte SP1, SP2
und SP3 direkt mit dem Gehäuse PK verbunden werden durch
Weglassen des Deckelteils LB von dem Aufbau von 20.
In diesem Fall sind die Oberflächen des Massenteils MS,
der festen Elektroden FE1 und FE2 und der Balkenabschnitte BM, die
näher zu dem Deckelteil LB liegen, gegenüber den
Oberflächen des Rahmenabschnitts FR und der Stützabschnitte
SP1, SP2 und SP3, die näher zu dem Deckelteil LB liegen,
in der Richtung entgegengesetzt der Richtung auf das Deckelteil
LB hinzu zurückversetzt. Folglich wird ein Spalt GP2 zwischen
dem Deckelteil LB und dem Massenteil MS erzeugt, welcher verhindert,
dass das Deckelteil LB die Bewegung des Massenteils MS beeinträchtigt.
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Weiterhin
sind die Aufbauten der anderen Abschnitte von 32 bis 34 im
Wesentlichen die gleichen wie jene der Aufbauten von 16, 18 und 20 und
deshalb werden die gleichen Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und hier nicht beschrieben.
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Der
Beschleunigungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung
kann beispielsweise zur Fahrzeugnavigation, in Neigungsmessern,
für Vibrationsmessungen bei industriellen Geräten,
Flüssigkristallprojektoren und dergleichen verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann speziell in vorteilhafter Weise auf einen
Beschleunigungssensor angewendet werden, der eine Beschleunigungssensorvorrichtung
und eine Steuervorrichtung enthält, sowie auf ein Herstellungsverfahren
desselben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-172543 [0002]
- - JP 06-042983 [0080]