DE102008063422A1 - Sensor zur Erfassung einer physikalischen Grösse - Google Patents

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Kazuhiko Kariya Sugiura
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Abstract

Ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe weist auf: ein Substrat (4, 54) mit einer Siliciumschicht (3, 53), einem Oxidfilm (2, 52) und einer Trageschicht (1, 51); und einen Sensorabschnitt (41, 42) mit einer beweglichen und einer festen Elektrode (9, 14, 59, 64) und einer unteren Elektrode (5, 55). Die bewegliche Elektrode (9, 59) wird von einem Balken (11, 61) auf der Trageschicht gehalten. Die feste Elektrode (14, 64) liegt der beweglichen Elektrode gegenüber. Die untere Elektrode ist auf der Trageschicht angeordnet und liegt der b eine horizontale physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen und der festen Elektrode und eine vertikale physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen und der unteren Elektrode. Der Balken weist einen vertikalen und einen horizontalen Balken (11a, 11b, 61a, 61b) auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen einer beweglichen Elektrode und einer festen Elektrode.
  • Ein herkömmlicher Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe weist einen festen Abschnitt und einen durch eine Balkenstruktur auf einem Substrat gehaltenen beweglichen Abschnitt auf. Der bewegliche Abschnitt bewegt sich in Übereinstimmung mit der Aufbringung einer physikalischen Größe, wie beispielsweise einer Beschleunigung oder einer Winkelgeschwindigkeit, relativ zum festen Abschnitt. Unter Ausnutzung dieses Mechanismus erfasst der Sensor die aufgebrachte physikalische Größe.
  • Bei dem in der JP-A-6-349806 , welche der US 5,616,523 entspricht, offenbarten Verfahren wird der bewegliche Abschnitt wie folgt gebildet. Eine Opferschicht in Form eines Oxidfilms wird zwischen einer oberen und einer unteren einkristallinen Schicht zum Bonden angeordnet. Eine Nut wird derart auf der oberen Schicht gebildet, dass sie bis zur Opferschicht reicht. Die Opferschicht wird über die Nut geätzt. Die JP-A-2003-46091 offenbart in ähnlicher Weise eine mehrschichtige Struktur mit einer Mehrzahl von Opferschichten. Eine Balkenstruktur wird durch Entfernen der Opferschichten gebildet.
  • Die JP-A-2004-93494 offenbart ein Verfahren, bei welchem die Oberfläche eines Balkens oder eines beweglichen Abschnitts in bestimmtem Umfang von der Substratoberfläche geätzt wird. Das Verfahren zielt darauf ab, die Dicke des Balkens oder des beweglichen Abschnitts eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe, die aus verschiedenen Richtungen auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht wird, abzustimmen. Die JP-A-2005-349533 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Balken wie folgt gebildet wird. Ein Wasserstoffion wird an einer Position zum Bilden eines Hohlraumbereichs im Silicium injiziert. Anschließend wird ein Wärmebehandlungsprozess ausgeführt, um die Position, an welcher das Wasserstoffion injiziert wurde, in Schichten zu zerlegen und einen Hohlraumbereich zu bilden.
  • Die JP-A-2004-106116 , welche der US 2004/0053507 entspricht, offenbart ein Verfahren, bei welchem die Dicke eines Drehstabs wie folgt gesteuert wird. Ein Oxidfilm wird in einem Halbleitersubstrat eingebettet. Die Oberfläche des Halbleitersubstrats, eingebettet mit einem Isolierfilm, wird an ein anderes Halbleitersubstrat geklebt. Der im Halbleitersubstrat eingebettete Oxidfilm wird als Maske zum Ätzen des Halbleitersubstrats verwendet. Ein Drehstab wird derart gebildet, dass er einteilig mit dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
  • Bei dem vorstehend erwähnten Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe wird die Sensorcharakteristik auf der Grundlage von Eigenschaften, wie beispielsweise einer Federkonstanten für den Balken, bestimmt. Hierbei ist es von Bedeutung, eine Balkengröße zu berücksichtigen. So ist beispielsweise ein mehrachsiger Sensor denkbar, der physikalische Größen in wenigstens zwei Richtungen über eine Ablenkung eines Balkens parallel und senkrecht zur Substratoberfläche erfasst. Hierbei ist es von Bedeutung, eine Federkonstante für den Balken in Abhängigkeit der Balkenbreite in der Richtung parallel zur Substratoberfläche und eine Federkonstante und eine Balkenhöhe in Abhängigkeit der Balkendicke in der Richtung senkrecht zur Substratoberfläche zu berücksichtigen.
  • Die in den obigen Patentschriften beschriebenen Verfahren bestimmen unweigerlich die Balkendicke und folglich die Federcharakteristik für den Balken. Folglich ist die Balkendicke in der Richtung parallel zur Substratoberfläche und in der Richtung senkrecht zur Substratoberfläche konstant. Es schwierig, eine Struktur bereitzustellen, die eine gewünschte Federcharakteristik in jeder Richtung aufweist.
  • Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitzustellen, der eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen einer beweglichen Elektrode und einer festen Elektrode erfasst.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine untere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die untere Elektrode auf der Trageschicht angeordnet ist und die untere Elektrode der beweglichen Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Der vertikale Balken und der horizontale Balken sind mit verschiedenen Dicken gebildet. Eine Federcharakteristik des vertikalen Balkens kann sich von einer Federkonstanten des horizontalen Balkens unterscheiden. Dem Balken können individuell gewünschte Werte zugewiesen werden. Die Höhe des vertikalen Balkens ist unabhängig von der Dicke des Oxidfilms, da die Siliciumschicht am Boden nahe dem Tragesubstrat entfernt ist. Die Federcharakteristik kann weiter verbessert werden. Eine physikalische Größe kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden vertikalen Balkens senkrecht zum Substrat erfasst werden. Ferner kann eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden horizontalen Balkens parallel zum Substrat erfasst werden.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind, wobei die Siliciumschicht eine untere Schicht, einen Isolierfilm und eine obere Schicht aufweist und die untere Schicht auf dem Oxidfilm angeordnet ist; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine untere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der oberen Schicht der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die untere Elektrode auf der Trageschicht angeordnet ist und die untere Elektrode der beweglichen Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Bei dem obigen Sensor kann sich eine Federcharakteristik des vertikalen Balkens von einer Federkonstanten des horizontalen Balkens unterscheiden. Folglich können den Balken individuell gewünschte Werte zugewiesen werden. Eine physikalische Größe kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden vertikalen Balkens senkrecht zum Substrat erfasst werden. Ferner kann eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden horizontalen Balkens parallel zum Substrat erfasst werden.
  • Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Rei henfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine obere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die obere Elektrode einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode entfernt angeordnet ist und die obere Elektrode der unteren Elektrode gegenüberliegend angeordnet ist. Der Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der oberen Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Bei dem obigen Sensor kann sich eine Federcharakteristik des vertikalen Balkens von einer Federkonstanten des horizontalen Balkens unterscheiden. Folglich können den Balken individuell gewünschte Werte zugewiesen werden. Eine physikalische Größe kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden vertikalen Balkens senkrecht zum Substrat erfasst werden. Ferner kann eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden horizontalen Balkens parallel zum Substrat erfasst werden.
  • Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt und einen festen Abschnitt aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, und der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensorabschnitt weist ferner einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor auf. Der erste Sensor weist eine erste bewegliche Elektrode mit einer ersten Dicke in einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung auf. Der zweite Sensor weist eine zweite bewegliche Elektrode mit einer zweiten Dicke in der zweiten Richtung auf. Die erste Dicke unterscheidet sich von der zweiten Dicke.
  • Der erste Sensorabschnitt kann einen anderen Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode aufweisen als der zweite Sensorabschnitt. Folglich können beide Sensorabschnitte unterschiedliche Kapazitätswerte aufweisen. In demselben Substrat können eine Mehrzahl von Sensoren mit verschiedenen Empfindlichkeiten gebildet werden.
  • Gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer unteren Elektrode auf einer Oberfläche einer Trageschicht; Bilden einer Siliciumschicht auf der Oberfläche einer Trageschicht über die untere Elektrode und einen Oxidfilm, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht, wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Oxidfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Siliciumschicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der Siliciumschicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht gebildet werden; und Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der Siliciumschicht geätzten Abschnitt der Siliciumschicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt vom Trageabschnitt getrennt wird. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Auf die Injizierung des Sauerstoffions folgend wird die Wärmebehandlung ausgeführt, um die Position am Boden der Siliciumschicht zu oxidieren und den Opferoxidfilm zu bilden. Der Opferoxidfilm wird gleichzeitig mit dem Oxidfilm entfernt, um eine Struktur mit verschiedenen Höhen zu bilden. Die Höhe des vertikalen Balkens kann derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer unteren Schicht einer Siliciumschicht auf einer Trageschicht über einen Oxidfilm; Mustern der unteren Schicht, derart, dass eine untere Elektrode auf einer Oberfläche des Oxidfilms gebildet wird; Bil den eines Isolierfilms auf der unteren Schicht; Mustern des Isolierfilms, derart, dass ein Teil der unteren Elektrode vom Isolierfilm freigelegt wird; Bilden einer oberen Schicht der Siliciumschicht auf dem Isolierfilm und dem Teil der unteren Elektrode, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der oberen Schicht, wobei der untere Teil auf einer Isolierfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der oberen Schicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der oberen Schicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Isolierfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Siliciumschicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der oberen Schicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der oberen Schicht gebildet werden; und Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der oberen Schicht geätzten Abschnitt der oberen Schicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt von der Trageschicht getrennt wird. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Bei dem obigen Verfahren kann die Höhe des vertikalen Balkens derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht. Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer siebten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer Siliciumschicht auf einer Oberfläche einer Trageschicht über einen Oxidfilm, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht, wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Oxidfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Siliciumschicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der Siliciumschicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht gebildet werden; Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der Siliciumschicht geätzten Abschnitt der Siliciumschicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt von der Trageschicht getrennt wird; und Bilden einer Abdeckung auf einer Oberfläche der Siliciumschicht über einen zweiten Oxidfilm auf das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms folgend, wobei die Abdeckung den beweglichen Abschnitt und den festen Abschnitt bedeckt; und Bilden einer oberen Elektrode, welche dem beweglichen Abschnitt gegenüberliegt. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen horizontalen Balken, der entlang der ersten Richtung verschiebbar ist, auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Bei dem obigen Verfahren kann die Höhe des vertikalen Balkens derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht. Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt/zeigen:
  • 1 eine Draufsicht eines Beschleunigungssensors gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1;
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts III, der in der 1 von einer Strichdoppelpunktlinie umschlossen wird;
  • 4A bis 4E Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 1 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1 entspricht;
  • 5 eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts eines Beschleunigungssensors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 6A bis 6E Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 5 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in der 1 entspricht;
  • 7A bis 7E Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 5 gezeigten Beschleunigungssensors, die an die 6A bis 6E anschließen;
  • 8 eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungssensors gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 9 eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des in der 8 gezeigten Beschleunigungssensors;
  • 10A bis 10F Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 8 gezeigten Beschleunigungssensors;
  • 11 eine vergrößerte Perspektivansicht des Balkens für den Beschleunigungssensor gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 12A eine Querschnittsansicht eines Fertigungsprozesses zum Bilden eines Opferoxidfilms einzig am Boden einer Siliciumschicht gemäß der ersten Ausführungsform;
  • 12B eine Querschnittsansicht eines Fertigungsprozesses zum Bilden von Opferoxidfilmen an der Oberseite und am Boden einer Siliciumschicht gemäß der vierten Ausführungsform;
  • 13 eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts eines Beschleunigungssensors gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 14A und 14B Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 13 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in der 1 entspricht; und
  • 15 eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts eines Beschleunigungssensors gemäß einer sechsten Ausführungsform.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Nachstehend wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die Ausführungsform stellt eine Anwendung auf einen drei Achsen aufweisenden Beschleunigungssensor eines Kapazitätserfassungstyps dar, der Beschleunigungen in drei Richtungen erfasst. 1 zeigt eine Draufsicht des Beschleunigungssensors der ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, wird ein SOI-Substrat 4 dazu verwendet, einen Sensorabschnitt des Beschleunigungssensors der Ausführungsform zu bilden. Das SOI-Substrat 4 weist ein Tragesubstrat 1, einen eingebetteten Oxidfilm 2 und eine Siliciumschicht 3 auf, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind.
  • Das Tragesubstrat 1 ist beispielsweise, wie in 2 gezeigt, aus n-leitendem Silicium aufgebaut. Eine untere Elektrode 6, die mit p-leitenden Fremdstoffen dotiert ist, ist sich zur Siliciumschicht 3 erstreckend auf der Oberfläche des Tragesubstrats 1 gebildet. Der eingebettete Oxidfilm 2 ist gebildet, um ein bestimmtes Intervall zwischen dem Tragesubstrat 1 und der Siliciumschicht 3 vorzusehen. Der eingebettete Oxidfilm 2 ist teilweise entfernt. Die Siliciumschicht 3 weist einen beweglichen Abschnitt (Balkenstruktur) 6 und einen festen Abschnitt 7 auf. Der bewegliche Abschnitt 6 gehört zu einem Abschnitt der Siliciumschicht 3, unter welchem der Oxidfilm 2 entfernt ist. Der feste Ab schnitt 7 gehört zu einem Abschnitt der Siliciumschicht 3, unter welchem der eingebettete Oxidfilm 2 zurückbleibt.
  • Der bewegliche Abschnitt 6 weist, wie in 1 gezeigt, einen Schwenkabschnitt (Spindle Section) 8, eine bewegliche Elektrode 9, einen Verbindungsabschnitt 10, einen Balken 11 und einen Ankerabschnitt 12 auf. Die Gesamtform kommt in der Draufsicht einem Quadrat nahe.
  • Der Schwenkabschnitt 8 weist nahezu die Form eines Quadrats auf und dient als Achse (Spindle) zum Bewegen des beweglichen Abschnitts 6, wenn eine Beschleunigung aufgebracht wird.
  • Die bewegliche Elektrode 9 ist von jeder Seite der annähernd quadratischen Form entsprechend dem Schwenkabschnitt 8 in vertikaler Richtung vorgesehen. Jede Seite weist eine Mehrzahl von beweglichen Elektroden 9 auf, so dass eine Kammform gebildet wird. Die beweglichen Elektroden 9 sind abstandsgleich angeordnet. Jede bewegliche Elektrode 9 weist die gleiche Breite und die gleiche Länge auf. Die bewegliche Elektrode 9 ist, wie in 2 gezeigt, dünner als die anderen Abschnitte der Siliciumschicht 3 ausgebildet, da der entsprechende Abschnitt der Siliciumschicht 3 in Richtung des Tragesubstrats 1 entfernt ist. Hierdurch kann ein Intervall zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 auf eine gewünschte Abmessung abgestimmt werden. Zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 kann eine gewünschte Kapazität erzeugt werden. Wenn eine Beschleunigung senkrecht zum Substrat aufgebracht wird, kann die Beschleunigung auf der Grundlage einer Änderung der Kapazität erfasst werden.
  • Der Verbindungsabschnitt 10 ist an vier Ecken des Schwenkabschnitts 8 vorgesehen, um den Schwenkabschnitt 8 mit dem Balken 11 zu verbinden. Gemäß der Ausführungsform weist jeder Verbindungsabschnitt 10 annähernd die Form eines Quadrats auf. Der Balken 11 ist mit einer Verlängerung von zwei Seiten der annähernd quadratischen Form in Richtung des Schwenkabschnitts 8 verbunden.
  • Der Balken 11 verbindet den Verbindungsabschnitt 10 mit dem Ankerabschnitt 12. Die zwei Balken 11 werden dazu verwendet, jeden Verbindungsabschnitt 10 mit dem entsprechenden Ankerabschnitt 12 zu verbinden. Jeder Balken 11 ist zwischen dem Verbindungsabschnitt 10 und dem Ankerabschnitt 12 mehr als einmal gebogen. Jeder Balken 11 weist einen vertikalen Balken 11a und eine horizontalen Balken 11b auf. Der vertikale Balken 11a wird senkrecht zum Substrat abgelenkt. Der horizontale Balken 11b wird parallel zum Substrat abgelenkt. Der vertikale Balken 11a und der horizontale Balken 11b sind miteinander verbunden. Beide können mit dem Verbindungsabschnitt 10 oder dem Ankerabschnitt 12 verbunden sein. Gemäß der Ausführungsform ist der vertikale Balken 11a mit dem Verbindungsabschnitt 10 und der horizontale Balken 11b mit dem Ankerabschnitt 12 verbunden.
  • Insbesondere ist der vertikale Balken 11a von der Verlängerung von zwei Seiten jedes Verbindungsabschnitts 10 um 90 Grad gebogen, um sich vom Schwenkabschnitt 8 zu entfernen, anschließend um 90 Grad gebogen, um sich dem Schwenkabschnitt 8 anzunähern, und anschließend um 90 Grad gebogen, um sich vom Schwenkabschnitt 8 zu entfernen. Der horizontale Balken 11b ist von einem Ende des vertikalen Balkens 11a, welches dem mit dem Verbindungsabschnitt 10 verbundenen Ende gegenüberliegt, um 90 Grad gebogen, um sich vom Schwenkabschnitt 8 zu entfernen, anschließend um 90 Grad gebogen, um sich dem Schwenkabschnitt 8 anzunähern, und anschließend um 90 Grad gebogen, um sich vom Schwenkabschnitt 8 zu entfernen.
  • 3 zeigt eine Perspektivansicht eines Abschnitts III, der in der 1 von einer Strichdoppelpunktlinie umschlossen wird. Der vertikale Balken 11a ist, wie in 3 gezeigt, entlang der vertikalen Richtung bezüglich des Substrats dünner als der horizontale Balken 11b ausgebildet und wird leicht senkrecht zum Substrat abgelenkt. Der vertikale Balken 11a wird, wie durch die Pfeile in der 3 gezeigt, abgelenkt, um den beweglichen Abschnitt 6 senkrecht zum Substrat zu bewegen. Der horizontale Balken 11b wird abgelenkt, um den beweglichen Abschnitt 6 parallel zum Substrat zu bewegen.
  • Der Ankerabschnitt 12 hält jeden Balken 11 an einer Seite des Ankerabschnitts 12. Der eingebettete Oxidfilm 2 bleibt, wie in 2 gezeigt, unterhalb des Ankerabschnitts 12 zurück, um den Ankerabschnitt 12 am Tragesubstrat 1 zu befestigen. Der bewegliche Abschnitt 6 kann sich auf der Grundlage von Ablenkungen des vom Ankerabschnitt 12 gehaltenen Balkens 11 vertikal und parallel zum Substrat bewegen. Ein Kontaktstellenabschnitt 12a ist auf wenigstens einer Oberfläche des Ankerabschnitts 12 gebildet. Dies ermöglicht es, ein elektrisches Potenzial für den beweglichen Abschnitt 6 zu erlangen, wenn ein nicht gezeigter Bonddraht dazu verwendet wird, eine elektrische Verbindung mit dem Kontaktstellenabschnitt 12a herzustellen.
  • Die festen Abschnitte 7 sind derart angeordnet, dass sie die vier Seiten des beweglichen Abschnitts 6, der annähernd die Form eines Quadrats aufweist, umgeben. Es sind den Seiten der annähernd quadratischen Form des beweglichen Abschnitts 6 entsprechend vier feste Abschnitte 7 vorgesehen. Der feste Abschnitt 7 weist einen Trageabschnitt 13, eine feste Elektrode 14 und einen Kontaktstellenabschnitt 15 auf.
  • Der Trageabschnitt 13 ist jeder Seite der annähernd quadratischen Form, die durch den beweglichen Abschnitt 6 gebildet wird, gegenüberliegend aufgebaut. Der Trageabschnitt 13 ist parallel zur Seite länger ausgebildet. Der eingebettete Oxidfilm 2 bleibt, wie in 2 gezeigt, unterhalb des Trageabschnitts 13 zurück. Der Trageabschnitt 13 ist am Tragesubstrat 1 befestigt.
  • Die feste Elektrode 14 ist von einer Seite des Trageabschnitts 13 dem beweglichen Abschnitt 6 gegenüberliegend in vertikaler Richtung vorgesehen. Jeder Trageabschnitt 13 weist mehrere feste Elektroden 14 auf, um eine Kammform zu bilden. Die festen Elektroden 14 sind abstandsgleich angeordnet. Jede feste Elektrode 14 weist die gleiche Breite und die gleiche Länge auf. Die feste Elektrode 14 und die bewegliche Elektrode 9 sind gegenüberliegend angeordnet, so dass sich zwischen ihnen eine Kapazität bilden kann. Eine Beschleunigung, die parallel zum Substrat aufgebracht wird, kann auf der Grundlage einer Änderung der Kapazität erfasst werden. Die feste Elektrode 14 wird vom Trageabschnitt 13 gehalten und ist an dem Tragesubstrat 1 befestigt. Es ist nicht erforderlich, dass der eingebettete Oxidfilm 2, wie in 2 gezeigt, unterhalb der festen Elektrode 14 zurückbleibt.
  • Der Kontaktstellenabschnitt 15 ist weit von der festen Elektrode 14 entfernt auf dem Trageabschnitt 13 vorgesehen. Für die Oberfläche des Kontaktstellenabschnitts 15 wird eine Metallschicht verwendet, um eine elektrische Verbindung mit einem nicht gezeigten Bonddraht herstellen zu können. Der Bonddraht kann dazu verwendet werden, ein gewünschtes elektrisches Potenzial anzulegen. Der Kontaktstellenabschnitt 15 ist für jeden der festen Abschnitte 7 vorgesehen. Es ist möglich, nicht nur das gleiche elektrische Potenzial, sondern verschiedene elektrische Potenziale an die festen Abschnitte 7 anzulegen.
  • Ein Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode ist für einen Abschnitt der Siliciumschicht 3, jedoch nicht für den beweglichen Abschnitt und den festen Abschnitt 7 vorgesehen. Der Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode legt ein gewünschtes elektrisches Potenzial an die untere Elektrode 5. Der Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode weist eine Kontaktstelle 17 aus einer Metallschicht auf und stellt eine elektrische Verbindung mit einem nicht gezeigten Bonddraht her. Über den Bonddraht kann ein gewünschtes elektrisches Potenzial angelegt werden. Der eingebettete Oxidfilm 2 verbleibt unterhalb eines Abschnitts des Kontaktstellenabschnitts 16 für eine untere Elektrode, der nicht der Kontaktstelle 17 entspricht, zurück. Der eingebettete Oxidfilm 2 ist von einem Abschnitt, welcher der Kontaktstelle 17 entspricht, entfernt. Die Kontaktstelle 17 ist, wie durch eine gestrichelte Linie in der 1 gezeigt, elektrisch mit einem Leitungsdraht 5a aus einer p-leitenden Schicht verbunden. An die untere Elektrode 5 kann ein gewünschtes elektrisches Potenzial gelegt werden.
  • Ein Randabschnitt 18 stellt den anderen Teil der Siliciumschicht 3, der sich vom beweglichen Abschnitt 6, vom festen Abschnitt 7 und vom Kontaktstellenabschnitt 16 unterscheidet, dar und bleibt, abgesehen von diesen Komponenten, auf dem Tragesubstrat 1 zurück. Auf dem Randabschnitt 18 ist ebenso eine Kontaktstelle 19 gebildet. Die Kontaktstelle 19 kann elektrisch mit einem nicht gezeigten Bonddraht verbunden werden, um ein elektrisches Potenzial, wie beispielsweise ein Massepotenzial, festzulegen.
  • Der gemäß obiger Beschreibung aufgebaute Beschleunigungssensor kann beispielsweise wie folgt an einem Fahrzeug befestigt werden. Die vertikale Richtung des Substrats entspricht der vertikalen Richtung des Fahrzeugs. Eine horizontale Richtung des Substrats entspricht der Vor-Zurück-Richtung (Fahrtrichtung) des Fahrzeugs. Die andere senkrecht zu dieser horizontalen Richtung des Substrats verlaufende Richtung entspricht der Links-Rechts-Richtung (Querrichtung) des Fahrzeugs. Es soll angenommen werden, dass eine Beschleunigung in der vertikalen, Längs- oder Querrichtung des Fahrzeugs aufgebracht wird, während ein gewünschtes elektrisches Potenzial an den festen Abschnitt 7 und die untere Elektrode 5 gelegt wird. Dies führt dazu, dass der Wert der Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der festen Elektrode 14 oder zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 variiert. Die Änderung des Kapazitätswerts wird über die Kontaktstelle, die für den Ankerabschnitt 12 des beweglichen Abschnitts 6 vorgesehen ist, erfasst. Hierdurch können Beschleunigungen in der vertikalen, der Längs- und der Querrichtung des Fahrzeugs erfasst werden.
  • Der Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform verwendet, wie vorstehend beschrieben, den vertikalen Balken 11a und den horizontalen Balken 11b unterschiedlicher Dicke. Die Federcharakteristik des vertikalen Balkens 11a kann sich von der Federkonstanten des horizontalen Balkens 11b unterscheiden. Der Federcharakteristik jedes Balkens 11a, 11b kann individuell ein gewünschter Wert zugewiesen werden. Da die Siliciumschicht 3 am Boden in Richtung des Tragesubstrats 1 entfernt ist, ist die Höhe des vertikalen Balkens 11a von der Dicke des eingebetteten Oxidfilms 2 unabhängig. Auf diese Weise können die Federcharakteristika noch mehr nach Wunsch bereitgestellt werden. Eine Beschleunigung in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine optimale Federcharakteristik aufweisenden vertikalen Balkens 11a erfasst werden. Eine Beschleunigung in der Längs- oder Querrichtung des Fahrzeugs kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine optimale Federcharakteristik aufweisenden horizontalen Balkens 11b erfasst werden.
  • Bei dem Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform ist die Siliciumschicht 3 am Boden in Richtung des Tragesubstrats 1 derart entfernt, dass die Höhe der beweglichen Elektrode 9 von der Dicke des eingebetteten Oxidfilms 2 unabhängig ist. Folglich kann zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 ein gewünschter Abstand bestimmt und ein Kapazitätswert zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 abgestimmt werden.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung des obigen Beschleunigungssensors beschrieben. Die 4A bis 4E zeigen Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 1 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1 entspricht.
  • Bei einem Prozess in der 4A wird zunächst eine Aktivierung, einschließlich einer Ioneninjektion und einer Wärmebehandlung, auf die Oberfläche des Tragesubstrats 1 aus n-leitendem Silicium angewandt, um Muster, wie beispielsweise die p-leitende untere Elektrode 5 und den Leitungsdraht 5a, zu bilden. Auf die Bildung des eingebetteten Oxidfilms 2 auf der Oberfläche des Tragesubstrats 1 folgend wird das Siliciumsubstrat an die Oberfläche des eingebetteten Oxidfilms 2 geklebt. Das Siliciumsubstrat wird geglättet und in seiner Dicke verringert, um die Siliciumschicht 3 und folglich das SOI-Substrat 4 zu bilden. Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Bilden des SOI-Substrats 4 ist nur ein Beispiel für verschiedene mögliche Verfahren. Es kann ein beliebiges Verfahren angewandt werden, um das SOI-Substrat 4 zu bilden. Dabei ist es nicht immer erforderlich, die untere Elektrode 5 oder den Leitungsdraht 5a vor dem Bilden des eingebetteten Oxidfilms 2 zu bilden. Der eingebettete Oxidfilm 2 kann als Durchgangsfilm verwendet werden. Das Ion kann oberhalb des eingebetteten Oxidfilms 2 injiziert werden, um die untere Elektrode 5 oder den Leitungsdraht 5a zu bilden.
  • Bei dem in der 4B gezeigten Prozess wird eine Maske 20, wie beispielsweise ein Photolack, auf der Oberfläche der Siliciumschicht 3 aufgebracht. Anschließend wird die Maske 20 teilweise geöffnet. Insbesondere wird die Maske 20 an Bereichen geöffnet, welche dem vertikalen Balken 11a oder der beweglichen Elektrode 9 entsprechen. Die Maske 20 wird dazu verwendet, ein Sauerstoffion zu injizieren. Das Sauerstoffion wird in den Boden eines Bereichs zum Bilden des vertikalen Balkens 11a oder der beweglichen Elektrode 9 injiziert. Auf eine Entfernung der Maske 20 folgend wird bei dem in der 4C gezeigten Prozess eine Wärmebehandlung angewandt, um die Siliciumschicht 3 unter Verwendung des injizierten Sauerstoffions teilweise zu oxidieren und den Opferoxidfilm 21 zu bilden. Der gebildete Opferoxidfilm 21 ist derart aufgebaut, dass er am Boden des Bereichs zum Bilden des vertikalen Balkens 11a oder der beweglichen Elektrode 9 an den eingebetteten Oxidfilm 2 grenzt.
  • Bei dem Prozess in der 4D wird eine Maske 22, wie beispielsweise ein Photolack, auf der Oberfläche der Siliciumschicht 3 aufgebracht und anschließend an Stellen geöffnet, die sich von denjenigen unterscheiden, die intakt zurückbleiben sollen. Das heißt, die Maske 22 wird an Stellen auf der Siliciumschicht 3 geöffnet, die nicht dem beweglichen Abschnitt 6, dem festen Abschnitt 7, dem Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode und dem Randabschnitt 18 entsprechen. Die Maske 22 wird für ein anisotropes Ätzen zum Entfernen nicht benötigter Stellen aus der Siliciumschicht 3 verwendet. Einzig der bewegliche Abschnitt 6, der feste Abschnitt 7, der Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode und der Randabschnitt 18 verbleiben auf der Siliciumschicht 3.
  • Bei dem Prozess in der 4E wird ein isotropes Ätzen ausgeführt, um den Oxidfilm über die Stellen ohne die Siliciumschicht 3 zu entfernen. Das Ätzen wird von den Orten ohne die Siliciumschicht 3 aus in Abwärtsrichtung und in seitlicher Richtung ausgeführt, um einen Teil des eingebetteten Oxidfilms 2 und einen Teil des Opferoxidfilms 21 zu entfernen. Der vom Balken 11 gehaltene bewegliche Abschnitt 6 schwebt. Auf diese Weise wird der in 1 gezeigte Beschleunigungssensor fertiggestellt.
  • Gemäß dem Fertigungsverfahren wird ein Sauerstoffion injiziert und anschließend die Wärmebehandlung ausgeführt, um den Opferoxidfilm 21 durch eine Oxidation des Bodens der Siliciumschicht 3 zu bilden. Der Opferoxidfilm 21 wird gleichzeitig mit dem eingebetteten Oxidfilm 2 entfernt, um eine verschiedene Höhen aufweisende Struktur zu bilden. Es ist möglich, unabhängig voneinander verschiedene Höhen für den vertikalen Balken 11a und die bewegliche Elektrode 9 sowie den horizontalen Balken 11b und die feste Elektrode 14 zu steuern. Den Fehlercharakteristika der Balken 11a und 11b können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 kann ein gewünschtes Intervall vorgesehen werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Beschleunigungssensor der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich beispielsweise dadurch vom Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform, dass er zusätzlich eine Abdeckung und ein geändertes Fertigungsverfahren aufweist. Der grundsätzliche Aufbau des Beschleunigungssensors der zweiten Ausführungsform entspricht dem des Beschleunigungssensors ersten Ausführungsform.
  • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des Beschleunigungssensors der zweiten Ausführungsform. 5 entspricht einer Perspektivansicht, die auf einer Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in der 1 basiert.
  • Wie in 5 gezeigt, ist eine Abdeckung 31 auf der Oberfläche des SOI-Substrats 4 vorgesehen. Die Abdeckung 31 ist gleich dem SOI-Substrat 4 geformt und aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise einem nicht dotierten Silicium oder Glassubstrat, aufgebaut. Die Abdeckung 31 ist über den Isolierfilm 32 um die Außenkante der Abdeckung 31 herum an das SOI-Substrat 4 geklebt. Die Abdeckung 31 dient als Abdeckung für die Strukturen, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 und den festen Abschnitt 7, die auf dem SOI-Substrat gebildet sind, und als Verdrahtungssubstrat für eine elektrische Verbindung zu den Kontaktstellen. Der Isolierfilm 32 stellt einen Abstand zwischen der Abdeckung 31 und der Struktur, wie beispielsweise dem beweglichen Abschnitt 6 oder dem festen Abschnitt 7, sicher. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Vertiefung 31a in der Abdeckung 31 gebildet, um zu verhindern, dass die Abdeckung 31 an die Struktur, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 oder den festen Abschnitt 7, grenzt.
  • In der Abdeckung 31 sind Durchkontaktierungen 33 bis 36 an Positionen gebildet, welche den Kontaktstellenabschnitten 12a, 15 und 19 entsprechen. Die Durchkontaktierungen 33 bis 36 stellen eine Verbindung zu einer oberen Elektrode 30 her. Die Durchkontaktierungen 33 bis 36 sind elektrisch voneinander isoliert, da die Abdeckung 31 aus dem isolierenden Material aufgebaut ist. Die Durchkontaktierungen 33 bis 36 dienen als in der Abdeckung 31 gebildete Verdrahtungen. Wenn beispielsweise ein Drahtbonden auf die Durchkontaktierungen 33 bis 36 angewandt wird, kann eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten und der Außenseite des Sensors hergestellt werden.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die untere Elektrode 5 ebenso aus der Siliciumschicht 3 aufgebaut. Insbesondere ist die Siliciumschicht 3 in eine untere Schicht 3a und eine obere Schicht 3b unterteilt. Zuerst wird die untere Schicht 3a für das SOI-Substrat 4 gebildet. Anschließend wird die obere Schicht 3b gebildet. Die untere Schicht 3a bildet die untere Elektrode 5. Die obere Schicht 3b bildet die Struktur, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 oder den festen Abschnitt 7. Ein Teil der unteren Elektrode 5 und ein Teil der oberen Schicht 3b sind einen vorbestimmten Abstand von der Struktur, wie beispielsweise dem beweglichen Abschnitt 6 oder dem festen Abschnitt 7, getrennt angeordnet. Der Beschleunigungssensor der zweiten Ausführungsform ist praktisch gleichwirkend mit dem Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform.
  • Die Abdeckung 41 kann die Struktur, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 oder den festen Abschnitt 7, ebenso schützen, da sie auf der Oberfläche des SOI-Substrats angeordnet ist. Der Aufbau bringt den gleichen Effekt wie der Aufbau der ersten Ausführungsform hervor. Ferner kann die untere Elektrode 5 in der Siliciumschicht 3 gebildet werden.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung des obigen Beschleunigungssensors der zweiten Ausführungsform beschrieben. Die 6 und 7 zeigen Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 5 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in der 1 entspricht.
  • Bei dem Prozess in der 6A wird das SOI-Substrat 4 vorbereitet, welches das Tragesubstrat 1, den Oxidfilm 2 und die untere Schicht 3a der Siliciumschicht 3 aufweist. Die untere Schicht 3a wird über den Oxidfilm 2 auf der Oberfläche des Tragesubstrats 1 gebildet. Die untere Elektrode 5 und der Leitungsdraht 5a werden durch eine Injektion eines p-leitenden Fremdstoffs in die entsprechenden Bereiche und Ausführen der Wärmebehandlung in der unteren Schicht 3a gebildet.
  • Bei dem Prozess in der 6B wird die untere Schicht 3a geätzt, um eine Musterung entlang der Umrisse der unteren Elektrode 5 und des Leitungsdrahts 5a vorzunehmen. Anschließend wird der Isolierfilm 38 auf der unteren Schicht 3a gebildet. Bei dem Prozess in der 6C werden gezielt die Stellen auf dem Isolierfilm 38 geätzt, welche dem Kontaktstellenabschnitt 16 (Kontaktstelle 17) für eine untere Elektrode entsprechen, um die Oberfläche des Leitungsdrahts 5a freizulegen. Anschließend wird bei dem Prozess in der 6D Silicium abgeschieden, um die obere Schicht 3b in der Siliciumschicht 3 zu bilden. Auf diese Weise werden die obere Schicht 3b und die untere Schicht 3a auf der Oberfläche des Leitungsdrahts 5a verbunden.
  • Der Prozess in der 6E entspricht dem Prozess in der 4B. Das heißt, ein Sauerstoffion wird im Boden eines Bereichs der oberen Schicht 3b injiziert, um den vertikalen Balken 11a oder die bewegliche Elektrode 9 zu bilden. In gleicher Weise wie bei dem Prozess in der 4C wird bei dem Prozess in der 7A die Wärmebehandlung ausgeführt, um die obere Schicht 3b unter Verwendung des Sauerstoffions teilweise zu oxidieren und den Opferoxidfilm 21 zu bilden. Der Opferoxidfilm 21 wird derart gebildet, dass er am Boden der oberen Schicht 3b benachbart zum Isolierfilm 38 an den Isolierfilm 38 grenzt.
  • Der Prozess in der 7B entspricht dem Prozess in der 4D. Bei dem Prozess werden nicht benötigte Stellen aus der Siliciumschicht 3 entfernt und einzig der bewegliche Abschnitt 6, der feste Abschnitt 7 und der Randbereich 18 der Siliciumschicht 3 zurückgelassen. Der Prozess in der 7C entspricht dem Prozess in der 4E. Bei dem Prozess werden ein Teil des eingebetteten Oxidfilms 2 und ein Teil des Opferoxidfilms 21 entfernt. Der durch den Balken 11 gehaltene bewegliche Abschnitt 6 schwebt.
  • Bei dem Prozess in der 7D wird die Abdeckung 31 vorbereitet, auf welcher der Isolierfilm 32 gebildet wird. Der Isolierfilm 32 wird beispielsweise auf die ebene Abdeckung 31 abgeschieden. Anschließend wird eine Öffnung an einem Abschnitt des Isolierfilms 32 gebildet, an welchem die Vertiefung 31a zu bilden ist. Der Isolierfilm 32 wird als Maske verwendet, um die Abdeckung 31 gezielt zu ätzen und die Vertiefung 31a zu bilden. Der Oxidfilm 32 wird einzig an der Außenkante zurückgelassen. Die Ab deckung 31 wird derart gebildet, dass sie die Vertiefung 31a aufweist. Die Abdeckung 31 wird derart auf dem SOI-Substrat 4 angeordnet, dass die Vertiefung 31a der Struktur, wie beispielsweise dem beweglichen Abschnitt 6, gegenüberliegt.
  • Bei dem Prozess in der 7E wird der Oxidfilm 32 an die Siliciumschicht 3 des SOI-Substrats 4 geklebt. Anschließend wird ein Durchgangsloch an einer gewünschten Position der Abdeckung 31 gebildet. Eine Metallschicht wird derart angeordnet, dass sie das Durchgangsloch einbettet. Die Metallschicht wird derart gemustert, dass die Durchkontaktierungen bzw. Durchgangselektroden 33 bis 36 gebildet werden. Anschließend ist der in der 5 gezeigte Beschleunigungssensor fertiggestellt.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Beschleunigungssensor der dritten Ausführungsform unterscheidet sich beispielsweise dadurch vom Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform, dass er die Beschleunigung in der vertikalen Richtung zum Substrat anders erfasst und folglich einen anderen Aufbau aufweist. Der grundsätzliche Aufbau des Beschleunigungssensors der dritten Ausführungsform entspricht dem des Beschleunigungssensors ersten Ausführungsform.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beschleunigungssensors der dritten Ausführungsform. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des in der 8 gezeigten Beschleunigungssensors. 9 entspricht einer Perspektivansicht, die auf einer Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in der 1 basiert.
  • Der Beschleunigungssensor der dritten Ausführungsform weist, wie in 8 gezeigt, die obere Elektrode 30 auf, die untere Elektrode 5 jedoch nicht auf. Die obere Elektrode 30 ist gleich dem SOI-Substrat 4 geformt und auf der Oberfläche der Abdeckung 31 aus einem isolierenden Material angeordnet. Die Abdeckung 31 dient als Abdeckung für die Strukturen, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 und den festen Abschnitt 7, und als Verdrahtungssubstrat für eine elektrische Verbindung mit der oberen Elektrode 30 und den Kontaktstellen. Die Abdeckung 31 und die obere Elektro de 30 sind über den auf der Oberfläche der Abdeckung 31 angeordneten Oxidfilm 32 um die Außenkante der Abdeckung 31 herum an den Umfangsabschnitt 18 geklebt. Die Abdeckung 31 liegt dem beweglichen Abschnitt 6 derart gegenüber, dass sie auf der gegenüberliegenden Seite des Tragesubstrats 1 einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode 9 entfernt angeordnet ist.
  • Die Vertiefung 31a ist an einer Stelle in der Abdeckung 31 gebildet, welche den Strukturen, wie beispielsweise dem beweglichen Abschnitt 6 und dem festen Abschnitt 7, entspricht. Hierdurch kann ein größerer Abstand zwischen der oberen Elektrode 30 und der beweglichen Elektrode 9 gewährleistet werden. Es ist ferner möglich, die Abdeckung 31 mit einer ebenen Oberfläche und ohne die Vertiefung 31a auszubilden. In diesem Fall hängt der Abstand zwischen der oberen Elektrode 30 und der beweglichen Elektrode 9 von der Dicke des Oxidfilms 32 ab. Der Oxidfilm 32 kann bis zu einer Dicke von einigen Mikrometern und einen optimalen Wert aufweisend ausgebildet werden.
  • Durchkontaktierungen bzw. Durchgangselektroden 33, 34, 36 und 37 sind, wie in 9 gezeigt, an Positionen, welche den Kontaktstellenabschnitten 12a, 15 und 19 entsprechen, in der Abdeckung 31 gebildet und stellen eine Verbindung zur oberen Elektrode 30 her. Die Durchkontaktierungen 33 bis 36 sind elektrisch voneinander isoliert, da die Abdeckung 31 aus dem isolierenden Material aufgebaut ist. Die Durchkontaktierungen 33 bis 36 dienen als in der Abdeckung 31 gebildete Verdrahtungen. Wenn beispielsweise ein Drahtbonden auf die Durchkontaktierungen 33 bis 36 angewandt wird, kann eine elektrische Verbindung zwischen den Komponenten und der Außenseite des Sensors hergestellt werden.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform wird einzig die obere Elektrode 30 gebildet. Die bei der ersten Ausführungsform beschriebene untere Elektrode 5 wird nicht gebildet. Ferner sieht die dritte Ausführungsform den in der 1 gezeigten Kontaktstellenabschnitt 16 nicht vor. Der Randabschnitt 18 ersetzt beispielsweise den Kontaktstellenabschnitt 16 für eine untere Elektrode.
  • Wenn in vertikaler Richtung zum Substrat eine Beschleunigung aufgebracht wird, kann der Beschleunigungssensor die Beschleunigung auf der Grundlage eines Werts der Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der oberen Elektrode 30 erfassen.
  • Der vorstehend beschriebene Beschleunigungssensor kann ebenso mit verschiedenen Dicken für den vertikalen Balken 11a und den horizontalen Balken 11b bereitgestellt werden. Der Beschleunigungssensor kann den gleichen Effekt wie der Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform hervorbringen.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung des obigen Beschleunigungssensors der dritten Ausführungsform beschrieben. Die 10A bis 10F zeigen Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 8 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in der 1 entspricht.
  • Bei dem Prozess in der 10A wird das SOI-Substrat 4 vorbereitet. Der Prozess in der 10B entspricht den vorstehend beschriebenen Prozessen in den 4B und 4C. Das heißt, ein Sauerstoffion wird in den Boden eines Bereichs zum Bilden des vertikalen Balkens 11a oder der beweglichen Elektrode 9 injiziert. Anschließend wird die Wärmebehandlung ausgeführt, um die Siliciumschicht 3 unter Verwendung des Sauerstoffions teilweise zu oxidieren und den Opferoxidfilm 21 zu bilden. Gleich dem Prozess in der 4D werden bei dem Prozess in der 10C nicht benötigte Stellen aus der Siliciumschicht 3 entfernt und einzig der bewegliche Abschnitt 6, der feste Abschnitt 7 und der Randabschnitt 18 der Siliciumschicht 3 zurückgelassen. In gleicher Weise wie bei dem Prozess in der 4E werden bei dem Prozess in der 10D ein Teil des eingebetteten Oxidfilms 2 und ein Teil des Opferoxidfilms 21 entfernt. Der vom Balken 11 gehaltene bewegliche Abschnitt 6 schwebt.
  • Bei dem Prozess in der 10E wird die Abdeckung 31 vorbereitet, auf welcher die obere Elektrode 30 und der Isolierfilm 32 gebildet werden. So wird der Isolierfilm 32 beispielsweise auf die ebene Abdeckung 31 abgeschieden. Anschließend wird eine Öffnung an einem Abschnitt des Isolierfilms 32 gebildet, an welchem die Vertiefung 31a zu bilden ist. Der Isolierfilm 32 wird als Maske verwendet, um die Abdeckung 31 gezielt zu ätzen und die Vertiefung 31a zu bilden. Anschließend wird eine Metallschicht auf der Oberfläche der Abdeckung 31, einschließlich der Vertiefung 31a, gebildet und anschließend derart gemustert, dass die obere Elektrode 30 zurückbleibt. Die Abdeckung 31 kann derart gebildet werden, dass sie die obere Elektrode 30 und den Isolierfilm 32 aufweist. Die Abdeckung 31 ist derart auf dem SOI-Substrat 4 angeordnet, dass die Vertiefung 31a der Struktur, wie beispielsweise dem beweglichen Abschnitt 6, gegenüberliegt.
  • Bei dem Prozess der 10F wird der Oxidfilm 32 an die Siliciumschicht 3 des SOI-Substrats 4 geklebt. Anschließend wird ein Durchgangsloch an einer gewünschten Position der Abdeckung 31 gebildet. Die Metallschicht wird derart angeordnet, dass sie das Durchgangsloch einbettet. Die Metallschicht wird gemustert, um die Durchkontaktierungen 33, 34, 36 und 37 zu bilden. Auf diese Weise wird der in der 8 gezeigte Beschleunigungssensor fertiggestellt.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Nachstehend wird ein Beschleunigungssensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Beschleunigungssensor der vierten Ausführungsform unterscheidet sich beispielsweise dadurch vom Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform, dass die Dicke des vertikalen Balkens 11a noch feiner bzw. genauer abgestimmt wird. Der grundsätzliche Aufbau des Beschleunigungssensors der vierten Ausführungsform entspricht dem des Beschleunigungssensors ersten Ausführungsform.
  • 11 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht des Balkens für den Beschleunigungssensor der vierten Ausführungsform und entspricht einer vergrößerten Ansicht eines Abschnitts, der in der 1 von einer Strichdoppelpunktlinie umschlossen wird.
  • Gemäß der vierten Ausführungsform wird die Dicke des vertikalen Balkens 11a, wie in 11 gezeigt, abgestimmt, indem nicht einzig der Boden der Siliciumschicht 3 entfernt wird, sondern ebenso deren Oberseite, wie durch eine gestrichelte Linie in der 11 gezeigt. Der vertikale Balken 11a kann in der Dickenrichtung der Siliciumschicht 3 in der Mitte angeordnet werden. Die Dicke des vertikalen Balkens 11a hängt nicht von der Höhe ab. Die Fehlercharakteristik kann noch genauer gesteuert werden. Der Beschleunigungssensor kann mit dem Balken 11 bereitgestellt werden, der eine weiter verbesserte Fehlercharakteristik aufweist. Der Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 9 und der unteren Elektrode 5 kann von der Dicke der beweglichen Elektrode 9 unabhängig sein. Die Dicke und die Höhe der beweglichen Elektrode 9 können noch genauer abgestimmt werden.
  • Ein Beschleunigungssensor dieser Bauart kann gebildet werden, indem die Energie bei der Injektion des Sauerstoffions während der vorstehend beschriebenen Bildung des Opferoxidfilms 21 geändert wird, um das Sauerstoffion in die Oberseite der Siliciumschicht 3 zu injizieren. Die 12A und 12B zeigen diesen Prozess. 12A zeigt einen Prozess zum Bilden eines Opferoxidfilms einzig am Boden einer Siliciumschicht gemäß der ersten Ausführungsform. 12B zeigt einen Prozess zum Bilden von Opferoxidfilmen an der Oberseite und am Boden einer Siliciumschicht gemäß der vierten Ausführungsform. 12A zeigt, dass der Opferoxidfilm 21 nur am Boden der Siliciumschicht 3 gebildet wird. In diesem Fall wird die Siliciumschicht 3 nur dort am Boden entfernt, wo der Opferoxidfilm 21 gebildet wurde. 12B zeigt demgegenüber, dass der Opferoxidfilm 21 ebenso an der Oberseite der Siliciumschicht 3 gebildet wird. In diesem Fall wird die Siliciumschicht 3 dort von der Oberseite und dem Boden entfernt, wo der Opferoxidfilm 21 gebildet wurde. Es ist möglich, die Dicke und die Höhe des vertikalen Balkens 11a oder der beweglichen Elektrode 9 unabhängig voneinander abzustimmen. Es kann ein noch genauerer Wert zugewiesen werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Nachstehend wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gemäß der fünften Ausführungsform wird ein Beschleunigungssensor bereitgestellt, der sowohl die untere Elektrode 5 als auch die obere Elektrode 30 aufweist. Die fünfte Ausführungsform entspricht der zweiten Ausführungsform mit einer oberen Elektrode. Ferner entspricht die fünfte Ausführungsform der ersten oder vierten Ausführungsform mit der oberen Elektrode 30. Ferner entspricht die fünfte Ausführungsform der dritten Ausführungsform mit der unteren Elektrode 5. Der grundsätzliche Aufbau des Beschleunigungssensors der fünften Ausführungsform entspricht dem des Beschleunigungssensors der zweiten Ausführungsform.
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des Beschleunigungssensors der fünften Ausführungsform. 13 entspricht einer Perspektivansicht, die auf einer Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in der 1 basiert.
  • Bei dem Beschleunigungssensor der fünften Ausführungsform wird die untere Elektrode 5, wie in 13 gezeigt, unter Verwendung der unteren Schicht 3a der Siliciumschicht 3 gebildet bzw. konfiguriert, so wie es bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde. Die obere Schicht 3b bildet die Struktur, wie beispielsweise den beweglichen Abschnitt 6 oder den festen Abschnitt 7. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Struktur ist die obere Elektrode 30 für die Oberfläche der Abdeckung 31 vorgesehen, so wie es bei der dritten Ausführungsform beschrieben wurde. Der Beschleunigungssensor kann eine aufgebrachte Beschleunigung auf der Grundlage einer Änderung des Kapazitätswerts basierend auf Änderungen des Abstands zwischen der unteren Elektrode 5 und dem beweglichen Abschnitt 6 und des Abstands zwischen der oberen Elektrode 30 und dem beweglichen Abschnitt 6 erfassen.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung des obigen Beschleunigungssensors beschrieben. Die 14A und 14B zeigen Querschnittsansichten eines Prozesses zur Fertigung des in der 13 gezeigten Beschleunigungssensors und eines Prozesses zur Fertigung des Abschnitts, welcher der Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in der 1 entspricht. Der Prozess zur Fertigung des Beschleunigungssensors der fünften Ausführungsform entspricht nahezu dem Prozess zur Fertigung des Beschleunigungssensors der zweiten Ausführungsform.
  • Bei dem Prozess zur Fertigung des Beschleunigungssensors der fünften Ausführungsform werden die Prozesse in den 6A bis 6E und 7C der zweiten Ausführungsform ausgeführt. Bei dem Prozess in der 14A wird anschließend die Abdeckung 31 vorbereitet, die, wie bei dem Prozess in der 10E der dritten Ausführungsform, mit der oberen Elektrode 30 versehen wird. Gleich dem Prozess in der 10F der dritten Ausführungsform werden bei dem Prozess in der 14B Durchgangslö cher und anschließend Durchkontaktierungen 33 bis 37 in den Durchgangslöchern gebildet. Auf diese Weise wird der in der 13 gezeigte Beschleunigungssensor der fünften Ausführungsform fertiggestellt.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Nachstehend wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleich der ersten Ausführungsform erfasst der Beschleunigungssensor der sechsten Ausführungsform vertikale und horizontale Beschleunigungen zum Substrat. Ferner bildet die sechste Ausführungsform zwei Sensorabschnitte in demselben Substrat, um eine Beschleunigung unter Verwendung zweier Empfindlichkeiten zu erfassen. 15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilschnitts des Beschleunigungssensors der sechsten Ausführungsform. Der Beschleunigungssensor wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben.
  • Die Ausführungsform verwendet, wie in 15 gezeigt, ebenso ein SOI-Substrat 54, in dem eine Siliciumschicht 53 über einen eingebetteten Oxidfilm 52 auf einem Tragesubstrat 51 geschichtet angeordnet ist. Ein erster Sensorabschnitt 41 ist auf der linken Seite in der Zeichnung gebildet. Ein zweiter Sensorabschnitt 42 ist auf der rechten Seite in der Zeichnung gebildet.
  • Das Tragesubstrat 51, der eingebettete Oxidfilm 52 und die Siliciumschicht 53 arbeiten in gleicher Weise wie das Tragesubstrat 1, der eingebettete Oxidfilm 2 und die Siliciumschicht 3 der ersten Ausführungsform. Eine untere Elektrode 55 und dergleichen sind oberhalb der Oberfläche des Tragesubstrats 51 gebildet, in Übereinstimmung mit dem ersten und dem zweiten Sensorabschnitt 41 und 42. Die Siliciumschicht 53 ist derart gemustert, dass Sensorelemente, wie beispielsweise ein beweglicher Abschnitt 56 (Balkenstruktur) und ein fester Abschnitt 57 für den ersten und den zweiten Sensorabschnitt 41 und 42 gebildet werden.
  • Der bewegliche Abschnitt 56 weist einen Schwenkabschnitt 58, eine bewegliche Elektrode 59, einen Balken 61 und einen Ankerabschnitt 62 auf. Der gesamte bewegliche Abschnitt 56 ist in der Draufsicht annähernd in der Form eines Quadrats ausgebil det. Der Schwenkabschnitt 58, die bewegliche Elektrode 59, der Balken 61 und der Ankerabschnitt 62 arbeiten in gleicher Weise wie der Schwenkabschnitt 8, die bewegliche Elektrode 9, der Balken 11 und der Ankerabschnitt 12 der ersten Ausführungsform.
  • Der Schwenkabschnitt 58 ist derart aufgebaut, dass er rechteckig ist. Die mehreren beweglichen Elektroden 59 erstrecken sich von den längeren Seiten des Schwenkabschnitts 58 in vertikaler Richtung. Die beweglichen Elektroden 59 weisen die gleiche Breite und die gleiche Länge auf und sind abstandsgleich angeordnet, um eine Kammform zu bilden. Die bewegliche Elektrode 59 für den ersten Sensorabschnitt 41 ist in vertikaler Richtung zum Substrat dünner als die bewegliche Elektrode 59 für den zweiten Sensorabschnitt ausgebildet. Folglich zeigen der erste und der zweite Sensorabschnitt 41 und 42 verschiedene Werte für die zwischen der beweglichen Elektrode 59 und der unteren Elektrode 55 gebildete Kapazität und für die zwischen der beweglichen Elektrode 59 und der festen Elektrode 64 gebildete Kapazität an.
  • Der Balken 61 verbindet beide Enden des Schwenkabschnitts 58 mit dem Ankerabschnitt 62. Die Balken 61 werden gebildet, indem jeweils zwei rechteckige Rahmen parallel miteinander verbunden werden. Ein rechteckiger Rahmen dient als vertikaler Balken 61a, und der andere rechteckige Rahmen dient als horizontaler Balken 61b. Der vertikale Balken 61a ist in vertikaler Richtung zum Substrat dünner als der horizontale Balken 61b ausgebildet und wird leicht senkrecht zum Substrat abgelenkt. Der vertikale Balken 61a wird abgelenkt, um den beweglichen Abschnitt 56 senkrecht zum Substrat zu bewegen. Der horizontale Balken 61b wird abgelenkt, um den beweglichen Abschnitt 56 parallel zum Substrat zu bewegen.
  • Der Ankerabschnitt 62 hält jeden Balken 61 an einer Seite des Ankerabschnitts 62. Der eingebettete Oxidfilm 52 verbleibt am Boden des Ankerabschnitts 62. Der Ankerabschnitt 62 ist am Tragesubstrat 51 befestigt. Der bewegliche Abschnitt 56 kann sich, vom Ankerabschnitt 62 gehalten, senkrecht und parallel zum Substrat bewegen, auf der Grundlage der Ablenkung des Balkens 61. Eine Kontaktstelle 62a ist auf der Oberfläche jedes Ankerabschnitts 62 gebildet. Über eine elektrische Verbindung eines nicht gezeigten Bonddrahtes kann ein elektrisches Potential des beweglichen Abschnitt 56 erfasst werden.
  • Für jede der beiden Seiten jedes beweglichen Abschnitts 56 ist ein fester Abschnitt 57 vorgesehen. Der feste Abschnitt 57 weist einen Trageabschnitt 63, eine feste Elektrode 64 und einen Kontaktstellenabschnitt 65 auf. Der Trageabschnitt 63 erstreckt sich entlang einer längeren Seite des Rechtecks, das durch den Schwenkabschnitt 58 gebildet wird. Die feste Elektrode 64 erstreckt sich senkrecht zu einer längeren Seite des Trageabschnitts 63. Der eingebettete Oxidfilm 52 verbleibt am Boden des Trageabschnitts 63. Der Trageabschnitt 63 ist am Tragesubstrat 51 befestigt. Jeder Trageabschnitt 63 weist mehrere feste Elektroden 64 auf, um eine Kammform zu bilden. Die festen Elektroden 64 sind abstandsgleich angeordnet. Jede feste Elektrode 64 weist die gleiche Breite und die gleiche Länge auf. Die feste Elektrode 64 und die bewegliche Elektrode 59 sind gegenüberliegend angeordnet, um zwischen ihnen eine Kapazität zu bilden. Eine parallel zum Substrat aufgebrachte Beschleunigung kann auf der Grundlage einer Änderung in der Kapazität erfasst werden. Der Kontaktstellenabschnitt 65 ist am Ende des Trageabschnitts 63 vorgesehen. Für die Oberfläche des Kontaktstellenabschnitts 65 wird eine Metallschicht verwendet, um eine elektrische Verbindung mit einem nicht gezeigten Bonddraht herstellen zu können.
  • Der andere Teil der Siliciumschicht 53, der nicht dem beweglichen Abschnitt 56, dem festen Abschnitt 57 und dem Kontaktstellenabschnitt 66 für eine untere Elektrode entspricht, ist ein Rand- bzw. Umfangsabschnitt 68, der, mit Ausnahme dieser Komponenten, auf dem Tragesubstrat 51 zurückbleibt. Eine Kontaktstelle 69 wird ebenso auf dem Randabschnitt 68 gebildet. Die Kontaktstelle 69 kann mit einem nicht gezeigten Bonddraht elektrisch verbunden werden, um ein elektrisches Potential, wie beispielsweise ein elektrisches GND- bzw. Massepotential festzulegen.
  • Obgleich dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ist ein Kontaktstellenabschnitt für eine untere Elektrode für einen Teil der Siliciumschicht 53, mit Ausnahme des beweglichen Abschnitts 56 und des festen Abschnitts 57, vorgesehen. Der Kontaktstellenabschnitt für eine untere Elektrode wird verwendet, um ein gewünschtes elektrisches Potential an die untere Elektrode 55 zu legen.
  • Der Beschleunigungssensor der sechsten Ausführungsform ist gemäß obiger Beschreibung aufgebaut. Gleich der ersten Ausführungsform verwendet der Beschleunigungssensor der sechsten Ausführungsform ebenso den vertikalen Balken 61a und den horizontalen Balken 61b unterschiedlicher Dicken. Die Federcharakteristik des vertikalen Balkens 61a kann sich von der Federkonstanten des horizontalen Balkens 61b unterscheiden. Der Federcharakteristik jedes Balkens 11a und 11b kann individuell ein gewünschter Wert zugewiesen werden. Der Beschleunigungssensor kann den gleichen Effekt wie der Beschleunigungssensor der ersten Ausführungsform hervorbringen.
  • Bei dem Beschleunigungssensor der sechsten Ausführungsform wird die bewegliche Elektrode 59 gebildet, indem der Boden der Siliciumschicht 53 in Richtung des Tragesubstrats 51 entfernt wird. Die Höhe der beweglichen Elektrode 59 kann von der Dicke des eingebetteten Oxidfilms 52 unabhängig sein. Es ist möglich, einen gewünschten Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 59 und der unteren Elektrode 55 zu bestimmen und einen Wert der Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 59 und der unteren Elektrode 55 abzustimmen. Der Abstand zwischen der beweglichen Elektrode 59 und der unteren Elektrode 55 hängt von dem ersten Sensorabschnitt 41 und dem zweiten Sensorabschnitt 42 ab. Den Kapazitäten zwischen beiden können unterschiedliche Werte zugewiesen werden. Auf diese Weise können Sensoren unterschiedlicher Empfindlichkeiten in demselben Substrat gebildet werden.
  • (Weitere Ausführungsformen)
  • Der Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe der vorliegenden Erfindung ist vorstehend anhand eines Beschleunigungssensors verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch beispielsweise auch auf einen Winkelgeschwindigkeitssensor angewandt werden. Der in der 1 gezeigt Sensoraufbau der ersten Ausführungsform kann beispielsweise eine Winkelgeschwindigkeit in der Rotationsrichtung um eine Mittelachse des Schwenkabschnitts 8 als physikalische Größe parallel zum Substrat erfassen.
  • Bei dem gemäß der sechsten Ausführungsform aufgebauten Beschleunigungssensor kann die Dicke der beweglichen Elektrode 59 oder des vertikalen Balkens 61a abgestimmt werden, indem die Oberseite der Siliciumschicht 53 entfernt wird, so wie es bei der vierten Ausführungsform beschrieben wird.
  • Während die sechste Ausführungsform ein Beispiel für einen Beschleunigungssensor aufzeigt, bei welchem die untere Elektrode 55 gebildet ist, kann die obere Elektrode für den Beschleunigungssensor gebildet werden, so wie es bei der dritten Ausführungsform beschrieben wird. Selbst wenn der Beschleunigungssensor parallel zum Substrat arbeitet, ohne dass die untere Elektrode 55 oder die obere Elektrode gebildet ist, kann die Dicke der beweglichen Elektrode 59 für den ersten und den zweiten Sensorabschnitt 41 und 42 unabhängig voneinander abgestimmt werden. Es ist zumindest möglich, Sensoren mit verschiedenen Empfindlichkeiten in demselben Substrat zu bilden.
  • Die fünfte Ausführungsform beschreibt eine Struktur, welche der zweiten Ausführungsform mit der oberen Elektrode 30 entspricht, das heißt, eine Struktur, die sowohl die untere Elektrode 55 als auch die obere Elektrode 30 aufweist. Es ist ferner möglich, die Beschleunigungssensoren der ersten, dritten, vierten und sechsten Ausführungsform derart aufzubauen, dass sie sowohl die untere als auch die obere Elektrode aufweisen.
  • Während die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das SOI-Substrat 4 und 54 verwenden, kann ebenso vorzugsweise irgendein Substrat verwendet werden, das derart aufgebaut ist, dass es eine Siliciumschicht über einen Oxidfilm auf einem Tragesubstrat aufweist. Ein verfügbares Substrat kann beispielsweise einen Oxidfilm und anschließend eine Siliciumschicht aufweisen, welche der Reihe nach auf einem Tragesubstrat gebildet sind. Insbesondere kann der Oxidfilm auf das Tragesubstrat abgeschieden und anschließend die Siliciumschicht auf den Oxidfilm geschichtet werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Sensorstrukturen der vorliegenden Ausführungsformen dienen nur als Beispiele. Es wird Fachleuten ersichtlich sein, dass die obigen Ausführungsformen auf verschiedene Weise ausgestaltet werden können und dennoch die Funktion der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann.
  • Die obige Offenbarung zeigt die folgenden Ausgestaltung auf:
    Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine untere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die untere Elektrode auf der Trageschicht angeordnet ist und die untere Elektrode der beweglichen Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Der vertikale Balken und der horizontale Balken sind mit verschiedenen Dicken gebildet. Eine Federcharakteristik des vertikalen Balkens kann sich von einer Federkonstanten des horizontalen Balkens unterscheiden. Dem Balken können individuell gewünschte Werte zugewiesen werden. Die Höhe des vertikalen Balkens ist von der Dicke des Oxidfilms unabhängig, da die Siliciumschicht am Boden nahe dem Tragesubstrat entfernt ist. Die Federcharakteristik kann weiter verbessert werden. Eine physikalische Größe kann auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden vertikalen Balkens senkrecht zum Substrat erfasst werden. Ferner kann eine physikalische Größe auf der Grundlage einer Ablenkung des eine verbesserte Federcharakteristik aufweisenden horizontalen Balkens parallel zum Substrat erfasst werden.
  • Alternativ kann die Dicke des vertikalen Balkens durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens abstimmbar sein. Ferner kann der untere Teil des vertikalen Balkens der unteren Elektrode gegenüberliegen.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind, wobei die Siliciumschicht eine untere Schicht, einen Isolierfilm und eine obere Schicht aufweist und die untere Schicht auf dem Oxidfilm angeordnet ist; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine untere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der oberen Schicht der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die untere Elektrode auf der Trageschicht angeordnet ist und die untere Elektrode der beweglichen Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Alternativ kann die Dicke des vertikalen Balkens durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens abstimmbar sein. Ferner kann der untere Teil des vertikalen Balkens der unteren Elektrode gegenüberliegen. Alternativ kann der Sensorab schnitt ferner eine obere Elektrode aufweisen, die einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode entfernt angeordnet ist. Die obere Elektrode kann der unteren Elektrode gegenüberliegend angeordnet sein.
  • Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen beweglichen Abschnitt, einen festen Abschnitt und eine obere Elektrode aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, die obere Elektrode einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode entfernt angeordnet ist und die obere Elektrode der unteren Elektrode gegenüberliegend angeordnet ist. Der Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der oberen Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • Alternativ kann die Dicke des vertikalen Balkens durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens abstimmbar sein. Ferner kann der untere Teil des vertikalen Balkens der unteren Elektrode gegenüberliegen.
  • Alternativ kann die Dicke des vertikalen Balkens durch Entfernen eines oberen und durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens abstimmbar sein. Fer ner kann der untere Teil des vertikalen Balkens der unteren Elektrode gegenüberliegen und kann der obere Teil des vertikalen Balkens der unteren Elektrode gegenüberliegen.
  • Gemäß diesem Aufbau kann der vertikale Balken in einer Richtung der Dicke der Siliciumschicht in der Mitte der Siliciumschicht angeordnet werden. Die Dicke des vertikalen Balkens ist von der Höhe des vertikalen Balkens unabhängig. Die Federcharakteristik kann noch genauer gesteuert werden. Der Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe kann den eine weiter verbesserte Federcharakteristik aufweisenden Balken aufweisen.
  • Alternativ kann die bewegliche Elektrode eine Dicke in der zweiten Richtung aufweisen und kann die feste Elektrode eine Dicke in der zweiten Richtung aufweisen. Die Dicke der beweglichen Elektrode ist geringer als die Dicke der festen Elektrode. Die Dicke der beweglichen Elektrode ist durch Entfernen eines unteren Teils der beweglichen Elektrode abstimmbar, und der untere Teil der beweglichen Elektrode liegt der unteren Elektrode gegenüber.
  • Die Siliciumschicht wird am Boden nahe dem Tragesubstrat derart entfernt, dass die Höhe der beweglichen Elektrode von der Dicke des Oxidfilms unabhängig sein kann. Es kann ein beliebige Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode bestimmt und ein Kapazitätswert zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode, je nach Bedarf, abgestimmt werden.
  • Alternativ kann der Sensorabschnitt ferner einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor aufweisen. Der erste Sensor weist eine erste bewegliche Elektrode mit einer ersten Dicke in der zweiten Richtung auf, und der zweite Sensor weist eine zweite bewegliche Elektrode mit einer zweiten Dicke in der zweiten Richtung auf. Die erste Dicke unterscheidet sich von der zweiten Dicke.
  • Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat, das eine Siliciumschicht, einen Oxidfilm und eine Trageschicht aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und einen Sensorabschnitt, der einen bewegli chen Abschnitt und einen festen Abschnitt aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt eine bewegliche Elektrode aufweist, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird, und der feste Abschnitt eine feste Elektrode aufweist, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensorabschnitt weist ferner einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor auf. Der erste Sensor weist eine erste bewegliche Elektrode mit einer ersten Dicke in einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung auf. Der zweite Sensor weist eine zweite bewegliche Elektrode mit einer zweiten Dicke in der zweiten Richtung auf. Die erste Dicke unterscheidet sich von der zweiten Dicke.
  • Der erste Sensorabschnitt kann einen anderen Abstand zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode als der zweite Sensorabschnitt aufweisen. Ein Kapazitätswert dazwischen kann geändert werden. In demselben Substrat können eine Mehrzahl von Sensoren mit verschiedenen Empfindlichkeiten gebildet werden.
  • Alternativ kann die erste Dicke der ersten beweglichen Elektrode durch Entfernen eines unteren Teils der ersten beweglichen Elektrode abstimmbar sein. Ferner kann der untere Teil der ersten beweglichen Elektrode der Trageschicht gegenüberliegen.
  • Gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer unteren Elektrode auf einer Oberfläche einer Trageschicht; Bilden einer Siliciumschicht auf der Oberfläche einer Trageschicht über die untere Elektrode und einen Oxidfilm, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht, wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Oxidfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Silicium schicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der Siliciumschicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht gebildet werden; und Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der Siliciumschicht geätzten Abschnitt der Siliciumschicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt vom Trageabschnitt getrennt wird. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Auf die Injizierung des Sauerstoffions folgend wird die Wärmebehandlung ausgeführt, um die Position am Boden der Siliciumschicht zu oxidieren und den Opferoxidfilm zu bilden. Der Opferoxidfilm wird gleichzeitig mit dem Oxidfilm entfernt, um eine Struktur mit verschiedenen Höhen zu bilden. Die Höhe des vertikalen Balkens kann derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht. Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Alternativ kann das Implantieren des Sauerstoffions ferner ein Implantieren des Sauerstoffions in einem Oberflächenteil der Siliciumschicht umfassen. Der Oberflächenteil ist auf dem oberen Teil und dem unteren Teil gegenüberliegend angeordnet, und das Anwenden der Wärmebehandlung kann ferner ein Anwenden der Wärmebehandlung auf den Oberflächenteil der Siliciumschicht umfassen, derart, dass der Oberflächenteil den Opferoxidfilm bildet.
  • Da der Opferoxidfilm an der Position an der Oberseite der Siliciumschicht gebildet wird, wird die Siliciumschicht von sowohl der Position an der Oberseite als auch der Position am Boden, wo der Opferoxidfilm gebildet wurde, entfernt. Die Dicke und die Höhe des vertikalen Balkens oder der beweglichen Elektrode können unabhängig abgestimmt werden. Es kann ein noch besser geeigneter Wert zugewiesen werden.
  • Gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer unteren Schicht einer Siliciumschicht auf einer Trageschicht über einen Oxidfilm; Mustern der unteren Schicht, derart, dass eine untere Elektrode auf einer Oberfläche des Oxidfilms gebildet wird; Bilden eines Isolierfilms auf der unteren Schicht; Mustern des Isolierfilms, derart, dass ein Teil der unteren Elektrode vom Isolierfilm freigelegt wird; Bilden einer oberen Schicht der Siliciumschicht auf dem Isolierfilm und dem Teil der unteren Elektrode, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der oberen Schicht, wobei der untere Teil auf einer Isolierfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der oberen Schicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der oberen Schicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Isolierfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Siliciumschicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der oberen Schicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der oberen Schicht gebildet werden; und Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der oberen Schicht geätzten Abschnitt der oberen Schicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt von der Trageschicht getrennt wird. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Auf die Injizierung des Sauerstoffions folgend wird die Wärmebehandlung ausgeführt, um die Position am Boden der Siliciumschicht zu oxidieren und den Opferoxidfilm zu bilden. Der Opferoxidfilm wird gleichzeitig mit dem Oxidfilm entfernt, um eine Struktur mit verschiedenen Höhen zu bilden. Die Höhe des vertikalen Balkens kann derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht. Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Alternativ kann das Fertigungsverfahren ferner die Schritte aufweisen: Bilden einer Abdeckung auf einer Oberfläche der oberen Schicht über einen zweiten Oxidfilm auf das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms folgend, wobei die Abdeckung den beweglichen Abschnitt und den festen Abschnitt bedeckt; und Bilden eines ersten bis dritten Durchgangslochs in der Abdeckung und Bilden einer Metallschicht in jedem Durchgangsloch, derart, dass die Metallschicht im ersten Durchgangsloch elektrisch mit dem beweglichen Abschnitt verbunden ist, die Metallschicht im zweiten Durch gangsloch elektrisch mit dem festen Abschnitt verbunden ist und die Metallschicht im dritten Durchgangsloch elektrisch mit der unteren Elektrode verbunden ist.
  • Die Abdeckung kann angeordnet werden, um den beweglichen Abschnitt und den festen Abschnitt zu bedecken. Die Komponenten können elektrisch mit der Außenseite des Sensors verbunden werden, indem die Durchkontaktierungen für die Abdeckung gebildet werden.
  • Alternativ kann das Bilden der Abdeckung ferner ein Bilden einer dem beweglichen Abschnitt gegenüberliegenden oberen Elektrode umfassen. Das Bilden des ersten bis dritten Durchgangslochs in der Abdeckung kann ferner ein Bilden eines vierten Durchgangslochs in der Abdeckung umfassen. Das Bilden einer Metallschicht in jedem Durchgangsloch kann ferner ein Bilden der Metallschicht im vierten Durchgangsloch umfassen, derart, dass die Metallschicht im vierten Durchgangsloch elektrisch mit der oberen Elektrode verbunden ist.
  • Gemäß einer siebten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer Siliciumschicht auf einer Oberfläche einer Trageschicht über einen Oxidfilm, wobei die Siliciumschicht, der Oxidfilm und die Trageschicht ein Substrat bilden; Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht, wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht, welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken bildet; Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht, derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm bildet, der an den Oxidfilm grenzt; Bilden einer Maske auf der Oberfläche der Siliciumschicht und Bilden einer Öffnung in der Maske, wobei die Öffnung in der Maske einem beweglichen Abschnitt und einem festen Abschnitt entspricht; Ätzen der Siliciumschicht über die Maske, derart, dass der bewegliche Abschnitt und der feste Abschnitt in der Siliciumschicht gebildet werden; Ätzen des Opferoxidfilms und eines Teils des Oxidfilms über einen beim Ätzen der Siliciumschicht geätzten Abschnitt der Siliciumschicht, derart, dass der bewegliche Abschnitt von der Trageschicht getrennt wird; und Bilden einer Abdeckung auf einer Oberfläche der Siliciumschicht über einen zweiten Oxidfilm auf das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms folgend, wobei die Abdeckung den beweglichen Abschnitt und den festen Abschnitt bedeckt; und Bilden einer oberen Elektrode, welche dem beweglichen Abschnitt gegenüberliegt. Der bewegliche Abschnitt weist eine bewegliche Elektrode auf, die durch einen Balken auf der Trageschicht gehalten wird. Der feste Abschnitt weist eine feste Elektrode auf, welche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass die bewegliche Elektrode der unteren Elektrode über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm gegenüberliegt. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode entlang einer parallel zum Substrat verlaufenden ersten Richtung. Der Sensor erfasst die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode entlang einer senkrecht zum Substrat verlaufenden zweiten Richtung. Der Balken weist den vertikalen Balken, der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen horizontalen Balken, der entlang der ersten Richtung verschiebbar ist, auf. Der vertikale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf, und der horizontale Balken weist eine Dicke in der zweiten Richtung auf. Das Ätzen des Opferoxidfilms und des Teils des Oxidfilms führt dazu, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens von der Dicke des horizontalen Balkens unterscheidet.
  • Auf die Injizierung des Sauerstoffions folgend wird die Wärmebehandlung ausgeführt, um die Position am Boden der Siliciumschicht zu oxidieren und den Opferoxidfilm zu bilden. Der Opferoxidfilm wird gleichzeitig mit dem Oxidfilm entfernt, um eine Struktur mit verschiedenen Höhen zu bilden. Die Höhe des vertikalen Balkens kann derart individuell gesteuert werden, dass sie von der Höhe des horizontalen Balkens abweicht. Den Federcharakteristika der Balken können, wie vorstehend beschrieben, individuell optimale Werte zugewiesen werden. Zwischen der beweglichen Elektrode und der unteren Elektrode kann ein gewünschtes Intervall bereitgestellt werden.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne ihren Schutzumfang zu verlassen, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt wird. Zu den aufgezeigten bevorzugten Kombinationen und Konfigurationen sind verschiedene andere Kombinationen und Konfigurationen denkbar, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element aufweisen.
  • Vorstehend wurde ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe offenbart.
  • Ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe weist auf: ein Substrat 4, 54 mit einer Siliciumschicht 3, 53, einem Oxidfilm 2, 52 und einer Trageschicht 1, 51; und einen Sensorabschnitt 41, 42 mit einer beweglichen und einer festen Elektrode 9, 14, 59, 64 und einer unteren Elektrode 5, 55. Die bewegliche Elektrode 9, 59 wird von einem Balken 11, 61 auf der Trageschicht gehalten. Die feste Elektrode 14, 64 liegt der beweglichen Elektrode gegenüber. Die untere Elektrode ist auf der Trageschicht angeordnet und liegt der beweglichen Elektrode gegenüber. Der Sensor erfasst eine horizontale physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen und der festen Elektrode und eine vertikale physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen und der unteren Elektrode. Der Balken weist einen vertikalen und einen horizontalen Balken 11a, 11b, 61a, 61b auf. Die Dicke des vertikalen Balkens ist geringer als die Dicke des horizontalen Balkens.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 6-349806 A [0003]
    • - US 5616523 [0003]
    • - JP 2003-46091 A [0003]
    • - JP 2004-93494 A [0004]
    • - JP 2005-349533 A [0004]
    • - JP 2004-106116 A [0005]
    • - US 2004/0053507 [0005]

Claims (18)

  1. Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit: – einem Substrat (4, 54), das eine Siliciumschicht (3, 53), einen Oxidfilm (2, 52) und eine Trageschicht (1, 51) aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und – einem Sensorabschnitt (41, 42), der einen beweglichen Abschnitt (6, 56), einen festen Abschnitt (7, 57) und eine untere Elektrode (5, 55) aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der Siliciumschicht (3, 53) angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, die untere Elektrode (5, 55) auf der Trageschicht (1, 51) angeordnet ist und die untere Elektrode (5, 55) der beweglichen Elektrode (9, 59) über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm (2, 52) gegenüberliegt, wobei – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der unteren Elektrode (5, 55) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken (11a, 61a) und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken (11b, 61b) aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61a) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) geringer als die Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) ist.
  2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens (11a, 61a) abstimmbar ist; und – der untere Teil des vertikalen Balkens (11a, 61a) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt.
  3. Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit: – einem Substrat (4, 54), das eine Siliciumschicht (3, 53), einen Oxidfilm (2, 52) und eine Trageschicht (1, 51) aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind, wobei die Siliciumschicht (3, 53) eine untere Schicht (3a), einen Isolierfilm und eine obere Schicht (3b) aufweist und die untere Schicht (3a) auf dem Oxidfilm (2, 52) angeordnet ist; und – einem Sensorabschnitt (41, 42), der einen beweglichen Abschnitt (6, 56), einen festen Abschnitt (7, 57) und eine untere Elektrode (5, 55) aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der oberen Schicht (3b) der Siliciumschicht (3, 53) angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, die untere Elektrode (5, 55) auf der Trageschicht (1, 51) angeordnet ist und die untere Elektrode (5, 55) der beweglichen Elektrode (9, 59) über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm (2, 52) gegenüberliegt, wobei – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der unteren Elektrode (5, 55) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken (11a, 61a) und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken (11b, 61b) aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61a) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) geringer als die Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) ist.
  4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens (11a, 61a) abstimmbar ist; und – der untere Teil des vertikalen Balkens (11a, 61a) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt.
  5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sensorabschnitt (41, 42) ferner eine obere Elektrode (30) aufweist, die einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode (9, 59) entfernt angeordnet ist; und – die obere Elektrode (30) der unteren Elektrode (5) gegenüberliegend angeordnet ist.
  6. Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit: – einem Substrat (4, 54), das eine Siliciumschicht (3, 53), einen Oxidfilm (2, 52) und eine Trageschicht (1, 51) aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und – einem Sensorabschnitt (41, 42), der einen beweglichen Abschnitt (6, 56), einen festen Abschnitt (7, 57) und eine obere Elektrode (30) aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der Siliciumschicht (3, 53) angeordnet sind, der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, die obere Elektrode (30) einen vorbestimmten Abstand von der beweglichen Elektrode (9, 59) entfernt angeordnet ist und die obere Elektrode (30) der unteren Elektrode (5) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der oberen Elektrode (30) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) einen entlang der zweiten Richtung verschiebbaren vertikalen Balken (11a, 61a) und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken (11b, 61b) aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61a) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) geringer als die Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) ist.
  7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens (11a, 61a) abstimmbar ist; und – der untere Teil des vertikalen Balkens (11a, 61a) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt.
  8. Sensor nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) durch Entfernen eines oberen und durch Entfernen eines unteren Teils des vertikalen Balkens (11a, 61a) abstimmbar ist; und – der untere Teil des vertikalen Balkens (11a, 61a) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt, und der obere Teil des vertikalen Balkens (11a, 61a) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt.
  9. Sensor nach einem der Ansprüche 1, 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass – die bewegliche Elektrode (9, 59) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und die feste Elektrode (14, 64) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist; – die Dicke der beweglichen Elektrode (9, 59) geringer als die Dicke der festen Elektrode (14, 64) ist; – die Dicke der beweglichen Elektrode (9, 59) durch Entfernen eines unteren Teils der beweglichen Elektrode (9, 59) abstimmbar ist; und – der untere Teil der beweglichen Elektrode (9, 59) der unteren Elektrode (5, 55) gegenüberliegt.
  10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sensorabschnitt (41, 42) ferner einen ersten Sensor (41) und einen zweiten Sensor (42) aufweist; – der erste Sensor (41) eine erste bewegliche Elektrode (59) mit einer ersten Dicke in der zweiten Richtung aufweist; – der zweite Sensor (42) eine zweite bewegliche Elektrode (59) mit einer zweiten Dicke in der zweiten Richtung aufweist; und – sich die erste Dicke von der zweiten Dicke unterscheidet.
  11. Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit: – einem Substrat (54), das eine Siliciumschicht (53), einen Oxidfilm (52) und eine Trageschicht (51) aufweist, die in dieser Reihenfolge übereinandergeschichtet sind; und – einem Sensorabschnitt (41, 42), der einen beweglichen Abschnitt (56) und einen festen Abschnitt (57) aufweist, wobei der bewegliche Abschnitt (56) und der feste Abschnitt (57) in der Siliciumschicht (53) angeordnet sind, der bewegliche Ab schnitt (56) eine bewegliche Elektrode (59) aufweist, die durch einen Balken (61) auf der Trageschicht (51) gehalten wird, und der feste Abschnitt (57) eine feste Elektrode (64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (59) gegenüberliegt, wobei – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (59) und der festen Elektrode (64) entlang einer parallel zum Substrat (54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensorabschnitt (41, 42) ferner einen ersten Sensor (41) und einen zweiten Sensor (42) aufweist, – der erste Sensor (41) eine erste bewegliche Elektrode (59) mit einer ersten Dicke in einer senkrecht zum Substrat (54) verlaufenden zweiten Richtung aufweist, – der zweite Sensor (42) eine zweite bewegliche Elektrode (59) mit einer zweiten Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – sich die erste Dicke von der zweiten Dicke unterscheidet.
  12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Dicke der ersten beweglichen Elektrode (59) durch Entfernen eines unteren Teils der ersten beweglichen Elektrode (59) abstimmbar ist; und – der untere Teil der ersten beweglichen Elektrode (59) der Trageschicht (51) gegenüberliegt.
  13. Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit den Schritten: – Bilden einer unteren Elektrode (5) auf einer Oberfläche einer Trageschicht (1, 51); – Bilden einer Siliciumschicht (3, 53) auf der Oberfläche einer Trageschicht (1, 51) über die untere Elektrode (5) und einen Oxidfilm (2, 52), wobei die Siliciumschicht (3, 53), der Oxidfilm (2, 52) und die Trageschicht (1, 51) ein Substrat (4, 54) bilden; – Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht (3, 43), wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht (3, 43), welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken (11a, 61a) bildet; – Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht (3, 43), derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm (21) bildet, der an den Oxidfilm (2, 52) grenzt; – Bilden einer Maske (22) auf der Oberfläche der Siliciumschicht (3, 53) und Bilden einer Öffnung in der Maske (22), wobei die Öffnung in der Maske (22) einem beweglichen Abschnitt (6, 56) und einem festen Abschnitt (7, 57) entspricht; – Ätzen der Siliciumschicht (3, 53) über die Maske (22), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der Siliciumschicht (3, 53) gebildet werden; und – Ätzen des Opferoxidfilms (21) und eines Teils des Oxidfilms (2, 52) über einen beim Ätzen der Siliciumschicht (3, 53) geätzten Abschnitt der Siliciumschicht (3, 53), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) vom Trageabschnitt (1, 51) getrennt wird, wobei – der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, – der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass die bewegliche Elektrode (9, 59) der unteren Elektrode (5, 55) über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm (2, 52) gegenüberliegt, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der unteren Elektrode (5, 55) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) den vertikalen Balken (11a, 61a), der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken (11b, 61b) aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) von der Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) unterscheidet.
  14. Fertigungsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass – das Implantieren des Sauerstoffions ferner ein Implantieren des Sauerstoffions in einem Oberflächenteil der Siliciumschicht (3, 43) umfasst; – der Oberflächenteil auf dem oberen Teil und dem unteren Teil gegenüberliegend angeordnet ist; und – das Anwenden der Wärmebehandlung ferner ein Anwenden der Wärmebehandlung auf den Oberflächenteil der Siliciumschicht (3, 43) umfasst, derart, dass der Oberflächenteil den Opferoxidfilm (21) bildet.
  15. Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit den Schritten: – Bilden einer unteren Schicht (3a) einer Siliciumschicht (3, 53) auf einer Trageschicht (1, 51) über einen Oxidfilm (2, 52); – Mustern der unteren Schicht (3a) derart, dass eine untere Elektrode (5) auf einer Oberfläche des Oxidfilms (2, 52) gebildet wird; – Bilden eines Isolierfilms (38) auf der unteren Schicht (3a); – Mustern des Isolierfilms (38) derart, dass ein Teil der unteren Elektrode (5) vom Isolierfilm (38) freigelegt wird; – Bilden einer oberen Schicht (3b) der Siliciumschicht (3, 53) auf dem Isolierfilm (38) und dem Teil der unteren Elektrode (5), wobei die Siliciumschicht (3, 53), der Oxidfilm (2, 52) und die Trageschicht (1, 51) ein Substrat (4, 54) bilden; – Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der oberen Schicht (3b), wobei der untere Teil auf einer Isolierfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der oberen Schicht (3b), welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken (11a, 61a) bildet; – Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der oberen Schicht (3b), derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm (21) bildet, der an den Isolierfilm (38) grenzt; – Bilden einer Maske (22) auf der Oberfläche der Siliciumschicht (3, 53) und Bilden einer Öffnung in der Maske (22), wobei die Öffnung in der Maske (22) einem beweglichen Abschnitt (6, 56) und einem festen Abschnitt (7, 57) entspricht; – Ätzen der oberen Schicht (3b) über die Maske (22), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der oberen Schicht (3b) gebildet werden; und – Ätzen des Opferoxidfilms (21) und eines Teils des Oxidfilms (2, 52) über einen beim Ätzen der oberen Schicht (3b) geätzten Abschnitt der oberen Schicht (3b), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) von der Trageschicht (1, 51) getrennt wird, wobei – der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, – der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass die bewegliche Elektrode (9, 59) der unteren Elektrode (5, 55) über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm (2, 52) gegenüberliegt, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der unteren Elektrode (5, 55) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) den vertikalen Balken (11a, 61a), der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen entlang der ersten Richtung verschiebbaren horizontalen Balken (11b, 61b) aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61a) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) von der Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) unterscheidet.
  16. Fertigungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner die folgenden Schritte aufweist: – Bilden einer Abdeckung (31) auf einer Oberfläche der oberen Schicht (3b) über einen zweiten Oxidfilm (32) auf das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) folgend, wobei die Abdeckung (31) den beweglichen Abschnitt (6, 56) und den festen Abschnitt (7, 57) bedeckt; und – Bilden eines ersten bis dritten Durchgangslochs (33–37) in der Abdeckung (31) und Bilden einer Metallschicht in jedem Durchgangsloch (33–37), derart, dass die Metallschicht im ersten Durchgangsloch (33–37) elektrisch mit dem beweglichen Abschnitt (6, 56) verbunden ist, die Metallschicht im zweiten Durchgangsloch (33–37) elektrisch mit dem festen Abschnitt (7, 57) verbunden ist und die Metallschicht im dritten Durchgangsloch (33–37) elektrisch mit der unteren Elektrode (5, 55) verbunden ist.
  17. Fertigungsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass – das Bilden der Abdeckung (31) ferner ein Bilden einer dem beweglichen Abschnitt (6, 56) gegenüberliegenden oberen Elektrode (30) umfasst; – das Bilden des ersten bis dritten Durchgangslochs (33–37) in der Abdeckung (31) ferner ein Bilden eines vierten Durchgangslochs (33–37) in der Abdeckung (31) umfasst; und – das Bilden einer Metallschicht in jedem Durchgangsloch (33–37) ferner ein Bilden der Metallschicht im vierten Durchgangsloch (33–37) umfasst, derart, dass die Metallschicht im vierten Durchgangsloch (33–37) elektrisch mit der oberen Elektrode (30) verbunden ist.
  18. Verfahren zur Fertigung eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen Größe, mit den Schritten: – Bilden einer Siliciumschicht (3, 53) auf einer Oberfläche einer Trageschicht (1, 51) über einen Oxidfilm (2, 52), wobei die Siliciumschicht (3, 53), der Oxidfilm (2, 52) und die Trageschicht (1, 51) ein Substrat (4, 54) bilden; – Implantieren eines Sauerstoffions in einem unteren Teil der Siliciumschicht (3, 43), wobei der untere Teil auf einer Oxidfilmseite angeordnet ist, und wobei ein oberer Teil der Siliciumschicht (3, 43), welcher dem unteren Teil gegenüberliegt, einen vertikalen Balken (11a, 61a) bildet; – Anwenden einer Wärmebehandlung auf den unteren Teil der Siliciumschicht (3, 43), derart, dass der untere Teil einen Opferoxidfilm (21) bildet, der an den Oxidfilm (2, 52) grenzt; – Bilden einer Maske (22) auf der Oberfläche der Siliciumschicht (3, 53) und Bilden einer Öffnung in der Maske (22), wobei die Öffnung in der Maske (22) einem beweglichen Abschnitt (6, 56) und einem festen Abschnitt (7, 57) entspricht; – Ätzen der Siliciumschicht (3, 53) über die Maske (22), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) und der feste Abschnitt (7, 57) in der Siliciumschicht (3, 53) gebildet werden; – Ätzen des Opferoxidfilms (21) und eines Teils des Oxidfilms (2, 52) über einen beim Ätzen der Siliciumschicht (3, 53) geätzten Abschnitt der Siliciumschicht (3, 53), derart, dass der bewegliche Abschnitt (6, 56) von der Trageschicht (1, 51) getrennt wird; und – Bilden einer Abdeckung (31) auf einer Oberfläche der Siliciumschicht (3, 53) über einen zweiten Oxidfilm (32) auf das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) folgend, wobei die Abdeckung (31) den beweglichen Abschnitt (6, 56) und den festen Abschnitt (7, 57) bedeckt; und – Bilden einer oberen Elektrode (30), welche dem beweglichen Abschnitt (6, 56) gegenüberliegt, wobei – der bewegliche Abschnitt (6, 56) eine bewegliche Elektrode (9, 59) aufweist, die durch einen Balken (11, 61) auf der Trageschicht (1, 51) gehalten wird, – der feste Abschnitt (7, 57) eine feste Elektrode (14, 64) aufweist, welche der beweglichen Elektrode (9, 59) gegenüberliegt, – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass die bewegliche Elektrode (9, 59) der unteren Elektrode (5, 55) über einen Zwischenraum ohne den Oxidfilm (2, 52) gegenüberliegt, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der festen Elektrode (14, 64) entlang einer parallel zum Substrat (4, 54) verlaufenden ersten Richtung erfasst, – der Sensor die physikalische Größe auf der Grundlage einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode (9, 59) und der unteren Elektrode (5, 55) entlang einer senkrecht zum Substrat (4, 54) verlaufenden zweiten Richtung erfasst, – der Balken (11, 61) den vertikalen Balken (11a, 61a), der entlang der zweiten Richtung verschiebbar ist, und einen horizontalen Balken (11b, 61b), der entlang der ersten Richtung verschiebbar ist, aufweist, – der vertikale Balken (11a, 61a) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und der horizontale Balken (11b, 61b) eine Dicke in der zweiten Richtung aufweist, und – das Ätzen des Opferoxidfilms (21) und des Teils des Oxidfilms (2, 52) dazu führt, dass sich die Dicke des vertikalen Balkens (11a, 61a) von der Dicke des horizontalen Balkens (11b, 61b) unterscheidet.
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