DE19810534A1 - Mehrachsenbeschleunigungssensor und Herstellungsverfahren eines Mehrachsenbeschleunigungssensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrachsenbeschleu­ nigungssensor und Herstellungsverfahren eines Mehrachsenbe­ schleunigungssensors.

Speziell betrifft sie einen Beschleunigungssensor des kapaziti­ ven Erfassungstyps, der in der Lage ist, gleichzeitig die Be­ schleunigung entlang von zwei oder drei Achsen zu messen, und bei einer Schwingungsmessung, einer Fahrzeugsteuerung und einer Bewegungssteuerung anwendbar ist, und ein Herstellungsverfahren davon.

Als Sensoren zum Erfassen von einer auf ein sich bewegendes Ob­ jekt angewandten Beschleunigung gibt es verschiedene Arten von Sensoren, wie zum Beispiel piezoelektrische Sensoren, Verwin­ dungsmeßsensoren, magnetische Sensoren zum Verwenden differen­ tieller Umwandlungen und kapazitive Sensoren zum Erfassen von Kapazitätsänderungen in Kodensatoren. In letzter Zeit wird spe­ ziell aufgrund der Beschleunigungssensoren, die die Mikrobear­ beitungstechnik in dem Halbleitergebiet verwenden, eine große Aufmerksamkeit für die Beschleunigungssensoren, die den piezo­ elektrischen Effekt verwenden, bei denen sich der elektrische Widerstand als Reaktion auf eine externe mechanische Kraft än­ dert, und für die Beschleunigungssensoren zum Berechnen der Be­ schleunigung durch Erfassen von Änderungen in den Kondensatoren aufgebracht. Diese Sensoren weisen verschiedene Vorteile auf, wie zum Beispiel die Kompaktheit der Einrichtungen, die Massen­ herstellung, die höhere Präzision und die höhere Zuverlässig­ keit. Speziell der Beschleunigungssensor zum elektrischen Er­ fassen der Beschleunigung basierend auf den Änderungen des Ka­ pazitätswertes des Kondensators ist beispielsweise in JP-A 8- 32090 (JP-A: veröffentlichte Patentanmeldung) beschrieben.

Fig. 9 ist ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen eines Beispie­ les des herkömmlichen Kapazitätsbeschleunigungssensors, der in JP-A 8-32090 beschrieben ist. Fig. 9a ist eine Draufsicht und Fig. 9b ist eine Querschnittsansicht. Die variable Elektrode 1, die dem Siliziummassekörper entspricht, ist durch den Balken 3 über einen Ankerabschnitt 2 getragen. Die fixierten Elektroden 4 und 5 sind so gebildet, daß sie einen konstanten Zwischenraum an der Seitenoberfläche dieses Massekörpers definieren. Die Kondensatoren 10 und 11 sind durch den Massekörper 1 und die fixierten Elektroden 4 und 5 gebildet. Wie von der Quer­ schnittsansicht A-A von Fig. 9 ersichtlich ist, ist die Sensor­ struktur, die diese Hilfstrageeinheit 7 aufweist, mit dem Glas­ substrat 8 und dem Glassubstrat 9 durch das Anodenverbindungs­ verfahren verbunden und der Bereich, der zum Bilden der Konden­ satoren verwendet wird, ist hermetisch verschlossen. Diese Kon­ densatoren 10 und 11 bilden das Sensorelement 12. Wenn eine Trägheitskraft, die durch die Beschleunigung verursacht ist, entlang der x-Richtung des Massekörpers 1 ausgeübt wird, wird der Massekörper entlang der x-Richtung verschoben. Eine elek­ trische Kapazität, die zwischen dem Massekörper 1 und den fi­ xierten Elektroden 4 und 5 definiert ist, wird durch die Ver­ schiebung erhöht (Cx1 = C + ΔC), wohingegen die andere Kapazi­ tät, die zwischen dem Massekörper 1 und den fixierten Elektro­ den 4 und 5 definiert ist, durch die Verschiebung verringert wird (Cx2 = C - ΔC).

Diese Kapazitätsänderung wird in eine Spannungsausgabe durch den gebildeten IC-Erfassungschip (ASIC) umgewandelt, so daß dieses Beschleunigung als die Spannungsausgabe hergeleitet wer­ den kann. Dieser gebildete IC-Erfassungschip weist die Umwand­ lungsschaltung für eine Umwandlung der Kapazität zu einer Span­ nung mit folgender Eigenschaft auf:

Vout = Cx1/(Cx1 + Cx2).Vs.

In dieser Gleichung bezeichnet das Symbol "Vout" die Spannungs­ ausgabe und das Symbol "Vs" die Eingabespannung.

Bei dem Fall des oben beschriebenen Beschleunigungssensors ist dieser Beschleunigungssensor auf die Beschleunigungsmessung ei­ ner axialen Richtung (x-Richtung) beschränkt. Wenn folglich die Beschleunigung entlang zweier axialen Richtungen oder dreier axialen Richtungen gemessen wird, werden zwei Sätze von Sensor­ elementen und von ASIC benötigt, so daß die Abmessung des Ge­ häuses zum Aufnehmen der Sensorelemente und der ASIC erhöht ist. Daher gibt es eine Schwierigkeit, daß die Herstellungsko­ sten erhöht sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen günstigen Mehrachsenbeschleunigungssensor, der in der Lage ist, die Be­ schleunigung entlang zweier axialer Richtungen oder dreier axialer Richtungen zu messen, und ein Herstellungsverfahren ei­ nes Mehrachsenbeschleunigungssensors vorzusehen.

Die Aufgabe wird durch den Mehrachsenbeschleunigungssensor des Anspruches 1 oder durch das Herstellungsverfahren eines Mehr­ achsenbeschleunigungssensors des Anspruches 11 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Ein erster Aspekt ist ein Mehrachsenbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung entlang den Richtungen von mehre­ ren Achsen, mit
zumindest einem Massekörper, der aus einem Einkristallsilizium­ wafer gebildet ist und innerhalb einer Ebene des Siliziumwafers angeordnet ist,
zumindest zwei Auslegerbalken, die zueinander parallel angeord­ net sind und in der Lage sind, den Massekörper entlang einer Mehrzahl von Richtungen zu verschieben und den Massekörper in einer solchen Art zu halten, daß Schwingungsformen des Masse­ körpers so definiert sind, daß er sich parallel entlang der Wa­ ferebenenrichtung bewegt,
zumindest einer fixierten Elektrode, die von den Auslegerbalken und dem Massekörper elektrisch isoliert ist und die in jeder Richtung entgegengesetzt zueinander mit einem konstanten Zwi­ schenraum in jeder Beschleunigungsrichtung jedes Massekörpers so angeordnet ist, daß die durch die Beschleunigung entlang der mehreren Richtung bedingte Verschiebung des Massekörpers erfaßt wird, und
einem Verschiebungserfassungsmittel zum Erfassen der Verschie­ bung des Massekörpers durch Anlegen einer konstanten Spannung zwischen der fixierten Elektrode und dem Massekörper.

Ein zweiter Aspekt ist ein Mehrachsenbeschleunigungssensor ent­ sprechend dem ersten Aspekt, bei dem
der Massekörper zwei Massekörper aufweist, die innerhalb der Waferebenen in einer solchen Art angeordnet sind, daß die Aus­ legerbalken zueinander senkrecht angeordnet sind,
die fixierte Elektrode gegenüber dem Massekörper entlang der Beschleunigungserfassungsrichtung innerhalb der Waferebene an­ geordnet ist und
die Beschleunigung entlang der zwei axialen Richtungen inner­ halb der Waferebene erfaßt wird.

Ein dritter Aspekt ist ein Mehrachsenbeschleunigungssensor ent­ sprechend dem ersten Aspekt, bei dem
ein erster und ein zweiter Massekörper innerhalb der Waferebene in einer solchen Art angeordnet sind, daß die Auslegerbalken zueinander senkrecht angeordnet sind, und
wobei die fixierte Elektrode eine erste fixierte Elektrode, die gegenüber dem ersten Massekörper entlang der Beschleunigungser­ fassungsrichtung innerhalb der Waferebene angeordnet ist, und eine zweite fixierte Elektrode, die gegenüber dem zweiten Mas­ sekörper entlang einer Beschleunigungserfassungsrichtung außer­ halb der Waferebene angeordnet ist, aufweist,
wobei eine Erfassung der Beschleunigung der zwei Achsen entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Waferebene und der einen Achse entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Waferebene durchgeführt wird.

Ein vierter Aspekt ist der Mehrachsenbeschleunigungssensor ent­ sprechend dem ersten Aspekt, bei dem
ein Mehrachsenbeschleunigungserfassungssensor aus einem Masse­ körper "a", der bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene verschoben bzw. verschiebbar ist, und einer Balkenstruktur, die diesen Massekörper "a" hält, gebildet ist, wobei ein Randab­ schnitt dieser Balkenstruktur mit einem Massekörper "b", der an einem peripheren Abschnitt des Massekörpers "a" gebildet ist, verbunden ist, wobei die Balkenstruktur zum Halten des Masse­ körpers "b" eine solche Struktur aufweist, daß die Balkenstruk­ tur senkrecht zu einer Verschiebungsrichtung des Massekörpers "a" verschoben bzw. verschiebbar ist,
mehr als eine fixierte Elektrode mit einem konstanten Zwischen­ raum vorgesehen sind und gegenüber den entsprechenden Massekör­ pern in den Beschleunigungserfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene angeordnet sind, und die entsprechenden fixierten Elektroden elektrisch von dem Balken und den Massekörpern iso­ liert sind, damit die Beschleunigung von zwei Achsen entlang den Erfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene erfaßt wird.

Entsprechend einer fünften Struktur besteht ein Mehrachsenbe­ schleunigungserfassungssensor aus einem Massekörper "a", der bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene verschoben bzw. verschiebbar ist, und einer Balkenstruktur, die diesen Masse­ körper "a" hält, wobei ein Randabschnitt dieser Balkenstruktur mit einem Massekörper "b", der an einem peripheren Abschnitt des Massekörpers "a" gebildet ist, verbunden ist, wobei die Balkenstruktur zum Halten des Massekörpers "b" eine solche Struktur aufweist, daß die Balkenstruktur senkrecht zu einer Verschiebungsrichtung des Massekörpers "a" verschoben bzw. ver­ schiebbar ist, ein Randabschnitt eines Balkens des Massekörpers "b" mit einem Massekörper "c", der an einem peripheren Ab­ schnitt des Massekörpers "b" gebildet ist, verbunden ist, wobei die Balkenstruktur zum Halten des Massekörpers "c" eine solche Struktur aufweist, daß sie entlang der Erfassungsrichtung au­ ßerhalb der Ebene verschoben bzw. verschiebbar ist, wobei mehr als eine fixierte Elektrode mit einem konstanten Zwischenraum vorgesehen ist und gegenüber den entsprechenden Massekörpern in der Waferebene in den Beschleunigungserfassungsrichtungen ange­ ordnet sind, und die entsprechenden fixierten Elektroden elek­ trisch von dem Balken und den Massekörpern isoliert sind, so daß die Beschleunigung von zwei Achsen entlang den Erfassungs­ richtungen innerhalb der Waferebene und ebenfalls einer Achse entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Waferebene erfaßt wird.

Entsprechend einer sechsten Struktur weist ein Mehrachsenbe­ schleunigungserfassungssensor einen Massekörper "a", der bezüg­ lich einer Achse außerhalb der Waferebene verschoben bzw. ver­ schiebbar ist, und eine Balkenstruktur, die diesen Massekörper "a" hält, auf, wobei ein Randabschnitt dieser Balkenstruktur mit einem Massekörper "b", der an einem peripheren Abschnitt des Massekörpers "a", gebildet ist, verbunden ist, eine Balken­ struktur zum Halten eines Massekörpers "b" eine solche Struktur ist, die bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene ver­ schoben bzw. verschiebbar ist, ein Balkenrandabschnitt des Mas­ sekörpers "b" mit einem Massekörper "c", der an einem periphe­ ren Abschnitt des Massekörpers "b" gebildet ist, verbunden ist, eine Balkenstruktur zum Halten des Massekörpers "c" eine solche Verschiebungsstruktur aufweist, die senkrecht zu der Verschie­ bungsrichtung des Massekörpers "b" innerhalb der Waferebene ist, mehr als eine fixierte Elektrode mit einem konstanten Zwi­ schenraum vorgesehen ist und gegenüber den entsprechenden Mas­ sekörper innerhalb der Waferebene in Richtung der Beschleuni­ gungserfassungsrichtungen angeordnet sind, und die entsprechen­ den fixierten Elektroden elektrisch von dem Balken und den Mas­ sekörpern isoliert sind, so daß die Beschleunigung von zwei Achsen entlang den Erfassungsrichtungen innerhalb der Waferebe­ ne und ebenfalls die Beschleunigung einer Achse entlang der Er­ fassungsrichtung außerhalb der Waferebene erfaßt wird.

Entsprechend einer siebten Struktur ist eine Mehrachsenbe­ schleunigungserfassungssensor dadurch gekennzeichnet, daß eine Eigendiagnosebetätigungselektrode mit bzw. für eine Achse, zwei Achsen oder drei Achsen der Beschleunigungserfassungsrichtung vorgesehen ist.

Entsprechend einer achten Struktur ist ein Mehrachsenbeschleu­ nigungserfassungssensor dadurch gekennzeichnet, daß eine kamm­ förmige Überlappung in einem Abschnitt, bei dem die Massekörper gegenüber der Elektrode angeordnet sind, in zumindest einer von der Erfassungselektrode entlang der Erfassungsrichtung inner­ halb der Ebene und einer Betätigungselektrode vorgesehen ist.

Entsprechend einer neunten Struktur ist ein Mehrachsenbeschleu­ nigungserfassungssensor dadurch gekennzeichnet, daß für die Er­ fassungselektrode entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Waferebene oder für eine Betätigungselektrode oder für die Er­ fassungselektrode und die Betätigungselektrode die Massekörper eine hohle Schlitzstruktur aufweisen und die Elektroden in der hohlen Schlitzstruktur vorgesehen sind.

Ein zehnter Aspekt des Mehrachsenbeschleunigungserfassungssen­ sor ist ein Beschleunigungserfassungssensor entsprechend einem der vorhergehenden Aspekte oder Strukturen, bei dem die fixier­ te Elektrode aus einer leitenden Schicht, die auf isolierenden Substraten gebildet ist, gebildet ist, wobei der Siliziumwafer zwischen den isolierenden Substraten derart angeordnet ist, daß ein Zwischenraum zwischen der fixierten Elektrode und dem Mas­ sekörper durch die Tiefe einer auf dem Siliziumwafer gebildeten Ausnehmung bestimmt ist.

Entsprechend einem elften Aspekt wird ein Mehrachsenbeschleuni­ gungserfassungssensor durch einen Schritt, bei dem eine Beschleunigungssensorstruktur aus einer Dreischichtversiegelungsstruktur durch ein Silizium­ substrat mit entweder Glas oder einem isolierenden Film gebil­ det wird, einen Schritt, bei dem eine gebildete IC-Erfassungs­ schaltung an einem oberen Abschnitt des Sensorelementes oder einem peripheren Abschnitt davon vorgesehen wird, einen Schritt, bei dem ein Tragabschnitt zum Umgeben des peripheren Abschnittes der Beschleunigungssensorstruktur vorgesehen wird, und einen Schritt, bei dem sowohl das Sensorelement als auch die Erfassungsschaltung hermetisch durch ein Gehäuse verschlos­ sen werden, gebildet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1(a)-1(c) strukturelle Ansichten zum Zeigen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleuni­ gungssensor entsprechend einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild der ersten Ausführungsform,

Fig. 3(a)-3(e) erläuternde Figuren zum Zeigen eines Herstellungsverfahrens des Mehrachsenbe­ schleunigungssensors der ersten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 4 eine erläuternde Figur zum Darstellen eines Verfahrens zum Bilden einer Elek­ trodenanschlußfläche entsprechend dem Herstellungsverfahren von Fig. 3,

Fig. 5(a)-5(c) strukturelle Diagramme zum Zeigen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleuni­ gungssensors entsprechend einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6(a)-6(c) strukturelle Diagramme zum Zeigen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleuni­ gungssensors entsprechend einer dritten Ausführungsform,

Fig. 7(a)-7(c) strukturelle Diagramme zum Zeigen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleuni­ gungssensors entsprechend einer vierten Ausführungsform,

Fig. 8(a)-8(c) strukturelle Diagramme zum Zeigen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleuni­ gungssensors entsprechend einer fünften Ausführungsform,

Fig. 9(a) und 9(b) erläuternde Figuren zum Zeigen eines Beispieles des der Anmelderin bekannten Beschleunigungssensors des kapazitiven Typs und

Fig. 10 ein erläuterndes Diagramm zum Zeigen ei­ nes Beispieles des der Anmelderin be­ kannten Beschleunigungssensors des kapa­ zitiven Typs.

Erste Ausführungsform

Fig. 1(a)-1(c) sind strukturelle Figuren zum Darstellen einer Struktur einer ersten Ausführungsform und zeigen eine Drauf­ sicht eines Beschleunigungssensorelementes, das in der Lage ist, eine Beschleunigung entlang von drei Achsen zu erfassen, und eine Querschnittsansicht dieses Beschleunigungssensorele­ mentes entlang einer Linie A-A. Bei den Figuren ist die Drauf­ sicht (a) eine solche Draufsicht, bei der ein Glassubstrat 9 weggelassen ist, und ist die Draufsicht (b) eine solche Drauf­ sicht, bei der das Glassubstrat 9 verbunden ist. Der in Fig. 1(a)-(c) gezeigte Dreiachsenbeschleunigungssensor ist ein Sen­ sorsystem zum Erfassen einer Beschleunigung entlang von drei Achsen durch Anordnen von zwei Sensorelementen zum Erfassen ei­ ner Beschleunigung einer Achse entlang einer Erfassungsrichtung innerhalb einer Ebene parallel zu einem Substrat und einer Be­ schleunigung einer Richtung einer Normalen (z-Richtung) dieses Substrates. Ein Massekörper 12 ist über einen Balken bzw. Steg 3 an einem Anker- bzw. Befestigungsabschnitt 2 mit einem Glas­ substrat 8 verbunden. Es sind eine fixierte Elektrode 14 und eine fixierte Elektrode 15 mit einem konstanten Abstand bzw. Zwischenraum in einer Ebene vorgesehen, die entlang einer x- Achsenrichtung dem Massekörper 12 gegenüber angeordnet ist. Diese fixierten Elektroden 14 und 15 bilden einen Kondensator Cx1(10) und einen Kondensator Cx2(11), die in Fig. 2 gezeigt sind. Der Massekörper 12 weist eine solche Struktur auf, daß dieser Massekörper 12 durch eine daran angelegte Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung und der z-Achsenrichtung verscho­ ben wird. Andererseits weisen ein Massekörper 13, eine fixierte Elektrode 16 und eine fixierte Elektrode 17 solche Strukturen auf, daß der Massekörper 12, die fixierte Elektrode 14 und fi­ xierte Elektrode 15 um 90° gedreht sind. Der Massekörper 15, die fixierte Elektrode 16 und die fixierte Elektrode 17 bilden einen Kondensator Cy1(23) und einen anderen Kondensator Cy2(24), wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Massekörper 13 wird durch eine daran angelegte Beschleunigung entlang einer y-Achsenrichtung und der z-Achsenrichtung verschoben.

Wenn die Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung innerhalb der Ebene in der Draufsicht von Fig. 1(a) angelegt ist, wird der Massekörper 12 entlang der x-Achsenrichtung verschoben, so daß die elektrischen Kapazitanzen bzw. Kapazitäten der Konden­ satoren Cx1(10) und Cx2(11), die in Fig. 2 gezeigt sind, verän­ dert werden. Da der Massekörper 13 eine große Steifheit entlang der x-Achsenrichtung aufweist, wird andererseits dieser Masse­ körper 13 bezüglich der Beschleunigung entlang der x-Achsen­ richtung nicht verschoben. Wenn die Beschleunigung entlang der y-Achsenrichtung angelegt ist, wird ähnlich der Massekörper 13 entlang der y-Achsenrichtung verschoben, so daß die elektri­ schen Kapazitäten der Kondensatoren Cy1(23) und Cy2(24), die in Fig. 2 gezeigt sind, verändert werden. Diese Kapazitätsänderun­ gen werden in Spannungsausgaben durch eine Signalverarbeitungs­ schaltung umgewandelt, so daß die Zweiachsenbeschleunigung der Richtungen (x, y) innerhalb der Ebenen erfaßt werden können.

In der Draufsicht von Fig. 1(b) und der A-A Querschnittsansicht in Fig. 1(c) sind eine fixierte Elektrode 18 und eine fixierte Elektrode 19 auf dem Glassubstrat 8 und dem Glassubstrat 9 mit einem konstanten Zwischenraum oberhalb/unterhalb des Massekör­ pers 12 und des Massekörpers 13 vorgesehen, die einen Kondensa­ tor Cz1(25) und einen Kondensator Cz2(26), die in Fig. 2 ge­ zeigt sind, bilden. Die fixierte Elektrode 18 und die fixierte Elektrode 19 sind elektrisch mit einer Inselelektrode 22 für die fixierten Elektroden entlang der entsprechenden Achsen ver­ bunden. Wenn die Beschleunigung sowohl an den Massekörper 12 als auch an den Massekörper 13 entlang der z-Richtung angelegt wird, werden die Positionen dieser Massekörper verschoben und daher werden die elektrischen Kapazitäten der Kondensatoren Cz1(25) und Cz2(26), die in Fig. 2 gezeigt sind, verändert. Diese Kapazitätsänderung wird durch eine Signalverarbeitungs­ schaltung in eine Spannungsausgabe umgewandelt, so daß die Be­ schleunigung entlang der Richtung außerhalb der Ebene (z-Achse) erfaßt werden kann.

Die entsprechenden fixierten Elektroden und eine Zwischenelek­ trode sind über Elektrodenanschlußflächen 6 durch eine Draht­ verbindung mit einer externen Signalverarbeitungsschaltung ver­ bunden. Ähnlich zu der in Fig. 9 gezeigten Sensorstruktur ist die in Fig. 1 gezeigte Sensorstruktur mit dem Glassubstrat 8 und dem Glassubstrat 9 durch das Anodenverbindungsverfahren verbunden und der Bereich, in dem die Kondensatoren gebildet sind, ist hermetisch versiegelt bzw. verschlossen. Als Ergebnis wird weder ein teures Metallgehäuse noch das Keramikgehäuse be­ nötigt, die die Zerstörung des Sensorelementes verhindern kön­ nen. Das Sensorelement und die ASIC können im Gegenteil durch Verwenden des günstigeren Kunststoffgehäuses, das für Allzweck- IC verwendet wird, verpackt werden. Folglich ist es möglich, den kompakten Mehrachsenbeschleunigungssensor mit niedrigen Ko­ sten herzustellen.

In Fig. 1(a)-1(c) sind die Balkenstrukturen 3 zum Tragen des Massekörpers 12 und des Massekörpers 13 zwei Sätze von Ausle­ gerbalkenstrukturen. Alternativ ist es möglich, mehr als einen Balken, nämlich mehrere Balken, zu verwenden. Alternativ ist es möglich, eine doppelte Auslegerbalkenstruktur zu verwenden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Größen der Verschiebung des Masse­ körpers bezüglich der entsprechenden Achsen sind durch die Steifheit des Balkens bestimmt, nämlich die Länge, Breite und Dicke des Balkens. Wenn die Steifheit des Balkens für die Ver­ schiebung entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Ebene (x-, y-Achse) derart eingestellt ist, daß sie im wesentlichen gleich zu der für die Verschiebung entlang der Erfassungsrich­ tung außerhalb der Ebene (z-Achse) ist, gibt es eine Wahr­ scheinlichkeit, daß der Balken ebenfalls entlang der Erfas­ sungsrichtung außerhalb der Ebene (oder innerhalb der Ebene) durch die Beschleunigung, die entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Ebene (oder außerhalb der Ebene) angelegt ist, verschoben wird und somit ist die Unabhängigkeitseigenschaft der Sensitivität bzw. Messung verloren. Als Konsequenz wird die Abmessung des Balkens derart gesteuert, daß die Steifheit ent­ lang der Erfassungsrichtung innerhalb der Ebene verschieden von der Steifheit entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Ebe­ ne ist.

Bei der in Fig. 1(a)-(c) gezeigten Sensorstruktur ist die Steifheit, dynamische Elastizität bzw. Biegefestigkeit des Bal­ kens zum Tragen des Massekörpers 12 gleich zu der zum Tragen des Massekörpers 13 entlang der z-Achsenrichtung ausgebildet und die fixierte Elektrode des Massekörpers 12 für die z-Achsenerfassung ist gleich zu der fixierten Elektrode des Mas­ sekörpers 13 für die z-Achsenerfassung ausgebildet. Wenn sich die Steifheiten voneinander unterscheiden, können die fixierte Elektrode 18 und die fixierte Elektrode 19 oberhalb/unterhalb einer dieser Massekörper angeordnet sein. Ansonsten können die fixierten Elektroden für die Erfassungsrichtung außerhalb der Ebene oberhalb/unterhalb der entsprechenden Massekörper vorge­ sehen sein und daher kann die Verschiebung entlang der z-Achsenrichtung von jedem dieser Massekörper unabhängig erfaßt werden. In einem solchen Fall, bei dem z-Achsenverschiebung von jedem dieser Massekörper unabhängig erfaßt bzw. gemessen wird, ist ein anderer Satz eines z-Achsenerfassungskondensators wei­ ter zu der in Fig. 2 gezeigten Kondensatorstruktur hinzugefügt. Alternativ ist es möglich, die Beschleunigung mit höherer Prä­ zision in einem größeren Beschleunigungsbereich zu erfassen, wenn die Verschiebung entlang der z-Achsenrichtung von jedem der Massekörper unabhängig in einer solchen Art erfaßt wird, daß die Steifheit des Balkens 3 zum Tragen des Massekörpers 12 entlang der z-Achsenrichtung verschieden von der Steifheit des Balkens 3 zum Tragen des Massekörpers 13 entlang der z-Achsen­ richtung ist.

Bei der in Fig. 1(a)-(c) gezeigten Sensorstruktur müssen die Beschleunigungserfassungsbereiche für die drei Achsen nicht gleich gemacht sein, sondern können die Beschleunigungserfas­ sungsbereiche für die entsprechenden Achsen in Abhängigkeit der Verwendungszwecke durch Einstellen der Steifheit des Balkens 3, nämlich der Abmessung des Balkens 3, geändert werden. Wenn nur die Beschleunigungserfassung für die zwei Achsen entlang der Richtung innerhalb der Ebene benötigt wird, da die Beschleuni­ gungserfassung für die drei Achsen nicht benötigt wird, können die fixierte Elektrode 18 und die fixierte Elektrode 19 einfach weggelassen werden. In dem Fall, bei dem die Beschleunigungser­ fassung nur für eine Achse entlang der Richtung innerhalb der Ebene und eine Achse entlang der Richtung außerhalb der Ebene benötigt wird, können der Massekörper 13 und die fixierte Elek­ trode 16 und die fixierte Elektrode 17, die diesem Massekörper 13 gegenüberliegen, weggelassen werden.

Bei der Sensorstruktur von Fig. 1(a)-1(c) können, da das Senso­ relement durch das obere Glas und das untere Glas hermetisch verschlossen ist, und dann die fixierten Elektroden durch einen geeignet bemessenen Zwischenraum entlang der Bewegungsrichtung der Massekörper getrennt sind, sogar wenn ein sehr starker Stoß bzw. eine sehr große Erschütterung auf das System wirkt, die fixierten Elektroden als Stopper dienen. Daher ist diese Sen­ sorstruktur eine solch gute Struktur für die Antistoß- Eigenschaft.

Fig. 3(a)-3(e) sind erläuternde Figuren zum Darstellen eines Herstellungsverfahrens des Mehrachsenbeschleunigungssensor ent­ sprechend der ersten Ausführungsform. Unter Verwendung der Pho­ tolithographietechnik, des Naßätzens oder des Trockenätzens werden eine Ätzausnehmung 28 und eine Ätzausnehmung 29 auf ei­ ner hinteren Oberfläche und einer vorderen Oberfläche eines Si­ liziumeinrichtungswafers 27 gebildet (siehe Fig. 3a). Eine Tie­ fe der Ätzausnehnung liegt in der Größenordnung von einigen Mi­ krometern (µm). Diese Tiefe der Ätzausnehmung wird einen Zwi­ schenraum zwischen dem Massekörper und der fixierten Elektrode zum Erfassen der Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung bilden. Nachdem die Ätzausnehmung gebildet wurden, kann ein Do­ tierungsdiffusionsprozeß an der vorderen und/oder hinteren Oberfläche des Einrichtungswafers 27 derart durchgeführt wer­ den, daß die Leitfähigkeit des Einrichtungswafers 27 erhöht wird. Als nächstes wird das Glassubstrat 8 mit dem Einrich­ tungswafer 27 unter Verwendung des Anodenverbindungsverfahrens verbunden und die fixierte Elektrode 19 wurde auf der Oberflä­ che dieses Glassubstrates 8 durch die Photolithographietechnik, die Sputterfilmbildungstechnik und die Technik des Bildens ei­ nes Filmes durch Abscheiden aus der Gasphase gebildet (siehe Fig. 3b). Als Material für die fixierte Elektrode 19 kann jedes Metall (Cr/Au usw.) verwendet werden, das die Eigenschaft des satten Anliegens an Glas aufweist, nicht durch das Trockenätzen (wird später diskutiert) korrodiert wird und nicht verändert wird, wenn es mit Silizium verbunden wird. Die Ätzausnehmung 28 kann auch gebildet werden, nachdem der Einrichtungswafer 27 mit dem Glassubstrat 8 verbunden wurde.

Als nächstes wird eine Metallanschlußfläche 6 (nicht gezeigt) auf dem Einrichtungswafer 27 unter Verwendung der Photolitho­ graphietechnik und der Filmbildungstechnik gebildet. Danach wird ein Photoresist auf dem Einrichtungswafer 27 unter Verwen­ dung der Photolithographietechnik bemustert. Die Sensorstruktur wird durch dieses Photoresistmuster bestimmt (siehe Fig. 3c). Unter Verwendung des Photoresists als Ätzmaske wird der Ein­ richtungswafer 27 durch ein Trockenätzen mit hohem Aspektver­ hältnis vertikal durchgeätzt (siehe Fig. 3c). Dieser Troc­ kenätzprozeß bedingt die Bildung der Massekörper, der Balken und der fixierten Elektroden, die den Hauptstrukturabschnitt des zu bildenden Sensors bilden. Die Ätzmaske für den Troc­ kenätzprozeß ist nicht auf Photoresist beschränkt, sondern es können ein bemusterter Isolierfilm, wie zum Beispiel ein Sili­ ziumoxidfilm, und/oder ein Metallfilm verwendet werden.

Danach wird das Glassubstrat 9, auf dessen Oberfläche die fi­ xierte Elektrode 18 vorher gebildet wurde, mit dem Einrich­ tungswafer 27 durch das Anodenverbindungsverfahren verbunden, so daß der Waferherstellungsschritt fertiggestellt ist. Danach wird der Sensorchip durch Abschneiden abgeschnitten und dann mit dem Gehäuse verbunden. Dann wird der gebildete IC-Erfassungschip (ASIC) und der Sensorchip durch den Verbindungs­ draht verbunden. Obwohl die ASTC separat mit dem Sensorchip vorgesehen ist, kann diese ASIC auf dem Sensorchip unter Ver­ wendung des Chipverbindungsmittel für einen kompakten Zweck verbunden werden. Als das Gehäuse kann ein Metallgehäuse, ein keramisches Gehäuse und ähnliches verwendet werden. Da der Sen­ sorchip durch die hermetische Verkapselungsstruktur gebildet ist, können günstige Kunststoffgehäuse verwendet werden.

In Fig. 3(a)-3(e) wird die Dicke des Einrichtungswafers 27 di­ rekt als die der strukturellen Körper verwendet. Wenn die Dicke des strukturellen Körpers wünschenswerterweise dünner gemacht ist, kann der Einrichtungswafer 27, nachdem der Einrichtungswa­ fer 27 mit dem Glassubstrat 8 in Fig. 3b verbunden ist, unter Verwendung des elektro-chemischen Ätzprozesses derart poliert werden, daß er derart weggeätzt wird, daß die Dicke davon dün­ ner gemacht wird. In diesem Fall muß die Ätzausnehmung 28 ge­ bildet werden, nachdem die Dicke des Einrichtungswafers 27 ein­ gestellt wurde.

In Fig. 1 und 3 können die fixierten Elektroden innerhalb der Ebene und der Ankerabschnitt mit dem oberen Glassubstrat 9 ver­ bunden sein, obwohl sie es nicht sind. In einer solchen Struk­ tur, bei der sowohl die fixierten Elektroden innerhalb der Ebe­ ne und der Ankerabschnitt mit dem oberen Glas verbunden sind, wird die Herstellungsreihenfolge des in Fig. 3 gezeigten Her­ stellungsverfahrens geändert und die Sensoreinrichtung 27 und das Glassubstrat 9 können vorher mit dem Glassubstrat 8 verbun­ den werden.

In Fig. 1(a)-1(c) und Fig. 3(a)-3(e) wird der Einrichtungswafer 27 derart bearbeitet, daß die Ätzausnehmung für den Zwischen­ raum zum Erfassen der Beschleunigung entlang der z-Achsenrich­ tung gebildet wird, wie in Fig. 3(a) gezeigt ist. Alternativ können die Zwischenräume in dem Glassubstrat 8 und dem Glas­ substrat 9 gebildet werden.

Bei der Sensorstruktur, die in Fig. 1(a)-1(c) gezeigt ist, wird, nachdem die Elektrodenanschlußfläche 6 auf den Einrich­ tungswafer 27 gebildet wurde, das Glassubstrat 9 damit verbun­ den. Alternativ kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist, nachdem das Glassubstrat 9 verbunden wurde, die Elektrodenanschlußfläche 4 gebildet werden. In Fig. 4 ist das Elektrodenableitloch des Glassubstrates 9 durch Bilden einer geeigneten, sich verjüngen­ den Form bearbeitet. Nachdem der Einrichtungswafer 27 mit dem Glassubstrat 9 verbunden wurde, wird ein Film der Metallan­ schlußfläche 6 unter Verwendung der Metallmaske oder ähnlichem bemustert. Der Signalableitverbindungsdraht ist mit dem auf dem Glassubstrat 9 gebildeten Elektrodenmuster verbunden. Durch Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Elektrodenstruktur kann das Elektrodenmuster des Einrichtungswafers 27 kompakt gemacht wer­ den, so daß der Sensor kompakter und mit noch niedrigeren Ko­ sten gebildet werden kann.

Obwohl Glas als das obere Substrat und untere Substrat zum her­ metischen Verschließen der Sensorstrukturen in Fig. 1(a)-1(c) und Fig. 3(a)-3(e) verwendet wird, kann ein Siliziumsubstrat mit einem Isolierfilm verwendet werden. Wenn das Silizium­ substrat verwendet wird, kann, da der lineare Ausdehnungskoef­ fizient der Sensorstruktur der gleiche ist wie der des oberen Substrates und des unteren Substrates, die Änderung der Sen­ soreigenschaften für die Umgebungstemperatur reduziert werden.

Zweite Ausführungsform

Fig. 5(a)-5(c) sind strukturelle Darstellungen zum Darstellen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleunigungssensor entspre­ chend einer zweiten Ausführungsform. In dieser Darstellung ist eine Draufsicht von Fig. 5(a) eine solche Draufsicht, von der das Glassubstrat 9 entfernt ist, und ist eine andere Draufsicht Fig. 5(b) eine Draufsicht, bei der das Glassubstrat 9 ver­ bunden ist. Eine Sensorstruktur von Fig. 5(a)-5(c) ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorstruktur in der ersten Ausfüh­ rungsform, die in Fig. 1(a)-1(c) gezeigt ist, in einer Kammform gebildet ist, eine Betätigungselektrode 31 und eine andere Be­ tätigungselektrode 32 zusätzlich vorgesehen sind, die Elektrode zum Erfassen der Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung unterteilt ist und eine weitere Betätigungselektrode 33 zusätz­ lich zu der fixierten Erfassungselektrode 18 vorgesehen ist.

Die jeweiligen Betätigungselektroden sind parallel zu den fi­ xierten Elektroden und in einem gleichen Intervall mit einem Abstand zwischen den fixierten Elektroden und den Massekörpern angeordnet. Sowohl die Betätigungselektrode 31 als auch die Be­ tätigungselektrode 32 sind mit dem Glassubstrat 8 verbunden. Wenn eine Potentialdifferenz zwischen einer Zwischenelektrode 20 und einer Betätigungselektrode 31 angelegt wird, bewegt sich der Massekörper 12 durch die elektrostatische Anziehungskraft in der Richtung der Betätigungselektrode 31. Da diese Bewe­ gungsgröße als Änderung der elektrischen Kapazitäten zwischen der fixierten Elektrode 4, der fixierten Elektrode 15 und dem Massekörper 12 erfaßt wird, ist es möglich, eine Eigendiagnose der Sensorsensitivität entlang der x-Achsenrichtung zu errei­ chen.

Ähnlich wird eine Potentialdifferenz zwischen der Zwischenelek­ trode 21 und der Betätigungselektrode 32 derart angelegt, daß der Massekörper 13 entlang der y-Achsenrichtung verschoben wird, und eine Änderung in den elektrischen Kapazitäten zwi­ schen der fixierten Elektrode 16, der fixierten Elektrode 17 und dem Massekörper 13 wird erfaßt, so daß eine Eigendiagnose entlang der y-Achsenrichtung erreicht werden kann. Eine Eigen­ diagnose entlang der z-Achsenrichtung kann ebenfalls durch An­ legen einer Potentialdifferenz zwischen einer Zwischenelektrode 18, einer Zwischenelektrode 20 und einer Betätigungselektrode 33 erreicht werden, so daß eine Änderung der elektrischen Kapa­ zitäten zwischen der fixierten Elektrode 18, der fixierten Elektrode 19 und des Massekörpers 12 erfaßt wird. In Fig. 5(a)-5(c) können, obwohl die fixierte Elektrode 18, die fixierte Elektrode 19 und die Betätigungselektrode 33 in der z- Achsenrichtung identisch für den Massekörper 12 und den Masse­ körper 13 sind, sie separat vorgesehen sein, wie in der ersten Ausführungsform gezeigt ist. Es sind ebenfalls nur die Betäti­ gungselektroden in der kammförmigen Struktur des Massekörpers in Fig. 5(a)-5(c) eingefügt. Alternativ kann die fixierte Er­ fassungselektrode in die kammförmige Struktur eingefügt sein, so daß die erfaßten Kapazitäten erhöht sind. Ebenfalls sind die Betätigungselektroden in allen drei Achsen in Fig. 5(a)-5(c) eingefügt. Alternativ kann die Betätigungselektrode nur in die Erfassungsachse, die die Eigendiagnosefunktion benötigt, in Ab­ hängigkeit des Verwendungszweckes eingefügt sein.

Ein Herstellungsverfahren der in Fig. 5(a)-5(c) gezeigten Sen­ sorstruktur kann durch das in Fig. 3(a)-3(e) gezeigte Herstel­ lungsverfahren in der ersten Ausführungsform realisiert werden. Da die Betätigungselektrode in jeder Erfassungsachse eingefügt ist, kann die Eigendiagnosefunktion realisiert werden, was in einem sehr zuverlässigen Beschleunigungssensor resultiert.

Dritte Ausführungsform

Fig. 6(a)-6(c) sind strukturelle Ansichten zum Darstellen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleunigungssensor entsprechend ei­ ner dritten Ausführungsform. In dieser Darstellung ist eine Draufsicht von Fig. 6(a) eine solche Draufsicht, von der das Glassubstrat 9 entfernt ist, ist Fig. 6(b) eine Querschnittsan­ sicht entlang einer Linie A-A der oben beschriebenen Draufsicht von Fig. 6(a) und ist Fig. 6(c) eine Querschnittsansicht einer anderen vergrabenen Elektrodenstruktur der Ausführungsform. Ei­ ne Sensorstruktur von Fig. 6(a)-6(b) ist dadurch gekennzeich­ net, daß ein hohler Schlitz in einem Massekörper zum dadurch Bilden einer vergrabenen Elektrode gebildet ist. Das heißt, daß eine vergrabene Elektrode 34 in einem hohlen Schlitz des Masse­ körpers 12 gebildet ist und daß sowohl eine vergrabene Elektro­ de 35 als auch eine vergrabene Betätigungselektrode 38 in einem hohlen Schlitz des Massekörpers gebildet sind. Ähnlich ist eine vergrabene Elektrode 36 in einem hohlen Schlitz des Massekör­ pers 13 gebildet und sind sowohl eine vergrabene Elektrode 37 als auch eine vergrabene Betätigungselektrode 39 in einem hoh­ len Schlitz des Massekörpers gebildet. Die entsprechenden ver­ grabenen Elektroden sind mit dem Glassubstrat 8 verbunden und sind damit durch eine Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung, die auf bzw. aus der vergrabenen Elektrode 34 gebildet ist. Die vergrabene Elektrode kann elektrisch mit der fixierten Elektro­ de 4 durch die Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung verbunden sein. Die vergrabene Elektrode 35 ist elektrisch mit der fi­ xierten Elektrode 5 durch die Unterschicht-Metallverdrahtungs­ leitung 43 verbunden. Die vergrabene Elektrode 36 ist elek­ trisch mit der fixierten Elektrode 6 verbunden und die vergra­ bene Elektrode 37 ist elektrisch mit der fixierte Elektrode 7 verbunden. Die fixierten Elektroden 4, 5, 6, 7 sind elektrisch jeweils mit einer entsprechenden der Inselelektroden 40 durch die Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 verbunden. An­ dernfalls können diese fixierten Elektroden elektrisch mit den Inselelektroden 40 durch einen strukturellen Siliziumkörper verbunden sein, ähnlich zu der Sensorstruktur von Fig. 5(a)-5(c). Die vergrabenen Elektroden 38 und 39 für den Betätigungs­ zweck sind elektrisch mit einer der Inselelektroden 40 durch Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 verbunden.

Die vergrabenen Elektroden und die Massekörper sind in einer solchen Art angeordnet, daß eine Oberfläche (Oberfläche entlang der Erfassungsrichtung) der vergrabenen Elektrode bzw. ein Ab­ stand einer Seite der vergrabenen Elektrode zu dem Massekörper gleich zu dem Zwischenraum bzw. Abstand zwischen der fixierten Elektrode und dem Massekörper ist, wohingegen die andere Ober­ fläche davon bzw. die andere Seite der vergrabenen Elektrode einen ausreichend großen Raum bzw. Abstand bezüglich der ande­ ren Oberfläche bzw. dem Massekörper einnimmt. In Fig. 6(a) ist die vergrabene Elektrode 34 beispielsweise in einer solchen Art gebildet, daß ein rechter Zwischenraum einem Abstand zwischen der fixierten Elektrode und dem Massekörper entspricht und ein linker Zwischenraum ausreichend größer als der rechte Zwischen­ raum ist (beispielsweise mehr als 10 mal). Eine Summation einer Kapazität zwischen dem Massekörper 12 und der fixierten Elek­ trode 5 und einer anderen Kapazität zwischen dem Massekörper 12 und der vergrabenen Elektrode 34 bzw. 35 entspricht der Kapazi­ tät Cx1(10) in Fig. 2. Da die Erfassungskapazität durch Verwen­ den der vergrabenen Elektrode gebildet wird, kann die Anfangs­ kapazität bemerkenswert bei Verwendung der gleichen Chipfläche erhöht werden. Somit ist es möglich, den Beschleunigungssensor des Kapazitätserfassungstyps mit einem besseren S/N-Verhältnis (Signal/Rausch-Verhältnis) herzustellen. Obwohl die fixierten Elektroden 4 bis 7 in Fig. 6(a)-6(b) vorgesehen sind, können diese fixierten Elektroden weggelassen werden und nur die ver­ grabenen Elektroden können die Erfassungselektroden bilden. Die vergrabene Elektrode 34 und die vergrabene Elektrode 35 können ebenfalls, wie in Fig. 6(c) gezeigt ist, in einem einzelnen hohlen Schlitz vorgesehen sein.

Bei den in Fig. 9(a)-9(b), Fig. 1(a)-1(c) und Fig. 5(a)-5(c) gezeigten Sensorstrukturen wird, wenn die Umgebungstemperatur sich verändert, in dem Siliziumstrukturkörper eine Störung er­ zeugt, die durch den Unterschied der linearen Expansionskoeffi­ zienten zwischen dem Glassubstrat und dem Silizium verursacht ist. Daher gibt es eine Wahrscheinlichkeit, daß die Sensitivi­ tät durch die Temperaturvariation verändert wird und der Offset bzw. Versatz durch die Temperaturvariation verändert wird. Bei der in Fig. 6(a)-6(c) gezeigten Sensorstruktur sind die vergra­ bene Elektrode 34, die vergrabene Elektrode 35, die vergrabene Elektrode 36 und die vergrabene Elektrode 37 durch eine große Anzahl von Erfassungselektroden gebildet und sind symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse des Massekörpers angeordnet (nämlich die zu dem Schlitz parallele Mittelachse) und sind weiter entlang der Verschiebungsrichtung des Massekörpers ange­ ordnet. Als Konsequenz gibt es einen Unterschied zwischen der thermischen Ausdehnung des Glassubstrates und der thermischen Ausdehnung des Massekörpers in Verbindung mit einer Änderung der Umgebungstemperaturen. Sogar wenn die Position innerhalb der Ebene etwas verschoben wird, ist diese Sensorstruktur sehr stabil bezüglich der Temperaturänderung, da die Kapazitätsände­ rung, die durch die Positionsverschiebungen des Massekörpers verursacht sind, gegeneinander aufgehoben werden können.

Bei der in Fig. 5(a)-5(c) gezeigten kammförmigen Sensorstruktur werden, wenn die kammförmigen Strukturen der Massekörper zum Erhöhen der elektrischen Kapazität schmäler gemacht sind, dann die kammförmigen Strukturen selbst lokal beim Empfang bzw. der Aufnahme der Beschleunigung bewegt. Somit gibt es hier ein sol­ ches Risiko, daß, da diese lokale Bewegung mit der Gesamtbewe­ gung der Massekörper überlagert ist, die Bewegung dieser Masse­ körper nicht korrekt gemessen werden kann. Als Ergebnis gibt es eine Begrenzung, wenn die kammförmigen Strukturen schmäler ge­ macht werden. Im Gegensatz dazu kann bei der in Fig. 6(a)-6(b) gezeigten Sensorstruktur des Typs der vergrabenen Elektrode die Steifheit davon nicht verloren werden, sogar wenn diese Sensor­ struktur sehr schmal gemacht ist. Daher wird diese Sensorstruk­ tur des Typs vergrabenen Elektrode nicht lokal deformiert, son­ dern die elektrische Kapazität davon kann leicht erhöht werden. Als Konsequenz können kompaktere Sensorstrukturen mit hoher Sensitivität erhalten werden.

Sowohl die fixierte Elektrode zum Erfassen der Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung als auch die Betätigungselektrode sind ähnlich zu denen der in Fig. 5(a)-5(c) gezeigten Sensor­ struktur. Es sollte angemerkt werden, daß, da die Unterschicht- Metallverdrahtungsleitung 43 auf dem Glassubstrat 8 zur glei­ chen Zeit in der Sensorstruktur von Fig. 6(a)-6(b) gebildet wird, ein solches Muster gebildet werden muß, durch das die fi­ xierte Elektrode 19 nicht mit der unteren Metallverdrahtungs­ leitung 43 überlappt wird. In dem Fall, daß die Unterschicht- Metallverdrahtungsleitung 43 die fixierte Elektrode, wie die fixierte Elektrode 5 und fixierte Elektrode 1, die in Fig. 6(a), 6(b) gezeigt sind, schneidet, wird eine Vertiefung bzw. eine flache Vertiefung vorher in der fixierten Elektrode gebil­ det, so daß die Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 nicht mit der fixierten Elektrode kurzgeschlossen wird. Ein Herstel­ lungsverfahren der in Fig. 6(a)-6(b) gezeigten Sensorstruktur kann durch das in Fig. 3(a)-3(e) gezeigte Herstellungsverfahren realisiert werden. Die in Fig. 6(a)-6(b) gezeigte Sensorstruk­ tur ist eine solche kompakte Beschleunigungssensorstruktur, die eine bessere Temperatureigenschaft und die Eigendiagnosefunkti­ on aufweist.

Vierte Ausführungsform

Fig. 7(a)-7(c) sind Strukturansichten zum Darstellen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleunigungssensors entsprechend einer vierten Ausführungsform. Von den Figuren ist Fig. 7(a) eine solche Draufsicht, bei der das Glassubstrat 9 entfernt ist, ist Fig. 7(b) eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A der oben beschriebenen Draufsicht 7(a) und ist Fig. 7(c) eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B der oben be­ schriebenen Draufsicht von Fig. 7(a). Bei den Sensorstrukturen entsprechend der ersten bis dritten Ausführungsform wird die Beschleunigung entlang der Erfassungsrichtungen von zwei Achsen innerhalb der Ebene durch die getrennten Massekörper gemessen. Der in Fig. 7(a)-7(c) gezeigte Beschleunigungssensor ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmessung der Erfas­ sungsrichtungen von zwei Achsen innerhalb der Ebene durch den gleichen Massekörper durchgeführt wird. Das heißt, daß ein Mas­ sekörper 12 an einem anderen Massekörper 13 durch einen Balken bzw. Steg 3 gehalten ist. Eine Länge, eine Dicke und eine Brei­ te dieses Balkens 3 sind so gesteuert, daß dieser Balken 3 nur als Reaktion auf die Beschleunigung entlang der x-Achsenrich­ tung versetzt wird, aber nicht als Reaktion auf die Beschleuni­ gung entlang der x-Achsen- und z-Achsenrichtung versetzt wird. Eine fixierte Elektrode 4 und eine andere fixierte Elektrode 5, die Beschleunigungserfassungselektroden bilden, sind an einer Oberfläche des Massekörpers 12 an gegenüberliegenden Seiten be­ züglich der y-Achsenrichtung gebildet, während ein konstanter Zwischenraum festgelegt ist. Der Massekörper 13, der in einer solchen Art gebildet ist, daß der Massekörper 12 umgeben ist, ist an einem Massekörper 44 durch den Balken 3 gehalten. Die Länge, Dicke und Breite dieser Balkenstruktur ist in einer sol­ chen Art gesteuert, daß dieser Massekörper 13 nur als Reaktion auf die Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung deformiert wird, aber nicht als Reaktion auf die Beschleunigung entlang der y-Achsen- und z-Achsenrichtung deformiert wird. Eine fi­ xierte Elektrode 16 und eine andere fixierte Elektrode 17 sind an einer Oberfläche des Massekörpers 13 gegenüberliegend bezüg­ lich der x-Achsenrichtung als die Beschleunigungserfassungse­ lektroden angeordnet, während ein konstanter Zwischenraum fest­ gelegt ist. Der Massekörper 44 ist durch zwei Balken 3 gehalten und durch den Ankerabschnitt 2 fixiert, wie in Fig. 7(a)-7(c) gezeigt ist. Eine Länge, eine Dicke und eine Breite einer Bal­ kenstruktur zum Tragen dieses Massekörpers 44 sind in einer solchen Art gesteuert, daß diese Balkenstruktur nur als Reakti­ on auf die Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung defor­ miert wird und nicht als Reaktion auf die Beschleunigung ent­ lang der y-Achsen- und x-Achsenrichtung deformiert wird. Eine fixierte Elektrode 18 und eine andere fixierte Elektrode 19 sind an einer Oberfläche des Massekörpers 44 gegenüberliegend bezüglich der z-Achsenrichtung als die Beschleunigungserfas­ sungselektroden angeordnet, während ein konstanter Zwischenraum definiert ist. Die entsprechenden fixierten Elektroden sind elektrisch mit einer Inselelektrode 40 unter Verwendung der Un­ terschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 und ähnlichem verbun­ den.

Wenn die Beschleunigung entlang der y-Achsenrichtung angelegt wird, wird nur der Massekörper 12 bewegt, und eine elektrische Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 4 und einer Zwi­ schenelektrode 20 und ebenfalls eine andere elektrische Kapazi­ tät zwischen der fixierten Elektrode 5 und dieser Zwischenelek­ trode 20 werden geändert, so daß die Beschleunigung entlang der y-Achsenrichtung erfaßt werden kann. Da sowohl der Massekörper 13 als auch der Massekörper 44 als Reaktion auf die. Beschleuni­ gung entlang der y-Achsenrichtung nicht versetzt werden, wird die elektrische Kapazität zwischen der anderen fixierten Elek­ trode und der Zwischenelektrode 20 nicht verändert.

Wenn die Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung angelegt wird, werden sowohl der Massekörper 12 als auch der Massekörper 13 entlang der x-Achsenrichtung bewegt und die Kapazität zwi­ schen der fixierten Elektrode 16 und der Zwischenelektrode 20 und ebenfalls die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 17 und der Zwischenelektrode 20 werden verändert, so daß die Be­ schleunigung entlang der x-Achsenrichtung erfaßt werden kann. Der Massekörper 12 wird nicht in der y-Achsenrichtung durch die Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung versetzt und eben­ falls der Massekörper 44 wird komplett nicht versetzt. Wenn die Elektrodenlängen der fixierten Elektrode 4 und der fixierten Elektrode 5 gleich zu der Elektrodenlänge des Massekörpers 12 ausgebildet ist, sind die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 4 und der Zwischenelektrode 20 und ebenfalls die Ka­ pazität zwischen der fixierten Elektrode 5 und der Zwischen­ elektrode 20 gleich und werden durch Empfangen der Beschleuni­ gung entlang der y- bzw. x-Achsenrichtung verringert. Da jedoch diese Kapazitätsänderung in der Erfassungsschaltung gelöscht werden, wird die Beschleunigungskomponente entlang der y- bzw. x-Achsenrichtung nicht erfaßt. Wenn die Elektrodenlängen der fixierten Elektrode 4 und der fixierten Elektrode 5 etwas län­ ger oder etwas kürzer als die Elektrodenlänge des Massekörpers 12 ausgebildet sind, gibt es keine Änderung der Kapazität zwi­ schen der fixierten Elektrode 4 und der Zwischenelektrode 20 und ebenfalls der Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 5 und der Zwischenelektrode 20 bezüglich der Beschleunigung entlang der x-Achsenrichtung.

Wenn die Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung angelegt wird, werden der Massekörper 12, der Massekörper 13 und der Massekörper 44 entlang der z-Achsenrichtung bewegt und die Ka­ pazität zwischen der fixierten Elektrode 18 und der Zwischen­ elektrode 20 und ebenfalls die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 19 und der Zwischenelektrode 20 werden verändert, so daß die Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung erfaßt wer­ den kann. Der Massekörper 12 und der Massekörper 13 werden nicht durch die Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung in der x-Achsen- und y-Achsenrichtung versetzt. Die Kapazität zwi­ schen der fixierten Elektrode 4 und der Zwischenelektrode 20 und ebenfalls die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 5 und der Zwischenelektrode 20 sind gleich und werden durch Emp­ fangen der Beschleunigung entlang der z-Achsenrichtung verrin­ gert. Da jedoch diese Kapazitätsänderungen in der Erfassungs­ schaltung gelöscht werden, wird die Beschleunigungskomponente entlang der y-Achsenrichtung nicht erfaßt. Ähnlich wird, obwohl die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 16 und der Zwi­ schenelektrode 20 und die Kapazität zwischen der fixierten Elektrode 17 und der Zwischenelektrode 20 gleich sind und ver­ ringert werden, da die Kapazitätsänderungen in der Erfassungs­ schaltung gelöscht werden, keine Beschleunigung entlang der x- Achsenrichtung erfaßt.

Bezüglich der in Fig. 7(a)-7(c) gezeigten Balkenstrukturen sind vier Balkenstrukturen zum Erfassen der Beschleunigungsrichtung innerhalb der Ebene und zwei Balkenstrukturen zum Erfassen der Beschleunigungsrichtung außerhalb der Ebene vorgesehen. Alter­ nativ kann mehr als eine Balkenstruktur verwendet werden. Es sollte auch angemerkt werden, daß die Balkenstrukturen für die entsprechenden Achsen derart angeordnet werden sollten, daß sie nicht nachteilige Einflüsse, die durch die Vibrationen bzw. Schwingungen der entsprechenden Achsen verursacht sind, empfan­ gen. Das heißt, die Strukturen, die Längen, die Breiten und die Dicken der Balken für die entsprechenden Achsen sind derart ge­ steuert, daß die Resonanzfrequenzen verschoben sind. Somit wer­ den keine nachteiligen Einflüsse zu den anderen Achsen gegeben.

In Fig. 7(a)-7(c) ist ein Beispiel eines Dreiachsenbeschleuni­ gungssensors gezeigt. Alternativ ist, wenn nur die Zweiachsen­ beschleunigung innerhalb der Ebene erfaßt werden muß, die re­ sultierende Sensorstruktur durch Weglassen des Massekörpers 44 und des Balkens 3 zum Tragen dieses Massekörpers 44 gebildet. Obwohl die Beschleunigung entlang der Erfassungsrichtung außer­ halb der Ebene durch den Massekörper 44, der an der Außenseite in Fig. 7(a)-7(c) angeordnet ist, erfaßt wird, kann die Be­ schleunigungserfassungsstruktur entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Ebene an der innersten Seite des Massekörpers an­ geordnet sein.

Ein Herstellungsverfahren der in Fig. 7(a)-7(c) gezeigten Sen­ sorstruktur kann unter Verwendung des Herstellungsverfahrens der ersten Ausführungsform, das in Fig. 3(a)-3(e) gezeigt ist, realisiert werden. Wie oben in Bezug mit der Sensorstruktur von Fig. 6(a)-6(c) beschrieben wurde, kann, da die Balken und die Massekörperstrukturen, die entlang der entsprechenden Achsen versetzt sind, innerhalb eines einzelnen Massekörpers vorgese­ hen sind, die Dreiachsenbeschleunigung erfaßt werden. Die Chipfläche diese Sensorstruktur kann verglichen mit der Chipfläche der Sensorstrukturen der ersten bis dritten Ausfüh­ rungsform bemerkenswert reduziert werden. Es ist möglich, ent­ weder den Zweiachsen- oder den Dreiachsenbeschleunigungssensor, der mit niedrigen Kosten und in einem kompakten Körper herge­ stellt ist, vorzusehen.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 8(a)-8(c) sind strukturelle Ansichten zum Darstellen einer Struktur eines Mehrachsenbeschleunigungssensors entsprechend einer fünften Ausführungsform. Bei diesen Ansichten ist eine Draufsicht von Fig. 8(a) eine solche Draufsicht, von der das Glassubstrat 9 entfernt ist. Eine Sensorstruktur von Fig. 8(a)-8(c) ist dadurch gekennzeichnet, daß in der vierten Ausfüh­ rungsform die in Fig. 7(a)-7(c) gezeigte Sensorstruktur mit der vergrabenen Elektrode der dritten Ausführungsform, die in Fig. 6(a)-6(c) gezeigt ist, gebildet ist. Die vergrabene Elektrode 34, die vergrabene Elektrode 35 und die Betätigungselektrode 38 sind innerhalb des Massekörpers 12 gebildet. Ähnlich sind die vergrabene Elektrode 36, die vergrabene Elektrode 37 und die vergrabene Betätigungselektrode 39 innerhalb des Massekörpers 13 gebildet. Die entsprechenden vergrabenen Elektroden sind mit dem Glassubstrat 8 verbunden und sind durch die Unterschicht- Metallverdrahtungsleitung 43, die auf dem Glassubstrat 8 gebil­ det ist, damit elektrisch verbunden. Die vergrabene Elektrode 34 ist elektrisch mit der fixierten Elektrode 4 durch die Un­ terschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 verbunden. Die vergra­ bene Elektrode 35 ist elektrisch mit der fixierten Elektrode 5 durch die Unterschicht-Metallverdrahtungsleitung 43 verbunden. Die vergrabene Elektrode 36 ist elektrisch mit der fixierten Elektrode 6 verbunden. Die vergrabene Elektrode 37 ist elek­ trisch mit der fixierten Elektrode 7 verbunden. Die vergrabenen Betätigungselektroden 39 und 40 sind elektrisch mit einer der Inselelektroden 40 über die Unterschicht- Metallverdrahtungsleitung 43 verbunden. Bezüglich der vergrabe­ nen Elektrodenstrukturen können zwei Sätze von vergrabenen Elektroden innerhalb eines einzelnen Schlitzes, wie in Fig. 6(a) der dritten Ausführungsform gezeigt ist, vorgesehen wer­ den.

Wie in der dritten Ausführungsform dargestellt ist, kann eine sehr gute Temperatureigenschaft durch Verwenden der vergrabenen Elektrode realisiert werden und das S/N-Verhältnis kann eben­ falls durch Erhöhen der Erfassungskapazität realisiert werden. Weiterhin kann die Betätigung der Eigendiagnosefunktion entlang der x-Achsen- und y-Achsenrichtung realisiert werden. Die in Fig. 8(a)-8(c) gezeigte Sensorstruktur ist eine solche kompakte und sehr zuverlässige Sensorstruktur mit der besseren Tempera­ tureigenschaft.

Entsprechend dem Mehrachsenbeschleunigungssensor der vorliegen­ den Ausführungsformen werden die Massekörper zumindest von zwei Sätzen von Auslegerbalken, die zueinander parallel angeordnet sind und zum Halten der Massekörper in einer solchen Art, daß die Vibrationsformen der Massekörper entlang der Waferebenen­ richtung als parallele Bewegung definiert werden, sind, getra­ gen. Folglich wird bezüglich der Bewegung entlang der ebenen Richtung der Zwischenraum zwischen der fixierten Elektrode der­ art gesteuert, daß er gleichmäßig verändert wird, und die Be­ schleunigung kann mit hoher Präzision erfaßt werden. Wenn die­ ser Mehrachsenbeschleunigungssensor zum Erfassen der Beschleu­ nigung entlang der Richtungen der drei Achsen verwendet wird, werden die Massekörper parallel zueinander innerhalb der X-Y-Ebene bewegt, wohingegen diese Massekörper entlang der z-Richtung unter Zulassen der Biegedeformation versetzt werden. Als Ergebnis kann die Beschleunigung entlang der z-Richtung er­ faßt werden. In dieser Art kann dieser Sensor die Beschleuni­ gung entlang der Richtung der drei Achsen mit hoher Präzision messen.

Entsprechend dem Mehrachsenbeschleunigungssensor, der diese siebte Struktur betrifft, kann die Eigendiagnose durch den Be­ schleunigungssensor ausgeführt werden, so daß ein sehr zuver­ lässiger Mehrachsenbeschleunigungssensor erhalten werden kann.

Entsprechend den Mehrachsenbeschleunigungssensoren, die die achte und neunte Struktur betreffen, kann die elektrische Kapa­ zität zum Erfassen der Verschiebung oder die Betätigung größer gemacht werden, so daß der sehr zuverlässige Mehrachsenbe­ schleunigungssensor mit hoher Präzision erhalten werden kann.

Entsprechend dem Mehrachsenbeschleunigungssensor der zehnten Struktur kann der kompakte und sehr zuverlässige Mehrachsenbe­ schleunigungssensor mit niedrigen Kosten erhalten werden.

Claims (11)

1. Mehrachsenbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Be­ schleunigung entlang der Richtung von mehreren Achsen, mit zumindest einem Massekörper (12, 13, 44), der aus einem Einkri­ stallsiliziumwafer (27) gebildet ist und innerhalb einer Ebene des Siliziumwafers (27) angeordnet ist,
zumindest zwei Auslegerbalken (3), die zueinander parallel an­ geordnet sind und die in der Lage sind, den Massekörper (12, 13, 44) entlang einer Mehrzahl von Richtungen zu verschieben und den Massekörper (12, 13, 44) in einer solchen Art zu hal­ ten, daß Schwingungsformen des Massekörpers (12, 13, 44) so de­ finiert sind, daß er sich parallel entlang der Waferebenenrich­ tung bewegt,
zumindest einer fixierten Elektrode (14-19), die von den Ausle­ gerbalken (3) und dem Massekörper (12, 13, 44) elektrisch iso­ liert ist und die gegenüber dem Massekörper (12, 13, 44) in je­ der Beschleunigungserfassungsrichtung des Massekörpers (12, 13, 44) mit einem Zwischenraum so angeordnet ist, daß die durch die Beschleunigung entlang der mehreren Richtungen bedingte Ver­ schiebung des Massekörpers (12, 13, 44) erfaßt wird, und
einem Verschiebungserfassungsmittel zum Erfassen der Verschie­ bung des Massekörpers (12, 13, 44) durch Anlegen einer konstan­ ten Spannung zwischen der fixierten Elektrode (14-19) und dem Massekörper (12, 13, 44).

2. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Massekörper (12, 13, 44) zwei Massekörper (12, 13) auf­ weist, die innerhalb der Waferebene in einer solchen Art ange­ ordnet sind, daß die Auslegerbalken (3) senkrecht zueinander angeordnet sind,
die fixierte Elektrode (14-19) gegenüber dem Massekörper (12, 13) entlang der Beschleunigungserfassungsrichtung innerhalb der Waferebene angeordnet ist und
die Beschleunigung entlang der zwei axialen Richtungen inner­ halb der Waferebene erfaßt wird.

3. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem ein erster und ein zweiter Massekörper (12, 13) innerhalb der Waferebene in einer solchen Art angeordnet sind, daß die Ausle­ gerbalken (3) zueinander senkrecht angeordnet sind, und
die fixierte Elektrode (14-19) eine erste fixierte Elektrode (14), die gegenüber dem ersten Massekörper (12) entlang der Be­ schleunigungserfassungsrichtung innerhalb der Waferebene ange­ ordnet ist, und eine zweite fixierte Elektrode (18), die gegen­ über dem zweiten Massekörper (13) entlang einer Beschleuni­ gungserfassungsrichtung außerhalb der Waferebene angeordnet ist, aufweist, wobei
eine Erfassung der Beschleunigung von zwei Achsen entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Waferebene und von einer Achse entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Waferebene gemacht wird.

4. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Mehrachsenbeschleunigungssensor einen Massekörper a (12), der bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene verschiebbar ist, und eine Balkenstruktur (3), die diesen Massekörper a (12) hält, wobei ein Randabschnitt dieser Balkenstruktur (3) mit ei­ nem Massekörper b (13), der an einem peripheren Abschnitt des Massekörpers a (12) gebildet ist, verbunden ist,
die Balkenstruktur (3) zum Halten des Massekörpers b (13) eine solche Struktur aufweist, daß die Balkenstruktur (3) senkrecht zu einer Verschiebungsrichtung des Massekörpers (12) verschieb­ bar ist, aufweist,
wobei mehr als eine fixierte Elektrode (4, 5, 16-19) mit einem konstanten Zwischenraum gegenüber den entsprechenden Massekör­ pern a, b (12, 13) in den Beschleunigungserfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene vorgesehen ist, und
die entsprechenden fixierten Elektroden (4, 5, 16-19) elek­ trisch von dem Balken (3) und den Massekörpern a, b (12, 13) isoliert sind, so daß die Beschleunigung von zwei Achsen ent­ lang den Erfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene erfaßt wird.

5. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Mehrachsenbeschleunigungssensor
einen Massekörper a (12), der bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene verschiebbar ist, und eine Balkenstruktur (3) zum Halten dieses Massekörpers a (12) aufweist,
wobei ein Randabschnitt dieser Balkenstruktur (3) mit einem Massekörper b (13), der an einem peripheren Abschnitt des Mas­ sekörpers a (12) gebildet ist, verbunden ist,
die Balkenstruktur (3) zum Halten des Massekörpers b (13) eine solche Struktur aufweist, daß die Balkenstruktur (3) senkrecht zu einer Verschiebungsrichtung des Massekörpers a (12) ver­ schiebbar ist,
ein Randabschnitt eines Balkens (3) des Massekörpers b (13) mit einem Massekörper c (44), der an einem peripheren Abschnitt des Massekörpers b (13) gebildet ist, verbunden ist,
eine Balkenstruktur (3) zum Halten des Massekörpers c (44) eine Struktur aufweist, die entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Ebene verschiebbar ist,
mehr als eine fixierte Elektrode (4, 5, 16-19) mit einem kon­ stanten Zwischenraum gegenüber den entsprechenden Massekörpern a, b, c (12, 13, 44) in den Beschleunigungserfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene vorgesehen ist und die entsprechenden fixierten Elektroden (4, 5, 16-19) elektrisch von dem Balken (3) und den Massekörpern a, b, c (12, 13, 44) isoliert sind, um damit die Beschleunigung von zwei Achsen entlang den Erfas­ sungsrichtungen innerhalb der Waferebene und ebenfalls einer Achse entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Waferebene zu erfassen.

6. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach Anspruch 1, bei dem der Mehrachsenbeschleunigungssensor
einen Massekörper a (12), der bezüglich einer Achse außerhalb der Waferebene verschiebbar ist, und eine Balkenstruktur (3) zum Halten dieses Massekörpers a (12) aufweist,
wobei ein Randabschnitt dieser Balkenstruktur (3) mit einem Massekörper b (13), der an einem peripheren Abschnitt des Mas­ sekörpers a (12) gebildet ist, verbunden ist,
eine Balkenstruktur (3) zum Halten eines Massekörpers b (13) eine solche Struktur ist, die bezüglich einer Achse innerhalb der Waferebene verschiebbar ist,
ein Balkenrandabschnitt des Massekörpers b (13) mit einem Mas­ sekörper c (44), der an einem peripheren Abschnitt des Masse­ körpers (13) gebildet ist, verbunden ist,
eine Balkenstruktur (3) zum Halten des Massekörpers c (44) eine solche Verschiebungsstruktur besitzt, die senkrecht zu der Ver­ schiebungsrichtung des Massekörpers b (13) innerhalb der Wa­ ferebene angeordnet ist,
mehr als eine fixierte Elektrode (4, 5, 16-19) mit einem kon­ stanten Zwischenraum gegenüber den entsprechenden Massekörpern a, b, c (12, 13, 44) in den Beschleunigungsrichtungen innerhalb der Waferebene vorgesehen ist, und
die entsprechenden fixierten Elektroden elektrisch von dem Bal­ ken (3) und den Massekörpern a, b, c (12, 13, 44) isoliert sind, um damit die Beschleunigung von zwei Achsen entlang den Erfassungsrichtungen innerhalb der Waferebene und ebenfalls die Beschleunigung von einer Achse entlang der Erfassungsrichtung außerhalb der Waferebene zu erfassen.

7. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Eigendiagnosebetätigungselektrode (31-33) für eine Achse, zwei Achsen oder drei Achsen der Beschleunigungserfassungsrich­ tung vorgesehen ist.

8. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine kammförmige Überlappung in einem Abschnitt, bei dem die Massekörper (12, 13, 44) gegenüber der Elektrode (14-19) ange­ ordnet sind, in zumindest einer von der Erfassungselektrode (14-19) entlang der Erfassungsrichtung innerhalb der Ebene und einer Betätigungselektrode (31-33) vorgesehen ist.

9. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem für die Erfassungselektrode (14-19) entlang der Erfassungsrich­ tung innerhalb der Waferebene oder für eine Betätigungselektro­ de (31-33) oder für die Erfassungselektrode (14-19) und die Be­ tätigungselektrode (31-33) die Massekörper (12, 13, 44) eine hohle Schlitzstruktur aufweisen und die Elektroden (14- 19, 31-33) in der hohlen Schlitzstruktur vorgesehen sind.

10. Mehrachsenbeschleunigungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die fixierte Elektrode (14-19) aus einer leiten­ den Schicht gebildet ist, die auf isolierenden Substraten (8, 9) gebildet ist, wobei der Siliziumwafer (27) derart zwischen den isolierenden Substraten (8, 9) liegt, daß ein Zwischenraum zwischen der fi­ xierten Elektrode (14-19) und dem Massekörper (12, 13, 44) durch die Tiefe einer in dem Siliziumwafer (27) gebildeten Aus­ nehmung (28, 29) bestimmt ist.

11. Herstellungsverfahren eines Mehrachsenbeschleunigungssen­ sor mit den Schritten
Bilden eines Beschleunigungssensorkörpers (12, 33, 44) in einem Einkristallsiliziumwafers (27) durch einen Photolithographie­ prozeß und einen Ätzprozeß,
Montieren des Beschleunigungssensorkörpers (12, 13, 44) zwi­ schen isolierenden Substraten (8, 9), auf denen Erfassungselek­ troden (14-19) gebildet sind, die zu einer vorbestimmten Fläche des Beschleunigungssensorkörpers (12, 13, 44) hinweisen, Bilden einer Erfassungsschaltung an einem oberen Abschnitt des Sensorelementes oder an einem peripheren Abschnitt davon, hermetisches Verschließen des montierten Körpers und der Erfas­ sungsschaltung in einem Gehäuse.