DE4339190A1

DE4339190A1 - Halbleiter-Beschleunigungsmesser und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE4339190A1
Application number: DE4339190A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Takeuchi; Toshimasa Yamamoto; Yoshinori Ohtsuka; Shigeyuki Akita; Tadashi Hattori; Kazuhiko Kanou; Hirotane Ikeda
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2013-11-17
Also published as: US5504356A; DE4339190B4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Halb leiter-Beschleunigungsmesser. Insbesondere betrifft sie ei nen Beschleunigungsmesser bzw. eine Beschleunigungsmeßein richtung, der bzw. die zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs, eines Motors bzw. einer Maschine, eines Airbags usw. geeig net ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Eine der Anforderungen, die an einen Beschleunigungs messer bzw. Sensor für Kraftfahrzeuge gestellt werden, besteht darin, daß der Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung mit relativ kleinem Ausmaß (0 bis ±1 g) mit einer niedrigen Frequenz (0 bis 100 Hz) exakt erfassen kann. Hierbei bezeichnet der Ausdruck "1 g" eine Beschleunigungseinheit und entspricht 9,8 m/s².

Derartige Beschleunigungsmesser in Form eines den pie zoelektrischen Effekt ausnutzenden piezoelektrischen Sen sors, eines mit einem differentiellen Transformator arbei tenden magnetischen Sensors, eines Halbleiter-Sensors des Belastungs- bzw. Dehnungsmeßfühler-Typs und eines die elek trostatische Kapazität ausnutzenden Sensors, bei dem eine Silizium-Feinätztechnik eingesetzt wird, usw. sind bekannt. Unter diesen wird der Halbleiter-Beschleunigungsmesser als am meisten versprechend bzw. geeignet angesehen, da er eine Beschleunigung geringen Ausmaßes mit niedrigem Frequenzpe gel exakt erfassen kann, wirtschaftlich und zur Massenher stellung geeignet ist.

Der die elektrostatische Kapazität ausnutzende Sensor zeichnet sich dadurch aus, daß seine Empfindlichkeit höher ist als diejenige eines Dehnungsmeßfühler-Typs.

In der anliegenden Fig. 66 ist ein die elektrostatische Kapazität ausnutzender Beschleunigungsmesser als Beispiel beschrieben, der aus der japanischen ungeprüften Patentan meldungsveröffentlichung (Kokai) Nr. 2-134570 bekannt ist. Bei dem in Fig. 66 gezeigten elektrostatischen Beschleuni gungsmesser ist ein Erfassungsabschnitt des Sensors durch direkte Verbindung dreier Siliziumsubstrate 300, 301 und 302 unter Zwischenlage thermischer Oxidfilme 303 als iso lierende Filme und durch Zusammenkoppeln derselben gebil det. Ein Siliziumausleger (balkenförmiger oder auskragender Abschnitt) 304 und eine bewegliche Elektrode 305 sind vor der Verbindung mittels eines Ätzvorgangs vorab auf dem Siliziumsubstrat 300 ausgebildet. Feste, aus Poly-Si (Silizium) hergestellte Elektroden 306 und 307 sind vorab auf den Siliziumsubstraten 301 bzw. 302 ausgebildet. Eine bewegliche Elektrode 305, die die Funktion eines Gewichts besitzt, wird durch den Siliziumausleger 304 getragen, wo bei sich die Abmessung eines zwischen der beweglichen Elek trode 305 und den feststehenden Elektroden 306, 307 gebil deten Spalts in Abhängigkeit von der Größe der auf die be wegliche Elektrode 305 in vertikaler Richtung (bezogen auf die Zeichnung) ausgeübten Beschleunigung verändert. Anders ausgedrückt verändert sich die elektrostatische Kapazität des Spaltabschnitts in Übereinstimmung mit einer auf den Erfassungsabschnitt einwirkenden Beschleunigung und es kann die Beschleunigung durch Übertragung dieser Veränderung über eine Anschlußfläche 308 zu einer externen elektroni schen Schaltung übertragen werden.

Bei dem die vorstehend beschriebene Gestaltung besit zenden elektrostatischen Beschleunigungsmesser ist aller dings eine hochwertige Fabrikationstechnik erforderlich, um das Siliziumsubstrat zur Herstellung des Auslegers mit ei ner Genauigkeit von 100 bis 200 µm zu ätzen, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen.

Weiterhin sind ein Siliziumsubstrat zur Ausbildung der beweglichen Elektrode und zwei Siliziumsubstrate zur Her stellung der festen Elektroden, d. h. insgesamt drei Substrate erforderlich, so daß eine Verringerung der Kosten schwierig ist. Da weiterhin die Siliziumsubstrate miteinan der durch den thermischen Oxidfilm verbondet bzw. verbunden werden müssen, sind dem Herstellungsverfahren thermische Beschränkungen auferlegt. Da die Erfassung der Beschleuni gung auf der Veränderung der elektrostatischen Kapazität aufbaut, kann die Elektrodenfläche zur Ausbildung der elek trostatischen Kapazität nicht unter die untere Meßgrenze verringert werden, so daß der Sensor nicht mit kompakter Größe herstellbar ist.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen Halbleiter-Beschleunigungsmesser zu schaf fen, der eine kleinere Anzahl von Substraten besitzt, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben anzugeben.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, wird bei dem Halbleiter-Beschleunigungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung die folgende grundlegende Konstruktion einge setzt. Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird hierbei ein Halbleiter-Beschleunigungsmesser bereitge stellt, der ein Halbleitersubstrat, eine bewegliche Elek trode, die eine Trägergestaltung bzw. Balkengestaltung oder -form besitzt und oberhalb des Halbleitersubstrats mit einem vorbestimmten Abstand zu diesem angeordnet ist, und feststehende Elektroden besitzt, die aus einer Verunrei nigungs-Diffusionsschicht bestehen und auf beiden Seiten eines der beweglichen Elektrode gegenüberliegenden Ab schnitts des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei ei ne Beschleunigung über die Veränderung eines zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms erfaßt wird, die durch eine von der Einwirkung der Beschleunigung herrüh rende Verlagerung der beweglichen Elektrode hervorgerufen wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiter-Beschleunigungsmesser bereitgestellt, der ein Halbleitersubstrat, einen auf dem Halbleiter substrat angeordneten Gateoxidfilm, eine auf dem Gateoxid film angeordnete untere Gate-Elektrode, feststehende Elek troden, die aus einer Verunreinigungs-Diffusionsschicht be stehen und auf beiden Seiten der unteren Gate-Elektrode auf dem Halbleitersubstrat in Selbstausrichtung bezüglich der unteren Gate-Elektrode ausgebildet sind, eine bewegliche obere Gate-Elektrode, die eine Ausleger-Gestaltung bzw. auskragende Form besitzt und oberhalb des Halbleiter substrats mit einem vorbestimmten Abstand zur unteren Gate- Elektrode angeordnet ist, und eine untere Elektrode auf weist, die an einem der beweglichen oberen Gate-Elektrode gegenüberliegenden Abschnitt des Halbleitersubstrats ange ordnet ist, wobei eine Beschleunigung aufgrund der Verände rung eines zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms erfaßt wird, die durch die aufgrund der Wirkung der Beschleunigung hervorgerufene Verlagerung der oberen Gate- Elektrode erzeugt wird.

Ein Herstellungsverfahren für den Halbleiter-Beschleu nigungsmesser zur Lösung der vorstehend beschriebenen Auf gabe umfaßt grundsätzlich bzw. im wesentlichen einen ersten Schritt der Ausbildung einer Opferschicht auf einer Haupt ebene eines Halbleitersubstrats, einen zweiten Schritt der Ausbildung einer beweglichen Elektrode auf der Opferschicht mit einer Ausleger- bzw. Balken-Struktur, einen dritten Schritt der Ausbildung feststehender Elektroden auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode unter Selbstausrichtung mit der beweglichen Elektrode, wobei eine Verunreinigung in das Halbleitersubstrat eindiffundiert wird, und einen vierten Schritt des Ätzens und Entfernens der Opferschicht unterhalb der beweglichen Elektrode, so daß eine Veränderung eines Stroms zwischen den feststehenden Elektroden, die von der Verlagerung der beweglichen Elektrode herrührt, erfaßt werden kann.

Gemäß einem solchen Herstellungsverfahren wird die Opferschicht auf der Hauptebene des Halbleitersubstrats beim ersten Schritt ausgebildet und die bewegliche, Balkenge stalt besitzende Elektrode wird auf der Opferschicht beim zweiten Schritt gebildet. Die Verunreinigung wird beim dritten Schritt in das Halbleitersubstrat unter Selbstaus richtung mit der beweglichen Elektrode eindiffundiert, wo durch die feststehenden Elektroden auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode hergestellt werden. Weiterhin wird die Opferschicht unterhalb der beweglichen Elektrode durch Ätzung beim vierten Schritt entfernt und die aus der Verla gerung der beweglichen Elektrode herrührende Veränderung des Stroms zwischen den beiden feststehenden Elektroden kann folglich erfaßt werden. Als Ergebnis kann der Halblei ter-Beschleunigungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.

Ein weiteres Herstellungsverfahren gemäß der vorliegen den Erfindung umfaßt einen ersten Schritt der Ausbildung einer Opferschicht auf einer Hauptebene eines Halbleiter substrats, einen zweiten Schritt der Herstellung eines Paars von gegenseitig getrennten feststehenden Elektroden mit Hilfe einer Eindiffusion einer Verunreinigung in das Halbleitersubstrat, einer beweglichen Elektrode mit einer stabförmigen bzw. auslegerförmigen Gestaltung auf der Opferschicht oberhalb und zwischen den feststehenden Elektro den, und einen vierten Schritt des Ätzens und Entfernens der Opferschicht zwischen der beweglichen Elektrode, so daß die aufgrund der Verlagerung der beweglichen Elektrode ent stehende Veränderung eines Stroms zwischen den beiden fest stehenden Elektroden erfaßt werden kann.

Weitere Aufgaben und Zielsetzungen sowie neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der nachste henden Detailbeschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher ersicht lich. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei spiel eines Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in Fig. 1 aufgenommen ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie B-B in Fig. 1 aufgenommen ist,

Fig. 4 bis 13 Schnittansichten, die die Schritte zur Herstellung des Halbleiter-Beschleunigungsmessers veran schaulichen,

Fig. 14 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbei spiel eines Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie C- C in Fig. 14 aufgenommen ist,

Fig. 16 ebenfalls eine Schnittansicht, die entlang ei ner Linie D-D in Fig. 14 aufgenommen ist,

Fig. 17 eine weitere Schnittansicht, die entlang einer Linie E-E in Fig. 14 aufgenommen ist,

Fig. 18 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbei spiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 19 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie F- F in Fig. 18 aufgenommen ist,

Fig. 20 eine Schnittansicht, die ein viertes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 21 eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Einsatzes des vierten Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 22 eine Schnittansicht, die ein sechstes Ausfüh rungsbeispiel eines Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 23 eine Draufsicht auf ein siebtes Ausführungsbei spiel eines Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 24 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie G- G in Fig. 23 aufgenommen ist,

Fig. 25 bis Fig. 33 Schnittansichten, die die Schritte zur Herstellung des Halbleiter-Beschleunigungsmessers zei gen,

Fig. 34 eine teilweise vergrößerte Ansicht des Halblei ter-Beschleunigungsmessers,

Fig. 35 eine Draufsicht, die zur Erläuterung der Ar beitsweise des Halbleiter-Beschleunigungsmessers nützlich ist,

Fig. 36 ebenfalls eine Draufsicht, die zur Erläuterung der Betriebsweise des Halbleiter-Beschleunigungsmessers dienlich ist,

Fig. 37 eine Draufsicht, die den Halbleiter-Beschleuni gungsmesser veranschaulicht,

Fig. 38 eine Draufsicht auf ein achtes Ausführungsbei spiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 39 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie H- H in Fig. 38 aufgenommen ist,

Fig. 40 eine Draufsicht auf ein neuntes Ausführungsbei spiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 41 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie I- I in Fig. 40 aufgenommen ist,

Fig. 42 ebenfalls eine Schnittansicht, die entlang ei ner Linie J-J in Fig. 40 aufgenommen ist,

Fig. 43 eine Draufsicht, die zur Erläuterung der Be triebsweise des Halbleiter-Beschleunigungsmessers nützlich ist,

Fig. 44 eine Draufsicht auf ein zehntes Ausführungsbei spiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 45 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie K- K in Fig. 44 aufgenommen ist,

Fig. 46 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie L- L in Fig. 44 aufgenommen ist,

Fig. 47 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie M- M in Fig. 44 aufgenommen ist,

Fig. 48 eine Draufsicht auf ein elftes Ausführungsbei spiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 49 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie N- N in Fig. 48 aufgenommen ist,

Fig. 50 eine weitere Schnittansicht, die entlang einer Linie O-O in Fig. 48 aufgenommen ist,

Fig. 51 eine weitere Schnittansicht, die entlang einer Linie P-P in Fig. 48 aufgenommen ist,

Fig. 52 eine Draufsicht auf ein zwölftes Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 53 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie Q- Q in Fig. 52 aufgenommen ist,

Fig. 54 eine Draufsicht auf ein dreizehntes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 55 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie R- R in Fig. 54 aufgenommen ist,

Fig. 56 eine Draufsicht auf ein vierzehntes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 57 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie S- S in Fig. 56 aufgenommen ist,

Fig. 58 eine weitere Schnittansicht, die entlang einer Linie T-T in Fig. 56 aufgenommen ist,

Fig. 59 eine weitere Schnittansicht, die entlang einer Linie U-U in Fig. 56 auf genommen ist,

Fig. 60 eine Draufsicht auf ein fünfzehntes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 61 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie V- V in Fig. 60 aufgenommen ist,

Fig. 62 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie W- W in Fig. 60 aufgenommen ist,

Fig. 63 eine Draufsicht auf ein sechzehntes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 64 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie X- X in Fig. 63 aufgenommen ist,

Fig. 65 eine Draufsicht auf ein siebzehntes Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 66 eine Schnittansicht eines zum Stand der Technik rechnenden Halbleiter-Beschleunigungsmessers.

Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen konkrete Beispiele des erfindungsgemäßen Halbleiter-Be schleunigungsmessers und eines in Übereinstimmung mit der Erfindung stehenden Verfahrens zur Herstellung derselben beschrieben.

Beispiel 1

Zunächst wird der grundlegende Aufbau und die Funktion des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung als Beispiel 1 erläutert.

Wie bereits beschrieben, umfaßt der Halbleiter-Be schleunigungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung ein Halbleitersubstrat 1, eine bewegliche Elektrode 4, die eine Stab- bzw. Auslegergestaltung besitzt und oberhalb des Halbleitersubstrats 1 mit einem vorbestimmten Spalt zwischen diesen angeordnet ist, und feststehende Elektroden 8 und 9, die derart auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode 4 auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sind, daß sie einander gegenüberliegen, wobei der Halbleiter- Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung aufgrund einer Veränderung des Stroms erfaßt, der zwischen den feststehenden Elektroden 8 und 9 erzeugt wird bzw. fließt, wobei die Stromänderung aus der von einer Beschleunigung herrührenden Verlagerung der beweglichen Elektrode 4 resultiert.

Bei dem den vorstehenden Aufbau besitzenden Halbleiter- Beschleunigungsmesser unterliegt die bewegliche Elektrode bei Einwirkung einer Beschleunigung auf den Sensor einer Verlagerung und es verändert sich der Strom zwischen den feststehenden Elektroden. Eine Beschleunigung kann über die Zunahme oder Abnahme des zwischen den feststehenden Elek troden fließenden Stroms erfaßt werden.

Noch detailliertere Gesichtspunkte dieses in Überein stimmung mit dem ersten Aspekt stehenden Halbleiter-Be schleunigungsmessers werden nachstehend als erstes Ausfüh rungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 13 in größeren Einzelheiten erläutert.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf das erste Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers darge stellt. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in Fig. 1 aufgenommen ist, während in Fig. 3 eine Schnittansicht dargestellt ist, die entlang einer Linie B-B in Fig. 1 aufgenommen ist.

Ein isolierender Film 2 ist auf einem Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p ausgebildet und aus SiO₂, Si₃N₄ oder dergleichen hergestellt. Ein rechteckförmiger Bereich, in dem der isolierende Film nicht vorhanden ist, d. h. ein Spaltbereich 3 ist auf dem p-Siliziumsubstrat 1 ausgebildet (siehe Fig. 1). Eine bewegliche Elektrode 4 mit einem Doppelstützen-Aufbau ist auf dem isolierenden Film 2 derart angeordnet, daß sie den Spaltbereich 3 brückenförmig überspannt. Diese bewegliche Elektrode 4 ist aus Poly-Si hergestellt, das bandförmige Gestalt besitzt, und erstreckt sich linear. Der isolierende Film 2 isoliert das p- Siliziumsubstrat 1 gegenüber der beweglichen Elektrode 4 in elektrischer Hinsicht.

Der Spaltbereich 3 unterhalb der beweglichen Elektrode 4 wird gebildet, wenn ein Teil des isolierenden Films 2 als eine Opferschicht geätzt wird. Wenn diese Opferschicht ge ätzt wird, wird eine Ätzlösung eingesetzt, die die bewegli che Elektrode 4 nicht ätzt, jedoch den isolierenden Film 2 als Opferschicht ätzt.

Ein isolierender Zwischenschichtfilm 5 ist auf dem iso lierenden Film 2 angeordnet und eine Aluminiumverdrahtung 6 ist auf diesem isolierenden Film 5 angebracht, um eine elektrische Verbindung mit der beweglichen Elektrode 4 durch ein Kontaktloch 7 herzustellen.

Gemäß Fig. 3 sind feststehende Elektroden 8 und 9, die durch eine Verunreinigungs-Diffusionsschicht gebildet sind, auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode 4 auf dem Sili ziumsubstrat 1 des Leitungstyps p ausgebildet und dadurch hergestellt, daß eine Verunreinigung des Leitungstyps n in das Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p mittels Ionenim plantation oder dergleichen eingebracht wird.

Anstelle von Poly-Si kann ein feuerfestes Metall wie etwa Wolfram für die bewegliche Elektrode (zweifach abge stützter Träger bzw. Ausleger) eingesetzt werden.

Verdrahtungen 10 und 11, die durch eine Verunreini gungs-Diffusionsschicht gebildet sind, sind auf dem Silizi umsubstrat 1 des Leitungstyps p in der in Fig. 1 gezeigten Weise ausgebildet und dadurch hergestellt, daß eine Verun reinigung des Leitungstyps n in das Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p mittels Ionenimplantation oder dergleichen eingebracht wird.

Die feststehende Elektrode 8 ist elektrisch mit der Verdrahtung 10 verbunden, während die feststehende Elek trode 9 elektrisch mit der Verdrahtung 11 verbunden ist.

Weiterhin ist die Verdrahtung 10 elektrisch mit einer Aluminiumverdrahtung 13 über ein Kontaktloch 12 verbunden, während die Verdrahtung 11 elektrisch mit einer Aluminium verdrahtung 15 über ein Kontaktloch 14 verbunden ist. Diese Aluminiumverdrahtungen 13, 15 und 6 sind mit externen elek tronischen Schaltungen verbunden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist zwischen den feststehen den Elektroden 8 und 9 auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p eine Inversionsschicht 16 ausgebildet, wobei diese Inversionsschicht 16 gebildet wird, wenn die bewegliche Elektrode (doppelt abgestützter Träger) 4 mit einer Spannung beaufschlagt wird.

Nachstehend werden die Herstellungsschritte des den be schriebenen Aufbau besitzenden Halbleiter-Beschleunigungs messers unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 13 erläu tert. Hierbei ist der Sensor im linken Bereich der Zeich nungen dargestellt und ein für eine Verarbeitungsschaltung notwendiger Transistor im rechten Abschnitt gezeigt.

Vor allem anderen wird zunächst ein Siliziumsubstrat 17 des Leitungstyps p in der in Fig. 4 gezeigten Weise vorbereitet und es werden Diffusionsschichten 18, 19, 20 und 21 des Leitungstyps n als Verdrahtungsabschnitte eines Sensors und als Source/Drain eines Transistors durch Ionenimplantation usw. mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses ausgebildet.

Ein isolierender Film 22, von dem ein Teil als eine Op ferschicht bzw. zu opfernde oder zu entfernende Schicht dienen soll, wird in einer Sensorausbildungsregion geformt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Übrigens ist es ebenfalls mög lich, den isolierenden Film 22 auf dem gesamten Substrat auszubilden und dann den isolierenden Film in der Transi storausbildungsregion zu entfernen.

Weiterhin wird ein Gateoxidfilm 23 mittels Oxidation auf der Transistorausbildungsregion ausgebildet, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Film aus Poly-Si wird, wie in Fig. 7 gezeigt, hergestellt und es wird dann eine bewegliche Elektrode 24 eines Sensors und eine Gate-Elektrode 25 eines Transistors durch Trockenätzung mit Hilfe eines photolitho graphischen Prozesses gemustert bzw. hergestellt.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, werden nachfolgend zur Aus bildung der feststehenden Elektroden des Sensors, die aus einer Diffusionsschicht des Leitungstyps n bestehen, Öff nungen 26 und 27 in den isolierenden Film 22 unter Selbst ausrichtung mit der beweglichen Elektrode 24 mit Hilfe des photolithographischen Prozesses geformt. Um die Source/Drain des Transistors auszubilden, werden Öffnungen 29 und 30 unter Einsatz eines Resistmaterials 28 und eines photolithographischen Verfahrens ausgebildet.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird eine Verunreinigung mittels Ionenimplantation usw. über die Öffnungen 26, 27 des isolierenden Films 22 und des Photoresistmaterials 28 und die Öffnungen 29, 30 des Resistmaterials 28 in Selbst ausrichtung mit der beweglichen Elektrode 24 bzw. der Gate- Elektrode 25 eingebracht, wodurch die aus der Diffusions schicht des Leitungstyps n bestehenden feststehenden Elek troden 31, 32 des Sensors und die gleichermaßen aus der Dif fusionsschicht des Leitungstyps n bestehenden Source/Drain- Regionen 33, 34 des Transistors ausgebildet werden, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Nachfolgend wird, wie in Fig. 10 dargestellt ist, ein isolierender Zwischenschicht-Film 35 ausgebildet, um die Aluminiumverdrahtungen gegenüber der beweglichen Elektrode 24 und der Gate-Elektrode 25 elektrisch zu isolieren. Kon taktlöcher 36, 37, 38, 39 werden dann in den isolierenden Zwischenschichtfilm 35 mit Hilfe des photolithographischen Verfahrens eingebohrt bzw. eingebracht, um die Diffusions schichten 18, 19, 20, 21 für die Verdrahtung mit den Alumi niumverdrahtungen elektrisch zu verbinden, wie in Fig. 11 gezeigt ist.

Ein Aluminiumfilm wird als ein Elektrodenmaterial aus gebildet und es werden dann Aluminiumverdrahtungen 40, 41, 42, 43 mittels des photolithographischen Verfahrens herge stellt, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Weiterhin werden ein Teil des isolierenden Zwischenschichtfilms 35 und einer zu opfernden Schicht als ein Teil des isolierenden Films 22 geätzt, wie in Fig. 13 dargestellt ist.

In dieser Weise werden die Herstellungsschritte für den Halbleiter-Beschleunigungsmesser des Transistortyps ver vollständigt.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Beschleunigungs messers unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

Wenn Spannungen zwischen die bewegliche Elektrode 4 und das Siliziumsubstrat 1 sowie weiterhin zwischen den fest stehenden Elektroden 8 und 9 angelegt werden, bildet sich die Inversionsschicht 16 und ein Strom fließt zwischen den feststehenden Elektroden 8 und 9. Wenn der Beschleunigungs messer eine Beschleunigung erfährt und sich die bewegliche Elektrode 4 in einer Richtung Z in der Zeichnung (in senk rechter Richtung zum Substrat) verlagert, erhöht sich die Trägerkonzentration der Inversionsschicht 16 aufgrund der Änderung der elektrischen Feldintensität und der Strom wächst an. In dieser Weise kann der Beschleunigungsmesser bei diesem Ausführungsbeispiel eine Beschleunigung aus der Zunahme/Abnahme der Strommenge bzw. -stärke ermitteln.

Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem ersten konkre ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der iso lierende Film 22 (Opferschicht) auf der Hauptebene des Si liziumsubstrats 17 des Leitungstyps p (Halbleitersubstrat; der erste Schritt) ausgebildet, und die träger- bzw. bal kenförmige bewegliche Elektrode 24 wird auf dem isolieren den Film 22 ausgebildet (Opferschicht; der zweite Schritt). Die Verunreinigung wird in das Siliziumsubstrat 7 des Lei tungstyps p (Halbleitersubstrat) unter Selbstausrichtung mit der beweglichen Elektrode 24 eindiffundiert, um die feststehenden Elektroden 31, 32 auf beiden Seiten der be weglichen Elektrode 24 zu bilden (der dritte Schritt), und der isolierende Film 22 (Opferschicht) unterhalb der beweg lichen Elektrode 24 wird durch Ätzen entfernt (der vierte Schritt).

Als Ergebnis enthält der Sensor das Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p (Halbleitersubstrat), die bewegliche Elektrode 4, die eine balkenförmige Gestalt besitzt und oberhalb des Siliziumsubstrats des Leitungstyps p (Halbleitersubstrat) mit einem vorbestimmten Spalt dazwi schen angeordnet ist, und die feststehenden Elektroden 8, 9, die auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode 4 auf oder in dem Siliziumsubstrat des Leitungstyps p (Halbleitersubstrat) unter Selbstausrichtung mit der beweg lichen Elektrode 4 hergestellt sind, und kann eine Be schleunigung bzw. Verzögerung aus der Veränderung (Zunahme/Abnahme) des Stroms zwischen den feststehenden Elektroden 8, 9 erfassen, wobei die Veränderung durch die aufgrund der Wirkung einer Beschleunigung hervorgerufene Verlagerung der beweglichen Elektrode 4 erzeugt wird.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei diesem Ausfüh rungsbeispiel nicht das Siliziumsubstrat als das Material zur Herstellung des Trägers bzw. Balkens eingesetzt, son dern ein dünner Film verwendet, der auf dem Silizium substrat beispielsweise durch Poly-Si, das mit einem Do tiermaterial mit hoher Konzentration dotiert ist, oder in Form eines hitzebeständigen Metalls ausgebildet ist. Demge mäß kann eine Ungleichmäßigkeit der Dicke des Balkens zur Ausbildung der beweglichen Elektrode verringert werden. Allgemein ist die Veränderung dann, wenn eine Last auf ei nen Punkt eines einseitig eingespannten Balkens oder eines zweifach abgestützten Balkens einwirkt, umgekehrt propor tional zur dritten Potenz der Dicke des Balkens und zur er sten Potenz der Balkenbreite. Daher ist ein sehr viel höhe rer Genauigkeitsgrad bei der Bearbeitung der Dicke des Bal kens erforderlich als bei der Bearbeitung seiner Breite. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Dicke des Balkens nicht durch Ätzen gesteuert, wie dies bei dem Stand der Technik bewerkstelligt wurde, sondern über die Dicke der Abscheidung des dünnen Films. Da die Steuerbarkeit der Filmdicke bei diesem Verfahren weitaus besser als bei dem Ätzverfahren ist, läßt sich die Steuerbarkeit der positi onsmäßigen Veränderung der beweglichen Elektrode bei Ein wirkung einer Beschleunigung auf diese erheblich verbes sern.

Um den Balken auszubilden, wird vorab die zu opfernde Schicht ausgebildet und dann der Film des Balkenmaterials hergestellt. Danach wird die zu opfernde Schicht durch Ät zen entfernt. Übrigens bezeichnet der Ausdruck "Opferschicht" bzw. "zu opfernde Schicht" allgemein eine dünne Filmschicht, die vorab ausgebildet wird und die zur Ausbildung des beweglichen Abschnitts eventuell bzw. bei Bedarf entfernt wird. Demgemäß kann die Varianz bzw. die Toleranzabweichung des Spalts zwischen den feststehenden Elektroden und der beweglichen Elektrode verringert werden. Allgemein ist die Trägerkonzentration der Inversionsschicht eines Transistors umgekehrt proportional zur Größe des Spalts. Demgemäß ist auch der Strom umgekehrt proportional zu der Größe des Spalts. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe des Spalts über die Filmdicke der Opfer schicht gesteuert und es kann die Steuerbarkeit des Werts des Stroms zwischen den feststehenden Elektroden erheblich verbessert werden, da die Steuerbarkeit der Filmdicke bei diesem Verfahren hervorragend ist.

Weiterhin ist das Paar feststehender Elektroden derart auf dem Siliziumsubstrat angeordnet, daß es dem Balken, der die bewegbare Elektrode bildet, vertikal gegenüberliegt, und der Strom wird zwischen den feststehenden Elektroden derart erzeugt bzw. geführt, daß eine Transistorstruktur gebildet ist, die eine Änderung des Stroms aufgrund einer Verlagerung der beweglichen Elektrode hervorruft. Demgemäß kann eine Beschleunigung dadurch gemessen werden, daß die Verlagerung der beweglichen Elektrode durch die Veränderung des zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms erfaßt wird. Bei Transistoren ändert sich der Drainstrom allgemein bei Änderung der Gatespannung (die hierbei der beweglichen Elektrode entspricht). Da jedoch die Trägerkon zentration der Inversionsschicht ebenfalls durch Änderung des Spalts zwischen dem Gate und dem Substrat geändert wer den kann, ändert sich der Drainstrom. Demgemäß kann die po sitionsmäßige Veränderung der einer Beschleunigung ausge setzten beweglichen Elektrode bei diesem Ausführungsbeispiel über die Menge bzw. die Stärke des zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms erfaßt werden. Da der Strom in dieser Weise erfaßbar ist, ist eine große Elektrodenfläche, die bei dem Kapazitätserfassungssystem notwendig ist, nicht länger notwendig, und die Größe des Sensors kann erheblich reduziert werden.

Die beiden feststehenden Elektroden enthalten die Dif fusionsschicht, die mittels Selbstausrichtung ausgebildet wird, nachdem die Gestalt des Balkens zur Herstellung der beweglichen Elektrode ausgebildet wurde. Ein solches Ver fahren kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß die Gestalt des Balkens, der als die bewegliche Elek trode dienen soll, gebildet wird, das Fenster der zu op fernden Schicht auf bzw. in den Abschnitten, die als fest stehende Elektroden dienen sollen, auf dem Siliziumsubstrat geöffnet wird, und danach die Verunreinigung durch Ionenim plantation in diejenigen Abschnitte eingebracht wird, die als die feststehenden Elektroden dienen sollen. Demgemäß kann die bewegliche Elektrode stets in einfacher Weise in der Mitte zwischen den feststehenden Elektroden ausgebildet werden und es kann die Positionierungsgenauigkeit während des Herstellungsverfahrens verbessert werden.

Da diese Herstellungsschritte diejenigen eines IC-Her stellungsverfahrens oder seines Einsatzes sind, kann der Sensoraufbau während des IC-Herstellungsverfahrens ausge bildet werden und die Integration mit der bzw. in die Schaltung kann sehr einfach realisiert werden.

Vorstehend wurden die grundlegenden Gestaltungen des ersten Aspekts bzw. der ersten Ausgestaltung und dessen grundsätzliche Herstellungsverfahren erläutert. Es läßt sich jedoch eine große Anzahl von Abänderungen bei dem er sten Aspekt durchführen.

Nachstehend wird ein weiteres abgeändertes Ausführungs beispiel des ersten Aspekts bzw. der ersten Gestaltung ge mäß der vorliegenden Erfindung, d. h. das zweite Ausfüh rungsbeispiel der ersten Gestaltung bzw. Gestaltungsform als Beispiel 2 erläutert.

Beispiel 2

Fig. 14 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Beschleunigungsmessers, während Fig. 15 eine entlang der Linie C-C in Fig. 14 gesehene Schnittansicht, Fig. 16 eine entlang einer Linie D-D in Fig. 14 gesehene Schnittansicht und Fig. 17 eine entlang einer Linie E-E in Fig. 14 gesehene Schnittansicht zeigen.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Beispiel übt ein zweifach abgestützter Balken die Funktionen als flexibles Element, als Gewicht und als Elektrode aus. Beim zweiten Beispiel enthält eine bewegliche Elektrode 47 einen Balken abschnitt 44, der die Funktionen des flexiblen Elements und des Gewichts besitzt, und zwei Elektrodenabschnitte 45, 46, die die Funktionen des Gewichts und der Elektroden besit zen, wobei die bewegliche Elektrode 47 aus Poly-Si herge stellt ist.

Feststehende Elektroden 49, 50 und 51, 52, die eine Diffusionsschicht des Leitungstyps n enthalten, sind auf beiden Seiten der Elektrodenabschnitte 45, 46 der bewegli chen Elektrode 47 auf bzw. im Siliziumsubstrat 48 des Lei tungstyps p unterhalb der Elektrodenabschnitte 45 bzw. 46 ausgebildet. Diese feststehenden Elektroden 49, 50, 51, 52 sind mit Diffusionsschichten 53, 54, 55 bzw. 56 für die Verdrahtung und über Kontaktlöcher 57, 58, 59 bzw. 60 mit Aluminiumverdrahtungen 61, 62, 63, 64 verbunden. Die beweg liche Elektrode 47 ist mit der Aluminiumverdrahtung 66 über ein Kontaktloch 65 verbunden.

Eine Ätzregion 67 repräsentiert einen Bereich, der als eine Opferschicht unterhalb des isolierenden Films, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, zu ätzen ist, wobei die bewegliche Elektrode 47 (Poly-Si) dann, wenn das Ätzen der zu opfernden Schicht durchgeführt wird, an zwei Befesti gungsenden 68, 69 befestigt ist und die Elektrodenabschnit te 45, 46 eine bewegliche Gestaltung annehmen.

In Fig. 15 ist gezeigt, daß die feststehenden Elektro den 49, 50, 51, 52 an beiden Seiten der Zeichnung breiter sind als die Elektrodenabschnitte 45, 46. Bei den Fig. 16 und 17 ist eine Spannung zwischen die Elektrodenab schnitte 45, 46 und das Substrat 48, sowie zwischen den feststehenden Elektroden 49 und 50 und zwischen 51 und 52 angelegt. Zwischen den feststehenden Elektroden 52 und 51 und zwischen 49 und 50 werden erfindungsgemäße Schichten bzw. Inversionsschichten 70, 71 gebildet und der Strom fließt zwischen den feststehenden Elektroden 49 und 50 bzw. zwischen 51 und 52.

Nachstehend wird die Betriebsweise des Beschleunigungs messers, der zur zweidimensionalen Erfassung imstande ist, unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 17 erläutert.

Wenn dieser Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung erfährt und die Elektrodenabschnitte (bewegliche Elektrode) 45, 46 eine Verlagerung in der in Fig. 15 gezeigten Rich tung X (die Horizontalrichtung des Substrats) durchführen, ändert sich die Fläche der Inversionsschichtregion zwischen den beiden feststehenden Elektroden (die Gatebreite im Fall des Transistors), so daß der durch die feststehenden Elek troden 49, 50 fließenden Strom abnimmt, während der durch die feststehenden Elektroden 51, 52 im Gegensatz hierzu zu nimmt. Wenn andererseits der Beschleunigungsmesser eine Be schleunigung erhält und die Elektrodenabschnitte 45, 46 ei ne Verlagerung in der in der Zeichnung gezeigten Richtung Z erfahren, nimmt die Trägerkonzentration der Inversions schichten 70, 71 ab, so daß der Strom gleichzeitig bzw. in gleicher Weise abnimmt.

In dieser Weise kann dieses Ausführungsbeispiel des Be schleunigungsmessers eine zweidimensionale Beschleunigung aufgrund der Zunahme und Abnahme der beiden Strommengen bzw. Stromstärken erfassen.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei diesem Ausfüh rungsbeispiel eine Gestaltung eingesetzt, bei der ein Paar von Kombinationen, die jeweils die bewegliche Elektrode und zwei feststehende Elektroden enthalten, angeordnet sind, wobei eine der Inversionsschichtregionen zwischen beiden feststehenden Elektroden anwächst, während sich die andere aufgrund der Verlagerung in der Horizontalrichtung verrin gert (beispielsweise wird durch die beweglichen Elektroden (Balken) ein Kreuz gebildet). Demgemäß kann eine Beschleu nigung sowohl in der horizontalen als auch in der vertika len Richtung über die Zunahme und Abnahme der beiden Strom stärken erfaßt werden. Wenn sich, anders ausgedrückt, die beiden Stromstärken mit derselben Phase verändern, erfahren die Balken eine Verlagerung in der vertikalen Richtung, während im Gegensatz hierzu dann, wenn die sich beiden Stromstärken mit wechselseitig entgegengesetzten Phasen verändern, die Balken eine Verlagerung in der horizontalen Richtung erfahren, wodurch folglich die Beschleunigung er faßt werden kann. Dies bedeutet, daß ein Beschleunigungser fassungsaufbau für zwei Erfassungsrichtungen vorgesehen sein kann.

Beispiel 3

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nachstehend als Beispiel 3 erläutert.

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Beschleunigungsmessers, während in Fig. 19 ei ne entlang einer Linie F-F in Fig. 18 gesehene Schnittan sicht dargestellt ist.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Beispiel fungiert ein zweifach abgestützter Balken als das flexible Element, das Gewicht und die Elektrode, während bei dem in Fig. 14 dargestellten zweiten Beispiel ein zweifach abgestützter Balken als das flexible Element und das Gewicht fungiert, während ein Paar von Elektrodenabschnitten als das Gewicht und die Elektroden dient. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält eine bewegliche Elektrode 76, die aus Poly-Si her gestellt ist, zwei Balkenabschnitte 72, die die Funktion des flexiblen Elements ausüben, einen Massenabschnitt 73, der die Funktion als Gewicht ausübt und Elektrodenabschnit te 74, 75, die die Funktion der Elektroden ausüben. Um die Funktion des Gewichts zu verbessern, kann ein Gewichtsmate rial wie etwa ein Metall auf dem Massenabschnitt 73 ange ordnet werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind feststehende Elektroden 78, 79, 80, 81, die eine Diffusi onsschicht des Leitungstyps n enthalten, unterhalb und auf beiden Seiten der Elektrodenabschnitte 74, 75 auf bzw. in einem Siliziumsubstrat 77 des Leitungstyps p ausgebildet. Diese feststehenden Elektroden (Diffusionsschichten) 78, 79, 80, 81 sind mit Diffusionsschichten für die Verdrahtung 82, 83, 84 bzw. 85 und mit Aluminiumverdrahtungen 90, 91, 92, 93 über Kontaktlöcher 86, 87, 88 bzw. 89 verbunden.

Die bewegliche Elektrode (Poly-Si) 76 ist mit der Alu miniumverdrahtung 79 über das Kontaktloch 94 verbunden.

Eine Ätzregion 96 stellt eine Region dar, die als eine zu opfernde Schicht unterhalb der nicht gezeigten isolie renden Filme geätzt ist, wobei die bewegliche Elektrode (Poly-Si) 76 dann, wenn das Ätzen der zu opfernden Schicht durchgeführt wird, an beiden Enden befestigt ist und die Elektrodenabschnitte 74, 75 zu einer beweglichen Struktur werden.

Da der Massenabschnitt 73 bei diesem Ausführungsbeisp iel vorgesehen ist, kann eine größere Verlagerung der be weglichen Elektroden als bei dem zweiten Ausführungsbeisp iel erhalten und die Erfassungsempfindlichkeit verbessert werden.

Beispiel 4

Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erläutert.

In Fig. 20 ist eine Schnittansicht dieses Ausführungs beispiels des Beschleunigungsmessers gezeigt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Beispiel, bei dem in Fig. 14 gezeigten zweiten Beispiel und bei dem in Fig. 18 dargestellten dritten Beispiel tritt ein Spannungs unterschied auch bei dem Balken und bei dem Massenabschnitt bezüglich des Substrats neben bzw. zusätzlich zu der oder den beweglichen Elektroden, die als die Elektroden dienen, auf. Aus diesem Grund tritt unvermeidlich die Kraft der statischen Elektrizität bzw. eine elektrostatische Kraft auf. Wenn diese elektrostatische Kraft abgeschätzt wird, liegt sie bei 1,771 N je Quadratmeter, wenn der Spannungs unterschied zwischen der beweglichen Elektrode und dem Substrat 10 V beträgt und der Spalt zwischen diesen Teilen 0,5 µm groß ist. Wenn angenommen wird, daß die bewegliche Elektrode aus einem 1 µm starken Poly-Si hergestellt ist, beträgt dieser Wert ungefähr das 80 000fache der Kraft der Beschleunigung von 1 g. Da demgemäß die bewegliche Elek trode durch eine sehr große Kraft an das Substrat angezogen wird, muß die Balkengestaltung ausreichend steif sein, um eine Berührung zwischen dem Balken und dem Substrat zu ver meiden. Da jedoch ein derartig steifer Aufbau die Verlage rung des Balkens, d. h. der beweglichen Elektrode dann, wenn diese eine Beschleunigung erfährt, erheblich verringert, ist es schwierig, eine Beschleunigung zu erfassen. Das Auf treten der statischen Elektrizität bzw. elektrostatischen Kraft muß reduziert werden, um jegliche Einflüsse der sta tischen Elektrizität zu vermindern.

Daher ist, wie in Fig. 20 gezeigt ist, die untere Elektrode 98, die dazu gedacht bzw. ausgelegt ist, ein gleiches Potential wie dasjenige der beweglichen Elektrode 76 beizubehalten, an einem Siliziumsubstrat 77 angeordnet, die nicht als die bewegliche Elektrode wie der Balken und der Massenabschnitt fungiert. Diese untere Elektrode 98 ist elektrisch gegenüber den feststehenden Abschnitten 78 bis 81 isoliert und auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 77 so angeordnet, daß sie demjenigen Abschnitt der beweglichen Elektrode (Poly-Si) gegenüberliegt, der nicht als Elektrode wirkt (derjenige Abschnitt, der keine feststehende Elektroden auf dem unteren Substrat besitzt bzw. dem keine solchen feststehenden Elektroden zugeordnet sind). Die untere Elektrode 98 wird gleichzeitig mit der Ausbildung der Diffusionsschicht für die Verdrahtung hergestellt. Wenn eine Beschleunigung erfaßt wird, werden die untere Elektrode 98 und die bewegliche Elektrode 78 durch einen in der Zeichnung nicht gezeigten externen Schalter elektrisch miteinander verbunden und auf ein gleiches Potential gelegt. In dieser Weise kann die Region, in der die elektrostatische Kraft auftritt, auf ein Minimum verringert werden.

Weiterhin kann zur Sicherstellung eines großen Verlage rungsausmaßes des beweglichen Abschnitts ein Metall mit ei ner großen spezifischen Schwerkraft bzw. großen spezifi schen Gewichts wie etwa Au, W usw. dem Massenabschnitt hin zugefügt werden, wie die Fig. 21 zeigt.

Beispiel 5

Nachstehend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert.

Bei dem vorstehend beschriebenen vierten Beispiel ist die untere Elektrode 98 vorgesehen und ihr Potential ist auf gleichen Wert wie das Potential der beweglichen Elek trode 76 festgelegt, um die Entstehung der elektrostati schen Kraft zu begrenzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der unteren Elektrode 98 und der beweglichen Elektrode 76 ein Potentialunterschied vorhanden und die elektrostatische Kraft wird erzeugt. Demgemäß tritt eine Verlagerung der beweglichen Elektrode 76 auf und eine vir tuelle Beschleunigung entsteht bzw. wird signalisiert. In dieser Weise kann die Sensorfunktion in einfacher Weise überprüft werden. Gleichzeitig verringert sich dann, wenn der bewegliche Abschnitt eine Beschleunigung während des Sensorbetriebs erfährt und eine Verlagerung der in Fig. 20 gezeigten Richtung Z erleidet, wodurch der Strom zwischen den feststehenden Elektroden geändert wird, der Potentialunterschied zwischen der beweglichen Elektrode 76 und der unteren Elektrode 78, um den Strom auf den ur sprünglichen Stromwert zurückzubringen. In dieser Weise wird die elektrostatische Kraft klein und die bewegliche Elektrode 76 erfährt eine Verlagerung in der zur Richtung Z entgegengesetzten Richtung und kehrt in ihre ursprüngliche Position zurück. Wenn die elektrostatische Kraft (der Po tentialunterschied zwischen der beweglichen Elektrode 76 und der unteren Elektrode 98) derart geregelt wird, daß der Wert des Stroms zwischen den feststehenden Elektroden stets konstant wird, kann das Verlagerungsausmaß der beweglichen Elektrode 76 dann, wenn sie eine Beschleunigung erfährt, extrem klein gehalten werden und der Schlagwiderstand bzw. Schlagbeanspruchungswiderstand (impact resistance) kann er heblich verbessert werden. In diesem Fall kann eine Be schleunigung in Form einer Veränderung der Spannung zwi schen der beweglichen Elektrode 76 und der unteren Elek trode 98 erfaßt werden.

Beispiel 6

Nachstehend wird ein sechstes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert.

In Fig. 22 ist eine perspektivische Darstellung dieses sechsten Ausführungsbeispiels des Beschleunigungsmessers gezeigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Halbleiter-Be schleunigungsmesser des Transistortyps mit drei Achsen zum Erfassen einer Beschleunigung in drei Dimensionen bzw. Richtungen geschaffen. Ein Sensorabschnitt 101 ist auf ei nem Siliziumsubstrat 100 in einer derartigen Weise angeord net, daß die Längsrichtung seines Trägers sich in der Rich tung Y gemäß der Zeichnung erstreckt. Ein Sensorabschnitt 102 ist auf dem Siliziumsubstrat 100 in einer solchen Weise angeordnet, daß sich die Längsrichtung seines Trägers bzw. Balkens in der Richtung X gemäß der Zeichnung erstreckt.

Anders ausgedrückt sind eine bewegliche Elektrode 115 mit Elektroden 103 und 104 sowie eine bewegliche Elektrode 116 mit Elektroden 105 und 106 vorhanden. Weiterhin sind feststehende Elektroden 107 bis 114 ausgebildet. Weitere untere Elektroden, isolierende Schichten, Aluminiumver drahtungen, Kontaktlöcher usw. sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Wie bereits beschrieben, kann der Sensorab schnitt 101 eine Beschleunigung in den Richtungen X und Z aufgrund der Zunahme und Abnahme der zwischen den Elektro den 107 und 108 sowie zwischen 109 und 110 vorhandenen Stromstärken erfassen. Weiterhin kann der Sensorabschnitt 102 eine Beschleunigung in den Richtungen Y und Z aufgrund der Zunahme und Abnahme der zwischen den Elektroden 111 und 112 sowie zwischen 113 und 114 vorhandenen Stromstärken er mitteln.

Demgemäß sind zwei Halbleiter-Beschleunigungsmesser des Transistortyps entsprechend den Beispielen 2 bis 5 derart auf demselben Siliziumsubstrat angeordnet, daß sie sich rechtwinklig kreuzen, so daß in dieser Weise ein dreiachsi ger Beschleunigungsmesser erzielbar ist. Anders ausgedrückt kann eine Beschleunigung in drei Dimensionen auf einem Si liziumchip erfaßt werden.

Beispiel 7

Das siebte Ausführungsbeispiel gemäß dem vorstehend be schriebenen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in größeren Einzelheiten als Beispiel 7 erläu tert.

Fig. 23 zeigt eine Aufsicht auf dieses Ausführungsbei spiel 7 des Halbleiter-Beschleunigungsmessers, während in Fig. 24 eine entlang einer Linie G-G in Fig. 23 gesehene Schnittansicht gezeigt ist.

Wie in Fig. 24 dargestellt ist, ist ein isolierender Film 118 über der gesamten Oberfläche einer Hauptebene ei nes Siliziumsubstrats 117 des Leitungstyps p ausgebildet. Ein isolierender Film 119 ist auf diesem isolierenden Film 118 gebildet. Der isolierende Film 118 dient als ein Gate- Isolierfilm eines Transistors, verringert einen Leckstrom auf der Oberfläche des Substrats und beschränkt die alte rungsbedingte Verschlechterung der Transistoreigenschaften. Die isolierenden Filme 118 und 119 bestehen aus SiO₂, Si₃, N₄ usw. Eine Region, in der der isolierende Film 119 nicht vorhanden ist, d. h. ein Spaltabschnitt 120, ist auf dem Si liziumsubstrat 117 des Leitungstyps p ausgebildet (siehe Fig. 23). Eine bewegliche Elektrode 121, die eine Doppel stützengestaltung besitzt, ist auf dem isolierenden Film 119 in einer solchen Weise angeordnet, daß sie den Spalt abschnitt 120 brückenförmig überspannt. Diese bewegliche Elektrode 121 besteht aus Poly-Si und fungiert als eine Ga te-Elektrode eines MISFET. Hierbei besitzt die bewegliche Elektrode 121 Gate-Abschnitte 157, 158, die in der Richtung Y gemäß Fig. 23 vorstehen, und das distale Ende jedes Elek trodenabschnitts 157, 158 ist schräg geformt. Da die Elek trodenabschnitte 157, 158 folglich schräg geformt sind, kann eine Beschleunigung in den biaxialen Richtungen inner halb der Substratebene erfaßt werden (die Details der Arbeitsweise werden im weiteren Text erläutert). U-förmige Abschnitte 286 und 287 sind in der beweglichen Elektrode 121 ausgebildet und die bewegliche Elektrode 121 kann sich in der biaxialen Richtung horizontal zu dem Substrat 117 bewegen (in den Richtungen X und Y gemäß Fig. 23).

Übrigens ist der Spaltabschnitt 120 des isolierenden Films 119 unterhalb der beweglichen Elektrode 121 durch Ät zen als eine zu opfernde Schicht hergestellt. Wenn das Ät zen dieser zu opfernden Schicht ausgeführt wird, wird eine Ätzlösung eingesetzt, die den isolierenden Film 118 zum Schutz der beweglichen Elektrode 121 und der Substratober fläche nicht ätzt, jedoch die isolierende Schicht 119 als die zu opfernde Schicht ätzt. Beispielsweise kann ein HF- Lösungssystem als Ätzlösung eingesetzt werden, wenn ein Film aus Si₃N₄ als der isolierende Film 118 und ein Film aus SiO₂ als der isolierende Film 119 eingesetzt werden.

Feststehende Elektroden 122 bis 125, die aus einer Ver unreinigungs-Diffusionsschicht bestehen, sind auf dem Sili ziumsubstrat 117 des Leitungstyps p ausgebildet. Diese wer den durch Einbringung einer Verunreinigung des Leitungstyps n in das Substrat 117 des Leitungstyps p mit Hilfe einer Ionentransplantation oder dergleichen hergestellt.

Anstelle von Poly-Si kann auch ein feuerbeständiges Me tall wie etwa Wolfram für die bewegliche Elektrode (doppelt abgestützter Balken 121) eingesetzt werden.

Die feststehenden Elektroden 121 bis 125 sind elek trisch mit Aluminiumverdrahtungen 130 bis 133 über jewei lige Kontaktlöcher 126 bis 129 verbunden. Die Aluminiumver drahtung 130 bis 133 ist mit einer externen elektronischen Schaltung verbunden.

Die feststehenden Elektroden 122, 123 oder 124, 125, die bewegliche Elektrode 121, der isolierende Gate-Film 118 und der Spaltabschnitt 120 bilden zusammen den Feldeffekt transistor (MISFET).

Wenn demgemäß die bewegliche Gate-Elektrode 121 mit ei ner Spannung beaufschlagt wird, bildet sich eine Inversi onsschicht 134 zwischen den feststehenden Elektroden 122, 123 oder 124, 125 auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 117 des Leitungstyps p und es fließt ein Drainstrom durch die fest stehenden Elektroden 122, 123 oder 124, 125.

Wie ebenfalls in Fig. 23 gezeigt ist, ist eine untere Elektrode 135 auf dem Siliziumsubstrat 117 des Leitungstyps p derart angeordnet, daß sie der Region (dem Balkenab schnitt) der beweglichen Elektrode 121 mit Ausnahme der Elektrodenabschnitte 157, 158 gegenüberliegt. Diese untere Elektrode 135 hält das Potential bei einem Pegel, der gleich demjenigen der beweglichen Elektrode 121 ist, und beschränkt die Entstehung der elektrostatischen Kraft bzw. Anziehungskraft.

Nachfolgend werden die Schritte zur Herstellung des Halbleiter-Beschleunigungsmessers mit dem beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die Fig. 25 bis 33 erläu tert.

Wie in Fig. 25 dargestellt ist, wird zunächst ein Sili ziumsubstrat 136 des Leitungstyps p vorbereitet und ein isolierender Gate-Film 137 durch CVD-Verfahren (chemische Dampfabscheidung) usw. ausgebildet. Dieser isolierende Film wird nicht durch eine Ätzlösung zum Ätzen einer zu opfern dern Schicht geätzt.

Anschließend werden, wie in Fig. 26 gezeigt ist, fest stehende Elektroden 138, 139 eines Sensors, die aus einer Diffusionsschicht des Leitungstyps n bestehen, durch ein photolithographisches Verfahren, Ionenimplantation usw. aus gebildet. Nachdem ein isolierender Film 140 gebildet wurde, von dem ein Teil als die zu opfernde Schicht zu dienen hat, wird eine Transistorausbildungsregion in einem Schaltungs abschnitt mit Hilfe eines photolithographischen Verfahrens geätzt und entfernt.

Weiterhin wird, wie in Fig. 27 gezeigt ist, ein Film aus Poly-Si ausgebildet und es werden eine bewegliche Gate- Elektrode 141 und eine Gate-Elektrode 142 des Transistors des Schaltungsabschnitts durch Trockenätzung usw. mit Hilfe des photolithographischen Verfahrens ausgebildet.

Nachfolgend werden, wie in Fig. 28 gezeigt ist, Öffnun gen 144, 145 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 142 unter Einsatz eines Photoresists 143 mit Hilfe des photolithogra phischen Verfahrens ausgebildet, um die Source/Drain- Regionen des Transistors des Schaltungsabschnitts auszubilden, die aus der Diffusionsschicht des Leitungstyps n besteht.

Anschließend wird mittels Ionenimplantation usw. eine Verunreinigung über die Öffnungen 144, 145 auf beiden Seiten der Gate-Elektrode 142 in Selbstausrichtung mit der Gate-Elektrode 142 eingebracht. In dieser Weise werden die aus der Diffusionsschicht des Leitungstyps n bestehenden Source/Drain-Regionen 146, 147 des Transistors hergestellt, wie in Fig. 29 gezeigt ist.

Hieran anschließend wird ein isolierender Zwischen schichtfilm 148 hergestellt, wie in Fig. 30 gezeigt ist, um die bewegliche Elektrode 141, die Gate-Elektrode 142, die feststehenden Elektroden 138, 139 und die Source/Drain-Re gionen 146, 147 gegenüber der Aluminiumverdrahtung elek trisch zu isolieren. Wie in Fig. 31 dargestellt ist, werden Kontaktlöcher 149 bis 152 in den isolierenden Zwischen schichtfilm 148 mit Hilfe des photolithographischen Verfah rens eingebohrt bzw. eingebracht, um die feststehenden Elektroden 138, 139 und die Source/Drain-Regionen 146, 147 elektrisch mit der Aluminiumverdrahtung zu verbinden.

Weiterhin wird, wie in Fig. 31 gezeigt ist, ein Film aus Aluminium als Elektrodenmaterial mit Hilfe des photoli thographischen Verfahrens gebildet, um die Aluminiumver drahtung 153 bis 156 herzustellen. Eine zu opfernde Schicht als ein Teil des isolierenden Zwischenschichtfilms 148 und als ein Teil des isolierenden Films 140 wird geätzt, wie in Fig. 33 gezeigt ist.

In dieser Weise wird das Herstellungsverfahren des Halbleiter-Beschleunigungsmessers des Transistortyps abge schlossen.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Halbleiter-Be schleunigungsmessers unter Bezugnahme auf die Fig. 23 und 24 erläutert.

Die bewegliche Elektrode 121, der Spaltabschnitt 120, der isolierende Gate-Film 118 und die feststehenden Elek troden 123 bis 125 bilden den Feldeffekttransistor.

Der Drainstrom Id des Feldeffekttransistors läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

Hierbei bezeichnet µ die Trägerbeweglichkeit und L, W und V_th die Kanallänge, die Kanalbreite bzw. die Schwellen spannung des Feldeffekttransistors. Vg repräsentiert die Gate-Spannung und C_i ist eine Kapazität, die durch die be wegliche Elektrode (Gate-Elektrode) 121, den Spaltabschnitt 120, den isolierenden Gate-Film 118 und das Silizium substrat 117 des Leitungstyps p gebildet ist. Hierbei han delt es sich um eine zusammengesetzte Kapazität, die durch Reihenschaltung einer durch den isolierenden Gate-Film ge bildeten Kapazität Cox und einer durch den Spalt gebildeten Kapazität Cgap gebildet ist und sich durch folgende Glei chung ausdrücken läßt:

Die Betriebsweise des Beschleunigungsmessers, der zur zweidimensionalen Erfassung innerhalb der Substratebene im stande ist, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 23, 34, 35 und 36 erläutert. Es ist anzumerken, daß Fig. 34 ei ne vergrößerte Teilansicht des Transistorabschnitts gemäß Fig. 23 zeigt.

Gemäß Fig. 34 ist das distale Ende jedes der Elektro denabschnitte 157, 158 der beweglichen Elektrode 121 schräg geformt und besitzt eine Breite Wo der Inversionsschichtre gion zwischen den beiden feststehenden Elektroden (Source/Drain-Diffusionsschicht ) 122, 123 und 124, 125.

Wenn dieser Halbleiter-Beschleunigungsmesser beschleu nigt wird und die bewegliche Elektrode 121 eine Verlagerung in der in Fig. 34 gezeigten Richtung X (in der horizontalen Richtung des Substrats) erfährt, vergrößern sich sowohl die Fläche der Inversionsschichtregion, die durch den Elektro denabschnitt 157 der beweglichen Elektrode 121 und die feststehenden Elektroden 122, 123 gebildet ist, als auch die Fläche der Inversionsschichtregion, die durch den Elek trodenabschnitt 158 der beweglichen Elektrode 121 und die feststehenden Elektroden 124, 125 gebildet ist, und die Ga te-Breite Wo im Fall des Feldeffekttransistors vergrößert sich um ΔW auf W1. Dementsprechend steigt der Drainstrom an, der zwischen der Source (der feststehenden Elektrode 122) und dem Drain (der feststehenden Elektrode 123) sowie zwischen der Source (der feststehenden Elektrode 124) und den Drain (der feststehenden Elektrode 125) fließt.

Wenn der Halbleiter-Beschleunigungsmesser beschleunigt wird und die Elektrodenabschnitte 157, 158 der beweglichen Elektrode 121 eine Verlagerung in der in Fig. 34 gezeigten Richtung Y erfahren, vergrößert sich die Fläche der Inver sionsschichtregion, die durch den Elektrodenabschnitt 157 und die feststehenden Elektroden 122, 123 gebildet ist, wie in Fig. 36 gezeigt ist, und es vergrößert sich die Gate- Breite Wo im Fall des Feldeffekttransistors um ΔW auf W2. Demgemäß erhöht sich der Strom, der zwischen den festste henden Elektroden 122 und 123 fließt. Die Fläche der Inver sionsschichtregion, die durch den Elektrodenabschnitt 158 der bewegliche Elektrode 121 und die feststehenden Elektro den 124, 125 gebildet ist, nimmt ab und die Gate-Breite Wo im Fall des Feldeffekttransistors verringert sich um ΔW auf W3. Demgemäß nimmt der zwischen den feststehenden Elektro den 124 und 125 fließende Strom ab.

Die Länge jeder der Source/Drain-Diffusionsschicht kann derart festgelegt werden, daß sie ausreichend größer ist als die Veränderung in den Richtungen X und Y gegenüber bzw. bei einer Beschleunigung, um eine Linearität der aus der Veränderung der Gate-Breite herrührenden Veränderungen des Drainstroms zu schaffen. Die Veränderung des Drainstroms in jedem Feldeffekttransistor einschließlich des Falls, bei dem eine Verlagerung entgegengesetzt zu den Richtungen X und Y auftritt, ist in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgelistet.

Tabelle 1

Wie in Tabelle 1 aufgelistet ist, kann eine biaxiale Beschleunigung, d. h. in den Richtungen X und Y, dann, wenn eine Verlagerung in den Richtungen X und Y auftritt, auf grund der Kombination der Veränderungen der Drainströme auf der Seite bzw. im Bereich der Elektrode 157 und auf der Seite bzw. im Bereich der Elektrode 158 der beweglichen Elektrode 121 erfaßt werden.

Nachstehend wird der Fall betrachtet, daß der Halbleiter-Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung erfährt und die bewegliche Elektrode 121 sich in der Richtung Z in Fig. 24 verlagert. In diesem Fall vergrößert sich die elektrostatische Kapazität Cgap, die durch die bewegliche Elektrode 121 und das Halbleitersubstrat ge bildet wird, und es erhöht sich C_i in Übereinstimmung mit der Gleichung (2). Demgemäß vergrößert sich der Drainstrom des Beschleunigungsmessers des Transistortyps in Überein stimmung mit der Gleichung (1). In dieser Weise kann eine Verlagerung in der Richtung Z erfaßt werden. Folglich las sen sich Beschleunigungen in den Richtungen X, Y und Z da durch erfassen, daß jeweils eine der Gate-Elektroden X und Y (der Elektrodenabschnitt 159 und die dem vorhergehenden entsprechenden feststehenden Elektroden) zu dem Beschleuni gungsmesser hinzugefügt wird, der zur Erfassung in den in Fig. 23 gezeigten Richtungen X und Y imstande ist, wie in Fig. 37 dargestellt ist. Dieser Elektrodenabschnitt 121 ist in ausreichender Weise mit den darunter befindlichen fest stehenden Elektroden überlagert und die Fläche der Inversi onsschichtregion verändert sich selbst dann nicht, wenn die bewegliche Elektrode 121 eine Verlagerung in den Richtungen X und Y gemäß Fig. 37 erfährt. Die Veränderung des Drain stroms in jedem Feldeffekttransistor zu diesem Zeitpunkt ist in Tabelle 2 aufgelistet.

Tabelle 2

Wie in Tabelle 2 aufgelistet ist, kann, wenn eine Be schleunigung in den Richtungen X, Y und Z auftritt, die Be schleunigung in den drei Achsen X, Y und Z durch einen Be schleunigungsmesser über die Kombination der Veränderung der Drainströme auf der Seite bzw. im Bereich des Gates (dem Elektrodenabschnitt 157 der beweglichen Elektrode 121), auf der Seite bzw. im Bereich des Gates (des Elektro denabschnitts 158 der beweglichen Elektrode 121) und auf der Seite bzw. im Bereich des Gates (des Elektrodenab schnitts 159 der beweglichen Elektrode 121) erfaßt werden. Als eine Anwendung dieses Ausführungsbeispiels besitzt die gemäß Fig. 37 hinzugefügte Gate-Elektrode (der Elektroden abschnitt 159 der beweglichen Gate-Elektrode 121) ein di stales Ende, das nicht bearbeitet ist, damit sich die Gate- Breite bei einer Verlagerung in die Richtungen X und Y nicht verändert. Jedoch kann auch eine Gate-Elektrode eingesetzt werden, deren distales Ende schräg bearbeitet ist, wie zuvor beschrieben wurde. Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der doppelt abgestützte Balken bzw. Träger eingesetzt wird, kann der Balken auch ein einseitig eingespannter Hebel bzw. Arm sein. Weiterhin kann der bei diesem Ausführungsbeispiel zu erfassende Strom der Drainstrom in der Sättigungsregion der Gleichung (1) sein, jedoch kann auch der Drainstrom in der linearen Region für die Erfassung eingesetzt werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann sich die beweg liche Elektrode 121 bei diesem Beispiel in horizontaler Zweiachsenrichtung bezüglich des Siliziumsubstrats 117 des Leitungstyps p bewegen. Weiterhin ist die bewegliche Elek trode 121 mit den Elektrodenabschnitten 157 und 158 verse hen, die sich in zueinander entgegengesetzte Richtungen er strecken, und diese Elektrodenabschnitte 157, 158 sind der art schräg geformt, daß sie sich von einer der feststehen den Elektroden zu der anderen bezüglich des Abschnitts nei gen, der oberhalb und zwischen der beiden feststehenden Elektroden positioniert ist. Demgemäß kann die Bewegung der beweglichen Elektrode 121 in der horizontalen biaxialen bzw. zweiachsigen Richtung bezüglich des Substrats erfaßt werden.

Beispiel 8

Es wird nun ein achtes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 38 zeigt eine Draufsicht auf den Halbleiter-Be schleunigungsmesser bei diesem Beispiel 8, während Fig. 39 eine entlang einer Linie H-H in Fig. 38 aufgenommene Schnittansicht veranschaulicht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Beispiel fun giert ein zweifach abgestützter Balken als das flexible Element, das Gewicht und die Elektrode, während bei dem in Fig. 14 angezeigten zweiten Beispiel ein zweifach abge stützter Balken die Funktion des flexiblen Elements und des Gewichts ausübt und ein Paar von Elektrodenabschnitten als das Gewicht und die Elektroden fungiert. Bei dem in Fig. 18 dargestellten dritten Beispiel besteht die bewegliche Elek trode, die aus Poly-Si hergestellt ist, aus zwei Balkenab schnitten, die die Funktion des flexiblen Elements, des Massenabschnitts mit der Funktion des Gewichts und der Elektrodenabschnitte, die die Funktionen der Elektroden be sitzen, ausüben.

Bei diesem Beispiel 8 ist eine bewegliche Elektrode 165, die aus Poli-Si besteht, durch zwei Balkenabschnitte 160, 161, die die Funktion des flexiblen Elements in glei cher Weise wie bei dem dritten Bespiel ausüben, einen Mas senabschnitt 162, der die Funktion als Gewicht ausübt, und Elektrodenabschnitte 163, 164 gebildet, die die Funktion der Elektroden ausüben. Eine Ausnehmung 166, 167 ist in je dem der beiden Balkenabschnitte 160, 162, die die Funktion des flexiblen Elements ausüben, ausgebildet, wie in Fig. 39 gezeigt ist, wodurch folglich die Dicke jedes Balkenab schnitts 160, 161 verringert ist. Da die Dicke der Balkenab schnitte 160, 162 in dieser Weise reduziert ist, kann ihre Funktion als flexibles Element weiter verbessert werden. Auch bei diesem Beispiel sind feststehende Elektroden 169 bis 172, die aus einer Diffusionssicht des Leitungstyps n bestehen, auf beiden Seiten eines Siliziumsubstrats 168 des Leitungstyps p unterhalb der Elektrodenabschnitte 163, 164 ausgebildet. Diese feststehenden Elektroden (Diffusionsschichten) sind elektrisch mit Diffusionsschich ten 173 bis 176 für die Verdrahtung entsprechend verbunden und weiterhin jeweils über Kontaktlöcher 177 bis 180 mit Aluminiumverdrahtungen 181 bis 184 verbunden.

Die bewegliche Elektrode (Poli-Si) 165 ist mit der Alu miniumverdrahtung 186 über ein Kontaktloch 185 verbunden.

Eine Ätzregion 187 repräsentiert eine Region, die als eine zu opfernde Schicht des isolierenden Films zu ätzen ist, wobei, wenn das Ätzen der zu opfernden Schicht statt findet, die bewegliche Elektrode (Poly-Si) 165 an beiden Befestigungsenden 188, 189 festgelegt ist, so daß die Elek trodenabschnitte 163, 164 zu einer beweglichen Gestaltung werden.

Wie vorstehend beschrieben, besitzen die Balkenab schnitte 160, 161 als Teil der beweglichen Elektrode 165 bei diesem Beispiel eine verringerte Dickenstruktur. Demge mäß wird die Federkonstante der Balkenabschnitte 160, 161 kleiner als bei dem dritten Beispiel und die Verlagerung der beweglichen Elektrode 165 kann vergrößert werden. Folg lich läßt sich die Erfassungsempfindlichkeit erhöhen.

Beispiel 9

Das neunte Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun als Beispiel 9 erläu tert.

Fig. 40 zeigt den Gesamtaufbau des dreidimensionalen Beschleunigungsmessers des Feldeffekttransistortyps (im folgenden als "Halbleiter-Beschleunigungsmesser" bezeich net) gemäß diesem Beispiel.

Fig. 41 veranschaulicht eine Schnittansicht, die ent lang einer Linie I-I in Fig. 40 gesehen ist, während Fig. 42 eine Schnittansicht zeigt, die entlang einer Linie J-J in Fig. 40 aufgenommen ist.

Der in den Fig. 40 bis 42 gezeigte Halbleiter-Beschleu nigungsmesser wird gemäß dem nachstehend beschriebenen Ver fahren hergestellt.

Zunächst wird ein isolierender Film 191, der aus SiO₂, Si₃N₄ usw. besteht, auf einem Siliziumsubstrat 190 ausge bildet und ein Film, der aus Poly-Si, einem Oxid oder einem anderen metallischen Material besteht, wird auf dem isolie rendem Film 191 gebildet. Dieser Film auf dem isolierendem Film 191 wird auf einer beweglichen Elektrode 209 ausgebil det, die einen zweifach abgestützten Aufbau besitzt und Ga te-Elektrodenabschnitte 192 bis 195, die dem Gate eines Feldeffekttransitors entsprechen, Balken- bzw. Trägerab schnitte 196 bis 199, einen Massenabschnitt 200, Ankerab schnitte 201 bis 204 und U-förmige Abschnitte 205 bis 208 aufweist, wobei der Film durch ein Naß- oder ein Trocken verfahren geformt wird. Der isolierende Film 191 wird in einer solchen Weise geätzt, daß der untere Abschnitt der Ankerabschnitte 201 bis 204 verbleibt, die an den Endab schnitten der beweglichen Elektrode 209 angeordnet sind, wie dies in den Fig. 41 und 42 gezeigt ist.

Demgemäß wird hierdurch ein Spalt 210 gebildet und die bewegliche Elektrode 209 nimmt eine Brückengestalt oberhalb des isolierenden Films 191 an. Diese Ätzen wird als "Ätzen der zu opfernden Schicht" bezeichnet und es wird eine Ätz lösung eingesetzt, die die bewegliche Elektrode 209 nicht ätzt, jedoch selektiv den isolierenden Film als die unter halb der beweglichen Elektrode 209 gebildete, zu opfernde Schicht ätzt.

Wie in den Fig. 40 und 42 gezeigt ist, werden festste hende Elektroden 211 bis 218, die den Sources und Drains der Feldeffekttransistoren entsprechen und aus einer Verun reinigungsdiffusionsschicht bestehen, in dem Silizium substrat 190 ausgebildet. Demgemäß fungieren der Gate-Elek trodenabschnitt 192 und die feststehenden Elektroden 211, 212, der Gate-Elektrodenabschnitt 193 und die feststehenden Elektroden 213, 214, der Gate-Elektrodenabschnitt 194 und die feststehenden Elektroden 215, 216 bzw. der Gate-Elek trodenabschnitt 195 und die feststehenden Elektrodenab schnitte 217, 218 jeweils als die Beschleunigungserfas sungsabschnitte.

Wie weiterhin in den Fig. 40 und 41 gezeigt ist, ist eine untere Elektrode 219 auf dem Siliziumsubstrat 190 der art angeordnet, daß sie dem Balkenabschnitt der beweglichen Elektrode 209 (die Balkenabschnitte 196 bis 199 und die ge bogenen Abschnitte 205 bis 208) gegenüberliegt. Diese unte re Elektrode 219 ist derart angeordnet, daß sie ein Poten tial besitzt bzw. auf dieses gelegt wird, das gleich dem Potential der beweglichen Elektrode 209 ist, um das Auftre ten der elektrostatischen Kraft zu begrenzen.

Ein derartiger Halbleiter-Beschleunigungsmesser wird mittels eines IC-Herstellungsverfahrens oder durch Anwen dung eines solchen Verfahrens hergestellt. Daher kann der Sensoraufbau während des IC-Herstellungsverfahrens gebildet werden und die Integration mit der Schaltung wird äußerst einfach.

Der Halbleiter-Beschleunigungsmesser, der in der vor stehend beschriebenen Weise hergestellt wird, besitzt die nachstehende Konstruktion.

Anders ausgedrückt sind die Gate-Elektrodenabschnitte 192, 194 und 193, 195 an den Beschleunigungserfassungsab schnitten der beweglichen Elektrode 209 derart angeordnet, daß sie sich gegenseitig rechtwinklig kreuzen, wobei der Massenabschnitt 20 bzw. 200 das Zentrum bildet, wie in Fig. 40 gezeigt ist, und der Massenabschnitt mit den Ankerab schnitten 201 bis 204 über die vier Träger bzw. Balken ver bunden ist, wie dies in Fig. 40 gezeigt ist. Diese Ankerab schnitte 201 bis 204 sind mit einer externen elektronischen Schaltung mittels einer in der Zeichnung nicht gezeigten Aluminiumverdrahtung verbunden. Die U-förmigen Abschnitte 205 bis 208 sind jeweils auf dem zwischenliegenden Ab schnitt der Balkenabschnitte 196 bis 199 vorgesehen, um ei ne dreidimensionale Freiheit bzw. einen Freiheitsgrad in drei Dimensionen für den Massenabschnitt 200 bereitzustel len. Demgemäß kann selbst ein Element (Einrichtung) Frei heitsgrade in den Richtungen X, Y und Z besitzen und es ist eine Erfassung der Beschleunigung in drei Achsen möglich.

Der Halbleiter-Beschleunigungsmesser mit dem in Fig. 40 gezeigten Aufbau arbeitet folglich in der nachstehend be schriebenen Weise. Wenn eine Beschleunigung in der horizon talen Richtung (X- und Y-Achsenrichtung) auf diesen Halb leiter-Beschleunigungsmesser bezüglich der Balkenabschnitte 196 bis 199 einwirkt, erfährt der Massenabschnitt 200 die durch diese Beschleunigung begründete Kraft in der horizon talen Richtung und es ergibt sich eine Verlagerung. Die Veränderung der Flächen der Inversionsschichtregionen zwi schen zwei Sätzen aus dem Gate-Elektrodenabschnitt 192 (den feststehenden Elektroden 211, 212) und dem Gate-Elektroden abschnitt 194 (den feststehenden Elektroden 215, 216) sowie zwischen dem Gate-Elektrodenabschnitt 193 (den feststehen den Elektroden 213, 214) und dem Gate-Elektrodenabschnitt 195 (den feststehenden Elektroden 217, 218) führt zu einer Veränderung der Gatebreite bei jedem der jeweiligen Be schleunigungserfassungsabschnitte. Als Ergebnis kann eine Beschleunigung in der horizontalen Richtung, die auf den Halbleiter-Beschleunigungsmesser einwirkt, in Form der Ver änderung der Drainströme der Feldeffekttransistoren erfaßt werden. In gleicher Weise verändern sich dann, wenn der Massenabschnitt 200 eine Beschleunigung in der vertikalen Richtung (in der Achsenrichtung Z) bezüglich der Balkenab schnitte 196 bis 199 erfährt und eine Verlagerung resul tiert, die Spalte 210 zwischen jedem der beiden Sätze der Gate-Elektroden 192, 194 und 193, 195 des Beschleunigungs erfassungsabschnitts sowie dem Siliziumsubstrat 190, so daß sich die Feldintensität verändert. Als Ergebnis wird eine Beschleunigung in der vertikalen Richtung, die auf den Halbleiter-Beschleunigungsmesser einwirkt, in Form der Ver änderung der Drainströme der Feldeffekttransistoren erfaßt. Die in dieser Weise selektierten Veränderungen der Drain ströme werden über die nicht gezeigten Aluminiumverdrahtun gen als elektrische Signale an eine externe Schaltung ange legt und durch diese verarbeitet, so daß durch ein Element (Einrichtung) eine Beschleunigung in drei Achsenrichtungen erfaßbar ist.

Wenn, anders ausgedrückt, die Beschleunigungserfas sungsabschnitte in der in Fig. 40 gezeigten Weise angeord net sind, kann eine Beschleunigung in drei Achsenrichtungen durch ein Element erfaßt werden.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 43 eine theoretische Analyse der vorstehend im Detail beschriebenen Erfassung der Beschleunigung in drei Achsenrichtungen gege ben.

Der Drainstrom Id, der durch den durch den Feldeffekt transistor gebildeten Beschleunigungserfassungsabschnitt fließt, verändert sich in Übereinstimmung mit der vorste hend bereits angegebenen Gleichung (1).

Wenn eine Beschleunigung auf den Halbleiter-Beschleuni gungsmesser gemäß diesem Beispiel einwirkt und der Massen abschnitt 200 eine Verlagerung in den in Fig. 43 gezeigten Richtungen X, Y und Z erfährt, lassen sich die Drainströme Id1, Id3, Id2 und Id4, die zwischen zwei Sätzen von fest stehenden Elektroden 211, 212, zwischen den feststehenden Elektroden 215, 216 und zwischen den feststehenden Elektro den 213, 214 sowie zwischen den feststehenden Elektroden 217, 218 fließen, die jeweils derart angeordnet sind, daß sie einander rechtwinklig kreuzen, durch die nachstehende Gleichung mittels der Verlagerung Wgx, Wgy der Gatebreite des Beschleunigungserfassungsabschnitts aufgrund einer Be schleunigung gx und gy in der Richtung X bzw. Y sowie mit Hilfe des sich verändernden Spalts 210 (g = gz) zwischen den beiden Sätzen aus den Gate-Elektrodenabschnitten 192, 194 und 193, 195 und dem Siliziumsubstrat 190 beschreiben:

Id1 = (W - Wgy) α (g = gz)
Id2 = (W - Wgx) α (g = gz)
Id3 = (W + Wgy) α (g = gz)
Id4 = (W + Wgx) α (g = gz)
α (g = gz) = µC_i (g = gz) (V_g - V_th (g = gz))²/2L

Hierbei bezeichnen die Symbole C_i (g = gz) und V_th (g = gz) eine Kapazität und eine Schwellenspannung des Feldef fekttransistors, die sich proportional zu dem Spalt 210 zwischen den beiden Sätzen der Elektrodenabschnitte 192, 194 und 193, 195 des Beschleunigungserfassungsabschnitts und dem Siliziumsubstrat 190 verändern, während α (g = gz) eine Funktion ist, die durch die Veränderung von C_i (g = gz) und V_th (g = gz) bestimmt ist.

Demgemäß läßt sich die nachstehende Gleichung (4) aus der Gleichung (3) erhalten.

Wgx/W = - (Id2 - Id4) / (Id2 + Id4)
Wgy/W = + (Id1 - Id3) / (Id1 + Id3) (4).

Hierbei sind die Beschleunigungen gx und gy in den Richtungen X und Y jeweils proportional zu der Verlagerung Wgz, Wgy der Gatebreite der Beschleunigungserfassungsab schnitte. Daher ist die Beschleunigung gx in der Richtung X proportional zu dem Unterschied der Drainströme Id2 und Id4, die durch die feststehenden Elektroden 213, 214 bzw. 217, 218 fließen, die sich aus der Gleichung (4) ergibt, und die Beschleunigung gy in der Richtung Y ist proportional zu dem Unterschied der Drainströme Id1, Id2, die durch die feststehenden Elektroden 211, 212 und 215, 216 der Beschleunigungserfassungsabschnitte fließen.

In dieser Weise kann eine Beschleunigung in den Rich tungen X und Y in einfacher Weise von einer Beschleunigung in der Richtung Z getrennt bzw. unterschieden werden.

Wenn eine Beschleunigung in der Richtung Z theoretisch weiter analysiert wird, ist die Beschleunigung in der Rich tung Z nicht durch das Verhältnis der Drainströme Id bestimmt, die durch die Beschleunigungserfassungsabschnitte fließen, was im Unterschied zur Erfassung der Beschleunigung in den Richtungen X und Y steht, sondern ergibt sich durch Berechnung des Werts ΣId und läßt sich durch die Gleichung (5) ausdrücken:

Id1 + Id2 + Id3 + Id4 = 4Wα (g = gz) (5).

Das Ergebnis der vorstehend beschriebenen theoretischen Analyse ist in der nachstehenden Tabelle 3 aufgelistet.

Tabelle 3

Tabelle 3 veranschaulicht, wie sich die Drainströme Id, die durch die Beschleunigungsdetektoren 222, 223, 224, 225 fließen, verändern, wenn eine Beschleunigung auf den Halb leiter-Beschleunigungsme 27437 00070 552 001000280000000200012000285912732600040 0002004339190 00004 27318sser einwirkt und der Massenab schnitt 200 eine Verlagerung in der Richtung X, Y bzw. Z erfährt, wobei die Beschleunigungsdetektoren 222, 223, 224, 225 derart angeordnet sind, daß sie einander rechtwinklig kreuzen. Die Tabelle veranschaulicht die Zunahme und die Abnahme der Drainströme Id der Beschleunigungsdetektoren 223, 225, wenn der Massenabschnitt 200 eine Verlagerung in der Richtung X erfährt, die Zunahme und die Abnahme der Drainströme Id der Beschleunigungsdetektoren 222, 224, wenn der Massenabschnitt 200 eine Verlagerung in der Richtung Y erfährt, und die Zunahme und die Abnahme der Drainströme Id der Beschleunigungsdetektoren 222 bis 225, wenn der Massen abschnitt 200 eine Verlagerung in der Richtung Z erfährt. Falls jedoch hierbei die auf den Halbleiter-Beschleuni gungsmesser einwirkende Beschleunigung entgegengesetzt zu dem vorstehend beschriebenen Fall einwirkt, verhalten sich die Zunahme und die Abnahme der Drainströme Id bei den Richtungen X, Y und Z jeweils sämtlich entgegengesetzt.

Wie vorstehend beschrieben, sind bei diesem Beispiel die Gate-Elektrodenabschnitte und die feststehenden Elektroden der Beschleunigungserfassungsabschnitte, die die Feldef fekttransistoren enthalten, in zwei Sätzen derart angeord net, daß sie einander rechtwinklig kreuzen und vorstehen, wodurch es der beweglichen Elektrode 209 möglich ist, sich in dreidimensionaler Richtung zu bewegen. Demgemäß kann eine dreidimensionale Beschleunigung durch ein Element (Einrichtung) bestimmt werden.

Als ein Anwendungsbeispiel dieses Ausführungsbeispiels kann jegliche Trägerstruktur als die Balkengestaltung eingesetzt werden, solange der Massenabschnitt 200 eine dreidimensio nale Verlagerung erfahren kann. Anders ausgedrückt können drei oder mehr Balken zur Aufrechterhaltung der Balance bzw. Ausgewogenheit des beweglichen Abschnitts der beweglichen Elektrode 209 anstelle des Balkens, der bei diesem Ausführungsbeispiel zweifach abgestützten Aufbau besitzt, des Balkens mit einseitiger Einspannung und der beiden bei diesem Beispiel dargestellten Balken eingesetzt werden.

Beispiel 10

Nachstehend wird ein zehntes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 44 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers. In Fig. 45 ist eine Schnittansicht gezeigte die entlang einer Linie K-K in Fig. 44 gesehen ist, während Fig. 46 eine Schnittansicht entlang einer Linie L-L in Fig. 44 und Fig. 47 ebenfalls eine Schnittansicht entlang einer Linie M-M in Fig. 44 zeigen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind feststehende Elektroden 8, 9 unter Selbstausrichtung mit einer beweglichen Elek trode 4, die einen zweifach abgestützten Aufbau besitzt, auf bzw. in einem Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p in dem mittlerem Abschnitt der beweglichen Elektrode 4 ausge bildet, während untere Elektroden 226, 227 auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 1 des Leitungstyps p unterhalb der beweg lichen Elektrode 4 in dem Bereich, in dem die feststehenden Elektroden 8, 9 nicht vorhanden sind, gebildet sind.

Diffusionselektroden 228, 229 sind mit den unteren Elektroden 226, 227 sowie über Kontaktlöcher 230, 231 mit Aluminiumverdrahtungen 232 bzw. 233 verbunden.

Die unteren Elektroden 226, 227 sind derart angeordnet, daß sie ein Potential festlegen bzw. besitzen, das gleich dem Potential der beweglichen Elektrode 4 ist, um die Er zeugung elektrostatischer Kräfte zu begrenzen.

Die übrigen Arbeitsabläufe dieses Halbleiterbeschleuni gungsmessers sind dieselben wie diejenigen beim ersten Bei spiel.

Beispiel 11

Das elfte Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun erläutert.

Fig. 48 zeigt eine Draufsicht auf dieses Beispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers. Fig. 49 veranschaulicht eine Schnittansicht entlang einer Linie N-N in Fig. 48, während Fig. 50 eine Schnittansicht entlang einer Linie O-O in Fig. 48 zeigt und in Fig. 51 eine Schnittansicht entlang einer Linie P-P in Fig. 48 dargestellt ist.

Bei diesem Beispiel ist ein isolierender Film 234 auf der oberen Oberfläche eines Siliziumsubstrats 1 des Leitungstyps p ausgebildet. Anders ausgedrückt sind feststehende Elektroden 8, 9 unter Selbstausrichtung unterhalb dem isolierenden Films 234 im mittleren Abschnitt einer beweglichen Elektrode 4 ausgebildet und es sind untere Elektroden 226, 227 unterhalb des isolierenden Films 234 unterhalb desjenigen Abschnitts der beweglichen Elektrode 4 gebildet, in dem die feststehenden Elektroden 8, 9 nicht vorhanden sind. Diffusionselektroden 228, 229 sind mit den unteren Elektroden 226, 227 sowie weiterhin über Kontaktlöcher 230, 231 mit einer Aluminiumverdrahtung 231 bzw. 233 verbunden.

Die unteren Elektroden 226, 227 sind derart angeordnet, daß sie ein Potential bei einem Wert halten, der gleich dem Potential der beweglichen Elektrode 4 ist, um das Auftreten von elektrostatischen Kräften zu begrenzen bzw. zu verhin dern.

Wenn eine Eigentestung (Selbsttest) des Sensors dadurch durchgeführt wird, daß ein Potentialunterschied zwischen den unteren Elektroden 226, 227 und der beweglichen Elek trode 4 zur Erzeugung einer virtuellen Beschleunigung auf grund der elektrostatischen Kräfte durchgeführt wird, kann der isolierende Film 234 eine Beschädigung der Schaltung aufgrund eines Kurzschlusses vermeiden, der aus einer Ent ladung zwischen den Elektroden oder einem gegenseitigen Kontakt der Elektroden bzw. einer Fusion zwischen dem Gate und dem Substrat resultiert.

Beispiel 12

Nachstehend wird ein zwölftes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 52 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers, während in Fig. 53 eine Schnittansicht entlang einer Linie Q-Q in Fig. 52 gezeigt ist.

Bei diesem Beispiel ist eine untere Elektrode 235 auf bzw. in einem Siliziumsubstrat 48 des Leitungstyps p unter halb eines Balkenabschnitts 44 im Hinblick auf den Balken abschnitt 44 einer beweglichen Elektrode 47 mit einer zwei fach abgestützten Träger- bzw. Balkengestaltung ausgebil det. Eine Diffusionselektrode 236 ist mit dieser unteren Elektrode 235 sowie weiterhin über ein Kontaktloch 237 mit einer Aluminiumverdrahtung 238 verbunden.

Diese untere Elektrode 235 ist derart angeordnet, daß sie ein Potential bei gleichem Pegel wie demjenigen des Balkenabschnitts 44 der beweglichen Elektrode 47 hält, um das Auftreten elektrostatischer Kräfte zu begrenzen. Die übrige Funktionsweise des Halbleiter-Beschleunigungsmessers ist dieselbe wie diejenige beim zweiten Beispiel.

Beispiel 13

Nachstehend wird ein dreizehntes Ausführungsbeispiel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erläu tert.

Fig. 54 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers, während in Fig. 55 eine Schnittansicht entlang einer Linie R-R in Fig. 54 dargestellt ist.

Bei diesen Beispiel ist eine untere Elektrode 239 auf bzw. in einem Siliziumsubstrat 77 des Leitungstyps p unter halb eines Balkenabschnitts 72 einer beweglichen Elektrode 76 mit doppelt abgestütztem Balkenaufbau sowie unterhalb eines Massenabschnitts 73 ausgebildet. Eine Diffusionselek trode 240 ist mit dieser unteren Elektrode 239 sowie weiterhin über ein Kontaktloch 241 mit einer Aluminiumverdrahtung 242 verbunden.

Diese untere Elektrode 239 hält ein Potential bei einem Pegel aufrecht, der gleich dem des Balkenabschnitts 72 der beweglichen Elektrode 76 und dem des Massenabschnitts 73 ist, und begrenzt das Auftreten elektrostatischer Kräfte.

Der übrige Betrieb des Halbleiter-Beschleunigungsmes sers ist derselbe wie beim Beispiel 3.

Beispiel 14

Im folgenden wird ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegen den Erfindung kann eine untere Gate-Elektrode 245 weiterhin zwischen den feststehenden Elektroden 8 und 9 angeordnet sein. Anders ausgedrückt, wird bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kondensator durch eine bewegli che obere Gate-Elektrode und eine untere Gate-Elektrode ge bildet und ein Feldeffekttransistor durch einen Gateoxid film, eine untere Elektrode und eine feste Elektrode ge schaffen. Die bewegliche obere Gate-Elektrode erfährt eine Verlagerung aufgrund einer Beschleunigung und es verändert sich die elektrostatische Kapazität des Kondensators, so daß sich die Intensität eines auf die Inversionsschicht des Transistors ausgeübten elektrischen Felds verändert. Als Ergebnis wird eine Beschleunigung in Form der Veränderung eines Drainstroms des Feldeffekttransistors detektiert. Die untere Elektrode ist an einem Abschnitt angeordnet, der der beweglichen oberen Elektrode gegenüberliegt, wobei dann, wenn diese untere Elektrode bei einem gleichen Potential wie die obere bewegliche Gate-Elektrode gehalten wird, die elektrostatische Kraft, die zwischen dem Halbleitersubstrat und der beweglichen oberen Gate-Elektrode auftritt, auf ein Minimum gebracht werden kann.

Fig. 56 zeigt eine Draufsicht auf das erste Ausfüh rungsbeispiel des Halbleiter-Beschleunigungssensors gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. In Fig. 57 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie S-S in Fig. 56 dargestellt, während Fig. 58 eine Schnittansicht entlang ei ner Linie T-T in Fig. 56 und Fig. 59 eine Schnittansicht entlang einer Linie U-U in Fig. 56 veranschaulichen.

Wie in den Fig. 57 bis 59 gezeigt ist, ist ein Ga teoxidfilm 244 auf einem Siliziumsubstrat 243 des Leitungs typs p ausgebildet. Eine untere (feststehende) Gate-Elek trode 245 ist auf dem Gateoxidfilm 244 angeordnet, wobei diese untere Gate-Elektrode 245 aus Poly-Si besteht. Iso lierende Filme 246 und 247 sind auf dem Gateoxidfilm 244 und der unteren Gate-Elektrode 245 ausgebildet und aus SiO₂, SiO₃N₄ usw. hergestellt. Eine rechteckförmige Region, in der der isolierende Film 247 nicht vorhanden ist, d. h. ein Spaltabschnitt 248, ist auf dem isolierenden Film 246 ausgebildet (s. Fig. 56). Wie in Fig. 56 gezeigt ist, umfaßt die untere Gate-Elektrode 245 einen rechteckförmigen Abschnitt 245a und einen bandförmigen Abschnitt 245b, der sich von diesem rechteckförmigen Abschnitt 245a erstreckt. Der rechteckförmige Abschnitt 245a ist auf der Bodenfläche des Spaltabschnitts 248 angeordnet und der bandförmige Ab schnitt 245b erstreckt sich außerhalb des Bandabschnitts 248. Eine bewegliche Elektrode 249, die eine zweifach abge stützte Balkengestaltung besitzt, ist auf dem isolierenden Film 247 in einer solchen Weise angeordnet, daß sie den Spaltabschnitt 248 brückenförmig überspannt. Diese bewegli che obere Gate-Elektrode 249 besteht aus Poly-Si.

Der Spaltabschnitt 248 des isolierenden Films 247 unterhalb der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 wird durch Ätzen als zu opfernde Schicht hergestellt. Wenn diese zu opfernde Schicht geätzt wird, wird eine Ätzlösung einge setzt, die die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 und den isolierenden Film 246 nicht ätzt, jedoch den isolierenden Film 247 als die zu opfernde Schicht ätzt. Der isolierende Film 246 muß nicht vorhanden sein, wenn der Gateoxidfilm 244 nicht durch die Ätzlösung, die den isolierenden Film 247 als die zu opfernde Schicht ätzt, geätzt wird.

Ein isolierender Zwischenschichtfilm 250 ist auf dem isolierenden Film 247 angeordnet und eine Aluminiumverdrah tung 252 für die elektrische Verbindung mit der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 über ein Kontaktloch 251 ist auf dem isolierenden Zwischenschichtfilm 250 angebracht.

Gemäß Fig. 58 sind feststehende Elektroden 243, 244, die aus einer Verunreinigungs-Diffusionsschicht bestehen, auf beiden Seiten des bandförmigen Abschnitts 245b der un teren Gate-Elektrode auf dem Siliziumsubstrat 243 des Lei tungstyps p ausgebildet. Diese feststehenden Elektroden 253, 254 sind durch Einbringung einer Verunreinigung des Leitungstyps n in das Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p unter Selbstausrichtung mit dem bandförmigen Abschnitt 245b der unteren Gate-Elektrode 245 mit Hilfe einer Ionen implantation oder dergleichen ausgebildet. Übrigens kann anstelle von Poly-Si auch ein feuerfestes Metall wie etwa Wolfram für die untere Gate-Elektrode 245 und für die be wegliche obere Gate-Elektrode (zweifach abgestützter Bal ken) 249 eingesetzt werden.

Wie in Fig. 56 gezeigt ist, sind die feststehenden Elektroden 253, 254 elektrisch mit der Aluminiumverdrahtung 257, 258 über Kontaktlöcher 255 bzw. 256 verbunden. Die Aluminiumverdrahtungen 257, 258, 252 sind mit einer exter nen elektronischen Schaltung verbunden.

Die feststehenden Elektroden 253, 254, die untere Gate- Elektrode 245 und der Gateoxidfilm 244 bilden zusammen den Feldeffekttransistor.

Wenn demgemäß, wie in Fig. 58 gezeigt ist, eine Span nung an die untere Gate-Elektrode 245 angelegt wird, bildet sich eine Inversionsschicht 259 zwischen den feststehenden Elektroden 253, 254 auf dem bzw. in dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p und ein Drain-Strom fließt zwischen den feststehenden Elektroden 253, 254.

Wie weiterhin in Fig. 56 gezeigt ist, sind untere Elek troden 260, 261 auf beiden Seiten des rechteckförmigen Ab schnitts 245a der unteren Gate-Elektrode 245 auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p unterhalb der beweglichen unteren Gate-Elektrode 249 ausgebildet. Die Diffusionselektroden 262, 263 sind mit diesen unteren Elek troden 260, 261 und weiterhin über Kontaktlöcher 264 bzw. 265 mit einer Aluminiumverdrahtung 266 bzw. 267 verbunden.

Diese unteren Elektroden 260, 261 halten ein Potential bei dem gleichen Potentialwert wie die bewegliche obere Ga te-Elektrode 249 und begrenzen das Auftreten elektrostati scher Kräfte.

Dieser Halbleiter-Beschleunigungsmesser bzw. Beschleu nigungssensor erfaßt die Veränderung der elektrostatischen Kapazität, die durch die bewegliche obere Gate-Elektrode 243 und die untere Gate-Elektrode 245 gebildet ist, wenn er eine Beschleunigung erfährt, und zwar über die Veränderung des Ausgangssignals des Feldeffekttransistors (die Verände rung des Drain-Stroms). Anders ausgedrückt kann eine Be schleunigung über die Ausgangssignalveränderung (die Verän derung des Drain-Stroms) des Feldeffekttransistors erfaßt werden, die durch die von der Einwirkung der Beschleunigung herrührende Verlagerung der beweglichen oberen Gate-Elek trode 249 verursacht wird.

Wie vorstehend erläutert, enthält dieses Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungsmessers das Silizi umsubstrat 243 des Leitungstyps p (das Halbleitersubstrat), den auf dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p ange ordneten Gateoxidfilm 244, die untere, auf dem Gateoxidfilm 244 angeordnete Gate-Elektrode 245, die feststehenden Elektroden 253, 254, die aus der Verunreinigungs-Diffusi onsschicht bestehen und auf beiden Seiten der unteren Gate- Elektrode 245 auf dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p unter Selbstausrichtung mit der unteren Gate-Elektrode 245 ausgebildet sind, die bewegliche obere Gate-Elektrode 249, die balkenförmige Gestalt besitzt und auf dem Silizi umsubstrat 243 des Leitungstyps p angeordnet und durch ei nen vorbestimmten Spalt von der unteren Gate-Elektrode 245 getrennt ist, und die unteren Gate-Elektroden 260, 261, die auf dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p an dessen der oberen Gate-Elektrode 249 gegenüberliegenden Abschnitt angeordnet sind und ein Potential bei einem Potentialwert halten, der gleich dem der beweglichen oberen Gate-Elek trode 249 ist, und erfaßt eine Beschleunigung über die Ver änderung des Stroms zwischen den feststehenden Elektroden 253, 254, die aus der durch diese Beschleunigung hervorge rufenen Verlagerung der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 resultiert. Anders ausgedrückt, ist der Kondensator durch die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 und die unte re Gate-Elektrode 245 gebildet und der Feldeffekttransistor ist durch den Gateoxidfilm 244, die untere Gate-Elektrode 245 und die feststehenden Elektroden 253, 254 gebildet.

Wenn die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 eine Verlage rung aufgrund einer Beschleunigung erfährt, verändert sich der elektrostatische Kapazitätswert des Kondensators bzw. der Kapazität und es verändert sich folglich die Feldinten sität, die auf die Inversionsschicht des Transistors ausge übt wird. Als Ergebnis wird eine Beschleunigung über die Veränderung des Drain-Stroms des Feldeffekttransistors de tektiert. Der Gateoxidfilm 244 ist auf der Inversions schicht angeordnet, wodurch die Arbeitsweise des Feldef fekttransistors stabilisiert wird. Weiterhin sind die unteren Elektroden 260, 261 an einem Abschnitt angeordnet, der der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 gegenüberliegt, und werden bei einem Potential gehalten, das gleich dem Potential der beweglichen oberen Gate- Elektrode 249 ist. In dieser Weise kann die elektrostatische Kraft, die zwischen dem Siliziumsubstrat 243 und der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 auftritt, minimiert werden.

Beispiel 15

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung als Beispiel 15 erläutert.

Fig. 60 zeigt eine Draufsicht auf dieses Beispiel des Halbleiter-Beschleunigungssensors, während in Fig. 61 eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V in Fig. 60 und in Fig. 62 eine Schnittansicht entlang einer Linie W-W in Fig. 60 dargestellt sind.

Bei diesem Beispiel ist eine untere Elektrode 268 der art angeordnet, daß sie sich unterhalb einer beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 auf einem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p erstreckt. Eine Diffusionselektrode 269 ist mit dieser unteren Elektrode 268 sowie ferner über ein Kontaktloch 270 mit einer Aluminiumverdrahtung 271 verbun den.

Beispiel 16

Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung als Beispiel 16 erweitert.

Fig. 63 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungssensors, während in Fig. 64 eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X in Fig. 63 gezeigt ist.

Bei diesem Beispiel sind zwei Feldeffekttransistoren für eine bewegliche obere Gate-Elektrode 249 angeordnet. Untere Gate-Elektroden 272, 273 sind symmetrisch für bzw. zu der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 in einer sol chen Weise angeordnet, daß sie sich teilweise mit der obe ren Gate-Elektrode 249 überlappen.

Wenn in Fig. 64 eine Spannung an die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 angelegt wird, wird eine Spannung, die durch die elektrostatische Kapazität, die durch die beweg liche obere Gate-Elektrode 249 und die unteren Gate-Elek troden 272, 273 sowie die Kapazität des Gateoxidfilms ge bildet ist, bestimmt ist, an die unteren Gate-Elektroden 272, 273 angelegt und ein Drain-Strom fließt in jedem Fel deffekttransistor.

Wenn der Halbleiter-Beschleunigungssensor beschleunigt wird und die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 eine Ver lagerung in der in Fig. 64 gezeigten Richtung Z erfährt, wird der Spalt zwischen der beweglichen oberen Gate-Elek trode 249 und den unteren Gate-Elektroden 272, 273 klein. Demgemäß nimmt seine elektrostatische Kapazität zu und es vergrößert sich folglich der Drain-Strom.

Wenn andererseits der Halbleiter-Beschleunigungsmesser bzw. -sensor eine Beschleunigung erfährt und die bewegliche obere Gate-Elektrode 249 eine Verlagerung in der in Fig. 64 gezeigten Richtung X durchführt, vergrößert sich eine der Überlappungsflächen zwischen der oberen Gate-Elektrode 249 und den unteren Gate-Elektroden 272, 273, während sich die andere Überlappungsfläche verringert. Als Ergebnis vergrößert sich die elektrostatische Kapazität zwischen der beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 und den unteren Gate- Elektroden 272, 273 bei einem der Überlappungsabschnitte und verringert sich bei dem anderen. Demgemäß erhöht sich auch der Drain-Strom bei einem der Überlappungsabschnitte und verringert sich bei dem anderen. In dieser Weise kann bei diesem Ausführungsbeispiel des Halbleiter-Beschleuni gungssensors eine zweidimensionale Beschleunigung aufgrund der Zunahme und der Abnahme der beiden Stromstärken erfaßt werden.

Die untere Elektrode 274 ist derart unterhalb der be weglichen oberen Gate-Elektrode 249 angeordnet, daß sie sich auf bzw. in dem Siliziumsubstrat 243 des Leitungstyps p erstreckt. Eine Diffusionselektrode 275 ist mit dieser unteren Elektrode 274 sowie ferner über ein Kontaktloch 276 mit einer Aluminiumverdrahtung 277 verbunden.

Diese untere Elektrode 274 hält ein Potential bei einem gleichen Potentialwert wie das Potential der beweglichen oberen Gate-Elektrode 243 und begrenzt das Auftreten der elekrostatischen Kraft.

Beispiel 17

Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung als Beispiel 17 erläutert.

Fig. 65 zeigt eine Draufsicht auf dieses Ausführungs beispiel des Halbleiter-Beschleunigungssensors.

Bei diesem Beispiel sind untere Elektroden 280, 281 auf beiden Seiten von unteren Gate-Elektroden 272, 273 auf oder in einem Siliziumsubstrat 273 des Leitungstyps p unterhalb einer beweglichen oberen Gate-Elektrode 249 ausgebildet. Diffusionselektroden 280, 281 sind mit den unteren Elektro den 278, 279 sowie weiterhin über Kontaktlöcher 282 bzw. 283 mit Aluminiumverdrahtungen 284 bzw. 285 verbunden.

Diese unteren Elektroden 278, 279 halten ein Potential bei gleichem Potentialwert wie das Potential der bewegli chen oberen Gate-Elektrode 249 und begrenzen das Auftreten elektrostatischer Kräfte.

Die vorliegende Erfindung ist im übrigen nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise wurde bislang der Halbleiter-Beschleunigungs sensor mit einem Siliziumsubstrat des Leitungstyps p erör tert. Es kann jedoch auch ein Substrat des Leitungstyps n eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß die Dotierung der Diffusionsschicht in diesem Fall in den Leitungstyp p abge ändert wird. Die Schritte der Erläuterung des Halbleiter- Beschleunigungssensors und des MOSFET für die Erfassung sind bei der vorstehenden Beschreibung vereinfacht dargestellt und es wurden offensichtlich mehrere Herstellungsschritte (beispielsweise ein Schritt der Isolierung des Bauelements) nicht beschrieben, damit die charakteristischen Merkmale der Herstellungsschritte nicht insgesamt zweideutig bzw. unklar werden.

Der Träger bzw. Balken kann zweifach abgestützte Ge stalt besitzen oder in der Form eines einseitig eingespann ten Hebels ausgebildet sein. Bei dem in Fig. 18 gezeigten dritten Beispiel sind zwei Balken vorhanden, es können je doch auch drei oder mehr Balken bzw. Träger zur Balancie rung oder Symmetrierung des beweglichen Abschnitts einge setzt werden.

Wie vorstehend im Detail beschrieben ist, schafft die vorliegende Erfindung einen neuartigen Halbleiter-Beschleu nigungsmesser oder -Beschleunigungssensor, der eine kleine re Anzahl von Substraten besitzt, sowie ein Herstellungs verfahren für diesen, und stellt hervorragende Effekte und Wirkungen bereit.

Claims

1. Halbleiter-Beschleunigungsmesser mit
einem Halbleitersubstrat (1),
einer beweglichen Elektrode (4), die einen trägerför migen Aufbau besitzt und oberhalb des Halbleitersubstrats (1) mit vorbestimmtem Spalt zu diesem angeordnet ist, und
feststehenden Elektroden (8, 9), die auf beiden Seiten eines der beweglichen Elektrode gegenüberliegenden Ab schnitts des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet sind und aus einer Verunreinigungs-Diffusionsschicht bestehen,
wobei eine Beschleunigung über eine Veränderung eines Stroms zwischen den feststehenden Elektroden (8, 9) erfaßt wird, die durch eine Verlagerung der beweglichen Elektrode aufgrund der Wirkung der Beschleunigung erfaßt wird.

2. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die feststehenden Elektroden un ter Selbstausrichtung mit der beweglichen Elektrode (4) ausgebildet sind.

3. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleitersubstrat (1) in vertikaler Richtung ein wirkt, ein Strom aufgrund der Veränderung einer Feldinten sität variiert und die Beschleunigung über diese Stromän derung erfaßt wird.

4. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Strom dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleiter substrat (1) in horizontaler Richtung einwirkt, aufgrund der Veränderung einer Fläche einer Inversionsschichtregion (16) zwischen den beiden feststehenden Elektroden (8, 9) verändert und eine Beschleunigung aus dieser Stromänderung erfaßt wird.

5. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halb leitersubstrat eine untere Elektrode an einem Abschnitt desselben, der der beweglichen Elektrode gegenüberliegt, in zumindest einer Region enthält, in der die feststehenden Elektroden nicht vorhanden sind.

6. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen isolierenden Film (5) auf dem Halbleitersubstrat.

7. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg liche Elektrode in horizontaler Richtung in zwei Achsen be weglich ist, daß ein Abschnitt der beweglichen Elektrode, der zwischen und oberhalb den beiden feststehenden Elektro den angeordnet ist, in einer solchen Weise schräg ausge staltet ist, daß er sich von einer der feststehenden Elek troden zur anderen Elektrode erstreckt, und daß ein Paar solcher Abschnitte in zueinander entgegengesetzten Richtun gen vorgesehen sind.

8. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg liche Elektrode (8) an einem Teil der Elektrode mit einem Abschnitt verringerter Dicke versehen ist.

9. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg liche Elektrode in drei Dimensionen beweglich ist, vier Elektrodenabschnitte besitzt, die in einander rechtwinklig kreuzenden Richtungen vorstehen, und daß die feststehenden Elektroden derart angeordnet sind, daß sie den Elektroden abschnitten entsprechen.

10. Halbleiter-Beschleunigungsmesser mit
einem Halbleitersubstrat,
einem auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Gate- Oxidfilm,
einer auf dem Gate-Oxidfilm angeordneten unteren Gate- Elektrode,
feststehenden Elektroden, die aus einer Verunrei nigungs-Diffusionsschicht bestehen und auf beiden Seiten der unteren Gate-Elektrode auf bzw. im Halbleitersubstrat unter Selbstausrichtung mit der unteren Gate-Elektrode aus gebildet sind,
einer beweglichen oberen Gate-Elektrode, die eine stab- bzw. trägerförmige Gestalt besitzt und derart ober halb des Halbleitersubstrats angeordnet ist, daß sie mit einem vorbestimmten Spalt bzw. Abstand von der unteren Gate-Elektrode beabstandet ist, und
einer unteren Elektrode, die an einem der beweglichen oberen Gate-Elektrode gegenüber liegenden Abschnitt des Halbleitersubstrats angeordnet ist,
wobei eine Beschleunigung über die Änderung eines Stroms zwischen den feststehenden Elektroden erfaßt wird, wobei die Stromänderung durch die Verlagerung der beweg lichen oberen Gate-Elektrode aufgrund der Wirkung der Be schleunigung hervorgerufen wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Beschleuni gungsmessers, mit
einem ersten Schritt der Erzeugung einer Opferschicht auf einer Hauptebene eines Halbleitersubstrats,
einem zweiten Schritt der Ausbildung einer trägerför migen beweglichen Elektrode auf der Opferschicht,
einem dritten Schritt der Ausbildung feststehender Elektroden auf beiden Seiten der beweglichen Elektrode un ter Selbstausrichtung mit der beweglichen Elektrode mit Hilfe einer Diffusion einer Verunreinigung in das Halblei tersubstrat, und
einem vierten Schritt des Ätzens und Entfernens der Opferschicht unterhalb der beweglichen Elektrode, derart, daß die aus der Verlagerung der beweglichen Elektrode her rührende Veränderung eines Stroms zwischen den feststehen den Elektroden erfaßbar ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Beschleuni gungsmessers, mit
einem ersten Schritt der Ausbildung einer Opferschicht auf einer Hauptebene eines Halbleitersubstrats,
einem zweiten Schritt der Ausbildung eines Paars von gegenseitig beabstandeten, feststehenden Elektroden mit Hilfe einer Diffusion einer Verunreinigung in das Halblei tersubstrat,
einem dritten Schritt der Ausbildung einer trägerför migen beweglichen Elektrode auf der Opferschicht zwischen den und oberhalb der feststehenden Elektroden, und
einem vierten Schritt des Ätzens und Entfernens der Opferschicht unterhalb der beweglichen Elektrode, derart, daß die von einer Verlagerung der beweglichen Elektrode herrührende Veränderung eines Stroms zwischen den festste henden Elektroden erfaßbar ist.

13. Halbleiter-Beschleunigungssensor mit
einem Halbleitersubstrat,
einer beweglichen Elektrode mit einer trägerförmigen Gestalt, die oberhalb des Halbleitersubstrats mit einem vorbestimmten Spalt bzw. Abstand zu diesem angeordnet ist, und
feststehenden Elektroden, die auf beiden Seiten eines der beweglichen Elektrode gegenüberliegenden Abschnitts des Halbleitersubstrats ausgebildet sind und aus einer Verun reinigungs-Diffusionsschicht bestehen,
wobei das Halbleitersubstrat eine untere Elektrode in einem Abschnitt desselben besitzt, der der beweglichen Elektrode in zumindest einer Region gegenüber liegt, in der die feststehenden Elektroden nicht vorhanden sind,
wobei eine Beschleunigung über eine Veränderung des zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms de tektiert wird, wobei die Stromänderung durch die Verlage rung der beweglichen Elektrode aufgrund der Einwirkung der Beschleunigung hervorgerufen wird.

14. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach Anspruch 13, da durch gekennzeichnet, daß die feststehenden Elektroden un ter Selbstausrichtung mit der beweglichen Elektrode ausge bildet sind.

15. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Strom dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleitersubstrat in verti kaler Richtung einwirkt, aufgrund der Veränderung eine Feldintensität verändert und eine Beschleunigung mittels dieser Stromänderung detektiert wird.

16. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach einem der An sprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Strom dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleiter substrat in horizontaler Richtung einwirkt, aufgrund der Veränderung der Fläche einer Inversionsschichtregion zwi schen den beiden feststehenden Elektroden verändert und die Beschleunigung über diese Veränderung erfaßt wird.

17. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach einem der An sprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch einen isolierenden Film auf dem Halbleitersubstrat.

18. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach einem der An sprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode in zwei horizontalen Achsenrichtungen beweg lich ist, daß ein Abschnitt der beweglichen Elektrode, der zwischen den und oberhalb der beiden feststehenden Elek troden angeordnet ist, schräg in einer solchen Weise ge formt ist, daß er sich von einer der feststehenden Elektro den zu der anderen erstreckt, wobei ein Paar derartiger Ab schnitte in zueinander entgegengesetzten Richtungen vorge sehen sind.

19. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach einem der An sprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode an einem Teil derselben mit einem Abschnitt verringerter Dicke versehen ist.

20. Halbleiter-Beschleunigungssensor nach einem der An sprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode in dreidimensionaler Richtung beweglich ist, vier Elektrodenabschnitte besitzt, die in jeweils zueinan der und sich rechtwinklig kreuzenden Richtungen vorstehen, und daß die feststehenden Elektroden derart angeordnet sind, daß sie den Elektrodenabschnitten entsprechen.

21. Halbleiter-Beschleunigungsmesser mit
einem Halbleitersubstrat,
einer beweglichen Elektrode, die eine trägerförmige Gestalt besitzt und oberhalb des Halbleitersubstrats mit einem vorbestimmten Spalt bzw. Abstand zu diesem angeordnet ist, und
feststehenden Elektroden, die auf beiden Seiten eines der beweglichen Elektrode gegenüberliegenden Abschnitts des Halbleitersubstrats ausgebildet sind und aus einer Verun reinigung-Diffusionsschicht bestehen sowie unter Selbstaus richtung mit der beweglichen Elektrode ausgebildet sind,
wobei eine Beschleunigung aufgrund einer Änderung ei nes zwischen den feststehenden Elektroden fließenden Stroms erfaßt wird, wobei die Stromänderung durch eine Verlagerung der beweglichen Elektrode aufgrund der Wirkung der Be schleunigung hervorgerufen wird.

22. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 21, da durch gekennzeichnet, daß sich ein Strom dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleitersubstrat in vertikaler Richtung einwirkt, aufgrund der Veränderung einer Feldin tensität ändert und eine Beschleunigung anhand dieser Stromänderung erfaßt wird.

23. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Strom dann, wenn eine Beschleunigung auf das Halbleitersubstrat in einer horizontalen Richtung einwirkt, aufgrund der Veränderung einer Fläche einer Inversionsschichtregion zwischen den beiden feststehenden Elektroden ändert und eine Beschleuni gung anhand dieser Stromänderung detektiert wird.

24. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach Anspruch 21, 22 oder 23, gekennzeichnet durch einen isolierenden Film auf dem Halbleitersubstrat.

25. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der An sprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode in zwei horizontalen Richtungen beweglich ist, daß ein Abschnitt der beweglichen Elektrode, der zwi schen den und oberhalb der beiden feststehenden Elektroden angeordnet ist, in einer solchen Weise schräg ausgestaltet ist, daß er sich von einer der feststehenden Elektroden zu der anderen erstreckt, und daß ein Paar derartiger Ab schnitte in zueinander entgegengesetzten Richtungen vorge sehen ist.

26. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der An sprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode an einem Teil derselben mit einem Abschnitt verringerter Dicke versehen ist.

27. Halbleiter-Beschleunigungsmesser nach einem der An sprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegli che Elektrode dreidimensional beweglich ist, vier Elektro denabschnitte besitzt, die in einander rechtwinklig kreu zenden Richtungen vorstehen, und daß die feststehenden Elektroden derart angeordnet sind, daß sie den Elektroden abschnitten entsprechen.