DE19928291A1 - Sensorstruktur und Verfahren zur Verbindung von isolierten Strukturen - Google Patents

Abstract

Ein Sensor (10) benutzt eine leitfähige Brücke (30-34), um einen offenen Graben (22) für die elektrische Verbindung zwischen Strukturen (24, 26) in einem integrierten Schaltkreis zu überbrücken. Die leitfähige Brücke ist nützlich bei Sensoren, bei denen es notwendig ist, elektrische Eigenschaften wie differentielle Kapazitäten zwischen elektrisch isolierten Strukturen zu messen. Die Strukturen sind durch Bilden eines offenen Grabens um die Seiten elektrisch isoliert. Der Boden der Strukturen ist elektrisch mit einer Oxidschicht (42) isoliert. Eine leitfähige Brücke wird gebildet durch zunächst ein Befüllen der Gräben mit Opferglas, um ein festes Fundament zur Verfügung zu stellen, über das die Polysiliziumleiter zu legen sind und dann Entfernen des Opferglases, um leitfähige Brücken über den offenen Gräben zu bilden. Die offenen Gräben stellen die notwendige Isolation zur Verfügung, und die leitfähigen Brücken stellen die notwendige elektrische Verbindung zur Verfügung.

Description

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich Sen­ soren und insbesondere einen Sensor, der physikalisch isolierte Strukturen aufweist, die elektrisch verbunden sind.

Sensoren benutzen Wandler, um eine physikalische Bedin­ gung in ein elektrisches Signal, das die physikalische Bedingung darstellt, zu wandeln. Eine Art von Sensor ist ein Beschleunigungsmesser. Beschleunigungsmesser werden Üblicherweise benutzt, um die Beschleunigung, die Verlangsamung oder andere extern angewandte Kräfte einer Vielzahl von Anwendungen zu messen. Beispielsweise kann ein Beschleunigungsmesser die Verlangsamung messen, die bei einem Fahrzeugunfall entsteht und ein elektrisches Signal generieren, das einen Airbag auslöst. Alternativ werden Beschleunigungsmesser in Automobilfederungen bzw. Aufhängungen, Vibrationskontrolle von Motoren, beim Stoßschutz von Computern usw. benutzt.

Beschleunigungsmesser sind üblicherweise in eine Halb­ leitereinrichtung integriert, die auf einem einzigen kristallinen Material basiert. Der Beschleunigungsmesser benutzt eine bewegbare Struktur, die als eine freiste­ hende Einrichtung positioniert ist, die an Ankerpunkten unterstützt ist, üblicherweise an Ecken oder an Punkten entlang der Begrenzung bzw. des Umrisses der Struktur. Die bewegbare Struktur wird von den Ankerpunkten mittels flexibler oder elastischer Federn aufgehängt, was dem Wandler eine Bewegungsfreiheit ermöglicht. Die Wandler­ struktur wird als Antwort auf die extern angewandte Kraft verrückt. Die Bewegung in der Wandlerstruktur verursacht eine Änderung der Kapazität zwischen den Oberflächen der Struktur, die in ein elektrisches Signal gewandelt wird, das die Größe der Verrückung darstellt.

Um eine x-Achsen Beschleunigung bzw. Beschleunigung in der x-Achse oder Trägheitskräfte, die bei einer Automo­ bilkollision anwesend sind, zu detektieren, haben die Hersteller von Beschleunigungsmessern x-Achsen orien­ tierte Wandler entwickelt. Derartige x-Achsen-Wandler beinhalten eine Mehrzahl an ausgestreckten Fingern an einem frei stehenden Hauptkörper, der typischerweise an beiden Enden aufgehängt ist, und zwar am Substratfunda­ ment. Der Hauptkörper und die Finger bewegen sich als Ganzes in einem Fall einer extern angewandten Kraft in x-Achsenrichtung, im folgenden x-Achsen-Kraft genannt. Die Finger sind symmetrisch zwischen einer festen Struktur, die eine Kammstruktur bildet, eingebracht (interdigitated). Die Kapazität zwischen jedem Finger und den Oberflächen der festen Struktur ist differen­ ziell ausgeglichen (differentially balanced). Jede Deplazierung zwischen den Fingern und der festen Struk­ tur bzw. relativ zueinander, die durch eine x-Achsen- Kraft hervorgerufen ist, bringt die Kapazität zwischen den Oberflächen in Unsymmetrie, um eine Veränderung des elektrischen Signals, das die angewandte Kraft repräsen­ tiert, zur Verfügung zu stellen.

Ein Übliches Problem einer x-Achsen Wandlerstruktur in einem monolithischem integriertem Schaltkreis ist die Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen den elektrisch isolierten Bereichen des Wandlers und anderen Verarbeitungsschaltungsanordnungen. Der Hauptkörper und die Finger und die unbeweglichen Strukturen müssen elektrisch voneinander isoliert sein, um die Kapazität aufzubauen. Beispielsweise muß jeder Finger von dem Substrat und der unbeweglichen Struktur elektrisch isoliert sein. Die unbewegliche Struktur auf der einen Seite des Fingers muß elektrisch isoliert von der unbeweglichen Struktur auf der anderen Seite des Fingers und von dem Substrat sein, um die differentielle Kapa­ zität aufzubauen. Außerdem muß jede kapazitive Platte des Wandlers elektrisch mit der Verarbeitungsschal­ tungsanordnung verbunden sein, um die Änderung der Kapazität zu messen.

X-Achsen-Sensoren des Standes der Technik bilden Gräben um die unbeweglichen Strukturen und die Ankerpunkte der Federn des Hauptkörpers. Die unbeweglichen Strukturen und Ankerpunkte sind mit einem Oxidbereich oder einer Oxidschicht umgeben, um eine elektrische Isolierung zur Verfügung zu stellen. Die Gräben sind mit einem Polysi­ lizium gefüllt, um eine feste Oberfläche zur Verfügung zu stellen, auf der Polysilizium- oder Metalleiter geformt werden, um die unbeweglichen Strukturen und Ankerpunkte mit Anschlußflecken auf dem Substrat zur Verbindung der die Kapazität messenden Schaltungsanord­ nung zu verbinden. Der Schritt des Formens der Oxidbe­ reiche um die unbeweglichen Strukturen und Ankerpunkte für die elektrische Isolierung vergrößert die Kosten und die Komplexität des Herstellungsverfahrens.

Aus diesem Grunde existiert ein Bedürfnis, elektrische Verbindungen zwischen einem x-Achsen-Wandler und einem Substrat zur Verfügung zu stellen, bei der keine iso­ lierenden Oxidschichten zwischen den Seitenwänden und dem Substrat gebildet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine Aufsicht auf einen Sensor in einem integrierten Schaltkreisgehäuse dar; und

Fig. 2-4 stellen das Verfahren zur Herstellung des Sensors von Fig. 1 dar.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungs­ beispiels

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Sensor 10 als ein integrierter Schaltkreis (IC) dargestellt, der unter Benutzung von Halbleiterherstellungsverfahren herge­ stellt wurde. In dem vorliegenden Beispiel ist der Sensor 10 ein Wandler oder Beschleunigungsmesser, dem es möglich ist, Veränderungen in extern angewandten oder angelegten oder zugeführten Kräften oder Beschleuni­ gungen zu messen und derartige Änderungen in ein elek­ trisches Signal zu wandeln.

Fig. 1 ist eine Aufsicht auf eine Sensorstruktur. Eine zentrale Masse oder ein zentraler Grat 12 ist an ver­ schiedenen Orten verankert, beispielsweise an vier Punkten, und zwar durch ein flexibles Element zu den Ankerpunkten 14. Das flexible Element ist als eine Serpentinenfeder 16 dargestellt. Die Ankerpunkte 14 sind fest bzw. unbeweglich mit der unteren Seite des Sub­ strats 20 verbunden. Eine Mehrzahl von Fingern 18 sind dazu integral und reichen von der zentralen Masse 12. Die zentrale Masse 12 und die Finger sind frei stehend in Bezug auf das Substrat 20. Das bedeutet, daß die zen­ trale Masse 12 und die Finger 18 nicht das Substrat 20 kontaktieren mit der Ausnahme über die Federn 16 und die Ankerpunkte 14. Die Bereiche 22 sind offen Gräben. Es ist kein leitfähiges, halbleitendes oder isolierendes Material in den Bereichen 22. Die Federn 16 erlauben es der Zentralmasse 12 und den Fingern 18 als eine beweg­ liche Struktur zu arbeiten, die frei entlang der x-Achse als Antwort auf eine externe zugeführte Kraft, bei­ spielsweise die Beschleunigung oder Verlangsamung, die bei einer Automobilkollision involviert ist, verrückbar bzw. deplazierbar ist. Die externe Kraft wirkt in der x-Achse, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Finger 18 reichen zwischen die Elektrodenplatten 24 und 26 in einer Kammstruktur. Die Anzahl der Finger 18 und die Höhe der Finger 18 kann variieren und wird für die gewünschte Kapazität ausgewählt. Mehr Finger 18 oder größere Finger 18 bedeutet mehr Kapazität. Die Elektro­ denplatten 24 und 26 sind auf der unteren Seite mit dem Substrat 20 fest verbunden und bewegen sich daher nicht relativ zum Substrat 20 in dem Fall, daß eine externe zugeführte Kraft vorherrscht. Anders als der Kontakt der unteren Seite, sind die Elektrodenplatten 24 und 26 von dem Substrat durch einen offenen Grabenbereich 22 getrennt. Das bedeutet, daß die Seitenwände der Elek­ trodenplatten 24 und 26 elektrisch voneinander und von dem Substrat 20 durch den offenen Grabenbereich 22 isoliert sind.

In einem neutralen Zustand, d. h. bei keiner externen angewandten Kraft, sind die Abstände zwischen jedem Finger 18 und den benachbarten Elektrodenplattenober­ flächen fixiert und gleich. Beispielsweise variiert der Abstand zwischen einer Oberfläche 18a des Fingers 18 und der Oberfläche 24a der Elektrodenplatte 24 und der Abstand zwischen der Oberfläche 18b des Fingers 18 und der Oberfläche 26a der Elektrodenplatte 26 zwischen 0,5 µm und 5 µm. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand 1 µm. Die anderen Finger 18 sind auch gleich in Bezug auf die benachbarten Oberflächen der Elektrodenplatten 24 und 26 beabstandet. Es existiert eine Kapazität C1 zwischen Oberfläche 24a und der dieser gegenüberliegenden Oberfläche 18a des Fingers 18. Entsprechend existiert eine Kapazität C2, die zwischen der Oberfläche 26a und der dieser gegenüberliegenden Oberfläche 18b des Fingers 18 gebildet wird. Die Kapa­ zitäten C1 und C2 sind ausgeglichen und gleich. Also ist die differentielle Kapazität C1-C2 gleich null.

In dem Fall einer Kraft in x-Achsen Richtung (kurz: x-Achsenkraft genannt), die nicht null ist, werden die zentrale Masse 12 und die Finger 18, von deren neutralen Positionen deplaziert. Die Größe der Deplazierung ist eine Funktion der angewendeten Kraft. Der Abstand zwi­ schen der Oberfläche 18a und 24a ist nicht mehr länger gleich dem Abstand zwischen der Oberfläche 18b und der Oberfläche 26a. Aus dem Grunde ist die Kapazität C1 nicht mehr länger gleich groß wie die Kapazität C2. Die differentielle Kapazität C1-C2 wird unausgeglichen, d. h. nicht null. Die Größe der differentiellen Kapazität C1-C2 ist eine Funktion der Deplazierung der zentralen Masse 12 und der Finger 18, die wiederum durch die Masse der Struktur, die Federkonstante und die Größe der x-Achsenkraft bestimmt ist. Die Größe der differentiel­ len Kapazität C1-C2 wird gemessen oder modifiziert den Betrieb eines Schaltkreises 28, der die Kapazität in eine Spannung umwandelt, der auch auf dem Substrat 20 angeordnet ist. Alternativ kann der Schaltkreis 28 auf einem separaten Substrat (das nicht dargestellt ist) angeordnet sein. Die Zentralmasse 12 und der Finger 18 und der Elektrodenplatten 24 und 26 verhalten sich wie ein x-Achsenwandler, um eine physikalische Bedingung, wie beispielsweise eine Beschleunigung entlang der x-Achse in ein elektrisches Signal, das die physika­ lische Bedingung repräsentiert, umzuwandeln. Wie in Fig. 1 dargestellt und voranstehend beschrieben, stellen die zentrale Masse 12 und die Finger 18 keinen Kontakt mit dem Substrat 20 her, bis auf den über die Federn 16. Die Elektrodenplatten 24 und 26 stellen einen Kontakt mit dem Substrat 20 Über deren unteren Oberfläche wie nachfolgend beschrieben her. Die Seitenwände der Elek­ trodenplatten 24 sind getrennt oder physikalisch iso­ liert von dem Substrat 20 mittels des offenen Gra­ benbereichs 22. Der offene Grabenbereich 22 stellt eine elektrische Isolierung zur Verfügung und verringert die Bedürfnisse für eine isolierende Oxidschicht, wie es Stand der Technik üblich ist, zwischen den Elektro­ denplatten 24 und 26 und dem Substrat 20. Das Beseitigen jeglicher Oxidschicht von den Seitenwänden der Elektro­ den 24 und 26 vereinfacht das Herstellungsverfahren des Sensors 10.

Um es dem Schaltkreis 28 zu ermöglichen, die Änderungen der Kapazität zwischen den Fingern 18 und den Elektro­ denplatten 24 und 26 zu messen oder auf diese zu ant­ worten, muß eine elektrische Verbindung zwischen den Fingern 18 und den Schaltkreis 28 und zwischen den Elektrodenplatten 24 und dem Schaltkreis 28 und zwischen den Elektrodenplatten 26 und dem Schaltkreis 28 exi­ stieren. Außerdem müssen die Elektrodenplatte 24, die Elektrodenplatte 26 und die Finger 18 jeweils elektrisch voneinander und von dem Substrat 20 isoliert sein, um die differentielle Kapazität zu messen.

Als Teil der vorliegenden Erfindung sind leitfähige Mikrobrücken 30 zwischen den Elektrodenplatten 24 geformt, um die offenen Grabenbereiche 22 zu überspannen und die Anschlußflecken auf dem Substrat 20 zu kontak­ tieren, welches mit einem leitfähigen Pfad zu einem Eingang des Schaltkreises 28 führt. Der Schaltkreis 28 kann auf dem Substrat 20 oder auf einem separaten Substrat, das mit einem Multichipmodul oder einem gedruckten Schaltkreisboard bzw. einer gedruckten Schaltkreisplatine verbunden ist, angeordnet sein. Andere leitfähige Mikrobrücken 32 sind so geformt, daß diese Elektrodenplatten 26 mit und zu Kontaktanschluß­ flecken auf dem Substrat 20 verbinden, die durch einen leitfähigen Weg zu einem Eingang des Schaltkreises 28 führen. Noch weitere leitfähige Mikrobrücken 34 sind zwischen den Ankerpunkten 14 und den Kontaktanschluß­ flecken auf Substrat 20 ausgebildet, was über leitfähige Pfade zu einem Eingang des Schaltkreises 28 führt. Die leitfähigen Brücken 30-34 überspannen die offenen Grabenbereiche 22 zwischen angrenzenden Elektroden­ platten und zwischen Elektrodenplatten oder Ankerpunkten und dem Substrat 20.

Die Elektrodenplatten 24 machen mittels leitfähigen Brücken 30 Kontakt mit dem Schaltkreis 28. Der offene Grabenbereich 22 führt zu einer elektrischen Isolierung der Elektrodenplatten 24 von den Elektrodenplatten 26 und den Fingern 18. Die Elektrodenplatten 26 stellen mit dem Schaltkreis 28 mittels leitfähigen Brücken 32 Kontakt her. Der offene Grabenbereich 22 hält die Elektrodenplatten 26 von den Elektrodenplatten 24 und den Fingern 18 elektrisch isoliert. Die Finger 18 stellen mit dem Schaltkreis 28 mittels leitfähigen Brücken 34 Kontakt her. Der offene Grabenbereich 22 hält die Finger 18 von den Elektrodenplatten 24 und 26 elektrisch isoliert. Die elektrischen Verbindungen über die leitfähigen Brücken 30-34 mit dem Schaltkreis 28 ermöglichen es, die differentielle Kapazität in eine Spannung V_OUT zu konvertieren, die die physikalische Bedingung, die auf den Sensor 10 angewendet wird bzw. der der Sensor 10 ausgesetzt wird, darstellt.

Das Verarbeiten der Mikroherstellung der Fertigung des Sensors 10 wird beginnend mit Fig. 2 beschrieben. Fig. 2 2 ist eine Schnittdarstellung des Sensors 10, der beim Referenzpunkt A in Fig. 1 genommen bzw. geschnitten wurde. Eine einkristalline Siliziumschicht 40 ist zu einer Dicke von ungefähr 600 µm ausgebildet bzw. ge­ wachsen. Die Siliziumschicht 40 ist mit einer P-artigen Dotierung dotiert. Alternativ kann die Siliziumschicht 40 ein N⁺-artiges Halbleitermaterial sein. Die Silizi­ umschicht 40 bildet die Basis des Substrats 20 der Fig. 1. Eine versteckte Oxidschicht 42 ist ein elektrisch isolierendes Material, das auf der Siliziumschicht 40 mit einer Dicke von ungefähr 1-6 µm ausgebildet ist. Eine einkristalline Siliziumschicht 44 ist über der Oxidschicht 42 mit einer Dicke von ungefähr 2-200 µm ausgebildet, obwohl eine größere Dicke (auch im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt) möglich ist. Die Siliziumschicht 44 ist entweder mit einer P-artigen oder ein N-artigen Dotierung dotiert. Die Siliziumschicht 44 und die Oxidschicht 42 stellen eine Silizium-auf-Isola­ tor (SOI von silicon-on-insulator)-Struktur zur Verfü­ gung. Eine harte Maske wird durch Wachsen oder Aufbrin­ gen einer Schicht Siliziumdioxids oder Siliziumnitrids auf die Siliziumschicht 44 gebildet. Eine Fotoresist­ schicht wird über die Siliziumdioxidschicht geschleudert (spun over) und ultraviolettem Licht gemäß einer Masken­ struktur ausgesetzt, um Teile des Fotoresists zu härten. Die nicht gehärteten Bereiche des Fotoresist werden während des fotolithographischen Verfahrens heraus entwickelt und darunter liegende Bereiche des Silizium­ dioxids werden weggeätzt. Ein trockenes Ätzen wird typischerweise benutzt, um die Siliziumdioxid zu entfer­ nen, da es eine präzisere Kontrolle ermöglicht. Das gehärtete Fotoresist wird abgelöst oder entfernt mittels Verbrennung, Veraschung oder Naßpolieren (ashing), beispielsweise Plasmaoxidation, wodurch die gehärtete Oxidmaske, wie in Fig. 2 dargestellt, zurückbleibt. Die Siliziumdioxidbereiche 46 sind üblicherweise ungefähr 3 µm weit und können mit technologischen Weiterentwick­ lungen skaliert werden. Die Siliziumdioxidbereiche 46 definieren die Elektrodenplatten 24. Die Silizimdioxid­ bereiche 48 sind ungefähr 1 µm weit und definieren die Finger 18. die Siliziumdioxidbereiche 50 sind ungefähr 3 µm weit und definieren die Elektrodenplatten 26.

Ein anisotropes reaktives Ionenätzmittel wird benutzt, um Gräben mit einem hohen Grad einer Richtungspräzision zwischen den Siliziumdioxidbereichen 46, 48, und 50, wie in Fig. 3 dargestellt, zu erzeugen. Die Gräben reichen durch die Siliziumschicht 44 zur versteckten Oxidschicht 42. Die Gräben bilden Reihen 52 der Siliziumschicht 44 und den Siliziumdioxidschichten 46. Die Gräben bilden auch Reihen 54 der Siliziumschicht 44 und den Silizium­ dioxidschichten 48, und Reihen 56 der Siliziumschicht 44 und den Siliziumdioxidbereichen 50. In einer weiteren Ausführungsform sind die Reihen 54 mit einer perforier­ ten Struktur ausgebildet, um eine größere Steifheit der beweglichen Strukturen 12 zur Verfügung zu stellen.

Die Gräben werden mit einem temporären Opferglas, beispielsweise Phosphorsilikatglass (PSG, von Phosphor­ silicate glass) oder Borophosphorsilikatglass (BPSG, von borophosphorsilicate glass), wieder gefüllt, die über die Siliziumdioxidbereiche 46, 48, und 50 reichen. Das Opferglas stellt eine feste Oberfläche zur Verfügung, Über die es möglich ist, leitfähige Brücken 32 zu bilden. Die Oberfläche des Opferglases ist mit einer Schicht Nitrit passiviert.

Durchgänge werden in das Opferglas und die Siliziumdio­ xidbereiche 50 geschnitten, um einen Kontakt mit den Reihen 56 herzustellen. Die Durchgangsschnitte werden durch eine mit Mustern versehene Schicht eines Photore­ sist und Herausätzen des entwickelnden Bereichs herge­ stellt. Der überschüssige Photoresist wird dann entfernt und eine Polysiliziumschicht wird aufgebracht und mit Mustern versehen, um die gewünschten Kontakte herzustel­ len und dem gewünschten Weg für die leitfähige Brücke zu folgen. Als eine Alternative zu Polysilizium können andere Materialien für die leitfähige Brücke wie Wolf­ ram, Wolframsilizid, Platin, Platinsilizid, Kupfer, Kupferlegierungen, Tantal, Tantalsilizid, Titan, Titan­ silizid, Titannitrid, Aluminium, Aluminiumsilizium, Aluminiumkupfer, Aluminiumkupfersilizid, leitfähige Polyimide, leitfähige Epoxide, und Blei/Zinn verwendet werden. Eine weitere Schicht Nitrid wird aufgebracht, um die Polysiliziumschicht zu passivieren. Die leitfähige Brücke 32 wird mittels Ankerpunkten mit den Reihen 56 der Siliziumschicht 44 verbunden. Die Ankerpunkte stellen einen elektrischen Kontakt her, um eine elek­ trische Verbindung zwischen den Reihen 56 zur Verfügung zu stellen, die eventuell Elektrodenplatten 26 werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein Opferoxidätzmittel angewendet, um das Opferglas zu entfernen. Sobald das Opferglas entfernt ist, verbleiben die leitfähigen Brücken 32, die über die Grabenbereiche 22 reichen. Die leitfähigen Brücken 32 erstellen eine elektrische Verbindung zwischen der Mehrzahl von Reihen 56 zur Verfügung und außerdem zu dem Anschlußfleck auf Substrat 20 zur Verbindung mit dem Schaltkreis 28. Das gleiche Mikrofertigungsverfahren, das voranstehend in den Fig. 2-4 beschrieben wurde, wird benutzt, um leitfä­ hige Brücken 30 und 34 zu bilden.

Das Ätzmittel wird lange genug angewendet, um das Opferglas und alle Teile der versteckten Oxidschicht 42 unter den Reihen 54 der Siliziumschicht 44 zu entfernen. Das Ätzverfahren entfernt nicht die gesamte versteckte Oxidschicht 42 unter den Reihen 52 und 56 der Silizium­ schicht 44, da die Reihen 52 und 56 weiter sind bzw. breiter sind als die Reihen 54. Aus diesem Grunde verbleiben die Reihen 52 und 56 physikalisch und unbe­ weglich bzw. fest mit dem Substrat 20 verbunden. Die Reihen 52 und 56 sind elektrisch isoliert voneinander und von dem Substrat 20 durch die Oxidschicht 42 und den offenen Grabenbereich 22. Die Reihe 54 ist elektrisch isoliert von den Reihen 52 und 56 mittels des offenen Grabenbereichs 22. Die Reihe 54 ist elektrisch isoliert von den Reihen 52 und 56 mittels des offenen Grabenbe­ reichs 22.

Die Reihen 22 werden Finger 18. Die zentrale Masse 12 und die Finger 18 werden von dem Substrat 20 in allen Bereichen mit Ausnahme der Ankerpunkte 14, die durch die Federn 16 definiert sind, abgetrennt und abgelöst. Die Reihen 52 sind Elektrodenplatten 24 und die Reihen 56 sind Elektrodenplatten 26. Den Fingern 18 ist es er­ laubt, bei Anwendung von externen angewendeten Kräften sich frei zu bewegen. Die Bewegungen der Finger 18 rufen eine differentielle Kapazität von ungleich Null mit Bezug auf die Oberflächen der Elektrodenplatten 24 und 26 hervor, die die Größe der Kraft repräsentiert.

Die differentielle Kapazität ist mittels eines Schalt­ kreises 28 mit drei oder mehr elektrischen Verbindungen meßbar. Die Elektrodenplatten 24 sind mittels leitfä­ higen Brücken 30 mit dem Schaltkreis 28 verbunden. Die Elektrodenplatten 26 sind miteinander durch leitfähige Brücken 32 verbunden, die den offenen Grabenbereich 22 überspannen. Die Elektrodenplatten sind außerdem mit dem Schaltkreis 28 durch die gleichen leitfähigen Brücken 32 verbunden. Die Finger 18 sind elektrisch mit Federn 16 und leitfähigen Brücken 34 verbunden. Die elektrische Verbindung ermöglicht es dem Schaltkreis 28, die diffe­ rentielle Kapazität zu messen oder auf Änderungen der differentiellen Kapazität zu antworten und stellt hierdurch ein Ausgangssignal V_OUT zur Verfügung, das die zugeführte Kraft repräsentiert.

Die leitfähigen Brücken sind auch auf andere Halblei­ terstrukturen anwendbar, bei denen es notwendig oder sinnvoll ist, einen leitfähigen Pfad über einen offenen Graben vorzusehen.

Zusammenfassend stellt die vorliegenden Erfindung eine leitfähige Brücke zur Verfügung, die einen offenen Graben für die elektrische Verbindung zwischen Struk­ turen in einem integrierten Schaltkreis überbrückt. Die leitfähige Brücke ist nützlich bei Sensoren, bei denen es notwendig ist, eine differentielle Kapazität zwischen elektrisch isolierenden Strukturen zu messen. Die Strukturen sind durch Bilden eines offenen Grabens um die Seitenwände elektrisch isoliert. Der Boden der Strukturen ist fest mit dem Substrat verbunden und elektrisch zu dem Substrat isoliert und zwar mittels einer Oxidschicht. Eine leitfähige Brücke wird zunächst durch ein Füllen der Gräben mit einem Opferglas, um ein festes Fundament zur Verfügung zu stellen, über das die Polysiliziumleiter zu legen sind, und dann durch Ent­ fernen des Opferglases, um die leitfähige Brücke über den offenen Gräben zu belassen, gebildet.

In dem Stand der Technik sind die Elektrodenplatten von dem Substrat mit einem festen Material getrennt, das eine Oxidschicht für die elektrische Isolation beinhal­ tet. Das feste Material stellt ein Fundament zur Verfü­ gung, auf das die leitfähigen Kanäle gelegt werden, um eine elektrische Verbindung mit dem Schaltkreis, der die Kapazität mißt oder fühlenden bzw. abtastenden Schalt­ kreis herstellt. In der vorliegenden Erfindung verein­ fachen die leitfähigen Brücken über den offenen Gräben die Fertigungsverfahren, da es nicht notwendig ist, elektrisch isolierende Oxidschichten zwischen den Seitenwänden der Elektrodenplatten und dem Substrat vorzusehen. Die offenen Gräben stellen die notwendige Isolation zur Verfügung und die leitfähigen Brücken stellen die notwendige elektrische Verbindung zur Verfügung.

Ein Sensor 10 benutzt eine leitfähige Brücke 30- 34, um einen offenen Graben 22 für die elektrische Verbindung zwischen Strukturen 24, 26 in einem integrierten Schalt­ kreis zu überbrücken. Die leitfähige Brücke ist nützlich bei Sensoren, bei denen es notwendig ist, elektrische Eigenschaften wie differentielle Kapazitäten zwischen elektrisch isolierten Strukturen zu messen. Die Struktu­ ren sind durch Bilden eines offenen Grabens um die Seiten elektrisch isoliert. Der Boden der Strukturen ist elektrisch mit einer Oxidschicht 42 isoliert. Eine leitfähige Brücke wird gebildet durch zunächst ein Befüllen der Gräben mit Opferglas, um ein festes Funda­ ment zur Verfügung zu stellen, über das die Polysili­ ziumleiter zu legen sind und dann Entfernen des Opfer­ glases, um leitfähige Brücken über den offenen Gräben zu bilden. Die offenen Gräben stellen die notwendige Isolation zur Verfügung und die leitfähigen Brücken stellen die notwendige elektrische Verbindung zur Verfügung.

Claims (7)

1. Halbleiterstruktur, gekennzeichnet durch:
ein Substrat (20);
ein erster Bereich (26), der mit dem Substrat verbunden ist;
ein zweiter Bereich (26), der mit dem Substrat verbunden ist und von dem ersten Bereich mittels eines offenen Grabens (22) getrennt ist und
eine leitfähige Brücke (32), die über dem offenen Graben gebildet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich vorzusehen.

2. Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, wobei diese außerdem eine Oxidschicht (42) umfaßt, die über dem Substrat angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Bereich durch eine Oxidschicht physikalisch mit dem Substrat verbunden ist und elektrisch isoliert von dem Substrat ist.

3. Wandler, gekennzeichnet durch:
eine Halbleiterstruktur, die erste und zweite Bereiche (26) umfaßt, die durch einen offenen Graben (22) ge­ trennt sind; und
eine leitfähige Brücke (32), die über dem offenen Graben gebildet ist.

4. Wandler gemäß Anspruch 3, umfassend außerdem:
ein Substrat (20); und
eine bewegbare Struktur (12), die ein flexibles Teil (16) zum Verbinden der bewegbaren Strukturen mit dem Substrat aufweist, wobei die bewegbare Struktur eine Mehrzahl von Fingern (18) hat.

5. Verfahren zum Verbinden von ersten und zweiten Bereichen einer Halbleiterstruktur, die durch einen offenen Graben getrennt sind, gekennzeichnet durch den Schritt des Formens oder Ausbildens einer leitfähigen Brücke über den offenen Graben, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich vorzusehen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
Formen einer ersten Halbleiterschicht;
Aufbringen einer isolierenden Schicht auf der ersten Halbleiterschicht; und
Aufbringen einer zweiten Halbleiterschicht über der isolierenden Schicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte:
Formen von Gräben in die zweite Halbleiterschicht;
Ausfüllen der Gräben mit einem Opferglas, wobei das Opferglas über die zweite Halbleiterschicht reicht; Formen der leitfähigen Brücke über dem Opferglas; und Entfernen des Opferglases.