DE102008041254B4 - Acceleration sensor and method for manufacturing an acceleration sensor - Google Patents

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Abstract

Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104)mit einem Substrat, das ein Trägersubstrat (110), eine erste Oxidebene (120), eine Leiterbahnebene (130), eine zweite Oxidebene (140) und eine epitaktische Funktionsebene (150) umfasst,einem beweglichen Element (160, 165, 260, 265), das eine seismische Masse (161, 166, 261) umfasst und durch ein Federelement (170, 270, 275) beweglich mit dem Substrat verbunden ist,sowie einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310), wobei dasFederelement (170, 270, 275) in der Leiterbahnebene (130),die seismische Masse (161, 166, 261) in der epitaktischen Funktionsebene (150)und die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) vorgesehen ist.Acceleration sensor (101, 102, 103, 104) with a substrate comprising a carrier substrate (110), a first oxide level (120), a conductor track level (130), a second oxide level (140) and an epitaxial functional level (150), a movable element (160, 165, 260, 265), which comprises a seismic mass (161, 166, 261) and is movably connected to the substrate by a spring element (170, 270, 275), and a lower counter-electrode (200, 210 , 300, 310), wherein the spring element (170, 270, 275) in the interconnect level (130), the seismic mass (161, 166, 261) in the epitaxial functional level (150) and the lower counter-electrode (200, 210, 300, 310) is provided in the carrier substrate (110).

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor und ein Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors.The invention relates to an acceleration sensor and a method for producing an acceleration sensor.

Stand der TechnikState of the art

Im Stand der Technik sind mikromechanische Beschleunigungssensoren zur kapazitiven Detektion von senkrecht zu einer Waferebene (z-Richtung) des Beschleunigungssensor wirkenden Beschleunigung bekannt. Solche Beschleunigungssensoren basieren auf einem Feder-Masse-Prinzip. Der Beschleunigungssensor weist eine über Federn beweglich aufgehängte seismische Masse auf. Die seismische Masse bildet einen Plattenkondensator mit einer oder mehreren auf dem Substrat des Beschleunigungssensors fixierten Gegenelektroden. Eine an der seismischen Masse angreifende Beschleunigung bewirkt eine Auslenkung oder Verkippung der seismischen Masse, wodurch sich der Abstand zwischen der seismischen Masse und den auf dem Substrat fixierten Gegenelektroden ändert, was zu einer messbaren Änderung der Kapazität des durch die seismische Masse und die Gegenelektroden gebildeten Plattenkondensators führt.Micromechanical acceleration sensors for the capacitive detection of acceleration acting perpendicular to a wafer plane (z-direction) of the acceleration sensor are known in the prior art. Such acceleration sensors are based on a spring-mass principle. The acceleration sensor has a seismic mass that is movably suspended via springs. The seismic mass forms a plate capacitor with one or more counter-electrodes fixed on the substrate of the acceleration sensor. An acceleration acting on the seismic mass causes a deflection or tilting of the seismic mass, which changes the distance between the seismic mass and the counter electrodes fixed on the substrate, which leads to a measurable change in the capacitance of the plate capacitor formed by the seismic mass and the counter electrodes leads.

Es ist bekannt, die seismische Masse und die Federn eines Beschleunigungssensors aus einer epitaktisch aufgewachsenen Siliziumschicht und die Gegenelektroden in einer in z-Richtung darunter liegenden Leiterbahnebene aus vergrabenem Polysilizium zu erzeugen. Da die Federn und die seismische Masse dieser Beschleunigungssensoren aus derselben Schicht hergestellt werden, weisen sie dieselbe Dicke auf. Wegen Begrenzungen der lateralen Ausdehnung von Federn und seismischer Masse ist es schwierig, weiche Federn mit einer großen seismischen Masse zu kombinieren. Dadurch ist die Empfindlichkeit dieser Beschleunigungssensoren begrenzt. Zudem wird die Auslenkung oder Verkippung der seismischen Masse lediglich über in der unterhalb der seismischen Masse angeordneten Leiterbahnebene vorgesehene Gegenelektroden detektiert, während oberhalb des Feder-Masse-Systems keine Detektionsmittel vorgesehen sind.It is known to produce the seismic mass and the springs of an acceleration sensor from an epitaxially grown silicon layer and to produce the counter-electrodes in a buried polysilicon conductor track level lying underneath in the z-direction. Because the springs and seismic mass of these accelerometers are made from the same layer, they have the same thickness. Because of spring and seismic mass lateral extension limitations, it is difficult to combine soft springs with a large seismic mass. This limits the sensitivity of these acceleration sensors. In addition, the deflection or tilting of the seismic mass is only detected via counter-electrodes provided in the printed conductor plane arranged below the seismic mass, while no detection means are provided above the spring-mass system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Beschleunigungssensor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.The object of the invention is to provide an improved acceleration sensor. This object is achieved by an acceleration sensor having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 15.

Erfindungsgemäß weist ein Beschleunigungssensor ein Substrat auf, das ein Trägersubstrat, eine erste Oxidebene, eine Leiterbahnebene, eine zweite Oxidebene und eine epitaktische Funktionsebene umfasst. Der Beschleunigungssensor weist weiter ein bewegliches Element auf, das eine seismische Masse umfasst und durch ein Federelement beweglich mit dem Substrat verbunden ist. Außerdem weist der Beschleunigungssensor eine untere Gegenelektrode auf. Dabei sind das Federelement in der Leiterbahnebene, die seismische Masse in der epitaktischen Funktionsebene und die untere Gegenelektrode im Trägersubstrat vorgesehen.According to the invention, an acceleration sensor has a substrate that includes a carrier substrate, a first oxide level, a conductor track level, a second oxide level and an epitaxial functional level. The acceleration sensor also has a movable element, which includes a seismic mass and is movably connected to the substrate by a spring element. In addition, the acceleration sensor has a lower counter-electrode. The spring element is provided in the interconnect level, the seismic mass in the epitaxial functional level and the lower counter-electrode in the carrier substrate.

Dieser Beschleunigungssensor ermöglicht es, ein dünnes Federelement mit einer dicken seismischen Masse zu kombinieren. Dies erlaubt die Realisierung eines hochsensiblen Beschleunigungssensors auf kleiner Fläche.This accelerometer makes it possible to combine a thin spring element with a thick seismic mass. This allows the realization of a highly sensitive acceleration sensor on a small area.

In einer Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen n-dotierten Bereich des Trägersubstrats gebildet, der von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist, der wiederum von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist.In one embodiment, the lower counter-electrode is formed by an n-doped area of the carrier substrate, which is enclosed by a p-doped area of the carrier substrate, which in turn is enclosed by an n-doped area of the carrier substrate.

In einer anderen Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen p-dotierten Bereich des Trägersubstrats gebildet, der von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist, der wiederum von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats umschlossen ist.In another embodiment, the lower counter-electrode is formed by a p-doped region of the carrier substrate, which is surrounded by an n-doped region of the carrier substrate, which in turn is surrounded by a p-doped region of the carrier substrate.

In einer weiteren Ausführungsform wird die untere Gegenelektrode durch einen Abschnitt des Trägersubstrats gebildet, der durch einen oder mehrere Isolationsgräben vom übrigen Trägersubstrat isoliert ist.In a further embodiment, the lower counter-electrode is formed by a section of the carrier substrate which is insulated from the rest of the carrier substrate by one or more isolation trenches.

Dabei wird die untere Gegenelektrode bevorzugt über eine Durchkontaktierung auf der Rückseite des Trägersubstrats kontaktiert.In this case, contact is preferably made with the lower counter-electrode via a plated-through hole on the rear side of the carrier substrate.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die untere Gegenelektrode über einen Kontakt zur Leiterbahnebene kontaktiert.In a further embodiment of the invention, contact is made with the lower counter-electrode via a contact to the conductor track level.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist in der epitaktischen Funktionsebene eine obere Gegenelektrode vorgesehen. Dadurch werden bei vorgegebener lateraler Ausdehnung des Beschleunigungssensors größere Kapazitäten der durch das bewegliche Element und die Gegenelektroden gebildeten Kondensatoren ermöglicht, wodurch sich die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors erhöht.In a development of the invention, an upper counter-electrode is provided in the epitaxial functional level. As a result, for a given lateral extent of the acceleration sensor, greater capacitances of the capacitors formed by the movable element and the counter-electrodes are made possible, which increases the sensitivity of the acceleration sensor.

Bevorzugt sind die untere Gegenelektrode und die obere Gegenelektrode derart mit einer Auswertelektronik verbunden, dass eine differentielle Detektion einer Auslenkung des beweglichen Elements ermöglicht wird. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Beschleunigungssensors erhöhen.The lower counter-electrode and the upper counter-electrode are preferably connected to evaluation electronics in such a way that a differential detection of a deflection of the movable Ele ment is made possible. This increases the accuracy of the acceleration sensor.

In einer Weiterbildung sind mehrere obere Gegenelektroden vorgesehen. In einer anderen Weiterbildung sind mehrere untere Gegenelektroden vorgesehen.In a further development, several upper counter-electrodes are provided. In another development, several lower counter-electrodes are provided.

Gemäß einer Ausführungsform des Beschleunigungssensors ist das Federelement eine in eine Richtung senkrecht zum Trägersubstrat dehnbare Biegefeder, die eine translatorische Auslenkung des beweglichen Elements ermöglicht.According to one embodiment of the acceleration sensor, the spring element is a bending spring that can be stretched in a direction perpendicular to the carrier substrate and that enables a translatory deflection of the movable element.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Beschleunigungssensors ist das Federelement eine Torsionsfeder, die ein Verkippen des beweglichen Elements ermöglicht.According to another embodiment of the acceleration sensor, the spring element is a torsion spring, which allows the movable element to tilt.

Zweckmäßig sind dabei zwei untere Gegenelektroden und zwei obere Gegenelektroden vorgesehen, wobei je eine untere Gegenelektrode mit je einer oberen Gegenelektrode elektrisch verbunden ist. Dies führt zu hohen Kapazitäten der durch das bewegliche Element und die Gegenelektroden gebildeten Kondensatoren, was die Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors erhöht, und ermöglicht eine differentielle Detektion einer Verkippung des beweglichen Elements.Two lower counter-electrodes and two upper counter-electrodes are expediently provided, with each lower counter-electrode being electrically connected to each upper counter-electrode. This leads to high capacitances in the capacitors formed by the movable element and the counter-electrodes, which increases the sensitivity of the acceleration sensor and enables differential detection of a tilting of the movable element.

In einer alternativen Ausgestaltung ist das Torsionsfederelement in der Leiterbahnebene und in der epitaktischen Funktionsebene vorgesehen. Dies erhöht die Biegesteifigkeit des Federelements und führt zu einer geringeren Störanfälligkeit des Beschleunigungssensors.In an alternative configuration, the torsion spring element is provided in the conductor track level and in the epitaxial functional level. This increases the flexural rigidity of the spring element and leads to a lower susceptibility to failure of the acceleration sensor.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors umfasst erfindungsgemäß Schritte zum Bereitstellen eines Trägersubstrats, zum Erzeugen einer unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat, zum Abscheiden einer ersten Oxidebene auf dem Trägersubstrat, zum Abscheiden einer Leiterbahnebene auf der ersten Oxidebene, zum Strukturieren der Leiterbahnebene, um ein Federelement und einen unteren Massenteil festzulegen, zum Abscheiden einer zweiten Oxidebene auf der Leiterbahnebene, zum Strukturieren der zweiten Oxidebene, um den unteren Massenteil teilweise freizulegen, zum Abscheiden einer epitaktischen Funktionsebene auf der zweiten Oxidebene, zum Strukturieren der epitaktischen Funktionsebene, um vertikale Gräben zu erzeugen und zum teilweisen Herauslösen der ersten Oxidebene und der zweiten Oxidebene, um einen unteren Hohlraum zwischen dem Trägersubstrat und dem unteren Massenteil und einen oberen Hohlraum zwischen dem unteren Massenteil und der epitaktischen Funktionsebene zu erzeugen.According to the invention, a method for producing an acceleration sensor comprises steps for providing a carrier substrate, for producing a lower counter-electrode in the carrier substrate, for depositing a first oxide level on the carrier substrate, for depositing a conductor track level on the first oxide level, for structuring the conductor track level to form a spring element and a lower bulk portion, depositing a second oxide level on the trace level, patterning the second oxide level to partially expose the lower bulk portion, depositing an epitaxial functional level on the second oxide level, patterning the epitaxial functional level to create vertical trenches and partially Bleaching the first oxide level and the second oxide level to create a lower cavity between the support substrate and the lower bulk portion and an upper cavity between the lower bulk portion and the epitaxial functional level n.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, nach dem Abscheiden der ersten Oxidebene einen weiteren Verfahrensschritt zum Strukturieren der ersten Oxidebene auszuführen, um die untere Gegenelektrode teilweise freizulegen.A further development of the method provides for carrying out a further method step for structuring the first oxide level after the deposition of the first oxide level in order to partially uncover the lower counter-electrode.

Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein von einem p-dotierten Bereich umgebener n-dotierter Bereich im Trägersubstrat erzeugt wird.Another development of the method provides that, in order to produce the lower counter-electrode in the carrier substrate, an n-doped region surrounded by a p-doped region is produced in the carrier substrate.

Eine alternative Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein von einem n-dotierten Bereich umgebener p-dotierter Bereich im Trägersubstrat erzeugt wird.An alternative development of the method provides that a p-doped region surrounded by an n-doped region is produced in the carrier substrate in order to produce the lower counter-electrode in the carrier substrate.

Eine weitere alternative Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode im Trägersubstrat ein Bereich des Trägersubstrats durch einen oder mehrere Isolationsgräben von einem übrigen Bereich des Trägersubstrats elektrisch isoliert wird.A further alternative embodiment of the method provides that, in order to produce the lower counter-electrode in the carrier substrate, a region of the carrier substrate is electrically insulated from a remaining region of the carrier substrate by one or more isolation trenches.

Bevorzugt wird hierbei nach dem Erzeugen der unteren Gegenelektrode eine Durchkontaktierung auf der Rückseite des Trägersubstrats erzeugt.In this case, after the production of the lower counter-electrode, a plated-through hole is preferably produced on the rear side of the carrier substrate.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors; 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an acceleration sensor;
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors; 2 shows a schematic representation of a second embodiment of an acceleration sensor;
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors; 3 shows a schematic representation of a third embodiment of an acceleration sensor;
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Beschleunigungssensors; 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of an acceleration sensor;
  • 5a zeigt eine schematische Darstellung eines beweglichen Elements in einer ersten Ausführungsform; 5a shows a schematic representation of a movable element in a first embodiment;
  • 5b zeigt eine schematische Darstellung eines beweglichen Elements in einer zweiten Ausführungsform; 5b shows a schematic representation of a movable element in a second embodiment;
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines beweglichen Elements; 6 shows a schematic representation of a third embodiment of a movable element;
  • 7a bis 7k zeigen in schematischer Darstellung unterschiedliche Prozessschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Beschleunigungssensors. 7a until 7k show a schematic representation of different process steps of a method for producing an acceleration sensor.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 101 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a section through an acceleration sensor 101 according to a first embodiment of the invention.

Der Beschleunigungssensor 101 ist aus einem Substrat gefertigt, das in einer z-Richtung aufeinanderfolgend ein Trägersubstrat 110, eine erste Oxidebene 120, eine Leiterbahnebene 130, eine zweite Oxidebene 140 und eine epitaktische Funktionsebene 150 umfasst. Das Trägersubstrat 110 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise aus einem Siliziumoxid oder einem anderen Material bestehen, das selektiv herausgeätzt werden kann. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise epitaktisch auf dem Trägersubstrat 110 abgeschieden worden sein. Die Leiterbahnebene 130 besteht aus einem leitfähigen Material, beispielsweise aus polykristallinem Silizium (Polysilizium). Die Leiterbahnebene 130 kann beispielsweise epitaktisch auf der ersten Oxidebene 120 abgeschieden worden sein. Die zweite Oxidebene 140 kann beispielsweise aus einem Siliziumoxid oder einem anderen Material, das sich selektiv herauslösen lässt, bestehen. Die zweite Oxidebene 140 kann beispielsweise epitaktisch auf der Leiterbahnebene 130 abgeschieden worden sein. Die zweite Oxidebene 140 kann aus dem gleichen Material wie die erste Oxidebene 120 oder aus einem anderen material bestehen. Die erste Oxidebene 120 und die zweite Oxidebene 140 können in z-Richtung eine vergleichbare Dicke aufweisen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise aus Silizium bestehen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise epitaktisch auf der zweiten Oxidebene 140 abgeschieden worden sein. Die Leiterbahnebene 130 kann in z-Richtung eine geringere Dicke als die epitaktische Funktionsebene 150 aufweisen.Acceleration sensor 101 is made of a substrate, which includes a carrier substrate 110, a first oxide level 120, a conductor track level 130, a second oxide level 140 and an epitaxial functional level 150 in succession in a z-direction. The carrier substrate 110 can be a silicon substrate, for example. The first oxide level 120 can be composed of, for example, a silicon oxide or another material that can be selectively etched out. The first oxide level 120 may have been deposited epitaxially on the carrier substrate 110, for example. The conductor track level 130 consists of a conductive material, for example polycrystalline silicon (polysilicon). The interconnect level 130 may have been epitaxially deposited on the first oxide level 120, for example. The second oxide level 140 can consist of, for example, a silicon oxide or another material that can be selectively leached out. The second oxide level 140 may have been deposited epitaxially on the interconnect level 130, for example. The second oxide level 140 may be the same material as the first oxide level 120 or may be a different material. The first oxide level 120 and the second oxide level 140 can have a comparable thickness in the z-direction. The epitaxial functional level 150 can consist of silicon, for example. The epitaxial functional level 150 may have been epitaxially deposited on the second oxide level 140, for example. The interconnect level 130 can have a smaller thickness than the epitaxial functional level 150 in the z-direction.

Der Beschleunigungssensor 101 der 1 umfasst ein bewegliches Element 160. Das bewegliche Element 160 kann auch als Trampolin bezeichnet werden und ist in z-Richtung beweglich. In lateraler Richtung, also senkrecht zur z-Richtung, kann das bewegliche Element 160 beispielsweise eine rechteckige oder runde Grundform aufweisen.The acceleration sensor 101 of 1 comprises a movable element 160. The movable element 160 can also be referred to as a trampoline and can be moved in the z-direction. In the lateral direction, ie perpendicular to the z-direction, the movable element 160 can have a rectangular or round basic shape, for example.

Das bewegliche Element 160 umfasst einen unteren Massenteil 162, ein Verbindungsstück 163 und eine seismische Masse 161. Der untere Massenteil 162 ist in z-Richtung in der Leiterbahnebene 130 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130. Das Verbindungsstück 163 ist in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die seismische Masse 161 ist in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150.The movable element 160 comprises a lower mass part 162, a connecting piece 163 and a seismic mass 161. The lower mass part 162 is arranged in the z-direction in the conductor plane 130 and consists of the same material as the conductor plane 130. The connecting piece 163 is in z -direction in the plane of the second oxide level 140 and consists of the same material as the epitaxial functional level 150. The seismic mass 161 is arranged in the z-direction in the plane of the epitaxial functional level 150 and consists of the same material as the epitaxial functional level 150 .

In z-Richtung unterhalb des unteren Massenteils 162 des beweglichen Elements 160 ist ein Teil der ersten Oxidebene 120 entfernt worden, so dass ein unterer Hohlraum 240 gebildet ist. In lateraler Richtung neben dem unteren Massenteil 162 ist ein Teil der Leiterbahnebene 130 entfernt worden, um den unteren Massenteil 162 und zwei Federelemente 170 zu erzeugen. Der untere Massenteil 162 ist lediglich über die beiden Federelemente 170 mit dem übrigen Bereich der Leiterbahnebene 130 verbunden. Es können aber auch mehr als zwei Federelemente 170 vorgesehen sein. Die Federelemente 170 sind als in der Ebene der Leiterbahnebene 130 liegende Biegefedern ausgebildet, die in z-Richtung dehnbar, in lateraler Richtung jedoch steif sind. Die Federelemente 170 können beispielsweise aus in der Ebene der Leiterbahnebene 130 verlaufenden Balken aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 bestehen.In the z-direction below the lower mass portion 162 of the movable element 160, a portion of the first oxide level 120 has been removed such that a lower cavity 240 is formed. In the lateral direction next to the lower mass part 162, a part of the interconnect plane 130 has been removed in order to produce the lower mass part 162 and two spring elements 170. The lower mass part 162 is only connected to the remaining area of the conductor track level 130 via the two spring elements 170 . However, more than two spring elements 170 can also be provided. The spring elements 170 are designed as bending springs lying in the plane of the conductor track plane 130, which can be stretched in the z-direction but are stiff in the lateral direction. The spring elements 170 can consist, for example, of bars running in the plane of the conductor track level 130 and made of the same material as the conductor track level 130 .

In lateraler Richtung neben dem Verbindungsstück 163 ist ein Teil der zweiten Oxidebene 140 entfernt worden, um einen oberen Hohlraum 241 zu bilden. Der obere Hohlraum 241 umgibt das Verbindungsstück 163. Die seismische Masse 161 ist über ein oder mehrere in z-Richtung durch die epitaktische Funktionsebene 150 verlaufende vertikale Gräben 242 von der umgebenden epitaktischen Funktionsebene 150 getrennt. Durch den unteren Hohlraum 240, den oberen Hohlraum 241 und die vertikalen Gräben 242 ist das bewegliche Element 160 vom umgebenden Substrat des Beschleunigungssensors 101 getrennt und lediglich über die Federelemente 170 mit dem umgebenden Substrat des Beschleunigungssensors 101 verbunden.Laterally adjacent to the connector 163, a portion of the second oxide level 140 has been removed to form an upper cavity 241. FIG. The upper cavity 241 surrounds the connecting piece 163. The seismic mass 161 is separated from the surrounding epitaxial functional level 150 by one or more vertical trenches 242 running through the epitaxial functional level 150 in the z-direction. Movable element 160 is separated from the surrounding substrate of acceleration sensor 101 by lower cavity 240 , upper cavity 241 and vertical trenches 242 and is only connected to the surrounding substrate of acceleration sensor 101 via spring elements 170 .

In z-Richtung unterhalb des beweglichen Elements 160 ist im Trägersubstrat 110 eine Gegenelektrode 200 vorgesehen. Die Gegenelektrode 200 ist als pn-Wanne ausgebildet. Unterhalb der dem unteren Hohlraum 240 zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats 110 ist das Trägersubstrat 110 stark n-dotiert und bildet einen n-dotierten Bereich 182. In z-Richtung nach unten und in lateraler Richtung zur Seite hin ist der n-dotierte Bereich 182 von einem p-dotierten Bereich 181 des Trägersubstrats 110 umgeben. Der p-dotierte Bereich 181 ist wiederum in z-Richtung nach unten und in lateraler Richtung zur Seite hin von einem n-dotierten Bereich 180 des Trägersubstrats 110 umgeben. Insgesamt bildet der p-dotierte Bereich 181 eine von dem n-dotierten Bereich 180 umgebene Wanne im Trägersubstrat 110. Der n-dotierte Bereich 182 bildet eine durch den p-dotierten Bereich 181 umgebene Wanne im Trägersubstrat 110 und grenzt an den unteren Hohlraum 240 an. Der n-dotierte Bereich 180 bildet die leitfähige Gegenelektrode 200. In einer alternativen Ausführungsform können der Bereich 180 als p-dotierter Bereich, der Bereich 181 als n-dotierter Bereich und der Bereich 182 als p-dotierter Bereich ausgeführt werden.A counter-electrode 200 is provided in the carrier substrate 110 below the movable element 160 in the z-direction. The counter-electrode 200 is in the form of a pn trough. Below the surface of the carrier substrate 110 facing the lower cavity 240, the carrier substrate 110 is heavily n-doped and forms an n-doped region 182. In the z-direction downwards and in the lateral direction to the side, the n-doped region 182 is one p-doped region 181 of the carrier substrate 110 surrounded. The p-doped region 181 is in turn surrounded downwards in the z-direction and to the side in the lateral direction by an n-doped region 180 of the carrier substrate 110 . Overall, the p-doped region 181 forms a well surrounded by the n-doped region 180 in the carrier substrate 110. The n-doped region 182 forms a well surrounded by the p-doped region 181 in the carrier substrate 110 and is adjacent to the lower cavity 240 . The n-doped region 180 forms the conductive counter-electrode 200. In an alternative embodiment, the area 180 can be implemented as a p-doped area, the area 181 as an n-doped area and the area 182 as a p-doped area.

In lateraler Richtung neben dem beweglichen Element 160 und dem unteren Hohlraum 240 ist ein Kontakt 190 vorgesehen, der eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahnebene 130 und der Gegenelektrode 200 herstellt. Der Kontakt 190 besteht aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 und erstreckt sich von der Leiterbahnebene 130 durch die erste 0-xidebene 120 bis zur Gegenelektrode 200 im Trägersubstrat 110. Über den Kontakt 190 ist die Gegenelektrode 200 elektrisch mit einer in der Leiterbahnebene 130 verlaufenden Leiterbahn verbunden.A contact 190 is provided in the lateral direction next to the movable element 160 and the lower cavity 240 and produces an electrical connection between the conductor track plane 130 and the counter-electrode 200 . The contact 190 consists of the same material as the conductor track level 130 and extends from the conductor track level 130 through the first 0-oxide level 120 to the counter-electrode 200 in the carrier substrate 110. The counter-electrode 200 is electrically connected via the contact 190 to a conductor track level 130 conductor connected.

Das bewegliche Element 160 und die Gegenelektrode 200 bilden einen Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des beweglichen Elements 160 von der Gegenelektrode 200 abhängt. Eine in z-Richtung auf den Beschleunigungssensor 101 wirkende Beschleunigung führt zu einer in z-Richtung an der seismischen Masse 161 angreifenden Kraft. Dadurch werden die Federelemente 170 in z-Richtung gedehnt und das bewegliche Element 160 in z-Richtung ausgelenkt. Hierdurch ändert sich der Abstand zwischen dem beweglichen Element 160 und der Gegenelektrode 200, wodurch die Kapazität des von beweglichem Element 160 und Gegenelektrode 200 gebildeten Kondensators sich ändert. Diese Kapazitätsänderung ist umso größer, je größer die auf den Beschleunigungssensor 101 wirkende Beschleunigung ist. Die Kapazitätsänderung lässt sich mit einer mit dem Beschleunigungssensor 101 verbundenen Auswertelektronik erfassen.The movable element 160 and the counter-electrode 200 form a capacitor whose capacitance depends on the distance between the movable element 160 and the counter-electrode 200 . An acceleration acting on the acceleration sensor 101 in the z-direction leads to a force acting on the seismic mass 161 in the z-direction. As a result, the spring elements 170 are stretched in the z-direction and the movable element 160 is deflected in the z-direction. This changes the distance between the movable element 160 and the counter-electrode 200, as a result of which the capacitance of the capacitor formed by the movable element 160 and the counter-electrode 200 changes. This change in capacitance is all the greater, the greater the acceleration acting on acceleration sensor 101 . The change in capacitance can be detected with evaluation electronics connected to the acceleration sensor 101 .

2 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Beschleunigungssensor 102 weist im Gegensatz zum in 1 gezeigten Beschleunigungssensor 101 keine Gegenelektrode 200 auf. Stattdessen ist im Trägersubstrat 110 des Beschleunigungssensors 102 eine Gegenelektrode 210 vorgesehen. Die Gegenelektrode 210 wird durch einen Abschnitt des Trägersubstrats 110 gebildet, der über eine oder mehrere Isolationsgräben 220 vom übrigen Bereich des Trägersubstrats 110 elektrisch isoliert ist. 2 shows a schematic representation of a section through an acceleration sensor 102 according to a second embodiment of the invention. Acceleration sensor 102 has, in contrast to 1 Acceleration sensor 101 shown has no counter electrode 200. Instead, a counter-electrode 210 is provided in carrier substrate 110 of acceleration sensor 102 . The counter-electrode 210 is formed by a section of the carrier substrate 110 which is electrically insulated from the remaining area of the carrier substrate 110 via one or more isolation trenches 220 .

Die Gegenelektrode 210 kann über eine Durchkontaktierung 211 auf der dem unteren Hohlraum 240 abgewandten Rückseite des Trägersubstrats 110 kontaktiert werden. Ein möglicher Aufbau der Durchkontaktierung 211 ist dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2004 038 187 A1 geläufig. Die Gegenelektrode 210 kann zusätzlich über den Kontakt 190 leitfähig mit einer in der Leiterbahnebene 130 vorgesehenen Leiterbahn verbunden sein. Die Durchkontaktierung 211 oder der Kontakt 190 können wahlweise auch entfallen, so dass lediglich die jeweils andere leitfähige Verbindung zur Gegenelektrode 210 zur Verfügung steht.The counter-electrode 210 can be contacted via a via 211 on the rear side of the carrier substrate 110 facing away from the lower cavity 240 . A possible structure of the via 211 is known to the person skilled in the art, for example from FIG DE 10 2004 038 187 A1 common. The counter-electrode 210 can additionally be conductively connected via the contact 190 to a conductor track provided in the conductor track plane 130 . The via 211 or the contact 190 can optionally also be omitted, so that only the respective other conductive connection to the counter-electrode 210 is available.

Der übrige Aufbau des Beschleunigungssensors 102 aus 2 entspricht dem des Beschleunigungssensors 101 aus 1.The rest of the structure of the acceleration sensor 102 from 2 corresponds to that of the acceleration sensor 101 1 .

3 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 103 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Im Vergleich zum Beschleunigungssensor 102 der 2 ist beim Beschleunigungssensor 103 das bewegliche Element 160 durch ein bewegliches Element 165 ersetzt. Außerdem weist der Beschleunigungssensor 103 eine zusätzliche obere Gegenelektrode 230 auf. 3 shows a schematic representation of a section through an acceleration sensor 103 according to a third embodiment of the invention. Compared to the acceleration sensor 102 of 2 For example, in the acceleration sensor 103, the movable element 160 is replaced by a movable element 165. In addition, the acceleration sensor 103 has an additional upper counter-electrode 230 .

Das bewegliche Element 165 umfasst einen unteren Massenteil 162, der in z-Richtung in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist, aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht und über die Federelemente 170 mit den umgebenden Bereichen der Leiterbahnebene 130 verbunden ist. In z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 weist das bewegliche Element 165 ein Verbindungsstück 167 auf, das in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht. Das Verbindungsstück 167 weist in lateraler Richtung eine geringere Ausdehnung als der untere Massenteil 162 auf. In z-Richtung oberhalb des Verbindungsstücks 167 weist das bewegliche Element 165 eine seismische Masse 166 auf, die in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht.The movable element 165 comprises a lower mass part 162, which is arranged in the z-direction in the plane of the conductor track level 130, consists of the same material as the conductor track level 130 and is connected to the surrounding areas of the conductor track level 130 via the spring elements 170. Above the lower mass part 162 in the z-direction, the movable element 165 has a connecting piece 167 which is arranged in the plane of the second oxide level 140 in the z-direction and consists of the same material as the functional epitaxial level 150 . The connecting piece 167 has a smaller extent than the lower mass part 162 in the lateral direction. Above the connecting piece 167 in the z-direction, the movable element 165 has a seismic mass 166 which is arranged in the plane of the epitaxial functional level 150 in the z-direction and consists of the same material as the epitaxial functional level 150 .

Die seismische Masse 166 ist in lateraler Richtung von einer oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 umgeben. Die oberen Gegenelektroden 230 sind in z-Richtung in der Ebene der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und bestehen aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 sind in z-Richtung oberhalb eines überstehenden Bereichs des unteren Massenteils 162 angeordnet und von diesem durch den oberen Hohlraum 241 getrennt. Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 können beispielsweise durch einen oder mehrere Kontakte auf der dem oberen Hohlraum 241 abgewandten Oberfläche der epitaktischen Funktionsebene 150 kontaktiert werden.The seismic mass 166 is surrounded by one or more upper counter-electrodes 230 in the lateral direction. The upper counter-electrodes 230 are arranged in the z-direction in the plane of the epitaxial functional level 150 and consist of the same material as the epitaxial functional level 150. The one or more upper counter-electrodes 230 are arranged in the z-direction above a protruding area of the lower mass part 162 and separated therefrom by upper cavity 241. The one or more upper counter-electrodes 230 can be contacted, for example, by one or more contacts on the surface of the epitaxial functional level 150 facing away from the upper cavity 241 .

Die eine oder mehreren oberen Gegenelektroden 230 bilden zusammen mit dem unteren Massenteil 162 des beweglichen Elements 165 einen ersten Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 162 von den oberen Gegenelektroden 230 abhängt. Die im Trägersubstrat 110 angeordnete Gegenelektrode 210 bildet zusammen mit dem unteren Massenteil 162 des beweglichen Elements 165 einen zweiten Kondensator, dessen Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 162 von der Gegenelektrode 210 abhängt. Bei einer durch eine in z-Richtung wirkende Beschleunigung verursachten Auslenkung des beweglichen Elements 165 in z-Richtung ändern sich die Kapazitäten des ersten und des zweiten Kondensators mit entgegengesetztem Vorzeichen. Entfernt sich das bewegliche Element 165 beispielsweise vom Trägersubstrat 110, so nimmt die Kapazität des ersten Kondensators zu, die des zweiten Kondensators ab. Die Kapazitätsänderungen sind umso größer, je größer die Auslenkung des beweglichen Elements 165 ist. Die Kapazitätsänderungen lassen sich mittels einer mit dem Beschleunigungssensor 103 verbundenen Auswertelektronik differentiell auswerten. Die differentielle Auswertung ermöglicht eine Unterdrückung von Nullpunktabweichungen und erhöht damit die Genauigkeit des Beschleunigungssensors 103.The one or more upper counter-electrodes 230 together with the lower mass part 162 of the movable element 165 form a first capacitor, the capacitance of which depends on the distance between the lower mass part 162 and the upper counter-electrodes 230 . The counter-electrode 210 arranged in the carrier substrate 110 together with the lower mass part 162 of the movable element 165 forms a second capacitor whose capacitance depends on the distance of the lower mass part 162 from the counter-electrode 210 . In the event of a deflection of the movable element 165 in the z-direction caused by an acceleration acting in the z-direction, the capacitances of the first and second capacitors change with opposite signs. If the movable element 165 moves away from the carrier substrate 110, for example, then the capacitance of the first capacitor increases and that of the second capacitor decreases. The changes in capacitance are greater, the greater the deflection of the movable element 165 is. The changes in capacitance can be evaluated differentially by means of evaluation electronics connected to the acceleration sensor 103 . The differential evaluation enables zero point deviations to be suppressed and thus increases the accuracy of acceleration sensor 103.

Die untere Gegenelektrode 210 des in 3 dargestellten Beschleunigungssensors 103 könnte auch durch eine durch eine pn-Wanne gebildete Gegenelektrode 200 wie beim Beschleunigungssensor 101 der 1 ersetzt werden.The lower counter electrode 210 of the in 3 The acceleration sensor 103 shown could also be formed by a pn-well formed by a counter-electrode 200 as in the acceleration sensor 101 of 1 be replaced.

4 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Beschleunigungssensor 104 gemäß einer vierten Ausführungsform. Wie die Beschleunigungssensoren 101, 102, 103 der 1 bis 3 ist der Beschleunigungssensor 104 aus einem Ausgangsmaterial gefertigt, das in z-Richtung aufeinanderfolgend das Trägersubstrat 110, die erste Oxidebene 120, die Leiterbahnebene 130, die zweite Oxidebene 140 und die epitaktische Funktionsebene 150 umfasst. 4 shows a schematic representation of a section through an acceleration sensor 104 according to a fourth specific embodiment. Like the acceleration sensors 101, 102, 103 of 1 until 3 Acceleration sensor 104 is made from a starting material that includes carrier substrate 110, first oxide level 120, interconnect level 130, second oxide level 140 and epitaxial functional level 150 in succession in the z-direction.

Der Beschleunigungssensor 104 weist ein bewegliches Element 260 auf. 5a zeigt eine perspektivische Darstellung des beweglichen Elements 260. Das bewegliche Element 260 umfasst einen unteren Massenteil 262, der in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht. Der untere Massenteil 262 weist einen zentralen Balken auf, an dem beidseitig je ein T-förmiger Flügel angebracht ist. Der mittlere Balken jedes T-förmigen Flügels steht senkrecht auf dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262. Über dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262 ist ein Federelement 270 angeordnet, das in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 liegt und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht. Beide Enden des zentralen Balkens des unteren Massenteils 262 sind über Befestigungspunkte 271 mit der ersten 0-xidebene 120 und dem Trägersubstrat 110 verbunden. Das Federelement 270 bildet eine Torsionsfeder, die eine Drehung des beweglichen Elements 260 um eine Torsionsachse 280 ermöglicht. Die Torsionsachse 280 ist innerhalb des Federelements 270 angeordnet und parallel zum zentralen Balken des unteren Massenteils 262 orientiert. Das bewegliche Element 260 kann deshalb auch als Wippe bezeichnet werden.The acceleration sensor 104 has a movable element 260 . 5a 12 shows a perspective view of the movable element 260. The movable element 260 comprises a lower mass part 262 which is arranged in the plane of the conductive track layer 130 and consists of the same material as the conductive track layer 130. FIG. The lower mass part 262 has a central beam on which a T-shaped wing is attached on each side. The central bar of each T-shaped wing is perpendicular to the central bar of the lower mass part 262. A spring element 270 is arranged above the central bar of the lower mass part 262, which extends in the z-direction in the plane of the second oxide layer 140 and the epitaxial function layer 150 and is made of the same material as the epitaxial functional level 150. Both ends of the central beam of the lower mass part 262 are connected to the first oxide plane 120 and the support substrate 110 via attachment points 271 . The spring element 270 forms a torsion spring that enables the movable element 260 to rotate about a torsion axis 280 . The torsion axis 280 is disposed within the spring member 270 and is oriented parallel to the center beam of the lower mass portion 262 . The movable element 260 can therefore also be referred to as a rocker.

Einer der außen liegenden T-förmigen Flügel des unteren Massenteils 262 ist mit einer seismischen Masse 261 verbunden. Die seismische Masse ist in z-Richtung in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet und besteht aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150. Die seismische Masse 261 ist über dem Querbalken des T-förmigen Flügels angeordnet. Der untere Massenteil 262 und die seismische Masse 261 bilden gemeinsam das bewegliche Element 260, das über die Befestigungspunkte 271 befestigt ist. Die seismische Masse 261 bewirkt eine Ungleichverteilung der Masse des beweglichen Elements 260 in Bezug auf die Torsionsachse 280.One of the outboard T-shaped wings of the lower mass portion 262 is connected to a seismic mass 261 . The seismic mass is located in the z-direction in the plane of the second oxide level 140 and the epitaxial functional plane 150 and is made of the same material as the epitaxial functional plane 150. The seismic mass 261 is located over the transom of the T-shaped wing. The lower mass part 262 and the seismic mass 261 together form the movable element 260 which is fixed via the fixing points 271 . The seismic mass 261 causes an unequal distribution of the mass of the movable element 260 with respect to the torsional axis 280.

Im Trägersubstrat 110 des Beschleunigungssensors 104 der 4 sind eine erste untere Gegenelektrode 300 und eine zweite untere Gegenelektrode 310 angeordnet. Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite untere Gegenelektrode 310 können wie die Gegenelektrode 200 in 1 als pn-Wanne oder wie die Gegenelektrode 210 der 2 als durch Isolationsgräben 220 vom übrigen Trägersubstrat 110 isolierte Bereiche des Trägersubstrats 110 ausgebildet sein. Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite untere Gegenelektrode 310 befinden sich auf unterschiedlichen Seiten einer gedachten, in z-Richtung durch die Torsionsachse 280 verlaufenden Ebene. Die erste untere Gegenelektrode 300 befindet sich in z-Richtung unterhalb der Seite des beweglichen Elements 260, die eine geringere Masse aufweist. Die zweite untere Gegenelektrode 310 befindet sich in z-Richtung unterhalb der Seite des beweglichen Elements 260, die wegen der seismischen Masse 261 eine höhere Masse aufweist.In the carrier substrate 110 of the acceleration sensor 104 of 4 a first lower counter-electrode 300 and a second lower counter-electrode 310 are arranged. The first lower counter-electrode 300 and the second lower counter-electrode 310 can, like the counter-electrode 200 in 1 as a pn-well or as the counter-electrode 210 of 2 be embodied as regions of the carrier substrate 110 that are insulated from the rest of the carrier substrate 110 by isolation trenches 220 . The first lower counter-electrode 300 and the second lower counter-electrode 310 are located on different sides of an imaginary plane running through the torsion axis 280 in the z-direction. The first lower counter-electrode 300 is located in the z-direction below the side of the movable element 260 that has a lower mass. The second lower counter-electrode 310 is located in the z-direction below the side of the movable element 260 which has a higher mass because of the seismic mass 261 .

In der epitaktischen Funktionsebene 150 sind eine erste obere Gegenelektrode 320 und eine zweite obere Gegenelektrode 330 angeordnet und elektrisch von den umgebenden Bereichen der epitaktischen Funktionsebene 150 isoliert. Die erste obere Gegenelektrode 320 und die zweite obere Gegenelektrode 330 sind zu beiden Seiten einer gedachten, in z-Richtung durch die Torsionsachse 280 verlaufenden Ebene angeordnet. Die erste obere Gegenelektrode 320 ist oberhalb des Teils des beweglichen Elements 260 mit der geringeren Masse angeordnet und liegt damit in z-Richtung oberhalb der ersten unteren Gegenelektrode 300. Die zweite obere Gegenelektrode 330 ist oberhalb des Teils des beweglichen Elements 260 mit der größeren Masse angeordnet und liegt dadurch in z-Richtung oberhalb der zweiten unteren Gegenelektrode 310.A first upper counter-electrode 320 and a second upper counter-electrode 330 are arranged in the epitaxial functional level 150 and are electrically isolated from the surrounding areas of the epitaxial functional level 150 . The first upper counter-electrode 320 and the second upper counter-electrode 330 are one on both sides imaginary plane running through the torsion axis 280 in the z-direction. The first upper counter-electrode 320 is arranged above the part of the movable element 260 with the lower mass and is thus in the z-direction above the first lower counter-electrode 300. The second upper counter-electrode 330 is arranged above the part of the movable element 260 with the greater mass and is therefore above the second lower counter-electrode 310 in the z-direction.

Der untere Massenteil 262 des beweglichen Elements 260 bildet mit der ersten unteren Gegenelektrode 300, der zweiten unteren Gegenelektrode 310, der ersten oberen Gegenelektrode 320 und der zweiten oberen Gegenelektrode 330 jeweils Kondensatoren, deren Kapazität vom Abstand des unteren Massenteils 262 von der jeweiligen Gegenelektrode 300, 310, 320, 330 abhängt. Eine auf den Beschleunigungssensor 104 in z-Richtung wirkende Beschleunigung ruft eine in z-Richtung an der seismischen Masse 261 angreifende Kraft hervor, die ein Drehmoment um die Torsionsachse 280 erzeugt. Da das Federelement 270 um die Torsionsachse 280 tordierbar ist, bewirkt das Drehmoment ein Verkippen des beweglichen Elements 260 um die Torsionsachse 280. Dadurch ändern sich die Abstände zwischen dem unteren Massenteil 262 des beweglichen Elements 260 und den vier Gegenelektroden 300, 310, 320, 330. Dadurch ändern sich die Kapazitäten der durch diese Gegenelektroden und den unteren Massenteil 262 gebildeten Kondensatoren, was ein Maß für die Größe der auf den Beschleunigungssensor 104 wirkenden Beschleunigung darstellt.The lower mass part 262 of the movable element 260 forms capacitors with the first lower counter-electrode 300, the second lower counter-electrode 310, the first upper counter-electrode 320 and the second upper counter-electrode 330, the capacitance of which depends on the distance between the lower mass part 262 and the respective counter-electrode 300, 310, 320, 330 depends. An acceleration acting on the acceleration sensor 104 in the z-direction causes a force acting on the seismic mass 261 in the z-direction, which force generates a torque about the torsion axis 280 . Since the spring element 270 can be twisted about the torsion axis 280, the torque causes the movable element 260 to tilt about the torsion axis 280. This changes the distances between the lower mass part 262 of the movable element 260 and the four counter-electrodes 300, 310, 320, 330 As a result, the capacitances of the capacitors formed by these counter electrodes and the lower mass part 262 change, which represents a measure of the magnitude of the acceleration acting on the acceleration sensor 104 .

Die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite obere Gegenelektrode 330 können elektrisch miteinander verbunden werden, so dass die erste untere Gegenelektrode 300 und die zweite obere Gegenelektrode 330 gemeinsam einen ersten Kondensator mit dem unteren Massenteil 262 bilden. Die zweite untere Gegenelektrode 310 und die erste obere Gegenelektrode 320 können elektrisch miteinander verbunden werden, so dass die zweite untere Gegenelektrode 310 und die erste obere Gegenelektrode 320 mit dem unteren Massenteil 262 gemeinsam einen zweiten Kondensator bilden. Bei einer Verkippung des beweglichen Elements 260 um die Torsionsachse 280 ändern sich die Kapazitäten des ersten und des zweiten Kondensators mit umgekehrtem Vorzeichen. Dies ermöglicht eine differentielle Auswertung der Kapazitätsänderungen, wodurch sich Nullpunktsfehler herausheben und die Genauigkeit des Beschleunigungssensors 104 zunimmt.The first lower counter-electrode 300 and the second upper counter-electrode 330 can be electrically connected to each other so that the first lower counter-electrode 300 and the second upper counter-electrode 330 together form a first capacitor with the lower mass part 262 . The second lower counter-electrode 310 and the first upper counter-electrode 320 can be electrically connected to each other so that the second lower counter-electrode 310 and the first upper counter-electrode 320 together with the lower mass part 262 form a second capacitor. When the movable element 260 tilts about the torsion axis 280, the capacitances of the first and second capacitors change with the opposite sign. This enables a differential evaluation of the changes in capacitance, which cancels out zero point errors and increases the accuracy of the acceleration sensor 104 .

5b zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines beweglichen Elements 263, das anstelle des beweglichen Elements 260 in einem Beschleunigungssensor wie dem Beschleunigungssensor 104 der 4 verwendet werden kann. Im Gegensatz zum beweglichen Element 260 der 5a sind beim beweglichen Element 263 der 5b die beiden Flügel des unteren Massenteils 262 C-förmig ausgebildet. Die beiden C-förmigen Flügel sind derart senkrecht an den zentralen Balken des unteren Massenteils 262 angesetzt, dass jeder der C-förmigen Flügel mit dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262 einen Ring bildet. In der Ausführungsform der 5b ist der zentrale Balken des unteren Massenteils 262 über einen mittig angeordneten Befestigungspunkt 271 mit der ersten Oxidebene 120 und dem Trägersubstrat 110 verbunden. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise des beweglichen Elements 263 entsprechen dem des beweglichen Elements 260 der 5a. 5b FIG. 12 schematically shows a perspective view of a movable element 263 used in place of the movable element 260 in an acceleration sensor such as the acceleration sensor 104 of FIG 4 can be used. In contrast to the movable element 260 of 5a are at the movable element 263 of 5b the two wings of the lower mass part 262 are C-shaped. The two C-shaped wings are perpendicularly attached to the central beam of the lower mass portion 262 such that each of the C-shaped wings forms a ring with the central beam of the lower mass portion 262 . In the embodiment of 5b For example, the central beam of the lower mass part 262 is connected to the first oxide level 120 and the carrier substrate 110 via a centrally arranged attachment point 271 . The rest of the structure and the operation of the movable element 263 correspond to that of the movable element 260 of FIG 5a .

6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines beweglichen Elements 265, das anstelle der beweglichen Elemente 260 oder 263 in einem Beschleunigungssensor wie dem Beschleunigungssensor 104 der 4 verwendet werden kann. Wie das bewegliche Element 260 der 5a umfasst das bewegliche Element 265 einen unteren Massenteil 262, der in der Ebene der Leiterbahnebene 130 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnebene 130 besteht. Auch das bewegliche Element 265 weist einen zentralen Balken auf, an dem beidseitig je ein T-förmiger Flügel angebracht ist. Der mittlere Balken jedes T-förmigen Flügels steht senkrecht auf dem zentralen Balken des unteren Massenteils 262. Wie beim beweglichen Element 260 ist auch beim beweglichen Element 265 der Querbalken eines der T-förmigen Flügel des unteren Massenteils 262 mit einer seismischen Masse 261 verbunden, die in der Ebene der zweiten Oxidebene 140 und der epitaktischen Funktionsebene 150 angeordnet ist und aus dem gleichen Material wie die epitaktische Funktionsebene 150 besteht. 6 FIG. 12 schematically shows a perspective view of a movable element 265 that can be used in place of the movable elements 260 or 263 in an acceleration sensor such as the acceleration sensor 104 of FIG 4 can be used. Like the movable element 260 of 5a the movable element 265 comprises a lower mass part 262 which is arranged in the plane of the conductive track plane 130 and consists of the same material as the conductive track plane 130 . The movable element 265 also has a central beam on which a T-shaped wing is attached on each side. The central beam of each T-shaped wing is perpendicular to the central beam of the lower mass part 262. As with the movable element 260, the movable element 265 has the transom of one of the T-shaped wings of the lower mass part 262 connected to a seismic mass 261 which is arranged in the level of the second oxide level 140 and the epitaxial functional level 150 and consists of the same material as the epitaxial functional level 150.

Der zentrale Balken des unteren Massenteils 262 des beweglichen Elements 265 stellt ein Federelement 275 dar, das über einen rückwärtigen Befestigungspunkt 276 mit einem das bewegliche Element 265 umgebenden Bereich der Leiterbahnebene 130 verbunden ist. Das Federelement 275 ist um die innerhalb des Federelements 275 liegende Torsionsachse 280 tordierbar. Im Unterschied zum beweglichen Element 260 der 5a wird beim beweglichen Element 265 der 6 das Federelement 275 lediglich durch einen in der Leiterbahnebene 130 liegenden Teil des unteren Massenteils 262 gebildet. Dies hat zur Folge, dass das Federelement 275 der 6 weicher als das Federelement 270 der 5 ist, also eine geringere Rückstellkraft erzeugt. Damit lassen sich empfindlichere Beschleunigungssensoren konstruieren, die jedoch auch eine erhöhte Störanfälligkeit aufweisen können.The central beam of the lower mass part 262 of the movable element 265 represents a spring element 275 which is connected via a rear attachment point 276 to an area of the conductor track plane 130 surrounding the movable element 265 . The spring element 275 can be twisted about the torsion axis 280 lying within the spring element 275 . In contrast to the movable element 260 of 5a is at the movable element 265 of the 6 the spring element 275 is merely formed by a part of the lower mass part 262 lying in the conductor track plane 130 . This has the consequence that the spring element 275 of 6 softer than the spring element 270 of 5 is, so a lower restoring force generated. This allows the construction of more sensitive acceleration sensors, which, however, can also have an increased susceptibility to failure.

7a bis 7k zeigen unterschiedliche Prozessschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Beschleunigungssensors. Exemplarisch ist die Herstellung des in 3 gezeigten Beschleunigungssensors 103 dargestellt. 7a until 7k show different process steps of a method according to the invention for producing an acceleration sensor. An example is the manufacture of the in 3 acceleration sensor 103 shown.

Wie in 7a gezeigt, ist der Ausgangspunkt der Bearbeitung das Trägersubstrat 110. Das Trägersubstrat 110 kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat, beispielsweise ein Siliziumwafer sein. Zunächst wird das Trägersubstrat 110 mit einer oder mehreren Gegenelektroden 200 versehen. Dazu wird auf der Oberfläche des Trägersubstrats 110 eine pn-Wanne erzeugt, wie sie anhand von 1 beschrieben wurde. Verfahren zur Herstellung solcher pn-Wannen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt und werden im Folgenden nicht beschrieben. Anstelle einer als pn-Wanne ausgebildeten Gegenelektrode 200 kann das Trägersubstrat 110 auch mit einer Gegenelektrode 210 versehen werden, die aus einem durch Isolationsgräben 220 vom übrigen Trägersubstrat 110 getrennten Bereich des Trägersubstrats 110 besteht und bereits anhand der 2 beschrieben wurde. In diesem Fall kann auch eine Durchkontaktierung 211 zur Kontaktierung der Gegenelektrode 210 auf der Rückseite des Trägersubstrats 110 vorgesehen werden. 7b zeigt das mit einer Gegenelektrode 200 versehene Trägersubstrat 110.As in 7a shown, the starting point of the processing is the carrier substrate 110. The carrier substrate 110 can, for example, be a silicon substrate, for example a silicon wafer. First, the carrier substrate 110 is provided with one or more counter-electrodes 200 . For this purpose, a pn trough is produced on the surface of the carrier substrate 110, as can be seen from FIG 1 was described. Methods for producing such pn wells are known to the person skilled in the art from the prior art and are not described below. Instead of a counter-electrode 200 designed as a pn trough, the carrier substrate 110 can also be provided with a counter-electrode 210, which consists of an area of the carrier substrate 110 that is separated from the rest of the carrier substrate 110 by isolation trenches 220 and is already based on FIG 2 was described. In this case, a via 211 for contacting the counter-electrode 210 can also be provided on the rear side of the carrier substrate 110 . 7b shows the carrier substrate 110 provided with a counter-electrode 200.

Im nächsten Verfahrensschritt wird die erste Oxidebene 120 auf das Trägersubstrat 110 aufgebracht. Die erste Oxidebene 120 kann beispielsweise aus Siliziumoxid bestehen und durch thermische Oxidation oder mit einem anderen Abscheideverfahren auf dem Trägersubstrat 110 abgeschieden werden. Das Ergebnis dieses Verarbeitungsschritts ist in 7c dargestellt.In the next method step, the first oxide level 120 is applied to the carrier substrate 110 . The first oxide level 120 can consist of silicon oxide, for example, and can be deposited on the carrier substrate 110 by thermal oxidation or with another deposition method. The result of this processing step is in 7c shown.

Als nächstes wird die erste Oxidebene 120 strukturiert. In lateralen Bereichen, an denen sich später ein Kontakt 190 zur Kontaktierung der Gegenelektrode 200 befinden soll, wird die erste Oxidebene 120 lokal entfernt. Hierfür sind dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise Ätztechniken, geläufig. Wie 7d zeigt, weist die erste Oxidebene 120 nach der Bearbeitung eine Öffnung zur Gegenelektrode 200 auf.Next, the first oxide level 120 is patterned. The first oxide level 120 is locally removed in lateral areas on which a contact 190 for contacting the counter-electrode 200 is to be located later. Various options, for example etching techniques, are familiar to the person skilled in the art for this purpose. As 7d 12, first oxide level 120 has an opening to counter electrode 200 after processing.

Im folgenden Bearbeitungsschritt wird die Leiterbahnebene 130 auf die erste Oxidebene 120 aufgebracht. Die Leiterbahnebene 130 kann beispielsweise aus polykristallinem Silizium (Polysilizium) oder aus einem anderen leitfähigen Material bestehen. Die erste Leiterbahnebene 130 wird mit einem der gängigen Abscheideverfahren auf der ersten Oxidebene 120 aufgebracht. In lateralen Abschnitten, in denen die erste Oxidebene 120 im vorhergehenden Prozessschritt entfernt wurde, entsteht ein elektrischer Kontakt 190 zwischen der Gegenelektrode 200 und der Leiterbahnebene 130. Dies ist schematisch in 7e dargestellt.In the following processing step, the interconnect level 130 is applied to the first oxide level 120 . The conductor track level 130 can consist, for example, of polycrystalline silicon (polysilicon) or of another conductive material. The first interconnect level 130 is applied to the first oxide level 120 using one of the common deposition methods. In lateral sections in which the first oxide level 120 was removed in the previous process step, an electrical contact 190 is created between the counter-electrode 200 and the interconnect level 130. This is shown schematically in FIG 7e shown.

Im nächsten Arbeitsschritt wird die Leiterbahnebene 130 strukturiert. Die Strukturierung kann beispielsweise durch lithographische Techniken und Ätzen erfolgen. Dabei werden Teile der Leiterbahnebene 130 entfernt, um den unteren Massenteil 162, die Federelemente 170 und beliebige Leiterbahnen zu erzeugen. Der untere Massenteil 162 kann beispielsweise eine rechteckige oder runde Grundform aufweisen. Der untere Massenteil 162 wird in lateraler Richtung so vollständig von den übrigen Bereichen der Leiterbahnebene 130 getrennt, dass er lediglich über die Federelemente 170 mit den übrigen Bereichen der Leiterbahnebene 130 in Kontakt steht. Das Ergebnis der Bearbeitung ist schematisch in 7f dargestellt. In the next work step, the conductor track level 130 is structured. The structuring can be done, for example, by lithographic techniques and etching. In this case, parts of the conductor track level 130 are removed in order to produce the lower mass part 162, the spring elements 170 and any desired conductor tracks. The lower mass part 162 can have a rectangular or round basic shape, for example. The lower mass part 162 is so completely separated from the remaining areas of the conductor track level 130 in the lateral direction that it is only in contact with the remaining areas of the conductor track level 130 via the spring elements 170 . The result of the processing is shown schematically in 7f shown.

Anschließend wird die zweite Oxidebene 140 auf die Leiterbahnebene 130 aufgebracht. Die zweite Oxidebene 140 kann aus demselben Material wie die erste Oxidebene 120 oder aus einem anderen Material bestehen. In lateralen Bereichen, in denen die Leiterbahnebene 130 selektiv entfernt worden ist, steht die zweite Oxidebene 140 in direktem Kontakt mit der ersten Oxidebene 130. Die zweite Oxidebene 140 kann nach dem Abscheiden planarisiert werden. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist schematisch in 7g dargestellt.The second oxide level 140 is then applied to the interconnect level 130 . The second oxide level 140 may be the same material as the first oxide level 120 or may be a different material. In lateral areas where the conductor track level 130 has been selectively removed, the second oxide level 140 is in direct contact with the first oxide level 130. The second oxide level 140 can be planarized after the deposition. The result of this process step is shown schematically in 7g shown.

Alsdann wird die zweite Oxidebene 140 strukturiert. Dazu wird ein Teil der zweiten Oxidebene 140 selektiv entfernt, um in z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 in der Leiterbahnebene 130 eine Öffnung in der zweiten Oxidebene 140 zu erzeugen. Die Strukturierung der zweiten Oxidebene 140 kann nach einem der gängigen Verfahren erfolgen. 7h zeigt das Ergebnis der Bearbeitung.Then the second oxide level 140 is patterned. For this purpose, part of the second oxide level 140 is selectively removed in order to produce an opening in the second oxide level 140 in the z-direction above the lower mass part 162 in the interconnect level 130 . The structuring of the second oxide level 140 can take place using one of the common methods. 7h shows the result of the processing.

Im nächsten Prozessschritt wird die epitaktische Funktionsebene 150 auf der zweiten Oxidebene 140 abgeschieden. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise aus Silizium bestehen. Die epitaktische Funktionsebene 150 kann beispielsweise epitaktisch auf der zweiten Oxidebene 140 aufgewachsen werden. In lateralen Bereichen, in denen die zweite Oxidebene 140 im vorgehenden Bearbeitungsschritt entfernt wurde, lagert sich die epitaktische Funktionsebene 150 direkt auf der Leiterbahnebene 130 ab. In der Öffnung oberhalb des unteren Massenteils 162 bildet sich dabei das Verbindungsstück 163. Nach dem Abscheiden kann die epitaktische Funktionsebene 150 noch planarisiert werden. Das Ergebnis dieses Prozessschrittes ist in 7i schematisch gezeigt.In the next process step, the epitaxial functional level 150 is deposited on the second oxide level 140 . The epitaxial functional level 150 can consist of silicon, for example. The epitaxial function level 150 can be grown epitaxially on the second oxide level 140, for example. In lateral areas in which the second oxide level 140 was removed in the previous processing step, the epitaxial functional level 150 is deposited directly on the interconnect level 130 . The connecting piece 163 is formed in the opening above the lower mass part 162. After the deposition, the epitaxial functional level 150 can still be planarized. The result of this process step is in 7i shown schematically.

Nun wird die epitaktische Funktionsebene 150 strukturiert. Dazu werden ein oder mehrere vertikale Gräben 242 in der epitaktischen Funktionsebene 150 erzeugt, die unterschiedliche laterale Abschnitte der epitaktischen Funktionsebene 150 voneinander trennen. Die vertikalen Gräben 242 können beispielsweise durch einen anisotropen Ätzprozess erzeugt werden. In z-Richtung oberhalb des unteren Massenteils 162 wird ein Bereich der epitaktischen Funktionsebene 150 freigelegt, der die seismische Masse 166 des beweglichen Elements 165 darstellt. In lateraler Richtung neben der seismischen Masse 166 werden eine oder mehrere obere Gegenelektroden 230 erzeugt. 7j stellt den nun erreichten Bearbeitungsstand schematisch dar.The epitaxial functional level 150 is now structured. For this purpose, one or more vertical trenches 242 in the epitaxial function level 150 generated that separate different lateral sections of the epitaxial functional level 150 from each other. The vertical trenches 242 can be generated by an anisotropic etching process, for example. In the z-direction above the lower mass part 162, a region of the epitaxial functional plane 150 is uncovered, which represents the seismic mass 166 of the movable element 165. One or more upper counter-electrodes 230 are generated in the lateral direction next to the seismic mass 166 . 7y provides a schematic representation of the processing status that has now been reached.

Im folgenden Bearbeitungsschritt werden Teile der ersten 0-xidebene 120 und der zweiten Oxidebene 140 selektiv entfernt. Die teilweise Entfernung der ersten Oxidebene 120 und der zweiten Oxidebene 140 kann beispielsweise durch Ätzen mit einem gasförmigen Ätzmedium erfolgen, wobei das Ätzmedium durch die vertikalen Gräben 242 an der zweiten Oxidebene 140 und der ersten Oxidebene 120 angreift. Durch die Entfernung der ersten Oxidebene 120 entsteht ein unterer Hohlraum 240 zwischen der Gegenelektrode 200 im Trägersubstrat 110 und dem unteren Massenteil 162 in der Leiterbahnebene 130. Durch die teilweise Entfernung der zweiten Oxidebene 140 entsteht ein oberer Hohlraum 241, der das bewegliche Element 165 freilegt. Das bewegliche Element 165 ist nun lediglich noch über die Federelemente 170 mit dem umgebenden Substrat verbunden. Das Ergebnis dieses Bearbeitungsschritts ist schematisch in 7k dargestellt und entspricht dem bereits erläuterten Beschleunigungssensor 103 der 3.In the following processing step, parts of the first oxide level 120 and the second oxide level 140 are selectively removed. The partial removal of the first oxide level 120 and the second oxide level 140 can be carried out, for example, by etching with a gaseous etching medium, the etching medium attacking the second oxide level 140 and the first oxide level 120 through the vertical trenches 242 . The removal of the first oxide level 120 creates a lower cavity 240 between the counter electrode 200 in the supporting substrate 110 and the lower mass part 162 in the conductor track level 130. The partial removal of the second oxide level 140 creates an upper cavity 241 that exposes the movable element 165. The movable element 165 is now only connected to the surrounding substrate via the spring elements 170 . The result of this processing step is shown schematically in 7k shown and corresponds to the already explained acceleration sensor 103 of FIG 3 .

Bezugszeichenlistereference list

101101
Beschleunigungssensoraccelerometer
102102
Beschleunigungssensoraccelerometer
103103
Beschleunigungssensoraccelerometer
104104
Beschleunigungssensoraccelerometer
110110
Trägersubstratcarrier substrate
120120
erste Oxidebenefirst oxide level
130130
Leiterbahnebenetrace level
140140
zweite Oxidebenesecond oxide level
150150
epitaktische Funktionsebeneepitaxial functional level
160160
bewegliches Element (Trampolin; breit)moving element (trampoline; wide)
161161
seismische Masse (EP; Trampolin; breit)seismic mass (EP; trampoline; wide)
162162
unterer Massenteil (Trampolin)lower mass part (trampoline)
163163
Verbindungsstückconnector
165165
bewegliches Element (Trampolin; schmal)moving element (trampoline; narrow)
166166
seismische Masse (EP; Trampolin; schmal)seismic mass (EP; trampoline; narrow)
167167
Verbindungsstückconnector
170170
Federelement (Biegefeder)spring element (bending spring)
180180
n-dotierter Bereichn-doped area
181181
p-dotierter Bereichp-doped region
182182
n+-dotierter Bereichn + -doped region
190190
KontaktContact
200200
Gegenelektrode (Wannenmodell)counter electrode (tub model)
210210
Gegenelektrode (Trenchmodell)Counter electrode (trench model)
211211
Durchkontaktierungvia
220220
Isolationsgrabenisolation trench
230230
Obere GegenelektrodeUpper counter electrode
240240
Unterer Hohlraumlower cavity
241241
Oberer Hohlraumupper cavity
242242
Vertikaler Grabenvertical trench
260260
bewegliches Element (Wippe; dicke Feder; seitliche Aufhängung)moving element (rocker; thick spring; lateral suspension)
261261
seismische Masse (EP; Wippe)seismic mass (EP; seesaw)
262262
unterer Massenteil (Wippe)lower mass part (rocker)
263263
bewegliches Element (Wippe; dicke Feder; zentrale Aufhängung)moving element (rocker; thick spring; central suspension)
265265
bewegliches Element (Wippe; dünne Feder)moving element (rocker; thin spring)
270270
Federelement (Torsionsfeder; VP+EP)Spring element (torsion spring; VP+EP)
271271
Befestigungspunktattachment point
275275
Federelement (Torsionsfeder; nur VP)Spring element (torsion spring; only VP)
276276
Befestigungspunktattachment point
280280
Torsionsachsetorsion axis
300300
1. untere Gegenelektrode1. lower counter electrode
310310
2. untere Gegenelektrode2. lower counter electrode
320320
1. obere Gegenelektrode1. upper counter electrode
330330
2. obere Gegenelektrode2. upper counter electrode

Claims (20)

Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) mit einem Substrat, das ein Trägersubstrat (110), eine erste Oxidebene (120), eine Leiterbahnebene (130), eine zweite Oxidebene (140) und eine epitaktische Funktionsebene (150) umfasst, einem beweglichen Element (160, 165, 260, 265), das eine seismische Masse (161, 166, 261) umfasst und durch ein Federelement (170, 270, 275) beweglich mit dem Substrat verbunden ist, sowie einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310), wobei das Federelement (170, 270, 275) in der Leiterbahnebene (130), die seismische Masse (161, 166, 261) in der epitaktischen Funktionsebene (150) und die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) vorgesehen ist.Acceleration sensor (101, 102, 103, 104) with a substrate comprising a carrier substrate (110), a first oxide level (120), a conductor track level (130), a second oxide level (140) and an epitaxial functional level (150), a movable element (160, 165, 260, 265), which comprises a seismic mass (161, 166, 261) and is movably connected to the substrate by a spring element (170, 270, 275), and a lower counter-electrode (200, 210 , 300, 310), with the spring element (170, 270, 275) in the conductor track level (130), the seismic mass (161, 166, 261) in the epitaxial functional level (150) and the lower counter-electrode (200, 210, 300, 310) is provided in the carrier substrate (110). Beschleunigungssensor (101, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (200, 300, 310) durch einen n-dotierten Bereich (182) des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der von einem p-dotierten Bereich (181) des Trägersubstrats (110) umschlossen ist, der wiederum von einem n-dotierten Bereich (180) des Trägersubstrats (110) umschlossen ist.Acceleration sensor (101, 104) after claim 1 , The lower counter-electrode (200, 300, 310) being formed by an n-doped region (182) of the carrier substrate (110), which is surrounded by a p-doped region (181) of the carrier substrate (110), which in turn is surrounded by an n-doped region (180) of the carrier substrate (110) is enclosed. Beschleunigungssensor (101, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (200, 300, 310) durch einen p-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der von einem n-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) umschlossen ist, der wiederum von einem p-dotierten Bereich des Trägersubstrats (110) umschlossen ist.Acceleration sensor (101, 104) after claim 1 , wherein the lower counter-electrode (200, 300, 310) is formed by a p-doped region of the carrier substrate (110), which is enclosed by an n-doped region of the carrier substrate (110), which in turn is surrounded by a p-doped region of the Support substrate (110) is enclosed. Beschleunigungssensor (102, 103, 104) nach Anspruch 1, wobei die untere Gegenelektrode (210, 300, 310) durch einen Abschnitt des Trägersubstrats (110) gebildet wird, der durch ein oder mehrere Isolationsgräben (220) vom übrigen Trägersubstrat (110) isoliert ist.Acceleration sensor (102, 103, 104) according to claim 1 , The lower counter-electrode (210, 300, 310) being formed by a section of the carrier substrate (110) which is insulated from the rest of the carrier substrate (110) by one or more isolation trenches (220). Beschleunigungssensor (102, 103, 104) nach Anspruch 4, wobei die untere Gegenelektrode (210, 300, 310) über eine Durchkontaktierung (211) auf der Rückseite des Trägersubstrats (110) kontaktiert wird.Acceleration sensor (102, 103, 104) according to claim 4 , wherein the lower counter-electrode (210, 300, 310) is contacted via a via (211) on the back of the carrier substrate (110). Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) über einen Kontakt (190) zur Leiterbahnebene (130) kontaktiert wird.Acceleration sensor (101, 102, 103, 104) according to one of the preceding claims, wherein the lower counter-electrode (200, 210, 300, 310) is contacted via a contact (190) to the conductor track level (130). Beschleunigungssensor (103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der epitaktischen Funktionsebene (150) eine obere Gegenelektrode (230, 320, 330) vorgesehen ist.Acceleration sensor (103, 104) according to one of the preceding claims, wherein an upper counter-electrode (230, 320, 330) is provided in the epitaxial functional level (150). Beschleunigungssensor (103, 104) nach Anspruch 7, wobei die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) und die obere Gegenelektrode (230, 320, 330) derart mit einer Auswertelektronik verbunden sind, dass eine differentielle Detektion einer Auslenkung des beweglichen Elements (160, 165, 260, 265) ermöglicht wird.Acceleration sensor (103, 104) after claim 7 , wherein the lower counter-electrode (200, 210, 300, 310) and the upper counter-electrode (230, 320, 330) are connected to evaluation electronics in such a way that a differential detection of a deflection of the movable element (160, 165, 260, 265) is made possible. Beschleunigungssensor (103, 104) nach Anspruch 7 oder 8, wobei mehrere obere Gegenelektroden (230, 320, 330) vorgesehen sind.Acceleration sensor (103, 104) after claim 7 or 8th , wherein a plurality of upper counter-electrodes (230, 320, 330) are provided. Beschleunigungssensor (101, 102, 103, 104) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere untere Gegenelektroden (200, 210, 300, 310) vorgesehen sind.Acceleration sensor (101, 102, 103, 104) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of lower counter-electrodes (200, 210, 300, 310) are provided. Beschleunigungssensor (101, 102, 103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federelement (170) eine in eine Richtung senkrecht zum Trägersubstrat (110) dehnbare Biegefeder ist, die eine translatorische Auslenkung des beweglichen Elements (160, 165) ermöglicht.Acceleration sensor (101, 102, 103) according to one of the preceding claims, wherein the spring element (170) is a bending spring which can be stretched in a direction perpendicular to the carrier substrate (110) and which enables a translational deflection of the movable element (160, 165). Beschleunigungssensor (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Federelement (270, 275) eine Torsionsfeder ist, die ein Verkippen des beweglichen Elements (260, 265) ermöglicht.Acceleration sensor (104) according to one of Claims 1 until 10 , wherein the spring element (270, 275) is a torsion spring which allows the movable element (260, 265) to tilt. Beschleunigungssensor (104) nach Anspruch 12, wobei zwei untere Gegenelektroden (300, 310) und zwei obere Gegenelektroden (320, 330) vorgesehen sind, wobei je eine untere Gegenelektrode (300, 310) mit je einer oberen Gegenelektrode (330, 320) elektrisch verbunden ist.Acceleration sensor (104) after claim 12 , wherein two lower counter-electrodes (300, 310) and two upper counter-electrodes (320, 330) are provided, each lower counter-electrode (300, 310) being electrically connected to a respective upper counter-electrode (330, 320). Beschleunigungssensor (104) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Federelement (270) in der Leiterbahnebene (130) und in der epitaktischen Funktionsebene (150) vorgesehen ist.Acceleration sensor (104) according to one of Claims 12 or 13 , The spring element (270) being provided in the conductor track level (130) and in the epitaxial functional level (150). Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors (101, 102, 103, 104), das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Trägersubstrats (110); - Erzeugen einer unteren Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) im Trägersubstrat (110); - Abscheiden einer ersten Oxidebene (120) auf dem Trägersubstrat (110); - Abscheiden einer Leiterbahnebene (130) auf der ersten Oxidebene (120); - Strukturieren der Leiterbahnebene (130), um ein Federelement (170, 270, 275) und einen unteren Massenteil (162, 262) festzulegen; - Abscheiden einer zweiten Oxidebene (140) auf der Leiterbahnebene (130); - Strukturieren der zweiten Oxidebene (140), um den unteren Massenteil (162, 262) teilweise freizulegen; - Abscheiden einer epitaktischen Funktionsebene (150) auf der zweiten Oxidebene (140); - Strukturieren der epitaktischen Funktionsebene (150), um vertikale Gräben (242) zu erzeugen; - Teilweises Herauslösen der ersten Oxidebene (120) und der zweiten Oxidebene (140), um einen unteren Hohlraum (240) zwischen dem Trägersubstrat (110) und dem unteren Massenteil (162, 262) und einen oberen Hohlraum (241) zwischen dem unteren Massenteil (162, 262) und der epitaktischen Funktionsebene (150) zu erzeugen.Method for producing an acceleration sensor (101, 102, 103, 104), comprising the following steps: - providing a carrier substrate (110); - Generating a lower counter-electrode (200, 210, 300, 310) in the carrier substrate (110); - Depositing a first oxide level (120) on the carrier substrate (110); - Depositing a conductor track level (130) on the first oxide level (120); - Structuring of the conductor track level (130) in order to define a spring element (170, 270, 275) and a lower mass part (162, 262); - Depositing a second oxide level (140) on the interconnect level (130); - patterning the second oxide level (140) to partially expose the lower bulk portion (162, 262); - depositing an epitaxial functional level (150) on the second oxide level (140); - patterning the epitaxial functional level (150) to produce vertical trenches (242); - Partial leaching of the first oxide level (120) and the second oxide level (140) to form a lower cavity (240) between the supporting substrate (110) and the lower mass part (162, 262) and an upper cavity (241) between the to produce the lower mass part (162, 262) and the epitaxial functional level (150). Verfahren nach Anspruch 15, wobei nach dem Abscheiden der ersten Oxidebene (120) der folgende weitere Verfahrensschritt ausgeführt wird: - Strukturieren der ersten Oxidebene (120), um die untere Gegenelektrode (200, 210, 300, 310) teilweise freizulegen.procedure after claim 15 , wherein after the first oxide level (120) has been deposited, the following further method step is carried out: - structuring of the first oxide level (120) in order to partially uncover the lower counter-electrode (200, 210, 300, 310). Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (200, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein von einem p-dotierten Bereich (181) umgebener n-dotierter Bereich (182) im Trägersubstrat (110) erzeugt wird.Procedure according to one of Claims 15 or 16 , An n-doped region (182) surrounded by a p-doped region (181) being produced in the carrier substrate (110) to produce the lower counter-electrode (200, 300, 310) in the carrier substrate (110). Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (200, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein von einem n-dotierten Bereich umgebener p-dotierter Bereich (182) im Trägersubstrat (110) erzeugt wird.Procedure according to one of Claims 15 or 16 , A p-doped region (182) surrounded by an n-doped region being produced in the carrier substrate (110) in order to produce the lower counter-electrode (200, 300, 310) in the carrier substrate (110). Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei zum Erzeugen der unteren Gegenelektrode (210, 300, 310) im Trägersubstrat (110) ein Bereich des Trägersubstrats (110) durch ein oder mehrere Isolationsgräben (220) von einem übrigen Bereich des Trägersubstrats (110) elektrisch isoliert wird.Procedure according to one of Claims 15 or 16 , wherein in order to produce the lower counter-electrode (210, 300, 310) in the carrier substrate (110), a region of the carrier substrate (110) is electrically insulated from a remaining region of the carrier substrate (110) by one or more isolation trenches (220). Verfahren nach Anspruch 19, wobei nach dem Erzeugen der unteren Gegenelektrode (210, 300, 310) eine Durchkontaktierung (211) auf der Rückseite des Trägersubstrats (110) erzeugt wird.procedure after claim 19 , wherein after the production of the lower counter-electrode (210, 300, 310) a via (211) on the back of the carrier substrate (110) is produced.
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