DE4003473C2 - - Google Patents

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DE4003473C2
DE4003473C2 DE19904003473 DE4003473A DE4003473C2 DE 4003473 C2 DE4003473 C2 DE 4003473C2 DE 19904003473 DE19904003473 DE 19904003473 DE 4003473 A DE4003473 A DE 4003473A DE 4003473 C2 DE4003473 C2 DE 4003473C2
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Description

Die Erfindung geht aus von einem Sensor zur Bewegungsmessung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der DE 38 14 952 A1 sind schon Beschleunigungssensoren auf der Basis der Siliziummikromechanik bekannt, bei denen ein Paddel, das an einem oder mehreren Stegen aufgehängt ist, senkrecht zur Waferoberfläche ausgelenkt wird. Die Auswertung der Auslenkung erfolgt piezoresistiv. Aufgrund der erforderlichen seismischen Masse und der Bewegungsrichtung des Paddels beanspruchen solche Sensoren einen relativ großen Teil der Waferoberfläche.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 39 27 163 A1 ist bekannt, daß in Halbleiterwafern mit Hilfe der Fotomaskierungstechnik Strukturen herausätzbar sind. Insbesondere lassen sich Zungen oder Paddel durch isotropes naßchemisches Unterätzen von Stegen freilegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen Sensor in Silizium-Mikromechanik zur Bewegungsmessung, insbesondere zur Messung von Beschleunigungen, zu schaffen, dessen Chipoberfläche möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß bei der Anordnung und Dimensionierung der Sensorpaddel vertikal zur Waferoberfläche die natürlichen kristallographischen Oberflächen eines monokristallinen Siliziumwafers mit (110)-Oberflächen ausgenutzt werden. Als vorteilhaft erweist sich, daß die Sensorpaddel in der Chipebene schwingen und so durch den Chip selbst bei Überlast geschützt werden. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die kapazitive Auswertung der Sensorsignale geringe Grabenbreiten erfordert, die bei Ausnutzung der (111)-Kristallebenen als vertikale Ätzstopgrenzen für die laterale Unterätzung besonders einfach herzustellen sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich. In Siliziumwafern mit (110)-Oberflächen lassen sich vorteilhaft sowohl Sensoren herausätzen, deren Auswertung kapazitiv erfolgt, als auch solche, deren Auswertung piezoresistiv erfolgt. Ein besonderer Vorteil der kapazitiv arbeitenden Sensoren ist, daß sich durch Parallelschaltung von mehreren Kapazitäten die Arbeitskapazität beliebig vergrößern läßt. Bei Ausnutzung der senkrecht zur Waferoberfläche stehenden (111)-Kristallebenen als Ätzstopgrenze für die laterale Unterätzung lassen sich Ätzgräben mit einem Aspektverhältnis bis zu 100 : 1 herstellen, was besonders vorteilhaft ist, da sich damit Paddel erzeugen lassen, die eine sehr geringe Steifigkeit aufweisen. Ein weiterer Vorteil ist, daß sich aufgrund des hohen Aspektverhältnisses der Wafer in seiner gesamten Dicke durchätzen läßt. Dabei können Paddel und Elektroden mit besonders großer Arbeitskapazität bei geringem Flächenbedarf hergestellt werden. Vorteilhaft lassen sich auch Sensorstrukturen in Wafern realisieren, die aus einem Siliziumsubstrat und einer darauf aufgebrachten Epitaxieschicht bestehen, wobei zwischen Substrat und Epitaxieschicht aufgrund ihrer unterschiedlichen Dotierungen ein pn-Übergang auftritt. Alternativ dazu kann ein p/n-Übergang auch vorteilhaft durch eine entsprechende Diffusion in einen p- oder n-dotierten Wafer eingebracht werden. Wird dieser pn-Übergang in Sperrichtung gepolt, so dient er zum einen als Ätzstop, zum anderen wirkt er isolierend gegenüber dem Substrat. Innerhalb der Epitaxieschicht läßt sich die Sensorstruktur besonders vorteilhaft entweder mittels eines in Sperrichtung gepolten pn-Übergangs wie auch mittels eines Isolationstrenchs, der die Epitaxieschicht vollständig durchdringt und bis ins Siliziumsubstrat hineinragt, isolieren. Die Freilegung der Paddel kann vorteilhaft entweder durch isotrope naßchemische Unterätzung von Stegen von der Wafervorderseite ausgehend erfolgen oder mittels einer Rückseitenätzung. Ein besonderer Vorteil der Ausnutzung der kristallographischen Gegebenheiten ist, als Ätzfenster für die Rückseitenätzung ein einfaches Parallelogramm zu wählen, dessen Winkel dieselben Maße aufweisen, wie die Winkel, die die (111)-Ebenen in der (110)-Waferoberfläche bilden. Vorteilhaft ist bei kapazitiv arbeitenden Sensoren, wenn die fest stehenden Elektroden nicht vollständig durch eine Rückseitenätzung freigelegt werden, sondern an ihren beiden Enden mit dem Siliziumsubstrat verbunden sind.
Als besonderer Vorteil bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Sensoren erweist sich, daß bei Verwendung von KOH oder anderer Laugen als Ätze bekannte Dielektrika als Maskierschicht verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil der Herstellung von Sensorstrukturen in (110)-Wafern unter Ausnutzung der kristallographischen Gegebenheiten durch anisotropes naßchemisches Ätzen ist, daß ein kombinierter Ätzangriff von Vorder- und Rückseite möglich ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Aufsicht auf einen Sensor,
Fig. 2 die Aufsicht auf einen weiteren Sensor und
Fig. 3a bis Fig. 3e eine in Herstellung begriffene Halbleiterstruktur bei verschiedenen Verfahrensschritten.
Beschreibung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Siliziumwafer 10 mit der kristallographischen Orientierung der Oberfläche von (110) dargestellt. Der Siliziumwafer 10 in diesem Ausführungsbeispiel kann eine einheitliche Dotierung aufweisen oder aber aus einem Siliziumsubstrat und einer darauf aufgebrachten Epitaxieschicht bestehen, an deren Grenzfläche aufgrund der unterschiedlichen Dotierungen von Substrat und Epitaxieschicht ein pn-Übergang besteht. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist der p/n-Übergang, der z. B. auch durch Diffusion von Fremdatomen in den Siliziumwafer erzeugt sein kann. In einen Ätzgraben 20, der die erfindungsgemäße Form eines Parallelogramms mit den Eckwinkeln 70,53° und 109,47° aufweist, ragen in der Waferebene schwingungsfähige Paddel 151, 152, 153 und starre Elektroden 161, 162, 163.
Beim anisotropen Ätzen von Silizium in KOH werden (111)-Ebenen besonders langsam geätzt. Auf (110)-Wafern stehen die (111)-Ebenen senkrecht zur Waferoberfläche und erlauben daher das Ätzen von tiefen Gräben mit hohem Aspektverhältnis. Es läßt sich eine hundert­ fach schnellere Tiefenätzung als laterale Ätzung erreichen.
Allerdings erfordert die Realisierung tiefer Grabenstrukturen auf Siliziumwafern mit (110)-Orientierung die Einhaltung bestimmter kristallographisch bedingter Designregeln. Die senkrecht stehenden (111)-Ebenen, die als ätzbegrenzende Wände verwendet werden, bilden in der (110)-Ebene Winkel von 70,53° bzw. 109,47° miteinander. Nur wenn diese Winkel im Design der Ätzmaske genau eingehalten werden, läßt sich eine Unterätzung der Maske weitgehend vermeiden. In diesem Zusammenhang ist auch die genaue Einhaltung der Maskenjustierung auf der Waferoberfläche in bezug auf die kristallographische Orientierung von ausschlaggebender Bedeutung. Nur durch diese Justiergenauigkeit läßt sich sicherstellen, daß die schwingungsfähigen Paddel während des Ätzens durch Unterätzen der Ätzmaske nicht vollständig weggeätzt werden.
Die Einhaltung der geforderten Justiergenauigkeit macht eine Genauigkeit der Flat-Fehlorientierung von <=±0.1° erforderlich. Ist dies nicht gewährleistet, wird die Verwendung einer Justiermaske notwendig, bzw. es muß die Flat-Fehlorientierung durch Fehl­ orientierung der Ätzmaske in bezug auf das Flat kompensiert werden.
Zusätzlich zu den senkrecht stehenden (111)-Ebenen bilden sich in den spitzen Winkeln des Parallelogramms auch schräg liegende Siliziumflächen 141 mit einem Neigungswinkel zur Waferoberfläche von 35,26°. In den stumpfen Winkeln bilden sich ebenfalls schräg liegende Siliziumflächen am Boden der Ätzgrube aus (Fig. 2). Die schräg liegenden Siliziumflächen 141 machen Designvorhalte notwendig, da sie die Bewegung der Paddel 151, 152, 153 einschränken können.
Das Aspektverhältnis beim anisotropen naßchemischen Ätzen von (110)-Wafern ist so hoch, daß das Durchätzen des gesamten Wafers in Betracht kommt. Zum Beispiel ist ein kombinierter Ätzangriff von der Vorder- und Rückseite realisierbar. In diesem Fall entspricht die Höhe der Paddel bzw. die Tiefe der Ätzgräben der gesamten Dicke des Wafers. Die Isolation der Paddel und der Elektroden erfolgt durch Abtrennung der Strukturen vom Siliziumwafer zum Beispiel durch Sägen. Hierzu sollte der Sensor vorher beispielsweise durch anodisches Bonden auf einen Träger aus geeignetem Material wie Silizium oder Glas aufgebracht werden, wobei zu beachten ist, daß die Paddel schwingungsfähig bleiben. Das kann beispielsweise durch eine Kaverne im Träger oder Si-Wafer oder aber durch selektive Epitaxie erreicht werden.
In Fig. 2 ist eine Sensorstruktur dargestellt, bei der schwingungs­ fähige Paddel 161, 162 innerhalb der Epitaxieschicht ausgebildet sind. Jedem der Paddel 161, 162 ist eine fest stehende Elektrode 151, 152 zugeordnet, so daß jedes Elektrodenpaddelpaar eine Kapazität bildet. Die beiden dargestellten Kapazitäten sind mit einer leitenden Verbindung 256 für die beweglichen Elektroden und einer weiteren leitenden Verbindung 255 für die festen Elektroden parallel geschaltet. Dies hat den Vorteil, daß die Arbeitskapazität beliebig erhöht werden kann. Ein Isolationstrench 21 sorgt für die elektrische Isolation der Sensorstruktur innerhalb der Epitaxie­ schicht. Der Isolationstrench 21, der während der Strukturierung der Paddel ebenfalls von vorne geätzt wird, durchdringt die Epitaxieschicht vollständig und reicht bis in das Siliziumsubstrat hinein. Genauso wie die Isolation der Sensorstruktur gegenüber dem Siliziumsubstrat kann die Isolation der Sensorstruktur innerhalb der Epitaxieschicht aber auch durch einen in Sperrichtung gepolten pn-Übergang erfolgen.
Das mit 22 bezeichnete Parallelogramm stellt die Ausgangsfläche für die Rückseitenätzung dar, die von der Rückseite des Siliziumwafers 10 ausgehend bis zum pn-Übergang, der in Sperrichtung gepolt als Ätzstopgrenze dient, erfolgt. Am Grunde der Ätzgrube, direkt unter­ halb der Epitaxieschicht, entstehen dabei schräg liegende Silizium­ flächen 141 in den spitzen Winkeln des Parallelogramms und 142 in den stumpfen Winkeln des Parallelogramms. Die Lage der schräg liegenden Siliziumflächen 141 in den spitzen Winkeln des Parallelo­ gramms wird durch die Größe x in Fig. 2 charakterisiert. Sie ist abhängig von der Ätztiefe t der Rückseitenätzung und ergibt sich aufgrund kristallographischer Überlegungen zu x=1,633 t. Für die Größe y, die die Lage der schräg liegenden Siliziumflächen 142 in den stumpfen Winkeln des Parallelogramms charakterisiert, findet man empirisch bei der Ätzung in 30% KOH bei 80°C y=0,544 t. Im Gegen­ satz zu der Größe x, die ausschließlich kristallographisch bedingt ist, hängt y von den Ätzbedingungen ab. Bei der Anordnung und Dimensionierung der Paddel 161, 162 müssen die schräg liegenden Siliziumflächen 141, 142 berücksichtigt werden, da sie aufgrund ihrer Lage am Grunde der Rückseitenätzgrube das Schwingen der Paddel 161, 162 behindern können. Die fest stehenden Elektroden 151, 152 sind nur in einem mittleren Bereich von der Rückseitenätzung 22 freigelegt. Sie sind an ihrem Ende mindestens in einer Länge d, die der Dicke der Epitaxieschicht entspricht, meist jedoch in einer Länge von 2d mit dem Substrat verbunden. Diese Maßnahme soll die Unbeweglichkeit der Elektroden 151, 152 gewährleisten.
In Fig. 3 ist ein Siliziumwafer mit (110)-Kristallorientierung, aus dem eine erfindungsgemäße Sensorstruktur herausgeätzt wird, in verschiedenen Stadien des Verfahrens dargestellt.
Fig. 3a zeigt den Siliziumwafer 10, der aus einem Siliziumsubstrat 12 und einer darauf aufgebrachten Epitaxieschicht 13 besteht. An der Grenzfläche zwischen der Epitaxieschicht 13 und dem Siliziumsubstrat 12 befindet sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Dotierungen ein pn-Übergang, der mittels eines pn-Ätzanschlusses 27 in Sperrichtung gepolt werden kann. Zur Passivierung der Oberfläche befindet sich auf der Epitaxieschicht eine Siliziumoxidschicht 311, die nur Aus­ nehmungen für den pn-Ätzanschluß 27 und eine Kontaktierung 26 ent­ hält. Die Kontaktierung 26 dient zum elektrischen Anschluß des Sensors. Sowohl Kontaktierung 26 als auch pn-Ätzanschluß 27 sind in eine Plasmanitridschicht 321 eingebettet, so daß nur eine kleine Ausnehmung verbleibt. Die Ausnehmung in der Plasmanitridschicht 321 oberhalb der Kontaktierung 26 ist mittels einer Niedertemperaturoxid­ schicht 331 abgedeckt. Der pn-Ätzanschluß 27 ist durch eine Aus­ nehmung 23 freigelegt. Zur Maskierung der Rückseite des Silizium­ wafers 10 ist eine Plasmanitridschicht 322 aufgebracht, da ein einfaches thermisches Oxid eine zu hohe Ätzrate aufweist und deshalb einer Ätzung mit KOH nicht standhalten würde. Zwischen der Plasmanitridschicht 322 und dem Siliziumsubstrat 12 befindet sich eine Siliziumoxidschicht 312, um Spannungen zwischen Silizium­ substrat 12 und der Plasmanitridschicht 322 zu vermeiden.
Mit Mitteln der Fotomaskierungstechnik werden Vorderseite und Rück­ seite des Siliziumwafers 10 strukturiert. Die dabei entstehenden Ausnehmungen 23 in der Siliziumoxidschicht 311 auf der Vorderseite des Siliziumwafers 10 und die Ausnehmung 22 für die Ätzung der Rückseite in der Plasmanitridschicht 322 und der Siliziumoxidschicht 312 sind in Fig. 3b dargestellt.
Bei der Ätzung der Rückseite des Siliziumwafers 10 mit KOH bilden sich senkrecht zu der (110) -Oberfläche des Siliziumwafers 10 stehende ätzbegrenzende Wände, die (111)-Ebenen sind. Als Ätzstop für die Ätzung der Rückseite dient der über den pn-Ätzanschluß 27 in Sperrichtung gepolte pn-Übergang zwischen Siliziumsubstrat 12 und Epitaxieschicht 13. In Fig. 3c ist der Siliziumwafer 10 mit der Rückseitenätzung 22 und nach einer Passivierung der Rückseite mit einer Niedertemperaturoxidschicht 332 dargestellt.
In einem weiteren Prozeßschritt wird die Vorderseite geätzt. Dabei ergibt sich der Ätzstop aus der Dauer der Ätzbehandlung, die so gewählt wird, daß der Isolationstrench 21, der nicht der Rückseiten­ ätzung 22 gegenüberliegt, die Epitaxieschicht 13 vollständig durch­ dringt und bis ins Siliziumsubstrat 12 hineinreicht. Die Ätzgräben 20, die der Rückseitenätzung 22 gegenüberliegen, bilden sich soweit aus, bis sie auf die Niedertemperaturoxidschicht 332, die zur Passivierung der Rückseite des Siliziumwafers 10 dient, stoßen. Der Siliziumwafer 10 in diesem Stadium ist in Fig. 3d dargestellt.
Zur Freilegung eines Paddels 15 wird die Niedertemperaturoxidschicht 332 und 331 auf der Rückseite und der Vorderseite des Siliziumwafers 10 entfernt. Außerdem wird die Siliziumoxidschicht 311 auf der Vorderseite des Siliziumwafers 10 im Sensorbereich entfernt. Neben dem schwingungsfähigen Paddel 15 sind zwei feststehende Elektroden 161, 162 entstanden. Zum Anschluß der Sensorstruktur an eine Auswerteschaltung wurde die Kontaktierung 26 durch Entfernen der Plasmanitridschicht 321 freigelegt, so daß die gewünschte Sensor­ struktur der Fig. 3e entsteht.
Für die Realisierung von kapazitiven Beschleunigungssensoren werden die Ätzungen der Rückseite und der Vorderseite justiert gegenein­ ander ausgeführt.

Claims (17)

1. Sensor zur Bewegungsmessung, insbesondere zur Schwingungs-, Neigungs- oder Beschleunigungsmessung, wobei der Sensor aus einem monokristallinen Siliziumwafer (10) hergestellt ist, aus dem zumindest ein in der Waferebene schwingungsfähiges, vertikal zur Waferoberfläche angeordnetes Paddel (15) herausgeätzt ist, und mit Mitteln zur Auswertung der Auslenkung des zumindest einen Paddels (15), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite und die Rückseite des Siliziumwafers (10) (110)-Oberflächen sind, daß die seitlichen Begrenzungswände der Ätzgräben (111)-Oberflächen sind und daß das zumindest eine Paddel (15) in einen Ätzgraben (20) hineinragt, der im wesentlichen parallogrammförmig ist mit Eckwinkeln, die dieselben Maße aufweisen, wie die Winkel, die die (111)-Ebenen in der (110)-Ebene bilden.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ wertung der Auslenkung kapazitiv oder piezoresistiv erfolgt.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegen­ über dem mindestens einen Paddel (15) eine feststehende Elektrode (16) angeordnet ist und daß Paddel (15) und Elektrode (16) elektrisch voneinander isoliert sind.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paddel (151, 152, 153) jeweils einer feststehenden Elektrode (161, 162, 163) gegenüberstehen und daß sowohl die Paddel (151, 152) als auch die Elektroden (161, 162) über eine leitende Verbindung (255, 256) kontaktiert sind, so daß die von den Paddeln (151, 152) und den zugeordneten Elektroden (161, 162) gebildeten Kapazitäten parallel geschaltet sind.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorstruktur auf einem Träger aufgebracht ist, vorzugsweise durch anodisches Bonden, daß ein Abstand zwischen dem Träger und dem mindestens einen Paddel (15) vorhanden ist, und daß der Abstand zwischen dem Träger und dem mindestens einen Paddel (15) durch eine Ätzung der Paddelunterseite oder des Trägers oder durch selektive Epitaxie erzeugt ist.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Paddel (15) Waferdicke hat und daß die Isolation der Sensorstruktur durch Abtrennung der Sensorstruktur vom Siliziumwafer (10), vorzugsweise durch Sägen, erfolgt.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Si-Wafer (10) eine untere Schicht und eine obere Schicht aufweist, zwischen denen ein p/n-Übergang auftritt, daß die untere Schicht durch ein p- oder n-dotiertes Si-Substrat (12) gebildet wird und daß die obere Schicht mit einer dem Si-Substrat (12) entgegengesetzten Dotierung entweder durch Diffusion erzeugt ist oder eine auf das Si-Substrat (12) aufgebrachte Epitaxieschicht ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Paddel (15) innerhalb einer Schicht vorzugsweise der oberen Schicht ausgebildet ist.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation der Sensorstruktur gegenüber dem Siliziumsubstrat (12) durch einen in Sperrichtung gepolten pn-Übergang erfolgt und daß die Isolation innerhalb der oberen Schicht durch einen in Sperrichtung gepolten pn-Übergang oder durch einen Isolationstrench, der die obere Schicht vollständig durchdringt und bis ins Silizium­ substrat (12) hineinragt, erfolgt.
10. Sensor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Paddel (15) durch eine Unterätzung von der Vorderseite des Siliziumwafers (10) ausgehend freigelegt ist.
11. Sensor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Paddel (15) durch eine Rückseitenätzung (22) freigelegt ist und daß die Ausgangsfläche der Rückseitenätzung (22) die Form eines einfachen Parallelogramms hat, dessen Winkel die­ selben Maße aufweisen, wie die Winkel, die die (111) -Ebenen in der (110)-Ebene bilden.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Paddel (15) so angeordnet ist, daß die sich beim Ätzen der Rückseite des Siliziumwafers (10) in den Ecken der parallelogrammförmigen Ausgangsfläche in Abhängigkeit der Ätztiefe ausbildenden schräg liegenden Siliziumflächen (141, 142) die Bewegung des Paddels nicht behindern.
13. Sensor nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrode (16) nur in einem mittleren Bereich von der Rückseitenätzung (22) freigelegt ist, so daß die Elektrode (16) an ihren beiden Enden mit dem Siliziumsubstrat (12) verbunden ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Sensors zur Bewegungsmessung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenätzung (22) mit Hilfe der Fotomaskierungstechnik durch anisotropes naßchemisches Ätzen in den Siliziumwafer (10) eingebracht wird, daß als Ätzstop beim Ätzen der Rückseite ein in Sperrichtung gepolter pn-Übergang zwischen dem Siliziumsubstrat (12) und der oberen Schicht dient und daß das Ätzen der Vorderseite mit Hilfe der Fotomaskierungstechnik anisotrop, naßchemisch erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätze KOH oder andere anisotrop ätzende Hydroxide, vorzugsweise NaOH oder NH4OH, verwendet werden, daß als Maskierung der Rückseite des Siliziumwafers (10) eine Plasmanitridschicht (322) in Verbindung mit einer Siliziumoxidschicht (312) verwendet wird und daß die fertig geätzte Rückseite des Siliziumwafers (10) mit einer Nieder­ temperaturoxidschicht (332) passiviert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Siliziumwafers (10) mit einer Siliziumoxid­ schicht (311) passiviert wird und daß die Tiefe der Ätzgräben (20) und des Isolationstrenches (21) durch die Dauer der Ätzbehandlung bestimmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen der Vorderseite und der Rückseite des Siliziumwafers (10) gleichzeitig erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4226430A1 (de) * 1992-08-10 1994-02-17 Kernforschungsz Karlsruhe Kapazitiver Beschleunigungssensor
DE4421337A1 (de) * 1994-06-17 1995-12-21 Telefunken Microelectron Ätzverfahren zur Herstellung von quasiplanaren, freitragenden Strukturen in Silizium

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903084B2 (en) 1991-08-29 2005-06-07 Sterix Limited Steroid sulphatase inhibitors
JP3367113B2 (ja) 1992-04-27 2003-01-14 株式会社デンソー 加速度センサ
JPH06249693A (ja) * 1993-02-25 1994-09-09 Robert Bosch Gmbh 質量流量センサおよびその製造方法
DE4318466B4 (de) * 1993-06-03 2004-12-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors
US5616514A (en) * 1993-06-03 1997-04-01 Robert Bosch Gmbh Method of fabricating a micromechanical sensor
DE4406342C1 (de) * 1994-02-26 1995-03-09 Kernforschungsz Karlsruhe Sensor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19547642A1 (de) * 1994-12-20 1996-06-27 Zexel Corp Beschleunigungssensor und Verfahren zu dessen Herstellung
SE9500729L (sv) * 1995-02-27 1996-08-28 Gert Andersson Anordning för mätning av vinkelhastighet i enkristallint material samt förfarande för framställning av sådan
US7335650B2 (en) 2000-01-14 2008-02-26 Sterix Limited Composition
JP3346379B2 (ja) * 2000-09-21 2002-11-18 三菱電機株式会社 角速度センサおよびその製造方法
CN100429791C (zh) 2003-01-29 2008-10-29 三菱电机株式会社 半导体器件的制造方法以及加速度传感器
JP4752078B2 (ja) * 2009-09-17 2011-08-17 株式会社デンソー 半導体力学量センサ
JP6866624B2 (ja) * 2016-12-07 2021-04-28 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器および移動体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938621A (ja) * 1982-08-27 1984-03-02 Nissan Motor Co Ltd 振動分析装置
FR2558263B1 (fr) * 1984-01-12 1986-04-25 Commissariat Energie Atomique Accelerometre directif et son procede de fabrication par microlithographie
JPH0821722B2 (ja) * 1985-10-08 1996-03-04 日本電装株式会社 半導体振動・加速度検出装置
DE3703793A1 (de) * 1987-02-07 1988-08-18 Messerschmitt Boelkow Blohm Detektorelement
DE3814952A1 (de) * 1988-05-03 1989-11-23 Bosch Gmbh Robert Sensor
US4882933A (en) * 1988-06-03 1989-11-28 Novasensor Accelerometer with integral bidirectional shock protection and controllable viscous damping
DE3927163A1 (de) * 1989-08-17 1991-02-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur strukturierung eines halbleiterkoerpers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4226430A1 (de) * 1992-08-10 1994-02-17 Kernforschungsz Karlsruhe Kapazitiver Beschleunigungssensor
DE4421337A1 (de) * 1994-06-17 1995-12-21 Telefunken Microelectron Ätzverfahren zur Herstellung von quasiplanaren, freitragenden Strukturen in Silizium

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