DE19921863A1

DE19921863A1 - Halbleitersensor für eine dynamische Größe mit Elektroden in einer Rahmenstruktur

Info

Publication number: DE19921863A1
Application number: DE19921863A
Authority: DE
Inventors: Minekazu Sakai; Yukihiro Takeuchi; Kazuhiko Kano; Seiji Fujino; Tsuyoshi Fukada; Hiroshige Sugito; Minoru Murata; Hiroshi Muto; Hirofumi Higuchi; Kenichi Ao
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: FR2778745A1; US6151966A; JP3307328B2; FR2778745B1; JPH11326365A; DE19921863B4

Abstract

Eine Halbleiter-Beschleunigungsmeßvorrichtung wird auf einem SOI-Substrat durch Mikro-Materialbearbeitung gebildet. Eine bewegliche Einheit wird an beiden Enden getragen, und ein Gewichtsteil ist im Ansprechen auf eine in Erfassungsrichtung ausgeübte Beschleunigung beweglich. Eine bewegliche Elektrode ist in einer Kammform mit dem Gewichtsteil integriert gebildet. In einem Paar vorkommende festangebrachte Elektroden in einer Kammform sind einseitig eingespannt und mit der beweglichen Elektrode verzahnt, um der beweglichen Elektrode gegenüberzuliegen. In einer Mehrzahl vorkommende Durchgangslöcher sind in den Elektroden vorgesehen, so daß die Elektroden eine Rahmenstruktur aufweisen, welche eine Reihe von rechtwinkligen Rahmen bildet. Diese Struktur reduziert das Gewicht jeder Elektrode, während die Stärke gegenüber einer Verdrehungskraft ansteigt. Die Wahrscheinlichkeit, daß die Elektrode im Ansprechen auf eine Beschleunigung, welche in einer Richtung senkrecht zu der normalen Erfassungsrichtung ausgeübt wird, brechen, ist wegen des reduzierten Gewichts verringert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für eine dynamische Größe eines Halbleitertyps und insbe sondere auf einen Halbleitersensor eines differentiellen Kondensatortyps welcher als Beschleunigungsmessvorrichtung verwendet werden kann.

Bei einer herkömmlichen Halbleiter-Beschleunigungsmess vorrichtung 11 eines differentiellen Kondensatortyps wie in Fig. 22 und 23 dargestellt sind ein Gewichtsteil 15 und eine kammförmige bewegliche Elektrode 16 integriert auf ei ner Halbleiterschicht eines Halbleitersubstrats (Si) 19 zur Bereitstellung einer beweglichen Einheit 12 gebildet. Ein Paar von kammförmigen festangebrachten Elektroden 17 und 18 ist ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat 19 über einer Iso lierschicht (SiO₂) 21 gebildet, um der beweglichen Elek trode 16 gegenüberzuliegen. Die bewegliche Elektrode 16 und die festangebrachten Elektroden 17 und 18 sind durch einen auf dem Halbleitersubstrat 19 gebildeten Graben voneinander räumlich getrennt und elektrisch isoliert, wobei zwischen Erfassungsoberflächen davon, welche einander gegenüberlie gen, Kondensatoren gebildet werden. Die bewegliche Einheit 12 wird an beiden Enden davon von dem Halbleitersubstrat 19 getragen und ist in einer axialen Richtung der beweglichen Einheit 12 (einer sich von oben nach unten erstreckenden Richtung entsprechend Fig. 22) im Ansprechen auf eine dar auf ausgeübte Beschleunigung beweglich, wobei die Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode 16 und den festange brachten Elektroden 17 und 18 verändert wird.

Bei dieser Beschleunigungsmessvorrichtung 11 sind die Elektroden 16, 17 und 18 plattenförmig ausgebildet und be sitzen jeweils Eigengewichte. Als Ergebnis ist es wahr scheinlich, dass die Elektroden 16, 17 und 18 durch die je weiligen Eigengewichte gebrochen werden, wenn eine große Beschleunigung in eine Richtung (eine sich oben nach unten erstreckende Richtung entsprechend Fig. 23) senkrecht zu Richtung der zu erfassenden Beschleunigung (einer sich von oben nach unten erstreckenden Richtung entsprechend Fig. 22) ausgeübt wird. Wenn die Elektrodenbreite zur Reduzie rung der jeweiligen Eigengewichte schmal ist, wird die Stärke der Elektroden gegenüber der Torsions- oder Verdre hungskraft kleiner sein.

Des weiteren werden bei dieser Beschleunigungsmessvor richtung 11 parasitäre Kondensatoren CP1, CP2 und CP3 zu sätzlich zu den Kondensatoren CS1 und CS3 zwischen der be weglichen Elektrode 16 und den festangebrachten Elektroden 17 und 18 wie in Fig. 24 dargestellt gebildet. Insbesondere werden die Kondensatoren CP1, CP2 und CP3 zwischen einem Verbindungsteil 170 der festangebrachten Elektrode 17 und dem Substrat 19, zwischen einem Verbindungsteil 180 der festangebrachten Elektrode 18 und dem Substrat 19 bzw. zwi schen der beweglichen Elektrode 16 und dem Substrat 19 ge bildet. Die Kondensatoren CS1 und CS3 sind im Ansprechen auf die Bewegung der beweglichen Einheit 12 variabel.

Die Kapazitätsänderungen der Kondensatoren CS1 und CS2, welche durch die Beschleunigung hervorgerufen werden, kön nen von einem geschalteten Kondensatorschaltkreis 10 er fasst werden, welcher mit Kontaktstellen 28, 29 und 30 der Beschleunigungsmessvorrichtung 11 wie in Fig. 25 darge stellt verbunden ist. Insbesondere enthält der geschaltete Kondensatorschaltkreis 10 einen Verstärker AMP, einen Kon densator Cf und einen Ein-Aus-Schalter SW. Der Schaltkreis ist derart entworfen, so dass er zur Erzeugung einer Aus gangsspannung Vo differentiell arbeitet, wenn Trägerwellen spannungen CWV1 und CWV2 wie in Fig. 26 dargestellt ange legt werden. Die Ausgangsspannung Vo wird wie folgt ausge drückt:

Vo = [(CS1 - CS2) + (CP1 - CP2) × CP3] × V : Cf.

Solange wie die Kapazität der parasitären Kondensatoren CP1 und CP2 zueinander gleich sind, ändert sich die Aus gangsspannung Vo lediglich entsprechend Änderungen der Ka pazität der Kondensatoren CS1 und CS2. Wenn jedoch die Po sition des Ätzens des Substrats 19 sich wie durch die ge strichelte Linie von Fig. 24 dargestellt ändert, wird der parasistäre Kondensator CP1 größer als der parasitäre Kon densator CP2. Diese Differenz bei den parasitären Kondensa toren CP1 und CP2 ruft eine Offsetspannung hervor, welche eine Abweichung der Ausgangsspannung Vo von null darstellt, sogar wenn keine Beschleunigung aufgebracht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Halb leitersensor für eine dynamische Größe zu schaffen, welcher leichtgewichtig und haltbar gegenüber Beschleunigungen in sich ändernden Richtungen ist.

Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Halbleitersensor für eine dynamische Größe zu schaf fen, bei welchem parasitäre Kondensatoren zur Reduzierung einer Offsetspannung minimiert sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten unabhängigen Ansprüche.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Halb leiter-Beschleunigungsmessvorrichtung auf einem SOI- Substrat durch Mikro-Materialbearbeitung gebildet. Eine be wegliche Einheit besitzt ein Gewichtsteil und eine inte griert gebildete kammförmige bewegliche Elektrode. Ein Paar von kammförmigen festangebrachten Elektroden ist mit der beweglichen Elektrode einseitig eingespannt und verzahnt, um der beweglichen Elektrode gegenüberzuliegen. Wenn eine Beschleunigung in die Beschleunigungserfassungsrichtung ausgeübt wird, in welcher die Elektroden sich gegenüberlie gen, bewegt sich das Gewichtsteil, so dass sich die Kapazi tät zwischen der beweglichen Elektrode und den festange brachten Elektroden ändert. Eine Mehrzahl von Durchgangslö chern ist in den Elektroden derart vorgesehen, so dass die Elektroden eine Rahmenstruktur besitzen, welche eine Seri en- bzw. Reihenverbindung von recheckigen Rahmen darstellt. Diese Struktur reduziert das Gewicht von jeder Elektrode, während die Stärke gegenüber einer Verdrehungskraft erhöht ist. Die Elektroden besitzen eine geringere Wahrscheinlich keit gegenüber einem Brechen im Ansprechen auf eine Be schleunigung, welche in einer Richtung senkrecht zu der normalen Erfassungsrichtung ausgeübt wird, wegen des redu zierten Gewichts.

Die Elektroden sind mit einem geschalteten Kondensator schaltkreis verbunden, welcher eine Ausgangsspannung ent sprechend den von der Beschleunigung hervorgerufenen Kapa zitätsänderungen erzeugt. Zur Reduzierung des Offsets der Ausgangsspannung sind Verbindungsteile der festangebrachten Elektroden zu dem Schaltkreis in einer Rahmenstruktur oder lediglich auf einem Isolator des SOI-Substrats gebildet.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Hab leiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Beschleuni gungsmessvorrichtung entlang Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine fest angebrachte Elektrode und eine bewegliche Elektrode der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 4 zeigt eine schematischen Draufsicht auf eine Kontaktstelle, welche mit derjenigen der in Fig. 1 darge stellten Vorrichtung verglichen wird;

Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Kon taktstelle der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 6A und 6B zeigen schematische Querschnittsan sichten der festangebrachten Elektrode und der beweglichen Elektrode der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 7A und 7B zeigen schematische Querschnittsan sichten einer festangebrachten Elektrode und einer bewegli chen Elektrode, welche mit denjenigen verglichen werden, die in Fig. 6A und 6B dargestellt sind;

Fig. 8 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht jedes Fingerteils der Elektrode, welche in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet wird;

Fig. 9 zeigt einen Graphen, welcher die Beziehung zwi schen dem Gewicht des in Fig. 8 dargestellten Fingers und die Deformation desselben darstellt;

Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine festangebrachte Elektrode und eine bewegliche Elektrode ei ner Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer Modifi zierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 11 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Fe der einer Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer Modifizierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 12 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Kon taktstelle der Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer Modifizierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 13 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Kon taktstelle einer anderen Halbleiter-Beschleunigungsmessvor richtung einer Modifizierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht ei ner festangebrachten Elektrode und einer beweglichen Elek trode einer Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer Modifizierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 15 zeigt eine schematischen Querschnittsansicht einer festen Elektrode und einer beweglichen Elektrode, welche mit denjenigen verglichen werden, die in Fig. 14 dargestellt sind;

Fig. 16 zeigt eine schematischen Draufsicht, welche ei ne elektrostatische Kraft darstellt, die zwischen den Elek troden der Vorrichtung der ersten Ausführungsform auftritt;

Fig. 17 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Halbleiter-Beschleunigungsvorrichtung einer Modifizierung der ersten Ausführungsform;

Fig. 18 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Halbleiter-Beschleunigungsvorrichtung einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 zeigt eine Querschnittsansicht der Beschleuni gungsmessvorrichtung entlang Linie XIX-XIX von Fig. 18;

Fig. 20 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 zeigt eine Querschnittsansicht der Beschleuni gungsmessvorrichtung entlang Linie XXI-XXI von Fig. 20;

Fig. 22 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine herkömmliche Halbeiter-Beschleunigungsmessvorrichtung;

Fig. 23 zeigt eine Querschnittsansicht der herkömmli chen Beschleunigungsmessvorrichtung entlang Linie XXIII- XXIII von Fig. 22;

Fig. 24 zeigt eine Querschnittsansicht der herkömmli chen Beschleunigungsmessvorrichtung mit darin dargestellten parasitären Kondensatoren und variablen Kondensatoren;

Fig. 25 zeigt ein Diagramm eines elektrischen Schalt kreises der in Fig. 24 dargestellten herkömmlichen Vorrich tung; und

Fig. 26 zeigt ein Zeitablaufsdiagramm, welches den Be trieb des elektrischen Schaltkreises der herkömmlichen Vor richtung darstellt.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen und Modifizierungen be schrieben, bei welchen dieselben oder ähnliche Komponenten teile mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind.

Erste Ausführungsform

Entsprechend Fig. 1 ist eine Halbleiter-Beschleuni gungsmessvorrichtung 11 auf einem SOI-Substrat unter Ver wendung des Halbleiterherstellungsverfahrens gebildet.

Eine bewegliche Einheit 12 besitzt Anker 13, rechtwink lig geformte Federn 14, die integral mit den jeweiligen An kern 13 ausgebildet sind, ein Gewichtsteil 15, welches in tegriert mit den Federn 14 gebildet und dazwischen vorgese hen ist, und eine kammförmige bewegliche Elektrode 16, wel che integriert von dem Gewichtsteil 15 ausgebildet ist. Die bewegliche Elektrode 16 besitzt eine Mehrzahl paralleler Finger, welche sich lateral von dem Gewichtsteil 15 in ent gegengesetzte Richtungen erstrecken. Ein Paar von kammför migen festangebrachten Elektroden 17 und 18 ist an beiden lateralen Seiten des Gewichtsteils 15 vorgesehen. Jede der festangebrachten Elektroden 17 und 18 besitzt eine Mehrzahl von Fingern, welche sich lateral zwischen den Fingern der beweglichen Elektrode 16 erstrecken.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist die Beschleunigungsmess vorrichtung 11 aus dem SOI-Substrat hergestellt, welches eine erste Halbleiterschicht (Si) 19, eine zweite Halblei terschicht (Si) 20 und eine Isolierschicht (SiO₂) 21 als Trägerschicht aufweist. Die erste Halbleiterschicht 19 und die Isolierschicht 21 sind entfernt worden, um die zweite Halbleiterschicht 20 über dem Bereich bloßzulegen, wo die bewegliche Einheit 12 und die festangebrachten Elektroden 17 und 18 gebildet sind.

Beim Herstellen der Beschleunigungsmessvorrichtung 11 wird Aluminium (Al) auf der oberen Oberfläche des SOI- Substrats an Kontaktstellenteilen 25 bis 27 aufgedampft, um die Elektrodenkontaktstellenteile 28 bis 30 zu bilden. Nach einem Abschleifen der unteren Oberfläche des SOI-Substrats wird SiN-Plasma angehäuft. Danach wird die SiN-Plasma- Schicht zur Bildung einer vorbestimmten Struktur geätzt.

Danach wird PIQ (Polyimid) auf die obere Oberfläche des SOI-Substrats geklebt, und die PIQ-Schicht wird in eine vorbestimmte Struktur geätzt, welche der beweglichen Ein heit 12 und den festangebrachten Elektroden 17 und 18 ent spricht. Ein Resist wird als Schutzschicht auf die PIQ- Schicht geklebt. Das SOI-Substrat wird tief durch bei spielsweise eine wässrige KOH-Lösung geätzt, während die SiN-Plasma-Schicht der Bodenseite als Maske verwendet wird. Bei diesem tiefen Ätzen arbeitet die Isolierschicht 21 als Ätzstopper, da die Ätzgeschwindigkeit der Isolierschicht 21 niedriger ist als diejenige der Si-Halbleiterschicht.

Als nächstes wird nach dem Entfernen der bloßgelegten Isolierschicht 21 und der SiN-Plasma-Schicht durch die wässrige HF-Lösung das Resist, welches die obere Oberfläche des SOI-Substrats bedeckt, entfernt. Die zweite Halbleiter schicht 20 wird zur Bildung von Löchern dadurch trockenge ätzt, während die PIQ-Schicht als Maske verwendet wird. So mit werden die bewegliche Einheit 12 und die festangebrach ten Elektroden 17 und 18 in der zweiten Halbleiterschicht 20 gebildet. Schließlich wird die PIQ-Schicht auf der obe ren Oberfläche durch das O₂-Ablösen entfernt.

Bei der Beschleunigungsmessvorrichtung 11, welche wie oben beschrieben hergestellt ist, werden die beiden axialen Enden der beweglichen Einheit 12 auf der Isolierschicht 21 getragen, und die festangebrachten Elektroden 17 und 18 sind auf der Isolierschicht 21 einseitig eingespannt.

Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 31 ist in der be weglichen Einheit 12 und den festangebrachten Elektroden 17 und 18 gebildet, so dass sowohl die bewegliche Einheit 12 als auch die festangebrachten Elektroden 17 und 18 in der Rahmenstruktur (starren Rahmenstruktur) geformt sind. Diese Struktur ist eine Serien- bzw. Reihenverbindung einer Mehr zahl von rechtwinkligen Rahmen. Die Durchgangslöcher 31 sind gleichzeitig mit den Löchern (Graben) gebildet, welche durch Trockenätzen der zweiten Halbleiterschicht 20 zur Bildung der beweglichen Einheit 12 und der festangebrachten Elektroden 17 und 18 gebildet werden. Jeder Finger der be weglichen Elektrode 16 ist an der Verbindung zwischen zwei benachbarten rechtwinkligen Rahmen positioniert, welche das Gewichtsteil 16 bilden.

Die bewegliche Einheit 12 und die festangebrachten Elektroden 17 und 18 sind zugeschnitten, um die folgenden Beziehungen (1 bis 4) zu erfüllen, so dass das Grabenätzen genau durchgeführt werden kann. Bei den folgenden Beziehun gen sind die Breite (Dicke der Rahmenwand) W1 bis W4 und die Breite (Intervall bzw. Abstand zwischen Rahmenwänden) D1 bis D5 wie in Fig. 3 dargestellt definiert. Insbesondere sind W1 bis W4 und D1 bis D5 wie folgt definiert:
"W1": axiale Breite jeder lateral sich erstreckenden Wand der Finger der Elektroden 16, 17 und 18;
"W2": axiale Breite jeder sich lateral erstreckenden Wand des Gewichtsteils 15, welches an der Verbindung zu je dem Finger der beweglichen Elektrode 16 vorhanden ist;
"W3": laterale Breite jeder sich axial erstreckenden Wand des Gewichtsteils 15;
"W4": laterale Breite jeder sich axial erstreckenden Wand der Finger der Elektroden 16, 17 und 18;
"D1": axiale Breite jedes Durchgangslochs 31 in den Fingern der Elektroden 16, 17 und 18;
"D2": axiale Breite zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Finger der Elektroden 16, 17 und 18, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen dem Erfassen von Kapazitätsänderungen dazwischen dienen;
"D3": laterale Breite jedes Durchgangslochs 31 des Ge wichtsteils 15;
"D4": laterale Breite zwischen dem Gewichtsteil 15 und jedem freien Ende der festangebrachten Elektroden 17 und 18; und
"D5": axiale Breite zwischen gegenüberliegenden Ober flächen der benachbarten Finger der Elektroden 16, 17 und 18, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen nicht zum Er fassen von Kapazitätsänderungen dazwischen dienen.

(1) W1 = W3 = W4
(2) D1 = D2 = D3
(3) D4 = D5
(4) W2 = W1 × 2 + D1.

Wie in Fig. 3 dargestellt besitzen die festangebrachten Elektroden 17 und 18 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 32 an den jeweiligen Erfassungsoberflächen, welche den Erfas sungsoberflächen der beweglichen Elektrode 16 gegenüberlie gen. Die Vorsprünge 32 sind lediglich an den Oberflächen vorhanden, welche zur Erfassung einer Kapazitätsänderung im Ansprechen auf die Bewegung der beweglichen Elektrode rela tiv zu den festangebrachten Elektroden 17 und 18 verwendet werden. Da das räumliche Intervall zwischen der beweglichen Elektrode 16 und den festangebrachten Elektroden 17 und 18 sich im Ansprechen auf die Bewegung des Gewichtsteils 15 auf die Beschleunigung ändert, ist es wahrscheinlich, dass die bewegliche Elektrode 16 an den festangebrachten Elek troden 17 und 18 wegen der äußeren elektrostatischen Kraft anhaftet bzw. darauf steckt. Dieses Anhaften bzw. Aufste cken deaktiviert die Erfassung von Kapazitätsänderungen, welche der aufgebrachten Beschleunigung entsprechen. Die Vorsprünge 32 beschränken jedoch das Anhaften bzw. Aufste cken der beweglichen Elektrode 15 an bzw. auf den festange brachten Elektroden 17 und 18. Die Vorsprünge 32 sind vor zugsweise lediglich an den Teilen gebildet, wo keine Durch gangslöcher 31 gebildet sind, d. h. lediglich auf den Ver bindungsteilen (Breite W4) der rechtwinkligen Rahmenstruk turen, welche die Finger festangebrachten Elektroden 17 und 18 bilden.

Ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 33 auf der Oberfläche der Innenseite der Feder 14 gebildet, um das Anhaften bzw. Aufstecken zwischen einem Paar der sich lateral erstreckenden Teile wegen der äußeren elektrostatischen Kraft zu beschränken. Die Vorsprünge 33 sind an der Verbindungsposition (Breite W3) zwischen den rechtwinkligen Rahmen in dem Anker 13 gebildet.

Die Kontaktstellenteile 25 bis 27 sind durch ein Paar von Gräben 34 von den umgebenden Teilen physikalisch und elektrisch getrennt, welche durch die zweite Halbleiter schicht 20 gebildet werden, so dass die elektrischen Kon taktstellen 28 bis 30, welche mit den entsprechenden Elek troden 16, 17 und 18 durch Verbindungsteile 170, 180 und dergleichen verbunden sind, elektrisch mit einem externen Erfassungsschaltkreis wie dem in Fig. 25 dargestellten ge schalteten Kondensatorschaltkreis 10 verbunden sind. Wenn lediglich ein Graben 34 wie in Fig. 4 dargestellt gebildet ist, ist es wahrscheinlich, dass die Kontaktstellenteile 25 bis 27 die Umgebungsteile in dem Fall kurzschließen, dass ein leitender Fremdkörper wie ein leitendes Staubteilchen den Graben 34 überbrückt. Dieses Kurzschlussproblem kann durch Verbreitern des Grabens 34 aufgehoben werden. Wenn jedoch diese Grabenbreite unterschiedlich zu der anderen Grabenbreite wird, führt das zu einer Komplikation des Her stellungsverfahrens und einer Reduzierung der Genauigkeit der endgültigen Produktgröße. Daher sind bei dieser Ausfüh rungsform zwei Gräben 34 gebildet, um dazwischen wie in Fig. 5 dargestellt eine Stau- bzw. Dämmwand (bank wall) zur Reduzierung der Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen den Kontaktstellenteilen 25 bis 27 und den Umgebungsteilen bereitzustellen. Somit kann jeder Graben 34 auf dieselbe Breite wie die anderen Gräben (Graben oder Loch) zuge schnitten sein.

Jede der Elektroden 16, 17 und 18 verjüngt sich von dem mittleren Teil auf die Bodenseite zu wie an 36 von Fig. 6A angezeigt. D.h. eine vorbestimmte Kapazität ist zwischen den oberen Hälften der Erfassungsoberflächen der Elektroden 16, 17 und 18 vorgesehen, welche einander gegenüberliegen, wie durch die gestrichtelten Linien dargestellt. Sogar wenn Kerben 16a, 17a und 18a auf den sich verjüngenden Oberflä chen wie in Fig. 6B dargestellt im Verlauf des Bildens der Elektroden erzeugt werden, wird die vorbestimmte Kapazität (gestrichelte Linien) beibehalten. Dies liegt daran, dass die Kerben 16a, 17a und 18a lediglich auf den sich verjün genden Oberflächen auftreten. Wenn demgegenüber die Elek troden 16, 17 und 18 sich wie in Fig. 7A dargestellt nicht verjüngen, ist es wahrscheinlich, dass sich die Kapazität (gestrichelte Linie) wegen der Kerben 16a, 17a und 18a ver ringert, welche an den unteren Hälften der Elektroden 16, 17 und 18 wie in Fig. 7B dargestellt auftreten. Diese Ker ben ändern sich von Wafer zu Wafer und von Chip zu Chip, wodurch Unregelmäßigkeiten der Kapazität bei den Endproduk ten hervorgerufen werden.

Die oben beschriebene Halbleiterbeschleunigungsvorrich tung 11 ist vorzugsweise wie folgt zugeschnitten:

(1) die Breite des Ankers 13 und des Gewichtsteils 15 beträgt 10-200µm;
(2) die Länge der Elektroden 15, 16 und 17 beträgt 100- 500µm;
(3) die Breite der Feder beträgt 2-10µm;
(4) die Länge der Feder 14 beträgt 100-500µm; und
(5) der Abstand zwischen der Elektrode 16 und den Elek troden und 18 beträgt 2-4µm.

Wenn im Betrieb die Beschleunigung auf die bewegliche Einheit 12 in Erfassungsrichtung der Beschleunigung (in Fig. 1 X), d. h. in die axiale Richtung ausgeübt wird, in welcher die bewegliche Elektrode gegenüber den festange brachten Elektroden 17 und 18 liegt, erhöht sich ein Ab standsintervall zwischen den Erfassungsoberflächen der be weglichen Elektrode 16 und der festangebrachten Elektroden 17 und 18, und das andere Abstandsintervall zwischen den Erfassungsoberflächen der beweglichen Elektrode 16 und der festangebrachten Elektroden 17 und 18 verringert sich. Da jene Erfassungsoberflächen Kondensatoren bilden, ändert sich die jeweilige Kapazität im Ansprechen auf die Be schleunigung. Jene Änderungen werden beispielsweise von dem in Fig. 25 dargestellten geschalteten Kondensatorschalt kreis 10 erfasst.

In dem Fall, dass die Beschleunigung auf die Bewegungs einheit 12 in eine Richtung (eine entsprechend Fig. 2 sich von oben nach unten erstreckende Richtung) senkrecht zu der normalen Erfassungsrichtung (X) ausgeübt wird, ist es weni ger wahrscheinlich, dass die Bewegungseinheit 12 und die Finger der festangebrachten Elektroden 17 und 18 brechen, da sowohl die Bewegungseinheit 12 als auch die festange brachten Elektroden 17 und 18 mit einem niedrigem Gewicht unter Verwendung der Rahmenstruktur konstruiert sind.

Insbesondere in dem Fall, bei welchem ein in Fig. 8 dargestellter Stab deformiert wird, wird die Deformation des Stabs und die maximale Spannung, welche auf den Stab ausgeübt wird, wie folgt ausgedrückt.
Deformation = (Beschleunigung × Gewicht):
(Federkonstante in Richtung der Deformation)
Maximale Spannung = 2 × (Elastizitätsmodul (≈Young's modulus)) × (T oder W) × (Stabdeformation) : L².

Als Ergebnis erhöhen sich wie in Fig. 9 dargestellt die Deformation des Stabs und die maximale Spannung, wenn sich das Gewicht des Stabs erhöht. In dem Fall der beweglichen Einheit 12, welche festangebracht an beiden Enden getragen wird, und der festangebrachten Elektroden 17 und 18, welche festangebracht lediglich an einem Ende getragen werden, wird der Einfluss der in die Richtung senkrecht zu der nor malen Erfassungsrichtung ausgeübten Beschleunigung stärker reduziert, wenn das Gewicht geringer ist. Daher ist die Rahmenstruktur wirksam, das Gewicht der beweglichen Einheit 12 und der festangebrachten Elektroden 17 und 18 für eine geringe Deformation und eine geringe Spannung ohne Verrin gern der Stärke gegenüber der Verdrehungskraft zu reduzie ren.

Die Breiten der rechtwinkligen Rahmenwände und des Ab standsintervalls zwischen den Rahmenwänden der beweglichen Einheit 12 und den festangebrachten Elektroden 17 und 18 sind soweit wie möglich gleichförmig zugeschnitten. Daher können Änderungen der Größe der Komponententeile auf ein Minimum reduziert werden, und die Endprodukte besitzen eine gleichförmige Qualität.

Da der Anker 13 und das Gewichtsteil 15 derart konstru iert sind, dass sie dieselbe Rahmenstruktur wie die Elek troden 16, 17 und 18 besitzen, kann die endgültige Größe nach dem Ätzen gleichförmig beibehalten werden, um Endpro dukte mit einer gleichförmigen Qualität bereitzustellen. Wenn darüber hinaus die Finger der beweglichen Elektrode 16 mit der Verbindungsposition der rechtwinkligen Rahmen in dem Gewichtsteil 15 verbunden sind, d. h. mit dem starresten Teil des Gewichtsteils 15 verbunden sind, kann die bewegli che Elektrode 16 widerstandfähig gegenüber der Beschleuni gung gehalten werden, welche in die Richtung senkrecht zu der normalen Erfassungsrichtung ausgeübt wird.

Modifizierung

Die Elektroden 16, 17 und 18 können mit verstärkenden Teilen 16b, 17b und 18b in einer Bogenform an den jeweili gen Wurzeln der Finger wie in Fig. 10 dargestellt gebildet sein. Jene Verstärkungsteile 16a, 17a und 18a verstärken die Verbindung der Finger, um einen Bruchs der Finger sogar dann einzuschränken, wenn sich die Spannung an den Wurzel teilen im Ansprechen auf eine Beschleunigung konzentriert, welche in der Richtung senkrecht zu der normalen Erfas sungsrichtung ausgeübt wird.

Ähnlich kann die Feder 14 mit dem Anker 13 und dem Ge wichtsteil 15 durch bogenförmige Verstärkungsteile 14a wie in Fig. 11 dargestellt verbunden sein. Diese Verstärkungs teile 14a beschränken die Feder 14 bezüglich eines Bruchs sogar dann, wenn sich die Spannung an dem Verbindungsteil konzentriert. Des weiteren können die Enden der Feder 14 bogenförmig gebildet sein, um die Feder 14 bezüglich eines Bruchs einzuschränken bzw. zu beschränken, wenn die Span nung sich an den Enden wegen der Elastizität der Feder 14 konzentriert.

Die Stau- bzw. Dämmwand 35, welche von den um die Kon taktstellenteile 25 bis 27 herum gebildeten Gräben 34 umge ben ist, kann dynamisch und elektrisch an einem Ort wie in Fig. 12 dargestellt oder an einer Mehrzahl von Orten wie in Fig. 13 dargestellt geschnitten sein. Derartige Schnitte können stark die Möglichkeit eines elektrischen Kurzschlus ses zwischen den Kontaktstellenteilen 25 bis 27 und den Um gebungsteilen (zweite Halbleiterschicht 20) sogar dann re duzieren, wenn die Stau- bzw. Dämmwand 35 mit dem Umge bungsteil durch leitenden Staub und ebenfalls mit den Kon taktstellenteilen 25 bis 27 durch anderen leitenden Staub verbunden ist.

Des weiteren können sich die Elektroden 16, 17 und 18 sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite wie in Fig. 14 dargestellt verjüngen. Alternativ können die Ecken der Elektroden 16, 17 und 18 wie in Fig. 15 dargestellt ab gerundet sein. Die abgerundeten Ecken verringern den durch die Kerben hervorgerufenen Einfluss und beschränken eine Konzentration der Spannung sogar dann, wenn eine Beschleu nigung auf die Elektroden 16, 17 und 18 ausgeübt wird.

Bei der ersten Ausführungsform wird die elektrische Kraft zwischen der beweglichen Elektrode 16 und den festan gebrachten Elektroden 17 und 18 in entgegengesetzten Rich tungen wie durch Pfeile in Fig. 16 dargestellt ausgeübt. Diese elektrostatische Kraft ruft das Moment hervor, wel ches dazu neigt die bewegliche Einheit 12 in Urzeigerrich tung zu drehen. Es ist somit wahrscheinlich, dass das Ab standsintervall zwischen den Kapazitätserfassungsoberflä chen zwischen der beweglichen Elektrode 16 und den festan gebrachten Elektroden 17 und 18 von dem ursprünglichen Ab standsintervall abweicht, was zu einer Verringerung der Ge nauigkeit der Beschleunigungserfassung führt. Es wird daher bevorzugt, vier festangebrachte Elektroden 171, 172, 173 und 174 wie in Fig. 17 dargestellt anzuordnen, so dass die elektrostatische Kraft, welche zwischen der beweglichen Elektrode 16 und den festangebrachten Elektroden 171 und 181 ausgeübt wird, mit der zwischen der beweglichen Elek trode 16 und den festangebrachten Elektroden 171 und 182 ausgeübten elektrostatischen Kraft ausbalanciert wird. So mit wird das Moment beschränkt, welches zur Drehung der be weglichen Einheit 12 ausgeübt wird.

Das Material, welches für den Strukturkörper der Be schleunigungsmessvorrichtung verwendet wird, kann einkris tallines Silizium, polykristallines Silizium oder ein Me tall sein. Des weiteren können nicht leitende Materialien wie Keramik, Glas, Kristall oder Harz für den Strukturkör per verwendet werden, solange wie ein leitendes Material darauf aufgedampft wird. Bei diesem Beispiel braucht die SOI-Struktur nicht vorgesehen werden, solange wie das Mate rial für den Strukturkörper ein Isolierungsvermögen auf weist.

Zweite Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform werden wie in Fig. 18 und 19 dargestellt nicht nur die Finger der beweglichen Elek trode 16 und der festangebrachten Elektroden 17 und 18 in einer Rahmenstruktur konstruiert, sondern es werden eben falls Verbindungsteile 170 und 180, welche die festange brachten Elektroden 17 und 18 mit den Kontaktstellen 29 und 30 verbinden, ebenfalls in einer Rahmenstruktur durch eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 31 konstruiert.

Entsprechend dieser Ausführungsform kann die Kapazität der parasitären Kondensatoren CP1, CP2 und CP3, welche wie in Fig. 24 dargestellt auftreten, auf einen kleineren Wert als wie bei der herkömmlichen Vorrichtung reduziert werden (Fig. 22). Wenn diese Beschleunigungsmessvorrichtung 11 mit dem geschalteten Kondensatorschaltkreis 10 wie in Fig. 25 dargestellt verbunden ist, wird daher ein Offset der Aus gangsspannung Vo, welche von dem geschalteten Kondensator schaltkreis 10 erzeugt wird, sogar dann reduziert, wenn ein Ätzen der Bodenseite der Halbleiterschicht 21 bei dem Her stellungsverfahren variiert.

Dritte Ausführungsform

Bei dieser Ausführungsform besitzen wie in Fig. 20 und 21 dargestellt die erste Halbleiterschicht 19 und die Isolierschicht 21 jeweils innerste Enden 19a und 21a an ei ner Position unter den festangebrachten Elektroden 17 und 18. D.h. die Verbindungsteile 170 und 180 sind lediglich auf der Isolierschicht 21 gebildet. Als Ergebnis kann die Kapazität der parasitären Kondensatoren CP1, CP2 und CP3, welche wie in Fig. 24 dargestellt auftreten, weiter als bei der zweiten Ausführungsform reduziert werden.

Wenn die Beschleunigungsmessvorrichtung 11 wie in Fig. 25 dargestellt mit der geschalteten Kondensatoranordnung verbunden ist, wird die erfasste Beschleunigung durch die Ausgangsspannung Vo dargestellt, welche wie folgt ausge drückt wird:
Vo = [(CS1 - CS2) + (CP1 - CP2) × CP3] × V : Cf.

Da (CP1 - CP2) × CP3 ebenfalls wegen der Reduzierung der Kapazität des parasitären Kondensators reduziert ist, ist der sich ergebende Offset der Ausgangsspannung Vo, wel che von dem geschalteten Kondensatorschaltkreis 10 erzeugt wird, sogar dann reduziert, wenn das Ätzen der Bodenseite der Halbleiterschicht 21 bei dem Herstellungsverfahren va riiert.

Die obigen Modifizierungen der ersten Ausführungsform können ebenfalls auf die zweiten und dritten Ausführungs formen angewandt werden.

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf einen an deren Sensor für eine dynamische Größe wie einen Gierraten sensor und einen Winkelgeschwindigkeitssensor angewandt werden. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auf ei nen Halbleiter-Drucksensor eines Kapazitätstyps angewandt werden, welcher ein Diaphragma als abtastenden Strukturkör per besitzt und das Diaphragma als bewegliche Elektrode verwendet. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auf einen Sensor eines Kontakttyps angewandt werden, welcher Zustände "Ein" und "Aus" zwischen einer beweglichen Elek trode und einer festangebrachten Elektrode erfasst.

Vorstehend wurde ein Halbleitersensor für eine dynami sche Größe mit Elektroden in einer Rahmenstruktur offen bart. Eine Halbleiter-Beschleunigungsmessvorrichtung (11) wird auf einem SOI-Substrat (19, 29, 21) durch Mikro-Mate rialbearbeitung gebildet. Eine bewegliche Einheit (12) wird an beiden Enden getragen, und ein Gewichtsteil (15) ist im Ansprechen auf eine Beschleunigung beweglich, welche in die Erfassungsrichtung (X) ausgeübt wird. Eine bewegliche Elek trode (16) ist in einer Kammform mit dem Gewichtsteil (15) integriert gebildet. In einem Paar vorkommende festange brachte Elektroden (17, 18) in einer Kammform sind einsei tig eingespannt und mit der beweglichen Elektrode (16) ver zahnt, um der beweglichen Elektrode (16) gegenüberzuliegen. In einer Mehrzahl vorkommende Durchgangslöcher (31) sind in den Elektroden (16, 17, 18) vorgesehen, so dass die Elek troden (16, 17, 18) eine Rahmenstruktur aufweisen, welche eine Reihe von rechtwinkligen Rahmen bildet. Diese Struktur reduziert das Gewicht jeder Elektrode, während die Stärke gegenüber einer Verdrehungskraft ansteigt. Die Wahrschein lichkeit, dass die Elektroden (16, 17, 18) im Ansprechen auf eine Beschleunigung, welche in einer Richtung senkrecht zu der normalen Erfassungsrichtung ausgeübt wird, brechen, ist wegen des reduzierten Gewichts verringert.

Claims

1. Halbleitersensor mit:
einem Halbleitersubstrat (19, 20, 21);
einer beweglichen Einheit (12,), welche auf dem Halb leitersubstrat getragen wird und ein Gewichtsteil (15), welches im Ansprechen auf eine darauf ausgeübte dynamische Kraft beweglich ist, und eine bewegliche Elektrode (16) aufweist, welche mit dem Gewichtsteil integriert gebildet ist und eine Erfassungsoberfläche aufweist; und
einer festangebrachten Elektrode (17, 18), welche ein seitig auf dem Halbleitersubstrat eingespannt und eine Er fassungsoberfläche aufweist, die der Erfassungsoberfläche der beweglichen Elektrode gegenüberliegt,
wobei die bewegliche Elektrode (16) und die festange brachte Elektrode (17, 18) in einer Rahmenstruktur gebildet sind, welche eine Reihe einer Mehrzahl von rechtwinkligen Rahmen enthält.

2. Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Gewichtsteil (15) in der Rahmenstruktur ge bildet ist.

3. Halbleitersensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die bewegliche Einheit (12) des weiteren einen Anker (13) aufweist, welcher das Gewichtsteil (15) mit dem Halb leitersubstrat (19, 20, 21) verbindet und in der Rahmen struktur gebildet ist.

4. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass die bewegliche Elektrode (16) mit dem Gewichtsteil (15) an einer Position verbunden ist, wo die rechtwinkligen Rahmen des Gewichtsteils verbunden sind.

5. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge kennzeichnet durch einen Vorsprung (32), welcher wenigstens an der beweg lichen Elektrode (16) oder der festangebrachten Elektrode (17, 18) gebildet ist, um ein Anhaften zwischen der beweg lichen Elektrode und der festangebrachten Elektrode einzu schränken, wobei der Vorsprung an einer Position vorgesehen ist, wo die rechtwinkligen Rahmen verbunden sind.

6. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass
das bewegliche Teil (12) des weiteren eine Feder (14) besitzt, welche das Gewichtsteil (15) trägt; und
die Feder (14) einen Vorsprung (32) an einer Position besitzt, wo rechtwinklige Rahmen des Gewichtsteils verbun den sind.

7. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, dass die bewegliche Elektrode (16) und die festangebrachte Elektrode (17, 18) sich verjüngende Teile (36) aufweisen.

8. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge kennzeichnet durch Kontaktstellen (28, 29, 30), welche auf dem Halblei tersubstrat (19, 20, 21) gebildet sind und elektrisch mit der beweglichen Elektrode (16) und der festangebrachten Elektrode (17, 18) elektrisch verbunden sind, wobei die Kontaktstellen von einer Mehrzahl von Gräben (34) umgeben sind, um von den umgebenden Teilen elektrisch isoliert zu sein.

9. Halbleitersensor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Dämmwand (35), welche zwischen den Gräben 34 ge bildet ist und einen unterbrochenen Teil aufweist.

10. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, dass die rechtwinkligen Rahmen der Rahmenstruktur des Ge wichtsteils (15) und der festangebrachten Elektrode (16, 17) eine gleichförmige Wanddicke (W1, W3, W4) oder einen gleichförmigen Abstand (D1, D2, D3) zwischen den Wänden aufweist.eine gleichförmige Wanddicke (W1, W3, W4) oder einen gleichförmigen Abstand (D1, D2, D3) zwischen den Wänden aufweist.

11. Halbleitersensor nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass das Gewichtsteil (15) eine Wanddicke (W2) aufweist, welche sich von der gleichförmigen Wanddicke an einer Posi tion unterscheidet, wo die bewegliche Elektrode (16) ange schlossen ist.

12. Halbleitersensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die festangebrachte Elektrode (17, 18) einen ersten Abstand (D2) von der Erfassungsoberfläche der beweglichen Elektrode (16) und einem zweiten Abstand (D5) von einer Nichterfassungsoberfläche der beweglichen Elektrode (16) besitzt, wobei der erste Abstand (D2) und der zweite Ab stand (D5) sich voneinander unterscheiden.

13. Halbleitersensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die festangebrachte Elektrode (17, 18) einen ersten Abstand (D4) von dem Gewichtsteil (15) und einen zweiten Abstand (D5) von einer Nichterfassungsoberfläche der beweg lichen Elektrode (16) besitzt, wobei der erste Abstand (D2) und der zweite Abstand (D5) zueinander gleich sind.

14. Halbleitersensor nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wanddicke (W2) des Gewichtsteils (15) gleich der Gesamtbreite jedes rechtwinkligen Rahmens der beweglichen Elektrode (16) und der festangebrachten Elektrode (17) ist.

15. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtbreiten jedes rechtwinkligen Rahmens der be weglichen Elektrode (16) und der festangebrachten Elektrode (17) zueinander gleich sind.

16. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die bewegliche Elektrode (16) oder die festangebrachte Elektrode (17, 18) ein Verstärkungsteil (16b, 17b, 18b) an jeweiligen Verbindungsteilen besitzt.

17. Halbleitersensor-nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Feder (14) ein Verstärkungsteil (14a) an einem Verbindungsteil mit benachbarten Teilen besitzt.

18. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
das Halbleitersubstrat (19, 20, 21) ein SOI-Substrat ist, welches eine erste Halbleiterschicht (19), eine zweite Halbleiterschicht (21) und eine Isolierschicht (21) zwi schen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halblei terschicht aufweist; und
die bewegliche Elektrode (16) und die festangebrachte Elektrode (17, 18) aus der zweiten Halbleiterschicht (20) gebildet sind, wobei die erste Halbleiterschicht (19) und die Isolierschicht (21) unter der beweglichen Elektrode (16) und der festangebrachten Elektrode (17, 18) entfernt sind.

19. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Verbindungsteil, welches mit der festangebrachten Elektrode verbunden und in der Rahmenstruktur gebildet ist.

20. Halbleitersensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein Verbindungsteil, welches mit der festangebrachten Elektrode verbunden ist und lediglich auf dem Halbleiter substrat vorgesehen ist, um eine parasitäre Kapazität zu reduzieren.

21. Halbleitersensor mit:
einem Halbleitersubstrat (19, 20, 21);
einer festangebrachten Elektrode (17, 18), welche auf dem Halbleitersubstrat an einem Ende davon fest getragen wird und einen parasitären Kondensator (CP1, CP2) mit dem Halbleitersubstrat bildet; und
einer beweglichen Elektrode (16), welche beweglich auf dem Halbleitersubstrat getragen wird und einen variablen Kondensator (CS1, CS2) mit der festangebrachten Elektrode bildet,
wobei die festangebrachte Elektrode (17, 18) ein Durchgangsloch (31) besitzt, welches sich von oberhalb des Halbleitersubstrats bis zu einem freien Ende davon er streckt.

22. Halbleitersensor nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, dass die festangebrachte Elektrode (17, 18) und die beweg liche Elektrode (16) eine Mehrzahl von Durchgangslöchern aufweisen, um eine Reihenverbindung von rechtwinkligen Rah men bereitzustellen, welche einer Rahmenstruktur ent spricht.

23. Halbleitersensor mit:
einem Halbleitersubstrat (19, 20, 21);
einer beweglichen Einheit (12), welche auf dem Halb leitersubstrat getragen wird und ein Gewichtsteil (15), welches im Ansprechen auf eine darauf ausgeübte dynamische Kraft beweglich ist, und eine bewegliche Elektrode (16) aufweist, welche integriert mit dem Gewichtsteil gebildet ist und eine Erfassungsoberfläche besitzt; und
einer festangebrachten Elektrode (17, 18), welche auf dem Halbleitersubstrat einseitig eingespannt ist und eine Erfassungsoberfläche gegenüber der Erfassungsoberfläche der beweglichen Elektrode besitzt;
wobei jede bewegliche Elektrode (16) und die festange brachte Elektrode (17, 18) eine Mehrzahl von Durchgangslö chern (31) besitzen, welche in einer lateralen Richtung an geordnet sind, in der sich die bewegliche Elektrode und die festangebrachte Elektrode erstrecken.