DE4100451A1

DE4100451A1 - Halbleiterbeschleunigungsmesser

Info

Publication number: DE4100451A1
Application number: DE4100451A
Authority: DE
Inventors: Makoto Uchiyama; Hiroyuki Kaneko
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1991-07-25
Also published as: JPH03210478A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halb leiterbeschleunigungsmesser, der in einer Fertigungsreihe hergestellt werden kann, mit Stoppern zum Stoppen einer ex zessiven Schwingung eines Gewichts.

In jüngster Zeit wurde ein miniaturisierter Halbleiter beschleunigungsmesser auf einem Halbleitersubstrat unter Verwendung von Dünnfilmtechnik, wie Photolithographietech nik, ähnlich der bei der Herstellung von integrierten Schal tungen verwendeten Technik, entwickelt. Ein solcher Halblei terbeschleunigungsmesser wird zum Messen einer Beschleuni gung durch Messen einer Widerstandsänderung mittels des Pie zowiderstandeffekts des auf dem Halbleitersubstrats gebilde ten Halbleiterfilms oder einer geringen Kapazitätsänderung aufgrund der Biegung eines auf dem Halbleitersubstrat ge formten, freitragenden Trägers entwickelt.

Ein Beispiel eines herkömmlichen Halbleiterbeschleuni gungsmessers ist beschrieben in "A Batch-Fabricated Silicon Accelerometer", IEEE Electron Devices, Vol. ED-26, No. 12, Dez. 1979, Seiten 1911-1917 und in den Fig. 1a bis 1c ge zeigt.

Bei dem herkömmlichen Halbleiterbeschleunigungsmesser, wie er in den Fig. 1a bis 1c gezeigt ist, wird ein n-Typ Silizium Halbleitersubstrat als ein Rahmen 1 in einer her kömmlichen Weise bearbeitet, um eine C-förmige Lücke 4 im mittleren Bereich zu bilden, um einen freitragenden Träger 2 und eine Masse oder ein Gewicht 3 zu erhalten, und ein Pie zowiderstand 5 oder ein diffundierter Widerstand wird in der Oberfläche nahe dem Stützbereich des freitragenden Trägers 2 gebildet.

In diesem Fall wird, wenn eine Beschleunigung auf den Beschleunigungsmesser wirkt, das Gewicht 3 abgelenkt, um eine Verbiegung des freitragenden Trägers 2 zu erreichen. Als Ergebnis verändert der Piezowiderstand 5 den Wider standswert aufgrund des Piezowiderstandeffekts, und die Än derung des Widerstandwerts wird gemessen, um die auf den Be schleunigungsmesser wirkende Beschleunigung zu erhalten. Also ist eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit bei der Herstel lung des freitragenden Trägers 2 erforderlich. Außerdem kann in diesem Fall, wenn eine übermäßige Schwingung oder Be schleunigung auf den Beschleunigungsmesser wirkt, zum Bei spiel wenn der Beschleunigungsmesser hinfällt, der freitra gende Träger 2 leicht brechen.

In den Fig. 2a und 2b ist ein weiterer herkömmlicher Beschleunigungsmesser gezeigt, nämlich ein Aufbau wie der des in den Fig. 1a bis 1c gezeigten Halbleiterbeschleuni gungsmesser mit oberen und unteren Abdeckungsstoppern 6 und 7, die auf der oberen und der unteren Oberfläche des Sub strats 1 montiert sind, um eine Zerstörung des freitragenden Trägers 2 aufgrund einer auf den Träger 2 wirkenden, exzes siven Schwingung oder Beschleunigung, wenn zum Beispiel der Beschleunigungsmesser fallen gelassen wird oder dergleichen, zu verhindern. Jedoch treten in diesem Fall folgende Pro bleme auf:

Zuerst gibt es beim Herstellungsprozeß des Beschleuni gungsmessers nach dem Herstellen des freitragenden Trägers und vor dem Herstellen der Stopper keinen Schutz zum Anhal ten einer übermäßigen Schwingung oder Ablenkung des Ge wichts. Also muß der Beschleunigungsmesser sorgfältig behan delt werden, um den freitragenden Träger nicht zu brechen, und die Produktivität wird dadurch stark verringert.

Zweitens ist der Herstellungsprozeß für die Stopper kom pliziert und bringt eine Kostensteigerung mit sich. Einer der Gründe, warum der Beschleunigungsmesser aus einem Halb leiter gebildet wird, ist, eine Kostenreduzierung pro Chip zu erreichen, indem viele Chips unter Verwendung eines Char genprozesses hergestellt werden, d. h., viele Chips werden auf einer Halbleiterscheibe gebildet und zur gleichen Zeit bearbeitet, um die Chips in stabiler Qualität und bei gerin gen Kosten zu erhalten. Da jedoch die Stopper an der oberen und unteren Oberfläche des Beschleunigungsmessers nach dem Herstellen des freitragenden Trägers im Halbleiterscheiben prozeß angebracht werden, wie in den Fig. 2a und 2b ge zeigt, geht der Vorteil der Chargenherstellung verloren und die Kosten nehmen stark zu.

Drittens ist es schwierig, die Stopper genau herzustel len. Um die Designerfordernisse für die freitragenden Träger zu erfüllen, werden die Lücken zwischen den Stoppern und dem Gewicht kontrolliert, um möglichst genau einige µm bis ei nige zehn-µm klein zu sein, wie in den Fig. 2a und 2b ge zeigt. Für die Stopper ist es erforderlich, genau herge stellt und genau auf den Beschleunigungsmesser angebracht zu werden. Daher ist bei der Herstellung und beim Bonden Hochtechnologie erforderlich und führt zu einer Kostenerhö hung.

In den Fig. 3a und 3b ist ein weiterer Halbleiterbe schleunigungsmesser gezeigt, der eine Stütze 11 auf einem Siliziumsubstrat, eine rechtwinklige Silizium-Mittelmasse oder -gewicht 12 in einer Mittenöffnung, einen freitragenden Silizium-Träger 13 zum Tragen des Siliziumgewichts 12 auf der Siliziumstütze 11 mit einer Lücke zwischen der Silizium stütze 11 und dem freitragenden Siliziumträger 13 und dem Siliziumgewicht 12, und einen Piezowiderstand 14 zum Messen einer Beschleunigung und in der gleichen Weise, wie oben be schrieben (U.S.P. 48 82 933), auf der Oberfläche des frei tragenden Siliziumträgers 13 angebracht umfaßt. In diesem Fall ist das Gewicht 12 mit ersten Ausstülpungen 15 versehen und die Stütze 11 ist mit zweiten Ausstülpungen 16 versehen, so daß die ersten Ausstülpungen 15 und die zweiten Ausstül pungen 16 einander mit einer gegebenen Lücke dazwischen überlappen können.

Wie auf den rechten Seiten der Fig. 3b und 3c ge zeigt, liegen einige der ersten Ausstülpungen 15 über den entsprechenden zweiten Ausstülpungen 16, und wie auf der linken Seite der Fig. 3c gezeigt, liegen einige der zweiten Ausstülpungen 16 über den entsprechenden ersten Ausstülpun gen 15.

Wenn in diesem Fall der Beschleunigungsmesser einer Be schleunigung in der in Fig. 3a gezeigten Richtung α1 (von oben nach unten) unterworfen wird, wird das Gewicht 12 in einer der Richtung α1 entgegengesetzten Richtung bewegt, so daß die Lücke 17 zwischen den auf der linken Seite von Fig. 3c gezeigten ersten und zweiten Ausstülpungen 15 und 16 schmal werden kann. Wenn die angewandte Beschleunigung über mäßig groß ist, können diese ersten und zweiten Ausstülpun gen 15 und 16 aneinander stoßen und die Auslenkung des Ge wichts 12 stoppen. Demzufolge wird keine übermäßige Spannung auf den freitragenden Träger 13 wirken und ein Bruch des freitragenden Träger 13 kann verhindert werden. Wenn der Be schleunigungsmesser einer übermäßigen Beschleunigung in der in Fig. 3a gezeigten Richtung α2 (von unten nach oben) un terworfen wird, stoßen die auf den rechten Seiten der Figu ren 3b und 3c gezeigten ersten und zweiten Ausstülpungen 15 und 16 aneinander und stoppen die Auslenkung des Gewichts 12 in der gleichen Weise wie oben beschrieben. Die Lücke 17 zwischen den ersten und zweiten Ausstülpungen 15 und 16 kann optional in Abhängigkeit von dem Beschleunigungsmeßbereich eingestellt werden.

Da jedoch in diesem Beispiel die Ausstülpungen 14 und 15, die als Stopper wirken, klein sind verglichen mit dem Gewicht 12, ist, wenn eine übermäßige Beschleunigung auf das Gewicht 12 wirkt, die Spannung in der Lage, sich auf be stimmte Ausstülpungen 14 und/oder 15 zu konzentrieren und deren Bruch zu verursachen. Das kann die Produktivität von Beschleunigungsmessern verringern und kann Probleme oder eine Panne beim Betrieb des Beschleunigungsmessers verursa chen.

In den Fig. 4a und 4b ist noch ein weiterer herkömm licher Beschleunigungsmesser gezeigt, der eine Substrat stütze 21, eine rechtwinklige Mittelmasse oder -gewicht 22 in einer mittleren Öffnung mit einer geeigneten Lücke 26 da zwischen, zwei Träger 27 zum Verbinden der Vorder- und Rück seiten des Gewichts 22 mit der Stütze 21, und Piezowider stände 29, die an den Oberflächen der Träger 27 angebracht sind, umfaßt. Erste Ausstülpungen 24 sind auf der linken und rechten Seite des Gewichts 22 über ein Abstandsstück 23 mon tiert und richten sich nach außen, und zweite Ausstülpungen 25 sind auf der Stütze 21 über ein Abstandsstück 23 montiert und richten sich nach innen, so daß die ersten und zweiten Ausstülpungen 24 und 25 einander abwechselnd auf der glei chen Höhe angeordnet sind, während es eine passende Lücke 28 (z. B. 2 µm) zwischen den ersten Ausstülpungen 24 und der Stütze 21 und zwischen den zweiten Ausstülpungen 25 und dem Gewicht 22 gibt.

In diesem Fall gibt es das gleiche Problem wie mit dem in Fig. 3a bis 3c gezeigten, herkömmlichen Beschleunigungs messer. Außerdem können die Ausstülpungen, die als Stopper wirken, nicht integral mit der Substratstütze in einem Ein kristall gebildet werden und sind daher in Festigkeit und Zuverlässigkeit unzureichend. Die Flüssigkeit oder die Aus stülpungen können in der Lage sein, direkt das Gewicht zu beeinflussen und eine Zerstörung der Ausstülpungen des Be schleunigungsmessers zu bewirken.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, einen Halbleiterbeschleunigungsmesser in Hinblick auf die zuvor erwähnten Mängel und Nachteile im Stand der Tech nik herzustellen, welcher eine hohe Zuverlässigkeit besitzt und sehr genaue Stopper mit hoher Stoßfestigkeit umfaßt und der einfach bei geringen Kosten hergestellt werden kann.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale der beigefügten Patentansprüche gelöst.

Entsprechend einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfin dung, wird ein Halbleiterbeschleunigungsmesser zur Verfügung gestellt, der umfaßt: ein Substrat mit einem Stützelement, ein in das Substrat gebildetes Gewicht, das von dem Stütze lement mit einer Lücke dazwischen umgeben ist, wenigstens einen freitragenden Träger, der in dem Substrat gebildet ist und das Gewicht mit dem Substrat verbindet, eine Spannungs meßvorrichtung, die in einem Oberflächenbereich von einem von dem freitragenden Träger und dem Gewicht gebildet ist, und wenigstens ein Filmelement, das zusammen mit dem Stütze lement in einer der oberen und unteren Seiten des Gewichts mit einer zweiten Lücke zwischen dem Filmelement und dem Ge wicht gebildet wird, um das Gewicht zu überdecken und die Bewegung des Gewichts bei einer übermäßigen Beschleunigung des Beschleunigungsmessers zu stoppen.

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt vorliegenden Erfindung, wird ein Halbleiterbeschleunigungsmesser zur Ver fügung gestellt, der umfaßt: ein Substrat mit einem Stütze lement, ein in das Substrat gebildetes Gewicht, das von dem Stützelement mit einer Lücke dazwischen umgeben ist, wenig stens einen freitragenden Träger, der in dem Substrat gebil det ist und das Gewicht mit dem Substrat verbindet, eine Spannungsmeßvorrichtung, die in einem Oberflächenbereich von einem von dem freitragenden Träger und dem Gewicht gebildet ist, und obere und untere Filmelemente, die zusammen mit dem Stützelement in den oberen und unteren Seiten des Gewichts mit zweiten und dritten Lücken zwischen den Filmelementen und dem Gewicht gebildet wird, um das Gewicht zu überdecken und die Bewegung des Gewichts bei einer übermäßigen Be schleunigung des Beschleunigungsmessers zu stoppen.

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegen den Erfindung, wird ein Halbleiterbeschleunigungsmesser zur Verfügung gestellt, der umfaßt: ein Substrat mit einem Stüt zelement, ein in das Substrat gebildetes Gewicht, das von dem Stützelement mit einer Lücke dazwischen umgeben ist, we nigstens einen freitragenden Träger, der in dem Substrat ge bildet ist und das Gewicht mit dem Substrat verbindet, ein Filmelement, das zusammen mit dem Stützelement in die obere Seite des Gewichts mit einer zweiten Lücke zwischen dem Filmelement und dem Gewicht gebildet wird, um das Gewicht zu überdecken und die Bewegung des Gewichts bei einer übermäßi gen Beschleunigung des Beschleunigungsmessers zu stoppen, und eine Spannungsmeßvorrichtung, die in dem Filmelement und dem Gewicht gebildet ist.

Die Fig. 1a bis 1c zeigen einen herkömmlichen Halb leiterbeschleunigungsmesser. Fig. 1a ist eine perspektivi sche Ansicht, Fig. 1b ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1a und Fig. 1c ist ein Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1a.

Die Fig. 2a bis 2b zeigen einen weiteren, herkömmli chen Halbleiterbeschleunigungsmesser, nämlich eine Auf baustruktur des in den Fig. 1a bis 1c gezeigten Halblei terbeschleunigungsmessers. Fig. 2a ist eine perspektivische Ansicht, teilweise im Querschnitt und Fig. 2b ist ein Quer schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2a.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen einen weiteren, herkömmli chen Halbleiterbeschleunigungsmesser. Fig. 3a ist eine Draufsicht, Fig. 3b ist ein Querschnitt entlang der Linie B- B in Fig. 3a und Fig. 3c ist ein Querschnitt entlang der Li nie C-C in Fig. 3a.

Die Fig. 4a und 4b zeigen einen weiteren, herkömmli chen Halbleiterbeschleunigungsmesser. Fig. 4a ist eine teil weise perspektivische Ansicht und Fig. 4b ist eine Drauf sicht.

Die Fig. 5a bis 5k zeigen ein erstes Ausführungsbei spiel des Halbleiterbeschleunigungsmessers nach der vorlie genden Erfindung. Fig. 5a ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 5b, Fig. 5b ist eine Draufsicht, Fig. 5c ist eine Druntersicht, die Fig. 5d und 5e sind Draufsich ten eines Halbleiterbeschleunigungsmessers mit einem modifi zierten oberen Stopper, Fig. 5f ist eine Druntersicht eines Halbleiterbeschleunigungsmessers mit einem modifizierten un teren Stopper, die Fig. 5g und 5h sind Draufsichten eines Halbleiterbeschleunigungsmessers mit einem modifizierten oberen Stopper, und Fig. 5i ist ein Querschnitt eines Halb leiterbeschleunigungsmessers des Kapazitätstyps.

Die Fig. 6a und 6b zeigen ein zweites Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbeschleunigungsmes sers. Fig. 6a ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 6b und Fig. 6b ist eine Draufsicht.

Die Fig. 7a bis 7c zeigen ein drittes Ausführungsbei spiel eines Halbleiterbeschleunigungsmessers nach der vor liegenden Erfindung. Die Fig. 7a und 7b sind Querschnitte eines Halbleiterbeschleunigungsmessers mit der gleichen Struktur wie der in Fig. 5a gezeigte, außer daß ein oberer oder ein unterer Stopper weggelassen ist, und Fig. 7c ist ein Querschnitt eines Halbleiterbeschleunigungsmessers mit der gleichen Struktur wie der in Fig. 6a gezeigte, außer, daß ein unterer Stopper weggelassen ist.

Die Fig. 8a bis 8i zeigen ein erstes Verfahren zum Herstellen eines in den Fig. 5a bis 5c gezeigten Halblei terbeschleunigungsmessers. Fig. 8j zeigt eine Struktur eines unteren Stoppers und eines Stützelements für den unteren Stopper in Schritt 8e, und Fig. 8k zeigt eine Struktur eines Films in Schritt 8f.

Die Fig. 9a bis 9c zeigen wesentliche Schritte eines zweiten Verfahrens zum Herstellen eines in den Fig. 5a bis 5c gezeigten Halbleiterbeschleunigungsmessers.

Die Fig. 10a, 10f, 10g, 10h und 10i zeigen ein Ver fahren zum Herstellen eines in den Fig. 6a und 6b gezeig ten Halbleiterbeschleunigungsmessers.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponenten bei den verschiedenen Ansichten zeigen und wo der Kürze halber eine wiederholte Beschreibung vermieden werden kann, wird in den Fig. 5a bis 5i ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halb leiterbeschleunigungsmessers nach der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Wie in den Fig. 5a bis 5c gezeigt, sind in einem ein kristallinen, halbleitenden Siliziumsubstrat 101 ein frei tragender Siliziumträger 102 und eine Siliziummasse oder -gewicht 103 zusammen hergestellt, so daß das Gewicht 103 mit dem Substrat 101 über den freitragenden Träger mit einer Lücke 104 dazwischen verbunden sein kann. Und ein oberer Stopper 301 aus einem dünnen Film und ein unterer Stopper 401 aus einem dünnen Film sind ebenfalls zusammen auf dem Substrat 101 über und unter dem Gewicht 301 mit Lücken 501 und 502 dazwischen gebildet. Eine Lücke 124 wird zwischen dem Ende des Gewichts 103 und dem Stützbereich 111 gebildet. Ein Spannungsmeßvorrichtung wie etwa ein Piezowiderstand 125 wird auf einem Oberflächenbereich des freitragenden Trägers 102 gebildet. Der Stützbereich 111 wird mit einer inneren, geneigten Seitenoberfläche 240 gebildet. Das Bezugszeichen 800 bezeichnet eine Lücke zwischen dem Gewicht 103 und dem Stützbereich 111.

Die oberen und unteren Stopper 301 und 401 funktionieren zum Stoppen der Bewegung des Gewichts 103 und zum Verhindern einer Zerstörung des freitragenden Trägers 102, wenn eine übermäßige Beschleunigung in einer in Fig. 5a gezeigten Richtung g₁ oder g₂ auf den Beschleunigungsmesser wirkt.

Wie in Fig. 5a gezeigt, kann die Dicke des oberen Stop pers 301 und die Lücke 501 zwischen dem Gewicht 103 und dem oberen Stopper 301 auf einige µm bis einige zehn-µm kontrol liert werden, und der obere Stopper 301 ist hinreichend si cher mit dem Substrat verbunden. Die überstehende Länge des oberen Stoppers 301 über dem Gewicht 103 in Richtung der linken Seite in Fig. 5a und die Form des oberen Stoppers 301, wie sie in Fig. 5b gezeigt ist, sind nicht auf die in den Fig. 5a und 5b gezeigten beschränkt, und viele Verän derungen sind möglich. Das heißt, sie können flexibel geän dert werden, entsprechend den Formen des freitragenden Trä gers 102 und der Gewichts 103 und des Piezowiderstands 125 und anderer Steuerungsschaltkreisbereiche.

Wie zum Beispiel in Fig. 5d gezeigt, bedeckt ein oberer Stopper 312 einen großen Bereich der oberen Oberfläche des Gewichts 103 und der Stütze 111 mit Ausnahme des Piezowider stands 125 und eines Vorrichtungsbereichs 700. Wie in Fig. 5c gezeigt, wird ein oberer Stopper, der das gesamte Gewicht 103 bedeckt, mit zwei rechtwinkligen Öffnungen 322 gebildet, die während des Ätzens, Säuberns oder dergleichen beim Her stellungsprozeß als Auswaschlöcher wirken können. Das Be zugszeichen 801 bezeichnet eine Lücke. In Fig. 5g gibt es zum Beispiel zwei kleine, unterteilte obere Stopper, nämlich einen ersten oberen Stopper 331 und einen zweiten oberen Stopper 332. In diesem Fall kann die Form, die Größe und die Unterteilungszahl der oberen Stopper geeignet gewählt sein. In Fig. 5h ist ein weiterer oberer Stopper 351 mit einer be sonderen Form gezeigt.

In Fig. 5a kann die Dicke des unteren Stoppers 401 und der Lücke 502 zwischen dem Gewicht 103 und dem unteren Stop per 401 auf einige µm bis einige zehn-µm kontrolliert wer den, und der untere Stopper ist mit dem Substrat 101 durch die Stopperstützelemente 402 verbunden. In Fig. 5c wird ein kleiner unterer Stopper 401 im mittleren Bereich und sechs Stopperstützelemente 402, die den Stopper 401 mit dem Sub strat 101 verbinden, gezeigt. Die Anzahl und Form der Stop perstützelemente 402 kann abhängig von der Stärke der Stüt zung des Stoppers 401 und der Prozeßbeschränkungen geeignet gewählt werden.

Zum Beispiel wird, wie in Fig. 5f gezeigt, ein unterer Stopper 411 mit kleinen Öffnungen 413 darin von in einer Netzform mit Öffnungen 414 gebildeten Stützelementen 412 ge stützt. Die kleinen Öffnungen 413 des unteren Stoppers 411 können Ätz- und Reinigungsschritte während der Herstellung begünstigen. Die Bezugszeichen 802 und 803 bezeichnen Lüc ken.

In Fig. 5i ist ein Beschleunigungsmesser des Kapazitäts typs gezeigt, bei dem ein oberer Stopper 601 und ein oberer Oberflächenbereich 603 des Gewichts 103 in der Form von Elektroden ausgebildet sind, um die Kapazitäten C₁ und C₂ zu messen, und eine Kapazitätsänderung zwischen den beiden Elektroden, die einer Änderung der Lücke 602 zwischen dem oberen Stopper 601 und dem Gewicht 103 entspricht, wird ge messen, um die auf den Beschleunigungsmesser wirkende Be schleunigung zu bestimmen. In diesem Fall wirkt der obere Stopper 601 auch als Elektrode. Die beiden Elektroden 601 und 603 werden als N-Typ-Diffusionsschichten in einem Sub strat 604 mit einem Stützbereich hergestellt.

In den Fig. 6a und 6b ist ein zweites Ausführungsbei spiel eines Halbleiterbeschleunigungsmessers nach der vorlie genden Erfindung gezeigt, das die gleiche Struktur wie das in den Fig. 5a und 5b gezeigte, erste Ausführungsbeispiel besitzt, außer, daß die obere Oberfläche des oberen Stoppers 311 in derselben Ebene angeordnet ist wie die obere Oberflä che des freitragenden Trägers 102 und des Stützbereichs 111 und daß die obere Oberfläche eines großen Teils des Gewichts 113 niedriger angeordnet ist als die obere Oberfläche des freitragenden Trägers 102. Bei diesem Beispiel ist die Länge und Form des oberen Stoppers 311 verglichen mit der in dem in den Fig. 5a und 5b gezeigten, ersten Ausführungsbei spiel etwas begrenzt. In diesem Fall ist der untere Stopper 401 in der gleichen Weise gebildet wie in Fig. 5c oder 5f gezeigt.

Die oberen und unteren Stopper 311 und 401 arbeiten zum Stoppen der Bewegung des Gewichts 113 und zum Verhindern der Zerstörung des freitragenden Trägers 102, wenn eine übermä ßige Beschleunigung in eine in Fig. 6a gezeigte Richtung g₁ oder g₂ auf den Beschleunigungsmesser wirkt.

In den Fig. 7a bis 7c sind weitere Ausführungsbei spiele eines Halbleiterbeschleunigungsmessers nach der vor liegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 7a ist ein Halbleiter beschleunigungsmesser mit der gleichen Struktur wie der in Fig. 5a gezeigten gezeigt, außer, daß der obere Stopper 301 weggelassen ist. In Fig. 7b ist ein Halbleiterbeschleuni gungsmesser mit der gleichen Struktur wie der in Fig. 5a ge zeigte gezeigt, außer, daß untere Stopper 401 weggelassen ist. In Fig. 7c ist ein Halbleiterbeschleunigungsmesser mit der gleichen Struktur wie der in Fig. 6a gezeigte gezeigt, außer, daß untere Stopper 401 weggelassen ist. In diesen Ausführungsbeispielen kann der Halbleiterbeschleunigungsmes ser in einfacherer Weise hergestellt werden als in den in den Fig. 5a und 6a gezeigten.

Ein erstes Verfahren zum Herstellen des in den Fig. 5a bis 5c gezeigten Halbleiterbeschleunigungsmessers wird nun im Detail im Zusammenhang mit den Fig. 8a bis 8k be schrieben.

In Fig. 8a wird eine erste N-Typ-Epitaxieschicht 100 mit einem spezifischen Widerstand von 2 Ωcm auf einem P-Typ-Sili ziumsubstrat 10 mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ωcm auf dessen (100)-Oberfläche aufgewachsen, und ein P-Typ-Dif fusionsbereich 105 zum Bilden einer Lücke 124 wird durch einen Photolithographieprozeß, eine Ionenimplantation und ein thermisches Diffusionsverfahren in der ersten Epitaxie schicht gebildet.

In Fig. 8b wird eine N-Typ-Epitaxieschicht (z. B. 2 Ωcm) 200 auf die erste Epitaxieschicht 100 abgeschieden, und ein N⁺-Typ-Diffusionsbereich 201 wird in der zweiten Epitaxie schicht 200 gebildet.

In Fig. 8c wird eine dritte N-Typ-Epitaxieschicht (z. B. 2 Ωcm) 300 auf die zweite Epitaxieschicht 200 aufgewachsen.

In Fig. 8d werden Teile der zweiten und dritten Epita xieschicht 200 und 300 geätzt, um einen oberen Stopperbe reich 301 herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ätzen wie folgt ausgeführt.

Zum Beispiel wird zuerst Siliziumnitrid Si₃N₄ oder SiN- Film als Maske mittels LPCVD (Chemische Dampfphasenabschei dung bei niedrigem Druck) oder PCVD (Chemische Dampfphasen abscheidung im Plasma) abgeschieden.

Zweitens wird in dem Maskenmaterial eine Struktur gebil det.

Drittens wird die dritte Epitaxieschicht 300 mittels RIE (reaktives Ionenätzen) selektiv geätzt, um eine ungeätzte, dritte Epitaxieschicht 302 übrigzulassen.

Viertens wird die zweite Epitaxieschicht 200 unter Ver wendung von zum Beispiel HF (49,23 Gewichtsprozent in wäß riger Lösung), HNO₃ (69,51 Gewichtsprozent in wäßriger Lö sung) und CH₃COOH (99 Gewichtsprozent) bei einem Volumenver hältnis von 1 : 3 : 8 selektiv geätzt, während die dritte, unge ätzte Epitaxieschicht 302 als Maske verwendet wird, um se lektiv einen Teil des N⁺-Typ-Diffusionsbereichs 201 aufzulö sen, um einen ungeätzten N⁺-Typ-Diffusionsbereich 211 übrig zulassen.

In Fig. 8e wird eine N-Typ-Epitaxieschicht (N-Typ-Sili ziumschicht) 400 auf der unteren Oberfläche abgeschieden. Zu diesem Zeitpunkt werden auch vergrabene Bereiche 410 und 420 des N⁺-Typs zum Bilden des unteren Stoppers 401 und der Stopperstützen 402 durch selektives Ätzen der Unterseite der N-Typ-Siliziumschicht 400 geformt. Ein Beispiel einer Struk tur der vergrabenen Bereiche 410 und 420 ist in Fig. 8j ge zeigt. Außerdem wird eine P⁺-Typ-Schicht 125 als Piezowider stand in der Oberfläche der ersten Epitaxieschicht 100 durch ein thermisches Diffusionsverfahren gebildet.

In Fig. 8f werden Si₃N₄-Filme 500, 504 und 506 auf der N-Typ-Siliziumschicht 400, die ungeätzte, dritte Epitaxie schicht 302 und die erste Epitaxieschicht 100 mittels des LPCVD-Verfahrens abgeschieden. In diesem Fall können SiN- Filme anstelle der Si₃N₄-Filme mittels des PCVD-Verfahrens abgeschieden werden. Vor der Herstellung des Si₃N₄-Films 506 können ein Schaltkreis zum Aufnehmen eines Signal von dem Piezowiderstand 125 und ein Verarbeitungsschaltkreis dafür unter dem Film 506 durch Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. In diesem Fall können eher SiN-Filme, die durch das PCVD-Verfahren abgeschieden werden, zum Beispiel unter Verwendung von Si/NH₃/N₂-Gasen bei einer Temperatur von etwa 380°C, verwendet werden als Si₃N₄- Filme, die durch das LPCVD-Verfahren abgeschieden werden, unter Verwendung von NH₃/SiH₂/Cl₂-Gasen oder SiH₄/NH₃/H₂-Ga sen bei einer Temperatur von wenigstens 700°C.

Diese Einschränkung trifft jedoch nicht zu, wenn nicht Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sondern ein Silizid, ein Metall oder eine Metallegierung mit einem hohen Schmelz punkt zum Herstellen der Verdrahtungen und Elektroden ver wendet wird. Zum Beispiel können verwendet werden: Mo (Schmelzpunkt 2610°C), W (Schmelzpunkt 3410°C), Ti (Schelzpunkt 1668°C) und Cu (Schmelzpunkt 1083°C).

Dann wird der Film 500, wie in Fig. 8k gezeigt, struktu riert, um die Filme 510, 511 und 512 herzustellen. Dies wird durchgeführt unter Verwendung eines Photolithographieprozes ses und eines Ätzprozesses mit einer thermischen Phosphor säure oder unter Verwendung eines Photolithographieprozesses und eines Trockenätzverfahrens mit CF₄-Gas.

In Fig. 8k wird unter Verwendung des strukturierten Si liziumnitridfilms 500 als Maske die N-Typ-Siliziumschicht 400 mit Hilfe des RIE-Verfahrens geätzt, bis die Abätzung die vergrabenen Bereiche 410 und 420 erreicht. Anstelle des RIE-Verfahrens kann ein anderes Ätzverfahren verwendet wer den, das eine Lösung aus einer Flußsäure oder dergleichen verwendet, wie zum Beispiel HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1 : 2 : 7. Dann wird der vergrabene Be reich 420, der auf den unteren Stopperstützen 402 verbleibt, selektiv in der gleichen Weise, wie bei dem in Fig. 8d zur Herstellung der Lücken 430 gezeigten Schritt, geätzt unter Verwendung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenver hältnis von 1 : 3 : 8. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kante des vergrabenen Bereichs 410 ebenfalls etwas geätzt, um eine Schicht 415 zu ergeben, jedoch liegt die Summe des Verlusts auf beiden Seiten nicht über der Breite der Stopperstütze 402.

In Fig. 8h werden unter Verwendung der in Fig. 8k ge zeigten Siliziumnitridfilme 510 und 512 und der Schicht 415 als Maske das Substrat 10 und der P⁺-Diffusionsbereich 105 geätzt unter Verwendung eines elektrochemischen Ätzverfah rens mit einer alkalischen Ätzlösung, um die Lücken 440 und 124 herzustellen, wie in Fig. 5a gezeigt. Zu diesem Zeit punkt kann der Film 511 nicht als Maske wirken, da der ver grabene Bereich 410 schon von der Unterseite des Siliziumni tridfilms 511 entfernt ist, wie in Fig. 8k gezeigt. Bei die sem Schritt ist die vergrabene N⁺-Schicht 415 für die alka lische, elektrochemische Ätzung fast unlöslich.

In Fig. 8i werden der ungeätzte N⁺-Typ-Diffusionsbereich 211 und der N⁺-Typ vergrabene Bereich 415 selektiv in der gleichen Weise, wie bei dem in Fig. 8d zur Herstellung der Lücken 501 und 502 gezeigten Schritt, geätzt unter Verwen dung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1 : 3 : 8. Die Siliziumnitridfilme 504 und 506 können ent fernt werden, wenn es die Situation erfordert, wodurch der in Fig. 5a gezeigte Beschleunigungsmesser erhalten wird.

In diesem Beispiel könne die selektiven Ätzschritte für die dritte Epitaxieschicht 300 des N-Typs und den N⁺-Typ- Diffusionsbereich 201 in dem in Fig. 8d gezeigten Schritt und die Herstellung des Piezowiderstands 125 in dem in Fig. 8e gezeigten Schritt in jedem der in den Fig. 8f bis 8i gezeigten Schritte ausgeführt werden. Die N-Typ-Silizium schicht 400 kann nach der Herstellung der ersten oder zwei ten Epitaxieschicht 100 oder 200 oder vor der Herstellung der zweiten oder dritten Epitaxieschicht 200 oder 300 herge stellt werden. Wenn ein N⁺-Typ-Diffusionsbereich 105 an stelle eine P-Typ-Bereichs hergestellt wird, kann die Lücke 124 durch das in Fig. 8h gezeigte selektive Ätzen herge stellt werden.

Der N⁺-Typ-Diffusionsbereich 201 kann auf der Oberfläche der ersten Epitaxieschicht 100 des N-Typs durch eine thermi sche Diffusionsschicht ohne Herstellung der zweiten Epita xieschicht 200 des N-Typs hergestellt werden. Jedoch kann in dem Fall, daß die zweite Epitaxieschicht 200 des N-Typs auf der ersten Epitaxieschicht 100 des N-Typs gebildet wird, die Kontrolle der Dicken des freitragenden Trägers 102 und des oberen Stoppers 301 und des Abstandes der Lücke 501 zwischen dem oberen Stopper 301 und dem Gewicht 103 einfach ausge führt werden. Der vergrabene N⁺-Typ-Bereich 410 kann durch Abscheidung einer N-Typ-Epitaxieschicht unter (die Substrat seite) N-Typ-Siliziumschicht 400 und die thermische Diffu sion einer Verunreinigung hergestellt werden. Außerdem wird eine N⁺-Typ-Siliziumschicht anstelle einer N-Typ-Silizium schicht 200 abgeschieden und eine P-Typ-Verunreinigung wie B, Al, oder Ga wird in die N⁺-Typ-Siliziumschicht dotiert, um eine P⁺-Typ-Schicht zu bilden, außer in einem Bereich, der der N⁺-Typ-Diffusionsschicht 201 entspricht.

Weiterhin kann anstelle des selektiven Ätzens unter Ver wendung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1 : 3 : 8 ein anderes Ätzverfahren, zum Beispiel ein elek trochemisches Ätzverfahren unter Verwendung einer Flußsäure verwendet werden.

Wenigstens eine der zweiten und dritten N-Typ-Epitaxie schicht 200 und 300 kann mit einem polykristallinen Silizi umfilm unter Verwendung des LPCVD-Verfahrens oder derglei chen hergestellt werden. In diesem Fall wird, wenn die zweite Epitaxieschicht 200 durch den polykristallinen Sili ziumfilm gebildet wird, die dritte Epitaxieschicht 300 zwangsläufig durch eine polykristalline Siliziumschicht ge bildet. Eine Siliziumnitridschicht als Ätzstoppschicht kann zwischen der zweiten und dritten Epitaxieschicht 200 und 300 gebildet werden und ist wirksam zum Herstellen der Lücke 501 durch Ätzen der N⁺-Typ-Diffusionsschicht 211 in dem in Fig. 8i gezeigten Schritt. Außerdem kann, abhängig von der Breite der Lücke 501, die N-Typ-Siliziumschicht 200 mit einem Oxyd film mit einer Ätzcharakteristik, die sich stark von der des Siliziumkristalls unterscheidet, hergestellt werden, und die N⁺-Typ-Diffusionschicht 201 kann mit einem PSG- oder BSG- Film hergestellt werden. Dann kann ein selektives Ätzen der N⁺-Typ-Diffusionsschicht 211 durchgeführt werden. Außerdem kann immer, wenn die N-Typ-Siliziumschicht 200 aus einem Einkristall oder einem Polykristall besteht, die N⁺-Typ-Dif fusionsschicht 211 selektiv oxidiert werden, um ein selekti ves Ätzen eines Oxydfilms 201 durchzuführen. Außerdem kann die N-Typ-Siliziumschicht 400 als polykristalline Schicht gebildet werden.

Ein zweites Verfahren zum Herstellen des in den Fig. 5a bis 5c gezeigten Halbleiterbeschleunigungsmessers wird nun im Detail in Verbindung mit den Fig. 8a, 9a bis 9c und 8d bis 8k beschrieben. In diesem Fall werden dieselben Schritte wie die des ersten Verfahrens der Kürze halber übergangen, und nur die davon verschiedenen Schritte werden beschrieben.

In Fig. 9a wird eine Teiloberfläche der ersten N-Typ- Epitaxieschicht 100 thermisch oxidiert, um eine Silizium oxydschicht 110 auf einem Teiloberflächenbereich einschließ lich eines freitragenden Trägerbereichs zu bilden. Anstelle der Siliziumoxydschicht 110 kann Siliziumnitrid gebildet werden. Dann wird eine zweite N-Typ-Epitaxieschicht 200 auf der Oberfläche der ersten Epitaxieschicht 100 und der Sili ziumoxydschicht 110 abgeschieden, und ein Teil der zweiten Epitaxieschicht 200 auf der Siliziumoxydschicht 110 wird als Polysiliziumschicht 210 gebildet.

In Fig. 9b werden eine N⁺-Typ-Polysiliziumschicht 211 und ein N⁺-Typ-Diffusionsbereich 201 in der gesamten Polysi liziumschicht 210 und der zweiten Epitaxieschicht 200 durch Dotieren einer N⁺-Verunreinigung erzeugt.

In Fig. 9c wird eine N-Typ-Epitaxieschicht 300 auf der zweiten Epitaxieschicht 200 einschließlich des N⁺-Typ-Diffu sionsbereichs 201 und der N⁺-Typ-Polysiliziumschicht 211 ab geschieden. Ein Teil der dritten Epitaxieschicht 300 auf der N⁺-Typ-Polysiliziumschicht 211 wird zu einer Polysilizium schicht gebildet.

In Fig. 8d werden die Polysiliziumschicht 310 und die N⁺-Typ-Polysiliziumschicht 211 durch das gleiche Ätzverfah ren wie in dem oben beschriebenen, ersten Verfahren, ent fernt. Das Ätzen der Polysiliziumschicht kann einfacher durchgeführt werden als das der epitaktischen Schicht. Dann wird die Siliziumoxydschicht 110 durch selektives Ätzen un ter Verwendung einer Ätzlösung mit NH₄ und HF in einem Volu menverhältnis von 7 : 1 bei einer Temperatur von 25°C ent fernt. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Epitaxieschicht unter der Siliziumoxydschicht 110 kaum aufgelöst. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Dicke des freitragenden Trägers 102 genau kontrolliert werden und seine Oberfläche kann bes ser abgeflacht werden.

In den oben beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh rungsbeispielen, können natürlich, auch wenn der freitra gende Träger 102, das Gewicht 103 und der obere Stopper 301 durch selbstausgerichtetes Ätzen in Aufwärtsrichtung durch Verwendung des unteren Stoppers 401 als eine Ätzmaske, wie in den in den Fig. 8h und 8i gezeigten Schritten, herge stellt werden, der freitragende Träger 102, das Gewicht 103 und der untere Stopper 401 durch selbstausgerichtetes Ätzen in der Abwärtsrichtung durch Verwenden des oberen Stoppers 401 als Maske hergestellt werden.

Ein drittes Verfahren zum Herstellen des in den Fig. 6a und 6b gezeigten Halbleiterbeschleunigungsmessers wird im Detail in Verbindung mit den Fig. 10a und 10f bis 10i ge zeigt.

In Fig. 10a wird eine erste N-Typ-Epitaxieschicht (z. B. 2 Ωcm) 1000 auf einem P-Typ-Siliziumsubstrat 10 mit einem spezifischen Widerstand von 10 Ωcm in Richtung seiner (100)- Oberfläche abgeschieden, während ein vergrabener N⁺-Typ-Be reich 1002 zwischen dem Substrat 10 und der ersten Epitaxie schicht 1000 hergestellt wird. Ein N⁺-Typ-Diffusionsbereich 1002 wird ebenfalls in der ersten Epitaxieschicht 1000 und dem Substrat 10 hergestellt, um das linke Ende des vergrabe nen N⁺-Typ-Bereichs 1002 anzuschließen.

In Fig. 10f, wird zuerst eine N-Typ-Epitaxieschicht 4000 auf der unteren Oberfläche des Substrats 10 abgeschieden, während vergrabene N⁺-Typ-Bereiche 4100 und 4200 zum Bilden eines unteren Stoppers 4010 und von Stopperstützen 4020 ebenfalls in strukturierter Form hergestellt werden, wie zum Beispiel in Fig. 8j gezeigt.

Zweitens wird eine P⁺-Schicht 125 als Piezowiderstand im Oberflächenbereich der ersten Epitaxieschicht 1000 gebildet.

Drittens werden Siliziumnitridfilme (Si₃N₄ oder SiN) 5000 und 5001 auf der N-Typ-Siliziumschicht 4000 und der er sten Epitaxieschicht 1000 mittels des LPCVD- oder PCVD-Ver fahrens abgeschieden.

Viertens wird eine Strukturierung des Films 5000 durch geführt, wie in Fig. 8k gezeigt, um die Filme 510, 511 und 512 auf die gleiche Weise, wie in Schritt 8f gezeigt, herzu stellen.

In Fig. 10g wird unter Verwendung des strukturierten Si liziumnitridfilms 5000 als Maske die N-Typ-Siliziumschicht 4000 geätzt, um eine Lücke 4300 zum Bilden des unteren Stop pers 4010 und der Stopperstützen 4020 unter Verwendung des RIE-Verfahrens zu bilden, bis der Ätzprozeß die obere Ober fläche der vergrabenen Bereiche 4100 und 4200 erreicht. An stelle des RIE-Verfahrens kann ein anderes Ätzverfahren un ter Verwendung einer Flußsäurelösung oder dergleichen ver wendet werden. Dann wird der vergrabene Bereich 4200 wie bei dem in Fig. 8d gezeigten Schritt geätzt unter Verwendung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1:3:8. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kante der vergrabenen Schicht 4100 ebenfalls etwas geätzt, um eine Schicht 4101 zu bilden, aber die Summe des Verlustes auf beiden Seiten geht nicht über die Breite des vergrabenen Bereichs 4200.

In Fig. 10h wird unter Verwendung des Siliziumnitrid films 5000 als Maske das Substrat 10 durch ein elektrochemi sches Ätzverfahren unter Verwendung einer alkalischen Ätzlö sung zum Bilden einer Lücke 4400 geätzt. Zu diesem Zeitpunkt kann, da der vergrabene Bereich 4200 schon von der Unter seite eines Stützbereichs des Siliziumnitrids 5000 entfernt ist, das dem Siliziumnitridfilm 511 entspricht, wie in Fig. 8k gezeigt, dieser nicht als Maske wirken. Eine Strukturie rung durch Ätzen des Siliziumnitridfilms 5001 wird so durch geführt, daß ein Bereich oberhalb des N⁺-Typ-Diffusionsbe reichs 1001 zum Bilden einer Lücke 5100 geätzt wird.

In Fig. 10i werden die vergrabenen N⁺-Typ-Schichten 4101 und 1002 und der N⁺-Typ-Diffusionsbereich 1001 wie bei dem in Fig. 8d gezeigten Schritt geätzt unter Verwendung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1 : 3 : 8, um die Lücken 5010, 5020, 2400 und 2500 zu bilden. Die Silizi umnitridfilme 5000 und 5001 können entfernt werden, wenn es die Situation erfordert, um den freitragenden Träger 102, das Gewicht 113, den oberen Stopper 3110, den unteren Stop per 4010 und die unteren Stopperstützen 4020 zu bilden, wo durch der in Fig. 6a gezeigte Halbleiterbeschleunigungsmes ser erhalten wird.

In diesem Beispiel können die erste Epitaxieschicht 1000, der N⁺-Typ-Diffusionsbereich 1001 und der vergrabene N⁺-Typ-Bereich 1002 nach dem Bilden der N-Typ-Epitaxie schicht 4000 und der vergrabenen N⁺-Typ-Bereiche 4100 und 4200 hergestellt werden. Weiterhin wird zum Bilden des ver grabenen N⁺-Typ-Bereichs 1002 eine N-Typ-Epitaxieschicht auf dem Substrat 10 geformt, und eine thermische Diffusion einer N⁺-Typ-Verunreinigung in einen Teil der Epitaxieschicht wird durchgeführt. In diesem Fall kann die N⁺-Schicht 1002 mit ungefähr der gleichen Dicke wie die der Epitaxieschicht leicht erhalten werden, wodurch die Genauigkeit des Abstands oder der Breite der Lücke 5010 verbessert wird. Das Ätzver fahren unter Verwendung von HF, HNO₃ und CH₃COOH mit einem Volumenverhältnis von 1 : 3 : 8 kann durch ein elektrochemisches Ätzverfahren ersetzt werden. Außerdem kann die N-Typ-Silizi umschicht 4000 durch eine Polysiliziumschicht gebildet wer den.

Die in den Fig. 7a und 7b gezeigten Ausführungsbei spiele können durch Modifizieren des in den Fig. 8a bis 8k gezeigten Verfahrens und das in Fig. 7c gezeigte Ausfüh rungsbeispiel kann durch Modifizieren des in den Fig. 10a bis 10i gezeigten Verfahrens hergestellt werden.

In den bevorzugten Ausführungsbeispielen des oben be schriebenen Beschleunigungsmessers kann natürlich eine Mehr zahl von freitragenden Trägern gebildet werden, wenn dort auch nur ein freitragender Träger vorgesehen ist.

In den Ausführungsbeispielen des Halbleiterbeschleuni gungsmessers nach der vorliegenden Erfindung, wie er in den Fig. 5a bis 5i und 6a und 6b gezeigt ist, können, wenn eine übermäßige Beschleunigung in einer Richtung g₁ oder g₂ in Fig. 5a oder Fig. 6a auf den Beschleunigungsmesser wirkt, die oberen und unteren Stopper 301 oder 311 und 401 die Be wegung des Gewichts 103 oder 311 stoppen und die Zerstörung des freitragenden Trägers 102 verhindern. Wie beim Herstel lungsverfahren des Halbleiterbeschleunigungsmessers be schrieben, werden das Siliziumgewicht 103 oder 113 und der freitragende Träger 102 unabhängig voneinander zu fast dem gleichen Zeitpunkt wie der obere Stopper 301 oder 311 und der untere Stopper 401 hergestellt. Also kann eine Zerstö rung des Siliziumgewichts 103 oder 113 und des freitragenden Trägers 102 während der Herstellung des Beschleunigungsmes sers verhindert werden, und dieser Effekt kann während des Montierprozesses des fertiggestellten Beschleunigungsmessers und während seines Betriebs anhalten.

Bei dem in Fig. 5b oder Fig. 6b gezeigten Beschleuni gungsmesser wird das Gewicht 103 oder 113 großteils von dem oberen Stopper 301 oder 311 und dem unteren Stopper 401 be deckt, um selbiges verglichen mit dem herkömmlichen, in den Fig. 3a bis 3c oder den Fig. 4a und 4b gezeigten Be schleunigungsmesser zu schützen. Demzufolge ist es unwahr scheinlich, daß auf das Gewicht 103 oder 113 eine Kraft oder eine Spannung durch eine in Richtung g₁ oder g₂ fließende Flüssigkeit wirkt, und das Gewicht wird wirkungsvoll vor ei nem direkten Kontakt mit festen, vorstehendem Material oder einem Objekt durch die oberen und unteren Stopper 301 oder 311 und 401 während des Herstellungsverfahrens und des Be triebs geschützt.

Weiterhin ist durch einen Vergleich des in Fig. 5a oder 6a gezeigten Beschleunigungsmessers mit dem herkömmlichen, in den Fig. 2a und 2b gezeigten Beschleunigungsmesser of fensichtlich, daß die oberen und unteren Dünnfilmstopper 301 oder 311 und 401, die den auf dem Beschleunigungsmesser mon tierten, in den Fig. 2a und 2b gezeigten oberen und unte ren Stoppern 6 und 7 entsprechen, zusammen mit dem Stützbe reich 111 hergestellt werden und daß ein großer Teil des Montierprozesses des Beschleunigungsmessers schon beendet ist, wenn der Beschleunigungsmesser hergestellt wird. Daher kann die Produktivität des Montierprozesses das Beschleuni gungsmessers verbessert werden. Im allgemeinen wird bei ei nem Sensorherstellungsverfahren gesagt, daß die Kosten des Montierprozesses deutlich höher liegen als die Chipherstel lungskosten mit einem herkömmlichen IC-Herstellungsverfah ren. Von diesem Gesichtspunkt gesehen, können die Herstel lungskosten in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung deutlich gesenkt werden.

In dem ersten Ausführungsbeispiel des in den Fig. 5a und 5b gezeigten Beschleunigungsmessers ist die Freiheit beim Entwurf der Form des oberen Stoppers verglichen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des in den Fig. 6a und 6b ge zeigten Beschleunigungsmessers groß. Das erste Ausführungs beispiel ist vorteilhafter zum Schutz des Gewichts als das zweite Ausführungsbeispiel.

Im zweiten Ausführungsbeispiel des in den Fig. 6a und 6b gezeigten Beschleunigungsmessers ist die Zahl der Her stellungsschritte geringer als beim ersten Ausführungsbei spiel. Insbesondere ist die Zahl der Abscheidungen von Epi taxieschichten im zweiten Ausführungsbeispiel geringer als im ersten Ausführungsbeispiel, was ein vorteilhaftes Merkmal ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn der obere Stopper 311 größer geformt ist, die Struktur des Gewichts 113 und insbesondere die Festigkeit des Verbindungbereichs zum freitragenden Träger geeignet, etwas verringert zu wer den, und es ist nicht wünschenswert, den Schutz durch den Stopper weiter zu vergrößern.

Es ist aus der obigen Beschreibung klar, daß Halbleiter beschleunigungsmesser mit hoher Zuverlässigkeit mit Stoppern hoher Genauigkeit und hoher Stoßfestigkeit mit hoher Produk tivität bei geringen Kosten hergestellt werden können.

Claims

1. Halbleiterbeschleunigungsmesser, dadurch gekennzeich net, daß er umfaßt:
ein Substrat (101) mit einem Stützelement (111); ein in das Substrat gebildetes Gewicht (103), das von dem Stützelement mit einer Lücke (124) dazwischen umgeben ist;
wenigstens einen freitragenden Träger (102), der in dem Substrat gebildet ist und das Gewicht mit dem Substrat ver bindet;
eine Spannungsmeßvorrichtung (125), die in einem Ober flächenbereich von einem von dem freitragenden Träger und dem Gewicht gebildet ist; und
wenigstens ein Filmelement (301, 401), das zusammen mit dem Stützelement in einer der oberen und unteren Seiten des Gewichts mit einer zweiten Lücke (501, 502) zwischen dem Filmelement und dem Gewicht gebildet wird, um das Gewicht zu überdecken und die Bewegung des Gewichts bei einer übermäßi gen Beschleunigung des Beschleunigungsmessers zu stoppen.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement einen Stopper (401, 402) und Stopperstützen zum Verbinden des Stoppers mit dem Stütz element umfaßt.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stopper wenigstens eine Öffnung (322) umfaßt.

4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stopperstützen (412) in Netzform ge bildet sind.

5. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement eine Mehrzahl von mit dem Stützelement verbundenen Stoppern umfaßt.

6. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement in derselben Ebene wie eine obere Oberfläche des Stützelements angeordnet ist.

7. Halbleiterbeschleunigungsmesser, der umfaßt:
ein Substrat (101) mit einem Stützelement (111);
ein in das Substrat gebildetes Gewicht (103), das von dem Stützelement mit einer Lücke (124) dazwischen umgeben ist;
wenigstens einen freitragenden Träger (102), der in dem Substrat gebildet ist und das Gewicht mit dem Substrat ver bindet;
eine Spannungsmeßvorrichtung (125), die in einem Ober flächenbereich von einem von dem freitragenden Träger und dem Gewicht gebildet ist; und
obere und untere Filmelemente (301, 401), die zusammen mit dem Stützelement in den oberen und unteren Seiten des Gewichts mit zweiten (501) und dritten (502) Lücken zwischen den Filmelementen und dem Gewicht gebildet wird, um das Ge wicht zu überdecken und die Bewegung des Gewichts bei einer übermäßigen Beschleunigung des Beschleunigungsmessers zu stoppen.

8. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement einen Stopper (401) und Stopperstützen (402) zum Verbinden des Stoppers mit dem Stützelement umfaßt.

9. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stopper wenigstens eine Öffnung (322) umfaßt.

10. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stopperstützen (412) in Netzform ge bildet sind.

11. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement eine Mehrzahl von mit dem Stützelement verbundenen Stoppern umfaßt.

12. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement in derselben Ebene wie eine obere Oberfläche des Stützelements angeordnet ist.

13. Halbleiterbeschleunigungsmesser, der umfaßt:
ein Substrat (101) mit einem Stützelement (111) ;
ein in das Substrat gebildetes Gewicht (103), das von dem Stützelement mit einer Lücke (124) dazwischen umgeben ist;
wenigstens einen freitragenden Träger (102), der in dem Substrat gebildet ist und das Gewicht mit dem Substrat ver bindet;
ein Filmelement (301), das zusammen mit dem Stützelement in die obere Seite des Gewichts mit einer zweiten Lücke (501) zwischen dem Filmelement und dem Gewicht gebildet wird, um das Gewicht zu überdecken und die Bewegung des Ge wichts bei einer übermäßigen Beschleunigung des Beschleuni gungsmessers zu stoppen; und
eine Spannungsmeßvorrichtung (125), die in dem Filmele ment und dem Gewicht gebildet ist.

14. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spannungsmeßvorrichtung erste (601) und zweite (603) Kondensatoren umfaßt, die in dem Filmele ment und einem Oberflächenbereich des Gewichts mit einer zweiten Lücke dazwischen gebildet sind.

15. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement einen Stopper (401) und Stopperstützen (402) zum Verbinden des Stoppers mit dem Stützelement umfaßt.

16. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß der Stopper wenigstens eine Öffnung (322) umfaßt.

17. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stopperstützen (412) in Netzform ge bildet sind.

18. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement eine Mehrzahl von mit dem Stützelement verbundenen Stoppern umfaßt.

19. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das Filmelement in derselben Ebene wie eine obere Oberfläche des Stützelements angeordnet ist.